CN103033829B - 位置验证 - Google Patents

Abstract

本发明涉及位置验证。本发明公开了一种确定电子装置的位置的指示的方法。所述方法包括：获取（100）与所述装置接收的无线电信号相关的信息，所述无线电信号包括来自卫星定位系统的一个或多个卫星的发射信号，根据该信息，可对所述无线电信号被接收时所述装置的真位置作出推断；获取（110）关于所述装置的所述真位置的多个假设；评估（120、130、140）所述多个假设，包括评定与所述无线电信号相关的信息和所述假设之间的一致性程度；基于所述评估的结果，选择（150）所述假设中的一个或多个假设；以及输出（160）所选择的一个或多个假设的指示。

Description

位置验证

技术领域

本发明涉及卫星定位系统。本发明尤其涉及用于通过假设验证来确定关于卫星定位接收器的位置的信息的方法和装置。

背景技术

本领域中已知各种卫星定位系统。这些卫星定位系统也被称为全球导航卫星系统（GNSS）。这样的系统的公知示例为全球定位系统（GPS）。其他的示例包括欧盟伽利略系统和俄罗斯系统GLONASS。

这些系统全部以相似的原理运行。每个卫星严格同步地发射可唯一识别的独特信号。接收器检测来自多个不同的卫星的信号并且测量这些信号到达的相对时间。到达时间之间的差值对应于从各个卫星到接收器的不同距离。通过确立接收器距足够多的卫星的相对距离并且获知这些卫星的每个卫星的位置，接收器能够通过三边测量法来确定其自身的位置。

卫星定位需要相对复杂的硬件和计算处理以确定位置。卫星定位接收器必须能够以非常高的精度检测到非常弱的卫星信号。总的来说，要明确确定精确的位置会较慢且耗能大。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种确定电子装置的位置的指示的方法，所述方法包括：

获取与该装置接收的无线电信号相关的信息，该无线电信号包括来自卫星定位系统的一个或多个卫星的发射信号，根据该信息，可以对所述无线电信号被接收时所述装置的真位置作出推断；

获取关于所述装置的所述真位置的多个不同的假设，每个假设包括下列中的至少一个：在两个空间维度或多于两个的空间维度中的一位置；一组位置；和一系列位置；

评估所述多个假设，包括评定与该无线电信号相关的信息和所述假设之间的一致性程度；

基于所述评估的结果，选择所述假设中的一个或多个假设；以及

输出所选择的一个或多个假设的指示。

这表示处理确定位置的问题的实质不同的方法。代替提问“我在哪儿？”，可以提问“我在位置A还是在位置B？”。应答可以为哪个位置更可能为真位置的指示（应该注意，如果多于一个的位置为真位置的可能性相同，则可以返回多于一个的位置）。

例如，当装置被配置成根据其地点而以不同的方式（例如，不同的模式）运行时，这可以是有用的。例如，当移动电话用户处于他/她的工作场所时，该电话可以被配置成自动地将个人呼叫（来自朋友和家人）发送到语音信箱。对于这样的应用，具有精确的定位是不必要的—获知“在工作”的该假设是否相比于假而言而更可能为真是足够的。

以这种方式制定定位问题可以去除一些处理负担。通过该方法，用于确定位置的方法可以具有更大的灵活性。可以不必执行唯一地确定定位通常所需的的计算中的所有计算。而是，可以快速选择最可能的候选项（或多个候选项），同时最小化计算工作量和功耗。这可使便携装置中的电池寿命延长，或者反过来说，在电池寿命相同时，电池成本和/或重量降低。

另一个优点是，尽管定位信号的质量或可用性有限，但可以提供有用的定位功能。例如，可以至少基于一个或两个卫星信号而对位置假设加以区分。通常，传统的卫星定位需要来自至少四个卫星的足够强的信号。

制定问题“我在位置A还是在位置B？”也可有利于保护隐私位置仅被验证；因此所显示的信息被最小化。不必显示位置A或位置B的地址或准确的地理坐标。接受假设“位置A”不一定意味着电子装置精确地处于唯一的位置A–只意味着，已经确定电子装置相比于在另一位置B而言而更可能位于位置A。例如，即使该装置位于伦敦边缘的希思罗机场，则与苏黎世中心的地点假设相比，伦敦中心处的地点假设将较好地匹配。

因此，优选地，在一些应用中，与所述多个假设关联的地点未通过该方法输出。同样，所述多个假设可以以逻辑标签（诸如“我的家”和“我的办公室”）的形式被输入到该方法。这些标签可以在存储器中，与地理位置预先关联，这使得能够评估假设。该存储器可以被加密或被以其他方式保护，使得这些地点从外部不可获得。因此，在使用根据本发明的方法的电子装置中，用户接口仅可操作用于为假设输入和输出逻辑标签。因此，用于地点的实际地理坐标对用户是隐藏的。

应该注意，所确定的位置可以为电子装置的当前位置或回溯地确定的历史位置。

优选地，评估多个假设的步骤包括将各个假设评估到至少某程度。

与该无线电信号相关的信息可包括无线电信号本身的部分、从该信号提取（解码的）的消息或者从该信号所做的测量。更具体地，该信息可包括该信号的数字化采样的段（可选地，在下变频至中频（IF）之后），或者可包括测距测量（诸如扩频码的码相位，或者伪距）。该中频可以为零或非零。该信息还可包括明确地识别其发射信号在该无线电信号中可检测到的一个或多个卫星的信息。在每种情况下，信息暗示地或明确地捕获该无线电信号被接收的位置的识别特征。

该信息和假设之间的一致性程度可以通过将已经获得的信息与所预计的信息相比较（例如，通过比较预测值与实际的测量值）来评定。此处的“一致性”是指该信息与为真的假设相配。

所选择的一个或多个假设可以为被确定为最可能为真或者最可能为假的那些假设。

基于支持一个或多个（或每个）假设的正面（证实的）证据，所述假设可以被视为最可能为真。由于不存在会否认该（或每个）假设的负面（矛盾的）证据，则假设可以被视为最不可能为假。

