專利名稱：無線電定位系統(tǒng)的改進的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及無線電定位系統(tǒng)的改進及其操作方法，具體涉及簡化這種系統(tǒng)中獲取所需數(shù)據(jù)的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
此處引入EP-A-0 303 371的內(nèi)容作為參考，它描述一種無線電導(dǎo)航和跟蹤系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用為其他目的建立的獨立無線電發(fā)射機。分別從每個發(fā)射機取出的信號被兩個接收站接收，一個接收站是在固定的已知位置，另一個接收站安裝在其位置待確定的移動物體上。代表一個接收站接收的信號經(jīng)鏈路發(fā)送到這另一個接收站中的處理器，其中把這兩個接收的信號進行比較以找到它們的相位差或時間延遲。在三個遠離的獨立發(fā)射機上所作的這三個測量結(jié)果足以確定移動接收機在二維空間的位置，即，它在地面上的位置。還可以確定這兩個接收機中主振蕩器之間的相位偏移或時間偏移。
EP-A-0 303 371中描述的系統(tǒng)“CURSOR”是一種熟知的無線電定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用現(xiàn)有非同步無線電發(fā)射機輻射的信號可以找到便攜式接收機的位置。與一些其他的系統(tǒng)不同，這些系統(tǒng)利用專用同步發(fā)射機網(wǎng)絡(luò)的時間相干性，而CURSOR利用各個發(fā)射機發(fā)射信號的空間相干性。在進一步的開發(fā)中(見EP-A-0 880 712和WO-A-99/21028)，該技術(shù)已用于尋找GSM系統(tǒng)或其他數(shù)字電話系統(tǒng)中移動電話手機的位置，這些是利用電話系統(tǒng)中基地收發(fā)信臺(BTS)網(wǎng)絡(luò)輻射下行鏈路信號的‘增強型觀察時間差’(E-OTD)方法的例子。
在EP-A-0 880 712描述的數(shù)字移動電話應(yīng)用中，此處引入其內(nèi)容作為參考，手機范圍內(nèi)來自每個BTS的信號是被該手機本身和固定的鄰近接收機接收到，該接收機是其位置已精確知道的位置測量單元(LMU)。接收到的各個信號傳輸?shù)揭苿佣ㄎ恢行?MLC)，其中對這些信號進行比較以找到它們之間的時間差。圖1表示標準二維系統(tǒng)的幾何圖形。直角坐標系x和y的原點是以其位置在O點的LMU為中心。兩個軸的取向不是重要的，但習(xí)慣上是這樣設(shè)定的，y軸沿著南北方向的本地地圖方格網(wǎng)。手機R相對于LMU位置O的位置矢量是r。BTS的位置A是用位置矢量a表示。
首先考慮來自BTSA的信號。在R和O點處接收到信號的時間差是Δta＝(|r-a|-|a|)/ν+ε，其中ν是無線電波的速度，ε是R和O處接收機中兩個時鐘之間的時鐘時間偏移，矢量兩側(cè)的垂直線表示公式中該矢量的模。ε值代表兩個接收機的測量結(jié)果之間同步誤差。類似地，對于矢量位置b和c(未畫出)處其他兩個BTS(B和C)的時間差可以寫成Δtb＝(|r-b|-|b|)/ν+ε，Δtc(|r-c|-|c|)/ν+ε。(1)利用EP-A-0 880 712中公開的方法測量Δta，Δtb，Δtc的值，其中a，b，c和ν的值是已知的。因此，通過求解公式(1)可以找到手機的位置r和ε的值。
