基于接入网络节点的大气参考压力网络的制作方法
基于接入网络节点的大气参考压力网络的制作方法
【专利说明】基于接入网络节点的大气参考压力网络
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求享受于2013年9月10日提交的、题为“Access network node basedbarometric reference pressure network” 的美国申请 N0.14/022，734 的权益和优先权，该美国申请进而要求享受于2013年I月13日提交的、题为“Access network node basedbarometric reference pressure network” 的美国临时申请 N0.61/751，920 以及于 2013年 9 月 6 日提交的、题为“Access network node based barometric reference pressurenetwork”的美国临时申请N0.61/874，833的权益和优先权，上述所有申请已经转让给本申请的受让人，并以引用方式将其明确地并入本文。
技术领域
[0003]概括地说，本公开内容涉及用于移动站的高度的无线确定的系统、装置和方法，并且更具体地说，本公开内容涉及基于一个或多个基站处以及移动站处的大气压力传感器测量来确定移动站的高度。
【背景技术】
[0004]移动站中的大气压力传感器可以用于通过将移动站的位置(坐标(X，y))处的测得的大气压力与理论上在相同水平坐标(x，y)处的参考高度处的大气压力进行比较，来确定移动站在海平面(或者其它参考高度)以上的高度。然后计算出的压力差可以用于计算移动站在海平面以上的高度。在不知道海平面(或某个其它参考高度)处的理论大气压力的情况下，无法确定移动站的高度。
[0005]海平面处的大气压力通常可通过气象站的网络得到。然而，气象站通常仅粗略地被部署在特定的地理位置(例如，机场等)上。为了获得不同于气象站的位置处的海平面处的大气压力，需要对从气象站的网络获得的压力数据进行内插(在空间和时间上)。当气象站的时效性和地理密度不够高以至于无法在任意时刻提供移动站的整个服务区域的准确的大气参考压力时，问题就出现了。在这些情况下，计算出的高度可能缺乏准确性，并且(取决于特定应用)可能是根本不可用的(例如，急救人员试图确定遇险呼叫者的建筑物内的楼层号)。
[0006]因此，需要更加准确地确定移动站的高度的方式。
【发明内容】
[0007]公开了用于填充并使用压力数据库来确定具有未知高度的单元的高度的系统、装置和方法。对来自连接于各个基站的一个或多个大气压力传感器的压力进行内插，以确定具有压力读数的任意坐标(x，y)处的参考压力(例如，海平面处)。例如，任意坐标(x，y)处的第一单元(例如，移动站或基站)记录移动站处的压力。确定移动站处的该压力与所内插的参考压力之间的差，其可以被直接解释为移动站的定义的高度。
[0008]根据一些方面，公开了一种用于确定第一单元的高度的方法，所述方法包括:获得所述第一单元的测得的压力；获得所述第一单元的坐标(x，y);以及对针对参考高度处的所述坐标(X，y)的估计的压力进行估计；基于以下各项的差来确定所述第一单元的所述高度:所述第一单元的所述测得的压力；以及所述参考高度处的所述估计的压力。
[0009]根据一些方面，公开了一种用于确定第一单元的高度的位置服务器，所述位置服务器包括:接收机；耦合到所述接收机并且被配置为执行以下操作的处理器:从第一单元获得测得的压力；获得所述第一单元的坐标(x，y);对针对参考高度处的所述坐标(x，y)的估计的压力进行估计；以及基于以下各项的差来确定所述第一单元的所述高度:所接收的、所述第一单元的所述测得的压力；以及所述参考高度处的所述估计的压力。
[0010]根据一些方面，公开了一种用于确定高度的位置服务器，所述位置服务器包括:用于从第一单元获得测得的压力的模块；用于获得所述第一单元的坐标(x，y)的模块；以及用于对针对参考高度处的所述坐标(x，y)的估计的压力进行估计的模块；用于基于以下各项的差来确定所述第一单元的所述高度的模块:所述第一单元的所述测得的压力；以及所述参考高度处的所述估计的压力。
[0011]根据一些方面，公开了一种用于确定高度的非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质包括存储在其上的程序代码，其包括用于使硬件能够执行以下操作的程序代码:从第一单元获得测得的压力；获得所述第一单元的坐标(x，y);以及对针对参考高度处的所述坐标(x，y)的估计的压力进行估计；基于以下各项的差来确定所述第一单元的所述高度:所述第一单元的所述测得的压力；以及所述参考高度处的所述估计的压力。
[0012]应当理解的是，对于本领域技术人员来说，根据下面详细描述，其它方面将变得非常显而易见，其中，以说明的方式示出和描述了各个方面。附图和详细描述应当被视为本质上是说明性的而不是限制性的。
【附图说明】
[0013]将参考附图，仅通过举例的方式来描述本发明的实施例。
[0014]图1示出了基于一个或多个远距离的气象站处的压力来确定移动站的高度的位置服务器。
[0015]图2示出了根据本发明的一些实施例的、基站400与大气压力传感器402共处一地。
[0016]图3、4和5示出了根据本发明的一些实施例的通信链路和各种高度。
[0017]图6示出了根据本发明的一些实施例的连接于各个基站的位置服务器。
[0018]图7-8示出了根据本发明的一些实施例的、基站400与位置服务器200之间的信令。
[0019]图9-11示出了根据本发明的一些实施例的、位置服务器200与移动站100之间的信令。
[0020]图12-13示出了根据本发明的一些实施例的、基站中的方法。
[0021]图14-16示出了根据本发明的一些实施例的、位置服务器处的方法。
[0022]图17-18示出了根据本发明的一些实施例的、移动站处的方法。
[0023]图19-21分别示出了根据本发明的一些实施例的移动站、基站和位置服务器的框图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图而阐述的详细描述旨在作为本公开内容的各个方面的描述，而不是旨在表示可以在其中实现本公开内容的唯一方面。仅将本公开内容中描述的每一个方面作为本公开内容的例子或说明来提供，而不应将其解释为比其它方面更优选的或更有优势。为了提供对本公开内容的透彻理解，详细描述包括具体细节。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下来实现本公开内容。在一些实例中，为了避免模糊本公开内容的概念，以框图形式示出了公知的结构和设备。仅为了方便和清楚而使用了缩写词和其它描述术语，其并不旨在限制本公开内容的范围。
[0025]本文中描述的位置确定技术可以与诸如无线广域网(WffAN)、无线局域网(WLAN)、无线个域网(WPAN)等的各种无线通信网络相结合来实现。术语“网络”和“系统”通常可互换使用。WWAN可以是码分多址(CDMA)网络、时分多址(TDMA)网络、频分多址(FDMA)网络、正交频分多址(OFDMA)网络、单载波频分多址(SC-FDMA)网络、长期演进(LTE)等。CDMA网络可以实现诸如cdma2000、宽带CDMA(W-CDMA)等的一种或多种无线接入技术(RAT)。cdma2000包括IS-95、IS-2000和IS-856标准。TDMA网络可以实现全球移动通信系统(GSM)、数字高级移动电话系统(D-AMPS)或某种其它RAT。在来自名为“第三代合作伙伴计划”(3GPP)的联盟的文档中描述了 GSM、W-CDMA和LTE。在名为“第三代合作伙伴计划2”(3GPP2)的联盟的文档中描述了 cdma2000。3GPP和3GPP2文档是公众可获得的。WLAN可以是IEEE802.1lx网络，并且WPAN可以是蓝牙网络、IEEE 802.15x或某种其它类型的网络。这些技术还可以结合WWAN、WLAN和/或WPAN的任意组合来实现。
[0026]卫星定位系统(SPS)通常包括发射机系统，其被设置以使实体能够至少部分地基于从发射机接收的信号来确定它们在地球上或地球上方的位置。这样的发射机通常发送用设定数量的芯片的重复伪随机噪声(PN)码标记的信号，并且可以位于基于地面的控制站、用户设备和/或空间飞行器上。在特定的例子中，这样的发射机可以位于地球轨道卫星运载器(SV)上。例如，诸如美国全球定位系统(GPS)、欧洲伽利略(Galileo)系统、俄罗斯GL0NASS系统或中国北斗系统之类的全球导航卫星系统(GNSS)的星座中的SV可以发送用区别于由星座中的其它SV发送的PN码的PN码标记的信号(例如，如在GPS中针对每个卫星使用不同的PN码，或者如在GL0NASS中在不同的频率上使用相同的码)。根据某些方面，本文中给出的技术不受限于用于SPS的全球系统(例如，GNSS)。例如，本文中提供的技术可以应用于各种区域系统或以其它方式被启用以用于各种区域系统(例如，日本上空的准天顶卫星系统(QZSS)、印度上空的印度区域导航卫星系统(IRNSS)、中国上空的北斗等)，和/或可以与一个或多个全球和/或区域导航卫星系统相关联或以其它方式被启用以与其一起使用的各种增强系统(例如，基于卫星的增强系统(SBAS))。通过举例而非限制的方式，SBAS可以包括提供完整性信息、差分校正等的增强系统，例如，广域增强系统(WAAS)、欧洲对地静止导航覆盖服务(EGNOS)、多功能卫星增强系统(MSAS)、GPS辅助型静地轨道增强导航或GPS和静地轨道增强导航系统(GAGAN)等。因此，如本文中所使用的，SPS可以包括一个或多个全球和/或区域导航卫星系统和/或增强系统的任意组合，并且SPS信号可以包括SPS、类SPS和/或与这样的一个或多个SPS相关联的其它信号。
[0027]如本文中所使用的，术语移动站(例如，稍后在图1中描述的移动站100或MS100，)可以指代诸如以下各项的移动设备或用户设备(UE):蜂窝电话、移动电话或其它无线通信设备、个人通信系统(PCS)设备、个人导航设备(PND)、个人信息管理器(PM)、个人数字助理(PDA)、膝上型计算机或能够接收无线通信和/或导航信号的其它合适的移动设备。术语“移动站”或“移动设备”还旨在包括与个人导航设备(PND)进行通信的设备(例如，通过短程无线、红外线、有线连接或其它连接一不管卫星信号接收、辅助数据接收和/ 或与位置有关的处理是发生在设备处还是PND处)。此外，“移动站”或“移动设备”旨在包括所有设备，其包括无线通信设备、计算机、膝上型计算机等，其中，这些设备能够与服务器进行通信(例如，经由互联网、WiFi或其它网络)，并且不管卫星信号接收、辅助数据接收和/或与位置有关的处理是发生在设备处、服务器处还是与网络相关联的另一设备处。上述的任何可操作组合也被认为是“移动站”或“移动设备”。
[0028]图1示出了基于一个或多个远距离的气象站300处的压力来确定移动站100的高度的位置服务器200。位置服务器200可以是用于由开放移动联盟(OMA)定义的安全用户面定位(SUPL)位置方案的位置服务器，在这种情况下，位置服务器可以被称为SUPL定位平台(SLP) ο替代地，位置服务器200可以是用于3GPP技术规范(TS) 23.271,43.059,25.305和36.305中定义的3GPP控制面定位方案的位置服务器。在这种情况下，位置服务器200可以被称为服务移动位置中心(SMLC)、独立SMLC(SAS)或增强型SMLC(E-SMLC)。
[0029]移动站100和气象站300可以相隔几英里至几百英里(例如，位于旧金山的移动站和距离SFO机场20英里的气象站)。每个气象站300周期性地(例如，每小时一次)或以不定期的间隔将在气象站300处感测到的压力发送给位置服务器200。该压力可以是针对气象站300的高度的实际压力本身。或者，可以将该压力调整到参考高度504。通常，参考高度504是海平面(例如，零米或零英尺)。由气象站300或位置服务器200将来自气象站300处的压力调整到参考高度504 (例如，海平面)。在一些实施例中，气象站300可以向诸如用于气象局的服务器之类的某个其它实体(图1中未示出)发送压力数据(例如，参考高度504处的压力)。位置服务器200然后可以从该其它实体接收用于气象站300的压力数据。
[0030]假设移动站100的位置坐标是(X，y)，其可以是经度和玮度。为了确定移动站100的高度，移动站100可以将在移动站100处测得的压力发送给位置服务器200。该测得的压力可以是移动站100的高度处的实际压力。位置服务器200基于移动站100处的测得的压力与针对移动站100的坐标(x，y)的估计的海平面(或某个其它参考高度504)处的压力之间的差，来确定移动站100的高度。可以基于对来自各个气象站300的压力测量的内插来计算估计的海平面(或某个其它参考高度504)处的压力。术语内插一般用来包括空间上的内插和外插以及时间上的外插。如果使用单个气象站300，那么可以仅使用时间来对单个气象站300处的压力进行内插(或外插)。也就是说，多个压力点可以指示上升或下降的压力趋势。
[0031]图2示出了根据本发明的一些实施例的、基站400与大气压力传感器402共处一地。大气压力传感器402充当用于对压力进行感测的模块。大气压力传感器402可以与基站400共处一地。例如，大气压力传感器402可以与基站400集成在一起。或者，大气压力传感器402可以位于靠近基站400的位置。例如，大气压力传感器402可以位于由基站400的一个或多个天线共享的塔上，或者大气压力传感器402可以位于容纳基站硬件的站点的顶上。在任何情况下，大气压力传感器402连接于基站400，以用于向位置服务器200传送测得的压力。为方便起见，如果是共处一地，那么大气压力传感器402可以共享到位置服务器的通信链路、物理站点和功率。在下文中，大气压力传感器402可以被称为基站400或基站/大气压力传感器。
[0032]基站400可以是用于一种或多种无线技术(例如，GSM、W-CDMA、LTE和/或cdma2000)的固定基站。基站400可以是用于这些相同无线技术中的一种或多种无线技术的家庭基站，其也被称为毫微微小区。家庭基站可以由无线网络用户进行安装并且其具有可能需要由家庭基站进行测量(例如，使用GPS)或由用户向网络运营商提供(例如，以市民邮寄地址的形式)的位置，而固定基站可以由网络运营商根据某个无线电计划进行安装并且具有已知位置。
[0033]图3、4和5示出了根据本发明的一些实施例的通信链路和各种高度。在图3中，通信链路经由基站400将大气压力传感器402耦合到位置服务器200。大气压力传感器402与基站400之间的通信链路可以是无线或有线的，并且可以使用与基站400和位置服务器200之间的链路不同的通信协议。基站400与位置服务器200之间的链路可以使用标准的基于有线或无线的通信协议。例如，在LTE无线网络的情况下，基站400可以是演进型节点(eNodeB)，位置服务器200可以是E-SMLC，而基站400与位置服务器200之间的通信协议可以是3GPP TS 36.455中定义的LTE定位协议A (LPPa)。在一些实施例中，逻辑通信链路可以存在于基站400与位置服务器200之间，其可以包括多个物理链路(例如，从基站400到基站控制器(BSC)到移动交换中心(MSC)等以到达位置服务器200)。
