专利名称：移动终端的基于卫星的定位的制作方法
技术领域：
本发明总的涉及基于卫星的定位，并且具体涉及能够接收来自卫星的信号的陆基通信网络的移动终端的定位。
背景技术：
近几年中，对目标、设备或携带该设备的人的地理位置的确定在许多应用领域中越来越令人感兴趣。用以解决定位的一个方法是利用从卫星发射的信号确定位置。这种系统的众所周知的例子是全球定位系统(GPS)[1]和即将到来的伽利略系统。位置相对于作为基于多个接收的卫星信号的三角测量/三边测量的指定坐标系统被给出。
辅助GPS(AGPS)[2]已经被开发，以便于将GPS接收器结合进蜂窝式通信系统的移动终端(也被称作用户设备，移动站，移动节点等)。辅助GPS通常目的在于在多个不同的方面改进GPS接收器的性能，包括检测灵敏度、用以获得位置估计的时间、精确度和节省电源功率。这通过将一些功能从移动站中的GPS接收器移动至网络而做到，并因此仅执行GPS接收器自身中GPS任务的子集。
独立的GPS接收器可以获得对GPS卫星信号的完全锁定，除了标定载波频率和调制通过信号运载的数据的规则之外，而不具有关于系统的任何其他信息。这种接收器测量通过多个卫星(通常四个)传输的测距信号。该信号包括对每一卫星唯一并每1ms重复自身的所谓的粗/采集(C/A)代码。叠加于C/A代码之上的是具有20ms的比特周期的导航数据比特流。导航数据包括在传输时使得能够计算卫星位置的参数以及描述卫星时钟的偏移的参数。在接收器位置可被计算之前，独立的GPS接收器通常需要解码整个导航数据流。这可能花费长的时间，并需要一定最小信号强度。接收器在比需要用于解码导航数据低得多的信号强度处可以确定C/A代码的边界。
为了便于装配GPS的移动终端的定位，利用AGPS，在更快速和更可靠的通信链路上作为辅助数据替代地发送道导航数据，例如基站和移动终端之间的无线通信链路。辅助数据典型地还包括移动终端的近似GPS系统时间和近似位置(取决于运行模式，移动终端可以替代地接收使C/A代码边界的更快速确定的一组参数)。
有两类AGPS，基于移动站的和移动站辅助的。在基于移动站的AGPS中，利用通过移动站确定的测距信号测量结果与通过网络提供的辅助数据一起在移动站中计算移动站的位置。在移动站辅助的AGPS(有时被称作基于网络的AGPS)中，移动站执行接收的测距信号的测量，并将测量信号结果报告给网络(移动站也从该网络接收辅助数据)中的位置服务器。基于报告的测量结果以及移动站所处位置的先验信息，位置服务器计算移动站的位置。
利用移动站辅助的AGPS计算装配GPS的移动终端的位置的众所周知的现有技术方法通常基于包括(截取的)至卫星的伪距离(pseudorange)以及在信号接收(tu)处读的移动终端时钟的报告测量结果。然而，可存在这种情况根本就不报告tu或错误地报告tu。尽管根据用于AGPS的当前流行标准的移动终端必须报告tu，未来标准可以很好地遵循可选择的解决方案。
存在可替代的解决方案，在其中在几个阶段中确定从各自卫星的传输时间(tti)。首先，通过对各个卫星建立C/A代码的边界确定tti的毫秒部分，因此使用测试全部可能代码相位和Doppler偏移的相关器。然后，重构tti的毫秒部分。这通常要求接收的数据被解扩，留下原始导航数据。利用几个可替代技术的一个然后执行TOW(周时)的重构，例如TOW的直接解调、通过相关技术进行的TOW重构或者实时时钟。不管使用任何方法，移动支持移动站辅助的AGPS随后需要补偿传播延迟，并因此在测量时报告近似的GPS系统时间。基于作为辅助数据提供的一些信息元素可以进行补偿。
重构测量的GPS网络时间的需要意味着定位将在低至大约-179dBW处最佳工作。另一缺陷是这种重构非常消耗时间。其将常常花费8s，直至已经接收必需的导航数据位。
美国专利[3]描述了一种用于处理其中移动终端不知道GPS网络时间的方案。卫星测量的近似时间是标记时间的。真实GPS网络时间和该测量时间之间的差在移动终端未值的随后的计算中被对待为未知的。这需要一个附加的卫星测量，也就是五个卫星测量取代在常规定位方法中使用的四个。
用于移动终端的基于卫星的定位的现有技术解决方案通常与性能或精确度和/或需要复杂的计算方面的限制相关。存在对改进的定位机制的需要，特别是对定位中的合适的误差校正的需要。
发明内容
本发明的总目标是改进能够接收卫星信号的移动终端的定位。具体目标是提供一种适用于AGPS的误差校正机制。另一个目标是给移动终端的基于卫星的定位提供对由于与在移动终端处测量的参数相关的估计或重构产生的误差的校正。还有另一目标是利用与合理计算复杂性结合的有效误差校正实现移动终端的基于卫星的定位。
根据所附的权利要求实现这些目标。
简要地，本发明提供一种用于定位(配置)移动终端的改进的过程，其接收来自多个卫星的信号，并测量至卫星的伪距离。该过程包括对在移动终端处测量的时间和/或伪距离参数中的误差(或表示这种参数的误差)的校正。主要构思是仅当需要时利用误差校正，因此计算移动终端的位置的步骤的复杂性被减至最小，同时仍然实现了确定的位置中的令人满意的精确度。没有误差校正或利用部分误差校正地基于伪距离首先计算移动终端的位置，然后，确定与位置计算相关的质量测量，并且该参数估计质量与预定质量标准相比较，优选基于用于移动终端位置的剩余的最小二乘解。预定质量标准例如可以是最小损耗函数的合适质量参数的预定阈值。在这种情况中，达到预定质量标准，不需要进一步的计算，另一方面，第一计算的质量是不充分的，利用用于在移动终端处测量的至少一个时间/伪距离参数(或者这种参数的重新表示/重构)中的误差的附加校正重新计算移动终端的位置，并用于计算它的位置。
当根据本发明计算(或者重新计算)移动终端的位置时，包括用于UE未知和UE时钟偏移的未知参数地定义一组非线性方程。如果包括用于时间参数中的误差的校正，存在用于时间偏移的附加未知参数(例如定义为从各个卫星信号传输的时间和基于卫星的定位系统的网络时间之间的差值)。非线性方程组被线性化，并然后以常规的方式求解，优选以加权最小二乘方意义上的方式。
在至少一个测量伪距离是截取的伪距离的情况中，计算过程通常包括基于用于移动终端和近似移动终端位置处信号接收的时间参数从截取的伪距离重构整个伪距离。
提出的方法可以包括对用于信号接收的时间的参数中的误差的校正，或用于至少一个伪距离参数中的误差的校正，或两者的结合。在特别有利的实施例中，逐步引入附加的误差校正，至基于与位置计算相关的两个或多个质量测量的估计认为是必须的程度。根据具有逐步误差校正的示例实施例，基于通过移动终端报告的信号接收的时间首先执行定位，在这种情况中，参数是可利用的。如果结果的质量不符合第一标准，存在新的计算，其例如包括用以校正测量的接收时间中的误差的传输时间偏移估计。再次检查质量，利用第二标准，并且在不充分质量的情况中，再次重新计算位置，现在利用对伪距离误差的校正，可能组合传输时间偏移估计。
本发明利用增强的误差校正以及因而更精确的位置计算来提供移动终端的有效定位。改进的解决方案具有使得仅在需要时执行误差校正的质量检查。以这种方式，常常避免复杂和要求时间的计算，改进了整个系统性能。
根据本发明的另一方面，提供具有用于基于卫星确定移动终端位置的装置的移动终端、定位节点和通信系统。
