专利名称：高效率使用期望用户海拔数据来辅助确定移动站的位置的制作方法
高效率使用期望用户海拔数据来辅助确定移动站的位置发明背景 发明领域本发明的特征涉及位置确定系统，尤其涉及用于使用全球定位系统(GPS)数据和 基于数据的期望用户海拔来确定移动设备或移动站的位置的方法和装置。
背景技术：
为了确定移动设备的位置，全球定位系统(GPS)使用来自若干卫星的测量来计算 三(3)维(即，纬度、经度、和海拔)的位置。对于理想境况而言，这些测量需要四⑷颗或 更多颗卫星。然而，在某些境况中，可能没有足够多的卫星来准确地确定海拔。例如，在一些 情形中，仅有三(3)颗GPS卫星可用。在这些情形中，有时有海拔估计的形式的测量可用， 并且在此情形中可以使用四(4)个测量(3个GPS+1个海拔)。这可包括受阻塞GPS信号 环境(例如，室内、城市峡谷)，或者甚至中等的GPS环境，其中在启动期间的某一时刻仅有 三(3)个GPS测量就绪。即使在一些有四(4)颗GPS卫星可用的情形中，这些卫星的几何 形态也可能是不良的，或者其解因其他原因质量不够高以致于不能使用，而海拔辅助的使 用能够提供补充测量来提高该解的准确性和可靠性。对于此境况而言，许多商用GPS接收 机为从外部手段可获得该接收机的海拔(诸如知道该接收机正用在海洋表面上的海事GPS 接收机中)的境况提供了固定海拔模式。而且，移动站有时也会记住先前演算出的海拔，并 将该海拔用于海拔辅助；然而，此技术的显而易见的问题包括不能为首次定位尝试或者在 移动站自从演算出前次的海拔起已显著移动的情况下确定海拔。固定海拔技术虽然在一些境况中是有用的，但是不能解决在不平坦的和/或未知 的地形上确定位置的一般化问题。美国专利No. 6，429，814 Bl和美国专利No. 6，590，530 B2中公开了地形标高地图的使用。然而，由于关于整个地球的地形标高数据的容量，因而这 些设备是不切实际的并且需要相当大量的资源。这些全世界海拔数据库往往存储在服务器 上，并且由于其大小，它们很少存储在移动站中。因此，需要比目前可用系统更实用且需要的存储量少的能准确提供标高数据的方 法和装置。发明概述本文中公开了使用用于海拔辅助的定义地形数据库来确定移动站的位置的方法 和装置。该定义数据库包含期望用户海拔，后者基于仅关于具有稠密用户人口的区域的地 形海拔数据，并且由此该数据库比包括整个世界的系统或者甚至全国数据库使用的存储量 少得多并且效率更高。通过使用所公开的方面，GPS定位在启动之际发生得更快(锁定时 间更快)，并且在给定的时间范围内更为可用(产出更高)。所公开的方面改善了 GPS产出 和锁定时间准确性。另外，这些方面提供了预定的期望用户海拔数据库，该数据库包括世界 或选定国家的选定居住区域以供在移动站中的海拔辅助中使用并且比常规的地形数据库 需要的存储量少且效率更高，从而使得该数据库在移动设备上直接使用是切实可行的。
附图简述被纳入说明书并构成其一部分的附图解说了本发明的若干方面，并且与本描述一 起用于解释本发明的原理。这些附图仅是为了解说本发明的优选方面的目的，并且不应被 解释为限定本发明。在附图中
图1是现有技术海拔辅助系统的描绘。图2示出了本文中所描述的海拔辅助系统的一个实施例。图3是示出用于期望用户海拔数据库的具有不同期望用户海拔的选定区划域的 地图。图4是示出本文中所描述的定位过程的实施例的流程图。图5是示出使用速度和两个不同的假定海拔平面来辅助确定移动站的位置的过 程的实施例的流程图。优诜实施例的描述图1示出了将全世界地形的数据库用于海拔辅助的现有技术系统。在图1中，卫 星10向移动站12发送信号。服务器或其他外部源52内的地形数据库20在通信网络22 上向移动站12发送海拔。GPS信号和局部化海拔辅助由GPS计算机14用来确定移动站12 的位置。在这些现有技术系统中，地形数据库20包含整个地球的地形地图，因此需要外部 服务器52或非常大的存储器源。本发明的系统以类似的方式工作；然而，期望用户海拔数 据库包括全世界地形数据库的选定部分，并且这些部分针对建筑物高度进行了修正。图2示出了本发明的将稀疏的期望用户海拔数据库用于海拔辅助的示例。如图2 中所示，卫星10向移动站12发送信号。移动站21内的稀疏的期望用户海拔数据库16在 有局部化海拔辅助可用时将其发送给GPS计算机14。GPS计算机14将GPS信号与海拔辅 助相组合以确定移动站12的位置。