CN102778685A - 协作定位 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了协作定位，用于确定彼此邻近的一对便携式设备的位置的系统包括：第一便携式设备，被配置为根据第一位置确定机构形成所使用的第一定位数据；第二便携式设备，用于根据第一位置确定机构计算位置；其中，第一便携式设备被配置为将第一定位数据传送至第二便携式设备，并且第二便携式设备被配置为依赖于第一定位数据计算第一便携式设备和第二便携式设备的位置。

Description

协作定位
背景技术
本发明涉及便携式设备组能够协作确定它们的位置或改进其位置估计的系统和方法。
提供可以确定它们的地理位置的一种或多种技术的便携式设备变得日益普遍。针对诸如手持GPS接收器的这些设备，它们的主要功能是准确地确定它们的位置并为用户提供它们的信息。针对诸如手机的其它设备，对于设备而言能够至少粗略地确定它们位置是有用的。这允许手机使用基于位置的服务。例如，用户位置的知识能够允许智能手机提供用户位置的地图，允许通过设备所拍摄的数字照片被地理标记，允许服务包括与用户位置相关的内容的网页，并且通常允许在智能手机上运行的应用软件使用位置信息。
存在便携式设备能够确定其位置的许多技术。诸如全球定位系统（GPS）或GLONASS系统的全球导航卫星系统（GNSS）的使用允许高精度确定地理位置，但不能使便携式设备典型地在建筑物或密集的城区时接收信号。使用诸如辅助GPS（A-GPS）的GPS系统的某些改进，以提高设备在困难环境中确定其位置的可能性。A-GPS允许移动网络使能设备从中央服务器下载GPS卫星的年历和/或星历信息，并且能够为设备提供准确的时间。然而，如果设备不能从至少四个不同的卫星接收信号，则A-GPS不能改进GPS使能设备能够确定其位置的可能性。这通常发生在密集的城区环境中。
不准确定位方法包括蜂窝和wifi位置（wifilocation）确定方法，如果设备被连接至特定小区基站（cell satation）或Wi-Fi接入点随后必须在该小区基站或Wi-Fi接入点的所知位置的特定距离内，则该方法能够由此提供便携式设备的粗略位置。能够检测多种类型的小区基站或不同供应商的基站的设备，能够通过关于范围内的那些基站和/或接入点的位置的三边测量来改进位置估计的精度。设备能够尽可能地利用多种不同的无线技术，以增加基站或接入点的数目，这样可及时检测任意点。能够利于帮助移动设备确定其位置的无线技术包括GSM、3G、LTE、WiMAX、Wi-Fi。
这些基于无线网络的方法的各种改进能够有效地进一步提高设备位置估计的精度。为了根据基站或接入点确定设备的距离，这些改进通常依赖于接收信号强度、通过在基站与设备之间传播信号所花费的时间、以及（对于利用定向天线的蜂窝系统）接收信号的方向的组合。结合这些改进的定位方法的实例包括E-Cell ID和E-OTD。
尽管蜂窝和Wi-Fi位置确定方法降低了精度，但它们在室内及密集城区环境中通常比基于卫星的定位方法更可靠。在提供导航卫星信号良好接收的户外环境和室内或密集城区环境都执行很好的便携式设备通常必须支持多种通信技术。例如，智能手机典型地包括GPS接收器、一个或多个移动网络收发器（例如，GSM，3G）、以及通常的Wi-Fi收发器（例如，IEEE 802.11n）。
然而，不是所有设备都包括多个无线电收发器，并且许多设备都不配备为确定室内或城区环境中的位置，例如，被设计用于野外的GPS接收器。其它设备通常不包括能够确定位置的许多装置，但能够从了解位置中受益，例如，数码相机可被配置为能够在照片上地理标记它们所处的、相机接收这种信息的位置。
因此，需要一种改进的方法，通过该方法，便携式设备具体地在室内和密集城区环境下能够确定它们的位置。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种用于确定彼此邻近的一对便携式设备的位置的系统，该系统包括：第一便携式设备，被配置为根据第一位置确定机构形成所使用的第一定位数据；以及第二便携式设备，用于根据第一定位确定机构计算位置；其中，第一便携式设备被配置为将所述第一定位数据传送至第二便携式设备，并且第二便携式设备被配置为依赖于第一定位数据计算第一便携式设备和第二便携式设备的位置。
适当地，第二便携式设备被配置为根据第一位置确定机构形成所使用的第二定位数据，并另外依赖于第二定位数据计算第一便携式设备和第二便携式设备的位置。
