专利名称：利用定位系统进行手机定位的方法和手机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对手机进行定位的方法，特别是指一种利用NexNet(其为NEXUS TELOCATION SYSTEM LTD公司的无线定位产品)定位系统对手机进行定位的方法，以及实现该方法的手机，属于无线通信技术领域。
随着移动通信技术的发展，无线蜂窝网的覆盖面越来越广，移动电话/移动台(Mobile Station，简称MS)的普及率也越来越高，移动电话发起的紧急呼叫数量在全部紧急呼叫中所占的比例也随之上升。现有的蜂窝网能为移动电话紧急呼叫提供的辅助信息非常少。调查表明，约有25％的移动用户在发起紧急呼叫时不知道所处的确切位置，这对及时合理的处理带来很多限制。如果移动用户发出紧急呼叫的同时，能自动地将其MS的确切定位信息提供给有关部门，并与地理信息系统(GIS)及其它的调度管理应用系统配合，构成高度智能化的计算机辅助决策(Computer Aided Decision，简称CAD)系统，将为快速、准确、科学合理地接警、处理打下坚实的基础，可以极大地提高社会联动公众紧急服务的现代化水平。
因此，(美国)联邦通信委员会(Federal Communications Commission，简称FCC)要求在2001年10月1日之前，移动通信网要能为发起紧急呼叫的移动用户提供准确的定位信息。但是，由于技术原因该时限已推迟。
目前手机定位的技术有如下4种
1)场强定位法；2)电波传播时间定位法(Time Of Arrival，简称TOA或Time DifferenceOf Arrival，简称TDOA)；3)电波入射角定位法(Angle Of Arrival，简称AOA)；4)GPS辅助定位法。
场强定位法是通过测量信号的电平来计算距离，但由于电平的波动大，测量精度很差，几乎无法使用。
全球定位系统(Global Position System，简称GPS)辅助定位法是在手机中增加GPS模块，该方法将大大增加手机的成本、体积和重量，且在室内无法使用。
电波入射角定位法测量精度高，但要改造所有的基站，基础投入非常大，成本太高，运营公司无法接受。
电波传播时间定位法采用计算手机信号到达基站的时间或时间差，获得手机位置。使用这种方法的基站只须增加少量硬件，而不改变手机的硬件；该方法是当前的研究热点，但目前的定位精度和定位概率均不能满足相应的定位要求。该方法的主要问题在于GSM采用小区制，难以保证手机信号可被3个以上的基站接收到；并且由于信号的多径和反射，也使得测量精度受到较大影响。
本发明的另一目的在于提供利用定位系统对手机进行定位的方法和手机只需在手机中增加少量的硬件或软件，就能完成对手机的定位，并且定位成本很低。
本发明的目的是这样实现的
一种利用定位系统对手机进行定位的方法，在手机用户需要定位时，首先，手机通过NexNet系统工作模式发送该手机的定位信号；NexNet定位系统接收手机发送的定位信号，并根据该信号计算获得手机的物理定位信息；随后手机自动转为正常的移动通信工作模式。
上述手机通过NexNet系统工作模式发送定位信号的具体操作为步骤11等待用户输入拨叫的号码；步骤12如果该号码为需要进行定位的号码，则执行步骤14；步骤13进行正常的呼叫通话；通话结束后执行步骤11；步骤14发送定位信号；步骤15进行正常的呼叫通话；步骤16通话结束后周期性发送定位信号；执行步骤11。
上述手机发送定位信号的具体步骤为步骤141设置调制器工作方式为差分二相相移键控调制(DBPSK)方式；步骤142设置频率综合器步进2.5KHz；步骤143设置手机输出功率峰值输出；步骤144按NexNet系统要求组帧，信息内容为主叫号码、呼叫的特殊号码、入网的基站号码；步骤145按NexNet系统要求发送帧信号；步骤146设置调制器工作方式为高斯最小频移键控(GMSK)；步骤147设置频率综合器步进200KHz；步骤148设置手机输出功率正常输出。
