CN1149893C - 管理位置测量数据的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于管理位置测量数据的方法，所述方法包括：对于至少一个移动站，在存储器中保持多个特定于移动站的位置记录，以便所述多个特定于移动站的位置记录指示所述移动站的位置历史；其特征在于，还包括步骤：对于每个特定于移动站的位置记录，指定一个对应的优化参数；利用所述的优化参数来选择哪些特定于移动站的位置记录将从所述存储器中删除，并且删除所选择的特定于移动站的位置记录；其中所述优化参数包括至少一个以下的参数：距离参数，其用于加权删除对应于移动站移动最小位置的特定于移动站的位置记录，时期参数，其用于加权删除旧的特定于移动站的位置记录。

Description

管理位置测量数据的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于支持电信网中的移动站定位的方法，尤其是使得，在该方法中，定位数据得以选择性地存储。

背景技术

典型的移动通信系统覆盖大的地理区域而且包括多个小区，每个小区一般由一个基站服务。这些小区在尺寸上差别很大，通常取决于在其区域的呼叫业务量。在具有高业务量密度的区域，其小区尺寸一般要小于建立呼叫数较少区域的小区尺寸。无论小区尺寸多大，在许多场合，知道移动站的地理位置或行进方向很有用。

关于移动站的位置信息可用于许多目的。如果需要的话，用户能确定自己的位置，呼叫计费可依赖位置，或能确定拨打紧急呼叫的移动站的位置以便能送出援助。例如，汽车可携带一个用于事故时自动紧急呼叫的装置，该紧急呼叫还包括有关该汽车位置的信息。

目前已经研究出用于测量移动站位置的多种方法。例如，移动站距离其与之通信的基站的距离可基于信号传播时延测量。然而，如何测量位置数据与本发明的操作无关，因此，对于位置测量，可参照例如GSM技术规范(GSM 02.71)和WO 98/16078。本领域的技术人员知道，通过应用除所述出版物中公开方法以外的其它方法也可执行位置测量。

上述的位置测量方法具有一个共同特征，即如果测量后定位，也就是测量结果的解释，仅应用最近测量，则所确定的位置精度等于所涉及的测量的精度。在由一点方法所确定的位置误差能达到几百米，这取决于位置测量方法。因此，当移动站在椭圆形自然障碍物附近移动时，很难确定该移动站位于该障碍物的哪一侧。

因此，当移动站位于椭圆形自然障碍物，如河流、湖泊、公园、山脉或铁路的一侧时，万一发生交通事故，可能发生，由于位置测量方法不精确导致不知道救护车应送到该自然障碍物的哪一侧。

发明内容

本发明的目的是提供一种能解决上述问题的方法和实现本方法的装置。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于管理位置测量数据的方法，所述方法包括：

对于至少一个移动站，在存储器中保持多个特定于移动站的位置记录，以便所述多个特定于移动站的位置记录指示所述移动站的位置历史；

其特征在于，还包括步骤：

对于每个特定于移动站的位置记录，指定一个对应的优化参数；

利用所述的优化参数来选择哪些特定于移动站的位置记录将从所述存储器中删除，并且删除所选择的特定于移动站的位置记录；

其中所述优化参数包括至少一个以下的参数：

距离参数，其用于加权删除对应于移动站移动最小位置的特定于移动站的位置记录，

时期参数，其用于加权删除旧的特定于移动站的位置记录。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于管理位置测量数据的设备，

该设备被设置成对于至少一个移动站，在存储器中保持多个特定于移动站的位置记录，以便所述多个特定于移动站的位置记录指示所述移动站的位置历史；

其特征在于，

该设备还被设置成对于每个特定于移动站的位置记录，指定一个对应的优化参数；利用所述的优化参数来选择哪些特定于移动站的位置记录将从所述存储器中删除，并且删除所选择的特定于移动站的位置记录；

