(57)【要約】複数のパラメータ測定値から受信機の位置推定値を導出するシステムと方法を提供する。相関関数から各測定値を導出する。相関関数は受信機で受信した信号と、受信機が受信できる送信機を一意的に識別する識別符号との相関を取ることによって順次導かれる。複数の測定値の異なる部分集合から、複数の位置推定値の各々が導かれる。局地的地形に基づいて、位置推定値の１つが受信機の位置の最良推定値として選定される。
2005523454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のパラメータ測定値から受信機の位置推定値を導出する方法であって、それぞれのパラメータ測定値は、受信機で受信された信号と、受信機で受信できる送信機を一意的に特定する識別符号との相関から順次導出する相関関数から導出され、
複数の測定値の異なる部分集合から複数の位置推定値の各々を導出することと、
各位置推定値のコストを導出することと、
局地的地形に基づいて前記コストを改良することと、
前記改良したコストに応じて前記位置推定値の１つを選択することとを含む、
方法。
【請求項２】
前記パラメータ測定値は、到着時刻の測定値である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記識別符号は、擬似雑音（ＰＮ）符号である請求項１に記載の方法。
【請求項４】
推定値の前記コストは、その位置推定値の導出に用いた測定値の残留誤差のＲＭＳである請求項１に記載の方法。
【請求項５】
改良する前記ステップは、各測定値に対して以下のサブステップ、すなわち、
対応する送信機について局地的地形に基づき予測相関関数を計算することと、
その予測相関関数と受信機で得られる実際の相関関数とを比較することと、
その比較に基づいて、予測と実際の相関関数の間の相違が十分大きい場合には、測定値から導出した各位置推定値に対するコストを調整することとを実行すること含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記比較サブステップは、予測ピーク振幅と、実際の相関関数の最も早い非サイドローブピーク振幅とを比較することを含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記比較サブステップは、相関関数の予測形状と、相関関数の実際の形状とを比較することを含む請求項５に記載の方法。
【請求項８】
メモリに蓄積された一連の命令として実際に具体化された請求項１に記載の方法。
【請求項９】
１つのプロセッサと請求項８に記載のメモリを含むシステムであって、前記メモリは前記プロセッサによるアクセスが可能であり、かつ前記プロセッサはメモリに蓄積された命令にアクセスし、実行するように構成されたシステム。
【請求項１０】
複数のパラメータ測定値から受信機の位置推定値を導出する方法であって、それぞれのパラメータ測定値は受信機で受信された信号と、受信機で受信できる送信機を一意的に特定する識別符号との相関から順次導出する相関関数から導出され、
局地的地形に基づいて、信頼性がないと決定された複数の測定値のいずれかを除外することと、
残りの測定値の異なる部分集合から、複数の位置推定値の各々を導出することと、
前記各位置推定値のコストを導出することと、
前記コストに応じて位置推定値の１つを選択することとを含む、
方法。
【請求項１１】
前記識別符号は、擬似雑音（ＰＮ）符号である請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記パラメータ測定値は、到着時刻の測定値である請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記除外するステップは、各測定値に対し、以下のサブステップ、すなわち、
局地的地形に基づいて対応する送信機について予測相関関数を計算することと、
前記予測相関関数と測定値が導出される実際の相関関数とを比較することと、
前期比較に基づいて、測定値に信頼性がないかどうかを決定することと、
信頼性がないと決定した場合、前記測定値を以後の考察から除外することとを実行することを含む、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記比較サブステップは、相関関数の予測ピーク振幅と実際の相関関数の最も早い非サイドローブピークの振幅とを比較することを含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記比較サブステップは、相関関数の予測形状と測定値を導出した相関関数の実際の形状とを比較することを含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
メモリに蓄積された一連の命令として実際に具体化された請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
１つのプロセッサと請求項１６に記載のメモリを含むシステムであって、前記メモリは前記プロセッサによるアクセスが可能であり、かつ前記プロセッサはメモリに蓄積された命令にアクセスし、実行するように構成されたシステム。
【請求項１８】
少なくとも１つの送信機は、ＧＰＳ衛星である請求項１０に記載の方法。
【請求項１９】
少なくとも１つの送信機は、無線通信システムの基地局である請求項１０に記載の方法。
【請求項２０】
少なくとも１つの送信機は、無縁通信システムの基地局セクターである請求項１０に記載の方法。
【請求項２１】
前記信号は無線通信を介して受信機で受信される請求項１０に記載の方法。
【請求項２２】
前記無線伝送は、多元接続プロトコルに従って起こる請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記多元接続プロトコルは、ＣＤＭＡである請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記多元接続プロトコルは、ＧＳＭである請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記多元接続プロトコルは、ＷＣＤＭＡである請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
複数のパラメータ測定値から受信機の位置推定値を導出する方法であって、それぞれのパラメータ測定値は、受信機で受信された信号と、受信機で受信できる送信機を一意的に特定する識別符号との相関から順次導出する相関関数から導出され、
複数の測定値の異なる部分集合から、複数の位置推定値の各々を導出することと、
局地的地形に基づいて、各位置推定値に対する信頼性尺度を導出することと、
前記信頼性尺度に基づいて前記位置推定値の１つを選択することとを含む、
方法。
【請求項２７】
位置推定のために信頼性尺度を導出する前記ステップは、以下のサブステップ、すなわち、
位置推定値が導出される各測定値に対応する予測相関関数を決定することと、
各測定値について、前記予測相関関数と測定値が導出される実際の相関関数とを比較することと、
各測定値に対する前記比較に基づいて、位置推定値に対する信頼性尺度を導出することとを実行することを含む、
請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記比較ステップは、予測と実際のピーク振幅を比較することを含む請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記比較ステップは、見通し線伝送に対する予測ピーク振幅と、最も早い非サイドローブピークの実際の振幅とを比較することを含む請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記比較ステップは、相関関数の予測形状と実際の形状を比較することを含む請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
メモリに一連の命令を実際に具体化した請求項２６に記載の方法。
【請求項３２】
プロセッサと請求項３１に記載のメモリを含むシステムであって、前記メモリはプロセッサがアクセス可能であり、前記プロセッサはそこに蓄積された命令にアクセスし実行するように構成されたシステム。
【請求項３３】
加入者局における請求項３２に記載のシステム。
【請求項３４】
ＰＤＥにおける請求項３２に記載のシステム。
【請求項３５】
