CN109844567B - 定位系统和定位方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种定位系统，包括：GPS设备，其包括GPS接收机和衰减设备，GPS接收机被布置为从多个GPS卫星接收GPS卫星信号，衰减设备被布置为衰减GPS卫星信号使得当GPS卫星位于天空的第一部分中时，由GPS接收机从所述GPS卫星接收的GPS卫星信号被衰减。存储器被布置为存储GPS接收机的位置处针对多个GPS卫星随时间推移的卫星位置信息；以及控制器，被提供以基于来自GPS设备的接收的GPS信息确定GPS设备的位置信息，其中接收的GPS信息包括关于由GPS接收机接收的GPS卫星信号的信号强度的信息。如果第一GPS卫星的信号强度在一时间点低于阈值信号强度，则控制器被布置为确定第一GPS卫星处于天空的第一部分中并且使用存储的卫星位置信息来确定GPS设备相对于地球法线的角度信息和/或GPS设备在水平面中的取向信息。

Description

定位系统和定位方法
技术领域
本发明涉及一种定位系统和一种定位方法。本发明还涉及使用这种定位系统的设备（例如室外照明系统或便携设备）。
背景技术
常规GPS系统用于各种各样的应用中。这种常规系统包括GPS接收机，其能够接收来自天空中的GPS卫星的GPS卫星信号。卫星携带稳定的原子钟，原子钟彼此同步并与地面时钟同步，并且每天校正与在地面上保持的真实时间的漂移。同样，卫星位置是精确已知的。
GPS接收机可以接收来自多个卫星的GPS信号，并且可以确定其位置及其与真实时间的偏差。至少必须有四颗卫星在接收机的视野内以供接收机计算出四个未知量（三个方位坐标和与卫星时间的时钟偏差）。然而，常规GPS系统的方位精度限于几米。
EP 1881336 A1公开了一种定位设备，其接收来自卫星定位系统（SPS）卫星的卫星信号并且定位当前方位。该定位设备包括方位角计算部，其计算接收到的卫星信号所对应的SPS卫星的方位角，以及接收环境确定部，其基于方位角计算部所计算出的SPS卫星的方位角来确定包括多路径环境的接收环境。
EP 2037290 A1涉及全球定位系统（GPS）接收机，并且更特别地涉及SPS信号的处理。可以在卫星选择过程中应用可能取决于信号环境表征的卫星截止高度角（elevationmask），以避免在较低的卫星仰角下使用具有大的多路径误差的信号。此外，取决于信号环境表征，使用信噪比表征码或信干比表征码或估计信号输入强度或这三个表征码的组合，以从进一步的测量中移去弱信号。
全球导航卫星系统（GNSS）接收机和/或基于GNSS的应用领域中的EP 1729145 A1公开了用于在非受控环境中提供具有保证完整性的GNSS导航定位解决方案的方法和系统。该解决方案可以应用于各种各样的领域中，只要是在具有责任（法律、行政或经济）影响的双方之间使用方位/速度信息的情况。该文档公开了使用根据卫星仰角的最小载噪比的阈值来拒绝具有被树冠或被具有处于相反相位的反射信号的载波的多路径而衰减的信号功率的那些卫星。
Liang Heng等人在“GNSS Multipath and Jamming Mitigation Using High-Mask-Angle Antennas and Multiple Constellations”IEEE TRANSACTIONS ONINTELLIGENT TRANSPORTATION SYSTEMS，IEEE，PISCATAWAY，NJ，美国，第16卷第2期，2015年4月1日，第741-750页公开了使用高遮蔽角度天线（HMAA）来对抗RF干扰。天线遮蔽角度（也被称为截止角度）是定义仰角的GNSS天线设计中的参数，在该角度以下RF信号将被显著衰减。HMAA方法是基于多路径反射器和干扰源主要在地面上的事实。HMAA可以抑制来自低仰角角度的干扰和GNSS信号。科学论文的目的是找到最佳遮蔽角度，其被定义为最高遮蔽角度，具有最高遮蔽角度的多个星座的性能不比具有标准低遮蔽角度天线的单个星座的性能差。
US2009/034258 A1涉及一种能够提供多种功能（诸如光照、全球定位、节能、防盗和对自然灾害的预防）的光照系统。电源单元电连接到GPS单元和LED光源，而控制平台电连接到GPS单元、LED光源和电源单元。
发明内容
本发明的一个目的是提供克服与常规系统相关联的问题的定位系统和定位方法。
根据本发明的一方面，提供了一种定位系统，包括：GPS设备，其包括GPS接收机和衰减设备，GPS接收机被布置为从多个GPS卫星接收GPS卫星信号，衰减设备被布置为衰减GPS卫星信号使得当GPS卫星位于天空的第一部分中时，由GPS接收机从所述GPS卫星接收的GPS卫星信号被衰减；以及控制器，被布置为基于来自GPS设备的接收的GPS信息确定GPS设备的方位信息。
根据本发明的一方面，提供了一种定位系统，包括：GPS设备，其包括GPS接收机和衰减设备，GPS接收机被布置为从多个GPS卫星接收GPS卫星信号，衰减设备被布置为衰减GPS卫星信号使得当GPS卫星位于天空的第一部分中时，由GPS接收机从所述GPS卫星接收的GPS卫星信号被衰减；存储器，被布置为存储GPS接收机的位置处针对多个GPS卫星随时间推移的卫星位置信息；以及控制器，被布置为基于来自GPS设备的接收的GPS信息确定GPS设备的位置信息，其中接收的GPS信息包括关于由GPS接收机接收的GPS卫星信号的信号强度的信息，其中如果第一GPS卫星的信号强度在一时间点低于阈值信号强度，则控制器被布置为确定第一GPS卫星处于天空的第一部分中并且使用存储的卫星位置信息来确定GPS设备相对于地球法线的角度信息和/或GPS设备在水平面中的取向信息。
因此，可以通过仅覆盖天空的特定区域使得通过该区域的输入信号被衰减或阻止来使天线辐射方向图不对称。通过使天线辐射方向图呈现不对称，从（多个）卫星中的一些接收的信号的信噪比被影响而不作用于方位角或角度数据。将认识到的是，乍一看，可能看起来违反直觉：本发明的实施例故意使一些信号更差，从而使得本发明的实施例能够具有更多信息（例如，附加定位数据或如取向和角度的信息）。
衰减设备可以被布置为通过阻止来自位于天空的第一部分中的GPS卫星的GPS卫星信号被GPS接收机接收到来衰减GPS卫星信号。在这样的实施例中，衰减设备可以由合适的GPS阻止材料或由导电材料制成。
衰减设备可以包括位于GPS接收机和天空之间的GPS卫星信号衰减材料的部分。
衰减设备可以包括GPS卫星信号反射材料的部分，该GPS卫星信号反射材料位于靠近并处于从GPS接收机看到的（多个）卫星的相对侧（通常在GPS接收机下方）。
衰减设备可以在方位上相对于GPS接收机固定。