适当地，第二便携式设备用于根据第二位置确定机构计算其位置，并被配置为根据第二位置确定机构形成所使用的第二定位数据，另外依赖于第二定位数据计算第一便携式设备和第二便携式设备的位置。第二便携式设备可被配置为组合第一定位数据和第二定位数据，从而比单独依赖于第一定位数据或第二定位数据提供第一便携式设备和第二便携式设备的位置的更精确估计。
适当地，第一定位数据不包括第一便携式设备的位置的指示。
优选地，第一便携式设备用于根据第一位置确定机构计算其位置。
第一定位数据不足以允许根据第一位置确定机构计算唯一位置。
优选地，第二便携式设备被配置为在第一便携式设备和第二便携式设备并置的假定之下计算第一便携式设备和第二便携式设备的位置。
适当地，第二便携式设备被配置为将第二定位数据传送至第一便携式设备，并且第一便携式设备被配置为依赖于第二定位数据计算第一便携式设备和第二便携式设备的位置。优选地，，第一便携式设备被配置为在并置第一便携式设备和第二便携式设备的假定之下计算第一便携式设备和第二便携式设备的位置。优选地，第一便携式设备和第二便携式设备用于交换第一便携式设备和第二便携式设备的各个位置确定。
优选地，第一和第二便携式设备可利用小于近似100米、小于近似50米、或小于近似10米范围的短距无线电协议进行通信。优选地，短距无线电协议为蓝牙低能量，并且第一便携式设备用于通过广播信道将第一定位数据传送至第二便携式设备。
系统将进一步包括被配置为在第一便携式设备和第二便携式设备之间进行中继通信的中继设备。
适当地，第一位置确定机构为GNSS位置确定机构，并且第一定位数据为年历信息、星历信息、码相位测量和伪距信息中的一种或多种。
适当地，第二位置确定机构为GNSS位置确定机构，并且第二定位数据为年历信息，星历信息，码相位测量和伪距信息中的一种或多种。
适当地，第一位置确定机构为蜂窝位置计算机构，并且第一定位数据为以下项的一种或多种：可通过第一便携式设备检测的小区的一个或多个标识符的列表；在第一便携式设备处从一个或多个小区发射机接收的信号的信号强度；在第一便携式设备处从一个或多个小区发射机接收的信号的传播次数；在第一便携式设备处从一个或多个小区发射机接收的同步传送信号的到达次数之差；在第一便携式设备处从一个或多个小区发射机接收的信号的到达角信息；以及识别一个或多个小区的位置的信息。蜂窝位置计算机构为源小区、E-OTD、或E-CID之一。
适当地，第一位置确定机构为Wi-Fi位置计算机构，并且第一定位数据为以下项的一种或多种：可通过第一便携式设备检测的Wi-Fi接入点的一个或多个BSSID的列表；在第一便携式设备处从一个或多个Wi-Fi接入点接收的信号的信号强度；在第一便携式设备处从一个或多个Wi-Fi接入点接收的信号的传播次数；以及识别一个或多个Wi-Fi接入点的位置信息。适当地，第一便携式设备用于执行以下步骤：接收一个或多个Wi-Fi接入点的组的位置；并依赖于从至少一些Wi-Fi接入点所接收的信号强度估计其与至少一些一个或多个Wi-Fi接入点组的距离。
第二位置确定机构可以为基于所接收的蜂窝、GNSS、Wi-Fi、或蓝牙信号的位置确定机构。
第一便携式设备和第二便携式设备的每一个均可以为手机、平板电脑、个人定位设备、膝上电脑和数码相机中的一个。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于确定彼此邻近的一对便携式设备的位置的方法，该方法包括：一对便携式设备的第一便携式设备执行以下步骤：根据位置确定机构形成供使用的定位数据；并且将定位数据传送至一对便携式设备的第二便携式设备；以及第二便携式设备执行以下步骤：根据位置确定机构，依赖于定位数据计算一对便携式设备的位置。
附图说明
现在，将参照附图以实例方式描述本发明，其中：
图1示出了根据本发明被配置的一对便携式设备的示意图。
图2示出了本发明的第一实例使用的一对便携式设备的示意图。
图3示出了本发明的第二实例使用的一对便携式设备的示意图。
图4示出了本发明的第三实例使用的一对便携式设备的示意图。
图5示出了本发明的第四实例使用的一对便携式设备的示意图。
具体实施方式
下面的描述被表现为使得任何现有技术领域中的人员能够使用本发明，并且在具体应用的上下文中提供。所披露的实施方式的各种修改对本领域中的技术人员是显而易见的。
在不背离本发明的精神和原则的前提下，本文所定义的一般原理可以被应用于其它实施方式和应用。因此，本发明不旨在限定所示的实施方式，但是需要与本文所披露的原理和特性的最大范围一致。
