DE10196811T5

DE10196811T5 - Algorithmus zum Lokalisieren eines fernen Terminals

Info

Publication number: DE10196811T5
Application number: DE10196811T
Authority: DE
Inventors: Brian L. Colorado Springs Fox
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2000-10-18
Filing date: 2001-10-05
Publication date: 2004-04-22
Also published as: GB2390245B; AU2002224349A1; CN1623104A; GB2390245A; US6408246B1; WO2002033435A2; WO2002033435A3; CN100371732C; GB0311212D0

Abstract

Ein Verfahren zum Lokalisieren eines mobilen Geräts, umfassend die Schritte:
Gewinnen einer Mehrzahl von Laufzeit (Time-of-Arrival)-Messungen für Kommunikationen zwischen dem mobilen Gerät und jeder von wenigstens vier feststehenden Stationen;
Identifizieren von Untermengen der in dem Gewinnungsschritt gewonnenen Time-of-Arrival-Messungen;
Vorhersagen einer Genauigkeit einer Positionsschätzung, die sich aus den Time-of-Arrival-Messungen in der jeweiligen Untermenge ergeben würde, für jede in dem Identifizierungsschritt identifizierte Untermenge;
Auswählen wenigstens einer der Untermengen auf der Grundlage der in dem Vorhersageschritt vorhergesagten Genauigkeiten; und
Bilden einer Positionsschätzung auf der Grundlage wenigstens einer der in dem Auswahlschritt ausgewählten Untermengen.

Description

Gebiet der Erfindung
Das Gebiet der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf Lokalisierungsdienste. Insbesondere bezieht sich das Gebiet der vorliegenden Erfindung auf ein Lokalisieren eines mobilen Geräts durch Aufzeichnen von Laufzeiten (Time-of-Arrival) von Signalen, die sich zwischen dem mobilen Gerät und einer Mehrzahl von Sendern oder Empfängern, die an bekannten Positionen angeordnet sind, ausbreiten, und durch Berechnen einer Position auf der Grundlage der aufgezeichneten Laufzeiten.
Hintergrund
Jüngst schrieb die FCC die Einführung von Lokalisierungsdiensten vor, die Funk-Teilnehmer an sämtlichen drahtlosen Netzwerken genau lokalisieren können. Zwei früher vorgeschlagene Lösungen zum Implementieren derartiger Lokalisierungsdienste sind die Uplink-Laufzeit-Lösung (hier als „Uplink" bezeichnet) und die Downlink-Laufzeit-Lösung (üblicherweise als beobachtete Zeitdifferenz oder OTD (observed time difference) bekannt und hier als „Downlink" bezeichnet).
Bei der Uplink-Lösung sendet das mobile Gerät (auch als „Handapparat" oder „fernes Terminal" bezeichnet), das lokalisiert werden soll, ein Signal aus. Beispielsweise könnte in dem Kontext eines GSM-Systems (global system for mobile communication) dieses Signal ein Random-Access-Channel(RACH)-Burst sein. Bei anderen Kontexten könnten andere Signale verwendet werden, die von dem Handapparat gesendet werden. Die Laufzeit (TOA; Time Of Arrival) des Signals wird an jeder einer Mehrzahl von Positionsmeßeinheiten (LMUs; Location Measurement Units) zusammen mit einem zugehörigen In dikator (σ), der die Qualität der TOA-Messung beschreibt, bestimmt. Jede dieser aufgezeichneten TOAs und σs wird dann an einen Computer gesendet. Der Computer verwendet dann herkömmliche Algorithmen, welche Fachleuten gut bekannt sind, um die Position des mobilen Geräts auf der Grundlage der von den LMUs ausgeführten TOA- und σ-Bestimmungen und den bekannten Positionen der LMUs zu bestimmen.
Ein geeigneter herkömmlicher Lokalisierungsalgorithmus verwendet eine Taylor-Suche, um den Schnittpunkt von zwei oder mehreren Hyperbeln zu lokalisieren. Details eines solchen Algorithmus sind zu finden in „Statistical Theory of Passive Location Systems" von D.J. Torrieri, IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, Band AES-20, Nr. 2, März 1984, wobei diese Veröffentlichung hier durch Bezugnahme aufgenommen wird und das vorhandene Wissen des Fachmanns kennzeichnet. Dieser Algorithmus lokalisiert das mobile Gerät auf der Grundlage von drei oder mehr TOA-Lesungen (welche verwendet werden, um die Distanz von dem mobilen Gerät zu der LMU auf der Grundlage der Geschwindigkeit c des Signals zu bestimmen), den zugeordneten σs und den bekannten Positionen jeder LMU. Wenn vier oder mehr TOA-Lesungen verfügbar sind, kann dieser Algorithmus das mobile Gerät im dreidimensionalen Raum lokalisieren.
Bei der Downlink-Lösung sendet jede der mehreren Basisstationen (BTSs) ein Signal an das zu lokalisierende mobile Gerät, und das mobile Gerät bestimmt die TOA und das σ jedes dieser Signale. Diese TOAs und σs werden dann an einen fernen Computer übermittelt, welcher einen herkömmlichen Algorithmus zum Bestimmen der Position des mobilen Geräts auf der Grundlage der TOAs und σ ähnlich den Uplink-Systemen implementiert. Alternativ kann dann, wenn ausreichend Verarbeitungsleistung in dem Handapparat verfügbar ist, der Algorithmus in dem Handapparat implementiert werden. Wenn die Senderahmen (Frames) der BTSs nicht synchronisiert sind, sind die Downlink-Algorithmen ein wenig komplexer, da der Computer die relative Zeitdifferenz zwischen jeder BTS-Sendung zum Berechnen einer Position gewinnen muß. Diese rela tiven Zeitinformationen können unter Verwendung von Hilfsempfängern, die an bekannten Positionen angeordnet sind, gewonnen werden, um die TOAs der Signale aus den BTSs auf herkömmliche Weise zu messen.
Bei sowohl den Uplink- als auch den Downlink-Systemen sind drei TOA-Messungen ausreichend, um eine Positionsabschätzung im zweidimensionalen Raum (z.B. auf der Erdoberfläche unter der Annahme einer ausreichenden Flachheit) zu bilden. Die Genauigkeit der Positionsschätzung ist jedoch durch die Auflösung und Genauigkeit der TOA-Messungen begrenzt sowie durch Rauschen, Interferenz und Mehrpfad-Verzerrung, die die TOA-Messungen verfälschen können.
