CN101573631B - 用于确定通信设备位置的方法和设备 - Google Patents

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    • G01S5/0244—Accuracy or reliability of position solution or of measurements contributing thereto

Abstract

确定通信设备位置的方法可包括在接收机处测量每个接收脉冲的到达时间。所述方法还可包括生成每个接收脉冲以及发射机和接收机间传输路径之间的一组可能假设配型，其中被定位的通信设备是发射机和接收机之一。所述方法还可包括使用所述假设配型组估计通信设备的位置。

Description

用于确定通信设备位置的方法和设备
技术领域
本发明涉及通信设备或其它类似设备，特别是涉及用于确定能够发送或接收射频或电磁信号的通信设备或类似设备的位置的方法和设备。
背景技术
在不同的环境下，确定通信设备或运行在传输模式(发射机)或接收模式(接收机)的通信设备的位置是重要的。例如在军事、法律实施或其他应用上，能够确定无线发射机的地理位置可能非常有利，特别是当发射机和接收机彼此不在视线传输路径或非视线(NLOS，non-line of sight)路径上时能够定位。NLOS路径可能足够强大以至于相位相关技术失败，或者接收机的方位天线出现不足间距。这些情况可能出现在相邻街区操作时或发射机和接收机处于同一栋楼时。
在无线导航中确定发射机的位置是有帮助的。确定发射机的地理位置的一种技术是三边测量(trilateration)。三边测量需要至少三个区域测量来确定接收机位置。现有的需要视线(LOS，line of sight)路径的三边测量解决方案在少于三个可用的发射机或少于三个可检测的有效LOS信号情况下会由于路径衰减的原因而失败。当不能使用三个可用的发射机或LOS信号时，当前解决方案可包括：增加发射机数量以增加至少可用三个发射机的概率，改变链路的无线参数，比如频率、天线分级、极化分集或其他参数，依靠诸如惯性设备之类的其他导航方式，以此在更多的发射机或可接收的传输路径可使用之前暂时取代三边测量导航。
增加有效发射机数量将会增加操作成本，并且可能降低进行诸如军事操作或类似操作之类操作的系统的生存性。改变链路的无线参数将增加发射机和接收机的复杂性，并且要求发射机和接收机之间通信以改变无线参数。惯性设备的精度随时间而降低。
发明内容
根据本发明的实施例，用来确定通信设备位置的方法可包括在接收机处测量每个接收脉冲的到达时间。所述方法还可包括在每个接收脉冲以及发射机和接收机间传输路径之间生成一组可能假设配型，其中被定位的通信设备是发射机和接收机之一。所述方法还可包括使用该组假设配型估计通信设备的位置。
根据本方明的另一个实施例，用来确定通信设备位置的方法可包括在接收机处测量每个接收脉冲的到达时间。所述方法还可包括通过将每个由接收机接收到的脉冲与发射机和接收机之间的该接收脉冲可能传输路径相匹配来生成一组可能假设配型。所述方法可附加地包括针对每个脉冲使用每个假设配型组来确定可能的通信设备位置的轨迹。所述方法可进一步包括针对每个脉冲的每组假设配型将通信设备的估计位置确定为可能的通信设备位置轨迹的交点。
根据本发明的另一个实施例，用来确定通信设备位置的设备可包括处理器。所述设备还可包括用来确定通信设备位置的包含有用于评估每个接收脉冲和脉冲的可能传输路径之间匹配的可在处理器中操作的假设传输路径评估部件的位置确定模块。
根据本发明的另一个实施例，用来确定通信设备位置的计算机程序产品可包括在其中嵌入有计算机可用程序代码的计算机可用介质。所述计算机可用介质可包括实现在接收机处测量每个接收脉冲的到达时间的计算机可用程序代码。所述计算机可用介质还可包括实现在每个接收脉冲以及发射机和接收机间脉冲的可能传输路径之间生成一组可能假设配型的计算机可用程序代码，其中被定位的通信设备是发射机和接收机之一。所述计算机可用介质还可包括实现使用所述假设配型组估计通信设备的位置而设计的计算机可用程序代码。
