确定具有合成天线阵列的便携式电子装置的地理位置制造方法及图纸

通过以下方式确定便携式电子装置(100)在无线通信网络中的地理位置：从多个第一网络发送器(200、300、400)发送无线电信号；在网络中从便携式电子装置接收测量信号，该测量信号针对各个所发送的无线电信号包括随着便携式电子装置(100)的移动在测量时段期间的不同时间点在电子装置中从各个所发送的信号获得的多个数据样本、和与从电子装置中的局部定位单元获得的各个数据样本相关联的局部位置数据，以形成合成天线阵列；从合成天线阵列获得电子装置与第一网络发送器之间的方向测量；获得第一网络发送器的地理位置数据；以及基于方向测量和第一网络发送器的地理位置数据来识别便携式电子装置的地理位置数据。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】确定具有合成天线阵列的便携式电子装置的地理位置
本专利技术涉及一种用于确定便携式电子装置的地理位置的技术，并且具体涉及一种可以用作对公知的GNSS(全球导航卫星系统)的另选方案或补充或对3GPP三角测量的改进的技术。
技术介绍
卫星导航系统用全局或区域覆盖来提供自主地理空间定位。目前，主要的GNSS是全球定位系统(GPS)。GPS接收器具有使用通过来自卫星的无线电沿着视线发送的时间信号将其地理位置(经度、维度以及海拔)确定在数米之内的能力。然而，存在在不可以甚至不允许具有GPS接收器的便携式电子装置接收用于定位的卫星信号的情形。例如，当手持装置在室内操作或处于天空增加阻挡卫星信号的困难城市区域中时，卫星信号被遮盖或阻挡。仍然进一步地，GPS系统在特定地理区域中可能具有不足的覆盖范围，或者卫星信号可能被有源地干扰，以防止定位。此外，可能期望具有在不需要包含GPS接收器的情况下向便携式电子装置提供定位功能的选项，包含GPS接收器增加了便携式电子装置的成本、空间以及能耗。公知的是，具有若干物理天线元件的天线阵列(下文中被表示为“物理天线阵列”)可以用于进入信号(incomingsignal)的方向估计。例如在US2008/0100502中公开了具有物理天线阵列的便携式电子装置。便携式电子装置在位于两个不同位置处时通过处理由多个天线元件分别在第一位置和第二位置处从信号源接收的进入无线电信号来估计进入的无线电信号的到达方向。进一步地，内置运动检测器指示第一位置与第二位置之间的位移矢量。位移矢量结合方向允许便携式电子装置相对于信号源被定位。物理天线阵列的一个问题是物理天线阵列较大且笨重，并且常常消耗比便携式电子装置可以提供的更多的空间。物理天线阵列还可能需要精确的校准，使得为了启用方向估计而在所有可能的方向上已知各天线元件的响应。在天线领域中，还存在所谓的虚拟或合成天线阵列，虚拟或合成天线阵列使用机器人来将单个物理天线元件移动至若干已知位置。只要天线的周围环境在测量期间足够静态，在不同位置处记录的信号就可以仅作为来自物理天线阵列的数据来处理，并且因此还可以用于方向估计。像物理天线阵列一样，虚拟天线阵列主要由于对于定位装置(通常为某种机器人(robot)或轨道(rail))的需要而是笨重的。虚拟天线阵列通常不考虑尺寸限制而开发，而是用于避免对(经常麻烦的)校准的需求或避免可能出现在物理天线阵列的多个天线元件之间的耦合效应(参见，例如，L.M.Correia：Mobilebroadbandmultimedianetworks，Academicpress(2006)chapter6.6)。由此，这种类型的虚拟天线阵列不适于用于便携式电子装置中。现有技术还包括Broumandan等人的文章：“DirectionofarrivalestimationofGNSSsignalsbasedonsyntheticantennaarrays”，IONGNSS2007,25-28September2007,pages1-11。Broumandan公开了一种用于提高城市环境中的GNSS准确度的技术，该技术用于减轻由进入信号在城市环境中的建筑物和其他散射物体上的反射生成的干扰信号的影响。这通过确定干扰信号的方向并应用自适应天线算法来设计波束形成器以在干扰信号的方向上放置空值(null)，从而提高用于全球定位的GNSS信号的信号质量来实现。Broumandan提出了天线阵列通过在连续对干扰信号进行采样的同时沿任意方向移动具有单个天线的手持装置来合成。单个阵列的轨迹由手持装置中的惯性测量单元(IMU)来确定。产生的一组空间样本连同轨迹一起形成合成天线阵列，该合成天线阵列可以被处理以确定各干扰信号的到达方向。现有技术还包括DE102006037347，DE102006037347聚焦于解决与包括GPS的到达时间(TOA)或往返飞行时间(TOF)定位技术相关的多路径问题。TOA和TOF技术基于根据移动站与多个固定站中的每个之间的传送时间(transittime)获得代表所传送的信号的幅度和相位的测量信号。测量信号用于以与用于传统雷达系统(参见，例如，MerrillIvanSkolnik:IntroductiontoRadarSystems，McGraw-Hill(2002)，Chapter1.1)相同的方式基于传送时间来计算到各固定站的距离。多路径问题在信号反射生成除了移动站与固定站之间的直接信号传输路径之外的另外信号路径时出现。DE102006037247提出通过生成合成孔径来解决该问题，该合成孔径被设计为形成方向确切天线，以增大信噪比并减轻信号反射对传送时间估计的影响。众所周知，所估计传送时间的分辨率(resolution)与信号的带宽成反比；因此，DE102006037247中的定位需要宽带无线电信号来获得传送时间的充分估计。此外，DE102006037247中的定位需要跨所有固定站的同步，或在移动站与固定站中的每个之间的同步。另一种类型的单个天线方向发现系统从US5502450已知。这里，单个天线被设置在飞机上，以在飞机沿着线性飞行路径移动的同时从源接收信号。