所述的NexNet系统至少设有一个以上的NexNet定位基站和NexNet定位中心，该NexNet定位基站接收手机发送的定位信号，并将该信号整理后传送给NexNet定位中心，该定位中心根据该信号计算获得手机的物理定位信息。
所述的手机设有公知手机通讯模块，并且还设有与手机主控模块连接、用于提供定位信息处理的NexNet系统调频图案发生模块；该手机中的调制解调器为具有DBPSK工作方式的调制解调器；该手机的频率合成器为兼容定位信息和正常呼叫发送的频率合成器；该DBPSK工作方式的调制解调器和频率合成器的输出信号分别经过手机的上下变频器传送给射频电路并经手机天线发射。
所述的定位信号由手机根据NexNet系统调频图案发生模块所产生的定位信息表生成，其依据如下的跳频公式Hop_No＝TOD(modulo 1000)；N＝Tablel[ABS(63-Hop_No MOD 126)]；M＝Tablel[(N+Group_No)MOD 64]；Sub_Group＝(Hop_No MOD 20)DIV 5；Frequency(Hop_No)＝915,000+M*30+Sub_Group*7.5(in kHz)；其中Hop_No为跳频号；TOD为根据日期和时间计算跳频信号起始点的计算函数；N为中间值；Tablel为跳频表；M为中间值；Group_No为跳频组号；Sub_Group为跳频分组号；Frequency为跳频输出频率。
所述的NexNet系统调频图案发生模块设置在手机的SIM卡或手机的程序存储器中。
一种利用定位系统进行定位的手机，它包括公知的手机通讯模块；它还设有与手机主控模块连接、用于提供定位信息处理的NexNet系统调频图案发生模块；该手机中的调制解调器为具有DBPSK工作方式的调制解调器；该手机的频率合成器为兼容定位信息和正常呼叫发送的频率合成器；该DBPSK工作方式的调制解调器和频率合成器的输出信号分别经过手机的上下变频器传送给射频电路并经手机天线发射。
所述的NexNet系统调频图案发生模块设置在手机的SIM卡或手机的程序存储器中。
该DBPSK工作方式的调制解调器由公知的手机调制解调器、换向输入输出开关、DBPSK信号处理回路和DBPSK信号输出支路构成；其中该换向输入输出开关的输入开关的输入信号连接到该手机主控模块，其两个输出端分别连接到手机调制解调器原输入端和DBPSK信号处理回路的输入端；该DBPSK信号处理回路的输出信号连接到手机调制解调器混频器的输入端，并进一步经过混频器和DBPSK信号输出支路输出到换向输入输出开关的输出开关的一输入端；该频率合成器包括时钟信号源、输入时钟分频器、输入混频器、输入带通滤波器、压控震荡器、可编程分频器、输出混频器、中频信号源和输出带通滤波器。其中时钟信号源提供的时钟信号由输入时钟分频器进行分频后经过输入混频器传送给输入带通滤波器，经该输入带通滤波器滤波后提供给压控震荡器；该压控震荡器的输出信号分两路，一路传送到可编程分频器，并经该可编程分频器分频后反馈到输入混频器，另一路传送到输出混频器，在该输出混频器处与中频信号源进行混频后经输出带通滤波器输出。
当手机正常通信时，其输入时钟分频器提供100KHz的分频时钟输出；该可编程分频器的分频比值为4805-4930分之一；输出频段为890-915MHz；
当手机发送NexNet定位信号时，其输入时钟分频器提供2.5KHz的分频时钟输出；该可编程分频器的分频比值为395200-396000分之一；输出频段为917-919MHz。
在手机用户需要定位时，首先，该手机通过NexNet系统工作模式发送该手机的定位信号；随后，手机自动转为正常的移动通信工作模式。
上述手机通过NexNet系统工作模式发送该手机的定位信号的具体操作为步骤11手机等待用户输入拨叫的号码；步骤12如果该号码为需要进行定位的号码，则手机执行步骤14；步骤13手机进行正常的呼叫通话；通话结束后，手机执行步骤11；步骤14手机发送定位信号；步骤15手机进行正常的呼叫通话；步骤16通话结束后，手机周期性发送定位信号；执行步骤11。
