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专利名称：广域定位系统的制作方法
技术领域：
这里的公开主要涉及定位系统。特别地，本公开涉及广域定位系统。
背景技术：
像全球定位系统(GPS)等定位系统已经使用了许多年。然而，在不良信号条件下，这些传统的定位系统可能具有劣化的性能。


图1是实施例下的广域定位系统的框图。图2是实施例下的同步信标的框图。图3是实施例下的使用中继器配置的定位系统的框图。图4是可选实施例下的使用中继器配置的定位系统的框图。图5示出了实施例 下的信号塔同步。图6是实施例下的GPS受律PPS发生器的框图。图7是实施例下的GPS受律振荡器。图8示出了实施例下的用于对PPS和使得发射器的模拟部分能够发送数据的信号之间的时间差进行计数的信号图。图9是实施例下的差分WAPS系统的框图。图10示出了实施例下的共视时间传递。图11示出了实施例下的双向时间传递。图12是实施例下的接收器单元的框图。图13是实施例下的RF模块的框图。图14示出了实施例下的信号上转换和/或下转换。图15是实施例下的具有多个接收链的接收器系统的框图，其中，可以临时使用接收链中的一个用于接收WAPS信号并对其进行处理。图16是示出实施例下的在定位系统中共享的时钟的框图。图17是实施例下的从WAPS到GNSS接收器的协助传递的框图。图18是示出实施例下的从GNSS接收器到WAPS接收器的辅助信息的传递的框图。图19是实施例下的从WAPS服务器提供WAPS协助信息的示例配置。图20是实施例下的估计h [η]中的最早到达路径的流程图。图21是实施例下的估计基准相关函数的流程图。图22是实施例下的估计噪声子空间的流程图。
图23是可选实施例下的估计噪声子空间的流程图。图24是另一可选实施例下的估计噪声子空间的流程图。图25是又一可选实施例下的估计噪声子空间的流程图。图26是再一可选实施例下的估计噪声子空间的流程图。图27是实施例下的基准海拔压力系统的框图。图28是实施例下的集成了基准海拔压力系统的WAPS的框图。图29是实施例下的使用来自各个系统的范围测量值的混合位置估计的框图。图30是实施例下的使用来自各个系统的位置估计值的混合位置估计的框图。图31是实施例下的使用来自各个系统的范围和位置估计值的组合的混合位置估计的框图。图32是实施例下的确定混合位置解的流程图，其中，当GNSS/WAPS位置和/或速度估计值的质量好时，反馈来自WAPS/GNSS系统的位置/速度估计值，以帮助校准不时的传感器的漂移偏置。图33是实施例下的确定混合位置解的流程图，其中，在不需要明确反馈的情况下，作为GNSS和/或WAPS单元中的位置/速度计算的一部分，来估计传感器参数(例如偏置、比例和漂移)。图34是实施例下的确定混合位置解的流程图，其中，将传感器校准与各个位置计算单元分离。图35是实施例下的确定混合位置解的流程图，其中，作为各个位置计算单元的状态的一部分来进行传感器参数估计。图36示出了实施例下的WAPS和其它系统之间的信息的交换。图37是示出实施例下的FM接收器和WAPS接收器之间的地点、频率和时间估计值的交换的框图。图38是示出实施例下的WLAN/BT收发器和WAPS接收器之间的地点、时间和频率估计值的交换的框图。图39是示出实施例下的蜂窝收发器和WAPS接收器之间的地点、时间和频率估计值的交换的框图。图40示出了实施例下的并行复合相关器架构。图41示出了实施例下的从具有并行随机访问读取能力的两个16位移位寄存器基元得出的32位移位寄存器实现。图42示出了实施例下的移位运算和读出运算速率。图43示 出了实施例下的实现1023 Xη位加法器的加法器树的结构。图44是实施例下的会话密钥设定的框图。图45是实施例下的加密的流程图。图46是可选实施例下的用于加密的安全架构的框图。
具体实施例方式描述用于确定接收器的位置的系统和方法。实施例的定位系统包括发射器网络，发射器网络包括广播定位信号的发射器。定位系统包括远程接收器，远程接收器获取并跟踪定位信号和/或卫星信号。卫星信号是基于卫星的定位系统的信号。远程接收器的第一模式使用基于终端的定位，其中，远程接收器使用定位信号和/或卫星信号计算位置。定位系统包括耦接到远程接收器的服务器。远程接收器的第二工作模式包括基于网络的定位，其中，服务器根据定位信号和/或卫星信号计算远程接收器的位置，其中，远程服务器接收并向服务器传递定位信号和/或卫星信号。实施例的确定位置的方法包括在远程接收器处接收定位信号和卫星信号中的至少一个。从包括多个发射器的发射器网络接收定位信号。从基于卫星的定位系统接收卫星信号。该方法包括使用基于终端的定位和基于网络的定位中的一个，确定远程接收器的位置。基于终端的定位包括使用定位信号和卫星信号中的至少一个，在远程接收器处计算远程接收器的位置。基于网络的定位包括使用定位信号和卫星信号中的至少一个，在远程服务器处计算远程接收器的位置。在下面的描述中，引入大量具体细节，来提供对所描述的系统和方法的全面理解并且使得能够对所描述的系统和方法进行描述。然而，相关领域技术人员将认识到，可以在没有这些具体细节中的一个或更多个的情况下或者使用其它部件、系统等实践这些实施例。在其它实例中，不示出或者不详细描述已知结构或者运算，以避免遮蔽公开的实施例的各方面。图1是实施例情况下的定位系统的框图。