连接到天线的系统检测在沿着飞行路径的两个位置处在信号中定期出现的符号，并且基于相应的信号传送时间来计算在各位置处到源的距离。使用现有导航装置来确定在沿着飞行路径的位置之间的距离。基于这些距离并应用三角法计算，系统能够估计在沿着线性飞行路径的下游位置处到源的角度或到源的距离。WO2011146011A1提出了一种也仅需要一个天线元件的自定位便携式电子装置。在所提出的方法中，电子装置从一个或更多个远程发送器接收信号，并且局部定位单元(localpositioningunit)确定装置的局部位置(localposition)。装置操作以随着便携式电子装置沿着随机轨迹的移动在测量时段期间在不同时间点从信号获得多个数据样本，将各数据样本与从局部定位单元获得的局部位置关联以形成合成天线阵列，获得合成天线阵列的阵列响应，并且通过根据阵列响应处理合成天线阵列并使用关于发送器的地理位置的知识来识别便携式电子装置的地理位置。阵列响应的使用允许独立于发送器与装置之间的信号传送时间来识别地理位置。
技术实现思路
本专利技术的目的是至少部分克服现有技术的限制中的一个或更多个。鉴于上述内容，一个目的是提供一种从资源角度适于定位便携式电子装置的新定位技术(即，用于确定这种便携式电子装置的地理位置的技术)，作为传统GNSS的使用的另选方案或补充或对GPP三角测量的改进。这些目的和可以从下面描述出现的另外目的中的一个或更多个至少部分借助于根据独立权利要求的方法、计算机程序产品、计算机可读介质以及便携式电子装置来实现，所述方法、计算机程序产品、计算机可读介质以及便携式电子装置的实施方式由从属权利要求来限定。本专利技术的第一方面是一种确定便携式电子装置在无线通信网络中的地理位置的方法。方法包括以下步骤：从多个第一网络发送器发送无线电信号；在网络中从便携式电子装置接收测量信号，该测量信号针对各个所发送的无线电信号包括随着便携式电子装置的移动在测量时段期间的不同时间点在电子装置中从各个所发送的信号获得的多个数据样本、和与从电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定便携式电子装置(100)在无线通信网络中的地理位置的方法，该方法包括以下步骤：从第一网络发送器发送无线电信号；在所述网络中从所述便携式电子装置接收测量信号，该测量信号针对所发送的无线电信号包括随着所述便携式电子装置(100)的移动在测量时段期间的不同时间点在所述电子装置中从所发送的信号获得的多个数据样本、和与从所述电子装置中的局部定位单元获得的各个数据样本相关联的局部位置数据，以形成合成天线阵列；在所述网络中从所述合成天线阵列获得所述电子装置与所述第一网络发送器之间的方向测量；获得所述第一网络发送器的地理位置数据；以及基于所述方向测量和所述第一网络发送器的所述地理位置数据来识别所述便携式电子装置的地理位置数据。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种确定便携式电子装置(100)在无线通信网络中的地理位置的方法，该方法包括以下步骤：从第一网络发送器发送无线电信号；在所述网络中从所述便携式电子装置接收测量信号，该测量信号针对所发送的无线电信号包括随着所述便携式电子装置(100)的移动在测量时段期间的不同时间点在所述电子装置中从所发送的信号获得的多个数据样本、和与从所述电子装置中的局部定位单元获得的各个数据样本相关联的局部位置数据，以形成合成天线阵列；在所述网络中从所述合成天线阵列获得所述电子装置与所述第一网络发送器之间的方向测量；获得所述第一网络发送器的地理位置数据；以及基于所述方向测量和所述第一网络发送器的所述地理位置数据来识别所述便携式电子装置的地理位置数据。2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定方向测量的步骤包括以下步骤：获得所述合成天线阵列的阵列响应；以及根据所述阵列响应处理所述合成天线阵列。3.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法包括以下步骤：基于在所述装置中从第二网络发送器接收的信号获得距离测量，该距离测量表示所述装置与所述第二网络发送器之间的估计距离。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述距离测量从时间差数据来计算，该时间差数据从所述便携式电子装置接收，表示在来自多个网络发送器的具体信号之间测量的时间差。5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述距离测量从传播时间数据来计算，该传播时间数据在所述便携式电子装置与所述第二网络发送器之间的信号上测量。6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其中，获得方向测量的步骤和获得距离测量的步骤独立于彼此而执行。7.根据权利要求4所述的方法，其中，识别地理位置数据的步骤包括以下步骤：将从处理所述合成天线阵列获得的地理位置信息与从所述时间差数据确定的地理位置信息相关联。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法包括以下步骤，接收所述装置相对于全局坐标系的相对旋转位置，其中，识别所述便携式电子装置的地理位置数据的步骤还基于所述旋转位置。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述相对旋转位置作为罗盘数据从所述装置被接收。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一网...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·佩尔森，A·贝里格伦，L·诺尔德，P·C·卡尔松，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP