本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)。更具體地說，本發(fā)明涉及無線電信網(wǎng)絡(luò)或移動電信網(wǎng)絡(luò)的領(lǐng)域。甚至更具體地說，本發(fā)明涉及一種用于在無線通信網(wǎng)絡(luò)中識別移動通信設(shè)備(例如，移動電話、智能電話和平板)的位置的定位方法和系統(tǒng)，移動通信設(shè)備一般稱為用戶設(shè)備或簡稱為ue。

背景技術(shù)：

在本領(lǐng)域中，用于估計在無線通信網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的區(qū)域內(nèi)的ue位置的常見方法是基于射頻(rf)信號強度圖(例如，包括預(yù)期rf信號強度的數(shù)據(jù)庫，其中每個預(yù)期rf信號強度與無線通信網(wǎng)絡(luò)的感興趣地理區(qū)域(覆蓋區(qū)域)的各個部分或像素相關(guān)聯(lián))和一般由要定位的ue在其操作期間執(zhí)行的信號強度測量之間的匹配。該定位技術(shù)常被稱為“rf指紋定位”，因為感興趣區(qū)域中的預(yù)期rf信號強度也被稱為“rf指紋”。

例如在無線通信網(wǎng)絡(luò)是移動電話網(wǎng)絡(luò)的情況下，rf信號強度測量由ue周期性地發(fā)送到無線通信網(wǎng)絡(luò)以供無線通信網(wǎng)絡(luò)進行呼叫管理。這種rf信號強度測量可以用于對將它們發(fā)送到無線通信網(wǎng)絡(luò)的ue進行定位并跟蹤。即使當(dāng)在ue和無線通信網(wǎng)絡(luò)之間未建立無線電鏈路(即，用于執(zhí)行通信的活躍連接)時，無線通信網(wǎng)絡(luò)也可以向ue請求rf信號強度測量。

rf信號強度圖是通過無線電信號傳播仿真工具提供的，并且一般被產(chǎn)生和用于無線通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃/部署。此種無線電信號傳播仿真工具是基于無線電接入網(wǎng)絡(luò)(ran)配置信息，包括無線電通信站的位置及其天線的參數(shù)(無線電通信站管理無線通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋區(qū)域的各個部分上的通信)。此外，無線電信號傳播仿真工具可以考慮地面形態(tài)信息(例如，建筑物輪廓、地面輪廓、具有茂密森林的區(qū)域等)。rf信號強度圖針對覆蓋區(qū)域的每個像素提供一個或多個預(yù)期rf信號強度，特別是位于此類像素附近的一些無線電通信站在rf信號的此類像素中可感知的預(yù)期強度。

用無線電信號傳播仿真工具估計的rf指紋的質(zhì)量也可以通過允許對rf信號強度圖進行現(xiàn)場調(diào)諧(on-fieldtuning)的實地測量(例如，通過由無線電信號強度檢測器對整個覆蓋區(qū)域執(zhí)行的現(xiàn)場測量活動收集的實地測量)來改善。

在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)提出了幾種基于rf指紋的定位方法，用于對無線通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋區(qū)域內(nèi)的ue進行定位。

例如，laitinenh.、lahteenmakij.、nordstromt.的“databasecorrelationmethodforgsmlocation”,vehiculartechnologyconference,2001,vtc2001年春季，ieeevts第53屆，公開了可以用于在無線通信網(wǎng)絡(luò)中定位ue的一組算法。

d.zimmermann、j.baumann、m.layh、f.landstorfer的“databasecorrelationforpositioningofmobileterminalsincellularnetworksusingwavepropagationmodels”,vehiculartechnologyconference,vtc2004年秋季，公開了用rf指紋方法估計ue的位置的算法。該文檔沒有解決定位在室內(nèi)或車內(nèi)的ue的問題。

us7725111公開了用于在無線通信系統(tǒng)中確定移動單元的位置并且將位置呈現(xiàn)給遠程方的方法。遠處的移動單元的地點是通過將移動單元取得的射頻頻譜的預(yù)定義部分的快照與包含在各個位置處取得的多個快照的參考數(shù)據(jù)庫進行比較而確定的。比較的結(jié)果被用于確定移動單元是否在特定地點處。比較可以在移動單元中或者在位于遠離移動單元的某個其他位置處進行。在后一種情況下，關(guān)于所捕獲的指紋的充分信息從移動單元被發(fā)送到遠程位置。數(shù)據(jù)庫可以是預(yù)編譯的或者在線產(chǎn)生的。

