專利名稱：用于根據(jù)衛(wèi)星信令確定設(shè)備或用戶的定位的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于所接收的衛(wèi)星信令(signaling)以及后處理三邊測量方法確定設(shè)備的定位，具體地，涉及一種用于計(jì)算所述設(shè)備的定位的方法、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、裝置以及計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。
背景技術(shù)：
可以經(jīng)由GPS接收器和后處理的3D (三維)三邊測量方法來執(zhí)行經(jīng)由GPS衛(wèi)星信號(hào)對(duì)設(shè)備的傳統(tǒng)位置確定。全球定位系統(tǒng)(GPS)是基于空間的無線電導(dǎo)航系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括衛(wèi)星及其信號(hào)； 控制站，監(jiān)測和維護(hù)衛(wèi)星；GPS接收器，能夠記錄衛(wèi)星信號(hào)；以及用戶裝置，使用被設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)特定準(zhǔn)確度水平的觀測技術(shù)和計(jì)算方法。該系統(tǒng)僅可用在具有天空的清晰無阻礙視野的位置。這限制了 GPS在城市地區(qū)的使用以及用于室內(nèi)或地下用途?；径ㄎ凰枷氚ɡ@地球軌道運(yùn)行并且連續(xù)地發(fā)射信號(hào)的衛(wèi)星。衛(wèi)星的位置作為衛(wèi)星信號(hào)的一部分被發(fā)射。從接收器到衛(wèi)星的距離由用戶的接收器來測量。接收器位置可以唯一地由三個(gè)球體的交點(diǎn)來確定，這三個(gè)球體的半徑等于到至少三個(gè)衛(wèi)星的所測量的距
1 OGPS系統(tǒng)僅在確切地給出衛(wèi)星位于哪里的信息以及衛(wèi)星時(shí)鐘的GPS時(shí)間的情況下才可以良好地起作用。該信息每12. 5分鐘從衛(wèi)星發(fā)出，并且被稱為年歷(Almanac)數(shù)據(jù)。 年歷數(shù)據(jù)也可以替代地從IP網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器下載。GPS接收器具有高度準(zhǔn)確的時(shí)鐘并且能夠?qū)⑵渥约旱臅r(shí)鐘與GPS時(shí)間匹配。需要此來確定衛(wèi)星與GPS接收器之間的時(shí)間差。GPS接收器通過能夠計(jì)算其距多個(gè)同時(shí)觀測的衛(wèi)星的距離來確定其位置。通過提供從在載波上調(diào)制的二進(jìn)制碼得到的測量或根據(jù)從載波信號(hào)本身得到的載波相位測量來觀測到衛(wèi)星的距離。定位本身是經(jīng)由三邊測量方法算出的。三邊測量是用于在給定三個(gè)球體的中心和半徑的情況下，確定三個(gè)球體表面的交點(diǎn)的方法。GPS測量會(huì)受處理衛(wèi)星的空間相關(guān)性的誤差、故障定時(shí)校正、延遲的發(fā)射信號(hào)或 GPS接收器處的過度測量噪聲的影響。本發(fā)明處理了在支持毫微微蜂窩(femtocell)的網(wǎng)絡(luò)中確定設(shè)備的定位的問題。 毫微微蜂窩是小型的蜂窩基站，通常被設(shè)計(jì)用于住宅或小型商業(yè)環(huán)境中。它允許服務(wù)供應(yīng)商擴(kuò)展戶內(nèi)的服務(wù)覆蓋。該思想適用于所有標(biāo)準(zhǔn)，包括GSM、CDMA 2000,TD-SCDMA和WiMAX 解決方案。意指微波存取全球互通的WiMAX是如下電信技術(shù)其提供使用多種傳輸模式(從點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路到便攜式互聯(lián)網(wǎng)接入)的無線數(shù)據(jù)傳輸。該技術(shù)基于IEEE 802. 16標(biāo)準(zhǔn)。 移動(dòng)WiMAX系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)在WiMAX論壇被標(biāo)準(zhǔn)化。該論壇使用由IEEE標(biāo)準(zhǔn)化的寬帶無線電接口。該論壇指定了對(duì)于移動(dòng)和便攜式終端訪問互聯(lián)網(wǎng)和運(yùn)營商服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)。目前，發(fā)布了無線電標(biāo)準(zhǔn)的修正版IEEE 802. 16-2009。
