CN102100058A - 通过选择最佳wlan-ps方案使用混合卫星和wlan定位系统确定定位的方法和系统 - Google Patents

通过选择最佳wlan-ps方案使用混合卫星和wlan定位系统确定定位的方法和系统 Download PDF

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Abstract

所公开的主题的实施例提供了一种集成基于WLAN的定位系统(WLAN-PS)和基于卫星的定位系统(SPS)来创建混合定位系统的方法。集成或混合系统是指这样的系统,该系统将来自一个或多个系统的测量值组合来提高定位和速度以及方位估计的精度以及期望误差估计的精度,并且与独立工作的各个单独系统相比,减小了消耗功率。集成WLAN-PS和SPS以创建混合定位系统的方法可以将作为WLAN-PS的另一输入的原始SPS测量值以及作为SPS的另一输入的WLAN-PS最终估计相加。来自两个或多个卫星的原始SPS测量值可以有助于WLAN-PS提高位置估计、HPE和固定用户检测的精度。WLAN-PS初始位置估计和其他估计也可以帮助SPS减小首次定位时间和功耗。与WLAN-PS和SPS单独工作相比,通过在增加精度或其它估计方面WLAN-PS或SPS不再添加值时停用WLAN-PS或SPS,混合定位系统还可以减小功耗。

Description

通过选择最佳WLAN-PS方案使用混合卫星和WLAN定位系统确定定位的方法和系统
相关申请的交叉引用
本申请根据美国专利法典第35条第119(e)款要求2008年6月6日提交的题为Integrated WLAN-based and Satellite-based Positioning System的美国临时申请No.61/059,580的优先权,其全部内容以引用方式并入本文。
本申请与以下参考文献有关:
与本申请同时提交的题为“Systems and methods for Using Environmental Information in a Hybrid Positioning System”的序列号待定的美国专利申请;
与本申请同时提交的题为“Systems and Methods for Maintaining Clock Bias Accuracy in a Hybrid Positioning System”的序列号待定的美国专利申请;
与本申请同时提交的题为“System and Method for Refining a WLAN-PS Estimated Location Using Satellite Measurements in a Hybrid Positioning System”的序列号待定的美国专利申请;
与本申请同时提交的题为“Method and System for Determining Position Using a WLAN-PS Estimated Position as an Initial Position in a Hybrid Positioning System”的序列号待定的美国专利申请;
与本申请同时提交的题为“Methods and Systems for Improving the Accuracy of Expected Error Estimation in a Hybrid Positioning System”的序列号待定的美国专利申请;
与本申请同时提交的题为“Methods and Systems for Stationary User Detection in a Hybrid Positioning System”的序列号待定的美国专利申请;以及
与本申请同时提交的题为“System and Method for Using a Satellite Positioning System to Filter WLAN Access Points in a Hybrid Positioning System”的序列号待定的美国专利申请。
技术领域
本公开内容一般来说涉及混合定位系统,尤其涉及将基于无线局域网(WLAN)的定位系统(WLAN-PS)和基于卫星的定位系统(SPS)结合的方法以改善定位估计精度,提高定位服务对更多用户的可用性,降低功耗,并且还改善对用户位置估计中期望误差的估计。
背景技术
近年来,移动计算设备的数量增长巨大,产生了对更高级移动和无线服务的需要。移动电邮、步话机服务、多玩家游戏和呼叫跟随是针对移动设备新应用如何出现的示例。另外,用户开始需求/探寻不仅利用他们当前的定位还将该定位信息与其他人分享的应用。父母希望掌握他们孩子的行踪,主管需要跟踪公司运输车辆的定位,商业旅行者指望找到最近的药店抓药。所有这些示例都需要个体了解其自身当前的定位或别人的定位。至今,我们全部依靠打听方向,向人询问他们所处的地点或者让工人时不时的登记以报告他们的位置。
基于定位的服务是移动应用的新兴领域,利用新设备的能力计算他们当前的地理位置并将其报告给用户或服务。这些服务的示例遍及从获得本地天气情况、交通更新信息和驾驶方向到孩子跟踪器、好友查询器和市内门房服务。这些新型定位敏感设备依靠全都使用一般概念的多种技术。通过测量源自已知基准点的无线信号,这些设备可以以数学方式计算用户相对于这些基准点的位置。取决于信号和测量值的特点以及所采用的定位算法,每种方法都具有其长处和不足。
美国政府运营的导航星全球定位系统(GPS)在中地球轨道利用大约二十四颗轨道卫星作为基准点。装备有GPS接收机的用户可以在任何时间在真实定位的几米内的任何地点估计其三维位置(维度、经度和海拔高度),只要接收机可以看到足够的天空从而具有四个或者更多卫星处于“观测范围”即可。蜂窝载波使用源自和在蜂窝塔台接收到的信号来确定用户或移动装置的定位。辅助GPS(AGPS)是另一种模型,其结合了GPS和蜂窝塔台技术来估计可能处于室内并且考虑到天空遮挡必须处理GPS信号衰减的移动用户的定位。在这种模型中,蜂窝网络尝试根据蜂窝塔台的定位发射有关卫星位置及其时钟偏移、当前时间的精确估计以及用户的粗略定位来帮助GPS接收机改善其信号接收。在以下GPS与AGPS之间没有差别。
使用卫星作为基准点的所有定位系统在本文中是指基于卫星的定位系统(SPS)。尽管GPS在本文中是唯一运营的SPS,但是其他系统在开发或者计划中。名为GLONASS的俄罗斯系统和名为Galileo的欧洲系统在随后几年可能投入运营。所有这些系统在此被称为SPS。GPS、GLONASS和Galileo所有都是基于三边测量的相同基本思想,即基于对位置已知的卫星的距离的测量来估计位置。在每种情况下,卫星发射某些参数的值,使得接收机能在特定时刻计算卫星位置。卫星与接收机之间的距离根据信号的发射时间来测量。这些距离测量值可能包含由于卫星与接收机(用户装置)时钟之间缺少同步造成的共同偏差,也称为伪距。卫星时钟与接收机(用户装置)时钟之间缺少同步导致接收机时钟与卫星时钟之间的差,这里称为内部SPS接收机时钟偏差或接收机时钟偏差。为了估计三维位置,需要四个卫星估计接收机时钟偏差以及三维测量值。来自每个卫星的另外测量值对应于多普勒频率形式的伪距速率。以下对原始SPS测量值的引用意在一般来指伪距和多普勒频率测量值。对SPS数据的引用意在一般来指卫星广播的数据。对SPS公式的引用意在表示来自卫星的测量值和数据与SPS接收机的位置和速度有关的数学公式。
基于WLAN的定位是使用WLAN接入点确定移动用户的定位的技术。基于城域WLAN的定位系统已由几个研究实验室来研究。在这一领域最重要的研究成果已由PlaceLab(www.placelab.com,由Microsoft和Intel赞助的项目)、San Diego加州大学的ActiveCampus项目(ActiveCampus-通过移动技术维持教育社团,技术报告#CS2002-0714)以及MIT校园域定位系统做出。在本文问世时,市场上仅存在一种商用城域基于WLAN的定位系统,这里称为Skyhook Wireless公司(www.skyhookwireless.com)的WPS(WiFi定位系统)产品。
图1示出了基于WiFi信号的传统的基于WLAN的定位系统。该定位系统包括驻留在移动或用户装置101上的定位软件103。遍及特定目标地理区域,存在使用控制/公共信道信号发射信息的多个固定无线接入点102。装置101监测这些发射。每个接入点包含被称为MAC地址的唯一硬件标识符。客户定位软件103从其范围内的802.11接入点接收发射并且使用射频信号的特征计算计算装置的地理位置。这些特征包括MAC地址、802.11接入点的唯一标识符、信号的到达时间(TOA)和客户装置101处的信号强度。客户软件103将观测的802.11接入点与在接入点的基准数据库104中的接入点进行比较。该基准数据库104可以或者也可以不驻留在装置101中。基准数据库104包含计算出的地理位置和系统已经收集的所有接入点的功率分布。功率分布可以从各个定位上信号功率或信号TOA的测量收集生成。使用这些已知的定位或功率分布,客户软件103计算用户装置101相对于接入点102的已知位置的位置,并确定装置101的以纬度和经度或者纬度、经度和海拔高度形式的绝对地理坐标。这些读数随后可以馈送到基于定位的应用,诸如寻友器、本地搜索网站、舰队管理系统和E911服务。
在本文中的讨论中,来自接入点的原始WLAN测量值一般意在表示接收信号强度(RSS)和/或到达时间(TOA)和/或到达时间差(TDOA)。引用的数据一般意在表示MAC地址、一个或多个记录、一个或多个功率分布和基于该接入点的先前测量值的其他属性。引用的WLAN-PS公式意在表示WLAN-PS测量值和数据与移动装置的定位有关的数学公式。
基于WLAN的定位系统可以用于室内或者室外。唯一需要是在用户附近存在WLAN接入点。可以使用现有的现货供应的WLAN卡除了采用估计位置的逻辑之外无需任何修改来利用基于WLAN的定位系统。
图2示出了集成WLAN-PS和SPS的传统方式,包括WLAN-PS201、SPS 206和定位组合逻辑210。
WLAN-PS 201和SPS 206是独立系统,每一个都可以独立于其他系统而工作。因此,每个系统的结果都独立于其他系统来计算。估计的定位以及每个系统的期望误差估计可以被馈送到定位组合逻辑210。期望误差估计在本文也被称为HPE(水平定位误差)。SPS 206和WLAN-PS 201定位更新的标称速率为每秒一次。定位组合逻辑210将同一秒内由两个系统计算的位置估计进行组合。
WLAN-PS 201是传统系统,使用WLAN接入点对移动装置的定位进行估计。WLAN-PS 201可以包括WLAN AP的扫描仪202、选择WLAN AP的装置203、三边测量模块204和HPE估计装置205。
