專利名稱：由通信廣播衛(wèi)星信號輔助的地面移動通信網(wǎng)定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線電定位與通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及地面移動通信網(wǎng)的無線電定位實現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
地面移動通信網(wǎng)的無線電定位是指通過檢測已知位置的基站和移動臺之間傳播的無線電波信號的特征參數(shù)來對移動臺的距離或方向做出估計的方法和系統(tǒng)。已有的這類移動定位方法有起源蜂窩小區(qū)(COO)定位；達到角(AOA)定位；到達時間(TOA)定位；到達時間差(TDOA)定位；增強觀測時間差(E-OTD)定位和A-GPS(Assisted Global PositioningSystem)定位。其中，前五種方法是僅依靠移動通信網(wǎng)自身系統(tǒng)的無線電定位實施方法，定位精度一般在百米量級。最后一種A-GPS定位方法是網(wǎng)絡(luò)輔助的GPS定位方法的簡稱，是一種結(jié)合了網(wǎng)絡(luò)基站信息和GPS信息對移動臺進行定位的技術(shù)，可以在 TDS-CDMA, GSM/GPRS, WCDMA, CDMA2000網(wǎng)絡(luò)中使用，其定位流程如下1. A-GPS手機首先將本身的基站地址通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)轿恢梅?wù)器。2.位置服務(wù)器根據(jù)該手機的大概位置，傳送與該位置相關(guān)的GPS輔助信息(如 GPS的星歷和方位俯仰角等)給手機。3.該手機的A-GPS模塊根據(jù)輔助信息接收GPS原始信號后解調(diào)信號，計算手機到衛(wèi)星的偽距，并將有關(guān)信息通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)轿恢梅?wù)器。4.位置服務(wù)器根據(jù)傳來的GPS偽距信息和來自其他定位設(shè)備(如差分GPS基準站等)的輔助信息完成對GPS信息的處理，并估算出該手機的位置；5.位置服務(wù)器將該手機的位置通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)蕉ㄎ痪W(wǎng)關(guān)或者應(yīng)用平臺。綜上，相比傳統(tǒng)的GPS定位，A-GPS定位利用來自無線網(wǎng)絡(luò)的重要信息加快了處理進程，提高了精度，但是要求用戶需更換手機。目前，上述這些方法在定位時，存在的主要問題是精度問題，影響的因素有(1)多址干擾多址干擾由于實際情況中，不同用戶之間的擴頻序列因為本身或者傳輸影響而不能實現(xiàn)完全正交，即互相關(guān)系數(shù)不為零。多址干擾(MAI)迫使通信系統(tǒng)采用了功率控制技術(shù)，而功率控制技術(shù)又導(dǎo)致了小區(qū)間信號的遠近效應(yīng)。在多站主動定位系統(tǒng)中，服務(wù)目標(biāo)移動臺的基站可以較好地接收信號，但非服務(wù)小區(qū)的基站若未采用抗多址干擾算法，則有可能無法捕獲該移動臺的信號，從而不能對其定位。解決辦法主動定位系統(tǒng)可以通過提高移動臺的發(fā)送功率、調(diào)整發(fā)射時刻、降低小區(qū)半徑、增加服務(wù)信道等多種方法來抑制MAI。但被動定位系統(tǒng)則不能調(diào)用網(wǎng)絡(luò)資源，也不能改變移動臺的發(fā)送功率。有時考慮到隱蔽性，被動定位系統(tǒng)的天線可能不會太高、位置不能靠近基站。若為多站定位，則幾何結(jié)構(gòu)可能也不易選擇最優(yōu)的方式。