BRPI0411911B1

BRPI0411911B1 - método e equipamento para posicionamento híbrido de rede sem fio

Info

Publication number: BRPI0411911B1
Application number: BRPI0411911-8A
Authority: BR
Inventors: Mark Moeglein; Douglas N. Rowitch; Wyatt Riley; Leonid Sheynblat; James D. Deloach Jr.
Original assignee: Qualcomm Incorporated
Priority date: 2003-06-27
Filing date: 2004-06-28
Publication date: 2020-11-03
Also published as: JP2007525093A; MXPA05014048A; EP1639854B1; KR101150648B1; KR20060070493A; EP2597488A3; BRPI0411911A; RU2529420C2; EP1639854A1; JP2013243700A; CN1833462A; BR122018004395B1; CA2896427C; CA2896425A1; CN102223710B; RU2006102370A; CA2896427A1; CN1833461A; RU2009128895A; HUE030446T2

Abstract

"MÉTODO E EQUIPAMENTO PARA POSICIONAMENTO HÍBRIDO DE REDE SEM FIO" Métodos e equipamentos para a determinação de posição e outras operações. Em uma modalidade da presente invenção, uma estação móvel utiliza sinais sem fio a partir de uma pluralidade de redes sem fio (por exemplo, com diferentes interfaces aéreas e/ou operadas por diferentes provedores de serviço) para a determinação de posição (por exemplo, para comunicação de dados, para obtenção de informação de tempo e/ou freqüência, para medição de faixa, para estimativa de setor ou altitude). Em uma modalidade da presente invenção, as estações móveis são utilizadas para colher os dados estatísticos sobre os pontos de acesso sem fio (por exemplo, as localizações das estações móveis que receberam sinais dos pontos de acesso sem fio, tal como de estações base celulares, pontos de acesso de rede de área local sem fio, repetidoras para posicionamento de sinais, ou outros transmissores de comunicação sem fio) e para derivar informação de localização (por exemplo, posição e área de cobertura dos pontos de acesso sem fio) para as redes sem fio a partir dos dados estatísticos coletados.

Description

Campo da Invenção

A invenção refere-se a sistemas de determinação de posição, e mais particularmente a posicionamento híbrido utilizando sinais de comunicação sem fio. Fundamentos

Para realizar a localização de posição em redes celulares sem fio (por exemplo, uma rede de telefonia celular), várias abordagens realizam a trilateração com base na utilização das informações de temporização enviadas entre cada uma das várias estações base e um dispositivo móvel, tal como um telefone celular, üma abordagem, chamada de Trilateração de Link Direto Avançada (AFLT) em CDMA ou Diferença de Tempo Observada Aperfeiçoada (EOTD) em GSM ou Diferente de Tempo de Chegada Observada (OTDOA) em WCDMA, mede no dispositivo móvel os momentos relativos de chegada dos sinais transmitidos a partir de cada uma das várias estações base. Esses tempos são transmitidos para um Servidor de Localização (por exemplo, uma Entidade de Determinação de Posição (DDE) em CDMA), que computa a posição do dispositivo móvel utilizando esses tempos de recepção. Os tempos de transmissão nessas estações base são coordenados de forma que em um momento particular do tempo, o tempo do dia associado com múltiplas estações base esteja dentro de um limite de erro especificado. As posições precisas das estações base e os tempos de recepção são utilizados para determinar a posição do dispositivo móvel.

A figura 1 ilustra um exemplo de um sistema AFLT onde os tempos de recepção (TRI, TR2, TR3) dos sinais a partir das estações base celulares 101, 103, 105, são medidos no telefone celular móvel 111. Esses dados de temporização podem então ser utilizados para computar a posição do dispositivo móvel. Tal computação pode ser realizada no dispositivo móvel propriamente dito, ou em um servidor de localização se as informações de temporização obtidas dessa forma pelo dispositivo móvel forem transmitidas para o servidor de localização através de um link de comunicação. Tipicamente, os tempos de recepção são comunicados para um servidor de localização 15 através de uma dentre as estações base celulares (por exemplo, estação base 101, ou 103 ou 105). O servidor de localização 115 é acoplado para receber dados das estações base através do centro de comutação móvel 113. 0 servidor de localização pode incluir um servidor de almanaque de estação base (BSA) que fornece a localização das estações base e/ou a área de cobertura das estações base. Alternativamente, o servidor de localização e o servidor BSA podem ser separados um do outro; e, o servidor de localização comunica com a estação base pura obter o almanaque de estação base para determinação de posição. O centro de comutação móvel 113 fornece sinais (por exemplo, comunicações de voz) para e da Rede de Telefonia Pública Comutada (PSTN) terrestre de forma que os sinais possam ser portados para e do telefone móvel ou outros telefones (por exemplo, telefones de linha terrestres na PSTN ou outros telefones móveis). Em alguns casos o servidor de localização também pode se comunicar com o centro de comutação móvel através de um link celular. 0 servidor de localização também pode monitorar emissões de várias estações base em um esforço de determinar a temporização relativa dessas emissões.

Em outra abordagem, chamada de Tempo de Chegada de Uplink (UTOA) , os tempos de recepção e um sinal de um dispositivo móvel são medidos em várias estações base (por exemplo, medições realizadas nas estações base 101, 103 e 105). A figura 1 se aplica a esse caso se as setas TRI, TR2 e TR3 forem invertidas. Essa temporização de dados pode então ser comunicada para o servidor de localização para computar a posição do dispositivo móvel.

Ainda um terceiro método de se realizar a localização de posição envolve a utilização no dispositivo móvel de um conjunto de circuitos para o sistema de Posicionamento Global (GPS) dos EUA ou outros Sistemas de Posicionamento por Satélite (SPS), tal como o sistema russo GLONASS e o Sistema Europeu Galileo, ou uma combinação de satélites e pseudo-satélites. Pseudo-satélites são transmissores fixados ao solo, que efetuam broadcast de um código PN (similar a um sinal GPS) modulador em um sinal portador de banda L, geralmente sincronizado com o tempo SPS. Cada transmissor pode receber um código PN singular de forma a permitir a identificação por um dispositivo móvel. Pseudo-satélites são úteis em situações onde os sinais SPS de um satélite em órbita podem estar indisponíveis, tal como em túneis, minas, edifícios ou outras áreas fechadas. O termo "satélite", como utilizado aqui, deve incluir pseudo-satélites ou equivalentes a pseudo-satélites, e o termo sinais GPS, como utilizado aqui, deve incluir sinais tipo GPS, dos pseudo-satélites ou equivalentes a pseudo- satélites. Os métodos que utilizam um receptor SPS para determinar uma posição de uma estação móvel podem ser completamente autônomos (caso no qual o receptor SPS, sem qualquer assistência, determina a posição da estação móvel) ou podem utilizar a rede sem fio para fornecer dados de assistência ou para compartilhar o cálculo de posição. Exemplos de tais métodos são descritos nas patentes U.S. Nos. 6.208.290; 5.841.396; 5.874.914; 5.945.944 e 5.812.087 Por exemplo, a patente U.S. N° 5.945.944 descreve, entre outras coisas, um método para se obter dos sinais de transmissão de telefone celular informações de tempo precisas, que sâo utilizadas em combinação com os sinais SPS para determinar a posição do receptor; a patente U.S. N° 5.874.914 descreve, entre outras coisas, um método de transmissão de deslocamentos na frequência Doppler de satélites em visada para o receptor no dispositivo móvel através de um link de comunicação para determinar a posição do dispositivo móvel; a patente Ü.S. N° 5.874.914 descreve, entre outras coisas, um método de transmissão de dados de almanaque de satélite (ou dados de efemérides) para um receptor através de um link de comunicação para ajudar o receptor a determinar sua posição; a patente U.S. N° 5.874.914 também descreve, entre outras coisas, um método para travar em um sinal de frequência portadora de precisão de um sistema de telefonia celular para fornecer um sinal de referência no receptor para a aquisição do sinal SPS; a patente U.S. N° 6.208.290 descreve, entre outras coisas, um método para utilização de um local aproximado de um receptor para determinar um Doppler aproximado para reduzir o tempo de processamento de sinal SPS; e, a patente U.S. N° 5.812.087 descreve, entre outras coisas, um método para comparar diferentes registros de uma mensagem de dados de satélite recebida para determinar um tempo no qual um dos registros é recebido em um receptor a fim de determinar a posição do receptor. Nas implementações práticas de baixo custo, ambos o receptor de comunicações celulares móveis e o receptor SPS são integrados no mesmo recinto e, podem, de fato, compartilhar um conjunto de circuitos eletrônicos comum.

Em outra variação adicional dos métodos acima, o retardo de ida e volta (RTD) é encontrado para sinais que são enviados da estação base para o dispositivo móvel e então retornados. Em um método similar, porém alternativo, o retardo de ida e volta é encontrado para sinais que são enviados do dispositivo móvel para a estação base e então retornados. Cada um desses retardos de ida e volta é dividido por dois para determinar uma estimativa de retardo de propagação unidirecional. O conhecimento da localização da estação base, mais um retardo unidirecional restringem a localização do dispositivo móvel para um circulo na terra. Duas dessas medições de distintas estações base então resultam na interseção de dois círculos, que, por sua vez, restringem a localização a dois pontos na terra. üma terceira medição (mesmo um ângulo de chegada ou identificação de setor de célula) resolve a ambiguidade.

Uma combinação de AFLT ou UTOA com um sistema SPS pode ser referida como um sistema "híbrido". Por exemplo, a patente U.S. N° 5.999.124 descreve, entre outras coisas, um sistema híbrido, no qual a posição de um transceptor com base em célula é determinada a partir de uma combinação de pelo menos: i) uma medição de tempo que representa um tempo de viagem de uma mensagem na célula com base nos sinais de comunicação entre o transceptor com base em célula e um sistema de comunicação; e ii) uma medição de tempo que representa um tempo de viagem de um sinal SPS.

Auxílio de altitude tem sido utilizado em vários métodos para a determinação da posição de um dispositivo móvel. O auxilio de altitude é tipicamente baseado em uma pseudomedição da altitude. O conhecimento da altitude de uma localização de um dispositivo móvel restringe as possíveis posições do dispositivo móvel a uma superfície de uma esfera (ou elipsóide) com seu centro localizado no centro da terra. Esse conhecimento pode ser utilizado para reduzir o número de medições independentes exigidas para se determinar a posição do dispositivo móvel. Por exemplo, a patente U.S. N° 6.061.018 descreve, entre outras coisas, um método onde uma altitude estimada é determinada a partir das informações de um objeto de célula, que podem ser uma rádio-base que possui um transmissor de estação rádio-base em comunicação com o dispositivo móvel.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Métodos e equipamentos para a determinação de posição híbrida e/ou outros tipos de operações com sinais de comunicação são descritos aqui. Algumas das modalidades da presente invenção são resumidas nessa seção.

