基于高铁用户的位置信息处理方法

技术领域

本发明涉及一种通信技术领域，特别指一种基于高铁用户的位置信息处理方法。

背景技术

随着高铁技术的发展，高铁的线路不断增加，速度也不断提升。随着高铁乘客的增加，发生在高铁上的业务也迅猛增长。目前众多互联网APP如百度/高德地图、滴滴打车、淘宝、大众点评等基于位置的应用非常广泛，其利用GPS/A-GPS/Wi-Fi等定位技术，记录用户的地理位置信息。GPS解决方案以及它所生成的经纬度标签是目前地理位置数据的公认标准，也是大部分智能手机获得用户地理位置的基本方式。只要用户打开GPS定位功能，手机即可获得相关经纬度数据。随着移动通信技术的不断发展，为了向用户提供更加优质的通信服务，提升用户的使用体验，经常需要确定用户常驻位置的准确信息。

然而高铁场景特殊，优化分析方法局限，测试的方式对高铁网络质量的评估无论是在定位还是样本数量都难以满足分析优化的需求。对高铁用户的定位一般通过测试来进行，由于高铁移动速度快，动车的典型运行速度200km/h,高铁为300km/h,分别折合为55m/s与83ms/s，在此速度之下，通常使用的测试工具使用的普通GPS不能完成在高铁上的打点工作，所以通常在做高铁测试分析的时候，很难使用到用户具体位置的数据。高铁用户90％以上的投诉原因反映在其常驻位置的网络质量问题，表明用户对LTE网络质量的高敏感和网络满意度集中反映在其常驻位置的感知。因此，如何基于现有的移动网络数据精准过滤抽样出用户的常驻室内位置，是量化评估室内网络质量、降低用户投诉、提高用户满意度的关键。

有鉴于此，本发明设计人有鉴于现有技术中所产生的缺失，经过悉心试验与研究，提出一种基于高铁用户的位置信息处理方法，以解决现有技术中存在的上述技术问题，并一本锲而不舍的精神，终构思出本发明以克服上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于高铁用户的位置信息处理方法,主要基于外部数据表示法(External Data Representation，XDR)/测量报告(Measurement Report，MR)数据和基础工参数据，计算得知用户的任意时刻在高铁上精确的位置，从而获得高铁线路上用户感知情况,以有效解决无法直观反映用户高铁覆盖情况的难题，可以减少大量的现场测试，节省大量人工成本，并且可以通过平台自动化实现，结合MR的数据，可以实现高铁覆盖的GIS展示。

为达成本发明的一目的，本发明提供的一技术方案如下：

一种基于高铁用户的位置信息处理方法,包括以下步骤：

根据高铁区域的公共参数取得信号覆盖范围；

根据高铁区域的信号覆盖范围基于一特定切分距离，规划出高铁区域的多个切换点；

采集高铁区域的信号覆盖范围内的多个用户的外部数据表示法(XDR)数据和测量报告(MR)数据；

根据多个用户的XDR数据和MR数据的进行关联合以获取用户的平均速度,且将用户的平均速度与一预设阈值进行比对，以筛选出多个用户中所属的高铁用户；以及

根据高铁用户的的切换点和平均速度,确定在目标时间段内的高铁用户的位置信息；

其中特定切分距离为一射频拉远单元(Radio Remote Unit，RRU)物理点,而切换点为多个高铁区域的信号覆盖范围内的两个RRU物理点的交叠重合的区块位置。