上述手机发送定位信号的具体步骤为步骤141手机设置调制器工作方式为DBPSK方式；步骤142手机设置频率综合器步进2.5KHz；步骤143手机设置输出功率峰值输出；步骤144手机按NexNet系统要求组帧，信息内容为主叫号码、呼叫的特殊号码、入网的基站号码；步骤145手机按NexNet系统要求发送帧信号；步骤146手机设置调制器工作方式为GMSK；步骤147手机设置频率综合器步进200KHz；步骤148手机设置输出功率正常输出。
所述的定位信号由手机根据NexNet系统调频图案发生模块所产生的定位信息表生成，其依据如下的跳频公式Hop_No＝TOD(modulo 1000)；
N＝Tablel[ABS(63-Hop_No MOD 126)]；M＝Tablel[(N+Group_No)MOD 64]；Sub_Group＝(Hop_No MOD 20)DIV 5；Frequency(Hop_No)＝915,000+M*30+Sub_Group*7.5(in kHz)；其中Hop_No为跳频号；TOD为根据日期和时间计算跳频信号起始点的计算函数；N为中间值；Tablel为跳频表；M为中间值；Group_No为跳频组号；Sub_Group为跳频分组号；Frequency为跳频输出频率。
本发明利用专门的定位网络，对手机进行定位，并将该定位信息利用手机的通信功能传送出去，提高了手机定位的精度和定位的概率，克服了现有定位系统的缺点；同时，只需在手机中增加少量的硬件或软件，就能完成对手机的定位，并且定位成本很低。
图2为本发明方法及其应用系统的示意图。
图3为本发明手机频率综合器原理图。
图4为现有手机调制解调器的结构图。
图5为本发明手机手机调制解调器的原理图。
图6为本发明手机手机调制解调器的结构图。
图7为本发明手机工作流程图。
图8为本发明手机发送工作流程图。
如果SIM卡的存贮空间足够大的话，NexNet跳频图案发生器可以直接放入SIM卡中或直接放入手机的程序存贮器中。其中，NexNet跳频算法如下Hop_No＝TOD(modulo 1000)N＝Tablel[ABS(63-Hop_No MOD 126)]M＝Tablel[(N+Group_No)MOD 64]Sub_Group＝(Hop_No MOD 20)DIV 5Frequency(Hop_No)＝915,000+M*30+Sub_Group*7.5(in kHz)其中Hop_No为跳频号TOD为根据日期和时间计算跳频信号起始点的计算函数；N为中间值；Tablel为跳频表；M为中间值；Group_No为跳频组号；Sub_Group为跳频分组号；Frequency为跳频输出频率。
在对手机作出相应的改进后，还要对支持该手机的通信系统进行改进，以下以GSM系统为例，具体的改进如下手机控制部分
在GSM系统收到特殊号码后，发送定位信号，具体的操作包括设置调制器工作方式为DBPSK，设置频率综合器频率间隔为7.5KHz，设置输出功率为峰值输出，根据NexNet的帧结构(见表1)要求，将用户的主叫号码，呼叫的特殊号码放入0-84比特位中，计算BCH，组成超帧，根据NexNet系统要求，将超帧分段。根据日期、时间和组号确定起跳频点。并依次发送跳频段。发送完毕后，自动转为GSM工作模式。
表1
在GSM工作结束后，即用户按下通话结束键，手机再次自动转为NexNet工作模式，周期发送定位信号(在2次发送信号期间，手机听候在BCCH信道，可接收同步信号和打入电话)，保持服务部门对用户的跟踪，当用户不希望跟踪时，再次按下结束键，手机回到待机状态；根据BCCH信道接收的GPS定时信号，可以保持手机内部时间系统与NexNet系统同步；增加用户ID号的输入接口。当用户购买手机后，由NexNet系统分配一个ID号，用户通过键盘输入到手机内存。同时在NexNet系统数据库将存储对应用户的全部信息。
