MX2011001651A

MX2011001651A - Sistema hibrido de localizacion inalambrica gnss y tdoa.

Info

Publication number: MX2011001651A
Application number: MX2011001651A
Authority: MX
Inventors: Robert J Anderson; Rashidus S Mia; Ronald Lefever; Peter A Boyer
Original assignee: Trueposition Inc
Priority date: 2008-08-14
Filing date: 2009-08-07
Publication date: 2011-05-02
Also published as: JP5612576B2; US20120015670A1; IL210765A; EP2319262A4; KR20110044906A; US8059028B2; CA2733695A1; CN102119546A; JP2011530714A; CN102119546B; US20100039320A1; AU2009282220A1; US8199050B2; IL210765A0; WO2010019479A8; EP2319262A1; WO2010019479A1; AU2009282220B2; BRPI0917662A2; CA2733695C

Abstract

Se facilita un método y aparato para determinación de posición usando mediciones de receptores del sistema de posicionamiento global (GPS) y receptores de diferencia de tiempo de llegada de enlace ascendente (UTDOA) de base terrestre. El método implica la transformación de mediciones por satélite de enlace descendente a mediciones UTDOA equivalentes calculando coeficientes de correlación cruzada comparables y diferencias de tiempo de llegada con respecto a una estación de referencia UTDOA. El método incluye una operación de ponderación por la que los pesos relativos de las mediciones UTDOA y los pesos relativos de las mediciones GPS son ajustados en base a una escala teórica seguido de ajustes empíricos. El método también implica el cálculo eficiente y la combinación de métricas que se usan para minimizar el error ponderado entre soluciones de localización candidato y las mediciones UTDOA y GPS. Esto se lleva a cabo eficientemente en dos dimensiones para UTDOA y en tres dimensiones para mediciones GPS incrementando la complejidad de las operaciones de búsqueda cuando se aproxima la solución de localización óptima.

Description

SISTEMA HÍBRIDO DE LOCALIZACIÓN INALÁMBRICA GNSS Y TDOA REFERENCIA CRUZADA Esta solicitud reivindica prioridad por la Solicitud de Estados Unidos número 12/192.067, presentada el 14 de Agosto de 2008; cuyo contenido se incorpora aquí por referencia en su totalidad.

CAMPO TÉCNICO La presente invención se refiere en general a métodos y aparatos para localizar dispositivos inalámbricos, también llamados estaciones móviles (MS) , tal como los usados en sistemas celulares analógicos o digitales, sistemas de comunicaciones personales (PCS), radios móviles especiales mejoradas (ESMRs) ,' y otros tipos de sistemas de comunicaciones inalámbricas. Más en concreto, aunque no exclusivamente, la presen-te invención se refiere a un método para incrementar la exactitud y el rendimiento de la localización inalámbrica para dispositivos inalámbricos conteniendo un receptor del sistema global de navegación por satélite (GNSS) dentro de un sistema de localización inalámbrica basado en red.

ANTECEDENTES Una operación de localización del sistema de localización U-TDOA (y otros sistemas de localización) se expresa normalmente como una o más probabilidades de error circular. La Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) de Estados Unidos como parte del mandato de 9-1-1 fase 11 mejorado requiere el despliegue de sistemas basados en red, tal como U-TDOA, para obtener una precisión que genere una exactitud de cien metros (100 m o 328,1 pies) para el 67% de las llamadas a los servicios de emergencia y una exactitud de trescientos metros (300 m o 984,25 pies) para el 95% de las llamadas a los servicios de emergencia.

Desplegados comercialmente por vez primera en 1998, los sistemas de localización inalámbrica basados en red de superposición se han desplegado ampliamente en apoyo de los servi-cios basados en posición incluyendo localización de servicios de emergencia. A medida que aumenta el uso de móviles, la necesidad de localización inalámbrica de alta exactitud y alto rendimiento aumenta tanto con respecto a los servicios comerciales basados en posición como la paridad alámbrica para 9-1-1 mejorado.

Un ejemplo de la necesidad de un sistema de localización inalámbrica de alta exactitud y alto rendimiento se puede ver en el Informe y Orden de la Comisión Federal de Comunicaciones 07-166 publicados el 20 de Noviembre de 2007. La orden 07-166 establecía una fecha límite original del 11 de Septiembre de 2010, fecha para la que todas las operadoras inalámbricas deben demostrar pleno cumplimiento de la exactitud de localización E911 dentro de al menos 75% de los Puntos de Respuesta de Seguridad Pública (PSAPs) a los que dan servi-ció; y demostrar el cumplimiento del 50% de los requisitos de exactitud de localización en todas sus zonas de servicio PSAP. La orden exigía originalmente a las operadoras pleno cumplimiento en todos los PSAPs a los que dan servicio para el 11 de Septiembre de 2012.

Para asegurar que. las operadoras inalámbricas progresen hacia el pleno cumplimiento del nivel PSAP, la FCC ha instituido una serie de hitos provisionales en los que las operadoras deben lograr la exactitud de localización dentro de cada zona económica a la que den servicio para el 11 de Sep-tiembre de 2008 y dentro de zonas geográficas progresivamente más pequeñas (incluyendo Zonas estadísticas metropolitanas y zonas de servicio rurales para el 11 de Septiembre de 2010) hasta que demuestren pleno cumplimiento del nivel PSAP en 2012. Las operadoras inalámbricas deben presentar informes bienales de progreso (para el 11 de Septiembre de 2009 y 2011, respectivamente) a la FCC explicando su progreso hacia el pleno cumplimiento del nivel PSAP. Se esperaba que el cumplimiento se basase en pruebas como detallaban las directrices del Boletín número 71 de la Oficina de Ingeniería y Tec-nología (OET) de la FCC; sin embargo, la FCC declaró en el informe y orden 07-116 que la FCC puede definir en el futuro requisitos adicionales de los informes de pruebas.

El Informe y Orden 07-166 de la FCC ha sido suspendido por la Corte de Apelación de Estados Unidos para el circuito del Districto de Columbia y las fechas y fechas límite propuestas están en peligro, pero era clara la intención de la FCC de exigir requisitos más estrictos a los sistemas E911 de las operadoras inalámbricas .

No ha cambiado el objetivo expuesto de la Comisión al promulgar las nuevas normas que habrían de permitir a los trabajadores de la seguridad pública localizar mejor a las personas que piden asistencia por emergencia desde un teléfono inalámbrico.

Como mandan los movimientos de la FCC hacia una exacti-tud (y rendimiento) de localización a nivel PSAP, los métodos para combinar diferentes tecnologías de localización son una necesidad. Esta invención se refiere a los campos de las comunicaciones y la tecnología de localización. Proporciona unos medios para combinar tecnologías complementarias de GPS y UTDOA para lograr mejoras de la exactitud.

Los receptores GNSS (los ejemplos de sistemas GNSS incluyen el sistema de posicionamiento global NAVSTAR de Estados Unidos y el sistema GLONASS de la Federación Rusa. Otros ejemplos de sistemas GNSS incluyen el sistema Galileo pro-puesto por la Unión Europea y el sistema de posición y navegación por satélite Beidou propuesto por China) producen generalmente mediciones de pseudorrango altamente exactas, pero en entornos urbanos la cobertura por satélite puede verse severamente limitada. En entornos urbanos, UTDOA tiene la ven-taja de que tiene mejor cobertura y más mediciones, pero generalmente proporciona mediciones TDOA individuales menos exactas. Cuando hay poca cobertura para ambos sistemas, ningún sistema puede proporcionar independientemente una solución de localización; sin embargo, cuando se usan conjunta-mente, la estimación de posición exacta es factible.

