專利名稱：無(wú)線定位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于定位發(fā)射機(jī)及接收機(jī)、尤其是移動(dòng)發(fā)射機(jī)或接收機(jī)的方法和設(shè)備。
參照的其它申請(qǐng)這個(gè)申請(qǐng)要求于1999年5月6日遞交的臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)枮?0/132,841的優(yōu)先權(quán)。
本發(fā)明的背景技術(shù)由于政府要求無(wú)線系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商能夠在他們的服務(wù)區(qū)域定位移動(dòng)發(fā)射機(jī)運(yùn)行，移動(dòng)發(fā)射機(jī)的定位已經(jīng)變得相當(dāng)重要。這里所述的發(fā)明是針對(duì)改進(jìn)的無(wú)線發(fā)射機(jī)的定位。
通過(guò)比較在兩個(gè)或更多的接收天線的信號(hào)強(qiáng)度，估計(jì)出無(wú)線傳輸?shù)牡竭_(dá)角(AOA)，這一原理被確定地建立。例如美國(guó)專利3,824,595描述了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)有兩個(gè)接收天線被排列在不同的角度。當(dāng)天線收到從單個(gè)信號(hào)源傳來(lái)的信號(hào)時(shí)，再應(yīng)用AOA與SDOA的關(guān)系，可以從到達(dá)的強(qiáng)度差(SDOA)估計(jì)出AOA。
在許多情況下，要充分地表述SDOA與AOA的關(guān)系是不容易且不切實(shí)際的。這種關(guān)系可能會(huì)因?yàn)樘炀€或其位置的改變、或是反射、折射、阻礙或其它方式影響從反射機(jī)到接收天線的傳輸路徑的物體的改變而發(fā)生變化。SDOA與AOA的關(guān)系也可以不是單值，相反，在SDOA與AOA之間可能存在的是一種統(tǒng)計(jì)關(guān)系。
通常，假設(shè)AOA估計(jì)的目標(biāo)是決定發(fā)射機(jī)相對(duì)接收機(jī)定位的角度，即發(fā)射角(AOT)。通常假設(shè)，在接收機(jī)上的信號(hào)到達(dá)角(AOA)與AOT是相同的，因此，已經(jīng)知道的AOA是對(duì)AOT的適當(dāng)估計(jì)。在某些情況下，這種假設(shè)并不適用。
一種困難就是蜂窩式電話發(fā)射的信號(hào)可能沿著一條徑直的路徑到達(dá)蜂窩站，還可能經(jīng)過(guò)一條或多條反射路徑到達(dá)。沿徑直路徑應(yīng)該比沿反射路徑先到達(dá)蜂窩站。
參看圖18及19，通過(guò)在接收機(jī)A和接收機(jī)G測(cè)量信號(hào)強(qiáng)度估計(jì)出AOA，接收機(jī)A和接收機(jī)G都配備有定向天線。因?yàn)樘炀€在徑直路徑方向的增益低于反射路徑方向的增益，在接收機(jī)A上測(cè)出徑直路徑的能量低于反射路徑的能量。接下來(lái)，對(duì)信號(hào)檢測(cè)的3個(gè)典型例子作了討論。這里沒(méi)有作闡述的許多可選情況是可能的，包含徑直路徑的阻礙、附加反射和未能檢測(cè)出各種信號(hào)到達(dá)。
情況一如果AOA是用直達(dá)信號(hào)估計(jì)出來(lái)的，該直達(dá)信號(hào)是最早到達(dá)接收機(jī)A和接收機(jī)G的信號(hào)。這種情況下，估計(jì)的AOA可能接近AOT。
情況二如果AOA是用接收機(jī)A和接收機(jī)G上的反射信號(hào)估計(jì)出來(lái)的，這種情況下，嚴(yán)格地說(shuō)，AOA將被正確地估計(jì)出來(lái)(對(duì)于反射路徑)。然而，沿著反射路徑的到達(dá)角就不同于發(fā)射角(AOT)了，并且接下來(lái)對(duì)發(fā)射機(jī)位置的估計(jì)會(huì)發(fā)生明顯的錯(cuò)誤。
情況三如果AOA是用在每個(gè)天線最強(qiáng)的到達(dá)信號(hào)估計(jì)出來(lái)的，這種情況下，到達(dá)天線G的最強(qiáng)信號(hào)將是沿徑直路徑。然而，選擇到達(dá)天線A的最強(qiáng)信號(hào)是多路徑反射。這種情況下，估計(jì)的AOA或AOT很可能有明顯的錯(cuò)誤。
接收機(jī)也許不能區(qū)分多次入射之間的差異，每個(gè)接收機(jī)可以選擇最強(qiáng)信號(hào)到達(dá)，而導(dǎo)致上述情況三的情況。
一種顯而易見(jiàn)的選擇就是選擇在每個(gè)天線的最早到達(dá)檢測(cè)信號(hào)用于對(duì)AOA的估計(jì)。由于徑直路徑總是比反射路徑到達(dá)得早，有時(shí)這種方法允許從多個(gè)已經(jīng)知道的AOA中選出AOT。如果徑直路徑到達(dá)的檢測(cè)在任何相關(guān)天線都失敗了，那么，這種方法也將失敗。
在檢測(cè)移動(dòng)發(fā)射機(jī)的傳輸中也出現(xiàn)了一個(gè)問(wèn)題。相干的或不相干的檢測(cè)可能被使用。相干檢測(cè)的靈敏度被接收信號(hào)的頻率偏差所降低，這種靈敏度的降低可以通過(guò)對(duì)多頻率偏移差的相干檢測(cè)得到改善，但這種解決方法要求過(guò)高的計(jì)算資源或硬件資源。不相干檢測(cè)在計(jì)算上是有效的，它也能被用于降低頻率偏差的影響，但是，不相干檢測(cè)與相干檢測(cè)相比靈敏度低。
雖然此問(wèn)題有統(tǒng)計(jì)性，并且這些檢測(cè)上的問(wèn)題不容易在對(duì)移動(dòng)發(fā)射機(jī)定位中出現(xiàn)，但是關(guān)于移動(dòng)發(fā)射機(jī)的精確定位也存在一些問(wèn)題。例如，在移動(dòng)發(fā)射機(jī)的定位中通常使用的是最小平方法，其中存在信號(hào)參數(shù)的多余觀測(cè)。表達(dá)定位估計(jì)與假設(shè)定位的接近的函數(shù)被最小化，該定位估計(jì)是由觀測(cè)值計(jì)算得出的。該函數(shù)通常是由一個(gè)解的定位估計(jì)值之差的平方和。最小平方法是迭代的，伴隨每個(gè)迭代中的解的變更。如果此方法收斂，最小化在收斂點(diǎn)的函數(shù)的解作為解。在最小平方法和相似的迭代法中可能產(chǎn)生各種不同的問(wèn)題，例如解的分叉、引起非常不準(zhǔn)確甚至是完全不準(zhǔn)確的定位估計(jì)值的嚴(yán)重錯(cuò)誤。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的是在不同的方面解決先前提到的問(wèn)題。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種用于估計(jì)AOT和/或無(wú)線接收機(jī)之位置的系統(tǒng)。首字母縮寫詞MLR(最大似然區(qū)域估計(jì))被用于表示本發(fā)明的一種方法。在本發(fā)明的一個(gè)方面，從具有不同定向增益和/或不同方位的天線發(fā)射出多路信號(hào)，并被接收機(jī)接收。該接收機(jī)單元測(cè)量信號(hào)參數(shù)，如不同發(fā)射信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度，這些信號(hào)的測(cè)量參數(shù)被用來(lái)估計(jì)接收單元的位置。在本發(fā)明的另一方面中，具有不同天線增益模式的多路接收機(jī)接收一個(gè)發(fā)射機(jī)發(fā)射出的信號(hào)。
因此使用前向或反向鏈接信號(hào)測(cè)量法或兩者結(jié)合可實(shí)現(xiàn)MLR。本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例是反向鏈路實(shí)施例(反向鏈路MLR)，應(yīng)用于IS-95CDMA(碼分多址)蜂窩式網(wǎng)絡(luò)。
因此根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提出了一種對(duì)發(fā)射機(jī)相對(duì)于接收機(jī)進(jìn)行定位的方法，其中，該發(fā)射機(jī)與該接收機(jī)進(jìn)行通信，該方法包含以下步驟a)在數(shù)據(jù)庫(kù)里儲(chǔ)存第一組似然函數(shù)，每個(gè)似然函數(shù)包含一系列表示定位測(cè)量值對(duì)應(yīng)第一信號(hào)參數(shù)之值的概率的數(shù)值，
該第一信號(hào)參數(shù)是在該接收機(jī)接收到的信號(hào)的測(cè)量特性的函數(shù)；b)在該接收機(jī)接收從該發(fā)射機(jī)發(fā)來(lái)的信號(hào)；c)由接收到的信號(hào)估計(jì)該第一信號(hào)參數(shù)的值；d)參照關(guān)于第一信號(hào)參數(shù)的似然函數(shù)，通過(guò)確定對(duì)應(yīng)于該第一信號(hào)參數(shù)的估計(jì)值的定位測(cè)量值，相對(duì)于該接收機(jī)對(duì)該發(fā)射機(jī)定位。
在本發(fā)明的一方面，提供了一種信號(hào)參數(shù)的估計(jì)，例如AOA估計(jì)。這種信號(hào)參數(shù)的估計(jì)可結(jié)合其它位置信息，得出該接收機(jī)在經(jīng)度和緯度、或相當(dāng)?shù)淖鶚?biāo)系的位置估計(jì)值。其它定位信息可能是一個(gè)圓周，由往返行程延遲測(cè)量值定義；也可能是一條雙曲線，由到達(dá)時(shí)間差測(cè)量值定義；還可能是一條線，由分離AOA測(cè)量值定義，或者是這些信息的結(jié)合。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)，接收機(jī)將信號(hào)強(qiáng)度的測(cè)量值轉(zhuǎn)送到一個(gè)裝置，該裝置從該測(cè)量值估計(jì)出AOT。此裝置可被集成在接收機(jī)里，或處于非常接近接收機(jī)的位置，或是其它方式。更可取的是，用每對(duì)信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量值計(jì)算一個(gè)到達(dá)強(qiáng)度差(SDOA)，又用SDOA選擇一個(gè)AOA似然分配，表達(dá)不同AOT的似然性，給出觀測(cè)到的SDOA。多個(gè)AOA的似然分配可以被選擇，并結(jié)合這些似然分配以產(chǎn)生一個(gè)AOA似然分配，從中選擇最可能的AOT。
如果只有一對(duì)接收機(jī)中的一個(gè)檢測(cè)出該信號(hào)，而其它接收機(jī)不能實(shí)現(xiàn)充分肯定的檢測(cè)，那么，一個(gè)固定的到達(dá)強(qiáng)度差可以被分配到那對(duì)接收機(jī)，在檢測(cè)到的接收機(jī)比沒(méi)有檢測(cè)的接收機(jī)顯示出的到達(dá)強(qiáng)度要強(qiáng)得多。
如果為了在不同的中間階段保持一個(gè)希望的信號(hào)水平，該接收機(jī)內(nèi)的增益發(fā)生變化。增益的變化能通過(guò)當(dāng)前接收機(jī)增益的乘法逆元素調(diào)節(jié)接收信號(hào)的數(shù)字表示而得到補(bǔ)償。用這種方式，在任何時(shí)間點(diǎn)的增益改變的影響就被補(bǔ)償了。
應(yīng)用這種統(tǒng)計(jì)方法，SDOA與AOA之間的多值關(guān)系被有效地用來(lái)估算AOA。例如，假設(shè)一對(duì)特定天線之間觀測(cè)到的SDOA是10dB，表明AOA同樣可能是10度或90度。假設(shè)另一個(gè)觀測(cè)到的SDOA表明AOT可能是60度到120度之間的一個(gè)角。這兩個(gè)選定的似然分配結(jié)合起來(lái)，產(chǎn)生一個(gè)AOA似然分配，它表明該AOT約為90度。
使用這種統(tǒng)計(jì)方法，當(dāng)多路徑反射導(dǎo)致一個(gè)AOA與該AOT不同時(shí)，甚至在徑直路徑被遮掩的情況下，這個(gè)AOT也可以被正確地估計(jì)出來(lái)。如前段例子所述，這些多路到達(dá)可能導(dǎo)致SDOA與AOA之間的多值關(guān)系。假設(shè)，當(dāng)徑直路徑以10度的AOA和AOT到達(dá)時(shí)，一個(gè)約為10dB的SDOA通常被觀測(cè)到，當(dāng)AOT為90度時(shí)，觀測(cè)到一個(gè)約為10dB的SDOA，在這種情況下，反射路徑被接收到。當(dāng)觀測(cè)出一個(gè)10dB的SDOA時(shí)，對(duì)應(yīng)于一個(gè)觀測(cè)到的10dB的SDOA的AOA似然分配將會(huì)被選擇，它表明AOT可能是10度或90度。結(jié)合其它信息，如結(jié)合另一個(gè)觀測(cè)到的SDOA，可以選定正確的AOT。
此外，還提供了測(cè)量和應(yīng)用SDOA和AOA之間關(guān)系的新穎技術(shù)，例如包括一種經(jīng)驗(yàn)的兩維SDOA-AOA似然分配。
該統(tǒng)計(jì)方法的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是使用在蜂窩式網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的傳輸，可實(shí)現(xiàn)SDOA-AOA似然分配的訓(xùn)練(training)。例如，在IS95CDMA網(wǎng)絡(luò)上，移動(dòng)臺(tái)將規(guī)律地報(bào)告導(dǎo)頻信號(hào)的SOA測(cè)量值，這些導(dǎo)頻信號(hào)適用于MLR訓(xùn)練或估計(jì)。
在本發(fā)明的又一方面，設(shè)置若干個(gè)定位系統(tǒng)，對(duì)用于MLR訓(xùn)練的移動(dòng)臺(tái)做出高可靠性定位估計(jì)。此外，可以利用傳統(tǒng)的技術(shù)提供在該訓(xùn)練過(guò)程中的位置估計(jì)。
可以選擇對(duì)每個(gè)接收信號(hào)的最強(qiáng)射線，以有助于避免多路徑問(wèn)題。通過(guò)SDOA-AOA分配可以解釋典型反射射線與AOT之間的關(guān)系，因此，盡管估計(jì)中包含強(qiáng)大的多路徑成分，AOT也能被準(zhǔn)確地估計(jì)出來(lái)。此外，可以利用最早到達(dá)信號(hào)避免多路徑問(wèn)題。
IS-95CDMA提供了從蜂窩站的每個(gè)扇區(qū)出來(lái)的單獨(dú)的導(dǎo)頻信號(hào)。在本發(fā)明的又一方面，這些獨(dú)特的導(dǎo)頻信號(hào)能被用作為用于MLR的多個(gè)接收信號(hào)。IS-95CDMA手機(jī)可測(cè)量出這些信號(hào)的強(qiáng)度。
在本發(fā)明的一個(gè)方面，MLR收集以已知到達(dá)角到達(dá)的信號(hào)強(qiáng)度的多個(gè)觀測(cè)值，以產(chǎn)生SDOA和AOA的經(jīng)驗(yàn)的似然分配(類似于理論上的概率分布函數(shù))，它們轉(zhuǎn)而用于為接下來(lái)的SDOA觀測(cè)預(yù)測(cè)AOA。
在本發(fā)明的另一方面，沒(méi)有檢測(cè)信號(hào)或者失敗的信號(hào)檢測(cè)被合并進(jìn)入AOA的信息中。例如，假設(shè)移動(dòng)臺(tái)在相對(duì)蜂窩站的方位角10°至30°，它很可能檢測(cè)A扇區(qū)導(dǎo)頻信號(hào)，并不檢測(cè)B扇區(qū)導(dǎo)頻信號(hào)，進(jìn)一步推測(cè)這樣的情況不太可能發(fā)生在其它的方位角。因?yàn)閷?duì)扇區(qū)A和扇區(qū)B的分布被訓(xùn)練(trained)了，具有方位角在10°至30°、取值high_SDOA_bin的箱區(qū)的元素將具有的值比方位角在10°至30°的其它箱區(qū)要大得多。無(wú)論什么時(shí)候，當(dāng)一個(gè)移動(dòng)臺(tái)在未知的方位角報(bào)告扇區(qū)A導(dǎo)頻、不報(bào)告扇區(qū)B導(dǎo)頻之檢測(cè)時(shí)，這個(gè)分布將顯示該移動(dòng)臺(tái)在方位角10°至30°之間的高概率。
本發(fā)明之目的之一是估計(jì)發(fā)射裝置的位置?？蛇x的是，MLR可用于解決多重定位方案，或者從TDOA(到達(dá)時(shí)差)、AOA或其它方式證實(shí)位置估計(jì)。此外，也可利用MLR在一個(gè)發(fā)射裝置的許多可能位置之間做出選擇。MLR的額外利用包括產(chǎn)生無(wú)線有效區(qū)地圖、無(wú)線容量以及有效區(qū)分析和計(jì)劃。
該優(yōu)選實(shí)施例使用從幾對(duì)接收機(jī)SOA觀測(cè)值得到的SDOA觀測(cè)值，而不直接使用SOA觀測(cè)值。在該優(yōu)選的和其它的實(shí)施例中，發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率可能發(fā)生很大變化，不容易預(yù)測(cè)。使用SDOA可以不必確定發(fā)射的功率。
在本發(fā)明的又一方面，在網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，有許多接收機(jī)將接收到傳輸信號(hào)的SOA的測(cè)量值向MLR主機(jī)報(bào)告。主機(jī)保持一個(gè)SDOA似然分布、用于訓(xùn)練似然分布的手段、及利用似然分布估計(jì)位置的手段。
在本發(fā)明的又一方面，第二搜索方法被接收機(jī)用于加強(qiáng)對(duì)傳輸信號(hào)的檢測(cè)。當(dāng)接收機(jī)向主機(jī)報(bào)告?zhèn)鬏斝盘?hào)的檢測(cè)時(shí)，主機(jī)可命令其它的接收機(jī)加強(qiáng)對(duì)所述傳輸信號(hào)的搜索。所有檢測(cè)傳輸信號(hào)的接收機(jī)向主機(jī)報(bào)告觀測(cè)到的SOA。
在本發(fā)明的一個(gè)方面，主機(jī)然后采用非MLR的方式試圖確定發(fā)射機(jī)的位置。如果這種方式成功，然后，通過(guò)增加對(duì)應(yīng)于所有觀測(cè)的SOA和已知位置之配對(duì)的分布元素，主機(jī)訓(xùn)練MLR分布。
在本發(fā)明的一個(gè)方面，如果主機(jī)不能采用非MLR的方式?jīng)Q定發(fā)射機(jī)的位置，那么主機(jī)通過(guò)MLR繼續(xù)估計(jì)位置。主機(jī)從它總的MLR分布中提取一個(gè)或多個(gè)(x，y)似然分配，這些似然分配與觀測(cè)到的SOA是相應(yīng)的。這些分配結(jié)合成單一的(x，y)似然分配，由該似然分配估計(jì)出位置。
在本發(fā)明的一個(gè)方面，如果一對(duì)接收機(jī)中之一報(bào)告了成功的檢測(cè)，而另一個(gè)未報(bào)告，那么，一個(gè)觀測(cè)到的SDOA仍然可以被計(jì)算，未檢測(cè)接收機(jī)的SOA被假設(shè)是一個(gè)小于最小可實(shí)現(xiàn)的SOA的數(shù)字。有些SDOA提供的對(duì)訓(xùn)練和估計(jì)的改進(jìn)是很小的。為了抑制對(duì)這些SDOA的處理，如果兩個(gè)接收機(jī)先前沒(méi)有檢測(cè)發(fā)射信號(hào)，那么，就抑制了非常低的SOA被分配到一個(gè)非檢測(cè)接收機(jī)的情況。
本發(fā)明的不同方面有許多優(yōu)于先有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)包括它不需要其它專用設(shè)備，毫不費(fèi)力就可以利用傳輸進(jìn)行自我訓(xùn)練。一個(gè)相應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)是它可隨時(shí)間的改變?cè)黾佑?xùn)練信息，以適應(yīng)不斷改變的傳播條件。
本發(fā)明之一方面的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以由任何數(shù)量的接收機(jī)結(jié)合觀測(cè)情況，以對(duì)發(fā)射機(jī)的可能位置進(jìn)行最準(zhǔn)確的估計(jì)。當(dāng)從該組接收機(jī)中增加或去除一個(gè)接收機(jī)時(shí)，適應(yīng)的訓(xùn)練能結(jié)合這種改變，并且保持當(dāng)前及新訓(xùn)練數(shù)據(jù)的幾乎最佳使用。
然而，本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是能夠利用非檢測(cè)信息幫助進(jìn)行發(fā)射機(jī)位置的估計(jì)。例如，如果傳輸信息只被一個(gè)接收機(jī)檢測(cè)，并且訓(xùn)練數(shù)據(jù)表明單獨(dú)由所述接收機(jī)檢測(cè)、且未由相鄰的接收機(jī)檢測(cè)到的傳輸，具有來(lái)源于特定區(qū)域的高似然性，那么，MLR將在所述的區(qū)域產(chǎn)生一個(gè)點(diǎn)，作為發(fā)射機(jī)的估計(jì)位置。
本發(fā)明之一方面的另一優(yōu)點(diǎn)能記住及認(rèn)識(shí)區(qū)域內(nèi)的非單值路徑損耗。例如，如果從特定區(qū)域傳來(lái)的傳輸信息展示一個(gè)SDOA具有一個(gè)多峰(2個(gè)或多個(gè)峰值)似然分配，本發(fā)明將不會(huì)使觀測(cè)值失真，通過(guò)將它們轉(zhuǎn)換成單個(gè)平均路徑損耗(如信號(hào)強(qiáng)度等高線圖)，也不會(huì)將它們轉(zhuǎn)化成為變化很大的單個(gè)平均路徑損耗。通過(guò)儲(chǔ)存觀測(cè)到的似然分配，本發(fā)明保持了所有觀測(cè)的SDOA的更高次統(tǒng)計(jì)。
本發(fā)明之一方面的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它的適用性(如前向鏈路MLR和/或反向鏈路MLR)，它能適用于多種類型的無(wú)線系統(tǒng)和傳輸格式。與其它無(wú)線基本設(shè)施(如蜂窩塔)定位在一起可以是所有的接收機(jī)、或一些接收機(jī)、或沒(méi)有一個(gè)接收機(jī)。許多無(wú)線系統(tǒng)已經(jīng)合并可用作接收機(jī)SOA觀測(cè)值的信號(hào)和測(cè)量。例如，IS-136TDMA(時(shí)分多址)蜂窩系統(tǒng)和GSM(全球數(shù)字移動(dòng)電話系統(tǒng))蜂窩系統(tǒng)中，移動(dòng)單元監(jiān)控和報(bào)告來(lái)源于復(fù)合基站扇區(qū)的控制信道信號(hào)的SOA。在AMPS(高級(jí)移動(dòng)電話服務(wù))蜂窩系統(tǒng)中，在移動(dòng)體附近的基站監(jiān)視和報(bào)告移動(dòng)傳輸?shù)腟OA。
本發(fā)明之一方面的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，利用似然分配將多種測(cè)量合并到訓(xùn)練和估計(jì)中。到達(dá)相差信息容易地表現(xiàn)出代替SDOA信息、或與SDOA信息一起被表現(xiàn)，與TDOA、以及與發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的位置和方位有直接或間接關(guān)系的任何其它信號(hào)特性一樣容易。
本發(fā)明之一方面的又一優(yōu)點(diǎn)是，能合并無(wú)數(shù)種形式的定位相關(guān)信息?；诰W(wǎng)絡(luò)的TDOA系統(tǒng)或GPS(全球定位系統(tǒng))系統(tǒng)提供的位置信息可以容易地被合并成為訓(xùn)練(training)數(shù)據(jù)。如果這樣一個(gè)TDOA或GPS系統(tǒng)、或一個(gè)AOA系統(tǒng)可以把發(fā)射機(jī)位置分析為軌跡(如一條雙曲線)，它就可被疊加一個(gè)MLR似然分配以選定最能滿足所有可得到的觀測(cè)值的位置。
在本發(fā)明的另一方面，提供精確定位移動(dòng)發(fā)射機(jī)、尤其是CDMA發(fā)射機(jī)的非統(tǒng)計(jì)方法。它可以用來(lái)訓(xùn)練定位移動(dòng)發(fā)射機(jī)的MLP方法，也可以單獨(dú)使用。這些非統(tǒng)計(jì)方法在本發(fā)明的以下方面做了略述。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種基于網(wǎng)絡(luò)的的無(wú)線定位系統(tǒng)(WLS)，由此現(xiàn)存的CDMA CT能夠被被動(dòng)地定位，不需要更改CT或者蜂窩天線基本設(shè)施。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供估計(jì)CDMA CT的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)位置信息的一種方法，CDMA CT通過(guò)對(duì)在ithMS的kth天線上接收到的相應(yīng)信號(hào)ri，k(t)進(jìn)行監(jiān)視發(fā)射信號(hào)s(t)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種方法，采用一種獨(dú)特及新穎的方式校正錯(cuò)誤的源的方法，該錯(cuò)誤對(duì)IS-95CT影響不同的定位技術(shù)，包括頻率誤差、時(shí)鐘偏移、總的群延遲、多路徑和干擾，并減低噪音的影響，降低橫向精度精度衰減因子(HDOP)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種方法，通過(guò)利用由CT在訪問(wèn)信道或反向業(yè)務(wù)信道發(fā)射的信號(hào)、以被動(dòng)的方式定位加電的IS-95CT。為了使CT真正處于被動(dòng)，可能關(guān)掉它的振鈴機(jī)并要求BS(基站)呼喚它(例如通過(guò)從主機(jī)呼叫CT或通過(guò)其它方法)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，公開(kāi)了用于定位CT的訪問(wèn)消息的應(yīng)用，通過(guò)由MS或關(guān)聯(lián)設(shè)備處理該消息的信號(hào)表現(xiàn)形式，不需要將接收到的訪問(wèn)信息的整個(gè)信號(hào)表現(xiàn)轉(zhuǎn)移到主機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種定位加電的IS-95CT的方法，通過(guò)估計(jì)現(xiàn)存的到達(dá)相位(POA)、或者在訪問(wèn)信道或反向業(yè)務(wù)信道產(chǎn)生信號(hào)音的POA。這些相位可用SR算法求出，以減少多路徑的影響。
更可取的是，通過(guò)每個(gè)MS的接收機(jī)的總的群延遲變化是由接收機(jī)中的溫度、干擾和老化的影響引起的，通過(guò)用數(shù)字組成部分代替一些模擬RF組成部分減少了這種變化。優(yōu)選的是，通過(guò)利用全球定位系統(tǒng)(GPS)作為共用基準(zhǔn)的源，降低了本機(jī)振蕩器偏差和時(shí)鐘偏移的影響。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種對(duì)911蜂窩電話呼叫者定位的方法，并在“無(wú)應(yīng)答交談”模式中，將它的位置信息轉(zhuǎn)移給適當(dāng)?shù)腜SAP(公共安全應(yīng)答點(diǎn))。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種對(duì)移動(dòng)發(fā)射機(jī)定位的方法，其中，根據(jù)接收信號(hào)的接收信號(hào)強(qiáng)度，在接收機(jī)的接收信號(hào)之觀測(cè)值被用無(wú)線定位算法加權(quán)，如迭代最小算法。可取的是，允許更多的MS被調(diào)整到同一個(gè)CT，使HDOP最小化，同時(shí)，利用通過(guò)RSSI最小平方加權(quán)，求出CT位置，減少噪音和多路徑的影響。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用迭代算法對(duì)移動(dòng)發(fā)射機(jī)定位的方法，其中，閉合差和標(biāo)準(zhǔn)化殘差被用來(lái)標(biāo)記可能出錯(cuò)的觀察資料。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供查菲(Chaffee)方法或二次曲線軸定位(LOCA)，用于檢測(cè)迭代最小函數(shù)中的解分叉(solutionbifurcation)。LOCA和/或平面交叉(Plane Intersection)可以為迭代最小函數(shù)提供一個(gè)最初位置，如使用最小平方。
TDOA觀測(cè)值、混合TDOA觀測(cè)值和AOA觀測(cè)值可用來(lái)對(duì)CT定位。來(lái)源于兩個(gè)MS的TDOA信息或在同樣的MS上、來(lái)源于幾個(gè)天線的AOA，可以被用來(lái)解決在這個(gè)MS上的AOA模糊性。來(lái)自兩個(gè)MS的區(qū)域信息或在相同MS上的、來(lái)自幾個(gè)天線的AOA可被用于解決在這個(gè)MS的AOA模糊性。
在混合TDOA中，發(fā)射機(jī)被TDOA定位，其中，通過(guò)從在所有其它接收站的TOA中減去在一個(gè)選定接收站的接收信號(hào)的TOA的方式，算出TDOA的觀測(cè)值。
在本發(fā)明的另一方面，利用對(duì)移動(dòng)傳輸組合相干檢測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)接近相干的檢測(cè)精度，并使復(fù)雜度更小。在本發(fā)明的又一方面，提出了一種非相干檢測(cè)的改進(jìn)方法，其中，這些次相關(guān)在組合前被低通濾波(采用近似最大期待多普勒頻率的截止頻率)。可選的是，這些次相關(guān)通過(guò)一套濾波器組，這套濾波器組的傳輸頻帶共同覆蓋期望的多普勒頻率的范圍。
這里也要求保護(hù)計(jì)算機(jī)可讀媒介，其中包括能夠給計(jì)算機(jī)或信號(hào)處理器的指令以執(zhí)行所述的方法(算法)，以及執(zhí)行所述方法的設(shè)備，如編程的或硬連線的計(jì)算機(jī)或信號(hào)處理器。
在本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明中，對(duì)本發(fā)明的這些方面和其它方面都做了描述，并在權(quán)利要求書中要求保護(hù)。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明以下參照


本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，僅作為說(shuō)明而不限制本發(fā)明范圍，其中，相同的編號(hào)表示相同的部件，其中
圖1說(shuō)明信號(hào)s(t)(103)由CT(101)向基站的傳輸。
圖2說(shuō)明信號(hào)s(t)(103)在時(shí)間‘τo’由CT(101)的傳輸，以及在ith監(jiān)測(cè)站(MS)(201)的kth天線在到達(dá)時(shí)間τi，k對(duì)該信號(hào)的接收。
圖3說(shuō)明接收位于(x，y)的蜂窩式電話(CT)發(fā)射的信號(hào)的三個(gè)MS系統(tǒng)。
圖4說(shuō)明相對(duì)于北進(jìn)的行進(jìn)方向(DOT)‘φ’(401)(從北進(jìn)往順時(shí)針?lè)较?，和坐標(biāo)(x，y)的CT的速度v(402)，它一起代表CT的速率v。
圖5說(shuō)明可能的到達(dá)角(AOA)似然函數(shù)，給出兩個(gè)天線之間的特定入射相位(POA)差。此圖在30°和150°處有兩個(gè)峰值。這表明當(dāng)CT發(fā)射的一定的入射相差在兩個(gè)天線上被檢測(cè)到時(shí)，在天線上的CT發(fā)射的到達(dá)角可能是30°或150°。
圖6.基于TDOA2，1，k，m(601)和TDOA3，1，n，m(602)的CT(603)的平面(水平)坐標(biāo)(x，y)的兩個(gè)交叉位置軌跡。換句話說(shuō)，求出(x，y)，作為利用3個(gè)到達(dá)時(shí)間(TOA)所得到的兩條軌線之間的交叉點(diǎn)(當(dāng)選擇每一雙曲線的正確邊后)。為了解出(x，y，z)，需要得到四個(gè)TOA。
圖7說(shuō)明無(wú)線定位系統(tǒng)的第二階段，這里，ithMS下載它的位置信息到中央處理器，中央處理器被我們稱之為主機(jī)(701)。主機(jī)使用所有的位置信息估計(jì)出CT的坐標(biāo)(x，y)、速度v和DOTφ。在圖7的討論中，假設(shè)每個(gè)MS有兩個(gè)放在相同水平面的天線。
圖8說(shuō)明一種對(duì)IF采樣接收機(jī)的示例性設(shè)計(jì)，這里稱之為設(shè)計(jì)I。
圖9a、9b、9c、9d說(shuō)明用于TDOA定位策略的流程圖，該定位策略用于可靠的位置測(cè)量。這個(gè)定位策略包含了許多算法(最小平方法、二次曲線軸定位(LOCA)、平面交叉)以及許多的決策。給出一套觀測(cè)值，可能有四個(gè)結(jié)果兩個(gè)LS位置解(908)、兩個(gè)LOCA位置解(909)、一個(gè)LS位置解(923，936)以及無(wú)位置解(927)。
圖10說(shuō)明一個(gè)可能的AOA似然函數(shù)，給出了兩個(gè)天線間的特定到達(dá)強(qiáng)度(SOA)差。此圖有一個(gè)寬闊的峰值，大約從0°到45°。這表明，在兩個(gè)天線上觀測(cè)到CT發(fā)射的一定的SOA差時(shí)，CT發(fā)射在天線上的到達(dá)角可能在0°到45°之間。
圖11說(shuō)明第二可能的AOA似然函數(shù)。
圖12說(shuō)明對(duì)最大可能到達(dá)角(ML-AOA)估計(jì)的算法的執(zhí)行。
圖13和13A是說(shuō)明用于檢測(cè)CT傳輸?shù)乃惴ǖ膱?zhí)行的流程圖。
圖14說(shuō)明監(jiān)測(cè)站和主機(jī)的一個(gè)示例性實(shí)施例。
圖15說(shuō)明具有位于等邊三角形角上的三個(gè)天線的MS的二維表示。圖15假設(shè)，一般情況下，這三個(gè)天線屬于與CT相同的水平面。每個(gè)天線接收從CT發(fā)射的信號(hào)。此結(jié)構(gòu)是典型的一種三扇區(qū)CDMA蜂窩單元和PCS基本設(shè)施的結(jié)構(gòu)。
圖16a繪出了天線1和天線2之間的到達(dá)相差(PDOA)，如圖15所示，相對(duì)于CT發(fā)射的信號(hào)到達(dá)角(AOA)，相對(duì)于順時(shí)針?lè)较蜻B接天線1和天線2形成的線。
圖16b繪出了天線2和天線3之間的到達(dá)相差(PDOA)，圖15所示，相對(duì)于CT發(fā)射的信號(hào)到達(dá)角(AOA)，相對(duì)于順時(shí)針?lè)较蜻B接天線1和天線2形成的線。
圖16c繪出了天線3和天線1之間的到達(dá)相差(PDOA)，圖15所示，相對(duì)于CT發(fā)射的信號(hào)到達(dá)角(AOA)，相對(duì)于順時(shí)針?lè)较蜻B接天線1和天線2形成的線。
圖16a、b及c假設(shè)，在一般情況下，任何兩個(gè)天線間的基線(圖15所示的di12)是2/3米，并且，CT發(fā)射信號(hào)的波長(zhǎng)與1.9GHz的載波頻率一致。圖16a，b，c還假設(shè)，相對(duì)于它們的基線di，1，2，CT遠(yuǎn)離所有天線。
圖17說(shuō)明具有兩個(gè)天線并在z軸分開(kāi)的MS的2-D(垂直)表示，即不同的高度。圖17假設(shè)，一般情況下，這二個(gè)天線被置于相同的垂直軸，CT被置于與該垂直軸相同的垂直面。每個(gè)天線接收從蜂窩式電話(CT)發(fā)射的信號(hào)，得到一個(gè)仰角。這個(gè)CT與被給天線間的仰角被定義為CT水平面與CT和天線連線之間的角。此結(jié)構(gòu)是典型的一個(gè)垂直差異蜂窩式或PCS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
圖18顯示了典型的扇區(qū)式蜂窩站的扇區(qū)方位，以及到達(dá)角。注意，盡管在理論上，接收機(jī)將接收從三個(gè)發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號(hào)，但是，如果發(fā)射天線模式是典型的扇區(qū)式蜂窩站(如圖17所示)，發(fā)射機(jī)A將以低于發(fā)射機(jī)G的強(qiáng)度被接收，發(fā)射機(jī)B將會(huì)以更低的強(qiáng)度被接收，有可能太低，以至于接收機(jī)不能檢測(cè)到它。
圖19顯示對(duì)具有三個(gè)扇區(qū)的蜂窩站的典型天線增益模式。
圖20a和20b顯示了扇區(qū)A和扇區(qū)B的導(dǎo)頻信號(hào)(pilot signal)強(qiáng)度與到達(dá)角之間的關(guān)系。注意，所示的關(guān)系是理想化的，在實(shí)際領(lǐng)域的測(cè)量中，在對(duì)時(shí)間和對(duì)角度的強(qiáng)度中存在著明顯的變化。
圖21顯示了如通過(guò)移動(dòng)臺(tái)測(cè)量的導(dǎo)頻A與B的強(qiáng)度差相對(duì)到達(dá)角之間的關(guān)系。這種所示的關(guān)系是理想化的。
圖22說(shuō)明從徑直路徑和多路徑反射產(chǎn)生的多重信號(hào)到達(dá)。
圖23顯示了可能作為多重信號(hào)到達(dá)之結(jié)果產(chǎn)生的相關(guān)器輸出。
圖24a，24b和24c說(shuō)明組合兩個(gè)AOA似然分配產(chǎn)生單個(gè)、組合的似然分配的影響。
圖25說(shuō)明SDOA-AOA分布的結(jié)構(gòu)和解釋說(shuō)明，代表到達(dá)強(qiáng)度差和到達(dá)角的兩維似然分配。
圖26顯示SDOA-AOA分布的一個(gè)元素，此元素對(duì)應(yīng)以下定義的參數(shù)N_SDOA_bins＝41low_SDOA_bin＝-20dBhigh_SDOA_bin＝20dB，及N_AOA_bins＝361SDOA和AOA的箱區(qū)(bin)值為2dB和56°，顯示了與分配元素相關(guān)的區(qū)域。此外，還顯示了兩個(gè)SDOA-AOA點(diǎn)，一個(gè)在該區(qū)域內(nèi)，一個(gè)在該元素的該區(qū)域外。
