專利名稱：用于確定gps地面混合定位系統(tǒng)代數(shù)解的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及到設(shè)備的定位，尤其涉及到基于從全球定位系統(tǒng)(GPS)衛(wèi)星和相關(guān)的定位系統(tǒng)提供的信息來確定設(shè)備位置的方法和裝置。
背景技術(shù)：
全球定位系統(tǒng)(GPS)和地面移動(dòng)通信中的最近發(fā)展使得有希望在功能上將GPS集成于諸如蜂窩網(wǎng)移動(dòng)站的移動(dòng)通信設(shè)備。通過使用網(wǎng)基方法或使用基于手機(jī)的方法能夠解決蜂窩網(wǎng)地理定位問題。
地面定位網(wǎng)基解決方案依靠發(fā)自移動(dòng)站并在多個(gè)固定基站上接收的信號(hào)。通過在基站上測(cè)量移動(dòng)站信號(hào)的到達(dá)時(shí)間(TOA)能夠?qū)崿F(xiàn)該方案。移動(dòng)站將落在由不同基站上的相同信號(hào)的到達(dá)時(shí)間差定義的雙曲線上。精確的位置估計(jì)取決于精確同步和信號(hào)結(jié)構(gòu)(帶寬等)。
基于GPS定位基于GPS定位依靠每12小時(shí)環(huán)繞地球一圈的24個(gè)衛(wèi)星的構(gòu)象(加上一個(gè)或多個(gè)繞軌道的多余衛(wèi)星)。這些衛(wèi)星在26,000km的高度上。每個(gè)衛(wèi)星發(fā)送兩種信號(hào)L1(1575.42MHz)和L2(1227.60MHz)。L1信號(hào)由兩種偽隨機(jī)噪聲(PN)碼調(diào)制—保護(hù)(P)碼和原始/采集(C/A)碼。L2信號(hào)僅載有P碼。每個(gè)衛(wèi)星傳送一種特殊的碼，以允許接收機(jī)識(shí)別信號(hào)。民用導(dǎo)航接收機(jī)僅使用L1頻率上的C/A碼。
GPS幕后的思想是使用空間的衛(wèi)星作為參考點(diǎn)來定位。通過精確地測(cè)量與三個(gè)衛(wèi)星的距離，接收機(jī)對(duì)在地球上的任何地方的位置“作三角測(cè)量”。接收機(jī)通過測(cè)量信號(hào)從衛(wèi)星到接收機(jī)傳播所需的時(shí)間來測(cè)量距離。然而，測(cè)量傳播時(shí)間中的問題是要確切地知道信號(hào)何時(shí)離開衛(wèi)星。為了實(shí)現(xiàn)該方法，所有的衛(wèi)星和接收機(jī)以這樣的方式即在確切相同的時(shí)間產(chǎn)生相同的碼來同步。因此，通過知道信號(hào)離開衛(wèi)星的時(shí)間以及基于其內(nèi)部時(shí)鐘觀察接收信號(hào)的時(shí)間，接收機(jī)能夠確定信號(hào)的傳播時(shí)間。如果接收機(jī)具有與GPS衛(wèi)星同步的精確時(shí)鐘，那么對(duì)于在三維空間中定位來說就，來自三個(gè)衛(wèi)星的三個(gè)測(cè)量值足夠了。每個(gè)偽距(PR)測(cè)量給出了以相應(yīng)衛(wèi)星為中心的球面上的位置。根據(jù)GPS總體規(guī)劃GPS衛(wèi)星放置在非常精確的軌道上。GPS接收機(jī)具有已存儲(chǔ)的指示在給定時(shí)間上衛(wèi)星在空中的位置的“天文年歷”。地面站連續(xù)不斷地監(jiān)測(cè)GPS衛(wèi)星來觀察它們?cè)谲壍乐械淖兓Ｒ坏y(cè)量了衛(wèi)星的位置，信息就被轉(zhuǎn)播回該衛(wèi)星并且該衛(wèi)星連同它的定時(shí)信息廣播這些誤差“星歷表”作為導(dǎo)航消息的一部分。
在GPS接收機(jī)中擁有精確時(shí)鐘是非常昂貴的。實(shí)際上，GPS接收機(jī)相對(duì)于其時(shí)鐘測(cè)量來自四個(gè)衛(wèi)星的到達(dá)時(shí)間差，然后同時(shí)解決用戶位置和相對(duì)于GPS時(shí)間的時(shí)鐘偏差。

圖1顯示了4個(gè)衛(wèi)星101、102、103、104以及GPS接收機(jī)105。測(cè)量來自四個(gè)衛(wèi)星的到達(dá)時(shí)間差涉及到求解如圖1所示的帶有四個(gè)未知數(shù)即給定的PR測(cè)量值和衛(wèi)星位置(衛(wèi)星數(shù)據(jù))的四個(gè)方程的系統(tǒng)。換句話說，由于接收機(jī)時(shí)鐘誤差，四個(gè)球面不會(huì)相交于單個(gè)點(diǎn)。接收機(jī)隨之調(diào)整自己的時(shí)鐘使得四個(gè)球面就相交于一點(diǎn)。
混合定位系統(tǒng)地面定位解決方案與GPS解決方案互相補(bǔ)充。例如，在鄉(xiāng)村和郊外地區(qū)不是許多基站都能聽到移動(dòng)站，但是GPS接收機(jī)能夠看見四個(gè)或更多的衛(wèi)星。相反地，在密集的城區(qū)和建筑物中，GPS接收機(jī)不能檢測(cè)到足夠的衛(wèi)星。然而，移動(dòng)站能夠看見兩個(gè)或更多基站?；旌辖鉀Q方案利用早已適用于移動(dòng)站和網(wǎng)絡(luò)的蜂窩網(wǎng)/PCS信息。組合GPS與地面測(cè)量在定位有效性中提供了實(shí)質(zhì)改進(jìn)?；旌隙ㄎ幌到y(tǒng)可以將來自地面網(wǎng)絡(luò)的往返延遲(RTD)和導(dǎo)頻相位測(cè)量與GPS測(cè)量結(jié)合混合方法結(jié)合GPS和網(wǎng)絡(luò)測(cè)量來計(jì)算移動(dòng)站的位置。移動(dòng)站收集來自GPS構(gòu)象和蜂窩網(wǎng)/PCS網(wǎng)絡(luò)的測(cè)量。這些測(cè)量融合在一起來產(chǎn)生移動(dòng)站位置的估計(jì)。
