TWI463162B

TWI463162B - 判定移動無線通訊裝置之位置的方法與系統

Info

Publication number: TWI463162B
Application number: TW099125400A
Authority: TW
Inventors: yan feng Zhu; Zhi Guo Gao; Ping Pan; Li Li
Original assignee: Ibm
Priority date: 2010-07-30
Filing date: 2010-07-30
Publication date: 2014-12-01
Also published as: TW201205106A

Description

判定移動無線通訊裝置之位置的方法與系統

本發明概括而言係關於無線通訊系統，尤其關於移動無線通訊裝置在該無線通訊系統中之定位。

在無線通訊系統中，某些無線通訊裝置或行動端點配備GPS功能(一般而言例如配備GPS之手機)，而某些行動端點未配備GPS功能。在實施上，有時需要判定未配備GPS功能之無線裝置之地理位置。在該先前技術中存在用於判定未配備GPS功能之該行動端點之地理位置的技術，其中用於定位該非GPS無線通訊裝置的技術係無線電定位技術(無線電定位)。該無線電定位技術採用兩種方法，其中之一係到達角(Angle Of Arrival，AOA)，且另一者係到達時間差(Time Difference Of Arrival，TDOA)。在AOA方法中，執行在至少兩個無線通訊系統基地台通訊塔上已接收的訊號強度及訊號傳遞時間測量，以評估在每個通訊塔和該無線通訊裝置之間之角度，使得在每個通訊塔和該無線通訊裝置之間連接線之相交點被測量為該無線通訊裝置之位置；在TDOA方法中，測量當該無線通訊裝置之訊號到達每個通訊塔時的時間差，以判定在該無線通訊裝置和該通訊塔之間之距離，使得該無線通訊裝置之位置被判定。AOA及TDOA方法在該無線通訊裝置和該基地台通訊塔之間需要可視通路(line-of-sight)路徑。然而，在某些情況下，例如在有摩天大樓之城市之道路中，在該無線通訊裝置和該通訊塔之間之直視線路徑通常係被阻礙擋住。

為此，本發明提供用於判定移動無線通訊裝置之位置的方法及系統。

在一態樣中，本發明提供用於判定在蜂巢式無線通訊網路中移動之無線通訊裝置之位置的方法，其包含：記錄該無線通訊裝置在該蜂巢式無線通訊網路之細胞中之移動路徑；記錄GPS無線通訊裝置在該蜂巢式無線通訊網路之細胞中該蜂巢式無線通訊網路中移動之移動路徑及GPS資訊；判定該GPS無線通訊裝置之移動路徑與該無線通訊裝置之移動路徑匹配；以及基於該匹配的GPS無線通訊裝置之GPS資訊判定該無線通訊裝置之位置。

在另一態樣中，本發明提供用於判定在蜂巢式無線通訊網路中移動之無線通訊裝置之位置的系統，其包含：記錄裝置，用於記錄在該蜂巢式無線通訊網路之細胞中之無線通訊裝置及GPS無線通訊裝置之移動路徑；GPS資訊記錄器，用於記錄該GPS無線通訊裝置之GPS資訊；比較器，用於判定移動路徑與該無線通訊裝置之移動路徑匹配的GPS無線通訊裝置；以及位置計算器，用於基於該匹配的GPS無線通訊裝置之GPS資訊判定該無線通訊裝置之位置。

在又一態樣中，本發明提供蜂巢式無線通訊網路之無線通訊裝置，其包含：細胞資訊記錄器，當該無線通訊裝置在該蜂巢式無線通訊網路中移動時，該細胞資訊記錄器基於由該蜂巢式無線通訊網路之基地台所廣播之細胞識別訊號記錄細胞交接(handover)資訊，其中該細胞交接資訊含有該無線通訊裝置所進入之該細胞及進入時間。

本發明藉由納入無線通訊裝置及高精確GPS定位之行動蜂巢式資訊，能讓非GPS無線通訊裝置能夠更精確定位。

下列參照顯示本發明之具體實施例之該等圖式更詳細說明實行本發明的方式。然而，本發明可以各種形式實現，且不應被解譯為限於所說明之實行方式。不妨礙熟習此項技術者了解及執行本發明，在該等具體實施例及圖式中省略未直接與本發明之內容相關的部件或細節，以突顯本發明之該等內容讓熟習此項技術者更清楚了解本發明之本質。

首先，參照圖1。圖1示意性表示根據本發明具體實施例之通訊網路系統100的方塊圖。如所顯示，通訊網路系統100包括非GPS無線通訊裝置A、具有GPS功能之無線通訊裝置B及定位服務系統10，其經由蜂巢式無線通訊網路(未顯示)通訊。該蜂巢式無線通訊網路(例如GSM)含有行動式交換中心20及複數無線通訊基地台BS(base station)。

非GPS無線通訊裝置A之一種範例係普通手機，其具有慣用的功能像是經由基地台BS接收及發送訊號、儲存及處理該等訊號、輸入及輸出資訊等，但沒有GPS功能。當普通手機A由於移動而改變其地理位置時，普通手機A接收及發送訊號至對應的基地台BS，且亦在該移動路徑上從基地台BS交接至另一基地台BS。

該蜂巢式無線通訊網路之基地台BS之訊號覆蓋範圍係特定範圍的地理區域，其可進一步分成多個細胞。基地台BS在其所屬之每個細胞中週期性廣播細胞識別訊號。普通手機A可收集鄰近細胞所發送之細胞識別訊號，以產生用於像是通訊鏈結建立用途之測量報告。當普通手機A接收細胞識別訊號時可檢測到該已接收訊號之訊號強度，且通常將有最大接收訊號強度之細胞當作目前細胞。

