Cell-id定位方法和装置制造方法
【专利摘要】一种CELL-ID定位方法和装置，通过将定位区域划分为各个子区域，建立状态转移矩阵和观察概率矩阵，然后根据选择的初始状态向量和状态转移矩阵确定定位时刻的状态向量，根据获取的移动台接收到的基站信息和观察概率矩阵确定定位时刻的观测向量，最后根据定位时刻的状态向量和观测向量确定定位时刻移动台的位置。本发明对基站的数量无限制，不存在非视距、多路径干扰等问题，不需要对移动台或者现有通信系统进行改进；定位精度较高；建立的数据库受环境变化影响较小，并且随着用户数据的增多精度不断提高。
【专利说明】CELL-ID定位方法和装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及移动通信【技术领域】，特别是涉及一种CELL-ID定位方法和装置。
【背景技术】
[0002] 目前，移动通信网络中移动台的定位技术越来越引起人们的注意，基于位置服务 的应用如雨后春笋般发展，并渗入到人们的日常生活中，如智能交通系统、紧急呼叫服务、 公共安全服务等，同时，如果知道移动台的位置信息，就能为网络规划、网络质量评估、无线 资源管理等应用提供必要的信息，为运营商提供强有力的支撑。
[0003] 现有的高精度定位算法大多是基于时间测量参数，利用通信网络中的基站和移动 台之间传播的无线电信号的特征参数，通常要求接收到三个或三个以上基站的信号才能进 行定位，对参数要求较为苛刻，且实际环境尤其是城市、城市近郊中的无线电波传播环境非 常复杂，存在非视距传播、多径效应等，这些都导致定位误差较大、定位精度低，为了保证 基站的定位精度，需要增加新的硬件或对现有系统进行改进来测量这些特征参数；现有的 CELL-ID (小区识别码）定位方法根据移动台所处的小区标示号ID (identification)来确定 移动台的位置，定位精度取决于小区的大小，基站覆盖不密集的情况下定位精度较差；基于 指纹库的定位技术的难点是指纹库的建立，需要人为进行路测，易受环境变化、天线接收方 向的改变等影响，导致定位精度不准。
【发明内容】
[0004] 基于此，有必要针对上述问题，提供一种定位精度较高的CELL-ID定位方法和装 置。
[0005] 一种CELL-ID定位方法，包括步骤：
[0006] 将定位区域划分为各个子区域；
[0007] 建立状态转移矩阵和观察概率矩阵，所述状态转移矩阵的元素表示移动台从一个 子区域转移到另一个子区域的概率，所述观察概率矩阵的元素表示移动台位于其中一个子 区域时接收到其中一个基站的概率；
[0008] 获取移动台接收到的基站信息，选择所述状态转移矩阵的初始状态向量；
[0009] 根据所述初始状态向量和所述状态转移矩阵确定定位时刻的状态向量；
[0010] 根据获取的基站信息和所述观察概率矩阵确定定位时刻的观测向量；
[0011] 根据定位时刻的状态向量和观测向量确定移动台位于各个子区域的概率，概率最 大的区域即为定位时刻移动台的位置。
[0012] 一种CELL-ID定位装置，包括：
[0013] 定位区域划分模块，用于将定位区域划分为各个子区域；
[0014] 矩阵建立模块，用于建立状态转移矩阵和观察概率矩阵，所述状态转移矩阵的元 素表示移动台从一个子区域转移到另一个子区域的概率，所述观察概率矩阵的元素表示移 动台位于其中一个子区域时接收到其中一个基站的概率；
[0015] 基站获取模块，用于获取移动台接收到的基站信息；
[0016] 状态向量确定模块，用于选择所述状态转移矩阵的初始状态向量，根据所述初始 状态向量和所述状态转移矩阵确定定位时刻的状态向量；
[0017] 观测向量确定模块，用于根据获取的基站信息和所述观察概率矩阵确定定位时刻 的观测向量；
[0018] 位置确定模块，用于根据定位时刻的状态向量和观测向量确定移动台位于各个子 区域的概率，概率最大的区域即为定位时刻移动台的位置。
[0019] 本发明CELL-ID定位方法和装置，与现有技术相互比较时，具有以下优点：
[0020] 1、本发明对基站的数量无限制，只要通信系统检测到移动台接受到的基站信息即 可进行定位；定位只需利用基站信息，不存在非视距、多路径干扰等问题；不需要对移动台 或者现有通信系统进行改进，节省了物力等；
[0021] 2、本发明同时利用了主服务基站和相邻基站的信息，不同于现有技术中CELL-ID 仅利用主服务基站的信息进行定位，定位精度较高；
[0022] 3、本发明建立的数据库受环境变化影响较小，并且随着用户数据的增多精度不断 提1?。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 图1为本发明方法实施例的流程示意图；
[0024] 图2为本发明装置实施例一的结构示意图；
[0025] 图3为本发明装置实施例二的结构示意图。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合附图对本发明CELL-ID定位方法的【具体实施方式】做详细描述。
[0027] 如图1所示，一种CELL-ID定位方法，包括步骤：
[0028] S110、将定位区域划分为各个子区域；
[0029] 为了较好的建立状态转移矩阵和观察概率矩阵，可以将定位区域划分为Μ个网 格，Μ>1，并依次进行编号；
[0030] S120、建立状态转移矩阵和观察概率矩阵，所述状态转移矩阵的元素表示移动台 从一个子区域转移到另一个子区域的概率，所述观察概率矩阵的元素表示移动台位于其中 一个子区域时接收到其中一个基站的概率；
[0031] 状态转移矩阵Α可以定义为[ay，一般用统计的方法获得，状态即移动台在某一 时刻处于某一个子区域内，a#表示移动台从j子区域移动到1子区域的概率；
[0032] 观察概率矩阵B可以定义为[bd，观察概率矩阵是指观察变量与状态变量的映射 关系，其中观察变量Y为基站，状态变量为网格，表示移动台位于第j子区域时接收到第 i个基站的概率；
[0033] S130、获取移动台接收到的基站信息，选择所述状态转移矩阵的初始状态向量；
[0034] 通信系统基本上每隔480毫秒就能够获取一次移动台的信息，从该信息中可以获 取移动台接收到的基站ID等；定义状态向量X e {ei，e2，…，eM}，Xk = &表示在k时刻移 动台位于第j个子区域，初始状态向量名P可以取随机值，即初始状态可以位于定位区域 中的任何一个子区域内；
[0035] S140、根据所述初始状态向量和所述状态转移矩阵确定定位时刻的状态向量；
[0036] 可以根据递推公式：.