在WO-A-99/21028中，此處引入其內(nèi)容作為參考，以下描述如何利用GSM電話系統(tǒng)中本地建立的模板可以測量這些相同的時間偏移。我們假設(shè)，手機R已記錄來自BTS A的GSM信號短脈沖。包含在這個記錄中的是成幀結(jié)構(gòu)，同步脈沖串和其他的‘給定’數(shù)據(jù)(或預(yù)定值)，它們是那些傳輸?shù)暮愣ㄌ卣??；谝阎木W(wǎng)絡(luò)信號結(jié)構(gòu)，手機內(nèi)的處理器可以建立一個匹配模板。然后利用本地產(chǎn)生的模板可以匹配接收的信號。若該模板找到匹配，則最佳匹配位置處的相關(guān)峰值對應(yīng)于接收的信號與手機內(nèi)本地時鐘之間的時間偏移。對于BTSA輻射的信號，這個測得的時間偏移Δta1是以下公式給出的Δta1＝(|r-a|)/ν+αa+ε1，其中αa是BTS傳輸?shù)臅r間偏移，ε1是手機內(nèi)部時鐘的時間偏移，這兩個時間偏移都是相對于假想的通用‘絕對’時鐘。按照相同的方法還可以測量來自BTSB和BTSC的信號，給出以下的公式
Δtb1＝(|r-b|)/ν+αb+ε1，和Δtc1＝(|r-c|)/ν+αc+ε1。 (2)LMU還可以作相同的測量，給出以下的公式Δta2＝(|a|)/ν+αa+ε2，Δtb2＝(|b|)/ν+αb+ε2，和Δtc2＝(|c|)/ν+αc+ε2。(3)其中ε2是LMU內(nèi)部時鐘相對于相同的假想通用絕對時鐘的時間偏移。從公式(2)減去公式(3)得到以下的公式Δta＝Δta1-Δta2＝(|r-a|-|a|)/ν+ε，Δtb＝Δtb1-Δtb2＝(|r-b|-|b|)/ν+ε，和Δtc＝Δtc1-Δtc2＝(|r-c|-|c|)/ν+ε。(4)其中ε＝ε1-ε2。我們注意到，公式(4)與公式(1)完全一樣，可以按照相同的方法求解以找到手機的位置r和ε的值。
顯而易見，上述的CURSOR方法與利用來自非同步發(fā)射機信號的所有其他方法一樣，要求在電話系統(tǒng)的覆蓋區(qū)域內(nèi)建立LMU的網(wǎng)絡(luò)。這些單元的作用是作為測量BTS輻射非同步信號的參考點，用于與手機接收的相同信號進行比較。每個位置測量要求手機從若干個鄰近BTS接收的信號與LMU從相同一組BTS接收的信號匹配。實際上，僅僅利用一個LMU找到匹配往往是很困難的，特別是在LMU網(wǎng)絡(luò)是稀疏的情況下，因為手機可以從BTS接收到LMU沒有接收到的信號，反之亦然。所以，需要把兩個或多個LMU的測量結(jié)果進行組合。然而，參與計算的每個新LMU添加了另一個未知的時鐘時間偏移(ε2，ε3等)，因此，就要求增加一個BTS測量結(jié)果以提供求解所有未知量所需的附加公式。
在WO-A-99/21028中給出解決這個問題的一種方案，其中指出如何可以使LMU網(wǎng)絡(luò)同步。參照圖2，我們假設(shè)，相鄰的一對LMU，U1和U2，可以看到共同的BTS。由于LMU和BTS的位置都是已知的，每個LMU對BTS信號的單次測量足以確定各個LMU之間的時鐘時間偏移。例如，假設(shè)U1到BTS的距離為s1和U2到BTS的距離為s2。U1測量的時間偏移Δt1和U2測量的時間偏移Δt2是由以下的公式給出Δt1＝s1/ν+α+ε21，Δt2＝s2/ν+α+ε22，(5)其中α是BTS傳輸?shù)臅r間偏移，ε21和ε22分別是U1和U2中LMU內(nèi)部時鐘的時間偏移。第一個公式減去第二個公式得到ε21-ε22＝Δt1-Δt2+s1/ν-s2/ν，(6)它是U1中時鐘相對于U2中時鐘的相對時間偏移。這個過程可以在例如U2和U3的第二對LMU和另一個BTS中重復(fù)，BTS的信號可以被這第二對LMU中兩個單元接收到。按照這種方法可以計算同步變換，它提供所有LMU的內(nèi)部時鐘相對于其中一個采用主‘LMU網(wǎng)絡(luò)時鐘時間’的時鐘偏移。按照這種方式建立的LMU同步變換，CURSOR位置測量可以包含任何數(shù)目的LMU，對于每個LMU不會付出增加另一個附加的未知時間偏移的代價，因為相對的LMU時間偏移是已知的。