Em um aspecto da presente invenção, uma estação móvel utiliza sinais sem fio de uma pluralidade de diferentes redes sem fio (por exemplo, com diferentes interfaces aéreas, tecnologias de núcleo e/ou operadas por diferentes provedores de serviço) para a determinação de posição (por exemplo, para comunicação de dados, para obtenção de informações de tempo e/ou frequência, para medição de posicionamento, para estimativa de setor ou altitude). Em determinados outros aspectos da presente invenção, as estações móveis são utilizadas para colher dados estatísticos sobre os pontos de acesso sem fio (por exemplo, as localizações das estações móveis que receberam sinais dos pontos de acesso sem fio, tal como das estações base celulares, dos pontos de acesso de rede de área local sem fio, dos transmissores de comunicação de área pessoal, repetidoras ou sinalizadores para o posicionamento de sinais, ou outros transmissores de comunicação sem fio) e para derivar as informações de localização (por exemplo, área de posição e/ou cobertura dos transmissores sem fio, informações de identificação de transmissor sem fio tais como um endereço SID/NID/BASE-ID, MSC-ID, IP, endereço MAC, nome lógico, etc.) para as redes sem fio dos dados estatísticos coletados. Note-se que, no presente pedido, os transmissores sem fio são normalmente transmissores fixados ao solo em oposição aos satélites em órbita que são transmissores.

Em um aspecto da invenção, um método ilustrativo de operação de uma estação móvel inclui: a determinação, na estação móvel, das informações de identificação de um primeiro transmissor sem fio, que é um ponto de acesso, de uma primeira rede sem fio que é acessivel à estação móvel; e comunicação, através de um segundo transmissor sem fio de uma segunda rede sem fio, as informações de identificação da estação móvel para um servidor remoto durante a determinação de posição da estação móvel. A primeira rede sem fio, nesse método ilustrativo, é diferente da segunda rede sem fio. Os primeiro e segundo pontos de acesso sem fio utilizam protocolos de comunicação diferentes, e/ou interfaces aéreas e/ou arquiteturas. Por exemplo, o primeiro ponto de acesso sem fio serve para acessar uma rede de área local (LAN) da primeira rede sem fio, utilizando a tecnologia de acesso tal como uma dentre a) UWB (largura de banda ultra larga); ou b) Wi-Fi (Fidelidade Sem Fio) suportada por vários padrões IEEE 802 (por exemplo 802.11, 802.15, 802.16, 802.20); e, o segundo ponto de acesso sem fio é uma estação base celular para um sistema de telefonia sem fio de uma rede de área ampla (WAN), tal como um sistema utilizando um dentre: a) TDMA (Acesso Múltiplo por Divisão de Tempo); b) GSM (Sistema Global para comunicações Móveis); c) CDMA (Acesso Múltiplo por Divisão de Código); d) W-CDMA (Acesso Múltiplo por Divisão de Código em Banda Larga); e) TD-SCDMA (Acesso Múltiplo por Divisão de Código Sincronizado por Divisão de Tempo); f) cdma2000 IX EV-DO (Dados de Evolução Apenas) ou cdma2000 IX EV-DV (Dados de Evolução e Voz); e g) outras redes tais como ANSI-41, GSM-MAP, IS-136, IDEN (Rede Aperfeiçoada Digital Integrada), GERAN, UTRAN, CDMA DS-MAP, CDMA MC-41, CDMA DS-41, CDMA MC-MAP, etc. Um primeiro provedor de serviço pode operar a primeira rede sem fio e um segundo provedor de serviço pode operar a segunda rede sem fio. O primeiro ponto de acesso sem fio pode suportar comunicações bidirecionais. Em um exemplo desse método, a estação móvel determina as informações de posicionamento que indicam uma distância entre a estação móvel e o primeiro ponto de acesso sem fio; e a estação móvel comunica, através do segundo ponto de acesso sem fio, as informações de posicionamento para o servidor para determinar a posição da estação móvel. As informações de posicionamento podem incluir, por exemplo, uma indicação de um nível de sinal para sinais que são transmitidos a partir do primeiro ponto de acesso sem fio e recebidos na estação móvel. Uma medição de pseudo-alcance para um satélite SPS (Sistema de Posicionamento por Satélite) pode ser determinada em um receptor SPS da estação móvel e comunicada, através do segundo ponto de acesso sem fio, a partir da estação móvel para o servidor para determinar a posição da estação móvel. Em um exemplo, uma posição do primeiro ponto de acesso sem fio do servidor é recebida depois que as informações de identificação do primeiro ponto de acesso sem fio são comunicadas para o servidor.

Em outro aspecto da presente invenção, um método de operação de uma estação móvel inclui: o recebimento, na estação móvel, dos primeiros sinais transmitidos a partir de um primeiro ponto de acesso sem fio de uma primeira rede sem fio que suporta a comunicação bidirecional; a determinação de uma medição de alcance utilizando os primeiros sinais (por exemplo, uma medição de alcance que indica uma distância entre a estação móvel e o primeiro ponto de acesso sem fio); a comunicação de segundos sinais entre a estação móvel e um segundo ponto de acesso sem fio de uma segunda rede sem fio que é diferente da primeira rede sem fio; a comunicação entre a estação móvel e um servidor para determinar uma posição da estação móvel através do segundo ponto de acesso sem fio da segunda rede sem fio. Em um exemplo de acordo com esse aspecto, um oscilador local da estação móvel pode ser calibrado utilizando os primeiros sinais (por exemplo, o oscilador local é travado em um sinal de frequência portadora nos primeiros sinais transmitidos do primeiro ponto de acesso sem fio da primeira rede sem fio). Além disso, informações de tempo precisas (por exemplo, um marcador de temporização ou um tempo de sistema) podem ser obtidas a partir dos primeiros sinais. 0 segundo ponto de acesso sem fio pode se comunicar com a estação móvel de acordo com um padrão para uma rede de área local sem fio ou pode se comunicar com a estação móveJ de acordo com um padrão para uma rede de área ampla sem fio. Em um exemplo, o primeiro ponto de acesso sem fio é uma estação base (por exemplo, "torre” de telefone celular) de um sistema de comunicação de telefonia celular sem fio.

A presente invenção inclui métodos e equipamentos que realizam esses métodos, incluindo os sistemas de processamento de dados que realizam esses métodos, e meios legiveis por computador que quando executados nos sistemas de processamento de dados faz com que os sistemas realizem esses métodos. Adicionalmente, as invenções descritas aqui podem ser implementadas em diferentes nós dentro de um sistema, tais nós incluindo uma estação móvel, uma estação base (tal como um ponto de acesso sem fio) ou um servidor de localização ou outros nós em uma rede ou rede sem fio.

Outras caracter!sticas da presente invenção serão aparentes a partir dos desenhos em anexo e da descrição detalhada que se segue.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A presente invenção é ilustrada por meio de exemplo e não de limitação nas figuras dos desenhos em anexo nos quais referências similares indicam elementos similares.

A figura 1 ilustra um exemplo de uma rede celular da técnica anterior que determina a posição de um dispositivo celular móvel;

A figura 2 ilustra um exemplo de um servidor que pode ser utilizado com a presente invenção;

A figura 3 ilustra uma representação de diagrama de blocos de uma estação mó’,cl de acordo com uma modalidade da presente invenção;

A figura 4 ilustra um exemplo de um sistema de posicionamento hibrido de acordo com uma modalidade da presente invenção;

A figura 5 ilustra outro exemplo de um sistema de posicionamento hibrido de acordo com uma modalidade da presente invenção;

A figura 6 ilustra um método para determinar a posição de um ponto de acesso sem fio de acordo com uma modalidade da presente invenção;

A figura 7 ilustra outro método para determinar as informações de posição de um ponto de acesso sem fio de acordo com uma modalidade da presente invenção;

A figura 8 ilustra um método de determinação de posição híbrida utilizando uma pluralidade de redes sem fio de acordo com uma modalidade da presente invenção;

A figura 9 ilustra um método de determinação de posição híbrido utilizando duas redes sem fio para se comunicar com um servidor de acordo com uma modalidade da presente invenção;

A figura 10 ilustra um método para gerar as informações de localização em torno de um ponto de acesso sem fio de acordo com uma modalidade da presente invenção;

A figura 11 ilustra um método de determinação de posição hibrido utilizando uma rede sem fio para comunicação e outra rede sem fio para medição dos parâmetros de posicionamento de acordo com uma modalidade da presente invenção;

A figura 12 é um fluxograma ilustrando outra modalidade ilustrativa da invenção;

A figura 13 é um fluxograma ilustrando outra modalidade ilustrativa da invenção;

A figura 14 é um fluxograma ilustrando outra modalidade ilustrativa da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

A descrição e os desenhos a seguir são ilustrativos da invenção e não devem ser considerados como limitadores da invenção. Inúmeros detalhes específicos são descritos para fornecer uma compreensão profunda da presente invenção. No entanto, em determinados casos, detalhes bem conhecidos ou convencionais não são descritos a fim de evitar obscurecer a descrição da presente invenção Referências a uma modalidade na presente descrição não são necessárias para a mesma modalidade; e, tais referências significam pelo menos uma.

O desenvolvimento recente de tecnologias de comunicação sem fio leva ao desenvolvimento de várias redes sem fio diferentes com a cobertura sobreposta substancial em algumas áreas. No presente pedido, uma rede sem fio refere-se a um conjunto de pontos de acesso sem fio (por exemplo, estações base) com uma mesma interface aérea, operada por um provedor de serviço (por exemplo, Verizon Wireless ou Sprint), de forma que uma unidade móvel possa acessar a rede através de um do conjunto de pontos de acesso sem fio quando na área de cobertura da rede; e, a união das áreas de cobertura dos pontos de acesso sem fio da rede sem fio é a área de cobertura da rede. Adicionalmente, a comunicação de dados refere-se à transmissão de dados em um sistema de comunicação bidirecional apesar de, em determinadas modalidades, a comunicação de dados poder ser uma comunicação unidirecional ou poder incluir a extração das informações embutidas em um sinal que sofre broadcast independentemente de se o receptor precisa ou não. Um ponto de acesso sem fio pode ser considerado como sendo uma torre celular ou uma estação base ou outro transmissor sem fio ou receptor que é acoplado a uma rede de outros nós (por exemplo, o ponto de acesso sem fio é acoplado pela linha sem fio ou com fio a outros nós).

Em determinadas áreas, especialmente áreas metropolitanas urbanas, redes sem fio diferentes possuem cobertura substancialmente sobreposta. Por exemplo, diferentes provedores de serviço podem oferecer o mesmo tipo de serviço sem fio (por exemplo, uma comunicação de telefone celular) na mesma área. Adicionalmente, tipos diferentes de serviços sem fio, tais como serviços de telefonia sem fio (por exemplo, serviços de telefonia celular para dados, voz ou ambos) e serviços de comunicação digital sem fio (por exemplo, redes de área local sem fio tal como redes Wi-Fi, Bluetooth, banda ultra larga), podem ter sobreposição na área de cobertura. Por exemplo, os pontos de acesso da LAN (Rede de Área Local) sem fio (por exemplo, uma rede sem fio baseada em IEEE 802.11) podem ser localizados dentro das áreas de cobertura das redes de telecomunicação sem fio (por exemplo, com base nos Padrões da Associação de Indústria de Telecomunicações (TIA)/Aliança de Indústrias Eletrônicas (EIA), tal como IS- 95, IS-856 ou IS-2000), tal como as baseadas em TDMA (Acesso Múltiplo por Divisão de Tempo), GSM (Sistema Global para comunicações Móveis), CDMA (Acesso Múltiplo por Divisão de Código), W-CDMA (Acesso Múltiplo por Divisão de Código em Banda Larga), UMTS (Sistema de Telecomunicação Móvel Unido), TD-SCDMA (Acesso Múltiplo por Divisão de Código Sincronizado por Divisão de Tempo), IDEN (Rede Aperfeiçoada Digital Integrada), HDR (Alta Taxa de Dados) ou outras redes celulares similares.

