用于确定无线通信装置的位置是否在特定区域内的方法

专利名称：用于确定无线通信装置的位置是否在特定区域内的方法
技术领域：
本发明涉及无线通信系统，具体地讲，涉及确定无线通信装置是否在一个特定区域中。
背景技术：
无线电信系统在无线站，例如蜂窝电话(模拟的、数字的和PCS的)，与其它通信装置之间实现无线通信。典型的无线通信系统是在预定服务区中实现到和从各个蜂窝电话呼叫的蜂窝电话系统。蜂窝电话系统的服务区通常被再分为称为“小区”的一些区域。与每个小区相连的是与该小区中的各个蜂窝电话实现无线通信的基站天线。在服务区中的所有小区的基站天线与移动交换中心(“MSC”)通信，建立位于服务区中的蜂窝电话与其它电信装置之间的通信信道。在操作中，MSC建立位于服务区中的蜂窝电话与其它通信装置(例如，另外一个人的蜂窝电话或陆线电话)之间的通信信道。一旦建立了这个信道，在蜂窝电话、基站、MSC和其它电信装置之间进行中继通信。
许多无线站的重要特征是移动性。在蜂窝电话的情况下，在服务区中，在许多情况下是在用户服务区外，用户到蜂窝电话系统可以进行呼叫。这种移动性已导致用于确定无线站位置的手段的发展或计划中的发展。例如，当蜂窝电话被用于发出“911”应急呼叫时，确定主叫电话位置将是非常必要的，以便使急救人员确定如何最快地到达处于危难中人士的地点。包括在不能给出远端位置的精确定位信息或由于受伤不能提供定位信息的情况下，这是特别重要的。
已经开发出多种用于提供无线站的定位信息的装置。例如，在蜂窝电话系统中，当建立呼叫连接时，利用在系统内的通信协议识别一个蜂窝电话所位于的小区。但是，由于由一个小区覆盖的区域是很大的，特别是在农村的情况下，所以还已经开发了更精确的装置。例如，已经开发了通过由两个或者多个天线提供信息装置，利用三角测量提供定位信息。
本发明涉及确定与一个无线站相联系的位置是否在一个预定的感兴趣区域内。这样的确定在许多情况下是可以考虑的。例如，这样的信息在“911”山区急救服务情况下可能是有价值的，在山区一个救援小组负责山区的一侧而另一个救援小组负责山区的另外一侧是常见的。通过能够确定经“911”服务正在发出求救呼叫的是在哪个区域(山区的哪一侧)，本发明响应于紧急呼叫容易实现救援小组的最佳定位调度。
为了确定与一个无线站相联系的位置是否在一个感兴趣的区域内，本发明利用代表感兴趣的区域的“象限树”计算机数据结构。感兴趣区域的象限树表示容易重复和迅速地实现与该无线站所位于的位置相联系的区域的确定。一旦确定了这个区域(称为象限)，象限树结构还提供该象限是否是感兴趣的区域的一部分的指示。在少量影响本发明在电信系统中实施时，象限树数据结构还可以进行更新，反映感兴趣区域的变化或增加新的感兴趣区域。
象限树是一种多级结构，每级代表相同的地球表面区域，但是较高的级代表具有较高的分辨率程度。在一个实施例中，象限树的第一级代表地球的整个表面并且被概念化为一个“正方形”。象限树的第二级代表地球表面的4个象限，其中第1象限经度从0°延伸到180°和纬度从0°延伸到90°；第2象限经度从0°延伸到180°和纬度从0°延伸到-90°；第3象限经度从0°延伸到-180°和纬度从0°延伸到90°；和第4象限经度从0°延伸到180°和纬度从0°延伸到-90°。象限树的第2级可以被概念化为4个较小的“正方形”。这些4个较小的正方形是与第1级相联系的“正方形”的4个象限。但应当注意的是，由于地球表面的曲率，由这些4个较小的正方形代表的地球表面的各个部分实际上并不是正方形。因此，使用术语“正方形”是帮助象限树形象化。象限树的第3级代表4组4个“正方形”的16个“正方形”。每个4个“正方形”的组代表由象限树的第二级所代表的各个正方形之一的所有象限。这样，例如如果代表地球表面的一部分的与象限树的第二级相联系的“各正方形”之一包括北美，则包括在第2级的那个“正方形”的第3级的4个“正方形”的一组的每个将代表北美的各象限树中的一个象限。
因此将可以理解为，由“正方形”代表的地球表面的区域是随着级的增加而减少。例如，由在象限树的第3级的“正方形”代表的地球表面的区域相当地小于由象限树的第2级的一个“正方形”所代表的地球表面的区域。包括32级的地球表面的象限树表示提供了在一厘米范围的精度。
通过与按最高级，即最小的正方形，的每个正方形相联系的该正方形是感兴趣区域的一个部分的标记或其它指示，象限树结构适合于识别一个或多个感兴趣的区域。例如，地球表面的象限树表示已被扩展到10级并且感兴趣的区域是洛杉基，按10级的一定数量的正方形将被识别或“标记”为代表洛杉基。
