CN112639506A - 位置确定 - Google Patents

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Abstract

公开了一种装置，该装置包括：至少一个处理器；以及包括计算机程序代码的至少一个存储器，该计算机程序代码在由至少一个处理器执行时引起该装置。该装置可以被配置为针对多个远程基站中的每个远程基站接收可用于基于其距基站中的两个或更多基站的距离来估计装置的地理位置的参考数据，并且在预定更新时段内针对基站中的至少一个基站接收经更新的参考数据。在预定更新时段结束时，该装置可以被配置为针对多个基站使用所接收的、包括任何经更新的参考数据的的参考数据来确定该装置的初始地理位置(UEinit)，并且与基站中的从其接收到参考数据的至少一个基站建立双向通信链路，并且从其接收可用于验证初始地理位置(UEinit)或从其得出的另一地理位置的准确性的验证数据。

Description

位置确定
技术领域
实施例涉及位置确定，例如，确定无线电用户设备的位置。
背景技术
在无线电通信系统中，确定用户设备(UE)的位置可能很有用。在该上下文中的位置是指地理位置。例如，用户设备的位置对于无线电资源管理的优化、基于位置的服务的提供、和/或紧急定位以向紧急服务指示用户设备的准确定位可能是有用的。
一些用户设备具有机载定位接收器，例如，可以参考卫星来确定位置的全球定位系统(GPS)或全球导航卫星系统(GNSS)接收器。但是，并不总是有足够的卫星能见度来获取位置，因此可能需要应变，特别是对于关键任务应用。基于多边定位的其他方法涉及相对复杂的通信过程，该通信过程涉及移动网络确定用户设备的位置。
发明内容
根据第一方面，提供了一种装置，该装置包括用于以下操作的部件：针对多个远程基站中的每个远程基站，接收参考数据，该参考数据可用于基于其距基站中的两个或更多基站的距离来估计该装置的地理位置；在预定更新时段内，针对基站中的至少一个基站接收经更新的参考数据；在预定更新时段结束时，针对多个基站使用所接收的、包括任何经更新的参考数据的参考数据，来确定该装置的初始地理位置(UEinit)；以及与基站中的从其接收到参考数据的至少一个基站建立双向通信链路，并且从其接收验证数据，验证数据可用以验证初始地理位置(UEinit)或从其得出的另一地理位置的准确性。
所接收的参考数据可以由基站中的每个基站发送，并且可以包括ToA参考数据，ToA参考数据包括与相应基站相关联的对地理位置以及参考信号或数据的发送时间(T0)的指示，该部件还被配置为：从多个基站中的每个基站接收所发送的ToA参考数据的一个或多个接收时间(T1)；针对每个相应基站将ToA参考数据和一个或多个接收时间(T1)存储在数据库中；在预定更新时段内，针对远程基站中的至少一个远程基站接收另外的ToA参考数据和/或一个或多个另外的接收时间(T1)；针对至少一个远程基站使用另外的数据和/或另外的接收时间(T1)来更新基站数据库；以及在预定更新时段结束时，基于以下来确定装置的初始地理位置(UEinit)：被存储在数据库中的所接收的地理位置、以及所传输的参考信号的发送时间(T0)与接收时间(T1)之间的延迟，包括在预定更新时段内进行的任何更新。
该部件可以被配置为在预定更新时段内针对至少一个远程基站检测多个接收时间(T1，T2，T3...TO+1)的接收，并且仅选择接收时间中的一个接收时间以在基站数据库中用于初始位置确定。该部件可以被配置为选择最小接收时间(min(T1，T2，T3...TO+1))以在基站数据库中用于初始位置确定。该部件可以被配置为基于数据库中的针对基站的子集的数据来确定所述初始位置(UEinit)，ToA参考数据和接收时间(T1)已经从基站的子集被接收到。初始位置(UEinit)可以使用随机选择的基站的子集来确定。三个随机选择的基站的子集被选择。
该部件还可以被配置为通过以下来更新初始位置(UEinit)：标识满足预定的一个或多个第一准则的至少一对基站，该标识至少基于其相对于至少初始位置(UEinit)的相应位置；并且使用数据库中的所标识的一对基站的参考数据来提供经更新的位置(UEopt)。
该部件可以被配置为基于从初始位置(UEinit)延伸到基站的相应位置的向量之间的角度来标识至少一对基站。该部件可以被配置为标识其相应向量之间的角度最接近90度的一对基站
该部件可以被配置为标识向量之间的角度在预定允许区域内的多个基站对，该预定允许区域为90度的任一侧。允许区域可以基本在60度到120度之间。
该部件还可以被配置为通过标识相应第三基站以用于与一对基站或每对基站进行关联来更新初始位置(UEinit)，第三基站是基于其对于一对基站或每对基站的相对位置来标识的，经更新的位置(Uopt)是使用所标识的一对基站和所关联的第三基站来确定的。该部件可以被配置为基于以下来标识第三基站：其具有从初始位置(UEinit)延伸的、与所标识的一对基站之间的角度反向(opposite)的。所标识的第三基站可以是具有以下向量的基站，该向量从初始位置(UEinit)延伸、最接近与所标识的一对基站之间的角度的中心基本反向地延伸的向量。
该部件可以被配置为通过分析一组基站星座来标识至少一对基站，该组基站星座针对相应基站配对而定义多个空间位置，该对基站针对多个空间位置提供最佳定位确定(UEopt)，该部件还被配置为选择其对应星座包括当前初始位置(UEinit)的一对基站。
该组基站星座各自还可以定义与相应基站配对相关联的第三基站，星座定义多个空间位置，那三个基站针对多个空间位置提供最佳定位确定(UEopt)，该部件还被配置为选择其对应星座指代当前初始位置(UEinit)的那三个基站。
该部件可以被配置为选择其对应星座指代当前初始位置(UEinit)和多数其他空间位置的基站。
该部件还可以被配置为在移动期间使用多个连续最佳位置确定(UEopt)来确定速度和行进(heading)向量。
该部件可以被配置为通过使用一个或多个第二准则标识多个候选基站对并且选择候选基站对中的一个候选基站对，来标识用于连续最佳位置确定(UEopt)的一对或多对基站。
第二准则可以定义候选基站对在其相应向量之间的角度大于由以下给出的阈值角度θ2：
θ2＝sin-1N％.sin(UEopt)
其中N％定义来自UEopt的允许百分比变化。
该部件还可以被配置为：在大于阈值数目的候选基站对被标识出的情况下，应用第三准则以将候选基站对的数目减少至其相应向量之间的角度大于第三角度θ3的候选基站对的数目，其中θ3>θ2。
该部件还可以被配置为选择如下基站对，针对该基站对，所确定的行进向量在其相应向量之间的角度之内并且最接近在其相应向量之间的基本中路延伸的向量。
验证数据可以包括作为无线电资源控制(RRC)同步过程的一部分而被接收的定时提前(TA)信号。
该部件可以被配置为在以下情况下验证其一个或多个定位确定：
TAn-1≤D≤TAn+1
其中D是距从其接收TA信号的基站的所计算的距离D。
该部件还可以被配置为：如果一个或多个定位确定不能被验证，则使用从如下基站接收的数据或信号来更新一个或多个定位确定，验证数据或验证信号是从该基站被接收的。
该部件还可以被配置为向远程定位系统发送一个或多个定位确定。
该部件可以被配置为向与该装置具有活动RRC连接的基站发送包括一个或多个定位确定的定位报告，定位报告还包括由该装置用于确定一个或多个定位确定的多个基站的指示，基站向远程定位系统提供一个或多个定位确定。
定位报告还可以包括该装置的标识符。
定位报告还可以包括距从其接收到TA信号以用于验证的基站的所计算的距离D。
定位报告还可以包括TA校正(TAaenbue)，该TA校正由装置接收自从其接收到所述TA信号以用于验证的基站。
定位报告还可以包括附加数据项，附加数据项包括以下一项或多项：该装置的高度值、行程(flight)计划、行进向量和移动速度。
该装置还可以包括用于基于接收到的卫星信号来确定地理位置的部件，并且其中该部件还被配置为在基于卫星的部件无法提供地理位置或在预定义界限内的地理位置的情况下使用一个或多个定位确定(UEopt)。
该装置还可以包括用于基于接收到的卫星信号来确定地理位置的部件，并且其中该部件还被配置为将由基于卫星的部件确定的位置与一个或多个定位确定进行比较以确定其是否基本匹配。
该部件可以被配置为在不存在匹配的情况下基于两个位置之间的差异来校正位置中的一个位置。
该部件可以被配置为与基站中的如下至少一个基站建立双向通信链路，参考数据是使用GMS-R通信标准从该至少一个基站被被接收到的。
基站中的一个或多个基站可以是包括非陆地网络(NTN)的一部分的卫星。
初始位置(UEinit)可以基于使用不同通信标准而接收到的参考数据的同时使用来确定。
每个相应基站的地理位置可以指代在基站上或与基站相关联的一个或多个天线的位置。
接收部件可以被配置为在无线电帧或子帧或具有重复性质的公共商定的参考符号中接收每个基站的地理位置。
无线电帧或子帧可以是LTE、5G或后续代无线电帧中的一项。
发送时间可以指示参考信号或数据的、从基站的物理发送时间。
物理发送时间可以基于基站处的绝对参考时间来确定，绝对参考时间通过延迟时间被修改以考虑基站处的处理。
所传输的数据的接收时间可以指示该装置处的物理接收时间。
物理接收时间可以基于用户设备处的绝对参考时间来确定，绝对参考时间通过延迟时间被修改以考虑该装置处的处理。
该部件可以被配置为在系统信息块(SIB)中接收所发送的数据。
该部件可以被配置为从由相应基站发布的广播信号中接收所发送的数据。
地理位置确定部件可以被配置为确定一个或多个定位确定，而不需要与基站的活动数据连接或处于无线电资源控制(RRC)空闲状态。
该部件可以被配置为通过使用相应时间延迟和距基站的相应位置的计算的距离相交，来计算该装置与基站之间的距离来确定位置。
该装置可以在空中(airborne)载具上被提供。
根据第二方面，提供了一种方法，该方法包括：针对多个远程基站中的每个远程基站接收参考数据，该参考数据可用于基于其距基站中的两个或更多基站的距离来估计装置的地理位置；在预定更新时段内，针对基站中的至少一个基站接收经更新的参考数据；在预定更新时段结束时，针对多个基站使用所接收的、包括任何经更新的参考数据的参考数据，来确定该装置的初始地理位置(UEinit)；以及与基站中从其接收到参考数据的至少一个基站建立双向通信链路，并且从其接收验证数据，验证数据可用以验证初始地理位置(UEinit)或从其得出的另一地理位置的准确性。
所接收的参考数据可以由基站中的每个基站发送，并且包括ToA参考数据，ToA参考数据包括与相应基站相关联的对地理位置以及参考信号或数据的发送时间(T0)的指示，该方法还包括：从多个基站中的每个基站接收所发送的ToA参考数据的一个或多个接收时间(T1)；针对每个相应基站将ToA参考数据和一个或多个接收时间(T1)存储在数据库中；在预定更新时段内，针对远程基站中的至少一个远程基站接收另外的ToA参考数据和/或一个或多个另外的接收时间(T1)；针对至少一个远程基站使用另外的数据和/或另外的接收时间(T1)来更新基站数据库；以及在预定更新时段结束时，基于以下来确定装置的初始地理位置(UEinit)：被存储在数据库中的所接收的地理位置、以及所传输的参考信号的发送时间(T0)与接收时间(T1)之间的延迟，包括在预定更新时段内进行的任何更新。