圖27說(shuō)明方位角為120°和240°的一對(duì)天線的SDOA-AOA分布的方位角初始狀態(tài)。注意，相對(duì)于到達(dá)角，此圖被認(rèn)為是周期性的，因此，該圖顯示兩條線段一條標(biāo)有“前邊”，另一條標(biāo)有“后邊”。標(biāo)有“后邊”這兩個(gè)部分是相同線段的部分。
圖28顯示對(duì)ML-AOA操作的總過(guò)程的實(shí)施例，包括初始化、訓(xùn)練和估計(jì)。
圖29說(shuō)明一對(duì)接收機(jī)的SDOA值。每個(gè)顯示數(shù)字表示的SDOA值可能是發(fā)射機(jī)處于該數(shù)字的位置時(shí)觀測(cè)到的。SDOA被計(jì)算為接收機(jī)1的SOA與接收機(jī)2的SOA之差。
圖30顯示MLR系統(tǒng)之典型實(shí)施例的主要物理要素。多個(gè)接收機(jī)檢測(cè)發(fā)射機(jī)的發(fā)射，并向MLR主機(jī)報(bào)告測(cè)量情況。
圖31說(shuō)明二級(jí)搜索過(guò)程。該二級(jí)搜索是為了搜索由初級(jí)檢索檢測(cè)的傳輸。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明在此專利文件中，單詞“包含”用于按其非限制性意義表示，緊跟該單詞后的條款是被包括在內(nèi)的，那些沒(méi)有特別提及的條款并不必被排除在外。在權(quán)利要求書中，在某一元件前使用了不定冠詞，表示指定元件中的一個(gè)，但不特別地把已存在的其他元件排除在外，除非上下文明確地要求有且只有一個(gè)元件。在本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明中，公開(kāi)了發(fā)明的幾個(gè)方面。無(wú)論在什么地方提到了“發(fā)明目的”或“專利目的”，這都表明下面的條款是這些發(fā)明的一個(gè)方面的發(fā)明，而不是指所有的發(fā)明的目的或是關(guān)于一項(xiàng)或多項(xiàng)發(fā)明的所有方面的目的。更進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，在詳細(xì)說(shuō)明時(shí)，本發(fā)明在被解釋為“包括”什么的地方，發(fā)明的這個(gè)特定方面合并了所提及的步驟或它們的等效物，但這將不會(huì)把權(quán)利要求限于對(duì)于相同特征。在某元件或某一步驟被認(rèn)為是至關(guān)重要的(或相似詞語(yǔ))地方，這是指該元件或步驟對(duì)于討論中的發(fā)明的特定方面是至關(guān)重要的，但可能對(duì)發(fā)明的其他方面顯得并不重要。如果說(shuō)本發(fā)明為某目的而“打算”做什么事情，這就表明，為所述的特定目的，它愿意在本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)中做那件事情?！跋鋮^(qū)(bin)”指的是一種計(jì)數(shù)裝置，如存儲(chǔ)設(shè)備中的一個(gè)元件，具有值或計(jì)數(shù)，在微處理器發(fā)出的指令控制下，其值可以遞增。無(wú)線定位算法就是可用于對(duì)無(wú)線發(fā)射機(jī)進(jìn)行定位的任何算法，包括了本專利文件中所列舉的算法。
對(duì)同類術(shù)語(yǔ)所進(jìn)行的解釋以下文為準(zhǔn)。
蜂窩式電話(Cellular Telephone(CT))可以是便攜式或固定裝置，可只包括一個(gè)發(fā)射機(jī)，也可同時(shí)有一個(gè)發(fā)射機(jī)和一個(gè)接收機(jī)。它可以是正規(guī)的蜂窩式電話(CT)、PCS(個(gè)人通信系統(tǒng))電話、無(wú)繩電話、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、GPS接收機(jī)，或它們的組合體。它可以是一個(gè)無(wú)線電CT(tag)，或是不含電話機(jī)之音頻部分的無(wú)線電話。它也可能是一個(gè)在一給定信道進(jìn)行周期發(fā)射的發(fā)射機(jī)，或是一個(gè)接收無(wú)線通信信號(hào)的接收機(jī)，或兩者的組合。
移動(dòng)接收機(jī)(Mobile Receiver(MR))可以是便攜式或固定裝置，可只包括一個(gè)接收機(jī)，也可同時(shí)有一個(gè)發(fā)射機(jī)和一個(gè)接收機(jī)。它可以是正規(guī)的蜂窩式電話(CT)、PCS(個(gè)人通信系統(tǒng))電話，或無(wú)繩電話、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、GPS接收機(jī)，或它們的組合體。它可以是一個(gè)無(wú)線電CT，或不含電話之音頻部分的無(wú)線電話。它也可能是一個(gè)在一給定信道進(jìn)行周期發(fā)射的發(fā)射機(jī)，或接收無(wú)線通信信號(hào)的接收機(jī)，或兩者的組合。
基站(BS)在一給定時(shí)間內(nèi)、相對(duì)于其他基站、位置已知的設(shè)備。BS可以是便攜式的，也可是固定的。它可只有一個(gè)發(fā)射機(jī)，或一個(gè)接收機(jī)，或兩者都有。它可以是一個(gè)正規(guī)的蜂窩式基站、正規(guī)的衛(wèi)星收發(fā)信機(jī)、一個(gè)PCS基站、一個(gè)ESMR基站、一無(wú)線電尋呼基站、或任何其他類型的發(fā)射機(jī)/收發(fā)信機(jī)的組合。大多數(shù)蜂窩式/PCS基站采用了分集式天線的某些形式垂直式(即天線垂直分離)、水平式(天線水平分離)、或采用這兩種形式。
蜂房(Cell)由一個(gè)蜂窩式基站(BS)所服務(wù)的一個(gè)地理區(qū)域。
扇形單元(Secorized Cell)由復(fù)合空間分化扇區(qū)構(gòu)成的一個(gè)單元。每個(gè)扇區(qū)被認(rèn)為是一個(gè)獨(dú)立蜂窩基站所服務(wù)的一個(gè)獨(dú)立的單元。但為了將成本和復(fù)雜性最小化，一個(gè)單元內(nèi)的扇區(qū)通常由同一個(gè)蜂窩基站進(jìn)行服務(wù)。我們將這樣的一個(gè)基站稱為扇形基站。屬于扇形基站的天線通常在同一水平面進(jìn)行放置，但也不定非要這樣做的。
扇形天線(Sector antennas)在空間分化區(qū)內(nèi)，被基站用來(lái)進(jìn)行發(fā)射或接收的方向蜂窩式天線。每個(gè)扇區(qū)有一個(gè)專用天線(或一套天線，如果適用分集。)分集式天線(diversity Antenna)為給基站提供冗余反鏈路信號(hào)的蜂窩式天線?？梢酝ㄟ^(guò)水平或垂直展開(kāi)的復(fù)合式天線或依靠不同偏振的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)多集式。在該項(xiàng)專利中，作為在一監(jiān)測(cè)站(MS)估計(jì)接收無(wú)線信號(hào)的水平到達(dá)角(AOA)的裝置，我們采用了水平展開(kāi)的多集式天線。當(dāng)多集式天線垂直展開(kāi)時(shí)，要么估計(jì)到了仰角AOA的大小，要么使用選擇組合、最高比率組合、同相組合、等增益組合或其他組合方式，組合在某一給定監(jiān)測(cè)站、來(lái)自所有天線的接收信號(hào)。
只要CT的高度已知，在某監(jiān)測(cè)站所接收的無(wú)線信號(hào)的水平AOA估計(jì)值可以用來(lái)估算CT(蜂窩式電話)和MS(監(jiān)測(cè)站)之間的射程。
監(jiān)測(cè)站MS(monitoring site)是接收機(jī)，能監(jiān)控4個(gè)信道接入、尋呼、前向業(yè)務(wù)和反向業(yè)務(wù)。為了利用現(xiàn)有的蜂窩式基礎(chǔ)設(shè)施，適合于給MS配置BS。由于MS執(zhí)行所有的接收任務(wù)而不依賴BS，這項(xiàng)專利不需要那樣的配置。實(shí)際上，MS可以是移動(dòng)的，只要及時(shí)知道他們的估計(jì)位置。
主機(jī)(host)中央處理器，處理所有從MS接收的位置信息，并給所有MS發(fā)送監(jiān)控命令。主機(jī)同時(shí)也負(fù)責(zé)定位服務(wù)如車隊(duì)管理、定位精確的收費(fèi)等。而且主機(jī)也負(fù)責(zé)MS的軟件/固件的升級(jí)/重新配置。
接入信道(access channel)CT用于給BS發(fā)射諸如呼叫方、注冊(cè)等控制信號(hào)的信道。該信道類似于AMPS中的反向控制信道。
尋呼信道(paging channel)BS給CT發(fā)射諸如尋呼CT、應(yīng)答注冊(cè)等控制消息的信道。
反向業(yè)務(wù)信道(reverse traffic channel)BS分配給CT的信道，通過(guò)該信道，在CDMA呼叫期間，CT給BS發(fā)射聲音數(shù)據(jù)、消息或其他數(shù)據(jù)。
前向業(yè)務(wù)信道(forward traffic channel)BS分配給CT的信道，通過(guò)該信道，在一個(gè)CDMA呼叫期間，BS向CT發(fā)射聲音數(shù)據(jù)、消息或其他數(shù)據(jù)。
導(dǎo)頻信道(pilot channel)BS傳播導(dǎo)頻信號(hào)的信道，CT利用該信道來(lái)檢測(cè)BS、同步和RSSI估測(cè)值。
同步信道(sync channel)BS傳播同步消息的信道，該信道由CT用來(lái)進(jìn)行內(nèi)部定時(shí)和狀態(tài)的同步，以及某些網(wǎng)絡(luò)相關(guān)參數(shù)的配置。
信號(hào)源(origination)定義為由CT發(fā)起的呼叫。
尋呼(pages)由BS對(duì)CT發(fā)起的呼叫。
反向業(yè)務(wù)模式(reverse traffic mode)在建立呼叫中的一個(gè)措施，該措施是為了使CT進(jìn)入反向業(yè)務(wù)模式，其中，CT通過(guò)反向業(yè)務(wù)信道開(kāi)始發(fā)射。移動(dòng)電話通過(guò)前向業(yè)務(wù)通道獲得(開(kāi)始接收)傳輸后，移動(dòng)電話便進(jìn)入該模式。這和AMP中的反向語(yǔ)音信道類似。
無(wú)應(yīng)答交談模式指處于被叫方仍然沒(méi)有應(yīng)答的交談模式的信號(hào)源。
應(yīng)答交談模式指處于被叫方已應(yīng)答的交談模式的信號(hào)源。
超解析(SR)算法(super-resolution algorithm)將一個(gè)時(shí)域信號(hào)s(t)轉(zhuǎn)換為一個(gè)頻域信號(hào)S(f)的一個(gè)運(yùn)算方法，通過(guò)這個(gè)方法，頻域信號(hào)S(f)可以得到比傅立葉變換所得解析更好的解析，也就是說(shuō)，S(f)具有的解析比s(t)的傅立葉變換F{S(t)}得出的結(jié)果好。反之亦然，SR算法將頻域信號(hào)S(f)轉(zhuǎn)換為時(shí)域信號(hào)s(t)，將得到一個(gè)比由傅立葉反變換得到的解析更好的解析，也就是說(shuō)，s(t)具有更好的解析，比S(f)的傅立葉反變換F-1{S(t)}得出的解析好。SR算法的例子在文獻(xiàn)中相當(dāng)有名并包括MUSIC/Root MUSIC、ESPRIT、自回歸移動(dòng)平均、最小方差、采用更高階統(tǒng)計(jì)的MUSIC、采用更高階統(tǒng)計(jì)的ESPRIT、采用更高階統(tǒng)計(jì)的自回歸移動(dòng)平均或采用更高階統(tǒng)計(jì)的最小方差。
頻域瑞利解析(frequency-domain Rayleigh resolution)傅立葉變換所得到的頻域解析。
時(shí)域瑞利解析(time-domain Rayleigh resolution)傅立葉反變換所得到的時(shí)域解析。
反SR算法(inverse SR algorithm)一種處理時(shí)域信號(hào)的方法，為了改善其時(shí)域解析優(yōu)于傳統(tǒng)的時(shí)域瑞利解析。反SR算法的優(yōu)選實(shí)施例包括一傳統(tǒng)的時(shí)域相關(guān)器，一時(shí)域窗口，一傅立葉變換，一頻域窗口，一頻域均衡器和一個(gè)為了解析在給定MR接收信號(hào)中的TOA而執(zhí)行SR算法的處理器?；蛘?，為了優(yōu)于傳統(tǒng)的頻域瑞利解析來(lái)改善它的頻域解析，作為選擇，反SR算法能處理頻域信號(hào)。在這種情況下，反SR算法的優(yōu)選實(shí)施例包括一傳統(tǒng)的頻域相關(guān)器，一頻域窗口，一傅立葉反變換，一時(shí)域窗口，一時(shí)域均衡器和一個(gè)為了解析在給定MR的接收信號(hào)中的FOA而執(zhí)行SR算法的處理器。
基于傅立葉變換的濾波器(fourier transform-based filter)濾波器，將時(shí)域信號(hào)進(jìn)行傅立葉變化，然后在一個(gè)給定頻段為已經(jīng)轉(zhuǎn)換的信號(hào)開(kāi)窗，并將所開(kāi)窗的信號(hào)進(jìn)行傅立葉反變換。
有效帶寬(effective bandwidth)在給定觀測(cè)間隔期間，給定監(jiān)測(cè)站MS已觀測(cè)到所接收的無(wú)線電信號(hào)的帶寬。
CT的被動(dòng)定位(passive location of a CT)CT的定位，其持有人不知道。
地面波傳播(surface wave propagation)貼近地球表面的無(wú)線電傳播。該類傳播的速度和自由空間中的傳播速度不同。
仰角(elevation angle)CT和給定天線之間角度，被定義為CT的水平面和連接CT至天線的連線之間形成的角度。
到達(dá)角(angle of arrival(AOA))發(fā)射信號(hào)到達(dá)接收機(jī)時(shí)的角度或方向。除本文件中其他所述外，假定AOA和AOT是相等的。
發(fā)射角(AOT)發(fā)射機(jī)或發(fā)射機(jī)組相對(duì)于接收機(jī)所處的角度或方向。應(yīng)注意AOA和AOT在很多情況下是相同的，但不是在所有情況都相同。
蜂窩站(cellsite)多個(gè)無(wú)線發(fā)射機(jī)的位置。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，這些發(fā)射機(jī)組成一個(gè)蜂窩式通信網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)蜂窩站的扇區(qū)，然而，本發(fā)明可以通過(guò)采用任何類型的發(fā)射機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
方位角(azimuth)從正北方向按順時(shí)針測(cè)量的角度的表示。
發(fā)射機(jī)發(fā)射無(wú)線信號(hào)的設(shè)備，如蜂窩式電話。該設(shè)備所包含的元件有電源、電子振蕩電路、調(diào)制電路、放大器以及一個(gè)或多個(gè)天線。一個(gè)發(fā)射機(jī)可以包括一個(gè)集成接收機(jī)，通常蜂窩式電話就是這樣，否則它就可能只是一個(gè)發(fā)射設(shè)備。
網(wǎng)絡(luò)區(qū)域有接收機(jī)的普通區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)，MLR可以估計(jì)某些發(fā)射機(jī)的位置。網(wǎng)絡(luò)區(qū)域可以是在建筑物、城市、大陸內(nèi)，或是接近或遠(yuǎn)離地球表面的空間區(qū)域。
接收機(jī)能夠接收來(lái)自于一個(gè)或多個(gè)發(fā)射機(jī)的發(fā)射信號(hào)、及能夠測(cè)量接收信號(hào)強(qiáng)度或該信號(hào)之到達(dá)強(qiáng)度(SOA)的裝置。一個(gè)接收機(jī)一般包括天線、無(wú)線降頻變頻器和信號(hào)處理電路。
通用橫向墨卡托柵格系統(tǒng)(universal transverse Mercator(UTM)gridsystem)用于識(shí)別在地表上的位置的坐標(biāo)系。在經(jīng)線上，每隔3度定義一個(gè)UTM區(qū)，總共有60個(gè)。區(qū)內(nèi)的位置由從赤道起向北算起距離(北向緯度差)和從南-北參考線起的距離(東向值)兩者決定。
到達(dá)強(qiáng)度(strength of arrival(SOA)信號(hào)到達(dá)接收機(jī)時(shí)的幅度或功率。
到達(dá)強(qiáng)度差(strength difference of arrival(SDOA))一個(gè)信號(hào)在兩個(gè)不同接收機(jī)到達(dá)的強(qiáng)度之間的差值，或一臺(tái)接收機(jī)收到的兩個(gè)信號(hào)的到達(dá)強(qiáng)度之間的差值。
毫瓦分貝(dBm)信號(hào)功率的對(duì)數(shù)測(cè)量單位，將毫瓦級(jí)的功率的對(duì)數(shù)乘以10而得到。
利用AOA給諸如CT的移動(dòng)發(fā)射機(jī)定位的原理如圖1-4所述。
圖1說(shuō)明通過(guò)CT(101)傳輸信號(hào)s(t)(103)。當(dāng)CT是基于IS95時(shí)，它或在接入信道、或在反向業(yè)務(wù)信道傳輸信號(hào)。在這兩種之一的情況，傳輸是為特定的基站(BS)(102)作打算的。圖1假定BS(102)有兩個(gè)處于同一水平面的天線。
圖2舉例說(shuō)明CT在“τ0”時(shí)刻的信號(hào)s(t)的傳輸，并說(shuō)明了它在到達(dá)時(shí)間τik由在ith監(jiān)測(cè)站(MS)(201)的kth天線的接收情況。為了解出CT(202)的平面坐標(biāo)(x，y)，采用TDOA定位，要求最少3個(gè)MS(每個(gè)MS最少一個(gè)天線)，或者采用到達(dá)角(AOA)定位，要求最少2個(gè)MS(每個(gè)MS最少2個(gè)水平配置的天線)。在上面兩種情況之一，可以通過(guò)對(duì)在BS定位MS來(lái)利用蜂窩式基礎(chǔ)設(shè)施，這里要利用他們的1.配有良好RF(射頻)覆蓋面和合適RF高頻端的定向天線(可以是分集式的也可是扇區(qū)式的)。
2.到移動(dòng)交換中心(MSC)的高速鏈路，采用T1鏈路或有線電話鏈路(普通老式電話(POT))。
3.方便、不受天氣影響及溫度可調(diào)的機(jī)套，該機(jī)套配有可調(diào)電源。
但可以將MS放置在一個(gè)獨(dú)立于蜂窩BS的地方，由于本發(fā)明的方法不要求任何來(lái)自于BS或MSC的協(xié)助。在圖2，每個(gè)MS(201)都有兩個(gè)天線。
圖3介紹了有三個(gè)MS的系統(tǒng)，該系統(tǒng)接收來(lái)自于位于(x，y)點(diǎn)的蜂窩式電話(CT)發(fā)射出的信號(hào)。在圖3，每個(gè)MS有兩個(gè)基本上是放置在同一水平面的天線。圖3中，當(dāng)CT和每個(gè)MS距離很遠(yuǎn)并相對(duì)于每個(gè)MS上的兩個(gè)天線之間的基線時(shí)，接收的波前是平面的，也就是說(shuō)在下列情況，γi，1≌γi，2≌γi，。
●γi，1是在ithMS(第i個(gè)MS)的第一天線的到達(dá)角，●γi，2是在ithMS的第二天線的到達(dá)角，●γi定義為下列兩線組成的角度1.CT(301)和ithMS的連接線(稱之為線1，i)；2.在ithMS的兩個(gè)天線的連接線(稱之為線2，i)。
以順時(shí)針?lè)绞綇木€1，i到線2，i’而i＝1，2，3。在圖3中，對(duì)i＝1，2，3，當(dāng)每副天線的高度比天線和CT之間的距離小得多時(shí)，線1，i和線2，I’都在同一水平面上，圖4說(shuō)明了相對(duì)于北向(從正北以順時(shí)針?lè)绞?的行進(jìn)方向(DOT)“φ”(401)，以及處于坐標(biāo)(x，y)的CT(404)的速度v(402)，該坐標(biāo)一起表示CT的速度V。當(dāng)i＝1，2，3時(shí)，位于坐標(biāo)(xi，k，yi，k，zi，k)處的ithMS(403)中的kth天線接收到信號(hào)ri，k(t)后，將信號(hào)進(jìn)行處理，并將關(guān)于CT的位置信息傳遞給中央處理器。在圖4中，每個(gè)MS可以有兩副放置在同一水平面上的天線，實(shí)際上，CT和所有的天線也是放置在同一水平面上。
圖5舉例說(shuō)明了TDOA2，1，k，m的二維(水平面)位置軌跡(501)。其中TDOA2，1，k，m＝τ2，k-τ1，m＝(τ2，k-τ0)-(τ1，m-τ0)=1c(x2,k-x)2-(y2,k-y)2]]>-1c(x1,m-x)2-(y1,m-y)2-----(1)]]>c為傳播速度，(x1，m，y1，my1，m)是在MS1的天線mth的坐標(biāo)，(x2，m，y2，my2，m)是在MS2的第k個(gè)天線的坐標(biāo)，并且(x，y)是CT(502)的坐標(biāo)。這實(shí)現(xiàn)了利用基于到達(dá)時(shí)差(TDOA)的雙曲線復(fù)合(Multi-lateration)(參考Turin，G.L.等人的“A Statistical model of UrbanMultipath Propagation，”IEEE Transaction on VehicularTechnology，Vol.VT-2，NO.1，F(xiàn)ebruary 1972，參考Smith J.O.等人的“Closed-Form Least-Squares Source Location Estinmation from Range-difference Measurements，”IEEE Transaction on Acoustics，Speech，andSignal Processing，Vol.ASSP-35，No.12，December，1987)。在需要CT的三維坐標(biāo)時(shí)，我們將采用下列式子對(duì)(x，y，z)進(jìn)行解答。TDOA2，1，k，m＝τ2，k-τ1，m＝(τ2，k-τ0)-(τ1，m-τ0)=1c(x2,k-x)2+(y2,k-y)2+(z2,k-z)2]]>-1c(x1,m-x)2+(y1,m-y)2+(z1,m-z)2]]>(2)圖8對(duì)一示范性的IF采樣接收機(jī)的設(shè)計(jì)I(在下文進(jìn)行討論)進(jìn)行了說(shuō)明，它用于以高精度定位移動(dòng)發(fā)射機(jī)，而后此接收機(jī)可以被用來(lái)訓(xùn)練MLR處理。在第i個(gè)MS的第k個(gè)天線接收到的RF信號(hào)ri，k(t)最初由RF帶通濾波器(BPF)濾波，然后由RF放大器(803)放大，并由混頻器(805)將其降頻變換為中頻(intermediate frequency(IF))。IF信號(hào)被IF放大器(808)放大，然后帶通濾波器(807)進(jìn)行濾波，IF放大器(808)放大形成IF輸出。IF輸出被一個(gè)A/D(809)轉(zhuǎn)換器采樣并由數(shù)字信號(hào)處理器(810)進(jìn)行處理。給RF合成器提供頻率參考信號(hào)(811)。參考信號(hào)的一個(gè)首選信號(hào)源，對(duì)所有MS來(lái)說(shuō)是公用的，如全球定位系統(tǒng)(GPS)信號(hào)，或者是從其中衍生出來(lái)的。
圖10中，圖表中由兩個(gè)峰值，在30℃和150℃。這表明當(dāng)在兩副天線觀測(cè)到在CT的入射相位的確定差值時(shí)，天線處的CT傳輸?shù)牡竭_(dá)角可能是30°或150°。
圖11對(duì)可能的AOA似然函數(shù)進(jìn)行了說(shuō)明，給出兩副天線之間特定的到達(dá)強(qiáng)度(SOA)差值。圖中有一個(gè)比較寬的峰值，大約從0°到45°。這表明當(dāng)在兩副天線觀測(cè)到在CT的入射相位的確定差值時(shí)，天線處的CT傳輸?shù)牡竭_(dá)角可能是在0°和45°之間。
圖12解釋了最大可能到達(dá)角(ML-AOA)估計(jì)值的算法的一種實(shí)現(xiàn)。當(dāng)將CT傳輸通知MS(1201)時(shí)，便啟動(dòng)該算法。這可通過(guò)MS自身檢測(cè)CT的傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者通過(guò)MS接收到CT傳輸?shù)耐ㄖ盘?hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在后一種情況下，更可取的是，MS被給予傳輸?shù)慕芓OA和關(guān)于傳輸之內(nèi)容的信息，幫助MS檢測(cè)CT的傳輸。
MS企圖在一些或所有的適用于MS的接收路徑檢測(cè)CT傳輸，而這些MS是和不同天線或天線元件聯(lián)系在一起的(1202)。對(duì)于MS檢測(cè)的接收傳輸?shù)拿恳磺闆r，MS檢測(cè)SOA和/或POA(1203)。由于AOA取決于一個(gè)觀察到的SOA的函數(shù)(例如比率)，對(duì)于每一對(duì)SOA，MS重新獲得一個(gè)似然函數(shù)。由于AOA取決于一個(gè)觀察到的POA(1204)的函數(shù)(例如比率)，對(duì)于每一對(duì)POA，MS重新獲得一個(gè)似然函數(shù)。
通過(guò)采用它們的產(chǎn)物(1205)，MS組合對(duì)于AOA的似然函數(shù)。得到的似然函數(shù)的最大值的縱坐標(biāo)被當(dāng)作AOA的估計(jì)值(1206，1208)。來(lái)自于其他源(1207)的信息，例如來(lái)自于其他MS的AOA似然函數(shù)，可和其他的似然函數(shù)進(jìn)行組合。
圖13對(duì)用于檢測(cè)CT傳輸?shù)乃惴ǖ膶?shí)現(xiàn)進(jìn)行了解釋。相關(guān)/組合函數(shù)z(τ，F(xiàn))可以在τ和F的試算值處求值。z(τ，F(xiàn))最大值的縱坐標(biāo)(τ，F(xiàn))分別被作為TOA以及到達(dá)頻率(FOA)的初始估計(jì)值。該最大值的門限值可被用來(lái)確定傳輸是否被檢測(cè)到。
圖14對(duì)一個(gè)MS和主機(jī)的可能實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明。天線(1403)和RF降頻轉(zhuǎn)換器(1405)接收到前向鏈接傳輸信號(hào)(1401)。DSP板(1407)將降頻RF信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行處理，以檢測(cè)BS傳輸，并測(cè)量其TOA，POA，SOA和FOA，以及對(duì)BS發(fā)射的消息進(jìn)行解碼。
天線(1404)和RF降頻轉(zhuǎn)換器(1406)接收到反向鏈接傳輸信號(hào)(1402)。DSP板(1408)將降頻RF信號(hào)轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)，并將其處理，以檢測(cè)CT傳輸，并測(cè)量其TOA，POA，SOA和FOA，以及對(duì)BS發(fā)射的消息進(jìn)行解碼。
通信控制器(1409)連接在DSP板(1407，1408)和一些接口(1410)之間，并連接到主機(jī)(1411)。1401-1409包括MS。
主機(jī)包括一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)，這些計(jì)算機(jī)接收來(lái)自于MS的信息，并估計(jì)CT的位置、速度和DOT。雖然在圖14沒(méi)有明確的表示，主機(jī)也通過(guò)接口發(fā)送信息和命令給MS。
在WLS中，有許多因素影響系統(tǒng)的性能、RF屏蔽、平坦衰落、頻率偏移(包括LOs漂移和多普勒頻移)、時(shí)鐘誤差、時(shí)間延遲、噪聲、多路徑(選擇衰減)、接口，以及和預(yù)期CT相關(guān)的MS的地理幾何形狀，和功率控制(控制CT發(fā)射功率)。
每個(gè)因素都將降低CT估計(jì)位置的精確性，取決于所采用的、用于求解要求位置的獨(dú)立方程的技術(shù)。
RF發(fā)射信號(hào)(RF transmission)更明確地說(shuō)，低通(LP)等效發(fā)射信號(hào) 可以被設(shè)計(jì)為s~(t)=e-j2π(fc+Δf0)τ0e-j(2πΔf0t+ζ0)p(t-τ0)----(3)]]>
RF發(fā)射信號(hào)s(t)(參看圖1)可表達(dá)如下s(t)=Re{ej2πfcts~(t)}----(4)]]>其中●RE{.}表示實(shí)數(shù)部分運(yùn)算；●fc為額定載波頻率；●Δf0為fc的頻率偏移量(由于它基本上是CT或BS的頻率基準(zhǔn)中的誤差，通常對(duì)CT或BS來(lái)說(shuō)未知的)；●τ0是發(fā)射時(shí)間(對(duì)MS來(lái)說(shuō)也是未知的)；●ζ0為發(fā)射載波頻率(fcΔf0)的相位偏移(相對(duì)MS來(lái)說(shuō)也是未知的)，● 及●p(t)為限帶的基帶信號(hào)由于兩種信號(hào)類型在決定CT的位置或速度時(shí)可以包括感興趣的信息，信號(hào)s(t)可以由BS或CT發(fā)射。
RF接收(RF Reception)那么，LP等效接收信號(hào) 通過(guò)第k個(gè)天線和MSirh可以被設(shè)計(jì)為r~i,k(t)=Gi,kRi,k-nej(θi,k+ζ0)ej2π(Δf0+δfi,k)tp(t-τi,k-Δti,k)+wi,k(t)+MPi,k(t)+I~i,k(t)]]>(5)RF接收信號(hào)ri，k(t)(參看圖2)表達(dá)如下ri,k(t)=Re{ej2πfctr~i,k(t)}----(6)]]>●RE{.}表示恢復(fù)復(fù)數(shù)的實(shí)數(shù)部分的運(yùn)算●Gik表示增益(復(fù)數(shù))，由于從CT到第i個(gè)MS的第k個(gè)天線的接收和發(fā)射天線產(chǎn)生的(相應(yīng)兩個(gè)天線模式的一個(gè)函數(shù))●Ri，k-n表示傳播信道引起的衰減(實(shí)數(shù))，其中n是一個(gè)實(shí)數(shù)(通常在2-4之間)，該實(shí)數(shù)取決于信道，及Ri，k為CT和第i個(gè)MS的第k個(gè)天線之間的射程●θi，k＝{-2π(fc+Δfo+δfi，k)(τi，k+Δti，k))mod2π(7)該式表示在第i個(gè)MS的第k個(gè)天線上接收到的RF信號(hào)的相位。(更具體地，在第i個(gè)MS的第k個(gè)天線的連接器處)，其中●δfi，k是頻率偏移，是傳播信道上的多普勒頻移引起的(速度v，和行進(jìn)方向(DOT)φ的函數(shù))●τi，k是在第i個(gè)MS的第k個(gè)天線處的信號(hào)ri，k(t)的到達(dá)時(shí)間(TOA)(射程Ri，k的函數(shù))●Δti，k是通過(guò)CT的天線到在第i個(gè)MS的第k個(gè)天線的總的群延遲(通常是頻率的函數(shù))，●wi，k(t)表示加性高斯白噪聲(AWGN，復(fù)數(shù))，這是第i個(gè)MS處的第k個(gè)天線的熱噪聲引起的(溫度和帶寬的函數(shù))●MPi，k(t)表示第i個(gè)MS的第k個(gè)天線的所有的多路徑部件(復(fù)數(shù))(環(huán)境和天線高度的函數(shù))，● 表示在第i個(gè)MS的第k個(gè)天線的所有的低通等效干擾(在頻帶內(nèi)外)總RF接收在IS-95中，多個(gè)CT同時(shí)在同一個(gè)反鏈接頻帶中發(fā)射。在CDMA系統(tǒng)的這個(gè)模式中， 友示所有的該類CDMA信號(hào)，除 在外。
基帶接收一個(gè)或多個(gè)IF階段降頻轉(zhuǎn)換接收到的RF信號(hào)ri，k(t)為模擬基帶信號(hào) 它和完成下列運(yùn)算是等效的。r^i,k(t)=ej2πfctr~i,k(t)e-j2π(fc+Δfi,k)te-jζi,k]]>=r~i,k(t)e-j2πΔfi,kte-jζi,k----(8)]]>其中●Δfi，k是在第i個(gè)MS處的接收機(jī)kth的本機(jī)振蕩器(LO)和載波頻率fc之間的頻率誤差；及●ζi，k為在第i個(gè)MS處的接收機(jī)kth的本機(jī)振蕩器的載波相位。從等式(5)(6)(8)，可指出●“ψi，k＝θi，k-ζi，k+ζ0”為接收信號(hào) 的到達(dá)相位(POA)●“fi，k＝δfi，k-Δfi，k+Δf0”為接收信號(hào) 的到達(dá)頻率(FOA)● 為接收信號(hào) 的到達(dá)強(qiáng)度(SOA)● TOAi，k＝τi，k+Δti，k為接收信號(hào) 的到達(dá)時(shí)間(TOA)另外，將 定義為接收的及降頻轉(zhuǎn)換的噪聲、干擾和多路徑。換而言之r^i,k(t)=SOAi,k•exp(jψi,k+j2πfi,kt)•p(t-TOAI,K)+w′(t)----(9)]]>從通帶或IF信號(hào)提取復(fù)數(shù)基帶信號(hào)，有多種已知的方法，如次采樣法，再數(shù)字求積分解調(diào)。
數(shù)字接收最后，模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器將基帶信號(hào) 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào) 該信號(hào)和完成下列運(yùn)算是等效的。r^i,k(m)=r^i,k(t)|t=mTs+qi,k(m)]]>其中Ts為采樣時(shí)間間隔，m為整離散時(shí)間指數(shù)，并且qi，k(m)為量化噪聲，該噪聲主要取決于為比特?cái)?shù)和A/D轉(zhuǎn)換的縮放比例。
采用基于網(wǎng)絡(luò)WLS對(duì)CT進(jìn)行定位的五個(gè)步驟1.CT的激發(fā)、識(shí)別和分類活動(dòng)在一些應(yīng)用中，CT的活動(dòng)將觸發(fā)對(duì)CT定位的需求。例如，在本發(fā)明應(yīng)用到E911業(yè)務(wù)中，CT發(fā)起911呼叫的活動(dòng)將觸發(fā)對(duì)該CT的定位要求。那么，WLS系統(tǒng)必須因該類觸發(fā)而對(duì)CT的活動(dòng)進(jìn)行監(jiān)控。
在其他應(yīng)用中，如在車隊(duì)(fleet)管理這種情況下，要對(duì)一個(gè)加電的CT進(jìn)行被動(dòng)定位。這種情況的發(fā)生，是基于通過(guò)一個(gè)BS由CT進(jìn)行周期性注冊(cè)、或通過(guò)主動(dòng)定位。在后一種情況下，主機(jī)可呼叫CT，通過(guò)多個(gè)MS接收到它的響應(yīng)，然后結(jié)束呼叫。
2.檢測(cè)
采用基于網(wǎng)絡(luò)的WLS系統(tǒng)，一般利用兩個(gè)信息源來(lái)對(duì)CT進(jìn)行定位反向控制/接入信道和反向聲音/業(yè)務(wù)信道。當(dāng)采用反向控制/接入信道對(duì)CT進(jìn)行定位時(shí)，CT采用隨機(jī)接入技術(shù)接入無(wú)線信道，該類技術(shù)如AMP和IS-54中的Aloha(阿樂(lè)哈)技術(shù)，CDMA，IS-136和GSM中的時(shí)分式Aloha技術(shù)等。
通過(guò)反向控制/接入信道進(jìn)行定位的困難在于，多個(gè)MS即使在信號(hào)功率低的情況下也必須能夠檢測(cè)CT發(fā)射。當(dāng)在CT啟動(dòng)功率控制時(shí)，這個(gè)問(wèn)題就比較復(fù)雜，因?yàn)樵谶@種情況下，遠(yuǎn)程MS接收CT發(fā)射，不如在服務(wù)BS的接收信號(hào)好。在例如相干組合和非相干組合的文獻(xiàn)中，提到了幾種檢測(cè)算法。
由于接收信號(hào)的頻率估計(jì)值的誤差，兩種技術(shù)有時(shí)都不適合WLS。在本專利提出了一種新穎的檢測(cè)方式以阻止估計(jì)頻率的誤差群相干組合。
3.測(cè)量信號(hào)參數(shù)在等式(9)中有各種信號(hào)參數(shù)，該等式能導(dǎo)出關(guān)于CT靜止位置的獨(dú)立等式，也就是關(guān)于CT的CT定位的坐標(biāo)(x，y)，如●載波的到達(dá)強(qiáng)度(SOA)，SOAi，k●載波的到達(dá)相位(POA)，ψi，k●到達(dá)基帶波形(WOA)，p(t-TOAi，k)●消息內(nèi)容另外，有一個(gè)信息源，其中，能根據(jù)關(guān)于CT的動(dòng)態(tài)位置的等式(9)、即關(guān)于速度 推導(dǎo)出一個(gè)獨(dú)立的等式，即●載波的到達(dá)頻率(FOA)，fi，k4.估算位置參數(shù)在測(cè)量得到的CT信號(hào)參數(shù)的基礎(chǔ)上，可以估計(jì)CT的位置參數(shù)。例如●SOA，SOAi，k可以用來(lái)估計(jì)CT的射程
●POA，ψi，k可以用來(lái)估計(jì)CT的AOA(方法一)；●WOA，p(t-AOAi，k)可以用來(lái)估計(jì)CT的TOA，TOAi，k(方法二、三、四)●FOA，fi，k可以用來(lái)估計(jì)CT的速度(方法五)●SOA，SOAi，k和POA，ψi，k之組合可以用來(lái)估計(jì)CT的AOA(方法六)5.CT的定位根據(jù)估計(jì)的CT位置參數(shù)，CT的位置就可以估計(jì)出來(lái)。定位實(shí)例包括TOA/射程定位(圓形多邊測(cè)量)；TDOA定位(雙曲線多邊測(cè)量)；混合TDOA定位(用TDOA的圓形多邊測(cè)量(multilateration))；AOA定位；AOA/TDOA定位，及行進(jìn)速度和方向。對(duì)CT定位的主題包括幾何效應(yīng)，觀測(cè)值的加權(quán)，粗差檢驗(yàn)，多重解法。在以下部分中，我們將就采用基于網(wǎng)絡(luò)的WLS為CT定位的這五個(gè)步驟進(jìn)行深入展開(kāi)。
1.CT的激發(fā)、識(shí)別和分類活動(dòng)1.1主動(dòng)CT在一些應(yīng)用中，CT的活動(dòng)將觸發(fā)對(duì)CT定位的需求。因此，WLS系統(tǒng)必須因該類觸發(fā)而對(duì)CT的活動(dòng)進(jìn)行監(jiān)控。例如，在本發(fā)明應(yīng)用到E911服務(wù)中，CT發(fā)起的911呼叫的活動(dòng)將觸發(fā)對(duì)該CT的定位要求。另外一個(gè)例子是，出現(xiàn)安全氣袋膨脹的交通事故。在這種情況下，CT只是一個(gè)簡(jiǎn)單的發(fā)射機(jī)，在蜂窩頻帶內(nèi)傳遞一個(gè)特定的警報(bào)信號(hào)。