jianzhu和gregoryd.durgin的“indoor/outdoorlocationofcellularhandsetsbasedonreceivedsignalstrength”,ieeeelectronicsletter,2005年1月6日，以及jianzhu的佐治亞理工學(xué)院電氣和計算機工程學(xué)校的博士論文indoor/outdoorlocationofcellularhandsetsbasedonreceivedsignalstrength(可見于http://www.propagation.gatech.edu/archive/pg_tr_060515_jz/pg_tr_060515_jz.pdf，于本申請的提交日)，描述了用單組測量或一系列信號強度測量來處理與ue的位置相關(guān)聯(lián)的衰減的方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，上面提到的已知解決方案無法提供能考慮由障礙物導(dǎo)致的信號損失的估計的、令人滿意的定位和跟蹤系統(tǒng)，這些障礙物不能被包括在用于產(chǎn)生rf信號強度圖的無線電信號傳播仿真工具所使用的模型中。結(jié)果，無線電信號傳播仿真工具所計算的rf信號強度圖基本上可以提供涉及覆蓋區(qū)域的戶外環(huán)境的精確的rf信號強度，而通過由ue執(zhí)行的信號強度測量測得的(實際)無線電信號強度可能受由另外的障礙物引起的衰減的影響，這些另外的障礙物諸如是車身(即，當(dāng)ue在車內(nèi)時)、建筑物的墻壁(當(dāng)ue在其墻壁損失未知的建筑物內(nèi)時)、或在建筑物內(nèi)部操控ue的用戶的位置相對于地平面的標高(在一次近似中，該標高可能使信號強度提高)。上面提到的現(xiàn)場測量活動不能為覆蓋區(qū)域內(nèi)的室內(nèi)環(huán)境提供關(guān)于由這種障礙物(諸如車輛或建筑物的墻壁)引入的衰減的有用數(shù)據(jù)。

因此，申請人已經(jīng)解決了設(shè)計如下ue定位和跟蹤方法和系統(tǒng)的問題：該ue定位和跟蹤方法和系統(tǒng)能夠考慮在信號強度預(yù)測或測量中沒有考慮到的信號強度衰減(諸如由車輛和建筑物導(dǎo)致的衰減)，從而使得允許以提高的精度識別ue位置。

申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，為了考慮在信號強度預(yù)測或測量中沒有考慮的信號強度衰減(諸如由車輛和建筑物導(dǎo)致的衰減)，有用的是，識別在所估計的ue位置周圍的不確定區(qū)域，并且計算關(guān)于該不確定區(qū)域的平均預(yù)期信號強度(例如，與所估計的ue位置相對應(yīng)的像素周圍的相鄰像素的預(yù)期信號強度的平均值)。這種與所估計的ue位置相對應(yīng)的像素周圍的相鄰像素的預(yù)期信號強度的平均值可以用于改善信號強度衰減的估計。

具體地說，本發(fā)明的一個方面提出了一種識別無線通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的用戶設(shè)備的位置的方法，所述無線通信網(wǎng)絡(luò)包括在地理區(qū)域上發(fā)射無線電信號的至少一個無線電通信站。該方法包括以下步驟：a)提供所述至少一個無線電通信站在多個基本區(qū)域單元(elementaryareaelement)中的每個基本區(qū)域單元上產(chǎn)生的預(yù)期無線電信號強度，其中所述地理區(qū)域被細分在所述多個基本區(qū)域單元中；b)定義由所述至少一個無線電通信站提供給位置待識別的用戶設(shè)備的無線電信號所經(jīng)歷的初始衰減；c)獲得向其位置待識別的用戶設(shè)備提供的無線電信號的被測無線電信號強度測量；d)基于所述預(yù)期無線電信號強度、所述初始衰減以及所述無線電信號強度測量來確定與位置待識別的用戶設(shè)備的位置相對應(yīng)的估計基本區(qū)域單元；以及d)基于所述估計基本區(qū)域單元來計算最終衰減。步驟b)-e)被迭代至少兩次，步驟b)的每次進一步迭代包括基于先前在至少一次先前的迭代的步驟e)中計算的至少一個最終衰減來定義用于所述每次進一步迭代的相應(yīng)的初始衰減。

本發(fā)明的優(yōu)選特征在從屬權(quán)利要求中被闡述。

在本發(fā)明的實施例中，所述步驟b)的第二次迭代包括將在步驟e)的第一次迭代期間計算的最終衰減定義為初始衰減。

在本發(fā)明的實施例中，所述步驟b)的每次進一步迭代包括將先前計算的最終衰減的平均值定義為初始衰減。

在本發(fā)明的實施例中，所述步驟b)的每次進一步迭代包括將先前計算的最終衰減的至少一部分的平均值定義為初始衰減。

在本發(fā)明的實施例中，所述平均值是加權(quán)平均值。

在本發(fā)明的實施例中，所述加權(quán)平均值包括基于指數(shù)遞減函數(shù)的權(quán)重。

在本發(fā)明的實施例中，所述步驟d)包括基于所述用戶設(shè)備在所述地理區(qū)域被細分在其中的所述多個基本區(qū)域單位中的位置的概率分布來確定所述估計基本區(qū)域單位。

