CN103748480A - 广域定位系统（waps）中的编码 - Google Patents

Abstract

本发明的实施方式描述了通过选择一组数字伪随机序列来确定位置。所选组中的任何两个序列之间的互相关的量值在指定阈值以下。从该组中选择一子组数字伪随机序列，使得该子组中的每个成员的自相关函数的量值在与该自相关函数的峰相邻的指定区域内等于或小于规定值。每个发射器发射定位信号，并且定位信号的至少一部分是利用该子组中的至少一个成员来调制的。该多个发射器中的至少两个发射器利用该子组数字伪随机序列中的不同成员来调制相应定位信号。

Description

广域定位系统(WAPS)中的编码

对相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年6月28日提交的美国（US）专利申请号61/502,276的优先权。

本申请是2012年6月28日提交的美国专利申请号13/535,626的分案申请。

本申请是2012年3月5日提交的美国专利申请号13/412,487的部分继续申请，美国专利申请号13/412,487是2009年9月10日提交的美国专利申请号12/557,479（现为美国专利号8,130,141）的继续申请。

本申请是2011年11月14日提交的美国专利申请号13/296,067的部分继续申请，美国专利申请号13/296,067是2009年9月10日提交的美国专利申请号12/557,479（现为美国专利号8,130,141）的部分继续申请。

本申请与2011年6月28日提交的美国专利申请号61/502,272相关。

技术领域

本文中的公开内容一般地涉及定位系统。具体地，本公开内容涉及广域（wide area）定位系统。

背景技术

定位系统如全球定位系统（GPS）已使用了许多年。然而，在不良的信号条件下，这些传统定位系统可能具有劣化的性能。

通过引用的合并

本说明书中提到的每个专利、专利申请和/或公开以全文引用的方式合并至本文中，其引用程度就如同每个单独的专利、专利申请和/或公开被具体且单独地表明其通过引用被合并到本文中一样。

附图说明

图1是实施方式下的广域定位系统的框图。

图2A和图2B（统称为图2）包括实施方式下的长度为1023的优选黄金码（Gold code）按照其-1运行长度顺序的表格。

图3示出了实施方式下的针对优选黄金码的自相关（autocorrelation）与码相位的曲线图。

图4包括实施方式下的具有幅度为1的长自相关运行的多组黄金码对的表格。

图5示出了实施方式下的针对优选黄金码对的自相关量值与码相位的曲线图。

图6示出了实施方式下的针对优选黄金码对的所发射的符号相位与片数目的曲线图。

图7是具有低的互相关（cross-correlation）值的多组优选最大长度码的表格。

图8是实施方式下的同步的信标的框图。

图9是实施方式下的使用中继器配置的定位系统的框图。

图10是可替选实施方式下的使用中继器配置的定位系统的框图。

图11示出了实施方式下的塔同步。

图12是实施方式下的GPS受训每秒脉冲（PPS）发生器的框图。

图13是实施方式下的GPS受训振荡器。

图14示出了实施方式下的用于对PPS与使得发射器的模拟部分能够发射数据的信号之间的时间差进行计数的信号图。

图15是实施方式下的差分WAPS系统的框图。

图16示出了实施方式下的共视时间传递。

图17示出了实施方式下的双向时间传递。

图18是实施方式下的接收器单元的框图。

图19是实施方式下的RF模块的框图。

图20示出了实施方式下的信号上转换和/或下转换。

图21是实施方式下的具有多个接收链的接收器系统的框图，其中，可以临时使用接收链之一来接收并处理WAPS信号。

图22是示出了实施方式下的在定位系统中共享的时钟的框图。

图23是实施方式下的从WAPS到GNSS接收器的协助传递的框图。

图24是示出了实施方式下的从GNSS接收器到WAPS接收器的辅助信号的传递的框图。

图25是实施方式下的其中从WAPS服务器提供WAPS协助信息的示例配置。

图26是实施方式下的估计h[n]中的最早到达路径的流程图。

图27是实施方式下的估计参考相关函数的流程图。

图28是实施方式下的估计噪声子空间的流程图。

图29是可替选实施方式下的估计噪声子空间的流程图。

图30是另一可替选实施方式下的估计噪声子空间的流程图。

图31是又一可替选实施方式下的估计噪声子空间的流程图。

图32是再一可替选实施方式下的估计噪声子空间的流程图。

图33是实施方式下的参考海拔压力系统的框图。

图34是实施方式下的集成了参考海拔压力系统的WAPS的框图。

图35是实施方式下的使用来自各个系统的范围测量结果的混合位置估计的框图。

图36是实施方式下的使用来自各个系统的位置估计的混合位置估计的框图。

图37是实施方式下的使用来自各个系统的范围和位置估计的组合的混合位置估计的框图。

图38是实施方式下的确定混合位置解的流程图，其中，在GNSS/WAPS位置和/或速度估计的质量好的时间，反馈来自WAPS/GNSS系统的位置/速度估计以帮助校准传感器的漂移偏置。

图39是实施方式下的确定混合位置解的流程图，其中，在不需要明确反馈的情况下，作为GNSS和/或WAPS单元中的位置/速度计算的一部分来估计传感器参数（例如偏置、标度和漂移）。

图40是实施方式下的确定混合位置解的流程图，其中，将传感器校准与各个位置计算单元分离。

图41是实施方式下的确定混合位置解的流程图，其中，作为各个位置计算单元的状态的一部分来进行传感器参数估计。

图42示出了实施方式下的WAPS与其它系统之间的信息的交换。

图43是示出了实施方式下的FM接收器与WAPS接收器之间的区位、频率和时间估计的交换的框图。

图44是示出了实施方式下的WLAN/BT收发器与WAPS接收器之间的区位、时间和频率估计的交换的框图。

图45是示出了实施方式下的蜂窝收发器与WAPS接收器之间的区位、时间和频率估计的交换的框图。

图46示出了实施方式下的并行复合相关器架构。

图47示出了实施方式下的从具有并行随机访问读取能力的两个16位移位寄存器基元得出的32位移位寄存器实现。

图48示出了实施方式下的移位运算和读出运算速率。

图49示出了实施方式下的实现1023×n位加法器的加法器树的结构。

图50是实施方式下的会话密钥设定的框图。

图51是实施方式下的加密的流程图。

图52是可替选实施方式下的用于加密的安全架构的框图。

具体实施方式

描述用于确定接收器的位置的系统和方法。实施方式的定位系统包括发射器网络，发射器网络包括广播定位信号的发射器。定位系统包括远程接收器，远程接收器获取并跟踪定位信号和/或卫星信号。卫星信号是基于卫星的定位系统的信号。远程接收器的第一模式使用基于终端的定位，在该基于终端的定位中，远程接收器使用定位信号和/或卫星信号来计算位置。定位系统包括耦合到远程接收器的服务器。远程接收器的第二工作模式包括基于网络的定位，在该基于网络的定位中，服务器根据定位信号和/或卫星信号来计算远程接收器的位置，其中，远程接收器接收并且向服务器传递定位信号和/或卫星信号。

实施方式的确定位置的方法包括在远程接收器处接收定位信号和卫星信号中的至少一个。定位信号是从包括多个发射器的发射器网络接收的。卫星信号是从基于卫星的定位系统接收的。该方法包括使用基于终端的定位和基于网络的定位中的一种来确定远程接收器的位置。基于终端的定位包括使用定位信号和卫星信号中的至少一个来在远程接收器处计算远程接收器的位置。基于网络的定位包括使用定位信号和卫星信号中的至少一个来在远程服务器处计算远程接收器的位置。

还公开了用于确定位置、扩展码的系统和方法以及用于广域定位的装置，其提供改进的结构，以使得能够进行用于广域定位系统的多径抑制。具体地，除二进制码以外，也描述了在有限的码相位范围内具有非常好的自相关特性和互相关特性的四进制扩展码和其它非二进制扩展码。非二进制码容许比二进制码更高的数据速率，例如在全球定位系统（GPS）中所使用的那些。这些码可能用于采用CDMA复用、TDMA复用、频率偏移复用或其任何组合的系统。

描述了通过选择一组数字伪随机序列来确定位置的系统和方法。所选组中的任何两个序列之间的互相关函数的量值在指定阈值以下。从该组中选择一子组数字伪随机序列，使得该子组中的每个成员的自相关函数的量值在与该自相关函数的峰相邻的指定区域内与规定值的关系是等于规定值和小于规定值中的至少一个。发射器网络中的每个发射器发射定位信号，并且根据该子组中的至少一个成员来调制该定位信号的至少一部分。发射器网络中的至少两个发射器根据该子组数字伪随机序列中的不同成员来调制相应定位信号。

此外，描述了通过选择一组数字伪随机序列来确定位置的系统的方法。所选组数字伪随机序列中的任何两个序列的自相关函数的量值在与该自相关函数的峰相邻的区域内在指定阈值以下。从该组中选择一子组数字伪随机序列，使得在该子组数字伪随机序列范围内的任何一对序列的互相关函数的量值等于或小于规定值。发射器网络中的每个发射器发射定位信号，并且定位信号的至少一部分是根据该子组中的至少一个成员来调制的。发射器网络中的至少两个发射器利用该子组数字伪随机序列中的不同成员来调制相应定位信号。

在以下描述中，可以认为自相关（或互相关）函数是一组时间样本。利用此理解，术语“区域”意味着函数在由该区域指定的时间间隔内的一组连续的时间样本。术语“相邻”意味着附近。当表明自相关函数（或互相关函数）量值在区域内的阈值以下，这意味着在该区域内的自相关函数（或互相关函数）的每个时间样本具有低于区域内的阈值的其量值。如果没有指定区域，则这意味着每个时间样本。取决于所采用的序列，互相关函数可以是实数或复数。自相关函数是实函数，但可以为正或负。在大多数情况下，关注的是这样的函数的量值，而较不关注这样的函数的极性和/或相位。因为自相关函数是关于其峰值对称的（该峰值为正），所以如果这样的函数的量值在与峰区位对应的位置之上的区域内小于某一阈值，则在峰区位的位置之下必定存在对称布置的区域，对于其，自相关量值也小于该阈值。对于互相关函数，通常情况不是这样。

以下描述包括对如下术语的使用：按照或根据伪随机或其它序列来调制信号。这意味着根据序列的连续元素来选择在连续的时间间隔（通常是小的）期间所发射的波形的选择或改变。通常（但非必定），进行从序列的值到波形选择或改变的固定映射。实施方式的示例包括伪随机二进制序列，该伪随机二进制序列的值被用于在规则间隔处对载波进行0度或180度的相移。可替选实施方式的示例是伪随机四进制序列，该伪随机四进制序列的（四个中的一个）值被用于对载波进行0度、90度、180度或270度的相移。然而，本文中的实施方式不限于规则相移或不规则相移，或者规则间隔或不规则间隔，而是可以适用于各种调制方法，例如频移、开-关键控、差分相移键控、脉冲宽度调制等。在一些示例中，为了简明，使用将伪随机序列用于“调制”信号的术语。该命名与“根据”这样的序列来调制信号的术语是同义的。根据上下文，应当清楚的是，调制类型是二进制反相、四进制相移或更一般的调制类型。在以下描述中，当提到用于进行伪随机调制或扩展的序列时，术语序列和码可互换使用。这与表示信息流的数据序列不同。

在以下描述中，引入大量具体细节，以提供对所述系统和方法的全面理解并且使得能够对所述系统和方法进行描述。然而，相关领域技术人员将认识到，可以在没有具体细节中的一个或更多个细节的情况下实践这些实施方式或者使用其它部件、系统等来实践这些实施方式。在其它示例中，不示出或者不详细描述公知结构或运算，以避免模糊公开的实施方式的各个方面。

图1是实施方式下的定位系统的框图。定位系统（在本文中也称为广域定位系统（WAPS）或“系统”）包括：同步的信标的网络；获取并跟踪信标和/或全球定位系统（GPS）卫星的接收器单元（并且可选地具有区位计算引擎）；以及包括塔的索引（index）、收费接口、专用加密算法（以及可选的区位计算引擎）的服务器。系统在许可/未许可的工作频带工作，并且信标发射用于定位和导航目的的专用波形。为了更好的区位解，可以将WAPS系统与其它定位系统结合使用，或者可以使用WAPS系统来辅助其它定位系统。

在本文献的上下文中，定位系统是对纬度坐标、经度坐标和海拔（altitude）坐标中的一个或更多个坐标进行定位的系统。每当提到“GPS”时，是指更广泛的意义上的，可以包括诸如Glonass等其它已有卫星定位系统以及诸如Galileo和Compass/Beidou等未来定位系统的GNSS（全球导航卫星系统）。

实施方式的WAPS包括如本文中详细描述的向移动接收器广播同步定位信号的多个塔。实施方式的塔是地上的，但是实施方式不限于此。在地上系统中特别出现的显著问题尤其是在市区环境下工作的显著问题是存在多径。在这些情况中，移动接收器可以接收来自发射器的与多重直接路径和反射路径对应的多重信号。延迟的范围（有时称为延迟扩展）通常受限于几何情况。例如，1微秒的延迟扩展对应于300米的最大差别路径长度，并且5微秒的扩展对应于1499米。

典型的WAPS使用编码调制（所谓的扩展调制）或伪噪声（PN）调制，以获得宽带宽。在这样的系统中，通过宽带调制信号来对载波信号进行调制（通常为数字调制），并且这样的宽带宽允许使用到达时间的测量方法来进行精确定位。移动接收器使用解扩设备（通常为匹配滤波器或相关器组）对这样的信号进行处理。这样的接收器产生波形，称为互相关函数，该波形在理想上具有被低水平能量围绕的窄且强的峰。峰的到达时间表示所发射的信号在移动接收器处的到达时间。对来自其区位精确已知的多重塔的多重信号进行这样的操作使得能够经由三边测量算法来确定移动接收器的区位。

假设使用匹配滤波器来对所接收的扩展信号进行处理，当存在多径时，匹配滤波器输出提供变化的幅度、延迟和相位的一系列重叠的尖脉冲。移动接收器尝试估计这样的脉冲的最早到达时间。为了该目的，可以使用各种算法，例如前沿定位算法、MUSIC算法、最小均方估计算法等。

然而，出现如下问题：围绕峰的能量通常包含一系列的附属峰或“旁瓣（sidelobe）”。在理想情况（例如没有噪声或多径）下，这样的旁瓣的结构规格是由所谓的“自相关函数”的函数提供的。在多径环境下，这些附属峰可能会与微弱的早期信号到达相混淆。例如，在GPS系统中，针对C/A民用码，使用帧长度为1023个符号或“片”的某种二进制扩展码（称作黄金码）。接收这样的黄金码的理想匹配滤波器产生具有如下幅度的一组旁瓣：-65/1023乘以峰幅度；63/1023乘以峰幅度；以及-1/1023乘以峰幅度。因此，最大旁瓣的量值近似为0.06乘以峰幅度或者-24dB。通常，这些大幅度的旁瓣可以与自相关函数的峰幅度相邻或接近。可以通过选择如下码来实现改进的多径估计：该码具有围绕自相关的峰的大区域，其中，（针对长度为1023的情况），旁瓣值为-1/1023乘以峰。这称为-1运行长度。具体地，针对该情况，将-1运行长度定义为在自相关峰的一侧上连续片的数目，该连续片具有-1/1023乘以峰的幅度。本文中所述的实施方式是对具有最大-1运行长度的一组黄金码的选择。如本文中详细描述的，在各种可替选实施方式中，可以使用其它类别的码组。

为了简明描述的目的，本文中的主要中心是基于循环或“周期性”的自相关函数，严格来说，该自相关函数应用于如下情况：所发射的码序列（例如以上黄金码）重复不止一次。因此，严格来说，自相关和互相关的讨论与循环互相关和循环自相关是同义的。然而，这样的描述的理念的应用和优势也可以适用于非循环或“非周期性”相关的情形，尤其在关注聚焦于匹配滤波器（或相关器组）的输出峰附近的性能的情况下。这是因为在匹配滤波器的峰输出附近，非周期性自相关函数近似等于循环自相关函数。类似地，在互相关的两个序列具有其近似对准的开始时期的情况下，非周期性互相关函数可以类似于循环的非周期性互相关函数。

扩展调制信号的以上讨论描述了适用于进行定位的信号。然而，通常是如下情况：从各个发射器发射的信号包括位置区位计算所必需的数据。这样的数据可能包括例如发射器的地理区位、发射的次数、环境数据等。另一组这样的低速数据可能包括用于全部信号同步目的的序列。在任一情况下，通常以比扩展信号的带宽低的速率来发射该数据。通常，在用于定位的扩展调制信号的顶部进一步调制该数据，并且通常，数据时期与扩展调制的时期对准，例如，伪随机帧的开始。虽然通常存在如下情况：使用扩展调制和数据调制两者来对信号载波进行相移，但是这对于该情况不是必要的，并且本文中的实施方式不限于此。此外，可以是如下情况：所发射的信号的一部分可以仅包括不具有任何附加数据的扩展调制载波，并且所发射的信号的另一部分可以包括通过扩展信号和数据两者调制了的载波。也可以是如下情况：两种调制可以出现在所发射的信号的不同部分中，但是在发射的不同部分中可以使用不同的伪随机序列。在以下讨论中，当使用术语例如数据、数据速率、数据调制、数据位和信息位时，通常为如下情况：这样的术语表示如本段中讨论的与扩展调制形成对比的数据类型。

如下面详细描述的，实施方式包括针对所发射的调制使用四相或高阶编码调制。针对使用BPSK数据调制和BPSK扩展的系统，足以选择用于多径抑制的精细的-1运行长度序列。当使用正交扩展时，不仅需要用于构建正交码的各个从属终端具有精细的-1运行长度，而且在从属终端的用于进行与-1运行长度一致的码偏移的码之间具有非常好的互相关特性。本文中所述的方法的可替选实施方式包括选择码对或较大的码组。

许多WAPS使用二进制编码调制作为扩展方法。实施方式产生以如上所述的降低多径影响的方式构建的正交编码调制。也公开了具有关于多径抑制的类似优点的其它高阶编码调制。

在二进制编码调制中，发射源在任何情况下产生与两个符号（通常表示为-1和+1或者0和1）之一对应的两个波形之一。波形通常是二相编码的，意味着或者发射信号或者通过对载波进行反相而发射信号的反相信号。可以使用频移键控、振幅键控等来发射二进制编码信号。

在正交编码调制中，发射源在任何时间发射四种可能的符号（可以表示为A、B、C和D）之一。实施方式包括将这四种符号映射为四种可能的相位之一从而产生正交调制信号的发射器。产生这样的正交已调扩展信号的一种方法是使用对所发射的载波的同相分量和正交分量进行调制的两个黄金码。再次，在任何时间情况下所发射的信号是与四个载波相位对应的四种符号之一。在任一时间所发射的可能符号的数目有时称为字母表大小。因此，在正交情况下，字母表大小是4。任何字母表大小都是可能的。然而，使用小的字母表大小会导致降低的系统复杂度。存在具有自相关特性和互相关特性的已知伪随机序列，其中，每个序列的元素是M个可能的值之一。再次，该值M称为序列的字母表大小。在根据这样的序列发射信号时，存在每个序列元素值至适当的波形的映射。例如，序列的字母表大小可以是16，从而一个可能的映射将是从16个可能的值中的每个值至16个可能的相移指数之一的映射。没有必要根据可以直接构建的低阶序列（例如，黄金码）来构建高阶序列。然而，现在提供的示例性说明示出了这样的构建。

使用数据的正交编码而非数据的二进制编码能够使得在不影响信号结构的情况下使发射器所发射的数据速率加倍。例如，如果码长度为N个符号，则N个所发射的（正交）符号的整个扩展序列可以被进一步相移0度、90度、180度或270度，以在每个码周期发射2位数据，而非在二相编码的情况下每个码周期发射1位数据。

对扩展信号进行正交编码的进一步的优点在于：该方法提供对来自具有相同码且在时间上重叠的另一发射器的信号进行区分的装置。来自一个发射器的符号的发射序列可以表示为A+jB，其中A是特定黄金码（例如），B是另一黄金码，并且j表示90°相移。第二发射器可以发射A-jB。两个发射器以相同的方式来发射正交符号，但是同相分量与正交分量之间的关系是改变的并且易于通过接收器来确定。

可以以各种方式来构建高阶扩展调制。例如，可以构建字母表大小是8的码。该码的每个符号可以被映射成载波的量k×π/4，k=0,1,…,7的相移。可替代地，可以将每个符号映射为幅度和相移的组合。在字母表大小是8的示例中，发射器可以计算码序列，并且在运行中进行映射（3位的字至发射符号），或者发射器可以存储所有序列或全部符号帧，并且根据需要从存储器读取这样的数据。

在上述所有情况中，从距离测量的观点出发，假设相同的发射能量和接收能量、相同的扩展符号形状以及相同的扩展符号速率，系统的性能是相同的。然而，如果每PN帧长度发射多于一个信息位，则每个信息位的能量更小。在许多地上广域定位系统中，存在好的接收信号能量，并且因此，该限制可以是次要的。

图2A和图2B（统称为图2）包括实施方式下的长度为1023的优选黄金码按照其-1运行长度顺序的表格200。在比本文中所述更多的一般情况下，“-1运行时间”意味着在相关峰（具有+1/-1值）之后的连续码相位的数目乘以峰值再除以码长度。根据相同的最大长度码对来构建黄金码中的每个码，其中，不同的黄金码通过延迟、码相位或码对之间的差来进行区分。表格200也包括第二PN码的移位寄存器的作为延迟的可替选的初始填充，这是因为初始填充通常与将如何生成序列密切相关。表格中的第一PN码的填充总是全部等于1秒，第二PN码的填充如表格中所指定的。从左至右读取的填充表示第二PN发生器的前10个输出。填充在移位寄存器中放置成从移位寄存器的末端后退到始端。PN码1具有反馈抽头[3，10]，并且PN码2具有抽头[2，3，6，8，9，10]。在表格200中显示的最佳码具有25的运行长度（自相关峰的每一侧）。除了表格200所示的码以外，各个最大长度码（即，码1和码2自身）中的每个码也可以用于扩增表格200中的码，这是因为其可以被认为是黄金码组中的一部分（这是因为其与其它成员共享黄金码组的互相关特性）。此外，除了相关峰，这些最大长度码具有（循环）自相关函数，该（循环）自相关函数为-1。如果这些码包括在表格200的码中，则它们的-1运行长度将为1022，并且因此，它们将被置于列表的头部。

应当注意，也可以使用其它最大长度PN码对来构建具有精细的-1运行长度的黄金码组。本文中所选择的码对是为了说明的目的。此外，针对存在黄金码的其它码长度，可以以类似的方式来构建表格。另外，可以选择不是黄金码组的其它码组，并且可以选择这样的码组中的子组用于精细的-1运行长度。本文中详细描述这些变化。

图3示出了实施方式下的优选黄金码的自相关与码相位的曲线300。更具体地，曲线300示出了表格200中的-1运行长度为25的第一条目（优先次序为1，码之间的延迟为853，等价填充为1000100001，-1旁瓣运行长度为25）的自相关的中心部分。

通过采用如以上详细描述的正交的两个黄金码来构建正交编码信号。在此情况下，自相关函数将具有与两个黄金码各自的自相关以及黄金码之间的互相关对应的四项。也就是说，如果组成的黄金码是所谓的g和h，则全部的码可以表示为g+jh。然后，自相关变为g

g+h

h-jg

h+jh

g，其中

表示相关，并且我们注意到，当使两个复数量相关时，第二个这样的量是复共轭的。在全部自相关中的后面两项是互相关。为了构建具有大的-1运行长度的精细的正交码，因此不仅需要使用各自具有精细的-1运行长度的黄金码，而且需要黄金码具有在相同的码相位间隔附近的贡献可忽略的互相关，在该相同的码相位间隔附近，各个黄金码的自相关函数的值是-1。在本文中，将低互相关值的间隔称作互相关运行。通过利用如下事实来选择这样的码对：可以选择黄金码之间的相对码相位，以在关注的码相位间隔上实现良好的互相关性能。实施方式包括通过检查表格200中的所有的黄金码对以及这样的码对之间的所有相对码相位的方式来确定一组黄金码对。应当理解，正交码（或比二进制高的任何码）的相关操作包括与理想的接收信号的复共轭相乘。

图4包括在实施方式下的可以用来构建具有长的-1运行长度的正交码的多组黄金码对的表格400。将第三列的延迟是应用于黄金码2的延迟，以实现如第四列所示的具有长的-1运行长度的正交已调信号的全部自相关。注意，在此情况下，如果组成的黄金码序列具有+/-1的幅度，则在运行期间的全部自相关具有-2的幅度，并且自相关的峰为2046。运行长度的定义与预先定义一致，这是因为-1乘以峰值再除以码长度等于-1乘以2046/1023=-2。图5示出了实施方式下的优选黄金码对的自相关量值与码相位的曲线500。更具体地，曲线500示出了表格500的第二条目（黄金码1（PN延迟）为714，黄金码2（PN2延迟）为456，相对于中心互相关运行（相对于码2）的插入延迟为343，总互相关运行为37）的自相关量值的中心部分，这意味着在自相关峰的任一侧上的-1运行长度为18。已经将量值分为两部分，以与曲线300（图3）进行比较。在构建具有良好的自相关特性的正交码中，在组成的黄金码之间插入适当延迟是关键的，这是因为围绕峰的自相关函数可以另外地具有大的相邻旁瓣。

图6示出了实施方式下的优选黄金码对的所发射的符号相位与片数目的曲线600。更具体地，曲线600示出了表格400的第二条目（黄金码1（PN延迟）为714，黄金码2（PN2延迟）为456，相对于中心互相关运行的插入延迟为343，总互相关运行为37）的以角度为单位所发射的符号相位角与片数目的样本部分。曲线600示出了表示正交码的四相位的序列，+/-45度和+/-180度。注意，发射器自身只需存储相位角序列或符号标记（例如，A、B、C和D），而不需使用移位寄存器来实现该码等。

虽然本文中的描述集中于黄金码，但是也可以将理念延伸到其它的码类型。可以最初选择适用于扩展复用的大量码类型。例如，这样的组可以包括Kasami码、Bent码和类黄金码。但是实施方式不限于此。这些组通常在成员对之间具有良好（非周期性）互相关特性。然后，在实施方式之后，可以选择具有长的-1运行长度的循环自相关的这样的码的子组。类似地，可以选择具有大于二的字母表大小并且具有良好的互相关特性的码组，例如，四进制、八进制等。然后，可以针对良好的循环自相关特性来选择这些码组中的子组。

在本文中的描述中，性能的主要衡量是自相关函数的-1运行长度。这与自相关函数在其峰任一侧上的值为-1乘以峰值/码长度的长度对应。然而，本文中的另一实施方式在围绕峰自相关值的特定区域内选择自相关量值水平不大于阈值A的码的子组。这称为A运行长度。如上，选择一组序列，使得任何码对之间的互相关函数的最大量值在指定值以下。接下来，选择这样的一组码的子组，使得针对这样的子组成员中的每个，自相关函数的量值在靠近峰的指定位置区域内小于或等于值A。针对二进制黄金码和四进制黄金码的以上讨论，假定黄金码序列具有值+1和-1，则A具有值1。