在一种可能的设计中,XDR数据包含用户经过的高铁区域标识以及用户经过切换点的时刻,MR数据包含信号覆盖范围内的信号电平、变化率、用户移动速率、用户的经纬度信息。

在一种可能的设计中,在基于特定切分距离规划出高铁区域的多个切换点的步骤还包含：

获取高铁线段矢量信息；

基于白塞尔大地主题算法计算每条高铁线段切片点；以及

汇整多个高铁线段切片点的集合数据以取得任意等距离切片集合。

在一种可能的设计中,特定切分距离为一固定距离长度,固定距离长度为10米至100米之间的任意一者。

在一种可能的设计中,在高铁用户的XDR数据和MR数据的进行关联合并以获取高铁用户的切换点和平均速度的步骤还包含：

根据高铁用户经过的高铁区域标识、高铁区域的切换点之间的移动距离以及用户经过高铁区域的移动时间，确定用户的平均速度；

对比用户的平均速度和预设阈值确定高铁用户；以及

根据高铁用户的平均速度确定指定时刻的高铁用户位置。

在一种可能的设计中,根据用户依次经过的高铁区域标识，获取用户的移动方向；根据高铁区域的公共参数确定高铁区域的切换点，切换点包含切入高铁区域的切入点和切出高铁区域的切出点；将高铁区域的切入点和高铁区域的切出点之间的距离，作为高铁区域的切换点之间的移动距离；将经过高铁区域的切入点和经过高铁区域的切出点之间的时间，作为高铁用户经过高铁区域的移动时间；根据高铁用户经过的高铁区域标识、高铁区域的切换点之间的移动距离以及高铁用户经过高铁区域的移动时间，确定高铁用户的平均速度，确定用户的平均速度。

在一种可能的设计中,筛选出多个用户中所属的高铁用户为当用户的平均速度大于预设阈值，则判定用户是高铁用户。

在一种可能的设计中,在确定在目标时间段内的高铁用户的位置信息的步骤中包含以下:当高铁用户处于离线狀態，则根据高铁用户的移动方向、高铁用户相邻业务之间的移动距离以及高铁用户相邻业务之间的移动时间，确定高铁用户处于脱机状态时的平均速度；根据高铁用户的平均速度确定处于脱机状态的高铁用户指定时刻的高铁用户位置。

在一种可能的设计中,在确定在目标时间段内的高铁用户的位置信息的步骤中还包含：

当高铁用户业务开始位置处于非切换点，则将高铁用户业务开始高铁區域的中心位置作为高铁用户业务开始位置；根据高铁用户业务开始位置和高铁用户的平均速度确定指定时刻的高铁用户位置。

在一种可能的设计中,在确定在目标时间段内的高铁用户的位置信息的步骤中包含以下:当相邻的两个高铁区域的平均速度之差值小于或等于一预设限定比值,则按照平均速度计算用户的位置；当相邻的两个高铁区域的平均速度之差值大于预设限定比值，加速/减速计算用户的位置；根据高铁用户的平均速度确定指定时刻的高铁用户位置。

在一种可能的设计中,预设限定比值为10％～30％中的任一者。

附图说明

图1是本发明的基于高铁用户的位置信息处理方法的流程图。

图2是本发明的基于特定切分距离规划出高铁区域的多个切换点的表示图。

图3是本发明的高铁区域切换点的配置图。

图4a是本发明的S1-MME数据采集字段规范表示图。

图4b是本发明的图4a中字段Procedure Type规范取值表示图。

图5是基于本发明的图1的高铁用户位置信息的估算流程图。

附图标记说明：S10～S50-基于高铁用户的位置信息处理方法流程。

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，配合图式说明如下，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。以下结合附图对本发明的各种实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的结构部分。本公开中使用的“包括”、“包含”、“具备”等类似的词语意指出现词前面的组件或者对象涵盖出现在词后面列举的组件或者对象及其等同，而不排除其他组件或者对象。“上”、“下”等用语仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则相对位置关系也可能相应地改变。

首先说明,高铁用户点位是对用户在某一时刻所处的位置进行界定，由于高铁用户的速度快，MR的数据分析受到速度的影响太大，无法实现精细定位。本发明的基于高铁用户的位置信息处理方法,主要是基于基于时长和特定距离等比例切片方式去进行高铁用户定位演算,为了判断用户位置具有可实施性，本提案利用了高铁用户“线性”活动特点，对线路按特定距离进行切片，使用MR数据/外部数据表示法(XDR)数据配合，定位用户位置信息，再通过用户级数据抓取、清洗，地理化反映用户侧网络状态。

