CN1102235C - 通信定位系统 - Google Patents

Abstract

一种用于在一蜂窝电话或蜂窝式通信系统中定位一移动无线通信收发机的方法和装置使用一简化系统以被动地监视由该收发机发射的信号。一单一的基地站能确定该远程收发器的无线电方位线，然后将此方位线与关联的位置感应信息结合以确定该收发机的可能位置。本发明尤其适用于道路交通，它有利于加强对援助呼叫的反应而实施紧急服务和道路帮助，并且允许对交通流量的被动监视。

Description

通信定位系统

此项发明旨在确定一蜂窝式或类蜂窝式通信系统中的一部分的移动无线通信发送器的地理位置，以利于应用此位置信息或由此位置信息所支持的对紧急事件的反应、道路援助及交通监视。

蜂窝式电话系统现在已有充分条件使用于无线话通信中，现今的蜂窝式电话都工作于频分多址(FDMA)的模拟系统。包括时分多址(TDMA)或是码分多址(CDMA)的数字科技，可提供较大的容量，并且可让更多使用者同时使用蜂窝电话服务。此外，蜂窝状的通信系统，例如个人通信系统(PCS)，可进一步提高使用无线通信网络人总人数。

蜂窝式电话或是蜂窝状通信系统包括由多个固定基站构成的一个网络，这个网络提供了一个整体的通信服务给多个移动式的发射器/接收器“(收发两用机)”单元，这种单元例如可以是：蜂窝式电话。此一通信网络从可提供理想通信的基站，尝试去与收发机作传输，这理想的基地点通常，但并不一定，是最靠近移动式收发机的一个基站，为了提供最优的通信支持，该网络不需要更加精确地确定出移动式收发机的地理位置，而只需要确定使用哪一个基站。

现有的蜂窝式电话或蜂窝状通信系统的通信网络的无法准确地决定出移动式发射机的位置，这在紧急情况中是一项严重的缺点，例如，在洛杉机地区，公安官员估计，当前，用蜂窝电话拨打紧急号码(9-1-1)的人士中，有四分之一并不知道当他们打电话时的所在地，花在找出他们地点的时间，拖延了那些紧急援助单位，例如，警察局或是救护车服务。其他的研究也显示，在美国有高过百分之六十的交通事均发生在郊区。由于不确定详细地点而造成延误，在郊区提供紧急服务的处理上，也导致较长的反应时间。

对移动无线收发两用机的定位在许多年前就已有多种方式可解决了，但是都仅限于对蜂窝式电话或类似蜂窝式通信系统之外的系统。但实际上，当其应用于对移动电话的大范围的监视时，还没有简单、低成本的方案。在大规模的移动无线收发两用机的定位系统中，实际的困难在于修改以下二种东西所需的成本：一、收发两用机；二、用来决定移动式收发两用机所需的通信网络(基础设施)。现今所有的收发两用机很少，如果有的话，也很少用来当作对紧急事件或道路援助上的发射信号之用，因此，在缺少政府指令的情况下，收发机的提供厂商以及通信网络的操作人员并不会有很大的经济上的诱因去使他们提高收发机的复杂度(以及成本)或是安装一种扩展的且昂贵的基础设施，以支持这种极少使用的服务。虽然在短期内无利可图，但紧急事件及道路援助的服务在对提供及加强个人及公安安全上的价值是毫无疑问的。对日益猖獗的暴力事件及相关对人身安全的忧虑，以一移动式通信系统的方式来改善是一项有价值的政策目标，且此目标对于提供给用户，网络操作者及一般大众广泛的利益有着极大的潜力。然而，实现这项目标，即便是一个极重要且有价值的目标，也只需要一个实际、不昂贵而包含以下几种功能的基本设施：唯一地确定出请求或是通报援助需要的人，与他们作通信联络以及提供给负责协助的单位他们的地理位置。

今天，在提供紧急或道路援助的应用之外，已有技术可准确地决定出人们的位置。譬如说，利用卫星的全球定位系统(GPS)，它利用一专用接收器去接收从卫星发射出来的无线GPS信号，确定出GPS信号接收点的位置。但是，如利用GPS来取得一通信收发机的位置，移动收发机必须要包含一个GPS接收器。而GPS接收器却十分昂贵。即使他们的价格因大量生产得以降低，GPS接收器仍必须整合进现有的或是将来的移动收发机，从极少使用该项服务这一点来看，特别是在定位能力所需的庞大数目的移动收发机这一点上来看，利用这种方案的成本似乎过高。

