用于在定位系统中协助定位的系统和方法

摘要

本发明提供了一种具有改进的卫星定位能力的蜂窝电话或者其他通信设备。定位参考点和选择性不确定度范围可以用作辅助信息，用于植入到全球定位计算中。在实施例中，定位参考点可以表示服务于通信设备的蜂窝服务站点或者其他网络服务站点的位置。在实施例中，选择性不确定度可以选自多个可能的不确定度中，并且可以表示从通信设备到定位参考点的近似距离。在其他实施例中，选择性不确定度可以表示网络服务区域中的可能位置的范围。

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，更具体地，涉及用于在组合通信/定位设备中协助位置计算的技术，该组合通信/定位设备诸如配备有GPS或者其他定位服务的蜂窝电话或者其他通信设备。

背景技术

现在，某些蜂窝电话以及其他的通信设备具有确定其位置的能力。已经提出了数个关于这些位置敏感型通信设备的应用。所提出的关于该技术的应用包括改良的紧急响应、特定区域广告、汽车或者其他快速跟踪或者贵重物品跟踪、以及其他应用。

许多配备有定位技术的通信设备使用卫星定位系统，诸如全球定位卫星(GPS)系统。这些卫星定位系统典型地通过接收来自数个卫星的同步无线电信号而工作。然后，典型地，一个或者多个相关器将检查关于一个或者多个识别码的存在的信号。在被称为黄金码(Goldcode)的GPS的情况中，这些识别码包括伪随机数。典型地，每个黄金码对应于卫星网络中的一颗卫星，并且用于唯一地识别该卫星。在无线电信号中检测黄金码的存在验证了接收信号事实上是卫星信号，并且指出了哪个卫星进行传输。此获取信号，验证信号有效性和确定哪个卫星广播该信号的处理被称为信号采集。

一旦采集了一个或者多个卫星信号，则卫星定位系统将典型地进行动态调节，诸如，调节本地定时参照物，以便于维持高的相关信号。该处理被称为跟踪。

每个卫星信号包括关于发送信号的时刻的信息，其被称为星历数据，以及关于卫星位置的信息。由这些数据，卫星定位系统能够计算其离开每颗卫星的距离。然后该卫星定位系统使用某种形式的三角测量确定其自身位置。

传统地，信号采集、跟踪和位置计算的处理可能是十分冗长的，常常需要数分钟。该冗长的处理时间是不理想的，并且对于诸如紧急响应的应用，可能是不可接受的。数种技术可以用于蜂窝电话和其他通信设备中，以减少处理时间。通常，还向卫星接收机电路提供除了卫星星历数据以外的信息。该数据，其被称为辅助信息，提供可用于加速或改良跟踪卫星定位信号的接收机的定位能力的实际或近似信息。

许多用于改善通信设备中的卫星定位系统的性能的技术减小了所需用于完成信号采集阶段的时间。例如，通信设备可以使用包含卫星在给定时刻的位置估值的历书。了解位置的近似位置允许通信设备更加快速地确定来自卫星或者其他资源的信号输出的位置。而且，历书中的卫星位置数据可用于计算或者估计卫星信号的多普勒频移。了解信号的多普勒频移允许通信设备更加快速地锁定卫星信号的频率，减小采集阶段的持续时间。因此，卫星的近似位置或者信号的近似多普勒频移可由卫星定位电路用作辅助信息。历书可以存储在通信设备自身中，或者历书可以存储在远端位置，诸如蜂窝处理中心或者其他位置。如果历书存储在远端位置，则该历书中包含的信息，或者使用该历书中包含的信息而进行的计算的结果，可以经由无线链路或者其他链路发送到通信设备。

其他用于改善通信设备中的卫星定位系统性能的技术减少用于由卫星星历数据计算位置的处理时间。例如，三角测量算法或者其他位置计算可被植入指出近似位置的辅助信息或者可能位置的范围，以便于加速计算或者获取更加准确的结果。在某些通信设备中，近似位置或者可能位置的范围可以预先编程到设备中；例如，在给定地理区域中制造的设备可被编程为，作为默认情况，卫星定位系统将在该区域中开始搜索其位置。

