專利名稱：高效率使用期望用戶海拔數(shù)據(jù)來輔助確定移動站的位置的制作方法
高效率使用期望用戶海拔數(shù)據(jù)來輔助確定移動站的位置發(fā)明背景 發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明的特征涉及位置確定系統(tǒng)，尤其涉及用于使用全球定位系統(tǒng)(GPS)數(shù)據(jù)和 基于數(shù)據(jù)的期望用戶海拔來確定移動設(shè)備或移動站的位置的方法和裝置。
背景技術(shù)：
為了確定移動設(shè)備的位置，全球定位系統(tǒng)(GPS)使用來自若干衛(wèi)星的測量來計(jì)算 三(3)維(即，緯度、經(jīng)度、和海拔)的位置。對于理想境況而言，這些測量需要四⑷顆或 更多顆衛(wèi)星。然而，在某些境況中，可能沒有足夠多的衛(wèi)星來準(zhǔn)確地確定海拔。例如，在一些 情形中，僅有三(3)顆GPS衛(wèi)星可用。在這些情形中，有時(shí)有海拔估計(jì)的形式的測量可用， 并且在此情形中可以使用四(4)個(gè)測量(3個(gè)GPS+1個(gè)海拔)。這可包括受阻塞GPS信號 環(huán)境(例如，室內(nèi)、城市峽谷)，或者甚至中等的GPS環(huán)境，其中在啟動期間的某一時(shí)刻僅有 三(3)個(gè)GPS測量就緒。即使在一些有四(4)顆GPS衛(wèi)星可用的情形中，這些衛(wèi)星的幾何 形態(tài)也可能是不良的，或者其解因其他原因質(zhì)量不夠高以致于不能使用，而海拔輔助的使 用能夠提供補(bǔ)充測量來提高該解的準(zhǔn)確性和可靠性。對于此境況而言，許多商用GPS接收 機(jī)為從外部手段可獲得該接收機(jī)的海拔(諸如知道該接收機(jī)正用在海洋表面上的海事GPS 接收機(jī)中)的境況提供了固定海拔模式。而且，移動站有時(shí)也會記住先前演算出的海拔，并 將該海拔用于海拔輔助；然而，此技術(shù)的顯而易見的問題包括不能為首次定位嘗試或者在 移動站自從演算出前次的海拔起已顯著移動的情況下確定海拔。固定海拔技術(shù)雖然在一些境況中是有用的，但是不能解決在不平坦的和/或未知 的地形上確定位置的一般化問題。美國專利No. 6，429，814 Bl和美國專利No. 6，590，530 B2中公開了地形標(biāo)高地圖的使用。然而，由于關(guān)于整個(gè)地球的地形標(biāo)高數(shù)據(jù)的容量，因而這 些設(shè)備是不切實(shí)際的并且需要相當(dāng)大量的資源。這些全世界海拔數(shù)據(jù)庫往往存儲在服務(wù)器 上，并且由于其大小，它們很少存儲在移動站中。因此，需要比目前可用系統(tǒng)更實(shí)用且需要的存儲量少的能準(zhǔn)確提供標(biāo)高數(shù)據(jù)的方 法和裝置。發(fā)明概述本文中公開了使用用于海拔輔助的定義地形數(shù)據(jù)庫來確定移動站的位置的方法 和裝置。該定義數(shù)據(jù)庫包含期望用戶海拔，后者基于僅關(guān)于具有稠密用戶人口的區(qū)域的地 形海拔數(shù)據(jù)，并且由此該數(shù)據(jù)庫比包括整個(gè)世界的系統(tǒng)或者甚至全國數(shù)據(jù)庫使用的存儲量 少得多并且效率更高。通過使用所公開的方面，GPS定位在啟動之際發(fā)生得更快(鎖定時(shí) 間更快)，并且在給定的時(shí)間范圍內(nèi)更為可用(產(chǎn)出更高)。所公開的方面改善了 GPS產(chǎn)出 和鎖定時(shí)間準(zhǔn)確性。另外，這些方面提供了預(yù)定的期望用戶海拔數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫包括世界 或選定國家的選定居住區(qū)域以供在移動站中的海拔輔助中使用并且比常規(guī)的地形數(shù)據(jù)庫 需要的存儲量少且效率更高，從而使得該數(shù)據(jù)庫在移動設(shè)備上直接使用是切實(shí)可行的。
附圖簡述被納入說明書并構(gòu)成其一部分的附圖解說了本發(fā)明的若干方面，并且與本描述一 起用于解釋本發(fā)明的原理。這些附圖僅是為了解說本發(fā)明的優(yōu)選方面的目的，并且不應(yīng)被 解釋為限定本發(fā)明。在附圖中

