TW202416680A - 用於確定頻率源之頻率相關參數的方法及裝置 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種可執行於定位系統中的方法(300)，該方法包括：利用本地振盪器(106)提供本地頻率參考；於接收器(104)沿相應到達方向從遠端源(6)接收信號(16)；確定在複數個連續時間段中該接收器之運動；計算包括該複數個連續時間段中之該本地頻率參考中之複數個獨特頻率偏移的向量；使用來自該本地振盪器之該本地頻率參考提供該複數個連續時間段中之本地信號；利用用以施加校正之該向量以及利用相位補償關聯該本地信號與接收的該信號。

Description

用於確定頻率源之頻率相關參數的方法及裝置

本發明係關於利用具有不穩定本地振盪器之接收器從接收信號確定較準確值(例如本地振盪器頻率或頻率漂移速率)的系統。

現代裝置(例如行動電話)具有本地振盪器，其可為各種不同的應用程式提供頻率參考。通常，行動裝置包括較低成本的本地振盪器，例如石英振盪器。這些裝置可在短時間段內提供穩定的頻率參考。然而，它們產生的頻率參考在較長的時間段內可能是不穩定的，並且當它們的操作條件變化時也可能是不穩定的。變化操作條件之示例包括溫度、振動，以及加速力，例如當裝置顛簸或跌落時的衝擊。

需要來自本地振盪器之頻率參考的一個應用程式係為GNSS定位。

本發明之目的在於改善定位裝置在本地振盪器不穩定時確定定位計算(例如位置固定(position fix)或偽距(pseudoranges))的能力。消費類裝置(例如智慧型手機、智慧型手錶或汽車導航系統)通常是此種情況，它們的特色都是 具有低成本晶體振盪器，該些振盪器本身是不穩定的，且容易受外部因素(例如加速度、衝擊、溫度及電壓波動)干擾。

本發明之另一目的在於改善定位裝置內之接收器確定其本地振盪器之頻率相關誤差(例如頻率偏移)的能力，並且即使當該接收器正被用於艱難的信號環境(例如城市峽谷(urban canyon))中時也能夠做出此類確定，同時節約計算資源。

依據本發明之第一態樣，提供一種方法，包括：利用本地振盪器提供本地頻率參考；於接收器沿相應到達方向從至少一第一遠端源接收至少一第一信號；確定在複數個連續時間段的每一個中該接收器之運動；針對接收的各該至少一第一信號：使用該本地頻率參考提供第一本地信號；藉由關聯該第一本地信號與接收的該第一信號來提供第一關聯信號；以及提供複數個假設頻率偏移，以及，針對該複數個假設頻率偏移的每一個：基於沿該相應到達方向該接收器之該確定運動來提供該第一本地信號、接收的該第一信號、以及該第一關聯信號之至少其中一者之相位補償，以產生相位補償第一關聯信號；基於該複數個連續時間段的每一個中之該複數個假設頻率偏移以及所產生的該相位補償第一關聯信號確定較佳頻率偏移，以提供包括該複數個連續時間段的每一個中之該本地頻率參考中之複數個獨特頻率偏移的向量；於該接收器沿到達方向從第二遠端源接收第二信號；使用該本地頻率參考提供第二本地信號；藉由關聯該第二本地信號與該第二信號來提供第二關聯信號；以及基於沿接收的該第二信號之該 到達方向之該確定運動及該向量來提供該第二本地信號、接收的該第二信號、以及該第二關聯信號之至少其中一者之相位補償。

可於定位系統中執行該方法，且該至少一第一信號及該第二信號可為定位信號。

以此方式，可於延長時間段內提供不同的本地振盪器校正，該延長時間段係為該複數個連續時間段之和。於一示例實施中，可利用該連續時間段的每一個中的不同本地振盪器校正生成該第二本地信號。接著，可將此菊鏈第二本地信號與所接收之第二信號關聯，並可進行相位補償。此技術可允許supercorrelation^TM處理(亦即，信號的長同調積分)即使在存在較不穩定的本地振盪器時也被執行，因為各不穩定時間段可被獨立校正。這在以前是不可能的，並且它有利地改善定位系統在該系統本身具有相對較差本地振盪器時在較差信號環境中確定GNSS衛星之距離的能力。

本技術領域中具有通常知識者將理解，在其它實施中，藉由使用該向量，可將該不同的振盪器校正施加於所接收之第二信號或該第二關聯信號，或該第二本地信號、該第二信號，以及該第二關聯信號之任意組合。例如，可利用該向量調整該第二信號，而不是該第二本地信號。這有效地在該第二信號中引入由於較差本地振盪器而存在於該第二本地信號中的相同或非常類似的變化。這將改善關聯(利用該向量調整後的)該第二信號與該(未調整的)第二本地信號之結果，因為類似的變化將會存在於每個信號中。

計算獨特頻率偏移之該向量包括提供複數個假設頻率偏移，並針對該複數個假設頻率偏移，基於沿該相應到達方向之該確定運動來提供該第一本地信號、該至少一第一信號、以及該第一關聯信號之至少其中一者之相位補 償，以及基於該複數個連續時間段的每一個中之該複數個假設頻率偏移及所產生的該相位補償第一關聯信號確定較佳頻率偏移。以此方式，該方法可搜索可提供最佳關聯結果的頻率偏移。這對應於頻率空間中之搜索。於其它佈置中，可具有在頻率及頻率變化速率上的二維搜索，以找到提供最佳關聯結果(例如，該關聯信號之最高峰值)之變量組合，並揭示該本地振盪器頻率相關誤差的最佳解決方案。

可相對於與“真實的”頻率參考非常近似的另一頻率參考來確定該頻率偏移，該頻率參考可自良好建模(well-modelled)之高保真原子振盪器導出。因此，可針對“已知的或可預測的頻率”(利用與該本地振盪器相比更準確的振盪器生成)確定該頻率偏移。該至少一第一信號及該第二信號可利用類似的頻率參考生成，例如在相應第一及第二遠端源中的原子時鐘。

於一些實施例中，該本地信號可為來自GNSS衛星之偽隨機數列之副本。該第二本地信號可基於來自該本地振盪器之該頻率參考以及該複數個獨特頻率偏移生成，該複數個頻率偏移對應於在連續時間段內該本地振盪器頻率參考中之確定誤差。這可創建第二本地信號，其中，本地振盪器誤差基本被消除，且這可顯著提高定位精度。

該方法可包括使用慣性感測器，例如加速計及/或陀螺儀，其可提供在該複數個連續時間段中之該確定運動。在一些情況下，有可能假設或預測該系統之運動。於一示例中，若該系統在若干時間段內以可預測的或一致的方式運動，則可這樣做。例如，這可能發生於用戶在火車上或在長而直的道路上行駛時。在此情景下，有可能預測該接收器之運動，而不會利用該慣性感測器實際測量它。

可利用本領域中已知的技術施加該相位補償。例如，可僅將該相位補償施加於該第二信號、該第二本地信號或藉由關聯該第二信號與該第二本地信號而產生之該第二關聯信號的其中一者，或多者。類似地，可將相位補償施加於該至少一第一信號、該第一本地信號以及所得第一關聯信號之其中任一者。該關聯步驟可利用GNSS(全球導航衛星系統)或其它定位系統中的已知關聯技術執行。確定在該複數個連續時間段的每一個中該接收器之運動之步驟可包括確定該接收器沿視線至各相應遠端源之運動分量，該遠端源可為定位源或任意其它類型的源。該本地頻率參考可為具有各種可能形式的定時信號，例如正弦波或方波。

較佳地，該方法進一步包括提供複數個假設頻率速率偏移；其中，針對該複數個假設頻率偏移的每一個提供相位補償之步驟包括針對該複數個假設頻率及頻率速率偏移的每一個提供相位補償；以及其中，基於該複數個連續時間段的每一個中之該複數個假設頻率偏移確定該較佳頻率偏移之步驟包括確定該複數個連續時間段的每一個中之該較佳頻率偏移及較佳頻率速率偏移，以提供包括該複數個連續時間段的每一個中之該本地頻率參考中之該複數個獨特頻率偏移以及複數個獨特頻率速率偏移的向量。如前所述，本技術領域中具有通常知識者將理解，藉由使用該向量，可將該頻率速率校正施加於該第二本地信號、該第二信號或該第二關聯信號之其中任一者，或該第二本地信號、該第二信號、以及該第二關聯信號之任意組合。

以此方式，該本地振盪器可在其頻率及頻率變化速率方面進行校正。也可能提供更高階的校正。不過，已發現，僅利用頻率及頻率速率偏移即可提供足夠準確的校正，從而最小化計算負荷。

本技術領域中具有通常知識者將理解，術語“頻率速率偏移”係指本地振盪器之頻率變化速率(“頻率速率”)相較頻率變化速率為零之完全穩定的理想頻率源之差異。

可將該獨特頻率速率偏移作為單獨的向量提供給該獨特頻率偏移之向量，或者可將這些向量以組合的向量或矩陣一起提供。本技術領域中具有通常知識者將理解，術語矩陣及向量可互換使用。本技術領域中具有通常知識者將理解，該向量或矩陣可以多種方式表示，例如具有與該複數個連續時間段之特定時間段相對應之頻率偏移條目的清單。

較佳地，針對該複數個假設頻率及頻率速率偏移的每一個提供相位補償之步驟包括針對複數對該假設頻率與頻率速率偏移的每一個提供相位補償。以此方式，可針對各頻率與頻率速率之組合產生相位補償第一關聯信號。這允許在該複數個連續時間段的每一個中確定頻率與頻率速率之最佳組合，從而可更精確地映射該本地振盪器中之演化誤差。

較佳地，接收至少一第一信號包括於該接收器從複數個第一遠端源接收複數個第一信號，其中，基於該複數個連續時間段的每一個中之該複數個假設頻率偏移及該相位補償第一關聯信號確定該較佳頻率偏移係基於複數個相位補償第一關聯信號來執行。以此方式，該較佳頻率偏移係基於複數個所接收之第一信號來確定，其避免在僅使用來自單個第一遠端源之一第一信號時的一些情景下可能出現的一個問題。

一種此類情景可能發生於沿直接視線且同時沿由反射(從該遠端源至該接收器之路徑長度增加)導致之間接到達方向接收該第一信號時。在此情況下，可具有兩假設頻率偏移，其似乎產生較好的相位補償第一關聯信號。然而， 僅該假設頻率偏移之其中一者對應於該本地振盪器中之誤差。剩餘假設頻率偏移可對應於該反射第一信號。若基於對應於該反射信號之該假設來選擇(或以其它方式確定)該較佳頻率偏移，則該較佳頻率偏移將表示由該反射信號之該增加之路徑差引起的相位偏移。在此情況下，該較佳頻率偏移並不表示在給定時間段內該本地振盪器中之誤差。這意味著較佳頻率偏移通常無法被用以在其它接收信號(例如該第二信號)之處理中施加校正，以獲得較好的相位補償關聯結果。

使用複數個第一信號避免此問題，因為對於給定時間段，各該接收的第一信號都具有共同的假設頻率偏移，其產生較好的相位補償第一關聯信號。該共同的假設頻率偏移對應於由該不穩定的本地振盪器產生的該本地頻率參考中的誤差。因此，基於複數個第一信號確定各連續時間段中之該較佳頻率偏移允許透過該相位補償第一關聯信號之比較來識別對應於該本地振盪器中之誤差的該假設頻率偏移。

較佳地，基於該複數個相位補償第一關聯信號確定該較佳頻率偏移之步驟係透過針對各假設頻率偏移，組合針對該複數個接收的第一信號的每一個所產生的該相位補償第一關聯信號並確定對應於最高組合關聯的假設頻率偏移來執行。以此方式，可識別與由該不穩定本地振盪器產生之該本地頻率參考中之誤差相對應的假設頻率偏移。於一示例中，該組合可為相加或相乘。可使用合適的成本函數來確定對應於最高組合關聯之頻率及/或頻率速率。

較佳地，該方法可包括確定在該複數個連續時間段的每一個中執行該方法之系統中之一個或多個操作條件，以及基於該一個或多個操作條件確定該本地頻率參考中之初始估計頻率偏移。該初始估計頻率偏移可為在該連續時間段之給定時間段中該本地振盪器中之誤差的粗略預測或估計。以此方式，當 利用該複數個假設頻率偏移更精確地計算該偏移時，可將該初始估計頻率偏移用作起始點或初始條件，從而能夠更有效地產生該向量。