Pelo menos uma modalidade da presente invenção busca um sistema compreensivo que suporte o posicionamento utilizando essas fontes diferentes de sinais sem fio para determinar as medições e para obter as informações de auxilio (por exemplo, a posição e área de cobertura de um ponto de acesso, os deslocamentos de freqüência Doppler para os satélites SPS em visada, dados de efemérides SPS) para formar uma solução de navegação flexível e ubíqua. Nesse sistema compreensivo, quando as informações sobre um ponto de acesso (por exemplo, almanaque de estação base, tal como a localização e área de cobertura da estação base) estão disponíveis, as mesmas são utilizadas e podem ser aperfeiçoadas. Onde não estão, o sistema pode recolher automaticamente e aperfeiçoar tais informações para o benefício de futuras tentativas de posicionamento.

Pelo menos uma modalidade da presente invenção utiliza sinais sem fio transmitidos a partir de pontos de acesso de mais de uma rede sem fio para combinar informações, tais como observações SPS, observações de rede sem fio, informações de elevação de terreno e outras, para obter uma solução de posição para uma estação móvel. Em uma modalidade da presente invenção, uma estação móvel de um sistema de posição híbrido transfere informações através dos pontos de acesso de mais de uma rede sem fio (em comunicação bidirecional) para auxiliar na aquisição dos sinais SPS, marca de tempo para medições e outras operações na estação móvel. Em uma modalidade da presente invenção, uma estação móvel de um sistema de posição hibrido realiza as medições utilizando sinais dos pontos de acesso de diferentes redes sem fio, enquanto se comunica com um servidor remoto utilizando uma ou mais redes sem fio.

Tipicamente, as informações que descrevem a identificação, localização e área de cobertura dos setores de uma rede sem fio são armazenadas em um almanaque de estação base, que foi utilizado em um sistema de posicionamento hibrido utilizando uma rede sem fio única. No entanto, quando diferentes redes sem fio diferentes (por exemplo, provedores de serviço diferentes ou diferentes tipos de redes) possuem cobertura sobreposta, uma estação móvel tipica não tem acesso a tais informações para os pontos de acesso das diferentes redes sem fio, apesar de os sinais sem fio transmitidos a partir dos pontos de acesso de diferentes redes sem fio estarem no ar e disponíveis para a estação móvel. Isso é normalmente porque a estação móvel pode ou está autorizada a ter acesso a uma rede sem fio mas não a outra rede sem fio. Um exemplo simples disso é um telefone celular que foi autorizado a acessar uma primeira rede sem fio (por exemplo, uma rede de telefonia celular operada por um provedor de serviço tal como Verizon Wireless), mas não foi autorizada a acessar uma segunda rede sem fio (por exemplo, a rede de telefonia celular Sprint) ou a uma terceira rede sem fio (por exemplo, um "hotspot” Wi-Fi).

Em uma modalidade da presente invenção, quando disponível, as informações de transmissores pequenos e localizados, tais como um ponto de acesso LAN sem fio IEEE 802.11, é incorporada à solução de navegação sem fio. Em muitos casos, as informações de localização para esses transmissores não são bem conhecidas. Em alguns casos, as informações de "almanaque” descrevendo as características físicas de uma rede sem fio (por exemplo, ID, localização e área de cobertura dos pontos de acesso) não estão disponíveis para os usuários que talvez precisem utilizá-la Alguns provedores de rede podem escolher não compartilhar tais informações, enquanto outros podem não ter as mesmas disponíveis. Em uma modalidade da presente invenção, as informações para derivar as características físicas de uma rede são recolhidas das estações móveis que utilizam outra rede sem fio para comunicação. Em uma modalidade da presente invenção, utilizando sinais sem fio disponíveis no ar a partir de diferentes redes sem fio e as capacidades da estação móvel de determinar a posição (por exemplo, um telefone celular com um receptor GPS ou com uma parte de um receptor GPS), as estações móveis colhem informações sobre os pontos de acesso de diferentes redes sem fio, que, em geral, pode não estar sob o controle de um operador de uma rede sem fio através da qual as estações móveis tipicamente realizam a comunicação de dados. As informações colhidas são utilizadas para derivar informações de localização (por exemplo, a localização, área de cobertura) sobre os pontos de acesso, que pode ser utilizada para auxiliar na determinação de posição híbrida para futuras determinações de posição.

Em uma modalidade da presente invenção, os sinais utilizados para fornecer informações de tempo e/ou informações de freqüência para uma estação móvel não são iguais que através dos quais as transações de comunicação de dados são realizadas.

Uma estação móvel que suporta as múltiplas interfaces de comunicação sem fio (por exemplo, IEEE 802.11 [e outros padrões IEEE 802 tais como 802.15, 802.16, e 802.20], Bluetooth, UWB (Largura de Banda Ultra larga), TDMA, GSM, CDMA, W-CDMA, UMTS, TD-SCDMA, IDEN, HDR, ou outras redes similares) é utilizada em uma modalidade da presente invenção para utilizar múltiplas redes sem fio. Tal estação móvel pode ter, por exemplo, várias partes diferentes em uma seção de comunicação que suportam a transmissão e/ou recepção de dados para essas diferentes interfaces de comunicação. Dessa forma, uma parte pode tratar a transmissão e/ou recepção de sinais Wi-Fi (por exemplo, IEEE 802.11 ou 802.16) e outra parte da seção de comunicação pode dar suporte a uma interface de telefonia celular tal como uma interface CDMA. Isso também fornece ao usuário percursos de comunicação alternativos dos quais se escolher quando da decisão de se comunicar. Por exemplo, a disponibilidade, cobertura, custo, velocidade de dados, e facilidade de utilização podem ser considerados quando da escolha de que percurso de comunicação utilizar.

Em uma modalidade da presente invenção, uma primeira rede sem fio é utilizada para comunicações e posicionamento, enquanto uma segunda rede sem fio é utilizada para posicionamento e opcionalmente comunicações. Por exemplo, cada uma dessas redes sem fio pode utilizar uma interface aérea completamente diferente (por exemplo, padrões TIA/EIA diferentes) , tais como uma interface aérea que serve para um telefone celular sem fio típico (por exemplo, TDMA, GSM, CDMA, W-CDMA, UMTS, TD-SCDMA, IDEN, HDR ou outras redes celulares similares) ou alguma outra interface aérea sem fio, tal como, de acordo com IEEE 802.11, Bluetooth ou UWB. Uma pluralidade dessas redes sem fio é utilizada para fins de posicionamento, mesmo quando apenas uma rede sem fio pode ser utilizada _ para comunicações. As vantagens de uma abordagem híbrida de acordo com pelo menos algumas das modalidades da presente invenção incluem: redundância melhorada para uma solução mais segura, maior disponibilidade de posicionamento, melhor precisão e mais rapidez de correção.

A figura 4 ilustra um exemplo de um sistema de posicionamento híbrido de acordo com uma modalidade da presente invenção. Na figura 4, a estação móvel 407 utiliza sinais no ar que são transmitidos a partir de ambos o ponto de acesso sem fio 403 da rede sem fio A e o ponto de acesso sem fio 405 da rede sem fio B para determinação de posição. Em uma modalidade da presente invenção, a estação móvel inclui um receptor para receber os sinais SPS dos satélites SPS (por exemplo, satélites GPS, não ilustrados na figura 4) . As medições de temporização (por exemplo, pseudo- alcance, tempo de ida e volta, tempos de viagem de sinais, diferenças de tempo de chegada de sinais) com base nos sinais sem fio de uma ou ambas as redes sem fio A e B (sinais SPS) podem ser utilizadas para determinar a posição da estação móvel. É compreendido que, em geral, cada uma das redes sem fio A e B inclui um número de pontos de acesso (por exemplo, estações base celulares tais como os pontos de acesso sem fio 403 e 405). As redes sem fio A e B podem utilizar o mesmo tipo de interface aérea, operadas por diferentes provedores de serviço ou podem operar com os mesmos protocolos de comunicação, mas com freqüências diferentes. No entanto, as redes sem fio A e B também podem utilizar tipos diferentes de interfaces aéreas (por exemplo TDMA, GSM, CDMA, W-CDMA, UMTS, TD-SCDMA, IDEN, HDR, Bluetooth, UWB, IEEE 802.11 ou outras redes similares), operadas pelo mesmo provedor de serviço ou por provedores de serviço diferentes.

Em uma modalidade da presente invenção, a determinação de posição é realizada no servidor de localização 411 ilustrado no exemplo da figura 4. A estação móvel 407 comunica as informações extraídas dos sinais SPS observados (por exemplo, medições de pseudo-alcance SPS, um registro de uma mensagem SPS para comparação para determinar um tempo de recepção de sinal) e as informações extraídas dos sinais sem fio observados (por exemplo, a identificação de um ponto de acesso, medições de tempo de ida e volta ou unidirecional entre a estação móvel 407 e pelo menos um dos pontos de acesso sem fio, níveis de sinal recebidos) para o servidor de localização através de uma das redes sem fio, tal como a rede sem fio A (por exemplo, quando a estação móvel é um assinante de uma rede sem fio A mas não é assinante da rede sem fio B). Os servidores 413 e 415 mantêm os dados de almanaque para as redes sem fio A e B, respectivamente. Esses dados de almanaque podem ser simplesmente, em uma implementação ilustrativa, um banco de dados listando uma latitude e longitude para cada ponto de acesso sem fio que é especificada por informações de identificação (por exemplo, endereço MAC ou identificador de torre celular, etc.). O servidor de localização 411 utiliza as informações comunicadas a partir da estação móvel e os dados nos servidores de almanaque 413 e 415 para determinar a posição da estação móvel. 0 servidor de localização 411 pode determinar a localização da estação móvel de várias formas diferentes. Pode, por exemplo, recuperar dos servidores 413 e 415 as localizações dos pontos de acesso sem fio 403 e 405 e utilizar essas localizações e medições de alcance, que indicam uma distância entre a estação móvel 407 e os pontos 403 e 405, e as medições de pseudo-alcance SPS e informações de efemérides SPS para calcular uma posição da estação móvel 407. A patente U.S* N° 5.999.124 fornece uma discussão sobre como as medições de alcance de uma única rede sem fio e medições de pseudo-alcance SPS podem ser combinadas para calcular uma posição de uma estação móvel. Alternativamente o servidor de localização 411 pode utilizar apenas medições de alcance terrestre (ou outros tipos de medições tal como medições de intensidade de sinal) para múltiplos pontos de acesso sem fio de múltiplas redes sem fio para calcular a posição se muitas (por exemplo, mais de 3) das medições de alcance puderem ser realizadas; caso no qual, não há necessidade de se obter pseudo-alcances SPS ou informações de efemérides SPS. Se pseudo-alcances SPS para os satélites SPS estiverem disponíveis, esses pseudo-alcances podem ser combinados com as informações de efemérides SPS, obtidas pela estação móvel ou por uma coleção de receptores de referência GPS como descrito na patente U.S. N° 6.185.427, para fornecer informações adicionais sobre os cálculos de posição.

