专利名称：用户终端定位方法、装置以及用户终端导航方法、装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信定位领域，具体涉及用户终端定位方法、装置以及用户终端导航 方法、装置。
背景技术：
目前常见的用户终端定位方法大体分为两类一类是基于移动网络的定位，另一 类是基于GPS的定位；但不同的定位技术分别存在各自的定位精确度问题，如基于GPS的 定位技术的覆盖率较差，GPS信号在室内、隧道等场所很差或易中断，这种情况下无法有效 精确定位。基于移动网络的定位技术容易受到无线电波多径、非视距传播、噪声、干扰和信 道频率特性等多种不利因素的影响，使得与用户终端位置有关的电波特征测量值不可避免 地出现较大误差，导致定位精度出现较大偏差。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种用户终端定位方法和装置，以提高用 户终端定位精度。本发明的另一目的在于提供一种用户终端导航方法和装置，以在提高用户终端定 位精度的基础上提供导航信息。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的一种用户终端定位方法，该方法包括得到针对同一用户终端应用不同定位技术所确定的不同初步位置信息；对所有所 述初步位置信息进行融合，得到所述用户终端的最终位置信息。所述融合操作包括确定应用不同定位技术所对应的所有信息分配系数，并根据所确定的信息分配系 数所表示的权重对相应的各初步位置信息进行加权计算。所述信息分配系数的确定方法为得到所述定位技术的精确度，根据该精确度计算得到定位技术所对应的信息分配 系数；或者，预先设置信息分配系数的固定值。所述定位技术是A-GPS网络辅助的GPS定位技术和OTDOA观测到达时间差定位技 术。所述融合操作包括确定应用不同定位技术所对应的所有信息分配系数的情况下， 所述信息分配系数的确定方法为β 2 = 0, η ^ 2 ；β 2 = [1-0. 99]*(η-2)/10，η > 2，ρ 彡 2 ；β 2 = [1-(2/ρ)]*(η-2)/10, η>2,2<ρ^5；β 2 = [1-(1/ρ)]*(η-2)/10，η > 2,5 < ρ ^ 10 ；
β 2 = [1-(1/2ρ)]*(η-2)/10，η > 2，ρ > 10 ；32=1，GPS 无信号；β 1 = 1-β 2 ；式中β 1、β 2分别表示应用A-GPS定位技术以及OTDOA定位技术所对应的信息分 配系数，P表示GPS位置精度因子，η表示用户终端能够观测到的基站数目；或者，预先设置β 1取值靠近0. 9，β 2取值靠近0.1。进一步根据所述最终位置信息确定导航信息并提供，确定该导航信息的方法为将前后每次为用户终端定位所得到的最终位置信息连续作为导航信息；或者，结合每次为用户终端定位所得到的最终位置信息，基于反馈针对上一次为 用户终端定位所得到的最终位置信息进行更新，将更新所得值作为导航信息。—种用户终端导航方法，该方法包括得到针对同一用户终端应用不同定位技术所确定的不同初步位置信息；对所有所 述初步位置信息进行融合，得到所述用户终端的最终位置信息；根据得到的最终位置信息， 确定由该最终位置信息构成的导航信息并提供。确定所述导航信息的方法为将前后每次为用户终端定位所得到的最终位置信息连续作为导航信息；或者，结合每次为用户终端定位所得到的最终位置信息，基于反馈针对上一次为 用户终端定位所得到的最终位置信息进行更新，将更新所得值作为导航信息。所述更新方法为针对不同定位技术的初步位置信息，分别计算当前初步位置信息与前一次初步位 置信息的差值，并对得到的所有差值进行融合，再将融合所得值与前一次所得的最终位置 信息相加，将相加所得值作为更新所得值。一种用户终端定位装置，该装置包括相连的融合决策单元、融合执行单元；其中，所述融合决策单元，用于确定为用户终端定位时应用不同定位技术所对应 的所有信息分配系数，并将所确定的信息分配系数通知所述融合执行单元；所述融合执行单元，用于接收针对同一用户终端应用不同定位技术所确定的不同 初步位置信息，并应用收到的所述信息分配系数对所述初步位置信息进行融合以得到所述 用户终端的最终位置信息。