專利名稱：終端定位方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及定位技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及終端定位方法及裝置。
背景技術(shù)：
隨著移動通信的發(fā)展，移動通信系統(tǒng)中的移動定位業(yè)務(wù)越來越受到關(guān)注。目前有 3種常用的定位方法I、基于時間測量的定位方法,如到達(dá)時間(TOA, Time of Arrival)法、到達(dá)時間差(TDOA, Time Different Of Arrival)法。主要通過檢測電波從發(fā)射機(jī)到接收機(jī)的傳播時間，算出二者間的距離，進(jìn)而通過某種方法計算出移動臺的估計位置。2、信號到達(dá)角(AOA,Angle of Arrival)法通過基站接收機(jī)天線陣列檢測出移動臺發(fā)射電波的A0A，該AOA可以構(gòu)成一條從基站到移動臺的徑向連線，即方位線，利用多個基站提供的AOA測量值，可以畫出多條方位線，其交點(diǎn)就是移動臺的估計位置。3、輔助全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(AGPS, Assisted Global Positioning System)定位法一種結(jié)合了網(wǎng)絡(luò)基站信息和GPS信息對移動臺進(jìn)行定位的技術(shù)。移動臺利用網(wǎng)絡(luò)提供的GPS輔助信息接收GPS原始信號，通過對原始信號的解調(diào)獲得GPS偽距信息，網(wǎng)絡(luò)根據(jù)偽距信息和其它定位設(shè)備的輔助信息完成對GPS信息的處理，并估算移動臺的位置。現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)如下基于時間測量的定位方法其定位精度受系統(tǒng)定時精度的影響，基站間必須嚴(yán)格同步，以確保系統(tǒng)本身的定時誤差不會給定位結(jié)果造成明顯的影響；而且終端必須最少觀察到三個基站信號才能定位。信號到達(dá)角(AOA)法兩個基站就可實(shí)現(xiàn)定位，但基站需要有接收天線陣列，精度受信道影響較大，在建筑物密集區(qū)定位困難。AGPS定位法為了定位要求至少接收四顆衛(wèi)星的信號，在密集的市區(qū)高樓之間、在建筑物內(nèi)以及只能見到4個以下衛(wèi)星的任何地區(qū)，GPS系統(tǒng)一般不起作用，無法實(shí)現(xiàn)精確的定位。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供終端定位方法及裝置，以達(dá)到只需一個基站就可實(shí)現(xiàn)對終端的定位。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種終端定位方法，該方法包括對于任一小區(qū)，在小區(qū)中設(shè)置第一預(yù)設(shè)數(shù)目個聚類終端，獲取每個聚類終端的位置數(shù)據(jù)到達(dá)角A0A、到達(dá)時間T0A、信噪比SNR和物理坐標(biāo)，將每個聚類終端的位置數(shù)據(jù)放入歷史數(shù)據(jù)庫；對于任一待測終端,測量該待測終端的AOA、TOA和SNR，根據(jù)該待測終端的A0A、TOA和SNR，在歷史數(shù)據(jù)庫中查找與該待測終端最匹配的聚類終端，根據(jù)該聚類終端的物理坐標(biāo)確定該待測終端的初始估計位置；
根據(jù)待測終端的初始估計位置和該待測終端與其它待測終端之間的距離，計算該待測終端的最終位置。
所述在小區(qū)中設(shè)置第一預(yù)設(shè)數(shù)目個聚類終端，獲取每個聚類終端的位置數(shù)據(jù)到達(dá)角A0A、到達(dá)時間T0A、信噪比SNR和物理坐標(biāo)，，將每個聚類終端的位置數(shù)據(jù)放入歷史數(shù)據(jù)庫包括在小區(qū)中設(shè)置第一預(yù)設(shè)數(shù)目個初始聚類終端，并設(shè)置第二預(yù)設(shè)數(shù)目個樣本終端；根據(jù)樣本終端與聚類終端的距離，對所有樣本終端進(jìn)行聚類，聚類完成，得到第一預(yù)設(shè)數(shù)目個新聚類終端，計算每個新聚類終端的位置數(shù)據(jù)A0A、TOA、SNR和物理坐標(biāo)，將每個新聚類終端的位置數(shù)據(jù)放入歷史數(shù)據(jù)庫。