當(dāng)可利用足夠的GPS測(cè)量時(shí)，使用網(wǎng)絡(luò)測(cè)量就沒有必要了。然而，當(dāng)少于四個(gè)衛(wèi)星或在壞幾何結(jié)構(gòu)的情況下有四個(gè)或更多衛(wèi)星測(cè)量，就必需用網(wǎng)絡(luò)測(cè)量作為補(bǔ)充。用于獲得解答的測(cè)量值的最少數(shù)量等于未知數(shù)的數(shù)量。由于系統(tǒng)有四個(gè)未知數(shù)(三個(gè)坐標(biāo)和GPS接收機(jī)時(shí)間偏差)，那么獲得解答的測(cè)量值的最少數(shù)量為4。對(duì)于任何不可利用的衛(wèi)星測(cè)量，可以使用往返延遲(RTD)測(cè)量來確定離基站的距離。同樣可以使用RTD測(cè)量來提供時(shí)間輔助信息。此外可以使用其它信息，諸如PN偏移偽距(如果時(shí)間偏差與衛(wèi)星的相同)，PN偏移差異(如果時(shí)間偏差不同)以及高度輔助來提供輔助信息并且這樣就增加包括正被搜索的未知數(shù)(即x，y，z和時(shí)間偏移)的方程的數(shù)量。只要方程的總數(shù)量大于四，那么找到解答將變得可能。
往返延遲(RTD)基站中的每個(gè)扇區(qū)的前向鏈路上的導(dǎo)頻定時(shí)與GPS系統(tǒng)時(shí)間同步。移動(dòng)站時(shí)間參考是當(dāng)在移動(dòng)站的最早到達(dá)的將用于解調(diào)的可用多路徑分量的天線連接器上測(cè)量時(shí)的發(fā)生時(shí)間。移動(dòng)站時(shí)間參考作為反相信息量和接入信道的發(fā)送時(shí)間來使用。
圖2顯示了地面收發(fā)機(jī)站201和移動(dòng)站202。如圖2所示，移動(dòng)單元202使用從服務(wù)基站201接收到的時(shí)間參考作為自己的時(shí)間參考。考慮到自身的硬件和軟件延遲，并假設(shè)前向和反向鏈路在實(shí)質(zhì)上有相同的傳播延遲，移動(dòng)站發(fā)送其信號(hào)以至于該信號(hào)被服務(wù)基站201接收回總共延遲了2τ。通過在基站上將接收的來自移動(dòng)站202的信號(hào)在時(shí)間Tsys與參考信號(hào)相關(guān)來測(cè)量總延遲。測(cè)量的RTD相當(dāng)于移動(dòng)站202與基站201間的兩倍距離(在校準(zhǔn)基站端的硬件延遲之后)。
注意到同樣可以使用服務(wù)基站的PN的知識(shí)(由于以粗略終點(diǎn)角(AOA)測(cè)量分區(qū))來幫助解決不確定性。
導(dǎo)頻相位測(cè)量移動(dòng)站連續(xù)不斷地搜索有效和鄰近的導(dǎo)頻。在此過程中，它測(cè)量其接收的每個(gè)導(dǎo)頻的PN偏移。如果時(shí)間參考在PN偏移和衛(wèi)星測(cè)量上都相同，那么這些測(cè)量上的偏差(在相應(yīng)的天線連接器上測(cè)量)也將相同。這樣就可把它們看做偽距。
如果時(shí)間參考不同，那么我們可以簡(jiǎn)單地使用每個(gè)導(dǎo)頻和參考(最早到達(dá))導(dǎo)頻PN偏移間的差異。該導(dǎo)頻PN相位差異與來自兩個(gè)基站的兩個(gè)導(dǎo)頻的到達(dá)時(shí)間差(TDOA)相同。圖4顯示了這樣的兩個(gè)基站401和移動(dòng)站405。
注意到在大多數(shù)蜂窩網(wǎng)系統(tǒng)上，天線被劃分成扇形區(qū)并且每個(gè)PN與一個(gè)扇區(qū)相關(guān)聯(lián)而不是與基站相關(guān)聯(lián)。因此，除了TDOA信息之外，每個(gè)測(cè)量能提供一些用于解決不確定性的到達(dá)信息角(AOA)的標(biāo)準(zhǔn)。
高度輔助測(cè)量確定電話機(jī)在與哪個(gè)扇區(qū)通信總是可能的。這能夠在3至5千米范圍內(nèi)給出電話機(jī)的位置的估計(jì)。網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃常常基于所覆蓋區(qū)域的數(shù)字地圖。基于地面信息和扇區(qū)的知識(shí)，獲得用戶高度的較好估計(jì)總是可能的。
用三個(gè)衛(wèi)星進(jìn)行3-D定位圖3顯示了三個(gè)衛(wèi)星301、302、303，地面收發(fā)機(jī)站304以及移動(dòng)站305。如圖3所示，由于移動(dòng)站305從至少一個(gè)基站304接收CDMA信號(hào)，移動(dòng)站305將獲取系統(tǒng)時(shí)間。相對(duì)于服務(wù)基站304上的真實(shí)系統(tǒng)時(shí)間，其系統(tǒng)時(shí)間的感知被移動(dòng)站305與基站304之間的傳播延遲τ所延遲。一旦移動(dòng)站305試圖接入系統(tǒng)或處于業(yè)務(wù)信道上時(shí)，傳播延遲τ估計(jì)為 。該估計(jì)可用于調(diào)整移動(dòng)系統(tǒng)時(shí)間來符合“真實(shí)”GPS時(shí)間?，F(xiàn)在移動(dòng)站305中的移動(dòng)時(shí)鐘同步于GPS時(shí)間；因此僅僅需要來自三個(gè)衛(wèi)星301、302、303的三個(gè)測(cè)量。注意到多路徑效應(yīng)并不影響系統(tǒng)的性能，因?yàn)橐苿?dòng)系統(tǒng)時(shí)間偏移GPS時(shí)間τ而不管信號(hào)是采取直接路徑還是反射路徑。移動(dòng)站關(guān)于導(dǎo)頻相位偏移的測(cè)量可以代替基站30上的RTD測(cè)量來用于將所需衛(wèi)星的數(shù)量減少到3個(gè)。
用兩個(gè)衛(wèi)星進(jìn)行3-D定位如圖5所示，除了使用到服務(wù)基站的RTD用于定時(shí)之外，服務(wù)基站也可以用于測(cè)距。圖5顯示了兩個(gè)衛(wèi)星501、502，基站504以及移動(dòng)站505。到服務(wù)基站504的距離由R3＝Cτ給出，其中C是光速。多路徑效應(yīng)在這里將影響定位精確性。注意到在某個(gè)特定的幾何情況下，我們可以得到兩個(gè)不確定解。通過使用扇區(qū)化或前向鏈路信息能夠解決不確定性。例如，鄰近導(dǎo)頻的導(dǎo)頻PN相位差能夠用于解決所引起的不確定性。同樣，可以使用導(dǎo)頻相位測(cè)量替代RTD測(cè)量，或除了RTD測(cè)量之外，可以使用導(dǎo)頻相位測(cè)量。