在另一实施方式中，最初选择在围绕其峰区位的范围上具有良好的自相关特性的码组。接着选择这样的码的子组，其中，成员之间（可选地，在码相位的范围内）成对的互相关量值小于指定阈值C。这可以应用于二进制码或具有更大的字母表的码（例如，四进制）。例如，考虑给定大小的一组最大长度的序列，例如，2047。针对该情况，存在176个这样的码。当然，在-1运行长度为1022的情况下，每个这样的码具有的非常良好的自相关特性。成员之间的互相关将显著改变。图7是实施方式下的被选择以在成员之间具有有界的互相关量值的码子组的表格700。通过限制子组的大小实现更好的性能。例如，针对码长度2047，如果将组大小限制为3，则可以实现65的最大互相关量值，并且如果将组大小限制为10，则可以实现129的最大互相关量值。

在实施方式中，将本文中描述的码用于调制载波，并且因此创建定位信号。该码可以重复一次或更多次。除这样的定位信号以外或者代替这样的定位信号，这样的信号可以包括其它信令元素。例如，如本文中所描述的，这样的信号的一部分可以自身包括定位信号，另一部分可以包括通过低速数据序列进一步调制了的定位信号，并且信号的其它部分可以包括完全不具有扩展码的其它信号元素。在又一实施方式中，所发射的信号是不连续的，但是将信号以时分复用方式发射，作为猝发串组。单个发射器可以在每个猝发串中使用相同的一个码或多个码，或者这些码可以从一个猝发串变为下一个猝发串。当这样的发射的至少一部分包括以本文中前述的方式选择的伪随机码或扩展码时，本文中的实施方式适用于所有这样的情况。

在实施方式中，所选择的码组可以具有被截短为小于标准序列长度或者被延长为更大长度的序列长度。例如，不使用长度为2047的标准黄金码，可以相反通过删除一个码元素来使用2046的码长度。这可以使得在采用多个长度的情况下能够更简单地实现。例如，系统可以在1速率的第一速率之下工作，并且在其它情况下，系统在为第一速率的两倍的第二速率下工作。如果在第一示例中使用1023的码长度，则在第二示例中，系统应当以2046的码长度进行工作，以保持相同的帧（即，序列）持续时间。在再一实施方式中，使用根据本文中所述的实施方式选择的码的不同发射器发射具有稍微不同的载波频率的信号。

WAPS系统和方法

图8是实施方式下的同步的信标的框图。参照图8和图1，实施方式的同步的信标（本文中也称为信标）形成CDMA网络，并且每个信标使用嵌入式协助数据的数据流来根据具有良好互相关特性的伪随机数（PRN）序列（例如黄金码序列）发射信号。可替代地，来自每个信标发射器的序列可以在时间上错开成为TDMA格式的分离时隙。

在地面定位系统中，要克服的主要挑战之一是远近问题，其中，在接收器处，远处的发射器将受附近的发射器的干扰。为了解决该问题，实施方式的信标使用CDMA技术、TDMA技术和频率偏移技术的组合。这样的系统被称为混合复用系统，这是因为该系统不是这些方法中的单独一个方法，而是这些方法的组合。例如，本地发射器可以使用分离的时隙（并且可选地，不同的码（CDMA））来减轻远近问题。允许稍微远离的发射器在使用不同的CDMA码和/或不同的频率偏移的同时能够使用相同的时隙。这使得系统具有广域可量测性。时隙可以是确定的以保证远近性能或者可以是随机的以提供良好的平均远近性能。如本文中所示的，也可以将载波信号偏移小的频率差（例如，大约黄金码重复频率），以改善码的互相关性能，并从而解决“远近”问题。当两个塔使用相同的时隙但是使用不同的码和/或不同的偏移频率时，可以在检测到较弱的信号之前使用较强信号的干扰抵消来进一步抵制接收器中的互相关。在文本所述的混合定位系统中，使用复杂的规划方法来向每个发射器指派时隙、CDMA码和频率偏移的组合，以最大化总的系统性能。限制这些参数组合的数目，以使得接收器的信号获取时间能够是实际值。

另外，实施方式的信标可以使用包括协助数据的前导（preamble），或者可以使用用于信号估计和前向误差检测和/或校正的信息，以帮助使数据鲁棒。实施方式的协助数据包括但不限于以下中的一个或更多个：波形的脉冲的上升或下降沿处或指定信号时期处的精确系统时间；塔的地理码数据（纬度、经度和海拔）；关于相邻塔的地理码信息和该区域中的各个发射器所使用的序列的索引；用于发射器（可选）和相邻发射器的时钟时序校正；本地大气校正（可选）；WAPS时序与GNSS时间的关系（可选）；用于在伪范围分辨中辅助接收器的对城市、半城市、农村环境的指示（可选）；以及从PN序列的基索引或索引到黄金码序列的偏移。在广播的发射数据帧中，可以包括包含出于安全和/或许可管理的原因而使得单个接收器或一组接收器失效的信息的字段。

将来自实施方式的不同信标和塔的发射的发射波形时序同步到共同时序参考。可替代地，应当知道并且发射来自不同塔的发射之间的时序差异。除了以规则间隔递增的时序消息以外，以由数据块的数目和大小确定的间隔来重复协助数据。可以使用加密算法对协助数据进行加密。为了附加的安全性，还可以对扩展码进行加密。对信号进行上转换并且以预先定义的频率进行广播。对发射器中的端到端延迟进行准确地校对，以确保信标之间的差分延迟小于约3纳秒。使用处于收听一组发射器的受调查区位的差分WAPS接收器，可以找到用于该组中的发射器的相对时钟校正。

针对覆盖和区位精确度，优化实施方式的塔布置。以在网络内的大多数区位以及在网络的边缘处从3个或更多个塔接收信号的方式来布置塔的部署，使得这些区位中的每个区位中的误差几何放大因子（geometricdilution of precision,GDOP）小于基于精确度要求的预定阈值。将进行RF规划研究的软件程序拓展至包括对网络中和网络周围的GDOP的分析。GDOP是接收器位置和发射器位置的函数。一种将GDOP包含在网络规划中的方法是如下设定优化。待被最小化的函数是GDOP的平方在覆盖体积上的体积积分。体积积分针对接收器位置的（x,y,z）坐标。对于给定覆盖区域中的受到约束的n个发射器位置坐标（x₁,y₁,z₁）、（x₂,y₂,z₂）、…（x_n,y_n,z_n）进行最小化，发射器位置坐标在覆盖体积中：对于i=1,…,n，x_min<x<x_max、y_min<y<y_max、z_min<z<z_max，其中，x_min、y_min和z_min是下限，x_max、y_max和z_max是覆盖体积的上限。可以将待被最小化的函数写为：

$\begin{array}{c}f(x_i,y_i,z_i;i=\mathrm{1,2},...n)\\ =\underset{x\&Element;(\mathrm{xl},\mathrm{xu}),y\&Element;(\mathrm{yl},\mathrm{yu}),z\&Element;(\mathrm{zl},\mathrm{zu})}{\&Integral;\&Integral;\&Integral;}\mathrm{GDO}{P}^2(x,y,z,x_i,y_{i,}{z}_i;i=\mathrm{1,2},...n)\end{array}$

另外，待被最小化的函数可以根据覆盖区R_j的重要性（即，所要求的性能质量）来被加权。

$f(x_i,y_i,z_i;i=\mathrm{1,2},...n)=\underset{j}{\mathrm{\&Sigma;}}{w}_j\underset{x,y,z\&Element;R_j}{\&Integral;\&Integral;\&Integral;}\mathrm{GDO}{P}^2(x,y,z,x_i,y_i,z_i;i=\mathrm{1,2},...n)$

对塔坐标区位的附加约束可以基于在给定区域中已经可使用的塔的区位。一般可以在以平均东部为正x、以平均北部为正y并且以平均竖直向上为正z的本地水平坐标系中，进行所有坐标的坐标化。解决上述受约束的最小化问题的软件将输出使函数f最小化的最优发射器位置（x₁,y₁,z₁）、（x₂,y₂,z₂）、…（x_n,y_n,z_n）。

$\arg \underset{x_i,y_i,z_i;i=\mathrm{1,2},...n}{\min }\left(f(x_i,y_i,z_i;i=\mathrm{1,2},...n)\right)$

可以针对两个广域网（比如在城市中）或者在局部部署中（比如在购物商场中）应用这种技术。在一个示例配置中，发射器的网络在每个大城市区域周围以三角形/六角形布置，以大约30km的距离分开。每个塔可以在近似20W至1kW EIRP的范围内直到最大功率经由对应的天线进行辐射。在另一实施方式中，可以对塔进行定位，并且塔可以以低至1W的功率水平进行发射。工作的频带包括无线电频谱中的任何许可频带或未许可频带。实施方式的发射天线包括全向天线或者可以有助于分集、分成扇形等的多个天线/阵列。

使用具有良好互相关特性的不同序列来发射或者可替代地在不同时间处发射相同序列，以区分相邻的塔。可以将这些区分技术组合并且仅应用于给定地理区域。例如，可以在不同地理区域中的网络上重新使用相同的序列。

可以在给定地理区域中放置本地塔，以拓展实施方式的广域网络塔。当使用本地塔时，本地塔可以改善定位的精确度。可以将本地塔部署在如校园等环境中，或者出于共同安全需要，将本地塔分开一定距离（该距离在几十米直到几千米的范围内）。

优选将塔放置在各种不同的高度上（而不是在类似的高度上），以便于根据位置解获得质量更好的海拔估计。除了发射器处于具有不同高度的不同纬度/经度之外，向塔增加高度分集的另一种方法是在同一物理塔（具有相同的纬度和经度）上在不同高度具有多个WAPS发射器（使用不同的码序列）。注意，同一物理塔上的不同码序列可以使用相同的时隙，这是因为同一塔上的发射器不产生远近问题。

可以将WAPS发射器放置在一个或更多个其它系统使用的事先已有或者新的塔（例如蜂窝塔）上。通过共享同一物理塔或者区位，可以使WAPS发射器部署成本最小化。

为了改善局部区域（例如仓库或者购物商场）中的性能，可以在该区域中放置附加塔，以拓展用于广域覆盖的发射器。可替代地，为了降低安装全发射器的成本，可以在关注区域中放置中继器。

注意，上面讨论的定位使用的发射信标信号不需要是针对WAPS独有的发射器内置，而可以是来自原来在时间上同步的任何其它系统或者通过附加时序模块拓展了同步的系统的信号。可替代地，信号可以来自可以通过参考接收器确定相对同步的系统。这些系统例如可以已经部署或者新部署了附加同步能力。这些系统的示例可以是诸如数字TV和模拟TV或者MediaFlo的广播系统。

当配置WAPS网络时，一些发射区位可能比网络中的通过设计或者通过现场测量所确定的一些其它区位好（杂波、功率水平以上的信标的高度）。可以直接或间接或者通过对指示信标的“质量”（接收器可以使用信标的“质量”对从这些信标接收到的信号进行加权）的数据位进行编码，这些信标对于接收器可标识。

图9是实施方式下的使用中继器配置的定位系统的框图。中继器配置包括以下部件：

1）公共WAPS接收天线（天线1）

2）RF功率放大器和对于各个WAPS发射器天线（本地天线1-4）的分离器/交换机连接

3）WAPS用户接收器

天线接收合成信号，对其进行放大，并将其分布（切换）到本地天线1-4。切换应当（优选）以在用户接收器处来自不同中继器的发射不存在重叠（冲突）的方式进行。可以使用保护间隔来避免发射的冲突。应当通过在中继器-放大器-发射器处添加延迟，以使所有本地中继器的总体延迟相等，或者通过用户接收器处的线缆延迟来调整从特定中继器的到达时间估计，来对从交换机到发射天线的已知线缆延迟进行补偿。当在广域WAPS网络中使用TDMA时，选择中继器时隙切换速率，使得在所有中继器时隙中出现每个广域时隙（每个时隙将包含一个广域WAPS塔）。一个示例配置将使用等于多个广域TDMA帧持续时间的中继器时隙持续时间。具体地，如果广域TDMA帧是1秒，则中继器时隙可以是整数秒。这种配置是最简单的，但是因为线缆上的RF信号分布的要求，而仅适合于在有限的小区域中部署。用户WAPS接收器在收听中继器塔以计算位置时使用到达的时间差，并且在中继器时隙周期期间在静态（或者准静态）假设下工作。可以通过每个WAPS塔信号示出从一个中继器时隙到下一个中继器时隙的相同时序差异（跳跃）的事实，自动检测到发射来自中继器的事实。

图10是在可替选实施方式下的使用中继器配置的定位系统的框图。在这种配置中，每个中继器包括WAPS中继器-接收器和具有本地天线（例如其可以在室内）的相关联的覆盖拓展WAPS发射器。WAPS中继器-接收器应当能够提取WAPS系统时序信息以及与一个广域WAPS发射器对应的WAPS数据流。将WAPS系统时序和与一个广域WAPS发射器对应的数据递送到相应的局域WAPS发射器，然后局域WAPS发射器可以再次发射WAPS信号（例如使用不同的码和相同的时隙）。发射器将在其发射中包括诸如本地天线的纬度、经度和海拔的附加数据。在这种配置中，对于信号来自中继器的事实，WAPS用户接收器操作（范围测量和位置测量）可以是显而易见的。注意，在中继器中使用的发射器比全WAPS信标便宜，这是因为其不需要具有GNSS时序单元来提取GNSS时序。

依据接收器单元的工作模式，系统提供了基于终端的定位或者基于网络的定位。在基于终端的定位中，接收器单元在接收器本身上计算用户的位置。这在比如分路段导航、地理围栏等的应用中是有用的。在基于网络的定位中，接收器单元接收来自塔的信号，并且向服务器传送或者发射接收到的信号以计算用户的区位。这在比如E911以及由中央服务器进行的资产跟踪和管理的应用中是有用的。服务器中的位置计算可以使用来自许多源的数据（例如GNSS、差分WAPS等）以接近实时或者后处理的方式进行，以改善服务器处的精确度。WAPS接收器还可以提供并获得来自服务器（例如，类似于SUPL安全用户平面服务器（Secure User PLaneserver））的信息，以便于基于网络的定位。

实施方式的塔自主地或者使用基于网络的同步来保持彼此同步。图11示出了实施方式下的塔同步。在描述同步的各方面时，使用以下参数：

系统发射器时间=t_WAPS-tx

绝对时间参考=t_{WAPS_abs}

时间调整=△_system=t_WAPS-tx-t_{WAPS_abs}

注意，将WAPS系统时间与绝对时间参考同步不是必须的。然而，将所有WAPS发射器与公共WAPS系统时间同步（即，所有WAPS发射器的相对时序同步）。应当计算每个发射器相对于WAPS系统时间（如果有）的时序校正。应当通过经过空气WAPS协助发射或者通过一些其它通信方式，使得时序校正对于接收器是可直接获得的。例如，可以从系统（例如铱（Iridium）或数字TV或MediaFlo或者蜂窝系统的广播频道），通过蜂窝（或其它）调制解调器或者通过广播数据，将协助递送到WAPS接收器。可替代地，可以将时序校正发送到服务器，并且在服务器处计算位置时使用。对实施方式的塔同步的描述如下。

在基于网络的同步下，塔在本地区域中彼此同步。如这里详细描述的，塔之间的同步通常包括脉冲的发射（可以使用任何形式的到载波上的调制和/或使用用于更好的时间分辨率（其继而调制载波）的扩展码的扩展，调制脉冲）以及同步到接收器上的脉冲边缘。

在实施方式的自主同步模式下，使用本地时序参考来对塔进行同步。时序参考例如可以是以下内容中的一个：GPS接收器；高精确度时钟源（例如原子）；本地时间源（例如GPS受训时钟）；以及任何其它具有可靠时钟源的网络。可以使用对精确地进行了时间同步的来自XM卫星无线电、LORAN、eLORAN的信号、TV信号等的使用，作为塔的粗时序参考。作为一个实施方式中的示例，图12是实施方式下的用来规定诸如铷（Rubidium）、铯（Caesium）或氢主（hydrogen master）的精确/稳定时序源的、来自GPS接收器的PPS脉冲源的框图。可替代地，如图13所示，可以使用GPS受训铷时钟振荡器。

参考图12，将精确时钟源中的PLL的时间常数设置为提供更好的短期稳定性（或者等效地对短期GPS PPS变化的滤波）的足够大的数（例如在0.5-2小时的范围内），并且GPS-PPS提供更长期的稳定性和更宽区域的‘粗’同步。发射器系统连续监视这两个PPS脉冲（来自GPS单元和来自精确时钟源），并且报告任何异常。异常可能是在两个PPS源锁定几个小时之后，PPS源之一从另一个源漂移开由塔网络管理员确定的给定时间阈值。可以使用第三本地时钟源来检测异常。在异常行为的情况下，发射器系统选择展示正确行为的PPS信号，并且该信息被报告回监视站。另外，可以由发射器广播或者可以向服务器发送精确时间源（如时间源所报告的）的PPS输入与PPS输出之间的瞬时时间差，以在后处理时使用。

在发射器系统中，使用在内部生成的高速时钟，测量PPS脉冲输入的上升沿与使得发射器的模拟部分能够发射数据的信号的上升沿之间的时间差。图14示出了实施方式下的对PPS与使得发射器的模拟部件能够发射数据的信号之间的时间差进行计数的信号图。作为数据流的一部分向每个接收器发送表示该差的计数。仅仅在设备不能再调制特定塔数据的情况下，使用诸如铷时钟的高稳定性时钟参考（该时钟在几个小时/几天内稳定），使得系统能够在设备上针对每个塔存储/发射该校正。如果存在可使用的通信介质，也可以经由通信介质向设备发送该校正数据。可以由参考接收器或者安装在收听其它塔广播的塔上的接收器监视来自塔的校正数据，并且可以向中央服务器输送校正数据。塔也可以周期性地向中央服务器发送该计数信息，然后中央服务器可以通过到这些塔附近的设备的通信链路，向这些设备散布该信息。可替代地，服务器可以从塔（例如在本地）将该信息递送到相邻的塔，以使得可以针对相邻的塔广播该信息作为协助信息。针对相邻塔的协助信息可以包括关于附近的塔的位置（由于塔是静态的）和时序校正信息。

与实施方式的发射器时序校正类似，当可获得真实PPS时，可以使用其来估计多径偏置和准确的真实范围。接收器使用例如来自ADC的信号的样本，来估计范围。实施方式的接收器使用高速时钟，来确定PPS的出现和样本ADC时钟的第一个沿之间的差。这使得能够针对出现真实PSS的时间与ADC对数据进行采样的时间之间的差，对由接收器基于ADC样本估计出的范围进行校正，由此允许以比ADC的样本时钟分辨率更好的精度来估计接收器的真实范围。在上面的段落中的讨论的上下文中，PPS是指如下脉冲：该脉冲的边缘与诸如GPS每秒脉冲（PPS（pulse-per-second））时序的标准时序参考对准，或者该脉冲具有相对于诸如GPS每秒脉冲（PPS）时序的标准时序参考的已知偏移。

在另一实施方式中，可以使用广域差分定位系统来对来自塔的时序误差进行校正。图15是实施方式下的差分WAPS系统的框图。使用参考接收器（位于预先调查过的区位），来接收来自附近的所有塔的信号。虽然在这种方法中应用差分GPS的原理，但是在地面情况下对非视线的影响进行处理使得其是唯一的。对每个塔的参考接收器的伪范围（码相位）测量结果加时间标签，然后将其发送到服务器。可以将接收到的在参考接收器处针对塔j和塔i测得的基于码相位的范围写为如下：

$R_{\mathrm{ref}}^j\left(t\right)={\mathrm{\&rho;}}_{\mathrm{ref}}^j+c(d{t}_{\mathrm{ref}}-d{t}^j)+{\mathrm{\&epsiv;}}_{R,\mathrm{ref}}^j$

$R_{\mathrm{ref}}^j\left(t\right)={\mathrm{\&rho;}}_{\mathrm{ref}}^j+c(d{t}_{\mathrm{ref}}-d{t}^j)+{\mathrm{\&epsiv;}}_{R,\mathrm{ref}}^j,$

其中，

是用于发射塔j几何范围的参考接收器，dt_ref和dt^j分别是与参考接收器和发射器各自的天线有关的参考接收器和发射器时钟相对于公共参考时间（也就是说GPS时间）的偏移，c是光的速度，并且

是测量噪声。

通过将上面两个方程相减，并且使用从参考接收器到发射的塔的已知几何范围，在服务器处计算塔i和塔j之间的时钟时序的差dtⁱ-dt^j。这使得能够消除流动站/移动站测量结果中的发射器之间的时序差异。注意，当在发射的塔中使用的时钟相对稳时序，可以使用在时间上取平均，来获得更好（例如噪声更少）的时间差dfⁱ-dt^j估计。

也对流动站/移动站的伪范围测量结果加时间标签，并将其发送到服务器。可以将接收到的在流动站/移动站处测得的基于码相位的范围写作：

$R_m^i\left(t\right)={\mathrm{\&rho;}}_m^i+c(d{t}_m-d{t}^i)+{\mathrm{\&epsiv;}}_{R,m}^i$

$R_m^j\left(t\right)={\mathrm{\&rho;}}_m^j+c(d{t}_m-d{t}^j)+{\mathrm{\&epsiv;}}_{R,m}^j$

通过将上面两个方程相减并且重新布置，结果是：

$({\mathrm{\&rho;}}_m^j-{\mathrm{\&rho;}}_m^i)=(R_m^j\left(t\right)-R_m^i\left(t\right))-c(d{t}^i-d{t}^j)+({\mathrm{\&epsiv;}}_{R,m}^i-{\mathrm{\&epsiv;}}_{R,m}^j)$

注意，

和

是测得的量，根据参考接收器测量结果计算量dtⁱ-dt^j。可以按照接收器的未知坐标以及发射塔i和j的已知坐标，写出和中的每个。使用三个范围测量结果，可以如上形成两个范围差方程，以获得二维位置解，或者使用四个范围测量结果，可以如上形成三个范围差方程，以获得三维位置。使用附加测量结果，可以使用最小二乘解，来将噪声量

和

的影响最小化。

可替代地，可以将时序差异校正发送回移动站，以对原地的误差进行校正，并且方便移动站处的位置计算。可以对参考和移动站两者可以看到的一样多的发射器，应用差分校正。这种方法可以在概念上使得系统能够在没有塔同步的情况下工作，或者可替代地对松散同步的系统中的任何残余时钟误差进行校正。

与上面的差分方法相反，另一方法是独立时序方法。建立时序同步的一种方式是使特定区域中的每个发射的塔处的GPS时序接收器接收来自同一区域中的DGPS参考接收器的DGPS校正。安装在已知位置的DGPS参考接收器将其自己的时钟视为参考时钟，并且找到对其跟踪的GPS卫星的伪范围测量结果的校正。特定GPS卫星的DGPS校正一般包括由于卫星位置和时钟误差而产生的总体误差以及电离层和对流层延迟。因为DGPS参考接收器和GPS卫星之间的视线的方向在DGPS参考接收器附近区域内改变不多，所以该总体误差对于DGPS参考接收器附近（一般在以DGPS接收器为中心、半径为大约100Km的区域中）的其它GPS接收器进行的任何伪范围测量都是相同的。因此，使用由DGPS参考接收器针对特定GPS卫星发射的DGPS校正的GPS接收器使用该校正来从其针对该卫星的伪范围测量结果中去除该总体误差。然而，在该处理中，其将DGPS参考接收器相对于GPS时间的时钟偏置与其伪范围测量结果相加。但是，由于该时钟偏置对于所有DGPS伪范围校正都是共同的，因此其对不同GPS接收器的时序解的影响将是共同偏置。但是，该共同偏置在不同GPS接收器的时序中，不给予相对时序误差。特别地，如果这些GPS接收器是时序GPS接收器（在已知位置处），则将它们全部与DGPS参考接收器的时钟同步。当这些GPS时序接收器驱动不同的发射器时，发射也得到同步。

代替使用来自DGPS参考接收器的校正，GPS时序接收器可以使用由广域拓展系统（WAAS）卫星发射的类似校正，来对它们驱动的发射器的发射进行同步。WAAS的优点是参考时间不是DGPS参考系统的参考时间，而是由一组精确的原子时钟保持的GPS时间本身。

实现跨广区域的塔之间的准确时间同步的另一方法是使用在多对塔之间建立时序的时间传递技术。将可以应用的一种技术称为“共视（common view）时间传递”。图16示出了实施方式下的共视时间传递。具有共同卫星视图的发射器中的GPS接收器用于该目的。GPS接收器对来自处于共视中的卫星的每个塔的码相位和/或载波相位测量结果周期性地（例如最少每隔几秒一次）添加时间标签，并且将其发送到服务器，对这些测量结果进行分析。

可以将GPS码观测值

（由卫星“i”发射并且由接收器“p”观察到的信号）写作：

$P_p^i\left(t\right)={\mathrm{\&rho;}}_p^i+c({\mathrm{\&delta;}}_R^i+{\mathrm{\&delta;}}_{R,p}+T_p^i+I_p^i+I_p^i)+c(d{t}_p-d{t}^i)+{\mathrm{\&epsiv;}}_{R,p},$

其中，

是等于

的接收器卫星几何范围，

是信号接收时间处的接收器天线位置，

表示信号发射时间时的卫星位置，

和

分别是电离层延迟和对流层延迟，并且

和是接收器和卫星硬件组延迟。变量

包括天线、将其连接到接收器的线缆和接收器本身内的延迟的影响。此外，dt_p和dtⁱ分别是相对于GPS时间的接收器时钟偏移和卫星时钟偏移，c是光的速度，且ε_R是测量噪声。

共视时间传递方法计算单差码观测值

其是在两个接收器（称为“p”和“q”）处同时测得的码观测值之间的差，其是

在计算该单差观测值时，卫星中的组延迟以及卫星的时钟误差得到抵消。此外，注意，在上面的方程中，对流层和电离层微扰抵消（或者例如在接收器分离大的情况下，可以对其进行建模）。一旦对接收器之间的组延迟差进行了校准，则可以根据方程得到希望的接收器时钟之间的时间差c(dt_p-dt_q)可以将跨多个时间的单差和卫星测量结果合成，以进一步改善被估计出的时间差的质量。

以类似的方式，可以将共视时间传递的单差载波相位方程写作：

注意，由于在上面的方程中存在初始相位模糊和整数模糊，因此不能使用相位单差来直接确定时间传递。码和相位观测值的组合使用，使得能够利用来自码的关于时间差的绝对信息和来自载波相位的关于时间差的开方的准确信息。载波相位单差中的误差变化明显比码相位单差好，这导致更好的时间传递跟踪。

将针对给定卫星获得的每个塔的误差发送回塔进行校正，在塔处应用，通过通信链路发送到接收器，由接收器进行附加校正，或者作为广播消息与来自塔的其它时序校正一起进行发送。在具体示例中，可以为了更好的区位精确度，在服务器上对来自塔和接收器的测量结果进行后处理。可以使用从L1和/或L2或者从诸如Galileo/Glonass等其它卫星系统产生C/A码测量结果和/或载波相位测量结果的单通道GPS时序接收器或者多通道时序接收器，用于共视时间传递的目的。在多通道系统中，接收器在同一瞬间捕获来自共视中的多个卫星的信息。