圖1是現(xiàn)有技術(shù)海拔輔助系統(tǒng)的描繪。圖2示出了本文中所描述的海拔輔助系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例。圖3是示出用于期望用戶海拔數(shù)據(jù)庫的具有不同期望用戶海拔的選定區(qū)劃域的 地圖。圖4是示出本文中所描述的定位過程的實(shí)施例的流程圖。圖5是示出使用速度和兩個(gè)不同的假定海拔平面來輔助確定移動站的位置的過 程的實(shí)施例的流程圖。優(yōu)詵實(shí)施例的描述圖1示出了將全世界地形的數(shù)據(jù)庫用于海拔輔助的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)。在圖1中，衛(wèi) 星10向移動站12發(fā)送信號。服務(wù)器或其他外部源52內(nèi)的地形數(shù)據(jù)庫20在通信網(wǎng)絡(luò)22 上向移動站12發(fā)送海拔。GPS信號和局部化海拔輔助由GPS計(jì)算機(jī)14用來確定移動站12 的位置。在這些現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中，地形數(shù)據(jù)庫20包含整個(gè)地球的地形地圖，因此需要外部 服務(wù)器52或非常大的存儲器源。本發(fā)明的系統(tǒng)以類似的方式工作；然而，期望用戶海拔數(shù) 據(jù)庫包括全世界地形數(shù)據(jù)庫的選定部分，并且這些部分針對建筑物高度進(jìn)行了修正。圖2示出了本發(fā)明的將稀疏的期望用戶海拔數(shù)據(jù)庫用于海拔輔助的示例。如圖2 中所示，衛(wèi)星10向移動站12發(fā)送信號。移動站21內(nèi)的稀疏的期望用戶海拔數(shù)據(jù)庫16在 有局部化海拔輔助可用時(shí)將其發(fā)送給GPS計(jì)算機(jī)14。GPS計(jì)算機(jī)14將GPS信號與海拔輔 助相組合以確定移動站12的位置。由于稀疏的期望使用數(shù)據(jù)庫16所需要的存儲量減少， 因而可以使用移動站12內(nèi)部的存儲器，而無需外部存儲器源或是移動站12內(nèi)非常大的存 儲器。為了進(jìn)一步解釋本發(fā)明的諸方面，提供了工業(yè)示例。圖3示出了大芝加哥區(qū)的地 圖。在此地圖內(nèi)，本圖中被定義為圓的一組區(qū)域被包含在稀疏的期望用戶海拔數(shù)據(jù)庫16 中。盡管此示例對覆蓋區(qū)劃使用圓，但是覆蓋區(qū)域可以變成任何數(shù)目種覆蓋形狀。在此示 例中，選擇了三個(gè)區(qū)域半徑為一又二分之一(1.5)千米的第一區(qū)域22，半徑為四(4)千米 的第二區(qū)域24，以及半徑為二十五(25)千米的第三區(qū)域26。在此示例中，在第一個(gè)圓22 內(nèi)，可以預(yù)期移動站處在四百正負(fù)二百二十米(400士220m)的標(biāo)高處，在第二個(gè)圓24內(nèi)，可 以預(yù)期移動站處在二百八十正負(fù)八十米(280士80m)的標(biāo)高處，并且在第三個(gè)圓26內(nèi)，可以 預(yù)期移動站具有二百四十正負(fù)四十米(240士40m)的標(biāo)高。這些值是依照該特定地理區(qū)域 的期望用戶海拔(地面標(biāo)高已針對建筑物高度的范圍作了調(diào)整)的偏差來定制的。表1示 出了大芝加哥區(qū)中關(guān)于以上示例的圓心的緯度和經(jīng)度、半徑、海拔以及海拔不確定性。表 權(quán)利要求
一種用于計(jì)算移動站的位置的方法，所述方法包括以下步驟在所述移動站中存儲期望用戶海拔數(shù)據(jù)庫的至少一個(gè)預(yù)定部分；提供全局標(biāo)高估計(jì)；基于所述全局標(biāo)高估計(jì)和至少三個(gè)全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星測量來估計(jì)所述移動站的初始位置；從所述移動站的所述初始位置和所述期望用戶海拔數(shù)據(jù)庫的至少一個(gè)預(yù)定部分來確定海拔估計(jì)；以及演算所述移動站的位置。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括演算移動位置不確定性。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括以下步驟基于所述期望用戶海拔數(shù)據(jù)庫的至少一個(gè)預(yù)定部分基于演算出的第二位置來確定第 二海拔估計(jì)；以及重新演算所述移動站的位置。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，包括最大重新演算迭代輪數(shù)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述標(biāo)識第一選定區(qū)域的步驟包括標(biāo)識所 述地形數(shù)據(jù)庫的所述至少一個(gè)存儲的預(yù)定部分中的最小選定區(qū)域。