WiMAX論壇要求網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該能夠在網(wǎng)絡(luò)與WFAP (WiMAX毫微微接入點(diǎn))之間的鏈路有效時(shí)，在激活其發(fā)送器之前以及任何時(shí)候以足夠的準(zhǔn)確度確定WFAP位置。3GPP LTE (長期演進(jìn))是第三代合作伙伴項(xiàng)目內(nèi)用以解決未來技術(shù)演進(jìn)的項(xiàng)目的名稱?？赡苄枰_定毫微微蜂窩的位置，這是由于毫微微蜂窩節(jié)點(diǎn)可以被傳送到任何位置并且附連到網(wǎng)絡(luò)。緊急呼叫在美國要求50米的位置準(zhǔn)確度。在戶外環(huán)境中，GPS可以容易地提供所需的毫微微蜂窩節(jié)點(diǎn)位置準(zhǔn)確度。在戶內(nèi)， GPS衛(wèi)星信號(hào)在外墻衰減，并且通常信號(hào)無法如位置檢測所需要的那樣同時(shí)從四顆GPS衛(wèi)星獲得。因此，經(jīng)由GPS的傳統(tǒng)定位確定無法提供一般情況下的位置。GPS和用戶輸入的街道地址是對(duì)毫微微蜂窩信息的通常提出的解決方案。戶內(nèi)缺少GPS信號(hào)以及用戶輸入數(shù)據(jù)的不可靠性是關(guān)鍵的缺點(diǎn)。本發(fā)明的任務(wù)可以是提供傳統(tǒng)GPS方法無法提供的、位于戶內(nèi)的設(shè)備的定位。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，提供了一種用于根據(jù)衛(wèi)星信令確定設(shè)備的位置的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、裝置、方法和計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。術(shù)語“網(wǎng)絡(luò)設(shè)備”可以包括任何設(shè)備，該設(shè)備可以包括本地固定安裝的設(shè)備或移動(dòng)設(shè)備并且可以包括多個(gè)裝置。裝置可以提供有使裝置能夠進(jìn)行其操作的軟件和硬件。裝置可以是例如作為電信網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)的一部分的、諸如GPS接收器的接收器。節(jié)點(diǎn)可以是接入節(jié)點(diǎn)、服務(wù)器、家庭節(jié)點(diǎn)B網(wǎng)關(guān)或移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。接入節(jié)點(diǎn)可以是基站、毫微微蜂窩、WiMAX毫微微接入點(diǎn)、家庭節(jié)點(diǎn)B、接入點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)B或演進(jìn)節(jié)點(diǎn)B。還稱為用戶站或終端的移動(dòng)站可以是移動(dòng)裝置，如移動(dòng)電話、PDA (個(gè)人數(shù)字助理)、互聯(lián)網(wǎng)平板電腦(Internet Tablet)、膝上型電腦、CPE (客戶端設(shè)備)單元、調(diào)制解調(diào)器或類似類型的裝置。本發(fā)明可以應(yīng)用于毫微微技術(shù)領(lǐng)域。毫微微技術(shù)可以是WiFi和WiMAX網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、 3GPP LET (長期演進(jìn))網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、UTRAN或GSM網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及除上述技術(shù)之外的未來網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一部分。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，根據(jù)衛(wèi)星信號(hào)計(jì)算設(shè)備或用戶的定位可以使用至少第一衛(wèi)星信號(hào)和第二衛(wèi)星信號(hào)的結(jié)果，其中所述第一衛(wèi)星信號(hào)可以是從第一衛(wèi)星接收的， 并且所述第二衛(wèi)星信號(hào)不需要與所述第一衛(wèi)星信號(hào)同時(shí)接收。第二衛(wèi)星信號(hào)不需要在接收第一信號(hào)的時(shí)刻被接收。這可以在第二衛(wèi)星不可見時(shí)、在第一信號(hào)被接收時(shí)或在不同的時(shí)刻從同一衛(wèi)星接收到第二信號(hào)時(shí)發(fā)生。在后一情況下，衛(wèi)星需要位于不同的地方以適于確定接收器的定位。