在其他的设备中，三角测量算法可被植入移动设备的最近的已知位置。其他的设备可以使用关于通信网络的位置信息植入到三角测量算法中。例如，服务区域中可注册到蜂窝基站的蜂窝电话可以使用服务区域或者小区发射塔的近似位置作为三角测量算法或者其他位置计算中的估计起始点。

尽管这些和其他技术可以减少所需用于获取位置数据的时间并提高数据的准确性，但是仍理想的是，进一步加速处理。某些应用中，尽可能快速地获取位置数据是至关紧要的，对于这些应用，需要另外的用于减少处理时间的技术。还存在其他的问题。

发明内容

克服了本领域中的这些和其他问题的本发明涉及用于加速定位系统计算的系统和方法，其中参考点和选择性不确定度用作辅助信息，用于植入到三角测量或者其他定位算法中。在本发明的实施例中，混合通信设备，诸如配备有GPS或者其他定位服务的蜂窝电话手机或者其他设备，可以检测小区服务基站或者其他网络服务站点，作为用于位置计算的初始参考点。在实施例中，由特定网络基站服务的区域可被细分为较小的离散区域，诸如同心带的范围或者其他细分区域。根据本发明的一个方面，通信设备可以使用这些较小的区域或者区段中的一个，用以量化离开估计位置的距离中的估计不确定度。然后，嵌入的GPS或者其他接收机可以使用来自参照物的此不确定度，用以诸如通过调节相关器带宽或者其他资源，用于更加有效的采集和跟踪，改良结果位置计算。

附图说明

本发明将通过参考附图进行描述，在附图中同样的元件由同样的数字表示，其中：

图1说明了根据本发明的通信结构。

图2是示出了根据本发明的选择性位置区段的表格。

图3是示出了用于确定通信设备位置的方法的流程图。

图4是示出了用于根据本发明设定选择性不确定度的方法的流程图。

图5是说明了根据本发明的通信设备的框图。

图6是说明了根据本发明用于协助远程通信设备中的卫星定位系统的系统框图。

图7是示出了根据本发明用于协助远端设备中的卫星定位系统的方法的流程图。

具体实施方式

图1说明了根据本发明实施例的通信结构，其中定位参考点和选择性位置区段可用于更加准确地定义混合通信设备110的初始位置估值中的不确定度。通信设备110可以包含通信收发信机，诸如蜂窝电话、双向寻呼机、双向无线电装置、网络个人数字助理或其他通信平台；以及定位接收机，诸如GPS接收机或其他卫星定位接收机或者其他定位接收机。然后，检测到的不确定度可用于植入到GPS或者其他位置计算中，以获得较好的采集、跟踪时间以及其他性能参数。通信设备110可以在服务区域120中操作，并且可以注册到网络服务站点130或者与之通信。网络服务站点130可以是或者可以包括小区基站或其他网络服务站，其固定的地理位置是已知的，例如，如存储在网络服务站点130等中的纬度和经度数据所定义的。因此，在实施例中，网络服务站点130可以用作定位参考点140。

多个选择性位置区段150～154可以与服务区域120相关联。如所说明的，选择性位置区段150～154可以包括或者包含同心环，并且定位参考点140可以位于这些环的中心。在实施例中，该选择性位置区段可以是或者可以包括除环形以外的其他形状。依赖于实现方案，选择性位置区段可以重叠，可以共用公共边界，或者可以相互包纳。

在实施例中，在较大的区域120中，每个选择性位置区段可以包含相对较小的区域。在其他实施例中，每个选择性位置区段可以包括离开诸如定位参考点140的固定点的实际距离、近似距离、或者距离范围。在其他实施例中，每个选择性位置区段可以是或者可以包括，可用于较精确地确定位置的数据或者软件变量。在实施例中，选择性位置区段150～154的并集可以覆盖服务区域120。

当通信设备110进入网络服务区域120中时，其可以注册到网络服务站点130并与之通信。在实施例中，可以在通信设备110和网络服务站点130之间交换信息，用以确定通信设备110位于哪个选择性位置区段150～154中。例如，关于由通信设备110传输到服务基站130的信号的信号强度、时间延迟或者到达时刻，可用于确定通信设备最可能位于哪个选择性位置区段150～154中。

