专利名称：卫星定位接收机和代理定位系统的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及用于卫星定位系统的方法和装置，且更具体地但非排他地涉及多接收机方法，以用于允许在建筑物内或在充足的卫星定位信号不可用的任何时间或任何地方的定位。
背景技术：
诸如全球导航卫星系统(GNSS)(当前的操作实例是美国的NavStar GPS系统)的定位系统的接收机被日益增多地集成到电池操作的終端(即，笔记本个人计算机和移动无线设备)中。轨道运行卫星的星座提供了低功率宽带无线电信号，接收机使用这些无线电信号来估计用户终端的位置。这些位置估计通常被提供给在协同定位的处理单元上运行的机载应用。为了使电池再充电、燃料电池充满或者电源的更换之间的持续时间最大化，应当限制定位接收机子系统的功耗。当前，定位接收机子系统仅在被基于位置的应用主动需要时被供电，且恰好接着被定期断电，导致ー组定期但间歇的位置估计。具有已知的信号特性(传输频率、频带、解调、成帧、成帧速率、比特模式)和广播标识符的各种陆地数字无线电信标在无线局域网(WLAN)的形式中是可用的，并且广域蜂窝通信网络(无线通信网络(WCN))被部署以允许用户访问所述网络。发明概述本发明涉及用于通过在卫星定位信号不可用时使用陆地信标作为定位代理来减少在用户终端特别是移动设备中的功耗的方法和装置。对于使用信标作为对卫星定位信号导出的位置的代理，陆地信标的地理位置不需要是已知的。例如，在所示的实施方式中，移动设备包括被配置为接收GNSS信号的GNSS接收机；被配置为接收陆地信标信号的第二接收机；以及控制器。在所示的实施方式中，控制器被配置为检测GNSS信号何时由于信号阻塞而不可用，并且作为对此的响应，使用接收到的陆地信标信号来确定先前的GNSS位置更新是否有效。下面详细地描述所公开的主题的其它方面。附图
的简要说明当结合附图阅读时，将更好地理解前面的概述和下面的详细描述。为了说明本发明的目的，在附图中示出了本发明的示例性结构；然而，本发明不限于所公开的具体方法和手段。在附图中 图I示出了使用本地陆地信标作为对卫星信令的代理替换。图2a描绘了在使用陆地信标作为对卫星信令的代理替换时的事件。图2b描绘了在不连续地使用陆地信标作为对卫星信令的代理替换时的事件。图2c描绘了在不连续地使用陆地信标作为对卫星信令的代理替换时在失败的情况下的事件图3描绘了移动或便携式设备的有多接收机定位能力的子系统。图4示出了使用来自陆地无线通信系统的定时作为对卫星信令的代理替换。图5示出了使用从陆地无线通信系统接收的功率作为对卫星信令的代理替换。例证性实施方式的详细描述现在我们将描述本发明的例证性实施方式。首先，我们提供了问题的详细概述，并且然后提供了我们的解决方案的更详细的描述。自定位接收机(也称作定位设备平台(LDP))是用于在定期或者点对点基础上创建位置估计并且将位置估计传送给定位应用的多接收机设备。假设LDP是电池供电的并且因此具有有限的使用寿命，所以用于限制功耗的技术对于所提供的服务的持续时间是至关重要的。将LDP电路设计为诸如移动电话、个人或自动导航系统或位置感知标签的更大的设备的一部分。设备不需要具有传输设施，因为代理技术不需要与无线网络的双向通信。当GNSS信号由于信号阻塞而不可使用时，如失败的GNSS位置更新所确定的，LDP可以使用其二次接收机接收的网络參数例如信标功率、信标标识符和/或信号定时提前量或往返时间来确定上ー个已知的GNSS导出的位置是否仍然有效。通过在一段间隔内暂停GNSS搜索或者直到特定的事件被满足为止，与GNSS有关的电路和处理可以完全断电，延长了电池寿命。A、LDP多接收机设备LDP是多接收机设备。GNSS接收机通常用于位置估计。代理接收机(其可以是收发机的一部分)用于从陆地信标收集信号信息。软件定义的无线电(SDR)可以用于仿真多个接收机并且对GNSS和陆地网络采样。对于提高的性能，两个以上的接收机可以并行使用以允许同时的GNSS和多陆地信标采样。值極信标是使用建立的频率或频带的无线电发射机，其根据预先建立的方案发送包括识别信息的数据。通过信标使用数字数据广播允许识别信标及其网络。网络定时从信标所发送的帧得出(导频信道或同步信道)。信标传输的实例包括蜂窝网络的广播控制信道和IEEE 802. 11网络的信标帧，且信标标识符的实例包括CDMA和UMTS蜂窝网络中的小区ID、GSM蜂窝网络中的小区全局标识符(CGI)、IEEE 802. 11无线局域网中的基站标识符(BSSID)。被动信标的功率水平和接近度LDP可以被动地使用信标作为代理以通过測量在定期采样事件期间的邻近信标的信号強度来进行高准确度的GNSS位置估计。