KR101052661B1

KR101052661B1 - 측정치를 통해 무선 위치결정 정확도를 향상시키기 위한방법 및 장치

Info

Publication number: KR101052661B1
Application number: KR20057006334A
Authority: KR
Inventors: 레오니드 쉬인블라트; 와이어트 토마스 릴리
Original assignee: 콸콤 인코포레이티드
Priority date: 2002-10-17
Filing date: 2003-10-17
Publication date: 2011-07-28
Also published as: AU2003301350A1; ATE431563T1; RU2005114912A; US20100203899A1; BRPI0315350B1; AU2003301350C1; ATE546750T1; CA2501268C; EP1552323A2; JP2012163564A; EP1986017B1; CN100520440C; DE60327642D1; KR20050051695A; MXPA05003921A; BR122016010507B1; US7660588B2; US8583140B2; CA2501268A1; US8588811B2

Abstract

본 발명은 무선 단말에 대한 초기 위치 추정치의 정확도를 향상시키기 위해서 측정치 세트(부분 또는 전체)를 활용하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 단말에 대한 초기 위치 추정치가 먼저 (셀-ID 또는 개선된 셀-ID 솔루션에 기초하여) 획득된다. 단말에 대한 측정치가 획득된다. 다음으로, 초기 위치 추정치가 상기 측정치를 통해 업데이트됨으로써 단말에 대한 개정된 위치 추정치를 획득할 수 있다. 상기 업데이트는, (1) 상기 초기 위치 추정치 및 상기 측정치들에 기초하여 측정 벡터를 유도하고, (2) 측정치들에 대한 관측 행렬을 형성하고, (3) 가중 행렬을 결정하고, (4) 측정 벡터, 관측 행렬, 및 가중 행렬에 기초하여 정정 벡터를 유도하며, (5) 초기 위치 추정치를 정정 벡터를 통해 업데이트함으로써 수행될 수 있다.

Description

측정치를 통해 무선 위치결정 정확도를 향상시키기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR IMPROVING RADIO LOCATION ACCURACY}

본 출원은 2002년 10월 17일에 미국 가출원된 제 60/419,680호 및 2002년 12월 13일에 미국 가출원된 제 60/433,055호의 우선권을 청구한다.

본 발명은 일반적으로 위치 결정에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 발명은 측정 세트를 사용하여 무선 단말에 대한 더욱 정확한 위치 추정치를 제공하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

무선 사용자의 위치를 알아야 하는 상황이 종종 필요하고 때로는 필수적이다. 예컨대, FCC(Federal Communications Commission)는 무선 단말(예컨대, 셀룰러 전화기, 모뎀, 무선 성능을 가진 컴퓨터, PDA, 또는 무선 통신 성능을 갖는 이동 또는 휴대용 장치와 같은 임의의 다른 것들)의 위치가 911 호출이 그 단말로부터 이루어질 때마다 PSAP(Public Safety Answering Point)에 제공되는 것을 필요로 하는 E9-1-1(enhanced 911)를 위한 보고 및 명령을 채택하였다. FCC 맨데이트(mandate)는 A-GPS(Assisted-GPS)와 같은 핸드셋-기반 기술들에 대해서 단말의 위치가 호출의 67%에 대한 50m 이내 및 호출의 95%에 대해 150m 이내인 것을 요구한다. FCC 맨데이트 이외에도, 서비스 제공자들은 추가적인 수익을 산출할 수 있는 부가가치 특징들을 제공하기 위해서 여러 애플리케이션들에서 위치결정 서비스들(즉, 무선 단말들의 위치를 식별하는 서비스들)을 사용할 수 있다.

무선 단말의 위치를 결정하기 위해서 다양한 시스템들이 사용될 수 있다. 이러한 한 시스템으로는 잘 알려진 GPS(Global Positioning System)가 있는데, 상기 GPS는 지구의 궤도를 그리며 돌고 있는 24개의 적절히 떨어져 있는 위성들로 이루어진 "위성배열(constellation)"이다. 각각의 GPS 위성은 수신기들로 하여금 임의의 시점에 수신 신호의 도착 시간을 측정할 수 있게 하는 정보로 인코딩된 신호를 전송한다. 다음으로, 이런 상대적인 도착 시간 측정치는 "의사-거리(pseudo-range)"로 변환되는데, 그 의사-거리는 위성과 단말간의 실제 거리와 측정치와 연관된 모든 에러들의 합이다. GPS 수신기의 3차원 위치는 충분한 수의 위성들(통상적인 4개) 및 그 위성들의 위치에 대한 의사-거리 측정에 근거하여 정확하게 추정될 수 있다(대부분의 GPS 수신기들에 있어서 10 내지 100m 이내).

셀룰러 통신 시스템과 같은 무선 통신 시스템은 무선 단말의 위치를 결정하는데도 사용될 수 있다. GPS 신호들과 마찬가지로, 단말은 지상에 고착된 기지국으로부터 "지상" 신호를 수신하고 그 수신된 신호의 도착 시간을 결정할 수 있다. 또한, 도착-시간 측정치가 의사-거리로 변환될 수 있다. 다음으로, 충분한 수의 기지국들(통상적으로 3개 이상)에 대한 의사-거리 측정치가 단말의 2차원적인 위치를 추정하는데 사용될 수 있다.

하이브리드 위치 결정 시스템에 있어서, 지상에 고착된 기지국들로부터의 신들은 무선 단말의 위치를 결정하기 위해 GPS 위성들로부터의 신호들을 대신해서 또는 그 신호들을 보충하기 위해서 사용될 수 있다. "하이브리드" 단말은 위성들로부터 GPS 신호들을 수신하기 위한 GPS 수신기와 기지국들로부터의 지상 신호들을 수신하기 위한 "지상" 수신기를 구비할 것이다. 기지국들로부터 수신되는 신호들은 단말에 의해 타이밍을 위해서 사용될 수 있거나 의사-거리들로 변환될 수 있다. 위성들 및 기지국들에 대해서 충분한 수의 측정치들(CDMA 네트워크에 있어서는 통상적으로 4개)에 기초하여 단말의 3차원적인 위치가 추정될 수 있다.

위에서 설명되어진 3가지의 상이한 위치 결정 시스템들(즉, GPS, 무선, 및 하이브리드)은 상이한 레벨의 정확도를 갖는 위치 추정들(또는 "위치결정들(fixes)"을 제공할 수 있다. GPS로부터의 신호들에 기초하여 유도되는 위치 추정치가 가장 정확하다. 그러나, GPS 신호들은 위성들과 수신기들 간의 큰 거리로 인해서 매우 낮은 전력 레벨들로 수신된다. 게다가, 가장 통상적인 GPS 수신기들은 건물 내부, 잎이 무성한 곳의 아래, 높은 건물들이 하늘을 가리고 있는 도시 환경 등에서는 GPS 신호들을 수신하는 것이 매우 어렵다. 하이브리드 시스템으로부터 유도되는 위치 추정치는 덜 정확하고, 무선 통신 시스템으로부터의 신호들에 기초하여 유도되는 위치 추정치는 더욱 덜 정확하다. 그 이유는 기지국들로부터의 신호에 기초하여 계산되는 의사-거리들이 기지국들에서의 타이밍 및 하드웨어 에러들, 단말에서의 하드웨어 에러들, 지상 전파 경로에 기인한 에러들로 인해서 GPS 신호들로부터 계산되는 의사-거리보다 더 큰 에러를 나타내는 경향이 있기 때문이다.

단말의 위치는 위에 설명된 3가지 시스템들 중 임의의 시스템에 기초하여 추정될 수 있다. 가능한 정확한 위치 추정치를 획득하는 것이 바람직하다. 따라서, 충분한 수의 GPS 신호들이 이용가능한 경우에 GPS 솔루션이 유도될 것이다. 만약 그러한 경우가 아니라면, 하나 이상의 GPS 신호들 이외에도 충분한 수의 지상 신호들이 이용가능한 경우에 하이브리드 솔루션이 유도될 수 있다. 그리고, 만약 어떠한 GPS 신호들도 이용가능하지 않다면, 셀룰러 솔루션은 충분한 수의 지상 신호들이 이용가능하지 않을 경우에 획득될 수 있다.

위에 설명된 3가지 솔루션들 중 임의의 솔루션을 유도하는데 필요한 수의 신호들은 이용가능하지 않을 수 있다. 이러한 경우에는, 일부 다른 위치 결정 기술이 단말의 위치를 추정하기 위해서 사용될 수 있다. 이러한 한 기술로는 셀-ID 기술이 있는데, 상기 셀-ID 기술은 단말이 통신하는 기준(또는 서비스 중인) 기지국에 대한 지정된 위치를 단말의 위치 추정치로서 제공한다. 이러한 지정된 위치는 기지국의 커버리지 영역의 중심, 기지국 안테나의 위치, 또는 기지국의 커버리지 영역 내의 일부 다른 위치일 수 있다. 개선된 셀-ID 솔루션은 기준 기지국으로부터의 셀-ID 정보를 다른 기지국으로부터의 셀-ID와 결합할 수 있으며, 및/또는, 단말와 통신하는 적어도 한 기지국으로부터의 라운드-트립 지연 측정치들 및/또는 신호 세기 측정치들을 포함할 수 있다. 셀-ID 또는 개선된 셀-ID 솔루션은 충분한 수의 신호들이 이용가능하지 않아서 더 정확한 솔루션이 별도로 유도될 수 없는 경우에 "대치용(fall-back)" 또는 "안전망(safety-net)"으로서 제공될 수 있다. 불행하게도, 위의 설명된 다른 기술들에 의해서 제공되는 위치 추정의 품질은 기지국의 커버리지 영역의 크기에 의존적이기 때문에, 그 품질은 매우 나쁠 수 있다.

그러므로, 이용가능한 측정치들을 사용하여 단말에 대한 더욱 정확한 위치 추정치를 제공하는 방법 및 장치가 해당 분야에서 필요하다.

본 명세서에는 무선 단말에 대한 초기 위치 추정치의 정확도를 향상시키기 위해 위치측정위치결정 측정치를 활용하는 방법 및 장치가 제공된다. 이러한 측정치들은 부분 측정치 세트이거나 "전체" 측정치 세트일 수 있다. 부분 측정치 세트는 미리 결정된 서비스 품질(즉, 미리 결정된 정확도)을 갖는 단말에 대한 독립적인 위치결정을 생성하기 위해서 이용가능하지만 충분한 수는 아닌 측정치들을 갖는다. 그러나, 일반적으로 행해지는 것처럼 이러한 측정치들을 버리는 대신에, 그 측정치들은 초기 위치 추정치보다 향상된 정확도를 갖는 단말에 대한 개정된 위치 추정치를 유도하는데 사용된다. 다른 방법 및 장치에서는, 초기 위치 추정이 전체 측정치 세트를 사용함으로써 개선된다. 전체 추정치 세트는 충분히 높은 서비스 품질을 갖지만 그럼에도 불구하고 본 방법 빛 장치에 의해서 향상될 수 있는 위치측정위치결정 솔루션을 유도하는 것이 가능하게 하는 측정치 세트이다. 이러한 방법 및 장치는 전체 측정치 세트가 사용되는지 또는 부분 측정치 세트가 사용되는지 여부에 상관없이 동일하다. 따라서, 설명을 쉽게 하기 위해서, 개시된 방법 및 장치는 단지 부분 측정치 세트에만 관련하여 설명된다.

