在加权最小二乘法位置解决方案中协方差矩阵估计的方法和设备的制作方法

专利名称：在加权最小二乘法位置解决方案中协方差矩阵估计的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及在无线通信系统中位置的测定，特别涉及加权最小二乘法解决方案的协方差矩阵的估计。
无线通信系统是众所周知的，其中诸移动单元(例如车载移动台或手持便携式无线电设备)跟包括多个地理上不同的收发信机的固定通信基础设施进行无线通信。在这样的系统中，用于测定一个给定的移动单元的位置信息的方法是已知的。特别地可使用众所周知的加权最小二乘法(WLS)解决方案来测定位置信息，例如在授予Geier等人的美国专利5416712中所示的。
简要地说，用以测定位置的WLS方法试图部分地基于该移动单元和具有已知位置的诸固定发射机之间的距离估计迭代地导出位置估计。假定该距离可计算为速度与时间的乘积，则距离估计(称为伪范围或PR)实际上通过将该移动单元和诸固定发射机之间的传播延迟跟光速相乘进行计算。假定理想地测量所得的诸传播延迟是理想的，则该移动单元的位置可使用该伪范围几乎无误差地进行计算。但是，诸传播延迟实际上使用发送的诸信号来测量，这些信号受到各种误差源如噪声、多径干扰、失真等的影响。在诸延迟测量中得到的诸误差被转化为诸伪范围中的诸误差，因而转化为位置估计中的误差。
为了防止诸测量误差的出现，WLS解决方案要将各种测量的可靠性因素纳入到位置估计中去。即，当WLS解决方案用于估计位置时，它更多地信赖具有较大可靠性的测量，并且低估具有较小可靠性的那些测量。以这种方式，WLS方案提供比无加权技术显著的性能优点。但是，实际上不能直接测量信号的可靠性，而必须以随机变量的方差来描述。
将测量可靠性纳入位置测定场合的各种方法在现有技术中是已知的。例如，在授予Geier的美国专利5202829中，使用卡尔曼(kalman)滤波器来评价使用伫于船上GPS接收机测量的并且附上尾标的伪范围的“质量”。另外，在授予Sheynblat的美国专利5436632中，披露一种系统，其中采用在已知位置(诸基准站和诸完整性监视器)的诸冗余GPS接收机提供对由也装备GPS接收机的移动单元进行的伪范围测量的校正。Sheynblat的专利讨论了WLS解决方案的使用，其中根据在由给定基准站及其对应的完整性监视器之间的误差表示的接收机噪声来测定“测量误差的协方差”。
虽然Geier和Sheynblat的专利纳入了可靠性测定以改善位置估计的精度，但是这样的技术并不现成地适用于移动的和便携的无线通信环境。首先，Geier和Sheynblat的两项专利都要求使用GPS接收机。这样的接收机对移动/便携设备增加了显著的造价和过高地增加这种设备的体积及复杂性，特别是便携式无线电设备。
另外，如在’872 Geier专利中所指出的，使用卡尔曼滤波器要求比WLS解决方案显著大的计算能力。在便携单元中，计算能力经常受到体积和电池寿命考虑的限制，使得使用计算上昂贵的卡尔曼滤波器方法不太吸引人。因此，需要纳入WLS位置解决方案的优点而不需要昂贵的GPS设备这样一种方法。特别地，需要一种在WLS解决方案中用于估计协方差矩阵的技术。


图1是一个无线通信系统的方框图。
图2是一个位置处理器的方框图。
图3是表示在移动单元与位置处理器协同工作以测定该移动单元位置时移动单元工作的流程图。
图4是表示当位置处理器与移动单元协同工作以测定该移动单元位置时位置处理器工作的流程图。
图5是表示用于测定到达时间方差的预定关系的例子的曲线图。
图6是表示使用加权最小二乘法解决方案的位置估计测定的流程图。
图7是表示当该固定基础设施根据由该移动单元发送的信号来测定移动单元位置时固定基础设施工作的流程图。
图8是一个移动单元的方框图。
图9是表示当图8的移动单元独立地测定它自己的位置时该移动单元工作的流程图。
