Способ и устройство для повышения с помощью измерений точности определения местоположения радиотехническим способом

Способ и устройство для повышения с помощью измерений точности определения местоположения радиотехническим способом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к определению местоположения. Более конкретно, настоящее изобретение относится к способу и к устройству, предназначенным для получения более точной оценки местоположения терминала путем использования набора измерений.

Уровень техники

Часто желательно, а иногда и необходимо, знать местоположение беспроводного пользователя. Например, Федеральная комиссия связи (FCC) представила уведомление и регламент улучшения беспроводной службы (услуги) 911 (Е9-1-1), в соответствии с которыми требуется, чтобы определение местоположения беспроводного терминала (например, сотового телефона, модема, компьютера с поддержкой беспроводного режима, личного электронного секретаря или любого другого такого мобильного или портативного устройства с поддержкой беспроводного режима связи) обеспечивалось в пункте, удовлетворяющем условию общественной безопасности, каждый раз при вызове с терминала номера 911. В директиве Федеральной комиссии связи изложено требование, заключающееся в том, что определение местоположения терминала в случае использования технологий переносных устройств, таких, как технология на основе глобальной системы позиционирования (A-GPS), должно осуществляться с точностью в пределах 50 м для 67% вызовов и в пределах 150 м для 95% вызовов. В дополнение к директиве Федеральной комиссии связи поставщики услуг могут использовать услуги определения местоположения (например, услуги, которые идентифицируют местоположение беспроводных терминалов) в иных областях применения, чтобы обеспечить дополнительные услуги, которые могут принести дополнительный доход.

Для определения местоположения беспроводного терминала могут быть использованы различные системы. Одной такой системой является хорошо известная глобальная система позиционирования (GPS), которая образована «созвездием» из 24 разнесенных спутников, которые запущены на орбиту вокруг земли. Каждый спутник глобальной системы позиционирования передает сигнал, кодированный информацией, которая обеспечивает возможность измерения приемниками времени поступления принимаемого сигнала относительно произвольного момента времени. Затем результат измерения этого относительного времени поступления может быть преобразован в «псевдодальность» («псевдорасстояние»), которое представляет собой сумму действительного расстояния между спутником и терминалом и всех ошибок, связанных с измерением. Трехмерное местоположение приемника глобальной системы позиционирования может быть точно оценено (в пределах от 10 до 100 м для большей части приемников глобальной системы позиционирования) по измерениям псевдорасстояний до достаточного числа спутников (обычно четырех) и по их местоположениям.

Беспроводная; система связи, такая, как система сотовой связи, также может быть использована для определения местоположения беспроводного терминала. Терминал может принимать “наземный” сигнал от наземной неподвижной базовой станции точно так же, как и сигналы глобальной системы позиционирования, и определять время поступления принимаемого сигнала. И опять, результат измерения времени поступления может быть преобразован в псевдорасстояние. После этого результаты измерений псевдорасстояний до достаточного числа базовых станций (обычно трех или более) могут быть использованы для оценки двумерного местоположения терминала.

В гибридной системе определения местоположения сигналы от трех наземных неподвижных базовых станций могут быть использованы вместо или в дополнение к сигналам со спутников глобальной системы позиционирования для определения местоположения беспроводного терминала. “Гибридный” терминал должен включать в себя приемник глобальной системы позиционирования для приема сигналов глобальной системы позиционирования со спутников и “наземный” приемник для приема наземных сигналов от базовых станций. Сигналы, принимаемые от базовых станций, могут быть использованы терминалом для синхронизации или могут быть преобразованы в псевдорасстояния. Трехмерное местоположение терминала может быть оценено на основании достаточного числа измерений для спутников и базовых станций (обычно четырех для сетей связи множественного доступа с кодовым разделением каналов(CDMA)).

