CN102036368A - 用于确定移动的无线通信设备的位置的方法和*** - Google Patents

用于确定移动的无线通信设备的位置的方法和*** Download PDF

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Abstract

本发明提出一种用于确定移动的无线通信设备的位置的方法和***，该方法包含：记录无线通信设备在蜂窝无线通信网络小区中的移动路径；记录在蜂窝无线通信网络中移动的GPS无线通信设备在蜂窝无线通信网络小区中的移动路径和GPS信息；确定移动路径与无线通信设备的移动路径相匹配的GPS无线通信设备；根据相匹配的GPS无线通信设备的GPS信息，确定无线通信设备的位置。

Description

用于确定移动的无线通信设备的位置的方法和***
技术领域
本发明总体涉及无线通信***，尤其涉及对在无线通信***中的移动的无线通信设备的定位。
背景技术
无线通信***中，有的无线通信设备或移动终端配备GPS功能(典型地例如带GPS功能的手机)，有的移动终端没有配备GPS功能。在实际应用中，有时需要确定没有配备GPS功能的无线设备的地理位置。现有技术中存在为没有配备GPS功能的移动终端确定地理位置的技术，一种用于无GPS功能的无线通信设备的定位的技术是无线电定位技术(radiolocation)。无线电定位技术采用两种方法，一种是到达角(Angle of arrival)方法，一种是到达时差TDOA(Timedifference of arrival)方法。AOA方法通过对至少两个无线通信***基站通信塔进行接收信号强度和信号传播时间测量来评估每个通信塔与无线通信设备的之间的角度，从而测得每个通信塔与无线通信设备的之间连线的交点，作为无线通信设备的位置；TDOA方法通过测量无线通信设备的信号到达每个通信塔的时间之差，确定无线通信设备与通信塔的距离，从而确定无线通信设备的位置。AOA和TDOA需要无线通信设备与基站通信塔的可视通路，然而，在有些情况下，例如在高楼林立的城市道路中，无线通信设备与通信塔之间的可视通路常常被障碍物阻隔。
发明内容
为此，本发明提出一种用于确定移动的无线通信设备的位置的方法和***。
一方面，本发明提出的用于确定在蜂窝无线通信网络中移动的无线通信设备的位置的方法包含：记录无线通信设备在蜂窝无线通信网络的小区中的移动路径；记录在蜂窝无线通信网络中移动的GPS无线通信设备在蜂窝无线通信网络的小区中的移动路径和GPS信息；确定移动路径与无线通信设备的移动路径相匹配的GPS无线通信设备；根据相匹配的GPS无线通信设备的GPS信息，确定无线通信设备的位置。
另一方面，本发明提出的用于确定在蜂窝无线通信网络中移动的无线通信设备的位置的***包含：记录装置，用于记录无线通信设备和GPS无线通信设备在蜂窝无线通信网络小区中的移动路径；GPS信息记录器，用于记录GPS无线通信设备的GPS信息；比较器，用于确定移动路径与无线通信设备的移动路径相匹配的GPS无线通信设备；位置计算器，用于根据相匹配的GPS无线通信设备的GPS信息，确定无线通信设备的位置。
再一方面，本发明提供一种蜂窝无线通信网络的无线通信设备，包含：小区信息记录器，当无线通信设备在蜂窝无线通信网络中移动时，所述小区信息记录器根据蜂窝无线通信网络基站广播小区标识信令记录小区切换信息，其中，小区切换信息包含无线通信设备进入的小区和进入时间。
本发明通过结合无线通信设备的移动蜂窝信息以及高精度的GPS定位，能够为无GPS功能的无线通信设备获得较高精度的定位。
附图说明
通过对附图中本发明示例实施例的更详细描述，将使本发明的上述、以及其它目的、特征和优点变得更加明显；附图中相同或类似的标记，一般表示本发明示例性实施例中的相同或相类似的部件或部分。
图1示意性地表示按照本发明实施例的无线通信网络的框图；
图2A-2B示意性地表示无线通信设备的移动路径及其表示方法；
图3示意性地表示不同无线通信设备的移动路径；
图4示意性地表示按照本发明的实施例的方法的流程图。
具体实施方式
下面参照附图更加详细地描述本发明的实施方式，在附图中显示了本发明的实施例。然而，本发明可以以各种形式实现，而不应该理解为受到所描述的实施方式的限制。在不妨碍所属技术领域的技术人员理解和实施本发明的情况下，实施例和附图中省略了与本发明的内容没有直接关系的部件或细节，这是为了更加突出本发明的内容，使所属技术领域的技术人员更清楚地理解本发明的实质。
首先参看图1。图1示意性地表示按照本发明实施例的通信网络***100的框图。如图所示，通信网络***100包括无GPS功能的无线通信设备A，带有GPS功能的无线通信设备B和定位服务***10，它们通过蜂窝无线通信网络(未予示出)进行通信。蜂窝无线通信网络(例如GSM)包含移动交换中心20和多个无线通信基站BS。
