專利名稱：用于使用測量縫合進行位置確定的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及定位系統(tǒng)，且更具體地說，涉及用于移動接收器的位置解決方案的計算。
背景技術(shù)：
全球定位系統(tǒng)(GPS)是經(jīng)設(shè)計以在世界的幾乎所有地方提供位置、速度和時間信 息的衛(wèi)星導航系統(tǒng)或衛(wèi)星定位系統(tǒng)。GPS由美國國防部開發(fā)且當前包括二十四個工作衛(wèi) 星的星座。其它類型的衛(wèi)星導航系統(tǒng)包括廣域增強系統(tǒng)(WAAS)、由俄羅斯聯(lián)邦部署的 全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GLONASS)和由歐洲聯(lián)盟計劃的伽利略(Galileo)系統(tǒng)。如本文所 使用，"衛(wèi)星定位系統(tǒng)"(SPS)將被理解為指代GPS、伽利略、GLONASS、 NAVSTAR、 GNSS、使用來自這些系統(tǒng)的組合的衛(wèi)星的系統(tǒng)、偽衛(wèi)星系統(tǒng)或?qū)黹_發(fā)的任何SPS。
多種接收器已被設(shè)計用來對從衛(wèi)星傳輸?shù)男盘栠M行解碼以確定位置、速度或時間。 通常，為了解密信號且計算最終位置，接收器必須獲取來自可見衛(wèi)星的信號，測量并追 蹤所接收信號，且從這些信號恢復導航數(shù)據(jù)。通過精確測量距三個不同衛(wèi)星的距離，接 收器對其位置進行三角測量，即求解獲得緯度、經(jīng)度和海拔。具體地說，接收器通過測 量每一信號從各自衛(wèi)星行進到接收器所需的時間來測量距離。此需要精確的時間信息。 為此原因，通常需要來自第四衛(wèi)星的測量值以幫助解決共同時間測量誤差，例如由接收 器內(nèi)的定時電路的不精確性產(chǎn)生的誤差。
在某些位置(例如，具有高層建筑物的城市環(huán)境)中，接收器可能僅能夠獲取來自 三個或三個以下衛(wèi)星的信號。在這些情形下，接收器將不能解決位置解決方案的所有四 個變量緯度、經(jīng)度、海拔和時間。如果接收器能夠獲取(例如)來自三個衛(wèi)星的信號， 那么接收器可放棄海拔計算以解決緯度、經(jīng)度和時間。或者，如果通過外部裝置來獲得 海拔，那么可從三個衛(wèi)星信號來解決所有四個變量。如果少于三個信號可用，那么接收
器就不能計算出其位置。
為了解決此限制，許多接收器利用混合位置技術(shù)，其利用來自無線通信系統(tǒng)的基站 的信號。與衛(wèi)星信號一樣，混合接收器測量無線信號的時間延遲以測量距網(wǎng)絡(luò)的基站的 距離?；旌辖邮掌骼脕碜曰镜男盘栆约皝碜訥PS衛(wèi)星的任何所獲取信號來解決位置 和時間變量?；旌衔恢眉夹g(shù)常允許接收器計算常規(guī)定位技術(shù)不能計算的多種位置中的位 置解決方案。舉例來說，在碼分多址(CDMA)移動無線系統(tǒng)中，此混合技術(shù)的此基站 測量部分被稱作高級前向鏈路三角定位(AFLT)。
接收器所確定的位置解決方案的精確性受到系統(tǒng)內(nèi)的時間精確度影響。在同步系統(tǒng) (例如現(xiàn)有CDMA系統(tǒng))中，由蜂窩式基站傳送的定時信息與來自GPS衛(wèi)星的定時信息 同步，從而允許在整個系統(tǒng)中可使用精確時間。在一些系統(tǒng)(例如全球移動通信系統(tǒng) (GSM))中，定時信息未在基站與GPS衛(wèi)星之間同步。在這些系統(tǒng)中，位置測量單元 (LMU)被添加到現(xiàn)有基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)以提供用于無線網(wǎng)絡(luò)的精確定時信息。
普通用于位置確定系統(tǒng)和算法中的另一技術(shù)是使用卡爾曼(Kalman)濾波器。眾所 周知，卡爾曼濾波器(KF)是最佳的遞歸數(shù)據(jù)估計算法。其常常用以為移動實體(例如 飛機、人類、車輛等)的屬性建模。舉例來說，這些屬性可包括速度和位置兩者。系統(tǒng) 的當前狀態(tài)和當前測量值用以估計系統(tǒng)的新狀態(tài)。實際上，卡爾曼濾波器將所有可用測 量數(shù)據(jù)組合起來且加上關(guān)于系統(tǒng)、測量裝置和誤差統(tǒng)計的現(xiàn)有知識，以使誤差在統(tǒng)計上 最小化的方式來產(chǎn)生所要變量的估計。
