通过选择最佳wlan-ps方案使用混合卫星和wlan定位系统确定定位的方法和系统的制作方法

专利名称：通过选择最佳wlan-ps方案使用混合卫星和wlan定位系统确定定位的方法和系统的制作方法
技术领域：
本公开内容一般来说涉及混合定位系统，尤其涉及将基于无线局域网(WLAN)的 定位系统(WLAN-PS)和基于卫星的定位系统(SPS)结合的方法以改善定位估计精度，提高 定位服务对更多用户的可用性，降低功耗，并且还改善对用户位置估计中期望误差的估计。
背景技术：
近年来，移动计算设备的数量增长巨大，产生了对更高级移动和无线服务的需要。 移动电邮、步话机服务、多玩家游戏和呼叫跟随是针对移动设备新应用如何出现的示例。另 外，用户开始需求/探寻不仅利用他们当前的定位还将该定位信息与其他人分享的应用。 父母希望掌握他们孩子的行踪，主管需要跟踪公司运输车辆的定位，商业旅行者指望找到 最近的药店抓药。所有这些示例都需要个体了解其自身当前的定位或别人的定位。至今，我们全部依靠打听方向，向人询问他们所处的地点或者让工人时不时的登记以报告他们的位置。基于定位的服务是移动应用的新兴领域，利用新设备的能力计算他们当前的地理 位置并将其报告给用户或服务。这些服务的示例遍及从获得本地天气情况、交通更新信息 和驾驶方向到孩子跟踪器、好友查询器和市内门房服务。这些新型定位敏感设备依靠全都 使用一般概念的多种技术。通过测量源自已知基准点的无线信号，这些设备可以以数学方 式计算用户相对于这些基准点的位置。取决于信号和测量值的特点以及所采用的定位算 法，每种方法都具有其长处和不足。美国政府运营的导航星全球定位系统(GPS)在中地球轨道利用大约二十四颗轨 道卫星作为基准点。装备有GPS接收机的用户可以在任何时间在真实定位的几米内的任何 地点估计其三维位置(维度、经度和海拔高度)，只要接收机可以看到足够的天空从而具有 四个或者更多卫星处于“观测范围”即可。蜂窝载波使用源自和在蜂窝塔台接收到的信号来 确定用户或移动装置的定位。辅助GPS(AGPQ是另一种模型，其结合了 GPS和蜂窝塔台技 术来估计可能处于室内并且考虑到天空遮挡必须处理GPS信号衰减的移动用户的定位。在 这种模型中，蜂窝网络尝试根据蜂窝塔台的定位发射有关卫星位置及其时钟偏移、当前时 间的精确估计以及用户的粗略定位来帮助GPS接收机改善其信号接收。在以下GPS与AGPS 之间没有差别。使用卫星作为基准点的所有定位系统在本文中是指基于卫星的定位系统(SPS)。 尽管GPS在本文中是唯一运营的SPS，但是其他系统在开发或者计划中。名为GL0NASS的 俄罗斯系统和名为Galileo的欧洲系统在随后几年可能投入运营。所有这些系统在此被称 为SPS。GPS,GL0NASS和Galileo所有都是基于三边测量的相同基本思想，即基于对位置已 知的卫星的距离的测量来估计位置。在每种情况下，卫星发射某些参数的值，使得接收机能 在特定时刻计算卫星位置。卫星与接收机之间的距离根据信号的发射时间来测量。这些距 离测量值可能包含由于卫星与接收机(用户装置)时钟之间缺少同步造成的共同偏差，也 称为伪距。卫星时钟与接收机(用户装置)时钟之间缺少同步导致接收机时钟与卫星时钟 之间的差，这里称为内部SPS接收机时钟偏差或接收机时钟偏差。为了估计三维位置，需要 四个卫星估计接收机时钟偏差以及三维测量值。来自每个卫星的另外测量值对应于多普勒 频率形式的伪距速率。以下对原始SPS测量值的引用意在一般来指伪距和多普勒频率测量 值。对SPS数据的引用意在一般来指卫星广播的数据。对SPS公式的引用意在表示来自卫 星的测量值和数据与SPS接收机的位置和速度有关的数学公式。基于WLAN的定位是使用WLAN接入点确定移动用户的定位的技术。基于城 域WLAN的定位系统已由几个研究实验室来研究。在这一领域最重要的研究成果已由 PlaceLab (www. placelab. com,由 Microsoft 禾口 Intel 赞助的项目)、San Diego 力口州大学的 ActiveCampus项目(ActiveCampus-通过移动技术维持教育社团，技术报告#CS2002_0714) 以及MIT校园域定位系统做出。在本文问世时，市场上仅存在一种商用城域基于WLAN的定 位系统，这里称为 Skyhook Wireless 公司(www.skyhookwireless.com)的 WPS (WiFi 定位 系统)产品。图1示出了基于WiFi信号的传统的基于WLAN的定位系统。该定位系统包括驻留 在移动或用户装置101上的定位软件103。遍及特定目标地理区域，存在使用控制/公共信道信号发射信息的多个固定无线接入点102。装置101监测这些发射。每个接入点包含被 称为MAC地址的唯一硬件标识符。客户定位软件103从其范围内的802. 11接入点接收发 射并且使用射频信号的特征计算计算装置的地理位置。这些特征包括MAC地址、802. 11接 入点的唯一标识符、信号的到达时间(TOA)和客户装置101处的信号强度。客户软件103 将观测的802. 11接入点与在接入点的基准数据库104中的接入点进行比较。该基准数据 库104可以或者也可以不驻留在装置101中。基准数据库104包含计算出的地理位置和系 统已经收集的所有接入点的功率分布。功率分布可以从各个定位上信号功率或信号TOA的 测量收集生成。使用这些已知的定位或功率分布，客户软件103计算用户装置101相对于 接入点102的已知位置的位置，并确定装置101的以纬度和经度或者纬度、经度和海拔高度 形式的绝对地理坐标。这些读数随后可以馈送到基于定位的应用，诸如寻友器、本地搜索网 站、舰队管理系统和E911服务。在本文中的讨论中，来自接入点的原始WLAN测量值一般意在表示接收信号强度 (RSS)和/或到达时间(TOA)和/或到达时间差(TD0A)。引用的数据一般意在表示MAC地 址、一个或多个记录、一个或多个功率分布和基于该接入点的先前测量值的其他属性。引用 的WLAN-PS公式意在表示WLAN-PS测量值和数据与移动装置的定位有关的数学公式。基于WLAN的定位系统可以用于室内或者室外。唯一需要是在用户附近存在WLAN 接入点。可以使用现有的现货供应的WLAN卡除了采用估计位置的逻辑之外无需任何修改 来利用基于WLAN的定位系统。图2示出了集成WLAN-PS和SPS的传统方式，包括WLAN_PS201、SPS 206和定位组 合逻辑210。WLAN-PS 201和SPS 206是独立系统，每一个都可以独立于其他系统而工作。因 此，每个系统的结果都独立于其他系统来计算。估计的定位以及每个系统的期望误差估计 可以被馈送到定位组合逻辑210。期望误差估计在本文也被称为HPE (水平定位误差)。SPS 206和WLAN-PS 201定位更新的标称速率为每秒一次。定位组合逻辑210将同一秒内由两 个系统计算的位置估计进行组合。WLAN-PS 201是传统系统，使用WLAN接入点对移动装置的定位进行估计。WLAN-PS 201可以包括WLAN AP的扫描仪202、选择WLAN AP的装置203、三边测量模块204和HPE估 计装置205。WLAN扫描仪202通过检测接收功率(RSS，接收信号强度)和/或信号到达时间 (TOA)来检测围绕移动装置的WLAN AP。可以使用不同的方法来检测WLAN AP，包括有源扫 描、无源扫描或者无源和有源扫描的组合。选择WLAN AP装置203选择最佳一组WLAN AP来估计移动装置的定位。例如，如 果检测到十个WLAN AP, 一个AP位于Chicago，其他的位于Boston，没有任何其他信息，则选 择Boston AP。这表明Chicago AP已经移动到Boson。在传统系统中，除了 WLAN AP的对 应参数，包括接收信号强度、信噪比和被移动的概率之外，基于WLANAP的地理分布选择最 佳一组 WLAN AP。三边测量模块204使用WLAN AP和对应的测量值和特征值估计移动装置的定位。 使用接收信号强度或来自WLAN AP的TOA测量值估计移动装置到WLAN AP的距离。使用与 具有已知定位的不同WLAN AP的距离估计的集合计算移动装置的定位。三边测量204也可以使用称为最近邻居的方法，具有与移动装置的功率读数类似或最接近的功率分布的定位 被报告作为移动装置的最终定位。通过对覆盖区域的详细调查可以在系统的校准阶段求得 每个WLAN AP或整个覆盖区域的功率分布。