所述確定該初始估計頻率偏移可以多種方式執行。於一示例中，可使用查找表檢索先前在相同或類似操作條件下計算的頻率偏移。於另一示例中，經配置以基於該系統之操作條件預測該本地振盪器中之頻率偏移的模型可將所確定之一個或多個操作條件作為輸入。接著，該模型可基於該一個或多個操作條件輸出頻率預測。以此方式使用模型也可被稱為“預測控制”。該模型可為神經網路或機器學習模型或演算法、公式，或任意其它合適類型的模型。該模型可為預訓練的及/或可基於較佳頻率偏移之計算及它們的相應確定操作條件連續地重新訓練。該方法可包括基於該一個或多個確定操作條件及該較佳頻率偏移重新訓練該模型之步驟。於又一示例中，該查找表可向該模型提供輸入。

較佳地，該一個或多個確定操作條件包括溫度、溫度變化速率、操作狀態，或該系統中之組件之確定運動之其中一者或多者。

可利用感測器確定該一個或多個操作條件，該感測器測量物理變量，從而能夠計算相關參數，例如溫度。可替代地或附加地，在該一個或多個操作條件包括組件之操作狀態的情況下，可在不使用感測器的情況下，利用控制邏輯執行組件是開啟還是關閉之確定。

較佳地，該方法進一步包括將該複數個連續時間段的每一個中之該較佳頻率偏移及該一個或多個確定操作條件提供至儲存資料集。以此方式，可追蹤在特定操作條件下該本地振盪器之行為，以供將來參考。

該確定操作條件可包括溫度。該確定操作條件還可包括溫度正在升高還是降低。這是因為振盪器可呈現溫度滯後(temperature hysteresis)，亦即， 依賴於該振盪器之最近的或歷史的溫度，在給定溫度會表現不同。於一示例中，各溫度值可在該儲存資料集中具有兩對應頻率偏移條目。一偏移條目可對應於該振盪器處於相應溫度且該溫度正在升高時，而另一偏移條目可對應於同一溫度但該溫度正在降低時。以此方式，該儲存資料集可經配置以說明該本地振盪器中之溫度滯後效應。類似地，可針對各溫度儲存兩頻率速率(或任意其它相位或頻率校正項)條目。

於一示例中，可測量大量潛在操作條件，以更新多維查找表。可利用與該系統之裝置中之本地振盪器緊鄰的熱電偶或熱敏電阻測量溫度。在該裝置內之其它主動應用程式或組件可為另一操作條件。該裝置可為定位裝置。已發現，運行一些應用程式或組件，或運行應用程式或裝置之特定組合，可能對該本地振盪器之穩定性產生不利影響，因此，在該查找表中列表顯示運行這些應用程式之觀察效果可能是有價值的。操作條件之另一示例包括位於該系統或定位系統中之主動硬體。例如，位於定位裝置中之觸控螢幕或無線介面可能處於開啟或關閉，這可能影響該本地振盪器。可將影響該本地振盪器之裝置之任意硬體用作操作條件。

操作條件之其它示例包括溫度、溫度變化速率、本地振盪器之電壓或與本地振盪器相關聯之電壓、此電壓之變化速率、以及本地振盪器之運動，例如衝擊或振動之存在或程度。可實施任意數目及組合之操作條件。於一特定示例中，可測量溫度及溫度速率，並可儲存溫度與溫度速率測量值之組合的頻率偏移值。

當計算該複數個連續時間段中之本地頻率參考中之獨特頻率偏移之向量時，來自該儲存資料集之初始估計頻率偏移或初始模型可提供初始條件。

具體地，位於該儲存資料集中或自該模型輸出之值可被用作種子值(seed values)或初始值，並且還可定義搜索窗。這透過增加該種子值接近真實值之可能性以及降低搜索所有可能的頻率偏移值所需的處理能力而具有雙重益處。於一示例中，該“種子值”是將要在該測試空間之搜索窗內測試之搜索空間內的第一點。

可基於位於該儲存資料集中或自該模型產生之值而將該搜索窗設定至特定的較窄寬度。例如，可基於先前計算之頻率或頻率速率值之百分比設定頻率或頻率速率值之搜索窗的寬度。或者，該較窄搜索窗可具有以先前計算之值為中心的固定寬度。若該資料集不包含該對應之一個或多個操作條件的任意先前計算值，則可設定較寬搜索窗，其中，該較寬搜索窗寬於該較窄搜索窗。

已針對本地振盪器中之頻率偏移描述了該一個或多個操作條件與該儲存資料集或模型之使用；不過，該模型及/或儲存資料集可用以提供各該連續時間段中之頻率速率偏移之初始估計，或任意更高階校正。

該至少一第一信號與該第二信號相比可衰減較小。於一示例中，與該第二信號之到達方向相比，該至少一第一信號之相應到達方向對於該接收器可為更有利的視線，從而與該第二信號相比，可以較好的信噪比接收該至少一第一信號。以此方式，該較有利之至少一第一信號用以確定頻率偏移，該頻率偏移可相應用以校正該第二本地信號，從而實現在延長時間段內與該不太有利之 第二信號之關聯。較佳地，該至少一第一信號可在該本地振盪器之不穩定時間段內同調積分。

較佳地，基於執行該方法之該系統之該一個或多個確定操作條件來確定該複數個連續時間段之其中一者或多者之持續時間。

較佳地，該複數個連續時間段之至少其中兩者具有彼此不同的持續時間。以此方式，該向量可更有效地說明該本地振盪器之演化行為。

若該定位系統之操作參數指示對於該本地振盪器之較良好的條件，則可使用較長的時間段。另一方面，若該操作條件係為極端的，則該時間段可較短。極端操作條件可包括高溫或低溫、突然的溫度變化、振動或突然的運動，或使用特定的應用程式或硬體。已發現，這些操作條件可對該本地振盪器之穩定性產生不利影響，因此，可能需要對抗動作，例如使用較短的時間段。

在沒有檢測到任何外部操作參數的情況下，各該連續時間段之單獨長度可預設儲存於該裝置中之記憶體中。於一些實施例中，各單獨時間段之預設長度係為約0.1秒、0.2秒、0.5秒、1秒或2秒。

可選擇連續時間段之持續時間及數目，以最小化所需的偏移計算量，同時仍提供足夠的振盪器校正。由於計算該本地振盪器中之各偏移可為計算密集型的，因此這造成該向量之更快、更有效的計算。

該複數個連續時間段的每一個對應於該本地振盪器經計算或假設以提供穩定頻率參考之持續時間。

以此方式，針對各該連續時間段所計算之頻率偏移可為在各單獨時間段內的準確偏移。或者，該複數個連續時間段的每一個可能不對應於該本地 振盪器被計算或假設為穩定的持續時間。例如，各該連續時間段可長於假設或計算的穩定時間段，且可在計算值之間施加內插。

該複數個連續時間段之該組合持續時間可至少等於在提供該第二關聯信號之步驟期間關聯該第二本地信號與所接收的第二信號的積分時間段。

以此方式，該向量可儲存該整個積分時間段內該本地振盪器中之頻率偏移，以映射該整個積分時間段內該本地振盪器中的演化誤差。可將該向量與該本地頻率參考組合，以生成第二本地信號，在整個積分時間段內校正該第二本地信號，從而能夠在與該本地振盪器之不穩定時間段相比較長時間內執行同調積分。於一些示例中，該積分時間段可為0.5秒或更長，例如1秒、2秒、3秒，或更長。

於一些實施例中，有可能在時間段之間內插校正。因此，有可能增加連續時間段之數目或減少頻率偏移之測量次數，從而可在測量點之間使用內插。不過，此方法要求取樣速率足夠高，以正確地表徵頻率及頻率速率偏移之趨勢。

較佳地，基於該複數個假設頻率偏移確定較佳頻率偏移包括在該複數個假設頻率偏移之其中兩者或多者之間內插較佳頻率偏移。

以此方式，利用與直接計算該頻率偏移相比計算不太密集之過程來獲得更多的頻率校正項。可在計算與某些或全部該複數連續時間段相對應之頻率偏移之後追溯地(retroactively)施加該內插。此外，可在確定該頻率偏移在某些或全部該連續時間段內逐漸地、平穩地及/或可預測地變化之後施加內插。可響應確定該操作條件滿足閾值而執行該內插。該閾值可為一組一個或多個標準， 其指示該操作條件較有利於該本地振盪器，亦即，該本地振盪器之環境有利於實現良好的振盪器穩定性。等同地，若發現頻率偏移可預測地變化，則可增加該複數個連續時間段內之該時間段的持續時間。

可替代地或附加地，基於該複數個假設頻率偏移確定較佳頻率偏移可包括選擇該假設頻率偏移之其中一者，其可對應於所產生之相位補償第一關聯信號之其中最高或最佳者。於一些情景中，選擇該假設偏移之其中一者可提供足夠的頻率偏移。該方法可包括確定是否需要內插。

於一些實施例中，在提供包括該複數個連續時間段的每一個中之該本地頻率參考中之複數個獨特頻率偏移之向量的步驟之後，該方法可包括確定額外頻率偏移並基於所確定的額外頻率偏移調整該向量。

於一示例中，這可透過以下方式執行：針對接收的各該至少一第一信號：使用該本地頻率參考提供第三本地信號；藉由關聯該第三本地信號與所接收的該一個或多個第一信號的每一個來提供第三關聯信號；提供另外複數個假設頻率偏移，且針對該另外複數個假設頻率偏移的每一個：基於該向量以及沿該相應到達方向該接收器之該確定運動來提供該第三本地信號、所接收的該一個或多個第一信號、以及該第三關聯信號之至少其中一者之相位補償，以產生相位補償第三關聯信號；以及基於該另外複數個假設頻率偏移及所產生的該相位補償第三關聯信號確定頻率校正；以及將所確定的該頻率校正添加至該複數個連續時間段的每一個中之該向量。

以此方式，該方法可校正在數個該連續時間段內存在的總體(overarching)頻率誤差。這改善該向量校正該第二本地信號、該第二信號或該第二關聯信號之其中任一者或其任意組合之能力。本技術領域中具有通常知識者 將理解，還可計算額外的總體頻率速率偏移，並用來以相同的方式調整所計算的向量。

於一實施例中，該方法進一步包括基於該第二關聯信號計算該接收器至該第二遠端源之距離或偽距。

可將該距離或偽距與從複數個遠端源獲得之複數個其它距離或偽距組合，以確定位置，如本領域中已知的那樣。

於一些示例中，該方法可被至少部分執行於包括5G數據機之定位裝置(例如行動裝置)中，其中，該本地振盪器設於該定位裝置中。

依據本發明之另一態樣，提供一種系統，包括：本地振盪器，經配置以提供本地頻率參考；接收器，經配置以沿相應到達方向從至少一第一遠端源接收至少一第一信號，以及沿到達方向從第二遠端源接收第二信號；運動模組，經配置以確定該接收器之運動；以及處理器，經配置以：針對接收的該至少一第一信號的每一個：使用該本地頻率參考提供第一本地信號；藉由關聯該第一本地信號與該接收的第一信號來提供第一關聯信號；以及提供複數個假設頻率偏移，以及針對該複數個假設頻率偏移的每一個：基於沿該相應到達方向該接收器之該確定運動來提供該第一本地信號、接收的該第一信號、以及該第一關聯信號之至少其中一者之相位補償，以產生相位補償第一關聯信號；基於複數個連續時間段的每一個中之該複數個假設頻率偏移以及所產生的該相位補償第一關聯信號確定較佳頻率偏移，以提供包括該複數個連續時間段的每一個中之該本地頻率參考中之複數個獨特頻率偏移的向量；使用該本地頻率參考提供第二本地信號；藉由關聯該第二本地信號與該第二信號來提供第二關聯信號；以及基於沿 該第二接收信號之該到達方向之該確定運動及該向量來提供該第二本地信號、接收的該第二信號、以及該第二關聯信號之至少其中一者之相位補償。

該系統可為定位系統，且該第一及第二信號可為定位信號。

依據本發明之又一態樣，提供一種用於確定接收器內頻率源之頻率相關參數的方法，包括：從複數個遠端源接收複數個信號；利用確定的接收器運動、接收的該信號以及從該本地頻率源導出之本地信號生成運動補償關聯結果；利用表示該本地頻率源之頻率誤差之複數個相量序列相位補償該運動補償關聯結果，以產生相位補償關聯結果；以及聯合分析與該複數個遠端源相關聯之該相位補償關聯結果，以確定該本地頻率源之頻率相關參數。

