使用运动传感器的基于无线的定位调整

摘要

给出了使用运动传感器来调整移动站的无线推导出的位置的装置和方法。一种方法包括基于无线信号测量来估计移动站的位置以及使用相对运动传感器来测量该移动站的移动。该方法还包括基于测得的移动来检测移动站的位移，确定该位移低于阈值，并且随后使用来自相对运动传感器的信息来调整移动站的估计位置。一种装置包括无线收发机、相对运动传感器、耦合至该无线收发机和该相对运动传感器的处理器、以及耦合至该处理器的存储器。该存储器存储用于使处理器执行使用运动传感器来调整无线推导出的位置的方法的可执行指令和数据。

说明书

根据35U.S.C.§119的优先权要求

本专利申请要求2008年11月21日提交且已被转让给本申请受让人并因而被明确援引纳入于此的题为“Accelerometer-based Calibration of Processing Delay for Positioning(对定位处理延迟的基于加速度计的校准)”的临时申请No.61/116,969的优先权。

对共同待审的专利申请的参引

本专利申请涉及以下共同待审的美国专利申请：

Aggarwal等的与本申请同时提交的、代理人案卷号为No.090215、已转让给本申请受让人、并被明确援引纳入于此的“BEACON SECTORING FOR POSITION DETERMINATION(用于位置确定的信标扇区化)”。

Aggarwal等的与本申请同时提交的、代理人案卷号为No.090334、已转让给本申请受让人、并被明确援引纳入于此的“WIRELESS POSITION DETERMINATION USING ADJUSTED ROUND TRIP TIME MEASUREMENTS(使用经调整的往返时间测量的无线位置确定)”。

Aggarwal等的与本申请同时提交的、代理人案卷号为No.090505、已转让给本申请受让人、并被明确援引纳入于此的“NETWORK CENTRIC DETERMINATION OF NODE PROCESSING DELAY(节点处理延迟的网络中心确定)”。

公开领域

本公开的方面一般涉及无线通信系统，尤其涉及使用相对运动传感器来改善移动设备的位置确定的方法和装置。

背景

移动通信网络正处在供应越来越尖端的与移动设备的运动和/或定位感测相关联的能力的过程中。诸如举例而言与个人生产力、合作式通信、社会网络化和/或数据获取有关的那些新型软件应用可利用运动和/或位置传感器来向消费者提供新的特征和服务。不仅如此，当移动设备向紧急服务——诸如美国的911呼叫——拨打呼叫时，各种管辖权的一些规章要求可能需要网络运营商报告移动设备的位置。

按常规，此类运动和/或位置确定能力是使用数字蜂窝定位技术和/或卫星定位系统(SPS)两者来提供的。补充地，随着微型化运动传感器(例如，简单的开关、加速度计、角度传感器、等等)日益盛行，此类板载器件可被用来提供相对位置、速度、加速度和/或取向信息。

在常规的数字蜂窝网络中，定位能力能由各种时间和/或相位测量技术来提供。例如，在CDMA网络中，所使用的一种位置确定办法是高级前向链路三边测量法(AFLT)。使用AFLT，移动设备就可从对发射自多个基站的导频信号的相位测量来计算出自己的位置。

对AFLT的改进已通过利用混合定位技术来实现，其中移动站可采用卫星定位系统(SPS)接收机。该SPS接收机可提供独立于从由基站发射的信号推导出的信息的位置信息。不仅如此，位置准确性还能通过使用常规技术来组合从SPS和AFLT系统两者推导出的测量来提高。

然而，基于由SPS和/或蜂窝基站提供的信号的常规定位技术在移动设备正工作在建筑物内和/或城市环境内时可能会遇到困难。在此类境况中，信号反射和折射、多径、和/或信号衰减会显著降低位置准确性并可能会使“锁定时间”减缓到长到难以接受的时段。这些缺点可通过令移动设备利用来自诸如举例而言的WiFi(例如，801.11x标准)之类的其他现有无线网络的信号来推导位置信息的方式加以克服。在其他现有无线网络中所使用的常规位置确定技术可利用从这些网络内所利用的信号推导的往返时间(RTT)测量。

利用RTT测量技术来准确地确定位置通常涉及要知晓由无线信号在其传播通过构成网络的各种设备时所招致的时延。此类延迟可能由于例如多径和/或信号干扰故而是空间变化的。不仅如此，此类处理延迟可能基于网络设备的类型和/或网络设备的当前组网负载随时间推移而变化。在实践中，当采用常规的RTT定位技术时，估计处理延迟时间可能涉及无线接入点中的硬件改变、和/或耗时的部署前指纹特征标记和/或对操作环境的校准。

相应地，当使用RTT技术进行位置确定时，可能希望利用板载的相对运动传感器来辅助进行处理延迟的估计。此类技术可用高成本效率的方式来改善移动设备的定位准确性和性能。

概述

本发明的示例性实施例针对使用相对运动传感器来调整移动设备的基于无线的位置的系统和方法。一个实施例可包括基于无线信号测量来估计移动站的位置以及使用相对运动传感器来测量移动站的移动。该实施例还可包括基于测得的移动来检测移动站的位移，确定该位移低于阈值，并且随后使用来自相对运动传感器的信息来调整移动站的估计位置。