HPE估计装置205是估计移动装置的位置估计的期望误差的模块。基于先前扫 描的AP及其特征值以及接收信号的特征值来计算HPE或水平定位误差，如在共同未决的 题为"System and Method for Estimating Positioning Error Within a WLAN Based Positioning System” 的 Skyhook Wireless 申请 No. 11/625, 450 中所述，其全部公开内容 以引用方式并入与此。SPS系统206包括卫星信号接收机和测量装置207、三边测量装置208和SPS HPE 估计模块209。卫星信号接收机和测量装置207从观测装置的卫星接收信号，对接收信号进行解 码并且测量来自每个卫星的卫星参数。测量值可以包括伪距、载频和多普勒频率。三边测量装置208使用来自至少四个卫星的测量值和观测中的卫星的定位来估 计用户装置的定位、速度和移动装置的行进方向。HPE估计装置209估计被估计定位的期望误差。HPE估计装置209是传统的并且 基于卫星的几何形状和来自卫星的接收信号的信号质量，例如DOP (精度削减)和C/N(载 波噪声比)来计算期望误差。定位组合逻辑210在几乎同一秒从WLAN-PS 201和SPS 206接收计算的定位和 HPE估计。换言之，同时进行的测量值和估计被比较和组合。实际上，一秒内的测量值和估 计可以被认为是相同时间。用户装置的定位组合逻辑210通过选择测量值和估计中的一个 或者它们的线性组合来报告一个估计地址。例如，定位组合逻辑可以基于报告的期望误差 或HPE选择WLAN-PS 201或SPS 206提供的估计定位中的一个，或者可以根据HPE报告两 个系统估计的定位的加权平均。

发明内容
本公开内容描述了通过选择最佳WLAN-PS方案使用混合卫星和WLAN定位系统确 定定位的方法和系统。在一些实施例中，使用卫星定位信息提高基于WLAN的位置估计精度 的方法可以包括基于一个或多个WLAN接入点确定用于支持WLAN和卫星的装置的一组可 能的WLAN定位方案；从至少两个不同卫星获得用于支持WLAN和卫星的装置的卫星信息； 以及使用来自至少两个不同卫星的卫星信息根据所述一组可能的WLAN定位方案确定最佳 WLAN定位方案。在一些实施例中，使用来自至少两个不同卫星的卫星信息根据所述一组可能的 WLAN定位方案确定最佳WLAN定位方案可以包括针对卫星信息检查各个可能的WLAN定位 方案，以及基于满足卫星信息的可能的WLAN定位方案选择定位。在一些实施例中，使用来自至少两个不同卫星的卫星位置信息根据所述一组可能 的WLAN定位方案确定最佳WLAN定位方案的步骤可以包括排除与卫星信息不一致的可能 的WLAN定位方案。在一些实施例中，可以通过向卫星测量值应用各个可能的基于WLAN的位置估计 以及计算用于各个可能的基于WLAN的位置估计的内部SPS接收机时钟偏差来测量与卫星信息一致的WLAN定位方案。在一些实施例中，用于各个可能的基于WLAN位置估计的内部SPS接收机时钟的一 致性可以被用作对基于WLAN的位置估计与卫星定位系统的可能方案之间的距离的指示。在一些实施例中，用于各个可能的基于WLAN位置估计的内部SPS接收机时钟的一 致性可以被用作对基于WLAN的位置估计与卫星测量值之间的一致性的指示。在一些实施例中，在获得的用于给定基于WLAN的位置估计的卫星上基本上相同 的内部SPS接收机时钟偏差可以指示良好的定位估计。在一些实施例中，在获得的用于给定基于WLAN的位置估计的卫星上的内部SPS接 收机时钟偏差的不一致的值可以指示拙劣的定位估计。在一些实施例中，所述一组可能的WLAN定位方案可以包括集群。 在一些实施例中，卫星信息可以以区域、表面或曲线形式提供卫星定位方案。在一些实施例中，所述方法可以包括根据每个WLAN定位方案与卫星定位方案的 距离对WLAN定位方案加权。在一些实施例中，所述方法可以包括选择距卫星定位方案小距离，例如10米的 WLAN定位方案。在一些实施例中，所述方法可以包括排除距卫星定位方案大距离，例如一千米的 WLAN定位方案。在一些实施例中，卫星信息可以包括卫星位置数据、卫星速度数据、伪距测量、多 普勒频率测量和信号传输时间。在一些实施例中，应用涉及一种使用卫星定位信息提高基于WLAN的位置估计的 精度的系统，所述系统包括定位模块，包括=WLAN模块，用于从一个或多个WLAN接入点接 收信息；卫星定位模块，用于从至少两个不同卫星获得卫星信息；位于WLAN模块中的逻辑， 用于基于一个或多个WLAN接入点确定一组可能的WLAN定位方案；以及位于定位模块中的 逻辑，用于使用来自至少两个不同卫星的卫星信息根据所述一组可能的WLAN定位方案确 定最佳WLAN定位方案。在一些实施例中，应用涉及一种具有混合定位系统的移动装置，该混合定位系统 用于使用卫星定位信息提高基于WLAN的位置估计的精度。在一些实施例中，所述移动装置 可以包括混合定位模块，包括:WLAN模块，用于从一个或多个WLAN接入点接收信息；卫星 定位模块，用于从至少两个不同卫星获得卫星信息；位于WLAN模块中的逻辑，用于基于一 个或多个WLAN接入点确定一组可能的WLAN定位方案；以及位于定位模块中的逻辑，用于使 用来自至少两个不同卫星的卫星信息根据所述一组可能的WLAN定位方案确定最佳WLAN定 位方案。在一些实施例中，所述方法可以包括通过使用卫星测量值对WLAN接入点(AP)加 权来确定支持WLAN和卫星的装置的定位，通过检测在支持WLAN和卫星的装置范围内的 WLAN AP ；从至少两个卫星获得卫星测量值以提供对所述装置多个可能的卫星定位；以及基 于WLAN AP与对所述装置的可能的卫星定位的距离为每个AP提供权重。在一些实施例中，所述方法可以包括使用定位算法中每个AP的权重确定对所述 装置的定位。在一些实施例中，对所述装置的可能的卫星定位可以包括用于所述装置的可能的定位方案的区域。在一些实施例中，高权重对应于可接近对所述装置的可能的卫星定位的AP。在一些实施例中，接近对所述装置的定位的卫星估计可以包括AP的覆盖区域的 幅度量级内的距离。在一些实施例中，低权重对应于可远离对所述装置的定位的卫星估计的AP。在一些实施例中，如果AP可位于超过AP覆盖区域的幅度量级的距离，则WLAN AP 可以远离所述装置的定位。在一些实施例中，如果确定所述WLAN AP远离所述装置的可能的卫星定位，则无需 来自远处的WLAN AP的数据可以计算支持WLAN和卫星的装置的位置。在一些实施例中，权重可以基于WLAN AP的定位与所述装置的可能的卫星定位之 间的一致性。在一些实施例中，所述方法可以包括排除与所述装置的可能的卫星定位不一致 的 WLAN AP。在一些实施例中，可以通过向卫星测量值应用各个WLAN AP定位以及计算用于各 个WLAN AP定位的内部SPS接收机时钟偏差来测量与卫星信息一致的WLAN AP定位。在一些实施例中，所述方法可以包括通过考虑作为初始位置的各个WLAN AP的定 位以及来自每个卫星的测量值来计算内部SPS接收机时钟偏差。在一些实施例中，用于各个WLAN AP定位的内部SPS接收机时钟偏差的一致性可 以被用作对WLAN AP定位与可能的卫星装置定位之间的距离的指示。在一些实施例中，所述方法可以包括计算用于各个WLAN AP定位的内部SPS接收 机时钟偏差的一致性，可以包括计算内部SPS接收机时钟偏差的标准偏差或均方误差。在一些实施例中，应用描述了一种通过使用卫星测量值对WLAN接入点(AP)加权 来确定支持WLAN和卫星的装置的定位的系统，所述系统可以包括混合定位模块，可以包 括:WLAN模块，用于从一个或多个WLAN接入点接收信息；卫星定位模块，用于基于来自至少 两个不同卫星的卫星信息提供多个对装置的可能的装置定位；以及包含在定位模块中的逻 辑，用于基于从WLAN AP到对装置的可能的卫星装置定位的距离为每个AP提供权重。在一些实施例中，应用涉及一种通过使用两个或多个卫星测量值精炼初始的基于 WLAN的定位确定来确定支持WLAN和卫星的装置的定位的方法，所述方法包括使用WLAN 定位系统对支持WLAN和卫星的装置的位置进行估计；从至少两个卫星收集卫星定位测量 值；所述方法可以包括基于WLAN定位估计的期望误差确定WLAN定位估计周围的不确定区 域，其中不确定区域具有多个可能的定位方案；以及确定WLAN定位不确定中最满足卫星测 量值的装置定位估计。在一些实施例中，所述方法可以包括把不确定区域分成网格。在一些实施例中，所述方法可以包括使用网格上各个点的卫星测量值对WLAN定 位估计进行评估。在一些实施例中，所述方法可以包括确定各个网格点的卫星测量值的内部SPS接 收机时钟偏差。在一些实施例中，所述方法可以包括使用卫星测量值的内部SPS接收机时钟偏差 的一致性确定所述装置的定位。
