[发明专利]由通信广播卫星信号辅助的地面移动通信网定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线电定位与通信技术领域，特别涉及地面移动通信网的无线电定位实现方法。

背景技术

地面移动通信网的无线电定位是指通过检测已知位置的基站和移动台之间传播的无线电波信号的特征参数来对移动台的距离或方向做出估计的方法和系统。已有的这类移动定位方法有：起源蜂窝小区(COO)定位；达到角(AOA)定位；到达时间(TOA)定位；到达时间差(TDOA)定位；增强观测时间差(E-OTD)定位和A-GPS(Assisted Global PositioningSystem)定位。其中，前五种方法是仅依靠移动通信网自身系统的无线电定位实施方法，定位精度一般在百米量级。最后一种A-GPS定位方法是网络辅助的GPS定位方法的简称，是一种结合了网络基站信息和GPS信息对移动台进行定位的技术，可以在TDS-CDMA，GSM/GPRS，WCDMA，CDMA2000网络中使用，其定位流程如下：

1.A-GPS手机首先将本身的基站地址通过网络传输到位置服务器。

2.位置服务器根据该手机的大概位置，传送与该位置相关的GPS辅助信息(如GPS的星历和方位俯仰角等)给手机。

3.该手机的A-GPS模块根据辅助信息接收GPS原始信号后解调信号，计算手机到卫星的伪距，并将有关信息通过网络传输到位置服务器。

4.位置服务器根据传来的GPS伪距信息和来自其他定位设备(如差分GPS基准站等)的辅助信息完成对GPS信息的处理，并估算出该手机的位置；

5.位置服务器将该手机的位置通过网络传输到定位网关或者应用平台。

综上，相比传统的GPS定位，A-GPS定位利用来自无线网络的重要信息加快了处理进程，提高了精度，但是要求用户需更换手机。

目前，上述这些方法在定位时，存在的主要问题是精度问题，影响的因素有：

(1)多址干扰

多址干扰：由于实际情况中，不同用户之间的扩频序列因为本身或者传输影响而不能实现完全正交，即互相关系数不为零。多址干扰(MAI)迫使通信系统采用了功率控制技术，而功率控制技术又导致了小区间信号的远近效应。在多站主动定位系统中，服务目标移动台的基站可以较好地接收信号，但非服务小区的基站若未采用抗多址干扰算法，则有可能无法捕获该移动台的信号，从而不能对其定位。

解决办法：主动定位系统可以通过提高移动台的发送功率、调整发射时刻、降低小区半径、增加服务信道等多种方法来抑制MAI。但被动定位系统则不能调用网络资源，也不能改变移动台的发送功率。有时考虑到隐蔽性，被动定位系统的天线可能不会太高、位置不能靠近基站。若为多站定位，则几何结构可能也不易选择最优的方式。总之，由于多种条件因素的限制，使得被动定位系统接收的手机信号功率较低，而且即使在一个小区内也会存在MAI及远近效应的现象。所以，被动定位系统的技术难度通常要比主动的高，可以采用GPS辅助基站的方式。

(2)多径干扰

在微小区环境中，多径干扰(MPI)是普遍存在的。多径会导致时延扩展、频率扩展和角度扩展。这对某些参数(如TOA、AOA等)的估计精度影响很大。

解决方法：降低多径影响的方法主要有频率估计和最小均方估计，还有另一些更有效的方法，如基于扩展卡尔曼滤波的延迟估计器也被用于多径信号的研究。

3)非视距传输

非视距传输指发射机发送的信号通过反射或散射的方式到达接收机。非视距传输(NLOS)的传播误差存在的原因是由于移动台和接收端之间存在高大的障碍物。接收端接收的移动台信号无直射信号，而只有反射或散射信号。在基于到达时间的定位体制中，由于无直射信号，接收端估计的信号时延为直射信号的时延加反射或散射造成的附加时延，该附加时延对定位精度的影响非常大。

解决方法：可用算法减少NLOS的影响。如首先利用概率定位和几何定位联合检测具有NLOS误差的测量值，再估计它们的NLOS传播误差的大小，然后更新这些测量值，最后利用概率定位算法重新估算源点位置。

首先由概率定位方法通过不同的加权方式获得一个包括了最佳估计结果的估计值集合，同样由几何定位方法也获得一个包括了最佳估计结果的估计值集合。然后选择两个集合中距离最近的元素决定概率定位中应当选用的加权矩阵，并用该加权矩阵重新利用概率定位方法估计移动台位置(该估计靠近移动台的真实位置)，再利用该估计结果判断哪些测量值具有NLOS误差，并估计NLOS误差的大小。最后更新这些具有NLOS误差的测量值，重新估计移动台位置，此为最终估计。

发明内容