專利名稱：用于根據(jù)衛(wèi)星信令確定設備或用戶的定位的方法和設備的制作方法
技術領域：
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備的定位，具體地，涉及一種用于計算所述設備的定位的方法、網絡設備、裝置以及計算機可讀介質。
背景技術：
可以經由GPS接收器和后處理的3D (三維)三邊測量方法來執(zhí)行經由GPS衛(wèi)星信號對設備的傳統(tǒng)位置確定。全球定位系統(tǒng)(GPS)是基于空間的無線電導航系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括衛(wèi)星及其信號； 控制站，監(jiān)測和維護衛(wèi)星；GPS接收器，能夠記錄衛(wèi)星信號；以及用戶裝置，使用被設計為實現(xiàn)特定準確度水平的觀測技術和計算方法。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或地下用途。基本定位思想包括繞地球軌道運行并且連續(xù)地發(fā)射信號的衛(wèi)星。衛(wèi)星的位置作為衛(wèi)星信號的一部分被發(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球體的交點來確定，這三個球體的半徑等于到至少三個衛(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)星時鐘的GPS時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網絡的服務器下載。GPS接收器具有高度準確的時鐘并且能夠將其自己的時鐘與GPS時間匹配。需要此來確定衛(wèi)星與GPS接收器之間的時間差。GPS接收器通過能夠計算其距多個同時觀測的衛(wèi)星的距離來確定其位置。通過提供從在載波上調制的二進制碼得到的測量或根據(jù)從載波信號本身得到的載波相位測量來觀測到衛(wèi)星的距離。定位本身是經由三邊測量方法算出的。三邊測量是用于在給定三個球體的中心和半徑的情況下，確定三個球體表面的交點的方法。GPS測量會受處理衛(wèi)星的空間相關性的誤差、故障定時校正、延遲的發(fā)射信號或 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)的網絡中確定設備的定位的問題。 毫微微蜂窩是小型的蜂窩基站，通常被設計用于住宅或小型商業(yè)環(huán)境中。它允許服務供應商擴展戶內的服務覆蓋。該思想適用于所有標準，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是如下電信技術其提供使用多種傳輸模式(從點對點鏈路到便攜式互聯(lián)網接入)的無線數(shù)據(jù)傳輸。該技術基于IEEE 802. 16標準。 移動WiMAX系統(tǒng)標準在WiMAX論壇被標準化。該論壇使用由IEEE標準化的寬帶無線電接口。該論壇指定了對于移動和便攜式終端訪問互聯(lián)網和運營商服務的網絡系統(tǒng)架構的標準。目前，發(fā)布了無線電標準的修正版IEEE 802. 16-2009。
WiMAX論壇要求網絡應該能夠在網絡與WFAP (WiMAX毫微微接入點)之間的鏈路有效時，在激活其發(fā)送器之前以及任何時候以足夠的準確度確定WFAP位置。3GPP LTE (長期演進)是第三代合作伙伴項目內用以解決未來技術演進的項目的名稱?？赡苄枰_定毫微微蜂窩的位置，這是由于毫微微蜂窩節(jié)點可以被傳送到任何位置并且附連到網絡。緊急呼叫在美國要求50米的位置準確度。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)點位置準確度。在戶內， GPS衛(wèi)星信號在外墻衰減，并且通常信號無法如位置檢測所需要的那樣同時從四顆GPS衛(wèi)星獲得。因此，經由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毫微微蜂窩信息的通常提出的解決方案。戶內缺少GPS信號以及用戶輸入數(shù)據(jù)的不可靠性是關鍵的缺點。本發(fā)明的任務可以是提供傳統(tǒng)GPS方法無法提供的、位于戶內的設備的定位。