根据本发明的另一个实施例，一种运载工具(vehicle)可包括用来确定运载工具位置的设备。所述设备可包括处理器以及包含有用于评估每个接收脉冲和脉冲的可能传输路径之间匹配的可在处理器中操作的假设配型评估部件的用来确定运载工具位置的位置确定模块。
对于本领域的普通技术人员，通过结合附图阅读以下非限制性的本发明的详细说明，单独由权利要求定义的本发明的其他方面和特点将变得更加清楚。
附图说明
图1A和1B(合起来为图1)示出了根据本发明实施例的用于确定通信设备位置的示范性方法的流程图。
图2是根据本发明实施例说明用于确定通信设备位置的示范性传输路径的图。
图3是说明相应于图2中每一条示范性传输路径的接收信号脉冲的图。
图4A-4C是说明根据本发明实施例的使用假设传输路径得到的通信设备可能位置轨迹的例子。
图4D是说明根据本发明实施例的基于可能位置的轨迹交点估计通信设备位置的例子。
图5是说明根据本发明实施例的针对通信设备估计位置确定残差的例子。
图6A-6K说明了根据本发明实施例的当脉冲发射时间未知时确定通信设备估计位置的例子。
图7示出了根据本发明实施例的针对每个接收脉冲和脉冲发射时间生成可能假设传输路径的方法的例子的流程图。
图8A-8C是说明根据本发明实施例的从发射机到接收机的假设传输路径的例子。
图9示出了根据本发明实施例的通过计算每个位置估计的残差来选择最好或最优位置估计的方法的例子的流程图。
图10示出了根据本发明实施例的每个接收脉冲与脉冲可能经其传输的可能传输路径之间的多组假设配型的例子的表格。
图11示出了根据本发明实施例的确定通信设备位置的设备的例子的框图。
具体实施方式
下面参考说明本发明特定实施例的附图对实施例进行详细描述。具有不同结构和操作的其他实施例也在本发明的范围之内。
正如本领域的普通技术人员将会意识到的，本发明可以具体体现为方法、系统或者计算机程序产品。相应地，本发明可以全部体现为硬件、全部体现为软件(包括固件、常驻软件(resident software)、微代码等)或体现为软件和硬件结合的形式，在文中通常被称为“电路”、“模块”或“系统”。而且，本发明可以体现为可嵌入具有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质中的计算机程序产品的形式。
可使用任何合适的计算机可用或计算机可读介质。计算机可用或可读介质例如可以是(但不局限于)电、磁、光、电磁、红外线、或半导体系统；装置；设备；或传输介质。计算机可读介质更具体的例子(非穷尽列表)包括：具有一条或多条线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、光存储设备、诸如支持因特网或内部网的传输介质、或者磁存储设备。应注意的是计算机可用或计算机可读介质甚至可以为打印有程序的纸张或其他适合的介质，因为通过，比如，对纸张或其他介质的光扫描能够电捕获程序，接着如果需要的话，以合适的方式进行编辑、解释或其他处理，然后存储在计算机存储器里。在本文的内容中，为了被指令执行系统、装置或设备使用或连接到指令执行系统、装置或设备，计算机可用或计算机可读介质可为任何能够包含、存储、通信、传播、传输程序的介质。
执行本发明操作的计算机程序代码可由面向对象编程语言比如Java、Smalltalk、C++等语言写出。但是，执行本发明操作的计算机程序代码也能够由传统的过程编程语言比如“C”编程语言或相似编程语言写出。程序代码可以完全在用户计算机中执行，作为单机软件包部分在用户计算机中执行，部分在用户计算机中执行并且部分在远程计算机中执行，或者完全在远程计算机或服务器中执行。在下面的方案中，通过局域网(LAN)或者广域网(WAN)能将远程计算机连接到用户计算机，或者连接到外部计算机(比如，利用互联网服务供应商通过互联网连接)。
根据本发明实施例，参考方法、装置(系统)以及计算机程序产品的流程图和/或框图对本发明描述如下。应当理解的是，流程图和/或框图中的每个框，以及在流程图和/或框图中多个框的组合，能够由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可被提供给普通用途的计算机、特定用途的计算机或其他可编程数据处理装置的处理器来产生机器，因此通过计算机或其他可编程数据处理装置的处理器执行的指令，将产生用于实现在流程图和/或框图中框或框组合中指定各功能/动作的手段。