这样，在实施例中，网络服务站点130可以使用时间前置的概念，以确保由该基站服务的通信操作可以以一致的方式执行。由于网络服务站点130的服务区域120可以是相对大的，因此依赖于离开网络服务站点130的距离，在一个或多个通信设备110和网络服务站点130之间传递的信号可能稍有延迟。为了确保来自一个或多个设备的接收信号对于GSM、CDMA、TDMA或其他系统中的适当的时隙是同步的，网络服务站点130可以在存储缓冲器中调节或者前置由来自远距离设备的信号占用的时隙，等等。随着从手机到基站发射塔或其他设备的距离的增加，信号强度下降并且时间延迟增加。因此，网络服务站点130可以基于进入信号的信号强度或者时间延迟执行计算，以确定其离开基站发射塔或其他设备的距离。然后，网络服务站点130可以基于信号强度、时间延迟或者其他参数，使信号前置一定数目的时隙。例如，由摩托罗拉公司开发的商用iDEN^TM网络可以使用16个各62.5毫秒的时间前置增量。其他的间隔和计算也是可行的，在该示例中，来自网络服务站点130附近设备的较强的信号可以前置0个增量，来自稍远位置的稍弱的信号可以前置1个增量，或者前置62.5毫秒，等等。

用于维持接收信号中的顺序的时间前置时隙可以形象化为一系列的同心环，并且例如，从内到外被标注为0～n-1。位于特定的环或者时间前置段中的有效设备可以具有被前置了相应数目的时间增量的信号表述。在本发明的实施例中，这些时间前置段可用于表示选择性位置区段。在图2中，选择性位置区段150～154可以对应网络使用的时间前置段或者与之相关。其他设置也是可行的。

多个选择性位置区段150～154中的每个选择性位置区段可以通过由时间前置信息计算的近似距离或范围描述。可替换地，每个位置区段可以通过数学表达式描述，可以使用识别数字描述，可以参照定位参考点140描述，或者可以通过其他方式描述。

选择性位置区段150～154可用于确定通信设备110的初始位置估值中的不确定度。在实施例中，定位参考点140可以用作设备110的位置的初始估值。可以使用关于选择性位置区段150～154的信息计算该估值中的不确定度。例如，设备可以位于特定的位置区段152中，并且位置区段152可以是由定位参考点140、内径r1 160和外径r2 170描述的环。在该示例中，设备110可被假定位于点140，其具有r1～r2的不确定度。相似的技术可用于定义位于另一选择性位置区段中的设备的位置不确定度，不论该区段是环形的还是其他的形状。

在本发明的实施例中，可以使用多个位置不确定度，并且可以使用定位参考点140以及选自多个位置不确定度的一个选择性位置不确定度描述通信设备110的估计位置。在实施例中，这些选择性位置不确定度可以结合选择性位置区段使用，作为选择性位置区段的可替换表述，或者替换选择性位置区段。

一旦通过具体的选择性不确定度了解了设备的位置，则该设备或者网络服务站点可以使用该信息在定位处理中进行调节。例如，通信设备110，或者在实施例中的网络服务站点130，可以调节某些处理参数，诸如，基于设备位置中的不确定度，增加或者减少分配给搜索特定黄金码或其他信号的相关器的带宽。这导致了GPS或者其他定位接收机中的灵敏度的相应增加或减少，由此，当通信设备110的位置中存在相当大的不确定度时，可以使用更大的灵敏度，反之，当存在相当小的不确定度时，可以要求较小的灵敏度。

图2是示出了根据本发明的一个方面的选择性位置区段的表格。在该示例中，选择性位置区段作为时间前置段实现；存在16个段，编号为0～15，并且时间前置增量为62.5毫秒。然而，对于本领域技术人员将显而易见的是，其他的实现方案也是可行的。在该示例中，第一列示出了关于每个时间段的索引，而第二列示出了相应的时间前置量。第三列示出了时间前置段的内径，而第四列示出了时间前置段的外径。

当选择性位置区段刚好对应于时间前置段时，第三列中的内径和第四列中的外径可用于描述位置区段。在该情况中，两个半径和定位参考点可以作为辅助信息传递到三角测量算法或者其他的位置计算，并且卫星定位系统将搜索特定时间前置段中的位置方位。这可以有利地减少所需用于确定位置的时间。

