地面定位系統(tǒng)校準的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關申請案的奪叉參考
[0002] 本申請案主張2014年2月5日申請的標題為"Terrestrial Positioning System Calibration"的美國申請案第14/173, 717號的權利及優(yōu)先權，其又主張2013年2月7 日申請的標題為"Cloud Based Calibration of Terrestrial Positioning Systems" 的美國臨時申請案第61/762, 305號、2013年4月2日申請的標題為"Determination of Differential Forward Link Calibration in LTE Networks for Positioning"的 美國臨時申請案第61/807,662號、2013年4月30日申請的標題為"Determination of Differential Forward Link Calibration in LTE Networks for Positioning" 的美國 臨時申請案第61/817,813號以及2013年6月24日申請的標題為"Determination of Differential Forward Link Calibration in LTE Networks for Positioning"的美國臨 時申請案第61/838, 866號的權利及優(yōu)先權，將所有以上申請案頒予本受讓人并且以全文 引用的方式并入本文中。
技術領域
[0003] 本文揭示的主題通常涉及地面定位系統(tǒng)，且具體來說涉及用于校準地面定位系統(tǒng) 的方法。
【背景技術】
[0004] 通常需要知道如蜂窩電話的終端的位置。舉例來說，位置服務（LCS)客戶端可能 需要在緊急服務呼叫的情況下知道終端的位置或向終端的用戶提供某一服務，例如導航輔 助或測向。術語"位置"和"定位"是同義的且在本文中可互換地使用。
[0005] 一種確定移動站（MS'）的位置的方法是基于信號從多個天線到達的時間的測量。 舉例來說，MS可以測量來自多個基站天線的接收信號的時間差。因為基站天線的位置已知， 所以觀測到的時間差可用于計算終端的位置。
[0006] MS可利用基站年歷（BSA)來執(zhí)行測量計算和/或可將測量發(fā)送到位置服務器以用 于位置計算。術語高級前向鏈路三邊測量（AFLT)用于描述在碼分多址（CDMA)系統(tǒng)中的地 面定位，而術語觀測到達時間差（0TD0A)在寬帶CDMA(WCDMA)及長期演進（LTE)系統(tǒng)的情 況下使用。
[0007] 通常，地面定位的準確性取決于基站時鐘及信號發(fā)射的同步。然而，硬件及安裝程 序的變化可造成約數(shù)百納秒的小區(qū)間同步的變化。即使小區(qū)之間的100納秒同步變化會轉(zhuǎn) 化為30米的測距誤差。因此，對于理想性能，地面定位系統(tǒng)需要校準。
[0008] 然而，當前校準程序繁瑣且資源密集，并且通常涉及網(wǎng)絡中每一小區(qū)發(fā)射器附近 的有效現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集。另外，校準由于網(wǎng)絡維護和/或重配置而隨時間變化。因此，在現(xiàn)有 系統(tǒng)中，針對最優(yōu)定位性能反復地執(zhí)行資源密集的校準工作。因此，由于地面定位系統(tǒng)校準 的資源密集性質(zhì)，對地面定位系統(tǒng)的部署關注已減小。