另有些存在的技术可藉无源方式监督移动式通信收发机来找出它们的位置。然而，这些技术在求得其位置并未将由多径干扰(多径)所造成的位置误差考虑进去，多径干扰是因为无线电信号在碰到例如车辆、建筑或山丘等物体时会弹回引起的，如不考虑这些效应，收发机的位置将会有误差。多径传输在短波长无线电通信上是非常普通的，因为相当小的物体就可使相当大量的传输信号产生反射，而且，这种现象普遍发生在有建筑物可反射信号的都市内。这种极有可能，在求取移动式收发器的位置时，经由多径效应而产生的偏差，是在以无源方式确定出无线电发送器位置的应用上必须要强调的一个问题。

如能利用信号分析及来源定位程序来修正在求得正确位置时的误差，多径传输的现象并不一定会阻碍对收发机的定位，例如，美国专利No.4,728,959，其发明人Maloney证明了利用两个或更多个接收基站，如何应用可利用其估算出信号到达时的方位的方位寻找程序。利用该专利中所说明的通信信号的无源监控是一种出色的应用，这主要体现在它允许对在具有至少两个已知位置的接收站的网络服务区中任何一个地方的移动收发机进行定位。这种方位寻找的方式比起其他的作法来得简单而又准确。然而，需要在多于一处接收站同时接收一共同信号的要求可能会使得这种方式的复杂程度及成本超过某些蜂窝式电话公司或是PCS公司现在或将来愿意接受的。

常常，除了方向数据可经由所接收到信号的特征中所求得，其他有关移动式无线收发机位置的信息也可能同时得到。比如说，在一个用作提供紧急路边援助的系统里，我们可以假设那位请求援助的人士是在某条路上或接近某条路的一辆车里。如果他或她是在一条路上时，则此一假设可经由询问此人是否在路上而求得证实。这种额外的地理上的或是拓扑的信息，在此叫做“辅助信息”，是在正常情况下车辆调度人无法得到的一种信息。将辅助信息与方向信息结合在一起，即使在只有一个基站的情况下，也可确定出移动无线收发机的位置，其准确度足以使调度车辆能够提供紧急以及路边援助服务。利用在其他基站所接收到的无线传输信号的特征来求得该收发机的位置就并不重要了。而额外基站的要求也变得是多余了。然而，至今尚无任何建议利用此辅助信息来去除需要额外基站的要求。

监督位于车辆内的移动式收发机，除了能加速求救时的反映时间之外，还有其他好处。其中之一就是能够在符合经济效益的情况下，监督交通流量。因缺乏详细计划而产生的交通事故(交通拥挤)，将公路阻塞，甚至造成在安全上、环境上以及经济上极严重的影响。信息交通的多少，在一主要大都市区域内，可算是一种间接信息，此信息可与所测得的与位置相关的以及与速度有关的信息以及拓扑信息(例如道路地图)等信息结合起来，而显示出哪些道路可通行、哪些路已阻塞了。然而，交通流量的信息，就好象紧急事件处理以及路边援助一样，并非是要建立这样一种通信系统的最主要的原因，因此目前此信息并未提供。为了提供交通流量的信息而增加设备到通信基础设施中所需的成本，只有在需最少量基础设施改进的情况下才可能让那些通信公司接受。

今天，已有技术对将准确的地理位置提供给紧急以及路边援助的相关人士提供了部分以及全部解决办法。然而，这些系统都需要不同接收站同时接收该无线电波的信息，或是需要依赖位于通信收发机之外的一起所产生的导航信息。还没有任何系统尝试去利用所监测到的方向信息加上比如说是街道图之类的辅助信息，求得位置信息。因此，发明此专利的其中一目的就是能提供一个既简单又有效的方法，能在任一无线通信系统中确认出一个移动无线收发机，并对其进行定位，而这一无线通信系统包括那些已经存在的或已在计划中的系统，例如个人通信系统(PCS)、蜂窝式电话、专用移动无线电业务(SMR)以及个人数字式辅助器(PDA)。这项发明的另一目的是能提供一自动的位置标识(ALI)以及一自动的数字标识(ANI)，以期全国及全球性都市及郊区的紧急通报及人身安全，以及藉助从接收到的无线电波所得到的信息加上从街道图、用户的描述及其他消息来源的辅助信息等等都能够较容易地付诸实现。