具有GPS功能之無線通訊裝置B之一種範例係具有全球定位系統(Global Positioning System，GPS)功能之手機，簡稱GPS手機。除了普通手機之一般功能，GPS手機B具有GPS模組，且可接收及處理GPS資訊以進一步判定GPS手機B之位置。

本發明之基本概念係使用具有GPS功能(例如該GPS手機)之無線通訊裝置，來判定該非GPS無線通訊裝置(例如該普通手機)之位置。該非GPS無線通訊裝置以下亦指稱為「無線通訊裝置」，而具有GPS功能之該無線通訊裝置係指稱為「GPS無線通訊裝置」。在不需要分辨該無線通訊裝置是否具有GPS功能的上下文中，「無線通訊裝置」亦用於表示該普通無線通訊裝置及「GPS無線通訊裝置」，以明確說明它們的通用性。在該具體實施例之說明中，該「普通手機」亦用作該「無線通訊裝置」之一種範例，且該「GPS手機」係用作該「GPS無線通訊裝置」之一種範例。同樣地，在不需要分辨該手機是否具有GPS功能的上下文中，該「手機」亦用於表示該普通手機及該GPS手機，以明確說明它們的通用性。需要明確說明使用該普通手機及該GPS手機係舉例來說，僅為了解釋說明及簡述的方便，且顯然它們對本發明之「無線通訊裝置」及「GPS無線通訊裝置」之各種實行方式並未構成限制。

根據本發明該具體實施例，除了慣用功能性裝置，普通手機A更包括細胞資訊記錄器30，用於記錄細胞交接資訊。如上述所提及，基地台BS在每個細胞中週期性廣播細胞識別訊號，且普通手機A可收集由基地台BS在每個細胞中所發送之細胞識別訊號，並能檢測到該已接收訊號之強度。根據本發明該具體實施例，細胞資訊記錄器30記錄有最強訊號強度之基地台細胞之細胞識別及進入該細胞中之時刻為該細胞交接資訊。該所記錄之細胞交接資訊可儲存在普通手機A之記憶體(未顯示)中。普通手機A亦經由收發器(未顯示)週期性發送該細胞交接資訊至定位服務系統10。關於該細胞交接資訊，下列將給予與圖2A至圖2B有關的進一步說明。

根據本發明該具體實施例，GPS手機B亦含有細胞資訊記錄器30，其具有該等相同功能且以與普通手機A之細胞資訊記錄器30相同的方式運作。再者，GPS手機B更含有GPS資訊記錄器40，用於記錄來自GPS衛星訊號之GPS資訊。熟習此項技術者已習知，依特定實例而定，該GPS資訊可直接含有GPS手機B所位於之地理位置，或者可用於計算GPS手機B之地理位置。GPS手機B儲存該所記錄之細胞交接資訊及GPS資訊於記憶體中。在特定實例中，GPS手機B經由其自身收發器(未顯示)週期性發送該細胞交接資訊至定位服務系統10，且亦經由該收發器週期性發送該GPS資訊至定位服務系統10。

根據本發明該具體實施例之定位服務系統10含有記錄裝置102a、102b、GPS資訊記錄器104、比較器106及位置計算器108。

定位服務系統10之記錄裝置102a、102b係用於記錄普通手機A及GPS手機B在該蜂巢式無線通訊網路之細胞中之移動路徑，例如來自普通手機A及GPS手機B之細胞交接資訊。

GPS資訊記錄器104係用於記錄該GPS無線通訊裝置(例如該GPS手機B)之GPS資訊。

根據本發明該具體實施例，資料庫系統可用於實行該等記錄裝置及該GPS資訊記錄器，舉例來說如在圖1中所顯示，資料庫102a、102b係用於記錄該細胞交接資訊，而另一資料庫104係用於記錄該GPS資訊。

應注意圖1顯示兩個資料庫102a及102b，分別用於記錄來自普通手機A之細胞交接資訊及來自GPS手機B之細胞交接資訊，且此僅為了突顯或強調該細胞交接資訊係分別來自普通手機A及GPS手機B。然而，此在特定實例中係不必要。熟習此項技術者已習知，只要該資料庫之資料結構係設計成能分辨代表不同手機之資訊，則普通手機A之細胞交接資訊及GPS手機B之細胞交接資訊可放置在相同資料庫中。

比較器106係用於判定移動路徑與該無線通訊裝置(例如普通手機A)之移動路徑匹配的GPS無線通訊裝置(例如GPS手機B)。

位置計算器108係用於根據由比較器106所判定之匹配的GPS無線通訊裝置B之GPS資訊，判定無線通訊裝置A之位置。

根據本發明之具體實施例，比較器106判定移動路徑與普通手機A之移動路徑匹配的GPS手機B方式係找出與普通手機A通過該等相同細胞，在該相同細胞中之駐留時間係相近且其離開該最後相同細胞之時刻係相近的GPS手機B。

根據本發明該具體實施例，該無線通訊裝置在該蜂巢式無線通訊網路之細胞中之移動路徑之特徵在於：由該無線通訊裝置根據該行動式基地台所廣播之細胞識別訊號所得到之細胞交接資訊。所以可能係該GPS無線通訊裝置在該蜂巢式無線通訊網路之細胞中之移動路徑。隨後，藉由判定細胞交接資訊與普通手機A之細胞交接資訊匹配的GPS手機B，比較器106判定與普通手機A通過該等相同細胞，在該相同細胞中之駐留時間係相近且其離開該最後相同細胞之時刻係相近的GPS手機B。