其中所述优化参数包括至少一个以下的参数：

距离参数，其用于加权删除对应于移动站移动最小位置的特定于移动站的位置记录，

时期参数，其用于加权删除旧的特定于移动站的位置记录。

在此描述了本发明的两个实施例，在这两个实施例中，在不同时刻在不同位置得到的特定位置测量结果存储于存储器中，以便借助在存储阶段或稍后的至少一个参数来选择待存储的位置信息。这些参数的特征在于，它们能根据测量结果和/或测量的时刻来计算。

在本发明的第一个实施例中，位置参数被加权一个以上时刻参数，其目的在于删除移动站移动最小的位置之间的位置测量结果。第一个实施例基于能为至少某些存储的位置数据确定一个距离参数，而且位置数据的删除能至少部分基于所述距离参数的观点。

本发明的第二个实施例基于类似于第一个实施例的发明观点，但在这个实施例中，该时刻参数被加权一个以上位置参数。根据本发明的第二个实施例，在存储器中有多个不同时期(age)的测量结果，但对较早的测量结果，其存储数量比较新的结果在比例上减少。在本发明的第二个实施例中，可为该存储器中的至少一些位置参数确定一个时期参数，而且位置数据的删除可至少部分基于所述时期参数。

根据本发明和优选实施例以及其修正，在解释一个新的，即最近的位置数据时，通过利用以前确定的位置，能较之以前更好地解释移动站的位置测量结果。

根据本发明的一个优选实施例，基于一个定时器来删除测量结果。

根据本发明的另一优选实施例，在存储该移动站的一个新位置数据估计之前，根据一个预定的数学函数删除至少一个存储的位置数据估计。所述位置数据估计指的是在该测量方法的精度限制内该移动站的测量位置。

本发明的方法和系统以及优选实施例和其修正的主要优点在于，存储位置数据所需要的存储器数量与位置历史中的精度之比可以以容易理解的形式用参数表示。本发明的方法和系统以及其优选实施例的另一优点在于，能比当前方法更可靠地定位移动站，尤其是对自然障碍物。这是通过利用现有方法和根据本发明的位置测量处理实现的。

附图说明

下面结合优选实施例，参照附图详述本发明，其中

图1示意了本发明能应用的系统；

图2是示意移动站、电信网和客户机之间的信令图；

图3是在用于存储和删除位置测量结果的数据库中的一些可能操作；

图4A是如何根据本发明的一种改型存储和删除位置测量结果；

图4B是如何根据本发明的一种改型删除位置测量结果；

图4C是如何根据本发明的一种改型删除位置测量结果；

图5示意了位置测量的数学处理；

图6示出了在R(t)-n坐标系统中的位置测量结果；

图7示出了如何解释位置测量结果；

图8示出了如何解释位置测量结果。

具体实现方式

图1示意了本发明可应用的系统。在图1中，移动站MS借助基站BS通过无线电路径连接到公众陆地移动网PLMN。通过一种已知的方式，能从该PLMN到其他电信网建立连接，如公众交换电话网PSTN、综合业务数字网ISDN、数据网DN或因特网(TCP/IP网络)。

PLMN的一种例子就是GSM。GSM网络的详细结构和操作与本发明无关，因此对于它们可参照欧洲电信标准协会ETSI的GSM标准。然而应指出，本发明也可应用于其他电信网，如NMT、AMPS、TACS、D-AMPS、DCS、JDS、CDMA、WCDMA和/或应用于无线数据传输，如移动-IP(网际协议)。

在图1中，“服务器”指示一个用于控制数据库DB的服务器，该数据库中存储了移动站的位置数据。“客户机”指示一个客户机，例如地区急救中心、营救中心，或提供交通信息而且对移动站位置感兴趣的中心。服务器的任务可以是，例如，识别与该数据库通信的客户和其服务请求，目的是实现该客户的服务请求以及响应该客户的服务请求发送数据到该客户。在图1中，“服务器”示意在PLMN外部，但显然它能综合到例如PLMN中。