[0009] 因此，存在對促進地面定位系統(tǒng)校準的系統(tǒng)和方法的需求，從而改進地面定位系 統(tǒng)部署及利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 在一些實施例中，一種方法可包括：從第一多個移動站（MS)接收天線的多個測量 集，其中每一測量集與對應測量位置估計和測量位置不確定性估計相關聯(lián)。另外，可通過至 少部分基于與多個測量集的子集中的每一測量集相關聯(lián)的對應測量位置估計和測量位置 不確定性估計而聚合所述子集與天線的所存儲的BSA數(shù)據(jù)來更新天線的所存儲的基站年 歷（BSA)數(shù)據(jù)；且可獲得包括多個地圖層的至少一個地圖，其中每一地圖層使BSA中的位置 與天線的從更新的BSA數(shù)據(jù)導出的空間可變前向鏈路校準（FLC)值相關聯(lián)，其中每一空間 可變FLC值與更新的BSA數(shù)據(jù)中的對應位置相關聯(lián)。
[0011] 在另一實施例中，一種在移動站（MS)上的方法可包括獲得包括具有多個地圖層 的地圖的位置輔助數(shù)據(jù)，其中每一地圖層使基站年歷（BSA)中的位置與天線的空間可變前 向鏈路校準（FLC)值相關聯(lián)。另外，可基于位置輔助數(shù)據(jù)執(zhí)行測量以獲得包括天線的信號 測量的測量集，其中在位置輔助數(shù)據(jù)中包括至少一個空間可變FLC值的校準可應用到測量 集中的至少一個測量。測量集接著可發(fā)送到BSA服務器。
[0012] 所揭示的實施例還涉及一種服務器，其包括：存儲器，所述存儲器存儲天線的基站 年歷（BSA)數(shù)據(jù)。服務器可進一步包括：通信接口，所述通信接口從第一多個移動站（MS) 接收天線的多個測量集，其中每一測量集與對應測量位置估計和測量位置不確定性估計相 關聯(lián)；和耦合到存儲器和通信接口的處理器。在一些實施例中，處理器可經(jīng)配置以：通過至 少部分基于接收到的多個測量集的子集中每一測量集相關聯(lián)的對應測量位置估計和測量 位置不確定性估計而聚合所述子集與存儲器中的天線的先前存儲的BSA數(shù)據(jù)來更新天線 的基站年歷（BSA)數(shù)據(jù)；及獲得包括多個地圖層的至少一個地圖，其中每一地圖層使BSA中 的位置與天線的從更新的BSA數(shù)據(jù)導出的空間可變前向鏈路校準（FLC)值相關聯(lián)，其中每 一空間可變FLC值與更新的BSA數(shù)據(jù)中的對應位置相關聯(lián)。
[0013] 在一些實施例中，移動站（MS)可包括：處理器，其中所述處理器經(jīng)配置以：獲得包 括具有多個地圖層的地圖的位置輔助數(shù)據(jù)，其中每一地圖層使基站年歷（BSA)中的位置與 天線的空間可變前向鏈路校準（FLC)值相關聯(lián)，及基于位置輔助數(shù)據(jù)執(zhí)行測量以獲得包括 天線的信號測量的測量集，其中將在位置輔助數(shù)據(jù)中包括至少一個空間可變FLC值的校準 應用到測量集中的至少一個測量。另外，所述MS可包括耦合到處理器的收發(fā)器，所述收發(fā) 器將測量集發(fā)送到BSA服務器。
[0014] 在另一方面，揭示一種服務器，其包括：存儲裝置，所述存儲裝置存儲天線的基站 年歷（BSA)數(shù)據(jù)；及通信接口裝置，所述通信接口裝置包括用于從第一多個移動站（MS)接 收天線的多個測量集的裝置，其中每一測量集與對應測量位置及測量位置不確定性估計相 關聯(lián)。另外，所述服務器可包括：用于更新天線的所存儲的基站年歷（BSA)數(shù)據(jù)的裝置，所 述用于更新的裝置進一步包括用于至少部分基于與接收到的多個測量集的子集中每一測 量集相關聯(lián)的對應測量位置估計和測量位置不確定性估計而聚合所述子集與天線的所存 儲的BSA數(shù)據(jù)的裝置；及用于獲得天線的從更新的BSA數(shù)據(jù)導出的空間可變前向鏈路校準 (FLC)值的裝置，其中每一空間可變FLC值與BSA數(shù)據(jù)中的對應位置相關聯(lián)。
