专利名称：用于根据卫星信令确定设备或用户的定位的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及基于所接收的卫星信令(signaling)以及后处理三边测量方法确定设备的定位，具体地，涉及一种用于计算所述设备的定位的方法、网络设备、装置以及计算机可读介质。
背景技术：
可以经由GPS接收器和后处理的3D (三维)三边测量方法来执行经由GPS卫星信号对设备的传统位置确定。全球定位系统(GPS)是基于空间的无线电导航系统。该系统包括卫星及其信号； 控制站，监测和维护卫星；GPS接收器，能够记录卫星信号；以及用户装置，使用被设计为实现特定准确度水平的观测技术和计算方法。该系统仅可用在具有天空的清晰无阻碍视野的位置。这限制了 GPS在城市地区的使用以及用于室内或地下用途。基本定位思想包括绕地球轨道运行并且连续地发射信号的卫星。卫星的位置作为卫星信号的一部分被发射。从接收器到卫星的距离由用户的接收器来测量。接收器位置可以唯一地由三个球体的交点来确定，这三个球体的半径等于到至少三个卫星的所测量的距
1 OGPS系统仅在确切地给出卫星位于哪里的信息以及卫星时钟的GPS时间的情况下才可以良好地起作用。该信息每12. 5分钟从卫星发出，并且被称为年历(Almanac)数据。 年历数据也可以替代地从IP网络的服务器下载。GPS接收器具有高度准确的时钟并且能够将其自己的时钟与GPS时间匹配。需要此来确定卫星与GPS接收器之间的时间差。GPS接收器通过能够计算其距多个同时观测的卫星的距离来确定其位置。通过提供从在载波上调制的二进制码得到的测量或根据从载波信号本身得到的载波相位测量来观测到卫星的距离。定位本身是经由三边测量方法算出的。三边测量是用于在给定三个球体的中心和半径的情况下，确定三个球体表面的交点的方法。GPS测量会受处理卫星的空间相关性的误差、故障定时校正、延迟的发射信号或 GPS接收器处的过度测量噪声的影响。本发明处理了在支持毫微微蜂窝(femtocell)的网络中确定设备的定位的问题。 毫微微蜂窝是小型的蜂窝基站，通常被设计用于住宅或小型商业环境中。它允许服务供应商扩展户内的服务覆盖。该思想适用于所有标准，包括GSM、CDMA 2000,TD-SCDMA和WiMAX 解决方案。意指微波存取全球互通的WiMAX是如下电信技术其提供使用多种传输模式(从点对点链路到便携式互联网接入)的无线数据传输。该技术基于IEEE 802. 16标准。 移动WiMAX系统标准在WiMAX论坛被标准化。该论坛使用由IEEE标准化的宽带无线电接口。该论坛指定了对于移动和便携式终端访问互联网和运营商服务的网络系统架构的标准。目前，发布了无线电标准的修正版IEEE 802. 16-2009。
WiMAX论坛要求网络应该能够在网络与WFAP (WiMAX毫微微接入点)之间的链路有效时，在激活其发送器之前以及任何时候以足够的准确度确定WFAP位置。3GPP LTE (长期演进)是第三代合作伙伴项目内用以解决未来技术演进的项目的名称。可能需要确定毫微微蜂窝的位置，这是由于毫微微蜂窝节点可以被传送到任何位置并且附连到网络。紧急呼叫在美国要求50米的位置准确度。在户外环境中，GPS可以容易地提供所需的毫微微蜂窝节点位置准确度。在户内， GPS卫星信号在外墙衰减，并且通常信号无法如位置检测所需要的那样同时从四颗GPS卫星获得。因此，经由GPS的传统定位确定无法提供一般情况下的位置。GPS和用户输入的街道地址是对毫微微蜂窝信息的通常提出的解决方案。户内缺少GPS信号以及用户输入数据的不可靠性是关键的缺点。本发明的任务可以是提供传统GPS方法无法提供的、位于户内的设备的定位。
发明内容
根据本发明的示例性实施例，提供了一种用于根据卫星信令确定设备的位置的网络设备、装置、方法和计算机可读介质。术语“网络设备”可以包括任何设备，该设备可以包括本地固定安装的设备或移动设备并且可以包括多个装置。装置可以提供有使装置能够进行其操作的软件和硬件。装置可以是例如作为电信网络的节点的一部分的、诸如GPS接收器的接收器。节点可以是接入节点、服务器、家庭节点B网关或移动节点。接入节点可以是基站、毫微微蜂窝、WiMAX毫微微接入点、家庭节点B、接入点、节点B或演进节点B。还称为用户站或终端的移动站可以是移动装置，如移动电话、PDA (个人数字助理)、互联网平板电脑(Internet Tablet)、膝上型电脑、CPE (客户端设备)单元、调制解调器或类似类型的装置。本发明可以应用于毫微微技术领域。毫微微技术可以是WiFi和WiMAX网络技术、 3GPP LET (长期演进)网络技术、UTRAN或GSM网络技术以及除上述技术之外的未来网络技术的一部分。