在過去，在移動電信裝置內(nèi)使用的卡爾曼濾波器通常需要來自伴隨的位置系統(tǒng)接收 器的某些初始化參數(shù)。舉例來說，當使用GPS接收器時，在卡爾曼濾波器被初始化之前 通常獲得來自至少三個不同人造衛(wèi)星的同時測量值。此意味著在一個測量歷元中，來自 至少三個不同人造衛(wèi)星的信號由移動通信裝置接收并成功處理。此需求降低了移動裝置 的性能，因為其需花費約數(shù)十秒來獲取來自三個人造衛(wèi)星的信號，尤其是在城市環(huán)境中。 如果必需的信號未被獲取或未及時獲取，那么移動裝置的位置確定部分可能不能被初始 化且不可適當或有效地操作。
因此，用于移動單元的位置確定的卡爾曼濾波器的典型初始化需要可在時間1>化估 計更新位置狀態(tài)信息之前首先獲得在某時間to的完整初始狀態(tài)。此限制暗示對于邊界信 號環(huán)境中(例如，在衛(wèi)星的視線上具有時變障礙物)的移動GPS接收器，其可能難以或 較耗時地從卡爾曼濾波器初始化所需的至少3個GPS衛(wèi)星獲取同時的(即，在同一歷元 內(nèi))距離測量。非常需要改進移動GPS接收器在惡劣信號環(huán)境中的位置確定性能，在所
述惡劣信號環(huán)境中距離測量的同時性可能未及時發(fā)生。
因此，仍然需要改進移動通信裝置的位置確定能力且以及時且有效的方式進行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個方面涉及一種用于估計移動通信裝置的位置的方法，其包含使用近 似的位置來種下定位濾波器；使用在第一測量歷元期間從基準站的第一子集獲取的第一 測量值集合來更新所述定位濾波器，其中所述第一子集包括少于三個的不同基準站；使 用在第二測量歷元期間從基準站的第二子集獲取的第二測量值集合來更新所述定位濾波
器；以及基于所述更新的定位濾波器來確定所述移動通信裝置的位置估計。
本發(fā)明的另一方面涉及一種用于估計移動通信裝置的位置的方法，其包含使用近 似的位置來種下定位濾波器；使用在第一測量歷元期間從偽測距源的第一子集獲取的第 一測量值集合來更新所述定位濾波器，其中所述第一子集包括少于三個的不同偽測距源； 使用在第二測量歷元期間從偽測距源的第二子集獲取的第二測量值集合來更新所述定位 濾波器；以及基于所述更新的定位濾波器來確定所述移動通信裝置的位置估計。
本發(fā)明的另一方面涉及一種用于估計移動通信裝置的位置的方法，其包含存儲來 自基準站集合的、使用本地時鐘時間進行時間戳記的偽測距測量值的集合；稍后在本地 時鐘時間與人造衛(wèi)星系統(tǒng)時間之間建立關(guān)系；確定所存儲的偽測距測量值集合的所述人 造衛(wèi)星系統(tǒng)時間；以及使用所述存儲的偽測距測量值集合以及所述測量值集合的所述人 造衛(wèi)星系統(tǒng)時間來確定所述移動裝置的位置。
本發(fā)明的另一方面涉及一種用于估計移動通信裝置的位置的方法，其包含存儲來 自基準站之集合的偽測距測量值的集合；稍后確定基準站的星歷信息；以及使用所存儲 的偽測距測量值集合以及新確定的星歷信息來確定所述移動通信裝置的位置。
本發(fā)明的另一方面涉及一種用于估計移動通信裝置的位置的方法，其包括以下步驟 使用近似的位置來種下定位濾波器；使用在第一測量歷元期間從基準站的第一子集獲取 的第一偽測距測量值來更新定位濾波器，其中所述第一子集包括少于三個的不同基準站； 使用在第二測量歷元期間從基準站的第二子集獲取的第二偽測距測量值來更新所述定位 濾波器；基于所述更新的定位濾波器來確定所述移動通信裝置的位置估計；以及使用反 向傳播來確定所述第一子集和所述第二子集的時間。
本發(fā)明的另一方面涉及一種移動通信裝置，其包含第一接收器，其經(jīng)配置以接收 與衛(wèi)星定位系統(tǒng)有關(guān)的信號；第二接收器，其經(jīng)配置以接收與通信網(wǎng)絡(luò)有關(guān)的信號；處 理器，其與所述第一和第二接收器連通，所述處理器經(jīng)配置以a)使用在第一測量歷元
期間從所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)的基準站的第一子集獲取的第一偽測距測量值來種下定位濾波 器，其中所述第一子集包括少于三個的不同基準站；b)使用在第二測量歷元期間從所述 衛(wèi)星定位系統(tǒng)的基準站的第二子集獲取的第二偽測距測量值來更新所述定位濾波器；以 及c)基于所述更新的定位濾波器來確定所述移動通信裝置的位置估計。
應了解，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將從以下詳細描述容易明白其它實施例，在以下詳細 描述中以說明的方式來展示并描述各種實施例。附圖和詳細描述應視為是說明性而非限 制性的。


圖1說明與蜂窩式電話網(wǎng)絡(luò)和基于衛(wèi)星的定位系統(tǒng)通信的移動裝置的一般概念圖。