Die Verwendung von mehr als drei TOAs (zum Beispiel eine Verwendung von vier bis sieben TOAs) zum Bilden der Positionsschätzung kann eine verbesserte Genauigkeit zur Verfügung stellen im Vergleich zu Abschätzungen, die auf nur drei TOAs basieren. Um zusätzliche TOA-Messungen einzuschließen, ist es unglücklicherweise oftmals erforderlich, auf TOA-Lesungen mit Kommunikationsverbindungen schlechter Qualität zu vertrauen. Die schlechte Qualität dieser Kommunikationsverbindungen kann einige oder sämtliche Vorteile, die durch zusätzlich TOA-Messungen zur Verfügung gestellt werden, zunichte machen. Unter bestimmten Umständen kann eine auf vier oder mehr TOA-Messungen basierende Positionsschätzung sogar schlechter als eine auf nur drei TOA-Messungen basierende Schätzung sein.
Der Erfinder hat eine Notwendigkeit zum Verbessern der Genauigkeit der berechneten Positionsschätzungen erkannt.
Zusammenfassende Darstellung der Erfindung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Bilden genauerer Positionsschätzungen, indem den Schätzungen eine qualitativ gute Menge von TOA-Messungen zugrundegelegt wird.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf ein Verfahren zum Lokalisieren eines mobilen Geräts oder einer mobilen Einrichtung) gerichtet. Bei diesem Verfahren werden eine Mehrzahl von TOA-Messungen für Kommunikationen zwischen dem mobilen Gerät und wenigstens vier festen Stationen gewonnen und es werden Untermengen dieser TOA-Messungen identifiziert. Dann wird die Genauigkeit für eine Positionsschätzung, die zu jeder der identifizierten Untermengen gehört, vorhergesagt. Wenigstens eine der Untermengen wird auf der Grundlage der vorhergesagten Genauigkeit ausgewählt, und es wird auf der Grundlage der ausgewählten Untermenge oder Untermengen eine Positionsschätzung gebildet.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf ein Verfahren zum Lokalisieren eines mobilen Geräts gerichtet. Bei diesem Verfahren wird eine Mehrzahl von TOA-Messungen für Kommunikationen zwischen dem mobilen Gerät und wenigstens vier festen Stationen gewonnen, und Untermengen dieser TOA-Messungen werden identifiziert. Dann wird für jede Untermenge eine vorläufige Positionsschätzung gebildet und eine Genauigkeit für jede vorläufige Positionsschätzung bestimmt. Auf der Grundlage der bestimmten Genauigkeit wird wenigstens eine der vorläufigen Positionsschätzungen ausgewählt, und es wird auf der Grundlage der ausgewählten vorläufigen Positionsschätzung oder der Positionsschätzungen eine endgültige Positionsschätzung gebildet.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf ein Verfahren zum Lokalisieren eines mobilen Geräts gerichtet. Bei diesem Verfahren werden eine Mehrzahl von TOA-Messungen gewonnen. Eine geometrische Verschlechterung der Genauigkeit (GDOP; Geometric Dilution of Precision) einer erwarteten Lösungsgeometrie (expected solution geometry) für Untermengen dieser TOA-Messungen wird vorhergesagt auf der Grundlage (a) einer Schätzung einer Position des mobilen Geräts und (b) bekannter Positionen feststehender Stationen, die zu den TOA-Messungen gehören.. Eine Untermenge von TOA-Messungen wird auf der Grundlage der GDOP-Vorhersagen ausgewählt, und es wird eine Positionsabschätzung auf der Grundlage der TOA-Messungen in der ausgewählten Untermenge berechnet.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf ein Verfahren zum Lokalisieren eines mobilen Geräts gerich tet. Bei diesem Verfahren wird eine Mehrzahl von TOA-Messungen gewonnen, und es wird eine Mehrzahl von Untermengen dieser TOA-Messungen identifiziert. Für jede der identifizierten Untermengen wird eine vorläufige Positionsschätzung berechnet, und es wird eine GDOP einer Lösungsgeometrie für jede vorläufige Positionsschätzung bestimmt. Diese GDOP wird bestimmt auf der Grundlage (a) der jeweiligen vorläufigen Positionsabschätzung und (b) bekannter Positionen der feststehenden Stationen, die den TOA-Messungen entsprechen, die verwendet worden sind, um die jeweilige vorläufige Positionsschätzung zu bilden. Auf der Grundlage der bestimmten GDOPs wird eine bestimmte Untermenge der TOA-Messungen ausgewählt. Auf der Grundlage der TOA-Messungen in der ausgewählten Untermenge wird dann eine Positionsschätzung berechnet.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf ein Verfahren zum Lokalisieren eines mobilen Geräts gerichtet. Bei diesem Verfahren werden wenigstens vier TOA-Messungen gewonnen. Eine Untermenge von drei dieser TOA-Messungen wird ausgewählt. Auf der Grundlage dieser Untermenge wird eine vorläufige Positionsschätzung unter Verwendung eines geschlossenen (closed-form) Algorithmus gebildet. Dann wird unter Verwendung eines offenen (open-form) Algorithmus eine endgültige Positionsschätzung berechnet, wobei die vorläufige Positionsschätzung verwendet wird, um den offenen Algorithmus zu initialisieren.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Veranschaulichung eines zu lokalisierenden mobilen Geräts, einer Mehrzahl von LMUs in einem Uplink-System und der Signalpfade zwischen diesen mit einem Multipfad bei einem der Signalpfade.
2 ist eine schematische Veranschaulichung einer Hardwarekonfiguration für ein Uplink-System, welches einen ersten Kontext zum Implementieren des bevorzugten Lokalisierungsalgorithmus zur Verfügung stellt.
3 ist ein Ablaufdiagramm einer ersten Lösung zum Erzeugen einer Positionsabschätzung aus einer Mehrzahl von TOA-Messungen.
4 ist eine schematische Veranschaulichung, wie eine grobe Positionsschätzung innerhalb einer Zelle gebildet werden kann und wie GDOP vorhergesagt werden kann.
5 ist ein Ablaufdiagramm einer zweiten Lösung zum Erzeugen einer Positionsschätzung aus einer Mehrzahl von TOA-Messungen.
6 ist eine schematische Veranschaulichung der GDOP, die verschiedenen Positionsschätzungen zugeordnet ist.
7 ist eine schematische Veranschaulichung einer Hardwarekonfiguration für ein Downlink-System, welches einen weiteren Kontext zum Implementieren des bevorzugten Lokalisierungsalgorithmus zur Verfügung stellt.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
1 veranschaulicht ein System mit einem mobilen Gerät 20, das auf der Grundlage der Kommunikation des mobilen Geräts mit einer Mehrzahl feststehender Stationen lokalisiert werden soll. Diese feststehenden Stationen sind vorzugsweise an bekannten Referenzorten dauerhaft mit der Erde fest verbunden, können aber auch vorübergehend in ihrer Position festgelegt sein (beispielsweise auf einem Lastkraftwagen an einem bekannten Referenzort). Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das mobile Gerät 20 ein Mobiltelefon, das in einer bestimmten Zelle 30 lokalisiert ist.