Три различные системы определения местоположения, описанные выше (а именно, глобальная система позиционирования, беспроводная и гибридная) могут обеспечить оценки местоположения (или координаты) с различной степенью точности. Оценка местоположения, получаемая по сигналам от глобальной системы позиционирования, является наиболее точной. Однако сигналы глобальной системы позиционирования принимаются при очень небольших уровнях мощности вследствие больших расстояний между спутниками и приемниками. Кроме того, существуют большие трудности с приемом сигналов глобальной системы позиционирования приемниками глобальной системы позиционирования внутри зданий, под плотной растительностью, в условиях города, когда высокие здания закрывают большую часть неба, и т.д. Оценка местоположения, получаемая от гибридной системы, является менее точной, а оценка, получаемая по сигналам беспроводной системы связи, еще менее точной. Это является следствием того, что псевдорасстояниям, вычисляемым по сигналам от базовых станций, присущи большие погрешности, чем псевдорасстояниям, вычисляемым по сигналам глобальной системы позиционирования, из-за погрешностей синхронизации и аппаратных погрешностей на базовых станциях, из-за погрешностей синхронизации и аппаратных погрешностей в терминале и ошибок, обусловленных наземной трассой распространения.

Местоположение терминала может быть оценено на основании любой одной из трех систем, описанных выше. Желательно получать оценку, которая является как можно более точной. Поэтому, если доступно достаточное число сигналов глобальной системы позиционирования, необходимо получать решение на основании глобальной системы позиционирования. Если ситуация не такая, может быть получено гибридное решение при условии, что доступны один или несколько сигналов глобальной системы позиционирования плюс достаточное число наземных сигналов. А если сигналы глобальной системы позиционирования недоступны, то решение может быть получено на основе системы сотовой связи при условии, что доступно достаточное количество наземных сигналов.

Число сигналов, необходимых для получения любого одного из трех решений, описанных выше, может не быть доступно. В таких ситуациях какой-либо альтернативный способ определения местоположения может быть использован для оценки местоположения терминала. Одним таким альтернативным способом является способ идентификации соты, при котором предусматривается обозначенное место для опорной (или обслуживающей) базовой станции, с которой терминал находится на связи, в качестве оценки местоположения терминала. Это обозначенное место может быть центром зоны охвата базовой станции, местом нахождения антенны базовой станции или некоторым другим местом в пределах зоны охвата базовой станции. В решении по идентификации соты информацию об идентификации соты от базовой станции можно сочетать с информацией об идентификации соты от другой базовой станции и/или включать в нее результаты измерений двусторонней задержки (задержки на прохождение сигнала в прямом и обратном направлениях) и/или результаты измерений уровня (мощности) сигнала от по меньшей мере одной базовой станции, которая находится на связи с терминалом. Решение на основе идентификации соты или на основе усовершенствованной идентификации соты может предусматриваться как “запасное” решение более низкого уровня или “страховочное” решение, когда более точное решение не может быть получено независимо, поскольку отсутствует доступ к достаточному числу сигналов. К сожалению, поскольку качество оценки местоположения, обеспечиваемой упомянутым выше альтернативным способом, зависит от размера зоны охвата базовой станции, оно может быть очень плохим.

Поэтому в области техники, к которой относится изобретение, существует необходимость в способе и устройстве для получения более точной оценки местоположения для терминала путем использования результатов измерений, которые являются доступными.

Сущность изобретения

В описанных в настоящей заявке способе и устройстве для повышения точности первоначальной оценки местоположения для беспроводного терминала использованы измерения местоположения. Эти измерения могут быть либо частичным набором измерений, либо “полным” набором измерений. Частичный набор измерений включает в себя измерения, которые являются доступными, но не в достаточном количестве для независимого определения местоположения терминала с заданным качеством услуг (то есть с заданной точностью). Однако вместо отбрасывания этих измерений, что обычно делается, их используют для получения исправленной оценки местоположения терминала, имеющей более высокую точность по сравнению с первоначальной оценкой местоположения. В других способе и устройстве первоначальную оценку местоположения улучшают, используя полный набор измерений. Полный набор измерений представляет собой набор измерений, на основании которых можно получать решение по определению местоположения с достаточно высоким качеством услуг, но которое тем не менее может быть улучшено посредством способа и устройства. Эти способ и устройство являются по существу одинаковыми при использовании как полного набора, так и частичного набора измерений. Поэтому для упрощения рассмотрения раскрытые способ и устройство описаны только применительно к частичному набору измерений.

В одном способе для определения оценки местоположения беспроводного терминала первоначальную оценку местоположения для терминала сначала получают на основании решения по идентификации соты или решения по усовершенствованной идентификации соты или по другим схемам оценки местоположения. Кроме того, на основании одной или нескольких систем определения местоположения для терминала получают частичный набор измерений. Частичный набор измерений может включать в себя результаты измерений на базе спутников, беспроводных базовых станций и/или точек доступа или может быть сочетанием спутниковых и наземных измерений. Затем первоначальную оценку местоположения корректируют с помощью частичного набора измерений для получения исправленной оценки местоположения для терминала.