需要注意，所给出的便携式设备通常仅包括可以确定其地理位置的有限的方法数，或者可以根本不包括这些方法，通常的情况是彼此能够无线通信的相邻近的多个便携式设备。这尤其在室内环境和密集的城区环境中有效。对于单独携带的多个电子设备（例如，智能手机、PDA、及数码相机）也有效。每个设备可以利用不同方法确定它们的位置。例如，多个设备可用于通过蓝牙低能量通信协议彼此通信。
本发明认为该发明对于彼此邻近的便携式设备能够分享利于位置估计的信息从而允许设备提高它们的位置估计的精度、或允许设备在另外不可能的情况下确定它们的位置是有利的。本文所描述的方法涉及定位信息的交换或传送，依赖于所述方法，设备能够计算位置，但其自身不显示出设备的全解析位置。
图1中示出了根据本发明的一对便携式设备100。便携式设备101、102被配置为利用收发器103和104进行通信。优选地，设备彼此直接通信，但是可选地，设备能够利用中间设备111通信。重要地，设备101和102紧密相邻：这通过构造设备以利用限定其范围使得彼此通信的两个设备必须邻近的无线电协议（即，短距无线电协议）进行通信来进行配置，或通过设备利用不限于短距的无线电协议进行通信并为了确保设备处于彼此邻近而使每个设备监控所接收到的信号强度和/或设备间的信号的传播时间。例如，仅仅如果接收到来自其它设备的、具有预定水平以上的信号强度的信号和/或设备间的信号的传播时间被确定小于预定时间，则设备能用于与另一个设备交换定位数据。
适当的短距无线电协议可以为蓝牙或蓝牙低能量。蓝牙具有用于等级1设备约100米和用于等级2设备约10米的典型的最大户外范围；蓝牙低能量具有约50米的典型的最大户外范围。在建筑物内，两个蓝牙设备能够通信的距离由于墙壁或其它物体导致的无线电信号的衰减而经常显著小于这些近似最大范围。
每个设备包括接收器105、106，利用这些接收器，设备能够接收用于确定其位置的预定类型的无线电信号。设备101和102可使用所接收的无线电信号而根据预定机构计算它们的位置。例如，接收器105可以为GPS接收器，利用所述接收器，设备101能够根据现有技术中已知的计算而确定其位置，并且接收器106可以为3G蜂窝接收器，利用该接收器，设备102能够根据E-OTD标准（增强观察时间差）确定其位置。两个设备将利用相同的机构确定它们的各个位置。每个设备可根据多个不同的结构确定其位置，并且能够包括多个接收器。
仅通过实例，设备101或102可被配置为根据下述项的一个或多个来确定其位置：
●诸如GPS、GLONASS、伽利略、或指南针的全球导航卫星系统（GNSS），使用从多个导航卫星所接收的信号来计算其位置的设备；
●诸如源小区（COO）、E-OTD、或E-CID（增强小区ID）的蜂窝位置确定标准，同时设备位置通过使用在设备范围内的小区基站的已知位置确定并能够使用通过传播中继的测量所计算的设备与基站的距离和/或接收信号强度和/或信号的到达次数差和/或从基站的定向天线系统所接收的定向信息的估计进行改进；
●基于识别无线接入点的IEEE 802.11（“Wi-Fi”）服务集合标识符（BSSID）的接收的位置确定系统，同时设备位置通过使用设备范围内的接入点的已知位置确定并能够使用通过传播中继的测量和/或接收信号强度所计算的设备与接入点的距离的估计进行改进。
在某个环境中，设备很难或不能使用对其有效的位置确定机构确定其位置。例如：
●包括GPS接收器的设备由于卫星信号的吸留（occlusion）和反射而导致发现其很难或不能在建筑物或密集城区环境中根据GPS接收器确定其位置；
●包括手机接收器（例如，GSM/3G）的设备如果其不能接收手机信号（例如，在野外或在建筑物中）则不能根据接收器确定其位置；
●包括Wi-Fi接收器的设备如果不能接收Wi-Fi信号（例如，设备在无线接入点范围外）则不能根据接收器确定其位置。
因此，如果设备支持多于一种的能够确定其位置的机构，则其是有用的，但这不经常用于实际使用。本发明提供了对于这个问题的代替解决方法。典型地，即使设备不能根据对其可用的技术全解析其位置，所述设备将具有生成或收集的定位数据，这些定位数据可以识别设备的大体位置，或者可以允许根据有效的附加定位数据确定设备位置。
