地面定位系统校准的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请案的夺叉参考
[0002] 本申请案主张2014年2月5日申请的标题为"Terrestrial Positioning System Calibration"的美国申请案第14/173, 717号的权利及优先权，其又主张2013年2月7 日申请的标题为"Cloud Based Calibration of Terrestrial Positioning Systems" 的美国临时申请案第61/762, 305号、2013年4月2日申请的标题为"Determination of Differential Forward Link Calibration in LTE Networks for Positioning"的 美国临时申请案第61/807,662号、2013年4月30日申请的标题为"Determination of Differential Forward Link Calibration in LTE Networks for Positioning" 的美国 临时申请案第61/817,813号以及2013年6月24日申请的标题为"Determination of Differential Forward Link Calibration in LTE Networks for Positioning"的美国临 时申请案第61/838, 866号的权利及优先权，将所有以上申请案颁予本受让人并且以全文 引用的方式并入本文中。
技术领域
[0003] 本文揭示的主题通常涉及地面定位系统，且具体来说涉及用于校准地面定位系统 的方法。
【背景技术】
[0004] 通常需要知道如蜂窝电话的终端的位置。举例来说，位置服务（LCS)客户端可能 需要在紧急服务呼叫的情况下知道终端的位置或向终端的用户提供某一服务，例如导航辅 助或测向。术语"位置"和"定位"是同义的且在本文中可互换地使用。
[0005] 一种确定移动站（MS'）的位置的方法是基于信号从多个天线到达的时间的测量。 举例来说，MS可以测量来自多个基站天线的接收信号的时间差。因为基站天线的位置已知， 所以观测到的时间差可用于计算终端的位置。
[0006] MS可利用基站年历（BSA)来执行测量计算和/或可将测量发送到位置服务器以用 于位置计算。术语高级前向链路三边测量（AFLT)用于描述在码分多址（CDMA)系统中的地 面定位，而术语观测到达时间差（0TD0A)在宽带CDMA(WCDMA)及长期演进（LTE)系统的情 况下使用。
[0007] 通常，地面定位的准确性取决于基站时钟及信号发射的同步。然而，硬件及安装程 序的变化可造成约数百纳秒的小区间同步的变化。即使小区之间的100纳秒同步变化会转 化为30米的测距误差。因此，对于理想性能，地面定位系统需要校准。
[0008] 然而，当前校准程序繁琐且资源密集，并且通常涉及网络中每一小区发射器附近 的有效现场数据采集。另外，校准由于网络维护和/或重配置而随时间变化。因此，在现有 系统中，针对最优定位性能反复地执行资源密集的校准工作。因此，由于地面定位系统校准 的资源密集性质，对地面定位系统的部署关注已减小。
[0009] 因此，存在对促进地面定位系统校准的系统和方法的需求，从而改进地面定位系 统部署及利用。
【发明内容】
[0010] 在一些实施例中，一种方法可包括：从第一多个移动站（MS)接收天线的多个测量 集，其中每一测量集与对应测量位置估计和测量位置不确定性估计相关联。另外，可通过至 少部分基于与多个测量集的子集中的每一测量集相关联的对应测量位置估计和测量位置 不确定性估计而聚合所述子集与天线的所存储的BSA数据来更新天线的所存储的基站年 历（BSA)数据；且可获得包括多个地图层的至少一个地图，其中每一地图层使BSA中的位置 与天线的从更新的BSA数据导出的空间可变前向链路校准（FLC)值相关联，其中每一空间 可变FLC值与更新的BSA数据中的对应位置相关联。