在本發(fā)明的實施例中，所述步驟d)包括確定所述概率分布的標準差，并且所述方法還包括以下步驟：f)定義不確定區(qū)域，所述不確定區(qū)域以所述估計基本區(qū)域單位為中心并且具有與所述標準差基本上相對應(yīng)的半徑。

在本發(fā)明的實施例中，所述步驟d)包括將所述估計基本區(qū)域單位確定為所述概率分布的最大值。

在本發(fā)明的實施例中，所述步驟d)包括將所述估計基本區(qū)域單位確定為在步驟b)-e)的前一次迭代期間計算的不確定區(qū)域或步驟b)-e)的第一次迭代中的初始搜索空間的質(zhì)心。

在本發(fā)明的實施例中，所述概率分布是基于所述用戶設(shè)備在所述地理區(qū)域被細分在其中的所述多個基本區(qū)域單位中的每個基本區(qū)域單位內(nèi)的一組概率，所述一組概率包括相對于所述至少一個無線電通信站中的每個無線電通信站的概率。

在本發(fā)明的實施例中，如下計算所述一組概率中的每個概率：

其中，esi,j|a-h是所述多個基本區(qū)域單位中的各基本區(qū)域單位中的預(yù)期無線電信號強度，σi,j|a-h是與所述多個基本區(qū)域單位中的各基本區(qū)域單位中的所述預(yù)期無線電信號強度相關(guān)聯(lián)的統(tǒng)計誤差的標準差，ms|a-h是被測得的無線電信號強度測量，μni是第n次迭代的初始衰減。

在本發(fā)明的實施例中，所述一組概率中的每個概率在被用作所述概率分布的基(basis)之前被規(guī)范化為對應(yīng)的規(guī)范化概率。

在本發(fā)明的實施例中，所述概率分布由一組總概率定義，其中每個總概率被計算為與所述多個基本區(qū)域單位中的同一基本區(qū)域單位相關(guān)聯(lián)的規(guī)范化概率的乘積。

在本發(fā)明的實施例中，所述方法還包括以下步驟：g)按照所述不確定區(qū)域中所包括的每個基本區(qū)域單位的預(yù)期無線電信號強度的平均值來計算平均預(yù)期無線電信號強度，并且其中，所述步驟e)包括將所述最終衰減計算為所述平均預(yù)期無線電信號強度和所述被測無線電信號強度之間的差值的平均值。

本發(fā)明的另一方面提出了一種無線通信網(wǎng)絡(luò)，該無線通信網(wǎng)絡(luò)包括在地理區(qū)域上發(fā)射無線電信號的多個無線電通信站，適于實現(xiàn)根據(jù)上面的方法。

在本發(fā)明的實施例中，所述無線通信網(wǎng)絡(luò)是移動電話網(wǎng)絡(luò)。

在本發(fā)明的實施例中，所述無線通信網(wǎng)絡(luò)是全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。

附圖說明

通過閱讀僅以非限制性示例的方式提供的本發(fā)明的實施例的以下詳細描述，根據(jù)本發(fā)明的解決方案的這些及其他特征和優(yōu)點將被更好地理解，其中：

圖1是可以實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的實施例的解決方案的無線通信網(wǎng)絡(luò)的一部分的示意圖；

圖2a-2c是根據(jù)本發(fā)明的實施例的定位和跟蹤方法的示意性流程圖；以及

圖3a-3c是根據(jù)本發(fā)明的實施例的搜索空間的示意圖，其示出了待定位的用戶設(shè)備所在的不確定區(qū)域。

具體實施方式

參照附圖，圖1是可以實現(xiàn)本發(fā)明的實施例的無線通信網(wǎng)絡(luò)的一部分的示意圖。

一般的無線通信網(wǎng)絡(luò)100允許并管理用戶設(shè)備或ue(例如，移動電話、智能電話和平板)在覆蓋區(qū)域(未示出)上的通信。這種(地理)覆蓋區(qū)域一般被細分為多個部分，諸如其中通信由無線電通信站管理的小區(qū)105。例如，在用于移動電話的無線通信網(wǎng)絡(luò)100中，無線電通信站110a的一個或多個無線電收發(fā)器(未示出)，諸如演進節(jié)點b或3gpp長期演進(lte)/lteadvanced(lte-a)系統(tǒng)中的enodeb，管理無線電通信站覆蓋區(qū)域或小區(qū)105內(nèi)的ue的通信(即，諸如二進制數(shù)據(jù)包之類的信息的發(fā)送和/或接收)。多個相鄰的無線電通信站110b-h(在圖1的示例中僅示出了七個)管理與小區(qū)105相鄰的各小區(qū)(未示出)內(nèi)的通信。

