專利名稱：移動站點(diǎn)定位方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用移動通信系統(tǒng)對移動站點(diǎn)進(jìn)行定位的移動站點(diǎn)定位方法，并涉及實(shí)現(xiàn)該種方法的移動站點(diǎn)定位系統(tǒng)。具體而言，本發(fā)明有可能減輕定位操作所需的計(jì)算負(fù)擔(dān)(數(shù)量和時(shí)間)。
對于一般的移動通信系統(tǒng)，移動站與基站之間按照下述方式實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的通信。移動站測量鄰近各基站無線電波發(fā)射鏈路上的場強(qiáng)，并選取場強(qiáng)最大的基站。隨后在所選取基站的無線電波覆蓋區(qū)域內(nèi)注冊該移動站的位置。按照這種方式，確保移動站與基站之間有穩(wěn)定的無線電發(fā)射鏈路。
進(jìn)而，在確保與優(yōu)化基站有最可靠無線電波發(fā)射鏈路后，移動站間歇地測量場強(qiáng)等參數(shù)。由于移動站的運(yùn)動，當(dāng)前基站接收的場強(qiáng)可變得弱于其它基站接收的場強(qiáng)。這明顯降低了通信的可靠性。在這種情況下，移動站的位置注冊從當(dāng)前基站更新為下一基站。隨后無線電波發(fā)射鏈路被切換至新的基站。在這種方式下，確保總有一優(yōu)化通信鏈路。
但是對于一般的移動通信系統(tǒng)，移動站的位置只能粗略地確定到一個(gè)基站的無線電波覆蓋區(qū)域大小。它無法將移動站位置精確地定位到更小面積的區(qū)域。
如果移動站定位是可行的，則可以通過移動站訪問或經(jīng)普通電話使用自身或所需移動站的位置信息。所獲取位置信息的使用方式可以各種各樣。而且基站可以存儲移動站的位置信息。存儲的位置信息可以在處理各種信息(例如無線電波覆蓋區(qū)域內(nèi)移動站的利用率或統(tǒng)計(jì)處理信息)過程中作為有用的數(shù)據(jù)使用。
移動站的定位可以利用當(dāng)今廣泛使用的GPS實(shí)現(xiàn)。在這種情況下，移動站需要容納還未曾使用過的新系統(tǒng)。如上所述，為了定位移動站，比較好的做法是使移動站在不過多改動現(xiàn)有系統(tǒng)的前提下利用普通移動通信系統(tǒng)的已有功能。為此新的方法不斷問世。
按照未經(jīng)審查的日本專利申請No.7-38951，移動站發(fā)射包括自識別信息在內(nèi)的位置檢測信號。至少有三個(gè)鄰近基站接收到該信號并且檢測接收信號的場強(qiáng)。與各基站相連的中心交換站根據(jù)每個(gè)基站提供的與接收信號場強(qiáng)相關(guān)的信息計(jì)算移動站的位置。按照這項(xiàng)現(xiàn)有技術(shù)，中心交換站根據(jù)接收信號的場強(qiáng)計(jì)算移動站與每個(gè)基站之間的距離。以每個(gè)基站為圓心并以計(jì)算所得距離為半徑繪示圓圈。隨后將所繪圓圈的相交部分確定為移動站的位置。
而且按照未經(jīng)審查的日本專利申請No.3-235077，至少有三個(gè)基站與移動站通信。經(jīng)過計(jì)算，得出無線電波在每個(gè)基站與移動站之間來回傳播所需的延遲時(shí)間。隨后，根據(jù)每個(gè)基站獲得的延遲時(shí)間計(jì)算移動站的位置。
但是上述移動站定位方法的特征在于移動站位置以點(diǎn)的形式給出，因此計(jì)算耗用時(shí)間長并且可能會引起較大的計(jì)算誤差。
圖7為一般移動站定位方法的示意圖。按照一種用于移動站31定位的方法，利用了接收信號的延遲時(shí)間。即，延遲時(shí)間Δt1、Δt2和Δt3分別等于無線電波在移動站31與基站21、22和23之間來回傳播所需的時(shí)間。利用測量得到的延遲時(shí)間Δf1、Δf2和Δf3，計(jì)算出移動站31與各基站21、22和23之間的距離。隨后根據(jù)計(jì)算得到的移動站到三個(gè)基站21-23的距離確定其位置。
