使用来自第二移动设备的信息确定第一移动设备的位置的装置和方法

本发明的实施例的详细描述

本发明的实施例涉及用于精确确定诸如蜂窝电话的移动设备的地理位置的系统和方法。在一个实施例中，蜂窝电话装备了使用采集自GPS卫星和其他蜂窝电话的位置信息以精确确定其地理位置的位置确定模块。此处描述的系统在下述环境中是有用的，其中蜂窝电话的用户处于仅仅接收部分位置信息的位置，例如当电话仅仅能从三个或者更少的GPS卫星接收测距信号。在这种情况下，只能确定大概的地理位置。为了克服在仅仅能接收来自三个或更少的GPS卫星的信号时的定位的不精确性，本系统的实施例使用从其他移动设备接收的位置信息来为一蜂窝电话确定精确的地理位置。当然，此处描述的系统不仅仅限于蜂窝电话。其他的便携式设备，例如寻呼机、无线个人数字助理、以及使用此处描述的系统和方法的任何其他移动无线设备都在本发明的范围之内。

虽然揭示的内容提供了通过从一移动设备接收附加的位置信息来补偿部分位置信息的系统的数个示例，该系统不限于这些具体的实施例。任何包括在移动设备接收的位置信息中补充部分位置信息的实施例都是在本发明的范围中可以预见的。

如这里所使用的，设备的“地理位置”或者“绝对位置”是指该设备在一坐标系统的精确位置，其只有很小的误差范围。在一个示例中，设备的地理位置或者绝对位置是其在地球上的经度和纬度。设备的地理位置或者绝对位置可以精确到该设备在地球上的真实位置的几英尺的范围之内。

如此处所使用的，术语设备的“部分位置(partial position)”是指设备大概的真实位置。例如，设备的部分信息可能仅仅将设备的真实位置限制在地球上的平方英里的区域之内。

此处描述的混合位置确定系统的一个实施例允许移动设备基于从GPS位置确定系统接收的信息和从其他移动设备接收的信息来精确确定其地理位置。该系统是有用的，因为移动设备可能不具有足够数量的GPS卫星来确定其位置，或者按照一般的说法来进行“定位”。移动设备可使用从其他移动设备接收的信息来补充GPS信息。从其他移动设备接收的信息可包括定时信息、其他GPS卫星信息、或者可由接收移动设备用来产生至发射移动设备的距离的信息。

移动设备可使用从诸如GPS卫星的第一源接收的信号来确定部分位置信息。移动设备还可以从诸如其他移动设备的第二源接收信号。移动设备使用从第二源接收的信号来确定附加位置信息。移动设备然后使用部分位置信息和附加位置信息相结合来确定其精确的地理位置。

使用该系统的移动设备的实施例能够确定绝对位置或者相对于其他移动设备的位置。移动设备确定绝对或者相对位置的能力是部分地取决于移动设备可确定与其之间的伪距离的GPS卫星的数量，以及由其他的移动设备所提供的信息的质量和数量。

混合位置确定系统100的一个实施例的功能框图在图1中示出。移动设备110与数个其他设备进行通信。移动设备110被配置成从全球定位系统(GPS)120接收信号。移动设备110还配置成与固定位置设备130通信。移动设备110可从固定位置设备130接收信号并可向固定位置设备130发射信号。固定位置设备的一个示例是无线通信系统中的基站。移动设备110还可以与其他移动设备140通信。移动设备110一般可发射信号至、或者从其他移动设备140接收信号。其他移动设备140一般也从GPS120卫星接收信号。此外，其他移动设备140可与固定位置设备130通信。

为了确定其位置定位，移动设备110可以仅仅与混合位置定位系统100中的部分设备通信，而不需要与全部的设备通信。在一个实施例中，移动设备从GPS120卫星接收信号，并且，如果其能够接收并确定来自4个GPS卫星的伪距离，该移动设备可确定其绝对位置。因此，如果移动设备110能够接收并确定来自至少4个GPS120卫星的伪距离，移动设备110可以不需要来自固定位置设备130或者其他移动设备140的任何信息而确定其位置。

然而，如果移动设备110不能确定来自4个GPS卫星的伪距离，其可以接收来自GPS120卫星和固定位置设备130的信号。固定位置设备130可包括信标(beacon)、位置测量单元(LMU)、无线电话基站、以及无线通信基站或基站单元。在该实施例中，移动设备110不需要与4个GPS 120卫星通信。来自固定位置设备130的信息被用于确定移动设备110的位置。一些使用由固定位置设备辅助的GPS120的移动设备确定方法在之前面讨论过。

在另一个实施例中，移动设备从GPS120卫星接收信号，还从其他移动设备140接收信号。其他移动设备140可以与GPS 120或者固定位置设备1 30通信或者不与它们通信。移动设备110能够使用GPS120卫星信号和来自其他移动设备140的信号相结合来确定其位置。移动设备110确定其位置的能力取决于多种因素，包括但不限于，可接收到其信号的GPS120卫星的数量、可接收到其通信的其他移动设备140的数量、以及每一个其他移动设备140知道其自己位置的能力。下面讨论的实施例示出了本发明范围之内的一些变化。并不要求与固定位置设备130的通信。因此，将固定位置设备130包括在混合位置确定系统100中对于下面描述的实施例来说是可任选的。

类似的，移动设备110可使用从固定位置设备130和其他移动设备140接收的信息来确定其位置。在该实施例中，将GPS120包括在混合位置确定系统内是可任选的。由移动设备110使用共享信息的各种位置定位系统在下面进一步详细描述。

图2是可在此处所描述的位置定位实施例中使用的移动设备110的一个实施例的功能框图。该移动设备110可以是任何类型的无线设备，诸如无线电话，包括无绳电话、蜂窝电话、个人通信系统(PCS)电话、或者任何其他类型的无线电话。移动设备110还可以是双向(two-way)的无线电，诸如无线极话机(walkie-talkie)，或者任何其他类型的通信收发机。