该方法还可以包括在预定更新时段内针对至少一个远程基站检测多个接收时间(T1，T2，T3...TO+1)的接收，并且仅选择接收时间中的一个接收时间来以在基站数据库中用于用于初始位置确定。
该方法还可以包括选择最小接收时间(min(T1，T2，T3...TO+1))以在基站数据库中用于初始位置确定。
该方法还可以包括基于数据库中的针对基站的子集的数据来确定所述初始位置(UEinit)，ToA参考数据和接收时间(T1)已经从基站的子集被接收到。
初始位置(UEinit)可以使用随机选择的基站的子集来确定。
三个随机选择的基站的子集可以被选择。
该方法还可以包括通过以下来更新初始位置(UEinit)：标识满足预定的一个或多个第一准则的至少一对基站，该标识至少基于其相对于至少初始位置(UEinit)的相应位置；并且使用数据库中的所标识的一对基站的参考数据来提供经更新的位置(UEopt)。
该方法还可以包括基于从初始位置(UEinit)延伸到基站的相应位置的向量之间的角度来标识至少一对基站。
该方法可以包括标识相应向量之间的角度最接近90度的一对基站。
该方法可以包括标识向量之间的角度在预定允许区域内的多个基站对，该预定允许区域为90度的任一侧。
允许区域可以基本在60度到120度之间。
该方法还可以包括通过标识相应第三基站以用于与一对基站或每对基站进行关联来更新初始位置(UEinit)，第三基站是基于其相对于一对基站或每对基站的相对位置来标识的，经更新的位置(Uopt)是使用所标识的一对基站和所关联的第三基站来确定的。
该方法可以包括基于以下来第三基站：其具有从初始位置(UEinit)延伸的、与所标识的一对基站之间的角度反向的向量。
所标识的第三基站可以具有是以下向量的基站，该向量从初始位置(UEinit)延伸、最接近与所标识的一对基站之间的角度的中心基本反向地延伸的向量。
该方法可以包括通过分析一组基站星座来标识至少一对基站，该组基站星座针对相应基站配对而定义多个空间位置，该对基站针对多个空间位置提供最佳定位确定(UEopt)；以及选择其对应星座包括当前初始位置(UEinit)的一对基站。
该组基站星座各自还可以定义与相应基站配对相关联的第三基站，星座定义多个空间位置，那三个基站针对多个空间位置提供最佳定位确定(UEopt)，并且该方法还包括选择其对应星座指代当前初始位置(UEinit)的那三个基站。
该方法可以包括选择其对应星座指代当前初始位置(UEinit)和多数其他空间位置的基站。
该方法还可以包括在移动期间使用多个连续最佳位置确定(UEopt)来确定速度和行进向量。
该方法可以包括通过使用一个或多个第二准则标识多个候选基站对并且选择候选基站对中的一个候选基站对，来标识用于连续最佳位置确定(UEopt)的一对或多对基站。
第二准则可以定义候选基站对在其相应向量之间的角度大于由以下给出的阈值角度θ2：
θ2＝sin-1N％.sin(UEopt)
其中N％定义来自UEopt的允许百分比变化。
该方法还可以包括：在大于阈值数目的候选基站对被标识出的情况下，应用第三准则以将候选基站对的数目减少至其相应向量之间的角度大于第三角度θ3的候选基站对的数目，其中θ3>θ2。
该方法还可以包括选择如下基站对，针对该基站对，所确定的行进向量在其相应向量之间的角度之内并且最接近在其相应向量之间的基本中路延伸的向量。
验证数据可以包括作为无线电资源控制(RRC)同步过程的一部分而被接收的定时提前(TA)信号。
在以下情况下，验证一个或多个定位确定可以在以下情况下发生：
TAn-1≤D≤TAn+1
其中D是距从其接收TA信号的基站的所计算的距离D。
该方法还可以包括：如果一个或多个定位确定不能被验证，则使用从如下基站接收的数据或信号来更新一个或多个定位确定，验证数据或验证信号是从该基站被接收的。
该部件还可以被配置为向远程定位系统发送一个或多个定位确定。
该方法可以包括向与该装置具有活动RRC连接的基站发送包括一个或多个定位确定的定位报告，定位报告还包括用于确定一个或多个定位确定的多个基站的指示，基站向远程定位系统提供一个或多个定位确定。
定位报告还可以包括该装置的标识符。
定位报告还可以包括距从其接收到TA信号以用于验证的基站的所计算的距离D。
定位报告还可以包括TA校正(TAaenbue)，该TA校正由装置接收自从其接收到所述TA信号以用于验证的基站。
定位报告还可以包括附加数据项，附加数据项包括以下一项或多项：该装置的高度值、行程计划、行进向量和移动速度。
该方法还可以包括：基于接收到的卫星信号来确定地理位置；以及在基于卫星的部件无法提供地理位置或在预定义界限内的地理位置的情况下使用一个或多个定位确定(UEopt)。
该方法还可以包括：基于接收到的卫星信号来确定地理位置；以及将由基于卫星的部件确定的位置与一个或多个定位确定进行比较以确定其是否基本匹配。
在不存在匹配的情况下，该方法可以包括基于两个位置之间的差异来校正位置中的一个位置。
该方法可以包括与基站中的如下至少一个基站建立双向通信链路，参考数据是使用GMS-R通信标准从该至少一个基站被被接收到的。
基站中的一个或多个基站可以是包括非陆地网络(NTN)的一部分的卫星。
初始位置(UEinit)可以基于使用不同通信标准而接收到的参考数据的同时使用来确定。
每个相应基站的地理位置可以指代在基站上或与基站相关联的一个或多个天线的位置。
接收可以包括在无线电帧或子帧或具有重复性质的公共商定的参考符号中接收每个基站的地理位置。
无线电帧或子帧可以是LTE、5G或后续代无线电帧中的一项。
发送时间可以指示参考信号或数据、从基站的物理发送时间。
物理发送时间可以基于基站处的绝对参考时间来确定，绝对参考时间通过延迟时间被修改以考虑基站处的处理。
所传输的数据的接收时间可以指示该装置处的物理接收时间。
物理接收时间可以是基于用户设备处的绝对参考时间来确定的，绝对参考时间通过延迟时间被修改以考虑该装置处的处理。
所发送的数据可以在系统信息块(SIB)中被接收。
所发送的数据可以从由相应基站发布的广播信号中被接收。
该方法可以包括确定一个或多个定位确定，而不需要与基站的活动数据连接或处于无线电资源控制(RRC)空闲状态。
该方法可以包括通过使用相应时间延迟和距基站的相应位置的计算的距离相交，来计算该装置与基站之间的距离来确定位置。
该方法可以在空中载具上被执行。
根据另一方面，可以提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括指令集，该指令集当在装置上被执行被配置为使该装置执行一种方法，该方法包括：针对多个远程基站中的每个远程基站接收参考数据，该参考数据可用于基于其距基站中的两个或更多基站的距离来估计装置的地理位置；在预定更新时段内，针对基站中的至少一个基站接收经更新的参考数据；在预定更新时段结束时，针对多个基站使用所接收的、包括任何经更新的参考数据的参考数据，来确定该装置的初始地理位置(UEinit)；以及与基站中从其接收到参考数据的至少一个基站建立双向通信链路，并且从其接收验证数据，验证数据可用以验证初始地理位置(UEinit)或从其得出的另一地理位置的准确性。
根据另一方面，可以提供一种非瞬态计算机可读介质，该非瞬态计算机可读介质包括存储在其上的用于执行一种方法的程序指令，该方法包括：针对多个远程基站中的每个远程基站接收参考数据，该参考数据可用于基于其距基站中的两个或更多基站的距离来估计装置的地理位置；在预定更新时段内，针对基站中的至少一个基站接收经更新的参考数据；在预定更新时段结束时，针对多个基站使用所接收到、包括任何经更新的参考数据的参考数据，来确定该装置的初始地理位置(UEinit)；以及与基站中从其接收到参考数据的至少一个基站建立双向通信链路，并且从其接收验证数据，验证数据可用以验证初始地理位置(UEinit)或从其得出的另一地理位置的准确性。
根据另一方面，可以提供一种装置，该装置包括：至少一个处理器；以及包括计算机程序代码的至少一个存储器，该计算机程序代码在由至少一个处理器执行时使该装置：针对多个远程基站中的每个远程基站接收参考数据，该参考数据可用于基于其距基站中的两个或更多基站的距离来估计装置的地理位置；在预定更新时段内，针对基站中的至少一个基站接收经更新的参考数据；在预定更新时段结束时，针对多个基站使用所接收的、包括任何经更新的参考数据的参考数据，来确定该装置的初始地理位置(UEinit)；以及与基站中从其接收参考数据的至少一个基站建立双向通信链路，并且从其接收验证数据，验证数据可用以验证初始地理位置(UEinit)或从其得出的另一地理位置的准确性。
附图说明
现在将参考附图通过非限制性示例来描述示例实施例，在附图中：
图1A是目标如何通过连续检测而被追踪的示意图；
图1B是如何通过轨迹路径中的间隙来追踪目标的示意图；
图2A至图C是指示目标的位置如何使用来自相应基站的距离环(range ring)而被估计的示意性俯视图；
图3是示出目标的位置如何使用来自三个基站的距离环而在三个维度上被估计的示意性俯视图；
图4是在基站与目标之间发送的典型LTE帧结构的示意图；
图5是根据示例实施例的与三个地理上分离的基站有关的目标的示意图；
图6是类似于图5的示意图，其指示不准确的影响；
图7是根据一些示例实施例的系统的示意性俯视图；
图8是表示根据一些示例实施例的与多个基站有关的图7所示的目标的位置的网格；
图9是表示根据一些示例实施例的可以将针对其而选择的基站确定为最佳用于定位的图7的目标的可能位置的网格；
图10是表示根据一些示例实施例的可以将针对其而选择的基站确定为最佳用于定位的图7的目标的可能位置的备选网格；
图11是根据一些示例实施例的在已知基站被用于定位的情况下目标可以如何被追踪的示意图；
图12是更详细地示出图7的系统的组件的示意图；
图13是示出根据一些示例实施例的处理操作的流程图；
图14是更详细地示出根据一些示例实施例的处理操作的流程图；
图15A至图15B是表示根据一些示例实施例的用于确定经更新的位置的图7所示的目标关于多个基站的位置的网格；
图16A是表示根据一些示例实施例的可以将针对其而选择的基站确定为最佳用于定位的图7的目标的可能位置的网格；
图16B是表示根据一些示例实施例的可以将针对其而选择的基站确定为最佳用于定位的图7的目标的可能位置的备选网格；
图17A是相对于两个基站的移动目标的示意图，其指示不明确性(ambiguity)区域并且对于理解一些示例实施例是有用的；
图17B是图17A中的移动目标可以如何被追踪的示意图；
图18A至图18D是表示根据一些示例实施例的用于追踪目标的位置的移动目标相对于多个基站的位置的网格；
图18E是表示根据一些示例实施例的可以将针对其而选择的基站确定为最佳用于定位的移动目标的可能位置的网格；
图18F是表示根据一些示例实施例的可以将针对其而选择的基站确定为最佳用于定位的移动目标的可能位置的备选网格；