在一些实施例中，所述装置的定位可以是网格点，该网格点为卫星测量值提供最 一致的内部SPS接收机时钟偏差。在一些实施例中，网格的尺寸可以基于针对定位确定的精度需求。在一些实施例中，精度需求可以为大约10米。一些实施例涉及一种使用卫星定位信息提高基于WLAN的位置估计的精度的系 统。所述系统可以包括混合定位模块和WLAN模块，用于从一个或多个WLAN接入点接收信 息；以及卫星定位模块，用于从至少两个不同卫星获得卫星信息；WLAN定位模块中的逻辑， 用于基于WLAN定位估计的期望误差确定WLAN定位估计周围的不确定区域，其中该区域具 有多个可能的定位方案；以及混合定位模块中的逻辑，用于确定作为最满足卫星测量值的 WLAN定位估计的装置定位。在一些实施例中，所述方法可以包括计算对支持WLAN和卫星的装置的WLAN位置 估计；以及使用WLAN位置估计作为卫星定位系统中的初始位置确定支持WLAN和卫星的装 置的定位。在一些实施例中，所述系统可以包括定位模块，可以包括WLAN模块，用于从一个 或多个WLAN接入点接收信息以及计算对支持WLAN和卫星的装置的位置估计；以及卫星定位模块，用于从至少四个不同的卫星获得卫星信息，其中卫星定位模块使 用WLAN位置估计作为最终位置估计的初始位置。在一些实施例中，确定在支持WLAN和卫星的装置的定位确定中的期望误差的方 法可以包括确定WLAN定位估计和用于WLAN定位估计的期望误差；从至少两个卫星获得 测量值；以及通过评估卫星定位系统测量值与WLAN定位系统定位估计的一致性来确定定 位确定的期望误差。在一些实施例中，WLAN定位估计与卫星定位系统测量值之间的一致性测量值可以 在定位确定中产生较低期望误差。在一些实施例中，WLAN定位估计与卫星定位系统测量值之间的不一致性测量值可 以在定位确定中产生较高期望误差。在一些实施例中，测量值的一致性可以包括WLAN定位系统定位估计与卫星定位 系统测量值提供的可能的方案的区域之间的距离。在一些实施例中，用于基于WLAN的位置估计的内部SPS接收机时钟的一致性可以 被用作基于WLAN的位置估计与卫星测量值之间的一致性的指示。在一些实施例中，所述方法可以包括确定在支持WLAN和卫星的装置的定位确定 中的期望误差，包括确定基于WLAN的定位估计和用于基于WLAN定位估计的期望误差；所 述方法可以包括确定基于卫星的定位估计和用于基于卫星的定位估计的期望误差；以及所 述方法还可以包括通过评估卫星定位系统定位估计与WLAN定位系统定位估计的一致性确 定定位确定的期望误差。在一些实施例中，具有较低期望误差的位置估计可以被选择作为支持WLAN和卫 星的装置的定位。在一些实施例中，所述方法可以包括通过将WLAN定位估计与卫星定位系统定位 估计进行比较来确定定位确定的期望误差。在一些实施例中，WLAN定位估计和卫星定位系统定位估计之间的一致性测量值可以在定位确定中产生较低期望误差。在一些实施例中，WLAN定位估计和卫星定位系统定位估计之间的不一致性测量值 可以在定位确定中产生较高期望误差。在一些实施例中，估计的一致性可以包括卫星定位系统定位估计与WLAN定位系 统定位估计之间的距离。在一些实施例中，所述方法可以包括用于基于WLAN的位置估计的内部SPS接收机 时钟，可以被用作基于WLAN的位置估计与卫星定位系统定位之间的一致性的指示。一些实施例涉及一种使用卫星定位信息提高基于WLAN的位置估计的精度的系 统。所述系统可以包括定位模块，包括=WLAN模块，用于从一个或多个WLAN接入点接收信 息以计算WLAN定位估计；卫星定位模块，用于从至少两个不同卫星获得卫星信息；以及位 于定位模块中的逻辑，用于通过评估卫星定位系统测量值与WLAN定位系统定位估计的一 致性来确定定位确定的期望误差。一些实施例涉及一种使用卫星定位信息提高基于WLAN的位置估计的精度的系 统。所述系统可以包括定位模块，包括=WLAN模块，用于从一个或多个WLAN接入点接收信 息以计算WLAN位置估计；卫星定位模块，用于从至少四个不同卫星获得卫星信息以计算卫 星位置估计；以及位于定位模块中的逻辑，用于通过评估卫星定位系统定位估计与WLAN定 位系统定位估计的一致性来确定定位确定的期望误差。在一些实施例中，通过测量接收的卫星信号的多普勒频率来确定支持卫星的装置 是否固定不动的方法可以包括获得来自从至少两个卫星的卫星测量值，其中卫星测量值 包括多普勒频率测量值；获得对支持卫星的装置的定位的粗略估计；以及计算支持卫星的 装置的内部频率偏移。在一些实施例中，所述方法可以包括调整多普勒频率测量值来考虑卫星移动和内 部频率偏移以提供装置多普勒频率。在一些实施例中，所述方法可以包括如果装置多普勒频率小则确定所述装置固定 不动。在一些实施例中，所述方法可以包括如果用于各个卫星的内部频率偏移基本上为 相同的值，则确定所述装置固定不动。在一些实施例中，小多普勒频率可以包括对应于支持卫星的装置小于每小时一英 里的移动的多普勒频率。在一些实施例中，所述方法可以包括如果确定所述装置固定不动，则将节能特征 补充到位于支持卫星的装置中的WLAN定位系统中。在一些实施例中，所述节能特征可以包括由WLAN定位系统不经常地，例如每分钟 一次地更新装置定位。一些实施例涉及一种通过测量接收的卫星信号的多普勒频率来确定支持卫星的 装置是否固定不动的系统。所述系统可以包括定位模块，包括卫星定位模块，用于从至 少两个卫星获得卫星信息，其中卫星测量值包括多普勒频率测量值；位于卫星定位模块中 的逻辑，用于调整多普勒频率测量值来考虑卫星移动和内部频率偏移以提供装置多普勒频 率以及在装置多普勒频率小时确定所述装置固定不动。一些实施例涉及一种使用装置所处的环境特征来确定支持WLAN和卫星定位系统的装置的位置的方法，所述方法可以包括检测所述装置范围内的WLAN AP ；基于所述装置 检测到的WLAN AP从基准数据库获得环境特征；以及基于环境特征确定使用WLAN或者卫星 定位系统。在一些实施例中，环境特征选自由AP附近的建筑物的密度、AP附近的建筑物的高 度以及所述AP位于城市峡谷、城市定位或乡村定位组成的组合。在一些实施例中，如果可以确定所述装置位于城市峡谷，则所述装置将单独基于 WLAN定位系统确定其位置。在一些实施例中，如果可以确定所述装置位于乡村定位，则所述装置将单独基于 卫星定位系统确定其位置。在一些实施例中，卫星定位系统可以使用环境特征选择一种方法来估计所述装置 的定位。在一些实施例中，其中WLAN定位系统使用环境特征选择一种方法来估计所述装 置的定位。一些实施例涉及一种混合定位系统，所述混合定位系统用于使用装置所处环境 的特征来确定装置的定位，所述系统包括定位模块，包括:WLAN模块，用于从一个或多个 WLAN接入点接收包括环境特征的信息；以及卫星定位模块，用于获得卫星信息；以及位于 定位模块中的逻辑，用于基于环境特征确定使用WLAN或者卫星定位系统。在一些实施例中，使用WLAN接入点(AP)来保持卫星定位系统接收机的内部时钟 的稳定性的方法可以包括使用一个或多个WLAN AP作为基准来保持卫星定位系统接收机 的内部时钟精度。在一些实施例中，保持内部时钟精度可以包括测量WLAN AP发送的和卫星定位系 统接收机接收的一个或多个信号的一个或多个时间间隔。在一些实施例中，WLAN AP通过与卫星定位系统时钟同步来保持其内部时钟精度。在一些实施例中，WLAN AP可以包括用于与卫星定位系统时钟同步的卫星定位系 统接收机。在一些实施例中，WLAN AP可以连接到用于与卫星定位系统时钟同步的中央站点。在一些实施例中，WLAN AP可以通过使用精确的内部振荡器接收机来保持其内部 时钟精度。在一些实施例中，所述方法可以包括从WLAN AP接收关于其内部振荡器的精度或 者其定时的期望误差的信息；以及从不同的WLANAP选择定时测量值从而校正和保持卫星 接收机内部时钟偏差。在一些实施例中，所述方法可以包括选择具有内部振荡器的精度高于卫星接收机 内部振荡器的精度的WLAN AP。在一些实施例中，WLAN AP可以为城域AP并且所述城域AP与卫星定位系统时钟 同步。在一些实施例中，所述卫星定位系统接收机可以包括WLAN接收机。在一些实施例中，所述卫星定位接收机使用一个或多个WLANAP作为基准来保持 其内部时钟偏差。在一些实施例中，WLAN AP可以为城域AP。