无GPS功能的无线通信设备A的一个例子是普通手机，具有通过基站BS收发信号以及存储、处理信号和输入、输出信息等常规功能，但是没有GPS功能。当普通手机A因移动而改变地理位置时，普通手机A接收和发送信号对应基站BS，也从移动路径上的一个基站BS切换到另一个基站BS。
蜂窝无线通信网络的基站BS的信号覆盖范围，为一定范围的地理区域，其进一步可以划分若干个小区(cell)。基站BS在所属的每个小区都周期性地广播小区标识信令，普通手机A可收集周边小区发来的小区标识信令，生成用于通信链路建立等用途的测量报告。普通手机A在接收小区标识信令时，能够检测所接收信令的信号强度，通常将具有最大接收信号强度的小区作为当前所在小区。
带有GPS功能的无线通信设备B的一个例子，是带有GPS(全球定位***)功能的手机，简称GPS手机，除了普通手机的一般功能外，GPS手机B具有GPS模块，可以接收和处理GPS信息，进而确定GPS手机B的位置。
本发明的基本构思，是利用带GPS功能的无线通信设备(例如GPS手机)为无GPS功能的无线通信设备(例如普通手机)确定位置。以下也将无GPS功能的无线通信设备，称为“无线通信设备”，将带有GPS功能的无线通信设备，称为“GPS无线通信设备”。在不需要区分无线通信设备是否带有GPS功能的上下文中，也用“无线通信设备”来表示普通无线通信设备和“GPS无线通信设备”，以说明它们的共性。在对实施例的说明中，还以“普通手机”作为“无线通信设备”的示例，以“GPS手机”作为“GPS无线通信设备”的示例。同样，在不需要区分手机是否带有GPS功能的上下文中，也用“手机”来表示普通手机和GPS手机，以说明它们的共性。需要说明的是，采用普通手机和GPS手机这样的示例，仅仅是为了叙述的方便和说明的简要，它们显然不构成对本发明“无线通信设备”和“GPS无线通信设备”的各种实施方式的限定。
按照本发明的实施例，普通手机A除了常规的功能装置外，还包括一个小区信息记录器30，用于记录小区切换信息。如上文已经指出的那样，基站BS在每个小区都周期性地广播小区标识信令，普通手机A可收集基站BS在每个小区发出的小区标识信令，并能检测接收信令的信号强度。按照本发明的实施例，小区信息记录器30将信号强度最强的基站小区的小区标识以及进入该小区的时刻记录下来，作为小区切换信息。可以将所记录的小区切换信息，存储在普通手机A的存储器(未予示出)中。普通手机A还定期地通过收发器(未予示出)将小区切换信息发送到定位服务***10。关于小区切换信息，下文将结合图2A-2B作进一步的说明。
按照本发明的实施例，GPS手机B也包含一个小区信息记录器30，其功能和工作方式可以与普通手机A的小区信息记录器30相同。此外，GPS手机B还包含一个GPS信息记录器40，用于记录来自GPS卫星信号的GPS信息。所属技术领域的技术人员知道，视具体实现而定，GPS信息可直接包含GPS手机B所处的地理位置，或用于计算GPS手机B的地理位置。GPS手机B将所记录的小区切换信息和GPS信息，存储在存储器中。在具体实现中，将GPS手机B通过自己的收发器(未予示出)定期地向定位服务***10发送小区切换信息，并且也通过收发器定期地向定位服务***10发送GPS信息。
按照本发明的实施例的定位服务***10，包含记录装置102a、102b以及GPS信息记录器104、比较器106和位置计算器108。
定位服务***10的记录装置102a、102b用于记录普通手机A和GPS手机B在蜂窝无线通信网络小区中的移动路径，例如来自普通手机A和GPS手机B的小区切换信息。
GPS信息记录器104用于记录GPS无线通信设备(例如GPS手机B)的GPS信息。
按照本发明的实施例，可以用数据库***来实现记录装置和GPS信息记录器，例如如图1所示，用一个数据库102a、102b来记录小区切换信息，用另一个数据库104来记录GPS信息。
需要指出的是，图1中显示了两个数据库102a和102b，用于分别记录来自普通手机A的小区切换信息和来自GPS手机B的小区切换信息，这只是为了突出或强调小区切换信息分别来自普通手机A和GPS手机B。然而，在具体实现时这并非必要。所属技术领域的技术人员知道，只要将数据库的数据结构设计得能区分代表不同手机的信息，就可以将普通手机A的小区切换信息和GPS手机B的小区切换信息置于同一个数据库中。
比较器106，用于确定移动路径与无线通信设备(例如普通手机A)的移动路径相匹配的GPS无线通信设备(例如GPS手机B)。
位置计算器108，用于根据比较器106所确定的相匹配的GPS无线通信设备B的GPS信息，确定无线通信设备A的位置。
按照本发明的一个实施例，比较器106确定移动路径与普通手机A的移动路径相匹配的GPS手机B的方式，是寻找与普通手机A经过的小区相同、在相同小区内滞留时间相近并且离开最后的相同小区的时刻相近的GPS手机B。