圖2說明根據(jù)本發(fā)明的原理的移動通信裝置的部分。
圖3描繪從衛(wèi)星位置系統(tǒng)的各種運載工具接收到的測量值的時間線。
圖4描繪用于根據(jù)本發(fā)明的原理確定移動單元的位置的示范性方法的流程圖。
圖5概述利用多個地點上合計的蒙特卡羅(Monte Carlo)模擬的性能改進。
圖6展示改進的卡爾曼濾波器的縫合方法的其它詳細描述。
圖7展示會話具有16秒超時的假設(shè)實例。
圖8說明僅獲取2個衛(wèi)星之后，在具有3個不同衛(wèi)星測量值之前可獲得改進的種子 位置的假設(shè)情形。
圖9展示直到會話開始約20秒之后才獲取GPS時間的假設(shè)狀況。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖陳述的詳細描述希望作為本發(fā)明的各種實施例的描述而不是希望表示 僅可實踐本發(fā)明的實施例。在本發(fā)明中描述的每一實施例僅提供作為本發(fā)明的實例或說 明，且不應一定解釋為優(yōu)選于或有利于其它實施例。詳細描述包括用于提供本發(fā)明的全 面理解的特定細節(jié)。然而，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，可在沒有這些特定細節(jié)的情況 下實踐本發(fā)明。在一些實例中，以框圖形式展示眾所周知的結(jié)構(gòu)和裝置以便避免模糊本 發(fā)明的概念。可僅為了方便和清晰起見而使用縮寫和其它描述性術(shù)語，且并不希望限制 本發(fā)明的范圍。另外，出于此揭示目的，術(shù)語"耦合"意指"連接到"，且此連接可為直 接的或在上下文適當?shù)那闆r下可為間接的，例如通過介入或中間的裝置或其它裝置。
如圖1中所描繪，移動單元104可采用多種移動接收器中的任一種的形式，所述移 動接收器能夠接收來自基準站(例如人造衛(wèi)星106)和/或來自基站108的導航信號(例 如，衛(wèi)星導航信號110或無線通信信號112)以用于計算位置解決方案。實例包括移動電
話、手持式導航接收器、安裝在運載工具(例如，飛機、汽車、卡車、坦克、船只)內(nèi) 的接收器等等?；?08可根據(jù)許多無線通信協(xié)議中的任一者來與移動單元104通信。 一種普通的無線通信協(xié)議是碼分多址(CDMA),其中多個通信在射頻(RF)頻譜上同時 進行。在CDMA環(huán)境中，可將所述技術(shù)看作用于增強型高級前向鏈路三角定位(AFLT) 的機制。其它實例包括全球移動通信系統(tǒng)(GSM)(其使用窄帶時分多址(TDMA)來傳 送數(shù)據(jù))和通用分組無線服務(GPRS)。在一些實施例中，移動單元104可將GPS接收 器與無線通信裝置兩者集成到一起以用于語音或數(shù)據(jù)通信。因此，盡管可在本文獻內(nèi)描 述GPS系統(tǒng)的特定實例，但本發(fā)明的原理和技術(shù)可適用于任何衛(wèi)星定位系統(tǒng)或陸地定位 系統(tǒng)(例如，無線網(wǎng)絡(luò))。
移動單元104利用技術(shù)以分別基于從衛(wèi)星106和基站108接收的信號110、 112而計 算定位解決方案。移動單元104獲取來自可見衛(wèi)星106的信號110，且通過測量每一信號 從各自衛(wèi)星行進到移動單元104所需的時間來測量距每一衛(wèi)星的距離，從而確定偽測距 測量值。類似地，移動單元104也可接收來自無線通信系統(tǒng)107的基站108的信號112, 且基于每一無線信號從基站行進到移動單元所需的時間來測量距基站108的距離。移動 單元104通?；跍y量值來解決位置和時間變量。
圖2描繪根據(jù)本發(fā)明的原理的移動通信裝置104的部分的框圖，其涉及移動單元104 的位置確定。移動單元104可包括經(jīng)配置以接收來自衛(wèi)星導航系統(tǒng)或衛(wèi)星定位系統(tǒng)的信 號的天線220以及經(jīng)配置以接收來自陸地通信網(wǎng)絡(luò)的信號的另一天線206。這些信號被 提供到處理器202，所述處理器202包括軟件和硬件組件兩者以提供相對于信號的信號 處理功能性。尤其注意的是，卡爾曼濾波器204經(jīng)實施為移動單元104的部分以輔助移 動單元104的位置確定功能。
如所屬領(lǐng)域中眾所周知的，定位濾波器(例如，卡爾曼濾波器204)接收輸入測量 值，且實施算法以基于輸入測量值和系統(tǒng)的歷史狀態(tài)而估計所要的變量。存儲器(盡管 未圖示)常用以存儲狀態(tài)信息和用于卡爾曼濾波器的協(xié)方差矩陣值，所述協(xié)方差矩陣值 提供卡爾曼濾波器所提供的狀態(tài)估計的誤差或確定性的測量。
