專利名稱：提高移動終端運(yùn)動狀態(tài)下的蜂窩網(wǎng)絡(luò)定位精度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及蜂窩網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)、超寬帶(UWB)定位技術(shù)，尤其涉及一種提高移動終端運(yùn)動狀態(tài)下的蜂窩網(wǎng)絡(luò)定位精度的方法。
背景技術(shù)：
蜂窩網(wǎng)絡(luò)定位方式根據(jù)定位所用參數(shù)不同，可分為場強(qiáng)測量法(SSOA)、增強(qiáng)型場強(qiáng)測量法/多徑指紋法(ESSOA/FingerPrint)、到達(dá)角度測量法(AOA)、到達(dá)時(shí)間/時(shí)間差測量法(TOA/TDOA)及混合參數(shù)定位法等。但無論哪種定位方式，其定位精度都在百米的量級，有大幅度的提高空間。UWB技術(shù)是一種基于時(shí)域上離散傳輸?shù)臉O窄脈沖信號的無線通信技術(shù)，它在定位應(yīng)用上具有顯著優(yōu)勢。理論上，基于UWB技術(shù)的定位算法精確度可達(dá)到厘米級。把UWB技術(shù)在定位應(yīng)用上的優(yōu)勢用于改善蜂窩網(wǎng)絡(luò)定位的精度，正是基于該構(gòu)思，本發(fā)明提出一種提高移動終端運(yùn)動狀態(tài)下蜂窩網(wǎng)絡(luò)定位精度的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種提高移動終端運(yùn)動狀態(tài)下蜂窩網(wǎng)絡(luò)定位精度的方法，從而提高蜂窩網(wǎng)絡(luò)中移動終端運(yùn)動狀態(tài)下的定位精度。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種提高移動終端運(yùn)動狀態(tài)下的蜂窩網(wǎng)絡(luò)定位精度的方法，所述方法包括步驟(1)在所述蜂窩網(wǎng)絡(luò)確定移動終端的位置時(shí)，所述移動終端在超寬帶通信范圍內(nèi)尋找一個(gè)定位參考點(diǎn)RT，在t0時(shí)刻移動終端處于位置U0，在t0+Δt時(shí)刻DT運(yùn)動到位置U1，從而定位參考點(diǎn)RT、位置U0和位置U1構(gòu)成三角形；(2)在t0時(shí)刻和t0+Δt時(shí)刻，所述蜂窩網(wǎng)絡(luò)多次測量所述定位參考點(diǎn)RT、移動終端的位置U0和U1的位置坐標(biāo)的估計(jì)位置RT′、U0′和U1′，從而得到多組的位置坐標(biāo)信息；(3)通過基于超寬帶的測距方法，測量定位參考點(diǎn)RT與U0之間的距離r0、RT與U1之間的距離r1以及定位參考點(diǎn)RT與位置U0和U1之間的夾角θ，并且計(jì)算參考點(diǎn)RT、位置U0和位置U1所構(gòu)成的三角形的外心O以及外心O與此三角形各頂點(diǎn)之間位置關(guān)系；(4)以所述計(jì)算的外心O為圓心得到多個(gè)任意半徑的圓，在所述得到的多組位置坐標(biāo)信息中尋找位于或者接近于以所述外心O為圓心的圓上的一組位置RT′、U0′和U1′，從而得到具體位置坐標(biāo)A0點(diǎn)、B0點(diǎn)和C0點(diǎn)；(5)確定坐標(biāo)A0點(diǎn)、B0點(diǎn)和C0點(diǎn)所構(gòu)成的三角形的外心O′點(diǎn)的具體位置坐標(biāo)；(6)利用外心O′的具體坐標(biāo)位置，以及步驟(3)中得到的外心O與RT、U0、U1之間位置關(guān)系，得到移動終端的實(shí)際位置。
優(yōu)選地，Δt為0.1-0.5秒。
優(yōu)選地，在步驟(3)中計(jì)算定位參考點(diǎn)RT與位置U0和U1之間的夾角θ的步驟包括利用移動終端DT的運(yùn)動速度計(jì)算位置U0和U1之間距離，從而計(jì)算定位參考點(diǎn)RT與位置U0和U1之間的夾角θ。