依據本發明之另一態樣，提供一種用於在信號處理系統內執行信號關聯之裝置，包括至少一處理器以及用於儲存指令之至少一非暫時性電腦可讀取媒體，當該指令由該至少一處理器執行時，該指令使該裝置執行之操作包括：從複數個遠端源接收複數個信號；利用確定的接收器運動、接收的該信號以及從該本地頻率源導出之本地信號生成運動補償關聯結果；利用表示該本地頻率源之頻率誤差之複數個相量序列相位補償該運動補償關聯結果，以產生相位補償關聯結果；以及聯合分析與該複數個遠端源相關聯之該相位補償關聯結果，以確定該本地頻率源之頻率相關參數。

依據本發明之第二態樣，提供一種方法，該方法可在定位系統中執行，該方法包括：利用本地振盪器提供本地頻率參考；於接收器沿相應到達方向從至少一遠端源接收至少一信號；確定該接收器之運動；確定執行該方法之系統中的一個或多個操作條件；基於該一個或多個操作條件確定該本地頻率參考中之初始估計頻率偏移；針對接收的各該至少一信號：使用該本地頻率參考提供 本地信號；藉由關聯該本地信號與接收的該信號來提供關聯信號；以及基於沿該相應到達方向該接收器之該確定運動來提供該本地信號、接收的該至少一信號、以及該關聯信號之至少其中一者之相位補償，以產生相位補償關聯信號；基於該相位補償關聯信號及該初始估計頻率偏移動態調整頻率偏移值，以確定該本地頻率參考中之該頻率偏移之較佳估計值。

以此方式，當確定該較佳頻率偏移時(這對應於利用該至少一信號計算的該本地振盪器中的偏移的更精確的確定)，可將該初始估計頻率偏移用作起始點或初始條件。這能夠更有效地確定該較佳估計值。

所述確定該初始估計頻率偏移可以多種方式執行。該方法可藉由比較該一個或多個確定操作條件與先前在相同或類似操作條件下計算的頻率偏移來確定該初始估計頻率。

於一示例中，可利用儲存資料集執行此比較，可從該儲存資料集檢索先前在相同或類似操作條件下計算的頻率偏移。於另一示例中，可利用經配置以基於該系統之確定操作條件預測該本地振盪器中之頻率偏移的模型來執行此比較。該模型可將所確定之一個或多個操作條件作為輸入並輸出頻率預測或估計。該模型可為神經網路或機器學習模型或演算法、公式，或任意其它合適類型的模型。以此方式使用模型也可被稱為“預測控制”。該模型可為預訓練的及/或可基於頻率偏移之計算及它們的相應確定操作條件連續地重新訓練。於又一示例中，查找表可向該模型提供輸入，或者可用以在該查找表更新時連續地重新訓練該模型。

可利用感測器確定該一個或多個操作條件，該感測器測量物理變量，從而能夠計算相關參數，例如溫度。可替代地或附加地，在該一個或多個操 作條件包括組件之操作狀態的情況下，可在不使用感測器的情況下，利用控制邏輯執行組件是開啟還是關閉之確定。

較佳地，該方法進一步包括將該頻率偏移之較佳估計值及該相應一個或多個確定操作條件提供至儲存資料集之步驟。以此方式，該方法可建立查找表，其指示在不同的測量或確定操作條件期間的頻率偏移值。這可有利地減少計算負荷，因為儲存於該查找表中的該些值可在任意特定觀察期間提供接近實際值的初始條件。

可將該測量的頻率偏移值直接儲存於該資料集中，以使該儲存值表示最近測量的值。或者，該儲存值可表示基於所有觀察之平均值，例如計算的平均值。以此方式，可更新該儲存資料集，以使其表示移動平均值。可將該資料集本地儲存於裝置中，或遠端儲存於分散式網路中。

較佳地，該一個或多個操作條件包括該本地振盪器之物理變量或參數。

該本地振盪器之物理屬性(例如溫度或其慣性狀態)影響由該本地振盪器產生之該本地參考信號的穩定性。因此，測量作為該本地振盪器之物理變量或參數之操作條件意味著該操作條件可能與計算該頻率偏移尤其相關。

較佳地，該一個或多個操作條件包括溫度、溫度變化速率、操作狀態、確定運動、或該系統中之組件是開啟還是關閉之標示的其中一者或多者。以此方式，該一個或多個操作條件可表示影響該本地振盪器之條件的較完整表徵。於一示例中，該一個或多個操作條件可包括所有上述條件。

於一些實施例中，該系統中之該確定操作條件包括溫度。該一個或多個操作條件還可包括溫度正在升高還是降低。這是因為振盪器可呈現溫度 滯後，亦即，依賴於該振盪器之最近的或歷史的溫度，在給定溫度會表現不同。於一示例中，各溫度值可在該儲存資料集中具有兩對應頻率偏移條目。一偏移條目可對應於該振盪器處於相應溫度且該溫度正在升高時，而另一偏移條目可對應於同一溫度但該溫度正在降低時。以此方式，該儲存資料集可經配置以說明該本地振盪器中之溫度滯後效應。類似地，可針對各溫度儲存兩頻率速率(或任意其它相位或頻率校正項)條目。

其它測量的操作條件可包括溫度變化速率、來自慣性感測器之資料、關於該裝置中正在執行之其它處理操作或正在使用之其它應用程式的資訊、該裝置之螢幕是否處於開啟，以及許多其它因素。以此方式，可生成多維查找表，其指示在不同操作條件下歷史觀察的頻率偏移。該查找表非常有用，因為測量之可重複性的可能性很高。因此，所觀察的頻率偏移可能接近先前在類似操作條件下所觀察的頻率偏移。

於另一示例中，該查找表可包括操作條件測量或確定以及在所測量的操作條件下產生的相應較佳頻率偏移的清單。

可利用熱敏電阻、熱電偶或任意其它合適的感測器測量溫度。

於一實施例中，確定該操作條件包括確定該系統中之組件是開啟還是關閉。該組件可為該系統中之任意硬體或應用程式。該組件可能與該系統相關或不相關。例如，該組件可為鄰近該本地振盪器之手持裝置的無線介面或觸控螢幕。

該方法可包括基於該確定的一個或多個操作條件採取補救動作，以減緩負面影響該本地振盪器之穩定性的操作條件。例如，該補救動作可為降低組件之功耗或完全關閉組件之其中一者或多者。可實施任意合適的補救動作。

較佳地，該方法進一步包括以下步驟：在後期：確定該系統之一個或多個後續操作條件並對應於該一個或多個後續操作條件從該儲存資料集提供頻率偏移作為初始估計頻率偏移，以執行動態調整頻率偏移值以確定該本地頻率參考中之該頻率偏移之較佳估計值之步驟。

這可提高計算效率，因為當該動態調整以準確的初始條件播種(seeded)時可被更快地執行。在此情況下，已知該初始條件更準確，因為它係基於在先前時間段中之類似操作條件下之本地振盪器行為的觀察。

較佳地，該方法進一步包括：基於該一個或多個操作條件確定該本地頻率參考中之初始估計頻率速率偏移；以及基於該相位補償關聯信號及該初始估計頻率速率偏移動態調整頻率速率偏移值，以確定該本地頻率參考中之該頻率速率偏移之較佳估計值。以此方式，也可更有效地計算該本地振盪器中之該頻率速率偏移之該較佳(亦即，更準確)估計，因為它可基於先前時間段中之類似操作條件以初始估計播種。

較佳地，該方法進一步包括步驟：在後期：確定該系統之一個或多個後續操作條件並對應於該一個或多個後續操作條件從該儲存資料集提供頻率速率偏移作為初始估計頻率速率偏移，從而執行動態調整頻率速率偏移值以確定該本地頻率參考中之該頻率速率偏移之較佳估計值之步驟。以此方式，也可將先前計算之頻率速率偏移儲存並在後期提供，以為確定較佳頻率速率偏移提供準確的種子值(seed values)。

較佳地，所述基於該一個或多個操作條件確定該本地頻率參考中之初始估計頻率偏移之步驟係利用經配置以基於該一個或多個操作條件預測該本地振盪器中之頻率偏移的模型來執行。以此方式，可確定該初始頻率估計。以 此方式使用模型也可被稱為“預測控制”。該模型可為神經網路或機器學習模型或演算法、公式，或任意其它合適類型的模型。

該模型可為預訓練的及/或可基於頻率偏移之計算及它們的相應確定操作條件連續地重新訓練。因此，該方法可包括基於該較佳頻率偏移值及該確定的一個或多個操作條件更新該模型之另一步驟。該模型還可用以預測該頻率速率偏移，或除該頻率偏移之外的任意其它更高階校正項。

於又一示例中，該查找表可向該模型提供輸入。

可基於該初始估計頻率偏移定義該頻率偏移之較佳估計值之搜索窗。同樣，可基於估計頻率速率偏移定義頻率速率偏移之較佳估計值之搜索窗。

在搜索該頻率偏移之估計值的過程中，可“測試”若干候選值，並可選擇最佳適配值。該測試候選值之過程係為計算密集型的，因此，盡可能減少任務是有利的。藉由使用該估計頻率偏移(可從該儲存資料集提供或從該模型輸出)，有可能在確信該初始值已非常接近預期真實值的情況下開始該搜索過程。

可基於大於及小於該初始估計值之固定值定義該搜索窗。於一佈置中，可基於位於該儲存資料集中或自該模型產生之估計頻率偏移值之百分比值定義該搜索窗。於一示例中，若該儲存頻率偏移值係基於平均值，則可基於偏離該平均值之特定數目之標準差定義該搜索窗。這可有助於將搜索空間集中於最可能的頻率偏移值上，基於先前的測量，藉由避免與在統計上不可能發生的頻率偏移值相關之計算來減少計算負荷。

可基於該初始估計頻率速率偏移定義該頻率速率偏移之較佳估計值之搜索窗。

以此方式，可具有在頻率及頻率變化速率上的二維搜索窗。縮小該搜索窗之尺寸極有利於提高計算效率。

於一些實施例中，該一個或多個接收信號係為由一個或多個遠端定位源生成的定位信號。可利用已知的或可預測的頻率生成該一個或多個接收信號，如在別處所述。該定位源可經選擇以具有足夠強的信噪比，從而在該本地振盪器之短而不穩定的時間段內對該定位信號執行相位補償。這可針對該不穩定時間段使頻率或頻率速率偏移計算能夠被執行。以此方式，所計算之偏移可被施加於來自不同遠端源之較弱接收信號或定位信號之關聯中，否則該信號無法在所需的積分時間段內被同調積分。

該動態調整之步驟可以多種方式執行。可使用任意合適方法來基於該相位補償關聯信號及該初始估計頻率偏移調整頻率偏移值，以確定該本地頻率參考中之該頻率偏移之較佳或更準確的估計值。

於一特定示例中，針對接收的各該至少一第一信號，該方法進一步包括：基於該估計頻率偏移提供複數個假設頻率偏移，且針對該複數個假設頻率偏移的每一個：執行所述基於沿該相應到達方向該接收器之該確定運動來提供該本地信號、接收的該信號、以及該關聯信號之至少其中一者之相位補償，以產生相位補償第一關聯信號之步驟；以及所述動態調整步驟包括基於該複數個假設頻率偏移及所產生之該相位補償關聯信號確定該較佳估計頻率偏移。更佳地，基於該相位補償關聯信號確定該較佳估計頻率偏移係藉由針對各假設頻率偏移，組合針對接收的該複數個信號的每一個所產生之相位補償關聯信號來執行。該方法可進一步包括確定與最高組合關聯相對應之假設頻率偏移。

以此方式，可以與本發明之第一態樣相同的方式計算該較佳估計頻率偏移。於一示例中，可基於該初始估計值選擇該假設頻率偏移之量、範圍及/或模式值。這允許由該假設頻率偏移表示之搜索空間更小，因為該初始估計頻率偏移可能接近該本地振盪器之該較佳或更準確的頻率偏移。

