CN1172546C - 移动手机和确定设备的组合gps/蜂窝位置结果的方法 - Google Patents

移动手机和确定设备的组合gps/蜂窝位置结果的方法 Download PDF

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Abstract

带位置计算功能的移动手机。为了扩展一个移动手机能够使用无线电波判断其位置的区域，本发明提供了一个移动手机，该移动手机被配备了使用从GPS卫星发射来的无线电波进行位置计算的设备和使用从蜂窝通信系统基站发送来的RF载波进行位置计算的设备。从这两个位置计算设备所获得的定位结果然后被组合，并且被分别使用GPS定位可靠性和蜂窝定位可靠性进行加权。这些结果的一个加权平均值然后被输出，以作为一个最终的位置计算结果。

Description

移动手机和确定设备的组合GPS/蜂窝位置结果的方法
技术领域
本发明涉及能够通过使用无线电波来确定它的当前位置的一个移动手机。
背景技术
一个移动手机能够用于确定它的当前位置的各种技术，例如，使用全球定位系统(GPS)，已经在实际应用中被使用了，例如汽车导航系统。也可以有这样一个方法，其中，与使用GPS的方法一起，一个蜂窝电话网络被用于向一个移动手机通知附加的信息，以用于接收GPS的无线电波，见Nikkei Business Publication公司在2000年7月16日发表的，Nikkei Communications的第120页。
另一个方法也是熟知的，其中一个移动手机接收从基站发送的无线电(RF)载波以进行蜂窝电话通信，并且这个移动手机使用这些RF载波的传播延迟时间来计算它的当前位置。见日本专利申请号No.JP-AM181242/1995。
因为从卫星中发射出来的、GPS无线电信号进行传播并且达到地球的表面，这些信号的强度降低了。特别是在屋内，因为屋顶，墙壁，和类似的物体的阻挡，信号强度大大地降低了，以使所接收的信号质量大大劣化了。因为这个原因，使用上面所描述的GPS方法的一个移动手机很难接收到质量足够好的GPS信号来在屋内的环境下确定其位置。换句话说，这个移动手机不能够准确地确定其位置，如果在屋内的话。
另外，当这个移动手机靠近一个高层建筑物或者其他障碍物时，天空的一个直接视角是有限的。所以，在这些区域中，满足实际位置确定所需要的接收信号质量要求的GPS卫星的数目就比较低，并且一个移动手机很难使用GPS方法来确定其位置。
同时，使用从蜂窝电话通信的基站发送来的RF载波来进行位置判断具有如下的限制。如果一个移动手机非常靠近一个基站或者这个移动手机处于基站数目有限的一个农村地区或者山区，在这个移动手机的位置，能够发送满足实际位置判断所需要的接收信号质量要求的基站的数目比较低。所以，上面所描述的方法不能够用于这样的环境。
当一个移动手机试图使用GPS方法或者使用从蜂窝通信系统基站发送来的RF载波的方法来判断其位置时，就存在一些位置，在这些位置处，不能够准确地判断一个位置。所以，这些传统的方法限制了可以提供位置信息服务的区域。
发明内容
为了解决这些问题，根据本发明的一个移动手机被配备了使用从GPS卫星发射来的无线电波进行位置计算的设备和使用从蜂窝通信系统基站发送来的RF载波进行位置计算的设备。从这两个位置计算设备所获得的定位结果然后被组合，这样就可以产生一个最终的位置计算结果。在一方面，这个移动手机可以从多个蜂窝基站接收质量很好的定位信号，即使当他处于屋内时或者非常靠近一个高层建筑物时。另一方面，这个移动手机也能够使用GPS接收强度足够高以可以用于进行位置判断的信号，即使这个移动手机非常靠近一个蜂窝基站或者处于一个农村或者山区区域。