發(fā)明內容
根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，提供了一種用于根據(jù)衛(wèi)星信令確定設備的位置的網絡設備、裝置、方法和計算機可讀介質。術語“網絡設備”可以包括任何設備，該設備可以包括本地固定安裝的設備或移動設備并且可以包括多個裝置。裝置可以提供有使裝置能夠進行其操作的軟件和硬件。裝置可以是例如作為電信網絡的節(jié)點的一部分的、諸如GPS接收器的接收器。節(jié)點可以是接入節(jié)點、服務器、家庭節(jié)點B網關或移動節(jié)點。接入節(jié)點可以是基站、毫微微蜂窩、WiMAX毫微微接入點、家庭節(jié)點B、接入點、節(jié)點B或演進節(jié)點B。還稱為用戶站或終端的移動站可以是移動裝置，如移動電話、PDA (個人數(shù)字助理)、互聯(lián)網平板電腦(Internet Tablet)、膝上型電腦、CPE (客戶端設備)單元、調制解調器或類似類型的裝置。本發(fā)明可以應用于毫微微技術領域。毫微微技術可以是WiFi和WiMAX網絡技術、 3GPP LET (長期演進)網絡技術、UTRAN或GSM網絡技術以及除上述技術之外的未來網絡技術的一部分。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，根據(jù)衛(wèi)星信號計算設備或用戶的定位可以使用至少第一衛(wèi)星信號和第二衛(wèi)星信號的結果，其中所述第一衛(wèi)星信號可以是從第一衛(wèi)星接收的， 并且所述第二衛(wèi)星信號不需要與所述第一衛(wèi)星信號同時接收。第二衛(wèi)星信號不需要在接收第一信號的時刻被接收。這可以在第二衛(wèi)星不可見時、在第一信號被接收時或在不同的時刻從同一衛(wèi)星接收到第二信號時發(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。定位的計算會需要從衛(wèi)星信號接收的至少三個測量。第四個測量可以補償定時誤差。根據(jù)另一示例性實施例，定位的計算可以基于三邊測量算法。根據(jù)另一示例性實施例，衛(wèi)星信號的接收器在接收第一衛(wèi)星信號與第二衛(wèi)星信號之間的時段期間可以是固定定位的。根據(jù)衛(wèi)星信號對定位的傳統(tǒng)確定同時需要四個衛(wèi)星可見性，其中通常根據(jù)3D三邊測量算法來計算定位的確定。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)四個連續(xù)測量(而不是根據(jù)移動接收器所需要的同時測量)來計算位置?？梢缘却龁蝹€衛(wèi)星在成為3D三邊測量的輸入的四個測量之間移動。本發(fā)明的戶內GPS時鐘可以使用大于13dB的處理增益來獲取和跟蹤低水平的GPS 信號，以提供高度準確的基于GPS的頻率。在基站相干(base coherent)的實施例中，戶內 GPS時鐘可以使用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。在擴展的相干實施例中，戶內GPS時鐘可以使用長于GPS位數(shù)據(jù)的相干積分時段來獲取低水平的GPS信號。在相干-不相干的實施例中，戶內GPS時鐘不相干地組合相干積分時段來獲取低水平的GPS信號。然后，利用使用GPS數(shù)據(jù)位長相干積分時段的無載波跟蹤來跟蹤低水平的GPS信號。時鐘偏置反饋環(huán)可以提供用于規(guī)范頻率和時間信號的反饋。延期驅動器(holdover driver)可以在不存在GPS信號的情況下，補償規(guī)范后的頻率和時間信號中的漂移達至少多個小時。本發(fā)明的優(yōu)點在于在GPS信號水平低于大約-143 dBm的建筑物內提供準確的基于GPS的頻率。根據(jù)另一示例性實施例，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)點處。根據(jù)另一示例性實施例，三邊測量算法可以是使用GPS接收器接收的信號的3D三邊測量算法。根據(jù)示例性實施例，設備可以具有適于根據(jù)衛(wèi)星信號計算定位的裝置，可以布置用于從第一衛(wèi)星接收用于所述計算的第一衛(wèi)星信號，并且可以布置用于接收無法與第一信號同時接收的第二衛(wèi)星信號。