[0015] 在另一方面，移動站（MS)可包括：用于獲得包括具有多個地圖層的地圖的位置輔 助數(shù)據(jù)的裝置，其中每一地圖層使基站年歷（BSA)中的位置與天線的空間可變前向鏈路校 準（FLC)值相關聯(lián)；用于基于位置輔助數(shù)據(jù)執(zhí)行測量以獲得包括天線的信號測量的測量集 的裝置，其中將在位置輔助數(shù)據(jù)中包括至少一個空間可變FLC值的校準應用到測量集中的 至少一個測量；以及耦合到用于執(zhí)行測量的裝置的收發(fā)器裝置，所述收發(fā)器將測量集發(fā)送 到BSA服務器。
[0016] 所揭示的實施例還涉及一種包括指令的計算機可讀媒體，在由處理器執(zhí)行時，所 述指令執(zhí)行方法中的步驟，其中所述步驟可包括：從第一多個移動站（MS)接收天線的多個 測量集，其中每一測量集與對應測量位置估計和測量位置不確定性估計相關聯(lián)；通過至少 部分基于與多個測量集的子集中每一測量集相關聯(lián)的對應測量位置估計和測量位置不確 定性估計而聚合所述子集與天線的所存儲的BSA數(shù)據(jù)來更新所存儲的基站年歷（BSA)數(shù) 據(jù)；以及獲得包括多個地圖層的至少一個地圖，其中每一地圖層使BSA中的位置與天線的 從更新的BSA數(shù)據(jù)導出的空間可變前向鏈路校準（FLC)值相關聯(lián)，其中每一空間可變FLC 值與更新的BSA數(shù)據(jù)中的對應位置相關聯(lián)。
[0017] 額外實施例涉及一種包括指令的計算機可讀媒體，在移動站（MS)上由移動站 (MS)上的處理器執(zhí)行時，所述指令可執(zhí)行方法中的步驟，其中所述步驟可包括：獲得包括 具有多個地圖層的地圖的位置輔助數(shù)據(jù)，其中每一地圖層使基站年歷（BSA)中的位置與天 線的空間可變前向鏈路校準（FLC)值相關聯(lián)；基于位置輔助數(shù)據(jù)執(zhí)行測量以獲得包括天線 的信號測量的測量集，其中將在位置輔助數(shù)據(jù)中包括至少一個空間可變FLC值的校準應用 到測量集中的至少一個測量；以及將測量集發(fā)送到BSA服務器。
[0018] 可由服務器（包含位置服務器）、移動站等中的一或多個使用LPP、LPPe或其它協(xié) 議執(zhí)行所揭示的方法。所揭示的實施例還涉及由處理器使用非暫時性計算機可讀媒體或計 算機可讀存儲器創(chuàng)建、存儲、存取、讀取或修改的軟件、固件及程序指令。
【附圖說明】
[0019] 圖1展示能夠提供位置服務到UE (包含位置輔助數(shù)據(jù)或位置信息的傳送）的系統(tǒng) 的架構。
[0020] 圖2展示說明能夠確定MS的位置的系統(tǒng)中一些實體的簡化框圖。
[0021] 圖3展示具有相對于天線的各種位置的估計FLC值的示范性地圖的視覺描述。
[0022] 圖4A展示城市環(huán)境的示范性地形地圖。
[0023] 圖4B展示圖4A中的網(wǎng)格圖像塊（tile) 410的地圖430,其可包含具有更精細位置 粒度的其它較低層級網(wǎng)格。
[0024] 圖4C展示圖4A中的網(wǎng)格圖像塊420內(nèi)一結構的室內(nèi)位置（針對當位置估計和/ 或初始測量指示MS可定位于所述結構內(nèi)時的情況）的地圖。
[0025] 圖5展示較大障礙的陰影中的MS，其中在長陰影區(qū)通過間接路徑接收信號。
[0026] 圖6展示較小障礙的陰影中的MS，其中在短陰影區(qū)中接收信號。
