專利名稱：適用于混合定位系統(tǒng)確定誤差估計(jì)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及定位。尤其，本發(fā)明涉及一種適用用于提高確定裝置位置時(shí)所進(jìn) 行的定位測(cè)量的誤差估計(jì)值的方法和裝置。
現(xiàn)有技術(shù)的描述
人常常希望知道他的地理位置。范圍從羅徑、地圖、六分儀、檢測(cè)裝置等范 圍內(nèi)的裝置已經(jīng)用于確定一個(gè)人的位置。當(dāng)今，我們從圍繞地球軌道和把信息提供 給地球上的接收機(jī)的衛(wèi)星系統(tǒng)得益。每一個(gè)如此的接收機(jī)可以使用衛(wèi)星提供的信息 來(lái)確定它的位置。 一種如此的系統(tǒng)就是眾所周知的全球定位系統(tǒng)(GPS)。 GPS是軌 道圍繞地球的24個(gè)具有較佳間隔的衛(wèi)星的"星座"。對(duì)于大多數(shù)接收機(jī)，GPS可以 確定的GPS接收機(jī)任何地方的位置精度可以從100到10米。在GPS衛(wèi)星星座中的 每個(gè)衛(wèi)星發(fā)送用信息編碼的信號(hào)。該信息允許地球上的接收機(jī)測(cè)量相對(duì)于時(shí)間任意 點(diǎn)所接收信號(hào)的到達(dá)時(shí)間。這種相對(duì)到達(dá)時(shí)間的測(cè)量一般稱為"偽路程"測(cè)量。
GPS是由美國(guó)國(guó)防部擁有和使用的，但是在全世界得到普遍的應(yīng)用。簡(jiǎn)單地說(shuō)， 在地球上空10, 600英里的軌道上，GPS包括21個(gè)"正規(guī)的"衛(wèi)星和3個(gè)備用衛(wèi)星。 這些衛(wèi)星所具有的間隔，使得地球上的任何點(diǎn)，至少有4個(gè)衛(wèi)星在水平面上方。每 個(gè)衛(wèi)星包括一臺(tái)計(jì)算機(jī)、 一臺(tái)原子鐘以及一臺(tái)無(wú)線電。每個(gè)衛(wèi)星了解它自己的軌道 和時(shí)鐘，連續(xù)地廣播它的位置和時(shí)間的變化。每天一次，每個(gè)衛(wèi)星利用地面站檢査 它自己檢測(cè)到的時(shí)間和位置，并根據(jù)需要對(duì)信息進(jìn)行校正。在地面上，每個(gè)GPS 接收機(jī)包括一臺(tái)計(jì)算機(jī)，通過(guò)從3個(gè)衛(wèi)星得到的方位對(duì)它自己的位置"進(jìn)行三角測(cè) 量"而得到兩維的解。以地理位置的形式來(lái)提供這個(gè)結(jié)果。這個(gè)位置一般是按經(jīng)度
和緯度的形式。定位的精度一般在100米之內(nèi)。如果接收機(jī)還配備有顯示地圖的顯 示屏幕，則可以在地圖上顯示位置。如果可以接收第四衛(wèi)星，則接收機(jī)/計(jì)算機(jī)可 以計(jì)算出高度以及地理位置。如果接收機(jī)正在移動(dòng)，則接收機(jī)可能還能夠計(jì)算接收 機(jī)運(yùn)動(dòng)的速度和方向，并給出到達(dá)指定目的地的估計(jì)時(shí)間。
不幸地，由于發(fā)射衛(wèi)星和接收機(jī)之間的距離相當(dāng)遠(yuǎn)，所以所接收的來(lái)自GPS
衛(wèi)星的信號(hào)的功率電平極低。因此，在信號(hào)路徑中的小障礙物會(huì)阻擋或分散信號(hào)， 使接收機(jī)不可能接收到信號(hào)。例如，在建筑物內(nèi)部、在濃密的樹(shù)葉下、在高建筑物
遮住大部分天空的城市中、等等，大多數(shù)GPS接收機(jī)接收信號(hào)極困難。因此，使用 其它技術(shù)來(lái)代替或補(bǔ)充GPS。這類系統(tǒng)通常稱為"混合定位"系統(tǒng)。
混合定位系統(tǒng)包括一個(gè)定位終端，該定位終端包括GPS接收機(jī)和通信系統(tǒng)接 收機(jī)兩者。在這種混合定位系統(tǒng)的一個(gè)例子中，通信系統(tǒng)接收機(jī)是蜂窩電話接收機(jī)。 在通信系統(tǒng)中的定位信標(biāo)儀與混合定位終端進(jìn)行通信。
當(dāng)可得到來(lái)自GPS衛(wèi)星的信號(hào)時(shí)，混合定位終端通過(guò)GPS接收機(jī)接收。混合 定位終端通過(guò)通信系統(tǒng)接收機(jī)接收來(lái)自定位信標(biāo)儀的"幫助信息"。幫助信息包括 允許快速探測(cè)GPS衛(wèi)星信號(hào)的頻率和時(shí)間的信息。此外，還可以使用通信系統(tǒng)信號(hào) 來(lái)確定到基站的偽路程，其中基站的一個(gè)或多個(gè)可能是定位信標(biāo)儀。使用到基站的 偽路程以及到衛(wèi)星的偽路程來(lái)計(jì)算接收機(jī)的位置。
此外，基站句混合定位終端中的定位接收機(jī)提供時(shí)間基準(zhǔn)。在一種特定的混 合系統(tǒng)中，通信系統(tǒng)提供給接收機(jī)的時(shí)間基準(zhǔn)是GPS時(shí)間。然而，所提供的GPS 時(shí)間與從定位信標(biāo)儀傳播到定位接收機(jī)通訊GPS時(shí)間的信號(hào)所要求的時(shí)間量有一 定的偏移。通過(guò)測(cè)量信號(hào)從通信系統(tǒng)接收機(jī)到定位信標(biāo)儀再返回通信系統(tǒng)接收機(jī)在 "往返路程"上的傳播延遲可以確定該偏移。該偏移就等于總的往返路程延遲(RTD)
的一半。然而，應(yīng)該注意，有一個(gè)與定位信標(biāo)儀的信號(hào)的接收和再發(fā)送相關(guān)聯(lián)的內(nèi) 部延遲要加到總往返路程延遲(RTD)上。因此，為了得到從定位信標(biāo)儀傳遞到定位 終端的正確GPS時(shí)間，必須確定這些內(nèi)部延遲，并從測(cè)量的總往返路程延遲(RTD) 上減去。通常把這稱為對(duì)定位信標(biāo)儀進(jìn)行"定標(biāo)"。對(duì)定位信標(biāo)儀進(jìn)行定標(biāo)需要測(cè) 量定位信標(biāo)儀的內(nèi)部延遲量。對(duì)定位信標(biāo)儀進(jìn)行定標(biāo)是一件費(fèi)時(shí)間和困難的任務(wù)。 因此，提供能確定混合定位終端的位置而無(wú)需對(duì)定位信標(biāo)儀進(jìn)行定標(biāo)的一種方法和 裝置是有利的。
就是在已經(jīng)對(duì)在通信系統(tǒng)中的每個(gè)定位信標(biāo)儀進(jìn)行定標(biāo)之后，在定位終端和 定位信標(biāo)儀之間進(jìn)行的偽路程測(cè)量的精度也不必很正確。這是由于眾知的"多徑"
現(xiàn)象。當(dāng)信號(hào)在發(fā)射機(jī)(即定位信標(biāo)儀)和接收機(jī)(即定位終端)之間采用間接路徑時(shí) 就發(fā)生多徑。定義間接路徑為比發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的最短距離要長(zhǎng)的路徑。術(shù)語(yǔ) "多徑"暗示在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的信號(hào)將越過(guò)一條以上的信號(hào)路徑。然而，為 了本討論的目的，即使信號(hào)在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間只采用一條間接路徑也仍認(rèn)為該 信號(hào)是多徑信號(hào)。
多徑增加了信號(hào)在定位信標(biāo)儀和定位終端之間距離傳播所需要的時(shí)間量。這 種增加是由于諸如建筑物之類的障礙物的反射結(jié)果而使信號(hào)傳播較長(zhǎng)的距離。信號(hào) 到達(dá)接收機(jī)所需要的時(shí)間量的增加導(dǎo)致偽路程測(cè)量值的誤差。然后偽路程測(cè)量值的 誤差就變換成從偽路程測(cè)量值計(jì)算得到的位置的誤差。