这里也称为广域定位系统(WAPS)或者“系统”的定位系统包括:同步信标的网络；获取并跟踪信标和/或全球定位系统(GPS)卫星的接收器单元(并且任选地具有地点计算引擎)；以及包括信号塔的索引(index)、收费接口(billing interface)、专用加密算法(和任选地地点计算引擎)的服务器。系统在许可/未许可的工作频带中工作，并且为了地点和导航目的发送专用波形。为了更好的地点解(location solution)，可以与其它定位系统结合使用WAPS系统，或者可以使用WAPS系统来辅助其它定位系统。在本文的上下文中，定位系统是对纬度、经度和海拔高度坐标中的一个或更多个进行定位 的系统。在本文件中，每当提到‘GPS’时，是指更广泛的意义上的、可以包括诸如Glonass等其它已有卫星定位系统以及诸如Galileo和Compass/Beidou等未来定位系统的GNSS (全球导航卫星系统)。图2是实施例情况下的同步信标的框图。实施例的同步信标(这里也称为信标)形成CDMA网络，并且每个信标使用嵌入式协助数据的数据流，发送诸如黄金代码序列等具有良好互相关性质的伪随机数(PRN)序列。可选地，来自每个信标发射器的序列可以在时间上错开成为TDMA格式的分离时隙。在地面定位系统中，要克服的主要挑战之一是远近(near-far)问题，其中，在接收器处，远范围发射器将受附近的发射器干扰。为了解决该问题，实施例的信标使用CDMA和TDMA技术的组合，其中，本地发射器可以使用分离的时隙(TDMA)(以及任选地不同的代码(CDMA))来减轻远近问题。允许进一步远离的发射器在使用不同的CDMA代码的同时，使用相同的TDMA时隙。这使得系统具有广域可量测性。TDMA时隙可以是确定的以保证远近性能，或者是随机化的以提供良好的平均远近性能。也可以将载波信号偏移一些数量的赫兹(例如黄金代码重复频率的一小部分)，以改善代码的互相关性能，以解决任意“远近”问题。当两个信号塔使用相同的TDMA时隙但是使用不同的代码时，可以在检测到较弱的信号之前使用较强信号的干扰抵消，进一步抵制接收器中的互相关。TDMA系统中的另一重要参数是TDMA时隙周期(也称为TDMA帧)。具体地，在WAPS系统中，TDMA帧持续时间是同一发射器的两个连续时隙之间的时间段。TDMA帧持续时间由在覆盖区域中进行定位所需的发射器时隙的数量和TDMA时隙持续时间的乘积确定。虽然灵敏度不一定受单个TDMA时隙限制，但是TDMA时隙持续时间由灵敏度要求确定。一个示例配置可以使用I秒作为TDMA帧持续时间，并且使用IOOms作为TDMA时隙持续时间。另外，实施例的信标可以使用包括协助数据的前同步码(preamble)，或者可以使用用于信道估计和前向误差检测和/或校正的信息，以帮助使数据鲁棒。实施例的协助数据包括、但不限于以下数据中的一个或更多个:波形的脉冲的上升或下降沿处的精确系统时间；信号塔的地理代码数据(纬度、经度和海拔高度)；临近信号塔的地理代码信息和区域中的各个发射器使用的序列的索引；用于发射器(任选)和相邻发射器的时钟定时校正值；本地气压校正值(任选)；WAPS定时与GNSS时间的关系(任选)；在伪范围解中辅助接收器的城市、半城市、农村环境的指示(任选)；以及从PN序列的基本索引或者索引到黄金代码序列的偏移。在广播的发送数据帧中，可以包括包含由于安全和/或许可管理的原因使得单个或者一组接收器失效的信息的字段。将来自实施例的不同信标和信号塔的发送的发送波形定时同步到共同定时基准。可选地，应当知道并且发送来自不同信号塔的发射之间的定时差。除了将以规则间隔递增的定时消息之外，以由数据块的数量和大小确定的间隔重复协助数据。如这里详细描述的，可以使用专用加密算法，对协助数据进行加密。为了附加的安全性，还可以对扩展代码进行加密。对信号进行上转换并且以预先定义的频率进行广播。对发射器中的端到端延迟进行准确地校准，以确保信标之间的差分延迟近似小于3纳秒。使用处于收听一组发射器的受调查地点的差分WAPS接收器，可以找到用于该组中的发射器的相对时钟校正值。针对覆盖和地点精确度，优化实施例的信号塔布置。以在网络内的大多数地点以及在网络的边缘从3个或更多个信号塔接收信号的方式，布置信号塔的部署，使得这些地点中的各个中的几何精度稀释 (GDOP)小于基于精确度要求的预定阈值。将进行RF规划研究的软件程序拓展至包括对网络中和网络周围的GDOP的分析。GDOP是接收器位置和发射器位置的函数。一种将⑶OP包含在网络规划中的方法是如下设定优化。要最小化的函数是覆盖体积上的GDOP的平方的体积积分。体积积分针对接收器位置的(x，y，z)坐标。对于给定覆盖区域中的受到限制的η个发射器位置坐标(Xl，Y1, Z1)、(x2, y2, z2)、…(xn，yn，zn)进行最小化，发射器位置坐标在覆盖体积中:对于i=l,...，n, xmin < X < xmax、ymin < y < ymax>zmin < z < zmax的，其中，xmin>ymin和Zniin是下限，Xniaj^yniax和Zniax是覆盖体积的上限。可以将
要最小化的函数写为
/ζ,Χ ψΥ >i = 1,2,
;!UGDOP2 (jc, ν, z, X1:, yi ,Zr； i = 1,2,...η)另外，可以根据覆盖区域Rj的重要性(即要求的性能质量)，对要最小化的函数进行加权。
权利要求
