DE69726020T2

DE69726020T2 - Verfahren und system zur schätzung der position der mobilen station

Info

Publication number: DE69726020T2
Application number: DE69726020T
Authority: DE
Inventors: P. Marilynn WYLIE; M. Jack HOLTZMAN
Original assignee: Rutgers State University of New Jersey
Current assignee: Rutgers State University of New Jersey
Priority date: 1996-09-27
Filing date: 1997-09-29
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2017-09-30
Also published as: ES2208954T3; EP0976262A1; AU4665297A; ATE253801T1; CA2266582A1; WO1998014018A1; JP2001501307A; KR20000048709A; EP0976262A4; EP0976262B1; BR9712146A; DE69726020D1

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einschätzen der Lage einer mobilen Station nach dem Anspruch 1 und betrifft auch ein System zum Einschätzen der Lage einer mobilen Station nach dem Anspruch 11.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren und System können Basisstationen, die in Sichtlinie einer mobilen Station liegen, und können Basisstationen, die nicht in Sichtlinie der Basisstationen liegen, bestimmt werden. Fehler in den Basisstationssignalen, die von bestimmten, auf Sichtlinie liegenden Basisstationen erzeugt werden, werden reduziert, um eine verbesserte Einschätzung der Lage einer mobilen Station zu liefern.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Aus der US-A-5,327,144 ist ein zellulares Telefonortssystem für die automatische Aufzeichnung des Ortes bzw. der Lage von einem oder von mehreren mobilen zellularen Telefonen bekannt und umfaßt drei oder mehr Zellenortssysteme. Jedes Zellenortssystem (cell site system) ist an einer Zellenörtlichkeit eines zellularen Telefonsystems gelegen. Jedes Zellenortssystem enthält eine Antenne, die an den gleichen Turm oder Gebäude als Antenne montiert sein kann, welche durch das zellulare Telefonsystem verwendet wird, und enthält eine Ausrüstung, die in der Ausrüstungsumschließung des entsprechenden Zellenortes aufgenommen sein kann. Die Zellenortssysteme werden über Kommunikationsverbindungsglieder mit einem zentralen Ort gekoppelt. Der zentrale Ort (central site) kann mit dem MTSO des zellularen Telefonsystems zusammenliegend angeordnet sein. Der zentrale Ort ist ferner an eine Datenbank gekoppelt, die entfernt von der zentralen Örtlichkeit gelegen sein kann und für Teilnehmer verfügbar gemacht sein kann.
Eine mobile Örtlichkeitsbestimmung oder Einschätzung bestimmt einen geographischen Schätzwert der Örtlichkeit einer mobilen Station. Die mobile Örtlichkeitsschätzung ist beim Management von Flotten von mobilen Stationen nützlich, ebenso für ortsabhängige Informationsdienste, ortsabhängige Rechnungsstellungsdienste und Not-911-Örtlichkeiten einer mobilen Station. Eine erweiterte 911-Station ist dafür ausgelegt, um automatisch die Rufnummer eines Anrufers zu einer öffentlichen Sicherheitsantwortstelle (PSAP) weiterzuleiten. Beim Implementieren der erweiterten 911-Station in einem drahtlosen Netzwerk liefern Drahtlos-Serviceprovider eine zweidimensionale Lokalisierung des Fahrzeugs an die öffentliche Sicherheitsbeantwortungsstelle (PSAP). Die Federal Communications Commission (FCC) hat im Jahre 2001 eine Regulierung verabschiedet, daß Drahtlos-Serviceprovider die Fähigkeit der Lokalisierung von Anrufen in zwei Dimensionen innerhalb von 125 m in 67% der Zeit haben können.
Ein herkömmliches Verfahren zur Lokalisierung einer mobilen Station in zwei Dimensionen verwendet eine Messung eines Direktsichtabstandes zwischen der mobilen Station und wenigstens drei Basisstationen. Das US-Patent Nr. 5,365,516 beschreibt ein Verfahren zum Bestimmen der Örtlichkeit einer Transpondereinheit, bei der ein Radiosignal durch die mobile Station ausgesendet wird. Der Ankunftszeitpunkt des Radiosignals wird an jeder der drei Basisstationen gemessen. Jede Abstandsmessung zwischen der mobilen Station und einer der Basisstationen kann dazu verwendet werden, um einen Kreis zu generieren, der an der messenden Basisstation zentriert ist. Der Kreis besitzt einen Radius, der gleich ist dem Abstand zwischen der mobilen Station und der Basisstation. Demzufolge werden drei Kreise erzeugt, und zwar einer für jede der Basisstationen. Bei der Abwesenheit irgendeines Meßfehlers des Abstandes zwischen den Basisstationen und der Mobilstation bestimmt der Schnittpunkt der drei Kreise unzweideutig die Örtlichkeit der mobilen Station. Dieses Verfahren ist mit dem Nachteil behaftet, daß die Abstandsmessungen durch Störsignale korrumpiert werden können, die sich aus Fehlern beim Bestimmen der Örtlichkeit der mobilen Station ergeben.
Eine herkömmliche Lösung zum Liefern von genaueren Positionsschätzwerten besteht darin, den Fehler auf Grund von Störsignalen mit Hilfe einer Analyse der kleinsten Fehlerquadrate zu reduzieren. Gemäß der Analyse der kleinsten Fehlerquadrate wird eine genauere Positionseinschätzung erzeugt. Diese Lösung ist mit der Einschränkung behaftet, daß sie nicht der Möglichkeit eines Fehlens einer direkten Strecke zwischen der Basisstation und der mobilen Station Rechnung trägt. Beispielsweise in einer Städteumgebung kann ein Gebäude oder können Gebäude in der Bahn oder dem Pfad zwischen der mobilen Station und der Basisstation vorhanden sein. Ein sich ausbreitendes Signal zwischen der mobilen Station und der Basisstation kann reflektiert werden und kann durch das Objekt in der Bahn der mobilen Station zu der Basisstation gebeugt werden, was dann zu übermäßigen Signallaufpfadlängen führt. Die übermäßigen Pfadlängen können in der Größenordnung von einigen hundert Metern liegen.
Das Fehlen einer direkten Strecke zwischen der mobilen Station und der Basisstation kann als Nicht-Sichtlinie (NLOS) definiert werden. Die Wichtigkeit der Detektierung und Reduzierung der NLOS-Messungen zwischen der mobilen Station und einer Basisstation wird in der Literaturstelle M. I. Silventoinen et al., "Mobile Station Locating in GSM", IEEE Wireless Communication System Symposium, Long Island NY, November 1995, und J. L. Caffrey et al., "Radio Location in Urban CDMA Microcells", Proceedings of the Personal, Indoor and Mobile Radio Environment, 1995, erkannt.
