专利名称：Gsm无线定位器及其定位方法
技术领域：
本发明涉及一种无线定位器，尤指一种利用GSM网的短信息收发功能传递位置信息的GSM无线定位器及其定位方法。
随着移动通信的高速发展，用无线方式定位移动体的应用越来越广泛，比如物流配送、车辆管理、移动体监控等等。目前使用最多的无线定位方法是在移动体上安装全球卫星定位系统(GPS)装置，管理监控中心可通过定位装置发回的位置信息掌握该移动体的精确位置。一般的GPS装置包括两大部分GPS接收机和无线传输单元，GPS接收机负责接收卫星信号以确定自己所处位置，无线传输单元用于将位置信息通过地面无线网络传回中心，以便中心管理与监控。虽然GPS能够精确定位移动体的位置，但该装置始终不能普及使用的关键在于整个系统的硬件成本及其运营成本太高，而且还需要地面无线网络的支持共同完成。由于该系统的高额成本，更不适合于那些对定位精度要求不高的用户使用，从而导致使用范围受限。
举例来说，将GPS定位方法用于物流配送时，物流配送管理最重要的环节就是配送移动体的管理，只有随时掌握所有参加配送的移动体的具体位置，才能有效地完成配送管理。汽车是大量采用的物流配送移动体，具有关部门统计全国有近万辆汽车参与物流配送，由于汽车是在移动中并且活动范围很大，所以配送中心随时掌握汽车的位置对于管理汽车、减少空驶率，进而提高物流配送的效率是极其重要。目前，实现汽车定位一般是在汽车上安装有类似全球卫星定位系统(GPS)装置，配送中心能够通过计算机系统掌握汽车的精确位置。其具体的实现方法如

图1所示，移动体11上的GPS装置通过GPS接收机随时接收全球定位卫星(GPS)10的信号，一般需要同时接收到3颗星以上的信号才可确认位置，该装置从信号中提取位置信息后，再将该位置信息由移动体11上GPS装置的无线传输单元，经过地面通信网12发回管理监控中心13。如此，就需要物流配送运输部门为每一辆配送车安装一套GPS装置，并租用卫星信道，同时还占用地面移动网频道，硬件成本和使用成本占很大的比重，虽然GPS能够精确定位汽车的位置，但此系统的成本太高，而且需要另外的地面无线通信网的支持才能完成，对于物流配送运输部门的管理需求而言，并不需要掌握汽车的精确位置，只需了解汽车所处的区域即可，因此使用定位精确的昂贵的GPS系统是一种浪费。
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种GSM无线定位器，利用该设备既可定位移动体，又可大大降低硬件成本及运营成本，而且适用范围广。
本发明的另一目的在于提供一种使用上述GSM无线定位器定位的方法，利用GSM网的短信息收发功能传递位置信息，不仅降低系统成本，而且操作简单，使用方便。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的一种GSM无线定位器，至少包括移动通信数字接口、数据处理模块和供电装置，该移动通信数字接口用于连接移动电话和数据处理模块。
它还包括数据存储模块，该模块与数据处理模块相连。还可包括模拟信号处理模块、免提通话接口和适配机座，免提通话接口连接该模拟信号处理模块和适配机座。所述的模拟信号处理模块设置于适配机座底部。该定位器还包括报警器接口，直接与数据处理模块相连，同时连接一报警装置。它还包括人工指令模块，与数据处理模块相连。并连接定位器表面所设置的人工命令开关和人工报警开关。
一种用上述GSM无线定位器实现定位的方法，该方法至少包括以下的步骤(1)GSM无线定位器通过其上的移动通信数字接口从移动电话上读取网络信息；(2)GSM无线定位器中的数据处理模块从读取的网络信息中提取位置信息，并编辑成短信息；(3)将编辑好的短信息通过移动电话数字接口所连接的移动电话发短信息给短信息服务中心；(4)短信息服务中心收到定位器发来的短信息后，转发给管理监控中心。
