[发明专利]用地图高程修正地面移动通信网的定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及定位技术领域，特别涉及地面移动通信无线网络的无线电定位技术。

背景技术

地面移动通信网络的无线电定位是指通过检测已知位置的基站和移动台之间传播的无线电波信号的特征参数来对移动台的距离或方向做出估计。现在已应用的定位方法有：起源蜂窝小区(COO)定位；到达角(AOA)定位；到达时间(TOA)定位；到达时间差(TDOA)定位；增强观测时间差(E-OTD)定位和A-GPS定位。

其中，起源蜂窝小区(COO)定位技术，即基于Cell-ID的定位技术，是美国E911无线定位呼叫的第一阶段采用的技术。它通过采集移动台所处小区识别号(Cell-ID)来确定用户的位置。只要系统能够采集到移动台所在小区基站在地图上的地理位置，以及小区的覆盖半径，则当移动台在所处小区注册后，系统就会知道移动台处于哪一个小区，这种技术一般只能定位到某个基站或者基站下面的某个扇区，误差一般大于200米。这种方式的定位精度一般和基站分布的密度有关。优点是它确定位置信息所需的响应时间很短(大约3s)，判定方法比较简单，而且COO不用对移动设备和移动网络进行升级就可以直接为现有的用户提供基于位置的服务。

到达角(AOA，Angle of Arrival)定位方法是一种利用两处以上的有角度分辨能力的天线阵来测量出移动台发出信号的到达角AOA值进行定位的方法，因为移动台的位置一定处于从这些基站天线发出的辐射状直线的交点上，所以是角度观测交会求解的一种定位方法。

到达时间(TOA，Time of Arrival)定位方法是通过测量移动台发出的定位信号到达多个基站的传播时间，时间乘电磁波传播速度即为距离，距离交会确定移动台的位置。这是直线长为半径的球面交会求解的一种定位方法。

到达时间差(TDOA)定位方法是通过测量移动台发出的信号到达多个接收基站的时间差来对移动台实现定位的一种定位方法。实际上是双曲面交会定位方法。这种方法可消除一部分误差，求解精度高于球面交会求解方法。

增强观测时间差(E-OTD)定位方法也是利用对信号传播时间差的估计来计算移动台位置的一种定位方法。与TDOA方法不同的是，E-OTD是由移动台测量不同基站发射的信号到达移动台的时间差。在同步网络中，手机等移动台测量从几个不同的基站发射的信号的相对到达时间；对于非同步网络，信号还被位置已知的固定测量台接收到(类似差分站)，从而计算出不同的基站至手机等移动台的传播时间差，手机等移动台的位置可以由基站到手机等移动台的传播时间差通过双曲面定位原理计算得到。优点是精度比COO高，与TDOA技术的精度相同，可达50到200米。但是需要对手机等移动台进行适量改造。

而A-GPS(Assisted Global Positioning System)则是一种网络辅助的GPS定位技术，它是一种结合了网络基站信息和GPS信息对移动台进行定位的技术，可以在TDS-CDMA，GSM/GPRS，WCDMA，CDMA2000网络中使用。其定位流程如下：

1.A-GPS手机首先将本身的基站地址通过网络传输到位置服务器。

2.位置服务器根据该手机的大概位置，传输与该位置相关的GPS辅助信息(如GPS的星历、方位角和俯仰角等)到手机。

3.该手机的A-GPS模块根据辅助信息接收GPS原始信号后解调，计算出手机到卫星的伪距，并将有关信息通过网络传输到位置服务器。

4.位置服务器根据传来的GPS伪距信息和来自其他定位设备(如差分GPS基准站等)的辅助信息完成对GPS信息的处理，并估算出该手机的位置。

5.位置服务器将该手机的位置通过网络传输到定位网关或者应用平台。

综上所述，与传统的GPS定位相比，A-GPS定位利用了来自无线网络的重要信息加快了定位的处理进程，提高了定位精度。但是用户需要更换手机。

上面介绍的几种基站定位方法都存在着一个精度需要进一步提高的问题。若分析影响精度的因素有如下几种：

(1)多址干扰：

由于在实际情况中，不同用户之间的扩频序列因为码之间的互相关性的制约和传输环境的影响不能完全正交，即互相关系数不为零。

多址干扰(MAI)和源于多址干扰的远近效应迫使通信系统采用功率控制技术。在多站主动定位系统中，服务目标移动台的基站可以较好地接收信号，但非服务小区的基站若未采用抗多址干扰算法，则有可能无法捕获该移动台的信号，从而不能实现对其定位。