利用无线通信系统进行位置定位的方法、装置及移动终端与流程

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种利用无线通信系统对终端进行位置定位的方法、定位装置及移动终端。

背景技术：
随着移动通信的迅速发展，移动终端已经得到广泛应用，与人们日常生活的联系也越来越紧密。越来越多的应用希望知道移动终端的实时地理位置，从而提出了移动终端位置定位的需求。现有技术中常见的移动终端的定位方法，是基于卫星信号实现的，如全球定位系统(GPS，GlobalPositioningSystem)定位方法。这种定位方法需要在终端上安装定位芯片，这将增加终端的硬件成本。并且，这种定位方法依赖于卫星信号，因此在无法接收卫星信号的场景中(如室内)其应用受到限制。

技术实现要素：
有鉴于此，本发明实施例的目的是提供一种利用无线通信系统进行终端位置定位的方法、定位装置及移动终端，用以简化移动终端的位置定位，并降低其实现成本。为解决上述技术问题，本发明实施例提供方案如下：一种利用无线通信系统进行位置定位的方法，包括：定位装置接收针对一移动终端的定位请求；所述定位装置根据所述定位请求，获得多个小区向所述移动终端发射的下行信号的发射强度以及所述下行信号在所述移动终端处的接收强度，所述多个小区包括所述移动终端的服务小区和相邻小区；所述定位装置根据各个小区的所述下行信号的发射强度、接收强度以及预先确定的无线信号传输的路径损耗模型，计算所述移动终端与对应小区基站之 间的距离；所述定位装置根据各个小区基站的地理位置、以及计算得到的所述移动终端与各个小区基站之间的距离，确定所述移动终端当前的地理位置。优选地，上述方法中，获得多个小区向所述移动终端发射的下行信号的发射强度以及所述下行信号在所述移动终端处的接收强度，包括：所述定位装置判断所述移动终端是否处于业务状态：在所述移动终端处于业务状态时，获得各个小区向所述移动终端发射的下行信号的发射强度，以及，从所述移动终端上报的测量报告中获得所述移动终端对各个小区的下行信号的接收强度；在所述移动终端处于空闲状态时，通过触发所述移动终端进行位置更新，获得在位置更新过程中，各个小区向所述移动终端发射的下行信号的发射强度、以及所述移动终端上报的对各个小区的下行信号的接收强度。优选地，上述方法中，在所述计算所述移动终端与各个小区基站之间的距离中，选择出大于预设门限的接收强度，进而根据所选择的接收强度、与所选择的接收强度对应的发射强度、以及所述路径损耗模型，计算所述移动终端与对应小区基站之间的距离。优选地，上述方法中，所述计算所述移动终端与对应小区基站之间的距离，包括：获得一个小区的N组信号强度数据组，所述信号强度数据组包括小区的下行信号的发射强度以及在所述移动终端处的接收强度，N≥2；根据所述路径损耗模型，计算得到各组信号强度数据组对应的传输距离n表示第n组信号强度数据组；按照公式迭代计算得到所述移动终端与对应小区基站之间的距离dN，其中α为预设的滤波系数。优选地，上述方法中，所述确定所述移动终端当前的地理位置，包括：以小区基站的地理位置为圆心、所述移动终端与该小区基站之间的距离为 半径，获得对应小区的一个覆盖区域；根据所获得的各个小区的所述覆盖区域，确定所述覆盖区域之间的重叠区域，得到所述移动终端当前的地理位置。本发明实施例还提供了一种定位装置，包括：请求接收单元，用于接收针对一移动终端的定位请求；信号强度获得单元，用于根据所述定位请求，获得多个小区向所述移动终端发射的下行信号的发射强度以及所述下行信号在所述移动终端处的接收强度，所述多个小区包括所述移动终端的服务小区和相邻小区；距离计算单元，用于根据各个小区的所述下行信号的发射强度、接收强度以及预先确定的无线信号传输的路径损耗模型，计算所述移动终端与对应小区基站之间的距离；位置确定单元，用于根据各个小区基站的地理位置、以及计算得到的所述移动终端与各个小区基站之间的距离，确定所述移动终端当前的地理位置。