較佳地，該方法進一步包括使用該本地頻率參考中之該頻率偏移之該較佳估計值來校正自該本地頻率參考導出之信號。以此方式，可有效校正從該本地頻率參考導出之該信號。

所述確定一個或多個操作條件之步驟可包括確定複數個操作條件，且更新該儲存資料集或該模型可包括基於該複數個測量的操作條件更新該儲存資料集或該模型。於另一實施例中，更新該儲存資料集包括儲存與來自測量複數個操作條件之測量結果之組合相對應的頻率偏移值。

以此方式，可考慮更多的因素，用於確定該頻率及/或頻率速率偏移之起始估計之目的。使用更多操作條件意味著可更準確地預測該本地振盪器之近似行為，意味著需要執行最佳適配頻率偏移之搜索的計算密集度更低。於一示例中，考慮複數個操作條件可使較窄搜索窗能夠被定義，因為可利用較多的測量資料及不同類型的測量資料以較大的置信度預測該本地振盪器的近似行為。

於一些示例中，該方法可被至少部分執行於包括5G數據機之定位裝置(例如行動裝置)中，其中，該本地振盪器設於該定位裝置中或該數據機中。

通常可將依據本發明之第一態樣所討論之替代方案及實施例與關於本發明之第二態樣所討論之實施例組合。

依據本發明之又一態樣，提供一種系統，包括：本地振盪器，經配置以提供本地頻率參考；接收器，經配置以沿相應到達方向從至少一遠端源接 收至少一信號；運動模組，經配置以確定該接收器之運動；以及控制器，經配置以：確定執行該系統中的一個或多個操作條件；基於該一個或多個操作條件確定該本地頻率參考中之初始估計頻率偏移；針對接收的各該至少一信號：使用該本地頻率參考提供本地信號；藉由關聯該本地信號與接收的該信號來提供關聯信號；以及基於沿該相應到達方向該接收器之該確定運動來提供該本地信號、接收的該至少一信號、以及該關聯信號之至少其中一者之相位補償，以產生相位補償關聯信號；基於該相位補償關聯信號及該初始估計頻率偏移動態調整頻率偏移值，以確定該本地頻率參考中之該頻率偏移之較佳估計值。

該系統可為定位系統，且接收的該信號可為定位信號。

依據本發明之另一態樣，提供一種用於確定接收器內頻率源之頻率相關參數的方法，包括：從複數個遠端源接收複數個信號；利用確定的接收器運動、接收的該信號以及從該本地頻率源導出之本地信號生成運動補償關聯結果；利用表示該本地頻率源之頻率相關參數之誤差的複數個相量序列相位補償該運動補償關聯結果，以產生相位補償關聯結果；使用預測控制預測該頻率相關參數；以及聯合分析與該複數個遠端源相關聯之該相位補償關聯結果，以確定該本地頻率源之頻率相關參數。

依據本發明之又一態樣，提供一種用於在信號處理系統內執行信號關聯之裝置，包括至少一處理器以及用於儲存指令之至少一非暫時性電腦可讀取媒體，當該指令由該至少一處理器執行時，該指令使該裝置執行之操作包括：從複數個遠端源接收複數個信號；利用確定的接收器運動、接收的該信號以及從該本地頻率源導出之本地信號生成運動補償關聯結果；利用表示該本地頻率源之頻率誤差之複數個相量序列相位補償該運動補償關聯結果，以產生相位 補償關聯結果；以及聯合分析與該複數個遠端源相關聯之該相位補償關聯結果，以確定該本地頻率源之頻率相關參數。

1:定位系統

2:第一衛星

4:第二衛星

6:第三衛星

8:遠端地面源、地面源

10:用戶

12:建築物、高層建築物

14:頻率參考信號、參考信號、定位信號

16:定位信號、信號

18:定位信號

100:定位裝置

102:天線、接收器

104:接收器

106:本地振盪器

108:控制器

110:記憶體

112:運動感測器

114:溫度感測器

116:參考源選擇器

118:本地信號產生器

120:關聯器

122:運動確定模組

124:本地振盪器偏移計算器

126:相位補償模組

128:穩定時間段確定模組

130:定位計算器

132:查找表

134:預測模型

136:預測資料

300,400:方法

500:圖形

502:搜索窗

504:測試點

506:窄搜索窗、搜索窗

508:測試點

510:最大值

512,514:最佳適配值

S302-S328:步驟

S402-S428:步驟

現在參照附圖藉由示例說明本發明的實施例，在該些附圖中：

圖1係為依據本發明之一實施例之定位系統的示意圖；

圖2係為依據本發明之一實施例位於定位系統中之定位裝置之控制系統的示意圖；

圖3A係為依據本發明之一實施例執行定位計算之方法的示意流程圖；

圖3B係為依據本發明之一實施例執行定位計算之圖3A之方法的繼續；

圖4A係為依據本發明之一實施例創建並計算頻率偏移向量之方法的示意流程圖；

圖4B係為依據本發明之一實施例用於創建並計算向量之圖4A之方法的繼續；以及

圖5係為表示依據本發明之實施例用以計算頻率及頻率速率偏移之搜索空間的圖形。

下面的示例實施例及方法係針對定位系統進行說明。不過，於一示例替代方案中，該方法可用以執行通信系統中之通道估計。可設想，經配置以 利用不穩定本地振盪器確定值的其它類型的系統可採用本發明的方法。在此類情況下，如下所述的定位信號可更普遍地用其它類型的信號替代。

圖1示例顯示可使用本發明之方法及定位系統來提供定位解決方案之環境的示意圖。定位系統1包括定位裝置100，該定位裝置100包括天線102，其經配置以自遠端參考源接收信號。於此示例中，用戶10之定位裝置100從包括第一衛星2、第二衛星4、第三衛星6、以及遠端地面源8之遠端參考源經由天線102接收無線電信號。高層建築物12將從定位裝置100至第三衛星6及地面源8之視線一分為二。建築物12使來自第三衛星6及地面源8之信號衰減，使信號變弱，從而使定位裝置100較難獲得準確的位置測量。同一建築物12也可為從第一衛星2至天線102的反射信號提供路徑。

該遠端參考源(或者可被稱為“定位源”)可作為本領域中已知的任意導航系統(例如GNSS定位系統)的部分。通常，該參考源可由衛星源、陸地源、或其它類型參考源之任意組合組成。

圖2顯示定位裝置100之示意圖。於此示例實施例中，定位裝置100包括天線102、與天線102連接之接收器104、本地振盪器106、控制器108、記憶體110、運動感測器112及溫度感測器114。

接收器104經配置以處理由天線102接收之信號，並可包括任意合適的組件，例如放大器或類比至數位轉換器。

本地振盪器106通常是簡單且低成本的，且於一示例中可包括石英振盪器。本地振盪器106經配置以向定位裝置100中之各種應用程式提供定時信號。

控制器108經配置以控制定位裝置100之電子組件之操作，包括圖2中所示之組件以及與定位系統1不直接相關之定位裝置100之其它組件，例如觸控螢幕。於此示例中，控制器108包括操作複數個模組(下面進一步說明)之單個處理器，該些模組經配置以執行特定功能。於其它實施例中，該些模組可獨立設有不同的關聯處理器，或者可在網路上以分散方式設置。

記憶體110可包括非暫時性電腦可讀取媒體，例如隨機存取記憶體單元、唯讀記憶體單元或其組合之其中一者或多者，其經配置以儲存控制器108之各種模組的可執行指令。

運動感測器112可包括複數個獨立的運動及/或方位感測器，例如慣性感測器、陀螺儀感測器，或磁強計(magnetometer)。溫度感測器114經配置以確定本地振盪器106之溫度及/或溫度變化速率，並因此可被設置於本地振盪器106上或附近。溫度感測器114可包括熱電偶、熱敏電阻或用於確定溫度之其它合適構件。作為溫度感測器114之附加或替代，可提供用於測量定位裝置100之操作參數或確定定位裝置100之操作條件的其它感測器。

控制器108包括若干模組，包括參考源選擇器116、本地信號產生器118、關聯器120、運動確定模組122、本地振盪器偏移計算器124、相位補償模組126、穩定時間段確定模組128、定位計算器130、以及預測模型134。記憶體110儲存用於預測模型134之查找表132及預測資料136。下面將參照圖3-5進一步說明控制器108的這些模組以及查找表132之功能。

定位裝置100可被配置為智慧型手機、膝上型電腦，或能夠確定位置之任意其它類型的裝置。

通常，參考源(例如圖1中所示的那些)使用高品質振盪器，例如原子振盪器。與通常出現於手持式定位裝置(例如智慧型手機)上之本地振盪器相比，此類高品質振盪器操作於更窄的頻率窗(frequency window)內。換言之，與許多低品質振盪器相比，該高品質振盪器更準確且操作於更低的頻率容限內。這允許該參考源提供一致且可靠的頻率參考信號，以相應利用該頻率參考信號生成一致且可靠的定位信號。此外，該參考源本地振盪器之穩定性使定位裝置100能夠相較“實際”參考信號高度準確地儲存、查找或假定由那些參考源提供之參考信號的頻率。

高層建築物可衰減來自該參考源的信號，其中，它們阻擋參考源與定位裝置100之間的視線，如圖1中所示。這可能降低從該參考源接收的定位信號的信噪比。在一些情況下，所導致的信號強度可能太低而不能用於定位計算，除非在關聯期間在較長的時間段(可能長達1秒或更長)內對信號積分。在較長時間段內積分使定位裝置100能夠有效地將接收信號的信噪比提高至充足的位準，以從該參考源獲得準確的位置固定。在存在反射信號且接收器難以區分視線信號與反射信號的情況下，也可出現類似的問題。

然而，在此示例中，本地振盪器106僅在比所需積分時間段短的時間段內是穩定的。於一示例中，本地振盪器106在約0.2秒內是穩定的，而檢測衰減信號所需的積分時間段可能為約1秒。此不穩定性使得利用已知技術(例如，Supercorrelation^TM)在整個積分時間段內進行同調積分變得困難或不可能。換言之，先前的方法已無法在使用低品質振盪器的同時在足夠長的時間段內同調積分，以從弱定位信號獲得位置固定。

更詳細地，在關聯過程中，本地信號產生器118使用由本地振盪器106提供的本地頻率參考來生成本地信號，以試圖複製自參考源接收的定位信號。該關聯可包括在較長的時間段內對這些信號積分，以改善該關聯之結果。然而，該本地頻率參考必須在該積分時間段內是穩定的，這才有效，因為該本地信號係利用此本地頻率參考生成。這意味著該本地頻率參考中的任何誤差(亦即，相對於該參考源產生該定位信號所使用的已知的或可預測的頻率參考信號的差異)傳播至該本地信號。因此，若本地振盪器106在該積分時間段是不穩定的，則藉由使用已知方法，該本地信號在該積分時間段內也將是不穩定的。

相位補償係為一種可經施加以改善弱信號之檢測的技術。相位補償包括基於接收器104沿視線至該定位源之運動來校正該關聯中所包括之信號或所得信號之其中一者。然而，其僅可用以利用來自本地振盪器之穩定頻率參考施加相位補償。當被施加於與振盪器穩定性縮短之時間段相對應的較短信號段時，相位補償可能不是檢測弱信號的充分對策。因此，在該本地振盪器僅在小於所需積分時間段的時間段內穩定的情況下，已知方法無法使用相位補償。相位補償有時被稱為“運動補償”，因為調整所接收的或產生的信號的相位可用以抵消在源與接收器之間之相對運動對關聯的影響。

更加的複雜是，本地振盪器106之穩定性在不同的操作條件下變化，甚至在恆定的操作條件下也可能波動。溫度係為可影響振盪器穩定性之操作條件的一示例。問題是，一些近來的行動裝置安裝有5G數據機，已發現，與前幾代電信標準之數據機相比，該5G數據機產生顯著更多的熱。在一些情況下，來自5G數據機的熱可將本地振盪器106加熱至本地振盪器106更加不穩定的溫度範圍。通常在行動裝置上所見的本地振盪器未經充分配置以補償來自這些5G 數據機的額外熱的影響。因此，一些較新的行動裝置模型在執行定位計算時會遭遇性能下降。

圖3A及3B顯示方法300之示意流程圖，該方法可由圖1及2之定位系統1實施，以確定定位裝置100之準確位置，儘管本地振盪器106不穩定。

於步驟S302，本地振盪器106提供本地頻率參考。該本地頻率參考可為任意形式的定時信號，可將其用作參考，以生成具有所需頻率的其它信號(例如，定位信號)。例如，該本地頻率參考可為正弦波、方波、或另一種形式的定時信號。該本地頻率參考通常會偏離“真實的”頻率參考(基於世界時(Universal time))或由較高保真的振盪器(例如原子鐘)提供的頻率參考。這意味著該本地頻率參考不可避免地包含時變誤差或“偏移”。