Корректировка может быть выполнена путем получения сначала вектора измерений на основании первоначальной оценки местоположения и частичного набора измерений. Вектор измерений обычно включает в себя вычеты (разности) псевдорасстояний для передатчиков, измерения по которым имеются в частичном наборе. Каждый вычет (разность) псевдорасстояний представляет собой разность между (1) “измеренным” псевдорасстоянием от места нахождения терминала до передатчика (получаемого измерением) и (2) “вычисленным” псевдорасстоянием от места согласно первоначальной оценке местоположения до передатчика. Кроме того, для частичного набора измерений формируют матрицу наблюдений. Также может быть определена матрица весовых коэффициентов, предназначенная для использования в сочетании с первоначальной оценкой местоположения и частичным набором измерений. Затем получают вектор поправки на основании вектора измерений, матрицы наблюдений и матрицы весовых коэффициентов. После этого первоначальную оценку местоположения корректируют с помощью вектора поправки, который включает в себя изменения к первоначальной оценке местоположения.

Различные аспекты и варианты осуществления способа и устройства описаны более подробно ниже.

Краткое описание чертежей

Признаки, сущность и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из подробного описания, изложенного ниже в сочетании с чертежами, на которых одинаковые позиции служат для обозначения одинаковых элементов на всех чертежах и на которых:

фиг. 1 - система, состоящая из нескольких систем определения местоположения;

фиг. 2 - иллюстрация способа получения более точной оценки местоположения для беспроводного терминала путем использования частичного набора измерений;

фиг. 3А-3С - иллюстрации трех примеров рабочих ситуаций, в которых раскрытые способ и устройство могут обеспечить более точную оценку местоположения;

фиг. 4А-4Е - графические иллюстрации способа сочетания первоначальной оценки местоположения со спутниковыми измерениями или измерениями в сети сотовой связи;

фиг. 5 - конкретный вариант осуществления способа, показанного на фиг. 2;

фиг. 6 - иллюстрация способа объединения информации об области состояний с информацией об области измерений для получения более точной оценки местоположения;

фиг. 7 - структурная схема варианта осуществления приемного устройства, которое может быть компонентом беспроводного терминала.

Подробное описание

На фиг. 1 показана система 100, состоящая из нескольких систем определения местоположения. Одна такая система определения местоположения представляет собой спутниковую систему позиционирования, которая может быть хорошо известной глобальной системой позиционирования (GPS). Другая такая система определения местоположения представляет собой систему сотовой связи, которая может быть системой связи множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA), глобальной системой подвижной связи (GSM) или некоторой другой беспроводной системой. В общем случае система 100 может включать в себя любое число систем определения местоположения любого типа (например, систему по технологии “Голубой Зуб” (Bluetooth), широкополосную систему “Высокая верность” (Wi-Fi), сверхширокополосную систему (UWB) или любую другую систему, посредством которой можно получать информацию, относящуюся к местоположению). Если система рассчитана на локальный охват сигналом, то такая система может быть названа локальной системой позиционирования (ЛСП, LAPS).

Как показано на фиг. 1, терминал 110 может принимать сигналы, передаваемые от нескольких передатчиков (или трансиверов), каждый из которых может быть базовой станцией 120 системы сотовой связи или спутником 130 спутниковой системы позиционирования. Терминал 110 может быть сотовым телефоном, модемом, компьютером с поддержкой беспроводного режима, личным электронным секретарем или любым другим таким мобильным или портативным устройством, которое поддерживает режим беспроводной связи. В общем случае передатчики любого типа, размещенные на местах, которые известны или могут быть установлены, можно использовать для определения местоположения терминала. Например, терминал 110 может принимать сигнал из точки доступа в системе Bluetooth. Используемая в изобретении базовая станция может быть любым наземным передатчиком или трансивером, который передает и/или принимает сигнал, который может быть использован для определения местоположения.