在可替换的实施例中，选择性位置区段可以同时间前置段相关，但是可能不能准确地同时间前置段对应。例如，在本发明的某些实施例中，选择性位置区段可以被选择为稍有重叠。在这些实施例中，选择性位置区段的内径可以小于相应的时间前置段的内径，并且其外径将是较大的。在其他的实施例中，选择性位置区段可以被选为同心环，并且外径将足够用于描述选择性位置区段。

图3是示出了用于确定通信设备位置的方法的流程图。该处理开始于步骤310，此时发出定位请求。在步骤320中，可以获得卫星星历数据。可以使用上文讨论的技术或者使用其他本领域中已知的技术获得这些数据。在步骤330中，获得了定位参考点。例如，可以在无线通信链路或者其他通信链路上获得该参考点。

在步骤340中，可以获得选择性位置区段。典型地，该选择性位置区段表示确信通信设备位于其中的区域，或者离开定位参考点的近似距离或者距离范围。例如，可以在无线链路或者其他链路上获得该选择性位置区段。可替换地，在无线链路或者其他链路上还可以获得其他信息，并且该信息可以用于计算选择性位置区段。在其他实施例中，可以改变获取卫星星历数据、定位参考点数据和选择性位置区段数据的顺序，或者可以同时获取这些数据。依赖于实现方案，除了选择性位置区段数据以外，或者作为其替换，可以使用选择性不确定度数据。

在步骤350中，执行位置计算。在实施例中，位置计算可以是三角测量计算或者另外的计算。在位置计算中可以使用在步骤320中获取的卫星星历数据、在步骤330中获取的定位参考点和在步骤340中获取的选择性位置区段数据。

图4是示出了用于根据本发明设定选择性不确定度的方法的流程图。该处理开始于步骤410中，此时已请求了定位。一旦请求了定位，则可以在步骤420中获取时间前置数据。该时间前置数据可以是，对应于时间前置段的识别编号、对应于时间前置的持续时间的信息、对应于距离或者距离范围的信息、或者任何其他的可用于确定初始位置估值的不确定度的信息。

在步骤430中，依赖于实现方案，可以计算离开初始位置估值的最大手机距离。在实施例中，可以计算离开位置估值的最小手机距离。在某些实施例中，必要的信息可能是已知的，计算430未发生。

在步骤440中，可以依赖于时间前置数据或者计算430的结果，针对预定值设定位置不确定度。在步骤450中，定位请求可以发送到GPS子系统。

图5说明了根据本发明的通信设备500。通信设备500可以是或者可以包括蜂窝电话、双向寻呼机、航海无线电装置、个人数字助理或者其他通信设备。通信设备500还可以包括卫星定位系统510，其可用于计算设备的位置。设备500可以进一步包含表示定位参考点的数据520和表示选择性位置区段的数据530。这些数据可以，例如，作为软件变量实现或者以其他方式实现。当请求定位时，可以经由无线通信链路或者其他通信链路计算、取得、接收定位参考数据520和选择性位置区段数据520，或者另外进行获取。可以设置表示这些数据的变量，或者该信息可以另外存储在系统中。然后，这些数据可以传递到卫星定位系统510或者由其访问。然后，卫星定位系统510可以使用这些数据520和530，作为针对三角测量计算或者其他位置计算的辅助信息。

图6说明了根据本发明用于协助远程通信设备中的卫星定位系统的系统600。在实施例中，该系统可以是或者可以包括网络服务站点，诸如小区基站或者其他网络服务站。系统600可以进一步包括收发信机610或者用于同远程通信设备(未示出)通信的其他系统。典型地，系统600将与位于给定物理区域620中的远端设备通信。

系统600可以包含表示定位参考点的数据630。典型地，由数据630表示的定位参考点将是系统600的物理位置601。

系统600可以进一步包含表示多个选择性位置区段的多个数据641～644。典型地，多个选择性位置区段中的每个选择性位置区段表示区域620的一部分。在实施例中，多个数据641～644中的选择性位置区段可被选择为，选择性位置区段的并集覆盖了区域620。