本发明认为，对于便携式设备有用的定位数据可以用于附近（典型地，几米至几十米）的其它便携式设备；或者，相反地，如果设备从邻近的其它设备接收定位数据，则设备更可能能够确定其位置。一般来说，通过合并对于彼此邻近的所有设备有效的定位数据，更可能：（a）在合并定位数据前没有设备能够确定其位置的情况下，能够确定设备的共同位置，或者（b）一个或多个设备能够作为从另一个设备接收定位数据的结果而提高其位置的确定。
定位数据能够为在确定其位置的过程中由设备使用的任何信息。可以通过设备生成或收集的定位数据的实例包括：
●伪距，接收关于诸如GPS的GNSS系统的纪元、年历、星历、卫星多普勒频率、载波噪声比或整体信息；
●精或粗GPS周时间（TOW）信息；
●诸如表示设备范围内的接入点的BSSID列表的Wi-Fi接入点信息；
●诸如楼层或房间数的地址信息和/或建筑物信息；
●蜂窝接收历元（cellular receive epoch）、观察时间差（OTD）、网络名、及本地小区标识符；
●诸如具有已知位置的设备的设备名的蓝牙发射机信息；
●背景信息，能够帮助设备确定其信息，诸如指出GPS未覆盖的信息（由于当通知能够接收到不能使用的信号时允许设备关闭其GPS接收器而能够帮助设备保持其电池寿命）、指出设备在建筑物内的信息、或者指出在GNSS卫星信号上已经检测到多路径干扰的信息；
●关于设备性能的信息，允许进行合作战略决策，例如，即使设备具有GPS能力，具有非常有限电池容量的设备也可以选择不测量已经通过所谓协作定位智能手机获取的GPS伪范围。
由于几个原因，便携式设备当彼此邻近时有利于共享位置信息。第一，不同设备可以使用不同的位置确定机构，因此，一个设备能够确定其位置，但是不能共享这个定位数据的另一个设备允许两个设备使用根据定位数据所计算的位置。第二，即使当使用相同的位置确定机构并且彼此相对邻近时，设备的技术规范之间的差异和/或设备的地方环境的轻微差异会使两个设备生成不同的定位数据，在不能够单独使用任意一组定位数据的情况下，共享这个定位数据可以允许设备改进它们的位置估计或确定它们的位置。第三，在两个或多个设备能够确定它们位置的状态下，共享定位数据允许设备检测和/或校正错误位置估计，这些优点在下文所讨论的实例中进一步探究。
图2示出了本发明的第一实例使用。设备201包括GPS接收器205，并在两个GPS卫星207的时间t1时进行码相位测量。设备202包括GLONASS接收器206并在三个GLONASS卫星208的时间t2时进行码相位测量。为了进行码相位测量，每个设备确定描述在其各个GNSS中的卫星轨道的星历信息，或从服务器（例如，在A-GPS的情况下）或另一个设备接收星历信息。然而，设备都不能从充分数目的卫星终接收信号来确定其位置。这可能是由于例如通过建筑物、山、或树对一些卫星的吸留。
设备201和202可利用蓝牙低能量协议在它们各自的收发器203和204之间交换定位数据。在这个实例中，定位数据包括通过每个设备所建立的码相位测量或可选地包括来自于表示每个接收器与各个GNSS卫星的距离的码相位测量的伪距信息。这样为每个设备提供充分用于设备确定它们位置的、关于总共五个GNSS卫星的定位数据。假设配置了两个设备，每个设备能够通过解析五个卫星的伪距或通过关于适当星历信息（或在相关历元中描述卫星的位置和速度的信息）处理码相位测量来确定其位置。在确定其位置的过程中，每个设备进行估计并能够校正其时钟偏差。
需要注意，为了要确定的设备的位置和设备间的时钟偏差，如果使用两个或多个不同的GNSS系统，则必须了解这些系统之间的时钟偏差。能够通过设备时钟与公共源（诸如移动基站或可通过网络访问设备的时间服务器）的同步和/或利用在现有技术中众所周知的、用于确定两个通信设备偏离的任何机构来确定设备之间的时钟偏差。不同GNSS系统间的时钟偏差能够可根据通过网络访问设备的数据或被存储在设备中的数据由设备来计算。（GNSS系统时钟高度精确，并且因此能够准备用于任意时间点的计算）。
因此，通过共享定位数据，设备201和202在任何一个设备都不能自身解析其位置的状态下能够确定它们的共同位置。这种方法在城市中特别有用，其中，GNSS信号接收会很困难，并且仅隔几米的设备能够具有非常不同的天空视野。一般而言，可以存在全部被配置为用于以所描述的方式共享定位数据的多个设备。在其它实施方式中，这两个设备可被配置为使得仅有其中一个设备将其定位数据传送至另一设备。优选地，在这些实施方式中，接收定位数据并成功确定其位置的设备随后将表示该位置的数据传送至另一设备。