或者，能进行位置测量的设备，如GPS(全球定位系统)接收机和数据库，能结合到该移动站中，从而测量该移动站的位置和存储位置数据不需要与网络的交互。位置更新设备、数据库、服务器和客户机的其他、可选位置也在本发明及其优选实施例的范围内。

图2示出了移动站、电信网和客户机之间的信令图。在步骤2-2，测量移动站MS的位置而且将测量结果发送到该电信网以由该网络处理。在步骤2-4，要存储的测量结果，例如GPS测量的坐标，被发送到数据库DB。

当客户机查询移动站的位置时，在步骤2-6，客户发送一个请求(REQ_C)到服务器，从此处该请求在步骤2-8被转发到数据库(REQ_S)。在步骤2-10，位置数据从数据库DB返回到服务器，它们在步骤2-12或原样或经处理后转发到客户机(REQ_C)。基于该数据，就能选择将提供给客户机的信息，例如在客户机使用的地图方格中的街道名或目标广场。

如果存储于数据库中的坐标数据照原样发送到服务器，则在服务器、在该客户机的网络单元或某一其他网络单元，可推断移动站的位置。移动站的位置可基于在步骤2-6的客户机请求之前在数据库中存储的坐标推断。

图3是在上述数据库中如何存储和删除位置测量结果的一些可能操作。如果数据库在步骤3-2接收到有关测量报告到达的信息，则转到步骤3-4，在此接收测量结果。否则，转到步骤3-6。接着检测是否已从服务器到达位置测量请求。如果该请求已到达，则转到步骤3-8，在此照原样或经处理后发送测量结果到客户机。否则，转到步骤3-10，监视存储器状态。如果满足任何一个预置的用于删除存储数据的条件，则转到步骤3-12，以执行测量结果的删除例行程序。否则返回步骤3-2。

图4A是如何根据本发明的一种可选改型接收和删除位置测量结果。在步骤4-2，测量移动站的位置而且在步骤4-4传送测量结果到数据库DB。在步骤4-6检测指定用于一个移动站的存储器是否装满了位置测量结果。如果存储器满，则在步骤4-8A启动存储的位置测量结果的删除例行程序。如果存储器未满，在步骤4-20存储最近的测量结果。

步骤4-6和4-8A可称之为早期位置测量结果的删除步骤，即步骤4-15A。图4B和4C示出了根据本发明的其他优选改型的另两个删除步骤，即步骤4-15B和4-15C。

或者，不是检测指定用于一个移动站的存储器是否装满了位置测量结果，而是在存储新位置测量结果之前删除一个预先存储的位置测量结果。通过这种方式，就能确保该数据库将不会变得太大。这将在图4B的步骤4-8B描述。

根据图4C的另一种改型，在存储新位置测量结果之前，在步骤4-10检测距离之前删除至少一个位置测量结果或距离之前检测位置测量结果的数量是否已过去一个给定时间，如果是，在步骤4-8C启动位置测量结果的删除常规程序。

如果在系统中有可用的计算容量(系统空闲)也可启动该位置测量结果的删除常规程序。

第一个实施例

根据本发明的第一个实施例，旨在删除移动站移动最小的位置之间的测量结果。为此，位置测量结果可存储于数据库DB中作为坐标数据(x-坐标，y-坐标)。

根据与其他测量数据或固定点相关的坐标数据，即位置数据，计算的距离参数的几何位置数据，例如通过与一个已知位置数据项相关的距离，可描述移动站存储的每个位置数据。

所述距离参数可以通过各种方式确定。例如，它可以是从一个对应位置数据的位置到一个对应之前或后续位置数据的位置的距离。该距离参数也可以是距离的量化形式。如果该距离参数是根据相邻位置数据计算的，则很自然足以计算仅在一个方向上的距离，例如到对应下一最新位置数据的位置，因为从A到B的距离等于从B到A的距离。本发明的主要目的是删除相互之间对应位置十分接近的位置数据，因为相互之间十分接近的多个位置并不比一个位置提供更好的信息。鉴于这个实施例，距离参数的实质是，它们允许推断哪些位置数据描述相互之间十分接近的位置。

