CN1933672A - 混合定位方法和混合定位终端 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种混合定位方法和混合定位终端，所述混合定位方法包括步骤：当收到用户发出的定位请求时，混合定位终端首先启动普通的辅助定位流程，向服务器请求定位辅助数据，在发送该请求时，将由无线通信模块获得的无线网络小区标识号一并发送给服务器，在得到辅助数据后，GPS信号接收器捕获卫星信号并测量伪距，然后将测量结果和无线网络小区标识号再次发送给服务器，由服务器对数据进行处理。所述混合定位终端由中央控制模块、A－GPS(辅助全球定位***)模块、无线通信模块、无线定向模块、电源管理模块以及其它***电路等模块组成。本发明能够满足用户及时定位的需求，同时提高了定位的精度和准确度。

Description

混合定位方法和混合定位终端

技术领域

本发明涉及无线通信、计算机网络通信、电子电气设计以及卫星定位等技术领域，更主要地涉及一种综合A-GPS卫星定位、无线移动通信网络以及无线电发射定向技术的混合定位方法。

背景技术

当前GPS(Global Positioning System全球定位***)定位主要采用伪距测量法，该方法基于如下公式：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ρ}}_1=\sqrt{{(x_1-x_u)}^2+{(y_1-y_u)}^2+{(z_1-z_u)}^2}+{\mathrm{ct}}_u\\ {\mathrm{\ρ}}_2=\sqrt{{(x_2-x_u)}^2+{(y_2-y_u)}^2+{(z_2-z_u)}^2}+{\mathrm{ct}}_u\\ {\mathrm{\ρ}}_3=\sqrt{{(x_3-x_u)}^2+{(y_3-y_u)}^2+{(z_3-z_u)}^2}+{\mathrm{ct}}_u\\ {\mathrm{\ρ}}_4=\sqrt{{(x_4-x_u)}^2+{(y_4-y_u)}^2+{(z_4-z_u)}^2}+{\mathrm{ct}}_u\end{array}\right.---\left(1\right)$

其中，(x₁，y₁，z₁)，(x₂，y₂，z₂)，(x₃，y₃，z₃)，(x₄，y₄，z₄)分别为观测时刻t的四颗卫星的空间位置坐标，可由卫星发送的卫星星历计算得出；(x_μ，y_μ，z_μ)是待定位终端的位置坐标；ρ₁，ρ₂，ρ₃，ρ₄分别为t时刻测得的终端到四颗卫星的距离，称为伪距；t_μ为终端与卫星时钟的钟差，也是待求值；c为光速。

传统的GPS定位是由GPS接收机在t时刻同时接收四颗以上的卫星星历，并测得相应伪距，由星历计算出各个卫星的空间位置坐标，再根据以上方程才能估算终端的位置坐标。

新兴的A-GPS(Assisted Global Positioning System网络辅助的全球定位***)技术则是通过现有网络技术提供卫星星历，终端只需测量伪距即可，如果由网络侧完成位置估算则称为MSA(MobileSet Assisted移动台辅助)方式，如果由终端完成位置估算则称为MSB(MobileSet Based基于移动台)方式。这大大缩短了第一次定位的时间。

但是不管是传统的GPS定位还是A-GPS定位技术目前都存在很多不够理想的问题：

(1)传统的GPS定位***的定位时间往往需要几分钟，无法满足用户及时定位的需求，特别是对于移动的物体就更难定位。

(2)A-GPS技术虽然解决了传统GPS定位技术FTTF(第一次位置返回时间)过长的问题，并且定位精度有所提高，但两者均无法解决卫星信号不完整或者可观测卫星数不够时及根本接收不到卫星信号时的定位问题。

(3)当前GPS***所提供的定位精度较差，特别是在卫星信号不好或没有的情况下，根本无法准确确定终端的确切位置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种混合定位方法及实现该方法的一种混合定位终端(以下简称为终端)，以解决现有定位技术中存在的对卫星信号要求较高，及定位精度不够时不能准确确定终端位置的问题，特别是在卫星信号不好甚至没有的情况下对终端进行准确定位的问题。

为此本发明提供如下的解决方案：

一种混合定位终端包括：

GPS信号接收器，完成GPS卫星信号的采集与处理，提供可用于计算伪距等参数的信息；

无线通信模块，负责终端与远程服务器的通信，完成各种信息的交互；

中央控制器，运行应用程序并完成对其它各个模块的控制；

无线电定向模块，在中央控制器的控制下，按要求以某种形式发送特定频率的电磁波，以帮助确定所述混合定位终端所在的准确位置；

电源管理部分，对终端进行供电并进行电源管理。

一种混合定位方法为：

当收到用户发出的定位请求时，混合定位终端首先启动普通的辅助定位流程，向服务器请求定位辅助数据，在发送该请求时，将由无线通信模块获得的无线网络小区标识号一并发送给服务器，在得到辅助数据后，GPS信号接收器捕获卫星信号并测量伪距，然后将测量结果和无线网络小区标识号再次发送给服务器，由服务器对数据进行处理。