[0034]在图4中，示出了各种高度。首先，向基站400分配大气压力传感器402的高度404。大气压力传感器402可以位于与基站400不同的高度和坐标处，但是为了方便和简略起见，大气压力传感器402的高度404可以被称为基站400的高度。大气压力传感器402的高度404可以通过直接测量来获得(例如，使用基站400处的GPS接收机，其可以由基站400用于其它目的(例如，用于将基站400定时同步到公共GPS时间))。大气压力传感器402的高度404还可以或替代地通过现场勘测来获得(例如，可以使用地形图来找到基站400的位置，根据地形图，可以获得地面的高度，在此之后，可以通过加上(或减去)大气压力传感器402在地平面以上的相对高度(或在地平面以下的相对深度)来获得大气压力传感器的高度404)。
[0035]第二，选择参考高度504。通常，参考高度504是海平面。为简单起见，在下文中将海平面用作为参考高度504的例子。第三，示出了移动站高度104。通常，这三个高度是不同的。例如，基站400可以在屋顶上，而移动站100可以位于建筑物中，这二者处于海平面以上的不同高度处。
[0036]在图5中，示出了三个基站400A、400B、400C和移动站100。可以使用移动站100的压力和位置(x，y)以及三个基站400A、400B、400C的压力和位置，根据以下步骤来计算移动站100的移动站高度104。可以(例如，由位置服务器200或由移动站100)将三个基站400A、400B、400C确定为移动站100的当前位置附近的基站。例如，这些基站中的一个基站可以是用于移动站100的当前服务基站，并且两个其它基站可以是该服务基站附近的基站或者其信号能够由移动站100接收的基站(例如，如由移动站100在可以作为正常网络操作的一部分而发送的消息中向服务基站报告的，或者如由移动站100向位置服务器200报告的)。替代地，可以经由对移动站100的水平位置与为移动站100服务的网络中的基站的已知水平位置的比较，(例如，由位置服务器200)将三个基站400A、400B、400C确定为靠近移动站100。还可以选择三个基站400A、400B、400C以使得移动站100位于顶点为三个基站400A、400B、400C的三角形内(如图5中的例子中)。该特定的选择具有以下益处:与如果移动站100处于上述三角形之外的情况相比，可以基于来自更多样化的方向集合的已知参考压力来更准确地对移动站100的位置处的参考压力进行估计。
[0037]在第一步骤中，每个基站400A、400B、400C处的压力分别测得为Pa、Pb和P c。测得的压力PA、PB、Pc可以是几小时至几分钟之前事先得到的，或者是就在以下描述的第三步骤中需要之前得到的。测得的压力pA、pB、pc可以是同时或在不同时间得到的。然后将测得的压力PA、PB、PA、别转换成基站400A、400B、400C的位置处的参考高度504 (例如，海平面)处的参考压力RA、RB、Rc。此时，参考压力1^、&、1^是每个基站40(^、40(?、40(^已知的。
[0038]在第二步骤中，确定移动站100的位置(X，y)。移动站100的位置(x，y)可以由移动站100或网络的元件(例如，位置服务器)来确定。例如，可以使用由移动站100从一个或多个GNSS系统(图5中未示出)、基站400A、400B、400C和/或从图5中未示出的其它基站接收的无线信号的测量，来确定位置(x，y)。例如，还可以或替代地使用由基站400A、400B.400C和/或由图5中未示出的其它基站接收的、来自移动站100的无线信号的测量来确定位置(x，y)。上面提及的测量可以包括对以下各项的测量:接收信号强度、接收信噪比、接收信号定时、接收信号-定时差、接收信号伪距(例如，针对GNSS信号)和/或其它接收信号特性。信号测量连同基站400A、400B、400C、其它基站和/或GNSS卫星的已知或计算出的位置一起可以由移动站100或位置服务器200用于确定移动站100的位置(X，y)。由移动站100进行的任何GPS或GNSS测量分别使用移动站100中的GPS或GNSS单元等。此时，确定了移动站100的水平位置，但是移动站100的高度是未知的或者具有大的不确定性。如果移动站100的位置是使用GNSS来获得的，并且移动站在室内，那么可能产生具有大的不确定性的高度，这是因为GNSS信号可能是微弱的，并且可能是仅从一个方向接收的，从而导致计算出的高度的不准确。
[0039]在第三步骤中，基于测得的基站压力PA、PB和1\或等效的基站参考压力RA、RB和Rc并且基于基站400A、400B、400C的已知位置，来估计针对位置(x，y)的参考压力RMS。可以由移动站100或网络(例如，位置服务器200)来估计参考压力Rb。可以通过外插、内插或计算具有已知位置的基站400A、400B、400C处的参考压力RA、&和Rc的加权平均来估计参考压力RB。例如，在加权平均的情况下，每个基站400A、400B、400C处的参考压力可以通过每个基站与移动站100的(x，y)位置之间的距离的逆转来进行加权。此时，已经估计出了针对位置(x，y)的估计的参考压力Rms。
[0040]在第四步骤中，在移动站100处对压力Pms进行测量。测得的压力Pms可以是在步骤1-3之前、期间或之后测量的。测得的压力Pms可以来自大气压力传感器或移动站100中的类似物。
[0041]在第五步骤中，计算测得的压力Pms与估计的参 考压力Rms之间的差，然后将该差转换成以参考高度504作为参考的、移动站100的估计的高度。基于上面的步骤一至五，根据在移动站100处测得的压力、移动站100的位置(X，y)、在三个基站400A、400B、400C处测得的压力以及三个基站400A、400B、400C的已知位置来估计移动站100的高度。
[0042]在上面的描述中，移动站100的高度是未知的或者不确定的，并且可以基于以下各项来估计:(I) 一个或多个基站400 (例如，两个或三个基站400)的(x，y)位置、高度和测得的压力；以及(2)来自移动站100的(x，y)位置和测得的压力。上面针对图5描述的过程的扩展对于本领域技术人员来说将是显而易见的，其中，少于三个基站或多于三个基站用于确定移动站100的(x，y)位置处的参考压力Rms。例如，均与大气压力传感器402相关联的某个数量N的基站400可以用于确定移动站100的高度，其中，N大于或等于一。在这种情况下，可以(例如，由位置服务器200)选择N个基站靠近移动站100，并且在N超过二的情况下，可以选择N个基站从而使得移动站100位于其顶点是N个基站的N边形之内。在N个基站的情况下，在估计移动站100的位置处的参考压力Rms时，移动站100或位置服务器200可以执行针对N个基站而获得的参考压力的内插、平均或加权平均(例如，在加权平均中，针对每个基站400处的参考压力的权重可以是基站400和所确定的移动站100的位置(x，y)之间的距离的逆转)。
[0043]通常，可以是基于以下各项来估计第一设备的高度:(I) 一个或多个第二设备的U，y)位置；(2) 一个或多个第二设备的高度；(3)来自一个或多个第二设备的测得的压力；
(4)第一设备的(x，y)位置；以及(5)第一设备处的测得的压力。第一设备可以是移动站100 (如上所述)，或者可以是具有未知或不确定的高度的基站400。一个或多个第二设备可以是基站400 (如上所述)、一个或多个移动站100或一个或多个基站400和一个或多个移动站100的组合。
[0044]在下一种情况下，第一设备是具有未知或不确定的高度的基站400，而第二设备是具有已知高度的三个基站400。可以是基于以下各项来估计第一设备(基站400)的高度:第一设备处的(x，y)位置和测得的压力、以及三个第二设备(在这种情况下也是基站400)的(x，y)位置、高度和测得的压力。
[0045]在另一种情况下，第一设备是具有未知或不确定的高度的基站400，而第二设备是具有已知位置、已知高度和大气压力测量的三个移动站100。可以基于以下各项来估计第一设备(基站400)的高度:第一设备处的(x，y)位置和测得的压力、以及三个第二设备(在这种情况下是移动站100)的(x，y)位置、高度和测得的压力。在每种情况下，第一设备和一个或多个第二设备均包括用于确定设备处的压力测量的单独的大气压力传感器。
[0046]在另外的情况下，第一设备是具有未知或不确定的高度的移动站100，而第二设备也是三个移动站100，但是具有已知位置、已知高度和大气压力测量。可以基于以下各项来估计第一设备(移动站100)的高度:第一设备(移动站100)处的(x，y)位置和测得的压力、以及三个第二设备(在这种情况下是移动站100)的(X，y)位置、高度和测得的压力。在每种情况下，第一设备和一个或多个第二设备均包括用于确定设备处的压力测量的单独的大气压力传感器。
[0047]图6示出了根据本发明的一些实施例的连接于各个基站的位置服务器200。位置服务器200通常耦合到多个基站400。基站400是用于蜂窝基站400A、接入点400B、毫微微小区400C和节点B 400D等的通用术语。该图表示基站/大气压力传感器以示出大气压力传感器402连接于基站400。基站400向位置服务器200发送基站/大气压力传感器处的压力，并且除非对于位置服务器来说已经是已知的，否则还发送基站/大气压力传感器的坐标(X，y)和/或高度(Z)。位置服务器200还可以耦合到压力数据库210。
[0048]在一些实施例中，压力数据库210可以包含不定期地发送给位置服务器的信息(例如，基站400或大气压力传感器402的位置)。压力数据库210可以包含在大气压力传感器处记录的原始的压力测量。压力数据库210可以包含针对参考高度504 (例如，海平面)而调整的压力测量。也就是说，可以针对相同的坐标(x，y)但在参考高度504处(例如，海平面以上O米(在图5中被示为RA、RjP Rc))对原始的压力测量(在图5中被示为PA、PjPP。，并且是在大气压力传感器的坐标(x，y)和高度(z)处得到的)进行调整。在这些实施例中，压力数据库210可以被称为参考压力数据库。基于RA、RjP R c，可以估计移动站100的(X，y)处的参考压力Rms (例如，通过内插)。根据(X，y)处的估计的参考压力Rms以及移动站100处的大气压力传感器测量Pms，可以计算移动站100的高度。
[0049]在一些实施例中，压力数据库210包含表示各个大气压力传感器402的每个位置的网格点(x，y，z)。该网格点(x，y，z)可以是大气压力传感器402的物理位置。或者，该网格点(x，y，z)可以是基站的物理位置(x，y)以及大气压力传感器402的高度(z)。在一些实施例中，压力数据库210将时间戳与每个记录的压力值进行关联。在一些实施例中，压力数据库210仅包含来自每个基站400或大气压力传感器402的最近的压力测量。在其它实施例中，压力数据库210包含来自每个基站400或大气压力传感器402的一个或多个历史压力值。在这些实施例中，可以根据来自每个基站400或大气压力传感器402的过去和/或当前压力值，来确定当前和/或未来压力值的趋势。
[0050]例如，可以用大气压力相对于时间的一阶导数以及可能用二阶或更高阶导数的形式来确定压力梯度或多个压力梯度。在一些实施例中，压力数据库210可以仅包含来自每个基站的最近的压力值以及最新确定的压力梯度。在一些实施例中，最新的压力值和最新的压力梯度可以(例如，由位置服务器200)用于预测在某个未来时间(例如，在将要确定某个移动站100的高度的时间)大气压力传感器的位置处的压力(或参考高度处的参考压力或者当前高度处的实际压力)。
[0051]在一些实施例中，可以基于来自基站400的参考压力测量，针对不同的位置(例如，基站400的位置)来获得相对于沿水平X轴和/或I轴的距离的压力梯度，并且还可以将压力梯度存储在压力数据库210中(例如，以便使稍后对移动站100的位置处的参考压力的计算更加高效)。
[0052]当基于以下各项，以来自大气压力传感器402的加权值的形式来确定某个移动站100的位置(x，y)处的参考压力时，可以考虑内插或外插:(1)近似地或者基站400或大气压力传感器402与移动站100之间的距离；(2)基站400或大气压力传感器402与移动站100之间的地形的类型(例如，是否是丘陵的、多山的、平坦的、市区的、郊区的或农村的)；
(3)压力测量的使用时间或过时性；以及(4)各个大气压力传感器402的准确度。压力数据库210可以包括时间戳(t)(例如，当记录、发送或接收时确定的)和压力(P)(例如，在大气压力传感器402处所记录的或者转换成参考压力的)以及(例如，大气压力传感器402的)相关联的位置(X，y, z)。压力数据库210可以包括位于位置服务器200处的、和/或位于位置服务器200可访问的其它位置处的一个统一的数据库或多个数据库。压力数据库210还可以包括由与大气压力传感器402共处一地的传感器或多个传感器获得的温度和/或湿度测量。温度和/或湿度测量可以用于改善任何移动站100的位置(X，y)处的参考压力预测的准确度(例如，通过帮助预测主要气象系统的类型以及参考压力的相关联的空间和时间变化)。在这些实施例中，需要其高度的移动站100可以类似地包含用于测量温度和/或湿度的传感器或多个传感器，这些传感器然后可以用于帮助确定移动站100的高度。
[0053]在一些实施例中，向位置服务器200发送的每个测量包含大气压力传感器402的坐标(X，Y)和高度(Z)。在其它实施例中，大气压力传感器402的坐标(X，y)和高度(Z)仅发送一次。在另外的实施例中，位置服务器200根据单独的来源来确定基站400和/或大气压力传感器402的位置(例如，可以基于由基站400提供的位置测量(例如，GNSS卫星)来确定基站400的位置，或者可以从用于基站400的管理系统获得位置)。
[0054]压力数据库210包含基站/大气压力传感器的坐标(X，y)、基站/大气压力传感器的高度(Z)、以及一个或多个压力测量和压力梯度(例如，从针对基站/大气压力传感器的实际高度的压力测量转换成参考高度504 (例如，海平面)处(但是在基站/大气压力传感器的坐标处)的压力。
[0055]图7-8示出了根据本发明的一些实施例的、基站400与位置服务器200之间的信令。在图7中，在510A处，基站400向位置服务器200发送大气压力传感器402处的压力并可能发送时间戳。基站400中的发射机充当用于向位置服务器200发送压力、(基站400或大气压力传感器402的)坐标(X，y)、大气压力传感器的高度(z)以及时间戳(t)(表示大气压力传感器402处的压力被感测到的时间)以填充压力数据库的模块。位置服务器200中的接收机充当用于从基站接收压力、坐标(X，y)、高度(z)和时间戳的模块。
[0056]或者，在接收的时间，位置服务器200可以生成时间戳。时间戳稍后可以用于从各个基站400到移动站100的任意点的外插和内插。在515A处，位置服务器200将所接收的压力或基于所接收的压力的参考压力保存到压力数据库210。时间戳也可以与所保存的压力一起存储。在510B处，周期性地重复该过程，其中，基站400向位置服务器200发送大气压力传感器处的另一压力。在515B处，位置服务器200再次将所接收的压力保存到压力数据库210。
[0057]在图8中，基站的坐标(X，y)和高度(Z)对于位置服务器200来说是未知的。在520处，基站400向位置服务器200发送大气压力传感器402的坐标(x，y)和高度(z)。在相同或不同的消息中，基站400向位置服务器200发送大气压力传感器402的压力。在525处，位置服务器200将大气压力传感器402的坐标(x，y)和高度(z)保存到压力数据库210。在相同或不同的时间，位置服务器200将大气压力传感器402的压力保存到压力数据库2 10。在一些实施例中，图7中的事件510A和510B处的信令和/或图8中的事件520处的信令可以使用LPPa协议。