Bei Uplink-Systemen sind die feststehenden Stationen vorzugsweise LMUs 21–27, die in der allgemeinen Nähe des mobilen Geräts 20 und eventuell mit benachbarten Basisstationsplätzen gemeinsam angeordnet sind. Das Signal benötigt eine gewisse Zeit, um sich von dem mobilen Gerät 20 zu jeder der LMUs 21–27 auszubreiten, die vom Abstand und der Lichtgeschwindigkeit abhängt. Für jeden Signalpfad zu einer LMU 21–27 sind die jeweiligen Laufzeiten mit T1–T7 bezeichnet. Wenn die Signale an ihrem Ziel eintreffen, wird eine Eintreffzeit oder Laufzeit (TOA; Time Of Arrival) und ein Qua- litätsindikator σ von dem LMUs 21 bis 27 für jedes Signal bestimmt. Der herkömmliche Qualitätsindikator σ liefert eine Schätzung der Standardabweichung der TOA-Messung.
Die Signale breiten sich von dem LMUs 21–23 und 25–27 zu dem mobilen Gerät entlang gerader Linien aus, und jede der Zeiten T1–T3 und T5–T7 ist direkt proportional dem geradlinigen Abstand zwischen dem mobilen Gerät 20 und der jeweiligen LMU. Der Signalpfad aus dem mobilen Gerät 20 zu der LMU 24 leidet an einer Multipfad-Verzerrung, da der direkte Signalpfad von der LMU 24 zu dem mobilen Gerät 20 durch ein Hindernis 31 (z.B. ein Gebäude oder einen Berg) blockiert ist. Das Signal aus dieser LMU 24 kann folglich das mobile Gerät 20 nur erreichen, indem es von dem Objekt 32 reflektiert wird. Im Ergebnis ist die Zeit T4 nicht proportional zu dem geradlinigen Abstand zwischen der LMU 24 und dem mobilen Gerät 20. Wenn diese Art der nicht-proportionalen TOA-Messung als Grundlage für eine Positionsschätzungsberechnung verwendet wird, wird die Genauigkeit der Positionsschätzung reduziert. In ähnlicher Weise wird dann, wenn ein Teil des Signals aus irgendeiner LMU an dem mobilen Gerät 20 über einen direkten Sichtlinienpfad eintrifft und andere Teile des Signals aus dieser LMU bei dem mobilen Gerät 20 über einen oder mehrere indirekte Pfade eintreffen, das sich ergebende Signal, das bei dem mobilen Gerät 20 eintrifft, im Vergleich zu einem reinen Sichtliniensignal verbreitert oder verteilt (dispersed). Diese Verbreiterung oder Verteilung reduziert die Genauigkeit der sich ergebenden Positionsschätzung.
Zusätzlich zu der Multipfadverzerrung können verschiedene weitere Erscheinungen die Genauigkeit der TOA-Messungen und der sich ergebenden Positionsschätzung beeinflussen. Beispiele schließen Szenarien ein, bei denen das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) niedrig ist, bei denen das Träger-Zu-Interferenz-Verhältnis (CIR; Carrier to Interference Ratio) gering ist oder bei denen eine LMU einen starken Verkehr handhabt oder nicht richtig funktioniert.
Wenn eine TOA-Messung, die durch irgendeines dieser Probleme beeinflußt worden ist, von einem herkömmlichen Positi onsschätzalgorithmus verarbeitet wird, so wird die Genauigkeit der sich ergebenden Schätzung beeinträchtigt. Es ist folglich erwünscht, TOA-Messungen, die in geringerem Umfang beeinflußt worden sind, bei dem Positionsschätzalgorithmus zu favorisieren. Hier werden verschiedene Ausführungsformen beschrieben, um dies auszuführen.
2 ist ein Beispiel einer geeigneten Uplink-Hardwarekonfiguration, welche verwendet werden kann, um die hier beschriebenen Algorithmen zu implementieren. Bei diesem Uplink-System sendet ein mobiles Gerät 20 ein Signal aus (beispielsweise ein RACH-Burst bei einem GSM-System), das von einer Mehrzahl von LMUs 21–27 empfangen wird. Während sieben LMUs veranschaulicht sind, könnte eine beliebige Anzahl größer als vier verwendet werden. Wenn das mobile Gerät 20 ein Signal aussendet, bestimmt jede der LMUs 21–27 die TOA und σ des Signals und leitet die TOA- und σ-Messungen an ein Mobilgerätlokalisierungszentrum (MLC; Mobile Location Center) 40 weiter. Die TOA-Messungen TOA1–TOA7 und die zugehörigen σ-Messungen können aus den LMUs 21–27 an das MLC 40 auf irgendeine herkömmliche weise gesendet werden, die beispielsweise drahtgebundene und drahtlose Verbindungen einschließt. Das MLC 40 ist vorzugsweise ein Computer, der so programmiert ist, daß er die unten beschriebenen Lokalisierungsalgorithmen implementiert, um die Position des mobilen Geräts 20 zu bestimmen.
3 ist ein Ablaufdiagramm einer bevorzugten Lösung zum Beseitigen der negativen Einflüsse qualitativ schlechter TOA-Messungen, die in dem MLC 40 (das in 2 gezeigt ist) implementiert sein kann. Bei dieser Lösung werden die besten TOA-Messungen zum Bilden der Positionsschätzung ausgewählt, bevor irgendwelche Positionsschätzberechnungen ausgeführt werden. Die Bestimmung, welche bestimmten TOA-Messungen zum Bilden der Position verwendet werden sollten, wird wie folgt vorgenommen:
Zunächst werden im Schritt S70 Untermengen der TOA-Messungen, die verwendet werden könnten, um eine Positionsschätzung zu bilden, identifiziert. Dies kann beispielsweise ausgeführt werden, indem jeweils drei, jeweils vier, jeweils fünf, etc. TOA-Messungen genommen werden, um mehrere Untermengen der TOA-Messungen zu bilden. Optional können die TOA-Messungen einem Vorab-Screening unterzogen werden, bevor die Untermengen gebildet werden (beispielsweise indem sämtliche TOA-Messungen mit schlechtem Qualitätsindikator zurückgewiesen werden).
Im Schritt S74 wird die Genauigkeit der Positionsschätzung, die aus der jeweiligen identifizierten Untermenge von TOA-Messungen gebildet würde, vorhergesagt, wie es unten beschrieben wird. Im Schritt S76 werden eine oder mehrere Untermengen von TOA-Messungen mit den besten vorhergesagten Genauigkeiten ausgewählt. Schließlich werden im Schritt S78 die TOA-Messungen aus den ausgewählten Untermengen verwendet, um eine Positionsschätzung zu bilden, vorzugsweise unter Verwendung eines herkömmlichen Positionsschätzalgorithmus.