根据本发明的一方面，提供了、一个能够使用无线电波来确定其位置的移动手机，这个移动手机包括：GPS接收器设备，用于接收面向GPS的信号并且产生所接收的GPS信号；使用GPS进行位置计算的设备，用于从所接收的GPS信号中计算出这个移动手机的位置并且输出一个基于GPS的位置计算结果；GPS可靠性计算设备，用于根据这个基于GPS的位置计算结果来计算GPS定位的可靠性；蜂窝接收器设备，用于接收面向蜂窝的信号并且产生所接收的蜂窝信号；使用蜂窝进行位置计算的设备，用于从所接收的蜂窝信号中计算出这个移动手机的位置并且输出一个基于蜂窝的位置计算结果；蜂窝可靠性计算设备，用于根据这个基于蜂窝的位置计算结果来计算蜂窝定位的可靠性；和GPS/蜂窝定位结果组合设备，用于使用GPS可靠性和蜂窝可靠性来组合这个基于GPS的位置计算结果和这个基于蜂窝的位置计算结果。
根据本发明的另一方面，提供了一个用于确定一个设备的一个组合GPS/蜂窝位置结果的方法，包括步骤：接收面向GPS的信号；接收面向蜂窝的信号；根据所接收的、面向GPS的信号来计算这个设备的、一个基于GPS的位置计算结果；根据所接收的、面向蜂窝的信号来计算这个设备的、一个基于蜂窝的位置计算结果；根据这个基于GPS的位置来计算一个GPS定位可靠性；根据这个基于蜂窝的位置来计算一个蜂窝定位可靠性；和根据这个基于GPS的位置，GPS定位可靠性，这个基于蜂窝的位置，和蜂窝定位可靠性来输出一个组合的GPS/蜂窝设备位置。
本发明的这个移动手机优选地根据每一个位置计算装置的定位可靠性，来组合这两个位置计算装置所获得的定位结果。这样，这个移动手机可以准确地在各种环境下和条件下判断其位置。
附图说明
为了使本发明能够被清楚地理解和轻易被实现，将参考下面的图来描述本发明，其中类似的标号或者参考字符表示相同或者类似的部件，这些图被包括在说明中并且被作为这个说明的一部分，其中：
图1是表示根据本发明的一个优选实施方式的一个移动手机的结构的一个框图；和
图2描述了根据本发明的一个示例性的位置判断方法；
图3表示这个移动手机的一个GPS/蜂窝定位结果组合单元的一个示例性结构。
具体实施方式
应理解，本发明的图和描述已经被简化来显示相关的部件，以清楚地理解本发明，而为了清楚可见，省略了其他已经是众所周知的部件。该领域内的普通技术人员将认识到，为了实现本发明，其他部件是所希望的和/或者所需要的。但是，因为这些部件在该领域内是众所周知的，并且因为他们不能够有助于更好地理解本发明，所以在这里就不提供关于这些部件的讨论。下面参考附图来提供详细的描述。图2显示了这个方法的一个示例，其中一个移动手机根据本发明来判断其位置。开始，这个移动手机执行一个接收面向GPS的信号(以后，称作GPS信号)的操作600，该操作包括同步获得和使用GPS进行位置判断所需要的接收定时测量。其后，这个移动手机使用这个GPS信号计算其位置；即，这个移动手机使用GPS信号601来计算定位结果Lgps。这个移动手机也使用在计算Lgps中所使用的GPS的卫星数目和从每一个GPS卫星发送来的接收信号质量(例如以分贝度量的信噪比)来计算Lgps的可靠性(Wgps)602。这些与GPS相关的处理被标记上610。