在其他实施方式中，所选择的一个或多个假设可以为最不可能为真或最可能为假的假设。该“负面的”信息仍可以为用户（或软件应用程序）提供关于电子装置的位置的有用信息。该负面选择可以为这样的一个或多个位置假设的选择：对于该一个或多个位置假设而言，关于假设可能为假有最多的证据，以及关于假设可能为真有最少的证据。例如，在两个假设“在家”和“在医院”的情况下，如果可用的证据与假设矛盾，则该方法可以有用地输出该装置“不在医院”这一负面指示。

评估多个假设的步骤可包括搜索信号以探测来自至少一个卫星的发射信号，其中，该搜索的至少一个参数取决于所述假设中的至少一个假设。

也就是说，由该假设提供的位置信息可以被用来导引搜索。例如，对于具有数值的参数，用于搜索和/或搜索范围的起始点可以基于候选位置来选择。

可选地，根据两个或多于两个的假设来选择搜索的至少一个参数。例如，可以选择一搜索参数，这是因为该搜索参数可以确认或拒绝多个假设或用以对假设或假设的不相交集加以区分。如果两个或多于两个的假设中的任一假设变化，则该方法的操作可以被改动。

在搜索过程中，可以优先检测来自在根据所述多个假设中的第一假设的位置处被预测为可检测到的卫星的发射信号。

这可包括在尝试检测任何其他的源之前尝试检测预计的源。可替选地或此外，其可包括与其他的源相比，在搜索预计的源中耗费更大的努力–例如，通过增大用于预计的源的基于相关的搜索的积分时间。

在搜索期间，可以优先检测来自在根据所述多个假设中的第二假设的位置处被预测为不可探测到的卫星的发射信号。

这可以被理解为尝试证明第二假设是虚假的。如果在与第二假设关联的一个或多个位置处，接收到来自低于水平线的卫星的卫星发射信号，则其是假设为假的有力证据。

可选地，可以优先检测在第一假设下被预测为可检测到的卫星和在第二假设下被预测不可检测到的卫星。这意味着，该卫星信号的存在或者不存在是两个假设之间有力的鉴别者。

优先级方法（诸如这些方法）可有助于减少评估假设并且得出结论所需的计算工作量、能耗和/或时间。

搜索的至少一个参数优选地包括下列中的至少一个：来自所述至少一个卫星的发射信号的所预测的频率；这样的所预测的频率的预测的多普勒频移；所述至少一个卫星使用的已知的扩频码；关于所述至少一个卫星发射的信号被接收的所预测的计时；关于这样的信号被接收的预测的信号强度；以及在所述至少一个卫星的数据电文中的位的预测的模式。

卫星信号被接收的计时可表示为计时测量或测距测量，这是因为到达时间与卫星到接收器的距离有内在关联。

测距测量可包括例如码相位、载波相位或伪距测量。通常，测距测量为（隐含地或明确地）提供关于从卫星定位接收器到定位卫星的星群中的一个卫星的距离的一些信息的值。测距测量可通过距离或通过信号的飞行时间或到达时间来表示。很多类型的测距测量不是绝对的或唯一的测量–它们通常包含一定程度的相对性或非单值性。例如码相位测量本身仅通过参照单一的码时期（code-epoch）（也就是说，在扩频码的一个完整重复内）而规定（相对的）到达时间。关于观测码时期和卫星数据电文的数据位周期有非单值性（数据位周期为码的20次完整的重复也就是说，是码时期长度的20倍）。因此，术语“测距测量”应该被理解成包括一定程度的非单值性以及绝对的和/或唯一的距离测量的测量。同样，位边沿（bit-edge）的计时或在数据电文中的位置可以被视为测距测量，这是因为它们降低了非单值性并且可有助于得出伪距例如，通过将它们与码相位测量组合。

所预测的信号强度（预计信号以该信号强度被接收）可以被用作搜索参数，例如，通过选择积分时间使得其适于检测以所预测的功率的信号。信号强度或功率可由信噪比（SNR）来表示。

评估所述多个假设的步骤可包括：基于所述假设中的至少一个假设，预测（120）所接收的无线电信号的至少一个参数的值；以及比较（140）所述参数的所预测的值与所述参数的对应的测量值。

该比较可包括下列中的一个或多个：计算所预测的值和所测量的值之间的差值；以及对一个或多个等式评估以确定所测量的值与所预测的值是否一致。优选地，该比较在两个或多于两个的值之间进行。

如上文所述，所预测的和测量的至少一个参数可包括下列中的至少一个：来自至少一个卫星的发射信号的预测的频率；这样的所预测的频率的预测的多普勒频移；所述至少一个卫星使用的已知的扩频码；关于所述至少一个卫星发射的信号被接收的所预测的计时；关于这样的信号被接收的所预测的信号强度；以及所述至少一个卫星的数据电文中的位的所预测的模式。

评估所述多个假设的步骤可选地还包括，在预测所述至少一个参数的值以前：比较所述假设以便确定多个参数中的哪个参数最可能区分这些假设；以及根据该确定的结果选择待预测的至少一个参数。

以该方式，提供如何最佳地区分多个不同的假设的初始评定。例如，如果第一假设预测卫星A和卫星B为可见的；以及第二假设预测卫星A和卫星C为可见的，则对来自卫星A的发射信号进行搜索几乎没有意义–该发射信号存在或不存在将无助于区分这些假设。在该示例中，所述方法可比较假设，确定卫星A对于这两个假设是共有的并且优先对对于至少一个假设而言是唯一的其它卫星（B和C）进行搜索。