WLAN扫描仪202通过检测接收功率(RSS,接收信号强度)和/或信号到达时间(TOA)来检测围绕移动装置的WLAN AP。可以使用不同的方法来检测WLAN AP,包括有源扫描、无源扫描或者无源和有源扫描的组合。
选择WLAN AP装置203选择最佳一组WLAN AP来估计移动装置的定位。例如,如果检测到十个WLAN AP,一个AP位于Chicago,其他的位于Boston,没有任何其他信息,则选择Boston AP。这表明Chicago AP已经移动到Boson。在传统系统中,除了WLAN AP的对应参数,包括接收信号强度、信噪比和被移动的概率之外,基于WLANAP的地理分布选择最佳一组WLAN AP。
三边测量模块204使用WLAN AP和对应的测量值和特征值估计移动装置的定位。使用接收信号强度或来自WLAN AP的TOA测量值估计移动装置到WLAN AP的距离。使用与具有已知定位的不同WLAN AP的距离估计的集合计算移动装置的定位。三边测量204也可以使用称为最近邻居的方法,具有与移动装置的功率读数类似或最接近的功率分布的定位被报告作为移动装置的最终定位。通过对覆盖区域的详细调查可以在系统的校准阶段求得每个WLAN AP或整个覆盖区域的功率分布。
HPE估计装置205是估计移动装置的位置估计的期望误差的模块。基于先前扫描的AP及其特征值以及接收信号的特征值来计算HPE或水平定位误差,如在共同未决的题为“System and Method for Estimating Positioning Error Within a WLAN Based Positioning System”的Skyhook Wireless申请No.11/625,450中所述,其全部公开内容以引用方式并入与此。
SPS系统206包括卫星信号接收机和测量装置207、三边测量装置208和SPS HPE估计模块209。
卫星信号接收机和测量装置207从观测装置的卫星接收信号,对接收信号进行解码并且测量来自每个卫星的卫星参数。测量值可以包括伪距、载频和多普勒频率。
三边测量装置208使用来自至少四个卫星的测量值和观测中的卫星的定位来估计用户装置的定位、速度和移动装置的行进方向。
HPE估计装置209估计被估计定位的期望误差。HPE估计装置209是传统的并且基于卫星的几何形状和来自卫星的接收信号的信号质量,例如DOP(精度削减)和C/N(载波噪声比)来计算期望误差。
定位组合逻辑210在几乎同一秒从WLAN-PS 201和SPS 206接收计算的定位和HPE估计。换言之,同时进行的测量值和估计被比较和组合。实际上,一秒内的测量值和估计可以被认为是相同时间。用户装置的定位组合逻辑210通过选择测量值和估计中的一个或者它们的线性组合来报告一个估计地址。例如,定位组合逻辑可以基于报告的期望误差或HPE选择WLAN-PS 201或SPS 206提供的估计定位中的一个,或者可以根据HPE报告两个系统估计的定位的加权平均。
发明内容
本公开内容描述了通过选择最佳WLAN-PS方案使用混合卫星和WLAN定位系统确定定位的方法和系统。在一些实施例中,使用卫星定位信息提高基于WLAN的位置估计精度的方法可以包括基于一个或多个WLAN接入点确定用于支持WLAN和卫星的装置的一组可能的WLAN定位方案;从至少两个不同卫星获得用于支持WLAN和卫星的装置的卫星信息;以及使用来自至少两个不同卫星的卫星信息根据所述一组可能的WLAN定位方案确定最佳WLAN定位方案。
在一些实施例中,使用来自至少两个不同卫星的卫星信息根据所述一组可能的WLAN定位方案确定最佳WLAN定位方案可以包括:针对卫星信息检查各个可能的WLAN定位方案,以及基于满足卫星信息的可能的WLAN定位方案选择定位。
在一些实施例中,使用来自至少两个不同卫星的卫星位置信息根据所述一组可能的WLAN定位方案确定最佳WLAN定位方案的步骤可以包括:排除与卫星信息不一致的可能的WLAN定位方案。
在一些实施例中,可以通过向卫星测量值应用各个可能的基于WLAN的位置估计以及计算用于各个可能的基于WLAN的位置估计的内部SPS接收机时钟偏差来测量与卫星信息一致的WLAN定位方案。
在一些实施例中,用于各个可能的基于WLAN位置估计的内部SPS接收机时钟的一致性可以被用作对基于WLAN的位置估计与卫星定位系统的可能方案之间的距离的指示。
在一些实施例中,用于各个可能的基于WLAN位置估计的内部SPS接收机时钟的一致性可以被用作对基于WLAN的位置估计与卫星测量值之间的一致性的指示。
在一些实施例中,在获得的用于给定基于WLAN的位置估计的卫星上基本上相同的内部SPS接收机时钟偏差可以指示良好的定位估计。
在一些实施例中,在获得的用于给定基于WLAN的位置估计的卫星上的内部SPS接收机时钟偏差的不一致的值可以指示拙劣的定位估计。
在一些实施例中,所述一组可能的WLAN定位方案可以包括集群。
在一些实施例中,卫星信息可以以区域、表面或曲线形式提供卫星定位方案。
在一些实施例中,所述方法可以包括根据每个WLAN定位方案与卫星定位方案的距离对WLAN定位方案加权。
在一些实施例中,所述方法可以包括选择距卫星定位方案小距离,例如10米的WLAN定位方案。
在一些实施例中,所述方法可以包括排除距卫星定位方案大距离,例如一千米的WLAN定位方案。
在一些实施例中,卫星信息可以包括卫星位置数据、卫星速度数据、伪距测量、多普勒频率测量和信号传输时间。
在一些实施例中,应用涉及一种使用卫星定位信息提高基于WLAN的位置估计的精度的系统,所述系统包括:定位模块,包括:WLAN模块,用于从一个或多个WLAN接入点接收信息;卫星定位模块,用于从至少两个不同卫星获得卫星信息;位于WLAN模块中的逻辑,用于基于一个或多个WLAN接入点确定一组可能的WLAN定位方案;以及位于定位模块中的逻辑,用于使用来自至少两个不同卫星的卫星信息根据所述一组可能的WLAN定位方案确定最佳WLAN定位方案。
在一些实施例中,应用涉及一种具有混合定位系统的移动装置,该混合定位系统用于使用卫星定位信息提高基于WLAN的位置估计的精度。在一些实施例中,所述移动装置可以包括:混合定位模块,包括:WLAN模块,用于从一个或多个WLAN接入点接收信息;卫星定位模块,用于从至少两个不同卫星获得卫星信息;位于WLAN模块中的逻辑,用于基于一个或多个WLAN接入点确定一组可能的WLAN定位方案;以及位于定位模块中的逻辑,用于使用来自至少两个不同卫星的卫星信息根据所述一组可能的WLAN定位方案确定最佳WLAN定位方案。
在一些实施例中,所述方法可以包括通过使用卫星测量值对WLAN接入点(AP)加权来确定支持WLAN和卫星的装置的定位,通过检测在支持WLAN和卫星的装置范围内的WLAN AP;从至少两个卫星获得卫星测量值以提供对所述装置多个可能的卫星定位;以及基于WLAN AP与对所述装置的可能的卫星定位的距离为每个AP提供权重。
在一些实施例中,所述方法可以包括使用定位算法中每个AP的权重确定对所述装置的定位。
在一些实施例中,对所述装置的可能的卫星定位可以包括用于所述装置的可能的定位方案的区域。
在一些实施例中,高权重对应于可接近对所述装置的可能的卫星定位的AP。
在一些实施例中,接近对所述装置的定位的卫星估计可以包括AP的覆盖区域的幅度量级内的距离。
在一些实施例中,低权重对应于可远离对所述装置的定位的卫星估计的AP。
在一些实施例中,如果AP可位于超过AP覆盖区域的幅度量级的距离,则WLAN AP可以远离所述装置的定位。
在一些实施例中,如果确定所述WLAN AP远离所述装置的可能的卫星定位,则无需来自远处的WLAN AP的数据可以计算支持WLAN和卫星的装置的位置。
在一些实施例中,权重可以基于WLAN AP的定位与所述装置的可能的卫星定位之间的一致性。
在一些实施例中,所述方法可以包括:排除与所述装置的可能的卫星定位不一致的WLAN AP。
在一些实施例中,可以通过向卫星测量值应用各个WLAN AP定位以及计算用于各个WLAN AP定位的内部SPS接收机时钟偏差来测量与卫星信息一致的WLAN AP定位。
在一些实施例中,所述方法可以包括通过考虑作为初始位置的各个WLAN AP的定位以及来自每个卫星的测量值来计算内部SPS接收机时钟偏差。
在一些实施例中,用于各个WLAN AP定位的内部SPS接收机时钟偏差的一致性可以被用作对WLAN AP定位与可能的卫星装置定位之间的距离的指示。
在一些实施例中,所述方法可以包括计算用于各个WLAN AP定位的内部SPS接收机时钟偏差的一致性,可以包括计算内部SPS接收机时钟偏差的标准偏差或均方误差。
在一些实施例中,应用描述了一种通过使用卫星测量值对WLAN接入点(AP)加权来确定支持WLAN和卫星的装置的定位的系统,所述系统可以包括:混合定位模块,可以包括:WLAN模块,用于从一个或多个WLAN接入点接收信息;卫星定位模块,用于基于来自至少两个不同卫星的卫星信息提供多个对装置的可能的装置定位;以及包含在定位模块中的逻辑,用于基于从WLAN AP到对装置的可能的卫星装置定位的距离为每个AP提供权重。
在一些实施例中,应用涉及一种通过使用两个或多个卫星测量值精炼初始的基于WLAN的定位确定来确定支持WLAN和卫星的装置的定位的方法,所述方法包括:使用WLAN定位系统对支持WLAN和卫星的装置的位置进行估计;从至少两个卫星收集卫星定位测量值;所述方法可以包括基于WLAN定位估计的期望误差确定WLAN定位估计周围的不确定区域,其中不确定区域具有多个可能的定位方案;以及确定WLAN定位不确定中最满足卫星测量值的装置定位估计。
在一些实施例中,所述方法可以包括把不确定区域分成网格。
在一些实施例中,所述方法可以包括使用网格上各个点的卫星测量值对WLAN定位估计进行评估。
在一些实施例中,所述方法可以包括确定各个网格点的卫星测量值的内部SPS接收机时钟偏差。
在一些实施例中,所述方法可以包括使用卫星测量值的内部SPS接收机时钟偏差的一致性确定所述装置的定位。
在一些实施例中,所述装置的定位可以是网格点,该网格点为卫星测量值提供最一致的内部SPS接收机时钟偏差。
在一些实施例中,网格的尺寸可以基于针对定位确定的精度需求。
在一些实施例中,精度需求可以为大约10米。
一些实施例涉及一种使用卫星定位信息提高基于WLAN的位置估计的精度的系统。所述系统可以包括:混合定位模块和WLAN模块,用于从一个或多个WLAN接入点接收信息;以及卫星定位模块,用于从至少两个不同卫星获得卫星信息;WLAN定位模块中的逻辑,用于基于WLAN定位估计的期望误差确定WLAN定位估计周围的不确定区域,其中该区域具有多个可能的定位方案;以及混合定位模块中的逻辑,用于确定作为最满足卫星测量值的WLAN定位估计的装置定位。
