專利名稱：可適用于td－scdma網(wǎng)絡(luò)的圓極化波定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其是利用電磁波極化性質(zhì)的無線定位技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前廣泛使用的GPS定位技術(shù)在室內(nèi)因為接收不到衛(wèi)星信號或者衛(wèi)星信號太弱而無法應(yīng)用，室內(nèi)定位可以采納的CELL-ID、TDOA等技術(shù)卻因定位精度太低而不能滿足用戶的需求?；跓o線局域網(wǎng)的定位方法實現(xiàn)時需要安裝大量的第三方設(shè)備，安裝和維護的代價都很昂貴，并且該技術(shù)環(huán)境影響較大，系統(tǒng)性能很不穩(wěn)定，嚴(yán)重影響定位精度的進一步提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種圓極化波室內(nèi)定位方法在室內(nèi)鋪設(shè)發(fā)射圓極化波的發(fā)射點，極化天線接收發(fā)射點的信號，利用其信號強度進行定位。因而減小了環(huán)境變化因素的影響，同時系統(tǒng)安裝維護花費的代價小且定位穩(wěn)定性高。
本發(fā)明的技術(shù)方案是在室內(nèi)鋪設(shè)發(fā)射圓極化波方向為正向的發(fā)射點，發(fā)射點發(fā)送圓極化波，極化天線接收圓極化波在偶數(shù)次反射時的信號強度，根據(jù)所需定位精度把室內(nèi)空間劃分為若干網(wǎng)格，測量網(wǎng)格中心對應(yīng)發(fā)射點的信號強度，將其輸入信號強度數(shù)據(jù)庫，當(dāng)移動終端接收到3個或者更多的發(fā)射點反射的信號時，移動端接收的信號利用地面基準(zhǔn)點的信號進行功率校正之后，利用最大似然匹配等方法在數(shù)據(jù)庫進行查詢得到幾組近似的數(shù)據(jù)，計算模塊運算得到定位結(jié)果，并將結(jié)果反饋給用戶。當(dāng)在其他通信網(wǎng)絡(luò)(如TD-SCDMA)中使用該定位服務(wù)時，用戶在輔助設(shè)備上發(fā)送定位請求；發(fā)射點及基準(zhǔn)點的信息通過輔助設(shè)備傳輸給移動終端，并由核心網(wǎng)將上述信息傳送到位置服務(wù)器。極化天線可安裝在移動終端上或者與移動端相連的輔助設(shè)備上。
本發(fā)明的有益效果是利用圓極化定位系統(tǒng)，實現(xiàn)室內(nèi)用戶終端的精確定位，系統(tǒng)安裝維護方便，定位穩(wěn)定，從而為各種基于位置的服務(wù)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)源。


圖1獨立使用極化波室內(nèi)定位時的服務(wù)體系結(jié)構(gòu)；圖2獨立使用極化波定位的定位流程圖；圖3在TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)中使用極化波定位的定位流程圖。
具體實施例方式
如圖1所示，描述了獨立使用極化波室內(nèi)定位系統(tǒng)時的服務(wù)體系結(jié)構(gòu)。在室內(nèi)鋪設(shè)發(fā)射圓極化波的發(fā)射點，以及基準(zhǔn)點，在獨立使用本系統(tǒng)的時候，發(fā)射點發(fā)射圓極化波，移動端采用藍牙或無線局域網(wǎng)等無線通信方式，控制發(fā)射點發(fā)射不同頻率的電磁波，通過區(qū)分電磁波的不同頻率，或者發(fā)射點發(fā)射單頻信號的碼分復(fù)用等方式來區(qū)分每個發(fā)射點；移動終端裝備與發(fā)射點匹配的極化天線并保證在室內(nèi)的任何位置能收到至少3個發(fā)射點發(fā)射的信號，同時移動終端集成基于定位的服務(wù)LBS(Location Based Service)和通信功能；基準(zhǔn)點裝備極化天線同時集成通信功能；位置服務(wù)器集成空間數(shù)據(jù)庫及信號強度數(shù)據(jù)庫，同時集成通信功能模塊、定位計算模塊及其數(shù)據(jù)反饋模塊。