多徑可能是GPS信號(hào)中的一個(gè)問(wèn)題。然而，多徑在GPS信號(hào)中的作用是易于 調(diào)節(jié)的，由于信號(hào)仍有可能通過(guò)直接路徑到達(dá)定位終端。即，在GPS衛(wèi)星和定位終 端之間的信號(hào)可能采用不止一條路徑。然而，這些路徑中的一條路徑可能是直接路 徑。因此，假定直接路徑是首先到達(dá)的一條路徑。此外，直接路徑一般具有較大的 信號(hào)強(qiáng)度。相反，從定位信標(biāo)儀發(fā)送的信號(hào)更可能只采用間接路徑。
因此，需要確定由多徑引入的誤差。下述說(shuō)明揭示了一種用于確定混合定位 系統(tǒng)進(jìn)行偽路程測(cè)量所出現(xiàn)的誤差量的估計(jì)值的方法和裝置。
發(fā)明概要
本揭示的方法和裝置允許偽路程測(cè)量選擇參數(shù)和誤差之間的相關(guān)得以利用。 建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，在其中保存對(duì)于到信標(biāo)儀的特定偽路程測(cè)量所估計(jì)的誤差量。定 義群集(cluster)。每個(gè)群集都與所選擇參數(shù)數(shù)值的范圍相關(guān)聯(lián)。然后根據(jù)進(jìn)行偽 路程測(cè)量的時(shí)刻(或接近該時(shí)刻)所選擇參數(shù)數(shù)值使偽路程測(cè)量值與特定群集相關(guān) 聯(lián)。當(dāng)產(chǎn)生更多偽路程測(cè)量值的估計(jì)時(shí)，可以減小群集的大小(即所選擇參數(shù)值的 范圍)。由于所選擇參數(shù)和偽路程測(cè)量的誤差之間的相關(guān)性，減小群集的大小就減 小了誤差估計(jì)值的偏差。使用誤差估計(jì)值的平均值來(lái)校正以后偽路程測(cè)量的誤差。
在所揭示方法和裝置的一個(gè)實(shí)施例中，測(cè)量到信標(biāo)儀的偽路程的終端的位置 是所選擇的參數(shù)。另一方面，諸如信標(biāo)儀信號(hào)的功率電平之類任何其它相關(guān)參數(shù)可 以是所選擇參數(shù)。起初，群集的大小是相當(dāng)大的，由于數(shù)據(jù)庫(kù)具有在任何特定地理 區(qū)域中相當(dāng)少的誤差估計(jì)值。然而，當(dāng)誤差估計(jì)值的數(shù)目增加時(shí)，群集的大小可能 減小，因此在較小群集中的誤差估計(jì)值的偏差相對(duì)于較大群集有所減小。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，通過(guò)第一次計(jì)算出特定信標(biāo)儀的偽路程應(yīng)該是什么而產(chǎn)生
誤差估計(jì)值。通過(guò)確定終端(使用該終端進(jìn)行到信標(biāo)儀的偽路程測(cè)量)的當(dāng)前位置來(lái) 進(jìn)行這個(gè)計(jì)算(使用準(zhǔn)確度的第一定位子系統(tǒng))。假定已知信標(biāo)儀的位置，則一旦已 知終端的位置，就可以方便地計(jì)算出信標(biāo)儀的偽路程測(cè)量值。然后使用精度較低的 第二定位子系統(tǒng)來(lái)測(cè)量從終端到信標(biāo)儀的偽路程。確定根據(jù)精度較高的第一定位子 系統(tǒng)計(jì)算的偽路程和精度較低的第二定位子系統(tǒng)測(cè)量的偽路程測(cè)量值之間的差值。 假定這個(gè)差值是由于精度較低的第二定位子系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量所引起的誤差。
因此，當(dāng)不可得到精度較高的第一定位子系統(tǒng)時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)包括允許對(duì)精度較 低的第二定位子系統(tǒng)得到的偽路程測(cè)量值進(jìn)行校正的信息。數(shù)據(jù)庫(kù)是自己產(chǎn)生的， 其中，根據(jù)精度較高的第一定位子系統(tǒng)的可效性在終端操作期間取得數(shù)據(jù)庫(kù)中所需 要的信息。使用精度較高的第一定位子系統(tǒng)，終端可以探測(cè)更多點(diǎn)，數(shù)據(jù)庫(kù)中的群 集更小。作為較小群集的結(jié)果，每個(gè)群集保留在數(shù)據(jù)庫(kù)中的誤差估計(jì)值的偏差將降 低。
應(yīng)該理解，可以把本揭示的方法和裝置與不同于混合定位系統(tǒng)的定位系統(tǒng)一 起使用，只要有一些其它方法來(lái)確定終端的位置，并且該方法在某些時(shí)間或位置上 是有效的，而不是在其它所有的時(shí)間或位置上都有效。在該情況下，可以采用上述 精度較高的子系統(tǒng)的定位相同方法，使用終端的位置作為基準(zhǔn)來(lái)確定偽路程測(cè)量的
誤差量。
根據(jù)所揭示方法和裝置的一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)所選擇參數(shù)是終端的位置時(shí)，就可 使用迭代逼近法。假定精度較高的第一定位子系統(tǒng)不能有效時(shí)，而且已經(jīng)產(chǎn)生足夠 數(shù)量的初始誤差估計(jì)值，則迭代逼近法使用根據(jù)相當(dāng)大的群集的經(jīng)校正的偽路程測(cè) 量值來(lái)確定終端的位置。一旦已經(jīng)這樣確定了終端位置，假定對(duì)較小群集已經(jīng)產(chǎn)生， 統(tǒng)計(jì)有效數(shù)量的誤差估計(jì)值，就可以根據(jù)更小的群集再計(jì)算偽路程的相關(guān)性。
附圖簡(jiǎn)述
從下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述中，對(duì)本發(fā)明的特性、目的和優(yōu)點(diǎn)將更為明了， 在所有的附圖中，用相同的標(biāo)記作相應(yīng)的識(shí)別，其中-


圖1是根據(jù)所揭示方法和裝置的混合定位系統(tǒng)的示意圖2示出所揭示方法，該方法具有終端的近似位置和終端進(jìn)行的偽路程測(cè)量 中的預(yù)期誤差之間的關(guān)系；
圖3是作為單個(gè)群集示出的整個(gè)區(qū)域的示意圖4是已經(jīng)從一個(gè)較大群集進(jìn)行子分割的4個(gè)較小群集的示意圖5是一個(gè)例子的示意圖，在該列中圖4中的某些群集己組合成新的群集。
圖6示出在沒(méi)有關(guān)于衛(wèi)星測(cè)量的誤差的情況中建立MSD的過(guò)程；
圖7是對(duì)定位中的誤差進(jìn)行校正的迭代過(guò)程的一個(gè)實(shí)施例的簡(jiǎn)化方框圖；以
及
圖8是用于實(shí)現(xiàn)本揭示方法終端一個(gè)實(shí)施例的簡(jiǎn)化方框圖。
較佳實(shí)施例的詳述
圖1是混合定位終端100的示意圖。為了本揭示的目的，定義混合定位系統(tǒng) 為可以由第一定位子系統(tǒng)單獨(dú)或結(jié)合第二子系統(tǒng)來(lái)確定終端105的位置的一種系 統(tǒng)。最好第一定位子系統(tǒng)能夠"獨(dú)立于"第二子系統(tǒng)來(lái)確定終端105的位置。在本 文中，術(shù)語(yǔ)"獨(dú)立于第二子系統(tǒng)"是指當(dāng)?shù)诙酉到y(tǒng)的某些或全部部件不能有效時(shí)， 可以使用第一子系統(tǒng)來(lái)確定終端的位置。然而，根據(jù)本揭示方法和裝置的一個(gè)實(shí)施 例，第二子系統(tǒng)的部件可能是第一子系統(tǒng)必需的部件。應(yīng)該注意，第二子系統(tǒng)可可 或不能進(jìn)行定位，而不需要使用第一子系統(tǒng)的部件或信息的條件。