[0058]图9-11示出了根据本发明的一些实施例的、位置服务器200与移动站100之间的信令。在530处，移动站100捕获移动站100的坐标(X，y)并向位置服务器200发送移动站100的坐标(X，y)。在535处，位置服务器200通过对移动站100的坐标(x，y)周围或附近的基站400的海平面压力进行内插，来对移动站100的坐标(x，y)处的海平面压力进行估计。在538处，位置服务器200向移动站100发送针对坐标(X，y)的估计的海平面处的压力。在540处，移动站100对移动站100处的压力进行测量。步骤540可以在海平面压力的位置服务器估计之前、期间或之后发生。最为有效的是，如果天气状况正在变化，那么步骤540 (移动压力测量)与大气压力传感器402捕获其压力发生在大致相同的时间或在时间上接近。在545处，移动站100基于以下各项之间的差来计算移动站100的高度(z):(1)移动站100处的测得的压力；以及(2)针对从位置服务器200接收的移动站的坐标(x，y)的估计的海平面处的压力。
[0059]在图10中，移动站100发送位置测量而不是坐标(X，y)。在530A处，移动站100向位置服务器200发送在移动站100处接收的位置测量(例如，GNSS测量)、距离测量和/或基站标识(例如，接入点标识符(ID)、小区ID等)。在550处，位置服务器200基于位置测量来确定移动站100的坐标(X，y)。用于基于位置测量来对移动站100进行定位的方法是已知的。然后步骤535、538、540和545可以如针对图9所描述的那样发生(图10中未示出)，以使得移动站100能够确定其高度。
[0060]在图11中，位置服务器200而不是移动站100计算移动站100的高度。在555处，移动站100向位置服务器200发送由移动站100测得的压力。移动站100还发送移动站100的坐标(X，y)或在移动站100处测得的位置测量。在545处，位置服务器200基于移动站100处的测得的压力与针对移动站100的坐标(X，y)的估计的海平面处的压力之间的差，来计算移动站100的高度(z)。在560处，位置服务器200向移动站100发送计算出的移动站100的高度。在一些实施例中，用于在位置服务器200与移动站100之间传输与位置和压力有关的信息(图9中的步骤530和538 ;图10中的步骤530A ;和/或图11中的步骤555和560)的信令协议可以是由3GPP在3GPP TS 36.355中定义的LTE定位协议(LPP)，或者可以是与由OMA公开定义的LPP扩展(LPPe)协议结合的LPP协议。
[0061]图12-13示出了根据本发明的一些实施例的基站中的方法。在图12中，假设位置服务器200知道大气压力传感器402的位置。大气压力传感器402的位置可以是绝对位置(X，y, z)，例如，经度、维度和高度。等效地，位置服务器200可以知道基站400的位置(X，y, z)以及从基站400到大气压力传感器402的相对位移(Δ χ, Δ y, Δ z)。或者，基站400的坐标(x，y)用于对大气压力传感器402的坐标(x，y)进行近似，并且高度(Z)由大气压力传感器402的实际高度(例如，由从基站400到大气压力传感器402的相对垂直位移(Δζ)调整的基站400的高度(Z))来准确地确定。如前所述，为了简略，大气压力传感器402的位置可以被称为基站400的方位或位置。然而，更精确的是，大气压力传感器402的位置不应当由基站400的位置(x，y)或(x，y，z)来近似。或者，大气压力传感器402的位置可以由基站400的位置来粗略地近似，尤其是当大气压力传感器402和基站400位于相同或几乎相同的高度时。
[0062]大气压力传感器的位置可以由现场勘测来确定(对从基站400的相对位移(Δχ, Δγ, Δζ)进行准确测量或近似)。或者，大气压力传感器402的位置可以通过群众外包(crowd sourcing)来确定。例如，附近的移动站100 (例如，由连接于大气压力传感器402的基站400服务的)可以确定包括移动站100处的高度和压力二者的其自己的位置(例如，使用GPS)。接下来，移动站100向位置服务器200报告包括移动站100处的其高度(例如，来自GPS的)和压力(例如，来自本地压力传感器的)二者的其位置。
[0063]移动站100还可以向位置服务器200报告其它测量(例如，用于基站400的标识、从基站400接收的信号强度和/或到基站400的信号传播时间)，其可以使得位置服务器200能够对基站400相对于移动站100的水平位置或可能的水平位置集合进行估计。基站400还可以向位置服务器200提供针对移动站100的测量，这可以由位置服务器200在与由移动站100向位置服务器200提供针对基站400的测量信息相同的时间或几乎相同的时间来进行请求。由基站400提供的测量可以包括:从移动站100接收的信号强度、从移动站100接收的信噪比、和/或到移动站100的信号传播时间。
[0064]若干这种附近的移动站100可以在相同的时间或在其它时间类似地确定并报告它们各自的、包括高度和压力二者的位置，以及可能报告与基站400的相对水平位置有关的额外的测量。位置服务器200可以类似地从基站400请求并获得针对其它附近移动站100中的每个移动站的测量。
[0065]使用每个所报告的、移动站100的位置，位置服务器200可以确定基站400的可能的水平位置或可能的水平位置集合。例如，如果每个移动站100报告来自基站400的信号强度或来自基站400的信号传播时间，或者如果基站400报告来自每个移动站100的信号强度或来自每个移动站100的信号传播时间，那么位置服务器200能够确定每个移动站100与基站400之间的近似距离。使用所报告的移动站100的(X，y)位置，位置服务器200能够确定基站400的位置在由移动站100的已知位置给定中心并且由移动站100与基站400之间的距离给定半径的圆上。如果类似的信息是由位置服务器200针对其它移动站100确定的，那么位置服务器200可以根据不同圆的交叉点来确定基站400的水平位置。由于测量误差可以意味着这些圆并不都在一个唯一的点处交叉，因此位置服务器200可以经由平均或加权平均来对这些圆的不同的交叉点进行组合，以获得基站400的单个水平位置。
[0066]为了确定基站400处的大气压力传感器402的高度，位置服务器200可以对所报告的每个移动站100的高度和每个移动站100处的压力与来自大气压力传感器402的感测到的压力读数进行配对。然后位置服务器200可以根据压力的差来确定移动站100与大气压力传感器402之间的垂直位移。然后来自压力的差的垂直位移可以应用于移动站100的高度，以确定大气压力传感器402的高度。在一些情况下，移动站100上的压力传感器的质量可以低于大气压力传感器402处的压力传感器的质量(例如，准确度低一个或两个数量级)。在这些情况下使用群众外包，可以对各个移动站100处的压力传感器的不准确度进行平均以得到与大气压力传感器402的准确度相当的准确度。
[0067]在图12中，在602处，大气压力传感器402再次对大气压力传感器402处的压力进行感测。进而，基站400接收表示大气压力传感器402处的压力的压力值。在606处，基站400将源自大气压力传感器402的压力中继或发送给位置服务器200。为方便起见，基站400与位置服务器200之间的链路是已知并已建立的链路。
[0068]在图13中，假设位置服务器200并非先验地知道大气压力传感器402的位置。如612中所示，可以从基站400向位置服务器200以信号方式发送大气压力传感器402的位置。在612处，基站400确定大气压力传感器402的坐标(x，y)和高度(z)。例如，将相对垂直位移(ΔΖ)设置为基站400中的参数。或者，使用上述几种方法中的一种方法，例如，来自移动站100以及可能来自位置服务器200处的基站400的测量的群众外包。基站400向位置服务器200以信号方式发送或发送基站的相对垂直位移(Λζ)和(x，y)坐标、或大气压力传感器402的绝对位置(X，y, z)、或大气压力传感器402的位置的近似、或与群众外包关联使用的其它测量。该方法继续进行到上面分别参照步骤602和606描述的步骤602A和606A。该方法在602A和606A之间重复，从而避免了需要重新发送大气压力传感器402的位置(χ, y, z) ο
[0069]图14-16示出了根据本发明的一些实施例的位置服务器200处的方法。在图14中，位置服务器200与基站400进行通信。假设大气压力传感器402的位置已经是已知的、(例如，通过群众外包)估计出的、或者(例如，通过假设基站400的坐标(x，y)，但包括从基站400到大气压力传感器402的相对垂直位移(ΛΖ))近似出的。在一些实施例中，垂直位移(Λζ)或绝对垂直位置(ζ)可以是近似的，而在其它实施例中，可以以高精度来确定大气压力传感器的位置(例如，使用勘测等)。大气压力传感器402的准确定位(尤其是高度分量)可以用于提供移动站100的位置的一米的分辨率。
[0070]在702处，位置服务器200从具有大气压力传感器402的至少一个基站400接收压力值。在一些实施例中，在基站400或大气压力传感器402处生成时间戳，并将时间戳与压力值一起发送。在一些实施例中，在位置服务器200处生成时间戳，并将时间戳与压力值进行关联。在704处，位置服务器200针对大气压力传感器402的坐标(x，y)来对海平面(或其它参考高度504)处的压力进行估计(例如，使用气压公式)。大气压力传感器402的坐标(X，y)可以是从压力数据库210取得的或者从基站400接收的。在706处，位置服务器200将针对坐标(x，y)的估计的海平面处的压力记录到压力数据库。该过程利用接收的每个新压力测量来重复。所估计的海平面处的压力可以是具有提供给进行请求的移动站100的输出的气压公式或滤波器的输入(例如，计算平均、加权平均或经低通滤波的值)，和/或作为针对大气压力传感器402或基站400的坐标(X，y)的海平面处的压力存储在压力数据库210中。过程再次在步骤702处开始而进行重复。在一些实施例中，可以将压力值与用于大气压力传感器402或基站400的标识相关联地(而不是与基站400的(X，y)坐标相关联地)进行存储，在这种情况下，大气压力传感器402或基站400的( x，y)坐标(或(X，y, z)坐标)可以由位置服务器200在稍后的时间取得(例如，当取得存储的压力值以便计算移动站100的高度时)。
[0071]位置服务器200通过与一个或多个基站400进行通信并存储针对基站400 (或大气压力传感器402)的坐标(x，y)的接收的压力测量或经调整的参考压力(例如，海平面压力)，来建立其压力数据库210或库。在一些实施例中，所接收的压力值与时间戳一起存储在压力数据库210中。在利用从来自若干基站400的大气压力传感器402处的测得的压力而导出的海平面压力来填充压力数据库210之后，压力数据库210可以用于对若干基站400之间或中间的一高度处的压力进行内插。例如，位置服务器200等可以根据来自若干基站400附近或其之间的任意点的压力来确定高度。
[0072]在一些实施例中，位置服务器200基于压力数据库210，针对任意坐标(x，y)来确定参考压力(例如，在海平面处)，压力数据库210可以包含来自大气压力传感器402或基站400的每个位置的参考压力。因此，位置服务器200可以通过内插和/或外插来确定任何任意点处(而不是仅在特定基站400的位置处)的参考压力。因此，可以针对移动站100来确定高度。如所描述的，本文中描述的方法可以用于确定移动站100的高度。或者，方法可以使用来自新安装的大气压力传感器402的压力测量和大气压力传感器402的(X，y)坐标(其可以是已知的(例如，来自现场勘测)、测得的(例如，使用GPS)或使用群众外包来获得的)，来确定具有未知高度的另一单元(例如，新安装的大气压力传感器402)的高度。
[0073]在图15中，位置服务器200与移动站100进行通信。在710处，位置服务器200从移动站100接收坐标(X，y)。等效地，位置服务器200从移动站100接收位置测量，然后根据位置测量来确定移动站100的坐标(X，y)。在712处，位置服务器200基于其压力数据库210，针对移动站100的坐标(X，y)来对海平面处的压力进行估计。在714处，位置服务器200向移动站100发送针对其坐标(X，y)的估计的海平面处的压力。移动站100可以使用该压力来计算其高度。
[0074]在图16中，如上所述，位置服务器200确定移动站100的高度，而不是仅向移动站100提供参考压力。在720处，位置服务器200从移动站100接收在移动站100处测得的压力。在722处，位置服务器200确定移动站的坐标(X，y)(例如，直接从移动站100接收的，或者通过根据从移动站100接收的位置测量而在位置服务器200处进行计算)。在712A处，如上面在图15中的步骤712处所描述的，位置服务器200针对坐标(X，y)来对海平面处的压力进行估计。在726处，位置服务器200基于针对移动站100的坐标(X，y)的估计的海平面(或其它参考高度504)处的压力以及从移动站100接收的压力测量，来确定移动站100的高度(z)。在728处，位置服务器200将所确定的移动站100的高度(z)发送回移动站100。
[0075]图17-18示出了根据本发明的一些实施例的移动站处的方法。在图17中，移动站100基于其执行的压力测量和从位置服务器200接收的海平面处的参考压力来确定其自身的高度。在810处，移动站100对移动站100处的压力进行感测。在812处，移动站100确定其坐标U，y)。或者，移动站100执行并收集针对位置服务器200的位置测量以确定移动站100的坐标(X，y)。在814处，移动站100向位置服务器200发送移动站100的坐标(x, y)、或者由移动站100收集的位置测量。在816处，移动站100接收针对移动站100的坐标(x，y)的估计的海平面处的压力。最后，在818处，移动站100基于针对坐标(x，y)的估计的海平面处的压力以及移动站100处的压力，来确定移动站100的高度(z)。
[0076]在图18中，移动站100向位置服务器200发送包括其坐标(x，y)或位置测量的测得的压力，这使得位置服务器200能够确定移动站100的坐标(X，y)，位置服务器200计算并返回高度。在810A和812A处，该过程如分别参照上面针对图17所描述的步骤810和812所描述的那样而开始。在820处，移动站100向位置服务器200发送坐标(x，y)(或位置测量)和测得的压力。在822处，移动站100从位置服务器200接收移动站100的高度
(Z)。
[0077]在某些实施例中，位置服务器200可以针对移动站100的当前位置和/或针对移动站100附近的其它位置，来向移动站100发送测得或估计的参考压力信息。参考压力信息可以包括压力梯度信息(例如，参考压力相对于时间或相对于沿水平X轴或I轴的距离的一阶以及可能更高阶导数)，和/或可以包括持续时间或日期加上时间指示。由位置服务器200向移动站100发送的压力信息可以是从压力数据库210或压力数据库210的子集导出的。向移动站100发送的压力信息可以使移动站100能够在不需要向位置服务器200查询高度或新压力信息的情况下，在未来的时间确定其高度(例如，在移动站100已经移动到新的位置之后)。如果位置服务器200将持续时间(或日期和时间指示)与向移动站100发送的任何压力信息包括在一起，那么移动站100可以认为压力信息在该持续时间期间(或者直到所指示的日期和时间)是有效的。在已经经过持续时间之后(或者已经到达所指示的日期和时间之后)，移动站100可能不再认为所接收的压力信息是有效的，并且可以在移动站100需要确定其高度的下一个时间的稍后的时间向位置服务器200查询(例如，如在图17和图18中所描述的)。