本发明提供用于估计在加权最小二乘法位置测定中使用的协方差矩阵的方法和设备。一般地讲，在固定基础设施与移动单元之间交换的信号产生M个信道质量度量(M≥3)。信道质量度量用于导出对应于M的到达时间方差，后者又用于导出M-1到达时间差分方差。预定的诸关系用于将信道质量度量映射为到达时间方差。到达时间差分加权矩阵是协方差矩阵的估计，它部分地包括到达时间差分方差，用于计算WLS的解，该解是移动单元位置的估计。这个过程可使用与移动单元协同工作的基于基础设施的位置处理器来实现，或者可由该位置处理器或移动单元单独执行。以这种方式，WLS解决方案可有利地用于位置测定的场合而不需要GPS设备。
参见图1-9可更清楚地叙述本发明。图1是无线通信系统100的方框图，诸如摩托罗拉公司制造的IDENTM系统。该无线通信系统100包括经过网络140接到位置处理器130的地理上不同的固定的诸收发信机110-116，和多个移动单元160(只示出一个)。虽然在图1中未示出，但是每个移动单元160包括用于存储和执行软件程序的存储器和一个或多个数字计算装置，这在本领域是众所周知的。
由每个收发信机110-116提供的覆盖区域产生由所示的六角形代表的一个相应的小区120-126。在实践中，每个收发信机110-116实际上可包括一组收发信机，虽然为简化起见下面假定每个小区只包括单个收发信机。当一个移动单元在整个系统100内漫游时，移动单元的无线通信业务由一个正在服务中的站点管理和提供。诸相邻站点是当前正在服务中的站点周围的那些站点。在图1所示的例子中，由标号110标识的站点起着移动单元160的服务中的站点的作用，而由标号111-116标识的诸站点相应于诸相邻站点。
在优选实施例中，根据时分复用(TDM)格式提供无线信道的诸收发信机110-116和位置处理器130统称为固定基础设施。
通过观测或用其它合适的测量技术进行测定，人们就能以高的精度获知每个收发信机110-116的固定的准确位置。
如下所述，本发明依赖于从移动单元接收或发送的诸信号中导出的信道质量度量。在本优选实施例中，这些信号中的每一个都包括对每个收发信机唯一的已知数据码元。例如，在IDENTM系统中，当未被使用的时隙变为可用时，每个收发信机将发送它的已知数据码元。
网络140允许数据和控制信息在各个基础设施单元之间传送并且根据众所周知的网络协议进行工作。固定的基础设施也可包括各种其它网络实体170，这些网络实体170可用作一个给定的移动单元的位置信息的请求者或目的地。这样的基础设施实体的例子包括但不限于各种控制台、各种电话互连装置和各种管理终端。
位置处理器130包括用于存储及执行软件程序的数字计算装置131和存储器132。实际上，可使用市售的计算机工作站或定制的计算机平台来实现位置处理器130。在本优选实施例中，下面叙述的方法以驻留在位置处理器130和/或移动单元160中的软件程序来实现。
图2是位置处理器200的方框图，位置处理器200包括一个方差测定器204，一个差分方差测定器206，它被连接到方差测定器204的输出，还包括接到差分方差测定器206的输出的一个位置测定器208。在本优选实施例中，图2所示的每个方框以存储在存储器中并且由驻留在位置处理器200中的数字计算装置执行的一个或多个基于软件的算法来实现。但是应懂得也可使用其它的、不基于软件的实现方法。
方差测定器204以信道质量度量作为输入。如下所述，每个信道质量度量唯一地对应于由一个特定的移动单元所接收的信号，或者在另一个实施例中，对应于由诸固定收发信机之一所接收的一组信号。方差测定器204的输出是与该信道质量度量具有一一对应关系的到达时间方差。到达时间方差是正好在该移动单元(或固定收发信机)接收每个信号时不确定性的指示。