图19A是相对于两个基站的类似火车的移动目标的示意图，其包括不明确性区域并且对于理解一些示例实施例是有用的；
图19B是示出扇形基站天线的使用的类似于图19A的示意图；
图20是根据一些示例实施例的与基站有关的目标的示意性俯视图，其包括与基站相关联的距离环并且对于理解如何验证目标的位置是有用的；
图21A至图21C是根据一些示例实施例的用于验证目标的位置的系统的示意性俯视图；
图22A至图22B是根据一些示例实施例的用于对照基于卫星的定位进行交叉检查和位置验证的系统的示意性俯视图；
图23是根据一些示例实施例的装置的框图；
图24示出了根据一些示例实施例的非易失性介质。
具体实施方式
本文中的实施例涉及在诸如但不限于移动电话或智能电话的无线电用户设备(UE)的上下文中的位置确定，但是也可以应用于其他移动无线电设备。在这种情况下的位置是指地理位置。实施例还可以涉及载具(包括空中载具)的实时或接近实时的定位或追踪，其中准确性对于安全和保安目的是重要的。例如，UE可以形成无人驾驶飞机或载客飞机的一部分或在其中。在空中空中交通管理系统中，飞行载具位置可以用于路线预测、冲突检测和/或解决。
基于卫星的解决方案可以提供良好的准确性，但是如果这样的信号不可用或不合用，则需要应变，特别是在空中载具的情况下。与例如观察到的到达时间差(OTDOA)技术相比，示例实施例以时间和处理有效的方式提供这样的应变。
给定某些应用的性质，示例实施例还可以提供对由UE发布的定位报告的技术验证，例如，UE实际上来自该UE并且其实际位置与所报告的位置相匹配。这是为了避免卡住或欺骗。示例实施例还可以基于UE相对于定位过程中使用的基站星座的当前位置来提供用于追踪目的的已知的、恒定的和/或可预测的误差分布信息。
对一个或多个UE的后续引用可以指代可以使用数据确定位置的任何形式的UE设备。对(多个)基站的后续引用是指具有无线电发送和/或接收能力的任何参考节点或参考站点。
参考图1A，当通过实时操作系统追踪UE 100时，追踪系统可以能够使用连续定位报告来确定UE的位置、速度、加速度和行进，这些报告在时间t1、t2，...t7以给定更新间隔进行更新。追踪系统可以包括使用不同算法、值和权重来确定给定类型的移动(例如，线性或机动)的最佳路径的逻辑。最终UE路径可以类似于图1A所示的实线110。在接收到UE位置更新之后，逻辑可以基于追踪历史来预测UE100的下一位置。这在丢失检测的情况下尤其重要，这导致轨迹路径中的间隙，如图1B所示。在这种情况下，该算法可以匹配预测的移动类型，并且可以补偿这种间隙并且继续追踪。备选地，如图1B所示，追踪可能会丢失，其中下一UE位置的预测在t＝t4处不正确。UE追踪的质量取决于UE位置不明确性和相关联的测量误差。每个定位源可以通过测量误差特性和/或所提供的容差来表征。操作系统最好应当知道这样的特性以将其包括在预测算法中，因为潜在不准确性可能会影响位置确定质量。
例如，并且参考图2A至图2C，到达时间(TOA)测量误差可以以给定大小的范围圆圈200、210的形式表示。范围圆圆200、210与相应基站201、211相关联。UE的位置可以是圆相交的位置。相交区域230具有特性形状和大小，这表示，UE 220可以以与每个相交区域的大小有关的容差来定位。如在图2A至图2C中可以看到的，在两个基站的情况下，UE的位置准确性取决于相交角，并且位置不明确，因为距离环200、210可以在两个不同点相交。如图2B所示，如果距离环以90度角相交，则会出现最低位置不明确性。在这种情况下，相交区域230具有正方形形状。如果距离环200、210以不同角度相交，则相交区域230具有菱形形状，这表示较低准确性。
现在参考图3，在三维(3D)空间中，可以假定当三个不同范围球200、210、250以90度的角度彼此交叉时，发生最低相交体积。实际上，这样的假定需要第三参考源(例如，第三基站251)直接位于UE 220的上方或下方。如果考虑移动网络基站(eNB)，则可能会对eNB天线桅杆要求产生影响，这在现场应用中可能是个问题。在三个基站201、211、251的情况下，发现最佳角度是120度，这等于内切于三角形内的圆。在这种情况下，不明确性区域260具有正六边形形状。通常，添加更多基站会降低定位不明确性和相交区域，以接近圆形。
在非陆地网络(NTN)应用的情况下，其中无线UE通信是由卫星提供的，可以改进三维(3D)UE定位。而且，如果UE支持，则基于地面的移动网络和NTN基础设施的组合可以用于UE定位。
在实践中，由于基站的部署，基站星座的常规布置可能很少。此外，附加基站需要附加处理时间和容量，并且可能无法实现对准确性的任何可改进。使用附加基站还需要附加误差分布和/或仅当使用所有基站时这些误差分布才有效。这表示，实际上，只要星座合适，就可以将三个基站视为足以用于定位目的，在此将其考虑在内。换言之，最好使用具有已知误差特性的三个基站的较低准确性星座，而不是使用具有很少已知误差特性的较高准确性系统。
在这点上，基站星座可以表示两个或更多基站的特定空间布置，其方式与将行星体的空间布置称为星座的方式几乎相同。
示例实施例涉及使用与相应基站相关联的第一和第二距离环的相交作为用于进一步分析的基本度量。发现第三基站的影响具有相对较小的影响，因此实施例可以涉及选择一对或多对基站作为用于使用TOA原理来提供改进的或优化的定位的基站。具体地，我们是指将在下面概述的测量TOA(MTOA)原理的使用，但是一般来说，缩写TOA用于指示使用TOA测量的示例实施例的一般性。
以下缩写可以指代以下：
CSI-信道状态信息；
CQI-信道质量指标；
GPS-全球定位系统；
GNSS-全球导航卫星系统；
GUI-图形用户接口；
MIB-主信息块；
MTOA-测量的到达时间；
OTDOA-观察的到达时间差；
PSS-主同步信号；
RACH-随机接入信道；
RRC-无线电资源控制；
SIB-系统信息块；
SSS-辅同步信号；
TOA-到达时间；
UE-用户设备；
测量TOA(MTOA)
本文中的实施例提供了可以以硬件、软件或其组合来实现的装置和方法，由此用户设备(或“UE”)可以基于指示两个或更多基站(其中不需要高度)或三个或更多个基站(其中需要高度)的地理位置的数据来确定其自身的位置(即，本地地)。基站可以在LTE或5G的上下文中包括eNB，但是该术语可以更一般地被认为适用于属于无线电网络的任何参考站点。位置也可以基于参考信号或参考数据的发送时间，其可以是传输位置数据的时间，也可以是发送任何其他参考信号或参考数据的时间，可以是具有重复性的任何约定信号或数据。例如，它可以是特定帧或子帧或任何商定符号的开始的时间。为了便于参考，我们将参考参考信号和/或参考数据。发送时间可以被认为是实际的物理发送时间。这使得UE能够计算每个基站的数据的发送时间与接收时间之间的延迟，并且因此计算距每个基站位置的距离。因此，通过在两个或三个维度中绘制三个距离的交点，UE可以进行准确的位置确定，而无需将数据发送给无线电网络。
该过程可以被称为MTOA，例如，以区分该过程与OTDOA，尽管随后为了便于参考而引用TOA。本文中的实施例假定使用LTE/5G UE以及相关联的基站系统(eNB)和网络。然而，应当理解，实施例通常可应用于其他形式的无线电UE和基站基础设施，包括下一代蜂窝无线电系统。
实施例可以使用基站天线位置坐标(X，Y，H)，其中H是指高度；以及在这种情况下提供商定的参考数据或信号的给定LTE/5G无线电帧由基站的天线系统物理地发送的确切时间T0。H可能与地形和桅杆高度有关。因此，该方法基于到达时间(ToA)原理。天线位置坐标(X，Y，H)通常是指天线本身在桅杆上的位置或基站的类似位置，但是为了便于说明，我们将参考基站。
在一些实施例中，这样的数据可以由基站作为小区系统信息块的一部分(SIB 15的一部分)进行广播或以任何其他方式传递给UE。在一些实施例中，UE不需要到基站的活动连接(RRC_CONNECTED)来基于基站信令消息来计算UE位置。也就是说，UE可以处于RRC_IDLE状态。实际上，实施例可能不需要任何参考信令(诸如在OTDOA的情况下为RSTD)，因为帧或子帧信令可以用于本文中的UE定位实施例。
图4是在基站(eNB)400与UE 410之间发送的典型LTE帧结构的示意图。
示例实施例假定以下：
-光速(c)(包括3G/LTE/5G微波)在真空中为299792458m/s，在空气中约为299700000m/s，并且可以四舍五入为300000km/s；
-RF微波信号在1μs内移动300米的距离；
-如GPS等时间同步源可以给出绝对时间值，准确性为97ns(1sigma)，四舍五入为0.1μs
Figure BDA0002951144040000181
距离约为30米；
-LTE帧430长为10ms，LTE子帧440长为1ms；以及
-RF信号在10ms内传播的距离大约等于3000000米。
给出这些假定的目的是解决在描述示例实施例中关于典型小区最大范围的潜在不明确性。如果采用备选数字，则将进行适当的修改。
图5是关于用以示出示例实施例的三个地理上分开的基站500、510、520的UE 410的示意图。基站500、510、520在图5中分别称为eNodeB K、eNodeB M和eNodeBN。其他实施例可以使用基本相同的过程来使用三个以上的基站。
示例实施例涉及UE 410使用TOA原理来确定其位置。UE 410距基站500、510、520的距离(Dk，Dm，Dn)可以使用下式计算：
Dk＝c.(T1k-Tok)；
Dm＝c.(T1m-Tom)；以及
Dn＝c.(T1n-Ton)
其中c是光速，T0k、T0m、T0n分别是从相应基站500、510、520物理传输数据的时间，并且T1k、T1m、T1n分别是该装置从相应基站物理接收数据的时间。
在如图6所示的二维透视图中，确定的距离Dk、Dm、Dn对应于UE 410在圆形或距离环上的潜在位置，并且圆的相交给出了UE的基本位置(X，Y，H)。
UE 410的位置也可以从三维角度确定，可以使用下式计算：
DUE eNodeB k(X，Y，H)＝√((XeNodeB k-XUE)2+(YeNodeB k-YUE)2+(HeNodeB k-HUE)2)；
DUE eNodeB m(X，Y，H)＝√((XeNodeB m-XUE)2+(YeNodeB m-YUE)2+(HeNodeB m-HUE)2)；
DUE eNodeB n(X，Y，H)＝√((XeNodeB n-XUE)2+(YeNodeB n-YUE)2+(HeNodeB n-HUE)2)；
其中DUE eNodeB(X，Y，H)是该装置与给定基站k、m、n之间的距离D，XeNodeB、YeNodeB、HeNodeB是基站坐标，并且XUE、YUE、HUE是装置坐标。
如上所述，在三维情况下，球的相交给出了UE 410的位置(X，Y，H)。
参考图6，应当理解，时间或距离测量的任何不准确性(包括任何同步问题)都可能稀释UE 410的位置确定的精确性。如将观察到的，由以上表达式产生的圆(或球)将具有潜在值的范围，因此重叠或相交将产生UE 410所在的区域，因此确定的准确性较低。
