定位网覆盖距离的获取方法、装置和计算机设备与流程

本发明涉及无线通信网络的定位领域，特别是涉及定位网覆盖距离的获取方法、装置和计算机设备。

背景技术

随着无线通信技术的发展和数据处理能力的提高，基于位置的服务成为最具发展潜力的业务之一。无论在室内还是室外环境下，快速准确地获得位置信息和提供位置服务的需求变得日益迫切。通信和定位两大系统正在相互融合、相互促进。利用无线通信和参数获取确定位置，而定位信息又可以用来支持位置业务和优化网络管理，提高位置服务质量和网络性能。所以，在各种不同的无线网络中快速、准确、健壮地获取位置信息的定位技术及其定位系统已经成为当前的研究热点。

随着位置服务需求的不断增长，定位技术尤其是室内定位得到越来越多的重视。国际标准化组织3gpp正在推进高精度室内定位的立项工作，涉及prs-beacon(即positioningreferencesignal-beacon，中文意为：只发送定位参考信号的信标)、otdoa(即observedtimedifferenceofarrival，中文意为：到达时间差定位法)、ecid(即enhancedcell-id，中文意为：增强型基地台中心定位法)等关键技术。未来将扩展研究范围，深入研究高精度地面定位网，包括基站部署、网元规划以及路径拟合等技术。

传统技术中，基于prs的定位网，通常是利用通信基站来布局定位网。但在利用通信基站布局定位网时，存在定位信号的覆盖距离获取不准确的问题。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述问题，提供一种定位网覆盖距离的获取方法和装置，旨在实现定位网中准确获取定位信号的覆盖距离。

本发明采取的技术方案如下：

一种定位网覆盖距离的获取方法，所述方法包括：

获取定位场景参数及信号特征参数；

根据所述定位场景参数和信号特征参数，获取定位信号的自由空间损耗值；

根据所述自由空间损耗值获取定位信号的覆盖距离。

一种定位网覆盖距离的获取装置，所述装置包括：

参数获取模块，用于获取定位场景参数及信号特征参数；

损耗值获取模块，用于根据所述定位场景参数和信号特征参数，获取定位信号的自由空间损耗值；

覆盖距离获取模块，用于根据所述自由空间损耗值获取定位信号的覆盖距离。

一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述方法的步骤。

本发明提供的一种定位网覆盖距离的获取方法、装置和计算机设备，通过获取定位网中定位场景参数及信号特征参数；根据所述定位场景参数和信号特征参数，获取定位信号的自由空间损耗值；根据所述自由空间损耗值获取定位信号的覆盖距离，相较于传统技术中通过通信基站来布局基于prs信号的定位网，本发明获取的特定场景下定位信号的覆盖距离更准确，从而使定位基站部署更合理，减小部署成本。

附图说明

图1为本发明提供的定位网覆盖距离的获取方法一个实施例的流程图；

图2为本发明提供的定位网覆盖距离的获取方法一个较佳实施例的流程图；

图3为本发明提供的定位网覆盖距离的获取方法实施例的第一种情形场景图；

图4为本发明提供的定位网覆盖距离的获取方法实施例的第二种情形场景图；

图5为本发明提供的定位网覆盖距离的获取方法实施例的第三种情形场景图；

图6为本发明提供的定位网覆盖距离的获取装置一个实施例程序模块架构图；

图7为本发明提供的定位网覆盖距离的计算机设备一个实施例的内部结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在定位网中，定位基站的部署需要充分考虑定位信号所能覆盖的距离和范围，但定位信号所能覆盖的距离和范围，不但与定位信号自身强弱有关，还要受需要部署定位基站的具体环境的影响，因此，定位网中定位基站的部署，需要根据具体场景需求确定合理部署方案，才能既提供高质量的定位服务，又能减小部署成本，使定位网最优化，提高综合效益。

3gpp组织对prs-beacon技术立项，研究基于prs的定位网技术，prs定位网的部署需要充分研究特定场景下定位信号所能覆盖的范围。

传统技术中，通常是利用通信基站来布局定位网，但由于定位距离与通信距离本质上是有区别的，在利用通信基站布局定位网时，就会存在定位基站部署中定位信号传播距离获取不准确，从而导致定位网中定位基站的部署不合理，进一步导致定位网没有达到最优化，造成资源和部署成本的浪费。