以上幾節(jié)中討論的接收機對時間偏移進行測量。更普遍的是，接收機可以測量時間偏移，相位偏移(它可以轉(zhuǎn)換成時間偏移，具有模360°的不確定性)，頻率偏移，或頻率偏移的變化速率。雖然這些測量結(jié)果是不同的量，本發(fā)明可應(yīng)用于每種測量，因為在與第二接收機所作類似測量進行組合時，它們可以提供獨立的位置信息。在同時申請的相關(guān)專利申請中(我們的參考文件為MJB06427WO)討論利用這些測量結(jié)果的定位系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明教導(dǎo)如何在網(wǎng)絡(luò)中建立一個或多個‘虛擬LMU’可以得到(有效)同步LMU網(wǎng)絡(luò)的相同優(yōu)點，這些虛擬LMU作為真實LMU的接口節(jié)點。
按照本發(fā)明的第一方面，提供一種產(chǎn)生多個傳輸源信號相對于共同參考源的時間偏移，相位偏移，頻率偏移，或其導(dǎo)數(shù)，或它們表示成距離偏移或其導(dǎo)數(shù)的列表的方法，這些信號是給定位置接收到的，該方法包括以下的步驟(a)從一個或多個接收機獲取數(shù)據(jù)，這些接收機的位置可以是已知的或可以被確定的，來自接收機的數(shù)據(jù)包括分別從傳輸源接收到的信號相對于每個接收機中的參考源或互相之間的時間偏移，相位偏移，頻率偏移，或其導(dǎo)數(shù)；和(b)組合獲取的數(shù)據(jù)并計算相對于共同參考源的偏移列表。
實際上，可以利用列表中的偏移代替直接從該接收機或多個接收機得到的偏移。
第一接收機從多個傳輸源接收信號，這些信號互相之間或相對于參考源的相對時間偏移，相對相位偏移，相對頻率偏移，或其導(dǎo)數(shù)，可以用這些傳輸源與第一接收機或第二接收機之間對應(yīng)的距離偏移或距離差表示。
本發(fā)明還包括利用以上方法的設(shè)備，該設(shè)備包括(a)從一個或多個接收機獲取數(shù)據(jù)的裝置，這些接收機的位置可以是已知的或可以被確定的，來自接收機的數(shù)據(jù)包括分別從傳輸源接收到的信號相對于每個接收機中的參考源或互相之間的時間偏移，相位偏移，頻率偏移，或其導(dǎo)數(shù)；和(b)用于組合獲取的數(shù)據(jù)并計算相對于共同參考源的偏移列表的裝置。
在利用類似于EP-A-0 880 712或其中描述技術(shù)的方法中，代替時間偏移，相位偏移，頻率偏移，或其導(dǎo)數(shù)，或它們表示成距離偏移或其導(dǎo)數(shù)，可以利用接收信號的數(shù)據(jù)表示，由此可以確定從傳輸源接收的信號相對于參考源的各個偏移。
所以，本發(fā)明還包括產(chǎn)生多個傳輸源信號相對于共同參考源的時間偏移，相位偏移，頻率偏移，或其導(dǎo)數(shù)，或它們表示成距離偏移或其導(dǎo)數(shù)列表的方法，這些信號是在給定位置接收到的，該方法包括以下的步驟(a)從一個或多個接收機獲取數(shù)據(jù)，這些接收機的位置可以是已知的或可以被確定的，來自接收機的數(shù)據(jù)代表接收的信號；(b)根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)確定分別從傳輸源接收的信號相對于參考源或互相之間的時間偏移，相位偏移，頻率偏移，或其導(dǎo)數(shù)；和(c)組合如此確定的偏移并計算相對于共同參考源的偏移列表。
本發(fā)明還包括實施上述方法的設(shè)備，該設(shè)備包括(a)從一個或多個接收機獲取數(shù)據(jù)的裝置，這些接收機的位置可以是已知的或可以被確定的，來自接收機的數(shù)據(jù)代表接收的信號；(b)根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)確定分別從傳輸源接收的信號相對于參考源或互相之間的時間偏移，相位偏移，頻率偏移，或其導(dǎo)數(shù)的裝置；和(c)組合如此確定的偏移并計算相對于共同參考源的偏移列表的裝置。
