本发明涉及通信
技术领域：
，是一种适用于高速铁路网络测试的终端定位方法，用于通信行业交通干线网络测试gps信号缺失时测试终端定位。
背景技术：
：网络测试是无线网络优化数据采集的方法，是对电信运营商无线网络的下行信号数据的采集，是无线网络优化中必不可少的步骤。网络测试使用测试设备结合地理信息，对空中接口进行全面的测量，以验证无线接口的参数，分析、优化和定位故障。通过接入无线网络，使用电信运营商的语音、数据和互联网等业务，实时感知网络无线参数、业务质量，并保存整个测试过程。网络测试记录的信息可以输出到处理软件中以便分析网络质量情况。在高铁网络测试中使用传统测试工具(例如，世纪鼎利pilotpioneer路测软件)，测试工具含gps定位模块、测试软件、终端和电脑。测试软件以采样周期为间隔记录测试终端和gps的采集数据。通常地，测试终端约间隔1s上报1次参考信号接收功率rsrp信息，gps上报1次经纬度信息。测试终端和gps采集数据经过关联分析，可得到每个位置点的rsrp值。高铁封闭性铝合金厢体对电磁波有很强的穿透损耗，使gps信号产生严重衰减。例如，crh列车厢体穿透损耗约为17db，西北区域抗风沙、耐高寒的crh5g列车厢体穿透损耗高达24db。由于高铁网络测试受列车厢体穿透损耗、隧道遮蔽、山体阻挡和u型槽多径衰落等因素影响，造成gps搜寻卫星困难且位置信息容易严重缺失。此外，大气波导的影响使高铁厢体内微弱的gps信号无规律可寻。在gps缺失情况下，则无法确定每个enodeb的覆盖范围，使enodeb地址规划、网络结构调整失去了位置信息支撑。位置信息的缺失，导致无法评估每个测试点的通信质量，对邻区优化、参数调整造成极大困难。近年来，一些借助附加装置的测试终端定位方法被提出，大致包括陀螺仪和加速度计定位。他们都是与gps组合成惯导装置，实现测试终端定位。但是电信运营商集中采购的第三方路测软件和设备，仅满足室外道路测试场景的基本要求，无法解决高铁测试场景gps缺失问题。随着高铁运营里程逐年剧增，在现有室外测试软件和测试设备的基础上，达到实时获取高铁特殊场景测试终端位置信息的要求，是电信运营商和测试设备、测试软件供应商亟需解决的问题。技术实现要素：针对上述技术问题，本发明提供了一种适用于高速铁路网络测试的终端定位方法，利用通信enodeb工程参数小区方位角和高铁地图离散经纬度点进行测试终端位置信息补偿定位。为了解决高铁网络测试gps缺失问题，本发明在现有电信运营商集中采购的测试设备基础上，不增加任何测试仪表，提供了一种测试终端的定位方法，拓展了特殊场景测试范围，同时降低了电信运营商和通信设备供应商额外的投资。本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：一种适用于高速铁路网络测试的终端定位方法，包括如下步骤s1、轨迹点代入基站方位角列出天线主瓣方向射线方程线路区域内通信基站记为enodeb1、enodeb2、、、，车辆线路上设有多个轨迹测定点记为a1、a2、、、，a1、a2、、、的水平面经纬度坐标分别记为(x1、y1)、(x2、y2)、、、，任一基站enodeb与轨迹测定点的连线与正北向夹角为天线方位角为α，基站enodeb实测点水平面坐标分别为(x、y)，将实测点水平面坐标代入实测点方位角天线主瓣方向射线方程为f1(x)＝tan(90°-a)·(x-x1)+y1；s2、拟合高铁轨道曲线通过公开地图得到实测轨道线路曲线，将轨道线路曲线经纬坐标参数带入曲线拟合方程f(x)＝p1*x6+p2*x5+p3*x4+p4*x3+p5*x2+p6*x+p7；利用传统matlab的curvefittingtool计算出6阶多项式拟合的参数取值为p1＝0.001312；p2＝-0.3225；p3＝-34.46；p4＝1.979e+04；p5＝-2.612e+06；p6＝1.492e+08；p7＝-3.224e+09；e为自然常数的名称，约为2.71828，p1至p7为6阶多项式的拟合系数；s3、求解天线主瓣方向射线与轨道曲线方程的交点坐标基站方位角列出天线主瓣方向射线方程与曲线拟合方程求解交点坐标，当仅有1个解时，此解即为天线主瓣方向射线与高铁轨道拟合曲线的交点坐标，记为(x'1，y'1)，表示为(x'，y')＝solve(f1(x),f(x))；当有n个解时，解集为{(x'1j，y'1j)}，j＝1,2,…n，表示为{(x'n，y'n)}(1≤n≤n)，n个解值带入计算出距离基站最近的交点坐标；s4、根据交点坐标计算基站切换点切换点的坐标(x'b，y'b)，代入相邻交点坐标计算出基站切换点的坐标；s5、按周期插入交点坐标两基站切换点之间的终端的gps采样次数为m，两基站切换点之间插入m个步骤s4的交点坐标，插值周期为m≥m，通过插入交点坐标修正高铁位置信息，防止gps信号缺失。