JP2016537617A

JP2016537617A - 端末補助無線測位方法及び装置

Info

Publication number: JP2016537617A
Application number: JP2016517408A
Authority: JP
Inventors: チェン，シージュン; フー，リウジュン; ユー，グアンホイ; チェン，リン
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2013-09-26
Filing date: 2014-05-21
Publication date: 2016-12-01
Also published as: US20160205504A1; US9794739B2; EP3051891A4; EP3051891B1; CN104519566A; EP3051891A1; WO2015043206A1; CN104519566B

Abstract

本発明は端末補助無線測位方法及び装置を提供し、無線通信分野に関し、前記装置は、所属される第１の端末が測位能力を具備しない時、前記第１の端末の周囲の少なくとも一つの測位を完成した第２の端末に、補助測位要求を発し、前記補助測位要求の送信時間を記憶するように構成される要求送信モジュールと、第２の端末が前記補助測位要求に応答して送信した補助測位情報を受信し、前記補助測位情報の受信時間を記憶するように構成される応答受信モジュールと、前記補助測位情報及び受信時間と、前記補助測位要求の送信時間とによって、空間位置を確定するように構成される測位計算モジュールと、を含む。本発明によると、端末同士の相互協働をによって、測位能力を具備しない端末による無線測位を補助する。

Description

本発明は、無線通信分野に関し、特に、無線通信測位技術に関するものである。

時代の発展に伴って、携帯電話の測位技術がますます重視されている。ＧＰＳ測位技術であれ、無線センサーネットワーク又は他の測位手段を用いて測位を行う技術であれ、いずれも限界性を有する。一層高い測位精度を得るため、各種の測位システムが協働して測位を行う、即ちマルチモデル測位を行うことは、今後の発展方向であって、各自の優位を発揮すると、良好な精度や応答速度を提供できると共に、広い範囲をカバーして、シームレス且つ精確測位を実現できる。例えば、衛星測位システムとモバイル通信システムを有効に結合して携帯電話の測位を行うと、衛星測位システムのカバー面積が大きく、広い地域での測位精度が高いメリットと、モバイル通信ネットワークの室内、密集都市での測位精度が高いメリットを充分に利用して、市場の需要を一層満たすことができる。

衛星測位は少なくとも４つの星を捜索してから、到達時間に基づいて距離を測定し、その後、距離測定結果に基づいて、図１と図２に示すように、少なくとも４つの球面型方程式又は双曲型微分方程式を立てて、方程式を解くことで空間位置を求める。室内や密集都市において、ＧＰＳ信号の減衰が大きいので、充分な４つの星を捜索できず、ＧＰＳ測位を完成することができないので、測位機能が制限されてしまう。

既存の無線測位方案の主な問題は、衛星基地局等の公共アンカーのみに制限され、測位アンカーの選択範囲が少ないことである。そして、室内にＮＬＯＳ、マルチパス、チャネル環境変化等の要素があると、セルラ測位が精確ではない問題を生じることになり、これに対し、当該分野においてある程度の研究成果をもたらしているが、通常は理想的な仮設に基づくものであって、実際に応用可能な技術案を一層深く研究しなければならない。

本発明の実施例は、端末による無線測位問題を解決できる端末補助無線測位方法及び装置を提供する。

本発明の実施例の一態様によると、
測位能力を具備しない第１の端末が、周囲の少なくとも一つの測位を完成した第２の端末に、補助測位要求を発し、前記補助測位要求の送信時間を記憶することと、
第１の端末が、第２の端末が前記補助測位要求に応答して送信した補助測位情報を受信し、前記補助測位情報の受信時間を記憶することと、
第１の端末が、前記補助測位情報及び受信時間、前記補助測位要求の送信時間に基づいて、その空間位置を確定することと、を含む端末補助無線測位方法を提供する。

前記測位能力を具備しない第１の端末が、周囲の少なくとも一つの測位を完成した第２の端末に、補助測位要求を発するステップの前、前記第１の端末が測位能力を具備するか否かを確定するステップを更に含み、
前記第１の端末が、既知の測位情報の数量を予め設定された第１の閾値と比較し、
前記数量が前記予め設定された第１の閾値未満であると、測位能力を具備していないと確定し、そうでなければ、測位能力を具備していると確定し、
ここで、前記既知の測位情報は、衛星及び／又は無線基地局及び／又はＷＩＦＩノードからのものであることが好ましい。

測位を完成した第２の端末が、前記補助測位要求を受信し、前記補助測位要求の信号強度を予め設定された第２の閾値と比較し、前記信号強度が前記予め設定された第２の閾値を超えると、前記第２の端末が前記第１の端末に前記補助測位要求に応答する補助測位情報を送信することが好ましい。

前記補助測位情報が、前記第２の端末の空間位置と、前記補助測位情報の送信時間と前記補助測位要求の受信時間との時間差と、を含むことが好ましい。

前記第１の端末が、前記補助測位情報及び受信時間、前記補助測位要求の送信時間によって、その空間位置を確定するステップが、
前記第１の端末が、前記補助測位情報の受信時間、前記補助測位要求の送信時間、前記補助測位情報の送信時間と前記補助測位要求の受信時間との時間差によって、前記第２の端末との間の距離を確定することと、
前記距離と前記第２の端末の空間位置によって、その空間位置を確定することと、を含むことが好ましい。