這可以在第二衛(wèi)星不可見時，在第一信號被接收時或者從同一衛(wèi)星接收到第二信號時發(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)星信令的結果適合于確定接收器的定位。根據(jù)另一示例性實施例，設備可以布置用于基于三邊測量算法計算定位。根據(jù)示例性實施例，可以在同一衛(wèi)星移動到不同的位置之后，從同一衛(wèi)星接收用于計算的第二衛(wèi)星信號。所述設備在接收第一衛(wèi)星信號與第二衛(wèi)星信號之間的時段期間可以是固定定位的。根據(jù)另一示例性實施例，其可以是GPS接收器并且可以是毫微微蜂窩節(jié)點的一部分。根據(jù)另一示例性實施例，年歷數(shù)據(jù)可以經由互聯(lián)網來獲取。這包括星歷數(shù)據(jù)獲取以及GPS時鐘信息。根據(jù)另一示例性實施例，從衛(wèi)星獲取包括星歷數(shù)據(jù)和GPS時鐘信息的年歷數(shù)據(jù)。根據(jù)另一示例性實施例，毫微微蜂窩節(jié)點可以與WiMAX宏基站信號或其它WiMAX 節(jié)點同步，以改進其位置確定。根據(jù)示例性實施例，計算機程序可以計算設備或用戶的定位，其中，計算基于從第一衛(wèi)星接收的第一衛(wèi)星信號并且基于不是與第一衛(wèi)星信號同時接收的所接收的第二衛(wèi)星信號。
毫微微蜂窩節(jié)點處的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。


為了進一步闡明本發(fā)明的目的、技術方案以及優(yōu)點，參照附圖和實施例進一步詳細地描述本發(fā)明。需要指出的是，此處描述的實施例僅是為了說明本發(fā)明，它們不應被解釋為限制本發(fā)明。圖1示出了本發(fā)明的示例性實施例，其中，在不同的時間和距離測量三個衛(wèi)星信號。圖2示出了本發(fā)明的流程圖，其中，在不同的時刻接收衛(wèi)星的信號。
具體實施例方式接收器Rl在接收衛(wèi)星信號的時段期間是固定定位的，該衛(wèi)星信號用于基于三邊測量算法而計算定位?？梢栽诘谝粫r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。可以在第二時刻T2接收包括第二距離信息d2的第二衛(wèi)星信號。該第二測量可以在顯著不同的時刻發(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)星的第二測量結果一樣使用該第二測量。但是，在另一情況下，第二測量信號可以發(fā)生在不同的衛(wèi)星?？梢园l(fā)生的是，第一衛(wèi)星在時刻T2不再可見?？梢栽诘诙r刻T3接收包括第二距離信息d3的第二衛(wèi)星信號。與已經描述的時刻d2處的情形類似，該第三測量可以在顯著不同的時刻發(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
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，在不同的時刻接收衛(wèi)星的信號。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刻Tl從衛(wèi)星Sl接收衛(wèi)星信號Ml。在該時刻可能沒有其它衛(wèi)星可見。接收器 Rl可以在時刻T2接收衛(wèi)星信號M2。信號M2可以是在衛(wèi)星Sl處于顯著不同的位置時從同一衛(wèi)星接收的，以便使得該第二信號M2連同信號ml的信息適合用于3D三邊測量計算。接收器Rl可以在時刻T3接收衛(wèi)星信號M3。信號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ml時是不可見的。信號M3的信息可以用于所述3D三邊測量計算。對高靈敏度GPS接收器的室內研究以便提供對戶內基站的同步基準顯示了傳統(tǒng)的GPS定位裝置靈敏度是大約-136 cffim。單個衛(wèi)星可見性對同步基準是足夠的，并且導致顯著改進的室內覆蓋的大約20 dB的靈敏度改進可實現(xiàn)。來自本發(fā)明的關鍵優(yōu)點在于單個衛(wèi)星尤其與高靈敏度GPS接收器結合時將也能夠針對室內應用提供位置信息。