优选地，上述定位装置中，所述信号强度获得单元，具体用于判断所述移动终端是否处于业务状态：在所述移动终端处于业务状态时，获得各个小区向所述移动终端发射的下行信号的发射强度，以及，从所述移动终端上报的测量报告中获得所述移动终端对各个小区的下行信号的接收强度；在所述移动终端处于空闲状态时，通过触发所述移动终端进行位置更新，获得在位置更新过程中，各个小区向所述移动终端发射的下行信号的发射强度、以及所述移动终端上报的对各个小区的下行信号的接收强度。优选地，上述定位装置中，所述距离计算单元，在计算所述移动终端与各个小区基站之间的距离中，选择出大于预设门限的接收强度，进而根据所选择的接收强度、与所选择的接收强度对应的发射强度、以及所述路径损耗模型，计算所述移动终端与对应小区基站之间的距离。优选地，上述定位装置中，所述距离计算单元，具体用于：获得一个小区的N组信号强度数据组，所述信号强度数据组包括小区的 下行信号的发射强度以及在所述移动终端处的接收强度，N≥2；根据所述路径损耗模型，计算得到各组信号强度数据组对应的传输距离n表示第n组信号强度数据组；按照公式迭代计算得到所述移动终端与对应小区基站之间的距离dN，其中α为预设的滤波系数。优选地，上述定位装置中，所述位置确定单元，具体用于：以小区基站的地理位置为圆心、所述移动终端与该小区基站之间的距离为半径，获得对应小区的一个覆盖区域；根据所获得的各个小区的所述覆盖区域，确定所述覆盖区域之间的重叠区域，得到所述移动终端当前的地理位置。本发明实施例还提供了一种移动终端，包括以上所述的定位装置。从以上所述可以看出，本发明实施例提供的利用无线通信系统进行终端位置定位的方法及定位装置，能够基于小区下行信号发射强度和移动终端的下行信号接收强度，得移动终端的地理位置信息，从而不需要安装额外的GPS芯片等硬件，从而可以节约硬件成本。同时，本发明实施例利用现有网络的信号处理机制，如位置更新机制或测量报告上报机制，不需要对现有网络的协议处理机制做任何改动，即可获得终端的位置，因此其实现方式较为简洁，并能够很好地兼容现有网络协议标准。附图说明图1为本发明实施例所述位置定位的方法的流程示意图；图2为实施本发明实施例中所述定位方法的一种系统结构示意图；图3为本发明实施例中基于圆心及半径确定终端位置的举例示意图；图4本发明实施例所述位置定位的装置的结构示意图。具体实施方式本发明实施例提供了一种对移动终端进行位置定位的方法，可以应用于各种无线通信网络，如CDMA、TDMA、FDMA、OFDMA、SC-FDMA以及其 他网络。本文中，术语“网络”和“系统”经常可交换地使用。CDMA网络可以实现比如陆地无线接入(UTRA)、CDMA2000等的无线技术。UTRA包括宽带CDMA(WCDMA)和CDMA的其他变型。CDMA2000涵盖IS-2000、IS-95和IS-856标准。TDMA网络可以实现比如全球移动通信系统(GSM)的无线技术。OFDMA网络可以实现比如演进型UTRA(E-UTRA)、超移动宽带(UMB)，IEEE802.11(Wi-Fi)、IEEE802.16(WiMAX)、IEEE802.20等的无线技术。UTRA和E-UTRA是通用移动电信系统(UMTS)的一部分。3GPP长期演进(LTE)和增强型LTE(LTE-A)是使用E-UTRA的UMTS的新版本。在第三代伙伴计划(3GPP)组织的文档中描述了UTRA、E-UTRA、UMTS、LTE、LTE-A和GSM。