在一个实施例中，审查已被“标记”(即，属于感兴趣的区域)的象限树结构的各个部分，确定是否该象限树可以被精减。这种审查包括评估代表象限树的前级的较大的“正方形”的4个“正方形”一组的每个“正方形”是否是与感兴趣的区域相联系的。如果这些“正方形”的每个是与感兴趣的区域相联系的，则“标记”可以被移动到该较大的“正方形”并且该较小的“正方形”可以被从象限树上删除。例如，如果在10级的4个“正方形”一组的所有4个“正方形”都被“标记”为与洛杉基相联系，则足够与“标记”9级“正方形”相联系并且包围着4个10级正方形。如果“标记”被移到较低级的正方形，则降低了存储象限树所要求的存储器的数量。另外，在某些情况下，较快地确定与无线站相联系的位置是否在感兴趣的区域内是可能的。继续这个例子，如果与无线站相联系的位置是在从4个10级“正方形”“标记”的移到由9级“正方形”代表的区域内，将立刻作出足够确定，因为与9级“正方形”相联系的标记将比与10级“正方形”相联系的标记更快地被检测到。
另外，与每个“正方形”相联系的是通常按经度和纬度表示的一个位置。该位置一般是正方形的中心。有益的是，通过利用代表地球的整个表面的象限树，与象限树的每个“正方形”相联系的位置不一定必须被存储，而是可以迅速地进行计算。为了详细描述，代表整个地球表面的1级“正方形”的中心是在经度0°和纬度0°。另外，1级“正方形”的经度从-180°延伸到+180°，并且纬度从-90°延伸到+90°。2级“正方形”中心的经度可以利用查表和从与1级正方形相联系的位置该正方形的方向来确定。例如，，相对于是1级正方形的西北位置的2级正方形，该查表可能指示2级正方形的经度值是90°并且方向的“西”位置将意味着该西北正方形的经度是-90°。同样，从查表获得的纬度值将是45°并且方向的“北”部分将意味着纬度是+45°。通过简单地相加表查查询的结果和对较低级正方形的适当座标的符号指定，这个概念被扩展到象限树的更高的级。例如，相对于2级正方形的东北位置(经度-90°，纬度+45°)的3级正方形，查表将指示22.5°纬度值是适当的并且该方向的“北”部分将指定纬度22.5°将被相加到与2级正方形相联系的纬度上产生67.5°的纬度。
利用按照上述构成的象限树结构，本发明提供一种确定与一个无线站相联系的位置是否在感兴趣的区域中的能力。这种确定是通过初始比较与该无线站相联系的位置与1级正方形相联系的位置实现的。基于这种比较，可以确定1级正方形的象限树，在该正方形中发现与该无线站相联系的位置。例如，如果与无线站相联系的位置是洛杉基并且由覆盖整个地球的1级代表的正方形，则比较将显示该无线站的位置是在该正方形的西北。这种确定被继续用于指出由2级正方形代表的更小的正方形，这种确定将经历相同的比较并计算出与这个更小的正方形相联系的位置。为了继续利用这个例子，在1级确定中将指定含有洛杉基的2级正方形，即地球的西北象限树。此时，计算与逐个级正方形相联系的位置并与与该无线站相联系的位置进行比较，确定西北象限树的哪个象限树含有与该无线站相联系的位置。继续这种处理，直至找到一个正方形，指示该位置是在感兴趣的区域中，还是不在。如果一个“标记”是与逐个正方形相联系的，则与该无线站相联系的位置在感兴趣的区域内。如果在更高级别的正方形中没有一个“标记”和任何指示符，则指示该无线站的位置不在一个感兴趣的区域中。
本发明还提供一种能够构成象限树数据结构的能力，该象限树数据结构用于确定与一个无线站相联系的位置是否在一个感兴趣的区域内。一般该处理由无线服务提供者的消费者启动，该无线服务提供者给出识别一个或多个感兴趣的区域的服务提供者地图。例如，可响应“911”呼叫的市政当局可以有在各个位置上的应急响应队并且使这些队的每一个可响应于该城市的一个特定的区域。一旦识别出感兴趣的一个或多个区域，则生成一个计算机地图，该地图按照互相连接的一系列线形成一个多边形限定每个区域的边界。此时，作出关于由1级象限树代表的的正方形是否至少部分地被包含在该多边形的象限中的确定。这是通过确定该多边形的至少一个边界插入到该象限的边缘实现的。对具有一个边缘由边界线插入的每个象限，按2级象限树重复这种处理。这种处理继续进行，直至识别出具有被该多边形的边界线插入边缘的由最高级别象限树(即，最小正方形)代表的所有正方形。此时，作出各正方形是否不完全在多边形内的判断，该多边形将按照与感兴趣的区域被进行识别。对于进行这种判断的一个基础是包括该正方形，是否该正方形的中心在该多边形中并且否则删除这个正方形。而对于进行这种判断的另一个基础是切实可行的。在这个结合点上，已经识别出代表与感兴趣区域相联系的区域的所有按最高级别表示正方形并且该象限树可以被用于确定与无线站相联系的位置是否在感兴趣的区域的系统中。
在某些例子中，正如上面讨论过的那样，象限树可以被精简。即，如果按下一个最高级别构成正方形象限树的一组4个正方形的所有正方形都被“标记”，按下一个最高级别的正方形可以被标记并且从象限树删除该4个正方形。精简处理在象限树的最高级别开始并继续进行处理直至较低的级别。当一个级别不具有4个满足所述条件的正方形时，精简处理结束。已经被精简的象限树相对于尚未被精简的象限树具有较低的存储器要求。另外，在某些情况下被精简的象限树将增加作出与无线站相联系的位置是否在感兴趣的区域内的确定的速度。