在另一实施例中，给出了一种使用相对运动传感器来调整移动站的基于无线的位置的装置。该实施例可包括无线收发机、相对运动传感器、耦合至该无线收发机和该相对运动传感器的处理器、以及耦合至该处理器的存储器。该存储器存储用于使处理器基于由无线收发机接收到的无线信号测量来估计移动站的位置、基于由相对运动传感器提供的信息来确定移动站正在移动、基于由相对运动传感器提供的信息来演算移动站的位移、确定该位移低于阈值、以及使用来自相对运动传感器的信息来调整移动站的估计位置的可执行指令和数据。

在又一实施例中，给出了一种用于调整移动站的基于无线的位置的方法。该实施例包括基于无线信号测量来估计移动站的位置，使用相对运动传感器来检测移动站的位移，使用检测出的位移来调整无线接入点的估计处理延迟，以及使用经调整的处理延迟来完善移动站的估计位置。

本文中给出的各种实施例可具有以高效率的方式来改善移动站的定位准确性和性能的优点，并且可避免在实践中可能难以实现的昂贵的常规技术(例如，实现校准查找表)。

附图简述

给出附图以助益对本发明实施例的描述，且提供附图仅用于解说实施例而非对其进行限定。

图1是关于能使用无线技术来确定位置的移动站的示例性操作环境的图示。

图2是解说示例性移动站的各种组件的框图。

图3是解说使用相对运动传感器来确定移动站的位置的示例性技术的图示。

图4是解说使用相对运动传感器来完善移动站的位置的示例性技术的图示。

图5是包括使用相对运动传感器来调整从无线测量获得的移动站位置的示例性过程的流程图。

详细描述

在以下描述和相关附图中公开了实施例的诸方面。可以构思出替换实施例而不会脱离权利要求的范围。另外，这些实施例的众所周知的要素将不被详细描述或将被省去以免湮没有关系的细节。

措辞“示例性”在本文中用于表示“用作示例、实例或解说”。本文中描述为“示例性”的任何实施例不必要被解释为优于或胜过其他实施例。同样，术语“实施例”并不要求本发明的所有实施例都包括所讨论的特征、优点或操作模式。

本文所用的术语仅出于描述特定实施例的目的，而并不旨在限定本发明的实施例。如本文所使用的，单数形式的“一”、“某”和“该”旨在同样包括复数形式，除非上下文明确指示并非如此。还将理解，术语“包括”、“具有”、“包含”和/或“含有”在本文中使用时是指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、要素、和/或组件的存在，但并不排除一个或更多个其他特征、整数、步骤、操作、要素、组件和/或其组合的存在或添加。

此外，许多实施例是以要由例如计算设备的元件执行的动作序列的形式来描述的。将可认识到，本文所描述的各种动作能由专用电路(例如，专用集成电路(ASIC))、由正被一个或更多个处理器执行的程序指令、或由两者的组合来执行。另外，本文所描述的这些动作序列可被认为是完全实施在任何形式的计算机可读存储介质内，其内存储有一经执行就将使相关联的处理器执行本文所描述的功能性的相应计算机指令集。因此，本发明的各种方面可以用数种不同形式来实施，所有这些形式都已被构想落在所要求保护的主题内容的范围内。另外，对于本文所描述的实施例中的每一个而言，任何此类实施例的相应形式可能在本文中被描述为例如“配置成执行所描述的动作的逻辑”。

图1是关于具有无线定位能力的移动站108的示例性操作环境100的图示。诸实施例针对可基于往返时间测量(RTT)来确定其位置的移动站108，其中该往返时间被调整以容适无线接入点所引入的处理延迟。处理延迟在不同的接入点间可能有所不同并还可能会随时间推移而变化。通过使用来自相对运动传感器的信息，移动站可校准以消除无线接入点所引入的处理延迟的影响。

操作环境100可包含一种或更多种不同类型的无线通信系统和/或无线定位系统。在图1中所示的实施例中，卫星定位系统(SPS)102可被用作关于移动站108的位置信息的独立来源。移动站108可包括被专门设计成接收来自SPS卫星用于推导地理位置信息的信号的一个或更多个专用SPS接收机。

操作环境100还可包括多个一种或更多种类型的广域网无线接入点(WAN-WAP)104，该广域网无线接入点104可被用于无线语音和/或数字通信，并且可用作关于移动站108的独立位置信息的另一来源。WAN-WAP 104可以是可包括已知位置处的蜂窝基站的无线广域网(WWAN)和/或诸如举例而言WiMAX(例如，802.16)之类的其他广域无线系统的一部分。WWAN可包括为简单化而未在图1中示出的其他已知网络组件。通常，WWAN内的WAN-WAP 104a-104c中的每一个可从固定位置操作并且提供大都市和/或地区性区域上的网络覆盖。

操作环境100还可包括局域网无线接入点(LAN-WAP)106，可用于无线语音和/或数据通信以及用作位置数据的另一独立来源。LAN-WAP可以是可在建筑物中操作并且在比WWAN小的地理地区上执行通信的无线局域网(WLAN)的一部分。此类LAN-WAP 106可以是例如WiFi网络(802.11x)、蜂窝微微网和/或毫微微蜂窝小区、蓝牙网络等的一部分。

移动站108可从SPS卫星102、WAN-WAP 104和/或LAN-WAP 106中的任何一个或其组合来推导位置信息。上述系统中的每一个能使用不同的技术来提供对移动站108的位置的独立估计。在一些实施例中，移动站可组合从不同类型接入点中的每一个推导出的解来提高位置数据的准确性。当使用SPS 102来推导位置时，移动站可利用专门设计成与SPS一起使用的接收机，该接收机使用常规技术从由SPS卫星102发射的多个信号提取位置。