位置計算器108可隨後根據普通手機A之細胞交接資訊、匹配的GPS無線通訊裝置B及GPS手機B之細胞交接資訊計算普通手機A之位置。

為了較佳例示本發明之比較器106及該位置計算器之更詳細的實行方式，現在進一步引進與圖2A至圖2B有關的細胞交接資訊。

圖2A至圖2B示例性表示由細胞資訊記錄器30根據本發明該具體實施例整體所記錄之細胞交接資訊之一種形式。圖2A示例性表示普通手機A(或GPS手機B)之使用者之移動路線。圖2B表示當通過根據本發明該具體實施例在圖2A中所顯示之路線時，由該使用者之手機所依序記錄之細胞交接資訊之該等內容。如所顯示，在圖2B之表頭中「時間」下方的每列皆表示時間值；在表頭中「細胞識別」下方的每列皆表示該手機在某時刻進入時有最強訊號強度之基地台細胞之細胞識別號碼。舉例來說，在該表格之列1中的數據對(192428,25357)表示該手機進入在19:24:28時刻有「25357」細胞識別號碼之細胞，且列2中的數據對(192603,32853)表示該手機進入在19:26:03時刻有「32853」識別號碼之細胞。

藉由簡單處理在圖2B之表格中之該等內容，容易導出該手機在某細胞中之駐留時間的數據對(C_i ,t_i )。為方便起見，識別號碼「25357」係以簡化的識別「1」取代，而識別號碼「32853」係以識別「2」取代，隨後該手機在細胞「1」中之駐留時間t₁ 係該手機進入細胞「1」的時刻和該手機進入下一個細胞「2」的時刻之間的時間差，亦即t₁ =19:26:03-19:24:28。我們可以使用數據對(C_i ,t_i )表示該手機在某細胞中之駐留時間，其中C_i 識別該細胞，而t_i 識別該手機在該細胞C_i 中之駐留時間。在此範例中，該數據對(C₁ ,t₁ )表示該手機在細胞「1」中之駐留時間係t₁ =19:26:03-19:24:28。

從圖2B之表格，可導出該手機離開某細胞的時間。該手機離開細胞的時間係該手機從此細胞進入下一個細胞的時間。舉例來說，從圖2B之表格可判定該手機離開細胞「1」的時間係19:26:03，亦即該手機進入細胞「2」的時間。

以類似的方式，可計算該手機在每個基地台C_i 之駐留時間(C_i ,t_i )。因此，可從圖2B之表格導出數據對順序(C₁ ,t₁ )、(C₂ ,t₂ )、...(C_K ,t_K )，且該順序表示該手機在細胞C₁ 中之駐留時間係t₁ ，在細胞C₂ 中之駐留時間係t₂ ……，在細胞C_K 中之駐留時間係t_K 。

概括而言，可使用該數據對順序及該手機離開該最後細胞的時間表示該移動路徑，亦即

S={T,(C₁ ,t₁ ),(C₂ ,t₂ ),...(C_K ,t_K )}　(1)

公式(1)係稱作K長度的細胞交接順序，其中C_i 表示細胞(i=1...K)，t_i 表示該手機在細胞C_i 中之駐留時間，T係該手機離開最後細胞C_K 的時刻，亦即該手機在細胞C_K 後進入下一個細胞C_K+1 的時刻。

細胞交接順序S表示普通手機A在細胞C₁ 中之駐留時間係t₁ ，且隨後其進入下一個細胞C₂ ，在細胞C₂ 中之駐留時間係t₂ ……，在細胞C_K 中之駐留時間係t_K ，並在時間T離開細胞C_K 。

從上述，該手機(普通手機A及GPS手機B)在該蜂巢式網路中移動之移動路徑之特徵在於：由該手機根據該基地台細胞所廣播之細胞識別訊號所記錄之細胞交接資訊，包括該手機進入每個細胞的時間；其特徵亦可在於：由該手機在每個細胞C_i 中之駐留時間的數據對(C_i ,t_i )所依序形成之順序；以及其特徵進一步可在於：由公式(1)所顯示之細胞交接順序。

顯然，該手機之細胞交接資訊或細胞交接順序之特徵不僅在於該手機所通過之細胞(C₁ 、C₂ 、...C_K )，亦在於該手機之移動速度─概括而言，時間t_i 越短則該手機在細胞C_i 中之移動速度將越快；t_i 至t_K 的平均越小則在細胞C₁ 、C₂ 、...C_K 中之平均速度將越快。

現在參照以下圖3。圖3示意性表示不同的無線通訊裝置在該蜂巢式網路中之移動路徑。普通手機A及GPS手機B1和B2於特定時段內在該蜂巢式無線通訊網路中移動之移動路徑係表示在圖3右上角，其中虛線箭頭301、302、303分別表示GPS手機B1、GPS手機B2及普通手機A之移動路徑。在該圖示中之虛線圓圈表示基地台細胞，其中在該圖示中顯示八個細胞：細胞1、細胞2、...細胞8。如在該圖示中所顯示，GPS手機B1之移動路徑所通過之該等細胞係細胞1、2、3、4、5、9；GPS手機B2之移動路徑302所通過之該等細胞係細胞9、5、6、7、8；以及普通手機A之移動路徑303所通過之該等細胞係細胞1、2、3、4、5、6、7、8。

該等上述移動路徑係從GPS手機B1及B2與普通手機A之細胞資訊記錄器30所記錄之細胞交接資訊得到，如上述所提及。其在每個細胞中之駐留時間亦可從該細胞交接資訊得到，如在圖3左下角之表格中所顯示，在該表格之欄2中的三個數據對順序分別表示GPS手機B1和B2及普通手機A在每個細胞中之對應駐留時間。舉例來說，在列2中的數據對(1,20s)表示GPS手機B1駐留在細胞1中20秒；在列3中的數據對(1,23s)表示普通手機A駐留在細胞1中23秒……