在关于图2的可选实例中，考虑设备202能够进行五个GLONASS卫星208的码相位测量从而能够解析其位置的情况。根据本发明，当确定设备202的位置时，该设备使表示其确定位置的定位数据对邻近的另一设备（诸如设备201）有用。这样通知设备201其位置，并假设配置了这两个设备，允许设备201确定并校正其时钟偏差以及适中频率误差。因此，本发明涉及自身不表示传送设备位置的不完整定位数据与表示传送设备位置的完整定位数据的近似配置便携式设备之间的交换。
存在允许设备通信高精度定时和频率信息的现有技术中已知的多个机构，任何这样的机构将与根据本发明的设备一起使用。例如，能够通过安排第一设备传送根据其时钟的预定频率处的音调来将精确频率信息从第一设备通信至第二设备；第二设备随后锁定至该音调并推断出其关于第一设备时钟的时钟偏差。给出第二实例，能够通过安排第一设备以指定时间传送诸如帧边界的信号将精确时间信息（fine time information）从第一设备通信至第二设备；通过确定在第二设备处根据其时钟接收到信号的时间，第二设备能够关于第一设备时钟推断出其时钟偏差。典型的机构被进一步设计为考虑设备的传送和接收延迟（通常被固定）。
图3示出了本发明的第二实例使用。设备301包括Wi-Fi接收器305，并且进行由设备能够检测的Wi-Fi接入点307组的测量。设备302也包括Wi-Fi接收器306，并且进行由设备能够检测的Wi-Fi接入点308组的测量。典型地，设备进行的Wi-Fi测量包括每个接入点的BSSID和RSSI（接收信号强度指标）。如果设备访问识别具有检测BSSID的接入点位置的数据，则这些测量允许设备估计其位置。通过了解设备能够检测的接入点的位置和能够检测到每个访问点的范围测量，设备能够粗略地计算位置。这能够通过使用RSSI基于信号强度的衰减估计设备与每个接入点的距离来提高。这样的技术为众所周知的技术，并且例如在“Location Systems forUbiquitous Computing”,J.Hightower and G.Borriello,Computer,Vol.34,No.8,2001;and in“Location Sensing Techniques”,J.Hightower and G.Borriello,Technical Report,University of Washington,Department of Computer Scienceand Engineering,August 2001中进行了讨论。
设备301和302能够利用蓝牙低能量协议在它们各自的收发器303和304之间交换定位数据。在这个实例中，设备301向设备302传送其能够检测的接入点的BSSID和RSSI值组。设备301不使用识别局域中的接入点的位置的数据组，因此不能自身确定其位置。设备302不使用这种数据组，并且在接收到包括用于接入点307的BSSID和各个RSSI值的定位数据时，能够通过使用用于接入点307和308的BSSID和RSSI值的三边测量来精确估计其位置。
设备302可被配置为向设备301传送表示识别设备本地的接入点的位置的数据组的至少一些的定位数据。这将允许设备301通过执行需要的三边测量计算来确定其自身的位置。设备302能够向设备301附加地传送表示其能够检测的接入点组的定位数据，从而允许设备301在其位置的计算中包括与接入点308相关联的定位数据。
设备301和302能够共享表示可通过每个设备检测的Wi-Fi接入点的定位数据的配置允许每个设备提高其位置估计，结果提高了接入点和RSSI值的多样性。本发明在建筑物内特别有优势，其中，仅相隔几米的两个设备可以检测不同的Wi-Fi接入点组。即使来自相对较近的Wi-Fi接入点的信号也能被人、墙壁、电梯、金属文件柜等吸留。通过集中表示位置接入点的定位数据，这两个设备能够受益于在多个位置处收集的定位数据，并且一个设备更能够关于整个局域Wi-Fi接入点组计算其位置。
信号强度特别强烈地受到接入点和设备的局域环境的影响。例如，通过用户便携式设备所检测的接入点的信号强度可以依赖于设备关于接入点的用户而所在的位置，如果设备在用户手中或用户身体位于接入点与设备之间，则可以检测到更弱的信号。这能够导致对利用设备的位置估计的误差，并且特别对能够仅检测一个或两个接入点的设备进行标记。通过提供使设备能够从相邻设备接收定位数据的机构，本发明能够增加设备对其位置计算有用的测量数。这能够通过增加在位置计算中所使用的接入点数、增加接入点的测量数来实现，并且这还减轻了普通接入点的任何测量的吸留效果。这些方法使通过由设备进行的位置测量更不易受无关信号强度测量的影响。