移动设备110可被方便地描述为具有三个基本功能块，RF收发机220、基带处理器230、以及用户接口240。天线210可被用作无线信道和移动设备110的剩余模块之间的接口。尽管仅仅示出了一个天线210，移动设备可实现多于一个的天线。当使用多于一个的天线时，每个天线可在不同频率的频谱上操作，或者多个天线可在相互重叠的频谱上操作。当无线信道不是射频(RF)链路时，接口可以是一些其他类型的设备，诸如机电传感器(electromechanicaltransducer)或者光纤接口。

由移动设备110接收的信号从天线210被耦合至RF收发机220。以一种可以互补的方式，将要由移动设备110发射的信号从RF收发机被耦合至天线210。

RF收发机220包括发射机222和接收机224。由无线设备110接收的信号从天线210被耦合至RF收发机224中的接收机224。接收机220一般将所接收的信号滤波、放大并下变频成为所接收的具有所期望的带宽和幅度的基带信号。接收机224还可以执行对接收信号的解调。接收机224能够处理来自多个频带的信号。例如，接收机224可接收来自GPS频带和来自第二通信频带的信号。如果接收机224被设计为用于从多个频带接收信号，接收机224可实现多个接收路径。或者，接收机224可包括多个接收机224a-224c。接收机224a-224c中的每一个可独立地滤波、放大、下变频并解调多个所接收信号中的一个。例如，第一接收机224a可被配置成滤波、放大并下变频从GPS卫星接收的信号。第二接收机224b可被配置成从无线电话系统接收通信信号并处理它们使之变成可在基带处理器230中使用的基带信号。第三接收机224c可被配置成从除了GPS卫星之外的源接收位置确定信号。这些其他的源可以是，例如，位置测量单元、地面信标、或者其他移动设备。第三接收机224c然后可处理所接收的信号使之变成可由基带处理器230使用的基带信号。所接收的基带信号随后从RF收发机220被耦合至基带处理器230。如果有多于一个的接收机和多于一个的接收路径，来自每个接收机或者接收路径的基带信号被耦合至基带处理器230。基带信号可被结合到一个单个的路径中、在单个的路径中变路复用、或者在一个或多个分开的路径上被提供给基带处理器230。

准备发射的基带信号被从基带处理器耦合到RF收发机220中的发射机222。发射机222较佳地滤波、放大并上变频发射基带信号使之成为发射RF信号，发射RF信号被耦合至天线210。发射器222还可以使用发射基带信号调制RF信号。发射RF信号然后在RF信道上广播至它们的目的地。目的地可以是单个的设备或者可以是多个设备。此外，一个或多个基带信号可上变频至一个或多个RF频带以进行传输。多个RF频带可以是分开的或者重叠的。如在接收机224中的情况，发射机222可被配置成多个发射机222a-222c或者具有多个发射路径。每一个发射机222a-222c可分别滤波、上变频以及放大基带信号。例如，第一发射机222a可接收基带信号并处理这些信号以传输至无线电话系统中的目的地，例如基站。第二发射机222b可被配置成发射一信号，该信号被配置成允许另一个移动设备或者其他接收机确定至该发射机的距离。例如，第二发射路径可被配置成发射类似由GPS卫星使用的信号的PRN码序列形式的基带信号。接收设备，诸如另一个移动设备或者基站，随后可使用PRN码序列来确定至该发射机的距离。

基带处理器230一般在所发射和所接收的基带信号上都进行操作。基带处理器230还可以执行对移动设备110的局部功能。这些局部功能可包括接收并存储电话簿实体、操作存储在移动设备110中的文件、以及管理各种至用户设备的接口。基带处理器230一般包括处理器232和存储器234。一系列可由处理器232读取的指令或者程序可被存储在存储器234中。这些指令或者程序可指导处理器执行各种信号处理功能，包括一些或者全部的位置确定功能。

基带处理器230可进一步处理所接收的基带信号。例如，基带处理器230可滤波、放大、解调、检测或者校正所接收的基带信号。作为进一步的示例，基带处理器230可解交织基带信号、运用使用前向纠错技术的纠正、或者可将基带信号同步到时间基准。经处理的所接收的基带信号可以是由移动设备110使用的控制信号或者可以是准备发送给移动设备110的用户的信号，诸如语音或者数据信号。基带处理器230可使用所接收的信息确定移动设备110的位置，或者基带处理器230可将移动设备110的位置作为消息从外部源接收。或者，基带处理器可执行位置确定的一部分并将剩下的位置确定处理与一外部设备协作完成。基带处理器230可包括位置确定单元238，用于使用所接收的信息确定移动设备110的位置。基带处理器230将准备发送给用户的信号耦合至用户接口240。

作为一个示例，基带处理器230可使用从GPS卫星接收的信息来确定移动设备110的位置。或者，位置确定的一部分或者全部可在位置确定模块238中执行。基带处理器230可使用所接收的GPS信号来确定到3个GPS卫星的伪距离。这些距离是伪距离因为这些距离是未校正的距离测量。移动设备110可通过接收来自4个GPS卫星的信号确定其绝对位置并确定至这4个卫星的伪距离。由于所有的伪距离应该在单一的点，即移动设备110的位置处相交，基带处理器230可使用4个伪距离来确定在伪距离中的错误。绝对位置是指一具体位置，例如具体的纬度和经度。相反，相对位置是指和一个参考点的相对位置。

在另一个实施例中，移动设备110从一个或多个GPS卫星接收信号。基带处理器230确定至这些卫星的伪距离。如果没有足够数量的GPS卫星可用于确定绝对位置，GPS伪距离可能表现为部分位置信息。移动设备110还接收来自诸如另一个移动设备或者固定位置设备的地面源的测距信号。基带处理器230还可以确定至这些其他源的伪距离。基带处理器230之后可将部分位置信息从GPS卫星、将附加位置信息从其他移动设备和信标发送到基带处理器230中的位置确定模块238。位置确定模块238然后可确定移动设备110的位置。