複数のパラメータ測定値から受信機の位置推定値を導出する方法であって、各々のパラメータ測定値は受信機で受信された信号と、受信機が受信できる送信機を一意的に特定する識別符号との相関を取ることにより順次導出される相関関数から導出され、
複数の測定値の異なる部分集合から、複数の位置推定値の各々を導出することと、
局地的地形に基づいて、位置推定値の１つを選択することとを含む、
方法。
【請求項３６】
複数のパラメータ測定値から受信機の位置推定値を導出する方法であって、各々のパラメータ測定値は受信機で受信された信号と、受信機が受信できる送信機を一意的に特定する識別符号との相関を取ることにより順次導出される相関関数から導出され、
複数の測定値の異なる部分集合から、複数の位置推定値の各々を導出するためのステップと、
局地的地形に基づいて、位置推定値の１つを選択するためのステップとを含む、
方法。
【請求項３７】
複数のパラメータ測定値から受信機の位置推定値を導出するためのシステムであって、各々のパラメータ測定値は受信機で受信された信号と、受信機が受信できる送信機を一意的に特定する識別符号との相関を取ることにより順次導出される相関関数から導出され、
複数の測定値から、各々が測定値の異なる部分集合から導出される複数の位置推定値を導出する第１のロジックと、
各位置推定値のコストを導出するための第２のロジックと、
局地的地形に基づくコストを改良するための第３のロジックと、
その改良したコストに応じて位置推定値の１つを選択するための第４のロジックとを含む、
システム。
【請求項３８】
前記パラメータ測定値は、到着時刻測定値である請求項３７に記載のシステム。
【請求項３９】
前記識別符号は、擬似雑音（ＰＮ）符号である請求項３７に記載のシステム。
【請求項４０】
推定値の前記コストは、その位置推定値を導出する際に用いる測定値の残留誤差のＲＭＳである請求項３７に記載のシステム。
【請求項４１】
前記第３のロジックは、位置推定値が導出された各測定値について、（ａ）局地的地形に基づき対応する送信機について予測相関関数を計算するように、（ｂ）計算した相関関数と実際の相関関数を比較するように、および（ｃ）その比較に基づいて、予測と実際の相関関数の間の相違が十分大きい場合、測定値から導出した各位置推定値に対するコストを調整するように構成された請求項３７に記載のシステム。
【請求項４２】
前記第３のロジックは、相関関数の予測ピーク振幅と実際の相関関数の最も早い非サイドローブのピークの振幅とを比較するように構成された請求項４１に記載のシステム。
【請求項４３】
前記第３のロジックは、相関関数の予測形状と相関関数の実際の形状とを比較するように構成された請求項４１に記載のシステム。
【請求項４４】
複数のパラメータ測定値から受信機の位置推定値を導出するためのシステムであって、各々のパラメータ測定値は受信機で受信された信号と、受信機が受信できる送信機を一意的に特定する識別符号との相関を取ることにより順次導出される相関関数から導出され、
局地的地形に基づいて信頼性がないと決定された複数の測定値のいずれかを除外するための第１のロジックと、
残っている測定値の異なる部分集合から、複数の位置推定値の各々を導出するための第２のロジックと、
各位置推定値のコストを導出するための第３のロジックと、
そのコストに応じて位置推定値の１つを選択するための第４のロジックとを含む、
システム。
【請求項４５】
前記識別符号は、擬似雑音（ＰＮ）符号である請求項４４に記載のシステム。
【請求項４６】
前記測定値は、到着時刻の測定値である請求項４４に記載のシステム。
【請求項４７】
前記第１のロジックは、各測定値に対し、（ａ）局地的地形に基づいてその測定値が導出された送信機に対応する予測相関関数を計算するように、（ｂ）その予測相関関数と測定値が導出された実際の相関関数とを比較するように、（ｃ）その比較に基づいて、測定値が信頼性がないかどうかを決定するように、および（ｄ）信頼性がないと決定された場合、その測定値を以後の考察から除外するように構成された請求項４４に記載のシステム。
【請求項４８】
前記第１のロジックは、予測ピーク振幅と前記測定値が導出された実際の相関関数の最も早い非サイドローブピークの振幅とを比較するように構成された請求項４７に記載のシステム。
【請求項４９】
前記第１のロジックは、予測形状と前記測定値が導出された相関関数の実際の形状と比較するように構成された請求項４７に記載のシステム。
【請求項５０】
複数のパラメータ測定値から受信機の位置推定値を導出するためのシステムであって、各々のパラメータ測定値は受信機で受信された信号と、受信機が受信できる送信機を一意的に特定する識別符号との相関を取ることにより順次導出される相関関数から導出され、
測定値の異なる部分集合から、複数の位置推定値の各々を導出するための第１のロジックと、
局地的地形に基づいて、各位置推定値における信頼性尺度を導出するための第２のロジックと、
前記信頼性尺度基づいて、位置推定値の１つを選択するための第３のロジックとを含む、
システム。
【請求項５１】
前記第２のロジックは、各位置推定値に対して、（ａ）位置推定値が導出される各測定値に対応して予測相関関数を決定するように、（ｂ）各測定値に対し、予測相関関数と、測定値が導出される実際の相関関数を比較するように、および（ｃ）前記比較に基づいて、各測定値について、位置推定値対する信頼性尺度を導出するように構成された、請求項５０に記載のシステム。
【請求項５２】
前記第２のロジックは、予測ピーク振幅と実際のピーク振幅とを比較するように構成されている、請求項５１に記載のシステム。
【請求項５３】
前記第２のロジックは、見通し線伝送路に対する予測ピーク振幅と実際の最も早い非サイドローブピークの振幅とを比較するように構成された、請求項５２に記載のシステム。
【請求項５４】
前記第２のロジックは、相関関数の予測形状と実際の形状とを比較するように構成された、請求項５１に記載のシステム。
【請求項５５】
加入者局における請求項５０に記載のシステム。
【請求項５６】
ＰＤＥにおける請求項５０に記載のシステム。
【請求項５７】
複数のパラメータ測定値から受信機の位置推定値を導出するためのシステムであって、各々のパラメータ測定値は受信機で受信された信号と、受信機が受信できる送信機を一意的に特定する識別符号との相関を取ることにより順次導出される相関関数から導出され、
測定値の異なる部分集合から、複数の位置推定値の各々を導出するための第１のロジックと、
局地的地形に基づいて、位置推定値の１つを選択するための第２のロジックとを含む、
システム。
【請求項５８】
複数のパラメータ測定値から受信機の位置推定値を導出するためのシステムであって、各々のパラメータ測定値は受信機で受信された信号と、受信機が受信できる送信機を一意的に特定する識別符号との相関を取ることにより順次導出される相関関数から導出され、
複数の測定値の異なる部分集合から、複数の位置推定値の各々を導出するための手段と、
局地的地形に基づいて、位置推定値の１つを選択するための手段とを含む、
システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は位置決定システムにおいて得られた測定値または導出された位置推定値の完全性監視の分野に関する。より詳細には、見通し線の欠如およびマルチパスのような要因を明らかにするための局地的地形に関する知識を利用した完全性監視の実現に関する。
【背景技術】
【０００２】
全地球測位システム（ＧＰＳ）は各衛星が地表の上空で正確な軌道を飛行する衛星の総体である。各衛星はその衛星に一意的な擬似雑音（ＰＮ）符号で変調された信号を送信する。それぞれのＰＮ符号は予め決まった数のチップを含む。ＧＰＳ受信機はその受信機で受信できる各衛星からの信号を混合したものを含む複合信号を受信する。受信機における信号検出器は、特定の衛星からの送信信号を検出する。これは受信信号とその衛星用ＰＮ符号をシフトした信号との相関度を決定することにより行われる。シフトオフセットの１つに対する相関値において十分な品質のピーク値が検出されると、受信機は前記衛星からの送信信号を検出したと見なされる。
【０００３】
受信機は、少なくとも４つの衛星からの送信信号を検出することによって位置を計算する。それぞれの検出された送信信号に対して、受信機はＰＮ符号のシフトを用いて送信時刻と到着時刻間の遅延（チップまたはチップの小数部分に換算して）を計算する。送信信号の既知の伝搬速度が与えられると、受信機はそれ自体と衛星の間の距離を計算する。この計算した距離により、衛星の周りに１つの球が定まる。受信機は、各衛星について正確な軌道と位置を知っており、連続してこれらの軌道と位置の最新情報を受信する。この情報から、受信機は４つの衛星に対する複数の球が交差する点からその位置（および現在の時間）を決定することができる。