卫星定位系统(SPS)通常包括发射机系统，这些发射机被放置成使诸实体能够至少部分地基于从这些发射机接收到的信号来确定其在地球上面或上方的位置。此类发射机通常发射用具有设定数目个码片的重复伪随机噪声(PN)码来标记的信号并且可位于基于地面的控制站、用户装备和/或空间飞行器上。在一特定示例中，此类发射机可位于环地轨道卫星飞行器(SV)上。例如，诸如全球定位系统(GPS)、Galileo、Glonass或Compass之类的全球导航卫星系统(GNSS)的星座中的SV可发射用与由该星座中的其他SV所发射的PN码可区分的PN码(例如，如在GPS中那样为每颗卫星使用不同的PN码或者如在Glonass中那样在不同的频率上使用相同的码)标记的信号。根据某些方面，本文中所给出的这些技术不限于SPS的全球系统(例如，GNSS)。例如，本文中所提供的这些技术可被应用到或可以其他方式使之能在各种地区性系统中使用，诸如举例而言日本上空的准天顶卫星系统(QZSS)、印度上空的印度地区性导航卫星系统(IRNSS)、中国上空的北斗等的各种地区性系统中、和/或各种扩增系统(例如，基于卫星的扩增系统(SBAS))，这些扩增系统可与一种或更多种全球性和/或地区性导航卫星系统相关联或可以其他方式使之能与一种或更多种全球性和/或地区性导航卫星系统一起使用。作为示例而非限定，SBAS可包括提供完好性信息、差分校正等的扩增系统，诸如举例而言广域扩增系统(WAAS)、欧洲对地静止导航覆盖服务(EGNOS)、多功能卫星扩增系统(MSAS)、GPS辅助型对地静止扩增导航以及GPS和对地静止扩增导航系统(GAGAN)及/或诸如此类。因此，如本文中所使用的，SPS可包括一个或更多个全球性和/或地区性导航卫星系统和/或扩增系统的任何组合，而SPS信号可包括SPS、类SPS、和/或与此类一个或更多个SPS相关联的其他信号。

另外，所公开的方法和装置可与利用伪卫星或者卫星与伪卫星的组合的位置确定系统一起使用。伪卫星是基于地面的发射机，这些发射机广播调制在可与GPS时间同步的L频带(或其他频率)载波信号上的PN码或其他测距码(与GPS或CDMA蜂窝信号类似)。每个这样的发射机可被指派唯一性的PN码，从而允许由远程接收机来标识。伪卫星在其中来自轨道卫星的GPS信号可能不可用的境况中是很有用的，诸如在隧道、矿井、建筑物、城市峡谷或其他封闭区域中。伪卫星的另一实现称为无线电信标。术语“卫星”如本文中所使用的那样旨在包括伪卫星、伪卫星的等效物以及还可能有其他。术语“SPS信号”如本文中所使用的那样旨在包括来自伪卫星或伪卫星的等效物的类SPS信号。

当从WWAN推导位置时，每个WAN-WAP 104a-104c可采取数字蜂窝网络内的基站的形式，并且移动站108可包括蜂窝收发机以及能利用基站信号来推导位置的处理器。此类蜂窝网络可包括但不限于根据GSM、CDMA、2G、3G、4G、LTE等的标准。应该理解，数字蜂窝网络可包括外加基站或者图1中所示的其他资源。虽然WAN-WAP 104可能实际上是可移动的或者以其他方式能够被重新安置，但出于解说目的将假定它们基本上被安排在固定的位置。

移动站108可使用诸如举例而言高级前向链路三边测量法(AFLT)之类的已知抵达时间技术来执行位置确定。在其他实施例中，每个WAN-WAP104a-104c可采取WiMax无线组网基站的形式。在此情形中，移动站108可使用抵达时间(TOA)技术从由WAN-WAP 104提供的信号来确定自己的位置。移动站108可使用如以下将更详细地描述的TOA技术来要么以自立模式要么使用定位服务器110和网络112的辅助来确定位置。注意，本公开的实施例包括令移动站使用不同类型的WAN-WAP 104来确定位置信息。例如，一些WAN-WAP 104可以是蜂窝基站，而其他WAN-WAP可以是WiMax基站。在此类操作环境中，移动站108可以有能力利用来自每个不同类型的WAN-WAP的信号并且进一步组合推导出的位置解来提高准确性。

当使用WLAN来推导位置时，移动站108可在定位服务器110和网络112的辅助下利用抵达时间技术。定位服务器110可通过网络112与移动站通信。网络112可包括纳入LAN-WAP 106的有线和无线网络的组合。在一个实施例中，每个LAN-WAP 106a-106e可以例如是WiFi无线接入点，其不必设置在固定位置并且能够改变位置。每个LAN-WAP 106a-106e的位置可以用共同坐标系的形式被存储在定位服务器110中。在一个实施例中，移动站108的位置可通过令移动站108接收来自每个LAN-WAP 106a-106e的信号的方式来确定。每个信号可基于可包括在收到信号中的某种形式的识别信息(诸如举例而言，MAC地址)来与其始发LAN-WAP相关联。移动站108可随后基于信号强度对收到信号进行分拣，并且推导与经分拣的收到信号中的每一个相关联的时间延迟。移动站108可随后形成能包括这些时间延迟以及这些LAN-WAP中的每一个的标识信息的消息，并经由网络112向定位服务器110发送该消息。基于收到的消息，定位服务器可随后使用所存储着的有关系的LAN-WAP 106的位置来确定移动站108的位置。定位服务器110可生成包括指向移动站在局部坐标系中的位置的指针的位置配置指示(LCI)消息并将该消息提供给移动站108。该LCI消息还可包括与移动站108的位置有关的其他感兴趣的点。当计算移动站108的位置时，定位服务器可考虑到可能由无线网络内的诸要素引入的不同延迟。

