本发明涉及移动通信的技术领域，尤其涉及一种高铁用户的定位方法和装置。
背景技术：
随着交通运输的快速发展，高铁已经全面运行，乘坐高铁已经成为了人们出行的重要方式。由于高铁的运行速度比常规的运输工具要快得多，高铁路况复杂，高铁周边遮挡物多，加之高铁车厢会屏蔽部分信号，所以常规的定位方法无法对高铁用户进行定位。
目前，通常采用高铁路测的方法来实现高铁用户的定位和网络监测。受限于高铁路测手段及规模，传统的高铁路测的方法存在测试时间长、发现问题单一、工作量大以及投入成本高等缺点。
技术实现要素：
鉴于以上所述一个或多个问题，本发明实施例提供了一种高铁用户的定位方法和装置。
第一方面，提供了一种高铁用户的定位方法，该方法包括以下步骤：
采集高铁用户的移动终端的信令，得到移动终端所经过的高铁沿线的小区的rru(radioremoteunit，射频拉远单元)信息集合；
根据rru信息集合，获取小区的首尾rru信息；
根据小区的首尾rru信息，确定移动终端在多个相邻小区之间的不同的切换位置；
依据所确定的不同的切换位置、和移动终端在不同的切换位置时信令的时间差，得到移动终端运动的平均速度；
依据平均速度和切换位置，计算在采集高铁用户的移动终端的信令时的高铁用户的位置。
第二方面，提供了一种高铁用户的定位装置，该装置包括：
集合获取单元，用于采集高铁用户的移动终端的信令，得到移动终端所经过的高铁沿线的小区的rru信息集合；
信息获取单元，用于根据rru信息集合，获取小区的首尾rru信息；
位置确定单元，用于根据小区的首尾rru信息，确定移动终端在多个相邻小区之间的不同的切换位置；
速度获取单元，用于依据所确定的不同的切换位置、和移动终端在不同的切换位置时信令的时间差，得到移动终端运动的平均速度；
位置计算单元，用于依据平均速度和切换位置，计算在采集高铁用户的移动终端的信令时的高铁用户的位置。
本发明实施例通过有效利用高铁用户的移动终端的信令，为高铁用户进行定位。信令软采具有相对投入费用低、一次投入长期使用、数据采集周期长、用户数据信息量大等优点，可以大幅度降低高铁用户的定位成本，提高定位精度。另外，还可以确保后期可以有效利用信令软采海量的高铁用户数据，真实全面地反映高铁无线网络性能，以指导高铁网络评估与优化工作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例的高铁用户的定位方法应用场景图。
图2是本发明一实施例的高铁用户的定位方法的示意性流程图。
图3是图2中的一个子流程图。
图4是图2中的又一个子流程图。
图5是本发明一实施例的高铁用户的定位装置功能结构示意图。
图6是图5中的信息获取单元的功能结构示意图。
图7是图5中的信息确定单元的功能结构示意图。
图8是本发明一实施例的高铁用户的定位装置的框架结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
图1是本发明一实施例的高铁用户的定位方法应用场景图。
如图1所示，在该场景内存在网络310和一条穿过a小区、b小区和c小区的高速铁路。下面各实施例以c小区方向为高速铁路的首方向，以a小区方向为高速铁路的尾方向。
切换位置m是用户从a小区切入b小区的切入点位置，或者是用户从b小区切出至a小区的切出位置。切换位置n是用户从b小区切入c小区的切入点位置，或者是用户从c小区切出至b小区的切出位置。位置p和位置q则是高速铁路在b小区内的两个点位置。携带移动终端220的高铁用户(未标注)和携带移动终端230的高铁用户(未标注)乘坐高铁210从a小区驶向b小区。
为了减少高铁用户的小区切换，高铁专网可以采用一个小区带多个rru的方式。例如，可以在a小区内设置rru150、rru160和rru170。可以在b小区内设置了rru120、rru130和rru140。还可以在c小区内设置了rru110。
rru110、rru120、rru130、rru140、rru150、rru160和rru170可以用于将基带光信号转成射频信号放大传送出去。
其中，网络310用以给高铁小区内的各种电子设备之间提供通信链路的介质。具体的，网络可以包括各种连接类型，例如有线、无线通信链路或者光纤电缆等。