“共视时间传递”中的可替选机制是确保本地区域中的不同时序GPS接收器（每个供给其相应的发射器）在其时序脉冲得出（例如每秒一个脉冲）中仅使用共同卫星，而不尝试来校正时序脉冲与GPS（或UTC）秒对准。共视卫星的使用确保时序脉冲中的共同误差（例如共同GPS卫星位置和时钟误差以及电离层延迟补偿误差和对流层延迟补偿误差）产生大约相同幅度的时序脉冲中的误差，并且时序脉冲中的相对误差减小。由于在进行定位时仅相对时序误差有关系，因此不需要进行任何基于服务器的时序误差校正。然而，服务器可以向要在得出时序脉冲时使用的GPS卫星的不同GPS接收器给出命令。

时间传递的可替选方法是“双向时间传递”技术。图17示出了实施方式下的双向时间传递。考虑用于彼此对照时序的两个塔。来自两个发射器中的每个塔的发射在PPS脉冲上开始，并且在发射的塔的接收部分（WAPS接收器）上启动时间间隔计数器。使用接收到的信号来停止任何一侧上的时间间隔计数器。在数据调制解调器链路上向WAPS服务器发送来自时间间隔计数器的结果，在WAPS服务器处将这些结果与发射时间一起进行比较，并且可以计算两个塔之间的时序中的误差。然后，可以将这扩展到任何数目的塔。在这种方法中，可以将塔i处的计数器测量结果△T_i与塔j处的计数器测量结果△T_j之间的关系以及i与j中的时钟之间的时间差dt_ij表示为

$d{t}_{\mathrm{ij}}=T_i-T_j=\frac{1}{2}(\mathrm{\&Delta;}{T}_i-\mathrm{\&Delta;}{T}_j)+\frac{1}{2}[({\mathrm{\&tau;}}_i^{\mathrm{Tx}}+{\mathrm{\&tau;}}_j^{\mathrm{Rx}})-({\mathrm{\&tau;}}_j^{\mathrm{Tx}}+{\mathrm{\&tau;}}_i^{\mathrm{Rx}})],$

其中，

是塔的发射器延迟，并且

是塔的接收器延迟。一旦对发射器和接收器延迟进行了校正，则可以估计时间差。

除了塔之间的时间传递之外，还可以由在共视时间传递中使用的GPS时序接收器得到相对于GPS时间的塔的时序。使用范围测量结果作为

$R_p^i\left(t\right)={\mathrm{\&rho;}}_p^i+c({\mathrm{\&delta;}}_R^i+{\mathrm{\&delta;}}_{R,p}+{T_p^i+I}_p^i)+c(d{t}_p-d{t}^i)+{\mathrm{\&epsiv;}}_{R,p},$

在考虑接收器的延迟、卫星时钟误差和电离层/对流层误差之后，计算相对于GPS时间的本地时钟的时间校正dt_p。可以用组延迟的测量结果对接收器的延迟δ_R，p进行校准。可以使用来自GPS卫星导航消息的信息（通过解调或者从服务器获得），来计算消除dtⁱ和的影响的卫星时序校正。类似地，使用来自外部模型的校正，使对流层和电离层延迟影响最小化。例如可以从WAAS消息中获得电离层校正。可替代地，当可获得时，可以从针对伪范围的RTCM DGPS校正，获得时钟和电离层/对流层校正的组合。

也可以作为来自塔的数据流的一部分来发送相对于GPS时间的偏移。这使得获取WAPS信号的任何WAPS接收器能够提供精确的GPS时间和频率，其有助于显著地减少GNSS接收器中的GNSS搜索要求。

在系统的实施方式中，可以专门利用广播发射器，来提供局部的室内位置确定。例如，在火灾安全应用中，可以将WAPS发射器放置在三个或更多个广播站（例如可以是消防车）上。通过早前描述的许多方式中的一种和广播信号，将塔彼此同步。基于在该时间针对该应用在该区域中的频谱可用性和精确度要求，对带宽和片率进行缩放。将通过到设备的通信链路向接收器通知系统参数。

图18是实施方式下的接收器单元的框图。在接收器单元上的天线处接收信标信号，对信标信号进行下转换、解调和解密，并将其馈送到定位引擎。接收器提供所有信息，以准确地重构信号。接收天线可以是全向天线，或者可替代地，是提供分集等的多个天线/阵列。在另一实施方式中，可以在数字域中进行混合和下转换。每个接收器单元包括或者使用唯一的硬件标识号和计算机生成的私有密钥。通常，每个接收器单元在非易失性存储器中存储最后几个区位，并且随后可以远程地向每个接收器单元询问存储的最后几个区位。基于给定区域中的频谱的可用性，发射器和接收器可以被适配到可用带宽，并且针对更好的精确度和多径分辨率，改变片率和滤波带宽。

在一个实施方式中，使用市场上可获得的GPS接收器，通过用WAPSRF模块对来自GPS RF部分的信号进行复用/馈送，来完成对接收到的信号的数字基带处理。图19是实施方式下的具有WAPS RF模块的接收器的框图。仅举几例，RF模块包括低噪声放大器（LNA）、滤波器、下转换器和模拟到数字转换器中的一个或更多个。除了这些部件之外，还可以使用芯片或定制ASIC上或者FPGA上或者DSP上或者微处理器上的附加处理，进一步对信号进行调节，以配合GPS接收器的输入要求。该信号调节可以包括：对频带内或频带外噪声（例如ACI相邻通道干扰）的数字滤波；根据WAPS接收器的频率对GPS IC的输入的中间频率或基带频率进行变换；调节数字信号强度，使得GPS IC能够对WAPS信号进行处理；用于控制WAPS前端的自动增益控制（AGC）算法等。特别地，频率变换是非常有用的特征，这是因为这使得WAPS RF模块能够与任何在市场上可获得的GPS接收器一起工作。在另一实施方式中，可以将包括WAPS系统的信号调节电路的整个RF前端链集成到包含GPS RF链的已有GPS管芯中。

在另一实施方式中，如果不能使用对数字基带输入的访问，则可以将信号从任何频带上转换/下转换到GPS频带，并且将其馈送到GPS接收器的RF部分中。图20示出了实施方式下的信号上转换和/或下转换。

在另一实施方式中，不管是在广域还是在局域，都可以向WAPS系统的发射器和接收器两者添加多个RF链或者可调谐RF链，以使用在给定区域中工作的最有效的频率。可以由频谱的清洁度、传播要求等来确定频率的选择。

类似地，WAPS可以临时使用包括多个接收链的接收器系统中的接收链。例如，宽频带CDMA（W-CDMA）接收器系统包括两个接收链，以改善接收分集。因此，当在W-CDMA接收器系统中使用WAPS时，可以临时使用W-CDMA的两个本地接收链中的一个接收链，用于对WAPS信号进行接收和处理。图21是实施方式下的具有多个接收链的接收器系统的框图，其中，可以临时使用接收链中的一个接收链以对WAPS信号进行接收和处理。在该示例中，可以使用分集接收链，来临时接收并处理WAPS信号。可替代地，可以使用GPS接收链，来临时接收并处理WAPS信号。

可以在WAPS和另一应用之间共享无线电前端。可以共享前端的一些部分，并且可以在相互排斥的基础上使用一些部分。例如，如果管芯（die）/系统已经具有包括天线的TV（NTSC或ATSC或者比如DVB-H、MediaFLO的系统）调谐器前端，则可以与WAPS系统共享TV调谐器无线电设备和天线。它们可以在相互排斥的基础上工作，因为系统在任何给定时间接收TV信号或者接收WAPS信号。在另一实施方式中，如果使得向这种系统添加WAPS RF部分更容易，则可以在TV调谐器和WAPS系统之间共享天线，这使得两个系统能够同时工作。在系统/管芯具有比如FM无线电设备的无线电设备的情况下，可以将RF前端修正为包含WAPS系统和FM无线电设备两者，并且这些无线电设备可以在相互排斥的基础上工作。可以对具有一些以接近WAPS RF频带的近频率工作的RF前端的系统进行类似的修正。

可以与WAPS接收器共享用于GNSS子系统的诸如晶体、晶体振荡器（XO）、压控温度补偿晶体振荡器（VCTCXO）、数控晶体振荡器（DCXO）、温度补偿晶体振荡器（TCXO）的时钟源参考，以对WAPS接收器提供参考时钟。可以在管芯上或者芯片外进行该共享。可替代地，可以与WAPS系统共享任何其它系统在蜂窝电话上使用的TCXO/VCTCXO。图22是示出了实施方式下的定位系统中的时钟共享的框图。注意，收发器或者处理器系统块可以指多种系统。与WAPS系统共享时钟的收发器系统可以是调制解调器收发器（例如蜂窝或WLAN或BT调制解调器）或者接收器（例如GNSS、FM或DTV接收器）。这些收发器系统可以可选地控制VCTCXO或者DCXO，以进行频率控制。注意，收发器系统和WAPS系统可以集成到单个管芯中，或者可以是分离管芯，并且不影响时钟共享。处理器可以是使用时钟源的任何CPU系统（例如ARM子系统、数字信号处理器系统）。通常，当共享VCTCXO/DCXO时，可以尽可能减慢由其它系统施加的频率校正，以方便WAPS操作。具体地，在WAPS接收器中正在使用的最大积分时间内的频率更新，可能局限于使得WAPS接收器具有更好的性能（即使SNR损失最小化）。可以与其它系统交换关于WAPS接收器的状态的信息（具体地，正在使用的集成水平、相对于WAPS系统的跟踪状态的捕获），以更好地调节频率更新。例如，可以在WAPS获取阶段暂停频率更新，或者可以在WAPS接收器处于睡眠状态时安排频率更新。通信可以以控制信号的形式，或者可替代地以在收发器系统和WAPS系统之间交换的消息的形式。

WAPS以不需要对传统GPS接收器的基带硬件进行修正的方式，广播来自塔的信号和消息，以支持WAPS和传统的GPS系统两者。这的重要性在于虽然WAPS系统仅具有作为GPS C/A码系统的可用带宽的一半（这影响片速率），但是WAPS广播信号被配置为在商业级C/A码GPS接收器的范围内工作。此外，基于信号可用性，算法将决定是应当使用GPS信号来确定位置，还是应当使用WAPS信号或其组合来获得最精确的区位。

在混合GNSS-WAPS的使用场景的情况下，可以使用在WAPS系统上的黄金码顶部发射的数据来发送用于GNSS的协助信息。协助可以是SV轨道参数（例如星历和年历）的形式。协助也可以专用于在局部区域中可见的SV。

另外，可以使用从WAPS系统获得的时序信息，作为辅助GNSS系统的精细时间。由于WAPS系统时序与GPS（或GNSS）时间对准，因此与WAPS信号的码和比特对准并且从任何塔中读取数据流，提供对GNSS时间的粗略了解。另外，位置解（接收器的时钟偏置是位置解的副产品）精确地确定WAPS系统时间。一旦知道了WAPS系统时间，则可以向GNSS接收器提供辅助的精细时间。可以使用边缘与WAPS的内部时基联系的单硬件信号脉冲，来传递时序信息。注意，WAPS系统时间直接映射到GPS时间上（更通常来说，使用GNSS时间，由于GNSS系统的时基直接相关）。GNSS应当能够在接收到该边缘时，锁定其内部GNSS时基计数。可替代地，GNSS系统应当能够生成边缘与其内部时基对准的脉冲，并且WAPS系统应当能够锁定其内部WAPS时基。然后，WAPS接收器向GNSS接收器发送具有该信息的消息，这使得GNSS接收器能够将其时基映射到WAPS时基。

类似地，可以使用本地时钟的频率估计来向GNSS接收器提供频率辅助。注意，可以使用来自WAPS接收器的频率估计来细化GNSS接收器的频率估计，而无论它们共享共同时钟与否。当这两个接收器具有分离的时钟时，需要附加校准的硬件块或软件块，来测量一个系统相对于另一个系统的时钟频率。该硬件块或软件块可以在WAPS接收器部分中或者在GNSS接收器部分中。然后，可以使用来自WAPS接收器的频率估计，来改进GNSS接收器的频率估计。

可以从WAPS系统发送到GNSS系统的信息还可以包括区位估计。该区位估计可以是近似的（例如由WAPS塔的PN码确定），或者是基于WAPS系统中的实际位置估计而更精确的。注意，可以将从WAPS系统可获得的区位估计与来自不同系统的另一位置估计（例如来自基于蜂窝ID的定位的粗略位置估计）组合，以提供可以用来更好地辅助GNSS系统的更精确的位置估计。图23是实施方式下的从WAPS到GNSS接收器的协助传递的框图。

GNSS接收器通过向WAPS接收器提供区位、频率和GNSS时间估计，还可以帮助改善WAPS接收器在首次定位时间（TTFF（Time-To-First-Fix））、灵敏度和区位质量方面的性能。作为示例，图24是示出了实施方式下的从GNSS接收器到WAPS接收器的辅助信息的传递的框图。注意，GNSS系统同样可以用LORAN、e-LORAN或者类似的地面定位系统来代替。区位估计可以是部分（例如海拔或者2-D位置）或完整（例如3-D位置）的，或者是原始范围/伪范围数据。应当与SV（或者计算诸如SV轨道参数的SV的区位的装置）的区位一起提供范围/伪范围数据，以使得能够在混合解中使用该范围信息。应当与指示区位辅助信息的质量的度量一起提供所有区位辅助信息。当提供GNSS时间信息（可以使用硬件信号，将其传递到WAPS系统）时，应当提供GNSS时间相对于GPS时间的偏移（如果有），以使得能够在WAPS接收器中使用。可以与置信度量（指示该估计的被估计出的质量，例如该估计中的最大期望误差）一起，作为时钟频率的估计提供频率估计。这在GNSS和WAPS系统共享相同的时钟源时足够了。当GNSS和WAPS系统使用分离的时钟时，还应当向WAPS系统提供GNSS时钟，以使得WAPS系统能够进行校准（即估计WAPS相对于GNSS时钟的相对时钟偏置），或者可替代地，WAPS系统应当向GNSS系统提供其时钟，并且GNSS系统应当提供校准估计（即WAPS相对于GNSS时钟的相对时钟偏置的估计）。

为了进一步改善WAPS接收器的灵敏度和TTFF，可以通过其它通信介质（诸如蜂窝电话、WiFi、SMS等），从WAPS服务器向WAPS接收器提供协助信息（例如，可以根据由塔发射的信息以其它方式对协助信息进行解码）。通过已经可获得的“年历”信息，由于接收器仅需要将时间与发射波形对准（不需要进行位对准或者解码），因此WAPS接收器的工作变得简单。对数据位进行解码的需要的消除减少了TTFF，因此由于不需要对接收器连续供电以对所有位进行解码，因此节省电力。图25是实施方式下的从WAPS服务器提供WAPS协助信息的示例配置。

可以对接收器添加信标，以进一步改善局域定位。信标可以包括周期性地发射具有基于设备ID的签名的波形的低功率RF发射器。例如，签名可以是唯一地标识发射器的码。相关联的接收器通过在其在所有方向上进行扫描时进行信号能量峰寻找，或者通过方向寻找（使用来自多个天线元件的信号来确定信号到达的方向），将能够以相对更高的精确度找到发射器的区位。

多径信号的分辨率

多径的分辨率在定位系统中很关键。无线通道的特征经常在于一组具有随机相位和幅度的随机改变的多径分量。为了使定位精确，强制接收器算法在存在视线（LOS）路径的情况下分辨LOS路径（其将是首先到达的路径）或者分辨首先到达的路径（其可能不一定是LOS分量）。

传统方法经常如下工作：（1）将接收到的信号与发射的伪随机序列（例如在接收器处已知的黄金码序列）互相关；（2）接收器对获得的互相关函数的第一个峰进行定位，并且估计首先到达的路径的时序与由该峰的位置指示的时序相同。只要最低多径分离远大于可使用带宽的倒数（经常不是这种情况），则这些方法有效地工作。带宽是珍贵的商品，并且非常期望可以使用最少量的带宽来分辨多径的方法，以改善系统的效率。

依据通道环境（包括多径和信号强度），使用适当的用于获得最早到达路径的估计的方法。为了最佳分辨能力，使用高分辨率方法，而为了在低SNR处获得合理性能，应用直接使用互相关峰的样本和峰周围的相关函数的一些性质的更传统的方法。

考虑由下式给出的以速率f_s采样的量化的接收信号y[n]：

$y\left[n\right]=h_{\mathrm{eff}}\left[n\right]\&CircleTimes;x\left[n\right]$

$y\left[n\right]=\underset{i=n_0}{\overset{\&infin;}{\mathrm{\&Sigma;}}}{h}_{\mathrm{eff}}\left[i\right].x[n-i]$

其中，y[n]是接收到的信号，其是发射的伪随机序列x[n]与有效通道 $h_{\mathrm{eff}}\left[n\right]=h\left[n\right]\&CircleTimes;h_{\mathrm{tx}}\left[n\right]\&CircleTimes;h_{\mathrm{rx}}\left[n\right]$ 的卷积，其中，h_tx[n]是发射滤波器，h_tx[n]是接收滤波器，并且h[ n]是多径通道。

找到峰位置的一种方法是使用包围明显的峰位置的值进行峰插值。插值可以是使用峰的任一侧的一个值的二阶的、或者可以使用利用峰周围的两个或更多个样本的更高阶多项式，或者可以使用最适合的实际脉冲形状。在二阶插值的情况下，使二阶适合峰值和紧接着包围峰的值。二阶的峰确定用来测距的峰位置。这种方法相当鲁棒，并且可以以低SNR良好地工作。

可替选实施方式可以使用峰位置之外的值作为参考位置。注意，DLL实际使用峰位置作为相关函数上的参考位置，而这种方法使用不同于峰的点作为参考。这种方法受相关峰的早边缘受多径的影响比尾边缘受多径的影响小的事实启发。例如，可以使用来自没有畸变（没有通道影响）的相关函数上的峰的片（chip）T_c的点75%作为参考点。在这种情况下，选择与该75%点匹配的经过插值的z[n]函数的部分，并且远离该点找到峰为25%的T_c。另一可替代的基于峰相关函数的方法可以使用峰形状（诸如峰的畸变的测量结果，例如峰宽度）。从峰位置开始并且基于峰的形状，确定到峰区位的校正，以估计最早的到达路径。

高分辨率方法是使用本征空间分解来定位多径分量的一类高效的多径分辨率方法。诸如MUSIC、ESPIRIT等方法落在这类分辨率方案下。它们是非常有力的方案，因为对于相同的给定带宽，它们可以有效地分辨比传统方法靠近得多地间隔开的多径分量。高分辨率最早到达时间方法尝试直接估计最早路径的到达时间，而不根据峰值推断峰位置。下面假设在接收器处已经可获得发射信号的粗略获取，并且在接收器处大致已知伪随机序列的开始。

图26是实施方式下的估计h[n]中的最早到达路径的流程图。确定最早路径的方法包括但不限于以下操作：

1.使所接收到的样本y[n]与发射序列x[n]互相关，以获得结果z[n]。当按照卷积写下该互相关时，

$z\left[n\right]=y\left[n\right]\&CircleTimes;x^{*}[-n]$

可以将该方程重写为

$z\left[n\right]=h_{\mathrm{eff}}\left[n\right]\&CircleTimes;{\mathrm{\&phi;}}_{\mathrm{xx}}\left[n\right]$

其中，φ_xx[n]是伪随机序列的自相关函数

2.对z[n]的第一个峰进行定位，并且将其表示为n_peak。提取z[n]的峰左边的wL个样本和该峰右边的wR个样本，并且将该向量表示为pV。

$\mathrm{pV}=\left[z\right[n_{\mathrm{peak}}-\mathrm{wL}+1]...z[n_{\mathrm{peak}}+\mathrm{wR}\left]\right]$

向量pV表示互相关结果z[n]的有用部分。在理想的情况下，在没有通道畸变时，且当不限制通道BW时，选择wL=wR=f_sT_c对于确定接收到的信号的时序将足够了。在存在有限的BW时，对于当伪随机码x[n]是+1/-1的序列时的情况，选择wL和wR的最佳方法是将它们分别选择为存在于

的峰的左侧和右侧的非零值（或者更通常，选择如下值：大于定义为峰值的一小部分的特定阈值的值）。选择wL和wR时的另一考虑是选择足够不相关的噪声样本，以获得足够的关于噪声子空间的信息。另外，应当选择整数个wL和wR，以包括尤其在左侧的所有可能多径分量（即通过选择wL），以帮助分辨非常远的多径分量。包括太多超过f_sT_c的样本，使在pV向量中引入的噪声的量增加，因此必须减少样本。通过仿真和试验，一般wL和wR的值的集合分别是3f_sT_c和3f_sT_c。

注意，z[n]（继而pV）包含通道h[n]、发射滤波器h_tx[n]、接收滤波器h_rx[n]和伪随机序列的自相关函数φ_xx[n]的影响。为了估计通道中的最早到达路径，需要消除其它影响。在许多情况下，针对最佳噪声性能，将发射脉冲形状和接收脉冲形状进行匹配，但是该算法工作不需要该约束。将参考相关函数定义为在可以使用pV来估计最早到达路径之前需要估计并消除的 ${\mathrm{\&phi;}}_{\mathrm{ref}}\left[n\right]={\mathrm{\&phi;}}_{\mathrm{xx}}\left[n\right]\&CircleTimes;h_{\mathrm{tx}}\left[n\right]\&CircleTimes;h_{\mathrm{rx}}\left[n\right].$

3.接下来估计参考相关函数φ_ref[n]。

获得参考互相关的一种方法如下：在理想通道（所谓的“有线链路”）上进行步骤1-2，以获得相应的峰向量pV_Ref。pV_Ref包含参考相关函数φ_ref[n]的有用样本。图27是实施方式下的估计参考相关函数的流程图。

“有线链路”方法包含从发射器前端（旁路的功率放大器和发射天线）通过‘理想’通道（例如线缆）向接收器前端（旁路接收天线）发射调制信号。注意，‘理想’通道可以具有一些延迟和衰减，但是不应当增加任何其它畸变，并且必须具有高SNR。为了获得最佳性能，需要针对每个伪随机序列单独生成‘有线’参考，因为它们具有不同的自相关函数，因此具有不同的参考。然后，为了获得最佳自相关函数，正确地选择PRN也非常关键（具体地，与峰相比，应当充分地抑制自相关旁瓣中的它们的闭合），这将导致时序分辨方法的最佳总体性能，因为除非得到了充分衰减，否则自相关旁瓣可能使多径发生错误。

假设对发射滤波器响应进行控制，在生产期间每个接收器需要对有线链路上的响应进行一次校准。如果可以控制接收器滤波器特性（例如针对一批接收器），则可以将对响应的有线链路的校准进一步减少为针对一组接收器的一次校准测量。

确定参考相关函数φ_ref[n]的可替选方法是解析地计算各个分量φ_xx[n],h_tx[n]和h_rx[n]，并且对它们求卷积，以达到参考相关函数φ_ref[n]。注意，这种方法取决于在实际实现中可以控制发射滤波器脉冲响应和接收滤波器脉冲响应的程度。

4.通过跨多个黄金码、甚至跨多个位相干地取平均，来改善pV的估计中的SNR。可以在作出发射各个位的决定之后，相干地进行跨多个位的取平均。换句话说，在跨位积分之前，使用决定反馈。注意，通过在步骤1中的互相关函数估计中执行取平均，可以等效地获得改善的SNR。

5.使用N_fft-(wL+wR)零的零填充来计算pV和pV_Ref的长度N_fft的快速傅立叶变换（FFT），以分别获得长度N_fft向量pV_Ref和pV_Ref,F_req。使用合成和真实测量通道两者，通过仿真检查多径的分辨能力，来获得N_fft的最佳值。发现N_fft的一般值大于或等于4096。

pV_Freq=FFT[PV零填充]

pV_Ref,Fr_eq=FFT[pV_Ref零填充]

6.计算 $H_{\mathrm{full}}\left[k\right]=\frac{p{V}_{\mathrm{Freq}}\left[k\right]}{p{V}_{\mathrm{Ref},\mathrm{Freq}}\left[k\right]},$ 以获得通道h[n]的频域估计（与噪声混合）。如果用N_os（即对于频带限制在+/-1/Tc的发射脉冲形状，

），对接收到的序列y[n]进行了过采样，并且如果发射脉冲星状滤波器和接收脉冲形状滤波器用BW=1/Tc进行了极佳的频带限制，则对于真实通道H_real[k]的估计，H_full[k]的DC周围正好

个正负样本是非零的（即可使用）。根据我们的研究，我们得出结论，为了获得分辨率算法的最佳性能，应当拾取DC的任一侧的

个样本，其中，基于在发射器和接收器处使用的实际脉冲形状滤波器以及自相关函数φ_xx[n]，选择α>1。注意，包括φ_ref[n]的频率过渡频带导致噪声增大，并且选择足够大的α，以在选择的样本中排除这些频率。然而，选择太大的α将导致信号信息的损失。在实现时，使用基于具有小的额外带宽的上升余弦滤波器形状针对真实频带限制函数的=1.25的优选选择。

7.如果H_full[k]的DC分量在索引0处，则将减小的H向量H[]定义为：

H=[H_full[N_fft-N+1]...H_full[N_fft]H_full[0]H_full[1]...H_full[N]

8.由减小的通道估计向量H[k]构成矩阵P，

其中，1<M<2N是参数，()'表示复数的共轭。

将减小的通道估计向量H[k]的被估计出的协方差矩阵R定义为

R=P×P′

如果选择的M太小（接近1），则R的本征值的数目非常有限，其结果是，不能在信号与噪声之间描绘高分辨率算法。如果选择的M太大（接近2N），则因为在获得协方差时取平均的量不足，并且获得的协方差矩阵R也是秩亏的，因此协方差矩阵估计R不可靠。因此，在M的允许范围的正中间的M的值（即，M=N）是好的选择。这也得到了经验验证。

9.作为下式，对R进行奇异值分解（SVD）

R=UDV′

其中，U是左奇异向量的矩阵，V是右奇异向量的矩阵，并且D是奇异值的对角矩阵。

10.作为下式，构造被排序了的奇异值的向量sV

sV=按降序排序了的D的对角元素

11.下一个关键步骤是分离信号和噪声子空间。换句话说，为了选择向量sV中的索引ns，使得奇异值sV[ns+1]...sV[N]对应于噪声。将噪声奇异值的向量定义为sV_noise。

存在多种方法，能够分离与噪声子空间对应的奇异值，并且找到噪声子空间的基础向量的代表：

a）所有小于

的奇异值，其中，T₁是作为信噪比（例如片上的SNR）的函数的阈值，T₁=f(SNR)。

图28是实施方式下的估计噪声子空间的流程图。

b）所有小于 $\min (\frac{\max \left(\mathrm{sV}\right)}{T_1},\mathrm{mean}\left(\mathrm{sV}(L:M)\right)\&times;T_2)$ 的奇异值，其中，L是可以被选择为大于延迟扩展（例如N/2）的参数，并且T₂是根据经验确定的另一阈值（一般的值可以为1000）。

图29是可替选实施方式下的估计噪声子空间的流程图。

c）另一方法包含通过针对噪声和信号加噪声子空间的不同划分重复估计SNR、并且与SNR的另一估计进行比较来确定噪声子空间。图30是另一可替选实施方式下的估计噪声子空间的流程图。