Das US-Patent Nr. 5,365,516 ('516 Patent) beschreibt eine Ausführungsform eines Transceiver-Lokalisierungssystems, welches in einer Umgebung arbeitet, die für Vielfachpfadinterferenz zugänglich oder empfänglich ist. Das System enthält einen Transponder, der innerhalb eines vorgeschriebenen Abdeckungsbereiches betrieben wird, um einen Stoß von Datensymbolen in einem kodierten Trägerimpuls auszusenden. Jede Basisstation enthält einem Empfänger zum Detektieren und zum Antworten auf das Datensymbol zu einem gegebenen Zeitpunkt, zum Unterbrechen des Datensymbols und Abweisen der Echos, die sich aus der Vielfachpfadinterferenz ergeben. Eine Vergleichsschaltung spricht auf den Empfänger an, um die jeweiligen identifizierten gegebenen Zeitpunkte zu vergleichen und um die Zeitdifferenz mit verbesserter Datenqualität in Korrelation zu bringen. Obwohl das '516 Patent sich gegen die Vielfachpfadinterferenz richtet, wird dabei kein Versuch unternommen, die Basisstationen zu detektieren, um ein Vielfachpfad-NLOS mit mobilen Stationen zu reduzieren.
Es ist somit wünschenswert, ein Verfahren und ein System zu schaffen, welches einen verbesserten Mobilort-Schätzwert liefern kann und welches gegenüber einem NLOS-Fehler robust ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein System zur Bildung eines Mobilortschätzwertes zu schaffen, bei dem die Basisstationen einfach identifiziert werden können, und zwar ob sie entweder in Sichtlinie (LOS) mit einer mobilen Station liegen oder in Nicht-Sichtlinie (NLOS) mit einer mobilen Station liegen.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 10.
Gemäß dem erfindungsgemäßen System wird die oben genannte Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 11 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Systems ergeben sich aus den Unteransprüchen 12 bis 19.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Bereichsmessung bestimmt, und zwar gemäß einem Abstand zwischen der Basisstation und der mobilen Station. Der NLOS-Bereichsfehler wird für die Basisstationen korrigiert, der als NLOS mit der mobilen Station identifiziert wird, und zwar durch Rekonstruktion der LOS-Messung. Aus den Bereichsmessungen der Basisstationen, die als LOS identifiziert werden, und den rekonstruierten LOS-Bereichsmessungen wird die Örtlichkeit der mobilen Station geschätzt.
Die Basisstation kann als NLOS dadurch identifiziert werden, indem die Standardabweichung der Standardmeß-Störgrößen von der Umgebung zu der Standardabweichung einer geglätteten Bereichsmessung verglichen wird, die aus den Bereichsmessungen zwischen der Basisstation und der mobilen Station erhalten wird. Die geglättete Bereichsmessung kann unter Verwendung eines Polynomausdrucks der N-ten Ordnung erhalten werden. Es wurde herausgefunden, daß dann, wenn die Standardabweichung der geglätteten Bereichsmessung in der Größenordnung der Standardabweichung der Standardmeß-Störgröße liegt, die Basisstation einer LOS-Umgebung entspricht und, wenn die Standardabweichung der geglätteten Bereichsmessung größer ist als die Standardabweichung auf Grund der Standardmessungs-Störgröße, die Basisstation einer NLOS-Umgebung entspricht. Alternativ können die Restwerte aus der Analyse der kleinsten Fehlerquadrate dazu verwendet werden, das Vorhandensein von NLOS-Bereichsmeßgrößen zu bestimmen.
Der NLOS-Fehler kann korrigiert werden, wenn die Standardmeßgrößen-Störgröße in dem NLOS-Fehler dominiert und eine vorbestimmte Identifizierung des angenäherten Supports der Standardmeßgrößen-Störgröße über der realen Achse vorhanden ist. Eine rekonstruierte LOS-Bereichsmessung kann durch Auftragen einer Kurve der geglätteten Bereichsmessungen bestimmt werden. Der Punkt einer maximalen Abweichung der geglätteten Bereichsmessung unter der Kurve wird festgelegt oder abgeleitet. Die Kurve wird nach unten hin verschoben, so daß sie durch den Punkt der maximalen Abweichung hindurch verläuft. Danach wird die Kurve um einen Wert der maximalen Standardmeßgrößen-Störgrößenabweichung von einer LOS-Messung mit vernachlässigbaren Störgrößen nach oben hin verschoben, wodurch dann ein rekonstruierter Bereichsmeßwert geschaffen wird.
Die Schätzung der mobilen Örtlichkeit kann unter Verwendung von wenigstens drei Bereichsmessungen zwischen den LOS-Basisstationen und der mobilen Station oder den rekonstruierten LOS-Bereichsmessungen in einer multilateralen Analyse bestimmt werden. Bei dieser Analyse wird ein Kreis von jedem Meßwert erzeugt. Der Kreis ist an der Basisstation zentriert und der Bereichsmeßwert bildet den Radius des Kreises. Der geschätzte Schnittpunkt der drei Kreise bestimmt die Örtlichkeit der mobilen Station. Alternativ können zwei Bereichsmessungen und Informationen, die sich auf den Positionswinkel der mobilen Station beziehen, dazu verwendet werden, um die Lage der mobilen Station zu schätzen.