或者，基带处理器230可格式化每一个伪距离和位置信息以将其传输到外部设备。外部设备可结合一位置确定模块以确定移动设备110的位置。外部设备之后可将位置作为消息发射给移动设备110。外部设备可以是，例如，无线通信系统中的位置服务器。另一个实施例中位置确定分布在移动设备110和外部设备中进行，该实施例可被用来减轻移动设备110的处理和存储的负担。尽管示例描述了在基带处理器230中执行的主要功能，基带处理器230可使用位置确定单元238进行位置确定功能中的一些或者全部。

将要由移动设备110发射的信号由基带处理器230处理。基带处理器可格式化输入信号成为基带信号并然后将其耦合至RF收发机220。基带处理器230，例如，可交织信号、使用前向纠错编码信号、滤波信号、调制信号、或者按照其他方式处理信号。提供给基带处理器230用于传输的信号可由移动设备110内部产生或者可使用用户接口240耦合至移动设备110。基带处理器230可产生一PRN码序列，该码序列准备作为测距信号被发射给其他的设备。该测距信号允许其他设备确定至移动设备110的距离。

用户接口240提供将所接收的信号发射到用户的装置，还提供将信号从用户耦合到移动设备110的装置。用于将信号耦合至用户的装置包括但不限于，诸如扬声器或者其他传感器的音频设备、显示器，可能是字符显示器、字段显示器、位映射显示器、或者指示器、用于耦合电气信号至相应的用户设备的电气连接、诸如表示有进入消息的振动源之类的机械装置、或者任何其他用于从移动设备110发送信息至用户或用户设备的合适的装置。用于从用户耦合信号至移动设备110的装置可包括但不限于，光纤输入、或者任何其他用于耦合用户信号至移动设备110的合适的装置。

移动设备110的操作将参考图3至图7进一步详细解释。图3至图7中示出的每一个移动设备可以是类似于在图2中所示的移动设备。

图3所示的功能框图示出了位置定位系统的一个实施例。每个移动设备310a-310c与3个GPS卫星通信并且相互之间进行通信。相互之间进行通信的移动设备310a-310c定义了一个局域组。

移动设备310a-310c通过相互之间共享信息来补偿GPS卫星数量的不足。移动设备310a-310c可以，例如，共享定时信息或者GPS辅助信息。重新参考图3，第一移动站310a与三个GPS卫星320a-320c通信。第一移动站310a使用从GPS卫星320a-320c接收的信号确定部分位置信息。3个GPS卫星320a-320c是3个分开的卫星。第一移动设备310a还与第二移动设备310b和第三移动设备310c通信。

第二移动设备310b也与3个GPS卫星330a-330c通信。与第二移动设备310b通信的3个GPS卫星330a-330c可以具有与第一移动设备310a通信的3个GPS卫星320a-320c有共同的卫星或者没有共同的卫星。

类似的，第三移动设备310c也与3个GPS卫星340a-340c通信。与第三移动设备310c通信的3个GPS卫星340a-340c可以具有与其他移动设备310a-310b通信的GPS卫星320a-320c或者330a-330c有共同的卫星或者没有共同的卫星。

移动设备310a-310c中的每一个可能不能仅仅使用从GPS卫星传输中确定的部分位置信息来精确决定其位置。一移动站可使用3个伪距离来将其位置决定到两个不同的点上。每个伪距离定义了一GPS卫星为中心的一个球面。三个球面的交点定义了两个点。移动设备接下来可使用假设测试来删除两个点中的一个。例如，在无线电话网络中，无线电话可使用对于无线电话系统的覆盖区域的了解来消除两个点中的一个。或者，移动设备可使用海拔来消除两个点中的一个，例如消除海拔高度大于商业飞行器飞行高度的点。

由于移动设备，例如310a不能解决由GPS卫星使用的时间基准可归结于仅仅使用3个GPS卫星进行定位时造成的误差。然而，任何一个移动设备310a-310c可使用多种方式与GPS卫星实现同步。当一个移动设备，例如310a确定GPS定时基准时，其可将该定时信息发送到该局域组中的所有其他成员。例如，时间同步可在移动设备从四个或者更多个GPS卫星接收信息的时间段内实现。此外，GPS时间信息可通过知道GPS时间的外部网络(没有示出)而发送给一个或多个移动设备310a-310c。一个示例是能够与知道GPS时间的基站通信的无线电话。或者，移动设备可结合一与GPS时间同步的稳定振荡器。振荡器被认为是精确的时间段取决于振荡器的稳定性。不稳定的振荡器要求更频繁地与GPS时间同步。移动设备知道GPS时间的能力增加了位置确定的精确性。

图3所示的实施例在许多情况下不要求对于GPS时间的初始了解，因为移动设备可基于它们的地理位置确定GPS时间基准。或者，移动设备可使用假设测试来从有限个组的位置定位中决定位置定位。例如，与3个GPS卫星通信的移动设备能够确定其位置是对应于三个球面的交点的两个位置中的一个。移动设备可使用本地组的成员中的共享信息和假设测试来确定两个点中的哪一个更加有可能。例如，移动设备可回顾先前的绝对位置定位。根据先前的位置定位已经过的时间先前的位置定位或许可帮助估计当前的位置定位。移动设备到移动设备的距离随后可被用于进一步精确该位置定位。因此，在许多情况下，图3所示的实施例中的移动设备要求预先与GPS时间基准的同步以确定其绝对位置。然而，在大多数的情况下，移动设备可使用假设测试来确定其绝对位置而不需要预先知道GPS时间。

移动设备310a-310可相互共享信息以收集足够的信息来精确决定它们各自的位置。共享信息可包括GPS信息、定时信息，并还可包括测距信号和移动设备至移动设备的距离信息。

第一移动设备310a可与第二移动设备通信以获得附加位置信息。第二移动设备310b可向第一移动设备310a发送和卫星330a-330c相关的信息，第二移动设备310b从卫星330a-330c处接收传输。此外，第二移动设备310b可发射测距信号至第一移动设备310a，以允许第一移动设备310a确定至第二移动设备310b的距离。