按照其它一種用于移動站31定位的方法，利用了接收信號的場強(qiáng)。即場強(qiáng)R1-R3分別代表無線電波在移動站31與基站21、22和23之間的衰減程度。利用測量得到的場強(qiáng)R1-R3，計(jì)算出移動站31與各基站21、22和23之間的距離。隨后根據(jù)計(jì)算得到的移動站到三個(gè)基站21-23的距離確定其位置。
但是以點(diǎn)的形式定位移動站存在的缺點(diǎn)是，運(yùn)動狀態(tài)(例如移動站的運(yùn)動速度和方向)或無線電波傳播條件(例如季節(jié)、時(shí)間、地理環(huán)境、天氣、磁場等)可能會引起相當(dāng)程度的計(jì)算誤差。特別是在利用微波的移動通信系統(tǒng)中，由于上述各種誤差因素的相互作用，計(jì)算誤差趨于增大。而且當(dāng)如果需要盡可能減少計(jì)算誤差的話，就需要采用復(fù)雜的計(jì)算方法來計(jì)算延遲時(shí)間或場強(qiáng)。這大大增加了計(jì)算時(shí)間。
為了解決上述常見的問題，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供一種移動站定位方法，它能夠允許有更大的誤差范圍并縮短總的計(jì)算時(shí)間。而且本發(fā)明提供了實(shí)現(xiàn)上述定位方法的移動站定位系統(tǒng)。
為了實(shí)現(xiàn)上述以及其它相關(guān)目標(biāo)，本發(fā)明提供了一種新穎而效果出色的移動站定位方法。該方法設(shè)立了多個(gè)搜索區(qū)域，每個(gè)區(qū)域的面積小于基站無線電波覆蓋區(qū)域。采用無線電波從各基站在傳播上相互之間的時(shí)間差來定義每個(gè)搜索區(qū)域。特征信號從個(gè)基站發(fā)射出去并由移動站接收。接收這些特征信號的時(shí)間差被用來確定移動站所處的某一搜索區(qū)域。
本發(fā)明提供了一種包括基站和移動站的移動站定位系統(tǒng)?；景ㄌ卣餍盘柊l(fā)生裝置，用來生成特征信號；基站特征信號同步裝置，用來控制特征信號的發(fā)射時(shí)間與其它鄰近基站特征信號發(fā)射時(shí)間的同步；位置信息存儲裝置，用來存儲搜索區(qū)域的位置信息；以及位置信息計(jì)算裝置，用來根據(jù)移動站響應(yīng)特征信號的接收而返回的信息并參照位置信息存儲裝置所存儲的位置信息確定移動站所在的某一搜索區(qū)域。移動站包括特征信號延遲時(shí)間計(jì)算裝置，用來計(jì)算各基站發(fā)射的特征信號接收過程中的時(shí)間差。
按照本發(fā)明，移動站的位置以區(qū)域，即二維區(qū)域的形式而非點(diǎn)的形式確定。這樣計(jì)算中允許的誤差范圍擴(kuò)大。而且本發(fā)明計(jì)算了特征信號接收過程中相互之間的時(shí)間差。與采用無線電波在每個(gè)基站與移動站之間傳播時(shí)間進(jìn)行計(jì)算的情況相比，這大大縮短了計(jì)算時(shí)間。
具體而言，本發(fā)明的第一方面是提供一種基于移動通信系統(tǒng)的移動站定位方法，所述方法包括以下步驟設(shè)立多個(gè)搜索區(qū)域(a1，a2，…)，每個(gè)區(qū)域的面積小于基站無線電波覆蓋區(qū)域(211，221，231，241或251)；根據(jù)無線電波在基站與相關(guān)搜索區(qū)域之間傳播的相互之間時(shí)間差定義基站與相關(guān)搜索區(qū)域之間的位置關(guān)系；從各基站(21，22，23)發(fā)射特征信號(d1，d2，d3)；獲得特征信號傳播中各基站特征信號發(fā)射與移動站(31)接收之間產(chǎn)生的相互之間的時(shí)間差(t12，t23，t13；T12，T23，T13)；以及根據(jù)特征信號之間的相互差值確定移動站所處某一搜索區(qū)域。這樣，移動站的位置就可以以區(qū)域的形式而非點(diǎn)的形式給出。
比較好的做法是，基站同時(shí)發(fā)射其特征信號，而移動站計(jì)算特征信號接收過程中的時(shí)間差并將計(jì)算結(jié)果返回基站。這樣基站就可以采用移動站計(jì)算得到的時(shí)間差來確定特定的搜索區(qū)域。
