一种基于网络侧的导航通信深度融合方法技术

本发明专利技术提出一种网络侧的导航通信深度融合系统，其只是在原通信系统的基础上进行了适应性的升级，增加了监测站和网络侧设备，完成基站时间的同步；在本发明专利技术中，所有的导航测距信息与通信信息融为同一系统中，且同一频段同一带宽，采用的均是3GPP通信信号的频段和带宽，并且使用目前已有的同一终端。这种方式不改变移动通信信号的任何协议，不对信号做任何的调整，不需要针对导航定位需求专门去架设无线电发射设备，不需单独申请频率资源，不需要额外的维护，不需要对终端进行升级改造，就能利用通信信号的测距信息在网络侧实现较高精度的融合定位。

A depth fusion method of navigation communication based on network side

The fusion system of navigation and communication depth of the invention provides a network side, which is based on the original communication system on the adaptability of the upgrade, increase the monitoring station and network equipment, complete synchronization of base station time; in the invention, all the navigation ranging information and communication information fusion for the same system and the same, the same frequency bandwidth, are used in 3GPP communication signal frequency and bandwidth, and using the existing same terminal. Any agreement this way does not change the mobile communication signal, the signal does not make any adjustments, do not need to demand to set up special navigation radio transmitting equipment, without a separate application of frequency resources, does not require additional maintenance, does not require the upgrading of the terminal, you can use the ranging information communication signal to achieve the fusion of higher position the accuracy of the network side.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及移动通信与导航
，尤其涉及一种基于网络侧的导航通信深度融合方法。
技术介绍
近年来，人们对导航定位的需求与日俱增，特别体现在对导航定位的精度要求越来越高(从数十米到米级)，对导航定位区域的要求越来越广(从室外到室内)。但是，由于卫星信号到达地面时已经非常微弱，因此很容易受到建筑物、树木、车辆的遮挡，从而导致在城市峡谷(高层建筑物之间)等典型环境下定位性能急剧下降，甚至无法定位。此外，在室内、地下(如隧道、地下车库)等环境下，卫星导航信号将完全被遮挡，从而无法完成定位。目前，随着移动通信业务的迅猛发展，无线基站建设和网络覆盖日益完善，在室内或城市环境条件下，移动通信网络信号的质量和强度都远远优于卫星导航信号。移动通信信号中本身包含了一定的测距、测角、测时信息，可以实现对终端的初步定位。但因移动通信网络存在非常大的非视距误差，且各基站间的时间并不同步，所以至今定位精度为几十米至几百米量级。随着技术的发展和需求的提升，利用已有的通信基础建设，采用导航通信深度融合的方法解决定位的精度和覆盖性问题是非常现实和迫切的。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于网络侧的导航通信深度融合方法，可基于现有的蜂窝移动通信网络的网络侧定位。本专利技术是通过以下技术方案实现：一种网络侧的导航通信深度融合系统，其包括：移动通信基站、终端、移动通信网络、监测站和网络侧设备；移动通信基站，向终端发射3GPP移动通信信号，同时实时向监测站发送各移动通信基站的信号发射时间信息；终端，接收各移动通信基站的3GPP移动通信信号，并从中提取出量测信息，然后将量测信息通过移动通信网络的业务信道发送至网络侧设备；所述量测信息包括：各移动通信基站的信号发射时间信息；监测站，接收来自移动通信基站的信号发射时间信息Tti，结合监测站接收的各移动通信基站信号的本地时间为Tri，利用Δti＝Tri-(Tti+Li/c)计算基站时间相对监测站标准时间的误差Δti，该误差即为时间校准信息Δti；其中，Li为基站与监测站之间的距离，i＝1,2,3...，c为光速；网络侧设备，接收终端发送来的量测信息以及接收监测站发来的各基站的时间校准信息Δti，并对量测信息进行解析获取终端接收基站信号时间Tru、基站信号的发射时间信息Tti，并根据(Tru-(Tti+Δti))*c=(xiu-Xi)2+(yiu-Yi)2+(ziu-Zi)2]]>计算终端的位置信息以实现网络侧定位，其中，(Xi,Yi,Zi)为基站i的位置信息。