Se facilita un método y sistema que utiliza eficientemente mediciones de ambas redes GPS y UTDOA para hallar la posición de la estación móvil (MS) . Las mediciones de pseudorrango de enlace' descendente en GPS son transformadas a U-TDOAs y combinadas con otras mediciones. Los satélites son tratados como torres de transmisión con alturas de antenas muy altas en base a la posición del satélite al tiempo de la medición de pseudorrango.

Las técnicas y conceptos novedosos aquí descritos se aplican a todos los sistemas globales de navegación por satélite y a sistemas de comunicaciones por radio multiplexados por división de tiempo y frecuencia (TDMAIFDMA) incluyendo los. sistemas inalámbricos ampliamente usados IS-136 (TDMA) , GSM, OFDM, y SC-FDMA, así como sistemas de comunicaciones por radio de división de código tales como CDMA (IS-95, 1S-2000) y el sistema universal de telecomunicaciones móviles (UTMS) , el último de los cuales también se conoce como W-CDMA. El modelo del sistema global de comunicaciones móviles (GSM) y el sistema de posicionamiento global (GPS) NavStar de Estados Unidos explicados más adelante son un entorno ejemplar, aunque no exclusivo, en el que se puede usar la presente invención.

REFERENCIAS Los antecedentes adicionales relativos a la materia aquí descrita pueden consultarse en las referencias siguientes: [1] B. W. Parkinson, J. J. Spilker, P. Axelrad, y P. Enge, "GPS Navigation Algorithms" en Global Positioning Systems: la and Applications Volume 1, American Institute of Aeronautics and Astronautics , Inc. Washington, DC, 1996. [2] A. Leick, GPS Satellite Survey, 2nd Ed., John Wiley e Sons, Inc., New York, 1995. [3] R. Thompson, J. Moran and G. Swenson, Interferómetty and Synthesis in Radio Astronomy, John Wiley and Sons, 1986. [4] R. McDonough, A. Whalen, Detection of Signáis in Noise, 2nd Ed. , Academic Press., San Diego, CA, 1995. [5] W. Venables and B. Ripley, Modern Applied Statistics with S-PLUS, SpringerVerlag, 1997. [6] Fernandex-Corbatón y colaboradores, "Method and ap-paratus for determining an algebraic solution to GPS terres-trial hybrid location system equations," U. S. Patent 6,289,280, September 11, 2001. [7] J. Cho, "Hybrid navigation system using neural net-work, " U. S. Patent 6,919,842, July 19, 2005. [8] Solimán y colaboradores, "Method and apparatus for determining the location of a remote station in a CDMA commu-nication network, " Patente de Estados Unidos 6.188.354, 13 de Febrero de 2001. [9] Patente de Estados Unidos 5.327.144; Stilp y colaboradores [10] Patente de Estados Unidos 5.608.410; Stilp y colaboradores [11] Solicitud de Patente de Estados Unidos 10/748367; Maloney y colaboradores [12] Patente de Estados Unidos 4.445.118; Taylor y cola-boradores .

COMPENDIO Cómo es bien conocido por los expertos en la técnica de la localización inalámbrica, se puede emplear valores TDOA medidos para determinar la posición geográfica de un transmi-sor inalámbrico. En la presente invención, la transformación de los pseudorrangos GPS se lleva a cabo para un conjunto dado de mediciones UTDOA con el fin de lograr la combinación exacta de las líneas base de medición para las dos .tecnologías diferentes. A continuación, se halla un peso inicial de las líneas base GPS en función de los datos de medición se-guido por un refinamiento que optimiza la escala relativa de r los pesos GPS y UTDOA. Entonces se lleva a cabo un proceso iterativo de búsqueda y ponderación descendente. El proceso de búsqueda requiere la combinación de ambos tipos de medi-ciones que incluyen resolver los sesgos independientes de cada tipo de medición. El proceso de búsqueda también incluye el cálculo de la dimensión vertical (Z) que es necesaria para GPS y no para UTDOA. Después se realizan diferentes operaciones de ponderación descendente para mejora de las soluciones anteriores. Finalmente, los resultados de un cálculo de la dilución de la precisión geométrica (GDOP) y un cálculo residual proporcionan la entrada a una condición de parada que produce la solución de localización final.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS El resumen anterior así como la descripción detallada siguiente se entienden mejor al leerlos en unión con los dibujos anexos. Al objeto de ilustrar la invención, en los dibujos se muestra construcciones ejemplares de la invención; sin embargo, la invención no se limita a los métodos especí-fieos e instrumentalidades descritos. En los dibujos: La figura 1 es una ilustración de una red GPS/UTDOA híbrida .

La figura 2 muestra las etapas de procesado clave para el proceso GPS/UTDOA híbrido.

La figura 3 es una ilustración de traslación de GPS a UTDOA .

La figura 4 es un diagrama de flujo de traslación de GPS a UTDOA.

La figura 5 muestra la escala de GPSTUTDOA híbrido de pesos base.

La figura 6 muestra un gráfico de la escala empírica de los pesos GPS y UTDOA.

La figura 7 es un diagrama de flujo del proceso de búsqueda .

La figura 8 es una ilustración del posicionamiento vertical inicial.

La figura 9 muestra la dependencia z de la métrica ji cuadrado .

La figura 10 es una ilustración de la incertidumbre en los cálculos de ji cuadrado en función de la dimensión z.

La figura 11 es un diagrama de flujo de la búsqueda z fina.

La figura 12 es un diagrama de flujo delproceso ponderación descendente de GPS.

La figura 13 es un ejemplo de sesgo.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE REALIZACIONES ILUSTRATIVAS Ahora se describirán realizaciones ilustrativas de la presente invención. En primer lugar, se ofrece una vista general detallada del problema, y a continuación una descrip-ción más detallada de nuestras soluciones.

La figura 1 representa un sistema de localización inalámbrica híbrido U-TDOA, A-GPS . Por razones de conveniencia, solamente se representan los componentes operativos del sistema de localización inalámbrica, no se representan componen-tes tales como servidores de middleware (los ejemplos incluyen el Centro de Posicionamiento Móvil (MPC) o Sistema Global de Posicionamiento Móvil (GMLC) ) que gestionan los servicios de administración, contabilidad, control de acceso, y autorización comunes a los servicios basados en posición.

En la figura 1, la constelación GNSS está representada por los dos satélites 101 que transmiten flujos de datos por radio 107 que incluyen datos de almanaque y efemérides en formato preestablecido que permiten que el subsistema receptor GNSS del dispositivo móvil 102 se autolocalice potencial-mente en cualquier lugar en la superficie de la tierra 105 con una estimación de la altitud geodética o elipsoidal. La transmisión radio 107 conteniendo los datos de almanaque y efemérides también es recibida por el receptor de referencia 103 y los receptores cooperantes 104 de la red U-TDOA.

La red de localización inalámbrica U-TDOA que consta de los receptores geográficamente distribuidos 103 104 , la entidad de determinación de posición (PDE) 106 , y red de datos asociados 109 usa las transmisiones de enlace ascendente 108 del dispositivo móvil 102 y la única base de tiempo propor-cionada por las transmisiones radio 107 de la constelación GNSS 101 para detectar la diferencia de tiempo de llegada entre el receptor de referencia 103 y el uno o más receptores cooperantes 104 . La estimación de posición se calcula entonces usando multilateración, también conocida como posiciona-miento hiperbólico.

