通信定位系統及方法技術方案

復制相關處理，和相關的表示信號數據壓縮和重構技術被用于檢測感興趣的信號，并且獲得對接收信號參數的可靠測量，例如信號到達時間差異，和到達方向角度，這些接收信號參數可以被用于估計一個蜂窩通信信號源的位置。本發明專利技術創新地使用了信號相關處理來對通信發送器進行定位。這使能夠精確地和有效地提取一特定信號的參數，即使在包括多個接收發送的頻帶中，例如碼分多址（ＣＤＭＡ）通信中所發生的情形。這里所公開的相關處理進一步擴展了處理積分時間來便于有效地檢測所需的通信信號的效果和對與其位置相關的參數進行復制測量，即使在通信信號被調制成傳送語音對話，或者通過傳播效應被衰減的信號的情形下。在相關處理中使用現有的、構造的信號復制消除了支持相關分析的信號表示在站點之間進行傳送。語音對話的壓縮數據表示，或者數據通信的各種數據的壓縮數據表示被用于大大地減少支持相關分析的、在站點之間進行的通信。（*該技術在2018年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
根據其通信來判斷標準無線射頻(RF)通信發送器/接收器(“收發器”)的位置提供了緊急響應服務(救火，急救和警察)的可能性，來更快速地對尋求幫助的呼叫作出響應。通過獲得關于站點和地理位置的信息，就可以幫助進行公共安全和個人安全。如這里所公開的技術不需要以任何方式修改標準的通信裝置來實現實時判斷他們的位置。被公眾所普遍使用的通信收發器是蜂窩通信系統的移動單元(即，“電話”)。例如包括“蜂窩電話”和“個人通信服務”(PCS)系統。蜂窩通信系統典型地使用控制數據消息來“管理”一移動單元的發送功率電平，來將其發送功率電平限制為僅在被控制本地“小區”內成功進行通信接收所需要的發送功率電平。這個功率管理可以限制在多個接收器站點對通信發送的接收，這樣使判斷發送者的位置就變得更困難了。進一步，當在進行通信時，無線電話專用于語音或者“業務”發送信道，而不是控制或者“訪問”信道。這樣，需要設備來在任何類型的信道上對發送器進行定位。本專利技術通過提供可靠的和有效的裝置來從語音或者控制通信信號中，或者從這兩個中提取參數測量值，解決了這些問題。然后，這些測量可以被用于支持對無線通信收發器進行定位時所需要的定位處理。位置數據可以通過無線呼叫快速路由到某人，或者某個代理機構，他正處于對這個呼叫作出響應的位置。這樣，位置信息可以支持對無線緊急“9-1-1”呼叫的快速響應。也可以解決其它請求，例如非緊急援助或者與位置相關的，“黃頁”信息。可以從這個位置數據產生移動數據；這種數據可以被用于交通阻塞和機動車隊的管理。本專利技術可以改善對標準的無線移動通信發送器進行定位的各種系統方法的性能和性價比。已經公開的各種方法是用于提供設備和滿足這種系統的需求的。作為這種技術的先驅，除了其它新特征外，美國專利號No.4,728,959公開了帶一個裝置的一個系統，這個裝置可以從至少兩個陸地站，通過相位差異測量來測量移動無線發送器的一個方向角，這個裝置包括用于在每一個天線部件中一等效信號的一復數共軛乘積的一個相位敏感度加權積分的裝置。除了其它作用外，這允許根據在分布的傳感器站點使用相陣列接收的基本信號的協方差，來測量從一個移動收發器來的一個信號的到達方向角(AOA)，并且由此獲得和提供一個標準移動通信發送器的位置。本專利技術通過使用匹配復制相關來改善他們的可靠性并將這種基本概念的應用擴展到嚴重共信道干擾領域，改善了現有技術的AOA系統。共信道干擾是一個特別的問題，并且是碼分多址(CDMA)通信的數字通信系統類型所固有的問題。現在已經有這樣的系統，給定足夠的信號帶寬后(這通常不能從大多數“模擬”收發獲后)，通過利用信號本身的直接采樣表示的到達時間差(TDOA)相關從“成束”信號中抽取出測量來支持提供標準移動發射機信號。這個發送可能會(自適應地)減輕某些多徑信號傳播效應。但是，為了實際地實現這種相關處理，必須在一共同的相關站點來收集被采樣信號的表示。這種信號收集需要“空載傳輸”大量組成被采樣信號表示的數據。本專利技術的一個目的是擴展基于AOA和TDOA的定位原理的應用，以使能夠用于不必要進行成束，并且不需要成束花費的信號。本專利技術的另一個目的是通過使用匹配復制處理來改善相關處理的有效性，這給相關器提供了信號的一個無畸變表示，以改善相關的可檢測性。本專利技術的另一個目的是通過當可以從被接收的信號和/或者從一個已知的被保存復制中，在本地推斷出信號復制時，消除表示信號數據在任何站點間的空載傳輸通信的需要，來改善集成系統處理的效率。本專利技術的另一個目的是對所有調制形式的RF傳送通過提取和使用信息內容的解調形式，大大減少在站點之間被傳送的表示信號數據的數量。