以这种方式提前评定所述假设可有助于降低评估这些假设所需的计算工作量、能耗和/或时间。

每个假设可已经将其与为真的先验概率关联；以及评估所述多个假设的步骤可包括首先评估具有最大概率的假设。

通常，先于较不可能的假设评定较可能的假设应当使得减少得出结论所花费的时间。如果证据支持第一评估的假设，则可以将较小的工作量投入于测试其他的、较不可能的假设。此外，如果遇到证据快速地对抗第一评估的、先验最可能的假设，则可以终止该假设的评估，且资源可以被导向至评估其他（先验较不可能的）的地点假设。这同样提高找到匹配的地点假设的效率和速度。

优选地，在多个假设中，其中一个假设为该装置的最近确定的位置（也就是说，最后知道的位置）。更优选地，每个假设已将其与为真的先验概率关联（如上文所述），以及最近确定的位置的假设被分配最高的概率。

换句话说，最近确定的位置优选地为所述假设中的一个假设并且优选地为首先被评估的假设。这反映了这样的观点：自上次确定该位置后，该装置还没有移动。

在自该无线电信号计算出完整的定位之前，最可能为真的一个或多个假设可以被选择，并且输出最可能为真的一个或多个假设。

这可包括选择和输出最可能的假设，而以前没有计算定位。可替选地，其可包括：在选择和输出假设之后，以后计算定位。

计算定位可包括基于卫星的位置的知识和电子装置到卫星的测距测量，通过三边测量法计算电子装置的位置。通常，定位的计算依赖于对至少三个卫星优选地至少四个卫星的测距测量。

输出所选择的一个或多个假设的指示的步骤还可包括输出下列中的至少一个：指示所述假设可能为真的第一值；指示所述假设可能为假的第二值；以及指示所述第一值的相对量值和所述第二值的相对量值的第三值。

第一值和第二值可包括概率值。第二值可以为用于负面假设的概率值，负面假设即这样的假设，电子装置没有位于根据该假设的位置中。例如，第三值可以为概率比。可替选地或此外，该方法还可包括输出多个假设均不为真的可能性的指示。这可被视为“无效假设”。

与给定假设关联的可能性可以独立于假设为真的先验概率来表示。可替选地，如果已知（或可以估计）该可能性，则也可考虑该假设的先验概率以产生真的后验概率。

通过使用比较函数，可以考虑诸如其他假设的先验概率和可能性的因素，以选择、组合和/或管理每个假设的分析。

所述多个假设可包括至少三个假设，其中一个假设为表示其他的假设均不为真的可能性的无效假设。

在该情况中，如果该无效假设被选择作为最可能为真（或者最不可能为假）的假设，则该方法优选地还包括处理卫星信号以计算定位。

在该方法的该变型中，当且仅当该假设测试方法表明该电子装置没有位于任一个假设的位置处时，计算完整定位。这可以暗示，电子装置位于新的、以前没有见过地点。随后可以有利地以常规方式计算位置坐标，以便确定新的地点。

采用该方法，如果电子装置在所述假设的（熟悉的）地点之一处，则该电子装置的位置可以被快速地且以最小工作量地确立。然而，在当该计算有效的方法不能提供答案的情况下，该装置回到常规的GPS处理技术（这些技术通常为更加计算密集型的）。总之，与总是使用常规处理的装置相比，这应该可使装置减少能耗。

每个假设包括以下中的至少一个：在两个空间维度或多于两个的空间维度中的一位置；一组位置；和一系列位置。

因此，该假设可限定：唯一的地点；或者区域或者地区，诸如城镇；州；或国家。在两个空间维度中的位置可以确定在地球的表面上的地点。例如，这样的位置可以由经度坐标和纬度坐标来说明。在三维中的位置可以通过经度、纬度和海拔高度的组合来说明。区域可以由一组位置来限定–例如，通过将位置处理为限定区域的凸包的点。可替选地，区域可以通过一系列位置来限定，诸如，二维的长方形范围或与半径组合的中央位置。单一的假设可包括不相邻的地点。在其他情况中，两个或多于两个的假设可以重叠。例如，一个假设可以为另一个假设的更具体形式，使得它们具有层次关系。也就是说，一个假设可以与关联于另一个假设的地点的子集相关联。例如，“英国”可以为一个假设，以及“伦敦”可以为更具体的子假设。

每个假设与不同的地理位置（或一组位置或一系列位置）关联。也就是说，没有两个假设精确地与地球表面上的相同地方相关。这意味着，仅在高度坐标或海拔高度坐标中不同的位置（或一组位置或一系列位置）不能视为有区别的假设。

该假设还可包括电子装置被认为已经存在于候选位置中的时间。例如，该时间可指接收到无线电信号的时间点或时间间隔。

评估假设可包括确定与无线电信号相关的信息是与所述假设矛盾还是支持所述假设。确定该信息与所述假设矛盾可包括下列中的一个或多个：确定在该无线电信号中检测到来自在候选位置处被预测为不可检测到的卫星的发射信号；和确定在该无线电信号中没有检测到来自在候选位置处被预测为可检测到的卫星的发射信号。

还提供了一种计算机程序，其包括计算机程序码，当所述计算机程序在计算机上运行时，所述计算机程序码适用于控制物理计算装置执行前面的任一方面的所有步骤；并且这样的计算机程序被实施在计算机可读介质上。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于确定电子装置的位置的指示的设备，所述设备包括：