【０００４】
ＦＣＣは、無線通信システム内の、移動局を非限定的に含む加入者局は９１１番および他の緊急電話への素早い応答を支援するために前記加入者局の位置を計算することができるよう命じている。この命令に対応して、加入者局にＧＰＳ衛星の送信信号から、その位置を計算する手段を持たせる努力が進められている。さらに、これの努力は以下のことも含んでいる。すなわち、無線通信システムの基地局かセクターは一意的なＰＮ符号で変調されたパイロット信号を送信するため、加入者局が、複数の基地局もしくはセクターの送信信号から、または基地局もしくはセクターとＧＰＳ衛星の組み合わせから、それらの位置を計算することができるということである。位置を計算するために基地局またはセクターを用いることは高度下り回線三辺測量（ＡＦＬＴ）と呼ばれ、ＧＰＳ衛星と基地局またはセクターの両方を同時に使用することはハイブリッド位置決定と呼ばれる。
【０００５】
図１を参照して、加入者局１００の中の信号検出器は、相関関数のピークから、参照発信源が衛星であっても基地局またはセクターであっても、その送信信号の検出を試みる。相関関数のピークは、予め定めた探索窓で決められた範囲内の参照発信源に対するＰＮ符号をシフトしたものと受信信号（通常、基地局／セクター１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、および／または、衛星１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃなどの複数の参照発信源からの送信信号の混合を含む複合信号である）を掛算し、次に、各シフトされたＰＮ符号に対し、受信信号とシフトされたＰＮ符号間の相関度を表す値を得るために、予め定めた積分時間にわたって掛算値を加算することにより導かれる。ピークが検出された場合、信号検出器は前記ピークから到着時刻などのような少なくとも１つのパラメータの測定値を導出することができる。そのような測定値が４個以上求まると、加入者局１００の位置推定値を得ることができる。
【０００６】
少なくとも４つの測定値が、位置推定値を決定するのに必要である。５つ以上の測定値が得られる場合、位置推定値は過剰決定と考えられる。過剰決定の状況では、測定値の異なる部分集合から複数の位置推定値の各々を導出できる。さらに、測定値の部分集合自体が過剰決定の場合、その部分集合の自己無矛盾性を調べることができる。完全性監視として知られているプロセスにおいて、部分集合内の測定値間の無矛盾性の定量的測定値が決定される。定量的測定値は、その部分集合から導出された位置推定値に関連しており、位置推定値の「コスト」と呼ばれるかもしれない。これらのコストは最良推定値として推定値の１つを選定する際に役に立つかもしれない。
【０００７】
このプロセスはさらに図２を参照して説明することができる。ここで、参照発信源２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄ、２０２ｅ、２０２ｆから測定値を求め、その測定値の異なる部分集合から３個の位置推定値ｐｅ１、ｐｅ２、およびｐｅ３を得ているものと仮定する。特に、図示したように、ｐｅ１は、参照発信源２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄ、および２０２ｅから取得した測定値から導かれると仮定する。ｐｅ２は参照発信源２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄ、および２０２ｆから取得した測定値から導かれると仮定する。また、ｐｅ３は参照発信源の２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄ、２０２ｅ、および２０２ｆから取得した測定値から導かれると仮定する。
【０００８】
１つの例において、コストは位置推定値を導く際に使用される測定値に残留するＲＭＳ誤差である。この例では、第１の推定値ｐｅ１に関連するコストは以下のように表現される。
【０００９】
【数１】
2005523454.tif 000003
ここでｒａ、ｒｂ、ｒｃ、ｒｄ、およびｒｅは加入者局と参照発信源２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄ、２０２ｅと間のそれぞれ測定された距離である。また、ｄａ，ｐｅ１、ｄｂ，ｐｅ１、ｄｃ，ｐｅ１、ｄｄ，ｐｅ１、およびｄｅ，ｐｅ１はそれぞれ位置推定値ｐｅ１と参照信号源２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄ、および２０２ｅとの間の距離を計算した値である。
【００１０】
同様に、この例では、第２の推定値に関連するコスト（ｐｅ２）は以下のように表現される。
【００１１】
【数２】
2005523454.tif 000004
ここで、ｒｆは加入者局と参照発信源２０２ｆの間で測定された距離である。また、ｄａ，ｐｅ２、ｄｂ，ｐｅ２、ｄｃ，ｐｅ２、ｄｄ，ｐｅ２、およびｄｆ，ｐｅ２はそれぞれ位置推定値ｐｅ２と参照信号源２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄ、および２０２ｆとの間の距離を計算した値である。
【００１２】
第３の推定値ｐｅ３に関連するコストは以下のように表現される。
【００１３】
【数３】
2005523454.tif 000005
ここで、ｄｂ，ｐｅ３、ｄｃ，ｐｅ３、ｄｄ，ｐｅ３、ｄｅ，ｐｅ３、およびｄｆ，ｐｅ３はそれぞれ位置推定値ｐｅ３と参照信号源２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄ、２０２ｅ、および２０２ｆとの間の距離を計算した値である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従来の位置決定システムでは、最低のコストに対応する位置推定値が最良の位置推定値として選択される。しかしながら、最低のコスト推定値が実際には最良の推定値ではない場合が多い。例えば、次のようなシナリオを考えよう。すなわち、最低のコスト推定値を計算するのに用いた２以上の測定値がマルチパスおよび見通し線の欠如というような要因で損なわれており、より高いコスト推定値を決定するのに用いた測定値は損なわれていないようなシナリオである。このシナリオでは、事実上、より高いコスト推定値が最良位置推定値となる。
【００１５】
損なわれた測定値を特定することができる場合、損なわれた測定値に基づく位置推定値を考察から除外することにより、精度を改良することができる。しかしながら、従来の方法では、合計６未満の測定値が利用可能である場合、または２以上の測定値が損なわれている場合、一般に、どの測定値が損なわれているかを特定するのは不可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は複数のパラメータ測定値から受信機の位置推定値を導出する方法を提供する。相関関数から各パラメータ測定値を導出する。相関関数は受信機で受信した信号と、受信機が受信できる送信機を一意的に識別する識別符号との相関を取ることによって順次導かれるものである。
【００１７】
第１の実施例は、複数の測定値の異なる部分集合から、複数の位置推定値の各々を導出することを含む。次に、その位置推定値の１つが局地的地形に基づいて選択される。
本方法の第２の実施例は、複数の測定値の異なる部分集合から、複数の位置推定値の各々を導出することを含む。次に、各位置推定値のコストが導出される。コストは位置推定値を導出する際に使用される測定値の無矛盾性の度合いを表す。コストが求まると、局地的地形に基づいてコストを改良する。次に、前記位置推定値の１つが改良したコストに基づいて選択される。
【００１８】
本方法の第３の実施例は、信頼性のない複数の測定値を除外するために局地的地形を利用することを含む。次に、残っている測定値の異なる部分集合から、複数の位置推定値の各々を導出する。次に、各位置推定値に対するコストを決定し、次に、位置推定値の１つがコストに応じて選択される。
【００１９】
本発明の第４の実施例は、複数の測定値の異なる部分集合から、複数の位置推定値の各々を導出することを含む。次に、信頼性尺度が局地的地形に基づいて各位置推定値に対して導かれる。次に、位置推定値の１つが信頼性尺度に基づいて選択される。