具体来说，对于通信功能的实现，通信距离的获取要确保lte(即longtermevolution，中文意为：通用移动通信技术的长期演进)信号的每一路子载波信号都能够正常接收并解调，由于发送数据调制在每一个子载波上，并在接收端进行解调，其通信信号覆盖距离取决于每一路子载波的传播距离，记第k路子载波通信传播距离为dk，1≤k≤n，n为子载波个数，则通信网中通信信号传播距离可表示为：dc＝min(dk)，才能保证通信信号的正常接收并解调。

与通信信号的检测不同，定位信号传输无需对信号进行解调，即在最常用的时域相关检测法中，无需对接收信号载波携带的数据进行解调，只要当相关峰相对于噪声功率大于某一预设门限即可完成信号检测。因此定位距离的获取，不需要确保每一路子载波都必须正常接收，而是保证子载波叠加后总功率足够大，使得在做信号相关检测时，能够正常检测到定位信号即可，可见同等条件下，通过接收机做信号检测时，定位信号传播距离要远远大于通信信号的传播距离。

基于上述分析，本发明基于准确的定位网的定位信号的覆盖距离获取，提供一种定位网覆盖距离的获取方法。

如图1所示，在其中一个实施例中，提供了一种定位网覆盖距离的获取方法，所述方法可应用于定位网的基站部署中，所述方法包括以下步骤：

s1、获取定位场景参数及信号特征参数。

所述定位场景参数是指在传播过程中影响到定位信号的场景参数，所述信号特征参数是定位信号的特征参数。

在其中一个实施例中，步骤s1包括：

s11、获取定位场景参数，所述定位场景参数包括定位信号在传播过程中的信道噪声功率、定位信号检测门限、所有障碍物路损。

在本实施例中，所述定位网是基于prs-beacon技术构成的定位网，prs-beacon只生成定位信号prs，无通信功能，prs信号的生成包括编码、调制、ifft快速傅里叶逆变换、fft快速傅里叶变换、解调以及解码等过程。本发明中假定prs-beacon定位网能覆盖室内外。

在本实施例中，信道噪声包括人为噪声、自然噪声以及内部热噪声等所有可能遇到的噪声，所述信道噪声功率是指定位信号在传播过程中所有噪声功率之和。

在本实施例中，所述定位信号检测门限，是指定位网中接收机接收到的能够进行定位检测的最小信号功率，即定位网中接收机的接收端进行相关检测、能识别出含有信号的相关峰值的最小的信干噪比门限，小于所述信干噪比门限的成分视为噪声，大于所述信干噪比门限的成分视为信号。所述相关检测，指定位网中获取定位网覆盖距离及提供位置服务时对相关设备或物体进行的定位信号的检测。相关检测最小信干噪比，与定位信号一个周期内符号长度有关，一个周期内符号数越多，其信号的相关性越好，相关检测所需最小信干噪比越小。

所述障碍物包括但不限于以下几种：门、窗户、墙、桌椅以及其他办公设施等，障碍物路损，是指获取定位信号在传播路径中遇到的各类障碍物的功率损耗，比如门、窗户、墙、桌椅等各自在定位信号传播过程中，当定位信号穿透所述障碍物时，对定位信号造成的功率损耗。

具体来说，获取并确定定位场景参数：包括获取信道噪声功率pn；定位信号检测的最小门限t，所述最小门限t随定位信号一个周期内的符号长度增加，该值减小，记定位信号一个周期内的符号数为n时，门限为tn；天线增益g，定位信号传播过程中遇到的某种障碍物造成的路损记为l。

其中，天线增益g是指：在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比，它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力，它是选择基站天线最重要的参数之一。增加天线增益就可以在一确定方向上增大网络信号的覆盖范围，或者在确定范围内增大增益余量、增大范围内的信号强度增强。相同的条件下，增益越高，电波传播的距离越远。因此，在一般在无线网络中，都会采用天线增益，从而增大信号覆盖范围或使信号强度增强。

s12、获取信号特征参数，所述信号特征参数包括定位信号的频域资源、时域资源、每一路子载波功率及天线增益。

其中，定位信号的频域资源和时域资源，简单来说，lte中，资源re可以看成是一个二维的平面，每个re可以看成一个小方格。资源在传输过程中就是不断传输小方格的过程。其中，所述re(英文即：resourceelement)：指频率上一个子载波及时域上一个symbol(即也叫datasymbol，数据符号)，称为一个re。

时域就是横坐标，一个个连续的小方格随着时间的推移不停的传输，频域就是纵坐标，表示在某一时刻能同时传输多少个小方格(也就是带宽)，rb(即resourceblock，中文意为：资源块)：频率上连续12个子载波，时域上一个slot(slot指的是时隙)，称为1个rb。