무선 단말에 대한 위치 추정치를 결정하기 위한 한 방법에 있어서는, 셀-ID나 개선된 셀-ID 솔루션 또는 다른 위치측정위치결정 추정 방식들에 기초하여 단말에 대한 초기 위치 추정치가 먼저 획득된다. 하나 이상의 위치 결정 시스템들로부터 단말에 대한 부분 측정치 세트가 또한 획득된다. 상기 부분 세트는 위성들, 무선 기지국들 및/또는 액세스 포인트들 또는 위성과 지상 측정치들의 결합으로부터의 측정치들을 포함할 수 있다. 다음으로, 초기 위치 추정치는 부분 측정치 세트를 통해 업데이트됨으로써 단말에 대한 개정된 위치 추정치를 획득한다.

그 업데이트는 초기 위치 추정치 및 부분 측정치 세트에 기초하여 측정 벡터를 먼저 유도함으로써 수행될 수 있다. 측정 벡터는 통상적으로 측정치들이 부분 세트에 있는 송신기들에 대한 의사-거리 오차를 포함한다. 각각의 의사-거리 오차는 (1) 단말의 위치로부터의 송신기까지의 "측정된" 의사-거리(측정치에 기초하여 유도됨)과 (2) 초기 위치 추정치로부터 송신기까지의 "계산된" 의사-거리 사이의 차이이다. 부분 측정치 세트에 대한 관측 행렬이 또한 형성된다. 초기 위치 추정치와 부분 측정치 세트의 결합에 있어 사용하기 위한 가중 행렬이 또한 결정된다. 다음으로, 측정 벡터, 관측 행렬, 및 가중 행렬에 기초하여 정정 벡터가 유도된다. 다음으로, 초기 위치 추정치가 정정 벡터를 통해 업데이트되는데, 상기 정정 벡터는 초기 위치 추정치에 대한 변경을 갖는다.

방법 및 장치에 대한 여러 양상들 및 실시예들이 아래에서 더욱 상세히 설명된다.

본 발명의 특징, 특성, 및 장점들이 도면들과 연계하여 아래에서 기술되는 상세한 설명으로부터 더욱 자명해질 것이고, 도면들에서 동일한 참조 문자는 그에 상응하는 것을 나타낸다.

도 1은 다수의 위치 결정 시스템들을 포함하는 시스템을 나타내는 도면.

도 2는 부분 측정치 세트를 사용하여 무선 단말에 대한 더욱 정확한 위치 추정치를 제공하기 위한 처리를 나타내는 도면.

도 3A 내지 3C는 개시된 방법 및 장치가 더욱 정확한 위치 추정치를 제공할 수 있는 3가지 예의 동작 시나리오를 나타내는 도면.

도 4A 내지 4E는 초기 위치 추정치를 위성 및/또는 셀룰러 측정치와 결합하는 처리를 그래픽으로 나타내는 도면.

도 5는 도 2에 도시된 처리의 특정 실시예를 나타내는 도면.

도 6은 더욱 정확한 위치 추정치를 제공하기 위해서 상태 도메인 정보와 측정 도메인 정보를 결합하는 처리를 나타내는 도면.

도 7은 무선 단말의 성분일 수 있는 수신기 유닛의 실시예를 나타내는 블록 다이어그램.

도 1은 다수의 위치 결정 시스템들을 포함한 시스템(100)을 나타내는 도면이다. 하나의 이러한 위치 결정 시스템은 위성 위치결정 시스템(SPS)일 수 있는데, 그 SPS는 잘 알려진 GPS(Global Positioning System)일 수 있다. 다른 이러한 위치 결정 시스템으로는 CDMA 통신 시스템, GSM 통신 시스템, 또는 일부 다른 무선 시스템일 수 있는 셀룰러 통신 시스템이 있다. 일반적으로, 시스템(100)은 임의의 타입(예컨대, Bluetooth, Wireless Fidelity(Wi-Fi), Ultra-Wide Bandwidth(UWB) 또는 위치관련 정보를 제공할 수 있는 임의의 다른 시스템)일 수 있는 임의의 수의 위치 결정 시스템들을 포함할 수 있다. 만약 이 시스템이 국부적인 신호 커버리지를 제공하도록 설계된다면, 이 시스템은 LAPS(Local Area Positioning System)로 지칭될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 단말(110)는 다수의 송신기들(또는 트랜시버들)로부터 전송되는 신호들을 수신할 수 있는데, 상기 송신기들 각각은 셀룰러 통신 시스템의 기지국(120)이나 SPS의 위성(130)일 수 있다. 단말(110)는 셀룰러 전화기, 모뎀, 무선 성능을 구비한 컴퓨터, PDA(personal digital assistant), 또는 무선 통신 성능을 구비하고 있는 임의의 다른 그런 이동 또는 휴대용 장치일 수 있다. 일반적으로, 알려졌거나 확인될 수 있는 장소에 있는 임의의 타입의 송신기가 단말의 위치를 결정하는데 사용될 수 있다. 예컨대, 단말(110)는 블루투스 시스템(Bluetooth system)에서 액세스 포인트로부터의 신호를 수신할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 기지국은 위치 결정에 사용될 수 있는 신호를 전송 및/또는 수신하는 임의의 지상에 고착된 송신기나 트랜시버일 수 있다.

단말(110)는 타이밍, 거리측정, 및/또는 위치 정보를 획득하기 위해서 위치 결정 시스템들로부터 신호들을 수신하여 처리할 수 있는 임의의 장치일 수 있다. 타이밍 및 거리측정은 서로 연관될 필요가 없다는 것을 알아야 한다. 이를테면, 블루투스 시스템과 같은 단거리 시스템으로부터 신호를 간단히 수신하는 것은 단말의 무선 위치결정에 대한 충분한 정보를 제공할 수 있다. 단말(110)는 셀룰러 전화기, 고정 단말, 무선 모뎀을 구비한 전자 유닛(예컨대, 컴퓨터 시스템, PDA 등), 위성들 및/또는 기지국들로부터 신호들을 수신할 수 있는 수신기 유닛 등일 수 있다. 다른 예에서, 단말(110)는 위치 결정 시스템에 신호들을 전송할 수 있음으로써 상기 위치 결정 시스템들이 타이밍, 거리측정, 및/또는 위치 정보를 획득할 수 있게 하는 임의의 장치일 수 있다.

무선 단말의 위치는 하나 또는 다수의 위치 결정 시스템들로부터의 신호들에 기초하여 결정될 수 있다. 예컨대, 만약 시스템(100)이 SPS 및 셀룰러 통신 시스템을 포함한다면, 단말의 위치는 (1) 단지 SPS로부터의 신호나, (2) 단지 셀룰러 통신 시스템으로부터의 신호나, 또는 (3) SPS 및 셀룰러 통신 시스템 모두로부터의 신호에 기초하여 추정될 수 있다. 셀룰러 통신 시스템에서 기지국들에 대한 측정치들에만 기초하여 단말의 위치를 결정하기 위한 기술은 A-FLT(Advanced Forward Link Trilateration), U-TOA(Uplink Time of Arrival) 또는 U-TDOA(Uplink Time Difference of Arrival), E-OTD(Enhanced Observed Time Difference), 및 OTDOA(Observed Time Difference of Arrival)로 알려져 있다.

각각의 위치 결정 시스템은 특정 레벨의 정확도를 갖는 위치 추정치들(또는 위치 결정치들)을 제공할 수 있으며, 또한 특정 동작 환경들에 이용가능할 수 있다. 만약 시스템(100)이 SPS 및 셀룰러 통신 시스템을 포함한다면, 이러한 시스템들의 정확도 및 이용가능성은 표 1에 도시된 바와 같이 간략하게 요약될 수 있다(통상적으로 내림차순의 정확도).

표 1

측정 타입	솔루션 타입	설명
SPS	핸드셋-기반	SPS에만 기초한 솔루션. 가장 높은 정확도. 특정 환경(예컨대, 지하의 실내)에 이용가능하지 않을 수 있다.
SPS+A-FLT	하이브리드	SPS 및 셀룰러 통신 시스템들의 결합에 기초한 하이브리드 솔루션. 중간 정확도. 개선된 실내 이용가능성
LAPS	WLAN-기반	국부-영역 통신 시스템에만 기초한 솔루션. 시스템의 최대 거리 특징들에 따른 정확도. 매우 양호한 실내 이용가능성.
A-FLT	네트워크-기반	셀룰러 통신 시스템에만 기초한 솔루션. 감소된 정확도. 일반적으로 도심 영역에서 이용가능하고, GPS가 이용가능하지 않은 장소(예컨대, 지하의 실내)에서 이용가능할 수 있다.
개선된 셀-ID	셀-기반	셀룰러 통신 시스템에만 기초한 솔루션. 낮은 정확도. 일반적으로 셀 섹터 크기와 라운드 트립 지연의 정확도 또는 유사한 측정치에 의존함. 하나 이상의 송신기의 관측치 및 신호 세기와 같은 다른 셀룰러 측정치를 포함할 수 있다.
셀-ID	셀-기반	셀룰러 통신 시스템에만 기초한 솔루션. 가장 낮은 정확도. 단말이 위치하는 셀의 신원만을 제공함. 그러므로, 정확도는 셀의 크기에 의존한다.

"SPS-기반" 솔루션은 표 1에 가장 높은 솔루션을 갖는다. 그러나, 충분한 수의 SPS 위성들(통상적으로 4개)이 특정 환경(예컨대, 실내)에서는 이러한 솔루션을 계산하는데 있어 이용가능하지 않을 수 있다. "하이브리드" 솔루션은 그 다음으로 가장 높은 정확성을 갖지만, 하나 이상의 SPS 위성들과 충분한 수의 기지국들로부터의 신호들을 필요로 한다. 또한, 필요한 수의 신호들(통상적으로 4개)이 특정 동작 환경들에서는 이용가능하지 않을 수 있다. A-FLT와 같은 "네트워크-기반" 솔루션은 충분한 수의 기지국들(3개 이상)에 대한 측정치들에 기초하여 획득될 수 있다. 만약 필요한 수의 기지국들이 이용가능하지 않다면, "셀-기반" 셀-ID나 개선된 셀-ID 솔루션이 단일 기지국에 대한 측정치에 기초하여 획득될 수 있다. 이 기지국은 통상적으로 단말와 통신하는 기지국이며, 종종 "기준" 기지국으로 지칭된다. 다른 예에서는, 개선된 셀-ID 솔루션이 셀 커버리지 영역 설명과 같은 다중 기지국들 또는 셀들로부터의 정보, 다중 송신기들로부터의 측정치들, 및 신호 강도, 신호 간섭 등과 같은 신호 특징들을 포함할 수 있다. 하이브리드 솔루션을 유도하기 위한 기술은 1999년 12월 7일에 "Satellite Positioning System Augmentation with Wireless Communications Signals"란 명칭으로 특허허여된 미국특허 제 5,999,124호에 상세히 설명되어 있으며, 상기 미국 특허는 본 명세서에서 참조문헌으로서 포함된다.