１つの実施において、識別符号は擬似雑音（ＰＮ）符号であり、測定値は到着時刻の測定値である。この実施において、到着時刻の測定値の異なる部分集合から、複数の位置推定値の各々が導出される。
【００２０】
局地的地形に基づいて、各位置推定値に対する信頼性尺度の信頼性は、以下の手順により導出される。位置推定値を導出するための各到着時刻の測定のために、局地的地形に基づき、見通し線伝送に対応する相関関数の予測ピーク振幅が計算される。次に、この値を実際の相関関数の最も早い非サイドローブピークの振幅と比較する。次に、信頼性尺度を、その比較に基づいて調整する。
【００２１】
例えば、実際のピーク振幅が予測ピーク振幅を超える場合、マルチパス状態が存在しえて、それを反映して信頼性尺度は減少する。別の例として、実際のピーク振幅が予測より小さい場合、送信機からの伝送経路に予期しない障害があるかもしれない。それを反映して信頼性尺度は減少する。このステップは位置推定値を導出するための各測定値に対して繰り返される。この結果は位置推定値に対する信頼性尺度である。
【００２２】
これらの各方法は、プロセッサがアクセス可能なメモリに蓄積されており、かつプロセッサが実行可能な一連の命令として実際に具体化されるかもしれない。さらに、システムはプロセッサと前記メモリを含むことができ、プロセッサはメモリをアクセスでき、プロセッサはそこに蓄積された命令にアクセスし実行するように構成されている。
【００２３】
このようなシステムは種々の環境または用途で使用されるかもしれない。例えば、１つの応用では、このようなシステムは、加入者局の一部を形成し、基地局、セクター、ＧＳＰ衛星、またはそれらの任意の組み合わせからの少なくとも１つの送信信号から、加入者局の位置を決定するように構成される。他の応用では、このようなシステムは位置決定エンティティ（ＰＤＥ）の一部を形成する。これは、加入者局によって得られた測定値から、加入者局の位置を決定するように構成されている。より詳細には、加入者局は、基地局、セクター、ＧＰＳ衛星、またはそれらの任意の組み合わせからの少なくとも１つの送信信号から測定値を求め、それらをＰＤＥに供給する。次にＰＤＥは加入者局の位置を計算する。
【００２４】
本発明の他のシステム、方法、特徴、および利点は、以下の図面と詳細な説明を検討することにより当業者には明白であるか、または明白になるだろう。そのようなすべての付加的システム、方法、特徴、および利点が本記載の中に含まれており、本発明の範囲の中にあり、かつ付随の請求項で保護されることを意図している。
【００２５】
図中の要素は必ずしも正確な縮尺率ではなく、本発明の原理を示す強調されたものである。図面中に、参照数字は異なる図面全体にわたって同じ部品を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
応用例
図３を参照して、本発明の応用例を示す。この応用例では、加入者局１００は、セルラー、固定無線、ＰＣＳ、および衛星通信システムのような、しかしこれらに限定されない無線通信システムの一構成要素である。さらに、上記無線通信システムはＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＦＤＭＡ、またはＧＳＭ多元接続プロトコル、またはそれらの組み合わせに従って多元接続を規定しているかもしれない。
【００２７】
少なくとも１つの基地局またはセクター１０２ａ、１０２ｂ、および１０２ｃがこの無線通信システムで用いられる。各基地局またはセクター１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、その基地局またはセクターを一意的に特定する繰り返し擬似ランダム雑音（ＰＮ）符号で変調されるパイロット信号を送信する。ＩＳ−９５準拠のＣＤＭＡシステムでは、ＰＮ符号は３２，７６８チップの系列であり、２６．６７ｍｓｅｃごとに繰り返される。
【００２８】
少なくとも１つのＧＰＳ衛星１０６ａ、１０６ｂも、加入者局１００または位置決定エンティティ（ＰＤＥ）１０４で受信できるかもしれない。各ＧＰＳ衛星もその衛星を一意的に特定する繰り返しＰＮ符号で変調された信号を送信する。現在のＧＰＳシステムでは、ＰＮ符号は１，０２３チップの系列であり、１ｍｓｅｃ毎に繰り返される。
【００２９】
加入者局１００の中のパラメータ計算機は、基地局もしくはセクター１０２ａ、１０２ｂ、ならびに１０２ｃから送信されるパイロット信号、および／またはＧＰＳ衛星１０６ａ、１０６ｂから送信された信号の種々のパラメータを計算するように構成される。そのようなパラメータはＴＯＡ、送信時刻、全受信電力で割った１チップあたりのエネルギー（Ｅｃ／Ｉｏ）、および上記のどれかに関する信頼性尺度を含むかもしれない。信頼性尺度は、ＴＯＡ推定値のようなこれらパラメータの少なくとも１つに対する二乗平均平方根誤差（ＲＭＳＥ）を含むがこれに限定されるものではない。
【００３０】
一度計算されたパラメータ、および、もし計算されていれば、信頼性尺度はＰＤＥ１０４に提供される。ＰＤＥはそれに応じて加入者局１００の位置を計算する。（ＰＤＥ１０４はインターネットもしくは他のＴＣＰ／ＩＰネットワークのような公衆コンピュータネットワーク、構内ネットワーク、または他のネットワークのサーバであっても良い。）このプロセスの一部として、ＰＤＥ１０４は、対応する信頼性尺度によってパラメータを加重し、その加重パラメータを用いて加入者局１００の位置を計算しても良い。いったん計算されると、加入者局１００の位置はそこにダウンロードされても良い。または９１１番か他の緊急電話の場合、位置情報を非常時オペレータに伝えても良い。
【００３１】
ＰＤＥ１０４は、基地局もしくはセクター１０２ａ、１０２ｂ、および１０２ｃからの送信信号から導出した測定値から加入者局１００の位置を計算しても良い。または、改良するために少なくとも１つの基地局もしくはセクター１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃならびに少なくとも１つのＧＰＳ衛星１０６ａ、１０６ｂの組み合わせ測定値から加入者局１００の位置を計算しても良い。
【００３２】
ＰＤＥ１０４は加入者局１００に対し、他の形式の支援を提供するかもしれない。例えば、ＰＤＥ１０４は連続的に複数のＧＰＳ衛星を追跡し、それらから送信される信号を探索している加入者局１００に対して支援を提供するかもしれない。これにより加入者局１００は、電源を入れた時に衛星の場所を探索するための時間の掛かる「コールドスタート」手順を踏む必要性が無くなる。
【００３３】
一実施例において、加入者局１００の中のパラメータ計算機は相関ロジックと解析ロジックを含む。本開示の目的に対しては、用語「ロジック」はハードウェア、ソフトウェアまたはハードウェアとソフトウェアの組み合わせを意味する。相関ロジックは、複数の基地局、セクター、および／またはＧＰＳ衛星から送信される複数のパイロット信号の組み合わせを含む複合信号を受信する。各パイロット信号は一例としてＰＮ符号である識別符号で変調される。この識別符号は１回、または、繰り返しベースで信号を変調するかもしれない。パイロット信号を変調するために使用される識別符号はパイロット信号の発信源を、それが基地局、セクター、またはＧＰＳ衛星であっても一意的に特定する。
【００３４】
相関ロジックは、積分時間Ｉを用いて、複合信号とシフトした識別符号との間の相関値を決定するように構成される。相関ロジックによって使用される識別符号と、コンポジット信号内に含まれているパイロット信号を変調する識別符号とが合致すると、明らかに最大相関を示すだろう。相関ロジックは、探索窓内で信号とシフトした識別信号の間の相関を表す相関関数を出力する。
【００３５】
１つの例では、コンポジット信号Ｓの各サンプルは、同相（Ｉ）および直交（Ｑ）成分を持つ複素数である。また信号ＳはＰＮ符号でそれぞれ変調された複数のパイロット信号を含む。１つの実施において、相関ロジックは相関値Ｃを決定する。これは、ＰＮ符号と使用するＰＮ符号におけるシフト量ｓに依存する。この相関値はコヒーレント、すなわち位相情報を保有しており、以下のように表される複素数である。
【００３６】
【数４】
2005523454.tif 000006
ここで、Ｎはチップで表した（コヒーレント）積分時間、Ｓ（ｉ）は受信信号のサンプル、ｋは任意の開始時刻である。この実施において、積分時間Ｉはコヒーレント積分時間Ｎである。
第２の実施において、相関ロジックは、相関値Ｃを決定する。これは実数であり、非コヒーレントに、すなわち位相情報を持たずに、それぞれＮチップにわたって行うＭ連続したコヒーレント積分を結合して、導出される。この実施では、相関値Ｃは以下のように表わすことができる。
