一种无线通信终端定位方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种无线定位技术领域，特别涉及一种无线通信终端定位方法。
【背景技术】
[0002] 定位技术在军事和民用领域都有广泛的应用，例如导航、人员搜救等。
[0003]目前，利用无线电信号进行定位的方法有移动通信的蜂窝小区定位法、接收信号 场强定位法、指纹定位法、TOA (到达时间）定位法、TDOA (到达时间差）定位法、AOA (到达 角度）定位法等，或者以上各种定位方法的混合定位方法。
[0004] 其中，小区定位法利用通信终端所在小区的位置信息提供目标设备的粗略位置， 接收信号场强定位法使用电磁波传输损耗模型和定位设备接收到的目标设备信号来估算 两者之间的距离，指纹定位法使用预先测量并存储的不同位置的信号特征来匹配目标设备 的信号以给出位置的估计，TOA定位法测量目标设备和定位设备之间的传输时间来估算两 者之间的距离，TDOA定位法利用目标设备的信号到达两个不同的定位设备的传输时间差来 确定目标设备处于以两个定位设备为焦点的双曲线的某一支上，AOA定位法利用阵列天线 给出目标设备的方向信息，混合定位方法则是混合运用不同的定位方法来对目标设备进行 位置估计，以期获得更好的定位效果。
[0005] 除了这些主要的定位方法外，还存在着利用椭圆曲线来进行定位的方法。美国专 利US 2008/0009295Al"Method for the high accuracy geolocation of outdoor mobile emitters of CDMA cellular systems"，给出了利用椭圆曲线和AOA定位法确定CDMA (码 分多址）目标设备位置的方法，但是其假定了从基站到目标设备为直线传播；中国专利 CN01126273 "一种在蜂窝移动通信系统中定位用户设备的方法"，给出了蜂窝移动通信系统 中相邻小区接收移动用户信号、从而确定出移动用户处于以主小区和相邻小区为焦点的椭 圆上的方法。
[0006] 现有的这些定位方法中，使用的定位设备或者作为定位设备的基站，都是固定不 动的；并且，在使用椭圆曲线进行定位时，假定了基站到目标设备的下行信号、目标设备到 定位设备或作为定位设备的基站的信号是直线传播的，由于没有考虑到非直线传播带来的 影响，在实际使用中会导致定位的偏差。
【发明内容】
[0007] 为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种无线通信终端 定位方法，利用可移动定位设备和椭圆线来进行目标终端设备定位以提升定位精度。
[0008] 本发明的目的通过以下技术方案实现：
[0009] -种无线通信终端定位方法，使用可移动定位设备对目标设备进行定位，包括以 下步骤：
[0010] Si设置待搜索的区域，记为第1区域；
[0011] S2在第1区域内，改变可移动定位设备的位置；
[0012] S3移动到某个位置后，使用可移动定位设备搜索目标设备的上行信号；
[0013] 若可移动定位设备未能搜索到上行信号，跳转到步骤S4 ;
[0014] 若可移动定位设备搜索到上行信号，跳转到步骤S5 ;
[0015] S4判断搜索是否达到预设的结束条件；
[0016] 如果未达到结束条件则跳转到步骤S2 ;
[0017] 如果达到结束条件，则跳转到步骤SlO ;
[0018] S5测量从基站到目标设备和从目标设备到可移动定位设备的信号传播时间之和， 记为tl ;以基站的位置和可移动定位设备的位置为椭圆的焦点，椭圆上的点到两个焦点的 距离之和为c*tl，其中c为光速，确定一个椭圆el ;
[0019] S6将目标设备所处的区域确定性地限定在第1区域和椭圆el的公共区域，将这个 公共区域设置为更新后的第1区域，将更新前的第1区域记为第〇区域；
[0020] S7如果第0区域和椭圆el的边界线不相交，则判定目标设备在第1区域和椭圆 el中较小的那个区域内部，跳转到步骤S4 ;
[0021] S8如果第0区域和椭圆el相交，那么将第0区域和椭圆el的交点作为待选的目标 位置，待选的目标位置的附近区域作为搜索目标设备的优选区域，其中待选的目标位置的 附近区域为距离待选的目标位置N米范围之内并且在第1区域内的区域；其中0 < N < 60 ;
[0022] S9目标位置排除/确认：将可移动定位设备依次移动到待选的目标位置，在待选 的目标位置的附近区域，搜索目标设备的上行信号，如果对于目标设备的上行信号的测量 结果满足位置确认条件，则判定目标设备在此时的定位设备附近区域，跳转到步骤S 10 ;
[0023] 如果目标设备的上行信号的测量结果不满足位置确认条件，则判定目标设备不在 此时的定位设备附近区域，将定位设备移动到另一个待选目标位置处；如果所有待选目标 位置都被排除，则跳转到步骤S2 ;
[0024] SlO如果获得了目标位置确认的信号，则给出目标设备的目标位置；如果没有获 得目标位置确认的信号，则仅给出目标设备所处的第1区域。
[0025] 步骤S4所述的结束条件包括搜索时间和搜索次数。
[0026] 步骤S9所述的位置确认条件，具体为：