每当获得一个新的位置测量结果，即，当移动站移动到一个新位置时，必须重新计算距离参数。

第二个实施例

根据本发明的第二个实施例，旨在删除对应间隔超过一个给定门限值的测量时刻的测量结果。为此，能在数据库DB中存储一个时期参数，例如距离参数的地理位置数据的测量时刻，作为例如时间数据。

图6示出了存储器中的位置测量结果的目标函数n(R)，其为测量时刻的函数n(R(t))。或者，目标函数n(R)也可描述为测量时刻和测量结果的地理位置数据的函数n(R(t，x))。在图6中，水平轴示出了测量的时期参数值，而垂直轴示出了测量结果的数量。例如，在存储器的时期参数值Ri(80)存储了ni个测量结果。其他附图标记93到100表示在其他时期参数值的测量结果数。

从图中可看出，随着测量结果在时间上足够远，即，它们超出一个预定门限，在点R_{_delete_start}开始删除测量结果。

目标函数n(R)因此描述了在超过该门限值的每个时期参数值R(t)的测量结果的目标数。也可随机或利用加权平均删除测量结果。例如，通过随机利用加权平均型解决方案或通过针对期望的分配，待删除的测量结果可以从一个较大的测量结果集合，例如，D的子集中选择，对该子集测量结果R≈R_del。

接近点R_del的所有点可由集合D根据公式1描述：

D＝{(x，t)_i|‖R-R_del‖＜ε                   (1)

式中ε依赖于所用的判断。如果测量结果数量大，实际上就可能影响随ε的降低而改善的历史分辨率。

待删除的测量结果D_del从集合D中选择，以便删除后的测量结果数由公式2给出。

$n_i^{\mathrm{AFTER}}=n\left(R_i\right)---\left(2\right)$

目标函数n(R_i)也可非对称确定，例如，对根据公式3的离散间隔[R_i-，R_i+]。

n(R_i)＝max n(z)，z属于[R_i-，R_i+]            (3)

通过假设有n_i个位置测量结果可示意删除操作。表示位置测量结果数和目标函数之差的测量结果数(n_i-n(R_i))以离散间隔[R_i-，R_i+]从这些结果中删除。

目标函数的值可设置如下：

1)n(R_i)＝max n，如果距离函数R小于启动删除测量结果的值＝R_{_delete_start}的话；

2)n(R_i)＝n_max-[(R_i-R_{delete_start})/(R_{_all_deleted}-R_{_delete_start})]^*n_max，如果距离函数R属于间隔[R_{_delete_start}，R_{_all_deleted}]的话；

3)n(R_i)＝0，如果所有位置测量数据被删除R_{_delete_start}的话。

目标轮廓的实际形状在上面提及的步骤2定义。

距离函数R(t)可以是对数函数，例如，如公式4所示。

R(t)＝a^*log(t)+b                            (4)

式中R(t)为时期参数值，t为测量时刻。在公式4，a和b为常数，由此可适当地缩放根据测量结果计算的参数，由于移动和速度的范围变化，这在城市环境中，例如室外和室内是必要的。

距离函数R由此可表示为根据公式4的对数函数，而且通过利用所述对数删除常规程序，可以比新测量结果删除更多数量的早期测量结果。这确保存储的新测量结果数多于早期测量结果数。

一般来说，通过比较在存储各种路径时的存储器消耗量和通过为不同优化参数构建历史，基于在各种环境下的现场试验中得到的结果确定目标函数n(R_i)。由于在本例中，R包括优化参数，在选择常数a和b时，可能使用例如上下交互运动(up-and-down)方法，来为参数值确定一个正确间隔。比较构建的路径与现场测量的路径。