在本实施例中，所述定位信号的频域资源即指频率的频域资源块数，以及时域资源在一个周期内的数据符号的符号数。假定定位信号所占据的频域资源块rb数量为m，其子载波数即为12m，每一路子载波功率pk，时域资源的符号数即定位信号一个周期内的数据符号的符号数为n。

s2、根据所述定位场景参数和信号特征参数，获取定位信号在自由空间传播中的自由空间损耗值。

所述自由空间就是指周围为无限大真空时的电波传输，它是理想传播条件。电波在自由空间传播时，其能量既不会被障碍物吸收，也不会反射或散射，也可以理解为：无任何衰减、无任何阻挡、无任何多径的传播空间。但在实际中，无线通信要受到各种外界因素的影响，如大气、遮挡物、多径等造成的损耗，在本步骤中，以理想状态为例。

所述自由空间损耗值，是指定位信号在传播过程中除障碍物遮挡损耗以外、在自由空间传播中路损部分的损耗值。由于电磁波在穿透任何介质的时候都会有损耗，自由空间损耗描述了定位信号的电磁波在空气中传播时候的能量损耗。

在一个实施例中，所述步骤s2包括：

s21、根据所述定位信号检测门限和信道噪声功率，获取定位网中接收机接收到的能够进行定位检测的最小信号功率；

在一个实施例中，获取定位网中接收机接收到的能够进行定位检测的最小信号功率，获取公式为：pr＝t·pn，公式(1)；

公式(1)中，pr为定位网中接收机接收到的能够进行定位检测的最小信号功率，t为相关检测的最小信干噪比，pn为定位信号一个周期内的符号数为n时的信道噪声功率，t·pn表示t与pn的乘积；

具体来说，获取定位信号覆盖距离时，记相关检测的最小信干噪比为t，噪声功率为pn，则接收机接收到的能够进行相关检测的最小信号功率为：pr＝t·pn。

s22、根据所述每一路子载波功率，获取定位信号的信号发射功率；

在一个实施例中，根据定位信号每一路子载波发射功率，获取定位信号发射功率，获取公式为：

公式(2)中，ps为定位信号发射功率，pk为第k路子载波发射功率，m为频域资源块数；

此处，在另一个实施例中，也可以根据定位信号的频域资源块数，获取定位信号发射功率，即将定位信号的频域资源块数相加，获取定位信号发射功率。

s23、根据所述所有障碍物路损、最小信号功率、信号发射功率和天线增益之间的关联性关系，获取定位信号在自由空间传播中的自由空间损耗值。

在一个实施例中，获取定位信号在自由空间传播中的自由空间损耗值，获取公式为：pl＝ps+g-l0-pr，公式(3)；

公式(3)中，pl为自由空间损耗值，g为发射天线增益，l0为所述定位信号在传播过程中遇到的所有障碍物路损之和，pr为所述最小信号功率。

具体来说，记所述的接收信号功率为pr，所述的定位信号传播时障碍物路损

之和为l0，则定位信号的路损余量，即定位信号在自由空间的路损部分可表

示为：

pl＝ps+g-l0-pr。

其中，障碍物路损之和，是指根据所述所有障碍物路损，获取定位信号传播过程中的所有障碍物路损之和。

在本实施例中，所述障碍物路损之和，指定位信号在传播过程中，穿透各类障碍物阻挡时造成的能量损耗之和，所述障碍物包括但不限于以下材质：玻璃窗(2-4db)、混凝土墙(13-18db)、石膏板墙(3-5db)、金属板房(12-15db)、木门(3-5db)等，用l0表示障碍物路损之和，用l1、l2、l3、…，表示定位信号在传播过程中遇到的各个障碍物路损，则l0＝l1+l2+l3+…。

s3、根据所述自由空间损耗值获取定位信号的覆盖距离。

在一个实施例中，所述步骤s3包括：根据所述自由空间损耗值和定位信号自由空间损耗值公式之间的关系，获取定位信号的覆盖距离。

所述定位信号的覆盖距离，是指获取定位网中定位信号的传播距离，具体来说，是指定位信号经过天线增益、自由空间衰落、障碍物遮挡损耗传递到接收端，并能在接收端与本地模板信号通过时域相关法有效检测出其所在相关峰的最远的传播距离，因此，获取定位信号的传播距离要经过以下过程：

