[发明专利]基于多个船载移动基站的手机定位方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种基于多个船载移动基站的手机定位方法。

背景技术

国际劳工组织《渔业安全与健康报告》的统计数据显示，全球每年每10万渔民中大约有80人死于各种海上事故。2006年7月，国际海事组织(International Maritime Organization，IMO)在伦敦总部召开小型渔船安全通讯组专题会议，起草了《小型渔船安全标准》“草稿”，规定手机可以代替传统无线电设备使用。2006年，海南海事局累计使用手机定位技术定位5次，均能通过相关信息推算出失去联系渔船的大致位置，其中有3次是通过中国移动海南分公司进行定位，2次是通过中国联通海南分公司对手机进行定位。种种迹象表明，海上遇险事故的概率呈现增长趋势，手机定位技术在海上搜救中已经初步崭露头角。

目前广泛使用的手机定位技术主要有基于CELL-ID+TA(Time Advanced)定位法，到达时间(TOA，Time of Arrival)定位法，到达角度(AOA，Angle ofArrival)定位法，到达时间差(TDOA，Time Difference of Arrival)定位法以及几种定位技术相结合的混合定位法。

CELL-ID+TA定位法实现最为简单，这种定位方法的精度取决于手机所处基站服务区的大小。在城市环境下，一般定位精度能够达到1-2km，结合GSM系统特有的TA值，能够在一定程度上提高定位精度。国内已开始探索CELL-ID+TA应用于遇险搜救。但是，由于陆地基站对海面覆盖范围有限，定位精度较低，无法满足海上搜救定位的要求。

TOA定位法通过3个或3个以上LMU(Location Measurement Unit，定位测量单元)测量目标手机发射信号的到达时间，实现对手机的定位估算。这种定位法需要参与定位的基站和手机时间严格同步才能避免同步误差，基站间时间同步可以实现，但是手机和基站间时钟总会有偏差，这些偏差会引起TOA定位精度急剧下降。

AOA定位法通过天线阵列对目标手机的电波入射角进行测量，电波入射角的测量可以通过天线阵列接收到目标信号的相位差或功率谱密度来进行计算得到，也就是通常所说的比相和比幅法。AOA定位法只需两个基站就能实现对目标手机的定位，并且AOA定位法不需要目标手机和基站间时钟同步。但在GSM系统中使用的基站天线不具备测向功能，且在实际环境中因无线链路上总存在着一定的遮挡物，直达波信号较少，因此入射角度误差较大，AOA定位法很少单独使用，一般和其他定位法一起使用。

TDOA定位法根据各LMU获取的TOA信息和时间参考值，利用双曲线三角测量计算目标手机的位置。对于同步基站，可以通过正常或者虚拟触发来进行测量；如果基站间时钟不严格同步，移动通信网络还需要对基站之间的相对时间偏差(Relative Time Deviation，RTD)或绝对时间偏差(Absolute TimeDeviation，ATD)进行测量，得到实际的时间偏差。TDOA定位法至少需要3个或3个以上的基站才能实现对手机的定位。在海上手机定位中，受地理条件的限制，海上手机难以同时处于3个或3个以上陆地基站的覆盖范围内，即使海上手机能够收到3个以上基站的信号，因陆地基站均分布于一个方向，TDOA定位的HDOP(Horizontal Dilution of Precision，水平精度因子)也将受到严重影响。

由于上述手机定位技术基于陆地基站实现，因此上述技术很难应用于远洋作业渔民的手机定位。目前，中国交通通信信息中心和中国联合网络通信有限公司已联合研制出基于通信卫星的海上船载移动基站。船载移动基站通过卫星链路与公共交换电话网络(Public Switched Telephone Network，PSTN)和公共陆地移动网(Public Land Mobile Network，PLMN)相连，可以安装在搜救船、渔政船或者游轮上，能够为远洋作业的船只提供普通手机的通信服务。借助船载移动基站，如何提高对海上目标手机的定位精度，从而提高海上遇险搜救的速度和保障海上作业人员人身与财产安全具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于多个船载移动基站的手机定位方法，综合利用AOA和TDOA定位技术，结合船载移动基站的移动性和通信卫星的广覆盖等特性，不需要基站和手机间的时间严格同步，实现多个船载移动基站对海上目标手机的精确定位，为海事救捞部门提供快速和精准的手机定位方法。