1）如下计算SNR的估计：

i.假设噪声由sV()n_s,n_s+1...M表示，则根据下式计算

噪声方差：

${\mathrm{\&sigma;}}_{\mathrm{est}}^2\left(n_s\right)=\frac{{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=n_s}^M\mathrm{sV}\left(i\right)}{M-n_s+1}$

ii.根据为 $P_{\mathrm{sig}}\left(n_s\right)={\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^{n_s-1}(\mathrm{sV}\left(i\right)-{\mathrm{\&sigma;}}_{\mathrm{est}}^2\left(n_s\right))$ 计算信号功率

iii.SNR的估计： $\mathrm{SN}{R}_{\mathrm{est}}\left(n_s\right)=\frac{P_{\mathrm{sig}}\left(n_s\right)}{{\mathrm{\&sigma;}}_{\mathrm{est}}^2\left(n_s\right)}$

2）通过其它方法（例如片上的SNR），获得SNR的可替选估计。一种直接估计SNR的方法如下：

i.如果通过X_i给出接收到的数据样本（在进行频率误差去除和对Tc空间的样本的再采样和码解相关之后）（其中，X_i是从经过插值的峰位置开始片间隔开的（chip-spaced））。

X_i=S+N_i

ii.根据 $\hat{S}=\frac{1}{N}{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=0}^{N-1}{X}_i$ 估计信号

iii.根据 $\hat{N}=\frac{1}{N-1}{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=0}^{N-1}{(X_i-\hat{S})}^2$ 估计噪声

iv.根据估计SNR

3）根据满足以下条件的sV(ns,ns+1,....,M)选择噪声奇异值：

d）另一方法包含使用c）1）针对噪声和信号子空间的不同划分重复估计SNR并且选择分区n_start，使得

$n_{\mathrm{start}}=\arg \mathrm{ma}{x}_{\mathrm{ns}}[\mathrm{SN}{R}_{\mathrm{est}}\left(n_s\right)-\mathrm{SN}{R}_{\mathrm{est}}(n_s-1){]}_{n_s}^K=2,$

来确定噪声子空间。

图31是又一可替选实施方式下的估计噪声子空间的流程图。

e）图32是再一可替选实施方式下的估计噪声子空间的流程图。

1）定义然后，第一wLen奇异值表示明显的信号加噪声子空间或者噪声子空间奇异值（其余奇异值表示相关的噪声和信号以及量化效果）。

2）SNR的估计被计算为：

i.假设噪声由sV(i):i=ns,ns+1...表示；1<n_s≤wLen，则根据下式计算噪声方差：

${\mathrm{\&sigma;}}_{\mathrm{est}}^2\left(n_s\right)=\frac{{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=n_s}^{\mathrm{wLen}}\mathrm{sV}\left(i\right)}{\mathrm{wLen}-n_s+1}$

ii.根据 $P_{\mathrm{sig}}\left(n_s\right)={\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^{n_s-1}[\mathrm{sV}\left(i\right)-{\mathrm{\&sigma;}}_{\mathrm{est}}^2\left(n_s\right)]$ 计算信号功率

iii.SNR的估计： $\mathrm{SN}{R}_{\mathrm{est}}\left(n_s\right)=\frac{P_{\mathrm{sig}}\left(n_s\right)}{{\mathrm{\&sigma;}}_{\mathrm{est}}^2\left(n_s\right)}$

3）定义Defjine n_start=[smalles n_s:SNR_est(n_s)>(SNR_est(wLen)-thresDB)]。然后，直到winLen的n_start表示噪声奇异值。thresDB的一般值是10。

12.选择相应的噪声右奇异向量，以建立V_N，即，选择V中的与噪声奇异值对应的所有向量，并且建立噪声子空间矩阵V_N。

13.第一路径的估计到达时间：

a）定义

$\mathrm{\&omega;}\left(\mathrm{\&tau;}\right)=[1e^{\frac{j2\mathrm{\&pi;}}{N_{\mathrm{fft}}}\mathrm{\&tau;}}{e}^{\frac{j2\mathrm{\&pi;}}{N_{\mathrm{fft}}}2\mathrm{\&iota;}}{e}^{\frac{j2\mathrm{\&pi;}}{N_{\mathrm{fft}}}3\mathrm{\&tau;}}...e^{\frac{j2\mathrm{\&pi;}}{N_{\mathrm{fft}}}(M-1)\mathrm{\&tau;}}{]}^H$

b）针对τ的值的范围（τ(τ∈[τ_max,-τ_max])），计算

可以按照需要选择小的搜索分辨率△τ。作为示例，τ_max=5，并且△=0.05，从而以0.05的步长在范围[-5,5]中搜索到τ。

14.Ω(τ)的峰将提供通道脉冲相对于粗略峰n_peak的位置。理论上，第一个峰将对应于LOS路径。能够基于来自基站的、可能在发射中编码的关于传播环境的信息来控制τ_max。例如，如果延迟扩展大，则可以将τ_max选择为较大（例如10），而如果延迟扩展较小，则可以将τ_max选择为较小的值（例如4）。

组合方法：

除了上面讨论的独立方法，还可以使用大量其它组合方法。基于片上SNR的方案的组合是有效的方法。下面描述在实践中可以实现的组合方案的列表：

1.对于小于chipSNRRef的chipSNR，选取方法12（d）来选择噪声奇异值。否则，选择方法12（a）。

2.对于大于chipSNRRef的chipSNR，选取方法12（d）来选择噪声奇异值，并且估计峰位置。否则，使用从互相关函数z[n]开始的直接峰估计技术（例如峰插值、峰形状）。

3.对于小于chipSNRRef的chipSNR，选取方法12（e）来选择噪声奇异值。否则，选择方法12（a）。

chipSNRRef的一般值是10dB。

位置的计算

通过在终端单元或者服务器上可使用的定位引擎，来确定接收器单元的区位。接收器可以使用来自系统的范围测量结果，或者将系统范围测量结果与来自其它时机的信号的测量结果中的任何一个组合。倘若从已知区位得出测量结果，则足够多的集合的范围测量结果产生位置方位（fix）。由下式给出3D空间中的范围方程

$r_i=\sqrt{{(x_i-X)}^2+{(y_i-Y)}^2+{(z_i-Z)}^2}$

在一些本地坐标框架中，由(x_i,y_i,z_i)给出发射器的区位，并且由(X,Y,Z)给出移动单元的未知区位。三个或更多个发射器产生用来计算方位的三个或更多个范围测量结果。测量结果同样具有接收器时间偏置附加项，这是因为接收器时间与WAPS时间不同步。

R_i=r_i+c△t将该方程称为“伪范围测量方程”。注意，因为发射器的时序是同步的，因此时间偏置是共同的。必须针对从嵌入来自每个发射器的发射中的数据流可获得的发射时序校正，对伪范围进行校正。该δ（delta）时间偏置创建新的未知参数，因此使用最少四个测量结果来求解。气压高度表测量结果根据下式提供求解所需要的信息

Baro=(z_b-Z)

一种求解这些非线性联立方程的方法是在任何初始点将问题线性化，然后迭代求得对该初始位置的校正，从而迭代得出最终解。

这种方法使用对X、Y、Z解的初始猜想，因此根据下式使用发射器的形心（centroid）

$(X_0,Y_0,Z_0)=(1/n)\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}(x_i,y_i,z_i)$

假设最终位置解是如下形式的

(X,Y,Z,△t=(X₀,Y₀,Z₀,△T₀=0)(dX,dY,dZ,d△t)

可以在关于(X,Y,Z,△t)=(X₀,Y₀,Z₀,△t₀)的泰勒级数中扩展几何范围

$\begin{array}{c}{R}_i=\sqrt{{(x_i-X)}^2+{(y_i-Y)}^2+{(z_i-Z)}^2}+\mathrm{c\&Delta;t}\\ =\sqrt{{(x_i-X_0)}^2+{(y_i-Y_0)}^2+{(z_i-Z_0)}^2}\\ ={\hat{r}}_i+\frac{\&PartialD;r}{\&PartialD;x}{|}_{(X_0,Y_0,Z_0,\mathrm{\&Delta;}{t}_0)}\mathrm{dX}+\frac{\&PartialD;r}{\&PartialD;y}{|}_{(X_0,Y_{0,}{Z}_0,\mathrm{\&Delta;}{t}_0)}\mathrm{dY}+\frac{\&PartialD;r}{\&PartialD;z}{|}_{(X_0,Y_0,Z_0,\mathrm{\&Delta;}{t}_0)}\mathrm{dZ}+\mathrm{cd\&Delta;t}\end{array}+\mathrm{c\&Delta;}{t}_0+\frac{\&PartialD;r}{\&PartialD;y}{|}_{(X_0,Y_0,Z_0,\mathrm{\&Delta;}{t}_0)}\mathrm{dX}+\frac{\&PartialD;r}{\&PartialD;y}{|}_{(X_0,Y_0,Z_0,\mathrm{\&Delta;}{t}_0)}\mathrm{dY}+\frac{\&PartialD;r}{\&PartialD;y}{|}_{(X_0,Y_0,Z_0,\mathrm{\&Delta;}{t}_0)}\mathrm{dZ}+\mathrm{cd\&Delta;t}$

其中，被估计出的范围被计算为

${\hat{r}}_i=\sqrt{{(x_i-X_0)}^2+{(y_i-Y_0)}^2+{(z_i-Z_0)}^2}.$

并且由下式给出偏导数

$\begin{array}{c}\&PartialD;R/\&PartialD;x=\&PartialD;r/\&PartialD;x=(x_i-X)/r_i\&PartialD;R/\&PartialD;\mathrm{\&Delta;t}=\mathrm{cc}\\ \&PartialD;R/\&PartialD;y=\&PartialD;r/\&PartialD;y=(y_i-Y)/r_i\\ \&PartialD;R/\&PartialD;z=\&PartialD;r/\&PartialD;z=(z_i-Z)/r_i.\end{array}$

在本实施方式中，示出了具有四个未知值的四个线性方程。附加范围估计将在矩阵中产生更多行。结果是以下方程的集合

$\left[\begin{array}{cccc}(x_1-X_0)/{\hat{r}}_1& (y_1-X_0)/{\hat{r}}_1& (z_1-Z_0)/{\hat{r}}_1& 1\\ (x_2-X_0)/{\hat{r}}_2& (y_2-Y_0)/{\hat{r}}_2& (z_2-Z_0){\hat{r}}_1& 1\\ (x_3-X_0)/{\hat{r}}_3& (y_3-Y_0)/{\hat{r}}_3& (z_3-Z_0)/{\hat{r}}_1& 1\\ 0& 0& 1& 0\end{array}\right]\&times;\left[\begin{array}{c}\&PartialD;X\\ \&PartialD;Y\\ \&PartialD;Z\\ c\&PartialD;\mathrm{\&Delta;t}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{R}_1-{\hat{r}}_1\\ R_2-{\hat{r}}_2\\ R_3-{\hat{r}}_3\\ z_b-Z_0\end{array}\right]$

观测矩阵的最后一行表示气压高度表测量结果。三个1的列表示所有三个范围上的相同时间偏置。这些方程是Ax=b形式的。解为x=A^-1*b。注意，在没有气压计测量结果的情况下，多一个附加测量结果将增加与上面的矩阵的1到3行类似的附加行。该附加测量结果将使得能够估计接收器的海拔。注意，当存在比未知值的数目多的可使用测量结果时，则解将基于由A+=(A^TA)^-1A^T给出的A的伪逆，并且由x=A₊ ^-1b给出最小二乘解。当测量结果的质量不相同时，在最小二乘意义上求解方程Ax=b的最佳方式是针对来自每个方程的误差使用与SNR成比例的权重。这产生解x=A₊ ^-1b，其中，A₊=(A^TWA)^-1A^TW。对角加权矩阵W由与测量结果的噪声方差成比例的权重形成。这些方程的解产生对X、Y、Z的δ校正和δ时间估计，使得

$\left[\begin{array}{c}{X}_1\\ Y_1\\ Z_1\\ \mathrm{\&Delta;}{t}_1\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{X}_0\\ Y_0\\ Z_0\\ \mathrm{\&Delta;}{t}_0\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{\&delta;Xx}\\ \mathrm{\&delta;Y}\\ \mathrm{\&delta;Z}\\ \mathrm{\&delta;\&Delta;t}\end{array}\right]$

这完成了这种方法的第一次迭代。用更新后的位置和时间偏置估计代替初始猜想，并且继续该算法，直到δ参数在一些阈值以下为止。一般的停止点将以δ值在特定阈值（例如1米）以下为规范。

使用最小二乘和关于用户的区位的最初猜想，来对GPS中的线性化方程系进行求解，使得算法收敛到最终用户区位。线性化是基于卫星与用户位置之间的距离大于地球上的用户位置与所猜想的位置之间的距离的基本假设。对于在地面环境（具有小的几何结构）中工作的相同的方程组，初始猜想可以基于形心（如上）、靠近接收到的信号最强的发射器的点，或者通过借助于没有迭代的公式序列给出封闭形式解的直接方法来获得。当初始猜想是形心或者靠近接收到的信号最强的发射器的点时，使用最小二乘法来改善最初猜想。当通过借助于没有迭代的公式序列给出封闭形式解的直接方法获得初始猜想时，初始解本身是最终解，并且仅当存在比未知值多的测量结果（因此方程），其中，使用这些测量结果中的预期误差（其是根据诸如信号强度和高度角等参数获得的）对各个测量结果进行加权时，使用最小二乘来改善初始猜想。此外，如果要及时对测量结果的序列进行处理，则可以向卡尔曼（Kalman）滤波器馈送如上获得的解，以获得最佳解“轨迹”。

克服地面情况下的线性化问题的另一种方法包含将方程组用公式表示作为非线性最小化问题（具体地，作为加权非线性最小二乘问题）。具体地，将要最小化的非线性目标函数定义为

$f(X,Y,Z,\mathrm{\&Delta;t})=\underset{i=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{W}_i\&times;[R_i-\sqrt{{(x_i-X)}^2+{(y_i-Y)}^2+{(z_i-Z)}^2}-\mathrm{\&Delta;t}{]}^2$

选择权重W_i与测量范围R_i的SNR成反比。作为使目标函数最小化的(X,Y,Z,△T)的集合，获得接收器区位的最佳估计。当气压计或者其它海拔辅助可用时，则将目标函数修正为

$f(X,Y,Z=Z_{\mathrm{baro},}\mathrm{\&Delta;t})=\underset{i=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{W}_i\&times;[R_i-\sqrt{{(x_i-X)}^2+{(y_i-Y)}^2+{(z_i-Z_{\mathrm{baro}})}^2}-\mathrm{\&Delta;t}{]}^2$

基于这种方法的位置解将更稳定并且鲁棒，特别在小几何结构地面系统配置下。在这种配置中，接收器坐标的小的改变显著地改变观测矩阵，并且有时导致线性化迭代不收敛。收敛于局部最小值，或者由于测量结果中的影响目标函数的形状使得可能存在局部最小值的残余偏置，发散更经常出现。残余偏置可能在室内/城市峡谷环境中相当普遍。上面的非线性公式除了克服小几何结构线性化问题之外，还使位置算法相对于测量结果偏置鲁棒。

对函数f进行最小化以获得最佳X、Y、Z的一种方法是使用遗传算法（例如差分进化），以找到函数的全局最小值。使用这种算法使得解能够避免当在范围测量结果中存在多径偏置时在小几何结构地面定位中出现的局部最小值。

不管使用线性化最小二乘、还是非线性最小二乘法来对伪范围测量结果方程求解，重要的是与位置估计一起提供质量度量。位置质量度量应当是伪范围测量结果方程残差、测量结果的质量以及塔相对于被估计出的位置的几何结构的函数。由下式给出第i个塔测量结果的伪范围测量结果残差（residual）

$P{R}_{\mathrm{res},i}=R_i-(\sqrt{{(x_i-X)}^2+{(y_i-Y)}^2+{(z_i-Z)}^2}+\mathrm{c\&Delta;t})$

由下式给出平均加权rms伪范围残差

$P{R}_{\mathrm{res}}=\sqrt{\left(\frac{\underset{i}{\mathrm{\&Sigma;}{W}_i\&times;P{R_{\mathrm{res},i}}^2}}{\underset{i}{\mathrm{\&Sigma;}{W}_i}}\right)}$

根据H=(A^TA)^-1A^T的对角元素将HDOP、VDOP、PDOP定义为下式

$\mathrm{HDOP}=\sqrt{H\left(\mathrm{1,1}\right)+H\left(\mathrm{2,2}\right)}$

VDOP=H(3,3)

$\mathrm{PDOP}=\sqrt{H\left(\mathrm{1,1}\right)+H\left(\mathrm{2,2}\right)+H\left(\mathrm{3,3}\right)}$

由下式给出特定SNR处的伪范围RMS（均方根）误差

$\mathrm{PR}{E}_{\mathrm{th}}=f\left(\sqrt{\mathrm{SNR}}\right)$

其中，f通常是其自变量的非线性单调递减函数。可以作为信号BW和接收器BW的函数针对特定接收器配置解析地得出，或者可选地，作为将SNR映射到范围误差的表根据仿真获得函数f。

将2-D位置的质量度量定义为

$Q{M}_{2-D}=\mathrm{HDOP}\&times;\sqrt{P{R_{\mathrm{res}}}^2\mathrm{PR}{E_{\mathrm{th}}}^2}\&times;\mathrm{\&alpha;}$

类似地，由下式给出海拔和3-D位置的质量度量

$Q{M}_{\mathrm{alt}}=\mathrm{VDOP}\&times;\sqrt{P{R_{\mathrm{res}}}^2+\mathrm{PR}{E_{\mathrm{th}}}^2}\&times;\mathrm{\&alpha;}$

$Q{M}_{3-D}=\mathrm{PDOP}\&times;\sqrt{P{R_{\mathrm{res}}}^2+\mathrm{PR}{E_{\mathrm{th}}}^2}\&times;\mathrm{\&alpha;}$

基于期望的置信水平选择质量α。例如，将使用值3来获得95%的置信，而将使用值1用于68%的置信。

使用WAPS系统进行定位的另一种方法包含在差分方案中使用WAPS参考接收器。如在“差分广域定位系统”中所示出并且在时序同步的上下文中所讨论的，可以使用WAPS塔和参考接收器的纬度、经度、海拔连同时间戳的参考接收器测量结果，来确定特定时间戳处的WAPS塔发射之间的时序δ。一旦已知发射器之间的时序δ，则可以将范围方程减小为再次具有单个共同时间偏置。然后，WAPS接收器可以避免对WAPS数据流进行解调（例如从数据流提取时序校正）。可以向服务器发送WAPS接收器测量结果，然后可以在服务器处计算位置，或者可替代地，可以将参考接收器测量结果中继到WAPS接收器，并且可以在那里计算位置。假设WAPS塔的纬度、经度和海拔已经知道/可获得，以在位置计算中使用。在WAPS数据流安全的情况下，该差分系统可以避免为了获得时序校正的目的而从安全的数据流提取数据的需要。

从WAPS系统获得定位的另一种可替选方法使用RSSI指纹技术。基于需要定位的区域中的训练测量结果，针对给定目标区域，建立WAPS塔发射功率/区位和RSSI水平的数据库。注意，还可以用到达角（AOA）信息来拓展RSSI数据库，以改善解。然后，使用WAPS接收器RSSI测量结果（可能的，AOA测量结果），来查阅该数据库，以获得区位估计。使用WAPS RSSI测量结果的可替选方法将是使用传播模型（或者简单外插/内插技术）将测量结果变换为范围估计，然后使用三边测量来确定位置。注意，这些指纹技术中的RSSI测量结果可以用可以被变换为范围的任何其它测量结果来代替。

使用WAPS基础架构计算位置的可替选方法使用在没有预先获知WAPS塔区位的情况下从WAPS系统获得位置的盲方法。在这种方法中，通过现场测量来确定WAPS塔的近似区位（例如通过在GNSS标识的区位从WAPS塔周围的许多角度测量RSSI，然后使用基于这些区位的RSSI的加权平均，来估计WAPS塔区位）。然后，可以使用RSSI指纹方法中的任何一种来确定位置（例如如在上面的段落中所描述的）。

可以使用利用WAPS基础架构计算位置的可替选方法来离线计算位置。该位置计算包含任选地与近似位置和WAPS时间标签一起存储来自WAPS接收器的WAPS信号的样本片段（例如存储的数据可以是低IF处的I数据或基带处的IQ数据）。注意，足以存储足够的样本以使得能够获取信号。在稍后的时间对样本进行处理，以搜索、获取并计算到WAPS塔的范围。这种方法可以使用离线数据来查找可能存储在服务器上的中央数据库中的塔区位和时序校正信息。这种离线位置计算方法提供仅以设备上的存储器的成本支持WAPS定位的能力。这种方法的其它优点是存储WAPS IQ数据花费的时间非常短，使得方便用于需要快速地标记位置、但是不立即需要准确位置的应用。这种方法的一个可能应用可以用于对照片进行地理标记。

定位的另一种方法除了上面指出的码相位测量结果之外，还使用载波相位测量结果。可以将载波相位测量结果写作：

φ_i(t₀)=r_i(t₀)+N_iλ+△t

可以使用各种技术来对载波相位测量结果中的整数模糊N_i求解。可以使用码相位测量结果、多个频率处的测量结果和/或其它方法，来对模糊求解。随后，时间t_k处的载波相位测量结果可以提供从精确的初始位置开始的对位置的精确跟踪。可以将未来时间的载波相位测量结果写作

φ_i(t_k)=r_i(t_k)+N_iλ+△t

只要载波相位测量结果没有周跳（即应当使用连续相位锁定跟踪信号），则N_i不发生改变，并且可以使用最小二乘计算新的区位。可替代地，可以在卡尔曼滤波器中使用这些测量结果，来更新新的位置状态。如果相位锁定丢失，则需要计算新的整数模糊值。

另一种方法使用如上所述的相对于参考接收器的差分定位。可以使用码或载波测量结果或者两者的组合，来进行差分定位。根据下式，通过从参考接收器r和接收器s中减去相同塔的测量结果，针对码和载波相位计算单差观测值

注意，发射器中的任何时序误差都不出现在这些观测值中，因此即使当系统不同步或者不完全同步时，也使得能够求得位置解。另外，由于对流层延迟可能在短基线（例如参考接收器r和接收器s之间的距离）的局部区域中相关，因此测量结果中的任何对流层延迟误差接近抵消。使用通信通道从参考接收器r向接收器s发送范围测量结果和载波测量结果，以进行位置计算。或者可替代地，接收器s和接收器r需要将范围和载波传送到服务器，以进行位置计算。

在任何位置求解方法中，可以使用地形图上的布置或者气压感测来确定接收器的高度。使用地图上的布置，在进行三边测量期间，可以基于地形数据库和确定的用户的高度，将用户的区位约束到某一地形上。还可以将用户的高度约束到该地形以上的某一高度内。例如，可以基于该区域中的最高建筑，约束地形以上的最大海拔。（例如通过消除有时在使用偏置的范围测量结果时产生的模糊解）这种类型的约束可改善高度解的质量。

另外，如果可获得室内建筑图，则可以使用该信息（随同相关联的、对可能的用户区位的约束一起）来辅助位置求解。例如，可以使用物理限制来约束用户运动模型，由此改善跟踪卡尔曼位置滤波器的质量。建筑图的另一用途是基于从塔到室内区位的物理环境，确定/估计特定塔的范围测量结果的质量。可以使用更好的范围质量的估计来对位置计算进行加权，以获得更好的位置估计。

当使用气压传感器时，可以随着接收器终端在海拔上向上或向下移动，使用校准的气压传感器测量压力差。将这与不同海拔上的压力的校准值或者平均值进行比较，以确定接收器的高度。

在计算位置解时，当可获得大于二维位置所需的最少三个测量结果的附加测量结果时，使用基于对测量结果的一致性的检查的接收器整体性监视，来消除“孤立”测量结果。“孤立”测量结果可能是由于在发射器处时序同步的丢失或者由于诸如多径的通道影响。

基于海拔计的用于确定海拔的方法

实施方式的WAPS系统包括海拔计（压力传感器）以辅助对用户海拔的确定。从压力传感器可获得的唯一信息是当时的大气压力和测量区位。为了将这变换为传感器的海拔的估计，需要多个附加信息。存在基于空气柱的重量将压力与海拔相关的如下标准公式，

$z_1-z_2=-\frac{\mathrm{PT}}{g}\ln \left(\frac{P_1}{P_2}\right)$

其中z₁和z₂是两个海拔，P₁和P₂是这些海拔处的压力，T是空气的温度（单位为K）。R=287.052m²/K_s ²是气体常数，g=9.80665m/_s ²是由于重力而产生的加速度。注意，该公式提供针对压力差确定海拔差的相对信息。通常在z₂=0的情况下使用该公式，从而P₂是海平面压力。因为海平面空气压力随着天气条件并且随着区位显著变化，因此除了待确定海拔的场所处的温度和压力之外，还需要海平面压力。当应用T=15C并且P=101,325Pa的标准大气条件时，发现海拔增加1米对应于压力降低12.01Pa。

因此，为了以1m的分辨率确定海拔，必须以明显比36Pa精细的精确度知道海平面压力。还值得注意，因为以绝对温标（Kelvin）为单位测量T，因此3℃（或K）的温度误差近似对应于1%的海拔误差。这可能在确定海平面显著以上的海拔时，并且在尝试分辨高层建筑中的较高楼层时变得显著。因此，为了以1m的分辨率确定海拔，需要具有高精确度和分辨率的压力传感器。为了配合移动设备，这些传感器应当具有低成本、低功率和小尺寸。注意，商业气象等级传感器不提供这种级别的精确度和分辨率，并且不以确定海拔所需的速率进行更新。

将海拔确定到1m的精确度的关键在于，具有提供足够局部并且足够精确的参考压力信息的系统。必须能够提供温度接近未知区位并且距离和时间接近的测量结果，以捕获变化的天气条件；最终，必须足够精确。因此，实施方式的海拔确定系统包括但不限于以下元素：移动传感器，其以足够的精确度确定未知区位处的压力和温度；参考传感器阵列，其以足够的精确度确定已知区位处的压力和温度，并且足够接近未知区位；基于插值的估计算法，其输入所有参考传感器数据、参考传感器区位和其它拓展信息，并且产生WAPS网络内的关注区位处的精确参考压力估计；参考传感器与移动传感器之间的通信链路，用于以足够及时的方式提供参考信息。下面详细描述这些元素中的每个。

图33是实施方式下的参考海拔压力系统的框图。通常，参考海拔压力系统或者参考系统包括参考传感器阵列，参考传感器阵列包括至少一组参考传感器单元。每组参考传感器单元包括位于已知区位的至少一个参考传感器单元。系统还包括远程接收器，远程接收器包括大气传感器或者耦合到大气传感器，大气传感器收集远程接收器的位置处的大气数据。在处理器上运行的定位应用耦合到远程接收器或者是远程接收器的部件。定位应用使用大气数据和来自参考传感器阵列的参考传感器单元的参考数据，生成远程接收器的位置处的参考压力估计。定位应用使用参考压力估计，计算远程接收器的海拔。