为了更全面理解本发明的各个实施例，现在结合附图参考以下描述，其中图1示出了 WLAN定位系统的高级架构；图2示出了集成WLAN-PS和SPS的传统方式的系统；图3示出了根据本公开主题的一些实施例的提供WLAN-PS和SPS集成方案的系 统；图4示出了根据本公开主题的一些实施例的使用来自两个卫星的原始SPS测量值 选择可能的WLAN-PS方案中的一种方案的示例；图5示出了根据本公开主题的一些实施例的集成WLAN-PS和SPS的系统，其中将 原始SPS测量值提供给WLAN-PS来选择最佳方案；图6示出了根据本公开主题的一些实施例的基于SPS可能方案选择可能的 WLAN-PS方案中的一种方案的示例；图7示出了根据本公开主题的一些实施例的基于原始SPS测量值选择最佳一组 WLAN AP的示例；图8示出了根据本公开主题的一些实施例的集成WLAN-PS和SPS并且使用来自两 个或多个卫星的原始SPS测量值在WLAN-PS中选择一组WLAN AP的系统；图9示出了根据本公开主题的一些实施例的针对SPS检查WLAN-PS提供的定位估 计和不确定性从而求出移动装置的定位的最佳估计的系统；图10示出了根据本公开主题的一些实施例的针对SPS检查WLAN-PS提供的定位 估计和不确定性从而使用网格方法求得移动装置的定位的最佳估计的系统；图11示出了根据本公开主题的一些实施例的集成WLAN-PS和SPS的系统，其中使 用原始SPS测量值来精炼WLAN-PS定位估计；图12示出了根据本公开主题的一些实施例的集成WLAN-PS和SPS的系统，其中 WLAN-PS定位估计被提供作为初始定位估计；图13示出了根据本公开主题的一些实施例的使用SPS和WLAN-PS信息提高期望 误差的估计精度的示例；图14示出了根据本公开主题的一些实施例的使用SPS和WLAN-PS信息提高期望 误差的估计精度的系统；图15示出了根据本公开主题的一些实施例的基于两个或多个卫星的用于固定不 动的用户检测的系统。
具体实施例方式本公开主题的实施例提供了一种集成基于WLAN的定位系统(WLAN-PS)和基于卫 星的定位系统(SPS)创建混合定位系统的方法。集成或混合系统指的是这样的系统，将来 自一个或多个系统的测量值组合以提高定位、速度和方位估计的精度以及期望误差估计的 精度，并且相比较每个独立工作的系统来说降低消耗的功率。集成WLAN-PS和SPS创建混 合定位系统的方法可以把作为WLAN-PS的另一输入的原始SPS测量值和作为SPS另一输入 的WLAN-PS最终估计相加。来自两个或多个卫星的原始SPS测量值可以帮助WLAN-PS提高 位置估计、HPE和固定用户检测的精度。WLAN-PS初始位置估计和其他估计也可以帮助SPS减小首次定位时间(TTFF)和功耗。与WLAN-PS和SPS单独工作相比，通过在增加精度或其 它估计方面WLAN-PS或SPS不再添加值时停用WLAN-PS或SPS，混合定位系统还可以减小功耗。图3示出了 WLAN-PS 301和SPS 306的混合系统的框图。SPS 306是现货供应的传统卫星定位装置，包括与图2中的SPS206相同的装置，以 及来自WLAN-PS的输出311和输入312 (这里更详细地讨论)。卫星接收机和测量装置207 是每个传统SPS接收机306的一部分，原始SPS测量值是SPS测量值的主要部分。然而，这 里在SPS 306外部使用原始SPS测量值，如输出311所示。并非所有的商用SPS接收机都 将原始SPS测量值透露给SPS 306外部的装置。例如，SiRF Technology公司(San Jose, CA)制造的Mar III GPS提供原始SPS测量值作为其标准接口的一部分。然而，存在没有 提供这种测量值的其他一些GPS接收机。对于没有透露原始SPS测量值作为其标准接口的 SPS接收机来说，修改SPS接收机306以允许访问原始SPS测量值。WLAN-PS 301起的作用与图2所示的WLAN-PS 201类似，除了被配置成接收原始 SPS测量值311之外。原始SPS测量值与WLAN-PS 301的集成改变了 WLAN AP选择装置 303、三边测量装置304和HPE估计装置305的设计。WLAN-PS 301可以在需要至少两个卫 星时，甚至在没有来自SPS 306的任何方位或方案的情况下利用原始SPS测量值的优点。本文更详细地讨论在接收原始SPS测量值之后WLAN-PS 301的这种设计变化。根据一个实施例，所披露的方法将基于WLAN的定位系统(WLAN-PS)和基于卫星的 定位系统(SPQ集成在一起，其中WLAN-PS提供了移动装置的一组可能定位，在可能的定位 中，与SPS测量值最匹配的一个定位被选择作为最终位置估计。该实施例还可以提供一种集成基于WLAN的定位系统(WLAN-PS)和基于卫星的定 位系统(SPQ的方法，其中WLAN-PS为移动装置提供一组可能的定位，并且根据它们与多个 可能的SPS装置定位方案的距离对可能的定位进行加权。换言之，根据它们与卫星测量值 相对应的程度为WLAN-PS可能方案分配权重。在为每个可能的定位分配权重之后，可以使 用各种算法来组合或选择WLAN-PS可能的定位。例如，最终报告的定位可以被所有可能的 定位的平均加权，可以从加权平均中去除低权重定位，或者可以仅报告最高权重的定位。选 择可以是一种特殊情况的加权，其中对应的权重为0和1。例如，因为某些区域中WLAN AP的高密度，所以WLAN-PS可以检测给定定位上的几 十个WLAN-PS。所检测的WLAN-PS可以构成多于一个集群。集群被定义为彼此的覆盖区域 中的一组AP。如果WLAN AP的覆盖范围未知，则可以考虑标称覆盖范围。WLAN AP的标称 覆盖范围或典型覆盖范围通过测量几千个WLAN AP的覆盖范围统计地求得，在本文问世时 报告了 IOOm到250m之间的数值。例如，如果移动装置检测到十五个WLAN AP，其中十个位 于高层建筑物，而另外五个位于远离高层建筑物的办公楼(例如，远离高层建筑物500米)， 则所检测的WLAN AP可以被看成大小分别为十和五的两个集群。传统定位算法可以选择较 高数量的AP的集群十个AP的集群。根据传统方法，定位可能位于高层建筑物的某处。然 而，如果来自两个或多个卫星的原始SPS测量值被看成集群信息，即使没有来自SPS的定位 估计，则也可以使用原始SPS测量值从多个集群选择WLAN AP的适当集群。在此示例中，五 个WLAN AP的集群可以被选择作为最接近移动装置的定位的集群，这是因为其满足SPS公 式。还可以使用SPS测量值根据它们与可能的SPS方案的估计距离向五个和十个AP的集群分配权重。在为集群分配权重之后，可以使用逻辑来把集群的估计结果组合在一起并且 仅报告一个定位。例如，集群估计结果的加权平均、具有最大权重的集群估计或者具有较高 权重的集群估计的平均可以被报告作为最终估计结果。第一步是检测WLAN接入点，该接入点将被用作定位用户装置的基准点。WLAN接入 点随机分布并且还可以随时间移动。因此，WLAN定位系统应用聚类算法来区分终端用户检 测的WLAN接入点的所有集群。WLAN接入点的集群是位于彼此覆盖区域中的一组WLAN接入点。比距集群的接入 点的标称覆盖范围远的WLAN接入点被看成新集群。例如，用户检测四个接入点，三个位于Boston，另一个位于kattle。因此，它们形 成两个集群，一个位于Boston具有三个WLAN接入点，一个位于Seattle具有一个WLAN接 入点。WLAN接入点的每个集群都可以求得WLAN定位系统中的独立定位。如果移动装置还 获得来自两个或多个卫星的信号，则可以使用卫星测量值来选择WLAN接入点的集群或者 放弃WLAN接入点的集群。两个或多个卫星测量值以区域(体积、表面或曲面)形式提供一 组方案。可能的WPS方案与SPS可能方案的接近程度可以作为加权、选择或放弃WPS方案 的标准。换言之，WLAN-PS与SPS方案越接近，则WLAN-PS方案的质量越高。例如，图4示出了 WLAN-PS 401，包括五个WLAN接入点404。WLAN接入点在该示例 中形成两个集群，第一集群402和第二集群403。