MS將監(jiān)測(cè)接入信道消息，識(shí)別接入信道的始發(fā)消息，提取被撥號(hào)碼，呼叫號(hào)碼和可能的額外參數(shù)。選擇標(biāo)準(zhǔn)用來(lái)判斷是否已經(jīng)給發(fā)起呼叫的CT定位。
為了識(shí)別CT的活動(dòng)，有必要監(jiān)測(cè)涉及CT的傳輸，前向和反向鏈接傳輸都是所關(guān)心的問(wèn)題。在監(jiān)測(cè)傳輸后，對(duì)其信息內(nèi)容可進(jìn)行解碼和檢查。
1.2被動(dòng)CT在一些情況下，需要對(duì)當(dāng)前沒(méi)有進(jìn)行發(fā)射的CT進(jìn)行定位。對(duì)該類CT由兩種定位方式被動(dòng)定位和主動(dòng)定位。在被動(dòng)定位中，在CT進(jìn)行例行任務(wù)是對(duì)它進(jìn)行定位，例如，依靠服務(wù)BS進(jìn)行周期性注冊(cè)等，如果這時(shí)CT是靜止的，或者它在進(jìn)入新的單元時(shí)利用新的服務(wù)BS進(jìn)行注冊(cè)。在被動(dòng)定位中，最后定位位置的時(shí)限并不是至關(guān)重要的。它可以在過(guò)去的幾分鐘甚至幾小時(shí)。那樣的定位只限于某些特定應(yīng)用，如交通監(jiān)控和車隊(duì)管理。
在主動(dòng)定位中，最后位置的時(shí)限是至關(guān)重要的。該類定位在找回被盜車輛，阻止犯罪和尋找走失的人或?qū)櫸锏葢?yīng)用中非常重要。
在主動(dòng)定位中，CT可被激發(fā)產(chǎn)生傳輸信號(hào)，由一個(gè)或多個(gè)MS可以監(jiān)測(cè)所產(chǎn)生的傳輸，以確定CT的位置。由主機(jī)發(fā)出呼叫、并與該蜂窩式網(wǎng)絡(luò)連接的電話網(wǎng)絡(luò)至CT，CT可被激發(fā)在接入信道中發(fā)射。這就激發(fā)一個(gè)或多個(gè)BS在尋呼信道發(fā)出始發(fā)消息(參見(jiàn)IS-95)給CT。如果CT被加電并且是有作用的，它將通過(guò)在接入信道發(fā)射一個(gè)回應(yīng)信息作出反應(yīng)。另外，可激發(fā)一個(gè)特定的CT在接入信道發(fā)射，通過(guò)發(fā)送一個(gè)尋呼信息給那個(gè)特定的CT，帶有設(shè)置為1的尋呼信息的VALID_ACK(有效應(yīng)答)域，對(duì)該CT表明它必須對(duì)尋呼信息作出回應(yīng)。
可以通過(guò)來(lái)自于蜂窩式網(wǎng)絡(luò)的適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)參數(shù)消息對(duì)CT進(jìn)行配置，使之能在接入信道中傳遞注冊(cè)消息，無(wú)論什么時(shí)候發(fā)生了下面的一些或所有的情況，當(dāng)在CT加電、當(dāng)CT斷電、當(dāng)CT離開(kāi)其最新注冊(cè)位置為一特定的距離、及當(dāng)從CT上次注冊(cè)已過(guò)去一段特定的時(shí)間時(shí)。
為了激發(fā)CT在網(wǎng)絡(luò)的某些區(qū)域中時(shí)發(fā)出注冊(cè)信息，一些BS可以通過(guò)配置后，傳遞特殊系統(tǒng)參數(shù)消息內(nèi)容。能夠通過(guò)主機(jī)向CT發(fā)出一個(gè)呼叫，并允許該呼叫繼續(xù)，一直達(dá)到CT開(kāi)始在反向業(yè)務(wù)信道進(jìn)行傳輸?shù)倪@一個(gè)點(diǎn)，可以激發(fā)CT在反向業(yè)務(wù)信道傳遞信息。在特定的時(shí)間間隔后，或CT的反向業(yè)務(wù)信道傳輸已經(jīng)被一個(gè)或多個(gè)MS檢測(cè)到后，主機(jī)可釋放該呼叫。
主機(jī)可以給MS提供信息，協(xié)助其進(jìn)行檢測(cè)MS傳輸信號(hào)，如近似的或估計(jì)的TOT，TOA和/或FOA，或移動(dòng)WSN，或CT傳輸?shù)南?nèi)容。
積極和被動(dòng)定位中，CT可能是一給沒(méi)有音頻部分的簡(jiǎn)單(小型化)收發(fā)信機(jī)，它能仿效蜂窩式電話，在反向信道上發(fā)射信息。在這種情況下，CT可以隱藏在通常被其相應(yīng)的運(yùn)輸工具攜帶的物品中，如人的手鐲，寵物的項(xiàng)圈，汽車和卡車的車蓬/車廂下的黑匣子里面。2.檢測(cè)與采集通過(guò)使用基于WLS的網(wǎng)絡(luò)，有兩種信息源可用來(lái)定位CT，它們是反向控制/接入信道和反向語(yǔ)音/業(yè)務(wù)信道。若利用反向控制/接入信道來(lái)定位CT，CT接入采用隨機(jī)接入?yún)f(xié)議的無(wú)線電信道，例如在AMPS和IS-54中的ALOHA，及在CDMA、IS-136和GSM中的時(shí)分式ALOHA。
通過(guò)在反向控制/接入信道上定位的困難在于，為了能夠?qū)崿F(xiàn)雙曲線三邊測(cè)量(hyperbolic trilateration)，相同的CT發(fā)射信號(hào)至少需要被三個(gè)MS檢測(cè)并采集。如果在CT中激活電源控制功能，問(wèn)題將復(fù)雜化。因?yàn)樵诖饲闆r下，遠(yuǎn)端監(jiān)測(cè)站接收到CT發(fā)射信號(hào)不如在服務(wù)基站的接收信號(hào)。這使得定位CT的概率小于1。
另一方面，當(dāng)利用反向語(yǔ)音/業(yè)務(wù)信道定位時(shí)，并不存在檢測(cè)方面的問(wèn)題要解決。這是因?yàn)檫@一事實(shí)，當(dāng)CT通過(guò)一個(gè)特定反向語(yǔ)音/業(yè)務(wù)信道發(fā)起呼叫的時(shí)候，由專用于在這個(gè)反向控制/接入信道上監(jiān)測(cè)所有活動(dòng)的MS監(jiān)視這樣一個(gè)請(qǐng)求。語(yǔ)音/業(yè)務(wù)信道的指配是通過(guò)前向控制/接入信道由服務(wù)基站完成的，同時(shí)被同一個(gè)監(jiān)測(cè)站監(jiān)視。該MS發(fā)出這樣的信息給主機(jī)，以便主機(jī)決定是否對(duì)這個(gè)CT進(jìn)行定位。如果主機(jī)決定對(duì)某一CT定位，它通知至少三個(gè)監(jiān)測(cè)站來(lái)監(jiān)視該CT通過(guò)反向語(yǔ)音/業(yè)務(wù)信道發(fā)射的信號(hào)，并利用足夠的關(guān)于該CT發(fā)射的輔助信息。這些輔助信息使被通知的MS避免(至少是最大限度減少)了對(duì)CT信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)的需求。換句話說(shuō)，定位CT的概率可以是等于1。
如果MS必須檢測(cè)該CT發(fā)射，提出幾種檢測(cè)算法。2.1檢測(cè)模式檢測(cè)算法在其處理中含有所接收、降頻轉(zhuǎn)換及采樣的信號(hào) 該信號(hào)由以下方程式定義r^i,k(m)=SOAi,k•exp(jψi,k+j2πfi,kmTs)•p(mTs-TOAi,k)+w′(m)+qi,k(m)]]>在觀測(cè)間隔，0≤t≤Ti，k，其中，不失一般性，p(t)被假設(shè)為接入探測(cè)信號(hào)。2.2檢測(cè)算法檢測(cè)算法的目的是判斷出所搜索的信號(hào)p(t)在接收信號(hào)函數(shù) 中是否存在及可解析。如果p(t)存在并可解析，提供TOAi，k和fi，k的粗略估算值，分別表示為 和 。圖13概述了在高級(jí)別的檢測(cè)算法。相關(guān)/組合函數(shù)z(τ，F(xiàn))用來(lái)描述期望信號(hào)與實(shí)際接收到的信號(hào)之間的相關(guān)性。通過(guò)一組被稱為試算值(τi，F(xiàn)j)的坐標(biāo)求得z(τ，F(xiàn))。
該算法的規(guī)范需要定義該相關(guān)/組合函數(shù)并選擇試算值(τi，F(xiàn)j)。2.3試算值的選擇。
在檢測(cè)之前，假定已經(jīng)知道TOi，k和Fi，k的上下界(公式中用下標(biāo)“start”和“end”表示)，因此，現(xiàn)在只需要為τ和F利用在以下不等式邊界內(nèi)的試算值。τstart≤TOAi，k≤τendFstart≤Fi，k≤Fend只需要為τ和F利用在以下不等式邊界內(nèi)的試算值。接下來(lái)的問(wèn)題是在上述邊界的試算值的數(shù)和分布。眾所周知，CDMA基帶信號(hào)被限帶于碼片率(chip rate)的一半左右。但對(duì)于試算值τ而言，一半或四分之一碼片的均勻間隔將足夠了。因此，對(duì)τi的間隔的優(yōu)選值為Δτ＝0.407μs或0.203μs，試算值τ為τk＝τstart+kΔτ，k＝0，1，2，...，Nτ，Nτ=[τend-τstatΔτ]]]>其中，符號(hào)[x]表示取最近的整數(shù)，如果x值在兩整數(shù)中間，則四舍五入。
為了維持因頻率誤差帶來(lái)的特定的衰減。對(duì)F的試算值的間距應(yīng)與觀測(cè)間距Ti，k成反比。對(duì)試算頻率的間距ΔF的優(yōu)選值為ΔF=0.1Ti,k]]>F的試算值為Fk＝Fstart+kΔF k＝0，1，2，...，NF，NF=[Fend-FstatΔF]]]>試算值(τi，F(xiàn)j)包括所有可能的τi和Fj配對(duì)，這樣的配對(duì)總共有Nτ·NF個(gè)。因此，為了搜索某一特定的發(fā)射，z(τi，F(xiàn)j)將被求值Nτ·NF次。
2.4相關(guān)/組合函數(shù)的定義相關(guān)/組合函數(shù)的三種選擇如下●Z1(τ，F(xiàn))，相干性相關(guān)；●Z2(τ)，非相干組合相關(guān)；●Z3(τ，F(xiàn))，組群式相干組合相關(guān)。組群式相干組合相關(guān)是用于本發(fā)明的優(yōu)選的組合函數(shù)。
2.4.1相干性相關(guān)相干性相關(guān)定義如下Z1(τ,F)=|Σm=0Ti,k/Tsr^i,k(m-τ/Ts)p*(mTs)e-j2πFmTs|2]]>取這個(gè)和的值的平方，以去除接收信號(hào)和相關(guān)結(jié)果之未知的和任意的相位偏移的影響。
相干性相關(guān)等效或優(yōu)于另兩種方法的性能。相干性相關(guān)的主要缺點(diǎn)是它運(yùn)算的復(fù)雜性。當(dāng)Ti，k增大時(shí)，ΔF一定會(huì)線性減小，這將導(dǎo)致F的試算值在數(shù)量上增加(見(jiàn)等式 )。同時(shí)，計(jì)算每一個(gè)Z1(τ，F(xiàn))值的復(fù)雜性也將線性增加。因此，在檢測(cè)算法中時(shí)頻搜索的所有復(fù)雜性就在于Ti， k的二次函數(shù)。2.4.2非相干性組合通過(guò)在Ti，k的子區(qū)間關(guān)聯(lián)每一個(gè)持續(xù)時(shí)間Tgroup，以及將那些子區(qū)間相關(guān)性不相干地組合起來(lái)，可以避免通過(guò)F的多值計(jì)算Z1(τ，F(xiàn))的復(fù)雜性，以得到Z2(τ)。Z2(τ)=Σn=0|TI,K/Tgroup||c(n,τ)|2]]>在子區(qū)間上的相干性c(n，τ)被稱為次相關(guān)性 減少噪聲影響的可選步驟就是在非相干組合之前濾出次相關(guān)結(jié)果的序列，從而去除希望頻率偏移Fstart≤F≤Fend的范圍之外的信號(hào)成分。優(yōu)選的實(shí)施例就是具有分支的橫向?yàn)V波器h(n)，-Nh/2≤n≤Nh/2，它有一個(gè)在頻率2πFstartTgroup和2πFendTgroup之間的通帶(在每個(gè)采樣的弧度中)。
對(duì)τ的試算值求出非相干組合函數(shù)，將產(chǎn)生于TOA估計(jì)值 為了獲得FOA估計(jì)值 于是相干組合函數(shù)Z1(τ，F(xiàn))在 以及試算值Fk上被求出。取最大化 的試算值Fk作為FOA估計(jì)值 2.4.3組群式相干組合這第三種方法能夠獲得接近相干積分之性能的檢測(cè)性能，且復(fù)雜度大大減小。如上所述，次相關(guān)性c(k，τ)被計(jì)算，用于非相干組合，然后在F的試算值上進(jìn)行相干組合。Z3(τ,F)=|Σn=0Ti,k/Tgroupc(n,τ)e-j2πFnTgroup|2]]>在某些情況下，通過(guò)在n范圍內(nèi)取c(n，τ)的快速傅立葉變換(FFT)，可有效地計(jì)算Z3(τ，F(xiàn))。在這里，F(xiàn)FT采樣的頻率間隔是ΔF＝1/Ti，k。在計(jì)算FFT之前，通過(guò)零填充c(n，τ)，可減少頻率間隔，以滿足等式ΔF＝0.1/Ti，k的標(biāo)準(zhǔn)。3.信號(hào)參數(shù)的測(cè)量3.1TOA和FOA的測(cè)量在這節(jié)里，TOA和FOA的近似估值 和 將被稱為 和 通過(guò)用 的頻率偏移再計(jì)算次相關(guān)性，改善這些估計(jì)值， 以及用位于近似估值 和 附近的試算值的更小間隔，重復(fù)這個(gè)檢測(cè)算法。優(yōu)選的精確試算值是Δτfine＝0.102μs， ΔFfine＝0.25/Ti，kτk=τ^coarse+k(0.102us),]]>k＝-16，-15，……16Fk=F^coarse+k·0.025/Ti,k,]]>k＝-8，-7，…，8Z3(τ，F(xiàn))的估計(jì)值考慮到次相關(guān)性被 抵消。Z,3,fine(τ,F)=|Σn=0Ti,k/Tgroupc(n,τ)e-j2π(F^-Fcoarse)nTgroup|2]]>同近似TOA估計(jì)值一樣，改善的TOA估值是接收信號(hào)的峰值的測(cè)量值。為了得到位置估計(jì)值，可取的是測(cè)量前沿或第一到達(dá)信號(hào)。通過(guò)采用上升沿檢測(cè)或?qū)Ω纳频南嚓P(guān)性結(jié)果的超解析，可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。如果需要，F(xiàn)OA估值也能用超解析來(lái)改善。3.2 POA的測(cè)量一個(gè)恰當(dāng)?shù)南嚓P(guān)/組合函數(shù)被用于接收的信號(hào)，當(dāng)用于檢測(cè)時(shí)，不需要幅值平方的步驟，且結(jié)果的相位可以作為所需信號(hào)的POA。3.3SOA的測(cè)量在TOA和FOA的最佳可用估值所求出的相關(guān)/組合函數(shù)的大小可以用作SOA的估計(jì)值。純正的SOA是SOAIi，k＝Gi，kRi，k-n。我們可以估計(jì)SOA為在第i個(gè)基站的天線k測(cè)量的 噪音、干擾，及其它估計(jì)參數(shù)如POA、FOA和TOA中的誤差將使SOA的估計(jì)值不純正。3.4消息解碼用適用的標(biāo)準(zhǔn)(IS-95，JSTD-008)定義消息標(biāo)記符和域(field)。根據(jù)這些已公布的標(biāo)準(zhǔn)，接收信號(hào)能被解碼。某些消息中包含可用于估計(jì)移動(dòng)臺(tái)位置的信息。3.4.1導(dǎo)頻強(qiáng)度測(cè)量消息由CT在反向業(yè)務(wù)信道上發(fā)射導(dǎo)頻強(qiáng)度測(cè)量消息，對(duì)于一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)頻，包含下面的信息PILOT-PN-PHASE這個(gè)信息能夠確定在移動(dòng)臺(tái)測(cè)量的導(dǎo)頻信號(hào)的TOA至一個(gè)碼片的分辨率。為了識(shí)別發(fā)射這個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)的BS，導(dǎo)頻PN相位偏移(在64個(gè)碼片單元)能夠從這個(gè)數(shù)字中被確定。
PILOT-STRENGTH這是在CT中的導(dǎo)頻信號(hào)的SOA的CT估計(jì)值。由于前向和反向業(yè)務(wù)鏈路路徑損耗的值通常是接近的，故這個(gè)SOA估計(jì)值能夠被應(yīng)用的方式與反向鏈路SOA估計(jì)值相同，有助于估計(jì)CT的位置。
多個(gè)PILOT-PN-PHASE測(cè)量值能夠被當(dāng)作TOA信號(hào)來(lái)處理，以獲得對(duì)CT的TDOA位置估計(jì)。3.4.2接入信道消息在接入信道消息中，對(duì)一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)頻，IS-95B標(biāo)準(zhǔn)允許CT包括PILOT-PN-PHASE和PILOT-PN-STRENGTH信息。這些消息能夠被MS解碼并以與上述對(duì)于導(dǎo)頻強(qiáng)度測(cè)量消息的相同方式被應(yīng)用。4.定位參數(shù)的估計(jì)4.1SOA 4.1.1估計(jì)射程，Ri，k的SOAi，k＝Gi，kR-ni，k在靜態(tài)中，SOAi，k＝Gi，kR-ni，k能夠被用于估計(jì)射程Ri，k。但是，由Gi，kR-ni，k估計(jì)的Ri，k是不可靠的，即使Gi，k是已知的，由于無(wú)線電信道的性質(zhì)，其中RF的屏蔽和平坦衰落可以使“R-ni，k”中的“n”值偏離2(對(duì)于視距LOS)到4(對(duì)于城市環(huán)境，哈塔M的“陸地移動(dòng)無(wú)線業(yè)務(wù)中關(guān)于無(wú)線傳播損耗的經(jīng)驗(yàn)公式”，IEEE Transactionson Vehicular Technology，Vol.VT-29，No.3，1980年8月)，以至于在大城市環(huán)境中達(dá)到6。因此，除非LOS被保證是在CT與ithMS的kth天線之間，R-ni，k只能為Ri，k提供若干公里的精度。在這種情況下，當(dāng)LOS被保證時(shí)(如在?；蚝钠矫姝h(huán)境中)，且Gi，k為ithMS所知道，那么“n”可被選為2。4.1.2 SDOA(到達(dá)強(qiáng)度差)一般說(shuō)來(lái)，由于MS不知道CT的絕對(duì)發(fā)射功率水平，可以比較來(lái)自不同MS的R-ni，k的多個(gè)測(cè)量值，以由每一個(gè)MS估計(jì)CT的相對(duì)距離。換言之，假定對(duì)于某些MS的“n”是恒定的，可以利用SOA結(jié)合知道的天線增益模式(例如具有AOAγi的Gi，k的變量)，以估計(jì)從CT發(fā)射到MS的信號(hào)的AOA。本專利申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N新穎的方法，用于測(cè)量天線之間的相對(duì)增益模式、以及估計(jì)AOA。當(dāng)在MS的天線間隔緊湊且相對(duì)CT的天線有所提高時(shí)，關(guān)于對(duì)某些MS“n”為恒定的之假設(shè)是有效的。
由于IS-95和J-STD-008的前向鏈路功率控制的特性，MS可以由前向業(yè)務(wù)信道的功率水平估計(jì)前向鏈路路徑損耗。這一點(diǎn)可以被獨(dú)立地用于來(lái)自其它MS的觀測(cè)值以估計(jì)Ri，k。但是，這個(gè)估值如反向鏈路路徑損耗范圍一樣的不可靠。
4.2POA4.2.1估計(jì)AOA的ψi，k第二信息源是POAψi，k＝{-2π(fc+Δf0+δfi，k)(τi，k+Δti，k)+Δζi，k}mod2π(10)它可以用于估計(jì)AOA的γi，k，這里Δζi，k定義為ζ0-ζi，k。POA的ψi，k和AOA的γi，k的關(guān)系被解釋如下為簡(jiǎn)化符號(hào)，我們首先假定●在ithMS中Kth天線是天線1；●在ithMS中mth天線是天線2。
我們進(jìn)一步假設(shè)CT是遠(yuǎn)離ithMS系統(tǒng)并相對(duì)于天線1和天線2之間的基線di，1，2。如此假設(shè)暗示接收到的波前是平面的，即γi，1≌γi，2≌γi，其中
●γi，1是在天線1的γi，1(t)的到達(dá)角度(AOA)；●γi，2是在天線2的γi，2(t)的AOA；●γi是前兩者之間的角度；●連接CT(301)和ithMS的線；●連接在ithMS的這兩個(gè)天線的線；按順時(shí)針?lè)绞?，從由CT和ithMS構(gòu)成的線到這兩個(gè)天線構(gòu)成的線。
這依次表明，到達(dá)相位差(PDOA)，(ψi，1-ψi，2)是通過(guò)下面的關(guān)系與角度ri相關(guān)2πdi,1,2λcos(γi)=(Ψi,1-Ψi,2)mod2π----(11)]]>這里●ψi，1是在天線1的γi，1(t)的到達(dá)相位；●ψi，2是在天線2的γi，2(t)的POA；在式(11)中，γi的解為γi=±cos-1{λ2πdi,1,2((Ψi,1-Ψi,2)mod2π+2πk)}----(12)]]>這里，式(12)中的k是必須滿足下面條件的整數(shù)-1≤λdi,1,2{(Ψi,1-Ψi,2)mod2π2π+k}≤1----(13)]]>例如，當(dāng)di，1，2＝λ，我們對(duì)于k有下面的可能解當(dāng)(Ψi,1-Ψi,2)mod2π2π=-1,]]>我們有k＝0，1或2；當(dāng)(Ψi,1-Ψi,2)mod2π2π=+1,]]>我們有k＝0，-1或-2；當(dāng)(Ψi,1-Ψi,2)mod2π2π=-1/2,]]>我們有k＝0或1；當(dāng)(Ψi,1-Ψi,2)mod2π2π+1/2,]]>我們有k＝0或-1；
當(dāng)(Ψi,1-Ψi,2)mod2π2π=0,]]>我們有k=0，1或-1。(14)(14)中的一些解是試算的，由于di，1，2變得大于λ，我們有更多的非試算解。盡管具有多個(gè)解意味著模糊性，但是利用基于如后所述的最小平方技術(shù)的冗余觀測(cè)可以解決這種模糊性。
4.2.2估計(jì)TOA的ψi，k在方程(10)中也可能用POA的ψi，k來(lái)估計(jì)τi，k，用ψi，k來(lái)估計(jì)τi，k的缺點(diǎn)就是“mod2π”運(yùn)算，這就意味著在這種估計(jì)中可能有一個(gè)較大的整數(shù)模糊值。例如，TDOA定位中，每個(gè)獨(dú)立方程需要一對(duì)TOA，即τi，k+Δti，k和τj，m+Δtj，m。在這種情況下，模糊性的量是兩個(gè)接收天線之間的基線的函數(shù)，即在●在ithMS中的kth天線及；●在jthMS中的mth天線之間。
相對(duì)的波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)于頻率方程(10)中的fc+Δf0+δfj，k。這一點(diǎn)在方程(15)表示如下τi，k-τj，m＝-{(ψi，k-ψj，m)-(Δξi，k-Δξj，m)+2πn}/2πfc-(Δti，k-Δtj，m)+額外項(xiàng)(15)這里●τi，k對(duì)應(yīng)于在ithMS的kth天線的TOA；●τj，m對(duì)應(yīng)于在jthMS的mth天線的TOA；●n是整數(shù)模糊值；●公式(15)中的額外項(xiàng)是由于下面的存在●公式(10)中的Δf0依賴于與fc相關(guān)的CTLO的誤差及●公式(10)中δfi，k依賴于CT的速度 和對(duì)應(yīng)于fc的波長(zhǎng)λ。
在IS-95和J-STD-008標(biāo)準(zhǔn)中，CT的頻率fc+Δf0可以偏離達(dá)到百萬(wàn)分之0.05(即，對(duì)于1900MHZ的載頻可達(dá)到95HZ)。并且，在北美的蜂窩電話中，載頻fc可達(dá)到800MHZ左右(具有約37.5cm的波長(zhǎng)λ)或約1.9GHZ(具有約15.8cm的波長(zhǎng)λ)。這表明對(duì)于一個(gè)100Km/hr的速度，δfi對(duì)應(yīng)于-40HZ＞δfi＞40HZ 對(duì)fc＝800MHz，或-95Hz＞δfi＞95Hz，對(duì)fc＝1.9GHz，總之1、fc＞＞δfi，k且fc＞＞Δf0時(shí)，即式(15)中的額外項(xiàng)可忽略；2、除非在兩個(gè)接收天線之間的基線相對(duì)于對(duì)應(yīng)于頻率fc的波長(zhǎng)λ較小，式(15)中的模糊值可能是較大的。我們將這樣的解稱為解I。
解I當(dāng)在ithMS的kth天線和在jthMS的mth天線之間的基線相對(duì)于波長(zhǎng)λ較小時(shí)，不失一般性，我們假定這兩種天線均屬于相同的MS。當(dāng)MS與BS并置時(shí)，這兩種天線可以是●蜂窩式分集天線；●蜂窩式扇區(qū)天線；或任何其它類型的天線，單獨(dú)配置用于定位。這些類型包括●位于BS機(jī)房?jī)?nèi)的室內(nèi)天線；●位于BS機(jī)房頂?shù)氖彝馓炀€；及●位于蜂窩塔上的室外天線。
在這里，用TDOA或PDOA產(chǎn)生一個(gè)解是可能的。在兩個(gè)天線之間的TDOA解是雙曲線，而這兩個(gè)天線之間的PDOA解是一直線。兩個(gè)解都與精確解近似，并且逐近一致，即，該P(yáng)DOA線和TDOA雙曲線在無(wú)窮大時(shí)相等。
在處理ψi，k來(lái)估計(jì)τi，k或γi時(shí)，我們具有以下誤差源●在γi上的噪音效應(yīng)Wi，k(t)當(dāng)用天線的的線形排列估計(jì)近似如平面波前的RF信號(hào)的AOA時(shí)(即，假定一個(gè)遠(yuǎn)距離RF源)，關(guān)于AOA的估計(jì)值 的方差上的Cramer-Rao低界 等于var(γ^i)|Tone≥12c2SNRi,k|Tone×4π2×M×(M2-1)×d2×sin2γi×fm2----(16)]]>這里● 是方位角γi的估計(jì)值 的方差；●SNRi，k|Tone＝Ai，k2/(2σn2)；●Ai，k是信號(hào)音的幅值；●σn2是噪音方差；●M是天線陣中的單元(element)數(shù)；●d是天線單元之間的距離；●fm是信號(hào)音的頻率；●c是光速。●關(guān)于ψi，k的噪聲效應(yīng)Wi，k(t)Cramer-Rao低界提供對(duì)于頻率為fm的信號(hào)音、在相位ψi，k的估值 的方差 上的關(guān)于AWGN效應(yīng)的下界var(R^i,k)|Tone=(λ2π)2var(Ψ^i,k)|Tone≥c2SNRi,k|Tone×Ni,k×4π2fm2----(17)]]>其中，● 是射程Ri，k的估值 的方差；●λ是信號(hào)音的波長(zhǎng)；●fm是對(duì)應(yīng)于λ(即fm＝c/λ)的信號(hào)音的頻率；●SNRi，k|Tone＝Ai，k2/(2σn2)，此處，SNRi，k是在ithMS中的Kth天線處的信號(hào)噪聲之比；●Ai，k是在ithMS中的Kth天線上的信號(hào)音的幅值；●σn2是噪聲方差；Ni，k是采樣數(shù)(其中，它通過(guò)Ti，k＝Ni，k/fs與觀測(cè)間隔Ti，k直接相關(guān)，其中，fs是采樣頻率)，●c是傳播速度。
·相位偏移信號(hào)音fm的相位偏移了Δζi，k。換言之，對(duì)Δζi，k必須進(jìn)行估計(jì)，否則相位i，k將會(huì)失真。
·時(shí)間延遲，Δti，k傳播延遲τi，k受Δti，k的影響，Δi，k代表通過(guò)天線、電纜、濾波器、放大器等的系統(tǒng)延遲。必須對(duì)Δti，k估計(jì)，否則傳輸延遲可以被明顯延長(zhǎng)。
·多路徑，MPi，k(t)在TDOA中，多路徑MPi，k(t)和傳輸通道上的額外延遲等效，必須對(duì)它進(jìn)行估計(jì)并去除，或?qū)⑵錅p小。在用相位估計(jì)值解出接收信號(hào)ri，k(t)的AOA的情況下，多路徑的效應(yīng)將使ri，k(t)的AOA漂移一些量，并取決于MPi，k(t)的AOA及其大小。
·干擾， 根據(jù)干擾電平， 可以對(duì)相位估計(jì)值的準(zhǔn)確性產(chǎn)生很大影響，并可以使得接收機(jī)的RF前端飽和。無(wú)論它在波段內(nèi)還是波段外，它的影響可用模擬的和數(shù)字的硬件及適當(dāng)?shù)能浖p小。4.3.WOA4.3.1估計(jì)TOA的p(t-TOAi，k)人們可用于對(duì)獨(dú)立方程求解出CT的靜態(tài)位置的最后一種(也是最常用的)信息來(lái)源為p(t-TOAi，k) (18)它可用來(lái)估計(jì)TOA，TOAi，k。解II由p(t-TOAi，k)估計(jì)TOA的最常用的方法是使p(t-TOAi，k)和p(t)互相關(guān)聯(lián)(就是說(shuō)，使ri，k(t)和p(t)相互關(guān)聯(lián))。等效地，通過(guò)使p(t-TOAi，k)和p(t-TOAj，m)相互關(guān)聯(lián)(即，使ri，k(t)和rj，m(t)相互關(guān)聯(lián))，可以估計(jì)第i個(gè)MS上第k根天線和第j個(gè)MS上第m根天線間的TDOA，TOAi，k-TOAj，m。當(dāng)?shù)趇個(gè)MS和第j個(gè)MS并不在同一位置時(shí)，則必須把ri，k(t)和rj，m(t)轉(zhuǎn)移到同一位置。這可能是代價(jià)昂貴且耗費(fèi)時(shí)間的，依賴于ri，k(t)和rj，m(t)的尺寸及比特分辨率。此外，p(t-TOAi，k)和p(t-TOAj，m)分別是由ri，k(t)和rj，m(t)得到，即它們都是有噪聲的。一種更有效和低噪聲的方法是，象上面提到的那樣，在第i個(gè)MS上使p(t-TOAi，k)和p(t)相互關(guān)聯(lián)，然后把τi，k的估計(jì)值轉(zhuǎn)移到主機(jī)上。在這種情況下，設(shè)置對(duì)p(t)之約束的第i個(gè)和第j個(gè)MS必須已知p(t)。
一旦TOA，TOAi，k用上面的解II估計(jì)后，第i個(gè)BS上的第k根天線和CT間的距離Ri，k可以通過(guò)式(19)來(lái)估計(jì)Ri，k＝(τi，k-τ0)c(19)這里c是傳播速度。式(11)中的傳播時(shí)間τ0對(duì)MS而言通常是不知道的，我們可以1.估計(jì)它，然后在TOA的定位中利用這個(gè)估計(jì)值，或者2.利用TDOA定位去掉它。
TOA和TDOA定位都將在本專利中隨后得到解釋。
在TOA定位中，另一種估計(jì)τ0的方法是估計(jì)RTD，即從有效BS到CT的發(fā)射和CT對(duì)該發(fā)射的響應(yīng)之間的往返行程延遲。
在這種情況下，2Ri，k＝(2τi，k-τBS)C (20)這里τBS是指從BS到CT的傳送時(shí)間，2τi，k是CT的響應(yīng)到BS的TOA。
在TDOA的定位中，傳送時(shí)間τ0用一個(gè)額外的獨(dú)立方程消去。
由p(t-τi，k-τ0-Δti，K)產(chǎn)生的信號(hào)音的相位也可能估計(jì)TOA和τi，k。我們將這樣的解稱為解III，解III在p(t-τi，k-τ0-Δti，k)是周期性的或循環(huán)平穩(wěn)時(shí)是非常有用的。當(dāng)p(t-τi，k-τ0-Δti，k)是周期性時(shí)，它的傅立葉級(jí)數(shù)表達(dá)式將會(huì)展現(xiàn)這樣的信號(hào)音。當(dāng)p(t-τi，k-τ0-Δti，k)是循環(huán)平穩(wěn)時(shí)，對(duì)它進(jìn)行非線性運(yùn)算會(huì)展現(xiàn)這樣的信號(hào)音。在IS-95B標(biāo)準(zhǔn)下，p(t-τi，k-τ0-Δti，k)既非周期性又非循環(huán)平穩(wěn)(除非在碼片間)。另一方面，p(t-τi，k-τ0-Δti，k)是循環(huán)平穩(wěn)的在GPS中，在TDMA的兩種標(biāo)準(zhǔn)IS-136和GSM中，及在寬帶CDMA(3G CDMA)下。解III當(dāng)根據(jù)由p(t-τi，k-τ0-Δti，k)產(chǎn)生的信號(hào)音的相位間接地估計(jì)τi，k時(shí)，整數(shù)模糊性仍然可能存在于該解中，除非被選信號(hào)音的波長(zhǎng)相對(duì)于CT和第i個(gè)MS上第k根天線之間的距離是較大的。被選信號(hào)音將在下面進(jìn)行說(shuō)明，其中提出對(duì)于整數(shù)模糊性的解。
利用估計(jì)的TDOA解τi，k-τj，m來(lái)估計(jì)AOA，γi，j同樣是可能的。我們稱這樣的解為解IV。解IV為了由TDOA的解τi，k-τj，m估計(jì)γi，j，假定相對(duì)于第i個(gè)MS上第k根天線和第j個(gè)MS上第m根天線的基線而言，CT距離這兩個(gè)天線非常遠(yuǎn)。如前面提到的那樣，此假定實(shí)際意味著1.兩個(gè)天線存在于同一MS上。
2.接收到的波前是平面的，即γi，1≌γi，2≌γi，這里·γi1是第i個(gè)MS的天線1的到達(dá)角(AOA)，·γi2是第i個(gè)MS的天線2的AOA，·γi定義為以下二者間形成的角度·連接CT(301)和第i個(gè)MS的線與·連接第i個(gè)MS上兩根天線的線并以順時(shí)針?lè)绞綇腃T和第i個(gè)MS間的連線到這兩個(gè)天線間的連線。3.方程式(21)把角度γi和到達(dá)時(shí)間差TDOA，τi，1-τi，2聯(lián)系起來(lái)，如下所示di,1,2ccos(γi)=τi,1-τi,2----(21)]]>這里·di，1，2是指第i個(gè)MS上第一天線和第二天線間的距離?！是傳播速度。從式(22)利用式(18)中的p(t-τi，k-τ0-Δti，k)γi=±cos-1{cdi,1,2(τi,1-τi,2)}----(22)]]>而不從式(23)利用式(10)中的ψi，kγi=±cos-1{λ2πdi,1,2(Ψi,1-Ψi,2+2πk)}----(23)]]>來(lái)估計(jì)AOA，γi的好處是式(22)中除了γi之解中有±外，沒(méi)有不定性，而式(23)根據(jù)整數(shù)k的值可以有很多的不定性。
用式(18)中的p(t-τi，k-τ0-Δti，k)而不用式(10)中的ψi，k來(lái)估計(jì)AOA，γi的不利之處是1.兩根天線間需要小的基線；2.噪聲對(duì) 的方差 的影響相對(duì)于對(duì) 的方差 的影響要大得多。第二個(gè)不利之處可通過(guò)比較對(duì) 的Cramer-Rao低界(CRLB)(λ2π)2var(Ψ^i,k)|Tone≥c2SNRi,k|Tone×Ni,k×4π2fm2----(24)]]>和對(duì) 的CRLBc2var(τ^i,k)|p(t)≥c2SNRi,k|p(t)×4π2BW2----(25)]]>得出解釋。假定式(24)中SNRi，k|Tone×Ni，k和式(25)中SNRi，k|p(t)相等，那么，式(24)和式(25)的不同之處在于式(24)中fm2與式(25)中BW2的不同。在IS-95和J-STD-008標(biāo)準(zhǔn)中，當(dāng)fm和載波頻率fc相等，即800MHz或者1.9GHz時(shí)，BW近似等于1.23MHz。這兩個(gè)值的比值用dB表示為當(dāng)fc=800MHz時(shí)為56.26dB，fc＝1.9GHz時(shí)為63.77dB。這兩種情況下的差別很大。但是，式(18)中的p(t-τi，k-Δti，k)適用于TDOA定位，而式(10)中的ψi，k適用于AOA定位，解釋如下·利用式(10)中的ψi，k來(lái)估計(jì)AOA，γi，對(duì)于一個(gè)30dB的SNR，SNRi，k|Tone×Ni，k和一個(gè)波長(zhǎng)，即0.375米的距離di，1，2來(lái)講，我們有5×10-5弧度2的下界，這相當(dāng)于具有對(duì)于7.07×10-3弧度的 的標(biāo)準(zhǔn)偏差。它對(duì)應(yīng)于對(duì)于MR和天線之間的每公里行程的7.11米的行程誤差。
·另一方面，式(18)中p(t-τi，k-τ0-Δti，k)適用于TDOA定位，因?yàn)檫@種情況下，天線間的基線并不必是較小的。例如，在IS-95標(biāo)準(zhǔn)中，假設(shè)式(25)中的SNR，SNRi，k|p(t)為10dB，射程Ri，k有150.69m2的方差或相當(dāng)于 有12.28m的標(biāo)準(zhǔn)偏差。
在處理p(t-τi，k-τ0-Δti，k)中來(lái)估計(jì)τi，k的過(guò)程中，我們具有以下的誤差來(lái)源·噪聲，Wi，k(t)Cramer-Rao低界提供了AWGN對(duì)延遲τi，k的估計(jì)值的方差 的影響的下界var(R^i,k)|p(t)=c2var(τ^i,k)|p(t)≥c2SNRi,k|p(t)×4π2BW2----(26)]]>這里 是射程Ri，k的估計(jì)值 的方差，·BW是p(t)的RMS(均方根)帶寬·SNRi，k|p(t)＝2Ei，k/N0·Ei，k是ri，k(t)的能量，
·N0是噪聲功率頻譜密度，·c是光速。
·帶寬BW的影響式(26)說(shuō)明信號(hào)的帶寬在無(wú)線定位系統(tǒng)的精確性中起著很重要的作用。在IS-95標(biāo)準(zhǔn)中，射頻(RF)信道以1.23MHz隔開(kāi)，這個(gè)間隔相對(duì)于某些主要用于定位的系統(tǒng)是可比的BW，如全球定位系統(tǒng)(GPS)在標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)(SPS)信道上具有的BW為1MHz。根據(jù)本專利申請(qǐng)，定位系統(tǒng)、包括主機(jī)的優(yōu)選實(shí)施例是基于網(wǎng)絡(luò)的，而GPS是基于手機(jī)的。在GPS中，定位系統(tǒng)最初使用在手機(jī)中的一種通用的滑動(dòng)相關(guān)器(與解II相似)來(lái)獲取一組偽距(pseudo-ranges)(每一個(gè)衛(wèi)星一個(gè)偽距)，(參見(jiàn)如Spilker，J.J.的“GPS信號(hào)結(jié)構(gòu)和性能特性，”全球定位系統(tǒng)，卷I，航空協(xié)會(huì)，華盛頓特區(qū)，1980)。于是偽距被用于多邊測(cè)量(multi-lateration)來(lái)獲取GPS接收機(jī)的定位。對(duì)于帶有SPS(標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù))的商用一點(diǎn)(即無(wú)差分接收)GPS接收機(jī)而言，典型精度是大約30m RMS(均方根值)，不用選擇可用性(SA)。
為了用IS-95(假定無(wú)多徑)獲取類似的精確度，解II建議在每一碼片取8個(gè)樣值的每一個(gè)MS需要一個(gè)通用的滑動(dòng)相關(guān)器。這個(gè)滑動(dòng)相關(guān)器提供所發(fā)射無(wú)線電信號(hào)的TOA估計(jì)值，其后是在一些中心站的所有TOA估計(jì)值的雙曲線(差分)多邊測(cè)量。每一碼片需要8個(gè)樣值在原因在于，由其中可估計(jì)TOA的相關(guān)函數(shù)所具有的分辨率，是限于傅立葉變換的分辨率?；诟盗⑷~變換的方法的傳統(tǒng)分辨率界限是瑞利分辨率標(biāo)準(zhǔn)?？蓞⒖碒aykin，S.，“自適應(yīng)濾波器理論，”2nd Edition，Prentice Hall，Englewood Cliffs，NJ，1991.