另外，本发明还提供一种更新所用象限树数据结构的能力，在电信系统实现象限树结构时以少量的影响进行上述确定。更新包括评估对提出的感兴趣的区域的改变的结果。例如，感兴趣的区域的大小上的降低可能要求删除与一个或多个按象限树的级别代表的各个正方形“标记”。一旦作出这种评估，构成要求改变的象限树数据结构的这部分的替换并插入到象限树结构中。已经插入替换以后，象限树数据结构的旧的部分被删除。有利的是，因为在将被替换的部分被删除以前，插入替换部分，使与无线站相联系的区域的位置是否在感兴趣的区域内的确定绝对不受影响。再有，可以以非常快的速度实现插入和删除处理，使得不会干扰实施处理的电信系统。
上述用于确定一个位置是否在感兴趣的区域内的方法最好是在计算机系统中实现。该计算机系统包括(1)一个存储器，该存储器包含(a)执行确定与无线站相联系的位置是否在一个预定区域内需要操作的程序和(b)至少上述象限树数据结构的部分；(2)一个处理器，该处理器执行该程序，并且按这种操作，访问存储在存储器中的象限树数据结构；和(3)一个输入/输出结构，用于接收与该无线站相联系的定位数据并发送与该无线站相联系的位置是否在感兴趣的区域内的指示。在一个实施例中，该计算机系统还包括一个盘驱动器，用于存储象限树数据结构的所有或一部分。这允许象限树数据结构的各个部分在操作中由处理器按需要创建在存储器中，这种操作一般被称为“高速缓冲存储”。因此，该高速缓冲存储能力允许实施在计算机系统中，其中有限的存储量可以被专用于象限树数据结构。
附图简述

图1表示蜂窝电话系统的基本部件；图2表示用于确定与一个蜂窝电话相联系的位置是否在感兴趣的区域内的计算结构；图3是用于确定与一个蜂窝电话相联系的位置是否在感兴趣的区域内的蜂窝电话系统的框图；图4A和4B分别表示一个分象限区域，该区域包括一个感兴趣区域的象限树区域和代表感兴趣区域的2级象限树数据结构的图形；图5A和5B分别表示进一步分象限和代表感兴趣的区域的3级象限树数据结构的图；图6A和6B分别表示进一步分象限和代表感兴趣的区域的4级象限树数据结构的图；图7表示近似带阴影线的感兴趣区域的象限表示图6A的区域；图8A和8B分别表示在优化以后的图7的区域和代表感兴趣的区域的优化4级象限树数据结构的图；图9表示象限树的一个节点的数据结构。
详细描述本发明涉及与无线站相联系的区域是否在一个特定感兴趣区域内的确定。所指的确定是相对于蜂窝电话(例如，模拟的、数字的和PCS)的特定使用。虽然本发明将相对于蜂窝电话进行描述，但应当理解为该发明可以将所指的确定用于无线站的任何类型，提供可以与该无线站相联系的位置。
参照图1，表示出蜂窝电话系统20的基本部件。蜂窝电话系统20进行操作在服务区22中对各个蜂窝电话建立电话连接。服务区22被再分为小区24A-24C，它们分别包括基站26A-26C。用于中继通信到和来自位于该小区的蜂窝电话28。基站26A-26C的每个与移动交换中心(“MSC”)30通信，该移动交换中心进行操作建立在服务区22中的蜂窝电话与其它电话装置之间的连接。如果其它电话装置不是在服务区22中的蜂窝电话，MSC 30利用适当的交换站经外部通信路径32建立连接。例如，其它电话装置是一个常规的路线电话，MSC 30利用外部通信路径32与服务于该路线电话的交换机通信，建立通信信道。在操作中，与试图发送一个呼叫或接收一个呼叫的蜂窝电话28相联系的基站和MSC 30协作建立蜂窝电话与其它多个装置之间的通信信道。一旦建立起该通信信道，在蜂窝电话与其它电话装置之间就可以进行通信，只要该蜂窝电话仍然在服务区22中、或者在漫游服务的其它服务区中。
参照图2，在一个计算机系统中实现与蜂窝电话相联系的位置是否在应该感兴趣是区域的确定，该计算机系统包括处理器38、存储器40和输入/输出口42。处理器38执行一个程序，该程序利用象限树数据结构确定与一个蜂窝电话相联系位置是否在一个预定的感兴趣的区域内。在这种确定期间，至少一部分程序和至少一部分象限树数据结构位于存储器40中。与该蜂窝电话相联系的位置被提供到口42的输入侧。与该蜂窝电话相联系的位置的确定被提供到口42的输出部分。盘驱动器44是系统36的任选部件，它被用于存储由处理器38执行的一部分程序并且当需要的时候加载一部分程序到存储器40。所有的或部分的象限树数据结构也可以存储在盘驱动器44并且当在称为高速缓冲存储操作中需要时加载到存储器。高速缓冲存储允许当需要时将象限树数据结构的一些部分加载到存储器，而不是必须将整个象限树数据结构保持在存储器中。如果在存储器40的使用中存在着限制，这是特别有用的。例如，该存储器的大小可能受到限制。计算机系统36还可以选择性地包括其它的外设，诸如键盘和监视器，这些外围设备在执行和/或监视该程序中可能是有用的。
计算机系统36还执行对一个或多个感兴趣区域构成象限树数据结构的程序，和修改建立的象限树数据结构而改变感兴趣区域的边界，增加感兴趣区域或删除感兴趣区域。但是，应当理解为，象限树数据结构的建立/修改可以发生在另外的计算机系统中并且产生的象限树数据结构随后加载到存储器40和/或盘驱动器44。
