[发明专利]适用于混合定位系统确定误差估计的方法和装置

说明书

本申请是国际申请日为2001年10月24日、国际申请号为PCT/US01/50896、中国国家申请号为01821346.4、题为“适用于混合定位系统确定误差估计的方法和装置”的申请的分案申请。

发明背景

发明领域

本发明涉及定位。尤其，本发明涉及一种适用用于提高确定装置位置时所进行的定位测量的误差估计值的方法和装置。

现有技术的描述

人常常希望知道他的地理位置。范围从罗径、地图、六分仪、检测装置等范围内的装置已经用于确定一个人的位置。当今，我们从围绕地球轨道和把信息提供给地球上的接收机的卫星系统得益。每一个如此的接收机可以使用卫星提供的信息来确定它的位置。一种如此的系统就是众所周知的全球定位系统(GPS)。GPS是轨道围绕地球的24个具有较佳间隔的卫星的“星座”。对于大多数接收机，GPS可以确定的GPS接收机任何地方的位置精度可以从100到10米。在GPS卫星星座中的每个卫星发送用信息编码的信号。该信息允许地球上的接收机测量相对于时间任意点所接收信号的到达时间。这种相对到达时间的测量一般称为“伪路程”测量。

GPS是由美国国防部拥有和使用的，但是在全世界得到普遍的应用。简单地说，在地球上空10,600英里的轨道上，GPS包括21个“正规的”卫星和3个备用卫星。这些卫星所具有的间隔，使得地球上的任何点，至少有4个卫星在水平面上方。每个卫星包括一台计算机、一台原子钟以及一台无线电。每个卫星了解它自己的轨道和时钟，连续地广播它的位置和时间的变化。每天一次，每个卫星利用地面站检查它自己检测到的时间和位置，并根据需要对信息进行校正。在地面上，每个GPS接收机包括一台计算机，通过从3个卫星得到的方位对它自己的位置“进行三角测量”而得到两维的解。以地理位置的形式来提供这个结果。这个位置一般是按经度和纬度的形式。定位的精度一般在100米之内。如果接收机还配备有显示地图的显示屏幕，则可以在地图上显示位置。如果可以接收第四卫星，则接收机/计算机可以计算出高度以及地理位置。如果接收机正在移动，则接收机可能还能够计算接收机运动的速度和方向，并给出到达指定目的地的估计时间。

不幸地，由于发射卫星和接收机之间的距离相当远，所以所接收的来自GPS卫星的信号的功率电平极低。因此，在信号路径中的小障碍物会阻挡或分散信号，使接收机不可能接收到信号。例如，在建筑物内部、在浓密的树叶下、在高建筑物遮住大部分天空的城市中、等等，大多数GPS接收机接收信号极困难。因此，使用其它技术来代替或补充GPS。这类系统通常称为“混合定位”系统。

混合定位系统包括一个定位终端，该定位终端包括GPS接收机和通信系统接收机两者。在这种混合定位系统的一个例子中，通信系统接收机是蜂窝电话接收机。在通信系统中的定位信标仪与混合定位终端进行通信。

当可得到来自GPS卫星的信号时，混合定位终端通过GPS接收机接收。混合定位终端通过通信系统接收机接收来自定位信标仪的“帮助信息”。帮助信息包括允许快速探测GPS卫星信号的频率和时间的信息。此外，还可以使用通信系统信号来确定到基站的伪路程，其中基站的一个或多个可能是定位信标仪。使用到基站的伪路程以及到卫星的伪路程来计算接收机的位置。

此外，基站句混合定位终端中的定位接收机提供时间基准。在一种特定的混合系统中，通信系统提供给接收机的时间基准是GPS时间。然而，所提供的GPS时间与从定位信标仪传播到定位接收机通讯GPS时间的信号所要求的时间量有一定的偏移。通过测量信号从通信系统接收机到定位信标仪再返回通信系统接收机在“往返路程”上的传播延迟可以确定该偏移。该偏移就等于总的往返路程延迟(RTD)的一半。然而，应该注意，有一个与定位信标仪的信号的接收和再发送相关联的内部延迟要加到总往返路程延迟(RTD)上。因此，为了得到从定位信标仪传递到定位终端的正确GPS时间，必须确定这些内部延迟，并从测量的总往返路程延迟(RTD)上减去。通常把这称为对定位信标仪进行“定标”。对定位信标仪进行定标需要测量定位信标仪的内部延迟量。对定位信标仪进行定标是一件费时间和困难的任务。因此，提供能确定混合定位终端的位置而无需对定位信标仪进行定标的一种方法和装置是有利的。