覆蓋區(qū)域理想地被細分為相對較小的基本區(qū)域單元或像素xi,j(其中1≤i≤i且1≤j≤j，i和j是正整數(shù))，每個像素是預(yù)定寬度的基本單元(在所示的示例中，像素為正方形形狀)，所述預(yù)定寬度例如為1”緯度×1”經(jīng)度(即使不同像素不一定具有相同的大小或形狀)。因此，無線通信網(wǎng)絡(luò)100的每個小區(qū)(諸如小區(qū)105)被細分為多個像素xi,j。

例如通過已知的無線電信號傳播仿真工具或者通過考慮無線電通信站的無線電通信參數(shù)(即，發(fā)射的功率、天線增益、天線位置)和每個像素中的路徑損失模型的估計，測量或計算無線電通信站110a-h在一般性像素xi,j上產(chǎn)生的電磁場的水平，即，預(yù)期信號強度esi,j|a-h，，并且將它們相互比較。每個像素xi,j然后與相應(yīng)的無線電通信站110a-h相關(guān)聯(lián)，該無線電通信站當(dāng)與所有其他的無線電通信站相比時在像素xi,j中產(chǎn)生最佳的預(yù)期信號強度esi,j|a-h。與同一個無線電通信站(諸如無線電通信站110a)相關(guān)聯(lián)的一組像素xi,j定義相應(yīng)無線電通信站的小區(qū)，諸如小區(qū)105。

同時，通過無線電信號傳播仿真工具或基于上面提到的路徑損失估計而測量或計算的預(yù)期信號強度esi,j|a-h產(chǎn)生rf信號強度圖，該rf信號強度圖是如下的數(shù)據(jù)庫：對于每個像素xi,j，該數(shù)據(jù)庫包括與無線通信網(wǎng)絡(luò)100的無線電通信站110a-h相關(guān)的預(yù)期信號強度esi,j|a-h。對于每個預(yù)期信號強度esi,j|a-h，rf信號強度圖還包括影響這種預(yù)期信號強度esi,j|a-h的統(tǒng)計誤差的指示，諸如標準差σi,j|a-h。

應(yīng)注意，無線通信網(wǎng)絡(luò)100的rf信號強度圖可能已經(jīng)在無線通信網(wǎng)絡(luò)100的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃階段期間被產(chǎn)生，因此，這種rf信號強度圖可以被用于定位和跟蹤目的，而無需產(chǎn)生新的rf信號強度圖。

另外，無線通信網(wǎng)絡(luò)100具有一定的定位能力，即，無線通信網(wǎng)絡(luò)100可以提供ue(未示出)在其覆蓋區(qū)域內(nèi)的位置的粗略估計。

例如，通過考慮無線通信網(wǎng)絡(luò)100是移動電話網(wǎng)絡(luò)的情況，無線通信網(wǎng)絡(luò)100知道ue位于哪個小區(qū)(例如，小區(qū)105)中，因為無線通信網(wǎng)絡(luò)100知道與這種ue相關(guān)聯(lián)(即，為這種ue服務(wù))的無線通信站，例如無線通信站110a。此外，無線通信網(wǎng)絡(luò)可以通過識別ue與無線通信站110a的哪些無線電收發(fā)器相關(guān)聯(lián)來識別ue位于小區(qū)的哪個部分或小區(qū)105的哪個扇區(qū)中。

另外，無線通信網(wǎng)絡(luò)100可以借助于與信號從ue到達通信站所花費的時間長度相對應(yīng)的定時提前值(timingadvancevalue)來識別ue和無線電通信站110a之間的距離。因此，無線通信網(wǎng)絡(luò)可以識別出ue所在的小區(qū)105的扇區(qū)的部分。此類扇區(qū)部分可以被用作用于在根據(jù)本發(fā)明的實施例的方法中準確地定位ue的初始搜索空間120。

現(xiàn)在翻到圖2a-2c，它們是根據(jù)本發(fā)明的實施例的定位方法的示意性流程圖。

首先，執(zhí)行初始化階段，初始化階段包括第一和第二ue位置估計周期。

第一ue位置估計周期確定ue在搜索空間120內(nèi)部的第一ue估計位置。將第一初始衰減值或簡單地第一初始衰減μ1i分配給搜索空間120的每個像素xi,j(步驟202)，以便考慮提供服務(wù)的無線電通信站發(fā)射的信號所經(jīng)歷的可能的信號衰減，從而考慮在rf信號強度圖中的每個像素的預(yù)期信號強度中未考慮的損失。

在本發(fā)明的實施例中，第一初始衰減μ1i是在預(yù)定的值范圍中所包括的常數(shù)值，例如第一初始衰減μ1i包括在0db和10db之間，例如μ1i＝5db。