包括以上定義的方法和設(shè)備之一的無線電定位方法和系統(tǒng)也構(gòu)成本發(fā)明的組成部分。
本發(fā)明還包括用于實施以上這些方法中任何一個方法或兩個方法的設(shè)備(‘虛擬LMU’)。該設(shè)備可以包括計算機(位于任何方便的地方)并編程成實施所需的過程。雖然以下描述本發(fā)明的特定應(yīng)用涉及數(shù)字電話網(wǎng)中的信號，顯而易見，本發(fā)明決不限制于此應(yīng)用，而可應(yīng)用于一個或多個發(fā)射機，同步或非同步，為任何目的建立的任何網(wǎng)絡(luò)。
虛擬LMU包括計算機過程，它可以在任何的計算機平臺上運行以得到來自真實LMU的數(shù)據(jù)。因此，本發(fā)明的另一個方面包括計算和保持多個傳輸源信號相對于共同參考源的時間偏移，相位偏移，頻率偏移，或其導(dǎo)數(shù)，或它們表示成距離偏移或其導(dǎo)數(shù)的列表的方法，這些信號是在給定位置接收到的。
我們假設(shè)，BTS的網(wǎng)絡(luò)是非同步的，其意思是各個BTS信號的傳輸時間偏移之間沒有恒定或已知的關(guān)系，然后BTS振蕩器是相當(dāng)穩(wěn)定的，因此，它們的瞬時頻率隨時間緩慢地變化。在這種情況下，根據(jù)給定真實LMU給出足夠最近的歷史數(shù)據(jù)，可以預(yù)言當(dāng)前接收到給定BTS信號的時間偏移，相位偏移，頻率偏移，或其導(dǎo)數(shù)。網(wǎng)絡(luò)中的真實LMU測量它們能夠以循環(huán)方式檢測到的所有BTS，每隔幾秒鐘重復(fù)一次循環(huán)。它們把這些測量結(jié)果保持在堆棧中，用最近的測量結(jié)果取代最早的測量結(jié)果。所以，適合于測量結(jié)果的線性或低階次多項式提供一個預(yù)測結(jié)果，用于外推到不久的未來和內(nèi)插到最近的過去。我們假設(shè)BTS振蕩器是足夠地穩(wěn)定，例如，在10分鐘的周期內(nèi)能夠作可靠的預(yù)測。于是，每隔幾分鐘，虛擬LMU(VLMU)聯(lián)絡(luò)每個真實LMU，并從它測量集合中接收它的預(yù)測結(jié)果，用于來自所有BTS的信號的接收偏移。許多BTS很可能已被多于一個LMU測量，因此，VLMU利用熟制的方法分析來自所有真實LMU的完整數(shù)據(jù)組以確定(a)真實LMU內(nèi)部時鐘的時間偏移，相位偏移，頻率偏移，或其導(dǎo)數(shù)的最佳值，和(b)來自所有BTS信號的接收時間偏移，相位偏移，頻率偏移，或其導(dǎo)數(shù)，這些信號已被位于VLMU假設(shè)位置并能夠接收來自每個BTS的信號的真實LMU測量過。
在以上VLMU功能的描述中，應(yīng)當(dāng)明白，任何或全部LMU可以用其他的接收機代替，不必是固定的或在已知的位置，這些接收機不是作為LMU專門建立的。例如，若手機是固定的，則可以利用來自若干個手機的數(shù)據(jù)以確定頻率偏移。此外，在同時中請的相關(guān)專利申請中(我們的參考號為MJB06427WO)已說明，在不需要任何LMU的情況下可以確定手機的位置和速度。
利用網(wǎng)絡(luò)中VLMU的具體優(yōu)點包括如下幾點(a)可以保證手機測量與單個(虛擬)LMU間的完全匹配；(b)VLMU過程把各個LMU測量中的定時誤差減至最??；(c)VLMU列表可立刻用于位置計算過程，增大了計算速度；(d)若與同時申請的相關(guān)專利中請(我們的參考號為MJB06427WO)中描述的思想結(jié)合，則可以在BTS的網(wǎng)絡(luò)中建立接收時間偏移的列表，其中幾乎沒有真實LMU；(e)實際上，VLMU提供真實LMU網(wǎng)絡(luò)的同步變換，于是該網(wǎng)絡(luò)可用于監(jiān)測BTS網(wǎng)絡(luò)，特別是用于確定新安裝BTS的位置。


現(xiàn)在參照附圖描述按照本發(fā)明方法和設(shè)備的一個例子，其中圖1表示EP-A-0 880 712中描述的CURSOR系統(tǒng)的幾何圖形；圖2表示對共同BTS作測量的相鄰LMU；圖3表示本發(fā)明系統(tǒng)中真實LMU和虛擬LMU的網(wǎng)絡(luò)；圖4表示一個類似的簡化網(wǎng)絡(luò)；圖5表示真實網(wǎng)絡(luò)中LMU現(xiàn)場和BTS現(xiàn)場的位置；圖6表示添加了虛擬LMU的相同網(wǎng)絡(luò)；圖7表示用虛擬LMU代替真實LMU的相同網(wǎng)絡(luò)；圖8以流程圖形式說明發(fā)生在LMU內(nèi)部的處理操作；圖9以流程圖形式說明發(fā)生在VLMU內(nèi)部的處理操作；圖10表示在圖5至圖9的例子中所示真實系統(tǒng)中產(chǎn)生的定時偏移列表；和圖11表示在這個例子中與LMU和虛擬LMU相關(guān)的定時誤差列表。
具體實施例方式
現(xiàn)在通過舉例和參照圖3描述確定定時偏移的虛擬LMU的功能。
考慮N個真實LMU和M個BTS的網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)包含虛擬LMU(VLMU)。第n個LMU的位置Un是用矢量un表示，第m個BTS的位置Bm是用矢量bm表示，這兩個矢量有相同的原點。BTSm輻射的信號在時間延遲后被LMUn接收到，測量這個時間延遲Δtnm是由以下公式給出的Δtnm＝(|un-bm|)/ν+εn+αm±σnm(7)其中εn是LMU n的時鐘時間偏移，αm是BTSm的傳輸時間偏移，這兩個時間偏移都是相對于假想的通用‘絕對’時鐘，σnm是Δtn測量中的估算誤差。假設(shè)虛擬LMU的位置V是用矢量v表示。若VLMU能夠無誤差地直接從BTSm接收信號，則它可以測量相對于假想的通用絕對時鐘的接收時間偏移βm，βm是由以下公式給出的βm＝|v-bm|/ν+αm(8)利用從公式(8)導(dǎo)出的值，代入到公式(7)中的αm得到以下的公式Δtnm＝|un-bm|/ν+εn+βm-|v-bm|/ν+±σnm(9)在N個LMU的整個網(wǎng)絡(luò)上，所有M個BTS是可見的。然而，每個單獨的LMU只看到其中的幾個，但是，只要可見度有很大的重疊，就可以得到所有的Δt值，并求解εn和βm的值。因此，VLMU能夠計算任何BTS的定時，似乎LMU的網(wǎng)絡(luò)是同步的，或者，似乎覆蓋整個BTS網(wǎng)絡(luò)只需要一個LMU(LMUV)。
為了進一步給予說明，以下給出一個利用N＝2和M＝4的簡化問題并求解，即，網(wǎng)絡(luò)是由監(jiān)測4個BTS的2個LMU組成(見圖4)。為了簡化選取ε1＝0。這是允許的，因為‘絕對’時鐘時間是完全任意的，例如，可以由第一個LMU的內(nèi)部時鐘進行測量。(然而，請注意，這種選擇不引入非對稱性到解中，其意思是，與第3個BTS和第4個BTS相關(guān)的誤差是不相同的。)第一個LMU(U1)可以從第一個，第二個和第三個BTS接收信號，但不能從第四個BTS接收信號。第二個LMU(U2)可以從第一個，第二個和第四個BTS接收信號，但看不見第三個BTS的信號。該公式可以寫成如下的矩陣形式 或相當(dāng)于A·x＝b+Z，其中Z是每次測量中未知的實際誤差矢量。
稱之為‘最小平方’標準方法的假設(shè)是，使Z最小的x估算是由以下公式給出的x＝(ATWA)-1ATWb(11)其中符號AT表示矩陣A的轉(zhuǎn)置矩陣，矩陣W的定義是， 可以明確地求解這個特定的例子。為了簡化，我們假設(shè)所有σnm的值是相同的，且等于σ。這給出以下的結(jié)果，β1＝(3D11+D12+D21-D22)/4 ±0.87σ，β2＝(3D12+D11+D22-D21)/4 ±0.87σ，β3＝D13±1.00σ，(13)β4＝(2D24+D11+D12-D21-D22)/2 ±1.41σ，ε2＝(D21+D22-D11-D12)/2 ±1.00σ，其中Dnm=Δtnm-|un-bm|-|v-bm|v--(14)]]>
請注意，即使在這個簡單的情況下，若BTS被兩個LMU都看見，則計算偏移中的誤差小于每次測量偏移中的誤差。這是虛擬LMU方法的一個重要優(yōu)點。
LMU還可以包含其他的同步裝置。例如，每個真實LMU可以連接到GPS或提供共同定時參考的其他定時參考接收機G。在此情況下，可以認為LMU網(wǎng)絡(luò)已與這個共同定時參考(例如，GPS標準時間)同步，于是，VLMU不需要就解各個ε的值，因為這些值是已知的。利用其他同步裝置的一個優(yōu)點是，不再要求相鄰LMU之間的BTS可見度是重疊的。若每個BTS現(xiàn)場也攜帶一個LMU，則那個LMU只需要能夠從它同現(xiàn)場的發(fā)射機接收(非常強的)信號，從而簡化LMU天線的安裝。
以上描述的VLMU工作模式可以稱之為‘拉出模式(pull mode)’，因為它要求VLMU鼓勵數(shù)據(jù)從每個真實LMU轉(zhuǎn)移到它自身。還可以使每個真實LMU連續(xù)地檢查它自己預(yù)測每個BTS的接收時間偏移與實際測量值之差，該預(yù)測是利用以前發(fā)送到VLMU的一組預(yù)測值計算出的值。若這些差值中的任何一個差值超過給定值，則LMU可以發(fā)送它的新預(yù)測值組到VLMU。這種工作模式可以稱之為‘推進模式(push mode)’。適合于真實系統(tǒng)的特定模式主要取決于BTS網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。
現(xiàn)在描述按照本發(fā)明構(gòu)造的原型系統(tǒng)的例子，其中把若干個LMU所作的定時測量結(jié)果進行組合，用于建立在英國劍橋(Cambridge，UK)及其附近的所有GSM BTS的接收時間偏移列表，似乎它們是被單個“虛擬”LMU觀察到的。
9個LMU，U1-U9(用實心圓表示)和23個劍橋區(qū)域BTS，B1-B23(用空心圓表示)的位置畫在圖5中英國測繪局(OS)網(wǎng)格上。每個LMU包括(a)內(nèi)部時鐘，GSM無線電，計算機，和電話線等硬件，和(b)編譯接收時間偏移列表的程序等軟件。
圖8以流程圖形式說明駐留在每個LMU，U1-U9，中LMU軟件的主要單元。在步驟A1，每隔幾秒鐘運行“掃描循環(huán)”程序。在步驟A2，A3，A6和A7，該程序進行到依此調(diào)諧GSM無線電到每個GSM傳輸信道和掃描BCCH信號。在步驟A3中若檢測到BCCH信號，則該程序計算信號相對于內(nèi)部時鐘的接收時間偏移(在步驟A4)，和在步驟5相應(yīng)地更新它的時間偏移列表。還解碼BCCH以產(chǎn)生BTS Bn的ID，信號是從該處接收到的。圖5還畫出LMU與LMU借助于掃描循環(huán)程序檢測到的BTS之間的連線。
圖6中畫出9個LMU，這些LMU監(jiān)測到的23個BTS和虛擬LMUV(用空心圓表示)的位置。虛擬LMUV包括(a)連接到每個真實LMU和計算機的電話線等硬件，和(b)編譯“虛擬”接收時間偏移的程序等軟件。