所述融合决策单元与定位信息接收单元相连，用于接收针对同一用户终端应用不 同定位技术所确定的所述不同初步位置信息。所述定位信息接收单元是A-GPS定位信息接收单元和OTDOA定位信息接收单元。一种用户终端导航装置，该装置包括相连的融合决策单元、融合执行单元、导航信 息描述单元；其中，所述融合决策单元，用于确定为用户终端定位时应用不同定位技术所对应 的所有信息分配系数，并将所确定的信息分配系数通知所述融合执行单元；所述融合执行单元，用于接收针对同一用户终端应用不同定位技术所确定的不同 初步位置信息，并应用收到的所述信息分配系数对所述初步位置信息进行融合以得到所述 用户终端的最终位置信息，进而确定由该最终位置信息构成的导航信息并提供给所述导航 信息描述单元；
所述导航信息描述单元，用于根据收到的最终位置信息提供连续的导航信息。本发明用户终端定位方法、装置以及用户终端导航方法、装置，均可结合不止一种 的定位技术对用户终端进行定位，比单纯采用任何一种定位技术进行定位都更接近于真实 值，因此可以明显提高用户终端定位精度。
图1为本发明一实施例的用户终端定位流程图；图2为本发明一实施例的用户终端定位装置图；图3为本发明的用户终端定位流程简图；图4为本发明另一实施例的用户终端导航装置图；图5为本发明的用户终端导航流程简图。
具体实施例方式从总体思路上，本发明提供了一种用户终端定位方法，包括得到针对同一用户终 端应用不同定位技术所确定的不同初步位置信息；对所有所述初步位置信息进行融合，得 到所述用户终端的最终位置信息。本发明还提供了一种用户终端定位装置，包括相连的融合决策单元、融合执行单 元；其中，所述融合决策单元，用于确定为用户终端定位时应用不同定位技术所对应的所有 信息分配系数，并将所确定的信息分配系数通知所述融合执行单元；所述融合执行单元，用 于接收针对同一用户终端应用不同定位技术所确定的不同初步位置信息，并应用收到的所 述信息分配系数对所述初步位置信息进行融合以得到所述用户终端的最终位置信息。本发明又提供了一种用户终端导航方法，包括得到针对同一用户终端应用不同定 位技术所确定的不同初步位置信息；对所有所述初步位置信息进行融合，得到所述用户终 端的最终位置信息；根据得到的最终位置信息，确定由该最终位置信息构成的导航信息并 提供。本发明再提供一种用户终端导航装置，该装置包括相连的融合决策单元、融合执 行单元、导航信息描述单元；其中，所述融合决策单元，用于确定为用户终端定位时应用不 同定位技术所对应的所有信息分配系数，并将所确定的信息分配系数通知所述融合执行单 元；所述融合执行单元，用于接收针对同一用户终端应用不同定位技术所确定的不同初步 位置信息，并应用收到的所述信息分配系数对所述初步位置信息进行融合以得到所述用户 终端的最终位置信息，进而确定由该最终位置信息构成的导航信息并提供给所述导航信息 描述单元；所述导航信息描述单元，用于根据收到的最终位置信息提供连续的导航信息。参见图1，图1为本发明一实施例的用户终端定位流程图，该流程包括以下步骤步骤100:用户终端向位置服务器发起定位请求并将自身所处小区ID、 A-GPS(Assisted GPS，网络辅助的GPS)模块的状态报告给位置服务器，应用A-GPS方式进 行定位的情况下进入步骤110，而应用OTDOA(Observed TimeDifference Of Arrival，观测 到达时间差)方式进行定位的情况下则直接进入步骤140。步骤110 位置服务器根据用户终端的A-GPS模块状态判断用户终端当前是否能 实现GPS功能，如果能实现GPS功能，进入步骤111 ；否则直接进入步骤120。