應注意為了便於說明，如在圖3左下角之表格中的數據係處理過的數據，舉例來說，如在圖2B中所顯示之實際的細胞識別碼係以示意性號碼「1」、「2」、...「8」取代。此外，該駐留時間的單位預設可視為秒，從而該數據對(1,23s)可表示為(1,23)。

在圖3中有圓圈的號碼1-22表示在GPS手機B1、B2及普通手機A之移動路徑上的地理位置識別。具體而言，在圖3左下角之表格中欄3列1表示GPS手機B1依序通過地理位置1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15。欄3列2表示GPS手機B2依序通過地理位置15、14、13、12、16、17、18、19、20、21、22。根據GPS手機B1、B2之GPS資訊可得到該等上述地理位置。

在圖3左下角之欄3列3表示普通手機A依序通過地理位置1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、16、17、18、19、20、21、22，其中可根據本發明該方法計算某些地理位置法。下列結合圖4進一步說明該特定方式如何執行計算。

以下參照圖4。圖4係根據本發明該具體實施例之流程圖，表示用於判定該無線通訊裝置在該無線通訊網路中之位置的方法。

圖4顯示十個步驟401-410，分別由無線通訊裝置A、GPS無線通訊裝置B及定位服務系統10執行。在圖4中，普通手機A及GPS手機B仍分別用於表示無線通訊裝置A及GPS無線通訊裝置B。應注意圖4例示該等十個步驟係欲盡可能完整闡述本發明之各種具體實施例，然而，任一特定具體實施例皆不需要包括所有該等步驟，且該等步驟之標示並不意謂著該等步驟之執行次序。

如所顯示，普通手機A之操作涉及步驟401及402。具體而言，在步驟401中，普通手機A之細胞資訊記錄器30記錄該細胞交接資訊。前述結合圖1已說明普通手機A之細胞資訊記錄器30根據該基地台細胞之廣播記錄該細胞交接資訊的方式，故為了簡化而將其省略。

在步驟402中，普通手機A經由其收發器週期性上傳該細胞交接資訊至定位服務系統10。

視需要，在步驟406中，普通手機A發送定位要求至定位服務系統10以要求定位服務系統10判定普通手機A之位置。據此，在步驟410中，普通手機A接收定位服務系統10回應該要求所回傳之位置資訊。

應注意，雖然該流程圖顯示普通手機A發送對普通手機A之定位要求並接收定位服務系統10所回傳之位置資訊，但此類要求亦可由可與定位服務系統10通訊之其他裝置發送。根據本發明之另一具體實施例，此類要求可由普通手機A之使用者所授權之另一使用者之無線通訊裝置發送，故據此，由定位服務系統10所計算之位置資訊將回傳至發送該要求之使用者之無線通訊裝置。

如所顯示，GPS手機B執行步驟403及404。具體而言，在步驟403中，GPS手機B之細胞資訊記錄器30以如同普通手機A之細胞資訊記錄器30記錄該細胞交接資訊的相同方式記錄該細胞交接資訊。此外，GPS手機B之GPS資訊記錄器40亦記錄來自GPS衛星訊號之GPS資訊。熟習此項技術者已習知該GPS定位資訊可從該GPS資訊得到，且該GPS定位資訊可由配備在GPS手機B中之GPS模組計算，並亦可由有更強大運算功能之伺服器計算。由於在先前技術中已有多種實例，故此並非在本發明中欲解決的問題，從而為了簡化而將其省略。

在步驟404中，GPS手機B經由其收發器週期性上傳該細胞交接資訊及該GPS資訊至定位服務系統10。

應注意，雖然該流程圖使用一個步驟403表示GPS手機B記錄該細胞交接資訊及該GPS資訊，但並不意謂著必須同時記錄該細胞交接資訊及該GPS資訊；同樣地，不需要完全同步操作該細胞交接資訊及該GPS資訊的上傳。

定位服務系統10之操作涉及步驟402、404、405、406、407、408、409及410之部分或所有。

首先，定位服務系統10之記錄裝置102a記錄無線通訊裝置A在該蜂巢式無線通訊網路之細胞中之移動路徑(402)。此步驟對應手機A上傳該細胞交接資訊的步驟。

定位服務系統10之記錄裝置102b及104亦分別記錄GPS無線通訊裝置B在該蜂巢式無線通訊網路之細胞中該蜂巢式無線通訊網路中移動之移動路徑及GPS資訊(404)。此步驟對應GPS手機B上傳該細胞交接資訊及該GPS資訊的步驟。

視需要，定位服務系統10在來自GPS無線通訊裝置B之細胞交接資訊和GPS資訊之間產生映射(405)。

當運算資源閒置時可實行該等上述步驟，因此，稍後可儲存將該細胞交接資訊與該GPS資訊關聯在一起時所需之處理時間。然而，應注意定位服務系統10在找出匹配的GPS無線通訊裝置B之後，亦可從GPS資訊記錄器104提取該相關的GPS資訊。

視需要，定位服務系統10從普通手機A接收對普通手機A之定位要求(406)。此步驟對應普通手機A發送該定位要求的步驟。如上述所提及，對普通手機A之定位要求亦可源自普通手機A之使用者所授權之另一使用者之無線通訊裝置。事實上，從技術上來說，即使定位服務系統10並未從外部接收任何要求，其亦可獨立定位普通手機A。

當需要定位普通手機A時，定位服務系統10從記錄裝置102a提取普通手機A之最新的細胞交接資訊(407)。如上述所提及，該細胞交接資訊含有普通手機A所進入之細胞及該進入時間，且反映普通手機A之移動路徑及速度。