可操作以接收无线电信号的卫星定位接收器（10、12、18），所述无线电信号包括来自卫星定位系统的一个或多个卫星的发射信号；

输入端（26），用于获取关于所述装置的真位置的多个假设，每个假设包括以下中的至少一个：两个空间维度中或多于两个的空间维度中的位置；一组位置和一系列位置；以及

处理器（20），所述处理器适用于：

评估所述多个假设，包括评定所接收的无线电信号和所述假设之间的一致性程度；

基于所述评估的结果，选择所述假设中的一个或多个假设；以及

输出所选择的一个或多个假设的指示。

所述处理器还可以适用于处理由卫星定位接收器接收的至少一个无线电信号，以便提取表征该信号被接收时的装置的真位置的信息，以及

其中，该处理器适用于通过评定从无线电信号提取的信息和假设之间的一致性程度来评估每个假设。

附图说明

现将参考附图通过示例来描述本发明，其中：

图1为根据本发明的第一实施方式运行的GPS接收器的框图；以及

图2为根据第一实施方式确定位置的方法的流程图。

具体实施方式

现将描述本发明的第一实施方式，其涉及使用卫星定位确定位置。在该实施方式中，电子装置为如图1中所示的GPS接收器。其可操作以接收含有来自GPS卫星的发射信号的无线电信号。然而，常规的GPS接收器会完全处理所接收的信号以确定定位，而图1的GPS接收器仅将所接收的信号处理到评估多个候选位置（即，关于该装置的位置的假设）中的每个候选位置的似真性所需的程度。随后，该装置输出最可能为真的假设的指示。

诸如图1中所示的GPS接收器的常规部件的操作细节对于本领域的技术人员来说是熟知的。例如，在专利WO2009/000842中给出了一般综述。

图1示出根据本发明的第一实施方式运行的GPS接收器。GPS接收器5包括联接到RF前端12的天线10。RF前端12包括用于放大借助天线10所接收的GPS信号的电路。其还包括用于衰减带外干扰的滤波电路和混频器。该混频器使所接收的信号与频率合成器14产生的本地振荡器（LO）信号混合，以产生以和频的信号和差频的信号。频率合成器14由基准振荡器16产生的高频输出OSC1驱动。在该实施方式中，基准振荡器16的高频输出OSC1以26MHz的频率运行。在进一步适当的滤波之后，RF前端12中的混频操作产生中频（IF）信号，该中频（IF）信号被输入到模拟-数字（A/D）转换器18。A/D转换器18产生的信号样本被输出到处理器20以作处理。A/D转换器18和处理器20都由频率合成器14产生的高速时钟输出CLK计时。应该注意，RF前端12与A/D转换器18的模拟电路可以为常规类型，比如，将为本领域的技术人员所公知的常规类型。

应该注意，A/D转换器18可包括一对A/D转换器，以便将正交IF信号的实部和虚部转换成数字域。在该情况中，前端12和A/D转换器18之间的连接可以为复杂的I/Q连接。同样，由A/D转换器18输出的信号样本可表示正交信号。然而，这不影响本发明的实施并且本领域的技术人员已经对正交I/Q模拟信号和正交I/Q数字信号的处理熟悉。

在该实施方式中，当信号被接收和采样时，处理器20立即处理从A/D转换器18接收的样本。该处理在下文将更详细地描述。

还设置实时时钟（RTC）24以记录当前时间。这使得可以确定信号被接收的大致时间。RTC24由基准振荡器16产生的第二输出OSC2驱动。然而，由于RTC24运行的速率比频率合成器14所需的速率低，故在基准振荡器16内使用分频器以提供低频输出OSC2。以这样的方式，基准振荡器16充当自单一石英晶体产生主时钟信号的主振荡器，频率合成器14和RTC24都与基准振荡器16同步。在该实施方式中，基准振荡器16的低频输出OSC2在大约26kHz的频率下运行，这意味着大约1000的分频比。

应该注意，处理器20可以作为定制的硬件装置实现，诸如一个或多个专用集成电路（ASIC）。可替选地，处理器20可包括一个或多个已被适当编程的通用处理单元或数字信号处理器（DSP）。每个替选实施方式的实现将完全在本领域的技术人员的能力范围内。

输入/输出（I/O）装置26联接到处理器20。这能够使用户控制GPS接收器5以及能够在候选项被评估之后输出所选择的最似真的候选项。在该实施方式中，I/O装置由用于用户输入的小键盘和用于输出的显示器组成。

图2为示出根据第一实施方式的方法的流程图。在步骤100中，GPS接收器使用天线10和RF前端12接收GPS信号。产生的IF信号通过A/D转换器18被数字化并且信号样本被输出到处理器20。

独立地，在步骤110中，处理器20获取候选位置，每个候选位置表示关于接收器5的真位置的假设。在该示例中，假定获取两个候选位置。当然，同样的方法可以扩展到更多数量的假设。自GPS接收器5的存储器22获取候选项。已知GPS接收器存储用户定期访问的“最喜爱的”地点的列表。在该示例中，通过选择最频繁使用的最喜爱位置来获取候选位置。可以假定这些位置对应于用户的家和他/她的工作场所。每个候选位置包括纬度坐标和经度坐标。每个候选项还与实时时钟24提供的时间戳相关联。假定，时间假设在所有的候选项中是相同的，这是因为待确定的位置为该电子装置在唯一的时间点处的位置。此外，由于假定该装置没有以其他的方式来估时间，故没有其他的竞争假设。

在步骤120、步骤130和步骤140中，处理器20通过评定所述候选项中的哪个候选项（如果有的话）与所接收的GPS信号的内容一致来评估每个假设。为了做到这一点，在步骤120中，如果该装置在估计的时间位于候选位置中，则处理器预测一个或多个期望观察到的卫星参数。随后在步骤130中，处理器搜索所接收的数字化的信号样本以测量相应的所观测的参数。由于处理器20正在搜索特定的、所预测的参数，故其可以通过根据该预测来定搜索的目标而更有效地进行搜索。随后在步骤140中，将在步骤130中所测量的参数与在步骤120中获取的预测参数比较。

针对每一假设执行步骤120、步骤130和步骤140。最后，在步骤150中，该处理器选择所预测和测量的参数最密切匹配的假设。该选择的假设利用输入/输出接口26、通过将结果显示在显示器上而被输出（在步骤160中）。