比較好的做法是，基站向目標(biāo)搜索區(qū)域發(fā)射連續(xù)變化的特征信號，從而使特征信號同時(shí)到目標(biāo)搜索區(qū)域，而移動站同時(shí)接收特征信號并向基站返回確認(rèn)信號。這樣，基站就可以根據(jù)各基站特征信號的發(fā)射時(shí)間差確定特定的搜索區(qū)域。
本發(fā)明的第二方面是提供一種移動站定位系統(tǒng)，用來設(shè)立多個(gè)搜索區(qū)域(a1，a2，…)，每個(gè)區(qū)域的面積小于移動通信系統(tǒng)基站(21，22…或25)的無線電波覆蓋區(qū)域(211，221，…或251)；并用于確定移動站所處的特定搜索區(qū)域。移動站定位系統(tǒng)包括基站和移動站?；?21)包括基站特征信號發(fā)生裝置(41)，用來生成基站特征信號(d1)；基站特征信號同步裝置(42)，用來控制特征信號(d1)的發(fā)射時(shí)間與其它鄰近基站(22，23)特征信號(d2，d3)發(fā)射時(shí)間的同步；位置信息存儲裝置(44)，用來存儲搜索區(qū)域的位置信息；位置信息計(jì)算裝置(43)，用來根據(jù)移動站(31)響應(yīng)特征信號的接收而返回的信息并參照位置信息存儲裝置所存儲的位置信息確定移動站所在的某一搜索區(qū)域；以及位移滯后存儲裝置(45)，用來存儲移動站的位移滯后。另一方面，移動站(31)包括特征信號延遲時(shí)間計(jì)算裝置(51)，用來計(jì)算各基站發(fā)射的特征信號接收過程中的時(shí)間差(t12，t23，t13)；位置信息輸出接口裝置(52)，用來向基站輸出所需的移動站位置信息；以及位置信息告知裝置(53，54)，用來告知從基站獲得的移動站位置信息。上述移動站定位方法可以借助這種系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。
比較好的做法是，基站特征信號發(fā)生裝置生成的特征信號為分配給各基站的本征脈沖信號(各基站以不同方式調(diào)制的調(diào)制信號)或?yàn)榉峙浣o各基站的特征頻率信號。接收特征信號的移動站能夠區(qū)分這些特征信號并計(jì)算無線電波在各基站之間傳播的相互時(shí)間差。
比較好的做法是，位置信息計(jì)算裝置根據(jù)存儲在位置信息存儲裝置中的位置信息確定出諸如緯度/經(jīng)度、地區(qū)名或區(qū)段號之類的地圖信息，它們代表了移動站所處的特定搜索區(qū)域。這樣，利用適當(dāng)?shù)木暥?經(jīng)度、地區(qū)名或區(qū)段號就可以標(biāo)出移動站的位置。
比較好的做法是，移動站的位置信息告知裝置為產(chǎn)生包括位置信息在內(nèi)的語音的聲音輸出裝置(53)和/或顯示代表位置信息字母的字符顯示單元(54)。這樣，通過請求基站就可以實(shí)現(xiàn)自身或所需移動站位置的聲音或字符顯示。
比較好的是，基站具有發(fā)射特征信號的方向天線(Φ1，θ1)。在這種配置下，利用方向天線的方位來確定搜索區(qū)域。這樣就可以改善定位精度。
上述說明中用括號括起的標(biāo)號與本發(fā)明較佳實(shí)施例中所揭示部分相對應(yīng)。因此標(biāo)號只是為便于理解之用而非對本發(fā)明的范圍作限定解釋之用。
通過以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的說明，可以進(jìn)一步理解本發(fā)明的上述和其它目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)。


圖1為按照本發(fā)明第一、第二和第三實(shí)施例的移動站定位方法的示意圖；圖2為按照本發(fā)明第一、第二和第三實(shí)施例的移動站定位系統(tǒng)的框圖；圖3為按照本發(fā)明第一、第二和第三實(shí)施例的移動站定位系統(tǒng)中基站布局的框圖4為按照本發(fā)明第一、第二和第三實(shí)施例的移動站定位系統(tǒng)中移動站布局的框圖；圖5A為按照本發(fā)明第一實(shí)施例的移動站定位方法實(shí)現(xiàn)的基站特征信號發(fā)射時(shí)間的時(shí)序圖；圖5B為按照本發(fā)明第二實(shí)施例的移動站定位方法實(shí)現(xiàn)的基站特征信號發(fā)射時(shí)間的時(shí)序圖；圖6為按照本發(fā)明第三實(shí)施例的移動站定位方法的示意圖；圖7為一般移動站定位方法的示意圖。
