基于多个船载移动基站的手机定位方法技术

本发明专利技术公开了无线通信技术领域中的基于多个船载移动基站的手机定位方法，用于解决海上目标手机的精确定位问题。位置服务中心向多艘船只的船载定位测量单元发送定位请求；船载定位测量单元将其转发给船载移动基站；船载移动基站向目标手机发送拨测请求；目标手机发送特定时长的突发脉冲；定位测量单元根据目标手机发送的特定时长的突发脉冲，计算目标手机相对于本船的船载移动基站的测量信息；将其和本船的特定信息发送到本船的船载卫星小站；船载卫星小站将上述信息通过卫星链路发送到位置服务中心；位置服务中心对各船返回的信息进行联合解算得到目标手机的位置。本发明专利技术无需改造手机，无需手机和基站时间同步，能够实现海上手机的精确定位。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线通信
，尤其涉及一种。
技术介绍
国际劳工组织《渔业安全与健康报告》的统计数据显示，全球每年每10万渔民中 大约有80人死于各种海上事故。2006年7月，国际海事组织(International Maritime Organization, IMO)在伦敦总部召开小型渔船安全通讯组专题会议，起草了《小型渔船安全 标准》“草稿”，规定手机可以代替传统无线电设备使用。2006年，海南海事局累计使用手机 定位技术定位5次，均能通过相关信息推算出失去联系渔船的大致位置，其中有3次是通过 中国移动海南分公司进行定位，2次是通过中国联通海南分公司对手机进行定位。种种迹象 表明，海上遇险事故的概率呈现增长趋势，手机定位技术在海上搜救中已经初步崭露头角。目前广泛使用的手机定位技术主要有基于CELL-ID+TA (Time Advanced)定位法， 到达时间(T0A，Time of Arrival)定位法，到达角度(Α0Α,Angle ofArrival)定位法，到达 时间差(TD0A，Time Difference of Arrival)定位法以及几种定位技术相结合的混合定位 法。CELL-ID+TA定位法实现最为简单，这种定位方法的精度取决于手机所处基站服务 区的大小。在城市环境下，一般定位精度能够达到l_2km，结合GSM系统特有的TA值，能够 在一定程度上提高定位精度。国内已开始探索CELL-ID+TA应用于遇险搜救。但是，由于陆 地基站对海面覆盖范围有限，定位精度较低，无法满足海上搜救定位的要求。TOA定位法通过3个或3个以上LMU(Location Measurement Unit，定位测量单 元)测量目标手机发射信号的到达时间，实现对手机的定位估算。这种定位法需要参与定 位的基站和手机时间严格同步才能避免同步误差，基站间时间同步可以实现，但是手机和 基站间时钟总会有偏差，这些偏差会引起TOA定位精度急剧下降。AOA定位法通过天线阵列对目标手机的电波入射角进行测量，电波入射角的测量 可以通过天线阵列接收到目标信号的相位差或功率谱密度来进行计算得到，也就是通常所 说的比相和比幅法。AOA定位法只需两个基站就能实现对目标手机的定位，并且AOA定位法 不需要目标手机和基站间时钟同步。但在GSM系统中使用的基站天线不具备测向功能，且 在实际环境中因无线链路上总存在着一定的遮挡物，直达波信号较少，因此入射角度误差 较大，AOA定位法很少单独使用，一般和其他定位法一起使用。TDOA定位法根据各LMU获取的TOA信息和时间参考值，利用双曲线三角测量计 算目标手机的位置。对于同步基站，可以通过正常或者虚拟触发来进行测量；如果基站 间时钟不严格同步，移动通信网络还需要对基站之间的相对时间偏差(Relative Time Deviation, RTD)或绝对时间偏差(Absolute TimeDeviation, ATD)进行测量，得到实际的 时间偏差。TDOA定位法至少需要3个或3个以上的基站才能实现对手机的定位。在海上手 机定位中，受地理条件的限制，海上手机难以同时处于3个或3个以上陆地基站的覆盖范围内，即使海上手机能够收到3个以上基站的信号，因陆地基站均分布于一个方向，TDOA定位的HDOP(Horizontal Dilution of Precision，水平精度因子)也将受到严重影响。由于上述手机定位技术基于陆地基站实现，因此上述技术很难应用于远洋作业渔 民的手机定位。目前，中国交通通信信息中心和中国联合网络通信有限公司已联合研制 出基于通信卫星的海上船载移动基站。船载移动基站通过卫星链路与公共交换电话网络 (Public Switched Telephone Network, PSTN)和公共陆地移动网(Public Land Mobile Network, PLMN)相连，可以安装在搜救船、渔政船或者游轮上，能够为远洋作业的船只提供 普通手机的通信服务。借助船载移动基站，如何提高对海上目标手机的定位精度，从而提高 海上遇险搜救的速度和保障海上作业人员人身与财产安全具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种，综合利用 AOA和TDOA定位技术，结合船载移动基站的移动性和通信卫星的广覆盖等特性，不需要基 站和手机间的时间严格同步，实现多个船载移动基站对海上目标手机的精确定位，为海事 救捞部门提供快速和精准的手机定位方法。