按照本发明的实施例，无线通信设备在蜂窝无线通信网络小区中的移动路径，可以用无线通信设备根据移动基站广播的小区标识信令获得的小区切换信息来表征。GPS无线通信设备在蜂窝无线通信网络小区中的移动路径同样如此。于是，比较器106通过确定小区切换信息与普通手机A的小区切换信息相匹配的GPS手机B，确定与普通手机A经过的小区相同、在相同小区内滞留时间相近并且离开最后的相同小区的时刻相近的GPS手机B。
位置计算器108于是可以根据普通手机A的小区切换信息、相匹配的GPS无线通信设备B的小区切换信息以及GPS手机B，计算普通手机A的位置。
为了更好地说明的本发明的比较器104和位置计算器的更详细的实施方式，现在结合图2A-2B进一步介绍小区切换信息。
图2A-2B总体上示例性地表示按照本发明的实施例的小区信息记录器30所记录的一种形式的小区切换信息。图2A示例性地表示一个普通手机A(或者GPS手机B)的用户乘车经过的路线。图2B表示按照本发明的实施例，该用户的手机在经过图2A所示的路线的期间顺序记录的小区切换信息的内容。如图所示，图2B的表中的表头“时间”下每一行表示一个时间值；表头“小区标识”下的每一行，表示手机在某个时刻进入的信号强度最大的基站小区的小区标识号。例如，表中第1行的数据对(192428，25357)表示手机在时刻19:24:28进入标识号为“25357”的小区，第2行的数据对(192603，32853)表示手机在时刻19:26:03进入标识号为“32853”的小区。
对图2B的表的内容稍加处理，不难导出表示一个导出手机在某个小区的逗留时间的数据对(Ci，ti)。为了方便，以简化的标识“1”替代标识号“25357”，以标识“2”替代标识号“32853”，则手机在小区“1”的逗留时间t 1为从手机进入小区“1”的时刻与进入下一个小区“2”的时刻之间的差，即t1＝19:26:03-19:24:28。我们可以用一个数据对(Ci，ti)来表示手机在某个小区中的逗留时间，其中，Ci标识小区，ti标识手机在小区Ci中的逗留时间。本例中，数据对(C1，t1)表示手机在小区“1”中的逗留时间为t1＝19:26:03-19:24:28。
从图2B表中也可以导出手机离开某个小区的时间。手机离开一个小区的时间，就是手机从该小区进入下一个小区的时间。例如，从图2B的表中，可以确定手机离开小区“1”的时间为19:26:03，也即手机进入小区“2”的时间。
以类似方法，可以计算手机在每个基站Ci的逗留时间(Ci，ti)。因此，由图2B所示的表，可以导出一个数据对序列(C1，t1)，(C2，t2)，...(CK，tK)，该序列表示手机在小区C1的逗留时间是t1，在小区C2的逗留时间是t2...在小区CK的逗留时间是tK。
一般来说，可以用上述数据对序列和手机离开最后一个小区的时间来表示移动路径，即
S＝{T，(C1，t1)，(C2，t2)，...(CK，tK)}(1)
称上式(1)为长度为K的小区切换序列，其中，Ci表示小区(i＝1...K)，ti表示手机在小区Ci中的逗留时间，T为手机离开最后一个小区CK的时刻，也就是进入小区CK之后的下一个小区CK+1的时刻。
小区切换序列S表示，普通手机A在小区C1逗留的时间是t1，然后进入下一个小区C2，在小区C2中逗留的时间是t2...在小区CK逗留的时间是tK，离开小区CK的时间是T。
综上所述，手机(普通手机A和GPS手机B)在基站小区中移动时的移动路径，可以由手机根据基站小区广播的小区标识信令记录的、包括手机进入每个小区的时间的小区切换信息来表征，也可以由表示手机在每个小区Ci的逗留时间的数据对(Ci，ti)顺序组成的序列来表征，并且可以进一步可以由式(1)所示的小区切换序列来表征。
显然，一个手机的小区切换信息或小区切换序列，不但表征手机的经过的小区(C1、C2...CK)，而且表征手机的移动速度-一般来说，时间ti越短，手机在小区Ci中的移动速度就越快；t1至tk的平均值越小，在小区C1、C2...CK中的平均速度越快。
下面参看图3。图3示意性地表示不同无线通信设备在基站小区中的移动路径。图3右上角表示的是，在某段时间，普通手机A以及GPS手机B1和B2在蜂窝无线通信网络中移动时的移动路径，其中，虚线剪头301、302、303分别表示GPS手机B1、GPS手机B2以及普通手机A的移动路径。图中的虚线圆圈，表示基站小区，图中示出了8个小区：小区1、小区2......小区8。图中可见，GPS手机B1的移动路径所经过的小区为小区1、2、3、4、5、9；GPS手机B2的移动路径301所经过的小区为小区9、5、6、7、8；普通手机A的移动路径303经过小区1、2、3、4、5、6、7、8。
上述移动路径是从GPS手机B1和B2以及普通手机A的小区信息记录器30记录的小区切换信息中得出的，如上文所述，由小区切换信息，还可以得到它们在各个小区的逗留时间，如图3左下角的表中所示，表中第2栏中的3个数据对序列，分别表示对应的GPS手机B1和B2以及普通手机A在各个小区的逗留时间。例如，第2行中的数据对(1，20s)，表示GPS手机B1在小区1中逗留了20秒钟；第3行中的数据对(1，23s)，表示普通手机A在小区1中逗留了23秒钟......