【００３７】
【数５】
2005523454.tif 000007
この実施では、積分時間ＩはＮとＭの積である。
試験されるシフト量ｓの範囲は探索窓Ｗである。Ｗは、所望の探索窓Ｗにわたり信号ＳとＰＮ符号のシフト量ｓ（シフト量ｓはチップで表される）との間の相関度を表す相関関数Ｆ（ＰＮ、ｓ）から共に由来するＣ（ＰＮ、ｓ）を評価する。この場合、ＰＮ符号は信号上へ繰り返し変調され、相関関数Ｆ（ＰＮ、ｓ）は周期的になるであろう。
【００３８】
図４はＣＤＭＡ無線通信システムにおけるパイロット信号に対する相関関数Ｆ（ＰＮ、ｓ）の例を示す。この例の窓サイズ（チップで表した）は８である。窓は原点４０６に中心があると仮定した。横軸４０２はＰＮ符号のシフト量（チップで表現した）を表す。また縦軸４０４は相関関数Ｆ（ＰＮ、ｓ）（エネルギー（ｄＢ）で表現した）を表す。図示したように、この例の関数のピーク４０８は原点４０６に位置している。この相関関数は実世界の相関関数におけるコンポーネントパルスを構成するかもしれない。
【００３９】
相関関数のピーク４０８が十分高く、雑音並びに他の歪（後に議論する）と十分区別可能でフォールスポジティブの危険が許容水準まで減少されていれば、測定値取得は成功している。相関ロジックは他のＰＮ符号について少なくとも４つの測定値取得に成功するまでこのプロセスを繰り返すかもしれない。
【００４０】
取得に成功した各測定値に対し、解析ロジックは伝搬時間の推定値を導出するかもしれない。この伝搬時間推定値は、１つの例では、探索窓の中で相関関数の最も早い非サイドローブピークに関連した時間／距離である。一般に、最も早い非サイドローブピークに関連した時間／距離は多くの場合見通し線伝送に対応しているため、これが用いられる。また、通常、見通し線伝送に関連したピークが正確なＴＯＡ計算に必要である。解析ロジックは、また、ＴＯＡ計算のためのＲＭＳ誤差のような信頼性尺度を導出し、この信頼性尺度から導出される重みを用いてＴＯＡ推定値を加重するかもしれない。
【００４１】
解析ロジックは少なくとも４個の加重ＴＯＡ推定値をＰＤＥ１０４に提供するかもしれない。この情報に応じて、ＰＤＥ１０４は加入者局１００の位置を計算し、次に、この情報を加入者局１００にダウンロードする。
対象発明は、ＰＤＥ１０４中に採用され、提供された測定値（加重または非加重）に応じて加入者局１００の位置を計算する目的に利用されるかもしれない。しかし、位置決定機能が、加入者局１００または少なくとも１つの基地局もしくはセクター１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃのような他のエンティティの中で直接実行されるような他の応用も可能であることを理解すべきである。その場合には、対象発明は無線通信システムにおけるこれらの他のエンティティのどれかで採用されるかもしれない。
【００４２】
マルチパスおよび／または見通し線の欠如の影響に関する背景
図５はＣＤＭＡ通信システムにおけるパイロット信号に対する相関関数Ｆ（ＰＮ、ｓ）の例を示しており、マルチパスの影響を表す。図中で破線で示されたより弱く、時間的に早い、独立した到着に対する相関関数を、図中に実線で示したより強く、独立した信号到着に対する相関関数に重ねて示した。これらの２つの相関関数の加算的な結合は、マルチパスの影響を受ける、またはマルチパス信号の実世界の複合信号から導出された相関関数を表すかもしれない。本開示の目的に対しては、「独立した」到着は、異なる発信源からの複数信号の１つを含む。この複数の信号は異なる経路を通って受信者に到着する同一信号が示す複数の様相の１つと同様に受信者に到着する。
【００４３】
図６は図５で示した相関関数を発生させるかもしれない状況を示す。図示したように、基地局またはセクター１０２と加入者局１００の間の直接見通し線経路は障害物６１４（例として木）によって遮断される。これは減衰はするが、パイロット信号の通過は許容する。同時に、マルチパスにより、同じパイロット信号が、別の障害物６１６（例えばビル）で反射し、見通し線内の直接波より小さい減衰量で加入者局１００によって受信されるかもしれない。障害物６１６からのこの反射は図５の実線で表された相関関数を発生させるかもしれない。一方障害物６１４を通る直接伝搬の方は図５の破線で表される相関関数を発生させるかもしれない。
【００４４】
図５に戻り、このマルチパス状態により、相関関数の最も早い非サイドローブピークの位置を決定する時の難しさが増加する。このピークは図５中で５１２で示すピークである。この難しさの理由は、このピークを図６の番号５１８で特定される反射信号を表す相関関数のサイドローブと区別するのが難しいかもしれないということである。従って、パラメータ計算機の解析ロジックがそのようなサイドローブを見通し線到着に対する相関関数のピークとして誤って解釈するか、またはこの相関関数のピークを後から到着する信号のサイドローブと誤って解釈するという危険があるだろう。いずれにしても、以後の到着の時間の推定値は偏るだろう。
【００４５】
図７は、図８に示したシナリオの結果となるかもしれない見通し外状態の影響を反映した、ＣＤＭＡ無線通信システムにおけるパイロット信号から導いた相関関数の例を示している。ここでは、図示したように、障害物８０４は基地局１０２から加入者局１００までの見通し伝送経路を完全に遮断している。しかしながら、基地局１０２からの見通し外伝送はビル８０２で反射され、加入者局１００で受信される。この見通し外伝送により図７に示した相関関数が発生する。
【００４６】
ここでは、相関関数に、見通し線伝送に対応するピークが存在しないため、到着時刻の正確な推定値を求めることは困難である。さらに、ピーク７０２は図７に示される最も早い非サイドローブのピークであるため、解析ロジックがパイロット信号の到着時刻の推定値を決定する際にピーク７０２に関する時間／距離を用いる危険がある。このピークは、見通し線伝送に関するピークではないため、到着時刻の推定値は偏るだろう。
【００４７】
図９はＣＤＭＡ無線通信システムの結果であるかもしれないマルチパスと見通し状態の組み合わせを反映した相関関数を示す。図１０は図９に示される相関関数を発生させるかもしれないシナリオの例を示す。図示したように、基地局１０２から加入者局１００への見通し線伝送はビル６０４によって完全に遮断される。しかしながら、基地局１０２からの２つの反射波が加入者局１００で受信される。ビル６１２で反射された１番目の波は時間的に早く到着し、図９の擬似的関数に示すピーク９０２を発生させると考えられる。ビル６０２で反射された２番目の波は時間的に遅く到着し、図９に示すピーク９０４を発生させると考えられる。
【００４８】
ここで、到着時刻の正確な推定値を求めることはやはり困難である。相関関数に見通し線伝送に対応するピークが存在しないからである。さらに、ピーク９０２は最も早い非サイドローブピークであるため、解析ロジックが到着時刻を計算する際にそれに関連している時間／距離を用いる危険がある。このピークは見通し線伝送に対応していないため、解析した時刻の推定値はそれ故偏るだろう。
【００４９】
発明の実施例
本発明は複数のパラメータ測定値から受信機の位置推定値を導出する一方法を提供する。各パラメータの測定値は１つの相関関数から導出される。これは受信機で受信された信号と、受信機で受信できる送信機を一意的に特定する識別符号との相関を取ることによって順次導出される。
【００５０】
図１１Ａを参照して本方法の第１の実施例を示す。ステップ１１００において、本方法のこの実施例は、複数の測定値の異なる部分集合から、複数の位置推定値の各々を導出することを含む。本方法はステップ１１００からステップ１１０２へ進む。ここで、位置推定値の１つが局地的地形に基づいて選択される。
【００５１】
本方法の第２の実施例を図１１Ｂに示す。図示したように、本方法のこの実施例はステップ１１０４で始まる。このステップは、すでに求めた複数の測定値の異なる（重なりはあるかもしれないが）部分集合から、複数の位置推定値の各々を導出することを含む。例えば、６個の測定値Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、およびＦが求められている場合、ステップ１１０４は次の測定値の各部分集合から６個の位置推定値を導出することを含むかもしれない。１）Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、２）Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｆ、３）Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｅ、Ｆ、４）Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、５）Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、６）Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ。