图1示出了本发明实施例提供的高铁用户的位置信息处理方法的流程示意图。位置信息处理方法包括以下步骤：

步骤S10：根据高铁区域的公共参数取得信号覆盖范围；

步骤S20：根据高铁区域的信号覆盖范围基于一特定切分距离，规划出高铁区域的多个切换点；

步骤S30：采集高铁区域的覆盖范围内的多个用户的XDR数据和MR数据；其中XDR数据包含用户经过的高铁区域标识以及用户经过切换点的时刻,MR数据包含信号覆盖范围内的信号电平、变化率、用户移动速率、用户的经纬度信息；

步骤S40：根据多个用户的XDR数据的XDR数据和MR数据的进行关联合以获取多个用户的平均速度且与一默认阀值进行比对，以筛选出多个用户中所属的高铁用户；

步骤S50：根据高铁用户的切换点和平均速度,确定在目标时间段内的高铁用户的位置信息。

上述步骤S10中,一个无线基站的通信网络信号覆盖范围成为一个区域，每个区域下有若干名用户接入其中。例如：一座无线基站的通信网络信号覆盖距离时10公里(KM)，这座无线基站的覆盖范围所形成的区域是指以这座无线基站为中心，10KM为半径所覆盖的区域。高铁区域是指专为高铁沿线设置的区域和/或覆盖范围有高铁经过的区域。高铁区域的公共参数，可以从通信网络运营商的服务器中获取。高铁区域的公共参数包括例如高铁区域标识ID，基站位置，基站覆盖范围和网络类型中的任一者或其以上。为了避免频率干扰，相邻高铁区域使用不同的信号频率，当用户从一个高铁区域移动到另一个高铁区域时，为了保持用户的通信不中断需要进行信道切换，相邻高铁区域基站的覆盖范围重合的区域称为切换点。

在上述步骤S11中,基于特定切分距离规划出高铁区域的多个切换点。是指可将高铁线路以等分方式切分规划出一等长距离,例如:10米线段，并映射进数据库里，构成高铁线路区间库。规划流程包含：

获取高铁线段矢量信息；

基于白塞尔大地主题算法计算每条高铁线段切片点；

汇整多个高铁线段切片点的集合数据以取得任意等距离切片集合。

请参考图2所示,以福厦高速铁路作举例说明:整条铁路线以10米线段(特定切分距离)切分出多个个切片点，称为线路点列表，命名为Plist，形式如下[P1(x1,y1),P2(x2,y2),P3(x3,y3)…,Pn(xn,yn)]。

计算起点往最终点方向走10米的终点，以计算出的新终点开始再走10米，计算下个终点，以此类推，计算到线路最终点，并允许最后一个切分点不足10米的情况。计算走10米距离点，先计算Plist中第一个点P1和第二个点P2的距离，若P1P2距离大于10米，则先计算P1到P2的方向D12，然后可计算从P1开始沿D12方向走10米的终点坐标P1_10。若P1P2距离小于10米，则需从P2开始计算走(10米-P1P2距离)的距离的终点坐标P2_x10。

上述计算P1到P2的方向D12主要演算方式如下：

已知信息包含：大地线起、终点的大地坐标B1,L1及B2,L2。求大地线长度S及起终点的大地方位角A1及A2。

通过白塞尔大地主题算法的反算算法计算出大地线长度S、大地方位角A1和方向D12；

通过白塞尔大地主题算法的正算算法将求得的大地线长度S、大地方位角A1和方向D12输入进行计算,以计算出终点坐标P1_10＝(A2,B2)。

上述白塞尔大地主题算法的正算算法将椭球面上的大地元素按照白塞尔投影条件投影到辅助球面上，继而在球面上进行大地主题解算，最后将球面上的计算结果换算到椭球面上。

通过高铁线段的点集合数据，通过编写计算机程序可得出该线路的任意等距离切片集合。进一步说明,上述的特定切分距离以10米为例,但不依此为限；可以是20米、30米…100米的特定切分距离,而上述的特定切分距离定义出RRU物理点。