需要指出的是，为了叙述方便，如图3左下角的表中的数据是经过加工的数据，例如，图2B所示的真实小区标识符被示意性的数字“1”、“2”......“8”代替。另外，也可以默认逗留时间的单位为秒，从而可以将数据对(1，23s)表示为(1，23)。
图3中带圆圈的数字1-22，表示GPS手机B1、B2和普通手机A移动路径上的地理位置的标识。具体来说，图3左下角的表中第3栏第1行，表示GPS手机B1顺序经过地理位置1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15。第3栏第2行，表示GPS手机B2顺序经过地理位置15、14、13、12、16、17、18、19、20、21、22。上述地理位置可以根据GPS手机B1、B2的GPS信息得出。
图3左下角第3栏第3行，表示普通手机A顺序经过地理位置1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、16、17、18、19、20、21、22，其中有些地理位置，是可以按照本发明方法计算得出的。以下将结合图4，进一步说明如何进行计算的具体实施方式。
下面参看图4。图4是表示按照本发明的实施例的用于确定无线通信网络中的无线通信设备的位置的方法的流程图。
图4中表示了10个步骤401-410，这10个步骤分别由无线通信设备A、GPS无线通信设备B和定位服务***10执行。在图4中，仍然用普通手机A和GPS手机B来分别代表无线通信设备A和GPS无线通信设备B。需要说明的是，图4中表示了10个步骤，旨在尽可能完整地说明本发明各种实施例，然而任意特定的实施例，都无需包含所示各步骤的全部，并且，上述各步骤的标记，也不表示各个步骤的执行顺序。
如图所示，普通手机A的操作，涉及步骤401和402。具体来说，在步骤401，普通手机A的小区信息记录器30记录小区切换信息。前文已经结合图1说明了普通手机A的小区信息记录器30根据基站小区的广播记录小区切换信息的方式，在此不再赘述。
在步骤402，普通手机A通过其收发器定期向定位服务***10上传小区切换信息。
可选地，在步骤406，普通手机A向定位服务***10发送定位请求，请求定位服务***10确定普通手机A的位置。相应地，在步骤410，普通手机A接收定位服务***10响应其请求而返回的位置信息。
需要指出的是，虽然流程图中表示的是由普通手机A发出对普通手机A的定位请求并接收定位服务***10返回的位置信息，但是这样的请求也可以由其它可以与定位服务***10通信的设备发出。按照本发明的另一个实施例，可以由经过普通手机A的用户授权的另一个用户的无线通信设备发出这样的请求，相应地，定位服务***10计算出的位置信息将返回到发出请求的该用户的无线通信设备。
如图所示，GPS手机B执行步骤403和404。具体来说，在步骤403，GPS手机B的小区信息记录器30记录小区切换信息，其方式与普通手机A的小区信息记录器30记录小区切换信息的方式一样。此外，GPS手机B的GPS信息记录器40还记录来自GPS卫星信号的GPS信息。所属技术领域的技术人员知道，由GPS信息可以得出GPS位置信息，GPS位置信息，可以由GPS手机B上配置的GPS模块计算得出，也可以由计算功能更强的服务器计算得出，现有技术中已经存在了各种实施方式，这不属于本发明要解决的问题，因此在此也不详述。
在步骤404，普通手机A通过其收发器定期向定位服务***10上传小区切换信息和GPS信息。
需要指出的是，虽然流程图中用一个步骤403表示GPS手机B记录小区切换信息和GPS信息，但这并不意味着非要在相同的时间记录小区切换信息和GPS信息；类似地，小区切换信息和GPS信息的上传，也并非必须是完全同步的操作。
可选地，在步骤406，普通手机A向定位服务***10发送定位请求，请求定位服务***10确定普通手机A的位置。相应地，在步骤410，普通手机A接收定位服务***10响应其请求而返回的位置信息。
需要指出的是，虽然流程图中表示的是由普通手机A发出对普通手机A的定位请求并接收定位服务***10返回的位置信息，但是这样的请求也可以由其它的可以与定位服务***10通信的通信设备发出。按照本发明的另一个实施例，可以由经过普通手机A的用户授权的另一个用户的无线通信设备发出这样的请求，相应地，定位服务***10计算出的位置信息将返回到发出请求的该用户的无线通信设备。
定位服务***10的操作，涉及步骤402、404、405、406、407、408、409和410中的部分或全部。
首先，定位服务***10的记录装置102a记录无线通信设备A在蜂窝无线通信网络小区中的移动路径(402)。这是与手机A上传小区切换信息的步骤相对应的步骤。
定位服务***10的记录装置102b和104还分别记录在蜂窝无线通信网络中移动的GPS无线通信设备B在蜂窝无线通信网络小区中的移动路径和GPS信息(404)。这是与GPS手机B上传小区切换信息和GPS信息的步骤相对应的步骤。