在一些实施例中,所述方法可以包括计算对支持WLAN和卫星的装置的WLAN位置估计;以及使用WLAN位置估计作为卫星定位系统中的初始位置确定支持WLAN和卫星的装置的定位。
在一些实施例中,所述系统可以包括定位模块,可以包括:WLAN模块,用于从一个或多个WLAN接入点接收信息以及计算对支持WLAN和卫星的装置的位置估计;以及
卫星定位模块,用于从至少四个不同的卫星获得卫星信息,其中卫星定位模块使用WLAN位置估计作为最终位置估计的初始位置。
在一些实施例中,确定在支持WLAN和卫星的装置的定位确定中的期望误差的方法可以包括:确定WLAN定位估计和用于WLAN定位估计的期望误差;从至少两个卫星获得测量值;以及通过评估卫星定位系统测量值与WLAN定位系统定位估计的一致性来确定定位确定的期望误差。
在一些实施例中,WLAN定位估计与卫星定位系统测量值之间的一致性测量值可以在定位确定中产生较低期望误差。
在一些实施例中,WLAN定位估计与卫星定位系统测量值之间的不一致性测量值可以在定位确定中产生较高期望误差。
在一些实施例中,测量值的一致性可以包括WLAN定位系统定位估计与卫星定位系统测量值提供的可能的方案的区域之间的距离。
在一些实施例中,用于基于WLAN的位置估计的内部SPS接收机时钟的一致性可以被用作基于WLAN的位置估计与卫星测量值之间的一致性的指示。
在一些实施例中,所述方法可以包括确定在支持WLAN和卫星的装置的定位确定中的期望误差,包括:确定基于WLAN的定位估计和用于基于WLAN定位估计的期望误差;所述方法可以包括确定基于卫星的定位估计和用于基于卫星的定位估计的期望误差;以及所述方法还可以包括通过评估卫星定位系统定位估计与WLAN定位系统定位估计的一致性确定定位确定的期望误差。
在一些实施例中,具有较低期望误差的位置估计可以被选择作为支持WLAN和卫星的装置的定位。
在一些实施例中,所述方法可以包括通过将WLAN定位估计与卫星定位系统定位估计进行比较来确定定位确定的期望误差。
在一些实施例中,WLAN定位估计和卫星定位系统定位估计之间的一致性测量值可以在定位确定中产生较低期望误差。
在一些实施例中,WLAN定位估计和卫星定位系统定位估计之间的不一致性测量值可以在定位确定中产生较高期望误差。
在一些实施例中,估计的一致性可以包括卫星定位系统定位估计与WLAN定位系统定位估计之间的距离。
在一些实施例中,所述方法可以包括用于基于WLAN的位置估计的内部SPS接收机时钟,可以被用作基于WLAN的位置估计与卫星定位系统定位之间的一致性的指示。
一些实施例涉及一种使用卫星定位信息提高基于WLAN的位置估计的精度的系统。所述系统可以包括:定位模块,包括:WLAN模块,用于从一个或多个WLAN接入点接收信息以计算WLAN定位估计;卫星定位模块,用于从至少两个不同卫星获得卫星信息;以及位于定位模块中的逻辑,用于通过评估卫星定位系统测量值与WLAN定位系统定位估计的一致性来确定定位确定的期望误差。
一些实施例涉及一种使用卫星定位信息提高基于WLAN的位置估计的精度的系统。所述系统可以包括:定位模块,包括:WLAN模块,用于从一个或多个WLAN接入点接收信息以计算WLAN位置估计;卫星定位模块,用于从至少四个不同卫星获得卫星信息以计算卫星位置估计;以及位于定位模块中的逻辑,用于通过评估卫星定位系统定位估计与WLAN定位系统定位估计的一致性来确定定位确定的期望误差。
在一些实施例中,通过测量接收的卫星信号的多普勒频率来确定支持卫星的装置是否固定不动的方法可以包括:获得来自从至少两个卫星的卫星测量值,其中卫星测量值包括多普勒频率测量值;获得对支持卫星的装置的定位的粗略估计;以及计算支持卫星的装置的内部频率偏移。
在一些实施例中,所述方法可以包括调整多普勒频率测量值来考虑卫星移动和内部频率偏移以提供装置多普勒频率。
在一些实施例中,所述方法可以包括如果装置多普勒频率小则确定所述装置固定不动。
在一些实施例中,所述方法可以包括如果用于各个卫星的内部频率偏移基本上为相同的值,则确定所述装置固定不动。
在一些实施例中,小多普勒频率可以包括对应于支持卫星的装置小于每小时一英里的移动的多普勒频率。
在一些实施例中,所述方法可以包括如果确定所述装置固定不动,则将节能特征补充到位于支持卫星的装置中的WLAN定位系统中。
在一些实施例中,所述节能特征可以包括由WLAN定位系统不经常地,例如每分钟一次地更新装置定位。
一些实施例涉及一种通过测量接收的卫星信号的多普勒频率来确定支持卫星的装置是否固定不动的系统。所述系统可以包括:定位模块,包括:卫星定位模块,用于从至少两个卫星获得卫星信息,其中卫星测量值包括多普勒频率测量值;位于卫星定位模块中的逻辑,用于调整多普勒频率测量值来考虑卫星移动和内部频率偏移以提供装置多普勒频率以及在装置多普勒频率小时确定所述装置固定不动。
一些实施例涉及一种使用装置所处的环境特征来确定支持WLAN和卫星定位系统的装置的位置的方法,所述方法可以包括:检测所述装置范围内的WLAN AP;基于所述装置检测到的WLAN AP从基准数据库获得环境特征;以及基于环境特征确定使用WLAN或者卫星定位系统。
在一些实施例中,环境特征选自由AP附近的建筑物的密度、AP附近的建筑物的高度以及所述AP位于城市峡谷、城市定位或乡村定位组成的组合。
在一些实施例中,如果可以确定所述装置位于城市峡谷,则所述装置将单独基于WLAN定位系统确定其位置。
在一些实施例中,如果可以确定所述装置位于乡村定位,则所述装置将单独基于卫星定位系统确定其位置。
在一些实施例中,卫星定位系统可以使用环境特征选择一种方法来估计所述装置的定位。
在一些实施例中,其中WLAN定位系统使用环境特征选择一种方法来估计所述装置的定位。
一些实施例涉及一种混合定位系统,所述混合定位系统用于使用装置所处环境的特征来确定装置的定位,所述系统包括:定位模块,包括:WLAN模块,用于从一个或多个WLAN接入点接收包括环境特征的信息;以及卫星定位模块,用于获得卫星信息;以及位于定位模块中的逻辑,用于基于环境特征确定使用WLAN或者卫星定位系统。
在一些实施例中,使用WLAN接入点(AP)来保持卫星定位系统接收机的内部时钟的稳定性的方法可以包括:使用一个或多个WLAN AP作为基准来保持卫星定位系统接收机的内部时钟精度。
在一些实施例中,保持内部时钟精度可以包括测量WLAN AP发送的和卫星定位系统接收机接收的一个或多个信号的一个或多个时间间隔。
在一些实施例中,WLAN AP通过与卫星定位系统时钟同步来保持其内部时钟精度。
在一些实施例中,WLAN AP可以包括用于与卫星定位系统时钟同步的卫星定位系统接收机。
在一些实施例中,WLAN AP可以连接到用于与卫星定位系统时钟同步的中央站点。
在一些实施例中,WLAN AP可以通过使用精确的内部振荡器接收机来保持其内部时钟精度。
在一些实施例中,所述方法可以包括从WLAN AP接收关于其内部振荡器的精度或者其定时的期望误差的信息;以及从不同的WLANAP选择定时测量值从而校正和保持卫星接收机内部时钟偏差。
在一些实施例中,所述方法可以包括选择具有内部振荡器的精度高于卫星接收机内部振荡器的精度的WLAN AP。
在一些实施例中,WLAN AP可以为城域AP并且所述城域AP与卫星定位系统时钟同步。
在一些实施例中,所述卫星定位系统接收机可以包括WLAN接收机。
在一些实施例中,所述卫星定位接收机使用一个或多个WLANAP作为基准来保持其内部时钟偏差。在一些实施例中,WLAN AP可以为城域AP。
附图说明
为了更全面理解本发明的各个实施例,现在结合附图参考以下描述,其中:
图1示出了WLAN定位系统的高级架构;
图2示出了集成WLAN-PS和SPS的传统方式的系统;
图3示出了根据本公开主题的一些实施例的提供WLAN-PS和SPS集成方案的系统;
图4示出了根据本公开主题的一些实施例的使用来自两个卫星的原始SPS测量值选择可能的WLAN-PS方案中的一种方案的示例;
图5示出了根据本公开主题的一些实施例的集成WLAN-PS和SPS的系统,其中将原始SPS 测量值提供给WLAN-PS来选择最佳方案;
图6示出了根据本公开主题的一些实施例的基于SPS可能方案选择可能的WLAN-PS方案中的一种方案的示例;
图7示出了根据本公开主题的一些实施例的基于原始SPS 测量值选择最佳一组WLAN AP的示例;
图8示出了根据本公开主题的一些实施例的集成WLAN-PS和SPS并且使用来自两个或多个卫星的原始SPS测量值在WLAN-PS中选择一组WLAN AP的系统;
图9示出了根据本公开主题的一些实施例的针对SPS检查WLAN-PS提供的定位估计和不确定性从而求出移动装置的定位的最佳估计的系统;
图10示出了根据本公开主题的一些实施例的针对SPS检查WLAN-PS提供的定位估计和不确定性从而使用网格方法求得移动装置的定位的最佳估计的系统;
图11示出了根据本公开主题的一些实施例的集成WLAN-PS和SPS的系统,其中使用原始SPS测量值来精炼WLAN-PS定位估计;
图12示出了根据本公开主题的一些实施例的集成WLAN-PS和SPS的系统,其中WLAN-PS定位估计被提供作为初始定位估计;
图13示出了根据本公开主题的一些实施例的使用SPS和WLAN-PS信息提高期望误差的估计精度的示例;
图14示出了根据本公开主题的一些实施例的使用SPS和WLAN-PS信息提高期望误差的估计精度的系统;
图15示出了根据本公开主题的一些实施例的基于两个或多个卫星的用于固定不动的用户检测的系统。
具体实施方式
本公开主题的实施例提供了一种集成基于WLAN的定位系统(WLAN-PS)和基于卫星的定位系统(SPS)创建混合定位系统的方法。集成或混合系统指的是这样的系统,将来自一个或多个系统的测量值组合以提高定位、速度和方位估计的精度以及期望误差估计的精度,并且相比较每个独立工作的系统来说降低消耗的功率。集成WLAN-PS和SPS创建混合定位系统的方法可以把作为WLAN-PS的另一输入的原始SPS测量值和作为SPS另一输入的WLAN-PS最终估计相加。来自两个或多个卫星的原始SPS测量值可以帮助WLAN-PS提高位置估计、HPE和固定用户检测的精度。WLAN-PS初始位置估计和其他估计也可以帮助SPS减小首次定位时间(TTFF)和功耗。与WLAN-PS和SPS单独工作相比,通过在增加精度或其它估计方面WLAN-PS或SPS不再添加值时停用WLAN-PS或SPS,混合定位系统还可以减小功耗。
图3示出了WLAN-PS 301和SPS 306的混合系统的框图。