在一些实施例中，卫星位置信息包括在GPS接收机的位置处针对多个GPS卫星随时间推移的参考角度信息、参考方位角信息和参考信号强度，其中参考角度信息、参考方位角信息和参考信号强度对应于未被衰减设备衰减的、来自多个GPS卫星的GPS卫星信号；其中控制器被布置为从GPS接收机接收针对多个GPS卫星中的每一个GPS卫星的角度信息、方位角信息和信号强度；其中控制器被布置为比较针对多个GPS卫星中的每一个GPS卫星的接收信号强度与参考信号强度；以及其中如果第一GPS卫星的接收信号强度低于第一GPS卫星的参考信号强度，则控制器被布置为确定第一GPS卫星处于天空的第一部分中并且使用参考角度信息和参考方位角信息来确定GPS设备相对于地球法线的角度信息和/或GPS设备在水平面中的取向信息。因此，这种GPS设备可以用独立传感器提供取向和角度信息，并且不需要校准。
控制器可以被布置为基于确定的角度信息和/或取向信息的变化来确定GPS设备相对于地球法线的角度的变化和/或GPS设备在水平面中的取向的变化。
控制器可以被布置为确定当来自GPS卫星的接收的GPS卫星信号因所述GPS卫星经过天空的第一部分而变为衰减时的一天中的时间；其中控制器被布置为基于当来自所述GPS卫星的接收的GPS卫星信号变为衰减时的一天中的时间的变化来确定GPS设备的取向的变化。
衰减设备可以具有衰减设备不衰减GPS卫星信号的第一状态和衰减设备衰减来自天空的第一部分的GPS卫星信号的第二状态。
衰减设备可以包括第一金属网（gauze）和在第一金属网上方的第二金属网，其中第一金属网和第二金属网在第一状态中不电连接，并且其中第一金属网和第二金属网在第二状态中电连接第一金属网和第二金属网。
衰减设备可以包括在第一金属网和第二金属网之间连接的至少一个开关二极管，其中至少一个开关二极管被布置为在第二状态中电连接第一金属网和第二金属网。
定位系统可以进一步包括第二GPS设备，该第二GPS设备包括被布置为从多个GPS卫星接收GPS卫星信号的GPS接收机。控制器可以被布置为基于来自第二GPS设备的接收的GPS信息来确定第二GPS设备的方位信息。如果GPS设备和第二GPS设备靠近，则控制器可以被布置为基于来自GPS设备和第二GPS设备的接收的GPS信号的差异来区分GPS设备的位置与第二GPS设备的位置。例如，当与GPS设备相比时，在第二GPS设备处测量的特定卫星的SNR差异将使得来自GPS设备的GPS信号能够与第二GPS设备辨别开。换言之，这样的实施例使得控制器能够标识很靠近的两个GPS设备。
根据另一方面，可以提供一种移动设备，包括：根据上面方面中的任一个的定位系统；其中控制器被布置为基于来自GPS设备的接收的GPS信息确定GPS设备相对于地球法线的角度信息和/或GPS设备在水平面中的取向信息。
根据另一方面，可以提供一种室外照明系统，包括：根据上面方面中的任一个的定位系统；包括照明单元的室外照明装置，所述照明单元包括GPS设备和一个或多个灯；其中控制器被布置为基于来自GPS设备的接收的GPS信息确定照明单元的位置信息。
室外照明装置可以包括杆，照明单元被安装在该杆上。
室外照明装置可以进一步包括第二照明单元，第二照明单元包括第二GPS设备和一个或多个第二灯；其中该第二GPS设备包括被布置为从多个GPS卫星接收GPS卫星信号的第二GPS接收机；其中控制器被布置为基于来自第二GPS设备的接收的GPS信息来确定第二照明单元的方位信息。
第二照明单元可以在与第一照明单元相同的杆上。
第二GPS设备可以包括第二衰减设备，该第二衰减设备被布置为衰减GPS卫星信号，使得当GPS卫星位于天空的第二部分中时，由第二GPS接收机接收的所述GPS卫星的GPS卫星信号被衰减。
该室外照明系统可以进一步包括：包括第三照明单元的第二室外照明装置，第三照明单元包括第三GPS设备和一个或多个第三灯；其中控制器被布置为基于来自第三GPS设备的接收的GPS信息来确定第三照明单元的方位信息。
第三GPS设备可以进一步包括第三衰减设备，该第三衰减设备被布置为衰减GPS卫星信号，使得当GPS卫星位于天空的第三部分中时，由第三GPS接收机接收的所述GPS卫星的GPS卫星信号被衰减。
第二室外灯装置可以包括第二杆，第三照明单元被安装在该第二杆上。在这样的实施例中，可以基于来自第一室外灯装置和第二室外灯装置的接收的GPS信号的差异来区分第一室外灯装置的位置与第二室外灯装置的位置。例如，当与第一室外灯装置相比时，在第二室外灯装置处测量的特定卫星的SNR的差异将使得来自第一室外灯装置的GPS信号能够与第二室外灯装置辨别开。因此，第一室外灯装置和第二室外灯装置可以由控制器单独标识，即使它们的GPS接收机足够靠近以使得常规GPS位置读数将给出相同的结果。换言之，这样的实施例使得控制器能够仅使用GPS接收机来标识同一杆上的两个室外灯装置。
室外照明系统可以包括多个室外灯装置，每个室外灯装置具有包括GPS设备和一个或多个灯的照明单元。该室外照明系统可以基于其GPS设备的位置来标识每个照明单元。
根据本发明的一方面，提供了一种定位系统，包括：包括GPS接收机的GPS设备，该GPS接收机被布置为从多个GPS卫星接收GPS卫星信号以便确定GPS设备的位置信息，所接收的GPS卫星信号包括多个GPS卫星的角度信息、方位角信息和信号强度，并且该GPS设备包括相对于GPS接收机固定的衰减设备，其被布置为衰减由GPS接收机从天空的第一部分接收的GPS卫星信号；存储器，被布置为将多个GPS卫星的参考角度信息、参考方位角信息和参考信号强度存储在GPS接收机的位置处；控制器，被布置为比较多个GPS卫星中的每一个GPS卫星的接收信号强度与参考信号强度；其中如果第一GPS卫星的接收信号强度低于参考信号强度，则控制器被布置为确定第一GPS卫星处于天空的第一部分中并且基于参考角度信息和参考方位角信息来确定GPS设备相对于地球法线的角度和GPS设备在水平面中的取向。
根据本发明的一方面，提供了一种定位系统，包括：包括GPS接收机的GPS设备，该GPS接收机被布置为从多个GPS卫星接收GPS卫星信号以便确定GPS设备的位置信息，并且该GPS设备包括衰减设备，其被布置为衰减由GPS接收机从天空的第一部分接收的GPS卫星信号；控制器，被布置为确定当来自第一GPS卫星的接收的GPS卫星信号因该第一GPS卫星经过天空的第一部分而变为衰减时的一天中的时间；其中控制器被布置为基于当来自所述GPS卫星的所接收的GPS卫星信号变为衰减时的一天中的时间的变化来确定GPS设备的取向的变化。
根据本发明的一方面，提供了一种定位系统的计算机实现的方法，包括：使用包括GPS接收机的GPS设备来从多个GPS卫星接收GPS卫星信号，并且使用衰减设备来衰减GPS卫星信号，使得当GPS卫星位于天空的第一部分中时，由GPS接收机从所述GPS卫星接收的GPS卫星信号被衰减；并且基于来自GPS设备的接收的GPS信息确定GPS设备的方位信息。
根据本发明的一方面，提供了一种承载计算机可读代码的计算机可读介质，该计算机可读代码用于控制计算机执行上面方面中的任一个的方法。
根据本发明的一方面，存在一种承载计算机可读代码的计算机可读介质，该计算机可读代码用于控制计算机执行上面方面中的任一个的方法。
附图说明