為了判定普通手機A之位置，定位服務系統10之比較器106首先判定GPS手機之移動路徑與普通手機A之移動路徑匹配(408)。

根據本發明之具體實施例，比較器106找出通過該等相同細胞之GPS手機，根據普通手機A從記錄裝置102a所提取之細胞交接資訊及GPS手機記錄在記錄裝置102b中之細胞交接資訊與普通手機A相較，其在該相同細胞中之駐留時間係相近且其離開該最後相同細胞之時刻係相近。

根據本發明之具體實施例，定位服務系統10從普通手機A及該GPS手機之細胞交接資訊導出細胞交接順序，且從該GPS手機之細胞交接資訊導出細胞交接順序，其中該細胞交接順序含有對應手機在細胞中之駐留時間及離開該最後細胞之時刻。比較器106判定該GPS手機之細胞交接順序與普通手機A之細胞交接順序匹配。

根據本發明之具體實施例，比較器106找出與普通手機A之細胞交接順序S₁ ={T₁ ,(C₁ ,t₁ ),(C₂ ,t₂ ),....(C_K ,t_K )}相較，該GPS手機之細胞交接順序S₂ ={T₂ ,(C₁ ,t₁ '),(C₂ ,t₂ '),....(C_K ,t_K ')}滿足下列匹配條件：

∣T₁ -T₂ ∣＜ΔT且∣t_i -t_i '∣＜Δt，i=1、2、...、K

其中t_i 及t_i '分別係普通手機A及該GPS手機在細胞C_i 中之駐留時間，T₁ 及T₂ 分別係普通手機A及該GPS手機離開最後細胞C_K 之時刻，且ΔT及Δt分別係預定的臨界值。

滿足該上述條件且匹配普通手機A之GPS手機可由定位服務系統10之位置計算器使用，以判定普通手機A之位置。

現在與圖3有關，說明如在圖3中所顯示之用於為普通手機A找出該匹配的GPS手機之程序。設定K=1、臨界值ΔT=5及Δt=5，且在普通手機A剛從細胞1進入細胞2之某時刻需要定位普通手機A、比較器106，根據在圖3左下角之普通手機A之數據對順序及普通手機A之細胞交接順序S₁ ={T₁ ,(1,23)}，找出GPS手機之細胞交接順序S₂ ={T₂ ,(1,20)}滿足該匹配條件(假設T₁ 及T₂ 之實際值滿足∣T₁ -T₂ ∣＜5，且該對應的GPS手機係沿著線301移動之GPS手機B1)。

該上述匹配條件涉及三個重要參數：K、ΔT及Δt。對於在該移動路徑上之匹配目標之普通手機A及GPS手機B之類似程度的要求越高，則K越大；在移動速度上普通手機A及目標GPS手機B之類似程度越高，且其後從匹配的GPS手機B所得到之普通手機A之位置的精確度越高，則ΔT及Δt越小，但此時該匹配成功率越低，且該運算成本越高；相反地，K越小，ΔT及Δt越大，則匹配的普通手機A及GPS手機B之移動路徑及移動速度的類似程度越低，但此時匹配成功的機率變得越大。基於該上述了解，熟習此項技術者可基於特定情況設定適當參數，舉例來說根據運算資源之容量、區域道路之特徵、對定位精確度之要求等。

比較器106判定該匹配的GPS手機之後，該定位服務系統之位置計算器108基於該GPS手機之GPS資訊計算普通手機A之目前位置(409)。

根據本發明之具體實施例，如上述所提及，在比較器106藉由找出該GPS手機之細胞交接順序S₂ 與普通手機A之細胞交接順序S₁ 匹配而判定該匹配的GPS手機之情況下，為了得到普通手機A在目前時刻t之位置，位置計算器108計算T₂ +t-T₁ 的值，從該匹配的GPS手機之GPS資訊得到該GPS手機在時刻T₂ +t-T₁ 之位置，且推測此位置為普通手機A之目前位置。

應了解，當普通手機A之最新的細胞交接順序S₁ 成功與GPS手機B之細胞交接順序S₂ 匹配時，且當普通手機A所位於之目前細胞及GPS手機B接著將位於之細胞係相同細胞C_K+1 時，則當普通手機A離開細胞C_K 時(亦即進入細胞C_K+1 ) t-T₁ 係目前時刻t和時刻T₁ 之間的時間差，因此，該GPS手機在T₂ +t-T₁ 之位置係該GPS手機離開細胞C_K 之後時間間隔t-T₁ 將到達之GPS位置。由於普通手機A之速度係與該GPS手機之速度類似，且它們進入目前細胞C_K+1 之該等時刻係相近，故該GPS手機在T₂ +t-T₁ 之GPS位置可推測為普通手機A之目前位置。

持續為結合圖3所例示之普通手機A找出該匹配的GPS手機之程序，當普通手機A剛從細胞1進入細胞2之某時刻需求定位普通手機A時，普通手機A在目前時刻t之位置係GPS手機B1在時刻T₂ +t-T₁ 之GPS位置，且該位置依特定GPS資訊而定，可能係在圖3中所顯示之位置及位置。根據本發明該方法，在圖3中所顯示之情況下，在圖3左下角之表格中對應普通手機A的大多數實際位置可從GPS手機B1或GPS手機B2之GPS位置導出。

根據本發明之具體實施例，在需要較高精確度的情況下，位置計算器108可根據普通手機A之細胞交接順序及匹配的GPS手機B之細胞交接順序，計算普通手機A和GPS手機B在移動時的速度差，且對基於該速度差從該GPS手機之GPS位置所導出之普通手機A之目前位置作出適當的校正。熟習此項技術者顯而易見該上述速度差主要係體現為普通手機A和GPS手機B在該相同細胞中之駐留時間差。對從該GPS手機之GPS位置所導出之位置的校正主要應根據在該細胞交接順序之最後細胞中的速度差執行。