前記第１の端末の既知の測位情報と受信された補助測位情報との数量の合計が前記予め設定された第１の閾値未満であると、前記数量の合計が前記予め設定された第１の閾値以上になるまで、補助測位要求の信号強度を増加して、前記補助測位要求に応答する補助測位情報の数量を増加することで、前記第１の端末に測位能力を具備させることが好ましい。

本発明の実施例の他の一態様によると、
所属される第１の端末が測位能力を具備しない時、前記第１の端末の周囲の少なくとも一つの測位を完成した第２の端末に補助測位要求を発し、前記補助測位要求の送信時間を記憶するように構成される要求送信モジュールと、
第２の端末が前記補助測位要求に応答して送信した補助測位情報を受信し、前記補助測位情報の受信時間を記憶するように構成される応答受信モジュールと、
前記補助測位情報及び受信時間、前記補助測位要求の送信時間によって、その空間位置を確定するように構成される測位計算モジュールと、を含む端末補助無線測位装置を提供する。

前記第１の端末の既知の測位情報の数量を予め設定された第１の閾値と比較し、前記数量が前記予め設定された第１の閾値未満であると、前記第１の端末が測位能力を具備しないと確定し、そうでなければ、測位能力を具備していると確定するように構成される能力確定モジュールを更に含み、ここで、前記既知の測位情報は衛星及び／又は無線基地局及び／又はＷＩＦＩノードからのものであることが好ましい。

前記補助測位情報が、前記第２の端末の空間位置と、前記補助測位情報の送信時間と前記補助測位要求の受信時間との時間差と、を含み、前記測位計算モジュールが、
前記補助測位情報の受信時間、前記補助測位要求の送信時間、前記補助測位情報の送信時間と前記補助測位要求の受信時間との時間差によって、前記第１の端末と前記第２の端末との間の距離を確定するように構成される距離確定サブモジュールと、
前記距離と前記第２の端末の空間位置によって、第１の端末の空間位置を確定するように構成される位置確定サブモジュールと、を含むことが好ましい。

本発明の実施例の他の一態様によると、
測位能力を具備しない第１の端末からの補助測位要求を受信するように構成される要求受信モジュールと、
前記補助測位要求の信号強度を所属される第２の端末中の予め設定された第２の閾値と比較するように構成される比較モジュールと、
前記信号強度が前記予め設定された第２の閾値を超える時、前記第１の端末が補助測位を行うように、前記第１の端末に前記補助測位要求に応答する補助測位情報を送信するように構成される応答送信モジュールと、を含む端末補助無線測位装置を提供する。

既存技術に比べ、本発明の実施例によると以下の有益な効果を実現できる：
本発明の実施例によると、端末同士の協働によって、衛星及び／又は無線基地局及び／又はＷＩＦＩノードの既知の測位情報によっては単独に測位を完成することができない端末が、測位に成功した端末を利用して補助無線測位を行うことが可能になる。

既存技術における球面交差測位を示す図である。既存技術における双曲面交差測位を示す図である。本発明の実施例における端末補助無線測位を示すフローチャートである。本発明の実施例における端末補助無線測位装置の構造を示す図である。本発明の実施例における密集都市の端末補助無線測位を示す図である。本発明の実施例における室内の端末補助無線測位を示す図である。本発明の実施例における立て坑での端末補助無線測位を示す図である。

以下、図面を結合して本発明の好適な実施例を詳しく説明するが、以下で説明する好適な実施例は本発明を説明し解釈するためのもので、本発明を限定するものではないことは言うまでもない。

図３は本発明の実施例で提供する端末補助無線測位を示すフローチャートで、図３に示すように、以下のステップを含む。

第１の端末ＵＥが、測位することができないので、補助測位要求端末とする（ステップ３０１）。

第１の端末が測位条件を満たすか否かを確定し、満たすと測位を行い、満たさないと、補助測位要求端末とする。具体的に、前記測位条件は、衛星から受信した信号の数量が充分であるか否か、他の測位アンカーから受信した信号の数量が充分であるか否かを含むがこれに限定されることはなく、他の測位アンカーは無線基地局と、室内ＷＩＦＩノード等を含むがこれに限定されることはない。衛星からの信号の数量と他の測位アンカーからの信号の数量の合計が予め設定された第１の閾値（少なくとも４）未満であると、測位条件を満たさなく、補助測位要求を発しなければならない。補助数量＝予め設定された第１の閾値−衛星の信号数量と他の測位アンカーの信号数量の合計で、即ち、少なくとも補助数量に相当する周囲の端末の補助応答を受信しなければならず、即ち、少なくとも補助数量の補助測位情報を受信しなければならない。