Die Genauigkeitsvorhersage für jede identifizierte Untermenge von TOA-Messungen kann auf der Grundlage eines oder mehrerer der folgenden Parameter, die jeder TOA-Messung in der Untermenge zugeordnet sind, berechnet werden (im Schritt S74): des Qualitätsindikators σ, eines geschätzten Worst-Case-Pfadverlustes, eines geschätzten SNR und eines geschätzten CIR. Ein Beispiel einer geeigneten Lösung zum Bilden der Genauigkeitsvorhersage besteht darin, die Summe der Quadrate der σs für die TOA-Messungen in jeder Untermenge zu berechnen. Eine andere Beispiellösung besteht darin, das durchschnittliche SNR oder CIR für die TOA-Messungen in jeder Untermenge zu berechnen (oder das minimale SNR oder CIR). Weitere Beispiele umfassen, daß der Genauigkeitsvorhersage eine Genauigkeitsvorgeschichte früherer TOA-Messungen aus einer gegebenen LMU oder ein aktueller lokaler Meßverkehr zugrunde gelegt wird. Zahlreiche alternative Lösungen zum Bilden einer Genauigkeitsvorhersage können ebenfalls verwendet werden, wie es Fachleuten klar ist. Es können auch mehrere dieser Lösungen kombiniert werden.
Ein anderer Weg des Vorhersagens der Genauigkeit der Positionsschätzung für eine gegebene Untermenge von TOA-Messungen besteht in einem Vorhersagen der geometrischen Verschlechterung der Genauigkeit (GDOP; Geometric Dilution Of Precision) der Lösungsgeometrie für die Positionsschätzung, die schließlich aus diesen TOA-Messungen gebildet wird. Wenn sämtliche anderen Dinge gleich sind, entsprechen geringere GDOPs zuverlässigeren Positionsschätzungen. Im Ergebnis kann GDOP verwendet werden, um die Genauigkeit der Positionsschätzung vorherzusagen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform basiert diese Vorhersage auf der bekannten Position der LMUs, die die fraglichen TOA-Messungen zur Verfügung gestellt haben, plus einer groben Schätzung des Orts bzw. der Position des mobilen Geräts.
4 veranschaulicht eine Lösung zum Bilden einer Genauigkeitsvorhersage auf der Grundlage der GDOP für eine grobe Schätzung. Zunächst wird eine grobe Schätzung der Position des mobilen Geräts auf der Grundlage dessen gebildet, welche Basisstation gegenwärtig verwendet wird, um mit dem mobilen Gerät zu kommunizieren. Angenommen, daß das mobile Gerät von einer Basisstation 35 in der Nähe der LMU 56 bedient wird, so engt diese grobe Schätzung die Position des mobilen Geräts auf einen Ort irgendwo innerhalb der Zelle 30, die von dieser Basisstation 35 bedient wird, ein. Die Position des mobilen Geräts wird dann noch weiter eingeengt, durch eine grobe Schätzung des Abstands des mobilen Geräts zu seiner bedienenden Basisstation. Beispielsweise kann im Kontext eines GSM-Systems die Zeitgabefortschritt(Timing Advance)-Messung verwendet werden, um die Ausbreitungszeit des Mobiles-Gerät-zur-Basis-Signals und die zugehörige Entfernung zwischen diesen zu schätzen. Die Ausbreitungszeitschätzung wird verwendet, um eine grobe Schätzung des Abstands zum mobilen Gerät 20 zu bilden, die durch einen inneren Radius R1 und einen äußeren Radius R2 begrenzt wird (ein exakter Radius kann infolge von Rauschen und einer begrenzten Auflösung nicht gewonnen werden). Diese Radien R1 und R2 definieren ein Gebiet 28, das um die bedienende Basisstation 35 herum zentriert ist. Der Teil dieses Gebiets 28, der in der Zelle 30 liegt, wird als grobe Schätzung der Position des mobilen Geräts 20 verwendet.
Diese grobe Positionsschätzung wird dann verwendet, um eine bestimmte Untermenge von TOA-Messungen auf der Grundlage der vorhergesagten GDOP für jede Untermenge auszuwählen. Bei dem veranschaulichten Beispiel liegen die Positionen 61, 62 und 63 jeweils innerhalb der Zelle 30 in dem Gebiet 28. Im Ergebnis wäre dann, wenn TOA-Messungen aus den LMUs 52, 54, 56 und 58 verwendet würden, die sich ergebende GDOP schlecht, insbesondere dann, wenn sich das mobile Gerät an der Position 63 befinden würde. Dieses Szenarium mit schlechter GDOP ist in dem gestrichelten Gebiet 68 dargestellt, bei dem die LMUs 52, 54, 56 und 58 alle innerhalb einer geringen Winkelspanne bezüglich der Position 63 liegen. In dieser Situation hat eine Bewegung des mobilen Geräts senkrecht zur langen Achse des Gebiets 68 einen relativ geringen Einfluß auf jede TOA-Messungen, die von dem LMUs 52, 54, 56 und 58 ausgeführt werden, was zu einer schlechten GDOP führt (und einer entsprechend schlechten Genauigkeitsvorhersage im Schritt S74 der 3).
Wenn im Gegensatz dazu TOA-Messungen aus den LMUs 53, 54, 55 und 57 verwendet werden, wäre die sich ergebende GDOP gut unabhängig davon, wo das mobile Gerät in dem Gebiet 28 und der Zelle 30 angeordnet ist. Wenn diese Menge von LMUs 53, 54, 55 und 57 ausgewählt wird, hat die Bewegung des mobilen Geräts in einer beliebigen Richtung innerhalb des Gebiets 28 einen relativen großen Einfluß auf zumindest einige der TOAs, die von den LMUs gemessen werden. Die gute GDOP für diesen Satz beziehungsweise diese Menge von TOA-Messungen wird in eine Feststellung einer guten Genauigkeit im Schritt S74 der 3 umgesetzt.
Kehren wir jetzt zu 3 zurück; sobald die Genauigkeit für jede Untermenge von TOAs bestimmt worden ist (z.B. durch irgendeine der oben beschriebenen Lösungen), wird eine oder werden mehrere der Untermengen mit den besten Genauigkeiten im Schritt S76 ausgewählt. Wenn beispielsweise die Genauigkeitsbestimmung im Schritt S74 auf der vorhergesagten GDOP basiert, werden im Schritt S76 die Untermengen mit den besten vorhergesagten GDOPs ausgewählt.
Bei einer Variation dieser Ausführungsformen wird nur eine einzige Untermenge von TOA-Messungen im Schritt S76 ausgewählt. Dann wird eine Positionsschätzung für diese Untermenge im Schritt S78 berechnet, vorzugsweise unter Verwendung eines herkömmlichen Positionsschätzalgorithmus zum Verarbeiten der TOA-Messungen in der ausgewählten Untermenge. Bei einer weiteren Variation dieser Ausführungsformen werden mehrere Untermengen der TOA-Messungen im Schritt S76 ausgewählt. Wenn diese Variation implementiert ist, wird für jede ausgewählte Untermenge eine vorläufige Positionsschätzung gebildet, vorzugsweise unter Verwendung eines herkömmlichen Positionsschätzalgorithmus. Diese vorläufigen Positionsschätzungen werden dann im Schritt S78 verschmolzen, um eine endgültige Positionsschätzung zu bilden, indem beispielsweise die mittleren oder Median-X- und -Y-Positionen der vorläufigen Positionsschätzungen unter Verwendung eines gewichteten Mittelwerts oder unter Verwendung irgendwelcher anderen geeigneten Verschmelzungstechniken ausgewählt werden.