改进调制解调器为适应NexNet系统的技术体制，在原有的GMSK调制方式基础上，增加DBPSK调制方式。DBPSK调制器要求为信息速率为200Bits/S，信号带宽为200Hz。
改进频率综合器参见图3，目前手机频率综合器的步进要求为200KHz，为适应NexNet系统的技术体制需要将此步进值减小为7.5KHz。具体的修改为来自于晶振的频率信号由分频器A分频，然后通过乘法器B1传送到带通滤波器1，经过带通滤波器1的信号由压控振荡器VCO处理后，一路传送到乘法器B2与已调中频信号相乘后，再经带通滤波器2滤波后输出；另一路则经过可编程分频器处理反馈到乘法器B1。
上述的频率综合器，当手机通信时分频器A的分频值为130，步进值为100KHz，可编程分频器的分频取值为4805-4930，该频率综合器的输出频段为890MHz-915MHz；当发送NEXUS定位信息时分频器A的分频值为5200，步进值为2.5KHz，可编程分频器的分频取值为395200-396000，该频率综合器的输出频段917MHz-919MHz。
下行GPS时间同步信号下行GPS时间同步信号可以由基站自行获得，即在基站内安装一台GPS接收机，或者有NexNet系统提供给基站。
手机调制解调器的改进参见图4，现有的手机调制解调器的信号处理为基带信号(二进制NRZ信息)先经过调制前高斯低通滤波器成形，然后通过串/并转换分为两路2进制信号交替分路，该两路信号中，一路经过由乘法器M1、M2构成的通道，另一路经过由乘法器M3、M4构成的通道；余弦加权波形和正弦加权波形分别通过移相器1、移相器2以及上述的各乘法器使两路信号在时间上错开一个码元的时间，信号得到进一步的平滑，再经过中频调制，将该两路信号通过加法器I1合路，即得到GMSK信号。
参见图5、6，本发明中，手机调制解调器的改进在于在基带信号输入端和调制后的输出端分别增设相互联动的切换开关，当手机用于通话时，该切换开关分别使输入的信号切换到原手机调制解调器的输入端，并使输出的信号切换到原手机调制解调器的输出端；而当手机用于定位时，则将切换开关使输入的信号切换到Nexus调制器的输入端，并使输出的信号切换到Nexus调制器的输出端，具体为输入信号通过加法器I2后传送到乘法器M2，同时经过延时一个码元宽度后反馈到该加法器I2，由此进行信号差分，然后，该信号经过乘法器M2，与正弦加权波形以及移相器2相乘，实现一个BPSK调制，得到DBPSK信号。
参见图7，本实施例中，手机的工作流程具体为手机等待用户输入拨叫的号码；如果该号码为需要进行定位的号码，则手机执行步骤14；手机进行正常的呼叫通话；通话结束后，手机执行步骤11；手机发送定位信号；手机进行正常的呼叫通话；通话结束后，手机周期性发送定位信号；执行步骤11。
参见图8，本发明实施例的手机发送定位信号的工作流程具体为手机设置调制器工作方式为DBPSK方式；手机设置频率综合器步进2.5KHz；手机设置输出功率峰值输出；手机按NexNet系统要求组帧，信息内容为主叫号码、呼叫的特殊号码、入网的基站号码；手机按NexNet系统要求发送帧信号；手机设置调制器工作方式为GMSK；手机设置频率综合器步进200KHz；手机设置输出功率正常输出。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同地替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种利用定位系统进行手机定位的方法，其特征在于在手机用户需要定位时，首先，手机通过NexNet系统工作模式发送该手机的定位信号；NexNet定位系统接收手机发送的定位信号，并根据该信号计算获得手机的物理定位信息；随后手机自动转为正常的移动通信工作模式。
2.根据权利要求1所述的利用定位系统进行手机定位的方法，其特征在于手机通过NexNet系统工作模式发送定位信号的具体操作为步骤11等待用户输入拨叫的号码；步骤12如果该号码为需要进行定位的号码，则执行步骤14；步骤13进行正常的呼叫通话；通话结束后执行步骤11；步骤14发送定位信号；步骤15进行正常的呼叫通话；步骤16通话结束后周期性发送定位信号；执行步骤11。