这项发明的其他目的还包括：提供了这样一种系统，定位以及识别是被廉价提供的，并附属于通信系统，用于全国及全球无线电加强式9-1-1(E9-1-1)紧急情况，以及例行的路边协助通知；估测路上车辆速度及提供一般性的交通消息如交通阻塞及流量特性：在一即容易实施且又不需太多费用建造的一个系统中提供此一功能；提供一项系统，该系统具有可移动的特性，且可被用来暂时性地侦测局部性区域如道路施工地区或是特殊事件的现场，如运动竞赛、展览、或音乐会；提供一套步骤及特性，以建立起一既便宜又坚固的用于定位以及识别的系统，该系统附属于通信系统。

这个发明提供了一种装置，可用来在一个包含一固定地点的监测站的无线通信系统中来对一移动式无线通信收发机进行定位，监测站利用一对方位敏感的接收天线来接收从移动式收发机传来的无线电信号；所述无线通信系统还包括一信号特征处理单元，用于从射频信号中确定出由监测站到移动无线收发机的定向用的方向线；所述无线通信系统还包括有关移动收发机的辅助信息源，以及多维参数关联处理单元，经由方位角信息的线，及辅助信息，以及表示移动收发机的可能位置的一个输出，来确定出此移动收发机的可能位置。

这项专利发明利用以无源方式监督从移动收发机传出的信号的一简化系统，对一个蜂窝式电话或蜂窝状通信系统中的移动无线收发机进行定位。在这项发明里，经由一已知位置的单一接收基站处理后，可决定出到此移动式收发机的一条方位线(也就是从接收站到该移动收发机所处位置的一个方位角)。然后，将这条方位线与辅助信息结合，以求得这收发机的可能位置。这项发明在道路交通上有着特殊的实用性，这主要体现在：为紧急(9-1-1)服务以及路边援助提供了方便，而且它也可以无源方式监督交通流量。辅助信息包含了所有从无线电方位方式之外而得到的位置信息，这些信息可包括在基站附近地区道路图的拓扑信息，或是其他的信息，例如：所求得的载有该收发机车辆的速度，或是经由与该发话者通话或是从发话者所在地仪器得来的一些信息。

这项发明并不要求通过使来自二个或二个以上的基站的方位线相交来进行定位；一个基站就足够了。这种功能在一个CDMA的通信网络中有特殊的用处，在CDMA之中，网络容量可经由动态的功率控制，使得只用一个基站就会收到一个收发机的传输信号而提高。然而，在此一发明中并非表示不可以多于一个基站的方式来进一步增加所定位的准确性，或是在无任何辅助信息的情况下去定位。这种只需单一基站来定位的方式在对提供紧急援助上有着特别的好处，主要表现在：单一基站的接收可应用在更多的场合，它需要较少的基本设施，且大大降低了成本。本发明在用于监视具有较少道路的郊区的交通量时，是非常有效的，其中表现为道路拓扑结构的辅助信息，能更好地指示移动收发机沿着所观察的方位线的正确位置。本发明还提供了一种方法和装置，用于对包含有位置已知的一个监测站的无线通信系统内的移动无线收发机进行定位；本发明还提供了一种方法和装置，用于确定从监测站到移动无线通信收发机的方位线；以及还提供了一种方法和装置，用于将并行信息与方位线相结合，从而确定出所述移动无线收发机的位置。

本发明有一好处：不需要在移动收发机内嵌入或添加诸如象GPS接收机这样的一个专用设备，就能够确定出一个移动无线收发机的位置。实际上，本发明实现了对所有现存的蜂窝电话的定位。采用了本发明的定位系统的成本很低。这种低启动成本意味着：可以更快地发展这种系统，使得用户可以更快地认识到它的好处，同时花费更低。