SPS 306是现货供应的传统卫星定位装置,包括与图2中的SPS206相同的装置,以及来自WLAN-PS的输出311和输入312(这里更详细地讨论)。卫星接收机和测量装置207是每个传统SPS接收机306的一部分,原始SPS测量值是SPS测量值的主要部分。然而,这里在SPS 306外部使用原始SPS测量值,如输出311所示。并非所有的商用SPS接收机都将原始SPS测量值透露给SPS 306外部的装置。例如,SiRF Technology公司(San Jose,CA)制造的Star III GPS提供原始SPS测量值作为其标准接口的一部分。然而,存在没有提供这种测量值的其他一些GPS接收机。对于没有透露原始SPS测量值作为其标准接口的SPS接收机来说,修改SPS接收机306以允许访问原始SPS测量值。
WLAN-PS 301起的作用与图2所示的WLAN-PS 201类似,除了被配置成接收原始SPS测量值311之外。原始SPS测量值与WLAN-PS 301的集成改变了WLAN AP选择装置303、三边测量装置304和HPE估计装置305的设计。WLAN-PS 301可以在需要至少两个卫星时,甚至在没有来自SPS 306的任何方位或方案的情况下利用原始SPS测量值的优点。
本文更详细地讨论在接收原始SPS测量值之后WLAN-PS 301的这种设计变化。
根据一个实施例,所披露的方法将基于WLAN的定位系统(WLAN-PS)和基于卫星的定位系统(SPS)集成在一起,其中WLAN-PS提供了移动装置的一组可能定位,在可能的定位中,与SPS测量值最匹配的一个定位被选择作为最终位置估计。
该实施例还可以提供一种集成基于WLAN的定位系统(WLAN-PS)和基于卫星的定位系统(SPS)的方法,其中WLAN-PS为移动装置提供一组可能的定位,并且根据它们与多个可能的SPS装置定位方案的距离对可能的定位进行加权。换言之,根据它们与卫星测量值相对应的程度为WLAN-PS可能方案分配权重。在为每个可能的定位分配权重之后,可以使用各种算法来组合或选择WLAN-PS可能的定位。例如,最终报告的定位可以被所有可能的定位的平均加权,可以从加权平均中去除低权重定位,或者可以仅报告最高权重的定位。选择可以是一种特殊情况的加权,其中对应的权重为0和1。
例如,因为某些区域中WLAN AP的高密度,所以WLAN-PS可以检测给定定位上的几十个WLAN-PS。所检测的WLAN-PS可以构成多于一个集群。集群被定义为彼此的覆盖区域中的一组AP。如果WLAN AP的覆盖范围未知,则可以考虑标称覆盖范围。WLAN AP的标称覆盖范围或典型覆盖范围通过测量几千个WLAN AP的覆盖范围统计地求得,在本文问世时报告了100m到250m之间的数值。例如,如果移动装置检测到十五个WLAN AP,其中十个位于高层建筑物,而另外五个位于远离高层建筑物的办公楼(例如,远离高层建筑物500米),则所检测的WLAN AP可以被看成大小分别为十和五的两个集群。传统定位算法可以选择较高数量的AP的集群:十个AP的集群。根据传统方法,定位可能位于高层建筑物的某处。然而,如果来自两个或多个卫星的原始SPS测量值被看成集群信息,即使没有来自SPS的定位估计,则也可以使用原始SPS测量值从多个集群选择WLAN AP的适当集群。在此示例中,五个WLAN AP的集群可以被选择作为最接近移动装置的定位的集群,这是因为其满足SPS公式。还可以使用SPS测量值根据它们与可能的SPS方案的估计距离向五个和十个AP的集群分配权重。在为集群分配权重之后,可以使用逻辑来把集群的估计结果组合在一起并且仅报告一个定位。例如,集群估计结果的加权平均、具有最大权重的集群估计或者具有较高权重的集群估计的平均可以被报告作为最终估计结果。
第一步是检测WLAN接入点,该接入点将被用作定位用户装置的基准点。WLAN接入点随机分布并且还可以随时间移动。因此,WLAN定位系统应用聚类算法来区分终端用户检测的WLAN接入点的所有集群。
WLAN接入点的集群是位于彼此覆盖区域中的一组WLAN接入点。比距集群的接入点的标称覆盖范围远的WLAN接入点被看成新集群。
例如,用户检测四个接入点,三个位于Boston,另一个位于Seattle。因此,它们形成两个集群,一个位于Boston具有三个WLAN接入点,一个位于Seattle具有一个WLAN接入点。WLAN接入点的每个集群都可以求得WLAN定位系统中的独立定位。如果移动装置还获得来自两个或多个卫星的信号,则可以使用卫星测量值来选择WLAN接入点的集群或者放弃WLAN接入点的集群。两个或多个卫星测量值以区域(体积、表面或曲面)形式提供一组方案。可能的WPS方案与SPS可能方案的接近程度可以作为加权、选择或放弃WPS方案的标准。换言之,WLAN-PS与SPS方案越接近,则WLAN-PS方案的质量越高。
例如,图4示出了WLAN-PS 401,包括五个WLAN接入点404。WLAN接入点在该示例中形成两个集群,第一集群402和第二集群403。可以使用每个集群来估计用户装置的定位。如果用户装置获得来自至少两个卫星405的信号,则可以使用两个或多个卫星的可能方案406来选择或排除一些集群。在该示例中,两个或多个卫星的可能方案被示为带406。集群402比集群403更靠近可能的卫星方案带406。因此,可以选择集群402并且可以放弃集群403。
图5示出了SPS和WLAN-PS的集成方案的框图。SPS 506可以是标准的现货供应的装置,但是必须能够提供图3所述的原始SPS测量值。原始SPS测量值311被导向WLAN AP 503和三边测量装置504。
WLAN AP选择装置503接收来自作为输入的WLAN扫描仪202的数据。WLAN AP选择装置503根据接入点之间的距离对WLAN AP分组。WLAN AP选择装置503不但识别集群,而且还为每个集群选择不同的一组WLAN AP。每个不同的集群可以产生不同的定位估计。可以在三边测量装置504中使用所有不同组的集群,并且可以产生不同的定位估计。基于集群的定位估计可以根据与SPS可能方案的集群距离被加权或者可以根据它们与SPS可能方案的集群距离加以选择。如果被看成靠近(小距离处)卫星距离方案,则集群可以被分配高权重。例如,如果集群位于卫星距离方案以外10米的量级。如果被看成远离(大距离处)卫星距离方案,例如,如果位于卫星距离方案以外100或1000米的量级,则集群可以被分配低权重。
SPS方案可以如下求得。在每个卫星测量中,一般存在移动装置的定位(x,y,z)和SPS接收机的内部时钟偏差的四个未知坐标。可以使用来自两个或多个卫星的原始SPS测量值从公式中消除SPS接收机的内部时钟偏差。在此情况下,结果将会成为用户装置的定位坐标(x,y,z)的函数,可以写成如下一般形式:
F(x,y,z)=0
该函数可以表示基于卫星数量的区域、表面或曲面。因此,来自两个或多个卫星的原始SPS测量值可以产生一组可能的方案,甚至是在没有最终定位估计的情况下。
WLAN-PS的不同方案与SPS的可能方案之间的距离可以用作加权每个WLAN-PS方案的标准。在为每个WLAN-PS可能的方案分配权重之后,可以使用逻辑来组合方案或者从可能方案中选择方案。
另外,SPS测量值与WLAN-PS提供的定位之间的一致性可以用作对WLAN-PS提供的定位与移动装置的定位之间的距离的指示。通过(1)使用可能的WLAN-PS定位作为用户装置的定位的粗略估计(即,使用每个可能的WLAN-PS定位作为x,y,z)并且(2)针对使用来自每个卫星的测量值的每个WLAN-PS定位估计,计算最终未知的内部卫星接收机时钟偏差,可以计算用户装置的定位。针对每个WLAN定位估计的计算的内部卫星接收机时钟偏差(针对每个观测中的卫星计算的)之间的一致性可以用作WLAN-PS定位估计与移动装置实际定位之间的距离的指示。良好的WLAN-PS估计将具有一致的接收机时钟偏差估计,即在使用WLAN-PS估计的定位作为每个卫星的x、y、z定位时,接收机时钟偏差将基本上相同,例如,在彼此大约10%内。然而,如果WLAN-PS定位是用户装置定位的拙劣的估计,则WLAN-PS定位将产生用于每个卫星的变化的卫星接收机时钟偏差估计,例如,接收机时钟偏差将以大于10%变化。
如果针对每个卫星测量值求得的时钟偏差表示为Ci,则Ci的一致性可以用作给定位置(在此情况下,WLAN-PS确定的定位)和满足卫星公式的定位之间的距离的度量。Ci的一致性可以利用不同的数学方法测量,像如下的Ci的标准偏差,或者Ci估计的均方误差:
C ‾ = Σ i = 1 N C i N
MSE = Σ i = 1 N ( C i - C ‾ ) 2 N
MSE的值可以作为Ci样本一致性的指示。因此,WLAN-PS的所有可能定位可以用SPS原始测量值来检查,Ci的一致性可以用作对方案与真实移动装置定位的距离的指示。该距离可以与其他WLANAP参数一起使用来在计算移动装置定位的过程中加权或选择或者取消选择(去除)AP。
图6示出了区域606和WLAN定位系统601的形式的SPS方案,其中WLAN接入点604形成第一集群602和第二集群603。两个或多个卫星605的移动装置采集也可以产生一组可能的卫星装置方案606。SPS方案606与WLAN-PS方案602之间的一致性用来选择最佳方案,在该示例中是WLAN-PS方案602。SPS与WLAN-PS之间的一致性表示它们两者都报告相同的定位作为它们方案的一部分或者最终估计位置作为两个系统的方案中的一个。另外,可以根据它们与SPS的可能方案的距离对AP的集群进行加权。
所披露的主题的另一实施例提供了一种使用原始SPS测量值加权WLAN接入点的方法。使用原始SPS测量值选择最佳一组WLAN接入点来估计终端用户的定位可以是给WLAN AP分配权重的一个特定情况。除了用来加权或选择最佳一组WLAN接入点来估计移动装置定位的其他标准之外,原始SPS测量值可以被用于其他标准或者与其他标准相结合。其他标准和权重是基于接收信号强度的权重或者基于接收信号的往返时间的权重。WLAN-PS使用WLAN AP及其特征值来估计移动装置的定位。
WLAN AP的特征值可以包括但不限于接收信号强度(RSS)、定位或定位的估计、信噪比和到达时间(TOA)。来自两个或多个卫星的原始SPS测量值用来计算WLAN AP的定位(或估计定位)与移动装置的实际定位之间的距离指示。该距离指示可以用来选择最佳一组WLAN AP来估计移动装置的定位,或者可以使用距离指示根据它们与装置定位的距离来加权WLAN AP。在该过程中可以将来自至少两个卫星的原始SPS测量值与或者不与来自SPS的定位估计一起使用。如果距离大于比WLAN AP的覆盖区域大的幅度量级,该距离被认为远。如果该距离处于WLAN AP的覆盖区域的幅度量级以内,则该距离被认为靠近或者不远。被认为远的WLAN AP可以从定位计算中消除。