最後，定位服務系統10回傳由位置計算器108根據該匹配的GPS手機之GPS資訊所判定之普通手機A之目前位置至要求定位普通手機A之要求方。

本發明藉由納入該無線通訊裝置之行動蜂巢式資訊及高精確度GPS定位，能對非GPS無線通訊裝置得到較高精確度的定位。本發明藉由該細胞交接資訊所反映該無線通訊裝置在移動時之移動路徑及速度執行定位，而得到該細胞交接資訊不受該無線通訊裝置和某基地台通訊塔之間之視覺路徑被擋住的事實影響。雖然本發明該方法在判定細胞交接點時可能具有定位誤差，但該誤差的範圍係可以界定。即使在該無線通訊裝置在該移動通過之前及之後判定兩者細胞時同時產生誤差的最差情況下，兩個緊鄰的基地台細胞之重疊覆蓋區域之半徑通常係大約50公尺，因而最大的判斷誤差僅係50*2=100公尺，其遠小於在現存技術例如該行動定位方法(細胞定位)中300公尺的誤差。

雖然上述參照該等所附圖式已說明本發明及其示例性具體實施例，但應了解本發明並非絕對限於這些具體實施例，且一般技術者可以對該等具體實施例作出各種改變及修訂例而不悖離本發明的範疇與用途。舉例來說，雖然在該說明中，該等功能性部件、比較器106及位置計算器108係在定位服務系統10中展開，但這些功能性部件亦可在該無線通訊裝置上展開；以及定位服務系統10之該等功能性部件亦可在該通訊網路中之其他伺服器上展開，或者分別整合至專用伺服器中。所有這些改變及修訂例係欲包含於由該等所附申請專利範圍所定義之本發明的範疇內。

從該上述說明，熟習此項技術者已習知本發明可體現為裝置、方法或電腦程式產品。因此，本發明可具體實行為該等下列形式，亦即可能係整體硬體、整體軟體(包括韌體、常駐軟體、微碼等)，或者一般稱作「電路」、「模組」或「系統」之軟體部分與硬體部分的組合。此外，本發明可具有體現在含有電腦可使用程式碼之任何有實體表達式媒體中之電腦程式產品的形式。

可使用一個或多個電腦可使用或電腦可讀取媒體的任何組合。該電腦可使用或電腦可讀取媒體可能係─但不限於─舉例來說電性、磁性、光學、電磁、紅外線或半導體系統、設備、裝置或傳輸媒體。該電腦可讀取媒體之更具體範例(非詳盡清單)包括下列：一個或多個導線之電連接、可攜式電腦磁碟、硬碟、隨機存取記憶體(Random access memory，RAM)、唯讀記憶體(Read-only memory，ROM)、可拭除可程式化唯讀記憶體(Erasable programmable read-only memory，EPROM或快閃記憶體)、光纖、可攜式光碟唯讀記憶體(Compact disk read-only memory，CD-ROM)、光學記憶體裝置、傳輸媒體例如支援網際網路或網際網路，或者磁性記憶體裝置。注意到該電腦可使用或電腦可讀取媒體甚至可能係印有程式之紙張或其他適合的媒體，此係因為，舉例來說，藉由電子掃描此類紙張或其他媒體，用電子手段得到該等程式，隨後以適當的方式編譯、解譯或處理，且若有必要則儲存在該電腦記憶體內。在此文件之上下文中，該電腦可使用或電腦可讀取媒體可能係含有、儲存、傳達、傳遞或傳輸程式的任何媒體，供指令執行系統、設備或裝置使用，或者與該指令執行系統、設備或裝置相關聯。該電腦可使用媒體可包括資料訊號，其可在該基頻中傳遞或作為部分載體，且藉由其體現該等電腦可使用程式碼。可使用任何適當的媒體，包括─但不限於─無線電、導線、光學電纜、無線電頻率諸如此類傳輸該等電腦可使用程式碼。

用於執行本發明之操作的電腦程式碼可以一個或多個程式設計語言之任何組合撰寫，包括物件導向程式設計語言─例如Java、Smalltalk、C++及此類，以及慣用的程序程式設計語言─例如「C」程式設計語言或類似(close)程式設計語言。程式碼可在該使用者之電腦上完全執行、在該使用者之電腦上部分執行、如獨立的套裝軟體執行、部分在該使用者之電腦上且部分在遠端電腦上執行，或者在遠端電腦或伺服器上完全執行。在該後者情況下，該遠端電腦可經由任何類型之網路連接至該使用者之電腦─包括區域網路(Local area network，LAN)或廣域網路(Wide area network，WAN)，或者可連接至外部電腦(經由網際網路例如使用網際網路服務提供者)。

此外，該流程圖及/或該方塊圖之每個方塊與本發明之流程圖及/或方塊圖之每個方塊的組合皆可由電腦程式指令實行。這些電腦程式指令可提供給一般電腦、專用電腦或其他可程式化資料處理設備之處理器，從而產生機器使得由電腦或其他可程式化資料處理設備所執行之這些指令，產生實現在該流程圖及/或該方塊圖之方塊中所提供之功能/操作的設備。

這些電腦程式指令亦可儲存在能夠指示該電腦或其他可程式化資料處理設備以特定方式運作之電腦可讀取媒體中，使得儲存在該電腦可讀取媒體中之指令產生製造的物件，包括實現在該流程圖及/或該方塊圖之方塊中所提供之功能/作業的指令設備。

