Procedimiento y aparato para mejorar la precisión de radiolocalización con mediciones.

Un procedimiento (600) de determinación de una estimación de posición para un terminal inalámbrico (110),

que comprende:

obtener (612) información de dominio de estado para la estimación de posición, indicando la información de dominio de estado una estimación de posición inicial para el terminal (110);

obtener (614) información de dominio de medición para el terminal (110), en donde la información de dominio de medición representa mediciones desde al menos un sistema de determinación de posiciones, asociado al terminal inalámbrico (110), para determinar la posición del terminal inalámbrico, en donde la información de dominio de medición proporciona insuficiente información independiente de la cual obtener una estimación de posición independiente para el terminal con una calidad de servicio predeterminada;

determinar (222) elementos de medición a partir de la estimación de posición inicial;

obtener (224) valores de observación para la información de dominio de medición; y

combinar (616) la información de dominio de estado y la información de dominio de medición usando los elementos de medición y los valores de observación para obtener valores de corrección a aplicar a la estimación de posición inicial, a fin de obtener la estimación de posición para el terminal.

Procedimiento y aparato para mejorar la precisión de radiolocalización con mediciones Antecedentes

Campo La presente invención se refiere, en general, a la determinación de la posición. Más específicamente, la presente invención se refiere a un procedimiento y aparato para proporcionar una estimación de posición más precisa para un terminal inalámbrico usando un conjunto de mediciones.

Antecedentes A menudo es deseable, y en ocasiones necesario, conocer la posición de un usuario inalámbrico. Por ejemplo, la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) ha adoptado un informe y una orden para el servicio inalámbrico mejorado 911 (E9-1-1) que requiere proporcionar la ubicación de un terminal inalámbrico (por ejemplo, un teléfono celular, módem, ordenador con capacidad inalámbrica, asistente digital personal (PDA) , o cualquier otro dispositivo móvil o portátil de este tipo que tenga capacidad de comunicación inalámbrica) a un Punto de Atención de Seguridad Pública (PSAP) cada vez que se realiza una llamada 911 desde el terminal. El mandato de la FCC requiere que la localización del terminal, para tecnologías basadas en microteléfonos, tales como el GPS asistido (A-GPS) , tenga una precisión dentro de un radio de 50 metros para el 67% de las llamadas y dentro de un radio de 150 metros para el 95% de las llamadas. Además del mandato de la FCC, los proveedores de servicios pueden utilizar servicios de localización (es decir, servicios que identifican la posición de terminales inalámbricos) en diversas aplicaciones para proporcionar características de valor añadido que puedan generar ingresos adicionales.

Pueden utilizarse diversos sistemas para determinar la posición de un terminal inalámbrico. Un sistema de este tipo es el Sistema de Localización Global (GPS) , ampliamente conocido, que es una "constelación" de 24 satélites suficientemente separados que orbitan alrededor de la Tierra. Cada satélite del GPS transmite una señal codificada con información que permite a los receptores medir el tiempo de llegada de la señal recibida en relación con un punto arbitrario en el tiempo. Esta medición de tiempo de llegada relativo puede convertirse entonces en una "pseudodistancia", que es la suma de la distancia real entre el satélite y el terminal, más todos los errores asociados a la medición. Una posición tridimensional de un receptor GPS puede estimarse con precisión (dentro de un radio de 10 a 100 metros para la mayoría de los receptores del GPS) basándose en mediciones de pseudodistancia con respecto a un número suficiente de satélites (normalmente cuatro) y sus ubicaciones.

Un sistema de comunicación inalámbrico, tal como un sistema de comunicación celular, también puede usarse para determinar la posición de un terminal inalámbrico. De manera similar a las señales del GPS, un terminal puede recibir una señal "terrestre" desde una estación base unida a tierra y determinar el tiempo de llegada de la señal recibida. De nuevo, la medición del tiempo de llegada puede convertirse en una pseudodistancia. Pueden usarse entonces mediciones de pseudodistancia con respecto a un número suficiente de estaciones base (normalmente tres o más) para estimar una posición bidimensional del terminal.