圖9以流程圖形式說明VLMU軟件的主要單元。在步驟V1，每隔4分鐘運行“LMU V更新”程序。在步驟V2，V3，V5和V6，該程序進行到經(jīng)電話線連接到每個真實LMU。若連接到給定的LMU U1-U9是成功的，則該程序在步驟V4提取那個LMU的接收時間偏移列表。在完成連接循環(huán)之后，該程序(在步驟V7)組合數(shù)據(jù)以產(chǎn)生LMU網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測的所有BTS的接收時間偏移列表。圖10中給出這個列表的一個例子，其中復(fù)制VLMU產(chǎn)生的接收時間偏移列表的一部分。第一列是BTS標識符，且表中的數(shù)字是以1.85微秒為單位。圖6中還畫出VLMU V與每個真實LMU U1-U9之間的連線，由此VLMU軟件能夠提取時間偏移的列表。
一旦完成“LMUV更新”，產(chǎn)生的定時組合列表相當(dāng)于單個(真實)LMU在VLMU的位置觀察到的列表，該LMU在網(wǎng)絡(luò)中對每個BTS作定時測量。圖7說明這種相當(dāng)性，虛擬LMU對每個BTS的定時測量作虛監(jiān)測(如圖中VLMU V與BTS B1-B23之間的連線所示)。
每個定時測量有相關(guān)的誤差，在大多數(shù)情況下，該誤差小于各個真實LMU所作定時測量的誤差。這在圖11的表中給以說明，圖11表示VLMU在操作期間產(chǎn)生列表的一部分。第一列表示每個BTS的標識符。標題為1至9的每一列與9個真實LMU中特定一個LMU相關(guān)。表中的數(shù)字是真實LMU對來自相應(yīng)BTS信號作定時測量的誤差?？瞻讍卧硎綥MU不能夠接收到BTS的信號。標題為VLMU的一列表示利用上述方法組合各個測量的結(jié)果。
圖11表中的定時是以1.85微秒為單位。請注意，VLMU定時誤差一般小于真實LMU定時估算的誤差，從而確認VLMU方法在減小誤差方面的優(yōu)點。
權(quán)利要求
1.一種產(chǎn)生多個傳輸源信號相對于共同參考源的時間偏移，相位偏移，頻率偏移，或其導(dǎo)數(shù)，或它們表示成距離偏移或其導(dǎo)數(shù)的列表的方法，這些信號是在給定位置接收到的，該方法包括以下的步驟(a)從一個或多個接收機獲取數(shù)據(jù)，這些接收機的位置可以是已知的或可以被確定的，來自接收機的數(shù)據(jù)包括分別從傳輸源接收到的信號相對于每個接收機中的參考源或互相之間的時間偏移，相位偏移，頻率偏移，或其導(dǎo)數(shù)；和(b)組合獲取的數(shù)據(jù)并計算相對于共同參考源的偏移列表。
2.一種產(chǎn)生多個傳輸源信號相對于共同參考源的時間偏移，相位偏移，頻率偏移，或其導(dǎo)數(shù)，或它們表示成距離偏移或其導(dǎo)數(shù)的列表的方法，這些信號是在給定位置接收到的，該方法包括以下的步驟(a)從一個或多個接收機獲取數(shù)據(jù)，這些接收機的位置可以是已知的或可以被確定的，來自接收機的數(shù)據(jù)代表接收的信號；(b)根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)確定分別從傳輸源接收的信號相對于參考源或互相之間的時間偏移，相位偏移，頻率偏移，或其導(dǎo)數(shù)；和(c)組合如此確定的偏移并計算相對于共同參考源的偏移列表。
3.一種無線電定位方法，用于確定一個或多個接收機的未知位置，該方法包括權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的方法。
4.按照權(quán)利要求3的無線電定位方法，其中共同參考源包括外部參考源。
5.按照權(quán)利要求4的無線電定位方法，其中共同參考源包括GPS信號。
6.按照權(quán)利要求3至5中任一條的無線電定位方法，其中從所述一個或多個接收機獲取數(shù)據(jù)的步驟包括鼓勵從共同的位置獲取所述數(shù)據(jù)。
7.按照權(quán)利要求3至5中任一條的無線電定位方法，其中從所述一個或多個接收機獲取數(shù)據(jù)的步驟包括鼓勵在每個所述接收機確定的時間從每個所述接收機獲取所述數(shù)據(jù)。