通过参考下面的描述和附图，可以最好地理解本发明以及其进一步的目标和优点，其中图1是在其中可以利用本发明的示例通信系统的示意图；图2是描述了在其中可以利用本发明的示例通信系统中的时钟关系的时序图；图3A和3B是根据本发明的示例实施例用于确定无线通信网络中移动终端的位置的方法的流程图；图4是用于在本发明的示例实施例中使用的伪距离异常值(outlier)校正的迭代计算过程的流程图；以及图5是根据本发明的示例实施例的移动终端的示意性框图。
详细说明缩写的列表在这部分的结尾后。
在下面的详细描述中，在GPS系统中实施的实施例被描述。然而，任何本领域的熟练技术人员认识到可以以任何基于卫星的定位系统中应用相应的原理，比如GLONASS或即将到来的欧洲伽利略卫星导航系统。
同样地，在下面的详细描述中，WCDMA系统将被用作模型系统。然而，本发明也可应用于其他无线通信系统。本发明可应用于的其他系统的非排它例子是例如CDMA-2000系统和包括GSM/GPRS系统的GSM系统。当应用于其他无线通信系统时，将在这种系统的不同终端和节点中进行不同功能性的实施。
在本发明中术语“移动终端”用于表示可以在无线通信系统中传输的任何种类的终端。非排它的例子是蜂窝式电话、个人数字辅助设备和便携式计算机。
图1是其中可以使用本发明的示例通信系统的示意图。在该示例情况中，基础无线通信系统110与GPS系统130一起被使用，以提供移动站辅助的AGPS。
在图1中描述的示例无线通信系统110是WCDMA系统，包括无线电接入网(RAN)，例如UTRAN，以及核心网络118。该RAN执行与无线电相关的功能，并且负责建立用户设备/移动终端112和网络的剩余部分之间的连接。该RAN典型地包括大量的基本收发站台(BTS)114(也称作节点B)和无线电网络控制器(RNC)116。每一个BTS服务它各自的覆盖区域中的移动终端，并通过RNC控制几个BTS。RNC的典型功能是分配频率、扩展或加扰码和信道功率电平。RNC 116提供对核心网络118的接入，其例如包括交换中心，与GSM/GPRS核心网络的那些相对应的支持节点和数据库，并通常也包括多媒体处理设备。该核心网络与外部网络120通信，比如因特网、PSTN、ISDN以及其他PLMN。
实践中，大多WCDMA网络以及大多其他无线通信网络提供以比图1的基础例子复杂得多的方式设置的多个网络元件和节点。
在图1中，通过航天器(SV)表示GPS系统130，也就是典型是卫星132。每一个SV传输各自的测距信号，并通过利用多个这种测距信号，可以确定移动站112的位置或携带移动终端的人的位置。
当例如在无线通信系统110的核心网络118中出现定位请求时，定位请求被提供给与RNC 116相关的定位节点117。通过发送至移动终端112的控制信号，RNC 116命令测量卫星测据信号。测量命令伴随有辅助数据。辅助数据包括卫星定位数据和卫星时间基准数据，并可以例如经由连接至通信系统110的基准接收器(未示出)通过RNC116检索。这种基准数据接收器可以提供作为一个单元或分为多个部分，分离卫星时间基准和卫星位置数据的确定。在定位节点117中典型地处理辅助数据，这可以例如在被发送至移动终端112之前确定哪一个卫星在可以检测到它们的测距信号的这种位置中。
移动终端112装配有能够检测卫星测距信号的接收器，并且终端112利用辅助数据以促进对卫星测距信号的锁定和测量。测量的测距信号然后用于计算移动终端112的位置。如果使用基于移动站的AGPS，则在移动终端中执行测距信号的处理。如果使用移动站辅助AGPS，则测距信号距离或其表示被取代发送至网络节点，典型地是发送至所图示场景中的定位节点，其中基于从移动终端报告的测量结果和关于移动终端位于何处的先验信息执行定位计算。在图1的例子中，在连接至RNC116的外部定位节点117中提供定位功能。定位节点可以例如是独立的AGPS SMLC。可替代地，定位功能可被结合进RNC116或另一个网络节点中。
当前GPS SV传输具有以1575.42MHz为中心的频谱的测距信号。该信号包括对每一SV唯一的C/A-代码，并且其典型地具有1023码片的长度和1/1.023×106s的码片持续时间。该C/A代码每1ms重复自身。叠加于C/A代码之上的是具有20ms的比特周期的导航数据比特流。在其中，导航数据包括一组天文历参数，该组天文历参数使得能够计算在信号传输时卫星的精确位置。将导航数据分成多个子帧，每个长6秒，并将每一子帧分成10个字。在每一子帧的第二字(HOW)中传输时间戳、GPS周时(TOW)。所指示的时间是在所讨论的子帧的结束处的传输时间。TOW因此每6秒重复自身。
每一测距信号基本上定义通过移动站测量的时钟。该时钟表示信号传输的时间。如果移动站已知GPS系统时间，时钟读取然后可以直接用于确定时间延迟，并因此确定从传输测距信号的SV至移动站距离。通过测量三个距离和采用关于当传输时航天器位置的知识，然后可以确定移动站的三维位置。然而，移动站通常不具有关于精确GPS系统时间的知识，因此还需要一个测量来消除移动站时钟偏离。
图2说明了图1中所示系统的不同部分的时钟关系(以毫秒表示)。SV携带精确的原子时钟以保持时钟的稳定性。然而，如时序图200中所示，SV传输不是完美的同步于GPS系统时间的。在图2中，序列201表示GPS系统时间，序列202表示SV1的时钟，序列203表示SVN的时钟，序列206表示移动终端/UE的时钟，而序列204和205分别表示在分别来自移动终端接收的SV1和SVN的测距信号中读取的时间。通过画一条垂直线通过时序图200，获得在空间中各个点中观看到的全部时钟读取的快照。基于一组地面站时钟和SV时钟的子集，将GPS系统时间201定义为总体平均。相对于GPS系统时间稍微偏移各个SV时钟202，203和UE时钟206。作为来自每一SV的导航信息的一部分传输用于各个偏移的模型。当信号到达地面上的移动站/UE时，它们已被延迟。该延迟取决于从被讨论的SV至UE的距离，但典型为如通过时钟读取204，205所示的60-85ms。
GPS接收器测量至多个卫星的伪距离。(然而要指出，移动终端中集成的GPS接收器不必执行需要用以确定伪距离所需的全部计算，并常常仅提供需要用以计算/重构伪距离的基础数据)。伪距离是ρi＝c·(tu-tti) (1)其中tu是在信号接收时的UE时钟读取(图2中的206)，tti是第i个SV信号传输的时间，并且c是波传播速度。伪距离可以不同于真实距离，因为有多个干扰因素，比如接收器时钟偏移、电离层和对流层延迟、SV时钟偏移、测量误差等。在该公开内容中，为了清楚的目的，大多这些误差源的影响将被忽略。存在用以补偿多个上面列出的误差源的已知现有技术(例如见[1])。此外，也忽略SV运动和地球旋转的影响，因为在现有技术中已经熟知如何处理这些影响(例如见[1])。简化的模型然后是测量伪距离遵照ρi＝|xu(tr)-xsi(tti)|+b+ei(2)在这里，xu＝(xuyuzu)是包括GPS系统时间tr处未知接收器位置的三维坐标的行矢量。类似地，xsi是包括在传输时间tti时第i个SV的坐标的行矢量。符号|z|表示括号中矢量的范数(norm)，其等于(zzT)1/2。在这种情况中，它可被解释为接收器(移动终端)和SV之间的距离。b是接收器时钟偏移(表示为距离)，b＝c·(tu-tGPS) (3)