以下借助附圖1-6詳細(xì)闡述本發(fā)明較佳實(shí)施例。圖中相同的部分用同一標(biāo)號表示。
第一實(shí)施例按照第一實(shí)施例的移動站定位系統(tǒng)，提供了一種網(wǎng)格系統(tǒng)來定位移動站。如圖1所示，由網(wǎng)格系統(tǒng)劃分的每個(gè)二維(矩形)區(qū)域小于每個(gè)基站21、22或23的無線電波覆蓋區(qū)域。本實(shí)施例確定的是移動站所處的網(wǎng)格區(qū)域。
例如，移動站可能位于網(wǎng)格區(qū)域(5，b)或(6，b)內(nèi)。通過檢測移動站到各基站21、22或23的距離可以區(qū)分出網(wǎng)格區(qū)域(5，b)與(6，b)的差別。為此，各基站21、22和23同時(shí)發(fā)射位置檢測信號(基站的特征信號)d1、d2和d3。移動站從基站接收基站特征信號?；咎卣餍盘柦邮者^程中引起的時(shí)間差變化取決于移動站處于哪一個(gè)網(wǎng)格區(qū)域。
按照這里的移動站定位方法，與每個(gè)網(wǎng)格區(qū)域有關(guān)的時(shí)間差被預(yù)先存儲著。具體而言，在每個(gè)網(wǎng)格區(qū)域上，對各基站21-23同時(shí)發(fā)射的基站特征信號d1、d2和d3的到達(dá)時(shí)間作了測量。隨后將接收到信號之間的時(shí)間差保存在存儲器內(nèi)。通過后面將這種方式存儲的數(shù)據(jù)與實(shí)際接收到的基站特征信號的比較確定移動站的當(dāng)前位置。
圖2示出了實(shí)現(xiàn)上述移動站定位方法的通信系統(tǒng)的布局?；?1、22、23和24分別具有各自的無線電波覆蓋區(qū)域211、221、231和241。多個(gè)移動站31、32、33、34和35能夠與基站21、22、23、24和25進(jìn)行通信。這些基站21、22、23、24和25位于中心交換站11的管理區(qū)域111內(nèi)。中心交換站控制著所有的基站21、22、23、24和25。
中心交換站11發(fā)射和接收管理區(qū)域111內(nèi)與基站往來的同步信號“b”和控制信號“c”。同步信號“b”用來使基站特征信號“d”同步。而且中心交換站11發(fā)射和接收與其它交換站12和13往來的各種信號“a”。普通用戶的電話9通過電話線與各交換站相連。
基站21-25發(fā)射和接收各自無線覆蓋區(qū)域內(nèi)與移動站31-35往來的控制信號“c”。而且基站21-25發(fā)射和接收與其它基站往來的同步信號“b”。假定利用本發(fā)明來定位移動站31?；?1、22和23向移動站31發(fā)射基站特征信號d1、d2和d3連同控制信號“c”。移動站31計(jì)算各基站特征信號d1、d2和d3中的時(shí)間差。隨后代表計(jì)算結(jié)果的確認(rèn)信號“e”被送回各基站。
圖3示出了在本通信系統(tǒng)中采用的每個(gè)基站的布局示意圖?；咎卣餍盘柊l(fā)生器41產(chǎn)生基站特征信號。基站特征信號同步器42響應(yīng)同步信號“b”使基站特征信號同步。收發(fā)機(jī)40發(fā)射和接收信號。位置信息存儲器44存儲預(yù)先測得的與網(wǎng)格區(qū)域有關(guān)的位置信息數(shù)據(jù)。位置信息計(jì)算器43借助存儲的位置數(shù)據(jù)將移動站接收的確認(rèn)信號轉(zhuǎn)換為與網(wǎng)格有關(guān)的位置信息。位移滯后存儲器45存儲移動站運(yùn)動中的滯后。
位置信息存儲器44存儲的表格描述了每個(gè)網(wǎng)格區(qū)域測得的基站特征信號之間一定范圍的時(shí)間差，每個(gè)網(wǎng)格區(qū)域用緯度/經(jīng)度或地區(qū)名或區(qū)段號表示。位置信息計(jì)算器43將移動站接收到的確認(rèn)信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的緯度/經(jīng)度或地區(qū)名或區(qū)段號。