设备301和302被配置为使得不包括收发器303和304而利用Wi-Fi收发器305和306进行通信。为了确保这两个设备彼此邻近（即，几米至几十米），每个设备优选地被配置为例如：利用从其信号超过预定信号强度（RSSI）的设备所接收的定位数据；利用仅从连接至相同接入点的设备所接收的定位数据；或利用从传播延迟小于预定时间的设备所接收的定位数据。
根据本发明所构造的设备优选地不限于为了位置确定而与具有相同机构的设备交换定位数据。图4示出了本发明的第三实例使用。设备401包括蜂窝网接收器405（诸如GSM、3G或4G无线电接收器），并且为了估计与那些基站的距离并由此允许确定其位置的初始估计而进行来自局域蜂窝基站407的信号的到达时间测量。设备402包括GPS接收器，并进行来自两个卫星408的GPS信号的码相位和接收历元测量。
设备401和402已经利用它们各自的收发器403和404建立蓝牙链接。在这个实例中，设备402将其码相位测量和接收历元传送至设备401。当接收到定位数据时，设备401通过GPS码相位测量和接收历元来解析蜂窝到达时间测量，从而给出设备的位置的估计。换句话说，设备401使用蜂窝到达时间测量作为那些计算的约束来帮助设备402解决GPS位置计算，并允许确定一个位置。通过将识别设备的位置的数据传送至设备402，设备401可以允许解决关于GPS系统的设备402的时钟偏差。
在这个实例中，设备401已将已经执行计算的定位数据传送至设备402。这是因为设备401在其配置（例如，膝上计算机）中具有更大的处理功率。可选地，这两个设备被配置为交换定位数据，同时设备401将其蜂窝到达时间测量传送至设备402，并且两个设备依赖于两个定位数据组计算它们的位置。
图5示出了本发明的第四实例使用。设备501包括用于确定范围内蜂窝基站507的局域小区ID和它们各个信号的RSSI值的蜂窝网络接收器505（诸如GSM、3G、或4G无线电接收器）。设备进一步被配置为利用识别蜂窝基站的位置和发射功率（任选地）的蜂窝基站的一个或多个来进行访问。这个信息允许设备501利用三边测量估计与基站的位置。优选地，设备501了解基站的发射功率，因为在各个发射机的功率的背景下允许解释RSSI值并提高位置估计的精度。设备502包括被配置为关于不同的蜂窝基站508组确定其位置的蜂窝网络接收器506。换句话说，设备501和502被配置为使用不同的蜂窝网络供给器。
设备501被配置为利用蓝牙低能量协议通过收发器503和504将其局域小区ID和它们的相关联RSSI值传送至设备502。这允许设备502提高其位置估计，因为该设备在其位置估计中进一步包括与设备501的基站相关联的定位数据。设备501能够在交换中从设备502接收定位数据，使得更精确地估计其位置。
一般而言，蜂窝基站507和508可以为任何类型的发射机，诸如固定位置的Wi-Fi接入点或蓝牙发射机。
如果根据本发明被配置的便携式设备被配置为使用蓝牙低能量协议使定位数据对于其它的便携式设备彼此有用，则其是有利的。更有利地，定位数据被使得通过蓝牙低能量广播信道而对于其它设备有用。这避免了在传输定位数据之前对蓝牙设备配对的需要。
如果在本文所描述的发明的任一实例中，设备被配置为彼此交换依赖于所接收的定位数据所确定的其位置的任何估计，则这是有利的。这种信息允许设备修改它们自身的位置估计，并且能够在评估其位置估计中误差过程中被设备使用。例如，密集城区环境中的GPS设备可以利用GPS接收器形成作为多路误差（例如，局部建筑物的反射）的结果是错误的其位置的估计。当接收到已经关于局域Wi-Fi接入点组估计其位置的邻近设备的位置估计时，GPS使能设备能够标记其位置作为妥协，并考虑采用替代方法或至少确保所报告的可信度不令人误解。可选地，能够在无线观测在普通GPS解析处理期间作为附加约束的情况下执行包括Wi-Fi观测和GPS伪范围的合成固定（composite fix）。
如果根据本发明所构造的设备被配置为通过确定设备的间隔（例如，它们的相对位置）来改进它们的位置估计，则这进一步是有利的。如图所示，根据本发明所构造的两个设备被配置为利用无线电收发器进行通信。优选地，这两个设备被配置为通过诸如蓝牙的短距协议进行通信，但是可选地，这两个设备通过接收信号强度或在设备间所传送的消息的往返时间（round tip time）的测量而被确定为彼此邻近。