现在将仅通过示例的方式参考附图描述本发明的实施例，在附图中：
图1是根据本发明的示范性实施例的定位系统的示意视图；
图2A、2B、2C和2D图示出了由相同的常规GPS接收机在不同的时间在相同的位置处确定的卫星星座的示范性视图；
图3A、3B和3C示出了卫星信号根据信噪比（SNR）的三个图表，该卫星信号由处于不同的物理取向但是在相同的位置处的三个常规GPS接收机接收；
图4示出了靠近地球定位的图1的GPS接收机；
图5是根据本发明的示范性实施例的定位系统的示意视图；
图6A和6B示出了根据本发明的示范性实施例的处于两个不同取向的GPS接收机；
图7A和7B示出了根据本发明的示范性实施例的处于两个不同衰减状态的GPS接收机；
图8A和8B图示出了与波导相关联的截止频率；
图9A和9B图示出了与可切换波导相关联的截止频率；
图10图示出了可切换的金属网；并且
图11A和11B图示出了根据本发明的实施例的室外照明系统。
具体实施方式
图1示出了包括GPS设备110和控制器120的定位系统100。
GPS设备110包括被布置为从多个GPS卫星接收GPS卫星信号的GPS接收机111和衰减设备112。如下面将更详细解释的那样，衰减设备112被布置为对GPS卫星信号进行衰减。衰减设备112被布置使得当特定GPS卫星位于天空的特定部分中时，由GPS接收机从该特定GPS卫星接收的GPS卫星信号被衰减（即，被减小或阻止）。
控制器120从GPS设备110接收GPS信息。控制器120被布置为基于来自GPS设备110的接收的GPS信息来确定GPS设备110的方位信息。在图1中，GPS设备110和控制器120被示为是同一设备的部分。然而，在其他实施例中，GPS设备110和控制器120可以在独立的设备中，其中合适的通信机制被用来连接它们。例如，GPS设备110和控制器120可以经由诸如互连网的适当网络连接。
图2A、2B、2C和2D图示出了由相同的常规GPS接收机在不同的时间在相同的位置处确定的卫星星座的示范性视图。作为NMEA协议的一部分的所谓的$GPGSV数据可以根据角度和方位角来绘制以产生图2A-D中的图形。GPS接收机同时利用相同的天线（未示出）从可用卫星接收全部信号。
在某一时刻，卫星处于具体方位。每颗卫星的信号强度由GPS接收机确定。图2A、2B、2C和2D中的每个编号点（被称为PRN）表示在GPS接收机111上方的天空中的特定卫星，并且每颗卫星在每个图表中位于略微不同的方位。这是因为每个图表表示卫星在不同的时间点的取向并且卫星正在移动。
一般地，为了获得卫星的角度和方位角信息，从卫星接收的、GPS接收机处的信号应当足够强以产生可检测范围内的信噪比（SNR）。原则上，来自每颗卫星的信号在强度上应当基本相同。然而，实际上，这可能被各种因素影响。
“对称”天线辐射方向图指的是在天线的观看范围内，不考虑接收信号的方向，由天线接收的信号强度均匀的情况。换言之，只要感兴趣的卫星在观看范围内，即使GPS接收机中的天线的取向改变，信号强度也将不改变。当天线辐射方向图是“不对称的”时，卫星相对于GPS接收机的具体天线辐射方向图的角度方位将影响信号强度。换言之，在“不对称的”情况下，在给定的时间点，从每颗卫星接收的信号强度将取决于GPS接收机相对于由方位角和角度限定的特定卫星的角度方位的取向。
图3A、3B和3C示出了卫星信号根据信噪比（SNR）的三个图表，该卫星信号由具有附接的、常规GPS接收机的三个天线的三个常规GPS接收机接收，所有GPS接收机具有相同品牌和类型（即，没有任何有意的衰减）、处于不同的物理取向但是尽可能彼此靠近（这意指相隔仅几厘米）。该三个图表示出来自每颗卫星的信号的强度是不同的，但是针对三个不同的常规GPS接收机中的每一个GPS接收机的图表是相似的。换言之，信号的相对强度以及卫星的方位角和角度读数对于所有三个常规GPS接收机而言是非常相似的。因此，从图形可以推断出常规GPS接收机的天线辐射方向图基本上是对称的。
在图1的实施例中，衰减设备112被布置为使得当特定GPS卫星位于天空的特定部分中时，由GPS接收机111从该特定GPS卫星接收的GPS卫星信号被衰减（即，被减小或阻止）。换言之，衰减设备112改变GPS接收机111的天线辐射方向图，以便引入有意的不对称。
如公知的，对于3-D方位读数，GPS接收机111需要来自卫星中的至少四个卫星的信号。来自更多卫星的信号可以被用来提高精度。然而，为了获得具有可接受精度的方位读数，不需要所有卫星信号处于接收。通过有意衰减或阻止从卫星中的一些接收的一些信号，可以获得关于GPS接收机111的取向的信息。
GPS接收机111上的衰减设备120为GPS接收机111建立不对称的天线方向图。这影响所接收的卫星信号的信噪比，但是只要信号保持可检测到，就不影响卫星信号的方位角或角度数据。当来自特定卫星的信号被阻止或衰减到信噪比不足以测量方位的程度时，该特定卫星的当前方位的方位角和角度数据被从特定卫星的已知轨道数据恢复。这将参考图4解释。
图4示出了靠近地球10定位的图1的GPS接收机111。为了便于解释，控制器120未示出。卫星300A至300H在GPS接收机111的观看范围内。如上面提到的那样，由于GPS接收机111不需要全部卫星信号以得到准确的方位读数，来自卫星300F、300G、300H的信号可以例如通过利用衰减设备112覆盖GPS接收机111的天线而被衰减或完全阻止，并且GPS接收机111仍可以提供足够的GPS卫星信息以用于准确定位。
因GPS接收机111和衰减设备112的相对方位，衰减设备112阻止仅来自天空的特定区域（在该示例中，包含卫星300F、300G以及300H的区域）的GPS信号。因此，取决于卫星相对于衰减设备112的角度方位，特定卫星的信号强度被严重影响。这使得天线辐射方向图严重不对称。信号被衰减或阻止的卫星可以被称为处于天空的衰减区域AA中，并且其余卫星可以被称为处于非衰减区域NAA。在图4中，卫星300A、300B、300C、300D和300E在非衰减区域NAA中并且卫星300F、300G和300H在衰减区域AA中。
在该实施例中，衰减设备112包括覆盖GPS接收机111的一部分的一块材料，该一块材料衰减处于卫星信号的频率的无线电波。该材料可以是导电材料。
各种材料或各种类型的材料可以被用于衰减设备112。一种类别包括反射来自卫星的EM波并且是导电材料（比如铜、铝、铁、金等）的阻止材料。另一类别包括部分消散EM波（将EM波转换成热）的衰减材料，该衰减材料比如是铁氧体、五羰基铁、悬浮在双组份（two-part）环氧涂料中的具体尺寸的电隔离羰基铁球等。通过应用两种类别（尤其是第二类别）的非常薄的层，或者通过调整所应用的涂料中的所提到的球的颗粒大小，可以实现一定水平的衰减而不是完全阻止来自卫星的信号。
因此，通过简单地利用衰减设备112覆盖GPS接收机111的天线的一部分，以及通过监测和确定每颗卫星是被定位在衰减区域AA上面还是非衰减区域NAA上面，GPS接收机111的取向数据可以在不显著增加定位系统的BOM（物料清单）的情况下而被获得。