美國專利號No.5,327,144公開了一種支持通過使用被描述為相關處理的處理，來測量信號的到達時間(TOA)和相關的到達時間差異(TDOA)的方法的一個系統。但是，所描述的技術需要在站點之間進行大量的被采樣信號表示的空載傳輸通信，或者較少的解調復制。這種通信明顯地被用于提供使用模擬控制信道的蜂窩通信系統中的標準發送器的位置，這是通過利用短持續，“突發”(控制)信號來實現的。在美國，在移動收發器和通信系統基礎設施之間的“空中接口”上的“模擬”信號格式使用先進移動電話系統(AMPS)規范。AMPS控制消息是以突發形式被發送的，其持續時間大約為10分之一秒。本專利技術通過消除對突發，模擬，控制信號的需要和消除對信號表示空載傳輸通信的需要，改善了任何測量的相關推斷的應用性。本專利技術進一步延伸了匹配復制處理的適用范圍，以可以對“連續”的或者機會主義的(而不是僅感應的或者轉發的)發送的信號，以及數字格式發送的信號，例如CDMA系統中語音信號的發送進行處理。進一步，本專利技術還延伸了匹配復制相關處理，來為所有的通信信號格式提供可靠的和有效的AOA，以及TOA或者TDOA的測量。本專利技術提供了一個系統，來有效地判斷一個蜂窩通信系統中一個標準移動通信無線發送器的位置敏感參數，并且對它進行定位和/或者跟蹤它。這個系統使用復制相關處理，和相關的表示信號數據壓縮和重構技術，來檢測感興趣的信號，并且獲得與位置相關的、所接收信號的參數的測量，例如信號到達的時間差異(TDOA)和到達的方向角(AOA)，以估計蜂窩通信信號源的位置。本專利技術利用信號相關處理技術來支持通信發送器定位，從而使得即使在一個頻帶中會同時收到多個發送的情況下(例如碼分多址(CDMA)通信中所發生的)，精確地和有效地提取一特定信號的參數。本專利技術中使用相關處理技術，進一步能夠延伸處理積分時間，來實現對所需通信信號效應的有效檢測并且改善對其與位置相關的參數的測量，即使對那些被調制成傳送語音對話的通信信號或者那些通過傳播效應被弱化的信號。當從所接收的發送中推斷出它們時，例如使用足夠強的、表示數字信息的調制信號，或者當可以獲得時，例如在所接收發送中使用通信控制或者其它已知的數據內容，本專利技術在相關處理中使用重構信號復制，使能夠消除支持相關分析的信號表示在站點之間進行通信。由于本專利技術對經過語音轉換的，或者數據通信的各部分的調制數據進行了數據壓縮，大大地降低了支持相關分析的站點之間所進行的通信。這樣，本專利技術大大地改善了用于檢測和測量支持蜂窩或者地理進行劃分的通信系統中被使用的無線通信發送器的定位和跟蹤的信號參數的相關技術的可靠性，應用范圍，和效率，并且降低了其實現的成本。下面參考附圖和示例性的實施方式，來更詳細地解釋本專利技術的上述所有目的，特征和優點。附圖說明圖1顯示了一個運行系統結構，它在一個集成定位系統的網絡天線站點，從一個移動無線通信單元接收發送。圖2兩個傳感器站點的到達時間差異的幾何關系被顯示為雙曲線，這個雙曲線表示可以歸因于與各種時間差異相關的、不同固定范圍差異的位置軌跡。圖3通過與時間差異相關的兩個雙曲線的交點來表示到達時間差異的定位，時間差異與從3個傳感器站點而形成的兩個不同對相關。圖4通過與信號到達兩個不同傳感器站點的角度相關的兩個非共線固定方向線的交點來表示到達角度的定位。圖5顯示了自動傳感器站點工作和數據流，其中被接收信號被路由到與一個本地被推斷或者被保存的匹配復制的相關，以提取到達角度和/或者到達時間測量來支持集中估計位置。圖6顯示了合作的傳感器站點的工作和數據流，其中在不同站點被接收的信號本文檔來自技高網...

【技術保護點】
用于在蜂窩通信系統中對一個標準的移動通信無線發送器進行定位的裝置，包括： 至少第一和第二傳感器站，每一個傳感器站具有一個用于從這個移動無線發送器接收一個信號的天線和相關信號調節裝置，和對一個被識別的、被接收信號的表示時刻印上時間標記來產生帶時間標記的接收信號數據的一個定時機制； 分別在第一和第二傳感器站中的至少第一和第二信號特征處理單元，每一個信號特征處理單元用于產生復制信號數據； 分別在第一和第二傳感器站中的至少第一和第二信號相關處理單元，每一個相關處理單元執行帶時間標記的接收信號數據和復制信號數據的匹配復制相關處理來產生與位置相關的信號參數； 一個通信系統，用于將與位置相關的信號參數從傳感器站傳送到一個中心站點； 裝置，用于從與位置相關的信號參數估計這個移動發送器的位置；和 一個輸出，用于表示這個移動發送器的估計位置。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：約翰E邁隆尼，詹姆斯O史蒂文森，
申請(專利權)人：KSI公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]