在确定其位置(X，Y，H)时，UE 410可以在RRC_IDLE模式下操作。UE 410也可以在RRC_CONNECTED模式下操作，因为该模式对本文中的示例实施例中采用的方法没有影响。然而，如果UE410的位置要经由基站500、510、520之一报告给移动网络(在某些情况下可能有用)，则UE将需要切换到RRC_CONNECTED模式(如果尚未处于上述模式)。
UE 410就其性质而言是移动设备，因此可以随时间移动位置。因此，如果需要，UE410可以连续地或以周期性更新速率来监测和测量来自范围内的基站500、510、520的相关信号以确定其正在进行的位置。
每个基站500、510、520可以通过多种可能的方法将其相应位置(X，Y，H)和LTE/5G帧传输的准确时间传递给UE 410。
例如，每个基站500、510、520可以在广播传输中或作为SIB的一部分来发送其位置数据(X，Y，H)。例如，每个基站500、510、520可以将位置数据(X，Y，H)发送给可以由UE 410接入的数据库，例如移动网络数据库。该数据可以直接接入或通过与小区ID数据链接来接入。
使用TOA的增强方法
图7概括地示出了通信网络的一部分内的UE 700，该UE 700在这种情况下包括分别标记为“A”-“D”的四个基站701-704。基站701-704中的每个基站具有由距离环界定的相关联的距离区域711-714。UE 700可以是先前提到的任何类型的移动无线电设备，并且示例实施例以诸如无人机等空中载具为例。示例实施例将上述TOA概念用于UE(诸如UE 700)的增强和有效的位置确定，其可以确定其自身的位置(即UE(X，Y，H))作为定位报告725的一部分。基站701-704中的每个基站可以被配置为提供TOA参考数据，诸如第一基站701的由附图标记716表示的一组数据。
在整个本公开中可以参考图7以供参考。
如将要解释的，示例实施例使得能够考虑多径传播并且选择一个或多个最佳基站星座。在这点上，基站星座表示两个或更多基站的特定空间布置，其方式与将行星体的空间布置称为星座相同。例如，第一基站701和第二基站702的相对位置可以包括第一星座{eNBA，eNB B}，第一基站701、第二基站703和第三基站703的相对位置可以包括第二星座{eNBA，eNB B，eNB C}，以及第二基站702和第三基站703的相对位置可以包括第三星座{eNB B，eNB C}，等等。
测量其自身的位置UE(X，Y，H)并且在定位报告725中提供其后，UE 700可以切换到RRC_CONNECTED状态并且使用接收的“定时提前”(TA)校正值(如箭头721所示)基于TOA方法确定这是否提供与自身确定的UE位置和距离的实质匹配。从而，UE 700可以执行其自身位置的技术验证。
如图7所示，定位系统730可以直接地或更可能地经由诸如第一基站701的基站从UE 700接收定位报告725。定位系统730可以是网络的远程实体，其可以从一个或多个UE收集定位报告725以执行第二技术验证，作为对UE执行的第二技术验证的补充或备选，以确认例如UE 700是真实的并且其报告的位置与定位报告725中的位置相匹配。定位系统730可以在验证位置消息726中将定位报告的至少一部分(例如，经验证的位置和验证状态和/或时间戳)提供给另一实体，诸如终端用户系统740。终端用户系统740可以是空中空中交通管制系统等。
对于错误分布，发现前面提到的不明确性的区域取决于TOA方法中使用的两个或更多基站701-704的相对位置以及UE 700的位置。如果UE 700在运动，则这可以频繁地改变。
例如，图8示出了与分别标记为A-E的五个基站801-805有关的UE 700。UE 700被示出为在(X，Y)为(4，8)的位置，并且相对于每个基站801-805具有特定角度关系。角度可以基于每个基站的相应位置的知识来确定。例如，角度A-UE-D等于大约140度，这提供与图2B和图2C中相似的不明确性形状，即，类钻石。但是，如果将第一基站801和第五基站805用作基本对，则它们与UE 700之间的角度将约为86度，这表示，不明确性形状将接近于正方形，这在2D UE(X，Y)定位的情况下是优选最小值。由于UE(X，Y，H)的3D定位需要第三组基站参考数据，因此应当从现有基站中选择其他基站。在这种情况下，可以使用第四基站804，因为相对于其他可能配置，基站“A-E-D”的星座可以在3D中提供最小不明确性值。此外，对于基站“A-E-D”的这一星座，可以标识其他理论位置，如图9中的实点所示，图9指示A-E-D星座保持最佳的位置。基于该知识，可以更准确地确定UE 700的位置。当UE 700运动时，角度和/或方位角关系可以改变，这表示，当前基站星座可能不再是最佳的。为了处理该问题，可以使用其他准则来选择最佳基站。参考图10，例如，如果位置(4，8)处的UE 700正在向任何实心点位置(例如，位置(10，10))移动或从其移动，则基站星座A-D-E仍然可以提供最佳或最好的误差分布。在其他非实心点位置的情况下，应当确定并且使用另一星座。图11示出了基于来自UE的定位报告，在终端用户系统740处对UE 700的追踪可以如何使用改进的位置数据来更准确地实时或接近实时地追踪和/或预测UE 700的运动。该准确性来自使用一个或多个最佳星座用于位置确定以及已知或可预测的误差分布中的一个或多个。
图12示出了根据一些示例实施例的系统。该系统包括UE 700、定位系统730、可选的终端用户系统740、和包括多个基站801-804的通信网络1200(下文中称为“网络”)。例如，网络1200可以是移动通信网络。UE 700可以包括数据库1210，数据库1210可以包括用于以结构化方式存储数据的任何形式的数据存储部件。在数据库1210内可以接收并且存储基站或参考站点数据1220。星座管理器1230也被提供用于确定在UE 700的范围内有三个以上基站的情况下使用的基站801-804的优选星座。UE 700还可以包括根据先前概述的TOA方法进行操作的UE定位逻辑1240。UE 700还可以包括UE验证逻辑1250。所述星座管理器1230、UE定位逻辑1240和UE验证逻辑1250可以以硬件、软件或其组合来实现。UE定位系统730可以包括用于存储移动网络数据1270的移动网络数据库1260、以及UE定位系统验证逻辑1280，其可以以硬件、软件或其组合来实现。
在操作中，UE可以收集并且处理所接收的eNB(X，Y，H)坐标、T0的值以及可选地基站或eNB的标识符，并且将其存储在数据库1210中。该数据可以称为基站参考数据。基站参考数据可以从广播或其他传输中接收，或者这样的基站参考数据可以预先定义并且下载到UE 700。UE 700可以被配置为更新收集并且存储的基站参考数据以实现足够的准确性级别，例如，如果基站参考数据发生改变，则可能会发生，例如，如果给定基站发生移动，则会出现这种情况。
当收集了至少三组不同的基站参考数据时，UE定位逻辑1240可以计算UE位置。如果三个以上的基站可用，在该示例中表示具有TOA数据的3G/LTE/5G信号已经在当前位置被接收到，则UE定位逻辑1240可以评估不同基站星座以选择最佳星座。如果预见到可操作应用，则UE定位逻辑1240可以触发RRC_CONNECTED状态以将所计算的UE(X，Y，H)位置以及任何相关联的数据传递给UE定位系统730以进行进一步处理。当RRC_CONNECTED状态被建立时，UE 700可以接收由基站(在这种情况下是第一基站801)提供的定时提前(TA)校正值1284，该TA校正值对于与网络1200的适当同步是必需的。TA校正值1284对应于微波信号在基站天线与UE 700之间传播的距离。UE验证逻辑1250可以使用TA校正值1284，并且将其与这样测量的距基站的基于TOA的距离(D)进行比较。尽管两个值不同地获取，但是如果正确计算了TOA位置，则它们应当基本匹配。另外，UE定位逻辑1240可以考虑潜在的多径传播及其对TA校正值1284的影响。
UE 700还可以报告其基于TOA的位置以及可用于由UE定位系统730进行第二验证的附加数据。一个或多个定位报告1285可以由基站801在RRC_CONNECTED状态下接收，该基站可以转发该数据以及与基站相关的附加数据，以进行进一步验证。基站801可以尤其将与UE 700的给定连接的RRC连接状态、基站标识符和在该连接中使用的TA校正值1284添加到UE定位报告。该附加数据的目的是提供增强验证，因为任何无线接口均未提供该数据。这也可能表示，该数据不能被任何窃听设备或系统记录或拦截，也不能用于欺骗或修改UE定位报告1285。一旦UE定位系统730接收到一组完整的基于TOA的数据，包括进行验证所需要的数据，它可以执行最终验证并且确认UE 700是真实的还是不真实的。另外，可以在该级别应用UE追踪，这表示，从该系统输出的数据可以例如由终端用户系统740在操作上使用。
图13是示出根据一个或多个示例实施例的可以在UE 700处执行的操作的流程图。应当理解，变化是可能的，例如增加、去除和/或替换某些操作。操作可以以硬件、软件或其组合来执行。为了便于说明，可以将操作分为三个阶段。第一阶段(阶段#1)可以被称为参考站点数据库的提供，其中在该示例中参考站点是基站。第二阶段(阶段#2)可以被称为UE位置(X，Y，H)的确定。第三阶段(阶段#3)可以被称为UE位置的验证。
图14是可以在UE 700、定位系统730和移动网络1200的各种基站801-804之间交换的示例数据消息的详细信号时序图。
第1阶段——参考站点(例如，基站)数据库的提供
参考图13，例如，如果GNSS定位失败，则第一操作1300可以包括将UE 700设置为空中状态或通常需要TOA定位，并且UE处于网络1200的覆盖范围内。如果参考站点数据库1220还不能用于该移动网络1200，则另一操作1301可以包括发起新的参考站点数据库1220。更新时段可以在操作1302中被发起。更新时段的目的稍后将变得清楚。UE 700可以在操作1303处开始从由UE检测到的任何基站801-804收集基站参考数据。基站参考数据可以包括：
eNB ID——基站的标识符；
eNB ID(X，Y，H)——该基站的天线系统的坐标；
T0——信号发送时间(其可以是每帧、子帧或符号)。
对于每个接收到的基站参考数据集，eNB ID可以是用于标识/索引其他参考数据的唯一标识符。如果特定移动网络的给定基站不支持TOA方法，则其存在仍然可以记录和存储在UE数据库1220中。
对于UE 700已经为其存储基站参考数据的广播或传输，UE 700仍然可以执行更新操作1304。
在UE 700已经从给定基站获取基站参考数据之后，它可以如先前针对TOA定位方法所概述的那样锁存信号接收时间T1，并且该值可以对照相关eNB ID被添加到参考站点数据库1210中。