差分方差测定器206组合诸到达时间方差以产生到达时间差分方差。如下所述，到达时间差分方差用于加入如由位置测定器208所计算的，在WLS解决方案中使用的到达时间差分加权矩阵。由该位置测定器208输出的位置估计，表示一个被迭代地更新的标称的位置估计，当被用来更新该标称的估计的诸校正数值已经收敛于最小阈值以下时，该标称的位置估计被判定为足够地精确。
在本优选实施例中，当确定该移动单元的位置时，图2的位置处理器与移动单元协同工作。图3表示当该移动单元的位置信息在与位置处理器协同工作的条件下被测定时一个移动单元的工作。在步骤302，该移动单元从M个处于不同的地理位置上的不一样的收发信机接收M个信号(M≥3)。每个信号唯一地对应于一个收发信机，并且每个信号包括由其对应的收发信机所发送的已知数据码元。
在已知诸数据码元被发送和被接收之间的延迟用作测定移动单元与每台收发信机之间的伪范围的基础。在实践中，对一台给定的收发信机所计算的延迟实际上是在对已知数据码元的多次接收中所测量的延迟求出的平均值。参见图1所示的例子，假定移动单元160从标号为X0、X1和X2的三个收发信机接收信号，每台收发信机还分别地具有与其相关的伪范围D0、D1和D2。
如本领域众所周知的，可形成差分伪范围(DPR)并且用作WLS位置求解的基础。继续参看图1的例子，DPR可被定义为
D01=D0-D1
D02=D0-D2
虽然在上例中正在服务的站点被用作基准，完全可容易地使用一个相邻的站点。实际上，已知诸数据码元会遇到误差，包括传输同步时间误差(TOTS误差)。为了计算这种误差，在给定的收发信机和移动单元之间的PR测量值被定义为
而DPR被定义为
式中ei是第i台收发信机的已知TOTS误差。如果诸PR由移动单元计算，则每个收发信机的这种TOTS误差可传递给该移动单元。
在从诸收发信机已收到M个信号之后，在步骤304，该移动单元测定M个信道质量度量。最好是，已知数据码元的多次接收的平均值被用来导出每个信道的质量度量。以这种方式，可减轻含有噪声的信号对质量测量的影响。信道质量度量采取载波对干扰加噪声的比值(C/I+N)的形式。用于测量这种C/I+N比值的技术在题为《用于测定信号可用性的方法及设备》的美国专利5440582中已被传授，该专利被原封不动地收入本文作为参考文献，并且跟在本文中被充分地和完全地说明的相同的专利一样，具有相同的效果。然而，信号质量的其它指标(如接收信号强度)也可用于代替或作为对C/I+N的补充。不论如何测定，每个信道质量度量与从至少三个站点(M≥3)接收的已知数据码元是一一对应的。虽然可容许至少三个站点中的每一个站点作为当前服务站点的相邻站点。但实际上，只有一个站点成为该移动单元的当前服务站点。
在步骤306，该移动单元可选择地测定M个RMS延迟的分布，其中每个RMS延迟分布唯一地对应于M个信号中的一个。如本领域众所周知的，由于多径干扰和延迟，接收的信号经常失真。RMS延迟分布表示反射延迟的标准偏差(或均方根)值，经过加权后跟反射波中的能量成正比。以这种方式，RMS延迟分布用作目前多径传播环境下对由移动单元接收的已知数据码元的影响的指标。用于测定RMS延迟分布的方法是本领域众所周知的。
在步骤308，如果计算了信道质量度量和RMS延迟分布，则它们由移动单元被发送到位置处理器。假定在计算每个信道质量度量时，已知数据码元的多次接收一起进行平均，则也发送所用的已知数据码元接收次数Ni。
在步骤310，响应于在前一步骤中所发送的信息，该移动单元从该位置处理器可选择地接收该移动单元的位置估计。也可能在执行步骤302-308之后，移动单元不接收位置估计。当在该移动单元之外的某一方，例如与该无线通信系统相关的基础设施实体或者甚至另一个移动单元请求该位置信息时，就会出现这种情况。
现在参看图4，示出一个流程图，表示在结合位置处理器测定移动单元的位置信息时一个位置处理器的工作。在步骤402，响应于对一个给定的移动单元的位置估计的测定请求，该位置处理器为该移动单元测定M个信道质量度量。在本优选实施例中，当信道质量度量作为来自该移动单元的输入数据被接收时，它们是由该位置处理器“测定的”。在这种情况下，针对每个信道质量度量，也接收在那个信道质量度量计算中使用的已知数据码元的接收次数。然而，正如本领域普通技术人员所知道的那样，该位置处理器可根据从移动单元接收的其它数据来确定合适的信道质量度量本身，这是可能的。