因此，可以通过仅覆盖天空的特定区域使得通过该区域的输入信号被衰减或阻止来使天线辐射方向图不对称。通过使天线辐射方向图不对称，从卫星中的一些接收的信号的信噪比被影响，而不影响方位角或角度数据。当天线辐射方向图不对称时，来自一个或多个特定卫星的信号的强度取决于那些卫星相对于衰减或阻止区域的角度方位而被影响。当天线辐射方向图不对称时，从处于衰减区域AA中的卫星接收的信号的信噪比被影响，而从处于非衰减区域NAA中的卫星接收的信号的信噪比不被影响。
使用这种GPS接收机的定位系统可以提供位置信息以及附加功能性。例如，已知常规GPS系统的方位精度限于几米。因此，距彼此几米内的两个常规GPS接收机将被确定为具有相同的位置。然而，即使GPS接收机111和常规GPS接收机非常靠近，基于不同的接收的GPS信号（即衰减与非衰减）区分具有衰减设备112的GPS接收机111和常规GPS接收机也将是有可能的。
一旦衰减设备112使天线方向图在取向上不对称，GPS接收机111的取向就可以由控制器120（例如，经由对于所接收的信号数据的总天线方向图行为的合适的软件分析）确定。
GPS接收机111的具体取向不重要，而仅衰减表面衰减或阻止卫星信号的所朝向的方向重要。如针对图3A、3B和2C所讨论的，在没有衰减设备112的情况下，只要天空的相同区域在观看范围内，处于不同取向的GPS接收机将仍然提供信号的相对强度以及卫星的方位角和角度的相似读数。因此，使用衰减设备112来生成取向信息具有减轻对GPS接收机111的取向的校准的要求的优点。
将认识到的是，乍一看，可能看起来违反直觉：本发明的实施例故意使一些信号更差，从而使得本发明的实施例能够具有更多信息（例如，附加定位数据或如取向和角度的信息）。
衰减设备112可以被布置为通过阻止来自位于天空的第一部分中的GPS卫星的GPS卫星信号被GPS接收机接收到来衰减GPS卫星信号。在这样的实施例中，衰减设备112可以由合适的GPS阻止材料或由导电材料制成。在这样的实施例中，衰减设备112可以包括位于GPS接收机和天空之间的GPS卫星信号衰减材料的部分。
衰减设备112可以被布置为通过反射对GPS卫星信号进行衰减。例如，衰减设备112可以包括位于GPS接收机111下方的GPS卫星信号反射材料的部分。
图5示出了包括GPS设备210和服务器240的定位系统200。该定位系统能够确定GPS设备210相对于地球法线的角度信息和/或GPS设备210在水平面中的取向信息。
GPS设备210包括被布置为从多个GPS卫星接收GPS卫星信号的GPS接收机211和衰减设备212。衰减设备212被布置为对GPS卫星信号进行衰减，使得当特定GPS卫星位于天空的特定部分中时，由GPS接收机211从该特定GPS卫星接收的GPS卫星信号被衰减（即，被减小或阻止）。该GPS设备210进一步包括通信单元213。
服务器240包括控制器220、存储器230和通信单元250。GPS设备210和服务器240可以经由通信单元213和通信单元241通信。例如，GPS设备210和服务器240可以经由适当的网络（诸如互联网）连接。
控制器220被布置为基于来自GPS设备210的接收的GPS信息确定GPS设备210的方位信息。
存储器230被布置为存储在GPS接收机211的位置处的随时间推移的多个GPS卫星参考角度信息、参考方位角信息和参考信号强度。参考角度信息、参考方位角信息和参考信号强度对应于未被衰减设备212衰减的（即，如同衰减设备212不影响辐射方向图那样的）、来自多个GPS卫星的GPS卫星信号。换言之，在该实施例中，存储器230保持GPS接收机211的位置处的、与卫星的预期天空地图（sky map）有关的数据。该数据是公知的并且可从许多不同的源获得。
在一些实施例中，存储器230可以存储在GPS设备210的多个位置处的、与卫星的预期天空地图有关的数据（例如，参考角度信息、参考方位角信息和参考信号强度），其中GPS设备210的位置由控制器220经由所接收的GPS信号（例如，经由GPS三角测量）来确定。例如，存储器230可以存储针对所有时间针对地球上所有可能位置的卫星的预期天空地图有关的数据（例如，合适的式子）。
在其他实施例中，GPS设备210的位置可以是固定的。在这样的实施例中，则存储器230可以预先存储在GPS接收机211的固定位置处的、随时间推移的、多个GPS卫星的参考方位角信息和参考信号强度。
在图5中，GPS设备210和控制器220被示出为是独立设备的部分，其中控制器220和存储器230被示出为是服务器240的部分。然而，在其他实施例中，GPS设备210和控制器220可以在同一设备中，和/或控制器220和存储器230可以在独立的设备中，其中合适的通信单元被用来连接它们。
在该实施例中，衰减设备212包括覆盖GPS接收机211的一部分的一块材料，该一块材料衰减处于卫星信号的频率的无线电波。例如，GPS接收机211可以在壳体（未示出）中，并且衰减设备212可以被固定到壳体的一部分。
假设衰减设备212被固定处于相对于GPS接收机211的方位，则被衰减设备212衰减的天空的部分将取决于GPS设备210相对于地球法线的角度和/或GPS设备210在水平面中的取向信息。
以示例的方式，控制器220从GPS接收机211接收GPS卫星信号。如上面讨论的那样，在该实施例中，来自GPS接收机211的接收的GPS卫星信号包括针对多个GPS卫星中的每一个的角度信息、方位角信息和信号强度。
控制器220比较在GPS设备210的位置处的、针对多个GPS卫星中的每一个的所接收的信号强度与参考信号强度。在某一时间点，如果某个GPS卫星的所接收的信号强度低于该GPS卫星在该时间点的参考信号强度，则显然所讨论的GPS卫星处于被衰减设备212衰减的天空的部分中。因此，控制器220可以确定第一GPS卫星在天空的相关部分中并且使用参考角度信息和参考方位角信息来确定GPS设备210相对于地球法线的角度信息和/或GPS设备210在水平面中的取向信息。
换言之，GPS设备210可以在没有独立的倾斜传感器的情况下获得倾斜信息（即，GPS设备210相对于地球法线的角度信息），和/或在没有独立的罗盘的情况下获得罗盘信息（即，GPS设备210在水平面中的取向信息）。对于这两种用途，与传统GPS设备相比，唯一的额外物理要求是衰减设备312。
图6A和6B示出了根据本发明的示范性实施例的处于两个不同取向的GPS设备210。
在图6A中，GPS设备210处于第一取向，并且示出了四个示例卫星300D、300E、300F和300G的SNR值。从图6A清楚地看出，在该取向中，衰减设备212正在阻止卫星300F、300G的GPS信号，但是没有阻止卫星300D、300E。因此，卫星300F、300G的SNR值低于卫星300D、300E的SNR值。此外，将预期的是，卫星300D、300E的SNR值对应于在GPS设备210的位置处的、存储在存储器中的参考SNR值，而卫星300F、300G的SNR值对应于在GPS设备210的位置处的、存储在存储器中的参考SNR值。