可以使用每个集群来估计用户装置的定 位。如果用户装置获得来自至少两个卫星405的信号，则可以使用两个或多个卫星的可能 方案406来选择或排除一些集群。在该示例中，两个或多个卫星的可能方案被示为带406。 集群402比集群403更靠近可能的卫星方案带406。因此，可以选择集群402并且可以放弃 集群403。图5示出了 SPS和WLAN-PS的集成方案的框图。SPS 506可以是标准的现货供应 的装置，但是必须能够提供图3所述的原始SPS测量值。原始SPS测量值311被导向WLAN AP 503和三边测量装置504。WLAN AP选择装置503接收来自作为输入的WLAN扫描仪202的数据。WLAN AP选 择装置503根据接入点之间的距离对WLAN AP分组。WLAN AP选择装置503不但识别集群， 而且还为每个集群选择不同的一组WLAN AP。每个不同的集群可以产生不同的定位估计。 可以在三边测量装置504中使用所有不同组的集群，并且可以产生不同的定位估计。基于 集群的定位估计可以根据与SPS可能方案的集群距离被加权或者可以根据它们与SPS可能 方案的集群距离加以选择。如果被看成靠近(小距离处)卫星距离方案，则集群可以被分 配高权重。例如，如果集群位于卫星距离方案以外10米的量级。如果被看成远离(大距离 处)卫星距离方案，例如，如果位于卫星距离方案以外100或1000米的量级，则集群可以被 分配低权重。SPS方案可以如下求得。在每个卫星测量中，一般存在移动装置的定位(X，y，ζ) 和SPS接收机的内部时钟偏差的四个未知坐标。可以使用来自两个或多个卫星的原始SPS 测量值从公式中消除SPS接收机的内部时钟偏差。在此情况下，结果将会成为用户装置的 定位坐标(X，y, ζ)的函数，可以写成如下一般形式F (x, y, ζ) = 0该函数可以表示基于卫星数量的区域、表面或曲面。因此，来自两个或多个卫星的原始SPS测量值可以产生一组可能的方案，甚至是在没有最终定位估计的情况下。WLAN-PS的不同方案与SPS的可能方案之间的距离可以用作加权每个WLAN-PS方 案的标准。在为每个WLAN-PS可能的方案分配权重之后，可以使用逻辑来组合方案或者从 可能方案中选择方案。另外，SPS测量值与WLAN-PS提供的定位之间的一致性可以用作对WLAN-PS提供 的定位与移动装置的定位之间的距离的指示。通过(1)使用可能的WLAN-PS定位作为用户 装置的定位的粗略估计(即，使用每个可能的WLAN-PS定位作为X，y, ζ)并且(2)针对使 用来自每个卫星的测量值的每个WLAN-PS定位估计，计算最终未知的内部卫星接收机时钟 偏差，可以计算用户装置的定位。针对每个WLAN定位估计的计算的内部卫星接收机时钟 偏差(针对每个观测中的卫星计算的)之间的一致性可以用作WLAN-PS定位估计与移动装 置实际定位之间的距离的指示。良好的WLAN-PS估计将具有一致的接收机时钟偏差估计， 即在使用WLAN-PS估计的定位作为每个卫星的χ、y、ζ定位时，接收机时钟偏差将基本上相 同，例如，在彼此大约10%内。然而，如果WLAN-PS定位是用户装置定位的拙劣的估计，则 WLAN-PS定位将产生用于每个卫星的变化的卫星接收机时钟偏差估计，例如，接收机时钟偏 差将以大于10%变化。如果针对每个卫星测量值求得的时钟偏差表示为Ci，则Ci的一致性可以用作给 定位置(在此情况下，WLAN-PS确定的定位)和满足卫星公式的定位之间的距离的度量。Ci 的一致性可以利用不同的数学方法测量，像如下的Ci的标准偏差，或者Ci估计的均方误 差
N
YCc_tr ‘
_ N
N一
「01521Σ^ "C)
_」 MSE =旦-MSE的值可以作为Ci样本一致性的指示。因此，WLAN-PS的所有可能定位可以用 SPS原始测量值来检查，Ci的一致性可以用作对方案与真实移动装置定位的距离的指示。 该距离可以与其他WLANAP参数一起使用来在计算移动装置定位的过程中加权或选择或者 取消选择(去除)AP。图6示出了区域606和WLAN定位系统601的形式的SPS方案，其中WLAN接入点 604形成第一集群602和第二集群603。两个或多个卫星605的移动装置采集也可以产生 一组可能的卫星装置方案606。SPS方案606与WLAN-PS方案602之间的一致性用来选择 最佳方案，在该示例中是WLAN-PS方案602。SPS与WLAN-PS之间的一致性表示它们两者都 报告相同的定位作为它们方案的一部分或者最终估计位置作为两个系统的方案中的一个。 另外，可以根据它们与SPS的可能方案的距离对AP的集群进行加权。所披露的主题的另一实施例提供了一种使用原始SPS测量值加权WLAN接入点的 方法。使用原始SPS测量值选择最佳一组WLAN接入点来估计终端用户的定位可以是给WLAN AP分配权重的一个特定情况。除了用来加权或选择最佳一组WLAN接入点来估计移动装置 定位的其他标准之外，原始SPS测量值可以被用于其他标准或者与其他标准相结合。其他 标准和权重是基于接收信号强度的权重或者基于接收信号的往返时间的权重。WLAN-PS使用WLAN AP及其特征值来估计移动装置的定位。WLAN AP的特征值可以包括但不限于接收信号强度(RSS)、定位或定位的估计、信 噪比和到达时间(TOA)。来自两个或多个卫星的原始SPS测量值用来计算WLAN AP的定位 (或估计定位)与移动装置的实际定位之间的距离指示。该距离指示可以用来选择最佳一 组WLAN AP来估计移动装置的定位，或者可以使用距离指示根据它们与装置定位的距离来 加权WLAN AP。在该过程中可以将来自至少两个卫星的原始SPS测量值与或者不与来自SPS 的定位估计一起使用。如果距离大于比WLAN AP的覆盖区域大的幅度量级，该距离被认为 远。如果该距离处于WLAN AP的覆盖区域的幅度量级以内，则该距离被认为靠近或者不远。 被认为远的WLAN AP可以从定位计算中消除。图7示出了 WLAN-PS和SPS的集成方案的示例，其中移动装置检测五个WLAN接入 点702并且从两个卫星704获得信号和原始测量值。在该示例中，WLAN接入点随机分布在 移动装置周围，WLAN接入点702与两个卫星的可能方案703之间的距离可以被用作对WLAN 接入点与移动装置的真实定位之间的距离指示。使用来自两个卫星的测量值计算可能SPS 方案703的区域。WLAN接入点702与SPS可能方案703之间的距离被用作WLAN接入点与 移动装置的真实定位之间的距离指示。在该示例中，所有的WLAN接入点702-1都非常接近 SPS可能方案703，但是一个WLAN接入点702-2不接近SPS可能方案703。因此，与其他检 测的WLAN接入点702-1相比，WLAN接入点702-2与可能的SPS方案703之间的较长距离 作为WLAN接入点702-2与移动装置的定位之间的较长距离指示。因此，WLAN接入点702-2 可以根据其与SPS可能方案的距离进行加权，或者可以从该组AP中去除从而计算移动装置 定位。图8示出了 WLAN-PS 801和SPS 806集成方案，其中所有模块与图2中的模块相 同，除了选择WLAN AP 803之外。选择WLAN AP803也接收原始SPS测量值311作为输入。 这些原始测量值被用来估计WLAN AP的定位(或估计定位)与移动装置的定位之间的距离。如在前一实施例中所述，在本实施例中，需要使用来自两个或多个卫星的SPS测 量值来计算WLAN AP定位(或估计定位)与移动装置的真实定位之间的距离指示。原始SPS 测量值与WLAN AP之间的一致性可以用作对WLAN AP的定位与移动装置的定位之间的距离 指示。可以通过⑴使用WLAN AP定位作为对移动装置的定位的估计并且⑵基于来自每 个卫星的测量值为每个WLAN AP定位计算接收机时钟偏差来计算一致性。计算的接收机时 钟偏差之间的一致性可以用作对WLAN AP定位与移动装置的真实定位之间的距离指示。换言之，在使用伪距测量值的SPS公式中应用WLAN AP的定位作为初始定位之后， 唯一剩余未知的是接收机时钟偏差，对于所有SPS原始测量值来说是相同的。如果对于每 个卫星测量值求得的时钟偏差表示为Ci，则Ci的一致性被用作给定位置(在此情况下， WLANAP的定位)与满足卫星公式的定位之间的距离的度量。Ci的一致性可以利用不同的 数学方法测量得到，像如下Ci的标准偏差，或者Ci的均方误差