Die vorliegende Erfindung bietet die Vorteile einer exakten Bestimmung der Örtlichkeit einer mobilen Station unter Reduzierung des NLOS-Fehlers. Zusätzlich kann die vorliegende Erfindung ein Vertrauen in eine LOS-Umgebung schaffen, daß alle Basisstationen LOS mit der mobilen Station sind. Die Ergebnisse zeigen, daß eine Positionsbereichsvorgabe auf Grund eines NLOS-Fehlers um mehrere Größenordnungen mit dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung reduziert werden kann.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden unter Hinweis auf die anhängenden Zeichnungen vollständiger beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1A ist ein schematisches Diagramm einer Umgebung, in welcher eine unbehinderte Sichtlinie für einen Radiosignalpfad zwischen einer mobilen Station und einer Basisstation vorhanden ist;
1B zeigt ein schematisches Diagramm einer Umgebung, in welcher eine Nicht-Sichtlinien-Signalpfadverbindung zwischen einer mobilen Station und einer Basisstation gegeben ist;
2 ist ein Flußdiagramm des Systems und eines Verfahrens für eine Mobilorteinschätzung gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt ein schematisches Diagramm von Abstandsmessungen einer rekonstruierten Sichtlinie zur Basisstation und vorbestimmten Sichtlinien-Basisstationen;
4 ist ein Flußdiagramm eines Verfahrens zum Identifizieren von Nicht-Sichtlinien-Basisstationen der vorliegenden Erfindung;
5 zeigt ein Flußdiagramm eines alternativen Verfahrens zum Identifizieren von Nicht-Sichtlinien-Basisstationen;
6 ist ein Flußdiagramm eines Verfahrens zum Rekonstruieren einer Sichtlinien-Basisstation für Nicht-Sichtlinien-Messungen;
7 zeigt einen Graphen eines Vergleichs von NLOS-Messungen und rekonstruierten LOS-Messungen;
8 ist ein schematisches Diagramm eines Systems zum Implementieren des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung;
9 ist ein schematisches Diagramm gemäß einer Positionierung von Basisstationen, die in den Beispielen der Ausführung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
10A zeigt einen Graphen einer zweidimensionalen Verfolgungsspur mit einer Nicht-Sichtlinien-Fehlerdetektion und -Korrektur;
10B ist ein Graph einer zweidimensionalen Verfolgungsspur mit einer Nicht-Sichtlinien-Fehlerdetektion und -Korrektur;
11A ist ein Graph einer zweidimensionalen Verfolgungsspur ohne eine Nicht-Sichtlinien-Fehlerdetektion und -Korrektur;
11B ist ein Graph einer zweidimensionalen Verfolgungsspur mit einer Nicht-Sichtlinien-Fehlerdetektion und -Korrektur;
12 ist ein Graph eines Teiles einer Zeit, zu der eine Basisstation als NLOS deklariert wurde, und zwar unter Verwendung des Rest-Rang-Analyseverfahrens (residual rank analysis method).
Detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung
Im Verlauf der Beschreibung sind gleiche Bezugszeichen dazu verwendet, um gleiche Elemente gemäß den unterschiedlichen Figuren zu bezeichnen, welche die Erfindung veranschaulichen.
1A veranschaulicht ein schematisches Diagramm eines Sichtlinien-(LOS)-Pfades 10 zwischen einer Basisstation 12 und einer mobilen Station 14. Es kann ein Signal 13 von der Basisstation 12 zu der mobilen Station 14 gesendet werden und kann von der mobilen Station 14 zur Basisstation 12 zurückgeleitet werden. 1B veranschaulicht einen schematischen Nicht-Sichtlinien-(NLOS)-Pfad 11 zwischen der Basisstation 12 und der mobilen Station 14. Ein Gebäude 15 ist zwischen der Basisstation 12 und der mobilen Station 14 positioniert, was dann zu einer Reflexion des Signals 16 führt. Beispielsweise kann das Signal 13 und das Signal 16 aus einem Radiosignal bzw. Hochfrequenzsignal bestehen.
Eine Bereichsmessung zum Messen des Abstandes zwischen der Basisstation 12 und der mobilen Station 14 kann als eine Zeit gemessen werden, die für das Signal benötigt wird, dass das Signal zwischen der Basisstation 12 und der mobilen Station 14 läuft: r = cT (1)worin die Bereichsmessung von mobiler Station zu Basisstation durch r wiedergegeben ist, c die Lichtgeschwindigkeit angibt, welches die gleiche Geschwindigkeit ist wie die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Radiowellen, und wobei T die Einweglaufzeit des Signals angibt. Eine Bereichsmessung des Abstandes zwischen der mobilen Station 14 und der Basisstation 12 in 1A und 1B kann unter Verwendung der Gleichung (1) bestimmt werden, basierend auf der Laufzeit des Signals 13 bzw. des Signals 16 zwischen der Basisstation 12 und der mobilen Station 14. Der Wert von r, der aus dem Signal 16 erzeugt wird, ist größer als der Wert von r, der aus dem Signal 13 erzeugt wird.
2 zeigt ein Flußdiagramm des Systems und des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung für eine Mobilörtlichkeitsschätzung 20. In dem Block 21 wird eine Bereichsmessung zwischen der mobilen Station 14 und der Basisstation 12 unter Verwendung der Gleichung (1) erhalten. In dem Block 22 wird die Basisstation 12 so identifiziert, daß sie auf Sichtlinie (LOS) oder auf Nicht-Sichtlinie (NLOS) mit der mobilen Station 14 liegt. Der Block 22 wird für eine Vielzahl an Basisstationen 12 wiederholt, die an unterschiedlichen Orten von der mobilen Station 14 gelegen sind. Wenn die Basisstation 12 in dem Block 22 als LOS identifiziert wird, wird die Bereichsmessung, die von dem Block 21 erhalten wird, zu dem Block 26 überführt. Wenn die Basisstation 12 als NLOS in dem Block 22 identifiziert wird, wird der Block 24 implementiert, um den Fehler der Bereichsmessung zwischen der Basisstation 12 und der mobilen Station 14 zu reduzieren, wodurch die Bereichsmessung zwischen der Basisstation 12 und der mobilen Station 14 als eine rekonstruierte LOS-Basisstation 13 gemacht wird, wie in 3 gezeigt ist.
In 3 ist die Basisstation 12 mit BS1 bezeichnet und umfaßt eine Bereichsmessung, die mit LOS RANGE 1 bezeichnet und als LOS bestimmt wird. Die Basisstation 12, die mit BS2 bezeichnet ist, umfaßt eine Bereichsmessung, die mit LOS RANGE 2 bezeichnet ist und als LOS bestimmt wird. Die Basisstation 13, die mit BS3 bezeichnet ist, besitzt eine Bereichsmessung, die mit NLOS RANGE 3 bezeichnet ist und als NLOS bestimmt wird. Eine Bereichsmessung für die rekonstruierte LOS-Basisstation, die mit RECONSTRUCTED RANGE 3 bezeichnet ist, wird zu dem Block 26 übermittelt. Die Bereichsmessungen von den bestimmten LOS-Basisstationen von dem Block 22, die mit LOS RANGE 1 und LOS RANGE 2 bezeichnet sind, werden ebenfalls zu dem Block 26 übermittelt. Aus den Bereichsmessungen der rekonstruierten LOS-Basisstationen oder den bestimmten LOS-Basisstationen oder aus einer Kombination der Bereichsmessungen der rekonstruierten LOS, kann der Mobilörtlichkeitsschätzwert unter Verwendung einer herkömmlichen multilateralen Technik identifiziert werden, wie diese in dem US-Patent Nr. 5,365,516 beschrieben ist. Alternativ kann die Mobilörtlichkeitsschätzung auch aus der Zeitdifferenz der Ankunftszeitmeßwerte als Differenz der Laufverzögerungen zwischen der mobilen Station 14 und Paaren der Basisstationen 12 bestimmt werden. In diesem Fall liegt die Positionsschätzung an dem Schnittpunkt von Hyperbeln. Die Zahl der Basisstationen kann unter drei reduziert werden, wenn auch eine Angabe über den Winkel der Ankunftsinformationen vorhanden ist. Diese Verfahren sind in der Literaturstelle T. S. Rappaport et al, "Position Location Using Wireless Communication on Highway of the Future", IEEE Communications Magazine, Oktober 1996, beschrieben.