进一步的，所述量测信息还包括：3GPP移动通信信号的cellID信息、指纹信息；网络侧设备，接收终端发送来的量测信息，通过cellID定位技术利用3GPP移动信号的cellID信息获得同一终端的第一位置信息，通过指纹匹配技术利用3GPP移动信号的指纹信息获得同一终端的第二位置信息，对同一终端的位置信息第一位置信息和第二位置信息通过位置域融合的方式进行信息融合，获得同一终端的最终定位结果。与现有的技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术所提出的导航通信深度融合系统架构只是在原通信系统的基础上进行了适应性的升级，增加了监测站和网络侧设备，完成基站时间的同步，从而利用通信信号的测距信息，在网络侧实现较高精度的融合定位。在本专利技术中，所有的导航测距信息与通信信息融为同一系统中，且同一频段同一带宽，采用的均是3GPP通信信号的频段和带宽，并且使用目前已有的同一终端。这种方式不改变移动通信信号的任何协议，不对信号做任何的调整，不需要针对导航定位需求专门去架设无线电发射设备，不需单独申请频率资源，不需要额外的维护，不需要对终端进行升级改造。附图说明图1为本专利技术的网络侧的导航通信深度融合系统示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，本专利技术的网络侧的导航通信深度融合系统包括：终端、移动通信基站、移动通信网络、网络侧设备和监测站。移动通信基站主要向终端发射3GPP移动通信信号，同时实时向监测站发送本地基站的信号发射时间信息。终端主要收集各移动通信基站的3GPP移动通信信号，并从中提取出量测信息，然后将量测信息通过移动通信网络的业务信道发送至网络侧设备。该量测信息包括：本地移动通信基站的信号发射时间信息。量测信息是3GPP协议中的导航时隙所固有的信息，因此并不需要对基站进行改造。此时各基站间的时间是并不完全同步的。此外，本系统并不局限于3GPP移动通信信号的量测信息，在某种探索模式下，还可收集其他任何系统的任何形式的测距信息，如：GNSS、蓝牙、WIFI以及终端自身的方向传感器等。监测站接收来自移动通信基站的信号发射时间信息Tti，结合监测站接收的各移动通信基站信号的本地时间为Tri，利用Δti＝Tri-(Tti+Li/c)计算基站时间相对监测站标准时间的误差Δti，该误差即为时间校准信息Δti；其中，Li为基站与监测站之间的距离，i＝1,2,3...，c为光速；具体的，监测站与基站的位置信息需提前经过测量，求得监测站与各基站的距离Li(i＝1,2,3...)。监测站接收来自移动通信网络的3GPP信号，对其中的时间信息进行解析，获取各基站发射信号时的时间信息Tti(i＝1,2,3...)，监测站接收到各基站信号的本地时间为Tri(i＝1,2,3...)，结合提前已知的基站距离Li(i＝1,2,3...)，则基站时间相对监测站标准时间的误差为Δti＝Tri-(Tti+Li/c)，即为时间校准信息。其中c为光速，基于此，可获取每个基站的时间与监测站的时间差值Δti，可通过这个时间差值实现基站间的相对同步。时间监测站将各基站的时间校正信息Δti通过移动通信网络的业务信道发送给网络侧设备，从而在网络侧获得基站间的相对时间同步。网络侧设备，接收终端发送来的量测信息以及接收监测站发来的各基站的时间校准信息Δti，并对量测信息进行解析获取终端接收基站信号时间Tru、基站信号的发射时间信息Tti，并根据(Tru-(Tti+Δti))*c=(xiu-Xi)2+(yiu-Yi)2+(ziu-Zi)2]]>计算终端的位置信息以实现网络侧定位，其中，(Xi,Yi,Zi)为基站i的位置信息。具体的，量测信息还包括：3GPP移动通信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种网络侧的导航通信深度融合系统，其特征在于，包括：移动通信基站、终端、移动通信网络、监测站和网络侧设备；移动通信基站，向终端发射3GPP移动通信信号，同时实时向监测站发送各移动通信基站的信号发射时间信息；终端，接收各移动通信基站的3GPP移动通信信号，并从中提取出量测信息，然后将量测信息通过移动通信网络的业务信道发送至网络侧设备；所述量测信息包括：各移动通信基站的信号发射时间信息；监测站，接收来自移动通信基站的信号发射时间信息Tti，结合监测站接收的各移动通信基站信号的本地时间为Tri，利用Δti＝Tri‑(Tti+Li/c)计算基站时间相对监测站标准时间的误差Δti，该误差即为时间校准信息Δti；其中，Li为基站与监测站之间的距离，i＝1,2,3...，c为光速；网络侧设备，接收终端发送来的量测信息以及接收监测站发来的各基站的时间校准信息Δti，并对量测信息进行解析获取终端接收基站信号时间Tru、基站信号的发射时间信息Tti，并根据(Tru-(Tti+Δti))*c=(xiu-Xi)2+(yiu-Yi)2+(ziu-Zi)2]]>计算终端的位置信息以实现网络侧定位，其中，(Xi,Yi,Zi)为基站i的位置信息。...

【技术特征摘要】
1.一种网络侧的导航通信深度融合系统，其特征在于，包括：移动通信基站、
终端、移动通信网络、监测站和网络侧设备；
移动通信基站，向终端发射3GPP移动通信信号，同时实时向监测站发送各
移动通信基站的信号发射时间信息；
终端，接收各移动通信基站的3GPP移动通信信号，并从中提取出量测信息，
然后将量测信息通过移动通信网络的业务信道发送至网络侧设备；所述量测信
息包括：各移动通信基站的信号发射时间信息；
监测站，接收来自移动通信基站的信号发射时间信息Tti，结合监测站接收
的各移动通信基站信号的本地时间为Tri，利用Δti＝Tri-(Tti+Li/c)计算基站时间
相对监测站标准时间的误差Δti，该误差即为时间校准信息Δti；其中，Li为基站
与监测站之间的距离，i＝1,2,3...，c为光速；
网络侧设备，接收终端发送来的量测信息以及接收监测站发来的各基站的

【专利技术属性】
技术研发人员：徐颖，陈夏兰，袁洪，魏东岩，袁超，刘文学，田向伟，
申请(专利权)人：中国科学院光电研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11