这些计算机程序指令还可存储在能够引导计算机或其他可编程数据处理装置以特定方式运行的计算机可读存储器中，因此存储在计算机可读存储器中的指令将产生用于实现在流程图和/或框图框或框组合中指定功能/动作的包括指令方法的产品物品。
计算机程序指令还可被装载到计算机或其他可编程数据处理装置以导致一系列将由计算机或其他可编程装置执行的操作步骤，用来产生计算机可实现过程，因此在计算机或其他可编程装置中执行的指令将提供用于实现在流程图和/或框图框或框组合中指定功能/动作的步骤。
图1A和1B(合起来为图1)示出了根据本发明实施例的用于确定通信设备位置的示范性方法100的流程图。正如在文中使用的，通信设备可为接收机或发射机，并且在文中这些术语是可相互交换使用的。接收机可以是作为接收机操作或处于接收模式的通信设备。发射机可以是作为发射机操作或处于发射模式的通信设备。
在框102中，可估计接收机的位置。该位置可以是地理位置，在网格或坐标系中的位置，或任何相对于其他通信设备或其他路标或人造物品识别通信设备位置的方式。可使用全球定位系统(GPS)、陆地测量、LOS三角测量、NLOS三角测量、使用射频或光发射机的三角测量、或者其它定位技术来估计接收机位置。
同时在框102中，可从发射机发射一个或多个脉冲。依据被定位的通信设备是发射机还是接收机，可知晓其它没有确定或估计位置的设备的位置，或者可使用具有已知位置和相距未定位设备的路径距离的参考接收机来确定未知设备的位置。
在框104中，可在接收机处测量或记录脉冲或脉冲群的到达时间。通过互相关或其他技术可确定脉冲群的到达时间。
在框106中，通过将每个接收脉冲与接收机与发射机间的可能传输路径进行匹配，可生成一组假设配型。每个假设配型可定义假设接收脉冲是通过匹配的传输路径传输的。如果脉冲传输时间未知，可生成用于每个假设传输时间和路径的另一组假设。参考图7，将更详细地描述用于生成假设配型的方法的例子。简要地，可确定从发射机到接收机的所有可能传输路径，包括来自于传输路径上任何散射中心对信号脉冲的任何反射、折射或散射。基于接收脉冲的数量，可将所有传输路径的有序排列分组为多组元素(路径)。每组元素或传输路径接着可与唯一接收脉冲相关联。接收脉冲可假设与多条可能传输路径相匹配。接着可以如下文所述，确定每个接收脉冲和可能传输路径之间的最好或最优配型。
传输路径可进一步定义为有序的一组发射机、零个或多个散射中心以及接收机。视线(LOS)传输路径在路径中没有散射中心。非视线(NLOS)传输路径在路径中有一个或多个散射中心。发射机、接收机和散射中心可被定义为传输路径中的节点。方法100或算法假设除了将被定位的通信设备(在本例中可能为发射机或接收机)之外，每个节点的地理位置对于操作事先是已知的。方法100或算法同时假设除了终止于将被定位的通信设备的最后一条链路，每个节点固有的任何传输延时以及每个节点之间的任何链路延时是已知的。散射中心可以是在发射机和接收机之间传输路径中的任何结构。
同样参考图2和图3。图2是说明根据本发明实施例的用于确定通信设备位置的示范性传输路径200的图。在图2的例子中，发射机(T)的位置可能是未知的。示范性传输路径200可包括从接收机(R)到发射机(T)的直达传输路径或LOS传输路径202。传输路径T-S1-R204是从发射机、经由散射中心S1反射或散射然后到接收机。传输路径T-S2-R206是从发射机、经由散射中心S2反射或散射然后到接收机。也可有未表示在图2中的双反射传输路径，比如T-S1-S2-R或T-S2-S1-R。如上所述，这些有一个或多个散射中心(S1和S2)的传输路径被定义为NLOS传输路径。
图3是说明由接收机(R)接收的可与图2中每条示范性传输路径200假想匹配的信号脉冲的图。图3同时说明了如框104中测量或确定每个脉冲的到达时间。