因为GNSS接收机和陆地信标接收机都同时收集信息，代理信标的发射功率的測量结果可以被获得并且与在上一次GNSS定位位置时记录的信标的发射功率比较。通过LDP来建立使用所记录的信标功率设置的ー组阈值，以便可以在随后的采样期检测到朝着代理信标或者远离代理信标的运动。图I示出了使用本地陆地信标(在该实施例中，诸如WiFi(IEEE802. 11)节点的短程无线局域网(WLAN)接入点)作为对卫星信令的代理替换。在图I中，移动设备101被示为在具有GNSS卫星星座108的建筑物107的外部，GNSS卫星星座108具有未削弱的无线电广播111以允许位置的确定。在该实施例中，星座108中的单个卫星109被示为具有由建筑物107阻挡的导航无线电广播信号110。在该建筑物内的是WLAN节点105，该WLAN节点105具有可以由建筑物107外部的移动设备101的接收机检测到的广播信号106。示出了在移动(103)到建筑物107内的位置104之后的同一移动设备101。虽然GNSS卫星108的广播信号111、109现在被建筑物阻挡，但是移动设备101仍然可以检测来自WLAN 108的相同广播109。GNSS卫星星座108的具有广播信号111或110的各个成员仍然可以被检测到，但是四个以下的卫星广播不足以计算基于GNSS的位置估计。然而，因为仍然可以检测到可识别的本地广播信号106，只要可以检测到代理信标传输106，就可以认为上ー个GNSS得出的位置估计是有效的。图2a详述了使用信标作为代理以确定当前位置相对于前ー个GNSS获取的位置的有效性时的操作步骤。 GNSS接收机子系统必须得出第一有效的GNSS位置(201)。该位置包括纬度、经度、高度、定时和可选地包括速度。信标接收机子系统接近并行地并且几乎同时地检测和识别在预定的传输频带中的无线电信标(202)。关于信标的信息包括发射机标识，并且可以包括接收的功率、接收机定时或者其它信号质量测量。可以将第一 GNSS位置和第一信标列表传送给处理器子系统并且存储在本地(203)。因为得出的第一 GNSS位置曾是有效的，GNSS得出的信息被传送给定位消耗应用(未不出)。一旦GNSS接收机子系统已经传送了第一 GNSS位置，GNSS接收机系统就被允许进入低功率睡眠模式直到下一所需的更新为止(204)。所需的位置更新的频率是由定位消耗应用经由处理器子系统来设置的。还允许信标接收机子系统进入低功率睡眠模式直到下一所需的更新为止(205)。虽然GNSS接收机子系统正在产生有效的GNSS定位位置，但是信标接收机子系统与GNSS接收机子系统并行地被启动。当GNSS接收机子系统206未能产生有效的GNSS定位位置(206)时，在响应中信标接收机子系统同时产生可检测的、可识别的当前信标列表(207)。在这种情况下，控制器将当前信标列表与在时间上与上一有效的GNSS定位相关联的先前的信标列表进行比较。在示例性的情况下，在当前信标列表和先前信标列表中的有限范围信标(例如，IEEE-802.11 WiFi节点)的存在允许控制器以增加的错误半径再次使用上一个有效的GNSS位置。该错误半径可以根据信标类型(例如，802. 11版本“ b”和“ g”接入点通常具有100米的最大范围，而“η”具有达到200米的扩展范围。其它WLAN或信标技术例如蓝牙、RFID和使用超宽带(UMB)的那些技术具有在数十米内的更短的范围)或者频带(当信号频率增加时，范围减小)而改变。如果控制器基于信标列表的检查确定上一有效的GNSS定位仍然有效,则控制器将关闭GNSS接收机子系统(210)并且将设置触发条件以稍后当这些触发条件被满足时再次启动并且重试GNSS定位。通过控制器来控制信标接收机子系统转换到低功率状态(211)。图2b示出了在触发事件以后GNSS定位的成功的重新开始。在这种情况下，GNSS接收机子系统在断电时启动(210)。控制器检测GNSS重试触发事件。在本文件的稍后章节中详细描述这些GNSS重试触发事件。在GNSS重试事件的最好的实施例中，如图2b所示，信标接收机子系统产生发送到控制器的刷新信标列表211。控制器检测到刷新信标列表遗漏了先前选择的代理信标。因为所选择的ー个或更多代理信标不再是可接受的以确保持续的定位有效性，GNSS重新起动和重试被保证(212)。GNSS重新起动和重试(213)通常是热启动，控制器当前时间、上一个有效位置以及存储的年历和天文历数据上传到GNSS接收机子系统。在该实施例中，在热启动以后，GNSS接收机成功地执行定位(201)并且将GNSS生成的信息传送到其被存储的控制器并且传送给应用(214)。控制器控制信标接收机子系统再扫描信标(213)。