在步骤404，该位置处理器可从该移动单元可选择地接收有关至少一个RMS延迟分布测量的信息。当提供时，该RMS延迟分布最好与在前一步骤中讨论的信道质量度量和其它信息一起包括在其中。
在步骤406，该位置处理器测定M个到达时间方差，每个信道质量度量各测定一个到达时间方差。已知数据码元用于导出信道质量度量，到达时间方差是对每个信号测量所得的传播延迟中不确定性的指标。在本优选实施例中，信道质量度量根据预定的关系被映射为到达时间方差。图5表示这种预定关系的例子。
图5中所示的每个预定关系由曲线501-503绘出。这些预定关系使用计算机模拟和/或现场测试导出，以便确定在宽的条件范围内的所期望的时间测量性能。使用这些曲线501-503,C/I+N值(沿水平轴以分贝为单位测量)被映射为相应的到达时间方差值(沿垂直轴以μs2为单位测量)。除了所示的那些以外，对水平和垂直轴二者来说，各种数值范围都是可能的，而且是设计选择中要考虑的问题。实际上，每个预定关系使用存储表或根据经验确定的数学函数来实现。虽然图5中示出单族曲线501-503，但是能够导出很多族这样的曲线。
假定使用RMS延迟分布测量，则诸曲线501-503中的每一条根据接收的RMS延迟分布的一个特定值进行索引。每条曲线501-503表示以一个单独数值为中心的RMS延迟分布的范围。因此，在所示的实例中，当接收的RMS延迟分布接近5.0μs时，使用由第一曲线501表示的第一预定关系；当接收的RMS延迟分布接近2.5μs时，使用由第二曲线502表示的第二预定关系；而当接收的RMS延迟分布接近0μs时，使用由第三曲线503表示的第三预定关系。在不使用RMS延迟分布的情况下，所使用的单个预定关系包括各条曲线的平均值，或者被选择作为对应于最频繁测量的RMS延迟分布的曲线。
回到图4，在步骤408根据下式确定差分到达时间方差
因此，认为每个差分到达时间方差
是第一站点的标定到达时间方差Vo与从第i个(1≤i≤M-1)相邻站点到该第一站点的标定到达时间方差Vi之和。第一站点的标定到达时间方差Vo是第一站点的到达时间方差
除以已知诸数据码元的接收次数No，它被取样以便测定该第一站点的信道质量度量(然后测定到达时间方差)。同样地，第i个站点的标定到达时间方差Vi是第i个站点的到达时间方差
除以所用的已知数据码元的接收次数Ni。虽然第一站点最好是正在向所考虑的移动单元提供服务的站点，对第一站点来说，它同样可能是诸相邻站点之一。
假定平均DPR误差为零和在每个站点处的已知数据码元测量是不相关的，则到达时间差分加权矩阵V(或协方差矩阵)的元素上可根据下式确定 Vjk=V0+Vjj=k； Vjk=V0 j≠k。对于涉及一个第一站点和M-1个相邻站点的位置测定来说，到达时间差分加权矩阵变为
回忆一下，
。因此，本发明提供用于估计在WLS解决方案中使用的协方差矩阵的一种方便的方法。
在测定协方差矩阵之后，在步骤410，该位置处理器求出由下式给定的WLS位置的解下面参照图6进一步叙述确定WLS位置的解的过程。确定WLS位置的解的结果是给出移动单元的位置估计。随后在步骤412，该位置估计可选择地被发送到一个移动单元或原先要求该位置信息的基础设施实体。
图6表示使用WLS解决方案来测定位置估计的方法。在步骤602，根据由诸坐标(Xn,Yn)表示的标称位置估计来确定一个伪范围差分校正矢量ΔD和差分方向余弦矩阵C。将初始的标称位置估计选择在该第一小区(最好是该正在服务的小区)的边界内，并且还根据所使用的小区的类型来选择。即，如现有技术中人所共知的，若该第一小区被“分成扇区”，则选择大多数正在服务的扇区的中心为初始标称位置估计。但是，如果第一小区不被分成扇区，则初始标称位置估计的一个好的选择是在一个圆心位于第一小区和半径约等于其半径一半的圆形上的一点。此外，关于那些相邻小区被用于位置测定的知识可用于通过可能选择最接近该相邻小区的一点来进一步细选这样的点。