[0027] 圖7說明支持輔助數(shù)據(jù)從服務器到MS的傳送和位置相關信息從MS到服務器150 的傳送的示范性消息流程。
[0028] 圖8展示用于使用來自MS的眾包測量以符合所揭示實施例的方式聚合和/或擴 增BSA的例示性方法的流程圖。
[0029] 圖9展示用于使用粒子濾波器以符合所揭示實施例的方式估計MS的位置及位置 不確定性的方法的流程圖。
[0030] 圖10展示用于使用迭代濾波器以符合所揭示實施例的方式估計MS的位置及位置 不確定性的另一方法的流程圖。
[0031] 圖11展示說明經(jīng)啟用以支持位置確定的MS 120的某些示范性特征的示意框圖。
[0032] 圖12展示說明經(jīng)啟用以支持位置確定的如示范性服務器的設備的示意框圖。
[0033] 圖13展示用于使用來自MS的眾包測量以符合所揭示實施例的方式擴增BSA的示 范性方法的流程圖。
[0034] 圖14展示用于以符合所揭示實施例的方式獲得來自MS'的眾包測量的示范性方 法的流程圖。
【具體實施方式】
[0035] 術語"移動站（MS)"、"用戶設備（UE)"或"目標"在本文中可互換地使用并且可 指代一種裝置，例如蜂窩式或其它無線通信裝置、個人通信系統(tǒng)（PCS)裝置、個人導航裝置 (PND)、個人信息管理器（PM)、個人數(shù)字助理（PDA)、膝上型計算機或能夠接收無線通信和 /或?qū)Ш叫盘柕钠渌线m的移動裝置。術語還旨在包含例如通過短程無線、紅外、有線連接 或其它連接與個人導航裝置（PND)通信的裝置，不管在所述裝置或所述PND處是否發(fā)生衛(wèi) 星信號接收、輔助數(shù)據(jù)接收和/或位置相關的處理。MS可表示移動電話、記事本計算機或膝 上型計算機，或其可為本文中出于產(chǎn)生街道地圖和/或延遲和/或信號強度圖的目的收集 測量集的車輛。
[0036] 另外，術語MS、UE、"移動站"或"目標"旨在包含所有裝置，包含無線及有線通信裝 置、計算機、膝上型計算機等，其能夠例如通過因特網(wǎng)、Wi-Fi、蜂窩式無線網(wǎng)絡、DSL網(wǎng)絡、封 包電纜網(wǎng)絡或其它網(wǎng)絡，而不管所述裝置、服務器或與所述網(wǎng)絡相關聯(lián)的另一裝置處是否 發(fā)生衛(wèi)星信號接收、輔助數(shù)據(jù)接收和/或位置相關的處理。上述的任何可操作組合也被視 為"移動站"。
[0037] 圖1展示能夠提供位置服務到UE (包含位置輔助數(shù)據(jù)或位置信息的傳送）的系統(tǒng) 100的架構。如圖1中所示，MS 120可通過網(wǎng)絡130及統(tǒng)稱為天線140的基站天線140-1 至140-4與服務器150通信，所述天線可能與網(wǎng)絡130相關聯(lián)。在一些情況下，服務器150 可提供位置服務器、位置確定實體（PDE)或另一網(wǎng)絡實體中的一或多個的功能性。位置信 息的傳送可以適于MS 120及服務器150兩者的速率發(fā)生。
[0038] 在一些實施例中，系統(tǒng)100可使用如MS 120與服務器150之間的長期演進（LTE) 定位協(xié)議（LPP)或LPP擴展（LPPe)消息的消息。LPP協(xié)議為眾所周知的并且在來自被稱為 第三代合作伙伴計劃（3GPP)的組織的各種公開可用的技術指標中描述。LPPe已由開放移 動聯(lián)盟（OMA)定義并且可以與LPP組合使用以使得每一組合的LPP/LPPe消息將為包括嵌 入式LPPe消息的LPP消息。