定位的計(jì)算會(huì)需要從衛(wèi)星信號(hào)接收的至少三個(gè)測量。第四個(gè)測量可以補(bǔ)償定時(shí)誤差。根據(jù)另一示例性實(shí)施例，定位的計(jì)算可以基于三邊測量算法。根據(jù)另一示例性實(shí)施例，衛(wèi)星信號(hào)的接收器在接收第一衛(wèi)星信號(hào)與第二衛(wèi)星信號(hào)之間的時(shí)段期間可以是固定定位的。根據(jù)衛(wèi)星信號(hào)對(duì)定位的傳統(tǒng)確定同時(shí)需要四個(gè)衛(wèi)星可見性，其中通常根據(jù)3D三邊測量算法來計(jì)算定位的確定。配備有GPS接收器的裝置的毫微微基站可以在家中是位置固定的，并且因此，它可以記錄距一個(gè)衛(wèi)星的距離，可以等待另一衛(wèi)星變得可見，并且可以根據(jù)四個(gè)連續(xù)測量(而不是根據(jù)移動(dòng)接收器所需要的同時(shí)測量)來計(jì)算位置。可以等待單個(gè)衛(wèi)星在成為3D三邊測量的輸入的四個(gè)測量之間移動(dòng)。本發(fā)明的戶內(nèi)GPS時(shí)鐘可以使用大于13dB的處理增益來獲取和跟蹤低水平的GPS 信號(hào)，以提供高度準(zhǔn)確的基于GPS的頻率。在基站相干(base coherent)的實(shí)施例中，戶內(nèi) GPS時(shí)鐘可以使用GPS數(shù)據(jù)位長(20毫秒)相干積分來獲取和跟蹤低水平的GPS信號(hào)。在擴(kuò)展的相干實(shí)施例中，戶內(nèi)GPS時(shí)鐘可以使用長于GPS位數(shù)據(jù)的相干積分時(shí)段來獲取低水平的GPS信號(hào)。在相干-不相干的實(shí)施例中，戶內(nèi)GPS時(shí)鐘不相干地組合相干積分時(shí)段來獲取低水平的GPS信號(hào)。然后，利用使用GPS數(shù)據(jù)位長相干積分時(shí)段的無載波跟蹤來跟蹤低水平的GPS信號(hào)。時(shí)鐘偏置反饋環(huán)可以提供用于規(guī)范頻率和時(shí)間信號(hào)的反饋。延期驅(qū)動(dòng)器(holdover driver)可以在不存在GPS信號(hào)的情況下，補(bǔ)償規(guī)范后的頻率和時(shí)間信號(hào)中的漂移達(dá)至少多個(gè)小時(shí)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于在GPS信號(hào)水平低于大約-143 dBm的建筑物內(nèi)提供準(zhǔn)確的基于GPS的頻率。根據(jù)另一示例性實(shí)施例，所述接收器是GPS接收器。GPS接收器可以集成在毫微微蜂窩節(jié)點(diǎn)處。根據(jù)另一示例性實(shí)施例，三邊測量算法可以是使用GPS接收器接收的信號(hào)的3D三邊測量算法。根據(jù)示例性實(shí)施例，設(shè)備可以具有適于根據(jù)衛(wèi)星信號(hào)計(jì)算定位的裝置，可以布置用于從第一衛(wèi)星接收用于所述計(jì)算的第一衛(wèi)星信號(hào)，并且可以布置用于接收無法與第一信號(hào)同時(shí)接收的第二衛(wèi)星信號(hào)。這可以在第二衛(wèi)星不可見時(shí)，在第一信號(hào)被接收時(shí)或者從同一衛(wèi)星接收到第二信號(hào)時(shí)發(fā)生。在后一情況下，衛(wèi)星需要位于不同的位置，以便使得衛(wèi)星信令的結(jié)果適合于確定接收器的定位。根據(jù)另一示例性實(shí)施例，設(shè)備可以布置用于基于三邊測量算法計(jì)算定位。根據(jù)示例性實(shí)施例，可以在同一衛(wèi)星移動(dòng)到不同的位置之后，從同一衛(wèi)星接收用于計(jì)算的第二衛(wèi)星信號(hào)。所述設(shè)備在接收第一衛(wèi)星信號(hào)與第二衛(wèi)星信號(hào)之間的時(shí)段期間可以是固定定位的。根據(jù)另一示例性實(shí)施例，其可以是GPS接收器并且可以是毫微微蜂窩節(jié)點(diǎn)的一部分。根據(jù)另一示例性實(shí)施例，年歷數(shù)據(jù)可以經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)來獲取。這包括星歷數(shù)據(jù)獲取以及GPS時(shí)鐘信息。根據(jù)另一示例性實(shí)施例，從衛(wèi)星獲取包括星歷數(shù)據(jù)和GPS時(shí)鐘信息的年歷數(shù)據(jù)。根據(jù)另一示例性實(shí)施例，毫微微蜂窩節(jié)點(diǎn)可以與WiMAX宏基站信號(hào)或其它WiMAX 節(jié)點(diǎn)同步，以改進(jìn)其位置確定。根據(jù)示例性實(shí)施例，計(jì)算機(jī)程序可以計(jì)算設(shè)備或用戶的定位，其中，計(jì)算基于從第一衛(wèi)星接收的第一衛(wèi)星信號(hào)并且基于不是與第一衛(wèi)星信號(hào)同時(shí)接收的所接收的第二衛(wèi)星信號(hào)。