優(yōu)選地，在步驟(3)中計(jì)算定位參考點(diǎn)RT與位置U0和U1之間的夾角θ的步驟包括通過到達(dá)角度測量法測量定位參考點(diǎn)RT與位置U0和U1之間的夾角θ。
優(yōu)選地，所述移動終端與所述定位參考點(diǎn)RT以超寬帶方式直接通信，而無需通過基站進(jìn)行通信。


下面參照附圖并結(jié)合實(shí)例來描述本發(fā)明的提高蜂窩網(wǎng)絡(luò)定位精度的方法。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的UWB定位示意圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的“擬相似”搜索示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的的UWB定位示意圖。參看圖1，蜂窩網(wǎng)絡(luò)需要測量DT的位置，而RT是輔佐測量的。DT首先在UWB通信范圍內(nèi)尋找一個(gè)MT作為定位參考點(diǎn)RT。DT、RT彼此能夠以UWB傳輸方式不通過基站(或Node B或接入點(diǎn)(AP))而直接通信。DT處于運(yùn)動狀態(tài)，在t0時(shí)刻DT處于位置U0，在t0+Δt(Δt通常取極小值，約0.1～0.5秒)時(shí)刻DT運(yùn)動到位置U1。首先，通過基于UWB的測距方法測量定位參考點(diǎn)RT與U0之間的距離r0、RT與U1之間的距離r1；通過移動終端DT的運(yùn)動速度計(jì)算兩個(gè)運(yùn)動位置U0和U1之間距離。該過程等效于確定了一個(gè)三角形△RT U0U1，然后計(jì)算三角形△RT U0U1的外心(O點(diǎn))。
在t0時(shí)刻和t0+Δt時(shí)刻，蜂窩網(wǎng)絡(luò)可采用傳統(tǒng)的幾何定位算法(如OTDOA算法)多次測量RT、U0點(diǎn)和U1點(diǎn)的位置坐標(biāo)，估計(jì)的位置分別表示為RT′、U0′和U1′。多次測量存儲三組估計(jì)位置信息。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的“擬相似”搜索示意圖。如圖2所示，蜂窩網(wǎng)絡(luò)在三組測量信息(RT′、U0′和U1′)中尋找位于以O(shè)點(diǎn)為圓心某選定長度為半徑的圓上的三點(diǎn)，或十分接近以O(shè)點(diǎn)為圓心某選定長度為半徑的圓上的三點(diǎn)(以O(shè)點(diǎn)為圓心的圓半徑的大小是任意的)，所找到的三點(diǎn)命名為A0點(diǎn)、B0點(diǎn)和C0點(diǎn)。尋找A0、B0和C0三點(diǎn)的具體方法是由三組測量信息中任意選三點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)三角形，在多個(gè)構(gòu)建的三角形中尋找與三角形ABC相似或“擬相似”的三角形，構(gòu)成相似或擬相似三角形的三點(diǎn)就是要獲得的A0點(diǎn)、B0點(diǎn)和C0點(diǎn)。擬相似指不完全相似，但在一定的三角形角度誤差范圍內(nèi)滿足相似定義的三角形。
確定A0點(diǎn)、B0點(diǎn)和C0點(diǎn)后，求三角形A0B0C0的外心O′點(diǎn)。最后，利用三角形ABC的邊和角及O′點(diǎn)坐標(biāo)信息確定DT的位置。