因此，控制器220可以通过使用卫星300F、300G的参考角度信息和参考方位角信息来确定GPS设备210的取向。因此，通过确定被阻止的是卫星300F、300G，并且知道衰减设备212可以如何衰减GPS接收机211（例如，因为它处于相对于GPS接收机211的已知固定方位），被衰减的天空的部分可以通过参考角度信息和参考方位角信息来确定。因此，可以确定GPS设备210的取向，即GPS设备相对于地球法线的角度信息和/或GPS设备在水平面中的取向信息。
因此，一旦通过衰减设备212使天线方向图在取向上不对称，GPS接收机211的取向就可以由控制器220（例如，经由对于所接收的信号数据的总天线方向图行为的合适的软件分析）确定。因此，通过简单地利用衰减设备212覆盖GPS接收机211的天线，以及通过监测和确定每颗卫星是被定位在衰减区域AA上面还是非衰减区域NAA上面，GPS接收机211的取向数据可以在不显著增加定位系统的BOM（物料清单）的情况下而被获得。
如结合图3A、3B和3C所讨论的，在没有衰减设备的情况下，只要天空的相同区域在观看范围内，处于不同取向的GPS接收机仍将提供信号的相对强度以及卫星的方位角和角度的相似读数。因此，使用衰减设备212来生成取向信息具有减轻对GPS接收机211的取向的校准的要求的优点。
在一些实施例中，控制器220可以基于所接收的GPS信号的变化来确定GPS设备210相对于地球法线的角度的变化和/或GPS设备210在水平面中的取向的变化。这将结合图6B进行解释。
在图6B中，GPS设备210处于第二取向，并且示出了四个示例卫星300D、300E、300F以及300G的SNR值。从图6B清楚地看出，在该取向中，衰减设备212没有阻止来自卫星300D、300E、300F和300G中的任一个的GPS信号。因此，如果所接收的GPS信号从图6A（第一取向）的SNR值改变到图6B（第二取向）的SNR值，则控制器220可以容易地确定已经存在GPS设备210相对于地球法线的角度的变化和/或GPS设备在水平面中的取向的变化。
在其他实施例中，GPS设备210的位置可以是固定的，并且存储器230可以建立在GPS接收机211的位置处的针对多个GPS卫星随时间推移的参考角度信息、参考方位角信息和参考信号强度。换言之，存储器230不需要任何预先存储的信息。在这样的实施例中，控制器220可以基于所确定的角度信息和/或取向信息随时间推移的变化来确定GPS设备相对于地球法线的角度的变化和/或GPS设备在水平面中的取向的变化。
一些实施例可以在不使用GPS接收机的位置处的、多个GPS卫星随时间推移的参考角度信息、参考方位角信息和参考信号强度的情况下确定GPS设备的取向的变化。换言之，在这样的实施例中，不需要存储针对多个GPS卫星随时间推移的参考角度信息、参考方位角信息和参考信号强度。
例如，返回参考图1，控制器120可以被布置为确定当来自特定GPS卫星的接收的GPS卫星信号因所述GPS卫星经过天空的被衰减设备所衰减的部分而变为衰减时的一天中的时间。例如，控制器120可以监测GPS卫星的SNR值并且存储特定卫星SNR值大幅下降的一天中的时间（即，当它如上面结合图4提到的那样从NAA转到AA时）。特定卫星SNR值大幅下降的一天中的时间的变化指示GPS设备的倾斜或罗盘取向的变化。因此，可以以这种方式确定GPS设备的倾斜或罗盘取向的变化。
更一般地，将认识到的是，为了确定是否已经存在倾斜或罗盘取向的变化，GPS设备不需要确定GPS设备的实际罗盘角度或倾斜。例如，如果GPS设备在一个位置，则控制器可以仅将一组GPS信号与另一组GPS信号（例如，在时间上接近或在第二天的同一时间）进行比较以确定是否已经存在这种变化。因此，这种GPS设备可以提供倾斜传感器的功能性而无需常规倾斜传感器。
另外，如果定位系统包括两个或更多个可以彼此通信（或与共享控制器通信）的GPS接收机，则不需要来自实时连接的数据库的信息以查找取向，因为代替使用来自数据库或实时链接的信息，可以比较来自GPS接收机的数据。比如，如果两个GPS接收机具有相同的读数但是对于一个卫星而言第一GPS接收机具有低得多的信号强度或者该卫星根本没有被接收到，则我们可以根据该读数确定方位角和角度/取向（假设已知我们意图阻止/衰减天空的什么部分）。
如所讨论的，一些实施例可以在没有预先存储的GPS信息的情况下确定GPS设备的实际倾斜和/或罗盘取向。这种实施例将结合图7A和7B进行解释。
图7A和7B示出了根据本发明的示范性实施例的处于两种不同衰减状态的GPS设备310。图7A和7B示出了包括GPS接收机311和衰减设备312的GPS设备310。控制器未示出，但是可以是GPS设备310的部分或远离GPS设备310。图7A和7B示出了来自四个示例卫星300D、300E、300F和300G的SNR值。在该实施例中，衰减设备312包括覆盖GPS接收机311的一部分的一块材料，该一块材料衰减处于卫星信号的频率的无线电波。
如下面将更详细解释的那样，该实施例的衰减设备312能够变换衰减以具有第一状态，在该状态中衰减设备312不衰减GPS卫星信号，以及第二状态，在该状态中衰减设备312衰减GPS卫星信号使得当特定GPS卫星位于天空的特定部分中时，由GPS接收机211从该特定GPS卫星接收的GPS卫星信号被衰减（即，被减小或阻止）。
图7A示出了处于第一状态（无衰减）的衰减设备312。因此，四个示例卫星300D、300E、300F和300G的SNR值全都很高。图7B示出了处于第二状态（衰减）的衰减设备312。从图7B清楚地看出，在该状态中，衰减设备312正在阻止卫星300F、300G的GPS信号，但是没有阻止卫星300D、300E。因此，卫星300F、300G的SNR值低于卫星300D、300E的SNR值。
GPS设备310可以通过将衰减设备312的状态从第一状态（无衰减）切换到第二状态（衰减）来快速且容易地确定其取向。这可以通过观测处于第一状态的GPS信号（即，针对多个GPS卫星中的每一个GPS卫星的角度信息、方位角信息以及信号强度）并且然后观测第二状态的变化来完成。换言之，GPS设备310可以在没有预先存储的GPS信息的情况下确定GPS设备310的实际倾斜和/或罗盘取向。
可以通过考虑处于第二状态的“失踪的”GPS卫星（即，低于预期的SNR值）的角度信息和方位角信息来确定GPS设备310的倾斜和/或罗盘取向。
可以快速完成从第一状态到第二状态的切换。例如，GPS设备310可以取得处于第一状态的GPS信号的第一读数并且然后立即取得处于第二状态的GPS信号的第二读数。关于本发明的其他实施例，这种确定GPS设备310的取向的方法不需要任何预先校准步骤。