给定初始标称位置估计和分别地用于第一和第i相邻收发信机的收发信机位置及TOTS误差e0及ei(1≤i≤M-1)二者的知识，则标称的差分伪范围可根据下式计算Dn,0i=(Dn,0+e0)-(Dn,i+ei)式中，Dn,0是标称位置估计和正在服务的站点之间的已知距离，而Dn,i是标称位置估计和第i个相邻站点的收发信机之间的已知距离。利用DPR的标称值，包含在
中的校正值作为由该移动单元测量(并且传递给位置处理器)的DPR和标称DPR之间的差值进行计算。因此，对于涉及第一站点和M-1个相邻站点的位置测定，
被定义为
该差分方向余弦矩阵C包括M-1个相邻站点中的每个站点的差分方向余弦，并且被定义为
将第i个相邻站点的已知位置表示为(Xi,Yi)，则C的诸元素被定义如下在确定了
和C之后，在步骤604可确定标称位置校正矢量
。标称位置校正矢量包含对标称位置估计的校正并且被定义为使用线性代数求出WLS位置的解，由下式得到标称位置校正矢量
在步骤606，已求出标称位置校正矢量后，通过加上
即(Xn+δx,Yn+δy)来更新标称位置估计。利用这个新的标称位置估计，还重新计算伪范围差分校正矢量
和差分方向余弦矩矩阵C二者，以反映对标称位置估计的校正。计算
C和
更新标称位置估计和重新计算
C和
的这个过程可以迭代进行，直至得出最终解为止，如下面所述的。
在步骤608，确定标称位置校正矢量是否发散。这是通过将当前标称位置校正矢量(δx,current,δy,current)的分量与前面计算的标称位置校正矢量(δx,previous,δy,previous)进行比较而完成的。特别是，当满足以下条件时认为已出现发散
δx,current＞U·δx,previous
δy,current＞U·δy,previousU是一个具有大于1的值的上阈值，在本优选实施例中具有值10。应该懂得，除了单个的上阈值外，具有不同值的独立的阈值Ux和Uy可以被用于独立的诸发散状态。如果确定已出现发散，则停止WLS求解的进一步迭代和求不出位置估计。
如果不满足发散条件，则在步骤612确定该标称位置校正矢量是否已收敛于下阈值L之下，如由下式所描述的那样L的值是设计选择中要考虑的一件事，而且在模拟中已设定为8.05米(0.005英里)的值。如果标称位置校正矢量没有收敛于下阈值以下，则处理过程返回到步骤604，允许WLS求解进行另一次迭代。然而，如果标称位置校正矢量已收敛，则在步骤614该位置估计被设定为等效于当前标称位置估计。
鉴于上述情况，本发明提供用于估计协方差矩阵的一种改进的方法，它又使计算有效的WLS解决方案能够用于位置测定的场合。除了其中位置处理器与移动单元协同工作的实施例之外，本发明还可有益地用于这些情况希望位置测定只使用固定的基础设施(收发信机和位置处理器)或只使用一个移动单元。这些其它的实施例将在图7-9中加以叙述。
图7表示一种根据本发明的位置测定的仅使用基础设施的方法。特别是，图7所示的方法适合于由图1和2所示的基础设施执行。在步骤702，M个不同的收发信机(M≥3)各接收由移动单元发送的信号的一种表示，得到M种不同的信号表示。即，每台收发信机接收相同的信号，但跟其它收发信机相比，遭受不同的误差条件(即衰落、干扰等)。例如，参见图1，收发信机X0,X1和X2接收由移动单元160发送的一组信号。如上所述，在本优选实施例中，由该移动单元发送的信号基本上等效于由诸收发信机发送的一个已知数据码元的序列。