在操作1305中，可以将多径控制应用于收集的基站参考数据。在这点上，UE 700在某些情况下可以接收具有相应延迟的相同信号的一个以上的副本。在这种情况下，延迟的信号接收时间T2、T3、T4等可以被存储和添加到针对有关eNB ID的收集的基站参考数据中。附加地或备选地，可以在相同的更新时段中针对给定eNB ID接收随后的一组基站参考数据。UE 700可以被配置为基于两个连续信号之间的时间间隔及其自然间隔来确定这是与多径问题有关还是与下一信号有关。例如，在LTE的情况下，间隔对于帧是10ms，而对于子帧是1ms，等等。考虑到所需要的定位报告更新速率(其可以是每秒一个)，更新时段可以是可配置时段。可以假定更新时段可以被设置为大约500ms。在该更新时段期间，UE 700应当能够收集和更新用于TOA定位的至少三个基站的基站参考数据。3D定位需要三个基站，因此在本文中的示例实施例中假定这是所需要的最小值。作为更新时段为500ms的进一步证明，当采用SIB16时，可以使用定义的更新速率(例如，40-100ms)进行更新，这表明500ms足以收集所需要的基站参考数据集。UE 700可以使用来自给定基站的任何可用广播或传输，因为将通过PSS/SSS(在LTE的情况下)或另一形式的同步信令(通常用于其他通信标准)来保证同步。
多径控制操作1305可以通过使用来自信号值T1、T2、T3、T4等的集合中的最小接收值(即，min(T1，T2，T3，...，TO+1))来执行，其中To+1表示来自同一eNB的下一传输的接收。该选择的理由是，如果接收到这样的直接信号，则最小值应当对应于给定信号传播的情况下的视线信号。这对于基于TOA的定位可能很有用，因为时间差T1-T0用于TOA距离测量。UE 700可以基于等式：min(T1，T2，T3，...，TO+1)-TO来测量到给定基站的距离D。
在后续操作1306，更新时间结束，并且UE 700应当具有经更新的基站参考数据的列表。可以在此时执行上述多径控制操作1305。
总而言之，阶段#1的操作1300-1306针对数据更新、多径控制和样本整合提供对移动性或基站参数改变的支持。
参考图14的时序图，阶段#1由操作1401至1410表示。操作1401可以包括开始更新时段。操作1402-1405可以包括将ToA数据从相应基站(eNB)广播给UE 700。操作1406和1407表示多径传播，其中UE 700可以接收同一信号的一个以上的副本，这可以包括一些延迟。操作1408表示TOA数据从基站之一到UE 700的下一广播。操作1409可以包括更新时段的结束。操作1410可以包括执行多径控制和距离测量。
阶段#2-——UE位置(X，Y，H)的确定
再次参考图13，在阶段#2，考虑到任何多径校正，UE 700可以基于所接收的和经更新的基站参考数据来计算其UE(X，Y，H)位置。
应当理解，如何计算UE(X，Y，H)位置取决于可用基站的数目。2D(X，Y)定位需要两个不同基站，或者当高度H已知时，或者3D定位需要三个不同基站(X，Y，H)。因此，在操作1307中，确定在基站数据库1210中的参考站点数据1220中是否参考三个以上的基站站点。如果否，则在操作1308中，可以执行基于TOA的定位。
如果三个以上的基站可用，则考虑到上述原理，可以应用UE(X，Y，H)定位的优化。在操作1309中，UE 700可以使用三个基站(即，使用与基本的基于TOA的定位相同的原理)来计算其UE(X，Y，H)位置计算。三个基站的选择可以是随机选择，因为该操作的目的是确定初始UE位置UEinit(X，Y，H)以在一个或多个后续操作中进行优化。UEinit(X，Y，H)可以以与基本TOA定位方法相同的准确性来计算。
随后，执行选择最佳基站星座的操作1310。如基于图8的图15A所示，这可以包括测量从UE 700(例如，从UE的静态北)的参考向量1500与从UEinit(X，Y，H)延伸到每个给定基站801-805的位置的相应向量之间的角度。每对基站801-805之间相对于UEinit(X，Y)的角度被计算以便确定最佳基站对，称为基本对，根据参考图2A至图2C描述的观察，针对该最佳基站对，距离环的相交(其中D表示其半径)是最佳的。如上所述，对于等于90度的角度(参见图2B)，相交面积最小。在实践中，这种相交的发生可能很少，因此可以提出一个准则，至少在最初认为60-120度之间的角度是可以接受的。关于可接受角度的最终决定可能需要现场测量，并且还可能取决于给定区域中可用基站的数目及其密度。在所提出的方法中，将sin(角度)值用作参考，并且给出如下第一条件作为下限阈值：
sin(60度)＝0,86603 [1]
并且对于120度上限阈值进行相同的得出。
此后，具有最高sin(角度)值(例如，1)的一对基站801-805可以用作最佳基本对，而满足阈值准则的其他对也可以表示为可接受的。从图15A可以看出，A-UE-E的角度具有大约86度的值，这给出了来自任何基站对的最高对应正弦值。因此，该对(A，E)可以用作后续计算的基本对。
为了使等式[1]准则适配现实情况，可以稍微放宽准则，以允许在后续优化步骤中进行更多组合。例如，可以提出10％的容差，这表示输出结果在以下等式[2]表示的限度内的任何其他基站组合也可以被认为是可接受的：
sin(角度)>＝90％*sin(最佳角度) [2]
例如，使用基站A、E的基础(base)，该基础用于第三基站的选择、明确或优化的定位、以及确定3D UE(X，Y，H)位置。第三基站可以基于其与基本对A、E的相对位置来确定。对于基本对的向量，第三基站的优选位置应当在基本角度的中间。在该示例中，第四基站D804被确定为最佳，因为其反向向量在基本对A、E之间的角度内。在某些情况下，不太有利的基站可以被认为是可接受的。
因此，如图15B所示，可以选择三个基站801、804、805(A、E、D)，这三个基站801、804、805在其当前位置针对UE 700创建最佳基站星座。
这三个基站801、804、805的坐标可以用于以上述方式使用基于TOA的距离测量Da、De和Dd来确定优化位置UEopt(X，Y，H)。
应当注意，以上仅是最佳基站集合的示例得出，并且可能存在更多最佳星座取决于地理准则。另外，如果必要，可以使用不太有利的基站星座，而不是最佳星座。
在一些示例实施例中，在必要时，基站的类型和多径传播的指示可以用作一个或多个附加选择准则。
图16A示出了UE 700的其他潜在位置，针对该UE 700，图15B的星座是最佳的，如实心点所示。该星座可以被称为A、E、D，其中第一基站801和第五基站805(A、E)表示基本对，第四基站804(D)表示适合于基本对的第三基站。图16A示出了图16B的备选方案，这次是星座A、D、E，其中第一基站801和第四基站804(A、D)表示基本对，第五基站805(E)表示适合于基本对的第三基站。因此，基于当前UE位置，不同星座可能是最佳的，但是对于不同数目的其他位置，一些可能是最佳的。在每种情况下，可以提出基站的更好或最好的可用配置或星座，以便基于TOA测量或通过任何其他方式来更新初始UE位置UEinit(X，Y，H)。如果UEinit(X，Y，H)完全不准确，则可以对UEopt(X，Y，H)位置应用附加位置重新计算。
仍然参考图16A和图16B，可以标识公共星座的区域，使得当其他UE位于附近时，相同星座可以用于这些UE的定位，以便补偿和/或最小化测量区域，因为相同基站将被使用。当需要在附近的两个或更多UE之间进行距离分隔时，使用相同参考站点星座也是有益的，因为可以应用公共位置误差分布。
图15和图16对于理解UE 700不移动或相对缓慢移动的统计情况的示例实施例是适当且有用的。
然而，现在考虑UE 700移动得更快的情况，如空中载具的情况。图17A示出了相对于第一基站1701和第二基站1702(A、B)从点A到点B以相对直线移动的UE 1700。可以看出，与第一基站1701和第二基站1702有关的相交区域1705的形状是对称的，并且也随着参考图2A至图2C描述的已知图案而变化。
在这种情况下，UE定位逻辑1240可以决定考虑UE运动以提供更准确的定位数据UEopt(X，Y，H)。为此，UE 1700可能需要确定其速度和行进向量。一种确定速度和行进向量的方法是测量三个连续的UEopt(X，Y，H)位置报告。备选地或附加地，这样的数据可以从诸如行程计划的其他来源提供。为了确认的目的，可以提出某个平均时段周期以使路径波动最小化，该路径波动可能对UE行进测量有影响。如图17A所示，相交菱形的长轴与UE行进向量一致，这表示在该方向上的准确性可能较低。然而，同时，在UE行进向量的垂直方向上的偏差可能较小。从操作系统的角度来看，这种情况可能是有益的，如图17B所示。该修改的价值在于，操作系统对UE 1700已经改变了其行程方向(即，其行进)(可能指示动作的开始)的指示更敏感。如果使用一分钟向量(通常是这样)，甚至可以标识出距当前UE行进的微小偏差，并且基于这种标识，操作系统逻辑可以触发一些其他动作，诸如激活安全网协议，其中基于这种标识，可以标识发生碰撞的危险。
但是，行进方向误差分布中的较低准确性可能会对数据操作适用性产生较小影响。操作系统可以基于追踪历史数据和UE速度(例如，提前60秒)来预测未来的UE位置。较低的准确性表示这样的测量可能具有较低准确性，但是仍然可以通过使用更长的预测时间段(例如，提前65秒)来补偿。在这种情况下，风险与碰撞预警时间的预测有关。更严重的情况是考虑到偏离路径的情况，因为对其他交通的潜在影响可能更大。另外，行进通常由用户或车载设备连续监测，因此该区域内其他交通的存在将易于检测。
示例实施例可以通过修改一个或多个基站选择准则来支持该概念。
参考图18A至图18D，可以减少用于选择基站的基本对的准则，以允许更多的组合成后续选择操作。例如，除了选择满足等式[1]准则的最好的基本对，还可以使用10％的容差，这表示输出在等式[2]中定义的限度内的其他基站逐对组合也可以提供一组缩小的对。
如与图15A类似的图18A所示，示出了行进向量1800。现在参考图18B，除了针对所示的一组基站801-805的预先确定的最佳角度(86度)，其他两个角度也满足等式[2]中列出的准则、以及如等式[3]中所示的另一可选的准则：
角度>＝70度 [3]
这些可接受的角度为83度和75度。
可以看出，等式[3]准则高于基本选择(即，等式[1])中使用的准则，但是等式[2]和[3]可以一起应用，从而有机会分析有限的潜在基站组，以便从大量可能组合中进行进一步分析。
注意，由于sin(60度)＝sin(120度)并且应用等式[1]的阈值，因此仍可能从分析中排除高于120度的角度。这是有道理的，以便避免在行进方向上有太多不确定性，行进应当在定义的界限内。
通常，等式[1]、[2]和[3]中列出的任何建议准则都是可配置的，并且适用于实际部署方案。
现在参考图18C，以要求UE行进向量1800应当在满足等式[2]和等式[3]准则的给定角度的向量臂之间的要求来处理UE 1700的运动。然后，确定最小角度值以选择基站801-805的最佳基本对。在该示例中，第一和第五基站801、805(A、E)仍然可以用作基本对，因为距A-UE-E角的中心的距离最接近UE行进向量1800。由于设置了基本基站对801、805(A、E)，可以如前所述用相同的逻辑确定第三基站，从而反向向量应当通过该角度，如图18D所示，由此选择第三基站804(D)。因此，图18D示出了朝着位置(12，4)处的点“头部”运动的UE1700的所选择的基站星座。