信标接收机子系统扫描可检测的、可识别的信标，并且在进入低功率睡眠模式之前向控制器报告所确定的列表(211)。控制器存储刷新的信标列表和时间戳(216)。图2c示出了在触发事件以后GNSS定位的不成功的重新开始。在这种情况下，GNSS接收机子系统在断电时启动(210)。控制器检测GNSS重试触发事件。在图2c所示的示例性的情况下，信标接收机子系统产生传送到控制器的新信标列表(211)。在新信标列表中先前确定的代理信标的缺乏触发控制器重试GNSS子系统(212)。GNSS重新起动和重试(213)通常是热启动，控制器将当前时间、上一个有效位置以及存储的年历和天文历数据上传到GNSS接收机子系统。在该实施例中，在热启动以后，GNSS接收机未能产生GNSS定位位置(215)。产生新的GNSS位置的失败被传送给控制器，该控制器然后以信号通知该应用当前位置是未知的或不可靠的(216)。图3示出了定位设备平台(LDP)的功能元件。GNSS接收机子系统(GRS) 301是低功率的商用GPS芯片集，该GPS芯片集经由数据总线308连接到基于微处理器的控制器302。信标接收机子系统(BRS) 304是低功率的商用WLAN或无线接收机，该WLAN或无线接收机经由诸如串行外围接ロ(SPI)的数据总线308连接到基于微处理器的控制器302。在功能上，GRS 301和BRS 304是不同的接收机，但是可以共享天线和电路。时钟305是市场上可买到的时钟模块。根据设计者对触发事件、単位成本和功耗的选择，时钟的范围可以从诸如温度补偿晶体振荡器的高度稳定的时钟变化为较不稳定但是不昂贵的基于石英晶体的实时时钟。控制器将使用来自GRS 301 (当可用吋)的GNSS导出的定时信号来设置和约束时钟305。时钟305也可以用于确定GRS 30KBRS 304和控制器302的低功率睡眠周期。如果已经这样选择了时钟模块305，则可能向GRS 301提供參考GNSS系统时间，允许更快的定位时间。控制器302是低功率的商用微处理器，该商用微处理器处理子系统之间的数据传送，并且向LDP的决策逻辑提供计算平台。控制器302可以可选地被实现为在作为辅助子系统306的一部分提供的处理器上运行的软件程序。本地存储器303用于存储来自GRS 301的年历和天文历数据以及由BRS 304确定的信标信息。该辅助子系统306被包括以表示较大的设备，LDP是其一部分。辅助子系统306可以包括使用或者操纵所提供的位置信息的微处理器、易失性存储器和非易失性存储器、软件应用、电池监控器、显示器和输入端。 来自诸如蜂窝电话系统的广域通信网络的广播很好地适合于用作代理信标。非常小的基站(毫微微小区)在范围和功率上类似于WLAN节点。更大更广区域的基站以较高的功率进行发送以允许建筑物内的服务。在特定的频带内使用特定的带宽和调制来标准化蜂窝广播。蜂窝广播包含标识符(蜂窝全球识别码(GSM)、小区识别码(UMTS)和BaseID (CDMA2000))，允许区分开来自小区或小区的扇区的传输。使用相对功率和相对到达时间差技术允许在无需知道蜂窝发射机的位置或功率的情况下检测运动或位置的改变。图4示出了使用由广域蜂窝网络提供的信标信号作为对GNSS得出的位置估计的代理。首先，移动设备401位于建筑物403外部的点402处。可以成功地在第一个点402处使用来自GNSS星座413的广播无线电信号414来生成有效的位置、速度、高度和一天时间估计。在第一个点402处，来自蜂窝系统405、406、407和408的广播信号也是可用的。在某个时间，移动设备401移动(415)到建筑物403中到达第二个点404。现在，周围的结构403阻挡来自GNSS星座413的广播信号414。来自蜂窝网络405、406、407、408的高功率的广播信号409、410、411和412可以成功地穿透建筑物，允许移动设备401将广播信号409、410,411和412用作代理。在该实施例中的代理取决于广播信号409、410、411和412之间的相对时间差。因为蜂窝网络发射机的位置是未知的，因此不能从相对定时差计算位置，但是在第一位置402 和第二位置404处接收的广播信号之间的相对时间差可以用于确定位置的近似改变，并且因此确定有效的GNSS定位位置是否可仍然被认为是有效的。图5示出了使用由广域蜂窝网络提供的信标信号作为对GNSS得出的位置估计的代理。首先，移动设备501位于建筑物505外部的点502处。可以成功地在第一个点502处使用来自GNSS星座519的广播无线电信号520来生成有效的位置、速度、高度和一天时间估计。在第一个点502处，来自蜂窝系统506、507、508和509的广播信号也是可用的。