在步骤704，每个收发信机以与上述基本上相同的方式(图3，步骤304)为其相应的表示测定一个信道质量度量。同样地，在步骤706，如上所述(图3，步骤306)，由每个收发信机可选择地确定一个RMS延迟分布。而且，由每个收发信机测定PR。在步骤708，信道质量度量和，如果可得到的话，该RMS延迟分布由诸收发信机发送给位置处理器。另外，每个收发信机向该位置处理器传送其PR和用于测定信道质量度量的已知诸数据码元的接收次数。
在已收到在步骤708发送的信息之后，位置处理器执行诸步骤710-716，以确定协方差矩阵和WLS位置的解。因为诸步骤710-716基本上等效于图4的诸步骤406-412，所以不需要进一步叙述。
本发明的另一个实施例只有移动单元的方案示于图8-9。图8是适合于只有移动单元的位置测定方案的移动单元方框图。特别是，移动单元800包括一个接收机802，连接到接收机802输出的一个方差测定器804，连接到方差测定器804输出的一个差分方差测定器806，和连接到差分方差测定器806输出的一个位置测定器808。方差测定器804、差分方差测定器806和位置测定器808在结构上和功能上分别等效于上面参照图2叙述的方差测定器204、差分方差测定器206和位置测定器208。而且，方差测定器804、差分方差测定器806和位置测定器808最好以存储在存储器中的一个或多个基于软件的诸算法来实现并且由驻留在该移动单元中的数字计算装置来执行。为了本发明的目的，位置处理器200和移动单元800之间的唯一差别是在移动单元800中包括接收机802。至少接收机802必须能够从基础设施诸收发信机接收信号，而在本优选实施例中，必须能够从不同的诸收发信机接收已知的诸数据码元。另外，接收机802包括上述从接收的诸信号中提取信道质量度量所要求的功能。
图9中进一步示出移动单元800的工作。特别是诸步骤902-906分别等效于图3的诸步骤302-306。即，该移动单元从诸收发信机接收诸信号，并且导出为测定WLS位置的解所要求的信息。然后，除了向基于基础设施的位置处理器发送这样的信息之外，该移动单元执行分别等效于图4的诸步骤406、412的诸步骤908-914。
如上所述，本发明有益地提供了在WLS位置测定中使用的估计协方差矩阵的方法和设备。使用信道质量度量作为基础，本发明允许协方差矩阵在WLS位置求解中有放地被估计和应用。因为WLS位置求解与利用卡尔曼滤波器的技术相比，在计算上是有效的，而且不要求使用昂贵的GPS接收机，本发明可以在基于基础设施的位置处理器或移动单元中或在二者的结合中实现。使用计算机模拟，已经表明本发明在至少67％的时间内可测定移动单元的位置在其实际位置的125米(0.08英里或410.1英尺)以内。
虽然本发明已根据目前的诸优选实施例作了叙述，但是本领域的技术人员很容易懂得，在不背离本发明的精神或不背离所附权利要求书的范围的前提下可进行各种修改。
权利要求
1．在包括与多个移动单元进行无线通信的一个固定基础设施的无线通信系统中，该固定基础设施包括一个位置处理器，一种为该位置处理器用于估计多个移动单元中的一个移动单元的位置的方法，该方法包括诸步骤
测定对应于该移动单元的M个信道质量度量，其中M≥3；
根据该信道质量度量测定M个到达时间方差；
根据该到达时间方差测定M-1个到达时间差分方差；和
使用该到达时间差分方差来测定加权最小二乘法的解以估计该移动单元的位置。
2．根据权利要求1的方法，测定到达时间方差的步骤还包括一个子步骤
根据至少一个预定关系之一，将载波对干扰加噪声比映射为未标定的到达时间方差，其中至少一个预定关系之一根据至少一个RMS延迟分布进行索引。
3．根据权利要求1的方法，还包括根据下式确定到达时间差分方差的步骤
其中是
是第i个到达时间差分方差；
Vo是对应于第一站点的第一标定到达时间方差；
Vi是对应于M-1个相邻站点中的第i个站点的第i个标定到达时间方差；
是对应于第一站点的第一到达时间方差；
是对应于第i个相邻站点的第i个到达时间方差；
No是用于测定对应于第一站点的第一到达时间测量的已知诸数据码元的接收次数；