所述根據(jù)樣本終端與聚類終端的距離，對所有樣本終端進(jìn)行聚類包括初始化迭代次數(shù)為0 ;對于每個樣本終端，尋找與該樣本終端最近的聚類終端,將該樣本終端歸屬于該聚類終端，將歸屬于同一聚類終端的所有樣本終端作為一聚類群，將每個聚類群的質(zhì)心作為一個新聚類終端，計算當(dāng)前迭代得到的所有新聚類終端的物理坐標(biāo)與上一次迭代得到的所有聚類終端的物理坐標(biāo)的均方誤差；若均方誤差小于預(yù)設(shè)值，則確定聚類完成；否則，返回執(zhí)行所述對于每個樣本終端，尋找與該樣本終端最近的聚類終端的動作。所述在小區(qū)中設(shè)置第一預(yù)設(shè)數(shù)目個初始聚類終端為將小區(qū)均勻劃分為第一預(yù)設(shè)數(shù)目個子區(qū)域，將每個子區(qū)域的中心作為一個初始聚類終端所在位置。所述計算該待測終端的最終位置之后進(jìn)一步包括當(dāng)計算出該待測終端的最終位置后，將該待測終端作為新的樣本終端，與已有樣本終端進(jìn)行聚類，聚類完成，以得到的各新聚類終端的位置數(shù)據(jù)A0A、TOA、SNR和物理坐標(biāo)更新歷史數(shù)據(jù)庫。所述根據(jù)該待測終端的AOA、TOA和SNR，在歷史數(shù)據(jù)庫中查找與該待測終端最匹配的聚類終端包括根據(jù)該待測終端的AOA、TOA和SNR，在歷史數(shù)據(jù)庫中查找與該待測終端的歐式距離最小的聚類終端；所述根據(jù)該聚類終端的物理坐標(biāo)確定該待測終端的初始估計位置為計算所述待測終端的AOA與所述聚類終端的AOA之差a，將該聚類終端的物理坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)a ,將旋轉(zhuǎn)后得到的物理坐標(biāo)作為所述待測終端的初始估計位置。所述根據(jù)待測終端的初始估計位置和該待測終端與其它待測終端之間的距離，計算該待測終端的最終位置之前進(jìn)一步包括通過如下步驟計算所述待測終端與任一其它待測終端之間的距離計算P = AOAi-AOAk,其中，AOAi為所述待測終端的AOA，AOAk為所述任一其它待測終端的AOA ；計算所述待測終端與基站的距離4+dT0A)/2，計算所述任一其它待測終端與基站的距離4 ={dSNRk +dTOAk)/2，其中，為根據(jù)SNRi計算到的所述待測終端與基站的距離，為根據(jù)TOAi計算到的所述待測終端與基站的距離，為根據(jù)SNRk計算到的所述任一其它待測終端與基站的距離，為根據(jù)TOAk計算到的所述任一其它待測終端與基站的距離，SNRi為所述待測終端的SNR，TOAi為所述待測終端的TOA，SNRk為所述任一其它待測終端的SNR，TOAk為所述任一其它待測終端的TOA ；計算所述待測終端與所述任一其它待測終端間的距離dik
權(quán)利要求
1.一種終端定位方法，其特征在于，該方法包括 對于任一小區(qū)，在小區(qū)中設(shè)置第一預(yù)設(shè)數(shù)目個聚類終端，獲取每個聚類終端的位置數(shù)據(jù)到達(dá)角AOA、到達(dá)時間TOA、信噪比SNR和物理坐標(biāo)，將每個聚類終端的位置數(shù)據(jù)放入歷史數(shù)據(jù)庫； 對于任一待測終端，測量該待測終端的AOA、TOA和SNR，根據(jù)該待測終端的AOA、TOA和SNR，在歷史數(shù)據(jù)庫中查找與該待測終端最匹配的聚類終端，根據(jù)該聚類終端的物理坐標(biāo)確定該待測終端的初始估計位置； 根據(jù)待測終端的初始估計位置和該待測終端與其它待測終端之間的距離，計算該待測終端的最終位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述在小區(qū)中設(shè)置第一預(yù)設(shè)數(shù)目個聚類終端，獲取每個聚類終端的位置數(shù)據(jù)到達(dá)角AOA、到達(dá)時間TOA、信噪比SNR和物理坐標(biāo)，，將每個聚類終端的位置數(shù)據(jù)放入歷史數(shù)據(jù)庫包括 在小區(qū)中設(shè)置第一預(yù)設(shè)數(shù)目個初始聚類終端，并設(shè)置第二預(yù)設(shè)數(shù)目個樣本終端； 根據(jù)樣本終端與聚類終端的距離，對所有樣本終端進(jìn)行聚類，聚類完成，得到第一預(yù)設(shè)數(shù)目個新聚類終端，計算每個新聚類終端的位置數(shù)據(jù)AOA、TOA、SNR和物理坐標(biāo)，將每個新聚類終端的位置數(shù)據(jù)放入歷史數(shù)據(jù)庫。