[0078]在一些实施例中，可以允许室内与室外环境之间的气压的差。这样的压力差可能是由于在室内环境中冷却、加热和/或通风系统(例如，其采用强制空气循环)的使用而产生的，在一些情况下，与相同高度处的室外相比，该系统可以增加室内气压。基站400的运营商可以知道相关联的大气压力传感器402是位于室内还是室外。移动站100或位置服务器200还能够确定移动站100是在室内还是室外。例如，在以下各项的情况下，可以确定移动站100是在室内:(i)从GNSS卫星接收的信号强度均远低于在室外晴空环境中接收到的标称值；(ii)移动站100能够从已知位于室内的至少若干基站400 (例如，WiFi接入点或毫微微小区)接收强信号；(iii)移动站100无法从已知位于室外的任何基站400接收强信号；(iv)移动站100上的惯性传感器(例如，加速计或气压计)指示高度在短时间段内的快速变化与移动站100的用户在电梯或扶梯中运动一致；和/或(V)移动站100中的气压计测量到压力在短时间段(例如，I或2秒)内的突然增加与移动站100的用户刚进入与室外相比具有更高气压的建筑物一致。在确定移动站100是否在室内时，可以使用这些条件中的若干或所有条件，而不是仅使用一个条件。例如，如果条件(i)至(V)中的至少两个条件被验证为真，并且没有其它条件被验证为假，那么可以确定移动站100是在室内。与条件(i)至(V)(用于确定移动站100是在室内)相反的条件可以用于确定移动站100是在室外。假设移动站100或位置服务器200可以确定移动站100是在室外，那么位置服务器200可以将针对移动站100的位置的参考压力的估计限制为仅为从已知在室外的基站400接收的压力测量。这可以避免如果位置服务器200也使用来自室内基站400的压力测量而可能另外引入的误差。类似地，如果确定移动站100是在室内，那么位置服务器200可以使用移动站100的水平(X，y)位置(或来自移动站100的其它信息，例如，可以由移动站100接收的基站400的标识)，来确定移动站100所位于的特定建筑物或室内场所。位置服务器200然后可以使用来自已知处于与移动站100相同的建筑物或室内场所的基站400的压力测量，以便可靠地确定移动站100的高度。在一些情况下，可能在与移动站100相同的建筑物或室内场所中不存在位置服务器200能够从其接收压力测量的任何基站400。在那种情况下，如果移动站100能够测量其当前室内环境与室外之间的压力差(例如，通过在移动站100进入室内环境时测量和记录压力差)，那么位置服务器200或移动站100可以从由移动站100在室内时进行的任何压力测量减去该压力差，以便获得在与移动站100相同高度处的等效的室外气压。然后可以使用该等效的室外气压，结合来自已知在室外的基站400的压力测量来确定移动站100的高度。
[0079]位置服务器200还可以通过对在每个移动站100进入或离开建筑物或室内场所时由各个移动站100测得的压力差值进行群众外包，来获得并存储针对不同建筑物和室内场所的室内-室外压力差。这些存储的压力差然后可以用于在不需要移动站100测量并提供室内-室外压力差的情况下，确定建筑物或室内场所中的移动站100的高度。由于室内-室外压力差可以随时间发生变化(例如，当强制空气循环打开时可能增加，或者当空气循环减少或关闭时而减小(例如，在工作时间和非工作时间之间))，因此位置服务器200可能需要经由持续的群众外包来持续地跟踪室内-室外压力差，和/或可以确定压力差(例如，白天相对于夜间)的重复模式，该模式可以在最近的群众外包信息不可用时用于预测压力差。
[0080]图19-21分别示出了根据本发明的一些实施例的移动站100、基站400和位置服务器200的框图。在图19中，移动站100包括一个或多个传感器110 (例如，一个或多个加速计112、一个或多个陀螺仪114和大气压力传感器116) ,GNSS单元120 (例如，GPS接收机)、处理器130、显示器160、无线接口 170和天线单元180。处理器130与传感器110、GNSS单元120和显示器160相耦合。处理器130包括一个或多个模块150，例如，用于对去往和来自传感器110的数据进行处理的传感器模块152、以及用于对来自GNSS单元120的数据进行处理的GNSS模块158。无线接口 170经由天线单元180将处理器130耦合到基站400。无线接口 170和GNSS单元120 二者与天线单元180相耦合。天线单元180可以包括一个天线或多于一个的天线。天线单元180可以包括用于GNSS单元120的一个天线，该天线用于从GNSS卫星500接收通信。天线单元180可以包括用于无线接口 170的第二天线，该第二天线用于与基站400进行通信。在一些实现中，GNSS单元120和无线接口 170可以共享天线单元180内的公共天线或公共天线集合。
[0081]在图20中，基站400包括大气压力传感 器402。大气压力传感器402还可以与基站400相分离。基站400还包括无线接口 410、天线单元420、网络接口 430、处理器440和定时器450。无线接口 410将处理器440耦合到移动站100。网络接口 430将基站耦合到诸如基站控制器(BSC)和位置服务器200之类的各个网络实体。处理器440包括参考压力模块442，参考压力模块442用于:从大气压力传感器402接收压力测量，将原始的压力传感器测量转换成参考压力值(例如，调整到海平面的、大气压力传感器402的位置的压力)，以及经由网络接口 430向位置服务器200发送参考压力值。基站400还可以向位置服务器200发送大气压力传感器402的坐标(X，y)和/或高度。处理器440还包括:用于获得移动站的坐标U，y)的移动站坐标模块444、以及用于向移动站100发送参考压力的移动站压力模块446。定时器450向处理器440提供时间戳以便对来自大气压力传感器402的测量添加时间戳。随着经过更多的时间，来自大气压力传感器402的测量丧失有用性。无线接口 410与天线单元420相耦合以支持无线发送和接收(例如，去往和来自移动站100)。
[0082]在图21中，位置服务器200包括:压力数据库210、基站接口 220、处理器240和定时器250。压力数据库210可以包含关于基站400的信息并包含从基站400接收的压力。基站接口 220将位置服务器200耦合到基站400。处理器240耦合到压力数据库210和基站接口 220。处理器240包括用于从基站400接收压力、并充当用于将压力保存到压力数据库210的模块的基站压力模块242。来自基站400的压力可以是基站400的位置处、或者替代地基站压力模块242的位置处的参考高度(例如，海平面处)的参考压力。基站压力模块242还可以充当用于获得大气压力传感器402的位置(X，y)和高度(z)并将其保存到压力数据库210的模块。处理器240还包含移动站压力模块244，其充当用于获得或确定移动站的坐标(x，y)、估计针对参考高度处的坐标(x，y)的压力、以及向移动站发送该压力的模块。所估计的针对坐标(x，y)的压力可以包括来自表示周围基站400的压力数据库210的空间中的内插和/或外插点。移动站压力模块244还可以跨越来自压力数据库210的时间来确定压力方向的趋势。例如，如果压力在三小时内每小时增加一个单位，那么可以将经过另外半小时之后的压力外插到1/2的额外单位。处理器240还包含位置测量模块246，其从移动站接收位置测量，并基于该位置测量来确定坐标(x，y)。可以包括额外的模块248，其用于基于从移动站接收的压力与参考高度处的估计的压力之间的差来确定高度。可以将该高度发送给移动站100。定时器250可用于对压力数据添加时间戳，以便压力数据库210中的过期压力数据不被使用。或者，可以由基站400对压力数据添加时间戳的。
[0083]上面描述的是用于发现具有压力传感器的移动站100的高度的方法。相同的方法可以用于通过用其它设备替代移动站100来发现具有未知高度的另一设备(例如，大气压力传感器402)的高度。
[0084]本文中描述的方法可以通过各种方式来实现，这取决于应用。例如，这些方法可以用硬件、固件、软件或其任意组合来实现。对于硬件实现来说，可以在一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、电子设备、设计以执行本文中所述功能的其它电子单元，或者其组合中实现处理单元。
[0085]对于固件和/或软件实现来说，可以使用执行本文中描述的功能的模块(例如，过程、功能等)来实现这些方法。有形地体现指令的任何机器可读介质可以用于实现本文中描述的方法。例如，软件代码可以存储在存储器中，并由处理器单元执行。存储器可以在处理器单元内或处理器单元外部实现。如本文中所使用的，术语“存储器”是指任何类型的长期、短期、易失性、非易失性或其它存储器，并且不限于任何特定类型的存储器或任何特定数量的存储器、或者存储器存储在其上的任何特定类型的介质。
[0086]如果用固件和/或软件实现，则可以将功能作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上。例子包括用数据结构编码的计算机可读介质以及用计算机程序编码的计算机可读介质。计算机可读介质包括物理计算机存储介质。存储介质可以是能够由计算机访问的任何可用介质。通过举例而非限制的方式，这样的计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或者能够用于存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机访问的任何其它介质；如本文中所使用的，磁盘(disk)和光盘(disc)包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光盘、数字通用光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，其中磁盘通常磁性地复制数据，而光盘则用激光来光学地复制数据。上文的组合也应当包括在计算机可读介质的范围之内。
[0087]除了计算机可读介质上的存储以外，可以将指令和/或数据作为包括在通信装置中的传输介质上的信号来提供。例如，通信装置可以包括具有表示指令和数据的信号的收发机。指令和数据被配置为:使一个或多个处理器实现权利要求书中所概述的功能。也就是说，通信装置包括具有表示用于执行公开的功能的信息的信号的传输介质。在第一时间，包括在通信装置中的传输介质可以包括用于执行所公开的功能的信息的第一部分，而在第二时间，包括在通信装置中的传输介质可以包括用于执行所公开的功能的信息的第二部分。
[0088]为使本领域任何技术人员能够实现或者使用本公开内容，提供了对所公开的方面的前述描述。对于本领域技术人员来说，对这些方面的各种修改都是显而易见的，并且，在不脱离本公开内容的精神或范围的情况下，可以将本文中定义的总体原理应用于其它方面。
【主权项】
1.一种用于确定第一单元的高度的方法，所述方法包括:获得所述第一单元的测得的压力；获得所述第一单元的坐标(X，y);以及对针对参考高度处的所述坐标(x，y)的估计的压力进行估计；基于以下各项的差来确定所述第一单元的所述高度:所述第一单元的所述测得的压力；以及所述参考高度处的所述估计的压力。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法是在位置服务器中执行的。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一单元包括移动站。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一单元包括基站。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述参考高度包括海平面。6.根据权利要求1所述的方法，其中，获得所述第一单元的所述坐标U，y)包括:从所述第一单元接收所述第一单元的所述坐标(X，y)。7.根据权利要求1所述的方法，其中，获得所述第一单元的所述坐标U，y)包括:从网络接收所述第一单元的所述坐标(X，y)。8.根据权利要求1所述的方法，还包括:在位置服务器处接收所述第一单元的所述测得的压力；以及从所述位置服务器向所述第一单元发送所述高度。9.根据权利要求1所述的方法，还包括:在位置服务器处从所述第一单元接收位置测量；其中，获得所述坐标(X，y)包括:基于所述位置测量来确定所述坐标(X，y)。10.一种用于确定第一单元的高度的位置服务器，所述位置服务器包括:接收机:处理器，其耦合到所述接收机并且被配置为:从第一单元获得测得的压力；获得所述第一单元的坐标(X，y)；对针对参考高度处的所述坐标(x，y)的估计的压力进行估计；以及基于以下各项的差来确定所述第一单元的所述高度:所接收的、所述第一单元的所述测得的压力；以及所述参考高度处的所述估计的压力。11.根据权利要求10所述的位置服务器，其中，所述接收机被配置为:从所述第一单元接收所述测得的压力。12.根据权利要求10所述的位置服务器，还包括:发射机，其耦合到所述处理器，并且用于向所述第一单元发送所述高度。13.根据权利要求10所述的位置服务器，其中，所述第一单元包括移动站。14.根据权利要求10所述的位置服务器，其中，所述第一单元包括基站。15.一种用于确定高度的位置服务器，所述位置服务器包括:用于从第一单元获得测得的压力的模块；用于获得所述第一单元的坐标(x，y)的模块；以及 用于对针对参考高度处的所述坐标(x，y)的估计的压力进行估计的模块； 用于基于以下各项的差来确定所述第一单元的所述高度的模块: 所述第一单元的所述测得的压力；以及 所述参考高度处的所述估计的压力。16.根据权利要求15所述的位置服务器，其中，所述用于获得所述第一单元的所述坐标(X，y)的丰吴块包括: 用于从所述第一单元接收所述第一单元的所述坐标(X，y)的模块。17.根据权利要求15所述的位置服务器，其中，所述用于获得所述第一单元的所述坐标(X，y)的模块包括: 用于从网络接收所述第一单元的所述坐标(X，y)的模块。18.根据权利要求15所述的位置服务器，还包括: 用于向所述第一单元发送所述高度的模块。19.一种用于确定高度的非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质包括存储在其上的程序代码，所述程序代码包括用于使硬件能够执行以下操作的程序代码: 从第一单元获得测得的压力； 获得所述第一单元的坐标(X，y);以及 对针对参考高度处的所述坐标(x，y)的估计的压力进行估计； 基于以下各项的差来确定所述第一单元的所述高度: 所述第一单元的所述测得的压力；以及 所述参考高度处的所述估计的压力。20.根据权利要求19所述的非暂态计算机可读存储介质，还包括: 用于向所述第一单元发送所述高度的程序代码。
【专利摘要】给出了用于填充并使用压力数据库来确定具有未知高度的单元的高度的系统、装置和方法。对来自连接于各个基站的一个或多个大气压力传感器的压力进行内插，以确定具有压力读数的任意坐标(x,y)处的参考压力(例如，海平面处)。例如，任意坐标(x,y)处的移动站记录移动站处的压力。确定移动站处的该压力与所内插的参考压力之间的差，其可以直接解释为移动站的定义的高度。
【IPC分类】G01C5/06
【公开号】CN104903681
【申请号】CN201380070099
【发明人】A·K·瓦赫特, K·A·伯勒斯, L·J·加林, S·W·埃奇, B·E·威尔逊, C·M·普伊赫
【申请人】高通股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年12月31日
【公告号】EP2943744A1, US20140200846, WO2014109936A1