用一個(gè)衛(wèi)星進(jìn)行3-D定位在這種情況下，所提出的方法需要來自蜂窩網(wǎng)/PCS網(wǎng)絡(luò)的輔助測(cè)量。該輔助測(cè)量可以是前向鏈路上的第2 RTD測(cè)量或?qū)ьl相位偏移。圖6顯示了衛(wèi)星601、兩個(gè)地面收發(fā)機(jī)604以及移動(dòng)站605。為了降低所計(jì)算的位置上的多路徑效應(yīng)的影響，移動(dòng)站605報(bào)告最早到達(dá)路徑的導(dǎo)頻相位。
當(dāng)組合不同類型的測(cè)量時(shí)，可以使用迭代解(如著名的基于梯度方法的“牛頓算法”)來確定解答(即所搜尋的設(shè)備的位置)。然而，在使用迭代解的某些情況下，可能存在兩個(gè)解?？赡艽嬖趦蓚€(gè)解是因?yàn)槭褂糜诘匠虦y(cè)量的二次性(即至少一個(gè)所需求解的未知數(shù)被提高到二次冪)?？赡艽嬖趦蓚€(gè)解造成了解答中的不確定性。這就是不清楚兩個(gè)解答中的哪一個(gè)代表所搜尋的位置。這將適用于所有類型的定位系統(tǒng)(除了AOA)包括全球定位系統(tǒng)(GPS)。
不確定性的存在取決于測(cè)量冗余的存在以及提供位置信息的衛(wèi)星和地面接收機(jī)站的相對(duì)位置。當(dāng)測(cè)量中無冗余時(shí)，總是存在不確定性。然而，當(dāng)存在冗余時(shí)，不確定性也總是存在，但是即使考慮到輔助測(cè)量，幾何形狀是這樣的以至于提供的信息量也是不夠的。然而，這些罕有發(fā)生。
一種迭代方法將收斂于其中一個(gè)解而不帶有任何另一個(gè)解的存在或位置的指示。該收斂的特殊解將僅僅取決于使用的初始條件。
在GPS的情況下，由于衛(wèi)星的距離，不確定解非常遠(yuǎn)離地球表面。因此如果給出接近地球表面的初始條件，迭代方法將收斂于一錯(cuò)誤的解是不可能的。然而，當(dāng)將衛(wèi)星測(cè)量與基站測(cè)量結(jié)合時(shí)，兩個(gè)不確定解將會(huì)互相接近是非?？赡艿摹＿@樣迭代方法將任意收斂到兩解之一，而不清楚地確定所收斂到的解是否是正確解或是否完全存在兩個(gè)解。
如果存在兩個(gè)解，可以進(jìn)行徹底搜索來識(shí)別兩個(gè)解。然而，如果僅存在一個(gè)解，就必需在確定僅存在一個(gè)解之前運(yùn)行幾次最小均方(LMS)迭代處理。
由Bancroft(“An Algebraic Solution of the GPS equations”IEEE 1984年1月8日發(fā)表)和Schipper(“Utilization of Exact Solution of thePseudo-range Equations”美國(guó)專利號(hào)5,914,686，1997年8月5號(hào)申請(qǐng))提出的代數(shù)方法都要求所有的測(cè)量有相同的時(shí)間偏差。這是在能與代數(shù)方法一起使用的測(cè)量類型的限制要求。因此，當(dāng)來自CDMA通信系統(tǒng)基站的測(cè)量作為信息源之一使用時(shí)，就使用PN相位測(cè)量來確定到基站的偽距。PN相位測(cè)量的使用要求GPS接收機(jī)不僅相對(duì)于時(shí)鐘頻率而且要相對(duì)于時(shí)鐘相位來與蜂窩網(wǎng)收發(fā)機(jī)同步。
如上所注意到，便于使用的另一測(cè)量是其位置正被搜索的設(shè)備與諸如蜂窩網(wǎng)通信基站的地面收發(fā)機(jī)站間的RTD的測(cè)量。然而，由于由RTD測(cè)量引起的距離測(cè)量中的時(shí)間偏差(為0)不同于與GPS測(cè)量相關(guān)的時(shí)間偏差，那么從RTD導(dǎo)出的距離測(cè)量就完全不能用于代數(shù)解答。為了使代數(shù)方法成為識(shí)別不確定解的最有用的方法，該方法應(yīng)該能夠利用可利用的所有測(cè)量。
因此描述一種更通用的方法和裝置用于和混合定位方程組一起使用的方法。
發(fā)明概述所揭示的方法和裝置用于混合定位系統(tǒng)。所揭示的方法和裝置組合來自全球定位系統(tǒng)(GPS)和地面收發(fā)機(jī)站的測(cè)量來計(jì)算設(shè)備的位置。從所揭示的裝置中輸出混合定位方程組的代數(shù)解。該方法和裝置使用非迭代方法確定設(shè)備的位置，而與使用傳統(tǒng)的最小均方方法相反。本發(fā)明的方法能夠用于在需要非迭代解答的情況下解答定位方程組。在某些情況下，定位方程組有兩個(gè)可能解。迭代方法將在其中一個(gè)解上收斂而沒有存在另一個(gè)不確定解的指示。而且，迭代方法可能在兩個(gè)不確定解中的錯(cuò)誤解上收斂。使用當(dāng)前揭示的方法和裝置產(chǎn)生兩個(gè)不確定解。然后迭代方法跟隨代數(shù)方法之后，使用代數(shù)方法的解作為設(shè)備位置的初始估計(jì)。然后，一種不同的處理將選擇正確的解答。這樣，代數(shù)方法能夠用于檢測(cè)有二義性解的存在以及用于找到兩個(gè)解。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到所揭示的方法和裝置在混合GPS和蜂窩網(wǎng)定位系統(tǒng)中描述。然而，所揭示的方法和裝置同樣地適用于任何組合衛(wèi)星和地面測(cè)量的定位系統(tǒng)，如集成的GPS和長(zhǎng)距離導(dǎo)航(LORAN)或其它這樣的地面系統(tǒng)。
通過連同附圖的較佳實(shí)施例的下述詳盡描述將更充分地理解本發(fā)明。
附圖簡(jiǎn)述圖1顯示了4個(gè)衛(wèi)星和1個(gè)GPS接收機(jī)；圖2顯示了地面收發(fā)機(jī)站和移動(dòng)站；圖3顯示了3個(gè)衛(wèi)星、1個(gè)地面收發(fā)機(jī)站以及1個(gè)移動(dòng)站；圖4顯示了2個(gè)這樣的基站和1個(gè)移動(dòng)站；圖5顯示了2個(gè)衛(wèi)星501、502，基站504以及移動(dòng)站505；圖6說明了衛(wèi)星601、兩個(gè)地面收發(fā)機(jī)604以及移動(dòng)站；以及圖7顯示了用于實(shí)現(xiàn)所揭示的方法和裝置的一示例設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
較佳實(shí)施例的詳細(xì)描述概述所揭示的方法和裝置是一種使用地面收發(fā)機(jī)站和衛(wèi)星(即混合定位系統(tǒng))在定位系統(tǒng)中給設(shè)備定位的系統(tǒng)。當(dāng)前揭示的方法和裝置在混合定位系統(tǒng)中是十分有用的，該系統(tǒng)中沒有足夠的衛(wèi)星測(cè)量來確定接收機(jī)的位置或者通過使用衛(wèi)星和諸如蜂窩網(wǎng)通信系統(tǒng)的基站的地面收發(fā)機(jī)站的組合能確定更精確的位置。
根據(jù)所揭示的方法和裝置，使用“代數(shù)的”方法而不用迭代來確定是否存在兩個(gè)解以及兩個(gè)解的值。因此，使用代數(shù)的方法最好用于獲得兩個(gè)不確定解。所揭示的方法和裝置對(duì)導(dǎo)航方程組提供了代數(shù)(即非迭代的，近似的)解。導(dǎo)航方程組對(duì)以下每一點(diǎn)包括一個(gè)方程(1)有高度輔助信息確定的設(shè)備的高度；(2)衛(wèi)星測(cè)量；(3)定時(shí)輔助信息(即接收機(jī)時(shí)鐘偏差的估計(jì))；以及(4)地面測(cè)量。所揭示的方法和裝置能夠用于在需要非迭代解答的場(chǎng)合求解導(dǎo)航方程組。
這里提出的近似方法依靠使用戶位置的初始估計(jì)周圍的衛(wèi)星和高度輔助測(cè)量線性化。使衛(wèi)星和高度輔助測(cè)量線性化意味著移出平方項(xiàng)(也就是被提升到兩次冪)。在所揭示的方法和裝置的一個(gè)實(shí)施例中，通過使用指示用戶正與已分區(qū)的地面收發(fā)機(jī)站的哪個(gè)扇區(qū)進(jìn)行通信的信息(相當(dāng)于用于E911相位1的信息)，來獲得用戶位置的初始估計(jì)。作為備擇，通過任何其它用于估計(jì)所討論的位置(如先前位置確定、通過其它定位技術(shù)獲得的信息等)的方法能夠確定初始位置。在所揭示的方法和裝置的另一個(gè)實(shí)施例中，初始估計(jì)或者是服務(wù)扇區(qū)的中心或者是服務(wù)基站本身。因此，應(yīng)該理解到通過使用關(guān)于服務(wù)扇區(qū)和/或服務(wù)基站的位置的信息或任何其它可以提供所搜尋的位置的合理估計(jì)的信息，能夠做出此估計(jì)。
基于服務(wù)基站的位置的初始估計(jì)精確到10-15km的范圍內(nèi)。需要通過使衛(wèi)星和高度輔助測(cè)量線性化做出的近似方法，因?yàn)槿绻惶嵘蕉蝺绲奈粗獢?shù)(即二次階的未知數(shù))能夠組合在一起以形成單變量，只能應(yīng)用代數(shù)位置確定方法。該變量在每個(gè)導(dǎo)航方程中必需以相同的方式定義。由于這四方程的每個(gè)方程的形式的差異，在提出上述四種類型的導(dǎo)航方程的情況下，這是不可能的。使衛(wèi)星和高度輔助測(cè)量線性化減少了二次階未知數(shù)的數(shù)量并且這樣允許將二次階未知數(shù)組合在一起并定義為一個(gè)具有在每個(gè)導(dǎo)航方程中一致定義的二次變量。
如果解答之一離開參考點(diǎn)大于15km，那么此解就不精確。然而，由于我們已經(jīng)預(yù)定了解應(yīng)該在離參考點(diǎn)15km范圍之內(nèi)，這樣的非精確解不是所要的解。在不能預(yù)定參考點(diǎn)位于用戶的15km范圍之內(nèi)的情況下(即在各單元分布半徑大于15km的系統(tǒng)中，如在澳大利亞)，如果高度信息沒有被平面波近似法近似，那么就能提高近似的精確性。
因此，如果線性化高度信息，那么只要二義性解的一個(gè)解在參考點(diǎn)中心的10-15km范圍內(nèi)，就能夠解決不確定性。如果兩個(gè)解都在參考點(diǎn)的15km范圍內(nèi)，那么對(duì)于兩個(gè)解來說，近似都是有效的。因此，兩個(gè)解的估計(jì)是精確的并且一個(gè)解的選擇不會(huì)優(yōu)先于另一個(gè)解。因此，必需使用其它條件來從錯(cuò)誤的解答中區(qū)分所需要的解。
一旦確定了近似解，可以使用近似解作為初始條件來確定更精確的迭代解。使用來自該近似解作為移動(dòng)站位置的初始估計(jì)的解，使能迅速收斂到一個(gè)沒有因?yàn)榻贫氲恼`差的解。
能夠使用一些標(biāo)準(zhǔn)來識(shí)別正確的解答，其包括但不局限于(1)扇區(qū)角開口(即扇區(qū)的角度大小)和方向，(2)相對(duì)于預(yù)期單元大小的到服務(wù)基站的距離，(3)在存在冗余的情況下的兩個(gè)解的相對(duì)LMS代價(jià)，(4)接收的信號(hào)功率以及(5)可供網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的覆蓋區(qū)域圖。覆蓋區(qū)域圖將構(gòu)成最佳準(zhǔn)則。
雖然此文檔中的方法的描述使用混合GPS和蜂窩網(wǎng)定位系統(tǒng)作為例子，但它能夠容易地適用到任何組合衛(wèi)星和地面測(cè)量的定位系統(tǒng)，如集成GPS和LORAN。
存在不同類型的地面測(cè)量。這些類型可以被處理成屬于三種類別之一距離、偽距或距離差異。此外，時(shí)鐘偏差和/或高度的估計(jì)是可利用的。下述的代數(shù)方法和裝置可以處理任何下述衛(wèi)星和基站測(cè)量的組合。
1.作為具有相同偏差的偽距的地面測(cè)量和衛(wèi)星測(cè)量(有或沒有平面波近似)。
2.作為距離差異的地面測(cè)量以及作為偽距的衛(wèi)星測(cè)量(使用平面波近似)。
3.作為距離的地面測(cè)量以及作為偽距的衛(wèi)星測(cè)量(使用平面波近似)。這對(duì)應(yīng)于偽隨機(jī)噪聲(PN)偏移差異(與衛(wèi)星相比的不同偏差)與RTD都可利用的情況。然后使用距離測(cè)量將所有的距離差異折合到距離中。