众所周知，磁罗盘可以在大量常规情景中被用来提供取向数据。许多移动设备（例如，平板电脑、智能电话）使用包括磁传感器（诸如霍尔传感器、各向异性磁阻（AMR）或巨磁阻（GMR）传感器）的罗盘。公知的是，这些类型的传感器具有磁传感器，其改变其与特定方向上的磁场成比例的电阻。传感器芯片上的电路检测磁场强度并且使场及其方向作为数字数据可用。每当需要罗盘数据时，移动设备上的CPU就提取此数据。然而，还公知的是，充当移动设备中的罗盘的这样的常规传感器需要校准。这种校准经常需要用户执行8字形（figureof eight）动作。
通过使用如上面讨论的GPS设备310来确定罗盘取向，不需要校准。因此，具有这种GPS设备310的移动设备不需要具有独立的罗盘传感器。这可以减少移动设备的BOM。可替换地，这种GPS设备310可以被用来提供初始取向数据以加快或消除传统罗盘传感器的校准步骤。
虽然对于室内使用或对于没有GPS信号的位置可能仍需要罗盘，但是这样的实施例可以通过使读出更快有帮助。另外，在磁性物体的区域中存在磁扰的情况下（在用户/设备不知道罗盘不可靠地工作的情况下），这样的实施例提供了可替换的罗盘机制。
换言之，移动设备（例如，智能电话、平板电脑或其他设备）可以具备根据本发明的实施例的定位系统，以便提供倾斜和/或罗盘信息。除了位置信息之外，可以提供倾斜和/或罗盘信息。因此，这种定位系统可以用很少的额外成本提供额外功能性。
另外，在这样的实施例中，定位系统可以提供关于罗盘的正确工作的检查或者可以提供使其对于用户而言更容易（例如，用户不需要走出大的8字图案来校准罗盘）的校准程序。
此外，可以使用用以确定取向的如上面讨论的这种GPS设备310来代替高磁场区域中的传统罗盘（即，使用磁针的罗盘）。
换言之，使用如上面讨论的GPS设备310来确定取向可以避免传统罗盘的问题中的许多问题，与传统的GPS设备相比的唯一额外物理要求是衰减设备312。
可以以各种方式实现具有第一状态（无衰减）和第二状态（衰减）的衰减设备312。例如，众所周知，波导与截止频率Fc相关联，截止频率Fc是低于其出现衰减且高于其传播发生的工作频率。这意指波导可以通过与波导的大小有关的频率。相同的原理适用于金属网或金属丝网（wire meshes）。
参照图8A和8B，如果金属网50被放置在GPS接收机和天空之间（优选尽可能靠近GPS天线），并且如果金属网的大小足够大，则GPS频率将穿过金属网50，对将去往GPS接收机的卫星信号的接收影响微不足道。
参照图9A和9B，可以通过使金属网大小更小来变换金属网60的截止频率Fc。这可以通过添加具有如图9A中描绘的小金属丝的开关元件65来完成。因此，金属网大小可以电学地更小，得到变化的Fc（如图9B中示出的从Fc1到Fc2）。因此，如果选择适当的金属网，可以衰减GPS信号。
已知使用二极管（将它们置于导通模式）以在分别为2.4和5.2 GHz的如802.11b/g和802.11a的Wi-Fi芯片组的天线之间切换。在图10中示出了电学可切换的金属网70。
如图10中示出的，使用了许多被置于导通模式的二极管。在该示例中，两个金属网71、72被靠近在一起且在彼此之上放置以形成电学可切换的金属网70。在两个金属网71、72之间，连接RF开关二极管75。当不导通时，二极管75具有非常小的影响，但是当在金属网71、72之间施加DC电压时，二极管75在两个金属网71、72之间产生短路，导致Fc的变化。金属网71、72可以由任何导电材料（例如铜、铝、金等）制成。
通过将可切换金属网70的一个或多个部分应用于GPS设备310（例如，在壳体的一部分上），有可能接通和切断有关GPS信号的天空的一部分，因此实现具有第一状态（无衰减）和第二状态（衰减）的衰减设备312。
导致GPS频率范围RF切换的其他元件/材料也是可用的。比如，不应当排除可以基于温度、压力或超声波信号在GPS频率范围内实现RF导通状态的材料。这包括基于局部加热材料来在点之间创建接触或捷径（shortcut）（因为导电材料膨胀或收缩所致的部件接触）。
本发明的实施例可以被用在室外照明系统中。现将结合图11A和11B描述采用诸如上面讨论的那些的定位系统的室外照明系统。一般而言，室外街道照明的路线图是对于基于GPS的网状网络和/或配备有GPS接收机的支持GPRS/3G/4G的器材。
如图11A中示出的，室外照明系统包括多个室外照明装置400A（被示出为圆圈）。每个室外照明装置400A包括照明单元400B，其包括GPS设备410和一个或多个灯401。此外，每个室外照明装置400A包括杆402，照明单元400B被安装在杆402上。
如图11B中示出的，每个GPS设备410具有GPS接收机411和衰减设备412。每个GPS设备410连接到服务器440，该服务器440包括控制器420和存储器430。GPS设备410和服务器440可以经由诸如互联网的适当的网络（例如，经由GPRS/3G/4G）进行通信。
可以固定GPS接收机411的天线，以保持在制造过程中与GSP接收机410的壳体（未示出）的初始相对方位。如下面讨论的那样，如果壳体可以被布置为总是处于器材中的相同方位（例如，通过利用基于NEMA 3引脚（ANSI C136.10）的插座固定它），则GPS接收机410的取向可以提供关于室外照明装置400A的取向的信息。可替换地，可以使用仅可以以一种方式定位的任何插座或装配连接来代替基于NEMA 3引脚的插座。
如图11B中示出的，服务器440经由互联网与多个GPS设备410通信。每个GPS设备410包括RFIC（射频集成电路）前端和基带处理器，这是行业中的标准。RFIC前端接收、解调和放大从卫星的多样性接收的L波段无线电信号。基带处理器、被安装在GPS接收机411内的微处理器，基于由卫星广播的信号计算接收机的3维方位和速度以及时间。基带处理器将本地区域的地图文件存储在存储装置中。使用NMEA协议（GPS数据的标准格式）将数据发送到可以是PC或移动设备的服务器440。服务器440的通信单元（未示出）接收并存储信号数据并且将其发送到服务器440的控制器420。
将认识到的是，基带处理器可以位于GPS接收机411的外部但是在街道照明单元内的RFIC前端附近。基带处理器可以直接位于服务器420处，以利用比微处理器的处理更强大的处理。GPS接收机411还可以连接到服务器420，该服务器420可以保存更详细的地图而不是将地图文件存储在基带处理器的存储装置中。
当安装室外照明装置400A时，它们可以不以特定顺序来安装。一经安装，室外照明装置400A的GPS位置就可以被用来标识它，因为可以假设室外照明装置400A一经安装就被固定。换言之，GPS位置使得服务器440能够标识多个室外照明装置400A中的特定室外照明装置400A。