在本發(fā)明的另一實施例中，第一初始衰減μ1i是從針對未建模的障礙物列出的多個衰減值的衰減值表格選擇的常數(shù)值(例如，如果應(yīng)考慮車內(nèi)情況，則為8db)。

然后(步驟204)，獲得由ue針對無線電通信站110a-h(其提供高于最小閾值的信號強度)中的每個無線線電通信站測量的被測rf信號強度ms|a-h。這種被測rf信號強度ms|a-h被ue周期性地發(fā)送到無線通信網(wǎng)絡(luò)100以供呼叫管理，而且，即使當(dāng)無線電鏈路(即，用于執(zhí)行通信的活動連接)未被建立時，無線通信網(wǎng)絡(luò)100也可以向ue請求測量。

此后(步驟206)，對搜索空間120的每個像素確定ue是否在搜索空間120的一般性像素xi,j內(nèi)的一組概率。該組概率優(yōu)選地包括：對于每個無線電通信站110a-h(在圖1的示例中為八個)，相應(yīng)的預(yù)期信號強度esi,j|a-h被包括在rf信號強度圖中的概率p(xi,j)|a-h。

在本發(fā)明的實施例中，對于搜索空間120的每個像素xi,j，可以根據(jù)以下公式來計算多個(在所考慮的示例中為八個)相應(yīng)的概率p(xi,j)|a-h(每個(在所考慮的示例中為八個)無線電通信站110a-h一個概率)：

其中，σi,j|a-h是影響與搜索空間120的像素xi,j相關(guān)聯(lián)的這種預(yù)期信號強度esi,j|a-h的統(tǒng)計誤差的標準差。

優(yōu)選地，雖然不一定嚴格，但是在后續(xù)計算中使用規(guī)范化概率pnorm(xi,j)|a-h，其中，如下計算規(guī)范化概率pnorm(xi,j)|a-h：

由此：

對于搜索空間120的每個像素xi,j(在所考慮的示例中為八個)，然后以獲得ue位于該像素xi,j內(nèi)的總概率p(xi,j)|tot的方式來組合所計算的(規(guī)范化的)概率pnorm(xi,j)|a-h(步驟208)。在本發(fā)明的實施例中，因為每個無線電信號的無線電信號傳播行為(無線電信號衰減)獨立于其他無線電信號，所以像素xi,j的總概率p(xi,j)|tot例如可以被計算為(在所考慮的示例中八個)概率pnorm(xi,j)|a-h的乘積，即：

當(dāng)公共的殘余衰減是基于相同的測量時，并非如此。

應(yīng)注意，搜索空間120的所有像素xi,j的總概率p(xi,j)|tot定義了ue在一般具有高斯形狀的搜索空間120中的(可能的)位置的第一位置概率分布d1(xi,j)。

通過使用針對搜索空間120的所有像素xi,j計算的總概率p(xi,j)|tot，識別出第一位置像素xi,j|1(步驟210)。在本發(fā)明的實施例中，基于針對搜索空間120的所有像素xi,j計算的總概率p(xi,j)|tot，即基于第一位置概率分布d1(xi,j)，確定搜索空間120的第一質(zhì)心或第一形心c1d，并且選擇這種形心作為第一位置像素xi,j|1。

接著(步驟212)，定義第一不確定區(qū)域305。如圖3a中所示(圖3a是根據(jù)本發(fā)明的實施例的搜索空間120的示意圖，示出了其位置待確定的ue所在的第一不確定區(qū)域305)，第一不確定區(qū)域305被定義為搜索空間120的以第一位置像素xi,j|1(即，第一形心c1d)為中心的圓形區(qū)域。第一不確定區(qū)域305的半徑被定義為基本上對應(yīng)于以第一位置像素xi,j|1(即，第一形心c1d)為中心計算的第一位置概率分布d1(xi,j)的第一標準差σid。

在本發(fā)明的替代實施例中，搜索空間120的與第一位置概率分布d1(xi,j)的第一最大值m1d相關(guān)聯(lián)的一般性像素xi,j被選為第一位置像素xi,j|1，并且第一不確定區(qū)域305的半徑被定義為第一位置概率分布d1(xi,j)的第一標準差σid，第一標準差σid是以第一位置像素xi,j|1(即，第一最大值m1d)為中心計算的。

為了改善ue位置的估計，在第一位置估計周期的末尾計算第一最終衰減μ1f(步驟214和216)。因為ue位置的估計受誤差影響，所以預(yù)期信號強度的計算應(yīng)通過使用估計位置周圍的多個像素來考慮在不確定區(qū)域上估計的平均預(yù)期信號強度。因此，首先(步驟214)，對整個不確定區(qū)域305計算平均預(yù)期信號強度即：