對(duì)于這些測(cè)量組合的任何一個(gè)來說，都可以加入·時(shí)鐘偏差估計(jì)·高度輔助(將地面近似成平面)本文檔中描述的技術(shù)可以擴(kuò)展到其它類型的測(cè)量。
定義在此部分中，定義了貫穿本文檔剩余部分所使用的符號(hào)。下標(biāo)“s”用于表示衛(wèi)星測(cè)量和衛(wèi)星位置。下標(biāo)“b”用于表示基站測(cè)量和基站位置。符號(hào)r、ρ、δ用于分別代表距離、偽距和距離差異。實(shí)體的坐標(biāo)被表示成xent＝[xentyentzent]。系統(tǒng)未知數(shù)表示成u＝[x b]T＝[x y z b]T。變量b代表衛(wèi)星測(cè)量時(shí)間偏差。在可以假設(shè)偏差對(duì)于各衛(wèi)星測(cè)量是相同的情況下，字母“b”同樣用于基站測(cè)量。傳統(tǒng)的符號(hào)和傳統(tǒng)的定義用于矢量的模|x‾i|=xi2+yi2+zi2]]>以及兩個(gè)矢量的點(diǎn)積<xi，xj>＝xixj+yiyj+zizj。
在導(dǎo)航方程的處理中所作的近似認(rèn)為接收機(jī)位置的估計(jì)是可利用的，其可精確到10-15km的范圍內(nèi)。一般來說，有最早到達(dá)電話機(jī)的時(shí)間的扇區(qū)將被稱為服務(wù)扇區(qū)。參考點(diǎn)是服務(wù)扇區(qū)覆蓋區(qū)域的中心。注意到如果扇區(qū)的大小大于10-15km，那么就必需執(zhí)行所揭示方法的迭代，其中根據(jù)結(jié)果來更新參考點(diǎn)。然而，一般而言這不是必需的。
高度輔助移動(dòng)站的高度估計(jì)可以從地面信息、先前位置解答或其它來源或測(cè)量中得到。如果移動(dòng)站位置xm＝[xmymzm]在以地球?yàn)橹行牡牡厍蚬潭?ECEF)坐標(biāo)中定義，高度的估計(jì)就是|xm|的估計(jì)。為了在代數(shù)解中包括高度輔助，我們必須以線性方程表示高度輔助方程，使得不會(huì)制約選擇代數(shù)方法二次項(xiàng)。這可以通過旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)架來實(shí)現(xiàn)，這樣高度估計(jì)就變成了方程組中的未知數(shù)的線性組合(在旋轉(zhuǎn)參考點(diǎn)的確定半徑范圍內(nèi))。
我們旋轉(zhuǎn)ECEF坐標(biāo)架以至Z軸穿過選作移動(dòng)站的位置的初始估計(jì)的點(diǎn)。在使用諸如蜂窩網(wǎng)基站和GPS衛(wèi)星的地面收發(fā)機(jī)站的混合定位系統(tǒng)的情況下，該初始估計(jì)可能是所選基站的覆蓋區(qū)域中的一點(diǎn)。如果基站測(cè)量是偽距或距離，那么服務(wù)扇區(qū)的中心就能作為初始估計(jì)使用。如果基站測(cè)量是距離差異，那么服務(wù)基站(距離差異參考)將必須用作初始估計(jì)。這是由于在距離差異測(cè)量的情況中的方法所強(qiáng)加的約束。
如果移動(dòng)站位置的初始估計(jì)接近移動(dòng)站的真實(shí)位置，那么移動(dòng)站高度的估計(jì)就是新的已旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)架中的移動(dòng)站的Z坐標(biāo)的估計(jì)。顯然，通過將高度估計(jì)轉(zhuǎn)換成移動(dòng)站的X坐標(biāo)或Y坐標(biāo)(而不是Z坐標(biāo)，如上所述)，可以實(shí)現(xiàn)線性化。旋轉(zhuǎn)矩陣T如下計(jì)算
如果r0＝[x0y0z0]代表對(duì)于移動(dòng)站位置的初始估計(jì)的ECEF坐標(biāo)，那么這些坐標(biāo)就可以如下地轉(zhuǎn)換成球面坐標(biāo)系。如果θ，和r是球面坐標(biāo)架中的坐標(biāo)，那么r=x02+y02+z02---(3)]]>旋轉(zhuǎn)矩陣可以表示成球面坐標(biāo)的函數(shù)T=cos(θ)cos(φ)cos(θ)sin(φ)-sin(θ)-sin(φ)cos(φ)0sin(θ)cos(φ)sin(θ)sin(φ)cos(θ)---(4)]]>使用旋轉(zhuǎn)矩陣T在旋轉(zhuǎn)后的坐標(biāo)系中計(jì)算所有衛(wèi)星和基站的新的坐標(biāo)。
siT＝T·(si-r0)(5)si代表ECEF坐標(biāo)中的衛(wèi)星i的坐標(biāo)，siT代表在旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)系中的衛(wèi)星i的坐標(biāo)。因此，方程(5)代表由衛(wèi)星在ECEF中的坐標(biāo)計(jì)算出來的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的衛(wèi)星i的坐標(biāo)。這樣就對(duì)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的移動(dòng)站的Z坐標(biāo)提供了估計(jì)。就可以通過在方程組中加入一新的線性方程， 來簡(jiǎn)單地考慮Z坐標(biāo)的估計(jì)。本方法的一個(gè)目標(biāo)是借助于λ來定義方程組。方程6a提供了一種用線性變量λ表示所搜尋的位置的方法。選擇變量AA，la以及ca調(diào)整等式。
AAu＝laλ+ca(6a)在方程6b中，AA等于一維矩陣
，λ等于包括四個(gè)未知數(shù)x，y，z和b的一維矩陣，la等于0以及ca等于 AAu‾=Iaλ+ca⇔0010xyzb=0·λ+z^---(6b)]]>可以從下文看出，方程6b的形式使得將高度信息與已知其它信息(如衛(wèi)星測(cè)量和基站測(cè)量)組合在一起更容易了。