移动终端包括但不限于智能手机、平板电脑、个人数字助理等。移动终端可以安装有各种通讯客户端应用，例如即时通信工具、邮箱客户端、社交平台软件、音频视频软件等。
可以理解图1中的小区、rru和移动终端等的数量是示意性的。在不同的场景中，小区、rru和移动终端等的数量可以灵活进行调整。
下面各个实施例可以通过对高铁用户的手机进行定位来间接对高铁用户定位。
图2是本发明一实施例的高铁用户的定位方法的示意性流程图。
参见图1和图2，该定位方法可以包括以下步骤。
在s210中，采集高铁用户的移动终端的信令，得到移动终端所经过的高铁沿线的小区的rru信息集合。
在本实施例中，携带移动终端220(如智能手机)的高铁用户所经过的高铁沿线的小区可以是a小区、b小区和c小区。此处rru信息集合可以是rru110、rru120、rru130、rru140、rru150、rru160和rru170的位置信息集合。由此，通过信令软采可以对每个小区的rru集合(注：相同小区的所有rru集合)的地理信息数据进行记录。具体的，地理信息可以用经纬度表示。
在s220中，根据rru信息集合，获取小区的首尾rru信息。
在本实施例中，根据rru110、rru120、rru130、rru140、rru150、rru160和rru170的经纬度，可以分别获取到a小区、b小区和c小区的首尾rru的经纬度。以高铁210行驶方向为首，则a小区的首部rru为rru150，a小区的尾部rru为rru170。同理，b小区的首尾rru分别为rru120和rru140。c小区的尾rru为rru110，c小区的首rru未进行标注。具体首尾判断方法可以参考各个rru的经纬度和高速铁路的走向来实现。该部分内容下文还将进一步描述。
在s230中，根据小区的首尾rru信息，确定移动终端在多个相邻小区之间的不同的切换位置。
在本实施例中，a小区和b小区是相邻小区，b小区和c小区是相邻小区。a小区和b小区之间的切换位置是切换位置m，b小区和c小区之间的切换位置是切换位置n。该部分内容下文还将进一步描述。
在s240中，依据所确定的不同的切换位置、和移动终端在不同的切换位置时信令的时间差，得到移动终端运动的平均速度。
在本实施例中，可以通过在智能手机在切换位置m处信令的时间t1(即手机在切换位置m处上报的信令信息中的时间)，在切换位置n处信令的时间为t2，计算出t1与t2的时间差为δt。另外，通过切换位置m与切换位置n的经纬度可以计算出切换位置m与切换位置n之间的距离为s。那么切换位置m与切换位置n之间的平均速度v的计算公式可以是：v＝s/δt。
在s250中，依据平均速度和切换位置，计算在采集高铁用户的移动终端的信令时的高铁用户的位置。
同理，可以计算出位置q与切换位置m之间的信令的时间差δt。再根据时间差δt和平均速度v可以计算出位置q与切换位置m之间的距离s。那么以切换位置m为基准，可以计算出位置q的位置。同理还可以计算出位置p和其他未标注的位置点的位置。
本实施例可以通过对信令(例如lte(longtermevolution，长期演进))进行软采，能够精确确定高铁用户上传的mr(memoryreport，内存报表)的位置信息。将位置信息在gis(geographicinformationsystem，地理信息系统)地图上实现高铁覆盖与质量等锚点渲染，不仅可以准确对高铁用户进行定位，还可以获取用户异常信令数据，直观发现高铁网络问题，并快速定位问题原因。由此，本实施例可以解决传统的高铁路测的测试耗时长、间隔周期长、发现问题单一、测试人员用一台测试设备进行测试，测试结果受测试终端性能影响较大，发现问题的偶然性较大等问题。
图3是图2中的一个子流程图。图3所示，图2中的根据rru信息集合，获取小区的首尾rru信息的步骤(即步骤s220)，可以包括以下子步骤。
在s221中，根据rru信息集合，得到小区的rru经纬度信息。
在s222中，根据小区的rru经纬度信息和高铁线路的走向，确定小区的首尾rru经纬度信息。
具有的，每个rru的信息可以通过现有的数据表获取。通过对每个小区的rru集合(注：相同小区的所有rru集合)地理信息数据进行记录，并结合高铁线路的走向，可以判断出高铁小区首尾rru，并可以输出每个小区的首、尾rru信息。