图7示出了WLAN-PS和SPS的集成方案的示例,其中移动装置检测五个WLAN接入点702并且从两个卫星704获得信号和原始测量值。在该示例中,WLAN接入点随机分布在移动装置周围,WLAN接入点702与两个卫星的可能方案703之间的距离可以被用作对WLAN接入点与移动装置的真实定位之间的距离指示。使用来自两个卫星的测量值计算可能SPS方案703的区域。WLAN接入点702与SPS可能方案703之间的距离被用作WLAN接入点与移动装置的真实定位之间的距离指示。在该示例中,所有的WLAN接入点702-1都非常接近SPS可能方案703,但是一个WLAN接入点702-2不接近SPS可能方案703。因此,与其他检测的WLAN接入点702-1相比,WLAN接入点702-2与可能的SPS方案703之间的较长距离作为WLAN接入点702-2与移动装置的定位之间的较长距离指示。因此,WLAN接入点702-2可以根据其与SPS可能方案的距离进行加权,或者可以从该组AP中去除从而计算移动装置定位。
图8示出了WLAN-PS 801和SPS 806集成方案,其中所有模块与图2中的模块相同,除了选择WLAN AP 803之外。选择WLAN AP803也接收原始SPS测量值311作为输入。这些原始测量值被用来估计WLAN AP的定位(或估计定位)与移动装置的定位之间的距离。
如在前一实施例中所述,在本实施例中,需要使用来自两个或多个卫星的SPS测量值来计算WLAN AP定位(或估计定位)与移动装置的真实定位之间的距离指示。原始SPS测量值与WLAN AP之间的一致性可以用作对WLAN AP的定位与移动装置的定位之间的距离指示。可以通过(1)使用WLAN AP定位作为对移动装置的定位的估计并且(2)基于来自每个卫星的测量值为每个WLAN AP定位计算接收机时钟偏差来计算一致性。计算的接收机时钟偏差之间的一致性可以用作对WLAN AP定位与移动装置的真实定位之间的距离指示。
换言之,在使用伪距测量值的SPS公式中应用WLAN AP的定位作为初始定位之后,唯一剩余未知的是接收机时钟偏差,对于所有SPS原始测量值来说是相同的。如果对于每个卫星测量值求得的时钟偏差表示为Ci,则Ci的一致性被用作给定位置(在此情况下,WLANAP的定位)与满足卫星公式的定位之间的距离的度量。Ci的一致性可以利用不同的数学方法测量得到,像如下Ci的标准偏差,或者Ci的均方误差:
C ‾ = Σ i = 1 N C i N
MSE = Σ i = 1 N ( C i - C ‾ ) 2 N
MSE的值可以作为Ci样本一致性的指示。因此,所有检测的WLAN-PS的定位可以用SPS原始测量值来检查,Ci的一致性可以用作对其与移动装置定位的距离指示。该指示可以与其他AP参数一起使用来在计算移动装置定位的过程中加权或选择或者去除AP。
根据所披露的主题的另一实施例,提供了一种系统和方法,其中WLAN-PS提供了一个区域,其中驻留了可能的定位方案,并且在提供的区域内,基于来自两个或多个卫星的SPS测量值选择移动装置的最终定位估计。
图9示出了集成的WLAN-PS和SPS,其中WLAN-PS 901提供了具有某些不确定性903的移动装置的定位的估计。不确定性903可以是WLAN-PS的期望误差。移动装置也从两个或多个卫星902获得信号。使用WLAN-PS报告的不确定区域903内的所有点,最符合卫星测量值的定位904被选择作为移动装置的定位的最佳估计。
与该区域内的卫星方案匹配的最佳点可以通过把不确定区域903划分成图10所示的小网格并且估计每个网格点来得到。网格线之间的距离可以基于SPS测量值的定位估计的质量的所需精度。SPS测量值的精度需要和质量越高,网格线之间的距离会越小并且定位估计精度越高。例如,网格线可以相距大约5米到大约100米之间,优选地相距大约为10米。
在该实施例中,SPS卫星902的数量可以是两个或者多个。该系统或方法可以用于以下情况:SPS无法自身确定移动装置的定位,而WLAN-PS可能方案903可以用SPS信息检查从而选择与SPS伪距公式最一致的那个距离作为最佳定位904。
图11示出了WLAN-PS 1101和SPS 1106的集成方案,其中通过使用来自两个或多个卫星的SPS测量值311精炼WLAN-PS提供的最终定位估计。新模块,精炼模块1111被添加到传统WLAN-PS中,接收WLAN-PS三边测量结果、那些测量值的对应不确定度以及来自两个或多个卫星的SPS测量值。使用该信息,精炼模块1111报告移动装置的定位估计。
例如,如果WLAN-PS为精炼模块1111提供了可能的定位方案的范围。该范围的大小对应于WLAN-PS的定位估计的不确定度(期望误差),在一些实施例中可以针对每个位置估计来计算,或者可以使用WLAN-PS不确定度的标称值。例如,Skyhook Wireless WLAN-PS的中间误差大约为30m,可以用作WLAN-PS误差的标称值。在下一步,来自两个或多个卫星的SPS测量值可以用来通过最满足SPS测量值的WLAN-PS求出规定区域内的点。每个卫星的卫星公式写成如下:
Fi(x,y,z,b)=0
其中(x,y,z)作为移动装置的定位,b表示为SPS接收机的内部时钟偏差。WLAN-PS在指定区域内的任意点提供了对移动装置的定位的估计(x,y,z),针对每个获得的卫星计算内部时钟偏差。因为相同的SPS接收机几乎同时完成了所有的测量,所以SPS接收机的内部时钟偏差对于所有SPS测量应该几乎是相同的。因此,如之前讨论的,从获得的不同卫星计算的SPS接收机的接收机时钟偏差之间的一致性可以表示定位估计(x,y,z)与移动装置的真实定位之间的距离。可以通过计算接收机时钟偏差测量值的标准偏差测量计算出的SPS接收机的内部时钟的一致性。
在指定区域通过WLAN-PS被划分成网格的情况下,检查每个网格点的SPS公式。为所有获得的卫星提供最一致的接收机时钟偏差的网格点是对移动装置的最佳定位估计。
本发明的另一实施例提供了一种通过提供WLAN-PS的位置估计作为SPS的初始位置从而减小SPS的获得时间的方法。由WLAN-PS提供初始位置可以减小SPS的获得时间段并且由此减小SPS的首次定位时间。卫星定位系统已经提供了接收初始定位的方法并且一般来说使用在SPS内部的所提供的初始位置的方式是已知的。本系统使用WLAN-PS定位估计作为卫星定位系统的初始位置的源。因为SPS卫星的定位在任意时刻是已知的,所以了解移动装置的粗略定位可以帮助SPS减小卫星组,它搜索对于该装置可见的卫星组,而不是搜索所有卫星,从而减小搜索时间。
图12示出了WLAN-PS 201和SPS 1203,其中WLAN-PS为SPS系统提供了初始位置1211。因此,通过WLAN-PS 201的移动装置的估计定位可以被提供作为到SPS 1202的初始定位。了解移动装置的初始位置可以帮助SPS 1202选择用来搜索的最佳一组卫星并且减小固定装置的定位的时间。
WLAN-PS和SPS可以独立工作并且提供了对移动装置的属性的估计,包括定位估计、定位估计中的期望偏差、速度和方位估计。然而,因为WLAN-PS具有比SPS短的首次定位时间(TTFF),所以通过WLAN-PS的估计定位可以被提供给SPS作为移动装置的初始位置,减小了找到定位所需要的时间。
初始位置的接收在SPS中是标准惯例,并且大多数SPS接收机提供了接收初始位置的方法。这里,WLAN-PS被用作提供到SPS的初始位置的源。
本发明的另一实施例提供了一种提高SPS和WLAN-PS的集成定位方案的定位估计的期望误差精度并且针对每个单独系统将该误差与误差定位结果进行比较的方法。期望误差估计提供了估计定位周围的不确定区域。如果WLAN-PS和SPS的估计定位处于彼此的不确定区域内,则基于来自两个系统的估计定位之间的距离减小了不确定区域。如果WLAN-PS和SPS的估计定位未处于彼此不确定区域内,则基于来自两个系统的估计定位之间的距离增加了不确定区域。如果只有WLAN-PS和SPS的估计定位中的一个落入另一系统的不确定区域内,则可以基于来自每个系统的估计误差的质量减小或者增大不确定区域。定位估计的期望误差通常报告了95%的置信间隔,但是也可以报告其他任何置信间隔。
本发明的另一实施例提供了一种提高SPS和WLAN-PS的集成定位方案的定位估计的期望误差精度的方法。WLAN-PS提供了定位估计,SPS获得至少两个卫星。期望误差估计提供了估计WLAN-PS定位周围的不确定区域。WLAN-PS的估计定位与原始SPS测量值之间的一致性被用作减小或增大期望误差估计的标准。如果WLAN-PS的估计定位估计和原始SPS测量值一致,则基于来自SPS可能方案的WLAN-PS估计定位之间的距离减小不确定区域。如果WLAN-PS估计定位和原始SPS测量值不一致,则基于来自SPS可能方案的WLAN-PS估计定位之间的距离增大不确定区域。
图13示出了WLAN-PS定位估计1301和估计的WLAN-PS期望误差1303以及SPS定位估计1302和估计的SPS期望误差1304。通过每个系统的报告的不确定度作为位置估计的期望误差。
在这种系统中,SPS和WLAN-PS每一个都提供了定位估计并且还提供了在该定位估计中的期望误差的估计。通过两个系统提供的定位估计的期望误差被组合从而提供定位估计的误差的最佳估计。例如,如果每个系统都提供报告定位周围的区域作为估计定位的不确定度(1303和1304),则集成系统考虑不确定区域的重叠1305以及估计定位1306之间的距离来估计最终定位估计的不确定度。SPS和WLAN-PS的估计定位之间的距离越大,则定位估计的期望误差越大。在另外实施方式中,系统可以选择具有最低不确定度的定位估计作为最终定位估计。
图14示出了集成的WLAN-PS和SPS系统的框图,其中使用传统方法计算每个系统的期望误差并且把结果提供到集成误差估计系统装置1411。集成误差估计1411通过考虑WLAN-PS和SPS的报告的定位之间的一致性来计算最终的期望误差。也可以如前所述通过比较接收机时钟偏差来确定一致性。
在一些实施例中,SPS可以检测移动装置是否固定不动。通常,从四个SPS卫星得到测量值来估计移动装置的速率或速度。本方法和系统可以通过检查来自两个或多个卫星的多普勒频率测量值的一致性使用来自少至两个卫星的测量值来确定移动装置是否固定不动。如果装置固定不动,则卫星相对于装置的初始位置的移动和接收机时钟的频率偏移必须完全考虑来自SPS的多普勒测量值。给定来自两个或多个卫星的多普勒测量值,可以估计接收机时钟偏移。用户固定不动的假设是基于在SPS多普勒公式中替代估计接收机频率偏差之后的残差的大小。