Ein Verfahren zum Identifizieren, ob eine Basisstation eine LOS oder eine NLOS ist, und zwar in dem Block 22, ist in 4 veranschaulicht. Bei diesem Verfahren wird die zeitliche Geschichte der Bereichsmessungen zwischen der Basisstation 12 und der mobilen Station 14 mit einer vorbestimmten Standardabweichung von herkömmlichen Meßstörgrößen in einer Radiosignalumgebung kombiniert.
Die Ankunftszeit von Signalen, die von der Basisstation 12 zu einer mobilen Station 14 ausgesendet werden, und die dann zu der Basisstation 14 als Antwort zurückkehren, kann in eine Bereichsmessung umgewandelt werden, was in dem Block 30 erfolgt. Die Bereichsmessung an der m-ten Basisstation zur Zeit t_k kann wiedergegeben werden als: rm(ti) = Lm(ti) + nm(ti) + NLOSm(ti) (2) worin m = 1, ..., M i = 0, ...K – 1, und worin
L_m(t_i) der LOS-Abstand zwischen einer mobilen Station und der m-ten Basisstation in zwei Dimensionen ist, der gegeben ist als: Lm(ti) = |x(ti) + j*y(tj) – xm – j*ym|i (3)worin x(t_i), y(t_j) und (x_m, y_m) jeweils Koordinaten der mobilen Station zum Zeitpunkt t_i sind, und solche der m-ten Basisstation; n_m(t_j) eine herkömmliche Meßstörgröße wiedergibt, wie beispielsweise additives weißes Gaußsches Meßrauschen, und wobei NLOS_m(t_j) den NLOS-Meßfehler zum Zeitpunkt t_i angibt und worin M die Gesamtzahl der Basisstationen ist; und K die Gesamtzahl der Zeitproben ist.
In dem Block 30 wird eine LOS-Bereichsmessung mit vernachlässigbarem Rauschen oder Störgrößen für die Basisstation 12 in LOS mit der mobilen Station 14 erhalten. Die LOS-Bereichsmessung kann dadurch erhalten werden, indem physikalisch ein Bereich zwischen der Basisstation 12 und der mobilen Station 14 gemessen wird, oder kann als eine Bereichsmessung erhalten werden, die durch die Gleichung (1) ermittelt wird, und zwar bei einer vernachlässigbaren Rauschumgebung. In dem Block 31 wird eine Rauschbereichsmessung als eine Bereichsmessung bestimmt, die in LOS mit einer Basisstation liegt, welche in einer Störsignalumgebung vorhanden ist. In dem Block 32 wird die Standardabweichung der störsignalbehafteten Bereichsmessung von der LOS-Messung ohne Störsignale oder Rauschen bestimmt. Der Block 30, 31 und 32 kann vor der Identifizierung der Basisstation 12 vorbestimmt werden als entweder LOS oder NLOS, was in dem Block 22 erfolgt. Die Standardabweichung auf Grund des Rauschens oder der Störgrößen N_m(t) kann durch σ_m repräsentiert werden.
In dem Block 32 wird die Bereichsmessung, die aus dem Block 21 erhalten wird, geglättet, und zwar durch Modellieren gemäß
und wobei eine Auflösung nach den unbekannten Koeffizienten {a_m(n)} N1 N–1 / n=0 mit Hilfe der kleinsten Fehlerquadrattechnik erfolgt. Der geglättete Meßbereich kann wiedergeben werden als:
In dem Block 34 wird die Standardabweichung des geglätteten Meßbereiches von dem störbehafteten Meßbereich (das heißt dem Rest) bestimmt. Die Standardabweichung des Restes aus dem Block 34 kann wiedergegeben werden als σ^^, da σ 2 / m = E{n 2 / m(t)}. Die geglätteten Bereichsmessungen zusammen mit den störbehafteten Bereichsmessungen können dazu verwendet werden, um die Standardabweichung σ^^_m anhand der folgenden Formel zu bestimmen:
Aus dem Wert der Standardabweichung σ^^_m und der Standardabweichung σ_m kann die Bereichsmessung als entweder das Ergebnis bestimmt werden, das die Basisstation 12 eine LOS ist oder eine NLOS ist, was in dem Block 36 erfolgt. Wenn die Bereichsmessung einen NLOS-Fehler aufweist, ist der Wert der Standardabweichung σ^^_m signifikant größer als der Wert der Standardabweichung σ_m. Demzufolge wird die Bereichsmessung für die Basisstation 12, die eine NLOS in Verbindung mit der mobilen Station 14 ist, bestimmt, wenn σ^^_m größer ist als die Standardabweichung σ_m. Eine Bereichsmessung der Basisstation 12, die LOS in Verbindung mit der mobilen Station 14 ist, wird bestimmt, wenn die Standardabweichung σ^^_m in der Größenordnung der Standardabweichung σ_m liegt.
Alternativ kann ein Rest-Analyse-Rangverfahren dazu verwendet werden, um eine Bereichsmessung zu identifizieren, daß sie von einer Basisstation 13 NLOS zu einer Mobilstation 14 reicht. Die Bereichsmessungen zwischen der mobilen Station 12 und der Basisstation 14, die in dem Block 21 erzielt worden sind, werden in den Block 41 eingespeist. Zu jedem Zeitpunkt t_i werden geschätzte Koordinaten x^^_LS(t_i), y^^_LS(t_i) der Mobilstation 14 als kleinste Quadratschätzwerte in dem Block 41 bestimmt.
Die geschätzten Koordinaten x^^_LS(t_i), y^^_LS(t_i) werden ausgewählt, um den folgenden Ausdruck zu minimieren:
worin L^^_m(t_i) = |x^^(t_i) – x_m + j*y^^(t_i) – j*y_m|.
