一種基于方位角電平差值的定位方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于方位角電平差值的定位方法及裝 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 無線信號廣泛被利用來確定移動節(jié)點的地理位置，目前主要的定位方法有：基 于接收信號場強的RSSI (Receive Signal Strength Indicator)定位法，基于方位角 AOA(Angle of Arrived)定位法和基于電波傳播時長的TOA(Time of Arrived)定位法。
[0003] 基于接收信號場強RSSI定位法其基本原理是：移動終端接收到三個以上位于不 同坐標點位置的無線基站發(fā)出的無線信號，根據(jù)每個無線基站信號的傳播衰耗經(jīng)驗公式， 可以由移動終端接收的電平推算出移動終端到基站的距離，移動終端同時接收到三個不同 基站的信號，則移動終端就位于以三個基站為圓心、以各基站傳播路徑損耗折算出的傳播 距離為半徑所畫出的三個圓的公共交點位置。RSSI定位法需要多個基站的信號強度信息作 為參考，成本高，并且無線信號傳播過程中受到反射、折射、阻擋等干擾，造成測量不準確， 誤差大。
[0004] 基于方位角的Α0Α定位法基于無線定向原理，如果可以測量到電波信號的方向， 則移動終端在以基站坐標為原點，按所測方位角所畫直線上，從兩個以上位于不同地理坐 標的基站，按接收方位角所畫的兩條直線的交點就是移動終端位置。因為沒有一個簡便有 效的測量到達角度的方法，Α0Α定位法一般需要采用高方向性窄瓣天線搜索最大信號值的 方法實現(xiàn)，常規(guī)移動終端不會配備此類設(shè)備，很難得到實用；而且由于存在反射、折射等現(xiàn) 象，Α0Α誤差也很大。
[0005] 基于電波傳播時長的Τ0Α定位法假設(shè)從基站到移動節(jié)點接收地點的電波以直線 傳播，精確測量到從發(fā)射到接收點的傳播時延來計算出傳播距離，在有多個基站的情況下 求出接收點的位置坐標。Τ0Α定位法同樣也存在成本高、誤差大的問題。
[0006] 已公開的專利文獻申請?zhí)枮镃N200910205506. 5,先確定移動節(jié)點相對于錨點的方 位角和徑向距離，再根據(jù)錨點的智能天線參考方向和錨點的位置信息，確定所述移動節(jié)點 的位置，其不需要天線具有相位估計功能和時間檢測裝置，降低了天線的成本和復雜度。但 是其根據(jù)接收信號強度信息來確定方位角和徑向距離，由于信號強度在傳播過程中容易受 到反射、阻擋等諸多不確定因素影響，因此容易造成測量結(jié)果不準確。
[0007] 以上現(xiàn)有的幾種基本定位方法，在地形復雜的環(huán)境下，比如城市環(huán)境，由于建筑物 等的影響，無線電波的傳播過程中受到反射、折射、繞射、阻擋等影響等產(chǎn)生多徑傳播現(xiàn)象， 無論是基于接收信號場強，基于方位角，還是基于電波傳播時長的定位方法都會產(chǎn)生隨機 變化，造成位置估算的誤差，尤其是在室內(nèi)環(huán)境下，干擾大，上述方法都無法給出滿意的定 位精度。
[0008] 針對以上問題，本發(fā)明專利目的在于設(shè)計一種基于方位角電平差值的定位方法 及裝置，利用移動網(wǎng)絡(luò)的扇區(qū)基站的方向性，根據(jù)來源于同一基站的多個扇區(qū)信號的電平 差值推算出方位角，再根據(jù)兩個不同基站的方位角從而實現(xiàn)精確定位。本發(fā)明專利提供的 基于方位角電平差值的定位方法及裝置可以在各種復雜環(huán)境，尤其是城市室內(nèi)環(huán)境下也普 遍適用，具有干擾小，可有效精確的實現(xiàn)定位，誤差小的優(yōu)點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明提出了一種基于方位角電平差值的定位方法及裝置，包括如下步驟：
[0010] (A)、在移動節(jié)點處獲取從第一網(wǎng)絡(luò)基站內(nèi)兩個不同扇區(qū)發(fā)出的信號之間的差值 AL 1；
[0011](B)、確定所述第一網(wǎng)絡(luò)基站的地理坐標（Xl，yi)，以及所述第一網(wǎng)絡(luò)基站內(nèi)兩個不 同扇區(qū)在方位角Θ上的增益之差函數(shù)
[0012](C)、根據(jù)所述增益之差函數(shù)#擇>及所述信號之間的差值Λ Q確定所述第一網(wǎng)絡(luò) 基站相對于所述移動節(jié)點的方位角qbs1;
[0013](D)、重復步驟㈧~（C)，獲取第二網(wǎng)絡(luò)基站的地理坐標（x2，y2)和所述第二網(wǎng)絡(luò) 基站相對于所述移動節(jié)點方位角Θ BS2 ;
[0014](E)、根據(jù)所述第一網(wǎng)絡(luò)基站和所述第二網(wǎng)絡(luò)基站的地理坐標（Xl，yi)、（x2, y2)及 所述方位角0BS1和0BS2確定所述移動節(jié)點位置。
[0015] 進一步，本發(fā)明所述第一網(wǎng)絡(luò)基站和第二網(wǎng)絡(luò)基站為方向性多扇區(qū)基站。