圖4示出了移動站的布局示意圖。特征信號延遲時(shí)間計(jì)算器51計(jì)算接收的基站特征信號之間的時(shí)間差并根據(jù)計(jì)算的時(shí)間差產(chǎn)生確認(rèn)信號。收發(fā)機(jī)50發(fā)射或接收信號。位置信息輸出接口輸出基站所需的位置信息。聲音輸出裝置53產(chǎn)生包括位置信息在內(nèi)的語音報(bào)文。字符顯示單元54顯示代表位置信息的字母。以下闡述本系統(tǒng)的操作，特別是移動站31的功能。
首先，移動站31與基站21、22和23往來發(fā)射和接收控制信號“c”以把移動站31的位置注冊到各基站的無線電波覆蓋區(qū)域。與此同時(shí)，測量移動站31與基站21、22和23之間的場強(qiáng)。與測得場強(qiáng)相關(guān)的數(shù)據(jù)連同控制信號一起與基站21、22和23交換。按照圖2所示的實(shí)施例，移動站31被注冊到基站21的無線電波覆蓋區(qū)域。
在控制信號“c”的交換過程中，各基站21、22和23的基站特征信號發(fā)生器41受基站特征信號同步器42的同步控制，產(chǎn)生基站同步信號d1、d2和d3?；咎卣餍盘杁1、d2和d3同時(shí)向移動站31發(fā)射?；咎卣餍盘枴癲”可以是分配給每個(gè)基站的本征脈沖信號(由各基站以不同方式調(diào)制的調(diào)制信號)或?yàn)榉峙浣o各基站的特征頻率信號。
為了確定當(dāng)前網(wǎng)格區(qū)域，除了特殊情況，移動站31需要接收至少從三個(gè)基站(即21、22和23)發(fā)送的多個(gè)基站特征信號“d”(即d1、d2和d3)?；镜臒o線電波覆蓋區(qū)域211、221、231、241和251需要一定程度的強(qiáng)場來穩(wěn)定移動站與基站之間的通信。但是主要用來定位移動站的特征信號和確認(rèn)信號可以在較弱場強(qiáng)下發(fā)射。因此采用較低場強(qiáng)即可滿足定位要求的區(qū)域要大于每個(gè)基站無線電波的覆蓋區(qū)域。
在移動站31接收到基站特征信號d1-d3之后，特征信號延遲時(shí)間計(jì)算器51計(jì)算接收的基站特征信號之間的時(shí)間差而收發(fā)機(jī)50向位于移動站31位置所注冊的無線電波覆蓋區(qū)域內(nèi)的基站21發(fā)射確認(rèn)信號“e”。
具體而言，如圖5A所示，基站特征信號d1-d3分別從基站21、22和23同時(shí)發(fā)射。移動站31的的特征信號延遲時(shí)間計(jì)算器51計(jì)算出特征信號d1接收時(shí)間t1與特征信號d2接收時(shí)間t2之間的時(shí)間差t12、特征信號d2接收時(shí)間t2與特征信號d3接收時(shí)間t3之間的時(shí)間差t13以及特征信號d3接收時(shí)間t3與特征信號d1接收時(shí)間t1之間的時(shí)間差t13。代表計(jì)算結(jié)果的t12、t23和t13的確認(rèn)信號“e”向基站21發(fā)射。
特征信號時(shí)間差t12、t23和t13根據(jù)有關(guān)網(wǎng)格區(qū)域位置而變化。換句話說，這些數(shù)值與每個(gè)網(wǎng)格區(qū)域存在固有關(guān)系。因此，當(dāng)給出確認(rèn)信號“e”時(shí)，就可以唯一地確定相應(yīng)的網(wǎng)格區(qū)域。
當(dāng)基站21接收確認(rèn)信號“e”時(shí)，位置信息計(jì)算器43借助存儲在位置信息存儲器44內(nèi)的位置信息數(shù)據(jù)搜索或檢索與確認(rèn)信號“e”對應(yīng)的網(wǎng)格區(qū)域的確認(rèn)號(圖1中的b5)。即位置信息計(jì)算器43確定具有一定時(shí)間差范圍的相應(yīng)網(wǎng)格區(qū)域，該時(shí)間差范圍包括用確認(rèn)信號“e”表示的基站特征信號的時(shí)間差t12、t23和t13。搜索結(jié)果被轉(zhuǎn)換可作為地理信息使用的合適數(shù)據(jù)，例如緯度/經(jīng)度、地區(qū)名、區(qū)段號等。