本実施例において、第１の端末が測位条件を満たさない、即ち、測位能力を具備しない場合を例に説明する。

補助測位要求端末が、補助範囲を確定し、周囲の端末に補助測位要求を発する（ステップ３０２）。

補助測位要求端末は、予め幾つかの補助測位要求の信号強度レベルを規定し、異なる信号強度レベルを異なるサイズの補助範囲に対応させ、信号強度が大きいほど、補助範囲も大きい。補助測位要求端末が補助測位要求を第１回目に送信する時、信号強度を最低レベルに設定して、周囲の端末に補助測位要求を発し、送信時刻Ｔ０を記録する。

周囲の端末が、前記補助測位要求を受信し、前記要求の到達時間Ｔ１を記録し、同時に、自体が補助測位条件に符合するか否かを判定し、補助測位条件に符合すると、補助測位応答端末とする。補助測位応答端末が、要求応答信号の送信時刻Ｔ２を計算し、本端末の空間位置とｄｅｌｔａ（ｄｅｌｔａ＝Ｔ２−Ｔ１）を補助測位要求端末に送信する（ステップ３０３）。

前記自体が補助測位条件に符合するか否かを判定するステップが、具体的に、本端末が測位を完成したか否かを確定することと、受信された補助測位要求の信号強度が予め設定された第２の閾値を超えるか否かを確定することと、上述した二つの条件を満たすと、前記補助測位要求に応答することと、を含むが、これに限定されることはない。つまり、補助測位応答端末が測位を完成していない、又は信号強度が予め設定された第２の閾値以下であると、前記補助測位要求に応答しない。補助測位応答端末が補助測位条件を満たし、補助測位情報を提供可能であると、本端末の空間位置と、補助測位情報の送信時刻と補助測位要求の受信時刻の差を補助測位要求端末に送信する。

補助測位応答端末が、補助測位情報を補助測位要求端末に送信する（ステップ３０４）。

補助測位要求端末が、フィードバックされた補助測位情報に基づいて、その空間位置を計算する（ステップ３０５）。

補助測位要求端末が、要求した補助測位情報を受信し、受信時刻Ｔ３を記録し、上記時間情報に基づいて距離情報を計算し、即ち、距離ｄ^ｉ＝ｃ*（Ｔ３−Ｔ０−ｄｅｌｔａ^ｉ）である。ここで、ｃは光レートで、ｄ^ｉは要求端末と第ｉ個の補助測位応答端末との距離であって、ｉは前記補助測位要求に応答する補助測位応答端末の番号であって、ｄｅｌｔａ^ｉは第ｉ個の補助測位応答端末の時間修正量である。

補助測位要求端末は、衛星情報と、他のアンカー情報と、補助測位応答端末情報を含む捜索された既知の位置点情報を総合して、その空間位置を計算する。補助測位要求端末の空間位置を（ｘ,ｙ,ｚ）とすると、全ての既知の位置点の位置と距離情報に基づいて、連合方程式セットを立てて、方程式セットを解いて（ｘ,ｙ,ｚ）の解を得る。

補助測位要求端末が受信した応答数量が補助数量以上であると、本端末の位置を計算し、そうでかければ、補助測位要求の信号強度レベルを向上させて、ステップ３０２乃至ステップ３０５を重複する。すでに最高信号レベルに達していると、測位条件を満たさないと提示する。つまり、前記補助測位要求端末の既知の測位情報と受信された補助測位情報の数量の合計が前記予め設定された第１の閾値未満であると、前記数量の合計が前記予め設定された第１の閾値以上になるまで、補助測位要求の信号強度を増加して前記補助測位要求に応答する補助測位情報の数量を増加することで、前記補助測位要求端末に測位能力を具備させる。

総すると、第１の端末がまず、既知の測位情報の数量を予め設定された第１の閾値と比較し、前記数量が前記予め設定された第１の閾値未満であると、測位能力を具備していないと確定し、そうでなければ、測位能力を具備していると確定し、ここで、前記既知の測位情報は衛星及び／又は無線基地局及び／又はＷＩＦＩノードからのものである。本実施例において、第１の端末が測位能力を具備せず、それを補助測位要求端末とする。前記補助測位要求端末が、周囲の少なくとも一つの測位を完成した補助測位応答端末に、補助測位要求を発し、前記補助測位要求の送信時間を記憶する。測位を完成した補助測位応答端末が、前記補助測位要求を受信し、前記要求の信号強度を予め設定された第２の閾値と比較し、前記信号強度が前記予め設定された第２の閾値を超える時、補助測位応答端末が、前記補助測位要求端末に、前記補助測位要求に応答するための補助測位情報を送信し、ここで、前記補助測位情報は前記補助測位応答端末の空間位置と、前記補助測位情報の送信時間と前記補助測位要求の受信時間との時間差とを含む。補助測位要求端末は、補助測位応答端末が前記補助測位要求に応答して送信した補助測位情報を受信し、前記補助測位情報の受信時間を記憶し、その後、前記補助測位情報の受信時間、前記補助測位要求の送信時間、前記補助測位情報の送信時間と前記補助測位要求の受信時間との時間差を用いて、前記補助測位応答端末との間の距離を確定し、前記距離と前記補助測位応答端末の空間位置によって、空間位置を確定する。

