使用外部輔助信息以改善固定的基于定時的無線電定位網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 各種實(shí)施例涉及無線通信，特別是用于估計(jì)距離誤差的網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備、方法和計(jì)算機(jī) 可讀媒體。
【背景技術(shù)】
[0002] 固定的、基于定時的無線電定位系統(tǒng)可以由一組測距發(fā)射機(jī)（例如發(fā)射機(jī)1^至 Txn)組成，這樣能夠接收這些發(fā)射的接收機(jī)能夠估計(jì)接收機(jī)自身的位置。接收機(jī)的位置估 計(jì)的精確度受到多重因素的負(fù)面影響，包括：傳輸信號的分辨率；發(fā)射機(jī)的同步性；反射信 號的存在，導(dǎo)致接收機(jī)和發(fā)射機(jī)之間的距離被過高估計(jì)；由于噪聲、信號強(qiáng)度不足或其他無 線電特性造成的對接收機(jī)相對于任何給定的發(fā)射機(jī)之間所估計(jì)的速度和距離的不確定性； 以及發(fā)射機(jī)與其對應(yīng)的接收機(jī)之間的不良的幾何條件，其增加了使用來自給定的一組發(fā)射 機(jī)的距離來確定位置時的不確定性，其中的各個發(fā)射機(jī)之間具有不良的方向角距。
[0003] 以上特性導(dǎo)致了在真實(shí)平面中的任何給定的估計(jì)點(diǎn)的固定距離誤差偏差和固定 距離不確定功能的結(jié)合。也就是說，建筑物引起的反射導(dǎo)致了固定的反射。在同步系統(tǒng)的穩(wěn) 定性中，兩個發(fā)射機(jī)之間的同步性的誤差是這兩個發(fā)射機(jī)之間的固定誤差。不良的幾何條 件或者帶寬相關(guān)的分辨率限制將會導(dǎo)致具有基于網(wǎng)絡(luò)幾何特性的固定直方圖的位置偏差。 這些偏差是無線電定位系統(tǒng)內(nèi)生的。
[0004] 因此，如果這些偏差可以被檢測到，并且可以減少對于給定距離估計(jì)的不確定性， 那么就可以提高位置的質(zhì)量。相比應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)信息較少的網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)，已知發(fā)射機(jī)位置、發(fā) 射機(jī)網(wǎng)絡(luò)的物理和幾何特性能夠帶來相當(dāng)大的改善。此外，由于無線電定位系統(tǒng)的固定特 性和偏差的固定特性，關(guān)于所檢測到的偏差的知識可以通過一個誤差修正系統(tǒng)來傳播。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本公開的某些實(shí)施例一般涉及用于估計(jì)與一個或多個距離測量有關(guān)的誤差的網(wǎng) 絡(luò)、裝置、方法以及計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。這些網(wǎng)絡(luò)、裝置、方法以及計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以使用在 發(fā)射機(jī)網(wǎng)絡(luò)的第一位置接收的第一組測距信號以確定第一組距離測量，根據(jù)在所述發(fā)射機(jī) 網(wǎng)絡(luò)的第二位置接收的第二組信號以確定與第二組距離測量關(guān)聯(lián)的一個或多個距離誤差 調(diào)整，并且使用所述第一組距離測量以及與第二組距離測量關(guān)聯(lián)的一個或多個距離誤差調(diào) 整來估計(jì)所述第一位置。
【附圖說明】
[0006] 圖IA描述了一種定位系統(tǒng)，其中經(jīng)過特定的距離的測距信號被接收機(jī)接收，然后 被用于估計(jì)該接收機(jī)的位置。