在确定它们共同的位置的过程中，这两个设备假设它们自身位于同一位置。但是，能够根据设备间距离的估计来改进每个设备的通用位置的结果估计。能够通过接收信号强度的测量确定设备间隔的这个估计。例如，来自更近蓝牙设备的信号将与来自更远的蓝牙设备信号相比以更高的信号强度被接收；因此，两个蓝牙设备的间隔的粗略估计能够根据在一个设备处从其它设备接收的信号强度进行估计。在最多数情况下，由于大多个便携式设备在这个范围内操作，蓝牙设备的传送功率将被假设为等级II设备的功率（达到2.5mW）。可选地，每个设备均被配置为能向邻近设备通知其发射功率。
优选地，由一对设备所共享的定位方法被用于确定设备的相对位置，在不能进行它们的绝对位置的精确确定的情况下，通常也是可能的（例如，因为它们的绝对位置估计具有共同的偏差）。例如，E-OTD允许根据利用对于两个设备的基站所进行测量来计算两个移动设备的相对位置。这种相对定位数据能够被用于进一步改进每个设备的位置。例如，根据本发明对于两个设备所确定的绝对位置事实上能够被假设为表示沿着表示设备的相对间隔的线的中点，每个设备计算其定位作为其位置相对于该中点的绝对位置偏差。
应当理解，根据本发明所确定的位置为两个或多个便携式设备的绝对位置（如本文所描述的实例中那样）或两个或多个便携式设备的相对位置。因此，根据本发明所构造的两个或多个设备的组能够交换定位数据，从而允许这些设备的相对位置被确定，或允许这些设备的相对位置的改进估计被确定。
在本发明的优选实施方式中，便携式设备被配置为将定位数据的预定组传送至附近的任何其它适当构成的便携式设备。能够通过将其定位数据广播至范围内的任何设备来实现。优选地，设备周期性传送对于其有用的任意定位数据。更优选地，根据本发明所构造的设备被配置为利用蓝牙低能量协议进行通信，这提供了专业的广播信道，在广播信道中，定位数据能够通过适当构造的设备进行交换。
构造设备使得其能够依赖于其自身不能接收的数据来执行位置计算是有利的。例如，无GPS接收器的智能手机可被配置为在从相邻GPS接收设备通过蓝牙所接收的GPS码相位测量上执行GPS测量，从而估计其位置。
便携式设备为能够容易地由个人携带的那些设备，并且包括手持设备（诸如手机和平板电脑）以及膝上型设备（诸如笔记本计算机）。
因此，本申请披露了本文所描述的分开的每个独立特征和两个或多个这种特征的组合，在某种程度上，本领域的技术人员基于作为整体的说明书而能够执行这些特征或其组合，而不管这些特征或特征的组合是否解决本文所公开的任何问题，本申请表明本发明的各方面可以由任何这种独立特征或特征的组合组成。鉴于上述描述，对本领域技术人员清楚的是，在本发明的范围之内可以进行各种修改。

Claims (23)

1.一种用于确定彼此邻近的一对便携式设备的位置的系统，所述系统包括：
第一便携式设备，被配置为根据第一位置确定机构形成供使用的第一定位数据；以及
第二便携式设备，用于根据所述第一位置确定机构计算位置；
其中，所述第一便携式设备被配置为将所述第一定位数据传送至所述第二便携式设备，并且所述第二便携式设备被配置为依赖于所述第一定位数据计算所述第一便携式设备和所述第二便携式设备的位置。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二便携式设备被配置为根据所述第一位置确定机构形成供使用的第二定位数据，并另外依赖于所述第二定位数据计算所述第一便携式设备和所述第二便携式设备的所述位置。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二便携式设备用于根据第二位置确定机构计算其位置，并被配置为根据所述第二位置确定机构形成供使用的第二定位数据，并另外依赖于所述第二定位数据计算所述第一便携式设备和所述第二便携式设备的所述位置。
4.根据权利要求2或3所述的系统，其中，所述第二便携式设备被配置为组合所述第一定位数据和所述第二定位数据，使得比单独依赖于所述第一定位数据或所述第二定位数据提供所述第一便携式设备和所述第二便携式设备的位置的更精确估计。
5.根据前述任一权利要求所述的系统，其中，所述第一定位数据不包括所述第一便携式设备的位置的指示。
6.根据前述任一权利要求所述的系统，其中，所述第一便携式设备用于根据所述第一位置确定机构计算其位置。
7.根据前述任一权利要求所述的系统，其中，所述第一定位数据不足以允许根据所述第一位置确定机构计算唯一位置。