図４は、本発明の実施例で提供する端末補助無線測位装置の構造を示す図で、図４に示すように、当該装置は、測位を行うことができない第１の端末と、周囲の測位を完成した第２の端末とを含む。

前記測位を行うことができない第１の端末は、能力確定モジュールと、要求送信モジュールと、応答受信モジュールと、測位計算モジュールと、を含み、ここで、
前記能力確定モジュールは、第１の端末の既知の測位情報の数量を予め設定された第１の閾値と比較し、前記数量が前記予め設定された第１の閾値未満であると、前記第１の端末が測位能力を具備しないと確定し、そうでなければ、前記第１の端末が測位能力を具備すると確定するように構成され、ここで、前記既知の測位情報は衛星及び／又は無線基地局及び／又はＷＩＦＩノードからのものである。具体的に、前記能力確定モジュールは、第１の端末の既知の測位情報を検知し、ここで、前記第１の端末の既知の測位情報を検知するステップは、衛星から受信した信号数量が充分であるか否か、他の測位アンカーから受信した信号数量が充分であるか否かを含むがこれに限定されることはなく、前記他の測位アンカーは無線基地局、室内のＷＩＦＩノード等を含むがこれに限定されることはない。衛星からの信号の数量と他の測位アンカーからの信号の数量の合計が予め設定された第１の閾値（少なくとも４である）未満であると、第１の端末は補助測位要求を発する。補助数量＝予め設定された第１の閾値−衛星の信号数量と他の測位アンカーの信号数量の合計であって、少なくとも補助数量の補助応答を受信しなければならない。

前記要求送信モジュールは、前記第１の端末が測位能力を具備しない時、前記第１の端末の周囲の少なくとも一つの測位を完成した第２の端末に、補助測位要求を発し、前記補助測位要求の送信時間を記憶するように構成される。前記要求送信モジュールがさらに、補助測位要求を送信する信号強度を確定することで、補助要求範囲を確定して、前記範囲内で補助測位要求を送信するように構成される。予め幾つかの信号強度レベルを規定し、第１回目に補助測位要求を送信する時、信号強度を最低レベルに設定し、受信された補助測位情報数量が補助数量未満であると、信号強度レベルを向上させて、再び補助測位要求を放送で発する。つまり、前記第１の端末が補助測位を実現しようとする場合、既知の測位情報と受信された補助測位情報の数量の合計が前記予め設定された第１の閾値以上である条件を満たさなければならない。

前記応答受信モジュールは、補助測位応答を受信するように構成され、具体的に、第２の端末が前記補助測位要求に応答して送信した補助測位情報を受信し、前記補助測位情報の受信時間を記憶するように構成され、ここで、前記補助測位情報は前記第２の端末の空間位置と、前記補助測位情報の送信時間と前記補助測位要求の受信時間との時間差とを含み、
前記測位計算モジュールは、前記補助測位情報及び受信時間、前記補助測位要求の送信時間によって、その空間位置を確定するように構成され、具体的に、前記測位計算モジュールは、距離確定サブモジュールと、位置確定サブモジュールとを含み、ここで、前記距離確定サブモジュールが前記補助測位情報の受信時間、前記補助測位要求の送信時間、前記補助測位情報の送信時間と前記補助測位要求の受信時間との時間差によって、前記第１の端末と前記第２の端末との間の距離を確定し、その後、前記位置確定サブモジュールが前記距離と前記第２の端末の空間位置によって、第１の端末の空間位置を確定する。具体的に、前記測位計算モジュールは、衛星情報、他のアンカー情報、第２の端末情報を含む捜索された既知の位置点情報を総合して、第１の端末の空間位置を計算する。第１の端末の空間位置を（ｘ,ｙ,ｚ）とし、全ての既知の位置点の位置と距離情報によって、連合方程式セットを立てて、方程式セットを解いて（ｘ,ｙ,ｚ）の解を得る。

第１の端末が現在の既知の測位情報に基づいて測位を行うことができない場合、第１の端末は周囲の端末と協働して、補助測位要求を発して、応答した補助測位情報を受信する。協働することで、能力確定モジュールによって測位情報が測位アルゴリズムを満たすと確定された後、測位計算モジュールが測位情報を用いて測位を行って、公共測位機器の既知の測位情報と協働する端末の補助測位情報を入力するがこれらに限定されることはなく、また、第１の端末の空間位置である第１の端末の座標を出力するがこれに限定されることはない。

前記周囲の測位を完成した第２の端末は、
測位能力を具備しない第１の端末からの補助測位要求を受信するように構成される要求受信モジュールと、
前記補助測位要求の信号強度を所属される第２の端末中の予め設定された第２の閾値と比較するように構成される比較モジュールと、
前記信号強度が前記予め設定された第２の閾値を超える時、前記第１の端末が補助測位を実現するように、前記第１の端末に、前記補助測位要求に応答する補助測位情報を送信するように構成される応答送信モジュールと、
所属される第２の端末の既知の測位情報の数量がその前記第２の端末中の予め設定された第１の閾値以上である時、前記既知の測位情報によって、前記第２の端末の空間位置を確定するように構成される測位計算モジュールと、を含み、前記既知の測位情報は衛星及び／又は無線基地局及び／又はＷＩＦＩノード等の公共測位機器からのものである。