總之，由于多種條件因素的限制，使得被動定位系統(tǒng)接收的手機信號功率較低，而且即使在一個小區(qū)內(nèi)也會存在MAI及遠近效應(yīng)的現(xiàn)象。所以，被動定位系統(tǒng)的技術(shù)難度通常要比主動的高，可以采用GPS輔助基站的方式。(2)多徑干擾在微小區(qū)環(huán)境中，多徑干擾(MPI)是普遍存在的。多徑會導(dǎo)致時延擴展、頻率擴展和角度擴展。這對某些參數(shù)(如TOA、AOA等)的估計精度影響很大。解決方法降低多徑影響的方法主要有頻率估計和最小均方估計，還有另一些更有效的方法，如基于擴展卡爾曼濾波的延遲估計器也被用于多徑信號的研究。3)非視距傳輸非視距傳輸指發(fā)射機發(fā)送的信號通過反射或散射的方式到達接收機。非視距傳輸 (NLOS)的傳播誤差存在的原因是由于移動臺和接收端之間存在高大的障礙物。接收端接收的移動臺信號無直射信號，而只有反射或散射信號。在基于到達時間的定位體制中，由于無直射信號，接收端估計的信號時延為直射信號的時延加反射或散射造成的附加時延，該附加時延對定位精度的影響非常大。解決方法可用算法減少NLOS的影響。如首先利用概率定位和幾何定位聯(lián)合檢測具有NLOS誤差的測量值，再估計它們的NLOS傳播誤差的大小，然后更新這些測量值，最后利用概率定位算法重新估算源點位置。首先由概率定位方法通過不同的加權(quán)方式獲得一個包括了最佳估計結(jié)果的估計值集合，同樣由幾何定位方法也獲得一個包括了最佳估計結(jié)果的估計值集合。然后選擇兩個集合中距離最近的元素決定概率定位中應(yīng)當(dāng)選用的加權(quán)矩陣，并用該加權(quán)矩陣重新利用概率定位方法估計移動臺位置(該估計靠近移動臺的真實位置)，再利用該估計結(jié)果判斷哪些測量值具有NLOS誤差，并估計NLOS誤差的大小。最后更新這些具有NLOS誤差的測量值，重新估計移動臺位置，此為最終估計。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是公開一種由通信廣播衛(wèi)星信號輔助的地面移動通信網(wǎng)定位方法， 可以不改動或少改動地面移動通信網(wǎng)基站和移動通信臺(包括手機)等的設(shè)備結(jié)構(gòu)，就可實現(xiàn)高精度時間同步，以提高三維空間定位的精度。為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種由通信廣播衛(wèi)星信號輔助的地面移動通信網(wǎng)定位方法，其通過高輻射功率的通信衛(wèi)星或廣播衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)特定的時間刻度、測距定位信號和相應(yīng)電文，或直接利用衛(wèi)星廣播的擴頻信號和導(dǎo)航短電文來增強地面移動通信網(wǎng)的定位功能和精度，以實現(xiàn)地面移動通信全網(wǎng)基站的高精度時間同步，使移動通信臺實現(xiàn)衛(wèi)星信號和地面移動通信網(wǎng)基站信號的組合增強定位；增加衛(wèi)星廣播信號輔助，對地面移動通信網(wǎng)的基站實現(xiàn)小于10納秒的高精度授時，同時為移動臺定位提供從衛(wèi)星方向下行的高精度偽距測量值，這樣，在定位測量方程組中增加了有高精度偽距測量值和不同方向余弦值的方程，使定位測量方程組系數(shù)矩陣的條件數(shù)大為改善，幾何精度衰減因子減小到個位數(shù)，從而徹底改變目前地面移動通信網(wǎng)定位精度低的局面，獲得高精度的定位信息。所述的由通信廣播衛(wèi)星信號輔助的地面移動通信網(wǎng)定位方法，其若設(shè)定采用衛(wèi)星增強，包括步驟