图1示出经由本发明而实现的对一个蜂窝式电话收发机的定位，其实现是借助于使方向信息(directional information)与道路网地图中固有的道路位置信息相关联，从而实现的。

图2显示出图1中的方向线(directional line)与所关注的道路的交点的一放大图。

图3示出了在正常的通信操作中，该系统各功能部件，这些功能部件将方向信息以及其它特征信号信息与由其它源导出的辅助地理信息相结合，从而求得无线收发机的位置。

图4展示了方向数据测量与有源蜂窝式电话所经过的道路的交叉，可利用其计算出运动速度以及方向的估测。

图5显示了一种系统的结构，该系统应用图3所示的各种功能。

图1中显示了本发明如何确定移动式收发机的位置。图1中所显示的辅助信息是美国弗吉尼亚州安那代尔的部分街道图，所显示的移动无线收发机是一个蜂窝式电话。一个载有蜂窝电话的车辆处于沿着高速公路2(弗吉尼亚(VA)50号路)的标记为1的定位区域中。位于监测站10的定向天线在不同时刻，确定出一系列的方位线3-8。

这些方位线3-8覆盖在表示该地区的街道图的拓扑数据20上。这些数字式的都市街道图的数据，可很容易地从一些地方得到，例如：可以从位于加州的蒙罗公园的ETAK Inc.、位于加州的太阳谷的Navigation Technologies、位于马里兰州的帝扑尼的RoadnetTechnologies，Inc.、或是位于华盛顿特区的美国商业部人口局等得到。这些地图以移动无线收发机工作区域的拓扑方式来代表辅助信息。这项发明试图使用这种辅助信息，从而使得，一个控制站(图1中的10)利用仅由一个监测站得到的方向数据，同时还以后辅助信息，确定出区域1中工作的移动无线收发机的位置。

图2示出了一个在图1中定位区域1的放大图。方位线3-8与标记为9的街道(Parkwood Terance)及标记为11的街道(MarcDriVe)相交。从3-8中的任一条方位线，都无法确定出移动式收发机到底位于街道2、9还是11。然而，任意二条方位线，例如3和4，可提供一弧长φ，它与移动式收发机在区域1中所覆盖的地理距离相对应。对测量每一条方位线的时间进行记录，使得控制系统10能够确定出区域1内的移动式收发机的大致的移动速度。对于一个正在进行通信的蜂窝式电话来说，一个高行驶速度，例如80公里/时(50mph)，表示该移动式收发机位于主干道2(VA 50号公路)上，  而不是在住宅区街道9或11中的一条上，这些住宅区街道所标示的限速40公里/时(25英里/小时)是所测得速度的一半。因此，藉着利用图2中道路2、9以及11的表现为相对限速或是平均速度属性的辅助信息，控制站10可以得知在哪一条路上标示适当的定位区域1。

在前一个例子里，显示出：控制站10无法仅由方位线上而确定此移动收发机是位于主干道2上或是其它街道9或11上，除非该收发机以高速度移动。为了对静态的收发机进行定位，紧急(9-1-1)援助就需其它形式辅助信息。例如，援助车辆调度人可经由讯问当事人是否在主要道路上来得到其他的信息，如果不是，便去寻求其他描述性的信息，例如街道名称或是已知路标，使其可以分辨出是9号或是11号辅助街道。这些请求数据中所含的地理信息，加上从方位线测量中所得的位置信息，便可以估测出收发机的位置。

此外，如已知车辆移动缓慢，在监督交通流量上也有意义。基于一般的交通特征，控制站10可假设大多数从区域1中发出呼叫的电话都源于主干道2。这些收发机都会显示出与所标示的道路限速相应的地速。如果所观测到的这些收发机的特征速度明显低于区域1内的或附近的正常道路情形，则该信息表明主干道2异常拥挤。则可以发出表示阻塞的交通警告，如果发生意外的话，紧急或其它服务车辆便可被派遣去调查阻塞的起因。这些功能均不需要除了方位线的获取时间以及正常路况特征之外的额外信息，但是如有的话，将会更好。