(1)如果GPS信号接收器所提供的卫星数据满足服务器进行位置估算的要求，服务器则可以计算出终端的位置，并反馈给用户或/和混合定位终端。

(2)如果GPS信号接收器所提供的卫星数据不满足服务器进行位置估算的要求，如捕获的卫星数不够或根本没有可观测卫星，服务器无法对终端的位置进行估算，服务器将根据终端发送的无线网络小区标识号查询终端的概略位置。

(3)在无线网络信号可以保证混合定位终端与服务器通信的条件下，无线电定向模块可根据用户的要求，随时由中央控制器启动。例如遇到紧急情况或者在上述(1)(2)情况下用户想得到进一步精确的终端位置都可以用短消息触发终端启动无线电定向模块。无线电定向模块启动后终端每隔一定时间(例如一个小时)向服务器发送一次无线网络小区标识号信息，这样可以保证在无线电定向被激活后，先通过无线网络小区标识号信息确定终端的概略位置，再监听终端发出来的无线电信号，最终精确定位终端。

与现有技术相比，本发明有如下优点：

(1)因为采用了A-GPS定位技术，与传统GPS定位相比，定位时间较短，对卫星信号要求较低，并且可靠性更高。

(2)由于本发明的方法还采用无线网络小区标识号定位方式，使在可观测卫星数不足或根本没有可观测卫星时也可以由无线网络小区标识号大概确定混合定位终端的位置。

(3)由于本发明的混合定位终端中有无线电定向模块，可以在较大范围内寻找并确定终端的准确位置，使得对GPS定位的精度要求大为降低。

附图简要说明

附图1为本发明的混合定位终端结构示意图。

附图2为本发明的软件工作流程图。

附图3为本发明的混合定位终端的附加功能工作流程图。

具体实施方式

以下结合附图具体说明本发明。

请参阅图1，图1为本发明混合定位终端的一种实施例的结构示意图。包括：

无线通信模块101：与中央控制模块104连接，并受其控制，负责与外界的无线通信，以实现终端与远程服务器的各种信息的交互，并具有对终端的电量查询的功能。

A-GPS模块102：是支持A-GPS定位模式的GPS信号接收器，与中央控制模块104相连并受它控制，完成A-GPS定位技术中待定位移动台的作用，包括捕获卫星信号并进行伪距测量等。

无线电定向模块103：与中央控制模块104连接并受其控制，可在中央控制模块的控制下按要求以某种频率发送特定形式的无线电信号，以便运用无线电定向技术实现对终端的准确定位。

中央控制模块104：与混合定位终端的其它各模块相连，是整个终端的控制核心，运行终端的控制程序并控制各个模块完成相应的功能。

其它***电路105：包括各种接口，以备对***进行升级，还包括各种存储器，以存储混合定位终端的配置信息等。

电源管理模块106：负责对终端各个模块进行供电并进行电源管理。

上面所述的A-GPS模块，无线通信模块，中央控制模块均可以是成熟的第三方产品。

图2为本发明终端软件的工作流程图。

下面结合图1和图2说明一下实现本发明混合定位方法的工作流程。

混合定位终端的主要功能是根据服务器发来的指令内容完成相应的操作序列，包括实现混合定位终端与混合定位服务器之间的通信，实现对卫星数据的捕获等。

混合定位终端在非工作状态时，无线通信模块101处于睡眠的状态，此状态下无线通信模块仍然能够接收命令消息，而中央控制模块104和A-GPS模块102的硬件处于断电状态，以降低终端功耗。当用户发送请求时，触发终端正常启动，中央控制模块104从无线通信模块101的存储器中读取命令消息，并根据消息的类型和内容作进一步的处理。

本发明方法主要包括如下步骤：

(1)无线电定向定位

S11：收到启动无线电定向命令。

S12：中央控制模块104启动无线电定向模块103并使之按要求以某种频率发送特定形式的无线电信号。设计采用间歇式的发射形式以降低功耗。

S13：中央控制模块104控制无线通信模块101每隔一定时间(例如1小时)向服务器发送终端当前所在无线网络小区标识号。其余时间终端的无线通信模块101和A-GPS模块102均为睡眠或低功耗状态，以最大限度的降低终端功耗。