[0011] 在另一实施例中，一种在移动站（MS)上的方法可包括获得包括具有多个地图层 的地图的位置辅助数据，其中每一地图层使基站年历（BSA)中的位置与天线的空间可变前 向链路校准（FLC)值相关联。另外，可基于位置辅助数据执行测量以获得包括天线的信号 测量的测量集，其中在位置辅助数据中包括至少一个空间可变FLC值的校准可应用到测量 集中的至少一个测量。测量集接着可发送到BSA服务器。
[0012] 所揭示的实施例还涉及一种服务器，其包括：存储器，所述存储器存储天线的基站 年历（BSA)数据。服务器可进一步包括：通信接口，所述通信接口从第一多个移动站（MS) 接收天线的多个测量集，其中每一测量集与对应测量位置估计和测量位置不确定性估计相 关联；和耦合到存储器和通信接口的处理器。在一些实施例中，处理器可经配置以：通过至 少部分基于接收到的多个测量集的子集中每一测量集相关联的对应测量位置估计和测量 位置不确定性估计而聚合所述子集与存储器中的天线的先前存储的BSA数据来更新天线 的基站年历（BSA)数据；及获得包括多个地图层的至少一个地图，其中每一地图层使BSA中 的位置与天线的从更新的BSA数据导出的空间可变前向链路校准（FLC)值相关联，其中每 一空间可变FLC值与更新的BSA数据中的对应位置相关联。
[0013] 在一些实施例中，移动站（MS)可包括：处理器，其中所述处理器经配置以：获得包 括具有多个地图层的地图的位置辅助数据，其中每一地图层使基站年历（BSA)中的位置与 天线的空间可变前向链路校准（FLC)值相关联，及基于位置辅助数据执行测量以获得包括 天线的信号测量的测量集，其中将在位置辅助数据中包括至少一个空间可变FLC值的校准 应用到测量集中的至少一个测量。另外，所述MS可包括耦合到处理器的收发器，所述收发 器将测量集发送到BSA服务器。
[0014] 在另一方面，揭示一种服务器，其包括：存储装置，所述存储装置存储天线的基站 年历（BSA)数据；及通信接口装置，所述通信接口装置包括用于从第一多个移动站（MS)接 收天线的多个测量集的装置，其中每一测量集与对应测量位置及测量位置不确定性估计相 关联。另外，所述服务器可包括：用于更新天线的所存储的基站年历（BSA)数据的装置，所 述用于更新的装置进一步包括用于至少部分基于与接收到的多个测量集的子集中每一测 量集相关联的对应测量位置估计和测量位置不确定性估计而聚合所述子集与天线的所存 储的BSA数据的装置；及用于获得天线的从更新的BSA数据导出的空间可变前向链路校准 (FLC)值的装置，其中每一空间可变FLC值与BSA数据中的对应位置相关联。
[0015] 在另一方面，移动站（MS)可包括：用于获得包括具有多个地图层的地图的位置辅 助数据的装置，其中每一地图层使基站年历（BSA)中的位置与天线的空间可变前向链路校 准（FLC)值相关联；用于基于位置辅助数据执行测量以获得包括天线的信号测量的测量集 的装置，其中将在位置辅助数据中包括至少一个空间可变FLC值的校准应用到测量集中的 至少一个测量；以及耦合到用于执行测量的装置的收发器装置，所述收发器将测量集发送 到BSA服务器。
[0016] 所揭示的实施例还涉及一种包括指令的计算机可读媒体，在由处理器执行时，所 述指令执行方法中的步骤，其中所述步骤可包括：从第一多个移动站（MS)接收天线的多个 测量集，其中每一测量集与对应测量位置估计和测量位置不确定性估计相关联；通过至少 部分基于与多个测量集的子集中每一测量集相关联的对应测量位置估计和测量位置不确 定性估计而聚合所述子集与天线的所存储的BSA数据来更新所存储的基站年历（BSA)数 据；以及获得包括多个地图层的至少一个地图，其中每一地图层使BSA中的位置与天线的 从更新的BSA数据导出的空间可变前向链路校准（FLC)值相关联，其中每一空间可变FLC 值与更新的BSA数据中的对应位置相关联。
