[发明专利]用于定位系统的到达时间估算

说明书

技术领域

本发明涉及一种估算无线电信号到达时间的方法和按本发明方法操作的设备，特别地但非唯一地应用到移动无线电设备的定位系统。

背景技术

用于移动无线电设备的定位系统具有多种应用，例如用在和连同移动电话形成的紧急呼叫，由于许多人们形成的紧急呼叫不知道其准确位置，因此难以使紧急服务到达他们。已发展了多种确定一个移动无线电设备位置的技术。在以下公开文献中包括定位技术的评论：“AnOverview of the Challenge and progress in Meeting the E-911Requirment  for Location service”，J.H. Recd et al，IEEECommunication Magazine，April 1988，PP.30-37。

通过计算其离开固定在已知位置的三个或更多个无线电基站的距离可确定一个移动无线电设备的位置。该移动无线电位置将处在围绕每个基站的圆(或在三维情况下是球)的交点，每个圆的半径相应该移动无线电设备离开那个基站的距离。这样的距离容易据移动无线电发射机和基站接收机之间无线电信号传送的传播延迟来加以确定，假定无线电信号在固定的光速(3×10⁸m/s)上传播。例如10μs的传播延迟将相应3Km的距离。通过将普通称为TOA(到达时间)测量同已知的从该发射机发射该无线电信号的时间相组合来确定传播延迟。

在其中并不要求知道发射时间的更为实际的确定传播延时的方法是测量由移动无线电发射机发射的信号到达每个基站接收机的时间差。替代起因于绝对TOA测量的围绕每个基站的圆形定位轨线，对每对基站计算相应于该移动无线电发射机离该对内的每个基站的距离差的双曲轨线，而该移动无线电设备的位置将处在这些双曲线的交点上。一般称测量到达时间差为TDOA(到达时间差)测量。

用TOA和TDOA测量计算位置的方法在下列文献中曾讨论过：T.S.Rappaport et al：“Position Location Using WirelessCommunications On Highways of the Future”IEEE CommunicationMagazine，October 1996，PP.33-41。

不管是使用TOA或TDOA测量，其位置计算精度在很大程度上取决于到达时间的测量精度。在本发明的说明书和权利要求中使用术语“到达时间”包括TOA和TDOA两者。

通过使用从一个发射机向一个接收机发射的伪噪声(PN)序列的相关特性可测量到达时间。

接收的信号和发射信号的复制信号的相关性在两者同步时将在相关函数中产生一个峰值。甚至在存在着由多径传播和噪声引起的严重失真的情况下可检测这个峰值。因此，测量到达时间的问题等效于在失真的接收信号和发射信号的复制信号之间的相关函数中的峰值的位置的精确检测。人们知道接收信号同该复制信号的相关性既可在时域又可在频域执行，例如参见T.S.Rappaport等以上参考文献。

对于紧急情况，关键的是位置计算的速度和精度。位置计算的速度和精度取决于到达时间测量的速度和精度，因而依次取决于可利用的处理能力和所使用的算法。为提供大规模市场销路和设备价格是低的，因此低处理功率要求是重要的。

发明的公开

本发明的一个目的在于通过提供改进到达时间估算提供用于移动无线电设备的定位系统的改进。

按照本发明的一个方面，提供的用于确定与无线电基站相关的一个移动无线电站的位置的系统包括多个无线电基站，每个被配置来发射一个信号；和一个移动无线电站，被配置来接收由每个无线电基站发射的信号，并且具有用于估算每个接收信号的到达时间的装置和根据每个接收信号到达的估算时间计算该移动无线电站的位置的装置，其中用于估算到达时间的装置还包括用于形成具有第一解的第一到达时间估算的装置和用于形成具有第二解的第二到达时间估算的装置，第一到达时间估算贡献于确定形成第二到达时间估算的装置的范围，而第二解比第一解更精确。