통상적으로, 표 1에 도시된 솔루션들 중 하나는 단말에 대한 위치 추정치가 필요할 때마다 제공된다. 가장 정확한 솔루션은 솔루션을 위해 필요한 수의 측정치들(예컨대 전체 측정치 세트)이 이용가능한 경우에 유도된다. 만약 필요한 것보다 적은 수의 측정치들이 이용가능하다면, 셀-ID나 개선된 셀-ID 솔루션과 같은 대치용 또는 안전망 솔루션이 제공될 수 있다.

본 명세서에서는 대략적인 초기 위치 추정의 정확도를 향상시키기 위해 하나 이상의 위치 결정 시스템들로부터 획득된 부분 측정치 세트를 활용하는 방법 및 장치가 설명된다. 초기 위치 추정치는 예컨대 셀-ID, 개선된 셀-ID 또는 LAPS 솔루션에 의해 제공될 수 있다. 당업자라면 추측 항법(dead reckoning)을 사용하고 사용자에 의해 추정치가 직접 입력되는 것 등과 같이 초기 위치 추정치를 결정하기 위한 몇 가지 다른 방법들이 알려져 있다는 것을 알 것이다.

상기 부분 세트는 SPS 및/또는 셀룰러 측정치들을 포함할 수 있다. 이러한 부분 세트는 미리 결정된 서비스 품질을 갖는 단말에 대한 독립적인 위치 추정치를 유도하는데 필요한 충분한 수의 측정치들을 포함하지 않는다는 사실에 의해서 정의된다. 당업자라면 위치측정위치결정이 사용될 특정 애플리케이션에 기초하여 미리 결정된 품질의 서비스가 결정될 것이라는 것을 알 것이다. 예컨대, 어떤 해당 위치들(예컨대, 자동 금전출납기(ATM), 레스토랑, 특정 타입의 가게 등)에 대한 정보를 제공하는데 필요한 서비스 품질은 비교적 낮을 수 있다(부정확할 수 있다). 대조적으로, 미리 결정된 품질의 서비스가 비교적 작은 거리만큼 떨어져 있는 좁은 미로형 거리를 통해 네비게이팅하는 것과 같은 애플리케이션에 대해 비교적 높을(정확할) 필요가 있을 것이다. 당신이 찾을 특정 가게나 레스토랑에 대한 정보를 제공하기 위해서 더욱 높은 품질이 필요할 수 있다. 예컨대, 한 애플리케이션에서, 단말 사용자는 서로 매우 근접해 있는(즉, 서로 이웃집인) 몇몇 경쟁 레스토랑들이 위치해 있는 거리에서 자신이 막 들어가려 하는 레스토랑의 메뉴를 다운로딩하길 원할 수 있다. 레스토랑들을 서로 구별하기 위해서, 서비스 품질은 비교적 높을 필요가 있을 것이다.

그러나, 종래에 그랬던 것처럼 미리 결정된 서비스 품질을 달성하기에 불충분한 측정치들을 버리는 대신에, 현재 개시되고 있는 방법 및 장치는 초기 위치 추정치에 비해 개선된 정확도를 갖는 개정된 위치 추정치를 유도하기 위해서 이러한 측정치들을 사용한다. 한 예외로는 LAPS 솔루션이 있을 수 있다. 만약 LAPS 최대 신호 범위나 LAPS 송신기로부터의 거리가 초기 위치 에러 추정치보다 작다면, 초기 위치 추정치는 LAPS 솔루션에 의해 업데이트(대체)될 수 있고, 상기 LAPS 측정치는 단일 LAPS 측정치로부터 유도될 수 있다. 이러한 LAPS 측정치는 거리 측정치, 신호 특징, 신호 수신의 간단한 표시자일 수 있거나, LAPS 커버리지 영역의 설명에 기초할 수 있다.

다른 방법 및 장치에서는, 초기 위치 추정치가 전체 측정치 세트를 사용하여 개선된다. 전체 측정치 세트는 충분히 높은 품질의 서비스를 갖는 위치측정위치결정을 유도하는 것을 가능하게 하는 측정치들 세트이지만, 그럼에도불구하고 그것은 본 방법 및 장치에 의해 개선될 수 없다. 곧 개시되는 방법 및 장치는 본질적으로 전체 측정치 세트가 사용되는지 또는 부분 측정치 세트가 사용되는지 여부에 상관없이 동일하다. 따라서, 설명을 쉽게 하기 위해서, 개시된 방법 및 장치는 단지 부분 측정치 세트만을 관련하여 설명된다.

도 2는 부분 측정치 세트를 사용하여 무선 단말에 대한 더욱 정확한 위치 추정치를 제공하는 처리(200)의 실시예에 대한 흐름도이다. 그 처리는 단말에 대한 초기 위치 추정치를 획득함으로써 시작된다(단계 212). 이러한 초기 위치 추정치는 하나 이상의 위치 결정 시스템들로부터 유도될 수 있다. 게다가, 초기 위치 추정치는 이용가능한 임의의 위치 결정 기술을 사용하여 획득될 수 있는 가장 정확한 솔루션을 나타낼 수 있다. 예컨대, 초기 위치 추정치는 셀-ID 솔루션, 개선된 셀-ID 솔루션, 또는 일부 다른 솔루션에 의해 제공될 수 있다.

부분 측정치 세트는 또한 하나 이상의 위치 결정 시스템들로부터 획득된다.(단계 214). 이러한 부분 세트는 미리 결정된 품질의 서비스를 갖는 단말에 대한 독립적인 위치 추정치를 유도할 정도로 충분한 수의 측정치들을 갖지 않는다. 그러나, 만약 필요한 수의 측정치들이 이용가능하다면, 독립적인 위치 추정치가 단말에 대해 획득될 수 있으며, 이러한 위치 추정치는 통상적으로 초기 위치 추정치보다 더욱 높은 정확도를 가질 것이다. 부분 세트는 SPS만으로부터의 측정치들, 셀룰러 통신 시스템만으로부터의 측정치들, 또는 SPS와 무선 통신 시스템 둘 모두로부터의 측정치들이나 임의의 수의 다른 위치 결정 시스템들로부터의 측정치들을 포함할 수 있다.

다음으로, 초기 위치 추정치는 단말에 대한 개정된 위치 추정치를 획득하기 위해서 부분 측정치 세트를 통해 업데이트된다(단계 216). 이러한 개정된 위치 추정치는 초기 위치 추정치보다 더 높은 정확도를 갖는다. 정확도가 개선되는 정도는 (1) 초기 위치 추정치의 정확도(또는 부정확도), (2) 지형(즉, 신호들이 수신되는 송신기의 상대적인 위치)을 업데이트하기 위해 이용가능한 측정치들의 수 및 타입 등과 같은 다양한 요인들에 의존한다. 업데이트는 아래에서 설명된다.

본 방법 및 장치를 더욱 명확하게 설명하기 위해서, 전체 측정치 세트에 기초하여 단말에 대한 위치 추정치를 계산하기 위한 유도식이 먼저 설명된다. 다음의 설명에서는, 기하학 좌표 시스템이 사용되고, 3차원(3-D) 위치가 위도(북), 경도(동), 및 고도(위)에 대한 3가지 값들에 의해서 정해질 수 있다.

정해진 3-D 좌표에 위치하는 단말에 있어서, 그것의 정확한 위치는 알려진 위치들에 있는 3개의 송신기들까지의 실질적인(또는 "정확한") 거리들에 기초하여 결정될 수 있다. 그러나, 각각의 송신기까지의 정확한 거리는 일반적으로 클록 및 다른 측정 에러들로 인해 결정될 수 없다. 대신에, "의사-거리"가 결정될 수 있는데, 이는 클록 및 다른 측정 에러들로 인한 오프셋과 정확한 거리의 합을 포함한다. 다음으로, 모든 측정치들에서의 공통적인 오프셋을 제거하기 위해 제 4 측정이 필요할 것이다.

단말의 위치, i번째 송신기들의 위치, 및 단말의 위치로부터 i번째 송신기 위치까지의 의사-거리 PR_i에 관한 기본적인 식이 다음과 같이 표현될 수 있다:

식(1)

여기서, Lat, Long 및 Alt는 단말의 실제 위치에 대한 3-D 평면 공간 좌표를 나타내고,

Lat_i, Long_i, 및 Alt_i는 i번째 송신기 위치의 좌표를 나타내며,

T는 시간 좌표를 나타낸다.

4개의 기본 식으로 이루어진 세트가 4개의 상이한 송신기들, 즉 i={1,2,3,4}에 대해서 식(1)에 제시된 바와 같이 획득될 수 있다.

기본 식들은 다음과 같은 증분 관계를 이용하여 선형화될 수 있다:

식(2)

여기서, Lat_init, Long_init, Alt_init, 및 T_init는 Lat, Long, Alt, 및 T의 초기 값들(선 험적인 최상의 추정치)이다.

는 초기 값들 Lat_init, Long_init, Alt_init, 및 T_init에 대한 정정을 나타낸다.

PR_init,i는 i번째 송신기에 대한 초기 위치 추정치로부터의 의사-거리 측정치(즉, "계산된" 의사-거리)를 나타낸다.

PR_i는 i번째 송신기에 대한 단말의 위치로부터의 의사-거리 측정치(즉, "측정된" 의사-거리)를 나타낸다.

는 계산된 의사-거리와 측정된 의사-거리사이의 차이("의사-거리 오차"로도 지칭됨)를 나타낸다.

식(2)에서, Lat_init, Long_init, 및 Alt_init는 단말의 초기 3-D 위치 추정치를 나타내고, Lat, Long, 및 Alt는 단말의 실제 3-D 위치(또는 후천적인 최상의 추상치)를 나타낸다. 초기 위치 추정치는 단말에 대해 현재 이용가능한 최상의 추정치이다.

의사-거리 측정치 PR_init,i는 초기 위치 추정치(Lat_init, Long_init 및 Alt_init)와 i번째 송신기의 알려진 위치(Lat_i, Long_i, 및 Alt_i) 사이의 의사거리에 대한 계산된 값이다. 이러한 의사-거리 측정치는 다음과 같이 표현될 수 있다.

식(3)

의사-거리 측정치 PR_i는 "측정" 값으로 간주되는데, 그 이유는 그것이 i번째 송신기로부터 단말에 의해 수신되는 신호에 기초하여 유도되기 때문이다. 특히, 만약 신호가 i번째 송신기로부터 송신되는 시간이 알려지면(예컨대, 신호가 타임-스탬핑되거나 타이밍 정보가 신호에서 인코딩되면), 신호가 단말에 전송되는 시간은 신호가 (단말의 내부 클록에 기초하여) 단말에서 수신되는 시간을 관측함으로써 결정될 수 있다. 그러나, 전송과 수신 사이의 시간 크기는 통상적으로 송신기와 단말에서의 클록들 사이의 오프셋 및 다른 측정 에러들로 인해 정확하게 결정될 수 없다. 따라서, 의사-거리는 신호가 수신되는 시간과 기준 시간 사이의 차이에 기초하여 유도된다. 다른 예에서는, 신호 세기와 같은 신호 특징 및 신호 특징들의 결합이 의사-거리 측정치를 유도하기 위해 사용될 수 있다. SPS 위성으로부터 수신되는 신호로부터의 의사-거리의 유도는 해당 분야에 공지되어 있으므로 여기서는 상세히 설명되지 않는다.

i번째 송신기에 대한 의사-거리 오차

는 다음과 같이 표현될 수 있다:

식(4)

식(2)에서의 증분식을 기본 식(1)에 치환하여 2차 에러 항들을 무시하면, 다음과 같은 식이 획득된다:

i={1,2,3,4}에 대해서,

식(5)

식(5)에 의해 제시된 4개의 선형 식은 다음과 같이 행렬 형태로 더욱 편리하게 표현될 수 있다:

식(6)

여기서,

는 i번째 송신기까지의 의사-거리와 x 방향으로의 벡터 사이의 각도에 대한 방향 코사인인데, 여기서 x는 동, 북, 또는 위일 수 있다. 식(6)은 4개의 송신기들에 대한 의사-거리 측정치들로 이루어진 전체 및 독립 세트가 이용가능한 경우에 단말의 위치를 결정하거나 업데이트하는데 사용될 수 있다.