衛(wèi)星測(cè)量假設(shè)[xmymzm]是其位置正被搜尋的移動(dòng)站的位置，并假設(shè)[xsiysizsi]是衛(wèi)星Si的位置。假設(shè)b是接收機(jī)時(shí)鐘偏差。因此，對(duì)于每個(gè)衛(wèi)星的偽距測(cè)量ρi，其中i＝1，...，n，可以表示成ρsi=(xsi-xm)2+(ysi-ym)2+(zsi-zm)2+b,i=1,...,n---(7)]]>因?yàn)樾l(wèi)星遠(yuǎn)離地球，使用平面波近似是合理的。平面波近似假定在衛(wèi)星的一定距離內(nèi)衛(wèi)星測(cè)量表面是平面而不是球面。
定義從衛(wèi)星到參考點(diǎn)的視線矢量v‾si=x‾r-x‾si|x‾r-x‾si|]]>。衛(wèi)星測(cè)量方程就可以寫成<x-xsi，vsi>+b＝ρsi(8a)可以認(rèn)識(shí)到從方程8a中得到方程8b。
<x，vsi>+b＝ρsi+<xsi，vsi> (8b)方程組能寫成下述形式，表示每組衛(wèi)星測(cè)量與搜尋的位置的關(guān)系A(chǔ)su＝cs(9a)對(duì)多個(gè)衛(wèi)星s1到sn每一個(gè)，將方程8b寫成方程9a的形式，結(jié)果產(chǎn)生 定時(shí)輔助在參考基站上做出的RTD測(cè)量能夠用于估計(jì)移動(dòng)站時(shí)鐘中的偏差。通過測(cè)量信號(hào)從基站傳送到到達(dá)移動(dòng)站然后由移動(dòng)站轉(zhuǎn)發(fā)并由基站接收所需的時(shí)間量(假設(shè)移動(dòng)站進(jìn)行同步轉(zhuǎn)發(fā)(即發(fā)送的和接收的信號(hào)是同步的))來做出RTD測(cè)量。如果假設(shè)傳播時(shí)間在兩個(gè)方向上都相等，那么信號(hào)從基站傳送到移動(dòng)站所需時(shí)間量就可從RTD測(cè)量的一半確定。因此，由于移動(dòng)站時(shí)鐘以信號(hào)經(jīng)過基站和移動(dòng)站間的距離所需的時(shí)間量偏移基站時(shí)鐘，就能確定移動(dòng)站相對(duì)于基站的時(shí)鐘偏差。值得注意的是移動(dòng)站時(shí)鐘用作測(cè)量GPS偽距的參考。因此b^=RTD2---(10)]]>其中 是用于進(jìn)行GPS偽距測(cè)量的時(shí)間參考中的偏差b的估計(jì)值。從諸如先前導(dǎo)航解的其它資源或測(cè)量中同樣可以獲得時(shí)鐘偏差的估計(jì)?？梢院?jiǎn)單地通過在方程組所使用的形式表示一新的線性方程， 來考慮該估計(jì)值。這里，ATu‾=ltλ+ct⇔0001xyzb=0×λ+b^---(11)]]>地面測(cè)量和系統(tǒng)分辨力可以以三種方式處理地面測(cè)量1.地面?zhèn)尉?.地面距離3.地面到達(dá)時(shí)間差地面測(cè)量作為偽距由移動(dòng)站做出的導(dǎo)頻相位測(cè)量可以作為偽距。在同時(shí)使用GPS和LORAN的系統(tǒng)中，LORAN測(cè)量可以作為偽距。如果地面測(cè)量被作為偽距，它們就可以表示成ρbi＝|x-xbi|+bt(12)其中bt是每個(gè)測(cè)量上的偏差。
對(duì)每一個(gè)測(cè)量，我們進(jìn)行如下處理。首先從兩邊同時(shí)減去bt。然后方程的兩邊同時(shí)平方，結(jié)果形成(ρbi-bt)2＝|x-xbi|2(13a)接著兩邊展開，結(jié)果形成ρbi2-2ρbibt+bt2＝|x|2-2<x，xbi>+|xbi|2(13b)接著，所有二次項(xiàng)集中到方程的右端2<x，xbi>-2ρbibt＝|x|2-bt2+|xbi|2-ρbi2(13c)定義二次變量λ＝|x|2-bt2，方程(13c)就可以寫成2<x，xbi>-2ρbibt＝λ+|xbi|2-ρbi2(14)我們可以為每個(gè)基站進(jìn)行方程(13)和(14)中的偽距測(cè)量運(yùn)算。因此，對(duì)于多種基站的方程組，可以以所需的形式表示b1到bn 如方程(6)(9)和(11)定義的高度輔助、衛(wèi)星和時(shí)間偏差測(cè)量方程可以此時(shí)加入方程組。注意到在這種情況下，沒有必要使用平面波近似用于衛(wèi)星測(cè)量，因?yàn)椴还茉鯓佣雾?xiàng)都相同。因此，這里應(yīng)用于基站測(cè)量的相同操作同樣能夠?qū)πl(wèi)星測(cè)量進(jìn)行。
這些方程組可以連接起來以獲得單獨(dú)的方程組Au‾=l‾λ+c‾=ASABATAAu‾=0‾l‾b00λ+c‾sc‾bctca---(16)]]>假設(shè)B是A的廣義逆矩陣(注意到在這種情況下的協(xié)方差矩陣不同于測(cè)量的協(xié)方差矩陣)，那么u＝B×(lλ+c)＝B×lλ+B×c＝pλ+q (17)我們定義一對(duì)矢量d和e，代表矢量p和q的x，y和z分量，如下所示 并且定義一對(duì)標(biāo)量f和g，代表矢量p和q的偏移b，如下 因此，我們可以看出x＝dλ+e (18c)|x|2＝|dλ+e|2(18d)28b λλ＝|x|2-bt2＝|dλ+e|2-(fλ+g)2＝(19a)|d|2λ2+2<d，e>λ+|e|2-(f2λ2+2fgλ+g2)然后，我們把所有與λ2有關(guān)的項(xiàng)集中在一起，把所有與λ有關(guān)的項(xiàng)集中在一起以及把所有與λ無關(guān)的項(xiàng)集中在一起，放到方程左端。
(|d|2-f2)λ2+(2<d，e>-2fg-1)λ+|e|2-g2＝0 (19b)方程19b是λ的一個(gè)二次方程，有以下解λ1=-(2<d‾,e‾>-2fg-1)+(2<d‾,e‾>-2fg-1)2-4(|d‾|2-f2)(|e‾|2-g2)2(|d‾|2-f2)---(20)]]>λ2=-(2<d‾,e‾>-2fg-1)-(2<d‾,e‾>-2fg-1)2-4(|d‾|2-f2)(|e‾|2-g2)2(|d‾|2-f2)]]>通過將這兩個(gè)值作為λ的函數(shù)代入系統(tǒng)變量的定義中，我們可以找到對(duì)應(yīng)于這兩個(gè)λ值的解u1＝pλ1+q(21)u2＝pλ2+q為了判別正確的解，我們將這兩個(gè)解代回方程組來尋找產(chǎn)生很小偏差的解。如果兩個(gè)解都產(chǎn)生很小偏差，那么系統(tǒng)就有兩個(gè)不確定解。