[0016] 進一步，本發(fā)明所述確定移動節(jié)點位置的方法為利用兩個及以上位于不同地理坐 標的網(wǎng)絡(luò)基站，按接收的方位角所畫的兩條直線的交點得到移動節(jié)點位置，構(gòu)造測量方程 為：
[0017] (x-Xi) = (y-Yi) tan (ΘBS1)
[0018] (χ-χ2) = (y-y2) tan (ΘBS2)
[0019] 其中，（Xl，yi)、（x2, y2)分別為所述第一網(wǎng)絡(luò)基站和第二網(wǎng)絡(luò)基站的地理坐標， Θ BS1、Θ BS2分別為所述第一網(wǎng)絡(luò)基站和第二網(wǎng)絡(luò)基站相對于所述移動節(jié)點的方位角，求解 未知數(shù)（x，y)即為所述移動節(jié)點位置。
[0020] 本發(fā)明還提供一種基于方位角電平差值的定位裝置，包括：
[0021] 獲取單元，用于在移動節(jié)點獲取網(wǎng)絡(luò)基站內(nèi)不同扇區(qū)發(fā)出的信號，并將所述信號 發(fā)送給服務器單元；
[0022] 數(shù)據(jù)庫單元，用于存儲所述網(wǎng)絡(luò)基站地理位置信息和所述網(wǎng)絡(luò)基站內(nèi)不同扇區(qū)在 方位角Θ上的增益之差函數(shù):0(0>值；
[0023] 服務器單元，連接所述獲取單元和數(shù)據(jù)庫單元，用于接收所述信號以及確定所述 移動節(jié)點相對于所述網(wǎng)絡(luò)基站的方位角，并最終確定所述移動節(jié)點位置。
[0024] 進一步，本發(fā)明所述服務器單元確定所述移動節(jié)點位置的方法為利用兩個及以上 位于不同地理坐標的網(wǎng)絡(luò)基站，按接收的方位角所畫的兩條直線的交點得到移動節(jié)點位 置，構(gòu)造測量方程為：
[0025] (x-Xi) = (y-Yi) tan (ΘBS1)
[0026] (χ-χ2) = (y-y2) tan (ΘBS2)
[0027] 其中，（Xl，yi)、（x2, y2)分別為所述第一網(wǎng)絡(luò)基站和第二網(wǎng)絡(luò)基站的地理坐標， ΘBS1、ΘBS2分別為所述第一網(wǎng)絡(luò)基站和第二網(wǎng)絡(luò)基站相對于所述移動節(jié)點的方位角，求解 未知數(shù)（x，y)即為所述移動節(jié)點位置。
[0028] 進一步，本發(fā)明服務器單元還包括：
[0029] 處理計算子單元，用于處理所述信號并根據(jù)增益之差函數(shù)參(60)值得到所述移動 節(jié)點相對于所述網(wǎng)絡(luò)基站的方位角，進而計算得到所述移動節(jié)點位置；
[0030] 發(fā)送子單元，用于將所述移動節(jié)點位置信息發(fā)送給指定裝置。
[0031] 本發(fā)明提供的基于方位角電平差值的定位方法及裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要有以 下優(yōu)點：
[0032] 1)精度高，在理論上不受傳播衰耗的影響，其精度由天線方位角的指向精度和天 線發(fā)射電平準確度等網(wǎng)絡(luò)基站工程參數(shù)決定；
[0033] 2)與完全基于信號電平推算基站到接收裝置的距離不同，在同一站址的兩根天線 發(fā)出的信號應該循相同的傳播路徑到達接收測試點，其傳播途中的各種衰耗是一致的，本 方法只需要考慮它們之間的差值，克服了復雜環(huán)境對信號強度的影響產(chǎn)生的誤差；
[0034] 3)充分利用天線方向性而不是直接將傳播路徑損耗的絕對值對應于距離值，提高 了準確性；
[0035] 4)計算方法簡單；
[0036] 5)測試范圍大，不限制移動節(jié)點測試點必須在基站的環(huán)繞中心區(qū)域，如果基站都 位于測試點的一側(cè)，傳統(tǒng)的定位法會產(chǎn)生較大誤差甚至無法進行定位。
【附圖說明】
[0037] 以下參照附圖對本發(fā)明實施例作進一步說明，其中：
[0038] 圖1是本發(fā)明基于方位角電平差值的定位方法基本原理圖；
[0039] 圖2是瓣寬60的天線的方向圖，根據(jù)其方向圖確定增益之差函數(shù)參
[0040] 圖3是天線瓣寬60、兩天線張角120位于同一基站的兩個扇區(qū)方向性天線在不同 方位角上的增益之差；
[0041] 圖4是本發(fā)明基于方位角電平差值的定位方法的方位角電平差值計算示意圖；
[0042] 圖5是本發(fā)明基于方位角電平差值的定位方法具體實施流程圖；
[0043] 圖6是本發(fā)明基于方位角電平差值的定位裝置構(gòu)成圖。 具體實施例
[0044] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0045] 本發(fā)明提供了一種基于方位角電平差值的定位方法及裝置采用方向性天線的多 扇區(qū)基站構(gòu)成的蜂窩網(wǎng)絡(luò)。
[0046] 請參閱圖1為本發(fā)明基于方位角電平差值的定位方法基本原理圖，待定位的接收 裝置接收到來源于同一網(wǎng)絡(luò)基站的兩個扇區(qū)的無線信號RSSI1和RSSI2,接收的兩個電平 信號