在某个时间，移动设备501移动(503)到建筑物505中到达第二个点504。现在，周围的结构505阻挡来自GNSS星座514的广播信号515。来自蜂窝网络506、507、508、509的高功率的广播信号510、511、512和513可以成功地穿透建筑物，允许移动设备401将广播信号510、511、512和513用作代理。在该实施例中的代理取决于广播信号510、511、512和513之间的相对功率差。因为蜂窝网络发射机的位置和发射功率是未知的，因此不能从功率差计算位置，但是在第一位置502和第二位置504处接收的广播信号之间的相对功率差可以用于确定位置的近似改变，并且因此确定来自第一位置502的有效的GNSS定位位置是否可仍然被认为是有效的。这些相对功率差被示为一系列双曲线515、516、517和518。B、GNSS重试触发事件:代理信标触发的丢失使用广播信号作为用于对上一个已知的有效GNSS位置的代理，如果代理可能不再被检测到，则GNSS重试被发起。热启动触发的即将发生的丢失GNSS接收机(在该实施例中，GPS接收机)从卫星广播收集年历和天文历数据。GPS年历包含所有活动的GPS卫星的轨道参数，并且被所有卫星广播。对准确的GPS年历数据的需要并不严格，因此，GPS年历数据在几个月的时期内可以被认为是有效的。由每个GPS卫星每隔30秒广播的天文历数据、非常准确的轨道和时钟校正通常是从每个单独的卫星广播收集的。天文历数据是时间敏感的，并且必须以频繁的间隔(例如，小于30分钟)来刷新，或者准确的位置估计将被阻止。为了防止GNSS接收机必须收集新年历和天文历的“冷启动”状况或者GNSS接收机必须在计算位置估计之前收集新天文历数据的“热启动”，LDP将定期地启动GNSS接收机子系统以尝试新的GNSS位置 估计。卫星新鲜度(Freshness)触发当从每个可用的卫星收集天文历数据时，应用时间戳。在LDP内创建数据库时间条目、卫星ID和天文历数据。当天文历数据变旧而超过限制(通常30分钟)时，该卫星的数据被标记为陈旧的。新的GNSS位置的触发被设置为在数据库条目被标记为陈旧的之前尝试卫星信号收集和位置估计。该触发方法依赖于在初始冷启动以后由GNSS接收机仅为新近可用的卫星收集卫星天文历数据或者当达到数据库条目的保护时间(通常15分钟)被超过时的方案。基于天文历数据的随着时间的推移的卫星可用性的预测模型也可以用于在卫星在地平线上移动时使数据库天文历条目无效。该预测的行为可以在卫星被预测为不可用的之前触发定位。单次定时器超出触发GNSS代理定位有效性技术可以支持任意有效性定时器。即使代理已经丢失，GNSS定位重试也将被尝试。这是可重置的定时器。渐进的GPS重试(定时的)触发GNSS代理定位有效性技术可以支持任意或热启动有效性定时器。即使代理已经丢失，GNSS定位重试也将被尝试。在每次失败时，重试之间的间隔将减小。漂移触发如果代理信标功率在阈值(上/下)之上或者由于接收的相对信标功率或信号定时而改变，则可能需要GNSS重试。邻居触发如果代理信标列表改变，则可能需要GNSS重试。该技术在使用WLAN节点作为代理信标时特别有用。上一次Gasp触发 如果设备电池监控器用信号通知快没电了，则可能需要GNSS重试。该触发在具有持久的、非易失性存储的位置感知标签中特别有用。C、可选的实施方式-具有通信收发机的LDP设备沣册重试当LDP配备有无线通信收发机来代替信标接收机子系统时，用于确定扩展的GNSS有效性的代理技术可以使用无线通信网络(WCN)信息而不是信标标识、定时和接收的功率来执行。具体地，对于向WCN注册的LDP，数据例如接收信号强度(RSS)、定时提前量(TA)、往返时间(RTT)或往返延迟(RTD)变得可用。因为LDP不是相容的蜂窝设备，LDP可以重试与蜂窝网络连接以从多个信标收集定时和信号数据。信标定时的有效确定因为具有无线通信收发机的LDP具有创建与无线通信网络(WCN)的活动会话(active session)的能力。活动会话不需要通过WCN创建数据路径，需要LDP预订WCN提供的服务和对应的归属服务器。更确切地，LDP可以使用失败的会话发起来从在广播信标上不可用的WCN接收信息。该额外的信息可以包括从往返时间估计的定时提前量(TA)或往返时间(RTT)本身、接收信号强度指示符(RSSI)、关于邻近信标的频率或标识符的细节。当定时和信号功率信息可以直接用于确定运动时，邻近信标信息的使用可以用于重新调整LDP代理接收机以得出每个信标的定时和/或功率测量。增加的定时和功率信息也将用于检测将使上一个GNSS获得的位置无效的运动。D、结论本发明的真实范围不限于本文所公开的当前优选的实施方式。在很 多情况下，本文所描述的实现(即，功能元件)的安排仅仅是设计者的偏好而不是硬性要求。此外，在阅读该说明书以后，上面所描述的例证性实施方式的修改和改变对于本领域技术人员可以是明显的。因此，除了它们可能被明确地如此限制以外，下面的权利要求的保护范围没有被规定为限制于上面所描述的具体实施方式