图3中描绘出用于实现本发明的一个系统方块图。监测系统30包含有连接到一信号特征处理单位32的一个射频天线31。该射频天线是一种定向天线，被设计用来测量所接收的信号的方向角(方位线)。用来求取这些测量值的相位天线阵列的基站已出现于美国专利NO.4,728,959中，引入本文，仅供参考。这个信号特征处理单元32提取出射频信号的到达方向角，并且确定获得此测量的时刻。可以使用同样是在美国专利NO.4,728,959中所描述了的统计技术，来实现这种处理。利用这种相位阵列天线，可通过统计测量各个天线单元所接收到的信号形式的信号间的相差，直接实现从接收信号的特性中提取出方位信息，这是因为信号是以不同的相对位置通过各个单元，因此会以不同的相位检测到这些信号，天线单元所检测到的相位取决于所到达的方向。同样地，这相位阵列方位的确定可藉利用这些天线单位间的信号相位差以及通过“形成波束”的相对的能量分析来间接求得，或是当这个相位差对齐时将产生最大的合成信号能量来决定其方向。另外还有一个方法，就是可由机械性地旋转一抛物面反射或聚焦天线来形成波束以求得在达到最大接收能量的方向测量。

此监测系统以无源方式来接收在无线电通信系统32的正常使用时所产生的射频信号，然后将它们转换成如下所述的控制系统35所需的信息。除了信号接收所得到的方向之外，该信息还包括经过处理的信号到达的时刻，及其收发机的识别，还可包括所观测的辅助信息与有关位置的特征例如移动的方向，到达方向上的速度的改变、信号强度，甚至具有应答协议和大信号带宽的受控收发机的在通信系统内信号往返所需的时间。藉着延长对所捕获信号作定向分析所需的时间(亦即整体时间或“居住”时间)，这种处理除了可得到方位之外，也可得到其改变的速率的度量，这种速率的改变可从扩展测量处理中得出，因为在测量过程中恒定方位的基本假设将不适用，而且所接收的信号是来自于可察觉其移动的无线收发机时，会影响其测量准确度。方向的改变率与执行通信的收发机的移动的切线速度有关。除了求得收发机位置的测量之外，此特征性处理可确定出接收到信号的能量(亦即无偏差信号电平的方差或均方)。这信号能量代表出(经由在以下所讨论的信号传播评估)从接收站到移动式收发机的范围或距离，而信号能量或是其它能量变化特征的改变率，不但可代表收发机的径向移动速度，也可显示出伴随从已知地理区域中传播出的信号的物理干扰或引起这种干扰的多径干扰。没有被阻挡的信号其往返时间与从接收地至移动收发机的距离的二倍成正比，所接收的射频信号的所有可测量的物理特性构成了定位处理的基础，在这种定位处理中，所测量的结果均与收发机的位置及移动有着已知的关联性。

有关方位线信息及其测量时间信息以及误差信息，可经由一个或多个监测站而得到，然后被输入一个多维参数相关处理单元36。这个处理单元36将方位线信息同其它信息例如来自输入端32、37或38的辅助信息相结合，从而确定出车辆的位置。术语“辅助信息”适用于增强方向数据的所观察到的特性，它还包含由一些源而不是由移动无线收发机发射的无线电波所得到的信息。辅助信息包含移动收发机工作时的环境信息，例如，道路网的结构、地形特征及边界、信号传播特征、天气及其对信号传播及道路交通情况的影响的信息，也包含了口述的或其他有关道路编号、路名、速度、附近的陆标等的描述，或是其他经由移动收发机传来的与位置相关的信息。道路及地形数据可从那些地理信息系统数据库的发行商处取得，譬如在先前曾指出的一些提供地图数据的厂商。包含于数据库内的表示所标示路段的限速的附加数据，通常也可从地图数据制造商或是从州政府交通部门取得。此外，在不同路段中交通的特征速度分布，是每天的时间、天气状况、一周内的某一天、一年内的某个季节来的函数，这种特征速度分布，通常可由州交通部的例行执导的交通流量研究中来取得。另外，这些与位置有关的交通流量数据亦可经由利用此专利经由对流量有关的统计信息累积而得到，然后在当数据库的统计性精确度提高之后，可反复地修正这些信息，来更快速及可靠地得到结果。