权利要求
1.一种使用卫星定位信息来提高基于WLAN的位置估计精度的方法，所述方法包括 基于一个或多个WLAN接入点确定用于支持WLAN和卫星的装置的一组可能的WLAN定位方案；从至少两个不同卫星获得用于支持WLAN和卫星的装置的卫星信息；以及 使用来自至少两个不同卫星的卫星信息根据所述一组可能的WLAN定位方案确定最佳 WLAN定位方案。
2.如权利要求1所述的方法，其中使用来自至少两个不同卫星的卫星信息根据所述一 组可能的WLAN定位方案确定最佳WLAN定位方案包括针对卫星信息检查各个可能的WLAN定位方案；以及 基于满足卫星信息的可能的WLAN定位方案选择定位。
3.如权利要求1所述的方法，其中使用来自至少两个不同卫星的卫星位置信息根据所 述一组可能的WLAN定位方案确定最佳WLAN定位方案的步骤包括排除与卫星信息不一致的可能的WLAN定位方案。
4.如权利要求3所述的方法，其中通过向卫星测量值应用各个可能的基于WLAN的位置 估计以及计算用于各个可能的基于WLAN的位置估计的内部SPS接收机时钟偏差来测量与 卫星信息一致的WLAN定位方案。
5.如权利要求4所述的方法，其中用于各个可能的基于WLAN位置估计的内部SPS接收 机时钟的一致性被用作对基于WLAN的位置估计与卫星定位系统的可能方案之间的距离的 指示。
6.如权利要求4所述的方法，其中用于各个可能的基于WLAN位置估计的内部SPS接收 机时钟的一致性被用作对基于WLAN的位置估计与卫星测量值之间的一致性的指示。
7.如权利要求4所述的方法，其中在获得的用于给定基于WLAN的位置估计的卫星上基 本上相同的内部SPS接收机时钟偏差指示良好的定位估计。
8.如权利要求4所述的方法，其中在获得的用于给定基于WLAN的位置估计的卫星上的 内部SPS接收机时钟偏差的不一致的值指示拙劣的定位估计。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述一组可能的WLAN定位方案包括集群。
10.如权利要求1所述的方法，其中卫星信息以区域、表面或曲线形式提供卫星定位方案。
11.如权利要求10所述的方法，包括根据每个WLAN定位方案与卫星定位方案的距离对 WLAN定位方案加权。
12.如权利要求11所述的方法，包括选择距卫星定位方案小距离的WLAN定位方案。
13.如权利要求12所述的方法，其中小距离是十米的量级。
14.如权利要求13所述的方法，包括排除距卫星定位方案大距离的WLAN定位方案。
15.如权利要求14所述的方法，其中大距离是千米的量级。
16.如权利要求1所述的方法，其中卫星信息包括卫星位置数据、卫星速度数据、伪距 测量、多普勒频率测量和信号传输时间。
17.一种使用卫星定位信息来提高基于WLAN的位置估计的精度的系统，所述系统包括定位模块，包括WLAN模块，用于从一个或多个WLAN接入点接收信息；卫星定位模块，用于从至少两个不同卫星获得卫星信息；位于WLAN模块中的逻辑，用于基于一个或多个WLAN接入点确定一组可能的WLAN定位 方案；以及位于定位模块中的逻辑，用于使用来自至少两个不同卫星的卫星信息根据所述一组可 能的WLAN定位方案确定最佳WLAN定位方案。
18.如权利要求17所述的系统，其中位于定位模块中的逻辑使用来自至少两个不同卫 星的卫星信息根据所述一组可能的WLAN定位方案确定最佳WLAN定位方案进一步包括针 对卫星信息检查各个可能的WLAN定位方案以及基于满足卫星信息的可能的WLAN定位方案 选择定位的逻辑。
19.如权利要求18所述的系统，其中通过向卫星测量值应用各个可能的基于WLAN的位 置估计以及计算用于各个可能的基于WLAN的位置估计的内部SPS接收机时钟偏差来测量 与卫星信息一致的WLAN定位方案。
20.如权利要求19所述的系统，其中用于各个可能的基于WLAN位置估计的内部SPS接 收机时钟的一致性被用作对基于WLAN的位置估计与卫星定位系统的可能方案之间的距离 的指示。
21.如权利要求19所述的系统，其中用于各个可能的基于WLAN的位置估计的内部SPS 接收机时钟的一致性被用作对基于WLAN的位置估计与卫星测量值之间一致性的指示。
22.如权利要求19所述的系统，其中在获得的用于给定基于WLAN的位置估计的卫星上 基本上相同的内部SPS接收机时钟偏差指示良好的定位估计。
23.如权利要求19所述的系统，其中在获得的用于给定基于WLAN的位置估计的卫星上 的内部SPS接收机时钟偏差的不一致的值指示拙劣的定位估计。
24.如权利要求17所述的系统，其中卫星信息包括卫星位置数据、卫星速度数据、伪距 测量、多普勒频率测量和信号传输时间。
25.如权利要求17所述的系统，其中所述一组可能的WLAN定位方案包括集群。
26.如权利要求17所述的方法，其中卫星信息以区域、表面或曲线形式提供卫星定位 方案。
27.如权利要求沈所述的方法，还包括根据每个WLAN定位方案与卫星定位方案的距离 对WLAN定位方案加权。
28.如权利要求27所述的方法，还包括选择距卫星定位方案小距离的WLAN定位方案。
29.如权利要求观所述的方法，其中小距离是十米的量级。
30.如权利要求27所述的方法，包括排除距卫星定位方案大距离的WLAN定位方案。
31.如权利要求30所述的方法，其中大距离是千米的量级。
32.—种具有混合定位系统的移动装置，该混合定位系统用于使用卫星定位信息来提 高基于WLAN的位置估计的精度，所述移动装置包括混合定位模块，包括WLAN模块，用于从一个或多个WLAN接入点接收信息；卫星定位模块，用于从至少两个不同卫星获得卫星信息；位于WLAN模块中的逻辑，用于基于一个或多个WLAN接入点确定一组可能的WLAN定位方案；以及位于定位模块中的逻辑，用于使用来自至少两个不同卫星的卫星信息根据所述一组可 能的WLAN定位方案确定最佳WLAN定位方案。
33.一种通过使用卫星测量值对WLAN接入点(AP)加权来确定支持WLAN和卫星的装置 的定位的方法，所述方法包括检测在支持WLAN和卫星的装置范围内的WLAN AP ；从至少两个卫星获得卫星测量值以提供对所述装置多个可能的卫星定位；以及基于WLAN AP与对所述装置的可能的卫星定位的距离为每个AP提供权重。
34.如权利要求33所述的方法，包括使用定位算法中每个AP的权重确定对所述装置的 定位。
35.如权利要求33所述的方法，其中对所述装置的可能的卫星定位包括用于所述装置 的可能的定位方案的区域。
36.如权利要求33所述的方法，其中高权重对应于接近对所述装置的可能的卫星定位 的AP。
37.如权利要求36所述的方法，其中接近对所述装置的定位的卫星估计包括AP的覆盖 区域的幅度量级内的距离。
38.如权利要求33所述的方法，其中低权重对应于远离对所述装置的定位的卫星估计 的AP。
39.如权利要求38所述的方法，其中如果AP位于超过AP覆盖区域的幅度量级的距离， 则WLAN AP远离所述装置的定位。
40.如权利要求38所述的方法，其中如果确定所述WLANAP远离所述装置的可能的卫 星定位，则无需来自远处的WLAN AP的数据来计算支持WLAN和卫星的装置的位置。
41.如权利要求33所述的方法，其中权重基于WLANAP的定位与所述装置的可能的卫 星定位之间的一致性。
42.如权利要求33所述的方法，包括排除与所述装置的可能的卫星定位不一致的WLAN AP。
43.如权利要求42所述的方法，其中通过向卫星测量值应用各个WLANAP定位以及计 算用于各个WLAN AP定位的内部SPS接收机时钟偏差来测量与卫星信息一致的WLAN AP定 位。
44.如权利要求42所述的方法，包括通过考虑作为初始位置的各个WLANAP的定位以 及来自每个卫星的测量值来计算内部SPS接收机时钟偏差。
45.如权利要求42所述的方法，其中用于各个WLANAP定位的内部SPS接收机时钟偏 差的一致性被用作对WLAN AP定位与可能的卫星装置定位之间的距离的指示。
46.如权利要求42所述的方法，其中计算用于各个WLANAP定位的内部SPS接收机时 钟偏差的一致性包括计算内部SPS接收机时钟偏差的标准偏差或均方误差。
47.一种通过使用卫星测量值对WLAN接入点(AP)加权来确定支持WLAN和卫星的装置 的定位的系统，所述系统包括混合定位模块，包括WLAN模块，用于从一个或多个WLAN接入点接收信息；卫星定位模块，用于基于来自至少两个不同卫星的卫星信息提供多个对装置的可能的装置定位；以及包含在定位模块中的逻辑，用于基于从WLAN AP到对装置的可能的卫星装置定位的距 离为每个AP提供权重。