3.根据权利要求2所述的利用定位系统进行手机定位的方法，其特征在于手机发送定位信号的具体步骤为步骤141设置调制器工作方式为DBPSK方式；步骤142设置频率综合器步进2.5KHz；步骤143设置手机输出功率峰值输出；步骤144按NexNet系统要求组帧，信息内容为主叫号码、呼叫的特殊号码、入网的基站号码；步骤145按NexNet系统要求发送帧信号；步骤146设置调制器工作方式为GMSK；步骤147设置频率综合器步进200KHz；步骤148设置手机输出功率正常输出。
4.根据权利要求1所述的利用定位系统进行手机定位的方法，其特征在于所述的NexNet系统至少设有一个以上的NexNet定位基站和NexNet定位中心，该NexNet定位基站接收手机发送的定位信号，并将该信号整理后传送给NexNet定位中心，该定位中心根据该信号计算获得手机的物理定位信息。
5.根据权利要求1或2或4所述的利用定位系统进行手机定位的方法，其特征在于所述的手机设有公知手机通讯模块，并且还设有与手机主控模块连接、用于提供定位信息处理的NexNet系统调频图案发生模块；该手机中的调制解调器为具有DBPSK工作方式的调制解调器；该手机的频率合成器为兼容定位信息和正常呼叫发送的频率合成器；该DBPSK工作方式的调制解调器和频率合成器的输出信号分别经过手机的上下变频器传送给射频电路并经手机天线发射。
6.根据权利要求1或2或4所述的利用定位系统进行手机定位的方法，其特征在于所述的定位信号由手机根据NexNet系统调频图案发生模块所产生的定位信息表生成，其依据如下的跳频公式Hop_No＝TOD(modulo 1000)N＝Tablel[ABS(63-Hop_No MOD 126)]M＝Tablel[(N+Group_No)MOD 64]Sub_Group＝(Hop_No MOD 20)DIV 5Frequency(Hop_No)＝915,000+M*30+Sub_Group*7.5(in kHz)其中Hop_No为跳频号；TOD为根据日期和时间计算跳频信号起始点的计算函数；N为中间值；Tablel为跳频表；M为中间值；Group_No为跳频组号；Sub_Group为跳频分组号；Frequency为跳频输出频率。
7.根据权利要求1或2或4所述的利用定位系统进行手机定位的方法，其特征在于所述的NexNet系统调频图案发生模块设置在手机的SIM卡或手机的程序存储器中。
8.一种利用定位系统进行定位的手机，它包括公知的手机通讯模块；其特征在于它还设有与手机主控模块连接、用于提供定位信息处理的NexNet系统调频图案发生模块；该手机中的调制解调器为具有DBPSK工作方式的调制解调器；该手机的频率合成器为兼容定位信息和正常呼叫发送的频率合成器；该DBPSK工作方式的调制解调器和频率合成器的输出信号分别经过手机的上下变频器传送给射频电路并经手机天线发射。
9.根据权利要求8所述的利用定位系统进行定位的手机，其特征在于所述的NexNet系统调频图案发生模块设置在手机的SIM卡或手机的程序存储器中。
10.根据权利要求8所述的利用定位系统进行定位的手机，其特征在于该DBPSK工作方式的调制解调器由公知的手机调制解调器、换向输入输出开关、DBPSK信号处理回路和DBPSK信号输出支路构成；其中该换向输入输出开关的输入开关的输入信号连接到该手机主控模块，其两个输出端分别连接到手机调制解调器原输入端和DBPSK信号处理回路的输入端；该DBPSK信号处理回路的输出信号连接到手机调制解调器混频器的输入端和DBPSK信号输出支路输出到换向输入输出开关的输出开关的一输入端；