其中tGPS代表GPS系统时间，并且ei是测量误差。
SV通常以3.84km/s的速度移动，并因此需要以毫秒级知道传输时间，除非定位精确度被衰减。典型地在几个阶段中确定传输时间tti。首先，通过为每一个SV找到C/A代码的边界确tti的亚毫秒部分(见图2)。这可以利用测试全部代码相位和多普勒偏移的相关器做到。在随后的步骤中，需要重构传输时间的毫秒部分。通常，解扩接收的数据，留下原始的导航数据比特，然后通过多个可替代的技术可以进行TOW的重构，比如TOW的直接解调、通过相关技术进行的TOW重构或者实时时钟。无论使用任何方法，需要移动支持移动站辅助的AGPS来补偿传播延迟，并因此报告测量时的近似GPS系统时间。可以例如基于作为辅助数据提供的信息进行补偿。
如在背景部分中提到的，重构测量的GPS网络时间的要求意味着在最佳情况中定位将降低至大约-179dBW工作。另一缺陷是这种重构是非常消耗时间的。它将常常花费8s，直至已经接收必须的导航数据比特。以低得多的信号强度可以进行C/A代码移位的测量，低至-185dBW，并因此期望不需要通过移动终端重构TOW的解决方案。
然而，对于两种类型的AGPS，以1ms为模截取测距信号的测量的定时，其对应于300km的距离。当计算移动终端位置时，在移动终端自身中或在网络定位服务器中，需要利用关于移动站位置的先验信息和通过移动站确定的测距信号测量结果一起来重构完整的伪距离，从而计算精确的移动终端位置。伪距离重构与某些量的不确定性相关，并且可以在计算的移动终端位置中引入误差。
因此，用于AGPS系统中定位用途的执行卫星测量的装配GPS的移动终端通常没有测量的GPS网络时间和至各个卫星的伪距离的足够知识，从而不能进行移动终端的令人满意的定位。这导致取决于时间和伪距离参数的重构的解决方案，并且重构过程在确定的终端位置中引入误差。还没有提出令人满意的误差校正机制，如在背景部分中所述的，用于移动终端的基于卫星的定位的现有技术解决方案通常与性能或精确度中的限制相关和/或需要复杂的计算。
本发明提供具有对在移动终端处测量的时间和/或伪距离参数方面的误差的校正的改进的定位机制。主要想法是基本上仅在需要时利用误差校正，因此可以将计算移动终端的位置的过程的复杂性降低至最小，同时仍实现确定的UE位置参数方面令人满意的精确度。为此，本发明提出首先没有误差校正或部分误差校正地计算移动终端的位置，也就是不利用完整误差校正过程的全部部分。其后，确定结果的质量(也就是使用的参数估计)，并与预定质量标准作比较，例如合适的质量参数的预定阈值。在符合预定质量标准的情况中，不需要进一步的计算。另一方面，如果第一计算的质量是不充分的，则重新计算移动终端的位置，这次增加对在移动终端处测量并用于计算其位置的至少一个参数(时间/伪距离)中的误差的校正。
通过“增加的”误差校正，可以理解重新计算步骤引入了用于在先前位置计算中没有提供的误差校正的至少一个测量。换句话说，重新计算步骤涉及作为第一误差校正测量或作为替代该计算步骤的先前部分误差校正或与之相组合的进一步的误差校正测量引入的不同种类的误差校正。
当根据本发明计算(或重新计算)移动终端的位置时，定义非线性的方程组包括UE位置和UE时钟偏移的未知参数。在包括对时间参数中的误差的校正的情况下，存在用于传输时间偏移的附加未知参数。后者意味着需要一个附加的卫星测量，并因此需要一个附加的非线性方程，除非将确定的UE位置的维数减1。线性化非线性的方程组，然后以常规的方式求解，优选以加权最小二乘方意义上的方式。
根据本发明执行的误差校正(倘若还没有符合预定质量标准)可以包括对用于信号接收的时间的参数中的误差的校正或对伪距离参数(截取的或没有)中的误差的校正，或两者的组合。参照图3A和3B在下面更详细描述的一些优选实施例使用用于误差校正的逐步的解决方案，其中可以在该过程的不同阶段执行与两个或多个预定质量标准的比较。然后基于移动站处信号接收的时间首先执行定位，在这种情况中，这种参数是可利用的。如果结果的质量不符合第一标准，则有新的计算，其例如可以包括传输时间偏移估计，因此，不需要测量的信号接收时间。再次检查得到的质量，利用第二标准，并且在不充分质量的情况中，再次计算位置，现在除了(或替代)传输时间偏移估计之外，还对伪距离误差进行校正。
本发明利用增强的误差校正提供移动终端的有效定位，并因此提供更精确的位置计算。当引入误差校正方法时，这通常导致时间要求更多和需要更多处理功率的更复杂计算，在结合AGPS时尤其有问题。本发明认识到了该问题，提供具有质量检查的改进的解决方案，仅仅当质量实际很差时利用它来执行误差校正是可能的。以这种方式，常常可以避免复杂和时间要求高的计算，提高了总系统性能，此外，如在下面显而易见的，提出的质量检查使得能够实现误差校正中最少的附加卫星测量。提出的解决方案非常有利于AGPS，其始终如一地寻找简化蜂窝式电话和类似装置的定位的途径。
从上面得出，本发明基本上包括三个不同类型的位置计算，包括各种程度和种类的误差校正I)利用测量/报告的接收时间的位置计算II)利用估计的传输时间偏移的位置计算III)利用伪距离异常值校正的位置计算提出的过程可以利用将以在下面示例的方式单独或结合地执行的这些计算机制的子集或全部。为了本发明的完全理解，将首先通过例子描述每一种类型的计算的原理。
利用测量/报告的tu的示例位置计算(I)当移动终端处卫星信号的接收时间，也就是tu是可利用的，可以使用该计算机制，并且然后在移动终端处或在网络中执行。后者要求通过执行卫星测量的移动终端将接收时间报告至网络。
在这种情况中，完整的伪距离是未知的，它不得不根据测量的被截取的伪距离重构。例如，移动终端常常(例如在UE辅助的AGPS中)报告仅以1C/A代码周期为模的伪距离，也就是伪距离(方程(1))中的代码周期的整数数目是未知的，并不得不被重构。假设R通常表示对应于当测量测距信号定时时使用的截取的间隔的距离。作为例子，对应于一个C/A代码周期(1ms)的截取间隔的距离R然后是R＝c·10-3(4)我们因此得到ρi＝kiR+vi(5)其中vi是满足0≤vi＜R的报告测量，并且在这种情况中需要重构整数ki。重构以下面的方式进行。假定已知UE的先验位置xu0，以及近似时间tu。
首先我们确定预测的伪距离