[0007] 圖IB示出了圖IA中的測距信號經(jīng)過的距離與各個發(fā)射機(jī)各自距所述接收機(jī)的距 離之間的差別。
[0008] 圖2A描述了一種定位系統(tǒng)，其中兩個位置被勘測以確定與距離測量對應(yīng)的偏差， 該距離測量是根據(jù)這些位置上接收的測距信號得到的。
[0009] 圖2B示出距離測量之間的幾何關(guān)系。
[0010] 圖2C示出了一個接收機(jī)位置的精確估計(jì)，它是使用距離測量的偏差確定的，該距 離測量是根據(jù)一個勘測位置上接收到的測距信號得到的。
[0011] 圖3示出了一種使用與偏差對應(yīng)的信息來估計(jì)接收機(jī)位置的流程，這些偏差與勘 測位置有關(guān)。
[0012] 圖4A、4B、4C和4D示出了使用檢測到的在兩個時間實(shí)例中的移動來識別與接收機(jī) 在其中一個時間實(shí)例中的位置對應(yīng)的偏差時的兩種情況。
[0013] 圖5圖示出了用于跟蹤接收機(jī)移動的方法以便識別與接收機(jī)移動期間的一個或 多個位置對應(yīng)的不準(zhǔn)確的距離測量。
[0014] 圖6描述了發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的各個方面。
[0015] 圖7描述了接收機(jī)系統(tǒng)的各個方面。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面描述的是利用輔助信息以改進(jìn)基于時序的無線電定位系統(tǒng)性能的各種技術(shù)。
[0017] 實(shí)際位置
[0018] 考慮到一個給定的物理區(qū)域以及其中的N個測距發(fā)射機(jī)（例如發(fā)射機(jī)。 位于這個具有N個測距發(fā)射機(jī)的物理區(qū)域的接收機(jī)的位置為P1。從Txglj P 距離為r u， 從Txjlj P 2的距離為r U2,以此類推到Txn，其距離為Γι，Ν。例如，圖IA示出了接收機(jī)的位 置卩:與三個發(fā)射機(jī)（分別為Tx1, Tx2, Tx3)之間的三個實(shí)際距離（分別為^，Γι,2, Γι,3)。 應(yīng)當(dāng)注意到的是，對于任何從微小的位移，dP，到各個發(fā)射機(jī)的距離變成了 r u+driil，ri，2+dri，2,以此類推，并且從Pjlj P ddP的轉(zhuǎn)換是一個平滑并且連續(xù)的轉(zhuǎn)換。
[0019] 測量位置
[0020] -個固定的、基于時序的無線電定位系統(tǒng)允許一個適當(dāng)配置的接收機(jī)從多個發(fā)射 機(jī)接收信號，以及計(jì)算到各個發(fā)射機(jī)的距離，使用統(tǒng)稱為三邊測量法的數(shù)學(xué)技術(shù)學(xué)科來估 計(jì)其位置。如前文所述，這些距離估計(jì)，特別是在雜亂的城市和室內(nèi)環(huán)境中，可能受制于不 確定性和偏差，可能不是距這些發(fā)射機(jī)的真實(shí)距離的準(zhǔn)確估計(jì)。因此，使用三邊測量法基于 估計(jì)的距離r' r' u，…r' ^以及已知的發(fā)射機(jī)位置T 1至T N所估計(jì)的位置P'是與實(shí)際 位置P并不同。該三邊測量法位置估計(jì)P可以寫成：
[0022] 例如，圖IA示出了對應(yīng)于接收機(jī)在位置P1從三個發(fā)射機(jī)（分別為Tx p Tx2, Tx3) 接收測距信號的三個測量距離（r' u，r' ur' υ)。為了說明，r' U=F1J r' 以及^'1，3>>&3。為了進(jìn)一步說明，該接收機(jī)的估計(jì)位置？' 1已經(jīng)示出，該估計(jì)位置？'1 是在不知道實(shí)際距離時使用該三個測量距離（r' u，r' li2，r' li3)確定 的。值得注意到是，該估計(jì)位置P' i并不相當(dāng)于實(shí)際位置P i，主要是因?yàn)樗鰷y量距離 (r'ur'pr'u)并不等于實(shí)際距離（Γ?ι1，Γι,2， Γι,3)。如圖IB所示，其形象地將該三個測 量距離（r' u，r' li2，r' 1ι3)中的每一個分別與三個實(shí)際距離3)中的每一個進(jìn) 行比較，實(shí)際距離與測量距離之間的差值可以表示為距離偏差B1^ Β1ι2, Β1ι3。關(guān)于距離差異 B的附加細(xì)節(jié)如下文所述。