另外，这个移动手机执行接收面向蜂窝的信号(以后称作蜂窝信号)的接收操作603，该操作包括同步获得和使用从这些蜂窝基站发送来的蜂窝信号进行位置判断所需要的接收定时测量。其后，这个移动手机使用这个蜂窝信号计算其位置；即，这个移动手机使用蜂窝信号604来计算定位结果Lcell。这个移动手机也使用在计算Lcell中所使用的蜂窝基站的数目和从每一个蜂窝基站发送来的接收信号质量来计算Lcell的可靠性(Wcell)605。这些与蜂窝相关的处理被标记上620。
然后，优选地，这个移动手机根据每一个步骤的可靠性WgpS和可靠性Wcell来组合使用GPS信号的定位结果Lgps和使用蜂窝信号的定位结果Lcell(在上面的步骤中获得的)。然后，这个移动手机输出一个最终的位置计算结果L607。
这里，应注意，使用GPS信号来进行一个位置判断所需要的步骤610和使用蜂窝信号来进行一个位置判断所需要的步骤620的顺序可以反过来，或者这两个步骤同时被执行。GPS/蜂窝步骤的顺序是不需要进行限制的。
图1表示执行根据本发明的位置判断方法的一个移动手机的一个示例结构。一个GPS接收器200执行位置判断所需要的接收操作，这个接收操作优选地包括：从天线100所接收的信号中接收高频/中频的GPS信号；基带信号调制；同步获得；和接收定时计算。
根据这个GPS接收器200所执行的操作的结果，一个使用GPS进行位置计算的单元201使用这个GPS信号计算这个移动手机的位置，并且将这个基于GPS的位置计算结果202输出到一个GPS/蜂窝定位结果组合单元400。同时，这个使用GPS进行位置计算的单元201将关于该基于GPS的位置计算结果的可靠性203的信息(例如，在上面计算中所使用的GPS卫星的数目和从GPS卫星发送来的信号的接收信号质量)输出到一个GPS可靠性计算单元204。
这个GPS可靠性计算单元204根据从这个使用GPS进行位置计算的单元201输入的可靠性信息来计算该基于GPS的位置计算结果的可靠性205，并且这个单元204将这个可靠性205输出到GPS/蜂窝定位结果组合单元400。这个GPS可靠性计算单元204使用这样一个方法来计算可靠性，其中，例如，当这个使用GPS进行位置计算的单元201计算这个移动手机位置时所使用的GPS的卫星的数目被用作可靠性205。替代地，从当这个使用GPS进行位置计算的单元201计算这个移动手机位置时所使用的GPS卫星中接收的信号的质量可以被用作可靠性205。在这个情形下，从一个GPS卫星所接收的、质量最差的信号被认为是对位置计算结果的可靠性是有影响的，并且被认为是可靠性的一个确定因子。通过示例，如果使用了接收信号的质量(例如，以分贝度量的信噪比(SNR))，在从GPS卫星中接收的信号的SNR中其SNR最低的SNR被用作可靠性205。在某些情形下，这个GPS可靠性计算单元204可以判断出通过GPS来进行位置计算是不可能的。(例如，如果所使用的GPS的卫星的数目为2或者更少)。在这个情形下，这个GPS可靠性计算单元204优选地输出0作为一个可靠性205，以使这个基于GPS的位置计算结果202对下一步的处理没有任何影响。
基本上以相同的方式，一个蜂窝接收器300执行位置判断所需要的接收操作，这个接收操作优选地包括：从天线100所接收的信号中接收高频/中频的蜂窝信号；基带信号调制；同步获得；和接收定时计算。
根据这个蜂窝接收器300所执行的操作的结果，一个使用蜂窝进行位置计算的单元301使用这个蜂窝信号计算这个移动手机的位置，并且将这个基于蜂窝的位置计算结果302输出到一个GPS/蜂窝定位结果组合单元400。同时，这个使用蜂窝进行位置计算的单元301将关于该基于蜂窝的位置计算结果的可靠性303的信息(例如，在上面计算中所使用的蜂窝基站的数目和从蜂窝基站发送来的信号的接收信号质量)输出到一个蜂窝可靠性计算单元304。