步骤111 位置服务器根据用户终端的大概位置(可由位置服务器通过用户终端 上报的小区ID等信息确定)向用户终端传送与该位置相关的GPS辅助信息。如果处在无遮 挡区域，用户终端可以顺利接收来自位置服务器的GPS辅助信息以捕获卫星进而接收GPS 原始信号，这样可以提升GPS信号的第一锁定时间能力。并且，用户终端在接收到GPS原始 信号后解调信号，根据解调所得信号计算自身到卫星的伪距(伪距通常指受各种GPS误差 影响的距离)信息，再将计算得到的伪距信息发送给位置服务器。步骤112 位置服务器向用户终端传送GPS辅助信息后，会在一定时间段内等待用 户终端发来的伪距信息。步骤113 位置服务器判断等待用户终端返回伪距信息是否超时，如果超时，进入 步骤120 ；否则，进入步骤130。步骤120 将A-GPS定位的精确度Pl设置为0，进入步骤150。步骤130 位置服务器根据来自用户终端伪距信息和来自辅助定位设备(如差分 GPS基准站等)的辅助信息对用户终端进行GPS信息计算，得到用户终端的估算位置XI，并 且位置服务器记录对用户终端进行A-GPS定位的PDOP (GPS位置精度因子)。步骤131 位置服务器根据所记录的PDOP计算用户终端的精确度P1，进入步骤 150。步骤140 用户终端测量能观测到的不同基站下行导频信号的不同到达时刻并进 行采集，之后将采集到的多个基站接收到用户终端信号的时间差发送给位置服务器。步骤141 位置服务器根据用户终端所发送的所述时间差利用双曲线模型等运算 方式估算用户终端位置X2和精确度P2，并记录能够体现定位精确度的基站数目。步骤150 根据应用A-GPS方式以及OTDOA方式所分别得到的精确度P1、P2，位置 服务器确定应用A-GPS方式以及OTDOA方式所对应的信息分配系数β 1、β 2。信息分配系数的选取很重要。假设A-GPS和OTDOA定位的信息分配系数分别为 β 和0 2，则一般应满足0 1+0 2 = 1。β 1越大，代表A-GPS所占的权重越大，反之亦然。 具体应用时，可以采用A-GPS方式以及OTDOA方式所分别得到的精确度Ρ1、Ρ2来决定β 1、 β 2的值。Pl可以根据PDOP(PD0P可以从GPS的导航电文中的GPGSA语句获得)来衡量， 通常介于0. 5至99. 9之间，该值越小，表示精确度越高。Ρ2可以根据用户终端能够观测到 的基站数目η来衡量，用户终端能够观测到的基站数目η越大，表示精确度越高。之后，只要能够根据Pl、Ρ2合理地选择β 1和β 2即可。可确定β 1和β 2的算 法有多种，其中一种的参考算法如下β 2 = 0, η ^ 2 ；β 2 = [1-0. 99]*(η_2)/10，η > 2，ρ 彡 2 ；β 2 = [1-(2/ρ)]*(η-2)/10, η>2,2<ρ^5；β 2 = [1-(1/ρ)]*(η-2)/10，η > 2,5 < ρ ^ 10 ；β 2 = [1-(1/2ρ)]*(η-2)/10，η > 2，ρ > 10 ;32=1，GPS 无信号；β1 = 1-β2。式中ρ是指PDOP。在实际应用中，也可以不必在每次定位时都重新计算β 和β 2，而是预先设置β 1禾P β 2的固定值(如β 1取值靠近0. 9，β 2取值靠近0. 1，具体范围可视实际情况而 定，只要不影响定位精确度即可)；并且，也可以使用PI、Ρ2以外的参数等信息来确定β 1 和β2，只要所确定的β 和β 2能够合理体现应用A-GPS方式以及OTDOA方式所分别得到 的精确度权重即可。步骤151 位置服务器根据所确定的β1、β2对Xl和Χ2进行信息融合，得到用户 终端定位的最优估计值X，将该X作为用户终端的最终位置信息发送给用户终端。所述信息融合可以充分利用不同定位技术的优势，得出最优估计值X。假设对于用 户终端的某一次定位请求，A-GPS定位得出的估计值为XI，精确度为Pl ；OTDOA定位得出的 估计值为Χ2，精确度为Ρ2。XI、Χ2其实是坐标矩阵，PU Ρ2是误差协方差阵。信息融合的 具体操作通常是根据β 1、β 2所表示的权重对相应的Χ1、Χ2进行加权计算，该计算方法一 般应该满足以下公式=X = β 1*Χ1+β 2*Χ2 ； β 1+β 2 = 1 ；P-1 = Ρ^+Ρ〗—1。由上述的信息融合原理可知，对于多传感器输入模型(也就是多信息输入)，即使 精度最差的传感器参与信息融合后也有利于测量精度的提高。