此外，在根據(jù)所揭示方法和裝置的混合定位系統(tǒng)中，至少一個(gè)"參數(shù)"與其 中一個(gè)定位子系統(tǒng)的定位測(cè)量的誤差量值有關(guān)。為了本揭示的目的，參數(shù)是與其中 一個(gè)定位子系統(tǒng)定位測(cè)量的誤差量值有關(guān)的任何變量。例如，定位終端105的參數(shù) 可以是(l)定位終端105的位置；(2)定位終端105接收到的定位信號(hào)中的功率量； (3)在定位終端105當(dāng)前所處的地理區(qū)域中的基站的數(shù)目；(4)在定位終端105當(dāng)前 所處的地理區(qū)域中的建筑物的類型；(5)在定位終端105當(dāng)前所處的地理區(qū)域中的 構(gòu)筑物的密度，等等。這些變量中的每一個(gè)都會(huì)影響地面定位系統(tǒng)中的定位終端所 進(jìn)行測(cè)量的精度，因此，被認(rèn)為是定位終端105的參數(shù)。然而，第二子系統(tǒng)所進(jìn)行 測(cè)量的誤差量值有關(guān)的參數(shù)與第一定位子系統(tǒng)所進(jìn)行測(cè)量的誤差量值最好是不相 關(guān)的(或者，相關(guān)性較弱)。
在包括兩個(gè)子系統(tǒng)的混合定位系統(tǒng)的一個(gè)例子中，兩個(gè)子系統(tǒng)中都包括一組 發(fā)射機(jī)。每個(gè)子系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)都發(fā)送定位信號(hào)。在這種混合系統(tǒng)中，就沒(méi)有必要同 時(shí)得到來(lái)自兩個(gè)子系統(tǒng)的發(fā)送。在圖l所示實(shí)施例中，示出4個(gè)衛(wèi)星101、 3個(gè)定 位信標(biāo)儀103以及1個(gè)定位終端105。衛(wèi)星101是兩種類型的定位信號(hào)發(fā)射機(jī)中的 第一種，與第一子系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)。
衛(wèi)星101提供終端105可以接收的信號(hào)。假定接收到來(lái)自足夠數(shù)目的衛(wèi)星信 號(hào)的信號(hào)所接收到的這些信號(hào)的信息可以解碼，則所接收信號(hào)就能使終端確定終端
7
105的位置而無(wú)需接收來(lái)自任何信標(biāo)儀103的定位信號(hào)。但是，在所揭示方法和裝
置的某些實(shí)施例中，終端105可能需要與信標(biāo)儀103通信，作為捕獲和處理的輔助。 不管是否需要捕獲輔助， 一旦捕獲了足夠數(shù)目的衛(wèi)星IOI，那么衛(wèi)星101所提供的 信息就足以計(jì)算出終端105的位置。
信標(biāo)儀103是兩個(gè)定位系統(tǒng)中的第二定位子系統(tǒng)的一部分。象衛(wèi)星101 —樣， 信標(biāo)儀103提供終端105可以接收的信號(hào)。根據(jù)所揭示方法和裝置的一個(gè)實(shí)施例， 這些信號(hào)能便終端105確定它自己的位置而無(wú)需接收來(lái)自任何衛(wèi)星101的定位信 號(hào)。然而，在另一個(gè)實(shí)施例中，第二子系統(tǒng)需要至少一臺(tái)第一子系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)提供 的信息，以便確定終端105的位置。 一旦接收到來(lái)自所要求的發(fā)射機(jī)中每一臺(tái)的信 息，終端105就可以單獨(dú)地，或與來(lái)自信標(biāo)儀103中之一的捕獲和處理輔助一起， 進(jìn)行位置的確定。另一方面，可以通過(guò)離開(kāi)終端105的一個(gè)遠(yuǎn)程裝置(未示出)來(lái)確 定終端105的位置。在這種情況下，終端105把確定終端105的位置所需要的任何 信息都發(fā)送到遠(yuǎn)程裝置。在所揭示方法和裝置的一個(gè)實(shí)施例中，遠(yuǎn)程裝置是信標(biāo)儀 103中之一或在信標(biāo)儀103之一中的子系統(tǒng)104。在圖1中示出遠(yuǎn)程裝置，"可選擇" 強(qiáng)調(diào)這樣的事實(shí)，即，遠(yuǎn)程裝置可以設(shè)置于信標(biāo)儀103內(nèi)部或在信標(biāo)儀103的外部。
熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員會(huì)理解，衛(wèi)星101或信標(biāo)儀103可能比圖1中示出的 更多或更少，而且可能有一個(gè)以上的終端105。在混合定位系統(tǒng)100的一個(gè)實(shí)施例 中，衛(wèi)星101是GPS衛(wèi)星。然而，在混合定位系統(tǒng)100的另一個(gè)實(shí)施例中，衛(wèi)星 101可能是任何其它類型的發(fā)射機(jī)，這些發(fā)射機(jī)能進(jìn)行相當(dāng)獨(dú)立和相當(dāng)精確的定 位。例如，可以使用能夠提供精確定位的地面定位系統(tǒng)(諸如LORAIN)來(lái)代替衛(wèi)星。
在混合定位系統(tǒng)100的一個(gè)實(shí)施例中，信標(biāo)儀103是蜂窩基站，包括(l)基站 收發(fā)機(jī)子系統(tǒng)(BTS); (2)基站控制器(BSC);以及(3)定位裝置(PDE)。然而，可以 理解在其它實(shí)施例中，信標(biāo)儀103可以包括這些部件的子集。此外，信標(biāo)儀103 可以是任何其它發(fā)射機(jī)，這些發(fā)射機(jī)能夠發(fā)送定位信號(hào)使得終端105進(jìn)行定位。熟 悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員還應(yīng)該理解，在包括定位裝置(PDE)的信標(biāo)儀103中，定位裝 置(PDE)可能如同圖l所示的遠(yuǎn)程裝置。
根據(jù)揭示方法和裝置，與從第二類發(fā)射機(jī)接收到的信息可以確定的定位相比， 從第一類發(fā)射機(jī)接收到的信息應(yīng)該基本上具有待計(jì)算的較高精確的定位。例如，在 GPS衛(wèi)星和蜂窩基站的情況中，使用對(duì)衛(wèi)星的測(cè)量而進(jìn)行的定位的精度一般大于使 用對(duì)蜂窩基站的測(cè)量而進(jìn)行的定位的精度。
為了清楚的目的，將在衛(wèi)星是GPS衛(wèi)星和信標(biāo)儀是碼分多址(CDMA)蜂窩基站
的混合定位系統(tǒng)的內(nèi)容來(lái)描述當(dāng)前揭示的方法和裝置。然而，如上所述，本發(fā)明并 不依賴于這些系統(tǒng)的唯一的特征。因此，可以使用用于定位的任何其它系統(tǒng)來(lái)實(shí)施 本發(fā)明。
在衛(wèi)星是GPS衛(wèi)星和信標(biāo)儀是CDMA蜂窩基站(其中可以包括或可以不包括基 站控制器(BSC)和定位裝置(PDE))的實(shí)施例中，進(jìn)行相對(duì)于衛(wèi)星101的"偽路程" 測(cè)量P 51— P s4，同樣，還進(jìn)行了相對(duì)于信標(biāo)儀103的偽路程測(cè)量P bl— P b3。偽路程 測(cè)量值表示在接收終端105和定位信號(hào)的源之間的距離。應(yīng)該注意，進(jìn)行定位的特 定方式與當(dāng)前揭示的方法和裝置無(wú)關(guān)的。然而，基于偽路程的定位技術(shù)的討論提供 了所揭示方法和裝置的一個(gè)實(shí)施例的例子。其它測(cè)量偽路程的方法是眾所周知，可 以用來(lái)執(zhí)行所揭示的方法和裝置。此外，其它無(wú)需的路程的方法也是眾所周知的， 也可以用來(lái)執(zhí)行所揭示的方法和裝置。
一般，偽路程測(cè)量值表示時(shí)間上的任意點(diǎn)和信號(hào)到達(dá)定位終端105的時(shí)刻之 間的時(shí)間差。然而， 一般用米為單位來(lái)表示偽路程。通過(guò)把時(shí)間差乘以以每秒米為 單位的光速，可以把時(shí)間量轉(zhuǎn)換成距離。
在所揭示方法和裝置的一個(gè)實(shí)施例中，信標(biāo)儀103是CDMA基站，定位終端注 意到何時(shí)已經(jīng)接收到時(shí)間上相對(duì)于以前任意點(diǎn)的、構(gòu)成CDMA信號(hào)的擴(kuò)展碼的一系 列起始位。通常把這一系列位稱為"偽一隨機(jī)噪聲(PN)擴(kuò)展碼"。