这个蜂窝可靠性计算单元304根据从这个使用蜂窝进行位置计算的单元301输入的可靠性信息来计算该基于蜂窝的位置计算结果的可靠性305，并且这个单元304将这个可靠性305输出到GPS/蜂窝定位结果组合单元400。这个蜂窝可靠性计算单元304优选地使用与GPS可靠性计算单元204所使用的方法相同的这样一个方法来计算可靠性。例如，当这个使用蜂窝进行位置计算的单元301计算这个移动手机位置时所使用的蜂窝基站的数目，或者从所使用的蜂窝基站中接收的信号的SNR中其SNR最低的SNR被用作可靠性205。
在某些情形下，这个蜂窝可靠，性计算单元304可以判断出使用蜂窝信号来计算这个移动手机的位置是不可能的，这个情形与GPS可靠性计算单元204中的情形相同。在这个情形下，这个蜂窝可靠性计算单元304优选地输出0，以使这个位置计算结果302对下一步的处理没有任何影响。
这个GPS/蜂窝定位结果组合单元400根据每一个定位计算步骤的这个可靠性205和可靠性305，来组合使用GPS信号计算的定位结果202和使用蜂窝信号计算的定位结果302，并且它400输出一个定位计算结果401。
图3显示了这个GPS/蜂窝定位结果组合单元400的一个示例性实施方式。在图3的示例中，使用GPS信号计算的定位结果202和使用蜂窝信号计算的定位结果302分别被可靠性205和可靠性305进行加权。这个组合操作单元410计算上面结果的一个加权平均值，并且将结果输出来作为位置计算结果401。
这个位置计算结果401被输入到一个位置信息应用500(见图1)。使用这个位置计算结果401，该位置信息应用500优选地向这个移动手机业务的用户提供信息，例如关于这个用户周围的建议商店的信息和关于路径和附近道路的地图信息。任何类型的、与位置相关的信息可以使用这样一个业务被提供。
这里应注意，虽然在本发明的优选实施方式中，一单个天线被共享来用于接收GPS信号和蜂窝信号，但是，可以在这个终端的移动手机上分别提供一个天线来用于接收GPS信号和一个天线来用于接收蜂窝信号。
根据本发明，一单个移动手机可以覆盖这两个区域，这两个区域是其中可以使用GPS信号来计算位置的区域和其中可以使用蜂窝信号来计算位置的区域，由此扩展了位置信息可以提供服务的区域。因为这个移动手机伎用GPS信号和蜂窝信号来判断其位置，所以，与或者仅使用GPS信号或者仅使用蜂窝信号来计算位置相比，这个位置判断的准确性更高了。
上面所描述的不将本发明局限于任何特定的材料，几何结构，或者部件的方向。在本发明的范围内，可以进行很多部分/方向的替代。这里所描述的实施方式仅仅是示例，并且不限制本发明的范围。
虽然已经参考一个应用中的特定实施方式来描述了本发明，但是该领域内的一个普通技术人员在受到了这里提供的内容的启发后可以产生附加的实施方式和进行修改而不会偏离本发明的精神或者超出本发明的范围。所以，应理解，这里的附图和描述是仅作为示例来被提供的，以便于理解本发明并且不应被认为限制了本发明的范围。

Claims (17)

1、一个能够使用无线电波来确定其位置的移动手机，这个移动手机包括：
GPS接收器设备，用于接收面向GPS的信号并且产生所接收的GPS信号；
使用GPS进行位置计算的设备，用于从所接收的GPS信号中计算出这个移动手机的位置并且输出一个基于GPS的位置计算结果；
GPS可靠性计算设备，用于根据这个基于GPS的位置计算结果来计算GPS定位的可靠性；
蜂窝接收器设备，用于接收面向蜂窝的信号并且产生所接收的蜂窝信号；
使用蜂窝进行位置计算的设备，用于从所接收的蜂窝信号中计算出这个移动手机的位置并且输出一个基于蜂窝的位置计算结果；