也就是说，信息融合之后所 得出的最优估计值比单纯采用任何一种定位方法更接近于真实值。再有，为实现A-GPS定位，在用户终端上必须安装GPS接收机模块，该模块负责接 收GPS信息；并且，用户终端还必须有配套的软件，以实现与用户的交互界面和对GPS导航 电文进行分析处理等功能，同时在网络侧还要安装有位置服务器以及辅助定位设备。目前 3G等通信网络已经能够支持A-GPS定位。为实现OTDOA定位，通信网络中需要存在能实现 OTDOA的技术支持。由图1可见，由于可以结合不止一种的定位技术对用户终端进行定位，因此可以 明显提高用户终端定位精度。为实现图1所示操作，可以设置如图2所示的装置。参见图 2，图2为本发明一实施例的用户终端定位装置图，该装置包括与定位信息融合单元相连的 A-GPS定位信息接收单元、OTDOA定位信息接收单元，定位信息融合单元则由相连的融合决 策单元、融合执行单元构成。所述定位信息融合单元可以独立设置为一装置，或与其它器件 合并设置；并且，该定位信息融合单元可以根据实际需要设置于网络侧或用户侧，只要能够 正常工作即可。其中，A-GPS定位信息接收单元接收针对用户终端的A-GPS定位信息(如Χ1、Ρ1、 PDOP等)，并将收到的A-GPS定位信息发送给定位信息融合单元；OTDOA定位信息接收单元 接收针对用户终端的OTDOA定位信息(如Χ2、Ρ2、用户终端能观测到的基站数目η等)，并 将收到的OTDOA定位信息发送给定位信息融合单元。所述定位信息可以来自位置服务器或 其它可以提供用户终端位置信息的装置。定位信息融合单元中的融合决策单元可以根据来自A-GPS定位信息接收单元以 及OTDOA定位信息接收单元的定位信息(如PD0P、P1、用户终端能观测到的基站数目η、Ρ2 等)确定β 、β 2，或直接确定要应用的β 、β 2中的一个或多个是预先设定的；之后，将 所确定的β 1、β 2发送给融合执行单元。融合执行单元根据收到的0 1、0 2以及乂142对 Xl和Χ2进行信息融合，得到用户终端定位的最优估计值X，将该X作为用户终端的最终位 置信息发送给用户终端。从图1和图2不难看出，在实际应用中，具体定位时所涉及的定位技术不应只限 于A-GPS和OTDOA两种，而是可以应用多种能为用户终端定位的定位技术，如还可以应用基于Cell-ID (蜂窝小区ID)的定位技术、基于Α0Α+ΤΑ (信号到达角度+时间提前量)的定 位技术等中的一种或多种。这种情况下，可以将多种定位技术所分别确定的用户终端定位 信息看做初步位置信息，并将这些初步位置信息发送给定位信息融合单元，定位信息融合 单元中的融合决策单元可以根据收到的初步位置信息针对不同的定位技术分别确定相应 的β，或直接确定针对不同的定位技术分别要应用的β中的一个或多个是预先设定的；之 后，将所确定的β发送给融合执行单元。融合执行单元根据收到的不同定位技术所对应的 β以及初步位置信息对该初步位置信息进行信息融合，得到用户终端定位的最优估计值 X，将该X作为用户终端的最终位置信息发送给用户终端。需要说明的是，针对不同定位技术所进行的β、X确定过程可能会有所不同，在这 种情况下应该能够针对具体操作过程进行有针对性的修改(如常规的操作替换、参数替 换或修改等)以支持最终的定位实现。可见，上述定位思路可以通过图3阐述。参见图3，图3为本发明的用户终端定位 流程简图，该流程包括以下步骤步骤310 得到针对同一用户终端应用不同定位技术所确定的不同初步位置信 肩、ο步骤320 对所有所述初步位置信息进行融合，得到所述用户终端的最终位置信 肩、ο在实现用户终端定位的前提下，还可以进一步实现对用户终端的导航。实现导航 的原理如图4所示，图4为本发明另一实施例的用户终端导航装置图，该装置与图2所示的 装置类似，但添加了用于实现导航的导航信息描述单元，该单元与定位信息融合单元中的 融合执行单元相连。具体应用时，融合执行单元将前后每次为用户终端定位所得到的最终位置信息连 续发送给导航信息描述单元，由导航信息描述单元根据收到的最终位置信息以电子地图描 绘(需要有电子地图显示器等视频支持器件)和/或位置语音提示(需要有音频输出器等 音频支持器件)等方式提供连续的导航信息。