[0023] 基于幾何系統(tǒng)特性的固定距離偏差校正
[0024] 因?yàn)榫嚯x偏差的來源一般是固定的（例如建筑物），并且發(fā)射機(jī)的位置也是固定 的，因此從Ρ'到P的映射可以被表示為一個固定項(xiàng)，位于任意位置^的B η。如果對于每個 位置估計(jì)Ρ'η，其精確的偏差項(xiàng)心是已知的，則可以確定實(shí)際位置？"。即，P = f(r' -Β)， 并且每個單獨(dú)的距離rn=r' n-bn。
[0027] 注意偏差向量B具有幾個有用的特性，其中：對于每個位置P的良好的校準(zhǔn)系統(tǒng) 中，B中的每個元素必須大于或等于零；在長時間范圍中B通常是固定的；從B1到任意B "的 轉(zhuǎn)換既不是平滑的也不是連續(xù)的（B中的每個元素在服務(wù)區(qū)域中的任意兩點(diǎn)之間可以有很 大的不同，即使它們很接近）；并且與P的分量不同，B的分量之間是相互獨(dú)立的。值得注 意的是，在具有定時挑戰(zhàn)的系統(tǒng)中或者如果存在信號到達(dá)的不確定性（可能需要數(shù)據(jù)庫協(xié) 調(diào)），B可能小于零（"提前到達(dá)"）。
[0028] 為服務(wù)區(qū)域中的每個位置P精確地測量B雖然在物理上可能，但是這往往是不切 實(shí)際的。因此，一種用于估計(jì)B以及通過該校正系統(tǒng)傳播B的方法將會是有益的。然而，它 實(shí)際是精確地測量給定服務(wù)區(qū)域中的一些位置的B。因此，位于勘測位置P的接收機(jī)與估計(jì) 位置P'之間現(xiàn)在有一個已知的偏差B = r' -r。B可以與上報的P'或者上報的r' 一起 被存儲在某個遠(yuǎn)程服務(wù)器或該接收機(jī)中。在將來，P'或者r'可以由該接收機(jī)上報到所述 服務(wù)器以查找B。通過從r'減去B，可以重演三邊測量計(jì)算從而可以精確地計(jì)算出P。更 明確地，給定P'以及所關(guān)聯(lián)的測量距離r' i，r' 2，…r' N，就可以計(jì)算出實(shí)際距離r' ^b1 =ri，r' 2-b2= r 2···Γ' N-bN= r N，從而為計(jì)算實(shí)際位置提供依據(jù)。類似的，給定一組測量距離 r' r' 2，…r' ^就可以計(jì)算出實(shí)際距離 r' ^b1= r r' 2-b2= r 2···ι·' N-bN= r N。
[0029] 現(xiàn)在假設(shè)有一個真實(shí)位置P1，以及該位置的估計(jì)位置P' i，已知偏差項(xiàng)B1。并且假 設(shè)第二位置估計(jì)P'2。兩個估計(jì)位置可以上報給一處理器。經(jīng)過檢測，假定，卩'2中各個的 距離分量與的距離分量"接近"（處于一預(yù)定的范圍）。也就是說，r' u與r' u接近， 1''1,2與1''2,2接近，以此類推?；蛘撸?dāng)檢測到向量1'' 1與向量1''2在某種意義上很接近（例 如，范數(shù)-2(norm-2)或者范數(shù)-l(norm-l))。因此，很可能82很接近B1并且B 2可以作為1 的第一次估計(jì)。
[0030] 出于對比的目的，考慮到第三位置估計(jì)P' 3和第四位置估計(jì)P' 4是通過使用三邊 測量計(jì)算出的。下面的比較可能在P'3的距離測量與P' i的距離測量之間進(jìn)行3ι1~ r'u;!·' 3,2>>r'li2;r' 3,3~r' ι,3; ···;!' 3,N~r' 1ιΝ。下面的比較可能在 P'4的距離測量 與 P'；^距離測量之間進(jìn)行：r' 4ι1~r' 4,2〈〈r'li2;r' 4,3~r' ι,3;…