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)樣本終端與聚類終端的距離，對所有樣本終端進(jìn)行聚類包括 初始化迭代次數(shù)為O ; 對于每個樣本終端，尋找與該樣本終端最近的聚類終端，將該樣本終端歸屬于該聚類終端，將歸屬于同一聚類終端的所有樣本終端作為一聚類群，將每個聚類群的質(zhì)心作為一個新聚類終端，計算當(dāng)前迭代得到的所有新聚類終端的物理坐標(biāo)與上一次迭代得到的所有聚類終端的物理坐標(biāo)的均方誤差；若均方誤差小于預(yù)設(shè)值，則確定聚類完成；否則，返回執(zhí)行所述對于每個樣本終端，尋找與該樣本終端最近的聚類終端的動作。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述在小區(qū)中設(shè)置第一預(yù)設(shè)數(shù)目個初始聚類終端為 將小區(qū)均勻劃分為第一預(yù)設(shè)數(shù)目個子區(qū)域，將每個子區(qū)域的中心作為一個初始聚類終端所在位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述計算該待測終端的最終位置之后進(jìn)一步包括 當(dāng)計算出該待測終端的最終位置后，將該待測終端作為新的樣本終端，與已有樣本終端進(jìn)行聚類，聚類完成，以得到的各新聚類終端的位置數(shù)據(jù)A0A、TOA、SNR和物理坐標(biāo)更新歷史數(shù)據(jù)庫。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)該待測終端的AOA、TOA和SNR，在歷史數(shù)據(jù)庫中查找與該待測終端最匹配的聚類終端包括 根據(jù)該待測終端的AOA、TOA和SNR，在歷史數(shù)據(jù)庫中查找與該待測終端的歐式距離最小的聚類終端； 所述根據(jù)該聚類終端的物理坐標(biāo)確定該待測終端的初始估計位置為 計算所述待測終端的AOA與所述聚類終端的AOA之差α，將該聚類終端的物理坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)α，將旋轉(zhuǎn)后得到的物理坐標(biāo)作為所述待測終端的初始估計位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)待測終端的初始估計位置和該待測終端與其它待測終端之間的距離，計算該待測終端的最終位置之前進(jìn)一步包括 通過如下步驟計算所述待測終端與任一其它待測終端之間的距離 計算β = AOAi-AOAk,其中，AOAi為所述待測終端的Α0Α，AOAk為所述任一其它待測終端的
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)待測終端的初始估計位置和該待測終端與其它待測終端之間的距離，計算該待測終端的最終位置包括 設(shè)所述待測終端的位置分布服從以初始估計位置為中心的二維高斯分布，則根據(jù)所述待測終端的初始估計位置確定該待測終端的初始位置概率分布； 初始化迭代次數(shù)為
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述計算本次迭代過程中任一其它待測終端對所述待測終端的位置概率分布的更新值為計算
10.一種終端定位裝置，其特征在于，該裝置包括 第一單元對于任一小區(qū)，在小區(qū)中設(shè)置第一預(yù)設(shè)數(shù)目個聚類終端，獲取每個聚類終端的位置數(shù)據(jù)到達(dá)角AOA、到達(dá)時間TOA、信噪比SNR和物理坐標(biāo)，將每個聚類終端的位置數(shù)據(jù)放入歷史數(shù)據(jù)庫； 第二單元對于任一待測終端，測量該待測終端的AOA、TOA和SNR，根據(jù)該待測終端的AOA、TOA和SNR，在歷史數(shù)據(jù)庫中查找與該待測終端最匹配的聚類終端，根據(jù)該聚類終端的物理坐標(biāo)確定該待測終端的初始估計位置，將該待測終端的初始估計位置發(fā)送給第三單元; 第三單元根據(jù)待測終端的初始估計位置和該待測終端與其它待測終端之間的距離，計算該待測終端的最終位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述第一單元包括 第一模塊在小區(qū)中設(shè)置第一預(yù)設(shè)數(shù)目個初始聚類終端，并設(shè)置第二預(yù)設(shè)數(shù)目個樣本終端； 第二模塊初始化迭代次數(shù)為O ;對于每個樣本終端，尋找與該樣本終端最近的聚類終端，將該樣本終端歸屬于該聚類終端，將歸屬于同一聚類終端的所有樣本終端作為一聚類群，將每個聚類群的質(zhì)心作為一個新聚類終端，計算當(dāng)前迭代得到的所有新聚類終端的物理坐標(biāo)與上一次迭代得到的所有聚類終端的物理坐標(biāo)的均方誤差；若均方誤差小于預(yù)設(shè)值，則確定聚類完成；否則，返回執(zhí)行所述對于每個樣本終端，尋找與該樣本終端最近的聚類終端的動作。