在本实施例中，高铁区域包括至少一个射频拉远单元(Radio Remote Unit，RRU)，RRU是在远端将基带光信号转成射频信号放大传送出去。如图3，高铁区域1和高铁区域2(Cell1,Cell2…)包括RRU1，RRU2和RRU3；其中切换点定义为多个高铁区域的信号覆盖范围内的两个RRU物理点的交叠重合的区块位置,意即一个经纬度。因此,高铁区域1和高铁区域2的切换点是高铁区域1中的RRU1和高铁区域2的RRU3的重合的区域。

上述步骤S12中,主要是针对S1-MME信令面采集后数据的分析应用，S1-MME数据采集和解析涉及的采集字段及说明,如图4a所示；图4a中字段Procedure Type规范取值定义,如图4b所示。在移动通信中，S1接口是长期演进(Long Term Evolution，LTE)中的演进型节点(Evolved NodeB，eNodeB)基站与演进分组核心网(Evolved Packet Core，EPC)之间的通讯接口，S1接口将LTE系统划分为无线接入网和核心网，S1接口包括用户面接口(S1-U)和控制面接口(S1-MME)。在核心网监测与维护领域，当传输控制协议(Transmission ControlProtocol，TCP)或用户数据报协议(User Datagram Protocol，UDP)数据报通过基于深度包检测(Deep Packet Inspection，DPI)系统时，DPI系统通过读取网络协议(InternetProtocol，IP)包载荷的内容来对开放式系统互联(Open System Interconnection，OSI)七层协议中的应用(Application)层信息进行分析，并将经过分析的信息生成一条条的记录，称为外部数据表示(External Data Representation，XDR)。

在本发明的一实施例中，采集用户的S1-MME的信令面XDR数据，S1-MME的XDR数据包括：用户经过的高铁区域的标识Cell ID，以及用户经过切换点的时刻Procedure StartTime和Procedure End Time。其中XDR数据是基于全量数据进行处理后，生成的供信令监测平台和信令类应用使用的信令及业务的详细记录，全量数据包含了被采集链路的全部内容，包括控制面的全量信令数据及用户面的全量业务数据。在实际通信过程中，XDR数据可以包括信令XDR(也称为信令特征数据)以及业务XDR(也称为XDR通话数据)，其中信令XDR是基于所采集的控制面信令而生成的信令过程的详细记录，业务XDR是基于所采集的用户面业务数据而生成的业务传输过程的详细记录。根据用户经过的高铁区域标识，高铁区域的切换点之间的移动距离，以及用户经过高铁区域的移动时间，确定用户的平均速度。基于高铁区域的无线基站周围会有大量的用户，包括高铁用户和非高铁用户，读取经过当前高铁区域的用户的S1-MME的XDR数据，获取用户占用高铁区域的标识(Identification，ID)，用户占用可以选定连续经过二个以上高铁区域的用户。

在上述步骤S13中,根据多个用户的XDR数据的特征数据比对以筛选出多个用户中所属的高铁用户。操作方式为假设用户占用高铁区域的序列确定用户移动方向，用户一次占用高铁区域1，高铁区域2，高铁区域3，高铁区域4，则用户移动方向是高铁区域1/2/3/4。根据高铁区域的公共参数确定高铁区域的切换点，切换点包括切入当前高铁区域的切入点和切出当前高铁区域的切出点。按照用户运行方向，高铁区域1与切换前高铁区域的切换点是高铁区域1的切入点，高铁区域2与切换后的切换点是高铁区域2的切出点。根据高铁区域切入点和高铁区域切出点之间的距离，确定高铁区域的切换点之间的移动距离。用户切入高铁区域的时刻为用户第一个业务开始时刻，用户切出高铁区域的时刻为用户最后一个业务结束时刻，根据用户第一个业务开始时刻和用户最后一个业务结束时刻，计算用户经过高铁区域的移动时间。如图3所示，用户业务值包含第一个业务，则计算用户第一个业务开始时刻和第一个业务结束时刻，确定用户经过高铁区域1的移动时间。其中，通过读取S1-MME的XDR数据获取用户第一个业务开始时刻和用户最后一个业务结束时刻。