根据本发明的示例性实施例，根据卫星信号计算设备或用户的定位可以使用至少第一卫星信号和第二卫星信号的结果，其中所述第一卫星信号可以是从第一卫星接收的， 并且所述第二卫星信号不需要与所述第一卫星信号同时接收。第二卫星信号不需要在接收第一信号的时刻被接收。这可以在第二卫星不可见时、在第一信号被接收时或在不同的时刻从同一卫星接收到第二信号时发生。在后一情况下，卫星需要位于不同的地方以适于确定接收器的定位。定位的计算会需要从卫星信号接收的至少三个测量。第四个测量可以补偿定时误差。根据另一示例性实施例，定位的计算可以基于三边测量算法。根据另一示例性实施例，卫星信号的接收器在接收第一卫星信号与第二卫星信号之间的时段期间可以是固定定位的。根据卫星信号对定位的传统确定同时需要四个卫星可见性，其中通常根据3D三边测量算法来计算定位的确定。配备有GPS接收器的装置的毫微微基站可以在家中是位置固定的，并且因此，它可以记录距一个卫星的距离，可以等待另一卫星变得可见，并且可以根据四个连续测量(而不是根据移动接收器所需要的同时测量)来计算位置。可以等待单个卫星在成为3D三边测量的输入的四个测量之间移动。本发明的户内GPS时钟可以使用大于13dB的处理增益来获取和跟踪低水平的GPS 信号，以提供高度准确的基于GPS的频率。在基站相干(base coherent)的实施例中，户内 GPS时钟可以使用GPS数据位长(20毫秒)相干积分来获取和跟踪低水平的GPS信号。在扩展的相干实施例中，户内GPS时钟可以使用长于GPS位数据的相干积分时段来获取低水平的GPS信号。在相干-不相干的实施例中，户内GPS时钟不相干地组合相干积分时段来获取低水平的GPS信号。然后，利用使用GPS数据位长相干积分时段的无载波跟踪来跟踪低水平的GPS信号。时钟偏置反馈环可以提供用于规范频率和时间信号的反馈。延期驱动器(holdover driver)可以在不存在GPS信号的情况下，补偿规范后的频率和时间信号中的漂移达至少多个小时。本发明的优点在于在GPS信号水平低于大约-143 dBm的建筑物内提供准确的基于GPS的频率。根据另一示例性实施例，所述接收器是GPS接收器。GPS接收器可以集成在毫微微蜂窝节点处。根据另一示例性实施例，三边测量算法可以是使用GPS接收器接收的信号的3D三边测量算法。根据示例性实施例，设备可以具有适于根据卫星信号计算定位的装置，可以布置用于从第一卫星接收用于所述计算的第一卫星信号，并且可以布置用于接收无法与第一信号同时接收的第二卫星信号。这可以在第二卫星不可见时，在第一信号被接收时或者从同一卫星接收到第二信号时发生。在后一情况下，卫星需要位于不同的位置，以便使得卫星信令的结果适合于确定接收器的定位。根据另一示例性实施例，设备可以布置用于基于三边测量算法计算定位。根据示例性实施例，可以在同一卫星移动到不同的位置之后，从同一卫星接收用于计算的第二卫星信号。所述设备在接收第一卫星信号与第二卫星信号之间的时段期间可以是固定定位的。根据另一示例性实施例，其可以是GPS接收器并且可以是毫微微蜂窝节点的一部分。根据另一示例性实施例，年历数据可以经由互联网来获取。这包括星历数据获取以及GPS时钟信息。根据另一示例性实施例，从卫星获取包括星历数据和GPS时钟信息的年历数据。根据另一示例性实施例，毫微微蜂窝节点可以与WiMAX宏基站信号或其它WiMAX 节点同步，以改进其位置确定。根据示例性实施例，计算机程序可以计算设备或用户的定位，其中，计算基于从第一卫星接收的第一卫星信号并且基于不是与第一卫星信号同时接收的所接收的第二卫星信号。
毫微微蜂窝节点处的GPS接收器可以使用三边测量算法，以使得较早的测量用作计算的输入。卫星或定位系统中的其它部件不需要改变。
为了进一步阐明本发明的目的、技术方案以及优点，参照附图和实施例进一步详细地描述本发明。需要指出的是，此处描述的实施例仅是为了说明本发明，它们不应被解释为限制本发明。图1示出了本发明的示例性实施例，其中，在不同的时间和距离测量三个卫星信号。图2示出了本发明的流程图，其中，在不同的时刻接收卫星的信号。
具体实施例方式接收器Rl在接收卫星信号的时段期间是固定定位的，该卫星信号用于基于三边测量算法而计算定位。可以在第一时刻Tl从第一卫星接收包括第一距离信息dl的第一卫星信号。可以在第二时刻T2接收包括第二距离信息d2的第二卫星信号。该第二测量可以在显著不同的时刻发生在同一卫星，以使得dl和d2之间的差足以像使用来自不同卫星的第二测量结果一样使用该第二测量。但是，在另一情况下，第二测量信号可以发生在不同的卫星。可以发生的是，第一卫星在时刻T2不再可见。可以在第二时刻T3接收包括第二距离信息d3的第二卫星信号。与已经描述的时刻d2处的情形类似，该第三测量可以在显著不同的时刻发生在同一卫星或者发生在不同的卫星，并且d3与dl或d2之间的差足以像在传统过程中使用来自不同卫星的第三测量结