第２の端末の測位計算モジュールが、衛星等の公共測位機器を介して、既存技術によって、単独に自体の測位を完成して、空間位置、即ち、第２の端末の座標を確定する。第２の端末は、測位を行うことができない第１の端末から送信された補助測位要求を分析し、補助測位情報を送信するか否かを判定する。補助することができれば、第１の端末に補助測位情報を送信する。

第２の端末は、補助測位要求を受信した後、自体が補助測位条件を満たすか否かを判定し、前記補助条件分析モジュールは、具体的に、本端末が測位を完成したか否かを確定し、補助測位要求を受信した信号強度が第２の予め設定された閾値を超えるか否かを確定し、上述した二つの条件を全て満たす場合のみ、第１の端末の補助測位要求に応答し、つまり、第２の端末が測位を完成していない、又は信号強度が予め設定された第２の閾値以下であると、前記補助測位要求に応答しないが、これに限定されることはない。第２の端末が補助測位条件を満たして、補助測位情報を提供可能であると、本端末の空間位置と、補助測位情報の送信時刻と補助測位要求の受信時刻の差とを第１の端末に送信する。

上記測位能力を具備しない端末は、公共測位機器の既知の測位情報に基づいて単独に測位を完成することのできない端末を含み、公共測位機器の既知の測位情報と協働する他の端末の補助測位情報に基づいて単独に測位を完成することのできない端末も含む。

上記測位を完成した端末は、公共測位機器の既知の測位情報に基づいて単独に測位を完成することのできる端末を含み、公共測位機器の既知の測位情報と協働する他の端末の補助測位情報に基づいて単独に測位を完成することのできる端末も含む。

図５は、本発明の実施例で提供する密集都市の端末補助無線測位を示す図で、図５に示すように、密集都市において、４つのＵＥがあって、見られる衛星が５つであるとする。

既存の衛星航法測位アルゴリズムに従って測位を完成するには少なくとも４つの衛星の信号を受信しなければならない。本実施例において、
ＵＥ２は、ＧＰＳ１、ＧＰＳ２、ＧＰＳ３、ＧＰＳ４、ＧＰＳ５の合計５つの衛星の信号を受信することができ、独立測位条件を満たすので、単独に測位を完成することができ、その測位後の情報を（α２，ｘ２，ｙ２,ｚ２）とし、ここで、α２はＵＥ２のクロックと衛星との時間差である。ｘ２、ｙ２、ｚ２はそれぞれ、ＵＥ２の三次元座標である。

ＵＥ３は、ＧＰＳ１、ＧＰＳ２、ＧＰＳ３、ＧＰＳ４、ＧＰＳ５の合計５つの衛星の信号を受信することができ、独立測位条件を満たすので、単独に測位を完成することができ、その測位後の情報を（α３，ｘ３，ｙ３,ｚ３）とし、ここで、α３はＵＥ３のクロックと衛星との時間差である。ｘ３、ｙ３、ｚ３はそれぞれ、ＵＥ３の三次元座標である。

ＵＥ４は、ＧＰＳ２、ＧＰＳ３、ＧＰＳ４、ＧＰＳ５の合計４つの衛星の信号を受信することができ、独立測位条件を満たすので、単独に測位を完成することができ、測位後の情報を（α４，ｘ４，ｙ４,ｚ４）とし、ここで、α４はＵＥ４のクロックと衛星との時間差である。ｘ４、ｙ４、ｚ４はそれぞれ、ＵＥ４の三次元座標である。

ＵＥ１はＧＰＳ１、ＧＰＳ４、ＧＰＳ５の合計３つの衛星の信号を受信することができ、独立測位条件を満たすことができないので、単独に測位を完成することができず、即ち、現在のＵＥ１は測定能力を具備していなく、測位後の情報を（α，ｘ，ｙ,ｚ）とし、ここで、αはＵＥ１のクロックと衛星との時間差である。ｘ、ｙ、ｚはそれぞれ、ＵＥ１の三次元座標である。ＵＥ１は、本発明の実施例の方法に従って、以下の補助測位を行う：
１、ＵＥ１は独立測位条件を満たすことができないので、補助測位要求端末とする。補助測位要求端末は、補助測位要求の信号強度を最低レベルに設定し、受信された補助測位情報が不足であると、補助測位要求の信号強度レベルを向上させる。

２、ＵＥ１が、周囲の端末に補助測位要求を発し、前記補助測位要求の送信時刻Ｔ０を記録する。

３、周囲の端末が、前記補助測位要求を受信し、前記補助測位要求の受信時間Ｔ１を記録すると共に、自体が補助測位条件に符合するか否かを検知し、補助測位条件を満たすと、補助測位応答端末とする。