移動單元104可為(例如)蜂窩式電話或類似的移動通信裝置。因此，存在作為移 動單元104在圖2中未描繪的部分的額外功能區(qū)塊和裝置。這些額外區(qū)塊和/或裝置通常 涉及處理從天線206、 220接收的信號；提供用戶接口，提供語音通信；提供數(shù)據(jù)通信 以及其它類似能力。這些功能區(qū)塊和裝置中的許多并未直接涉及位置確定，且因此并未 包括在內(nèi)以便不會混淆本發(fā)明的原理。
如先前簡要解釋，通常由天線220從人造衛(wèi)星接收信號。接著使用眾所周知的算法 和技術(shù)將這些信號解碼和處理為位置信息。在過去，在單個測量歷元期間需要來自至少 三個人造衛(wèi)星的信號以便使用加權(quán)最小平方(WLS)模型來產(chǎn)生位置坐標，其可用以初 始化卡爾曼濾波器204。 一旦卡爾曼濾波器被初始化，那么其可基于稍后發(fā)生的GPS測 量來繼續(xù)產(chǎn)生位置估計。圖3描繪在個別測量歷元300期間接收GPS測量值302 (來自 1個、2個或3個衛(wèi)星)且最早測量值中不包括來自三個不同人造衛(wèi)星的同時信號的情形。 因此，即使不斷地獲取包括位置信息的信號，過去的卡爾曼濾波器直到在單個測量歷元 (在時間306發(fā)生)期間從三個不同衛(wèi)星獲取GPS測量值才能夠被初始化。
相反，本發(fā)明的實施例使用在不同測量歷元期間獲取的定位信息來初始化卡爾曼濾 波器。因此，來自多個、非同時的測量歷元的三個不同測量值在時間304 (比時間306 早得多)處可用，且卡爾曼濾波器能夠替代地在此較早點處提供良好質(zhì)量的坐標。先前 解釋依賴于以下假設(shè)僅需要三個衛(wèi)星測量值信號來產(chǎn)生接收器的位置坐標。此假設(shè)建 立在替代源(例如通信網(wǎng)絡(luò)等)中可用的海拔信息之上。或者，如果沒有海拔信息可用， 那么相同原理適用于四個衛(wèi)星而非三個。
甚至在三個衛(wèi)星定位測量值可用之前，本發(fā)明的實施例可使用兩個測量值來顯著改 進初始位置。舉例來說，使用來自兩個衛(wèi)星的測量可提供水平位置估計，其通常比初始 位置精確至少30% (常在100-500米內(nèi))。
圖4描繪用于根據(jù)本發(fā)明的原理使用不同衛(wèi)星測量值來提供位置信息的示范性方法 的流程圖。在步驟402，移動單元通過獲取通信網(wǎng)絡(luò)或存儲器中可用的任何位置輔助信 息來開始。舉例來說，在存在輔助式GPS系統(tǒng)的情況下，50米內(nèi)的海拔可以是可用的， 且數(shù)百米之內(nèi)的位置可也是可用的。接著，在步驟404中，此信息用以種下(seed)卡 爾曼濾波器狀態(tài)和協(xié)方差矩陣?？柭鼮V波器經(jīng)設(shè)計以提供位置和速度的預測以及校正 先前預測，以便提供當前位置和速度。因此，通信網(wǎng)絡(luò)、裝置存儲器或其它源可提供種 下卡爾曼濾波器的初始位置和誤差估計。
接著，在步驟406中，使用從任何人造衛(wèi)星獲取的任何位置信息來更新卡爾曼濾波 器狀態(tài)和協(xié)方差矩陣。舉例來說，如果已知移動單元在地球的相對小部分(例如，無線 網(wǎng)絡(luò)小區(qū)扇區(qū))內(nèi)的位置，那么來自兩個衛(wèi)星的偽測距信息可用以識別移動單元位于其 上的相對短的直線段。作為卡爾曼濾波器的內(nèi)在操作的部分，自動更新協(xié)方差矩陣以反 映預測值的新誤差估計。因此，例如在步驟408中，卡爾曼濾波器提供移動單元的諱度 和經(jīng)度的估計以及誤差或不確定性的估計。移動單元的海拔也由卡爾曼濾波器提供。步
驟409提供測試以確定所估計的誤差是否滿足應用程序需求。如果是，那么進行到步驟 410且將所估計的緯度、經(jīng)度和海拔提供給應用程序。如果否，返回到步驟406。所屬領(lǐng) 域的技術(shù)人員將認識到，可執(zhí)行各種數(shù)學變換和坐標變換以確保在狀態(tài)和協(xié)方差矩陣中 加載和更新的信息采取適當格式。
圖5概述使用多個地點上合計的蒙特卡羅模擬的性能改進。第68百分點處的水平誤 差(HE)從WLS的333 m改進到KF縫合的124 m。第95百分點處的HE從WLS的942 m改進到KF縫合的838 m。
返回簡要參看圖3，來自隨后歷元的GPS測量可用以即使在來自其它衛(wèi)星的數(shù)據(jù)不 可用時也改善估計(通過卡爾曼濾波器)。舉例來說，因此，來自人造衛(wèi)星"1"的兩個 鄰近測量值在即使來自另一人造衛(wèi)星的信息全部不可用時也可由卡爾曼濾波器使用。最 后，當獲取來自額外衛(wèi)星的信息時，即使在相同測量歷元期間未接收到此些測量值也可 相應地更新來自卡爾曼濾波器的估計。最終，在足夠的更新之后，卡爾曼濾波器將能夠 預測在應用程序可接受的不確定性水平內(nèi)的位置和速度。