S14：如果收到停止命令或达到预设时间，则中央控制模块104关闭无线电定向模块103以及无线通信模块101。

(2)一般定位

S21：收到要求定位的命令。

S22：中央控制模块104首先判断命令消息的合法性和发送时间的有效性，检查消息内容的正确性，如果不合法则不予处理，否则继续。

S23：中央控制模块104控制无线通信模块101建立无线数据链路，启动A-GPS模块102并设置其定位模式为MSA方式。

S24：在中央控制模块104控制下，无线通信模块101获取无线网络小区标识号，然后把无线网络小区标识号连同定位辅助数据请求一并发给服务器。

S25：服务器根据收到的请求将合适的定位辅助数据通过无线数据链路发送给混合定位终端，由无线通信模块101接收并发送给中央控制模块104，中央控制模块104对收到的辅助数据进行正确性检查，将正确的辅助数据通过接口传送给A-GPS模块102，A-GPS模块102得到辅助数据后即开始捕获卫星信号并进行伪距测量，完成后将结果通过接口传送给中央控制模块104。

S26：中央控制模块104收到A-GPS模块102发来的测量结果后，命令无线通信模块101再次获取无线网络小区标识号，然后将两者一并交由无线通信模块101并通过无线数据链路发送给服务器，并返回。

若A-GPS模块102提供的卫星数据满足服务器对混合定位终端的位置进行估算的要求，则服务器能估算出终端的位置并将结果发送给用户，混合定位终端同时也会收到定位结果或定位成功的确认消息。如果用户有需求并且终端能收到启动无线电定向模块的命令，则执行上述(1)所述步骤，以帮助用户进一步精确定位终端。

若A-GPS模块102所提供的卫星数据不满足服务器进行位置估算的要求，如捕获的卫星数不够或根本没有可观测卫星，服务器无法对终端的位置进行估算，服务器将根据混合定位终端发送的无线网络小区标识号查询混合定位终端的概略位置并返回给用户和/或终端。同样，如果用户有需求并且终端能收到启动无线电定向模块的命令，则执行上述(1)所述步骤，以帮助用户进一步精确定位终端。

在无线通信网络信号可保证终端与服务器进行通信的条件下，上述(1)所述步骤可根据用户需要随时启动。

除此以外，混合定位终端还具有通过短消息查询电量、启动/终止电量自动报警、修改终端参数、终端自动电量告警以及***更新升级等附加功能。结合图3介绍如下：

(一)电量查询

S31：收到电量检测命令。

S32：中央控制模块104首先判断命令消息的合法性和发送时间的有效性，检查消息内容的正确性，如果不合法则不予处理，否则继续。

S33：在中央控制模块104控制下，无线通信模块101读取电池电量，并将结果以短消息的方式直接发送给服务器。

(二)启动/终止电量自动报警

S41：接收到的启动/终止电量自动报警功能命令。

S42：中央控制模块104首先判断命令消息的合法性和发送时间的有效性，检查消息内容的正确性，如果不合法则不予处理，否则继续。

S43：中央控制模块104启动/终止电量自动报警功能

S44：在中央控制模块104控制下，无线通信模块101以短消息的方式向服务器发送“启动/终止电量自动报警功能确认”。

(三)修改终端参数

S51：收到修改终端参数命令。

S52：中央控制模块104首先判断命令消息的合法性和发送时间的有效性，检查消息内容的正确性，如果不合法则不予处理，否则继续。

S53：中央控制模块104根据收到的参数进行相应设置并保存。

S54：在中央控制模块104控制下，无线通信模块101以短消息的方式告知服务器参数修改成功。

(四)电量告警

S61：硬件产生电量报警中断。

S62：中央控制模块104首先判断是否启动电量自动报警，如果没有则不予处理，否则继续。

S63：在中央控制模块104控制下，无线通信模块101以短消息的方式向服务器发出电量告警。

(五)***升级

首先用户下载***更新升级软件包，然后通过终端的USB接口将升级包下载到终端，终端即可自动完成***的更新升级。

综上所述，尽管结合上述实施例对本发明作了简要的说明，然而这仅仅是为了用于说明的目的，上述实施例不被解释为对本发明的范围的限制，在不脱离本发明的精神和附加权利要求所定义的范围的前提下，本领域普通技术人员可以做各种修改和替换。

Claims (18)

1.一种混合定位方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

A.混合定位终端收到定位请求后首先启动标准A-GPS(辅助全球定位***)流程，由无线通信模块得到无线网络小区标识号，向服务器请求定位辅助数据时将无线网络小区标识号一并发送给服务器。