本文中描述的位置确定技术可用于诸如无线广域网(WWAN)、无线局域网(WLAN)、无线个域网(WPAN)等的各种无线通信网络。术语“网络”和“系统”可以被可互换地使用。WWAN可以是码分多址(CDMA)网络、时分多址(TDMA)网络、频分多址(FDMA)网络、正交频分多址(OFDMA)网络、单载波频分多址(SC-FDMA)网络、WiMax(IEEE 802.16)等等。CDMA网络可实现诸如cdma2000、宽带CDMA(W-CDMA)等的一种或更多种无线电接入技术(RAT)。Cdma2000包括IS-95、IS-2000和IS-856标准。TDMA网络可实现全球移动通信系统(GSM)、数字高级移动电话系统(D-AMPS)、或其他某种RAT。GSM和W-CDMA在来自名为“第三代伙伴项目”(3GPP)的集团的文献中描述。Cdma2000在来自名为“第三代伙伴项目2”的集团的文献中描述。3GPP和3GPP2文献是公众可获取的。WLAN可以是IEEE 802.11x网络，并且WPAN可以是蓝牙网络、IEEE 802.15x、或其他某种类型的网络。这些技术也可用于WWAN、WLAN和/或WPAN的任何组合。

图2是解说了示例性移动站200的各种组件的框图。为简单化，图2的框图中所解说的各种特征和功能是使用共用总线连接在一起的，其旨在表示这些各色特征和功能起作用地耦合在一起。本领域技术人员将认识到，其他连接、机制、特征、功能或诸如此类可被提供并且在必要时被适应性调整以起作用地耦合和配置出实际的便携式无线设备。另外，还认识到，图2的示例中所解说的特征或功能中的一个或更多个可被进一步细分，或者图2中所解说的特征或功能中的两个或更多个可被组合。

移动站200可包括可连接至一个或更多个天线202的一个或更多个广域网收发机204。广域网收发机204包括适合用于与WAN-WAP 104通信和/或检测去往/来自WAN-WAP 104的信号和/或直接与网络内的其他无线设备通信的器件、硬件和/或软件。在一个方面，广域网收发机204可包括适合用于与具有无线基站的CDMA网络进行通信的CDMA通信系统，然而在其他方面，该无线通信系统可包括诸如举例而言TDMA或GSM之类的另一种类型的蜂窝电话网络。另外，可以使用例如WiMax(802.16)等的任何其他类型的无线广域组网技术。移动站200还可包括可与一个或更多个天线202连接的一个或更多个局域网收发机206。局域网收发机204包括适合用于与LAN-WAP 106通信和/或检测去往/来自LAN-WAP 106的信号和/或直接与网络内的其他无线设备通信的器件、硬件和/或软件。在一个方面，局域网络收发机204可包括适合用于与一个或更多个无线接入点进行通信的WiFi(802.11x)通信系统；然而在其他方面，局域网收发机206包括另一种类型的局域网、个域网(例如，蓝牙)。另外，可以使用例如超宽带、ZigBee、无线USB等的任何其他类型的无线组网技术。

如本文中所使用的，缩写的术语“无线接入点”(WAP)可被用来指LAN-WAP 106和/或WAN-WAP 104。具体而言，在以下给出的描述中，当术语“WAP”被使用时，应该理解实施例可包括能利用来自多个LAN-WAP 106、多个WAN-WAP 104、或者这两者的任何组合的信号的移动站200。正在由移动站200利用的具体类型的WAP可取决于操作环境。不仅如此，移动站200可动态地在各种类型的WAP之间进行选择以得出准确的位置解。在其他实施例中，各种网络要素可按对等方式进行操作，藉此例如可以用WAP来代换移动站，反之亦然。其他对等实施例可包括由另一移动站(未示出)扮演一个或更多个WAP的角色。

SPS接收机208还可被包括在移动站200中。SPS接收机208可被连接至这一个或更多个天线202以用于接收卫星信号。SPS接收机208可包括任何适合用于接收和处理SPS信号的硬件和/或软件。SPS接收机208在恰适的场合向其他系统请求信息和操作，并且使用由任何合适的SPS算法所获得的测量来执行对于确定移动站200的位置而言所必需的演算。

相对运动传感器212可耦合至处理器210以提供独立于从由广域网收发机204、局域网收发机206和SPS接收机208所接收到的信号推导出的运动数据的相对移动和/或取向信息。

作为示例但并非限定，相对运动传感器212可利用加速度计(例如，MEMS器件)、陀螺仪、地磁传感器(例如，罗盘仪)、高度计(例如，大气压力高度计)和/或任何其他类型的移动检测传感器。不仅如此，相对运动传感器212可包括多个不同类型的器件并组合它们的输出以提供运动信息。例如，相对运动传感器212可使用多轴加速度计和取向传感器的组合来提供计算2-D和/或3-D坐标系中的位置的能力。