為了減少每一碼片上需要樣值的數(shù)目，且保持比較理想的精確度(即使有多路徑)，用SR算法做進(jìn)一步的處理經(jīng)常會(huì)得到具有更高分辨率的結(jié)果。這見(jiàn)于Dumont，L.R.，等人的，“Super-resolution ofMultipath Channels in a Spread Spectrum Location System，”IEEElectronic Letters，Vol.30，No.19，pp.1583-1584，1994年9月15日和法托什等人的美國(guó)專利號(hào)5,570,305，公布于1996年10月和Ziskind，I.等人的“Maximum Likelihood Localization of Multiple Sources byAlternating Projection，”IEEE Transactions on Acoustics，Speech，andSignal Processing，Vol.ASSPP-36，1988年10月第10期。
·觀測(cè)間隔Tik的影響觀測(cè)間隔Ti，k直接與第i個(gè)MS的第k個(gè)天線上的接收信號(hào)ri，k(t)中的能量Ei，k相關(guān)，因Ei,k=∫0Ti,k|ri,k(t)|2dt----(27)]]>它也與濾波器的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)相關(guān)，所采用的方式使得只要滿足下式，濾波器的響應(yīng)達(dá)到其穩(wěn)態(tài)Ti,k≥1BWi,k----(28)]]>其中，BWi，k是接收機(jī)中的濾波器的帶寬，該接收機(jī)與第i個(gè)MS上的第k個(gè)天線相對(duì)應(yīng)。
·時(shí)間延遲，Δti，k傳播延遲τi，k受Δti，k的影響，Δti，k代表經(jīng)過(guò)天線、電纜、濾波器、放大器等后的系統(tǒng)延遲。必須對(duì)Δti，k估計(jì)，否則傳輸延遲可以被明顯延長(zhǎng)。
·干擾，Ii，k(t)根據(jù)干擾水平，Ii，k(t)對(duì)相位估計(jì)值的準(zhǔn)確性產(chǎn)生很大影響，并使得接收機(jī)的RF前端飽和。無(wú)論它在波段內(nèi)還是波段外，它的影響可用模擬和數(shù)字硬件以及適當(dāng)?shù)能浖?lái)減小。
·多路徑的影響，MPi，k(t)當(dāng)考慮多路徑時(shí)，IS-95陸基WLS(無(wú)線定位系統(tǒng))的精確度很可能下降30米以上，即使在每一碼片具有所需的8個(gè)樣值。原因在于，當(dāng)多徑分量和直達(dá)路徑分量在由相互的一個(gè)碼片內(nèi)到達(dá)時(shí)，并不總是可能從直達(dá)路徑分量中消除多徑分量。蜂窩頻帶是在中心頻率為800MHz和1.9GHz的頻帶中，在UHF頻段上的傳播特性對(duì)通過(guò)多邊測(cè)量的定位有很大的影響，如參見(jiàn)Parsons D.的“The MobileRadio Prapagation Channel，”John Wiley&Sons，紐約，1992年。所測(cè)量的射程對(duì)應(yīng)于視距(LOS)距離是當(dāng)通過(guò)多邊測(cè)量估計(jì)位置時(shí)所做出的主要假設(shè)。盡管該頻帶內(nèi)占主導(dǎo)地位的發(fā)射模式是LOS，由自然和人造目標(biāo)產(chǎn)生的反射以及在所述目標(biāo)周圍的衍射也是可能發(fā)生的。多路徑和衍射的存在，使得蜂窩信號(hào)在樓宇密集區(qū)的傳播像在室內(nèi)一樣。然而，多路徑和衍射也使測(cè)量的射程比實(shí)際的LOS距離更長(zhǎng)，這將在多邊測(cè)量過(guò)程中引入誤差。另外，在UHF的傳播距離相對(duì)較短。這就允許在蜂窩系統(tǒng)中的頻率再用，但另一方面，也限制了多邊測(cè)量過(guò)程中可觀察對(duì)象的數(shù)目。例如，在一個(gè)延遲張開(kāi)(delay spread)為3毫秒的鬧市區(qū)(如Hata，M，”Empirical Formulafor Radio Propagation Loss in Land Mobile Radio Services，”IEEETransactions on Vehicular Technology，Vol.vt-29，No.3，August 1980)，多路徑使得定位精度降低。原因是，可用于估計(jì)多路徑的相關(guān)函數(shù)具有的分辨率，限于傅立葉變換的分辨率，這再一次意味著，在這樣的分辨率之范圍內(nèi)的任何多路徑應(yīng)用傳統(tǒng)的方法是無(wú)法消除的。用反SR算法作進(jìn)一步處理往往會(huì)產(chǎn)生具有更高多徑分辨率的結(jié)果，如參見(jiàn)Dumont，L R.，等人的”Super-resolution of Multipath Channelsin a Spread Spectrum Location System，”IEEE Electronic Letters，Vol.30，No.19，pp.1583-1584，September 15，1994，和Ziskind，I.等人的”Maxium Lilelihood Localization of Multiple Sources by AltematingProjection，”IEEE Transactions on Acoustics，Speech，and SignalProcessing，Vol.ASSP-36，No.10，October，1998和法托什等人的美國(guó)專利號(hào)5,570,305，1996年10月公布。多路徑分辨率的另一種解決方法可以參見(jiàn)Morley，G.D.等人的，”Improved Location Estimation withpulse-ranging in presence of shadowing and multipath excess-delayeffects”，Electronics Letters，Vol.31，No.18，PP1609-1620，1995年8月31日。4.3.3p(t)的選擇p(t)的選擇取決于CT產(chǎn)生的無(wú)線信號(hào)。我們關(guān)心的幾種標(biāo)準(zhǔn)如CDMA(碼分多址)、AMPS(高級(jí)移動(dòng)電話服務(wù))、TDMA(時(shí)分多址)、寬帶CDMA、ESMR(高級(jí)專用移動(dòng)無(wú)線業(yè)務(wù))、雙向?qū)ず舻取?.3.3.1CDMA信道關(guān)于要監(jiān)控的CDMA信道，基本上有如下兩種類型接入信道和反向業(yè)務(wù)信道。4.3.3.1.1接入信道CDMA CT機(jī)能在當(dāng)業(yè)務(wù)信道上未進(jìn)行通信時(shí)、在接入信道上發(fā)射報(bào)文。CT能在接入信道上進(jìn)行發(fā)射，以響應(yīng)來(lái)自CT用戶的輸入(如撥號(hào)呼叫)、響應(yīng)所接收的尋呼報(bào)文或響應(yīng)其他的情形(如注冊(cè)計(jì)時(shí)器的終止)。報(bào)頭和封裝包(preamble and capsule)接入探測(cè)信號(hào)(Access probe)是CT發(fā)射信號(hào)，它包含報(bào)頭和報(bào)文封裝包。每個(gè)接入探測(cè)信號(hào)的報(bào)頭和封裝包的幀數(shù)由網(wǎng)絡(luò)配置來(lái)確定(分別是PAM_SZ和MAX_CAP_SZ)。CT將以變化的功率水平多次發(fā)射接入探測(cè)信號(hào)(具有相同的報(bào)文內(nèi)容)，直至它收到來(lái)自該蜂窩網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)信號(hào)或已發(fā)射指定數(shù)量的探測(cè)信號(hào)。編碼和調(diào)制在可應(yīng)用的CDMA標(biāo)準(zhǔn)(IS-95，J-STD-008)中描述了接入封裝包的報(bào)文類型、結(jié)構(gòu)、編碼和調(diào)制。包含報(bào)文的比特按如下步驟處理1.報(bào)文長(zhǎng)度段(J-STD-008的2.7.1.2.1部分中的MSG-LENGTH)被預(yù)先設(shè)定給封裝包消息比特位(J-STD-008的2.7.1.3部分)。
2.計(jì)算30位的CRC(循環(huán)冗余碼校驗(yàn))，并添加到報(bào)文長(zhǎng)度和報(bào)文體段中(J-STD-008的2.7.1.2.2部分)。
3.封裝包報(bào)文比特被添零到最大封裝包長(zhǎng)度，即3×88×(MAX_CAP_SZ+3)。
4.封裝包比特被分成每幀含88信息比特的多個(gè)幀。
5.添加一個(gè)8比特的編碼器尾部(零值比特)到每組88比特之后。
6.每幀96比特被卷積編碼。碼率為三分之一并且具有的約束長(zhǎng)度為9，具有生成函數(shù)(generator function)g0＝557，g1＝663，g2＝771(都是八進(jìn)制)。該編碼器尾部允許移位寄存器在幀間復(fù)位至零狀態(tài)。
7.每個(gè)代碼符號(hào)只被重復(fù)一遍，因此如果該編碼器的輸出是(a，b，c，d，…)，被重復(fù)的輸出是(a，a，b，b，c，c，d，d，…)8.每幀的代碼符號(hào)是被交錯(cuò)的。符號(hào)被按列寫成一個(gè)32行18列的陣列中。符號(hào)按照以下次序按行從該陣列中讀取1 17 9 25 5 21 13 29 3 19 11 27 7 23 15 31 2 18 10 26 6 22 14 30 420 12 28 8 24 16 329.交錯(cuò)的符號(hào)被分為多組6，每組6被譯成64位的Walsh代碼。
10.由先前步驟輸出的每一碼片被來(lái)自長(zhǎng)碼的4個(gè)碼片調(diào)制(J-STD-008的2.1.3.1.8部分)，該長(zhǎng)碼具有的碼片速率為1.2288Mcps。由基站的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)確定該長(zhǎng)碼掩膜，因此確定該長(zhǎng)碼相位，該接入探測(cè)信號(hào)射向該基站。
11.由上面步驟的輸出是由I信道和Q信道的短碼調(diào)制(J-STD-008的2.1.3.1.9部分)；12.Q信道信號(hào)被延遲二分之一碼片，即405.9ns13.I和Q信道信號(hào)被轉(zhuǎn)換到具有指定特性的脈沖整形功能的模擬濾波器(J-STD-008的2.1.3.1.10部分)，并被向上變換到適當(dāng)?shù)念l率通道。
通過(guò)對(duì)每個(gè)前置幀(preamble frame)構(gòu)成一個(gè)含88個(gè)零值比特的幀，并對(duì)封裝包比特運(yùn)用上述的步驟5到步驟13，產(chǎn)生報(bào)頭。注意，由于報(bào)頭比特開(kāi)始為零，除了增加零比特或符號(hào)之?dāng)?shù)，上述步驟3到7將不會(huì)有任何影響。因此，對(duì)報(bào)頭內(nèi)容的另一選擇性定義只是一個(gè)包含長(zhǎng)碼和短碼的信號(hào)。報(bào)頭信息的明確性質(zhì)有助于接收機(jī)對(duì)探測(cè)信號(hào)的檢測(cè)。時(shí)分式傳輸接入探測(cè)序列是時(shí)分式的。時(shí)隙寬度為一個(gè)接入探測(cè)信號(hào)的長(zhǎng)度，這是由網(wǎng)絡(luò)設(shè)置確定的(PAM_SZ和MAX_CAP_SZ)。CDMA系統(tǒng)時(shí)間(通常與GPS時(shí)間一致)是對(duì)于這些時(shí)隙的時(shí)基。PN(偽噪聲)隨機(jī)信號(hào)CT將對(duì)接入探測(cè)信號(hào)的發(fā)射進(jìn)行一段時(shí)間的延遲，該延遲時(shí)間是由網(wǎng)絡(luò)設(shè)置參數(shù)(PROBE_PN_RAN)和CT的ESN計(jì)算的。運(yùn)用于探測(cè)信號(hào)的長(zhǎng)碼及短碼的相位不受這個(gè)延時(shí)的影響。該延時(shí)也不影響TDOA定位。對(duì)RTD(相對(duì)時(shí)間差)定位，MS或主機(jī)必須對(duì)PN(偽噪聲)隨機(jī)信號(hào)延遲進(jìn)行修正至接入探測(cè)信號(hào)的所測(cè)量TOA。4.3.3.1.2反向業(yè)務(wù)信道在大多數(shù)情況下，CT在反向業(yè)務(wù)信道上的發(fā)射將包括以下階段1.CT發(fā)射反向業(yè)務(wù)報(bào)頭。
2.CT發(fā)射空業(yè)務(wù)和報(bào)文的混合信息。
3.CT發(fā)射語(yǔ)音業(yè)務(wù)和報(bào)文的混合信息。
反向業(yè)務(wù)報(bào)頭包含僅由長(zhǎng)碼及短碼調(diào)制的全零的數(shù)據(jù)流。這種報(bào)頭的確定性特性有助于由BS和MS獲得反向業(yè)務(wù)信號(hào)。當(dāng)CT在反向業(yè)務(wù)信道上進(jìn)行初始發(fā)射時(shí)，發(fā)射反向業(yè)務(wù)報(bào)頭幀并不斷地發(fā)射，直到收到來(lái)自BS的應(yīng)答信號(hào)，該應(yīng)答表示該報(bào)頭被成功獲得，或是時(shí)限已到。
在第二階段中，在繼報(bào)頭之后，CT發(fā)射與服務(wù)選項(xiàng)之協(xié)商相關(guān)的報(bào)文幀并響應(yīng)來(lái)自BS的消息。在不發(fā)出報(bào)文數(shù)據(jù)時(shí)，CT發(fā)射空業(yè)務(wù)幀。
在第三階段中，CT轉(zhuǎn)發(fā)包含報(bào)文或語(yǔ)音數(shù)據(jù)的速率可變幀。
MS能從上面三個(gè)階段之一檢測(cè)反向業(yè)務(wù)傳輸，以便定位該CT。在所有情況下，MS有必要對(duì)CT的傳輸信息重新構(gòu)建，以便與接收信號(hào)相關(guān)。位于正在服務(wù)的BS附近MS對(duì)反向業(yè)務(wù)幀進(jìn)行解碼，并并將它們的內(nèi)容轉(zhuǎn)發(fā)到其他MS，這樣其他的MS能重新構(gòu)建反向業(yè)務(wù)信號(hào)，并能從它們的接收信號(hào)中檢測(cè)出反向業(yè)務(wù)信號(hào)。4.3.3.2AMPS信道關(guān)于用于監(jiān)控的AMP信道類型，基本上包含如下兩種類型反向控制信道和反向語(yǔ)音信道。4.3.3.2.1反向控制信道反向控制信道本質(zhì)上是數(shù)字的，因此它是循環(huán)平穩(wěn)的，所具有的周期對(duì)應(yīng)于一個(gè)符號(hào)的一半(曼切斯特編碼)。4.3.3.2.2.反向語(yǔ)音信道反向語(yǔ)音信道本質(zhì)上是模擬的，具有固有的信號(hào)音(聲頻監(jiān)測(cè)音(SAT)，信令單音(ST)和語(yǔ)音的音調(diào)的諧音)。4.3.3.3 TDMA/GSM信道關(guān)于用于監(jiān)控的TDMA/GSM信號(hào)類型，基本上有如下兩種類型反向數(shù)字控制信號(hào)和反向數(shù)字業(yè)務(wù)信號(hào)。這兩種信號(hào)本質(zhì)上都是數(shù)字的，因此是循環(huán)平穩(wěn)的，所具有的一個(gè)周期對(duì)應(yīng)于一個(gè)信息符。因此，兩種信號(hào)都能在對(duì)它們進(jìn)行非線性運(yùn)算后、被用于以給定頻率產(chǎn)生信號(hào)音。4.3.3.4寬帶CDMA信道對(duì)于寬帶CDMA，p(t)是由一組持續(xù)時(shí)間有限的偽噪聲序列中選擇的，這些偽噪聲(PN)序列具有良好的自相關(guān)性和良好的互相關(guān)性。這些PN序列被用于擴(kuò)展信息序列，因此p(t)是循環(huán)平穩(wěn)的，所具有的一個(gè)周期對(duì)應(yīng)于一個(gè)PN序列的持續(xù)時(shí)間。建議的帶寬為5MHZ、10MHZ和15MHZ。該專利的實(shí)際說(shuō)明將描述用于估計(jì)τi，k和減少其誤差源的方法和裝置。4.4FOA4.1fi，k在動(dòng)態(tài)的情況下，即CT相對(duì)于MS進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，CT的速度和行進(jìn)方向(DOT)是令人感興趣的?？梢杂糜谇蠼獬鲫P(guān)于CT之速度和DOT的獨(dú)立方程的唯一信息源是fi，k＝δfi，k-Δfi，k+Δf0(34)該式可以用來(lái)估計(jì)多普勒頻移δfi，k。這一點(diǎn)在圖6得到解釋，其中，假設(shè)是一個(gè)三天線系統(tǒng)在MS1的第m個(gè)天線的坐標(biāo)為(x1，m，y1，m，z1，m)、在MS2的第k個(gè)天線的坐標(biāo)為(x2，k，y2，k，z2，k)在MS3的第n個(gè)天線的坐標(biāo)為(x3，n，y3，n，z3，n)。這種情況下，F(xiàn)OAf1，m、f2，k和f3，n與以下因素相關(guān)·相對(duì)于北向(順時(shí)針?lè)较?的行進(jìn)方向(DOT)￡p·行進(jìn)速度v·頻率偏移Δfi，k，如下式f1，m＝δf1，m-Δf1，m+Δf0＝ν/λcos(-Λ1，m)-Δf1，m+Δf0(35a)f2，k＝δf2，k-Δf2，k+Δf0＝ν/λcos(-Λ2，k)-Δf2，k+Δf0(35b)f3，n＝δf3，n-Δf3，n+Δf0＝ν/λcos(-Λ3，n)-Δf3，n+Δf0(35c)其中·Λ1，m是由(x1，my1，m)和(x，y)構(gòu)成的直線與北向的順時(shí)針夾角。
·Λ2，k是由(x2，ky2，k)和(x，y)構(gòu)成的直線與北向的順時(shí)針夾角。
·Λ3，n是由(x3，ny3，n)和(x，y)構(gòu)成的直線與北向的順時(shí)針夾角。
·(x，y)是CT的二維(水平面)坐標(biāo)。
換言之，現(xiàn)在有三個(gè)等式(35a，b，c)和6個(gè)未知量￡pv、Δf1，m、Δf2，k、Δf3，n和Δf0。如果各個(gè)頻率偏移Δfi，k都相同的話，這個(gè)問(wèn)題就可以得到解決，即如果Δf1，m＝Δf2，k＝Δf3，n＝Δf在這種情況下，我們就只有兩個(gè)等式和兩個(gè)未知量v和￡p在利用到達(dá)頻率差(FDOA)后-f1，m+f2，k＝ν/λcos(-Λ1，m)-ν/λcos(-Λ2，k) (36a)-f2，k+f3，n＝ν/λcos(-Λ2，k)-ν/λcos(-Λ3，n) (36b)我們稱這種求解法為解V。注意，在解V中，在估計(jì)CT的速度之前，必須已知(或估計(jì))CT的位置(x，y)，以便能夠知道等式(36)中的Λ1，m，Λ2，k和Λ3，n在處理用于估計(jì)δfi，k的fi，k時(shí)，我們有如下的誤差源·噪聲，wi，k(t)Cramer-Rao低界提供關(guān)于AWGN對(duì)信號(hào)音(Tone)的估計(jì)頻率δfi的方差 的影響之低界var(δ^fi,k)|Tone≥12SNRi,k|Tone×Ni,k×(Ni,k2-1)×4π2----(37)]]>其中· 是頻率δfi，k的估計(jì)值 的均方差；·SNRi，k|Tone＝A2i，k/(2σn2)為第I個(gè)MS的第k個(gè)天線的信號(hào)音的信噪比SNR；·Ai，k是在第I個(gè)MS的第k個(gè)天線的信號(hào)音的幅度值。
·σn2是噪聲均方差；·Ni，k是樣本數(shù)(它與觀測(cè)間隔Ti，k直接相關(guān))；·頻率偏移Δfi，k正如前面所言，現(xiàn)在有三個(gè)等式(35a-35c)和6個(gè)變量￡pv、Δf1，m、Δf2，k、Δf3，n和Δf0。如果頻率偏移Δfi，k被消除或使各頻率偏移相等，即Δf1，m＝Δf2，k＝Δf3，n＝Δf，就可以解決該問(wèn)題。使各頻率偏移相等(Δf1，m＝Δf2，k＝Δf3，n＝Δf)要比估計(jì)和消除各頻率偏移更現(xiàn)實(shí)?！ざ鄰組Pi，k(t)在這種情況下，多徑MPi，k(t)的效應(yīng)是增加一些多普勒頻移給δfi，k，由于動(dòng)態(tài)(非靜態(tài))反射物引起的，如轎車、卡車等。·干擾，Ii，k(t)在這種情況下，Ii，k(t)起著使頻率估計(jì)值失真的作用，就如使相位ζi，k的估計(jì)值失真一樣，除非可以更顯著地消除它的影響?！?x，y)的估計(jì)誤差在等式36中，假設(shè)在估計(jì)CT的速度和DOT之前就已知CT的坐標(biāo)(x，y)。通常并非如此，需要首先估計(jì)(x，y)。(x，y)的估計(jì)值是不準(zhǔn)確的，表明它包含著誤差，這些誤差會(huì)影響對(duì)CT的速度和它的DOT的估計(jì)。4.5 SOAi，k和ψi，k的組合解V最大似然到達(dá)角估計(jì)值(ML-AOA)這部分內(nèi)容表述了對(duì)CT發(fā)射的無(wú)線信號(hào)的AOA進(jìn)行估計(jì)的獨(dú)特方法。這種新穎的方法著力解決天線增益和相位模式與位置相關(guān)變化的問(wèn)題。4.5.1傳統(tǒng)的處理AOA的方法簡(jiǎn)述“傳統(tǒng)的”處理AOA的方法，以突出與該新穎的處理自適應(yīng)最大似然AOA估計(jì)值的方法的差異。4.5.1.1.從POA中估計(jì)AOA移動(dòng)傳輸信號(hào)的POA(不失一般性地假設(shè)是在CDMA系統(tǒng)中的接入探測(cè)信號(hào))是在兩個(gè)或更多的天線元上測(cè)量的。計(jì)算它們的差值ψi，1-ψi，2。關(guān)于AOA的閉合式解是根據(jù)等式(12)、兩天線的分隔距離di，1，2、和無(wú)線信號(hào)的波長(zhǎng)λ并利用ψi，1-ψi，2來(lái)求解。也許有多個(gè)解。這些對(duì)AOA的解與其它信息和算法合并，如最小平方法和扇區(qū)信息，以便得到位置的估計(jì)值。4.5.1.2從SOA估計(jì)AOA由于許多天線具有的增益模式隨著實(shí)際到達(dá)角而變化，因此在不同天線元所測(cè)量的CT發(fā)射信號(hào)的SOA可被單獨(dú)使用或與POA相結(jié)合，以便來(lái)估計(jì)AOA。美國(guó)專利號(hào)5,541,608和3,824,595就描述了結(jié)合POA和SOA測(cè)量值的AOA測(cè)量系統(tǒng)。4.5.2最大似然性AOA最大似然性AOA開(kāi)始是采用與上面所述的傳統(tǒng)方法相同的方法。對(duì)于在其上可以檢測(cè)該探測(cè)信號(hào)的每個(gè)天線元，測(cè)量出接入探測(cè)信號(hào)的POA、ψi，k、SOA和SOAi，k。對(duì)于一對(duì)天線元，計(jì)算出相差和增益差，或者是SOA比。
Δψi，1，2＝ψi，1-ψi，2ΔSOAi,1,2=SOAi,1SOAi,2]]>對(duì)相位差Δψi，1，2而言，我們可以構(gòu)建 ，關(guān)于在第i個(gè)MS的AOA，rj的似然函數(shù)。如果傳統(tǒng)的對(duì)γi的閉合式解是30°和150°的話，那么該似然函數(shù)可能看上去有些象圖10。
只要該傳統(tǒng)方法的模式是準(zhǔn)確的，該似然函數(shù)本身真正給我們的信息并不會(huì)多于對(duì)AOA的閉合式解。運(yùn)用最大似然方法的好處是產(chǎn)生于POA/SOA信息的組合、它從該傳統(tǒng)模式適應(yīng)現(xiàn)實(shí)世界變化的靈活性、以及白適應(yīng)訓(xùn)練的簡(jiǎn)易性，如下所述假設(shè)除了 之外，我們也構(gòu)建在第I個(gè)MS的AOA的似然函數(shù) ，給予在天線天線1和天線2處測(cè)量的觀測(cè)相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度。在這種情況下，假設(shè)這兩個(gè)天線處于不同的扇區(qū)以及圖10、11分別說(shuō)明似然函數(shù) 和 。這兩個(gè)似然函數(shù)定性地表明AOA可能非常接近于30度或150度。 表明AOA大約分布在0度到45度之間。很明顯，對(duì)AOA的好的估計(jì)值為30度。
有些種類的單調(diào)組合函數(shù)需要將兩個(gè)似然函數(shù)組合起來(lái)。由于對(duì)獨(dú)立的聯(lián)合概率的關(guān)系，相乘在直觀上是令人滿意的pγi(γi|ΔΨi,1,2,ΔSOAi,1,2)=pγi(γi|ΔΨi,1,2)pγi(γi|ΔSOAi,1,2)]]>盡管由于POA和SOA差不一定是獨(dú)立的，這并不必是可用的。其他的可能性包括加(x+y)或更為復(fù)雜的函數(shù)(如x2+10xy+y2)。
實(shí)際上，通過(guò)將 和 結(jié)合起來(lái)，我們逼近聯(lián)合條件pdf(概率分布函數(shù))/似然函數(shù) 。另外一種可供選擇的方法是設(shè)法獲得并利用該聯(lián)合條件pdf/似然函數(shù)pγi(γi|ΔΨi,1,2,ΔSOAi,1,2)]]>。
只要能從現(xiàn)有的觀測(cè)值合成出關(guān)于γi的似然函數(shù)，就可以采用該分布的一階矩(均值)、該分布的最大值的坐標(biāo)、或通過(guò)其他適當(dāng)?shù)姆椒▉?lái)估計(jì)γi。各種擴(kuò)散度如分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差，可以被用作估計(jì)值的可信度。一般來(lái)說(shuō)，分布的擴(kuò)散越小，其可信度越大。
該方法要求我們?cè)O(shè)法獲得似然函數(shù)。當(dāng)我們根據(jù)AOA的表達(dá)式、天線間的間距、天線相位模式和天線增益模式能構(gòu)建函數(shù)時(shí)，所得到的模型會(huì)對(duì)測(cè)量參數(shù)的誤差或變化相當(dāng)敏感。需要采用某些類型的自適應(yīng)或自我訓(xùn)練的方法。
表12說(shuō)明與ML-AOA(最大似然到達(dá)角估計(jì)值)有關(guān)的高級(jí)步驟。自適應(yīng)訓(xùn)練通過(guò)收集已知的AOA和所附的POA、SOA來(lái)構(gòu)建似然函數(shù)。這些已知的AOA可以通過(guò)原來(lái)已知的CT位置計(jì)算出來(lái)，或是采用其他方法測(cè)量，如·全球定位系統(tǒng)(GPS)·“俄羅斯GPS”系統(tǒng)·通過(guò)WLS的TDOA定位。
通過(guò)定義覆蓋所期望的范圍γi和△ψi，1，2的箱區(qū)，WLS構(gòu)建似然函數(shù) 。當(dāng)利用已知的開(kāi)和測(cè)量出的△ψi，1，2檢測(cè)到CT的發(fā)射信號(hào)時(shí)，其范圍包含(γi，△ψi，1，2)的箱區(qū)值就被增加了。另一方式是，箱區(qū)所增加的值與γi和△ψi，1，2的估計(jì)可信度有關(guān)。由于這個(gè)訓(xùn)練過(guò)程被重復(fù)足夠的次數(shù)，箱區(qū)中的值將逼近 。對(duì)于SOA比、或?qū)τ赑OA和SOA的似然函數(shù)也可以同樣被構(gòu)建。
另外可能還需要進(jìn)行一些額外的處理，如對(duì)這些經(jīng)驗(yàn)似然函數(shù)進(jìn)行平滑處理。而且，可以為每一對(duì)天線定義額外的箱區(qū)，以累計(jì)發(fā)現(xiàn)CT發(fā)射信號(hào)在一個(gè)天線上、而未在另一天線上被探測(cè)到。
WLS將有機(jī)會(huì)不僅從E991的TDOA定位或車隊(duì)管理服務(wù)進(jìn)行訓(xùn)練，也可以從CDMA載波上的所有呼叫信息源進(jìn)行訓(xùn)練。當(dāng)WLS子系統(tǒng)和主機(jī)資源空閑時(shí)，它們可以通過(guò)TDOA定位所有的呼叫信息源。然后，被認(rèn)為是充分可靠的任何這樣的定位可被用于訓(xùn)練似然直方圖。
可以用訓(xùn)練之前的似然函數(shù)之估計(jì)值初始化直方圖。在利用AOA的估計(jì)值之前，可以通過(guò)利用適當(dāng)平滑函數(shù)進(jìn)行卷積，可以平滑這些直方圖。
5.定位技術(shù)5.1TOA/行程定位(圓形多邊測(cè)量)在一個(gè)二維(水平面)定位系統(tǒng)中，通過(guò)CT到至少兩個(gè)MS的射程，有可能估計(jì)CT的位置。CT的水平位置的估計(jì)值就是兩個(gè)水平圓的交叉點(diǎn)，這兩個(gè)圓的圓心在MS處，其半徑等于射程。這種定位方法因此可被稱為圓形多邊測(cè)量法。通過(guò)從信號(hào)ri，k(t)的測(cè)量TOAτi，k中減去信號(hào)s(t)的已知傳輸時(shí)間τ0，可以計(jì)算出射程。這里有三個(gè)可能的解1.當(dāng)傳輸時(shí)間τ0已知時(shí)，我們把該定位技術(shù)稱為射程定位。
2.當(dāng)傳輸時(shí)間τ0未知并需要估計(jì)時(shí)，我們把該定位技術(shù)稱為TOA定位。
3.當(dāng)傳輸時(shí)間τ0未知并且要用TDOA進(jìn)行估計(jì)時(shí)，我們把該定位技術(shù)稱為TDOA定位(在以下兩個(gè)部分中進(jìn)行論述)。
在射程定位中，一種確定傳輸時(shí)間τ0的方法是利用在BS傳輸和接受CT對(duì)BS傳輸?shù)捻憫?yīng)之間的RTD(相對(duì)時(shí)間差)。在這種情況下，需要最少兩個(gè)獨(dú)立方程以求解兩個(gè)未知量x和y。
在TOA定位中，現(xiàn)在有三個(gè)未知數(shù)x、y和τ0。需要三個(gè)MS的TOA，對(duì)于第i個(gè)MS的第k個(gè)天線的方程是τi,k-τ0-1c(x-xi,k)2+(y-yi,k)2=0----(38)]]>其中，●τi，k為在第i個(gè)MS的第k個(gè)天線的信號(hào)ri，k(t)的到達(dá)時(shí)間；●τ0為來(lái)自于CT的信號(hào)s(t)的傳輸時(shí)間；●(x，y)為已知的CT的二維位置；●(xi，k，yi，k)為在第i個(gè)MS的第k個(gè)天線的已知的平面位置，其中i＝1，…，N如上面所解釋的，當(dāng)多于最小數(shù)量的MS有效時(shí)，就認(rèn)為存在冗余。如果一組冗余的測(cè)量TOA含有誤差，必須調(diào)整TOA，以便獲得對(duì)未知量的特定解。對(duì)每個(gè)TOA調(diào)節(jié)的量稱為殘差(residual)。調(diào)節(jié)觀測(cè)的TOA、以便使殘差的平方之和為最小的幾種方法包括通用最小方差無(wú)偏估計(jì)、最佳線性無(wú)偏估計(jì)、最大似然估計(jì)、最小平方估計(jì)、矩量法、通用貝葉斯估計(jì)、線性貝葉斯估計(jì)、卡爾曼濾波等。在此項(xiàng)專利中，調(diào)整被觀測(cè)的TOA以便使殘差的平方和為最小的方法之優(yōu)選實(shí)施例是最小平方估計(jì)法。5.1.1幾何條件對(duì)于TOA定位的影響在一個(gè)定位系統(tǒng)中，幾何條件(即MS相對(duì)于彼此之間以及被定位的CT的相對(duì)位置)起著重要的作用，如方程(39)所示。std(position)=DOP×std(R^i,k)----(39)]]> 是由方程(19)或方程(26)得到的射程估計(jì)值 的標(biāo)準(zhǔn)偏差。
·DOP是精度衰減因子，它是一個(gè)幾何量度值。
在一個(gè)二維定位系統(tǒng)中，通常提到水平DOP(HDOP)被定義為HDOP=EDOP2+NDOP2----(40)]]>其中·EDOP是東方的DOP，它被定義為CTOA中第一行第一列元素的平方根。
·NDOP是北方的DOP，它被定義為CTOA中第二行第二列元素的平方根。
·CTOA是一個(gè)未定標(biāo)矩陣(unscaled matrix)，被定義如下CTOA=[ATC1-1A]-1]]>·C1是未定標(biāo)測(cè)量協(xié)方差矩陣(適當(dāng)大小的恒等矩陣)·A是用于方程(38)的模型的設(shè)計(jì)矩陣，定義如下， di，k是CT和第i個(gè)MS的第k個(gè)天線之間的最佳導(dǎo)出距離(射程)。
5.1.2TOA觀測(cè)值的加權(quán)在定位估計(jì)處理中，不是所有的TOA觀測(cè)值都需要進(jìn)行同樣的加權(quán)。被認(rèn)為是更可靠的TOA觀測(cè)值可以比可靠性較差的觀測(cè)值的加權(quán)更大。這一點(diǎn)可以通過(guò)觀測(cè)值協(xié)方差矩陣完成。C1的逆矩陣是權(quán)矩陣。矩陣C1-1的對(duì)角線上的更大的值對(duì)應(yīng)于對(duì)相應(yīng)TOA觀測(cè)值的更大加權(quán)。在蜂窩電話定位的環(huán)境中，在每一MS處的RSSI(接收信號(hào)強(qiáng)度指示)是對(duì)TOA指定加權(quán)的一個(gè)方法。在每一MS處的較高RSSI意味著可靠的TOA。這是由于兩個(gè)事實(shí)1.在一個(gè)MS中的RSSI通常包含接收的信號(hào)功率加接收的噪聲功率。接收機(jī)中的噪聲主要是熱噪聲，它是帶寬和溫度的函數(shù)。當(dāng)兩個(gè)MS有相近的溫度和帶寬時(shí)，在兩個(gè)MS
中接收的噪聲功率也基本上是相同的。因此，一個(gè)高的RSSI意味著一個(gè)高的接收信號(hào)功率，這意味著一個(gè)高的信噪比。
這是我們期望的。
2.進(jìn)一步說(shuō)，高的RSSI通常意味著與較低的RSSI相比，屏蔽更少，即意味著更少的多路徑。這同樣是我們期望的。5.1.3在TOA定位中的大錯(cuò)檢測(cè)大錯(cuò)(blunder)是TOA觀測(cè)量的嚴(yán)重錯(cuò)誤。它可以是由于平坦衰落或者突然的帶內(nèi)干擾引起較大的信號(hào)波動(dòng)而導(dǎo)致的。如果不消除之，大錯(cuò)會(huì)導(dǎo)致估計(jì)位置的大誤差。在迭代最小平方處理期間，通過(guò)觀測(cè)每一測(cè)試量的閉合差，可能檢測(cè)出包含大錯(cuò)的觀測(cè)量。閉合誤差被定義為給出最有效位置估計(jì)值(x，y)的位置模型的值。包含有大錯(cuò)的觀測(cè)量比起不含大錯(cuò)的觀測(cè)量通常有更大的閉合差。當(dāng)一個(gè)觀測(cè)數(shù)據(jù)被檢測(cè)為有大錯(cuò)時(shí)，可以將它從位置估計(jì)處理中刪除。
優(yōu)選的是，通過(guò)允許很多MS監(jiān)視一個(gè)CT來(lái)減少幾何效應(yīng)，即減少在式(40)中的HDOP的值。在蜂窩通信中，頻率復(fù)用和平坦衰落是經(jīng)常發(fā)生的現(xiàn)象。因此，進(jìn)行監(jiān)視的MS的數(shù)量增加(這可以減少HDOP)通常會(huì)增大 結(jié)果，大錯(cuò)檢測(cè)是關(guān)鍵性的，作為使位置誤差最小化的方法之一部分，通過(guò)減小MS的數(shù)量(并因此減小HDOP)和不用在 上招致大的惡化。在未檢測(cè)到大錯(cuò)的情況下，在一些MS上較差的信噪比可能造成來(lái)自那些MS的測(cè)量值的摻雜、增加std(range)而多于它們對(duì)HDOP的減少?？紤]到這種平衡，本發(fā)明優(yōu)化了用于定位CT的MS的數(shù)量，以便使公式(39)中的std(position)最小。
通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析由最小平方處理計(jì)算出的觀測(cè)值殘差，也可以檢測(cè)出大錯(cuò)。參見(jiàn)Vanicek，p.，Krakiwsky，E.，“大地測(cè)量學(xué)原理”(北荷蘭出版公司，阿姆斯特丹，1982年)。每個(gè)TOA觀測(cè)值的殘差都可以由自己估計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)偏差進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，以至于整套的殘差被假定為屬于具有零均值和單位標(biāo)準(zhǔn)偏差的正態(tài)分布。如果這個(gè)假設(shè)是正確的，標(biāo)準(zhǔn)化的殘差應(yīng)該是在對(duì)標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的指定置信范圍內(nèi)。其殘差變?nèi)醯挠^測(cè)量具有含有大錯(cuò)的嫌疑。5.2 TDOA定位(雙曲線多邊測(cè)量)不估計(jì)未知的傳輸時(shí)間，而是可能將它消除。這是通過(guò)計(jì)算來(lái)自兩個(gè)不同的MS的TOA之間的差。由于傳輸?shù)臅r(shí)間為兩者所共有，它被從所得到的TDOA(到達(dá)時(shí)間差)中消除。可以看出，對(duì)于特殊TDOA為有效的點(diǎn)之軌跡對(duì)應(yīng)于雙曲線。在該雙曲線之CT必須位于的一邊是通過(guò)TDOA之標(biāo)記知道的。給出來(lái)自三個(gè)MS的TOA，可以形成兩個(gè)獨(dú)立的TDOA。兩條相應(yīng)雙曲線的交叉點(diǎn)估計(jì)CT的位置。這個(gè)方法通常稱為雙曲線多邊測(cè)量法。
對(duì)于雙曲線多邊測(cè)量法的2維定位模型是Δτij,km-1c(x-xi,k)2+(y-yi,k)2+1c(x-xj,m)2+(y-yi,m)2=0]]>(42)其中●Δτij，km＝τi，k-τj，m，i≠j或k≠m●τi，k為在第i個(gè)MS的第k個(gè)天線上的信號(hào)ri，k(t)的到達(dá)時(shí)間。5.2.1幾何條件對(duì)TDOA定位的影響幾何條件也影響TDOA定位。由公式(40)又一次計(jì)算HDOP，其中，設(shè)計(jì)矩陣現(xiàn)在是 其中，式(43)中的N是MS的個(gè)數(shù)。注意，第一個(gè)MS的第k個(gè)天線的TOA被從所有其它的TOA中減掉了。
未定標(biāo)觀測(cè)值協(xié)方差矩陣如下 5.2.2TDOA觀測(cè)值的加權(quán)TDOA觀測(cè)值的加權(quán)是可能的。但是，由于TDOA是兩個(gè)TOA的函數(shù)，所以指定加權(quán)值的方法不再是直接的。5.2.3在TDOA定位中的大錯(cuò)檢測(cè)在TDOA定位中也可以進(jìn)行大錯(cuò)檢測(cè)。然而在此文中，閉合差和殘差對(duì)應(yīng)于TDOA。因此，一個(gè)錯(cuò)誤的閉合差或者殘差可能是由于任一TOA觀測(cè)值中的大錯(cuò)，而該TDOA是由這些TOA觀測(cè)值導(dǎo)出的。分離出錯(cuò)的MS并非總是可能的。5.2.4TDOA定位中的多重解由兩個(gè)獨(dú)立的TDOA形成的兩雙曲線之一半可能相交兩次。這個(gè)導(dǎo)致兩個(gè)數(shù)學(xué)上正確的解。這種情況的發(fā)生，特別是在普遍為短距離和較差幾何條件處定位CT的情況下。
