[发明专利]用于定位的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于借助于多个基站对移动站进行定位的一种方法、一种装置和一种应用。

背景技术

由现有技术已知了用于借助于多个第二站对第一站进行定位的方法，该方法对无线地在站之间传输的信号的传播时间进行测量。在不限制普遍性的情况下，接下来按照具体情况将第一站称为移动站，将第二站称为基站或“访问点（Access Point）”。

在用于定位的已知的方法中利用了信号的传播时间与站间距离的比例。该比例包括比例系数，该系数非常近似地符合于真空中光速的值。

基于该比例系数的大小，要求极其准确地确定信号传播时间。例如在信号传播时间或信号传播时间差值的确定中仅仅一微秒的误差就可导致在距离计算中的300m的误差。

一种已知的用于确定到达的时间差的方法在学术界被称为“到达时差（Time Defference of Arrival）”并且在下面简称为TDoA，提出了一种对一个发送站和多个接收站的应用。所有站在时间上这样同步，即传输的信号的传播时间可以根据时间差得以确定和测量。由发送站发出的信号也是被应用于对所有距离进行测量的同一信号。

另一种已知的方法在学术界也被称为“飞行往返时间（Round-Trip-Time of Flight）”并且在下面简称为RTT，根据下面所提及的方法提出了一个前进信号和一个返回信号。根据该方法由第二站发送前进信号给第一站。在第一站接收到前进信号后，第一站利用返回信号应答给第二站。第二站测量在前进信号的发送时刻与返回信号到达的时刻之间的时间差并且由此确定传播时间。在确定传播时间时要附加地考虑在第一站里的内部的处理延迟。因为同步不是必需的，因此系统的复杂程度以更有利的方式被降低。

RTT方法的另一个优点在于，对第一站的明确的测量或与该第一站的共同工作不是必需的。为了确定信号传播时间，即通常地通过使用已知的通信协议传输数据包，这些数据包被对方自动地回复。例如根据基于IEEE 802.11标准的已知的协议WLAN（无线局域网（Wireless Local AreaNetwork））应用了IEEE 802.11标准的固有的性质，即每个数据包由接收者直接通过确定的数据包（确认收到（Acknowledge））签收。

以相似的方式，可替换的通信协议也支持这样的签收，例如无线通信协议如ZigBee、Bluetooth、UMTS（通用移动通信系统（Universal MobileTelecommunications System）），GSM（全球移动通信系统（Global System forMobile Communications）），WiMAX（全球微波互联接入（WorldwideInteroperability for Microwave Access））等等。

为了确定传播时间，测量前进信号和返回信号之间的持续时间，并且通过这个持续时间确定在初始化的（initiierenden）站、例如基站与移动站、例如PDA（掌上电脑（Personal Digital Assistant））之间的距离。通过这样确定的传播时间得出移动站到基站间的距离。

为了确定移动站的位置，必须按照几何原理实施所述的方法，例如三边测量至少三个基站。由相应的传播时间确定移动站到相应的基站间的距离。借助于相应的基站的作为已知的预先假定的位置坐标进行基于三边测量的移动站定位。

通过另一种传统的混合型方法，可以利用TDoA的优点并且可以避免RTT应用的缺点，根据该混合型方法，利用了无线电频道的性质的优点，这由此实现，仅仅一个基站直接与移动站进行通信，其中，另外的位于有效距离内的基站“倾听”该通信。该混合型方法在下面也称为RTTDoA方法（“到达往返时间差（Round Trip Time Difference ofArrival）”）。

一种以RTTDoA方法为指向的专利申请在2008年7月11日由申请人使用标题“用于定位的方法和装置”以申请号码102008032749.2在德国专利-和商标局备案。

上述的RTTDoA方法虽然具有这样的优点，即必需的测量的总量相对于前述的方法可以大大减少。然而另一方面这种方法也具有缺点，即为了确定环境以及移动站的位置需要数学方面的高成本。此外需要知晓基站的位置。

发明内容

本发明的目的在于，借助于多个的基站这样确定移动站的位置，即可以在很大程度上停止进行对周围环境的高成本的数学建模。