[0017] 额外实施例涉及一种包括指令的计算机可读媒体，在移动站（MS)上由移动站 (MS)上的处理器执行时，所述指令可执行方法中的步骤，其中所述步骤可包括：获得包括 具有多个地图层的地图的位置辅助数据，其中每一地图层使基站年历（BSA)中的位置与天 线的空间可变前向链路校准（FLC)值相关联；基于位置辅助数据执行测量以获得包括天线 的信号测量的测量集，其中将在位置辅助数据中包括至少一个空间可变FLC值的校准应用 到测量集中的至少一个测量；以及将测量集发送到BSA服务器。
[0018] 可由服务器（包含位置服务器）、移动站等中的一或多个使用LPP、LPPe或其它协 议执行所揭示的方法。所揭示的实施例还涉及由处理器使用非暂时性计算机可读媒体或计 算机可读存储器创建、存储、存取、读取或修改的软件、固件及程序指令。
【附图说明】
[0019] 图1展示能够提供位置服务到UE (包含位置辅助数据或位置信息的传送）的系统 的架构。
[0020] 图2展示说明能够确定MS的位置的系统中一些实体的简化框图。
[0021] 图3展示具有相对于天线的各种位置的估计FLC值的示范性地图的视觉描述。
[0022] 图4A展示城市环境的示范性地形地图。
[0023] 图4B展示图4A中的网格图像块（tile) 410的地图430,其可包含具有更精细位置 粒度的其它较低层级网格。
[0024] 图4C展示图4A中的网格图像块420内一结构的室内位置（针对当位置估计和/ 或初始测量指示MS可定位于所述结构内时的情况）的地图。
[0025] 图5展示较大障碍的阴影中的MS，其中在长阴影区通过间接路径接收信号。
[0026] 图6展示较小障碍的阴影中的MS，其中在短阴影区中接收信号。
[0027] 图7说明支持辅助数据从服务器到MS的传送和位置相关信息从MS到服务器150 的传送的示范性消息流程。
[0028] 图8展示用于使用来自MS的众包测量以符合所揭示实施例的方式聚合和/或扩 增BSA的例示性方法的流程图。
[0029] 图9展示用于使用粒子滤波器以符合所揭示实施例的方式估计MS的位置及位置 不确定性的方法的流程图。
[0030] 图10展示用于使用迭代滤波器以符合所揭示实施例的方式估计MS的位置及位置 不确定性的另一方法的流程图。
[0031] 图11展示说明经启用以支持位置确定的MS 120的某些示范性特征的示意框图。
[0032] 图12展示说明经启用以支持位置确定的如示范性服务器的设备的示意框图。
[0033] 图13展示用于使用来自MS的众包测量以符合所揭示实施例的方式扩增BSA的示 范性方法的流程图。
[0034] 图14展示用于以符合所揭示实施例的方式获得来自MS'的众包测量的示范性方 法的流程图。
【具体实施方式】
[0035] 术语"移动站（MS)"、"用户设备（UE)"或"目标"在本文中可互换地使用并且可 指代一种装置，例如蜂窝式或其它无线通信装置、个人通信系统（PCS)装置、个人导航装置 (PND)、个人信息管理器（PM)、个人数字助理（PDA)、膝上型计算机或能够接收无线通信和 /或导航信号的其它合适的移动装置。术语还旨在包含例如通过短程无线、红外、有线连接 或其它连接与个人导航装置（PND)通信的装置，不管在所述装置或所述PND处是否发生卫 星信号接收、辅助数据接收和/或位置相关的处理。MS可表示移动电话、记事本计算机或膝 上型计算机，或其可为本文中出于产生街道地图和/或延迟和/或信号强度图的目的收集 测量集的车辆。
[0036] 另外，术语MS、UE、"移动站"或"目标"旨在包含所有装置，包含无线及有线通信装 置、计算机、膝上型计算机等，其能够例如通过因特网、Wi-Fi、蜂窝式无线网络、DSL网络、封 包电缆网络或其它网络，而不管所述装置、服务器或与所述网络相关联的另一装置处是否 发生卫星信号接收、辅助数据接收和/或位置相关的处理。上述的任何可操作组合也被视 为"移动站"。