於步驟S304，接收器104可選擇性地從複數個參考源(包括衛星2、4、6及地面源8)經由天線102接收一個或多個頻率參考信號。各該參考源具有高度穩定的本地振盪器，其與定位裝置100之本地振盪器106相比更加穩定。該高度穩定的本地振盪器可基於原子鐘。

於步驟S306(也為可選的)，參考源選擇器116選擇特定的參考源(從其接收頻率參考)。參考源選擇器116可選擇任意合適的可用參考源。參考源選擇器116可經配置以選擇提供具有最佳信噪比(由接收器104測量)之頻率參考信號的參考源。於此示例中，參考源選擇器116選擇第一衛星2，該第一衛星2提供頻率參考信號14。第一衛星2可提供良好的信號強度，因為其當前位置接近接收器102的頂點，使其能夠提供避開高層建築物12之視線。第一衛星2之本地振盪器之可靠性意味著所接收之參考信號14具有已知的或可預測的頻率。 此已知頻率可儲存於記憶體110中或經由網際網路連接藉由定位裝置100從線上資料庫檢索。

利用高品質振盪器所提供之已知的或可預測的頻率參考生成定位信號。因此，所接收之頻率參考可包括於來自此類參考源之定位信號中或從其導出。出於此原因，可能沒必要接收獨立於定位信號之頻率參考信號，如本示例中那樣。相反，可針對包括於(或用以生成)定位信號之頻率確定本地振盪器106中之誤差。有可能藉由利用已知技術分析定位信號來確定用以生成該定位信號之頻率。當然，針對包括於定位信號中之頻率參考來確定本地頻率參考中之偏移與針對獨立接收之頻率參考來確定偏移將為可替代的方法。

於步驟S308，穩定時間段確定模組128確定本地振盪器106係為穩定或假設為穩定之時間段，可將該時間段稱為本地振盪器106之“穩定時間段”。通常，本地振盪器106之穩定性受本地振盪器106之特定操作條件影響。例如，當本地振盪器106處於較高溫度時，或者當定位裝置100之觸控螢幕處於操作中時(例如，由於加熱或電磁效應)，該穩定時間段可能較短。因此，可基於操作參數之測量在每次定位計算期間計算穩定時間段。操作參數係為操作條件(例如溫度或螢幕狀態)之數值表示。然而，為簡單起見，術語操作條件與操作參數在本文中可互換使用。

於此示例中，藉由溫度感測器114或控制器108以及其它感測器測量該操作參數，以確定或表徵本地振盪器106之操作條件。該計算可基於公式，該公式可儲存於記憶體110中並由穩定時間段確定模組128使用，以於每次定位計算期間確定所需的穩定時間段。或者，該公式可遠端儲存並於分散式系統 中透過網路由遠端處理器執行。於另一示例中，可利用預測模型134計算該穩定時間段之該確定，如下面更詳細說明。

於其它示例中，可將該穩定時間段設定至固定的持續時間，例如0.1或0.2秒。該固定持續時間可基於定位裝置100中所包括之本地振盪器106的規格。可將該固定穩定時間段儲存於記憶體110中。利用固定的穩定時間段假設而不是計算該穩定時間段，從而可減少處理需求。預期可實施其它計算或確定該穩定時間段之方法。

無論該穩定時間段是被設定至固定持續時間還是基於測量的操作條件進行計算，都可能想要假設穩定時間段盡可能長，同時仍產生良好的結果。這可將後續步驟中必須計算的單獨頻率偏移的數目最小化。

於步驟S310，接收器104從遠端源2、4、6、8接收至少一定位信號。於此示例中，參考源選擇器116選擇來自第一衛星2之定位信號14以及來自第二衛星4之定位信號18，可將它們統稱為“第一”信號。於此示例中，該第一信號包括沿各自到達方向來自兩相應遠端源之兩獨立的信號。於其它實施例中，方法300可僅利用定位信號14或定位信號18之其中一者來執行，或者有利地，使用3個或更多個信號來執行。

於步驟S312，運動確定模組122使用運動感測器112所提供之資料(其可包括來自不同構成之運動及/或方位感測器的複數個測量)來確定接收器104之運動。具體地，運動確定模組122確定沿視線至當前選擇之一個或多個定位源(在此情況下為第一衛星2及第二衛星4)的運動。可使用第一衛星2及第二衛星4之大致位置以及接收器104之大致位置來確定接收器104沿視線至第一衛星2及第二衛星4之運動分量。

尤其，確定接收器104在複數個連續穩定時間段的每一個(在後續步驟中將在該時間段內關聯本地信號)期間之運動。通常，該接收器之運動的速度、方向以及加速度的程度可在各連續時間段之間變化。這些變化由運動感測器112追蹤，從而可知曉並在後續計算中使用在特定穩定時間段期間之特定運動。

可利用運動感測器112直接測量該運動。或者，可基於運動感測器112之先前的測量來假設或推斷該運動。例如，若運動感測器112及運動確定模組122確定接收器104正沿直線方向以固定的速度運動(例如在駕駛或乘火車時)，則有可能基於計算來假設該運動。在一些情況下，這與執行測量相比可能更加簡單或計算密集度更低。

接收器104(或等同地，天線102)之運動可透過該接收器運動之測量(例如，利用陀螺儀、磁強計、速度、計步等一種或多種測量)或透過基於過去之運動(例如，因乘車行進而導致沿特定方向之恒定運動或者因徒步行進而導致重複運動)假設該接收器運動來確定。此外，在特定環境中，可從先前的運動來推斷或計算運動。在此類情形中，可使用機器學習技術，以預測接收器運動。

在步驟S314中，本地振盪器偏移計算器124創建空的偏移向量。於此示例中，本地振盪器偏移計算器124將向量v創建為(mx2)矩陣，以儲存N=1至N=m之頻率偏移值，如下式(1)中所示，其中，N表示特定的穩定時間段。在此實例中，m係為連續穩定時間段之總數，其和大於或等於所需的積分時間段，下面在步驟S322中進一步說明。該向量由一系列頻率偏移及頻率速率偏移“值對(value pairs)”ΔfN,Δ

N組成。這些偏移值表示在步驟S302中使用本地振盪器106所產生的本地信號參考與已知的或可預測的頻率(其可為從定位信號導出 的頻率或獨立的頻率參考)之間在頻率及頻率之時間導數(亦即，“頻率速率”)方面的偏移。因此，該向量針對m個連續穩定時間段儲存m對偏移。

在該向量中的相鄰值對(在式1中由分號隔開)實時對應於本地振盪器106的相鄰連續穩定時間段。各值對的特徵在於在本地振盪器106之特定穩定時間段期間在本地振盪器106中的誤差。這樣，各偏移提供在給定穩定時間段內的準確校正。因此，該向量的特徵在於延長時間段內的頻率偏移，以映射該延長時間段內該本地頻率參考中的演化誤差。

於其它示例中，該偏移向量可由相位及相位速率偏移表示，以替代(且等同於)頻率偏移。於上述示例中，該偏移向量僅使用頻率及頻率速率偏移；然而，另外可使用更高階的時間導數偏移，以提供對本地振盪器106的更準確的校正。已發現，僅使用相位或頻率之一階時間導數提供充足的校正位準，而不會在處理負荷方面過度加重控制器108的負擔。然而，為了進一步減少處理負荷，也可不考慮時間導數偏移而僅使用零階頻率或相位偏移來執行方法300(儘管此類方法將需要減少本地振盪器之穩定時間段的持續時間)。

於其它示例中，可將該偏移向量劃分為針對各穩定時間段中之頻率偏移之第一向量以及針對各穩定時間段中之頻率速率偏移之第二向量。於其它實施例中可使用其它組合及維度之向量。

於步驟S316中，針對該偏移向量中之各不穩定時間段(在此示例中針對N=1至N=m)，本地振盪器偏移計算器124計算在該本地頻率參考與該已知的或可預測的頻率之間的相應頻率偏移及頻率速率偏移。接著，本地振盪器偏移計算器124用所計算的各偏移來填充(populate)在步驟S314中初始化的向量。 這導致完整的偏移向量，其映射複數個連續時間段內本地參考信號中的誤差。於其它示例中，可在計算各單獨值對時填充該向量。

下面參照圖4A及4B更詳細地說明一種執行此計算之方法。簡言之，該方法使用所接收之第一信號，且包括生成第一本地信號以及基於各種估計的本地振盪器106偏移值來調整該第一本地信號。藉由關聯各該第一定位信號(於此示例中，定位信號14及定位信號18)與該第一本地信號提供一組第一關聯信號。向該第一關聯信號施加相位補償，且產生最佳關聯結果之偏移值提供本地振盪器106中的真實偏移。

圖3A之定位方法在圖3B中繼續。

於步驟S317，接收另一定位信號，該定位信號可被稱為“第二定位信號”且與該第一定位信號相比通常較弱或衰減較多(亦即，以較低的信噪比接收)。於此示例中，接收器104接收定位信號16，其由於被高層建築物12衰減而具有低信噪比。因此，必須利用相位補償處理定位信號16，從而有效地關聯。本技術領域中具有通常知識者將理解，接收該第二定位信號可能發生於該方法中的任意先前時間，例如於步驟S310與定位信號14及定位信號18一起。

於步驟S318中，本地信號產生器118利用該本地頻率參考(其藉由使用該偏移向量校正)生成第二本地信號。可利用用於校正定時信號之已知校正技術將基於該偏移向量之校正施加於該本地頻率參考。該校正技術可基於所接收之頻率參考及其已知的或可預測的頻率。也可將校正直接施加於該第二本地信號，或依賴於該第二本地信號或與其組合使用之其它信號，如下面更詳細討論。

該第二本地信號係利用該經校正的本地頻率參考生成，且因此該校正傳播至該第二本地信號。以此方式，一旦施加了校正，本地信號產生器118就在延長時間段內(受益於該本地振盪器之穩定性增加)生成第二本地信號。此改善的第二本地信號使同調關聯能夠在延長時間段內發生於衰減較多的定位信號(例如定位信號16)與該第二本地信號之間，從而改善該關聯信號之信噪比。這使得從第三衛星6確定偽距變得可行，儘管定位信號16衰減。

在圖3A及3B之示例方法中，利用該向量向該第二本地信號施加了該頻率校正。這調整該第二本地信號，以使其更緊密地對應於定位信號16，從而改善所需積分時間段內該第二本地信號與定位信號16之間的關聯性。本技術領域中具有通常知識者將理解，於其它實施中，可替代地將不同的振盪器校正施加於所接收之定位信號16。在此情況下，將利用該向量調整定位信號16，以更緊密地匹配該第二本地信號，這將獲得相同的改善定位信號16與該第二本地信號之間之最終關聯性的效果。同樣，可將該頻率校正直接施加於在後續步驟S322中關聯該第二本地信號與定位信號16而獲得的關聯信號，或者可施加於該第二本地信號、所接收之定位信號16，以及步驟S322之關聯信號的任意組合。於步驟S320中，相位補償模組126對該第二本地信號執行相位補償。這包括調整該第二本地信號，以說明起因於接收器104與第三衛星6之間沿視線之相對運動之所接收之定位信號16的變化。於其它示例中，可替代地對所接收的定位信號16或對關聯該第二本地信號與定位信號16所產生的關聯信號執行相位補償。這些技術在共同轉讓之專利公開WO 2017/163042中進行了說明，其藉由參考包含於此。

藉由提供與延伸於接收器104與第三衛星6之間之方向相對應的相位補償，有可能獲得沿此方向所接收之信號的優先增益。因此，在接收器104與第三衛星6之間之視線信號將優先於沿不同方向所接收(例如，來自附近建築物)之反射信號接收增益。在GNSS接收器中，這可導致定位精度之顯著增加以及信號相位之較佳估計，因為非視線信號(例如，反射信號)被顯著抑制。施加相位補償確保可針對該視線信號獲得最高關聯度，即使此信號之絕對功率小於非視線信號之絕對功率。然而，即使在沒有反射信號的情況下，施加相位補償也會增加所接收之定位信號的信噪比，以使顯著更準確的定位計算變得可行。