信号强度(即功率)及距离的关系是一种辅助信息，可以在数据库中找到它，将其作为表示信号传输特性的辅助数据。强度与距离间的基本关系是：所接收到的信号强度或是功率与距离的平方成反比。然而，在作为短波通信一大特征的多径环境中(例如蜂窝式系统)，信号强度通常与距离的二次方至六次方成反比，而且与信号到达的方向及天气状况有着极大的关系。因此，以信号强度来当作距离的指标的作法完全在于包含强度至距离转换的数据库的准确性，也就是所谓的信号传输特性。为了对信号能量以及从接收器到移动收发机的距离作一大约的关联，信号传播分析可经用静态或动态的射频传播估测的投影，这些信号传播投影的有关电脑软件设备可从Colorado州Boulder的Applied Spectrum Research、Florida州的Edgewater的C.E.T.Inc.及Colorado州的Denver的Soft Wight或Idaho州的Moscow的H2A Commnication等处得到。这些传播分析正如所期望的那样，考虑了天气影响、地表地形及其组成，以及与方向有关的干扰及背景噪声。

我们可利用对沿着信号到达的大概方向的地形情况的了解，来预测该地形对信号传播的影响。另外，地理特征，如山丘或水界限制了侯选位置的范围，所述侯选位置是以已知方式所确定的收发机最有可能所处的位置。因此，这种地形信息也可被用作辅助信息，从而更有效地求出位置以及增加其准确性。

在郊区，我们期望将方位线信息与表现为拓扑地图匹配的辅助信息相关联(也就是将位置信息对应至已知的地理位置如道路或其它的地形特征)，被认为在大部分情况中足以能够监督沿着主要道路交通流量，同时还方便了紧急车辆调遣及路边援助。因为郊区一般情况下道路不多，使得从监测站到移动收发机的一条方位线足以唯一确定出该移动式无线收发机的可能地点。

在市区里，一般而言，仅有方位线以及市街地图的信息并不足以唯一地确定出移动无线收发机的位置。在这种情况下，就需要有额外的信息，此一发明考虑将辅助信息应用在一个基于知道的位置信息处理器38中。该处理器可结合来自于辅助信息源的信息，这种信息例如是紧急援助(9-1-1)中心的一个操作员对移动无线收发机的明显位置或可能区域的知识和判断的地理表示。

本发明也会从无线通信系统中接收辅助描述信息。利用来自于图3中的无线通信系统34的辅助信息，可以增强由所接收到的RF信号中提取出的位置依赖信息。例如，RF天线33可以为最靠近远程收发机的蜂窝电话系统的一个基站。这个无线通信系统34负责对来自远程收发机的通信进行解调。由此无线通信系统收到的描述信息可以包括与位置有关的消息，例如以声音来表达出此一传输信号是从路上车辆发出的或是此移动收发机所在道路的名称，而这些信息可被转换成符号标识，而被用作辅助信息，从而与所测得的方位线相结合后，用来定位。在需要援助的情况下(例如9-1-1电话)，接线生会例行询问呼叫人提供他们的电话号码以及他们的地点。呼叫人如不知道他们所在地点仍能够藉着电话来描述其周围的环境。因此，这项发明可协助那些操作员，利用所迅速得到的信息，迅速地提供准确的地点。藉着由呼叫人所描述的道路编号或街道名称，将该条路与所估的信号到达方向相交，便可得到呼叫人的大概地点。当呼叫人不清楚所行驶的路线时，这个提供协助的操作员可以询问出有关行驶速度以及沿着所观测到的信号到达方向的明显路标的信息。之后，所有这些与位置相关的信息，不论是经由人为操作或是自动分析而得到，均可经由图形交互或是自动的地形描述来转换成地理形式，以用于利用所提取到的信号特性进行的相关估测。

通过人与配备有用于自动点确定的图形指示设备的工作站终端之间的图形交互，可协助所输入的地理知识或操作员的理解或人类信息源，进行定位。当操作员看到相关道路的电脑驱动的地图显示时，他可利用图形输入设备，依据由通话时所得到的描述，选择一个大概位置、由呼叫人的言语所指定的路，或是一椭圆形或多边形的可能地点。在美国地质探堪学术报告1395，一篇名为“Map Projections-AWorking Manual”，作者为John P.Snyder的报导中描述了：在地理显示所用的投影坐标和导航与定位基准系统中所用的地测学基准坐标之间进行位置变换的数学变换方法，引入本文，仅供参考。