在不远的将来，希望完全由计算提供参数估计，这样例如通过时钟时间或统计模型动态改变它们将便于为数据库选择一个正确尺寸。参数估计也可为用户特制实现，这样初始估计值附加在例如用户简表中。迄今为止，在典型的归属位置寄存器HLR计算容量不足以执行这个操作，但通过连接到该网络或归属位置寄存器HLR的另一计算机可能实现要存储于归属位置寄存器HLR的参数的计算。在该情况下，例如同时为一个给定用户组提供参数。根据本发明的实施例和改型的位置数据管理可在智能网IN应用中使用。

从本发明的上述实施例可看出，不是例如通过在存储到数据库之前附加一个参数到对应所述测量结果的数据来处理测量结果，这个参数是借助实现本发明基本观点的基于距离和/或时间的数学函数计算的，而是也可在存储测量结果到数据库后再处理它们。

图5示意了组合第一和第二个实施例，即，基于距离和时期参数的随机组合，例如其基于加权组合，删除测量结果。根据图5，从移动站的一个位置测量结果到下一个结果的地理距离d可在元件5-2乘以第一加权系数W1。类似地，从移动站的第二位置测量结果到所述第二位置测量结果的下一测量结果的地理距离可乘以第一加权系数W1。测量结果之间的距离越短，在测量地理距离时使用的移动站的前一测量结果值越低。

如果这些测量结果的测量时刻还将用于删除位置数据，那么测量移动站的测量结果的时刻t可在元件5-4乘以第二加权系数W2。利用上面提及的加权系统处理的这两个测量结果可在元件5-8相加。所得到的计算结果为R，这个结果描述了通过随机函数从位置差和时间计算的距离。距离函数R的重要性在于其值允许选择待删除的位置数据以便实现该目标函数n(R)。

该距离函数的值由此描述了一种基准，基于这个基准，例如在存储下一测量结果之前删除任何一个存储的测量结果。值较低的测量结果将在值较高的测量结果之前删除。如果两个测量结果具有相同值，将删除较早一个测量结果。在删除值最低的位置数据后，可处理数据库中的测量结果，例如，以便剩余的测量结果以测量时间顺序压缩。

测量结果由此根据目标函数n(R)的值被删除。如果目标函数为下降函数，近距离函数R(t，x)的测量结果比远距离函数的测量结果删除得要少。

删除测量结果无需为独立步骤，但仅通过在相同存储器位置写一个新数据项可删除原测量数据。

本发明并没有实际提高定位精度，但一般来说，在许多情况下，选择目标函数n(R)和距离函数R(t，x)使得能通过考虑到自然或其他阻碍物以及位置数据的历史，把无法定位移动站的区域排除在误差容限外来改进定位解释。图7和图8示意了改进的位置测量结果解释。

在图7中，车载移动站以箭头D的方向沿河流R1附近的道路HW行进。测量移动站的位置，而且以上述任何一种方式存储点n4、n3、n2和n1的测量结果。

在点X，由于交通事故移动站停止移动，而且在步骤2-6(见图2)，地区急救中心发送一个请求，要求确定拨打该紧急呼叫的移动站的位置。通过在现有技术中使用的一点方法，无法确定移动站位于河流的哪一侧，因为该测量精度内的圆C1延伸到河流R1的两侧。在步骤2-12，地区急救中心接收存储的移动站的位置测量结果n4、n3、n2和n1。可以分析所述测量结果以便

根据测量结果发生时间，能推断移动站在箭头D方向上移动；

移动站在点X的事故地点位于河流的东侧，因为移动站在方向D上移动，而且至少一个相对新的测量结果n1确实来自河流的东侧，即使在测量结果点nt的不确定性dnt如此之大以至于在只解释一个位置测量结果时，也可能解释事故发生在点Y，因为圆C1内的所有点很可能正是移动站的正确位置值。然而，基于测量历史，该位置不可能在河流另一侧：圆C1所覆盖的区域缺乏通过河流R1的适当通路，而且基于测量结果的时间戳，汽车没有时间经桥梁B返回点Y。