1.一种定位系统，包括 地面发射器网络，所述地面发射器网络包括多个发射器，所述多个发射器广播定位信号，所述定位信号至少包括测距信号和定位系统信息，其中，测距信号包括用于测量到广播所述测距信号的发射器的距离的信息； 基准传感器阵列，所述基准传感器阵列包括位于已知地点的至少一个基准传感器单元; 远程接收器，所述远程接收器包括大气传感器，所述大气传感器收集所述远程接收器的地点处的大气数据；以及 定位应用，所述定位应用在处理器上运行并且被耦接到所述远程接收器，其中，所述定位应用使用所述大气数据、来自所述基准传感器阵列的一组基准传感器单元的基准数据、以及根据所述定位信号和卫星信号中的至少一个推导出的信息，计算所述远程接收器的位置，所述卫星信号是基于卫星的定位系统的信号，其中，所述位置包括海拔。
2.一种定位系统，包括 地面发射器网络，所述地面发射器网络包括多个发射器，所述多个发射器广播定位信号，所述定位信号至少包括测距信号和定位系统信息，其中，测距信号包括用于测量到广播所述测距信号的发射器的距离的信息； 基准传感器阵列，所述基准传感器阵列包括位于已知地点的至少一个基准传感器单元; 远程接收器，所述远程接收器包括大气传感器，所述大气传感器收集所述远程接收器的地点处的大气数据；以及 定位应用，所述定位应用在处理器上运行并且被耦接到所述远程接收器，其中，所述定位应用使用所述大气数据和来自所述基准传感器阵列的一组基准传感器单元的基准数据，生成所述远程接收器的位置处的基准压力估计值，其中，所述定位应用使用所述基准压力估计值以及根据所述定位信号和卫星信号中的至少一个推导出的信息，计算所述远程接收器的位置，所述卫星信号是基于卫星的定位系统的信号，其中，所述位置包括海拔。
3.根据权利要求2所述的定位系统，其中，所述定位应用驻留在所述远程接收器上，并且所述远程接收器计算所述位置。
4.根据权利要求3所述的定位系统，其中，当所述定位信号是未被检测到的和不可使用的中的至少一个时，所述远程接收器工作在电力降低状态。
5.根据权利要求4所述的定位系统，其中，所述远程接收器使用来自所述多个发射器中的一组发射器的一组定位信号来确定位置，其中，当所述一组定位信号是未被检测到的和不可使用的中的至少一个时，所述远程接收器工作在电力降低状态。
6.根据权利要求5所述的定位系统，其中，所述远程接收器响应于检测到所述远程接收器的运动、所述远程接收器的位置改变和所述定位信号的信号状况改变中的至少一个，从所述电力降低状态转变到全电力状态。
7.根据权利要求2所述的定位系统，包括耦接到所述远程接收器的服务器，其中，所述定位应用驻留在所述服务器上，并且所述服务器计算所述位置。
8.根据权利要求2所述的定位系统，包括耦接到所述远程接收器的服务器，其中，所述定位应用分布在所述远程接收器和所述服务器之间。
9.根据权利要求8所述的定位系统，其中，所述远程接收器的第一工作模式包括所述远程接收器计算所述位置的基于终端的定位。
10.根据权利要求8所述的定位系统，其中，所述远程接收器的第二工作模式包括所述服务器计算所述位置的基于网络的定位。
11.根据权利要求2所述的定位系统，其中，所述已知地点是所述多个发射器中的一组发射器的地点。
12.根据权利要求2所述的定位系统，其中，所述定位应用包括压力表面梯度模型，所述压力表面梯度模型使用来自所述一组基准传感器单元的所述基准数据，以生成所述远程接收器的位置处的等效基准海拔压力。
13.根据权利要求12所述的定位系统，其中，所述定位应用使用所述等效基准海拔压力，作为用于生成所述海拔的基准值。
14.根据权利要求12所述的定位系统，其中，所述定位应用使用来自每个基准传感器单元的所述基准数据，针对所述一组基准传感器单元中的每个基准传感器单元，生成等效基准海拔压力。
15.根据权利要求1 4所述的定位系统，其中，所述基准数据包括所述一组基准传感器单元中的每个基准传感器单元的压力、温度和地点数据，其中，所述地点数据包括海拔。
16.根据权利要求15所述的定位系统，其中，所述定位应用使用用于所述一组基准传感器单元中的每个基准传感器单元的所述等效基准海拔压力以及所述远程接收器的纬度和经度，生成所述远程接收器的位置处的所述等效基准海拔压力。
17.根据权利要求16所述的定位系统，其中，所述定位应用使用所述远程接收器的位置处的所述大气数据和所述等效基准海拔压力，生成所述远程接收器的海拔。
18.根据权利要求2所述的定位系统，其中，对所述至少一个基准传感器单元分配所述多个发射器中的至少一个发射器。
19.根据权利要求2所述的定位系统，其中，所述至少一个基准传感器单元包括多个基准传感器单元，其中，对所述多个基准传感器单元中的第一组分配所述多个发射器中的第一组发射器，并且所述多个基准传感器单元中的第二组处于与所述多个发射器的地点不同的地点。
20.根据权利要求2所述的定位系统，其中，所述至少一个基准传感器单元处于与所述多个发射器的地点不同的地点。
21.根据权利要求2所述的定位系统，其中，所述大气传感器收集所述远程接收器的位置处的压力数据和温度数据。
22.根据权利要求21所述的定位系统，其中，所述大气传感器以近似在小于36帕斯卡的范围内的分辨率，确定压力数据。
23.根据权利要求21所述的定位系统，其中，所述远程接收器检测所述压力数据的改变速率。
24.根据权利要求23所述的定位系统，其中，所述定位应用使用所述改变速率，确定所述远程接收器的垂直速度。
25.根据权利要求21所述的定位系统，其中，所述温度数据包括所述远程接收器的位置处的外部空气温度，并且所述大气传感器以近似等于和小于3摄氏度中的至少一个的分辨率，确定所述温度数据。
