专利名称：一种提高低功率移动通讯系统定位精度的方法
技术领域：
本发明是有关于一种无线通讯定位的方法，且特别是有关于一种低功率无线通讯系统，如个人手机系统(Personal Handyphone System, PHS)定位的方法。
技术背景无线通讯定位技术是通过一定的技术，取得用户端的位置信息(如经绰度 或当地街道的位置等)。该些位置信息可提供给该用户本人或通信系统业者(如 用于计费)，或者提供给其他需要得到该用户位置的机构和个人(如紧急救援)。由于定位技术在紧急救援、汽车导航、智慧交通、团队管理等方面有突出 的功能，已被越来越多的人接受而逐渐普及，近几年在国内外发展的非常迅速。无线通讯定位技术中，最为普及的即是移动通讯技术，如第二代移动通讯 技术(GSM)、第三代移动通讯技术(C DM A)等高功率系统，以及个人手机 系统(Personal Handyphone System, PHS)等j氐功率系纟充。利用移动通ifU支术中， 低功率的PHS系统来提供的定位服务，是近几年的新兴服务，它具有成本低廉， 定位精度较高，易于普及的特点。低功率的PHS(大陆地区称为小灵通)系统相较于高功率的第二代移动通 讯技术(GSM)系统、第三代移动通讯技术(C DMA)系统，具有基站密度大， 基站覆盖半径小，属于微蜂窝网络的差异。因此，使用PHS系统的定位精度相 对较高。现有的PHS系统的定位基础演算法，例如chen演算法、最小二乘演算法等 等，虽是在不考虑传播环境带来的误差的情况下的演算法，但已经能满足一般 需要。但是若涉及到高定位精度要求的情况时，必须考虑传播环境带来计算误 差。目前还没有很好且可充分和实际情况相吻合的方法被提出，因此如何提高 定位精度，也是蜂窝网定位的一个研究方向。理论上虽然提出了一些演算法，但它们和一般存在以下缺点 在减小传播环境带来的误差时，都是采用传统的电磁波传播模型对方程式 进行改进，没有根据实际应用环境进行统计测量，也就不能建立适合实际环境的特征数据库。对演算法的检验都是采用类比高斯分布的噪音环境对实际情况进行仿真， 而实际的情况不可能是均匀分布的高斯杂讯环境，高斯环境只能使近似的，理 想的类比。理论演算法复杂，考虑的因素太多，也没有考虑实施起来的成本和难度， 这样虽然在理论上能达到很高的效果，但系统业者难以实现这些理论上的方法。发明内容因此本发明的目的在提供一种提高低功率移动通讯系统定位精度的方法， 用以提高运用低功率移动通讯系统来作定位时的准确度。依据本发明的一种提高低功率移动通讯系统定位精度的方法，是使用一基础定位方法，取得一低功率移动通讯装置的定位信号，再使用一GPS装置，取 得该GPS装罝定位的经绊度，并对该定位信号进行计算并与该GPS装置的经炜 度比较以产生一特征数据，将产生的特征数据存入一特征数据库。当测量的位 置足够多，也就是获得足够多的特征数据时，特征数据的均值就能较为准确地 反应出当地信号场强的距离衰减和实际距离之间的关系。最后利用该特征数据 库修正该低功率移动通讯系统的定位计算参数，可以达到十分理想的定位精度。依据本发明的一较佳实施例中，利用定位计算参数计算后所得的结果，可 再查询一地理信息系统(Geographic Information System, GIS)，以传回该低 功率移动通讯装置的位置信息。依据本发明的一较佳实施例中，该低功率移动通讯装置为一个人手机系统 (Personal Handyphone System, PHS)装置。本发明所能达成的功效在于1. 收集数据方便，快捷。在收集环境特征数据的时候，采用精度很高的 GPS对实际测量数据进行修正，相比较用移动基站来修正要方便很多，而且速度较快。2. 实用性更强，更高层次控制误差。在理论演算法的基础上提出了一种更 符合实际情况的方法，使方法更实用。在更上层的关系上对误差进行控制和统 计，建立误差关系，容易实现。3. 使用方便，可以利用现有的数据库(数据库)系统(如甲骨文公司的 Oracle数据库、IBM公司的DB2数据库等)，在各个城市方便地建立环境特征数据库，对相应于该城市的定位服务提供修正数据。4.精度范围佳，统计模型是在传统经典的场强一距离传播模型上的改进， 因此实地测量收集统计数据时，在测量数据不多的情况下，也可以达到较好的 精度范围。附困说明为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，结合 附图详细说明如下
图1绘示了依照本发明一实施例的一种提高低功率移动通讯系统定位精度 的方法的流程图。图2绘示了依照本发明实施例以一 GPS装置修正定位精度的示意图。 图3绘示了依照本发明实施例的特征数据产生的序列图。
具体实施方式
请参照1困，其绘示了依照本发明一较佳实施例的一种提高低功率移动通 讯系统定位精度的方法的流程图。在本实施例中，采用基于信号到达强度 (Signal-Strength-Of-Arrival, SS0A)方法作为基础定位方法，并结合全球卫 星定位系统(Global Positioning System, GPS)建立一关于使用环境的特征数 据库。利用特征数据库对修正低功率移动通讯系统的定位计算参数后，最后查 询地理信息系统(Geographic Information System, GIS)，返回位置信息，为 用户提供位置服务。在本实施例中，低功率移动通讯系统是以PHS系统作说明。首先取得PHS 用户端的定位信号(如步骤100所示)，依据基于信号到达强度(SSOA)方法提取 计算基础数据(如步骤110所示)。