参照图3，表示用于确定与蜂窝电话相联系的位置是否在感兴趣的区域内的计算机系统36的一种可能实现的方式。计算机系统36驻留在智能网平台50的一个信令控制点。当检测到识别为要求确定与蜂窝电话相联系的位置是否在感兴趣的区域中的号码时，MSC 30激活该平台50。例如，“911”蜂窝网呼叫的接收可以要求确定若干区域中的区域是否包围着与发送呼叫的蜂窝电话相联系的位置，以便可以调度适当的应急救援队。
计算机系统36从位置搜寻系统54处接收与该蜂窝电话相联系的位置信息。位置搜寻系统54最好是位于平台50并从一个或多个源接收相关蜂窝电话28的位置信息。当从一个单一源接收到位置信息时，如果该位置信息是按适当格式的，则位置搜寻系统54传送该位置信息到计算机系统36。如果该位置信息不是按正确格式的，则位置搜寻系统54在传送该信息到系统36之前转换该位置信息的格式为适合由系统36处理的格式。一般，位置信息是按照经度和纬度的。但是，系统36可以被用于无论什么样的根据情况适合的座标系统。在从多个源处接收位置信息的情况下，位置搜寻系统54通常组合由各个源的每个提供的位置信息，产生比该各个源的任何一个提供的位置信息少不确定因素量的位置信息。位置搜寻系统54还能够直接和/或间接从源接受位置信息，即经在位置信息和位置搜寻系统54之间的一个或多个部件的路径。
参照图3，表示出直接向位置搜寻系统54提供位置信息的若干直接源60A-60N。在这些直接源呈现的类型中有到达源角度(“AOA”)、到达的时间差(“TDOA”)和全球定位系统(“GPS”)。AOA和TDOA源利用一般位于蜂窝电话系统的服务区22内的天线。在许多例子中，这些天线是在与基站天线相同的位置。一般的GPS源综合到蜂窝电话系统并依靠卫星信号确定蜂窝电话28的位置。利用GPS源确定的位置信息虽然被表示为直接提供到位置搜寻系统54，但还可以间接经MSC 30提供。
与蜂窝电话28相联系的位置信息的间接源是小区/区段源62，该源通常与基站相连并按该蜂窝电话所位于的小区和该小区内的区段提供信息。小区/区段源通常综合在基站26A-26C内，该源提供小区/区段位置信息到MSC 30，该MSC 30中继该小区/区段位置信息到位置搜寻系统54。
一般而言，计算机系统36被提供以蜂窝电话位置信息，并且根据该信息，提供与蜂窝电话相联系的位置是否在一个或多个感兴趣的区域中的指示。在如图3所示的实施例中，这个指示被提供到MSC 30。而MSC 30利用这个信息确定适当呼叫的目的地。为了继续“911”的例子，与该蜂窝电话相联系的位置的指示被提供到MSC 30并接着发送一个呼叫到适当的应急救援队。另外一种方案，系统36利用该位置在感兴趣的区域的指示作为索引到含有适当电话号码的查表或类似结构。在这个例子中，这可能是负责围绕该位置的区域的救援队的电话号码。然后该电话号码被提供给MSC 30，该MSC 30接着建立连接。
在讨论代表特定区域的象限树数据结构的构成前，首先讨论代表地球的表面的一般象限树数据结构。代表感兴趣的特定区域的象限树数据结构是这种象限树的子集。一般象限树数据结构的特征为(1)一种每级包含一个或多个节点的多级结构；(2)每个节点代表地球表面区域的一个位置(一般，这些位置是一些邻近赤道正方形的四边形和邻近极地的等边三角形)；(3)在象限树的一个级的各个节点的每一个代表的地球表面区域相对于按相同级的每个其它节点代表的地球表面的各个区域是唯一的(即，不重叠)；(4)由在一个级上所有节点代表的地球表面区域与由在每个其它象限树的级的所有节点代表的地球表面区域是相同的；(5)象限树的每个级聚集多个节点，该节点数等于4的n次幂，其中n是该象限树的级减1；(6)由一个节点代表的地球的表面区域的大小随着级的增加而减小。
按照上述的例子，一般象限树数据结构的第1或根级具有一个单一的节点(4的(1-1)次幂是1)，该节点代表地球的整个表面。一般象限树的第2级包括4个节点(4的(2-1)次幂是4)，该各节点代表地球表面的4个象限，并且共同地代表相同的区域，即由第1级的单一节点代表的整个地球表面。这些4个较小的正方形有时被称为西南(SW)、东南(SE)、西北(NW)和东北(NE)象限。同样，一般象限树的第3级包括16个节点(4的(3-1)次幂是16)，这些节点代表16个更小的象限，这些象限共同地代表与第1级的单一节点和第2级的4个节点所代表的相同的区域。
现在参照图4A和4B讨论代表一个特定区域的象限树数据结构的产生和能够被用在确定与一个蜂窝电话相联系的位置是否在感兴趣的特定区域中。正如前面所描述的，代表感兴趣的一个区域的象限树数据结构是代表整个地球表面的一般象限树的子集。代表一个特定感兴趣区域的象限树的构成是一种迭代处理，该处理包括由一个节点代表地球的表面区域是否至少部分地在感兴趣的区域内的确定。这个确定继续地进行，以便从象限树数据结构的第1级或根级到最高级。在根级的单一节点代表地球的整个表面区域，并且因此必然包围着感兴趣的区域。图4A和4B表示对于感兴趣的区域的象限树数据结构的第2级的构成；图5A和5B表示第3级；和图6A和6B论证第4级和最后一级的构成。