Терминал 110 может быть любым устройством, способным принимать и обрабатывать сигналы от систем определения местоположения для получения информации о времени, расстоянии и/или о местоположении. Следует отметить, что нет необходимости в том, чтобы информация о времени и информация о расстоянии были связаны друг с другом. Например, простой прием сигнала от системы ближней связи, такой, как система Bluetooth, может обеспечить достаточно информации для определения местоположения терминала радиотехническим способом. Терминал 110 может быть сотовым телефоном, неподвижным терминалом, электронным узлом (например, компьютерной системой, личным электронным секретарем и т.д.) с беспроводным модемом, приемным устройством, способным принимать сигналы со спутников и/или с базовых станций, и т.д. В другом примере терминал 110 может быть любым устройством, способным передавать сигналы на системы определения местоположения, чтобы эти системы определения местоположения могли получать информацию о времени, расстоянии и/или о местоположении.

Местоположение беспроводного терминала может быть определено по сигналам от одной или нескольких систем определения местоположения. Например, если система 100 включает в себя спутниковую систему позиционирования и систему сотовой связи, то местоположение терминала может быть оценено по сигналам от (1) только спутниковой системы позиционирования, (2) только от системы сотовой связи или (3) как от спутниковой системы позиционирования, так и от системы сотовой связи. Способы, предназначенные для определения местоположения терминала, основанные только на измерениях для базовых станций в системе сотовой связи, известны как усовершенствованная трилатерация с использованием прямого канала (линии связи) (УТПК, A-FLT), способ определения времени поступления сигнала в восходящей линии связи (U-TOA) или определения разности времен поступления сигнала в восходящей линии связи (U-TDOA), определения скорректированной наблюдаемой разности времен (E-OTD) и определения наблюдаемой разности времен поступления сигнала (OTDOA).

Каждая система определения местоположения может обеспечивать получение оценок местоположения (или координат местоположения) с некоторым уровнем точности и, кроме того, может быть доступна при определенных рабочих условиях. Если система 100 включает в себя спутниковую систему позиционирования (ССП, SPS) и систему сотовой связи (ССС), то точность и возможность использования этих систем может быть кратко представлены в виде, показанном в таблице (в типичном порядке ухудшения точности).

Вид измерения	Вид решения	Описание
ССП	На основе мобильной трубки	Решение основано только на ССП. Высокая точность. При определенных условиях может отсутствовать доступность (например, в глубине помещений).
ССП+УТПК	Гибридное	Решение, основанное на сочетании ССП и ССС. Промежуточная точность. Улучшенная доступность в помещении.
ЛСП	На основе беспроводной локальной сети	Решение основано только на системе локальной связи. Точность зависит от максимальной дальности действия системы. Очень хорошая доступность в помещении.
УТПК	На основе сети	Решение основано только на ССС. Пониженная точность. Обычно имеется доступность в городских районах и может быть доступность там, где недоступна глобальная система позиционирования (например, в глубине помещений).
Усовершенствованная идентификация соты	На основе соты	Решение основано только на ССС. Низкая точность. Обычно зависит только от размера сектора соты и от точности двусторонней задержки или аналогичного параметра. Могут использоваться измерения в ССС, например, наблюдение более чем одного передатчика и измерение уровня (мощности) сигнала.
Идентификация соты	На основе соты	Решение основано только на ССС. Самая низкая точность. Обеспечивает только идентификацию соты, в которой находится терминал. Поэтому точность зависит от размера соты.

В таблице решение, основанное на спутниковой системе позиционирования (ССП), имеет наивысшую точность. Однако при определенных рабочих условиях (например, в глубине помещений) может отсутствовать доступ к достаточному числу спутников (обычно к четырем) спутниковой системы позиционирования для того, чтобы выполнить вычисления согласно этому решению. “Гибридное” решение обеспечивает следующую точность после наивысшей, но необходимы сигналы от одного или нескольких спутников спутниковой системы позиционирования плюс достаточное число базовых станций. И опять, в определенных рабочих условиях может отсутствовать доступ к требуемому числу сигналов (обычно к четырем). “Основанное на сети” решение, такое, как усовершенствованная трилатерация с использованием прямого канала, может быть получено по измерениям в случае достаточного числа базовых станций (трех или более). Если необходимое число базовых станций недоступно, то “основанное на соте” решение по идентификации соты или решение по усовершенствованной идентификации соты может быть получено на основании измерения для единственной базовой станции. Эта базовая станция обычно является той, которая находится на связи с терминалом и часто называется “опорной” базовой станцией. В другом примере решение по усовершенствованной идентификации соты может включать в себя информацию от большого количества базовых станций или сот, такую, как описания области перекрытия сотами, данные наблюдений большого количества передатчиков и характеристики сигналов, например, уровень (мощность) сигналов и помехи сигналов, и т.д.