【００５２】
本方法はステップ１１０４からステップ１１０６に進む。このステップはステップ１１０４で決定された各位置推定値のコストを導出することを含む。この開示の目的に対しては、推定値の「コスト」はその推定値を導出するために用いた測定値と矛盾しない任意の尺度であり、残留測定誤差のＲＭＳを非限定的に含む。
【００５３】
本方法はステップ１１０６からステップ１１０８に進む。このステップは局地的地形に基づいてステップ１１０４で決定した各コストを改良することを含む。
一実施例において、各コストは以下のプロセスを用いて改良される。まず最初に、対応する位置推定値を導出するために用いられる測定値の１つが選択され、対応する参照信号源と受信機の見通し線伝送経路における障害物を特定するために局地的地形を表すデータベースがアクセスされる。オプション的に、受信機から見て反射伝送が発生するかもしれない任意の障害物も特定される。この情報から、参照発信源についての予測相関関数が導出され、得られた実際の相関関数と比較される。この比較に基づいて、ステップ１１０６で決定したような推定値に対するコストが調整される。位置推定値を導出するために用いた各測定値についてこのプロセスが繰り返される。その結果は位置推定値のための改良したコストである。
【００５４】
１つの実施例において、見通し線伝送路の障害物が特定され、参照信号からの見通し線伝送の受信機点での減衰量の予測値が決定される。この情報から、見通し線伝送で得られる相関関数の予測振幅ピークが決定され、実際の相関関数の最も早い非サイドローブピークの振幅と比較される。相違があれば、コストは相違の程度に従った調整量で上方に調整されるかもしれない。合致または合致に近ければ、コストは、下方に調整されるか、または同じ値を保つかもしれない。このプロセスは位置推定値を導出する各測定値について繰り返される。その結果は位置推定値のための改良したコストである。
【００５５】
例えば実際のピーク振幅が予測ピーク振幅を超える状況を考えよう。ここで、マルチパス状態が存在するかもしれない。したがって、コストは、それを反映するために大きくなるかもしれない。別の例として、実際のピーク振幅が予測より小さい状況を考えよう。ここで、送信機からの見通し線経路に予測しない障害物があっても良い。したがって、コストは、それを反映するために大きくなるかもしれない。
【００５６】
第２の実施例において、見通し線伝送の相関関数の予測形状は見通し線伝送路中にあると予測される障害物を考慮することに基づいて計算される。その計算した形状は、受信機への反射伝送を提供すると予測される障害物を考慮したマルチパスの予測影響を反映できるかもしれない。一度決定すると、予測形状は実際の形状と比較される。再び、この比較に応じてコストの調整ができるだろう。前と同様に、このプロセスは位置推定値が導出される各測定値について繰り返されるだろう。その結果は位置推定値のための改良したコストである。
【００５７】
図１１Ｂに戻り、本方法はステップ１１０８からステップ１１１０へ進む。ステップ１１１０において、位置推定値は改良したコストに応じて選択される。１つの例において、このステップは改良したコストの最小値を有する位置推定値を選択することを含む。
【００５８】
図１２は本発明の方法の第３の実施例を示す。この実施例において、本方法はステップ１２０４から始まる。このステップは、局地的地形の考察に基づく信頼性のない測定値（既に求めている複数の測定値からの）を除外することを含む。
１つの実施において、このステップは各測定値について、対応する送信機からの見通し線内に存在すると予測される、および／または受信地点で反射伝送を発生させると予測される障害物を特定するために、局地的地形を表すデータベースにアクセスすることを含む。この情報に応じて、その送信機に対する予測相関関数が計算され、実際の相関関数と比較される。この比較に応じて、その測定値は信頼性が無いとして除外されるか、そうでなければ保持される。
【００５９】
１つの実施例において、送信機からの見通し線伝送の予測減衰量が計算され、見通し線伝送の結果である相関関数の予測振幅がそこから導かれる。この推定値は実際の相関関数における最も早い非サイドローブピークの振幅と比較される。相違が十分顕著である場合、測定値は信頼性がないとして除外されるかもしれない。
【００６０】
第２の実施例において、その送信機に対する相関関数の予測形状が計算され、実際の相関関数の形状と比較される。この比較に基づいて、その測定値は信頼性が無いとして除外されるかもしれない。
図１２に戻り、本方法はステップ１２０４からステップ１２０６へ進む。ステップ１２０６において、本方法は残りの測定値の異なる部分集合から位置推定値を導出することを含む。本方法はステップ１２０６から、ステップ１２０８へ進む。このステップは、これらの各位置推定値に対するコスト導出を含む。本方法はステップ１２０８から、ステップ１２１０へ進む。このステップはそのコストに基づいて、推定値の１つを選択することを含む。１つの実施において、このステップは最小のコストを持つ位置推定値を最良推定値として選択することを含む。
【００６１】
図１３に本発明の方法の第４の実施例を示す。この実施例において、本方法はステップ１３０４で始まる。このステップは、既に求めている測定値の異なる部分集合から、複数の位置推定値の各々を導出することを含む。
本方法はステップ１３０４から、ステップ１３０６へ進む。このステップは、ステップ１３０４で導出された各位置推定値に対する信頼性尺度を計算するために局地的地形を用いることを含む。
【００６２】
本方法はステップ１３０６から、ステップ１３０８へ進む。このステップはステップ１３０４で決定した信頼性尺度に応じて最良の推定値として１つの位置推定値を選択することを含む。
信頼性尺度は対応する位置推定値の信頼性に比例、または反比例する尺度を表すかもしれない。信頼性尺度が位置推定値の信頼性に直接比例している場合、ステップ１３０８は最大の信頼性尺度を持つ位置推定値を最良の推定値として選択することを含むかもしれない。信頼性尺度が位置推定値の信頼性と反比例する尺度の場合、ステップ１３０８は最小の信頼性尺度を持つ位置推定値を最良の推定値として選択することを含むかもしれない。
【００６３】
１つの実施において、ステップ１３０６は各測定値について、対応する送信機からの見通し線内に存在すると予測される、および／または受信地点で反射伝送を発生させると予測される障害物を決定するために、局地的地形を表すデータベースにアクセスすることを含む。この情報に応じて、その送信機に対する予測相関関数が得られ、実際の相関関数と比較される。この比較に応じて、推定値に対する信頼性尺度が調整される。このプロセスは位置推定値が導出される各測定値について繰り返される。この結果は位置推定値における、信頼性の尺度である。同様に、他の各位置推定値に対する、信頼性尺度が導出される。
【００６４】
１つの例において、位置推定値を計算するために用いた各測定値に対しデータベースがアクセスされ、送信機からの見通し線伝送路中の障害物を特定する。この情報から、対応する送信機からの見通し線伝送における予測減衰量が計算され、見通し線伝送についての相関関数の予測ピーク振幅が決定される。予測ピーク振幅は実際の相関関数における最も早い非サイドローブピークの振幅と比較され、それに従って、推定値に対する信頼性尺度が調整される。例えば、この比較によって、マルチパスまたは見通し外状態が存在するかまたは存在しそうであるか示される場合、信頼性尺度を、その尺度が信頼性に反比例、または、比例する信頼性尺度であるかどうかよって上方または下方に調整することができる。他の一例では、この比較は、各測定値に対し対応する相関関数の予測形状と実際の形状を比較し、それに従って、相関関数を調整することを含む。
【００６５】
このプロセスは位置推定値が導出される各測定値について、推定値の信頼性尺度を求めながら繰り返される。次に、このプロセス全体はすべての推定値に対する信頼性指標を求めるために、ステップ１３０４において求めた各推定値について繰り返される。