由于稀疏的期望使用数据库16所需要的存储量减少， 因而可以使用移动站12内部的存储器，而无需外部存储器源或是移动站12内非常大的存 储器。为了进一步解释本发明的诸方面，提供了工业示例。图3示出了大芝加哥区的地 图。在此地图内，本图中被定义为圆的一组区域被包含在稀疏的期望用户海拔数据库16 中。尽管此示例对覆盖区划使用圆，但是覆盖区域可以变成任何数目种覆盖形状。在此示 例中，选择了三个区域半径为一又二分之一(1.5)千米的第一区域22，半径为四(4)千米 的第二区域24，以及半径为二十五(25)千米的第三区域26。在此示例中，在第一个圆22 内，可以预期移动站处在四百正负二百二十米(400士220m)的标高处，在第二个圆24内，可 以预期移动站处在二百八十正负八十米(280士80m)的标高处，并且在第三个圆26内，可以 预期移动站具有二百四十正负四十米(240士40m)的标高。这些值是依照该特定地理区域 的期望用户海拔(地面标高已针对建筑物高度的范围作了调整)的偏差来定制的。表1示 出了大芝加哥区中关于以上示例的圆心的纬度和经度、半径、海拔以及海拔不确定性。表 权利要求
一种用于计算移动站的位置的方法，所述方法包括以下步骤在所述移动站中存储期望用户海拔数据库的至少一个预定部分；提供全局标高估计；基于所述全局标高估计和至少三个全球定位系统卫星测量来估计所述移动站的初始位置；从所述移动站的所述初始位置和所述期望用户海拔数据库的至少一个预定部分来确定海拔估计；以及演算所述移动站的位置。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括演算移动位置不确定性。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤基于所述期望用户海拔数据库的至少一个预定部分基于演算出的第二位置来确定第 二海拔估计；以及重新演算所述移动站的位置。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，包括最大重新演算迭代轮数。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标识第一选定区域的步骤包括标识所 述地形数据库的所述至少一个存储的预定部分中的最小选定区域。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述地形数据库的所述预定部分包括中心、 半径、平均期望用户高度以及所述期望用户高度的不确定性。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述存储的步骤包括压缩所述地形数据库 的所述预定部分。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述地形数据库的所述预定部分包括标识 选定区域的至少一个人口最稠密的部分。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括从所述期望用户海拔数据库确 定海拔不确定性的步骤。
10.一种用于计算移动站的位置的系统，所述系统包括用于在所述移动站中存储期望用户海拔数据库的至少一个预定部分的装置； 用于提供全局标高估计的装置；用于基于所述全局标高估计和至少三个全球定位系统卫星来估计所述移动站的初始 位置的装置；用于基于所估计的初始位置来标识所述期望用户海拔数据库的所存储的至少一个预 定部分中的第一选定区域的装置；用于从所述数据库中的所述第一选定区域确定海拔的装置；以及 用于演算所述移动站的位置的装置。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，进一步包括用于演算移动位置不确定性 的装置。
12.如权利要求10所述的系统，其特征在于，进一步包括用于基于所演算出的位置来标识所述期望用户海拔数据库的所存储的至少一个预定 部分中的第二选定区域的装置；以及用于重新演算所述移动站的位置的装置。
13.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述用于标识第一选定区域的装置包括 用于标识所述地形数据库的所述至少一个存储的预定部分中的最小选定区域的装置。
14.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述地形数据库的所述预定部分包括中 心、半径、平均期望用户高度以及所述期望用户高度的不确定性。