Transformación de pseudorrangos GPS a UTDOAs : Los psedorrangos son comparados con las distancias geométricas a una estación de referencia UTDOA con el fin de calcular una diferencia de tiempo de llegada entre la estación de referencia UTDOA y el punto de medición en la MS. Esto se ilustra en la figura 3 junto con los componentes de una medición UTDOA. Como se representa en la figura 3 , la posición del satélite 301 es conocida; (XI, Yl, Zl) . La transmi-sión del satélite 301 es recibida en el dispositivo móvil 102 a través del recorrido de transmisión de satélite 303 y en el receptor de referencia 103 a través del recorrido de transmisión de satélite 302 . La diferencia en tiempo de llegada entre la señal de satélite recibida en el dispositivo móvil 102 y en el receptor de referencia 103 es la diferencia de tiempo de llegada transformada para un GPS TDOA (GTDOA) . La diferencia en el tiempo de llegada entre el receptor cooperante 104 a través de recorrido radio terrestre 305 y el receptor de referencia 103 a través de recorrido radio terrestre 304 es el UTDOA medido que es típico para tecnologías UTDOA.

La medición UTDOA representa la diferencia en el tiempo de llegada de la señal de móvil en una estación base cooperante y una estación base de referencia. Para la medición UTDOA, la posición de MS es desconocida y las posiciones de la estación base de referencia y estación base cooperante son conocidas. Para el GTDOA calculado, el papel de la MS se cambia. La MS es efectivamente un cooperador con posición desconocida que recibe del satélite con una posición conocida. El papel de la MS se cambia y en lugar de tener la posición des-conocida en el transmisor y la posición conocida en el cooperador, como en UTDOA, la posición desconocida está en el cooperador (la MS) y la posición conocida está -en el transmisor (el satélite) . La torre de referencia sirve como la misma referencia para el UTDOA y el GTDOA. Para GPS, el retardo de propagación de línea de vista (LOS) entre la torre de referencia y el satélite puede ser calculado directamente dado que la posición de la torre de referencia es conocida y la posición del satélite puede ser calculada.

Como se representa en la figura 2, las etapas de proce-sado clave para proceso GPS/UTDOA híbrido incluyen entrada en el proceso 201. Las mediciones GPS son convertidas 202 entonces a rangos TDOA o líneas base entre el dispositivo móvil y los satélites GPS/GNSS 101. El PDE 106 calcula entonces ponderaciones para las líneas base GPS/U-TDOA híbridas. A conti-nuación, el proceso es iterativo e itera a través de las iteraciones de ponderación 204 hasta que se cumplen 208 las condiciones de parada. Dentro del bucle iterativo, la estimación de posición híbrida se determina usando la ponderación base corriente 205, y después se realiza una operación de pondera-ción descendente para las líneas base U-TDOA 206 y las líneas base GPS, 207. El bucle iterativo 204 continúa hasta que se cumple 208 la condición de parada preestablecida. La condición de parada tiene lugar cuando el número de iteraciones excede de un máximo predeterminado o cuando el GDOP empieza a exceder de- un umbral predeterminado. Cuando se cumple la primera condición, la solución de localización última es la que se devuelve. Cuando se cumple la última condición, la solución de localización de la iteración anterior es la que se devuelve. El proceso GPS/UTDOA híbrido termina 209 entonces, dando lugar a una estimación de posición híbrida.

El procedimiento para transformar los parámetros GPS a TDOAs se ilustra en la figura 4. Una vez que se entra en el procedimiento 401, la torre de referencia TDOA es identificada 402 y posteriormente se calculan las TDOAs para cada saté-lite 403. Con respecto a cada satélite 403 se halla la posición del satélite y se hacen correcciones estándar 404 en [1] en los psedorrangos de modo que reflejen distancias geométricas 405. Entonces se, calcula 406 el retardo de propagación entre el satélite y la torre de referencia. El tiempo de pro-pagación medido entre el satélite y la MS se calcula entonces 'dividiendo el pseudorrango corregido por la velocidad de la luz 407. Obsérvese ^ que todavía hay un sesgo de error del reloj del receptor en este retardo de propagación que debe ser quitado, como se describe más adelante. El GPS TDOA se calcu-la como la diferencia entre el retardo de propagación del satélite a la MS y el retardo de propagación del satélite a la torre de referencia 408.

A continuación se calcula un coeficiente de correlación para la correlación cruzada entre el ruido pseudoaleatorio recibido (PRN) en la MS y la recepción hipotética del PRN en la torre de referencia 409. Si la relación de señal a ruido (SNR) en la torre de referencia es grande con relación a SNR en la MS (que actúa como el cooperador) , entonces se da la relación siguiente entre la SNR en la MS y el coeficiente de correlación para la i-ésima medición de pseudorrango [3] SNR' 55p¡/{ -p¡*)W? (1) Cuando la SNR en el cooperador (MS) es conocida, se re-ordena esta ecuación, y el coeficiente de correlación para el GPS TDOA es * = 1/(1+1/SNR, )'a (2) Esto proporciona una medida de calidad de la medición de pseudorrango que es comparable a someter a correlación cruzada el cooperador UTDOA y la medición de la señal de referencia.

El procedimiento itera entonces para cada satélite recibido por el dispositivo móvil hasta que todos los satélites hayan sido procesados 410. Entonces termina 411 el procedimiento Procedimientos de ponderación: Las mediciones de pseudorrango son ponderadas en base a la SNR referida por el receptor GPS . Dado que las operaciones de ponderación para GPS y UTDOA son realizadas para diferentes tecnologías, se esperan diferencias en las estimaciones de error RMS resultantes. Como tal, los pesos GPS y UTDOA son escalados en base a factores que incluyen la distribución de errores de medición para UTDOA y GPS, el número de mediciones GPS disponibles y el número de mediciones UTDOA disponibles.

La figura 5 ilustra el procedimiento de ponderación. Una vez introducido 501, el procedimiento primero calcula una ponderación inicial en base al error RMS del límite Cramer Rao [4] 502. El límite inferior en el error RMS TDOA en ruido gaussiano blanco aditivo (AWGN) es ?2 TD0Am¡ 2„B(2BTf2 (SNRi f2 ( ' donde B es la anchura de banda de señal y T es la longitud de integración coherente. La anchura de banda y la longitud de integración son específicas de la interface de aire para la detección UTDOA. Se calcula un error RMS TDOA teórico en base a la interface de aire, aTDOAn^i para cada línea base GPS de (3) usando la GPS SNR y los parámetros de interface de aire para las mediciones UTDOA 503.

La estimación de error RMS UTDOA puede ser mejorada teniendo en cuenta los efectos de trayectos múltiples. Por ejemplo, la desviación estándar del error UTDOA debido a trayectos múltiples para la i-ésima línea base con una interface de aire GSM se calcula como donde KM se determina empíricamente y SNRknee es el punto donde se desea una caída más rápida. Se puede calcular un término similar para otras interfaces de aire tales como WCDMA o CDMA2000.

El peso es uno sobre el cuadrado de las contribuciones de ruido y trayectos múltiples, dando una ponderación teórica sobre la interface de aire de Wa¡ = ^ — (5) " aTDOA^ +afj A continuación, esta ponderación teórica es escalada usando datos de medición 504. Se ha compilado una base de datos de errores de medición de línea base sólo-GPS 505 y errores de medición UTDOA solamente 506 de gran número de posiciones GPS y UTDOA pasadas . La relación del error RMS promediado sobre cada una de estas bases de datos proporciona un factor de escala basto, Se, como UTDOA GTDOA donde GTD0Ams es el error RMS GPS medido y UTDOArms es el error RMS UTDOA medido. Esta relación es una constante calculada fuera de línea. La ponderación inicial para cada línea base GPS es entonces el producto del factor de escala basto y el peso del GPS TDOA teórico como UTDOA^ I * GTDOAl, aTDOA , ' ai Entonces se puede calcular 507 un factor de escala fino, Sf, usando mediciones GPS/UTDOA híbridas. El peso de medición final es WCI = S (8) donde S = SfSc. La sensibilidad de la solución híbrida a S puede ser calculada fuera de líneapara una base de datos de mediciones de posición híbridas 508.