接着必须判断基站的信号数是否足够(如步骤 U0所示)。当基站的信号数不足够时，系统及返回错误讯息(如步骤130所示)。 反之，系统根据前述的定位计算方法以及特征数据库中的数据进行计算(如步骤 140所示)，即可得到经修正后的位置的经绊度(如步骤150所示)。根据修正后 的位置的经绵度查询地理信息系统(GIS)(如步骤160所示)，返回位置信息(如 步骤170所示)，即可提供用户位置服务。关于前迷的基础定位演算法， 一般是取三个基站的信息构建成双曲线或圓 方程组，并用基础定位方法求解该非线性方程组得出近似目标点。本实施例中，系使用精度提高演算法，把一切误差的来源统统归咎在信号传播源和传播环境 上。因此，精度提高演算法系在控制基站和传播环境这两方面。(l)在基站上针对每个基站进行统计。(2)在传播环境上针对环境类型分区域。(2)在场强上针 对接收到的每个场强数值(场强数值采用中国国家信号强度标准范围)进行统 计。根据这三个方面得到的统计数据建立特征数据库，从而可以在定位计算中 修正计算参数，达到提高精度的效果。请参照图2,本实施例中，使用一 GPS装置200的定位结果来确定距离误 差。PHS装置(如手机)210和GPS装置200是在同一位置的一次测量中分别得到 的经纬度位置，其中PHS装置210到三基站300的距离分别为山、(12以及(13。 GPS装置200到三基站300的距离分别为G!、 Gz以及G3。因为在定位PHS装置210的过程中和GPS装置200的位置(近似于真实位置) 间会有误差，所以PHS装置210与GPS装置200的定位位置不会完全重合。因 此一次测量的距离误差表示为oc2-d2-G2; a 3=d3_G3;将al、 a 2以及a3结合基站300传回场强数值和基站300的经绵度信息 就可以建立一次测量的特征数据。在经过多次测量之后，可建立大量的特征数 据。这些特征数椐已经完全表现出了一个区域里的每个基站300所对应的每个 场强数值的场强 一距离关系，在实际定位计算中就可以取特征值的加权均值对 距离参数进行修正，从而消除基站300和环境的误差影响。请参照图3所示，使用不同的定位方法，如基于信号到达强度(SSOA)方法、 基于到达时间(Time of Arrival, TOA)、基于到达时间差(Time Different of Arrival, TDOA)、信号到达角度(Angle of Arrival, AOA)等方法，各具有不同 的优点，但电磁波场强受到传播环境中的建筑物高度，材质，疏密程度，街道 宽度等等的影响会发生场强的衰减，电磁波的反射，绕射等等现象，造成难以 估计的误差。且分布极不规律，虽然理论上经常用瑞利分布和对数分布来描述 信号强度在传播环境中的衰落特性，但是仅仅是大致特征的描述，和实际传播环境不能完全符合，所以本实施例中，使用参照GPS装置200的定位结果来建 立特征数据库，可以提高定位的精度。在收集特征歉据时，藉由GPS装置200取得经炜度(如箭头400所示)，藉由PHS装置210取得定位信号(如箭头410所示)。根据定位信号高精度计算(如 箭头420所示) 将计算结果与GPS装置200的结果(经炜度)比较以产生特征数 据(如箭头430所示)。最后将产生的特征数据存入特征数据库(如箭头440所 示)。经由反复多次产生的特征数据即可建立特征数椐库。特征数据库可以利用现有的数据库(数据库)系统(如曱骨文公司的Oracle 数据库、IBM公司的DB2数据库等)，在各个城市方便地建立环境特征数据库， 对相应于该城市的定位服务提供修正数据。虽然本发明已以一较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何 熟悉本技术领域者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润 饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。
权利要求
1. 一种提高低功率移动通讯系统定位精度的方法，至少包含(a)使用一基础定位方法，取得一低功率移动通讯装置的定位信号；(b)使用一GPS装置，取得该GPS装置定位的经纬度；(c)对该定位信号进行计算并与该GPS装置的经纬度比较以产生一特征数据；(d)将产生的特征数据存入一特征数据库；以及(e)利用该特征数据库修正该低功率移动通讯系统的定位计算参数。
2. 如权利要求1所述的提高低功率移动通讯系统定位精度的方法，其特征 在于，该基础定位方法为基于信号到达强度方法。
3. 如权利要求1所述的提高低功率移动通讯系统定位精度的方法，其特征 在于，在步骤(e)后还包含查询一地理信息系统，以传回该低功率移动通讯装置的位置信息。
4. 如权利要求1所述的提高低功率移动通讯系统定位精度的方法，其特征 在于，该低功率移动通讯装置为一个人手机系统装置。
全文摘要
一种提高低功率移动通讯系统定位精度的方法，系使用一基础定位方法，取得一低功率移动通讯装置的定位信号，再使用一GPS装置，测量取得该GPS装置定位的经纬度，并对该定位信号进行计算并与该GPS装置的经纬度比较以产生一组特征数据，将产生的特征数据存入一特征数据库。最后利用该特征数据库修正该低功率移动通讯系统的定位计算参数。
文档编号H04Q7/38GK101257700SQ20071003777
公开日2008年9月3日 申请日期2007年3月2日 优先权日2007年3月2日
发明者磊 曾 申请人:英华达(南京)科技有限公司