도 3A는 개시된 방법 및 장치가 더욱 정확한 위치 추정치를 제공하기 위해서 사용될 수 있는 예시적인 동작 시나리오를 도시하는 다이어그램이다. 도 3A에서, 단말(110)는 기지국(120x)으로부터의 신호와 2개의 SPS 위성들(130x 및 130y)로부터의 신호들을 수신한다. 이러한 3 신호들은 3-D 하이브리드 위치 결정을 유도하는데 충분할 수 없다. 다음으로, 단말(110)와 통신하는 기지국(120x)의 기본 인지를 사용하여 셀-ID 솔루션이 유도될 수 있다. 만약 기지국(120x)이 원(310)에 의해 근사화된 지역에 대한 커버리지를 제공하도록 설계된다면, 단말(110)의 위치는 커버리지 영역 내에서 기지국의 위치나 일부 다른 지정된 위치로서 추정될 수 있다.

시스템 성능을 증가시키기 위해서, 각 기지국의 커버리지 영역은 다수의 섹터들(예컨대, 3 섹터들)로 분할될 수 있다. 다음으로, 각각의 섹터는 상응하는 베이스 트랜시버 서브시스템(BTS)에 의해서 서비스가 제공된다. 섹터화된 커버리지 영역(일반적으로 섹터화된 셀로 지칭됨)에 대해서, 그 커버리지 영역에 서비스를 제공하는 기지국은 그 커버리지 영역의 섹터들에 서비스를 제공하는 모든 BTS들을 포함할 것이다. 다음으로, 개선된 셀-ID 솔루션은 단말이 통신하는 특정 BTS를 식별하는 추가 정보를 통해 획득될 수 있다. 이러한 경우에, 단말 위치의 불확실성은 파이(pie) 형태의 영역으로 감소될 수 있는데, 그 영역은 도 3A에서 섹터 A로 라벨이 지정되었다. 다음으로, 단말의 위치가 이러한 BTS(포인트 312)에 의해서 커버되는 섹터의 중심이나 일부 다른 지정된 위치로서 추정될 수 있다.

BTS로부터 수신되는 신호의 세기, 단말와 BTS 사이의 라운드트립 지연(RTD), (GSM에 대한) 수신 신호의 시간 어드밴스(TA), (W-CDMA에 대한) 단말와 BTS 사이의 라운드트립 시간(RTT) 등과 같은 추가 정보가 또한 이용가능할 수 있다. 만약 이러한 추가 정보가 이용가능하다면, 단말의 위치 추정치는 그에 따라서 조정될 수 있다.

위에 설명된 바와 같이, 셀-ID나 개선된 셀-ID 기술은 단말에 대한 대략적인 위치 추정치를 제공할 수 있다. 이는 단말에 대한 2-D의 선험적인 최상의 추정치(즉, 초기 위치 추정치)를 나타낸다. 단말에 대한 초기 위치 추정치는 (Lat_init 및 Long_init)로서 제공될 수 있다. 다음으로, 두 SPS 위성들(130x 및 130y)에 대한 두 의사-거리 측정치들을 사용하여 단말에 대한 향상된 정확도를 갖는 개정된 위치 추정치가 획득될 수 있다.

두 위성들에 대한 두 의사-거리 측정치들을 갖는 단말에 대한 선형 식들이 다음과 같이 표현될 수 있다:

식(7)

여기서,

는 단말 고도의 현재 추정치와 실제 고도 사이의 차이를 나타내는 고도 오차이고,

는 현재 기준 시간 추정치와 "정확한" 기준 시간 사이의 차이를 나타낸다.

식(7)에서는, 두 SPS 위성들 각각에 대한 의사-거리 오차

가 식(4)에 제시된 바와 같이 위성에 대해 계산된 의사-거리 PR_init,j 와 측정된 의사-거리 PR_i에 기초하여 결정될 수 있다. 의사-거리 PR_init,i는 단말의 초기 위치 추정치(Lat_init, Long_init 및 Alt_init)와 i번째 위성의 위치(Lat_i, Long_i, 및 Alt_i) 사이의 거리로서 계산될 수 있는데, 여기서 단말의 고도 Alt_init는 서비스 중인 BTS에 대한 고도나 일부 다른 고도와 동일한 것으로 추정될 수 있다. 기준 시간에 대한 일부 추가 정보가 제공되면, 현재 기준 시간 추정치와 "정확한" 기준 시간 사이의 차이를 고려하기 위해서

가 사용될 수 있다. 일예에서는, 서비스 중인 BTS와 단말간의 전파 시간이 측정될 수 있으며, 기준 시간 지연에 대한 정보를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 의사-거리 PR_i는 i번째 위성으로부터 수신되는 신호에 기초하여 유도되며, i번째 위성으로부터 단말의 실제("정확한") 위치까지의 거리 측정치이다.

식(7)은 다음과 같이 더욱 간단한 형태로 표현될 수도 있다:

식(8)

여기서,

은 의사-거리 오차에 대한 4개의 추정치들을 갖는 벡터(즉, "측정" 벡터)이고,

는 사용자 위치 및 시간 정정을 위한 4개의 엘리먼트들을 갖는 벡터(즉, "정정" 벡터)이며,

는 4×4 "관측" 행렬이다.

다음으로, 정정 벡터

가 다음과 같이 결정될 수 있다:

식(9)

식(9)은 정정 벡터

에 대한 비가중 솔루션을 제공한다. 이 식은 초기 위치 추정치(예컨대, 셀-ID나 일부 다른 기술로부터 획득)에 관련된 정보나 또는 SPS 위성들에 대한 거리 정보에 동일한 가중치를 제공한다. 두 종류의 정보를 보다 양호하게 결합하기 위해서, 초기 위치 추정치 및 의사-거리 측정치들에는 적절한 가중치들이 할당될 수 있다.

측정 잡음 행렬로도 알려진 공분산

가 식(7)에 제시된 선형 식들에 대해서 결정될 수 있으며, 다음과 같이 표현될 수 있는데:

식(10)

여기서, V₁₁은 제 1 위성에 대해서 의사-거리 측정치 PR₁에 대한 에러의 분산이고,

V₂는 제 2 위성에 대해서 의사-거리 측정치 PR₂에 대한 에러의 분산이고,

V_h는 높은 측정치에 대한 에러의 분산이며,

V_cb는 기준 시간과 연관된 에러의 분산이다.

엘리먼트들 V₁₁ 및 V₂₂는

및

로 표현될 수 있고, 여기서

및

는 각각 의사-거리 측정치들 PR₁ 및 PR₂에 대한 에러의 표준 편차이다. 가중 행렬

은 공분산 행렬

의 역(즉,

)으로서 정해질 수 있다.

의 비제로 엘리먼트들은 개정된 위치 추정치의 유도에 있어 초기 위치 추정치에 관련된 정보와 의사-거리 측정치들에 대한 가중을 결정한다.

의 엘리먼트들은 측정치들에 있어서 에러들의 스퀘어 또는 크로스-프로덕트의 예상 값들에 역으로 관련된다. 따라서, 임의의 양에 대한 작은 에러(예컨대, PR_i)는 더욱 신뢰적인 관측을 의미하며

에 대한 상응하는 큰 값에 상응한다. 다음으로, 이는 초기 위치 추정치와 의사-거리 측정치의 결합에 있어 더 높은 가중치가 그 양에 제공되게 한다.

i번째 위성까지의 의사-거리 PR_i는 다음과 같이 정의될 수 있는데:

식(11)

여기서, R_i는 단말 위치로부터 i번째 위성까지의 정확하거나 실질적인 거리이고,

CB는 기준 시간으로 인한 에러를 나타내고,

SV_i는 i번째 위성과 연관된 모든 에러들을 나타내고,

Tr_i는 대류권을 통과하는 SPS 신호로 인한 에러를 나타내고,

I_i는 이온층을 통과하는 SPS 신호로 인한 에러를 나타내고,

M_i는 다중경로를 포함해서 신호 전파 환경과 연관된 에러를 나타내며,

는 수신기 측정 잡음(또는 열잡음)과 연관된 에러를 나타낸다.

다음으로, 에러 추정치 V_ii가 i번째 위성에 대한 의사-거리 측정에서의 모든 에러들을 포함할 것이다. 식(10)은 의사-거리 측정치들이 서로 독립적이라고 가정한다. 측정 잡음 행렬

의 유도는 해당 분야에 공지되어 있으므로 여기서는 상세히 설명되지 않는다.

정정 벡터

에 대한 가중 솔루션은 다음과 같이 표현될 수 있는데:

식(12)

여기서,

는

의 전치행렬을 나타낸다.

식(9) 또는 식(10)은 정정 벡터

를 획득하는데 사용될 수 있다. 이 벡터는

및

에 대한 두 비제로 항들을 포함할 것이다. 다음으로, 단말에 대한 개정된 2D-위치 추정치는 다음과 같이 계산될 수 있다:

식(13)

초기 위치 추정치와 SPS 및/또는 다른 측정치들을 결합하는 처리가 도 4A 내지 4D를 참조하여 아래에서 더욱 상세히 설명된다.

도 3B는 개시된 방법 및 장치가 더욱 정확한 위치 추정치를 제공하기 위해 사용될 수 있는 다른 예시적인 동작 시나리오를 나타내는 도면이다. 도 3B에서, 단말(110)는 기지국들(120x 및 120y)로부터의 두 개의 신호를 수신한다. 이러한 두 신호들은 네트워크-기반(예컨대, A-FLT) 위치 결정을 유도하는데 충분하지 않다. 셀-ID 또는 개선된 셀-ID 솔루션이 도 3A에 대해서 위에 설명한 것과 유사하게 단말에 서비스 중인 기지국으로서 지정된 기지국의 위치에 기초하여 유도될 수 있다. 단말에 대한 초기 위치 추정치는 Lat_init 및 Long_init로서 제공될 수 있다.