48.如权利要求47所述的系统，其中高权重对应于接近对所述装置可能的卫星定位的AP。
49.如权利要求48所述的系统，其中接近对所述装置的定位的卫星估计包括AP的覆盖 区域的幅度量级内的距离。
50.如权利要求47所述的系统，其中低权重对应于远离对所述装置的定位的卫星估计 的AP。
51.如权利要求50所述的系统，其中如果AP位于超过AP覆盖区域的幅度量级的距离， 则WLAN AP远离所述装置的定位。
52.如权利要求51所述的系统，其中如果确定所述WLANAP远离所述装置的可能的卫 星定位，则无需来自远处的WLAN AP的数据来计算支持WLAN和卫星的装置的位置。
53.如权利要求47所述的系统，其中权重基于WLANAP的定位与所述装置的可能的卫 星定位之间的一致性。
54.如权利要求51所述的系统，排除与所述装置的可能的卫星定位不一致的WLANAP0
55.如权利要求53所述的系统，其中通过向卫星测量值应用各个WLANAP定位以及计 算用于各个WLAN AP定位的内部SPS接收机时钟偏差来测量与卫星信息一致的WLAN AP定 位。
56.如权利要求53所述的系统，包括通过考虑作为初始位置的各个WLANAP的定位以 及来自每个卫星的测量值来计算内部SPS接收机时钟偏差。
57.如权利要求53所述的系统，其中用于各个WLANAP定位的内部SPS接收机时钟偏 差的一致性被用作对WLAN AP定位与可能的卫星装置定位之间的距离的指示。
58.如权利要求53所述的系统，其中计算用于各个WLANAP定位的内部SPS接收机时 钟偏差的一致性包括计算内部SPS接收机时钟偏差的标准偏差或均方误差。
59.一种通过使用两个或多个卫星测量值精炼初始的基于WLAN的定位确定来确定支 持WLAN和卫星的装置的定位的方法，所述方法包括使用WLAN定位系统对支持WLAN和卫星的装置的位置进行估计；从至少两个卫星收集卫星定位测量值；基于WLAN定位估计的期望误差确定WLAN定位估计周围的不确定区域，其中不确定区 域具有多个可能的定位方案；以及确定WLAN定位不确定中最满足卫星测量值的装置定位估计。
60.如权利要求59所述的方法，包括把不确定区域分成网格。
61.如权利要求60所述的方法，包括使用网格上各个点的卫星测量值对WLAN定位估计 进行评估。
62.如权利要求60所述的方法，进一步包括确定各个网格点的卫星测量值的内部SPS 接收机时钟偏差。
63.如权利要求62所述的方法，包括使用卫星测量值的内部SPS接收机时钟偏差的一致性确定所述装置的定位。
64.如权利要求63所述的方法，其中所述装置的定位是网格点，该网格点为卫星测量 值提供最一致的内部SPS接收机时钟偏差。
65.如权利要求60所述的方法，其中网格的尺寸基于针对定位确定的精度需求。
66.如权利要求65所述的方法，其中精度需求为大约10米。
67.一种使用卫星定位信息提高基于WLAN的位置估计的精度的系统，所述系统包括 混合定位模块，包括WLAN模块，用于从一个或多个WLAN接入点接收信息；以及 卫星定位模块，用于从至少两个不同卫星获得卫星信息；WLAN定位模块中的逻辑，用于基于WLAN定位估计的期望误差确定WLAN定位估计周围 的不确定区域，其中不确定区域具有多个可能的定位方案；以及混合定位模块中的逻辑，用于确定作为最满足卫星测量值的WLAN定位估计的装置定位。
68.如权利要求67所述的系统，其中不确定区域被分成网格。
69.如权利要求68所述的系统，其中WLAN定位模块中的逻辑使用网格上各个点的卫星 测量值对WLAN定位估计进行评估。
70.如权利要求69所述的系统，其中WLAN定位模块中的逻辑确定各个网格点的卫星测 量值的内部SPS接收机时钟偏差。
71.如权利要求70所述的系统，其中使用卫星测量值的内部SPS接收机时钟偏差的一 致性确定所述装置的定位。
72.如权利要求71所述的系统，其中所述装置的定位是网格点，该网格点为卫星测量 值提供最一致的内部SPS接收机时钟偏差。
73.如权利要求68所述的系统，其中网格的尺寸基于针对定位确定的精度需求。
74.如权利要求73所述的系统，其中精度需求为大约10米。
75.一种使用WLAN位置估计作为卫星定位系统的初始定位来确定支持WLAN和卫星的 装置的位置的方法，所述方法包括计算对支持WLAN和卫星的装置的WLAN位置估计；以及使用WLAN位置估计作为卫星定位系统中的初始位置确定支持WLAN和卫星的装置的定位。
76.一种使用WLAN定位系统提供的初始位置提高基于卫星的位置估计的定位时间的 系统，所述系统包括定位模块，包括WLAN模块，用于从一个或多个WLAN接入点接收信息以 及计算对支持WLAN和卫星的装置的位置估计；以及 卫星定位模块，用于从至少四个不同的卫星获得卫星信息， 其中卫星定位模块使用WLAN位置估计作为最终位置估计的初始位置。
77.一种确定在支持WLAN和卫星的装置的定位确定中的期望误差的方法，所述方法包括确定WLAN定位估计和用于WLAN定位估计的期望误差；从至少两个卫星获得测量值；以及通过评估卫星定位系统测量值与WLAN定位系统定位估计的一致性来确定定位确定的期望误差。
78.如权利要求77所述的方法，其中WLAN定位估计与卫星定位系统测量值之间的一致 性测量值在定位确定中产生较低期望误差。
79.如权利要求77所述的方法，其中WLAN定位估计与卫星定位系统测量值之间的不一 致性测量值在定位确定中产生较高期望误差。
80.如权利要求77所述的方法，其中测量值的一致性包括WLAN定位系统定位估计与卫 星定位系统测量值提供的可能的方案的区域之间的距离。
81.如权利要求77所述的方法，其中用于基于WLAN的位置估计的内部SPS接收机时钟 的一致性被用作基于WLAN的位置估计与卫星测量值之间的一致性的指示。
82.一种确定在支持WLAN和卫星的装置的定位确定中的期望误差的方法，所述方法包括确定基于WLAN的定位估计和用于基于WLAN定位估计的期望误差；确定基于卫星的定位估计和用于基于卫星的定位估计的期望误差；以及通过评估卫星定位系统定位估计与WLAN定位系统定位估计的一致性确定定位确定的期望误差。
83.如权利要求82所述的方法，其中具有较低期望误差的位置估计被选择作为支持 WLAN和卫星的装置的定位。
84.如权利要求82所述的方法，其中确定定位确定的期望误差包括将WLAN定位估计与 卫星定位系统定位估计进行比较。
85.如权利要求82所述的方法，其中WLAN定位估计和卫星定位系统定位估计之间的一 致性测量值在定位确定中产生较低期望误差。
86.如权利要求82所述的方法，其中WLAN定位估计和卫星定位系统定位估计之间的不 一致性测量值在定位确定中产生较高期望误差。
87.如权利要求82所述的方法，其中估计的一致性包括卫星定位系统定位估计与WLAN 定位系统定位估计之间的距离。
88.如权利要求82所述的方法，其中用于基于WLAN的位置估计的内部SPS接收机时钟 的一致性被用作基于WLAN的位置估计与卫星定位系统定位之间的一致性的指示。
89.一种使用卫星定位信息提高基于WLAN的位置估计的精度的系统，所述系统包括 定位模块，包括WLAN模块，用于从一个或多个WLAN接入点接收信息以 计算WLAN定位估计；卫星定位模块，用于从至少两个不同卫星获得卫星信息； 以及位于定位模块中的逻辑，用于通过评估卫星定位系统测量值与WLAN定位系统定位估 计的一致性来确定定位确定的期望误差。
90.如权利要求89所述的系统，其中WLAN定位估计和卫星定位测量值之间的一致性测 量值在定位确定中产生较低期望误差。
91.如权利要求89所述的系统，其中WLAN定位估计和卫星定位系统测量值之间的不一 致性测量值在定位确定中产生较高期望误差。
92.如权利要求89所述的系统，其中测量值的一致性包括WLAN定位系统定位估计与卫 星定位系统测量值提供的可能的方案的区域之间的距离。
93.如权利要求89所述的系统，其中用于基于WLAN的位置估计的内部SPS接收机时钟 的一致性被用作基于WLAN的位置估计与卫星测量值之间的一致性的指示。