1)获取障碍物路损之和；

2)获取自由空间损耗值；

3)获取天线增益；

4)获取定位信号传播距离。

在一个实施例中，所述根据所述自由空间损耗值和定位信号自由空间损耗值公式之间的关系，获取定位信号的覆盖距离的步骤包括：根据定位信号自由空间损耗值公式：pl＝32.44+20logd+20logf，公式(4)，结合步骤s2的实施例中获取的自由空间损耗值，导出定位信号传播距离的获取公式为：

公式(4)中pl为自由空间损耗值；

公式(4)和公式(5)中，d为定位信号的传播距离，f为定位信号工作频率，所述定位信号传播距离即为定位信号的覆盖距离，也即定位网的覆盖距离。

其中，所述自由空间损耗值公式，是指自由空间损耗描述了电磁波在空气中传播时候的能量损耗，电磁波在穿透任何介质的时候都会有损耗，是一个固定公式，原始自由空间损耗公式：空间损耗＝20lg(f)+20lg(d)+32.44；f为频率，单位：mhz；d为距离，单位：km。具体使用时，根据不同的场景可以选择不同的模型使用，但都不会脱离这个原始公式，本实施例中采取原始的计算公式。

在一个实施例中，为了更准确的确定定位网的覆盖距离，所述步骤s3还包括：

根据至少两次定位信号的传播距离取平均值，获取定位信号的平均覆盖距离。

请参阅图2，在一个实施例中，在获取定位信号传播距离时，为了使获取的定位信号传播距离进一步更准确，采取取多次信号传播距离平均值，即采取定位信号平均传播距离来确定定位信号的覆盖距离，比如，在获取定位信号覆盖距离时，取j次定位信号传播距离的获取平均值，则定位网中定位信号的覆盖距离的获取公式为：

公式(6)中，为j次定位信号平均传播距离，di为第i次获取的定位信号传播距离。

在一个实施例中，所述根据所述自由空间损耗值和定位信号自由空间损耗值公式之间的关系，获取定位信号的覆盖距离的步骤之后还包括：根据所述定位信号的覆盖距离形成定位网中基站部署的方案。

根据获取的定位信号在某个特定场景下定位信号的覆盖距离，形成定位基站在该特定场景下的部署方案，在该具体场景中应该在什么位置部署定位基站、基站之间各自距离多远部署形成定位网，能确保定位信号的顺利检测到，从而提供高质量的定位服务，又能节约部署成本，从而提高综合效益。

进一步的，还可以根据所述平均覆盖距离形成定位网中基站部署的方案。

为了更清楚的理解上述方案，以下以不同场景的具体情形来描述上述方法：(一)、信号传播无障碍物遮挡。

如图3所示，定位场景为室外，定位基站与终端之间无障碍物遮挡，定位信号为prs下行定位参考信号，prs每次发送符号长度为n1，其定位检测门限为工作频率为f1，子载波发射功率为资源块数为m1，天线增益为g1，信道噪声功率为则其定位信号覆盖距离获取过程如下：

(1)定位信号传播过程中，无障碍物遮挡，其障碍物路损为l0＝0；

(2)定位检测的最小信号功率为信号发射功率为获取信号的自由空间损耗值：

(3)则定位信号传播的覆盖距离可表示为：

重复(1)，(2)，(3)过程j次，获取定位信号在该场景中的传播平均距离表示为：

(二)、信号传播存在一扇木门遮挡。

如图4所示，定位场景为室内，基站与终端之间存在一扇木门阻挡，信号穿透木门后继续传播，木门路损为l1，定位信号为prs下行定位参考信号，prs每次发送符号长度为n2，其定位检测门限为定位检测的门限为工作频率为f2，子载波发射功率为资源块数为m2，天线增益为g2，信道噪声功率为则其定位信号传播距离获取过程如下：

(1)信号传播穿透木门，损耗l1，其路损之和为l0＝l1；

(2)定位检测的最小信号功率为信号发射功率为获取定位信号的自由空间损耗值：

(3)定位信号传播的覆盖距离可表示为：

重复(1)，(2)，(3)过程j次，获取定位信号在该场景中的覆盖平均距离表示为：

(三)、信号传播存在一扇木门及一面墙遮挡。

如图5所示，定位场景为室内，基站与终端之间存在一扇木门及一面混凝土墙阻挡，信号穿透后继续传播，木门路损为l1，混凝土墙路损为l2，定位信号为prs下行定位参考信号，prs每次发送符号长度为n3，其定位检测门限为定位检测的门限为工作频率为f3，子载波发射功率为资源块数为m3，天线增益为g3，信道噪声功率为则其定位信号覆盖距离获取过程如下：