SPS 위성들과 마찬가지로, 각각의 기지국까지의 의사-거리는 기지국으로부터 수신되는 신호에 기초하여 추정될 수 있다. CDMA 시스템에 있어서, 각각의 기지국은 특정 오프셋(또는 시작 시간)을 갖는 PN(pseudo-random noise) 시퀀스가 할당된다. 이러한 PN 시퀀스는 기지국으로부터의 전송에 앞서 데이터를 스펙트럼 확산시키는데 사용된다. 각각의 기지국은 또한 파일롯을 전송하는데, 상기 파일롯은 단순히 상기 할당된 PN 시퀀스를 통해 확산되어진 모두 1인(또는 모두 0인) 시퀀스이다. 기지국에 의해서 전송되는 신호는 단말에서 수신되고, 그 신호의 도착 시간은 확산을 위해 사용되는 PN 시퀀스의 위상에 기초하여 결정될 수 있다. 파일롯은 통상적으로 이러한 PN 위상 정보를 획득하기 위해 처리되기 때문에, 단말에서의 이러한 측정치는 파이롯 위상 측정치로도 알려져 있다. 파일롯 위상 측정치는 기지국으로부터 단말로 신호가 이동하는데 걸리는 시간을 추정하는데 사용된다. 이러한 이동 시간은 SPS 위성에 대해 수행된 것과 유사한 의사-거리로 변환될 수 있다. 지상 신호로부터 유도되는 의사-거리 측정치(예컨대, 파일롯 위상 측정치)는 SPS 신호로부터 유도되는 의사-거리 측정치와 구별되도록 PP로 표기된다.

두 기지국에 대한 두 의사-거리 측정치들과 단말에 대한 선형 식은 다음과 같이 표현될 수 있다:

식(14)

식(14)에 제시된 바와 같이, 단말 및 기지국들은 동일한 고도 평면 상에 있는 것으로 가정되고, 관측 행렬에는 어떠한

항도 존재하지 않는다. 그러나, 상대적인 기하학에 따라(예컨대, BTS는 언덕 위에 있을 수 있고 단말은 계곡에 있을 수 있음), PP 측정치에 대해 수직 방향으로 관측가능성이 존재할 수 있다. 이 경우에, 관측 행렬의 첫 번째 두 행들에서 "위"(즉,

항들)에 대해 편도 함수를 포함하는 것이 적합할 것이다. 식(14)은 지상 신호에 대한 의사-거리 오차

계산이 식(7)에 제시된 SPS 신호에 대한 의가-거리 오차

와 유사하다는 것을 보여준다. 위치 추정치를 계산하기 위한 다른 방법은 선형화가 없는 대수학 솔루션이다.

다음으로, 식(9) 또는 식(12)을 사용하여 정정 벡터

가 구해질 수 있으며, 상기 정정 벡터는

및

에 대한 두 개의 비제로 항들을 포함할 것이다. 다음으로, 단말에 대한 개정된 위치 추정치(Lat_rev 및 Long_rev)가 식(13)에 제시된 바와 같이 계산될 수 있다.

도 3C는 개시된 방법 및 장치가 더욱 정확한 위치 추정치를 제공하기 위해서 사용될 수 있는 또 다른 예시적인 동작 시나리오를 나타내는 도면이다. 도 3C에서, 단말(110)는 기지국(120x)으로부터의 신호와 SPS 위성(130x)으로부터의 신호를 수신한다. 이러한 두 신호들은 하이브리드 위치 결정을 유도하기에 충분하지 않다. 셀-ID 또는 개선된 셀-ID 솔루션이 도 3A에 대해서 위에 설명된 바와 같이 기지국(120x)의 위치에 기초하여 유도될 수 있음으로써, 단말에 대한 초기 위치 추정치(Lat_init 및 Long_init)를 제공한다.

의사-거리 PR_i는 SPS 위성(130x)으로부터의 신호에 기초하여 유도될 수 있고, 의사-거리 PP_i는 기지국(120x)으로부터의 신호에 기초하여 유도될 수 있다. 하나의 위성 및 하나의 기지국에 대한 두 개의 의사-거리 측정치들을 통해서 단말에 대한 선형화된 식들이 다음과 같이 표현될 수 있다:

식(15)

다음으로, 정정 벡터

가 식(9) 또는 식(12)을 사용하여 구해질 수 있으며,

및

에 대한 두 개의 비제로 항들을 포함할 것이다. 다음으로, 단말(Lat_rev 및 Long_rev)에 대한 개정된 위치 추정치가 식(13)에 제시된 바와 같이 계산될 수 있다.

특정 좌표(디멘션)가 개정된 위치 추정치의 유도에 있어 고정되거나 제약될 수 있다. 예컨대, 만약 기지국들로부터의 신호들이 초기 위치 추정치를 업데이트하기 위해 사용된다면, 수직 방향이 관측가능하지 않을 수 있다. 이 경우에, 개정된 위치 추정치의 고도 좌표는 (1) 초기 위치 추정치에서의 고도 좌표와 동일하도록 고정되거나(즉,

) (2) 미리 결정된 고도 오차

를 계산함으로써 미리 결정된 레벨로 설정될 수 있다. 고도는 다음과 같이 관측 행렬을 적절하게 설정함으로써 제한될 수 있다:

식(16)

식(16)에 제시된 바와 같이, 측정 벡터의 한 엘리먼트와 관측 행렬의 한 행은

가 적용될 경우에 미리 결정된 값으로 고도 추정치를 유도하도록 정해진다(

가 제로 또는 일부 다른 값으로 유도될 수 있는 경우). 고도 제한은 기지국 측정치가 업데이트를 위해 사용되는 경우에 자동적으로 적용될 수 있다. 만약 위성 및 기지국 측정치나 단지 위성 측정치만이 업데이트를 위해 사용되는 경우에는, 고도 제한이 적용되거나 적용되지 않을 수 있다(즉, 그것은 선택적이다). 고도 제한은 3차원 위치들 중 하나 - 높이 -를 고려하기 위해 측정치들 중 하나를 효과적으로 제공한다. (도 3A는 이러한 경우를 포함한다). 도 4A 내지 4D는 SPS 및/또는 다른 측정치들을 초기 위치 추정치와 결합하는 처리를 그래프적으로 도시하는 도면이다. 도 4A에서, 단말에 대한 초기 2-D 위치 추정치는

이며, 도 4A에서 음영 영역(412)으로 도시된 에러 타원으로 정해진 불확실성을 갖는다. 에러 타원은 공분산 측정치 잡음 행렬로도 표현될 수 있는데, 이는 다음과 같이 표현될 수 있고:

식(17)

여기서, V_e는 동쪽 방향에서 초기 위치 추정치의 에러에 대한 분산이고,

V_n은 북쪽 방향에서 초기 위치 추정치의 에러에 대한 분산이며,

V_en은 초기 위치 추정치에서 동쪽 및 북쪽 에러들 사이의 상호상관이다.

간략성을 위해서, 상호상관 에러 항들 V_en 및 V_ne는 도 4A에서 제로인 것으로 가정된다.

[새로운 패러그래프 #] 초기 위치 불확실성이 공분산 행렬로 표현되는 도 4A에 도시된 바와 같은 예에서는, 초기 위치 추정치가 관측 식들로 직접 변환될 수 있다.

식(18)

여기서는, 위성 및 지상 위치측정 시스템들로부터 유도되는 측정 식들이 식(15)에서와 같이 하나의 SPS 및 하나의 기지국 측정치로서 도시된다. 이러한 식들은 당업자에 의해서 임의의 수의 SPS 및 기지국 측정치들(예컨대, 식(14) 및 식(7)에서와 같이)로 쉽게 확장될 수 있다. 본 예에서는,

및

의 값들은 식들이 선형화되어진 추정된 단말 위치에 대한 초기 위치의 추정치들을 나타내도록 선택된다. 초기 위치가 2차원 공간에서의 추정된 단말 위치인 경우에는, 이러한 값들은 각각 0 및 0으로 설정될 수 있다.

[새로운 패러그래프 #] 이 경우에, 공분산 행렬 및 가중 행렬은 초기 위치에서의 불확실성을 나타내도록 설정된다. 예컨대, 공분산 행렬은 다음과 같이 설정될 수 있고:

식(19)

여기서, V_PR은 제 1 위성에 대한 의사-거리 측정치 PR₁에 대한 에러의 분산이고,

V_PP는 제 1 기지국 측정치에 대해서 의사-거리 측정치 PP₁에 대한 에러의 분산이고,

V_e, V_en, V_ne, 및 V_n은 위의 식(17)에서와 같이 설정되며,

V_h는 위의 식(10)에서와 같이 설정된다. 다음으로, 가중 행렬이 공분산 행렬의 역으로서 계산될 수 있고, 위치 솔루션이 식(12)에서와 같이 계산될 수 있다.

[새로운 페러그래프 #] 다른 실시예에서는, 위치 업데이트가 최대 가능 방법들을 사용하여 계산될 수 있다. 예컨대, 위성 위치측정 시스템들 및/또는 지상 기지국 송신기들로부터의 관측 식들이 솔루션 공간의 여러 위치들의 가능성

을 결정하기 위해서 사용될 수 있다. [주의:판독가능성을 위해서, 수평 벡터 - 위의 전치행렬 -로서 솔루션 공간을 나타낼 것이다] 대안적으로, 동쪽 위치, 북쪽 위치에 대한 정보를 포함해서 초기 위치가 솔루션 공간에서 단말의 가장 가능한 위치들(장소들)을 나타내는 주어진 가정 위치들에서의 가능성을 정밀하게 하기 위해서 사용될 수 있다. 공분산 행렬이나 더 일반적인 확률 밀도 함수가 솔루션 공간의 여러 위치에서의 가능성을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 높이 값(

)이 최대 가능한 위치를 결정하기 위해 정해지거나 제한될 수 있다. 솔루션 공간이 또한 선택된 최대 가능한 위치에 대한 에러 추정치를 결정하기 위해서 상대적인 가능성에 대해 탐색될 수 있다.

LOP(line-of-position)(414)는 SPS 측정치들이나 기지국 측정치(또는 일부 다른 측정치)와 같은 거리 측정치에 기초하여 단말에 대해 획득될 수 있다. 초기 위치 추정치 X_init는 단말에 대한 개정된(또는 최종) 위치 추정치 X_rev를 획득하기 위해서 위에 설명된 바와 같이 SPS LOP와 결합될 수 있다. 이러한 개정된 위치 추정치는 라인(414)을 따라 있는 밴드에 의해서 표현된 불확실성(또는 에러)을 가질 것이다. 이 밴드는 간략성을 위해 도 4A에 도시되지 않았다. 밴드의 폭은 LOP를 획득하는데 사용되는 근원적인 거리 측정치의 불확실성에 의존한다. 밴드된 라인은 초기의 불확실성에 의해 경계가 이루지는데, 이는 초기 위치 추정치의 에러 타원에 대해 음성 영역(412)이다.

도 4B에서는, 단말에 대한 초기 위치 추정치가 셀-ID 솔루션으로부터 획득되는데, 상기 셀-ID 솔루션은 단말에 대한 서비스 중인 BTS의 섹터에 기초한다. 다음으로, 초기 위치 추정치의 불확실성이 BTS의 파이-형태의 커버리지 영역(422)(셀 섹터로도 지칭됨)과 비슷한 형태를 가질 수 있다. 또한, 초기 위치 추정치 X_init가 단말에 대한 개정된 위치 추정치 X_rev를 획득하기 위해서 SPS LOP(424)와 결합될 수 있다. 이러한 개정된 위치 추정치는 음성 영역(422)인 초기 불확실성에 의해 경계지어진 라인(424)을 따라 있는 밴드로 나타내진 불확실성을 갖는다.

