專利名稱：一種移動定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種移動定位方法，尤其是在寬帶碼分多址(WCDMA，WidebandCode Division Multiple Access)系統(tǒng)中用于提高移動用戶的定位精度的一種方法。
背景技術(shù)：
無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的移動定位業(yè)務(wù)越來越受到廣泛的關(guān)注。移動定位業(yè)務(wù)主要的應(yīng)用包括有用于用戶安全的緊急呼叫定位業(yè)務(wù)；相關(guān)犯罪活動的定位跟蹤；個人定位服務(wù)(例如交通、住宿等服務(wù)行業(yè)信息的查詢)；智能交通運輸定位；無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計和資源管理；用于無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的計費(根據(jù)呼叫率確定某些位置的通信費用)。
現(xiàn)在無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的定位實現(xiàn)通常有兩類一類是移動用戶通過無線信號的測量和周圍小區(qū)基站的信息自主確定地理位置(即基于UE的情況)，一類是由無線網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)側(cè)通過無線信號的測量和周圍小區(qū)的基站信息來最終確定移動用戶的地理位置(即UE輔助的情況)。
第三代移動通信項目組織(3GPP，The 3rd Generation Partnership Proiect)對WCDMA的定位方法描述中沿襲了全球移動通信系統(tǒng)(GSM，Global System forMobile Communications)的定位方法部分內(nèi)容，并做了一定的改進。3GPP中對WCDMA規(guī)定的定位方法有三種基于小區(qū)標識(Cell Id)的定位方法；可能包含網(wǎng)絡(luò)輔助配置空閑周期(IPDL，Idle Period of Down Link)的觀測到的到達時間差(OTDOA，Observed Time Differrence Of Arrived)定位方法；網(wǎng)絡(luò)輔助的全球定位系統(tǒng)(AGPS，Assisted Global Positioning System)方法。
網(wǎng)絡(luò)輔助的GPS定位方法利用對空間衛(wèi)星信號的測量，需要在地面附加接收設(shè)備并且在移動設(shè)備上增加接收器來實現(xiàn)，根據(jù)位置的計算是在UE側(cè)或是網(wǎng)絡(luò)側(cè)的不同需要高層信令參與在無線接口上傳輸輔助數(shù)據(jù)來幫助UE接收衛(wèi)星信號。網(wǎng)絡(luò)輔助的GPS定位精度可以達到5m～50m，定位精度較其它定位方法有很大提高，是目前定位效果最好的定位方法，但是需要移動臺附加GPS接收器和無線接口的信息傳輸。
3GPP協(xié)議25.305中定義了AGPS定位方法的基本原理。
現(xiàn)有協(xié)議標準對AGPS定位方法中的網(wǎng)絡(luò)側(cè)GPS輔助信息是通過NodeB(節(jié)點B)上的GPS接收設(shè)備來獲得的，如果NodeB上沒有GPS接收設(shè)備則無法實現(xiàn)高精度的網(wǎng)絡(luò)輔助GPS定位。而單獨采用移動臺上GPS接收設(shè)備的定位首次定位時間長，精度也較網(wǎng)絡(luò)輔助方法的定位精度低，在某些條件下，例如定位精度要求高50米以內(nèi)，定位響應(yīng)時間要求短，現(xiàn)有標準提供的定位方法就不能滿足定位要求而使定位失敗。在目前的現(xiàn)有技術(shù)中尚無針對WCDMA網(wǎng)絡(luò)中NodeB側(cè)沒有GPS接收器時采用網(wǎng)絡(luò)輔助GPS完成高精度快速響應(yīng)的定位方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提出一種移動定位方法，實現(xiàn)高精度的網(wǎng)絡(luò)輔助GPS定位，避免現(xiàn)有技術(shù)在移動臺所屬的NodeB上沒有GPS接收設(shè)備時，無法快速精確進行定位的缺陷。