其中，1≤i≤iu且1≤j≤ju(iu≤i且ju≤j)指示不確定區(qū)域305內(nèi)所包括的像素xi,j的坐標，#pixels指示第一不確定區(qū)域305內(nèi)所包括的像素xi,j的數(shù)量。

然后(步驟216)，第一最終衰減μ1f被計算為平均預(yù)期信號強度和(在所考慮的示例中八個)被測信號強度ms|a-h之間的(在所考慮的示例中八個)差值的平均值，即：

其中，#rcs是ue已測得有用的(即，高于最小閾值的)被測信號強度ms|a-h的無線電通信站(在圖1的示例中，即八個無線電通信站110a-h)的數(shù)量(在所考慮的示例中為八個)。隨著計算出第一最終衰減μ1f，第一位置估計周期結(jié)束。

在第一位置估計周期的末尾，所述方法為位置待識別的ue提供第一位置估計，即，第一位置像素xi,j|1，并且還定義了考慮與這種估計相關(guān)聯(lián)的統(tǒng)計誤差的第一不確定區(qū)域305。

隨后，可以通過用在第一位置估計的末尾得到的第一最終衰減μ1f取代第一初始衰減μ1i來重新計算ue位置的估計。因此，第二位置估計周期開始。第二位置估計周期執(zhí)行與第一位置估計周期基本上相同的步驟，不過是使用在第一位置估計周期的末尾計算的第一最終衰減μ1f作為第二初始衰減μ2i(步驟218)。如前一個周期中那樣，獲得被測rf信號強度ms|a-h(或者可替代地，恢復(fù)在第一位置估計周期中使用的同一被測rf信號強度ms|a-h)(步驟220)，并且使用被測rf信號強度來計算ue在第一不確定區(qū)域305的一般性像素xi,j內(nèi)的一組概率(在所考慮的示例中，針對第一不確定區(qū)域305的每個像素計算八個概率)。然后以對于第一不確定區(qū)域305的一般性像素xi,j獲得ue位于第一不確定區(qū)域305的一般性像素xi,j內(nèi)的總概率p(xi,j)|tot的方式來組合針對第一不確定區(qū)域305的一般性像素xi,j計算的(在所考慮的示例中八個)概率p(xi,j)|a-h(這些概率可能被如上面結(jié)合第一位置估計周期所描述的那樣被規(guī)范化)(步驟224)。通過使用ue位于第一不確定區(qū)域305的一般性像素xi,j內(nèi)的總概率p(xi,j)|tot(或者，對應(yīng)的第二位置概率分布d2(xi,j))，確定第一不確定區(qū)域305的第二形心c2d，并且第二位置像素xi,j|2被識別為與第二形心c2d(或者，可替代地，與第二位置概率分布d2(xi,j)的第二最大值m2d)相對應(yīng)(步驟226)。

接著(步驟228)，如圖3b所示，定義第二不確定區(qū)域310，圖3b是根據(jù)本發(fā)明的實施例的搜索空間120的示意圖，示出了其位置待確定的ue所在的第二不確定區(qū)域310。類似于第一位置估計周期，第二不確定區(qū)域310的半徑被定義為基本上對應(yīng)于以第二位置像素xi,j|1(即，第二形心c2d)為中心計算的第二位置概率分布d2(xi,j)的第二標準差σ2d(或者可替代地，被定義為以第二位置概率分布d2(xi,j)的第二最大值m2d為中心的第二標準差σ2d)。

為了改善位置估計，類似于第一位置估計周期，在第二位置估計周期的末尾計算第二最終衰減μ2f(步驟230和232)，即，對整個第二不確定區(qū)域310計算平均預(yù)期信號強度并且第二最終衰減μ2f被計算為平均預(yù)期信號強度和(在所考慮的示例中八個)被測信號強度ms|a-h之間的(在所考慮的示例中八個)差值的平均值。

在第二位置估計周期的末尾，所述方法為其位置待識別的ue提供第二位置估計，即，第二位置像素xi,j|2，并且同樣在此情況下，第二不確定區(qū)域310(小于第一不確定區(qū)域305)考慮了與這種第二位置估計相關(guān)聯(lián)的統(tǒng)計誤差。

應(yīng)注意，一般來說，被用作第一不確定區(qū)域305的中心的第一形心c1d(或第一最大值m1d)和用作第二不確定區(qū)域310的中心的第二形心c2d(或第二最大值m2d)不一定相對應(yīng)。因此，第一不確定區(qū)域305和第二不確定區(qū)域310一般是偏心區(qū)域。

隨著第二位置估計周期的結(jié)束，定位初始化階段結(jié)束，并且優(yōu)選地以如下方式執(zhí)行后續(xù)的位置估計周期。

隨后，一般性的第n位置估計周期執(zhí)行第一位置估計周期的相同步驟，但是使用基于先前計算的最終衰減μ1f至μn-1f中的兩個或更多個的組合的第n初始衰減(步驟234)。