因此，通过将GPS设备410集成到室外照明装置400A中，可以从服务器440处的远程位置实时监测和管理多个街道室外照明装置400A的位置具体信息。每个街道室外照明装置400A可以是在位置上唯一标识的。比起单独的照明单元，实时和远程监测可以提高灵活性和可视性、能量使用效率和维护水平。可以在远程服务器440上存储、分析以及可视化性能历史。这种监测系统可以经由公共移动通信网络与建筑物或城市中的其他系统集成。例如，城市的一个中央系统可以具有对于关于其照明和调光水平、设置时间表、分析、能量消耗以及是否修复具体的室外照明装置400A的决策的完全控制。
一般而言，监测特定的室外照明装置是否在结构上被损坏是有意义的。这经常发生，因为车辆可能撞倒照明单元在其上安装的杆。如果多个照明单元（各自被配备有其自己的GPS接收机）可以被安装在单个杆上或在几米内彼此靠近但是被独立监测也是人们所感兴趣的。这些任务需要0.5米或更好的方位精度，连同长时间的测量和统计分析。然而，如上面提到的那样，常规GPS接收机的方位精度限于几米，并且目前不存在使用常规GPS接收机的解决方案。以每个照明单元的增加的BOM（物料清单）为代价，这些任务可以常规地通过将额外的常规硬件附加到常规的GPS接收机来执行。可以利用倾斜传感器或电子罗盘监测杆的角度。然而，除了增加的成本之外，电子罗盘可能是非常不可靠的并且在大多数情况下需要校准程序。
如将认识到的是，通过使用包括GPS设备410的定位系统可以提供许多重要的益处，GPS设备410包括被布置为衰减GPS卫星信号的衰减设备412。对于一个益处而言，包括衰减设备412的GPS设备410可以被用作倾斜/取向传感器而无需任何额外的材料。
而且，服务器440基于同一杆上的两个GPS设备410之间的衰减的GPS信号的差异来确定是有可能的。例如，一个杆402可以具有安装在其上的两个室外照明装置400A，每个室外照明装置400A具有带有衰减设备412的GPS设备410。假设两个室外照明装置400A的衰减设备412不被相同地布置（例如，如果包括一块导电材料的衰减设备412以随机取向放置在GPS接收机411上方），则这两个室外照明装置400A可以基于所接收的GPS信号的差异而在服务器420处被区分开（并且因此被标识）。在该实例中，衰减设备412的实际取向将不重要，因为服务器420将仅需要将一个GPS接收机411与另一GPS接收机411区别开。
可替换地，如果两个室外照明装置被放置在同一杆上，则一个室外照明装置可以具有带有衰减设备412的GPS设备410，并且另一个室外照明装置可以具有常规GPS设备（没有衰减设备）。同样，这两个室外照明装置可以基于所接收的GPS信号的差异而在服务器420处被区分开（并且因此被标识）。
在这样的实施例中，可以基于来自第一室外照明装置400A和第二室外照明装置400A的接收的GPS信号的差异，将第一室外照明装置400A的位置与第二室外照明装置400A的位置区分开。例如，当与第一室外灯装置400A相比时，在第二室外灯装置处测量的特定卫星的SNR差异将使得来自第一室外灯装置400A的GPS信号能够与第二室外灯装置400A辨别开。因此，第一室外灯装置400A和第二室外灯装置400A可以由控制器420单独标识，即使它们的GPS接收机411足够接近以使得常规的GPS位置读数将给出相同的结果。换言之，这样的实施例使得控制器能够仅使用GPS接收机411来标识同一杆上的两个室外灯装置。
因此，本发明的实施例帮助准确地确定杆上的照明器的方位和取向，尤其是当杆包括多个照明器（例如，一个被取向用于街道照明并且另一个用于自行车或脚垫（footpad）照明）时。相反，嵌入在照明器中的常规GPS接收机不允许区分两者。
将认识到的是，乍一看，可能看起来奇怪并且反逻辑：当整个世界正在争取从卫星信号获得最佳接收时，本发明的实施例故意使一些信号更差，使得本发明的实施例能够具有更多信息（如取向和角度）。
然而，通过使用衰减设备，可以使天空对于室外照明装置400A的每个角度和/或旋转而言是唯一的。例如，如果壳体可以被布置为总是处于室外照明装置400A中的相同方位（例如，通过用基于NEMA 3引脚的插座固定它），则GPS接收机410相对于室外照明装置400A中的插座总是处于相同的方位，并且在“天空地图”中随时间推移的变化（参见图2A-D）可以被用来确定角度和取向。
可以利用在一定角度下衰减输入信号的材料覆盖天线。还有可能的是通过应用小块金属代替衰减材料而在一定角度下完全阻止信号。这可以在室外照明装置400A的制造过程中（在GPS接收机在室外照明装置400A的内部的情况下）或者在附接到室外照明装置400A的器材的机柜（cabinet）中完成。
将认识到的是，由于周围建筑物等的原因，在辐射方向图中可能已经存在一些不对称。在构建用于确定GPS接收机410的方位的模型时可以考虑这一点。以这种方式，有可能的是针对每个室外照明装置400A基于物体（例如建筑物、树木）存储一种天空的天空地图。该地图的变化将取决于这些变化是如何被引起的揭示室外照明装置400A的角度的变化。相比于器材在一角度下导致整个天空地图位移，针对该特定的GPS接收机的、覆盖天空的某个区域的新建筑物是接收的另一变化。将认识到的是，有可能创建城市的完整高度图，在该高度图中多个（灯）点在测量中做出贡献。所以根据城市中的许多点，可以创建天际线。组合所有这些天际线可以被用来创建完整城市的高度图。
此外，将认识到的是，关于城市中的建筑物的位置、大小和高度的信息是已知且可用的。该信息（连同卫星信息一起）可以被用来提供以确定针对那部分的天空地图。因此，如果定位系统具有关于这种天空地图的信息（其意指关于建筑物或树木或阻止GPS信号的任何物体的方位、大小和高度的知识），则该定位系统可以不仅检测到从每个GPS接收机看到的天际线的变化，而且检测到悬挂器材（例如室外照明装置）的错误安装、或者在安装后第一天起（因此在大约半小时内）器材的绝对方位角和角度。
这可以通过定位系统比较从器材看到的（计算的）和已知的天空地图与测量的天空地图来完成。在这种情况下，“测量的天空地图”指的是使用接收的卫星信号确定的天空地图。因此，定位系统可以检测哪些卫星信号由于其周围的建筑物/树木等的阻止/衰减的原因而消失和变为可见。如果已知天际线在旋转和倾斜后可以被映射到在一定百分比的覆盖范围内，则定位系统可以确定该特定器材的方位角和角度。如果器材的方位在几米内是未知的，而是在更远，可以进行计算试图从那周围的几个位置映射该测量和已知的天空地图。
如上面讨论的那样，本发明的实施例可以提供定位系统的计算机实现的方法，包括：使用包括GPS接收机的GPS设备从多个GPS卫星接收GPS卫星信号，并且使用衰减设备衰减GPS卫星信号，使得当GPS卫星位于天空的第一部分中时，由GPS接收机从所述GPS卫星接收的GPS卫星信号被衰减；以及基于来自GPS设备的接收的GPS信息确定GPS设备的方位信息。
本发明的实施例还可以提供承载计算机可读代码的计算机可读介质，该计算机可读代码用于控制计算机执行上面方面中的任一个的方法。
