[发明专利]一种面向移动通信目标的新型主/被动协作定位方法及系统

说明书

本发明提出一种面向移动通信目标的新型主/被动协作定位方法及系统，该方法应用于主动式定位和被动式定位的协同作用，通过不间断监听广播信道，无源被动式定位模块启动隐形寻呼模块，周期性向目标手机终端发送暗短信，测量目标上行信号场强值实现被动式定位，主动式定位模块向空口发射各类信道信号，侦码采集作用区域内目标手机终端的IMSI信息，进一步控制该IMSI号码目标发起连续功率测量进行主动式定位，按照场景选择准则选择主动式定位/被动式定位以实现对目标手机终端的定位，实现无源被动式定位与有源虚拟基站主动吸附定位的综合协同。

技术领域

本发明涉及移动终端目标测向定位领域，尤其涉及一种面向移动通信目标的新型主/被动协作定位方法及系统。

背景技术

传统的定位方法如基于协议分析的TSOA(来波到达时间和)/TDOA(来波到达时间差)混合定位技术、基于AOA(来波方向角)/RSS(接收信号强度)的NLOS(非视距误差)抑制算法及跟踪技术、基于DOA(到达方向)/TSOA、TDOA/DOA多站定位技术等都能够实现某些条件下的目标终端定位。但移动通信不像短波通信，动辄几十公里甚至上百公里的通信距离，也不像雷达信号的来波方向那么确定，移动环境的复杂多变性使得上述任何一种方法都无法保证定位精度的准确可靠。

同时，针对移动通信目标终端的非合作(处于目标终端和基站之外的定位设备，称之为非合作方)定位误差主要来源于两个方面：一是参数估计误差，由于非理想的信道环境，使得多径干扰、多址干扰、非视距传播误差以及噪声干扰等现象普遍存在，这些因素都将造成定位精度的下降；另一个是定位算法的误差，这是在参数估计基础上由于选择不同的定位计算方法所带来的计算误差。

由于非合作定位不参与移动台和蜂窝网络之间的通信交互，定位实现的各个环节都有其特殊的特点，技术难度更大，需要解决的问题主要有以下几个方面：

测量参数获取

传统的定位方法如电波传播时间(TOA，TDOA)，来波方位角(AOA)，来波信号强度(RSS)等等，它们能否在非合作场景和新型加密网络条件下被定位台获取，以及定位台应该如何获取它们，都需要深入研究。

移动通信系统协议分析

非合作定位得不到移动台和网络的支持，只能以第三方的身份对移动台与蜂窝网络之间传递的信息进行截获后方可定位。必须按照3GPP协议规范对截获的空中信号进行逐比特的信令解析，挖掘对定位有价值的信息。但3GPP协议规范中与定位相关的协议很多，工作量很大。

误差抑制技术

非视距误差(NLOS)是无线定位技术中的最大障碍，高精度误差抑制算法是研究的重点。实际中，由于定位设备的便携性，其接收天线高度不可能达到基站高度，NLOS问题更加严重。通常，优先考虑TOA和TDOA定位方法，其定位精度高。但TOA对时间同步要求高，需要GPS辅助实现移动台和定位设备同步；而TDOA只需要定位设备间同步或有确知时间关系，实现简单一些。

但从实用角度来看，不管是基于算法或是基于协议的被动式定位方案并不可取。第一：目标手机在绝大多数情况下都处于静默状态，若被动等待目标用户触发，会浪费大量时间，且对我们的定位设备操作值守人员提出了很高的要求。一方面必须长时间段内不间断监视；另一方面需要在目标用户有通信业务时能够熟练操作定位设备，快速准备判断目标位置。第二：随着4G甚至是5G移动通信网络规模的发展以及城区、郊区建筑环境的极速变迁。密集的高楼大厦、复杂的街区环境都会形成更多的反射、折射等多径效应，蜂拥而至的机动车产生了大量的工业噪声，丰富多样的电子产品广泛应用形成了复杂的电磁环境。诸多因素都会使得我们的定位精度下降，定位效率大大降低。本来移动目标的定位范围就不大，如果未能抓住仅有的目标用户触发机会，或者即便抓住了目标触发机会且实施了定位，但定位误差却恰巧很大，很可能造成误判。因此，上述方法均不适合实战应用。