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述第三單元進(jìn)一步用于，當(dāng)計算出該待測終端的最終位置后，將該待測終端的位置數(shù)據(jù)A0A、TOA、SNR及物理坐標(biāo)發(fā)送給第一單元； 所述第一單元接收到所述待測終端的位置數(shù)據(jù)后，將該待測終端作為新的樣本終端，重新對所有樣本終端進(jìn)行聚類，聚類完成，以得到的各新聚類終端的位置數(shù)據(jù)AOA、TOA、SNR和物理坐標(biāo)更新歷史數(shù)據(jù)庫。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述第二單元包括 第三模塊對于任一待測終端，測量該待測終端的AOA、TOA和SNR ； 第四模塊根據(jù)該待測終端的Α0Α、Τ0Α和SNR，在歷史數(shù)據(jù)庫中查找與該待測終端的歐式距離最小的聚類終端，計算所述待測終端的AOA與所述聚類終端的AOA之差α，將該聚類終端的物理坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)α，將旋轉(zhuǎn)后得到的物理坐標(biāo)作為所述待測終端的初始估計位置。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述第三單元包括 第五模塊計算所述待測終端與任一其它待測終端間的距離，將計算得到的各距離發(fā)送給第六模塊； 第六模塊設(shè)所述待測終端的位置分布服從以初始估計位置為中心的二維高斯分布，則根據(jù)所述待測終端的初始估計位置確定該待測終端的初始位置概率分布；初始化迭次次數(shù)為O ;根據(jù)所述待測終端與任一其它待測終端間的距離，計算本次迭代過程中任一其它待測終端對所述待測終端的位置概率分布的更新值；根據(jù)所述待測終端的初始位置概率分布以及本次迭代過程中其它待測終端對所述待測終端的位置概率分布的更新值，得到所述待測終端的最新位置概率分布；判斷迭代次數(shù)是否小于預(yù)定次數(shù)，若是，返回執(zhí)行所述計算本次迭代過程中任一其它待測終端對所述待測終端的位置概率分布的更新值的動作，繼續(xù)下一次迭代過程；否則，將待測終端的最新位置概率分布作為其最終位置概率分布，根據(jù)該最終位置概率分布計算所述待測終端的最終位置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述第五模塊包括 第一子模塊計算β = AOAi-AOAk,其中，AOAi為所述待測終端的A0A，A0Ak為所述任一其它待測終端的AOAJf β發(fā)送給第三子模塊； 第二子模塊計算所述待測終端與基站的距離
16.根據(jù)權(quán)利要求10至15任一所述的裝置，其特征在于，所述裝置位于基站上。
全文摘要
本發(fā)明公開了終端定位方法及裝置。方法包括對于任一小區(qū)，在小區(qū)中設(shè)置第一預(yù)設(shè)數(shù)目個聚類終端，獲取每個聚類終端的位置數(shù)據(jù)到達(dá)角AOA、到達(dá)時間TOA、信噪比SNR和物理坐標(biāo)，將每個聚類終端的位置數(shù)據(jù)放入歷史數(shù)據(jù)庫；對于任一待測終端，測量該待測終端的AOA、TOA和SNR，根據(jù)該待測終端的AOA、TOA和SNR，在歷史數(shù)據(jù)庫中查找與該待測終端最匹配的聚類終端，根據(jù)該聚類終端的物理坐標(biāo)確定該待測終端的初始估計位置；根據(jù)待測終端的初始估計位置和該待測終端與其它待測終端之間的距離，計算該待測終端的最終位置。本發(fā)明只需一個基站就可實(shí)現(xiàn)對終端的定位。
文檔編號H04W64/00GK102625443SQ20111003007
公開日2012年8月1日 申請日期2011年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月27日
發(fā)明者姚嵐, 駱曉亮 申請人:中國移動通信集團(tuán)公司