参照图4A和4B表示从感兴趣区域的矢量化开始，代表感兴趣的区域的象限树数据结构的产生，即，该感兴趣的区域的边界近似包括多个直线边68A-68E的多边形66，这些边的每个可以被描述为从通过在特定方向和特定距离的两个边的插入产生的顶点70A-70E延伸的一个矢量。虽然感兴趣的区域的矢量化可以由多种方式实现，一种方法是通过利用为计算机系统36的一个外设46的数字化仪或者一个分别的计算机系统来数字化一张纸地图实现的。在任何的情况下，该矢量数据被输入到运行构成象限树数据结构的程序的计算机系统，该象限树数据结构可以表示任何感兴趣的区域。这种计算机系统可以是系统36或者一个分别的计算机系统。
该象限树包括的级的深度或最大数目还必须由外界确定并提供给执行构成象限树数据结构的程序的计算机系统，该象限树数据结构可以表示任何感兴趣的区域。象限树的深度是该象限树的粒度的度量。换言之，由一个节点代表并将被近似感兴趣的区域的地球表面的区域是随着象限树的深度的增加而减小。因此，象限树的深度愈大，多边形66的近似性就愈好。但是，象限树的深度还影响着要求存储象限树数据结构的存储器的数量。从而，在许多例子中，象限树的深度包含各方面的制约。在图4A和4B所描述的例子中，象限树的深度或最大级数是4级。
一旦感兴趣的区域被矢量化并且确定了象限树的深度，利用一个大的最好是包围整个多边形66的正方形区域74有效地覆盖多边形66构成象限树程序。对应于在象限树数据结构中的大的正方形区域74是1级或根节点76。大的正方形74被再分为4个较小的正方形或象限78A-78D。被认为是多边形66的一部分的4个象限78A-78D中的任何一个在象限树数据结构中将由2级节点来表示。确定一个象限是否被认为是多边形66的一部分的测试是该多边形的一个边是否插入到该象限的边缘。相对于如图4A所示的例子，多边形66的至少一个边插入到4个象限78A-78D的至少一个边缘。因此，对应于4个象限78A-78D的4个2级节点80A-80D被增加到代表多边形66的象限树上。
参照图5A和5B，相对于包括象限78A-78D的每个的各个子象限重复图4A和4B讨论的处理。相对于象限78A，其各个子象限的所有4个包括多边形66的至少一部分。因此，4个3级节点84A-84D被增加到多边形66的象限树数据结构中。同样，对于象限78D也是同样。但是，包括在象限78B中的各个子象限仅3个包括多边形66的各个边的一部分。这样，3个3级节点被增加到表示多边形66的象限树上。一个第4个3级节点87也被增加到象限树上，但通过标记指示出相对于多边形66它不是节点。同样，因为象限78C的各个子象限中的一个包括多边形66的边的一部分，所以1个3级节点被增加到表示多边形66的象限树上。象限78C的其它3个子象限没有包括多边形66的边的一部分。因此，3个3级节点被增加到象限树上，但是通过标记指示出该节点不相对于多边形66。
参照图6A和6B，再次重复该处理。但是，在这种情况下，被调查为在代表多边形66的象限树中的各个象限将由象限树中的第4级节点表示，这个级在这个例子中是对于象限树的最高级别或深度。在这种情况下，确定一个象限被认为是多边形66的一部分的测试是两部分测试。该测试的第一部分作为较低级别的测试是确定多边形66的一个边是否插入该象限的一个边缘。如果满足了该插入测试，则进行第二测试。第二测试确定该象限的中心点是否在多边形66内。如果一个象限的中心点在多边形66内，则代表该象限的节点被增加到代表多边形66的象限树上。如果不是，则增加该节点，但标记为不是代表多边形66的象限树的一部分。在这种测试下，象限82A的子象限没有资格增加到该象限树上。但是，象限82B的3个子象限、象限82C的一个子象限和82D的所有4个子象限满足该测试。这样，对应于各个有资格的子象限的每个节点被增加到代表多边形66的象限树上。相对于所有其它相关的子象限重复这种测试，产生如图6B所示的象限树结构。图7表示形成多边形66的近似形状的所有子象限。注意，相对于下面讨论的象限树的精简/优化是4个4级节点88的组，该4级节点88的组是满足测试的象限树82D的4个子象限的表示，而4个4级节点89的组不代表多边形66。
此时，如图6B所示的象限树结构是多边形66的对于规定深度的一种完全近似，并能够被利用在确定与相联系的蜂窝电话或其它无线站的位置是否在由象限树模拟的感兴趣的区域的近似内。但是，如图6B所示的象限树可以被精简/优化以减小象限树的大小并且在某些情况下，可以提高与一个蜂窝电话相联系的位置是否在感兴趣的区域的近似内的确定速度。减小象限树的大小用作降低现有存储象限树的存储器的容量，这在某些情况下是一种重要的考虑。确定的速度是在许多电信系统中由于各种时间限制强加在电信系统中的一个值。由确定是否在该象限树的最深的级上存在一个4个节点的组开始的象限树优化是(1)在次最高级上的单一节点的各个子节点；和(2)识别是与感兴趣的区域相联系还是不与感兴趣的区域相联系。如果满足这种测试，则在最高级上的各个节点可以进行删除并且在次最高级上的单一节点上增加一个指示，指示这个节点是与感兴趣的区域相联系还是不与感兴趣的区域相联系。这种测试在较高级上连续地重复，直至达到不满足该判断标准的一个级。
