CN102016626A - 定位转移的系统和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种定位系统、装置和方法。协调设备标识无线设备组以进行定位处理。该组中无线设备的数目可根据用于定义系统内位置的坐标的数目而变化。该协调设备获得距离测量，从该距离测量可确定该组中每对无线设备之间的距离。此外，该协调设备获取该组中一个无线设备的已知位置。使用此信息，为该组中位置数据不可用的一个或更多个设备确定位置。可选地，该协调设备或该系统中的另一无线设备对该位置数据进行验证并且将最终位置返回给该一个或更多个无线设备。

Description

定位转移的系统和方法

背景

本公开一般涉及电子通信，尤其涉及无线定位和转移系统。

在许多应用中，具备确定移动设备位置的能力是有利的。定位可有助于导航、跟踪、或基于位置的服务。法规要求和便携式电子设备性能的进步，尤其是处理器性能的进步，添加了随各种无线设备使用定位的需求。

仅作为一个示例，知道建筑物或其他结构内的无线设备的位置可能是合意的。在紧急的情形中，蜂窝电话的位置可被用于以较高的准确等级指导警察、消防队员、或医护人员到需要他们的地方。这也是在美国由联邦通信委员会(FCC)所规定的E911系统的目的所在。

遗憾的是，定位并不是普遍可用的。在无线设备组中常常有一些设备知道自己的位置而有一些设备不知道自己的位置。不知晓位置的设备可能缺乏必要的硬件，或者它们由于卫星可见性不足而不能获得其位置的锁定。在一些情形中，无线设备被不断搬移并且必须在每个新的位置处被重新编程以保持最新。不论什么原因，这些缺陷降低了无线设备的有用性。

因此，希望具有为其中一些无线设备可能不具有内置定位能力的无线设备组启用定位的定位系统、方法和装置。

概述

公开了一种定位系统、装置和方法。协调设备标识无线设备组以进行定位处理。该组中无线设备的数目可根据用于定义系统内的位置的坐标的数目而变化。该协调设备获得距离测量，从该距离测量可确定该组中每对无线设备之间的距离。此外，该协调设备获取该组中一个无线设备的已知位置。使用此信息，为该组中位置数据不可用的一个或更多个设备确定位置。可选地，协调设备或系统中另一无线设备对该位置数据进行验证并且最终位置被返回给该一个或更多个无线设备。在一些实施例中，代替协调设备将位置数据返回给其他设备，每个无线设备定义其自身的定位组并且基于从中所获得的数据确定其自身位置。

在一个实施例中，公开了一种定位装置。该装置包括组标识模块，用于定义有至少四个无线设备的组。该无线设备组具有位置可用的第一无线设备以及位置不可用的第二无线设备。该装置还包括数据采集模块，用于获得该无线设备组中每对无线设备的距离测量和获得该第一无线设备的位置。该装置进一步包括定位模块，用于使用该距离测量和该第一无线设备的位置来确定该第二无线设备中的至少一个第二无线设备的位置。

在一个实施例中，该装置包括位置转移模块，用于向该无线设备组中的第二无线设备中的每个第二无线设备发送为该无线设备确定的位置。该装置还可包括位置仲裁模块，用于从由该定位模块所确定的位置集合中选择该至少一个无线设备的位置。该至少一个无线设备的位置可以是坐标对。其也可以是关于包括至少六个无线设备的组的三维空间中的一点。而且，该距离测量可包括由每对无线设备交换的信号的往返行程时间。在一些实施例中，该定位模块使用该往返行程时间来计算单向飞行时间值并且基于该单向飞行时间值来估计每对无线设备之间的距离。

在一个实施例中，公开了一种定位方法。该方法包括选择用于定义一个或更多个无线设备的位置的数个坐标以及形成无线设备组，其中设备的数目根据所选择的坐标的数目而变化。该方法包括获得该无线设备组中两个无线设备的每种组合的距离测量以及该无线设备组中第一无线设备的位置数据。该方法进一步包括基于该位置数据和该距离测量来确定除了该第一无线设备以外的至少一个无线设备的位置。

在一个实施例中，公开了一种定位设备。该设备包括用于定义有至少四个无线设备的组的装置。该设备还包括用于获得该无线设备组中第一无线设备的位置的装置以及用于获得该无线设备组中每对设备的距离测量的装置。该设备进一步包括用于基于该第一无线设备的位置和该距离测量来确定该无线设备组中除了该第一无线设备以外的至少一个无线设备的位置的装置。