处理器210可被连接至广域网收发机204、局域网收发机206、SPS接收机208以及相对运动传感器212。处理器210可包括提供处理功能以及其他演算和控制功能性的一个或更多个微处理器、微控制器和/或数字信号处理器。处理器210还可包括用于存储数据和软件指令以用于在移动站内执行经编程的功能性的存储器214。存储器214可以是板载处理器210(例如，在相同的IC封装内)，和/或该存储器可以是处理器外部的存储器并且在数据总线上功能性地耦合。与本公开的方面相关联的软件功能性的详情将在以下更详细地讨论。

数个软件模块和数据表可驻留在存储器214中并由处理器210利用以管理通信和定位确定功能性两者。如图2中所解说的，存储器214可包括和/或以其他方式接收基于无线的定位模块216、应用模块218、以及相对定位模块228。应该领会，如图2中所示的存储器内容的组织仅是示例性的，并且由此，可取决于移动站200的实现按不同的方式来组合、分开和/或结构化这些模块和/或数据结构的功能性。

应用模块218可以是运行在移动设备200的处理器210上的过程，该过程向基于无线的定位模块216请求位置信息。诸应用通常运行在软件架构的上层内，并且可包括室内导航、伙伴定位器、购物和赠券、资产跟踪、以及位置知悉式服务发现。基于无线的定位模块216可使用从测量自与多个WAP交换的信号的时间信息推导出的信息来推导移动设备200的位置。为了使用基于时间的技术来准确地确定位置，对由每个WAP的处理时间引入的时间延迟的合理估计可被用来校准/调整从这些信号所获得的时间测量。如本文中所使用的，这些时间延迟被称为“处理延迟”。

用以进一步完善WAP的处理延迟的校准可使用由相对运动传感器212获得的信息来执行。在一个实施例中，相对运动传感器212可直接向处理器210提供位置和/或取向数据，这些数据在存储器214里可被存储在位置/运动数据模块226中。在其他实施例中，相对运动传感器212可提供应该由处理器210进一步处理以推导用于执行校准的信息的数据。例如，相对运动传感器212可提供加速度数据和/或(单轴或多轴)取向数据，这些数据能使用相对定位模块228来处理以推导用于调整在基于无线的定位模块216中的处理延迟的位置数据。

在校准之后，该位置可随后被输出到应用模块218以作为对其上述请求的响应。另外，基于无线的定位模块216可利用参数数据库224来交换操作参数。此类参数可包括所确定的关于每个WAP的处理延迟、共同坐标系中的WAP位置、与网络相关联的各种参数、初始处理延迟估计、等等。

在其他实施例中，外加信息可以任选地包括可从相对运动传感器212以外的诸如举例而言SPS测量之类的其他来源确定的辅助位置和/或运动数据。该辅助位置数据可以是间歇性的和/或有噪的，但取决于移动站200正在其中工作的环境作为用于估计WAP的处理延迟的独立信息的另一个来源可能是很有用的。

例如，在一些实施例中，由相对运动传感器212供应的相对位置数据(要么直接来自位置/运动数据模块226要么由相对定位模块228推导)可由从SPS接收机208推导出的数据来补充。在其他实施例中，相对位置数据与可与通过使用非RTT技术的外加网络(例如，CDMA网络内的AFLT)所确定的数据相组合。在某些实现中，辅助位置/运动数据226中的全部或者一部分也可借助于相对运动传感器212和/或SPS接收机214来提供而不由处理器210作进一步处理。在一些实施例中，辅助位置/运动数据226可直接由相对运动传感器212和/或SPS接收机208直接提供给处理器210。

虽然图2中所示的这些模块在本示例中被解说为包含在存储器214中，但应认识到，在某些实现中，此类规程可使用其他或外加机制来提供或者以其他方式来起作用地安排。例如，基于无线的定位模块216和/或应用模块218的全部或一部分可在固件中提供。另外，虽然在本示例中基于无线的定位模块216和应用模块218被解说为是分别的特征，但应认识到，例如，此类规程可被组合在一起作为一个规程或者也许与其他规程相组合，或者以其他方式进一步分成多个子规程。

处理器210可包括适合用于至少执行本文中所提供的技术的任何形式的逻辑。例如，处理器210可以是能基于存储器214中的指令被起作用地配置的，以选择性地发起利用运动数据的一个或更多个例程以供使用在移动设备的其他部分中。

移动站200可包括用户接口250，后者提供允许用户与移动站200交互的任何合适的接口系统，诸如话筒/扬声器252、按键板254、以及显示器256。话筒/扬声器252使用广域网收发机204和/或局域网收发机206来提供语音通信服务。按键板254包括供用户输入用的任何合适的按钮。显示器256可包括诸如举例而言的背面照明型LCD显示器之类的任何合适的显示器，并且还可包括用于附加用户输入模式的触摸屏显示器。