参照图6B，该组4个4级节点88都是3级节点84D的子节点并且都与多边形66相联系。这样，这4个4级节点88的组被从象限树删除并且该3级节点84D被识别为多边形66的近似的一部分。相对于与多边形66相联系的3级节点86C和2级节点80D的一个子节点也满足注示的优化判断标准。相对于不与多边形66相联系的各组节点，4个4级节点89的组满足该测试。因此节点89的组可以被从象限树中删除，并且3级节点84A可以被识别为不是代表多边形66的象限树的一部分。该测试还满足相对于节点80D的4个子节点的两组。因为不存在满足测试的在3级上的4个节点的一个组，如图8B所示的象限树是一个完全的精简/优化的象限树。图8A表示近似多边形66的象限树并且对应于精简/优化的代表该多边形的象限树的3级和4级节点。
正如前面提到的，象限树数据结构是在一个计算机系统中实现的。参照图9描述可能存在于代表一个感兴趣区域的象限树的任何地方的节点92的计算机实现内容。节点92是一个数据库记录，该记录包含4个指示字/区域ID字段96A-96D，这些字段包含如下内容之一(a)指示对于该节点代表的象限的4个子象限的4个子节点的数据库记录的各个位置；(b)对于感兴趣区域ID；或(c)是空格。如果字段96A-96B是空格，就此指示已尽量使用象限树确定一个位置是否在感兴趣区域内，并且该位置不在感兴趣区域内。
如果各个子节点全都包含在存储器40中，各指示字含有存储器地址。另外一种选择，对于实施高速缓冲存储，各指示字含有用于定位在盘驱动器44或某些大容量存储装置中节点的文件地址，并且一旦进行了定位，就加载到存储器40。如果仅存在一个感兴趣的地址，区域识别符可以是指示该节点与感兴趣区域相联系的简单标记。更为可能的是，将存在若干个感兴趣区域内。例如，可能有一个识别出若干个不同区域的象限树，其中每个区域是由一个特定救援队负责的。在这样一些情况下，ID字段含有多个可能的码中的一个，这些码可以补分配给多个感兴趣区域。
现在描述关于与蜂窝电话相联系的位置在感兴趣区域内提供应答的计算机系统36的操作。如上所述，代表一个或多个感兴趣区域的象限树是由处理器38路由的。例如，其中可能有一个代表由响应于“911”呼叫的应急救援队负责的各个区域的象限树结构。该象限树可以完全地位于存储器40中、完全地位于盘驱动器44中、或分别在存储器40和盘驱动器44之间。开始，MSC30接收一个根据目的地电话号码认可的呼叫请求，作为请求确定与该蜂窝电话相联系的位置是否在感兴趣区域内的一个呼叫。作为响应，MSC 30将与该蜂窝电话相联系的位置提供到计算机系统36。正如前面所提及的，存在这个位置可以被确定并被提供到计算机系统36的若干个不同方式。
在这个位置接收到以后，计算机系统36比较该蜂窝电话位置与象限树的根节点位置，即，比较经度和纬度。这个比较用作识别代表包含有该蜂窝电话位置的子象限的子节点(东北、东南、西南、或西北子节点)。例如，利用根节点的中心是0°经度、0°纬度的位置和蜂窝电话位置是在-5°经度、-5°纬度，程序确定该蜂窝电话位于由根级节点表示的象限的西南子象限中。一旦已经识别出子象限，可以获得对于适合的子象限的指示字并且可以计算出与该子象限相联系的位置。在这个例子中，对于与该西南子象限相联系的节点的指示字倍描述在字段96A。
与子象限相联系的位置的计算包括经度和纬度两者的计算。与一个子象限相联系的位置的经度分量是利用与该指示字相关的方向信息和一个查找表进行计算的，该查找表索引感兴趣的象限树的级。为了继续这个例子，该查找表指示第2级的纬度是45°并且指示字信息的“南”方向指示纬度是-45°。这个纬度值是相对于与根节点，即0°纬度相关的纬度。这样，对于西南子象限的纬度是-45°。经度的确定利用相同的技术。为了继续这个例子，与西南子象限相联系的经度应当是-90°。为了纬度计算的目的的“北”和“南”的方向是分别与正的和负的移动有关。在经度计算的情况下，“东”和“西”的方向是分别与正的和负的移动有关。
在这个阶段，指示字被用于访问子节点并且重复地进行比较，确定子节点的象限是否含有该无线站的位置。应当注意，在这个级上的子象限的位置是相对于子节点的位置。这样，继续这个例子，纬度和经度的计算将是相对于与该子节点相联系的-45°纬度和-90°经度。这种处理继续进行，直至达到一个节点，该节点具有在指示字字段96A-96D中的一个区域ID或者指示字字段96A-96D是空格，这意味着不再进行进一步的分析，因为没有指示任何子节点的指示字。如果该节点被分配给一个感兴趣的区域，计算机系统可以任意识别该感兴趣的区域东MSC 30。作为响应，MSC可以利用该识别符去检索提供适当电话号码的一个查找表。例如，MSC 30可能利用该识别符确定感兴趣区域的救援队的电话号码。可供选择的方案是，查找功能可以由计算机系统36或者在信令控制点系统50内进行并可提供给MSC 30。
表示一个或多个感兴趣区域的象限树数据结构的变化包括如下任何之一(1)一种增加，其中一个新的感兴趣区域被增加到代表一个或多个感兴趣区域的现有象限树上；(2)一种删除，其中一个现存的感兴趣的区域被从代表一个或多个感兴趣区域的象限树上删除；或者(3)一种修改，其中一个现存的感兴趣区域被替换但不从爱象限树表示中删除。
