使用外部辅助信息以改善固定的基于定时的无线电定位网络的技术的制作方法
【技术领域】
[0001] 各种实施例涉及无线通信，特别是用于估计距离误差的网络、设备、方法和计算机 可读媒体。
【背景技术】
[0002] 固定的、基于定时的无线电定位系统可以由一组测距发射机（例如发射机1^至 Txn)组成，这样能够接收这些发射的接收机能够估计接收机自身的位置。接收机的位置估 计的精确度受到多重因素的负面影响，包括：传输信号的分辨率；发射机的同步性；反射信 号的存在，导致接收机和发射机之间的距离被过高估计；由于噪声、信号强度不足或其他无 线电特性造成的对接收机相对于任何给定的发射机之间所估计的速度和距离的不确定性； 以及发射机与其对应的接收机之间的不良的几何条件，其增加了使用来自给定的一组发射 机的距离来确定位置时的不确定性，其中的各个发射机之间具有不良的方向角距。
[0003] 以上特性导致了在真实平面中的任何给定的估计点的固定距离误差偏差和固定 距离不确定功能的结合。也就是说，建筑物引起的反射导致了固定的反射。在同步系统的稳 定性中，两个发射机之间的同步性的误差是这两个发射机之间的固定误差。不良的几何条 件或者带宽相关的分辨率限制将会导致具有基于网络几何特性的固定直方图的位置偏差。 这些偏差是无线电定位系统内生的。
[0004] 因此，如果这些偏差可以被检测到，并且可以减少对于给定距离估计的不确定性， 那么就可以提高位置的质量。相比应用于网络信息较少的网络的技术，已知发射机位置、发 射机网络的物理和几何特性能够带来相当大的改善。此外，由于无线电定位系统的固定特 性和偏差的固定特性，关于所检测到的偏差的知识可以通过一个误差修正系统来传播。
【发明内容】
[0005] 本公开的某些实施例一般涉及用于估计与一个或多个距离测量有关的误差的网 络、装置、方法以及计算机可读介质。这些网络、装置、方法以及计算机可读介质可以使用在 发射机网络的第一位置接收的第一组测距信号以确定第一组距离测量，根据在所述发射机 网络的第二位置接收的第二组信号以确定与第二组距离测量关联的一个或多个距离误差 调整，并且使用所述第一组距离测量以及与第二组距离测量关联的一个或多个距离误差调 整来估计所述第一位置。
【附图说明】
[0006] 图IA描述了一种定位系统，其中经过特定的距离的测距信号被接收机接收，然后 被用于估计该接收机的位置。
[0007] 图IB示出了图IA中的测距信号经过的距离与各个发射机各自距所述接收机的距 离之间的差别。
[0008] 图2A描述了一种定位系统，其中两个位置被勘测以确定与距离测量对应的偏差， 该距离测量是根据这些位置上接收的测距信号得到的。
[0009] 图2B示出距离测量之间的几何关系。
[0010] 图2C示出了一个接收机位置的精确估计，它是使用距离测量的偏差确定的，该距 离测量是根据一个勘测位置上接收到的测距信号得到的。
[0011] 图3示出了一种使用与偏差对应的信息来估计接收机位置的流程，这些偏差与勘 测位置有关。
[0012] 图4A、4B、4C和4D示出了使用检测到的在两个时间实例中的移动来识别与接收机 在其中一个时间实例中的位置对应的偏差时的两种情况。
[0013] 图5图示出了用于跟踪接收机移动的方法以便识别与接收机移动期间的一个或 多个位置对应的不准确的距离测量。
[0014] 图6描述了发射机系统的各个方面。
[0015] 图7描述了接收机系统的各个方面。
【具体实施方式】
[0016] 下面描述的是利用辅助信息以改进基于时序的无线电定位系统性能的各种技术。
[0017] 实际位置
[0018] 考虑到一个给定的物理区域以及其中的N个测距发射机（例如发射机。 位于这个具有N个测距发射机的物理区域的接收机的位置为P1。从Txglj P 距离为r u， 从Txjlj P 2的距离为r U2,以此类推到Txn，其距离为Γι，Ν。例如，图IA示出了接收机的位 置卩:与三个发射机（分别为Tx1, Tx2, Tx3)之间的三个实际距离（分别为^，Γι,2, Γι,3)。 应当注意到的是，对于任何从微小的位移，dP，到各个发射机的距离变成了 r u+driil，ri，2+dri，2,以此类推，并且从Pjlj P ddP的转换是一个平滑并且连续的转换。
[0019] 测量位置