了解移动装置固定不动,混合系统可以使得WLAN-PS做出与装置在移动时不同的响应。例如,通过较不频繁地例如每分钟一次更新定位,WLAN-PS可以节省功率。另外,WLAN-PS可以在移动装置固定不动的时间间隔上考虑所有检测的WLAN接入点并且使用汇集的信息来估计改进的移动装置的定位。这是因为WLAN-PS可以从接入点获得对接收信号强度的更好估计以及更好地削弱在用户固定不动时由于多路径引起的功率抖动。多路径是引起射频信号通过两个或多个路径到达接收天线的传播现象并且引起功率抖动,并且在射频传播领域这是技术人员已知的现象。
图15示出了基于两个或多个卫星的固定用户检测。
如果移动装置1503检测两个或多个卫星1501、1502,则可以确定移动装置固定不动或者从来自卫星的接收信号的多普勒测量值移动。
第一步是求出移动装置1503的粗略定位,可以通过WLAN-PS计算。也可以通过其他定位技术提供对移动装置的定位的这种粗略估计。尽管通过WLAN-PS进行的定位的粗略估计的精度最大为几百米,但是移动装置的定位的粗略估计可能具有至多大约几千米的误差。
移动装置可以从至少两个卫星获得信号,图15中示出了卫星1501和1502。移动装置在信号获取的确切时间也掌握卫星的速度。换言之,如果移动装置1503在时间t从卫星1501和1502获得信号,则移动装置也了解时间t时卫星的速度。移动装置1503可以通过对从卫星接收的消息进行解码来确定所获得的卫星1501和1502的速度,这是因为所有卫星在任意时刻都广播其速度。移动装置还可以从其他源,例如蜂窝网络接收卫星速度。
速度是具有幅度和方向的矢量,分别示出了卫星1501和1502的速度V1和V2。基于速度计算由于卫星移动引起的多普勒频率。如下是求得每个卫星的多普勒频率的简化公式:
f d 1 = v 1 λ
f d 2 = v 2 λ - - - ( 1 )
λ为SPS无线电波的波长,对于任何SPS系统是已知的,fd是多普勒频率。
移动装置测量来自每个卫星的接收信号的频率。由于每个卫星的发射频率已知,所以移动装置可以测量接收信号频率与发射信号之间的差。对于卫星1501和1502来说接收频率和发射频率之间的差分别表示为fm1和fm2
如果内部时钟的移动装置频率偏移为f0并且移动装置1503的速度为vm,则来自每个卫星的测量频率计算如下:
f d 1 cos ( α 1 ) + f o + v m λ cos ( β 1 ) = f m 1 (2)
f d 2 cos ( α 2 ) + f o + v m λ cos ( β 2 ) = f m 2
对于卫星1501和1502,夹角α1和α2分别位于卫星的速度矢量与移动装置和卫星连线之间。移动装置可以基于装置定位、卫星的定位和卫星的矢量速度来计算夹角。如果移动装置固定不动,则以上公式改写如下:
fd1cos(α1)+f0=fm1
fd2cos(α2)+f0=fm2      (3)
在这些公式中对于移动装置唯一未知的是f0,可以从每个卫星公式独立地求得。如果移动装置固定不动,则来自所有获得的卫星的f0的值相同。换言之,如果对于所有获得的卫星的公式中f0的值不相同,则移动装置不固定。
所披露的主题的另一实施例涉及一种使用WLAN-PS提供移动装置的环境特征的方法。WLAN AP是具有相对小的覆盖范围的固定射频收发器,被勘测用于定位目的。在勘测处理期间,与WLAN AP有关的一个特征可以是环境特征。随后可以共同使用通过移动装置所检测的WLAN接入点来确定移动装置工作的环境。环境特征可以被看作WLAN接入点的属性,例如,AP附近的建筑物的密度、AP附近的建筑物的高度以及AP处于城市峡谷、城市、或者乡村定位。有关接入点的环境特征的数据可以驻留在接入点的基准数据库中并且可以通过用户装置在那里获得。由WLAN接入点表征的区域的粒度可以不同,并且可以像建筑物那么小,或者像邻域那么大。环境信息可以由SPS、WLAN-PS或者两个系统的集成方案使用来调节系统方法从而布置采集和/或用于功率管理。例如,了解移动装置处于城市峡谷环境的事实可能会引起混合系统仅依靠WLAN-PS,而在乡村环境,可以考虑SPS作为对移动装置的位置和其他属性的估计的主要来源。
所披露的主题和系统的另一实施例提供了一种使用WLAN AP保持SPS接收机的内部时钟稳定性的方法。这可以通过测量装备有稳定时钟的WLAN装置所发射的信号的已知时间间隔来完成。保持SPS接收机的内部时钟稳定性对于位置确定是重要的。例如,可有助于更快地获得卫星信号,能以较低功率工作,而且用较少卫星提供方位(定位估计)。WLAN标准定义了恒定时间间隔,包括并不限于一些数据包头、一些数据包中的字段,如在WLAN 802.11标准DIFS(DCF帧间空间)、SIFS(短帧间空间),或者时间槽持续时间,并且移动装置可以使用这些已知时间间隔来测量随时间的内部时钟偏差并且保持其稳定性。
可能存在具有不同时钟稳定性的WLAN接入点。在此情况下,识别装备有稳定时钟的接入点的数据可以被看作是WLAN AP的特征的一部分和/或者特征可以驻留在接入点数据库中并且可以从那里获得。
除了提供初始位置和时钟信息之外,WLAN定位系统还可以提供对基于WLAN的SPS接收机的时钟更新。每个SPS接收机装备有内部振荡器以保持对GPS时钟信息的指示。然而,因为这些振荡器在保持精确时间测量中存在缺陷,所以SPS接收机的内部时钟产生漂移。该时钟漂移会引起位置估计误差。通过WLAN-PS为SPS系统提供正确的GPS时钟信息,WLAN定位系统有助于避免这种位置估计误差。而且,因为SPS接收机能保持GPS接收机信息的非常准确的测量,所以它们在位置估计计算中可以在相对较低的信噪比(SNR)值下工作。保持SPS接收机的SPS定时减小了来自卫星的接收信号的时间不确定度。因此,更容易从噪声中提取信号,SPS接收机可以检测较弱信号并且针对SPS信号可以工作在更苛刻的定位。因此,本方法的这些方面允许SPS接收机工作在具有较少理想SPS信号条件的区域中。
本公开内容的另一实施例涉及使用WLAN城域网络通过为SPS接收机提供初始定时和定位信息来提高SPS接收机估计的精度。WLAN城域网络是由城市官员或在他们监督下在城市安装的城域WLAN网络从而使用WLAN技术提供无线连接。使用WLAN城域网络数据来提高SPS接收机位置估计精度的该方法和系统的这些方面包括以下条目:
为了通过提供GPS时钟信息来帮助SPS位置估计,城域WLAN接入点应当与GPS时钟同步。可以使用以下作为示例的方法中之一将城域网络的WLAN接入点与GPS时钟同步:(1)使用支持SPS的WLAN AP,其中城域网络中的每个WLAN AP都可以装备从GPS射频信号提取GPS时钟信息的装置,(2)使用同步的中央时钟分布实体,其中GPS时钟信息可以在一个地方被提取并且随后被分配到城域网络中的所有WLAN AP以及(3)在WLAN AP使用高质量振荡器。使用振荡器来测量时间并且保持与GPS时钟同步。只要WLAN AP振荡器的质量高于SPS接收机振荡器的质量,WLAN AP提供的定时就高于SPS接收机。因此,SPS接收机可以使用WLAN AP保持其定时比使用其内部时钟要好。提取GPS时钟信息的单个模块(本文中的“时钟分布实体”)是提取GPS时钟信息并且随后为网络中的所有WLAN接入点提供定时的唯一单元和唯一地点。
另外,在把WLAN接收机集成到SPS接收机中时,SPS接收机可以使用WLAN接收机来从WLAN城域网络的WLAN接入点接收到的信号提取定时信息。尽管针对WLAN城域网络说明了为SPS接收机提供初始定时的思想,但是也可以应用于与GPS时钟同步的任何WLAN网络。
在浏览本发明的描述和实施例时,本领域技术人员将会理解可以在不脱离本发明的本质的情况下,可以在实现本发明时进行各种修改和等同替代。因此,本发明不意在由以上明确描述的实施例所限定并且仅由所附权利要求而限定。另外,所披露的实施例的特征可以在本发明的范围内进行组合、重新排列等以得到另外的实施例。

Claims (137)

1.一种使用卫星定位信息来提高基于WLAN的位置估计精度的方法,所述方法包括:
基于一个或多个WLAN接入点确定用于支持WLAN和卫星的装置的一组可能的WLAN定位方案;
从至少两个不同卫星获得用于支持WLAN和卫星的装置的卫星信息;以及
使用来自至少两个不同卫星的卫星信息根据所述一组可能的WLAN定位方案确定最佳WLAN定位方案。
2.如权利要求1所述的方法,其中使用来自至少两个不同卫星的卫星信息根据所述一组可能的WLAN定位方案确定最佳WLAN定位方案包括:
针对卫星信息检查各个可能的WLAN定位方案;以及
基于满足卫星信息的可能的WLAN定位方案选择定位。
3.如权利要求1所述的方法,其中使用来自至少两个不同卫星的卫星位置信息根据所述一组可能的WLAN定位方案确定最佳WLAN定位方案的步骤包括:
排除与卫星信息不一致的可能的WLAN定位方案。
4.如权利要求3所述的方法,其中通过向卫星测量值应用各个可能的基于WLAN的位置估计以及计算用于各个可能的基于WLAN的位置估计的内部SPS接收机时钟偏差来测量与卫星信息一致的WLAN定位方案。
5.如权利要求4所述的方法,其中用于各个可能的基于WLAN位置估计的内部SPS接收机时钟的一致性被用作对基于WLAN的位置估计与卫星定位系统的可能方案之间的距离的指示。
6.如权利要求4所述的方法,其中用于各个可能的基于WLAN位置估计的内部SPS接收机时钟的一致性被用作对基于WLAN的位置估计与卫星测量值之间的一致性的指示。
7.如权利要求4所述的方法,其中在获得的用于给定基于WLAN的位置估计的卫星上基本上相同的内部SPS接收机时钟偏差指示良好的定位估计。
8.如权利要求4所述的方法,其中在获得的用于给定基于WLAN的位置估计的卫星上的内部SPS接收机时钟偏差的不一致的值指示拙劣的定位估计。
9.如权利要求1所述的方法,其中所述一组可能的WLAN定位方案包括集群。
10.如权利要求1所述的方法,其中卫星信息以区域、表面或曲线形式提供卫星定位方案。
11.如权利要求10所述的方法,包括根据每个WLAN定位方案与卫星定位方案的距离对WLAN定位方案加权。
12.如权利要求11所述的方法,包括选择距卫星定位方案小距离的WLAN定位方案。
13.如权利要求12所述的方法,其中小距离是十米的量级。
14.如权利要求13所述的方法,包括排除距卫星定位方案大距离的WLAN定位方案。
15.如权利要求14所述的方法,其中大距离是千米的量级。
16.如权利要求1所述的方法,其中卫星信息包括卫星位置数据、卫星速度数据、伪距测量、多普勒频率测量和信号传输时间。
17.一种使用卫星定位信息来提高基于WLAN的位置估计的精度的系统,所述系统包括:
定位模块,包括:
WLAN模块,用于从一个或多个WLAN接入点接收信息;