(1)信号传播穿透木门损耗l1，穿透混凝土墙损耗为l2，其路损之和为l0＝l1+l2；

(2)定位检测的最小信号功率为信号发射功率为获取信号的自由空间损耗值：

(3)定位信号传播的覆盖距离可表示为：

重复(1)，(2)，(3)过程j次，获取出定位信号在该场景中的覆盖平均距离表示为：

由上可知，本发明提供的一种定位网覆盖距离的获取方法，通过获取定位场景参数及信号特征参数；根据所述定位场景参数和信号特征参数，获取定位信号的自由空间损耗值；根据所述自由空间损耗值获取定位信号的覆盖距离，利用时域相关进行信号检测，通过利用定位信号的结构特点和prs信号良好的相关性，将接收到的定位信号与本地模板信号做相关，根据定位信号检测的最小信噪比，求出接收信号最小功率，再根据发射信号功率、障碍物路损之和以及天线增益算出自由空间损耗值，获取定位信号的覆盖距离，相较于现有技术中通过通信基站来布局基于prs技术的定位网，本发明的技术方案能够实现定位网覆盖距离的准确获取，从而使定位基站部署更合理，减小部署成本，提高综合效益。

如图6所示，在一个实施例中，提出了一种定位网覆盖距离的获取装置，所述装置包括：

参数获取模块10，用于获取定位场景参数及信号特征参数；

本实施例中，所述定位场景参数和信号特征参数根据具体定位场景和需求由技术人员设定，通过与终端连接的输入设备输入或者从与终端的网络接口连接的设备读取，由终端的中央处理器获取并存储在存储器中；

损耗值获取模块20，用于根据所述定位场景参数和信号特征参数，获取定位信号的自由空间损耗值；

本实施例中，所述自由空间损耗值由终端的中央处理器根据获取的定位场景参数及信号特征参数通过计算获取，主要由预先设定的程序计算获得；

覆盖距离获取模块30，用于根据所述自由空间损耗值获取定位信号的覆盖距离；

本实施例中，所述覆盖距离由终端的中央处理器根据计算获得的自由空间损耗值和定位信号自由空间损耗值公式之间的关系、计算获取并通过终端的显示单元显示出来，进一步的，还可以通过显示单元将本次覆盖距离涉及的定位场景参数和信号特征参数也一并显示出来。

在一个实施例中，所述参数获取模块10包括：

第一获取模块，用于获取定位场景参数，所述定位场景参数包括定位信号在传播过程中的信道噪声功率、定位信号检测门限、所有障碍物路损；

第二获取模块，用于获取信号特征参数，所述信号特征参数包括定位信号的频域资源、时域资源、每一路子载波功率及天线增益。

在一个实施例中，所述损耗值获取模块20包括：

最小信号功率获取单元，根据所述定位信号检测门限和信道噪声功率，获取定位网中接收机接收到的能够进行定位检测的最小信号功率；

信号发射功率获取单元，用于根据所述每一路子载波发射功率，获取定位信号的信号发射功率；

空间损耗值获取单元，用于根据所述所有障碍物路损、最小信号功率、信号发射功率和天线增益之间的关联性关系，获取定位信号在自由空间传播中的自由空间损耗值。

在一个实施例中，所述覆盖距离获取模块30还包括：

根据至少两次定位信号的覆盖距离取平均值，获取定位信号的平均覆盖距离。

在本实施例中，平均值的计算由终端的中央处理器计算获取，计算的定位信号的覆盖距离和平均覆盖距离的计算结果可以通过终端的显示单元显示出来。

在一个实施例中，本发明还提供一种计算机设备，请参阅图7，所述计算机设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述方法的步骤。

综上所述，本发明提供的一种定位网覆盖距离的获取方法、装置和计算机设备，通过获取定位场景参数及信号特征参数；根据所述定位场景参数和信号特征参数，获取定位信号的自由空间损耗值；根据所述自由空间损耗值获取定位信号的覆盖距离。本发明提供的定位网基站部署中定位信号覆盖距离的获取方法和装置，能够实现定位网中定位信号覆盖距离的准确获取，使定位基站部署更合理，使定位网最优化，从而减小部署成本，提高综合效益。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述程序可存储于一计算机可读取存储介质中，如本发明实施例中，该程序可存储于计算机系统的存储介质中，并被该计算机系统中的至少一个处理器执行，以实现包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-onlymemory，rom)或随机存储记忆体(randomaccessmemory，ram)等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。