權利要求
1.一種用于根據(jù)衛(wèi)星信號(Ml，M2, M3)計算設備或用戶的定位的方法，包括 所述計算使用至少第一衛(wèi)星信號(Ml)和第二衛(wèi)星信號(M2，M3)的結果， 所述第一衛(wèi)星信號(Ml)是從第一衛(wèi)星(Si)接收的，以及所述第二衛(wèi)星信號(M2，M3)不是與所述第一衛(wèi)星信號(Ml)同時接收的。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述衛(wèi)星信號(Ml，M2,M3)的接收器(Rl)在所述第一衛(wèi)星信號(Ml)與所述第二衛(wèi)星信號(M2)之間的時段期間處在固定位置。
3.根據(jù)上述權利要求之一所述的方法，其中，在所述第一衛(wèi)星(Si)移動到不同的位置之后，從同一所述第一衛(wèi)星(Si)接收所述第二衛(wèi)星信號(M2)。
4.根據(jù)權利要求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(Ml)的時刻，從對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(M3)。
5.根據(jù)上述權利要求所述的方法，其中，所述接收器(Rl)是GPS接收器，并且所述定位的計算基于三邊測量算法。
6.根據(jù)上述權利要求所述的方法，其中，所述接收器(Rl)集成在毫微微蜂窩節(jié)點處。
7.根據(jù)上述權利要求所述的方法，其中，所述三邊測量是3D三邊測量。
8.根據(jù)上述權利要求所述的方法，其中，經由互聯(lián)網獲取包括星歷數(shù)據(jù)和GPS時鐘信息的年歷數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權利要求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時鐘信息的年歷數(shù)據(jù)。
10.—種具有適于根據(jù)衛(wèi)星信號(Ml，M2, M3)計算定位的裝置的設備，包括被布置用于通過使用至少第一衛(wèi)星信號(Ml)和第二衛(wèi)星信號(M2，M3)的結果進行所述計算，被布置用于從第一衛(wèi)星(Sl)接收所述第一衛(wèi)星信號(Ml )，以及被布置用于接收不是與所述第一衛(wèi)星信號(Ml)同時接收的第二衛(wèi)星信號(M2，M3)。
11.根據(jù)權利要求10所述的設備，其中，所述第二衛(wèi)星信號(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)權利要求10所述的設備，其中，所述第二衛(wèi)星信號(M3)是在從所述第一衛(wèi)星 (Si)接收所述第一衛(wèi)星信號(Ml)的時刻，從對于所述接收器不可見的第二衛(wèi)星(S2)接收的。
13.根據(jù)權利要求10、權利要求11或權利要求12所述的設備，其中，所述設備在接收所述第一衛(wèi)星信號(Ml)與所述第二衛(wèi)星信號(M2，M3)之間的時段期間是固定定位的。
14.根據(jù)權利要求10至13之一所述的設備，其中，所述設備是GPS接收器。
15.根據(jù)權利要求10至14之一所述的設備，其中，所述設備是基站的一部分。
16.根據(jù)權利要求10至15之一所述的設備，其中，所述設備是毫微微蜂窩節(jié)點的一部分。
全文摘要
用于根據(jù)衛(wèi)星信號計算定位的方法和設備，其中，第一衛(wèi)星信號(M1)和第二衛(wèi)星信號的結果用于所述計算，衛(wèi)星信號的接收器在接收第一衛(wèi)星信號與第二衛(wèi)星信號之間的時段期間是固定定位的，其中，第一衛(wèi)星信號是從第一衛(wèi)星接收的，并且第二衛(wèi)星信號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G01S5/14GK102460201SQ200980160280
公開日2012年5月16日 申請日期2009年5月4日 優(yōu)先權日2009年5月4日
發(fā)明者J. 莫諾南 R. 申請人:諾基亞西門子通信公司