Entonces se sale 509 del procedimiento de ponderación, devolviendo el factor de ponderación gue proporciona el error de posición mínimo para la técnica híbrida.

En la figura 6 se representa un gráfico ejemplar donde el 57-ésimo percentil del error de localización se representa en función de S en decibelios. En este ejemplo hay 30 líneas base UTDOA y el número de líneas base GPS se ha variado. La izquierda alejada de la figura 6 corresponde a una solución de UTDOA-sólo y la derecha apartada corresponde a una solución de GPS-sólo. Las soluciones híbridas entre estos extremos muestran una buena mejora con relación al uso solamente de una de las tecnologías. Enaste ejemplo, es claro que la escala óptima es del rango de 40-80 dB dependiendo del número de líneas base GPS. Este cálculo se realiza fuera de línea cuando se dispone de datos de medición. Los valqres óptimos pueden variar ligeramente en función del número de líneas ba-se GPS y el número de líneas base UTDOA que pueden indicar el uso de una tabla de consulta bidimensional para S para obtener mejoras adicionales. La búsqueda basta puede ser usada como el punto de inicio para la búsqueda fina para reducir el tiempo de cálculo. En este ejemplo, el factor de escala basto es, Sc_dB =10 logio (283/1, 2) 2 = 47 dB, que es una ligera subestimación del factor de escala que proporciona el error mínimo .

Algoritmo de cuadrados mínimos ponderado (WLS) híbrido: Se usa un algoritmo WLS híbrido que aplica una solución analítica para los sesgos en las contribuciones GPS y UTDOA. Para la contribución GPS se realizan la transformación y ponderaciones anteriores y se combinan con los valores GPS UTDOA calculados obtenidos de las mediciones de pseudorrango . Tam-bién hay que realizar- una búsqueda tridimensional para las líneas base GPS.

La figura 7a ilustra el proceso de búsqueda y reclama el cálculo de cuadrados mínimos ponderado. Una vez que comienza 701 el procedimiento, la torre de referencia TDOA debe haber sido identificada 702 puesto que tiene que calcular valores TDOA suponiendo varias localizaciones de MS. de prueba. La búsqueda se realiza con resolución creciente hasta que se cumple una condición de parada. La métrica ji cuadrado se calcula y suma para cada localización de prueba. La búsqueda UTDOA se realiza en dos dimensiones como es usual. La búsqueda z para las líneas base GPS se lleva a cabo con mayor precisión garantizada por criterios de búsqueda z.

El cálculo de una métrica ji cuadrado combinada implica ahora valores de sesgo separados para GPS y UTDOA. En gene-ral, la métrica ji cuadrado se calcula como donde TDOAi es TDOA al i''esimo lugar desde el lugar de referencia Ti es el tiempo de recorrido LOS desde la posición corriente de MS al i-ésimo lugar N es el número de líneas base B es un término de sesgo [sesgo es una constante para todas las líneas base y así puede ser factorizado] Se halla una solución mínima sobre el sesgo estableciendo la derivada de (9) con respecto a B igual a cero y resolviendo para B dando Sustituyendo (10) e (9) se obtiene una métrica ji cuadrado corregida del sesgo como término sesgo incluye adiciones al verdadero tiempo de vuelo de las señales de radio que. son constantes para todas las señales recibidas y así se puede mitigar. Un ejemplo de sesgo es el error de reloj de receptor que puede ser grande para GPS y se aplica a todas las señales GPS recibidas. Minimizar el sesgo con (10) elimina la dependencia del error de sesgo en (11) . La métrica ji cuadrado combinada se obtiene de (11) como la suma de la métrica i cuadrado individual para las diferentes tecnologías como (12) donde Y NG es el número de líneas base GPS u es el número de líneas base UTDOA GTDOAi es la medición de pseudorrango GPS trasladada para la i-ésima línea base UTDOAi es la medición UTDOA para la i-ésima línea base WGÍ es el peso de línea base GPS Wyi es el peso de línea base UTDOA TGi = TSA T~MS(*» y*Z)~ TSAT-RejO*»-V» ) ¾ = (*» y) - TMS-Ref (*> · Para cada resolución de mapa se guarda la localización que minimiza (12). Para cada resolución sucesiva, la región de búsqueda se centra en el mínimo previo. Si la localización mínima cae en el borde del mapa, entonces la resolución no se incrementa, pero la región de búsqueda es desplazada. El proceso de búsqueda termina cuando se halla el mínimo a una resolución más alta predeterminada.

Técnica de búsqueda z : Dado que la estimación de posición de altitud se requiere para soluciones GPS exactas y no para 'UTDOA, se emplea un algoritmo de búsqueda rápida para utilizar eficientemente las mediciones GPS. Esto incluye una estimación inicial, una búsqueda basta, una búsqueda fina y el uso de criterios de dirección.

La figura 8 ilustra la estimación inicial de la posición z. Esta figura representa la posición de la torre de referen-cia 103 en el centro de la proyección de la superficie 105 de la tierra sobre un plano bidimensional 801. En el sistema de coordenadas UTDOA, la elevación de la estación base de referencia define Z=0. Cuando se considera la curvatura 105 de la tierra, se puede hallar una posición de búsqueda inicial en la dimensión z con respecto al sistema de coordenadas UTDOA. La búsqueda basta implica calcular y usar una estimación Z inicial, Zo, 802 que es la posición del dispositivo móvil 102 a una altura típica por encima del nivel del suelo 803 como se representa en la figura.

La figura 9 ilustra la dependencia de la métrica ji cuadrado de la posición Z. Aquí es evidente que es deseable hallar el valor Z en el mínimo de este gráfico. Debido a in-certidumbres de medición, no se garantiza una curva suave. La figura 10 representa la aleatoriedad de la dependencia Z ampliando la figura 9.

Hay que hacer compromisos entre la velocidad computacio-nal y la exactitud de la estimación Z. En la figura 7b, se representa la lógica para la inicialización de la búsqueda Z 707, 708, 709 y una decisión 710 para seleccionar una búsqueda basta 711 o la búsqueda fina 712. Los criterios de búsqueda basta consisten en seleccionar la búsqueda basta para re-soluciones que están por debajo de un umbral de resolución predeterminado. Una vez que se alcanza el umbral de resolución, se realiza la búsqueda fina. El inicio de la búsqueda de un valor Z inicial, Zint. Las búsquedas pueden calcular opcionalmente la estimación Z inicial, Zo . Este cálculo se especifica estableciendo Zint a un valor predeterminado no definido 709. El punto de comienzo inicial también será calculado como Zo cuando la localización de prueba esté en el borde de la región de búsqueda 709. Cuando se selecciona la búsqueda fina y el inicio de la búsqueda no está en el borde de la región de búsqueda, el componente z de la búsqueda anterior se usa como el punto de inicio para la búsqueda Z corriente 708.

La figura lia y la figura 11b muestran cómo se realiza la búsqueda Z fina. Una vez que se inicia 1101 el procedí-miento de búsqueda Z fina, si la posición de búsqueda inicial no está definida 1102, entonces se calcula Zo y se usa como el inicio de la búsqueda 1104. De otro modo, el valor pasado inicial se usa como el inicio 1103. La búsqueda se realiza en la dirección hacia arriba (z creciente) cambiando el punto z de prueba 1105, calculando la métrica i cuadrado 1106 y almacenando el mínimo 1107. La búsqueda hacia arriba continúa hasta que haya Nup valores ji cuadrado consecutivos que sean más menores que la métrica ji cuadrado corriente 1108.