毫微微蜂窩節(jié)點(diǎn)處的GPS接收器可以使用三邊測量算法，以使得較早的測量用作計(jì)算的輸入。衛(wèi)星或定位系統(tǒng)中的其它部件不需要改變。


為了進(jìn)一步闡明本發(fā)明的目的、技術(shù)方案以及優(yōu)點(diǎn)，參照附圖和實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)地描述本發(fā)明。需要指出的是，此處描述的實(shí)施例僅是為了說明本發(fā)明，它們不應(yīng)被解釋為限制本發(fā)明。圖1示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例，其中，在不同的時(shí)間和距離測量三個(gè)衛(wèi)星信號(hào)。圖2示出了本發(fā)明的流程圖，其中，在不同的時(shí)刻接收衛(wèi)星的信號(hào)。
具體實(shí)施例方式接收器Rl在接收衛(wèi)星信號(hào)的時(shí)段期間是固定定位的，該衛(wèi)星信號(hào)用于基于三邊測量算法而計(jì)算定位?？梢栽诘谝粫r(shí)刻Tl從第一衛(wèi)星接收包括第一距離信息dl的第一衛(wèi)星信號(hào)?？梢栽诘诙r(shí)刻T2接收包括第二距離信息d2的第二衛(wèi)星信號(hào)。該第二測量可以在顯著不同的時(shí)刻發(fā)生在同一衛(wèi)星，以使得dl和d2之間的差足以像使用來自不同衛(wèi)星的第二測量結(jié)果一樣使用該第二測量。但是，在另一情況下，第二測量信號(hào)可以發(fā)生在不同的衛(wèi)星?？梢园l(fā)生的是，第一衛(wèi)星在時(shí)刻T2不再可見。可以在第二時(shí)刻T3接收包括第二距離信息d3的第二衛(wèi)星信號(hào)。與已經(jīng)描述的時(shí)刻d2處的情形類似，該第三測量可以在顯著不同的時(shí)刻發(fā)生在同一衛(wèi)星或者發(fā)生在不同的衛(wèi)星，并且d3與dl或d2之間的差足以像在傳統(tǒng)過程中使用來自不同衛(wèi)星的第三測量結(jié)
果一樣來使用該第三測量。圖2示出了本發(fā)明的流程圖，其中，在不同的時(shí)刻接收衛(wèi)星的信號(hào)。圖2示出了接收器Rl與衛(wèi)星Sl和S2之間的信令。接收器Rl可以是GPS接收器并且可以在時(shí)刻Tl從衛(wèi)星Sl接收衛(wèi)星信號(hào)Ml。在該時(shí)刻可能沒有其它衛(wèi)星可見。接收器 Rl可以在時(shí)刻T2接收衛(wèi)星信號(hào)M2。信號(hào)M2可以是在衛(wèi)星Sl處于顯著不同的位置時(shí)從同一衛(wèi)星接收的，以便使得該第二信號(hào)M2連同信號(hào)ml的信息適合用于3D三邊測量計(jì)算。接收器Rl可以在時(shí)刻T3接收衛(wèi)星信號(hào)M3。信號(hào)m3可以是從衛(wèi)星S2接收的。S2在接收器 Rl接收衛(wèi)星信號(hào)ml時(shí)是不可見的。信號(hào)M3的信息可以用于所述3D三邊測量計(jì)算。對(duì)高靈敏度GPS接收器的室內(nèi)研究以便提供對(duì)戶內(nèi)基站的同步基準(zhǔn)顯示了傳統(tǒng)的GPS定位裝置靈敏度是大約-136 cffim。單個(gè)衛(wèi)星可見性對(duì)同步基準(zhǔn)是足夠的，并且導(dǎo)致顯著改進(jìn)的室內(nèi)覆蓋的大約20 dB的靈敏度改進(jìn)可實(shí)現(xiàn)。來自本發(fā)明的關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)在于單個(gè)衛(wèi)星尤其與高靈敏度GPS接收器結(jié)合時(shí)將也能夠針對(duì)室內(nèi)應(yīng)用提供位置信息。
權(quán)利要求
1.一種用于根據(jù)衛(wèi)星信號(hào)(Ml，M2, M3)計(jì)算設(shè)備或用戶的定位的方法，包括 所述計(jì)算使用至少第一衛(wèi)星信號(hào)(Ml)和第二衛(wèi)星信號(hào)(M2，M3)的結(jié)果， 所述第一衛(wèi)星信號(hào)(Ml)是從第一衛(wèi)星(Si)接收的，以及所述第二衛(wèi)星信號(hào)(M2，M3)不是與所述第一衛(wèi)星信號(hào)(Ml)同時(shí)接收的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述衛(wèi)星信號(hào)(Ml，M2,M3)的接收器(Rl)在所述第一衛(wèi)星信號(hào)(Ml)與所述第二衛(wèi)星信號(hào)(M2)之間的時(shí)段期間處在固定位置。