参考图18E和图18F，可以标识UE 1700的其他潜在位置，当UE朝着“头部”点运动时，针对该位置的“ADE”星座将是最佳的。可以看出，所提供的实心点位置的子集相对于静态UE情况的对应图16A、图16B的示例较小，这表示与静态情况相比，针对移动UE选择最佳的一组基站801-805更为复杂。
对于特定类型的移动UE(诸如火车或电车)，其中可以基于GSM/LTE/5G技术请求基于TOA的定位，可以在所需要的基站801-805的数目和测量准确性方面实现附加改进。如在图19A中可以看到的，在正常操作中的UE 1900(附接到火车或电车)不能位于在位置A和B之间延伸的线的外部，这表示一个维度是稳定的。也可以省略第三维度(H)。这可能表示对于基于TOA的定位，可能只需要两个基站1701、1702，如图19A所示。另外，在平行于行进向量的轴上，对于具有小基角(base)的角度(即，基站1701、1702之间相对于运动中的UE 1900的的距离)可以实现在这种情况下所需要的最好的准确性。这样的一对选定的基站1701、1702应当位于路径(例如，铁路)附近，以提高准确性。
此外，如图19B所示，可以在第二基站1702上使用扇形天线，在这种情况下，或者在UE移动指定轨迹而没有偏离时，对于以这种类型进行线性运动的UE 1900的基于TOA的定位，仅需要一个这样的基站。还可以理解，在仅使用一个基站1702的情况下的误差分布取决于基站的定时准确性，这可能与TOA T0准确性有关。
可能的应用可以涉及铁路的GSM-R通信标准，其中与基于轨道的载具相关联的UE可以用于提供独立的定位源或进行速度监测。
总而言之，阶段#2使基于TOA测量来确定经更新的UE(X，Y，H)位置成为可能。
再次参考图13，在第一操作1309中，计算初始位置UEinit(X，Y，H)。然后，如果有多于三个支持TOA方法的基站可用，则在操作1310中，可以通过针对静态和动态场景选择一个或多个最佳基站星座来提供进一步的优化。在静态UE位置测量(导致最小的横截面积)的情况下，使用星座几何问题进行了改进，并且在移动UE的情况下，改进与横截面积的长轴与行进向量对准和沿行进向量或垂直于行进向量的不确定性的最小化有关。因此，对于操作应用而言，由于对未来UE位置的预测，这样提供的数据可以具有更好的质量并且可以使错误警报的数目最小化。在操作1311中提供经更新的的优化位置UEopt(X，Y，H)。
参考图14的时序图，阶段#2由操作1411-1415表示。操作1411可以包括UE 700使用随机基站计算其位置。操作1412可以包括UE700测量参考点(例如，来自UE的静态北)与给定基站之间的角度。操作1413可以包括UE 700选择第三基站。操作1414可以包括应用运动优化的可选特征。操作1415可以包括基于最佳基站位置的选择来计算经更新的或最佳位置。
阶段#3——UE位置的验证
再次参考图13，可以在图13所示的方法的操作1312至1315中提供UE(X，Y，H)位置的技术验证。
在操作阶段1312，UE 700可能有必要切换到或保持在RRC_CONNECTED状态并且将其定位数据传送给定位系统730。UE(X，Y，H)位置的技术验证可以包括由UE 700本身以及由定位系统730进行的验证。
为了在UE级别进行验证，采用UE验证逻辑1250。该操作1313可以涉及例如UE验证逻辑在该示例中从第一基站801接收TA值1284(TAAUE)作为RRC同步过程的一部分。可以不受限制地通过UE逻辑在内部选择该过程中的第一基站801，并且将TAAUE值与距第一基站801的基于TOA的距离Da进行比较。如果对于其UE 700处于RRC_CONNECTED状态的基站不支持基于TOA的定位，则除非UE知道确切的基站天线位置坐标，否则TA值不能用作验证手段。如果知道天线位置，例如从另一可信源传递或获取的，则TA值可以用于UE(X，Y，H)位置验证。如果对于其UE 700处于RRC_CONNECTED的基站801支持基于TOA的定位，则将所获取的TA值(TAAUE)与距给定基站的基于TOA的距离Da进行比较。可以执行附加Da测量，或者可以使用来自经更新的数据库1210的值。
例如，GSM TA准确性为500m，并且LTE TA准确性为78m。在这两种情况下，如本文所述，基于TOA的UE定位的预期准确性应当更好，例如，大约为30m，这可能是配置的主题。
参考图20A，如果距具有对应TA值(TAAUE＝TAn)(由基站提供)的给定基站(eNB A)2000的距离Da基本与由UE 700独立测量的基于TOA的距离Da(Da＝T1a-T0a)相匹配，则可以成功地验证UE(X，Y，H)的位置。道理是，如果由于随机接入过程期间的双向UE基站通信而导致出错的或不足的TA值被接收到，则UE 700可能无法建立无线连接。验证表示，UE 700是基站2000的覆盖范围内的真实对象，并且位于大小为1个TA值(对于LTE是78m，对于GSM是500m)的距离环内。如果基于TOA的距离测量Da满足以下准则[4]，则表示基于TOA的定位是正确的：
TAn-1≤Da≤TAn+1 [4]
另一理由可能是，如果基站参考数据的任何部分不正确(其可能包括任何参与基站的天线站点坐标和T0)，则所测量的UE(X，Y，H)的基于TOA的位置相对于距给定eNB的TA值(和相关联的距离)将不正确，其中UE处于RRC CONNECTED(RRC已连接)状态。这对于TOA数据尤其重要，因为如图7、图12和图14所示，可以经由单向的广播传输将TOA数据传送给UE700，并且在RRC_IDLE状态下，UE可能不能验证其是否正确。还应当提到，一旦处于RRC_CONNCTED状态，则从给定基站接收的传输质量可能会更高，因为通常该连接具有更高的传输功率。这可能会影响多径传播。为了补偿这种影响，可以重新计算UE位置，并且也可以将用于验证目的的基于TOA的距离测量用于定位。这也可以提高定位准确性，因为可以使用最新的基站参考数据。
在一些实施例中，由于星座几何问题，UE 700已经建立到其的RRC_CONNECTED状态的基站可能不涉及位置计算。在这种情况下，可以将接收到的附加的基于TOA的测量用于位置优化。
关于等式[4]的证明，可以假定超过78m的容差，假定更新频率为1Hz，则UE应当以至少78m/s的速度移动。这相当于280.8km/h的速度，这比无人机或地面载具的典型速度大得多。然而，在更高速度下，出于验证目的，在LTE(156m)的情况下，可以将容差增加到2个TA单位。
概括地说，通过执行验证过程，UE 700可以确认所获取的基于TOA的UE(X，Y，H)位置在给定容差内，这也表示由贡献基站提供的TOA数据具有良好的质量。这进而提供了对UE位置的技术验证，该验证依赖于双向主动信号交换，这可能被认为等同于辅助雷达的询问和定位。
在UE 700针对附近交通执行自分离服务的情况下，UE自验证也可能至关重要。
在另一操作1314中，UE 700可以向对于其处于RRC_CONNECTED状态的基站报告其UE(X，Y，H)基于TOA的位置。基于TOA的位置在UE定位报告1285中发送。UE定位报告1285可以包括例如：
UE ID/行程ID，
UE(X，Y，H)基于TOA的位置，
基站ID(REF1，REF2，REF3)
Daue值，
TAaenbue最后值。
UE ID/行程ID可以与在特定移动网络内在其下追踪UE 700的用户ID或手机ID有关。专用行程ID可以被分配或指配给给定空中载具。这种独特的UE ID/行程ID的适用性对于空中空中交通管制应用而言是典型的。行程ID可能与行程计划相关联。UE(X，Y，H)基于TOA的位置是根据上述方法从TOA测量中得出的UE位置。
基站ID(REF1，REF2，REF3)可以用于UE 700处的验证。移动网络可以使用基站ID，并且将该信息与来自内部数据库的基站坐标相关联。因此，在与定位报告1285中提供的与移动网络组件有关的任何出错的或错误的ID数据(其可以指示错误或改变的无线电传输)的情况下，可以在验证过程中标识这种错误。另外，如果需要，可以知道星座几何形状，从而可以独立地验证和确认定位误差和测量准确性。由于示例实施例涉及最少三个基站用于基于TOA的定位，因此报告中通常应当包括三个基站ID。
Daue值表示由UE 700用于内部UE(X，Y，H)位置验证的基于TOA的距离UE-基站A(处于RRC_CONNECTED状态)。该数据的存在还可以用于其他验证，以及用作用于认证的唯一标识符或标记。由于该值可能会动态改变，因此可能难以在伪造传输(false of spoofedtransmission)中模拟或仿真该值。如果基站不支持TOA定位方法，则不提供Daue值。
TAaenbue最后值是由UE 700用于内部UE(X，Y，H)位置验证的由基站A(处于RRC_CONNECTED状态)提供的TA校正。该数据的存在还可以用于其他验证，以及用作用于认证的唯一标识符或标记。由于该值可能会动态改变，因此可能难以在伪造传输中模拟或仿真该值。如果对于其UE 700处于RRC_CONNECTED状态的基站不支持基于TOA的定位方法，则TA值可以用于验证，因为移动网络可以具有关于基站坐标的信息并且可以确定与在定位报告中提供的TA值相对应的距离(或者距离环)。没有关于T0的信息，UE 700可能不能使用TA值进行内部位置验证。应当提供最后的(最准确的)TA值。
UE 700还可以在定位报告1285中包括附加数据，诸如由内部设备确定的高度值、行程计划、行进、速度和/或终端用户系统740可能需要的其他数据，诸如例如空中空中交通管理系统。
在接收到定位报告1285并且支持TOA定位方法的基站处，将定位报告与基站相关数据转发给定位系统730，该数据可以用于进一步的验证，即：
基站ID(X，Y，H)
基站ID，
TAaue最后值，
RRC连接状态(UE ID)。
基站ID(X，Y，H)可以用于基站确认，这在基站为移动时可能很重要。基站ID指示哪个基站正在提供定位报告1285。TAaue最后值可以与UE定位报告1285中包括的TAaenbue最后值相同。显著差异是该值的来源。TAaenbue最后值由UE 700根据给定无线标准在无线传输中提供，而TAaue最后值可以直接从基站逻辑中得出，这表示该值不能被外部观察者接入，例如通过窃听，除非他们有权接入移动网络的内部工作。实际上，这表示两个TA值应当相同，或者当考虑UE或基站移动性时，它们之间的差异不应当大于1个TA值。
RRC连接状态(UE ID)可以用作确认给定UE 700实际上处于与给定基站的RRC_CONNECTED状态，这可以用作附加保护以及还可以用作UE与真正UE相关联的技术验证。如果给定基站不能确认其服务于由所述基站针对其发送对应定位报告的给定UE 700，则这可能表示该定位报告为假。一个示例可以是VPN传输。