a)則需依靠地面站天線上行信號，天線口徑為2 5米，發(fā)射功率小于100w，地面站設(shè)有高穩(wěn)定度的原子鐘作為時頻基準；b)衛(wèi)星信號體制采用偽碼擴頻信號體制，并應(yīng)與地面移動通信網(wǎng)的信號體制接近或完全一樣；c)手機測得偽距信息后，將偽距及相關(guān)信息通過網(wǎng)絡(luò)傳送給位置處理中心，位置處理中心完成信息處理后，計算手機位置，并把手機位置傳回給手機。所述的由通信廣播衛(wèi)星信號輔助的地面移動通信網(wǎng)定位方法，其若利用衛(wèi)星廣播的擴頻信號，包括步驟a)利用通信廣播信道中的擴頻碼或信令信道中的擴頻碼測偽距，并在通信廣播信道或信令勤務(wù)信道中插入導(dǎo)航定位電文，傳送時間、位置和軌位信息；b)移動通信臺接收到上述信號，求得增強衛(wèi)星的位置和測量得到增強衛(wèi)星至移動通信臺的偽距后，在測量方程組中增加從衛(wèi)星方向下行的測量方程；c)移動通信臺接收附近幾個基站的信號，并測量得到基站到移動通信臺之間的距罔；d)利用上述兩類偽距測量值，求解新的方程組，得到移動通信臺的高精度位置解， 以提高移動通信臺的定位和時間同步精度。所述的由通信廣播衛(wèi)星信號輔助的地面移動通信網(wǎng)定位方法，其適用于L波段、S 波段、UHF波段或VHF波段地面移動通信網(wǎng)。所述的由通信廣播衛(wèi)星信號輔助的地面移動通信網(wǎng)定位方法，其所述移動通信臺，包括手機。所述的由通信廣播衛(wèi)星信號輔助的地面移動通信網(wǎng)定位方法，其所述a)步中的擴頻碼，為導(dǎo)頻幀的偽隨機擴頻碼。本發(fā)明的優(yōu)點是1、由于衛(wèi)星信道穩(wěn)定，鏈路的C/X很好。所以增加了一路高精度的偽距測量值后， 能顯著改善移動臺(如手機)的定位精度和授時精度。由衛(wèi)星實現(xiàn)地面移動通信網(wǎng)的高精度時間同步，并提高偽距的測量精度。2、由于定位時增加了一路從衛(wèi)星至終端的高精度的偽距測量值，而且衛(wèi)星信號從空中而下仰角較高，從而可以大大改善測量方程組系數(shù)矩陣的條件數(shù)，提高系統(tǒng)的性能。3、本發(fā)明方法，手機等移動臺的設(shè)備變動少，只是少量地增加基站設(shè)備的插件即可，所以可行性好和實用性較大。


圖1為本發(fā)明的基于移動網(wǎng)絡(luò)的由衛(wèi)星作信號增強的定位系統(tǒng)組成示意圖；圖2為本發(fā)明的一種由通信廣播衛(wèi)星信號輔助的地面移動通信網(wǎng)定位方法計算流程示意方框圖；圖3為本發(fā)明定位系統(tǒng)中的移動臺和基站2-D分布圖；圖4為本發(fā)明方法的幀結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明方法的信標(biāo)信號子幀示意圖；圖6是CMB star衛(wèi)星S波段EIRP (有效全向輻射功率)覆蓋范圍示意圖7是Ku擴展波段下行覆蓋EIRP要求示意圖(中國大陸波束)；圖8是Ku擴展波段下行覆蓋EIRP要求示意圖(中國港臺波束)。
具體實施例方式本發(fā)明包括下述兩方面1、由通信廣播衛(wèi)星信號輔助的地面移動通信網(wǎng)定位方法(A-MPS，Asisted Mobile Net Positioning System)。是以地面移動通信網(wǎng)為主，同時用轉(zhuǎn)發(fā)式衛(wèi)星定位系統(tǒng)原理，利用衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)廣播下行的定位和授時信號增強地面移動通信網(wǎng)時間同步精度和定位精度的方法。使用轉(zhuǎn)發(fā)式衛(wèi)星定位系統(tǒng)原理也可以增強地面移動通信網(wǎng)的定位精度，由地面站向衛(wèi)星發(fā)射偽隨機測距碼、時間刻度，及有關(guān)的導(dǎo)航定位電文，經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的這種廣播下行信號便可增強地面移動通信網(wǎng)的定位精度，從而實現(xiàn)地面移動通信網(wǎng)基站的高精度時間同步和對移動臺的增強定位。