当请求通信设备的位置时，系统600可以将定位参考点630传递到该设备。系统600可以进一步确定通信设备位于哪个选择性位置区段中。然后，系统600可以经由通信系统610将多个数据641～644中的相应的数据传递到该设备。可替换地，系统600可以基于相应的数据进行计算，并且将结果传递到通信系统610。计算结果可以是，例如，时间前置索引、时间前置、近似位置、位置范围、位置不确定度或者其他信息。

图7是示出了根据本发明实施例、用于协助远端设备中的卫星定位系统的方法的流程图。该方法可以开始于步骤710，此时请求定位。在步骤720中，可以自多个选择性位置区段选出一个选择性位置区段。在步骤730中，该选择性位置区段和定位参考点可以传递到远端设备。

前文有关根据本发明用于协助卫星定位系统进行定位的系统和方法的描述是说明性的，并且本领域的技术人员将想到设置和实现上的变化。例如，尽管本发明通常被描述为，包含相对少量的离散选择性位置区段，但是在实施例中，可以增加选择性位置区段的数目，或者使之是连续增加的。相似地，尽管选择性位置区段被描述为，对应于固定的环或者其他区域，但是在实施例中，选择性位置区段可以随时间变化。选择性位置区段还可以随着手机位置或者随着来自手机的信号的变化而改变。

同样地，应当注意，本发明可以在其中进行操作的通信设备和相应的网络可以是或者可以包括蜂窝电话，但是也可以包括其他的通信平台，诸如公共服务、航海无线电链路或者其他无线电链路、网络无线通信设备，诸如802.11a、802.11b、802.11g或其他短途或者长途电话或者其他单元、或者其他通信设备等。此外，尽管本发明通常被描述为，定位接收机集成到蜂窝手机或者其他通信设备中，但是在实施例中，同样地或者可替换地，蜂窝基站或者其他网络服务站点可以配备有定位接收机设备，并且本发明可以是或可以包括，或者可以部分地或另行地在网络服务站点中工作。

而且，尽管某些计算被说明性地描述为，发生在网络结构的某些部分中，但是在实施例中，依赖于实现方案，计算可以分布到整体网络的一个或者多个不同的部分中，或者可以合并为整体网络的一个或者多个部分。例如，尽管选择性不确定度通常被描述为，在基站或者其他网络服务站点130中产生并且传递到通信设备110以植入该设备中的本地定位，但是在实施例中，位置计算也可以在网络服务站点130或者其他位置执行或者部分地执行，并且传递到通信设备110或者其他位置。

而且，本发明通常被描述为，基于离开一个网络服务站点的距离，寻找选择性位置区段。因此，如此描述的选择性位置区段和选择性不确定度不是定向的，而是仅考虑了离开固定位置的距离。然而，在实施例中，上文所述的技术可以由多个网络服务站点结合检测使用。如果两个或者更多的网络服务站点被用于获得选择性位置区段，则该选择性位置区段可以是定向的，这是因为其可以表示服务站点之间的一个或者多个特定的交叉区域。因此，基于来自两个或者更多的网络服务站点而计算的选择性不确定度同样可以是定向的。

因此，本发明的范围仅由权利要求书限定。

权利要求书

(按照条约第19条的修改)