本実施例において、ＵＥ２、ＵＥ３、ＵＥ４、ＵＥ５はＵＥ１の周囲の端末である。要求信号強度レベルがある程度のレベルまで調節されると、ＵＥ４４がまずに補助測位条件を満たし、補助測位応答端末になる。

４、ＵＥ４が、前記補助測位要求の受信時間Ｔ１を記録し、前記補助測位要求に応答して補助測位情報を送信する時間をＴ２とし、ＵＥ４はｄｅｌｔａ４＝Ｔ２−Ｔ１を計算し、その後、ｄｅｌｔａ４と（ｘ４，ｙ４,ｚ４）を含む情報をＵＥ１に送信する。

５、ＵＥ１が、前記補助測位情報を受信し、前記補助測位情報の受信時刻Ｔ３を記録し、ＵＥ４との間の距離ｄ４＝ｃ*（Ｔ３−Ｔ０−ｄｅｌｔａ４）を計算する。

６、ＵＥ１が３つの衛星の信号を受信できるので、必要な補助測位情報の数量は１であって、一つの周囲の端末が応答すると、測位条件を満たすことになる。

ＵＥ１は、ＵＥ４から送信された補助測位情報を受信した後、ＵＥ１とＧＰＳ１、ＧＰＳ４、ＧＰＳ５それぞれとの距離測定情報（即ち、独立測位情報）と、ＵＥ４との距離測定情報（即ち、補助測位情報）によって、４つの方程式を含む方程式セットを立てて、方程式セットを解いて、（α，ｘ，ｙ,ｚ）を得ることができる。

図６は、本発明の実施例で提供する室内の端末補助無線測位を示す図で、図６に示すように、室内に３つのＵＥがあって、見られる衛星が４つであるとする。

既存の衛星航法測位アルゴリズムに従って測位を完成するには、少なくとも４つの衛星の信号を受信しなければならない。本実施例において、
ＵＥ１は、ＧＰＳ１、ＧＰＳ２、ＧＰＳ３、ＧＰＳ４の合計４つの衛星の信号を受信することができ、独立測位条件を満たすので、単独に測位を完成することができ、その測位後の情報を(α１，ｘ１，ｙ１,ｚ１）とし、ここで、α１はＵＥ１のクロックと衛星との時間差であって、ｘ１、ｙ１、ｚ１はそれぞれ、ＵＥ１の三次元座標である。

ＵＥ２は、ＧＰＳ１、ＧＰＳ２、ＧＰＳ３、ＧＰＳ４の合計４つの衛星の信号を受信することができ、独立測位条件を満たすので、単独に測位を完成することができ、その測位後の情報を(α２，ｘ２，ｙ２,ｚ２）とし、ここで、α２はＵＥ２のクロックと衛星との時間差であって、ｘ２、ｙ２、ｚ２はそれぞれ、ＵＥ２の三次元座標である。

ＵＥ３は衛星の信号を受信できず、独立測位条件を満たすことができないので、単独に測位を完成することができず、建築物の図面によると、ＵＥ１及びＵＥ２と同一の室内水平面に位置するので、その未知の位置を(ｘ，ｙ）とし、ここで、ｘとｙはそれぞれ、ＵＥ１とＵＥ２からなる平面におけるＵＥ３の座標である。

１、ＵＥ３は、独立測位条件を満たすことができないので、即ち、測定能力を具備していないので、補助測位要求端末とする。補助測位要求端末は、補助測位要求の信号強度を最低レベルに設定し、受信される補助測位情報が不足であると、補助測位要求の信号強度レベルを向上させる。

２、ＵＥ３が、周囲の端末に補助測位要求を発し、前記補助測位要求の送信時刻Ｔ０を記録する。

３、周囲の端末が、前記補助測位要求を受信し、前記補助測位要求の受信時間である到達時間を記録し、同時に、自体が補助測位条件に符合するか否かを検知し、補助測位条件を満たすと、補助測位応答端末とする。

本実施例において、ＵＥ１とＵＥ２がＵＥ３の周囲に位置する端末である。補助測位要求の信号強度レベルがある程度まで調節されると、ＵＥ１とＵＥ２を全て補助測位応答端末とする。

４、ＵＥ１は、前記補助測位要求の到達時間、即ち前記補助測位要求の受信時間Ｔ１１を記録し、前記補助測位要求に応答して補助測位情報を送信する時間である前記補助測位情報の送信時間をＴ２１とし、ＵＥ１はｄｅｌｔａ１＝Ｔ２１−Ｔ１１を計算し、その後、ｄｅｌｔａ１と(ｘ１，ｙ１)を含む補助測位情報をＵＥ３に送信する。

同様に、ＵＥ２も前記補助測位要求の到達時間、即ち前記補助測位要求の受信時間Ｔ１２を記録し、前記補助測位要求に応答して補助測位情報を送信する時間である前記補助測位情報の送信時間をＴ２２とし、ＵＥ２はｄｅｌｔａ２＝Ｔ２２−Ｔ１２を計算し、その後、ｄｅｌｔａ２と(ｘ２，ｙ２）を含む補助測位情報をＵＥ３に送信する。