所述步骤s4中两个基站切换点的间距小于1.6km。所述步骤s5中两基站切换点之间的终端的gps采样次数为m，两基站切换点之间插入m个步骤s4的交点坐标，插值周期为m＞m。本发明的有益效果为：一种适用于高速铁路网络测试的终端定位方法，本发明利用运营商enodeb(第四代移动通信网络lte中的基站)方位角和高铁地图，当网络测试中列车穿透损耗导致gps缺失时进行测试终端定位。包括以下步骤：根据enodeb方位角，计算天线主瓣方向射线；以高铁地图为基准，拟合高铁轨道曲线方程；解算射线和曲线的交点，即射线方程和曲线方程的解；根据交点求出相邻enodeb的切换点；计算enodeb在高铁轨道上的覆盖范围，即为两个切换点之间的轨道；在enodeb覆盖范围内离散化轨道经纬度点，以轨道经纬度点数与测试终端rsrp(referencesignalreceivingpower，参考信号接收功率)采样点数的比值作为插值周期，gps缺失时插值轨道经纬度点，将其作为测试终端的位置信息。该方法在不同gps缺失率的情况下，即全程或者部分路段gps缺失时，均能定位测试终端的位置，无需改变现有定位设备配置，不增加设备运行成本，同时提高车辆定位效率。附图说明图1为本发明的终端定位方法模型；图2为本发明的终端定位方法流程；图3为本发明的具体案实施例1对比效果；图4为本发明的具体案实施例2对比效果；图5为本发明的具体案实施例3对比效果；图6为本发明的高铁轨道曲线拟合一阶对比效果；图7为本发明的高铁轨道曲线拟合二阶对比效果；图8为本发明的高铁轨道曲线拟合三阶对比效果；图9为本发明的高铁轨道曲线拟合四阶对比效果；图10为本发明的高铁轨道曲线拟合五阶对比效果；图11为本发明的高铁轨道曲线拟合六阶对比效果。具体实施方法下面将结合附图和实施例对本发明及其效果进一步阐述。一种适用于高速铁路网络测试的终端定位方法，包括如下步骤s1、轨迹点代入基站方位角列出天线主瓣方向射线方程线路区域内通信基站记为enodeb1、enodeb2、、、，车辆线路上设有多个轨迹测定点记为a1、a2、、、，a1、a2、、、的水平面经纬度坐标分别记为(x1、y1)、(x2、y2)、、、，任一基站enodeb与轨迹测定点的连线与正北向夹角为天线方位角为α，基站enodeb实测点水平面坐标分别为(x、y)，将实测点水平面坐标代入实测点方位角天线主瓣方向射线方程为f1(x)＝tan(90°-a)·(x-x1)+y1；s2、拟合高铁轨道曲线通过公开地图得到实测轨道线路曲线，将轨道线路曲线经纬坐标参数带入曲线拟合方程f(x)＝p1*x6+p2*x5+p3*x4+p4*x3+p5*x2+p6*x+p7；利用传统matlab的curvefittingtool计算出6阶多项式拟合的参数取值为p1＝0.001312；p2＝-0.3225；p3＝-34.46；p4＝1.979e+04；p5＝-2.612e+06；p6＝1.492e+08；p7＝-3.224e+09；e为自然常数的名称，约为2.71828，p1至p7为6阶多项式的拟合系数；s3、求解天线主瓣方向射线与轨道曲线方程的交点坐标基站方位角列出天线主瓣方向射线方程与曲线拟合方程求解交点坐标，当仅有1个解时，此解即为天线主瓣方向射线与高铁轨道拟合曲线的交点坐标，记为(x'1，y'1)，表示为(x'，y')＝solve(f1(x),f(x))；当有n个解时，解集为{(x'1j，y'1j)}，j＝1,2,…n，表示为{(x'n，y'n)}(1≤n≤n)，n个解值带入计算出距离基站最近的交点坐标；s4、根据交点坐标计算基站切换点切换点的坐标(x'b，y'b)，代入相邻交点坐标计算出基站切换点的坐标；s5、按周期插入交点坐标两基站切换点之间的终端的gps采样次数为m，两基站切换点之间插入m个步骤s4的交点坐标，插值周期为m≥m，通过插入交点坐标修正高铁位置信息，防止gps信号缺失。所述步骤s4中两个基站切换点的间距小于1.6km。所述步骤s5中两基站切换点之间的终端的gps采样次数为m，两基站切换点之间插入m个步骤s4的交点坐标，插值周期为m＞m。图2中，次线路中包含两个基站enodeb，分别对应两副天线，正北方向顺时针与两副天线主瓣方向的夹角分别为β1和β2，即enodeb2-1小区的方位角为β1，enodeb2-2小区的方位角为β2；enodeb之间的切换点表示测试终端在此位置前后占用的服务小区发生切换；a1、a2、a3和a4为天线主瓣方向射线与轨道曲线的交点；b1为enodeb1与enodeb2的切换点，测试终端在b1左侧轨道上占用enodeb1无线资源，在b1右侧轨道上占用enodeb2无线资源；b2为enodeb2与enodeb3的切换点，测试终端在b2左侧轨道上占用enodeb2无线资源，在b2右侧轨道上占用enodeb3无线资源。