在第三代伙伴计划2(3GPP2)的组织的文档中描述了CDMA2000和UMB。本文描述的技术可以用于上述无线网络和无线电技术以及其他无线网络和无线电技术。本发明实施例能够利用无线通信系统实现移动终端的位置定位，其位置定位不需要在移动终端上增加额外的定位芯片，并且位置定位的实现并不会改变现有终端与网络之间的数据处理协议流程，能够兼容现有网络协议。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。请参照图1，本发明实施例所述的利用无线通信系统进行终端位置定位的方法，包括步骤：步骤11，定位装置接收针对一移动终端的定位请求。这里，所述定位装置可以是位于网络侧的一个网元，其可以通过硬件和/或软件实现。根据不同的无线通信网络，定位装置可以设置在不同的网络实体中。例如，在GSM系统中，定位装置可以设置在移动交换中心(MSC)中。这里，定位请求可以是移动终端的使用者，通过该移动终端向网络侧发送的，还可以是其他希望获得所述移动终端的位置信息的用户，直接向网络侧发送的。所述定位请求中可以携带有所述移动终端的身份标识，该身份标识可以是能够唯一标识该移动终端的标识，如手机号码、国际移动用户识别码(IMSI)、国际移动装备标识码(IMEI)、媒体接入控制(MAC)地址等，以使网络侧能够据此确定唯一对应的移动终端。步骤12，所述定位装置根据所述定位请求，获得多个小区向所述移动终端发射的下行信号的发射强度以及所述下行信号在所述移动终端处的接收强度，所述多个小区包括所述移动终端的服务小区和相邻小区。这里，所述多个小区的数量大于等于3个，具体包括所述移动终端的服务小区和相邻小区。这些小区通常在地理位置相邻。在移动终端处于空闲状态时，其服务小区通常被称为驻留小区。由于移动终端在处于业务状态时，将周期性地向网络侧上报测量报告，该测量报告中包括有其测量得到的服务小区以及邻区的信号接收强度等信息；而移动终端在处于空闲状态时，通常不会主动向终端上报上述信息。为获得信号接收强度，本实施例在步骤12中，首先判断所述移动终端是否处于业务状态：如果所述移动终端处于业务状态时，则获得各个小区向所述移动终端发射的下行信号的发射强度，以及，从所述移动终端上报的测量报告中获得所述移动终端对各个小区的下行信号的接收强度；如果所述移动终端处于空闲状态，则通过触发所述移动终端进行位置更新；定位装置还可以获得在位置更新过程中网络侧的各个小区向所述移动终端发射的下行信号的发射强度；同时，由于移动终端在位置更新过程中，将向网络侧上报对各个小区的下行信号的接收强度，因此定位装置可以根据移动终端的上报，获得所述移动终端对各个小区的下行信号的接收强度。这里，信号强度可以用接收电平或发射电平来表征。步骤13，所述定位装置根据各个小区的所述下行信号的发射强度、接收强度以及预先确定的无线信号传输的路径损耗模型，计算所述移动终端与对应小区基站之间的距离。这里，根据下行信号的衰减程度，利用路径损耗模型计算得到移动终端与小区基站之间的距离。路径损耗模型可以采用诸如自由空间模型、布灵顿模型、EgLi模型、哈塔(Hata)模型、哈塔-奥村(Hata-Okumura)模型等。由于每个小区基站通常都有其特定周边环境，优选地，本实施例可以针对具体小区基站进行路测，根据路测的统计结果，对所采用的路径损耗模型进行修正，使之更能符合该小区基站的实际情况，进而在步骤13中，可以利用修正后的该小区基站的路径损耗模型，计算所述移动终端与该小区基站之间的距离。