26.根据权利要求2所述的定位系统，其中，每个基准传感器单元包括至少一个大气基准传感器，所述大气基准传感器收集在大气基准单元的已知地点处的基准压力数据和基准温度数据。
27.根据权利要求26所述的定位系统，其中，所述至少一个大气基准传感器以近似在2-36帕斯卡的范围内的分辨率，确定所述基准压力数据。
28.根据权利要求26所述的定位系统，其中，所述基准温度数据包括在所述已知地点处的外部空气温度，并且所述大气基准传感器以近似等于和小于3摄氏度中的至少一个的分辨率，确定所述温度数据。
29.根据权利要求26所述的定位系统，其中，针对有限温度范围对所述大气基准传感器进行校准，其中，基于所述大气基准传感器所经受的温度，确定所述有限温度范围。
30.根据权利要求26所述的定位系统，其中，每个大气基准传感器连续收集在所述已知地点处的基准压力数据和基准温度数据。
31.根据权利要求26所述的定位系统，其中，所述大气基准传感器被定位，以收集相对静止的空气中的基准压力和基准温度。
32.根据权利要求26所述的定位系统，其中，所述大气基准传感器对所述基准压力数据和基准温度数据进行滤波。
33.根据权利要求32所述的定位系统，其中，所述大气基准传感器使用自适应时间标度，对所述基准压力数据和基准温度数据进行滤波。
34.根据权利要求26所述的定位系统，其中，每个基准传感器单元包括用于确定风数据的风检测器，其中，所述风数据包括局部风的方向和大小。
35.根据权利要求34所述的定位系统，其中，所述定位应用对所述大气传感器中的校正和滤波变量中的至少一个使用所述风数据。
36.根据权利要求26所述的定位系统，其中，所述至少一个基准传感器单元包括多个大气基准传感器。
37.根据权利要求2所述的定位系统，包括耦接在所述基准传感器阵列和所述远程接收器之间的通信链接。
38.根据权利要求37所述的定位系统，其中，所述基准传感器阵列广播大气基准数据。
39.根据权利要求38所述的定位系统，其中，所述基准传感器阵列广播所述大气基准数据的原始数据。
40.根据权利要求38所述的定位系统，其中，所述基准传感器阵列广播所述基准数据的差分数据。
41.根据权利要求40所述的定位系统，其中，相对于至少一个恒定值，推导出所述差分数据。
42.根据权利要求40所述的定位系统，其中，所述差分数据包括作为标准大气压的偏移值推导出的差分压力数据。
43.根据权利要求38所述的定位系统，其中，所述远程接收器经由所述广播接收所述基准数据。
44.根据权利要求38所述的定位系统，其中，所述基准传感器阵列以每秒多次的方式，广播所述基准数据。
45.根据权利要求38所述的定位系统，其中，所述基准传感器阵列以每次测量多次的方式，广播所述基准数据。
46.根据权利要求37所述的定位系统，其中，所述远程接收器确定要询问的一组大气基准传感器，以经由所述通信链接从所述一组大气基准传感器提取所述基准数据。
47.根据权利要求2所述的定位系统，其中，所述定位应用对所述基准数据进行处理，并且确定所述一组基准传感器单元中的每个基准传感器单元的等效基准海拔压力。
48.根据权利要求47所述的定位系统，其中，所述基准数据包括每个大气基准单元的地点。
49.根据权利要求48所述的定位系统，其中，所述地点包括纬度和经度。
50.根据权利要求48所述的定位系统，其中，所述地点包括高度。
51.根据权利要求47所述的定位系统，其中，所述基准数据包括来自每个大气基准单元的测量出的外部空气温 度。
52.根据权利要求47所述的定位系统，其中，所述基准数据包括置信度。
53.根据权利要求2所述的定位系统，其中，每个基准传感器单元对该基准传感器单元的所述基准数据进行处理，并且确定所述基准传感器单元的等效基准海拔压力。
54.根据权利要求53所述的定位系统，其中，所述基准数据包括每个大气基准传感器的地点。
55.根据权利要求54所述的定位系统，其中，所述地点包括纬度和经度。
56.根据权利要求54所述的定位系统，其中，所述地点包括高度。
57.根据权利要求53所述的定位系统，其中，所述基准数据包括所述等效基准海拔压力。
58.根据权利要求53所述的定位系统，其中，所述基准数据包括置信度。
59.根据权利要求2所述的定位系统，其中，所述海拔包括对至少一个结构中的每个楼层估计出的海拔。
60.根据权利要求59所述的定位系统，包括数据库，所述数据库耦接到包括所述远程接收器的多个远程接收器，其中，所述数据库包括从所述多个远程接收器接收到的所述估计出的海拔。
61.根据权利要求60所述的定位系统，包括耦接到所述服务器的学习应用，其中，所述学习应用对所述多个远程接收器的所述估计出的海拔进行处理，并且使用所述估计出的海拔修订所述数据库。
62.根据权利要求2所述的定位系统，其中，所述至少一个基准传感器单元包括至少一个本地基准传感器单元，所述本地基准传感器单元对于地点和结构中的至少一个是本地的。
63.根据权利要求62所述的定位系统，其中，所述基准数据包括所述至少一个本地基准传感器单元的数据。
64.根据权利要求2所述的定位系统，包括:使用指定时间段上的聚集的基准数据，对所述远程接收器的所述大气传感器进行自动校准。
65.根据权利要求64所述的定位系统，包括:通过当所述远程接收器处于已知地点时进行辨别，累积与所述已知地点相对应的所述大气数据的偏离，并且根据所累积的偏离生成校正后的校准，来生成所述聚集的基准数据。