地面測(cè)量作為距離基站進(jìn)行的RTD測(cè)量可以用于估計(jì)移動(dòng)站和基站間的距離。參考基站上作出的RTD測(cè)量可以作為距離測(cè)量。參考基站上作出的RTD測(cè)量可以與移動(dòng)站的來自參考基站和其它基站的導(dǎo)頻信號(hào)的到達(dá)時(shí)間差的測(cè)量結(jié)合，以獲得到其它基站的距離。
注意到在這種情況下，我們不需要使用上述對(duì)高度輔助的近似方法。
如果地面測(cè)量作為距離，那么它們可以以下述形式表示rbi＝|x-xbi|(22)對(duì)于每個(gè)測(cè)量，我們可以進(jìn)行下面的操作rbi2＝|x-xbi|2(23a)方程右端的項(xiàng)就可以展開為rbi2＝|x|2-2<x，xbi>+|xbi|2(23b)然后二次項(xiàng)就單獨(dú)集中于方程的右端2<x，xbi>＝|x|2+|xbi|2-rbi2(23c)定義二次變量λ＝|x|2。方程(23c)就可以表示成
2<x，xbi>＝λ+|xbi|2-rbi2(24)我們可以為所有的距離測(cè)量進(jìn)行方程(23)和(24)的操作。方程組就可以隨即寫成 如方程(6)(9)和(11)分別定義的高度輔助、衛(wèi)星和時(shí)間偏差測(cè)量方程可以此時(shí)加入方程組。這些方程組可以連接起來以獲得單獨(dú)的一組方程Au‾=l‾λ+c‾=ASABATAAu‾=0‾l‾b00λ+c‾sc‾bctca---(26)]]>假設(shè)B是A的廣義逆矩陣(注意到在這種情況下的協(xié)方差矩陣不同于測(cè)量的協(xié)方差矩陣)，那么u＝B×(lλ+c)＝B×lλ+B×c＝pλ+q (27)我們定義一對(duì)矢量d和e，代表矢量p和q的x，y和z分量，如下所示 并且定義一對(duì)標(biāo)量f和g，代表矢量p和q的偏移b分量，如下 因此，我們可以看出x＝dλ+e (28c)|x|2＝|dλ+e|2(28d)因此λ|x|2＝|dλ+e|2＝|d|2λ2+2<d，e>λ+|e|2(29a)方程29a的兩端同時(shí)減去λ，等式就設(shè)置成0|d|2λ2+(2<d，e>-1)λ+|e|2＝0 (29b)
方程29b是一個(gè)二次方程，有以下解λ1=-(2<d‾,e‾>-1)+(2<d‾,e‾>-1)2-4|d‾|2|e‾|22|d‾|2---(30)]]>λ2=-(2<d‾,e‾>-1)-(2<d‾,e‾>-1)2-4|d‾|2|e‾|22|d‾|2]]>通過將這兩個(gè)值作為λ的函數(shù)代入系統(tǒng)變量，我們可以找到對(duì)應(yīng)于這兩個(gè)λ值的解u1＝pλ1+q(31)u2＝pλ2+q為了判別正確的解，我們將這兩個(gè)解代回方程組來尋找產(chǎn)生很小偏差的解。如果兩個(gè)解都產(chǎn)生很小偏差，那么系統(tǒng)就有兩個(gè)不確定解。
基站測(cè)量作為距離差異移動(dòng)站測(cè)量來自不同基站的導(dǎo)頻信號(hào)的到達(dá)時(shí)間差。這些測(cè)量可以作為距離差異。在同時(shí)使用GPS和LORAN的系統(tǒng)中，LORAN測(cè)量可以作為距離差異。我們假設(shè)，不失一般性，其中一個(gè)基站(稱為b0)是對(duì)所有距離差測(cè)量的參考并且該基站是坐標(biāo)架的原點(diǎn)。因此，距離差異測(cè)量可以如下表示δbi＝|x-xbi|-|x| (32)對(duì)于每一個(gè)測(cè)量，我們進(jìn)行下述操作(δbi+|x|)2＝|x-xbi|2(33a)方程兩端分別展開δbi2+2δbi|x|+|x|2＝|x|2-2<x，xbi>+|xbi|2(33b)然后二次項(xiàng)集中于方程的右端2<x，xbi>＝-2δbi|x|+|xbi|2-δbi2(33c)定義變量λ＝|x|。方程(33c)就可以寫成2<x，xbi>＝-2δbiλ+|xbi|2-δbi2(34)我們可以在所有的距離差異測(cè)量上進(jìn)行方程(33)和(34)的操作。方程組就可以隨即寫成 如方程(6) (9)和(11)定義的高度輔助、衛(wèi)星和時(shí)間偏差測(cè)量方程可以此時(shí)加入方程組。這些方程組可以連接起來以獲得單獨(dú)的一組方程Au‾=l‾λ+c‾=ASABATAAu‾=0‾l‾b00λ+c‾sc‾bctca---(36)]]>假設(shè)B是A的廣義逆矩陣(注意到在這種情況下的協(xié)方差矩陣不同于測(cè)量的協(xié)方差矩陣)，那么u＝B×(lλ+c)＝B×lλ+B×c＝pλ+q(37)在這一點(diǎn)上，我們定義兩個(gè)新的矢量d和e以及兩個(gè)新的標(biāo)量f和g 以及 p(1)p(2)p(3)是矢量p的x，y和z分量。
q(1)q(2)q(3) 是矢量q的x，y和z分量。
p(4)是矢量p的b分量。
q(4)是矢量q的b分量。
這就允許將x，y和z分量與b分量分開處理。
如果我們將方程38代入方程37，我們得到u＝pλ+q＝dλ+e+fλ+g應(yīng)該看到x＝dλ+e因此，方程組變量x，y和z可以作為λ的函數(shù)表示如下λ＝|x|λ2＝|x|2＝|dλ+e|2＝|d|2λ2+2<d，e>λ+|e|2(39a)兩端同時(shí)減去λ，方程39a就設(shè)置成等于0(|d|2-1)λ2+2<d，e>λ+|e|2＝0(39b)方程39b是一個(gè)λ的二次方程，有以下解λ1=-2<d‾,e‾>+(2<d‾,e‾>)2-4(|d‾|2-1)|e‾|22(|d‾|2-1)---(40)]]>λ2=-2<d‾,e‾>-(2<d‾,e‾>)2-4(|d‾|2-1)|e‾|22(|d‾|2-1)]]>通過將這兩個(gè)值作為λ的函數(shù)代入系統(tǒng)變量，我們可以找到對(duì)應(yīng)于這兩個(gè)λ值的解u1＝pλ1+q(41)u2＝pλ2+q不確定性分辨力即使在冗余的情況下，二次系統(tǒng)的代數(shù)解常產(chǎn)生兩個(gè)解答。根據(jù)已揭示的方法和裝置的實(shí)施例，為了分辨正確的解，我們將這兩個(gè)解代回方程組來尋找產(chǎn)生小偏差的解。如果兩解都產(chǎn)生小偏差，系統(tǒng)就有兩個(gè)不確定解。