。
权利要求
1.一种移动设备，包括 全球导航卫星系统(GNSS)接收机，其被配置为接收GNSS信号； 第二接收机，其被配置为接收陆地信标信号；以及 控制器，其操作为耦合到所述GNSS接收机和所述第二接收机； 其中，所述控制器被配置为检测所述GNSS信号何时由于信号阻塞而不可用，并且作为对此的响应，使用所接收的陆地信标信号来确定先前的GNSS位置更新是否有效。
2.根据权利要求I所述的移动设备，其中，所述控制器还被配置为使用所述第二接收机来从所述陆地信标获取网络参数并且确定上一个已知的GNSS导出位置是否仍然有效。
3.根据权利要求2所述的移动设备，其中，所述网络参数包括信标功率、信标标识符、定时提前量以及往返时间中的至少一个。
4.根据权利要求I所述的移动设备，其中，所述控制器还被配置为响应于检测到所述GNSS信号是不可用的而暂停GNSS搜索并且使所述GNSS接收机断电。
5.根据权利要求I所述的移动设备，其中，所述移动设备被集成到移动电话中。
6.根据权利要求I所述的移动设备，其中，所述移动设备被集成到个人或汽车导航系统中。
7.根据权利要求I所述的移动设备，其中，所述移动设备被集成到标签设备中。
8.根据权利要求I所述的移动设备，其中，所述移动设备是电池供电的。
9.根据权利要求I所述的移动设备，其中，所述GNSS接收机和所述第二接收机在软件定义的无线电(SDR)中实现。
10.根据权利要求I所述的移动设备，其中，所述移动设备被配置为经由所接收的信标信号来接收数据，其中，所接收的数据包括对信标及其网络的识别信息。
11.根据权利要求10所述的移动设备，其中，所述移动设备还被配置为从所述信标所发送的巾贞确定网络定时。
12.根据权利要求11所述的移动设备，其中，所述移动设备还被配置为从所述信标接收导频信道信号和同步信道信号中的至少一个。
13.根据权利要求11所述的移动设备，其中，所述移动设备还被配置为接收包括蜂窝网络的广播控制信道和IEEE 802. 11网络的信标帧中的至少一个的信标传输。
14.根据权利要求11所述的移动设备，其中，所述移动设备还被配置为接收包括CDMA或UMTS蜂窝网络中的小区ID、GSM蜂窝网络中的小区全球标识符(CGI)和IEEE 802. 11无线局域网中的基站标识符中的至少一个的信标标识符。
15.根据权利要求I所述的移动设备，其中，所述移动设备还被配置为被动地使用从多个信标接收的信标信号作为代理，以通过测量和比较在定期采样事件期间从邻近信标接收的信号的强度来进行高准确度的GNSS位置估计。
16.根据权利要求I所述的移动设备，其中，所述移动设备还被配置为执行包括以下步骤的过程，所述设备由此确定先前的GNSS位置更新是否有效 所述GNSS接收机用于得出包括经度、纬度、高度和定时的第一有效GNSS位置； 并行地，所述第二接收机用于检测并识别预定的传输频带中的一个或更多无线电信标； 所述第一有效GNSS位置和第一信标列表在所述移动设备内本地存储；所述GNSS位置信息被传送给定位消耗应用； 所述GNSS接收机进入低功率睡眠模式，直到由所述定位消耗应用确定的下一个所需的更新时间为止； 所述第二接收机进入低功率睡眠模式，直到所述下一个所需的更新时间为止； 当确定所述GNSS接收机未能产生有效GNSS定位位置时，所述第二接收机产生可检测、可识别的信标的当前列表； 将当前信标列表与在时间上与上一个有效GNSS位置相关联的先前信标列表进行比较；以及 在确定所述当前信标列表和所述先前信标列表中的有限范围信标的存在时，所述移动设备再次使用所述上一个有效GNSS位置，并且然后关闭所述GNSS接收机并设置触发条件以在那些触发条件被满足时的之后的时间重新起动并且重试GNSS定位。
17.根据权利要求16所述的移动设备，其中，所述移动设备还被配置为执行包括以下步骤的过程，所述设备由此在触发事件之后重新开始GNSS定位 检测GNSS重试触发事件； 所述控制器将当前时间、上一个有效位置以及存储的年历和天文历数据上传到所述GNSS接收机； 所述GNSS接收机成功地执行定位，并且GNSS生成的信息被存储并传送到所述定位消耗应用； 所述第二接收机扫描可检测、可识别的信标，并且向所述控制器报告列表，且然后进入所述低功率睡眠模式；以及 存储刷新的信标列表和时间戳。