ρi′＝|xsi-xu0|(6)例如可以在时间tu-77ms处计算SV位置xsi。这对于伪距离重构的用途通常是充分的。通过利用方程(2)，我们可以看出根据方程(5)重构的伪距离满足kiR+vi＝|xu-xsi|+b+ei＝ρi′+b+|xu-xsi|-ρi′+ei＝ρi′+b+Δi+ei(7)其中ki是整数，并且vi满足0≤vi＜R，并且其中Δi＝|xu-xsi|-ρi′是对于SV#i的初始距离不确定性。如果方程(7)中的Δi，b，ei是小的，我们可以简单假定这些项是零，并确定对全部i最佳地满足得到的方程(7)的整数ki。这最终将需要舍入操作。假定Δi和ei很小(与量化间隔R相比)是合理的的，但方程(7)中的时钟偏移b将潜在地是R的数量级，或甚至大于R，其可以引起重构误差。然而，对于定为计算的本质问题是正确地重构相对的伪距离(也就是差ρi-ρ1)，因为位置计算函数中的时钟偏移参数b将吸收任何公共重构误差。重构的伪距离之间的差ρi-ρ1满足kiR+vi-k1R+v1＝ρi′+Δi′+b+ei-ρ1′-Δ1′-b-e1＝ρi′+Δi′+ei-ρ1′-Δ1′-e1(8)对于i＝2，...，n，其中n是SV的个数。需要指出，从方程(8)已经消除时钟偏移b。方程(8)定义了n-1个方程，但存在n个未知ki。因此替代地利用方程(7)，我们定义k1，从而k1＝round{(ρ1′-v1)/R} (9)然后我们在方程(8)中插入k1，并发现ki＝round{(ρi′-ρ1′-vi+k1R-v1)/R)(10)利用方程(7)的重构伪距离，现在可以估计SV信号传输时间。从方程(1)我们有tti＝tu-ρi/c (11)接下来我们计算在该时间处的SV位置。这可以利用在[1]中可以找到的标准公式做到。在过渡时间过程中，获得的坐标需被补偿地球旋转。对此在[1]中存在熟知的公式。过渡时间近似是ρi/c。将通常以ECEF坐标表示获得的SV坐标。然而，对于位置计算，利用局部切线坐标系统是更便利地，例如当计算象HDOP的精确测量时，或当仅需要水平坐标时。因此将SV位置坐标变换至中心在近似的UE位置的坐标系统，并且在这种情况中，单位矢量分别指向东、北和上。如何执行这种变换在本领域中是众所周知的。
接下来我们以矢量形式表示伪距离测量方程(2)为ρ＝|ln·xu-Xs|+bln+e (12)在这里，ρ是包含重构伪距离的长度n的列矢量，ln是仅包含l的长度n的列矢量。Xs是矩阵，其中第i行包含传输时间tti处第i个SV的坐标xsi。在这里假定对括号中的矩阵Z的每一行计算范数|Z|。
可将关于未知参数xu和b的初始估计的Taylor(泰勒)级数展开表示为ρ＝|ln·xu-Xs|+b+e＝|ln·xu0-Xs|+b0ln+G((xu-xu0)b)T+v(13)其中G是几何矩阵，其包含关于参数xu和b的伪距离的导数，并且v是测量误差项e和较高阶泰勒级数项的和。假设ri＝|xu0-xsi| (14)然后G是矩阵，第i行等于Gi＝{(xu0-xsi)/ri(yu0-ysi)/ri(zu0-zsi)/ri1] (15)对方程(13)的最小二乘解等于(xub)T＝(xu0b0)T+(GTG)-1GT(ρ-|ln·xu0-Xs|-b0ln) (16)该最小二乘解的最小损耗函数值是V＝(ρ-|ln·xu0-Xs|-b0ln)T(I-G(GTG)-1GT)(ρ-|ln·xu0-Xs|-b0ln) (17)最小损耗函数值是基于更新的参数估计的预测伪距离与测量的伪距离的匹配程度。其因此可被用作参数估计的质量的指示/测量，并因此用作位置计算的质量的指示。
方程(16)中的解是非加权最小二乘解，也就是全部测量在最小化过程中给出相等的重要性。然而，如果伪距离测量具有不同的精确度，对精确的测量给予更多的加权通常会更好。可以如下提供加权的最小二乘解。设伪距离测量的协方差矩阵是
P＝E{eeT} (18)其中E{}是括号中数量的期望值，并且e是测量误差。然后，对方程(13)的加权最小二乘解是(xub)T＝(xu0b0)T+(GTP-1G)-1GTP-1(ρ-|ln·xu0-Xs|-b0ln)(19)在这种情况中，最小损耗函数值的示例质量标准变成V＝(ρ-|ln·xu0-Xs|-b0ln)T(P-1-P-1G(GTP-1G)-1GTP-1)(ρ-|ln·xu0-Xs|-b0ln) (20)如果对测量误差的基础假定是正确的，那么V将根据具有n-m自由度的χ2-分布分布，其中n是伪距离测量的数量，并且m是估计参数的数量。(在利用测量/报告的tu描述的例子中，m＝4，因为xu、yu、zu和b是估计的)。该知识可以用于定义不确定性量度，以及用于根据在下面将更详细描述的本发明的特定实施例测试测量数据中异常值的存在。
通常，可能必须几次迭代方程(19)的解，在这种情况中每一步骤利用基于最最近的参数估计的新的G矩阵，直至参数矢量已收敛。
使用估计的τ的示例位置计算(II)现在，我们返回到其中精确测量时间tu不可用于位置计算的情况。这可以例如是下面的情况如果在UE辅助的AGPS中，UE还没有报告tu参数至网络。可替代地，可将UE选择成不使用/测量tu或指示它这样做，例如如果假定测量是错误的(具有太低的精确度)。在这种情况中，本发明提出一种计算机制，其利用用于估计假定的信号传输时间tti中的恒定偏移τ的冗余测量。
当精确的测量时间tu不可用时，利用方程(11)不能重构具有充分精确度的传输时间tti。相反，我们利用tu的较不精确的值作为初始值，其可以有几秒的误差。然后可以利用报告的截取的伪距离、初始位置xu0和初始tu来重构需要被重构的伪距离，例如根据方程(4)-(7)，。然后可以从方程(11)中确定tti的初始值。
此后，可以利用标准的GPS公式确定标定GPS时间tti处的SV位置，例如见[1]。SV位置坐标关于时间的微分给出三维速度矢量。可以以常规和直接的方式执行该微分。将获得的坐标表示为ECEF坐标。为了简化随后的位置计算，优选将位置和速度矢量变换至局部切线坐标系统，与在先前示例位置计算中一样。因此，我们获得局部切线系统中SV运动的线性模型。
xsi(tti+τ)＝xsi(tti)+vxsi(tti)·τ (21)ysi(tti+τ)＝ysi(tti)+vysi(tti)·τ (22)zsi(tti+τ)＝zsi(tti)+vzsi(tti)·τ (23)下面，以矢量形式表示测量方程(2)为ρ＝|ln·xu-Xs(τ)|+b+e (24)在这里，ρ是包含伪距离的长度n的列矢量，ln是仅包含l的长度n的列矢量。Xs(τ)是矩阵，其中第i行包含时间tti+τ处第i个SV的坐标xsi。在这里假定对括号中的矩阵Z的每一行计算范数|Z|。
可将关于未知参数xu，τ和b的初始估计xu0，b0和τ0的方程(24)的泰勒级数展开表示为ρ＝|ln·xu-Xs(τ)|+b+e＝|ln·xu0-Xs(τ0)|+b0ln+H·((xu-xu0)τ-τ0b-b0)T+v (25)H是几何矩阵，其包含伪距离关于参数xu，τ和b的导数。设ri＝|xu0-xsi(τ0)| (26)然后H矩阵的第i行等于Hi＝{(xu0-xsi(τ0))/ri(yu0-ysi(τ0))/ri(zu0-zsi(τ0))/ri{vxsi(τ0)·(xu0-xsi(τ0))+vysi(τ0)·(yu0-ysi(τ0))+vzsi(τ0)·(zu0-zsi(τ0))}/ri1] (27)优选利用对方程(24)的加权最小二乘解提供移动终端位置，其是(xuτb)T＝(xu0τ0b0)T+(HTP-1H)-1HTP-1(ρ-|ln·xu0-Xs(τ0)|+b0ln) (28)并且最小损耗函数值形式的质量标准变成V＝(ρ-|ln·xu0-Xs(τ0)|+b0ln)T(P-1-P-1H(HTP-1H)-1HTP-1)(ρ-|ln·xu0-Xs(τ0)|+b0ln)(29)如之前，需要迭代方程(28)的解，直至参数矢量已收敛。