[0020] -个固定的、基于时序的无线电定位系统允许一个适当配置的接收机从多个发射 机接收信号，以及计算到各个发射机的距离，使用统称为三边测量法的数学技术学科来估 计其位置。如前文所述，这些距离估计，特别是在杂乱的城市和室内环境中，可能受制于不 确定性和偏差，可能不是距这些发射机的真实距离的准确估计。因此，使用三边测量法基于 估计的距离r' r' u，…r' ^以及已知的发射机位置T 1至T N所估计的位置P'是与实际 位置P并不同。该三边测量法位置估计P可以写成：
[0022] 例如，图IA示出了对应于接收机在位置P1从三个发射机（分别为Tx p Tx2, Tx3) 接收测距信号的三个测量距离（r' u，r' ur' υ)。为了说明，r' U=F1J r' 以及^'1，3>>&3。为了进一步说明，该接收机的估计位置？' 1已经示出，该估计位置？'1 是在不知道实际距离时使用该三个测量距离（r' u，r' li2，r' li3)确定 的。值得注意到是，该估计位置P' i并不相当于实际位置P i，主要是因为所述测量距离 (r'ur'pr'u)并不等于实际距离（Γ?ι1，Γι,2， Γι,3)。如图IB所示，其形象地将该三个测 量距离（r' u，r' li2，r' 1ι3)中的每一个分别与三个实际距离3)中的每一个进 行比较，实际距离与测量距离之间的差值可以表示为距离偏差B1^ Β1ι2, Β1ι3。关于距离差异 B的附加细节如下文所述。
[0023] 基于几何系统特性的固定距离偏差校正
[0024] 因为距离偏差的来源一般是固定的（例如建筑物），并且发射机的位置也是固定 的，因此从Ρ'到P的映射可以被表示为一个固定项，位于任意位置^的B η。如果对于每个 位置估计Ρ'η，其精确的偏差项心是已知的，则可以确定实际位置？"。即，P = f(r' -Β)， 并且每个单独的距离rn=r' n-bn。
[0027] 注意偏差向量B具有几个有用的特性，其中：对于每个位置P的良好的校准系统 中，B中的每个元素必须大于或等于零；在长时间范围中B通常是固定的；从B1到任意B "的 转换既不是平滑的也不是连续的（B中的每个元素在服务区域中的任意两点之间可以有很 大的不同，即使它们很接近）；并且与P的分量不同，B的分量之间是相互独立的。值得注 意的是，在具有定时挑战的系统中或者如果存在信号到达的不确定性（可能需要数据库协 调），B可能小于零（"提前到达"）。
[0028] 为服务区域中的每个位置P精确地测量B虽然在物理上可能，但是这往往是不切 实际的。因此，一种用于估计B以及通过该校正系统传播B的方法将会是有益的。然而，它 实际是精确地测量给定服务区域中的一些位置的B。因此，位于勘测位置P的接收机与估计 位置P'之间现在有一个已知的偏差B = r' -r。B可以与上报的P'或者上报的r' 一起 被存储在某个远程服务器或该接收机中。在将来，P'或者r'可以由该接收机上报到所述 服务器以查找B。通过从r'减去B，可以重演三边测量计算从而可以精确地计算出P。更 明确地，给定P'以及所关联的测量距离r' i，r' 2，…r' N，就可以计算出实际距离r' ^b1 =ri，r' 2-b2= r 2···Γ' N-bN= r N，从而为计算实际位置提供依据。类似的，给定一组测量距离 r' r' 2，…r' ^就可以计算出实际距离 r' ^b1= r r' 2-b2= r 2···ι·' N-bN= r N。
[0029] 现在假设有一个真实位置P1，以及该位置的估计位置P' i，已知偏差项B1。并且假 设第二位置估计P'2。两个估计位置可以上报给一处理器。经过检测，假定，卩'2中各个的 距离分量与的距离分量"接近"（处于一预定的范围）。也就是说，r' u与r' u接近， 1''1,2与1''2,2接近，以此类推。或者，当检测到向量1'' 1与向量1''2在某种意义上很接近（例 如，范数-2(norm-2)或者范数-l(norm-l))。因此，很可能82很接近B1并且B 2可以作为1 的第一次估计。
[0030] 出于对比的目的，考虑到第三位置估计P' 3和第四位置估计P' 4是通过使用三边 测量计算出的。下面的比较可能在P'3的距离测量与P' i的距离测量之间进行3ι1~ r'u;!·' 3,2>>r'li2;r' 3,3~r' ι,3; ···;!' 3,N~r' 1ιΝ。下面的比较可能在 P'4的距离测量 与 P'；^距离测量之间进行：r' 4ι1~r' 4,2〈〈r'li2;r' 4,3~r' ι,3;…