最通常的是，解分叉(對(duì)定位方程存在兩個(gè)解)在相當(dāng)確定的情況下進(jìn)行的。對(duì)于非常確定的情況，在Chaffee，J.W.等人的“偽距方程的分叉”(1993年國(guó)家技術(shù)會(huì)議的會(huì)議錄，加利福尼亞，舊金山，1993年20-22)，利用其中提供的方法，可以檢測(cè)出兩個(gè)解的存在。雖然此方法最初是用于檢測(cè)全球定位系統(tǒng)中的分叉，但此種方法也同樣適用于CT定位的情況。
在兩個(gè)以上的TDOA可用于2維定位的情況下，確切的解分叉的概率是很小的。然而，對(duì)于兩個(gè)TDOA的子集，分叉可能存在。在這種情況下，當(dāng)采用所有可用TDOA時(shí)，第二解可能會(huì)影響最終得到的解。
在任何情況下，當(dāng)存在解分叉時(shí)，迭代最小平方定位估計(jì)算法可以收斂于這兩個(gè)解之一。被收斂的解是用于開(kāi)始迭代最小平方處理的初始位置的函數(shù)。為了收斂到對(duì)應(yīng)于實(shí)際的CT位置的解，用于開(kāi)始迭代最小平方處理的初始位置必須比較精確的。不給出關(guān)于CT位置的在先信息，運(yùn)用TOA或者TDOA觀測(cè)值的閉合式位置估計(jì)算法是唯一的選擇。
有許多種閉合式定位估計(jì)算法已經(jīng)得到了發(fā)展。例如·球面插值法(Smith，J.O.，等人的“根據(jù)行程差測(cè)量的閉合式最小平方源定位估計(jì)”IEEE Transactions on Acoustics，Speech，andSignal Processing，Vol.ASSP-35，No.12，Dec.1987，pp1661-1669)·Schau及Robinson的方法(Schau，H.C.，等人的“根據(jù)到達(dá)時(shí)間差并利用交叉球面的被動(dòng)源定位”IEEE Transations on Acousticcs，Speech，and Signal Processing Vol.ASSP-35.，No.7，Jan.1985，pp.56-59)，·Bancroft的方法(Bancroft，S.，“GPS方程的代數(shù)解”IEEETransations on Aerospace and Electronic Systems Vol.AES-20.，No.8，Aug.1987，pp.1223-1225，chan和HO的方法(Chan，Y.T.，等人的“用于雙曲線定位的一種簡(jiǎn)單有效的估算法”IEEE Transations onSignal Processing Vol.42 ASSP-35.，No.8，Aug.1994，pp.1905-1915))·LOCA(在二次曲線軸上的定位)(Schmidt，R.O.“處理行程差定位的幾何圖形的新方法“IEEE Transations on Aerospace andElectronic Systems Vol.AES-8.，No.6，Nov.1972，pp.821-835。
由于LOCA適用于對(duì)移動(dòng)發(fā)射機(jī)的精確定位，因此，它被用于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。LOCA是雙曲線三邊測(cè)量的數(shù)學(xué)雙值。LOCA的基本理論指出，對(duì)已知位置的3個(gè)MS的TOA差產(chǎn)生位置的直線。這種直線是二次曲線的主軸。這3個(gè)MS位于二次曲線上，且位置正被估計(jì)的CT位于二次曲線的一個(gè)焦點(diǎn)上。在有冗余和3維定位情況下，LOCA擴(kuò)展到平面交集(Plane Intersection)，如Schmidt，R.O.的“處理行程差定位的幾何圖形的新方法”(航空航天和電子系統(tǒng)IEEE學(xué)報(bào)，第8卷1972年11月第6期821-835頁(yè))中所示。平面交集同樣適用于在2維定位中的冗余情況。
在LOCA中，可能有三種二次曲線橢圓、雙曲線或者拋物線。所關(guān)心的二次曲線依賴于MS和要定位的CT的相對(duì)位置。這些二次曲線之每一個(gè)都有兩個(gè)焦點(diǎn)(對(duì)拋物線而言，有一個(gè)焦點(diǎn)在無(wú)窮遠(yuǎn)處)，因此有兩個(gè)可能的解。在橢圓情況下，正確的焦點(diǎn)通過(guò)TDOA的符號(hào)來(lái)決定。在拋物線情況下，解是明顯的。然而，當(dāng)該二次曲線為雙曲線時(shí)，正確的焦點(diǎn)不能由給定的TDOA來(lái)決定。Chaffee分叉檢測(cè)方法見(jiàn)于Chaffee，J.W等人的“偽距方程的分叉”，(1993年國(guó)家技術(shù)會(huì)議記錄，舊金山，加利福尼亞，1993年1月20～22日，導(dǎo)航學(xué)會(huì))，該方法將表明對(duì)于雙曲線之情況下的分叉和對(duì)于橢圓及拋物線之情況下的無(wú)分叉。利用四個(gè)MS，獲得第二條二次曲線。這兩個(gè)二次曲線之主軸的交點(diǎn)是CT位置的估計(jì)值。因此，當(dāng)在有冗余存在的情況下使用平面交集時(shí)，不存在模糊性，且不用考慮分叉。
如果TOA含有大的誤差，LOCA或者平面交集可能給出一個(gè)很差的解。當(dāng)這個(gè)很差的解被用作最小平方法的初始位置時(shí)，它可能會(huì)導(dǎo)致最小平方法發(fā)散。在這種情況下，最佳可用作用過(guò)程可能是將參與的MS的座標(biāo)平均，且把它用作最小平方法的初始位置。另一種方法是，使用正與CT通訊的MS的近似座標(biāo)作為初始位置。5.3混合TDOA定位(利用TDOA的圓形多邊測(cè)量)在有些情況下需要、甚至必須使用與TOA相對(duì)的TDOA。然而，正如上面所解釋的一樣，當(dāng)使用TDOA時(shí)并不總是可能杜絕大錯(cuò)。但是，有可能建立一個(gè)定位模型，該模型使用TDOA，但為單個(gè)的TOA給出殘差和閉合差。
為了做到這一點(diǎn)，要選擇一個(gè)MS作為基準(zhǔn)。再假定在該基準(zhǔn)位置的TOA與發(fā)送時(shí)間τ0相等。從這一點(diǎn)開(kāi)始，其發(fā)展跟隨圓形多邊測(cè)量的TOA，除了該基準(zhǔn)MS的TOA被從所有的TOA(包括該基準(zhǔn)MS的TOA)中減掉，而不是減掉發(fā)送時(shí)間。于是，定位模型為Δτi1,k1+1cRu-1c(x-xi,k)2+(y-yi,k)2=0----(45)]]>這里，●Δτi1，k1＝τi，k-τ1，1，i＝1，...，N●Ru是從MS1的基準(zhǔn)(第一)天線到CT的位置之間的射程。方程(45)的模型與圓形多邊測(cè)量的模型(方程(38))有相同的結(jié)構(gòu)，除了第三個(gè)未知量是Ru而不是發(fā)送時(shí)間。
方程(45)的模型對(duì)于N個(gè)MS給出了N個(gè)觀測(cè)值，因此有N個(gè)殘差和閉合差。然而，這N個(gè)觀測(cè)值是0和N-1個(gè)TDOA。這個(gè)方程的結(jié)構(gòu)是TOA定位的結(jié)構(gòu)，然而這些觀測(cè)值是TDOA定位的結(jié)構(gòu)。因此，其命名為混合TDOA定位。5.3.1幾何條件對(duì)混和TDOA定位的影響對(duì)于混合TDOA定位的設(shè)計(jì)矩陣為 (46)注意，式(46)與式(41)相同，除了對(duì)應(yīng)于第三未知量的第三列。
該未加權(quán)的且未定標(biāo)的觀測(cè)值協(xié)方差矩陣C1，是與用于TOA定位的矩陣一樣的N維恒等矩陣。象以前一樣，可通過(guò)[ATC1-1A]-1計(jì)算出DOP。5.3.2混合TDOA觀測(cè)值的加權(quán)嚴(yán)格地說(shuō)，盡管這些觀測(cè)值是TDOA，但它們可以被作為對(duì)應(yīng)于單個(gè)MS的觀測(cè)值來(lái)處理?？偸菫?的第一觀測(cè)值可以被視為基準(zhǔn)(或第一)MS的觀測(cè)值。第二觀測(cè)值包含從第二MS的TOA中減掉的基準(zhǔn)MS的TOA，它被當(dāng)作第二MS的觀測(cè)值來(lái)處理，等等。因此，對(duì)單個(gè)MS，C1的N個(gè)對(duì)角線元素可能被加權(quán)。5.3.3混合TDOA定位中的大錯(cuò)檢測(cè)同樣，N個(gè)獨(dú)立的閉合差和殘差，一個(gè)對(duì)每一MS，它們都可以用來(lái)分析。因而，可以進(jìn)行大錯(cuò)檢測(cè)，如在TOA定位的情況下，且可檢測(cè)在單個(gè)TOA觀測(cè)值中的大錯(cuò)。5.3.4混合TDOA定位中的多重解由于所用的觀測(cè)值實(shí)際上是TDOA，這一定位方法易發(fā)生解分叉。在以上所述的雙曲線多邊測(cè)量的情況下處理多重解的方法在這里同樣適用。5.4AOA定位給出明確的AOA測(cè)量值，對(duì)于位置估計(jì)，即要被定位的CT的2維座標(biāo)，僅存在兩個(gè)未知量。因此，需要最少兩個(gè)獨(dú)立的AOA測(cè)量值。再令(x，y)為CT的2維座標(biāo)，(xi，k，yi，k)為第i個(gè)MS的第k條天線的2維座標(biāo)。在第i個(gè)MS的第k條天線，AOA，Λi，k被測(cè)量，這里Λi，k是從北向到連接CT至第i個(gè)MS的第k條天線的線的順時(shí)針?lè)较虻慕?與式(35)和(36)中的Λi，k相似；不要與式(15)，(16)，(21)，(22)和(23)中的γi，k混淆)。那么，這個(gè)數(shù)學(xué)定位模型為(x-xi，k)cosΛi，k-(y-yi，k)sinΛi，k＝0 (47)當(dāng)多于兩個(gè)獨(dú)立的AOA觀測(cè)值可用時(shí)，最小平方法可被用來(lái)求取唯一解。我們可以假定Λi，1≌Λi，2≌…≌Λi，即，CT遠(yuǎn)離相對(duì)于在第i個(gè)MS處的所有天線之間的基線的第i個(gè)MS，以及量程Ri， 1≌Ri，2≌…≌Ri之間。5.4.1幾何條件對(duì)AOA定位的影響各MS彼此之間的相對(duì)位置及與要被定位的CT之間的相對(duì)位置對(duì)AOA定位也是很重要的?？赡茉俅问褂肈OP來(lái)量化幾何條件。通過(guò)2維定位模型(47)，所得到的設(shè)計(jì)矩陣為A=cosΛ1-sinΛ1cosΛ2-sinΛ2......cosΛN-sinΛN]]>(48)這個(gè)未加權(quán)及未定標(biāo)的觀測(cè)值協(xié)方差矩陣C1是N維恒等矩陣。可以再次通過(guò)[ATC1-1A]-1得到DOP。5.4.2AOA觀測(cè)值的加權(quán)個(gè)別的AOA觀測(cè)值都可通過(guò)觀測(cè)值協(xié)方差矩陣C1而被加權(quán)。那些被認(rèn)為更可靠的AOA觀測(cè)值被賦予了更小的方差，或者相反地，更大的加權(quán)。5.4.3AOA定位中的大錯(cuò)檢測(cè)同TOA或TDOA觀察值一樣，AOA觀測(cè)值也可能包含大錯(cuò)。當(dāng)冗余觀測(cè)值可用時(shí)，觀測(cè)值殘差和閉合差的統(tǒng)計(jì)測(cè)試可被用于檢測(cè)包含大錯(cuò)的觀測(cè)值。
正如上面提到的，AOA在方程(12)中的解存在一個(gè)模糊性問(wèn)題，該問(wèn)題可通過(guò)使用TDOA或在下一節(jié)所述的AOA來(lái)解決，或者利用在同一MS處的多于兩條的天線來(lái)解決。這在劃分為扇形區(qū)的單元中是可能的，因?yàn)槊總€(gè)扇區(qū)通常有兩個(gè)分集式天線。也就是說(shuō)，在一個(gè)有三個(gè)扇形區(qū)的單元中，總共6條天線是可行的。
當(dāng)這些分集式天線僅在垂直方向被分隔時(shí)，估計(jì)的AOA為仰角。在這種情況下，可以使用兩個(gè)分集式天線，因?yàn)樗鼈兪潜舜霜?dú)立的，即它們提供獨(dú)立的觀測(cè)量。利用兩觀測(cè)量的最簡(jiǎn)單的方法是通過(guò)利用選擇組合、最大系數(shù)組合、同相組合、等增益組合，或其他的組合方法來(lái)組合它們。5.5AOA/TDOA定位最小平方法允許不同類型的觀測(cè)值相組合。特別是，有可能使用在單一最小平方法調(diào)節(jié)范圍內(nèi)的AOA觀測(cè)值和TDOA觀測(cè)值來(lái)估計(jì)2維位置。
兩種不同觀測(cè)值類型的組合，在僅有兩個(gè)MS可用于估算CT的2維位置的情況下特別有用。當(dāng)一個(gè)特定的MS的兩條天線被用于估算輸入信號(hào)對(duì)那個(gè)MS的AOA時(shí)，有可能出現(xiàn)大量的AOA模糊性，如式(15)所示。這不僅是因?yàn)橛?維線性數(shù)組的AOA估計(jì)值的特性，還因?yàn)樵g的跨距可以大于一個(gè)波長(zhǎng)。因此，僅利用兩個(gè)MS和AOA觀測(cè)值，可能有許多位置解，且無(wú)法決定其中哪一個(gè)解是正確的。
但是，如果在兩個(gè)MS中的每一個(gè)上測(cè)量出TOA(可利用式(18)中的p(t-τi，k+τ0-Δti，k))，那么，TDOA就能計(jì)算出來(lái)。這個(gè)TDOA對(duì)應(yīng)于一雙曲線邊，在無(wú)誤差的情況下，它將穿過(guò)很多交合線(bearingline)之中的兩條交合線的交點(diǎn)，這些交合線都是由不明確的AOA導(dǎo)出的。
當(dāng)AOA和TDOA觀測(cè)值包含誤差時(shí)，沒(méi)有兩條交合線和測(cè)量的雙曲線邊準(zhǔn)確地相交。對(duì)于測(cè)量的TDOA和任意兩個(gè)特定的AOA，最小平方法將給出使殘差之平方和最小化的位置解。觀測(cè)值殘差也是可用的，因?yàn)橛袃蓚€(gè)未知量、2維座標(biāo)，及只有3個(gè)觀測(cè)值(2個(gè)AOA和1個(gè)TDOA)。
為了從模糊量中分離出正確的AOA對(duì)，每個(gè)AOA組合在最小平方法中與TDOA觀測(cè)值組合。這種導(dǎo)致殘差之最小平方和的AOA組合被選為正確解。相應(yīng)的位置解被用作該CT位置估計(jì)值。
當(dāng)在最小平方法中組合AOA和TDOA觀測(cè)值時(shí)，用于AOA的定位模型(47)和TDOA的定位模型(42)都被使用。不失普遍性，對(duì)于兩個(gè)AOA觀測(cè)值(在兩個(gè)MS之每一個(gè)MS處有一個(gè))和一個(gè)TDOA觀測(cè)值(對(duì)同樣的兩個(gè)MS)的設(shè)計(jì)矩陣A為A=cosΛ1-sinΛ1cosΛ2-sinΛ2-x-x2d2+-x-x1d1-y-y2d2+-y-y1d1]]>(49)這里，di是CT和第i個(gè)MS之間的最優(yōu)導(dǎo)出距離，假定CT遠(yuǎn)離該MS，使得di，1≌di，2≌…≌di；其中di，k是CT和在第i個(gè)MS的第k條天線之間的最優(yōu)導(dǎo)出距離，對(duì)應(yīng)于i＝1，2。注意，前兩行對(duì)應(yīng)于兩個(gè)AOA測(cè)量值，第三行對(duì)應(yīng)于TDOA測(cè)量值。兩列對(duì)應(yīng)于兩個(gè)未知量，x和y。通過(guò)增加適當(dāng)?shù)男械绞?49)，可以包括附加的AOA和TDOA測(cè)量值。注意，在式(43)中的系數(shù)(1/c)未出現(xiàn)在式(49)的TDOA測(cè)量值行中。這樣就使得整個(gè)A的單元是無(wú)量綱的。
閉合差向量，對(duì)于最小平方法調(diào)整機(jī)制是必要的，它僅僅由所有觀測(cè)值的閉合差組成。對(duì)應(yīng)于設(shè)計(jì)矩陣(49)的閉合差向量為w=(x-x1)cosΛ1-(y-y1)sinΛ1(x-x2)cosΛ2-(y-y2)sinΛ2c*Δτ12-(x-x1)2+(y-y1)2+(x-x2)2+(y-y2)2]]>(50)這里，●Δτ1，2＝τ1-τ2，假定CT遠(yuǎn)離第i個(gè)MS以便使得對(duì)于i＝1，2有τi，1≌τi，2≌…≌τi且●xi，1≌xi，2≌…≌xi，yi，1≌yi，2≌…≌yi由于AOA和TDOA觀測(cè)值是無(wú)關(guān)的，未定標(biāo)協(xié)方差矩陣是適當(dāng)維數(shù)的恒等矩陣(AOA觀測(cè)值的數(shù)加上TDOA觀測(cè)值的數(shù))。5.5.1幾何條件對(duì)AOA/TDOA定位的影響DOP可再次被用于量化幾何條件。DOP(HDOP，EDOP，NDOP)能通過(guò)[ATC1-1A]-1得到，這里的A和C1由上述直接定義。5.5.2 AOA/TDOA觀測(cè)值的加權(quán)單個(gè)的AOA和TDOA觀測(cè)值可以通過(guò)觀測(cè)值協(xié)方差矩陣C1被加權(quán)。那些被認(rèn)為更可靠的AOA和/或TDOA觀測(cè)值被分配更小的方差，或相反地，更大的加權(quán)。5.5.3AOA/TDOA定位中的大錯(cuò)檢測(cè)TDOA和AOA觀測(cè)值都可能存在大錯(cuò)。觀測(cè)值殘差和閉合差的統(tǒng)計(jì)測(cè)試可被用于檢測(cè)包含大錯(cuò)的觀測(cè)值。5.6AOA/射程定位如果傳送時(shí)間或者往返行程延遲是已知的，從CT到第i個(gè)MS的射程 為觀測(cè)的參數(shù)。在這種情況下，也可以組合AOA和TDOA定位，以便僅用兩個(gè)MS來(lái)估計(jì)CT的位置。(注意，當(dāng)這兩個(gè)MS被配置在如一個(gè)分為扇區(qū)的蜂窩系統(tǒng)中時(shí)，實(shí)際上只有一個(gè)BS是必需的)。不失一般性，對(duì)于兩個(gè)AOA觀測(cè)值(在兩個(gè)MS之每一個(gè)上有一個(gè))和兩個(gè)射程觀測(cè)值的設(shè)計(jì)矩陣A為A=cosΛ1-sinΛ1cosΛ2-sinΛ2-x-x1,kd1,k-y-y1,kd1,k-x-x2,kd2,k-y-y2,kd2,k]]>(51)對(duì)應(yīng)這個(gè)設(shè)計(jì)矩陣的閉合差向量為w=(x-x1)cosΛ1-(y-y1)sinΛ1(x-x2)cosΛ2-(y-y2)sinΛ2R^1-(x-x1)2+(y-y1)2R^2-(x-x2)2+(y-y2)2]]>(52)由于AOA和射程觀測(cè)值是無(wú)關(guān)的，未定標(biāo)的協(xié)方差矩陣是適當(dāng)維數(shù)的恒等矩陣(AOA觀測(cè)值的數(shù)加上射程觀測(cè)值的數(shù))。5.6.1幾何條件對(duì)AOA/射程定位的影響DOP可再次被用于量化幾何條件。DOP(HDOP，EDOP，NDOP)能通過(guò)[ATC1-1A]-1得到，這里A和C1由上述直接定義。5.6.2 AOA/射程觀測(cè)值的加權(quán)單個(gè)的AOA和射程觀測(cè)值可通過(guò)觀測(cè)值協(xié)方差矩陣C1被加權(quán)。那些被認(rèn)為更可靠的AOA和/或射程觀測(cè)值被分配更小的方差，或相反地，更大的加權(quán)。5.6.3AOA/射程定位中的大錯(cuò)檢測(cè)AOA和射程觀測(cè)值都可能存在大錯(cuò)。觀測(cè)值殘差和閉合差的統(tǒng)計(jì)測(cè)試可被用于檢測(cè)包含大錯(cuò)的觀測(cè)值。5.7行進(jìn)方向和速度之估計(jì)值在動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)中，必須在不同的信號(hào)出現(xiàn)時(shí)間估計(jì)移動(dòng)的CT的3維或2維位置。另外，可以估計(jì)到達(dá)每個(gè)MS的信號(hào)的多普勒頻移，如先前所述。在式(35)中已給出把到達(dá)MS的信號(hào)的頻率(包括多普勒頻移)與CT的速度、DOT和頻率偏移聯(lián)系起來(lái)的公式。
因此，關(guān)于速度和DOT的估計(jì)模型為fi，k-v/λcos(-Λi，k)+Δf-Δf0＝0 (53)這里，Δf即頻率偏移，假定它對(duì)于所有的MS是相等的。假定在任何特定的信號(hào)出現(xiàn)時(shí)間，CT的位置(x，y)是通過(guò)上述方法之一進(jìn)行估計(jì)，對(duì)每個(gè)MS，可計(jì)算出式(53)中的角Λi，k。那么，在式(53)中，已知量是fi，k，λ和Λi，k(其中，fi，k是測(cè)量得到的或是觀測(cè)得到的)，v、、Δf和Δf0是未知的。需要3個(gè)MS，與使用TOA或TDOA定位來(lái)估計(jì)2維CT位置需要的MS的數(shù)目相同。5.7.1幾何條件對(duì)行進(jìn)速度和方向的影響幾何條件同樣影響速度和DOT的估計(jì)。比如說(shuō)，當(dāng)CT正在一條垂直于連接它與一個(gè)MS之連線的線上行進(jìn)時(shí)，這種影響在直觀上是很明顯的，根據(jù)在那個(gè)MS上觀測(cè)到的數(shù)據(jù)，沒(méi)有關(guān)于CT的速度的信息是可用的。對(duì)于模型(53)的設(shè)計(jì)矩陣為 (54)DOP又能從矩陣[ATC1-1A]-1中得到。在這種情況下，DOP將是速度DOP、行進(jìn)方向DOP、以及頻率偏移DOP。C1是未定標(biāo)、未加權(quán)的N維恒等矩陣。CT信號(hào)的激發(fā)與獲取根據(jù)以下發(fā)射類型中的一種或多種類型的一個(gè)或多個(gè)MS的觀測(cè)值，可以定位CDMA-CT，這些發(fā)射類型指CT接入信道發(fā)射、CT反向業(yè)務(wù)信道發(fā)射、BS前向業(yè)務(wù)信道發(fā)射、以及CT消息內(nèi)容(在接入或反向業(yè)務(wù)信道上)。
因此，CT位置的估計(jì)要求CT處于前向和/或反向鏈路傳輸之中。MS可繼續(xù)監(jiān)測(cè)和等待這樣的呼叫活動(dòng)，或者采取額外的步驟，以便激發(fā)呼叫活動(dòng)，如以下的部分所述。對(duì)指定CT的定位在上下文里，指定的CT是指主機(jī)在定位過(guò)程開(kāi)始前就知道其電話號(hào)碼的CT。這一情況可能發(fā)生在一些應(yīng)用中，例如車隊(duì)管理；綁架/人員跟蹤；安全/無(wú)線電話求救；寵物跟蹤；以及被盜車輛/CT。有兩個(gè)全面的方法用于定位指定的CT利用接入信道測(cè)量值；和/或利用反向業(yè)務(wù)信道測(cè)量值。
以下的過(guò)程IA和IB是用于利用接入信道測(cè)量值來(lái)定位已知的CT。過(guò)程IIA和IIB是用于利用反向業(yè)務(wù)信道測(cè)量值來(lái)定位已知的CT。過(guò)程IA用帶存儲(chǔ)信息的接入信道定位已知的CT1.主機(jī)觸發(fā)一個(gè)呼叫給指定的CT。
2.主機(jī)命令多個(gè)MS將接收到的反向鏈接信號(hào)存儲(chǔ)到隨機(jī)存取存儲(chǔ)器中的環(huán)形緩存區(qū)中。MS也可以自動(dòng)地這樣做，通過(guò)獨(dú)立于主機(jī)連續(xù)地用最近收集的數(shù)據(jù)替代過(guò)期的數(shù)據(jù)。
3.主機(jī)命令多個(gè)MS處理它們所存儲(chǔ)的接收信號(hào)，搜索來(lái)自指定CT的接入信道傳輸。
4.一個(gè)或多個(gè)MS成功地檢測(cè)到來(lái)自指定CT的接入信道傳輸，并將以下內(nèi)容通知主機(jī)它們的成功檢測(cè)；所接收到的接入信道傳輸?shù)腡OA、FOA、SOA和/或POA的估計(jì)值；以及消息內(nèi)容和編碼。
5.主機(jī)通知一個(gè)或多個(gè)MS所接收的接入信道傳輸?shù)墓烙?jì)TOA、FOA、SOA和/或POA，以及指定CT的接入信道傳輸?shù)南?nèi)容和編碼。
6.在前一步被通知的所有MS再試圖檢測(cè)CT傳輸信號(hào)，然后通知主機(jī)是否成功。成功的MS將通知主機(jī)接收到的接入信道傳輸?shù)墓烙?jì)的TOA、FOA、SOA和/或POA。
7.主機(jī)用成功的MS報(bào)告的信息估計(jì)指定CT的位置。
必要時(shí)，過(guò)程IA的任何步驟都可以重復(fù)進(jìn)行，以取得或改進(jìn)指定CT定位信息的估計(jì)值，即TOA、FOA、SOA和/或POA的估計(jì)值。
在過(guò)程IA中可采用以下步驟，以輔助主機(jī)決定那一個(gè)MS有可能檢測(cè)到指定CT的接入信道傳輸3a.主機(jī)命令MS監(jiān)測(cè)給指定CT的一個(gè)特殊(正向鏈接)尋呼消息，如一個(gè)信道分配消息。(這個(gè)消息一般可僅通過(guò)一個(gè)正與指定CT通信的BS來(lái)發(fā)送)。
3b.所有成功檢測(cè)給指定CT的正向鏈接尋呼消息的MS通知主機(jī)它們成功檢測(cè)到上述消息和消息內(nèi)容。過(guò)程IIA利用帶存儲(chǔ)信息的反向業(yè)務(wù)信道定位已知的CT1.主機(jī)觸發(fā)一個(gè)呼叫給指定的CT。
2.主機(jī)命令多個(gè)MS將接收到的反向鏈接信號(hào)存儲(chǔ)到隨機(jī)存取存儲(chǔ)器中的環(huán)形緩存區(qū)中。MS也可以自動(dòng)地這樣做，通過(guò)采用獨(dú)立于主機(jī)的連續(xù)方式，用最近收集的數(shù)據(jù)替代過(guò)期的數(shù)據(jù)。
3.主機(jī)命令多個(gè)MS處理它們所存儲(chǔ)的接收信號(hào)，搜索來(lái)自指定CT的接入信道傳輸。
4.一個(gè)或多個(gè)MS成功地檢測(cè)到來(lái)自指定CT的接入信道傳輸，然后向主機(jī)通知它們的成功檢測(cè)、消息內(nèi)容和編碼。
5.主機(jī)命令一個(gè)或多個(gè)MS處理它們所存儲(chǔ)的接收信號(hào)，搜索來(lái)自指定CT的反向業(yè)務(wù)前同步信號(hào)。
6.在前一步接到命令的所有MS試圖檢測(cè)反向業(yè)務(wù)前同步信號(hào)，如果成功，則向主機(jī)通知所接收到的反向業(yè)務(wù)前同步信號(hào)的估計(jì)的TOA、FOA、SOA和/或POA。
7.所有進(jìn)行成功檢測(cè)的MS檢測(cè)前一步中的反向業(yè)務(wù)前同步信號(hào)●解調(diào)來(lái)自指定CT并跟隨前同步信號(hào)的反向業(yè)務(wù)幀；及●向主機(jī)通知所接收到的反向業(yè)務(wù)前同步信號(hào)的估計(jì)的TOA、FOA、SOA和/或POA，以及消息內(nèi)容和前同步信號(hào)、連續(xù)幀的編碼。
8.主機(jī)向一個(gè)或多個(gè)MS通知所接收的反向業(yè)務(wù)前同步信號(hào)的估計(jì)的TOA、FOA、SOA和/或POA，以及消息內(nèi)容和反向業(yè)務(wù)前同步信號(hào)、及隨后的指定CT的反向業(yè)務(wù)幀的編碼。
9.所有前一步接到通知的MS再試圖檢測(cè)CT的發(fā)射信號(hào)，然后通知主機(jī)是否成功。成功的MS向主機(jī)通知所接收的反向業(yè)務(wù)前同步信號(hào)的估計(jì)的TOA、FOA、SOA和/或POA。
10.主機(jī)利用成功的MS報(bào)告的信息估計(jì)指定CT的位置。對(duì)由BS發(fā)射到CT的信道分配消息進(jìn)行解碼的MS可以有助于過(guò)程IIA，以便獲得控制反向業(yè)務(wù)幀之定時(shí)的幀偏移。可以將過(guò)程IA和IIA組合起來(lái)，以便利用接入和反向業(yè)務(wù)信道嘗試定位指定的CT。過(guò)程IB用接入信道實(shí)時(shí)定位已知的CT1.主機(jī)觸發(fā)一個(gè)呼叫給指定的CT。
2.同時(shí)，主機(jī)命令多個(gè)MS實(shí)時(shí)處理接收的反向鏈接信號(hào)，搜索來(lái)自指定CT的接入信道傳輸。
3.一個(gè)或多個(gè)MS成功地檢測(cè)到來(lái)自指定CT的接入信道傳輸，并向主機(jī)通知它們的成功檢測(cè)；接收到的接入信道傳輸?shù)墓烙?jì)的TOA、FOA、SOA和/或POA；以及消息內(nèi)容和編碼。
4.主機(jī)利用成功的MS報(bào)告的信息估計(jì)指定CT的位置。
必要時(shí)，過(guò)程IB可以重復(fù)進(jìn)行，以便取得或改進(jìn)指定CT的定位信息的估計(jì)值，即改進(jìn)接收到的接入信道傳輸?shù)腡OA、FOA、SOA和/或POA的估計(jì)值。
在過(guò)程IB中可采用以下的步驟，以輔助主機(jī)決定哪些MS有可能檢測(cè)到指定CT的接入信道傳輸3a.主機(jī)命令多個(gè)MS處理正向鏈接，搜索給指定CT的特定尋呼消息，如一個(gè)信道分配消息。這個(gè)消息一般僅由正與指定CT通信的BS來(lái)發(fā)送。
3b.所有檢測(cè)給指定CT的正向鏈接尋呼消息的MS向主機(jī)通知它們對(duì)所述消息的成功檢測(cè)及消息內(nèi)容。過(guò)程IIB用反向業(yè)務(wù)信道實(shí)時(shí)定位已知的CT1.主機(jī)觸發(fā)一個(gè)呼叫給指定的CT。
2.主機(jī)命令多個(gè)MS實(shí)時(shí)處理接收的反向鏈接信號(hào)，搜索來(lái)自指定CT的接入信道發(fā)射。
3.一個(gè)或多個(gè)MS成功地檢測(cè)到來(lái)自指定CT的接入信道發(fā)射，并試著檢測(cè)反向業(yè)務(wù)前同步信號(hào)；并向主機(jī)通知接收到的反向業(yè)務(wù)前同步信號(hào)的估計(jì)的TOA、FOA、SOA和/或POA。
4.主機(jī)利用成功的MS報(bào)告的信息估計(jì)指定CT的位置。通過(guò)對(duì)由BS向該CT發(fā)射的信道分配消息進(jìn)行解碼的MS，有助于過(guò)程IIB，以便獲得控制反向業(yè)務(wù)幀之定時(shí)的幀偏移?？梢越M合過(guò)程IB和IIB，以便用接入和反向業(yè)務(wù)信道試著去定位指定的CT。定位正在呼叫的CT在這一部分，描述用于估計(jì)正在呼叫的CT之位置的過(guò)程。在該過(guò)程開(kāi)始之前，主機(jī)可能并不知道該CT的身份。假設(shè)觸發(fā)對(duì)定位CT需求的標(biāo)準(zhǔn)是下面的一個(gè)●該CT已發(fā)出一個(gè)呼叫(在射頻計(jì)劃和業(yè)務(wù)監(jiān)測(cè)應(yīng)用中有用的)；●在該CT的呼叫方中的撥號(hào)號(hào)碼匹配一個(gè)要求的呼叫號(hào)碼(在緊急/911呼叫和電子黃頁(yè)里是有用的)；●引發(fā)呼叫的CT的電子序列號(hào)(ESN)匹配一個(gè)要求的電子序列號(hào)(用于預(yù)防犯罪和安全方面)；或●引發(fā)呼叫的CT的移動(dòng)識(shí)別號(hào)(MIN)匹配一個(gè)要求的移動(dòng)識(shí)別號(hào)(用于檢測(cè)欺騙性的呼叫)。
這一部分所述的過(guò)程和前一部分所述的那些定位已知CT的過(guò)程之間的主要差別是在這一部分中我們假設(shè)該CT引發(fā)了呼叫。
過(guò)程IIIA和IIIB被用于采用接入信道測(cè)量方法定位正在呼叫的CT。過(guò)程IVA和IVB用反向業(yè)務(wù)信道測(cè)量法定位正在呼叫的CT。過(guò)程IIIA用帶儲(chǔ)存信息的接入信道定位正在呼叫的CT1.多個(gè)MS連續(xù)不斷地將接收到的反向鏈接信號(hào)存儲(chǔ)到隨機(jī)存取存儲(chǔ)器中的環(huán)形緩存區(qū)，然后處理這個(gè)存儲(chǔ)的信號(hào)，搜索接入信道傳輸。
2.CT通過(guò)在接入信道上傳送一個(gè)源消息來(lái)進(jìn)行呼叫。
3.一個(gè)或多個(gè)MS成功地檢測(cè)到來(lái)自指定CT的接入信道傳輸，并通知主機(jī)●它們檢測(cè)成功；●接收的接入信道傳輸?shù)腡OA、FOA、SOA和/或POA的估計(jì)值；●消息內(nèi)容和編碼。
4.主機(jī)從消息內(nèi)容(鑒別CT和呼叫號(hào)碼)判斷是否通過(guò)執(zhí)行這一過(guò)程的剩余部分而繼續(xù)定位CT，或放棄該過(guò)程。
5.如果主機(jī)已經(jīng)決定繼續(xù)，主機(jī)向一個(gè)或多個(gè)MS通知接收的接入信道傳輸?shù)腡OA、FOA、SOA和/或POA的估計(jì)值，以及CT的接入信道傳輸?shù)南?nèi)容和編碼。
6.所有在前一步被通知的MS試圖再檢測(cè)CT傳輸，并通知主機(jī)是否成功。成功的MS向主機(jī)通知接收到的接入信道傳輸?shù)墓烙?jì)的TOA、FOA、SOA和/或POA。
7.主機(jī)利用成功的MS報(bào)告的信息估計(jì)指定CT的位置。
這個(gè)過(guò)程同樣可以用于定位多個(gè)CT，而這些CT發(fā)射任何接入信道消息，包括注冊(cè)消息。在這種情況下，在消息里撥號(hào)號(hào)碼是沒(méi)有用的。過(guò)程IVA用帶儲(chǔ)存信息的反向業(yè)務(wù)信道定位正在呼叫的CT1.多個(gè)MS連續(xù)不斷地將接收到的反向鏈接信號(hào)存儲(chǔ)到隨機(jī)存取存儲(chǔ)器中的環(huán)形緩存區(qū)，然后搜索這個(gè)存儲(chǔ)信號(hào)，找出接入信道傳輸。
2.CT通過(guò)在接入信道上發(fā)送一個(gè)源消息來(lái)進(jìn)行呼叫。
3.一個(gè)或多個(gè)MS成功地檢測(cè)到來(lái)自指定CT的接入信道傳輸，并通知主機(jī)●它們成功的檢測(cè)；●接收到的接入信道傳輸?shù)墓烙?jì)的TOA、FOA、SOA和POA；●消息內(nèi)容和編碼。
4.主機(jī)從消息內(nèi)容(鑒別CT和呼叫號(hào)碼)判斷是否通過(guò)執(zhí)行這一過(guò)程的剩余部分來(lái)繼續(xù)定位CT，或放棄該過(guò)程。
5.如果主機(jī)已經(jīng)決定繼續(xù)，主機(jī)命令一個(gè)或多個(gè)MS搜索由CT發(fā)送的反向業(yè)務(wù)前同步信號(hào)，以及向這些MS提供一個(gè)搜索的時(shí)間范圍，一個(gè)估計(jì)的頻率偏移，以及反向業(yè)務(wù)前同步信號(hào)的編碼。
6.所有在前一步驟中接到命令的MS試著檢測(cè)反向業(yè)務(wù)前同步信號(hào)，如果成功的話，MS將向主機(jī)通知接收到的反向業(yè)務(wù)前同步信號(hào)的估計(jì)的TOA、FOA、SOA和/或POA。
7.所有那些在前一步中成功檢測(cè)反向業(yè)務(wù)前同步信號(hào)的MS●解調(diào)來(lái)自指定CT并跟隨該前同步信號(hào)的所接收反向業(yè)務(wù)幀；及●向主機(jī)通知所接收的反向業(yè)務(wù)前同步信號(hào)的估計(jì)的TOA、FOA、SOA和/或POA，以及消息內(nèi)容和前同步信號(hào)、連續(xù)幀的編碼。
8.主機(jī)向一個(gè)或多個(gè)MS通知所接收的反向業(yè)務(wù)前同步信號(hào)的估計(jì)的TOA、FOA、SOA和/或POA，以及消息內(nèi)容和反向業(yè)務(wù)前同步信號(hào)的編碼，及指定CT之隨后的反向業(yè)務(wù)幀。
9.所有在前一步中被通知的MS試圖再檢測(cè)CT傳輸，然后通知主機(jī)或失敗。成功的MS向主機(jī)通知接收的反向業(yè)務(wù)前同步信號(hào)的估計(jì)的TOA、FOA、SOA和/或POA。
10.主機(jī)利用成功的MS報(bào)告的信息估計(jì)指定CT的位置。
通過(guò)加入下面的步驟可以改進(jìn)這一過(guò)程，以監(jiān)測(cè)正向鏈接傳輸
3a.MS檢測(cè)到訪問(wèn)特定CT的尋呼信道消息，并向主機(jī)通知該消息定時(shí)和內(nèi)容。
3b.主機(jī)從尋呼消息內(nèi)容中提取在預(yù)測(cè)或檢測(cè)隨后的CT傳輸中有用的信息，例如CT的電子序列號(hào)和分配的幀偏移。
可以組合過(guò)程IIIA和IVA，以便試圖利用接入和反向業(yè)務(wù)信道來(lái)試圖定位指定的CT。過(guò)程IIIB利用接入信道實(shí)時(shí)定位正在呼叫的CT1.多個(gè)MS連續(xù)不斷地處理接收的反向鏈接信號(hào)，搜索接入信道傳輸。
2.CT通過(guò)在接入信道上發(fā)送源消息來(lái)進(jìn)行呼叫。
3.一個(gè)或多個(gè)MS成功地檢測(cè)到來(lái)自指定CT的接入信道傳輸，并通知主機(jī)●它們成功的檢測(cè)；●接收到的接入信道傳輸?shù)墓烙?jì)的TOA、FOA、SOA和/或POA；●消息內(nèi)容和編碼。
4.主機(jī)從消息內(nèi)容(鑒別CT和呼叫號(hào)碼)判斷是否通過(guò)執(zhí)行這個(gè)過(guò)程的剩余過(guò)程來(lái)繼續(xù)定位CT，或放棄。
5.如果主機(jī)已經(jīng)決定繼續(xù)，主機(jī)利用所接收的接入信道傳輸?shù)墓烙?jì)的TOA、FOA、SOA和/或POA、以及該CT的接入信道傳輸?shù)南?nèi)容和編碼來(lái)估計(jì)該指定CT的位置。
這個(gè)過(guò)程同樣可以用于定位多個(gè)CT，而這些CT發(fā)送任何接入信道消息，包括注冊(cè)消息。在這種情況下，撥號(hào)號(hào)碼在消息里是沒(méi)有用的。過(guò)程IVB利用反向業(yè)務(wù)信道實(shí)時(shí)定位正在呼叫的CT1.多個(gè)MS連續(xù)不斷地處理所接收的反向鏈接信號(hào)，搜索接入信道傳輸。
2.CT通過(guò)在接入信道上發(fā)送源消息來(lái)進(jìn)行呼叫。
3.一個(gè)或多個(gè)MS檢測(cè)到來(lái)自指定CT的接入信道傳輸信號(hào)，并通知主機(jī)●它們成功的檢測(cè)；●所接收的接入信道傳輸?shù)墓烙?jì)的TOA、FOA、SOA和/或POA；●消息內(nèi)容和編碼。
4.主機(jī)根據(jù)消息內(nèi)容(鑒別CT和呼叫號(hào)碼)判斷是否通過(guò)執(zhí)行這一過(guò)程的剩余過(guò)程繼續(xù)定位該CT，或放棄。
5.如果主機(jī)已經(jīng)決定繼續(xù)，主機(jī)命令一個(gè)或多個(gè)MS處理由該指定CT發(fā)送的反向業(yè)務(wù)信號(hào)，以及向這些MS提供一個(gè)搜索的時(shí)間范圍，一個(gè)估計(jì)的頻率偏移，以及該反向業(yè)務(wù)信號(hào)的編碼。
6.所有在前一步中接到命令的MS處理反向業(yè)務(wù)信號(hào)，并向主機(jī)通知所接收的反向業(yè)務(wù)信號(hào)的估計(jì)的TOA、FOA、SOA和/或POA。
7.該主機(jī)利用MS報(bào)告的信息估計(jì)該指定CT的位置。
這個(gè)過(guò)程可以通過(guò)加入下面的步驟得以改進(jìn)，以監(jiān)測(cè)正向鏈接傳輸3c.MS檢測(cè)到訪問(wèn)特定CT的尋呼信道消息，并向主機(jī)通知該消息定時(shí)和內(nèi)容。