8.一種產(chǎn)生多個傳輸源信號相對于共同參考源的時間偏移，相位偏移，頻率偏移，或其導(dǎo)數(shù)，或它們表示成距離偏移或其導(dǎo)數(shù)的列表的設(shè)備，這些信號是在給定位置接收到的，該設(shè)備包括(a)從一個或多個接收機獲取數(shù)據(jù)的裝置，這些接收機的位置可以是已知的或可以被確定的，來自接收機的數(shù)據(jù)包括分別從傳輸源接收到的信號相對于每個接收機中的參考源或互相之間的時間偏移，相位偏移，頻率偏移，或其導(dǎo)數(shù)；和(b)組合獲取的數(shù)據(jù)并計算相對于共同參考源的偏移列表的裝置。
9.一種產(chǎn)生多個傳輸源信號相對于共同參考源的時間偏移，相位偏移，頻率偏移，或其導(dǎo)數(shù)，或它們表示成距離偏移或其導(dǎo)數(shù)的列表的設(shè)備，這些信號是在給定位置接收到的，該設(shè)備包括(a)從一個或多個接收機獲取數(shù)據(jù)的裝置，這些接收機的位置可以是已知的或可以被確定的，來自接收機的數(shù)據(jù)代表接收的信號；(b)根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)確定分別從傳輸源接收的信號相對于參考源或互相之間的時間偏移，相位偏移，頻率偏移，或其導(dǎo)數(shù)的裝置；和(c)組合如此確定的偏移并計算相對于共同參考源的偏移列表的裝置。
10.一種無線電定位系統(tǒng)，包括按照權(quán)利要求8或權(quán)利要求10的設(shè)備。
11.按照權(quán)利要求10的無線電定位系統(tǒng)，其中共同參考源包括所述接收機外部的參考源。
12.按照權(quán)利要求11的無線電定位系統(tǒng)，其中共同參考源包括GPS信號。
13.按照權(quán)利要求10至12中任一條的無線電定位系統(tǒng)，其中從所述一個或多個接收機獲取數(shù)據(jù)的裝置包括計算機系統(tǒng)，它安排成鼓勵所述數(shù)據(jù)在所述計算機系統(tǒng)確定的時間從所述一個或多個接收機轉(zhuǎn)移到所述計算機系統(tǒng)。
14.按照權(quán)利要求10至13中任一條的無線電定位系統(tǒng)，其中從所述一個或多個接收機獲取數(shù)據(jù)的裝置包括計算機系統(tǒng)，且包括鼓勵在每個所述接收機確定的時間從每個所述接收機獲取所述數(shù)據(jù)的裝置。
15.一種數(shù)字電話網(wǎng)，包括按照權(quán)利要求10至14中任一條的無線電定位系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及主要用于移動電話網(wǎng)的無線電定位系統(tǒng),其中產(chǎn)生多個傳輸源信號相對于共同參考源的時間偏移,相位偏移,頻率偏移,或其導(dǎo)數(shù),或它們表示成距離偏移或其導(dǎo)數(shù)的列表,這些信號是在給定位置接收到的。從一個或多個接收機獲取數(shù)據(jù),這些接收機的位置可以是已知的或可以被確定的。這些數(shù)據(jù)是分別從傳輸源接收到的信號相對于每個接收機中的參考源或互相之間的時間偏移,相位偏移,頻率偏移,或其導(dǎo)數(shù)。組合獲取的數(shù)據(jù)以計算相對于共同參考源的偏移列表。
文檔編號G01S5/00GK1353820SQ00808349
公開日2002年6月12日 申請日期2000年6月1日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月1日
發(fā)明者詹姆斯·P·布賴斯, 彼得·J·杜佛－史密斯, 保羅·漢森 申請人:劍橋定位系統(tǒng)有限公司