此外，操作员也可经由电话中交谈而原文输入信息，或是响应操作员的询问，而输入得到的所推断的路名、速度、路标，或是道路交叉点。之后，可通过与文本-位置转换数据库，而将这一原文数据转换为大致的位置信息，这些数据库例如可以是包括美国邮件服务地图中的地址数据库或是公众服务回应点的911数据库。在更高一级的系统实现中，可在通过语音合成或通过计算机与集成在语音通信设备上的一个处理器之间进行交互的自动控制下，请求用于相关信息的询问；可以通过语音识别处理或直接的数据接口，从而对回答作出分析，其中直接的数据接口用于输入与所提取的方位以及相关的特性测量相关的处理。

在图4中显示了如何利用从连续的方位线测量中求导出的信息，计算出移动无线收发机的速度及方向，在此例子中，移动式无线收发机40正沿着一条受限访问的公路41(495号州际公路)移动。操作员或处理器指出了这些方位线与一即定公路的交叉点(地图匹配)。处理器计算出连续点之间的平均速度。来自于移动无线收发机40的信号的到达方向的改变率，与收发机在垂直于从接收机到移动收发机的方位线的方向上的速度分量成正比。通过在信号到达方向与道路交点处，将此分速度投影至侯选道路的切线上，可以估测出相应的运动速度及运动方向。另外，对到达方向的连续观测，以及对暗示运动与侯选道路轨迹的交点的评估，使得能更精确地估测各运动参数。通过与适当的道路网的速度属性表示法相关联，对每一条候选道路可能产生的合理估测速度的进一步的概率估测，使得能更方便地估测出移动收发机所经过的实际路线。

用于本发明的装置可包括通用处理设施，例如以Intel 80486或Pentium中央处理单元(CPU)或是Motorola 68040或Power PC CPU为基础的那些微处理器工作站。此关联计算可以确定出测得的方位与具有支持、辅助信息的其它可能特征、谈话中的信息及/或人为的评估的最佳结合，所述辅助信息存储在对这种工作站来说相当普遍的大容量储存设备例如磁盘、CD ROM、磁泡存储器及磁带机上，还存储在类似的数据库服务器上。为了能快速地取得大量不同形式的地理数据，高使用量的这些大容量设备，应当通过高吞吐量数据通信路径，与数据处理设备相接，所述数据通信路径包括有那些采用直接处理器总线的磁盘接口以及以太网的处理机间的网络。

图5显示了所实现的本发明，它是通过将已有的蜂窝电话网用做无线通信系统，从而监视交通流量。其目的是将移动式收发机40用作一个探测器，以确定出沿着高速公路51上的交通流量。一个典型的蜂窝电话40发射出一个射频信号，该射频信号被监测站10上的接收器32所接收。较理想的情况是，此后，将与这些方位线及其它所观察到的信号特征相关的信息传送到一个控制站或是交通管理中心53——应尽可能地传输方位线及其它特征性信息，而不是传输所接收到的信号或是其它的基本数据，以减少所传输的信息量。这些方位线与相关信息被处理后，与从中导出的其它有用信息一起，显示在计算机的监视器54上，所述有用信息例如是高速公路51上的车辆行驶速度。

本发明的原理、最佳实施例以及工作模式，已在先前的说明中得以阐述。这里所公开的实施例只是用于说明本发明，而并非限制于此。前述所公开的内容不能用来以任意方式限制本领域普通技术人员可实现的等价结构的范围，但可以用先前不能想象到的方式，来扩大其应用范围。可以不脱离本发明的权利要求书中所阐述的主旨和范围，而实现众多的变化和改变。

Claims (18)

1.对一个无线通信系统所支持的地理区域内的一个移动无线通信收发机进行定位的装置，包括：

一个监测站，它具有对方向敏感的接收天线，以便接收接收来自所述移动收发机的射频信号，

一个信号特征处理单元，用于从所述无线信号中确定出从监测站至移动式无线收发机的至少一条单向方位线，

与所述移动收发机的地理区域相关的辅助信息源，

一个多维参数关联处理单元，用于从单独一条方位线信息及辅助信息直接确定出所述移动收发机的可能位置，以及

表示所述移动收发机的可能位置的一个输出。

2.如权利要求1所述的用于对无线通信系统内的一个移动通信收发机进行定位的装置，其中所述辅助信息源包括提供数据库信息的信息源、提供通信信息的信息源、提供除方位线信息以外的射频信号的测量物理特性的信息源以及提供来自无线通信系统的信息的信息源中的至少一个信息源。