2、利用導(dǎo)頻幀等信令信號增強地面移動網(wǎng)。利用廣播通信衛(wèi)星信令信號中的擴頻碼測偽距，并增加或利用信息幀傳送導(dǎo)航定位電文，從而實現(xiàn)對基站與移動臺(含手機)的高精度授時和定位。具體說是應(yīng)用測到的從衛(wèi)星至移動臺的偽距，去增加定位方程組中方程的個數(shù)，從而改善測量方程系數(shù)矩陣的條件數(shù)。這時若能同時保證有精確的衛(wèi)星軌位等有關(guān)信息，便可以完成高精度的移動臺(含手機)定位，并使其性能變得更好。上述方法特別適用于CDMA (Code Division Multiple Access，碼分多址)體制的地面移動通信網(wǎng)。根據(jù)目前3G采用的頻段，近期可以選用直播衛(wèi)星或移動通信衛(wèi)星。這些衛(wèi)星非常適合作為增強信號的衛(wèi)星。利用轉(zhuǎn)發(fā)式衛(wèi)星導(dǎo)航的成功經(jīng)驗，由衛(wèi)星地面站發(fā)送上行擴頻信號，增強信號可以與移動網(wǎng)絡(luò)的定位信號一樣或相似，以便手機等移動臺設(shè)備可以少改動或不改動。手機等移動臺可以自己被動接收定位，也可以將有關(guān)信息通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)轿恢梅?wù)器。由位置服務(wù)器根據(jù)傳來的所有偽距信號和輔助信息對手機定位。定位后，又通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)蕉ㄎ痪W(wǎng)關(guān)或者應(yīng)用平臺，因為衛(wèi)星信道傳輸穩(wěn)定，覆蓋范圍又大，所以是難得的優(yōu)良性能的增強信號。特別是它可以實現(xiàn)整個移動網(wǎng)的時間同步。這對利用測時差度量偽距長度來說，尤為重要，它可以提高偽距的測量精度，也就能夠提高手機的定位精度。利用衛(wèi)星實現(xiàn)時間同步有兩種做法第一種是雙向時間比對，時間雙向同步比對精度可以達到0. 1納秒量級，但需要在網(wǎng)絡(luò)的終端點配置微小型衛(wèi)星雙向通信終端；另一種是單向共視觀測，這時實現(xiàn)時間同步只要信號接收機即可。無論哪一種方法，在節(jié)點上都應(yīng)配置銣原子鐘或相關(guān)布局囚禁(CPT)原子鐘，至少應(yīng)配置高穩(wěn)定度溫控溫補晶振。此外，基站接收機除了實現(xiàn)時間比對以外，還可以作為局域差分站起修正作用。由于基站間隔一般在10KM至30KM范圍內(nèi)，所以差分基站與用戶對衛(wèi)星的視距誤差相關(guān)度好。 于是誤差修正的效果很好，故能提高手機的定位精度。工作流程1若設(shè)定采用衛(wèi)星增強，則需依靠地面站天線上行信號，天線口徑為2 5米，發(fā)射功率小于100w。地面站應(yīng)有高穩(wěn)定度的原子鐘作為時頻基準。2信號體制采用偽碼擴頻信號體制，并應(yīng)與地面移動通信網(wǎng)的信號體制接近或完全一樣。3手機測得偽距信息后，將偽距及相關(guān)信息通過網(wǎng)絡(luò)傳送給位置處理中心，位置處理中心完成信息處理后，便可以計算手機位置，最后把手機位置傳回給手機。若利用廣播通信衛(wèi)星原信號中的擴頻信號，則可以直接利用這類擴頻偽碼測距。根據(jù)已有技術(shù)所存在的上述問題，并結(jié)合A-GPS定位方法，本發(fā)明認為1.由于單純靠基站定位，雖然使用很方便，但定位精度不高；而單純依靠GPS類衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位，因為衛(wèi)星系統(tǒng)內(nèi)無通信信道，故定位信息利用率不高；所以結(jié)合衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和基站定位的組合定位應(yīng)是一種好辦法。