[发明专利]利用加权脊形回归定位

说明书

本发明涉及利用诸如基于卫星和/或无线网络等的测距方式，测量像无线移动设备那样的终端的位置。

诸如全球定位系统(GPS)的基于卫星的导航系统能为世界范围内的用户提供精确的位置信息。基于卫星的导航系统要求终端能检测来自至少3个卫星的信号以确定其位置。当接收到来自3个卫星的GPS信号时，就能确定该终端的“二维”位置(例如，纬度和经度)。当从4个或更多个卫星接收到GPS信号时，就能确定其“三维”位置(例如，纬度、经度和高度)。然而这些先决条件不总是能令人满意，尤其是比如因终端位于一个建筑物内而使一个或多个直射卫星信号被遮断时。

当该终端为一个无线通信网络中的一个移动设备或其它无线通信设备时，也可根据该无线网络内可用的距离测量来确定其位置，如往返时延(RTD)和导频相位偏置(PPO)。RTD为从一个蜂窝基站发送一个信号到该移动设备再返回该基站所用的时间。PPO为移动台所接收的导频信号的码相位测量。如果可得到对应于3个或更多个基站的RTD和/或PPO测量，那么该移动设备的位置就可利用基于无线网络的定位技术确定，这些技术包括常规三角测量方案，诸如到达时差或到达角。

这种基于无线网络的定位技术的一个缺陷是，定位精度典型地低于基于卫星的定位技术精度。另一个问题是，不一定总是能得到3个或更多个基于无线网络的距离测量用于位置计算。

本发明提出了一种能在一个无线通信网络中定位移动设备的技术，在该无线通信网络中，该移动设备配置一个全球定位系统(GPS)接收机或其它基于卫星的导航系统接收机。根据本发明的具体实现，可通过结合基于卫星的测量和基于无线网络的测量来确定移动设备的位置。由此，当实际得到的信号数少于常规基于卫星的定位技术所要求的最小卫星信号数时，本发明也可用于确定移动设备的位置。此外，本发明可用于提供相比常规基于无线网络的定位技术更为精确的定位。

结合基于卫星的距离测量与基于无线网络的距离测量来定位无线设备的常规方案仍无法得到所预期的结果，这是由于存在下述几个原因。其中一个问题是，来自不同测量来源的测量质量相差太大。例如，在基于无线网络的定位技术中所使用的往返时延(RTD)和/或导频相位偏置(PPO)测量误差，可能比在基于卫星的定位技术中所使用的GPS伪距误差要大10倍。GPS伪距测量误差典型地约为10-25米，而典型的RTD测量误差约为40-100米。简单地组合基于卫星的距离测量与基于无线网络的距离测量(例如，在常规的最小均方(LMS)三角测量算法中)，而不考虑相应的测量质量可能会给定位精度造成负面影响。

常规结合方案的另一问题是，没有采取措施来减小不希望出现的几何分布的影响。不希望出现的几何分布是指，相对于各种测距源(即，卫星和/或基站)，使移动设备的三维甚至二维位置难以精确确定的移动设备的一定方位。例如，当移动设备和三个或更多个不同测距源几乎都位于同一平面时，就很难得到精确的三维定位。类似地，当移动设备和两个或多个不同测距源几乎都在同一条直线上时，就很难得到精确的二维或三维定位。在这些情况下，就产生了称之为精度的几何弱化(dilution)(GDOP)的位置误差。当存在这种情况时，众所周知，该测距误差在常规LMS三角测量算法中可被极大地放大。

由于存在上述问题，简单地将常规LMS三角测量算法应用到基于卫星的距离测量和基于无线网络的距离测量组合来定位无线设备的结合方案将一般收不到满意的效果。

本发明提出了一种有效地结合基于卫星和基于无线网络的距离测量，来为一个无线通信网络中的移动设备提供精确定位的技术。本发明的实施例使用下面的一种或全部两种技术：(1)加权策略，即根据测距精度的置信度，为每个不同距离测量分配一个适当的加权(例如，为基于卫星和基于无线网络的距离测量分配不同的加权)，和(2)脊形回归策略，即减小几何弱化精度对所计算位置的均方误差的影响。本发明可用于提高移动设备的定位精度，而且不要求用来定位移动设备的所有测距都来自同一类型的测量源(例如，全为基于卫星的距离测量或全为基于无线网络的距离测量)。

在一个实施例中，本发明提出了一种用于定位一个终端的方法，该方法包括步骤：(a)为对应于相对该终端的三个或多个不同测距源的一组三个或多个距离测量中的至少一个距离测量分配一个加权值，以生成一组加权的距离测量；(b)为一个插入参数分配一个值；以及(c)根据该组加权的距离测量与插入参数执行加权脊形回归(WRR)处理，以确定一个表示终端位置的WWR估计。