可以看出，enodeb2覆盖的轨道在b1、b2点之间，由此可确定高铁沿线每个enodeb的覆盖范围。若测试终端占用enodeb2时gps信号缺失，可用b1、b2点之间的轨道经纬度补偿缺失的位置信息。高铁volte测试中基于小区方位角的定位方法流程见图3，步骤如下：1)根据方位角列出天线主瓣方向射线方程；2)拟合高铁轨道曲线方程；3)求解天线主瓣方向射线与轨道曲线方程的交点坐标；4)若交点个数大于1，求各交点与enodeb间的距离并选取距离最小的交点；若交点个数等于1，则执行下一步；4)根据交点坐标，求解相邻enodeb的切换点；5)计算enodeb在高铁轨道上的覆盖范围，即为两个切换点之间的轨道；7)在enodeb覆盖范围内离散化轨道经纬度点，以轨道经纬度点数与测试终端rsrp采样点数的比值作为插值周期，gps缺失时插值轨道经纬度点，将其作为测试终端的位置信息。s1：计算高铁轨道曲线方程将高铁地图离散化为经纬度点，经纬度点之间的距离取值为5m。铁路轨道曲线方程可通过拟合方法得到。利用matlab的curvefittingtool对张掖西站-酒泉南站轨道地图进行6阶多项式拟合，得到轨道曲线方程为f(x)＝p1*x6+p2*x5+p3*x4+p4*x3+p5*x2+p6*x+p7。利用matlab的curvefittingtool计算出6阶多项式拟合的参数取值为p1＝0.001312；p2＝-0.3225；p3＝-34.46；p4＝1.979e+04；p5＝-2.612e+06；p6＝1.492e+08；p7＝-3.224e+09。e为自然常数的名称，约为2.71828。p1至p7为6阶多项式的拟合系数。s2：计算小区天线主瓣方向射线方程令enodeb1-1小区、enodeb2-1小区、enodeb2-2小区和enodeb3-1小区的方位角分别为α，β1，β2和γ。假设enodeb1、enodeb2和enodeb3的二维位置坐标分别为(x1,y1)、(x2,y2)和(x3,y3)。则enodeb1-1小区、enodeb2-1小区、enodeb2-2小区和enodeb3-1小区的天线主瓣方向射线方程见式(3)～式(6)f1(x)＝tan(90°-a)·(x-x1)+y1(3)f2(x)＝tan(90°-β1)·(x-x2)+y2(4)f3(x)＝tan(90°-β2)·(x-x2)+y2(5)f4(x)＝tan(90°-γ)·(x-x3)+y3(6)当有且仅有1个解时，此解即为天线主瓣方向射线与高铁轨道拟合曲线的交点坐标，记为(x'1，y'1)，(x'2，y'2)，(x'3，y'3)和(x'4，y'4)，可表示为考虑enodeb1-1小区天线主瓣方向射线方程f1(x)与高斯拟合轨道曲线方程f(x)多交点的情形。解集可写为{(x'1j，y'1j)}，j＝1,2,…n。假设{(x'1n，y'1n)}(1≤n≤n)距离enodeb1最近，可表示为则保留第n个解，(x'1n，y'1n)即为交点a1的坐标。同理，可求出交点a2、a3和a4的坐标。理想情况下，切换点与相邻的两个交点的距离相等。即就是说，在图2中enodeb1和enodeb2的切换点b1距离交点a1、a2的距离是相等的，enodeb2和enodeb3的切换点b2距离交点a3、a4的距离相等。因此，根据式(7)，可求出切换点b1、b2的坐标(x'b1，y'b1)和(x'b2，y'b2)切换点b1、b2之间的轨道即为enodeb2在高铁轨道上的覆盖范围。同理，可以得到高铁沿线所有enodeb的覆盖范围。两基站切换点之间的终端的gps采样次数为m，两基站切换点之间插入m个交点坐标，测试终端在enodeb2覆盖范围内缺失了gps位置信息，令m为rsrp采样点数目，m为轨道上切换点b1、b2之间的离散经纬度点数目，则插值周期为因此，以插值周期t提取的切换点b1、b2之间的离散经纬度点可作为测试终端在enodeb2覆盖范围内的位置信息，从而实现了任何采样时间gps缺失时的测试终端定位。实施例1本发明定位测试终端占用enodeb1时的位置信息。enodeb1的坐标为(99.346405，39.323753),enodeb1-1小区的方位角为105°，enodeb1-2小区的方位角为265°。两小区天线主瓣方向射线方程分别为：f2(x)＝tan(90°-105°)·(x-99.346405)+39.323753和f3(x)＝tan(90°-265°)·(x-99.346405)+39.323753。