如果UE 700对于其处于RRC_CONNECTED状态的基站不支持TOA定位，则不会将其他数据添加到UE定位报告1285。在UE定位逻辑1240处，可以执行UE(X，Y，H)基于TOA的位置的第二独立验证，以提供适用于操作目的的定位数据。
图21A至图21C对于理解上述验证步骤很有用。在这种情况下，典型的空中无人机(相当于前面提到的UE 700)遵循特定路径。根据一些示例实施例，由虚线包围的数据元素可以指示在每个阶段使用的元素。
参考图21A，在给定时间，为了一致性，无人机或UE 700可以测量其自身的位置，切换到RRC_CONNECTED状态，并且执行内部位置验证以在定位报告中经由基站“A”2000向定位系统730报告。假定基站“A”2000支持基于TOA的定位。基站“A”2000独立地向定位报告添加诸如其自己的验证数据的附加数据，并且可以将该经更新的定位报告传送给定位系统730。定位系统730可以连续地接收相关数据，包括连接基站的状态。UE定位系统验证逻辑1280可以执行安全检查，以验证是否基于授权和真实基站来测量在UE定位报告1285中提供的接收到的UE(X，Y，H)位置。
UE 700在UE定位报告1285中提供用于基于TOA的定位的所有基站的基站ID。
该数据可以由无线电信道提供，因此存在如下这样的风险，即，这种传输将被作为虚假的行程数据而被拦截、改变或重放。在某些情况下，所提供的数据可以作为其他UE的位置被传输。UE定位系统验证逻辑1280能够确定所接收的UE定位报告1285是否是虚假的和/或是否被改变。UE定位系统验证逻辑1280可以比较被报告为基站ID的数据是否对应于处于或当前处于操作状态的移动网络的真实基站ID中的ID。另外，可以通过其基站“A”ID及其位置来验证提供UE定位报告1285的基站“A”2000。移动基站“A”2000坐标的验证在移动基站的情况下可能至关重要。如图所示，可能存在不同的信令路径，TOA参考数据可以通过该不同的信令路径被发送给UE定位系统730。
在示例实施例涉及实时处理的情况下，在该验证步骤检测到的任何差异可以指示在操作应用中不能信任所提供的UE定位报告1285。
现在参考图21B，UE定位系统逻辑验证定位报告1285中的UE(X，Y，H)位置和距基站“A”2000的基于TOA的距离Daue是否与由位于坐标eNB A(X，Y，H)的基站“A”提供的TA值TAaue相匹配。如果UE 700是真实UE，并且由基站提供的TOA数据的准确性没有问题，则Daue的值应当以给定准确性/容差与TAaue值相匹配，这对于所使用的无线技术(例如，GSM/LTE/5G)可能是典型的。如果发现错误，并且该错误高于允许容差，则可能表示UE定位报告1285被改变或为假，或者由移动网络提供的基于TOA的测量准确性不足以用于操作应用。另外，UE定位系统逻辑可以验证由基站“A”2000作为最后值而提供的TAaue是否与由UE 700报告的TAaenbue值相匹配。在一种情况下，考虑到拐角情况，这应当是相同的值，或差异不应当大于1个TA步长(或对于高速UE为2个TA)。如果满足这样的条件，则该准则可以提供对UE 700是真实UE的可靠确认。如果差异高于允许界限，则这可以指示所提供的UE定位报告1285是虚假的或被改变并且不能被可操作地使用。在该步骤中，可以验证基站“A”2000本身以标识其位置或坐标是否与在移动网络数据库1260中指定的位置或坐标相同，这在基站移动性和TOA数据完整性的情况下也可能是有帮助的。
图21C示出了验证准则。定位系统逻辑可以通过分析由基站“A”报告的该UE的RRC_CONNECTED状态来检查所指示的UE 700是否实际上由基站“A”2000服务。该验证还可以包括检查基站“A”2000的状态。该验证步骤可以从技术上确认与给定UE 700的活动双向连接，这对于操作适用性可能是有用的。如果没有该步骤，则UE定位系统验证逻辑1280可能无法确认UE定位报告1285的来源，并且，如果没有该信息，则存在UE定位报告为假的风险。
如所指示的，基于UE ID(用于移动网络的唯一ID)的RRC_CONNECTED状态验证可以由于UE移动性而改变。但是，移动网络应当能够确认这种标识。
如UE定位报告1285中所指示的，在该步骤，行程ID不能用于验证，因为它可以由用户提供。如果需要与行程计划相关联，则可以将行程ID用作附加准则。
总结，以上参考图21A-21C描述的示例准则提供了一种独特的技术验证手段可以用来确认所提供的UE定位报告1285的操作适用性。
参考图14的时序图，阶段#3由操作1416-1814表示。操作1416可以包括从基站接收随机接入响应，其可以响应于UE 700对任何基站执行随机接入过程。操作1417和1418适用于ToA支持的基站的情况。操作1417包括计算距基站之一的ToA距离。操作1418包括执行位置验证。
GNSS位置的验证
上述系统和方法可以用作用于基于独立GNSS(例如，GPS)的UE位置验证的手段。如图所示，在某些情况下，可能无法以足够的准确性提供GNSS位置(例如，由于信号阴影、覆盖范围不足或卫星可见性、欺骗、干扰)。根据上述示例实施例，通过执行基于TOA的定位或至少基于TOA的距离测量，UE 700能够确定从GNSS信号得出的位置数据是否正确或在容差内。
图22A示出了两个独立的位置数据集的比较，而图22B示出了将TOA距离UE 700->基站2000用于GNSS位置验证的场景。
应当注意，在某些情况下，TA值可以用作验证手段，尽管由于TA值与已建立的无线连接有关，所以多径传播可能会对确认质量产生影响。而且，UE 700还必须知道基站(X，Y，H)坐标以测量参考距离。
可以在反向方向上应用相同类型的验证操作，其中相对于基于卫星的位置(例如，来自GPS)来测量基于TOA的UE位置准确性。因此，TOA和基于卫星的定位方法可以彼此互补。在两种方法均可用的正常操作中，可以选择一种方法作为主要定位解决方案，而另一种可以是可热交换的备份方法，也可以用作具有可配置更新和验证检查的验证手段。
图22B示出了可以将表示为GPS：UE(XG，YG，HG)的基于卫星的位置(例如，GPS)与基于TOA的位置TOA：UE(XT，YT，HT)进行比较的情况。两种方法都应当提供相似的结果，可以表示为测量误差或差异因子。UE 700可以比较两个结果，并且确定应当使用哪个，或者可以在哪里应用校正。UE 700可能不必切换到RRC_CONNECTED状态来执行这样的位置验证，并且UE可以处于RRC_IDLE状态。
应当注意，GNSS和其他基于卫星的定位系统基于广播传输，即单向通信。UE 700可能无法确认卫星位置，但是可能需要中继所提供的数据。在一些情况下，这可以被用来欺骗UE 700，UE 700被提供有错误的或已改变的基于卫星的参考信号并且可能采取不正确的动作。这种情况的一个示例可能是信号欺骗和/或强迫自主汽车(无人机)改变路线。
TOA方法的益处在于，UE 700可以相对容易地切换到RRC_CONNECTED状态，并且通过在双向通信期间获取TAaenbue值，并且基于基于TOA的距离Daue测量，可以确认所测量的基于TOA的UE(X，Y，H)位置与所提供的参考距离是否相匹配。这也可以应用于基于GPS的位置。这表示，如果由于任何原因而导致基于卫星的位置不准确，则可以报告该情况，或者可以使UE 700知道所获取的位置不能被信任。在RRC_CONNECTED状态的情况下，UE 700应当在定义的TA距离环内。这表示，利用该准则(RRC_CONNECTED)(即使准确性不高)，也比基于卫星的定位更可靠，即使可以进行高准确性定位。
所提出的解决方案的典型应用可以与自主无人机(UAV)行程计划监测有关。
在一些实施例中，可以使用诸如GSM、LTE、5G、NTN的不同通信标准来接收参考数据，以基于ToA原理来确定初始位置。因此，UE可以利用信号而不必使用相同的给定标准来等待数据。
概要
示例实施例涉及可以应用于基于TOA的UE(X，Y，H)定位的系统和方法，尤其是在UE700处于运动中以及可能需要诸如行程计划监测的操作应用时。如上所述，由于几何问题，基站的正确选择可能有助于使不明确性错误最小化。在操作应用的情况下，其中相同的基站组可以用于提供附近UE的位置信息，由于可以应用相同的误差分布，因此可以在计算中使定位误差最小化。此外，当UE 700在运动中时，可以在使位置不明确性最小化方面提出其他改进。此外，可以提供技术验证准则以确认位置测量的质量并且使错误UE报告最小化。
图23示出了可以提供UE 700、UE定位系统730或基站中的任何一个或多个的示例装置。
该装置包括至少一个处理器2300和直接或紧密连接或耦合到处理器2300的至少一个存储器2320。存储器2320可以包括至少一个随机存取存储器(RAM)2322a和至少一个只读存储器(ROM)2322b。计算机程序代码(软件)2325可以存储在ROM 2322b中。该装置可以连接到发送器(TX)路径和接收器(RX)路径，以便获取包括上述数据的相应信号。该装置可以与用于指令该装置和/或用于输出数据的用户接口(UI)连接。具有至少一个存储器2320和计算机程序代码的至少一个处理器2300可以被布置为引起该装置至少执行本文中描述的方法。
处理器2300可以是微处理器、多个微处理器、控件或多个微控制器。
存储器2320可以采用任何合适的形式。
发送器路径和接收器路径可以使用收发器部件来建立，该收发器部件可以被布置为适合于任何形式的无线电通信，例如，根据3G/LTE/5G或下一代标准的蜂窝无线电通信。
图24示出了根据一些实施例的非瞬态介质2400。非瞬态介质2400是计算机可读存储介质。其可以是例如CD、DVD、USB棒、蓝光盘等。非瞬态介质2400存储计算机程序代码，该计算机程序代码在由诸如图23的处理器2300的处理器执行时使装置执行上述操作。
应当理解，上面描述的是目前认为是优选实施例的内容。然而，应当注意，优选实施例的描述仅通过示例的方式给出，并且在不脱离所附权利要求所限定的范围的情况下可以进行各种修改。

Claims (52)

1.一种装置，包括用于以下的部件：
针对多个远程基站中的每个远程基站，接收参考数据，所述参考数据可用于基于其距所述基站中的两个或更多基站的距离来估计所述装置的地理位置；
在预定更新时段内，针对所述基站中的至少一个基站接收经更新的参考数据；
在所述预定更新时段结束时，针对多个所述基站使用所接收的、包括任何经更新的参考数据的参考数据，来确定所述装置的初始地理位置(UEinit)；以及
与所述基站中的从其接收到参考数据的至少一个基站建立双向通信链路，并且从其接收验证数据，所述验证数据可用以验证所述初始地理位置(UEinit)或从其得出的另一地理位置的准确性。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所接收的参考数据是由所述基站中的每个基站发送的，并且包括ToA参考数据，所述ToA参考数据包括与相应的所述基站相关联的对地理位置以及参考信号或数据的发送时间(T0)的指示，所述部件还被配置为：
从所述多个基站中的每个基站接收所发送的ToA参考数据的一个或多个接收时间(T1)；