具有异常值校正的示例位置计算(III)有时出现移动终端以非常大的误差测量和/或报告伪距离。与相对大的误差相关的测量有时被称作异常值，其是在这里用来表示这种误差值/参数的项。异常值伪距离的可能性对操作的AGPS模式特别高，因为通常在AGPS中不存在估计伪距离的确认。此外，AGPS接收器典型地在相对低的信号电平处测量测距信号，其增大了选择错误相关峰值的风险。对于这些原因，期望AGPS位置计算函数能够检测接收的伪距离测量中的异常值。
根据本发明的特别优选的实施例，提供一种用于校正由于不良报告/测量伪距离的定位误差的机制。提出的用于检测异常值的方案基于参数估计质量的测量，比如任何相关方程(29)或方程(20)的损耗函数值V。相对于合适的质量标准检查参数估计质量(例如用于参数估计质量测量的阈值)，以查看是否存在任何异常值伪距离。
在具有作为质量测量的损耗函数值的例子中，可以基于关于在理想情况中损耗函数将如何分布的知识来有利地确定质量标准。如上面提及的，理想地，V根据具有n-m自由度的χ2-分布分布，在这种情况中n是伪距离测量的数量，并且m是估计参数的数量(在方程(20)的例子中，m＝4而在方程(29)的例子中m＝5，这是由于附加参数τ)。基于误警报的期望概率选择与该分布相关的阈值。如果报告的值V＞Vthr，也就是参数估计质量太低，可以做出结论在用于位置计算的该组伪距离测量中存在至少一个异常值。
根据本发明的异常值检测和校正例如可以包括迭代计算过程，其中n次重复位置计算，n是伪距离测量的数量，并且在这种情况中，在第k次重复中，从位置计算中省略第k个伪距离。评估全部n个获得的解的质量，并假定对第k个重复实现最佳质量，并且认为得到的质量为可接受的，做出结论第k个测量是有缺陷的。基于第k个测量被省略的位置计算来确定返回至进行定位请求的节点的最后位置。
通过异常值校正，可以显著地增大移动终端定位的精确度。因为异常值滤去通常包括多个位置的附加计算，例如根据方程(28)，通过组合异常值伪距离校正与所述的质量检查实现该过程的真实优点。附加的计算因此被限制于其中基于预设的质量标准需要确定异常值校正的情况。
图3A是根据本发明的示例实施例用于确定无线通信网络中移动终端的位置的方法的流程图。该示例位置计算考虑了错误接收时间tu的风险和异常值伪距离ρ的风险，优选以逐步过程进行。根据在移动终端处测量的各个卫星信号的接收时间tu是否可用于位置计算，该过程初始采用两个不同的路径。在基于网络的情况(移动站辅助AGPS)中，这意味着该过程在步骤S1中询问移动终端是否已将tu报告至网络。在其中在移动终端(基于移动站的AGPS)处执行位置计算的情况中，接收时间tu常常可用于移动终端处的测量。尽管如此，可以存在其中移动终端选择不测量/使用tu的情况，并且这通过步骤S1处理。
因此，步骤S1检查移动终端(移动站辅助AGPS)是否报告tu，或是否在移动终端(基于移动站的AGPS)处测量tu。如果否，根据步骤S4′利用传输时间偏移估计立即计算移动终端的位置。然而如果tu是可用的，首先利用报告/测量的tu根据步骤S2计算位置，例如如上面方程(19)概括的。在步骤S3中，相对于预定质量标准检查步骤S2的结果的质量，在这里通过损耗函数标准示范。然后确定用于来自步骤S2的终端位置的损耗函数值V，并与预定阈值Vthr1相比较。如果符合预定质量标准，例如得到的损耗函数值V小于阈值Vthr1，来自步骤S2的移动终端位置变成最后位置，并不需要进一步的误差控制。该位置通常与不确定性区域一起报告。另一方面，如果得到的损耗函数大于预定阈值，这意味着报告的tu是错误的，或在伪距离ρ测量中存在异常值，或两者都是。该过程利用增加的误差校正继续重新计算移动终端位置，例如以伪距离异常值校正(步骤S4)的形式，或者可替代地，传输时间偏移τ估计的形式(步骤S4′)。例如可以如通过上面的方程(28)概括地执行步骤S4′，而步骤S4可以利用迭代计算过程来通过利用tu计算的位置进行结合图4描述的伪距离异常值校正。
在步骤S5中，相对于预定质量标准确定和检查步骤S4或S4′中计算/重新计算的终端位置的质量，在这里被示例为用于损耗函数的另一最大阈值Vthr2。如果参数估计质量小于Vthr2，可以与不确定性区域一起报告获得的位置，并且在步骤S5之后终止该过程。另外，如果损耗函数大于预定阈值，则假定在需要考虑的测量时间或伪距离参数中仍存在误差。在这种情况中，与用于伪距离数据中的异常值的校正相结合使用传输时间偏移参数(用以考虑tu方面的误差)在步骤S6中重新计算移动终端位置。步骤S6的位置计算可以例如包括用于伪距离异常值校正的迭代计算过程，比如在图4中利用τ计算位置的例子。
对上面所述的过程的替代将直接转到步骤S6，如果不符合步骤S3的质量标准。这通过图3A中的虚线表示。尽管很可能只要发现位置计算的质量是不充分的就组合执行两种类型的误差校正，但是这种实施例将通常与位置计算相关的增大的计算负担相联系，比步骤S4，S4′的各个计算需要更多的卫星测量。因此，通常优选引入如上面所述逐步的误差校正。
此外，根据本发明特别有利的实施例，提出将误差校正分成进一步的子步骤，如通过图3B的流程所述，其可以被看作在图3A中的点A和B之间被插入的可替代的子过程。步骤S4-1和S4-1′分别直接对应于(图3A)中步骤S4和S4′。然而，在这种情况中，随后的质量检查(步骤S4-2/S4-2′)显现出质量是不足的，利用其他误差校正类型再次重新计算(步骤S4-3/S4-3′)位置，在首先使用伪距离异常值校正的情况下也就是传输时间偏移估计(利用tu)，并且反之亦然。根据这些实施例，将仅在没有用于校正tu中误差或伪距离异常值的独立机制能够独自实现充分的质量的情况中使用步骤S6(图3A)的组合误差校正。在这种情况中，将存在与第三质量标准的比较，其可以等于如Vthr2所述的第二标准或不同，倘若不符合标准，继之通过第三重新计算。
需要指出，利用tu执行异常值校正步骤S4-1，S4-3′，因此图3B的实施例仅可用于其中tu是可利用(报告/测量)的情况，也就是对应于来自步骤S1的“yes-path(是路径)”的情况(图3A)。
根据包括伪距离异常值校正(图3A的步骤S4，S6和图4B的步骤S4-1，S4-3′)的本发明的位置计算例如可以包括迭代的计算过程，比如图4的示例过程。异常值校正包括计算移动终端位置xk(k＝1，2，..，n)的n种情况，n是可用的伪距离测量的数量(步骤S6-1)。执行步骤S6-1的计算，以在第k种情况中，从位置计算中排除第k个伪距离测量。该位置计算函数利用tu，例如根据方程(19)，或者也包括传输时间偏移τ的估计，也就是涉及对测量/重构tu和ρ中误差的校正的组合，例如利用方程(28)。在步骤S6-2中，对计算的位置xk确定参数估计质量。步骤S6-3询问是否存在更多的伪距离参数可用。如果是这样，逐一增加k，并且对下一个伪距离重复步骤S6-1和S6-2。如果已经使用了全部可利用伪距离(k＝n)，该过程继续确定的参数估计质量的评估(步骤S6-4、S6-5、S6-7)。相对高的质量因此被解释为省略的伪距离是异常值的表示。如果检测到异常值伪距离，从该组测量中去除该伪距离，并不包括在最后终端位置的确定中。在具有损耗函数阈值的例子中，n次计算的结果是n个损耗函数值Vk。如果这n个损耗函数值中最小的损耗函数值minV小于阈值Vthr，则做出结论，已经成功检测和去除异常值(S6-5，S6-6)。否则做出结论没有异常值被去除，因此将典型地使用利用全部可利用伪距离计算的位置(S6-7，S6-8)。终止该过程，并优选与不确定性区域一起报告获得的位置。