果一样来使用该第三测量。图2示出了本发明的流程图，其中，在不同的时刻接收卫星的信号。图2示出了接收器Rl与卫星Sl和S2之间的信令。接收器Rl可以是GPS接收器并且可以在时刻Tl从卫星Sl接收卫星信号Ml。在该时刻可能没有其它卫星可见。接收器 Rl可以在时刻T2接收卫星信号M2。信号M2可以是在卫星Sl处于显著不同的位置时从同一卫星接收的，以便使得该第二信号M2连同信号ml的信息适合用于3D三边测量计算。接收器Rl可以在时刻T3接收卫星信号M3。信号m3可以是从卫星S2接收的。S2在接收器 Rl接收卫星信号ml时是不可见的。信号M3的信息可以用于所述3D三边测量计算。对高灵敏度GPS接收器的室内研究以便提供对户内基站的同步基准显示了传统的GPS定位装置灵敏度是大约-136 cffim。单个卫星可见性对同步基准是足够的，并且导致显著改进的室内覆盖的大约20 dB的灵敏度改进可实现。来自本发明的关键优点在于单个卫星尤其与高灵敏度GPS接收器结合时将也能够针对室内应用提供位置信息。
权利要求
1.一种用于根据卫星信号(Ml，M2, M3)计算设备或用户的定位的方法，包括 所述计算使用至少第一卫星信号(Ml)和第二卫星信号(M2，M3)的结果， 所述第一卫星信号(Ml)是从第一卫星(Si)接收的，以及所述第二卫星信号(M2，M3)不是与所述第一卫星信号(Ml)同时接收的。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述卫星信号(Ml，M2,M3)的接收器(Rl)在所述第一卫星信号(Ml)与所述第二卫星信号(M2)之间的时段期间处在固定位置。
3.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，在所述第一卫星(Si)移动到不同的位置之后，从同一所述第一卫星(Si)接收所述第二卫星信号(M2)。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在从所述第一卫星(si)接收所述第一卫星信号(Ml)的时刻，从对于所述接收器不可见的第二卫星(S2)接收所述第二卫星信号(M3)。
5.根据上述权利要求所述的方法，其中，所述接收器(Rl)是GPS接收器，并且所述定位的计算基于三边测量算法。
6.根据上述权利要求所述的方法，其中，所述接收器(Rl)集成在毫微微蜂窝节点处。
7.根据上述权利要求所述的方法，其中，所述三边测量是3D三边测量。
8.根据上述权利要求所述的方法，其中，经由互联网获取包括星历数据和GPS时钟信息的年历数据。
9.根据权利要求1至8所述的方法，其中，从所述卫星获取包括星历数据和GPS时钟信息的年历数据。
10.—种具有适于根据卫星信号(Ml，M2, M3)计算定位的装置的设备，包括被布置用于通过使用至少第一卫星信号(Ml)和第二卫星信号(M2，M3)的结果进行所述计算，被布置用于从第一卫星(Sl)接收所述第一卫星信号(Ml )，以及被布置用于接收不是与所述第一卫星信号(Ml)同时接收的第二卫星信号(M2，M3)。
11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述第二卫星信号(M2)是从位于不同位置的同一所述第一卫星(Si)接收的。
12.根据权利要求10所述的设备，其中，所述第二卫星信号(M3)是在从所述第一卫星 (Si)接收所述第一卫星信号(Ml)的时刻，从对于所述接收器不可见的第二卫星(S2)接收的。
13.根据权利要求10、权利要求11或权利要求12所述的设备，其中，所述设备在接收所述第一卫星信号(Ml)与所述第二卫星信号(M2，M3)之间的时段期间是固定定位的。
14.根据权利要求10至13之一所述的设备，其中，所述设备是GPS接收器。
15.根据权利要求10至14之一所述的设备，其中，所述设备是基站的一部分。
16.根据权利要求10至15之一所述的设备，其中，所述设备是毫微微蜂窝节点的一部分。
全文摘要
用于根据卫星信号计算定位的方法和设备，其中，第一卫星信号(M1)和第二卫星信号的结果用于所述计算，卫星信号的接收器在接收第一卫星信号与第二卫星信号之间的时段期间是固定定位的，其中，第一卫星信号是从第一卫星接收的，并且第二卫星信号是从位于不同位置的同一所述第一卫星接收的。
文档编号G01S5/14GK102460201SQ200980160280
公开日2012年5月16日 申请日期2009年5月4日 优先权日2009年5月4日
发明者J. 莫诺南 R. 申请人:诺基亚西门子通信公司