應(yīng)該注意，在CDMA通信系統(tǒng)中每個(gè)基站所發(fā)送的信號(hào)都是采用相同PN擴(kuò)展 碼進(jìn)行編碼的。然而，從一個(gè)基站發(fā)送的碼的開(kāi)始相對(duì)于從每個(gè)其它基站發(fā)送的碼 的開(kāi)始之間存在偏差。因此，在對(duì)從每個(gè)信標(biāo)儀103接收到的信號(hào)的時(shí)序相互比較 之前，必須考慮這些偏差。眾所周知，確定這些偏差是容易的，并可以把它減去。 事實(shí)上， 一般使用這些偏差來(lái)識(shí)別始發(fā)信號(hào)的特定基站。
此外，應(yīng)該注意，時(shí)鐘周期(假定在本例子中是1毫秒)必須使任何模糊之處 得以辨明。S卩，時(shí)鐘的周期必須使與所接收信號(hào)相關(guān)聯(lián)的時(shí)鐘周期唯一地識(shí)別在所 接收信號(hào)之間僅僅一個(gè)關(guān)系。因此，考慮每個(gè)信標(biāo)儀103所發(fā)送碼的時(shí)序的偏差， 時(shí)鐘的持續(xù)期必須大于每個(gè)信標(biāo)儀103接收到信號(hào)的時(shí)間之間差值的兩倍。應(yīng)該注 意，在本技術(shù)領(lǐng)域中進(jìn)行偽路程測(cè)量是方法是非常普及的。
如果己知至少3個(gè)信標(biāo)儀103的位置，從所述信標(biāo)儀可得到偽路程測(cè)量值， 則可以使用偽路程測(cè)量值來(lái)確定終端105的位置。把偽路程測(cè)量值和信標(biāo)儀103 的位置進(jìn)行通常稱為"最小均方"(LMS)處理的眾知過(guò)程。同樣，反過(guò)來(lái)處理也可 以。目卩，如果已知終端105和3個(gè)信標(biāo)儀103的位置，則可以使用終端105和3 個(gè)信標(biāo)儀103中每一個(gè)之間的距離來(lái)確定從終端105的位置到信標(biāo)儀103的偽路程值。
本揭示的方法和裝置實(shí)際具備的優(yōu)點(diǎn)是混合定位系統(tǒng)經(jīng)常具有偽路程測(cè)量的 兩個(gè)獨(dú)立推導(dǎo)集。 一般， 一個(gè)測(cè)量值集要比另一個(gè)具有較高的精度。因此，如果較
高精度集的測(cè)量值足以確定終端105的位置，則可以使用測(cè)量值的較高精度集來(lái)確 定測(cè)量值的較低精度集中的誤差。此外，已經(jīng)確定了在特定參數(shù)(諸如終端105的 位置)和測(cè)量值的較低精度集的誤差量之間存在可預(yù)測(cè)的關(guān)系。因此，通過(guò)已知兩 者的參數(shù)值以及與該參數(shù)相關(guān)聯(lián)的誤差量，就可以進(jìn)行對(duì)較低精度測(cè)量值中的誤差 量進(jìn)行估計(jì)。例如，通過(guò)已知終端105的近似位置以及位置和誤差量之間的關(guān)系， 就可以估計(jì)較低精度測(cè)量中的誤差。
為了利用特定參數(shù)和較低精度偽路程測(cè)量值中的誤差量之間的關(guān)系，根據(jù)在 所揭示方法和裝置的一個(gè)實(shí)施例產(chǎn)生"測(cè)量值統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)"(MSD)。應(yīng)該注意，可 以使用不同于數(shù)據(jù)庫(kù)的其它方法使參數(shù)值與較低精度定位子系統(tǒng)進(jìn)行的測(cè)量中的 誤差量相關(guān)聯(lián)。
然而，MSD提供了有效的方法，該方法可以使參數(shù)(諸如終端105的位置)與施 加到較低精度偽路程測(cè)量值中的一個(gè)校正因子相關(guān)聯(lián)。因此，當(dāng)已知參數(shù)值時(shí)，可 以從MSD確定相關(guān)聯(lián)的校正因子，并施加于偽路程測(cè)量。
下面的例子描述本揭示的方法和裝置的一種情況，在該情況中，所討論的參 數(shù)是終端105的位置，是由終端105測(cè)量的基本上未校正的偽路程測(cè)量值來(lái)確定的。 在所揭示的方法和裝置的一個(gè)實(shí)施例中，偽路程測(cè)量值是完全沒(méi)有校正的。然而， 熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員會(huì)清楚，可以對(duì)偽路程測(cè)量值進(jìn)行某些校正，但所有偏離所 描述的方法和裝置的范圍。例如，可以對(duì)于由于從不同信標(biāo)儀發(fā)送相同碼的時(shí)間之 間的差異引起的時(shí)間偏差，對(duì)偽路程測(cè)量值進(jìn)行校正。
熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員還應(yīng)該清楚，所討論的參數(shù)可以是大量其它參數(shù)中的 任何一個(gè)。應(yīng)該注意，這有利于終端105或信標(biāo)儀103能夠直接測(cè)量所討論中的參 數(shù)值。終端105或信標(biāo)儀103直接測(cè)量參數(shù)使所揭示方法和裝置的操作無(wú)需來(lái)自外 部源的輸入。然而，有可能通過(guò)外部源輸入?yún)?shù)，例如，終端操作者或接收到來(lái)自 遠(yuǎn)程源的信號(hào)。
可能的參數(shù)包括，但是不限于，(l)終端105己經(jīng)接收到的定位信號(hào)的功率量; (2)接近終端105的建筑物的類型；(3)—般鄰近終端105的城市開(kāi)發(fā)量；(4)從信 標(biāo)儀103到接收定位信號(hào)的終端105的距離；以及(5)從所接收信號(hào)與已知PN擴(kuò)展
碼的相關(guān)而確定的相關(guān)峰的形狀。應(yīng)該清楚，這個(gè)清單只是提供許多類型參數(shù)中的 一小部分實(shí)例，可以使用所述這些參數(shù)來(lái)預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)在偽路程測(cè)量值中的誤差 量。本發(fā)明不應(yīng)該限于這里列出的這些參數(shù)類型。相反地，應(yīng)該認(rèn)為本揭示的范圍 包括使用與偽路程測(cè)量值的第一集相關(guān)但是與偽路程測(cè)量值的第二集不相關(guān)(另一 方面，相關(guān)程度較少的)的任何參數(shù)，來(lái)預(yù)測(cè)在第一集測(cè)量值中的誤差量。
測(cè)量值統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)(MSD)的產(chǎn)生
說(shuō)明了產(chǎn)生測(cè)量值統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)(MSD)的過(guò)程。尤其，圖2涉及終端105的近似 位置和終端105測(cè)量的偽路程測(cè)量值中的預(yù)期誤差之間關(guān)系的例子。
起初，作出是較高精度的定位子系統(tǒng)是否有效判定(步驟201)。如果可有效的 話，則通過(guò)僅使用來(lái)自較高精度的定位子系統(tǒng)的測(cè)量值來(lái)確定終端105的位置(步 驟203)。產(chǎn)生MSD的過(guò)程要求較高精度的定位能力是有效的。如果不是有效的， 則產(chǎn)生測(cè)量值統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)(MSD)的過(guò)程就不再繼續(xù)，直到較高精度的定位能力或者 有效。但是，應(yīng)該理解，在這種情況下，如果已經(jīng)足夠地產(chǎn)生了MSD，則可以用估 計(jì)較低精度的子系統(tǒng)中的誤差。
在所揭示的方法和裝置的一個(gè)實(shí)施例中，終端105有能力根據(jù)到衛(wèi)星101的 偽路程測(cè)量或到信標(biāo)儀103的偽路程測(cè)量來(lái)定位。到衛(wèi)星101的偽路程測(cè)量值趨向 于更加精確。因此，在這類實(shí)施例中，如果可能的話，使用衛(wèi)星101的偽路程來(lái)確 定終端105的位置。在另一個(gè)實(shí)施例中，只有當(dāng)有效衛(wèi)星101的數(shù)目不夠時(shí)，才使 用信標(biāo)儀偽路程來(lái)補(bǔ)充衛(wèi)星偽路程測(cè)量值。然而，與可以使用信標(biāo)儀偽路程與衛(wèi)星 一起來(lái)確定終端105的位置的情況相似，使用衛(wèi)星偽路程比使用信標(biāo)儀偽路程更 佳。