图3A(以及图3B的)的逐步引入的误差校正是非常有益处的的，因为它提供更精确的定位，同时通过对于计算和测量负荷的最小增加以可接受的复杂性保持计算。与迭代异常值滤去过程相关的附加计算例如可以局限于下面的情况其中已经检查和排除坏结果是由于错误的接收时间的可能性。
如在背景部分中提到的，[3]描述了用于处理移动终端不知道GPS网络时间的情况的方法，也就是通过利用真实GPS网络时间和近似时间之间的差，卫星测量作为移动终端位置的计算中的附加未知。这需要附加的卫星测量，并导致要求关于处理时间和功率的计算。根据[3]，将常常使用这种扩展的处理，对移动终端和/或蜂窝式网络中的定位功能强加重的要求。本发明认识到，通过在位置计算中引入质量检查可以实现更合适的定位功能。提出的解决方案区别不同的误差校正需要，并根据情况应用不同程度的误差校正/参数估计。因此，在计算中引入最小的附加复杂性，同时获得定位中的充分精确度。本发明的质量检查也使得可能进一步通过包括用于伪距离测量中的异常值的功能性校正来改进定位。
尽管根据图3A(以及图3B)实现本发明是非常有利的，熟练技术人员认识到仍有其他流程序列也是可能的。例如可以并行执行具有异常值校正和传输时间偏移估计的各个步骤。此外，步骤S3和S5(以及S4-2，S4-2′)中以及S6过程中的质量标准可以是相同的(Vthr1＝Vthr2)或不同(Vthr1≠Vthr2)的，固定或变化的。在具有损耗函数的例子中，通常至少对与不同自由度相关的计算利用不同的质量标准是适当的。
异常值校正也可以受各种修改的影响。一种可替代方案是利用省略的一个测量连续评估位置计算的结果，并仅仅继续迭代该过程，直至符合预定质量标准。图4的迭代循环然后也将包括评估步骤S6-4、S6-5、S6-7。其他实施例可以继续，甚至在符合标准之后，并且如果可能进一步提高质量。在有足够的卫星测量的情况中，异常值校正也可被限制到去除一个测量，或可以允许多于一个的异常值伪距离被去除。
在一些情况中，不存在用以执行在本发明的优选实施例中需要的全部测试充分的伪距离测量，例如根据图3A的步骤S6。然后适当的可以是，减小位置参数空间至2维位置(在地-切线坐标系统中的x和y坐标)，从而能够保持完全性，处理丢失的tu测量，并提供不确定区域的可靠估计。当传输时间偏移的估计包括在移动终端位置的计算中时，五个卫星测量典型地需用于要在三维中被确定的终端(用于异常值的附加误差校正仍需要多个测量)。利用2维固定，也就是通过省略垂直的z坐标，其典型地仅受小的变化的支配，四个卫星测量将是充分的，甚至当需要用于测量的tu中的误差的校正时。
图5是描述了根据本发明的移动终端的示范性硬件实施方式的示意性框图。移动终端500包括GPS RF前端510、定位模块/处理器520、蜂窝式通信模块530(具有蜂窝式RF模块532和蜂窝式基带处理器534)以及用于分别与蜂窝式网络和GPS系统通信的天线512、536。蜂窝式通信模块530接收来自蜂窝式网络的辅助数据。该辅助数据可以包括天文历和用于可见卫星的时钟校正，近似的UE位置和近似GPS系统时间。可替代地，辅助数据可以包括仅试图用于辅助相关处理的明确的辅助。辅助数据在这两种情况中被发送至定位模块520。通信模块530还对GPS RF前端510和定位模块520提供时钟基准。通过定位模块520控制RF前端模块510。
当定位模块520接收来自通信模块530的定位请求时，它指令RF前端模块510收集GPS信号采样。该GPS RF前端510通过天线512接收GPS频带，下变换信号至基带，将信号分成同相(I)和正交(Q)分量，采样和转换信号成数字格式，并通过I/Q接口输出这些至定位模块520。定位模块存储接收的I和Q数据于存储器524中，并在已经收集足够的数据之后，在DSP 526中产生相关性算子。通过CPU 522控制相关器，其进而又利用辅助数据来减小需要的相关性的量。当已经检测到充分的C/A代码边界，或计时器已经消逝时候时，定位模块520输出测量的截取的伪距离至通信模块530，该通信模块530发送测量至蜂窝式网络以用于位置计算(移动终端辅助的AGPS)。可替代地，利用可用的天文历和时钟校正参数、近似的GPS系统时间和UE(移动终端辅助的AGPS)的近似位置可以在CPU 522中计算位置。
至于蜂窝式网络中的定位功能，优选存在与RNC(或与用于非WCDMA系统的与RNC对应的网络功能)相关的定位节点(图1中的117)。定位节点可以是连接至RNC或结合进RNC节点的外部节点。定位节点优选适于接收定位请求，并可被包括在来自移动终端的卫星测量的排序中。通过辅助数据实现这种测量次序，通常在定位节点中处理。
对于移动站辅助的AGPS，定位节点优选也包括用于接收源于移动终端(或其代表)的测距信号的装置和用于基于来自移动终端的报告测量结果和关于移动终端位置的先验信息计算移动终端的位置的处理装置。其中在独立物理网络节点上分布用于定位的至少一些网络功能的实施例也在本发明的范围内。例如也存在用于分别处理辅助数据和用于计算移动终端位置的独立的处理装置。
用于确定是否应用进一步的误差校正的根据本发明使用的预定质量标准已被主要示例为最小损耗函数的阈值。其他实施例可以利用不是最小损耗函数其他质量标准。质量标准优选与提供移动终端位置的最小二乘解的余项相关，例如基于残余的方差/协方差，但可以使用其他标准。基本上，可以使用影响位置计算的预测和测量参数(例如时间或伪距离参数)之间匹配的任何合适测量。
此外，质量标准不必必须被表示为恒定阈值，而是可以改变，例如取决于位置计算过程中的先前结果或直接或间接影响确定的定位/位置的所需精确度的因素。当对合适的质量标准做出决定时，存在定位的精确度和计算复杂性之间的折衷选择，并且简单的阈值常常将是最合适的选择。
尽管参照具体描述的实施例已经描述了本发明，需要强调的是其也覆盖了公开特征的等价物，以及对本领域的熟练技术人员显而易见的修改和变形。因此，本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
缩写AGPS 辅助全球定位系统C/A 粗/采集CPU 中央处理单元DSP 数字信号处理器ECEF 以地面为中心的地面固定GPRS 通用分组无线服务GPS 全球定位系统GSM 全球系统移动通信HDOP 精确度的水平分解
HOW 交接(Hand-Over)字ISDN 综合服务数字网MS移动站PLMA 公共陆地移动网络PSTN 公共交换电话网RAN 无线电接入网RF射频SMLC 服务移动定位中心SV航天器TOW 周时UE用户设备UTRAN 通用陆地无线接入网参考文献[1]Navstar GPS Space Segment/Navigation user Interfaces，ICD-GPS-200，Revision IRN-200C-003，1999年10月11日. 3GPP TS 44.031，V 5.6.0. 美国专利6,430,415 B1，Qualcomm Inc.