因此,基于用户的移动方向、高铁区域的切换点之间的移动距离以及用户经过高铁区域的移动时间，来计算出用户的平均速度。对比用户的平均速度和预设阈值确定高铁用户。对比用户的平均速度和预设阈值，例如预设阈值为200公里/小时(km/h)，若用户的平均速度大于预设阈值，则确定用户是高铁用户。若用户的平均速度小于预设阈值，则确定用户是非高铁用户。

请配合参考图5所示,在步骤S14中,根据在目标时间段内的XDR数据和MR数据的进行关联合并以获取高铁用户的切换点和平均速度,确定目标时间段内的高铁用户的位置信息。主要是获取高铁区域的公共参数和高铁区域覆盖范围内的用户的XDR数据，确定用户的平均速度，对比用户的平均速度和预设阈值确定高铁用户，根据高铁用户的平均速度能够准确确定指定时刻高铁用户的位置。下面针对步骤S14中根据高铁用户的平均速度确定指定时刻的高铁用户位置，进行详细说明。

在本发明实施例中,高铁用户处于掉线状态，读取高铁区域的公共参数确定高铁区域的切换点，读取高铁用户的S1-MME的XDR数据，确定高铁用户的移动方向，高铁用户相邻业务之间的移动距离，以及高铁用户相邻业务之间的移动时间，确定高铁用户处于掉线状态时的平均速度。

承上,高铁用户切换出高铁区域3后离开高铁网络，进入公网区域，即高铁用户处于掉线状态。高铁用户在进入公网区域前，高铁用户第三个业务结束，高铁用户在离开公网区域后，高铁用户第四个业务开始。读取高铁用户的S1-MME的XDR数据，确定高铁用户第三个业务结束时刻和高铁用户第四个业务开始时刻，计算高铁用户在公网区域的移动时间。读取高铁区域的公共参数确定高铁区域3和高铁区域4的切换点，计算高铁用户在公网区域的移动距离。

承上,根据高铁用户在公网区域的移动时间和移动距离，确定高铁用户在公网区域指定时刻的位置。高铁用户业务开始位置处于非切换点，根据高铁用户业务开始时刻，以及高铁用户切换出当前高铁区域的切换点的时刻，计算高铁用户在当前高铁区域业务持续时间。

承上,结合高铁用户在当前高铁区域业务持续时间以及高铁用户在当前高铁区域的平均速度，确定高铁用户业务开始位置。根据高铁用户业务开始位置和高铁用户在当前高铁区域的平均速度确定指定时刻高铁用户位置。在本发明实施例中，高铁用户业务开始位置处于非切换点，将高铁用户业务开始高铁区域的中心位置作为高铁用户业务开始位置，高铁用户在高铁区域1的业务开始位置为高铁区域1的中心位置。根据高铁用户业务开始位置和高铁用户在当前高铁区域的平均速度确定指定时刻高铁用户位置。