本發(fā)明方法包括以下步驟1)服務(wù)移動定位中心從外部GPS網(wǎng)絡(luò)獲取定位所需信息；2)無線網(wǎng)絡(luò)控制器將接收到的定位請求消息發(fā)送給服務(wù)移動定位中心，服務(wù)移動定位中心根據(jù)其保存的歷史定位信息確定移動臺估計位置，如果歷史定位信息不符合定位要求則按照移動臺所在的小區(qū)確定估計位置；3)根據(jù)服務(wù)移動定位中心保存的信息和移動臺估計位置計算移動臺精確位置。
本發(fā)明的有益效果是提出了一種移動定位方法，采用外部GPS網(wǎng)絡(luò)信息輔助的GPS進行定位以滿足高精度快速響應(yīng)的定位要求，并且本發(fā)明方法針對現(xiàn)有AGPS定位方法提出的位置估計方法可以提高AGPS定位方法的定位精度，有效克服了現(xiàn)有技術(shù)在移動臺所屬的NodeB上沒有GPS接收設(shè)備時，無法快速精確進行定位的缺陷。


圖1是移動網(wǎng)絡(luò)中包括服務(wù)移動定位中心與外部GPS網(wǎng)絡(luò)之間的接口的定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
圖2是本發(fā)明方法的移動臺存在歷史定位信息時的定位原理圖；圖3是本發(fā)明方法服務(wù)移動定位中心從外部GPS網(wǎng)絡(luò)獲得輔助信息的流程圖；圖4是本發(fā)明方法移動臺位置估計的確定方法流程圖；具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明方法進一步詳細說明。
本發(fā)明所述的定位方法是在無線網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC，Radio NetworkController)中控制實現(xiàn)的。通過獲得定位相關(guān)的GPS(Global Positioning System，全球定位系統(tǒng))信息，以及移動用戶設(shè)備(UE，User Equipment)的估計位置，確定移動用戶設(shè)備的精確位置。
本發(fā)明中的SMLC(Service Mobile Locatiom Center，服務(wù)移動定位中心)作為一個獨立的設(shè)備用于定位控制管理計算、保存GPS信息(包括GPS星歷信息和接收機位置信息)和移動臺的歷史定位信息、并且對于UE輔助的定位方法作為定位計算中心。一個SMLC可以是一個RNC的內(nèi)置設(shè)備，也可以被多個RNC所共用，或者是和GSM中的SMLC相兼容共用。SMLC和各個RNC(或者其它無線接入技術(shù)的基站控制器)相連接來進行輔助定位。本發(fā)明中利用到了3GPP標準中規(guī)定的基于小區(qū)的定位方法(包括了Cell ID和Cell ID+RTT(環(huán)回時間，Round Trip Time))。
如圖1描述移動網(wǎng)絡(luò)中包括SMLC與外部GPS網(wǎng)絡(luò)之間的接口的定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。圖中UE、外部GPS接收網(wǎng)絡(luò)都可以用來接收空中衛(wèi)星的星歷信息?，F(xiàn)有3GPP協(xié)議中沒有SMLC的概念，SMLC功能在RNC內(nèi)部來實現(xiàn)。本發(fā)明考慮到和GSM的兼容以及將來3G定位業(yè)務(wù)的發(fā)展趨勢可以把SMLC設(shè)備從RNC中獨立出來。
如圖所示，SMLC和外部GPS網(wǎng)絡(luò)以及各個RNC之間的連接是110、120和130，根據(jù)SMLC的能力和RNC的能力以及定位業(yè)務(wù)量來確定一個SMLC和多少個RNC之間存在連接。移動網(wǎng)絡(luò)原有的用于Iu接口、Iub接口和Uu接口的連接有210、220、230、240和250。
SMLC利用協(xié)商好的110物理連接，通過高層信令交互來獲得外部GPS網(wǎng)絡(luò)中GPS位置和其接收到的星歷信息并保存，通過120和130與RNC設(shè)備交互向移動臺提供輔助數(shù)據(jù)幫助移動臺進行定位或者測量，最終獲得定位結(jié)果。