权利要求
1.一种用于确定蜂窝式通信网络(110)中移动终端(112；500)的位置的方法，该移动终端配备有用以从基于卫星的定位系统(130)的卫星(132)接收信号的装置，包括步骤在移动终端处接收来自多个卫星的信号；在移动终端处测量在信号接收时间至卫星的伪距离；基于表示测量的伪距离的参数计算(S2；S4′)移动终端的位置；确定与位置计算相关的质量量度；比较(S3；S5)确定的质量量度与第一预定质量标准；以及如果质量量度没有达到第一预定质量标准，利用对表示在移动终端处测量的参数的至少一个参数中的误差的附加校正重新计算(S4；S4′；S4-1；S4-1′；S6)移动终端的位置。
2.权利要求1的方法，其中所述重新计算步骤(S4；S4′；S4-1；S4-1′；S6)的附加校正包括对表示移动终端处信号接收时间的参数和/或表示至少一个测量伪距离的参数中的误差的校正。
3.权利要求2的方法，其中所述计算步骤(S2)利用用于移动终端(112；500)处测量的信号接收时间的参数，并且所述重新计算步骤(S4′；S4-1′；S6)包括通过将传输时间偏移参数用作附加未知参数进行的对该参数中误差的校正。
4.权利要求3的方法，进一步包括步骤确定与所述重新计算步骤(S4′；S4-1′)的位置重新计算相关的质量量度；将重新计算的确定质量量度与第二预定质量标准相比较(S5；S4-2′)；以及如果质量量度没有达到第二预定质量标准，以用于伪距离异常值校正的迭代计算过程执行移动终端的位置的第二重新计算(S6；S4-3′)。
5.权利要求2的方法，其中所述计算步骤(S2)利用用于移动终端(112；500)处测量的信号接收时间的参数，并且所述重新计算步骤(S4；S4-1；S6)包括通过用于伪距离异常值校正的迭代计算过程对移动终端(112；500)处测量伪距离中的误差的校正。
6.权利要求5的方法，进一步包括步骤确定与所述重新计算步骤(S4；S4-1)的位置重新计算相关的质量量度；将该重新计算的确定质量量度与第二预定质量标准比较(S5；S4-2)；以及如果该质量量度没有达到第二预定质量标准，通过将传输时间偏移参数用作附加未知参数，利用对信号接收时间中误差的校正，执行移动终端的位置的第二重新计算(S6；S4-3)。
7.权利要求4或6的方法，进一步包括步骤确定与第二重新计算(S4-3；S4-3′)相关的质量量度；比较(S5)第二重新计算的确定质量量度与第三预定质量标准；以及如果质量量度没有达到第三预定质量标准，与通过用于伪距离异常值校正的迭代计算过程对误差的校正相结合利用将传输时间偏移参数用作附加未知参数的校正，执行移动终端的位置的第三重新计算(S6)。
8.权利要求4或5的方法，其中用于伪距离异常值校正的所述迭代计算过程包括将传输时间偏移参数用作附加未知参数以用于对表示信号接收时间的参数中误差的校正的的位置计算。
9.权利要求2的方法，其中所述计算步骤(S4′)将传输时间偏移参数用作附加未知参数，并且所述重新计算步骤(S6)包括在用于伪距离异常值校正的迭代计算过程中使用传输时间偏移参数，对移动终端(112；500)处测量的至少一个代表性的伪距离中的误差进行校正。
10.权利要求4-9的任何一个方法，其中用于伪距离异常值校正(S6；S4-1；S4-3′)的迭代计算过程进而又包括步骤重复计算(S6-1)移动终端的位置，每次省略一个伪距离测量；确定(S6-2)与每个计算的位置相关的质量量度；评估(S6-4、S6-5、S6-7)确定的质量量度，从而相对高的质量指示省略的伪距离是异常值；以及如果在评估步骤中检测到异常值伪距离，则去除该异常值伪距离，并且使用省略异常值伪距离计算的位置作为移动终端位置(S6-6)。
11.任一前述权利要求的方法，其中传输时间偏移参数表示从各自卫星(132)的信号传输时间和基于卫星的定位系统(130)的网络时间之间的时间差。
12.任一前述权利要求的方法，其中质量量度是利用对移动终端位置的最小二乘解的余项确定的参数估计质量的量度。
13.任一前述权利要求的方法，进一步包括步骤，在至少一个测量的伪距离是截取的伪距离情况中，基于用于移动终端(112；500)处信号接收时间和近似移动终端位置的参数从截取的伪距离重构完整伪距离。
14.任一前述权利要求的方法，其中计算和重新计算的各个步骤进而又包括步骤利用至少用于移动终端位置和移动终端时钟偏移的未知参数定义非线性方程组；线性化方程组，以利用标定卫星位置和速度矢量将卫星运动模型化为线性的；以及对移动终端位置求解方程组。
15.权利要求14的方法，包括利用基于测量伪距离确定的卫星传输时间和用于移动终端(112；500)处信号接收时间的参数，确定各自卫星(132)的标定位置；以及利用两个水平和一个垂直坐标在局部切线坐标系统中表示卫星位置。
16.一种蜂窝式通信网络(110)中的移动终端(112；500)，该移动终端配备有用于确定其位置的装置，包括用于从基于卫星的定位系统(130)的多个卫星(132)接收信号的装置(510，512)；用于测量在信号接收时间至卫星的伪距离的装置(520)；用于基于表示测量的伪距离的参数计算移动终端的位置的装置(522)；用于确定与位置计算相关的质量量度的装置；用于比较确定的质量量度与第一预定质量标准的装置；以及如果该质量量度没有达到第一预定质量标准，用于利用对表示在移动终端处测量的参数的至少一个参数中的误差的附加校正重新计算移动终端的位置的装置。
17.权利要求16的移动终端，其中所述用于计算的装置适于利用在移动终端(112；500)处测量的信号接收时间参数，并且所述用于重新计算的装置包括通过作为附加未知参数的传输时间偏移参数，对该参数中的误差进行校正的装置。
18.权利要求17的移动终端，进一步包括用于确定与位置重新计算相关的质量量度的装置；用于比较重新计算的确定质量量度与第二预定质量标准的装置；以及如果该质量量度没有达到第二预定质量标准，用于移动终端(112；500)的位置的第二重新计算的装置，它包括用于迭代伪距离异常值校正的装置。
19.权利要求16的移动终端，其中所述用于计算的装置适于利用用于在移动终端(112；500)处测量的信号接收时间的参数，并且所述用于重新计算的装置包括通过迭代伪距离异常值校正，对在移动终端(112；500)处测量伪距离中的误差进行校正的装置。
20.权利要求19的移动终端，进一步包括用于确定与位置重新计算相关的质量量度的装置；用于比较重新计算的确定质量量度与第二预定质量标准的装置；以及如果该质量量度没有达到第二预定质量标准，利用通过作为附加未知参数的传输时间偏移参数对信号接收时间中的误差进行的校正，进行移动终端(112；500)的位置的第二重新计算的装置。