A rede 401 pode incluir redes de área local, uma ou mais intranets e a Internet para a troca de informações entre as várias entidades. É compreendido que os servidores 411, 413 e 415 podem ser implementados como um único programa de servidor, ou diferentes programas de servidor em um sistema de processamento de dados único ou nos sistemas de processamento de dados separados (por exemplo, mantidos e operados por diferentes provedores de serviço).

Em uma modalidade da presente invenção, diferentes provedores de serviço operam redes sem fio A e B que são utilizadas pela estação móvel para a determinação de posição. Uma estação móvel típica é um assinante apenas para uma das mesmas, e dessa forma, a estação móvel pode utilizar (e ter acesso) a apenas uma rede sem fio. No entanto, é freqüentemente possível se receber pelo menos os sinais da rede sem fio que não é assinada e dessa forma é ainda possivel se realizar medições de alcance ou medições de intensidade de sinal com relação aos pontos de acesso sem fio na rede sem fio à qual não se assinou. Um exemplo especifico dessa situação envolve um usuário de um telefone celular CDMA de modo triplo que pode receber sinais de banda de freqüência PCS (tal como, por exemplo, da rede sem fio operada por Sprint, que é um primeiro provedor de serviço) e também pode receber outros sinais CDMA em outras frequências (tal como, por exemplo, da rede sem fio operada por Verizon Wireless, que é um segundo provedor de serviço) Se o usuário tiver assinado apenas a rede sem fio Sprint, então o telefone do usuário (uma forma de estação móvel) pode operar com a rede sem fio Sprint mas não a rede sem fio Verizon. O usuário pode utilizar o telefone em um ambiente no qual apenas um ponto de acesso sem fio Sprint (por exemplo, uma estação base celular Sprint) é capaz de realizar comunicação de rádio com o telefone de usuário, mas nesse ambiente existem vários pontos de acesso sem fio Verizon que estão dentro do alcance de comunicação de rádio do telefone de usuário. Nesse contexto, ainda é possivel que o telefone obtenha os dados de assistência SPS (se desejado) de um servidor de localização através da rede sem fio Sprint e para transmitir os pseudo-alcances SPS, obtidos no telefone, para o servidor de localização. No entanto, não será possivel se obter mais de uma medição de alcance para um ponto de acesso sem fio a menos que as medições de alcance para os pontos de acesso sem fio Verizon sejam obtidas. Com uma modalidade da invenção, o telefone obtém medições de alcance para os pontos de acesso sem fio Verizon disponíveis, fornecendo assim pelo menos umas poucas medições de alcance (por exemplo, distâncias entre o telefone e duas estações base celulares Verizon) que podem ser utilizadas nos cálculos de posição que são realizados para determinar a posição do telefone.

Os provedores de serviço mantêm as informações de almanaque nos servidores 413 e 415, separadamente. Apesar de a estação móvel 407 ter acesso de comunicação a apenas uma das redes sem fio, o servidor de localização 411 pode ter acesso a ambos os servidores 413 e 415 para os dados de almanaque da estação base. Depois da determinação das identidades das estações base (por exemplo, os pontos de acesso sem fio 403 e 405) de ambas as redes sem fio A e B, a estação móvel 407 transmite as identificações de estação base para o servidor de localização 411, que utiliza os servidores 413 e 415 para recuperar as posições correspondentes das estações base, que podem ser utilizadas na determinação da posição da estação móvel.

Alternativamente, a cooperação entre os provedores de serviço para compartilhar os dados de almanaque não é necessária. Por exemplo, o operador do servidor de localização 411 mantém ambos os servidores de almanaque 413 e 415 (por exemplo, através de um processo de pesquisa para obter os dados de almanaque, ou através de um processo de coleta de dados utilizando estações móveis, que será descrito em detalhes nas figuras 6, 7 e 10).

Em uma modalidade da presente invenção, a estação móvel 407 utiliza ambas as redes sem fio A e B para comunicar com o servidor de localização (em vez de utilizar apenas uma das redes sem fio para fins de comunicação) . Como é conhecido na técnica, vários tipos de informações podem ser trocadas entre a estação móvel e o servidor de localização para a determinação de posição. Por exemplo, o servidor de localização 411 pode fornecer para a estação móvel 407 as informações de deslocamento de freqüência Doppler para os satélites em visada da estação móvel (por exemplo, através da rede sem fio A) ; e, a estação móvel pode fornecer medições de pseudo-alcance para os sinais SPS as informações de identificação das estações base e medições de alcance associadas (por exemplo, medições de tempo de ida e volta) para o servidor de localização para o cálculo da posição da estação móvel (por exemplo, através da rede sem fio B). Em uma modalidade da presente invenção, uma estação móvel é capaz de se comunicar através de mais de uma rede sem fio para o servidor de localização quando na área de cobertura dessas redes sem fio. No entanto, a compensação entre o custo e desempenho pode ditar a comunicação com o servidor utilizando uma das redes sem fio enquanto utiliza as outras apenas para medições de temporização (ou outras medições, tais como os níveis de sinal recebidos) ou para auxiliar na medição, tal como a obtenção de informações de tempo da transmissão sem fio de um ponto de acesso para as medições de marca de tempo (por exemplo, para solucionar ambiguidade), ou travar na frequência portadora precisa de uma estação base celular sem fio para calibrar o oscilador local da estação móvel.

Em uma modalidade da presente invenção, a localização da estação móvel é determinada no servidor de localização utilizando as informações comunicadas a partir da estação móvel e então transmitidas de volta para a estação móvel. Alternativamente, o cálculo de posição pode ser realizado na estação móvel utilizando as informações de assistência do servidor de localização (por exemplo, deslocamentos de frequência Doppler em satélites em visada, posições e áreas de cobertura dos pontos de acesso, dados GPS diferenciais, informações de auxilio de altitude).

A figura 5 ilustra outro exemplo de um sistema de posicionamento híbrido de acordo com uma modalidade da presente invenção. Um ponto de acesso de uma rede sem fio (por exemplo, estação base celular 5C3) é utilizado para comunicação entre a estação móvel 507 e o servidor de localização 511. Um método de determinação da posição da estação móvel 507 pode utilizar sinais SPS (por exemplo, do satélite 521), sinais sem fio dos pontos de acesso (por exemplo, estação base de telefonia celular 503) da rede sem fio utilizados para comunicação de dados, além de sinais sem fio dos pontos de acesso de outras redes sem fio, tal como os do ponto de acesso B (505) que podem ser uma estação base de uma rede de telefonia celular sem fio diferente (por exemplo, operada por um provedor de serviço diferente, ou utilizando uma interface aérea diferente), e do ponto de acesso A (509), que pode ser um ponto de acesso LAN sem fio (por exemplo, um ponto de acesso Bluetooth ou um ponto de acesso sem fio Wi-Fi).

Tipicamente, um ponto de acesso LAN sem fio (ou outros transmissores de potência baixa similares) possui uma área de cobertura pequena. Quando disponível, a área de cobertura pequena de tal ponto de acesso fornece uma estimativa muito boa de localização da estação móvel. Adicionalmente, os pontos de acesso LAN sem fio são tipicamente localizados perto ou dentro de edifícios, onde a disponibilidade de outros tipos de sinais (por exemplo, sinais SPS ou sinais de telefone sem fio) pode ser baixa. Dessa forma, quando tais transmissões sem fio são utilizadas com outros tipos de sinais, o desempenho do sistema de posicionamento pode ser muito melhorado.

Em uma modalidade da presente invenção, os sinais sem fio de diferentes redes sem fio diferentes são utilizados para determinação de posição. Por exemplo, os sinais sem fio de diferentes redes sem fio podem ser utilizados para determinar as identidades dos pontos de acesso correspondentes, que são então utilizados para determinar as localizações e áreas de cobertura dos pontos de acesso correspondentes. Quando as informações de alcance de precisão (por exemplo, tempo de ida e volta ou tempo de percurso de sinal entre um ponto de acesso e a estação móvel) está disponível, as informações de alcance e a localização do ponto de acesso podem ser utilizadas na obtenção de uma solução de posicionamento híbrido. Quando as informações de alcance aproximado (por exemplo, nível de sinal recebido, que pode ser correlacionado de forma aproximada com um alcance estimado) estão disponíveis, a localização do ponto de acesso pode ser utilizada para estimar a posição da estação móvel (ou determinar a altitude estimada da estação móvel). Adicionalmente, a estação móvel pode utilizar a freqüência portadora de precisão de uma das redes sem fio (por exemplo, do ponto de acesso 505 ou 509), que pode não ser a utilizada para fins de comunicação de dados, para calibrar o oscilador local da estação móvel. Maiores detalhes sobre o travamento em uma freqüência portadora de precisão de um sinal sem fio para fornecer um sinal de referência em um receptor SPS para aquisição de sinal podem ser encontrados na Patente U.S. N° 5.874.914. Adicionalmente, a estação móvel pode utilizar as informações de tempo precisas nos sinais sem fio de uma das redes sem fio (por exemplo, do ponto de acesso 505 ou 509), que pode não ser a utilizada para fins de comunicação de dados. Mais detalhes sobre a utilização das informações de tempo precisas (por exemplo, marcadores de temporização, ou tempo de sistema) para o marca de tempo podem ser encontrados na patente U.S. N° 5.945.944.

Visto que alguns dos pontos de acesso de diferentes redes sem fio diferentes não possuem dados de almanaque bem conhecidos (por exemplo, posição do ponto de acesso sem fio, área de cobertura do ponto de acesso sem fio), uma modalidade da presente invenção deriva os dados de almanaque das informações coletadas das estações móveis. A figura 6 ilustra um método para determinar a posição de um ponto de acesso sem fio de acordo com uma modalidade da presente invenção. Na figura 6, um servidor de localização não conhece a posição da antena do ponto de acesso 601. Para se calcular a posição do ponto de acesso, o servidor de localização correlaciona as posições de uma ou mais estações móveis e seus alcances correspondentes como ponto de acesso, que são obtidos a partir das estações móveis enquanto se realiza a determinação de posição para as estações móveis. Por exemplo, uma estação móvel na posição Lj (611) determina o alcance Ri (613) para a antena do ponto de acesso 601. A estação móvel obtém as medições com base nos sinais SPS (por exemplo, as medições de pseudo- alcances SPS e extração das informações de efemérides SPS dos sinais SPS) e as transmissões sem fio (por exemplo, medições de alcance). A estação móvel pode calcular sua posição utilizando as medições e transmitir para o servidor de localização a posição calculada com: i) o alcance para a antena de ponto de acesso; e ii) a identidade da antena de ponto de acesso. Alternativamente, a estação móvel pode transmitir: i) as medições, ii) o alcance para a antena de ponto de acesso, e iii) a identidade da antena de ponto de acesso para o servidor de localização, que calcula a posição da estação móvel utilizando as medições e que armazena as medições de alcance (por exemplo, Ri, R2 θ R3 θ as posições correspondentes (por exemplo, Li, 1c θ L3) . Quando um número de pontos de dados está disponível, cada um dos quais correlaciona a posição de uma estação móvel e o alcance da estação móvel com a antena do ponto de acesso, o servidor de localização determina a posição da antena de ponto de acesso. Pode-se observar a partir da figura 6 que poucas medições, como três medições de alcance (Ri, R? e R3) e suas posições correspondentes (Li, L2 e L3) são suficientes para especificar uma localização particular do ponto de acesso identificado (que é ilustrado na interseção de três circulos especificados pelos três alcances). Vários métodos que foram utilizados na técnica para calcular a posição de uma estação móvel com base nas informações de alcance podem ser utilizados para calcular a posição do ponto de acesso. Note-se que os pontos de dados podem ser de uma única estação móvel ou de várias estações móveis.