可选地，定位服务***10生成来自GPS无线通信设备B的小区切换信息与GPS信息之间的映射(405)。
上述步骤可以在计算资源空闲的时候进行，这样，可以节省以后需要将小区切换信息与GPS信息相关联时的处理时间。然而，需要指出的是，定位服务***10也可以在寻找到相匹配的GPS无线通信设备B之后，再从GPS信息记录器104中抽取相关联的GPS信息。
可选地，定位服务***10接收来自普通手机A的对普通手机A的定位请求(406)。这是与普通手机A发送定位请求的步骤相对应的步骤。如上文所述，对普通手机A的定位请求，也可以来自经过普通手机A的用户授权的另一个用户的无线通信设备。事实上，从技术上来讲，即使定位服务***10不接收任何外来的请求，也可以自主地对普通手机A进行定位。
当需要对普通手机A进行定位时，定位服务***10从记录装置102a中抽取普通手机A的最近的小区切换信息(407)。如上文所述，小区切换信息中包含普通手机A进入的小区和进入时间，反映了普通手机A的移动路径和速度。
为了确定普通手机A的位置，定位服务***10的比较器106首先确定移动路径与普通手机A的移动路径相匹配的GPS手机(408)。
按照本发明的一个实施例，比较器106根据从记录装置102a抽取的普通手机A的小区切换信息和在记录装置102b中记录的GPS手机的小区切换信息，寻找与普通手机A经过的小区相同、在相同小区内滞留时间相近并且离开最后的相同小区的时刻相近的GPS手机。
按照本发明的一个实施例，定位服务***10从普通手机A和GPS手机的小区切换信息导出小区切换序列，从GPS手机的小区切换信息导出小区切换序列，小区切换序列包含相应的手机在小区中的逗留时间和离开最后一个小区的时刻。比较器106确定小区切换序列与普通手机A的小区切换序列相匹配的GPS手机。
按照本发明的实施例，比较器106寻找与普通手机A的小区切换序列S1＝{T1，(C1，t1)，(C2，t2)，...(CK，tK)}相比，其小区切换序列S2＝{T2，(C1，t1’)，(C2，t2’)，...(CK，tK’)}满足下列匹配条件的GPS手机：
|T1-T2|＜ΔT且|ti-ti’|＜Δt，i＝1，2，...，K
其中，ti和ti’分别是普通手机A和GPS手机在小区Ci的逗留时间，T1和T2分别为普通手机A和GPS手机离开最后一个小区CK的时刻，ΔT和Δt分别是预定的阈值。
满足上述条件的普通手机A相匹配的GPS手机，可被定位服务***10的位置计算器用来确定普通手机A的位置。
现在结合图3，说明为图3所示的普通手机A寻找相匹配的GPS手机的过程。设K＝1，阈值ΔT＝5，Δt＝5，在普通手机A刚刚从小区1进入小区2后的某个时刻要对普通手机A进行定位，根据图3左下角普通手机A的数据对序列，普通手机A的小区切换序列S1＝{T1，(1，23)}，比较器106寻找到满足匹配条件的GPS手机的小区切换序列S2＝{T2，(1，20)}(假设T1和T2的实际值满足|T1-T2|＜5是，其对应的GPS手机是沿路线301移动的GPS手机B1。
上述匹配条件中涉及3个重要参数：K，ΔT和Δt。K越大，对普通手机A和作为匹配目标的GPS手机B在移动路径上的相似程度的要求越高，ΔT和Δt越小，对普通手机A和目标GPS手机B在移动速度上的相似程度越高，随后根据相匹配的GPS手机B的位置得出的普通手机A的位置的精度也就越高，但是，此时的匹配成功率也越低，计算代价也越大；相反，K越小，ΔT和Δt越大，匹配后的普通手机A与GPS手机B的移动路径以及移动速度的相似程度越低，但此时匹配成功的概率变大。基于上述了解，所属技术领域的技术人员可以根据具体情况，例如根据计算资源的能力、当地道路的特征、对定位精度的要求等因素，设定合适的参数。
在比较器106确定了相匹配的GPS手机后，定位服务***的位置计算器108根据GPS手机的GPS信息，确定普通手机A的当前位置(409)。
按照本发明一个实施例，在如上文所述的比较器106通过寻找与普通手机A的小区切换序列S1相匹配的GPS手机的小区切换序列S2而确定相匹配的GPS手机的情况下，为了获得普通手机A在当前时刻t的位置，位置计算器108计算T2+t-T1的值，并从匹配的GPS手机的GPS信息，获得GPS手机在时刻T2+t-T1时所处的位置，将此位置推定为普通手机A的当前位置。
应当理解，当普通手机A的最新小区切换序列S1和GPS手机B的小区切换序列S2匹配成功，普通手机A当前所在小区和该带GPS手机B接下来所在小区为相同的小区CK+1时，t-T1为当前时刻t与普通手机A离开小区CK(即进入小区CK+1)的时刻T1之间的时间差，因此，GPS手机在T2+t-T1时的位置，就是GPS手机在离开小区CK后经过时间t-T1所到达的GPS位置。由于普通手机A与GPS手机速度相似，进入当前小区CK+1的时刻相近，因此可以将GPS手机在T2+t-T1时刻的GPS位置，推定为普通手机A的当前位置。