図１４は本発明の方法の１つの実施例を示す。
【００６６】
このプロセスは、タスク１４００から始まり、タスク１４０１に進む。
タスク１４０１において、１組の測定値を得る。測定値セットの要素は、多くの参照点、例えば、ＧＰＳ衛星、セルラ基地局、セルラ地上測定などからの測定値を含んでいる。また、この測定値セットの要素は任意に与えた参照点に対する複数測定値も表すかもしれない。これは複数の独立したもしくは相関のある測定値、または複数相関ピークなどの単一の測定値に対する複数の仮定を含むかもしれない。各測定値はＲＭＳ誤差計算のような重み係数を提供されることができる。
【００６７】
本方法はタスク１４０１から、タスク１４０２に進む。タスク１４０２は測定値のすべての可能性のある適切な部分集合が取られたかを問い合わせる。適切な部分集合は位置の解を導出するのに十分な数の独立した測定値を含むだろう。この解は完全決定される必要はない。適切な部分集合は典型的には複数相関ピークなどのように、矛盾していることが分かっている測定値を含まない。
【００６８】
答えが否の場合、制御は、タスク１４０３へ進む。タスク１４０３で、部分集合が選択される。
タスク１４０４はタスク１４０３に続く。タスク１４０４において、位置の解は、適切な航法アルゴリズムを用いて計算される。この航法アルゴリズムは計算に測定重み係数を用いるかもしれない。航法アルゴリズムの出力は、完全決定もしくは過剰決定解の場合単一点であるかもしれない。またはあいまいな解が存在する時は点の有限集合であるかもしれない。または不足決定解の時は点の無限集合であるかもしれない。後者に対する例は３個のＧＰＳ衛星についての擬似距離測定値が用いられる時である。その場合、解は１つの曲線を形成する点の集合になるだろう。そのような点の集合は、適切な仮定を用いることによって、範囲が決められるべきである。例えば、非水平曲線は高さの間隔にある仮定をおくことにより（高度支援）範囲を決めることができる。この範囲の大きさは計算時間と所要信頼性間のトレードオフで決定される。
【００６９】
タスク１４０５はタスク１４０４に続く。タスク１４０５において、タスク１４０４で決定された点の集合は、測定値に固有の測定不確定さに従って拡大される。各解の点は通常不確定楕円面に拡大される。この楕円面を記述するパラメータは、航法アルゴリズムの結果であり、個々の測定ＲＭＳ推定値と参照点の幾何学的配置に依存している。航法の解が２以上の点を生成する場合、組み合わせた拡大領域は各点に割り当てられた不確定領域の結合として決定される。
【００７０】
タスク１４０６はタスク１４０５に続く。タスク１４０６において、タスク１４０５で導出された拡大集合は領域に分割される。各領域は以下のアルゴリズムにおいて、幾何学的中心で代表される。この領域の大きさは計算時間と所要の精度間のトレードオフで決定される。
【００７１】
制御はタスク１４０６から、１４０７へ進む。タスク１４０７において、全領域がテストされたか否かの問い合わせがなされる。
答えが否の場合、タスク１４０８が実行される。タスク１４０８において、１つの領域が選択される。
タスク１４０９がタスク１４０８に続く。タスク１４０９はその選択された領域に関連している先験的な確率を決定する。先験的な確率は以下に基づいて計算される。
【００７２】
１．その領域に付随する特定の位置に関する情報。これは局地的環境に関する先験的なすべての知識を包含する。例えば、ある領域に、そこに関連している位置決定の要求が過去にしばしばあった場合、その領域は、より高い割り当て確率を有するべきである。また、不足決定解がタスク１４０４で用いられる場合、結果として得られる点の無限集合の範囲を定めると、結果として得られる集合は通常一様確率分布とはならない。例えば、高度支援が用いられる場合、通常、高度範囲の極値における確率は中央におけるよりも小さい。
【００７３】
２．航法解に関連した領域の位置決定。タスク１４０５において解を拡大した場合、不確定領域には、そこに関連するある確率分布がある（例えば、不確定楕円面に対する三次元ガウス分布）。これはその領域の先験的な確率の一要素として用いることができる。航法解が２以上の点を生成する場合、特定領域は多数の解の点の不確定領域にあり得る。この場合、結合した確率は条件付き確率則に基づいて計算される。
【００７４】
３．航法アルゴリズムで用いられる測定値の重みの和。
４．解に対する航法アルゴリズムで与えられたコスト。
タスク１４１０はタスク１４０９に続く。タスク１４１０において、タスク１４０３で選ばれた測定値の部分集合のすべての測定値を考慮したかどうか、問い合わせがなされる。
【００７５】
否の場合、タスク１４１１が実行される。タスク１４１１では、１つの測定値が選択される。
タスク１４１２はタスク１４１１に続く。タスク１４１２において、予測受信信号強度が計算される。この計算は受信機位置（タスク１４０８で選択された領域の中心）、信号発信源の位置（例えば、ＧＰＳ衛星についての暦と差分補正から決定することができる）に関する知識、および局地的地形に関する知識にも基づく。受信機位置から信号源へ見通し線を引いた後に、すべての障害となりそうな物を特定することができる。障害物のタイプと経路遮断の長さに基づいて、非直接係数（０ｂｌｉｑｕｉｔｙ  ｆａｃｔｏｒ）が決定され予測減衰値に組み込まれる。同様に、局地的地形の知識に建築物に関する知識を含めることができる。例えば、経路がビルによって遮断される場合、大きな信号減衰が予測されるべきである。この減衰は高い「非線形」としてモデル化することができる。例えば、ビル内部で信号の所要侵入深さが小さい場合、窓を通した信号を受信している窓に近い受信機を想定することができる。これは信号損が小さいことを意味している。信号源の位置が対角線上に反対にある場合、前記と同じ受信機にとってはるかに大きい信号損になることが予測されるだろう。信号がビル内部構造を通して伝搬しなければならないと思われるからである。これらの仮定は「非線形」伝搬損モデル内に容易に組み込むことができる。このモデルにおいては、短い経路遮断に比べて長い経路遮断は均質モデルが提示する減衰量よりさらに大きな予測減衰量がある。予測減衰量と共に、推定誤差のＲＭＳ推定値が計算される。伝搬経路が複数の物体と交差している場合、結合した信号減衰量と結合したＲＭＳが計算される。
【００７６】
また、減衰は自由空間伝搬損を含んでいる。これは仮定した受信機-信号源間距離が分かっているため、計算することができる。
受信機から見るセルラ基地局の仰角は低いため、セルラ基地局に対する減衰量を、簡単に一般的な減衰量対受信機-信号源距離関数を用いて近似することが有効であるかもしれないことを注意すべきである。この関数は、環境に関する知識に基づき、または収集した統計データに基づき選択することができる。通常、より高い高度に見える衛星に対し、特定の経路と予測される遮断を計算に使用するべきである。
【００７７】
予測減衰量がいったん決定されると、予測受信強度を求めるためにそれに公称信号源電力を掛算する。衛星に関しては、公称信号源電力は既知であり、セルラ基地局に関してはその基地局によって送信されたオーバヘッドメッセージから知ることができる。そのような発信源がないとき、推定値を用いることができる。信号源電力における不確定さも受信信号強度のＲＭＳ誤差推定に反映されるべきである。
【００７８】
制御はタスク１４１２からタスク１４１３に進む。タスク１４１３において、実際の受信信号強度および予測受信信号強度を比較し、条件付き確率を計算する。予測よりはるかに大きい電力を有する信号に遇うということは低い確率となるかもしれない。これは（見通し信号は遮断されていると予測されているので）検出された信号はおそらくマルチパスだということを示している。または、予測よりはるかに小さい電力の信号に遇うということは低い確率となるかもしれない。いずれの場合でも、タスク１４０８で選択された領域の（およびタスク１４１１で選択された測定値が取られる位置である）確実性は低い。
【００７９】
タスク１４１０における問い合わせが、タスク１４０３で選択された部分集合のすべての測定値が考慮されたことを示した場合、タスク１４１４で結合確率が計算される。この計算はタスク１４１３で得られた結果に基づく。
制御はタスク１４１４からタスク１４１５に進む。タスク１４１５では、結合確率がタスク１４０９とタスク１４１４の結果に基づいて計算され、次に制御はタスク１４０７へ戻る。
【００８０】