66.根据权利要求2所述的定位系统，包括当所述远程接收器的位置的海拔和大气压力已知时，对所述远程接收器的所述大气传感器进行自动校准。
67.根据权利要求66所述的定位系统，其中，使用所述卫星信号确定所述远程接收器的位置。
68.根据权利要求2所述的定位系统，包括使用基准海拔确定所述海拔。
69.根据权利要求68所述的定位系统，其中，所述基准海拔使得使用所述大气数据和所述基准数据中的至少一个计算出的海拔之间的海拔差最小。
70.根据权利要求69所述的定位系统，其中，所述基准海拔包括所述大气基准单元的平均海拔。
71.根据权利要求69所述的定位系统，其中，所述基准海拔包括所述远程接收器所在的区域的平均海拔。
72.根据权利要求2所述的定位系统，其中，所述海拔包括使用本地限制数据推导出的估计海拔。
73.根据权利要求72所述的定位系统，其中，所述本地限制数据包括在所述远程接收器的位置附近的地形的地形数据。
74.根据权利要求72所述的定位系统，其中，所述本地限制数据包括在所述远程接收器的位置附近的至少一个结构的高度。
75.根据权利要求72所述的定位系统，其中，所述本地限制数据包括在所述远程接收器的位置附近的至少一个其它远程接收器的海拔。
76.根据权利要求72所述的定位系统，其中，所述定位应用使用所述大气数据、所述基准数据和所述本地限制数据，确定所述海拔。
77.根据权利要求2所述的定位系统，包括耦接到所述定位应用的数据库，其中，所述数据库包括在一时间段期间测量的历史数据，其中，所述历史数据包括所述基准传感器阵列的所述基准数据和多个远程接收器的大气数据。
78.根据权利要求77所述的定位系统，其中，所述定位应用使用所述历史数据，确定所述海拔。
79.根据权利要求77所述的定位系统，包括使用所述历史数据，对所述基准传感器阵列的所述至少一个基准传感器单元进行优化。
80.根据权利要求2所述的定位系统，包括通过放松基准传感器单元的基准地点和所述远程接收器的当前位置之间的恒定等效基准海拔压力的假设，来确定所述海拔。
81.根据权利要求80所述的定位系统，包括 将所述基准地点处的第一等效基准海拔压力转换为标准温度处的第二等效基准海拔压力； 确定所述当前位置处的本地温度，并且使用所述本地温度将所述第二等效基准海拔压力转换为第三等效基准海拔压力；以及 使用所述第三等效基准海拔压力，确定所述当前位置处的海拔。
82.根据权利要求80所述的定位系统，包括使用所述一组基准传感器单元中的每个基准传感器单元处的基准数据，确定等效基准海拔压力相对于水平地点的变化；以及 通过将所述一组基准传感器单元的所述等效基准海拔压力进行组合，确定所述当前位置处的基准海拔压力的最佳估计值。
83.根据权利要求82所述的定位系统，其中，确定等效基准海拔压力的最佳估计值包括使用加权平均技术，其中，权重是基准传感器单元的地点和所述当前位置之间的水平距离的函数。
84.根据权利要求82所述的定位系统，其中，确定等效基准海拔压力的最佳估计值包括使用最小二乘拟合，以创建最佳地拟合计算出的、所述一组基准传感器单元中的每个基准传感器单元处的海平面压力的二阶表面；以及使用η阶表面，对所述当前位置处的等效基准海拔压力的最佳估计值进行插值。
85.根据权利要求80所述的定位系统，包括 将所述一组基准传感器单元中的每个基准传感器单元处的第一等效基准海拔压力，转换为标准温度处的第二等效基准海拔压力；以及 通过将来自每个基准单元的所述第二等效基准海拔压力进行组合，确定所述当前位置处的等效基准海拔压力的最佳估计值。
86.根据权利要求85所述的定位系统，其中，确定等效基准海拔压力的最佳估计值包括使用加权平均技术，其中，权重是基准传感器单元的地点和所述当前位置之间的水平距离的函数。
87.根据权利要求85所述的定位系统，其中，确定等效基准海拔压力的最佳估计值包括使用最小二乘拟合，以创建最佳地拟合计算出的、所述一组基准传感器单元中的每个基准传感器单元处的等效基准海拔压力的二阶表面；以及使用η阶表面，对所述当前位置处的海平面压力的最佳估计值进行插值。
88.根据权利要求2所述的定位系统，其中，所述远程接收器包括高速时钟。
89.根据权利要求88所述的定位系统，其中，所述远程接收器接收来自共同时间基准的脉冲边缘，其中，所述远程接收器使用所述高速时钟，以确定所述脉冲边缘的出现和样本时钟的上升沿之间的时间差。
90.根据权利要求89所述的定位系统，其中，所述远程接收器基于所述时间差对估计的范围应用校正，其中，所述校正改善所述估计的范围的准确度。
91.根据权利要求2所述的定位系统，其中，所述远程接收器包括将接收到的信号与伪随机代码相关的相关器，其中，所述相关器包括第一移位寄存器，所述第一移位寄存器包括串联的多组第二移位寄存器，所述第二移位寄存器具有并行随机访问读取能力。
92.根据权利要求91所述的定位系统，其中，所述多组第二移位寄存器中的每组包括串联的多个移位寄存器组基元。
93.根据权利要求92所述的定位系统，其中，每个移位寄存器组基元包括η比特移位寄存器组基元。
94.根据权利要求93所述的定位系统，其中，每个移位寄存器组基元包括16比特移位寄存器组基元。
95.根据权利要求92所述的定位系统，其中，每一组第二移位寄存器形成32比特移位寄存器。
96.根据权利要求92所述的定位系统，其中，所述串联的多组第二移位寄存器包括多组η比特移位寄存器。
97.根据权利要求96所述的定位系统，其中，所述串联的多组第二移位寄存器包括32组第二移位寄存器，其中，所述第一移位寄存器是1024比特移位寄存器。
