專利名稱：無線遠(yuǎn)程通信網(wǎng)中的位置估計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在無線遠(yuǎn)程通信環(huán)境中估計(jì)接收器位置的方法和設(shè)備，所述環(huán)境可以是一個(gè)或多個(gè)射頻，微波或光學(xué)網(wǎng)絡(luò)。所述一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)在多個(gè)信道同時(shí)通信。這種位置估計(jì)能夠用來提供廣泛的各種位置相關(guān)服務(wù)。
背景技術(shù)：
頒布給Mati Wax等的美國專利6,112,095公開了一種用于在蜂窩式網(wǎng)絡(luò)中，諸如AMPS或CDMA，提供一組可能的發(fā)送器位置的方法。在Wax專利中公開的技術(shù)的一個(gè)問題是它需要在網(wǎng)絡(luò)一側(cè)附加硬件，例如測(cè)量相對(duì)于基站角度方向的天線陣列。換言之，為了確定移動(dòng)臺(tái)的位置，必須可以得到關(guān)于網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的信息，且移動(dòng)臺(tái)必須發(fā)送某些信號(hào)，以用于其位置的估計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要解決以上問題。換言之，根據(jù)本發(fā)明的機(jī)制能夠估計(jì)無線遠(yuǎn)程通信網(wǎng)中的接收器的位置，即使事先不了解網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(諸如基站的位置)也無妨。
這一目的是以一種方法和設(shè)備實(shí)現(xiàn)的，該方法和設(shè)備實(shí)現(xiàn)的特征如所附的獨(dú)立權(quán)利要求中的公開。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例在所附從屬權(quán)利要求中公開。
本發(fā)明基于一種驚人的想法，該想法使得無需了解接收器的無線環(huán)境，即由接收器接收的網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，而能夠可信地估計(jì)接收器位置。例如，在上述Wax專利中公開的技術(shù)依賴于蜂窩式網(wǎng)絡(luò)基站的配置，包括基站的位置。確實(shí)令人吃驚的是根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)的可用性。令人吃驚的是，只要一個(gè)人帶著有場(chǎng)強(qiáng)指示器的移動(dòng)電話行走，事實(shí)就明顯。在某些地方，20到30cm的移動(dòng)就明顯改變場(chǎng)強(qiáng)。顯然，必然有大量的有幾乎等同場(chǎng)強(qiáng)的位置?？梢灶A(yù)料校準(zhǔn)位置估計(jì)系統(tǒng)需要測(cè)量彼此非常靠近的位置的場(chǎng)強(qiáng)(或其它信號(hào)參數(shù))，并需要巨大的數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)這些測(cè)量。大氣條件、城市空間和網(wǎng)絡(luò)配置在不斷變化。首先可以看出，數(shù)據(jù)庫會(huì)迅速劣化，除非不斷進(jìn)行更新。然而計(jì)算機(jī)模擬表明，基于在幾個(gè)信道(頻率)測(cè)量的技術(shù)是非常魯棒性的。而且，校準(zhǔn)數(shù)據(jù)可在各種條件下自動(dòng)收集。
本發(fā)明的一個(gè)方面是一種用于估計(jì)無線遠(yuǎn)程通信環(huán)境中接收器位置的方法，該遠(yuǎn)程通信環(huán)境包括用于同時(shí)通信的多個(gè)信道，每一信道具有至少一個(gè)信號(hào)參數(shù)隨位置與其它信道不同地變化。該方法能夠通過以下步驟實(shí)現(xiàn)1)對(duì)于無線遠(yuǎn)程通信環(huán)境中多個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)中的每一個(gè)，確定一組校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，每一組校準(zhǔn)數(shù)據(jù)包括各校準(zhǔn)點(diǎn)的位置，及在該校準(zhǔn)點(diǎn)處的幾個(gè)信道中的每個(gè)的至少一個(gè)的被測(cè)信號(hào)參數(shù)；2)基于各組校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，維護(hù)幾個(gè)信道的信號(hào)參數(shù)對(duì)無線遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)中接收器位置的一個(gè)統(tǒng)計(jì)模型；3)在接收器對(duì)幾個(gè)信道的每一個(gè)測(cè)量至少一個(gè)信號(hào)參數(shù)；以及4)基于統(tǒng)計(jì)模型和在接收器處的幾個(gè)信道的測(cè)量信號(hào)參數(shù)，估計(jì)接收器的位置。
本發(fā)明的另一方面是用于實(shí)施以上方法的設(shè)備。該設(shè)備可體現(xiàn)為一接收器，它包括用于確定被觀測(cè)的信號(hào)參數(shù)組的裝置，每一組包括至少一個(gè)在接收器位置處對(duì)幾個(gè)信道中的每一個(gè)的觀測(cè)信號(hào)參數(shù)。接收器本身可包括一個(gè)位置計(jì)算模塊，用于基于所述組和一個(gè)統(tǒng)計(jì)模型確定逼近接收器位置的位置估計(jì)，所述統(tǒng)計(jì)模型是幾個(gè)信道的信號(hào)參數(shù)對(duì)無線遠(yuǎn)程通信環(huán)境中接收器位置的統(tǒng)計(jì)模型。另外，接收器可向一外部位置計(jì)算模型傳送這些參數(shù)組。
術(shù)語“接收器”是指其位置被估計(jì)的裝置，當(dāng)其位置被估計(jì)時(shí)，它不必進(jìn)行發(fā)送。換言之，該裝置只要形成其無線環(huán)境的觀測(cè)即可。例如，GSM電話不必接收一個(gè)交通信道。但它在所有可用頻率進(jìn)行觀測(cè)。該裝置還可具有，并一般具有發(fā)送能力，但對(duì)于本發(fā)明所有實(shí)施例來說，這不是必要的，本發(fā)明可用來估計(jì)傳呼機(jī)或廣播接收器的位置。因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明，發(fā)送能力對(duì)于位置估計(jì)不是必須的，接收器可采用它不隸屬的網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)參數(shù)。例如，隸屬于一個(gè)GSM網(wǎng)的GSM電話可采用其它GSM網(wǎng)的信號(hào)強(qiáng)度值。