例如，第二移动设备310b向第一移动设备310a发送正在与第二移动设备310b通信的GPS卫星330a-330c的标识。第二移动设备310b还发送至每一个GPS卫星310a-330c的距离。此外，或者作为一种选择，第二移动设备310b发送和三个GPS卫星距离相对应的未校正的位置。第二移动设备310b还发射测距信号。测距信号可以是在RF载波上调制的PRN码序列。此外，第二移动设备310b发送一表示时间基准的消息至第一移动设备310a。

第一移动设备310a使用到其正在接收传输的三个GPS卫星320a-320b的距离来确定其未校正的位置。第一移动设备310a使用来自第二移动设备310b的信息来确定第二移动设备310b的未校正的位置。第一移动设备310a使用由第二移动设备310b发射的测距信号来确定两个设备之间的距离。第一移动设备310a与由第二移动设备310b发射的PRN码序列同步以确定移动设备到移动设备的距离。在两个移动设备310a和310b之间没有时间同步的问题，因为第二移动设备310b可发射时间基准信号至第一移动设备310a。第一移动设备310a然后可将内部时基同步到第二移动设备310b中的时基。因此，通过与第二移动设备310b共享信息，第一移动设备310a可确定其未校正的位置、第二移动设备310b的未校正的位置、以及两个设备之间的距离。第二移动设备310b可独立确定相同的信息或者可从第一移动设备310b接收信息。

类似地，第三移动设备310c可向第一移动设备310a发送和卫星340a-340c相关的信息，第三移动设备310c从卫星340a-340c处接收传输。第三移动设备310c还发射测距信号。

因此，局域组中的每个移动设备310a-310c可确定该局域组中的所有成员的未校正的位置。每个移动设备310a-310c也可以确定至局域组中的任何其他成员的距离。移动设备310a-310c然后可使用该信息来确定每个移动设备310a-310c的绝对位置。

移动设备310a-310c之间的通信可以是直接的或者可以是间接的。第一移动设备310a可从第二和第三移动设备310b-310c接收传输或者来自第二和第三移动设备310b-310c的信息可使用与移动设备310a-310c进行通信的另一个设备(没有示出)来发送给第一移动设备310a。其他的设备可以是，例如，公共的基站或者中央连接点或分派基站。

每个移动设备310a-310c也可以通过使用由所有移动设备310a-310c接收的信标信号来确定移动设备到移动设备的距离。每个移动设备310a-310c可通过使用由每个移动设备310a-310c发射的信标信号来确定其与另一个移动设备的距离。在另一个选择中，每一个移动设备310a-310c可使用移动设备到移动设备的距离以及到达角度的组合来确定其相对于其他移动站的位置。

因此，每个移动设备310a-310c可确定至三个GPS卫星的距离以及至局域组中的每一个其他移动设备的距离。GPS和局域组信息的组合允许每个移动设备确定其位置或定位。如果移动设备310a-310c使用与由GPS卫星所使用的时间基准同步的时间基准，移动设备310a-310c中的误差能最小化。

移动设备310a-310c中的任何一个可在其接收来自四个或更多的GPS卫星的信号的时间段内与GPS卫星实现同步。时间同步之后在预定的时间段内被认为是精确的。或者，时间同步可通过从除了移动设备310a-310c中的另一个之外的发射机接收辅助信息来实现。也就是说，定时和同步信息可从正在与一个或多个移动设备310a-310c进行通信的外部网络中接收。

每个移动设备具有四个未知的变量，这一般是确定其未知所需要的。这四个未知的变量对应于进行三角测量一个位置所需要的三个距离以及用于决定移动设备310a-310c所使用的时间基准和GPS卫星所使用的时间基准之间的时间误差所需要的第四距离。因为具有三个设备，未知变量的总数是12个。然而，GPS时间基准对于每个移动设备310a-310c不是独立的变量。当移动设备310a-310c解决了GPS时间基准时，该信息可与该局域组中的其他移动设备共享。因此，移动设备310a-310c的局域组仅仅需要求解10个独立的变量。参考图3，10个独立变量是三个移动设备310a-310c中的每一个的三个伪距离以及GPS时间基准。

如果移动设备310a-310c中的每一个与三个不同的GPS卫星通信，12个变量可被唯一地求解且移动设备310a-310c中每一个的位置可被确定。12个可被求解的变量包括移动设备310a-310c中的每一个的三个卫星伪距离。12个可被求解的变量还包括三个移动设备到移动设备的伪距离。

即使GPS卫星320a-320c、330a-330c和340a-340c不是不同的卫星，移动设备310a-310c中的每一个的位置可被确定。如果移动设备310a-310c中的每一个与三个不同的GPS卫星通信，每一个移动设备310a-310c的位置可通过使用不同移动设备之间的移动设备到移动设备的距离来补充GPS伪距离而确定。移动设备310a-310c的不同移动设备之间的GPS卫星的复制不会导致欠确定的位置解。如果比确定绝对位置所要求的距离个数少，位置确定是欠确定的。移动设备310a-310c中的每一个确定的卫星伪距离信息是独立于由不同的移动设备310a-310c所确定的卫星伪距离。

另一个位置定位系统400在图4中显示。三个移动设备410a、410b和410c被示出。第一移动设备410a与四个GPS卫星420a-420d通信。第一移动设备410b还与第二移动设备410b通信。第二移动设备410b与两个GPS卫星430a-430b通信。第二移动设备410b还与第一移动设备410a通信。第三移动设备410c与两个GPS卫星440a-440b通信。第三移动设备410c还与第二移动设备410b通信。为了更好地说明共享信息的使用，第三移动设备410c不与第一移动设备410a通信。

第一移动设备410a的位置可使用来自四个GPS卫星420a-420d的信息确定。第一移动设备410a的绝对位置被确定因为第一移动设备410a与至少四个GPS卫星通信。如果第一移动设备410a与多于四个GPS卫星通信，其位置将被过确定(overdetermined)。当有比确定绝对位置所要求的更多的距离可用时，位置被过确定。