当评估各个假设时，在步骤120到步骤140中，卫星的各种参数和它们的发射信号可以用来核实该假设与所接收的信号是否一致。现将描述几个说明性的实施例。

示例1–卫星的可见性

在步骤120中，基于各个位置假设，处理器预测应该可见的卫星。此处的“可见性”是指在接收器5处接收的无线电信号中可检测到自该卫星发射的信号。在水平线以上（当从候选位置观看时）的卫星应该为可见的。因此，预测哪些卫星可见包括确定在假设的时间和位置处在水平线以上的卫星。这可以使用卫星的轨道运动的知识来实现，该知识可以从所有卫星发射的“历书”数据或由各个卫星发射的描述其自身轨线的更精确的“星历”数据来获取。可以通过经充分长的时间段解码卫星的数据电文来获取该历书数据和/或星历数据。可替选地，在被称为辅助GPS（AGPS）的技术中，该信息可以通过独立的通信信道来提供。应该注意，即使相对老的历书数据或星历数据也可以用来预测可见性。在其正常有效期之外的数据可能有些不精确；但较小的误差不太可能明显影响粗略预测，诸如卫星是否在水平线以上。例如，误差界限可以用来将接近水平线的卫星排除在考虑之外。

被预测为可见的卫星的集合将为多达32个GPS卫星的完整星群的子集。根据GPS系统的设计，在地球的所有地点始终应该有至少4颗卫星可见。然而，通常会有超过4颗卫星可用。

使用被预测为可见的GPS卫星的子集，随后在步骤130中，处理器20处理GPS信号样本以尝试检测相应的卫星信号。可以通过使用该卫星的扩频码的副本与所接收的样本关联，检测卫星信号。通常，需要在一定的时间范围和频率范围中搜索匹配。因此，该搜索为计算密集型的。在该实施例中，通过仅搜索已经被预测为可见的那些卫星，处理器减少了其计算工作量。

将针对每个假设执行该步骤130。然而，仅需要对每个卫星搜索一次。应该注意，一些卫星可在所述假设位置中的不止一个假设位置处被预测为可见。这些卫星对于辨别这些假设将具有较少的用处。因此，如果可能的话，则可以优选地首先搜索对所述假设的合适子集而言独特的卫星。这应该能够使接收器尽快且尽可能有效地区分这些假设。例如，如果卫星1、卫星4、卫星6和卫星20被预测为从“家”地点可见并且卫星4、卫星6、卫星18和卫星20被预测为从“办公室”地点可见，则处理器可优先对卫星1和卫星18进行搜索。

在步骤140中，处理器将随后比较所预测的卫星的列表和所发现的卫星的列表。在步骤150中，处理器将基于结果来选择最可能的假设。该选择可基于所发现的预测到的卫星的绝对数量或者基于被发现的预测到的卫星的比例或者一些其他类似的度量标准。被发现的卫星的（绝对或相对）数量可以被用作置信量度，该置信量度指示假设为真的可能性的程度。该指示符将与所选择的假设一起被输出。

处理器还可搜索用于没有被预测为可见的卫星的数字化的信号样本。然而，其对该任务可致力于相对较少的工作量–例如，在用于未预料的卫星的相关搜索中可使用较短的积分时间。因此，该搜索将比针对预料为可见的卫星的搜索的灵敏度低并且将仅发现相对强的卫星信号。发现没有被预测为可见的强的卫星信号表明该假设是不正确的。因此，被发现的未预料到的卫星信号的数量可以被用作假设为假的可能性的测量。该“假”测量也可以与所选择的假设一起被输出。可替选地，可以构建第三测量值，该第三测量值表示置信测量和假测量的相对值。例如，置信测量的值与假测量的值的比可以被输出。

还应该注意，如果用于预料到的信号的搜索为灵敏的，则用于未预料到的信号的搜索可以是必须的以避免互关联的问题。扩频码（比如GPS使用的扩频码）的不可避免的副效用是，使用错误的扩频码可以检测到信号，虽然表观的信号强度将会弱得多。发生该副效用的原因是因为，在实际中，不同的卫星使用的码之间的互关联是非零的。在GPS L1C/A码的情况下，通常能够检测到以比利用正确的扩频码时弱大约25dB的级别的错误信号。因此，当搜索给定卫星SV1的扩频码时，即使该卫星的发射信号没有在无线电信号中，但接收器仍可借助与不同的卫星SV2（其恰好是可见的并且较强）的扩频码的互关联而呈现为微弱地检测到发射信号。本领域已知减轻互关联–其通常涉及搜索所有可能的SV信号。该搜索可以使用相对短的积分时间，因为仅关注强信号，从而该搜索可以相当快。随后被检测到的共有相同特性（例如，多普勒频移、码相位等）的任何弱信号可以不被视为较强信号的副本。

通常，评定假设为假的可能性是有用的，这是因为有时将没有假设为真。也就是说，GPS接收器5可能不处于任一候选位置。期望输出对这种情况的指示。

通常，候选位置将过于靠近而不能仅基于卫星可见性来区别所述候选位置。一般来说，为了使明显不同的卫星组被预测为可见，候选项将需要距离较远。因此，例如，尽管卫星的可见性可使得在英国的地点与在瑞士的地点区分开，但可能不能够使英国的两个地点彼此区分开。在该情况中，进一步处理将是必要的，诸如在以下示例中的一个示例中所描述的。

示例2-信号强度

可选地，除了比较所预测的可见卫星的列表和所观测到的可见卫星的列表之外，处理器20还可以比较从各个可见卫星接收的信号的相对强度。可通过信噪比（SNR）测量信号强度。信号强度将根据卫星在水平线以上的仰角（以及其他因素）而变化。因此，通过比较测量的信号强度和预测的信号强度，可以将一个位置与另一个位置区别开来。专利WO2010/032057描述了用于根据仰角预测SNR的模型。应该注意，在GPS接收器中的天线的天线增益模式也应该被考虑。优选地，天线将被以固定的取向放置–例如，车内导航系统的天线的主瓣可指向竖直向上，并且在方位向上可以基本上没有变化。这将意味着车正在指向的方向将不影响观测到的信号强度。