[0039] 在一些實施例中，MS 120可接收并且測量來自基站天線140的信號，所述信號可 用于位置確定。天線140可形成無線通信網(wǎng)絡的部分，所述網(wǎng)絡可為無線廣域網(wǎng)（WWAN)、無 線局域網(wǎng)（WLAN)、無線個人局域網(wǎng)（WPAN)等。術語"網(wǎng)絡"及"系統(tǒng)"通常在本文中可互換 地使用。WWAN可為碼分多址（CDMA)網(wǎng)絡、時分多址（TDMA)網(wǎng)絡、頻分多址（FDMA)網(wǎng)絡、正 交頻分多址（OFDMA)網(wǎng)絡、單載波頻分多址（SC-FDMA)網(wǎng)絡、長期演進（LTE)、WiMax等等。
[0040] CDMA網(wǎng)絡可實施一或多種無線電接入技術（RAT)，例如，cdma2000、寬帶 CDMA(W-CDMA)等等。Cdma2000 包含 IS-95、IS-2000 和 IS-856 標準。TDMA 網(wǎng)絡可實施全 球移動通信系統(tǒng)（GSM)、數(shù)字高級移動電話系統(tǒng)（D-AMPS)或某種其它RAT。GSM、W-CDMA及 LTE描述于來自被稱為"第三代合作伙伴計劃"（3GPP)的組織的文獻中。Cdma2000描述于 來自名為"第三代合作伙伴計劃2"（3GPP2)的協(xié)會的文獻中。3GPP和3GPP2文獻是公眾 可獲得的。WLAN可為IEEE 802. 1 lx網(wǎng)絡，且WPAN可為藍牙網(wǎng)絡、IEEE 802. 15x或某種其 它類型的網(wǎng)絡。所述技術還可結合WWAN、WLAN及/或WPAN的任何組合來實施。舉例來說， 天線140及網(wǎng)絡130可形成例如演進UMTS陸地無線接入網(wǎng)（E-UTRAN) (LTE)網(wǎng)絡、W-CDMA UTRAN網(wǎng)絡、GSM/EDGE無線接入網(wǎng)（GERAN)、lxRTT網(wǎng)絡、演進數(shù)據(jù)優(yōu)化（EvDO)網(wǎng)絡、WiMax 網(wǎng)絡或WLAN的部分。
[0041] MS 120還可從統(tǒng)稱為SV 180的一或多個地球軌道宇宙飛船（SV) 180-1至180-4 接收信號，所述地球軌道宇宙飛船可為衛(wèi)星定位系統(tǒng)（SPS)的部分。例如，SV 180可在如美 國全球定位系統(tǒng)（GPS)、歐洲伽利略系統(tǒng)、俄羅斯Glonass系統(tǒng)或中國指南針系統(tǒng)的全球?qū)?航衛(wèi)星系統(tǒng)（GNSS)的群集中。根據(jù)某些方面，本文中所呈現(xiàn)的技術不限于SPS的全球系統(tǒng) (例如，GNSS)。舉例來說，本文中所提供的技術可應用于或以其它方式經(jīng)啟用以用于在各種 地區(qū)性系統(tǒng)中使用，例如，日本上方的準天頂衛(wèi)星系統(tǒng)（QZSS)、印度上方的印度地區(qū)性導航 衛(wèi)星系統(tǒng)（IRNSS)、和/或可與一或多個全球的及/或地區(qū)性導航衛(wèi)星系統(tǒng)相關聯(lián)或以其它 方式經(jīng)啟用以供一或多個全球的及/或地區(qū)性導航衛(wèi)星系統(tǒng)使用的各種擴增系統(tǒng)（例如， 基于衛(wèi)星的擴增系統(tǒng)（SBAS))。以實例說明而不是限制，SBAS可包含提供完整性信息、微分 校正等的擴增系統(tǒng)，例如廣域擴增系統(tǒng)（WAAS)、歐洲地球同步衛(wèi)星導航疊加服務（EGN0S)、 多功能衛(wèi)星擴增系統(tǒng)（MSAS)、GPS輔助地理擴增導航或GPS及地理擴增導航系統(tǒng)（GAGAN)， 及/或其類似者。因此，如本文所使用，SPS可包含一或多個全球及/或地區(qū)性導航衛(wèi)星系 統(tǒng)及/或擴增系統(tǒng)的任何組合，且SPS信號可包含SPS、類似SPS及/或與此類一或多個SPS 相關聯(lián)的其它信號。