５、ＵＥ３が、ＵＥ１が前記補助測位要求に応答して送信した補助測位情報を受信し、前記補助測位情報の到達時間、即ち前記補助測位情報の受信時刻Ｔ３１を記録し、また、ＵＥ１との間の距離ｄ１＝ｃ*（Ｔ３１−Ｔ０−ｄｅｌｔａ１）を計算する。

同様に、ＵＥ３が、ＵＥ２が前記補助測位要求に応答して送信した補助測位情報を受信し、前記補助測位情報の到達時間、即ち前記補助測位情報の受信時刻Ｔ３２を記録し、また、ＵＥ２との間の距離ｄ２＝ｃ*（Ｔ３２−Ｔ０−ｄｅｌｔａ２）を計算する。

６、建築物の図面によると、３つのＵＥが一つの室内平面に位置するので、ＵＥ３はＵＥ１との距離d１とＵＥ１の座標（ｘ１,ｙ１）、ＵＥ２との距離d２とＵＥ２の座標（ｘ２,ｙ２）を用いて、２つの球面方程式を含む方程式セットを立てて、方程式を解いてＵＥ３の座標（ｘ，ｙ）を得る。

図７は、本発明の実施例で提供する立て坑での端末補助無線測位を示す図で、図７に示すように、立て坑内に９個のＵＥがあって、本実施例において、立て坑の空間構造は既知のものであるので、既知の立て坑構造によって、協働する端末の数量に対する要求を低減し、例えば本実施例におけるＵＥ４、ＵＥ５、ＵＥ６、ＵＥ７、ＵＥ８、ＵＥ９を低減することができる。

ＵＥ１、ＵＥ２、ＵＥ３は単独に測位を完成することができる。

ＵＥ４は、本発明の実施例の補助測位方法に従って、ＵＥ１、ＵＥ２、ＵＥ３の３つの測位を完成した端末と協働して、それぞれ、ＵＥ４とＵＥ１、ＵＥ２、ＵＥ３の３つの端末との間の距離を得る。

ＵＥ１、ＵＥ２、ＵＥ３が既に単独に測位を完成したので、ＵＥ１、ＵＥ２、ＵＥ３の３つの端末の空間位置、即ち空間座標は既知のものである。

ＵＥ４の空間座標が未知のものであると、得た前記３つの距離と既知の前記３つの端末の空間座標によって、３つの方程式を含む方程式セットを立てて、方程式セットを解いて、ＵＥ４の空間座標を得て、ＵＥ４の測位を完成することができる。

同様に、ＵＥ４に類似する補助測位方法に従って、ＵＥ５の空間座標を求めて、ＵＥ５の測位を完成することができる。

ＵＥ４とＵＥ５の測位を完成した場合、ＵＥ６とＵＥ７はＵＥ４とＵＥ５と協働して測位を行うことができ、ＵＥ６とＵＥ４及びＵＥ５との距離に基づいて、２つの方程式を含む方程式セットを立てて、方程式セットを解いて、ＵＥ４及びＵＥ５と同一の水平面に位置するＵＥ６の空間座標を得て、ＵＥ６の測位を完成する。同様に、ＵＥ７とＵＥ４及びＵＥ５との距離に基づいて、２つの方程式を含む方程式セットを立てて、方程式セットを解いて、ＵＥ４及びＵＥ５と同一の水平面に位置するＵＥ７の空間座標を得て、ＵＥ７の測位を完成する。

ＵＥ６とＵＥ７の測位を完成した場合、ＵＥ８はＵＥ６及びＵＥ７と協働して測位を行うことができる。立て坑の空間構造図によると、ＵＥ８がＵＥ６及びＵＥ７と同一の平面に位置するので、ＵＥ８とＵＥ６及びＵＥ７との距離に基づいて、２つの方程式を含む方程式セットを立てて、方程式セットを解いて、ＵＥ６及びＵＥ７と同一の垂直面に位置するＵＥ８の空間座標を得て、ＵＥ８の測位を完成する。

ＵＥ９は、ＵＥ８と協働して測位を行うことができ、立て坑の空間構造図によって、ＵＥ９がＵＥ８と同一の線性通路に位置することを確定できるので、一つの距離方程式によってＵＥ９の空間座標を確定して、ＵＥ９の測位を完成することができる。

上述のように、本発明の実施例によると、以下の技術効果を実現できる。

１、人が多くビルが密集している地域において、例えば衛星測位等の常用の測位方法の死角を明らかに解除できる。

２、例えばデパート、ビル等の広い室内空間において、室内における常用の測位方法の死角を明らかに解除できる。

３、例えば消防、立て坑等の特別な箇所において、通路に一時的な補助端末を置くことで、特別な箇所での測位を実現することができる。

４、一時的に緊急状況において、無線測位環境を構築できる。

以上、本発明を詳しく説明したが、本発明はこれらに限定されず、当業者であれば本発明の原理に基づいて様々な修正を行うことが可能である。よって、本発明の原理に基づいて行わせる修正は、本発明の保護範囲内に含まれるものである。