2.如果對于精度不是很高的定位要求(如可允許200-500米的偏差)，則可采用完全的基站定位(如C00/T0A/TD0A)方式。3.對于移動通信網(wǎng)基站定位，被動定位相對主動定位來說技術(shù)難度高。所以，對于一般的民用定位，可以采取主動定位。4. A-GPS是網(wǎng)絡(luò)輔助GPS，是以GPS為主的定位系統(tǒng)，GPS的引入會增加手機成本，也需要改變手機的結(jié)構(gòu)。因手機數(shù)量大，牽涉億萬用戶，所以仍感不便。為此我們提出與A-GPS相反的概念一種由通信廣播衛(wèi)星信號輔助的地面移動通信網(wǎng)定位方法 A-MPS (Asisted Mobile NetPositioning System)，以基站定位為主，并輔以衛(wèi)星信號的一種基于地面移動通信網(wǎng)的，并由衛(wèi)星信號增強和輔助的組合無線定位實施方法。具體實施方案以CMB star衛(wèi)星增強地面移動網(wǎng)定位的方案為例1、系統(tǒng)方案增加的衛(wèi)星系統(tǒng)由空間段(衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器)、終端網(wǎng)和中心地面站三大部分組成(見圖1)。而系統(tǒng)原應(yīng)配置的功能網(wǎng)，可以不專門組建，其測軌功能、差分修正功能可以由應(yīng)用網(wǎng)中的部分終端承擔(dān)，這些終端獲得的部分測量數(shù)據(jù)，經(jīng)處理后可以完成上述功能。2、衛(wèi)星方案衛(wèi)星選用有S波段信號轉(zhuǎn)發(fā)功能的通信衛(wèi)星(如CMB star, ChinaMobile Broadcasting Satellite)。該衛(wèi)星將定位于東經(jīng)101°至115. 5°之間，目前暫定為東經(jīng) 115.5°。其上有S波段轉(zhuǎn)發(fā)器，有兩個S波段信道，中心頻點均為2647. 5MHz，下行使用圓極化，第一信道是左旋圓極化(LHCP)，第二信道為右旋圓極化(RHCP)。在北京和香港可以上行信號，上行頻率是Ku頻段。第一信道(S波段中國大陸下行覆蓋)上的信號EIRP在A邊型區(qū)域(見圖7)將不低于67dBW，在B多邊型區(qū)域?qū)⒉坏陀?4dBW。第二信道(S波段臺灣下行點波束覆蓋)的EIRP在臺灣地區(qū)將不低于67dBW(參見圖6)。第三信道(Ku擴展波段中國大陸下行覆蓋，參見圖7)的飽和覆蓋功率在C多邊型區(qū)域?qū)⒉坏陀?4dBW，在D多邊型區(qū)域?qū)⒉坏陀?0dBW。第四信道(Ku擴展波段香港和臺灣地區(qū)，參見圖8)飽和覆蓋功率將不小于60dBW。3、中心地面站方案由于授時導(dǎo)航信號僅利用廣播電文中的導(dǎo)頻信號，所以不需要新建地面站和天線，但有一個要求，即在地面站里必須設(shè)置有高穩(wěn)定度的原子鐘，一主一備，若地面站原計劃中沒有考慮到高精度的時頻基準，則要求購買穩(wěn)定度可以達到IXlO-13S的銫原子鐘，并溯源到國家授時中心的鐘組上，溯源到UTC上或自己定義的一種時間體系CMBT上。4、終端方案終端可以分為兩類一類是單頻(S頻段)授時接收機，可大量配置在任何一個基站，另一類是高精度雙頻(S頻段和Ku頻段)授時測距接收機，雙頻測距接收機可以消除電離層誤差。所以它不但可以作為高精度授時接收機，而且它又可以作為系統(tǒng)的基準站使用。 因為這類接收機可以精確測量出偽距，所以也可以用來測定衛(wèi)星軌位，也可用于精確測定用戶位置和實現(xiàn)對用戶的監(jiān)測。5、信號和電文方案信號直接利用CMMB廣播信號，其物理層信號為每秒1幀，每幀劃分成40個時隙， 每個時隙的時延為25ms，其中包括1個信標(biāo)子幀和53個OFDM符號子幀。幀結(jié)構(gòu)如圖4所示，其中信標(biāo)信號結(jié)構(gòu)子幀如圖5所示。