图4是图2中的又一个子流程图。图4所示，图2中的根据小区的首尾rru信息，确定移动终端在多个相邻小区之间的不同的切换位置(即步骤s230)中的任意一个切换位置可以包括以下步骤。
在s231中，根据小区的首尾rru经纬度信息，筛选出相邻小区之间地理位置最近的两个rru。
具体的，通过每个小区rru集合的经纬度，筛选出相邻小区最近两个rru的经纬度。例如，相邻小区a小区和b小区之间地理位置最近的两个rru分别为rru140和rru150。
在s232中，从所筛选最近的两个rru之间选择一个点，将所选择的一个点确定为移动终端在相邻小区之间的切换位置。
在本实施中，用户在ab两个小区间的切换点位置可以根据两个小区rru位置粗略计算后得到。当高铁用户由a小区切入b小区时，用户切入点位置判断在a小区rru集合中首部位置rru与b小区rru集合中尾部位置之间。该位置是个大概的位置，就是切换前后两小区rru交界处的位置。
具体的，在选取相邻小区a小区和b小区之间的切换位置m时，可以通过连接rru140和rru150，选取连接的线段的二分之一处的中点获得。当然也可以选取预设定比的点，例如选取与中点位置误差30％以内的点。
作为图2实施例的一个变形，可以在图2所示实施例的基础上增加以下步骤。
步骤1：根据rru信息集合，计算相邻小区内任意两个rru之间的距离集合。
例如计算出的相邻小区a和b之间的距离集合可以为：rru140与rru150之间的距离、rru120与rru130之间的距离、rru120与rru160之间的距离、ru150与rru170之间的距离等。
步骤2：从所计算的距离集合中筛选出最短距离。
例如筛选的最短距离为rru120与rru130之间的距离。
步骤3：判断所筛选出的最短距离是相邻小区的rru之间的距离，还是相同小区内rru之间的距离。
步骤4：如果所筛选出的最短距离是相同小区内rru之间的距离，则从剩余的距离集合中重新筛选并再次判断。具体的，可以重复步骤2和步骤3的操作，从而循环筛选与判断的步骤，直至筛选并判断符合要求。
经判断rru120和rru130均在b小区内，筛选的最短距离为rru120与rru130之间的距离是相同小区内rru之间的距离，所以该最短距离不符合要求，还需重新选取。
步骤5：根据判断后所确定的相邻小区的rru之间的最短距离，验证所筛选出的相邻小区之间最近两个rru的经纬度信息。
最终选取相邻小区的rru之间的最短距离为rru140与rru150之间的距离，再通过该最短距离对rru140与rru150的经纬度信息进行确认，以确保rru140与rru150是相邻小区的首尾rru。
由此，本实施例通过排列方式对两小区的rru集合之间的距离来验证两个rru是否为首尾相邻，可提高高铁用户的定位精度。
作为图2实施例的又一个变形，可以在图2所示实施例的基础上增加以下步骤：
为了进一步提高用户位置的精度，可以利用移动终端在切换小区时的信令，对移动终端在相邻小区之间的切换位置进行修正。
具体的，可以引入传播损耗模型定位算法，来判断用户(智能手机)距离切换前后头尾rru的距离，从而进行切换位置精度修正。其中，传播损耗模型可以是扩展的hata模型。
扩展的hata模型是针对载波频率为800mhz和2600mhz的lte网络室外覆盖所采用的传播模型，适用于tdd-lte传播损耗计算。其数学表达式为：
pl(f，h1，h2，d，env)＝l+t(g(σ))
其中，pl为传播损耗值，f表示频率范围；h1表示发射基站天线等效高度；h2表示接收移动台(即智能手机)等效高度；d表示收发间的距离，单位为km；env表示一般环境，即市区、乡材、市郊；l表示平均传播损耗；hm＝min(h1，h2)；hb＝min(h1，h2)，hm取值范围为1～10m，hb取值范围为30～200m，路径损耗变量部分可采用对数正态分布求得(默认典型值为10db)；t(g(σ))为标准差模型计算式结果。
