[发明专利]使用本地波传播模型定位

说明书

技术领域

本发明涉及用于通过观测本地环境中可用的信号来确定（或促进确定）接收器装置的位置的方法和装置。这些信号不一定用于提供定位功能。在本领域中，这样的信号有时被称为“机会信号”（“SoOp”）。其尤其与当卫星接收较弱或不可用时辅助卫星定位接收器确定其位置相关联。

背景技术

已知SoOp用于定位的用途。然而，在现有系统中，预先精确地获知发送器的地点，或者必须如该方法的部分那样精确地估算出发送器的地点。进而接收装置的位置的估算精确度受已知的或估算的发送器地点的精确度影响。此外，在多种情况下，定位系统的有效性取决于获得（和维护）精确发送器地点的数据库。

WO2011/042726公开了一种这样的方法的示例。当移动接收器在第一已知的位置时，通过记录该已知的位置与本地时间（在该本地时间处，自位于一已知位置处的地面无线电信号发送器接收第一码字实例）来建立虚拟参考。当移动接收器在第二未知的位置时，本地时钟用来确定虚拟定位参考预测接收到第二码字实例的时间与移动接收器实际接收到该第二码字实例的时间之间的时间差。这使得接收器计算其在该未知位置时距发送器的距离。通过使用该第一已知的位置作为虚拟参考，不需要确定i）发送器与某任意的计时参考（例如，UTC）之间的偏差，或者ii）接收器与该某任意的计时参考之间的偏差。相反，发送器-接收器计时关系通过在发送器与接收器装置之间的已知距离处的参考测量而直接确定。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种通过观测发送的具有已知结构的信号来辅助计算接收器装置的位置的方法，所述方法包括：

比较所述信号的第一部分在参考位置处的到达时间与所述信号的第二部分在未知位置处的接收器的到达时间；

获得所述信号的本地波传播模型，所述模型包括所述信号在所述参考位置的附近和所述未知位置的附近中的传播方向的估值；以及

使用所述传播方向和所述比较的结果，以辅助相对于所述参考位置计算所述未知位置。

本发明人已经认识到，对发送器地点的了解的依赖是使用机会信号进行定位的重大的实际障碍。首先，其限制可用于定位的信号的数量（由于只有当信号可以被识别并且与已知的发送器地点相关联时，才可以使用所述信号）。这使得需要扩展发送器及其相应地点的数据库。甚至当信号为可识别的并且可获得明确的发送器地点时，发送器地点的任何误差将使未知位置的计算产生误差。此外，当相对于发送器的已知的实际地点计算接收器的位置时，所述信号在从发送器到接收器装置这段距离中传播时所发生的任何反射或其他的行进速度失真和行进方向失真将引起系统误差。这是因为该计算假设发送器和接收器之间为直（直线）路径并且实际行进路径由于反射而可以较长。类似地，信号的失真或减速可以不可预测地改变飞行时间。例如，根据信号行进时所经过的介质的性质，信号可以以不同的速度传播。因此，在海水中传播的速度可以与在陆地上的传播速度不同。

本发明人还认识到，对已知的发送器地点的依赖性可以通过使用波传播的本地模型而避免。该模型仅描述信号在所关注的本地附近区域中如何行进。因此，本方法允许使用SoOp而无需精确地知道或精确地估算发送器地点。在位置计算中仅需要使用本地参考位置。因此，不精确地报告的发送器地点不会导致误差。此外，在该定位方法中可以成功地使用反射信号，条件是反射信号的传播在关注的附近区域中为一致的。

发送器的位置可以是未知的。此外，优选地，在不参考发送器的位置（甚至当可明确地获得发送器的位置时）的情况下，计算所述未知位置。

应该注意，辅助相对于参考位置计算未知位置的步骤可包括计算参考位置和未知位置所处的位置的轮廓或轨迹之间的沿着波传播方向的距离。例如，如果信号被建模为平面波（由信号的传播方向表征），则辅助计算未知位置可包括计算平行于该传播方向的位移。

本地波传播模型表征信号如何在参考位置和未知位置的附近区域中传播。通常，本地传播方向（和速度）可以与或可以不与通过发送器的直视线所建模的传播方向（和速度）相同（例如，由于障碍物或介质（所述信号在该介质中行进）（例如，陆地或水）变化所导致的反射或衍射）。

可以确定传播方向而无需参考信号所起源的发送器的位置。

换句话说：波传播模型中所用的传播方向不必与自发送器开始的直线方向相同。这是因为在实际世界中，任何给定位置处的传播方向可能与发送器和该给定位置之间的直线方向不同。在实际世界中，信号并不总是从发送器沿着直视线传播。例如，传播方向可以通过由障碍物引起的衍射或反射而改变。