在框108中，针对每个接收脉冲，可利用包括可传播每个脉冲的可能传输路径的假设配型来确定可能的通信设备(依据被定位的发射机或接收机)位置轨迹。如果被定位的通信设备是发射机，可能的通信设备位置轨迹可包括：对于包括LOS传输路径的与特定接收脉冲相关的每个假设配型，是以接收机为圆心的圆；以及对于包括NLOS传输路径的与特定接收脉冲相关的每个假设配型，是以每个发射机的第一个散射中心为圆心的圆。如果被定位的通信设备是接收机，可能的通信设备位置轨迹可包括：对于包括LOS传输路径的与特定接收脉冲相关的每个假设配型，是以发射机为圆心的圆；以及对于包括NLOS传输路径的与特定接收脉冲相关的每个假设配型，是以每个接收机之前的最后一个散射中心为圆心的圆。
同样参考图4A-4C，图4A-4C是说明根据本发明实施例的使用每个接收脉冲和传输路径间的假设配型的通信设备的可能位置轨迹401-404的例子。在图4A-4C中说明的特定例子是用来确定图2中的发射机(T)位置的。相应地，对于包括传输路径T-R的假设配型，通信设备或发射机(T)的可能位置将是以接收机(R)为圆心的圆406确定的轨迹400。对于包括传输路径T-S1-R的假设配型或假设，发射机(T)的可能位置将是以散射中心S1为圆心的圆408定义的轨迹402。针对假设传输路径T-S2-R，发射机(T)的可能位置将是以散射中心S2为圆心的圆410确定的轨迹404。
对于每条传输路径，每个圆406、408和410的半径可由如下计算确定：
a)计算从路径中的第一个散射中心到接收机的传输时间：
t1＝(路径距离/传输速度)+散射中心的延时
b)计算总传输时间
t2＝相关脉冲的接收时间
c)计算第一条链路(发射机到第一个散射中心)的传输时间：
t3＝t2-t1-接收机延时
d)计算第一条链路的路径长度
R＝t3×传输速度
e)寻找可能的发射机位置的轨迹：
轨迹是以传输路径中第一个散射中心为圆心、以R为半径的圆。
如果确定或估计接收机的位置，可执行相似的一组计算。可计算从已知发射机位置到接收机之前的最后一个散射中心的传输时间。然后可通过总传输时间与从发射机到最后散射中心的传输时间之差减去接收机中任何传输延时，来确定从最后的散射中心到接收机的传输时间。接着，可能的接收机位置的轨迹可以是以最后的散射中心为圆心、以相应于从最后散射中心到接收机的路径长度为半径的圆。通过将从最后散射中心到接收机的传输时间乘以传输速度可计算所述路径长度。
在框110中，依据被定位的发射机或接收机的估计位置可被确定为针对每个接收脉冲的轨迹的交点。换句话说，如果发射机被定位，则通信设备的估计位置是针对每个相应的接收脉冲以发射机的第一个散射中心为圆心的圆、以及针对接收脉冲或包括LOS传输路径的假设配型以接收机为圆心的圆的交点。如果接收机被定位，则估计位置是针对每个相应的接收脉冲以接收机之前的最后一个散射中心为圆心的圆、以及针对包括LOS传输路径的假设配型以发射机为圆心的圆的交点。
同样参考图4D，图4D是说明根据本发明实施例的基于可能位置的轨迹412的交点估计通信设备位置的例子。图4D是图2和图4A-4C中相同例子的继续。在这个例子中，通信设备或发射机(T)的估计位置是交点414。
在框112中，通过定义沿着一个圆轨迹的一组测试点，可确定交点误差。对于每个测试点，所述测试点可被替换到每个剩余轨迹上，并且可从每次替换中计算出残差(residual error)。每个测试点处的交点误差可被确定为在框110中从每个轨迹得到的残差和(sum of residual errors)。通信设备的可能位置可被选择为具有最小残差和的测试点。对于这组轨迹，交点误差是相应于通信设备的估计位置的交点误差。图5是说明根据本发明实施例的确定对于通信设备估计位置的残差的例子。图5是残差与轨迹上点索引(point index)的关系曲线图形。竖轴是所有其他轨迹上的残差和，以及横轴是轨迹0上点的索引。参考图9，将更详细地描述针对每个通信设备位置估计确定交点误差的方法的例子。
在框114中，可判断是否需要针对不同的假设传输时间确定位置估计。如上所讨论的，如果脉冲传输时间未知，则对于可能的传输时间和传输路径，可生成未知的附加假设。如果存在要使用的附加的假设传输时间，则方法100可返回到框106，并且方法100将按照如上所述进行处理。如果没有附加的假设传输时间，则方法100前进至框116。