圖6中展示改進的卡爾曼濾波器縫合方法的其它詳細描述。頂部圖說明移動接收器 的常規(guī)GPS測量時間線情形，其中卡爾曼濾波器直到至少3個同時GPS測量值可用才能 被初始化。需要使用3個衛(wèi)星的WLS位置坐標來開始KF估計過程，其在此假設(shè)實例中 在會話開始之后接近30秒時發(fā)生。隨后，KF繼續(xù)更新位置坐標，即使在給定歷元中少 于3個衛(wèi)星測量值可用。相反，底部圖展示本發(fā)明的GPS測量時間線情形，其中卡爾曼 濾波器可通過使用本發(fā)明的"縫合"能力使用3個非同時的GPS測量值來產(chǎn)生典型GPS 質(zhì)量的位置解決方案。在此狀況下，當至少3個衛(wèi)星已成功被觀測到時，KF估計過程在 會話開始之后約10秒時開始，雖然處于不同的歷元。此外，在此成功初始化之后，KF 繼續(xù)更新位置坐標，即使少于3個衛(wèi)星測量值在給定歷元中可用。
因此，上文所說明的改進的KF縫合方法提供用于大大減少在不利信號環(huán)境中到達 移動GPS接收器的第一坐標的時間的潛力。同樣，如先前所論述，同樣可達到改進的水 平定位精確性。
本發(fā)明的另一優(yōu)勢是在惡劣信號環(huán)境中產(chǎn)生的改進解決方案。舉例來說，圖7展示 與圖6相同的假設(shè)實例，接著添加16秒的假設(shè)會話超時?；赪LS估計的常規(guī)位置坐 標將在超時坐標之前由于其接近30秒的延遲而不能到達有效的位置。另一方面，基于本 發(fā)明的KF縫合的初始位置坐標可在小于超時限制內(nèi)到達有效坐標。因此，此方法可在 困難的信號環(huán)境中為移動GPS接收器產(chǎn)生成功位置坐標的較大概率。
本發(fā)明的另一方面是使用2-GPS位置線的種子位置不確定性的改進。圖8說明在僅 獲取2個衛(wèi)星之后可在具有3個不同衛(wèi)星測量值之前獲得改進的種子位置的假設(shè)情形。 此特征是基于以下幾何特性在3維定位中，具有兩個有效偽測距測量值加上海拔得到 一維位置線解決方案。此解決方案與完整的位置坐標相比僅具有一個剩余自由度，其與 種子位置相比產(chǎn)生減小的線性不確定性和大體上減小的區(qū)域不確定性。
本發(fā)明的益處的另一實例在于如果精確的GPS時間在會話開始時不可用，那么可 使用反向傳播在獲取精確的(亞毫秒)GPS時間之后利用現(xiàn)有的、所存儲的測量值。舉 例來說，圖9展示直到會話開始約20秒之后才獲取GPS時間的假設(shè)狀況。換句話說， 可獲取和保存GPS測距測量值的第一集合，但由于缺少GPS時間信息而不能立即使用。 一旦解決了 GPS時間，就在本地時鐘時間與GPS時間之間建立了關(guān)系，且接著可使先前 所保存的GPS測量值與正確的GPS時間相關(guān)聯(lián)，且可使用反向傳播處理來恢復先前存儲 的數(shù)據(jù)以用于改進的位置確定。因此，反向傳播允許GPS接收器即使未立即獲取GPS時 間也可完全利用所有有效的GPS衛(wèi)星測量值，從而產(chǎn)生改進的收益和精確性。
本發(fā)明的益處的另一實例在于如果精確的衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)在會話開始時不可用，那 么可使用反向傳播在獲取精確的星歷數(shù)據(jù)之后利用現(xiàn)有的、所存儲的測量。 一旦獲得星 歷數(shù)據(jù)，便已知衛(wèi)星位置，且接著可使先前所保存的GPS測量值與正確的衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù) 相關(guān)聯(lián)，且可使用反向傳播處理來恢復先前存儲的數(shù)據(jù)以用于改進的位置確定。因此， 反向傳播允許GPS接收器即使未立即獲取衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)也可完全利用所有有效的GPS衛(wèi) 星測量值，從而產(chǎn)生改進的收益和精確性。
實際上，在步驟410中將卡爾曼濾波器的位置信息提供給可在移動單元上執(zhí)行的一 個或一個以上應用程序。舉例來說，基于位置的服務(例如局部天氣)可利用不確定性 接近一千米或一千米以上的位置估計。相反，"911"服務可頒布位置估計的確定性接近 50米或50米以下。因此，可將位置(和速度)估計兩者與任何不確定性或誤差估計一 起提供給應用程序。以此方式，每一應用程序可選擇來自卡爾曼濾波器的位置估計是否 滿足其需求。