针对每个相应基站将所述ToA参考数据和所述一个或多个接收时间(T1)存储在数据库中；
在所述预定更新时段内，针对所述远程基站中的至少一个远程基站接收另外的ToA参考数据和/或一个或多个另外的接收时间(T1)；
针对所述至少一个远程基站使用所述另外的数据和/或所述另外的接收时间(T1)来更新所述基站数据库；以及
在所述预定更新时段结束时，基于以下来确定所述装置的所述初始地理位置(UEinit)：被存储在所述数据库中的所接收的地理位置、以及所发送的参考信号的所述发送时间(T0)与所述接收时间(T1)之间的延迟，包括在所述预定更新时段内进行的任何更新。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述部件被配置为在所述预定更新时段内针对至少一个远程基站检测多个接收时间(T1，T2，T3...To+1)的接收，并且仅选择所述接收时间中的一个接收时间以在所述基站数据库中用于初始位置确定。
4.根据权利要求3所述的装置，其中所述部件被配置为选择最小接收时间(min(T1，T2，T3...To+1))以在所述基站数据库中用于初始位置确定。
5.根据任一项前述权利要求所述的装置，其中所述部件被配置为基于所述数据库中的针对基站的子集的所述数据来确定所述初始位置(UEinit)，ToA参考数据和接收时间(T1)已经从所述基站的所述子集被接收到。
6.根据任一项前述权利要求所述的装置，其中所述初始位置(UEinit)是使用随机选择的基站的子集来确定的。
7.根据权利要求6所述的装置，其中三个随机选择的基站的子集被选择。
8.根据任一项前述权利要求所述的装置，其中所述部件还被配置为通过以下来更新所述初始位置(UEinit)：标识满足预定的一个或多个第一准则的至少一对基站，所述标识至少基于其相对于至少所述初始位置(UEinit)的相应位置；并且使用所述数据库中的所标识的一对基站的所述参考数据来提供经更新的位置(UEopt)。
9.根据权利要求8所述的装置，其中所述部件被配置为基于从所述初始位置(UEinit)延伸到所述基站的所述相应位置的向量之间的角度来标识所述至少一对基站。
10.根据权利要求9所述的装置，其中所述部件被配置为标识其相应向量之间的角度最接近90度的所述一对基站。
11.根据权利要求9所述的装置，其中所述部件被配置为标识向量之间的角度在预定允许区域内的多个基站对，所述预定允许区域为90度的任一侧。
12.根据权利要求11所述的装置，其中所述允许区域基本在60度到120度之间。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的装置，其中所述部件还被配置为通过标识相应第三基站以用于与所述一对基站或每对基站进行关联来更新所述初始位置(UEinit)，所述第三基站是基于其对于所述一对基站或每对基站的相对位置来标识的，所述经更新的位置(Uopt)是使用所标识的一对基站和所关联的第三基站来确定的。
14.根据权利要求13所述的装置，其中所述部件被配置为基于以下来标识所述第三基站：其具有从所述初始位置(UEinit)延伸的、与所标识的一对基站之间的角度反向的向量。
15.根据权利要求14所述的装置，其中所标识的第三基站是具有以下向量的基站，所述向量从所述初始位置(UEinit)延伸、最接近与所标识的一对基站之间的角度的中心基本反向地延伸的向量。
16.根据权利要求8至15中任一项所述的装置，其中所述部件被配置为通过分析一组基站星座来标识所述至少一对基站，所述一组基站星座针对相应基站配对而定义多个空间位置，该对基站针对所述多个空间位置提供最佳定位确定(UEopt)，所述部件还被配置为选择其对应星座包括当前初始位置(UEinit)的一对基站。
17.根据从属于权利要求14或权利要求15时的权利要求16所述的装置，其中所述一组基站星座各自还定义与相应基站配对相关联的第三基站，所述星座定义多个空间位置，那三个基站针对所述多个空间位置提供最佳定位确定(UEopt)，所述部件还被配置为选择其对应星座指代所述当前初始位置(UEinit)的那三个基站。
18.根据权利要求16或权利要求17所述的装置，其中所述部件被配置为选择其对应星座指代所述当前初始位置(UEinit)和多数其他空间位置的基站。
19.根据权利要求8至18中任一项所述的装置，其中所述部件还被配置为在移动期间使用多个连续最佳位置确定(UEopt)来确定速度和行进向量。
20.根据权利要求19所述的装置，其中所述部件被配置为通过使用一个或多个第二准则来标识多个候选基站对并且选择所述候选基站对中的一个候选基站对，来标识用于所述连续最佳位置确定(UEopt)的一对或多对基站。
21.根据权利要求20所述的装置，其中所述第二准则定义基站的所述候选对在其相应向量之间的角度大于由以下给出的阈值角度θ2：
θ2＝sin-1N％.sin(UEopt)
其中N％定义来自UEopt的允许百分比变化。
22.根据权利要求21所述的装置，其中所述部件还被配置为：在大于阈值数目的候选基站对被标识出的情况下，应用第三准则以将候选基站对的数目减少至其相应向量之间的角度大于第三角度θ3的候选基站对的数目，其中θ3＞θ2。
23.根据权利要求20至22中任一项所述的装置，其中所述部件还被配置为选择如下基站对，针对所述基站对，所确定的行进向量在其相应向量之间的角度之内并且最接近在其相应向量之间的基本中路延伸的向量。
24.根据任一项前述权利要求所述的装置，其中所述验证数据包括作为无线电资源控制(RRC)同步过程的一部分而被接收的定时提前(TA)信号。
25.根据权利要求24所述的装置，其中所述部件被配置为在以下情况下验证其一个或多个定位确定：
TAn-1≤D≤TAn+1
其中D是距如下基站的计算的距离D，TA信号从所述基站被接收。
26.根据权利要求24或权利要求25所述的装置，其中所述部件还被配置为：如果所述一个或多个定位确定不能被验证，则使用从如下基站接收的数据或信号来更新所述一个或多个定位确定，所述验证数据或验证信号从所述基站被接收。
27.根据权利要求24至26中任一项所述的装置，其中所述部件还被配置为向远程定位系统发送所述一个或多个定位确定。
28.根据权利要求27所述的装置，其中所述部件被配置为向与所述装置具有活动RRC连接的基站发送包括所述一个或多个定位确定的定位报告，所述定位报告还包括由所述装置用于确定所述一个或多个定位确定的所述多个基站的指示，所述基站向所述远程定位系统提供所述一个或多个定位确定。
29.根据权利要求28所述的装置，其中所述定位报告还包括所述装置的标识符。
30.根据从属于权利要求25时的权利要求28或权利要求29所述的装置，其中所述定位报告还包括距从其接收到所述TA信号以用于验证的基站的所计算的距离D。
31.根据权利要求30所述的装置，其中所述定位报告还包括TA校正(TAaenbue)，所述TA校正由所述装置接收自从其接收到所述TA信号以用于验证的基站。
32.根据权利要求28至31中任一项所述的装置，其中所述定位报告还包括附加数据项，所述附加数据项包括以下一项或多项：所述装置的高度值、行程计划、行进向量和移动速度。
33.根据权利要求8至32中任一项所述的装置，其中所述装置还包括用于基于接收到的卫星信号来确定地理位置的部件，并且其中所述部件还被配置为在基于卫星的部件无法提供地理位置或在预定义界限内的地理位置的情况下使用所述一个或多个定位确定(UEopt)。
34.根据权利要求8至33中任一项所述的装置，其中所述装置还包括用于基于接收到的卫星信号来确定地理位置的部件，并且其中所述部件还被配置为将由基于卫星的部件确定的位置与所述一个或多个定位确定进行比较以确定其是否基本匹配。
35.根据权利要求34所述的装置，其中所述部件被配置为在不存在匹配的情况下基于所述两个位置之间的差异来校正所述位置中的一个位置。
36.根据任一项前述权利要求所述的装置，其中所述部件被配置为与所述基站中的如下至少一个基站建立双向通信链路，参考数据是使用所述GMS-R通信标准从所述至少一个基站被接收到的。
37.根据任一项前述权利要求所述的装置，其中所述基站中的一个或多个基站是包括非陆地网络(NTN)的一部分的卫星。
38.根据任一项前述权利要求所述的装置，其中所述初始位置(UEinit)是基于使用不同通信标准而接收到的参考数据的同时使用来确定的。
39.根据任一项前述权利要求所述的装置，其中每个相应基站的所述地理位置指代在所述基站上或与所述基站相关联的一个或多个天线的位置。
40.根据任一项前述权利要求所述的装置，其中所述接收部件被配置为在无线电帧或子帧或具有重复性质的公共商定的参考符号中接收每个基站的地理位置。
41.根据权利要求40所述的装置，其中所述无线电帧或子帧是LTE、5G或后续代无线电帧中的一项。
42.根据任一项前述权利要求所述的装置，其中所述发送时间指示所述参考信号或数据的、从所述基站的物理发送时间。
43.根据权利要求42所述的装置，其中所述物理发送时间是基于所述基站处的绝对参考时间来确定的，所述绝对参考时间通过延迟时间被修改以考虑所述基站处的处理。
44.根据任一项前述权利要求所述的装置，其中所发送的数据的所述接收时间指示所述装置处的物理接收时间。
45.根据权利要求44所述的装置，其中所述物理接收时间是基于所述用户设备处的绝对参考时间来确定的，所述绝对参考时间通过延迟时间被修改以考虑所述装置处的处理。
46.根据任一项前述权利要求所述的装置，其中所述部件被配置为在系统信息块(SIB)中接收所发送的数据。
47.根据权利要求1至45中任一项所述的装置，其中所述部件被配置为从由相应基站发布的广播信号中接收所发送的数据。
48.根据任一项前述权利要求所述的装置，其中所述地理位置确定部件被配置为确定所述一个或多个定位确定，而不需要与所述基站的活动数据连接或处于无线电资源控制(RRC)空闲状态。
49.根据任一项前述权利要求所述的装置，其中所述部件被配置为通过使用相应时间延迟和距所述基站的所述相应位置的所述计算的距离的相交来计算所述装置与所述基站之间的距离，来确定所述位置。
50.根据任一项前述权利要求所述的装置，在空中载具上被提供。
51.一种方法，包括：
针对多个远程基站中的每个远程基站，接收参考数据，所述参考数据可用于基于其距所述基站中的两个或更多基站的距离来估计所述装置的地理位置；
在预定更新时段内，针对所述基站中的至少一个基站接收经更新的参考数据；
在所述预定更新时段结束时，针对多个所述基站使用所接收的、包括任何经更新的参考数据的参考数据，来确定所述装置的初始地理位置(UEinit)；以及
与所述基站中的从其接收到参考数据的至少一个基站建立双向通信链路，并且从其接收验证数据，所述验证数据可用以验证所述初始地理位置(UEinit)或从其得出的另一地理位置的准确性。
52.一种计算机程序产品，包括指令集，所述指令集当在装置上被执行时，被配置为使所述装置执行根据权利要求51所述的方法。
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