B.终端收到辅助数据后，GPS信号接收器开始捕获卫星信号并测量伪距，然后将测量结果和重新获得的无线网络小区标识号再次发送给服务器。

C.如果GPS信号接收器所提供的卫星数据满足服务器进行位置估算的要求，服务器得到终端位置并反馈给用户和混合定位终端。

D.如果GPS信号接收器所提供的卫星数据不满足服务器进行位置估算的要求，服务器可根据收到的终端所在无线网络小区标识号查询出终端概略位置。

E.混合定位终端收到启动无线定向的请求后即启动无线电定向模块并使其按要求发射无线电信号直至收到停止指令，同时终端每隔一定时间向服务器发送一次终端当前所在无线网络小区的标识号，以帮助确定终端的准确位置。

2.根据权利要求1所述的混合定位方法，其特征在于本方法综合了A-GPS定位、无线网络小区标识号定位以及无线电定向三种定位方式。

3.根据权利要求1所述，其特征在于若A-GPS定位成功则使用A-GPS定位结果，若不成功则使用无线网络小区标号定位结果，若有需要则可随时启动无线定向模块。

4.根据权利要求1所述的混合定位方法，其特征在于步骤B中混合定位终端向服务器请求定位辅助数据时将终端当前所在无线网络小区标号一并传送给服务器。

5.根据权利要求1所述的混合定位方法，其特征在于步骤C中混合定位终端向服务器发送卫星数据时再次将终端当前所在无线网络小区标号一并传送给服务器。

6.根据权利要求1所述的混合定位方法，其特征在于在步骤E中，当A-GPS定位方式无法实现准确定位时服务器根据收到的终端所在无线网络小区标号查询出终端概略位置。

7.根据权利要求1所述的混合定位方法，其特征在于步骤E中启动无线电定向模块后，终端自动地每隔一定时间向服务器发送一次终端当前所在无线网络小区标识号。

8.根据权利要求1所述的混合定位方法，其特征在于在混合定位终端能接收到启动无线电定向模块的命令的情况下，根据用户需求可随时启动终端上的无线电定向装置。

9.一种混合定位终端，其特征在于该终端由中央控制模块、A-GPS(辅助全球定位***)模块、无线通信模块、无线定向模块、电源管理模块以及其它***电路等模块组成，所述模块配置成：

A.中央控制模块：与混合定位终端的其它各模块相连，是整个终端的控制核心，运行终端的控制程序并控制各个模块完成相应的功能，在终端非工作状态时处于断电状态。

B.无线通信模块：与中央控制模块连接，并受其控制，负责与外界的无线通信，以实现终端与远程服务器的各种信息的交互，并具有查询终端电量的功能，在终端处于非工作状态时处于睡眠状态。

C.A-GPS模块：是支持A-GPS定位模式的GPS信号接收器，与中央控制模块相连并受它控制，完成A-GPS定位技术中待定位移动台的作用，包括捕获卫星信号并进行伪距测量等，在终端非工作状态时处于断电状态。

D.无线电定向模块：与中央控制模块连接并受其控制，可在中央控制模块的控制下按要求以某种频率间歇式发送无线电信号，以便运用无线电定向技术实现对终端的准确定位。

E.电源管理模块：负责对终端各个模块进行供电并进行电源管理。

F.其它***电路：包括各种接口，以备对***进行升级，还包括各种存储器，以存储混合定位终端的配置信息等。

10.根据权利要求9所述的混合定位终端，其特征在于在混合定位终端处于非工作状态时所述中央控制模块和所述A-GPS模块处于断电状态，以降低终端功耗。

11.根据权利要求9所述的混合定位终端，其特征在于在混合定位终端处于非工作状态时所述无线通信模块处于睡眠状态以降低终端功耗，此状态下无线通信模块仍然能够接收命令消息。

12.根据权利要求9所述的混合定位终端，其特征在于所述无线电定向模块被启动后能够按要求以一定频率间歇式地发射无线电波，以降低终端功耗。

13.根据权利要求9所述的混合定位终端，其特征在于无线电定向模块被启动后，终端每隔一定时间向服务器发送终端当前所在无线网络小区标识号。

14.根据权利要求13所述的混合定位终端，其特征在于终端每发送完一次无线网络小区标识号，终端的无线通信模块即进入睡眠状态，以最大限度的降低终端功耗。

15.根据权利要求9所述的混合定位终端，其特征在于当混合定位终端电量过低时终端会发出电量告警并在一定时间内关闭终端。

16.根据权利要求9所述的混合定位终端，其特征在于所述无线通信模块能够查询终端电量，实现用户远程查询电量。

17.根据权利要求9所述的混合定位终端，其特征在于所述***电路提供的接口能够下载***升级软件包，保持对***的及时更新升级。

18.根据权利要求9所述的混合定位终端，其特征在于所述***电路提供的存储器能够保存终端配置信息，实现用户对终端的远程参数修改配置。

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