當(dāng)在其它網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中使用極化波室內(nèi)定位服務(wù)時，如在GSM、CDMA、TD-SCDMA、LAN等通信網(wǎng)絡(luò)中使用本系統(tǒng)時，對發(fā)射點和基準(zhǔn)點的基本要求與獨立使用極化波室內(nèi)定位時的配置一樣；由于使用網(wǎng)絡(luò)的限制，比如TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)中移動端可能只具有通信功能，此時極化天線和LBS應(yīng)用程序可以集成在輔助設(shè)備上，移動端及輔助設(shè)備之間可以通過RS-232等方式相互通信；位置服務(wù)器可以放在網(wǎng)絡(luò)中的一個節(jié)點中，方便與移動端進行通信。
如圖2所示，描述了單獨使用本系統(tǒng)進行室內(nèi)定位時的定位處理流程圖。首先是由用戶終端發(fā)送定位請求信息到LBS，定位請求信息包括服務(wù)質(zhì)量要求如響應(yīng)時間等等；LBS指示移動端將發(fā)射點及其基準(zhǔn)點的信息發(fā)送到位置服務(wù)器中，這些信息包括發(fā)射點及基準(zhǔn)點的識別信息及其信號強度信息等等；位置服務(wù)器收到上述信息后，經(jīng)過功率校正，然后利用發(fā)射點的識別信息和校正后的信號強度信息在數(shù)據(jù)庫中搜索到最匹配的幾組數(shù)據(jù)，計算模塊利用這幾組數(shù)據(jù)通過計算得到最后定位結(jié)果，最終反饋給LBS并提供顯示給用戶。
如圖3所示，描述了在其他網(wǎng)絡(luò)(如TD-SCDMA)中使用極化波室內(nèi)定位的流程圖。用戶發(fā)送定位請求到輔助設(shè)備的LBS；輔助設(shè)備上的極化天線獲取發(fā)射點及其基準(zhǔn)點的識別信息和信號強度等信息，并通過RS-232、無線等傳輸方式將這些信息傳輸?shù)揭苿咏K端；移動終端通過Uu接口將信息傳送到基站；基站通過Iu接口將信息傳送到CN(Core Network核心網(wǎng))；位置服務(wù)器可以放在CN的一個節(jié)點上面，啟動位置服務(wù)器中的計算模塊，經(jīng)過匹配和計算后，得到移動終端位置信息，以及所在房間的空間數(shù)據(jù)等等反饋回輔助設(shè)備，輔助設(shè)備的LBS將其定位結(jié)果反饋給用戶。
初始化信號強度時將室內(nèi)環(huán)境劃分為一個一個的小網(wǎng)格，網(wǎng)格的大小可以根據(jù)定位所需精確度來確定；將每個網(wǎng)格的中心對應(yīng)的發(fā)射點的信號強度的數(shù)據(jù)添加到空間數(shù)據(jù)庫中。
每個網(wǎng)格數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫的信息如下表1所示表1數(shù)據(jù)庫存儲方式

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)布置和信號初始化測量完畢之后，依照上文所述的定位流程，移動端將測量到的至少3個發(fā)射點的信號強度及其基準(zhǔn)點的信號強度輸入到位置服務(wù)器中；計算初始化時基準(zhǔn)點的信號強度與實時的基準(zhǔn)點的信號強度的比值，將這個比值乘以實時的3個發(fā)射點的信號強度值，即得到校正的發(fā)射點的信號強度；之后再利用最大似然匹配等方法在數(shù)據(jù)庫中找到與校正后的發(fā)射點的信號強度最匹配的幾組數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)輸入到計算模塊，計算模塊依據(jù)這幾組數(shù)據(jù)與實際測量數(shù)據(jù)的近似程度，分配給這幾組數(shù)據(jù)相應(yīng)的權(quán)值，然后計算這幾組數(shù)據(jù)對應(yīng)的位置坐標(biāo)的加權(quán)平均值，將其作為待求移動終端的位置坐標(biāo)，并輸出該移動終端的位置坐標(biāo)，同時反饋給用戶。