Optional können mehr als ein Kriterium verwendet werden, um zu bestimmen, welche Untermenge oder Untermengen der TOA-Messungen verwendet werden sollen. Beispielsweise könnte die oben beschriebene Lösung mit vorhergesagten GDOP kombiniert werden mit einer vorhergesagten Genauigkeit auf der Grundlage der σs für die TOA-Messungen, indem beispielsweise Untermengen mit guten GDOP- und schlechten σ-Charakteristika und Untermengen mit guten σ-Charakteristika und Schlechter GDOP zurückgewiesen werden.
Bei einem alternativen Satz von Ausführungsformen werden anstelle des Vorhersagens der Genauigkeit einer Positionsschätzung, die sich aus einer gegebenen Menge von TOA-Messungen ergeben würde, bevor die Positionsschätzung berechnet wird, die Untermengen verwendet, um eine Mehrzahl von vorläufigen Positionsschätzungen zu bilden, und nachfolgend eine Genauigkeit für jede dieser vorläufigen Positionsschätzungen bestimmt. Die beste vorläufige Positionsschätzung oder die besten vorläufigen Positionsschätzungen werden dann verwendet, um eine endgültige Positionsschätzung zu bilden. Diese Lösung kann ein höheres Maß an Genauigkeit zur Verfügung stellen, erfordert aber üblicherweise zusätzliche Verarbeitungsleistung.
5 ist ein Ablaufdiagramm einer bevorzugten Lösung zum Beseitigen der negativen Einflüsse von TOA-Messungen schlechter Qualität, die in dem MLC 40 (das in 2 gezeigt ist) implementiert sein könnte. Bei dieser Lösung wird eine endgültige Positionsschätzung auf der Grundlage einer oder mehrere vorläufiger Positionsschätzungen gebildet. Die Feststellung, welche speziellen vorläufigen Positionsschätzungen verwendet werden sollten, um die endgültige Positionsschätzung zu bilden, wird wie folgt getroffen: Zunächst werden im Schritt S80 eine Mehrzahl von TOA- und σ-Messungen durch die LMUs gewonnen, wie es oben in Verbindung mit der Ausführungsform der 3 beschrieben worden ist. Im Schritt S82 werden Untermengen der TOA-Messungen identifiziert (z.B. Untermengen von drei, vier oder fünf TOA-Messungen) und es wird jeweils eine vorläufige Positionsschätzung für jede dieser Untermengen gebildet (vorzugsweise unter Verwendung irgendeines herkömmlichen Positionsschätzalgorithmus). Optional können die TOA-Messungen einer Vorauswahl (Pre-Screening) unterzogen werden (z.B. hinsichtlich der Qualität σ), bevor die Untermengen gebildet werden.
Im Schritt S84 wird die Genauigkeit jeder im Schritt S82 gebildeten vorläufigen Positionsschätzung bestimmt, wie es unten beschrieben wird. Im Schritt S86 wird eine oder werden mehrere der besten vorläufigen Positionsschätzungen ausgewählt. Schließlich werden im Schritt S88 die vorläufigen Positionsschätzungen, die im Schritt S86 ausgewählt worden sind, verschmolzen, um eine endgültige Positionsschätzung zu bilden.
Die Genauigkeit jeder vorläufigen Positionsschätzung kann (im Schritt S84) unter Verwendung irgendeines herkömm lichen Genauigkeitsschätzalgorithmus (z.B. auf der Grundlage des Qualitätsindikators σ) bestimmt werden. Alternativ kann die Genauigkeit auf der Grundlage eines abgeschätzten Worst-Case-Pfadverlustes, eines geschätzten SNR, eines geschätzten CIR oder unter Verwendung irgendeiner anderen geeigneten Lösung bestimmt werden. Zwei oder mehr dieser Lösungen können auch kombiniert werden.
Ein anderer Weg des Vorhersagens der Genauigkeit jeder vorläufigen Positionsschätzung besteht darin, daß bekannte topographische Informationen als Realitätsüberprüfung der Ausgabe eines dreidimensionalen (3-D) Lokalisierungsalgorithmus angewendet werden. Bei dieser Lösung wird eine Position, die im 3D-Raum berechnet worden ist (z.B. durch Einspeisen von vier oder mehr TOA-Messungen in einen herkömmlichen 3D-Lokalisierungsalgorithmus, wie beispielsweise dem in dem Torrieri-Artikel beschriebenen), mit einer bekannten Topographie des Gebiets verglichen. Diese bekannte Topographie ist vorzugsweise vorab in einem geeigneten Format gespeichert, auf das von dem MLC 40 (das in 2 gezeigt ist) zugegriffen werden kann. Immer dann, wenn der 3D-Lokalisierungsalgorithmus eine unmögliche Antwort erzeugt, wird dieser Antwort eine geringe Genauigkeit zugewiesen. Wenn beispielsweise die berechnete Position im 3D-Raum eine Elevation von null Fuß aufweist und diese Position unter einem zweitausend Fuß hohen Berg liegt, würde die berechnete Position die Bewertung geringer Genauigkeit erhalten. Oder wenn eine berechnete Position tausend Fuß über Normalnull in einem Kornfeld (und nicht innerhalb einer Flugroute) liegt, würde die berechnete Position die Bewertung einer geringen Genauigkeit erhalten.
Ein anderer Weg des Vorhersagens der Genauigkeit jeder vorläufigen Positionsschätzung besteht im Bestimmen der GDOP der Lösungsgeometrie für jede vorläufige Positionsschätzung. Dies kann ausgeführt werden, indem jede vorläufige Positionsschätzung mit der Position der LMUs verglichen wird, die die TOA-Messungen vorgenommen haben, auf welchen die fragliche vorläufige Positionsschätzung beruht.
Wenn beispielsweise gemäß 6 eine vorläufige Positionsschätzung am Punkt 64 auf der Grundlage von TOA-Messungen gebildet wurde, die von dem LMUs 51, 52, 53 und 54 gewonnen wurden, so wäre die GDOP für diese vorläufige Positionsschätzung 64 schlecht (da sämtliche der LMUs 51–54 innerhalb einer relativen kleinen Winkelspanne bezüglich der berechneten Position 64 liegen). Diese schlechte GDOP wird im Schritt S84 gemäß 5 in eine Feststellung einer schlechten Genauigkeit übersetzt. Wenn im Gegensatz dazu die vorläufige Positionsschätzung am Punkt 65 auf der Grundlage von TOA-Messungen gebildet wurde, die aus dem LMUs 53, 55, 56 und 58 gewonnen worden sind, würde die GDOP für diese vorläufige Positionsschätzung 65 gut sein (da die LMUs 53, 55, 56 und 58 die berechnete Position 65 umgeben). Diese gute GDOP wird im Schritt S84 gemäß 5 in die Feststellung einer guten Genauigkeit übersetzt.