新的感兴趣区域增加到代表一个或多个感兴趣区域的象限树上一般包括(1)识别到代表反映新的感兴趣区域的当前象限树的增加；和(2)插入这个变化到被用在实际确定与无线站相联系的位置是否在感兴趣区域内的系统中的象限树上。在一个实施例中，这种增加的识别包括使用一种脱机计算机系统，该系统包含代表一个或多个感兴趣区域的当前象限树的复制品。该脱机系统修改代表当前感兴趣区域的象限树，反映了新的感兴趣区域并且这样的操作保持一个当前象限树表示所要求的各种变化的表。这些变化的表位于一个文件中，该文件包括(a)一个标题，该标题识别在当前象限树表示中的位置，在该标题下变化开始；和(b)该各个变化的表，这些变化在下文中被称为子树。实际上被用于确定一个无线站的位置是否在一个感兴趣区域中的这些变化插入到代表感兴趣区域的象限树包括转移该文件到信令控制点智能网平台50。该平台50利用变化表构成该子树。平台50还锁定在当前象限树上的节点，该节点将插入子树，该子树用于防止任何无线站位置信息的处理，该位置信息可以包含变化正在发生直至变化完成以后的象限树的部分。在该节点被锁定到子树并被插入当前象限树表示以后，既更新了该象限树且反映了新的感兴趣区域。
从一个或多个感兴趣区域的象限树表示中现存感兴趣区域的删除包括(1)识别对当前象限树表示的删除；和(2)插入变化到代表感兴趣区域的当前象限树中，该象限树被用在实际上确定与一个无线站相联系的位置是否在感兴趣的区域中的系统。在一个实施例中，删除的识别包括一个脱机计算机系统的使用，该计算机系统包括代表当前感兴趣区域的象限树的复制品。该脱机系统被用于识别在当前象限树表示中的与现存感兴趣区域相联系的所有节点，该感兴趣区域将被从象限树上删除。再有，构成对当前象限树表示要求的各种变化的表。该变化的表位于一个文件中，该文件包括(a)一个标题，该标题识别在当前象限树表示中变化开始的位置；(b)一个变化表，该表在下文中被称为子树。该脱机系统相对于代表新的感兴趣区域的新的象限树也执行以前提及的合并操作。这种合并也反映在含有变化表的文件中。插入变化到实际上被用于确定一个无线站的位置是否在感兴趣区域内的当前感兴趣区域的象限树表示包括与相对于增加操作所提及的相同的步骤。
在一个或多个感兴趣区域的象限树表示中的一个感兴趣区域的修改包括(1)对当前象限树表示中的现存感兴趣区域的增加和/或删除的识别，这些增加和/或删除需要反映到修改的感兴趣区域中；和(2)插入变化实际上正被用在确定与一个无线站相联系的位置是否在感兴趣区域内的系统中的当前象限树表示。在一个实施例中，删除的识别和插入是按上文所述的方式实现。然后按照上文所述由增加的识别和插入接着该删除操作。可代替的方式是，构成由插入的表接着删除的表的文件并且然后被插入到当前象限树表示中执行在单一操作中的更新。
已经提供了用于说明和描述目的的本发明的上述描述。另外，该描述并不试图限制本发明在这里所披露的形式范围内。因此，各种变化和修改相当于上述教导，并且相关的技术或知识也在本发明的范围内。上述优选实施例还进一步试图解释实现本发明的最好方式并能使本专业的其它技术人员按各种实施例及以由该实施例的具体应用或本发明的使用所要求的各种修改利用本发明。意图是所附加的权利要求书构成将各种可替代的实施例扩展到由现有技术允许的保护范围。
权利要求
1.一种用于确定无线电信系统中的一个无线站是否位于基本上为任何形状的预定感兴趣区域内的方法，该方法包括接收与一个无线站相联系的位置；提供包含预定感兴趣区域的一个区域的象限树表示；和利用所述与一个无线站相联系的位置和所述象限树表示，确定该无线站是否位于预定感兴趣区域内。
2.按照权利要求1的方法，其中所述象限树表示包括1级到n级，其中n是一个整数；其中1级具有代表1级区域的至少一个1级节点；其中x级具有对于(x-1)级节点的4个x级节点的一个最大值，其中1＜x≤n；其中每个x级节点代表与各个(x-1)节点之一相联系的(x-1)区域的4个子区域之一；其中与每个x级节点相联系的是一个x级位置；其中与每个n级相联系的是由n级节点代表的n级区域是否是预定感兴趣区域的一部分的指示字。
3.按照权利要求2的方法，其中所述使用的步骤包括设置x等于1；第一识别包含与该无线站相联系的位置的代表1级区域的1级节点为相关的x级节点；比较与一个无线站相联系的所述位置和与相关的x级节点相联系的x级位置，其中1≤x＜n，确定(x+1)级节点代表是否包含与该无线站相联系的位置的(x+1)级区域；第二识别确定代表包括与该无线站相联系的位置的(x+1)级区域的(x+1)级节点为相关的x级节点；接着所述比较步骤，将x值加1；如果x＜n，则重复比较、第二识别及增加的所述步骤；如果x＝n，发送与n级节点相联系的指示字，该指示字指示该无线站的位置是否在预定感兴趣区域内。
4.按照权利要求3的方法，其中所述比较的步骤包括确定与一个无线站相联系的所述位置的纬度是大于还是小于与所述x级位置相联系的纬度；确定与一个无线站相联系的所述位置的经度是大于还是小于与所述x级位置相联系的经度。