21.权利要求18或20的移动终端，进一步包括用于确定与第二重新计算相关的质量量度的装置；用于比较第二重新计算的确定质量量度与第三预定质量标准的装置；以及在质量量度没有达到第三预定质量标准的情况中，用于移动终端的位置的第三重新计算的装置，所述第三重新计算包括通过传输时间偏移参数与迭代伪距离异常值校正相结合对误差的校正。
22.权利要求18或19的移动终端，其中所述迭代伪距离异常值校正涉及用于利用作为附加未知参数的传输时间偏移参数的位置计算的装置。
23.权利要求16的移动终端，其中所述用于计算的装置适于将传输时间偏移参数用作附加未知参数，并且所述用于重新计算的装置包括用于在迭代伪距离异常值校正中使用传输时间偏移参数，进行对移动终端(112；500)处测量的至少一个代表性的伪距离中的误差的校正的装置。
24.权利要求18-23的任何一个的移动终端，包括用于利用伪距离异常值校正的迭代计算的装置，其进而又包括用于重复计算移动终端(112；500)的位置的装置，每一次省略一个伪距离测量；用于对每一个计算的位置确定质量量度的装置；用于评估确定的质量量度的装置，因此相对高的质量指示省略的伪距离是异常值；以及如果通过评估装置检测到异常值伪距离，用于去除异常值伪距离的装置，因此省略异常值伪距离计算的位置被用作移动终端位置。
25.权利要求16-24的任何一个的移动终端，其中质量量度基于对移动终端位置的最小二乘解的余项。
26.权利要求16-25的任何一个的移动终端，进一步包括基于用于移动终端(112；500)处信号接收时间和近似移动终端位置的参数，用于从测量到的截取的伪距离中重构完整伪距离的装置。
27.一种具有用于确定蜂窝式通信网络中的移动终端(112；500)的位置的装置的蜂窝式通信网络(110)中的定位节点(117)，该移动终端配备有用以从基于卫星的定位系统(130)的卫星(132)接收信号的装置，包括用于从移动终端接收参数的装置，该参数使测量伪距离与多个卫星相关，伪距离与测量的时间相关；用于基于表示测量伪距离的参数计算移动终端的位置的装置；用于确定与位置计算相关的质量量度的装置；用于比较确定的质量量度与第一预定质量标准的装置；以及如果质量量度没有达到第一预定质量标准，用于利用对表示在移动终端处测量的参数的至少一个参数中的误差的附加校正重新计算移动终端的位置的装置。
28.权利要求27的定位节点，其中所述用于计算的装置适于利用移动终端(112；500)报告的信号接收时间参数，并且所述用于重新计算的装置包括通过作为附加未知参数的传输时间偏移参数，对该参数中的误差进行校正的装置。
29.权利要求28的定位节点，进一步包括用于确定与位置重新计算相关的质量量度的装置；用于比较重新计算的确定质量量度与第二预定质量标准的装置；以及如果该质量量度没有达到第二预定质量标准，用于移动终端(112；500)的位置的第二重新计算的装置，它包括用于迭代伪距离异常值校正的装置。
30.权利要求27的定位节点，其中所述用于计算的装置适于利用用于在移动终端(112；500)处测量的信号接收时间的参数，并且所述用于重新计算的装置包括通过迭代伪距离异常值校正，进行对在移动终端(112；500)处测量的伪距离中的误差的校正的装置。
31.权利要求30的定位节点，进一步包括用于确定与位置重新计算相关的质量量度的装置；用于将重新计算的确定质量量度与第二预定质量标准比较的装置；以及如果质量量度没有达到第二预定质量标准，用于通过作为附加未知参数的传输时间偏移参数，利用对信号接收时间中的误差的校正，进行移动终端(112；500)的位置的第二重新计算的装置。
32.权利要求29或31的定位节点，进一步包括用于确定与第二重新计算相关的质量量度的装置；用于比较第二重新计算的确定质量量度与第三预定质量标准的装置；以及在该质量量度没有达到第三预定质量标准的情况中，用于移动终端的位置的第三重新计算的装置，所述第三重新计算包括与迭代伪距离异常值校正相结合通过传输时间偏移参数进行的校正。
33.权利要求29或30的定位节点，其中所述迭代伪距离异常值校正涉及用于利用作为附加未知参数的传输时间偏移参数的位置计算的装置。
34.权利要求27的定位节点，其中所述用于计算的装置适于利用传输时间偏移参数，并且所述用于重新计算的装置包括用于在迭代伪距离异常值校正中使用传输时间偏移参数，对移动终端(112；500)处测量的至少一个代表性的伪距离中的误差进行校正的装置。
35.任一权利要求29-34的定位节点，包括用于利用伪距离异常值校正进行迭代计算的装置，其进而又包括用于重复计算移动终端(112；500)的位置的装置，每一次省略一个伪距离测量；用于对每一个计算位置确定质量量度的装置；用于评估确定的质量量度的装置，因此相对高的质量指示省略的伪距离是异常值；以及如果评估装置检测到异常值伪距离，用于去除该异常值伪距离的装置，因此省略异常值伪距离计算的位置被用作移动终端位置。
36.任一权利要求27-35的定位节点，其中质量量度基于对移动终端位置的最小二乘解的余项。
37.权利要求27-36的任何一个的定位节点，进一步包括基于用于移动终端(112；500)处信号接收时间和近似移动终端位置的参数，用于从测量的截取的伪距离中重构完整伪距离的装置。
38.一种具有用于确定蜂窝式通信网络(110)中的移动终端(112；500)的位置的装置的通信系统，该移动终端配备有用于从基于卫星的定位系统(130)的卫星(132)接收信号的装置，包括权利要求27-37中任一权利要求的定位节点(117)。
全文摘要
本发明涉及移动终端的基于卫星的定位。提供具有对在移动终端处测量的参数中的误差的校正的定位。首先没有误差校正或具有部分误差校正地计算(S2；S4′)终端位置。因此，对于移动终端位置定义、线性化和求解具有UE位置和UE时钟偏移、并且可能具有传输时间偏移作为未知项的一组非线性方程。结果的质量被确定，并与预定标准(S3；S5)进行比较。如果没有达到质量标准，利用附加的误差校正(S4；S4′；S6)重新计算移动终端的位置。提出的方法可以包括对信号接收时间参数中或伪距离参数中的误差的校正，或两者都包括。误差校正可以是逐步进行的。
文档编号G01S19/42GK1922505SQ200580005281
公开日2007年2月28日 申请日期2005年2月16日 优先权日2004年2月18日
发明者A·坎加斯 申请人:艾利森电话股份有限公司