[发明专利]用于无线辅助混合定位系统中位置确定的方法和装置

说明书

本申请是申请日为2003年4月25日申请号为第03814752.1号发明名称为“用于无线辅助混合定位系统中位置确定的方法和装置”的中国专利申请的分案申请。

相关申请

本申请要求美国临时申请序列号为60/375965、2002年4月25日提交的专利的优先权。

领域

所揭示的方法和装置涉及位置确定过程，尤其涉及无线辅助混合定位系统。

背景

为了计算无线蜂窝网络(例如，移动设备，诸如蜂窝电话网络内的蜂窝电话)内的设备的位置，几种方法使用“多边测量”(三个发射机的情况下为“三角测量”)。多边测量使用由几个发射机(诸如基站)发送且在接收机(诸如移动设备)处接收的信号的到达时间的测量，来确定接收机的位置。例如，一种称为高级前向链路三用测量(AFLT)(也称为高级观察时间差(EOTD))的方法，在移动设备处测量从几个基站的每个发送的信号的到达时间。这些到达时间测量被发送到位置确定实体(PDE)，所述位置确定实体也称为定位服务器，使用这些到达时间测量计算移动设备的位置。这些基站处的当天时间被同步使得每个基站处的当天时间相同并处在规定的误差内。基站的精确位置和到达时间测量被用于确定移动设备的位置。

图1示出了AFLT系统的示例，其中来自蜂窝基站101、103和105的信号的到达时间测量(TR1、TR2和TR3)在移动设备处被测量，所述移动设备诸如移动蜂窝电话111。这些到达时间测量接着可以被用于计算移动设备的位置。这些计算可以在移动设备自身处进行，或者如果移动设备获得的定时信息通过通信链路被发送到定位服务器则在定位服务器处进行。通常，到达时间测量通过蜂窝基站之一(例如，基站101、或103、或105)被通信至定位服务器115。定位服务器115被耦合用来通过移动交换中心113接收来自基站的数据。移动交换中心113将信号(例如，语音通信)提供往返于陆地线公共交换电话网络(PSTN)间，从而信号可以从移动设备传递到其它通信设备，诸如PSTN上的其它陆地线电话或者其它移动电话。一些情况下，定位服务器也可以通过蜂窝链路与移动交换中心通信。定位服务器也可以监视来自几个基站的发射，以便确定这些发射的相对定时。

在另一种称为到达时间差(TDOA)的方法中，来自移动设备的信号到达时间在几个基站处被测量。如果TR1、TR2和TR3的箭头被保留，则图1应用于此情况。接着，此定时数据可以被通信到定位服务器，以计算移动设备的位置。

然而，第三种方法包括使用用于从卫星定位系统(SPS)接收信号的移动设备中的接收机，所述卫星定位系统诸如美国全球定位卫星(GPS)系统，俄国Glonass系统、提出的欧洲Galileo系统或任何其它这样的卫星导航系统。或者，卫星和“伪卫星”的组合可以被使用。伪卫星是基于地面的发射机，所述发射机广播在L波段载波信号上调制的PN码(与GPS信号相似)，L波段载波信号一般与SPS时间同步。每个伪卫星可以被分配给一个唯一的PN码，从而允许被远程接收机识别。伪卫星在来自轨道卫星的SPS信号不可利用的情况下有用，诸如在隧道、矿山、建筑物或其它被包围的区域中。这里所使用的术语“导航发射机”被认为包括任何卫星、通信基站、伪卫星或伪卫星的等价物。术语“空载导航发射机”和“陆地导航发射机”被用于区分近地表的导航接收机和不近地表的导航接收机。这里使用的术语SPS信号被认为包括导航发射机发送的任何信号。这样的SPS方法可以使用蜂窝网络以便或者提供辅助数据或者在计算SPS接收机的位置所需的过程中共享。或者，这样的方法可以完全匿名(即，不使用蜂窝网络)。这样的方法的示例在美国专利号为5841396、5949944以及5812087中被描述。在实际的低成本实现中，移动设备的蜂窝通信接收机和SPS接收机都被集成进同样的封装中，在一些情况下，可以共享公共的电子电路。

AFLT方法或TDOA方法与SPS方法的结合在这里被称为“混合”方法。

在上述方法的另一变化中，对从基站发送到移动设备并且返回的信号计算往返延时(RTD)。在一相似的备选方法中，对从移动设备发送到基站并且返回的信号计算程返延时。在这些情况的每个中，往返延时被分为两部分，以便确定单程的时间延时的估计。基站的位置和单程延时的知识将移动设备的位置限制在地球上的一个圆周。如果第二基站的位置和从第二基站到移动设备的单程延时已知，则结果是两个两个圆周的交集，所述交集进而将移动设备的位置限制到地球上的两点。第三基站和延时(或者，到达角度或关于移动设备驻留在其中小区扇区的信息)的知识可以解决两点中哪点是移动设备的位置的模糊。