於步驟S322中，關聯器120經配置以關聯該第二本地信號與從第三衛星6所接收之定位信號16，從而提供第二相位補償關聯信號。通常，所接收之定位信號可包括任意已知或未知模式之傳輸資訊(數位的或類比的)。此類模式之存在可藉由使用相同模式之本地副本(在此例中為該第二本地信號)之交互關聯過程來確定。所接收之定位信號可用碎碼(chipping code)(其可用於測距)編碼。此類接收信號之示例包括GPS信號，其包括在無線電傳輸內編碼的金碼(Gold codes)。另一示例係為在GSM蜂巢式傳輸中所使用的擴充式訓練序列(Extended Training Sequences)。

執行該關聯包括在“積分時間段”內對該第一本地信號及定位信號16積分。此類方法要求利用本地振盪器(其在該積分時間段內是穩定的)生成該第二本地信號。藉由使用方法300，儘管振盪器106不穩定，但有可能進行同調積分。在該積分時間段期間識別並校正本地振盪器106中的不同誤差。接著，可以不同的區段構造該第二本地信號，各區段在不同的時間段中具有不同的本地振盪器校正項。因此，可在整個積分時間段內向該第二本地信號施加相位補 償，因為目前該第二本地信號可被同調積分，儘管本地振盪器106的穩定性差且信號強度差。

該積分時間段可由關聯器120基於所接收信號之信噪比來確定，或者可替代地，可被設定至足夠長的持續時間以檢測弱信號，例如0.5秒、1秒、2秒或更長。

於步驟S324中，定位計算器130基於在步驟S322中之關聯結果來計算與第三衛星6相關聯之定位距離或偽距。如本領域中已知的那樣，定位裝置100之精確位置可透過從至少三個其它衛星獲得定位距離並確定該四個計算距離之間之交點來推斷。

在步驟S316中之相位補償過程期間，控制器108執行聯合估計，以直接確定頻率偏移及頻率速率偏移之值。如WO 2019/063983中所述，當執行該相位補償關聯時，可在二維搜索空間中測試頻率偏移及頻率速率偏移之不同值。這可允許在步驟S316中精確地確定頻率及頻率速率偏移。此方法是較佳的，因為相較於確定該本地振盪器之頻率與參考源之頻率之差，認為此方法更準確。對於強信號(例如“第一”定位信號14及16)，有可能在短時間段內執行相位補償，該短時間段等於本地振盪器106之穩定時間段。因此，可在此短時間段內針對較強信號施加該聯合估計過程，以確定頻率及頻率速率偏移之值。接著，可在步驟S316中直接使用這些值。

於步驟S326中，控制器108返回至先前的步驟S302，以針對額外的源(接收器104正從其接收定位信號)執行步驟S302至S324，儘管在實務上通常平行執行這些步驟。

於步驟S328，定位計算器130使用至少四個確定距離來計算定位裝置100之位置。

圖4A及4B顯示用於執行方法300之步驟S314及S316的示例方法400。具體地，圖4A及4B顯示計算已知的或可預測的頻率與利用本地振盪器106所產生之本地頻率參考之間之偏移之方法的流程圖。

於步驟S402中，方法400開始於藉由本地振盪器偏移計算器124確定匹配或超過用於執行準確關聯之所需積分時間段所需的連續穩定時間段之數目。這可利用穩定時間段確定模組128在步驟S308中所計算的穩定時間段來確定。所需的積分時間段可基於例如所接收之定位信號16之信噪比動態調整。對於較差之信噪比，所需的積分時間段可能較長。或者，可將所需的積分時間段設定至儲存於記憶體110中的固定值，該固定值足夠長，以使非常弱的定位信號能夠被關聯。本地振盪器偏移計算器124可藉由確定穩定時間段之數目(其和大於或等於所需的積分時間段)來計算偏移之向量或“偏移向量”的所需大小。於此示例中，本地振盪器偏移計算器124確定需要m個穩定時間段並相應地以(mx2)之長度初始化該偏移向量。

於步驟S404中，本地振盪器偏移計算器124初始化循環(loop)，以多次執行步驟S406至S426，從而可針對各連續穩定時間段來確定該本地頻率參考中之獨特誤差，並因此確定本地振盪器106中之誤差。尤其，本地振盪器偏移計算器124初始化該循環以迭代m次，並在每次迭代中確定特定的頻率及頻率速率偏移值。

通常，在給定時間段中本地振盪器106之特定誤差係與在此時間段中本地振盪器106之操作條件相關。例如，當本地振盪器106較熱時，或者當 定位裝置100正受外力顛簸或振動時，本地振盪器106可能傾向於提供過高的本地頻率參考。於另一示例中，當定位裝置100之特定組件處於操作中時，本地振盪器106可能傾向於提供具有低於平均頻率之本地頻率參考。因此，本地振盪器106可能不是真的不穩定，因為其不穩定性可基於其環境在某種程度上可預測。通常，這些環境操作條件可在穩定時間段之間變化。本發明在步驟S406至S412中利用這些考慮因素來減少在確定特定穩定時間段中之特定偏移時所涉及的處理負荷。

於步驟S406中，本地振盪器偏移計算器124確定在特定穩定時間段期間(當前正針對該時間段計算頻率偏移)本地振盪器106之操作條件。例如，本地振盪器偏移計算器124可利用溫度感測器114及/或運動感測器112所執行的連續測量來確定在相關時間段期間本地振盪器106之操作條件。在後續步驟中，有可能藉由參考查找表132來檢查在過去定位裝置100是否遇到過這些操作條件。可替代地或附加地，預測模型134可使用所確定的操作條件來執行頻率偏移之預測或初始估計。

在返回至圖4A及4B之方法400之前，現在將提供關於查找表132及預測模型134之形式及操作的更多細節。

如上所述，本地振盪器106中之特定誤差受其操作之環境及操作條件影響，但通常並非僅由該環境及操作條件決定。因此，將先前計算之偏移儲存於查找表132中使後續偏移計算能夠受益於得知本地振盪器106在過去之類似條件下如何表現。在步驟S408至S410中使用查找表132，以藉由考慮本地振盪器106所提供之本地頻率參考中之先前偏移來減少計算本地振盪器106中之誤差所涉及的處理負荷。

查找表132係為資料集，其經配置以儲存在特定操作條件下在定位裝置100之先前使用期間所測量的頻率或相位偏移。於此實施例中，查找表132係為多維陣列，其儲存所計算的與特定操作條件相對應的頻率及頻率速率偏移值對。

一些操作條件(例如定位裝置100之特定組件(例如，觸控螢幕或無線介面)是否處於操作中)的特徵可在於二元操作參數。例如，觸控螢幕僅可處於開啟或關閉，且操作參數可取值1或0。其它類型之測量可為連續的，例如本地振盪器106之振動程度或溫度。對於這些連續的變量，查找表132可經配置以使用箱(bin)寬度，以使在該箱寬度內之操作條件之測量被視為用於儲存相關偏移計算之目的之相同的測量。這可有利於將查找表132保持於可管理的長度，並因此保持於可管理的儲存大小。於其它實施例中，查找表132可經配置以使該查找表之特定維度具有與感測器解析度相對應之長度。例如，與溫度相對應之查找表132之維度可具有等於溫度感測器114之測量範圍除以其解析度的長度。這將允許針對每個可能的感測器值儲存一對偏移。

於一特定示例中，本地偏移計算器124可確定在本地振盪器溫度為20℃，螢幕處於“開啟”狀態，且定位裝置100基本沒有顛簸之操作條件下，本地振盪器106所產生之本地頻率參考中的特定誤差。接著，本地偏移計算器124可將所計算之偏移值添加至與這些操作條件相對應之查找表132中之相應位置。在後續計算中，本地振盪器偏移計算器124可例如確定在溫度方面不同之操作條件(亦即，本地振盪器106之溫度為15℃，螢幕處於操作中，且定位裝置100基本沒有顛簸之條件)下的偏移。可將針對這些條件所計算之偏移儲存於查 找表132中的不同位置。以此方式，隨著時間推移，查找表132可儲存在大範圍操作條件下所執行之偏移計算的結果。

於另一簡化示例中，本地振盪器偏移計算器124可僅考慮以下操作條件：(i)溫度，以及(ii)觸控螢幕是否處於操作中。在此情況下，可將查找表132配置為三維陣列(AxBxC)。一維A可對應於本地振盪器106之溫度，並可具有等於正在使用之溫度箱之數目的長度。於此簡化示例中，可能正在使用四個溫度箱，且查找表132可具有相應的維度長度4。另一維度B可對應於螢幕之狀態，因此將具有長度2，因為螢幕僅可處於開啟或關閉。剩餘維度C對應於在相應操作條件下所測量之頻率偏移及頻率速率偏移。因此，維度C具有長度2，以針對螢幕狀態與溫度箱之每個可能組合儲存兩個不同的偏移值。於此示例中，因此可將查找表132實施為具有維度值(4x2x2)之矩陣，針對任意矩陣索引i及j，在(i，j，l)切片(slice)中儲存頻率偏移且在(i，j，2)切片中儲存頻率速率偏移。

在較複雜之實施例中，依據考慮在內之額外操作參數之數目(例如，裝置顛簸、加速或振動等的程度)，查找表132通常可具有較高的維度。例如，若本地振盪器106中振動之存在也被考慮在內，則查找表132可為四維矩陣或資料結構。

於一特定的較複雜實施例中，查找表132還可說明溫度正在升高還是降低。這是因為振盪器可呈現溫度滯後，亦即，依賴於該振盪器之最近的或歷史的溫度，在給定溫度會表現不同。例如，當溫度處於20℃且升高時，本地振盪器106可提供相對較低的頻率參考，而當溫度處於20℃且降低時，本地振盪106可提供相對較高的頻率參考。查找表132可經配置以儲存溫度升高或降低之各種情況下的偏移值。

繼續上面的示例，查找表132可具有長度為2之額外維度Z，以提供(AxZxBxC)之陣列，從而使各溫度值在該查找表中具有兩對應之頻率及頻率速率偏移條目。一對頻率及頻率速率偏移將對應於本地振盪器106處於相應溫度且該溫度正在升高時。另一對將對應於相同的溫度但當該溫度正在降低時。在此情況下，可將該額外維度實施為二元維度，亦即，僅取值1或0，類似於觸控螢幕是否處於操作中之操作條件。這允許查找表132說明本地振盪器106中之溫度滯後效應。

在實務上，與上面的示例中的四個溫度箱相比，可針對連續變量使用更多數目的箱。在上面的示例中，維度C可具有更長或更短的長度，依賴於正在使用之頻率校正的量級。例如，若僅施加頻率偏移，則維度C可具有長度1，或者若計算並施加一階及二階時間導數校正，則維度C可具有長度3。

於其它實施例中，查找表132可為以各種其它方式(例如利用其它形式之資料結構，或利用複數個獨立的矩陣或其它資料結構)實施的任意形式的資料集。例如，查找表132可藉由使用表格儲存與特定時間段相對應之各操作條件之特定測量值來實施。此外，該表格可儲存針對這些條件及該特定時間段所計算的相應偏移值。因此，可在查找表132中藉由本地振盪器偏移計算器124隨著時間推移構建所測量的操作條件及隨後計算的相應偏移值的清單。在此情況下，當在後期參考查找表132時，本地振盪器偏移計算器124可參考該清單中最接近的一組操作條件測量值，以限制“搜索空間”，如下面進一步討論。

於一些實施例中，查找表132可經配置以儲存針對相同操作條件之複數個偏移值，並另外儲存針對這些條件之平均偏移值。針對特定條件之平均偏移可由本地振盪器偏移計算器124計算。接著，可使用針對特定條件之該平均 偏移值來設定搜索窗寬度，如下面進一步討論。或者，可僅儲存針對特定一組條件所確定的最新偏移值，並因此在相同操作條件下的後續測量可覆蓋先前測量的偏移。

可替代查找表132或與查找表132結合使用之另一種方法包括使用預測模型134。預測模型134可包括數學公式或基於AI的模型，例如神經網路或機器學習模型，其能夠基於該確定操作條件對本地振盪器106中的誤差進行初始估計或初始預測。在任何情況下，預測模型134允許透過過去行為之特性來預測本地振盪器106之未來行為。可以與查找表132類似的方式使用預測模型134，以提供初始頻率估計，該初始頻率估計約束搜索窗，以更精確地計算頻率偏移，如下面更詳細解釋。使用此類模型也可被稱為使用“預測控制”。