蜂窝可靠性计算设备，用于根据这个基于蜂窝的位置计算结果来计算蜂窝定位的可靠性；和
GPS/蜂窝定位结果组合设备，用于使用GPS可靠性和蜂窝可靠性来组合这个基于GPS的位置计算结果和这个基于蜂窝的位置计算结果。
2、如权利要求1的这个移动手机，其中所述GPS定位的可靠性是基于当所述使用GPS进行位置计算的设备计算这个移动手机位置时所使用的GPS卫星的数目的。
3、如权利要求1的这个移动手机，其中所述GPS定位的可靠性是基于当所述使用GPS进行位置计算的设备计算这个移动手机位置时，在从GPS卫星中接收的信号的信噪比中以分贝度量的值最低的一个信嗓比的。
4、如权利要求1的这个移动手机，其中所述蜂窝定位的可靠性是基于当所述使用蜂窝进行位置计算的设备计算这个移动手机位置时所使用的蜂窝基站的数目的。
5、如权利要求1的这个移动手机，其中所述蜂窝定位的可靠性是基于当所述使用蜂窝进行位置计算的设备计算这个移动手机位置时，在从蜂窝基站中接收的信号的信噪比中以分贝度量的值最低的一个信噪比的。
6、如权利要求1的这个移动手机，其中所述GPS/蜂窝定位结果组合设备计算使用所述GPS定位的可靠性加权的所述基于GPS的位置计算结果和使用所述蜂窝定位的可靠性加权的所述基于蜂窝的位置计算结果的一个平均值。
7、如权利要求6的这个移动手机，其中所述GPS/蜂窝定位结果组合设备将这个加权平均值输出到一个位置信息应用。
8、如权利要求1的这个移动手机，其中所述GPS接收器设备和所述蜂窝接收器设备被组合为一个单元。
9、如权利要求1的这个移动手机，其中所述GPS接收器设备和所述蜂窝接收器设备被调节为同时接收面向GPS的信号和面向蜂窝的信号。
10、一个用于确定一个设备的一个组合GPS/蜂窝位置结果的方法，包括步骤：
接收面向GPS的信号；
接收面向蜂窝的信号；
根据所接收的、面向GPS的信号来计算这个设备的、一个基于GPS的位置计算结果；
根据所接收的、面向蜂窝的信号来计算这个设备的、一个基于蜂窝的位置计算结果；
根据这个基于GPS的位置来计算一个GPS定位可靠性；
根据这个基于蜂窝的位置来计算一个蜂窝定位可靠性；和
根据这个基于GPS的位置，GPS定位可靠性，这个基于蜂窝的位置，和蜂窝定位可靠性来输出一个组合的GPS/蜂窝设备位置。
11、如权利要求10的这个方法，其中所述GPS和蜂窝信号被同时接收，并且所述基于GPS的位置计算结果和基于蜂窝的位置计算结果被同时计算。
12、如权利要求10的这个方法，其中在所述蜂窝信号和所述基于蜂窝的位置计算结果被计算以前，所述GPS信号和所述基于GPS的位置计算结果被计算。
13、如权利要求10的这个方法，其中在所述GPS信号和所述基于GPS的位置计算结果被计算以前，所述蜂窝信号和所述基于蜂窝的位置计算结果被计算。
14、如权利要求10的这个方法，其中所述GPS定位可靠性是根据当计算基于GPS的位置计算结果时所使用的GPS卫星的数目的。
15、如权利要求10的这个方法，其中所述GPS定位可靠性是根据当计算基于GPS的位置计算结果时所使用的GPS信号中以分贝度量的值最低的一个信噪比的。
16、如权利要求10的这个方法，其中所述蜂窝定位可靠性是根据当计算基于蜂窝的位置计算结果时所使用的蜂窝基站的数目的。
17、如权利要求10的这个方法，其中所述蜂窝定位可靠性是根据当计算基于蜂窝的位置计算结果时所使用的蜂窝信号中以分贝度量的位最低的一个信噪比的。
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