更具体地，参考海拔压力系统包括移动传感器，移动传感器以足够的精确度确定未知区位处的压力和温度，并且移动传感器是远程接收器的部件或者耦合到远程接收器。系统包括参考传感器阵列，参考传感器阵列包括至少一个参考传感器单元，参考传感器单元精确地确定适合于远程接收器的区位的已知区位处的压力和温度。参考传感器单元与远程接收器和/或中间设备（例如服务器、中继器等）（未示出）进行通信，以提供参考信息。系统包括定位应用，在实施方式中，定位应用是基于插值的估计算法，其输入所有参考传感器数据、参考传感器区位和其它拓展信息，并且产生相对准确的关注区位处的参考压力估计。定位应用可以是远程接收器的部件，可以驻留在远程服务器或其它处理设备上，或者可以分布在远程接收器与远程处理设备之间。

图32是实施方式下的集成了参考海拔压力系统的WAPS的框图。如这里所描述的，WAPS包括：同步的信标的网络；接收器单元，其获取并跟踪信标和/或全球定位系统（GPS）卫星（并且可选地具有区位计算引擎）；以及服务器，其包括塔的索引、收费接口、专用加密算法（和可选地区位计算引擎）。系统在许可/未许可的工作频带中工作，并且发射用于定位目的和导航目的的专用波形。可以将WAPS系统与其它定位系统或者传感器系统结合使用，以提供更精确的区位解。注意，可以使用利用参考压力估计计算的远程接收器的海拔，明确地作为海拔估计，或者在任何位置区位系统中暗中辅助位置计算。

一个示例系统集成了参考海拔压力系统和WAPS。通常，集成系统包括地面发射器网络，地面发射器网络包括广播定位信号的发射器，定位信号至少包括测距信号和定位系统信息。测距信号包括用来测量距广播该测距信号的发射器的距离的信息。系统包括参考传感器阵列，参考传感器阵列包括至少一个位于已知区位的参考传感器单元。远程接收器包括或者耦合到大气传感器，大气传感器收集远程接收器的位置处的大气数据。在处理器上运行的定位应用耦合到远程接收器或者是远程接收器的部件。定位应用使用大气数据和来自参考传感器阵列的一组参考传感器单元的参考数据，生成远程接收器的位置处的参考压力估计。定位应用使用参考压力估计以及根据定位信号和作为基于卫星的定位系统的信号的卫星信号中的至少一个得出的信息，计算包括海拔的远程接收器的位置。

更具体地，该集成系统包括移动传感器，移动传感器以足够的精确度确定未知区位处的压力和温度。移动传感器是远程接收器的部件或者耦合到远程接收器，但是不限于此。系统包括参考传感器阵列，参考传感器阵列包括至少一个参考传感器单元，参考传感器单元精确地确定适合于远程接收器的区位的已知区位处的压力和温度。参考传感器单元与远程接收器和/或中间设备（例如服务器、中继器等）（未示出）进行通信，以提供参考信息。可以对参考传感器单元配置一个或更多个WAPS发射器，和/或可以将参考传感器单元单独定位在其它已知区位。系统包括定位应用，在实施方式中，定位应用是基于插值的估计算法，其输入所有参考传感器数据、参考传感器区位和其它拓展信息，并且产生关注区位处的参考压力估计。定位应用可以是远程接收器的部件，可以驻留在WAPS服务器或其它处理设备上，或者可以分布在远程接收器与WAPS服务器之间。

如上所述，移动传感器应当能够以比36Pa显著精细的分辨率和精确度确定压力，许多压力传感器具有内置温度传感器以对不理想的传感器性能提供补偿，但是由于自发热效应，这些传感器不能提供外部空气温度的足够精确的测量结果。即使在市场上不能获得精确的传感器的情况下，如果可获得具有足够分辨率的传感器，也可以将它们用于楼层级别的海拔估计的目的。实施方式的移动传感器以近似小于36帕斯卡的分辨率确定参考压力数据，并且以等于或小于约3摄氏度的分辨率确定温度数据。

这些传感器具有固有的短期和长期稳定性问题，这可以通过诸如对几个样本取平均的适度滤波技术来进行校正。每个传感器还可能具有可能随着温度改变的偏移，例如，需要通过查找表对偏移进行校准或者补偿。

通过充分的校准，这些传感器应当提供所需的精确度。一些传感器还可能对高速率的运动敏感。可以使用一些启发式规则，在识别出高速度或者加速度时限制压力信息的使用。然而，在室内环境中很少经历高速度。当以高速行进时，GPS定位和地图数据一般将提供足够的竖直位置信息。

还应当注意，应当以将传感器暴露到外部空气中（但是没有风、气流或者其它空气运动）的方式安装传感器。到一般消费产品内部的安装或者定位应当产生可接受结果。电池舱和连接器提供外部空气到达传感器的非直接路径，同时防止任何直接空气移动。然而，防水设备将需要特殊设置，以向传感器提供与外部的接入。

参考传感器将被部署在小得多的体积中并且在专用场所，因此可以在参考系统中获得相对更好的精确度，使得能够向移动传感器分配大多数总体误差预算。绝对压力传感器的已有市场（诸如气象和飞机海拔计）不具有与实施方式的应用相同的高精确度要求。在参考应用中，实施方式使用多个传感器，通过对它们的测量结果取平均而用于冗余量并且用于改善的精确度。另外，可以对传感器进行封装，以限制暴露传感器的温度范围，并且针对该有限温度范围对传感器进行最佳校准。

参考系统应当对各个测量结果取平均，或者以别的方式进行滤波，以使用几秒至几分钟级的时间标度提高精确度。应当将参考传感器的高度测量到‘厘米’水平精度；应当连续测量并且记录外部空气温度；应当将传感器暴露到外部空气中，以测量空气压力，但是必须不经受风、气流或者其它明显的空气运动（可以使用挡板或者其它封装，沿着不是直接到传感器的路径引导空气）；不应当将传感器密封在防水外壳中，因为这可能妨碍对外部空气压力的测量。实施方式的参考传感器以近似小于36帕斯卡的分辨率确定参考压力数据，并且以等于或小于约3摄氏度的分辨率确定温度数据。

实施方式使得能够进行基于插值的参考压力估计。给定每个WAPS发射器塔处的压力和温度测量结果以及塔区位和其它拓展信息，实施方式预测移动用户区位处的海平面大气压力，作为用户高度估计的参考值。因此，生成大气压力表面梯度模型，并且将每个塔场所处的压力测量结果用作用于模型的局部修正的样本数据。因此，该估计算法作为在塔处捕获的直接测量结果，对用户区位处的可比参考压力精确度进行校准。

下面描述对该插值的公式化的描述。在一个WAPS网络内，给定n个发射器塔处的参考气压传感器，基于参考传感器输出来估计等效海平面大气压力。这以两个步骤进行，但是不限于此。

作为第一步骤，给定发射器塔i处的海平面以上的参考传感器高度hi（单位为米）并且从参考传感器读取的压力p_i（单位为帕斯卡）和温度T_i（单位为绝对温标），使用下面的公式，计算具有纬度x_i和经度y_i（单位为度）的区位处的等效海平面大气压力P_i（单位为帕斯卡）：

$P_i=\mathrm{pi}{e}^{\frac{g{h}_i}{R{T}_i}}$

其中，g是重力加速度常数，并且R是空气的特定气体常数。作为第二步骤，在计算WAPS网络的所有n个发射器区位处的等效海平面大气压力，并且使用WAPS获得用户的纬度x₀和经度y₀信息之后，用下面的公式估计用户区位P₀处的等效海平面压力：

$P_0=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{W}_i{P}_i$

其中，W_i=W_i(x₀,y₀,x_i,y_i)是取决于用户区位和参考场所i区位两者的加权函数。

实施方式的通信链路提供由移动传感器使用的信息。实施方式每隔几秒至几分钟广播一次压力更新，但是不限于此。

如果参考系统很少广播参考信息，则移动单元进行如下操作中的至少一个：在下一次广播之前需要信息的情况下，连续监视广播，以接收并存储最后的信息；在计算新的海拔之前等待下一次广播；当需要时向参考系统“拉取”或者询问最新的信息。实施方式的拉取方法（而不是使参考系统广播信息）使系统带宽最小化。然而，拉取在参考系统与移动终端之间使用双向通信，并且由于将使用多个参考场所用于任何移动计算，因此其需要移动终端确定其应当询问哪个参考场所。使移动终端进行的监视最少、同时保持低延迟的好的折衷是使参考系统比其更新测量结果花费的时间更频繁地广播其数据。

实施方式针对信息内容包括两种可能方法。第一种方法使移动终端进行所有计算，在这种情况下，由参考发送的信息包括但不限于以下：具有一米精度的参考区位（纬度和经度）；具有0.1-0.2m精度的参考传感器的高度；参考场所处的空气的测量温度（进行一些滤波之后）；具有1Pa精度的参考场所处的空气的测量压力（进行滤波、传感器温度补偿以及诸如偏移的任何其它局部校准之后）；以及置信的测量结果。

可替代地，参考场所可以使用其温度和压力测量结果，来计算等效海平面压力。如果使用这种方法，则待广播的信息的列表包括但不限于以下：具有一米精度的参考区位（纬度和经度）；具有0.1-0.2m精度的参考传感器的高度；参考场所处的计算出的等效海平面压力（具有1Pa精度）；置信的测量结果。

实施方式还减少发射的数据的位，但是广播每个相对于一些已知常数的数据。例如，参考场所相对地靠近移动场所，因此可以仅发射纬度和经度的分数度，留下要采用的整数部分。类似地，虽然空气压力一般在105帕斯卡级，但是空气压力从标准大气压开始仅改变几千Pa。因此，实施方式广播相对于标准大气压力的偏移，以减小广播绝对压力时的带宽。

从GPS或者类似系统获得的纬度和经度在城市应用中不特别有用。代替地，需要将纬度和经度映射到街道地址的数据库。海拔在竖直纬度上具有类似限制。有用的参数是人在哪一楼层上。如果存在对地面标高和建筑中的每个楼层的高度的数据库的访问，则这可以根据海拔信息精确地确定。对于低至近似3层的建筑，从映射或者类似数据库知道地面标高并且估计楼层高度可能就足够了。对于更高的建筑，将需要关于楼层高度的更精确的信息。

这呈现了实现智能学习算法的机会。例如，可以假设将在距离地板1m与2m之间承载蜂窝电话。因此，实施方式的系统可以累积建筑中的许多蜂窝电话的海拔，其中，预期数据聚集在距离每个地板1.5米左右。使用足够的数据，能够建立关于建筑中的每个地板的高度的置信。因此，可以随着时间学习并细化数据库。这种算法在具有坡道或者地板之间的夹层的建筑中变得更复杂，但是仍然可以针对大多数建筑生成有用的数据。

可以在制造时对传感器偏移和潜在的其它参数进行校准。这通过使用提供参考信息的已知良好传感器使传感器循环通过一个范围的温度和压力，应当是可能的。可能这些校准参数将随着使用年限慢慢漂移。因此，实施方式使用随着时间逐渐更新校准值的算法（例如，当传感器固定在已知高度时，算法识别并在这些条件下更新校准表）。

除了通常的确定人的区位的应用之外，实施方式还可以包括使用更精确的相对海拔信息、而不需要绝对海拔信息的专门应用。例如，找到在建筑中被击倒的消防队员需要准确知道被击倒的人相对于救援方的位置，但是绝对位置不同样重要。相对定位中的附加精度通过在应用开始时具有额外手动步骤将是可能的。例如，所有消防队员可以在其进入之前，在诸如建筑入口的已知区位初始化其跟踪器。即使绝对海拔不精确，并且不能完全补偿天气相关压力变化，也可以在某一时间段内相当精确地确定他们相对于该点并且由此相对于彼此的位置。类似地，通过使用户按下商场中的已知点处的按钮，可以实现需要比从绝对测量可获得的准确度高的准确度的购物相关应用。然后，可以在某一时间段内相当精确地确定他们相对于该点的位置。

可替代地，可以利用移动信标作为局部参考，在特定区位提供更高精确度。例如，购物商场可能具有其自己的参考传感器，以在商场内提供更高的精确度。类似地，可以对消防车配备参考传感器，以在火灾场景中提供局部参考信息。

低成本压力传感器具有的问题在于，它们具有相对于正确读数的偏移。实验显示这种偏移在几周到几个月的时间标度上相当稳定。然而，可能这种偏移将在许多个月至几年的时间段内随着时间缓慢漂移。虽然直接测量这种偏移，并且在制造时对其进行补偿，但是不可能产品终生补偿都保持精确。因此，需要在现场重新进行校准的手段。

如果实施方式的传感器在已知海拔，并且大气压力已知，则可以对实施方式的传感器重新进行校准。该实施方式标识在已知海拔处的传感器将处于的实际情形。例如，如果传感器在具有GPS能力的设备中，并且正在以高信号强度接收GPS卫星，则GPS得出的海拔应当相当精确。在良好信号条件下，累积随着时间与GPS海拔的偏离，可以提供传感器校准所需的校正的估计。

类似地，传感器系统可以学习用户的习惯，并且使用该信息稍后对校准进行校正。例如，如果用户在晚上一直将其电话放置在一个区位，则传感器或许可以在诸如深夜的特定时间开始跟踪该区位处的海拔。最初，将作为该区位的真实海拔累积并存储这些值。在几个月之后，当传感器确定其在夜晚的相同时间在相同的区位时，其可以开始跟踪与稍早确定真实海拔的偏离。然后，可以累积这些偏离，以缓慢地生成对校准的校正。因为这些方法也使用当前大气压力的知识，因此它们使用由WAPS网络提供的参考压力测量结果。

根据压力读数确定海拔的标准处理包含将参考区位处的测量结果转换为等效海平面压力，然后使用它来确定未知压力传感器的海拔。标准公式是：

$z=-\frac{\mathrm{PT}}{g}\ln \left(\frac{P}{P_0}\right)$

注意，由于传统上作为远离地球表面的正移动来测量高度，因此添加了负号。另外，由于这是自然对数，因此将该对数校正为‘ln’。该公式使海平面以上的高度z与该点处的大气温度（T）和压力（P）以及该点以下的海平面空气压力（P₀）相关。

应用该公式的一个附加问题是，高度直接与温度（未准确知道的测量量）直接成比例。这意味着1%的温度误差将导致1%的高度误差。当在海平面附近使用时，这将不是显著的问题。然而，当在高建筑中，特别在诸如丹佛的更高海拔的区域中应用该公式时，当尝试分辨楼层级别海拔时，1%的高度误差可能非常明显。例如，丹佛的海拔大约是1608m。因此，1%的温度误差将导致海平面以上16m的高度误差。这几乎是5层楼。

避免这种对温度精确度敏感的一种方式是认识到上面的公式实际上是相对公式。也就是说，可以将该公式推广为：

$z_1-z_2=-\frac{\mathrm{PT}}{g}\ln \left(\frac{P_1}{P_2}\right)$

其中，z₁和z₂是任何两个海拔，P₁和P₂是这些海拔处的压力。将z₂设置为0，由此P₂变为海平面压力（这仅仅是约定问题）。

代替使用海平面作为参考点，可以使用任何方便的海拔。例如，城市的平均海拔将是合理的，或者用来收集压力数据的参考传感器的平均海拔将是可行的。只要使用保持高度差小的参考海拔，则温度误差的影响将是微不足道的。唯一的要求是包含在系统中的所有设备知道正在使用什么参考海拔。

存在如下使地面以上的点的海拔（z）与该点处的大气温度（T）和压力（P）以及该点以下的海平面空气压力（P₀）相关的标准公式，

$z=\frac{\mathrm{PT}}{g}\log \left(\frac{P}{P_0}\right)$

该公式假设在海平面与关注点之间存在处于恒定温度的空气柱。因此，由于关注点可能不在真实海平面附近，因此使用的海平面压力是虚构，而不一定是海平面的真实压力。

确定对象的海拔的标准处理是两步处理。首先，通过测量已知海拔的点处的温度和压力，然后逆转该公式以针对P₀求解，来确定海平面压力。接下来，测量未知海拔的点处的温度和压力，并且应用该公式，来确定未知海拔。

在该处理中隐含了唯一的关注参数是同一水平区位以上的其它对象的高度的假设，如对于接近飞机场的飞机典型的，使用飞机场处的测量结果供参考。一般地，关注用于其它目的的高度确定的人将该概念扩展到了确定参考区位的大体附近、而不在其正上方的高度。该扩展假设海平面压力在附近的关注区位与参考区位之间不发生变化。

因此，在该处理中存在三个假设。第一个假设是从参考区位到其下面的虚拟海平面点，温度是恒定的。第二个假设是从关注点到其下面的虚拟海平面点，温度是恒定的。第三个假设是在参考区位和关注点处，海平面压力是相同的。然而，由于海平面压力取决于温度，因此假设海平面压力在两个区位处相同，则隐含温度在这两个区位处相同。因此，如果在参考区位和关注点处测量到不同的温度，则违反了这些假设中的一个。测量显示，即使经过几千米的距离，也存在对于海拔确定来说可能显著的温度和压力差。

在给定区位处恒定温度随着海拔改变的假设是用于大气的平衡模型的一部分，并且可能是必要的。唯一的可选项将是包括风、表面加热、对流和湍流的影响的大气的全动态模型。大气数据表明，至少在大距离标度上，恒定温度模型在1km以下的海拔处是非常好的近似。在更高的海拔处，经常应用线性递减率。

实施方式放松了在参考区位与关注点之间海平面压力恒定的假设。实施方式的第一种方法取如上确定的参考区位的海平面压力，但是进一步应用理想气体定律将这转换为标准温度处的海平面压力。然后，假设该标准温度处的海平面压力在关注点处将相同。然后，将使用新区位处的温度，将这转换为针对该区位的海平面压力，然后应用上面的公式确定海拔。

实施方式的第二种方法使用参考区位的网络，来实时确定等效海平面压力相对于水平区位的变化。然后，将这些多个测量结果组合，以确定关注点处的海平面压力的最佳估计。存在至少两种可能的方式来确定最佳估计：加权平均方法，其中，权重是从特定参考点到关注点的水平距离的函数；最小二乘拟合，以创建最佳地拟合计算的参考区位处的海平面压力的二阶表面，然后可以使用其对关注点处的海平面压力的估计进行插值。

还可以将上述两种方法组合。也就是说，在每个参考区位处，确定标准温度处的海平面压力，并且使用上面的技术之一组合这些数据，以生成关注点处的标准温度处的海平面压力的最佳估计。

另外，当使用海拔计时，实施方式通过使用将级别数据应用到对区位和海拔计数据连续进行运算的硬件滤波器或软件滤波器中，来识别诸如在汽车中空调改变状态（例如接通等）或者窗户打开等压力的突然移动。

此外，可以在信标处使用风力计，以确定风流动的方向，相信其是对大气压力梯度的指示。可以与罗盘一起使用风力计以确定风流动的准确方向和级别（然后其可以用于对用户的传感器中的变化进行校正和/或滤波）。

可以通过包括但不限于用户通过楼梯在建筑中行走并且收集每个楼层、坡道等的信息的各种方法，来确定给定建筑的每个楼层高度。另外，还可以使用电子图，来确定每个楼层的相对高度。

当基于WAPS或者海拔计估计了高度时，可以使用诸如地形、建筑的高度、周围建筑的高度等信息，来约束高度解。

一旦在给定区位处随同经过一段长时间段（几天、几个月、几年）从参考传感器收集的历史参考压力数据一起知道了平均压力，则可以基于该区位处的压力来预测地确定高度（不进行校准或者用户输入）。

在一个实施方式中，可以通过使用来自用户的传感器的数据，并且将其与来自参考传感器的数据相组合，在远程服务器上计算用户的高度。在这种方法中，还可以使用诸如建筑信息、人群来源信息等的其它信息，来确定用户的准确海拔。

在用户靠近高度已知的另一用户的情况下，可以使用该信息来确定未知用户的高度。

在网络的一个实施方式中，不一定需要参考传感器与WAPS信标共同定位。具有到服务器的数据连接的独立传感器的更精细或更粗的网格可以用于参考压力测量。中央服务器可以向移动终端发送参考压力信息，或者可以向发射器指示需要作为WAPS数据流的一部分发送到移动终端的数据。

在另一实施方式中，WAPS系统使用提供诸如建筑的较小区域中的压力、温度的附加传感器信息的附加简化信标（补充信标）。该发射可以与主WAPS时序信标同步或者不同步。另外，补充信标可以将传感器数据上传到中央服务器，从中央服务器将其散布到移动单元，或者可以通过由WAPS移动接收器进行解调的预先定义的PRN码的集合来发射数据。

可以基于给定局部区域的精确度要求和历史压力变化数据，优化参考压力网络。例如，在必须进行非常精确的测量的情况下，可以在该建筑或者商场中部署参考传感器。

WAPS信标网络与参考压力数据一起形成具有非常短的时间间隔的精确压力和温度测量结果的封闭网，诸如大地测量等其它应用可以利用该封闭网。

可以使用与来自其它传感器的数据组合的压力的改变速率，来确定竖直速度，然后可以使用竖直速度来确定用户是否通过电梯移动。这在紧急情形和/或跟踪应用中可能非常有用。

在传感器具有比估计楼层高度所需的分辨率低的分辨率的情况下，在静态条件下，可以使用在时间上对压力测量结果取平均，以基于参考数据来获得用户高度。

混合定位和与其它系统的信息交换

实施方式的系统可以与任何‘机会信号（signal of opportunity）’组合，以提供定位。机会信号的示例包括但不限于以下中的一个或更多个：GPS接收器；伽利略（Galileo）；格洛纳斯（Glonass）；模拟或数字TV信号；来自诸如MediaFLO、Wi-Fi等系统的信号；FM信号；WiMax；蜂窝（UMTS、LTE、CDMA、GSM等）；蓝牙；以及LORAN和e-LORAN接收器。

无论信号类型如何，机会信号提供范围测量或者诸如信号强度等范围测量的代表（proxy）。对范围的代表进行加权，并且适当地组合，以得到区位的估计。加权可以使用接收到的信号的信噪比（SNR），或者可替代地使用定义接收器的环境的度量（例如根据协助数据获知城市、郊区、农村环境，基于来自应用的输入获知接收器在室内还是室外）。这一般在实施方式的系统不可用或者信号覆盖有限的那些环境中进行。当使用SNR用于针对特定测量结果的加权时，权重可以简单地为SNR的反函数（或者对具有较低SNR的信号提供较低权重的任何其它函数），以使得能够最佳地组合WAPS测量结果以及其它系统测量结果，以获得位置。可以通过取得来自附加信号源的范围测量结果并与WAPS范围测量结果组合，并且得出针对纬度、经度和高度的位置解，或者通过取得来自附加源/设备的位置测量结果和来自WAPS系统的位置测量结果，并且基于来自不同系统的位置质量度量使用这些区位测量结果的组合提供最优化区位解，来计算最终定位解。在图35、图36和图37中示出了使用WAPS测量结果/WAPS位置估计获得混合解的各种配置。可以依据系统的硬件和软件划分，选择下面描述的架构中的任何一种供使用。

图35是实施方式下的使用来自各个系统的范围测量结果的混合位置估计的框图。使用来自GNSS和其它定位系统的范围测量结果（与相关联的范围质量度量一起），并且通过混合位置引擎将其在单个最佳位置解中组合。这种架构在使用可用数据来从它们得到最好位置估计方面是最佳的。

图36是实施方式下的使用来自各个系统的位置估计的混合位置估计的框图。与位置质量一起使用来自不同系统的独立位置估计，以选择具有最好质量的一个估计。由于不同定位系统被良好地隔离，因此这种架构最容易实现并集成。

图37是实施方式下的使用来自各个系统的范围和位置估计的组合的混合位置估计的框图。例如，可以将来自WLAN定位系统的位置估计与来自GNSS和WAPS系统的范围测量结果的位置估计进行比较，以达到最佳解。

可以使用诸如加速度计和陀螺仪的惯性导航传感器（INS）、诸如电子罗盘的磁传感器、诸如海拔计的压力传感器，向WAPS系统提供区位辅助信息（称为松耦合）或者原始传感器测量结果（称为紧耦合），以在跟踪模式中使用。

可以在实施方式的接收器中使用加速度计，来确定用于对服务器的位置报告进行更新的频率。可以使用位置解和加速度计测量结果的序列的组合，来检测静态位置、恒定速度和/或其它移动。然后，可以使用该移动数据或信息，来确定更新的频率，使得例如当存在不均匀运动时，可以将更新的频率设置为相对高的频率，而当接收器在预定时间段内处于恒定速度或者固定时，降低更新的频率，以节省电力。

可以在位置滤波器（诸如卡尔曼滤波器）中将传感器或位置测量结果组合到位置解中。在图38和图39中示出了两种类型的紧耦合架构，其中，在WAPS混合位置引擎中，将传感器测量结果与GNSS和WAPS测量结果组合。图38是实施方式下的确定混合位置解的流程图，其中，在GNSS/WAPS位置和/或速度估计的质量好的时间，反馈来自WAPS/GNSS系统的位置/速度估计以帮助校准传感器的漂移偏置。这种架构通过将算法的传感器校准和位置计算部分进行划分，使算法公式简化。然而，这种方法的缺点是决定何时是使用WAPS/GNSS估计对传感器重新进行校准的精细时机的复杂性。

图39是实施方式下的确定混合位置解的流程图，其中，在不需要明确反馈的情况下，作为GNSS和/或WAPS单元中的位置/速度计算的一部分，来估计传感器参数（例如偏置、标度和漂移）。例如，可以包括传感器参数，作为用来跟踪接收器的位置/速度的卡尔曼滤波器的状态向量的一部分。这种架构提供最佳解，因为在一个合成滤波器中使用信息来更新位置和传感器参数两者。

在图40和图40中示出了松耦合，其中，选择单元在来自GNSS引擎与WAPS引擎的位置估计之间进行选择。注意，选择单元可以是WAPS或者GNSS位置单元的一部分。图40是实施方式下的确定混合位置解的流程图，其中，将传感器校准与各个位置计算单元分离。图41是实施方式下的确定混合位置解的流程图，其中，作为各个位置计算单元的状态的一部分来进行传感器参数估计。

由于选择仅使用来自一个系统的信息，因此松耦合方法通常比紧耦合方法差。在松耦合或者紧耦合方法中，与原始传感器测量结果一起使用范围以在一个最佳滤波器中确定位置和传感器参数的方法，比单独计算传感器参数和位置时更好。结果，从性能的角度来看的优选方法是隐含传感器参数估计的紧耦合系统。然而，依据硬件/软件平台划分，可以容易地实现这些方法中的一个或更多个，并且可能由于此原因而选择这些方法中的一个或更多个。

还可以在同一平台（例如蜂窝电话、膝上型电脑、PND）上在WAPS系统和其它收发器系统之间交换信息。收发器系统例如可以是蓝牙收发器、WLAN收发器、FM接收器/发射器、数字或模拟TV系统、MediaFLO、诸如XM无线电/Iridium的卫星通信系统、诸如GSM/UMTS/cdma2000lx/EVDO或WiMax的蜂窝调制解调器收发器。图42示出了实施方式下的WAPS与其它系统之间的信息交换。系统之间的信息交换可以改善任何系统的性能。由于WAPS系统时间与GPS时间对准，因此WAPS系统可以向任何其它系统提供良好质量的时序和频率估计。WAPS系统中的时间和频率估计可以减小码和频率的WAPS获取搜索空间。另外，WAPS系统可以向其它收发器系统提供区位信息。类似地，如果其它系统具有可使用的区位信息（例如海拔或2-D位置的部分位置或者例如3-D位置等完整位置或者原始范围/伪范围/范围差），则可以在存在或不存在区位质量度量的情况下向WAPS系统提供该区位信息。应当随同发射器（或者用于计算从发射器区位到任何接收器区位的范围的其它装置）的区位一起提供范围/伪范围数据，以使得能够在混合解中使用该范围信息。应当与两个发射器的区位一起，提供与两个发射器对应的范围差。WAPS系统将使用该信息来辅助其位置求解。可替代地，可以以从已知发射器区位到接收器设备的范围（或伪范围）的形式，提供区位信息。将通过定位算法将这些范围（或伪范围）与WAPS范围组合，以计算混合位置。

在图43、图44和图45中示出了具体系统以及可以在它们之间交换的信息的示例。

图43是示出了实施方式下的FM接收器与WAPS接收器之间的区位估计、频率估计和时间估计的交换的框图。可以向FM接收器提供来自WAPS系统的区位估计。然后，可以使用该区位估计，例如自动确定本地区域中的活动FM无线电站。FM信号同样可以包括无线电数据服务（RDS）发射。如果FM站的区位包含在RDS/RBDS数据流（例如，提供关于发射器场所的数据、给出城市和状态名称并且提供DGPS导航数据的区位和导航（LN）特征）中，则可以使用该信息来提供辅助WAPS接收器的区位。可以容易地使用来自WAPS系统的频率估计，来减少针对特定站的FM接收器调谐时间。在另一方向上，FM接收器中的估计的频率质量基于FM无线电站发射质量。WAPS系统中的时间估计基于GPS时间，并且可以将时间传递到FM接收器，以辅助时序对准。可以使用RDS/RBDS发射的时钟时间（CT）特征，来确定相对于RDS数据流的时序，并且可以将CT特征传递到WAPS接收器。

图44是示出了实施方式下的WLAN/BT收发器与WAPS接收器之间的区位、时间和频率估计的交换的框图。通常，这些WLAN/BT收发器没有精确的频率估计，其结果是，频率估计将相当粗糙，因此从WLAN/BT收发器到WAPS接收器的这种估计的传递可能具有有限的值。在相反方向上，WAPS频率估计可以减少WLAN系统上的频率获取花费的时间。可以向WAPS系统传递例如从无线LAN AP（接入点）信标上的时间戳提取的时序信息，以辅助WAPS获取。注意，需要WLAN时序相对于GPS时间的一些参考，以使这对WAPS系统有用。类似地，如果WLAN/BT系统具有可用的区位估计（例如海拔或2-D位置的部分位置或者例如3-D位置等完整位置或者原始范围/伪范围），则可以在存在或不存在区位质量度量的情况下向WAPS系统提供该区位信息。WLAN位置估计可以简单地是服务AP或者附近其它“可听到”的AP的地理区位。WLAN位置估计还可以是部分的，例如是基于有问题的AP的楼层的海拔估计。WLAN区位信息还可以是到已知发射器AP区位的范围估计（例如，WLAN系统可以使用往返行程时间测量结果来确定范围估计）或者两个发射AP之间的范围差估计。

图45是示出了实施方式下的蜂窝收发器与WAPS接收器之间的区位、时间和频率估计的交换的框图。可以向WAPS系统提供来自蜂窝系统（例如来自TDOA、AFLT或者其它类似的基于蜂窝信号FL或RL的定位方法）的区位估计（部分、完整或者原始范围/范围差），WAPS系统将使用这些测量结果来获得更好的位置估计。可以向WAPS系统提供来自蜂窝调制解调器的频率跟踪环的频率估计，以减小频率搜索空间，由此改善WAPS获取时间（即TTFF）。还可以向WAPS系统提供来自蜂窝系统的时间估计，以减小码搜索空间或者辅助将位和帧对准。例如，与诸如cdma2000/lx EVDO等GPS时间同步的系统可以针对WAPS系统提供优良时间估计，而诸如GSM/GPRS/EGPRS/UMTS等异步（与诸如GPS等时间标度不准确同步的发射）蜂窝系统可以提供粗略时间估计。

由于WAPS系统时间与GPS时间对准，因此即使不在同一平台上，WAPS系统也可以向任何其它系统提供良好质量的时序和频率估计。例如，可以使用WAPS系统通过诸如与GPS的第二边界对准的pps（每秒脉冲）的周期性硬件信号或者具有相关联的GPS时间的单脉冲信号，向微微/毫微微蜂窝BTS提供时序信息。

如上所述，实施方式的WAPS系统使用的频谱可以包括许可或未许可的频带或频率。可替代地，WAPS系统可以使用“白色空间”频谱。将白色空间频谱定义为WAPS系统感测到或者确定在本地区域中空闲（不限于TV白色空间）并且在该频谱中发射区位信标的任何频谱。实施方式的发射器可以使用频谱感测技术，来检测未使用的频谱和/或向调整频谱的中央数据库传送地理区位（可以容易地从GPS时序接收器获得）。接收器可以包括频谱感测技术以收听这些信标，或者在另一实施方式中，可以使用通信介质向接收器通知向其进行调谐的频率。WAPS系统可以适应动态白色空间可用性或者分配（在需要发射器向中央数据库广播其地理区位、然后中央数据库在其需要进行发射的持续时间中分配用于进行发射的频谱和/或分配其需要进行发射的持续时间的情况下）。如由中央调整服务针对频谱进行的控制，WAPS系统可以在该频谱中连续进行广播，或者可以与其它系统共享该频谱。可以动态地对WAPS系统部件的片率和数据速率进行修正，以与精确度要求和/或任何给定时间的信号功率和频带宽可用性相配。可以由接收器感测系统参数，或者可以通过通信介质向接收器传送系统参数。发射器可以形成局部网络，或者在频谱在更广的地理区域中可用的情况下，可以形成连续网络。

实施方式的发射器还可以以时间共享的方式与同一发射系统上的其它网络共存。例如，可以在区位和智能网格应用之间以时间共享的方式使用同一频谱。发射器是使用最大可用功率等级的广播发射器，其可以基于频谱感测或者按照中央调整服务器的请求，动态地调节其功率等级。接收器可以利用频谱感测，或者可以通过通信介质（其也可以是白色空间频谱）向接收器传送系统参数和该时间的唤醒次数。

基于频谱可用性，实施方式的WAPS系统可以使用TV白色空间的一个通道（6MHz带宽），或者如果多个通道可用，则可以使用多个频带，以获得更好的多径分辨率。如果邻近通道可用，则可以使用通道绑定（例如组合邻近通道）。可以使用增加的带宽，以获得更好的多径分辨率、更高精确度的更高片率等。可替代地，可以在FDMA下使用可用带宽，以帮助解决远近问题和/或多径分辨率。

在两个或更多个白色空间频带中的WAPS波形的白色空间发射/接收，可以使得能够针对WAPS载波相位测量结果获得更好并且更快的整数模糊度。这将使得能够使用WAPS实现相对高准确度（<1个波长的级别）的单点定位。

也可以在调查区位处的参考接收器与待找到其位置的接收器之间，作为WAPS中的通信通道（在使用参考接收器的情况下）使用白色空间频带宽。

当在广域网中可使用许可频带中的WAPS系统时，可以使用塔的基于白色空间的局部网络，来拓展WAPS接收器的区位精确度。接收器可以被设计为同时收听两个频率，或者在许可频带和白色空间频带之间进行切换，并且调谐到适当的频率。

还可以使用白色空间频带，针对比如时钟偏置、卫星星历等的区位辅助和其它协助信息，向WAPS、GPS或者AGPS系统发送协助信息。

在可获得具有频带分离的多个频率的情况下，WAPS可以被设计为利用频率的多样性，来提供更好的多径性能。

相关器实现

在任何CDMA接收器（或者使用伪随机码作为发射位流的一部分的接收器）中，接收到的信号与其PRN码的相关是必不可少的。可以进行的并行相关越多，则获取通道的时间越快。在图46中示出了使用长度为1023的最大长度序列、以2x对输入信号进行了过采样的信号的并行复合相关器架构的强力实现。偶数和奇数样本对应于2x过采样数据。移位寄存器以‘clk’的速率得到移位。PRN发生器生成参考PRN，并且以clk/2的速率得到移位。使用以下方程计算每个循环的相关和

$\mathrm{corrsum}[n=]\underset{k=0}{\overset{2045}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{gcref}\left[k\right]*x[k-n]$

其中，x[n]是复合输入，gcref[k]是PRN参考波形，并且corrsum[n]是来自相关器的复合输出。图46示出了偶数和奇数样本共享相同的乘法器和加法器树的一个最优化。

比如上面示出的实现需要用于移位寄存器的2046*2*n个输入位触发器、1023个1xn输入乘法器和对1023个积求和的加法器。作为示例，如果输入位宽是2位的样本，则需要1023个1x2乘法器，并且将必须在一个时钟周期中对这些1023个相乘求和。这在硬件的面积、时序和功率方面可能是繁重的实现。具体地，在FPGA实现中，给定有限的资源，乘法器和加法器结构的强力实现可能是不可能实现的。

实施方式包括针对该实现的新颖方法，其利用在FPGA工艺状态下可用的结构。现代FPGA包括实现逻辑和存储元件的几个可配置逻辑块（CLB）。还可以将形成CLB的必要部分的查找表重新编程为其中进行串行移位的移位寄存器，但是具有对存储元件的并行随机访问。还可以作为计算相关的高效方法并且作为从FPGA（用于作为原型）到ASIC（用于大量批量生产）的容易移植路径，在ASIC实现中使用这种实现。

转到移位寄存器实现，特定FPGA具有映射到CLB上的移位寄存器基元。一些FPGA具有16位移位寄存器，而一些具有32位移位寄存器映射。图47示出了从具有并行随机访问读取能力的两个16位移位寄存器基元得出的32位移位寄存器实现。在该示例实现中，使用16位移位寄存器组基元，来建立32位移位寄存器。将32个这种32位移位寄存器串联排成一列，以形成1024位移位寄存器。如图48所示，以‘clk’速率进行移位操作，并且以时钟速率的32倍进行读出操作。

加法器树也可以是复合的，以实现1023×n位加法器。在特定FPGA的情况下，可使用可以用作1023×n位序列加法器的48位DSP片。在图49中示出了该实现的硬件结构。将来自32组移位寄存器的32个值分离到4组8个相加中。在该示例中，使用2位输入。每个8号加法器产生10位输出，然后将其在48位加法器中的12位组中对准。考虑针对和的增长的空间。在32个循环之后，通过将4组12位相加器与一个14位和相加，获得1024位和。

加密和安全

可以使用加密算法对实施方式的系统中的开销信息进行加密。这使得用户能够使用该系统，并针对系统的使用向用户收费，并且提供控制信息安全的手段。可以应用密钥来对信号进行解密。可以使用PC、无线网络、硬件加密狗来获得密钥，或者可以以任何不希望的源不可访问的方式，将密钥烧制到设备的非易失性存储器中。

实施方式的加密提供数据安全和认证两者。使用加密保护的关键部件是发射器、接收器和服务器通信。发射器认证包括明确辨别发射器，从而可以抵制恶意发射器。接收器认证使得应当仅可信接收器能够使用所发射的信息。接收器授权使得应当仅允许授权接收器（可信接收器）工作。对服务器通信进行加密，使得接收器与服务器之间以及发射器与服务器之间的通信必须是安全的。还对用户数据保护进行加密，因为区位跟踪用户数据库需要保护免于未经授权的访问。

实施方式的加密方法可大致分为两种类型：对称密钥加密法和非对称密钥加密法。对称密钥加密提供认证和加密两者，而非对称密钥加密提供对私有密钥所有者的认证，因为任何人都可获得公共密钥。数据的对称密钥加密是更快数量级的给定类似资源。3DES和AES是对称密钥加密法的示例。使用两种方法的组合，作为实施方式的加密架构的一部分。

空中下载（OTA）广播消息可以包括普通广播消息或者系统消息。普通广播消息包含特定于每个发射器的数据，例如区位信息、发射器时序计数和在确定接收器的区位使协助接收器的其它相关信息。使用系统消息来构成加密密钥，使接收器有效/使接收器失效或者以到特定接收器组的单向私有信息交换为目标。

实施方式的消息的普通格式包括：消息类型（奇偶校验/ECC保护）；加密了的消息；以及加密了的消息ECC。在对消息进行加密之后，计算加密了的消息的ECC。

OTA广播包括周期性地、可能是每秒发射的帧。依据通道数据速率，可以将消息分离（划分）到多个帧上。每个帧包括帧类型和帧数据。帧类型（奇偶校验保护）指示这是否是消息的第一帧，或者其是否是连续帧；其还可以指示可以用于其它用途的低级别格式帧。帧数据实质上是划分的消息或者低级别数据帧。

基于系统消息类型，可以通过会话密钥或者通过发射器的私有密钥，对OTA系统消息进行加密。如这里所描述的，使用对称密钥算法用发射器和接收器两者经过协商的会话密钥，对OTA普通广播消息进行加密。这提供相互认证，即接收器可以对发射器进行认证，并且仅经过认证的接收器可以对OTA广播进行解码。会话密钥对于所有发射器和接收器是已知的，并且其周期性地改变。使用过去的几个会话密钥对密钥改变消息进行加密，这使得在特定时间段未活动的接收器能够同步到当前会话密钥。

OTA广播还包括通过发射器的私有密钥加密的周期性系统消息。接收器可以使用相关联的公共密钥，明确辨别发射器的真实性。在会话密钥被泄露的情况下，这种机制确保不能实现未经授权的发射器。

图50是实施方式下的会话密钥设定的框图。每个接收器配备有唯一设备ID和设备特定密钥。图51是实施方式下的加密的流程图。WAPS系统数据服务器保持设备ID/设备特定密钥对的数据库。使用特定于接收器类型的数据连接（GPRS/USB/调制解调器等），方便接收器与WAPS数据服务器之间的接收器初始化。在设备用设备ID辨别出自身之后，使用设备特定密钥对该连接进行加密。在该初始化期间，交换当前会话密钥、发射器公共密钥和许可期（即接收器被授权的持续时间）。可以在接收器丢失了当前会话密钥（初次供电）时，或者在其会话密钥丢失同步（扩展关机）的情况下，进行接收器初始化。周期性地更新会话密钥，使用先前的N个密钥对更新使用的新密钥进行加密。

对于用于对接收器进行授权的唯一机制，OTA数据速率可能不够。然而，实施方式的系统消息协议支持基于设备ID特定和设备ID范围的接收器授权。

会话密钥泄露需要所有接收器重新进行初始化。因此，会话密钥存储在设备中应当是防篡改的。使用设备的安全密钥对存储在设备加密边界外部（即任何种类的附着存储）的会话密钥进行加密。

无法使用泄露的会话密钥来伪装发射器，这是因为发射器使用其私有密钥周期性地发射认证信息。因此，发射器的私有密钥应当永远不被泄露。

在图52中示出的可替选实施方式中，可以从WAPS服务器通过通信链路直接向接收器分发密钥，或者可以通过第三方应用或服务提供商路由密钥。密钥可以具有一定有效期。可以基于与客户的合约按照每个应用或者按照每个设备，使密钥可用。每次接收器上的应用或者网络上的应用作出了位置请求时，在从WAPS引擎中检索位置或用于计算位置的参数之前，检查密钥的有效性。可以使用专用协议或者通过诸如OMA SUPL的标准协议，进行对WAPS服务器的密钥和信息交换。

可以作为图50和图52所示的架构的组合来实现系统的安全架构。

可以将参数传感器集成到WAPS系统的接收器中，以对来自传感器的测量结果加时间标签和/或加区位标签。仅举几例，参数传感器可以包括但不限于温度传感器、湿度传感器、重量传感器和扫描器类型的传感器。例如，可以使用X光检测器，来确定跟踪的接收器或者包括跟踪的接收器的设备是否通过了X光机。检测器可以对X光事件的时间和X光机的区位加标签。另外，可以将其它参数传感器集成到WAPS系统中，以对来自传感器的测量结果加时间标签和区位标签两者。

可以针对个人或资产，按照每次使用、对设备的每次应用、每小时、每天、每星期、每月和每年，针对系统向用户收费。

可以使用通信协议向终端上的任何应用或者向网络服务器发送接收器单元的区位和高度。可替代地，可以通过通信协议向网络发送原始范围测量结果。通信协议可以是到终端上的应用或者通过标准或专用无线协议到服务器的标准串行或其它数字接口。通过标准协议耦合或连接到服务器的可能方法包括使用到连接到服务器或者可替代地通过无线数据服务连接到web服务器的另一电话的SMS消息。发送的信息包括纬度/经度、高度（如果可获得）和时间戳中的一个或更多个。服务器或终端单元上的应用可以发起位置确定。可以直接从服务器或者通过服务器上的应用传送用户的区位。

可以使用独立于GPS接收器的WAPS独立系统来确定设备的区位。可以实现WAPS系统自己或者集成了WAPS和GPS和/或其它定位系统的WAPS系统，在媒体卡上与媒体存储卡（诸如SD卡）共存。可以实现WAPS系统自己或者集成了WAPS和GPS系统和/或其它定位系统的WAPS系统，以在蜂窝电话上与订户身份模块（SIM）卡共存，从而可以跟踪SIM卡。

通过载波相位的精确定位

拓展WAPS系统性能以进一步改善精确度（直到<1m）的一种方法，是实现如下面描述的载波相位定位系统。如通常的WAPS发射器那样设定信标。对于这种方法，期望的（但是不是必需的）是不使用TDMA时隙，以便于连续相位跟踪。当不使用TDMA时，可以通过接收器中的干扰抵消和增加的动态范围，来克服远近问题。支持这种方法的WAPS接收器能够针对所有可见卫星，以连续的方式测量码和载波相位，并且对其加时间戳。另外，在已知调查区位存在参考接收器，其也可以以连续的方式对码和载波相位进行类似的测量。可以将来自WAPS接收器和参考接收器的测量结果组合，在设备上或者在服务器上计算位置。这种系统的配置与差分WAPS系统相同。

载波相位测量比码相位测量更精确，但是包含称为整数模糊的未知整数个载波相位周期。然而，存在称为模糊解的找到整数模糊的方式。这里考虑一种方法，其使用局部最小搜索算法的扩展，针对用户接收器位置进行迭代求解，并且使用多个时期的测量结果来改善精确度。

首先，如下考虑单个时期的用户接收器处的载波相位测量结果。

$\left(1\right){\mathrm{\&phi;}}_u^{\left(k\right)}={\mathrm{\&lambda;}}^{-1}\&CenterDot;r_u^{\left(k\right)}+N_u^{\left(k\right)}+f\&CenterDot;(d{t}_u-d{t}^{\left(k\right)})+{\mathrm{\&epsiv;}}_u^{\left(k\right)}$

其中，φ,λ,f和N分别是载波相位、波长、频率和整数周期，dt是时钟偏置，r是范围，ε是测量误差，下标u表示用户接收器，k表示发射器编号。按照用户和发射器位置p_u和p^(k)，根据下式给出范围

$\left(2\right)r_u^{\left(k\right)}=\left|\right|p_u-p^{\left(k\right)}\left|\right|=\sqrt{{(p_{\mathrm{ux}}-p_x^{\left(k\right)})}^2+{(p_{\mathrm{uy}}-p_y^{\left(k\right)})}^2+{(p_{\mathrm{uz}}-p_z^{\left(k\right)})}^2}$

为了消除发射器时钟偏置的获知中的误差，使用相应的载波相位方程，考虑已知位置处的另一接收器（称为参考接收器）

$\left(3\right){\mathrm{\&phi;}}_r^{\left(k\right)}={\mathrm{\&lambda;}}^{-1}\&CenterDot;r_r^{\left(k\right)}+N_r^{\left(k\right)}+f\&CenterDot;(d{t}_r-d{t}^{\left(k\right)})+{\mathrm{\&epsiv;}}_r^{\left(k\right)}$

其中，下标r表示参考接收器，从（1）中减去（2）得到

$\left(4\right){\mathrm{\&phi;}}_u^{\left(k\right)}-{\mathrm{\&phi;}}_r^{\left(k\right)}{\mathrm{\&lambda;}}^{-1}\&CenterDot;(N_u^{\left(k\right)}-N_r^{\left(k\right)})+f\&CenterDot;(d{t}_u-d{t}_r)+({\mathrm{\&epsiv;}}_u^{\left(k\right)}-{\mathrm{\&epsiv;}}_r^{\left(k\right)})$

其写作

$\left(5\right){\mathrm{\&phi;}}_{\mathrm{ir}}^{\left(k\right)}={\mathrm{\&lambda;}}^{-1}\&CenterDot;r_{\mathrm{ur}}^{\left(k\right)}+N_{\mathrm{ur}}^{\left(k\right)}+f\&CenterDot;d{t}_{\mathrm{ur}}+{\mathrm{\&epsiv;}}_{\mathrm{ur}}^{\left(k\right)}$

其中，(●)_ur=(●)_u-(●)_r。

由于不关注dt_ur，因此其可以通过针对索引（k）的差值对（5）求差分来消除，以得到所谓的双差观测值方程

$\left(6\right){\mathrm{\&phi;}}_{\mathrm{ur}}^{\left(\mathrm{kl}\right)}={\mathrm{\&lambda;}}^{-1}\&CenterDot;r_{\mathrm{ur}}^{\left(\mathrm{kl}\right)}+N_{\mathrm{ur}}^{\left(\mathrm{kl}\right)}+{\mathrm{\&epsiv;}}_{\mathrm{ur}}^{\left(\mathrm{kl}\right)}$

其中， ${(\&bull;)}_{\mathrm{ur}}^{\left(\mathrm{kl}\right)}={(\&bull;)}_{\mathrm{ur}}^{\left(k\right)}-{(\&bull;)}_{\mathrm{ur}}^{\left(l\right)}$

然后，方程（6）是通过

的未知用户位置p_u中的方程，如下

$\left(7\right)r_{\mathrm{ur}}^{\left(\mathrm{kl}\right)}=(r_u^{\left(k\right)}-r_r^{\left(k\right)})-(r_u^{\left(l\right)}-r_r^{\left(l\right)})=\left|\right|p_u-p^{\left(k\right)}\left|\right|-\left|\right|p_u-p^{\left(1\right)}\left|\right|-{\mathrm{\&gamma;}}^{\left(\mathrm{kl}\right)}$

其中，

$\left(8\right){\mathrm{\&gamma;}}^{\left(\mathrm{kl}\right)}=\left|\right|p_r-p^{\left(k\right)}\left|\right|-\left|\right|p_r-p^{\left(1\right)}\left|\right|$

一般来说，在求双差分时使用的发射器l是发射器中的一个，并且为了方便将其标记为1产生如下矩阵形式的方程

或者

φ=λ^-1·f(p_u)+N+ε

方程（10）是未知用户位置p_u的非线性方程。局部最小搜索算法在线性方程上工作，因此如下将（10）线性化并且迭代地求解。设在迭代m处，对p_u的近似是

，其中

$\left(11\right)p_u=p_u^m+\mathrm{\&Delta;}{p}_u$

并且

$\left(12\right)f\left(p_u\right)=f(p_u^m+\mathrm{\&Delta;}{p}_u)\&ap;f\left(p_u^m\right)+\frac{\&PartialD;f}{\&PartialD;p_u}\left(p_u^m\right)\&CenterDot;\mathrm{\&Delta;}{p}_u$

其中，

$\left(13\right)\frac{\&PartialD;f}{\&PartialD;p_u}\left(p_u\right)=\left[\begin{array}{c}{l}^{\left(2\right)}-{ll}^{\left(1\right)}\\ l^{\left(3\right)}-l^{\left(1\right)}\\ .\\ .\\ .\\ l^{\left(n\right)}-l^{\left(1\right)}\end{array}\right],$ 其中，l^(k)是视线行向量

然后，将方程式（10）写作，

（13）y=G·x·+N+δ，其中， $y=\mathrm{\&phi;}-{\mathrm{\&lambda;}}^{-1}\&CenterDot;f\left(p_u^m\right),$ $G={\mathrm{\&lambda;}}^{-1}\&CenterDot;\frac{\&PartialD;f}{\&PartialD;p_u}\left(p_u^m\right),$ 并且x=△p_u方程（13）在x=△p_u时是线性的，并且使用下面给出的局部最小搜索算法针对△p_u进行求解。使用如此获得的△p_u的解，使用方程（11）得到迭代m处的p_u，然后使用如此获得的p_u作为下一个迭代(m+1)处的

连续进行迭代，直到△p_u变得足够小从而决定收敛为止。在迭代开始时，可以从基于码相位的解中获得

。

现考虑对方程（13）求解。设Q_dd是双差载波相位误差向量的协方差矩阵。其按如下获得。单差观测值

的误差的方差是Q_u+Q_r，其中Q_u和Q_r分别是假设独立于发射器k的载波相位误差方差。

的方差是2·(Q_u+Q_r)，且

和

j≠k之间的交叉方差是Q_u+Q_r，其是共同项的方差。因此，

（13）的加权最小二乘解是：

其中，G^L是G的左逆，

$G^l={(G^T\&CenterDot;Q_{\mathrm{dd}}^{-1}\&CenterDot;G)}^{-1}\&CenterDot;G^T\&CenterDot;Q_{\mathrm{dd}}^{-1}$

于是，残差的向量是

$\left(16\right)(Y-N)-G\&CenterDot;\hat{x}=(y-N)-G\&CenterDot;G^L(y-N)=(I-G\&CenterDot;G^L)(y-N)=S(y-N)$

其是N的函数，局部最小搜索尝试针对N将残差的加权范数平方最小化，如下

(17)min c(N)(y-N)^T·W·(y-n),其中且S=I-G·G^L?为了对（17）求解，考虑在N是整数的约束下，对下式求解

(18)W·N≈W·y。

于是，W·(y-N)≈0，并且

(y-N)^T·W^T·W·(y-N)=(y-N)=c(N)≈0，因为W重要（W^T=W and W·W=W)，因此，对N的搜索局限于满足（18）的N。

一旦求得了N，则从方程（15）获得x=△p_u的估计。分别具有维度(n-1)×3和3×(n-1)的矩阵G和G^L各自具有等级3，因为(n-1)×3，因此(n-1)×(n-1)的矩阵S和W将比(n-1)的全等级短3。

对方程（18）上的W使用QR分解（也可以使用LU分解），

(19)R·N=Q^TW·y

其中，Q是正交矩阵(Q^-1=Q^T)，并且R是上三角矩阵，从而

$\left(20\right)\left[\begin{array}{cc}{R}_{11}& R_{12}\\ 0& 0\end{array}\right]\&CenterDot;\left[\begin{array}{c}{N}_1\\ N_2\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{(Q^T\&CenterDot;W\&CenterDot;y)}_{11}\\ \&ap;0\end{array}\right]$

于是，

$\left(21\right)N_1=\mathrm{round}\{R_{11}^{-1}\&CenterDot;({(Q^T\&CenterDot;W\&CenterDot;y)}_{11}-R_{12}\&CenterDot;N_2)\}$

因此，通过在具有整数值的3维箱（box）中搜索N₂，从（21）获得N₁，并且拾取使（17）中的c[N]最小的该N，来获得

的解。搜索N₂以来自前一迭代的N₂的值为中心。在第零次迭代N₂时，作为

的小数部分获得的N的后半部分；

是基于码相位的解。3维搜索箱的大小取决于基于码相位的解的不确定性。可以将该箱分成较小的子箱，并且可以尝试每个较小尺寸的子箱的中心作为初始

上面的方法使用单时期（瞬时）的测量结果来确定位置。下面的描述说明对单时期方法的扩展。取时间足够靠近的多时期测量结果，其中，用户接收器移动可忽略。此外，初始时期的整数模糊度在随后的时期内保持相同，使得在随后的时期处不引入新的未知整数模糊度。因为发射器区位是固定的，因此多时期测量不给出独立方程（不像在GNSS情况下，其中，卫星发射器的运动改变视线，因此给出独立方程）。因此，多时期测量在作为浮点模糊度针对整数模糊度进行求解时没有帮助（不像在独立方程的数目变得大于未知模糊度加三个未知位置坐标的数目时的GNSS情况下）。然而，多时期测量允许更大的载波相位测量误差，并且仍然允许成功的模糊度求解。在多时期情况下，方程（13）变为

$\left(22\right)y=\left[\begin{array}{c}{y}_1\\ y_2\\ .\\ .\\ .\\ y_m\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}G\\ G\\ .\\ .\\ .\\ G\end{array}\right]\&CenterDot;x+\left[\begin{array}{c}N\\ N\\ .\\ .\\ .\\ N\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\&epsiv;}}_1\\ {\mathrm{\&epsiv;}}_2\\ .\\ .\\ .\\ {\mathrm{\&epsiv;}}_m\end{array}\right]$

遵循如上面的方程针对单时期情况的展开，问题减小为寻找N，使得下式成立的问题。

$\left(23\right)\min c\left(N\right)={(y-\left[\begin{array}{c}N\\ N\\ .\\ .\\ .\\ N\end{array}\right])}^T\&CenterDot;\stackrel{\&OverBar;}{W}\&CenterDot;(y-\left[\begin{array}{c}N\\ N\\ .\\ .\\ .\\ N\end{array}\right])$

其中， $\stackrel{\&OverBar;}{W}={\stackrel{\&OverBar;}{S}}^T\&CenterDot;{\stackrel{\&OverBar;}{Q}}_{\mathrm{dd}}^{-1}\&CenterDot;\stackrel{\&OverBar;}{S},\stackrel{\&OverBar;}{S}=I-\stackrel{\&OverBar;}{G}\&CenterDot;{\stackrel{\&OverBar;}{G}}^L,{\stackrel{\&OverBar;}{G}}^L={({\stackrel{\&OverBar;}{G}}^T\&CenterDot;{\stackrel{\&OverBar;}{Q}}_{\mathrm{dd}}^{-1}\&CenterDot;\stackrel{\&OverBar;}{G})}^{-1}\&CenterDot;{\stackrel{\&OverBar;}{G}}^T\&CenterDot;{\stackrel{\&OverBar;}{Q}}_{\mathrm{dd}}^{-1}$

并且，为了针对N对（23）进行求解，考虑使用的QR分解（也可以使用LU分解），并且遵循如上面的方程（19）至（21），对下式求解 $\left(24\right)\stackrel{\&OverBar;}{W}\&CenterDot;\stackrel{\&OverBar;}{I}\&CenterDot;N\&ap;\stackrel{\&OverBar;}{W}\&CenterDot;y,$ 其中， $\stackrel{\&OverBar;}{I}=\left[\begin{array}{c}I\\ I\\ .\\ .\\ .\\ I\end{array}\right].$

再一次，一旦对N进行了求解，则从方程（15）获得x=△p_u的估计。如果x=△p_u的该估计小，则停止方程（11）中的迭代，以获得用户位置p_u。一般地，如果x的每个分量的幅度小于le-6，则宣告收敛，并且停止迭代。

下一个步骤是验证收敛的用户位置p_u是否是正确的位置。这基于作为mod(φ-λ^-1·f(p_u)-N,λ)从（10）获得的残差来进行。如果每个时期（epoch）的残差的绝对值的最大值小于则接受收敛的解作为解，否则通过选择新的子箱，继续进行搜索。一般地，可以将验证测试中的比例因子κ选择为5。一旦解得到验证，则上述差分WAPS系统可以实现接近或好于1m的准确度。

该差分WAPS载波相位系统可以通过增加参考接收器叠加在传统WAPS系统上，或者可以是独立的。可以使用该差分WAPS载波相位系统，在特定本地化目标区域（例如商场、仓库等）中递送高精确度定位。

在W-CDMA系统中，使用两个接收链来改善接收多样性。当WAPS与W-CDMA共存时，可以临时使用接收链中的一个，用于对WAPS信号进行接收和处理。在W-CDMA和CDMA架构的某些情况下，可以再利用整个接收链，通过将接收器调谐到WAPS带，并且对WAPS信号进行处理，同时临时暂停对W-CDMA/CDMA信号的处理，来接收WAPS信号。在与W-CDMA接收链一起复用GSM接收链的某些其它实施方式中，可以进一步时间共享接收器，用于WAPS接收。

一旦确定使用来自哪些塔的哪些信号，在WAPS或者任何其它TDMA系统中进行位置确定，则为了节省电力，在没有检测到任何信号和/或不使用来自在这些时隙中辐射的塔的信号进行位置确定的时隙期间，关闭大多数的实施方式的接收器。在检测到位置移动或改变或者信号条件改变的情况下，则在所有时隙内接通实施方式的接收器，以确定可以使用哪些时隙，用于下一组位置计算。

这里描述的实施方式包括用于从多个发射器发射位置区位信号的方法。该方法包括：选择一组数字伪随机序列。在该组数字伪随机序列的任何两个序列之间的互相关函数的量值在指定阈值以下。该方法包括从该组数字伪随机序列中选择一子组数字伪随机序列。该子组数字伪随机序列中的每个成员的自相关函数的量值在与该自相关函数的峰相邻的指定区域内与规定值的关系是等于规定值和小于规定值中的至少一个。该方法包括从多个发射器中的每个发射器发射定位信号。每个定位信号的至少第一部分是根据该子组数字伪随机序列中的至少一个成员来调制的。多个发射器中的至少两个发射器根据该子组数字伪随机序列中的不同成员来调制相应定位信号的第一部分。

这里描述的实施方式包括用于从多个发射器发射位置区位信号的方法，包括：选择一组数字伪随机序列，其中，该组数字伪随机序列中的任何两个序列之间的互相关函数的量值在指定阈值以下；从该组数字伪随机序列中选择一子组数字伪随机序列，其中，该子组数字伪随机序列中的每个成员的自相关函数的量值在与该自相关函数的峰相邻的指定区域内与规定值的关系是等于规定值和小于规定值中的至少一个；从多个发射器的每个发射器发射定位信号，其中，根据该子组数字伪随机序列中的至少一个成员来调制每个定位信号至少第一部分，其中，多个发射器中的至少两个发射器根据该子组数字伪随机序列中的不同成员来调制相应定位信号的第一部分。

该组数字伪随机序列包括一组二进制伪随机序列。

该组二进制伪随机序列选自于一组黄金码。

规定值是自相关函数的峰值除以数字伪随机序列的非重复长度。

该组二进制伪随机序列是Kasami码、Bent码和类黄金码中的一个。

该组数字伪随机序列中的至少一个数字伪随机序列具有截短的序列长度，其中，截短的序列长度比标准序列长度短。

该组数字伪随机序列中的至少一个数字伪随机序列具有延长的序列长度，其中，延长的序列长度比标准序列长度长。

该方法包括：在第一时间段期间从多个发射器中的至少一个发射器发射定位信号，在该第一时间段内，定位信号的第一部分是利用该子组数字伪随机序列中的第一成员来调制的，其中，该子组数字伪随机序列中的第一成员具有第一长度；并且在第二时间段期间发射定位信号，在该第二时间段内，定位信号的第二部分是利用该子组数字伪随机序列中的第二成员来调制的，其中，该子组数字伪随机序列中的第二成员具有第二长度。

第一长度和第二长度不同。

定位信号的第二部分是根据数据序列来进一步调制的。

该组数字伪随机序列具有大于二（2）的字母表大小。

该组数字伪随机序列是一组四进制序列。

字母表大小是二（2）的幂。

与自相关函数的峰相邻的指定区域包括与自相关函数的峰紧邻的至少十（10）个连续符号。

这里描述的实施方式包括一种在定位系统中的发射器，该定位系统包括多个发射器。发射器包括耦合到存储器的处理器。该处理器运行至少一个应用。该至少一个应用选择一组数字伪随机序列，并且在该组数字伪随机序列中的任何两个序列之间的互相关函数的量值在指定阈值以下。该至少一个应用从该组数字伪随机序列中选择一子组数字伪随机序列。该子组数字伪随机序列中的每个成员的自相关函数的量值在与该自相关函数的峰相邻的指定区域内与规定值的关系是等于规定值和小于规定值中的至少一个。该至少一个应用发射定位信号，其中，定位信号的至少第一部分是根据该子组数字伪随机序列中的至少一个成员来调制的。发射器根据与多个发射器中的至少一个其它发射器所使用的该子组数字伪随机序列中的成员不同的该子组数字伪随机序列中的成员来调制定位信号。

这里描述的实施方式包括一种在定位系统中的发射器，该定位系统包括多个发射器，该发射器包括耦合到存储器的处理器，其中，该处理器运行至少一个应用，其中，该至少一个应用选择一组数字伪随机序列，其中，该组数字伪随机序列中的任何两个序列之间的互相关函数的量值在规定阈值以下；该至少一个应用从该组数字伪随机序列中选择一子组数字伪随机序列，其中，该子组数字伪随机序列中的每个成员的自相关函数的量值在与该自相关函数的峰相邻的指定区域内与规定值的关系是等于规定值和小于规定值中的至少一个；该至少一个应用发射定位信号，其中，定位信号的至少第一部分是根据该子组数字伪随机序列中的至少一个成员来调制的，其中，发射器根据与多个发射器中的至少一个其它发射器所使用的该子组数字伪随机序列中的成员不同的该子组数字伪随机序列中的成员来调制定位信号。

该组数字伪随机序列包括一组二进制伪随机序列。

该组二进制伪随机序列选自于一组黄金码。

该规定值是自相关函数的峰值除以数字伪随机序列的非重复长度。

该组二进制伪随机序列是Kasami码、Bent码和类黄金码中的一个。

该组数字伪随机序列中的至少一个数字伪随机序列具有截短的序列长度，其中，截短的序列长度比标准序列长度短。

该组数字伪随机序列中的至少一个数字伪随机序列具有延长的序列长度，其中，延长的序列长度比标准序列长度长。

发射器包括：在第一时间段期间发射定位信号，在该第一时间段内，定位信号的第一部分是根据该子组数字伪随机序列中的第一成员来调制的，其中，该子组数字伪随机序列中的第一成员具有第一长度；并且在第二时间段期间发射定位信号，在该第二时间段内，定位信号的第二部分是利用该子组数字伪随机序列中的第二成员来调制的，其中，该子组数字伪随机序列中的第二成员具有第二长度。

第一长度和第二长度不同。

该组数字伪随机序列具有大于二（2）的字母表大小。

该组数字伪随机序列是一组四进制序列。

字母表大小是二（2）的幂。

与自相关函数的峰相邻的指定区域包括与自相关函数的峰紧邻的至少十（10）个连续符号。

定位信号的第一部分是根据该子组数字伪随机序列中的成员来调制的，并且定位信号的第二部分包括根据数据序列进一步调制了的定位信号。

所述多个发射器是同步的。

所述多个发射器发射协助数据。

所述多个发射器形成CDMA网络。

所述多个发射器形成TDMA网络。

至少一个发射器的载波信号相对于所述多个发射器中的至少一个其它发射器的载波信号在频率上偏移。

协助数据包括以下中的至少一个：波形的脉冲的上升沿处的系统时间；波形的脉冲的下降沿处的系统时间；所述多个发射器的地理码数据；与所述多个发射器中的每个发射器相邻的发射器的地理码数据；所述多个发射器附近的至少一个发射器所使用的序列的索引；对至少一个发射器的时钟时序校正；本地大气校正；以及对本地环境的指示。

本文中描述的实施方式包括一种在定位系统中的接收器。该接收器包括耦合到存储器的处理器。处理器运行至少一个应用，该至少一个应用从多个发射器获取定位信号并且使用该定位信号来计算接收器的位置信息。第一定位信号的至少第一部分是根据一子组数字伪随机序列中的成员来调制的。第二定位信号的至少第一部分是根据该子组数字伪随机序列中的不同成员来调制的。对该组数字伪随机序列的选择包括：选择一组数字伪随机序列，使得该组数字伪随机序列中的任何两个序列之间的互相关函数的量值在指定阈值以下；并且从该组数字伪随机序列中选择该子组数字伪随机序列。该子组数字伪随机序列中的每个成员的自相关函数的量值在与该自相关函数的峰相邻的指定区域内与规定值的关系是等于规定值和小于规定值中的至少一个。

这里描述的实施方式包括一种在定位系统中的接收器，包括耦合到存储器的处理器，其中，处理器运行至少一个应用，该至少一个应用从多个发射器获取定位信号并且使用定位信号来计算接收器的位置信息，其中，第一定位信号的至少第一部分是根据一子组数字伪随机序列中的成员来调制的，其中，第二定位信号的至少第一部分是根据该子组数字伪随机序列中的不同成员来调制的；其中，对该子组数字伪随机序列的选择包括：选择一组数字伪随机序列，使得该组数字伪随机序列中的任何两个序列之间的互相关函数的量值在指定阈值以下；并且从该组数字伪随机序列中选择该子组数字伪随机序列，其中，该子组数字伪随机序列中的每个成员的自相关函数的量值在与该自相关函数的峰相邻的指定区域内与规定值的关系是等于规定值和小于规定值中的至少一个。

该组数字伪随机序列包括一组二进制伪随机序列。

该组二进制伪随机序列选自于一组黄金码。

该规定值是自相关函数的峰值除以数字伪随机序列的非重复长度。

该组二进制伪随机序列是Kasami码、Bent码和类黄金码中的一个。

该组数字伪随机序列中的至少一个数字伪随机序列具有截短的序列长度，其中，截短的序列长度比标准序列长度短。

该组数字伪随机序列中的至少一个数字伪随机序列具有延长的序列长度，其中，延长的序列长度比标准序列长度长。

第一定位信号的第二部分是根据该子组数字伪随机序列中的成员来调制的。

该子组数字伪随机序列中的用于调制第一部分的成员具有第一序列长度，并且该子组数字伪随机序列中的用于调制第二部分的成员具有第二序列长度，并且第一序列长度与第二序列长度不同。

该子组数字伪随机序列中的用于调制第一部分的成员与该子组数字伪随机序列中的用于调制第二部分的成员不同。

该组数字伪随机序列具有大于二（2）的字母表长度。

该组数字伪随机序列是一组四进制序列。

字母表大小是二（2）的幂。

与自相关函数的峰相邻的指定区域包括与自相关函数的峰紧邻的至少十（10）个连续符号。

定位信号的第一部分是根据该子组数字伪随机序列中的成员来调制的，并且定位信号的第二部分包括根据数据序列进一步调制了的定位信号。

定位信号包括描述来自多个发射器中的不同发射器的发射之间的时序差异的数据。

定位信号中的每个定位信号被初始地同步到时间参考，并且与该同步对应的时序校正被提供给接收器。

接收器使用包括被估计出的参考相关函数的高分辨率最早到达时间估计来标识定位信号的多径分量。

接收器使用包括信号和噪声子空间的划分的高分辨率最早到达时间估计来标识定位信号的多径分量。

接收器通过如下方式来标识定位信号的多径分量：通过使所接收的样本与从发射器发射的序列互相关来生成互相关函数；并且从互相关函数提取包括在互相关函数的峰的左边的第一数目的样本和在峰的右边的第二数目的样本的峰向量。

接收器通过如下方式来标识定位信号的多径分量：根据能够被容易地分离的多径和非多径分量中的至少一个以及在具有低噪声的通道环境中测得的相关函数来生成参考峰向量；并且通过跨至少多个伪随机码周期相干地取平均来提高峰向量中的信噪比。

接收器通过如下方式来标识定位信号的多径分量：计算峰向量中的傅里叶变换；并且使用所测得的峰向量的傅里叶变换和参考峰向量的傅里叶变换来生成与所发射的序列对应的通道的频域估计。

接收器通过如下方式来标识定位信号的多径分量：根据通道的频域估计来生成减小的通道估计向量；定义减小的通道估计向量的被估计出的协方差矩阵；并且对所述被估计出的协方差矩阵执行奇异值分解。

接收器通过如下方式来标识定位信号的多径分量：生成被排序了的奇异值的向量；使用被排序了的奇异值的向量来分离信号和噪声子空间；生成噪声子空间矩阵；并且使用噪声子空间矩阵来估计第一路径的到达时间。

接收器接收协助数据，其中，协助数据包括以下中的至少一个：波形的脉冲的上升沿处的系统时间；波形的脉冲的下降沿处的系统时间；多个发射器的地理码数据；与多个发射器相邻的相邻发射器的地理码数据；多个发射器附近的至少一个发射器所使用的序列的索引；对至少一个发射器的时钟时序校正；本地大气校正；WAPS时序与GNSS时间的关系；用于在伪范围分辨中辅助接收器的对本地环境的指示；以及相对于一组伪随机序列的基索引的偏移、来自一组发射器的伪随机数序列的列表以及利用了特定伪随机数序列的发射器的列表中的至少一个。

这里描述的实施方式包括一种使用从多个发射器发射的定位信号来确定位置信息的方法。该方法包括选择一组数字伪随机序列。在该组数据伪随机序列中的任何两个序列之间的互相关函数的量值在指定阈值以下。该方法包括从该组数字伪随机序列中选择一子组数字伪随机序列。该子组数字伪随机序列中的每个成员的自相关函数的量值在与该自相关函数的峰相邻的指定区域内与规定值的关系是等于规定值和小于规定值中的至少一个。该方法包括从多个发射器中的每个发射器发射定位信号。定位信号的至少第一部分是根据该子组数字伪随机序列中的至少一个成员来调制的，多个发射器中的至少两个发射器根据该子组数字伪随机序列中的不同成员来调制相应定位信号的第一部分。该方法包括在远程接收器处接收定位信号和卫星信号中的至少一个。卫星信号是基于卫星的定位系统的信号。远程接收器的第一工作模式包括基于终端的定位，在该基于终端的定位中，远程接收器根据定位信号和卫星信号中的至少一个来计算远程接收器的位置。

这里描述的实施方式包括使用由多个发射器发射的定位信号来确定位置信息的方法，包括：选择一组数字伪随机序列，其中，该组数字伪随机序列中的任何两个序列之间的互相关函数的量值在指定阈值以下；从该组数字伪随机序列中选择一子组数字伪随机序列，其中，该子组数字伪随机序列中的每个成员的自相关函数的量值在与该自相关函数的峰相邻的指定区域内与规定值的关系是等于规定值和小于规定值中的至少一个。从多个发射器中的每个发射器发射定位信号，其中，定位信号的至少第一部分是根据该子组数字伪随机序列中的至少一个成员来调制的，其中，多个发射器中的至少两个发射器根据该子组数字伪随机序列中的不同成员来调制相应定位信号的第一部分；在远程接收器处接收定位信号和卫星信号中的至少一个，其中，卫星信号是基于卫星的定位系统的信号，其中，远程接收器的第一工作模式包括基于终端的定位，在该基于终端的定位中，远程接收器根据定位信号和卫星信号中的至少一个来计算远程接收器的位置。

该组数字伪随机序列包括一组二进制伪随机序列。

该组二进制伪随机序列选自于一组黄金码。

该规定值是自相关函数的峰值除以数字伪随机序列的非重复长度。

该组二进制伪随机序列是Kasami码、Bent码和类黄金码中的一个。

该组数字伪随机序列中的至少一个数字伪随机序列具有截短的序列长度，其中，截短的序列长度比标准序列长度短。

该组数字伪随机序列中的至少一个数字伪随机序列具有延长的序列长度，其中，延长的序列长度比标准序列长度长。

该方法包括：在第一时间段期间从多个发射器中的至少一个发射器发射定位信号，在该第一时间段内，定位信号的第一部分是利用该子组数字伪随机序列中的第一成员来调制的，其中，该子组数字伪随机序列中的第一成员具有第一长度；并且在第二时间段期间发射定位信号，在该第二时间段内，定位信号的第二部分是利用该子组数字伪随机序列中的第二成员来调制的，其中，该子组数字伪随机序列中的第二成员具有第二长度。

第一长度和第二长度不同。

该组数字伪随机序列具有大于二（2）的字母表大小。

该组数字伪随机序列是一组四进制序列。

字母表大小是二（2）的幂。

与自相关函数的峰相邻的指定区域包括与自相关函数的峰紧邻的至少十（10）个连续符号。

定位信号的第二部分是根据数据序列来进一步调制的。

远程接收器的第二工作模式包括基于网络的定位，在该基于网络的定位中，服务器根据从定位信号和卫星信号中的至少一个得出的信息来计算远程接收器的位置，其中，远程接收器接收并向服务器传递由定位信号和卫星信号的至少一个得出的信息。

这里的实施方式包括定位系统。该系统包括地面发射器网络，该地面发射器网络包括广播定位信号和定位数据的多个发射器。该定位数据包括用于计算距广播定位信号和定位数据的发射器的距离的数据位。多个发射器选择一组数字伪随机序列。在该组数字伪随机序列的任何两个序列之间的互相关函数的量值在指定阈值以下。多个发射器从该组数字伪随机序列中选择一子组数字伪随机序列。该子组数字伪随机序列的每个成员的自相关函数的量值在与该自相关函数的峰相邻的指定区域内与规定值的关系是等于规定值和小于规定值中的至少一个。针对每个发射器，定位信号的至少第一部分是利用该子组数字伪随机序列中的至少一个成员来调制的。多个发射器中的至少两个发射器利用该子组数字伪随机序列中的不同成员来调制定位信号。

这里描述的实施方式包括定位系统，该定位系统包括地面发射器网络，该地面发射器网络包括广播定位信号和定位数据的多个发射器，其中，定位数据包括用于计算距广播定位信号和定位数据的发射器的距离的数据位，其中，多个发射器选择一组数字伪随机序列，其中，在该组数字伪随机序列的任何两个序列之间的互相关函数的量值在指定阈值以下，其中，多个发射器从该组数字伪随机序列中选择一子组数字伪随机序列，其中，该子组数字伪随机序列的每个成员的自相关函数的量值在与该自相关函数的峰相邻的指定区域内与规定值的关系是等于规定值和小于规定值中的至少一个；其中，针对每个发射器，使用该子组数字伪随机序列中的至少一个成员来调制定位信号的至少第一部分，其中，多个发射器中的至少两个发射器利用该子组数字伪随机序列中的不同成员来调制定位信号。

系统包括远程接收器，该远程接收器获取定位信号和卫星信号中的至少一个，其中，卫星信号是基于卫星的定位系统的信号，其中，远程接收器的第一工作模式包括基于终端的定位，在该基于终端的定位中，远程接收器包括根据定位信号和卫星信号中的至少一个来计算远程接收器的位置。

系统包括耦合到远程接收器的服务器，其中，远程接收器的第二工作模式包括基于网络的定位，在该基于网络的定位中，服务器根据从定位信号和卫星信号中的至少一个得出的信息来计算远程接收器的位置，其中，远程接收器接收并传递从定位信号和卫星信号的至少一个得出的服务器信息。

该组数字伪随机序列包括一组二进制伪随机序列。

该组二进制伪随机序列选自于一组黄金码。

该规定值是自相关函数的峰值除以数字伪随机序列的非重复长度。

该组二进制伪随机序列是Kasami码、Bent码和类黄金码中的一个。

该组数字伪随机序列中的至少一个数字伪随机序列具有截短的序列长度，其中，截短的序列长度比标准序列长度短。

该组数字伪随机序列中的至少一个数字伪随机序列具有延长的序列长度，其中，延长的序列长度比标准序列长度长。

系统包括：在第一时间段期间从多个发射器中的至少一个发射器发射定位信号，在该第一时间段内，定位信号的第一部分是利用该子组数字伪随机序列中的第一成员来调制的，其中，该子组数字伪随机序列的第一成员具有第一长度；并且在第二时间段期间发射定位信号，在该第二时间段内，定位信号的第二部分是利用该子组数字伪随机序列中的第二成员来调制的，其中，该子组数字伪随机序列中的第二成员具有第二长度。

第一长度和第二长度不同。

该组数字伪随机序列具有大于二（2）的字母表大小。

该组数字伪随机序列是一组四进制序列。

字母表大小是二（2）的幂。

与自相关函数的峰相邻的指定区域包括与自相关函数的峰紧邻的至少十（10）个连续符号。

定位信号的第一部分是利用该子组数字伪随机序列中的成员来调制的，并且定位信号的第二部分是根据包括定位数据的数据序列来进一步调制的。

系统包括耦合到多个发射器和远程接收器中的至少一个的通信系统，其中，通信系统是蜂窝通信系统。

多个发射器是同步的。

多个发射器中的每个发射器发射包括协助数据的定位数据，其中，协助数据包括以下中的至少一个：波形的时期处的系统时间；多个发射器的地理码数据；与多个发射器相邻的相邻发射器的地理码数据；多个发射器附近的至少一个发射器所使用的序列的索引；对至少一个发射器的时钟时序校正；本地大气校正；用于在伪范围分辨中辅助远程接收器的对本地环境的指示；以及相对于该组数字伪随机序列的基索引的偏移、来自一组发射器的数字伪随机序列的列表以及利用了特定的数字伪随机数序列的发射器的列表中的至少一个。

由多个发射器发射的信号包括用于频率获取和时序对准中的至少一个的前导。

多个发射器形成CDMA网络。

多个发射器形成TDMA网络。

每个发射器的载波信号相对于多个发射器中的其它发射器的至少一个其它载波信号偏移。

多个发射器被定位成使得远程接收器从至少三个发射器接收信号，并且在每个位置中的误差几何放大因子小于阈值，其中，多个发射器中的每个发射器的位置是通过最小化如下函数来确定的：该函数是误差几何放大因子的平方在覆盖体积上的体积积分，其中，该体积积分是关于远程接收器的位置的坐标的，其中，函数的最小化是关于多个发射器中的发射器在覆盖体积中的指定覆盖区域中的发射器位置坐标的，其中，该函数是根据覆盖区域的性能质量来被加权的。

多个发射器中的每个发射器被同步到时间参考，并且每个发射器的时序校正被提供给远程接收器。

远程接收器接收协助数据，协助数据包括以下中的至少一个：波形的时期处的系统时间；波形的脉冲的下降沿处的系统时间；多个发射器的地理码数据；与多个发射器相邻的发射器的地理码数据；多个发射器附近的至少一个发射器所使用的序列的索引；对至少一个发射器的时钟时序校正；本地大气校正；用于在伪范围分辨中辅助远程接收器的对本地环境的指示；以及相对于该组数字伪随机序列的基索引的偏移、来自一组发射器的数字伪随机序列的列表以及利用了特定的数字伪随机数序列的发射器的列表中的至少一个。