術(shù)語“環(huán)境”是指接收器能夠接收(進(jìn)行觀測(cè))至少一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，但它能接收一個(gè)以上的網(wǎng)絡(luò)。例如，GSM電話可觀測(cè)幾個(gè)經(jīng)營者的GSM網(wǎng)。更先進(jìn)的接收器可觀測(cè)許多類型的網(wǎng)絡(luò)，諸如蜂窩網(wǎng)和廣播網(wǎng)。
“無線”環(huán)境是指一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以是射頻、微波或光學(xué)網(wǎng)。而且，由接收器接收的網(wǎng)絡(luò)組必須同時(shí)在多個(gè)信道通信，并且這多個(gè)信道必須包括一個(gè)信道子組，使得該子組中每一信道有至少一個(gè)信號(hào)參數(shù)隨位置與子組中其它信道不同地變化。這意味著，具有帶幾乎等同的對(duì)位置相關(guān)性的信號(hào)參數(shù)的幾個(gè)信道，諸如來自公共發(fā)射天線的信道，通常不能對(duì)可靠的位置估計(jì)給出足夠的信息。通常，需要來自至少三個(gè)發(fā)送臺(tái)的信號(hào)。適用的網(wǎng)絡(luò)的例子是蜂窩式網(wǎng)絡(luò)(諸如GSM，GPRS，UMTS等)，廣播網(wǎng)(模擬音頻，DAB或DVB)，無線局域網(wǎng)(WLAN)或短程微波網(wǎng)，如蘭牙。
“位置”可有一至三維。位置的一維表示在列車等中就足夠了。位置的二維或三維表示更有用。然而，在二維表示中，假設(shè)接收器基本是在地表水平。實(shí)際上，在實(shí)際觀測(cè)時(shí)只要在相同的高度測(cè)量校準(zhǔn)數(shù)據(jù)(諸如地表，第13層樓等)，高度就無所謂。此外，校準(zhǔn)數(shù)據(jù)可包括時(shí)間的表示。這是指無線環(huán)境(即其信號(hào)參數(shù))隨時(shí)間而變化。換言之，校準(zhǔn)數(shù)據(jù)除了信號(hào)數(shù)據(jù)之外還包括一個(gè)到三個(gè)位置座標(biāo)，以及可選地包括時(shí)間表示。
作為這里所使用的術(shù)語“‘校準(zhǔn)數(shù)據(jù)”，包括校準(zhǔn)測(cè)量(即被測(cè)量的信號(hào)值)及進(jìn)行該測(cè)量的位置(并可選地有時(shí)間)。
術(shù)語“統(tǒng)計(jì)模型”是指，為了計(jì)算各接收器的位置，不需要各組校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。統(tǒng)計(jì)模型與校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組之間的差別可按以下例子表示。假設(shè)有數(shù)個(gè){x，y}對(duì)，使得x與y之間有某種相依關(guān)系。在x位置y的值可以根據(jù)所有{x，y}對(duì)計(jì)算。給定x的值而預(yù)測(cè)y的值更快的方式是計(jì)算數(shù)學(xué)函數(shù)y＝f(x)。在這例子中，函數(shù)f是統(tǒng)計(jì)模型。換言之，就是給定x值在不參照{(diào)x，y}對(duì)的情形下計(jì)算y的值。與基于各組校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的位置估計(jì)相比，基于統(tǒng)計(jì)模型的位置估計(jì)較快速，并需要較少的存儲(chǔ)空間。
統(tǒng)計(jì)模型可以有很多不同的實(shí)現(xiàn)方式，例如概率模型，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，模糊邏輯系統(tǒng)，核估計(jì)子，支持向量機(jī)，決策樹，回歸樹，卡爾曼濾波器及其它統(tǒng)計(jì)濾波法，子波，樣條，歸納邏輯編程法，有限混合模型，隱藏的馬爾科夫模型等等。作為本文所用，術(shù)語“統(tǒng)計(jì)模型”還指幾種統(tǒng)計(jì)(子)模型的混合。
術(shù)語“信道”應(yīng)當(dāng)有廣泛的解釋，意思或多或少與頻率或頻帶相同。接收器不必在信道上通信，只要接收器(或一附加的測(cè)量設(shè)備)能夠測(cè)量該信道的至少一個(gè)信號(hào)參數(shù)即可。在TDMA系統(tǒng)中，每一頻率具有幾個(gè)時(shí)隙，每一時(shí)隙攜帶一個(gè)信道。就本發(fā)明而言，所有具有系統(tǒng)頻率的時(shí)隙給出等同的信息，并它們中的任何一個(gè)都能作為一個(gè)“信道”。如果被測(cè)的信號(hào)參數(shù)是信號(hào)強(qiáng)度，則接收器甚至不需要解釋信道的內(nèi)容。
隨位置而變化的信號(hào)參數(shù)的一個(gè)說明性而非排他性的列表包括信號(hào)強(qiáng)度，定時(shí)超前和錯(cuò)誤率。該列表還可包括某些信道的可用性，但這可看作是特定情形，其中信號(hào)強(qiáng)度和/或錯(cuò)誤率被量化為是/否問題。如果使用定向天線，也可使用無線電波束的方向。這樣，測(cè)量信號(hào)參數(shù)不必對(duì)應(yīng)于一定的信道，但它們可以是導(dǎo)出值。例如，被測(cè)的參數(shù)組可以是或包括向量V＝[V1，V2，V3，...]，其中V1，V2等為最佳、次佳等可用信道的索引。然而，為了清楚起見，將使用信號(hào)參數(shù)與一定信道相關(guān)的例子。
每一組校準(zhǔn)數(shù)據(jù)包括各校準(zhǔn)點(diǎn)的位置，及對(duì)該校準(zhǔn)點(diǎn)處幾個(gè)信道的每一個(gè)的至少一個(gè)被測(cè)信號(hào)參數(shù)。校準(zhǔn)點(diǎn)是其位置和信號(hào)參數(shù)已知或被測(cè)量的點(diǎn)。校準(zhǔn)測(cè)量一般通過固定和/或移動(dòng)校準(zhǔn)接收器確定。固定校準(zhǔn)接收器可以附屬于建筑物，交通信號(hào)，燈柱等等。移動(dòng)校準(zhǔn)接收器可由人或在車輛中轉(zhuǎn)移。校準(zhǔn)接收器如同實(shí)際接收器那樣測(cè)量信號(hào)參數(shù)。被測(cè)信號(hào)參數(shù)可通過有線或無線傳輸(＝在線)，或通過移動(dòng)可拆卸介質(zhì)，諸如存儲(chǔ)器磁盤，磁帶或卡(＝離線)，被傳送到統(tǒng)計(jì)模型。
位置估計(jì)可發(fā)生在接收器點(diǎn)或在網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)。如果在接收器點(diǎn)估計(jì)位置，接收器(或附加的計(jì)算機(jī))必須可訪問統(tǒng)計(jì)模型。以當(dāng)前的技術(shù)，可實(shí)用的統(tǒng)計(jì)模型能夠被壓縮為膝上或掌上計(jì)算機(jī)可管理的大小。模型能夠被更新，例如在計(jì)算機(jī)連接到因特網(wǎng)時(shí)。另外，模型可在可拆卸存儲(chǔ)器上提供，諸如CD-ROM或DVD-ROM。未來，甚至移動(dòng)電話將有足夠的存儲(chǔ)器用于保有統(tǒng)計(jì)模型。例如模型能夠借助于數(shù)據(jù)調(diào)用通過快速連接被更新。如果接收器點(diǎn)存儲(chǔ)統(tǒng)計(jì)模型的一個(gè)拷貝，則它無需傳輸能力，并且實(shí)際的接收器可以是廣播接收器，傳呼機(jī)，或膝上計(jì)算機(jī)專用的附加卡，外表類似于當(dāng)前GSM用于膝上計(jì)算機(jī)的附加卡。
另外，接收器可以是收發(fā)器的一部分，例如移動(dòng)電話或WLAN，或附加于便攜式或手持計(jì)算機(jī)的蘭牙接口。在這種情形下，收發(fā)器可把測(cè)量結(jié)果發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)將該結(jié)果轉(zhuǎn)發(fā)到位置服務(wù)器。根據(jù)收發(fā)器的類型，測(cè)量可在短消息中發(fā)送，例如通過數(shù)據(jù)調(diào)用，或WAP或WLAN連接。位置服務(wù)器能夠通過一個(gè)類似連接向收發(fā)器發(fā)送其位置估計(jì)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，信號(hào)參數(shù)測(cè)量(校準(zhǔn)測(cè)量和/或接收器當(dāng)前觀測(cè))被量化為相對(duì)少量的級(jí)，諸如二到四級(jí)。換言之，增加了測(cè)量的間隔度。初看起來，這種間隔度的增加似乎損失了信息。例如，假設(shè)在某一位置的某一信道的信號(hào)強(qiáng)度按0到100標(biāo)度為34單位(與實(shí)際的單位無關(guān))。我們只存儲(chǔ)測(cè)量在25到50之間這樣的事實(shí)，即關(guān)于標(biāo)度0到3的一個(gè)值1，而不是存儲(chǔ)34個(gè)單位的結(jié)果。標(biāo)度0到100的值34，似乎能夠比標(biāo)度0到3的值1似乎能更好地預(yù)測(cè)位置附近的信號(hào)強(qiáng)度。然而，在很多情形下，增加間隔度的結(jié)果是增加了位置的精度。一個(gè)原因在于在高分辨率的標(biāo)度時(shí)，有很多值是相對(duì)少地出現(xiàn)的，而在低分辨率標(biāo)度時(shí)，所有可能的值相對(duì)頻繁地出現(xiàn)。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于不需要關(guān)于網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的預(yù)先的信息(雖然它可能是有用的)。這意味著，根據(jù)本發(fā)明的位置服務(wù)不依賴于網(wǎng)絡(luò)經(jīng)營者。即使本發(fā)明的位置服務(wù)由網(wǎng)絡(luò)經(jīng)營者維護(hù)，在沒有關(guān)于它們的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的預(yù)先信息時(shí)，經(jīng)營者也能采用來自其它經(jīng)營者網(wǎng)絡(luò)的觀測(cè)。本發(fā)明可用于種類廣泛的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，諸如蜂窩式網(wǎng)絡(luò)，廣播網(wǎng)或無線局域網(wǎng)。


以下將參照附圖通過優(yōu)選實(shí)施例更詳細(xì)地說明本發(fā)明，其中圖1是信號(hào)參數(shù)與接收器位置關(guān)系的各種曲線圖；圖2是表示本發(fā)明一般概念的一個(gè)框圖；圖3是表示用于確定校準(zhǔn)測(cè)量的一個(gè)典型的校準(zhǔn)接收器的框圖；圖4A和4B是表示其位置待估計(jì)的移動(dòng)接收器的框圖；以及圖5示出了統(tǒng)計(jì)模型的結(jié)構(gòu)。
發(fā)明的詳細(xì)說明圖1示出了信號(hào)參數(shù)與接收器位置關(guān)系的各種曲線圖。水平軸表示接收器的(一維)位置?？v軸表示由接收器測(cè)量的信號(hào)參數(shù)V(諸如信號(hào)強(qiáng)度或出錯(cuò)率)。曲線圖A和B描繪了兩個(gè)信道的信號(hào)參數(shù)。在這一假設(shè)的例子中，有分別在位置X1到X10測(cè)量的十個(gè)點(diǎn)D1到D10。曲線圖A和B都共享具有各自位置X1到X10及信號(hào)參數(shù)值V0的數(shù)據(jù)點(diǎn)D1到D10。圖1給出實(shí)現(xiàn)本發(fā)明中困難的一點(diǎn)想法。不僅參數(shù)值V0對(duì)十個(gè)不同的位置是公共的(在這例子中)，而且10個(gè)位置也可通過兩個(gè)曲線圖A和B同等解釋。著名的奈奎斯特準(zhǔn)則(Nyquist criterion)說，如果信號(hào)在多于其最高頻率成分兩倍采樣，則信號(hào)能夠被完全重構(gòu)。如果曲線圖A和B表示，例如具有標(biāo)稱頻率900MHz的GSM網(wǎng)絡(luò)中的場(chǎng)強(qiáng)，則曲線圖A和B的空間頻率具有大約30cm的波長。于是，信號(hào)參數(shù)應(yīng)當(dāng)在小于15cm間隔的點(diǎn)處被采樣，這明顯是不行的。但是如果信號(hào)參數(shù)在多于波長一半間隔的點(diǎn)采樣，則曲線圖A和B不能被重構(gòu)，這被這樣的事實(shí)證明，即曲線圖A和B點(diǎn)X6和X10之間沒有任何相似性。
本發(fā)明實(shí)際可行的原因是來自以下事實(shí)，即隨著信道數(shù)的增加，信道如上所述作為的位置數(shù)迅速降低，因而基于被測(cè)參數(shù)不能將任何兩個(gè)點(diǎn)彼此區(qū)分變的不大可能。
圖2是本發(fā)明一般概念的一個(gè)框圖。在圖2中，本發(fā)明是作為緊湊的位置估計(jì)模型LEM實(shí)現(xiàn)的，雖然更為分布式的實(shí)現(xiàn)也是可能的。本發(fā)明本質(zhì)的特征是接收器無線環(huán)境的統(tǒng)計(jì)模型SM，考慮接收器點(diǎn)多個(gè)當(dāng)前觀測(cè)值，該模型能夠預(yù)測(cè)接收器的位置?；谛?zhǔn)數(shù)據(jù)CD，以及可選地基于無線環(huán)境的預(yù)先信息Pl，統(tǒng)計(jì)模型SM是通過模型構(gòu)成模塊MCM建立和維護(hù)?？蛇x的預(yù)先信息Pl可包括關(guān)于網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的信息，諸如基站的位置和無線電參數(shù)。收集校準(zhǔn)測(cè)量的位置稱為校準(zhǔn)點(diǎn)。校準(zhǔn)數(shù)據(jù)CD包括多個(gè)數(shù)據(jù)記錄，其每一個(gè)包括所述校準(zhǔn)點(diǎn)的位置X，以及在該校準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量的信號(hào)參數(shù)組?？蛇x地，在信號(hào)參數(shù)隨時(shí)間變化的情形下，校準(zhǔn)數(shù)據(jù)記錄還可包括進(jìn)行測(cè)量的時(shí)間。位置X可以任何絕對(duì)或相對(duì)座標(biāo)系表示。在特定情形下，諸如列車、高速公路、隧道、水道等，單個(gè)的坐標(biāo)即足夠，但是通常要使用兩個(gè)或三個(gè)座標(biāo)。參考標(biāo)號(hào)X表示位置的所有座標(biāo)的集合。
應(yīng)當(dāng)注意，術(shù)語“訓(xùn)練數(shù)據(jù)”常用于這種統(tǒng)計(jì)模型的場(chǎng)合。在本發(fā)明的場(chǎng)合，偏好術(shù)語“校準(zhǔn)”，因?yàn)椤坝?xùn)練”可能會(huì)傳達(dá)在初始訓(xùn)練之后模型已經(jīng)就緒的思想，而“校準(zhǔn)”則能更好地表達(dá)模型必須隨條件的變化而不斷更新的思想。
還有一個(gè)位置計(jì)算模型LCM，用于基于接收器當(dāng)前觀測(cè)值CO和統(tǒng)計(jì)模型SM產(chǎn)生位置估計(jì)LE。技術(shù)上，“測(cè)量”和“觀測(cè)”可類似地進(jìn)行，但為了避免混淆，術(shù)語“測(cè)量”一般用于校準(zhǔn)測(cè)量，而在接收器當(dāng)前位置獲得的信號(hào)參數(shù)稱為“觀測(cè)”。接收器的最近的觀測(cè)值組稱為當(dāng)前觀測(cè)值。位置計(jì)算模型LCM或分開的估計(jì)解釋模型EIM也可使用接收器的觀測(cè)歷史OH來解釋位置估計(jì)。換言之，在能夠通過兩個(gè)或多個(gè)有大體同等概率的位置解釋觀測(cè)值組的情形下，觀測(cè)歷史OH能夠用來解決不明確性。
圖3是一個(gè)框圖，表示用于確定圖2中所示的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)CD中的校準(zhǔn)測(cè)量的一個(gè)典型的校準(zhǔn)接收器CR。圖3示出了一個(gè)移動(dòng)校準(zhǔn)接收器，包括一個(gè)便攜式計(jì)算機(jī)(或數(shù)據(jù)處理器)PC-C，一個(gè)移動(dòng)臺(tái)MS-C(諸如GSM，GPRS或UMTS移動(dòng)電話)，以及一個(gè)位置接收器，例如GPS(全球定位系統(tǒng))裝置。后綴-C代表校準(zhǔn)接收器，以區(qū)分圖4中實(shí)際接收器R的對(duì)應(yīng)部分。為了清楚起見，校準(zhǔn)接收器的主要模塊PC-C，MS-C，及LR被分開示出，雖然后面兩個(gè)模塊也可用作為可插入典型的膝上計(jì)算機(jī)插卡槽的PC卡。校準(zhǔn)接收器CR觀測(cè)蜂窩式無線網(wǎng)RN中可用的基站BS的無線電信號(hào)參數(shù)。無線網(wǎng)RN與移動(dòng)臺(tái)MS-C之間的接口稱為無線接口RI。如果無線接口RI是雙向的，則校準(zhǔn)接收器CR可通過同一無線接口RI向位置估計(jì)模塊LEM發(fā)送其觀測(cè)值。另外，校準(zhǔn)接收器的便攜式計(jì)算機(jī)PC-C可在如可記錄CD-ROM這樣的可拆卸存儲(chǔ)DM介質(zhì)上存儲(chǔ)觀測(cè)值，然后這種盤被離線帶到位置估計(jì)模塊LEM。
校準(zhǔn)接收器CR的位置接收器LR可以完全是傳統(tǒng)型的，例如商用的GPS(全球定位系統(tǒng))接收器，只要它能夠向所附的計(jì)算機(jī)或其它數(shù)據(jù)處理器輸出被測(cè)座標(biāo)即可。便攜式計(jì)算機(jī)也可以是傳統(tǒng)型的、適當(dāng)被編程的計(jì)算機(jī)。只是可能要對(duì)移動(dòng)臺(tái)MD-C的硬件或固件(其ROM內(nèi)容)進(jìn)行修改。修改可能需要，這取決于該移動(dòng)臺(tái)要測(cè)量多少信號(hào)參數(shù)。例如，傳統(tǒng)的GSP電話，除了監(jiān)視其當(dāng)前有效的蜂窩單元之外，還監(jiān)視其鄰近單元的某些參數(shù)，但鄰近單元的測(cè)量不象有效單元那樣廣泛。只有當(dāng)GSM電話正在進(jìn)行有效呼叫時(shí)，它才與其有效單元一樣廣泛監(jiān)視鄰近的單元。為了本發(fā)明的目的，有利的是修改移動(dòng)臺(tái)單元的監(jiān)視程序，使得它盡可能擴(kuò)展地監(jiān)視可用單元。
自然，校準(zhǔn)監(jiān)視器CR可以包括一個(gè)以上的移動(dòng)臺(tái)，用于監(jiān)視不同類型的網(wǎng)絡(luò)或不同的經(jīng)營者的網(wǎng)絡(luò)。為了監(jiān)視廣播網(wǎng)，校準(zhǔn)接收器CR還應(yīng)當(dāng)包括一個(gè)掃描廣播接收器(未分開示出)。另外，移動(dòng)臺(tái)MS可以是能夠接收蜂窩式網(wǎng)和廣播網(wǎng)的一種多模式裝置。
如同圖3所示的那樣，校準(zhǔn)接收器能夠隨車輛或人員攜帶。固定的校準(zhǔn)接收器不需要GPS接收器，能夠附著在建筑物、交通信號(hào)標(biāo)志、燈柱等上。作為對(duì)使用分開的位置接收器的替代，可通過以下一種或多種技術(shù)確定校準(zhǔn)接收器的位置在數(shù)字化地圖上表示接收器的位置；輸入街道(或其它)地址并借助于適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)庫將其轉(zhuǎn)換為位置；或使用其它已知的位置，如公共車站。
圖4A是一個(gè)框圖，表示其位置待估計(jì)的一個(gè)典型的移動(dòng)接收器。接收器R的一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)施例只包括一個(gè)適當(dāng)?shù)木幊桃苿?dòng)臺(tái)MS。對(duì)于某些實(shí)施例，接收器R還可包括一便攜式計(jì)算機(jī)(或數(shù)據(jù)處理器)PC。術(shù)語“接收器”意思是當(dāng)其位置正被估計(jì)時(shí)正在接收的裝置，雖然實(shí)際上許多實(shí)施例也具有發(fā)送能力。圖4A所示實(shí)施例不包括統(tǒng)計(jì)模型SM。因而，接收器R必須通過它連接的基站BS把其當(dāng)前的觀測(cè)值組CO發(fā)送到位置估計(jì)模塊LEM。位置估計(jì)模塊LEM通過無線接口RI向接收器返回其位置估計(jì)LE。
圖4B示出了另一實(shí)施例，其中接收器的附屬計(jì)算機(jī)PC接收在可拆卸存儲(chǔ)器DM(如CD-ROM)上的統(tǒng)計(jì)模型SM的拷貝，且該接收器能夠確定其自身的位置而無需作任何發(fā)送。作為另一替代(未分開示出)，接收器的附屬計(jì)算機(jī)PC可通過因特網(wǎng)(或任何其它數(shù)據(jù)連接)連接到位置估計(jì)模型而接收統(tǒng)計(jì)模型LEM。未來的寬帶移動(dòng)臺(tái)能夠通過無線接RI接收統(tǒng)計(jì)模型。也可使用混合技術(shù)，使得接收器通過有線連接或在可拆卸的存儲(chǔ)器上接收初始統(tǒng)計(jì)模型，但后來對(duì)模型的更新通過無線接口發(fā)送。
注意在圖3，4A和4B中，無線網(wǎng)RN是作為蜂窩式網(wǎng)絡(luò)被示出的，而移動(dòng)臺(tái)MS類似于蜂窩式手機(jī)。但本發(fā)明不限于蜂窩式網(wǎng)絡(luò)，并能夠同等地適用于WLAN環(huán)境，這種情形下移動(dòng)臺(tái)由WLAN接口裝置代替。統(tǒng)計(jì)建?，F(xiàn)在將更詳細(xì)地研究可能的統(tǒng)計(jì)模型。一般來說，在這種場(chǎng)合所使用的統(tǒng)計(jì)模型可包括幾種單獨(dú)的統(tǒng)計(jì)子模型，這種情形下，實(shí)際的估計(jì)是通過組合子模型的各結(jié)果獲得的。
有許多可能的統(tǒng)計(jì)建模方法可以用于產(chǎn)生所需的統(tǒng)計(jì)子模型。以下我們將集中在概率方法上。概率模型意味著在估計(jì)移動(dòng)終端的位置時(shí)，如果對(duì)位置X作為離散變量建模，則結(jié)果表示為在可能的位置上概率的分布，而如果對(duì)位置X作為連續(xù)變量建模，則結(jié)果表示為密度函數(shù)。下面，我們將集中在離散的情形。類似地，可對(duì)位置相關(guān)的測(cè)量值V以離散或連續(xù)觀測(cè)變量建模。向量V的維數(shù)(能夠獲得的測(cè)量數(shù))隨操作的無線網(wǎng)的性質(zhì)而變化并與其相關(guān)。
有許多概率模型類能夠使用。在以下本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，主要集中在參數(shù)概率模型上。這種情形下，單個(gè)的模型能夠表示為一個(gè)對(duì)(M，θ)，其中M表示模型結(jié)構(gòu)，即確定需要哪些參數(shù)的模型定量性質(zhì)，而θ表示參數(shù)的定量值。
在本文中，有兩個(gè)用于構(gòu)成參數(shù)概率模型(M，θ)的基本方法，即條件模型和聯(lián)合模型。條件模型是直接給出形式為P(X|V，M，θ)概率分布的模型，其中V表示觀測(cè)變量值(例如，由信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量值構(gòu)成的向量)，X表示觀測(cè)V的位置。聯(lián)合模型定義事件(X，V)上的概率分布P(X，V|M，θ)。
然而，使用概率論公理，我們個(gè)看到P(X|V，M，θ)＝P(X，V|M，θ)/P(V|M，θ)，其中P(V|M，θ)與位置X無關(guān)。這樣，我們可以將分母P(V|M，θ)作為歸一化常量。這意味著我們總能使用聯(lián)合模型進(jìn)行條件建模。下面，我們將集中在聯(lián)合模型建模上，并把條件建?？醋魇翘囟ǖ那樾?。
在位置估計(jì)中有許多使用參數(shù)模型的途徑。我們首先假設(shè)，已經(jīng)決定使用單個(gè)的模型結(jié)構(gòu)M，并希望從校準(zhǔn)數(shù)據(jù)CD確定這些參數(shù)，以至我們得到對(duì)于事件(X，V)的聯(lián)合概率模型，如上所述，考慮觀測(cè)值V，該模型還給出所需的位置X的條件分布。如同在Kontkanen et al.2000中所述，有幾種用于產(chǎn)生聯(lián)合分布的替代方法1.我們可以用P(X，V|M，θ(D))，其中θ(D)是參數(shù)的最大似然例示，即θ(D)＝arg max P(D|M，θ)。
2.我們可以用P(X，V|M，θ(D))，其中θ(D)是參數(shù)的貝葉斯最大后驗(yàn)例示，即θ(D)＝arg max P(θ|M，D)。
3.我們可以用P(X，V|M，θ(D))，其中θ(D)是后驗(yàn)分布P(θ|M，D)的平均值。
4.我們可對(duì)參數(shù)θ積分P(X，V|D，M)＝∫P(X，V|D，M，θ)P(θ|D，M)dθ。
5.我們可以用P(X，V|M，θ(D))，其中θ(D)是在Wallace和Dowe 1999中所述的最優(yōu)化最小消息長度準(zhǔn)則的參數(shù)例示。
在某些特定情況下，可供選擇的3和4是等同的。
一般來說，可能希望使用幾種模型結(jié)構(gòu)M。以下，我們將假設(shè)已經(jīng)固定總的模型族(組合)F，這是所考慮的所有可能模型結(jié)構(gòu)的組合。例如，組合F可相應(yīng)于所有可能的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型(參見[Cowell et al.1999]，[Pearl 1988])。這種情況下，我們通過對(duì)F中所有模型計(jì)算加權(quán)和而產(chǎn)生預(yù)測(cè)分布P(X|V，F(xiàn))P(X|V，F(xiàn))∝∑P(X，V|M)W(M)?？赡艿募訖?quán)函數(shù)W包括1.模型結(jié)構(gòu)M的后驗(yàn)，給定數(shù)據(jù)P(M|D)∝P(D|M)P(M)＝P(M)∫P(D|θ，M)P(θ|M)dθ2.如Rissanen 1999及其中的參考文獻(xiàn)所討論的，給定模型結(jié)構(gòu)M，數(shù)據(jù)的隨機(jī)復(fù)雜性，及隨機(jī)復(fù)雜性準(zhǔn)則的逼近。
3.如Wallace and Dowe 1999及其中的參考文獻(xiàn)所討論的，給定模型結(jié)構(gòu)M，數(shù)據(jù)的最小消息長度，及MML準(zhǔn)則的逼近。
也可以使用加權(quán)函數(shù)的條件(監(jiān)管)版本，在這種情況下，加權(quán)是對(duì)于條件建模計(jì)算的，并取實(shí)際的數(shù)據(jù)只包括位置變量X的值，且測(cè)量數(shù)據(jù)V作為“背景數(shù)據(jù)”。這些可選的方式在Kontkanen 1999中論及。
如果F中的模型結(jié)構(gòu)數(shù)太高，以至不能在可行的時(shí)間內(nèi)計(jì)算出加權(quán)和，則通過在F中的搜索并刪減F，限制模型族F，以便只包含那些對(duì)于某種成本函數(shù)最佳的模型結(jié)構(gòu)。用于進(jìn)行搜索的可能的成本函數(shù)包括以上列出的權(quán)重函數(shù)。在這一任務(wù)中可采用任何搜索算法。這類限制搜索的一個(gè)極端的情形是，在F中只選擇一個(gè)單個(gè)的模型結(jié)構(gòu)M。換言之，模型結(jié)構(gòu)的和降低到單個(gè)項(xiàng)，該單個(gè)項(xiàng)對(duì)應(yīng)于使用有最大權(quán)重的單個(gè)模型。
如果對(duì)觀測(cè)V作為離散變量建模，離散變量的顆粒度可被看作是模型結(jié)構(gòu)M的一部分。顆粒度可由用戶固定(表示先驗(yàn)的信息)，或者作為模型結(jié)構(gòu)M的一部分，這從校準(zhǔn)數(shù)據(jù)可知。
可選的先驗(yàn)信息，諸如關(guān)于基站的位置和無線電參數(shù)，表示校準(zhǔn)測(cè)量抽取以外的知識(shí)。在概率設(shè)定中，可以識(shí)別出以下用于對(duì)先驗(yàn)信息編碼的方法1.通過選擇概率模型的初始模型族F(確定所考慮的模型結(jié)構(gòu)，并且對(duì)于每個(gè)模型結(jié)構(gòu)，確定所使用的分布形式及所作的假設(shè))。
2.如果觀測(cè)變量V取為離散型，通過選擇離散化的顆粒度。
3.如果位置變量X取為離散型，通過選擇離散化的顆粒度。
4.通過對(duì)模型M的參數(shù)確定先驗(yàn)分布P(θ|M)。
5.通過對(duì)族F中的模型結(jié)構(gòu)M確定先驗(yàn)分布P(M)。遺失的數(shù)據(jù)有幾種可選的過程用于處理遺失數(shù)據(jù)1.把“遺失”作為所考慮變量的額外值。
2.忽略遺失項(xiàng)(只從現(xiàn)有的數(shù)據(jù)計(jì)算足夠的統(tǒng)計(jì)數(shù)字)。
3.根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)和/或先驗(yàn)的信息估計(jì)遺失值。這些估計(jì)在有根據(jù)的推測(cè)遺失值中用于填充，或者它們能夠作為局部觀測(cè)值對(duì)待(根據(jù)，例如它們根據(jù)的概率，可同時(shí)局部更新幾種可能值的足夠統(tǒng)計(jì)數(shù)字)。
4.使用隨機(jī)推測(cè)填充遺失值。位置解釋和報(bào)告概率位置估計(jì)的結(jié)果能夠以幾種不同的方式報(bào)告。首先，我們能夠以不同的方式把工作區(qū)劃分為幾個(gè)子區(qū)子區(qū)能夠形成工作區(qū)的完全分割，或者它們只能覆蓋整個(gè)工作區(qū)的一部分。后者情形的一個(gè)例字是只考慮在校準(zhǔn)數(shù)據(jù)D中列出的位置(以所需的精確度)?，F(xiàn)在能夠以下面方式之一報(bào)告概率位置估計(jì)的結(jié)果。
1.給出區(qū)域上全概率分布，即，對(duì)每一區(qū)域X，給出對(duì)應(yīng)的的概率P(X|V，F(xiàn))。
2.相對(duì)于分布P(X|V，F(xiàn))，給出最可能的子區(qū)域X。
3.相對(duì)于分布P(X|V，F(xiàn))，給出最小化某種出錯(cuò)函數(shù)預(yù)期值的點(diǎn)估計(jì)。
上述方式3的一個(gè)例子是均方根誤差，在這種情況下，點(diǎn)估計(jì)是子區(qū)域中心點(diǎn)的加權(quán)平均(假設(shè)子區(qū)域有相等的大小)，權(quán)重是分布P(X|V，F(xiàn))。如果子區(qū)域X大小不相等，則能夠例如通過乘法，相應(yīng)于子區(qū)域的相關(guān)尺寸重新標(biāo)度權(quán)重。
可通過先驗(yàn)信息PI(如果可用)和/或觀測(cè)歷史OH降低有關(guān)接收器位置的不確定性。假設(shè)最初選擇以上方式1。換言之，向請(qǐng)求接收器位置的用戶或應(yīng)用報(bào)告全概率分布。這種概率分布可指示若干可能的位置數(shù)?？紤]接收單元標(biāo)識(shí)符等，先驗(yàn)信息PI(如果可用)可能指示只有一個(gè)位置是可能的。另外，觀測(cè)歷史OH可以用來排除某些位置。例如，雖然若干位置數(shù)能夠解釋接收器的當(dāng)前位置，但考慮接收器的有限速度，只有位置的子組能夠說明整個(gè)觀測(cè)歷史OH，。性能實(shí)例例1使用Naive Bayes模型的位置估計(jì)。
所考慮的子區(qū)域X是收集校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的位置。位置的半徑假設(shè)為一米，雖然可使用任何單位。觀測(cè)變量V可取為離散m值。m的值可以是常數(shù)(例如3)，或可以使用上述加權(quán)函數(shù)之一將其優(yōu)化。區(qū)間之間的邊界點(diǎn)可這樣被確定，使得在每一區(qū)間內(nèi)訓(xùn)練樣本數(shù)相同(等頻率離散化)，或也能使區(qū)間由等寬度構(gòu)成(等寬離散化)。這些區(qū)間還能夠使用群組算法，諸如K-均值算法來確定。
使用一種模型結(jié)構(gòu)M給定位置變量V值，假設(shè)觀測(cè)變量V1，...，Vn是獨(dú)立的。假設(shè)數(shù)據(jù)獨(dú)立并等同地分布(＝“i.i.d.”)，并遵循利用Geigerand Heckerman，1998中所述的假設(shè)的多項(xiàng)式分布。先驗(yàn)信息不存在。使用對(duì)于模型參數(shù)的非信息一致性先驗(yàn)分布。另一種方式在Kontkanen et al，2000中論及。通過對(duì)參數(shù)的積分計(jì)算分布P(X，V|D，M)。有了以上的假設(shè)，就能夠如Kontkanen et al，2000所述那樣進(jìn)行。
在這一實(shí)驗(yàn)中，通過把八個(gè)(其它數(shù)目同樣可能)最后的信號(hào)測(cè)量作為單個(gè)測(cè)量向量V，考慮觀測(cè)歷史OH，以便假設(shè)這八個(gè)單個(gè)測(cè)量值彼此獨(dú)立。結(jié)果作為子區(qū)域中心點(diǎn)的加權(quán)平均所計(jì)算的點(diǎn)給出，其中對(duì)于區(qū)域X的權(quán)重是P(X|V，D，M)。
這一方法通過采用Sonera GSM網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)強(qiáng)度在赫爾辛基市區(qū)實(shí)驗(yàn)性地實(shí)施并進(jìn)行了測(cè)試。工作區(qū)大約400×500米大小，并在工作區(qū)外多個(gè)街道中大約50個(gè)均勻分布的點(diǎn)收集校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。兩個(gè)測(cè)量位置之間的平均距離大約50米。使用在工作區(qū)內(nèi)300個(gè)隨機(jī)配置的位置中的位置估計(jì)器測(cè)試該系統(tǒng)。這一測(cè)試中的平均位置誤差為42米。例2使用直方圖模型的混合的位置估計(jì)。
取位置變量X包括細(xì)顆粒離散標(biāo)度上的兩個(gè)座標(biāo)(也可以是一個(gè)或三個(gè)座標(biāo))。例如標(biāo)度的分辨率是一米。觀測(cè)變量V1，...，Vn取為離散值，其最大分辨率由測(cè)量裝置確定，例如1dBm。以V表示V1，...，Vn的組合。遺失值由小于任何可能的觀測(cè)值的一個(gè)值代替?？紤]了幾種模型。每一模型Mkl與參數(shù)k，l和θkl相關(guān)，其語義在下面說明。
圖5示出了模型Mkl的結(jié)構(gòu)。變量Xk的值通過離散化為k個(gè)值從變量X的值中獲得。給定Xk的值變量V1(1)，...，Vn(1)的條件分布通過模型參數(shù)θkl描述。每一Vi在由變量Vi(1)值定義的區(qū)間內(nèi)均勻分布，其中i屬于集合{1，...，n}。通過使用k個(gè)倉即k個(gè)可能值對(duì)變量X按等寬離散化(也可用其它離散方法)進(jìn)行離散化，從細(xì)顆粒位置變量X推導(dǎo)出低分辨率位置變量Xk。只要在細(xì)粒度離散化的兩個(gè)邊界點(diǎn)之間出現(xiàn)低分辨率離散化的一個(gè)邊界點(diǎn)，則根據(jù)重疊區(qū)間的相對(duì)尺寸對(duì)聚組(mass)(即子區(qū)間內(nèi)的觀測(cè)數(shù))進(jìn)行劃分。例如，設(shè)細(xì)粒度離散化在范圍
內(nèi)有5個(gè)倉(4個(gè)邊界點(diǎn))。設(shè)低分辨率離散化有2個(gè)倉，因而在值5有一個(gè)邊界點(diǎn)。如果在范圍[4，6]內(nèi)，即細(xì)粒度離散化的三個(gè)倉內(nèi)有n個(gè)觀測(cè)值，則兩個(gè)低分辨率倉得到n/2觀測(cè)值，因?yàn)檫吔琰c(diǎn)5把范圍[4，6]分離為相等大小的兩部分。類似地，使用l個(gè)可能值把每個(gè)觀測(cè)變量Vi離散化，這樣獲得低分辨率變量Vi(l)。
模型Mkl描述了條件概率函數(shù)P(V(1)|Xk，Mkl，θkl)，其中θkl表示模型Mkl的模型參數(shù)。給定位置變量Xk的值，低分辨率觀測(cè)變量V1(1)，...，Vn(1)取為獨(dú)立變量。對(duì)屬于集合{1，...，n}的每一個(gè)i，分布P(V(1)|Xk，Mkl，θkl)取為i.i.d，并以[Geiger and Heckerman，1998]中的假設(shè)遵循多項(xiàng)式-Dirichlet分布。先驗(yàn)信息不存在。使用在模型Mkl上的一致先驗(yàn)分布。對(duì)于模型參數(shù)，使用如[Heckerman，1995]中的非信息等價(jià)采樣大小(ESS)先驗(yàn)分布。對(duì)于ESS參數(shù)，使用二階先驗(yàn)，例如在集合{1，10}上的一致分布。對(duì)屬于集合{1，...，n}的每一個(gè)i，通過對(duì)模型參數(shù)積分計(jì)算分布P(Vi(1)|Xk，Mkl)。有了以上假設(shè)，這能夠按[Kontkanen et al，2000]中所述進(jìn)行。
分布P(Vi|Vi(1))取為在由Vi(1)的值定義的區(qū)間上一致以及由參數(shù)l定義的Vi的離散化。例如，設(shè)Vi的范圍是[1，10]，設(shè)l的值為5，并設(shè)Vi(1)的值為2。假設(shè)使用等寬離散化，Vi的值被離散化為五個(gè)區(qū)間[1，2]，[2，4]，[4，6]，[6，8]，及[8，10]?，F(xiàn)在給定Vi(1)的值為2，分布P(Vi|Vi(1))在區(qū)間[2，4]上是一致的。給定變量值V1(1)，...，Vn(1)，變量V1，...，Vn取為彼此獨(dú)立。
組合兩個(gè)分布P(V|Xk，Mkl)與P(V|V(1))，獲得條件分布P(V|Xk，Mkl)。作為對(duì)模型Mkl上的加權(quán)平均計(jì)算分布P(V|X，D)，其中k和l在集合{1，...，20}上變化(其它的選擇同等可能)。模型通過邊際似然P(V(D)|Xk(D)，Mkl)被加權(quán)，其中校準(zhǔn)數(shù)據(jù)(有n個(gè)觀測(cè)值)組成向量V(D)＝(V1(1)，...，Vn(1))及Xk(D)＝(Xk1(D)，....Xkn(D))。
使用這些假設(shè)，可在兩部分有效計(jì)算邊際似然第一，可按[Heckerman，1995]和[Geiger and Heckerman，1998]中所述，計(jì)算項(xiàng)與形式P(V(l)|Xk，Mkl)的乘積，第二，帶有形式P(V|V(l))的項(xiàng)有相同的值，這是與l相關(guān)的常數(shù)，因?yàn)榉植糚(V|V(l))是一致的。結(jié)果作為位置變量X上的后驗(yàn)概率分布P(X|V，D)＝P(V|X，D)P(X|D)/P(V|D)給出。分布P(X|D)取為一致。項(xiàng)P(V|D)是其值被忽略的規(guī)一化因子。因而，結(jié)果的分布P(X|V，D)是規(guī)一化的，于是其和最大為一。
通過使用WLAN PC卡測(cè)量WLAN信號(hào)強(qiáng)度的膝上計(jì)算機(jī)，上述方法在赫爾辛基的地址為Teollisuuskatu 23的建筑物的二層上實(shí)驗(yàn)性地實(shí)現(xiàn)了并進(jìn)行了測(cè)試。工作區(qū)為大約20×45米(900平方米)大小。校準(zhǔn)數(shù)據(jù)在12個(gè)任意地點(diǎn)收集，其中數(shù)據(jù)向量總數(shù)為204。使用位置估計(jì)器在工作區(qū)內(nèi)25個(gè)任意選擇的位置中測(cè)試該系統(tǒng)。在每一位置，位置估計(jì)被重復(fù)五次。當(dāng)以上系統(tǒng)被用來確定有95％概率聚組的位置區(qū)域時(shí)，正確的地點(diǎn)在這一區(qū)域?yàn)?7％的時(shí)間。95％概率聚組區(qū)平均大小為大約151平方米，即大約總面積17％。
參考文獻(xiàn)Cowell，R.，Dawid P.A.，Lauritzen S.，Spiegelhalter DProbabilisticNetworks and Expert Systems，Springer，New York，1999.
Geiger，D.and Heckerman，DParameter Priors for Directed AsyclicGraphical Models and Characterization of Several ProbabilityDistributions，Technical Report MSR-TR-98-67，Microsoft Research，December 1998.
Heckerman D.，A tutorial on Learning with Bayesian Networks，Technical Report MSR-TR-95-06，Microsoft Research，December 1995.
Kontkanen，P.，Myllymaki，P.，Silander，T.，Tirri，H.，and Grunwald，POn Predictive Distributions and Bayesian Networks，Statistics andComputing 10(2000)，P.39-54.
Kontkanen，P.，Myllymaki，P.，Silander，T.，Tirri，HOn SupervisedSelection of Bayesian Networks，Proceedings of the 15thInternationalConference on Uncertainty in Artificial Intelligence(UA|’99)，Laskey，K.and Prade，H.，1999，Morgan Kauffmann，P.334-342.
Pearl，JProbabilistic Reasoning in Intelligent SystemsNetworks ofPlausible Inference，Morgan Kauffmann，Pbulishers，San Mateo，CA，1998.
Rissanen，JHypothesis Selection and Yesting by the MDL Principle，Computer Journal 42(1999)4，P.260-269.
Wallace，C.S.and Dowe，D.L.Minimum Message Length andKolmogorov Complexity，Computer Journal 42(1999)4，P.270-283.
所有文獻(xiàn)作為參考被結(jié)合在此。
權(quán)利要求
1.一種用于估計(jì)無線遠(yuǎn)程通信環(huán)境(RN)中接收器(R，R’)位置(X)的方法，所述遠(yuǎn)程通信環(huán)境包括多個(gè)用于同時(shí)通信的信道，每一信道具有至少一個(gè)信號(hào)參數(shù)(V)隨位置(X)與其它信道不同地變化；其特征在于該方法包括以下步驟對(duì)于無線遠(yuǎn)程通信環(huán)境中多個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)的每一個(gè)，確定一組校準(zhǔn)數(shù)據(jù)(CD)，每組校準(zhǔn)數(shù)據(jù)包括各校準(zhǔn)點(diǎn)的位置(X)，及用于該校準(zhǔn)點(diǎn)處的幾個(gè)信道每一個(gè)的至少一個(gè)被測(cè)信號(hào)參數(shù)(V)；基于各組校準(zhǔn)數(shù)據(jù)(CD)，維護(hù)無線遠(yuǎn)程通信環(huán)境(RN)中幾個(gè)信道的信號(hào)參數(shù)(V)對(duì)接收器位置的一個(gè)統(tǒng)計(jì)模型(SM)；確定一組觀測(cè)的信號(hào)參數(shù)(CO)，對(duì)于接收器(R，R’)的位置(X)處的幾個(gè)信道的每一個(gè)，這組參數(shù)包括至少一個(gè)觀測(cè)信號(hào)參數(shù)(V)；以及基于統(tǒng)計(jì)模型(SM)和觀測(cè)的信號(hào)參數(shù)(CO)組，確定逼近接收器(R，R’)的位置(X)的位置估計(jì)(LE)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述接收器(R)向一外部的位置估計(jì)模塊(LEM)發(fā)送所述組觀測(cè)信號(hào)參數(shù)(CO)，該模塊向接收器發(fā)送位置估計(jì)(LE)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述接收器(R)存儲(chǔ)統(tǒng)計(jì)模型(SM)的拷貝，并基于統(tǒng)計(jì)模型(SM)的拷貝確定位置估計(jì)(LE)。
4.根據(jù)前述任何一個(gè)權(quán)利要求的方法，其特征在于，還基于關(guān)于無線環(huán)境(RN)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的先驗(yàn)信息(PI)，維護(hù)統(tǒng)計(jì)模型(SM)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4任何一個(gè)的方法，其特征在于，統(tǒng)計(jì)模型(SM)是或者包括一概率模型，最好是貝葉斯模型。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于，統(tǒng)計(jì)模型(SM)是或者包括一貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，給定位置(X)，統(tǒng)計(jì)模型(SM)中的信號(hào)參數(shù)(V)彼此獨(dú)立。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，基于觀測(cè)信號(hào)參數(shù)的歷史(OH)降低關(guān)于接收器位置的不確定性。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，通過離散變量對(duì)至少某些信號(hào)參數(shù)(V)建模，所述離散變量的值對(duì)應(yīng)于可能的信號(hào)參數(shù)值范圍上的區(qū)間或區(qū)間的聯(lián)合。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，對(duì)作為離散變量的位置(X)建模。
11.一種位置估計(jì)設(shè)備(LEM)，用于估計(jì)無線遠(yuǎn)程通信環(huán)境(RN)中接收器(R，R’)的位置(X)，該遠(yuǎn)程通信環(huán)境包括多個(gè)用于同時(shí)通信的信道，每一信道具有至少一個(gè)信號(hào)參數(shù)(V)隨位置(X)與其它信道不同地變化；其特征在于模型構(gòu)成模塊(MCM)用于-對(duì)于無線遠(yuǎn)程通信環(huán)境中多個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)的每一個(gè)，接收一組校準(zhǔn)數(shù)據(jù)(CD)，每一組校準(zhǔn)數(shù)據(jù)包括各校準(zhǔn)點(diǎn)的位置(X)，及對(duì)于該校準(zhǔn)點(diǎn)處的幾個(gè)信道中每一個(gè)的至少一個(gè)被測(cè)信號(hào)參數(shù)(V)；以及-基于各組校準(zhǔn)數(shù)據(jù)(CD)，維護(hù)無線遠(yuǎn)程通信環(huán)境(RN)中幾個(gè)信道的信號(hào)參數(shù)(V)對(duì)接收器位置的一統(tǒng)計(jì)模型(SM)；以及位置計(jì)算模塊(LCM)用于-接收一組觀測(cè)的信號(hào)參數(shù)(CO)，對(duì)于接收器(R，R’)的位置(X)處的幾個(gè)信道的每一個(gè)，這組參數(shù)包括至少一個(gè)觀測(cè)信號(hào)參數(shù)(V)；以及-基于統(tǒng)計(jì)模型(SM)和觀測(cè)的信號(hào)參數(shù)(CO)組，確定逼近接收器(R，R’)的位置(X)的位置估計(jì)(LE)。
12.一種接收器(R，R’)，包括用于確定被觀測(cè)的信號(hào)參數(shù)(CO)組的裝置，對(duì)于接收器(R)位置(X)處的幾個(gè)信道中的每一個(gè)，每一組包括至少一個(gè)被觀測(cè)的信號(hào)參數(shù)(V)，其特征在于，用于向位置計(jì)算模塊(LCM)傳送該組觀測(cè)信號(hào)參數(shù)(CO)的裝置，該位置計(jì)算模塊基于所述組和幾個(gè)信道的信號(hào)參數(shù)(V)與無線遠(yuǎn)程通信環(huán)境(RN)中接收器位置關(guān)系的統(tǒng)計(jì)模型(SM)，用于確定逼近接收器(R)位置(X)的位置估計(jì)(LE)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的接收器(R’)，其特征在于包括位置計(jì)算模塊(LCM)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的接收器(R)，其特征在于，用于傳送觀測(cè)信號(hào)參數(shù)組的裝置包括用于向一外部位置計(jì)算模塊(LCM)傳送該參數(shù)組的裝置(Rl)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12到14中任何一個(gè)的接收器，其特征在于，至少某些觀測(cè)的信號(hào)參數(shù)組(CO)與接收器不附屬的網(wǎng)絡(luò)相關(guān)。
全文摘要
一種用于估計(jì)具有幾個(gè)信道的無線通信環(huán)境(RN)中接收器位置(X)的方法。每一信道具有隨位置(X)與其它信道不同而變化的至少一個(gè)信號(hào)參數(shù)(V)。對(duì)每一校準(zhǔn)點(diǎn)確定一組校準(zhǔn)數(shù)據(jù)(CD)，每一組對(duì)幾個(gè)信道的每一個(gè)包括位置(X)和至少一個(gè)被測(cè)的信號(hào)參數(shù)(V)。校準(zhǔn)數(shù)據(jù)(CD)作為信號(hào)參數(shù)(V)與接收器位置關(guān)系的的統(tǒng)計(jì)模型(SM)的基礎(chǔ)。確定一組觀測(cè)信號(hào)參數(shù)(CO)，這組參數(shù)對(duì)于接收器位置(X)處幾個(gè)信道的每一個(gè)包括至少一個(gè)信號(hào)參數(shù)(V)。基于統(tǒng)計(jì)模型(SM)和該組觀測(cè)信號(hào)參數(shù)(CO)確定逼近接收器(R)位置(X)的位置估計(jì)(LE)。
文檔編號(hào)H04B17/00GK1483297SQ01821487
公開日2004年3月17日 申請(qǐng)日期2001年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月29日
發(fā)明者P·米呂邁基, H·蒂里, P·孔塔卡寧, J·拉赫蒂寧, T·西蘭德, T·羅斯, A·圖奧米寧, K·瓦爾托寧, H·韋特蒂格, P 米呂邁基, 嫉, 心, 旅啄, 氐俑, 盞倌 申請(qǐng)人:?？ê拦煞萦邢薰?br>