該模型可用儲存於該記憶體中之預測資料136預訓練，或者基於該確定的操作條件以及所計算的各頻率偏移連續地重新訓練。或者，該模型可包含查找表132之資料。若使用預訓練模型(其不是基於所計算的頻率偏移連續地重新訓練或更新)，則可能不需要儲存所計算的每個偏移及相應操作條件。連續地重新訓練該模型將使該模型能夠適應實施該模型之特定裝置。

可使用來自感測器之資料或控制器108所做之確定來控制裝置100之操作功能，以減緩負面影響本地振盪器106之穩定性的操作條件。例如，若感測器指示本地振盪器106溫度正變得極端，以致無法選擇相位補償來校正該溫度，則控制器108可通知裝置100執行減緩動作，以降低該溫度，例如，停用螢幕、減慢處理器速度、停用一個或多個數據機等。

現在簡單地返回至方法400，於步驟S408中，本地偏移計算器124可檢查查找表132，以確定在前一步驟中所確定的該組操作條件是否對應於 “已知的”的一組操作條件。若這些相同的測量或者例如在特定相似性閾值內的測量已在先前被執行並用以確定本地頻率參考之偏移，則給定的一組操作條件可為“已知的”。

於步驟S410中，若所測量的操作條件為已知的，則本地偏移計算器124可基於先前的計算限制“(Δf,Δ

)”空間中之搜索窗。例如，可將與該確定操作條件相對應之先前計算的頻率及頻率速率偏移用作初始估計值，以計算當前的頻率偏移。可基於此初始估計值設定該搜索窗。

或者，不是檢查該操作條件是否為已知的，而是可將該操作條件作為輸入提供給預測模型134。接著，預測模型134可分析該操作條件並提供初始估計的頻率偏移，可使用該初始估計的頻率偏移定義該搜索窗。

請參照圖5，在返回至方法400之前，現在將說明(Δf,Δ

)空間及其與偏移計算之關係。

圖5顯示包括兩條軸之圖形500，該兩條軸表示針對特定的穩定時間段，沿y軸的可能頻率偏移值以及沿x軸的頻率速率偏移值的範圍。在圖形500上的點對應於在(Δf,Δ

)空間中的點，其中，在該空間中的各點表示偏移值的可能組合。可將搜索窗定義為沿此(Δf,Δ

)空間之各軸的上限及下限，在該上限與下限之間包含該空間中的點的子集。圖中顯示大搜索窗502，其包括較多數目的測試點504。圖中還顯示窄搜索窗506，其包括較少數目的測試點508。在實務上，在給定的迭代循環中，僅會施加較大或較窄搜索窗之其中一者。然而，出於示例說明之目的，圖中同時顯示大搜索窗502與窄搜索窗506。

在任一情況下，在該搜索窗中之測試點表示假設頻率偏移或本地振盪器106所產生之本地頻率參考中之誤差。在該搜索窗中之各測試點一經評 估，即可確定“較佳”頻率偏移值，亦即，本地振盪器106中之誤差之最佳估計。

本地振盪器偏移計算器124經配置以藉由針對單個搜索窗中之各測試點執行計算並確定最佳適配解決方案來確定特定穩定時間段之“真實”偏移值。為針對各測試點執行該計算，藉由利用該特定測試點之偏移值對所調整之本地頻率參考來創建本地“測試信號”(亦即，與在步驟S318中所生成的第二本地信號不同的“第一本地信號”)。接著，關聯此本地測試信號與各一個或多個(“第一”)定位信號(例如，上面稱為“第一定位信號”的定位信號14及定位信號18)，該定位信號與(“第二”)定位信號16相比具有較好的信噪比，從而允許在本地振盪器106之不穩定時間段內同調執行相位補償。該第一定位信號係利用已知的或可預測的頻率生成，例如利用參考源的高保真本地振盪器。這可被包括於(或用以導出)該第一定位信號。接著，利用相位補償模組126關聯該第一定位信號與該本地測試信號，以在單個穩定時間段內向該關聯之信號或關聯之結果之其中一者施加相位補償。該本地測試信號對該本地頻率參考之依賴性意味著關聯結果“z”係為頻率偏移及頻率速率偏移之函數“F”，如下式(2)中所示。在圖形500上繪製示例的(任意的)輪廓線，作為函數F之值在空間(Δf,Δ

)內可能如何變化的簡化示例。在圖5中顯示函數F之最大值510。最大值510對應於特定穩定時間段中之頻率偏移及頻率速率偏移的最佳適配值512、514。

在定位計算期間使用時，關聯器120針對該搜索窗中之各測試點執行關聯，直至可確定已找到最大值510。與函數F之最大值510相對應的偏移 值提供最佳適配值512、514，其最緊密地表示在該特定穩定時間段期間本地振盪器106中的真實誤差。

最大值510是此示例中的最大值；然而，可分析關聯結果z，以利用任意其它約束機制來確定最佳適配值512、514。例如，可執行最小值搜索，或者可替代地，可執行基於更複雜標準之最佳適配確定。

返回至方法400之步驟S410，可確定所測量之操作條件係為已知的。隨後，可基於在這些條件下先前計算之偏移之百分比來設定搜索窗大小，例如先前計算之頻率及頻率速率偏移之±50%的搜索窗。可替代地，可利用更複雜的公式來計算該搜索窗大小。有利地，設定窄搜索窗506避免對(Δf,Δ

)空間中之大量點執行測試關聯計算，從而減少用以確定已知條件下之單個偏移對的處理負荷。搜索窗之第一測試點有效設定偏移值之初始估計。基於先前計算設定窄搜索窗506設定更接近“真實的”或最終的最佳適配值的初始估計(或“初始條件”)。同樣，可基於來自預測模型134之頻率偏移之初始估計來設定該搜索窗。例如，該搜索窗可為預測模型134所做的初始估計頻率及頻率速率偏移的±50%。

在設定窄搜索窗506之後，方法400可接著進至步驟S414。

然而，若該操作條件係為未知，則方法400進至步驟S412，其中，由本地振盪器偏移計算器124設定寬搜索窗502。於一些實施例中，依據查找表132之具體實施，此時，本地振盪器偏移計算器124可將所測量的操作條件添加至查找表132。於其它實施例中，查找表132可能沒有記錄特定的操作條件測量。在此類情況下，查找表132可具有預先分配但當前為空的儲存位置，其對應於所測量的特定操作條件，以儲存偏移值對。

也可以其它方式約束該搜索窗大小。於一包含預測模型134之示例中，預測模型134可基於該確定操作條件確定置信度(confidence)或變化性分數(variability score)。該分數可表示在相應操作條件下本地振盪器106之變化性。高分可指示本地振盪器106特別不穩定且應當使用更寬的搜索窗502。相反，較低的分數可指示可使用較窄的搜索窗506，因為已知本地振盪器106在當前條件下在某種程度上更穩定。

於另一示例中，預測模型134可比較最近計算之頻率偏移與最近的頻率偏移預測。最近之預測與最近計算值之間的差異大小可定義搜索窗的大小。例如，若預測值與當前值非常不同，則可擴展假設之數目。相反，若差異小，則可使用較少數目之假設。

於步驟S414中，本地振盪器偏移計算器124初始化將要針對該搜索窗內(Δf,Δ

)空間內之各點執行的循環。

於步驟S416中，對於(Δf,Δ

)空間中特定的測試點，本地信號產生器118構造持續時間對應於該穩定時間段之持續時間的本地測試信號。這藉由使用依據當前正在測試之(Δf,Δ

)空間中之該點所調整之來自本地振盪器106之本地頻率參考來執行。

於步驟S418中，在穩定時間段內，藉由關聯器120將此本地測試信號與該“第一”定位信號之其中一者或依次與各該第一定位信號關聯，該第一定位信號與定位信號16相比具有較好的信噪比。於此示例中，接收器104從第二衛星4接收定位信號18，作為沿視線至第二衛星4之該第一定位信號。該關聯之結果產生第一關聯信號。在此步驟期間，相位補償模組126向該本地測試信號、定位信號18、或所得第一關聯信號之其中一者施加相位補償，以產生相 位補償第一關聯信號。可在步驟S312中所確定的相關穩定時間段期間，利用接收器104之運動在步驟S418中執行相位補償。該相位補償可基於至第二衛星4之視線運動來執行。可利用函數F(例如利用公式或藉由執行積分)將該相位補償關聯之所得信號轉換為“測試值”，以提供式2之關聯結果z。

於步驟S420中，本地振盪器偏移計算器124檢查在步驟S418中所計算之測試值是否大於針對(Δf,Δ

)空間中之先前測試點藉由執行步驟S416及S418而獲得的先前最大測試值。若當前測試值大於在步驟S414中初始化之循環之先前迭代期間所計算的任意值，則本地振盪器偏移計算器124確定已找到新的最佳適配偏移值對。記錄產生該最大值的最佳適配偏移值。否則，若該測試值不大於先前的最佳適配測試值，則與當前測試點相對應之頻率偏移可能因不太準確而被丟棄。因此，在步驟S416-S420之複數個迭代中，方法400藉由基於該相位補償關聯連續地用更佳適配偏移對替代最佳適配偏移對來動態調整該頻率偏移值。

於其它實施例中，本地振盪器偏移計算器124可確定該最佳適配頻率偏移可能位於該假設測試值之其中兩者之間，並因此可在該測試值之間內插，以提供頻率及頻率速率偏移之最佳估計。

於步驟S422中，本地振盪器偏移計算器124針對(Δf,Δ

)空間之搜索窗內之各測試點執行步驟S416-S420。在針對各測試點執行該循環之後，確定該搜索窗內之全域最大測試值z，並儲存相應的偏移值。例如，本地振盪器偏移計算器124可識別最大值510之最佳適配值512、514，如圖5中所示。若發現操作條件是已知的且於步驟S410設定了較窄的搜索窗，則由於該較小的搜索窗包含較少的測試點，因此步驟S416-420可執行較少的次數。

已利用來自第二衛星4之單個“第一”定位信號18執行了步驟S418-S422。然而，可針對從複數個(“第一”)遠端源接收的額外定位信號(例如第一衛星2及相應定位信號14)重複(或平行執行)這些步驟。通常，可使用大量的第一定位信號。可針對各該第一定位信號以循環方式重複步驟S418-S422。可替代地，於步驟S418，可在該本地測試信號與接收的各第一信號之間執行關聯，以針對該搜索窗中之各測試點且針對各該接收的第一信號產生相位補償關聯結果。

在此情況下，函數F可藉由組合針對各額外第一定位信號在組合(Δf,Δ

)空間中所計算的測試值來構造。

組合來自數個定位源之測試結果避免了當僅使用來自單個第一遠端源的一個第一信號時在某些場景中可能出現的一個問題。

例如，若在方法400中僅使用定位信號18，且定位信號18係沿直接視線且同時沿由反射導致之間接到達方向接收，則可能發生問題。在此情況下，可存在兩假設頻率偏移或測試值，它們在步驟S418產生強相位補償第一相關信號(或等同地，強測試結果)。然而，僅該假設頻率偏移之其中一者實際校正本地振盪器106中之誤差。剩餘假設頻率偏移有效“校正”或抵消由定位信號18採用該反射路徑所導致之相位偏移，從而導致較強的關聯結果。此剩餘假設頻率偏移可能被錯誤地確定為在給定時間段內由本地振盪器106之不穩定導致的頻率偏移值。在此情況下，所計算的頻率偏移並不表示在該給定時間段內本地振盪器106中的誤差。這意味著所計算的頻率偏移不能用以在處理其它接收信號(例如較弱的“第二”定位信號16)時施加準確的校正，以獲得較好的相位補償關聯結果。

使用複數個定位信號確定各時間段中之頻率偏移避免了此問題，因為各該接收的定位信號具有共同的假設頻率偏移，其產生強相位補償第一關聯信號。該共同的假設頻率偏移對應於由不穩定的本地振盪器106產生的本地頻率參考中的誤差。然而，與來自各該遠端源之反射路徑相對應的頻率偏移通常不會重合，因為各遠端源處於不同的位置及高程(elevation)，導致不同程度的路徑長度差異並因此導致不同的相位延遲。因此，將針對各該第一定位信號所產生之相位補償第一關聯結果予以組合允許揭示與本地振盪器106中之誤差相對應的假設頻率偏移。