A continuación se realiza búsqueda descendente como se ilustra en la figura 11b. El punto de inicio de búsqueda se inicializa a Zint 1109. La búsqueda se realiza en la dirección hacia abajo (z decreciente) cambiando el punto z de prueba 1110, calculando la métrica i cuadrado 1111 y almacenando el mínimo 1112. La búsqueda hacia abajo continúa hasta que haya Ndown valores ji cuadrado consecutivos que sean menores que el valor ji cuadrado corriente en cuyo tiempo se para 1113 la búsqueda hacia abajo. Una vez terminada 1114, la búsqueda fina de z devuelve el valor ji cuadrado mínimo sobre todos los puntos de prueba.

Ponderación descendente iterativa: La ponderación descendente de líneas base GPS se realiza de forma iterativa. La ponderación descendente efectiva de líneas base UTDOA y GPS es diferente debido a diferencias de los mecanismos que generan valores atípicos . Se aplica una operación de desviación absoluta media (MAD) [5] a las líneas base GPS y se combina con operaciones convencionales de ponderación descendente para UTDOA.

El diagrama de flujo de ponderación descendente GPS se representa en la figura 12. Se usa la terminología siguiente en la figura 12 : • Kd - escala constante para ponderación descendente • Ma - media de desviación absoluta • Nb - número de líneas base GPS · Nmax - número máximo de líneas base a someter a ponderación descendente • Sd - factor de escala de ponderación descendente Una vez que se ha entrado 1201 en el procedimiento de ponderación descendente GPS, se usa la solución de localízación corriente para hallar el GPS residual, GTDOAj. - TGÍ(X, y, z) , para cada línea base 1202. El resto medio se calcula entonces 1203 junto con la desviación absoluta de la media 1204. Entonces se calcula 1205 la media de la desviación absoluta, Ma.

La media de la desviación absoluta, Ma, es la que se usa en un bucle 1206 sobre las líneas base para determinar si la línea base deberá ser sometida a ponderación descendente. Se define un umbral residual como Kd*Ma/ b donde Kd es una constante y Nb es el número de líneas base GPS 1207. Si el resto es mayor que este umbral y el número de líneas base sometidas a ponderación descendente está debajo de un máximo dado por Nmax 1208, entonces la línea base es sometida a ponderación descendente por un factor de escala Sd 1209. Cuando todas las líneas base han sido consideradas 1210, la ponderación des-cendente iterativa termina 1211.

La figura 13 se usa para ilustrar el sesgo en que incurre un receptor. En cada caso, la diferencia de tiempo de llegada es corrompida por la recepción de componentes de trayectos múltiples no resolvibles 1302 1305 1307 1309 y el ses-go de receptor 1303 que limita la capacidad del receptor de conocer el verdadero tiempo de vuelo (TOF) 1301, 1304, 1306, 1308. Sin embargo, dado que el sesgo es un valor constante, puede ser factorizado antes del cálculo de posición final.

Conclusión El verdadero alcance de la presente invención no se limita a las realizaciones actualmente preferidas aquí descritas. Por ejemplo, la descripción anterior de una realización actualmente preferida de un sistema híbrido de localización inalámbrica usa términos explicativos, tales como entidad de determinación de posición (PDE) , sistema de posicionamiento global (GPS), estación móvil ( S) y análogos, que no deberán ser interpretados con el fin de limitar el alcance de protección de las reivindicaciones siguientes, o de implicar de otro modo que los aspectos novedosos del sistema de localiza-ción inalámbrica se limitan a los métodos y aparatos concretos descritos.

Además, como entenderán los expertos en la técnica, muchos de los aspectos novedosos aquí descritos pueden ser aplicados en sistemas de localización que no se basen en téc-nicas TDOA. Por ejemplo, la invención no se limita a sistemas que emplean PDEs construidos como se ha descrito anteriormente. Los receptores TDOA, PDEs, etc, son, en esencia, dispositivos programables de recogida y procesado de datos que podrían tomar varias formas sin apartarse de los conceptos no-vedosos aquí descritos. Dado el costo rápidamente decreciente de las funciones de procesado digital y demás procesado, es fácilmente posible, por ejemplo, transferir el procesado para una función particular de uno de los elementos funcionales (tal como el PDE) aquí descrito, a otro elemento funcional (tal como la BTS) sin cambiar la operación novedosa del sis-tema. En muchos casos, el lugar de implementación (es decir, el elemento funcional) aquí descrito es simplemente una preferencia del diseñador y no un requisito estricto. Consiguientemente, excepto cuando así se limite expresamente, no se ha previsto limitar el alcance de protección de las reivindicaciones siguientes a las realizaciones específicas descritas anteriormente.

Claims

REIVINDICACIO ES

1. Un método para uso al localizar un dispositivo móvil, incluyendo: (a) en el dispositivo móvil, obtener mediciones de pseu-dorrango en base a señales recibidas de uno o más satélites, donde dicho uno o más satélites son satélites de al menos uno de un sistema global de navegación por satélite (GNSS) o un sistema de posicionamiento global (GPS); (b) calcular valores de diferencia de tiempo de llegada GPS (G-TDOA) en base a las mediciones de pseudorrango GPS, representando dichos valores G-TDOA lineas base entre el dispositivo móvil y los satélites GPS/GNSS; (c) obtener una medición de diferencia de tiempo de llegada de enlace ascendente (U-TDOA) que representa una primera linea base entre receptores terrestres primero y segundo; (d) proporcionar lineas base GPS/U-TDOA híbridas; (e) calcular ponderaciones para las líneas base GPS/U-TDOA híbridas; y (f) estimar la posición del dispositivo móvil usando las líneas base GPS/U-TDOA híbridas y las ponderaciones.

2. Un método según la reivindicación 1, donde el paso de calcular ponderaciones incluye un método de ponderación descendente iterativa incluyendo determinar una estimación de posición híbrida usando una ponderación de línea base co-rriente, y después someter a ponderación descendente las líneas base U-TDOA y las líneas base G-TDOA, hasta que se cumpla una primera o una segunda condición de parada preestablecida.

3. Un método según la reivindicación 2, donde la primera condición de parada se considera que se cumple cuando el nú-mero de iteraciones excede de un máximo predeterminado.

4. Un método según la reivindicación 3, donde se usa una solución de localización última como la estimación de la posición del dispositivo móvil cuando se cumple la primera con-dición de parada.

5. Un método según la reivindicación 2, incluyendo además determinar un valor de dilución de precisión geométrica (GDOP) , donde la segunda condición de parada se considera que se cumple cuando el GDOP excede de un umbral predeterminado.

6. Un método según la reivindicación 5, donde se usa una solución de localización de una iteración previa como la estimación de la posición del dispositivo móvil cuando se cumple la segunda condición de parada.

7. Un método según la reivindicación 1, donde el método se lleva a cabo en un sistema híbrido de localización inalámbrica incluyendo una red de localización inalámbrica U-TDOA y una red GPS asistida (AGPS) .

8. Un método según la reivindicación 7, donde flujos de datos por radio de al menos un satélite del sistema de posi-cionamiento global o el sistema global de navegación por satélite son recibidos por el dispositivo móvil, un receptor de referencia y al menos un receptor cooperante en el subsistema de localización U-TDOA, incluyendo dichos flujos de datos datos de almanaque y efemérides en un formato preestablecido, donde el dispositivo móvil es habilitado para autolocaliza-ción potencial con una estimación de la altitud geodética o elipsoidal.