例如，Hata模型的路径损耗PL(d)的一种计算公式为：PL(d)＝69.55+26.16lg(f)-13.82lg(hb)-a(hme)+(44.9-6.55lg(hb))lg(d)其中，上述公式中，各个参数的物理意义如下：d：收发天线之间的距离，单位Km；f：中心频率，单位MHz；hb：基站天线高度，单位m；hme：移动台天线高度；a(hme)：移动台天线高度校正因袭，是覆盖区范围的函数；其中：a(hme)＝(11×lg(f)-0.7)hme-(1.56×lg(f)-0.8)根据相关协议的规定，不同无线通信系统中终端向网络侧反馈的邻区数量可以不同。例如，在GSM系统中终端反馈的邻区数量可能多达6个。考虑到计算的复杂度以及必要性，本实施例可以不对所有邻区均进行上述距离计算。优选地，本实施例可以选择出接收信号质量较好的邻区进行计算，例如，在计算所述移动终端与各个小区基站之间的距离中，可以选择出信号强度大于预设门限的接收强度，进而根据所选择的接收强度、与所选择的接收强度对应的发射强度、以及所述路径损耗模型，计算所述移动终端与对应小区基站之间的距离。具体的，所述门限可以根据具体无线通信系统中的信号强度来确定。或者，本实施例也可以根据小区下行信号接收强度的大小，选择出预定数量(大于等于3)的接收强度，例如选择出3个接收强度值，分别对应于三个小区，进而基于所选择出的接收强度，进行所述距离的计算。步骤14，所述定位装置根据各个小区基站的地理位置、以及计算得到的所述移动终端与各个小区基站之间的距离，确定所述移动终端当前的地理位置。在步骤14中，本实施例可以将小区基站的地理位置为圆心、所述移动终端与该小区基站之间的距离为半径，得到一个圆形或扇形覆盖区域。例如，在发射所述下行信号的小区天线为全向天线时，将得到一个圆形覆盖区域；在小区天线为非全向天线时，根据该小区天线在水平方向图上的覆盖角度，将得到一扇形覆盖区域。然后，根据所获得的各个小区的所述覆盖区域，确定所述覆 盖区域之间的重叠区域，所述重叠区域即为所述移动终端当前的地理位置，该重叠区域可以是具有一定面积的区域，也可能是一个点。这里，还可以进一步以所述重叠区域中心点的位置坐标，作为所述移动终端当前的地理位置。为提高距离计算的准确性，本实施例在上述步骤13中，针对移动终端与每个小区基站之间的距离，可以基于获得的两组以上的信号强度数据组进行多次计算，最终采用低通滤波方式对多个计算结果进行处理，处理后得到的最终结果，作为移动终端与该小区基站之间的距离。这里，每组信号强度数据组，可以包括在一次位置更新过程中获得的小区的下行信号的发射强度以及在所述移动终端处的接收强度，或者包括在一个预设时间段内小区下行信号的发射强度以及从终端测量报告中提取的该小区的下行信号接收强度。这里，预设时间段通常是一个较短时间，例如50ms内，以减少终端在此时间段内可能发生的移动对测量结果的影响。此时，上述步骤13具体可以包括：A)获得一个小区的N组信号强度数据组，所述信号强度数据组包括该小区的下行信号的发射强度以及在所述移动终端处的接收强度，这里N≥2；B)根据所述路径损耗模型，计算得到各组信号强度数据组对应的传输距离n表示第n组信号强度数据组，从而得到N个传输距离。C)按照公式迭代计算得到所述移动终端与对应小区基站之间的距离dN，其中α为预设的滤波系数，通常可以是0～1之间的一个数值。从以上所述可以看出，本发明实施例基于小区下行信号发射强度和移动终端的下行信号接收强度，利用无线信号的传播模型，得到移动终端与各个小区基站的距离，进而根据所述距离获得移动终端的地理位置信息。由于本发明实施例仅需要网络侧与终端之间的无线信号即可实施，因此不需要安装额外的GPS芯片等硬件，从而可以节约硬件成本。同时，本发明实施例利用现有网络的信号处理机制，如位置更新机制或测量报告上报机制，不需要对现有网络的协议处理机制做任何改动，即可获得终端的位置，因此其实现方式较为简洁，并能够很好地兼容现有网络协议标准。