图8示意了车载移动站在箭头Q方向上沿铁道RW附近的道路RO行进时的位置测量结果的解释。移动站的最早、已知位置测量结果来自点81。移动站由此前进到位置测量点82的区域AR。在下一时刻，从点E和M之间的区域接收多个测量结果83到89。如果所述位置测量结果只对测量时刻加权，位置测量结果的历史将不必允许推断汽车的到达方向。因此，位置测量结果还关于位置加权。

本领域的技术人员知道随着技术的进步，本发明的基本构思可以通过多种方式实现。本发明和其实施例因此并不局限于上述例子，而是可在权利要求书的范围内改变。

Claims (17)

1.一种用于管理位置测量数据的方法，所述方法包括：

对于至少一个移动站，在存储器中保持多个特定于移动站的位置记录，以便所述多个特定于移动站的位置记录指示所述移动站的位置历史；

其特征在于，还包括步骤：

对于每个特定于移动站的位置记录，指定一个对应的优化参数；

利用所述的优化参数来选择哪些特定于移动站的位置记录将从所述存储器中删除，并且删除所选择的特定于移动站的位置记录；

其中所述优化参数包括至少一个以下的参数：

距离参数，其用于加权删除对应于移动站移动最小位置的特定于移动站的位置记录，

时期参数，其用于加权删除旧的特定于移动站的位置记录。

2.如权利要求1的方法，其特征在于，各个位置记录的保持至少部分地基于另一个位置记录。

3.如权利要求1的方法，其特征在于，所述保持各个位置记录包括步骤：利用一个至少基于另一个其他位置记录的新数值来替代所述的位置记录。

4.如权利要求3的方法，其特征在于，所述的替代至少基于将被替代的所述位置记录的测量时间。

5.如权利要求1的方法，其特征在于，至少地理位置数据用于计算所述特定于移动站的位置记录。

6.如权利要求1的方法，其特征在于，相对于一个固定点确定所述特定于移动站的位置记录。

7.如权利要求1的方法，其特征在于，相对于其他位置测量数据确定所述特定于移动站的位置记录。

8.如权利要求1的方法，其特征在于，利用至少一个测量时刻来计算所述特定于移动站的位置记录。

9.如权利要求8的方法，其特征在于，相对于当前时刻确定时期参数。

10.如权利要求1的方法，其特征在于，位置测量数据管理至少部分地基于监视所述存储器的状态。

11.如权利要求1的方法，其特征在于，位置测量数据管理至少部分地基于监视系统的状态。

12.如权利要求1的方法，其特征在于，位置测量数据管理至少部分地基于定时器的使用。

13.一种用于管理位置测量数据的设备，

该设备被设置成对于至少一个移动站，在存储器中保持多个特定于移动站的位置记录，以便所述多个特定于移动站的位置记录指示所述移动站的位置历史；

其特征在于，

该设备还被设置成对于每个特定于移动站的位置记录，指定一个对应的优化参数；利用所述的优化参数来选择哪些特定于移动站的位置记录将从所述存储器中删除，并且删除所选择的特定于移动站的位置记录；

其中所述优化参数包括至少一个以下的参数：

距离参数，其用于加权删除对应于移动站移动最小位置的特定于移动站的位置记录，

时期参数，其用于加权删除旧的特定于移动站的位置记录。

14.如权利要求13的设备，其特征在于，其位于移动系统。

15.如权利要求14的设备，其特征在于，其位于归属位置寄存器。

16.如权利要求14的设备，其特征在于，其位于来访位置寄存器。

17.如权利要求14的设备，其特征在于，其位于移动站。

Images