3d.該主機(jī)從該尋呼消息內(nèi)容中提取在預(yù)測(cè)或檢測(cè)隨后的CT傳輸中有用的信息，例如CT的電子序列號(hào)和分配的幀偏移。
可以組合過(guò)程IIIB和IVB，以便利用接入和反向業(yè)務(wù)信道來(lái)試圖定位指定的CT。
為了減少或避免增益不平衡、相位不平衡、載波饋通、和DC(直流)偏移，以及能在一個(gè)固定的頻帶上對(duì)所有標(biāo)準(zhǔn)(模擬或數(shù)字的)都采用相同的射頻前端；以及利用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)中的數(shù)字濾波器排除帶外干擾(例如，尋呼，集群無(wú)線電等)，最好是把線性IF(中頻)采樣接收機(jī)用于反向和前向信道。在第i個(gè)MS的IF采樣接收機(jī)被設(shè)計(jì)為具有高抑制、低群延遲變化和良好的靈敏度。設(shè)計(jì)I1，利用一個(gè)射頻帶通濾波器(BPF)(802)，后跟一個(gè)靈敏度好的射頻放大器，實(shí)現(xiàn)在射頻的初始抑制。所述放大器的輸出通過(guò)另一個(gè)射頻帶通濾波器(804)。
2，混頻器(805)將射頻信號(hào)降頻到所希望的中頻(IF)頻率。該混頻器是由來(lái)自射頻合成器(812)的LO(本振)信號(hào)驅(qū)動(dòng)的，而合成器又是由基準(zhǔn)頻率(811)驅(qū)動(dòng)。該基準(zhǔn)頻率最好是從穩(wěn)定的信號(hào)源獲得，例如GPS接收機(jī)。
3，混頻器(805)輸出的中頻信號(hào)首先被第一中頻放大器(806)放大，之后經(jīng)過(guò)帶通濾波(807)濾波，再被第二中頻放大器(808)放大。
4，該中頻信號(hào)被采樣并由A/D轉(zhuǎn)換器(809)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，之后被存儲(chǔ)起來(lái)和/或由數(shù)字信號(hào)處理器(810)作進(jìn)一步的處理。
5，實(shí)現(xiàn)具體的CDMA頻率通道的選擇，是通過(guò)對(duì)射頻合成器(812)編程，和/或調(diào)整基準(zhǔn)頻率(811)的頻率，以獲得一個(gè)LO(本振)頻率以將所希望的CDMA信道頻率降頻到所需的中頻頻率。該LO頻率就是CDMA信道頻率和該中頻頻率的差。射頻帶通濾波器(802，803)被設(shè)計(jì)為具有一個(gè)通帶，該通帶包含所設(shè)計(jì)的硬件支持的所有CDMA頻率通道。中頻帶通濾波器(806)被設(shè)計(jì)具有的通帶寬度包含大多數(shù)或者所有的CDMA信道帶寬。中頻帶通濾波器將濾掉所需CDMA頻率通道之外的信號(hào)。
在A/D轉(zhuǎn)換器(809)之輸出端的CDMA信號(hào)可能不在基帶上，但是基帶CDMA信號(hào)是由隨后的數(shù)字運(yùn)算還原的。
在該優(yōu)選的實(shí)施例中，該中頻頻率值為(2K+4)Fchip，其中K是正整數(shù)，F(xiàn)chip是1.2288×106Hz的IS-95CDMA碼片速率(chiprate)。A/D轉(zhuǎn)換器以8Fchip(即，9.8304MHz)的速率對(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行采樣。設(shè)x(n)表示A/D轉(zhuǎn)換器的第n個(gè)輸出。采用4Fchip的采樣速率，由以下序列給出該CDMA基帶信號(hào)的同相部分，或“實(shí)”部Re{r^i,k(n)}=(-1)n×(2n)]]>由以下步驟獲得該CDMA基帶信號(hào)的正交相位部分，或“虛”部分1，設(shè)x1(n)＝x(2n-1)2，將x1(n)部分延遲半個(gè)采樣，形成x2(N)序列。(詳見(jiàn)Timo I.Laakso，Vesa Valimaki，Matti Karjalainen，Unto K.Laine，”Splitting theUnit Delay”，IEEE信號(hào)處理雜志，13卷，1號(hào)30-60頁(yè)，1996年1月)?；贗S-95CDMA正向和反向鏈接信號(hào)的帶寬，部分延遲濾波器所需通帶近似為3π/5弧度。
3，然后由以下序列給出CDMA基帶信號(hào)的“虛”部分的正交相位部分Im{r^i,k(n)}=(-1)n+1×x2(n)]]>CT位置的估計(jì)AOA的估計(jì)利用兩個(gè)或多個(gè)天線的SOA和/或POA，可以對(duì)AOA進(jìn)行估計(jì)，如上所述。根據(jù)CT位置，ML-AOA估計(jì)可以利用訓(xùn)練，而CT位置是由TDOA和伴隨的POA、SOA測(cè)量值估計(jì)的。
AOA估計(jì)值是射線(從一起點(diǎn)在一個(gè)方向上無(wú)限延伸的線)的角度方位的估計(jì)值，該射線發(fā)自MS并經(jīng)過(guò)該CT的位置(圖3)。兩個(gè)這樣的AOA估計(jì)值的交叉點(diǎn)形成一個(gè)該CT之位置的估計(jì)值。
另一種方式是，一根這樣的線與CT所在的軌跡線的交叉點(diǎn)形成了該CT之位置的估計(jì)值。導(dǎo)向位置估計(jì)值的軌跡線的組合包括按TDOA的雙曲線分支和按AOA的線；按RTD范圍的圓和按AOA的線；按FGRE的圓和按AOA的線。每一個(gè)AOA估計(jì)值中的置信度可用于加重AOA估計(jì)值對(duì)定位估計(jì)的貢獻(xiàn)。用FGRE估計(jì)射程路徑損耗和BS-CT射程之間的關(guān)系可以用來(lái)估計(jì)CT的位置。當(dāng)正向增益低于某一閾值時(shí)，可用一個(gè)固定值來(lái)估計(jì)CT的射程，它相當(dāng)接近該BS。對(duì)于該閾值的優(yōu)選值是最大正向增益的5％，相應(yīng)射程的優(yōu)選值是該蜂窩半徑的5％。
一般將FGRE射程估計(jì)和AOA估計(jì)結(jié)合在一起，以產(chǎn)生CT位置的估計(jì)。通過(guò)TOA/TDOA對(duì)CT位置的估計(jì)如果CT發(fā)射信號(hào)的TOA已被三個(gè)或更多的MS測(cè)量，就可以根據(jù)這些測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)CT的位置進(jìn)行估計(jì)。如果得到兩個(gè)這樣的TOA測(cè)量值，則可以確定CT所在的雙曲線的一個(gè)分支。然后，和AOA估計(jì)結(jié)合起來(lái)，便可得到對(duì)CT位置的估計(jì)值。根據(jù)射程對(duì)CT位置的估計(jì)CT和BS之間的射程估計(jì)定義了一個(gè)以該BS為圓心的圓，其半徑等于這個(gè)估計(jì)的射程，CT位于這個(gè)圓周上。相對(duì)于第二BS的射程估計(jì)定義一個(gè)第二圓，這個(gè)圓通常與第一圓交于兩點(diǎn)，這些交點(diǎn)的每一個(gè)是對(duì)該CT之位置的可能解。如果沒(méi)有其它可用的信息(如附加射程或/和AOA估計(jì)值)，這兩個(gè)解的中點(diǎn)就可被用作該CT的估計(jì)位置。從傳輸消息估計(jì)CT位置在某些條件下，CT將發(fā)射對(duì)確定該CT位置有用的消息。特別是，在IS-95A和J-STD-008中定義的導(dǎo)頻強(qiáng)度測(cè)量消息是由CT發(fā)射的，并包含了導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度或質(zhì)量的測(cè)量值，以及對(duì)該CT測(cè)量的導(dǎo)頻信號(hào)的TOA。IS-95B便于關(guān)于導(dǎo)頻信號(hào)TOA的相同消息也被包含在接入信道消息中。導(dǎo)頻TOA信息可被用于由TOA/TDOA估計(jì)CT的位置。用冗余測(cè)量值估計(jì)移動(dòng)位置如果得到更多的信息，并多于得到CT位置的估計(jì)值所需的最少信息量，那么存在可用的冗余信息。由于測(cè)量誤差，由可用信息的非冗余子集而得到的CT位置解一般將有區(qū)別。如本專利申請(qǐng)中所述，加權(quán)最小平方法可以有效地處理冗余測(cè)量。
處理跨過(guò)不同類型測(cè)量值的冗余的一種可選方法是給每一測(cè)量值分配一個(gè)加權(quán)或置信因子。這個(gè)置信因子是對(duì)每一測(cè)量值之精確度的估計(jì)，一般可從SOA和該測(cè)量類型中得到。例如，在兩個(gè)TOA中，具有更高SOA的那一個(gè)將被分配一個(gè)更高的置信因子。由于FGRE的低可靠性，F(xiàn)GRE射程估計(jì)與大部分或所有的其它方法相比，將被分配一個(gè)更低置信的估計(jì)。具有最低置信因子的測(cè)量值將被去掉，直到剩下的測(cè)量值形成用于估計(jì)CT位置的非冗余集。或者，去掉那些具有最低置信因子的測(cè)試值，直到可以一起處理剩下的測(cè)量值，用其置信因子恰當(dāng)加權(quán)每一測(cè)量值，以估計(jì)CT位置。TOA校準(zhǔn)一個(gè)無(wú)線定位系統(tǒng)必須在運(yùn)行前(有時(shí)在運(yùn)行期間)校準(zhǔn)，以去掉總的群延遲Δti，k對(duì)每個(gè)MS的影響。而且，溫度和老化可以引起總的群延遲隨時(shí)間改變。因此，定期校準(zhǔn)該系統(tǒng)是很有必要的。校準(zhǔn)無(wú)線定位系統(tǒng)的一種方法如下過(guò)程V1.呼叫該主機(jī)已知其位置的CT；2.利用MS并通過(guò)一個(gè)BS在相應(yīng)的尋呼信道上監(jiān)測(cè)該CT的尋呼；3.通過(guò)同一個(gè)MS在相應(yīng)的接入信道上監(jiān)測(cè)對(duì)該尋呼的電話響應(yīng)；4.在觀測(cè)時(shí)間Ti，k中，通知多個(gè)MS在指定接入信道上監(jiān)測(cè)的該CT的信號(hào)ri，k(t)；5.掛斷該次呼叫；6.通過(guò)比較該CT的估計(jì)位置和該CT的已知位置，估計(jì)各MS之間的相對(duì)群延遲。該CT的估計(jì)位置基于該CT信號(hào)的已測(cè)TDOA。
過(guò)程V可被反復(fù)多次，以得到在時(shí)間上的相對(duì)群延遲的平均值。主機(jī)軟件已知多個(gè)定位算法和多個(gè)用于大錯(cuò)檢測(cè)的方法，本發(fā)明利用了在圖9a、9b、9c和9d中所示的對(duì)TOA/TDOA定位的定位策略。圖9給出了調(diào)整被觀測(cè)的TOA以使其殘差的平方總和最小的優(yōu)選實(shí)施例。其他調(diào)整被觀測(cè)的TOA以使其殘差平方總和最小的可用方法有通用最小方差無(wú)偏估計(jì)、最佳線性無(wú)偏估計(jì)、最大似然估計(jì)、矩量法、通用貝葉斯估計(jì)、線性貝葉斯估計(jì)、卡爾曼濾波等。
TOA/TDOA定位處理過(guò)程從來(lái)自至少3個(gè)MS的一組TOA觀測(cè)結(jié)果開(kāi)始。如果只有3個(gè)TOA可用(901)，測(cè)定解分叉(902)。如果發(fā)生解分叉，LOCA算法(903)用來(lái)處理產(chǎn)生兩個(gè)解的TOA觀測(cè)結(jié)果。這兩個(gè)解分別用作最小平方(904和905)的初始位置，以得到關(guān)于CT的兩個(gè)最小平方解。這里以及圖9其它部分用的最小平方算法是混合TDOA定位，利用被用于加權(quán)各MS觀測(cè)值的已接收的信號(hào)強(qiáng)度。在最小平方算法的每次迭代過(guò)程中，計(jì)算對(duì)于每個(gè)MS的閉和差。如果任一閉和差超過(guò)了整個(gè)閉和差集的RMS值的若干倍數(shù)，相應(yīng)的MS及其TOA就不再用于最小平方算法的特殊執(zhí)行過(guò)程中。
如果兩個(gè)最小平方解(904和905)收斂(906)但不相等(907)，就假定最小平方已經(jīng)收斂到兩個(gè)可能的解，并把兩個(gè)最小平方解報(bào)告為CT的可能位置(908)。如果這兩個(gè)最小平方(LS)解發(fā)散(906)或者收斂解相等(907)，就把從(903)得到的兩個(gè)LOCA解作為CT的可能位置(909)。
如果在(902)中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)分叉，LOCA被再次執(zhí)行(910)，但只產(chǎn)生一個(gè)解。這個(gè)解被用作最小平方算法中的初始位置(911)。
當(dāng)存在冗余時(shí)(901)，執(zhí)行平面交叉法(或任何其它閉合式位置估計(jì)算法)。所得到的解被用作最小平方法的初始位置(913)。在這點(diǎn)上，要進(jìn)行校驗(yàn)以檢查最小平方法(913或911)是否收斂(914)。如果最小平方法收斂，要進(jìn)行另一次對(duì)觀測(cè)冗余的校驗(yàn)(915)。如果沒(méi)有冗余，最小平方法的解就作為CT的估計(jì)位置(923)。如果有冗余，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)殘差進(jìn)行關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)測(cè)試(916)。如果所有殘差通過(guò)測(cè)試，報(bào)告最小平方解。如果有任一殘差失敗，檢查失敗觀測(cè)值的冗余數(shù)(917)。第i個(gè)觀測(cè)值的冗余數(shù)被定義為gi=(cr^c1-1)ii----(55)]]>這里 是殘差的協(xié)方差距陣，定義為Cr^=C1-A[ATC1-1A]-1AT----(56)]]>如果所有的失敗觀測(cè)值擁有的冗余數(shù)小于某些閾值(在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，這個(gè)閾值是0.5)，最小平方法解被報(bào)告為該CT的位置估計(jì)值(923)。
如果具有失敗殘差的觀測(cè)值的冗余數(shù)大于該閾值(917)，從觀測(cè)值集中永久除去那些具有的冗余數(shù)大于該閾值和具有最大標(biāo)準(zhǔn)殘差的觀測(cè)值。記錄先前執(zhí)行的最小平方法所使用的初始位置(929)，該位置在最小平方法中被再次使用，并利用截短的觀測(cè)數(shù)據(jù)集(930或931)。
如果現(xiàn)在最小平方發(fā)散(932)，先前得到的收斂的最小平方解被報(bào)告為CT的位置估計(jì)值(936)。如果最小平方確實(shí)收斂(932)且沒(méi)有冗余(933)，報(bào)告重新收斂的最小平方解(936)。如果有冗余(933)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)殘差進(jìn)行關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的測(cè)試(934)。如果所有殘差通過(guò)，報(bào)告最新收斂的最小平方解(936)。否則，如果所有的失敗觀測(cè)值擁有的冗余數(shù)少于某一閾值(在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，這個(gè)閾值是0.5)，報(bào)告最新收斂的最小平方解。
如果含失敗殘差的觀測(cè)值具有大于該閾值的冗余數(shù)(935)，從觀測(cè)值集中永久去掉那個(gè)具有大于該閾值的冗余數(shù)和有最大標(biāo)準(zhǔn)殘差的觀測(cè)值(928)。然后，該過(guò)程按剛才在以上所述繼續(xù)進(jìn)行。
如果在(914)中，最小平方發(fā)散，再次執(zhí)行最小平方法，但采用所有參加的MS之坐標(biāo)的平均值(918)，這些坐標(biāo)被用作初始位置。如果最小平方現(xiàn)在收斂(919)，但沒(méi)有觀測(cè)值冗余(920)，這個(gè)最新收斂的最小平方解被報(bào)告為CT的估計(jì)位置(923)。如果有冗余(920)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)殘差進(jìn)行關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試。如果所有殘差通過(guò)，報(bào)告最新收斂的最小平方解(923)。如果有些殘差失敗，而沒(méi)有一個(gè)相應(yīng)的觀測(cè)值具有大于某個(gè)閾值的冗余數(shù)(922)，報(bào)告最新收斂的最小平方解(923)。
如果含失敗殘差的觀測(cè)值具有的冗余數(shù)大于閾值(922)，這個(gè)具有大于閾值之冗余數(shù)和具有最大標(biāo)準(zhǔn)化殘差的觀測(cè)值被從觀測(cè)值集中永久去掉。然后，從如上所述的(928)繼續(xù)該過(guò)程。
當(dāng)最小平方在(919)未收斂并沒(méi)有冗余(924)時(shí)，或者對(duì)于這個(gè)特定觀測(cè)數(shù)據(jù)集報(bào)告無(wú)解，或者報(bào)告發(fā)散前來(lái)自最后迭代的解(927)。如果有冗余，但是所有的標(biāo)準(zhǔn)化殘差通過(guò)了標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試(925)，對(duì)于這個(gè)特定觀測(cè)數(shù)據(jù)集報(bào)告無(wú)解，或者報(bào)告發(fā)散前來(lái)自最后迭代的解(927)。如果某些殘差沒(méi)通過(guò)測(cè)試，有最大標(biāo)準(zhǔn)化殘差的觀測(cè)值被從該數(shù)據(jù)集中永久去掉，并且不管它的冗余數(shù)是多少。然后在前面描述的(912)處開(kāi)始該過(guò)程。圖9A-9D同樣可應(yīng)用于AOA定位、AOA/TDOA定位以及AOA/射程定位。在因特網(wǎng)上傳輸CT的定位信息已知因特網(wǎng)覆蓋全球并且費(fèi)用低，主機(jī)和客戶之間的通信可在因特網(wǎng)上完成。例如，當(dāng)CT由于緊急事件呼叫911時(shí)，可以通過(guò)因特網(wǎng)將CT的位置信息從主機(jī)傳輸?shù)絇SAP。類似地，當(dāng)客戶要確定一個(gè)開(kāi)機(jī)CT的位置時(shí)，CT的位置信息就可以通過(guò)因特網(wǎng)從主機(jī)發(fā)送給客戶。
通過(guò)因特網(wǎng)在全球范圍內(nèi)傳輸CT位置信息的效用，拓展了該無(wú)線定位系統(tǒng)的應(yīng)用，使之超出了對(duì)于MS已被配置的蜂窩網(wǎng)絡(luò)的范圍。利用最新的因特網(wǎng)技術(shù)，如Java、JavaBeans、及CORBA(公共對(duì)象請(qǐng)求代理體系結(jié)構(gòu))，駐留在主機(jī)上的CT定位信息能和位于其他地理位置、甚至也許是另一國(guó)家內(nèi)的第三方信息(即地圖數(shù)據(jù)庫(kù)、或包含地理編碼企業(yè)地址的數(shù)據(jù)庫(kù)，例如酒店，拖車公司等)相結(jié)合。CT定位信息和第三方信息的結(jié)合可在因特網(wǎng)發(fā)送出去，使客戶能夠相對(duì)某一地圖位置(即街道地址)和/或某一企業(yè)位置來(lái)對(duì)一個(gè)特定CT進(jìn)行定位，條件是該CT是在該無(wú)線定位系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)。通過(guò)這一過(guò)程，通過(guò)高效的Java因特網(wǎng)技術(shù)處理，CT定位信息和第三方數(shù)據(jù)庫(kù)信息可由用戶訪問(wèn)或“預(yù)備”給用戶。服務(wù)提供商將結(jié)合各種組成部分，包括由無(wú)線定位系統(tǒng)得出的CT定位信息和第三方信息數(shù)據(jù)庫(kù)。不同數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)合過(guò)程對(duì)客戶來(lái)說(shuō)是透明的。客戶將只知道存在如這樣的基于定位的服務(wù)，集合各種不同的信息組成部分，在一個(gè)區(qū)域、一個(gè)國(guó)家或者也許是在全球提供完整的服務(wù)。通過(guò)因特網(wǎng)，這些基于定位的服務(wù)可以商業(yè)的形式提供給客戶。這些服務(wù)的例子有車隊(duì)管理、看門人服務(wù)、路旁援助、尋找小孩服務(wù)等。合法性和安全性方面在因特網(wǎng)上是重要的，有時(shí)有必要使用專用鏈路。
下面描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，結(jié)合利用下行鏈路信號(hào)的最大似然估計(jì)，其中可利用來(lái)自單個(gè)發(fā)射機(jī)并由移動(dòng)發(fā)射機(jī)的若干個(gè)天線接收的信號(hào)。這一原理也適用于利用上行鏈路信號(hào)的最大似然估計(jì)。
在AOA估計(jì)的情況下，這里所述的最大似然估計(jì)之方法利用了信號(hào)強(qiáng)度隨到達(dá)角的變化，如圖20a和圖20b中所示，用于示范圖19的天線A和B。障礙物的影響如圖22所示，圖中發(fā)射機(jī)2201向一個(gè)多天線接收機(jī)2202發(fā)射信號(hào)。射線202是直達(dá)路徑，而射線203和201形成從障礙物2203反射的非直達(dá)路徑。在如圖5所示的多徑情況下，檢測(cè)到的信號(hào)可能如圖23所示，其中501是直達(dá)路徑，502是反射路徑。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的硬件包括一個(gè)或多個(gè)IS-95CDMA移動(dòng)電話1803，工作在IS-95CDMA基站1801的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的說(shuō)明修改。每個(gè)基站1801一般在三個(gè)獨(dú)立的定向天線1802上發(fā)射三個(gè)獨(dú)立的導(dǎo)頻信號(hào)，用編碼相位加以區(qū)分，如圖19所示，這些信號(hào)由接收機(jī)1803接收。圖20顯示定向天線增益模式，它們是扇形天線的特征，作為圖19中所示的示例天線1802。
另外，還有一個(gè)FML-AOA計(jì)算單元，它通過(guò)適當(dāng)?shù)耐ㄐ沛溌泛虸S-95基站網(wǎng)絡(luò)相連。一種示例結(jié)構(gòu)如圖14所示，采用粗線所示的通信鏈路。在FML-AOA實(shí)施例中，主機(jī)1411實(shí)現(xiàn)FML-AOA計(jì)算單元，該單元可以是根據(jù)這個(gè)專利文件的說(shuō)明而編程設(shè)計(jì)的各種硬件平臺(tái)中的任一種。在IS-95網(wǎng)絡(luò)中，移動(dòng)電話定期測(cè)量和報(bào)告導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度。FML-AOA計(jì)算單元通過(guò)其通信鏈路獲取這些報(bào)告。
利用FML-AOA配置、訓(xùn)練和估計(jì)的全過(guò)程如圖28所示?？偟膩?lái)看，該過(guò)程包括產(chǎn)生分布和將所有元素置為零(2801)。作為可選的步驟，如下面的詳細(xì)描述，該分布被初始化(2802)。然后，主機(jī)等待，直到報(bào)告信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量值(2803)。如果已知信號(hào)到達(dá)角，例如由在本專利文件中所述的一種精確定位方法確定，然后，到達(dá)角度和強(qiáng)度測(cè)量值之對(duì)被用來(lái)訓(xùn)練該分布(2804)，系統(tǒng)返回等待模式(2803)。如果信號(hào)到達(dá)角不知道，該系統(tǒng)根據(jù)最大似然性方法對(duì)到達(dá)角進(jìn)行估計(jì)(2805)，并返回等待模式(2803)。
在該優(yōu)選實(shí)施例中，為在一個(gè)蜂窩站的所有可能的發(fā)射機(jī)天線對(duì)定義一個(gè)二維SDOA-AOA似然分布。例如，如果一個(gè)蜂窩站中有三個(gè)扇區(qū)(扇區(qū)A、扇區(qū)B、扇區(qū)G)，每一扇區(qū)有一個(gè)發(fā)射天線，則為以下配對(duì)定義該分布D_AB為扇區(qū)A和扇區(qū)BD_BG為扇區(qū)B和扇區(qū)GD_AG為扇區(qū)A和扇區(qū)G如果一個(gè)蜂窩站中有六個(gè)扇區(qū)A、B、G、X、Y和Z，并按所列順序配置，則所定義的分布為D_AB為扇區(qū)A和扇區(qū)BD_BG為扇區(qū)B和扇區(qū)GD_GX為扇區(qū)G和扇區(qū)XD_XY為扇區(qū)X和扇區(qū)YD_YZ為扇區(qū)Y和扇區(qū)ZD_AZ為扇區(qū)A和扇區(qū)ZFML-AOA的性能取決于扇區(qū)方位、扇區(qū)寬度、傳播環(huán)境和信號(hào)測(cè)量的靈敏度，通過(guò)為除相鄰對(duì)之外的其它扇區(qū)對(duì)產(chǎn)生分布，可以加強(qiáng)FML-AOA的性能。為過(guò)多扇區(qū)配對(duì)的分布定義不應(yīng)明顯降低估計(jì)性能。
每一分布都是一個(gè)二維數(shù)組，具有如圖25所示的數(shù)組(N_sdoa_bins，N_aoa_bins)。這些元素沿第一數(shù)組(SDOA)從0至N_SDOA_bins-1、沿第二數(shù)組(AOA)從0至N_aoa_bins-1被加有標(biāo)記。這些分布可被實(shí)現(xiàn)為一個(gè)全數(shù)組或稀疏矩陣結(jié)構(gòu)，其中只有標(biāo)記(index)及非零值被存儲(chǔ)。所有分布的所有元素初始被設(shè)為零。
值得注意的是，只要SDOA被計(jì)算為對(duì)兩個(gè)特定扇區(qū)的SOA之差時(shí)，一個(gè)扇區(qū)必須總是提供被減數(shù)，另一個(gè)扇區(qū)必須總是提供減數(shù)。由于SDOA的符號(hào)影響著估計(jì)，減數(shù)和被減數(shù)之角色在訓(xùn)練和估計(jì)之間不得交換。保持這一順序的優(yōu)選方法是，給一個(gè)蜂窩站中的每一個(gè)扇區(qū)分配一個(gè)獨(dú)特的數(shù)字，并保證具有低數(shù)字的扇區(qū)總是被減數(shù)，具有較高數(shù)字的扇區(qū)總是減數(shù)。SDOA_low_bin應(yīng)該被分配作為經(jīng)被減數(shù)天線的非檢測(cè)之結(jié)果，而SDOA_high_bin應(yīng)該被分配作為經(jīng)減數(shù)天線的非檢測(cè)之結(jié)果。注意，如果在一對(duì)天線上檢測(cè)不成功，那么對(duì)該天線對(duì)的分布不被包括在訓(xùn)練或估計(jì)中。注意，在表達(dá)式A-B＝C中，A是被減數(shù)，B是減數(shù)，C是差值。
每一分布中的每一個(gè)元素都有一相關(guān)聯(lián)的SDOA和AOA箱區(qū)值，和相關(guān)聯(lián)的SDOA和AOA范圍，該范圍包含箱區(qū)值的某一鄰域內(nèi)的SDOA、AOA值，如圖26所示。該元素的值用作相關(guān)范圍的似然度。與一個(gè)元素相關(guān)的范圍被定義為比所有其它元素的(SDOA，AOA)值更接近相關(guān)的(SDOA，AOA)值的所有(SDOA，AOA)點(diǎn)。
優(yōu)選的距離大小是|SDOA-SDOA(i)|+|AOA-AOA(i)|其中|x|表示x的絕對(duì)值?？梢圆捎煤芏嗥渌杏玫木嚯x之定義。可以采用其它的實(shí)現(xiàn)方式，利用不同大小的范圍，可能有重疊，并適于觀測(cè)數(shù)據(jù)的性質(zhì)。
在該優(yōu)選實(shí)施例中，相關(guān)的SDOA值被線性配置在low_sdoa_bin與high_sdoa_bin之間，AOA值被線性配置在0度和360度之間。
定義SDOA-AOA分布的優(yōu)選值為N_SDOA_bins＝41，low_SDOA_BIN＝-20dB，high_SDOA_bin＝+20dB，
N_AOA_bins＝361.這樣，對(duì)SDOA-AOA分布D(i，j)的相關(guān)SDOA箱區(qū)值為i•high_sdoa_bin-low_sdoa_binN_sdoa_bins-1+low_sdoa_bin]]>對(duì)D_AB(i，j)的相關(guān)AOA箱區(qū)值為 在該優(yōu)選實(shí)施例中，如果下述四個(gè)條件都成立，一個(gè)包含到達(dá)強(qiáng)度差SDOA和到達(dá)角AOA的觀測(cè)值(SDOA，AOA)是在與D(i，j)相關(guān)的范圍內(nèi)，期望如伴隨的例外中所述。
條件1SDOA≥SDOA_low_bin+(i-12)•sdoa_high_bin-sdoa_low_binN_sdoa_bins-1]]>例外1如果i＝0，則排除條件1。
條件2SDOA<SDOA_low_bin+(i+12)•sdoa_high_bin-sdoa_low_binN_sdoa_bins-1]]>例外2如果i＝N_sdoa_bins-1，則排除條件2。
條件3 例外3如果j＝0，則排除條件3。
條件4 例外4如果j＝N_aoa_bins-1，則排除條件4。
當(dāng)給定到達(dá)強(qiáng)度差SDOA和到達(dá)角AOA觀察值時(shí)，相關(guān)分布元素D_AB(I，j)的標(biāo)記可以由過(guò)程A1來(lái)確定。過(guò)程A1對(duì)于觀測(cè)的(SDOA，AOA)的分布標(biāo)記(i，j)的計(jì)算步驟1，設(shè)i＝整數(shù)0，1，2，…，(N_sdoa_bins-1)，它最接近于(SDOA-SDOA_low_bin)•N_sdoa_bins-1SDOA_high_bin-SDOA_low_bin]]>步驟1，設(shè)j＝整數(shù)0，1，2，…，(N_aoa_bins-1)，它最接近于 過(guò)程A2總ML_AOA訓(xùn)練和估計(jì)步驟1為N_SDOA_bins、low_SDOA_bin、high_SDOA_bin、N_AOA_bins選值。優(yōu)選值分別為41，-20，20，361。
步驟2設(shè)N_sites為該區(qū)域或網(wǎng)絡(luò)中的蜂窩站的數(shù)目，在該區(qū)域或網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)FML_AOA。
步驟3設(shè)Site(i)表示該區(qū)域或網(wǎng)絡(luò)中的第i個(gè)蜂窩站，在該區(qū)域或網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)FML_AOA。
步驟4對(duì)于i＝1，2，…，N_sites，執(zhí)行步驟5和步驟6。
步驟5對(duì)于Site(i)，選擇將具有SDOA-AOA分布的發(fā)射機(jī)對(duì)。該優(yōu)選實(shí)施例選擇所有相鄰的扇區(qū)對(duì)。
步驟6為所選的發(fā)射機(jī)對(duì)建立SDOA-AOA分布。
步驟7可選的是，初始化一些或所有已被建立的SDOA-AOA分布。在該優(yōu)選實(shí)施例中，對(duì)所有的分布進(jìn)行方位角初始化。(過(guò)程A3)步驟8每當(dāng)接收機(jī)報(bào)告來(lái)自一個(gè)或多個(gè)發(fā)射機(jī)的信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量值時(shí)，執(zhí)行步驟9和步驟10。
步驟9試圖通過(guò)不同于FML-AOA的方法確定實(shí)際到達(dá)角。實(shí)現(xiàn)此步驟的優(yōu)選方法包括基于網(wǎng)絡(luò)的TDOA、GPS和有網(wǎng)絡(luò)輔助的GPS。
步驟10如果步驟9中確定了到達(dá)角，則用過(guò)程A4訓(xùn)練SDOA-AOA分布，否則，利用過(guò)程A7估計(jì)來(lái)自一個(gè)或多個(gè)蜂窩站的AOA。返回步驟8。
接收機(jī)應(yīng)該努力檢測(cè)并測(cè)量盡量多的信號(hào)，以獲得盡可能多的訓(xùn)練和估計(jì)信息。這些檢測(cè)和測(cè)量企圖可以是完全自主的和/或按一個(gè)中心網(wǎng)絡(luò)控制單元的指令實(shí)現(xiàn)。所述網(wǎng)絡(luò)控制單元可以分配具體的搜索參數(shù)，如要檢索的頻率或編碼信道、或編碼相位偏移，以便簡(jiǎn)化或增強(qiáng)接收機(jī)的檢測(cè)和測(cè)量企圖。
如果通過(guò)單獨(dú)采用FML-AOA或采用FML-AOA和其他方法的結(jié)合，可以獲得可靠性很高的位置估計(jì)，就可以為一個(gè)或多個(gè)接收機(jī)站計(jì)算AOA，而所述AOA和SOA測(cè)量值一起可以被用于接收機(jī)對(duì)的FML-AOA訓(xùn)練，不直接涉及獲得高可靠性的位置估計(jì)。
類似地，如果通過(guò)單獨(dú)采用FML-AOA或采用FML-AOA和其他方法的結(jié)合，可以獲得可靠性很高的AOA估計(jì)，就可以為一個(gè)或多個(gè)接收機(jī)站點(diǎn)計(jì)算AOA，而所述高可靠性AOA和SOA測(cè)量值一起可以被用于接收機(jī)對(duì)的FML-AOA訓(xùn)練，不直接涉及獲得高可靠性AOA估計(jì)值。
在建立及清零這些分布之后，一個(gè)可選步驟是利用蜂窩站天線的方位角和一些固定參數(shù)來(lái)初始化這些分布。這樣的初始化可以適用于一些或所有蜂窩站的一些或所有分布。在該優(yōu)選實(shí)施例中，該方位角初始化被用于已知或可估計(jì)兩天線之方位角的所有分布。
在該優(yōu)選實(shí)施例中，方位角初始化將SDOA-AOA分布模擬為由峰值SDOA之固定估計(jì)值確定的兩點(diǎn)和兩個(gè)扇區(qū)天線的方位角之間的分段線形關(guān)系。這產(chǎn)生兩根線段，如圖27所示。在兩線段中，假設(shè)較短的線段是在兩個(gè)天線的前邊，并比另一線段接收更大的加權(quán)?；谙嗤淼钠渌跏蓟绺鞣N曲線和分布加權(quán)，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將是顯而易見(jiàn)的。
過(guò)程A3提出的算法初始化與扇區(qū)A天線和扇區(qū)B天線相關(guān)聯(lián)的分布D_AB，。在該優(yōu)選實(shí)施例中，對(duì)每一個(gè)分布重復(fù)這一初始化。過(guò)程A3對(duì)扇區(qū)A和扇區(qū)B的分布的方向角初始化步驟1，設(shè)D_AB表示對(duì)扇區(qū)A和扇區(qū)B的SDOA-AOA分布。步驟2，為峰值SDOA選擇一個(gè)值S0，優(yōu)選值為2dB。步驟3，為前邊加權(quán)選擇一個(gè)值WF，優(yōu)選值為10。步驟4，為后邊加權(quán)選擇一個(gè)值WB，優(yōu)選值為2。步驟5，指定θA為扇區(qū)A天線的方位角，指定θB為扇區(qū)B天線的方位角。步驟6，計(jì)算i_low和j_low，以使D_AB(i_low，j_low)是D_AB的元素，D_AB范圍中包含SDOA、AOA對(duì)-S0、θB(見(jiàn)過(guò)程A1)。步驟7，計(jì)算i_high和j_high，以使D_AB(i_high，j_high)是D_AB的元素，D_AB的范圍中包含SDOA、AOA對(duì)-S0、θA(見(jiàn)過(guò)程A1)。步驟8，計(jì)算k＝sgn(j_low-j_high)，其中，sgn是signum(正負(fù)號(hào))函數(shù)。步驟9，如果|θA-θB|＞180°，則令D1＝WB，D2＝WF。步驟10，如果|θA-θB|≤180°，則令D2＝WB，D1＝WF。步驟11，重復(fù)步驟11到步驟14，使i＝i_low，i_low+1，i_low+2，…i_high.步驟12，令j等于最接近 的整數(shù)。步驟13，令D_SDOA(i，j)＝D1。步驟14，令j等于最接近 的整數(shù)，mod360°。步驟15，令D_SDOA(i，j)＝D2。
在該優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)接收機(jī)以相對(duì)于發(fā)射機(jī)站的已知方位角試圖檢測(cè)來(lái)自與所述分布相關(guān)的兩個(gè)發(fā)射機(jī)的發(fā)射信號(hào)時(shí)，訓(xùn)練每一個(gè)SOA-AOA分布，并成功檢測(cè)和測(cè)量來(lái)自該兩個(gè)發(fā)射機(jī)之至少一個(gè)的信號(hào)到達(dá)強(qiáng)度。
有各種眾所周知的方法用于檢測(cè)方位角，包括衛(wèi)星定位系統(tǒng)，如GPS、網(wǎng)絡(luò)輔助GPS、利用在蜂窩站的移動(dòng)設(shè)備發(fā)射的信號(hào)的到達(dá)時(shí)間的三邊測(cè)量方法、利用在移動(dòng)設(shè)備的導(dǎo)頻信號(hào)的到達(dá)時(shí)間的三邊測(cè)量方法、及利用RML-AOA、多普勒效應(yīng)、偽多普勒效應(yīng)或相控陣列對(duì)來(lái)自移動(dòng)設(shè)備的發(fā)射信號(hào)的AOA的測(cè)量法。
有各種方法用于檢測(cè)這些發(fā)射信號(hào)及測(cè)量到達(dá)強(qiáng)度，包括如在本專利文件中描述的相關(guān)法和組群相干相關(guān)法。組群相干相關(guān)法是優(yōu)選的。知道的和能夠知道的將影響到達(dá)強(qiáng)度之測(cè)量的因素應(yīng)該得到校正，這些因素包括接收機(jī)AGC和所發(fā)射的導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度。θ可以由已知的蜂窩站之位置和移動(dòng)設(shè)備的估計(jì)位置計(jì)算出來(lái)，移動(dòng)設(shè)備的估計(jì)位置可以采用任何適當(dāng)?shù)姆椒ǐ@得，包括基于網(wǎng)絡(luò)的TDOA、前向?qū)ьl信號(hào)的TDOA、基于移動(dòng)設(shè)備的GPS。過(guò)程A4對(duì)多蜂窩站的FML-AOA訓(xùn)練步驟1，設(shè)N_sites為在其上實(shí)現(xiàn)FML_AOA的區(qū)域或網(wǎng)絡(luò)中的蜂窩站的數(shù)目。
步驟2設(shè)Site(i)表示在其上實(shí)現(xiàn)FML_AOA的區(qū)域或網(wǎng)絡(luò)中的第i個(gè)蜂窩站。1≤i≤N_sites.