可以以多種不同的方式計算第n初始衰減μni，例如，可以根據(jù)其位置待估計的ue是正在移動、還是具有基本上靜止的位置來計算第n初始衰減μni，以便獲得ue的位置的較好估計。

在其位置待估計的ue具有基本上靜止的位置的情況下，第n初始衰減μni可以有利地被計算為先前計算的所有最終衰減μ1f至μn-1f的平均值，即：

例如，第三初始衰減μ3i可以被計算為第一最終衰減μ1f和第二最終衰減μ2f的平均值，即：

可替代地，在ue正在移動或具有基本上靜止的位置的情況下，可以通過僅對先前計算的最終衰減μ1f至μn-1f的子集求平均值，例如，通過計算通過采用移動的“求平均窗口”(該移動的“求平均窗口”可以被定義用于計算第n初始衰減μni，并且包括某個數(shù)量k個先前計算的最終衰減μn-kf至μn-1f))計算的移動平均值，來計算第n初始衰減μni。

在未建模的環(huán)境條件引入隨時間而變化的信號衰減的情況下(例如，在ue從建筑物內(nèi)部移動到戶外環(huán)境的情況下)，移動的求平均窗口的使用可以是特別有利的。實際上，在ue在無線通信網(wǎng)絡(luò)100的覆蓋區(qū)域中移動期間，影響無線電信號的未建模的衰減可能變化；因此，如果待定位的ue的移動被檢測到，則考慮過去已經(jīng)計算的整組衰減可能是有誤導(dǎo)性的。

另外，第n初始衰減μni可以被計算為先前計算的最終衰減μ1f至μn-1f中的一些或更多個(有可能是所有)的加權(quán)平均值。在ue正在移動的情況下，即，在無線通信網(wǎng)絡(luò)100內(nèi)的ue跟蹤(在此期間未建模的衰減可能變化)的情況下，這是特別有利的。例如，可以基于指數(shù)遞減函數(shù)來定義權(quán)重。

在一般性的第n位置估計周期中，獲得新的被測rf信號強度ms|a-h(或者可替代地，恢復(fù)在先前的(一個或多個)位置估計周期中使用的相同的被測信號強度ms|a-h)，并且使用被測rf信號強度來計算ue在第(n-1)不確定區(qū)域315n-1內(nèi)的一組概率p(xi,j)|a-h，如圖3c所示，圖3c是搜索空間120的示意圖，其示出了待定位的ue所在的第(n-1)不確定區(qū)域315n-1(在所考慮的示例中，針對第(n-1)不確定區(qū)域315n-1的每個像素計算八個概率)(步驟238)。然后，以對于第(n-1)不確定區(qū)域315n-1的一般性像素xi,j獲得ue位于一般性像素xi,j內(nèi)的總概率p(xi,j)|tot的方式，組合針對第(n-1)不確定區(qū)域315n-1的一般性像素xi,j計算的(在所考慮的示例中八個)概率p(xi,j)|a-h(這些概率可能被如結(jié)合第一位置估計周期描述的那樣被規(guī)范化)(步驟240)。通過使用ue位于第(n-1)不確定區(qū)域315n-1的一般性像素xi,j內(nèi)的總概率p(xi,j)|tot(即，對應(yīng)的位置概率分布dn(xi,j))，確定第n不確定區(qū)域315n的第n質(zhì)心cnd，并且第n位置像素xi,j|n被識別為與第n質(zhì)心cnd(或者可替代地，與位置概率分布dn(xi,j)的第n最大值mnd)相對應(yīng)(步驟242)。

接著(步驟244)，如圖3d中所示，定義第n不確定區(qū)域315n，其中圖3d是搜索空間120的示意圖，示出了其位置待確定的ue所在的第n不確定區(qū)域315n。類似于前面的位置估計周期，第n不確定區(qū)域315n的半徑被定義為基本上對應(yīng)于以第n位置像素xi,j|1(即，第n形心c2d)為中心計算的第n位置概率分布dn(xi,j)的第n標準差σnd(或者可替代地，被定義為以第n位置概率分布dn(xi,j)的第n最大值mnd為中心的第n標準差σnd)。

最后，計算第n最終衰減μnf(步驟246和248)。類似于前面的位置估計周期，針對整個第n不確定區(qū)域315n計算平均預(yù)期信號強度(步驟246)，即：

其中，1≤i≤iu’且1≤j≤ju’(iu’≤i且ju’≤j)指示第n不確定區(qū)域315n內(nèi)所包括的像素xi,j的坐標，并且#pixels指示第n不確定區(qū)域315n內(nèi)所包括的像素xi,j的數(shù)量。