98.根据权利要求97所述的定位系统，其中，所述第一移位寄存器的移位操作以耦接到所述相关器的时钟的时钟速率发生。
99.根据权利要求98所述的定位系统，其中，所述第一移位寄存器的读出操作以是所述时钟速率的至少两倍的速度发生。
100.根据权利要求99所述的定位系统，其中，所述第一移位寄存器的读出操作以是所述时钟速率的32倍的速率发生。
101.根据权利要求96所述的定位系统，包括耦接到所述串联的多组第二移位寄存器的输出的串联的多个加法器。
102.根据权利要求101所述的定位系统，其中，所述串联的多个加法器包括加法器树，其中，所述加法器树包括更宽比特宽度的加法器基元。
103.根据权利要求101所述的定位系统，其中，所述串联的多个加法器包括耦接到所述多组η比特移位寄存器中的每一组的加法器。
104.根据权利要求103所述的定位系统，其中，所述串联的多个加法器包括耦接到第一多组第二移位寄存器的输出的第一加法器、耦接到第二多组第二移位寄存器的输出的第二加法器、耦接到第三多组第二移位寄存器的输出的第三加法器和耦接到第四多组第二移位寄存器的输出的第四加法器。
105.根据权利要求101所述的定位系统，包括耦接到所述串联的多个加法器的输出的端加法器。
106.根据权利要求105所述的定位系统，包括将所述端加法器中的串联的多个组中的所述串联的多个加法器的输出对齐。
107.根据权利要求106所述的定位系统，其中，在所述端加法器中，在第一组中对齐第一加法器的输出，在第二组中对齐第二加法器的输出，在第三组中对齐第三加法器的输出，并且在第四组中对齐第四加法器的输出。
108.根据权利要求106所述的定位系统，其中，所述端加法器通过将所述串联的多个组的内容相加，形成总和。
109.根据权利要求2所述的定位系统，其中，所述远程接收器临时使用所述远程接收器的多个本地接收链中的本地接收链，以获取所述定位信号和卫星信号中的所述至少一个。
110.根据权利要求109所述的定位系统，其中，所述多个本地接收链包括改善接收多样性的多样性接收链。
111.根据权利要求110所述的定位系统，其中，所述远程接收器包括宽带宽接收器。
112.根据权利要求111所述的定位系统，其中，所述远程接收器包括宽带宽蜂窝频带接收器。
113.根据权利要求110所述的定位系统，其中，所述远程接收器临时和永久中的至少一个地使用所述多样性接收链，以获取所述定位信号。
114.根据权利要求2所述的定位系统，包括耦接到所述多个发射器和所述远程接收器中的至少一个的通信系统，其中，所述通信系统是蜂窝通信系统。
115.根据权利要求2所述的定位系统，其中，所述多个发射器是同步的，其中，所述多个发射器中的每个发射器发送包括伪随机数序列和协助数据的信号。
116.根据权利要求115所述的定位系统，其中，所述协助数据包括脉冲波形的上升沿处的系统时间、脉冲波形的下降沿处的系统时间、所述多个发射器的地理代码数据、邻近所述多个发射器的邻近发射器的地理代码数据、靠近所述多个发射器的至少一个发射器使用的序列的索引、至少一个发射器的时钟定时校正值、本地大气校正值、WAPS定时与GNSS时间的关系、在伪范围解中辅助所述远程接收器的本地环境的指示中的至少一个，以及与一组伪随机序列的基本索引的偏移、来自一组发射器的伪随机数序列的列表和使用特定伪随机数序列的发射器的列表中的至少一个。
117.根据权利要求2所述的定位系统，其中，所述定位应用通过将一组方程公式化为非线性目标函数，并且生成所述位置的最佳估计值作为使所述目标函数最小的一组位置参数，来计算所述远程接收器的位置。
118.根据权利要求2所述的定位系统，其中，所述定位应用通过将一组线性化方程公式化，并且使用最小二乘对所述一组线性化方程求解，来计算所述远程接收器的位置。
119.根据权利要求2所述的定位系统，其中，所述定位应用使用所述多个发射器中的一组发射器的近似地点和所述一组发射器的接收到的信号强度(RSS)数据，来计算所述远程接收器的位置。
120.根据权利要求2所述的定位系统，其中，所述定位应用通过在所述远程接收器中存储所述定位信号的样本片段，并且随后对所述样本片段进行处理以搜索、获取并计算到所述多个发射器的范围，来计算所述远程接收器的位置。
121.根据权利要求2所述的定位系统，其中，所述定位应用使用所述远程接收器的接收到的信号强度数据，来计算所述远程接收器的位置。
122.根据权利要求2所述的定位系统，其中，所述定位应用使用所述定位信号的载波相位数据和代码相位数据中的至少一个，来计算所述远程接收器的位置。
123.根据权利要求2所述的定位系统，其中，所述定位应用使用相对于至少一个基准接收器的差分定位，来计算所述远程接收器的位置。
124.根据权利要求2所述的定位系统，其中，所述定位应用使用来自机会信号的范围测量值和范围测量值的代表中的至少一个，来计算所述远程接收器的位置，其中，从定位系统、全球导航卫星系统(GNSS)、全球定位系统(GPS)、差分定位系统、无线电信号、电视信号、无线网络系统、WiFi系统、蜂窝系统和蓝牙系统接收所述机会信号。
125.根据权利要求2所述的定位系统，其中，所述定位应用使用与使用所述定位信号确定的范围测量值组合的、来自至少一个附加信号源的范围测量值，来计算所述远程接收器的最终位置，其中，所述最终位置包括纬度、经度和高度中的至少一个。