9. Un método según la reivindicación 7, donde la red de localización inalámbrica U-TDOA incluye una red de receptores geográficamente distribuidos y una entidad de determinación de posición (PDE) configurada para usar transmisiones de enlace ascendente desde el dispositivo móvil y una base de tiempo proporcionada por radio transmisiones de al menos un satélite del sistema de posicionamiento global o el sistema global de navegación por satélite para detectar la diferencia de tiempo de llegada entre el receptor de referencia y al menos dos receptores cooperantes, y para calcular una estimación de posición usando un algoritmo de multilateración.

10. Un método según la reivindicación 1, donde el paso de calcular valores G-TDOA incluye emplear un proceso para transformar pseudorrangos GPS a valores U-TDOA, incluyendo dicho proceso: comparar pseudorrangos GPS con distancias geométricas a una estación de referencia de la red de localización inalámbrica U-TDOA y calcular un valor TDOA para la se-ñal de satélite recibida en el dispositivo móvil y la estación de referencia, respectivamente, donde las posiciones del satélite y la estación de referencia son conocidas, y donde el valor TDOA calculado representa el valor G-TDOA. 11. Un método según la reivindicación 10, donde dicho proceso para transformar pseudorrangos GPS a valores U-TDOA incluye además identificar la estación de referencia y calcular valores TDOA para cada satélite, incluyendo, para cada satélite: I. hallar la posición del satélite y hacer correc- ciones n los psedorrangos de modo que reflejen distancias geométricas;

II. calcular el retardo de propagación entre el satélite y la estación de referencia; III. calcular el tiempo de propagación medido entre el satélite y el dispositivo móvil, incluyendo el tiempo calculado un sesgo de error del reloj del receptor; IV. calcular el valor G-TDOA como la diferencia entre el retardo de propagación del satélite al dispo- sitivo móvil y el retardo de propagación del satélite a la estación de referencia; V. calcular un coeficiente de correlación para una correlación cruzada entre una señal de ruido pseudoaleatorio recibida (PR ) en el dispositivo móvil y una recepción hipotética del PRN en la estación de referencia; VI. determinar que la relación de señal a ruido (SNR) en la . estación de referencia es grande con relación a la SNR en el dispositivo móvil; VII. usar la SNR para obtener una medida de calidad de la medición de pseudorrango; y VIII. repetir el procedimiento para cada satélite cuyas señales son recibidas por el dispositivo móvil.

12. Un método según la reivindicación 11, incluyendo además obtener una medida de un coeficiente de correlación para el valor G-TDOA usando la SNR en el dispositivo móvil.

13. Un método según la reivindicación 12, donde el coeficiente de correlación para una i-ésima medición de pseudorrango (pi) asociada con un valor G-TDOA cumple generalmente la relación siguiente con la SNR en el dispositivo móvil: pi = 1/ (l+l/l/SNRi)1/2.

14. Un método según la reivindicación 1, incluyendo además un proceso para ponderar mediciones de pseudorrango, incluyendo dicho proceso ponderar mediciones de pseudorrango en base a una relación de señal a ruido (SNR) referida por el receptor GPS usado para obtener las mediciones de pseudorrango.

* 15. Un método según la reivindicación 14, donde dicho proceso para ponderar mediciones de pseudorrango incluye el uso de un. proceso de ponderación descendente iterativa para escalar pesos GPS y U-TDOA en base a factores preestablecidos, incluyendo distribución de errores de medición para U-TDOA y GPS, el número de mediciones GPS disponible, y el número de mediciones U-TDOA disponible.

16. Un método según la reivindicación 14, donde dicho proceso para ponderar mediciones de pseudorrango incluye calcular, para cada línea base GPS, una ponderación inicial en base a un error R S TDOA teórico.

17. Un método según la reivindicación 16, donde el error TDOA RMS de ruido gaussiano blanco aditivo (AWGN) téorico (aTDOArms-i) se basa en la interface de aire y se calcula para cada línea base GPS usando la GPS SNR y parámetros de inter-face de aire para las mediciones U-TDOA.

18. Un método según la reivindicación 16, donde el error TDOA RMS se incrementa por efectos de trayectos múltiples (O"M_Í) Y se calcula para cada línea base GPS usando la GPS SNR y parámetros de interface de aire para las mediciones U-TDOA.

19. Un método según la reivindicación 17, incluyendo además el cálculo de un peso (Wai) como una función inversa del error RMS al cuadrado,

20. Un método según la reivindicación 17, donde dicho proceso para ponderar mediciones de pseudorrango incluye además escalar los datos teóricos de medición de ponderación.

21. Un método según la reivindicación 14, donde dicho proceso para ponderar mediciones de pseudorrango incluye además emplear una base de datos de errores de medición de línea base GPS y una base de datos de errores de medición U-TDOA compilados a partir de mediciones de localización GPS y U-TDOA pasadas .

22. Un método según la reivindicación 21, donde dicho proceso para ponderar mediciones de pseudorrango incluye además emplear un factor de escala basto (Sc) , donde dicho factor de escala basto, Sc, representa una relación de error RMS promediada sobre dichos errores de medición de línea base GPS y dichos errores de medición U-TDOA.

23. Un método según la reivindicación 22, donde dicho factor de escala basto, Sc, se define como = UTDOAl GTDOA r1ms donde GTDOArms representa el error GPS RMS medido y UTDOAnnS representa el error U-TDOA RMS medido.

24. Un método según la reivindicación 23, donde dicho proceso para ponderar mediciones de pseudorrango incluye además asignar, como una ponderación inicial para cada línea base GPS, un producto del factor de escala basto y el peso del GPS TDOA teórico.

25. Un método según la reivindicación 24, donde dicho producto asignado como una ponderación inicial se define como I ·_ UTDOA<w 1 = S W * GTDOAi, aTDOA^ . "

26. Un método según la reivindicación 21, donde dicho proceso para ponderar mediciones de pseudorrango incluye ade-más emplear un factor de escala fino (Sf) calculado usando mediciones híbridas de GPS/U-TDOA.

27. Un método según la reivindicación 26, donde dicho factor de escala fino se emplea para derivar un peso de medi-ción final como sigue: WGi = SWai . donde S= SfSc.

28. Un método según la reivindicación 1, incluyendo además emplear un algoritmo de cuadrados mínimos ponderado híbrido,' proporcionando dicho algoritmo una solución analítica para sesgos en las contribuciones GPS y U-TDOA, incluyendo realizar transformación de contribuciones de pseudorrango GPS y combinar las contribuciones GPS transformadas y ponderadas con valores GPS TDOA calculados obtenidos de las mediciones de pseudorrango.

29. Un método según la reivindicación 28, donde dicho algoritmo de cuadrados mínimos ponderado híbrido incluye además realizar una búsqueda tridimensional de líneas base GPS.

30. Un método según la reivindicación 29, donde dicho algoritmo de cuadrados mínimos ponderado híbrido incluye además el cálculo de valores TDOA suponiendo localizaciones de prueba del dispositivo móvil y buscando hasta que se cumpla una condición de parada preestablecida, incluyendo calcular métrica ji cuadrado y sumar dicha métrica para cada localiza-ción de prueba.

31. Un método según la reivindicación 30, donde dicho algoritmo de cuadrados mínimos ponderado híbrido incluye además el cálculo de una métrica i cuadrado combinada incluyendo valores de sesgo separados para GPS y U-TDOA.

32. Un método según la reivindicación 31, donde dicho algoritmo de cuadrados mínimos ponderado híbrido incluye además determinar una métrica ji cuadrado mínima y la correspondiente localización de prueba, · donde la condición de parada se considera que se cumple cuando el mínimo se halla a una resolución más alta predeterminada.