如圖2所示是要定位移動臺所處小區(qū)所在的NodeB上沒有GPS接收設(shè)備的情況。圖中GPS R1、GPS R2和GPS R3是外部GPS網(wǎng)絡(luò)上的GPS接收器。根據(jù)移動臺的歷史定位位置(Loc120)和小區(qū)的覆蓋范圍信息(以發(fā)射臺為中心，d320為半徑的圓)，確定一個不僅在小區(qū)覆蓋之內(nèi)或最靠近小區(qū)，且離移動臺歷史位置最近(d210是指各個GPS接收器位置到UE最近一次定位位置之間距離的最小值)的GPS接收器。SMLC把該GPS接收器的位置信息和接收到的GPS星歷信息作為定位的輔助數(shù)據(jù)。
UE上一次定位的結(jié)果是處于位置Loc120，SMLC上保存有該歷史定位信息和定位時間戳信息。UE當前待要確定的位置為Loc110，Loc110和Loc120之間的距離為d220。UE當前位置到其所處小區(qū)發(fā)射臺的距離為d310。當Loc120處于以發(fā)射臺為中心，d310為半徑的圓內(nèi)時，我們把上一次定位結(jié)果Loc120作為本次定位過程中的位置估計值用于本次定位過程的輔助數(shù)據(jù)信息。
SMLC和外部GPS網(wǎng)絡(luò)之間的物理層接口在應(yīng)用中可以和外部GPS網(wǎng)絡(luò)協(xié)商確定。高層協(xié)議接口如下表定義表一 SMLC和外部GPS網(wǎng)絡(luò)之間的消息

上面所有消息的消息體采用3GPP協(xié)議25.433中Iub接口上的信息交換消息對應(yīng)的消息體結(jié)構(gòu)。
SMLC上電后，首先和外部GPS網(wǎng)絡(luò)有物理連接的GPS接收設(shè)備建立底層連接。當?shù)讓舆B接建立之后SMLC發(fā)送消息EXT INFORMATION EXCHANGEINITIATION REQUEST給外部GPS網(wǎng)絡(luò)中的GPS接收設(shè)備，如果外部GPS網(wǎng)絡(luò)可以開始提供請求的信息，則發(fā)送EXT INFORMATION EXCHANGEINITIATION RESPONSE消息給SMLC，否則發(fā)送EXT INFORMATIONEXCHANGE INITIATION FAILURE消息給SMLC。如果外部GPS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送了EXT INFORMATION EXCHANGE INITIATION RESPONSE消息給SMLC，之后會按照SMLC的請求消息中要求發(fā)送EXT INFORMATION REPORT消息給SMLC。SMLC保存這些報告消息的內(nèi)容。如果RNC要終止和外部GPS網(wǎng)絡(luò)的信息交互，SMLC發(fā)送EXT Information Exchange Termination消息給SMLC，外部GPS網(wǎng)絡(luò)收到該終止請求消息之后，不再發(fā)送信息報告消息給SMLC。如果外部GPS網(wǎng)絡(luò)由于自身的異常不能提供信息報告消息給SMLC，它會發(fā)送EXTInformation Exchange Failure消息給SMLC終止向SMLC提供信息報告消息。
如圖3所示SMLC接收外部GPS信息(包括GPS星歷信息和接收機位置信息)流程具體包括以下步驟1.1) 服務(wù)移動定位中心建立和指定的外部GPS網(wǎng)絡(luò)中GPS設(shè)備之間的連接；1.2) 連接建立成功之后，服務(wù)移動定位中心向指定外部GPS設(shè)備發(fā)送消息‘信息交換發(fā)起請求’；1.3) 服務(wù)移動定位中心接收來自外部GPS設(shè)備的應(yīng)答消息‘信息交換發(fā)起請求’的響應(yīng)消息；1.4) 如果服務(wù)移動定位中心接收到的來自外部GPS網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)答消息是‘信息交換發(fā)起失敗’，進行故障處理，不能從外部GPS網(wǎng)絡(luò)中獲取GPS信息，流程結(jié)束；如果服務(wù)移動定位中心接收到的是成功的應(yīng)答消息‘信息交換發(fā)起響應(yīng)’，那么外部GPS設(shè)備可以提供GPS信息，且隨后會有GPS信息發(fā)送回服務(wù)移動定位中心，轉(zhuǎn)1.5)步；1.5) 服務(wù)移動定位中心等待外部GPS設(shè)備發(fā)送GPS信息；1.6) 如果服務(wù)移動定位中心接收到外部GPS設(shè)備的‘信息報告’消息，服務(wù)移動定位中心存儲并更新信息報告消息中的內(nèi)容，繼續(xù)等待下一次的‘信息報告’消息；1.7) 如果服務(wù)移動定位中心接收到外部GPS設(shè)備的‘信息交換失敗’消息，服務(wù)移動定位中心進行故障處理，之后外部GPS網(wǎng)絡(luò)不會發(fā)送信息報告消息給服務(wù)移動定位中心，流程結(jié)束。