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述地形數(shù)據(jù)庫的所述預(yù)定部分包括中心、 半徑、平均期望用戶高度以及所述期望用戶高度的不確定性。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述存儲的步驟包括壓縮所述地形數(shù)據(jù)庫 的所述預(yù)定部分。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述地形數(shù)據(jù)庫的所述預(yù)定部分包括標(biāo)識 選定區(qū)域的至少一個(gè)人口最稠密的部分。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括從所述期望用戶海拔數(shù)據(jù)庫確 定海拔不確定性的步驟。
10.一種用于計(jì)算移動站的位置的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用于在所述移動站中存儲期望用戶海拔數(shù)據(jù)庫的至少一個(gè)預(yù)定部分的裝置； 用于提供全局標(biāo)高估計(jì)的裝置；用于基于所述全局標(biāo)高估計(jì)和至少三個(gè)全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星來估計(jì)所述移動站的初始 位置的裝置；用于基于所估計(jì)的初始位置來標(biāo)識所述期望用戶海拔數(shù)據(jù)庫的所存儲的至少一個(gè)預(yù) 定部分中的第一選定區(qū)域的裝置；用于從所述數(shù)據(jù)庫中的所述第一選定區(qū)域確定海拔的裝置；以及 用于演算所述移動站的位置的裝置。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括用于演算移動位置不確定性 的裝置。
12.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括用于基于所演算出的位置來標(biāo)識所述期望用戶海拔數(shù)據(jù)庫的所存儲的至少一個(gè)預(yù)定 部分中的第二選定區(qū)域的裝置；以及用于重新演算所述移動站的位置的裝置。
13.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述用于標(biāo)識第一選定區(qū)域的裝置包括 用于標(biāo)識所述地形數(shù)據(jù)庫的所述至少一個(gè)存儲的預(yù)定部分中的最小選定區(qū)域的裝置。
14.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述地形數(shù)據(jù)庫的所述預(yù)定部分包括中 心、半徑、平均期望用戶高度以及所述期望用戶高度的不確定性。
15.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述用于存儲的裝置包括用于壓縮所述 地形數(shù)據(jù)庫的所述預(yù)定部分的裝置。
16.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述地形數(shù)據(jù)庫的所述預(yù)定部分包括用 于標(biāo)識選定區(qū)域的至少一個(gè)人口最稠密的部分的裝置。
17.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括 計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，包括用于促使計(jì)算移動站的位置的代碼，所述計(jì)算機(jī)代碼包括用于促使在所述移動站中存儲地形數(shù)據(jù)庫中的至少一個(gè)預(yù)定部分的代碼；用于促使估計(jì)全局標(biāo)高的代碼；用于促使基于所述全局標(biāo)高估計(jì)和至少三個(gè)全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星來估計(jì)所述移動站的 初始位置的代碼；用于促使基于所估計(jì)的初始位置而被選定所存儲的至少一個(gè)預(yù)定部分中的第一選定 區(qū)域的代碼；以及用于促使演算所述移動站的位置的代碼。
18.如權(quán)利要求17所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其特征在于，進(jìn)一步包括用于促使演算移 動位置不確定性的代碼。
19.如權(quán)利要求17所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其特征在于，進(jìn)一步包括用于促使基于所演算出的位置在所述期望用戶海拔數(shù)據(jù)庫的所存儲的至少一個(gè)預(yù)定 部分中標(biāo)識第二選定區(qū)域的代碼；用于促使重新演算所述移動站的位置的代碼。