【权利要求】
1. 一种CELL-ID定位方法，其特征在于，包括步骤： 将定位区域划分为各个子区域； 建立状态转移矩阵和观察概率矩阵，所述状态转移矩阵的元素表示移动台从一个子区 域转移到另一个子区域的概率，所述观察概率矩阵的元素表示移动台位于其中一个子区域 时接收到其中一个基站的概率； 获取移动台接收到的基站信息，选择所述状态转移矩阵的初始状态向量； 根据所述初始状态向量和所述状态转移矩阵确定定位时刻的状态向量； 根据获取的基站信息和所述观察概率矩阵确定定位时刻的观测向量； 根据定位时刻的状态向量和观测向量确定移动台位于各个子区域的概率，概率最大的 区域即为定位时刻移动台的位置。
2. 根据权利要求1所述的CELL-ID定位方法，其特征在于，根据初始状态向量和状态转 移矩阵确定定位时刻的状态向量的步骤包括： 根据递推公式：
确定k时刻的状态向量，其中表示k-Ι时刻 的状态向量，Ατ表示所述状态转移矩阵的转置矩阵，k > 1。
3. 根据权利要求1所述的CELL-ID定位方法，其特征在于，根据获取的基站信息和所述 观察概率矩阵确定定位时刻的观测向量的步骤包括： 根据公式：
j = 1，2, "·Μ确定定位时刻移动台位于j子区域的观 测向量的元素，其中N表示定位区域内接收到的总基站数，Μ表示划分的子区域数；当移动 台位于j子区域接收到的基站为i时，^/(?) = ?，否则，^/(?) = 1-?，其中bu表示移动 台位于第j子区域时接收到第i个基站的概率。
4. 根据权利要求1所述的CELL-ID定位方法，其特征在于，根据定位时刻的状态向量和 观测向量确定移动台位于各个子区域概率的步骤包括： 根据公式：Xk|k = Yk' OXkh确定移动台位于各个子区域概率，其中Yk'为定位时刻的 观测向量，Xk|irf为定位时刻的状态向量，Θ表示点乘。
5. 根据权利要求1至4任意一项所述的CELL-ID定位方法，其特征在于，将定位区域 划分为各个子区域的步骤之后，建立状态转移矩阵和观察概率矩阵的步骤之前，还包括步 骤： 将所述各个子区域依次进行编号。
6. -种CELL-ID定位装置，其特征在于，包括： 定位区域划分模块，用于将定位区域划分为各个子区域； 矩阵建立模块，用于建立状态转移矩阵和观察概率矩阵，所述状态转移矩阵的元素表 示移动台从一个子区域转移到另一个子区域的概率，所述观察概率矩阵的元素表示移动台 位于其中一个子区域时接收到其中一个基站的概率； 基站获取1?块，用于获取移动台接收到的基站彳目息； 状态向量确定模块，用于选择所述状态转移矩阵的初始状态向量，根据所述初始状态 向量和所述状态转移矩阵确定定位时刻的状态向量； 观测向量确定模块，用于根据获取的基站信息和所述观察概率矩阵确定定位时刻的观 测向量； 位置确定模块，用于根据定位时刻的状态向量和观测向量确定移动台位于各个子区域 的概率，概率最大的区域即为定位时刻移动台的位置。
7. 根据权利要求6所述的CELL-ID定位装置，其特征在于，所述状态向量确定模块根据 递推公式：
确定k时刻的状态向量，其中；^_1M表示k-Ι时刻的状态向 量，Ατ表示所述状态转移矩阵的转置矩阵，k > 1。
8. 根据权利要求6所述的CELL-ID定位装置，其特征在于，所述观测向量确定模块根 据公式：
j = 1，2, "·Μ确定定位时刻移动台位于j子区域的观测向量 的元素，其中N表示定位区域内接收到的总基站数，Μ表示划分的子区域数；当移动台位于 j子区域接收到的基站为i时，
，其中表示移动台位于 第j子区域时接收到第i个基站的概率。
9. 根据权利要求6所述的CELL-ID定位装置，其特征在于，所述位置确定模块根据公 式：Xk|k = Yk' OXkiH确定移动台位于各个子区域的概率，其中Yk'为定位时刻的观测向量， Xk|H为定位时亥1J的状态向量，Θ表示点乘。
10. 根据权利要求6至9任意一项所述的CELL-ID定位装置，其特征在于，还包括位于 所述定位区域划分模块和所述矩阵建立模块的编号模块，用于将所述各个子区域依次进行 编号。
【文档编号】H04W64/00GK104053233SQ201410277147
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月19日 优先权日:2014年6月19日
【发明者】杜翠凤, 陆蕊, 蒋超, 吴靖 申请人:广州杰赛科技股份有限公司