126.根据权利要求2所述的定位系统，其中，所述定位应用使用与使用所述定位信号确定的范围测量值组合的、来自至少一个附加信号源的范围测量值，以及来自所述至少一个附加信号源的位置质量度量，来计算所述远程接收器的优化地点解。
127.根据权利要求2所述的定位系统，其中，所述定位应用使用混合定位来计算所述远程接收器的位置，所述混合定位包括来自所述定位信号的测量值和来自至少一个附加源的测量值。
128.根据权利要求2所述的定位系统，其中，所述定位系统信息包括定时同步和相应的校正信息。
129.—种基准系统，包括 基准传感器阵列，所述基准传感器阵列包括至少一组基准传感器单元，其中，每一组包括位于已知地点的至少一个基准传感器单元； 远程接收器，所述远程接收器包括大气传感器，所述大气传感器收集所述远程接收器的位置处的大气数据；以及 定位应用，所述定位应用在处理器上运行并且被耦接到所述远程接收器，其中，所述定位应用使用所述大气数据和来自所述基准传感器阵列中的所述至少一组基准传感器单元的基准数据，生成所述远程接收器的位置处的基准压力估计值，其中，所述定位应用使用所述基准压力估计值来计算所述远程接收器的海拔。
130.—种定位系统,包括 地面发射器网络，所述地面发射器网络包括多个发射器，所述多个发射器广播定位信号，所述定位信号至少包括测距信号和定位系统信息，其中，测距信号包括用于测量到广播所述测距信号的发射器的距离的信息； 远程接收器，所述远程接收器获取所述定位信号和卫星信号中的至少一个，其中，所述卫星信号是基于卫星的定位系统的信号，其中，所述远程接收器的第一工作模式包括基于终端的定位，在所述基于终端的定位中，所述远程接收器根据所述定位信号和所述卫星信号中的至少一个，计算所述远程接收器的位置，其中，所述远程接收器包括相关器，所述相关器将接收到的信号与伪随机代码相关；以及 服务器，所述服务器被耦接到所述远程接收器，其中，所述远程接收器的第二工作模式包括基于网络的定位，在所述基于网络的定位中，所述服务器根据从所述定位信号和所述卫星信号中的至少一个推导出的信息，计算所述远程接收器的位置，其中，所述远程接收器接收并且向所述服务器传递从所述定位信号和所述卫星信号中的至少一个推导出的信息。
131.根据权利要求130所述的定位系统，其中，所述相关器包括第一移位寄存器，所述第一移位寄存器包括串联的多组第二移位寄存器，所述第二移位寄存器具有并行随机访问读取能力。
132.根据权利要求131所述的定位系统，其中，所述多组第二移位寄存器中的每组包括串联的多个移位寄存器组基元。
133.根据权利要求132所述的定位系统，其中，每个移位寄存器组基元包括η比特移位寄存器组基元。
134.根据权利要求133所述的定位系统，其中，每个移位寄存器组基元包括16比特移位寄存器组基元。
135.根据权利要求132所述的定位系统，其中，每一组第二移位寄存器形成32比特移位寄存器。
136.根据权利要求132所述的定位系统，其中，所述串联的多组第二移位寄存器包括多组η比特移位寄存器。
137.根据权利要求136所述的定位系统，其中，所述串联的多组第二移位寄存器包括32组第二移位寄存器，其中，所述第一移位寄存器是1024比特移位寄存器。
138.根据权利要求137所述的定位系统，其中，所述第一移位寄存器的移位操作以耦接到所述相关器的时钟的时钟速率发生。
139.根据权利要求138所述的定位系统，其中，所述第一移位寄存器的读出操作以是所述时钟速率至少两倍的速度发生。
140.根据权利要求139所述的定位系统，其中，所述第一移位寄存器的读出操作以是所述时钟速率的32倍的速率发生。
141.根据权利要求136所述的定位系统，包括耦接到所述串联的多组第二移位寄存器的输出的串联的多个加法器。
142.根据权利要求141所述的定位系统，其中，所述串联的多个加法器包括加法器树，其中，所述加法器树包括更宽比特宽度的加法器基元。
143.根据权利要求141所述的定位系统，其中，所述串联的多个加法器包括耦接到所述多组η比特移位寄存器中的每一组的加法器。
144.根据权利要求143所述的定位系统，其中，所述串联的多个加法器包括耦接到第一多组第二移位寄存器的输出的第一加法器、耦接到第二多组第二移位寄存器的输出的第二加法器、耦接到第三多组第二移位寄存器的输出的第三加法器和耦接到第四多组第二移位寄存器的输出的第四加法器。
145.根据权利要求141所述的定位系统，包括耦接到所述串联的多个加法器的输出的端加法器。
146.根据权利要求145所述的定位系统，包括将所述端加法器中的串联的多个组中的所述串联的多个加法器的输出对齐。
147.根据权利要求146所述的定位系统，其中，在所述端加法器中，在第一组中对齐第一加法器的输出，在第二组中对齐第二加法器的输出，在第三组中对齐第三加法器的输出，并且在第四组中对齐第四加法器的输出。
148.根据权利要求146所述的定位系统，其中，所述端加法器通过将所述串联的多个组的内容相加，形成总和。
149.一种定位系统,包括 地面发射器网络，所述地面发射器网络包括多个发射器，所述多个发射器广播定位信号，所述定位信号至少包括测距信号和定位系统信息，其中，测距信号包括用于测量到广播所述测距信号的发射器的距离的信息； 远程接收器，所述远程接收器获取所述定位信号和卫星信号中的至少一个，其中，所述卫星信号是基于卫星的定位系统的信号，其中，所述远程接收器的第一工作模式包括基于终端的定位，在所述基于终端的定位中，所述远程接收器根据所述定位信号和所述卫星信号中的至少一个，计算所述远程接收器的位置，其中，当未检测到所述定位信号时，所述远程接收器工作在电力降低状态；以及 服务器，所述服务器耦接到所述远程接收器，其中，所述远程接收器的第二工作模式包括基于网络的定位，在所述基于网络的定位中，所述服务器根据从所述定位信号和所述卫星信号中的至少一个推导出的信息，计算所述远程接收器的位置，其中，所述远程接收器接收并且向所述服务器传递从所述定位信号和所述卫星信号中的至少一个推导出的信息。