In dem Block 41 wird ein berechneter Bereichsmeßwert aus den geschätzten Koordinaten bestimmt. In dem Block 42 wird eine Restdifferenz der Bereichsmessung zwischen der mobilen Station 12 und der Basisstation 14 mit dem berechneten Bereichsmeßwert bestimmt. Die Restdifferenz kann wie folgt wiedergegeben werden: em(ti) = rm(ti) – L^^m(ti) (8)
Im dem Block 44 wird die Zahl von Malen, bei denen die Restdifferenz einer Bereichsmessung zu der Basisstation 12 den größten Wert hat, und zwar im Vergleich zu der Restdifferenz, die für die Bereichsmessungen an anderen Basisstationen bestimmt wurden, für jeden Zeitpunkt t_i gezählt. Es wurde festgestellt, daß die Basisstationen, die einen Bereichsmeßwert zwischen einer Basisstation NLOS mit einer mobilen Station haben, eine signifikant größere Anzahl von größten absoluten Restdifferenzen besitzen als die Zahl der größten absoluten Restdifferenzen von anderen Basisstationen. Anhand des Wertes der gezählten Zahl der Restdifferenzen kann die Basisstation 14 als eine Basisstation 12 festgelegt werden, die eine LOS ist, oder als eine Basisstation 12, die NLOS mit der mobilen Station 14 ist.
6 veranschaulicht ein Verfahren zum Korrigieren der Bereichsmessungen zwischen einer Basisstation 12, die als NLOS in Bezug auf die mobile Station 14 festgelegt wurde, um eine LOS-Bereichsmessung zu rekonstruieren. Die Daten, die auf die Bereichsmessungen von dem Block 21 bezogen sind, werden unter Verwendung eines Polynomausdrucks N-ter Ordnung geglättet, der in dem Block 32 enthalten ist. Die geglätteten Bereichsmessungen werden in den Block 52 eingespeist. Die maximale Abweichung unterhalb der geglätteten Kurve auf Grund des NLOS-Fehlers wird in dem Block 56 bestimmt. Es wurde festgestellt, daß der NLOS-Fehler eine nicht negative Zufallsvariable ist, die angenähert auf einer realen Achse in der folgenden Weise wiedergegeben werden kann: 0 ≤ NLOSm(ti) ≤ βmworin βm der Maximalwert des NLOS-Fehlers ist. Das Standard-Meßrauschen n_m(t_i) kann als eine 0-Mittel-Zufallsvariable wiedergegeben werden, die angenähert auf einer realen Achse wie folgt wiedergegeben werden kann: -α_m ≤ n_m(t_i) ≤ α_m, so daß in einer Bereichsmessung, in der auch ein NLOS-Fehler enthalten ist, die gesamte Rauschkomponente angenähert über der realen Achse in der folgenden Weise wiedergegeben werden kann: –αm ≤ nm(t) + NLOSm(t) ≤ βm – αm
Es wurde festgestellt, daß der Punkt der maximalen Abweichung des gemessenen Bereiches unterhalb der geglätteten Kurve etwa α_m unter der LOS-Funktion lautet, wiedergegeben als L_m(t_i). In dem Block 58 wird die geglättete Kurve mathematisch nach unten bis zu einem Punkt der maximalen Abweichung verschoben. Die geglättete Kurve wird mathematisch nach oben um einen Wert der Störsignalabweichung α_m in dem Block 60 verschoben, um dadurch eine rekonstruierte Kurve zu erhalten, die eine rekonstruierte LOS-Basisstation repräsentiert.
7 repräsentiert einen Graphen eines Vergleichs von simulierten Bereichsmessungen. Die Kurve 90 repräsentiert eine Echtzeit-Bereichsmessung zwischen einer Basisstation 12, die LOS mit einer mobilen Station 14 ist. Die Kurve 91 repräsentiert bestimmte Bereichsmessungen mit einem NLOS-Fehler. Die Kurve 92 repräsentiert eine geglättete Bereichsmessung der Blockstation 12 und der mobilen Station 14, bestimmt durch den Block 30 von 4. Die Kurve 93 repräsentiert die Basisstation 12, die als LOS mit der mobilen Station 14 rekonstruiert wurde, und zwar von dem Block 60 der 6.
8 ist ein schematisches Diagramm eines Systems 80 zum Implementieren des Verfahrens für die Mobilörtlichkeitsschätzung. Das System 80 enthält einen Basisstationsserver 81. Der Basisstationsserver 81 kann aus einem Computer bestehen, der an der Basisstation 12 gelegen ist oder mit dieser netzwerkmäßig verbunden ist. Der Basisstationsserver 81 kommuniziert mit der Basisstation 12, um Daten anzufragen und zu empfangen, die die Bereichsmessungen der mobilen Station 14 und der Basisstation 12 betreffen. Der Basisstationsserver 81 sammelt auch Informationen hinsichtlich der Bereichsmessungen zwischen der mobilen Station 14 und jeder der Basisstationen 81A bis 81N. Die Informationen werden dem Basisstationsserver 81 entweder durch die mobile Station 14 oder durch die Basisstationsserver 81A bis 81N berichtet. Die Funktionen der Module, die in den 4 bis 6 gezeigt sind, sind mit einer Standard-Programmiersprache kodiert, wie beispielsweise einer C⁺⁺-Programmiersprache. Die kodierten Module können durch den Basisstationsserver 81 ausgeführt werden.
Ergebnisse für Beispiele der Mobilstationsschätzungen mit dem System 80 sind in der Tabelle I–IV und in den 9 bis 12 gezeigt. Bei all den Beispielen ist die Position des Fahrzeugs in der x-y-Ebene irgendwo gegeben als: x(t) = x0 + νxt y(t) = y0 + νytx(t) repräsentiert die x-Koordinate in der x-y-Ebene zu dem Zeitpunkt t,
y(t) repräsentiert die y-Koordinate in der x-y-Ebene zu dem Zeitpunkt t,
x₀ repräsentiert die anfängliche x-Koordinate,
y₀ repräsentiert die anfängliche y-Koordinate,
ν_x repräsentiert die Geschwindigkeit in der x-Richtung,
ν_y repräsentiert die Geschwindigkeit in der y-Richtung.
Die Samplingperiode wurde mit 0,5 s und 200 Samples (Proben) genommen. Die Geschwindigkeit verblieb konstant bei v_x = 9,7 m/s und v_y = 16,8 m/s. Die Basisstationen 12 wurden so zugeordnet, daß sie NLOS- oder LOS-Bereichsmessungen aufwiesen. Die Standardabweichung des Standardmeßrauschens wurde wiedergegeben als σ_m und betrug 150 m, und B_m wurde mit 1300 m gewählt. Bei jedem Beispiel wurden drei Basisstationen 101, 102, 103 verwendet, die einheitlich um einen Kreis von 5 km beabstandet waren, und eine vierte Basisstation 104 war dann am Zentrum des Kreises gelegen, wie in 9 gezeigt ist.