Adicionalmente, os pontos de dados acumulados das localizações das estações móveis ilustram a área de cobertura do ponto de acesso (por exemplo, em um diagrama de dispersão das localizações móveis). Quando a posição do ponto de acesso não é conhecida, os pontos de dados coletados podem ser utilizados para estimar a posição e a cobertura do ponto de acesso. Quando uma estimação inicial da posição do ponto de acesso está disponível, os pontos de dados coletados podem ser utilizados para aperfeiçoar a estimação. O processo de coleta e aperfeiçoamento pode ser um processo continuo durante o serviço do servidor de localização. Note-se que as operações de coleta e aperfeiçoamento também podem ser realizadas em um servidor diferente além do servidor de localização. Por exemplo, em uma modalidade da presente invenção, as operações de coleta e aperfeiçoamento são realizadas no servidor de almanaque 513, que se comunica com o servidor de localização 511 na realização da determinação de posição hibrida para estações móveis.

No entanto, as informações de precisão do alcance para alguns pontos de acesso podem não estar disponíveis para as estações móveis de um servidor de localização. A figura 7 ilustra outro método para determinar as informações de posição de um ponto de acesso sem fio de acordo com uma modalidade da presente invenção. Um número maior de pontos de dados (por exemplo, 711, 713, 715, 721, 723, 725) das localizações das estações móveis que podem receber sinais do ponto de acesso (por exemplo, 703) define uma área de cobertura (por exemplo, 705) do ponto de acesso (por exemplo, através de um diagrama de dispersão das localizações, o menor círculo encerrando os pontos de dados). Da área de cobertura, o servidor de localização pode calcular uma posição estimada do ponto de acesso (por exemplo, o centro geométrico da área de cobertura). Adicionalmente, as informações de alcance (por exemplo, um indicador do nível de sinal recebido, um tempo de ida e volta) podem ser utilizadas para definir um peso para determinar a média ponderada da área de cobertura (por exemplo, mais perto do ponto de acesso, maior o peso), da qual a posição estimada do ponto de acesso é determinada. Adicionalmente, em uma modalidade, o servidor de localização determina a probabilidade de uma estação móvel estar em uma localização particular a partir das estatísticas das estações móveis, se determinadas informações de alcance forem especificadas. Outras informações, tal como o nível de sinal da transmissão sem fio para outros transmissores, pode então ser adicionalmente utilizada para estreitar as possíveis localizações da estação móvel.

Por exemplo, um ponto de acesso LAN sem fio é localizado dentro do edifício 701. Enquanto os sinais SPS e os sinais de telefonia celular sem fio podem ser fracos dentro do edifício 701, a posição de uma estação móvel pode ser facilmente determinada (por exemplo, sem utilização dos sinais do ponto de acesso 703) em determinadas localizações em torno do edifício (por exemplo, localizações 711 a 725, que podem estar logo fora do edifício ou em determinadas localizações dentro do edifício,- tal como pontos perto das janelas). Em uma modalidade da presente invenção, a identificação do ponto de acesso é determinada e enviada para o servidor com a localização da estação móvel (ou informações especificando a localização do móvel, tal como pseudo-alcances para satélites em visada) para a determinação da área de cobertura (e/ou a posição) do ponto de acesso 703. As informações de localização do ponto de acesso (por exemplo, área de cobertura, posição) podem ser mantidas no servidor (ou em um servidor diferente). Quando uma estação móvel está dentro de um edifício (ou em uma posição perto do edifício), onde o bloqueio de alguns dos sinais SPS e dos sinais de telefonia celular ocorre, as informações de localização sobre o ponto de acesso podem ser utilizadas para auxiliar na determinação da posição da estação móvel.

É compreendido que alguns pontos de acesso podem ser movidos de uma localização para outra. Em uma modalidade da presente invenção, o servidor rastreia as informações de posição coletadas sobre uma ou mais estações móveis para receber a transmissão de um ponto de acesso a fim de determinar se o ponto de acesso foi movido. Por exemplo, o servidor pode comparar a área de cobertura antiga com a área de cobertura recente (por exemplo, através da comparação do centro e do raio da área de cobertura) para determinar se o ponto de acesso foi movido. Alternativamente, o servidor pode eliminar periodicamente informações antigas em visada das informações recém coletadas. Adicionalmente, o servidor pode pesar as informações coletadas de forma que os dados recém-coletados transportem mais peso na determinação da área de cobertura e/ou localização do ponto de acesso e a influência dos dados coletados anteriormente pode eventualmente diminuir com o tempo. Adicionalmente, o servidor pode determinar se um ponto de acesso se move com freqüência; e, se o ponto de acesso se mover com freqüência, o ponto de acesso pode ser desqualificado como um ponto de referência para a determinação de posição. Adicionalmente, em uma modalidade, quando um ponto de acesso não foi observado por um período de tempo determinado, o ponto de acesso é removido do banco de dados, de forma similar, quando um novo ponto de acesso é observado, o mesmo é adicionado ao banco de dados. Dessa forma, o servidor pode atualizar as informações sobre o ponto de acesso em uma base continua.

Em pelo menos uma modalidade da presente invenção, uma estação móvel pode determinar sua posição sem um link de comunicação. A estação móvel possui memória para armazenar pelo menos algumas informações sobre as localizações da estação móvel e os níveis de sinal recebidos correspondentes ou medições de alcance de um número de pontos de acesso sem fio (por exemplo, para acesso a telefone celular, ou para acesso a LAN sem fio). A estação móvel transmite os dados para um servidor quando um link de comunicação (por exemplo, uma conexão com fio através de uma porta de comunicação da estação móvel ou uma conexão sem fio através de um transceptor de estação móvel) está disponível. Alternativamente, a estação móvel pode utilizar diretamente as informações armazenadas para derivar informações de posição sobre o ponto de acesso na determinação de sua própria posição quando necessário.

A figura 8 ilustra um método geral de determinação de posição híbrida utilizando uma pluralidade de redes sem fio de acordo com uma modalidade da presente invenção. Na operação 801, uma estação móvel recebe sinais sem fio transmitidos a partir de uma pluralidade de pontos de acesso sem fio de diferentes redes sem fio (por exemplo, redes sem fio de diferentes interfaces aéreas, redes sem fio de diferentes provedores de serviço, redes sem fio operando em diferentes freqüências, redes sem fio utilizando diferentes protocolos de comunicação, etc.). Na operação 803, a estação móvel utiliza sinais sem fio de cada um dos pontos de acesso de diferentes redes sem fio na determinação da posição da estação móvel (por exemplo, para determinar a identidade do ponto de acesso, para travar um oscilador local da estação móvel em uma freqüência portadora de precisão de um sinal sem fio, para obter um indicador de temporização de um sinal sem fio, para determinar o retardo de transmissão de sinal entre a estação móvel e um dos pontos de acesso, para comunicar com um servidor) . Em geral, a estação móvel pode utilizar os sinais sem fio dos pontos de acesso de diferentes redes sem fio para realizar diferentes operações, apesar de a estação móvel poder utilizar sinais sem fio dos pontos de acesso de algumas redes sem fio diferentes para realizar um número de operações similares. Na operação 805, a estação móvel se comunica com um servidor para determinar a posição da estação móvel utilizando pelo menos uma das diferentes redes sem fio. Tipicamente, a estação móvel se comunica com o servidor utilizando apenas uma das diferentes redes sem fio; no entanto, a estação móvel pode se comunicar com o servidor utilizando mais de uma rede sem fio (por exemplo, para transmitir o tempo de recepção em um ponto de acesso para um sinal transmitido da estação móvel, para transmitir um tempo de ida e volta, ou para transmitir outras informações para e de um servidor de localização).

A figura 9 ilustra um método de determinação de posição hibrida utilizando duas redes sem fio para comunicação com um servidor de acordo com uma modalidade da presente invenção. A operação 821 recebe, em uma estação móvel, os sinais SPS transmitidos de um ou mais satélites SPS e sinais sem fio transmitidos a partir de uma pluralidade de pontos de acesso sem fio de mais de uma rede sem fio. A estação móvel pode utilizar os sinais sem fio recebidos de uma ou mais redes sem fio para auxiliar nas aquisições de sinal SPS (por exemplo, para extrair deslocamentos de freqüência Doppler para os satélites em visada da estação móvel, para calibrar o oscilador local da estação móvel, para obter um indicador de temporização para colocar o marcador de tempo de uma medição). A estação móvel utiliza os sinais SPS para determinar os pseudo- alcances para os satélites em visada, e a estação móvel utiliza sinais sem fio dos pontos de acesso sem fio para identificar os pontos de acesso e realizar medições de alcance para os pontos de acesso sem fio para a determinação de posição. Esses sinais recebidos tipicamente sofrem broadcast a partir dos transmissores dos satélites e os pontos de acesso sem fio e disponíveis para qualquer estação móvel que escolhe utilizá-los. A operação 823 comunica as primeiras informações (por exemplo, um registro de uma mensagem SPS) entre uma estação móvel e um servidor utilizando um ponto de acesso de uma primeira rede sem fio (por exemplo, uma rede de área local sem fio) . A operação 825 comunica as segundas informações (por exemplo, deslocamentos de freqüência Doppler, dados de efemérides para os satélites SPS em visada) entre a estação móvel e um servidor utilizando o ponto de acesso de uma segunda rede sem fio (por exemplo, uma rede de telefonia celular sem fio) . A operação 827 determina a posição da estação móvel da comunicação das primeiras informações e segundas informações. Tipicamente, a disponibilidade, cobertura, custos, velocidade de dados, e facilidade de utilização são considerados quando da escolha de qual percurso de comunicação utilizar. Adicionalmente, a estação móvel pode utilizar diferentes percursos de comunicação em locais diferentes. Por exemplo, quando a estação móvel está dentro da área de cobertura de uma LAN sem fio (por exemplo, uma rede nativa) , a estação móvel pode utilizar a LAN sem fio (por exemplo, através da Internet) para comunicar com o servidor para obter informações que não precisa passar através da estação base de um sistema de telefonia celular sem fio (por exemplo, deslocamentos de frequência Doppler) e, utilizar a estação base do sistema de telefonia celular sem fio para transmitir a informações que são relacionadas com a estação base (por exemplo, a medição de tempo de ida e volta para as estações base do sistema de telefonia celular sem fio). Em um exemplo adicional, a estação móvel pode escolher utilizar o sistema de telefonia celular sem fio ou a LAN sem fio para comunicação de acordo com o custo e a disponibilidade de comunicação. Em uma modalidade da presente invenção, a estação móvel determina automaticamente o percurso de comunicação de acordo com um conjunto de regras (por exemplo, disponibilidade, custo, prioridade e outros) que podem ser especificadas por um usuário da estação móvel ou podem ser configuradas como uma configuração padrão por uma das redes sem fio.