【专利说明】基于接入网络节点的大气参考压力网络
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求享受于2013年9月10日提交的、题为“Access network node basedbarometric reference pressure network” 的美国申请 N0.14/022，734 的权益和优先权，该美国申请进而要求享受于2013年I月13日提交的、题为“Access network node basedbarometric reference pressure network” 的美国临时申请 N0.61/751，920 以及于 2013年 9 月 6 日提交的、题为“Access network node based barometric reference pressurenetwork”的美国临时申请N0.61/874，833的权益和优先权，上述所有申请已经转让给本申请的受让人，并以引用方式将其明确地并入本文。
技术领域
[0003]概括地说，本公开内容涉及用于移动站的高度的无线确定的系统、装置和方法，并且更具体地说，本公开内容涉及基于一个或多个基站处以及移动站处的大气压力传感器测量来确定移动站的高度。
【背景技术】
[0004]移动站中的大气压力传感器可以用于通过将移动站的位置(坐标(X，y))处的测得的大气压力与理论上在相同水平坐标(x，y)处的参考高度处的大气压力进行比较，来确定移动站在海平面(或者其它参考高度)以上的高度。然后计算出的压力差可以用于计算移动站在海平面以上的高度。在不知道海平面(或某个其它参考高度)处的理论大气压力的情况下，无法确定移动站的高度。
[0005]海平面处的大气压力通常可通过气象站的网络得到。然而，气象站通常仅粗略地被部署在特定的地理位置(例如，机场等)上。为了获得不同于气象站的位置处的海平面处的大气压力，需要对从气象站的网络获得的压力数据进行内插(在空间和时间上)。当气象站的时效性和地理密度不够高以至于无法在任意时刻提供移动站的整个服务区域的准确的大气参考压力时，问题就出现了。在这些情况下，计算出的高度可能缺乏准确性，并且(取决于特定应用)可能是根本不可用的(例如，急救人员试图确定遇险呼叫者的建筑物内的楼层号)。
[0006]因此，需要更加准确地确定移动站的高度的方式。
【发明内容】
[0007]公开了用于填充并使用压力数据库来确定具有未知高度的单元的高度的系统、装置和方法。对来自连接于各个基站的一个或多个大气压力传感器的压力进行内插，以确定具有压力读数的任意坐标(x，y)处的参考压力(例如，海平面处)。例如，任意坐标(x，y)处的第一单元(例如，移动站或基站)记录移动站处的压力。确定移动站处的该压力与所内插的参考压力之间的差，其可以被直接解释为移动站的定义的高度。
[0008]根据一些方面，公开了一种用于确定第一单元的高度的方法，所述方法包括:获得所述第一单元的测得的压力；获得所述第一单元的坐标(x，y);以及对针对参考高度处的所述坐标(X，y)的估计的压力进行估计；基于以下各项的差来确定所述第一单元的所述高度:所述第一单元的所述测得的压力；以及所述参考高度处的所述估计的压力。
[0009]根据一些方面，公开了一种用于确定第一单元的高度的位置服务器，所述位置服务器包括:接收机；耦合到所述接收机并且被配置为执行以下操作的处理器:从第一单元获得测得的压力；获得所述第一单元的坐标(x，y);对针对参考高度处的所述坐标(x，y)的估计的压力进行估计；以及基于以下各项的差来确定所述第一单元的所述高度:所接收的、所述第一单元的所述测得的压力；以及所述参考高度处的所述估计的压力。
[0010]根据一些方面，公开了一种用于确定高度的位置服务器，所述位置服务器包括:用于从第一单元获得测得的压力的模块；用于获得所述第一单元的坐标(x，y)的模块；以及用于对针对参考高度处的所述坐标(x，y)的估计的压力进行估计的模块；用于基于以下各项的差来确定所述第一单元的所述高度的模块:所述第一单元的所述测得的压力；以及所述参考高度处的所述估计的压力。
[0011]根据一些方面，公开了一种用于确定高度的非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质包括存储在其上的程序代码，其包括用于使硬件能够执行以下操作的程序代码:从第一单元获得测得的压力；获得所述第一单元的坐标(x，y);以及对针对参考高度处的所述坐标(x，y)的估计的压力进行估计；基于以下各项的差来确定所述第一单元的所述高度:所述第一单元的所述测得的压力；以及所述参考高度处的所述估计的压力。
[0012]应当理解的是，对于本领域技术人员来说，根据下面详细描述，其它方面将变得非常显而易见，其中，以说明的方式示出和描述了各个方面。附图和详细描述应当被视为本质上是说明性的而不是限制性的。
【附图说明】
[0013]将参考附图，仅通过举例的方式来描述本发明的实施例。
[0014]图1示出了基于一个或多个远距离的气象站处的压力来确定移动站的高度的位置服务器。
[0015]图2示出了根据本发明的一些实施例的、基站400与大气压力传感器402共处一地。
[0016]图3、4和5示出了根据本发明的一些实施例的通信链路和各种高度。
[0017]图6示出了根据本发明的一些实施例的连接于各个基站的位置服务器。
[0018]图7-8示出了根据本发明的一些实施例的、基站400与位置服务器200之间的信令。
[0019]图9-11示出了根据本发明的一些实施例的、位置服务器200与移动站100之间的信令。
[0020]图12-13示出了根据本发明的一些实施例的、基站中的方法。
[0021]图14-16示出了根据本发明的一些实施例的、位置服务器处的方法。
[0022]图17-18示出了根据本发明的一些实施例的、移动站处的方法。
[0023]图19-21分别示出了根据本发明的一些实施例的移动站、基站和位置服务器的框图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图而阐述的详细描述旨在作为本公开内容的各个方面的描述，而不是旨在表示可以在其中实现本公开内容的唯一方面。仅将本公开内容中描述的每一个方面作为本公开内容的例子或说明来提供，而不应将其解释为比其它方面更优选的或更有优势。为了提供对本公开内容的透彻理解，详细描述包括具体细节。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下来实现本公开内容。在一些实例中，为了避免模糊本公开内容的概念，以框图形式示出了公知的结构和设备。仅为了方便和清楚而使用了缩写词和其它描述术语，其并不旨在限制本公开内容的范围。
[0025]本文中描述的位置确定技术可以与诸如无线广域网(WffAN)、无线局域网(WLAN)、无线个域网(WPAN)等的各种无线通信网络相结合来实现。术语“网络”和“系统”通常可互换使用。WWAN可以是码分多址(CDMA)网络、时分多址(TDMA)网络、频分多址(FDMA)网络、正交频分多址(OFDMA)网络、单载波频分多址(SC-FDMA)网络、长期演进(LTE)等。CDMA网络可以实现诸如cdma2000、宽带CDMA(W-CDMA)等的一种或多种无线接入技术(RAT)。cdma2000包括IS-95、IS-2000和IS-856标准。TDMA网络可以实现全球移动通信系统(GSM)、数字高级移动电话系统(D-AMPS)或某种其它RAT。在来自名为“第三代合作伙伴计划”(3GPP)的联盟的文档中描述了 GSM、W-CDMA和LTE。在名为“第三代合作伙伴计划2”(3GPP2)的联盟的文档中描述了 cdma2000。3GPP和3GPP2文档是公众可获得的。WLAN可以是IEEE802.1lx网络，并且WPAN可以是蓝牙网络、IEEE 802.15x或某种其它类型的网络。这些技术还可以结合WWAN、WLAN和/或WPAN的任意组合来实现。
[0026]卫星定位系统(SPS)通常包括发射机系统，其被设置以使实体能够至少部分地基于从发射机接收的信号来确定它们在地球上或地球上方的位置。这样的发射机通常发送用设定数量的芯片的重复伪随机噪声(PN)码标记的信号，并且可以位于基于地面的控制站、用户设备和/或空间飞行器上。在特定的例子中，这样的发射机可以位于地球轨道卫星运载器(SV)上。例如，诸如美国全球定位系统(GPS)、欧洲伽利略(Galileo)系统、俄罗斯GL0NASS系统或中国北斗系统之类的全球导航卫星系统(GNSS)的星座中的SV可以发送用区别于由星座中的其它SV发送的PN码的PN码标记的信号(例如，如在GPS中针对每个卫星使用不同的PN码，或者如在GL0NASS中在不同的频率上使用相同的码)。根据某些方面，本文中给出的技术不受限于用于SPS的全球系统(例如，GNSS)。例如，本文中提供的技术可以应用于各种区域系统或以其它方式被启用以用于各种区域系统(例如，日本上空的准天顶卫星系统(QZSS)、印度上空的印度区域导航卫星系统(IRNSS)、中国上空的北斗等)，和/或可以与一个或多个全球和/或区域导航卫星系统相关联或以其它方式被启用以与其一起使用的各种增强系统(例如，基于卫星的增强系统(SBAS))。通过举例而非限制的方式，SBAS可以包括提供完整性信息、差分校正等的增强系统，例如，广域增强系统(WAAS)、欧洲对地静止导航覆盖服务(EGNOS)、多功能卫星增强系统(MSAS)、GPS辅助型静地轨道增强导航或GPS和静地轨道增强导航系统(GAGAN)等。因此，如本文中所使用的，SPS可以包括一个或多个全球和/或区域导航卫星系统和/或增强系统的任意组合，并且SPS信号可以包括SPS、类SPS和/或与这样的一个或多个SPS相关联的其它信号。
[0027]如本文中所使用的，术语移动站(例如，稍后在图1中描述的移动站100或MS100，)可以指代诸如以下各项的移动设备或用户设备(UE):蜂窝电话、移动电话或其它无线通信设备、个人通信系统(PCS)设备、个人导航设备(PND)、个人信息管理器(PM)、个人数字助理(PDA)、膝上型计算机或能够接收无线通信和/或导航信号的其它合适的移动设备。术语“移动站”或“移动设备”还旨在包括与个人导航设备(PND)进行通信的设备(例如，通过短程无线、红外线、有线连接或其它连接一不管卫星信号接收、辅助数据接收和/ 或与位置有关的处理是发生在设备处还是PND处)。此外，“移动站”或“移动设备”旨在包括所有设备，其包括无线通信设备、计算机、膝上型计算机等，其中，这些设备能够与服务器进行通信(例如，经由互联网、WiFi或其它网络)，并且不管卫星信号接收、辅助数据接收和/或与位置有关的处理是发生在设备处、服务器处还是与网络相关联的另一设备处。上述的任何可操作组合也被认为是“移动站”或“移动设备”。
[0028]图1示出了基于一个或多个远距离的气象站300处的压力来确定移动站100的高度的位置服务器200。位置服务器200可以是用于由开放移动联盟(OMA)定义的安全用户面定位(SUPL)位置方案的位置服务器，在这种情况下，位置服务器可以被称为SUPL定位平台(SLP) ο替代地，位置服务器200可以是用于3GPP技术规范(TS) 23.271,43.059,25.305和36.305中定义的3GPP控制面定位方案的位置服务器。在这种情况下，位置服务器200可以被称为服务移动位置中心(SMLC)、独立SMLC(SAS)或增强型SMLC(E-SMLC)。
[0029]移动站100和气象站300可以相隔几英里至几百英里(例如，位于旧金山的移动站和距离SFO机场20英里的气象站)。每个气象站300周期性地(例如，每小时一次)或以不定期的间隔将在气象站300处感测到的压力发送给位置服务器200。该压力可以是针对气象站300的高度的实际压力本身。或者，可以将该压力调整到参考高度504。通常，参考高度504是海平面(例如，零米或零英尺)。由气象站300或位置服务器200将来自气象站300处的压力调整到参考高度504 (例如，海平面)。在一些实施例中，气象站300可以向诸如用于气象局的服务器之类的某个其它实体(图1中未示出)发送压力数据(例如，参考高度504处的压力)。位置服务器200然后可以从该其它实体接收用于气象站300的压力数据。
[0030]假设移动站100的位置坐标是(X，y)，其可以是经度和玮度。为了确定移动站100的高度，移动站100可以将在移动站100处测得的压力发送给位置服务器200。该测得的压力可以是移动站100的高度处的实际压力。位置服务器200基于移动站100处的测得的压力与针对移动站100的坐标(x，y)的估计的海平面(或某个其它参考高度504)处的压力之间的差，来确定移动站100的高度。可以基于对来自各个气象站300的压力测量的内插来计算估计的海平面(或某个其它参考高度504)处的压力。术语内插一般用来包括空间上的内插和外插以及时间上的外插。如果使用单个气象站300，那么可以仅使用时间来对单个气象站300处的压力进行内插(或外插)。也就是说，多个压力点可以指示上升或下降的压力趋势。
[0031]图2示出了根据本发明的一些实施例的、基站400与大气压力传感器402共处一地。大气压力传感器402充当用于对压力进行感测的模块。大气压力传感器402可以与基站400共处一地。例如，大气压力传感器402可以与基站400集成在一起。或者，大气压力传感器402可以位于靠近基站400的位置。例如，大气压力传感器402可以位于由基站400的一个或多个天线共享的塔上，或者大气压力传感器402可以位于容纳基站硬件的站点的顶上。在任何情况下，大气压力传感器402连接于基站400，以用于向位置服务器200传送测得的压力。为方便起见，如果是共处一地，那么大气压力传感器402可以共享到位置服务器的通信链路、物理站点和功率。在下文中，大气压力传感器402可以被称为基站400或基站/大气压力传感器。
[0032]基站400可以是用于一种或多种无线技术(例如，GSM、W-CDMA、LTE和/或cdma2000)的固定基站。基站400可以是用于这些相同无线技术中的一种或多种无线技术的家庭基站，其也被称为毫微微小区。家庭基站可以由无线网络用户进行安装并且其具有可能需要由家庭基站进行测量(例如，使用GPS)或由用户向网络运营商提供(例如，以市民邮寄地址的形式)的位置，而固定基站可以由网络运营商根据某个无线电计划进行安装并且具有已知位置。
[0033]图3、4和5示出了根据本发明的一些实施例的通信链路和各种高度。在图3中，通信链路经由基站400将大气压力传感器402耦合到位置服务器200。大气压力传感器402与基站400之间的通信链路可以是无线或有线的，并且可以使用与基站400和位置服务器200之间的链路不同的通信协议。基站400与位置服务器200之间的链路可以使用标准的基于有线或无线的通信协议。例如，在LTE无线网络的情况下，基站400可以是演进型节点(eNodeB)，位置服务器200可以是E-SMLC，而基站400与位置服务器200之间的通信协议可以是3GPP TS 36.455中定义的LTE定位协议A (LPPa)。在一些实施例中，逻辑通信链路可以存在于基站400与位置服务器200之间，其可以包括多个物理链路(例如，从基站400到基站控制器(BSC)到移动交换中心(MSC)等以到达位置服务器200)。
[0034]在图4中，示出了各种高度。首先，向基站400分配大气压力传感器402的高度404。大气压力传感器402可以位于与基站400不同的高度和坐标处，但是为了方便和简略起见，大气压力传感器402的高度404可以被称为基站400的高度。大气压力传感器402的高度404可以通过直接测量来获得(例如，使用基站400处的GPS接收机，其可以由基站400用于其它目的(例如，用于将基站400定时同步到公共GPS时间))。大气压力传感器402的高度404还可以或替代地通过现场勘测来获得(例如，可以使用地形图来找到基站400的位置，根据地形图，可以获得地面的高度，在此之后，可以通过加上(或减去)大气压力传感器402在地平面以上的相对高度(或在地平面以下的相对深度)来获得大气压力传感器的高度404)。