1.一种用于确定通信设备位置的系统，该系统包括：

第一数据，其表示相对于定位参考点的至少一个选择性不确定度，并且其中，所述至少一个选择性不确定度至少部分基于关于与网络服务站点通信的通信设备的时间前置值；和

定位接收机，该定位接收机使用第一数据协助通信设备的定位。

2.权利要求1的系统，其中，所述至少一个选择性不确定度至少部分基于接收自通信设备的信号强度。

3.权利要求1的系统，其中，所述通信设备包括蜂窝电话、双向寻呼机、个人数字助理和双向无线电装置中的至少一个。

4.权利要求1的系统，其中，所述至少一个选择性不确定度表示由网络服务站点服务的区域的一部分。

5.权利要求1的系统，其中，所述网络服务站点包括无线网络服务站点。

6.权利要求5的系统，其中，所述无线网络服务站点包括蜂窝基站。

7.权利要求1的系统，其中，所述至少一个选择性不确定度表示从通信设备到定位参考点的近似距离。

8.权利要求1的系统，其中，所述至少一个选择性不确定度包括多个选择性不确定度。

9.权利要求8的系统，其中，每个选择性不确定度表示离开定位参考点的距离的近似范围。

10.权利要求8的系统，其中，每个选择性不确定度表示由网络服务站点服务的区域的一部分。

11.权利要求8的系统，其中，所述选择性不确定度的并集包括由网络服务站点服务的物理区域。

12.权利要求1的系统，其中，所述定位接收机包括卫星定位接收机。

13.权利要求12的系统，其中，所述卫星定位接收机至少使用第一数据调整接收机参数以协助定位。

14.权利要求13的系统，其中，所述调整的接收机参数至少包括对卫星定位接收机中的相关器带宽的调节。

15.一种用于确定通信设备位置的方法，包括：

接收第一数据，所述第一数据表示相对于定位参考点的至少一个选择性不确定度，并且其中，所述至少一个选择性不确定度至少部分基于关于与网络服务站点通信的通信设备的时间前置值；和

至少部分基于第一数据，确定通信设备的位置。

16.权利要求15的方法，进一步包括，至少部分基于接收自通信设备的信号强度，产生该至少一个选择性不确定度。

17.权利要求15的方法，其中，所述通信设备包括蜂窝电话、双向寻呼机、个人数字助理和双向无线电装置中的至少一个。

18.权利要求15的方法，其中，所述至少一个选择性不确定度表示由网络服务站点服务的区域的一部分。

19.权利要求15的方法，其中，所述网络服务站点包括无线网络服务站点。

20.权利要求19的方法，其中，所述无线网络服务站点包括蜂窝基站。

21.权利要求15的方法，其中，所述至少一个选择性不确定度表示从通信设备到定位参考点的近似距离。

22.权利要求15的方法，其中，所述至少一个选择性不确定度包括多个选择性不确定度。

23.权利要求22的方法，其中，每个选择性不确定度表示离开定位参考点的距离的近似范围。

24.权利要求22的方法，其中，每个选择性不确定度表示由网络服务站点服务的区域的一部分。

25.权利要求22的方法，其中，所述选择性不确定度的并集包括由网络服务站点服务的物理区域。

26.权利要求15的方法，其中，所述通信设备包括定位接收机。

27.权利要求26的方法，其中，所述定位接收机包括卫星定位接收机。

28.权利要求27的方法，进一步包括，至少基于第一数据调整卫星接收机中的参数以协助定位。

29.权利要求28的方法，其中，调整卫星接收机中的参数的步骤至少包括，调节卫星定位接收机中的相关器带宽。

30.一种用于确定通信设备位置的系统，该系统包括：

处理装置，该处理装置至少产生第一数据，所述第一数据表示相对于定位参考点的至少一个选择性不确定度，并且其中，所述至少一个选择性不确定度至少部分基于关于与网络服务站点通信的通信设备的时间前置值；和

定位接收机装置，该定位接收机装置用于至少使用第一数据确定通信设备的位置。

31.权利要求30的系统，其中，所述至少一个选择性不确定度至少部分基于接收自通信设备的信号强度。

32.权利要求30的系统，其中，所述定位接收机包括卫星定位接收机。

33.权利要求32的系统，其中，所述卫星定位接收机使用第一数据调整接收机参数以协助定位。

34.权利要求33的系统，其中，所述调整的接收机参数至少包括对卫星定位接收机中的相关器带宽的调节。

35.一种用于协助确定通信设备位置的基站系统，该系统包括：

处理器，该处理器产生第一数据，，所述第一数据表示通信设备位置相对于定位参考点的至少一个选择性不确定度，并且其中，所述至少一个选择性不确定度至少部分基于关于与网络服务站点通信的通信设备的时间前置值；和

发射机，其被设置用于同通信设备通信，第一数据被用于协助确定通信设备的位置。

36.权利要求35的系统，其中，所述至少一个选择性不确定度至少部分基于由基站系统接收自通信设备的信号的信号强度。

37.权利要求35的系统，其中，所述定位参考点表示基站系统的物理位置。

38.权利要求35的系统，其中，所述通信设备包括蜂窝电话、双向寻呼机、个人数字助理和双向无线电装置中的至少一个。