5.按照权利要求1的方法，其中所述象限树表示包括1级到n级，其中n是一个整数；其中1级具有代表1级区域的至少一个1级节点；其中与每个级节点相联系的是1级位置；其中x级具有多个为4的倍数的x级节点，其中1＜x≤n，其中该倍数是从0到(x-1)级节点数的值；其中每个x级节点代表与一个(x-1)级节点相联系的一个(x-1)级区域中4个子区域中的一个区域；其中与每个x级节点相联系的是一个x级位置；其中与每个n级节点相联系的是一个指示字，该指示字指示由n级节点代表的n级区域是否是预定感兴趣区域的一部分。
6.按照权利要求5的方法，其中所述使用的步骤包括设置x等于1；第一识别包含与该无线站相联系的位置的代表1级区域的1级节点为相关的x级节点；比较与一个无线站相联系的所述位置和与相关的x级节点相联系的x级位置，其中1≤x＜n，确定哪个(x+1)级节点代表包含与该无线站相联系的位置的(x+1)级区域；第二识别确定代表包括与该无线站相联系的位置的(x+1)级区域的(x+1)级节点为相关的x级节点；接着所述比较步骤，将x值加1；如果x＜n，则重复比较、第二识别及增加的所述步骤；如果x＝n，发送与n级节点相联系的指示字，该指示字指示该无线站的位置是否在预定感兴趣区域内。
7.按照权利要求6的方法，其中所述比较的步骤包括确定与一个无线站相联系的所述位置的纬度是大于还是小于与所述x级位置相联系的纬度；确定与一个无线站相联系的所述位置的经度是大于还是小于与所述x级位置相联系的经度。
8.按照权利要求2的方法，其中所述提供象限树的步骤包括在盘驱动器里存储所述象限树的一个级。
9.按照权利要求1的方法，还包括插入一个第二节点替代现存的第一节点；其中所述第二节点具有相对于现存的第一节点的删除的或插入的指示字；接着所述插入步骤，删除所述现存的第一节点。
10.一种构成包含感兴趣区域的一个区域的象限树表示的方法，并且该方法适合用于要求确定与一个无线站相联系的区域是否在感兴趣区域内的高速无线电信应用中，该方法包括在电信应用中，接收一个感兴趣区域的地图；矢量化该感兴趣区域的各个边界，确定利用包围一个区域的多个边限定的一个多边形；建立象限树级的深度n，其中n是一个整数；设置x等于1；识别代表包括该多边形的1级区域的一个1级节点；如果所述多边形的一个边位于为所述x级的4个子区域之一的(x+1)级区域内，则确定为(x+1)级节点；x值加1；如果x＜n，则重复所述确定和增加的步骤；如果x＝n，则为识别该多边形的每个n级节点建立一个指示字；其中所述指示字基本上可以被用于确定与一个无线站相联系的位置是否在所述多边形内。
11.按照权利要求10的方法，其中所述建立步骤包括确定在n级的4个节点是否代表(n-1)级区域的4个子区域具有指示字；如果在n级的4个节点具有指示字，在具有包括与在n级的4个节点相联系的4个子区域的(n-1)级区域的(n-1)级节点建立指示字；和如果在n级的所有4个节点都有该指示字，从象限树上删除该4个节点。
12.按照权利要求11的方法，其中所述建立步骤包括对具有指示字的代表(n-1)级区域的n级的所有4个节点的组重复所述确定、删除和建立。
13.按照权利要求12的方法，其中所述建立步骤包括重复所述每个级的确定、删除和建立的步骤。
14.按照权利要求10的方法，其中所述建立步骤包括设置x等于n；如果一个组的所有4个节点都具有指示字，确定代表(x-1)别区域的4个子区域在x级的所有4个节点的组；如果所有4个节点的组具有指示字，建立在包括与4个在X级的4个节点相联系的4个子区域的具有(x-1)级区域的(x-1)级节点的指示字；如果所有4个节点的组具有指示字，删除象限树每组中的4个节点；和x减1；如果x≥1，则重复所述确定、删除和建立的步骤。
15.按照权利要求10的方法，还包括插入一个第二节点代替现存的第一节点；其中所述第二节点具有相对于该现存的第一节点的删除或者插入的指示字；接着所述插入步骤以后，删除所述现存的第一节点。
16.一种确定一个无线站是否在基本上为任何形状的预定感兴趣区域内的方法，该方法包括发送与一个无线站相联系的位置；接收与该无线站相联系的位置是否在预定的感兴趣区域内的指示字，根据利用与该无线站相联系的位置和包括所述感兴趣区域的一个区域的象限树表示，确定与一个无线站相联系的位置是否在所述感兴趣区域内。
全文摘要
一种确定(36)与诸如蜂窝电话(28)之类的无线站的位置是否位于感兴趣区域内的方法。该感兴趣区域是利用包括该感兴趣区域的区域象限树表示和识别代表该感兴趣区域的象限树内节点确定的。通过与该无线站(28)相联系的位置(60A－60N)和与象限树的每一级的节点相联系的位置的反复比较,可以作出与该无线站相联系的位置是否在感兴趣区域内的确定。
文档编号H04M3/42GK1346549SQ00806125
公开日2002年4月24日 申请日期2000年2月25日 优先权日1999年2月26日
发明者詹姆斯·A·菲奇, 加里克·T·韦杰 申请人:信号软件公司