[0037] 图1展示能够提供位置服务到UE (包含位置辅助数据或位置信息的传送）的系统 100的架构。如图1中所示，MS 120可通过网络130及统称为天线140的基站天线140-1 至140-4与服务器150通信，所述天线可能与网络130相关联。在一些情况下，服务器150 可提供位置服务器、位置确定实体（PDE)或另一网络实体中的一或多个的功能性。位置信 息的传送可以适于MS 120及服务器150两者的速率发生。
[0038] 在一些实施例中，系统100可使用如MS 120与服务器150之间的长期演进（LTE) 定位协议（LPP)或LPP扩展（LPPe)消息的消息。LPP协议为众所周知的并且在来自被称为 第三代合作伙伴计划（3GPP)的组织的各种公开可用的技术指标中描述。LPPe已由开放移 动联盟（OMA)定义并且可以与LPP组合使用以使得每一组合的LPP/LPPe消息将为包括嵌 入式LPPe消息的LPP消息。
[0039] 在一些实施例中，MS 120可接收并且测量来自基站天线140的信号，所述信号可 用于位置确定。天线140可形成无线通信网络的部分，所述网络可为无线广域网（WWAN)、无 线局域网（WLAN)、无线个人局域网（WPAN)等。术语"网络"及"系统"通常在本文中可互换 地使用。WWAN可为码分多址（CDMA)网络、时分多址（TDMA)网络、频分多址（FDMA)网络、正 交频分多址（OFDMA)网络、单载波频分多址（SC-FDMA)网络、长期演进（LTE)、WiMax等等。
[0040] CDMA网络可实施一或多种无线电接入技术（RAT)，例如，cdma2000、宽带 CDMA(W-CDMA)等等。Cdma2000 包含 IS-95、IS-2000 和 IS-856 标准。TDMA 网络可实施全 球移动通信系统（GSM)、数字高级移动电话系统（D-AMPS)或某种其它RAT。GSM、W-CDMA及 LTE描述于来自被称为"第三代合作伙伴计划"（3GPP)的组织的文献中。Cdma2000描述于 来自名为"第三代合作伙伴计划2"（3GPP2)的协会的文献中。3GPP和3GPP2文献是公众 可获得的。WLAN可为IEEE 802. 1 lx网络，且WPAN可为蓝牙网络、IEEE 802. 15x或某种其 它类型的网络。所述技术还可结合WWAN、WLAN及/或WPAN的任何组合来实施。举例来说， 天线140及网络130可形成例如演进UMTS陆地无线接入网（E-UTRAN) (LTE)网络、W-CDMA UTRAN网络、GSM/EDGE无线接入网（GERAN)、lxRTT网络、演进数据优化（EvDO)网络、WiMax 网络或WLAN的部分。
[0041] MS 120还可从统称为SV 180的一或多个地球轨道宇宙飞船（SV) 180-1至180-4 接收信号，所述地球轨道宇宙飞船可为卫星定位系统（SPS)的部分。例如，SV 180可在如美 国全球定位系统（GPS)、欧洲伽利略系统、俄罗斯Glonass系统或中国指南针系统的全球导 航卫星系统（GNSS)的群集中。根据某些方面，本文中所呈现的技术不限于SPS的全球系统 (例如，GNSS)。举例来说，本文中所提供的技术可应用于或以其它方式经启用以用于在各种 地区性系统中使用，例如，日本上方的准天顶卫星系统（QZSS)、印度上方的印度地区性导航 卫星系统（IRNSS)、和/或可与一或多个全球的及/或地区性导航卫星系统相关联或以其它 方式经启用以供一或多个全球的及/或地区性导航卫星系统使用的各种扩增系统（例如， 基于卫星的扩增系统（SBAS))。以实例说明而不是限制，SBAS可包含提供完整性信息、微分 校正等的扩增系统，例如广域扩增系统（WAAS)、欧洲地球同步卫星导航叠加服务（EGN0S)、 多功能卫星扩增系统（MSAS)、GPS辅助地理扩增导航或GPS及地理扩增导航系统（GAGAN)， 及/或其类似者。因此，如本文所使用，SPS可包含一或多个全球及/或地区性导航卫星系 统及/或扩增系统的任何组合，且SPS信号可包含SPS、类似SPS及/或与此类一或多个SPS 相关联的其它信号。