继续上文结合图3说明的为普通手机A寻找相匹配的GPS手机的过程，在普通手机A刚刚从小区1进入小区2后的某个时刻要对普通手机A进行定位，普通手机A在当前时刻t的位置，为GPS手机B1在T2+t-T1时刻的GPS位置，取决于具体的GPS信息，该位置可能是图3中所示的位置④，也可能是位置⑤。按照本发明的方法，在图3所示的情形中，图3左下角表中对应于普通手机A的实际位置，大部分都能从GPS手机B1或GPS手机B2的GPS位置导出。
按照本发明的一个实施例，在需要更高精度的情况下，位置计算器108可以根据普通手机A的小区切换序列与相匹配的GPS手机B的小区切换序列，计算出普通手机A与GPS手机B移动时的速度差异，并根据速度差异，对从GPS手机的GPS位置推定的普通手机A的当前位置，进行适当的修正。所属技术领域的技术人员显然明白，上述速度差异，主要体现为普通手机A与GPS手机B在相同小区中逗留时间的不同。对从GPS手机的GPS位置推定的位置的修正，主要应根据在小区切换序列中最后一个小区中的速度差异进行。
最后，定位服务***10将位置计算器108根据相匹配的GPS手机的GPS信息所确定的普通手机A的当前位置，返回请求对普通手机A进行定位的请求方。
本发明通过结合无线通信设备的移动蜂窝信息以及高精度的GPS定位，能够为无GPS功能的无线通信设备获得较高精度的定位。本发明通过小区切换信息反映的无线通信设备移动时的移动路径和速度进行定位，而小区切换信息的获得，不受无线通信设备与某个基站通信塔之间可视通路被阻隔的影响。虽然本发明的方法也可能在对小区切换点的误差判断上发生定位误差，但是相邻两个基站小区的交叠覆盖区域的半径通常大约为50M，即使在最坏的情况下，无线通信设备对移动经过的前后两个小区的判断同时出错，最大的判断误差也不过是50*2＝100M，因此是相对确定的，这种误差也小于例如现有技术中的移动定位方法(cell positioning)的大于300M的误差。
以上参照附图描述了本发明及其示例性实施例，但是应该理解本发明并不严格限于这些实施例，在不背离本发明的范围和宗旨的情况下，本领域普通技术人员能对实施例进行各种变化和修改。例如，虽然说明书中将功能部件比较器106和位置计算器108部署在定位服务***10中，上述功能部件也可以部署在无线通信设备上；并且，定位服务***10的功能部件，也可以部署在通信网络中的其他服务器上，或者单独集成为一个专用服务器。所有这些变化和修改意欲包含在所附权利要求中限定的本发明的范围中。
并且根据上述描述，所属技术领域的技术人员知道，本发明可以体现为装置、方法或计算机程序产品。因此，本发明可以具体实现为以下形式，即，可以是完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)、或者本文一般称为“电路”、“模块”或“***”的软件部分与硬件部分的组合。此外，本发明还可以采取体现在任何有形的表达介质中的计算机程序产品的形式，该介质中包含计算机可用的程序码。
可以使用一个或多个计算机可用的或计算机可读的介质的任何组合。计算机可用的或计算机可读的介质例如可以是——但不限于——电的、磁的、光的、电磁的、红外线的、或半导体的***、装置、器件或传播介质。计算机可读介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括以下：有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、诸如支持因特网或内部网的传输介质、或者磁存储器件。注意计算机可用的或计算机可读的介质甚至可以是上面印有程序的纸张或者其它合适的介质，这是因为，例如可以通过电扫描这种纸张或其它介质，以电子方式获得程序，然后以适当的方式加以编译、解释或处理，并且必要的话在计算机存储器中存储。在本文件的语境中，计算机可用的或计算机可读的介质可以是任何含有、存储、传达、传播、或传输供指令执行***、装置或器件使用的或与指令执行***、装置或器件相联系的程序的介质。计算机可用的介质可包括在基带中或者作为载波一部分传播的、由其体现计算机可用的程序码的数据信号。计算机可用的程序码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于——无线、电线、光缆、RF等等。