enodeb1-1小区东南方向相邻enodeb的相邻小区坐标为(99.361522,39.322955)，方位角为260°，天线主瓣方向射线方程为：f1(x)＝tan(90°-260°)·(x-99.361522)+39.322955。enodeb1-2小区西北方向相邻enodeb相邻小区坐标为(99.333510,39.325803)，方位角为120°，天线主瓣方向射线方程为：f4(x)＝tan(90°-120°)·(x-99.333510)+39.325803。兰新高铁张掖西站-酒泉南站的6阶多项式拟合曲线方程为：f(x)＝p1*x6+p2*x5+p3*x4+p4*x3+p5*x2+p6*x+p7。利用matlab的curvefittingtool计算出6阶多项式拟合的参数取值为p1＝0.001312；p2＝-0.3225；p3＝-34.46；p4＝1.979e+04；p5＝-2.612e+06；p6＝1.492e+08；p7＝-3.224e+09。e为自然常数的名称，约为2.71828。p1至p7为6阶多项式的拟合系数。f1(x)、f2(x)、f3(x)和f4(x)分别与f(x)的交点为a1(99.357261，39.322252)、a2(99.348314，39.323287)、a3(99.345036，39.323681)和a4(99.334996，39.324936)。轨道上与a1(99.357261，39.322252)和a2(99.348314，39.323287)距离相等的点为b1(99.352703，39.322498),轨道上与a3(99.345036，39.323681)和a4(99.334996，39.324936)距离相等的点为b2(99.340070，39.324550)。即b1(99.352703，39.322498)和b2(99.340070，39.324550)之间的轨道为enodeb1的在高铁上的覆盖范围。测试终端占用enodeb2有17个rsrp采样点，高铁轨道上b1(99.352703，39.322498)和b2(99.340070，39.324550)均匀取17个经纬度点，即使用本发明定位测试终端占用enodeb1时经纬度列表如下：序号定位经度定位纬度199.35218339.322518299.35147339.322547399.35076339.322575499.35005439.322603599.34934439.322632699.34863439.322779799.34792439.322925899.34721539.323072999.34650539.3232191099.34579539.3233661199.34508539.3235131299.34437639.3236601399.34366639.3238061499.34295639.3239531599.34224739.3241001699.34092239.3243741799.34025939.324511实施例2本发明定位测试终端占用enodeb2时的位置信息。enodeb2的坐标为(99.169312，39.359299),enodeb2-1小区的方位角为90°，enodeb2-2小区的方位角为290°。两小区天线主瓣方向射线方程分别为：f2(x)＝tan(90°-90°)·(x-99.169312)+39.359299和f3(x)＝tan(90°-295°)·(x-99.169312)+39.359299。enodeb2-1小区东南方向相邻enodeb的相邻小区坐标为(99.184611,39.359588)，方位角为265°，天线主瓣方向射线方程为：f1(x)＝tan(90°-265°)·(x-99.184611)+39.359588。enodeb2-2小区西北方向相邻enodeb相邻小区坐标为(99.155389,39.361827)，方位角为90°，天线主瓣方向射线方程为：f4(x)＝tan(90°-90°)·(x-99.155389)+39.361827。兰新高铁张掖西站-酒泉南站的6阶高斯拟合曲线方程为：f(x)＝p1*x6+p2*x5+p3*x4+p4*x3+p5*x2+p6*x+p7。利用matlab的curvefittingtool计算出6阶多项式拟合的参数取值为p1＝0.001312；p2＝-0.3225；p3＝-34.46；p4＝1.979e+04；p5＝-2.612e+06；p6＝1.492e+08；p7＝-3.224e+09。e为自然常数的名称，约为2.71828。p1至p7为6阶多项式的拟合系数。