도 4C에서는, 단말에 대한 초기 위치 추정치 X_init가 개선된 셀-ID 솔루션에 기초하여 획득되는데, 상기 개선된 셀-ID 솔루션은 서비스 중인 BTS 섹터(422) 및 그 BTS까지의 라운드 트립 지연(RTD)에 기초하여 획득된다. RTD는 BTS에 대한 파일롯 위상 측정치에 기초하여 획득될 수 있다. 다음으로, 초기 위치 추정치 X_init는 밴드(432)로 표시된 불확실성을 가질 것이다. 이러한 불확실성 밴드의 폭은 RTD 측정에서의 불확실성(또는 에러)에 의존한다. 초기 위치 추정치 X_init는 SPS LOP(434)와 결합됨으로써 단말에 대한 개정된 위치 추정치 X_rev를 획득할 수 있다.

도 4D에서는 BTS에 대한 정확한 RTD가 단말에 대해 획득된다. 다음으로, 이는 초기 위치 추정치 X_init에 대해 더욱 좁은 불확실성 밴드(442)를 유도한다. 그 결과, 더욱 정확한 개정된 위치 추정치 X_rev 및 감소된 불확실성이 초기 위치 추정치 X_init 및 SPS LOP(444)에 기초하여 단말에 대해 획득될 수 있다. 정확한 RTD는 또한 정확한 기준 시간 추정치에 대해 양호한 ΔCB 측정치를 제공할 수 있다는 것을 주시하자.

도 4E에서는 단말에 대한 초기 위치 추정치 X_init가 개선된 셀-ID 솔루션에 기초하여 획득된다. 본 예에서는, 초기 위치 추정치 X_init가 단말에 대한 개정된 위치 추정치 X_rev를 획득하기 위해서 두 개의 SPS LOP(452 및 454)와 결합된다. 다음으로, 개정된 위치 추정치에서의 불확실성이 두 개의 SPS LOP(452 및 454) 및 초기 위치 추정치의 불확실성에 의존적이다.

명확히 하기 위해서, 도 3A 내지 3C 및 도 4B 내지 4D에 도시된 예들은 단말에 대한 초기 위치 추정치를 제공하기 위해서 셀-ID 및 개선된 셀-ID 기술을 활용한다. 일반적으로, 초기 위치 추정치는 임의의 이용가능한 위치 결정 기술에 의해 계산된다. 한 예로서, 초기 위치 추정치는 단말에 의해 수신되는 다수의 기지국들에 대해 획득되어진 셀-ID 또는 개선된 셀-ID 솔루션들을 결합함으로써 획득될 수 있다. 이는 단말에 대한 더욱 정확한 초기 위치 추정치를 제공할 수 있는데, 그 이유는 단말에 의해 수신되는 다른 기지국들에 관한 정보가 또한 사용되기 때문이다. 다른 예로서, 초기 위치 추정치는 단말에 의해 수신되는 다수의 기지국들에 대한 모델링된 커버리지 영역들을 결합함으로써 획득될 수 있다. 이러한 커버리지 영역 기반의 위치 결정 기술은 "Area Based Position Determination for Terminals in a Wireless Network"란 명칭의 미국 특허 출원에 더 상세히 설명되어 있으며, 상기 미국 특허 출원은 본 출원의 양수인에게 양도되었으며 여기서 참조문헌으로서 포함된다. 초기 위치 추정치는 또한 A-FLT를 사용하여 유도된 네트워크-기반 솔루션일 수 있다.

여러 타입의 측정치들이 초기 위치 추정치에 기초하여 LOP를 유도하고 그 결과 단말에 대한 개정된 위치 추정치를 유도하기 위해 사용될 수 있다. 일반적으로, 초기 위치 추정치를 업데이트하기 위해 사용되는 측정치들은 더 높은 정확도를 가져야 한다. 즉, 만약 충분한 수의 초기 위치 측정치들이 단말에 대해 독립적인 위치 추정치를 획득하기 위해서 이용가능하다면, 그 독립적인 위치 추정치는 초기 위치 추정치보다 더 정확할 것이다. 따라서, 만약 초기 위치 추정치가 셀-ID, 개선된 셀-ID, 또는 일부 다른 유사한 기술에 의해 제공된다면, 기지국 및/또는 위성들에 대한 측정치가 업데이트를 위해 사용될 수 있다. 그 이유는 기지국 측정치로부터만 유도되는 네트워크-기반(A=FLT) 솔루션, 위성 및 기지국 측정치들로부터 유도되는 하이브리드 솔루션, 및 위성 측정치로부터만 유도되는 SPS 솔루션이 모두 셀-ID 및 개선된 셀-ID 솔루션들보다 일반적으로 더 정확하기 때문이다. 만약 초기 위치 추정치가 셀-기반 솔루션이라면, 위성 측정치들이 업데이트를 위해 사용될 수 있다. 신호 제한 환경에서 있어서는, 로컬 영역 위치결정 시스템들이 초기 위치 추정치를 생성하기 위해 사용될 수 있거나 다른 소스로부터 유도되는 초기 위치 추정치를 업데이트하기 위해서 사용될 수 있다.

업데이트를 위해 필요한 측정치들의 수는 초기 위치 추정치 및 업데이트 방법에 의존적이다. 도 4A 내지 4D는 단일 LOP 측정치가 2-D 초기 위치 추정치를 개정하기 위해서 사용될 수 어떻게 사용될 수 있는지를 보여준다. 최소의 필요한 수 보다 더 많은 측정치들이 또한 초기 위치 추정치를 업데이트하기 위해 사용될 수 있다. 일부 업데이트 방법들에 있어서는, 하나 이상의 좌표들(시간-공간 디멘션들)(예컨대, 고도, 기준 시간)이 또한 위에 설명된 바와 같이 관측 행렬을 적절하게 설정함으로써 고정되거나 제한될 수 있다. 이 경우에는, 보다 적은 측정치들이 업데이트를 위해 필요할 것이다. LAPS-기반 업데이트 방법에 있어서는, 단일 측정치가 사용될 수 있다.

도 5는 부분 측정치들 세트를 사용하여 단말에 대한 더욱 정확한 위치 추정치를 제공하는 처리(200a)에 대한 흐름도이다. 처리(200a)는 도 2에 도시되고 도 4E에 도시된 처리(200)의 특정 실시예이다. 처리(200a)는 (예컨대, 셀-ID 솔루션, 개선된 셀-ID 솔루션, 또는 일부 다른 솔루션에 기초하여) 단말에 대한 초기 위치 추정치를 획득함으로써 개시된다(단계 212a). 두 송신기들에 대한 두 측정치들이 또한 획득되는데, 그 송신기들 각각은 위성이나 기지국일 수 있다(단계 214a).

다음으로, 초기 위치 추정치가 부분 측정치들 세트를 통해 업데이트됨으로써 단말에 대한 개정된 위치 추정치를 획득한다. 업데이트를 수행하기 위해서, 측정 벡터

가 먼저 단말 위치 추정치 및 측정치들에 기초하여 유도된다(단계 222). 업데이트를 위해 사용되는 측정치들의 타입(들)(예컨대, SPS 또는 셀룰러)에 따라, 측정 벡터는 식(7),(14),(15) 또는 (18)의 좌측에 제시된 바와 같을 수 있다. 다음으로, 관측 행렬

이 측정치들에 대해 형성된다(예컨대, 식(7),(14),(15) 또는 (18)에 제시된 바와 같이)(단계 224). 가중 행렬

이 다음으로 위에 설명된 바와 같이 결정된다(단계 226). 이어서, 정정 벡터

가 식(12)에 제시된 바와 같이 획득된다(단계 228). 다음으로, 초기 위치 추정치가 식(13)에 제시된 바와 같이 개정된 위치 추정치를 획득하기 위해서 정정 벡터를 통해 업데이트된다(단계 230). 다음으로, 처리는 종료된다.

위에 설명된 위치 결정 기술들 중 일부가 부분 측정치들 세트에 대한 측정 도메인 정보를 통한 위치(또는 상태) 도메인 정보의 증보(augmentation)로서 보여질 수 있다. 특히, 본 명세서에서 설명되는 증보는 셀-ID 기반 솔루션을 위해 사용될 수 있다. 통상적으로, 측정 도메인 정보를 통한 상태 도메인 정보의 증보는 전체 측정치들 세트를 필요로 하고, 이는 상기 증보가 사용될 수 있는 상황들을 크게 제한한다.

도 6은 무선 단말에 대한 정확한 위치 추정치를 제공하기 위해서 측정 도메인 정보와 상태 도메인 정보를 결합하는 처리(600)의 실시예에 대한 흐름도이다. 처음에, 단말에 대한 상태 도메인 정보가 획득된다(단계 612). 상기 상태 도메인 정보는 여러 기술들(예컨대, 셀-ID 또는 개선된 셀-ID 기술)을 사용하여 유도될 수 있는 초기 위치 추정치일 수 있다. 또한 단말에 대한 측정 도메인 정보가 획득된다(단계 614). 이러한 측정 도메인 정보는 미리 결정된 품질 서비스의 독립적인 위치 결정을 유도하기 불충분하지만, 상태 도메인 정보와 결합될 수 있다.

다음으로, 상태 도메인 정보가 측정치 도메인 정보와 결합됨으로써 적어도 그 상태 도메인의 정확도만큼 양호한 정확도를 갖는 단말에 대한 위치 추정치를 획득하기 위해 측정 도메인 정보와 결합된다(단계 616).

도 7은 수신기 유닛(700)의 실시예에 대한 블록 다이어그램인데, 상기 수신기 유닛은 무선 단말의 성분일 수 있다. 수신기 유닛(700)은 SPS 및 무선 통신 시스템과 같은 다중 위치 결정 시스템들로부터의 신호들을 처리하는 성능을 갖도록 설계될 수 있다. 도 7에 도시된 실시예에서, 수신기 유닛(700)은 안테나(710), 지상 수신기(712a), SPS 수신기(712b), 처리 유닛(716), 메모리 유닛(718), 및 제어기(720)를 포함한다.

안테나(710)는 다수의 송신기들(SPS 위성들 및/또는 기지국들의 임의의 결합일 수 있음)로부터 신호들을 수신하며, 상기 수신된 신호를 지상 및 SPS 수신기들(712a 및 712b)에 제공한다. 지상 수신기(712a)는 위치 결정에 사용되는 정보를 획득하기 위해서 기지국들로부터 전송되는 신호들을 처리하는 프런트-엔드 회로(예컨대, 무선 주파수(RF) 회로 및/또는 다른 처리 회로)를 포함한다. 예컨대, 지상 수신기(712a)는 타이밍 정보(예컨대, 도착 시간)을 획득하기 위해서 각 기지국으로부터 수신되는 순방향 링크 신호에서 파일롯의 위상을 측정할 수 있다. 그러므로, 이러한 타이밍 정보는 기지국까지의 의사-거리를 유도하는데 사용될 수 있다.