采用基本上與上述相對(duì)于從信標(biāo)儀103的偽路程進(jìn)行確定的方法，從到衛(wèi)星 101的偽路程來(lái)確定終端105的位置。從幾個(gè)因素來(lái)看，到衛(wèi)星101的偽路程測(cè)量 值一般比來(lái)自信標(biāo)儀103的偽路程測(cè)量值具有較高的精度，這些因素包括衛(wèi)星101 在地面之上的這個(gè)事實(shí)。接收的到從衛(wèi)星101信號(hào)到達(dá)終端105直接路徑上的信號(hào) 概率要大于從信標(biāo)儀103的信號(hào)直接到達(dá)終端105的信號(hào)概率。信號(hào)不能從信標(biāo)儀 103直接到終端105，使得信號(hào)沿著從信標(biāo)儀103到終端105的傳播路徑加上了一 段距離。當(dāng)使用來(lái)自信標(biāo)儀103的偽路程時(shí)，附加的距離導(dǎo)致計(jì)算終端105位置的 誤差。
一旦使用較高精度的定位子系統(tǒng)已經(jīng)確定終端105的位置，就可以計(jì)算出信
標(biāo)儀103的偽路程(步驟207)?？梢钥吹?，可以從終端105的位置知識(shí)以及信標(biāo)儀 103的位置知識(shí)容易地確定到特定信標(biāo)儀103的預(yù)期偽路程。在所揭示的方法和裝 置的一個(gè)實(shí)施例中，把偽路程提供給信標(biāo)儀103，這就確定了特定終端105到特定 信標(biāo)儀103的預(yù)期偽路程。如果終端進(jìn)行確定和計(jì)算，則所揭示的方法和裝置假定 終端105己經(jīng)訪問(wèn)了信標(biāo)儀103的位置的知識(shí)。例如，在信標(biāo)儀103是CDMA基站 的系統(tǒng)中，基站把關(guān)于它們自己位置的信息提供給終端105。另一方面，終端105 保持一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)根據(jù)作為從信標(biāo)儀103到終端105的一部分發(fā)送而接收 到的識(shí)別指示符，把信標(biāo)儀103的位置提供給終端105。在所揭示方法和裝置的再 另一個(gè)實(shí)施例中，終端105把信息發(fā)送到一個(gè)或多個(gè)信標(biāo)儀103以進(jìn)行處理。信標(biāo) 儀103知道或已經(jīng)訪問(wèn)了區(qū)域中的信標(biāo)儀的位置。
然后終端105測(cè)量到每個(gè)信標(biāo)儀103的偽路程(步驟209)。每次測(cè)量到的偽路 程與一個(gè)信標(biāo)儀103相關(guān)聯(lián)，并和在步驟207中計(jì)算的與該信標(biāo)儀103相關(guān)聯(lián)的偽 路程進(jìn)行比較(步驟211)。假定計(jì)算的偽路程和測(cè)量的偽路程之間的差值是測(cè)量的 偽路程中的誤差。應(yīng)該清楚，可以測(cè)量到信標(biāo)儀103和衛(wèi)星101兩者的偽路程，并 發(fā)送到信標(biāo)儀103，用于在步驟207的信標(biāo)儀偽路程計(jì)算之前進(jìn)行處理。
一旦確定了到信標(biāo)儀103的測(cè)量偽路程中的誤差之后，就確定了終端105當(dāng) 前所處的"群集"(步驟213)?？梢酝ㄟ^(guò)許多方式來(lái)定義群集。根據(jù)較佳實(shí)施例， 定義群集作為參數(shù)連續(xù)數(shù)值的一個(gè)集。例如，如果參數(shù)是終端105的位置，則群集 將是一個(gè)連續(xù)的地理區(qū)域。連續(xù)參數(shù)值的集最好大到足以包括數(shù)個(gè)誤差測(cè)量值。即， 最好在群集中已經(jīng)產(chǎn)生足夠的誤差估計(jì)值，以用合理的精度來(lái)計(jì)算在群集中任何位 置處的較低精度子系統(tǒng)產(chǎn)生的偽路程誤差的平均值。
如果誤差估計(jì)值的數(shù)目不夠，則增加群集的大小來(lái)包括更多的誤差估計(jì)值。 另一方面，將認(rèn)為群集是不成熟的，直到產(chǎn)生數(shù)目足夠于進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的誤差估計(jì)值。 在已經(jīng)產(chǎn)生足夠誤差估計(jì)值來(lái)支持兩個(gè)群集的時(shí)候，就把群集一分為二。每個(gè)群集 應(yīng)該有足夠數(shù)目的誤差估計(jì)值，以允許與該群集相關(guān)聯(lián)的誤差的計(jì)算平均值用合理 的精度來(lái)反映從群集中取得的、基本上無(wú)窮多數(shù)目的誤差估計(jì)值計(jì)算的平均值。如 果在連續(xù)群集中的誤差平均值是相同的，則即使存在足夠數(shù)目的誤差估計(jì)值來(lái)支持 一個(gè)以上的群集，也可以組合這些群集。然而，根據(jù)所揭示方法和裝置的一個(gè)實(shí)施 例，可以不同地分割群集，如果這種分割會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)群集，各自都具有足夠數(shù)目的 誤差估計(jì)值以及不同的誤差估計(jì)平均值。
所要求的結(jié)果是使每個(gè)群集與參數(shù)的一個(gè)值、或一些值相關(guān)聯(lián)。如果終端105
檢測(cè)到的參數(shù)的值與群集相關(guān)聯(lián)，則假定終端105是在該相關(guān)聯(lián)的群集中。例如， 如果參數(shù)是終端105的位置，則群集將與地理位置的一個(gè)范圍相關(guān)聯(lián)。如果檢測(cè)到
終端105位于一個(gè)群集中，則由于所揭示方法和裝置的目的，可認(rèn)為終端105是在 該群集中。另一方面，假定感興趣的參數(shù)是所接收信號(hào)的功率電平。如果終端105 檢測(cè)到所接收信號(hào)在與特定群集相關(guān)聯(lián)的功率電平范圍內(nèi)，則將認(rèn)為該終端105 在相關(guān)聯(lián)的群集內(nèi)。
選擇參數(shù)，致使在參數(shù)和較低精度定位子系統(tǒng)產(chǎn)生的偽路程測(cè)量值中的誤差 量之間存在著相關(guān)。因此，參數(shù)的每個(gè)值與較低精度定位子系統(tǒng)產(chǎn)生的定位誤差中 的特定值相關(guān)聯(lián)。即，任何時(shí)候當(dāng)終端105注意到參數(shù)具有特定值(或在一些值的 特定范圍內(nèi))時(shí)，較低精度定位子系統(tǒng)所產(chǎn)生的定位中的誤差將是一個(gè)特定值(或在 一些值的特定范圍內(nèi))。
再參考終端105的位置是感興趣的參數(shù)的一個(gè)例子。終端105的每個(gè)位置將 與終端105使用較低精度定位子系統(tǒng)產(chǎn)生的定位測(cè)量值中的特定誤差量相關(guān)聯(lián)。因 此，為了選擇位置作為合適的參數(shù)，終端105的每個(gè)位置必須與較低精度定位子系 統(tǒng)產(chǎn)生的定位測(cè)量值中的特定誤差量相關(guān)。因此，對(duì)于在位置X處的終端，誤差量 將為Y。在容許的不可靠性范圍內(nèi)，這個(gè)誤差值實(shí)質(zhì)上是常數(shù)，并且可以預(yù)測(cè)。
作為一個(gè)更明顯的例子，參考圖3和4。在圖中示出區(qū)域300，在該區(qū)域中可 以確定十一個(gè)位置301。在這些位置301的每一個(gè)處都會(huì)產(chǎn)生偽路程誤差測(cè)量值。 誤差估計(jì)值是基于在這些位置301處得到的偽路程測(cè)量值和從根據(jù)較高精度定位 子系統(tǒng)的位置知識(shí)計(jì)算得到的偽路程之間的差值的。