应该注意，与示例1相比，需要最小的附加处理。假定已经执行了对卫星信号的基于相关性的搜索，则可以从相关函数中的峰值的幅度来得出信号强度。

实施例3–多普勒频移

如上文所述，搜索具体卫星的信号通常涉及在一定的延时（码相位）和频率范围内进行搜索。频率不确定性由多个因素引起，所述多个因素包括：基准振荡器16的频率的系统偏移或漂移；和多普勒频移（由于卫星和接收器之间的相对运动）。对于所有的卫星，系统偏移或漂移将是相同的。同时，在单独的所接收的卫星信号之间观测的相对频率差将表征卫星和接收器之间的相对速度。基于卫星轨迹的知识，在步骤120中，处理器可以预测各个候选位置处的被预料为可见的各个卫星的多普勒频移。随后在步骤130中，处理器可以将各个卫星信号的观测到的频率与预测的多普勒频移比较以确定哪些频率是最一致的。

应该注意，与上文的示例1和示例2比较，需要最小的附加处理。假定已经执行了对卫星信号的基于相关性的搜索，则已经自频率维度中的关联函数的峰值位置获知卫星信号的观测到的频率。

示例4–测距测量

在一些情况中，上述技术中的任何技术将不提供充分的分辨力以分开所述候选项。可替选地，可以期望在选择候选项（或拒绝所有候选项）时具有高置信水平。在这样的情况中，下文中的对各个假设的更具体的评估可以是可取的。

对于该示例，将假定，两个候选位置产生预料的卫星的相同列表并且在所接收的无线电信号的样本中发现所有预料的卫星。

在步骤120中，处理器20针对每一候选位置预测至少两个卫星的伪距。这可以通过确定各个卫星的轨道位置且利用以下等式计算从该各个卫星的轨道位置至候选位置的距离来完成：

(X_s-X_h)²+(Y_s-Y_h)²+(Z_s-Z_h)²=R_p。

这里，X、Y和Z为三维空间坐标；下标S表示卫星的位置；以及下标h表示假设的位置之一。R_p为在卫星和假设的位置之间的预测的距离。

处理器20随后以常规的方式测量用于那些卫星的实际伪距。应该注意，当测量真的伪距时，所预测的伪距可以被用作起始点。例如，扩频码的码相位、卫星数据电文的位边沿的计时和/或在数据电文中的位-位置都可以被预测。然而，这些预测可以帮助搜索的程度将取决于接收器的计时精度（以及接收器是否位于候选地点）。如果接收器的时间估计非常精确，则将可以非常精确地预测哪些信号被预料到在该时刻到达该候选位置。如果时间估计不精确，则预测将同样不精确。就不精确而言，将有必要在有限的不确定度范围内搜索预测的两侧。然而，一旦已经检测到一个卫星信号，则可以相对于所检测到的第一信号的计时调整用于对下一个信号的搜索的起始点。也可以使连续信号的搜索范围变窄，这是因为：如果假设为真，则处理器将期望在相对于所检测到的第一信号的特定偏移处发现这些其他信号-或者，如果假设为假，则根本不会发现它们。

在步骤140中，处理器比较所预测和所测量的伪距。应该注意，通常，这两个数值将不相等，这是因为所测量的值有计时（且因此，距离）不确定性。然而，这可以通过测试计时（或距离）偏差关于两个卫星是否是相同的来调节。这可以通过对以下等式两次求值来完成：

R_p=R-△R。

这里，R为所测量的伪距以及△R为因接收器的计时误差而引起的偏移（在伪距和所预测的距离之间）。如果对于不同的卫星对该等式求值两次，则相同的偏移将导致两种情况。不同的偏移表示所测量的伪距与该假设不相配。通过针对多于两个的卫星对该等式求值可以获得结果的较高的可信性。

应该注意，在一些情况中，计算所有的伪距是不必要的。其他测距测量可以足以对不同的假设加以区分。例如，码相位的信息表征卫星发射的信号在扩频码的每次重复内的相对计时。码相位自身不提供完整的测距测量，这是因为仍不知道已经观测到扩频码的哪个重复。然而，一组码相位测量值可足以对两个不同的假设加以区分。

如果码相位不适合，则少量的附加信息可以足够。例如，卫星的数据电文的位边沿的位置可以被检测到并且可以用来提供另一组可以与预测相比较的限制。

在该方法的进一步扩展中，卫星数据电文中的具体的位序列的位置可以基于各个假设位置和所估计的时间来预测。这些预测可随后与数据电文的实际解调部分相比较。

应该注意，在所有的这些情况中，基于假设来预测测距测量或测距测量的一部分，该预测可以用来加速测距测量的实际测量，这是因为搜索可以优先处理靠近所预测的值的所测量的值。

应该注意，在上文描述的各种情况中，为了在假设之间作选择，没有必要计算定位。实际上，在很多情况中，即使没有足够的信息来用常规的方式计算定位，也可以以高置信程度确认或拒绝的各个假设。例如，如上文所述，通过预测并测量到两个卫星的伪距来确认或拒绝假设。反之，仅使用来自两个卫星的信号通常不可以计算唯一的定位。

在其他实施方式中，根据本发明的位置验证的方法可以被用作前计算完整的定位的先兆。例如，在进行较慢地计算精确的定位之前，或者只有在用户或软件应用程序明确地请求时，电子装置可使用本文描述的方法来快速地建立可能为真的假设。

在一些实施方式中，根据本发明的验证假设的方法可以被用作定位方法的第一步骤。如果没有假设被认为具有足够的可信性，则该方法可断定没有一个假设为真并且可因此继续第二步骤，在第二步骤中，其以常规的方式使用卫星信号计算定位。

到目前为止，对于本领域的技术人员来说明显的是，上文描述的示例不是互相排斥的并且可以彼此结合而具有有益效果。

在本发明的更复杂的实施方式中，假设的评估可以被优化以最小化（期望的）计算量。一些假设内在地可比其他假设更有可能。如果关于各个假设的先验概率的信息是可用的，则这可以用来选择评估过程的排序。装置的最后已知的位置通常提供非常可能的假设，例如，因为该装置可以为静止的或者缓慢地移动（相对于假设之间的距离）。该可能的假设首先被评估（使用与上文编号的示例中说明的方法相似的方法）。通常，该假设将是正确的，并且可以被快速地且容易地验证。如果必要，其他的假设随后可以简略地被检验，以确保没有与第一假设矛盾的证据。除了以该方法排优先级之外，可以以与其他假设相同的方式评估最后已知的位置。

当评估假设时，如果发现与该假设相矛盾的证据，所述方法可立即进行评估另一假设。利用示例1的方案：卫星1、卫星4、卫星6和卫星20被预测为从假设的地点A可见。如果相关搜索未能探测到卫星1，则该方法可立即进行测试另一个假设的地点B，而不是继续搜索卫星4、卫星6和卫星20。也就是说，基于不存在来自卫星1的信号，可以立即忽略地点A。

在上文描述的实施方式中，无线电信号在接收到时立即被处理，以评估从该无线电信号获取的信息与各个假设的一致性，并且由此确定电子装置的最可能的位置。然而，本领域的技术人员将明白，关于该无线电信号的信息可以被存储，用于以后处理。该以后处理可以通过接收该无线电信号的所述装置或另一装置来执行。

在上文的第一实施方式中，图1的GPS接收器5适用于在接收到数字化的GPS信号样本时立即对其进行处理。在该实施方式的变型中，GPS接收器可以适用于将数据存储在存储器22中，而不是处理该数据。该类型的GPS接收器在本领域中被称为“存储且以后处理”接收器或“捕获和处理”接收器。

在这样的一个实施方式中，存储在存储器22中的数据包括由A/D转换器18提供的IF信号的原始样本。也就是说，在存储样本之前，没有执行用以检测卫星信号和计算测距测量的处理。然而，在其他实施方式中，可以对样本执行附加的处理，并将产生的数据存储在存储器22中。也就是说，替代存储所接收到的无线电信号本身（以数字化样本的形式），该信号可以被分析并且获取的关于该信号的内容的信息可以被存储在存储器22中。举例来说，对于一个或多个卫星信号来说，在存储器中存储的信息可包括下列中的一个或多个：所检测的信号强度；码相位；所观测的频率；载波-相位；位边沿计时；数据电文的多个位；或伪距。

应该注意，处理所接收的无线电信号并存储所提取的信息、之后是以后处理所提取的信息以评估该假设，可能是效率低的。这是因为假设的知识可以用来加速所接收的信号的初步处理（见上文，如前面的示例中所解释的）。因此，当使用“捕获和处理”GPS接收器时，可以优选存储所接收的无线电信号的“原始”数字样本。然后，这些样本可以在以后处理，以同时提取必要的信息和评估每个假设。

根据本发明的技术对于被配置成根据其被使用的地点而不同地运行的电子装置是有用的。该装置被配置成以特定的方式运行所处的地点可以被用作用于该方法的假设。

在一些应用中，在不同的假设之间存在重要性均衡。例如，如果移动电话被配置成当在家时使用铃声用于个人呼叫，而在办公室中使用静音/振动提示用于个人呼叫，则用户可将等同的不便与所有种类的错误分类关联。也就是说，如果电话在办公室中错误地响铃或者在家中错误地以静音提示，则用户将同样不愉快。

在其他应用中，一些类型的错误可比其他类型的错误代价更高。例如，必须非常确信该装置处于特定的地点。可替选地，必须非常确信该装置没有处于特定的地点。以下的可行示例说明这一点：

1、在医院或其他已知的安全性要求高的区域中不应该操作移动电话。因此，用于确立装置的地点的推理方法在报告该装置没有在安全性要求高的区域中之前应该具有非常高的置信水平。换句话说，该推理方法应该慎之又慎。该装置应该具有其没有在特定的区域中的强力证据并且没有其实际上在该特定的区域中的反证。如果假设“在医院中”与真的可能性值和假的可能性值相关联，则该方法可将低的阈值应用到真的可能性并且将高的阈值应用到假的可能性。通过该方法，不可能错误地推断该装置没有在医院中。（可较经常地错误推断该装置在医院中，但是这被视为代价较低的错误。）

2、机密数据文件仅应该在办公室中公开。因此，在允许访问这些文件之前，该装置应该具有其处于办公室的高置信水平。错误地推断其在办公室中的代价很高。因此，该方法应该要求该装置在特定的地点的强力证据并且没有其实际上在办公室之外的反证。该反证可以为对抗该装置在办公室中这一假设的证据，或者支持另一不能同时成立的假设的证据。

尽管在附图和上文的描述中已经具体说明和描述了本发明，然而这样的说明和描述应该被视为说明性的或者例证性的并且不是限制性的；本发明不限于所公开的这些实施方式。

例如，可以从任一适当的源获取候选位置（假设）。这可包括先前的手动用户输入或在设置阶段期间的配置、或者自某其他硬件装置输入到该定位装置。同样，候选位置可以通过在电子装置上运行的软件应用程序来提供至被包括在该装置中的定位子系统。

在一些情况中，本发明可以用来保护或隐藏与各个假设相关的精确的物理地点。如上文指出，这对于数据保护或私人目的是有用的。在一个这样的实施方式中，存储器22包含查阅表，该查阅表将多个位置假设中的各个位置假设与标签关联。这些标签通过输入/输出设备26来使用以提及假设。因此，当通过该方法选择一假设并且借助I/O接口26输出该假设时，仅标签被识别。实际相关的地理坐标保持隐藏。也可以使用其标签来输入所述假设。例如，用户可借助用户接口输入假设“在家中”、“在办公室”和“在朋友家中”。处理器20接收该输入值并且利用存储在存储器22中的查阅表将其翻译成地理坐标。标签和坐标之间的关联可以已在装置的配置阶段期间被预定义。例如，可以要求密码认证以在存储器22中创建或编辑查阅表。当已通过该定位方法选择所述假设中的一个或多个假设时，处理器20查阅存储器22中的关联的标签并且借助I/O接口26输出这些关联的标签。