正確的解就是符合與基站測(cè)量相關(guān)的扇區(qū)信息的解。作為備擇，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到任何用于確定所搜尋位置的初始估計(jì)的方法同樣可以用于幫助解決不確定性(即選擇兩解之一)。例如，與其位置正被搜尋的設(shè)備通信的扇區(qū)可以除去其中一解，作為備擇，也可以使用服務(wù)基站的位置、由設(shè)備中的高度傳感器確定的設(shè)備的高度或任何其它可用于限定其中一解更可能是正確解的可能性的信息。如上面所闡述的，能夠使用一些準(zhǔn)則來解決不確定性，其包括但不局限于(1)扇區(qū)角開口(即扇區(qū)的角度大小)和方向，(2)相對(duì)于預(yù)期單元大小的到服務(wù)基站的距離，(3)在存在冗余的情況下的兩個(gè)解的相對(duì)LMS代價(jià)，(4)接收的信號(hào)功率以及(5)可供網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的覆蓋區(qū)域圖。
圖7顯示了用于實(shí)現(xiàn)所揭示的方法和裝置的設(shè)備700的結(jié)構(gòu)。如圖7所示，設(shè)備700包括天線702、收發(fā)機(jī)704以及處理器706。天線從每個(gè)信號(hào)源接收信號(hào)，如衛(wèi)星和地面收發(fā)機(jī)站。信號(hào)從天線702耦合至收發(fā)機(jī)704。然后收發(fā)機(jī)以本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員眾所周知的方式處理信號(hào)。收發(fā)機(jī)可以是模擬通信收發(fā)機(jī)、數(shù)字通信收發(fā)機(jī)、GPS定位收發(fā)機(jī)、Loran收發(fā)機(jī)或這些或其它類型的收發(fā)機(jī)的任何組合。處理后的信號(hào)然后耦合至處理器706。處理器706可以是任何類型的能夠完成上述功能的計(jì)算設(shè)備，包括帶有存儲(chǔ)器的通用微處理器、帶有存儲(chǔ)器的專用微處理器、專用集成電路(ASIC)(或ASIC的一部分)、包括分立元件的專用電路、狀態(tài)機(jī)或任何通用計(jì)算機(jī)，包括微型計(jì)算機(jī)、臺(tái)式計(jì)算機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)或大型計(jì)算機(jī)。處理器706輸出設(shè)備700的位置信息。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到處理器700完成的處理功能可以分布到幾個(gè)部件，它們可以或可以不位于相同的物理位置。例如，對(duì)于信息來說由設(shè)備收集并發(fā)送到外部設(shè)備是很通常的，外部設(shè)備如進(jìn)行一些所需的計(jì)算和處理的位置確定裝置(PDE)。
應(yīng)該注意的是，上述的較佳實(shí)施例以例子的形式例舉，并且本發(fā)明的全部范圍僅由權(quán)利要求所限定。例如，當(dāng)某應(yīng)用注意到使用上述幾個(gè)例子中的通信基站時(shí)，地面收發(fā)機(jī)站可以是任何能夠提供適應(yīng)當(dāng)前方法和裝置的用于定位的信號(hào)的站。同樣地，上述許多例子中提到的衛(wèi)星是GPS衛(wèi)星。盡管如此，我們將認(rèn)識(shí)到這些衛(wèi)星可以是任何提供上述能夠給出用于定位的定位信息的輔助信號(hào)的系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種用于確定設(shè)備位置的方法，其特征在于包括以下步驟a)接收關(guān)于搜尋確定的特定位置的距離信息、偽距信息以及到達(dá)信息差異；b)使用平面波近似來去除與偽距信息相關(guān)的未知數(shù)二次項(xiàng)；c)用二次變量代替距離信息中的未知數(shù)二次項(xiàng)；d)以其中一個(gè)發(fā)送點(diǎn)為坐標(biāo)架原點(diǎn)來構(gòu)造坐標(biāo)架；e)借助新構(gòu)造的坐標(biāo)架表示到達(dá)信息的距離差異；f)用二次變量代替未知位置的坐標(biāo)，這樣以與用于表示偽距信息和距離信息的形式相同的形式為到達(dá)信息差設(shè)置方程；g)將距離、偽距、到達(dá)信息差異方程連接成單獨(dú)一組方程；h)以二次變量的函數(shù)形式表示未知量；以及i)求出二次變量，并確定所搜尋位置的兩個(gè)解。
全文摘要
用于混合定位系統(tǒng)的方法和裝置。該方法和裝置組合來自全球定位系統(tǒng)(GPS)和地面收發(fā)機(jī)站的測(cè)量來計(jì)算設(shè)備的位置。從該方法和裝置中輸出混合定位系統(tǒng)方程的代數(shù)解。與使用常規(guī)迭代的最小均方方法對(duì)照，該方法和裝置使用非迭代方法來確定設(shè)備的位置。在希望非迭代解的情況中，能使用本發(fā)明的方法解出定位系統(tǒng)方程組。在某些場(chǎng)合下，定位系統(tǒng)方程有兩個(gè)可能解。迭代方法會(huì)收斂于其中一個(gè)解而沒有任何關(guān)于存在另一二義性解的指示。而且，迭代方法可能收斂于兩個(gè)不確定解中的錯(cuò)誤解。使用這里揭示的方法和裝置產(chǎn)生兩個(gè)不確定解。所揭示的方法將繼之以迭代方法，對(duì)于迭代方法，使用代數(shù)方法的解作為設(shè)備位置的初始估計(jì)。一不同處理能夠選擇正確的解。這樣，可以使用該代數(shù)方法來檢測(cè)不確定解的存在并找出兩個(gè)解。
文檔編號(hào)H04Q7/34GK1433519SQ00818807
公開日2003年7月30日 申請(qǐng)日期2000年12月7日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月10日
發(fā)明者I·J·費(fèi)南德茲-科巴頓, A·H·瓦雅諾斯, P·A·阿加西, S·S·索利曼 申請(qǐng)人:高通股份有限公司