其中，所述的位置信息至少包括位置区代码和单元识别号。
GSM数字移动通信是使用基本发送接收站(BTS)经过无线信道进行通信。各个BTS连接到基站控制器(BSC)上，一个BSC通常控制几个BTS，它们可以互相链接在一起，也可以各个站直接连到BSC。由这些BTS覆盖的地理区域称作位置区(LA)，每一个位置区有它自己明确的位置区识别号(LAI)，LAI的内容是由移动通讯国家代码(MCC)，移动通信网代码(MNC)和位置区代码(LAC)组成，即LAI＝MCC+MNC+LAC，在一个国家内，MCC和MNC都是固定值，比如在中国MCC是460，MNC是01，因此，用户LAI的差别只与LAC码有关。LAI保存在这个区域的基站控制器BSC的存储器中，当移动站是在某个位置区域时，它从网络接收该位置区域的位置区识别号LAI并存在自己的存储器里。
移动通信网的小区结构有多种，其中，正六角形小区构成的形状与蜂窝相似，称为蜂窝式小区结构。正六角形的小区中心间隔最大，覆盖面积也最大，其交叠区宽度最小，交叠的面积最小，因此越区转换方便，通信效果最好。
本发明的核心正是利用GSM数字移动通信网的蜂窝状结构实现移动目标的区域定位，其定位原理是利用在全网唯一的基站参数，确定移动体所在的基站，通过基站的所处地点的位置信息以及覆盖范围能够得到所测移动体所在的区域范围。因为整个移动通信网由若干个小区构成，每个小区有唯一的LAC，而每个小区又包括若干个蜂窝单元，对应每个蜂窝单元有唯一的CI，因此，针对在某个位置的移动体来说，它的位置是由LAC和CI唯一确定的，只要移动体从相应的基站中得到自己的LAC和CI值，即可将此参数作为位置信息。然后，再利用GSM网的短信息服务功能，通过短信息方式将该位置信息发给短信息服务中心，由短信中心将该信息通过有线方式传回管理监控中心，使管理监控中心可以实时显示移动体的所处的地区，即由位置信息解析出对应的地点名称。
综上所述，本发明所提供的GSM无线定位器及其定位方法，具有以下的特点和效果(1)概念新。传统的定位系统基本上是利用全球卫星定位系统(GPS)提供的定位信号结合地面通信网达到精确定位的目的，本发明适合于大量不需要精确定位需求的用户，它的定位精度可以达到300-500米，而不需要GPS的支持。
(2)成本低。本发明充分利用现有通信终端，只需增加一个手机接口，且在不降低现有手机通话功能的前提下，利用短信息收发功能实现全国范围内的定位，且运营成本非常低。
(3)功能多。本发明的无线定位器设有自动、手动两种方式，可任意选择自动/手动发送位置信息。本发明设有报警接口和按键，可配置防盗器实现远程防盗抢报警，或利用手动按钮在紧急情况下向中心报警。本发明还配置有免提通话接口，可通过配置耳机或通过机内话筒和扬声器，实现移动电话的免提通话。
(4)完成实用功能。本发明利用GSM基站参数的全网唯一性和特有的蜂窝单元覆盖结构，使产品达到最适合应用的精度，达到性能价格的最佳组合。
(5)适用范围广。本发明的无线定位器针对不同型号的手机和车辆配置了不同的接口，适合各种手机和车辆使用。
(6)操作简单、携带方便。本发明无线定位器的全部功能可完全自动实现或由人工按指定键完成，操作非常简单；而且，该无线定位器设计简单、安装方便，如果只配置基本模块，即移动电话数字接口、数据处理模块和供电装置，则体积轻巧，可由人直接携带。
下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
图1现有GPS定位方法示意图；图2为GSM网结构示意图；图3为GSM网蜂窝式结构分布示意图；图4为本发明定位器结构组成示意图；图5为本发明定位方法的流程图。