[0027] 可移动定位设备探测到目标设备的上行信号的功率高于或等于门限值P0,其中 PO 彡-150dBm。
[0028] 步骤S9所述的位置确认条件，具体为：
[0029] 设从基站到目标设备和从目标设备到定位设备的信号传播时间之和为tl，tl满 足与基站到当前定位设备的传播时间的差值小于门限值Δ tl ;其中Δ tl < 0. 2 μ s。
[0030] 步骤S9所述的位置确认条件，具体为：
[0031] 设可移动定位设备探测到目标设备的上行信号的高于或等于门限值Pl ;并 且，设从基站到目标设备和从目标设备到定位设备的信号传播时间之和为tl，tl满足 与基站到当前定位设备的传播时间的差值小于门限值A t2 ;其中Pl多-150dBm，其中 Δ t2 ^ 0. 2 μ S0
[0032] 本发明的原理为：对于以接收到的基站下行信号时间作为上行发送信号参考时间 的目标设备来说，其发送的上行信号到达定位设备时，定位设备可以测定出信号从基站到 目标设备的传播时间和从目标设备到定位设备的传播时间之和，这样就可以确定出一个以 基站和定位设备所处位置为焦点的椭圆线，其中椭圆线上的点到两个焦点的距离之和为传 播时间之和对应的路程长度值。在目标设备和定位设备分别检测到的下行信号和上行信号 都是直射传播时，目标设备处于这个椭圆线上；在目标设备和定位设备分别检测到的下行 信号和上行信号存在非直射传播时，目标设备处于这个椭圆线的内部。总之，椭圆线确定了 目标设备所处区域的外限。
[0033] 与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
[0034] 1.本发明使用的可移动定位设备在一定区域内移动来搜索目标设备的定位方法， 考虑到非直线传播带来的影响，提升了定位精度；
[0035] 2.本发明使用可移动的定位设备，不需要改造基站或者终端，不影响网络的正常 通信，降低了定位的成本；
[0036] 3.本发明使用椭圆形区域的公共部分作为目标设备的搜索区域，确认目标设备不 会处于椭圆形区域之外，即所给出的搜索区域的确定性强；
[0037] 4.本发明使用历次椭圆的交点作为搜索目标设备的优选定位位置，避免了定位设 备移动过程的盲目性，提高了定位的效率。
【附图说明】
[0038] 图1为本发明的实施例的无线通信终端定位方法的流程图。
[0039] 图2为无线蜂窝网示意图。
[0040] 图3为CDMA上行-下行定时关系示意图。
[0041 ] 图4为LTE上行-下行定时关系示意图。
[0042] 图5为定位设备单次测定确定出的椭圆。
[0043] 图6为定位设备两次测定确定出的有交点的椭圆图。
[0044] 图7为定位设备两次测定确定出的无交点的椭圆图。
【具体实施方式】
[0045] 下面结合实施例，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0046] 实施例
[0047] 如图1所示，本实施例的无线通信终端定位方法，使用可移动定位设备对目标设 备进行定位，具体包括以下步骤：
[0048] Sl设置待搜索的区域，记为第1区域；
[0049] S2在第1区域内，改变可移动定位设备的位置；
[0050] S3移动到某个位置后，使用可移动定位设备搜索目标设备的上行信号；
[0051] 若可移动定位设备未能搜索到上行信号，跳转到步骤S4 ;
[0052] 若可移动定位设备搜索到上行信号，跳转到步骤S5 ;
[0053] S4判断搜索是否达到预设的结束条件；结束条件包括搜索时间和搜索次数；
[0054] 如果未达到结束条件则跳转到步骤S2 ;
[0055] 如果达到结束条件，则跳转到步骤SlO ;
[0056] S5测量从基站到目标设备和从目标设备到可移动定位设备的信号传播时间之和， 记为tl ;以基站的位置和可移动定位设备的位置为椭圆的焦点，椭圆上的点到两个焦点的 距离之和为c*tl，其中c为光速，确定一个椭圆el ;
[0057] S6将目标设备所处的区域确定性地限定在第1区域和椭圆el的公共区域，将这个 公共区域设置为更新后的第1区域，将更新前的第1区域记为第〇区域；
[0058] S7如果第0区域和椭圆el的边界线不相交，则判定目标设备在第1区域和椭圆 el中较小的那个区域内部，跳转到步骤S4 ;
[0059] S8如果第0区域和椭圆el相交，那么将第0区域和椭圆el的交点作为待选的目 标位置，待选的目标位置的附近区域作为搜索目标设备的优选区域，其中待选的目标位置 的附近区域为距离待选的目标位置N米范围之内并且在第1区域内的区域；所述N为10 ;
[0060] S9目标位置排除/确认：将可移动定位设备依次移动到待选的目标位置，在待选 的目标位置的附近区域，搜索目标设备的上行信号，如果对于目标设备的上行信号的测量 结果满足位置确认条件，则判定目标设备在此时的定位设备附近区域，跳转到步骤SlO ;
[0061] 如果目标设备的上行信号的测量结果不满足位置确认条件，则判定目标设备不在 此时的定位设备附近区域，将定位设备移动到另一个待选目标位置处；如果所有待选目标 位置都被排除，则跳转到步骤S2 ;
[0062] 本步骤所述的位置