Bei einem ersten Beispiel liefern die Basisstation 101 und die Basisstation 102 NLOS-Bereichsmessungen und die Basisstationen 103 und Basisstation 104 liefern LOS-Bereichsmessungen. Die Standardabweichung σ^^_m(m) der geglätteten Kurve, die in 4 festgelegt ist, ist in der Tabelle 1 gezeigt.
TABELLE 1 STANDARDABWEICHUNG DER MESSUNGEN AUS DER GEGLÄTTETEN KURVE FÜR 2 NLOS-MESSUNGEN
Die Ergebnisse zeigen an, daß die Basisstationen 101 und 102 NLOS-Bereichsmessungen aufwiesen, und zwar mit einer signifikant größeren Standardabweichung als die Basisstation 103 und die Basisstation 104, die eine LOS-Bereichsmessung aufweisen.
10A zeigt einen zweidimensionalen Spurverfolgungsfehler ohne NLOS-Identifikation und Korrektur, 10B zeigt einen zweidimensionalen Spurverfolgungsfehler nach dem Verfahren der Mobilörtlichkeitsschätzung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Ergebnisse zeigen eine Verbesserung der geschätzten Fahrzeug-Trajektorie nach der NLOS-Identifizierung und -Korrektur.
Bei einem zweiten Beispiel besaßen die Basisstationen 101, 102, 103 und 104 NLOS-Bereichsmessungen. Die Standardabweichung σ^^_m(m) der geglätteten Kurve, die in 4 festgehalten ist, ist in der Tabelle 2 gezeigt.
TABELLE 2 STANDARDABWEICHUNG DER MESSUNGEN AUS DER GEGLÄTTETEN KURVE FÜR VIER NLOS-MESSUNGEN
Die Ergebnisse zeigen eine ähnliche Standardabweichung σ^^_m(m) für alle vier Basisstationen 101, 102, 103 und 104, die NLOS besitzen.
Bei einem dritten Beispiel wurden drei Ergebnisse bestimmt unter Verwendung von x₀ = –118,3 m y₀ = –3,7 m in Verbindung mit dem Rest-Analyse-Spurverfolgungsverfahren, welches in 5 gezeigt ist. Bei dem Test 1 besaß die Ba sisstation 104 NLOS. Bei dem Test 2 besaßen die Basisstation 103 und die Basisstation 104 NLOS. Bei dem Test 3 lagen die Basisstation 102, die Basisstation 103 und die Basisstation 104 nicht auf Sichtlinie. Die Zahl von Malen, die jede Basisstation die größte absolute Restdifferenz besaß, ist in der Tabelle 3 gezeigt.
TABELLE 3 PROZENTSATZ, WELCHEN DIE ZEIT BS DEN GRÖSSTEN REST BESASS
Die Ergebnisse zeigen die NLOS-Basisstationen an, welche die größten Prozentsätze der Restdifferenzen besaßen.
Bei einem vierten Beispiel wurden die Ergebnisse des Verfahrens der Örtlichkeitsabschätzung bei der vorliegenden Erfindung mit einer herkömmlichen Methode der kleinsten Quadrate bzw. Analyse verglichen, einer Analyse der kleinsten Quadrate mit allen Bereichsmessungen gemäß einer Sichtlinie und einer herkömmlichen Cramer Rao Lower Bound Analyse. Die Cramer Rao Lower Bound Analyse repräsentiert eine untere Grenze bei dem rms-Fehler von irgendeinem nicht vorbelasteten Schätzer oder Schätzeinrichtung. Die Tabelle 4 repräsentiert das vorliegende Verfahren, welches in der Spalte 2 gezeigt ist, das herkömmliche Analyseverfahren der kleinsten Quadrate, welches in der Spalte 1 gezeigt ist, und die Analyse der kleinsten Quadrate bei allen Messungen gemäß LOS in der Spalte 3, wobei die herkömmliche Cramer Rao Lower Bound Analyse in Spalte 4 gezeigt ist. Es wurden die Örtlichkeits- und Geschwindigkeitsfehler in jeder Koordinate in Metern bzw. Meter/Sekunde gemessen.

μ_x0: mittlerer Fehler beim Schätzen von x₀ σ_x0 = Standardabweichung von x^^₀
μ_y0: mittlerer Fehler beim Schätzen von y₀ σ_y0 = Standardabweichung von y^^₀
μ_vx: mittlerer Fehler beim Schätzen von v_x σ_v0 = Standardabweichung von ν^^_x
μ_vy: mittlerer Fehler beim Schätzen von v_y σ_vy = Standardabweichung von ν^^_y

TABELLE 4 VERGLEICH DER SCHÄTZEINRICHTUNGSQUALITÄT
Die Ergebnisse zeigen auf, dass das Mobilörtlichkeitsschätzverfahren der vorliegenden Erfindung in signifikanter Weise den Schätzvorgabewert reduziert, und zwar verglichen mit den Ergebnissen ohne NLOS-Fehlerkorrektur.
12 zeigt einen Vergleich der Wahrscheinlichkeit beim Detektieren eines NLOS-Bereichsmeßwertes. Die Probeentnahmeperiode lag bei 0,5 Sekunden. Die Zahl der Proben (Samples) variierte zwischen 5 und 150. X₀ lag bei 200 m und y₀ lag bei 100 m. Die Basisstation 101 und die Basisstation 104 lagen auf LOS. Die Basisstation 102 und die Basisstation 103 lagen auf NLOS. Die Ergebnisse zeigen an, daß NLOS mit hoher Wahrscheinlichkeit von einer kleinen Anzahl von Proben detektiert werden kann.
Es sei darauf hingewiesen, daß die oben beschriebenen Ausführungsformen lediglich ein paar von vielen möglichen spezifischen Ausführungsformen veranschaulichen, die Anwendungen der Prinzipien der Erfindung repräsentieren. Es können zahlreiche und vielfältige andere Anordnungen unmittelbar gemäß diesen Prinzipien von Fachleuten realisiert werden, ohne dabei den Rahmen der Erfindung zu verlassen, wie dieser durch die anhängenden Ansprüche definiert ist.