지상 수신기(712a)는 수신된 신호의 다중 신호 인스턴스들(또는 다중경로 성분들)을 동시에 처리할 수 있는 레이크 수신기를 구현할 수 있다. 레이크 수신기는 다수의 복조 구성요소 들(종종 핑거로 알려짐)를 포함하는데, 그것들 각각은 특정 다중경로 성분을 처리하고 추적하도록 할당될 수 있다. 심지어 비록 다중 핑거들이 정해진 기지국에 대한 여러 다중경로 성분들을 처리하도록 할당될 수 있을지라도, 하나의 다중경로 성분(예컨대, 가장 먼저 도착하는 다중경로 성분 또는 가장 강한 다중경로 성분)에 대해 획득된 단지 하나의 의사-거리만이 통상적으로 위치 결정을 위해 사용된다. 대안적으로, 상이한 핑거들간의 타이밍(또는 거리) 관계가 설정되어 유지될 수 있다. 이러한 방식으로, 페이딩 및 다중경로 효과들에 따라 위치 결정을 위해서 정해진 기지국에 대한 상이한 다중경로 성분들을 사용하는 것이 가능하다.

SPS 수신기 유닛(712b)은 위치 결정을 위해 사용되는 정보를 획득하기 위해서 SPS 위성들로부터 전송되는 신호들을 처리하는 프런트-엔드 회로를 포함한다. SPS 및 지상 신호들로부터 적절한 정보를 추출하기 위한 수신기들(712a 및 712b)에 의한 처리과정은 해당 분야에 공지되어 있으므로 여기서는 상세히 설명되지 않는다. 일실시예에서, SPS 신호 처리과정은 지상 수신기 유닛(712a)에 의해서 수행될 수 있다. 수신기들(712a 및 712b)은 예컨대 타이밍 정보, 신호 특징들, 신호들이 수신되는 송신기들의 신원 및 위치 등과 같은 여러 타입의 정보를 처리 유닛(716)에 제공한다.

처리 유닛(716)은 요청될 때마다 수신기 유닛(700)에 대한 초기 위치 추정치를 획득할 수 있다. 처리 유닛(716)은 또한 위에 설명된 바와 같이 초기 위치 추정치를 업데이트하는데 사용될 각각의 기지국 및 위성에 대한 의사-거리 오차를 결정할 수 있다. 그러므로, 처리 유닛(716)은 수신기 유닛에 대한 개정된 위치 추정치를 획득하기 위해서 의사-거리 오차들에 근거하여 초기 위치 추정치를 업데이트할 수 있다.

메모리 유닛(718)은 위치를 결정하는데 사용되는 여러 데이터를 저장한다. 예컨대, 메모리 유닛(718)은 SPS 위성들의 위치들(위성들에 의해 전송되거나 지상 소스(예컨대, 무선 네트워크)에 의해 제공되는 달력(Almanac) 및/또는 천체 추산 위치(Ephemeris)로부터 유도될 수 있음), 기지국들의 위치들(시그널링을 통해 제공될 수 있음), 및 의사-거리 오차들에 대한 정보를 저장할 수 있다. 메모리 유닛(718)은 또한 처리 유닛(716)을 위한 프로그램 코드들 및 데이터를 저장할 수 있다.

제어기(720)는 처리 유닛(716)의 동작을 지시할 수 있다. 예컨대, 제어기(720)는 계산될 특정 타입의 솔루션(예컨대, SPS-기반, 네트워크-기반, 하이브리드, 셀-기반, LAPS, 안전망, 및 다른 결합된 솔루션들), 사용될 특정 알고리즘(하나 이상의 알고리즘이 이용가능한 경우) 등을 선택할 수 있다.

비록 도 7에는 도시되지 않았지만, 수신기 유닛(700)은 로케이션 서버(140)(도 1 참조)와 통신할 수 있고, 상기 로케이션 서버(140)는 단말의 위치 추정치를 결정하는데 도움을 줄 수 있다. 상기 로케이션 서버는 위치 추정치를 유도하기 위한 계산들을 수행할 수 있거나, (1) 위성 및/또는 기지국 측정치들(예컨대, 동기포착 보조, 타이밍 보조, SPS 위성들 및/또는 기지국들의 위치에 관련된 정보 등)을 획득하고 및/또는 (2) 개정된 위치 추정치를 결정하기 위해 사용되는 특정 정보를 제공할 수 있다. 로케이션 서버가 위치 결정을 수행하는 실시예에 있어서, 여러 위치결정 시스템들로부터의 근원적인 측정치들 및 초기 위치 추정치는 로케이션 서버(예컨대, 무선 및/또는 유선 링크들을 통해서) 상기 로케이션 서버에 전달된다. 이러한 로케이션 서버의 예는 본 명세서에서 참조문헌으로서 포함되는 미국 특허 제 6,208,290호에 설명되어 있다.

본 명세서에 설명된 방법 및 장치는 여러 무선 통신 시스템들 및 네트워크들과 연계하여 사용될 수 있다. 예컨대, 개시된 방법 및 장치는 CDMA, TDMA, FDMA, 및 다른 무선 통신 시스템들을 위해 사용될 수 있다. 이러한 시스템들은 하나 이상의 적용가능한 표준들을 구현할 수 있다. 예컨대, CDMA 시스템들은 IS-95, cdma2000, IS-856, W-CDMA 등을 구현할 수 있다. TDMA 시스템들은 GSM, GPRS 등을 구현할 수 있다. 이러한 여러 표준들은 해당 분야에 공지되어 있으며 본 명세서에서 참조된다. 다른 무선 통신 시스템들은 예컨대 IEEE 802.11 시스템들, 블루투스 시스템들, 및 WLAN들과 같은 비-셀룰러 무선 시스템을 포함한다.

본 명세서에 개시된 방법 및 장치는 미국 GPS, 러시안 클로나스 시스템(Russian Glonass system), 유럽 갈리레오 시스템(European Galileo system)과 같은 여러 위성 위치결정 시스템들(SPS)에 사용될 수 있다. 게다가, 개시된 방법 및 장치는 의사위성들 또는 위성들과 의사위성들의 결합을 활용하는 위치 결정 시스템들에 사용될 수 있다. 의사위성들은 L-밴드(또는 다른 주파수) 반송파 신호 상에 변조되는 PN 코드나 다른 거리 코드(GPS나 CDMA 셀룰러 신호와 유사)를 방송하는 그라운드-기반 송신기들이고, 상기 반송파 신호는 GPS 시간과 동기될 수 있다. 각각의 이러한 송신기는 원격 수신기에 의한 식별을 수행하도록 고유 PN 코드가 할당될 수 있다. 의사위성들은 터널, 갱도, 빌딩, 도심 협곡 또는 다른 폐쇄 영역과 같이 궤도를 돌고 있는 위성으로부터의 GPS 신호들이 이용가능하지 않은 상황에서 유용하다. 의사위성들의 다른 구현이 무선-비콘으로 공지되어 있다. 본 명세서에 서 사용되는 "위성"이란 용어는 의사위성, 의사위성과 유사한 것, 및 다른 가능한 것을 포함하도록 의도된다. 본 명세서에서 사용되는 "SPS 신호"란 용어는 의사위성 도는 의사위성과 유사한 것으로부터의 SPS 유형 신호를 포함하도록 의도된다. 본 명세서에서 사용되는 "기지국"이란 용어는 셀룰러, LAN, WAN, LAPS, 블루투스, 802.11 액세스 포인트들 및 다른 지상 신호 소스들을 포함하도록 의도된다.

본 명세서에 개시된 방법 및 장치는 하드웨어, 소프트웨어, 또는 그것들이 결합과 같은 여러 방법을 통해 구현될 수 있다. 하드웨어 구현에 있어서는, 본 방법 및 장치가 하나 이상의 ASIC(application specific integrated circuit) DSP(digital signal processor), DSPD(digital signal processing devices), PLD(programmable logic devices), FPGA(field programmable gate array), 프로세서들, 제어기들, 마이크로-제어기들, 마이크로프로세서들, 본 명세서에 설명된 기능들을 수행하도록 설계된 다른 전자 유닛들, 또는 그것들의 결합 내에 구현될 수 있다.

소프트웨어 구현에 있어서는, 개시된 방법은 본 명세서에 설명된 기능들을 수행하는 모듈들(예컨대, 절차들, 기능들 등)로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드가 메모리 유닛(예컨대, 도 7의 메모리(718))에 저장될 수 있고 프로세서(예컨대 처리 유닛(716)이나 제어기(720))에 의해 실행될 수 있다. 메모리 유닛은 프로세서 내부 또는 프로세서 외부에 구현될 수 있는데, 그 경우에 상기 메모리 유닛은 해당 분야에 공지된 바와 같이 여러 수단을 통해 프로세서에 통신가능하도록 접속될 수 있다.

개시된 실시예들에 대한 앞선 설명은 임의의 당업자가 본 발명을 제작하거나 사용할 수 있을 정도로 제공되었다. 그러한 실시예들의 다양한 변경은 당업자에게는 쉽게 자명해질 것이고, 본 명세서에서 정의된 일반적인 원리는 본 발명의 사상이나 범위로부터 벗어나지 않으면서 다른 실시예에도 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에 도시된 실시예들로 제한되도록 의도되지 않고 본 명세서에 개시된 원리들 및 신규한 특징들에 부합하는 가장 넓은 범위가 제공될 것이다.

Claims

무선 단말에 대한 위치 추정치를 결정하는 방법으로서,

상기 무선 단말에 대한 초기 위치 추정치를 획득하는 단계;

하나 이상의 위치 결정 시스템들로부터 측정치들의 세트를 획득하는 단계;

상기 초기 위치 추정치 및 상기 측정치들의 세트에 기초하여 측정 정보를 결정하는 단계;

적어도 상기 측정 정보에 기초하여 정정 정보를 결정하는 단계; 및

상기 무선 단말에 대한 개정된 위치 추정치를 획득하기 위해서 상기 정정 정보를 이용하여 상기 초기 위치 추정치를 업데이트하는 단계

를 포함하는,

무선 단말에 대한 위치 추정치를 결정하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 측정치들의 세트는 측정치들의 부분 세트인,

무선 단말에 대한 위치 추정치를 결정하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 측정치들의 세트는 측정치들의 전체 세트인,

무선 단말에 대한 위치 추정치를 결정하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 초기 위치 추정치는 셀-ID 솔루션에 기초하여 획득되는,

무선 단말에 대한 위치 추정치를 결정하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 초기 위치 추정치는 개선된 셀-ID 솔루션에 기초하여 획득되는,

무선 단말에 대한 위치 추정치를 결정하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 측정 정보를 결정하는 단계는,

상기 초기 위치 추정치 및 상기 측정치들의 세트에 기초하여 측정 벡터를 유도하는 단계; 및

상기 측정치들의 세트에 대한 관측 행렬을 형성하는 단계를 포함하고,

상기 정정 정보를 결정하는 단계는,

상기 측정 벡터 및 상기 관측 행렬에 기초하여 정정 벡터를 유도하는 단계를 포함하고,

상기 업데이트하는 단계는,

상기 정정 벡터를 이용해 상기 초기 위치 추정치를 업데이트하는 단계를 포함하는,

무선 단말에 대한 위치 추정치를 결정하는 방법.
제6항에 있어서,

상기 측정 벡터를 유도하는 단계는,

상기 측정치들의 세트에서의 상응하는 측정치에 기초하여 각각의 송신기까지의 의사-거리를 결정하는 단계;