如本文中所使用的，移动站108可以是可配置成获取从一个或更多个无线通信设备或网络发射的无线信号以及向一个或更多个无线通信设备或网络发射无线信号的任何便携式或可移动设备或机器。如图1和2中所示，移动站108代表此类便携式无线设备。因此，借助示例但非限定，移动站108可包括无线电设备、蜂窝电话设备、计算设备、个人通信系统(PCS)设备、或者其他类似的可移动的装备有无线通信的设备、设施或机器。术语“移动站”还旨在包括诸如藉由短程无线、红外、有线连接、或其他连接与个人导航设备(PND)通信的设备——不管卫星信号接收、辅助数据接收、和/或位置有关处理是发生在该设备处还是在PND处。而且，“移动站”旨在包括能够诸如经由因特网、WiFi、或其他网络与服务器通信的所有设备，包括无线设备、计算机、膝上型设备等，而不管卫星信号接收、辅助数据接收、和/或位置有关处理是发生在该设备处、服务器处、还是与网络相关联的另一设备处。以上这些的任何可起作用的组合也被认为是“移动站”。

如本文中所用的，术语“无线设备”可指可在网络上传输信息并且还具有位置确定和/或导航功能性的任何类型的无线通信设备。无线设备可以是任何蜂窝移动终端、个人通信系统(PCS)设备、个人导航设备、膝上型设备、个人数字助理、或任何其他能够接收和处理网络和/或SPS信号的合适的移动设备。

基于无线的位置确定

如本文中所使用的，“基于无线的位置确定”表示基于无线信号所做出的位置确定。基于无线的位置确定可使用分别的信号来源或其组合按各种方式来达成。在一些实现中，无线位置确定可使用SPS测量来执行。例如，如果移动站108刚进入室内环境，或者如果室内环境并没有严重衰减SPS信号，那么卫星定位就可被使用。在其他实现中，可利用对为语音/数据通信采用的信号加以使用的技术来进行位置确定。此类技术可包括例如利用WLAN和/或WWAN(例如，WiFi、WiMAX、蜂窝网络等)的位置确定。一些实施例可利用和/或纳入在Aggarwal等的、代理人案卷号为No.090334、并被明确援引纳入于此的题为“WIRELESS POSITION DETERMINATION USING ADJUSTED ROUND TRIP TIME MEASUREMENTS(使用经调整的往返时间测量的无线位置确定)”的共同待审的申请中所描述的技术。

图3中示出了解说用于确定移动站108的位置的示例性技术的简化环境。移动站108可使用RF信号(例如，2.4GHz)和用于这些RF信号的调制以及信息分组的交换的标准化协议(例如，IEEE 802.11)来与多个WAP 311无线通信。通过从所交换的信号提取出不同类型的信息并且利用网络的布局(例如，如以上所描述的网络几何)，移动站108就可确定其在预定义参考坐标系中的位置。如图3中所示，移动站可使用二维坐标系来指明其位置(x_t，y_t)；然而，本文中所公开的诸实施例并不被限定于此，并且如果希望有额外的维度，则还可适用于使用三维坐标系来确定位置。另外，虽然在图3中示出了三个WAP311a-311c，但是诸实施例当在二维中确定位置时理论上可仅使用两个WAP。另一方面，可能希望利用更多的WAP并且使用对超定系统适用的技术来对位置求解，这些技术能平均掉由不同噪声效应引入的各种误差，并且因此提高所确定的位置的准确性。

为了使用无线信号测量来确定位置(x_t，y_t)，移动站108可能首先需要确定网络几何。网络几何可包括WAP 311中的每一个在参考坐标系中的位置((x_i，y_i)，其中i＝1，2，3)。移动站可随后确定到这些WAP 311中的每一个的距离(d_i，其中i＝1，2，3)。如以下将更详细地描述的，有数种通过利用在移动站108与WAP 311之间交换的RF信号的不同特性来估计这些距离(d_i)的不同办法。此类特性如以下将要描述的那样可包括信号的往返传播时间和/或信号强度(RSSI)。

在其他实施例中，可使用与WAP没有关联的其他信息来源来部分地确定或完善这些距离(d_i)。例如，诸如SPS之类的其他定位系统可被用来提供d_i的粗略估计。(注意，有可能在预期的操作环境(室内、都市等)中SPS具有的信号不足以提供对d_i的始终准确的估计。然而，SPS信号可与其他信息相组合以辅助进行位置确定过程。)其他相对定位设备可驻留在移动站108中，这些相对定位设备能被用作提供对相对位置和/或方向的粗略估计的基础(例如，板载加速度计)。

一旦每个距离均得到确定，移动站随后就能通过使用诸如举例而言三边测量法之类的各种已知几何技术来求解其位置(x_t，y_t)。从图3可见，移动站108的位置在理想情况下位于使用虚线绘制的圈的交会处。每个圈由半径d_k和中心(x_k，y_k)定义，其中k＝1，2，3。在实践中，这些圈的交会将因组网系统中的噪声和其他误差而并不位于单点处。

在时间t＝t+1，移动站可能移到新位置(x_t+1，y_t+1)，该新位置可能从原始位置(x_t，y_t)偏移了矢量。相对运动传感器212可提供信息以分解该相对偏移并更新移动站108的位置。此位置更新还可被用来调整与WAP 311中的每一个相关联的时间延迟以提高基于无线的位置确定的准确性。在其他实施例中，的幅值可以被取阈以确定该移动站是否静止。在一些实施例中，如果移动站是静止的，那么其可执行更多的基于无线的测量并对它们一起取平均以改善对WAP处理延迟的估计。在其他实施例中，移动站108内的恰适组件可在该移动站不在移动时进入休眠状态以节约功率。