另外，每次所得到的最终位置信息也可以是针对上一次最终位置信息的基于反馈 的更新性最终位置信息，具体操作为针对不同定位技术的初步位置信息，分别计算当前 初步位置信息与前一次初步位置信息的差值，并应用针对不同定位技术分别确定的相应 β (该β可以是当前新确定的或者是预先固定设置的)对得到的所有差值进行融合(具体 融合方法已在前述中详谈，在此不再赘述)，再将融合所得值与前一次所得的最终位置信息 相加，最后得到当前的用户终端最终位置信息。这种基于反馈的更新性最终位置信息可以由融合执行单元独立计算得出，或在经 其它相关器件提供信息支持的情况下分别经定位信息接收单元、融合决策单元、融合执行 单元等最终得出。并且，只要能够顺利得到基于反馈的更新性最终位置信息，还可以添加融 合执行单元与定位信息接收单元等器件之间的连接，以用于提供所述反馈以及信息、数据 支持等。再有，与涉及定位时的思路相同，在上述的导航应用中，具体导航时所涉及的定位 技术也可以是多种能为用户终端定位的定位技术。可见，上述导航思路可以通过图5阐述。参见图5，图5为本发明的用户终端导航 流程简图，该流程包括以下步骤
步骤510 得到针对同一用户终端应用不同定位技术所确定的不同初步位置信 肩、ο步骤520 对所有所述初步位置信息进行融合，得到所述用户终端的最终位置信 肩、ο步骤530 根据得到的最终位置信息，确定由该最终位置信息构成的导航信息。在实际应用中，用户终端可以是手机、固定台、移动收发器等通信装置。由以上所述可知，本发明的用户终端定位方法和装置，由于可以结合不止一种的 定位技术对用户终端进行定位，因此可以明显提高用户终端定位精度。进而，本发明的用户 终端导航方法和装置，可以在提高用户终端定位精度的基础上提供导航信息。以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在 本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护 范围之内。
权利要求
1.一种用户终端定位方法，其特征在于，该方法包括得到针对同一用户终端应用不同定位技术所确定的不同初步位置信息；对所有所述初 步位置信息进行融合，得到所述用户终端的最终位置信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述融合操作包括确定应用不同定位技术所对应的所有信息分配系数，并根据所确定的信息分配系数所 表示的权重对相应的各初步位置信息进行加权计算。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述信息分配系数的确定方法为 得到所述定位技术的精确度，根据该精确度计算得到定位技术所对应的信息分配系数；或者，预先设置信息分配系数的固定值。
4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述定位技术是A-GPS网络辅 助的GPS定位技术和OTDOA观测到达时间差定位技术。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述融合操作包括确定应用不同定位技 术所对应的所有信息分配系数的情况下，所述信息分配系数的确定方法为β 2 = 0，η 彡 2 ；β 2 = [1-0. 99]*(η-2)/10，η > 2，ρ 彡 2 ； β 2 = [l-(2/p)]*(n-2)/10, n>2,2<p^5； β 2 = [l-(l/p)]*(n-2)/10，η > 2,5 < ρ ^ 10 ； β 2 = [1-(1/2ρ)]*(η-2)/10，η > 2，ρ > 10 ; β 2 = 1,GPS无信号； β 1 = 1-β 2 ；式中β 1、β 2分别表示应用A-GPS定位技术以及OTDOA定位技术所对应的信息分配系 数，ρ表示GPS位置精度因子，η表示用户终端能够观测到的基站数目； 或者，预先设置β 1取值靠近0.9，β 2取值靠近0.1。