18.根据权利要求I所述的移动设备，其中，所述移动设备还被配置为使用所述GNSS接收机和所述第二接收机来从每个接收机同时收集信息，以及进行所述信标的发射功率的测量并且将测量结果与在先前的GNSS定位位置处记录的所述信标的发射功率进行比较，并且基于所述比较来检测朝着所述信标的运动或远离所述信标的运动。
19.根据权利要求I所述的移动设备，其中，所述移动设备还被配置为执行包括以下步骤的过程，所述设备由此确定先前的GNSS位置更新是否有效 所述GNSS接收机用于得出包括经度、纬度、高度和定时的第一有效GNSS位置； 并行地，所述第二接收机用于检测并识别预定的传输频带中的一个或更多无线电信标，其中，所述无线电信标包括来自蜂窝网络发射机的广播信号； 将所述GNSS位置信息传送到定位消耗应用； 所述GNSS接收机进入低功率睡眠模式，直到由所述定位消耗应用确定的下一个所需的更新时间为止； 所述第二接收机进入低功率睡眠模式，直到所述下一个所需的更新时间为止； 当确定所述GNSS接收机未能产生有效GNSS定位位置时，所述第二接收机产生可检测、可识别的信标的当前列表； 将当前信标列表与在时间上与上一个有效GNSS位置相关联的先前信标列表进行比较，并且信标信号之间的相对定时和功率差中的一个用来确定位置的近似改变；以及基于所述位置的近似改变，所述移动设备确定上一个有效GNSS位置的有效性。
20.根据权利要求I所述的移动设备，其中，所述第二接收机在通信收发机中实现。
21.根据权利要求20所述的移动设备，其中，所述移动设备被配置为使用所述通信收发机来重试与蜂窝网络连接，以从多个信标采集定时和信号数据。
22.根据权利要求20所述的移动设备，其中，所述移动设备被配置为使用所述通信收发机来创建与蜂窝网络的活动会话，并且使用失败的会话起始来从所述网络接收在广播信标上不可用的额外的信息。
23.根据权利要求22所述的移动设备，其中，所述额外的信息包括定时提前量(TA)、接收信号强度指示符(RSSI)、以及关于邻近信标的频率或标识符的细节中的至少一个。
24.一种用于确定移动设备的位置的方法，包括 使用与所述移动设备相关联的全球导航卫星系统(GNSS)接收机来接收全球导航卫星系统(GNSS)信号； 使用与所述移动设备相关联的第二接收机来接收陆地信标信号；以及 使用与所述移动设备相关联的控制器来检测所述GNSS信号何时由于信号阻塞而不可用，并且作为对此的响应，使用接收的陆地信标信号来确定先前的GNSS位置更新是否有效。
25.根据权利要求24所述的方法，还包括使用所述第二接收机来从所述陆地信标获取网络参数，并且确定上一个已知的GNSS导出位置是否仍然有效。
26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述网络参数包括信标功率、信标标识符、定时提前量以及往返时间中的至少一个。
27.根据权利要求24所述的方法，还包括响应于检测到所述GNSS信号是不可用的而暂停GNSS搜索并且使所述GNSS接收机断电。
28.根据权利要求24所述的方法，其中，所述移动设备被集成到移动电话中。
29.根据权利要求24所述的方法，其中，所述移动设备被集成到个人或汽车导航系统中。
30.根据权利要求24所述的方法，其中，所述移动设备被集成到标签设备中。
31.根据权利要求24所述的方法，其中，所述移动设备是电池供电的。
32.根据权利要求24所述的方法，其中，所述GNSS接收机和所述第二接收机在软件定义的无线电(SDR)中实现。
33.根据权利要求24所述的方法，其中，所述方法还包括经由接收的信标信号来接收数据，其中，所接收的数据包括对信标及其网络的识别信息。
34.根据权利要求33所述的方法，其中，所述方法还包括从所述信标所发送的帧确定网络定时。
35.根据权利要求34所述的方法，其中，所述方法还包括从所述信标接收导频信道信号和同步信道信号中的至少一个。
36.根据权利要求34所述的方法，其中，所述方法还包括接收包括蜂窝网络的广播控制信道和IEEE 802. 11网络的信标帧中的至少一个的信标传输。
37.根据权利要求34所述的方法，其中，所述方法还包括接收包括CDMA或UMTS蜂窝网络中的小区ID、GSM蜂窝网络中的小区全球标识符(CGI)和IEEE 802. 11无线局域网中的基站标识符中的至少一个的信标标识符。
38.根据权利要求24所述的方法，其中，所述方法还包括被动地使用从多个信标接收的信标信号作为代理，以通过测量和比较在定期采样事件期间从邻近信标接收的信号的强度来进行高准确度的GNSS位置估计。