A figura 10 ilustra um método de geração das informações de localização sobre um ponto de acesso sem fio de acordo com uma modalidade da presente invenção. A operação 841 detecta, em uma estação móvel, os sinais sem fio transmitidos a partir de um ponto de acesso sem fio (por exemplo, um ponto de acesso sem fio que está em conformidade com o padrão IEEE 802.11 para a rede de área local sem fio, ou outros tipos de transmissores sem fio fixados ao solo que transmitem sinais com suas informações de identificação}. Note-se que, no presente pedido, os pontos de acesso sem fio não incluem transmissores com base em satélite. A operação 843 determina as informações de identificação, que pode ser um identificador único, do ponto de acesso sem fio (por exemplo, endereço MAC do ponto de acesso sem fio ou um identificador de uma estação base celular) dos sinais sem fio. A operação 845 determina a posição da estação móvel (por exemplo, na estação móvel ou em um servidor de localização). Por exemplo, a estação móvel pode calcular a posição com base nas medições de pseudo-alcance e outras informações de alcance; ou, a estação móvel pode transmitir as medições de pseudo-alcance e as informações de alcance para um servidor de localização, que calcula a posição da estação móvel (e, o servidor de localização pode enviar de volta a posição calculada para a estação móvel). A operação 847 correlaciona a posição da estação móvel com as informações de identificação do ponto de acesso sem fio. Essa correlação pode ser transmitida para um servidor de localização de forma que as futuras operações de posicionamento das estações móveis possam utilizar as informações de posição e identificação para determinar uma posição do ponto de acesso sem fio identificado. A operação 849 gera as informações de localização sobre o ponto de acesso sem fio (por exemplo, almanaque de ponto de acesso, estatísticas de, área de cobertura do ponto de acesso sem fio). Tipicamente, os dados de correlação são enviados para um servidor (por exemplo, um servidor de localização, ou um servidor de almanaque de ponto de acesso) que gera as informações de localização sobre o ponto de acesso com base em um número de posições de uma ou mais estações móveis que relatam a recepção de sinais transmitidos a partir do ponto de acesso. As informações de localização sobre o ponto de acesso sem fio podem ser derivadas a partir de um método de média ponderada como descrito acima (ou outros métodos, tal como, utilizando as informações de alcance como ilustrado na figura 6) . No entanto, uma estação móvel também pode rastrear a correlação e derivar as informações de localização sobre o ponto de acesso sem fio (por exemplo, dos pontos de dados coletados em diferentes ocorrências de tempo). As informações de localização sobre o ponto de acesso sem fio podem então ser utilizadas para a determinação de posição.

A figura 11 ilustra um método de determinação de posição hibrida utilizando uma rede sem fio para comunicação e outra rede sem fio para a medição de parâmetros de posicionamento de acordo com uma modalidade da presente invenção. A operação 861 detecta, em uma estação móvel, os sinais sem fio transmitidos de um ponto de acesso sem fio (por exemplo, um ponto de acesso sem fio que está em conformidade com o padrão IEEE 802.11 para a rede de área local sem fio, ou uma estação base de comunicação celular) de uma primeira rede sem fio (por exemplo, uma rede de área local sem fio, ou um sistema de comunicação de telefonia celular). A operação 863 determina a informações de identificação do ponto de acesso sem fio (por exemplo, o endereço MAC, ou o ID de estação base) dos sinais sem fio. A operação 865 recupera as informações de localização sobre o ponto de acesso sem fio (por exemplo, almanaque do ponto de acesso) utilizando as informações de identificação. Por exemplo, a estação móvel pode transmitir informações de identificação do ponto de acesso sem fio para o servidor de localização, que recupera as informações de localização sobre o ponto de acesso sem fio utilizando as informações de identificação (por exemplo, de um banco de dados, cu de outro servidor, tal como um servidor de almanaque de ponto de acesso). Em outro exemplo, a estação móvel mantém as informações de localização sobre o ponto de acesso sem fio na memória; dessa forma, as informações de localização são simplesmente recuperadas da memória na estação móvel. A operação 867 determina a posição da estação móvel utilizando as informações de localização e utilizando um link de comunicação entre a estação móvel e um ponto de acesso sem fio de uma segunda rede sem fio (por exemplo, uma rede de telefonia celular). Por exemplo, os dados de assistência de satélite (por exemplo, deslocamentos de freqüência Doppler) para a aquisição de sinais SPS ou medições de temporização (por exemplo, pseudo-alcances ou tempos de chegada de sinais SPS) são comunicados através da segunda rede sem fio para a determinação da posição da estação móvel.

A figura 12 ilustra outro método ilustrativo da invenção. Nesse método, uma estação móvel recebe, na operação 901, primeiros sinais transmitidos a partir de um primeiro ponto de acesso sem fio de uma primeira rede sem fio. A primeira rede sem fio pode suportar comunicação bidirecional entre os vários nós dentro da primeira rede sem fio assim como nós fora dessa rede. Na operação 903, pelo menos uma medição de alcance é determinada utilizando os primeiros sinais. Se sinais adicionais de outros pontos de acesso sem fio da primeira rede sem fio também estiverem disponíveis, então medições de alcance adicionais a esses outros pontos de acesso sem fio (e suas informações de identificação) são obtidas. Em uma implementação alternativa da operação 903, outra medição (por exemplo, uma medição de intensidade de sinal dos primeiros sinais) pode ser tirada pela estação móvel sem tentar realizar uma medição de alcance utilizando os primeiro sinais. Em uma implementação ilustrativa, um tempo de viagem dos primeiros sinais do primeiro ponto de acesso sem fio para a estação móvel é medido e uma identificação desse primeiro ponto de acesso sem fio é recebida do primeiro ponto de acesso sem fio. Na operação 905, os segundos sinais são comunicados entre a estação móvel e um segundo ponto de acesso sem fio de uma segunda rede sem fio, que é diferente da primeira rede sem fio. A estação móvel pode, nessa operação, receber os segundos sinais (que podem incluir dados de assistência SPS, etc.) do segundo ponto de acesso sem fio. Na operação 907, a estação móvel e o servidor se comunicam para determinar a posição da estação móvel, e essa comunicação pode ocorrer através do segundo ponto de acesso sem fio. Por exemplo, a estação móvel pode, na operação 907, transmitir as medições de alcance e as informações de identificação, realizadas na operação 903, e os pseudo- alcances SPS, obtidas pela estação móvel, para o servidor através do segundo ponto de acesso sem fio. As informações de identificação são utilizadas para obter a localização dos pontos de acesso sem fio aos quais as medições de alcance (ou outras medições) foram obtidas, e o servidor pode então determinar a posição da estação móvel utilizando pelo menos algumas das medições disponíveis (por exemplo, pseudo-alcances SPS para os satélites SPS e as medições de alcance, ou outras medições, para vários pontos de acesso sem fio terrestres). Alternativamente, a estação móvel pode determinar sua posição (em vez do servidor fazê-lo) utilizando as medições de alcance e os pseudo-alcances SPS e utilizando as informações fornecidas pelo servidor (tal como localização dos pontos de acesso sem fio identificados em uma ou ambas as redes sem fio).

A primeira rede sem fio na figura 12 pode ser uma rede de área local sem fio e, nesse caso, o primeiro ponto de acesso sem fio pode ser um roteador sem fio operando de acordo com um padrão Wi-Fi. Alternativamente, a primeira rede sem fio pode ser uma rede de telefonia celular sem fio operada por um primeiro provedor de serviço, e a segunda rede sem fio pode ser outra rede de telefonia celular sem fio (diferente) operada por um segundo provedor de serviço, e a estação móvel, que pode ser um telefone celular com um receptor GPS integrado, é autorizada a operar com apenas a segunda rede sem fio e não com a primeira rede sem fio. Várias outras alternativas, discutidas aqui, também podem se aplicar a esse exemplo da figura 12.

A figura 13 é outro exemplo de um método da invenção. Nesse exemplo, a estação móvel, na operação 931, obtém informações de identificação de um primeiro ponto de acesso sem fio de uma primeira rede sem fio que é acessível (por exemplo, dentro de comunicação de rádio) para a estação móvel. Essa identificação pode ser um endereço MAC (por exemplo, para uma rede de área local Ethernet) ou um identificador de estação base de telefonia celular (por exemplo, "torre celular”). Na operação 933, a estação móvel transmite, através de um segundo ponto de acesso sem fio de uma segunda rede sem fio, as informações de identificação para um servidor (por exemplo, um servidor de localização) durante uma operação de determinação de posição. Nesse exemplo, a segunda rede sem fio é diferente da primeira rede sem fio (por exemplo, interfaces aéreas diferentes, diferentes provedores de serviço, etc.). Então, na operação 935, o servidor utiliza as informações de identificação do primeiro ponto de acesso sem fio para determinar a localização do primeiro ponto de acesso sem fio (que pode ter sido colhida/coletada através dos' métodos descritos aqui, tal como na figura 14). 0 servidor pode também, na operação 935, utilizar outros dados (por exemplo, pseudo- alcances SPS determinados em um receptor GPS que são integradas à estação móvel e então transmitidas para o servidor) para determinar a posição da estação móvel. O servidor pode, por exemplo, combinar os pseudo-alcances SPS com as medições nos sinais dos pontos de acesso sem fio para determinar a posição da estação móvel. Alternativamente, os pseudo-alcances SPS podem ser combinados com os locais conhecidos dos pontos de acesso sem fio (particularmente no caso de LANs sem fio que possuem alcances de sinal mais curtos) . Em outra alternativa à operação 935, o servidor pode fornecer dados de assistência (por exemplo, a localização do primeiro ponto de acesso sem fio e possivelmente outros dados tais como dados Doppler para satélites SPS em visada para estação móvel, etc.) para a estação móvel mas o servidor não computa a posição da estação móvel; em vez disso, a estação móvel realiza a solução de posição utilizando pelo menos algumas das medições disponíveis (por exemplo, pseudo-alcances SPS, medições de alcance ou outras medições com relação aos pontos de acesso sem fio de uma ou todas as redes sem fio disponíveis) e os dados de assistência disponíveis do servidor.

A figura 14 ilustra outro método ilustrativo da invenção. Esse método determina por fim as posições dos pontos de acesso sem fio de forma que futuras operações de determinação de posição para as estações móveis possam ser realizadas utilizando-se múltiplas redes sem fio como descrito aqui. Na operação 971, os dados são coletados. Esses dados especificam uma pluralidade de localizações das estações móveis nas quais os sinais sem fio, transmitidos a partir de pelo menos um primeiro ponto de acesso sem fio de uma primeira rede sem fio, são recebidos durante as determinações da pluralidade de localizações. As estações móveis podem, na operação 973, receber sinais dos primeiros pontos de acesso sem fio e também comunicar os sinais entre as estações móveis e pelo menos um segundo ponto de acesso sem fio de uma segunda rede sem fio (que é diferente da primeira rede sem fio). Essa comunicação com a segunda rede sem fio pode servir à finalidade de fornecer informações utilizadas na coleta de dados que é utilizada para determinar as localizações dos pontos de acesso sem fio da primeira rede sem fio. Na operação 975, a localização de pelo menos um primeiro ponto de acesso sem fio é determinada (por exemplo, da forma ilustrada na figura 6) a partir da área de cobertura definida pela pluralidade de localizações.