[0042] 為簡單起見，圖1A中僅展示一個MS 120及服務器150。通常，系統(tǒng)100可包括具 有額外網(wǎng)絡130、LCS客戶端160、移動站120、服務器150、（基站）天線140及宇宙飛船 (SV)180的由145-k(0彡k彡N Mlls，其中NMlls為小區(qū)的數(shù)目）指定的多個小區(qū)。系統(tǒng)100 可進一步包括包含宏小區(qū)及毫微微小區(qū)的小區(qū)以符合本文所揭示的實施例的方式的混合。
[0043] MS 120可能能夠通過支持定位及位置服務的一或多個網(wǎng)絡130與服務器150無線 通信，所述服務可包含（但不限于）由0MA定義的安全用戶平面位置（SUPL)定位解決方案 及由適用于LTE服務網(wǎng)絡的3GPP定義的控制平面定位解決方案。舉例來說，可代表接入服 務器150 (其可提供與位置服務器相關聯(lián)的功能性）且發(fā)出對MS 120的位置的請求的LCS 客戶端160執(zhí)行位置服務（LCS)。接著服務器150可以MS 120的位置估計響應于LCS客 戶端160。LCS客戶端160還可被稱為SUPL代理，例如當服務器150及MS 120所使用的定 位解決方案為SUPL時。在一些實施例中，MS 120還可包含LCS客戶端或SUPL代理（圖1 中未展示），所述LCS客戶端或SUPL代理可發(fā)出對如MS 120內(nèi)的位置確定模塊（PDM)或 定位引擎（PE)的某一定位能力功能的位置請求且稍后接收回MS 120的位置估計。MS 120 內(nèi)的LCS客戶端或SUPL代理可針對MS 120的用戶執(zhí)行位置服務，例如提供導航方向或識 別MS 120附近的關注點。
[0044] 服務器150可呈SUPL定位平臺（SLP)、演進型服務移動定位中心（eSMLC)、服務移 動定位中心（SMLC)、網(wǎng)關移動定位中心（GMLC)、位置確定實體（PDE)、獨立SMLC(SAS)和/ 或類似者的形式。
[0045] 如圖1中所示，MS 120可通過網(wǎng)絡130及可與網(wǎng)絡130相關聯(lián)的天線140與服務 器150通信。MS 120可接收且測量來自天線140的信號，所述信號可用于位置確定。舉例 來說，為了促進位置確定，MS 120可接收及測量來自分別可與小區(qū)145-1、145-2、145-3及 145-4相關聯(lián)的一或多個天線140-1、140-2、140-3和/或140-4的信號。作為另一實例， MS 120可使用混合定位方案，其使用MS 120上的全球定位系統(tǒng)（GPS)接收器及基于AFLT 及GPS測量（例如，來自SV 180)計算其位置。在一些實施例中，來自GNSS的測量、地面測 量（例如AFLT、小區(qū)區(qū)段測量、WLAN測量、OTDOA)和/或傳感器測量（例如使用慣性傳感 器、攝像機或圖像傳感器、聲波傳感器等的測量）的組合可用于獲得位置估計。術語"測量 集"用于指在特定測量位置及時間點處由MS執(zhí)行的信號測量。進行的信號測量可關于位置 確定。進行的信號測量還可取決于系統(tǒng)100、MS的能力和/或可用于在特定位置/時間處 MS 120的測量的信號特征。通常，測量集可包括關于存儲在基站年歷（BSA)和/或用于位 置確定的一或多個信號特征的測量。
[0046] 在一些實施例中，獲得的位置估計可為粗略的和/或初始位置估計并且可以符合 所揭示實施例的方式經(jīng)改進。通常，由移動站進行的測量可與網(wǎng)絡相關的測量組合以增強 MS 120和/或天線140的計算位置的可用性及準確性。
[0047] 作為另一實例，在供WCDMA及LTE使用的基于OTDOA的定位中，MS 120可測量從 多個基站天線140接收的信號的時間差。因為天線140的位置已知，所以觀測到的時間差 可用于計算MS 120的位置。