进一步参照图3，确定移动站108与每个WAP 311之间的距离可涉及利用RF信号的时间信息。此类技术可涉及确定由网络内的各种要素引入的时延以准确地确定位置。

例如，一种位置确定技术可包括确定在移动站108与WAP 311之间交换的信号的往返时间(RTT)。RTT技术能测量发送数据分组与接收确认之间的时间。如果WAP中的处理延迟是已知的，那么此RTT就可被准确地转换成距离(d_k)。

为了测量关于给定WAP 311k的RTT，移动站108可向WAP 311k发送定向探测请求，并且随后记录该定向探测请求分组被发送的时间(t_TX分组)。在从移动站108至WAP 311k的传播时间t_p之后，该WAP将接收到该分组。WAP 311k可随后处理该定向探测请求并可在某个处理延迟Δ之后向移动站108发回ACK。在第二传播时间t_p之后，移动站108可记录接收到该ACK分组的时间(t_RX ACK)。移动站可随后确定RTT为时间差t_RX ACK-t_TX分组。

如果移动站108知道WAP 311k的处理延迟Δ，那么其能随后将至WAP311k的传播时间估计为(RTT-Δ)/2，该传播时间将对应于移动站108与WAP311k之间的距离(d_k)。然而，由于移动站108通常不知道WAP 311k的处理延迟，因而移动站108在其能够估计至WAP 311k的距离之前应该获得对处理延迟Δ的准确估计。

使用相对运动传感器信息来改善基于无线的定位

图4是解说利用从相对运动传感器212获得的信息来完善移动站的位置和/或调整关于每个WAP的处理延迟的实施例的图示。最初，移动站108可能已如以上所描述的那样使用基于无线的(基于RTT、基于RSSI和/或基于SPS的)位置测量确定了自己的位置(x₀，y₀)。WAP 411可能在位置(x_WAP-i，y_WAP-i)处，与移动站108有d_i，0的距离。虽然在图4中为简单化而仅示出了一个WAP 411，但是应该理解，通常有其他WAP位于无线射程内。WAP 411的位置(x_WAP-i，y_WAP-i)可为移动站108所知晓并能被表达在标准参考坐标系(例如，在GPS中使用的WGS-84)中。

移动站108可能从位置(x₀，y₀)移到位置(x₁，y₁)。此移动可由相对运动传感器212检测到，该相对运动传感器212可随后提供信息，以使得位移D和角度θ可被确定。例如，单个位移值D可由对单轴加速度计的恰适积分来确定。角度则可使用测量水平面中的角度的单个取向传感器来确定。角度θ可参照WAP411与移动站108之间(沿着(d_i，0))的原始视线来测量。

如果确定位移大到足以指示该移动站的实际运动，那么可以演算WAP 411与移动站108之间的新距离(d_i，1)。如果位移相对较小，那么移动站可以使用较简单的方法而不是三边测量法来确定位置以节约功率。例如，可使用诸如余弦定律之类的简单三角学公式。WAP 411与移动站的新位置(x₁，y₁)之间的新距离(d_i，1)可使用旧位移(d_i，0)、角度θ和位移D来计算。一旦找到新距离d_i，1，与WAP 411相关联的处理延迟(Δ_i)就可如下在式3中确定。

Δ_i，1＝RTT_i，1-2d_i，1

其中：

RTT_i，1是新位置(x₁，y₁)处与WAP 411相关联的新往返时间。

当移动站108到处移动时，可组合对关于每个WAP的处理延迟的多个估计以减少噪声。例如，可使用指数低通滤波器来组合多个测量。

在另一实施例中，相对运动传感器212可改为提供位移分量(D_x，D_y)以描述移动站108的相对位移。这些位移分量可以在与移动站108相关联的附体(body-fixed)参考中。如果附体系关于已知参考的取向是已知的，那么这些附体分量可被转换到标准参考系。在一个实施例中，相对运动传感器212还可包括能提供关于已知参考的平面角度信息的取向传感器(例如，提供关于北方所成的角度的地磁传感器)。通过组合该角度和相对位移分量以及移动站108的旧位置(x₀，y₀)，描述移动站108的新位置的矢量就可在标准参考系中得到确定。此矢量可随后容易地被用来计算WAP 411与移动站108之间的新位移(d_i，1)

虽然图4示出了位置信息是在二维参考系中描述的，但是应该领会，可在三维空间中执行位置确定。在此类情形中，相对运动传感器可以是提供附体参考系中的三个位移分量(Dx，Dy，Dz)的三轴加速度计，并且取向传感器提供两个参考角度(例如，关于北方所成的角度以及关于天底所成的角度)。另外，高度计可被用来辅助三维位置确定。例如，z轴信息可使用大气压力传感器来确定，其可提供经量化的高度，使用大气压力传感器，对于典型的办公楼而言，能够使z维上的误差在+/-5英尺。

相对运动传感器信息的其他用途

如以上所描述的，可对位移距离d_i，1执行取阈操作以确定移动站是否正在移动。例如，如果d_i，1低于某个值，那么就可安全地假定该移动站未在移动。在此情形中，可以进行更多的无线测量并加以组合以减少噪声。此类组合可包括任何类型的已知的求平均、过滤和/或其他用以减少噪声/改善信号的处理技术。此类技术可被用来更好地估计位置和/或改善对关于每个WAP 311的处理延迟的估计。

在另一实施例中，移动站可被置于功率节约模式，其中可降低移动站尝试获得位置锁定的速率。一旦检测到移动站已在某个时段上没有移动过，就可进入此功率节约模式，并且由此降低位置更新频度以节约电池功率。位置更新的频度可被降到0。