由于信標(biāo)信號是頻帶受限(12. 5MHz)的偽隨機碼擴頻信號，所以偽碼可以用來精確測距；信標(biāo)信號由發(fā)射機標(biāo)識(TxID)信號和2個同步信號組成。整個信標(biāo)為445. 6 μ s, 其中TxID占36.0 μ s。TxID由循環(huán)前綴T1 (10. 4 μ s)和數(shù)據(jù)體Ttl (25. 6 μ s)組成。數(shù)據(jù)體可以用來傳送時間信息、衛(wèi)星軌道信息和其它相關(guān)信息，這樣就可以構(gòu)成導(dǎo)航授時電文。在一幀中，有40個時隙，這樣每秒能傳送的信息速率為lbits X 40 = 40pbs40bps信息速率已滿足傳送授時定位電文的要求。6、地面移動網(wǎng)的定位方案(1)移動交換中心定位解算方案在獲得高精度時間同步后，在移動臺對多個基站發(fā)生隨機接入過程時，可以測得移動臺在特定時刻達到各個基站的時間特征量。同時這些信息通過地面移動網(wǎng)絡(luò)傳輸給位置服務(wù)中心進行解算，有了結(jié)果后，傳輸給移動臺。這種方法最大的瓶頸在于目前的CDMA 網(wǎng)絡(luò)對隨機接入過程的時間分辨率是1/8碼片，這在一定程度上限制了高精度定位的實現(xiàn)。(2)手機被動定位方案手機被動定位方案與上述方案的主要區(qū)別在于定位所需特征量的測量在移動臺中完成。要完成特征量的測量，需要在移動臺內(nèi)部擁有捕獲，跟蹤，到進行偽距提取，最后實現(xiàn)定位解算的芯片。當(dāng)然，這里也可以在偽距提取后，把定位解算部分轉(zhuǎn)移到地面移動網(wǎng)的特殊服務(wù)器里去完成(參見圖2)。這種方法的最大優(yōu)點是由于是移動臺進行偽距提取，而偽距分辨率與基帶芯片跟蹤環(huán)路的設(shè)計有關(guān)，所以通過窄相關(guān)和優(yōu)化設(shè)計可以實現(xiàn)高精度定位。7、定位精度估算與仿真定位精度是考核一個定位系統(tǒng)的重要指標(biāo)。對于傳統(tǒng)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)來說，用戶距離誤差(URE)主要來自衛(wèi)星時鐘和星歷參數(shù)、大氣傳播模型、接收機噪聲和多徑效應(yīng)等部分，而對于基于地面移動網(wǎng)的導(dǎo)航定位，還要多分析如非視距傳播等引起的誤差。1)用戶距離誤差(URE)估算(1)只利用地面移動通信網(wǎng)定位的用戶距離誤差(URE)
只利用地面移動通信網(wǎng)定位是指沒有衛(wèi)星的輔助，單純依靠地面移動通信網(wǎng)來進行定位的方法。這里分析在移動臺中采用到達時間(TOA)方法進行定位解算的精度。地面移動通信網(wǎng)基站的位置固定且在地面，所以沒有類似傳統(tǒng)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的星歷誤差、大氣傳播誤差。時鐘上帶來的誤差和基站的授時精度直接相關(guān)。在分析中，假設(shè)地面移動通信網(wǎng)基站采用GPS授時，授時精度可達30ns，則轉(zhuǎn)化為距離上的誤差為9m。如果由移動臺進行高精度跟蹤，對偽碼跟蹤采用DLL環(huán)路，則碼環(huán)誤差
權(quán)利要求
1.一種由通信廣播衛(wèi)星信號輔助的地面移動通信網(wǎng)定位方法，其特征在于通過高輻射功率的通信或廣播衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)特定的時間刻度、測距定位信號和相應(yīng)電文，或直接利用衛(wèi)星廣播的擴頻信號和導(dǎo)航短電文來增強地面移動通信網(wǎng)的定位功能，并能提高精度，以實現(xiàn)地面移動通信全網(wǎng)基站的高精度時間同步，使移動通信臺實現(xiàn)衛(wèi)星信號和地面移動通信網(wǎng)基站信號的組合增強定位；增加衛(wèi)星廣播信號輔助，對地面移動通信網(wǎng)的基站實現(xiàn)小于10納秒的高精度授時，同時為移動臺定位提供從衛(wèi)星方向下行的高精度偽距測量值，這樣，在定位測量方程組中增加了有高精度偽距測量值和不同方向余弦值的方程，使定位測量方程組系數(shù)矩陣的條件數(shù)大為改善，幾何精度衰減因子減小到個位數(shù)，從而徹底改變目前地面移動通信網(wǎng)定位精度低的局面，獲得高精度的定位信息。