[0035]第二，选择参考高度504。通常，参考高度504是海平面。为简单起见，在下文中将海平面用作为参考高度504的例子。第三，示出了移动站高度104。通常，这三个高度是不同的。例如，基站400可以在屋顶上，而移动站100可以位于建筑物中，这二者处于海平面以上的不同高度处。
[0036]在图5中，示出了三个基站400A、400B、400C和移动站100。可以使用移动站100的压力和位置(x，y)以及三个基站400A、400B、400C的压力和位置，根据以下步骤来计算移动站100的移动站高度104。可以(例如，由位置服务器200或由移动站100)将三个基站400A、400B、400C确定为移动站100的当前位置附近的基站。例如，这些基站中的一个基站可以是用于移动站100的当前服务基站，并且两个其它基站可以是该服务基站附近的基站或者其信号能够由移动站100接收的基站(例如，如由移动站100在可以作为正常网络操作的一部分而发送的消息中向服务基站报告的，或者如由移动站100向位置服务器200报告的)。替代地，可以经由对移动站100的水平位置与为移动站100服务的网络中的基站的已知水平位置的比较，(例如，由位置服务器200)将三个基站400A、400B、400C确定为靠近移动站100。还可以选择三个基站400A、400B、400C以使得移动站100位于顶点为三个基站400A、400B、400C的三角形内(如图5中的例子中)。该特定的选择具有以下益处:与如果移动站100处于上述三角形之外的情况相比，可以基于来自更多样化的方向集合的已知参考压力来更准确地对移动站100的位置处的参考压力进行估计。
[0037]在第一步骤中，每个基站400A、400B、400C处的压力分别测得为Pa、Pb和P c。测得的压力PA、PB、Pc可以是几小时至几分钟之前事先得到的，或者是就在以下描述的第三步骤中需要之前得到的。测得的压力pA、pB、pc可以是同时或在不同时间得到的。然后将测得的压力PA、PB、PA、别转换成基站400A、400B、400C的位置处的参考高度504 (例如，海平面)处的参考压力RA、RB、Rc。此时，参考压力1^、&、1^是每个基站40(^、40(?、40(^已知的。
[0038]在第二步骤中，确定移动站100的位置(X，y)。移动站100的位置(x，y)可以由移动站100或网络的元件(例如，位置服务器)来确定。例如，可以使用由移动站100从一个或多个GNSS系统(图5中未示出)、基站400A、400B、400C和/或从图5中未示出的其它基站接收的无线信号的测量，来确定位置(x，y)。例如，还可以或替代地使用由基站400A、400B.400C和/或由图5中未示出的其它基站接收的、来自移动站100的无线信号的测量来确定位置(x，y)。上面提及的测量可以包括对以下各项的测量:接收信号强度、接收信噪比、接收信号定时、接收信号-定时差、接收信号伪距(例如，针对GNSS信号)和/或其它接收信号特性。信号测量连同基站400A、400B、400C、其它基站和/或GNSS卫星的已知或计算出的位置一起可以由移动站100或位置服务器200用于确定移动站100的位置(X，y)。由移动站100进行的任何GPS或GNSS测量分别使用移动站100中的GPS或GNSS单元等。此时，确定了移动站100的水平位置，但是移动站100的高度是未知的或者具有大的不确定性。如果移动站100的位置是使用GNSS来获得的，并且移动站在室内，那么可能产生具有大的不确定性的高度，这是因为GNSS信号可能是微弱的，并且可能是仅从一个方向接收的，从而导致计算出的高度的不准确。
[0039]在第三步骤中，基于测得的基站压力PA、PB和1\或等效的基站参考压力RA、RB和Rc并且基于基站400A、400B、400C的已知位置，来估计针对位置(x，y)的参考压力RMS。可以由移动站100或网络(例如，位置服务器200)来估计参考压力Rb。可以通过外插、内插或计算具有已知位置的基站400A、400B、400C处的参考压力RA、&和Rc的加权平均来估计参考压力RB。例如，在加权平均的情况下，每个基站400A、400B、400C处的参考压力可以通过每个基站与移动站100的(x，y)位置之间的距离的逆转来进行加权。此时，已经估计出了针对位置(x，y)的估计的参考压力Rms。
[0040]在第四步骤中，在移动站100处对压力Pms进行测量。测得的压力Pms可以是在步骤1-3之前、期间或之后测量的。测得的压力Pms可以来自大气压力传感器或移动站100中的类似物。
[0041]在第五步骤中，计算测得的压力Pms与估计的参 考压力Rms之间的差，然后将该差转换成以参考高度504作为参考的、移动站100的估计的高度。基于上面的步骤一至五，根据在移动站100处测得的压力、移动站100的位置(X，y)、在三个基站400A、400B、400C处测得的压力以及三个基站400A、400B、400C的已知位置来估计移动站100的高度。
[0042]在上面的描述中，移动站100的高度是未知的或者不确定的，并且可以基于以下各项来估计:(I) 一个或多个基站400 (例如，两个或三个基站400)的(x，y)位置、高度和测得的压力；以及(2)来自移动站100的(x，y)位置和测得的压力。上面针对图5描述的过程的扩展对于本领域技术人员来说将是显而易见的，其中，少于三个基站或多于三个基站用于确定移动站100的(x，y)位置处的参考压力Rms。例如，均与大气压力传感器402相关联的某个数量N的基站400可以用于确定移动站100的高度，其中，N大于或等于一。在这种情况下，可以(例如，由位置服务器200)选择N个基站靠近移动站100，并且在N超过二的情况下，可以选择N个基站从而使得移动站100位于其顶点是N个基站的N边形之内。在N个基站的情况下，在估计移动站100的位置处的参考压力Rms时，移动站100或位置服务器200可以执行针对N个基站而获得的参考压力的内插、平均或加权平均(例如，在加权平均中，针对每个基站400处的参考压力的权重可以是基站400和所确定的移动站100的位置(x，y)之间的距离的逆转)。
[0043]通常，可以是基于以下各项来估计第一设备的高度:(I) 一个或多个第二设备的U，y)位置；(2) 一个或多个第二设备的高度；(3)来自一个或多个第二设备的测得的压力；
(4)第一设备的(x，y)位置；以及(5)第一设备处的测得的压力。第一设备可以是移动站100 (如上所述)，或者可以是具有未知或不确定的高度的基站400。一个或多个第二设备可以是基站400 (如上所述)、一个或多个移动站100或一个或多个基站400和一个或多个移动站100的组合。
[0044]在下一种情况下，第一设备是具有未知或不确定的高度的基站400，而第二设备是具有已知高度的三个基站400。可以是基于以下各项来估计第一设备(基站400)的高度:第一设备处的(x，y)位置和测得的压力、以及三个第二设备(在这种情况下也是基站400)的(x，y)位置、高度和测得的压力。
[0045]在另一种情况下，第一设备是具有未知或不确定的高度的基站400，而第二设备是具有已知位置、已知高度和大气压力测量的三个移动站100。可以基于以下各项来估计第一设备(基站400)的高度:第一设备处的(x，y)位置和测得的压力、以及三个第二设备(在这种情况下是移动站100)的(x，y)位置、高度和测得的压力。在每种情况下，第一设备和一个或多个第二设备均包括用于确定设备处的压力测量的单独的大气压力传感器。
[0046]在另外的情况下，第一设备是具有未知或不确定的高度的移动站100，而第二设备也是三个移动站100，但是具有已知位置、已知高度和大气压力测量。可以基于以下各项来估计第一设备(移动站100)的高度:第一设备(移动站100)处的(x，y)位置和测得的压力、以及三个第二设备(在这种情况下是移动站100)的(X，y)位置、高度和测得的压力。在每种情况下，第一设备和一个或多个第二设备均包括用于确定设备处的压力测量的单独的大气压力传感器。
[0047]图6示出了根据本发明的一些实施例的连接于各个基站的位置服务器200。位置服务器200通常耦合到多个基站400。基站400是用于蜂窝基站400A、接入点400B、毫微微小区400C和节点B 400D等的通用术语。该图表示基站/大气压力传感器以示出大气压力传感器402连接于基站400。基站400向位置服务器200发送基站/大气压力传感器处的压力，并且除非对于位置服务器来说已经是已知的，否则还发送基站/大气压力传感器的坐标(X，y)和/或高度(Z)。位置服务器200还可以耦合到压力数据库210。
[0048]在一些实施例中，压力数据库210可以包含不定期地发送给位置服务器的信息(例如，基站400或大气压力传感器402的位置)。压力数据库210可以包含在大气压力传感器处记录的原始的压力测量。压力数据库210可以包含针对参考高度504 (例如，海平面)而调整的压力测量。也就是说，可以针对相同的坐标(x，y)但在参考高度504处(例如，海平面以上O米(在图5中被示为RA、RjP Rc))对原始的压力测量(在图5中被示为PA、PjPP。，并且是在大气压力传感器的坐标(x，y)和高度(z)处得到的)进行调整。在这些实施例中，压力数据库210可以被称为参考压力数据库。基于RA、RjP R c，可以估计移动站100的(X，y)处的参考压力Rms (例如，通过内插)。根据(X，y)处的估计的参考压力Rms以及移动站100处的大气压力传感器测量Pms，可以计算移动站100的高度。
[0049]在一些实施例中，压力数据库210包含表示各个大气压力传感器402的每个位置的网格点(x，y，z)。该网格点(x，y，z)可以是大气压力传感器402的物理位置。或者，该网格点(x，y，z)可以是基站的物理位置(x，y)以及大气压力传感器402的高度(z)。在一些实施例中，压力数据库210将时间戳与每个记录的压力值进行关联。在一些实施例中，压力数据库210仅包含来自每个基站400或大气压力传感器402的最近的压力测量。在其它实施例中，压力数据库210包含来自每个基站400或大气压力传感器402的一个或多个历史压力值。在这些实施例中，可以根据来自每个基站400或大气压力传感器402的过去和/或当前压力值，来确定当前和/或未来压力值的趋势。
[0050]例如，可以用大气压力相对于时间的一阶导数以及可能用二阶或更高阶导数的形式来确定压力梯度或多个压力梯度。在一些实施例中，压力数据库210可以仅包含来自每个基站的最近的压力值以及最新确定的压力梯度。在一些实施例中，最新的压力值和最新的压力梯度可以(例如，由位置服务器200)用于预测在某个未来时间(例如，在将要确定某个移动站100的高度的时间)大气压力传感器的位置处的压力(或参考高度处的参考压力或者当前高度处的实际压力)。
[0051]在一些实施例中，可以基于来自基站400的参考压力测量，针对不同的位置(例如，基站400的位置)来获得相对于沿水平X轴和/或I轴的距离的压力梯度，并且还可以将压力梯度存储在压力数据库210中(例如，以便使稍后对移动站100的位置处的参考压力的计算更加高效)。
[0052]当基于以下各项，以来自大气压力传感器402的加权值的形式来确定某个移动站100的位置(x，y)处的参考压力时，可以考虑内插或外插:(1)近似地或者基站400或大气压力传感器402与移动站100之间的距离；(2)基站400或大气压力传感器402与移动站100之间的地形的类型(例如，是否是丘陵的、多山的、平坦的、市区的、郊区的或农村的)；
(3)压力测量的使用时间或过时性；以及(4)各个大气压力传感器402的准确度。压力数据库210可以包括时间戳(t)(例如，当记录、发送或接收时确定的)和压力(P)(例如，在大气压力传感器402处所记录的或者转换成参考压力的)以及(例如，大气压力传感器402的)相关联的位置(X，y, z)。压力数据库210可以包括位于位置服务器200处的、和/或位于位置服务器200可访问的其它位置处的一个统一的数据库或多个数据库。压力数据库210还可以包括由与大气压力传感器402共处一地的传感器或多个传感器获得的温度和/或湿度测量。温度和/或湿度测量可以用于改善任何移动站100的位置(X，y)处的参考压力预测的准确度(例如，通过帮助预测主要气象系统的类型以及参考压力的相关联的空间和时间变化)。在这些实施例中，需要其高度的移动站100可以类似地包含用于测量温度和/或湿度的传感器或多个传感器，这些传感器然后可以用于帮助确定移动站100的高度。
[0053]在一些实施例中，向位置服务器200发送的每个测量包含大气压力传感器402的坐标(X，Y)和高度(Z)。在其它实施例中，大气压力传感器402的坐标(X，y)和高度(Z)仅发送一次。在另外的实施例中，位置服务器200根据单独的来源来确定基站400和/或大气压力传感器402的位置(例如，可以基于由基站400提供的位置测量(例如，GNSS卫星)来确定基站400的位置，或者可以从用于基站400的管理系统获得位置)。
[0054]压力数据库210包含基站/大气压力传感器的坐标(X，y)、基站/大气压力传感器的高度(Z)、以及一个或多个压力测量和压力梯度(例如，从针对基站/大气压力传感器的实际高度的压力测量转换成参考高度504 (例如，海平面)处(但是在基站/大气压力传感器的坐标处)的压力。
[0055]图7-8示出了根据本发明的一些实施例的、基站400与位置服务器200之间的信令。在图7中，在510A处，基站400向位置服务器200发送大气压力传感器402处的压力并可能发送时间戳。基站400中的发射机充当用于向位置服务器200发送压力、(基站400或大气压力传感器402的)坐标(X，y)、大气压力传感器的高度(z)以及时间戳(t)(表示大气压力传感器402处的压力被感测到的时间)以填充压力数据库的模块。位置服务器200中的接收机充当用于从基站接收压力、坐标(X，y)、高度(z)和时间戳的模块。
[0056]或者，在接收的时间，位置服务器200可以生成时间戳。时间戳稍后可以用于从各个基站400到移动站100的任意点的外插和内插。在515A处，位置服务器200将所接收的压力或基于所接收的压力的参考压力保存到压力数据库210。时间戳也可以与所保存的压力一起存储。在510B处，周期性地重复该过程，其中，基站400向位置服务器200发送大气压力传感器处的另一压力。在515B处，位置服务器200再次将所接收的压力保存到压力数据库210。
[0057]在图8中，基站的坐标(X，y)和高度(Z)对于位置服务器200来说是未知的。在520处，基站400向位置服务器200发送大气压力传感器402的坐标(x，y)和高度(z)。在相同或不同的消息中，基站400向位置服务器200发送大气压力传感器402的压力。在525处，位置服务器200将大气压力传感器402的坐标(x，y)和高度(z)保存到压力数据库210。在相同或不同的时间，位置服务器200将大气压力传感器402的压力保存到压力数据库2 10。在一些实施例中，图7中的事件510A和510B处的信令和/或图8中的事件520处的信令可以使用LPPa协议。