該等電腦程式指令亦可載入該電腦或其他可程式化資料處理設備上，讓該電腦或其他可程式化資料處理設備執行一連串操作步驟以產生電腦實行程序，且因此，在該電腦或其他可程式化設備上所執行之該等指令提供實現在該流程圖及/或該方塊圖之方塊中所提供之功能/操作的程序。

在該等圖式中之流程圖及方塊圖例示可根據本發明之各種具體實施例而實現之系統、方法及電腦程式產品的架構、功能及作業。在此點上，該流程圖或該方塊圖之每個方塊皆可表示含有用於實現該等所提供之邏輯功能之一個或多個可執行指令的模組、程式區段或部分程式碼。應注意在某些實例如替代例中，在該等方塊中所標示之功能可以在該等圖式中所標示之不同次序出現。舉例來說，兩個連接方塊事實上可基本並行執行，且有時候可以該相反次序執行，依所涉及之功能而定。亦應注意該流程圖及/或該方塊圖之每個方塊與該流程圖及/或該方塊圖之方塊的組合皆可使用執行該等所提供之功能或作業的專用硬體式系統實現，或者可使用專用硬體與電腦指令的組合實現。

100．．．通訊網路系統

A．．．非GPS無線通訊裝置；普通手機

B．．．具有GPS功能之無線通訊裝置；GPS手機

BS．．．無線通訊基地台；基地台

10．．．定位服務系統

20．．．行動式交換中心

30．．．細胞資訊記錄器

40．．．GPS資訊記錄器

102a、102b．．．記錄裝置；資料庫

104．．．GPS資訊記錄器；另一資料庫

106．．．比較器

108．．．位置計算器

301．．．GPS手機B1之移動路徑；線

302．．．GPS手機B2之移動路徑

303．．．普通手機A之移動路徑

B1、B2．．．GPS手機

從該等所附圖式中本發明示例性具體實施例之更詳細的說明，本發明之該等上述及其他目的、特徵及優勢將變得更明顯。在該等所附圖式中該等相同或類似符號，一般而言代表在本發明該等示例性具體實施例中之該等相同或類似部件或部分。