6.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，进一步根据所述最终位置信息 确定导航信息并提供，确定该导航信息的方法为将前后每次为用户终端定位所得到的最终位置信息连续作为导航信息； 或者，结合每次为用户终端定位所得到的最终位置信息，基于反馈针对上一次为用户 终端定位所得到的最终位置信息进行更新，将更新所得值作为导航信息。
7.一种用户终端导航方法，其特征在于，该方法包括得到针对同一用户终端应用不同定位技术所确定的不同初步位置信息；对所有所述初 步位置信息进行融合，得到所述用户终端的最终位置信息；根据得到的最终位置信息，确定 由该最终位置信息构成的导航信息并提供。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，确定所述导航信息的方法为 将前后每次为用户终端定位所得到的最终位置信息连续作为导航信息；或者，结合每次为用户终端定位所得到的最终位置信息，基于反馈针对上一次为用户 终端定位所得到的最终位置信息进行更新，将更新所得值作为导航信息。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述更新方法为针对不同定位技术的初步位置信息，分别计算当前初步位置信息与前一次初步位置信息的差值，并对得到的所有差值进行融合，再将融合所得值与前一次所得的最终位置信息 相加，将相加所得值作为更新所得值。
10.一种用户终端定位装置，其特征在于，该装置包括相连的融合决策单元、融合执行 单元；其中，所述融合决策单元，用于确定为用户终端定位时应用不同定位技术所对应的所 有信息分配系数，并将所确定的信息分配系数通知所述融合执行单元；所述融合执行单元，用于接收针对同一用户终端应用不同定位技术所确定的不同初步 位置信息，并应用收到的所述信息分配系数对所述初步位置信息进行融合以得到所述用户 终端的最终位置信息。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述融合决策单元与定位信息接收单 元相连，用于接收针对同一用户终端应用不同定位技术所确定的所述不同初步位置信息。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述定位信息接收单元是A-GPS定位信 息接收单元和OTDOA定位信息接收单元。
13.一种用户终端导航装置，其特征在于，该装置包括相连的融合决策单元、融合执行 单元、导航信息描述单元；其中，所述融合决策单元，用于确定为用户终端定位时应用不同定位技术所对应的所 有信息分配系数，并将所确定的信息分配系数通知所述融合执行单元；所述融合执行单元，用于接收针对同一用户终端应用不同定位技术所确定的不同初步 位置信息，并应用收到的所述信息分配系数对所述初步位置信息进行融合以得到所述用户 终端的最终位置信息，进而确定由该最终位置信息构成的导航信息并提供给所述导航信息 描述单兀；所述导航信息描述单元，用于根据收到的最终位置信息提供连续的导航信息。
全文摘要
本发明提供了用户终端定位方法和装置，均可得到针对同一用户终端应用不同定位技术所确定的不同初步位置信息；并对所有所述初步位置信息进行融合，得到所述用户终端的最终位置信息。本发明还提供了用户终端导航方法和装置，均可得到针对同一用户终端应用不同定位技术所确定的不同初步位置信息；并对所有所述初步位置信息进行融合，得到所述用户终端的最终位置信息；再根据得到的最终位置信息，确定由该最终位置信息构成的导航信息并提供。本发明用户终端定位方法、装置以及用户终端导航方法、装置，均可结合不止一种的定位技术对用户终端进行定位，比单纯采用任何一种定位技术进行定位都更接近于真实值，因此可以明显提高用户终端定位精度。
文档编号G01S19/01GK102065536SQ20091022163
公开日2011年5月18日 申请日期2009年11月11日 优先权日2009年11月11日
发明者李博, 李延社, 纪宝玲, 谢为国 申请人:中兴通讯股份有限公司