[0058]图9-11示出了根据本发明的一些实施例的、位置服务器200与移动站100之间的信令。在530处，移动站100捕获移动站100的坐标(X，y)并向位置服务器200发送移动站100的坐标(X，y)。在535处，位置服务器200通过对移动站100的坐标(x，y)周围或附近的基站400的海平面压力进行内插，来对移动站100的坐标(x，y)处的海平面压力进行估计。在538处，位置服务器200向移动站100发送针对坐标(X，y)的估计的海平面处的压力。在540处，移动站100对移动站100处的压力进行测量。步骤540可以在海平面压力的位置服务器估计之前、期间或之后发生。最为有效的是，如果天气状况正在变化，那么步骤540 (移动压力测量)与大气压力传感器402捕获其压力发生在大致相同的时间或在时间上接近。在545处，移动站100基于以下各项之间的差来计算移动站100的高度(z):(1)移动站100处的测得的压力；以及(2)针对从位置服务器200接收的移动站的坐标(x，y)的估计的海平面处的压力。
[0059]在图10中，移动站100发送位置测量而不是坐标(X，y)。在530A处，移动站100向位置服务器200发送在移动站100处接收的位置测量(例如，GNSS测量)、距离测量和/或基站标识(例如，接入点标识符(ID)、小区ID等)。在550处，位置服务器200基于位置测量来确定移动站100的坐标(X，y)。用于基于位置测量来对移动站100进行定位的方法是已知的。然后步骤535、538、540和545可以如针对图9所描述的那样发生(图10中未示出)，以使得移动站100能够确定其高度。
[0060]在图11中，位置服务器200而不是移动站100计算移动站100的高度。在555处，移动站100向位置服务器200发送由移动站100测得的压力。移动站100还发送移动站100的坐标(X，y)或在移动站100处测得的位置测量。在545处，位置服务器200基于移动站100处的测得的压力与针对移动站100的坐标(X，y)的估计的海平面处的压力之间的差，来计算移动站100的高度(z)。在560处，位置服务器200向移动站100发送计算出的移动站100的高度。在一些实施例中，用于在位置服务器200与移动站100之间传输与位置和压力有关的信息(图9中的步骤530和538 ;图10中的步骤530A ;和/或图11中的步骤555和560)的信令协议可以是由3GPP在3GPP TS 36.355中定义的LTE定位协议(LPP)，或者可以是与由OMA公开定义的LPP扩展(LPPe)协议结合的LPP协议。
[0061]图12-13示出了根据本发明的一些实施例的基站中的方法。在图12中，假设位置服务器200知道大气压力传感器402的位置。大气压力传感器402的位置可以是绝对位置(X，y, z)，例如，经度、维度和高度。等效地，位置服务器200可以知道基站400的位置(X，y, z)以及从基站400到大气压力传感器402的相对位移(Δ χ, Δ y, Δ z)。或者，基站400的坐标(x，y)用于对大气压力传感器402的坐标(x，y)进行近似，并且高度(Z)由大气压力传感器402的实际高度(例如，由从基站400到大气压力传感器402的相对垂直位移(Δζ)调整的基站400的高度(Z))来准确地确定。如前所述，为了简略，大气压力传感器402的位置可以被称为基站400的方位或位置。然而，更精确的是，大气压力传感器402的位置不应当由基站400的位置(x，y)或(x，y，z)来近似。或者，大气压力传感器402的位置可以由基站400的位置来粗略地近似，尤其是当大气压力传感器402和基站400位于相同或几乎相同的高度时。
[0062]大气压力传感器的位置可以由现场勘测来确定(对从基站400的相对位移(Δχ, Δγ, Δζ)进行准确测量或近似)。或者，大气压力传感器402的位置可以通过群众外包(crowd sourcing)来确定。例如，附近的移动站100 (例如，由连接于大气压力传感器402的基站400服务的)可以确定包括移动站100处的高度和压力二者的其自己的位置(例如，使用GPS)。接下来，移动站100向位置服务器200报告包括移动站100处的其高度(例如，来自GPS的)和压力(例如，来自本地压力传感器的)二者的其位置。
[0063]移动站100还可以向位置服务器200报告其它测量(例如，用于基站400的标识、从基站400接收的信号强度和/或到基站400的信号传播时间)，其可以使得位置服务器200能够对基站400相对于移动站100的水平位置或可能的水平位置集合进行估计。基站400还可以向位置服务器200提供针对移动站100的测量，这可以由位置服务器200在与由移动站100向位置服务器200提供针对基站400的测量信息相同的时间或几乎相同的时间来进行请求。由基站400提供的测量可以包括:从移动站100接收的信号强度、从移动站100接收的信噪比、和/或到移动站100的信号传播时间。
[0064]若干这种附近的移动站100可以在相同的时间或在其它时间类似地确定并报告它们各自的、包括高度和压力二者的位置，以及可能报告与基站400的相对水平位置有关的额外的测量。位置服务器200可以类似地从基站400请求并获得针对其它附近移动站100中的每个移动站的测量。
[0065]使用每个所报告的、移动站100的位置，位置服务器200可以确定基站400的可能的水平位置或可能的水平位置集合。例如，如果每个移动站100报告来自基站400的信号强度或来自基站400的信号传播时间，或者如果基站400报告来自每个移动站100的信号强度或来自每个移动站100的信号传播时间，那么位置服务器200能够确定每个移动站100与基站400之间的近似距离。使用所报告的移动站100的(X，y)位置，位置服务器200能够确定基站400的位置在由移动站100的已知位置给定中心并且由移动站100与基站400之间的距离给定半径的圆上。如果类似的信息是由位置服务器200针对其它移动站100确定的，那么位置服务器200可以根据不同圆的交叉点来确定基站400的水平位置。由于测量误差可以意味着这些圆并不都在一个唯一的点处交叉，因此位置服务器200可以经由平均或加权平均来对这些圆的不同的交叉点进行组合，以获得基站400的单个水平位置。
[0066]为了确定基站400处的大气压力传感器402的高度，位置服务器200可以对所报告的每个移动站100的高度和每个移动站100处的压力与来自大气压力传感器402的感测到的压力读数进行配对。然后位置服务器200可以根据压力的差来确定移动站100与大气压力传感器402之间的垂直位移。然后来自压力的差的垂直位移可以应用于移动站100的高度，以确定大气压力传感器402的高度。在一些情况下，移动站100上的压力传感器的质量可以低于大气压力传感器402处的压力传感器的质量(例如，准确度低一个或两个数量级)。在这些情况下使用群众外包，可以对各个移动站100处的压力传感器的不准确度进行平均以得到与大气压力传感器402的准确度相当的准确度。
[0067]在图12中，在602处，大气压力传感器402再次对大气压力传感器402处的压力进行感测。进而，基站400接收表示大气压力传感器402处的压力的压力值。在606处，基站400将源自大气压力传感器402的压力中继或发送给位置服务器200。为方便起见，基站400与位置服务器200之间的链路是已知并已建立的链路。
[0068]在图13中，假设位置服务器200并非先验地知道大气压力传感器402的位置。如612中所示，可以从基站400向位置服务器200以信号方式发送大气压力传感器402的位置。在612处，基站400确定大气压力传感器402的坐标(x，y)和高度(z)。例如，将相对垂直位移(ΔΖ)设置为基站400中的参数。或者，使用上述几种方法中的一种方法，例如，来自移动站100以及可能来自位置服务器200处的基站400的测量的群众外包。基站400向位置服务器200以信号方式发送或发送基站的相对垂直位移(Λζ)和(x，y)坐标、或大气压力传感器402的绝对位置(X，y, z)、或大气压力传感器402的位置的近似、或与群众外包关联使用的其它测量。该方法继续进行到上面分别参照步骤602和606描述的步骤602A和606A。该方法在602A和606A之间重复，从而避免了需要重新发送大气压力传感器402的位置(χ, y, z) ο
[0069]图14-16示出了根据本发明的一些实施例的位置服务器200处的方法。在图14中，位置服务器200与基站400进行通信。假设大气压力传感器402的位置已经是已知的、(例如，通过群众外包)估计出的、或者(例如，通过假设基站400的坐标(x，y)，但包括从基站400到大气压力传感器402的相对垂直位移(ΛΖ))近似出的。在一些实施例中，垂直位移(Λζ)或绝对垂直位置(ζ)可以是近似的，而在其它实施例中，可以以高精度来确定大气压力传感器的位置(例如，使用勘测等)。大气压力传感器402的准确定位(尤其是高度分量)可以用于提供移动站100的位置的一米的分辨率。
[0070]在702处，位置服务器200从具有大气压力传感器402的至少一个基站400接收压力值。在一些实施例中，在基站400或大气压力传感器402处生成时间戳，并将时间戳与压力值一起发送。在一些实施例中，在位置服务器200处生成时间戳，并将时间戳与压力值进行关联。在704处，位置服务器200针对大气压力传感器402的坐标(x，y)来对海平面(或其它参考高度504)处的压力进行估计(例如，使用气压公式)。大气压力传感器402的坐标(X，y)可以是从压力数据库210取得的或者从基站400接收的。在706处，位置服务器200将针对坐标(x，y)的估计的海平面处的压力记录到压力数据库。该过程利用接收的每个新压力测量来重复。所估计的海平面处的压力可以是具有提供给进行请求的移动站100的输出的气压公式或滤波器的输入(例如，计算平均、加权平均或经低通滤波的值)，和/或作为针对大气压力传感器402或基站400的坐标(X，y)的海平面处的压力存储在压力数据库210中。过程再次在步骤702处开始而进行重复。在一些实施例中，可以将压力值与用于大气压力传感器402或基站400的标识相关联地(而不是与基站400的(X，y)坐标相关联地)进行存储，在这种情况下，大气压力传感器402或基站400的( x，y)坐标(或(X，y, z)坐标)可以由位置服务器200在稍后的时间取得(例如，当取得存储的压力值以便计算移动站100的高度时)。
[0071]位置服务器200通过与一个或多个基站400进行通信并存储针对基站400 (或大气压力传感器402)的坐标(x，y)的接收的压力测量或经调整的参考压力(例如，海平面压力)，来建立其压力数据库210或库。在一些实施例中，所接收的压力值与时间戳一起存储在压力数据库210中。在利用从来自若干基站400的大气压力传感器402处的测得的压力而导出的海平面压力来填充压力数据库210之后，压力数据库210可以用于对若干基站400之间或中间的一高度处的压力进行内插。例如，位置服务器200等可以根据来自若干基站400附近或其之间的任意点的压力来确定高度。
[0072]在一些实施例中，位置服务器200基于压力数据库210，针对任意坐标(x，y)来确定参考压力(例如，在海平面处)，压力数据库210可以包含来自大气压力传感器402或基站400的每个位置的参考压力。因此，位置服务器200可以通过内插和/或外插来确定任何任意点处(而不是仅在特定基站400的位置处)的参考压力。因此，可以针对移动站100来确定高度。如所描述的，本文中描述的方法可以用于确定移动站100的高度。或者，方法可以使用来自新安装的大气压力传感器402的压力测量和大气压力传感器402的(X，y)坐标(其可以是已知的(例如，来自现场勘测)、测得的(例如，使用GPS)或使用群众外包来获得的)，来确定具有未知高度的另一单元(例如，新安装的大气压力传感器402)的高度。
[0073]在图15中，位置服务器200与移动站100进行通信。在710处，位置服务器200从移动站100接收坐标(X，y)。等效地，位置服务器200从移动站100接收位置测量，然后根据位置测量来确定移动站100的坐标(X，y)。在712处，位置服务器200基于其压力数据库210，针对移动站100的坐标(X，y)来对海平面处的压力进行估计。在714处，位置服务器200向移动站100发送针对其坐标(X，y)的估计的海平面处的压力。移动站100可以使用该压力来计算其高度。
[0074]在图16中，如上所述，位置服务器200确定移动站100的高度，而不是仅向移动站100提供参考压力。在720处，位置服务器200从移动站100接收在移动站100处测得的压力。在722处，位置服务器200确定移动站的坐标(X，y)(例如，直接从移动站100接收的，或者通过根据从移动站100接收的位置测量而在位置服务器200处进行计算)。在712A处，如上面在图15中的步骤712处所描述的，位置服务器200针对坐标(X，y)来对海平面处的压力进行估计。在726处，位置服务器200基于针对移动站100的坐标(X，y)的估计的海平面(或其它参考高度504)处的压力以及从移动站100接收的压力测量，来确定移动站100的高度(z)。在728处，位置服务器200将所确定的移动站100的高度(z)发送回移动站100。
[0075]图17-18示出了根据本发明的一些实施例的移动站处的方法。在图17中，移动站100基于其执行的压力测量和从位置服务器200接收的海平面处的参考压力来确定其自身的高度。在810处，移动站100对移动站100处的压力进行感测。在812处，移动站100确定其坐标U，y)。或者，移动站100执行并收集针对位置服务器200的位置测量以确定移动站100的坐标(X，y)。在814处，移动站100向位置服务器200发送移动站100的坐标(x, y)、或者由移动站100收集的位置测量。在816处，移动站100接收针对移动站100的坐标(x，y)的估计的海平面处的压力。最后，在818处，移动站100基于针对坐标(x，y)的估计的海平面处的压力以及移动站100处的压力，来确定移动站100的高度(z)。
[0076]在图18中，移动站100向位置服务器200发送包括其坐标(x，y)或位置测量的测得的压力，这使得位置服务器200能够确定移动站100的坐标(X，y)，位置服务器200计算并返回高度。在810A和812A处，该过程如分别参照上面针对图17所描述的步骤810和812所描述的那样而开始。在820处，移动站100向位置服务器200发送坐标(x，y)(或位置测量)和测得的压力。在822处，移动站100从位置服务器200接收移动站100的高度
(Z)。
[0077]在某些实施例中，位置服务器200可以针对移动站100的当前位置和/或针对移动站100附近的其它位置，来向移动站100发送测得或估计的参考压力信息。参考压力信息可以包括压力梯度信息(例如，参考压力相对于时间或相对于沿水平X轴或I轴的距离的一阶以及可能更高阶导数)，和/或可以包括持续时间或日期加上时间指示。由位置服务器200向移动站100发送的压力信息可以是从压力数据库210或压力数据库210的子集导出的。向移动站100发送的压力信息可以使移动站100能够在不需要向位置服务器200查询高度或新压力信息的情况下，在未来的时间确定其高度(例如，在移动站100已经移动到新的位置之后)。如果位置服务器200将持续时间(或日期和时间指示)与向移动站100发送的任何压力信息包括在一起，那么移动站100可以认为压力信息在该持续时间期间(或者直到所指示的日期和时间)是有效的。在已经经过持续时间之后(或者已经到达所指示的日期和时间之后)，移动站100可能不再认为所接收的压力信息是有效的，并且可以在移动站100需要确定其高度的下一个时间的稍后的时间向位置服务器200查询(例如，如在图17和图18中所描述的)。