計(jì)算的位置信息存儲在位移滯后存儲器45內(nèi)，該存儲器存儲移動站運(yùn)動中的滯后。位移滯后存儲器45內(nèi)存儲的滯后數(shù)據(jù)一直處于允許查詢狀態(tài)。
當(dāng)移動站31檢測其自身位置或其位移滯后時(shí)，移動站31與所注冊位置的基站21通信并從位移滯后存儲器45內(nèi)獲得相關(guān)信息。從位移滯后存儲器45獲取的數(shù)據(jù)經(jīng)位置信息輸出接口52被輸出到聲音輸出裝置53或者字符顯示單元。這樣就產(chǎn)生了表示位置信息的語音或字母。
而且基站21-25可以經(jīng)中心交換站11交換位移滯后存儲器45內(nèi)存儲的數(shù)據(jù)。中心交換站11和其它的交換站12以及13可以交換與所轄區(qū)域內(nèi)基站存儲的位移滯后有關(guān)的信息。因此移動站31能夠通過所注冊位置的基站21檢測自身或其它移動站32-35的位置或位移滯后。而且，移動站31能夠檢測其它轄區(qū)內(nèi)其它移動站的位置位移滯后。移動站31能夠經(jīng)各基站或者通過電話線與交換中心相連的普通用戶電話9檢測任何移動站的位置位移滯后。
在這種方式下，上述定位移動站的方法確定了所需移動站所處的網(wǎng)格區(qū)域。這種方法對誤差穩(wěn)健，而這里的誤差是在移動站計(jì)算基站特征信號之間的時(shí)間差時(shí)產(chǎn)生的。即使產(chǎn)生或大或小的誤差，都能夠精確地檢測出移動站所在的網(wǎng)格。換句話說，擴(kuò)大了計(jì)算誤差的允許范圍。
按照上述實(shí)施例，移動站接收至少三個(gè)基站發(fā)射的基站特征信號。但是當(dāng)誤差允許范圍擴(kuò)大或者位置檢測誤差可以在后面補(bǔ)償時(shí)，發(fā)射基站特征信號的基站數(shù)量可以進(jìn)一步精簡。例如利用下面第三實(shí)施例所示的方向天線可以有效補(bǔ)償位置檢測誤差。
而且移動站定位時(shí)間也不局限于移動站位置的注冊時(shí)間因而可以在任何時(shí)候進(jìn)行。
第二實(shí)施例本發(fā)明第二較佳實(shí)施例涉及移動站定位方法，它能夠減輕移動站的負(fù)擔(dān)。按照第二實(shí)施例的移動站定位方法可以采用與第一實(shí)施例相同的布局來實(shí)現(xiàn)。
如圖5B所示，按照第二實(shí)施例的定位方法，從各基站發(fā)射的基站特征信號d1、d2和d3同時(shí)到達(dá)目標(biāo)網(wǎng)格區(qū)域。為此，各基站互相控制基站特征信號d1、d2和d3的發(fā)射時(shí)序。對于每個(gè)網(wǎng)格區(qū)域進(jìn)行同樣的調(diào)整。這樣，通過連續(xù)改變目標(biāo)網(wǎng)格區(qū)域，每個(gè)基站根據(jù)調(diào)整的時(shí)序發(fā)射基站特征信號。
例如，在基站23發(fā)射基站特征信號d3之后并在基站22發(fā)射基站特征信號d2之前的延遲時(shí)間為T23?；咎卣餍盘柾狡?2控制延遲時(shí)間T23的長短從而使基站特征信號d2和d3同時(shí)到達(dá)網(wǎng)格區(qū)域(5，b)。同樣，在基站22發(fā)射基站特征信號d2之后而在基站21發(fā)射基站特征信號d1之前的延遲時(shí)間為T21?；咎卣餍盘柾狡?2控制延遲時(shí)間T21的長短從而使基站特征信號d1和d2同時(shí)到達(dá)網(wǎng)格區(qū)域(5，b)。換句話說，在基站23發(fā)射基站特征信號d3之后而在基站21發(fā)射基站特征信號d1之前的延遲時(shí)間為T13。接著提供預(yù)先確定的時(shí)間間隔。在經(jīng)過預(yù)先確定的時(shí)間間隔之后，基站21、22和23受發(fā)射時(shí)序的控制發(fā)射基站特征信號d1、d2和d3，從而使基站特征信號d1、d2和d3同時(shí)到達(dá)下一個(gè)網(wǎng)格區(qū)域(5，c)。對于連續(xù)變化的每個(gè)目標(biāo)網(wǎng)格區(qū)域，基站21、22和23重復(fù)進(jìn)行該發(fā)射操作。