在一个实施例中，公开了一种承载用于对无线设备进行定位的一条或更多条指令的一个或更多个序列的计算机可读介质。这一条或更多条指令的一个或更多个序列包括在由一个或更多个处理器执行时使该一个或更多个处理器执行以下步骤的指令：定义有至少四个无线设备的组，该至少四个无线设备包括位置可用的第一无线设备以及位置不可用的第二无线设备。这些指令使该一个或更多个处理器获得该有至少四个无线设备的组中每对无线设备的距离测量并且获得该第一无线设备的位置。这些指令还使该一个或更多个处理器使用该距离测量和该第一无线设备的位置来确定该第二无线设备中的至少一个第二无线设备的位置。

附图说明

图1是描绘定位系统的一个实施例的简化框图。

图2A-2B是用在定位系统中的无线设备的实施例的功能性框图。

图3A-3B是用在无线设备中的定位处理器的实施例的功能性框图。

图4示出了定位处理的一个示例。

图5示出了定位处理的另一示例。

图6是定位方法的实施例的流程图。

结合附图理解以下阐述的详细描述，本公开的实施例的特征、目标和优势将变得更加明显，在附图中，相似的要素具有相似的参考标号。

具体实施方式

图1是根据本发明的一个实施例的定位系统100的简化框图。定位或地理位置指的是为地球表面上或附近的物体确定坐标的过程。这些坐标可用二维或三维的形式来表达。借助定位系统100，一个或更多个无线设备的位置由单个无线设备的已知位置所确定。

移动站(MS)110是能够确定其自身位置的无线设备。例如，MS 110可包括蜂窝电话、导航系统、个人计算设备、个人数字助理、资产追踪器、或其他无线通信设备。MS 110可使用任意数目个通信标准或通信标准的任意组合(例如，GSM、CDMA、TDMA、WCDMA、OFDM、GPRS、EV-DO、WiFi、WiMAX、802.xx、UWB、卫星等)来与其他设备交换语音和数据信号。

MS 110可用一种或更多种不同的方式定位。例如，如所示出的，移动站110测量距诸如卫星120之类的卫星组的距离。卫星120可以是诸如全球定位系统(GPS)、Galileo、GLOSNASS、EGNOS、或诸如此类的卫星定位系统(SPS)的一部分。使用SPS卫星的已知位置及其各自信号的时基，MS 110可确定其自身位置。

MS 110还可使用地面技术或基于地球和基于卫星的系统组合来确定自己的位置。如所示出的，MS 110与一个或更多个基站130通信。例如，基站130使用关于从MS 110接收到的信号的抵达时间(TOA)、抵达角度(AOA)、抵达时间差(TDOA)和相关技术来形成距离估计。通过将它们的已知位置与这些距离估计相结合，基站130可锁定移动站110的位置。在一些实施例中，MS 110使用诸如辅助GPS和类似技术之类的卫星和地面测量的组合来确定自己的位置。

接入点140和用户终端150是位置未知的无线设备。出于讨论的目的，假设接入点140和用户终端150缺乏确定其自身位置的能力。然而，应该认识到，这些设备可能由于障碍或定位基站和/或卫星的不足而暂时不能确定自己的位置。如所示出的，接入点140和用户终端150位于建筑物或其他结构内并可自由地改变位置。

用户终端150是具有联网能力并且可与移动站110通信的无线设备。例如，用户终端150可包括蜂窝电话、个人数字助理、便携式计算设备和诸如此类。接入点140可以是有WiFi或WiMAX能力的设备，该设备为用户终端150和MS 110提供对局域网或广域网上的资源的接入。除了WiFi和WiMAX联网之外，移动站110和用户终端150能够作为动态自组织(ad hoc)或无线网状网络的一部分来交换消息。设备之间的网络通信还可包括诸如超宽带(UWB)、ZigBee、或蓝牙之类的个域网。在一个实施例中，用户终端150是形成用于既与移动站110又与基站130通信的同类网络的蜂窝电话。

无线设备110、140、150相互交换测距信号。测距信号通常例如通过网络地址或其他标识符来标识发射设备并且可被用于测量两个无线设备之间的飞行时间。飞行时间(测距)测量可包括由无线设备对交换的信号的往返时间。