SMLC從外部GPS網(wǎng)絡(luò)獲得的信息有外部GPS網(wǎng)絡(luò)中GPS接收器的三維位置信息、外部GPS網(wǎng)絡(luò)中GPS接收器接收到的星歷信息。
當RNC接收到來自核心網(wǎng)的高精度快速響應(yīng)的定位請求消息時，RNC發(fā)送該定位請求消息給SMLC。SMLC利用其上保存的從外部GPS網(wǎng)絡(luò)上獲得的GPS星歷信息和位置信息作為對UE進行碼相位測量時的輔助數(shù)據(jù)。
移動臺位置估計精度的提高可以提高最終的定位精度。本發(fā)明中考慮到對于非第一次定位的移動臺會在SMLC上保存有歷史定位信息，結(jié)合現(xiàn)有的基于小區(qū)的定位方法，如果歷史定位信息包含在基于小區(qū)的定位方法之內(nèi)，且歷史定位時間距離當前定位時間的間隔在一定時差(視實現(xiàn)可以動態(tài)設(shè)定)范圍之內(nèi)，用歷史定位結(jié)果作為移動臺的估計位置。
如圖4所示，UE位置估計是按照以下原則如果a)移動臺沒有歷史定位信息保存于SMLC；b)移動臺有歷史定位信息但是該歷史定位信息時間戳和當前時刻的差值大于某一門限(可以視實現(xiàn)而設(shè)定具體值)；c)或者歷史定位信息不在移動臺當前小區(qū)的覆蓋范圍之內(nèi)。
那么把移動臺所在小區(qū)覆蓋范圍或Cell ID+RTT定位結(jié)果作為移動臺估計的位置信息。否則，把移動臺歷史定位結(jié)果作為其位置估計值。
根據(jù)上述描述可以在NodeB沒有GPS接收設(shè)備的情況下，利用外部已有的GPS網(wǎng)絡(luò)的信息，來輔助移動臺進行定位。利用移動臺的歷史信息和現(xiàn)有的定位方法結(jié)合來獲得移動臺的更為精確的位置估計值用于定位計算。按照經(jīng)典GPS計算方法，可以計算得到移動臺的精確位置信息。對于計算在移動臺上進行的定位，移動臺根據(jù)SMLC提供的GPS輔助數(shù)據(jù)和移動臺的位置估計信息，以及移動臺自身GPS接收器接收到的信息，利用經(jīng)典GPS計算方法可以計算得到移動臺的位置。如果計算在網(wǎng)絡(luò)側(cè)進行，移動臺利用SMLC提供的GPS輔助數(shù)據(jù)進行碼相位測量，然后發(fā)送碼相位測量結(jié)果給SMLC，SMLC綜合碼相位測量結(jié)果和保存的GPS信息以及移動臺估計位置信息，利用經(jīng)典GPS計算方法可以計算得到移動臺的位置。
本發(fā)明方法也適應(yīng)于GSM網(wǎng)絡(luò)中沒有GPS接收器時的快速高精度定位。
采用本發(fā)明所述的定位方法讓SMLC從現(xiàn)有的GPS網(wǎng)絡(luò)獲得信息，在利用成熟的GPS網(wǎng)絡(luò)設(shè)施和移動設(shè)備的基礎(chǔ)上結(jié)合移動臺的歷史定位結(jié)果信息來進行網(wǎng)絡(luò)輔助的GPS移動臺定位，進而實現(xiàn)移動臺的精確定位。也有益于多網(wǎng)融合(GPS網(wǎng)，移動網(wǎng)絡(luò)如WCDMA、GSM)，資源共用。
權(quán)利要求
1.一種移動定位方法，包括以下步驟1)服務(wù)移動定位中心從外部GPS網(wǎng)絡(luò)獲取定位所需信息；2)無線網(wǎng)絡(luò)控制器將接收到的定位請求消息發(fā)送給服務(wù)移動定位中心，服務(wù)移動定位中心根據(jù)其保存的歷史定位信息確定移動臺估計位置，如果歷史定位信息不符合定位要求則按照移動臺所在的小區(qū)確定估計位置；3)根據(jù)服務(wù)移動定位中心保存的信息和移動臺估計位置計算移動臺精確位置。