圖1示意性表示根據本發明具體實施例之無線通訊網路之方塊圖；

圖2A至圖2B示意性表示無線通訊裝置之移動路徑及其表示方法；

圖3示意性表示不同的無線通訊裝置之移動路徑；以及

圖4示意性表示根據本發明該具體實施例的方法之流程圖。

A．．．非GPS無線通訊裝置；普通手機

B．．．具有GPS功能之無線通訊裝置；GPS手機

10．．．定位服務系統

Claims

一種用於判定在一蜂巢式無線通訊網路中移動之一無線通訊裝置之位置的方法，包含：記錄該無線通訊裝置在該蜂巢式無線通訊網路之細胞中之該移動路徑；記錄在該蜂巢式無線通訊網路之細胞中、該蜂巢式無線通訊網路中移動之一GPS無線通訊裝置之該移動路徑及GPS資訊；判定移動路徑與該無線通訊裝置之該移動路徑匹配的GPS無線通訊裝置；基於該匹配的GPS無線通訊裝置之該GPS資訊判定該無線通訊裝置之位置。
如申請專利範圍第1項之方法，其中該判定移動路徑與該無線通訊裝置之移動路徑匹配的GPS無線通訊裝置，包含找出與該無線通訊裝置通過該等相同細胞，在該相同細胞中之駐留時間相近且其離開該最後相同細胞之時刻相近的GPS無線通訊裝置。
如申請專利範圍第1項或第2項之方法，其中該無線通訊裝置在該蜂巢式無線通訊網路之細胞中之該移動路徑，係由該無線通訊裝置根據由一行動式基地台所廣播之細胞識別訊號所得到之細胞交接資訊，其中含有該無線通訊裝置所進入之該細胞及進入時間；該GPS無線通訊裝置在該蜂巢式無線通訊網路之細胞中之該移動路徑，係由該GPS無線通訊裝置根據由該行動式基地台所廣播之該細胞識別訊號所得到之細胞交接資訊，其中含有該GPS無線通訊裝置所進入之該細胞及進入時間。
如申請專利範圍第3項之方法，其中該找出與無線通訊裝置通過該等相同細胞，在該相同細胞中之駐留時間相近且其離開該最後相同細胞之時刻相近的GPS無線通訊裝置，更包含根據該無線通訊裝置及該GPS無線通訊裝置之該細胞交接資訊來找出與無線通訊裝置通過該等相同細胞，在該相同細胞中之駐留時間相近且其離開該最後相同細胞之時刻相近的GPS無線通訊裝置。
如申請專利範圍第4項之方法，其中根據該無線通訊裝置及該GPS無線通訊裝置之該細胞交接資訊來找出與無線通訊裝置通過該等相同細胞，在該相同細胞中之駐留時間相近且其離開該最後相同細胞之時刻相近的GPS無線通訊裝置，更包含分別從該無線通訊裝置及該GPS無線通訊裝置之該細胞交接資訊導出該無線通訊裝置及該GPS無線通訊裝置之細胞交接順序，並判定細胞交接順序與該無線通訊裝置之該細胞交接順序匹配的GPS無線通訊裝置，其中該細胞交接順序含有該對應無線通訊裝置或GPS無線通訊裝置在細胞中之駐留時間及離開該最後細胞之該時刻。
如申請專利範圍第5項之方法，其中該判定細胞交接順序與該無線通訊裝置之該細胞交接順序匹配的GPS無線通訊裝置，包含判定與該無線通訊裝置之該細胞交接順序S₁ ={T₁ ,(C₁ ,t₁ ),(C₂ ,t₂ ),...(C_K ,t_K )}相較，該GPS無線通訊裝置之細胞交接順序S₂ ={T₂ ,(C₁ ,t₁ '),(C₂ ,t₂ '),...(C_K ,t_K ')}滿足下列條件：| T₁ -T₂ |<△T且| t_i -t_i ' |<△t，i=1、2、...、K 其中t_i 及t_i '分別係該無線通訊裝置及該GPS無線通訊裝置在細胞C_i 中之駐留時間，T₁ 及T₂ 分別係該無線通訊裝置及該GPS無線通訊裝置離開該最後細胞C_K 之時刻，且△T及△t分別係預定的臨界值。
如申請專利範圍第6項之方法，其中該判定該無線通訊裝置之該位置包含當根據該匹配的GPS無線通訊裝置之該GPS資訊該無線通訊裝置在該目前時刻t之該位置時，得到該GPS無線通訊裝置在該時刻T₂ +t-T₁ 之該位置。
如申請專利範圍第7項之方法，更包含根據該無線通訊裝置之該細胞交接順序及該匹配的GPS無線通訊裝置之該細胞交接順序，計算該無線通訊裝置和該匹配的GPS無線通訊裝置之間的速度差，以及根據該速度差校正該無線通訊裝置在該目前時刻t之該位置。
一種用於判定在一蜂巢式無線通訊網路中移動之一無線通訊裝置之位置的系統，包含：記錄裝置，用於記錄該無線通訊裝置及一GPS無線通訊裝置在該蜂巢式無線通訊網路之細胞中之移動路徑；GPS資訊記錄器，用於記錄該GPS無線通訊裝置之GPS資訊；比較器，用於判定移動路徑與該無線通訊裝置之該移動路徑匹配的GPS無線通訊裝置；位置計算器，用於基於該匹配的GPS無線通訊裝置之該GPS資訊判定該無線通訊裝置之該位置。
如申請專利範圍第9項之系統，其中該比較器包含用於找出與該無線通訊裝置通過該等相同細胞，在該相同細胞中之駐留時間相近且其離開該最後相同細胞之時刻相近的GPS無線通訊裝置的裝置。
如申請專利範圍第9項或第10項之系統，其中該無線通訊裝置在該蜂巢式無線通訊網路之細胞中之該移動路徑係由該無線通訊裝置根據由一行動式基地台所廣播之細胞識別訊號所得到之細胞交接資訊，其中含有該無線通訊裝置所進入之該細胞及進入時間；該GPS無線通訊裝置在該蜂巢式無線通訊網路之細胞中之該移動路徑係由該GPS無線通訊裝置根據由該行動式基地台所廣播之該細胞識別訊號所得到之細胞交接資訊，其中含有該GPS無線通訊裝置所進入之該細胞及輸入時間。
如申請專利範圍第11項之系統，其中用於找出與該無線通訊裝置通過該等相同細胞，在該相同細胞中之駐留時間相近且其離開該最後相同細胞之時刻相近的GPS無線通訊裝置的裝置，根據該無線通訊裝置及該GPS無線通訊裝置之該細胞交接資訊，找出與該無線通訊裝置通過該等相同細胞，在該相同細胞中之駐留時間相近且其離開該最後相同細胞之時刻相近的GPS無線通訊裝置。
如申請專利範圍第12項之系統，其中用於找出與該無線通訊裝置通過該等相同細胞，在該相同細胞中之駐留時間相近且其離開該最後相同細胞之時刻相近之該GPS無線通訊裝置的該裝置，更包含用於分別從該無線通訊裝置及該GPS無線通訊裝置之該細胞交接資訊導出該無線通訊裝置及該GPS無線通訊裝置之細胞交接順序的裝置，以及用於判定該GPS無線通訊裝置之細胞交接順序與該無線通訊裝置之該細胞交接順序匹配的裝置，其中該細胞交接順序含有該對應無線通訊裝置或GPS無線通訊裝置在細胞中之駐留時間及離開該最後細胞之該時刻。
如申請專利範圍第13項之系統，其中該判定該GPS無線通訊裝置之細胞交接順序與該無線通訊裝置之該細胞交接順序匹配，包含判定與該無線通訊裝置之該細胞交接順序S₁ ={T₁ ,(C₁ ,t₁ ),(C₂ ,t₂ ),...(C_K ,t_K )}相較，該GPS無線通訊裝置之細胞交接順序S₂ ={T₂ ,(C₁ ,t₁ '),(C₂ ,t₂ '),...(C_K ,t_K ')}滿足下列條件：| T₁ -T₂ |<△T且| t_i -t_i ' |<△t，i=1、2、...、K其中t_i 及t_i '分別係該無線通訊裝置及該GPS無線通訊裝置在細胞C_i 中之駐留時間，T₁ 及T₂ 分別係該無線通訊裝置及該GPS無線通訊裝置離開該最後細胞C_K 之時刻，且△T及△t分別係預定的臨界值。
如申請專利範圍第14項之系統，其中當根據該匹配的GPS無線通訊裝置之該GPS資訊該無線通訊裝置在該目前時刻t之該位置時，該位置計算器得到該GPS無線通訊裝置在該時刻T₂ +t-T₁ 之該位置。
如申請專利範圍第15項之系統，其中該位置計算器更包含根據該無線通訊裝置之該細胞交接順序及該匹配的GPS無線通訊裝置之該細胞交接順序，用於計算該無線通訊裝置和該匹配的GPS無線通訊裝置之間的速度差之裝置，以及根據該速度差修正該無線通訊裝置在該目前時刻t之該位置。
一種包含程式碼裝置的電腦程式，當該程式於一電腦運行時可執行如請求項第1至8項中的所有步驟。