用于执行本发明的操作的计算机程序码，可以以一种或多种程序设计语言的任何组合来编写，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言——诸如Java、Smalltalk、C++之类，还包括常规的过程式程序设计语言——诸如”C”程序设计语言或类似的程序设计语言。程序码可以完全地在用户的计算上执行、部分地在用户的计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户的计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种情形中，远程计算机可以通过任何种类的网络-包括局域网(LAN)或广域网(WAN)-连接到用户的计算机，或者，可以(例如利用因特网服务提供商来通过因特网)连接到外部计算机。
此外，本发明的流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得通过计算机或其它可编程数据处理装置执行的这些指令，产生实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的装置。
也可以把这些计算机程序指令存储在能指令计算机或其它可编程数据处理装置以特定方式工作的计算机可读介质中，这样，存储在计算机可读介质中的指令产生一个包括实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的指令装置的制造品，
也可以把计算机程序指令加载到计算机或其它可编程数据处理装置上，使得在计算机或其它可编程数据处理装置上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而在计算机或其它可编程装置上执行的指令就提供实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的过程。
附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的***、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，所述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

Claims (21)

1.一种用于确定在蜂窝无线通信网络中移动的无线通信设备的位置的方法，包含：
记录无线通信设备在蜂窝无线通信网络的小区中的移动路径；
记录在蜂窝无线通信网络中移动的GPS无线通信设备在蜂窝无线通信网络的小区中的移动路径和GPS信息；
确定移动路径与无线通信设备的移动路径相匹配的GPS无线通信设备；
根据相匹配的GPS无线通信设备的GPS信息，确定无线通信设备的位置。
2.权利要求1的方法，其中，所述确定移动路径与无线通信设备的移动路径相匹配的GPS无线通信设备，包括寻找与无线通信设备经过的小区相同、在相同小区内滞留时间相近并且离开最后的相同小区的时刻相近的GPS无线通信设备。
3.权利要求1或2的方法，其中，
所述无线通信设备在蜂窝无线通信网络的小区中的移动路径，是无线通信设备根据移动基站广播的小区标识信令获得的小区切换信息，其中包括无线通信设备进入的小区和进入时间；
所述GPS无线通信设备在蜂窝无线通信网络的小区中的移动路径，是GPS无线通信设备根据移动基站广播的小区标识信令获得的小区切换信息，其中包括GPS无线通信设备进入的小区和进入时间。
4.权利要求3的方法，其中，所述寻找与无线通信设备经过的小区相同、在相同小区内滞留时间相近并且离开最后的相同小区的时刻相近的GPS无线通信设备，进一步包括根据无线通信设备和GPS无线通信设备的小区切换信息来寻找与无线通信设备经过的小区相同、在相同小区内滞留时间相近并且离开最后的相同小区的时刻相近的GPS无线通信设备。
5.权利要求4的方法，其中，所述根据无线通信设备和GPS无线通信设备的小区切换信息，寻找与无线通信设备经过的小区相同、在相同小区内滞留时间相近并且离开最后的相同小区的时刻相近的GPS无线通信设备，进一步包括从无线通信设备和GPS无线通信设备的小区切换信息分别导出无线通信设备和GPS无线通信设备的小区切换序列，并确定小区切换序列与无线通信设备的小区切换序列相匹配的GPS无线通信设备，其中，小区切换序列包含相应的无线通信设备或GPS无线通信设备在小区中的逗留时间和离开最后一个小区的时刻。
6.权利要求5的方法，其中，所述确定小区切换序列与无线通信设备的小区切换序列相匹配的GPS无线通信设备，包括确定与无线通信设备的小区切换序列S1＝{T1，(C1，t1)，(C2，t2)，...(CK，tK)}相比，其小区切换序列S2＝{T2，(C1，t1’)，(C2，t2’)，...(CK，tK’)}满足下列条件的GPS无线通信设备：
|T1-T2|＜ΔT且|ti-ti’|＜Δt，i＝1，2，...，K
其中，ti和ti’分别是无线通信设备和GPS无线通信设备在小区Ci的逗留时间，T1和T2分别为无线通信设备和GPS无线通信设备离开最后一个小区CK的时刻，ΔT和Δt分别是预定的阈值。