由此，可以计算出的d可以确定智能手机在发送mr报告时，该智能手机至a小区的首rru的距离。同理，还可以确定智能手机在发送mr报告时，该智能手机至b小区的尾rru的距离。因为智能手机的上报的信令可以获得小区切换的时间，所以，可以通过数据比对可以得出小区切换时用户的切换位置。
作为可选的实施例，可以在上述各实施例的基础上，还可以增加以下步骤：
根据移动终端在多个相邻小区之间的不同的切换位置，确定移动终端的移动方向信息。
具体的，智能手机在b小区内的移动方向的确定的实现方式可以是：连接切换位置n与切换位置m，因为切换位置n和切换位置m具有经纬度，所以该连线就存在具体的位置和方向，将该连线的方向作为移动方向。
另外，还可以在上述各实施例的基础上增加以下步骤：
依据平均速度、切换位置和移动方向信息，计算在采集移动终端的信令时的高铁用户的位置。
本实施例可以根据用户移动方向、角度(可以通过移动方向与基准参考位置比较获取)、速度、时间判断用户移动位置。对高铁每500米进行分段(每个分段以点表示)，将定位到的每条mr记录划分在最近的分段上，并进行打点。可以理解分段的距离可以根据实际需要进行灵活调整。
获得高铁沿线各小区间的切入切出点位置后，记录用户终端在各切入切出点处上报的信令中的时间。可知相邻两个切入切出点间的距离以及乘坐高铁的用户经过这两个相邻切入切出点的时间间隔，将用户在两个相邻切入切出点间的运动视为匀速运动，由相邻两个切入切出点间的距离与两个相邻切入切出点的时间间隔可以得到平均速度。
根据高铁线路信令位置信息、上报的mr中的时间信息以及平均速度，可以计算得到每个mr数据获取时用户相对于上一个切入切出点经过的时间。根据该时间和速度计算用户当前位置距上一个切入切出点的距离，进而得到用户在上报该mr数据时的精确位置。
依照上述方法为高铁用户的所有mr数据在地图上打点，即可将该数据应用于各种网络评估和优化工作中。
由此，本实施例可以实现以下技术效果。
1、本实施例可以根据用户在高铁专网中各相邻小区切入切出点的位置和时间，计算高铁速度(即高铁用户和智能手机的移动速度)并对切入切出点间的终端位置进行精确定位。
2、可以基于lte信令软采，通过对所有小区的rru集合进行计算，输出首尾rru地理信息，并基于abc三段模型定位用户切入与切出点的大概位置。其中，abc三段模型为：利用专网小区基于切换设计特点(每个lte小区带多个rru配置)，关联用户小区切换的顺序，然后进行速度计算。具体可以将切换小区打上标记为a-＞b-＞c-＞d(图1中未标识d小区)，再记录小区顺序后，可以采用切段用户移动速度计算法，当用户切换序列为a-＞b-＞c-＞d，可进行速度计算的切段有a-b-c与b-c-d，对这类用户判断为存在“abc切段模型”的用户。
此外，为了提高用户位置精度，引入传播损耗模型定位算法，根据传播模型判断用户距离切换前后头尾rru的距离，进行位置精度修正，从而得到更精确的用户切入点位置。
3、可以根据开始小区与结束小区连线，判断用户移动方向与角度，确定高铁用户的前进方向。
4、可以通过结合传播损耗模型定位用户切点位置，根据用户切段速度变量、移动方向、角度、移动时间，准确定位于用户移动位置。
图5是本发明一实施例的高铁用户的定位装置功能结构示意图。
如图5所示，高铁用户的定位装置500可以包括：集合获取单元510、信息获取单元520、位置确定单元530、速度获取单元540和位置计算单元550。其中：
集合获取单元510可以用于采集高铁用户的移动终端的信令，得到移动终端所经过的高铁沿线的小区的rru信息集合。信息获取单元520可以用于根据rru信息集合，获取小区的首尾rru信息。位置确定单元530可以用于根据小区的首尾rru信息，确定移动终端在多个相邻小区之间的不同的切换位置。速度获取单元540可以用于依据所确定的不同的切换位置、和移动终端在不同的切换位置时信令的时间差，得到移动终端运动的平均速度。位置计算单元550可以用于依据平均速度和切换位置，计算在采集高铁用户的移动终端的信令时的高铁用户的位置。
图6是图5中的信息获取单元的功能结构示意图。
如图6所示，信息获取单元520可以包括：信息获取模块521和信息确定模块522。其中：
信息获取模块521可以用于根据rru信息集合，得到小区的rru经纬度信息。信息确定模块522可以用于根据小区的rru经纬度信息和高铁线路的走向，确定小区的首尾rru经纬度信息。