上面描述了所發(fā)明提高蜂窩網(wǎng)絡(luò)定位精度方法一個(gè)實(shí)例，下面是實(shí)例在一定條件下的仿真結(jié)果。蜂窩系統(tǒng)定位參數(shù)設(shè)置根據(jù)美國FCC‘911’緊急電話服務(wù)定位精度要求(定位精度在125米內(nèi)概率不小于67％)分別取精度在125米和75米的均勻和正態(tài)分布；目標(biāo)移動終端DT與參考移動終端RT間平均距離為15米。測量精度隨著蜂窩網(wǎng)絡(luò)測量次數(shù)的增加而提高。蜂窩定位誤差取125米以67％概率均勻分布時(shí)，測量次數(shù)為5次時(shí)，定位誤差從125米減小到10米左右；蜂窩定位誤差取125米以67％概率均勻分布時(shí)，測量次數(shù)為5次時(shí)，定位誤差從75米減小到5米左右。
權(quán)利要求
1.一種提高移動終端運(yùn)動狀態(tài)下的蜂窩網(wǎng)絡(luò)定位精度的方法，所述方法包括步驟(1)在所述蜂窩網(wǎng)絡(luò)確定移動終端的位置時(shí)，所述移動終端在超寬帶通信范圍內(nèi)尋找一個(gè)定位參考點(diǎn)RT，在t0時(shí)刻移動終端處于位置U0，在t0+Δt時(shí)刻DT運(yùn)動到位置U1，從而定位參考點(diǎn)RT、位置U0和位置U1構(gòu)成三角形；(2)在t0時(shí)刻和t0+Δt時(shí)刻，所述蜂窩網(wǎng)絡(luò)多次測量所述定位參考點(diǎn)RT、移動終端的位置U0和U1的位置坐標(biāo)的估計(jì)位置RT′、U0′和U1′，從而得到多組的位置坐標(biāo)信息；(3)通過基于超寬帶的測距方法，測量定位參考點(diǎn)RT與U0之間的距離r0、RT與U1之間的距離r1以及定位參考點(diǎn)RT與位置U0和U1之間的夾角θ，并且計(jì)算參考點(diǎn)RT、位置U0和位置U1所構(gòu)成的三角形的外心O；(4)以所述計(jì)算的外心O為圓心得到多個(gè)任意半徑的圓，在所述得到的多組位置坐標(biāo)信息中尋找位于或者接近于以所述外心O為圓心的圓上的一組位置RT′、U0′和U1′，從而得到具體位置坐標(biāo)A0點(diǎn)、B0點(diǎn)和C0點(diǎn)；(5)確定坐標(biāo)A0點(diǎn)、B0點(diǎn)和C0點(diǎn)所構(gòu)成的三角形的外心O′點(diǎn)的具體位置坐標(biāo)；(6)利用外心O′的具體坐標(biāo)位置，以及步驟(3)中得到的外心O與RT、U0、U1之間位置關(guān)系，得到移動終端的實(shí)際位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中Δt為0.1-0.5秒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在步驟(3)中計(jì)算定位參考點(diǎn)RT與位置U0和U1之間的夾角θ的步驟包括利用移動終端DT的運(yùn)動速度計(jì)算位置U0和U1之間距離，從而計(jì)算定位參考點(diǎn)RT與位置U0和U1之間的夾角θ。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在步驟(3)中計(jì)算定位參考點(diǎn)RT與位置U0和U1之間的夾角θ的步驟包括通過到達(dá)角度測量法測量定位參考點(diǎn)RT與位置U0和U1之間的夾角θ。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述移動終端與所述定位參考點(diǎn)RT以超寬帶方式直接通信，而無需通過基站進(jìn)行通信。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高移動終端運(yùn)動狀態(tài)下的蜂窩網(wǎng)絡(luò)定位精度的方法，包括移動終端在超寬帶通信范圍內(nèi)尋找定位參考點(diǎn)RT，在t
文檔編號G01S5/02GK1832627SQ20061007639
公開日2006年9月13日 申請日期2006年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月24日
發(fā)明者陶小峰, 張平, 崔琪楣, 劉俊, 張?jiān)孪? 余雯, 李立華, 劉寶玲 申請人:北京郵電大學(xué)