Kehren wir jetzt zu 5 zurück; sobald die Genauigkeit für jede vorläufige Positionsschätzung bestimmt worden ist (beispielsweise durch irgendeine der oben beschriebenen Lösungen), wird eine oder werden mehrere der vorläufigen Positionsschätzungen mit den jeweils besten Genauigkeiten im Schritt S86 ausgewählt. Wenn beispielsweise die Genauigkeitsbestimmung im Schritt S84 auf vorhergesagten GDOP basiert, würden die vorläufigen Positionsschätzungen mit den besten GDOP ausgewählt werden.
Wenn im Schritt S86 nur eine einzige vorläufige Positionsschätzung ausgewählt wird, wird im Schritt S88 die endgültige Positionsschätzung auf der Grundlage nur dieses einzigen vorläufigen Positionsschätzwerts bestimmt, vorzugsweise unter Verwendung irgendeines herkömmlichen Positionsschätzalgorithmus.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel könnte mehr als eine vorläufige Positionsschätzung im Schritt S86 ausgewählt werden. Wenn beispielsweise die Genauigkeitsbestimmung im Schritt S84 auf vorhergesagten GDOP basiert, könnten die vorläufigen Positionsschätzungen mit den drei besten GDOPs ausgewählt werden. Im Schritt S88 werden die ausgewählten vorläufigen Positionsschätzungen verschmolzen beispielsweise durch Berechnen der mittleren oder Median-X- und -Y-Positionen. Optional können die zum Berechnen des Mittelwerts verwendeten vorläufigen Positionsschätzungen auf der Grundlage einer berechneten Genauigkeit für jede vorläufige Positionsschätzung oder auf der Grundlage der Qualitäten der zum Bilden jeder Schätzung verwendeten TOAs gewichtet werden. Optional können sämtliche vorläufigen Positionsschätzungen, die mit einer Mehrheit der ausgewählten vorläufigen Positionsschätzungen inkonsistent sind, verworfen werden. Die Inkonsistenz kann unter Verwendung irgendeiner geeigneten Technik bestimmt werden, beispielsweise durch Auffinden des kleinsten Gebiets, in welches eine signifikante Mehrheit (z.B. ≥ 75%) der Positionsschätzungen paßt, und durch Ausschließen sämtlicher vorläufigen Positionsschätzungen, die außerhalb dieses Gebiets liegen. Optional kann eine 3D-Realitätsüberprüfung an der endgültigen Positionsschätzung implementiert werden (ähnlich der 3D-Realitätsüberprüfung, die oben in Verbindung mit den vorläufigen Positionsschätzungen beschrieben worden ist). Andere alternative Lösungen zum Erzeugen einer endgültigen Positionsschätzung auf der Grundlage einer Mehrzahl vorläufiger Positionsschätzungen könnten ebenfalls implementiert werden.
Nachdem die endgültige Positionsschätzung berechnet worden ist, wird die endgültige Positionsschätzung von dem MLC 40 (das in 2 gezeigt ist) ausgegeben.
Wenn eine vorläufige Positionsschätzung auf vier oder mehr TOA-Messungen basiert, ist der herkömmliche Taylor-Suchalgorithmus (wie er beispielsweise in dem Torrieri-Artikel beschrieben ist) ein offener (open-form) Schätzalgorithmus. Diese Art von offenen Algorithmen wird gewöhnlich initialisiert, indem eine Anfangsschätzung für die Position des mobilen Geräts am Zentrum der Zelle, die gegenwärtig das mobile Gerät bedient, ausgeführt wird. Unglücklicherweise könnte die Anfangsschätzung so weit von dem wahren Ort des mobilen Geräts entfernt sein, daß der Algorithmus veranlaßt wird, bei einem lokalen Minimum anstelle des wahren Orts des mobilen Geräts zu konvergieren.
Die Genauigkeit der Positionsschätzalgorithmen kann verbessert werden, indem eine andere Anfangspositionsschätzung verwendet wird, um den Algorithmus zu initialisieren. Insbesondere könnte die Anfangspositionsschätzung ausgewählt werden, indem drei TOA-Messungen in den herkömmlichen Taylor-Suchalgorithmus eingespeist werden (welcher ein geschlossener (closed-form) Kleinste-Quadrate-Schätzalgorithmus ist, wenn nur drei TOA-Messungen involviert sind). Vorzugsweise werden die drei TOA-Messungen, die zum Bilden dieser Anfangspositionsschätzung ausgewählt werden, auf der Grundlage eines vorgegebenen Kriteriums, wie beispielsweise der Qualität (σ), dem SNR, dem CIR, oder auf der Grundlage eines Basisstationsauswahlalgorithmus ausgewählt. Alternativ könnten die drei zum Bilden dieser Anfangspositionsschätzung verwendeten TOA-Messungen zufällig ausgewählt werden. Die resultierende geschlossene Anfangspositionsschätzung wird dann verwendet, um den offenen Algorithmus zu initialisieren (welcher vier oder mehr TOAs verwendet, um eine Positionsschätzung zu bilden). Diese Kombination von geschlossener/offener Lösung verbessert die Konvergenzzeit für den Suchalgorithmus und reduziert die Wahrscheinlichkeit, daß der Algorithmus bei einem lokalen Minimum konvergiert. Zusätzlich schaffen die zusätzlichen TOAs einen höheren Grad der Genauigkeit gegenüber Positionsschätzungen, die auf nur drei TOA-Messungen basieren.
Durch Verwenden der oben beschriebenen Techniken kann die Genauigkeit der sich ergebenden Positionsschätzungen vorteilhaft verbessert werden.