当距离可从多于四个的同步源被确定时，位置可能被过确定。源可以是任何绝对位置基准并且不需要卫星。例如，移动设备能够确定至两个GPS卫星的距离和三个同步到GPS时间的绝对位置基准。

过确定的位置确定一般比使用绝对确定位置所要求的精确数量的距离确定的位置更加精确。更加精确的位置确定可能是由于几何精度模糊的降低(GDOP)、进一步的假设测试或者一些其他的因素而造成。

回到图4，第二移动设备410b不能仅仅使用GPS卫星信息而确定其位置，因为第二移动设备410b仅仅与两个GPS卫星430a-430b通信。然而，第一移动设备410a可与第二移动设备410b共享信息。此外，第二移动设备410b可确定至第一移动设备410a的距离。移动设备410a-410b中的每一个需要确定四个未知的量来计算其位置定位。这些未知的量三个距离用于三角测量而第四个用于时间同步。然而，因为GPS时间基准对于两个移动设备410a-410b是公共的，该信息可被共享。因此，GPS时间基准只需要被确定一次并且不需要像在移动设备410a-410b不能共享信息时那样表现为两个独立的变量。

第一和第二移动设备410a-410b能够确定它们的绝对位置，因为第一移动设备410a可确定至其正在通信的四个GPS卫星420a-420d的四个距离。此外，第二移动设备410b可确定至其正在通信的两个GPS卫星430a-430c的两个距离。此外，第一和第二移动设备410a-410b可确定它们之间的移动设备到移动设备的距离。第一和第二移动设备410a-410b也可以共享定时信息。

作为一个示例，第一移动设备410a能够使用采用由四个GPS卫星420a-420d中的每一个发射的信息确定的四个距离来确定其位置。第一移动设备410a可使用任何附加的GPS卫星(没有示出)和其正在通信的卫星一起改善其位置确定的精确性。

第二移动设备410b与两个GPS卫星430a-430b通信。这两个GPS卫星自身不提供足够的信息用于第二移动设备410b确定其位置。然而，第二移动设备410b与第一移动设备410a通信。第一移动设备410a与第二移动设备410b共享信息。例如，第一移动设备410a可提供其绝对位置和GPS定时信息至第二移动设备410b。此外，第一移动设备可发送测距信号至第二移动设备410b，以允许第二移动设备410b确定其至第一移动设备410a的距离。使用共享信息和至第一移动设备410a的距离，第二移动设备410b现在可使用至两个GPS卫星430a-430b的两个距离，GPS定时信息，以及至第一移动设备410a的距离。因为第一移动设备410a的位置是已知的，第二移动设备410b可以基于至已知位置的三个距离，以及允许第二移动设备410b将内部时间基准同步至所发射的测距信号的时间基准来确定其位置。

类似地，第三移动设备410c可确定其绝对位置。第三移动设备410c与两个GPS卫星440a-440b通信。然而，可从两个GPS卫星440a-440b确定的两个伪距离并不足以确定第三移动设备410c的绝对位置。如果第三移动设备410c能够与第一移动设备410a通信，第三移动设备410c的位置可采用类似第二移动设备410b采用的方式被确定。然而，第三移动设备410c仅仅与第二移动设备410b通信。

第二和第三移动设备410b和410c不能在没有附加信息的情况下确定它们的绝对位置。如上面所提到的，第二移动设备410b可通过与第一移动设备410a共享信息来确定其绝对位置。

当第二移动设备410b能够确定其绝对位置时，第三移动设备410c可确定其绝对位置。当第二移动设备410b的绝对位置已知时，第三移动设备可确定至两个GPS卫星440a-440b的两个距离并确定至第二移动设备410b的距离。此外，第二移动设备410b可与第三移动设备410c共享GPS定时信息。因此，通过使用共享信息，第三移动设备410c能够确定至三个绝对位置的距离，以及三个信号源都与之同步的定时参考。因此，第三移动设备410c能够确定其绝对位置。

需要注意第三移动设备410c不能确定其绝对位置直至第二移动设备410b能够确定其绝对位置。因此，来自第一移动设备410a的信息与第三移动设备410c有效地共享，但是它们之间没有直接通信。在这种形式下，绝对位置可被串行地确定。没有接入到GPS卫星的远程移动设备可基于共享信息确定它们的绝对位置。

推广的多个移动设备位置定位系统500在图5中示出。该图示出了与三个GPS卫星520a-520c通信的移动设备510a。移动设备510a还与三个移动设备组，例如结合图3中所描述的一个组通信。三个移动设备组中的每一个移动设备510b-510c分别与三个GPS卫星530a-530c、540a-540c、550a-550c通信。此外，移动设备510a-510d中的每一个与每一个其他移动设备通信。

三个移动设备组确定每个移动设备510a-510c的位置方式在前面已讨论。在图5中，第四移动设备510a可使用至少三个附加距离。这些三个附加的距离使用至每个其他移动设备510b-510c的通信来确定。此外，第四移动设备510a可确定至GPS卫星520a-520c的三个距离，其从这三个GPS卫星接收传输。尽管第四移动设备510a需要四个距离来精确确定其位置，总共具有六个可能的距离，三个是来自GPS卫星520a-520c，一个是来自三个其它移动设备510b-510d中的每一个。因此，第四移动设备510a可仅仅与一个GPS卫星通信，例如520a，而仍然可以确定其位置。或者，第四移动设备510a可使用三个至GPS卫星520a-520c的距离并直接从该局域组中的其他移动设备中的一个接收GPS定时信息。

多个移动实施例500可被推广到n个移动设备。第n个移动设备向该移动设备组贡献n-1个附加的距离。该n-1个附加距离是从第n个移动设备到n-1个移动设备的距离。第n个移动设备的位置可被确定提供了第n个移动设备可确定四个分开的距离。或者，如果第n个移动设备能够确定三个不同的距离和一个时间基准，第n个移动设备的位置可被确定。任何附加的距离或者由第n个移动设备提供的卫星信息可由局域组共享以补充该组的其他成员的不充分的距离。附加信息也可以与该组共享以增加对于每个组成员的定位的精确性。