상기 초기 위치 추정치로부터 각각의 송신기까지의 의사-거리를 계산하는 단계; 및

각각의 송신기에 대한 의사-거리 오차(residual)를 결정하는 단계를 포함하고,

상기 측정 벡터는 상기 측정치들의 세트에 있는 측정치들을 갖는 송신기들에 대한 의사-거리 오차들을 포함하는,

무선 단말에 대한 위치 추정치를 결정하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 업데이트하는 단계는 최대 가능 기술(maximum likelihood technique)들을 사용하는 단계를 포함하는,

무선 단말에 대한 위치 추정치를 결정하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 측정치들의 세트 및 상기 초기 위치 추정치에 대한 가중치들을 결정하는 단계를 더 포함하고,

상기 업데이트하는 단계는 상기 가중치들을 사용하여 수행되는,

무선 단말에 대한 위치 추정치를 결정하는 방법.
제1항에 있어서,

하나 이상의 디멘션들이 상기 개정된 위치 추정치에 대해 제한되는,

무선 단말에 대한 위치 추정치를 결정하는 방법.
제10항에 있어서,

수직 디멘션이 상기 개정된 위치 추정치에 대해 제한되는,

무선 단말에 대한 위치 추정치를 결정하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 측정치들의 세트가 위성 포지셔닝 시스템(SPS)으로부터 수신되는 신호들에 기초하여 획득되는,

무선 단말에 대한 위치 추정치를 결정하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 측정치들의 세트는 무선 통신 시스템으로부터 수신되는 신호들에 기초하여 획득되는,

무선 단말에 대한 위치 추정치를 결정하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 측정치들의 세트는 위성 포지셔닝 시스템(SPS) 및 무선 통신 시스템 중 적어도 하나로부터 수신되는 신호들에 기초하여 획득되는,

무선 단말에 대한 위치 추정치를 결정하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 측정치들의 세트는 적어도 하나의 LOP(line of position)를 포함하는,

무선 단말에 대한 위치 추정치를 결정하는 방법.
무선 단말에 대한 위치 추정치를 결정하는 방법으로서,

상기 무선 단말에 대한 초기 위치 추정치를 획득하는 단계;

다수의 송신기들에 대한 측정치들의 세트를 획득하는 단계 ― 각각의 송신기는 위성이거나 또는 기지국임 ― ;

상기 측정치들의 세트에 기초하여 측정 벡터를 유도하는 단계;

상기 측정치들의 세트에 대한 관측 행렬을 형성하는 단계;

상기 측정 벡터 및 상기 관측 행렬에 기초하여 정정 벡터를 유도하는 단계; 및

상기 무선 단말에 대한 개정된 위치 추정치를 획득하기 위해서 상기 초기 위치 추정치를 상기 정정 벡터를 이용해 업데이트하는 단계

를 포함하는

무선 단말에 대한 위치 추정치를 결정하는 방법.
제16항에 있어서,

상기 측정치들의 세트는 측정치들의 부분 세트인,

무선 단말에 대한 위치 추정치를 결정하는 방법.
제16항에 있어서,

상기 측정치들의 세트는 측정치들의 전체 세트인,

무선 단말에 대한 위치 추정치를 결정하는 방법.
제16항에 있어서,

상기 측정 벡터는 상기 초기 위치 추정치를 포함하는,

무선 단말에 대한 위치 추정치를 결정하는 방법.
제16항에 있어서,

상기 관측 행렬은 상기 초기 위치 추정치를 포함하는,

무선 단말에 대한 위치 추정치를 결정하는 방법.
제16항에 있어서,

상기 초기 위치 추정치에 대한 가중치들을 결정하는 단계를 더 포함하고,

상기 업데이트하는 단계는 상기 가중치들을 사용하여 수행되는,

무선 단말에 대한 위치 추정치를 결정하는 방법.
제17항에 있어서,

상기 측정치들의 부분 세트에 대한 가중치들을 결정하는 단계를 더 포함하고,

상기 업데이트하는 단계는 상기 가중치들을 사용하여 수행되는,

무선 단말에 대한 위치 추정치를 결정하는 방법.
제17항에 있어서,

상기 초기 위치 추정치 및 상기 측정치들의 부분 세트에 대한 가중치들을 결정하는 단계를 더 포함하고,

상기 업데이트하는 단계는 상기 가중치들을 사용하여 수행되는,

무선 단말에 대한 위치 추정치를 결정하는 방법.
제16항에 있어서,

상기 초기 위치 추정치는 셀-ID 솔루션 또는 개선된 셀-ID 솔루션에 기초하여 획득되는,

무선 단말에 대한 위치 추정치를 결정하는 방법.
제16항에 있어서,

상기 초기 위치 추정치는 상기 관측 행렬에 대한 식들을 생성하는데 사용되는,

무선 단말에 대한 위치 추정치를 결정하는 방법.
제25항에 있어서,

상기 초기 위치 추정치의 불확실성은 상기 관측 행렬에 대한 가중치들을 생성하는데 사용되는,

무선 단말에 대한 위치 추정치를 결정하는 방법.
무선 단말에 대한 위치 추정치를 결정하는 방법으로서,

상기 위치 추정치에 대한 상태 도메인 정보를 획득하는 단계;

상기 무선 단말에 대한 측정 도메인 정보를 획득하는 단계 ― 상기 측정 도메인 정보는 상기 무선 단말에 대한 독립적인 위치 추정치를 유도하기에 불충분함 ― ; 및

상기 무선 단말에 대한 상기 위치 추정치를 획득하기 위해서 상기 상태 도메인 정보와 측정 도메인 정보를 결합하는 단계

를 포함하는,

무선 단말에 대한 위치 추정치를 결정하는 방법.
무선 단말에 대한 위치 추정치를 결정하기 위한 컴퓨터 판독가능한 매체로서,

상기 무선 단말에 대한 초기 위치 추정치를 획득하기 위한 코드;

하나 이상의 위치 결정 시스템들로부터 측정치들의 세트를 획득하기 위한 코드;

상기 초기 위치 추정치 및 상기 측정치들의 세트에 기초하여 측정 정보를 결정하기 위한 코드;

적어도 상기 측정 정보에 기초하여 정정 정보를 결정하기 위한 코드; 및

상기 무선 단말에 대한 개정된 위치 추정치를 획득하기 위해서 상기 정정 정보를 이용해 상기 초기 위치 추정치를 업데이트하기 위한 코드

를 포함하는,

컴퓨터 판독가능한 매체.
디지털 신호 프로세서로서,

무선 단말에 대한 초기 위치 추정치를 획득하기 위한 수단;

하나 이상의 위치 결정 시스템들로부터 측정치들의 세트를 획득하기 위한 수단;

상기 초기 위치 추정치 및 상기 측정치들의 세트에 기초하여 측정 정보를 결정하기 위한 수단;

적어도 상기 측정 정보에 기초하여 정정 정보를 결정하기 위한 수단; 및

상기 무선 단말에 대한 개정된 위치 추정치를 획득하기 위해서 상기 정정 정보를 이용해 상기 초기 위치 추정치를 업데이트하기 위한 수단

을 포함하는,

디지털 신호 프로세서.
제29항에 있어서,

상기 업데이트하기 위한 수단은,

상기 초기 위치 추정치 및 상기 측정치들의 세트에 기초하여 측정 벡터를 유도하기 위한 수단,

상기 측정치들의 세트에 대한 관측 행렬을 형성하기 위한 수단,

상기 측정 벡터 및 상기 관측 행렬에 기초하여 정정 벡터를 유도하기 위한 수단, 및

상기 정정 벡터를 이용해 상기 초기 위치 추정치를 업데이트하기 위한 수단

을 포함하는,

디지털 신호 프로세서.
무선 통신 시스템의 수신기 유닛으로서,

제 1 위치 결정 시스템에 데이터를 제공하기 위해서 신호를 수신하고 수신된 신호를 프로세싱하도록 동작하는 제 1 수신기;

제 2 위치 결정 시스템에 데이터를 제공하기 위해서 신호를 수신하고 수신된 신호를 프로세싱하도록 동작하는 제 2 수신기; 및

상기 제 1 및 제 2 수신기들에 결합되는 프로세싱 유닛을 포함하고,

상기 프로세싱 유닛은,

상기 수신기 유닛에 대한 초기 위치 추정치를 획득하고,

상기 제 1 또는 제 2 위치 결정 시스템 또는 둘 모두로부터 측정치들의 세트를 획득하며,

상기 수신기 유닛에 대한 개정된 위치 추정치를 획득하기 위해서 상기 측정치들의 세트를 이용해 상기 초기 위치 추정치를 업데이트하도록

동작하는,

무선 통신 시스템의 수신기 유닛.
제31항에 있어서,

상기 제 1 수신기는 SPS 위성들로부터의 신호들을 프로세싱하도록 동작하는,

무선 통신 시스템의 수신기 유닛.
제31항에 있어서,

상기 제 2 수신기는 무선 통신 시스템에서 기지국들로부터의 신호들을 프로세싱하도록 동작하는,

무선 통신 시스템의 수신기 유닛.
제31항에 있어서, 상기 프로세싱 유닛은,

상기 초기 위치 추정치 및 상기 측정치들의 세트에 기초하여 측정 벡터를 유도하고,

상기 측정치들의 세트에 대한 관측 행렬을 형성하며,

상기 측정 벡터 및 상기 관측 행렬에 기초하여 정정 벡터를 유도하고,

상기 정정 벡터를 이용해 상기 초기 위치 추정치를 업데이트하도록

추가로 동작하는,

무선 통신 시스템의 수신기 유닛.
무선 통신 시스템 내에 위치하고 그리고 무선 단말에 대한 위치 추정치를 결정하도록 동작가능한 로케이션 서버로서,

상기 무선 단말에 대한 초기 위치 추정치를 획득하기 위한 수단;

하나 이상의 위치 결정 시스템들로부터 측정치들의 세트를 획득하기 위한 수단;

상기 초기 위치 추정치 및 상기 측정치들의 세트에 기초하여 측정 정보를 결정하기 위한 수단;

적어도 상기 측정 정보에 기초하여 정정 정보를 결정하기 위한 수단; 및

상기 무선 단말에 대한 개정된 위치 추정치를 획득하기 위해서 상기 정정 정보를 이용해 상기 초기 위치 추정치를 업데이트하기 위한 수단

을 포함하는,

로케이션 서버.
두 개의 컴포넌트들을 포함하는 위치 결정 시스템으로서,

상기 시스템의 제 1 컴포넌트에서 단말에 대한 초기 위치 추정치를 획득하기 위한 수단;

상기 시스템의 제 2 컴포넌트에 상기 초기 위치 추정치를 전달하기 위한 수단;

적어도 하나의 위치 결정 시스템으로부터 측정치들의 세트를 획득하기 위한 수단; 및

상기 시스템의 상기 제 2 컴포넌트에서 상기 측정치들 세트를 이용해 상기 초기 위치 추정치를 업데이트하기 위한 수단

을 포함하는,

위치 결정 시스템.
제36항에 있어서,

상기 초기 위치 추정치는 네트워크에 의해 결정되는,

위치 결정 시스템.
제36항에 있어서,

상기 초기 위치 추정치는 상기 단말에 의해 측정치들의 세트를 이용해 업데이트되는,

위치 결정 시스템.