为更好地理解本发明上述实施例，以下通过一个GSM系统举例，对上述 实施例作更为具体的说明。为清楚起见，下面针对GSM系统描述本实施例的某些方面，并且在下面的大部分描述中使用GSM术语。首先，引入一个定位装置(LC，LocationCenter)网元，给出本例子的整个系统框图，请参考图2所示MSC与多个基站控制器(BSC)连接，每个BSC下面又可以接多个基站收发信机(BTS)。移动终端与BTS之间通过Um接口进行无线通信。本例子中，LC具体可以位于MSC中，当然还可以位于其他网元中。在进行位置定位之前，需要获得小区识别码(CI)等邻区关系、下行信号发射、接收电平等信息。如果移动终端处于空闲模式，网络侧通过触发终端进行位置更新，在位置更新过程中获得邻区关系以及发射、接收电平，其中，接收电平具体可以从终端在独立专用控制信道(SDCCH，Stand-AloneDedicatedControlChannel)上的测量报告中获得；如果移动终端处于进行业务的模式，则网络侧可以从终端周期性上报的最新测量报告中，直接获知邻区关系以及发射、接收电平等信息，其中，接收电平具体可以从终端在业务信道(TCH，TrafficChannel)上的测量报告中获得。通常，本例子中，位置定位总是由LC发起，具体可以包括以下步骤：步骤a)，LC根据用户请求，发起位置定位过程。步骤b)，LC向MSC发送位置定位请求，要求MSC准备相关参数。步骤c)MSC判断终端的当前工作状态：如果终端处于空闲状态，则MSC会要求发起位置更新过程，则进入步骤d，实现终端向网络侧的接收电平参数上报；如果终端处于业务状态，则可以直接从网络侧接收到的测量报告中获得接收电平，然后进入步骤d。这里，移动终端的邻区最大上报数遵循相关协议的规定。步骤c)，MSC向BSC发送位置定位请求，要求BSC准备参数；BSC向对应的BTS发送位置定位请求，在获知终端的驻留小区后，可确定此小区的邻区关系，进而获得终端在位置更新过程中上报的相关接收电平，并将获得的相关参数通过MSC反馈给LC，然后进入步骤d。步骤d)，LC获知小区信息和发射、接收电平，假设这里共获得包括服务小区、第一邻区和第二邻区在内的共三个小区的相关信息。此时，可以按照以 下公式，计算得到这三个小区与终端之间的距离：PL(dserv)＝Pt-serv-Pr-servPL(dneib1)＝Pt-neib1-Pr-neib1PL(dneib2)＝Pt-neib2-Pr-neib2其中，PL(d)表示预先确定的无线信号传输的路径损耗模型，该模型可以通过对实际环境的测试来事先建模好；Pt-serv、Pt-neib1和Pt-neib2分别表示服务小区、第一邻区和第二邻区下行信号的发射功率；Pr-serv、Pr-neib1和Pr-neib2分别表示服务小区、第一邻区和第二邻区下行信号在移动终端处的接收电平；dserv、dneib1和dneib2分别表示移动终端与服务小区、第一邻区和第二邻区之间的距离。步骤f)，如图3所示，以各个小区基站为圆心，以对应的距离dserv、dneib1和dneib2为半径，得到三个圆，这三个圆之间的重叠区域，如图3中所示的阴影填充部分，即为移动终端当前的地理位置。通过以上步骤，本实例能够定位并实时跟踪移动终端当前的地理位置。请参照图4，本发明实施例还提供了一种定位装置，该装置包括：请求接收单元，用于接收针对一移动终端的定位请求；信号强度获得单元，用于根据所述定位请求，获得多个小区向所述移动终端发射的下行信号的发射强度以及所述下行信号在所述移动终端处的接收强度，所述多个小区包括所述移动终端的服务小区和相邻小区；距离计算单元，用于根据各个小区的所述下行信号的发射强度、接收强度以及预先确定的无线信号传输的路径损耗模型，计算所述移动终端与对应小区基站之间的距离；位置确定单元，用于根据各个小区基站的地理位置、以及计算得到的所述移动终端与各个小区基站之间的距离，确定所述移动终端当前的地理位置。