该系统包括作为远程接收器的部件的大气数据传感器，其中，远程接收器和服务器中的至少一个使用大气数据传感器的数据来计算远程接收器的位置，其中，大气数据传感器的数据包括压力数据、温度数据和湿度数据中的至少一个。

远程接收器和服务器中的至少一个使用与使用定位信号所确定的范围测量结果相组合后的来自至少一个附加信号源的范围测量结果来计算远程接收器的最终位置，其中，最终位置包括纬度、经度和高度中的至少一个。

可以将这里描述的部件定位在一起或者在分离的区位。通信路径耦合这些部件，并且通信路径包括用于在部件之间传送或传递文件的任何介质。通信路径包括无线连接、有线连接和混合无线/有线连接。通信路径还包括到包括局域网（LAN）、城域网（MAN）、广域网（WAN）、专用网络、局间网络或后端网络和因特网的网络的耦合或连接。此外，通信路径包括比如软盘、硬盘驱动和CD-ROM盘的可移动固定介质以及闪速RAM、通用串行总线（USB）连接、RS-232连接、电话线、总线和电子邮件消息。

这里描述的系统和方法的各方面可以作为编程到包括诸如场可编程门阵列（FPGA）、可编程阵列逻辑（PAL）器件、电可编程逻辑和存储器器件以及基于标准胞元的器件的可编程逻辑器件（PLD）以及专用集成电路（ASIC）的各种电路中的任何一个中的功能来实现。实现系统和方法的各方面的一些其它可能包括：具有存储器（例如电可擦除可编程只读存储器（EEPROM））的微控制器、嵌入式微处理器、固件、软件等。此外，可以在具有基于软件的电路仿真、分离逻辑（顺序和组合）、定制器件、模糊（神经）逻辑、量子器件以及上述器件类型中的任何的混合的微处理器中，实施系统和方法的各方面。当然，可以以各种部件类型，例如比如互补金属氧化物半导体（CMOS）的金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）技术、比如射极耦合逻辑（ECL）的双极性技术、聚合物技术（例如硅共轭聚合物和金属共轭聚合物-金属结构）、混合的模拟和数字等，提供底层设备技术。

除非上下文另外清楚地要求，在说明书和权利要求全文中，应当以与排他或者穷尽的意义相反的包含的意义；也就是说，以“包括、但不限于”的意义，解释词语“包括”、“包含”等。使用单数或复数的词语也分别包括复数或单数。另外，当在本申请中使用时，词语“这里”、“下文中”、“上面”、“下面”和具有类似含义的词语，作为整体参考本申请，而非参考本申请的任何特定部分。当在引用两个或更多个项的列表中使用词语“或者”时，该词语覆盖所有以下对该词语的解释：列表中的项中的任何一个，列表中的所有项以及列表中的项的任何组合。

上面对系统和方法的实施方式的描述不旨在是穷尽的，或者将系统和方法局限于公开的精确形式。虽然为了进行说明，这里描述了系统和方法的具体实施方式和示例，但是相关领域技术人员将认识到，可以在系统和方法的范围内，进行各种等价变形。这里提供的系统和方法的技术不仅可以用于上面描述的系统和方法，还可以应用于其它系统和方法。可以组合上面描述的各个实施方式的元素和动作，以提供其它实施方式。可以根据上面的详细描述，对系统和方法进行这些和其它改变。

通常，在所附权利要求中，不应当将使用的术语解释为将系统和方法局限于在说明书和权利要求中公开的具体实施方式，而应当将其解释为包括在权利要求下工作的所有系统和方法。相应地，本公开内容不限制系统和方法，但是代而要由权利要求整体确定范围。虽然下面以特定权利要求的形式呈现了系统和方法的特定方面，但是发明人以任何数目的权利要求的形式，设想了系统和方法的各个方面。相应地，发明人保留在提交申请之后增加附加权利要求的权利，以针对系统和方法的其它方面追加这些附加权利要求形式。

Claims (102)

1.一种用于从多个发射器发射位置区位信号的方法，包括：

选择一组数字伪随机序列，其中，所述组数字伪随机序列中的任何两个序列之间的互相关函数的量值在指定阈值以下；

从所述组数字伪随机序列中选择一子组数字伪随机序列，其中，所述子组数字伪随机序列中的每个成员的自相关函数的量值在与所述自相关函数的峰相邻的指定区域内与规定值的关系是等于规定值和小于规定值中的至少一个；并且

从所述多个发射器中的每个发射器发射定位信号，其中，每个定位信号的至少第一部分是根据所述子组数字伪随机序列中的至少一个成员来调制的，其中，所述多个发射器中的至少两个发射器根据所述子组数字伪随机序列中的不同成员来调制相应定位信号的所述第一部分。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述组数字伪随机序列包括一组二进制伪随机序列。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述组二进制伪随机序列选自于一组黄金码。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述规定值是所述自相关函数的峰值除以所述数字伪随机序列的非重复长度。

5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述组二进制伪随机序列是Kasami码、Bent码和类黄金码中的一个。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述组数字伪随机序列中的至少一个数字伪随机序列具有截短的序列长度，其中，所述截短的序列长度比标准序列长度短。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述组数字伪随机序列中的至少一个数字伪随机序列具有延长的序列长度，其中，所述延长的序列长度比标准序列长度长。

8.根据权利要求1所述的方法，包括：在第一时间段期间从所述多个发射器中的至少一个发射器发射定位信号，在所述第一时间段内，所述定位信号的所述第一部分是利用所述子组数字伪随机序列中的第一成员来调制的，其中，所述子组数字伪随机序列中的所述第一成员具有第一长度；并且在第二时间段期间发射所述定位信号，在所述第二时间段内，所述定位信号的第二部分是利用所述子组数字伪随机序列中的第二成员来调制的，其中，所述子组数字伪随机序列中的所述第二成员具有第二长度。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一长度和所述第二长度不同。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述定位信号的所述第二部分是根据数据序列来进一步调制的。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述组数字伪随机序列具有大于二（2）的字母表大小。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述组数字伪随机序列是一组四进制序列。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述字母表大小是二（2）的幂。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，与所述自相关函数的所述峰相邻的所述指定区域包括与所述自相关函数的所述峰紧邻的至少十（10）个连续符号。

15.一种在定位系统中的发射器，所述定位系统包括多个发射器，所述发射器包括：

耦合到存储器的处理器，其中，所述处理器运行至少一个应用，其中，所述至少一个应用：

选择一组数字伪随机序列，其中，所述组数字伪随机序列中的任何两个序列之间的互相关函数的量值在指定阈值以下；

从所述组数字伪随机序列中选择一子组数字伪随机序列，其中，所述子组数字伪随机序列中的每个成员的自相关函数的量值在与所述自相关函数的峰相邻的指定区域内与规定值的关系是等于规定值和小于规定值中的至少一个；并且

发射定位信号，其中，所述定位信号的至少第一部分是根据所述子组数字伪随机序列中的至少一个成员来调制的，其中，所述发射器根据与所述多个发射器中的至少一个其它发射器所使用的所述子组数字伪随机序列中的成员不同的所述子组数字伪随机序列中的成员来调制定位信号。

16.根据权利要求15所述的发射器，其中，所述组数字伪随机序列包括一组二进制伪随机序列。

17.根据权利要求16所述的发射器，其中，所述组二进制伪随机序列选自于一组黄金码。

18.根据权利要求17所述的发射器，其中，所述规定值是所述自相关函数的峰值除以所述数字伪随机序列的非重复长度。

19.根据权利要求16所述的发射器，其中，所述组二进制伪随机序列是Kasami码、Bent码和类黄金码中的一个。

20.根据权利要求15所述的发射器，其中，所述组数字伪随机序列中的至少一个数字伪随机序列具有截短的序列长度，其中，所述截短的序列长度比标准序列长度短。

21.根据权利要求15所述的发射器，其中，所述组数字伪随机序列中的至少一个数字伪随机序列具有延长的序列长度，其中，所述延长的序列长度比标准序列长度长。

22.根据权利要求15所述的发射器，包括：在第一时间段期间发射所述定位信号，在所述第一时间段内，所述定位信号的第一部分是根据所述子组数字伪随机序列中的第一成员来调制的，其中，所述子组数字伪随机序列中的所述第一成员具有第一长度；并且在第二时间段期间发射所述定位信号，在所述第二时间段内，所述定位信号的第二部分是利用所述子组数字伪随机序列中的第二成员来调制的，其中，所述子组数字伪随机序列中的所述第二成员具有第二长度。

23.根据权利要求22所述的发射器，其中，所述第一长度和所述第二长度不同。

24.根据权利要求15所述的发射器，其中，所述组数字伪随机序列具有大于二（2）的字母表大小。

25.根据权利要求24所述的发射器，其中，所述组数字伪随机序列是一组四进制序列。

26.根据权利要求24所述的发射器，其中，所述字母表大小是二（2）的幂。

27.根据权利要求15所述的发射器，其中，与所述自相关函数的所述峰相邻的所述指定区域包括与所述自相关函数的所述峰紧邻的至少十（10）个连续符号。

28.根据权利要求15所述的发射器，其中，所述定位信号的所述第一部分是根据所述子组数字伪随机序列中的成员来调制的，并且所述定位信号的第二部分包括根据数据序列进一步调制了的所述定位信号。

29.根据权利要求15所述的发射器，其中，所述多个发射器是同步的。

30.根据权利要求29所述的发射器，其中，所述多个发射器发射协助数据。

31.根据权利要求30所述的发射器，其中，所述多个发射器形成CDMA网络。

32.根据权利要求30所述的发射器，其中，所述多个发射器形成TDMA网络。

33.根据权利要求30所述的发射器，其中，至少一个发射器的载波信号相对于所述多个发射器中的至少一个其它发射器的载波信号在频率上偏移。

34.根据权利要求30所述的发射器，其中，所述协助数据包括以下中的至少一个：波形的脉冲的上升沿处的系统时间；波形的脉冲的下降沿处的系统时间；所述多个发射器的地理码数据；与所述多个发射器中的每个发射器相邻的发射器的地理码数据；所述多个发射器附近的至少一个发射器所使用的序列的索引；对至少一个发射器的时钟时序校正；本地大气校正；以及对本地环境的指示。

35.一种在定位系统中的接收器，包括：

耦合到存储器的处理器，其中，所述处理器运行至少一个应用，所述至少一个应用从多个发射器获取定位信号、并且使用所述定位信号来计算所述接收器的位置信息，其中，第一定位信号的至少第一部分是根据一子组数字伪随机序列中的成员来调制的，其中，第二定位信号的至少第一部分是根据所述子组数字伪随机序列中的不同成员来调制的；

其中，对所述子组数字伪随机序列的选择包括：选择一组数字伪随机序列，使得所述组数字伪随机序列中的任何两个序列之间的互相关函数的量值在指定阈值以下；并且从所述组数字伪随机序列中选择所述子组数字伪随机序列，其中，所述子组数字伪随机序列中的每个成员的自相关函数的量值在与所述自相关函数相邻的指定区域内与规定值的关系是等于规定值和小于规定值中的至少一个。

36.根据权利要求35所述的接收器，其中，所述组数字伪随机序列包括一组二进制伪随机序列。

37.根据权利要求36所述的接收器，其中，所述组二进制伪随机序列选自于一组黄金码。

38.根据权利要求37所述的接收器，其中，所述规定值是所述自相关函数的峰值除以所述数字伪随机序列的非重复长度。

39.根据权利要求36所述的接收器，其中，所述组二进制伪随机序列是Kasami码、Bent码和类黄金码中的一个。

40.根据权利要求35所述的接收器，其中，所述组数字伪随机序列中的至少一个数字伪随机序列具有截短的序列长度，其中，所述截短的序列长度比标准序列长度短。

41.根据权利要求35所述的接收器，其中，所述组数字伪随机序列中的至少一个数字伪随机序列具有延长的序列长度，其中，所述延长的序列长度比标准序列长度长。

42.根据权利要求35所述的接收器，其中，所述第一定位信号的第二部分是根据所述子组数字伪随机序列中的成员来调制的。

43.根据权利要求42所述的接收器，其中，所述子组数字伪随机序列中的用于调制所述第一部分的成员具有第一序列长度，并且所述子组数字伪随机序列中的用于调制所述第二部分的成员具有第二序列长度，并且所述第一序列长度与所述第二序列长度不同。

44.根据权利要求42所述的接收器，其中，所述子组数字伪随机序列中的用于调制所述第一部分的成员与所述子组数字伪随机序列中的用于调制所述第二部分的成员不同。

45.根据权利要求35所述的接收器，其中，所述组数字伪随机序列具有大于二（2）的字母表大小。

46.根据权利要求45所述的接收器，其中，所述组数字伪随机序列是一组四进制序列。

47.根据权利要求46所述的接收器，其中，所述字母表大小是二（2）的幂。

48.根据权利要求35所述的接收器，其中，与所述自相关函数的峰相邻的所述指定区域包括与所述自相关函数的所述峰紧邻的至少十（10）个连续符号。

49.根据权利要求35所述的接收器，其中，所述定位信号的第一部分是利用所述子组数字伪随机序列中的成员来调制的，并且所述定位信号的第二部分包括根据数据序列进一步调制了的所述定位信号。

50.根据权利要求35所述的接收器，其中，所述定位信号包括描述来自所述多个发射器中的不同发射器的发射之间的时序差异的数据。

51.根据权利要求35所述的接收器，其中，所述定位信号中的每个定位信号被初始地同步到时间参考，并且与所述同步对应的时序校正被提供给所述接收器。

52.根据权利要求35所述的接收器，其中，所述接收器使用包括被估计出的参考相关函数的高分辨率最早到达时间估计来标识所述定位信号的多径分量。

53.根据权利要求52所述的接收器，其中，所述接收器使用包括信号和噪声子空间的划分的高分辨率最早到达时间估计来标识所述定位信号的多径分量。

54.根据权利要求35所述的接收器，其中，所述接收器通过如下方式来标识所述定位信号的多径分量：通过使所接收到的样本与从发射器发射的序列互相关来生成互相关函数；并且从所述互相关函数提取包括在所述互相关函数的峰的左边的第一数目的样本和在所述峰的右边的第二数目的样本的峰向量。

55.根据权利要求54所述的接收器，其中，所述接收器通过如下方式来标识所述定位信号的多径分量：根据能够被容易地分离的多径和非多径分量中的至少一个以及在具有低噪声的通道环境中测得的相关函数来生成参考峰向量；并且通过跨至少多个伪随机码周期相干地取平均来提高所述峰向量中的信噪比。

56.根据权利要求55所述的接收器，其中，所述接收器通过如下方式来标识所述定位信号的多径分量：计算所述峰向量的傅里叶变换；并且使用所测得的峰向量的傅里叶变换和所述参考峰向量的傅里叶变换来生成与所发射的所述序列对应的通道的频域估计。

57.根据权利要求56所述的接收器，其中，所述接收器通过如下方式来标识所述定位信号的多径分量：根据所述通道的所述频域估计来生成减小的通道估计向量；定义所述减小的通道估计向量的被估计出的协方差矩阵；并且对所述被估计出的协方差矩阵执行奇异值分解。

58.根据权利要求57所述的接收器，其中，所述接收器通过如下方式来标识所述定位信号的多径分量：生成被排序了的奇异值的向量；使用所述被排序了的奇异值的向量来分离信号和噪声子空间；生成噪声子空间矩阵；并且使用所述噪声子空间矩阵来估计第一路径的到达时间。

59.根据权利要求35所述的接收器，其中，所述接收器接收协助数据，其中，所述协助数据包括以下中的至少一个：波形的脉冲的上升沿处的系统时间；波形的脉冲的下降沿处的系统时间；所述多个发射器的地理码数据；与所述多个发射器相邻的发射器的地理码数据；所述多个发射器附近的至少一个发射器所使用的序列的索引；对至少一个发射器的时钟时序校正；本地大气校正；WAPS时序与GNSS时间的关系；用于在伪范围分辨中辅助所述接收器的对本地环境的指示；以及相对于一组伪随机序列的基索引的偏移、来自一组发射器的伪随机数序列的列表以及利用了特定伪随机数序列的发射器的列表中的至少一个。

60.一种使用从多个发射器发射的定位信号来确定位置信息的方法，包括：

选择一组数字伪随机序列，其中，所述组数字伪随机序列中的任何两个序列之间的互相关函数的量值在指定阈值以下；

从所述组数字伪随机序列中选择一子组数字伪随机序列，其中，所述子组数字伪随机序列中的每个成员的自相关函数的量值在与所述自相关函数的峰相邻的指定区域内与规定值的关系是等于规定值和小于规定值中的至少一个；

从所述多个发射器中的每个发射器发射定位信号，其中，所述定位信号的至少第一部分是根据所述子组数字伪随机序列中的至少一个成员来调制的，其中，所述多个发射器中的至少两个发射器根据所述子组数字伪随机序列中的不同成员来调制相应定位信号的所述第一部分；并且

在远程接收器处接收所述定位信号和卫星信号中的至少一个，其中，所述卫星信号是基于卫星的定位系统的信号，其中，所述远程接收器的第一工作模式包括基于终端的定位，在所述基于终端的定位中，所述远程接收器根据所述定位信号和所述卫星信号中的至少一个来计算所述远程接收器的位置。

61.根据权利要求60所述的方法，其中，所述组数字伪随机序列包括一组二进制伪随机序列。

62.根据权利要求61所述的方法，其中，所述组二进制伪随机序列选自于一组黄金码。

63.根据权利要求62所述的方法，其中，所述规定值是所述自相关函数的峰值除以所述数字伪随机序列的非重复长度。

64.根据权利要求61所述的方法，其中，所述组二进制伪随机序列是Kasami码、Bent码和类黄金码中的一个。

65.根据权利要求60所述的方法，其中，所述组数字伪随机序列中的至少一个数字伪随机序列具有截短的序列长度，其中，所述截短的序列长度比标准序列长度短。

66.根据权利要求60所述的方法，其中，所述组数字伪随机序列中的至少一个数字伪随机序列具有延长的序列长度，其中，所述延长的序列长度比标准序列长度长。

67.根据权利要求60所述的方法，包括：在第一时间段期间从所述多个发射器中的至少一个发射器发射定位信号，在所述第一时间段内，所述定位信号的所述第一部分是利用所述子组数字伪随机序列中的第一成员来调制的，其中，所述子组数字伪随机序列中的所述第一成员具有第一长度；并且在第二时间段期间发射所述定位信号，在所述第二时间段内，所述定位信号的第二部分是利用所述子组数字伪随机序列中的第二成员来调制的，其中，所述子组数字伪随机序列中的所述第二成员具有第二长度。

68.根据权利要求60所述的方法，其中，所述第一长度和所述第二长度不同。

69.根据权利要求60所述的方法，其中，所述组数字伪随机序列具有大于二（2）的字母表大小。

70.根据权利要求69所述的方法，其中，所述组数字伪随机序列是一组四进制序列。

71.根据权利要求69所述的方法，其中，所述字母表大小是二（2）的幂。

72.根据权利要求60所述的方法，其中，与所述自相关函数的所述峰相邻的所述指定区域包括与所述自相关函数的所述峰紧邻的至少十（10）个连续符号。

73.根据权利要求60所述的方法，其中，所述定位信号的第二部分是根据数据序列来进一步调制的。

74.根据权利要求60所述的方法，其中，所述远程接收器的第二工作模式包括基于网络的定位，在所述基于网络的定位中，服务器根据从所述定位信号和所述卫星信号中的至少一个得出的信息来计算所述远程接收器的位置，其中，所述远程接收器接收并向所述服务器传递从所述定位信号和所述卫星信号中的至少一个得出的信息。

75.一种定位系统，包括：

地面发射器网络，所述地面发射器网络包括广播定位信号和定位数据的多个发射器，其中，所述定位数据包括用于计算距广播所述定位信号和所述定位数据的发射器的距离的数据位；

其中，所述多个发射器选择一组数字伪随机序列，其中，所述组数字伪随机序列中的任何两个序列之间的互相关函数的量值在指定阈值以下；

其中，所述多个发射器从所述组数字伪随机序列中选择一子组数字伪随机序列，其中，所述子组数字伪随机序列中的每个成员的自相关函数的量值在与所述自相关函数的峰相邻的指定区域内与规定值的关系是等于规定值和小于规定值中的至少一个；

其中，针对每个发射器，所述定位信号的至少第一部分是利用所述子组数字伪随机序列中的至少一个成员来调制的，其中，所述多个发射器中的至少两个发射器利用所述子组数字伪随机序列中的不同成员来调制定位信号。

76.根据权利要求75所述的定位系统，包括获取所述定位信号和卫星信号中的至少一个的远程接收器，其中，所述卫星信号是基于卫星的定位系统的信号，其中，所述远程接收器的第一工作模式包括基于终端的定位，在所述基于终端的定位中，所述远程接收器根据所述定位信号和所述卫星信号中的至少一个来计算所述远程接收器的位置。

77.根据权利要求76所述的定位系统，包括耦合到所述远程接收器的服务器，其中，所述远程接收器的第二工作模式包括基于网络的定位，在所述基于网络的定位中，所述服务器根据从所述定位信号和所述卫星信号中的至少一个得出的信息来计算所述远程接收器的位置，其中，所述远程接收器接收并向所述服务器传递从所述定位信号和所述卫星信号中的至少一个得出的信息。

78.根据权利要求77所述的定位系统，其中，所述组数字伪随机序列包括一组二进制伪随机序列。

79.根据权利要求78所述的定位系统，其中，所述组二进制伪随机序列选自于一组黄金码。

80.根据权利要求79所述的定位系统，其中，所述规定值是所述自相关函数的峰值除以所述数字伪随机序列的非重复长度。

81.根据权利要求78所述的定位系统，其中，所述组二进制伪随机序列是Kasami码、Bent码和类黄金码中的一个。

82.根据权利要求77所述的定位系统，其中，所述组数字伪随机序列中的至少一个数字伪随机序列具有截短的序列长度，其中，所述截短的序列长度比标准序列长度短。

83.根据权利要求77所述的定位系统，其中，所述组数字伪随机序列中的至少一个数字伪随机序列具有延长的序列长度，其中，所述延长的序列长度比标准序列长度长。

84.根据权利要求77所述的定位系统，包括：在第一时间段期间从所述多个发射器中的至少一个发射器发射定位信号，在所述第一时间段内，所述定位信号的所述第一部分是利用所述子组数字伪随机序列中的第一成员来调制的，其中，所述子组数字伪随机序列中的所述第一成员具有第一长度；并且在第二时间段期间发射所述定位信号，在所述第二时间段内，所述定位信号的第二部分是利用所述子组数字伪随机序列中的第二成员来调制的，其中，所述子组数字伪随机序列中的所述第二成员具有第二长度。

85.根据权利要求84所述的定位系统，其中，所述第一长度和所述第二长度不同。

86.根据权利要求77所述的定位系统，其中，所述组数字伪随机序列具有大于二（2）的字母表大小。

87.根据权利要求86所述的定位系统，其中，所述组数字伪随机序列是一组四进制序列。

88.根据权利要求87所述的定位系统，其中，所述字母表大小是二（2）的幂。

89.根据权利要求77所述的定位系统，其中，与所述自相关函数的所述峰相邻的所述指定区域包括与所述自相关函数的所述峰紧邻的至少十（10）个连续符号。

90.根据权利要求77所述的定位系统，其中，所述定位信号的第一部分是利用所述子组数字伪随机序列中的成员来调制的，并且所述定位信号的第二部分是根据包括所述定位数据的数据序列来进一步调制的。

91.根据权利要求77所述的定位系统，包括耦合到所述多个发射器和所述远程接收器中的至少一个的通信系统，其中，所述通信系统是蜂窝通信系统。

92.根据权利要求77所述的定位系统，其中，所述多个发射器是同步的。

93.根据权利要求92所述的定位系统，其中，所述多个发射器中的每个发射器发射包括协助数据的定位数据，其中，所述协助数据包括以下中的至少一个：波形的时期处的系统时间；所述多个发射器的地理码数据；与所述多个发射器相邻的相邻发射器的地理码数据；所述多个发射器附近的至少一个发射器所使用的序列的索引；对至少一个发射器的时钟时序校正；本地大气校正；用于在伪范围分辨中辅助所述远程接收器的对本地环境的指示；以及相对于所述组数字伪随机序列的基索引的偏移、来自一组发射器的数字伪随机序列的列表以及利用了特定数字伪随机数序列的发射器的列表中的至少一个。

94.根据权利要求93所述的定位系统，其中，由所述多个发射器发射的信号包括用于频率获取和时序对准中的至少一个的前导。

95.根据权利要求77所述的定位系统，其中，所述多个发射器形成CDMA网络。

96.根据权利要求77所述的定位系统，其中，所述多个发射器形成TDMA网络。

97.根据权利要求77所述的定位系统，其中，每个发射器的载波信号相对于所述多个发射器中的其它发射器的至少一个其它载波信号偏移。

98.根据权利要求77所述的定位系统，其中，所述多个发射器被定位成使得所述远程接收器从至少三个发射器接收信号，并且每个位置中的误差几何放大因子小于阈值，其中，所述多个发射器中的每个发射器的位置是通过最小化如下函数来确定的：该函数是所述误差几何放大因子的平方在覆盖体积上的体积积分，其中，所述体积积分是关于所述远程接收器的位置的坐标的，其中，所述函数的所述最小化是关于所述多个发射器中的发射器在所述覆盖体积中的指定覆盖区域中的发射器位置坐标的，其中，所述函数是根据覆盖区域的性能质量来被加权的。

99.根据权利要求77所述的定位系统，其中，所述多个发射器中的每个发射器被同步到时间参考，并且每个发射器的时序校正被提供给所述远程接收器。

100.根据权利要求77所述的定位系统，其中，所述远程接收器接收协助数据，所述协助数据包括以下中的至少一个：波形的时期处的系统时间；波形的脉冲的下降沿处的系统时间；所述多个发射器的地理码数据；与所述多个发射器相邻的发射器的地理码数据；所述多个发射器附近的至少一个发射器所使用的序列的索引；对至少一个发射器的时钟时序校正；本地大气校正；用于在伪范围分辨中辅助所述远程接收器的对本地环境的指示；以及相对于所述组数字伪随机序列的基索引的偏移、来自一组发射器的数字伪随机序列的列表以及利用了特定数字伪随机数序列的发射器的列表中的至少一个。

101.根据权利要求77所述的定位系统，包括作为所述远程接收器的部件的大气数据传感器，其中，所述远程接收器和所述服务器中的至少一个使用所述大气数据传感器的数据来计算所述远程接收器的位置，其中，所述大气数据传感器的数据包括压力数据、温度数据和湿度数据中的至少一个。

102.根据权利要求77所述的定位系统，其中，所述远程接收器和所述服务器中的至少一个使用与使用所述定位信号所确定的范围测量结果相组合后的来自至少一个附加信号源的范围测量结果来计算所述远程接收器的最终位置，其中，所述最终位置包括纬度、经度和高度中的至少一个。

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