技术方案是，一种，通过船载移动基站和 船载定位测量单元获取目标手机的测量信息，并利用船载VAST小站将获取的测量信息以 及船载移动基站所属的船只的特定信息，经卫星链路发送到信息服务中心，由信息服务中 心联合解算目标手机的位置，其特征是所述方法包括步骤1 位置服务中心经地面卫星主站向多艘船只的船载定位测量单元发送包含 目标手机号的定位请求；步骤2 各艘船只的船载定位测量单元接到包含目标手机号的定位请求后，将其 转发给本船的船载移动基站；步骤3 各艘船只的船载移动基站向目标手机发送拨测请求；步骤4 目标手机收到拨测请求后，发送特定时长的突发脉冲；步骤5 各艘船只的定位测量单元根据目标手机发送的特定时长的突发脉冲，计 算目标手机相对于本船的船载移动基站的测量信息；步骤6 各艘船只的定位测量单元将测量信息和本船的特定信息发送到本船的船 载卫星小站；步骤7 本船的船载卫星小站将上述测量信息和特定信息通过卫星链路发送到位 置服务中心；步骤8 位置服务中心对各船返回的测量信息和特定信息进行联合解算得到目标 手机的位置。所述特定信息包括经纬度、航向、航速、横摇和纵摇信息。所述测量信息具体为到达时间TOA值。所述位置服务中心对各船返回的测量信息以及特定信息进行联合解算得到目标 手机的位置，具体是位置服务中心利用各船返回的到达时间TOA值、经纬度信息和航向信 息进行联合解算，得到目标手机的位置。所述位置服务中心对各船返回的值进行联合解算得到目标手机的位置，具体是位置服务中心先根据各船返回的到达时间TOA值，计算到达时间差TDOA值，再利用到达时间差TDOA值、经纬度信息和航向信息进行联合解算，得到目标手机的位置。所述测量信息具体为到达时间TOA值和到达角度AOA值。所述位置服务中心对各船返回的测量信息以及特定信息进行联合解算得到目标 手机的估计位置，具体是位置服务中心利用各船返回的到达时间TOA值，计算到达时间差 TDOA值，再利用到达时间差TDOA值、到达角度AOA值、经纬度信息和航向信息进行联合解 算，得到目标手机的位置。本专利技术通过船载定位测量单元，拨测并获取目标手机的到达时间TOA值和到达角 度AOA值，利用定位技术以较少的基站，实现海上手机的精确定位。该方法不需要对手机设 备进行任何改造，不需要手机和基站之间时间同步，解决了远洋作业船只遇险的快速定位 问题。附图说明图1是的工作原理图；图2是的流程图；图3是定位测量单元设定协议格式图；图4是TOA定位算法示意图；图5是TDOA-AOA定位算法示意图。具体实施例方式下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性 的，而不是为了限制本专利技术的范围及其应用。图1是的工作原理图。图1中给出2个 船只的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多个船载移动基站的手机定位方法，通过船载移动基站和船载定位测量单元获取目标手机的测量信息，并利用船载ＶＡＳＴ小站将获取的测量信息以及船载移动基站所属的船只的特定信息，经卫星链路发送到信息服务中心，由信息服务中心联合解算目标手机的位置，其特征是所述方法包括：步骤１：位置服务中心经地面卫星主站向多艘船只的船载定位测量单元发送包含目标手机号的定位请求；步骤２：各艘船只的船载定位测量单元接到包含目标手机号的定位请求后，将其转发给本船的船载移动基站；步骤３：各艘船只的船载移动基站向目标手机发送拨测请求；步骤４：目标手机收到拨测请求后，发送特定时长的突发脉冲；步骤５：各艘船只的定位测量单元根据目标手机发送的特定时长的突发脉冲，计算目标手机相对于本船的船载移动基站的测量信息；步骤６：各艘船只的定位测量单元将测量信息和本船的特定信息发送到本船的船载卫星小站；步骤７：本船的船载卫星小站将上述测量信息和特定信息通过卫星链路发送到位置服务中心；步骤８：位置服务中心对各船返回的测量信息和特定信息进行联合解算得到目标手机的位置。

【技术特征摘要】
一种基于多个船载移动基站的手机定位方法，通过船载移动基站和船载定位测量单元获取目标手机的测量信息，并利用船载VAST小站将获取的测量信息以及船载移动基站所属的船只的特定信息，经卫星链路发送到信息服务中心，由信息服务中心联合解算目标手机的位置，其特征是所述方法包括步骤1位置服务中心经地面卫星主站向多艘船只的船载定位测量单元发送包含目标手机号的定位请求；步骤2各艘船只的船载定位测量单元接到包含目标手机号的定位请求后，将其转发给本船的船载移动基站；步骤3各艘船只的船载移动基站向目标手机发送拨测请求；步骤4目标手机收到拨测请求后，发送特定时长的突发脉冲；步骤5各艘船只的定位测量单元根据目标手机发送的特定时长的突发脉冲，计算目标手机相对于本船的船载移动基站的测量信息；步骤6各艘船只的定位测量单元将测量信息和本船的特定信息发送到本船的船载卫星小站；步骤7本船的船载卫星小站将上述测量信息和特定信息通过卫星链路发送到位置服务中心；步骤8位置服务中心对各船返回的测量信息和特定信息进行联合解算得到目标手机的位置。2.根据权利要求1所述的一种基于多个船载移动基站的手机定位方法，其特征是所述 特定信息包括经纬度、航向、航速、横摇和纵摇信息。3.根据权利要求2所述的一种基于多个船载移动基站的手机...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈兵，李晶，刘建，何惠良，康小勇，卢红洋，戴明，齐海勇，杨晓静，
申请(专利权)人：交通信息通信技术研究发展中心，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]