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，在所述第一衛(wèi)星(Si)移動(dòng)到不同的位置之后，從同一所述第一衛(wèi)星(Si)接收所述第二衛(wèi)星信號(hào)(M2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，在從所述第一衛(wèi)星(si)接收所述第一衛(wèi)星信號(hào)(Ml)的時(shí)刻，從對(duì)于所述接收器不可見的第二衛(wèi)星(S2)接收所述第二衛(wèi)星信號(hào)(M3)。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求所述的方法，其中，所述接收器(Rl)是GPS接收器，并且所述定位的計(jì)算基于三邊測量算法。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求所述的方法，其中，所述接收器(Rl)集成在毫微微蜂窩節(jié)點(diǎn)處。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求所述的方法，其中，所述三邊測量是3D三邊測量。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求所述的方法，其中，經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)獲取包括星歷數(shù)據(jù)和GPS時(shí)鐘信息的年歷數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8所述的方法，其中，從所述衛(wèi)星獲取包括星歷數(shù)據(jù)和GPS時(shí)鐘信息的年歷數(shù)據(jù)。
10.—種具有適于根據(jù)衛(wèi)星信號(hào)(Ml，M2, M3)計(jì)算定位的裝置的設(shè)備，包括被布置用于通過使用至少第一衛(wèi)星信號(hào)(Ml)和第二衛(wèi)星信號(hào)(M2，M3)的結(jié)果進(jìn)行所述計(jì)算，被布置用于從第一衛(wèi)星(Sl)接收所述第一衛(wèi)星信號(hào)(Ml )，以及被布置用于接收不是與所述第一衛(wèi)星信號(hào)(Ml)同時(shí)接收的第二衛(wèi)星信號(hào)(M2，M3)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，所述第二衛(wèi)星信號(hào)(M2)是從位于不同位置的同一所述第一衛(wèi)星(Si)接收的。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，所述第二衛(wèi)星信號(hào)(M3)是在從所述第一衛(wèi)星 (Si)接收所述第一衛(wèi)星信號(hào)(Ml)的時(shí)刻，從對(duì)于所述接收器不可見的第二衛(wèi)星(S2)接收的。
13.根據(jù)權(quán)利要求10、權(quán)利要求11或權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中，所述設(shè)備在接收所述第一衛(wèi)星信號(hào)(Ml)與所述第二衛(wèi)星信號(hào)(M2，M3)之間的時(shí)段期間是固定定位的。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至13之一所述的設(shè)備，其中，所述設(shè)備是GPS接收器。
15.根據(jù)權(quán)利要求10至14之一所述的設(shè)備，其中，所述設(shè)備是基站的一部分。
16.根據(jù)權(quán)利要求10至15之一所述的設(shè)備，其中，所述設(shè)備是毫微微蜂窩節(jié)點(diǎn)的一部分。
全文摘要
用于根據(jù)衛(wèi)星信號(hào)計(jì)算定位的方法和設(shè)備，其中，第一衛(wèi)星信號(hào)(M1)和第二衛(wèi)星信號(hào)的結(jié)果用于所述計(jì)算，衛(wèi)星信號(hào)的接收器在接收第一衛(wèi)星信號(hào)與第二衛(wèi)星信號(hào)之間的時(shí)段期間是固定定位的，其中，第一衛(wèi)星信號(hào)是從第一衛(wèi)星接收的，并且第二衛(wèi)星信號(hào)是從位于不同位置的同一所述第一衛(wèi)星接收的。
文檔編號(hào)G01S5/14GK102460201SQ200980160280
公開日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2009年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月4日
發(fā)明者J. 莫諾南 R. 申請(qǐng)人:諾基亞西門子通信公司