步驟3對(duì)于i＝1，2，…，N_sites，執(zhí)行步驟4、步驟5和步驟6。
步驟4設(shè)N_sectors為在Site(i)的扇區(qū)數(shù)目。
步驟5設(shè)Sector(j)表示Site(i)的第j個(gè)扇區(qū)，1≤j≤N_sectors。
步驟6對(duì)j＝1，2，…，N_sectors-1，執(zhí)行步驟7。
步驟7對(duì)k＝j(luò)+1，j+2，…，N_sectors-1，執(zhí)行步驟8。
步驟8如果對(duì)于一對(duì)扇區(qū)sector(k)和sector(j)，存在FML-AOA分布，執(zhí)行過(guò)程5，利用已知的AOA，訓(xùn)練對(duì)于sector(i)和sector(j)的分布(如果存在的話)，并檢測(cè)在sector(j)的發(fā)射信號(hào)(如果存在的話)。過(guò)程A5對(duì)給定一對(duì)扇區(qū)的FML-AOA分布的訓(xùn)練步驟1，設(shè)A表示對(duì)應(yīng)于該分布的兩個(gè)扇區(qū)中第一個(gè)，B表示第二個(gè)。
步驟2，設(shè)SA表示到達(dá)強(qiáng)度，單位是dB，為扇區(qū)A報(bào)告；SB表示到達(dá)強(qiáng)度，單位是dB，為扇區(qū)B報(bào)告。
步驟3，設(shè)AOA為到達(dá)角，表示為接收機(jī)相對(duì)于發(fā)射機(jī)站(蜂窩站)的方位角。
步驟4，如果來(lái)自扇區(qū)A和B的信號(hào)都被檢測(cè)到，則計(jì)算SDOA＝SA-SB。
步驟5，如果來(lái)自扇區(qū)A的信號(hào)被檢測(cè)到，而來(lái)自扇區(qū)B的信號(hào)沒(méi)被檢測(cè)到，則設(shè)SDOA＝high_SDOA_bin。
步驟6，如果來(lái)自扇區(qū)A的信號(hào)未被檢測(cè)到，而來(lái)自扇區(qū)B的信號(hào)被檢測(cè)到，設(shè)SDOA＝low_SDOA_bin。
步驟7，如果來(lái)自扇區(qū)A和B的信號(hào)都沒(méi)被檢測(cè)到，忽略步驟8和步驟9。
步驟8，計(jì)算該分布標(biāo)記i_SDOA和i_AOA，以使觀測(cè)值SDOA、AOA是在與分布元素D_AB(i_SDOA，i_AOA)相關(guān)的域內(nèi)。這可以通過(guò)過(guò)程A1實(shí)現(xiàn)。
步驟9，設(shè)D_AB(i_SDOA，i_AOA)＝D_AB(i_SDOA，i_AOA)+1。
對(duì)變化的AOA進(jìn)行多次訓(xùn)練迭代后，D_SDOA將形成SDOA和AOA的經(jīng)驗(yàn)似然分布，它可用來(lái)根據(jù)觀測(cè)到的SDOA預(yù)測(cè)AOA。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，作為對(duì)發(fā)射信號(hào)之檢測(cè)(該發(fā)射信號(hào)的到達(dá)角度是已知的或是可以確定的)的響應(yīng)，與天線對(duì)相關(guān)的分布是動(dòng)態(tài)建立的。在這種情況下，過(guò)程A2的步驟5和步驟6可以全部或部分地忽略。過(guò)程6描述了對(duì)于包括動(dòng)態(tài)建立分布的訓(xùn)練的優(yōu)選實(shí)施例。這一過(guò)程將按要求建立分布，以充分利用可用的信號(hào)信息對(duì)到達(dá)角進(jìn)行估計(jì)。過(guò)程A6給定一對(duì)扇區(qū)的FML-AOA分布的訓(xùn)練，并動(dòng)態(tài)建立分布步驟1，設(shè)N_sectors表示蜂窩站的扇區(qū)數(shù)目。
步驟2設(shè)Sector(i)表示蜂窩站的第i個(gè)扇區(qū)，1≤i≤N_sectors。
步驟3對(duì)于i＝1，2，…，N_sectors-1，執(zhí)行步驟4。
步驟4對(duì)于j＝1，2，…，N_sectors，執(zhí)行步驟5和步驟6。
步驟5，如果發(fā)射信號(hào)在扇區(qū)i和扇區(qū)j都被探測(cè)到，并且該扇區(qū)對(duì)的分布不存在，就為該扇區(qū)對(duì)建立一個(gè)分布，并可以選擇利用方位角初始化(過(guò)程A3)對(duì)它進(jìn)行初始化。
步驟6，如果發(fā)射信號(hào)在扇區(qū)i和扇區(qū)j之中的一個(gè)或兩個(gè)扇區(qū)內(nèi)被探測(cè)到，并且存在該扇區(qū)對(duì)的分布，則執(zhí)行過(guò)程A5，用已知的AOA訓(xùn)練對(duì)于扇區(qū)i和扇區(qū)j的分布。過(guò)程A7由FML-AOA對(duì)AOA的估計(jì)步驟1設(shè)N_sites為在其上實(shí)現(xiàn)FML_AOA的區(qū)域或網(wǎng)絡(luò)中的蜂窩站的數(shù)目。
步驟2設(shè)Site(i)表示在其上實(shí)現(xiàn)FML_AOA的區(qū)域或網(wǎng)絡(luò)中的第i個(gè)蜂窩站。1≤i≤N_sites.
步驟3對(duì)i＝1，2，…，N_sites，執(zhí)行下面的步驟。
步驟4設(shè)SP是Site(i)選擇的AOA似然分布集。將SP初始化為空集。
步驟5設(shè)N_sectors表示Site(i)的扇區(qū)數(shù)目。
步驟6設(shè)Sector(j)表示Site(i)的第j個(gè)扇區(qū)，1≤j≤N_sectors。
步驟7對(duì)j＝1，2，…，N_sectors-1，執(zhí)行步驟8。
步驟8對(duì)k＝j(luò)+1，j+2，…，N_sectors，執(zhí)行步驟9。
步驟9，當(dāng)且僅當(dāng)對(duì)于扇區(qū)j和扇區(qū)k的FML-AOA分布存在、且來(lái)自扇區(qū)j和/或扇區(qū)k的信號(hào)被探測(cè)到時(shí)，執(zhí)行步驟10到步驟16。
步驟10，設(shè)SA表示到達(dá)強(qiáng)度，單位是dB，為扇區(qū)j報(bào)告；SB表示到達(dá)強(qiáng)度，單位是dB，為扇區(qū)k報(bào)告。
步驟11，如果來(lái)自扇區(qū)j和k的信號(hào)都被檢測(cè)到，則計(jì)算SDOA＝SA-SB。
步驟12，如果來(lái)自扇區(qū)j的信號(hào)被檢測(cè)到，而來(lái)自扇區(qū)k的信號(hào)沒(méi)被檢測(cè)到，則設(shè)SDOA＝high_SDOA_bin。
步驟13，如果來(lái)自扇區(qū)j的信號(hào)未被檢測(cè)到，而來(lái)自扇區(qū)k的信號(hào)被檢測(cè)到，則設(shè)SDOA＝low_SDOA_bin。
步驟14，計(jì)算對(duì)應(yīng)于SDOA的分布標(biāo)記i_SDOA(利用過(guò)程A1的步驟1)。
步驟15，設(shè)P(n)D＝(i_SDOA，n)，對(duì)于n＝1，2，3，…，N_AOA_bins，其中D是當(dāng)前所選的SDOA-AOA分布。
步驟16，將P(n)加到SP(SP是對(duì)Site(i)的AOA似然分布集)。
步驟17，按任意順序?qū)P的成員標(biāo)記為P1，P2，P3，…，PNP，其中NP是在集SP中的AOA分布的數(shù)目。
步驟18，為P0選擇一個(gè)值。優(yōu)選值為2。
步驟19，對(duì)于n＝0，1，2，…N_AOA_bins-1，計(jì)算Pcombined(n)=Πm=1PNP(Pm(n)+p0)]]>＝(P1(n)+p0).(P2(n)+p0)…(PNP(n)+p0)步驟20，為加權(quán)指數(shù)α選一個(gè)值。優(yōu)選值為1.5。
步驟21，計(jì)算 其中余弦函數(shù)以度取其自變量。
步驟22，計(jì)算 其中正弦函數(shù)以度取其自變量。
步驟23，計(jì)算 即從(0，0)到 的線段和x軸順時(shí)針測(cè)量的角度。對(duì)Site(i)的估計(jì)的AOA就是 參數(shù)α對(duì)分布值P(n)的加權(quán)的改變是根據(jù)它們的數(shù)量級(jí)。α＝1的值產(chǎn)生均值或在下列方程中的一階矩，α的值越大，將增大P(n)之更大值的加權(quán)，與較低的值相對(duì)。優(yōu)選值是α＝1.5。
參數(shù)P0用于減小(被認(rèn)為是不太可可靠的)少量訓(xùn)練數(shù)據(jù)的影響。參數(shù)P0也阻止在一個(gè)分布中的空箱區(qū)使在其它所選擇的分布中相應(yīng)的箱區(qū)值完全無(wú)效。
如圖24a、24b及24c中對(duì)步驟19作出圖示，說(shuō)明關(guān)于第一和第二SDOA，其中關(guān)于第一SDOA(圖24a)的概率分布和關(guān)于第二SDOA的概率分布相乘，產(chǎn)生組合的AOA似然分布。
在過(guò)程A7的一個(gè)可選的優(yōu)選實(shí)施例中，利用對(duì)SDOA-AOA分布進(jìn)行平滑，使步驟15擴(kuò)展。平滑法包括對(duì)SDOA-AOA分布的鄰近元素的加權(quán)影響求和，以獲得關(guān)于所觀測(cè)的SDOA的AOA分布。這種平滑運(yùn)算可以理解為二維離散卷積。優(yōu)選的平滑濾波器定義為h(-2，-2)＝1 h(-2，-1)＝2 h(-2，0)＝4 h(-2，1)＝2 h(-2，2)＝1h(-1，-2)＝2 h(-1，-1)＝4 h(-1，0)＝8 h(-1，1)＝4 h(-1，2)＝2h(0，-2)＝4 h(-1，0)＝8 h(0，0)＝16 h(0，1)＝8 h(0，2)＝4h(1，-2)＝2 h(-1，1)＝4 h(1，0)＝8 h(1，1)＝4 h(1，2)＝2h(2，-2)＝1 h(-1，2)＝2 h(2，0)＝4 h(2，1)＝2 h(2，2)＝1于是，過(guò)程A7中的步驟15被修訂如下設(shè)P(N)=Σk=-22Σm=-22D(i_SDOA-K,(n-m)modN_AOA_bins)·h(k,m)]]>n＝1，2，3，…，N_AOA_bins，其中D是當(dāng)前所選的SDOA-AOA分布，在二重求和(double summation)中引用的任何不存在的值被認(rèn)為是零。
本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚的是，有很多其他適當(dāng)?shù)钠交瑸V波器(典型的是低通濾波器)。調(diào)整二重求和的限制，以包含在其上定義平滑濾波器h(k，m)的區(qū)域。
如前所述，可以實(shí)現(xiàn)FML-AOA，但是采用由到達(dá)相位測(cè)量值代替的到達(dá)強(qiáng)度測(cè)量值(單位dB)。同樣地，采用相位和SOA測(cè)量值，并組合所有一維分布P1(n)，P2(n)，P3(n)…如下，可以實(shí)現(xiàn)FML-AOA。
P(n)＝(P1(n)+P0)·(P2(n)+P0)·(P3(n)+P0)……DOA箱區(qū)應(yīng)該在0到360度范圍內(nèi)。
下面將描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中，反向鏈接信號(hào)被用于對(duì)移動(dòng)發(fā)射機(jī)定位，著重于采用最大似然估計(jì)法來(lái)提高位置估計(jì)的精確性，以及改善對(duì)移動(dòng)發(fā)射機(jī)的檢測(cè)，這些實(shí)施例尤其是與CDMA系統(tǒng)有關(guān)。
圖30所示為一MLR系統(tǒng)示例，該MLR系統(tǒng)的主要物理組成部分如下發(fā)射機(jī)3001接收機(jī)3002回程通信網(wǎng)絡(luò)3003和MLR主機(jī)3004該MLR系統(tǒng)用于確定或估計(jì)發(fā)射機(jī)的位置。該系統(tǒng)可以連續(xù)地或并行地確定多個(gè)發(fā)射機(jī)的位置。
發(fā)射機(jī)3001發(fā)射的無(wú)線信號(hào)帶有一些特定的特征，以使得這一信號(hào)能被接收、檢測(cè)和測(cè)量。在該優(yōu)選實(shí)施例中，發(fā)射機(jī)3001是如IS-95標(biāo)準(zhǔn)定義的移動(dòng)站，發(fā)射信號(hào)包括IS-95接入探測(cè)信號(hào)。也可能有很多其它的實(shí)施例，例如其他類型的無(wú)線通信設(shè)備，包括只發(fā)射設(shè)備(transmit-only device)。
每一個(gè)接收機(jī)3002包括用于對(duì)來(lái)自發(fā)射機(jī)的發(fā)射信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和測(cè)量的裝置。在該優(yōu)選實(shí)施例中，接收機(jī)3002由射頻天線、帶通濾波器、低噪聲放大器、下變頻器，模數(shù)采樣器和數(shù)字處理器組成。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員都知道許多適用的接收機(jī)基本硬件的實(shí)現(xiàn)。
有兩種技術(shù)特別適用于接收機(jī)3002，由于在本領(lǐng)域中不太為人所知，有必要加以說(shuō)明(1)組群相干組合法和(2)次級(jí)搜索法。在本專利文件中說(shuō)明這兩種方法，并可以將其加入到接收機(jī)3002的數(shù)字處理器中，例如作為根據(jù)本專利文件中的說(shuō)明而準(zhǔn)備的軟件。這兩種技術(shù)不論結(jié)合使用還是單獨(dú)使用，對(duì)于利用有限的信號(hào)處理資源提高信號(hào)檢測(cè)的有效性是有用的。
注意，多組接收機(jī)可以被設(shè)置在靠近于一起的位置，如在一個(gè)蜂窩站的扇區(qū)中。在這種情況下，一個(gè)扇區(qū)對(duì)應(yīng)一個(gè)接收機(jī)，如果一個(gè)扇區(qū)有多個(gè)天線進(jìn)行分集接收，則每個(gè)天線可對(duì)應(yīng)一個(gè)接收機(jī)。
接收機(jī)試圖檢測(cè)和測(cè)量可能接收的發(fā)射信號(hào)的優(yōu)選方法是，將實(shí)際接收到的信號(hào)與期望信號(hào)的部分或全部的重建進(jìn)行相關(guān)。期望信號(hào)可以是IS-95接入信道中的一個(gè)報(bào)頭，也可以是存儲(chǔ)在接收機(jī)3002的拷貝(replica)。多普勒效應(yīng)和頻率誤差都可能引起接收信號(hào)中的頻率漂移。當(dāng)相關(guān)信號(hào)長(zhǎng)于可能的頻率誤差之倒數(shù)的約1/4時(shí)，為了避免嚴(yán)重的衰減，可以對(duì)各個(gè)頻率漂移計(jì)算相關(guān)性。如在本發(fā)明之說(shuō)明2.4.3節(jié)中所述，組群相干組合法就是對(duì)各個(gè)頻率漂移的信號(hào)進(jìn)行相關(guān)的有效計(jì)算方法。這些頻率漂移的優(yōu)選間隔是信號(hào)被相關(guān)的持續(xù)時(shí)間的倒數(shù)的一半。兩個(gè)信號(hào)在小段中是相關(guān)的，這些小相關(guān)性的結(jié)果與各頻率漂移疊加。小段的優(yōu)選持續(xù)時(shí)間最大是預(yù)期最大頻率漂移的倒數(shù)的1/4。
該過(guò)程概要如13A圖所示，包括下列步驟1303-對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行采樣，得到 1304-再生基帶信號(hào)p(mTs)1305-計(jì)算子相關(guān)性c(n，τ)1306-運(yùn)用組群相干組合法，在試算值τi，F(xiàn)j上計(jì)算相關(guān)值z(mì)3(τ，F(xiàn))(利用2.4.3節(jié)所述的方程)1307-找出z(τi，F(xiàn)j)的最大值，對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)表示為 次級(jí)搜索方法涉及以下部件一組接收機(jī)，稱為初級(jí)搜索組，例如圖30中的接收機(jī)2，3
一組接收機(jī)，稱為次級(jí)搜索組，例如圖30中的接收機(jī)4，5一臺(tái)發(fā)射機(jī)，例如發(fā)射機(jī)3001一臺(tái)主機(jī)，用作中央處理及作決定機(jī)構(gòu)，如主機(jī)3004主機(jī)與初級(jí)組和次級(jí)組中各接收機(jī)之間的通信裝置(如回程網(wǎng)絡(luò)3003)。
初級(jí)搜索組中的接收機(jī)對(duì)于發(fā)射信號(hào)了解甚少或預(yù)先不知，它們檢測(cè)它們各自收到的信號(hào)，以可靠地檢測(cè)出現(xiàn)的信號(hào)，它們錯(cuò)誤地判定發(fā)射信號(hào)已出現(xiàn)的概率很小，整個(gè)工作過(guò)程見(jiàn)圖31。
在3001、3002，發(fā)射機(jī)發(fā)射發(fā)射信號(hào)，被稱之為目標(biāo)發(fā)射信號(hào)，例如其中可包括在接入信道中的報(bào)頭。
初級(jí)搜索組中的一個(gè)或多個(gè)接收機(jī)檢測(cè)所述的發(fā)射信號(hào)。每一個(gè)檢測(cè)該目標(biāo)發(fā)射信號(hào)的接收機(jī)通過(guò)測(cè)量發(fā)射信號(hào)的TOA、FOA、SOA、POA并可能解碼該發(fā)射信號(hào)中的消息，從該目標(biāo)發(fā)射信號(hào)中提取相關(guān)信息。
在初級(jí)檢索組中，檢測(cè)到目標(biāo)發(fā)射信號(hào)的每一個(gè)接收機(jī)編發(fā)一消息，其中包含從目標(biāo)發(fā)射信號(hào)中提取的信息(3103)。這個(gè)消息被稱為初級(jí)搜索響應(yīng)。編發(fā)該初級(jí)搜索響應(yīng)的每一個(gè)接收機(jī)向主機(jī)發(fā)送該初級(jí)搜索響應(yīng)。
主機(jī)聚集這些初級(jí)搜索響應(yīng)，并決定是否對(duì)該發(fā)射機(jī)的位置進(jìn)行估計(jì)。做出這一決定是基于目標(biāo)發(fā)射信號(hào)中的消息之內(nèi)容、發(fā)射機(jī)的身份、估計(jì)發(fā)射機(jī)的位置所要求的資源的可用性、以及利用這些資源的其他機(jī)會(huì)或要求。
如果主機(jī)決定估計(jì)發(fā)射機(jī)的位置，并且主機(jī)確定該初級(jí)搜索響應(yīng)已足夠用于這一目的，主機(jī)就會(huì)利用這些初級(jí)搜索響應(yīng)對(duì)發(fā)射機(jī)的位置進(jìn)行估計(jì)，此時(shí)，主機(jī)從三個(gè)不同地方尋找三個(gè)好的響應(yīng)。在實(shí)際中，次級(jí)搜索通常是必不可少的。
如果主機(jī)決定估計(jì)發(fā)射機(jī)的位置，但主機(jī)確定這些初級(jí)搜索響應(yīng)尚不足以用于這一目的，主機(jī)向次級(jí)搜索組中的每一個(gè)接收機(jī)發(fā)送消息，該消息稱之為次級(jí)搜索命令(3104)。發(fā)送給接收機(jī)的次級(jí)搜索命令包含以下信息中的一部分或全部·接收機(jī)將試圖檢測(cè)目標(biāo)發(fā)射信號(hào)的大致時(shí)間或時(shí)間范圍(窗口)，·接收機(jī)將試圖檢測(cè)目標(biāo)發(fā)射信號(hào)的大致頻率和頻率漂移范圍，·目標(biāo)發(fā)射信號(hào)的部分或所有信號(hào)和消息內(nèi)容，·接收機(jī)將用于搜索目標(biāo)發(fā)射信號(hào)的處理增益量或觀測(cè)時(shí)間，·目標(biāo)發(fā)射信號(hào)的期望到達(dá)方向，以及·搜索的優(yōu)先順序。
接收機(jī)一旦收到次級(jí)搜索命令，就會(huì)根據(jù)所述命令的內(nèi)容來(lái)搜索目標(biāo)發(fā)射信號(hào)。
執(zhí)行指定的次級(jí)搜索后，接收機(jī)就會(huì)編發(fā)一消息，稱為次級(jí)搜索響應(yīng)，向主機(jī)發(fā)送(3105)。該次級(jí)搜索響應(yīng)包含以下信息·接收機(jī)是否成功檢測(cè)到目標(biāo)發(fā)射信號(hào)的標(biāo)記(3106)，·所檢測(cè)的目標(biāo)發(fā)射信號(hào)的到達(dá)時(shí)間，如果可用的話，·所檢測(cè)的目標(biāo)發(fā)射信號(hào)的頻率漂移，如果可用的話，·所檢測(cè)的目標(biāo)發(fā)射信號(hào)的載波相位，如果可用的話，·所檢測(cè)的目標(biāo)發(fā)射信號(hào)的到達(dá)強(qiáng)度，如果可用的話，·所檢測(cè)的目標(biāo)發(fā)射信號(hào)的比特能量與接收信號(hào)中的噪聲之比，如果可用的話。
主機(jī)收集與目標(biāo)發(fā)射信號(hào)相關(guān)的初級(jí)和次級(jí)搜索響應(yīng)，并利用它們來(lái)估計(jì)接收機(jī)的位置。
在本發(fā)明的該優(yōu)選實(shí)施例中，次級(jí)搜索組中的接收機(jī)將在存儲(chǔ)器中存放它們各自接收到的信號(hào)的表像(representation)，以使接收機(jī)按照次級(jí)搜索指令的指示來(lái)搜索前一個(gè)目標(biāo)發(fā)射信號(hào)。上述的表像被存儲(chǔ)在環(huán)形緩存器中，這樣，在任何時(shí)刻，在一段時(shí)間上從出現(xiàn)到TB秒以前的接收信號(hào)都被存儲(chǔ)。TB稱為信號(hào)存儲(chǔ)的深度。優(yōu)選的TB值為3秒鐘。選擇TB時(shí)，TB應(yīng)大于次級(jí)搜索組中的接收機(jī)接收的目標(biāo)發(fā)射信號(hào)與收到由所述接收機(jī)搜索該目標(biāo)發(fā)射信號(hào)的次級(jí)搜索命令之間的最大期望延遲。如果已知目標(biāo)發(fā)射信號(hào)是有時(shí)隙的(即只在一定的時(shí)間發(fā)射)，則可以只在期望收到該目標(biāo)發(fā)射信號(hào)的時(shí)間上進(jìn)行信號(hào)存儲(chǔ)。
值得注意的是，一臺(tái)接收機(jī)可以是屬于初級(jí)搜索組和次級(jí)搜索組這兩組的成員。廣義上講，次級(jí)搜索組將包括具有在次級(jí)搜索中有相當(dāng)?shù)母怕蕶z測(cè)到目標(biāo)發(fā)射信號(hào)的任何接收機(jī)。
確定次級(jí)搜索組的優(yōu)選方法是指定每一臺(tái)接收機(jī)屬于次級(jí)搜索組，當(dāng)所述接收機(jī)報(bào)告一個(gè)初級(jí)檢測(cè)時(shí)，其次級(jí)搜索組的成員被包括在對(duì)于該目標(biāo)發(fā)射信號(hào)的次級(jí)搜索組中。一個(gè)接收機(jī)的次級(jí)搜索組起初被設(shè)置為最接近所述接收機(jī)的5個(gè)接收機(jī)。隨著時(shí)間的過(guò)去，附加的接收機(jī)被暫時(shí)性加入到次級(jí)搜索組，當(dāng)這樣做利用了空閑資源時(shí)，且如果這些接收機(jī)表現(xiàn)出具有檢測(cè)目標(biāo)發(fā)射信號(hào)的相當(dāng)?shù)母怕?，則他們的加入有了恒定的基礎(chǔ)。如果該次級(jí)搜索組的一個(gè)成員表現(xiàn)出小于相當(dāng)?shù)倪@種檢測(cè)概率，則它將被從次級(jí)搜索組中去除。
在本文中，“相當(dāng)?shù)臋z測(cè)概率”的優(yōu)選解釋是0.01(1％)或更大的概率。
接收機(jī)3002對(duì)所接收的發(fā)射信號(hào)進(jìn)行以下測(cè)量中的部分或全部·SNR，·SOA，·POA，·FOA，·TOA及
·報(bào)文解碼SNR，信噪比，它是檢測(cè)信號(hào)的能量與該接收信號(hào)中的非信號(hào)分量的能量之比。其作用是作為該檢測(cè)的置信度。
SOA，到達(dá)強(qiáng)度，即接收信號(hào)的強(qiáng)度。這個(gè)測(cè)量值的優(yōu)選單位為dBm。
POA，到達(dá)相位，它是所檢測(cè)的發(fā)射信號(hào)的載波到達(dá)相位。
FOA，到達(dá)頻率，它是所檢測(cè)的發(fā)射信號(hào)的頻率漂移TOA，到達(dá)時(shí)間，它是所檢測(cè)的發(fā)射信號(hào)的到達(dá)時(shí)間在MLR系統(tǒng)中，接收機(jī)被編號(hào)為1，2，3…NR，其中NR為接收機(jī)的數(shù)目。當(dāng)MLR主機(jī)報(bào)告并采集特定發(fā)射信號(hào)的測(cè)量值時(shí)，它們被標(biāo)明如下。對(duì)于特定的發(fā)射信號(hào)，有些接收機(jī)可以不報(bào)告檢測(cè)或測(cè)量值，因此可以不定義以下的一些量。
SOA(R)是由接收機(jī)R測(cè)量并報(bào)告的SOA指標(biāo)值，1≤R≤NRFOA(R)是由接收機(jī)R測(cè)量并報(bào)告的FOA指標(biāo)值，1≤R≤NRTOA(R)是由接收機(jī)R測(cè)量的TOA指標(biāo)值，1≤R≤NRPOA(R)是由接收機(jī)R測(cè)量的POA指標(biāo)值，1≤R≤NRSNR(R)是由接收機(jī)R測(cè)量并報(bào)告的SNR指標(biāo)值，1≤R≤NR回程通信網(wǎng)絡(luò)3003在MLR主機(jī)3004與所有接收機(jī)3002之間提供雙向通信鏈路。該網(wǎng)絡(luò)將傳送執(zhí)行次級(jí)搜索的主要通知及命令、初級(jí)和次級(jí)搜索響應(yīng)及有關(guān)配置、控制和操作的其它消息。
如前幾節(jié)所述，MLR主機(jī)3004將產(chǎn)生及接收與初級(jí)和次級(jí)檢測(cè)相關(guān)的報(bào)文，并將配置和監(jiān)測(cè)接收機(jī)3002。這一節(jié)將重點(diǎn)介紹MLR主機(jī)3004的兩個(gè)主要任務(wù)一是利用各接收機(jī)報(bào)告的測(cè)量值來(lái)訓(xùn)練MLR分布；二是利用接收機(jī)報(bào)告的MLR分布及測(cè)量值來(lái)估計(jì)發(fā)射機(jī)的位置。
當(dāng)MLR主機(jī)3004收到來(lái)自一個(gè)或多個(gè)接收機(jī)的測(cè)量值時(shí)，它就會(huì)給每個(gè)接收機(jī)分配一個(gè)檢測(cè)值β(R)。若接收機(jī)R檢測(cè)到目標(biāo)發(fā)射信號(hào)，則主機(jī)3004指定β(R)＝1，若接收機(jī)R未檢測(cè)到目標(biāo)發(fā)射信號(hào)，則主機(jī)3004指定β(R)＝0。
確定檢測(cè)是否成功的優(yōu)選方法是通過(guò)比較觀測(cè)的SNR與一個(gè)固定閾值。因此，如果SNR(R)≥SNRmin，則認(rèn)為接收機(jī)R檢測(cè)到目標(biāo)發(fā)射信號(hào)，β(R)＝1，如果SNR(R)＜SNRmin，則認(rèn)為接收機(jī)R未能檢測(cè)到目標(biāo)發(fā)射信號(hào)，β(R)＝0。
主機(jī)3004也通過(guò)除MLR之外的方法來(lái)試圖確定發(fā)射機(jī)的位置坐標(biāo)。如果得到該位置，則x代表該發(fā)射機(jī)的x坐標(biāo)，y代表其y坐標(biāo)。優(yōu)選的座標(biāo)系用米度量自原點(diǎn)的距離East(x)和North(y)。
主機(jī)3004計(jì)算兩個(gè)SOA之間的差值SDOA時(shí)，可用變量“s”代表SDOA。
量化的目的是將一個(gè)緊密相關(guān)值的范圍轉(zhuǎn)換為充分表示所述值之范圍的單個(gè)值。所述單個(gè)值被用作為按MLR分布范圍的離散值標(biāo)記。這個(gè)過(guò)程被稱做“箱區(qū)化(binning)”。
量化函數(shù)Q(a，b，c，d)用來(lái)將觀測(cè)參數(shù)(x，y，或s)轉(zhuǎn)化為量化標(biāo)記。 x-位置被量化如下 y-位置被量化如下 SDOA(s)被量化如下 取整函數(shù)round(.)返回最接近其自變量的整數(shù)，或者，如果自變量與兩個(gè)整數(shù)的差值相等，則返回下一個(gè)較大的整數(shù)。
定義一個(gè)逆量化函數(shù)U(I；B，C，D)，以便將量化標(biāo)記I轉(zhuǎn)化為接近具有量化值為I的觀測(cè)值的一個(gè)值。
U(I；B，C，D)＝I·AD+B注意，相對(duì)于兩個(gè)函數(shù)的第一自變量，設(shè)A滿足B≤A≤C，U(I；B，D)將函數(shù)Q(A；B，C，D)轉(zhuǎn)化到D的精度范圍內(nèi)。
由U(Ix；xmin，Δx)＝IxΔx+xmin逆量化x-位置標(biāo)記Ix。
由U(Iy；ymin，Δy)＝IyΔy+ymin逆量化y-位置標(biāo)記Iy。
MLR主機(jī)3004維護(hù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)D，被稱為MLR分布。D是一個(gè)五維數(shù)組。
D的元素表示為D(R1，R2，IX，IY，IS)，其中R1是標(biāo)識(shí)一個(gè)接收機(jī)的編號(hào)，1≤R1≤NRR2是標(biāo)識(shí)另一接收機(jī)的編號(hào)，1≤R2≤NRIX為量化后的x-位置， Iy為量化后的y-位置， Is為量化后的SDOA觀測(cè)值， 這樣D的維數(shù)為 ×round(smax-sminΔs)]]>這一部分定義由MLR主機(jī)3004執(zhí)行的過(guò)程。過(guò)程1MLR的總的運(yùn)行步驟1將MLR數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)D的所有元素設(shè)置為0，對(duì)其初始化。
步驟2等待，直到一臺(tái)或多臺(tái)接收機(jī)檢測(cè)到單個(gè)發(fā)射信號(hào)，然后執(zhí)行步驟3步驟3采用除MLR之外的方法，以確定或獲取發(fā)射機(jī)的位置，如果這樣獲得該位置，則執(zhí)行過(guò)程2，否則執(zhí)行過(guò)程3步驟4返回到步驟2過(guò)程1定義了MLR的總體運(yùn)行，步驟2中包括次級(jí)搜索方法。當(dāng)提供發(fā)射機(jī)位置并連同一組SOA觀測(cè)值時(shí)，主機(jī)3004利用過(guò)程2訓(xùn)練MLR分布。如果提供一組SOA觀測(cè)值且沒(méi)有該發(fā)射機(jī)位置，主機(jī)3004利用過(guò)程3可以估計(jì)發(fā)射機(jī)的位置。總而言之，盡可能多地訓(xùn)練MLR分布是有利的。過(guò)程2MLR訓(xùn)練步驟1令x，y分別為已知的發(fā)射機(jī)的x和y坐標(biāo)步驟2計(jì)算IX＝Q(x；xmin，xmax，Δx)步驟3計(jì)算Iy＝Q(y；ymin，ymax，Δy)步驟4對(duì)于R1＝1，2，3，…，NR-1，執(zhí)行步驟5步驟5對(duì)于R2＝R1+1，R+2，…，NR，執(zhí)行步驟6到8步驟6如果β(R1)＝1并且β(R2)＝1，則計(jì)算IS＝Q(SOA(R1)-SOA(R2)；smin，smax，Δs)，并且將D(R1，R2，IX，IY，IS)加1。
步驟7如果β(R1)＝1，β(R2)＝0，及D(R1，R2，i，j，k)對(duì)于任何i，j，k的值都為非零值，則令I(lǐng)S＝Q(smax；smin，smax，Δs)，并且使D(R1，R2，IX，IY，IS)加1。
步驟8如果β(R1)＝0，β(R2)＝1，及D(R1，R2，i，j，k)對(duì)于任何i，j，k的值都為非零值，則令I(lǐng)S＝Q(smin；smin，smax，Δs)，并且使D(R1，R2，IX，IY，IS)加1。
注意，對(duì)于每一次經(jīng)過(guò)的內(nèi)循環(huán)(步驟6-8)，若β(R1)＝0并且β(R2)＝0，則不對(duì)D做出改變。
步驟7和8包含有一規(guī)則，即若一對(duì)接收機(jī)R1，R2不太可能有助于估計(jì)，則取消對(duì)這兩個(gè)接收機(jī)的訓(xùn)練。如果兩個(gè)接收機(jī)沒(méi)有覆蓋重疊，即沒(méi)有他們都已檢測(cè)到發(fā)射信號(hào)的先前記錄情況，人們認(rèn)為這一對(duì)接收機(jī)不太可能會(huì)有助于估計(jì)。這一規(guī)則對(duì)于限制MLR分布的稀疏矩陣表達(dá)式的大小是極其有效的。過(guò)程3MLR估計(jì)步驟1設(shè)sp為關(guān)于發(fā)射信號(hào)的位置估計(jì)的二維似然分布集，將sp初始化為一空集。
步驟2計(jì)算Nx＝Q(xmax；xmin，xmax，Δx)+1，得到x箱區(qū)的數(shù)。
步驟3計(jì)算Ny＝Q(ymax；ymin，ymax，Δy)+1，得到y(tǒng)箱區(qū)的數(shù)。
步驟4對(duì)于R1＝1，2，3，…，NR-1，執(zhí)行步驟5。
步驟5對(duì)于R2＝R1+1，R2+1，…，NR，執(zhí)行步驟6到10。
步驟6如果β(R1)＝1并且β(R2)＝1，計(jì)算IS＝Q(SOA(R1)-SOA(R2)；smin，smax，Δs)步驟7如果β(R1)＝1并且β(R2)＝0，則設(shè)IS＝Q(smax；smin，smax，Δs)步驟8如果β(R1)＝0并且β(R2)＝1，則設(shè)IS＝Q(smin；smin，smax，Δs)步驟9如果β(R1)＝1或β(R2)＝1，則創(chuàng)建二維似然分布P，其中具有元素P(IX，IY)＝D(R1，R2，IX，IY，IS)，0≤IX≤Nx，0≤IY≤Ny步驟10如果β(R1)＝1或者β(R2)＝1，則將P加入(包含，不是求和)在sp中。
步驟11按任意順序表示集sp的成員為P1，P2，P3….PNp，其中Np為sp中的二維似然分布數(shù)。
步驟12對(duì)于O≤IX≤Nx，O≤IY≤Ny，計(jì)算 步驟13計(jì)算x^=ΣIX=0NX-1ΣIY=0NY-1U(IX,Xmin,Δx)[Pcombined(IX,IY)]αΣIX=0NX-1ΣIY=0NY-1[Pcombined(IX,IY)]α]]>步驟14計(jì)算y^=ΣIX=0NX-1ΣIY=0NY-1U(Iy,Ymin,Δy)[Pcombined(IX,IY)]αΣIX=0NX-1ΣIY=0NY-1[Pcombined(IX,IY)]α]]>對(duì)于給定的一對(duì)接收機(jī)，步驟6-8試圖根據(jù)觀測(cè)的或者假設(shè)的該對(duì)接收機(jī)的SDOA，選擇關(guān)于發(fā)射機(jī)位置的空間似然分布。
步驟12將所有選擇的空間似然分布組合一個(gè)似然分布中。所有采樣都加上常數(shù)p0，以防止零箱區(qū)值對(duì)于相同空間區(qū)域而完全使得其它可能的高箱區(qū)值為零。
步驟13和14計(jì)算組合空間似然分布的可變階(α)的矩。如果α＝1，則計(jì)算一階矩，即均值。α＝1.5的優(yōu)選值將產(chǎn)生類似于均值的結(jié)果，但加大了對(duì)更高似然值的側(cè)重。MLR所估計(jì)的發(fā)射信號(hào)源的位置是以坐標(biāo)形式給出的，表示為 在現(xiàn)有的MLR網(wǎng)絡(luò)中增加一個(gè)新接收機(jī)，可通過(guò)將NR的值增加1，以反映接收機(jī)的新數(shù)目。同樣，MLR分布D的頭兩個(gè)數(shù)組加1個(gè)，由此產(chǎn)生的新元素應(yīng)初始化為零。
刪除一個(gè)接收機(jī)，是通過(guò)去除對(duì)應(yīng)于被刪除的接收機(jī)的D的元素，并且對(duì)剩下的元素重新排序，使得頭兩個(gè)數(shù)組具有從1到刪除之后的接收機(jī)數(shù)之標(biāo)記。同時(shí)也要相應(yīng)更新NR。
如果已知或可以確定一個(gè)接收機(jī)當(dāng)前未工作，則應(yīng)將該接收機(jī)暫時(shí)排除在訓(xùn)練和估計(jì)之外，使得由于未工作接收機(jī)在所述接收機(jī)本應(yīng)正常檢測(cè)的情況下的檢測(cè)失敗不會(huì)導(dǎo)致訓(xùn)練或估計(jì)的失真。
如果已知或可以確定接收機(jī)R的增益被改變，使得所有以后的SOA測(cè)量值與以前的測(cè)量值相比將漂移一固定量，則通過(guò)將對(duì)應(yīng)于接收機(jī)R的所有元素替換新的標(biāo)記，并按SDOA數(shù)組偏移一個(gè)量和對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)于增益改變的方向，更新該MLR分布D，以便可以期望該MLR分布反映新的接收機(jī)特征。
若已知或可以確定接收機(jī)R已改變，其改變方式并不易于通過(guò)調(diào)整MLR分布得到補(bǔ)償，則該接收機(jī)R應(yīng)被刪除并加入MLR分布，以便清除可能不再有效的以往的訓(xùn)練數(shù)據(jù)。這種改變的示例包括接收機(jī)天線定向或位置的改變。
為了使MLR分布適應(yīng)傳播條件的變化，需要采取一定的措施，使得最近的訓(xùn)練數(shù)據(jù)要比其它的訓(xùn)練數(shù)據(jù)得到更大的加權(quán)。實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的優(yōu)選方法是將MLR分布中的每一個(gè)元素用其先前值的系數(shù)λ來(lái)替換D(R1，R2，lX，lY，ls)←λD(R1，R2，lX，ly，ls)為了在訓(xùn)練數(shù)據(jù)的積累和減少之間實(shí)現(xiàn)所需的平衡，適用遺忘因子的優(yōu)選規(guī)則是當(dāng)D的非零元素的平均值超出一個(gè)閾值D0時(shí)則適用。D0被稱為對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)的均值分布值。由于采用連續(xù)的訓(xùn)練，D中非零元素的均值將接近D0。當(dāng)這一值超過(guò)D0時(shí)，將通過(guò)遺忘因子的應(yīng)用來(lái)降低它。當(dāng)這個(gè)值低于D0時(shí)，它將因訓(xùn)練而增加。
表1列出了對(duì)于MLR的配置參數(shù)，以及它們?cè)陬A(yù)期條件或典型條件下的優(yōu)選值。
表1對(duì)MLR參數(shù)的優(yōu)選值smax單位為dB，它應(yīng)被設(shè)置為觀測(cè)的或期望的最大SOA與最小SOA之差，所述的SOA可以適當(dāng)?shù)闹眯哦缺粰z測(cè)。這是一個(gè)正數(shù)。
Smin應(yīng)該被設(shè)為smax的負(fù)數(shù)。
Δs應(yīng)該被設(shè)為SOA可被測(cè)量的精確度xmin應(yīng)該被設(shè)為MLR系統(tǒng)將要估計(jì)位置的最小x坐標(biāo)值ymin應(yīng)該被設(shè)為MLR系統(tǒng)將要估計(jì)位置的最小y坐標(biāo)值xmax應(yīng)該被設(shè)為MLR系統(tǒng)將要估計(jì)位置的最大x坐標(biāo)值ymax應(yīng)該被設(shè)為MLR系統(tǒng)將要估計(jì)位置的最大y坐標(biāo)值原點(diǎn)是為MLR網(wǎng)絡(luò)選擇的。原點(diǎn)的選擇是相當(dāng)隨意的，它僅僅做為x和y位置測(cè)量值的參考。該原點(diǎn)的優(yōu)選位置是UTM坐標(biāo)系中的原點(diǎn)。關(guān)于該原點(diǎn)的另一優(yōu)選位置是MLR實(shí)現(xiàn)區(qū)域的中心點(diǎn)。
例如，假設(shè)是在加拿大艾伯塔省卡爾加里市實(shí)現(xiàn)MLR，選擇該城市中心的一個(gè)陸標(biāo)作為原點(diǎn)(x＝0，y＝0)。選擇該MLR網(wǎng)絡(luò)區(qū)域包括邊長(zhǎng)為自原點(diǎn)20km的正方形。選擇的空間單位是米，因此xmin＝20000m，ymin＝20000m，而xmax＝20000m，ymax＝20000m。
Δx和Δy分別表示兩個(gè)坐標(biāo)軸上的最小距離，在其上期望平均SDOA以Δs為單位改變。Δx和Δy不應(yīng)該小于被用于訓(xùn)練的(x，y)位置的精確度。
如上所述，最大似然區(qū)域估計(jì)方法利用由多個(gè)接收機(jī)采集的來(lái)自單個(gè)發(fā)射機(jī)的發(fā)射信號(hào)的測(cè)量值，以便估計(jì)發(fā)射機(jī)的位置。這可以更具體地視為反向鏈路MLR。這些基本原理可以適用于相反的情況，其中，單個(gè)接收機(jī)測(cè)量由多個(gè)發(fā)射機(jī)發(fā)射的多個(gè)信號(hào)的SOA。這一實(shí)施例特別適用于蜂窩標(biāo)準(zhǔn)，其中，移動(dòng)單元測(cè)量并報(bào)告來(lái)自多個(gè)蜂窩小區(qū)或扇區(qū)的導(dǎo)頻信號(hào)或信標(biāo)信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度。采用IS-136TDMA和GSM就是這種情況，其中，移動(dòng)臺(tái)在空閑時(shí)隙搜索來(lái)自可能的越區(qū)切換候選人的控制信令。
前向鏈路MLR應(yīng)該包括對(duì)產(chǎn)生SOA測(cè)量值之信號(hào)的發(fā)射功率的變化的校正因子。這樣就有機(jī)會(huì)利用絕對(duì)SOA值，而不是SDOA測(cè)量值。
在前向鏈路MLR中，(來(lái)自反向鏈路MLR的)發(fā)射機(jī)的角色被一個(gè)接收機(jī)取代，該接收機(jī)也稱為移動(dòng)單元，由(反向鏈路MLR中)每一接收機(jī)所報(bào)告的SOA值被來(lái)自很多發(fā)射機(jī)之一的SOA值所取代，可能由該單個(gè)接收機(jī)測(cè)量并產(chǎn)生報(bào)告。
MLR的另一種可選實(shí)施例是結(jié)合前向鏈路和反向鏈路。這樣一個(gè)系統(tǒng)的目的是為了確定既發(fā)送信號(hào)又接收信號(hào)的移動(dòng)單元的位置。實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，可以通過(guò)實(shí)現(xiàn)反向鏈路MLR，并將每一個(gè)前向鏈路SOA(在該移動(dòng)單元測(cè)量)作為表現(xiàn)在MLR似然分布中的附加接收機(jī)。
MLR可以很容易地?cái)U(kuò)展數(shù)組-空間上、時(shí)間上，或者其他方面，超出前述的二維(x，y)。