8.根据前述任一权利要求所述的系统，其中，所述第二便携式设备被配置为在并置所述第一便携式设备和所述第二便携式设备的假定之下来计算所述第一便携式设备和所述第二便携式设备的所述位置。
9.根据权利要求2或3所述的系统，其中，所述第二便携式设备被配置为将所述第二定位数据传送至所述第一便携式设备，并且所述第一便携式设备用于依赖于所述第二定位数据来计算所述第一便携式设备和所述第二便携式设备的所述位置。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述第一便携式设备被配置为在并置所述第一便携式设备和所述第二便携式设备的假定之下来计算所述第一便携式设备和所述第二便携式设备的所述位置。
11.根据权利要求9或10所述的系统，其中，所述第一便携式设备和所述第二便携式设备被配置为交换所述第一便携式设备和所述第二便携式设备的各自位置确定。
12.根据前述任一权利要求所述的系统，其中，所述第一便携式设备和所述第二便携式设备用于利用具有小于约100米、小于约50米、或小于约10米的范围的短距无线电协议进行通信。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述短距无线电协议为蓝牙低能量，并且所述第一便携式设备被配置为通过广播信道将所述第一定位数据传送至所述第二便携式设备。
14.根据前述任一权利要求所述的系统，其中，所述系统进一步包括被配置为在所述第一便携式设备和所述第二便携式设备之间进行中继通信的中继设备。
15.根据前述任一权利要求所述的系统，其中，所述第一位置确定机构为GNSS位置确定机构，并且所述第一定位数据为年历信息、星历信息、码相位测量和伪距信息中的一种或多种。
16.根据从属于权利要求3的前述任一权利要求所述的系统，其中，所述第二位置确定机构为GNSS位置确定机构，并且所述第二定位数据为年历信息、星历信息、码相位测量和伪距信息中的一种或多种。
17.根据前述任一权利要求所述的系统，其中，所述第一位置确定机构为蜂窝位置计算机构，并且所述第一定位数据为以下项中的一种或多种：
可通过所述第一便携式设备检测的小区的一个或多个标识符的列表；
在所述第一便携式设备处从一个或多个小区发射机接收的信号的信号强度；
在所述第一便携式设备处从一个或多个小区发射机接收的信号的传播次数；
在所述第一便携式设备处从一个或多个小区发射机接收的同步传送信号的到达次数之差；
在所述第一便携式设备处从一个或多个小区发射机接收的信号的到达角信息；以及
识别一个或多个小区的位置的信息。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述蜂窝位置计算机构为源小区、E-OTD、或E-CID之一。
19.根据前述任一权利要求所述的系统，其中，所述第一位置确定机构为Wi-Fi位置计算机构，并且所述第一定位数据为以下项中的一种或多种：
可通过所述第一便携式设备检测的一个或多个Wi-Fi接入点的BSSID的列表；
在所述第一便携式设备处从所述一个或多个Wi-Fi接入点接收的信号的信号强度；
在所述第一便携式设备处从所述一个或多个Wi-Fi接入点接收的信号的传播次数；以及
识别所述一个或多个Wi-Fi接入点的位置的信息。
20.根据权利要求19所述的系统，其中，所述第一便携式设备被配置为执行以下步骤：
接收一个或多个Wi-Fi接入点的组的位置；并且
依赖于从至少一些Wi-Fi接入点接收的信号强度来估计所述第一便携式设备与所述一个或多个Wi-Fi接入点的组的至少一些Wi-Fi接入点的距离。
21.根据从属于权利要求3的前述任一权利要求所述的系统，其中，所述第二位置确定机构为基于所接收的蜂窝信号、GNSS信号、Wi-Fi信号或蓝牙信号的位置确定机构。
22.根据前述任一权利要求所述的系统，其中，所述第一便携式设备和所述第二便携式设备的每一个均为手机、平板电脑、个人定位设备、膝上型电脑以及数码相机中的一种。
23.一种用于确定彼此邻近的一对便携式设备的位置的方法，所述方法包括：
所述一对便携式设备的第一便携式设备执行以下项：
根据位置确定机构形成供使用的定位数据；以及
将所述定位数据传送至所述一对便携式设备中的第二便携式设备；
以及，所述第二便携式设备执行以下项：
根据所述位置确定机构，依赖于所述定位数据计算所述一对便携式设备的位置。
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