[0042] 为简单起见，图1A中仅展示一个MS 120及服务器150。通常，系统100可包括具 有额外网络130、LCS客户端160、移动站120、服务器150、（基站）天线140及宇宙飞船 (SV)180的由145-k(0彡k彡N Mlls，其中NMlls为小区的数目）指定的多个小区。系统100 可进一步包括包含宏小区及毫微微小区的小区以符合本文所揭示的实施例的方式的混合。
[0043] MS 120可能能够通过支持定位及位置服务的一或多个网络130与服务器150无线 通信，所述服务可包含（但不限于）由0MA定义的安全用户平面位置（SUPL)定位解决方案 及由适用于LTE服务网络的3GPP定义的控制平面定位解决方案。举例来说，可代表接入服 务器150 (其可提供与位置服务器相关联的功能性）且发出对MS 120的位置的请求的LCS 客户端160执行位置服务（LCS)。接着服务器150可以MS 120的位置估计响应于LCS客 户端160。LCS客户端160还可被称为SUPL代理，例如当服务器150及MS 120所使用的定 位解决方案为SUPL时。在一些实施例中，MS 120还可包含LCS客户端或SUPL代理（图1 中未展示），所述LCS客户端或SUPL代理可发出对如MS 120内的位置确定模块（PDM)或 定位引擎（PE)的某一定位能力功能的位置请求且稍后接收回MS 120的位置估计。MS 120 内的LCS客户端或SUPL代理可针对MS 120的用户执行位置服务，例如提供导航方向或识 别MS 120附近的关注点。
[0044] 服务器150可呈SUPL定位平台（SLP)、演进型服务移动定位中心（eSMLC)、服务移 动定位中心（SMLC)、网关移动定位中心（GMLC)、位置确定实体（PDE)、独立SMLC(SAS)和/ 或类似者的形式。
[0045] 如图1中所示，MS 120可通过网络130及可与网络130相关联的天线140与服务 器150通信。MS 120可接收且测量来自天线140的信号，所述信号可用于位置确定。举例 来说，为了促进位置确定，MS 120可接收及测量来自分别可与小区145-1、145-2、145-3及 145-4相关联的一或多个天线140-1、140-2、140-3和/或140-4的信号。作为另一实例， MS 120可使用混合定位方案，其使用MS 120上的全球定位系统（GPS)接收器及基于AFLT 及GPS测量（例如，来自SV 180)计算其位置。在一些实施例中，来自GNSS的测量、地面测 量（例如AFLT、小区区段测量、WLAN测量、OTDOA)和/或传感器测量（例如使用惯性传感 器、摄像机或图像传感器、声波传感器等的测量）的组合可用于获得位置估计。术语"测量 集"用于指在特定测量位置及时间点处由MS执行的信号测量。进行的信号测量可关于位置 确定。进行的信号测量还可取决于系统100、MS的能力和/或可用于在特定位置/时间处 MS 120的测量的信号特征。通常，测量集可包括关于存储在基站年历（BSA)和/或用于位 置确定的一或多个信号特征的测量。
[0046] 在一些实施例中，获得的位置估计可为粗略的和/或初始位置估计并且可以符合 所揭示实施例的方式经改进。通常，由移动站进行的测量可与网络相关的测量组合以增强 MS 120和/或天线140的计算位置的可用性及准确性。
[0047] 作为另一实例，在供WCDMA及LTE使用的基于OTDOA的定位中，MS 120可测量从 多个基站天线140接收的信号的时间差。因为天线140的位置已知，所以观测到的时间差 可用于计算MS 120的位置。