上述したように、本発明の実施例で提供する端末補助無線測位方法及び装置によると、人が多くビルが密集している地域において、例えば衛星測位等の常用の測位方法の死角を明らかに解除でき、例えばデパート、ビル等の広い室内空間において、室内における常用の測位方法の死角を明らかに解除でき、例えば消防、立て坑等の特別な箇所において、通路に一時的な補助端末を置くことで、特別な箇所での測位を実現することができ、一時的に緊急状況において、無線測位環境を構築できるメリットを有する。

Claims

測位能力を具備しない第１の端末が、周囲の少なくとも一つの測位を完成した第２の端末に、補助測位要求を発し、前記補助測位要求の送信時間を記憶することと、
第１の端末が、第２の端末が前記補助測位要求に応答して送信した補助測位情報を受信し、前記補助測位情報の受信時間を記憶することと、
第１の端末が、前記補助測位情報及び受信時間、前記補助測位要求の送信時間に基づいて、その空間位置を確定することと、を含む端末補助無線測位方法。
前記測位能力を具備しない第１の端末が、周囲の少なくとも一つの測位を完成した第２の端末に、補助測位要求を発するステップの前、前記第１の端末が測位能力を具備するか否かを確定するステップを更に含み、
前記第１の端末が、既知の測位情報の数量を予め設定された第１の閾値と比較し、
前記数量が前記予め設定された第１の閾値未満であると、測位能力を具備していないと確定し、そうでなければ、測位能力を具備していると確定し、
前記既知の測位情報は、衛星及び／又は無線基地局及び／又はＷＩＦＩノードからのものである請求項１に記載の方法。
測位を完成した第２の端末が、前記補助測位要求を受信し、前記補助測位要求の信号強度を予め設定された第２の閾値と比較し、前記信号強度が前記予め設定された第２の閾値を超えると、前記第２の端末が前記第１の端末に前記補助測位要求に応答する補助測位情報を送信する請求項２に記載の方法。
前記補助測位情報が、前記第２の端末の空間位置と、前記補助測位情報の送信時間と前記補助測位要求の受信時間との時間差と、を含む請求項３に記載の方法。
前記第１の端末が、前記補助測位情報及び受信時間、前記補助測位要求の送信時間によって、その空間位置を確定するステップが、
前記第１の端末が、前記補助測位情報の受信時間、前記補助測位要求の送信時間、前記補助測位情報の送信時間と前記補助測位要求の受信時間との時間差によって、前記第２の端末との間の距離を確定することと、
前記距離と前記第２の端末の空間位置によって、その空間位置を確定することと、を含む請求項４に記載の方法。
前記第１の端末の既知の測位情報と受信された補助測位情報との数量の合計が前記予め設定された第１の閾値未満であると、前記数量の合計が前記予め設定された第１の閾値以上になるまで、補助測位要求の信号強度を増加して、前記補助測位要求に応答する補助測位情報の数量を増加することで、前記第１の端末に測位能力を具備させる請求項２乃至５の中のいずれかに記載の方法。
所属される第１の端末が測位能力を具備しない時、前記第１の端末の周囲の少なくとも一つの測位を完成した第２の端末に補助測位要求を発し、前記補助測位要求の送信時間を記憶するように構成される要求送信モジュールと、
第２の端末が前記補助測位要求に応答して送信した補助測位情報を受信し、前記補助測位情報の受信時間を記憶するように構成される応答受信モジュールと、
前記補助測位情報及び受信時間、前記補助測位要求の送信時間によって、その空間位置を確定するように構成される測位計算モジュールと、を含む端末補助無線測位装置。
前記第１の端末の既知の測位情報の数量を予め設定された第１の閾値と比較し、前記数量が前記予め設定された第１の閾値未満であると、前記第１の端末が測位能力を具備しないと確定し、そうでなければ、測位能力を具備していると確定するように構成される能力確定モジュールを更に含み、前記既知の測位情報は衛星及び／又は無線基地局及び／又はＷＩＦＩノードからのものである請求項７に記載の装置。
前記補助測位情報が、前記第２の端末の空間位置と、前記補助測位情報の送信時間と前記補助測位要求の受信時間との時間差と、を含み、
前記測位計算モジュールが、
前記補助測位情報の受信時間と、前記補助測位要求の送信時間と、前記補助測位情報の送信時間と前記補助測位要求の受信時間との時間差とによって、前記第１の端末と前記第２の端末との間の距離を確定するように構成される距離確定サブモジュールと、
前記距離と前記第２の端末の空間位置によって、第１の端末の空間位置を確定するように構成される位置確定サブモジュールと、を含む請求項８に記載の装置。
測位能力を具備しない第１の端末からの補助測位要求を受信するように構成される要求受信モジュールと、
前記補助測位要求の信号強度を所属される第２の端末中の予め設定された第２の閾値と比較するように構成される比較モジュールと、
前記信号強度が前記予め設定された第２の閾値を超える時、前記第１の端末が補助測位を行うように、前記第１の端末に前記補助測位要求に応答する補助測位情報を送信するように構成される応答送信モジュールと、を含む端末補助無線測位装置。