两个设备之间的往返时间可从一个设备发送请求消息并且接受设备立即发送响应消息的情形中获得。该发送设备对发送请求与接收响应之间消耗的时间进行测量以确定往返行程时间。在一些实施例中，往返行程时间被转换成这两个设备之间的信号传播的单向飞行时间。该单向飞行时间进而可与光速相乘以获得对这些设备之间的距离的估计。

附加信息可包括在测距信号内。例如，无线设备110、140、150可包括关于发送或以其他方式处理测距信息所需要的时间的信息。此信息可被用于例如通过扣除信号处理所需要的时间来校正单向或往返时间，由此改善了距离估计。而且，为了提高时间分辨率，高带宽信号被优选用于测距。因此，在一些实施例中，无线设备110、140和150包括UWB收发机或类似的测距能力。

定位系统100使用移动站110的已知位置和无线设备对110、140、150的测距测量来确定接入点140和用户终端150中一者或更多者的位置。在一个实施例中，首先为定位目的而定义无线设备组。该组包括位置已知的设备和多个不知晓位置的无线设备。例如，该无线设备组可包括移动站110连同用户终端150a、150b和150c，总共四个无线设备。移动站110可以是启用GPS的个人数字助理，而用户终端150a、150b和150c可以是不知晓位置的蜂窝电话。

继续以上示例，该有四个设备的组中的一个设备对定位确定进行协调。在自组织(ad hoc)网络的情形中，该组中的每个设备在加入该网络时可宣称自己的存在和能力。因此，MS 110可宣称它是知晓位置的并且可与用户终端150a、150b和150c通信。充当协调器，用户终端150c可通过向该有四个无线设备的组中的一个或更多个设备发送测距信号来发起对该组的定位过程。在该组中的设备之间发送测距信号，直到为每对设备确定了距离测量(例如，单向飞行时间或往返时间)。注意，每个设备都发射其自身的测距信号是不必要的。基于其特定的能力，只要获得了该组中每对设备的距离测量，无线设备110、150a、150b、150c就可发送请求、或响应、或以上两者。

协调用户终端150c获得关于设备对的距离测量和移动站110的位置。使用此信息，用户终端150c可确定其自身位置和用户终端150a和150b的位置。取决于应用，用户终端150c可将位置数据传达给用户终端150a、150b或将它们的位置报告给中心服务器。例如，在紧急的情形中将位置报告给每个用户终端可增强E911和其他对位置敏感的紧急服务的有效性。另一方面，将设备位置报告给中心服务器改善了资产追踪的能力。将领会到，这一位置确定的过程可能从头到尾贯穿大群无线设备一组接一组地延续，以使得当每个设备获取其自身位置时，其可在初始定位阶段中如同MS 110那样起作用。还应注意，仅一个知晓位置的设备被用在为多个不知晓位置的设备确定位置中。

在一些实施例中，每个无线设备协调其自身的定位处理并且可与或可不与其他设备共享定位数据。例如，在自组织网络环境中，可使用分散式办法。在此情形中，每个无线设备110、150对其他联网的设备宣称其能力。个体无线设备随后在其各自的从中可获得充分的定位数据的通信范围内定义无线设备定位组。例如，移动站110知晓其自身位置并且因此可形成包括至少三个从中获得距离测量的用户终端150的组。另一方面，用户终端150是不知晓位置的并且因此定义它们各自的定位组以包括诸如移动站110之类的位置数据可用的无线设备。之后，每个无线设备110、150从其各自的定位组中的无线设备获得位置数据和距离测量并且基于所收集的数据确定其自身位置。

图2是根据本发明的实施例的无线设备200a的框图。例如，无线设备200a可以是图1中所描绘的用户终端150、接入点140和移动站110中的一者。在其接收路径上，无线设备200a在RF收发机210处接收射频信号。RF收发机210对所收到的RF信号进行解调并将其传送给基带处理器220。基带处理器220从经解调的信号中提取信息并将该信息或者传送给定位处理器260或者传送给处理器230。例如，收到的语音和数据信号被指向到主处理器230，在那里它们可例如经受进一步处理或被呈现在用户接口处。另一方面，测距信号可被指向到定位处理器260。

在发射路径上，基带处理器220接收来自处理器230的发射数据并且形成基带信号。RF收发机210接收该基带信号并且使用它来调制该RF发射信号。如所示出的，处理器230访问存储器240以存储和检索数据和指令。在一些实施例中，处理器230接收来自定位处理器260的输出并且可直接或间接地控制其操作。例如，处理器230可通过执行存储在存储器240中的可从定位处理器260调用的一条或更多条指令的一个或更多个序列来支持定位处理器260。

无线设备200a还可包括定位接收机250。定位接收机250可以是GPS无线电或供与卫星定位系统联用的类似硬件。若存在，则定位接收机250提供诸如二维或三维空间中的坐标之类的位置数据供定位处理器260使用。

定位处理器260对无线设备组的位置确定进行协调。使用该组中每对设备的距离测量连同该组中一个设备的位置数据，定位处理器260如期望的那样为一个或更多个不知晓位置的设备确定位置。位置数据可从定位接收机250获得，或者如果不可用的话，则可从外部源获得。定位处理器260将位置数据发送给该无线设备组中的一个或更多个设备。这样，在其他应用中，不知晓位置的设备获取它们自身的位置，无线设备的位置可被中心服务器跟踪，或者两者均可实现。

图2B示出了诸如可被用在定位系统100中的无线设备200b的另一实施例。不同于在图2A中所描绘的无线设备，无线设备200b不包括定位处理器260。取而代之的是，无线设备200b包括测距模块270。测距模块270使无线设备200b能够将测距信号发送给其他设备并且对来自其他设备的测距信号进行响应。因此，无线设备200b使用测距模块270来获得距离测量并且辅助其他无线设备来进行相同的操作。RF收发机210、基带处理器220和存储器240执行与结合图2A所描述的那些功能相类似的功能。

在定位系统100的一个实施例中，每个用户终端150是诸如无线设备200b之类的无线设备。在此布置中，由设备组中的用户终端150所获得的距离测量可被传达给另一设备以进行定位处理。作为一个示例，接入点140可形成包括移动站110和用户终端150a、150b和150c的无线设备组。在此示例中，假设该组中没有设备具有定位处理器260，但移动站110如前所述具有确定其自身位置的能力。

继续该示例，无线设备110、150a、150b、150c协作以获得距离测量，以使得对于该组中每对设备而言至少一个距离测量是可用的。例如，在每个设备处，处理器230使测距模块270或者发起测距信号或者对来自组中另一设备的测距信号进行响应。关于该设备组的距离测量可从一个设备传递到下一个设备或被直接返回给接入点140。移动站110的已知位置可按类似的方式被提供给接入点140。

当接入点140已收到距离测量的完整集合和已知的位置数据时，其可代表该组确定一个或更多个位置。因此，接入点140可远程地为用户终端150a、150b和/或150c确定位置。这样，无线设备200b以潜在降低的处理能力参与了定位过程，这样就允许了可能具有更强大处理器的设备(诸如接入点140)执行对计算要求更高的定位任务。

图3A是诸如可与无线设备200a的实施例一起使用的定位处理器260a的功能性框图。定位处理器260a被示出为包括组标识模块300、数据采集模块310、位置确定模块320和位置转移模块330。

组标识模块300定义无线设备组以进行定位处理。此过程可包括为位置已知的至少一个设备和多个其位置未知的设备获得网络地址或其他标识符。在自组织网络环境中，组标识模块300可验证每个无线设备的能力，包括其与该组中其他无线设备通信的能力。在一些实施例中，该组中无线设备的数目根据用于指定系统中的位置的坐标的数目而变化。在示例性实施例中，组标识模块300形成用于确定二维坐标的有至少四个无线设备的组并且在三维定位情形中形成有至少六个无线设备的组。

数据采集模块310获得该设备组的距离测量和位置数据。该距离测量和位置数据由位置确定模块320用于为该组中的无线设备中的一者或更多者锁定位置。数据采集模块310或者在接收来自另一设备的测距测量的情形中被动地获得关于每对设备的距离测量，或者通过将测距信号发送给另一设备来主动地获得关于每对设备的距离测量。现在将参照图4来讨论由采集模块310获得的示例性数据。

图4示出了诸如可被用于确定二维坐标对的有四个无线设备410-440的组。在图中，设备440具有已知位置(x₀，y₀)，而设备410、420和430分别具有未知的位置(x₁，y₁)、(x₂，y₂)和(x₃，y₃)。设备420对关于该无线设备组的位置确定进行协调。由此，设备420可包括无线设备200，并且具体而言，包括定位处理器260。