タスク１４０７における問い合わせが、すべての領域がテストされたことを示した場合、タスク１４１６が実行される。そこでは、タスク１４１５で計算された最大確率の領域が選択され、記録される。その記録された領域の幾何学的中心はタスク１４０３で選択された測定値の部分集合に関連した位置の解になるだろう、また、その領域の確率はその測定値の部分集合に割り当てられた確率になるだろう。制御はタスク１４１６からタスク１４０２に戻る。
【００８１】
ステップ１４０２における問い合わせが、すべての測定値の部分集合がテストされたことを示した場合、タスク１４１７が実行される。そこでは、最大確率を持つ測定値の部分集合が選択され、関連する位置が位置の解であると宣言される。
このプロセスはタスク１４１８で終了する。
【００８２】
上で説明されたすべてのステップが操作に必要というわけではない。ある情報のセットが利用可能でない場合、対応するステップを省略することができる。
以上の方法のいずれかは実際にさまざまな形式で実施されるかもしれない、例えば、本方法を具体化する一連の命令がメモリ内、もしくはインターネットのような計算機ネットワーク内のサーバ内に蓄積されているような形式、本方法が合成ロジックとして具体化されている形式、または本方法が計算機プログラム製品すなわちコードセグメントまたはモジュールとして具体化されている形式を非限定的に含む種々の形式で実施されるかもしれない。
【００８３】
さらに、システムは上記の場所に蓄積された命令を取得し実行するために上記方法のいずれかを具体化するメモリにアクセスするように構成したプロセッサを含むことができる。そのようなシステムは、種々の環境または応用で用いられるかもしれない。例えば、１つの応用では、そのようなシステムは、加入者局内にあって、基地局、セクター、ＧＳＰ衛星、またはそれらの任意の組み合わせからの少なくとも１つの伝送信号によって加入者局の位置を決定するように構成される。他の応用では、そのようなシステムは、位置決定エンティティ（ＰＤＥ）にあって、加入者局の位置を決定するように構成される。ここで加入者局は、基地局、セクター、ＧＳＰ衛星、またはそれらの任意の組み合わせからの少なくとも１つの伝送信号から測定値を求め、それらを加入者局の位置の推定値を決定するＰＤＥに提供するものである。
【００８４】
本開示の目的に対しては、「プロセッサ」はプロセスを具体化する一連の命令を実行することができる計算機、マイクロプロセッサ、ＡＳＩＣ、有限状態機械、ＤＳＰ、または他の機器を非限定的に含む任意のデバイスであるかもしれない。
さらに、ここで用いられるように「メモリ」はプロセッサで読み込み可能であり、プロセスを具体化する一連の命令を格納することができるＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ディスク（ハードまたはフロッピー）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリなどを非限定的に含む任意のデバイスであるかもしれない。
【００８５】
図１５を参照して、加入者局の１つの実施例の簡略ブロックダイアグラムを示す。この特定の例において、数字１５０２はソフトウェア命令を実行するように構成されたプロセッサを特定し、数字１５０４は本発明の方法を具体化するソフトウェア命令を含むソフトウェア命令とデータを保持するためのメモリを特定する。
【００８６】
数字１５０６は、ローミング、そして／または、システム登録と抹消に利用できる準備情報を保持するための永続的なメモリである。
数字１５０８と１５１０はそれぞれキーパッドとディスプレイを特定し、ユーザーインタフェースの一部として通常提供される。
【００８７】
数字１５１２と１５１４はそれぞれマイクロホンとスピーカーを特定し、音声の送受信を含む用途を支援するために通常提供される。
数字１５１６はＣＤＭＡ、ＧＳＭ、ＷＣＤＭＡ、ＡＭＰＳ、ＴＤＭＡ、ＰＣＳ、またはそれら組み合わせのような、ただしそれらに限定されない、少なくとも１つの多元接続プロトコルに従って無線インタフェースを介してＲＦ周波数で情報の送受信が可能な無線機を特定する。
【００８８】
数字１５１８はモデムを特定する。このモデムはベースバンド周波数の音声（およびデータ）をＲＦ周波数にアップコンバートでき、また、ＲＦ周波数をベースバンド周波数にダウンコンバートできる。
数字１５２０は相関器を特定する。これは、受信信号から前記したように相関関数を導出するように構成されている。
【００８９】
数字１５２２は局地的地形を表すデータベースを特定する。このデータベースはプロセッサ１５０２によってアクセス可能である。
この特定の例において、測定値は相関器１５２０が提供する相関関数からプロセッサ１５０２によって導出される。プロセッサ１５０２は、次に本発明の方法を実行するためにメモリ１５０４に蓄積されたソフトウェア命令をデータベース１５２２にアクセスしながら実行する。このプロセスが終了する時、加入者局の位置推定値が決定されている。
【００９０】
これらの実施例、実施または例によって示された技術が、測定、または測定値から導出される位置推定に適用される場合、既にマルチパスおよび見通し線の欠如のような要素に起因する歪みが正確に見込まれているため、特性は大きく向上する。
本発明の種々の実施例を説明したが、通常の当業者には、本発明の範囲内にあるこれ以外の多くの実施例および実施が可能であることは明白だろう。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】位置決定システムの一例の略図。
【図２】測定値の異なる部分集合から、複数の取りうる位置推定値の各々を決定するプロセスを示す図。
【図３】対象となる発明の一応用例を代表する位置決定システムの一例の略図。
【図４】ＣＤＭＡパイロット信号に対する相関関数の一例の時間領域表現を示す図。
【図５】マルチパス状態の影響を反映しているＣＤＭＡパイロット信号に対する相関関数の一例の時間領域表現を示す図。
【図６】図５の相関関数を発生させるかもしれない１シナリオ例を示す図。
【図７】見通し外状態に従うＣＤＭＡパイロット信号に対する相関関数の一例の時間領域表現を示す図。
【図８】図７の相関関数を発生させるかもしれない１シナリオ例を示す図。
【図９】マルチパスおよび見通し外状態に従うＣＤＭＡパイロット信号に対する相関関数の一例の時間領域表現を示す図。
【図１０】図９の相関関数を発生させるかもしれない１シナリオ例を示す図。
【図１１Ａ】本発明に従う方法の第１の実施例を示す簡略フローチャート。局地的地形に基づいて位置推定値が選択される。
【図１１Ｂ】本発明に従う方法の第２の実施例を示す簡略フローチャート。複数の位置推定値に対して、局地的地形に基づいて決定される精度を上げたコストに応じて位置推定値が選択される。
【図１２】本発明に従う方法の第３の実施例を示す簡略フローチャート。局地的地形への考察に基づき信頼性のない測定値を考察から除外する。
【図１３】本発明に従う方法の第４の実施例を示す簡略フローチャート。局地的地形の考察に基づいて決定される信頼性尺度に応じて位置推定値が決定される。
【図１４】本発明に従う方法の１実施例を示すフローチャート。
【図１５】加入者局の簡略ブロックダイアグラム
【符号の説明】
【００９２】
１００…加入者局、１０２…基地局、１０４…ＰＤＥ、１０６…ＧＰＳ衛星、６０２，６１２，６１６，８０２…反射体、６１４…減衰のある障害物、６０４，８０４…遮蔽物。
【図１】
2005523454.tif 000008
【図２】
2005523454.tif 000009
【図３】
2005523454.tif 000010
【図４】
2005523454.tif 000011
【図５】
2005523454.tif 000012
【図６】
2005523454.tif 000013
【図７】
2005523454.tif 000014
【図８】
2005523454.tif 000015
【図９】
2005523454.tif 000016
【図１０】
2005523454.tif 000017
【図１１Ａ】
2005523454.tif 000018
【図１１Ｂ】
2005523454.tif 000019
【図１２】
2005523454.tif 000020
【図１３】
2005523454.tif 000021
【図１４】
2005523454.tif 000022
【図１５】
2005523454.tif 000023
【国際調査報告】
2005523454.tif 000024
2005523454.tif 000025
2005523454.tif 000026