7.权利要求6的方法，其中，所述确定无线通信设备的位置，包括根据相匹配的GPS无线通信设备的GPS信息，获得GPS无线通信设备在时刻T2+t-T1时所处的位置，作为无线通信设备在当前时刻t的位置。
8.权利要求7的方法，进一步包括根据无线通信设备小区切换序列与相匹配的GPS无线通信设备的小区切换序列，计算无线通信设备与相匹配的GPS无线通信设备之间的速度差异，并根据速度差异修正无线通信设备在当前时刻t的位置。
9.一种用于确定在蜂窝无线通信网络中移动的无线通信设备的位置的***，包含：
记录装置，用于记录无线通信设备和GPS无线通信设备在蜂窝无线通信网络的小区中的移动路径；
GPS信息记录器，用于记录GPS无线通信设备的GPS信息；
比较器，用于确定移动路径与无线通信设备的移动路径相匹配的GPS无线通信设备；
位置计算器，用于根据相匹配的GPS无线通信设备的GPS信息，确定无线通信设备的位置。
10.权利要求9的***，其中，比较器包括用于寻找与无线通信设备经过的小区相同、在相同小区内滞留时间相近并且离开最后的相同小区的时刻相近的GPS无线通信设备的装置。
11.权利要求9或10的***，其中，
所述无线通信设备在蜂窝无线通信网络的小区中的移动路径，是无线通信设备根据移动基站广播的小区标识信令获得的小区切换信息，其中包括无线通信设备进入的小区和进入时间；
所述GPS无线通信设备在蜂窝无线通信网络的小区中的移动路径，是GPS无线通信设备根据移动基站广播的小区标识信令获得的小区切换信息，其中包括GPS无线通信设备进入的小区和进入时间。
12.权利要求11的***，其中，所述用于寻找与无线通信设备经过的小区相同、在相同小区内滞留时间相近并且离开最后的相同小区的时刻相近的GPS无线通信设备的装置，根据无线通信设备和GPS无线通信设备的小区切换信息，寻找与无线通信设备经过的小区相同、在相同小区内滞留时间相近并且离开最后的相同小区的时刻相近的GPS无线通信设备。
13.权利要求12的***，其中，所述用于寻找与无线通信设备经过的小区相同、在相同小区内滞留时间相近并且离开最后的相同小区的时刻相近的GPS无线通信设备的装置，进一步包括用于从无线通信设备和GPS无线通信设备的小区切换信息分别导出无线通信设备和GPS无线通信设备的小区切换序列的装置，以及用于确定小区切换序列与无线通信设备的小区切换序列相匹配的GPS无线通信设备的装置，其中，小区切换序列包含相应的无线通信设备或GPS无线通信设备在小区中的逗留时间和离开最后一个小区的时刻。
14.权利要求13的***，其中，所述确定小区切换序列与无线通信设备的小区切换序列相匹配的GPS无线通信设备，包括确定与无线通信设备的小区切换序列S1＝{T1，(C1，t1)，(C2，t2)，...(CK，tK)}相比，其小区切换序列S2＝{T2，(C1，t1’)，(C2，t2’)，...(CK，tK’)}满足下列条件的GPS无线通信设备：
|T1-T2|＜ΔT且|ti-ti’|＜Δt，i＝1，2，…，K
其中，ti和ti’分别是无线通信设备和GPS无线通信设备在小区Ci的逗留时间，T1和T2分别为无线通信设备和GPS无线通信设备离开最后一个小区CK的时刻，ΔT和Δt分别是预定的阈值。
15.权利要求14的***，其中，所述位置计算器根据相匹配的GPS无线通信设备的GPS信息，获得GPS无线通信设备在时刻T2+t-T1时所处的位置，作为无线通信设备在当前时刻t的位置。
16.权利要求15的***，其中，位置计算器进一步包括用于根据无线通信设备小区切换序列与相匹配的GPS无线通信设备的小区切换序列，计算无线通信设备与相匹配的GPS无线通信设备之间的速度差异，并根据速度差异修正无线通信设备在当前时刻t的位置的装置。
17.一种蜂窝无线通信网络的无线通信设备，包含：
小区信息记录器，当无线通信设备在蜂窝无线通信网络中移动时，所述记录装置根据蜂窝无线通信网络基站广播小区标识信令记录小区切换信息，其中，小区切换信息包含无线通信设备进入的小区和进入时间。
18.权利要求17的无线通信设备，其中，所述小区信息记录器将信号强度最大的小区标识信令对应的小区，作为小区切换信息中的当前小区。
19.权利要求17或18的无线通信设备，进一步包括：
发送装置，用于将小区切换信息，发送给蜂窝无线通信网络中的定位服务***。
20.权利要求17或18的无线通信设备，进一步包括：
定位请求装置，用于向蜂窝无线通信网络中的定位服务***请求确定所述无线通信设备的地理位置。
接收装置，用于接收从定位服务***接收定位服务***所确定的地理位置。
21.权利要求17或18的无线通信设备，进一步包括：
GPS信息记录器，用于记录来自GPS卫星信号的GPS信息；
发送装置，用于向蜂窝无线通信网络中的定位服务***发送GPS信息记录器记录的GPS信息。
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