3.如权利要求2所述的用于对无线通信系统内的一个移动通信收发机进行定位的装置，其中，所述提供数据库信息的信息源包括提供拓扑信息的信息源、提供移动收发机的地理区域的信号传播特性的信息源、提供交通流量特性的信息源、提供定位事件信息的信息源以及提供来自无线通信系统的用户描述信息的信息源中的至少一种信息源。

4.如权利要求3所述的用于对无线通信系统内的一个移动通信收发机进行定位的装置，其中所述拓扑信息源提供地图信息、道路结构信息、限速信息以及与地标相关的信息中的至少一种信息。

5.如权利要求3所述的用于对无线通信系统内的一个移动通信收发机进行定位的装置，其中所述交通流量特性信息源还包括一个提供速度属性信息的信息源。

6.如权利要求2所述的用于对无线通信系统内的一个移动通信收发机进行定位的一种装置，其中所述通信信息源提供有关交通条件的信息、由操作者输入的信息以及道路识别信息中的至少一种信息。

7.如权利要求2所述的用于对无线通信系统内的一个移动通信收发机进行定位的一个装置，其中所述附加的测量物理特性信息源提供与信号强度、双向信号传输时间、以及来自于移动无线收发机的信号的到达时间相关的信息中的至少一种信息。

8.如权利要求2所述的用于对无线通信系统内的一个移动通信收发机进行定位的一种装置，其中提供来自所述无线通信系统的信息的信息源还包括一个提供信号强度信息的信息源。

9.如权利要求1所述的用于对无线通信系统内的一个移动通信收发机进行定位的装置，其中所述多维参数关联处理单元由方位线信号确定出所述无线收发机的相对移动。

10.用于对由蜂窝式通信系统所支持的地理区域内的一个移动通信收发机进行定位的方法，包括：

依据从所述移动收发机发射出的无线信号，测量从一个监测站到所述无线收发机的至少单独一条方位线，

输入与所述移动收发机的地理区域相关的辅助信息，

直接从单独一条方位线信息与所述辅助信息，关联出所述移动收发机的可能位置，

指出所述移动收发机的可能位置。

11.如权利要求10所述的用于对无线通信系统内的一个移动通信收发机进行定位的方法，其中所述辅助信息包括数据库信息、通信信息、除方位线信息之外的射频信号的测量物理特性以及由无线通信系统提供的信息中的至少一种信息。

12.如权利要求11所述的用于对无线通信系统内的一个移动通信收发机进行定位的方法，其中所述数据库信息包括拓扑信息、移动收发机的地理区域的信号传播信息、交通流量信息、定位事件信息以及无线通信系统的用户描述信息中的至少一种信息。

13.如权利要求12所述的用于对无线通信系统内的一个移动通信收发机进行定位的方法，其中所述拓扑信息包括地图信息、道路结构信息、限速信息以及有关地标的信息中的至少一种信息。

14.如权利要求12所述的用于对无线通信系统内的一个移动通信收发机进行定位的方法，其中所述交通流量特性包括速度属性信息。

15.如权利要求11所述的用于对无线通信系统内的一个移动通信收发机进行定位的方法，其中所述通信信息包括有关交通条件的信息、由操作员输入的信息以及道路识别信息中的至少一种信息。

16.如权利要求11所述的用于对无线通信系统内的一个移动通信收发机进行定位的方法，其中所述附加测量的物理特性包括信号强度、双路信号传输时间、以及来自于所述移动无线收发机的信号的到达时间中的至少一种信息。

17.如权利要求11所述的用于对无线通信系统内的一个移动通信收发机进行定位的方法，其中由所述无线通信系统所提供的信息包括信号强度信息。

18.如权利要求10所述的用于对无线通信系统内的一个移动通信收发机进行定位的方法，还包括由方位线信号确定出所述无线收发机的相对运动。

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