数据采集模块310获得由标识模块300所定义的组中的每对设备的距离测量。换言之，数据采集模块310获得关于从N个无线设备的组中一次选出两个设备的每种组合的距离测量。这在数学上可表示为

。如图4中所示出的，有四个无线设备的组总共有六种组合

。由此，采集模块310获得总共六个距离测量。对于诸如可被用在三维定位中的六个无线设备的组而言，数据采集模块310获得总共15个距离测量。

当采集模块310已获得无线设备410-440的组的距离测量集合和设备440的已知位置(x₀，y₀)时，该采集模块310将此数据传送给位置确定模块320。在一些实施例中，确定模块320对照由标识模块300所提供的组定义来检查该数据以确保完整集合信息是可用的。一旦数据采集完成了，确定模块320就开始为一个或更多个无线设备410、420、430确定位置的过程。

最初，如果需要的话，距离测量被转换成距离。因此，例如，往返行程测量可被除以2并且随后针对接收设备的处理时间被调整。单向飞行时间值可从距离测量算出并且随后被转换。该经调整的距离测量随后和光速相乘以得到距离估计。如图4中所示出的，每对设备之间的距离被表示成R_ij，其中i和j代表该组中不同的无线设备。在一些情形中，距离值是从采集模块310获得的，从而不必进行转换。

在转换之后，位置确定模块320使用这些距离值和已知的位置数据来为一个或更多个无线设备410、420和430计算位置。在一个实施例中，位置确定模块320使用勾股定理来将所定义的组中的每对无线设备之间的距离表达为等于从该距离测量确定的距离值。二维坐标(x，y)的距离方程的示例性形式在以下式(1)中阐述：

(1)

i，j＝0，...3，i≠j

将注意到，对于无线设备410-440的组而言，关于六个未知项有六个方程。由此，可使用各种数值方法高效地对所有或一些二维坐标求解该系统。对于三维定位而言，除了无线设备中之一的位置以外，该办法还要求关于有六个无线设备的组的距离测量。在该情形中，距离测量的数目是15

并且因此关于15个未知项有15个方程。

式(1)的非线性导致每个无线设备有两个位置。在一些实施例中，位置确定模块320使用一个或更多个试探性测量来从诸可能性中选择无线设备的位置。例如，在三维定位的情形中，确定模块320可拒绝那些低于地球表面的位置。还可通过将位置数据与一个或更多个参考点相比较来验证该位置数据。例如，接入点或类似设备可编程有其所处的建筑物的坐标并可将此信息与联网的设备共享。在该情形中，确定模块320可拒绝那些被确定落在建筑物周界外部的位置。位置数据还可基于其他设备的可见性来验证。例如，使用所谓的分区化办法，关于一个设备的位置数据可基于该设备能够(或不能够)与具有已知通信范围的第三设备通信来验证。一些其他的位置验证方案同样是可能的并且落在本发明的范围内。

在为无线设备410-430中的一者或更多者确定了唯一的位置之后，位置确定模块320将该位置数据传送给转移模块330。位置转移模块330可将位置数据发送给每个无线设备，以使得用这种方式，该无线设备获取其自身位置并且还可能获取周围设备的位置。类似地，位置转移模块330可将带有位置数据的一个或更多个网络消息发送给网络服务器或其他数据处理器。

图3B是根据本发明的另一实施例的定位处理器260b的功能性框图。如所示出的，定位处理器260b除了结合图3A所讨论的模块以外还包括位置仲裁模块340。位置仲裁模块340在由位置确定模块320所算出的位置中加以区分。位置仲裁模块340由此代替或补充被位置确定模块320采用的试探以为由标识模块300所定义的组中的无线设备中的一者或更多者建立位置数据。现在将参考图2、3B和5来讨论位置仲裁模块340的操作。

图5示出了两个设备M1、M2进行交互以从无线设备A、B和C的可能的诸位置中确定那些无线设备中的每个设备的位置。设备M1、M2可以是无线设备200b并且其中一者或两者可包括带有位置仲裁模块340的定位处理器260。出于清楚起见，以下讨论假定设备M1包括位置仲裁模块340并且其为设备A、B和C确定最终位置。