2.如權(quán)利要求1所述的由通信廣播衛(wèi)星信號輔助的地面移動通信網(wǎng)定位方法，其特征在于若設(shè)定采用衛(wèi)星增強，包括步驟a)則需依靠地面站天線上行信號，天線口徑為2 5米，發(fā)射功率小于100w，地面站設(shè)有高穩(wěn)定度的原子鐘作為時頻基準；b)衛(wèi)星信號體制采用偽碼擴頻信號體制，并應(yīng)與地面移動通信網(wǎng)的信號體制接近或完全一樣；c)手機測得偽距信息后，將偽距及相關(guān)信息通過網(wǎng)絡(luò)傳送給位置處理中心，位置處理中心完成信息處理后，計算手機位置，并把手機位置傳回給手機。
3.如權(quán)利要求1所述的由通信廣播衛(wèi)星信號輔助的地面移動通信網(wǎng)定位方法，其特征在于若利用衛(wèi)星廣播的擴頻信號，包括步驟a)利用通信廣播信道中的擴頻碼或信令信道中的擴頻碼測偽距，并在通信廣播信道或信令勤務(wù)信道中插入導(dǎo)航定位電文，傳送時間、位置和軌位信息；b)移動通信臺接收到上述信號，求得增強衛(wèi)星的位置和測量得到增強衛(wèi)星至移動通信臺的偽距后，在測量方程組中增加從衛(wèi)星方向下行的測量方程；c)移動通信臺接收附近幾個基站的信號，并測量得到基站到移動通信臺之間的距離；d)利用上述兩類偽距測量值，求解新的方程組，得到移動通信臺的高精度位置解，以提高移動通信臺的定位和時間同步精度。
4.如權(quán)利要求1所述的由通信廣播衛(wèi)星信號輔助的地面移動通信網(wǎng)定位方法，其特征在于適用于L波段、S波段、UHF波段或VHF波段地面移動通信網(wǎng)。
5.如權(quán)利要求1或3所述的由通信廣播衛(wèi)星信號輔助的地面移動通信網(wǎng)定位方法，其特征在于所述移動通信臺，包括手機。
6.如權(quán)利要求3所述的由通信廣播衛(wèi)星信號輔助的地面移動通信網(wǎng)定位方法，其特征在于所述a)步中的擴頻碼，為導(dǎo)頻幀的偽隨機擴頻碼。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種由通信廣播衛(wèi)星信號輔助的地面移動通信網(wǎng)定位方法，涉及無線電定位技術(shù)，是一種基于地面移動通信網(wǎng)，并通過通信廣播衛(wèi)星進行信號增強的無線電定位技術(shù)，方法包括利用有轉(zhuǎn)發(fā)功能的通信廣播衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)定位信號、時間刻度和有關(guān)電文，或利用通信廣播信號中的擴頻信號(包括導(dǎo)頻幀)，實現(xiàn)地面移動通信網(wǎng)基站的高精度時間同步和移動通信臺(包括手機)的高精度定位和授時。本發(fā)明方法具有不改動或少改動地面移動通信網(wǎng)基站和移動通信臺(包括手機)等的設(shè)備結(jié)構(gòu)，就可實現(xiàn)高精度時間同步，以及提高三維空間定位精度的特點。
文檔編號H04W64/00GK102215558SQ201010143099
公開日2011年10月12日 申請日期2010年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月7日
發(fā)明者呂子平, 崔君霞, 張麗蓉, 徐連明, 施滸立, 朱海龍, 王兆瑞, 裴軍, 鄧中亮, 韓可 申請人:中國科學(xué)院國家天文臺