图6示出了一个实施例600，其中没有足够数量的距离来使得每个移动设备个别地确定其位置，但是用于该移动设备组的公共定位可被确定。在移动设备的局域组中，三个移动设备610a-610c相互通信。

第一移动设备610a与两个GPS卫星620a-620b通信。第一通信设备还与第二移动设备610b和第三移动设备610c通信。第二移动设备610b与两个GPS卫星630a-630b以及局域组中的其他两个移动设备610a和610c通信。类似地，第三移动设备610c与两个GPS卫星640a-640b以及局域组中的其他两个移动设备610a和610b通信。

该局域组中的移动设备610a-610c可共享该组的成员之间的距离信息以获得足够数量的距离来得到该组的位置确定。为了确定一局域组的位置，局域组的成员需要至少四个至具有已知位置的发射器的测量。因此，在图6的实施例中，期望局部网至少与四个不同的GPS卫星进行通信。局域组的成员正在通信的任何其他卫星可被用于增加位置确定的精确性。

例如，第一移动设备610a与两个GPS卫星602a和602b通信。因此，第一移动设备610a可确定对应于两个GPS卫星620a-620b的两个伪距离。第一移动设备610a还可以通过确定至另外两个移动设备610b-610c中的每一个地距离来确定其相对于第二移动设备610b和第三移动设备610c的位置。第一移动设备610a还可以和其他两个移动设备610b-610c共享卫星距离信息。因此，第一移动设备610a可从第二移动设备610b或者第三移动设备610c获得GPS卫星信息。第一移动设备610a然后可使用共享卫星信息和移动设备至移动设备的距离信息确定局域组的位置。局域组的公共位置随后可被发送到局域组的所有成员。

图7示出了位置确定实施利700，其中卫星距离的数量并不足以实现对包括数个移动设备710a-710e的局域组的公共定位。然而，如果在该局域组中有足够数量的成员，局域组的每个成员可确定其相对于该组的其他成员的位置。

移动设备710a-710e中的每一个可与局域组中的所有其他成员通信。此外，移动设备710a-710e中的每一个发射可被该局域组的其他成员用来进行距离测量的信号。定时信息可被共享以时间同步该局域组的所有成员。时间同步保证了移动设备到移动设备的距离可被精确地确定。测距信号由每个移动设备710a-710e接收并可被用于确定相对位置。

作为一个示例，第一移动设备710a接收由局域组中的其他移动设备710b-710e发射的测距信号。第一移动设备710a确定对应于每一个所发射的测距信号的距离。第一移动设备710a可使用三个距离来三角测量其相对于其他移动设备710b-710c的位置，并可使用第四距离来解决时间不精确性或者更进一步改善相对位置定位。仅仅要求三个距离来确定相对位置，因为局域组中的所有成员是时间同步的。如上面所提到的，附加距离可被用于进一步改善定位的精确性。附加距离可补偿GDOP、定时误差或者其他的误差源。注意到第一移动单元710a不能确定其绝对位置因为不知道测距信号发射机的绝对位置。

对于局域组中的成员的相对位置可能比每个组成员的绝对位置更加感兴趣。例如，在下述的环境中，比如消防队进行灭火时，每个成员定位另一个成员的能力会由于烟和火而被削弱。消防队的每一个成员可装备双向的无线电，其可以发射并接收信号至消防队中的每一个其他成员。多个双向无线电则定义了一个局域组。每个无线电随后可发射测距信号至局域组中的每一个其他成员。每个无线电还可以接收由局域组成员发射的测距信号。此外，测距信号可从一信标发射，例如位于消防车、消防龙头的位置或者其他位置。如果能接收足够数量的测距信号，则消防队的每个成员可以知道其相对于其他成员和进行发射的信标的位置。

使用混合位置确定系统的位置确定方法800的一个实施例在图8A中示出。方法800开始于802，路由被起始。方法800可在移动设备中的连续回路中操作或者被安排为按照一时刻表操作。或者，方法800可响应用户输入操作或者相应远程信号操作。在一个实施例中，该方法在软件或者固件中实施，并保存在位置确定模块238中(图2)。

方法800开始时进行检验以查看来自第一位置确定子系统的全星座图是否可用。此处术语全星座图是指足以使移动设备确定其位置的数个位置定位信号源。例如，如果第一位置定位子系统是GPS，如果可接收来自四个GPS卫星的信号，移动站的全星座图是可用的。

如果全星座图对于移动设备或者运行方法800的其他装置是可用的，该方法进入到判决框802，其中移动设备的位置使用来自全星座图的信号确定。当移动设备的位置被确定时，方法800完成并进入到结束框870。

如果全星座图对于移动设备是不可用的，该方法进入到判决框820，其中该方法进行检验以查看是否来自其他任何移动设备的信号是可用的。尽管判决框820询问是否有其他的移动设备可用，该方法搜索的信号可包括来自其他位置定位源、信标、定位信号源或者任何其他可被用作位置定位信号源的信号源的信号。

如果没有其他的移动设备可用，方法800进入到框870而终止。因为没有其他移动设备可供使用，该方法不具有任何可被用于补充来自第一位置确定子系统的不完整的星座图的信号源。

如果来自其他移动设备的信号可用，可与其他每一个移动设备进行位置确定信息通信的移动设备定义了局域组。方法800进入到判决框830以验证是否任何其他移动设备具有可用的全星座图。也就是说，该方法进行检验以查看是否任何其他移动设备可使用第一位置定位子系统确定它们的位置。