A figura 2 ilustra um exemplo de um sistema de processamento de dados que pode ser utilizado como um servidor em várias modalidades da presente invenção. Por exemplo, como descrito na patente U.S. N° 5.841.396, o servidor (201) pode fornecer dados de assistência tais como dados de assistência Doppler ou outros dados de assistência de satélite para o receptor GPS em uma estação móvel. Adicionalmente, ou alternativamente, o mesmo servidor ou um servidor diferente pode realizar o cálculo de posição final em vez da estação móvel (depois de receber os pseudo- alcances ou outros dados dos quais os pseudo-alcances podem ser determinados a partir da estação móvel) e então podem encaminhar esse resultado de determinação de posição para a estação base ou para algum outro sistema. O sistema de processamento de dados como um servidor (por exemplo, um servidor de localização, um servidor de almanaque) inclui tipicamente dispositivos de comunicação 212, tais como modems ou interface de rede. O servidor de localização pode ser acoplado a um número de redes diferentes através de dispositivos de comunicação 212 (por exemplo, modems ou outras interfaces de rede). Tais redes incluem uma ou mais intranets, a rede, o centre de comutação celular, ou múltiplos centros de comutação celular 225, comutadores de sistema de telefonia com base terrestre 223, estações base celulares (não ilustradas na figura 2), receptores GPS 227, ou outros processadores ou servidores de localização 221.

Múltiplas estações base celulares são tipicamente dispostas para cobrir uma área geográfica com cobertura rádio, e essas estações base diferentes são acopladas a pelo menos um centro de comutação móvel, como é bem conhecido da técnica anterior (ver, por exemplo, figura 1). Dessa forma, múltiplas estações base seriam geograficamente distribuídas, mas acopladas juntas por um centro de comutação móvel. A rede 220 pode ser conectada a uma rede de receptores GPS de referência que fornecem informações GPS diferenciais e também podem fornecer dados de efemérides GPS para utilização no cálculo da posição dos sistemas móveis. A rede é acoplada através do modem ou outra interface de comunicação ao processador 203. A rede 220 pode ser conectada a outros computadores ou componentes de rede. Além disso, a rede 220 pode ser conectada a sistemas de computador operados por operadores de emergência, tais como Pontos de Atendimento de Segurança Pública que respondem às chamadas de 911. Vários exemplos de métodos para utilização de um servidor de localização foram descritos em várias patentes U.S. incluindo: Patentes U.S. Nos 5.841.396, 5.874.914, 5.812,087 e 6.215.442.

O servidor 201, que é uma forma de um sistema de processamento de dados, inclui um barramento 202 que é acoplado a um microprocessador 203 e uma ROM 207 e uma RAM volátil 205 e uma memória não volátil 206. O processador 203 é acoplado à memória cache 204 como ilustrado no exemplo da figura 2. 0 barramento 202 interconecta esses vários componentes juntos. Enquanto a figura 2 ilustra que a memória não volátil é um dispositivo local acoplado diretamente ao resto dos componentes no sistema de processamento de dados, será apreciado que a presente invenção pode utilizar uma memória não volátil que é remota do sistema, tal como um dispositivo de armazenamento de rede que é acoplado ao sistema de processamento de dados através de uma interface de rede tal como um modem ou interface Ethernet. O barramento 202 pode incluir um ou mais barramentos conectados um ao outro através de várias pontes, controladores e/ou adaptadores como é bem conhecido na técnica. Em muitas situações o servidor de localização pode realizar suas operações automaticamente sem assistência humana. Em alguns projetos onde a interação humana é requerida, o controlador I/O 209 pode se comunicar com monitores, teclados e outros dispositivos I/O.

Note-se que enquanto a figura 2 ilustra vários componentes de um sistema de processamento de dados, não se pretende representar qualquer arquitetura ou forma particular de interconexão de componentes visto que tais detalhes não são criticos para a presente invenção. Será apreciado também que os computadores de rede e outros sistemas de processamento de dados que possuem menos componentes ou talvez mais componentes também podem ser utilizados com a presente invenção e podem agir como um servidor de localização ou uma PDE (Entidade de Determinação de Posição).

Em algumas modalidades, os métodos da presente invenção podem ser realizados nos sistemas de computador que são simultaneamente utilizados para outras funções, tal como comutação celular, serviços de troca de mensagens, etc. Nesses casos, alguns ou todo o hardware da figura 2 será compartilhado para várias funções.

Será aparente a partir dessa descrição que os aspectos da presente invenção podem ser concretizados, pelo menos em parte, em software. Isto é, as técnicas podem ser realizadas em um sistema de computador ou outro sistema de processamento de dados em resposta a essas sequências de execução de processador de instruções contidas na memória, tal como ROM 207, RAM volátil 205, memória não volátil 206, cache 204 ou um dispositivo de armazenamento remoto. Em várias modalidades, o conjunto de circuitos fisicamente conectados pode ser utilizado em combinação com instruções de software para implementar a presente invenção. Dessa forma, as técnicas não estão limitadas a qualquer combinação específica de conjunto de circuitos de hardware e software nem a qualquer fonte particular para as instruções executadas pelo sistema de processamento de dados. Adicionalmente, por toda essa descrição, as várias funções e operações são descritas como sendo realizadas por ou causadas pelo código de software para simplificar a descrição. No entanto, os versados na técnica reconhecerão que o que se deseja significar por tais expressões é que as funções resultam da execução do código por um processador, tal como o processador 203.

Um meio legível por máquina pode ser utilizado para armazenar software e dados que quando executados por um sistema de processamento de dados faz com que o sistema realize vários métodos da presente invenção. Esse software executável e dados podem ser armazenados em vários locais incluindo, por exemplo, ROM 207, RAM volátil 205, memória não volátil 206 e/ou cache 204, como ilustrado na figura 2. As partes desse software e/ou dados podem ser armazenadas em qualquer um desses dispositivos de armazenamento.

Dessa forma, um meio legível por máquina inclui qualquer mecanismo que forneça (isto é, armazene e/ou transmita) informações em uma forma acessível por uma máquina (por exemplo, um computador, um dispositivo de rede um assistente digital pessoal, uma ferramenta de fabricação qualquer dispositivo com um conjunto de um ou mais processadores, etc.). Por exemplo, um meio legível por máquina inclui meios graváveis/nâo graváveis (por exemplo, memória somente de leitura (ROM), RAM, meios de armazenamento em disco magnético, meios de armazenamento ótico, dispositivos de memória flash, etc.), além de outras formas elétrica, ótica, acústica ou outras formas de sinais propagados (por exemplo, ondas portadoras, sinais de infravermelho, sinais digitais, etc.); etc.

A figura 3 ilustra uma representação de diagrama de blocos de uma estação móvel de acordo com uma modalidade da presente invenção. A estação móvel inclui um receptor portátil, que combina um transceptor de comunicação com receptor GPS para utilização em uma modalidade da presente invenção. A unidade móvel combinada 310 inclui um conjunto de circuitos para realizar as funções requeridas para o processamento de sinais GPS além das funções requeridas para o processamento de sinais de comunicação recebidos através de um link de comunicação. 0 link de comunicação, tal como o link de comunicação 350 ou 360, é tipicamente um link de comunicação de radiofrequência para outro componente, tal como uma estação base 352 possuindo antena de comunicação 351 ou ponto de acesso LAN sem fio 362 com a antena 361, Apesar da figura 3 ilustrar uma modalidade na qual a antena de comunicação 311 é utilizada para receber sinais de diferentes tipos de pontos de acesso sem fio (por exemplo, do ponto de acesso 362 para a LAN sem fio e da estação base 352 para o serviço de telefonia celular), o receptor combinado pode utilizar antenas separadas e distintas para receber sinais de diferentes interfaces aéreas. Adicionalmente, o receptor combinado pode utilizar componentes separados e distintos para pelo menos um processamento parcial dos sinais sem fio recebidos e pode ou não compartilhar alguns componentes no processamento dos sinais sem fio de diferentes interfaces aéreas. Por exemplo o receptor combinado pode ter circuitos separados para o processamento de sinal de RF e compartilhar os mesmos recursos do processador de dados. A partir dessa descrição, várias combinações e variações do receptor combinado se tornarão aparentes aos versados na técnica.

O receptor portátil 310 é um exemplo de um receptor GPS combinado e um receptor e transmissor de comunicação. 0 receptor e transmissor de comunicação pode ser implementado como múltiplos receptores e transmissores para diferentes redes sem fio. Por exemplo, o transceptor de comunicação 305 pode incluir uma parte de transceptor para receber e/ou transmitir sinais de telefone celular e outra parte de transceptor para receber e/ou transmitir sinais de telefone celular e outra parte de transceptor para receber e/ou transmitir sinais Wi-Fi. 0 receptor 310 contém um estágio de receptor GPS incluindo o circuito de aquisição e rastreamento 321 e a seção de transceptor de comunicação 305. O circuito de aquisição e rastreamento 321 é acoplado à antena GPS 301, e o transceptor de comunicação 305 é acoplado à antena de comunicação 311. Os sinais GPS (por exemplo, o sinal 370 transmitido a partir do satélite 303) são recebidos através da antena GPS 301 e inseridos no circuito de aquisição e rastreamento 321 que adquire os códigos PN (Ruído Pseudo-aleatório) para os vários satélites recebidos. Os dados produzidos pelo circuito 321 (por exemplo, indicadores de correlação) são processados pelo processador 333 para transmissão (por exemplo, dos pseudo-alcances SPS) pelo transceptor 305. O transceptor de comunicação 305 contém um comutador de transmissão/recepção 331 que roteia os sinais de comunicação (tipicamente de RF) para e da antena de comunicação 311 e o transceptor 305. Em alguns sistemas, um filtro de divisão de banda, ou "duplexador" é utilizado em vez do comutador T/R. Os sinais de comunicação recebidos são inseridos no receptor de comunicação 332 e passados para o processador 333 para processamento. Os sinais de comunicação a serem transmitidos a partir do processador 333 são propagados para o modulador 334 e o conversor de freqüência 335. O amplificador de potência 336 aumenta o ganho do sinal para um nível adequado para transmissão para a estação base 352 (ou para o ponto de acesso LAN sem fio 362).

Em uma modalidade da presente invenção, a seção de transceptor de comunicação 305 é capaz de ser utilizada com várias interfaces aéreas diferentes (por exemplo, IEEE 802.11, Bluetooth, UWB, TD-SCDMA, IDEN, HDR, TDMA, GSM, CDMA, W-CDMA, UMTS ou outras redes similares) para comunicação (por exemplo, através de links de comunicação 350 e 360). Em uma modalidade da presente invenção, a seção de transceptor de comunicação 305 é capaz de ser utilizada com uma interface aérea para comunicação e capaz de ser utilizada para receber sinais com outras interfaces aéreas. Em uma modalidade da presente invenção, a seção de transceptor de comunicação 305 é capaz de ser utilizada com uma interface aérea para comunicação enquanto também é capaz de ser utilizada com sinais em outra interface aérea para extrair indicadores de temporização (por exemplo, quadros de temporização ou tempo de sistema) ou para calibrar o oscilador local (não ilustrado na figura 3) da estação móvel. Maiores detalhes sobre a estação móvel para a extração de indicadores de temporização ou calibragem do oscilador local podem ser encontrados nas Patentes U.S. 5.874.914 e 5.945.944.