图5是包括使用相对运动传感器212来调整从无线测量获得的移动站108的位置的示例性过程500的流程图。不仅如此，该实施例还解说了如以上所描述的用于功率节约和位置平均的方法。过程500可在移动站108处由处理器210执行，该处理器210协同相对运动传感器212、广域网收发机204、局域网收发机206和/或SPS接收机208来操作。

过程500可最初始于使用无线测量来确定移动站(MS)108的位置(B505)。如以上所提及的，这些无线测量可以是基于RTT的。在其他实施例中，这些无线测量可由SPS接收机208或协同SPS接收机208来提供。接下来，过程500可使用由相对运动传感器212提供的信息来测量移动站108的相对移动(B510)。可执行取阈操作以确定移动站108是否已移动过(即，已实际发生位移)(B515)。如果MS 108曾处于运动中，那么可执行另一确定以测试该相对位移是否超过阈值(B535)。如果该相对位移很大，那么移动站将环回到B505并且使用新的无线测量来确定新的MS位置。其原因在于，大位移可能已导致一个或更多个WAP 311的相对信号强度上发生变化。替换地，如果在B535中确定相对位移低于阈值，那么可使用由相对运动传感器提供的信息来调整MS 108的位置。补充地，关于每个WAP 311的处理延迟可通过(基于由相对运动传感器212提供的信息来)确定至每个WAP的新距离以及通过对每个相关联的WAP执行新的无线位置确定测量来调整(B540)。过程500可环回到B510，在此由运动传感器212来监视MS 108的相对移动。

如果在B515中确定未曾检测出实质性的位移(即，移动站108是静止的)，那么如果确定移动站被设为功率节约模式(B520)，则该移动站就可进入低功率状态(B530)。如果正如在B520中所确定的那样移动站并不处于功率节约模式，那么移动站可通过对更多的基于无线的定位测量取平均来完善其位置和/或WAP处理延迟估计。因为移动站是静止的，所以每个新的独立位置应该是高度相关的，并且对这些值取平均可显著减少噪声并改善处理延迟估计。一旦B525被完成，过程500就可环回到B510以使相对运动传感器进一步监视移动站108的移动。

本领域技术人员将领会，信息和信号可使用各种不同技术和技艺中的任何哪种来表示。例如，贯穿上面说明始终可能被述及的数据、指令、命令、信息、信号、比特、码元、和码片可由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光粒子、或其任何组合来表示。

此外，本领域技术人员将领会，结合本文中公开的实施例描述的各种解说性逻辑框、模块、电路、和算法步骤可被实现为电子硬件、计算机软件、或两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这种可互换性，各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤在上文中以其功能性的形式进行了一般化描述。这样的功能性是实现成硬件还是软件取决于具体应用和加诸整体系统上的设计约束。技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性，但这样的实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。

本文中所描述的方法体系取决于应用可藉由各种手段来实现。例如，这些方法体系可在硬件、固件、软件、或其任何组合中实现。对于硬件实现，这些处理单元可以在一个或更多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、电子器件、设计成执行本文中所描述功能的其他电子单元、或其组合内实现。

对于固件和/或软件实现，这些方法体系可用执行本文中描述的功能的模块(例如，规程、函数等等)来实现。任何有形地实施指令的机器可读介质可被用来实现本文所述的方法体系。例如，软件代码可被存储在存储器中并由处理器单元执行。存储器可以实现在处理单元内部或处理单元外部。如本文中所使用的，术语“存储器”是指任何类型的长期、短期、易失性、非易失性、或其他存储器，而并不被限定于任何特定类型的存储器或特定数目的存储器、或其上存储记忆的介质的类型。

如果在固件和/或软件中实现，则各功能可作为一条或更多条指令或代码存储在计算机可读介质上。示例包括编码有数据结构的计算机可读介质和编码有计算机程序的计算机可读介质。计算机可读介质包括物理计算机存储介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，此类计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储或其他磁存储设备、或能被用来存储指令或数据结构形式的合意程序代码且能被计算机访问的任何其他介质；如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(CD)、激光碟、光碟、数字多用碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中盘常常磁学地再现数据，而碟用激光光学地再现数据。上述这些的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。

除了存储在计算机可读介质上之外，指令和/或数据还可作为包括在通信装置中的传输介质上的信号来提供。例如，通信装置可包括具有指示指令和数据的信号的收发机。指令和数据被配置成致使一个或更多个处理器实现权利要求中概括的功能。即，通信装置包括具有指示信息以执行所公开的功能的信号的传输介质。在第一时间，通信装置中所包括的传输介质可包括用以执行所公开的功能的信息的第一部分，而在第二时间，通信装置中所包括的传输介质可包括用以执行所公开的功能的信息的第二部分。

相应地，本发明的实施例可包括实施使用相对运动传感器来调整基于无线的位置的方法的计算机可读介质。相应地，本发明并不限于所解说的示例且任何用于执行本文中所描述的功能性的手段均被包括在本发明的实施例中。

尽管前面的公开示出了本发明的解说性实施例，但是应当注意，在其中可作出各种变更和改动而不会脱离如所附权利要求定义的发明范围。根据本文中所描述的发明实施例的方法权利要求中的功能、步骤和/或动作不一定需要以任何特定次序来执行。此外，尽管本发明的要素可能是以单数来描述或主张权利的，但是复数也是已构想了的，除非显式地声明了限定于单数。