可通過各種手段來實施本文所描述的用于無線廣播不同類型的傳輸?shù)募夹g(shù)。舉例來 說，這些技術(shù)可實施在硬件、軟件或其組合中。對于硬件實施方案，用以廣播不同類型 的傳輸?shù)幕咎幍奶幚韱卧蓪嵤┰谝粋€或一個以上專用集成電路(ASIC)、數(shù)字信號 處理器(DSP)、數(shù)字信號處理裝置(DSPD)、可編程邏輯裝置(PLD)、現(xiàn)場可編程門陣 列(FPGA)、處理器、控制器、微控制器、微處理器、經(jīng)設(shè)計以執(zhí)行本文所述功能的其
它電子單元，或其組合內(nèi)。用以接收不同類型的傳輸?shù)臒o線裝置處的處理單元也可實施 在一個或一個以上ASIC、 DSP等內(nèi)。
對于軟件實施方案，本文所描述的技術(shù)可與執(zhí)行本文所述的功能的模塊(例如，程 序、函數(shù)等) 一起實施。軟件代碼可存儲在存儲器單元中且由處理器來執(zhí)行。存儲器單 元可實施在處理器內(nèi)部或處理器外部，在后一種狀況下其可通過所屬領(lǐng)域中已知的各種 裝置以通信方式耦合到處理器。
提供先前描述以使所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本文所述的各種實施例。所屬領(lǐng)域 的技術(shù)人員將容易明白對這些實施例的各種修改，且本文所定義的一般原理可適用于其 它實施例。因此，并不希望權(quán)利要求書限于本文展示的實施例，而是賦予其與權(quán)利要求 書語言一致的完整范圍，其中除非特定指出，否則以單數(shù)形式對元件的參考并不希望意 指"一個且僅一個"而是"一個或一個以上"。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知或稍后將了解的 貫穿本發(fā)明所描述的各種實施例的元件的所有結(jié)構(gòu)和功能等效物明確以引用的方式并入 本文中且希望由權(quán)利要求書涵蓋。此外，本文所揭示的內(nèi)容并不希望公布于眾，無論此 類揭示內(nèi)容是否在權(quán)利要求書中明確陳述。不應在35U.S.C §112、第六段的條款下解釋 權(quán)利要求書的元素，除非使用短語"用于…的裝置"來明確陳述所述要素或在方法項中 使用短語"用于…的步驟"來陳述所述要素。
權(quán)利要求
1. 一種用于估計移動通信裝置的位置的方法，其包含使用近似的位置種下定位濾波器；以及使用在第一測量歷元期間從基準站的第一子集獲取的第一測量值集合來更新所述定位濾波器，其中所述第一子集包括少于三個不同的基準站；使用在第二測量歷元期間從基準站的第二子集獲取的第二測量值集合來更新所述定位濾波器；以及基于所述更新的定位濾波器來確定所述移動通信裝置的位置估計。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中所述定位濾波器是卡爾曼濾波器。其中所述第二子集包括少于三個不同的基準站。 其中所述第一子集和所述第二子集包括少于三個不同
3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，
4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法， 的基準站。
5.根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，站。
6.根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法， 的基準站。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述第一子集和所述第二子集不共用共同的基準 其中所述第一子集和所述第二子集共用至少一個共同其進一步包含從蜂窩式通信網(wǎng)絡(luò)接收所述移動通信裝置的初始位置信息。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述蜂窩式通信網(wǎng)絡(luò)包括CDMA網(wǎng)絡(luò)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述初始位置信息包括位置值和不確定性值。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其進一步包含使用所述位置值的至少一部分來填充所述卡爾曼濾波器的狀態(tài)向量的一部分。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其進一步包含使用所述不確定性值的至少一部分來填充所述卡爾曼濾波器的協(xié)方差矩陣的一 部分。
12. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中所述第一測量值集合包括與全球定位系統(tǒng)有關(guān)的 偽測距測量值。
13. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中所述位置估計包括位置值和不確定性值。
14. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其進一步包含 將所述位置估計轉(zhuǎn)發(fā)到在所述移動通信裝置上執(zhí)行的應用程序。
15. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其進一步包含使用來自多個基準站中的任一者的后續(xù)測量值繼續(xù)更新所述定位濾波器。
16. —種用于估計移動通信裝置的位置的方法，其包含使用近似的位置種下定位濾波器；使用在第一測量歷元期間從偽測距源的第一子集獲取的第一測量值集合來更新 所述定位濾波器，其中所述第一子集包括少于三個不同的偽測距源；使用在第二測量歷元期間從偽測距源的第二子集獲取的第二測量值集合來更新 所述定位濾波器；以及基于所述更新的定位濾波器來確定所述移動通信裝置的位置估計。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述偽測距源由陸地無線網(wǎng)絡(luò)基站組成。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述偽測距源由陸地無線網(wǎng)絡(luò)基站和基準站的 組合組成。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述偽測距源由衛(wèi)星定位系統(tǒng)的衛(wèi)星組成。
20. —種用于估計移動通信裝置的位置的方法，其包含存儲來自基準站集合的加有本地時鐘時間時戳的偽測距測量值集合； 稍后在本地時鐘時間與人造衛(wèi)星系統(tǒng)時間之間建立關(guān)系； 確定所述存儲的偽測距測量值集合的所述人造衛(wèi)星系統(tǒng)時間；以及 使用所述存儲的偽測距測量值集合以及所述測量值集合的所述人造衛(wèi)星系統(tǒng)時 間來確定所述移動裝置的所述位置。
21. —種用于估計移動通信裝置的位置的方法，其包含存儲來自基準站集合的偽測距測量值集合； 稍后確定所述基準站集合的星歷信息；以及使用所述存儲的偽測距測量值集合和新確定的星歷信息來確定所述移動通信裝 置的所述位置。
22. —種移動通信裝置，其包含第一接收器，其經(jīng)配置以接收與衛(wèi)星定位系統(tǒng)有關(guān)的信號； 第二接收器，其經(jīng)配置以接收與通信網(wǎng)絡(luò)有關(guān)的信號；處理器，其與所述第一和第二接收器通信，所述處理器經(jīng)配置以使用在第一測量歷元期間從所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)的基準站的第一子集獲取的第一 偽測距測量值來種下定位濾波器，其中所述第一子集包括少于三個不同的基準 站；使用在第二測量歷元期間從所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)的基準站的第二子集獲取的第二 偽測距測量值來更新所述定位濾波器；以及基于所述更新的定位濾波器來確定所述移動通信裝置的位置估計。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其中所述定位濾波器是卡爾曼濾波器。
24. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其中所述第二子集包括少于三個不同的基準站。
25. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其中所述第一子集和所述第二子集包括少于三個不 同的基準站。
26. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其中所述第一子集和所述第二子集不共用共同的基 準站。
27. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其中所述第一子集和所述第二子集共用至少一個共 同的基準站。
28. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其中所述第一接收器進一步經(jīng)配置以從所述通信網(wǎng) 絡(luò)接收所述移動通信裝置的初始位置信息。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置，其中所述通信網(wǎng)絡(luò)包括CDMA網(wǎng)絡(luò)。
30. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置，其中所述初始位置信息包括位置值和不確定性值。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的裝置，其中所述處理器進一步經(jīng)配置以使用所述位置值和所述不確定性值中的至少一者來填充所述定位濾波器的協(xié)方 差矩陣的一部分。
32. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其中所述第一偽測距測量值與全球定位系統(tǒng)有關(guān)。
33. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其中所述位置估計包括位置值和不確定性值。
34. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其進一步包含應用程序，其由所述處理器執(zhí)行且經(jīng)配置以接收所述位置估計。
35. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其中所述處理器進一步經(jīng)配置以使用來自多個基準站中的任一者的后續(xù)偽測距測量值繼續(xù)更新所述定位濾波器。
36. —種用于估計移動通信裝置的位置的方法，其包含使用近似的位置種下定位濾波器；以及更新在第一測量歷元期間從基準站的第一子集獲取的第一偽測距測量值，其中所 述第一子集包括少于三個不同的基準站； 使用在第二測量歷元期間從基準站的第二子集獲取的第二偽測距測量值來更新 所述定位濾波器；基于所述更新的定位濾波器來確定所述移動通信裝置的位置估計；以及 使用反向傳播來確定所述第一子集和所述第二子集的時間。
37. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中所述定位濾波器是卡爾曼濾波器。
38. —種包含指令程序的計算機可讀媒體，所述指令程序可由移動通信裝置的一個或一 個以上處理器執(zhí)行以執(zhí)行用于估計移動通信裝置的位置的方法，所述計算機可讀媒 體包含用于使用近似的位置種下定位濾波器的程序指令；用于使用在第一測量歷元期間從基準站的第一子集獲取的第一偽測距測量值來 更新所述定位濾波器的程序指令，其中所述第一子集包括少于三個不同的基準站；用于使用在第二測量歷元期間從基準站的第二子集獲取的第二偽測距測量值來 更新所述定位濾波器的程序指令；以及用于基于所述更新的定位濾波器來確定所述移動通信裝置的位置估計的程序指 令。
39. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的計算機可讀媒體，其進一步包含用于使用反向傳播來確定 所述第一子集和所述第二子集的時間的程序指令。
40. —種移動通信裝置，其包含第一接收器裝置，其經(jīng)配置以接收與衛(wèi)星定位系統(tǒng)有關(guān)的信號； 第二接收器裝置，其經(jīng)配置以接收與通信網(wǎng)絡(luò)有關(guān)的信號； 處理器裝置，其與所述第一和第二接收器通信，所述處理器經(jīng)配置以 使用近似的位置種下定位濾波器；使用在第一測量歷元期間從所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)的基準站的第一子集獲取的第一 偽測距測量值來更新所述定位濾波器，其中所述第一子集包括少于三個不同的基 準站；使用在第二測量歷元期間從所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)的基準站的第二子集獲取的第二 偽測距測量值來更新所述定位濾波器；以及基于所述更新的定位濾波器來確定所述移動通信裝置的位置估計。
全文摘要
移動通信裝置使用一種用于確定位置的方法，所述方法涉及例如卡爾曼濾波器的定位濾波器，所述定位濾波器是使用可在不同歷元期間獲取的來自基準站(例如人造衛(wèi)星和/或基站)的測量值而初始化的。因此，所述定位濾波器可用于位置估計，而無需在相同測量歷元期間首先獲取至少三個不同的信號。
文檔編號G01S1/00GK101395491SQ200780007495
公開日2009年3月25日 申請日期2007年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月6日
發(fā)明者多米尼克·杰勒德·法默, 懷亞特·托馬斯·賴利, 約翰·R·布萊克默, 賴曼·韋·潘 申請人:高通股份有限公司