150.根据权利要求149所述的定位系统，其中，定位应用驻留在所述远程接收器上，并且所述远程接收器计算所述位置。
151.根据权利要求150所述的定位系统，其中，当所述定位信号是未检测到和不可使用中的至少一个时，所述远程接收器工作在电力降低状态工作。
152.根据权利要求151所述的定位系统，其中，所述远程接收器使用来自一组所述多个发射器的一组定位信号来确定位置，其中，当所述一组定位信号是未检测到和不可使用中的至少一个时，所述远程接收器工作在电力降低状态。
153.根据权利要求152所述的定位系统，其中，所述远程接收器响应于检测到所述远程接收器的运动、所述远程接收器的位置改变和所述定位信号的信号状况改变中的至少一个，从所述电力降低状态转变到全电力状态。
154.—种定位系统,包括 地面发射器网络，所述地面发射器网络包括多个发射器，所述多个发射器广播定位信号，所述定位信号至少包括测距信号和定位系统信息，其中，测距信号包括用于测量到广播所述测距信号的发射器的距离的信息； 远程接收器，所述远程接收器获取所述定位信号和卫星信号中的至少一个，其中，所述卫星信号是基于卫星的定位系统的信号，其中，所述远程接收器的第一工作模式包括基于终端的定位，在所述基于终端的定位中，所述远程接收器根据所述定位信号和所述卫星信号中的至少一个，计算所述远程接收器的位置，其中，所述远程接收器包括高速时钟；以及 服务器，所述服务器耦接到所述远程接收器，其中，所述远程接收器的第二工作模式包括基于网络的定位，在所述基于网络的定位中，所述服务器根据从所述定位信号和所述卫星信号中的至少一个推导出的信息，计算所述远程接收器的位置，其中，所述远程接收器接收并且向所述服务器传递从所述定位信号和所述卫星信号中的至少一个推导出的信息。
155.根据权利要求154所述的定位系统，其中，所述远程接收器接收来自共同时间基准的脉冲边缘，其中，所述远程接收器使用所述高速时钟，来确定所述脉冲边缘的出现和样本时钟的上升沿之间的时间差。
156.根据权利要求155所述的定位系统，其中，所述远程接收器基于所述时间差对估计的范围应用校正，其中，所述校正改善所述估计的范围的准确度。
157.—种定位系统,包括 地面发射器网络，所述地面发射器网络包括多个发射器，所述多个发射器广播定位信号，所述定位信号至少包括测距信号和定位系统信息，其中，测距信号包括用于测量到广播所述测距信号的发射器的距离的信息； 远程接收器，所述远程接收器获取所述定位信号和卫星信号中的至少一个，其中，所述远程接收器临时使用所述远程接收器的多个本地接收链中的本地接收链，以获取所述定位信号和卫星信号中的所述至少一个，其中，所述卫星信号是基于卫星的定位系统的信号，其中，所述远程接收器的第一工作模式包括基于终端的定位，在所述基于终端的定位中，所述远程接收器根据所述定位信号和所述卫星信号中的至少一个，计算所述远程接收器的位置；以及服务器，所述服务器耦接到所述远程接收器，其中，所述远程接收器的第二工作模式包括基于网络的定位，在所述基于网络的定位中，所述服务器根据从所述定位信号和所述卫星信号中的至少一个推导出的信息，计算所述远程接收器的位置，其中，所述远程接收器接收并且向所述服务器传递从所述定位信号和所述卫星信号中的至少一个推导出的信息。
158.根据权利要求157所述的定位系统，其中，所述远程接收器临时使用所述远程接收器的多个本地接收链中的本地接收链，以获取所述定位信号和所述卫星信号中的所述至少一个。
159.根据权利要求158所述的定位系统，其中，所述多个本地接收链包括改善接收多样性的多样性接收链。
160.根据权利要求159所述的定位系统，其中，所述远程接收器包括宽带宽接收器。
161.根据权利要求160所述的定位系统，其中，所述远程接收器包括宽带宽蜂窝频带接收器。
162.根据权利要求159所述的定位系统，其中，所述远程接收器临时和永久中的至少一个地使用所述多样性接收链，以获取所述定位信号。
全文摘要
定位系统和方法包括发射器的网络，发射器广播包括测距信号和定位系统信息的定位信号。测距信号包括用来测量到广播测距信号的发射器的距离的信息。包括至少一个基准传感器单元的基准传感器阵列位于已知地点。远程接收器包括大气传感器，大气传感器收集远程接收器的位置处的大气数据。定位应用耦接到远程接收器，并且使用大气和来自基准传感器阵列的基准数据，生成远程接收器的位置处的基准压力估计值。定位应用使用基准压力估计值以及从定位信号和卫星信号中的至少一个推导出的信息，计算远程接收器的位置，卫星信号是基于卫星的定位系统的信号。位置包括海拔。
文档编号G01C9/00GK103238041SQ201180054630
公开日2013年8月7日 申请日期2011年11月14日 优先权日2010年11月12日
发明者汤姆·沃尔夫, 阿伦·拉古帕蒂, 安德鲁·森多纳里斯, 苏布拉马尼安·梅亚潘, 加内什·帕塔比拉曼, 唐浩辰, 普拉萨德·瓦吉哈拉, 拉詹德拉·辛格 申请人:内克斯特纳夫有限公司