Способы, предназначенные для получения гибридного решения, подробно описаны в патенте США № 5999124 под названием “Satellite positioning system augmentation with wireless communication signals”, выданном 7 декабря 1999 г., который включен в настоящую заявку посредством ссылки.

Обычно всякий раз, когда для терминала необходимо оценить местоположение, получают одно из решений, показанных в таблице. Наиболее точное решение получают, если доступно требуемое для решения число измерений (то есть полный набор измерений). Если доступно меньшее число измерений, чем требуется, то может быть получено запасное или страховочное решение, такое, как решение по идентификации соты или решение по усовершенствованной идентификации соты.

В способе и устройстве, описываемых в настоящей заявке, для повышения точности грубой первоначальной оценки местоположения используется частичный набор измерений, полученных от одной или от нескольких систем определения местоположения. Например, первоначальная оценка местоположения может быть получена с помощью решения по идентификации соты, решения по усовершенствованной идентификации соты или решения на основании локальной системы позиционирования. Специалистам в области техники, к которой относится изобретение, должно быть понятно, что известны некоторые другие способы для определения первоначальной оценки местоположения, такие, как использование вычисления пути, непосредственная оценка входных данных пользователем и т.д.

Частичный набор данных может включать в себя измерения посредством спутниковой системы позиционирования и системы сотовой связи. Этот частичный набор характеризуется тем, что он не включает в себя достаточного числа измерений, необходимых для получения независимой оценки местоположения терминала с заранее определенным качеством услуг. Специалистам в области техники, к которой относится изобретение, должно быть понятно, что заранее определенное качество услуг необходимо устанавливать в зависимости от конкретной области применения, в которой будет использоваться определение местоположения. Например, качество услуг, необходимое для предоставления информации относительно мест, представляющих интерес (например, банковских автоматов, ресторанов, магазинов конкретного вида и т.д.), расположенных поблизости, может быть относительно низким (неточным). В противоположность этому заранее определенное качество услуг должно быть относительно высоким (точным) для таких областей применения, как навигация через лабиринт узких улиц, разнесенных на относительно небольшие расстояния. При еще более высоком качестве может потребоваться информация о конкретном магазине или о ресторане, в котором вы оказались случайно. Например, при одном применении пользователь терминала может быть заинтересован в получении меню ресторана при подходе к улице, на которой имеются несколько конкурирующих ресторанов, находящихся очень близко друг от друга (например, в соседних домах). Чтобы отличить один от другого, качество услуг должно быть относительно высоким.

Однако вместо отбрасывания результатов измерений, которые недостаточны для достижения заранее определенного качества услуг, как это обычно делают, в настоящем изобретении раскрыты способ и устройство, в которых эти результаты измерений используются для получения исправленной оценки местоположения, имеющей повышенную точность по сравнению с точностью первоначальной оценки местоположения. Одним исключением может быть решение на основе локальной системы позиционирования. Если максимальная измеренная дальность по сигналу локальной системы позиционирования или расстояние от передатчика локальной системы позиционирования меньше первоначальной оценки местоположения, то первоначальную оценку местоположения можно скорректировать (или заменить) решением на основе локальной системы позиционирования, которое можно получить по одному измерению в локальной системе позиционирования. Это измерение в локальной системе позиционирования может быть измерением расстояния, характеристикой сигнала, простым указанием на прием сигнала или оно может быть основано на описании зоны обслуживания локальной системы позиционирования.

В других способе и устройстве первоначальная оценка местоположения улучшается путем использования полного набора измерений. Полный набор измерений представляет собой набор измерений, на основании которых можно получать решение относительно местоположения с достаточного высоким качеством услуг, но которое все же может быть улучшено посредством способа и устройства. Независимо от использования полного набора или частичного набора измерений способ и устройство, которые сейчас будут раскрыты, являются одними и теми же. Поэтому для облегчения рассмотрения раскрываемые способ и устройство описываются применительно только к частичному набору измерений.