最初，设备M2定义包括M2、A、B和C的无线设备组并且获得关于其组中每对设备的测距测量的完整集合。设备M2具有已知的位置并且使用其位置和该测距测量来为其组中的设备中的一者或更多者确定位置数据。对于此示例，M2确定用于对设备A、B和C中的每一者进行定位的两个可能的坐标对。这些坐标对包括{A，A″}、{B，B″}和{C，C″}。

设备M1定义包括M1、A、B和C的用于定位确定的第二无线设备组。用类似的方式，M1获得关于该第二组中的设备的测距测量的完整集合，将该测距测量和其已知的位置相结合，并且确定设备A、B和C中的每一者的两个可能的坐标对。这些可能的位置包括{A，A′}、{B，B′}和{C，C′}。尽管不是按比例画出的，设备M1与M2之间的距离和它们关于设备A、B和C中的每一者的各自两个可能的坐标对可能是基本相同的。例如，如果求解了具有式(1)形式的距离方程组，那么设备M1和可能的位置{B}之间的距离将与设备M1和可能的位置{B′}之间的距离基本相同。类似地，在距离方程组的解中，设备M2和可能的位置{A}之间的距离将与设备M2和可能的位置{A″}之间的距离基本相同。

在一个实施例中，M1位置仲裁模块340指示其数据采集模块310请求关于无线设备A、B和C的定位数据。例如，在自组织联网环境中，采集模块310可向网络发送广播消息以请求关于设备A、B和C的定位数据。替换地，采集模块310可发送广播消息以宣称其具有关于设备A、B和C的定位数据。在另一实施例中，设备M1和M2可协同工作，以使得在不需要网络请求或宣称消息的条件下，M2自动地将其定位数据提供给设备M1。

设备M2具有关于设备A、B和C中的每一者的定位数据。相应地，在设备M1处，数据采集模块310可从设备M2获取这些位置中的一者或更多者并将它们呈现给位置仲裁模块340。位置仲裁模块340可从由位置确定模块320提供的数据和通过采集模块310从设备M2获得的数据中为设备A、B和C中的一者或更多者选择位置。在一个实施例中，位置仲裁模块340选择设备M1、M2均认同的位置。

例如，由于距离方程的非线性，M1位置确定模块310指示设备A可能位于或者位置A处或者位置A′处。然而，从设备M2获得的数据指示设备A可能在或者位置A处或者位置A″处。因为两个协调设备均认同位置A，位置仲裁模块340将位置A作为设备A的最终位置提供给转移模块330。类似地，设备M1和M2各自认同关于设备B和C的位置B和位置C。由此，这些位置被选出，而其余的诸可能性可被丢弃或存储以供在后续定位活动中使用。

尽管设备M1和M2被描述为对定位过程进行协调，但是将认识到，相关设备中的任何一者均能够以此方式工作。例如，设备B可定义包括设备A、B、C和M1的第一定位组并且还可定义包括设备A、B、C和M2的第二组。在此情形中，设备B的定位处理器260将为设备A、B和C中的每一者生成两个位置数据集合。第一位置集合将从关于该第一组的测距测量集合以及设备M1的已知位置确定。第二位置集合将基于关于该第二组的测距测量和设备M2的已知位置。设备B的位置仲裁模块340随后将基于该数据集合做出恰适的位置确定。

图6是根据本发明的一个实施例的定位方法600的流程图。该方法600可由如图1中所示出的诸如用户终端150、接入点140和移动站110中的一者的协调设备执行。

在框610处，为定位过程定义无线设备组。该组中的设备的数目可根据用于指定无线设备的位置的坐标的数目而变化。例如，如果选择二维定位，那么该组可包含四个或更多个无线设备。另一方面，有六个或更多个无线设备的组可被用于确定三维空间中的坐标。

在框620处获得该组中的一个无线设备的位置。在一个实施例中，该无线设备组仅包括一个具有已知位置的设备。如果协调设备也是知晓位置的设备，那么该协调设备可经由卫星或地面定位系统获取其自身位置。否则，该协调设备直接地或间接地从该无线设备组中的知晓位置的设备获得位置。