本发明的实施例可以提供一种定位系统，包括：GPS设备，其包括GPS接收机和衰减设备，GPS接收机被布置为从多个GPS卫星接收GPS卫星信号，衰减设备被布置为衰减GPS卫星信号使得当GPS卫星位于天空的第一部分中时，由GPS接收机从所述GPS卫星接收的GPS卫星信号被衰减；存储器，被布置为存储GPS接收机的位置处针对多个GPS卫星随时间推移的卫星位置信息；以及控制器，被布置为基于来自GPS设备的接收的GPS信息确定GPS设备的位置信息，其中接收的GPS信息包括关于由GPS接收机接收的GPS卫星信号的信号强度的信息，其中如果第一GPS卫星的信号强度在一时间点低于阈值信号强度，则控制器被布置为确定第一GPS卫星处于天空的第一部分中并且使用存储的卫星位置信息来确定GPS设备相对于地球法线的角度信息和/或GPS设备在水平面中的取向信息。将认识到的是，如上面讨论的那样，定位系统的组件可以是单个装置的部分或者作为处于通信的两个或更多个装置的部分。
如所描述的上面的实施例仅是说明性的，并非旨在限制本发明的技术方法。尽管参考优选实施例详细描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明技术方法的精神和范围的情况下，可以修改或同等地替换本发明的技术方法。这也将落入本发明权利要求的保护范围内。在权利要求中，词语“包括”不排除其他要素或步骤，并且不定冠词“一（a）”或“一个（an）”不排除多个。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。

Claims (16)

1.一种定位系统(100，200)，包括：
GPS设备(110，210)，包括GPS接收机(111，211)，所述GPS接收机(111，211)被布置为从多个GPS卫星接收GPS卫星信号；以及
控制器(120，220)，被布置为基于来自所述GPS设备的接收的GPS信息确定所述GPS设备的位置信息，其中所述接收的GPS信息包括关于由所述GPS接收机接收的所述GPS卫星信号的信号强度的信息，
其特征在于所述定位系统包括：
存储器(230)，被布置为存储所述GPS接收机的位置处针对所述多个GPS卫星随时间推移的卫星位置信息；
所述GPS设备包括衰减设备(112，212)，所述衰减设备(112，212)被布置为衰减GPS卫星信号使得当GPS卫星位于天空的第一部分(AA)中时，由所述GPS接收机从所述GPS卫星接收的所述GPS卫星信号被衰减；以及
其中如果第一GPS卫星的信号强度在一时间点低于阈值信号强度，则所述控制器被布置为确定所述第一GPS卫星处于天空的所述第一部分中并且使用所述存储的卫星位置信息来确定所述GPS设备相对于地球法线的角度信息和/或所述GPS设备在水平面中的取向信息。
2.根据权利要求1所述的定位系统，其中所述衰减设备被布置为通过阻止来自位于天空的所述第一部分中的GPS卫星的GPS卫星信号被所述GPS接收机接收到来衰减GPS卫星信号。
3.根据权利要求1所述的定位系统，其中所述衰减设备包括位于所述GPS接收机和天空之间的GPS卫星信号衰减材料的部分。
4.根据权利要求2所述的定位系统，其中所述衰减设备包括位于所述GPS接收机和天空之间的GPS卫星信号衰减材料的部分。
5.根据任一前述权利要求所述的定位系统，其中所述衰减设备包括位于所述GPS接收机下方的GPS卫星信号反射材料的部分。
6.根据权利要求1至4中的任一项所述的定位系统，其中所述衰减设备在方位上相对于所述GPS接收机固定。
7.根据权利要求6所述的定位系统，其中所述卫星位置信息包括在所述GPS接收机的所述位置处针对所述多个GPS卫星随时间推移的参考角度信息、参考方位角信息和参考信号强度，其中所述参考角度信息、参考方位角信息和所述参考信号强度对应于未被所述衰减设备衰减的、来自所述多个GPS卫星的GPS卫星信号；
其中所述控制器被布置为从所述GPS接收机接收针对所述多个GPS卫星中的每一个GPS卫星的角度信息、方位角信息和信号强度；
其中所述控制器被布置为比较针对所述多个GPS卫星中的每一个GPS卫星的所述接收信号强度与所述参考信号强度；以及
其中如果第一GPS卫星的所述接收信号强度低于所述第一GPS卫星的所述参考信号强度，则所述控制器被布置为确定所述第一GPS卫星处于天空的所述第一部分中并且使用所述参考角度信息和参考方位角信息来确定所述GPS设备相对于地球法线的所述角度信息和/或所述GPS设备在水平面中的所述取向信息。
8.根据权利要求1至4中的任一项所述的定位系统，其中所述控制器被布置为基于至少一个接收的GPS卫星信号的信号强度变化来确定所述GPS设备相对于地球法线的所述角度的变化和/或所述GPS设备在水平面中的所述取向的变化。
9.根据权利要求1至4中的任一项所述的定位系统；
其中所述控制器被布置为确定当来自GPS卫星的接收的GPS卫星信号因所述GPS卫星经过天空的所述第一部分而变为衰减时的一天中的时间；
其中所述控制器被布置为基于当来自所述GPS卫星的所述接收的GPS卫星信号变为衰减时的所述一天中的时间的变化来确定所述GPS设备的取向的变化。
10.根据权利要求1至4中的任一项所述的定位系统，其中所述衰减设备具有所述衰减设备不衰减GPS卫星信号的第一状态和所述衰减设备衰减来自天空的所述第一部分的GPS卫星信号的第二状态。
11.根据权利要求10所述的定位系统，其中所述衰减设备包括第一金属网(71)和在所述第一金属网上方的第二金属网(72)，其中所述第一金属网和所述第二金属网在所述第一状态中不电连接，并且其中所述第一金属网和所述第二金属网在所述第二状态中电连接所述第一金属网和所述第二金属网。
12.根据权利要求11所述的定位系统，其中所述衰减设备包括在所述第一金属网和所述第二金属网之间连接的至少一个开关二极管(75)，其中所述至少一个开关二极管被布置为在所述第二状态中电连接所述第一金属网和所述第二金属网。
13.一种移动设备，包括：
根据权利要求1至12中的任一项所述的定位系统。
14.一种室外照明系统，包括：
根据权利要求1至12中的任一项所述的定位系统；
室外照明装置(400A)，包括照明单元(400B)，所述照明单元包括所述GPS设备(410)和一个或多个灯(401)；
其中所述控制器被布置为基于来自所述GPS设备的所述接收的GPS信息来确定所述照明单元的位置信息。
15.根据权利要求14所述的室外照明系统，其中所述室外照明装置进一步包括：
第二照明单元，包括第二GPS设备和一个或多个第二灯；
其中所述第二GPS设备包括被布置为从所述多个GPS卫星接收GPS卫星信号的第二GPS接收机；
其中所述控制器被布置为基于来自所述第二GPS设备的接收的GPS信息来确定所述第二照明单元的位置信息。
16.根据权利要求15所述的室外照明系统，其中所述第二GPS设备进一步包括第二衰减设备，所述第二衰减设备被布置为衰减GPS卫星信号使得当GPS卫星位于天空的第二部分中时，由所述第二GPS接收机接收的针对所述GPS卫星的所述GPS卫星信号被衰减。
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