Während die oben beschriebenen Algorithmen im Kontext eines Uplink-Systems beschrieben worden sind, können sie auch bei Downlink-Systemen verwendet werden, wie es Fachleuten klar ist. Bei Downlink-Systemen sind die feststehenden Stationen vorzugsweise Basisstationen (BTSs), die in der allgemeinen Nähe des mobilen Geräts angeordnet sind. 7 ist ein Beispiel eines derartigen Downlink-Systems, bei dem jeder einer Mehrzahl von BTSs 151–157 Signale sendet, die von dem mobilen Gerät 120 empfangen werden. Wie bei dem Uplink-System können während sieben BTSs veranschaulicht sind, eine beliebige Anzahl größer als vier verwendet werden. Das mobile Gerät 120 bestimmt die TOA und das σ jedes der von einer BTS eintreffenden Signale und berichtet die TOA-Messungen für diese Signale TOA1–TOA7 an das MLC 150 zusammen mit dem σs für die TOA-Messungen. Hilfsempfänger 161 und 162 empfangen ebenfalls die Signale aus den BTSs 151 bis 157, und die Laufzeitmessungen der Signale an den Empfängern 161, 162 werden ebenfalls ermittelt. Diese Laufzeiten TOA*1–TOA*7 werden ebenfalls an das MLC 150 übermittelt. Das MLC 150 verwendet TOA*1–TOA*7 und die bekannten Positionen jeder der BTSs 151–157, um irgendwelche Mängel der Synchronisation der Übertragungsrahmen (transmission frames) der BTSs 151–157 zu kompensieren. Das MLC 150 bestimmt dann eine Positionsschätzung für das mobile Gerät 120 auf der Grundlage der TOA-Messungen, TOA1–TOA7, die es aus dem mobilen Gerät 120 empfangen hat, vorzugsweise unter Verwendung der oben beschrieben Algorithmen.
Während die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen im Kontext von Lokalisierungsdiensten für drahtlose Netzwerk (z.B. Mobiltelefone) beschrieben worden sind, kann die vorliegende Erfindung auch verwendet werden, um Lokalisierungsdienste in anderen Umgebungen zu implementieren. Beispielsweise können die oben beschriebenen Algorithmen bei einem Sonarsystem verwendet werden, um ein Unterwassergerät zu lokalisieren. Während darüber hinaus die vorliegende Erfindung im Kontext der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele erläutert worden ist, ist es klar, daß verschiedene Änderungen an diesen Ausführungsformen vorgenommen werden können und verschiedene Äquivalente ausgetauscht werden können, ohne vom Geist oder Umfang der Erfindung abzuweichen, wie es Fachleuten klar ist.
Zusammenfassung
Es werden verschiedene Lösungen zum Bilden genauerer Positionsschätzungen auf der Grundlage von Laufzeitmessungen offenbart. Bei einigen Lösungen werden Genauigkeitsvorhersagen ausgeführt, bevor eine Positionsschätzung berechnet wird, und es wird die Positionsschätzung nur dann berechnet, wenn eine hohe Genauigkeit vorhergesagt worden ist. Bei anderen Lösungen wird eine Mehrzahl vorläufiger Positionsschätzungen berechnet und es wird die Genauigkeit jeder vorläufigen Schätzung bestimmt. Eine endgültige Positionsschätzung beruht dann auf den vorläufigen Positionsschätzungen mit der besten festgestellten Genauigkeit. Bei einigen Ausführungsformen basieren die Genauigkeitsvorhersagen und -bestimmungen auf der geometrischen Verschlechterung der Genauigkeit (GDOP) oder einer bekannten Topographie eines Gebiets. Bei einer anderen Lösung wird eine Untermenge der Laufzeitmessungen in einen geschlossenen Algorithmus eingegeben, um eine vorläufige Positionsschätzung zu erzeugen. Diese vorläufige Positionsschätzung wird dann verwendet, um einen offenen Lokalisierungsalgorithmus zu initialisieren. Optional können auch mehrere dieser Lösungen kombiniert werden.
(2).

Claims

Ein Verfahren zum Lokalisieren eines mobilen Geräts, umfassend die Schritte: Gewinnen einer Mehrzahl von Laufzeit (Time-of-Arrival)-Messungen für Kommunikationen zwischen dem mobilen Gerät und jeder von wenigstens vier feststehenden Stationen; Identifizieren von Untermengen der in dem Gewinnungsschritt gewonnenen Time-of-Arrival-Messungen; Vorhersagen einer Genauigkeit einer Positionsschätzung, die sich aus den Time-of-Arrival-Messungen in der jeweiligen Untermenge ergeben würde, für jede in dem Identifizierungsschritt identifizierte Untermenge; Auswählen wenigstens einer der Untermengen auf der Grundlage der in dem Vorhersageschritt vorhergesagten Genauigkeiten; und Bilden einer Positionsschätzung auf der Grundlage wenigstens einer der in dem Auswahlschritt ausgewählten Untermengen.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei in dem Gewinnungsschritt die Kommunikationen Sendungen von dem mobilen Gerät an die wenigstens vier feststehenden Stationen sind.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei in dem Gewinnungsschritt die Kommunikationen Sendungen der wenigstens vier feststehenden Stationen an das mobile Gerät sind.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei nur eine Untermenge, die die beste vorhergesagte Genauigkeit aufweist, in dem Auswahlschritt ausgewählt wird.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei in dem Vorhersageschritt die Genauigkeit der Positionsschätzung für jede Untermenge vorhergesagt wird, indem eine GDOP einer Lösungsgeometrie aus bekannten Positionen der feststehenden Stationen und einer geschätzten Position des mobilen Geräts vorhergesagt wird.
Das Verfahren nach Anspruch 5, wobei die geschätzte Position des mobilen Geräts auf der Grundlage von Zellen- und Zeitfortschrittsinformationen bestimmt wird.
Das Verfahren nach Anspruch 5, wobei die vorhergesagte Genauigkeit der Positionsschätzung für jede Untermenge außerdem auf einer Qualitätsmessung basiert, die jeder Time-of-Arrival-Messung in der zugehörigen Untermenge zugeordnet ist.
Das Verfahren nach Anspruch 5, wobei die vorhergesagte Genauigkeit der Positionsschätzung für jede Untermenge außerdem auf einem CIR oder einem SNR basiert, das jeder TOA-Messung in der zugehörigen Untermenge zugeordnet wird.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei in dem Vorhersageschritt die Genauigkeit der Positionsschätzung für jede Untermenge auf der Grundlage einer σ-Messung vorhergesagt wird, die jeder Time-of-Arrival-Messung in der zugehörigen Untermenge zugeordnet wird.
Ein Verfahren zum Lokalisieren eines mobilen Geräts, umfassend die Schritte: Gewinnen einer Mehrzahl von Time-of-Arrival-Messungen für Kommunikationen zwischen dem mobilen Gerät und jeder von wenigstens vier feststehenden Stationen; Identifizieren von Untermengen der in dem Gewinnungsschritt gewonnenen Time-of-Arrival-Messungen; Bilden einer vorläufigen Positionsschätzung für jede in dem Identifizierungsschritt identifizierte Untermenge; Bestimmen einer Genauigkeit für jede in dem Bildungsschritt gebildete vorläufige Positionsschätzung; Auswählen wenigstens einer der vorläufigen Positionsschätzungen auf der Grundlage der in dem Bestimmungsschritt bestimmten Genauigkeiten; und Bilden einer endgültigen Positionsschätzung auf der Grundlage der in dem Auswahlschritt ausgewählten wenigstens einen vorläufigen Positionsschätzung.
Das Verfahren nach Anspruch 10, wobei in dem Gewinnungsschritt die Kommunikationen Sendungen von dem mobilen Gerät an die wenigstens vier feststehenden Stationen sind.