39.根据权利要求24所述的方法，其中，所述方法还包括执行包括以下步骤的过程，所述方法由此确定先前的GNSS位置更新是否有效 所述GNSS接收机用于得出包括经度、纬度、高度和定时的第一有效GNSS位置； 并行地，所述第二接收机用于检测并识别预定的传输频带中的一个或更多无线电信标； 所述第一有效GNSS位置和第一信标列表在所述移动设备内本地存储； 所述GNSS位置信息被传送给定位消耗应用； 所述GNSS接收机进入低功率睡眠模式，直到由所述定位消耗应用确定的下一个所需的更新时间为止； 所述第二接收机进入低功率睡眠模式，直到所述下一个所需的更新时间为止； 当确定所述GNSS接收机未能产生有效GNSS定位位置时，所述第二接收机产生可检测、可识别的信标的当前列表； 将当前信标列表与在时间上与上一个有效GNSS位置相关联的先前信标列表进行比较；以及 在确定所述当前信标列表和所述先前信标列表中的有限范围信标的存在时，所述移动设备再次使用所述上一个有效GNSS位置，并且然后关闭所述GNSS接收机并设置触发条件，以在那些触发条件被满足时的之后的时间重新起动并且重试GNSS定位。
40.根据权利要求39所述的方法，其中，所述方法还包括执行包括以下步骤的过程，所述设备由此在触发事件之后重新开始GNSS定位 检测GNSS重试触发事件； 所述控制器将当前时间、上一个有效位置以及存储的年历和天文历数据上传到所述GNSS接收机； 所述GNSS接收机成功地执行定位，并且GNSS生成的信息被存储并传送到所述定位消耗应用； 所述第二接收机扫描可检测、可识别的信标，并且向所述控制器报告列表，且然后进入所述低功率睡眠模式；以及 存储刷新的信标列表和时间戳。
41.根据权利要求24所述的方法，其中，所述方法还包括使用所述GNSS接收机和所述第二接收机来从每个接收机同时收集信息，以及进行所述信标的发射功率的测量并且将测量结果与在先前的GNSS定位位置处记录的所述信标的发射功率进行比较，并且基于所述比较来检测朝着所述信标的运动或远离所述信标的运动。
42.根据权利要求24所述的方法，其中，所述方法还包括执行包括以下步骤的过程，所述设备由此确定先前的GNSS位置更新是否有效。
43.根据权利要求24所述的方法，其中，所述第二接收机在通信收发机中实现。
44.根据权利要求43所述的方法，其中，所述方法还包括使用所述通信收发机来重试与蜂窝网络连接，以从多个信标采集定时和信号数据。
45.根据权利要求43所述的方法，其中，所述方法还包括使用所述通信收发机来创建与蜂窝网络的活动会话，并且使用失败的会话起始来从所述网络接收在广播信标上不可用的额外的信息。
46.根据权利要求45所述的方法，其中，所述额外的信息包括定时提前量(TA)、接收信号强度指示符(RSSI)、以及关于邻近信标的频率或标识符的细节中的至少一个。
47.一种用于确定移动设备的位置的系统，包括 用于使用与所述移动设备相关联的全球导航卫星系统(GNSS)接收机来接收全球导航卫星系统(GNSS)信号的装置； 用于使用与所述移动设备相关联的第二接收机来接收陆地信标信号的装置；以及 用于使用与所述移动设备相关联的控制器来检测所述GNSS信号何时由于信号阻塞而不可用并且作为对此的响应使用所接收的陆地信标信号来确定先前的GNSS位置更新是否有效的装置。
48.根据权利要求47所述的系统，还包括用于使用所述第二接收机来从所述陆地信标获取网络参数并且确定上一个已知的GNSS导出位置是否仍然有效的装置。
49.根据权利要求48所述的系统，其中，所述网络参数包括信标功率、信标标识符、定时提前量以及往返时间中的至少一个。
50.根据权利要求47所述的系统，还包括用于响应于检测到所述GNSS信号是不可用的而暂停GNSS搜索并且使所述GNSS接收机断电的装置。
51.根据权利要求47所述的系统，其中，所述移动设备被集成到移动电话、个人或汽车导航系统以及标签设备中的一个中；并且其中，所述移动设备是电池供电的。
52.根据权利要求47所述的系统，其中，所述GNSS接收机和所述第二接收机在软件定义的无线电(SDR)中实现。
53.根据权利要求47所述的系统，其中，所述系统还包括用于经由接收的信标信号来接收数据的装置，其中，所接收的数据包括对信标及其网络的识别信息。
54.根据权利要求53所述的系统，其中，所述系统还包括用于从所述信标所发送的帧确定网络定时的装置。
55.根据权利要求54所述的系统，其中，所述系统还包括用于从所述信标接收导频信道信号和同步信道信号中的至少一个的装置。
56.根据权利要求54所述的系统，其中，所述系统还包括用于接收包括蜂窝网络的广播控制信道和IEEE 802. 11网络的信标帧中的至少一个的信标传输的装置。
57.根据权利要求54所述的系统，其中，所述系统还包括用于接收包括CDMA或UMTS蜂窝网络中的小区ID、GSM蜂窝网络中的小区全球标识符(CGI)JP IEEE 802. 11无线局域网中的基站标识符中的至少一个的信标标识符的装置。