另一方面，移動站3 1接收基站21、22和23分別發(fā)射的基站特征信號d1、d2和d3。當(dāng)基站特征信號d1、d2和d3在預(yù)先確定的時(shí)間差允許范圍內(nèi)到達(dá)時(shí)，移動站31向基站21發(fā)射確認(rèn)信號“e”。
在接收確認(rèn)信號“e”之后，基站21根據(jù)基站21-23所發(fā)射基站特征信號d1、d2和d3發(fā)射時(shí)間差T12、T23和T13確定當(dāng)前網(wǎng)格區(qū)域的識別號。識別號被轉(zhuǎn)換為代表被確定網(wǎng)格區(qū)域的緯度/經(jīng)度、地區(qū)名或區(qū)段號的相應(yīng)數(shù)據(jù)。位移滯后存儲器45存儲與移動站運(yùn)動有關(guān)的滯后數(shù)據(jù)。
除了上面所述以外，上述移動站定位系統(tǒng)也可以檢測移動站的位置。移動站通過以排他方式確認(rèn)基站特征信號d1、d2和d3是否在預(yù)先確定的時(shí)間差內(nèi)到達(dá)來檢測其位置。與第一實(shí)施例的方法相比，它減輕了移動站的計(jì)算負(fù)擔(dān)。
第三實(shí)施例本發(fā)明的第三實(shí)施例涉及移動站定位方法，它利用方向天線來提高移動站定位精度。
圖6示出了該定位系統(tǒng)的基站。束角為Φ1的方向天線被用來發(fā)射基站特征信號“d”和控制信號“c”。當(dāng)θ1代表方向天線的方位角時(shí)，基站特征信號“d”以較窄的角度范圍Ф1發(fā)射，其中心在θ1角度上。基站利用第一和第二實(shí)施例描述的定位方法確定有關(guān)移動站所處的網(wǎng)格區(qū)域。在這種情況下，通過將移動站發(fā)射的確認(rèn)信號“e”中的有關(guān)信息連同方向天線的方位角信息θ1一起處理可以提高定位精度。由此可以減少為定位移動站而向其發(fā)射基站特征信號的基站數(shù)量。
除了上面描述以外，按照本發(fā)明的定位系統(tǒng)，與已有技術(shù)不同，沒有必要以點(diǎn)的形式定位移動站。相反，本發(fā)明確定的是移動站所處的網(wǎng)格區(qū)域(即二維區(qū)域)。因此這可以擴(kuò)大定位計(jì)算的誤差允許范圍。計(jì)算精度的要求也有所降低并且減輕了計(jì)算負(fù)擔(dān)。
而且本發(fā)明的移動站定位方法根據(jù)無線電波在各基站與有關(guān)網(wǎng)格區(qū)域之間傳播的相互時(shí)間差來確定網(wǎng)格區(qū)域。與根據(jù)無線電波在各基站與網(wǎng)格區(qū)域之間實(shí)際的傳播時(shí)間或者來回時(shí)間來計(jì)算時(shí)間延遲的情況相比，這減輕了移動站定位的計(jì)算量和耗用時(shí)間。
而且本發(fā)明的移動站定位方法對基站特征信號的發(fā)射時(shí)序進(jìn)行控制從而使基站特征信號同時(shí)到達(dá)目標(biāo)網(wǎng)格區(qū)域。按照該方法，減輕了移動站的計(jì)算負(fù)擔(dān)。因此無需擴(kuò)大移動站的體積或容量。
而且按照本發(fā)明的移動站定位方法，可以有效定位移動站。
而且當(dāng)在基站內(nèi)采用方向天線時(shí)，可以提高移動站定位的精度。
本發(fā)明的精神和范圍由后面所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種基于移動通信系統(tǒng)的移動站定位方法，其特征在于包括以下步驟設(shè)立多個(gè)搜索區(qū)域(a1，a2，…)，每個(gè)區(qū)域的面積小于基站無線電波覆蓋區(qū)域(211，221，231，241或251)；根據(jù)無線電波在基站與相關(guān)搜索區(qū)域之間傳播的相互之間時(shí)間差定義基站與相關(guān)搜索區(qū)域之間的位置關(guān)系；從各基站(21，22，23)發(fā)射特征信號(d1，d2，d3)以獲取特征信號傳播中各基站特征信號發(fā)射與移動站(31)接收之間產(chǎn)生的相互之間的時(shí)間差(t12，t23，t13；T12，T23，T13)；以及根據(jù)特征信號之間的相互差值確定移動站所處某一搜索區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的移動站定位方法，其特征在于所述基站同時(shí)發(fā)射其特征信號，而移動站計(jì)算特征信號接收過程中的時(shí)間差并將計(jì)算結(jié)構(gòu)返回基站。