承上,高铁用户业务结束位置处于非切换点，根据高铁用户业务结束时刻，以及高铁用户切换出当前高铁区域的切换点的时刻，计算高铁用户在当前高铁区域业务持续时间。结合高铁用户在当前高铁区域业务持续时间，以及高铁用户在当前高铁区域的平均速度，确定高铁用户业务结束位置。根据高铁用户业务结束位置和高铁用户在当前高铁区域的平均速度确定指定时刻高铁用户位置。高铁用户业务结束位置处于非切换点，将高铁用户业务结束高铁区域的中心位置作为高铁用户业务结束位置，高铁用户在高铁区域1的业务结束时点为高铁区域1的中心位置。根据高铁用户业务结束位置和高铁用户在当前高铁区域的平均速度确定指定时刻高铁用户位置。

高铁运行过程中存在加速与减速的过程,通常高铁的主要加速过程在高铁出站时，主要减速过程在高铁进站时,高铁进站减速时间比较长，减速距离超过15到20公里。另外，在行驶过程中遇到转弯、桥梁、隧道灯场景也会有加减速的过程。在本实施例中,当相邻的两个高铁区域的平均速度差别小于等于一预设限定比值,例如:20％，但不依此为限,可以是10％～50％中的任一者，则按照平均速度计算用户的位置；当相邻的两个高铁区域的平均速度差别大于预设限定比值，加速/减速计算用户的位置。计算过程中设加速为匀加速，即a为常数。对于初速度为V0,加速度为a,经过时间为t,位移为S,末速度为Ve,如下公式所示

S＝V

將at＝Ve-V

基於上述，高铁用户在切换前的高铁区域的平均速度与在切换后的高铁区域的平均速度的差小于或等于预设限定比例，则可以确定高铁用户处于匀速运行状态。如图5所示，高铁用户在高铁区域1的平均速度V1，与高铁用户在高铁区域2的平均速度V2的差值小于或等于预设阈值，预设阈值例如可以为30km/h，确定高铁用户在高铁区域1和高铁区域2处于匀速运行状态，根据高铁用户的移动方向，高铁用户的移动距离和高铁用户的移动时间，计算高铁用户的平均速度。

在本发明的一个实施例中，高铁用户在切换前的高铁区域的平均速度与在切换后的高铁区域的平均速度的差大于预设阈值，则可以确定高铁用户处于匀加速运行状态或匀减速运行状态。以高铁出站时匀加速运动状态作为一个示例，如图5所示，通过读取高铁区域的公共参数和高铁用户的XDR数据，确定高铁用户在高铁区域的移动距离D1和移动时间T1，确定高铁用户在高铁区域1的平均速度V1，同理，确定高铁用户在高铁区域的平均速度V2。其中高铁的平均速度与初速度，末速度及加速度的关系如公式(1)-公式(4)所示。

(Va-Vb)/T1＝a…(1)

(Vc-Vb)/T2＝a…(2)

(Vb+Va)/2＝V1…(3)

(Vc+Vb)/2＝V2…(4)

通过上述方程式组，高铁用户的平均速度V1和V2，高铁用户经过高铁区域的移动时间T1和T2已知，获取高铁用户经过高铁区域的初速度、末速度和加速度，即Va，Vb，Vc和a。

根据高铁用户经过高铁区域的初速度、末速度、加速度以及采集的MR上报的时间(Treport)，切换发起的时间(Tstart)，可以得出用户从切换点开始运行的时间Tduring＝Treport-Tstart；以切换点为起点，用户距离为Suser＝VTduring；根据切换点得出切换点位置，则可以得出用户估算的经纬度：Puser＝P+Suser,进而确定在目标时间段内的高铁用户的位置信息。

综所上述，本发明所提出的基于高铁用户的位置信息处理方法,根据高铁线性场景的特殊性，提出了时长和距离等比切片结合的定位算法，在用户级MR、XDR数据和基础工参数据结合的基础上，计算得知用户的任意时刻在高铁上精确的位置，从而获得高铁线路上用户感知情况,以有效解决无法直观反映用户高铁覆盖情况的难题，可以减少大量的现场测试，节省大量人工成本，并且可以通过平台自动化实现，结合MR的数据，可以实现高铁覆盖的GIS展示。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施方式，但如前，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施方式的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。