在框630处，获得关于框610处所定义的无线设备组中的两个设备的每种组合的距离测量。距离测量可指示时间或距离值。时间值可包括例如设备对之间的单向飞行时间和往返行程时间并且可包括已被调整到公共时基的伪距和/或值。在一些情形中，通过将时间值与光速相乘来将这些时间值转换成距离。更一般地，在框630处，获得从中可确定每个设备对之间的距离的信息。

当已知位置和距离数据已被获得时，在框640处确定关于该组中一个或更多个不知晓位置的设备的第一位置。这可涉及实现在硬件和软件中的各种数值方法，这些数值方法可由于定位方程的非线性而产生一个以上结果。如果确定无线设备的一个以上位置，那么在后续的处理中验证该位置数据。

在判决框650处，做出关于该一个或更多个无线设备的第二位置的可用性的确定。这可包括，例如发送请求关于特定网络设备的可能位置的网络消息或对网络流量进行监控以检测另一设备是否可具有一些或全部的合意信息。例如，另一设备可具有对这些设备中的一者或更多者的位置估计，这些位置估计可通过将它们与在步骤640处所确定的第一位置相比较来验证。在一些实施例中，方法600独立地由两个设备执行，该两个设备随后进行协作以交换由每个设备所确定的定位数据。因此，在判决框650处的处理还可包括将在框640处所确定的第一位置供应给另一设备。

如果位置数据对于为其确定第一位置的一个或更多个设备而言是可用的，那么在框660处获取该位置数据。在框670处，该一个或更多个设备的位置被验证。如果在框660处获取了第二位置，那么可通过将该第一位置与该第二位置相比较来验证该位置数据。例如，可使用匹配来选择该一个或更多个无线设备的最终位置。替换地或附加地，可参照副信息来验证该位置数据。例如，如之前所提及的，可拒绝低于地球表面或位于封闭空间外部的位置。在框680处，最终位置被发送给一个或更多个设备。这可包括告知设备其自身位置并且作为较大系统的一部分对该设备的位置进行跟踪。

结合本文中所公开的实施例描述的各种解说性逻辑块、模块、和电路可用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、精简指令集计算机(RISC)处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文中所描述功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如，DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或更多个微处理器、或任何其他此类配置。

软件模块可驻留在RAM存储器、闪存、非易失存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域中所知的任何其他形式的物理存储介质中。示例性存储介质被耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读写信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。

结合本文所公开的实施例的方法、过程或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中实施。方法或过程中的各种步骤或动作可按所示出的顺序被执行，或可按其他顺序被执行。此外，一个或更多个过程或方法步骤可被省略或者一个或更多个过程或方法步骤可被加入到该方法和过程中。外加的步骤、框、或动作可被添加在这些方法和过程的开始、结束、或居于其现有要素之间。

提供以上对所公开实施例的描述是为了使得本领域任何普通技术人员皆能够制作或使用本公开。对这些实施例的各种改动对本领域普通技术人员而言将是明显的，并且本文中所定义的普适原理可应用于其他实施例而不会脱离本公开的精神或范围。因此，本公开并非旨在被限定于本文中所示出的实施例，而是应授予与本文所公开的原理和新颖特征相一致的最广范围。

Claims (32)

1.一种定位装置，包括：

组标识模块，配置成定义有至少四个无线设备的组，所述组包括位置可用的第一无线设备以及位置不可用的第二无线设备；

数据采集模块，配置成获得关于所述有至少四个无线设备的组中每对无线设备的距离测量和获得所述第一无线设备的所述位置；以及

定位模块，配置成基于所述距离测量和所述第一无线设备的所述位置来确定所述第二无线设备中的至少一者的位置。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括位置转移模块，配置成向所述无线设备组中的所述第二无线设备中的每个第二无线设备发送为该无线设备确定的位置。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述距离测量包括由每对无线设备交换的信号的往返时间。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据采集模块将所述距离测量转换成每对无线设备之间的信号传播的单向飞行时间值。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述位置确定模块对非线性方程组进行处理以确定所述第二无线设备中的所述至少一者的所述位置。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包括位置仲裁模块，配置成从由所述定位模块所确定的位置集合中选择所述第二无线设备中的所述至少一者的所述位置。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述数据采集模块被进一步配置成获得所述第二无线设备中的所述至少一者的第二位置，并且其中所述位置仲裁模块基于所述第二位置和来自所述定位模块的所述位置来确定所述第二设备中的所述至少一者的所述位置。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述至少一个无线设备的所述位置包括二维坐标。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述至少一个无线设备的所述位置包括三维空间中的坐标，并且其中所述无线设备组包括至少六个无线设备。