На фиг. 2 представлена схема последовательности операций способа 200, предназначенного для получения более точной оценки местоположения беспроводного терминала путем использования частичного набора измерений. Способ начинается (этап 212) с получения первоначальной оценки местоположения для терминала. Эта первоначальная оценка местоположения может быть получена на основании одной или нескольких систем определения местоположения. Кроме того, первоначальная оценка местоположения может представлять собой более точное решение по сравнению с тем, которое может быть получено при использовании любого имеющегося способа определения местоположения. Например, первоначальная оценка местоположения может быть обеспечена решением по идентификации соты, решением по усовершенствованной идентификации соты или некоторым другим решением.

Кроме того, от одной или нескольких систем определения местоположения получают (этап 214) частичный набор измерений. Этот частичный набор не должен включать в себя число измерений, достаточное для получения независимой оценки местоположения терминала с заранее определенным качеством услуг. Однако, если имеется необходимое число измерений, то для терминала может быть получена независимая оценка местоположения, и эта оценка местоположения обычно имеет более высокую точность по сравнению с первоначальной оценкой местоположения. Частичный набор может включать в себя измерения только от спутниковой системы позиционирования, измерения только от сотовой системы связи или измерения от спутниковой системы позиционирования и беспроводной системы связи, или от любого числа других систем определения местоположения.

Затем первоначальную оценку местоположения корректируют (этап 216) с помощью частичного набора измерений, чтобы получить исправленную оценку местоположения для терминала. Точность этой исправленной оценки местоположения выше, чем первоначальной оценки местоположения. Степень повышения точности зависит от различных факторов, таких, как (1) точность (или неточность) первоначальной оценки местоположения, (2) число и вид результатов измерений, имеющихся для корректировки, геометрия (то есть относительное местоположение) передатчиков, от которых принимаются сигналы, и т.п. Корректировка описана ниже.

Для более ясного описания способа и устройства сначала будет рассмотрено вычисление оценки местоположения для терминала, основанное на полном наборе измерений. В нижеследующем описании использована геодезическая система координат, и поэтому трехмерное местоположение может быть задано тремя значениями для широты (в северном направлении), долготы (в восточном направлении) и высоты (в направлении вверх).

Точное местоположение терминала, находящегося в заданной трехмерной системе координат, может быть определено на основании действительных (или “истинных”) расстояний до трех передатчиков на известных местах. Однако обычно нельзя определить истинное расстояние до каждого передатчика из-за ошибок при измерениях времени и других измерениях. Вместо этого может быть определено “псевдорасстояние”, которое включает в себя истинное расстояние плюс отклонение, обусловленное ошибками при измерениях времени и других измерениях. В таком случае требуется четвертое измерение для удаления общего отклонения из всех измерений.

Основное уравнение, связывающее местоположение терминала, местоположение i-того передатчика и псевдорасстояние PR ₁ от места расположения терминала до места размещения i-того передатчика, может быть выражено в виде:

,(1)

где Lat, Long и Alt - трехмерные пространственные плоские координаты действительного местоположения терминала;

Lat _i, Long _i и Alt _i - координаты местоположения i-того передатчика;

Т - временная координата.

Как видно из уравнения (1), можно получить систему четырех основных уравнений для четырех различных передатчиков, то есть для i={1,2,3,4}.

Основные уравнения можно линеаризировать, используя следующие инкрементальные соотношения:

Long=Long _{первонач}+Δe,

Lat=Lat _{первонач}+Δn,

Alt=Alt _{первонач}+Δu,(2)

Т=Т _{первонач}+ΔТ и

PR _i=PR _{первонач,i}+ΔPR _i для i={1,2,3,4},

где Lat _{первонач}, Long _{первонач}, Alt _{первонач} и Т _{первонач} - первоначальные значения (априорная наилучшая оценка) Lat, Long, Alt и Т, соответственно;

Δe, Δn, Δu и ΔТ - поправки к первоначальным значениям Lat _{первонач}, Long _{первонач}, Alt _{первонач} и Т _{первонач}, соответственно;

PR _{первонач,i} - величина псевдорасстояния до i-того передатчика согласно первоначальной оценке местоположения (то есть “вычисленное” псевдорасстояние);

PR _i - величина псевдорасстояния от места расположения терминала до i-того передатчика (то есть “измеренное” псевдорасстояние);

ΔPR _i - разность между вычисленным и измеренным псевдорасстояниями (которую также называют “вычетом псевдорасстояний”).