Em uma modalidade do sistema de comunicação/GPS combinado do receptor 310, os dados gerados pelo circuito de aquisição e rastreamento 321 são transmitidos para um servidor através do link de comunicação 350 para a estação base 352 cu através do link de comunicação 360 para o ponto de acesso LAN sem fio 362. 0 servidor então determina a localização do receptor 310 com base nos dados do receptor remoto, o tempo em que os dados foram medidos, e os dados de efemérides recebidos de seu próprio receptor GPS ou outras fontes de tais dados. Os dados de localização podem então ser transmitidos de volta ao receptor 310 ou para outros locais remotos. Maiores detalhes sobre receptores portáteis utilizando um link de comunicação podem ser encontrados na Patente U.S. N° 5.874.914.

Em uma modalidade da presente invenção, o receptor GPS combinado inclui (ou é acoplado a) um sistema de processamento de dados (por exemplo, um assistente de dados pessoal, ou um computador portátil) . O sistema de processamento de dados inclui um barramento que é acoplado a um microprocessador e uma memória (por exemplo, ROM, RAM volátil, memória não volátil). 0 barramento interconecta vários componentes juntos e também interconecta esses componentes a um controlador de display e dispositivo de exibição e a dispositivos periféricos tais como dispositivos de entrada/saída (I/O), que são bem conhecidos da técnica. O barramento pode incluir um ou mais barramentos conectados um ao outro através de várias pontes controladores e/ou adaptadores como é bem conhecido na técnica. Em uma modalidade, o sistema de processamento de dados inclui portas de comunicação (por exemplo, uma porta USB (Barramento Serial Universal), uma porta para conexão de barramento IEEE-1394). Em uma modalidade da presente invenção, a estação móvel armazena as localizações e identificações (por exemplo, endereço MAC) dos pontos de acesso sem fio (por exemplo, de acordo com os tipos de pontos de acesso sem fio) para extração e aperfeiçoamento das informações de localização sobre os pontos de acesso sem fio utilizando a memória e instruções do programa de software armazenadas na memória. Em uma modalidade, a estação móvel armazena apenas as localizações da estação móvel e as identificações dos pontos de acesso sem fio para transmissão para um servidor (por exemplo, através de uma porta de comunicação, ou um link de comunicação sem fio) quando uma conexão de comunicação é estabelecida.

Apesar de os métodos e equipamento da presente invenção terem sido descritos com referência aos satélites GPS, será apreciado que as descrições são igualmente aplicáveis aos sistemas de posicionamento que utilizam pseudo-satélites ou uma combinação de satélites e pseudo- satélites. Pseudo-satélites são transmissores fixados ao solo que efetuam broadcast de um código PN (similar a um sinal GPS), tipicamente modulado em um sinal portador de banda L, geralmente sincronizado com o tempo GPS. Cada transmissor pode receber um código PN único de forma a permitir a identificação por um receptor remoto. Pseudo- satélites são úteis em situações onde os sinais GPS de um satélite em órbita podem estar indisponíveis, tais como em túneis, minas, edifícios ou outras áreas fechadas. O termo "satélite", como utilizado aqui, deve incluir pseudo- satélites ou equivalentes a pseudo-satélites, e o termo sinais GPS, como utilizado aqui, deve incluir sinais tipo GPS dos pseudo-satélites ou equivalentes a pseudo-satélites

Na discussão anterior a invenção foi descrita com referência à aplicação no sistema de Posicionamento Global (GPS) americano. Deve ser evidente, no entanto, que esses métodos são igualmente aplicáveis a sistemas de posicionamento de satélite similares, e em particular, o sistema GLONASS russo, e o sistema proposto Galileo europeu O sistema GLONASS difere basicamente do sistema GPS visto que as emissões dos satélites diferentes são diferenciadas uma da outra pela utilização de frequências portadoras ligeiramente diferentes, em vez de utilização de códigos pseudo-aleatórios diferentes. Nessa situação, substancialmente todo o conjunto de circuitos e algoritmos descritos anteriormente são aplicáveis. O termo "GPS" utilizado aqui inclui tais sistemas de posicionamento por satélite alternativos, incluindo o sistema GLONASS russo e o sistema Galileo europeu.

Apesar das operações nos exemplos acima serem ilustradas nas seqüências especificas, a partir dessa descrição, será apreciado que várias seqüências de operação diferentes e variações podem ser utilizadas sem se ter que limitar aos exemplos ilustrados acima.

Os exemplos acima são ilustrados sem apresentação de alguns dos detalhes conhecidos na técnica, como destacado na discussão acima, esses detalhes podem ser encontrados em publicações, tais como nas patentes U.S. NoS 5.812.087; 5.841.396; 5.874.914; 5.945.944; 5.999.124; 6.061.018; 6.208.290 e 6.215.442, todas as quais são incorporadas aqui por referência.

Na especificação acima, a invenção foi descrita com referência às modalidades ilustrativas especificas. Será evidente que várias modificações podem ser realizadas sem se distanciar do espirito e escopo mais amplo da invenção como apresentado nas reivindicações a seguir. A especificação e os desenhos devem, de acordo, ser considerados em um sentido ilustrativo em vez de restritivo

Claims

1. Método de determinar uma posição de uma estação móvel, o método caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: receber (901), na estação móvel, primeiros sinais transmitidos a partir de um primeiro ponto de acesso sem fio de uma rede de área local sem fio operada de acordo com um protocolo de comunicação Wi-Fi, em que: os primeiros sinais compreendem informação de identificação para o primeiro ponto de acesso sem fio; determinar (903), pela estação móvel, uma informação de posição para a estação móvel utilizando os primeiros sinais, em que a informação de posição compreende uma medição de alcance, uma medição de intensidade de sinal, ou ambos; e comunicar (905) segundos sinais entre a estação móvel e uma estação base de uma rede celular sem fio; e comunicar (907) entre a estação móvel e um servidor para determinar uma posição da estação móvel através da estação base da rede celular sem fio, em que: comunicar entre a estação móvel e o servidor compreende transmitir a informação de identificação para o primeiro ponto de acesso sem fio a partir da estação móvel para o servidor, e receber pela estação móvel uma localização do primeiro ponto de acesso sem fio a partir do servidor com base na informação de identificação; e a posição da estação móvel é determinada pela estação móvel com base, pelo menos em parte, na informação de posição e da localização do primeiro ponto de acesso sem fio.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: calibrar um oscilador local da estação móvel com base, pelo menos em parte, em uma frequência portadora dos primeiros sinais.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: travar em um sinal de freqüência portadora em pelo menos um dentre os primeiros sinais e os segundos sinais.

4. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: determinar um deslocamento entre um sinal de freqüência portadora em pelo menos um dentre os primeiros sinais e os segundos sinais e uma freqüência do oscilador local da estação móvel.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: obter informações de tempo precisas a partir de pelo menos um dentre os primeiros sinais e os segundos sinais.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: determinar um marcador de temporização contido em pelo menos um dentre os primeiros sinais e os segundos sinais.

7. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: determinar um tempo de sistema a partir de pelo menos um dentre os primeiros sinais e os segundos sinais.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: determinar (821), pela estação móvel, pelo menos uma medição de pseudo-alcance a partir de sinais de pelo menos um satélite de Sistema de Posicionamento por Satélite (SPS); e determinar (827) a posição da estação móvel a partir da informação de posição e a partir da pelo menos uma medição de pseudo-alcance a partir dos sinais do pelo menos um satélite SPS.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o servidor fornece dados de assistência de localização para a estação móvel através do segundo ponto de acesso sem fio.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que os dados de assistência de localização compreendem pelo menos um dentre (a) Doppler estimado para satélites SPS; ou (b) uma lista de satélites SPS em visada de uma posição estimada da estação móvel; ou (c) informações de almanaque de satélite; ou (d) uma posição estimada da estação móvel; ou (e) uma posição do primeiro ponto de acesso sem fio.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a estação móvel não está autorizada a se comunicar com o primeiro ponto de acesso sem fio por um operador da primeira rede sem fio e está autorizada a se comunicar com o segundo ponto de acesso sem fio por um operador da segunda rede sem fio.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as informações de posição a partir dos pontos de acesso sem fio são utilizadas na determinação da posição da estação móvel.

13. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que tanto o primeiro ponto de acesso sem fio quanto o segundo ponto de acesso sem fio são capazes de suportar comunicação bidirecional com estações móveis autorizadas.

14. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a segunda rede sem fio está de acordo com um ou mais dentre: a) TDMA (Acesso Múltiplo por Divisão de Tempo); b) GSM (Sistema Global para comunicações Móveis); c) CDMA (Acesso Múltiplo por Divisão de Código); d) W-CDMA (Acesso Múltiplo por Divisão de Código de Banda Larga); e) UMTS (Sistema de Telecomunicação Móvel Unido); f) TD-SCDMA (Acesso Múltiplo por Divisão de Código Sincronizado por Divisão de Tempo); g) IDEN (Rede Melhorada Digital Integrada); e h) HDR (Alta Taxa de Dados).

15. Estação móvel (310) de um sistema de determinação de posição, a estação móvel (310) caracterizada pelo fato de que compreende: uma seção de comunicação sem fio (305) configurada para: receber primeiros sinais a partir de um primeiro ponto de acesso sem fio (362) de uma rede de área local sem fio operada de acordo com um protocolo de comunicação Wi-Fi que é acessivel à estação móvel (310), em que os primeiros sinais compreendem informação de identificação para o primeiro ponto de acesso sem fio (362); um processador (333) acoplado à seção de comunicação sem fio (305) configurado para: determinar informação de posição para a estação móvel (310) utilizando os primeiros sinais recebidos a partir do primeiro ponto de acesso sem fio (362) da rede de área local sem fio, em que a informação de posição compreende uma medição de alcance, uma medição de intensidade de sinal, ou ambos; comunicar, através da seção de comunicação sem fio (305), segundos sinais entre a estação móvel (310) e uma estação base (352) de uma rede celular sem fio; comunicar, através da seção de comunicação sem fio (305), entre a estação móvel (310) e um servidor para determinar a posição da estação móvel (310) através da estação base (352) da rede celular sem fio, em que: o processador (333) ser configurado para comunicar entre a estação móvel (310) e o servidor compreende o processador (333) ser configurado para transmitir a informação de identificação para o primeiro ponto de acesso sem fio (362) a partir da estação móvel (310) para o servidor e para receber uma localização do primeiro ponto de acesso sem fio a partir do servidor com base na informação de identificação; e a posição da estação móvel (310) é determinada pela estação móvel (310) com base, pelo menos em parte, na informação de posição e da localização do primeiro ponto de acesso sem fio (362).

16. Estação móvel (310), de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato de que a informação de posição indica uma distância entre a estação móvel (310) e o primeiro ponto de acesso sem fio (362).

17. Estação móvel, de acordo com a reivindicação 16, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente: um receptor de sinal SPS (Sistema de Posicionamento por Satélite) (321) acoplado ao processador (333) para determinar uma medição de pseudo-alcance para um satélite SPS (303); em que o processador (333) é ainda configurado para determinar a posição da estação móvel (310) a partir da informação de posição e a medição de pseudo-alcance.

18. Estação móvel (310), de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato de que o processador (333) é configurado ainda para receber dados de assistência de localização a partir do servidor através da 5 seção de comunicação (305).