94.一种使用卫星定位信息提高基于WLAN的位置估计的精度的系统，所述系统包括定位模块，包括WLAN模块，用于从一个或多个WLAN接入点接收信息以计算WLAN位置估计；卫星定位模块，用于从至少四个不同卫星获得卫星信息以计算卫星位置估计；以及位于定位模块中的逻辑，用于通过评估卫星定位系统定位估计与WLAN定位系统定位 估计的一致性来确定定位确定的期望误差。
95.如权利要求94所述的系统，其中用于基于WLAN的位置估计的内部SPS接收机时钟 的一致性被用作基于WLAN的位置估计与卫星位置估计之间的一致性的指示。
96.如权利要求94所述的系统，其中具有较低期望误差的位置估计被选择作为支持 WLAN和卫星的装置的定位。
97.如权利要求94所述的系统，其中确定定位确定的期望误差包括将WLAN定位估计与 卫星定位系统定位估计进行比较。
98.如权利要求94所述的系统，其中WLAN定位估计和卫星定位系统定位估计之间的一 致性测量值在定位确定中产生较低期望误差。
99.如权利要求94所述的系统，其中WLAN定位估计和卫星定位系统定位估计之间的不 一致性测量值在定位确定中产生较高期望误差。
100.—种通过测量接收的卫星信号的多普勒频率来确定支持卫星的装置是否固定不 动的方法，包括获得来自至少两个卫星的卫星测量值，其中卫星测量值包括多普勒频率测量值；获得对支持卫星的装置的定位的粗略估计；计算支持卫星的装置的内部频率偏移；调整多普勒频率测量值来考虑卫星移动和内部频率偏移以提供装置多普勒频率；以及如果装置多普勒频率小，则确定所述装置固定不动。
101.如权利要求100所述的方法，包括如果用于各个卫星的内部频率偏移基本上为相 同的值，则确定所述装置固定不动。
102.如权利要求100所述的方法，其中小多普勒频率包括对应于支持卫星的装置小于 每小时一英里的移动的多普勒频率。
103.如权利要求100所述的方法，进一步包括如果确定所述装置固定不动，则将节能 特征补充到位于支持卫星的装置中的WLAN定位系统中。
104.如权利要求103所述的方法，其中所述节能特征包括由WLAN定位系统不经常地更 新装置定位。
105.如权利要求104所述的方法，其中不经常地更新装置的定位包括WLAN定位系统每 分钟更新一次所述定位。
106.如权利要求100所述的方法，其中粗略估计包括所述装置的真实定位的大约2000 米内的定位估计。
107.如权利要求100所述的方法，其中通过WLAN定位系统或其他定位系统能提供粗略 估计。
108.—种通过测量接收的卫星信号的多普勒频率来确定支持卫星的装置是否固定不 动的系统，包括定位模块，包括卫星定位模块，用于从至少两个卫星获得卫星信息，其中卫星测量值包括多普勒频率 测量值；位于卫星定位模块中的逻辑，用于调整多普勒频率测量值来考虑卫星移动和支持卫星 的装置的频率偏移以提供装置多普勒频率以及在装置多普勒频率小时确定所述装置固定 不动。
109.如权利要求108所述的系统，其中如果用于各个卫星的内部频率偏移基本上为相 同的值，则所述装置固定不动。
110.如权利要求108所述的系统，其中小多普勒频率包括对应于支持卫星的装置小于 每小时一英里的移动的多普勒频率。
111.如权利要求108所述的系统，其中如果确定所述装置固定不动，则将节能特征补 充到位于支持卫星的装置中的WLAN定位系统中。
112.如权利要求111所述的系统，其中所述节能特征包括由WLAN定位系统不经常地更 新装置定位。
113.如权利要求112所述的系统，其中不经常地更新装置的定位包括WLAN定位系统每 分钟更新一次所述定位。
114.一种使用装置所处环境的特征来确定支持WLAN和卫星定位系统的装置的位置的 方法，所述方法包括检测所述装置范围内的WLAN AP ；基于所述装置检测到的WLAN AP从基准数据库获得环境特征；以及基于环境特征确定使用WLAN或者卫星定位系统。
115.如权利要求114所述的方法，其中环境特征选自由AP附近的建筑物的密度、AP附 近的建筑物的高度以及所述AP位于城市峡谷、城市定位或乡村定位组成的组合。
116.如权利要求115所述的方法，其中如果确定所述装置位于城市峡谷，则所述装置 将单独基于WLAN定位系统确定其位置。
117.如权利要求115所述的方法，其中如果确定所述装置位于乡村定位，则所述装置 将单独基于卫星定位系统确定其位置。
118.如权利要求114所述的方法，其中卫星定位系统使用环境特征选择一种方法来估 计所述装置的定位。
119.如权利要求114所述的方法，其中WLAN定位系统使用环境特征选择一种方法来估 计所述装置的定位。
120.一种具有混合定位系统的用户装置，所述混合定位系统用于使用装置所处环境的 特征来确定装置的定位，所述系统包括定位模块，包括WLAN模块，用于从一个或多个WLAN接入点接收包括环境特征的信息；以及卫星定位模块，用于获得卫星信息；以及位于定位模块中的逻辑，用于基于环境特征确定使用WLAN或者卫星定位系统。
121.如权利要求120所述的系统，其中环境特征选自由AP附近的建筑物的密度、AP附 近的建筑物的高度以及所述AP位于城市峡谷、城市定位或乡村定位组成的组合。
122.如权利要求121所述的系统，其中如果确定所述装置位于城市峡谷，则所述装置 将单独基于WLAN定位系统确定其位置。
123.如权利要求121所述的系统，其中如果确定所述装置位于乡村定位，则所述装置 将单独基于卫星定位系统确定其位置。
124.如权利要求120所述的系统，其中卫星定位系统使用环境特征选择一种方法来估 计所述装置的定位。
125.如权利要求120所述的系统，其中WLAN定位系统使用环境特征选择一种方法来估 计所述装置的定位。
126.—种使用WLAN接入点(AP)来保持卫星定位系统接收机的内部时钟的稳定性的方 法，所述方法包括使用一个或多个WLAN AP作为基准来保持卫星定位系统接收机的内部时钟精度。
127.如权利要求1 所述的方法，其中保持内部时钟精度包括测量WLANAP发送的和 卫星定位系统接收机接收的一个或多个信号的一个或多个时间间隔。
128.如权利要求1 所述的方法，其中WLANAP通过与卫星定位系统时钟同步来保持 其内部时钟精度。
129.如权利要求1 所述的方法，其中WLANAP包括用于与卫星定位系统时钟同步的 卫星定位系统接收机。
130.如权利要求1 所述的方法，其中WLANAP连接到用于与卫星定位系统时钟同步 的中央站点。
131.如权利要求1 所述的方法，其中WLANAP通过使用精确的内部振荡器接收机来 保持其内部时钟精度。
132.如权利要求1 所述的方法，包括从WLAN AP接收关于其内部振荡器的精度或者其定时的期望误差的信息；以及从不同的WLAN AP选择定时测量值从而校正和保持卫星接收机内部时钟偏差。
133.如权利要求1 所述的方法，包括选择具有内部振荡器的精度高于卫星接收机内 部振荡器的精度的WLAN AP。
134.如权利要求1 所述的方法，其中WLANAP为城域AP并且所述城域AP与卫星定 位系统时钟同步。
135.如权利要求1 所述的方法，其中所述卫星定位系统接收机包括WLAN接收机。
136.—种卫星定位接收机，其中所述卫星定位接收机使用一个或多个WLAN AP作为基 准来保持其内部时钟偏差。
137.如权利要求136所述的接收机，其中所述WLAN AP为城域AP。
全文摘要
所公开的主题的实施例提供了一种集成基于WLAN的定位系统(WLAN-PS)和基于卫星的定位系统(SPS)来创建混合定位系统的方法。集成或混合系统是指这样的系统，该系统将来自一个或多个系统的测量值组合来提高定位和速度以及方位估计的精度以及期望误差估计的精度，并且与独立工作的各个单独系统相比，减小了消耗功率。集成WLAN-PS和SPS以创建混合定位系统的方法可以将作为WLAN-PS的另一输入的原始SPS测量值以及作为SPS的另一输入的WLAN-PS最终估计相加。来自两个或多个卫星的原始SPS测量值可以有助于WLAN-PS提高位置估计、HPE和固定用户检测的精度。WLAN-PS初始位置估计和其他估计也可以帮助SPS减小首次定位时间和功耗。与WLAN-PS和SPS单独工作相比，通过在增加精度或其它估计方面WLAN-PS或SPS不再添加值时停用WLAN-PS或SPS，混合定位系统还可以减小功耗。
文档编号H04M11/04GK102100058SQ200980127888
公开日2011年6月15日 申请日期2009年6月5日 优先权日2008年6月6日
发明者F·阿里扎德-沙伯迪兹 申请人:探空气球无线公司