参见图2、图3所示，一个BSC连接到一个移动交换中心(MSC)，在这个MSC控制下的整个位置区域称作移动服务交换中心区域。BSC1连接到MSC1，控制地区1；BSC2连接到MSC2，控制地区2；MSC1和MSC2构成一个公共陆地移动网络(PLMN)，MSC1和MSC2所覆盖的区域一起形成一个PLMN区域，意味着这个地理区域由一个网络所覆盖。每个BSC可控制若干个基站，BSC1对应唯一的位置区代码LACa，那么，它所覆盖的所有基站具有同一个LAC，即LACa；同样，BSC2对应唯一的位置区代码LACb，那么，它所覆盖的所有基站具有同一个LAC，即LACb。而每个基站处于不同的蜂窝，也唯一对应一个CI号，LAC+CI即可唯一确定一个范围，如果知道某个移动体的LAC+CI，也就可以确定它所处的区域名称。因此，本发明的方法就是通过移动体定位器上的移动电话数字接口不断从移动电话上读取网络信息，然后由定位器的数据处理模块提取其所处区域的LAC和CI号，再将该位置信息以短信息的方式从移动电话数字接口所连接的移动电话发给短信息服务中心，最后由短信中心将该信息通过有线方式传回管理监控中心30，使管理监控中心30可随时了解移动体位置。
如图4所示，本发明的无线定位器主要由移动电话数字接口、数据处理模块和供电装置几部分构成，该定位器通过移动电话数字接口接收和发送数据，再由数据处理模块对所接收的数据进行分析处理。其中，移动电话数字接口完成数字处理模块和移动电话40之间的接口，它可根据移动电话40接口的不同设计成不同外型和接口形式。数据处理模块主要负责读取并处理各种数据，完成不同的功能，它所实现的功能包括1)提取参数信息。该模块不断自动循环地从移动电话40中读取有关的网络信息。
2)数据分解与处理。将通过移动电话数字接口读取到的数据进行分解，提取出不同的信息，根据数据类型的不同进行相应的存储、操作，比如提取位置信息、时钟信息等等；或是接受人工指令进行操作，比如接受人工命令提取位置参数信息，然后通过移动电话数字接口将数据发送到短信息服务中心；或是接受人工报警。
3)处理配置命令，当中心为了保证系统参数的一致性，工作参数由中心统一控制，实现远程配置工作参数时，发给定位器配置命令，该定位器从配置命令中提取配置参数后，立即修改定位器中相关的配置参数。
4)完成人工命令，即完成人工键入命令的操作，如人工发送位置信息，或在紧急时人工报警。
5)发送数字信息，即将位置信息或报警信息等编辑成短信息，通过移动电话发送给短信息服务中心。
6)自动校时。该模块从网络信息中提取出标准时钟信息，用以校正自身的时钟。
为了保存需要的数据，本发明的无线定位器还包括一数据存储模块，将所需的数据保存于快闪存储器中，该模块还同时为无线定位器提供实时的时钟。供电装置负责为整个定位器提供电源，它可根据使用场合不同配置各种电源44，比如用于汽车定位时，供电装置是将汽车上电瓶所提供的+12V电源转换为各种设备可使用的电源；用于其它移动体定位时，供电装置是将该移动体上所能提供的电源转换为可用电源；或直接用电池为定位器供电。
另外，该定位器还设置了一些附加模块，可进一步为用户提供更多功能，令用户使用更方便。这些附加功能模块包括1)为实现人工操作所设置的人工指令模块，该模块可处理由人工键入的各种指令，比如人工报警，接受用户的按钮报警信号并向短信息服务中心发报警；人工命令，接受用户手动按键发送位置信息的命令，启动数据处理模块，提取位置参数信息，并通过移动电话数字接口将数据发送到短信息服务中心。