卫星定位模块,用于从至少两个不同卫星获得卫星信息;
位于WLAN模块中的逻辑,用于基于一个或多个WLAN接入点确定一组可能的WLAN定位方案;以及
位于定位模块中的逻辑,用于使用来自至少两个不同卫星的卫星信息根据所述一组可能的WLAN定位方案确定最佳WLAN定位方案。
18.如权利要求17所述的系统,其中位于定位模块中的逻辑使用来自至少两个不同卫星的卫星信息根据所述一组可能的WLAN定位方案确定最佳WLAN定位方案进一步包括:针对卫星信息检查各个可能的WLAN定位方案以及基于满足卫星信息的可能的WLAN定位方案选择定位的逻辑。
19.如权利要求18所述的系统,其中通过向卫星测量值应用各个可能的基于WLAN的位置估计以及计算用于各个可能的基于WLAN的位置估计的内部SPS接收机时钟偏差来测量与卫星信息一致的WLAN定位方案。
20.如权利要求19所述的系统,其中用于各个可能的基于WLAN位置估计的内部SPS接收机时钟的一致性被用作对基于WLAN的位置估计与卫星定位系统的可能方案之间的距离的指示。
21.如权利要求19所述的系统,其中用于各个可能的基于WLAN的位置估计的内部SPS接收机时钟的一致性被用作对基于WLAN的位置估计与卫星测量值之间一致性的指示。
22.如权利要求19所述的系统,其中在获得的用于给定基于WLAN的位置估计的卫星上基本上相同的内部SPS接收机时钟偏差指示良好的定位估计。
23.如权利要求19所述的系统,其中在获得的用于给定基于WLAN的位置估计的卫星上的内部SPS接收机时钟偏差的不一致的值指示拙劣的定位估计。
24.如权利要求17所述的系统,其中卫星信息包括卫星位置数据、卫星速度数据、伪距测量、多普勒频率测量和信号传输时间。
25.如权利要求17所述的系统,其中所述一组可能的WLAN定位方案包括集群。
26.如权利要求17所述的方法,其中卫星信息以区域、表面或曲线形式提供卫星定位方案。
27.如权利要求26所述的方法,还包括根据每个WLAN定位方案与卫星定位方案的距离对WLAN定位方案加权。
28.如权利要求27所述的方法,还包括选择距卫星定位方案小距离的WLAN定位方案。
29.如权利要求28所述的方法,其中小距离是十米的量级。
30.如权利要求27所述的方法,包括排除距卫星定位方案大距离的WLAN定位方案。
31.如权利要求30所述的方法,其中大距离是千米的量级。
32.一种具有混合定位系统的移动装置,该混合定位系统用于使用卫星定位信息来提高基于WLAN的位置估计的精度,所述移动装置包括:
混合定位模块,包括:
WLAN模块,用于从一个或多个WLAN接入点接收信息;
卫星定位模块,用于从至少两个不同卫星获得卫星信息;
位于WLAN模块中的逻辑,用于基于一个或多个WLAN接入点确定一组可能的WLAN定位方案;以及
位于定位模块中的逻辑,用于使用来自至少两个不同卫星的卫星信息根据所述一组可能的WLAN定位方案确定最佳WLAN定位方案。
33.一种通过使用卫星测量值对WLAN接入点(AP)加权来确定支持WLAN和卫星的装置的定位的方法,所述方法包括:
检测在支持WLAN和卫星的装置范围内的WLAN AP;
从至少两个卫星获得卫星测量值以提供对所述装置多个可能的卫星定位;以及
基于WLAN AP与对所述装置的可能的卫星定位的距离为每个AP提供权重。
34.如权利要求33所述的方法,包括使用定位算法中每个AP的权重确定对所述装置的定位。
35.如权利要求33所述的方法,其中对所述装置的可能的卫星定位包括用于所述装置的可能的定位方案的区域。
36.如权利要求33所述的方法,其中高权重对应于接近对所述装置的可能的卫星定位的AP。
37.如权利要求36所述的方法,其中接近对所述装置的定位的卫星估计包括AP的覆盖区域的幅度量级内的距离。
38.如权利要求33所述的方法,其中低权重对应于远离对所述装置的定位的卫星估计的AP。
39.如权利要求38所述的方法,其中如果AP位于超过AP覆盖区域的幅度量级的距离,则WLAN AP远离所述装置的定位。
40.如权利要求38所述的方法,其中如果确定所述WLAN AP远离所述装置的可能的卫星定位,则无需来自远处的WLAN AP的数据来计算支持WLAN和卫星的装置的位置。
41.如权利要求33所述的方法,其中权重基于WLAN AP的定位与所述装置的可能的卫星定位之间的一致性。
42.如权利要求33所述的方法,包括:
排除与所述装置的可能的卫星定位不一致的WLAN AP。
43.如权利要求42所述的方法,其中通过向卫星测量值应用各个WLAN AP定位以及计算用于各个WLAN AP定位的内部SPS接收机时钟偏差来测量与卫星信息一致的WLAN AP定位。
44.如权利要求42所述的方法,包括通过考虑作为初始位置的各个WLAN AP的定位以及来自每个卫星的测量值来计算内部SPS接收机时钟偏差。
45.如权利要求42所述的方法,其中用于各个WLAN AP定位的内部SPS接收机时钟偏差的一致性被用作对WLAN AP定位与可能的卫星装置定位之间的距离的指示。
46.如权利要求42所述的方法,其中计算用于各个WLAN AP定位的内部SPS接收机时钟偏差的一致性包括计算内部SPS接收机时钟偏差的标准偏差或均方误差。
47.一种通过使用卫星测量值对WLAN接入点(AP)加权来确定支持WLAN和卫星的装置的定位的系统,所述系统包括:
混合定位模块,包括:
WLAN模块,用于从一个或多个WLAN接入点接收信息;
卫星定位模块,用于基于来自至少两个不同卫星的卫星信
息提供多个对装置的可能的装置定位;以及
包含在定位模块中的逻辑,用于基于从WLAN AP到对装置的可能的卫星装置定位的距离为每个AP提供权重。
48.如权利要求47所述的系统,其中高权重对应于接近对所述装置可能的卫星定位的AP。
49.如权利要求48所述的系统,其中接近对所述装置的定位的卫星估计包括AP的覆盖区域的幅度量级内的距离。
50.如权利要求47所述的系统,其中低权重对应于远离对所述装置的定位的卫星估计的AP。
51.如权利要求50所述的系统,其中如果AP位于超过AP覆盖区域的幅度量级的距离,则WLAN AP远离所述装置的定位。
52.如权利要求51所述的系统,其中如果确定所述WLAN AP远离所述装置的可能的卫星定位,则无需来自远处的WLAN AP的数据来计算支持WLAN和卫星的装置的位置。
53.如权利要求47所述的系统,其中权重基于WLAN AP的定位与所述装置的可能的卫星定位之间的一致性。
54.如权利要求51所述的系统,排除与所述装置的可能的卫星定位不一致的WLAN AP。
55.如权利要求53所述的系统,其中通过向卫星测量值应用各个WLAN AP定位以及计算用于各个WLAN AP定位的内部SPS接收机时钟偏差来测量与卫星信息一致的WLAN AP定位。
56.如权利要求53所述的系统,包括通过考虑作为初始位置的各个WLAN AP的定位以及来自每个卫星的测量值来计算内部SPS接收机时钟偏差。
57.如权利要求53所述的系统,其中用于各个WLAN AP定位的内部SPS接收机时钟偏差的一致性被用作对WLAN AP定位与可能的卫星装置定位之间的距离的指示。
58.如权利要求53所述的系统,其中计算用于各个WLAN AP定位的内部SPS接收机时钟偏差的一致性包括计算内部SPS接收机时钟偏差的标准偏差或均方误差。
59.一种通过使用两个或多个卫星测量值精炼初始的基于WLAN的定位确定来确定支持WLAN和卫星的装置的定位的方法,所述方法包括:
使用WLAN定位系统对支持WLAN和卫星的装置的位置进行估计;
从至少两个卫星收集卫星定位测量值;
基于WLAN定位估计的期望误差确定WLAN定位估计周围的不确定区域,其中不确定区域具有多个可能的定位方案;以及
确定WLAN定位不确定中最满足卫星测量值的装置定位估计。
60.如权利要求59所述的方法,包括把不确定区域分成网格。
61.如权利要求60所述的方法,包括使用网格上各个点的卫星测量值对WLAN定位估计进行评估。
62.如权利要求60所述的方法,进一步包括确定各个网格点的卫星测量值的内部SPS接收机时钟偏差。
63.如权利要求62所述的方法,包括使用卫星测量值的内部SPS接收机时钟偏差的一致性确定所述装置的定位。
64.如权利要求63所述的方法,其中所述装置的定位是网格点,该网格点为卫星测量值提供最一致的内部SPS接收机时钟偏差。
65.如权利要求60所述的方法,其中网格的尺寸基于针对定位确定的精度需求。
66.如权利要求65所述的方法,其中精度需求为大约10米。
67.一种使用卫星定位信息提高基于WLAN的位置估计的精度的系统,所述系统包括:
混合定位模块,包括:
WLAN模块,用于从一个或多个WLAN接入点接收信息;以及
卫星定位模块,用于从至少两个不同卫星获得卫星信息;
WLAN定位模块中的逻辑,用于基于WLAN定位估计的期望误差确定WLAN定位估计周围的不确定区域,其中不确定区域具有多个可能的定位方案;以及
混合定位模块中的逻辑,用于确定作为最满足卫星测量值的WLAN定位估计的装置定位。
68.如权利要求67所述的系统,其中不确定区域被分成网格。
69.如权利要求68所述的系统,其中WLAN定位模块中的逻辑使用网格上各个点的卫星测量值对WLAN定位估计进行评估。
70.如权利要求69所述的系统,其中WLAN定位模块中的逻辑确定各个网格点的卫星测量值的内部SPS接收机时钟偏差。
71.如权利要求70所述的系统,其中使用卫星测量值的内部SPS接收机时钟偏差的一致性确定所述装置的定位。
72.如权利要求71所述的系统,其中所述装置的定位是网格点,该网格点为卫星测量值提供最一致的内部SPS接收机时钟偏差。
73.如权利要求68所述的系统,其中网格的尺寸基于针对定位确定的精度需求。
74.如权利要求73所述的系统,其中精度需求为大约10米。
75.一种使用WLAN位置估计作为卫星定位系统的初始定位来确定支持WLAN和卫星的装置的位置的方法,所述方法包括:
计算对支持WLAN和卫星的装置的WLAN位置估计;以及
使用WLAN位置估计作为卫星定位系统中的初始位置确定支持WLAN和卫星的装置的定位。
76.一种使用WLAN定位系统提供的初始位置提高基于卫星的位置估计的定位时间的系统,所述系统包括:
定位模块,包括:
WLAN模块,用于从一个或多个WLAN接入点接收信息以
及计算对支持WLAN和卫星的装置的位置估计;以及
卫星定位模块,用于从至少四个不同的卫星获得卫星信息,
其中卫星定位模块使用WLAN位置估计作为最终位置估计的初始位置。
77.一种确定在支持WLAN和卫星的装置的定位确定中的期望误差的方法,所述方法包括:
确定WLAN定位估计和用于WLAN定位估计的期望误差;
从至少两个卫星获得测量值;以及