图7是图5中的信息确定单元的功能结构示意图。
如图7所示，位置确定单元530可以包括：信息筛选模块531和位置确定模块532。其中：
信息筛选模块531可以用于根据小区的首尾rru信息中的经纬度信息，筛选出相邻小区之间最近两个rru。位置确定模块532可以用于从所筛选最近的两个rru之间选择一个点，将所选择的一个点确定为移动终端在相邻小区之间的切换位置。
作为图5实施例的一个变形，可以在图5所示实施例的基础上增加：距离计算单元、距离筛选单元、距离判断单元和信息验证单元。其中：
距离计算单元可以用于根据rru信息集合，计算相邻小区内任意两个rru之间的距离集合。距离筛选单元可以用于从所计算的距离集合中筛选出最短距离。距离判断单元可以用于判断所筛选出的最短距离是相邻小区的rru之间的距离，还是相同小区内rru之间的距离；如果所筛选出的最短距离是相同小区内rru之间的距离，则从剩余的距离集合中重新筛选并再次判断。信息验证单元可以用于根据判断后所确定的相邻小区的rru之间的最短距离，验证所筛选出相邻小区之间最近两个rru的经纬度信息。
作为图5实施例的又一个变形，可以在图5所示实施例的基础上增加位置修正单元。该位置修正单元可以用于利用移动终端在切换小区时的信令，对移动终端在相邻小区之间的切换位置进行修正。
作为可选的实施例，可以在上述各实施例的基础上增加方向确定单元。该方向确定单元可以用于根据移动终端在多个相邻小区之间的不同的切换位置，确定移动终端的移动方向信息。
上述各实施例中的位置计算单元550还可以用于：依据平均速度、切换位置和移动方向信息，计算在采集移动终端的信令时的高铁用户的位置。
需要说明的是，上述各实施例中的高铁用户的定位装置可作为高铁用户的定位方法中的执行主体，可以实现各个方法的相应流程。为了描述简洁，上述高铁用户的定位装置和高铁用户的定位方法中的各个实施例可以相互参考引用，此方面的内容不再赘述。
图8是本发明一实施例的高铁用户的定位装置的框架结构示意图。
如图8所示，该装置可以包括中央处理单元(cpu)801，其可以根据存储在只读存储器(rom)802中的程序或者从存储部分加载到随机访问存储器(ram)803中的程序而执行如下处理：
采集高铁用户的移动终端的信令，得到移动终端所经过的高铁沿线的小区的rru信息集合；根据rru信息集合，获取小区的首尾rru信息；根据小区的首尾rru信息，确定移动终端在多个相邻小区之间的不同的切换位置；依据所确定的不同的切换位置、和移动终端在不同的切换位置时信令的时间差，得到移动终端运动的平均速度；依据平均速度和切换位置，计算在采集高铁用户的移动终端的信令时的高铁用户的位置。
在ram803中，还存储有系统操作所需的各种程序和数据。cpu801、rom802以及ram803通过通信总线彼此相连。输入/输出(i/o)接口也连接至总线。
以下部件连接至i/o接口804：包括键盘、鼠标等的输入部分805；包括诸如阴极射线管(crt)、液晶显示器(lcd)等以及扬声器等的输出部分806；包括硬盘等的存储部分807；以及包括诸如lan卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分808。通信部分808经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器809也根据需要连接至i/o接口。可拆卸介质810，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等，根据需要安装在驱动器上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分807。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的装置、单元和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或模块可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。