33 .· Un método según, la reivindicación 30 , donde se realiza una búsqueda U-TDOA en tres dimensiones que incluye las líneas base GPS UTDOA transformadas, incluyendo dicha búsqueda U-TDOA buscar primero una métrica i cuadrado mínima sobre todas las líneas base GPS en dos dimensiones (x, y) y emplear posteriormente un algoritmo de búsqueda z para buscar en una tercera dimensión (z) .

34 . Un método según la reivindicación 30 , donde una condición de parada preestablecida incluye una continuación de la búsqueda a la resolución corriente cuando la solución de localización mínima cae en el borde del espacio de búsqueda.

35 . Un método según la reivindicación 30 , donde una condición de parada preestablecida incluye una continuación de la búsqueda a la resolución de mapa corriente cuando la solu-ción de localización mínima cae en el borde del espacio de búsqueda.

36 . Un método según la reivindicación 33 , donde dicho algoritmo de búsqueda z incluye el uso de una estimación inicial de la altitud del dispositivo móvil, una búsqueda basta, una búsqueda fina, y criterios de dirección.

37 . Un método según la reivindicación 36 , donde dicho algoritmo de búsqueda z incl ye además hallar una posición de búsqueda inicial en la dimensión z con respecto a un sistema de coordenadas UTDOA; donde dicha búsqueda basta incluye cal-cular y usar una estimación inicial, Zo, que representa la posición del dispositivo móvil a una altura típica por encima del nivel del suelo; donde dichos criterios de dirección incluyen seleccionar la búsqueda basta para resoluciones por debajo de un umbral de resolución predeterminado, y realizar la búsqueda fina una vez que se alcanza el umbral de resolución.

38. Un sistema de localización inalámbrica, incluyendo: medios para comunicar con un dispositivo móvil y obtener de dicho dispositivo móvil mediciones de pseudorrango en base a señales recibidas por dicho dispositivo móvil de uno o más satélites, donde dicho uno o más satélites son satélites de al menos uno de un sistema global de navegación por satélite (GNSS) o un sistema de posicionamiento global (GPS) ; medios para calcular valores de diferencia de tiempo de llegada GPS (G-TDOA) en base a las mediciones de pseudorrango GPS, representando dichos valores G-TDOA líneas base entre el dispositivo móvil y los satélites GPS/GNSS; medios para obtener una medición de diferencia de tiempo de llegada de enlace ascendente (U-TDOA) que representa una primera línea base entre receptores terrestres primero y segundo; medios para proporcionar líneas base GPS/U-TDOA híbridas; medios para calcular ponderaciones para las líneas base GPS/U-TDOA híbridas; y medios para estimar la posición del dispositivo móvil usando las líneas base GPS/UTDOA híbridas y las ponderaciones .

39. Un sistema según la reivindicación 38, donde los me-dios para calcular ponderaciones incluyen medios para llevar a cabo una ponderación descendente iterativa incluyendo determinar una estimación de posición híbrida usando una ponderación de línea base corriente, y posteriormente someter . a ponderación descendente las líneas base U-TDOA y las líneas base G-TDOA, hasta que se cumpla una primera o una segunda condición de parada preestablecida.

40. Un sistema según la reivindicación 39, donde la primera condición de parada se considera que se cumple cuando el número de iteraciones excede de un máximo predeterminado.

41. Un sistema según la reivindicación 40, donde una solución de localización última se usa como la estimación de la posición del dispositivo móvil cuando se cumple la primera condición de parada.

42. Un sistema según la reivindicación 39, incluyendo además medios para determinar un valor de dilución de precisión geométrica (GDOP) , donde la segunda condición de parada se considera que se cumple cuando EL GDOP excede de un umbral predeterminado .

43. Un sistema según la reivindicación 42, donde una so-lución de localización de una iteración previa se usa como la estimación de la posición del dispositivo móvil cuando se cumple la segunda condición de parada.

44. Un sistema según la reivindicación 38, donde el sistema es un sistema híbrido de localización inalámbrica inclu-yendo una red de localización inalámbrica U-TDOA y una red GPS asistida . (A-GPS) .

45. Un sistema según la reivindicación 44, donde los flujos de datos por radio de al menos un satélite del sistema de posicionamiento global o el sistema global de navegación por satélite son recibidos por el dispositivo móvil, un re-ceptor de referencia y al menos un receptor cooperante en el subsistema de localización U-TDOA, incluyendo dichos flujos de datos datos de almanaque y efemérides en un formato preestablecido, donde el dispositivo móvil es habilitado para au-tolocalización potencial con una estimación de la altitud geodética o elipsoidal.

46. Un sistema según la reivindicación 44, donde la red de localización inalámbrica U-TDOA incluye una red de receptores geográficamente distribuidos y una entidad de determi-nación de posición (PDF) configurada para usar transmisiones de enlace ascendente desde el dispositivo móvil y una base de tiempo proporcionada por radio transmisiones de al menos un satélite del sistema de posicionamiento global o el sistema global de navegación por satélite para detectar la diferencia de tiempo de llegada entre el receptor de referencia y al menos dos receptores cooperantes, y para calcular una estimación de posición usando un algoritmo de multilateración.

47. Un sistema según la reivindicación 38, donde los medios para calcular valores G-TDOA emplean un proceso para transformar pseudorrangos GPS a valores U-TDOA, incluyendo dicho proceso: comparar pseudorrangos GPS con distancias geométricas a una estación de referencia de la red de localización inalámbrica U-TDOA y calcular un valor TDOA para la señal de satélite recibida en el dispositivo móvil y la esta-ción de referencia, respectivamente, donde las posiciones del satélite y la estación de referencia son conocidas, y donde el valor TDOA calculado representa el valor G-TDOA.

48. Un sistema según la reivindicación 47, donde dicho proceso para transformar pseudorrangos GPS a valores U-TDOA incluye además identificar la estación de referencia y calcu-lar valores TDOA para cada satélite, incluyendo, para cada satélite: I. hallar la posición del satélite y hacer correcciones en los psedorrangos de modo que reflejen distancias geométricas; II . calcular el retardo de propagación entre el satélite y la estación de referencia; III. calcular el tiempo de propagación medido entre el satélite y el dispositivo móvil, incluyendo el tiempo calculado un sesgo de error del reloj del receptor; VI. calcular el valor G-TDOA como la diferencia entre el retardo de propagación del satélite al dispositivo móvil y el retardo de propagación del sa^ télite a la estación de referencia; V. calcular un coeficiente de correlación para una correlación cruzada entre una señal de ruido pseudoaleatorio recibida (PKN) en el dispositivo móvil y una recepción hipotética del PRN en la estación de referencia; VI. determinar que la relación de señal a ruido (SNR) en la estación de referencia es grande con relación a la SNR en el dispositivo móvil; VII. usar la SNR para obtener una medida de calidad de la medición de pseudorrango; y VIII. repetir el procedimiento para cada satélite cuyas señales son recibidas por el dispositivo móvil .

49. Un sistema según la reivindicación 48, incluyendo además medios para obtener una medida de un coeficiente de correlación para el valor G-TDOA usando la SNR en el disposi-tivo móvil.

50. Un sistema según la reivindicación 49, donde el coeficiente de correlación para una i-ésima medición de pseudorrango (pi) asociada con un valor G-TDOA cumple generalmente la relación siguiente con la SNR en el dispositivo móvil: pi = 1/ (l+l/SNRi)1 2.