本發(fā)明采用圓極化波定位方法，為室內(nèi)移動終端用戶提供精確的定位，從而為各種基于位置的服務(wù)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)源。該系統(tǒng)可供只需要室內(nèi)定位服務(wù)的用戶單獨使用，也可以基于其它無線通信網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合室外定位技術(shù)實現(xiàn)真正的無縫定位。可以應(yīng)用在百貨公司、超市、停車場等等場合。
權(quán)利要求
1.一種基于圓極化波的室內(nèi)終端定位方法，其特征在于在室內(nèi)鋪設(shè)發(fā)射圓極化波的發(fā)射點及基準(zhǔn)點；發(fā)射點發(fā)送圓極化波；極化天線接收圓極化波在偶數(shù)次反射時的信號強度并將其送入信號強度數(shù)據(jù)庫；初始化測量信號，用戶終端發(fā)送定位請求；當(dāng)終端接收到至少3個發(fā)射點發(fā)射的信號時，與基準(zhǔn)點的接收信號做功率校正；查詢信號強度數(shù)據(jù)庫，尋找匹配數(shù)據(jù)，計算模塊調(diào)用信號強度數(shù)據(jù)庫中的匹配數(shù)據(jù)計算終端位置信息，數(shù)據(jù)反饋模塊將計算結(jié)果即位置信息反饋給用戶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)終端定位方法，其特征在于發(fā)射點發(fā)射圓極化波的方向為正向。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)終端定位方法，其特征在于初始化過程包括把室內(nèi)空間劃分為若干網(wǎng)格，測量網(wǎng)格中心對應(yīng)發(fā)射點的信號強度，并將其添加到信號強度數(shù)據(jù)庫中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)終端定位方法，其特征在于當(dāng)在其他通信網(wǎng)絡(luò)中使用該定位服務(wù)時，用戶在輔助設(shè)備上發(fā)送定位請求；發(fā)射點及基準(zhǔn)點的信息通過輔助設(shè)備傳輸給移動終端，并由核心網(wǎng)將上述信息傳送到位置服務(wù)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)終端定位方法，其特征在于極化天線安裝在移動終端上或者與移動端相連的輔助設(shè)備上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5其中之一所述的室內(nèi)終端定位方法，其特征在于信號強度數(shù)據(jù)庫、計算模塊和數(shù)據(jù)反饋模塊集成在位置服務(wù)器中。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的室內(nèi)終端定位方法，其特征在于網(wǎng)格大小根據(jù)定位精度劃分。
全文摘要
本發(fā)明請求保護一種基于電磁波極化技術(shù)的室內(nèi)定位方法，涉及無線定位技術(shù)。本發(fā)明通過在室內(nèi)鋪設(shè)少量發(fā)射點，向室內(nèi)空間均勻發(fā)射圓極化電磁波，手機或其他移動終端通過加裝匹配的極化天線便只接收發(fā)射點的直射信號的能量而屏蔽了大部分反射信號的能量，有效抑制了人流等動態(tài)環(huán)境的影響；利用室內(nèi)各處接收到的直射信號的能量，建立信號強度數(shù)據(jù)庫，在能接受3個發(fā)射點的信號的條件下，在覆蓋范圍內(nèi)實現(xiàn)精確的室內(nèi)定位。該系統(tǒng)可供只需要室內(nèi)定位服務(wù)的用戶單獨使用，也可以基于其它無線通信網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合室外定位技術(shù)實現(xiàn)真正的無縫定位。
文檔編號H04W64/00GK1968499SQ20061005439
公開日2007年5月23日 申請日期2006年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月27日
發(fā)明者袁正午, 李恭偉, 葉瑋, 夏英, 鄒永貴, 劉兆宏, 魚詳訓(xùn), 周鵬, 葛君偉, 裵海英 申請人:重慶郵電大學(xué), 韓國仁荷大學(xué)教產(chǎn)學(xué)協(xié)力團