2.如權(quán)利要求1所述的移動定位方法，其特征在于所述步驟1)具體包括以下步驟1.1)服務(wù)移動定位中心建立和指定的外部GPS網(wǎng)絡(luò)中GPS設(shè)備之間的連接；1.2)連接建立成功之后，服務(wù)移動定位中心向指定外部GPS設(shè)備發(fā)送消息‘信息交換發(fā)起請求’；1.3)服務(wù)移動定位中心接收來自外部GPS設(shè)備的應(yīng)答消息‘信息交換發(fā)起請求’的響應(yīng)消息；1.4)如果服務(wù)移動定位中心接收到的來自外部GPS網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)答消息是‘信息交換發(fā)起失敗’，進行故障處理，不能從外部GPS網(wǎng)絡(luò)中獲取GPS信息，流程結(jié)束；如果服務(wù)移動定位中心接收到的是成功的應(yīng)答消息‘信息交換發(fā)起響應(yīng)’，那么外部GPS設(shè)備可以提供GPS信息，且隨后會有GPS信息發(fā)送回服務(wù)移動定位中心，轉(zhuǎn)1.5)步；1.5)服務(wù)移動定位中心等待外部GPS設(shè)備發(fā)送GPS信息；1.6)如果服務(wù)移動定位中心接收到外部GPS設(shè)備的‘信息報告’消息，服務(wù)移動定位中心存儲并更新信息報告消息中的內(nèi)容，繼續(xù)等待下一次的‘信息報告’消息；1.7)如果服務(wù)移動定位中心接收到外部GPS設(shè)備的‘信息交換失敗’消息，服務(wù)移動定位中心進行故障處理，之后外部GPS網(wǎng)絡(luò)不會發(fā)送信息報告消息給服務(wù)移動定位中心，流程結(jié)束。
3.如權(quán)利要求1或2所述的移動定位方法，其特征在于，所述步驟1)服務(wù)移動定位中心從外部GPS網(wǎng)絡(luò)獲取定位所需的信息包括外部GPS網(wǎng)絡(luò)中GPS接收器的三維位置信息、外部GPS網(wǎng)絡(luò)中GPS接收器接收到的星歷信息。
4.如權(quán)利要求1所述的移動定位方法，其特征在于，步驟2)所述的確定移動臺估計位置是按照如下原則確定如果a)移動臺沒有歷史定位信息保存于服務(wù)移動定位中心；或者b)移動臺有歷史定位信息但是該歷史定位信息時間戳和當前時刻的差值大于某一門限；或者c)歷史定位信息不在移動臺當前小區(qū)的覆蓋范圍之內(nèi)，那么把移動臺所在小區(qū)覆蓋范圍或基于小區(qū)的定位結(jié)果作為移動臺估計的位置信息，否則，把移動臺歷史定位結(jié)果作為其位置估計值。
5.如權(quán)利要求1所述的移動定位方法，其特征在于，所述步驟3)根據(jù)服務(wù)移動定位中心保存的信息和移動臺估計位置計算移動臺精確位置是在移動臺上進行的，移動臺根據(jù)服務(wù)移動定位中心提供的GPS輔助數(shù)據(jù)和移動臺的位置估計信息，以及移動臺自身GPS接收器接收到的信息，利用經(jīng)典GPS計算方法計算得到移動臺的位置。
6.如權(quán)利要求1所述的移動定位方法，其特征在于，所述步驟3)根據(jù)服務(wù)移動定位中心保存的信息和移動臺估計位置計算移動臺精確位置是在網(wǎng)絡(luò)側(cè)進行，移動臺利用服務(wù)移動定位中心提供的GPS輔助數(shù)據(jù)進行碼相位測量，然后發(fā)送碼相位測量結(jié)果給服務(wù)移動定位中心，服務(wù)移動定位中心綜合碼相位測量結(jié)果和保存的GPS信息以及移動臺估計位置信息，利用經(jīng)典GPS計算方法計算得到移動臺的位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種移動定位方法，包括以下步驟服務(wù)移動定位中心從外部GPS網(wǎng)絡(luò)獲取定位所需信息，無線網(wǎng)絡(luò)控制器將接收到的定位請求消息發(fā)送給服務(wù)移動定位中心，服務(wù)移動定位中心根據(jù)其保存的歷史定位信息確定移動臺估計位置，如果歷史定位信息不符合定位要求則按照移動臺所在的小區(qū)確定估計位置，根據(jù)服務(wù)移動定位中心保存的信息和移動臺估計位置計算移動臺精確位置。本發(fā)明方法采用外部GPS網(wǎng)絡(luò)信息輔助的GPS進行定位以滿足高精度快速響應(yīng)的定位要求，并且可以提高AGPS定位方法的定位精度。
文檔編號G01S19/46GK1538190SQ200310111948
公開日2004年10月20日 申請日期2003年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月24日
發(fā)明者李春艷 申請人:中興通訊股份有限公司