Claims

Verfahren zur Einschätzung der Lage einer mobilen Station, mit den folgenden Schritten: a. Herleitung von Bereichsmessungen zwischen der mobilen Station und einer Basisstation; b. Identifizieren ob die Basisstation in einer Sichtlinie mit der mobilen Station liegt oder in einer Nicht-Sichtlinie mit der mobilen Station liegt zu dem Zeitpunkt, zu welchem eine Schätzung einer mobilen Örtlichkeit durchgeführt wird; c. Korrigieren von Nicht-Sichtlinien-Bereich-Messungen für eine Basisstation, die als nicht in einer Sichtlinie mit der mobilen Station bei dem Schritt b identifiziert wurde, um rekonstruierte Sichtlinien-Bereichsmessungen festzulegen; d. Wiederholen der Schritte a bis c für wenigstens drei Basisstationen; und e. Bestimmen der Schätzung der Örtlichkeit der mobilen Station aus wenigstens drei der rekonstruierten Sichtlinien-Bereichsmessungen, die bei dem Schritt c festgelegt wurden für eine identifizierte nicht auf Sichtlinie liegende Station entsprechend Schritt b, oder aus wenigstens drei der Bereichsmessungen, die bei dem Schritt a bestimmt wurden, für eine identifizierte Sichtlinien-Basisstation bei dem Schritt b, oder von wenigstens drei der Kombination der rekonstruierten Sichtlinienbereich-Messungen, die bei dem Schritt c bestimmt wurden und zwar für eine identifizierte Nicht-Sichtlinien-Station bei dem Schritt b und den Bereichsmessungen, die bei dem Schritt a bestimmt wurden und zwar für eine identifizierte Sichtlinien-Basisstation gemäß dem Schritt b, oder f. Wiederholen der Schritte a bis c für wenigstens zwei Basisstationen und Bestimmen von Winkel-Ankunftsinformationen; und Bestimmen der Schätzung der Örtlichkeit der mobilen Station anhand von wenigstens zwei der rekonstruierten Sichtlinienbereich-Messungen, die bei dem Schritt c bestimmt wurden, für identifizierte Nicht-Sichtlinien-Stationen gemäß dem Schritt b und der Ankunftsinformationen, oder von wenigstens zwei der Bereichsmessungen, die bei dem Schritt a bestimmt wurden und zwar für eine identifizierte Sichtlinien-Basisstation gemäß dem Schritt b und anhand der Winkel-Ankunftsinformationen.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Schritt b die folgenden Schritte umfaßt: Ableiten der Sichtlinien-Bereichsmessungen zwischen der mobilen Station und einer Basisstation ohne Störsignale; Ableiten von mit Störsignalen behafteten Sichtlinien-Bereichsmessungen zwischen der mobilen Station und der Basisstation; Bestimmen einer ersten Standardabweichung der Differenz der Sichtlinien-Bereichsmessung mit den mit Störsignalen behafteten Sichtlinien-Bereichsmessungen, Glätten der Bereichmessungen, die bei dem Schritt a bestimmt wurden; Bestimmen einer zweiten Standardabweichung der Differenz zwischen den geglätteten Bereichsmessungen und den mit Störsignalen behafteten Sichtlinien-Bereichsmessungen; und Diskriminieren zwischen der Basisstation, die in Sichtlinie liegt oder der Basisstation, die nicht in Sichtlinie liegt, von der ersten Standardabweichung und der zweiten Standardabweichung, wobei die Basisstation als nicht auf Sichtlinie liegend bestimmt wird, wenn die zweite Standardabweichung größer ist als die erste Standardabweichung, und als auf Sichtlinie liegend bestimmt wird, wenn die zweite Standardabweichung in der Größenordnung der ersten Standardabweichung liegt.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die bei dem Schritt a erhaltene Bereichsmessung dem folgenden Ausdruck entspricht: rm(ti) = Lm(ti) + nm(ti) + NLOSm(ti)worin gilt: m = 1, ...,M i = 0, ...K – 1, worin L_m(t₁) der LOS Abstand zwischen einer mobilen Station und der m-ten Basisstation in zwei Dimensionen ist und gegeben ist als: Lm(ti) = |x(ti) + j*y(ti) – xm – j*ym|i j = √–1, || der Absolutwert ist, x(t_i), y(t_i) und (x_m , y_m) jeweils Koordinaten der mobilen Station zu dem Zeitpunkt t_i bedeuten und diejenigen der m-ten Basisstation; n_m (t_i) die herkömmlichen Meßstörsignale repräsentiert wie beispielsweise additives weißes Gaußsches Meßrauschen und NLOS_m(t_i) einen NLOS Meßfehler zum Zeitpunkt t_i repräsentiert, und M die Gesamtzahl der Basisstationen angibt; und K die Gesamtzahl der Zeit-Proben ist.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Bereichsmessung durch Modellbildung geglättet wird entsprechend:
wobei eine Auflösung hinsichtlich unbekannter Koeffizienten mit Hilfe einer {a_m (n)} N1 / n=0 Fehlerquadrattechnik erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die zweite Standardabweichung der folgenden Formel entspricht:
worin:
bedeutet.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Schritt b die folgenden Schritte umfaßt: Schätzen von Koordinaten der mobilen Station aus der Bereichsmessung, die bei dem Schritt a erhalten wurde, über die Zeit; Berechnen einer Bereichsmessung aus den geschätzten Koordinaten; Bestimmen eines Restes aus der Differenz zwischen der Bereichsmessung, die bei dem Schritt a erhalten wurde, und der berechneten Bereichsmessung; Zählen der Anzahl von Malen, die der Rest an jeder Basisstation am größten ist und zwar für jeden Zeitpunkt; und Festlegen der Basisstation als nicht auf Sichtlinie liegend anhand der Basisstation, die den größten Wert der Anzahl von Malen besitzt, die der größte Rest gezählt wurde.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die geschätzten Koordinaten durch x^^_LS(t_i), y^^_LS(t_i) zu jedem Zeitpunkt t_i wiedergegeben werden, wobei die geschätzten Koordinaten als Schätzungen von Fehlerquadraten bestimmt werden gemäß
worin: L^^_m(t_i) = |x^^(t_i) – x_m + j*y^^(t_i) – j*y_m|
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Schritt c die folgenden Schritte umfaßt: Brestimmen eines Wertes der maximalen Störsignalabweichung und der Standardabweichung von den Bereichsmessungen, die bei dem Schritt a erhalten wurden, und einer vorbestimmten Sichtlinien-Bereichsmessung mit vernachlässigbaren Störsignalen; Glätten der bei dem Schritt a erhaltenen Bereichsmessungen; graphisches Auftragen einer Kurve der geglätteten Bereichsmessungen; Bestimmen eines Punktes einer maximalen Abweichung der Bereichsmessung unter der Kurve; Verschieben oder Versetzen der Kurve nach unten hin, so daß sie durch den Punkt der maximalen Abweichung verläuft; und Verschieben oder Versetzen der Kurve nach oben hin um den Wert der maximalen Störsignalabweichung, um dadurch die Bereichsmessung vorzusehen und zu rekonstruieren.