En un sistema híbrido de determinación de posición, pueden usarse señales desde estaciones base unidas a tierra en lugar de, o para complementar, señales desde satélites del GPS, a fin de determinar la posición de un terminal inalámbrico. Un terminal "híbrido" incluiría un receptor del GPS para recibir señales del GPS desde los satélites y un receptor "terrestre" para recibir señales terrestres desde las estaciones base. Las señales recibidas desde las estaciones base pueden usarse para la temporización por el terminal o pueden convertirse en pseudodistancias. La posición tridimensional del terminal puede estimarse basándose en un número suficiente de mediciones para los satélites y estaciones base (para redes CDMA normalmente son cuatro) .

Los tres sistemas distintos de determinación de posición descritos anteriormente (concretamente el GPS, el inalámbrico y el híbrido) pueden proporcionar estimaciones de posición (o "fijaciones") con diferentes niveles de precisión. Una estimación de posición obtenida basándose en señales desde el GPS es la más precisa. Sin embargo, las señales del GPS se reciben con niveles de potencia muy bajos debido a las grandes distancias entre los satélites y los receptores. Además, la mayoría de los receptores convencionales del GPS tienen gran dificultad a la hora de recibir señales del GPS dentro de edificios, bajo follaje denso, en emplazamientos urbanos en los que altos edificios bloquean la mayor parte del cielo, etc. Una estimación de posición obtenida a partir del sistema híbrido es menos precisa, y una obtenida basándose en señales desde el sistema de comunicación inalámbrica es incluso menos precisa. Esto se debe a que las pseudodistancias calculadas basándose en señales desde las estaciones base tienden a presentar mayores errores que las calculadas a partir de señales del GPS, debido a errores de temporización y de hardware en las estaciones base, errores de temporización y de hardware en el terminal, y errores debidos a la trayectoria de propagación terrestre.

La posición de un terminal puede estimarse basándose en cualquiera de los tres sistemas descritos anteriormente. Es deseable obtener una estimación de posición que sea lo más precisa posible. Por tanto, una solución GPS se obtendría si está disponible un número suficiente de señales del GPS. Si este no es el caso, entonces puede obtenerse una solución híbrida si están disponibles una o más señales del GPS, más un número suficiente de 2 10

señales terrestres Y si no hay señales del GPS disponibles, entonces puede obtenerse una solución celular si está disponible un número suficiente de señales terrestres.

El número requerido de señales para obtener cualquiera de las tres soluciones descritas anteriormente puede no estar disponible. En tales situaciones, puede usarse alguna técnica alternativa de determinación de la posición para estimar la posición del terminal. Una técnica alternativa de este tipo es la técnica del Identificador de célula, que proporciona una ubicación designada para una estación base de referencia (o de servicio) , con la que el terminal está en comunicación, como estimación de la posición del terminal. Esta ubicación designada puede ser el centro del área de cobertura de la estación base, la ubicación de la antena de la estación base, o alguna otra ubicación dentro del área de cobertura de la estación base. Una solución mejorada del Identificador de célula puede combinar información del Identificador de célula proveniente de una estación base de referencia con información del Identificador de célula proveniente de otra estación base e/o incluir mediciones del retardo de ida y vuelta y/o mediciones de intensidad de la señal desde al menos una estación base que esté en comunicación con el terminal. Una solución del Identificador de célula, o una solución mejorada del Identificador de célula, puede proporcionarse como una solución de "reserva" o de "red de seguridad" cuando no puede obtenerse de manera independiente una solución más precisa porque no está disponible un número suficiente de señales. Por desgracia, puesto que la calidad de la estimación de posición proporcionada por la técnica alternativa anteriormente mencionada depende del tamaño del área de cobertura de la estación base, puede ser bastante pobre.

Por lo tanto existe una necesidad en la técnica de un procedimiento y aparato para proporcionar una estimación de posición más precisa para el terminal usando las mediciones que están disponibles. Se reclama la atención sobre el documento US 6289280 que describe un procedimiento y aparato para su uso en un sistema híbrido de ubicación de posición. El procedimiento y el aparato combinan mediciones del Sistema de Localización Global (GPS) y de estaciones transceptoras terrestres para calcular la ubicación de un dispositivo. Una solución algebraica para las ecuaciones híbridas del sistema de ubicación de posición es producida por el procedimiento y el aparato. El procedimiento y aparato determina la posición de un dispositivo usando un procedimiento no iterativo, a diferencia del uso de un procedimiento convencional iterativo de cuadrados medios mínimos. El procedimiento puede usarse para resolver las ecuaciones del sistema de ubicación en escenarios donde es deseable una solución no iterativa. En ciertos escenarios, las ecuaciones... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento (600) de determinación de una estimación de posición para un terminal inalámbrico (110) , que comprende:

obtener (612) información de dominio de estado para la estimación de posición, indicando la información de dominio de estado una estimación de posición inicial para el terminal (110) ; obtener (614) información de dominio de medición para el terminal (110) , en donde la información de dominio de medición representa mediciones desde al menos un sistema de determinación de posiciones, asociado al terminal inalámbrico (110) , para determinar la posición del terminal inalámbrico, en donde la información de dominio de medición proporciona insuficiente información independiente de la cual obtener una estimación de posición independiente para el terminal con una calidad de servicio predeterminada; determinar (222) elementos de medición a partir de la estimación de posición inicial; obtener (224) valores de observación para la información de dominio de medición; y combinar (616) la información de dominio de estado y la información de dominio de medición usando los elementos de medición y los valores de observación para obtener valores de corrección a aplicar a la estimación de posición inicial, a fin de obtener la estimación de posición para el terminal.

2. Un aparato para determinar una estimación de posición para un terminal inalámbrico (110) , comprendiendo dicho aparato:

medios para obtener información de dominio de estado para la estimación de posición, indicando la información de dominio de estado una estimación de posición inicial para el terminal (110) , medios para obtener información de dominio de medición para el terminal, en donde la información de dominio de medición representa mediciones de al menos un sistema de determinación de posiciones, asociado al terminal inalámbrico (110) , para determinar la posición del terminal inalámbrico, en donde la información de dominio de medición proporciona insuficiente información independiente de la cual obtener una estimación de posición independiente para el terminal con una calidad de servicio predeterminado, medios para determinar elementos de medición a partir de la estimación de posición inicial; medios para obtener valores de observación para la información de dominio de medición; y medios para combinar la información de dominio de estado y la información de dominio de medición, usando los elementos de medición y los valores de observación, para obtener valores de corrección a aplicar a la estimación de posición inicial a fin de obtener la estimación de posición para el terminal.

3. El aparato de la reivindicación 2, en el cual los medios para determinar los elementos de medición incluyen medios para obtener un vector de medición en base a la estimación de posición inicial y a los elementos de medición, los medios para obtener valores de observación incluyen medios para formar una matriz de observación, y en donde los medios para combinar incluyen medios para obtener un vector de corrección en base al vector de medición y a la matriz de observación, y para actualizar la estimación de posición inicial con el vector de corrección.

4. El aparato de la reivindicación 3, en el cual los medios para obtener el vector de medición incluyen medios para determinar una pseudodistancia hasta cada uno entre una pluralidad de transmisores, en base a una correspondiente medición en los elementos de medición, medios para calcular una pseudodistancia desde la estimación de posición inicial a cada transmisor, y medios para determinar un error residual de pseudodistancia para cada transmisor, en donde el vector de medición incluye errores residuales de pseudodistancia para transmisores cuyas mediciones están en los elementos de medición.

5. El aparato de la reivindicación 2, en el cual los medios para combinar están configurados para usar técnicas de máxima probabilidad.

6. El procedimiento de la reivindicación 1, en el cual la determinación de los elementos (222) de medición incluye obtener un vector de medición en base a la estimación de posición inicial y los elementos de medición, la obtención

(224) de los valores de observación incluye formar una matriz de observación, y en el cual la combinación incluye obtener (228) un vector de corrección en base al vector de medición y a la matriz de observación, y actualizar la estimación de posición inicial con el vector de corrección.

7. El procedimiento de la reivindicación 6, en el cual la obtención del vector de medición incluye determinar una pseudodistancia a cada uno entre una pluralidad de transmisores, en base a una correspondiente medición en los elementos de medición, calcular una pseudodistancia desde la estimación de posición inicial a cada transmisor, y determinar un error residual de pseudodistancia para cada transmisor, en donde el vector de medición incluye errores residuales de pseudodistancia para transmisores cuyas mediciones están en los elementos de medición.

8. El procedimiento de la reivindicación 1, en el cual la combinación incluye usar técnicas de máxima probabilidad.