在框116中，可判断是否需要接收脉冲和传输路径之间的新假设配型。如果需要接收脉冲和传输路径之间的新假设配型，则方法100返回至框106，并且方法100将按照如上所述进行处理。如果在框116中不需要接收脉冲和传输路径之间的新假设配型，则方法100前进至框118。
在框118中，对通信设备(发射机或接收机)最好或最优的位置估计可被选择为具有最小交点误差120的可能通信设备位置估计。
图6A-6K说明了根据本发明实施例的当脉冲发射时间未知时确定通信设备估计位置的例子。针对每个脉冲和每个假设脉冲传输时间602(t0＝-1.0；t0＝-0.5；t0＝0.0；等)的每个假设传输路径，说明在图形604-612中的轨迹600的交点可被确定(如在图1的框110中)为通信设备的估计位置。类似于如图1的框112所描述的，可确定在图形604-612中对每个通信设备位置估计的交点误差。在图形614-622中，说明了在图形604-612中的对每个通信设备位置估计的交点误差的图。图形614-622分别对应于说明在图形604-612中的估计位置。图形614-622是残差与点索引的关系曲线。竖轴是所有其他轨迹上的残差和，以及横轴是轨迹0上点的索引。最好或最优的通信设备位置估计可被选择为在图6K的图形624中说明的具有最小交点误差(如在图1的框118中确定的)的位置估计。图形624是针对在图形614-622中的每个残差和的最小残差(竖轴)与脉冲传输时间(t0)602(横轴)的关系曲线图形。从图形624可知，在图6A-6K说明的例子中，由在图形608中的圆或轨迹的交点来提供最优或最好的通信设备位置估计。
图7示出了根据本发明实施例的生成对于每个接收脉冲和脉冲发射时间的可能假设传输路径的方法700的例子的流程图。方法700可用于图1的方法100的框106中。在框702中，从发射机(T)到接收机(R)的可能传输路径包括来自于任意散射中心(SM)的反射或散射的所有组合。在图8A-8C中说明了确定可能传输路径800的例子。可能传输路径800可包括直达路径T-R802，每个散射中心SM引起的反射T-Sj-R804、T-SM-R806，双反射T-Sj-SM-R808或T-SM-Sj-R810。对于M个散射中心的可能路径总数量可由等式1表示：
(1)Npath＝1+M*(∑i＝0到K-1(M-1)i)
其中，Npath为路径的数量，以及K为每条路径反射的最大数量。
假设可包括传输时间t0以及脉冲和传输路径的多对Npulse。传输路径可被指定或定义为Pathj，其中j是介于1和Npath之间的整数。脉冲可被指定为Pulsei，其中i为介于1和Npulse之间的整数。Pulsei和Pathj之间的配对可被指定为(Pulsei，Pathj)。这个配对可表示Pulsei由沿Pathj传输的信号引起的假设。
单个假设可包括传输时间t0以及多对Npulse(pulse，path)。每对(pulse，path)可有唯一脉冲，使得所述假设包括针对每个脉冲的路径。例如，如果有3个接收脉冲以及10条可能路径，则一组针对假设的配对可为：(Pulse1，Path10)，(Pulse2，Path1)，(Pulse3，Path4)。
在框704中，基于接收脉冲的数量(Npulse)，可确定Npath条传输路径的所有排列以及将Npath条传输路径的所有排列分组为多组元素(路径)。考虑Npulse，每次Npath条路径的排列数量可以表示为：M＝Npath！/(Npath-Npulse)！
假设的数量Nh可以是传输时间的量Ntt乘上路径排列的量M。在框706中，针对每个排列，可将每组元素(路径)与单独的脉冲相关联或匹配。在框708中，如果传输时间未知，则针对每个传输时间或假设传输时间的每个排列，可建立假设配型。这种方法可被推广到使用一个以上的接收机的情况。在这种情况下可提供环绕传输路径外环的建立方法以针对每个接收机提供另一组传输路径。
图9示出了根据本发明实施例的通过计算每个位置估计的残差来选择最好或最优位置估计的方法900的例子的流程图。对于模块或图1的框112中的操作可使用方法900。在框902中，可选择可能的通信设备(发射机或接收机)位置的一个轨迹。在框904中，轨迹可被近似为一组离散点(xi，yi)。
在框906中，针对每个可能的通信设备位置，每个离散点可沿着其他轨迹循环。可将每个离散点替换为每个可能通信设备位置的其他轨迹(k)的数学表示。
在框908中，针对每个其他可能通信设备位置轨迹(k)上的每个离散点，可确定残差(Errori，k＝(xi-xk)2+(yi-yk)2-(rk)2)。其中rk是轨迹(k)的半径。在框910中，可确定每个离散点残差的平方和(Errori＝∑K|Errori，k|2)。
在框911中，可确定是否已经选择了可能的通信设备位置的所有轨迹。如果没有，则可选择另一可能通信设备位置的轨迹，并且方法900返回到框904。然后所述方法可以如上所述方式执行。如果已经选择了可能通信设备位置的所有轨迹，则方法900前进至框914。
在框914中，可能的通信设备位置可被选择为具有最小残差和的离散点。针对位置估计，可使用最小残差和作为误差度量来选择所述点。
图10示出了根据本发明实施例的每个接收脉冲与脉冲可能经其传输的可能传输路径之间的假设配型1002集合的例子的表格1000。假设配型1002是基于图2中说明的例子的。所述假设配型可根据类似于如图1的框106和图7的方法700的描述生成。如图10所示，在列1004中第一个到达的脉冲或具有最短到达时间的脉冲可被假定为从发射机(T1)到接收机(R1)的LOS传输路径或直达路径或者图2中的传输路径202。如图10所示，与之后到达脉冲匹配的其他可能传输路径可以是包括散射中心(S1或S2或两者)的NLOS传输路径。
类似于先前如图1的框108所描述的以及图4A-4C所示的，表格1000中每个单元可表示根据被定位的可能的发射机或接收机位置的轨迹或圆。类似于如图1的框110所描述的以及图4D中所示的，发射机或接收机的估计位置可以是针对一行1006中的每个脉冲的每个假设配型集合的圆或轨迹的交点。
类似于框112和图9中的方法900所描述的，针对图10的行1006中的每个位置估计可确定或计算交点误差。表格1000的列1008是对于每行1006的轨迹或圆的交点说明交点误差度量的例子。在图10的例子中，具有最小误差的假设匹配集合位于行1006的行12中。相应地，类似于框118所述的，可选择由行12中的假设配型形成的轨迹或圆的交点作为最好的位置估计。
图11示出了根据本发明实施例的确定通信设备位置的设备1100的例子的框图。设备1100可以是自身期望定位的通信设备，或者设备1100可以与另一个期望定位的设备相关。设备1100可以是运载工具的一部分，或者可以是运载工具的其他设备，比如航空器、地面车辆、水运工具或运载工具的其他类型。
设备1100可包括控制设备1100其他部分操作的处理器和控制逻辑单元1102。位置确定模块1104在处理器和控制逻辑单元1102中是可操作的。位置确定模块1104可包括假设传输路径评估或测试部件。方法100可被嵌入到包括假设传输路径评估或测试部件的位置确定模块1104中。框1106中的其他模块、软件等在处理器和控制逻辑单元1102中是可操作的，以执行与设备1100相关的其他功能或操作。
设备1100还可包括无线发射机1108，以通过天线组件1110向其他通信设备(发射机或接收机)1111发射信号。如前所述，散射中心将反射或散射所发射的信号。
设备1100还可包括无线接收机1112以通过天线组件1110从其他通信设备1111接收信号。
设备1100还可包括用户接口1114以允许操作者使用和控制设备1100的操作。用户接口可包括用来向用户发射可听信号的扬声器1116以及从用户处接收用于转换为由无线发射机1108发射的射频信号的语音通信的麦克风1118。用户接口1114还可包括显示器1120、键盘1122等、以及用户用于输入命令以操作设备1100的功能按钮、操纵杆或类似的控制装置1124。
设备1100还可包括电源1126。电源1126可以是电池或其他能量存储设备以允许设备1100的移动操作。
根据本发明的不同实施例，图中的流程图和框图说明了系统、方法和计算机程序产品可能实现的体系架构、功能和操作。从这点来看，流程图或框图中的每个框可表示模块、程序段或部分代码，由用于实现特定逻辑功能的一条或多条可执行指令组成。还应该注意到，在一些可选的实施例中，框中指明的功能可能不是按照图中记录的顺序发生。例如，以连续方式表示的两个框，事实上，可被几乎同时地执行，或者依赖于涉及的功能，有时框可能被逆序执行。还将注意到，通过能执行特定功能或行动的特殊目的基于硬件的系统、或者特殊目的硬件和计算机指令的组合，框图和/或流程图的每个框、以及框图和/或流程图中的框组合能够被实现。
说明书中使用的术语只是为了描述特定的实施例，而并非是限制本发明。正如文中所用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”也欲包括复数形式，除非上下文清楚地表明别的情况。还将进一步了解，词语“包括”和/或“包含”，当在本说明书中使用时，确定了所说明的特征、整数、步骤、操作、部件和/或组件的存在，而并非是排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组合的存在或添加。
尽管在上述说明书中说明和描述了特定的实施例，本领域的普通技术人员将意识到任何计算可达到相同目的的改变可被替换到所述的特定实施例中，并且在其他环境下发明具有其他应用。本申请欲覆盖本发明的任何改变或变化。如下的权利要求并非意味着将发明的范围限制在说明书中所描述的特定实施例中。

Claims (17)

1.一种确定通信设备的位置的方法，包括：
测量在一个设备处从所述通信设备接收的每个脉冲的到达时间；
生成每个接收脉冲以及所述通信设备和设备间的传输路径之间的一组假设配型，其中被定位的所述通信设备是发射机和接收机之一，其中生成该组假设配型包括：
确定从发射机到接收机的可能的传输路径，所述可能的传输路径包括源于任何散射中心的任何反射或散射的所有组合；
基于由接收机接收的脉冲的数量，确定被分组为多组不同传输路径的传输路径的基本所有排列；
将每组不同传输路径中的每个传输路径与针对每个排列接收的脉冲中的唯一脉冲相关联以及建立所述唯一脉冲与针对每个排列的关联传输路径之间的假设配型，所述唯一脉冲能够经过关联传输路径；
为每个假设配型确定交点误差，其中每个假设配型定义可能的通信设备位置的轨迹以及该组不同假设配型的轨迹交点提供所述通信设备位置的估计，其中确定所述交点误差包括：
将可能的通信设备位置的每个轨迹近似为一组离散点；
针对每个可能的通信设备位置使每个离散点沿着其他轨迹循环；
针对在每个可能的通信设备位置的轨迹上的每个离散点，确定残差；
针对每个离散点，确定残差的平方和；以及
将所估计的通信设备位置选择为具有最小残差和的离散点；以及
根据具有最小交点误差的该组假设配型，估计通信设备的位置。
2.如权利要求1所述的方法，其中估计通信设备的位置包括：使用所述假设配型针对每个脉冲确定可能的通信设备位置的轨迹。
3.如权利要求2所述的方法，进一步包括：针对每个脉冲的每组假设配型，将所估计的通信设备的位置确定为可能的通信设备位置轨迹的交点。
4.如权利要求2所述的方法，进一步包括：
响应于每个脉冲的传输时间未知，定义每个脉冲的假设传输时间；
针对每个假设传输时间和传输路径，生成一组附加的假设配型；
针对每个脉冲和每个假设传输时间，使用每组假设传输路径来确定可能的通信设备位置的轨迹；以及
针对每个脉冲和每个假设传输时间的每组假设配型，将所估计的通信设备的位置确定为可能的通信设备位置轨迹的交点。
5.如权利要求2所述的方法，其中确定可能的通信设备位置的轨迹包括：如果被定位的通信设备是发射机，则在包含NLOS传输路径的每个假设配型中，定义以距离通信设备的第一个散射中心为圆心的圆。
6.如权利要求2所述的方法，其中确定可能的通信设备位置的轨迹包括：如果被定位的通信设备是接收机，则在包含NLOS传输路径的每个假设配型中，定义以通信设备之前的最后一个散射中心为圆心的圆。
7.如权利要求1所述的方法，进一步包括：形成从发射机到接收机的一组可能的传输路径。
8.如权利要求7所述的方法，其中形成该组可能的传输路径包括：
形成从发射机到接收机的直达传输路径；
形成源于任何散射中心的反射的所有组合；以及
基于由接收机接收的脉冲的数量，确定被分组为多组元素中的可能的传输路径的所有排列。
9.如权利要求8所述的方法，进一步包括：针对每个排列将每组元素与唯一接收脉冲相关联。