於一些示例中，該組合可藉由針對(Δf,Δ

)空間中之各測試點所計算之測試值之和或加權和執行。

於步驟S424中，針對該偏移向量中之當前穩定時間段，本地振盪器偏移計算器124將該頻率偏移及該頻率速率偏移設定至等於最佳適配值512、514。至此，本地振盪器偏移計算器124目前已針對特定時間段確定了本地振盪器106中的誤差。

於步驟S426中，本地振盪器偏移計算器124可將最佳適配值512、514添加至查找表132。若查找表132被配置為多維陣列(如前所述)，則最佳適配值可儲存於與所計算之最佳適配值512、514相關之操作條件相對應的查找表132中的位置。於一些實施例中，儲存於查找表132中之任意先前計算的偏移可被覆蓋。於其它實施例中，查找表132可經配置以儲存針對特定條件之偏移值的範圍，以計算平均值。因此，在此類實施例中，除了先前計算的最佳適配值之外，可將最佳適配值132添加至查找表132。類似地，若查找表132經配置以儲存特定的測量值及相應的測量偏移，則於步驟S426，可將這些資料添加至查找表132。

也可基於最佳適配值512、514及步驟S406之確定操作條件更新或重新訓練預測模型134。

於步驟S428中，方法400返回至步驟S406，且針對本地振盪器106之各該連續穩定時間段重複步驟S406-426，直至該偏移向量由偏移值完全填充。以此方式，方法400創建向量，其表示針對連續時間段之本地振盪器106中之校正菊鏈。在實務上，由於控制本地振盪器106之行為之物理過程的隨機性質，各頻率偏移及各頻率速率偏移極有可能或甚至肯定在數值上是唯一的(若該些值用足夠的有效數字表示)。

在步驟S428之後，方法400可包括執行額外聯合估計過程之另一步驟。於一示例實施中，可施加在先前步驟中所計算之偏移向量，以校正類似於在步驟S416中所生成之本地測試信號但具有等於例如所需積分時間段之全長之較長持續時間的本地測試信號。可利用定位信號18、定位信號14及任意其它定位信號以及已藉由在步驟S402至S428中所計算之偏移校正的較長本地測試信號來重複步驟S418至S422之處理。這針對該較長本地測試信號計算單個頻率及頻率速率偏移校正。此額外校正對通常很小，並與先前步驟中可能未說明的本地振盪器106中的總體(overarching)頻率及頻率速率偏移相關。接著，可將此額外總體校正施加(例如，添加)至該向量中各該先前計算之頻率及頻率速率偏移，從而導致在整個積分時間段內頻率及頻率速率的微小偏移。這導致在積分時間段內本地振盪器106中之誤差的更準確估計。

接著，可在方法300中使用該偏移向量，以產生持續時間等於或大於所需積分時間段之持續時間的第二本地信號。利用該本地頻率參考創建該第二本地信號，該本地頻率參考係依據該偏移向量中之各對最佳適配偏移，在該 本地頻率參考之不同部分以不同的方式進行校正。相應地，這些校正傳播至利用該本地頻率參考所產生的該第二本地信號。這允許該第二本地信號在關聯步驟S322中在整個積分時間段內被同調積分，儘管本地振盪器106不穩定。如前所述，可替代地或附加地，該向量可用以對定位信號16或從步驟S322所得的關聯信號施加校正。

方法400可包括額外步驟，以進一步增加施加於該本地頻率參考信號之該校正的功效。本地振盪器偏移計算器124可經配置以評估在連續穩定時間段內該偏移向量中之偏移值的趨勢。例如，本地振盪器偏移計算器124可確定該頻率偏移值在相鄰的穩定時間段之間以穩定且連續的方式變化。本地振盪器偏移計算器124可執行統計分析，以試圖確定趨勢，例如多項式或對數趨勢。若可以足夠高的適配品質來識別趨勢，則可施加內插。於一示例中，適配品質的特徵在於可藉由與殘差相關之度量，例如本領域已知的“r平方”值。可針對該頻率速率偏移值進行類似的評估。於一示例中，當本地振盪器106正操作於有利的條件(例如低溫)下時，可能發生穩定的偏移變化。

若可確定偏移值之基本穩定的變化，則可假設本地振盪器106中之誤差可預測地表現於計算的偏移值之間。為利用這一點，本地振盪器偏移計算器124可經配置以增加該偏移向量之長度，以容納另外的偏移值對。接著，本地振盪器偏移計算器124可內插偏移值，其位於計算的偏移值之間。有利地，這使該本地頻率參考之更精細尺度之校正能夠被執行，而不必針對額外穩定時間段執行步驟S416-422之計算要求高之過程。或者，若確定在時間段之間存在可預測的行為，則可延長該時間段，以減少計算負荷。

於一些示例實施例中，以此方式使用內插可追溯地在方法400中執行，亦即，在步驟S428計算初始偏移向量之後。或者，可在已計算至少三個連續穩定時間段之偏移之後，在步驟S428之前執行內插。例如，在步驟S412與步驟S414之間，可檢查偏移值中是否看似具有平滑的變化，若如此，則可施加內插。追溯地而不是實時地施加內插可具有以下益處：在對本地振盪器106之行為做假設之前，可檢查在該積分時間段之全部範圍內本地振盪器106之行為是否平滑變化。當操作條件滿足特定標準時，例如當溫度低於閾值時(其表示對於本地振盪器穩定之有利條件)，可施加內插。

若確定本地振盪器106之行為趨勢是不規律的或相對不可預測的，則本地振盪器偏移計算器124可選擇不施加內插，以避免關於偏移值做出不正確的假設。

由於使用一階頻率校正、頻率偏移及頻率速率偏移，在示例方法400中所使用的搜索空間是二維的。然而，在其它實施例中，若僅計算頻率偏移，則該搜索空間可為一維的，或者若計算更高階的校正項，則該搜索空間可為三維的或更多維的。

300:方法

Claims (15)

1. 一種方法，包括：

   利用本地振盪器提供本地頻率參考；

   於接收器沿相應到達方向從至少一第一遠端源接收至少一第一信號；

   確定在複數個連續時間段的每一個中該接收器之運動；

   針對接收的各該至少一第一信號：

   使用該本地頻率參考提供第一本地信號；

   藉由關聯該第一本地信號與接收的該第一信號來提供第一關聯信號；以及

   提供複數個假設頻率偏移，以及，針對該複數個假設頻率偏移的每一個：

   基於沿該相應到達方向該接收器之該確定運動來提供該第一本地信號、接收的該第一信號、以及該第一關聯信號之至少其中一者之相位補償，以產生相位補償第一關聯信號；

   基於該複數個連續時間段的每一個中之該複數個假設頻率偏移以及所產生的該相位補償第一關聯信號確定較佳頻率偏移，以提供包括該複數個連續時間段的每一個中之該本地頻率參考中之複數個獨特頻率偏移的向量；

   於該接收器沿到達方向從第二遠端源接收第二信號；

   使用該本地頻率參考提供第二本地信號；

   藉由關聯該第二本地信號與該第二信號來提供第二關聯信號；以及

   基於沿接收的該第二信號之該到達方向之該確定運動及該向量來提供該第二本地信號、接收的該第二信號、以及該第二關聯信號之至少其中一者之相位補償。
2. 如請求項1所述之方法，進一步包括提供複數個假設頻率速率偏移；

   其中，針對該複數個假設頻率偏移的每一個提供相位補償之步驟包括針對該複數個假設頻率及頻率速率偏移的每一個提供相位補償；以及

   其中，基於該複數個連續時間段的每一個中之該複數個假設頻率偏移確定該較佳頻率偏移之步驟包括確定該複數個連續時間段的每一個中之該較佳頻率偏移及較佳頻率速率偏移，以提供包括該複數個連續時間段的每一個中之該本地頻率參考中之該複數個獨特頻率偏移以及複數個獨特頻率速率偏移的向量。
3. 如請求項2所述之方法，其中，針對該複數個假設頻率及頻率速率偏移的每一個提供相位補償之步驟包括針對複數對該假設頻率與頻率速率偏移的每一個提供相位補償。
4. 如請求項2或3所述之方法，其中，接收至少一第一信號包括於該接收器從複數個第一遠端源接收複數個第一信號；以及

   其中，基於該複數個連續時間段的每一個中之該複數個假設頻率偏移及該相位補償第一關聯信號確定該較佳頻率偏移係基於複數個相位補償第一關聯信號來執行。
5. 如請求項4所述之方法，其中，基於該複數個相位補償第一關聯信號確定該較佳頻率偏移之步驟係透過針對各假設頻率偏移，組合針對接收的該複數個第一信號的每一個所產生的該相位補償第一關聯信號來執行。
6. 如請求項1至5中任一項所述之方法，進一步包括透過以下方式校正該向量：

   針對接收的各該至少一第一信號：

   使用該本地頻率參考提供第三本地信號；

   藉由關聯該第三本地信號與所接收的該一個或多個第一信號的每一個來提供第三關聯信號；

   提供另外複數個假設頻率偏移，且針對該另外複數假設頻率偏移的每一個：

   基於該向量以及沿該相應到達方向該接收器之該確定運動來提供該第三本地信號、所接收的該一個或多個第一信號、以及該第三關聯信號之至少其中一者之相位補償，以產生相位補償第三關聯信號；以及基於該另外複數個假設頻率偏移及所產生的該相位補償第三關聯信號確定頻率校正；以及

   將所確定的該頻率校正添加至該複數個連續時間段的每一個中之該向量。
7. 如請求項1至6中任一項所述之方法，其中，基於該複數個假設頻率偏移確定較佳頻率偏移包括在該複數個假設頻率偏移之其中兩者之間內插較佳頻率偏移。
8. 如請求項1至7中任一項所述之方法，其中，該複數個連續時間段之該組合持續時間係至少等於在提供該第二關聯信號之步驟期間關聯該第二本地信號與所接收的該第二信號的積分時間段。
9. 如請求項1至8中任一項所述之方法，進一步包括確定在該複數個連續時間段的每一個中執行該方法之系統中之一個或多個操作條件，以及 基於該一個或多個操作條件確定該本地頻率參考中之初始估計頻率偏移。
10. 如請求項9所述之方法，其中，所確定的該一個或多個操作條件包括溫度、溫度變化速率、操作狀態、或該系統中之組件之確定運動之其中一者或多者。
11. 如請求項9或10所述之方法，進一步包括將該複數個連續時間段的每一個中之該較佳頻率偏移及所確定的該一個或多個操作條件提供至儲存資料集。
12. 如請求項9至11中任一項所述之方法，其中，基於該系統之所確定的該一個或多個操作條件來確定該複數個連續時間段之其中一者或多者之持續時間。
13. 如請求項12所述之方法，其中，該複數個連續時間段之至少其中兩者具有彼此不同的持續時間。
14. 如請求項1至13中任一項所述之方法，進一步包括基於該第二關聯信號計算該接收器至該第二遠端源之距離或偽距。
15. 一種系統，包括：

    本地振盪器，經配置以提供本地頻率參考；

    接收器，經配置以沿相應到達方向從至少一第一遠端源接收至少一第一信號，以及沿到達方向從第二遠端源接收第二信號；

    運動模組，經配置以確定該接收器之運動；以及

    處理器，經配置以：

    針對接收的各該至少一第一信號：

    使用該本地頻率參考提供第一本地信號；

    藉由關聯該第一本地信號與接收的該第一信號來提供第一關聯信號；以及

    提供複數個假設頻率偏移，以及針對該複數個假設頻率偏移的每一個：

    基於沿該相應到達方向該接收器之該確定運動來提供該第一本地信號、接收的該第一信號、以及該第一關聯信號之至少其中一者之相位補償，以產生相位補償第一關聯信號；

    基於該複數個連續時間段的每一個中之該複數個假設頻率偏移以及所產生的該相位補償第一關聯信號確定較佳頻率偏移，以提供包括該複數個連續時間段的每一個中之該本地頻率參考中之複數個獨特頻率偏移的向量；

    使用該本地頻率參考提供第二本地信號；

    藉由關聯該第二本地信號與該第二信號來提供第二關聯信號；以及

    基於沿接收的該第二信號之該到達方向之該確定運動及該向量來提供該第二本地信號、接收的該第二信號、以及該第二關聯信號之至少其中一者之相位補償。

Images