圖3說(shuō)明了將整個(gè)區(qū)域300作為單個(gè)群集顯示的示意圖。這是因?yàn)槠鸪?在區(qū)域300中只產(chǎn)生相當(dāng)少(ll個(gè))的誤差估計(jì)值。應(yīng)該注意，構(gòu)成足夠數(shù)目的估 計(jì)值所需要的特定數(shù)目有賴于特定應(yīng)用。因此，根據(jù)應(yīng)用，該數(shù)目可能大大地大于 或小于11個(gè)。還應(yīng)該注意，當(dāng)在圖3中示出的信標(biāo)儀103位于區(qū)域300的外面時(shí)， 信標(biāo)儀103和區(qū)域的位置關(guān)系與本發(fā)明不相關(guān)，而是應(yīng)該注意，應(yīng)該是可以接收到 來(lái)自區(qū)域300中的信標(biāo)儀103的信號(hào)。
隨時(shí)間的推移，在區(qū)域300中的各個(gè)位置302處產(chǎn)生另外的誤差估計(jì)值。當(dāng) 在位置400處產(chǎn)生這些另外的誤差估計(jì)值時(shí)，在一部分群集中可得到足夠數(shù)目的誤 差估計(jì)值，以允許把群集分割成較小的子群集。圖4是4個(gè)較小群集401、 403、 405和407的示意圖，已經(jīng)把它們從一個(gè)較大的群集300進(jìn)行子分割。
然后確定在每個(gè)較小群集401、 403、 405和407中產(chǎn)生的偽路程測(cè)量值中的 誤差的平均值。如果兩個(gè)或多個(gè)較小群集303、 305和307的平均值在數(shù)值上足夠 接近，則可以把這些群集再放回在一起以形成一個(gè)群集。圖5是一個(gè)例子的示意圖， 在該例子中對(duì)圖4的群集401、 403、 405和407進(jìn)行了組合以形成包括已經(jīng)產(chǎn)生誤 差估計(jì)值的位置500的又一個(gè)新群集501。因此，使用具有相當(dāng)簡(jiǎn)單形狀的群集可 以形成具有相當(dāng)復(fù)雜形狀的群集。在群集中不同位置處取得更多的誤差估計(jì)值提供 了使群集再定形狀的機(jī)會(huì)。
在群集中產(chǎn)生的測(cè)量值一般具有不同的誤差量。 一組誤差值可形成與特 定群集中的特定信標(biāo)儀103相關(guān)聯(lián)的一個(gè)陣列。在陣列中的值將在某個(gè)范圍內(nèi)圍繞 一個(gè)平均值而變化。從統(tǒng)計(jì)觀點(diǎn)來(lái)看， 一種確定出在該變化中的范圍大小特征的方 法是計(jì)算陣列的"方差"。另一方面，可以通過(guò)陣列的"偏差"來(lái)定出范圍大小的特征。
另一方面，根據(jù)所測(cè)量偽路程的誤差估計(jì)的值，可以確定群集的邊界。 既然是這樣，使包括在陣列中的誤差估計(jì)值中的變化最小化。定義在群集中的區(qū)域， 致使已經(jīng)通過(guò)定位終端105產(chǎn)生的誤差估計(jì)值中的變化在預(yù)定范圍內(nèi)。如果一個(gè)測(cè)
量值在預(yù)定范圍之外，則改變?nèi)杭男螤钜猿ゲ缓系奈恢?。在確定要對(duì)較低精度 定位子系統(tǒng)取得的測(cè)量值施加校正時(shí)，會(huì)產(chǎn)生更高的精度。當(dāng)為了確定終端105 的位置而必需要依賴來(lái)自較低精度子系統(tǒng)的至少一個(gè)測(cè)量值時(shí)，這具有特別的價(jià) 值。
一旦從與終端105所處于的特定群集相關(guān)聯(lián)的陣列計(jì)算中得出新的方差 和平均值，新的方差和平均值就取代了老的(步驟217)。在沒(méi)有計(jì)算過(guò)方差和平均 值的先前值的情況下，作為平均值和方差的誤差本身將等于O。然后，與該群集相 關(guān)聯(lián)的每個(gè)較新的誤差值將替代陣列中較老的值。在所揭示的方法和裝置的一個(gè)實(shí) 施例中，把整個(gè)陣列保存在測(cè)量值統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)(MSD)中。另一方面，在矩陣中只保 留新的方差、平均值以及陣列中的單元數(shù)。應(yīng)該注意，為了更新與該陣列相關(guān)聯(lián)的 誤差的方差和平均值，整個(gè)陣列必須有效。另一方面，必須已知陣列中的平均值、 方差以及單元數(shù)。通過(guò)更新陣列中的平均值、方差以及單元數(shù)，每次終端105產(chǎn)生 一個(gè)測(cè)量值，就動(dòng)態(tài)地產(chǎn)生MSD。
另一方面，把陣列中所有單元的值存儲(chǔ)在MSD中。在需要時(shí)可以從所存儲(chǔ)的 陣列單元計(jì)算平均值和方差的值，而不是在產(chǎn)生每個(gè)測(cè)量值之后就計(jì)算。應(yīng)該注意，
根據(jù)所揭示方法和裝置的一個(gè)實(shí)施例，通過(guò)把更加重要的重要性給予陣列中的某些 單元，可以對(duì)平均值和方差進(jìn)行加權(quán)。根據(jù)一個(gè)如此的實(shí)施例，給予更大權(quán)重的單
元是因?yàn)槟承┰蚨徽J(rèn)為更可靠的那些單元。例如，如果終端105根據(jù)相當(dāng)弱的 接收信號(hào)產(chǎn)生偽路程測(cè)量值，則這種偽路程測(cè)量值的權(quán)重相對(duì)于從較強(qiáng)信號(hào)產(chǎn)生的 其它測(cè)量值就可能減小。
此外，應(yīng)該注意，根據(jù)所揭示方法和裝置的一個(gè)實(shí)施例，可以假定在衛(wèi)星偽 路程測(cè)量值中的誤差和信標(biāo)儀偽路程測(cè)量值中的誤差之間基本是不相關(guān)的。因此， 按照這個(gè)假定，衛(wèi)星誤差(即，使用衛(wèi)星偽路程測(cè)量值的定位中的誤差)一般將不會(huì) 偏移群集中的誤差的平均值。然而，根據(jù)所揭示方法和裝置的另一個(gè)實(shí)施例，不作 出這種假定。
圖6示出在沒(méi)有有關(guān)衛(wèi)星測(cè)量值中的誤差假定的情況下建立MSD的過(guò)程，如 下所述。
通過(guò)終端105產(chǎn)生到衛(wèi)星101的偽路程測(cè)量值(步驟601)。此外，終端注意到 衛(wèi)星測(cè)量值中的方差(步驟603)。 g卩，由于測(cè)量值將具有某個(gè)誤差量，所以測(cè)量值 將圍繞某個(gè)范圍內(nèi)的一個(gè)平均值而變化。通過(guò)計(jì)算在衛(wèi)星測(cè)量值中的誤差中的方差 而給出這個(gè)變化的特征。另外，通過(guò)可以使誤差具有特征化。 一般已知在衛(wèi)星測(cè)量 值中的誤差中的方差(或偏差)。如本技術(shù)領(lǐng)域中眾知， 一般，在與每個(gè)衛(wèi)星101 相關(guān)聯(lián)的協(xié)方差矩陣中提供方差和平均值。
把衛(wèi)星測(cè)量值和與衛(wèi)星測(cè)量值相關(guān)聯(lián)的誤差統(tǒng)計(jì)(一般按協(xié)方差矩陣的形式) 施加到眾知的LMS處理(步驟604)。此外，在所揭示方法的一個(gè)實(shí)施例中，LMS處 理還考慮衛(wèi)星的幾何位置。把衛(wèi)星測(cè)量值、與這些測(cè)量值相關(guān)聯(lián)的誤差統(tǒng)計(jì)以及衛(wèi) 星幾何位置施加于LMS處理的結(jié)果是一個(gè)定位解。定位解給出了偽路程測(cè)量值的終 端105的位置。此外，LMS處理產(chǎn)生一個(gè)解協(xié)方差矩陣，它指出有關(guān)在解中的誤差 量的誤差統(tǒng)計(jì)。在本技術(shù)領(lǐng)域中眾知這種解協(xié)方差矩陣。由于假定在從衛(wèi)星接收到 的信號(hào)中沒(méi)有多徑誤差這樣的事實(shí)，所以假定平均值為O。