51. Un sistema según la reivindicación 38, incluyendo además medios para realizar un proceso, para ponderar mediciones de pseudorrango, incluyendo dicho proceso ponderar medi-ciones de pseudorrango en base a una relación de señal a ruido (SNR) referida por el receptor GPS usado para obtener las mediciones de pseudorrango.

52. Un sistema según la reivindicación 51, donde dicho proceso para ponderar mediciones de pseudorrango incluye el uso de un proceso de ponderación descendente iterativa para escalar pesos GPS y U-TDOA en base a factores preestablecidos, incluyendo distribución de errores de medición para U-TDOA y GPS, el número de mediciones GPS disponible, y el número de mediciones U-TDOA disponible.

53. Un sistema según la reivindicación 51, donde dicho proceso para ponderar mediciones de pseudorrango incluye calcular, para cada línea base GPS, una ponderación inicial en base a un error RMS TDOA teórico.

54. Un sistema según la reivindicación 53, donde el error TDOA RMS de ruido gaussiano blanco aditivo (AWGN) teórico (aTDOAms_i) se basa en la interface de aire y se calcula para cada línea base GPS usando la GPS SNR y parámetros de interface de aire para las mediciones U-TDOA.

55. Un sistema según la reivindicación 53, donde el error TDOA RMS se incrementa por efectos de trayectos múlti-ples (s?_?) y se calcula para cada línea base GPS usando la. GPS SNR y parámetros de interface de aire para las mediciones U-TDOA.

56. Un sistema según la reivindicación 54, incluyendo además medios para realizar cálculo de un peso (Wai) como una función inversa del error RMS al cuadrado, aTDOÁLrms ; t + <7¿ M M i

57. Un sistema según la reivindicación 54, donde dicho proceso para ponderar mediciones de pseudorrango incluye ade-más medios para escalar los datos teóricos de medición de ponderación.

58. Un sistema según la reivindicación 51, donde dicho proceso para ponderar mediciones de pseudorrango emplea una base de datos de errores de medición de línea base GPS y una base de datos de errores de medición UTDOA compilados a par-tor de mediciones de localización GPS y U-TDOA pasadas.

59. Un sistema según la reivindicación 58, donde dicho proceso para ponderar mediciones de pseudorrango emplea un factor de escala basto (Sc) , donde dicho factor de escala basto, Sc, representa una relación de error RMS promediada sobre dichos errores de medición de línea base GPS y dichos errores de medición U-TDOA.

60. Un sistema según la reivindicación 59, donde dicho factor de escala basto, Sc, se define como UTDOÁÍ m GTDOAl donde T ???^ representa el error GPS RMS medido y UTDOArms representa el error U-TDOA RMS medido.

61. Un sistema según la reivindicación 60, donde dicho proceso para ponderar mediciones de pseudorrango asigna, como una ponderación inicial para cada línea base GPS, un producto del factor de escala basto y el peso del GPS TDOA teórico.

62. Un sistema según la reivindicación 61, donde dicho producto asignado como una ponderación inicial se define como

63. Un sistema según la reivindicación 58, donde dicho proceso para ponderar mediciones de pseudorrango emplea un factor de escala fino (Sf) calculado usando mediciones híbri-das de GPS/U-TDOA.

64. Un sistema según la reivindicación 63, donde dicho factor de escala fino se emplea para derivar un peso de medición final como sigue: donde S=SFSC.

65. Un sistema según la reivindicación 38, incluyendo además medios para emplear un algoritmo de cuadrados mínimos ponderado híbrido, proporcionando dicho algoritmo una solución analítica para sesgos en las contribuciones GPS y U-TDOA, incluyendo realizar transformación de contribuciones de pseudorrango GPS y combinar las contribuciones GPS transformadas y ponderadas con valores GPS TDOA calculados obtenidos de las mediciones de pseudorrango.

66. Un sistema según la reivindicación 65, donde dicho algoritmo de cuadrados mínimos ponderado híbrido incluye además realizar una búsqueda tridimensional para líneas base GPS .

67. Un sistema según la reivindicación 66, donde dicho algoritmo de cuadrados mínimos ponderado híbrido incluye ade-raás el cálculo de valores TDOA suponiendo localizaciones de prueba del dispositivo móvil y buscando hasta que se cumpla una condición de parada preestablecida, incluyendo calcular métrica ji cuadrado y sumar dicha métrica para cada localiza-ción de prueba.

68. Un sistema según la reivindicación 67, donde dicho algoritmo de cuadrados mínimos ponderado híbrido incluye ade-más cálculo de una métrica ji cuadrado combinada incluyendo valores de sesgo separados para GPS y U-TDOA.

69. Un sistema según la reivindicación 68, donde dicho algoritmo de cuadrados mínimos ponderado híbrido incluye además determinar una métrica ji cuadrado mínima y la correspondiente localización de prueba, donde la condición de parada se considera que se cumple cuando el mínimo se halla a una resolución más alta predeterminada.

70. Un sistema según la reivindicación 67, incluyendo además medios para realizar una búsqueda U-TDOA en tres dimensiones, incluyendo dicha búsqueda U-TDOA buscar primero líneas base GPS UTDOA transformadas para una métrica ji cua-drado mínima sobre todas las líneas base GPS en dos dimensiones (x, y) y emplear posteriormente un algoritmo de búsqueda z para buscar en una tercera dimensión (z)..

71. Un sistema según la reivindicación 67, donde una condición de parada preestablecida incluye una continuación de la búsqueda a la resolución corriente cuando la solución de localización mínima cae en el borde del espacio de búsqueda.

72. Un sistema según la reivindicación 67, donde una condición de parada preestablecida incluye una continuación de la búsqueda a la resolución de mapa corriente cuando la solución de localización mínima cae en el borde del espacio de búsqueda.

73. Un sistema según la reivindicación 70, donde dicho algoritmo de búsqueda z incluye el uso de una estimación ini-cial de la altitud del dispositivo móvil, una búsqueda basta, una 'búsqueda fina, y criterios de dirección.

74. Un sistema según la reivindicación 73, donde dicho algoritmo de búsqueda z incluye además hallar una posición de búsqueda inicial en la dimensión z con respecto a un sistema de coordenadas UTDOA; donde dicha búsqueda basta incluye cal-cular y usar una estimación inicial, Zo, que representa la posición del dispositivo móvil a una altura típica por encima del nivel del suelo; donde dichos criterios de dirección incluyen seleccionar la búsqueda basta para resoluciones por debajo de un umbral de resolución predeterminado, y realizar la búsqueda fina una vez que se alcanza el umbral de resolución.

75. Un medio legible por ordenador conteniendo instrucciones legibles por ordenador para llevar a cabo el método siguiente implementado en ordenador para uso al localizar un dispositivo móvil: comunicar con un dispositivo móvil y obtener de dicho dispositivo móvil mediciones de pseudorrango en base a señales recibidas por dicho dispositivo móvil de uno o más saté-lites, donde dicho uno o más satélites son satélites de al menos uno de un sistema global de navegación por satélite (GNSS) o un sistema de posicionamiento global (GPS) ; calcular valores de diferencia de tiempo de llegada GPS (G-TDOA) en base a las mediciones de pseudorrango GPS, repre-sentando dichos valores G-TDOA líneas base entre el disposi-tivo móvil y los satélites GPS/GNSS; obtener una medición de diferencia de tiempo de llegada de enlace ascendente (U-TDOA) que representa una primera línea base entre receptores terrestres primero y segundos- proporcionar líneas base GPS/U-TDOA híbridas; calcular ponderaciones para las líneas base GPS/U-TDOA híbridas; y estimar la posición del dispositivo móvil usando las líneas base GPS/U-TDOA híbridas y las ponderaciones.