上文描述的实施方式已经集中于使用GPS L1信号的实施上。然而，所描述的技术还可以利用其他卫星定位信号（例如，L2信号或L5信号）进行使用或者可以与其他卫星定位系统一起使用，诸如欧盟的伽利略系统或俄罗斯系统GLONASS。在一些实施方式中，来自两个或多于两个的不同的GNSS服务的组合的信号可以被利用以评估假设。例如，如果从各个独立的服务接收一组不完整的信号，使得不可以使用任何一个服务来计算定位（或满意地评估假设），这可能为有利的。当评估假设时，利用来自不同的卫星星群（或不同的GNSS服务）的信号将通常增大结果的可信性。

通过研究附图、公开内容和所附权利要求书，在实施所要求保护的本发明中，本领域的技术人员可以理解并实现所公开的实施方式的其他变型。在权利要求书中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”不排除多个。单一的处理器或其他单元可实现权利要求书中所叙述的一些物项的功能。这些功能可以在单一的集成电子装置中执行，或这些功能可以分布在不同的分立装置中。例如，一些功能可以通过借助有线网络连接或无线网络连接接入的远程服务来执行。某些测量被叙述在相互不同的从属权利要求中这一事实不表示这些测量的组合不能用来获利。计算机程序可以被存储/布置在适当的介质上，诸如与其他硬件一起提供的光学存储介质或固态介质或作为其他硬件的一部分的光学存储介质或固态介质，但计算机程序也可以以其他形式被布置，诸如借助互联网或其他有线通信系统或无线通信系统。在权利要求书中的任何附图标记不应该被理解成限制范围。

Claims (10)

1.一种确定电子装置的位置的指示的方法，所述方法包括：

获取(100)与由所述装置接收的无线电信号相关的信息，所述无线电信号包括来自卫星定位系统的一个或多个卫星的发射信号，根据所述信息，可以对在所述无线电信号被接收时所述装置的真位置作出推断；

获取(110)关于所述装置的所述真位置的不同的多个假设，每个假设包括以下中的至少一个：两个空间维度或多于两个的空间维度中的一位置；一组位置和一系列位置；

评估(120、130、140)所述多个假设，包括评定与所述无线电信号相关的信息和所述假设之间的一致性程度；

基于所述评估的结果，选择(150)所述多个假设中的一个或多个假设；以及

输出(160)所选择的一个或多个假设的指示，

其中，评估所述多个假设包括搜索(130)所述无线电信号以检测来自至少一个卫星的发射信号，其中，所述搜索的至少一个参数取决于所述假设中的至少一个假设，

并且，其中，在所述搜索(130)期间，优先检测来自在根据所述多个假设中的第一假设的位置处被预测为不可检测到的卫星的发射信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述所选择的一个或多个假设为被确定为以下的假设：

最可能为真；

最不可能为假；

最可能为假；或

最不可能为真。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述搜索(130)期间，优先检测来自在根据所述多个假设中的第二假设的位置处被预测为可检测到的卫星的发射信号。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述搜索(130)的所述至少一个参数包括下列中的至少一个：

来自所述至少一个卫星的发射信号的所预测的频率；

这样的所预测的频率的预测的多普勒频移；

由所述至少一个卫星使用的已知的扩频码；

关于所述至少一个卫星发射的信号被接收的预测的计时；

关于这样的信号被接收的所预测的信号强度；以及

在所述至少一个卫星的数据电文中的位的预测模式。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，评估所述多个假设包括：

基于所述假设中的至少一个假设，预测(120)所接收的无线电信号的至少一个参数的值；以及

将所述至少一个参数的所预测的值与所述至少一个参数的对应测量值相比较(140)。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，在预测所述至少一个参数的值之前，评估所述多个假设的步骤还包括：

比较所述假设以确定多个参数中的哪个参数最可能区分所述假设；以及

根据所述确定的结果，选择待预测的所述至少一个参数。

7.根据权利要求1所述的方法，其中：

每个假设已将其与为真的先验概率关联；以及

评估所述多个假设的所述步骤包括首先评估具有最大概率的假设。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，在自所述无线电信号计算出完整的定位之前，选择最可能为真的一个或多个假设并且，将所述最可能为真的一个或多个假设输出。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，输出所选择的一个或多个假设的指示还包括输出下列中的至少一个：

指示所述假设为真的可能性的第一值；

指示所述假设为假的可能性的第二值；以及

指示所述第一值的相对量值和所述第二值的相对量值的第三值。

10.一种用于确定电子装置的位置的指示的设备，所述设备包括：

可操作以接收无线电信号的卫星定位接收器(10、12、18)，所述无线电信号包括来自卫星定位系统的一个或多个卫星的发射信号；

输入端(26)，所述输入端用于获取关于所述电子装置的真位置的不同的多个假设，每个假设包括以下中的至少一个：两个空间维度或多于两个的空间维度中的一位置；一组位置；和一系列位置；以及

处理器(20)，所述处理器适用于：

评估所述多个假设，包括评定所接收的无线电信号和所述假设之间的一致性程度；

基于所述评估的结果，选择所述假设中的一个或多个假设；以及

输出所选择的一个或多个假设的指示，

其中，所述处理器(20)在评估所述多个假设时适用于搜索(130)所述无线电信号以检测来自至少一个卫星的发射信号，其中，所述搜索的至少一个参数取决于所述假设中的至少一个假设，

并且，其中，在所述搜索(130)期间，优先检测来自在根据所述多个假设中的第一假设的位置处被预测为不可检测到的卫星的发射信号。