根据终端的不同工作状态，获得接收信号强度的方式可以有所区别。此时，所述信号强度获得单元，具体用于判断所述移动终端是否处于业务状态：在所述移动终端处于业务状态时，获得各个小区向所述移动终端发射的下行信号的发射强度，以及，从所述移动终端上报的测量报告中获得所述移动终端对各个小区的下行信号的接收强度；在所述移动终端处于空闲状态时，通过触发所述移动终端进行位置更新， 获得在位置更新过程中，各个小区向所述移动终端发射的下行信号的发射强度、以及所述移动终端上报的对各个小区的下行信号的接收强度。为减少计算量，本实施例中所述距离计算单元，在计算所述移动终端与各个小区基站之间的距离中，选择出大于预设门限的接收强度，进而根据所选择的接收强度、与所选择的接收强度对应的发射强度、以及所述路径损耗模型，计算所述移动终端与对应小区基站之间的距离。为提供距离的计算准确性，本实施例中采用滤波方式进行计算处理，此时所述距离计算单元，具体用于：获得一个小区的N组信号强度数据组，所述信号强度数据组包括小区的下行信号的发射强度以及在所述移动终端处的接收强度，N≥2；根据所述路径损耗模型，计算得到各组信号强度数据组对应的传输距离n表示第n组信号强度数据组；按照公式迭代计算得到所述移动终端与对应小区基站之间的距离dN，其中α为预设的滤波系数。本实施例中所述终端的当前地理位置可以是一个点或者是一定区域范围，即一个面，具体的，所述位置确定单元，可以以小区基站的地理位置为圆心、所述移动终端与该小区基站之间的距离为半径，获得对应小区的一个覆盖区域；然后，根据所获得的各个小区的所述覆盖区域，确定所述覆盖区域之间的重叠区域，得到所述移动终端当前的地理位置。最后，本发明实施例还提供了一种移动终端，该终端包括以上所述的定位装置，还可以包括其它实现无线通信的各种单元，此处不再赘述。此说明书中所描述的许多功能部件都被称为模块，以便更加特别地强调其实现方式的独立性。本发明实施例中，模块可以用软件实现，以便由各种类型的处理器执行。举例来说，一个标识的可执行代码模块可以包括计算机指令的一个或多个物理或者逻辑块，举例来说，其可以被构建为对象、过程或函数。尽管如此，所标识模块的可执行代码无需物理地位于一起，而是可以包括存储在不同位置上的不同的指令，当这些指令逻辑上结合在一起时，其构成模块并且实现该模块的规定目的。实际上，可执行代码模块可以是单条指令或者是许多条指令，并且甚至可以分布在多个不同的代码段上，分布在不同程序当中，以及跨越多个存储器设备分布。同样地，操作数据可以在模块内被识别，并且可以依照任何适当的形式实现并且被组织在任何适当类型的数据结构内。所述操作数据可以作为单个数据集被收集，或者可以分布在不同位置上(包括在不同存储设备上)，并且至少部分地可以仅作为电子信号存在于系统或网络上。在模块可以利用软件实现时，考虑到现有硬件工艺的水平，所以可以以软件实现的模块，在不考虑成本的情况下，本领域技术人员都可以搭建对应的硬件电路来实现对应的功能，所述硬件电路包括常规的超大规模集成(VLSI)电路或者门阵列以及诸如逻辑芯片、晶体管之类的现有半导体或者是其它分立的元件。模块还可以用可编程硬件设备，诸如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备等实现。以上所述仅是本发明的实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。