如果至少一个其他移动设备正在与全星座图通信或者能够确定其绝对位置，方法800进入框832以试图通过和其他移动设备共享信息来确定其位置。

一种示例的情况，其中移动设备可通过与另一个知道位置的移动设备共享信息来确定其位置已经在上面结合图4描述。一旦该方法确定了移动设备的位置时，该方法完成。

如果局域组中没有移动设备与GPS卫星的全星座图通信，方法800进入到判决框840，此处该方法确定移动设备位置的个别定位是否可能。移动设备确定其绝对位置的能力是基于数个因素。这些因素包括但不限于，每个局域组成员正在通信的GPS卫星的数量、局域组成员的数量、以及接收移动设备基于由其他移动设备发射的测距信号三角测量其位置的能力。即使移动设备不与GPS卫星通信，只要在局域组中有足够数量的成员能够分别确定它们的位置，移动设备可确定其位置。如上面结合图3讨论的，尽管每个移动设备仅仅与三个GPS卫星通信，局域组中的三个移动设备仍然可以确定它们的位置。

在判决框840，方法800确定是否可通过与局域组的其他成员通信以及共享位置和辅助信息来进行个别的定位。如果确定个别的定位是可能的，该方法进入框842，此处移动设备的位置使用共享信息来确定。如果个别的定位不能进行，该方法进入判决框850。

在判决框850，该方法确定局域组的定位是否可能。一般的定位实施例已经在上面结合图6讨论。尽管对局域组的公共定位不如对局域组中的每一个成员进行个别的绝对定位精确，获得局部定位所要求的信号更小。如果对局域组的公共定位是可能的，该方法进入框852以使用来自局域组的成员的共享位置信息确定公共定位。当公共定位被确定时，该方法800完成并在结束框870终止。

如果局域组的成员没有足够的位置定位信息来进行哪怕是公共定位的确定，该方法进入到判决框860。在判决框860，该方法确定局域组中是否有足够的成员来确定局域组成员的相对位置。确定相对位置的能力是部分基于于局域组中成员的数量。局域组成员的数量越高，移动设备能够初始确定相对于至少一些局域组成员的位置的可能性就越大。

如果相对位置确定是可能的，该方法进入框862，其中移动设备的位置相对于至少一些局域组的其他成员而被确定。移动设备的相对位置然后与局域组的其他成员共享，以使移动设备相对于局域组的所有成员的位置可被确定。信息在局域组的成员中共享。共享的信息可包括距离信息、定时信息以及位置信息。一当移动设备相对于局域组中的其他移动设备的位置被确定，该方法完成。此外，如果在框860确定移动设备相对于局域组中的其他移动设备的位置不能被确定，该方法在结束框870完成。

实现方法800的设备不需要检验每一个位置确定的可能性。该设备可仅仅集成其期望的位置确定功能。例如，一设备可选择仅仅结合绝对位置确定功能。此外，一设备可选择仅仅结合相对位置确定功能。在另一个选择中，多个位置确定功能可被作为分开的方法实施，每一个被安排按照不同的时间时刻表或者触发事件操作。

图8B示出了图8A中的框832的另一个实施例。在图8B中示出的方法表示了怎样使用共享信息来确定移动设备的位置。例如，移动设备能够从两个GPS卫星接收信号，且其还与正在与四个GPS卫星通信的第二移动设备通信。该移动设备可使用图8B的方法来确定其位置。

在框882，该方法通过接收测距信号而开始。测距信号可以是，例如，有一个或多个GPS卫星发射的信号。尽管该流程图显示测距信号的接收，其他位置信息可被接收以取代，或者辅助测距信号。

该方法接下来进入框884，在框884中，该方法从接收的信号中确定部分位置信息。当接收的信号是GPS卫星传输时，该方法在框884中可确定到每个GPS卫星的距离。在确定了部分位置信息之后，该方法进入框886。

在框886中，运行该方法的移动设备从第二移动设备接收共享信息。共享信息可以是，例如移动设备到移动设备的测距信号。共享信息还可以是GPS定时信息和第二移动设备的位置。

该方法接下来进入框888，其中该方法使用共享信息确定附加位置信息。附加信息可包括移动设备到移动设备的距离。当附加位置信息被确定时，该方法进入框890，其中该方法使用至少部分位置信息和从共享信息中确定的附加位置信息来确定移动设备的位置。

实施该方法的移动设备可在位置确定模块中内部地确定其位置，或者可以发射一些或者全部的位置信息至远程位置，在该远程位置处确定移动设备的位置。该位置可被发射回移动设备。

结合了实施方法800来确定其绝对位置的位置确定系统的一个实施例的一组移动设备910a-910d的一个示例在图9中示出。四个移动设备910a-910d相互之间通信。四个移动设备910a-910d定义了一个局域组。第一移动设备910a从四个GPS卫星920a-920d接收传输。第二移动设备910b从两个GPS卫星920a-920b接收传输。第三移动设备910c从两个GPS卫星920e-920f接收传输。第四移动设备910d不接收任何GPS卫星传输。

第一移动设备910a从GPS卫星的全星座图接收传输。也就是说，第一移动设备910a从足够数量的GPS卫星接收传输以进行绝对位置确定。因此，第一移动设备910a可确定其绝对位置还可以确定GPS时间参考。

第二移动设备910b不与GPS卫星的全星座图通信。第二移动设备910b仅仅从两个GPS卫星920a-920b接收传输且不能基于这两个GPS传输进行绝对位置确定。然而，第二移动设备910b与第一移动设备910a通信。第一移动设备910a从全星座图接收传输并且可以确定其绝对位置。第一和第二移动设备910a-910b共享两个GPS卫星920a-920b是无关紧要的。

因此，第一和第二移动设备910a-910b共享信息以允许第二移动设备910b确定其绝对位置。第一移动设备910a发射其绝对位置和GPS时间参考至第二移动设备910b。第一移动设备910a还发射测距信号。第二移动设备910b使用测距信息来确定第一和第二移动设备，910a和910b之间的移动设备到移动设备的距离。第二移动设备910b现在具有至已知位置的三个距离，以及对于所有的发射机都同步的时间基准。第二移动设备910b能够使用该信息来确定其绝对位置。