在MLR中，TDOA測(cè)量值可以替換或補(bǔ)充SDOA測(cè)量值。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，利用了觀測(cè)值SOA(R)，并沒(méi)有利用其它觀測(cè)值，如TOA(R)，F(xiàn)OA(R)，SNR(R)和POA(R)。但是，這些值也可能用于其它的實(shí)施例中，并按照上述優(yōu)選實(shí)施例中的SOA(R)的方式。
在一個(gè)實(shí)施例中，已知或可以確定發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率，直接采用SOA測(cè)量值而不是SDOA測(cè)量值，可以提高系統(tǒng)的性能。通過(guò)采用SOA和SDOA之組合，可以進(jìn)一步增強(qiáng)該系統(tǒng)。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，用MLR分布，與前向和反向鏈路信號(hào)相關(guān)的各種不同的信號(hào)測(cè)量值可以被加入訓(xùn)練和估計(jì)。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例包含一蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)，由多個(gè)基站和移動(dòng)收發(fā)信機(jī)組成。但是，本發(fā)明也可概括為一臺(tái)或多臺(tái)發(fā)射設(shè)備和一組能夠接收來(lái)自這些發(fā)射設(shè)備的信號(hào)接收機(jī)。本發(fā)明的另一實(shí)施例可以是一組發(fā)射設(shè)備和一組接收機(jī)，每一發(fā)射設(shè)備可以根據(jù)指令或定期發(fā)射具有指定特性的信號(hào)，每一接收機(jī)都位于一蜂窩基站的附近，都能夠接收所述發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號(hào)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，D被實(shí)現(xiàn)為一稀疏數(shù)組(Ds)，以實(shí)現(xiàn)有效的存儲(chǔ)。Ds被組成為一個(gè)具有6列的二維數(shù)組，行數(shù)等于D中非零元素的個(gè)數(shù)。Ds中每一行六個(gè)元素表示五個(gè)標(biāo)記和D中一個(gè)元素的(非零)值。未被Ds的行所表示的D的任何元素具有零值。這種存儲(chǔ)方法對(duì)于存儲(chǔ)大部分元素為零的五維數(shù)組是有效的，如對(duì)于MLR分布所期望的情況。但是，本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)與D是否被存儲(chǔ)為全五維數(shù)組或是稀疏數(shù)組并沒(méi)有多大關(guān)系。
觀測(cè)值的量化是一種規(guī)則，通過(guò)這種規(guī)則使非量化的觀測(cè)值與量化的觀測(cè)值相關(guān)聯(lián)。在優(yōu)選實(shí)施例中，采用的量化方案包括由一些配置參數(shù)定義的均勻間隔。其它的實(shí)施例可以結(jié)合其他量化方法，包括非均勻水平，及適于觀測(cè)數(shù)據(jù)之性質(zhì)的水平。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，發(fā)射機(jī)以半規(guī)則或可預(yù)測(cè)的間隔發(fā)射信號(hào)。這時(shí)次級(jí)搜索組的接收機(jī)就不需要存儲(chǔ)或緩存接收到的信號(hào)。初級(jí)檢測(cè)報(bào)告激發(fā)對(duì)隨后發(fā)射的次級(jí)搜索，其發(fā)射時(shí)間或是自第一發(fā)射信號(hào)的固定時(shí)間偏移，或是可以根據(jù)該第一發(fā)射信號(hào)預(yù)測(cè)。
供計(jì)算機(jī)執(zhí)行這里所描述的每一個(gè)算法的指令，可被存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中，被裝載于通用計(jì)算機(jī)中，或是硬件實(shí)現(xiàn)為專門的數(shù)字處理器中，這些算法包括次級(jí)搜索、組群相干檢測(cè)、用于FML-AOA的過(guò)程A1-A10、及用于MLR的過(guò)程1-3和用于精確定位發(fā)射機(jī)的過(guò)程。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)發(fā)射機(jī)相對(duì)于接收機(jī)進(jìn)行定位的方法，該發(fā)射機(jī)與該接收機(jī)進(jìn)行通信，該方法包括以下步驟a)將第一組似然函數(shù)存放在數(shù)據(jù)庫(kù)中，每一個(gè)似然函數(shù)包含有一系列代表定位測(cè)量值對(duì)應(yīng)于第一信號(hào)參數(shù)之值的概率的數(shù)值，該第一信號(hào)參數(shù)是在該接收機(jī)接收到的信號(hào)的測(cè)量特性的函數(shù)；b)在該接收機(jī)接收該發(fā)射機(jī)發(fā)送的信號(hào)；c)從接收信號(hào)中估計(jì)該第一信號(hào)參數(shù)之值；d)參照關(guān)于該第一信號(hào)參數(shù)的似然函數(shù)，通過(guò)確定對(duì)應(yīng)于該第一信號(hào)參數(shù)的估計(jì)值的定位測(cè)量值，相對(duì)于該接收機(jī)對(duì)該發(fā)射機(jī)進(jìn)行定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括以下步驟在數(shù)據(jù)庫(kù)中儲(chǔ)存第二組似然函數(shù)，該第二組似然函數(shù)中的每一個(gè)包含有一系列代表定位測(cè)量值對(duì)應(yīng)于第二信號(hào)參數(shù)之值的概率的數(shù)值，該第二信號(hào)參數(shù)是在該接收機(jī)接收到的信號(hào)的測(cè)量特性的函數(shù)。由接收信號(hào)估計(jì)該第二信號(hào)參數(shù)之值；及參照對(duì)應(yīng)于該第二信號(hào)參數(shù)之估計(jì)值的似然函數(shù)，來(lái)消除該移動(dòng)發(fā)射機(jī)之定位中的模糊性。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中，消除該發(fā)射機(jī)相對(duì)于該接收機(jī)之定位中的模糊性包括將對(duì)應(yīng)于該第一信號(hào)參數(shù)之估計(jì)值的似然函數(shù)和對(duì)應(yīng)于該第二信號(hào)參數(shù)之估計(jì)值的似然函數(shù)組合起來(lái)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中，組合似然函數(shù)包括相乘這些似然函數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，參照基于在附加接收機(jī)接收的定位測(cè)量值，消除相對(duì)于該接收機(jī)的該發(fā)射機(jī)之定位中的模糊性。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中，該定位測(cè)量值是所接收信號(hào)的到達(dá)角。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中，該第一信號(hào)參數(shù)是所接收信號(hào)的相位的函數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中，該第一信號(hào)參數(shù)是所接收信號(hào)的相位差。
9.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中，該第一信號(hào)參數(shù)是所接收信號(hào)的強(qiáng)度的函數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中，該第一個(gè)信號(hào)參數(shù)是所接收信號(hào)的強(qiáng)度之比。
11.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中該定位測(cè)量值是所接收信號(hào)的到達(dá)角；該第一信號(hào)參數(shù)是所接收信號(hào)之相位的函數(shù)；及該第二信號(hào)參數(shù)是所接收信號(hào)之強(qiáng)度的函數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，似然函數(shù)是通過(guò)自適應(yīng)過(guò)程構(gòu)成的。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中通過(guò)定義不同的箱區(qū)來(lái)構(gòu)造似然函數(shù)，其中每一個(gè)箱區(qū)以該第一信號(hào)參數(shù)和定位測(cè)量值相應(yīng)的上限及下限值為界；及對(duì)于具有已知相對(duì)于接收機(jī)的定位測(cè)量值和所測(cè)量的第一信號(hào)參數(shù)的發(fā)射機(jī)，當(dāng)該已知的定位測(cè)量值及測(cè)量的第一信號(hào)參數(shù)位于一個(gè)箱區(qū)的上限與下限內(nèi)時(shí)，則該箱區(qū)的值增大。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，利用不同于該第一信號(hào)參數(shù)的信號(hào)參數(shù)來(lái)訓(xùn)練似然函數(shù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中，似然函數(shù)被存放在監(jiān)測(cè)站，當(dāng)監(jiān)測(cè)站另外有空閑時(shí)，對(duì)似然函數(shù)進(jìn)行訓(xùn)練。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，似然函數(shù)由估計(jì)值進(jìn)行初始化。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括若干次重復(fù)權(quán)利要求1中的步驟b、c及d，以獲得定位測(cè)量值的若干個(gè)估計(jì)值，并從這若干個(gè)估計(jì)值中獲得關(guān)于定位測(cè)量值的值。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中，獲得關(guān)于定位測(cè)量值的值包括獲得這若干個(gè)估計(jì)值的平均值。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，該接收機(jī)是移動(dòng)的，該發(fā)射機(jī)具有已知的位置，在該接收機(jī)的多個(gè)天線上接收信號(hào)。
20.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，該發(fā)射機(jī)是移動(dòng)的，該接收機(jī)具有已知的位置，在多個(gè)天線上接收信號(hào)。
21.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，這些天線位于多個(gè)監(jiān)測(cè)站，該接收機(jī)位于這些監(jiān)測(cè)站之一。
22.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，該發(fā)射機(jī)是移動(dòng)的收發(fā)信機(jī)。
23.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，該發(fā)射機(jī)響應(yīng)于來(lái)自監(jiān)測(cè)站的尋呼而進(jìn)行發(fā)射。
24.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，當(dāng)該接收機(jī)已接收到來(lái)自該發(fā)射機(jī)的信號(hào)后，通知至少另一個(gè)接收機(jī)檢測(cè)來(lái)自該發(fā)射機(jī)的發(fā)射信號(hào)。
25.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，在最初一組接收機(jī)接收來(lái)自該發(fā)射機(jī)的信號(hào)，在該最初一組接收機(jī)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，通知第二組接收機(jī)檢測(cè)該發(fā)射信號(hào)。
26.一種對(duì)移動(dòng)發(fā)射機(jī)相對(duì)于監(jiān)測(cè)站進(jìn)行定位的方法，該監(jiān)測(cè)站具有至少第一及第二天線，該方法包括以下步驟a)將第一組似然函數(shù)存放在數(shù)據(jù)庫(kù)中，每一個(gè)似然函數(shù)包含有一系列代表定位測(cè)量值對(duì)應(yīng)于第一信號(hào)參數(shù)值的概率的數(shù)值，該第一個(gè)信號(hào)參數(shù)是在該第一和第二天線接收到的信號(hào)的函數(shù)；b)在該第一和第二天線處接收所接收到的信號(hào)；c)由所接收到的信號(hào)估計(jì)該第一信號(hào)參數(shù)的估計(jì)值；及d)參照關(guān)于該第一信號(hào)參數(shù)的似然函數(shù)，通過(guò)確定對(duì)應(yīng)于該第一信號(hào)參數(shù)的估計(jì)值的定位測(cè)量值，定位該移動(dòng)發(fā)射機(jī)。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，還包括以下步驟將第二組似然函數(shù)存放在數(shù)據(jù)庫(kù)中，該第二組似然函數(shù)中的每一個(gè)似然函數(shù)包含有一系列代表定位測(cè)量值對(duì)應(yīng)于第二信號(hào)參數(shù)之值的概率的數(shù)值，該第二信號(hào)參數(shù)是在該第一和第二天線中之至少一個(gè)天線處接收到的信號(hào)的函數(shù)；由所接收到的信號(hào)來(lái)估計(jì)第二信號(hào)參數(shù)的估計(jì)值；及參照對(duì)應(yīng)于該第二信號(hào)參數(shù)的估計(jì)值的似然函數(shù)，消除對(duì)該移動(dòng)發(fā)射機(jī)之定位的模糊性。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中，消除對(duì)該移動(dòng)發(fā)射機(jī)之定位的模糊性包括將對(duì)應(yīng)于該第一信號(hào)參數(shù)之估計(jì)值的似然函數(shù)和對(duì)應(yīng)于該第二信號(hào)參數(shù)之估計(jì)值的似然函數(shù)組合起來(lái)。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中，組合似然函數(shù)包括相乘似然函數(shù)。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的方法，其中，參照基于在附加監(jiān)測(cè)站所接收的信號(hào)得到的定位測(cè)量值，消除該移動(dòng)發(fā)射機(jī)之定位中的模糊性。
31.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中，該定位測(cè)量值是接收信號(hào)的到達(dá)角。
32.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中，該第一信號(hào)參數(shù)是接收信號(hào)的相位的函數(shù)。
33.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中，該第一信號(hào)參數(shù)是在該第一個(gè)和第二天線處的接收信號(hào)的相位差。
34.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中，該第一信號(hào)參數(shù)是接收信號(hào)的強(qiáng)度的函數(shù)。
35.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中，該第一信號(hào)參數(shù)是在該第一和第二天線的接收信號(hào)的強(qiáng)度之比。
36.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中該定位測(cè)量值是接收信號(hào)的到達(dá)角；該第一信號(hào)參數(shù)是接收信號(hào)的相位的函數(shù)；及該第二信號(hào)參數(shù)是接收信號(hào)的強(qiáng)度的函數(shù)。
37.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中，似然函數(shù)是通過(guò)自適應(yīng)過(guò)程構(gòu)成的。
38.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，其中通過(guò)定義不同的箱區(qū)來(lái)構(gòu)造似然函數(shù)，每一個(gè)箱區(qū)由該第一信號(hào)參數(shù)和該定位測(cè)量值相應(yīng)的上限及下限值定界；及對(duì)具有已知定位測(cè)量值和測(cè)量的第一信號(hào)參數(shù)的移動(dòng)發(fā)射機(jī)，當(dāng)該已知的定位測(cè)量值和測(cè)量的第一信號(hào)參數(shù)位于一個(gè)箱區(qū)的上限與下限之間時(shí)，該箱區(qū)的值被增大。
39.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中，采用不同于該第一信號(hào)參數(shù)的信號(hào)參數(shù)來(lái)訓(xùn)練似然函數(shù)。
40.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中，當(dāng)該監(jiān)測(cè)站另外有空閑時(shí)，對(duì)似然函數(shù)進(jìn)行訓(xùn)練。
41.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中，用估計(jì)值對(duì)似然函數(shù)初始化。
42.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中，還包括若干次重復(fù)權(quán)利要求26中的步驟b，c及d，以獲得該定位測(cè)量值的若干個(gè)估計(jì)值，并從這若干個(gè)估計(jì)值中獲得關(guān)于該定位測(cè)量值的值。
43.根據(jù)權(quán)利要求42的方法，其中，獲得關(guān)于該定位測(cè)量值的值包括獲得該若干個(gè)估計(jì)值的平均值。
44.一種對(duì)移動(dòng)發(fā)射機(jī)定位的方法，該方法包括以下步驟在若干個(gè)接收機(jī)檢測(cè)來(lái)自移動(dòng)發(fā)射機(jī)的發(fā)射信號(hào)；組群相干檢測(cè)這些發(fā)射信號(hào)，產(chǎn)生一派生信號(hào)；及對(duì)該派生信號(hào)進(jìn)行處理，以找出該移動(dòng)發(fā)射機(jī)的位置。
45.根據(jù)權(quán)利要求44的方法，其中，組群相干檢測(cè)這些發(fā)射信號(hào)包括選擇在一時(shí)間間隔內(nèi)、在一監(jiān)測(cè)站的發(fā)射信號(hào)到達(dá)時(shí)間的試算值；使該發(fā)射信號(hào)和在該時(shí)間間隔的多個(gè)子區(qū)間上的試算值相關(guān)聯(lián)，產(chǎn)生子區(qū)間相關(guān)值；相干組合在試算頻率的子區(qū)間相關(guān)值，產(chǎn)生函數(shù)z(τ，F(xiàn))的一組值，其中τ為時(shí)間估計(jì)值，F(xiàn)為頻率估計(jì)值；選擇時(shí)間估計(jì)值之一和頻率估計(jì)值之一作為該發(fā)射信號(hào)到達(dá)的時(shí)間和頻率。
46.根據(jù)權(quán)利要求45的方法，其中，所選擇一個(gè)時(shí)間估計(jì)值是產(chǎn)生函數(shù)z(τ，F(xiàn))之最大值的時(shí)間估計(jì)值，所選擇的一個(gè)頻率估計(jì)值是產(chǎn)生函數(shù)z(τ，F(xiàn))之最大值的頻率估計(jì)值。
47.根據(jù)權(quán)利要求45的方法，其中，相干組合子區(qū)間相關(guān)值包括在子區(qū)間相關(guān)值上計(jì)算快速傅立葉變換。
48.根據(jù)權(quán)利要求45的方法，還包括通過(guò)采用試算值的更小間隔計(jì)算子區(qū)間相關(guān)值，提高到達(dá)時(shí)間估計(jì)值的精度。
49.根據(jù)權(quán)利要求44的方法，還包括找出當(dāng)接收機(jī)接收該發(fā)射信號(hào)時(shí)、該發(fā)射信號(hào)的上升沿。
50.根據(jù)權(quán)利要求45的方法，其中，通過(guò)相干組合未進(jìn)行幅度平方的子區(qū)間相關(guān)值，檢測(cè)到發(fā)射信號(hào)的到達(dá)相位。
51.根據(jù)權(quán)利要求45的方法，其中，在接收機(jī)的發(fā)射信號(hào)的到達(dá)強(qiáng)度被定義為z(τ，F(xiàn))的最大值的函數(shù)。
52.一種方法，用于估計(jì)一組兩個(gè)或多個(gè)無(wú)線信號(hào)發(fā)射機(jī)相對(duì)于一個(gè)無(wú)線信號(hào)接收機(jī)所處的角度，其中，利用兩個(gè)接收信號(hào)的強(qiáng)度差來(lái)計(jì)算或選擇最可能的角度。
53.根據(jù)權(quán)利要求52的方法，其中，從多組表示關(guān)于各個(gè)角度的似然性的數(shù)中選擇一組數(shù)，這組數(shù)具有最接近所觀測(cè)的信號(hào)強(qiáng)度差值的相關(guān)信號(hào)強(qiáng)度差。
54.根據(jù)權(quán)利要求53的方法，其中，未能檢測(cè)到兩個(gè)信號(hào)中的一個(gè)信號(hào)，被認(rèn)為有固定信號(hào)強(qiáng)度差。
55.根據(jù)權(quán)利要求54的方法，其中，利用多對(duì)發(fā)射天線選擇多組表示到達(dá)角之似然性的數(shù)，并將所選擇的多組數(shù)組合為一組數(shù)，由該組數(shù)估計(jì)到達(dá)角。
56.一種方法，用于產(chǎn)生一組數(shù)，該組數(shù)表示對(duì)于接收來(lái)自多個(gè)發(fā)射機(jī)的信號(hào)的一個(gè)接收機(jī)、相對(duì)于到達(dá)角和到達(dá)強(qiáng)度之差的二維似然分布，其中，組成到達(dá)角和到達(dá)強(qiáng)度之差的配對(duì)的觀測(cè)值，對(duì)于每一觀測(cè)值，與所觀測(cè)的到達(dá)角和到達(dá)強(qiáng)度之差最接近相關(guān)的分布內(nèi)的元素被增大。
57.根據(jù)權(quán)利要求56的方法，其中，所述元素被增大一個(gè)固定量。
58.根據(jù)權(quán)利要求57的方法，其中，所述元素被增大一個(gè)量，該量是觀察到的到達(dá)角度和到達(dá)強(qiáng)度差的的置信度的單調(diào)函數(shù)之結(jié)果。
59.根據(jù)權(quán)利要求53的方法，其中，根據(jù)基于方位角、并可能包括發(fā)射天線之扇區(qū)寬度的典型天線增益模式對(duì)這些組數(shù)進(jìn)行初始化。
60.根據(jù)權(quán)利要求53的方法，其中，利用具有在發(fā)射天線之方位角處的端點(diǎn)的逐段線性分段，該二維分布被初始化。
61.根據(jù)權(quán)利要求56的方法，其中，由已知的發(fā)射站坐標(biāo)和接收機(jī)的坐標(biāo)計(jì)算出到達(dá)角，接收機(jī)的坐標(biāo)如由全球定位系統(tǒng)確定。
62.根據(jù)權(quán)利要求56的方法，其中，由已知的發(fā)射站坐標(biāo)和接收機(jī)坐標(biāo)計(jì)算出到達(dá)角，該接收機(jī)的坐標(biāo)如由位于所述接收機(jī)處的發(fā)射機(jī)發(fā)射信號(hào)的到達(dá)時(shí)差決定，所述信號(hào)在不同的其他位置被接收，可能包括該第一組發(fā)射機(jī)的位置。
63.根據(jù)權(quán)利要求53的方法，其中，所述一組數(shù)是從一似然分布中選擇，該似然分布的產(chǎn)生是通過(guò)組成到達(dá)角和到達(dá)強(qiáng)度之差的配對(duì)的觀測(cè)值，對(duì)每一觀測(cè)值，與所觀測(cè)的到達(dá)角和到達(dá)強(qiáng)度之差最接近相關(guān)的概率分布內(nèi)的元素被增大。
64.根據(jù)權(quán)利要求63的方法，還包括平滑該概率分布。
65.一種方法，用于估計(jì)在接收無(wú)線信號(hào)的天線和一組兩個(gè)發(fā)射無(wú)線信號(hào)的天線之位置之間、相對(duì)于某一基準(zhǔn)角的角度，其中，利用兩個(gè)接收信號(hào)的相位差計(jì)算或選擇最可能的角度。
66.根據(jù)權(quán)利要求65的方法，其中，從多組表示關(guān)于各個(gè)角度的似然性的數(shù)中選擇一組數(shù)，這組數(shù)具有最接近所觀測(cè)的信號(hào)相位差值的相關(guān)信號(hào)相位差。
67.根據(jù)權(quán)利要求66的方法，其中，利用多對(duì)發(fā)射天線選擇多組表示到達(dá)角之似然性的數(shù)，并將所選擇的多組數(shù)以適當(dāng)方式組合為一組數(shù)，由該組數(shù)估計(jì)到達(dá)角。
68.根據(jù)權(quán)利要求53和66之任一項(xiàng)的方法，其中，利用多對(duì)發(fā)射天線選擇多組表示到達(dá)角之似然性的數(shù)，有些組相對(duì)于所觀測(cè)的信號(hào)強(qiáng)度差，有些組相對(duì)于所觀測(cè)的相位差，并將所選擇的多組數(shù)以適當(dāng)方式組合為一組數(shù)，由該組數(shù)估計(jì)該到達(dá)角。
69.一種方法，用于產(chǎn)生一組數(shù)，該組數(shù)表示對(duì)于從多個(gè)發(fā)射機(jī)接收信號(hào)的一個(gè)接收機(jī)、相對(duì)于到達(dá)角和到達(dá)相位之差的二維似然分布，其中，組成到達(dá)角和到達(dá)相位之差的配對(duì)的觀測(cè)值，對(duì)于每一觀測(cè)值，與所觀測(cè)的到達(dá)角和到達(dá)相位之差最接近相關(guān)的分布內(nèi)的元素被增大。
70.根據(jù)權(quán)利要求69的方法，其中，所述元素值被增大一固定量。
71.根據(jù)權(quán)利要求69的方法，其中，所述元素被增大一個(gè)量，該量是觀測(cè)到的到達(dá)角度和到達(dá)強(qiáng)度差的的置信度的單調(diào)函數(shù)之結(jié)果。
72.根據(jù)權(quán)利要求69的方法，其中，由已知的發(fā)射站坐標(biāo)和接收機(jī)的坐標(biāo)計(jì)算出到達(dá)角，接收機(jī)的坐標(biāo)如由全球定位系統(tǒng)確定。
73.根據(jù)權(quán)利要求69的方法，其中，由已知的發(fā)射站坐標(biāo)和接收機(jī)坐標(biāo)計(jì)算出到達(dá)角，該接收機(jī)的坐標(biāo)如由位于所述接收機(jī)處的發(fā)射機(jī)發(fā)射信號(hào)的到達(dá)時(shí)差決定，所述信號(hào)在不同的其他位置被接收，可能包括該第一組發(fā)射機(jī)的位置。
74.根據(jù)權(quán)利要求66的方法，其中，所述一組數(shù)據(jù)是從權(quán)利要求69的似然分布中選取。
75.根據(jù)權(quán)利要求52的方法，適用于有不同極化的發(fā)射天線。
76.根據(jù)權(quán)利要求56的方法，適用于利用前向鏈路三邊測(cè)量法來(lái)訓(xùn)練。
77.一種用于估計(jì)無(wú)線發(fā)射機(jī)的位置的方法，其中，利用由位于一對(duì)或多對(duì)接收機(jī)處的發(fā)射機(jī)所發(fā)射信號(hào)的到達(dá)強(qiáng)度差，來(lái)選擇位置。
78.根據(jù)權(quán)利要求77的方法，其中，從多組表示各個(gè)位置的似然性的數(shù)中選取一組數(shù)P(ix，iy)，選擇的手段是選擇具有最接近所觀測(cè)的SDOA的相關(guān)SODA的那組數(shù)。
79.根據(jù)權(quán)利要求78的方法，其中，在一對(duì)接收機(jī)中的一個(gè)接收機(jī)，可選地被認(rèn)為有固定信號(hào)強(qiáng)度差。
80.根據(jù)權(quán)利要求79的方法，其中，用于至少一個(gè)接收機(jī)檢測(cè)發(fā)射信號(hào)的接收機(jī)的所有可能配對(duì)，被用于選擇一組數(shù)P(ix，iy)，這些組數(shù)被以合適的方式組合成一組數(shù)，由該組數(shù)來(lái)估計(jì)該無(wú)線發(fā)射機(jī)的位置。
81.根據(jù)權(quán)利要求80的方法，其中，通過(guò)在每一組的每一個(gè)數(shù)都加上一固定數(shù)p0，這些組數(shù)P1(ix，iy)、P2(ix，iy)、…(等)被組合，結(jié)果是，取所有具有相同符號(hào)(ix，iy)的和，以產(chǎn)生單組數(shù)Pcombined(ix，iy)。
82.根據(jù)權(quán)利要求81的方法，其中，(x，y)位置估計(jì)值為所得到的單組數(shù)Pcombined(ix，iy)的一階矩，通過(guò)比例變化和補(bǔ)償將其轉(zhuǎn)換到由量化坐標(biāo)(ix，iy)表示的坐標(biāo)系。
83.一種方法，用于產(chǎn)生一組數(shù)D(ir1，ir2，is，ix，iy)，該組數(shù)表示對(duì)于具有已知的或可能的發(fā)射機(jī)位置(ix，iy)的該對(duì)接收機(jī)(ir1，ir2)、所觀測(cè)的SDOA之相關(guān)的似然性，其中，根據(jù)觀測(cè)值(ir1，ir2，is，ix，iy)，增大數(shù)D(ir1，ir2，is，ix，iy)。
84.根據(jù)權(quán)利要求83的方法，其中，根據(jù)觀測(cè)值(ir1，ir2，is，ix，iy)，D(ir1，ir2，is，ix，iy)被增大一固定量。
85.根據(jù)權(quán)利要求83的方法，其中，D(ir1，ir2，is，ix，iy)被大的量為該觀測(cè)值(ir1，ir2，is，ix，iy)之置信度、如信噪比SNR、的單調(diào)函數(shù)。
86.一種定位移動(dòng)發(fā)射機(jī)的方法，該方法包括以下步驟檢測(cè)由該移動(dòng)發(fā)射機(jī)發(fā)射及在第一接收機(jī)處接收的信號(hào)；一旦在該第一接收機(jī)處檢測(cè)到來(lái)自該移動(dòng)發(fā)射機(jī)的信號(hào)，則立即通知至少一個(gè)第二接收機(jī)，以搜索并檢測(cè)由該移動(dòng)發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號(hào)；及通過(guò)處理在該第一和第二接收機(jī)處接收到的信號(hào)來(lái)定位該移動(dòng)發(fā)射機(jī)。
87.根據(jù)權(quán)利要求86的方法，其中，在最初一組接收機(jī)處接收來(lái)自該移動(dòng)發(fā)射機(jī)的信號(hào)，而一旦在該最初一組接收機(jī)處檢測(cè)到信號(hào)，則通知第二組接收機(jī)，以搜索和檢測(cè)來(lái)自該移動(dòng)發(fā)射機(jī)的信號(hào)。
88.根據(jù)權(quán)利要求86的方法，其中，通知該第二接收機(jī)利用在第一接收機(jī)處接收的信號(hào)的特性來(lái)搜索該移動(dòng)發(fā)射機(jī)。
89.一種檢測(cè)來(lái)自移動(dòng)發(fā)射機(jī)的發(fā)射信號(hào)的方法，該方法包括以下步驟在若干個(gè)監(jiān)測(cè)站檢測(cè)來(lái)自移動(dòng)發(fā)射機(jī)的發(fā)射信號(hào)，產(chǎn)生一個(gè)具有觀測(cè)周期的接收信號(hào)；使所接收的信號(hào)與在該觀測(cè)周期的子區(qū)間上的搜索信號(hào)相關(guān)聯(lián)，以產(chǎn)生子相關(guān)性結(jié)果；對(duì)該子相關(guān)性結(jié)果進(jìn)行濾波，以消除在預(yù)先確定的頻率漂移范圍之外的信號(hào)成分，得到過(guò)濾后的子相關(guān)性結(jié)果；及非相干組合這些過(guò)濾后的子相關(guān)性結(jié)果，產(chǎn)生到達(dá)時(shí)間的估計(jì)值。
90.計(jì)算機(jī)可讀媒介，包括用于計(jì)算機(jī)以執(zhí)行無(wú)線定位過(guò)程的指令，所述過(guò)程選自包括MLR過(guò)程A1-A10和1-3的一組過(guò)程。
91.一種主計(jì)算機(jī)，被編程以執(zhí)行無(wú)線定位過(guò)程，所述過(guò)程選自包括MLR過(guò)程A1-A10和1-3的一組過(guò)程。
92.一種裝置，被編程以執(zhí)行上述權(quán)利要求之任一項(xiàng)的方法。
93.計(jì)算機(jī)可讀媒介，包括用于計(jì)算機(jī)以執(zhí)行權(quán)利要求1-89的任一項(xiàng)的方法的指令。
94.一種定位發(fā)射機(jī)的方法，該方法包括以下步驟在多個(gè)站接收來(lái)自該發(fā)射機(jī)的信號(hào)，處理該信號(hào)，以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于每一站之接收信號(hào)的第一信號(hào)參數(shù)的觀測(cè)值；對(duì)這些觀測(cè)值應(yīng)用無(wú)線定位算法，以產(chǎn)生該發(fā)射機(jī)的位置估計(jì)值，其中，利用無(wú)線定位算法，根據(jù)相應(yīng)的所接收信號(hào)的可靠性，對(duì)觀測(cè)值進(jìn)行加權(quán)。
95.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，該無(wú)線定位算法是一種迭代最小化算法。
96.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中，該迭代最小化算法使對(duì)于這些觀測(cè)值的殘差調(diào)整之平方和最小化，所述觀測(cè)值被要求產(chǎn)生解。
97.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，進(jìn)一步包括對(duì)每一個(gè)接收信號(hào)，得到接收信號(hào)強(qiáng)度，以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于每一個(gè)觀測(cè)值的接收信號(hào)強(qiáng)度；根據(jù)相應(yīng)的接收信號(hào)的接收信號(hào)強(qiáng)度，對(duì)觀測(cè)值進(jìn)行加權(quán)。
98.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中，當(dāng)觀測(cè)值是大錯(cuò)時(shí)，將該觀測(cè)值從處理中去除。
99.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中，閉合差和標(biāo)準(zhǔn)殘差中所選擇的一個(gè)被用于標(biāo)記可能是大錯(cuò)的觀測(cè)值。
100.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，進(jìn)一步包括以下步驟當(dāng)觀測(cè)值的列入增大了該發(fā)射機(jī)定位的估計(jì)值的標(biāo)準(zhǔn)偏差、且該標(biāo)準(zhǔn)偏差大于該發(fā)射機(jī)之定位的估計(jì)值的精度衰減因子時(shí)，從迭代最小化算法的應(yīng)用中排除觀測(cè)值。
101.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中，在查菲方法、二次曲線軸定位、及查菲方法和二次曲線軸定位中選其一種，用于檢測(cè)解分叉。
102.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中，在二次曲線軸定位、平面交叉、及二次曲線軸定位和平面交叉中選其一種，用于為迭代算法提供初始位置。
103.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，每個(gè)觀測(cè)值是在多對(duì)站收到的信號(hào)的到達(dá)之間的時(shí)間差。
104.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中，該迭代最小化算法是從基于這些站的已知定位的初始位置開(kāi)始的。
105.一種定位移動(dòng)發(fā)射機(jī)的方法，其中，該移動(dòng)發(fā)射機(jī)包括沒(méi)有語(yǔ)音部分的信號(hào)發(fā)射機(jī)，該方法包括下列步驟接收由該移動(dòng)發(fā)射機(jī)在蜂窩頻率上發(fā)出的信號(hào)；處理這些信號(hào)，以估計(jì)該移動(dòng)發(fā)射機(jī)的位置。
106.一種定位移動(dòng)發(fā)射機(jī)的方法，包括下列步驟在多個(gè)接收位置接收由該移動(dòng)發(fā)射機(jī)發(fā)出的信號(hào)，并處理所接收的信號(hào)，以得到一組第一信號(hào)參數(shù)的觀測(cè)值；及識(shí)別是大錯(cuò)值的觀測(cè)值；從該組觀測(cè)值中去除大錯(cuò)值；及根據(jù)該組已去除大錯(cuò)值的觀測(cè)值估計(jì)該移動(dòng)發(fā)射機(jī)的位置。
107.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中，當(dāng)觀測(cè)值的列入增大該移動(dòng)發(fā)射機(jī)之定位估計(jì)值的標(biāo)準(zhǔn)偏差、且該標(biāo)準(zhǔn)偏差大于該移動(dòng)發(fā)射機(jī)之定位估計(jì)值的精度衰減因子時(shí)，這些觀測(cè)值被去除。
108.一種對(duì)具有振鈴器的移動(dòng)收發(fā)信機(jī)進(jìn)行定位的方法，該方法包括下列步驟關(guān)掉該振鈴器；尋呼該移動(dòng)收發(fā)信機(jī)；通知該移動(dòng)收發(fā)信機(jī)發(fā)射信號(hào)；在監(jiān)測(cè)站接收來(lái)自該移動(dòng)收發(fā)信機(jī)的信號(hào)；及處理在該監(jiān)測(cè)站接收到的信號(hào)。
109.一種對(duì)正在向PSAP進(jìn)行911呼叫的移動(dòng)發(fā)射機(jī)進(jìn)行定位的方法，該方法包括以下步驟在PSAP接收由移動(dòng)發(fā)射機(jī)發(fā)出的911呼叫；及當(dāng)PSAP在非應(yīng)答對(duì)話模式下時(shí)，對(duì)該移動(dòng)發(fā)射機(jī)定位。
110.計(jì)算機(jī)可讀媒介，包括用于計(jì)算機(jī)以執(zhí)行無(wú)線定位算法的指令，其中，根據(jù)接收信號(hào)的接收信號(hào)強(qiáng)度，加權(quán)接收信號(hào)的觀測(cè)值的處理。
111.一種主計(jì)算機(jī)，被編程以實(shí)現(xiàn)無(wú)線定位算法，其中，根據(jù)接收信號(hào)的接收信號(hào)強(qiáng)度，加權(quán)接收信號(hào)的觀測(cè)值的處理。
112.計(jì)算機(jī)可讀媒介，包括用于計(jì)算機(jī)以實(shí)現(xiàn)無(wú)線定位過(guò)程的指令，所述過(guò)程選自包括過(guò)程I，IA，IB，II，IIA，IIB，III，IIA，IIB，IV，IVA，IVB和V的一組。
113.一種主計(jì)算機(jī)，被編程以實(shí)現(xiàn)無(wú)線定位過(guò)程，所述過(guò)程選自包括過(guò)程I，IA，IB，II，IIA，IIB，III，IIA，IIB，IV，IVA，IVB和V的一組。
114.一種定位無(wú)線發(fā)射機(jī)的方法，選自包括過(guò)程I，IA，IB，II，IIA，IIB，III，IIA，IIB，IV，IVA，IVB和V的一組。
全文摘要
一種無(wú)線定位系統(tǒng),采用了統(tǒng)計(jì)方法,其中,訓(xùn)練概率分布,將信號(hào)參數(shù)的可靠觀測(cè)和已知的位置測(cè)量聯(lián)系起來(lái)。當(dāng)遞加觀測(cè)可行時(shí),然后利用概率分布對(duì)移動(dòng)發(fā)射機(jī)進(jìn)行定位。不同的精確無(wú)線定位技術(shù)可被用于對(duì)分布進(jìn)行訓(xùn)練,或可單獨(dú)用于對(duì)移動(dòng)發(fā)射機(jī)進(jìn)行定位。在一種無(wú)線定位技術(shù)中,無(wú)線定位算法利用加權(quán)觀測(cè)值,其中采用接收信號(hào)的強(qiáng)度對(duì)觀測(cè)值進(jìn)行加權(quán)。
文檔編號(hào)H04W64/00GK1360804SQ00810005
公開(kāi)日2002年7月24日 申請(qǐng)日期2000年5月4日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月6日
發(fā)明者米歇爾·法托什, 凱文·奧萊, 理查德·克盧卡斯, 周曼慈 申請(qǐng)人:塞－洛克公司