Das Verfahren nach Anspruch 10, wobei in dem Gewinnungsschritt die Kommunikationen Sendungen der wenigstens vier feststehenden Stationen an das mobile Gerät sind.
Das Verfahren nach Anspruch 10, wobei nur eine vorläufige Positionsschätzung, die eine beste festgestellte Genauigkeit aufweist, in dem Auswahlschritt ausgewählt wird.
Das Verfahren nach Anspruch 10, wobei in dem Bestimmungsschritt die Genauigkeit jeder vorläufigen Positionsschätzung auf der Grundlage einer GDOP einer Lösungsgeometrie zwischen der zugehörigen vorläufigen Positionsschätzung und Positionen der feststehenden Stationen, die den Time-of- Arrival-Messungen entsprechen, auf deren Grundlage die zugehörige vorläufige Positionsschätzung basiert, bestimmt wird.
Das Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Genauigkeit jeder vorläufigen Positionsschätzung außerdem auf einer Qualitätsmessung basiert, die jeder Time-of-Arrival-Messung, auf welcher die zugehörige vorläufige Positionsschätzung basiert, zugeordnet ist.
Das Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Genauigkeit jeder vorläufigen Positionsschätzung außerdem auf einem CIR oder einem SNR basiert, das jeder Time-of-Arrival-Messung zugeordnet ist, auf welcher die zugehörige vorläufige Positionsschätzung basiert.
Das Verfahren nach Anspruch 10, wobei bei dem Bestimmungsschritt eine Genauigkeit jeder vorläufigen Positionsschätzung auf der Grundlage einer Qualitätsmessung bestimmt wird, die jeder Time-of-Arrival-Messung zugeordnet ist, auf welcher die zugehörige vorläufige Positionsschätzung basiert.
Das Verfahren nach Anspruch 10, wobei in dem Schritt des Bildens einer vorläufigen Positionsschätzung für jede Untermenge dreidimensionale vorläufige Positionsschätzungen gebildet werden und wobei in dem Bestimmungsschritt die Genauigkeit jeder dreidimensionalen vorläufigen Positionsschätzung bestimmt wird, indem die zugehörige vorläufige Positionsschätzung mit einer bekannten dreidimensionalen Topographie verglichen wird und unmöglichen topographischen Orten eine geringe Genauigkeit zugewiesen wird.
Ein Verfahren zum Lokalisieren eines mobilen Geräts, umfassend die Schritte: Gewinnen einer Menge von Time-of-Arrival-Messungen; Vorhersagen einer GDOP einer erwarteten Lösungsgeometrie für jede einer Mehrzahl von Untermengen der Time-of-Arrival-Messungen auf der Grundlage (a) einer Schätzung einer Position des mobilen Geräts und (b) bekannter Positionen feststehender Stationen, die jeweils zu den Time-of-Arrival-Messungen in der jeweiligen Untermenge gehören; Auswählen einer bestimmten Untermenge der Time-of-Arrival-Messungen auf der Grundlage der in den Vorhersageschritt vorhergesagten GOP für jede der mehreren Untermengen; und Berechnen einer Positionsschätzung auf der Grundlage der Time-of-Arrival-Messungen, die in der in dem Auswahlschritt ausgewählten Untermenge enthalten sind.
Das Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Gewinnungsschritt den Schritt des Aufzeichnens einer Laufzeit (Time-of-Arrival) eines Signals aus dem mobilen Gerät an jeder der feststehenden Stationen umfaßt.
Das Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Gewinnungsschritt den Schritt des Aufzeichnens einer Laufzeit (Time-of-Arrival) an dem mobilen Gerät für jedes einer Mehrzahl von Signalen, die aus den feststehenden Stationen eintreffen, umfaßt.
Das Verfahren nach Anspruch 19, wobei in dem Auswahlschritt die Auswahl einer bestimmten Untermenge außerdem auf einer Qualität für die Time-of-Arrival-Messungen in wenigstens einer der Untermengen basiert.
Das Verfahren nach Anspruch 19, wobei in dem Auswahlschritt die Auswahl der bestimmten Untermenge darauf basiert, daß die GDOP der bestimmten Untermenge geringer ist als die GDOP der anderen Untermengen.
Das Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Schätzung der Position des mobilen Geräts, die in dem Vorhersageschritt verwendet wird, auf einer Zelle basiert, in welcher das mobile Gerät angeordnet ist.
Das Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Schätzung der Position des mobilen Geräts, die in dem Vorhersageschritt verwendet wird, auf einer Zelle, in welcher das mobile Gerät angeordnet ist, und auf Zeitfortschrittsinformationen basiert.
Ein Verfahren zum Lokalisieren eines mobilen Geräts, umfassend die Schritte: Gewinnen eines Menge von Time-of-Arrival-Messungen; Identifizieren einer Mehrzahl von Untermengen der in dem Gewinnungsschritt gewonnenen Time-of-Arrival-Messungen; Berechnen einer vorläufigen Positionsschätzung für jede der in dem Identifizierungsschritt identifizierten Untermengen; Bestimmen einer GDOP einer Lösungsgeometrie für jede vorläufige Positionsschätzung auf der Grundlage (a) der zugehörigen vorläufigen Positionsschätzung und (b) bekannter Positionen der feststehenden Stationen, die jeweils zu den Time-of-Arrival-Messungen in einer Untermenge gehören, aus welcher die zugehörige vorläufige Positionsschätzung gebildet wurde; Auswählen einer bestimmten Untermenge der Time-of-Arrival-Messungen auf der Grundlage der in dem Bestimmungs schritt für jede der vorläufigen Positionsschätzungen bestimmten GDOP; und Berechnen einer Positionsschätzung auf der Grundlage der in der in dem Auswahlschritt ausgewählten Untermenge enthaltenen Time-of-Arrival-Messungen.
Das Verfahren nach Anspruch 26, wobei der Gewinnungsschritt den Schritt des Aufzeichnens einer Laufzeit (Time-of-Arrival) eines Signals aus dem mobilen Gerät an jeder der feststehenden Stationen umfaßt.
Das Verfahren nach Anspruch 26, wobei der Gewinnungsschritt den Schritt des Aufzeichnens einer Laufzeit (Time-of-Arrival) an dem mobilen Gerät für jedes einer Mehrzahl von Signalen, die von den feststehenden Stationen eintreffen, umfaßt.
Das Verfahren nach Anspruch 26, wobei in dem Auswahlschritt die Auswahl einer bestimmten Untermenge außerdem auf einer Qualität der Time-of-Arrival-Messungen in wenigstens einer der Untermengen basiert.
Das Verfahren nach Anspruch 26, wobei in dem Auswahlschritt die Auswahl der bestimmten Untermenge darauf basiert, daß die GDOP der bestimmten Untermenge geringer als die GDOP der anderen Untermengen ist.