В системе (2) уравнений Lat _{первонач}, Long _{первонач} и Alt _{первонач} отражают первоначальную оценку трехмерного местоположения терминала, а Lat, Long и Alt отражают действительное трехмерное местоположение терминала (или наилучшую апостериорную оценку). Первоначальная оценка местоположения представляет собой наилучшую оценку, в настоящее время достижимую для терминала.

Параметр PR _{первонач,i} представляет собой вычисленное значение псевдорасстояния между местом расположения согласно первоначальной оценке (Lat _{первонач}, Long _{первонач} и Alt _{первонач}) и известным местом нахождения i-того передатчика (Lat _i, Long _i и Alt _i). Величина псевдорасстояния может быть выражена как:

.(3)

Величина псевдорасстояния PR _i считается “измеренным” значением, поскольку его получают по сигналу, принимаемому терминалом от i-того передатчика. В частности, если известно время передачи сигнала от i-того передатчика (например, если сигнал несет отметку времени или если информация о времени закодирована в сигнале), то время прохождения сигнала до терминала может быть определено путем измерения времени поступления сигнала на терминал (на основе внутренних часов терминала). Однако значение момента времени между передачей и приемом обычно нельзя определить точно вследствие расхождения между часами в передатчике и терминале и вследствие других ошибок при измерениях. Поэтому псевдорасстояние находят по разности между опорным моментом времени и моментом времени, в который принимают сигнал. В другом примере для получения величины псевдорасстояния можно использовать характеристику сигнала, такую, как уровень (мощность) сигнала, или сочетание характеристик сигнала. Получение псевдорасстояния по сигналу, принимаемому со спутника спутниковой системы позиционирования, известно в области техники, к которой относится изобретение, и подробно в настоящей заявке не описывается.

Вычет ΔPR _i псевдорасстояния для i-того передатчика может быть выражен следующим образом:

ΔPR _i=PR _i-PR _{первонач,i}.(4)

Подставляя инкрементальные выражения из системы (2) уравнений в основное уравнение (1) и игнорируя члены погрешности второго порядка, можно получить следующее:

, где i={1,2,3,4}.(5)

Четыре линеаризированных уравнения, представленных уравнением (5), можно более удобно выразить в матричной форме как

,(6)

где - направляющий косинус угла между псевдорасстоянием до i-того передатчика и вектором в направлении x, при этом x может быть направлением на восток, север или вверх.

Уравнение (6) может быть использовано для определения или корректировки местоположения терминала при условии, что имеется полный и независимый набор результатов измерений псевдорасстояния для четырех передатчиков.

На фиг. 3А представлена схема, иллюстрирующая пример рабочей обстановки, в которой раскрытые способ и устройство могут быть использованы для получения более точной оценки местоположения. На фиг. 3А терминал 110 принимает сигнал от базовой станции 120х и сигналы с двух спутников 130х и 130y спутниковой системы позиционирования. Этих трех сигналов может быть недостаточно для нахождения трехмерных координат местоположения. В таком случае, используя основные сведения от базовой станции 120х, которая находится на связи с терминалом 110, можно получить решение по идентификации соты. Если базовая станция 120х рассчитана на охват географического района, приближенно ограниченного окружностью 310, то местоположение терминала 110 можно оценить как место нахождения базовой станции или как другое обозначенное место в пределах зоны охвата.

Для расширения возможности системы зона охвата каждой базовой станции может быть подразделена на несколько секторов (например, на три сектора). В таком случае каждый сектор обслуживается соответствующей базовой приемопередающей подсистемой. В случае зоны охвата, которая подразделена на сектора (обычно известной в качестве соты, подразделенной на сектора), базовая станция, обслуживающая эту зону охвата, также включает в себя все базовые приемопередающие подсистемы, обслуживающие сектора зоны охвата. В таком случае решение по усовершенствованной идентификации соты может быть получено с помощью дополнительной информации, идентифицирующей конкретный сектор базовой приемопередающей подсистемы, с которым терминал находится на связи. В таком случае неопределенность местоположения терминала может быть уменьшена до зоны, имеющей форму сектора, которая на фиг. 3А обозначена как сектор А. После этого местоположение терминала может быть оценено как представляемое центром сектора, охват