3.如權(quán)利要求1所述的移動站定位方法，其特征在于所述基站向目標(biāo)搜索區(qū)域發(fā)射連續(xù)變化的特征信號，從而使特征信號同時(shí)到目標(biāo)搜索區(qū)域，而移動站同時(shí)接收特征信號并向基站返回確認(rèn)信號。
4.一種移動站定位系統(tǒng)，用來設(shè)立多個(gè)搜索區(qū)域(a1，a2，…)，每個(gè)區(qū)域的面積小于基站(21，22…或25)無線電波覆蓋區(qū)域(211，221，…或251)；并用于確定移動站所處的特定搜索區(qū)域，其特征在于基站(21)包括基站特征信號發(fā)生裝置(41)，用來生成基站特征信號(d1)；基站特征信號同步裝置(42)，用來控制特征信號(d1)的發(fā)射時(shí)間與其它鄰近基站(22，23)特征信號(d2，d3)發(fā)射時(shí)間的同步；位置信息存儲裝置(44)，用來存儲搜索區(qū)域的位置信息；位置信息計(jì)算裝置(43)，用來根據(jù)移動站(31)響應(yīng)特征信號的接收而返回的信息并參照位置信息存儲裝置所存儲的位置信息確定移動站所在的某一搜索區(qū)域；以及位移滯后存儲裝置(45)，用來存儲移動站的位移滯后。所述移動站(31)包括特征信號延遲時(shí)間計(jì)算裝置(51)，用來計(jì)算各基站(21，22，23)發(fā)射的特征信號(d1，d2，d3)接收過程中的時(shí)間差(t12，t23，t13)；位置信息輸出接口裝置(52)，用來向基站輸出所需的移動站位置信息；以及位置信息告知裝置(53，54)，用來告知從基站獲得的移動站位置信息。
5.如權(quán)利要求4所述的移動站定位系統(tǒng)，其特征在于所述基站特征信號發(fā)生裝置生成的特征信號為分配給各基站的本征脈沖信號(各基站以不同方式調(diào)制的調(diào)制信號)或?yàn)榉峙浣o各基站的特征頻率信號。
6.如權(quán)利要求4所述的移動站定位系統(tǒng)，其特征在于所述位置信息計(jì)算裝置根據(jù)存儲在位置信息存儲裝置中的位置信息確定出諸如緯度/經(jīng)度、地區(qū)名或區(qū)段號之類的地圖信息，它們代表了移動站所處的特定搜索區(qū)域。
7.如權(quán)利要求4所述的移動站定位系統(tǒng)，其特征在于所述移動站的位置信息告知裝置為產(chǎn)生包括位置信息在內(nèi)的語音消息的聲音輸出裝置(53)和/或顯示代表位置信息字母的字符顯示單元(54)。
8.如權(quán)利要求4所述的移動站定位系統(tǒng)，其特征在于所述基站具有發(fā)射特征信號的方向天線(Ф1，θ1)。
全文摘要
一種基于移動通信系統(tǒng)的移動站定位方法,包括以下步驟:設(shè)立搜索區(qū)域(a1,a2…),根據(jù)無線電波在基站與相關(guān)搜索區(qū)域之間傳播的時(shí)間差定義它們之間的位置關(guān)系;從各基站(21,22,23)發(fā)射特征信號(d1,d2,d3);獲得特征信號傳播中各基站特征信號發(fā)射與移動站(31)接收之間產(chǎn)生的時(shí)間差(t12,t23,t13;T12,T23,T13);以及根據(jù)特征信號之間的相互差值確定移動站所處某一搜索區(qū)域。
文檔編號G01S5/00GK1189753SQ98103718
公開日1998年8月5日 申請日期1998年1月26日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月31日
發(fā)明者伊藤紳一郎 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社