然后(步驟248)，第n最終衰減μnf被計算為平均預(yù)期信號強度和(在所考慮的示例中八個)被測信號強度ms|a-h之間的(在所考慮的示例中八個)差值的平均值，即：

其中，#rcs是ue已測得有用的(即，高于最小閾值的)被測信號強度ms|a-h的無線電通信站(在圖1的示例中，即八個無線電通信站110a-h)的數(shù)量(在所考慮的示例中為八個)。

在第n位置估計周期的末尾，所述方法對其位置待確定的ue提供第n位置估計，即，第n位置像素xi,j|n，并且還定義考慮了與這種估計相關(guān)聯(lián)的統(tǒng)計誤差的第n不確定區(qū)域305n(小于前面的不確定區(qū)域305至315n-1)。

然后，操作返回到步驟234，以便通過執(zhí)行進一步的位置估計周期來進一步改善位置估計(即，步驟234至248被迭代)。

如果在與(在所考慮的示例中八個)無線電通信站110a-h相關(guān)聯(lián)的被測信號強度ms|a-h和所估計的位置(即，第n位置像素xi,j|n)周圍的(即，在第n不確定區(qū)域315n內(nèi)的)像素xi,j的預(yù)期信號強度esi,j|a-h之間沒有顯著的相關(guān)性，則第n最終衰減μnf可以被排除，并且不被用于確定接下來的(n+1)初始衰減。在這種情況下，第(n+1)初始衰減不是基于緊接前面的第n最終衰減μnf(而是僅基于從第一最終衰減μ1f到第(n-1)最終衰減的集合中所包括的最終衰減)，影響第(n+1)步驟的被測信號強度ms|a-h的誤差是相互獨立的，并且總概率p(xi,j)|tot可以再次通過方程(4)計算得到。

多虧根據(jù)本發(fā)明的實施例的方法，可以執(zhí)行無線通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的ue的連續(xù)且自改善的定位和跟蹤，其考慮了rf信號強度預(yù)測工具或路徑損失估計用來產(chǎn)生rf信號強度圖的模型中未能包括的障礙物所導(dǎo)致的損失的估計；因此，實現(xiàn)了無線通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的ue的定位精度的提升。

根據(jù)本發(fā)明的實施例的方法適于在每個周期將從選定值開始的衰減值改善到與影響進/出ue的信號的實際衰減項基本上相對應(yīng)的最終值；因此，即使當(dāng)被測信號強度受由在時間上變化的和/或在無線電傳播工具中不能被成功建模的另外的障礙物引起的衰減的影響時，根據(jù)本發(fā)明的實施例的方法也特別適于定位和跟蹤目的，所述另外的障礙物諸如是車輛(即，當(dāng)ue在車內(nèi)時)、根據(jù)季節(jié)變化的樹葉、建筑物的墻壁(當(dāng)ue在其墻壁損失未知的建筑物內(nèi)時)、或在建筑物內(nèi)部操控ue的用戶的位置相對于地平面的標高(在一次近似中，該標高可能使信號強度提高)。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)明白，本發(fā)明的實施例不限于地面無線通信網(wǎng)絡(luò)。在本發(fā)明的實施例中，無線通信網(wǎng)絡(luò)是衛(wèi)星通信或?qū)Ш较到y(tǒng)，諸如全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(gnss)，諸如gps、glonass或galileo。

在這種情況下，獲得關(guān)于由視野內(nèi)的gnss衛(wèi)星和/或射程內(nèi)的地面中繼天線提供的信號的ue信號強度測量，并且從對應(yīng)的gnss信號強度圖獲得預(yù)期信號強度。換句話說，通過使用從gnss信號強度圖獲取的信號強度值代替無線電通信站110a-h輻射的無線電信號的預(yù)期信號強度作為預(yù)期信號強度esi,j|a-h，上面關(guān)于用于移動電話的無線通信網(wǎng)絡(luò)100描述的定位方法可以基本上直接應(yīng)用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)?；仡^參照方程(1)，在這種情況下，項ms|a-h表示由ue執(zhí)行的對接收的gnss信號的度量。

應(yīng)注意，因為初始gnss定位比移動電話網(wǎng)絡(luò)提供的初始定位(即，搜索區(qū)域120)更精確，所以損失(即，衰減)估計更精確，并且通過所提出的本發(fā)明可實現(xiàn)的定位和跟蹤提供比移動電話網(wǎng)絡(luò)的情況下更好的精度。

特別地，在gnss定位精度可能降低的場景中，例如在由建筑物引起的陰影和rf信號衍射可能使實際上在視野內(nèi)的gnss衛(wèi)星的數(shù)量減少和/或引起電磁場傳播延遲(即，影響rf信號的延遲)的城市峽谷場景中，可以通過實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)來改進采用gnss信號強度圖的ue位置估計的校正精度。