Ni是用于测定对应于第i个相邻站点的第i个到达时间测量的已知诸数据码元的接收次数；和
下标i处于1至M-1的范围之内。
4．根据权利要求3的方法，还包括测定到达时间差分方差的步骤，其中该第一站点是该移动单元的正在服务的站点。
5．根据权利要求3的方法，测定加权最小二乘法的解的步骤还包括诸子步骤
基于标称位置估计来测定一个伪范围差分校正矢量
和一个差分方向余弦矩阵C；
根据下式计算标称位置校正矢量
其中到达时间差分加权矩阵V被定义为
根据该标称位置校正矢量更新该标称位置估计，该伪范围差分校正矢量和该差分方向余弦矩阵；和
只要该标称位置校正矢量不发散和只要该标称位置校正矢量不收敛于至少一个下阈值之外，则迭代进行前面的计算和更新步骤。
6．根据权利要求5的方法，测定加权最小二乘法的解的步骤还包括一个子步骤
当标称位置校正矢量已收敛于至少一个下阈值之外时，设定该移动单元的位置等效于该标称位置估计。
7．根据权利要求5的方法，测定加权最小二乘法的解的步骤还包括一个子步骤
当标称位置校正矢量已发散于至少一个上阈值之外时，停止计算和更新诸步骤的迭代运行。
8．一种位置处理器，包括
一个数字计算装置；
连接到该数字计算装置的一个存储器，该存储器已存储可执行的指令，当由该数字计算装置执行时，使得该数字计算装置包括
一个方差测定器，响应于对应于一个移动单元的M个信道质量度量，产生M个到达时间方差，其中M≥3；
一个差分方差测定器，响应于该到达时间方差，产生M-1个到达时间差分方差；和
一个位置测定器，响应于该到达时间差分方差，计算加权最小二乘法的解以便估计该移动单元的位置。
9．一种移动单元，包括
一台接收机，响应于来自多个地理上不同的固定收发信机的M个收发信机的M个信号，产生M个信道质量度量，其中每个信号和每个信道质量度量唯一地对应一台收发信机，并且其中M≥3；
一个位置处理器，连接到该接收机，包括
一个数字计算装置；
连接到该数字计算装置的一个存储器，该存储器已存储可执行的指令，当由该数字计算装置执行时，使得该数字计算装置包括
一个方差测定器，响应于该信道质量度量，产生M个到达时间方差；
一个差分方差测定器，响应于该到达时间方差，产生M-1个到达时间差分方差；和
一个位置测定器，响应于该到达时间差分方差，计算加权最小二乘法的解以便估计该移动单元的位置。
10．一种通信系统，包括
至少M个地理上不同的收发信机，每个收发信机接收由一个移动单元发送的一组信号的M个表示中相应的一个，和每个收发信机为诸表示中相应的一个测定一个信道质量度量，其中M≥3；
一个位置处理器，连接到收发信机，包括
一个数字计算装置；
连接到该数字计算装置的一个存储器，该存储器已存储可执行的指令，当由该数字计算装置执行时，使得该数字计算装置包括
一个方差测定器，响应于该信道质量度量，产生M个到达时间方差；
一个差分方差测定器，响应于该到达时间方差，产生M-1个到达时间差分方差；和
一个位置测定器，响应于该到达时间差分方差，计算加权最小二乘法的解，以便估计该移动单元的位置。
全文摘要
在一个固定基础设施(110－116)和一个移动单元(160)之间进行交换的诸信号产生M个信道质量度量。该信道质量度量经过预定的关系(501－503)被映射为M个对应的到达时间方差,反过来它又被用于导出M－1个到达时间差分方差。部分地包括到达时间差分方差的一个到达时间差分加权矩阵被用于计算WLS的解,该解是移动单元位置的估计。这个过程可使用与该移动单元协同工作的基于基础设施的位置处理器(130)来实现,或者可单独利用该位置处理器或该移动单元来实现。
文档编号G01S5/00GK1215474SQ9719356
公开日1999年4月28日 申请日期1997年12月19日 优先权日1997年1月31日
发明者马克·A·伯西勒, 德布拉·A·琼斯, 尼古拉思·C·奥露斯 申请人:摩托罗拉公司