[0078]在一些实施例中，可以允许室内与室外环境之间的气压的差。这样的压力差可能是由于在室内环境中冷却、加热和/或通风系统(例如，其采用强制空气循环)的使用而产生的，在一些情况下，与相同高度处的室外相比，该系统可以增加室内气压。基站400的运营商可以知道相关联的大气压力传感器402是位于室内还是室外。移动站100或位置服务器200还能够确定移动站100是在室内还是室外。例如，在以下各项的情况下，可以确定移动站100是在室内:(i)从GNSS卫星接收的信号强度均远低于在室外晴空环境中接收到的标称值；(ii)移动站100能够从已知位于室内的至少若干基站400 (例如，WiFi接入点或毫微微小区)接收强信号；(iii)移动站100无法从已知位于室外的任何基站400接收强信号；(iv)移动站100上的惯性传感器(例如，加速计或气压计)指示高度在短时间段内的快速变化与移动站100的用户在电梯或扶梯中运动一致；和/或(V)移动站100中的气压计测量到压力在短时间段(例如，I或2秒)内的突然增加与移动站100的用户刚进入与室外相比具有更高气压的建筑物一致。在确定移动站100是否在室内时，可以使用这些条件中的若干或所有条件，而不是仅使用一个条件。例如，如果条件(i)至(V)中的至少两个条件被验证为真，并且没有其它条件被验证为假，那么可以确定移动站100是在室内。与条件(i)至(V)(用于确定移动站100是在室内)相反的条件可以用于确定移动站100是在室外。假设移动站100或位置服务器200可以确定移动站100是在室外，那么位置服务器200可以将针对移动站100的位置的参考压力的估计限制为仅为从已知在室外的基站400接收的压力测量。这可以避免如果位置服务器200也使用来自室内基站400的压力测量而可能另外引入的误差。类似地，如果确定移动站100是在室内，那么位置服务器200可以使用移动站100的水平(X，y)位置(或来自移动站100的其它信息，例如，可以由移动站100接收的基站400的标识)，来确定移动站100所位于的特定建筑物或室内场所。位置服务器200然后可以使用来自已知处于与移动站100相同的建筑物或室内场所的基站400的压力测量，以便可靠地确定移动站100的高度。在一些情况下，可能在与移动站100相同的建筑物或室内场所中不存在位置服务器200能够从其接收压力测量的任何基站400。在那种情况下，如果移动站100能够测量其当前室内环境与室外之间的压力差(例如，通过在移动站100进入室内环境时测量和记录压力差)，那么位置服务器200或移动站100可以从由移动站100在室内时进行的任何压力测量减去该压力差，以便获得在与移动站100相同高度处的等效的室外气压。然后可以使用该等效的室外气压，结合来自已知在室外的基站400的压力测量来确定移动站100的高度。
[0079]位置服务器200还可以通过对在每个移动站100进入或离开建筑物或室内场所时由各个移动站100测得的压力差值进行群众外包，来获得并存储针对不同建筑物和室内场所的室内-室外压力差。这些存储的压力差然后可以用于在不需要移动站100测量并提供室内-室外压力差的情况下，确定建筑物或室内场所中的移动站100的高度。由于室内-室外压力差可以随时间发生变化(例如，当强制空气循环打开时可能增加，或者当空气循环减少或关闭时而减小(例如，在工作时间和非工作时间之间))，因此位置服务器200可能需要经由持续的群众外包来持续地跟踪室内-室外压力差，和/或可以确定压力差(例如，白天相对于夜间)的重复模式，该模式可以在最近的群众外包信息不可用时用于预测压力差。
[0080]图19-21分别示出了根据本发明的一些实施例的移动站100、基站400和位置服务器200的框图。在图19中，移动站100包括一个或多个传感器110 (例如，一个或多个加速计112、一个或多个陀螺仪114和大气压力传感器116) ,GNSS单元120 (例如，GPS接收机)、处理器130、显示器160、无线接口 170和天线单元180。处理器130与传感器110、GNSS单元120和显示器160相耦合。处理器130包括一个或多个模块150，例如，用于对去往和来自传感器110的数据进行处理的传感器模块152、以及用于对来自GNSS单元120的数据进行处理的GNSS模块158。无线接口 170经由天线单元180将处理器130耦合到基站400。无线接口 170和GNSS单元120 二者与天线单元180相耦合。天线单元180可以包括一个天线或多于一个的天线。天线单元180可以包括用于GNSS单元120的一个天线，该天线用于从GNSS卫星500接收通信。天线单元180可以包括用于无线接口 170的第二天线，该第二天线用于与基站400进行通信。在一些实现中，GNSS单元120和无线接口 170可以共享天线单元180内的公共天线或公共天线集合。
[0081]在图20中，基站400包括大气压力传感 器402。大气压力传感器402还可以与基站400相分离。基站400还包括无线接口 410、天线单元420、网络接口 430、处理器440和定时器450。无线接口 410将处理器440耦合到移动站100。网络接口 430将基站耦合到诸如基站控制器(BSC)和位置服务器200之类的各个网络实体。处理器440包括参考压力模块442，参考压力模块442用于:从大气压力传感器402接收压力测量，将原始的压力传感器测量转换成参考压力值(例如，调整到海平面的、大气压力传感器402的位置的压力)，以及经由网络接口 430向位置服务器200发送参考压力值。基站400还可以向位置服务器200发送大气压力传感器402的坐标(X，y)和/或高度。处理器440还包括:用于获得移动站的坐标U，y)的移动站坐标模块444、以及用于向移动站100发送参考压力的移动站压力模块446。定时器450向处理器440提供时间戳以便对来自大气压力传感器402的测量添加时间戳。随着经过更多的时间，来自大气压力传感器402的测量丧失有用性。无线接口 410与天线单元420相耦合以支持无线发送和接收(例如，去往和来自移动站100)。
[0082]在图21中，位置服务器200包括:压力数据库210、基站接口 220、处理器240和定时器250。压力数据库210可以包含关于基站400的信息并包含从基站400接收的压力。基站接口 220将位置服务器200耦合到基站400。处理器240耦合到压力数据库210和基站接口 220。处理器240包括用于从基站400接收压力、并充当用于将压力保存到压力数据库210的模块的基站压力模块242。来自基站400的压力可以是基站400的位置处、或者替代地基站压力模块242的位置处的参考高度(例如，海平面处)的参考压力。基站压力模块242还可以充当用于获得大气压力传感器402的位置(X，y)和高度(z)并将其保存到压力数据库210的模块。处理器240还包含移动站压力模块244，其充当用于获得或确定移动站的坐标(x，y)、估计针对参考高度处的坐标(x，y)的压力、以及向移动站发送该压力的模块。所估计的针对坐标(x，y)的压力可以包括来自表示周围基站400的压力数据库210的空间中的内插和/或外插点。移动站压力模块244还可以跨越来自压力数据库210的时间来确定压力方向的趋势。例如，如果压力在三小时内每小时增加一个单位，那么可以将经过另外半小时之后的压力外插到1/2的额外单位。处理器240还包含位置测量模块246，其从移动站接收位置测量，并基于该位置测量来确定坐标(x，y)。可以包括额外的模块248，其用于基于从移动站接收的压力与参考高度处的估计的压力之间的差来确定高度。可以将该高度发送给移动站100。定时器250可用于对压力数据添加时间戳，以便压力数据库210中的过期压力数据不被使用。或者，可以由基站400对压力数据添加时间戳的。
[0083]上面描述的是用于发现具有压力传感器的移动站100的高度的方法。相同的方法可以用于通过用其它设备替代移动站100来发现具有未知高度的另一设备(例如，大气压力传感器402)的高度。
[0084]本文中描述的方法可以通过各种方式来实现，这取决于应用。例如，这些方法可以用硬件、固件、软件或其任意组合来实现。对于硬件实现来说，可以在一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、电子设备、设计以执行本文中所述功能的其它电子单元，或者其组合中实现处理单元。
[0085]对于固件和/或软件实现来说，可以使用执行本文中描述的功能的模块(例如，过程、功能等)来实现这些方法。有形地体现指令的任何机器可读介质可以用于实现本文中描述的方法。例如，软件代码可以存储在存储器中，并由处理器单元执行。存储器可以在处理器单元内或处理器单元外部实现。如本文中所使用的，术语“存储器”是指任何类型的长期、短期、易失性、非易失性或其它存储器，并且不限于任何特定类型的存储器或任何特定数量的存储器、或者存储器存储在其上的任何特定类型的介质。
[0086]如果用固件和/或软件实现，则可以将功能作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上。例子包括用数据结构编码的计算机可读介质以及用计算机程序编码的计算机可读介质。计算机可读介质包括物理计算机存储介质。存储介质可以是能够由计算机访问的任何可用介质。通过举例而非限制的方式，这样的计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或者能够用于存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机访问的任何其它介质；如本文中所使用的，磁盘(disk)和光盘(disc)包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光盘、数字通用光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，其中磁盘通常磁性地复制数据，而光盘则用激光来光学地复制数据。上文的组合也应当包括在计算机可读介质的范围之内。
[0087]除了计算机可读介质上的存储以外，可以将指令和/或数据作为包括在通信装置中的传输介质上的信号来提供。例如，通信装置可以包括具有表示指令和数据的信号的收发机。指令和数据被配置为:使一个或多个处理器实现权利要求书中所概述的功能。也就是说，通信装置包括具有表示用于执行公开的功能的信息的信号的传输介质。在第一时间，包括在通信装置中的传输介质可以包括用于执行所公开的功能的信息的第一部分，而在第二时间，包括在通信装置中的传输介质可以包括用于执行所公开的功能的信息的第二部分。
[0088]为使本领域任何技术人员能够实现或者使用本公开内容，提供了对所公开的方面的前述描述。对于本领域技术人员来说，对这些方面的各种修改都是显而易见的，并且，在不脱离本公开内容的精神或范围的情况下，可以将本文中定义的总体原理应用于其它方面。
【主权项】
1.一种用于确定第一单元的高度的方法，所述方法包括:获得所述第一单元的测得的压力；获得所述第一单元的坐标(X，y);以及对针对参考高度处的所述坐标(x，y)的估计的压力进行估计；基于以下各项的差来确定所述第一单元的所述高度:所述第一单元的所述测得的压力；以及所述参考高度处的所述估计的压力。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法是在位置服务器中执行的。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一单元包括移动站。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一单元包括基站。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述参考高度包括海平面。6.根据权利要求1所述的方法，其中，获得所述第一单元的所述坐标U，y)包括:从所述第一单元接收所述第一单元的所述坐标(X，y)。7.根据权利要求1所述的方法，其中，获得所述第一单元的所述坐标U，y)包括:从网络接收所述第一单元的所述坐标(X，y)。8.根据权利要求1所述的方法，还包括:在位置服务器处接收所述第一单元的所述测得的压力；以及从所述位置服务器向所述第一单元发送所述高度。9.根据权利要求1所述的方法，还包括:在位置服务器处从所述第一单元接收位置测量；其中，获得所述坐标(X，y)包括:基于所述位置测量来确定所述坐标(X，y)。10.一种用于确定第一单元的高度的位置服务器，所述位置服务器包括:接收机:处理器，其耦合到所述接收机并且被配置为:从第一单元获得测得的压力；获得所述第一单元的坐标(X，y)；对针对参考高度处的所述坐标(x，y)的估计的压力进行估计；以及基于以下各项的差来确定所述第一单元的所述高度:所接收的、所述第一单元的所述测得的压力；以及所述参考高度处的所述估计的压力。11.根据权利要求10所述的位置服务器，其中，所述接收机被配置为:从所述第一单元接收所述测得的压力。12.根据权利要求10所述的位置服务器，还包括:发射机，其耦合到所述处理器，并且用于向所述第一单元发送所述高度。13.根据权利要求10所述的位置服务器，其中，所述第一单元包括移动站。14.根据权利要求10所述的位置服务器，其中，所述第一单元包括基站。15.一种用于确定高度的位置服务器，所述位置服务器包括:用于从第一单元获得测得的压力的模块；用于获得所述第一单元的坐标(x，y)的模块；以及 用于对针对参考高度处的所述坐标(x，y)的估计的压力进行估计的模块； 用于基于以下各项的差来确定所述第一单元的所述高度的模块: 所述第一单元的所述测得的压力；以及 所述参考高度处的所述估计的压力。16.根据权利要求15所述的位置服务器，其中，所述用于获得所述第一单元的所述坐标(X，y)的丰吴块包括: 用于从所述第一单元接收所述第一单元的所述坐标(X，y)的模块。17.根据权利要求15所述的位置服务器，其中，所述用于获得所述第一单元的所述坐标(X，y)的模块包括: 用于从网络接收所述第一单元的所述坐标(X，y)的模块。18.根据权利要求15所述的位置服务器，还包括: 用于向所述第一单元发送所述高度的模块。19.一种用于确定高度的非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质包括存储在其上的程序代码，所述程序代码包括用于使硬件能够执行以下操作的程序代码: 从第一单元获得测得的压力； 获得所述第一单元的坐标(X，y);以及 对针对参考高度处的所述坐标(x，y)的估计的压力进行估计； 基于以下各项的差来确定所述第一单元的所述高度: 所述第一单元的所述测得的压力；以及 所述参考高度处的所述估计的压力。20.根据权利要求19所述的非暂态计算机可读存储介质，还包括: 用于向所述第一单元发送所述高度的程序代码。
【专利摘要】给出了用于填充并使用压力数据库来确定具有未知高度的单元的高度的系统、装置和方法。对来自连接于各个基站的一个或多个大气压力传感器的压力进行内插，以确定具有压力读数的任意坐标(x,y)处的参考压力(例如，海平面处)。例如，任意坐标(x,y)处的移动站记录移动站处的压力。确定移动站处的该压力与所内插的参考压力之间的差，其可以直接解释为移动站的定义的高度。
【IPC分类】G01C5/06
【公开号】CN104903681
【申请号】CN201380070099
【发明人】A·K·瓦赫特, K·A·伯勒斯, L·J·加林, S·W·埃奇, B·E·威尔逊, C·M·普伊赫
【申请人】高通股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年12月31日
【公告号】EP2943744A1, US20140200846, WO2014109936A1
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