以x、 y、 z和b的形式來(lái)表示解，其中x、 y和z是終端105相對(duì)于一個(gè)選擇 基準(zhǔn)，諸如地球的中心，的笛卡爾坐標(biāo)，而b是相對(duì)于真實(shí)GPS時(shí)間的終端105 中的時(shí)鐘偏移。從定位解，對(duì)于終端105正在接收其定位信號(hào)的每個(gè)信標(biāo)儀103 的偽路程測(cè)量值可以產(chǎn)生一個(gè)估計(jì)值(步驟606)。然后可以把偽路程估計(jì)值與實(shí)際 偽路程測(cè)量值進(jìn)行比較(步驟608)以確定它們之間的差值，所述實(shí)際偽路程測(cè)量值 是到每個(gè)信標(biāo)儀103的終端105取得的。假定這個(gè)差值是所測(cè)量偽路程中的誤差的 估計(jì)值。此外，可以從解協(xié)方差矩陣計(jì)算信標(biāo)儀協(xié)方差矩陣(步驟610)。信標(biāo)儀協(xié) 方差矩陣表示誤差量的特征，所述誤差量是在根據(jù)衛(wèi)星偽路程測(cè)量值(如從衛(wèi)星協(xié)
方差矩陣所確定)中的誤差量計(jì)算的每個(gè)誤差估計(jì)值中的。g卩，在信標(biāo)儀偽路程測(cè) 量值中的誤差估計(jì)值是基于完全正確的計(jì)算的偽路程假定的。然而，對(duì)于用于導(dǎo)出 所計(jì)算偽路程的衛(wèi)星測(cè)量值，誤差的統(tǒng)計(jì)是已知的。因此，在信標(biāo)儀偽路程中的誤 差量的估計(jì)值中存在誤差。可以從解協(xié)方差矩陣確定在誤差估計(jì)值中的誤差統(tǒng)計(jì)， 這是從衛(wèi)星協(xié)方差矩陣依次計(jì)算的。熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員可以采用眾知的方法來(lái) 實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)當(dāng)前所揭示方法和裝置的這個(gè)實(shí)施例，產(chǎn)生MSD，致使到MSD的每個(gè)輸入
都關(guān)聯(lián)于一個(gè)群集、 一組信標(biāo)儀、每個(gè)信標(biāo)儀偽路程測(cè)量值誤差估計(jì)值陣列的平均 值以及信標(biāo)儀協(xié)方差矩陣，所述信標(biāo)儀協(xié)方差矩陣表示由于多徑引入的誤差而在偽
路程的每個(gè)測(cè)量值中的誤差(步驟612)。另一方面，每個(gè)輸入包括相關(guān)聯(lián)群集的識(shí) 別符、相關(guān)聯(lián)信標(biāo)儀的識(shí)別符、與信標(biāo)儀相關(guān)聯(lián)的偽路程測(cè)量值誤差估計(jì)值的陣列 以及相關(guān)聯(lián)信標(biāo)儀的信標(biāo)儀協(xié)方差矩陣。應(yīng)該注意，不可能確定與不同輸入相關(guān)聯(lián) 的信標(biāo)儀之間的協(xié)方差。因此，如果只有一個(gè)與輸入相關(guān)聯(lián)的信標(biāo)儀，則不可能確 定該輸入的協(xié)方差矩陣。如上所注意到，根據(jù)當(dāng)前所揭示方法和裝置的一個(gè)實(shí)施例， 根據(jù)每個(gè)如此的估計(jì)值的可靠性對(duì)陣列的誤差估計(jì)值迸行加權(quán)。
應(yīng)該理解，通過(guò)選擇覆蓋較大量區(qū)域的群集，在每個(gè)群集中的方差一般會(huì)變 成更大。這是由于在較大的群集中會(huì)存在更多的不同條件。然而，具有相當(dāng)大群集 的優(yōu)點(diǎn)在于只需要較少數(shù)據(jù)(即，每平方公里較少的點(diǎn))來(lái)正確地確定群集中的誤差 的方差和平均值。
一旦已知與一個(gè)群集中的特定信標(biāo)儀相關(guān)聯(lián)的誤差的方差和平均值，則可以 使用這些值。尤其，當(dāng)在群集中的終端105正在產(chǎn)生偽路程測(cè)量值時(shí)，使用它們來(lái) 估計(jì)到特定信標(biāo)儀103的偽路程中的誤差。然后使用在信標(biāo)儀偽路程測(cè)量值中的誤 差估計(jì)值來(lái)校正所測(cè)量的信標(biāo)儀偽路程。當(dāng)衛(wèi)星偽路程測(cè)量值太少時(shí)，這特別有用。 因此，如果沒(méi)有足夠有效的衛(wèi)星來(lái)單獨(dú)根據(jù)衛(wèi)星測(cè)量值來(lái)進(jìn)行定位，則可以使用經(jīng) 校正的到信標(biāo)儀103的偽路程。
應(yīng)該理解，當(dāng)前所揭示方法和裝置假定在終端105中將產(chǎn)生和存儲(chǔ)MSD。然而， 也可以在遠(yuǎn)離終端105的信標(biāo)儀或其它部件中產(chǎn)生和存儲(chǔ)MSD。例如，熟悉本技術(shù) 領(lǐng)域的人員會(huì)清楚，終端105可以只負(fù)責(zé)產(chǎn)生偽路程測(cè)量值。然后把這些測(cè)量值發(fā) 送到信標(biāo)儀103。然后如上所述，信標(biāo)儀103在信標(biāo)儀103中的裝置104中處理偽 路程測(cè)量值。另一方面，裝置104是遠(yuǎn)離信標(biāo)儀103的，而信標(biāo)儀103把偽路程測(cè) 量值傳遞到遠(yuǎn)程裝置104。然后裝置104處理偽路程測(cè)量值。應(yīng)該理解，可以對(duì)處
理進(jìn)行分派，致使在一個(gè)裝置中執(zhí)行某些處理，而在其它裝置中執(zhí)行其它的處理。 但是，不關(guān)心哪個(gè)裝置負(fù)責(zé)執(zhí)行哪種處理，實(shí)質(zhì)上如上面所確定的那樣執(zhí)行所揭示 的方法。
如上所設(shè)想，本方法和裝置提供一種方法，通過(guò)該方法可以在單個(gè)校正步驟 中從較低精度定位子系統(tǒng)校正一個(gè)定位。然而，在上述討論處理的另一個(gè)實(shí)施例中，
可以執(zhí)行如圖7所示的迭代過(guò)程，如下所述。
起初，使用較低精度子系統(tǒng)確定終端105的位置(步驟701)。然后根據(jù)與第一 相當(dāng)大群集相關(guān)聯(lián)的一個(gè)校正因子來(lái)校正該確定(步驟703)。故意將第一群集構(gòu)造 得相當(dāng)大是因?yàn)榭紤]到這樣的事實(shí)，即在較低精度子系統(tǒng)的初始位置估計(jì)值中出現(xiàn) 的誤差可能是非常大，如果把群集構(gòu)造得太小，就會(huì)難于確定終端105在哪個(gè)群 集中。 一旦使用來(lái)自第一相當(dāng)大群集的校正因子進(jìn)行了位置校正，就可以以較高的 精度來(lái)識(shí)別終端105的位置。然后使用較小的群集來(lái)確定更精確的校正因子(步驟 705)，由于第一校正使精度提高，所以就有可能確定終端105當(dāng)前駐留在那個(gè)較小 的群集中。
應(yīng)該理解，如果存在某些其它方法，通過(guò)這些方法可以確定在某些時(shí)刻或位 置處，但是不是其它時(shí)刻或位置處，可得到終端的定位，則當(dāng)前所揭示方法和裝置 可以采用不是混合定位系統(tǒng)的定位系統(tǒng)。在這種情況下，可以使用終端的位置作為 基準(zhǔn)，使用上述較高精度子系統(tǒng)相同的定位方式來(lái)確定偽路程測(cè)量值中的誤差量。
用于實(shí)施當(dāng)前所揭示方法的一個(gè)實(shí)施例的裝置
圖8是用于實(shí)施當(dāng)前所揭示方法的終端105的一個(gè)實(shí)施例的簡(jiǎn)化方框圖。終 端105包括接收機(jī)501、解碼器503、相關(guān)器505、基準(zhǔn)碼發(fā)生器507、處理器509、 時(shí)鐘511以及存儲(chǔ)器513。接收機(jī)501—般包括包含天線、下變頻器、濾波器、放 大器等的傳統(tǒng)的射頻前端部分，所有這些都是眾所周知的，為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)而未示出。 接收機(jī)501接收包括定位信號(hào)的信號(hào)。所接收信號(hào)按需要經(jīng)過(guò)下變頻、濾波以及放 大(不一定按該次序)，用于輸出到解碼器503。熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員會(huì)理解，在 接收機(jī)501中可能會(huì)出現(xiàn)這里未揭示的其它處理，但是實(shí)質(zhì)上對(duì)于當(dāng)前所揭示方法 和裝置的新穎性方面是不重要的。