第三移动设备910c可使用与第二移动设备910b相同的方法来确定其绝对位置。第三移动设备910c仅仅从两个GPS卫星920e和920f接收传输。然而，第三移动设备910c与第一移动设备910a通信而第一移动设备910a从全星座图接收传输。第三移动设备910c可确定至两个GPS卫星920e-920f的距离。第三移动设备910c还从第一移动设备910a接收GPS时间基准。第三移动设备910c还使用由第一移动设备910a发射的测距信号来确定至第一移动设备910a的距离。第三移动设备910c使用三个距离和GPS时间基准来确定其绝对位置。

第四移动设备910d不从任何GPS卫星接收传输。然而，第四移动设备910d仍然可以确定其绝对位置，因为它与其他三个具有已知位置的移动设备910a-910c通信。第一、第二以及第三移动设备910a-910c中的每一个发射其绝对位置至第四移动设备910d。第一、第二以及第三移动设备910a-910c中的每一个还发射测距信号。第四移动设备910d接收每一个测距信号并确定第四移动设备910d至局域组中的每一个其他移动设备910a-910c的移动设备到移动设备的距离。第四移动设备910d还从局域组的成员之一接收时间基准。第四移动设备910d能够使用至已知位置的三个距离和时间基准来确定其绝对位置。因此，尽管第四移动设备910d不从任何GPS卫星接收信号，其能够通过与其他设备共享信息来确定其绝对位置。

因此，描述了一种方法和设备，其中移动设备可使用来自第一位置确定子系统的部分位置信息和来自其他移动设备的附加位置信息来确定其位置。各个实施例一般描述第一位置确定子系统为GPS。然而，第一位置确定子系统可以是GPS、全球轨道导航卫星系统(GLONASS)、基于地面的位置定位系统、位置测量单元(LMU)系统、无线通信系统、混合位置定位系统、位置定位系统的组合、或者任何能够提供信息至无线设备以使无线设备可确定其位置的系统。

各个实施例还针对移动设备的位置确定。然而，虽然位置确定一般更加关注于移动设备，此处揭示的位置确定设备和方法可在移动设备、固定位置设备、便携式设备或者任何期望进行位置确定的设备中实施。当设备是移动设备时，移动设备可以是无线电话、双向无线电、具有无线接口的个人数字助理、具有无线接口的笔记本电脑、无绳电话机、无绳电话或者任何其他可实施此处所描述的方法的设备。

此外，多个局域组的成员被描述为移动设备，然而设备可使用与其他移动设备、信标、发射机、网络或者固定位置设备的通信来确定其位置。此外，移动设备可使用内部的处理器来确定其位置或者可使用与其通信的网络或者其他设备来确定其位置。位置确定不限于基于移动的位置确定，更进一步包括分布式位置确定，其中移动设备执行一部分的位置确定而另一部分的位置确定是由与该移动设备通信的另一个设备进行。分布式位置确定的一个示例是基于网络的位置确定，其中与移动设备进行通信的网络向移动设备提供辅助信息以允许移动设备快速获得GPS卫星信号。由移动设备确定的伪距离或者时间偏移随后可被发射到网络。该网络可包括确定移动设备的真实位置的位置定位服务器。该位置可随后被发送到移动设备。

与移动设备的通信可以是直接通信，其中移动设备直接与另一个设备发射并接收信号。或者，与移动设备的通信可以是间接的。移动设备可与基站、网络或者其他设备通信。其他设备可在与移动设备通信时与基站、网络或者其他设备通信。

电气连接、耦合以及连接已关于各个设备和元件被描述。连接和耦合可以是直接或者间接的。第一和第二电气设备之间的连接可以是直接的电气连接或者可以是间接的电气连接。间接的电气连接可包括能够将信号从第一设备传送到第二设备的插入的元件。

本领域的技术人员可以理解，信息和信号可以用多种不同技术和工艺中的任一种来表示。例如，上述说明中可能涉及的数据、指令、命令、信息、信号、比特、码元和码片可以用电压、电流、电磁波、磁场或其粒子、光场或其粒子或它们的任意组合来表示。

本领域的技术人员能进一步理解，结合这里所公开的实施例所描述的各种说明性的逻辑块、模块和算法步骤可以作为电子硬件、计算机软件或两者的组合来实现。为了清楚说明硬件和软件间的互换性，各种说明性的组件、框图、模块、电路和步骤一般按照其功能性进行了阐述。这些功能性究竟作为硬件或软件来实现取决于整个系统所采用的特定的应用程序和设计。技术人员可以认识到在这些情况下硬件和软件的交互性，以及怎样最好地实现每个特定应用程序的所述功能。技术人员可能以对于每个特定应用不同的方式来实现所述功能，但这种实现决定不应被解释为造成背离本发明的范围。

结合这里所描述的实施例来描述的各种说明性的逻辑块、模块和算法步骤的实现或执行可以用：通用处理器、数字信号处理器(DSP)、应用专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或者为执行这里所述功能而设计的任意组合。通用处理器可能是微处理器，然而或者，处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可能用计算设备的组合来实现，如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、结合DSP内核的一个或多个微处理器或者任意其它这种配置。

结合这里所公开实施例描述的方法或算法的步骤可能直接包含在硬件中、由处理器执行的软件模块中或在两者当中。软件模块可能驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM或本领域中已知的任何其它形式的存储媒质中。示例性存储媒质与处理器耦合，使得处理器可以从存储媒质读取信息，或把信息写入存储媒质。或者，存储媒质可以与处理器整合。处理器和存储媒质可能驻留在ASIC中。ASIC可能驻留在用户终端中。或者，处理器和存储媒质可能作为离散组件驻留在用户终端中。

上述所揭示的实施例的描述使本领域的技术人员能制造或使用本发明。这些实施例的各种修改对于本领域的技术人员来说是显而易见的，这里定义的一般原理可以被应用于其它实施例中而不使用创造能力。因此，本发明并不限于这里示出的实施例，而要符合与这里揭示的原理和新颖特征一致的最宽泛的范围。