20.一種用于計(jì)算移動站的位置的方法，所述方法包括以下步驟 在所述移動站中存儲期望用戶海拔數(shù)據(jù)庫的至少一個(gè)預(yù)定部分； 提供全局標(biāo)高估計(jì)；基于所述全局標(biāo)高估計(jì)和至少三個(gè)全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星來估計(jì)所述移動站的初始位置 和速度；基于所估計(jì)的初始位置來標(biāo)識所述期望用戶海拔數(shù)據(jù)庫的所述至少一個(gè)存儲的預(yù)定 部分中的第一選定區(qū)域；基于所估計(jì)的速度來提供至少一個(gè)設(shè)定移動站平面；從所述數(shù)據(jù)庫中的所述第一選定區(qū)域和所述提供的至少一個(gè)移動站平面確定海拔和 海拔不確定性；以及演算所述移動站的位置。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，關(guān)于第一設(shè)定移動站平面的所估計(jì)的速 度是使用零垂直速度假定來確定的。
22.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括以下步驟基于所演算出的位置來標(biāo)識所述期望用戶海拔數(shù)據(jù)庫的所存儲的至少一個(gè)預(yù)定部分中的第二選定區(qū)域；以及重新演算所述移動站的位置和不確定性。
23.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述標(biāo)識第一選定區(qū)域的步驟包括標(biāo)識 所述地形數(shù)據(jù)庫中的所述至少一個(gè)存儲的預(yù)定部分中的最小選定區(qū)域。
24.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括 計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，包括用于促使計(jì)算移動站的位置的代碼，所述計(jì)算機(jī)代碼包括 用于促使在所述移動站中存儲期望用戶海拔數(shù)據(jù)庫的至少一個(gè)預(yù)定部分的代碼； 用于促使提供全局標(biāo)高估計(jì)的代碼；用于促使基于所述全局標(biāo)高估計(jì)和至少三個(gè)全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星來估計(jì)所述移動站的 初始位置和速度的代碼；用于促使基于所估計(jì)的初始位置來標(biāo)識所述期望用戶海拔數(shù)據(jù)庫的所述至少一個(gè)存 儲的預(yù)定部分中的第一選定區(qū)域的代碼；用于促使基于所估計(jì)的速度來提供至少一個(gè)設(shè)定移動站平面的代碼； 用于促使從所述數(shù)據(jù)庫中的所述第一選定區(qū)域和所述至少一個(gè)設(shè)定移動站平面確定 海拔和海拔不確定性的代碼；以及用于促使演算所述移動站的位置的代碼。
25.如權(quán)利要求24所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其特征在于，關(guān)于第一設(shè)定移動站平面的 所估計(jì)的速度包括零垂直速度。
26.如權(quán)利要求24所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其特征在于，進(jìn)一步包括用于促使基于所演算出的位置來標(biāo)識所述期望用戶海拔數(shù)據(jù)庫中的所存儲的至少一 個(gè)預(yù)定部分中的第二選定區(qū)域的代碼；以及用于促使重新演算所述移動站的位置和不確定性的代碼。
全文摘要
一種用于將數(shù)據(jù)庫里的地形標(biāo)高地圖中的預(yù)定部分用來輔助計(jì)算無線站的三維位置的方法和裝置。該數(shù)據(jù)庫不是使用地球或整個(gè)國家的整個(gè)地形模型，而是代之以由不完整的模型構(gòu)成，該不完整的模型僅包括人口最稠密的區(qū)域或特定區(qū)劃。這減小了數(shù)據(jù)庫中的信息的大小，進(jìn)而減少了用來計(jì)算無線設(shè)備的位置的時(shí)間量。
文檔編號G01S5/14GK101952738SQ200980106146
公開日2011年1月19日 申請日期2009年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月20日
發(fā)明者A·赫斯瑪?shù)? W·T·萊利 申請人:高通股份有限公司