把接收機(jī)501的輸出耦合到解碼器503。解碼器503對(duì)來(lái)自所接收信號(hào)的消息 部分進(jìn)行解碼。當(dāng)接收到定位信號(hào)并且解碼時(shí)，解碼器的輸出將是個(gè)碼序列。把解 碼后的消息耦合到相關(guān)器505。相關(guān)器505還耦合到基準(zhǔn)碼發(fā)生器507?；鶞?zhǔn)碼發(fā)
生器507把基準(zhǔn)碼序列提供給相關(guān)器505，使相關(guān)器505能識(shí)別在所接收碼序列中 的預(yù)定點(diǎn)。相關(guān)器505把信號(hào)輸出到處理器509，指出基準(zhǔn)碼序列和所接收碼序列 何時(shí)同步。把基準(zhǔn)碼發(fā)生器507也耦合到處理器509。 一旦基準(zhǔn)碼序列和所接收碼 序列同步，從基準(zhǔn)碼發(fā)生器507到處理器509的輸出就允許處理器509確定所接收 碼序列的時(shí)序。
還把時(shí)鐘511耦合到處理器509。時(shí)鐘511可以是自由運(yùn)行的，或是與外部時(shí) 鐘基準(zhǔn)同步的。如果時(shí)鐘同步于外部時(shí)鐘基準(zhǔn)，則可以相對(duì)于外部時(shí)鐘基準(zhǔn)來(lái)確定 所接收碼序列的時(shí)序。還把處理器509耦合到接收機(jī)501。接收機(jī)501把接收機(jī)501 調(diào)諧在哪個(gè)頻率上的信息提供給處理器509。
根據(jù)一種類型的接收信號(hào)，處理器509接收來(lái)自所接收碼序列的時(shí)序的信息 以及信號(hào)是在哪個(gè)頻率上接收到的信息，表示碼序列是從特定發(fā)射機(jī)IOI、 103始 發(fā)的。應(yīng)該注意，可以使用多個(gè)相關(guān)器505以同時(shí)對(duì)多個(gè)信號(hào)進(jìn)行相關(guān)。處理器 509取得所有提供給它的信息，并確定所有接收信號(hào)的相對(duì)時(shí)序(即，偽路程)。此 外，處理器509執(zhí)行上述的所有偽路程處理功能。
當(dāng)前所揭示方法和裝置的一種應(yīng)用允許產(chǎn)生一幅"扇區(qū)覆蓋地圖"。扇區(qū)覆蓋 地圖是表示信標(biāo)儀103的特定扇區(qū)正在對(duì)哪個(gè)地理區(qū)域進(jìn)行服務(wù)的一種地圖。當(dāng)使 用分立天線用于指向由服務(wù)器發(fā)送到特定地理扇區(qū)的信號(hào)和接收來(lái)自該地理扇區(qū) 的信號(hào)時(shí)，可認(rèn)為信標(biāo)儀103是扇區(qū)化的。 一般，所討論的扇區(qū)假設(shè)為基本上從信 標(biāo)儀103向外發(fā)散的餡餅形的楔形。用3個(gè)如此的扇區(qū)來(lái)構(gòu)成蜂窩基站是很普通的， 每個(gè)扇區(qū)形成一個(gè)具有120度寬度的不重疊的餡餅形楔形。然而，由于幾種因素， 事實(shí)上信標(biāo)儀103的扇區(qū)可以接收信號(hào)來(lái)自，和發(fā)送信號(hào)到， 一般沒(méi)有假定在扇區(qū) 中的區(qū)域。因此，扇區(qū)覆蓋地圖允許終端105和信標(biāo)儀103兩者確定信標(biāo)儀103 的哪個(gè)扇區(qū)正在為終端105服務(wù)。
根據(jù)當(dāng)前所揭示方法和裝置產(chǎn)生扇區(qū)覆蓋地圖，通過(guò)關(guān)聯(lián)(1)信標(biāo)儀103接 收來(lái)自終端105的信號(hào)的扇區(qū)；(2)通過(guò)較高精度定位子系統(tǒng)確定的終端105的位 置；以及(3)通過(guò)較低精度定位子系統(tǒng)確定的終端105的位置。因此，可以使用如 上所述而產(chǎn)生的扇區(qū)覆蓋地圖以及通過(guò)較低精度定位子系統(tǒng)確定的終端的位置消 息一起，更可靠地得到正在為終端服務(wù)的信標(biāo)儀105的扇區(qū)。當(dāng)一個(gè)以上的扇區(qū)接 收來(lái)自終端105的信號(hào)時(shí)，這特別有用。當(dāng)一個(gè)以上的扇區(qū)向終端105回報(bào)服務(wù)， 而通過(guò)較低精度定位子系統(tǒng)確定的位置確定該終端105不在正在回報(bào)它們正在為 終端105服務(wù)的任何扇區(qū)中時(shí)，這更有用。 所揭示方法和裝置的較佳實(shí)施例的上述描述，向熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的任何人員 提供可以制造或使用在下面提出的權(quán)利要求書(shū)中敘述的本發(fā)明?？梢栽诓怀鱿旅?所要求的本發(fā)明的范圍的條件下對(duì)這些實(shí)施例的進(jìn)行各種修改。因此，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到 可以把這里揭示的原理應(yīng)用于所揭示方法和裝置的其它未揭示的實(shí)施例而不超出 下面提供的權(quán)利要求書(shū)中敘述的本發(fā)明的范圍。本發(fā)明并不試圖限于這里所示出的 實(shí)施例，而是打算使之符合于與下面提供的權(quán)利要求書(shū)相一致的最寬廣的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于產(chǎn)生扇區(qū)覆蓋圖的方法，其特征在于，所述方法包括下列步驟a)使用第一定位子系統(tǒng)來(lái)確定一終端的位置，所述第一定位子系統(tǒng)與到所述信標(biāo)儀的任一偽距測(cè)量值無(wú)關(guān)；b)確定信標(biāo)儀的哪些扇區(qū)正為所述終端服務(wù)；以及c)對(duì)于每個(gè)扇區(qū)，創(chuàng)建一扇區(qū)覆蓋圖，所述扇區(qū)覆蓋圖指示通過(guò)所述衛(wèi)星定位子系統(tǒng)確定的每一位置，扇區(qū)可以通過(guò)它向終端提供服務(wù)。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括下列步驟a) 當(dāng)所述終端停留在通過(guò)所述第一定位子系統(tǒng)確定的位置上時(shí)，使用一第二 定位子系統(tǒng)來(lái)確定所述終端的位置；以及b) 使通過(guò)所述第二定位子系統(tǒng)確定的位置與通過(guò)所述第一定位子系統(tǒng)確定的 位置相關(guān)聯(lián)。
全文摘要
一種方法和裝置，允許在選擇參數(shù)和待利用的偽路程測(cè)量值中的誤差之間相關(guān)。建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，在其中保存著多個(gè)到信標(biāo)儀的特定偽路程測(cè)量值的誤差估計(jì)值。定義群集。使每個(gè)群集與所選擇的參數(shù)值的范圍相關(guān)聯(lián)。然后根據(jù)在產(chǎn)生偽路程測(cè)量值的時(shí)刻(或近似于該時(shí)刻)所選擇參數(shù)的值，使偽路程測(cè)量值與特定群集相關(guān)聯(lián)。當(dāng)產(chǎn)生更多的偽路程測(cè)量值的估計(jì)值時(shí)，可以減小群集(即，所選擇參數(shù)值的范圍)的大小。由于所選擇參數(shù)和偽路程測(cè)量值中的誤差之間的相關(guān)性，減小群集的大小就減小了誤差估計(jì)值的方差。使用誤差估計(jì)值的平均值來(lái)校正后續(xù)偽路程測(cè)量值中的誤差。
文檔編號(hào)G08G1/0969GK101187700SQ20071014128
公開(kāi)日2008年5月28日 申請(qǐng)日期2001年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月26日
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