f1(x)、f2(x)、f3(x)和f4(x)分别与f(x)的交点为a1(99.172832，39.35857)、a2(99.170402，39.359301)、a3(99.167242，39.360259)和a4(99.162254，39.361802)。轨道上与a1(99.172832，39.35857)和a2(99.170402，39.359301)距离相等的点为b1(99.171959，39.360699),轨道上与a3(99.167242，39.360259)和a4(99.162254，39.361802)距离相等的点为b2(99.164958，39.362086)。即b1(99.171959，39.360699)和b2(99.164958，39.362086)之间的轨道为enodeb2的在高铁上的覆盖范围。测试终端占用enodeb2有9个rsrp采样点，高铁轨道上b1(99.171959，39.360699)和b2(99.164958，39.362086)均匀取9个经纬度点，即使用本发明定位方法时，测试终端占用enodeb2经纬度时列表如下：序号定位经度定位纬度199.17172439.360746299.17096739.360897399.17021039.361046499.16945339.361195599.16869639.361346699.16793939.361497799.16718239.361644899.16642439.361796999.16566739.361948实施例3本发明定位测试终端占用enodeb3时的位置信息。enodeb3的坐标为(98.976210，39.443899),1小区的方位角为160°，2小区的方位角为290°。两小区天线主瓣方向射线方程分别为：f2(x)＝tan(90°-160°)·(x-98.976210)+39.443899和f3(x)＝tan(90°-290°)·(x-98.976210)+39.443899。enodeb3-1小区东南方向相邻enodeb的相邻小区坐标为(98.982611,39.39.435891)，方位角为300°，天线主瓣方向射线方程为：f1(x)＝tan(90°-300°)·(x-98.982611)+39.435891。enodeb3-2小区西北方向相邻enodeb相邻小区坐标为(98.968178,39.449521)，方位角为155°，天线主瓣方向射线方程为：f4(x)＝tan(90°-155°)·(x-98.968178)+39.449521。兰新高铁张掖西站-酒泉南站的6阶高斯拟合曲线方程为：f(x)＝p1*x6+p2*x5+p3*x4+p4*x3+p5*x2+p6*x+p7。利用matlab的curvefittingtool计算出6阶多项式拟合的参数取值为p1＝0.001312；p2＝-0.3225；p3＝-34.46；p4＝1.979e+04；p5＝-2.612e+06；p6＝1.492e+08；p7＝-3.224e+09。e为自然常数的名称，约为2.71828。p1至p7为6阶多项式的拟合系数。f1(x)、f2(x)、f3(x)和f4(x)分别与f(x)的交点为a1(98.982611，39.435891)、a2(98.976975，39.44177)、a3(98.967195，39.447177)和a4(98.970015，39.445607)。轨道上与a1(98.982611，39.435891)和a2(98.976975，39.44177)距离相等的点为b1(98.981471，39.440866),轨道上与a3(98.967195，39.447177)和a4(98.970015，39.445607)距离相等的点为b2(98.967939，39.451956)。即b1(98.981471，39.440866)和b2(98.967939，39.451956)之间的轨道为enodeb3的在高铁上的覆盖范围。测试终端占用enodeb2有9个rsrp采样点，高铁轨道上b1(98.981471，39.440866)和b2(98.967939，39.451956)均匀取32个经纬度点，即使用本发明定位方法时，测试终端占用enodeb3时经纬度列表如下：实际案例1与传统技术对比案例1，终端占用enodeb1信号的测试距离约935米，人工沿着高铁轨道约55米采集1个gps信息，采集经纬度信息如下，对比效果如图4。实际案例2与传统技术对比案例2，终端占用enodeb1信号的测试距离约495米，人工沿着高铁轨道约55米采集1个gps信息，采集经纬度信息如下，对比效果如图5。实际案例3与传统技术对比案例3，终端占用enodeb1信号的测试距离约1760米，人工沿着高铁轨道约55米采集1个gps信息，采集经纬度信息如下，对比效果如图6。当前第1页12