58.根据权利要求47所述的系统，其中，所述系统还包括用于被动地使用从多个信标接收的信标信号作为代理以通过测量和比较在定期采样事件期间从邻近信标接收的信号的强度来进行高准确度的GNSS位置估计的装置。
59.根据权利要求47所述的系统，其中，所述系统还包括用于执行包括以下步骤的过程而所述系统由此确定先前的GNSS位置更新是否有效的装置 所述GNSS接收机用于得出包括经度、纬度、高度和定时的第一有效GNSS位置；并行地，所述第二接收机用于检测并识别预定的传输频带中的一个或更多无线电信标； 所述第一有效GNSS位置和第一信标列表在所述移动设备内本地存储； 所述GNSS位置信息被传送给定位消耗应用； 所述GNSS接收机进入低功率睡眠模式，直到由所述定位消耗应用确定的下一个所需的更新时间为止； 所述第二接收机进入低功率睡眠模式，直到所述下一个所需的更新时间为止； 当确定所述GNSS接收机未能产生有效GNSS定位位置时，所述第二接收机产生可检测、可识别的信标的当前列表； 将当前信标列表与在时间上与上一个有效GNSS位置相关联的先前信标列表进行比较；以及 在确定所述当前信标列表和所述先前信标列表中的有限范围信标的存在时，所述移动设备再次使用所述上一个有效GNSS位置，并且然后关闭所述GNSS接收机并设置触发条件以在那些触发条件被满足时的之后的时间重新起动并且重试GNSS定位。
60.根据权利要求59所述的系统，其中，所述系统还包括用于执行包括以下步骤的过程而所述设备由此在触发事件之后重新开始GNSS定位的装置 检测GNSS重试触发事件； 所述控制器将当前时间、上一个有效位置以及存储的年历和天文历数据上传到所述GNSS接收机； 所述GNSS接收机成功地执行定位，并且GNSS生成的信息被存储并传送到所述定位消耗应用； 所述第二接收机扫描可检测、可识别的信标，并且向所述控制器报告列表，且然后进入所述低功率睡眠模式；以及 存储刷新的信标列表和时间戳。
61.根据权利要求47所述的系统，其中，所述系统还包括用于执行下列操作的装置使用所述GNSS接收机和所述第二接收机来从每个接收机同时收集信息，以及进行所述信标的发射功率的测量并且将测量结果与在先前的GNSS定位位置处记录的所述信标的发射功率进行比较，并且基于所述比较来检测朝着所述信标的运动或远离所述信标的运动。
62.根据权利要求47所述的系统，其中，所述系统还包括用于执行包括以下步骤的过程而所述设备由此确定先前的GNSS位置更新是否有效的装置 所述GNSS接收机用于得出包括经度、纬度、高度和定时的第一有效GNSS位置； 并行地，所述第二接收机用于检测并识别预定的传输频带中的一个或更多无线电信标，其中，所述无线电信标包括来自蜂窝网络发射机的广播信号； 将所述GNSS位置信息传送到定位消耗应用； 所述GNSS接收机进入低功率睡眠模式，直到由所述定位消耗应用确定的下一个所需的更新时间为止； 所述第二接收机进入低功率睡眠模式，直到所述下一个所需的更新时间为止； 当确定所述GNSS接收机未能产生有效GNSS位置定位时，所述第二接收机产生可检测、可识别的信标的当前列表；将当前信标列表与在时间上与上一个有效GNSS位置相关联的先前信标列表进行比较，并且使用信标信号之间的相对定时和功率差中的一个来确定位置的近似改变；以及基于所述位置的近似改变，所述移动设备确定上一个有效GNSS位置的有效性。
63.根据权利要求47所述的系统，其中，所述第二接收机在通信收发机中实现。
64.根据权利要求63所述的系统，其中，所述系统还包括用于使用所述通信收发机来重试与蜂窝网络连接以从多个信标采集定时和信号数据的装置。
65.根据权利要求63所述的系统，其中，所述系统还包括用于使用所述通信收发机来创建与蜂窝网络的活动会话并且使用失败的会话起始来从所述网络接收在广播信标上不可用的额外的信息的装置。
66.根据权利要求65所述的系统，其中，所述额外的信息包括定时提前量(TA)、接收信号强度指示符(RSSI)、以及关于邻近信标的频率或标识符的细节中的至少一个。
全文摘要
为了减小用户终端特别是移动设备中的功耗，引入了当卫星定位信号不可用时使用陆地信标作为定位代理的系统和方法。对于使用信标作为对卫星定位信号导出的位置的代理，陆地信标的地理位置不需要是已知的。
文档编号H04W24/00GK102640529SQ201080054006
公开日2012年8月15日 申请日期2010年11月30日 优先权日2009年12月18日
发明者罗伯特·J·安德森, 马修·L·沃德 申请人:真实定位公司