15.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述用于存储的装置包括用于压缩所述 地形数据库的所述预定部分的装置。
16.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述地形数据库的所述预定部分包括用 于标识选定区域的至少一个人口最稠密的部分的装置。
17.一种计算机程序产品，包括 计算机可读介质，包括用于促使计算移动站的位置的代码，所述计算机代码包括用于促使在所述移动站中存储地形数据库中的至少一个预定部分的代码；用于促使估计全局标高的代码；用于促使基于所述全局标高估计和至少三个全球定位系统卫星来估计所述移动站的 初始位置的代码；用于促使基于所估计的初始位置而被选定所存储的至少一个预定部分中的第一选定 区域的代码；以及用于促使演算所述移动站的位置的代码。
18.如权利要求17所述的计算机程序产品，其特征在于，进一步包括用于促使演算移 动位置不确定性的代码。
19.如权利要求17所述的计算机程序产品，其特征在于，进一步包括用于促使基于所演算出的位置在所述期望用户海拔数据库的所存储的至少一个预定 部分中标识第二选定区域的代码；用于促使重新演算所述移动站的位置的代码。
20.一种用于计算移动站的位置的方法，所述方法包括以下步骤 在所述移动站中存储期望用户海拔数据库的至少一个预定部分； 提供全局标高估计；基于所述全局标高估计和至少三个全球定位系统卫星来估计所述移动站的初始位置 和速度；基于所估计的初始位置来标识所述期望用户海拔数据库的所述至少一个存储的预定 部分中的第一选定区域；基于所估计的速度来提供至少一个设定移动站平面；从所述数据库中的所述第一选定区域和所述提供的至少一个移动站平面确定海拔和 海拔不确定性；以及演算所述移动站的位置。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，关于第一设定移动站平面的所估计的速 度是使用零垂直速度假定来确定的。
22.如权利要求20所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤基于所演算出的位置来标识所述期望用户海拔数据库的所存储的至少一个预定部分中的第二选定区域；以及重新演算所述移动站的位置和不确定性。
23.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述标识第一选定区域的步骤包括标识 所述地形数据库中的所述至少一个存储的预定部分中的最小选定区域。
24.一种计算机程序产品，包括 计算机可读介质，包括用于促使计算移动站的位置的代码，所述计算机代码包括 用于促使在所述移动站中存储期望用户海拔数据库的至少一个预定部分的代码； 用于促使提供全局标高估计的代码；用于促使基于所述全局标高估计和至少三个全球定位系统卫星来估计所述移动站的 初始位置和速度的代码；用于促使基于所估计的初始位置来标识所述期望用户海拔数据库的所述至少一个存 储的预定部分中的第一选定区域的代码；用于促使基于所估计的速度来提供至少一个设定移动站平面的代码； 用于促使从所述数据库中的所述第一选定区域和所述至少一个设定移动站平面确定 海拔和海拔不确定性的代码；以及用于促使演算所述移动站的位置的代码。
25.如权利要求24所述的计算机程序产品，其特征在于，关于第一设定移动站平面的 所估计的速度包括零垂直速度。
26.如权利要求24所述的计算机程序产品，其特征在于，进一步包括用于促使基于所演算出的位置来标识所述期望用户海拔数据库中的所存储的至少一 个预定部分中的第二选定区域的代码；以及用于促使重新演算所述移动站的位置和不确定性的代码。
全文摘要
一种用于将数据库里的地形标高地图中的预定部分用来辅助计算无线站的三维位置的方法和装置。该数据库不是使用地球或整个国家的整个地形模型，而是代之以由不完整的模型构成，该不完整的模型仅包括人口最稠密的区域或特定区划。这减小了数据库中的信息的大小，进而减少了用来计算无线设备的位置的时间量。
文档编号G01S5/14GK101952738SQ200980106146
公开日2011年1月19日 申请日期2009年2月20日 优先权日2008年2月20日
发明者A·赫斯玛蒂, W·T·莱利 申请人:高通股份有限公司