2)为实现免提功能所设置的适配机座、免提通话接口、模拟信号处理模块。用户可将移动电话40放置于适配机座上，当需要通话时使用免提通话接口连接的耳机42、机内话筒和扬声器43来实现。模拟信号处理模块位于适配机座的底部，完成模拟信号处理模块和移动电话40之间的接口，即控制移动电话的摘挂机、麦克风或扬声器等输入信号的处理，为免提通话接口提供清晰的语音信号，该模块的接口可根据移动手机40接口的不同设计成不同的外型和接口形式。移动电话数字接口也可设置于适配机座的底部。
3)为实现报警功能所设置的报警器接口，它可以实现远程防盗报警，即在发生紧急情况时，向短信息服务中心或有关部门报警；或直接连接外部的报警装置41，发出报警。
本发明采用GSM无线定位器定位的方法具体实现过程如图5所示，至少包括以下的步骤(1)GSM无线定位器通过其上的移动通信数字接口从移动电话上读取网络信息；(2)GSM无线定位器中的数据处理模块从读取的网络信息中提取位置参数LAC和CI；(3)数据处理模块将LAC和CI构成的位置信息编辑成短信息；(4)该定位器将编辑好的短信息通过移动电话数字接口所连接的移动电话发短信息给短信息服务中心；(5)短信息服务中心收到定位器发来的短信息后，通过有线网络，将该信息转发给管理监控中心。
该方法可有两种方式自动或手动。如果选自动，该定位器就自动循环读取网络信息，解析出位置信息后，再以短信息方式发给短信中心；如果选择手动，则当用户按“发送位置信息”的按键时，定位器才从移动电话中读取网络信息，其后的处理过程与自动方式相同。
以上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。
权利要求
1.一种GSM无线定位器，至少包括供电装置，其特征在于还进一步包括移动通信数字接口和数据处理模块，该移动通信数字接口用于连接移动电话和数据处理模块。
2.根据权利要求1所述的GSM无线定位器，其特征在于还包括数据存储模块，该模块与数据处理模块相连。
3.根据权利要求1所述的GSM无线定位器，其特征在于还包括模拟信号处理模块、免提通话接口和适配机座，免提通话接口连接该模拟信号处理模块和适配机座。
4.根据权利要求3所述的GSM无线定位器，其特征在于所述的模拟信号处理模块设置于适配机座底部。
5.根据权利要求1所述的GSM无线定位器，其特征在于还包括报警器接口，直接与数据处理模块相连，同时连接一报警装置。
6.根据权利要求1所述的GSM无线定位器，其特征在于还包括人工指令模块，与数据处理模块相连。并连接定位器表面所设置的人工命令开关和人工报警开关。
7.一种用上述GSM无线定位器实现定位的方法，其特征在于该方法至少包括以下的步骤(1)GSM无线定位器通过其上的移动通信数字接口从移动电话上读取网络信息；(2)GSM无线定位器中的数据处理模块从读取的网络信息中提取位置信息，并编辑成短信息；(3)将编辑好的短信息通过移动电话数字接口所连接的移动电话发短信息给短信息服务中心；(4)短信息服务中心收到定位器发来的短信息后，转发给管理监控中心。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述的位置信息至少包括位置区代码和单元识别号。
全文摘要
本发明公开了一种GSM无线定位器及其定位方法,该定位器至少包括移动通信数字接口、数据处理模块和供电装置,该移动通信数字接口用于连接移动电话和数据处理模块。GSM无线定位器从移动电话上读取网络信息,由数据处理模块从读取的网络信息中提取位置信息,并编辑成短信息,再将编辑好的短信息发给短信息服务中心,由短信息服务中心转发给管理监控中心。使用该定位器及其定位方法可大大节省系统成本,且操作简单、使用方便。
文档编号G01S3/02GK1361033SQ0013685
公开日2002年7月31日 申请日期2000年12月26日 优先权日2000年12月26日
发明者高正峰, 虞民逊 申请人:北京短信通资讯有限公司