System zum Schätzen der Örtlichkeit einer mobilen Station, mit: einer Einrichtung zum Ableiten von Bereichsmessungen zwischen der mobilen Station und einer Vielzahl von Basisstationen; einer Identifiziereinrichtung, um eine Identifizierung dahingehend durchzuführen, ob jede der Basisstationen auf Sichtlinie mit der mobilen Station liegt, um sie als Sichtlinien-Basisstation oder Nicht-Sichtlinien-Basisstation in Bezug auf die mobile Station einzustufen; einer Korrigiereinrichtung zum Korrigieren der Bereichsmessung für jede der nicht auf Sichtlinie liegenden Basisstation, um eine rekonstruierte Sichtlinien-Bereichsmessung zu bestimmen; einer optionalen Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen von Winkelankunftsinformationen; und einer Schätzeinrichtung zum Festlegen der Schätzung der Örtlichkeit der mobilen Station anhand von wenigstens drei der rekonstruierten Sichtlinien-Bereichsmessungen für die nicht auf Sichtlinie liegende Basisstation, oder an hand von wenigstens drei der Bereichsmessungen für die Sichtlinien-Basisstation oder anhand von wenigstens drei einer Kombination der rekonstruierten Sichtlinien-Bereichsmessungen für die Nicht-Sichtlinien-Basisstation, und den Bereichsmessungen für die Sichtlinien-Basisstationen, oder anhand von wenigstens zwei der rekonstruierten Sichtlinien-Messungen für die Nicht-Sichtlinien-Basisstation und den Winkelankunftsinformationen, oder anhand von wenigstens zwei der Bereichsmessungen für die Sichtlinien-Basisstation und den Winkelankunftsinformationen.
System nach Anspruch 9, bei dem die Identifiziereinrichtung folgendes aufweist: eine Einrichtung zum Ableiten einer Sichtlinien-Bereichsmessung ohne Störsignale zwischen der mobilen Station und jeder der Basisstationen; eine Einrichtung zum Ableiten einer Störsignal behafteten Sichtlinien-Bereichsmessung zwischen der mobilen Station und jeder der Basisstationen; eine Einrichtung zum Bestimmen einer ersten Standardabweichung entsprechend der Differenz der Sichtlinien-Bereichsmessung von der mit Störsignalen behafteten Sichtlinien-Bereichsmessung; eine Einrichtung zum Glätten der Bereichsmessungen; eine Einrichtung, um eine zweite Standardabweichung entsprechend der Differenz zwischen den geglätteten Bereichsmessungen und der mit Störsignalen behafteten Sichtlinien-Bereichsmessung zu bestimmen; und eine Einrichtung zur Durchführung einer Diskriminierung bei jeder der Basisstationen als Sichtlinien- oder Nicht-Sichtlinienstation von der ersten Standardabweichung und von der zweiten Standardabweichung, wobei die Basisstation als nicht auf Sichtlinie liegende Station definiert wird, wenn die zweite Standar dabweichung in signifikanter Weise größer ist als die erste Standardabweichung, und als auf Sichtlinie liegende Station definiert wird, wenn die zweite Standardabweichung in der Größenordnung der ersten Standardabweichung liegt.
System nach Anspruch 10, bei dem die Bereichsmessung wiedergegeben ist durch: rm(ti) = Lm(ti) + nm(ti) + NLOSm(ti),wobei gesetzt wird für m = 1 ..., M i = 0, ...K – 1, und wobei L_m (t_i) der LOS Abstand zwischen einer mobilen Station und der m-ten Basisstation in zwei Dimensionen ist und gegeben ist durch: L(ti) = |x(ti) + j*y(tm) – xm – j*ym wobei –j = √–1, || der Absolutwert ist, x(t₁), y(t_i) und (x_m, y_m) jeweils die Koordinaten der mobilen Station zum Zeitpunkt t_i bedeuten und diejenigen der m-ten Basisstation; n_m(t_i) herkömmliche Meßstörsignale wiedergibt wie beispielsweise additives weißes Gaußsches Meßrauschen, und NLOS_m(t_i) den NLOS Meßfehler zum Zeitpunkt t_i angibt; und N die Gesamtzahl der Basisstationen ist; und K die Gesamtzahl der Zeitproben ist.
System nach Anspruch 11, bei dem die Bereichsmessung durch Modellbildung geglättet wird gemäß:
und eine Auflösung nach unbekannten Koeffizienten erfolgt mit einer {a_m(n)} N1 / n=0 Fehlerquadrattechnik.
System nach Anspruch 12, bei dem die zweite Standardabweichung wiedergegeben wird durch
worin:
bedeutet.
System nach Anspruch 10, bei dem die Identifiziereinrichtung folgendes aufweist: eine Einrichtung zum Schätzen der Koordinaten der mobilen Station aus Bereichsmessungen von einer Vielzahl von Basisstationen, die über die Zeit empfangen werden; eine Einrichtung zum Berechnen einer berechneten Bereichsmessung aus den geschätzten Koordinaten; eine Einrichtung zum Bestimmen eines Restes aus der Differenz der Bereichsmessungen und der berechneten Bereichsmessung; eine Einrichtung zum Zählen der Anzahl von Malen, die der Rest am größten ist und zwar bei jeder Basisstation für jeden Zeitpunkt; und eine Einrichtung zum Definieren der Basisstation als nicht auf Sichtlinie liegend von der Basisstation, die den größten Wert der Anzahl von Malen hat, die der größte Rest gezählt wurde.
System nach Anspruch 12, bei dem die geschätzten Koordinaten wiedergegeben werden durch x^^_LS(t_i), y^^_LS(t_i) zu jedem Moment der Zeit t_i, wobei die geschätzten Koordinaten als Fehlerquadrat-Schätzungen bestimmt werden entsprechend
worin bedeutet: L^^_m(t_i) = |x^^(t_i) – x_m + j*y^^(t_i) – j*y_m|.
System nach Anspruch 10, bei dem die Schätzeinrichtung folgendes enthält: eine Einrichtung zum Bestimmen eines Wertes der maximalen Störsignalabweichung und einer Standardabweichung für jede der Bereichsmessungen und für eine vorbestimmte Sichtlinien-Bereichsmessung mit vernachlässigbaren Störsignalen; eine Einrichtung zum Glätten der Bereichsmessungen; eine Einrichtung zum Auftragen einer Kurve der geglätteten Bereichsmessungen; eine Einrichtung zum Bestimmen eines Punktes einer maximalen Abweichung der Bereichsmessungen unter der Kurve; eine Einrichtung zum Verschieben oder Versetzen der Kurve nach unten hin, so daß sie durch den Punkt der maximalen Abweichung verläuft; und eine Einrichtung zum Verschieben oder zum Versetzen der Kurve nach oben hin um einen Wert gemäß der maximalen Störsignalabweichung, so daß dadurch eine rekonstruierte Bereichsmessung erzeugt wird.