10.如权利要求9所述的方法，进一步包括：针对每一传输时间或假设传输时间，建立与唯一脉冲相关联的每个假设配型。
11.如权利要求1所述的方法，进一步包括：确定任何散射中心的位置。
12.如权利要求11所述的方法，进一步包括：
如果被定位的通信设备是发射机，则估计接收机的位置；以及
如果被定位的通信设备是接收机，则估计发射机的位置。
13.一种确定通信设备的位置的方法，包括：
在接收机处测量每个接收脉冲的到达时间；
通过将由接收机接收的每个脉冲与发射机和接收机之间的接收脉冲的可能传输路径相匹配，生成一组假设配型，其中被定位的所述通信设备是发射机和接收机之一；其中生成该组假设配型包括：
确定从发射机到接收机的可能的传输路径，所述可能的传输路径包括源于任何散射中心的任何反射或散射的所有组合；
基于由接收机接收的脉冲的数量，确定被分组为多组不同传输路径的传输路径的基本所有排列；
将每组不同传输路径中的每个传输路径与针对每个排列接收的脉冲中的唯一脉冲相关联以及建立所述唯一脉冲与针对每个排列的关联传输路径之间的假设配型，所述唯一脉冲能够经过关联传输路径；
为每个假设配型确定交点误差，其中每个假设配型定义可能的通信设备位置的轨迹以及该组不同假设配型的轨迹交点提供所述通信设备位置的估计，其中确定所述交点误差包括：
将可能的通信设备位置的每个轨迹近似为一组离散点；
针对每个可能的通信设备位置使每个离散点沿着其他轨迹循环；
针对在每个可能的通信设备位置的轨迹上的每个离散点，确定残差；
针对每个离散点，确定残差的平方和；以及
将所估计的通信设备位置选择为具有最小残差和的离散点；
根据具有最小交点误差的该组假设配型估计通信设备的位置。
14.如权利要求13所述的方法，进一步包括：
响应于每个脉冲的传输时间未知，定义每个脉冲的假设传输时间；
针对每个假设传输时间、脉冲和传输路径，生成一组附加的假设配型；
针对每个脉冲和每个假设传输时间，使用每组假设配型确定可能的通信设备位置的轨迹；以及
针对每个脉冲和每个假设传输时间的每组假设配型，将通信设备的估计位置确定为可能的通信设备位置轨迹的交点。
15.一种确定通信设备的位置的设备，包括：
位置确定模块，其包括能够在处理器上操作来评估每个接收脉冲和所述脉冲的可能传输路径之间的配型以确定所述通信设备的位置的假设配型评估部件；其中所述位置确定模块还包括：
用于在接收机处测量每个接收脉冲的到达时间的装置；
用于生成一组假设配型的装置，其中用于生成一组假设配型的装置包括用于确定从发射机到接收机的可能的传输路径的装置，所述可能的传输路径包括源于任何散射中心的任何反射或散射的所有组合；
基于由接收机接收的脉冲的数量，确定被分组为多组不同传输路径的传输路径的基本所有排列的装置；
将每组不同传输路径中的每个传输路径与针对每个排列接收的脉冲中的唯一脉冲相关联以及建立所述唯一脉冲与针对每个排列的关联传输路径之间的假设配型的装置，所述唯一脉冲能够经过关联传输路径；
为每个假设配型确定交点误差的装置，其中每个假设配型定义可能的通信设备位置的轨迹以及该组不同假设配型的轨迹交点提供所述通信设备位置的估计，其中确定所述交点误差包括：
将可能的通信设备位置的每个轨迹近似为一组离散点；
针对每个可能的通信设备位置使每个离散点沿着其他轨迹循环；
针对在每个可能的通信设备位置的轨迹上的每个离散点，确定残差；
针对每个离散点，确定残差的平方和；以及
将所估计的通信设备位置选择为具有最小残差和的离散点；以及
用于根据具有最小交点误差的假设配型来估计通信设备的位置的装置。
16.如权利要求15所述的设备，进一步包括：
用于响应于每个脉冲的传输时间未知，定义每个脉冲的假设传输时间的装置；
用于针对每个假设传输时间、脉冲和传输路径，生成一组附加的假设配型的装置；
用于针对每个脉冲和每个假设传输时间，使用假设配型确定可能的通信设备位置的轨迹的装置；以及
用于针对每个脉冲和每个假设传输时间的该组假设配型，将通信设备的估计位置确定为可能的通信设备位置轨迹的交点的装置。
17.一种运载工具，包括：
处理器；以及
如权利要求15所述的设备。
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