通过评估卫星定位系统测量值与WLAN定位系统定位估计的一致性来确定定位确定的期望误差。
78.如权利要求77所述的方法,其中WLAN定位估计与卫星定位系统测量值之间的一致性测量值在定位确定中产生较低期望误差。
79.如权利要求77所述的方法,其中WLAN定位估计与卫星定位系统测量值之间的不一致性测量值在定位确定中产生较高期望误差。
80.如权利要求77所述的方法,其中测量值的一致性包括WLAN定位系统定位估计与卫星定位系统测量值提供的可能的方案的区域之间的距离。
81.如权利要求77所述的方法,其中用于基于WLAN的位置估计的内部SPS接收机时钟的一致性被用作基于WLAN的位置估计与卫星测量值之间的一致性的指示。
82.一种确定在支持WLAN和卫星的装置的定位确定中的期望误差的方法,所述方法包括:
确定基于WLAN的定位估计和用于基于WLAN定位估计的期望误差;
确定基于卫星的定位估计和用于基于卫星的定位估计的期望误差;以及
通过评估卫星定位系统定位估计与WLAN定位系统定位估计的一致性确定定位确定的期望误差。
83.如权利要求82所述的方法,其中具有较低期望误差的位置估计被选择作为支持WLAN和卫星的装置的定位。
84.如权利要求82所述的方法,其中确定定位确定的期望误差包括将WLAN定位估计与卫星定位系统定位估计进行比较。
85.如权利要求82所述的方法,其中WLAN定位估计和卫星定位系统定位估计之间的一致性测量值在定位确定中产生较低期望误差。
86.如权利要求82所述的方法,其中WLAN定位估计和卫星定位系统定位估计之间的不一致性测量值在定位确定中产生较高期望误差。
87.如权利要求82所述的方法,其中估计的一致性包括卫星定位系统定位估计与WLAN定位系统定位估计之间的距离。
88.如权利要求82所述的方法,其中用于基于WLAN的位置估计的内部SPS接收机时钟的一致性被用作基于WLAN的位置估计与卫星定位系统定位之间的一致性的指示。
89.一种使用卫星定位信息提高基于WLAN的位置估计的精度的系统,所述系统包括:
定位模块,包括:
WLAN模块,用于从一个或多个WLAN接入点接收信息以
计算WLAN定位估计;
卫星定位模块,用于从至少两个不同卫星获得卫星信息;
以及
位于定位模块中的逻辑,用于通过评估卫星定位系统测量值与WLAN定位系统定位估计的一致性来确定定位确定的期望误差。
90.如权利要求89所述的系统,其中WLAN定位估计和卫星定位测量值之间的一致性测量值在定位确定中产生较低期望误差。
91.如权利要求89所述的系统,其中WLAN定位估计和卫星定位系统测量值之间的不一致性测量值在定位确定中产生较高期望误差。
92.如权利要求89所述的系统,其中测量值的一致性包括WLAN定位系统定位估计与卫星定位系统测量值提供的可能的方案的区域之间的距离。
93.如权利要求89所述的系统,其中用于基于WLAN的位置估计的内部SPS接收机时钟的一致性被用作基于WLAN的位置估计与卫星测量值之间的一致性的指示。
94.一种使用卫星定位信息提高基于WLAN的位置估计的精度的系统,所述系统包括:
定位模块,包括:
WLAN模块,用于从一个或多个WLAN接入点接收信息以
计算WLAN位置估计;
卫星定位模块,用于从至少四个不同卫星获得卫星信息以
计算卫星位置估计;以及
位于定位模块中的逻辑,用于通过评估卫星定位系统定位估计与WLAN定位系统定位估计的一致性来确定定位确定的期望误差。
95.如权利要求94所述的系统,其中用于基于WLAN的位置估计的内部SPS接收机时钟的一致性被用作基于WLAN的位置估计与卫星位置估计之间的一致性的指示。
96.如权利要求94所述的系统,其中具有较低期望误差的位置估计被选择作为支持WLAN和卫星的装置的定位。
97.如权利要求94所述的系统,其中确定定位确定的期望误差包括将WLAN定位估计与卫星定位系统定位估计进行比较。
98.如权利要求94所述的系统,其中WLAN定位估计和卫星定位系统定位估计之间的一致性测量值在定位确定中产生较低期望误差。
99.如权利要求94所述的系统,其中WLAN定位估计和卫星定位系统定位估计之间的不一致性测量值在定位确定中产生较高期望误差。
100.一种通过测量接收的卫星信号的多普勒频率来确定支持卫星的装置是否固定不动的方法,包括:
获得来自至少两个卫星的卫星测量值,其中卫星测量值包括多普勒频率测量值;
获得对支持卫星的装置的定位的粗略估计;
计算支持卫星的装置的内部频率偏移;
调整多普勒频率测量值来考虑卫星移动和内部频率偏移以提供装置多普勒频率;以及
如果装置多普勒频率小,则确定所述装置固定不动。
101.如权利要求100所述的方法,包括如果用于各个卫星的内部频率偏移基本上为相同的值,则确定所述装置固定不动。
102.如权利要求100所述的方法,其中小多普勒频率包括对应于支持卫星的装置小于每小时一英里的移动的多普勒频率。
103.如权利要求100所述的方法,进一步包括如果确定所述装置固定不动,则将节能特征补充到位于支持卫星的装置中的WLAN定位系统中。
104.如权利要求103所述的方法,其中所述节能特征包括由WLAN定位系统不经常地更新装置定位。
105.如权利要求104所述的方法,其中不经常地更新装置的定位包括WLAN定位系统每分钟更新一次所述定位。
106.如权利要求100所述的方法,其中粗略估计包括所述装置的真实定位的大约2000米内的定位估计。
107.如权利要求100所述的方法,其中通过WLAN定位系统或其他定位系统能提供粗略估计。
108.一种通过测量接收的卫星信号的多普勒频率来确定支持卫星的装置是否固定不动的系统,包括:
定位模块,包括:
卫星定位模块,用于从至少两个卫星获得卫星信息,其中卫星测量值包括多普勒频率测量值;
位于卫星定位模块中的逻辑,用于调整多普勒频率测量值来考虑卫星移动和支持卫星的装置的频率偏移以提供装置多普勒频率以及在装置多普勒频率小时确定所述装置固定不动。
109.如权利要求108所述的系统,其中如果用于各个卫星的内部频率偏移基本上为相同的值,则所述装置固定不动。
110.如权利要求108所述的系统,其中小多普勒频率包括对应于支持卫星的装置小于每小时一英里的移动的多普勒频率。
111.如权利要求108所述的系统,其中如果确定所述装置固定不动,则将节能特征补充到位于支持卫星的装置中的WLAN定位系统中。
112.如权利要求111所述的系统,其中所述节能特征包括由WLAN定位系统不经常地更新装置定位。
113.如权利要求112所述的系统,其中不经常地更新装置的定位包括WLAN定位系统每分钟更新一次所述定位。
114.一种使用装置所处环境的特征来确定支持WLAN和卫星定位系统的装置的位置的方法,所述方法包括:
检测所述装置范围内的WLAN AP;
基于所述装置检测到的WLAN AP从基准数据库获得环境特征;以及
基于环境特征确定使用WLAN或者卫星定位系统。
115.如权利要求114所述的方法,其中环境特征选自由AP附近的建筑物的密度、AP附近的建筑物的高度以及所述AP位于城市峡谷、城市定位或乡村定位组成的组合。
116.如权利要求115所述的方法,其中如果确定所述装置位于城市峡谷,则所述装置将单独基于WLAN定位系统确定其位置。
117.如权利要求115所述的方法,其中如果确定所述装置位于乡村定位,则所述装置将单独基于卫星定位系统确定其位置。
118.如权利要求114所述的方法,其中卫星定位系统使用环境特征选择一种方法来估计所述装置的定位。
119.如权利要求114所述的方法,其中WLAN定位系统使用环境特征选择一种方法来估计所述装置的定位。
120.一种具有混合定位系统的用户装置,所述混合定位系统用于使用装置所处环境的特征来确定装置的定位,所述系统包括:
定位模块,包括:
WLAN模块,用于从一个或多个WLAN接入点接收包括环境特征的信息;以及
卫星定位模块,用于获得卫星信息;以及
位于定位模块中的逻辑,用于基于环境特征确定使用WLAN或者卫星定位系统。
121.如权利要求120所述的系统,其中环境特征选自由AP附近的建筑物的密度、AP附近的建筑物的高度以及所述AP位于城市峡谷、城市定位或乡村定位组成的组合。
122.如权利要求121所述的系统,其中如果确定所述装置位于城市峡谷,则所述装置将单独基于WLAN定位系统确定其位置。
123.如权利要求121所述的系统,其中如果确定所述装置位于乡村定位,则所述装置将单独基于卫星定位系统确定其位置。
124.如权利要求120所述的系统,其中卫星定位系统使用环境特征选择一种方法来估计所述装置的定位。
125.如权利要求120所述的系统,其中WLAN定位系统使用环境特征选择一种方法来估计所述装置的定位。
126.一种使用WLAN接入点(AP)来保持卫星定位系统接收机的内部时钟的稳定性的方法,所述方法包括:
使用一个或多个WLAN AP作为基准来保持卫星定位系统接收机的内部时钟精度。
127.如权利要求126所述的方法,其中保持内部时钟精度包括测量WLAN AP发送的和卫星定位系统接收机接收的一个或多个信号的一个或多个时间间隔。
128.如权利要求126所述的方法,其中WLAN AP通过与卫星定位系统时钟同步来保持其内部时钟精度。
129.如权利要求128所述的方法,其中WLAN AP包括用于与卫星定位系统时钟同步的卫星定位系统接收机。
130.如权利要求129所述的方法,其中WLAN AP连接到用于与卫星定位系统时钟同步的中央站点。
131.如权利要求126所述的方法,其中WLAN AP通过使用精确的内部振荡器接收机来保持其内部时钟精度。
132.如权利要求126所述的方法,包括:
从WLAN AP接收关于其内部振荡器的精度或者其定时的期望误差的信息;以及
从不同的WLAN AP选择定时测量值从而校正和保持卫星接收机内部时钟偏差。
133.如权利要求126所述的方法,包括选择具有内部振荡器的精度高于卫星接收机内部振荡器的精度的WLAN AP。
134.如权利要求126所述的方法,其中WLAN AP为城域AP并且所述城域AP与卫星定位系统时钟同步。
135.如权利要求126所述的方法,其中所述卫星定位系统接收机包括WLAN接收机。
136.一种卫星定位接收机,其中所述卫星定位接收机使用一个或多个WLAN AP作为基准来保持其内部时钟偏差。
137.如权利要求136所述的接收机,其中所述WLAN AP为城域AP。
CN2009801278882A 2008-06-06 2009-06-05 通过选择最佳wlan-ps方案使用混合卫星和wlan定位系统确定定位的方法和系统 Pending CN102100058A (zh)

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