10.一种定位方法，包括：

定义有至少四个无线设备的组；

获得所述无线设备组中第一无线设备的位置；

获得关于所述无线设备组中每对设备的距离测量；以及

使用所述第一无线设备的所述位置和所述距离测量来确定所述无线设备组中除了所述第一无线设备以外的至少一个无线设备的位置。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，获得距离测量包括测量至位置尚未被确定的无线设备的距离。

12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，进一步包括将为所述无线设备组中每个无线设备所确定的位置发送给那个无线设备。

13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述距离测量包括由每对无线设备交换的信号的往返时间。

14.如权利要求10所述的方法，其特征在于，获得距离测量进一步包括计算每对无线设备之间的信号传播的单向飞行时间。

15.如权利要求10所述的方法，其特征在于，确定所述至少一个无线设备的所述位置包括对非线性方程组进行处理。

16.如权利要求10所述的方法，其特征在于，确定所述至少一个无线设备的所述位置包括确定位置集合并且从所述位置集合中选择所述至少一个无线设备的所述位置。

17.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述至少一个无线设备的所述位置包括二维坐标。

18.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述至少一个无线设备的所述位置包括三维坐标并且所述无线设备组包括至少六个无线设备。

19.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一无线设备确定所述至少一个无线设备的所述位置。

20.如权利要求10所述的方法，其特征在于，除了所述第一无线设备以外的设备确定所述至少一个无线设备的所述位置。

21.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一无线设备具有定位能力并且所述无线设备组中的其他设备不具有定位能力。

22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，进一步包括：

获取所述至少一个无线设备的第二位置；以及

使用所述位置数据和所述距离测量来从所述第二位置和所述经确定的位置中选择所述至少一个无线设备的位置。

23.一种定位方法，包括：

形成无线设备组，其中设备的数目根据为定义它们各自的位置而选择的坐标的数目来变化；

获得关于所述无线设备组中两个无线设备的每种组合的距离测量；

获得关于所述无线设备组中第一无线设备的位置数据；以及

使用所述位置数据和所述距离测量来确定除了所述第一无线设备以外的至少一个无线设备的位置。

24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，进一步包括向所述无线设备组中的每个无线设备发送为该无线设备确定的位置。

25.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述距离测量包括由每对无线设备交换的信号的往返时间。

26.如权利要求23所述的方法，其特征在于，获得距离测量进一步包括计算每对无线设备之间的信号传播的单向飞行时间。

27.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述至少一个无线设备的所述位置包括三维坐标并且所述无线设备组包括至少六个无线设备。

28.如权利要求23所述的方法，其特征在于，进一步包括：

获取所述至少一个无线设备的第二位置；并且

使用所述位置数据和所述距离测量来从所述第二位置和所确定的位置中选择所述至少一个无线设备的位置。

29.一种定位设备，包括：

用于定义有至少四个无线设备的组的装置；

用于获得所述无线设备组中第一无线设备的位置的装置；

用于获得关于所述无线设备组中每对设备的距离测量的装置；以及

用于使用所述第一无线设备的所述位置和所述距离测量来确定所述无线设备组中除了所述第一无线设备以外的至少一个无线设备的位置的装置。

30.如权利要求29所述的设备，其特征在于，进一步包括用于向所述无线设备组中的每个无线设备发送为该无线设备确定的位置的装置。

31.如权利要求29所述的设备，其特征在于，进一步包括：

用于获取所述至少一个无线设备的第二位置的装置；以及

用于使用所述位置数据和所述距离测量来从所述第二位置和所述经确定的位置中选择所述至少一个无线设备的位置的装置。

32.一种承载用于定位无线设备的一条或更多条指令的一个或更多个序列的计算机可读介质，所述一条或更多条指令的一个或更多个序列包括在由一个或更多个处理器执行时使所述一个或更多个处理器执行以下步骤的指令：

定义有至少四个无线设备的组，所述组包括位置可用的第一无线设备以及位置不可用的第二无线设备；

获得关于所述有至少四个无线设备的组中每对无线设备的距离测量；

获得所述第一无线设备的所述位置；以及

使用所述距离测量和所述第一无线设备的所述位置来确定所述第二无线设备中的至少一者的位置。

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