[实用新型]混合定位系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及无线通讯技术领域，特别涉及一种混合定位系统。

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移动互联网业务之一。无论在室内还是室外(进一步包括市区、郊区和农村)环境下，快速准确地获得移动终端的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测量确定移动终端位置，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。

目前的定位技术主要可以分为三类：

(1)基于基于网络的定位技术，如基于Cell-ID和时间提前量(TA)的方法、上行链路信号到达时间(TOA)方法、上行链路信号到达时间差(TDOA)方法以及上行链路信号到达角度(AOA)方法，这些解决方案需要对现有网络做部分改进，但却可以兼容现有移动终端；

(2)基于移动台的定位方法，用于GSM中的下行链路增强观测时差定位方法(E-OTD)、用于WCDMA下行链路空闲周期观测到达时间差方法(OTDOA-IPDL)等；

(3)卫星定位系统，以GPS、GLONASS、GALILEO、BEIDOU、QZSS等为代表，移动台和网络侧集成了卫星定位的辅助设备。

下面分别介绍几种目前常用的定位技术：

(1)基于CELL ID的定位技术

CELL ID由位置识别码LAI和小区识别码CI构成，是一种只有一个基站信号的情况下对MS进行定位的方法。在网络中，BSC会在MS的位置更新、呼叫处理、短消息传送以及切换等过程中将用户所在基站扇区的CELL ID传送给MSC，根据当前移动台所连接的蜂窝基站的位置来确定MS的位置。

这种方法实现简单，终端侧不需要做任何硬件和软件的修改，网络侧也不需要增加新的网络设备，就可以对MS进行定位。但定位精度不高，取决于蜂窝小区的半径，在基站密集的城市区域，定位精度可达400m，但在基站密度较低的郊区，定位精度非常低，因此此定位技术只能提供对定位精度要求不高的定位业务。

(2)基于AOA的定位技术

基于信号入射角度的定位方法。由两个或更多基站通过测量接收信号的到达角度来估计移动台的位置。接收机通过天线阵列测出电波的入射角，从而构成一根从接收机到发射机的径向连线，即侧位线，移动台的坐标可通过两根侧位线的交点获得。

这种方法为了测量电波的入射角度，接收机必须配备方向性强的天线阵列，或者安装智能天线。在障碍物较多的环境中，由于存在多径效应，误差增大，定位精度较低，尤其当MS离基站较远时，基站定位角度的微小偏差都会导致侧位线距离的较大误差。还有当移动台位于两个基站连接的直线上时，将无法锁定移动台的位置。

(3)基于TOA的定位技术

基于电波传播时间的定位方法，同时也是三基站定位方法，需要同时有三个位置已知的基站合作才能进行定位。移动台测量基站的下行导频信号的到达时间，然后乘以电磁波传播的速度(一般以光速计算)，即得到MS到基站的距离，建立方程组得到移动台的位置。

此方法距离的计算完全依赖于时间，所以对系统的时间同步要求很高，一般很小的时间误差都会放大很多倍，因此单纯的TOA实际应用中很少。

(4)基于TDOA的定位技术

通过检测移动台信号到达两个基站的时间差来确定移动台的位置，移动台必定位于两个基站为焦点的双曲线方程上，确定移动台的位置坐标需要建立两个以上双曲线方程，也就是说至少需要三个以上的基站接收到移动台信号，而两个双曲线的焦点即为移动台的位置坐标。

此方法不但不要求知道信号传播的具体时间，还可以消除或减少在接收机上由于信道产生的共同误差，在通常情况下，定位精度高于TOA。但由于功率控制造成离服务基站近的移动台发射功率小，使得相邻基站接收到的功率非常小，造成比较大的测量误差，即相邻基站的SNR太小带来的测量误差。目前针对这种情况已有了一些解决办法，例如在特定呼叫时将移动台的发射功率瞬间调到最大，可以提供定位精度，但会对网络容量有一定程度的影响。

(5)基于E-OTD的定位技术

是从测量时间差发展而来的，OTD指测量所得的时间量，E-OTD指测量的方式。对于同步网，手机测量几个BTS信号的相对到达时间；对于非同步网，信号同时还需要被一个位置已知的LMU接收。确定了BTS到手机的信号传输时间，则可确定BTS与手机之间的几何距离，然后根据此距离进行计算，最终确定手机的位置。