11.根据权利要求8所述的利用定位系统进行定位的手机，其特征在于该频率合成器包括时钟信号源、输入时钟分频器、输入混频器、输入带通滤波器、压控震荡器、可编程分频器、输出混频器、中频信号源和滤波器。其中时钟信号源提供的时钟信号由输入时钟分频器进行分频后经过输入混频器传送给输入带通滤波器，经该输入带通滤波器滤波后提供给压控震荡器；该压控震荡器的输出信号分两路，一路传送到可编程分频器，并经该可编程分频器分频后反馈到输入混频器，另一路传送到输出混频器，在该输出混频器处与中频信号源进行混频后经输出带通滤波器输出。
12.根据权利要求11所述的利用定位系统进行定位的手机，其特征在于当手机正常通信时，其输入时钟分频器提供100KHz的分频时钟输出；该可编程分频器的分频比值为4805-4930分之一；输出频段为890-915MHz；当手机发送NexNet定位信号时，其输入时钟分频器提供2.5KHz的分频时钟输出；该可编程分频器的分频比值为395200-396000分之一；输出频段为917-919MHz。
13.根据权利要求8所述的利用定位系统进行定位的手机，其特征在于在手机用户需要定位时，首先，该手机通过NexNet系统工作模式发送该手机的定位信号；随后，手机自动转为正常的移动通信工作模式。
14.根据权利要求13所述的利用定位系统进行定位的手机，其特征在于手机通过NexNet系统工作模式发送该手机的定位信号的具体操作为步骤11手机等待用户输入拨叫的号码；步骤12如果该号码为需要进行定位的号码，则手机执行步骤14；步骤13手机进行正常的呼叫通话；通话结束后，手机执行步骤11；步骤14手机发送定位信号；步骤15手机进行正常的呼叫通话；步骤16通话结束后，手机周期性发送定位信号；执行步骤11。
15.根据权利要求14所述的利用定位系统进行定位的手机，其特征在于手机发送定位信号的具体步骤为步骤141手机设置调制器工作方式为DBPSK方式；步骤142手机设置频率综合器步进2.5KHz；步骤143手机设置输出功率峰值输出；步骤144手机按NexNet系统要求组帧，信息内容为主叫号码、呼叫的特殊号码、入网的基站号码；步骤145手机按NexNet系统要求发送帧信号；步骤146手机设置调制器工作方式为GMSK；步骤147手机设置频率综合器步进200KHz；步骤148手机设置输出功率正常输出。
16.根据权利要求12或13或14或15所述的利用定位系统进行定位的手机，其特征在于所述的定位信号由手机根据NexNet系统调频图案发生模块所产生的定位信息表生成，其依据如下的跳频公式Hop_No＝TOD(modulo 1000)；N＝Tablel[ABS(63-Hop_No MOD 126)]；M＝Tablel[(N+Group_No)MOD 64]；Sub_Group＝(Hop_No MOD 20)DIV 5；Frequency(Hop_No)＝915,000+M*30+Sub_Group*7.5(in kHz)；其中Hop_No为跳频号；TOD为根据日期和时间计算跳频信号起始点的计算函数；N为中间值；Tablel为跳频表；M为中间值；Group_No为跳频组号；Sub_Group为跳频分组号；Frequency为跳频输出频率。
全文摘要
一种利用NexNet(其为NEXUS TELOCATIONSYSTEM LTD公司的无线定位产品)定位系统进行手机定位的方法，手机用户定位时，手机通过NexNet系统工作模式发送定位信号；NexNet定位系统接收手机的定位信号，并计算手机的定位信息；然后手机自动转为正常的信工作模式；一种利用NexNet定位系统进行定位的手机，包括公知的手机通讯模块；还设有用于提供定位信息处理的NEXNET系统调频图案发生模块；该手机中的调制解调器为具有差分二相相移键控调制(DBPSK)工作方式的调制解调器；该手机的频率合成器为兼容定位信息和正常呼叫发送的频率合成器；利用专门的定位网络，对手机进行定位，并定位信息利用手机传送出去，提高了手机定位的精度和概率，定位成本很低。
文档编号G01S5/02GK1453939SQ0211689
公开日2003年11月5日 申请日期2002年4月24日 优先权日2002年4月24日
发明者刘荣 申请人:北京神州特信科技有限公司