卫星导航专利分析报告之四＊── 卫星导航混合定位技术（下）

石 蕊，刘清泉，丁文佳

（1.国家知识产权局专利局审查协作河南中心，郑州 450000；2.国家知识产权局专利局审查业务管理部，北京 100088）

（接上期）

3.4 重要申请人

3.4.1 全球申请主要申请人

图4 全球申请主要申请人

图5 全球主要申请人技术分布

图4是卫星导航混合定位技术的专利全球申请和在中国申请主要申请人排名情况。如图所示，在全球排名第一位的高通股份有限公司的专利申请量为254项，这也与该公司在卫星导航混合定位领域的地位相一致，显示出该公司对卫星导航混合定位技术的专利布局非常重视；排在第二位的是真实定位公司，申请量为83项；排名第三位的是三星电子，申请量为56项；排名第四位的是施耐普特拉克（Snaptrack，虽然施耐普特拉克公司已被高通公司并购，但出于分析的需要，这里将施耐普特拉克公司的申请单列出来）；第五位至十位的申请人为爱立信、摩托罗拉、罗瑟姆、天宝、中国科学院、美国博通，他们的申请量都在20～40件之间，说明这些公司或机构对卫星导航混合定位技术的专利布局也都比较重视，并且爱立信、摩托罗拉、美国博通都是重要的电信厂商，这也显示出了电信企业进军卫星导航混合定位技术这个巨大市场的前瞻布局。此外，在第十至二十名的国外主要申请人还有诺基亚、SIRF等，且申请数量都不多，说明该领域进入门槛较低，竞争非常激烈，各大公司都在抓紧进行专利布局。

由图5可知，高通公司、真实定位公司的申请主要集中在“GPS+蜂窝网络+其他”和“蜂窝网络+其他”技术分支；施耐普特拉克的申请全部在“GPS+蜂窝网络+其他”技术分支；罗索姆公司的申请基本集中在“电视定位”技术分支；中国科学院的申请最多的是“伪卫星”技术分支，其次是“GPS+蜂窝网络+其他”技术分支；爱立信、摩托罗拉和博通三家电信企业的申请也重点集中于“GPS+蜂窝网络+其他”技术分支，爱立信还有一些“蜂窝网络”的专利申请。

4 技术发展路线

卫星导航混合定位技术的技术发展路线如图6所示。

4.1 GPS+蜂窝技术的发展

（1）1990～2000年

美国联邦通信委员会（FCC）于1996年10月颁发E911命令，欧洲、日本等国也随即积极开展了关于商用定位技术的研究。这项命令极大地推动了基于移动网络的定位技术的发展。例如在90年代后期，相继出现了移动网络定位技术、GPS+移动网络定位技术等。

1992年，ITT制造企业，US 5726893A，GPS系统的多个地球轨道卫星将位置信息传输给地面的移动无线基站，提供单独的源卫星定位数据广播信道和一个或多个电话服务通信信道辅助移动无线基站访问来自卫星的定位信息。

图6 卫星导航混合定位技术的技术发展路线图

1999年，施耐普特拉克公司，WO9936795A1，AGPS定位技术，当通信收发装置通信收发装置通过通信链路以高功率发送数据时，向卫星定位系统接收机发送控制信号。

1998年，高通公司则开始研发GPS+蜂窝定位技术，所涉及的专利申请有US6429815B1，US6199045B1，CN1375062A等。

1999年，高通公司申请了专利US6429815B1（已授权），使用来自位置已经确定的无线通信装置的信息来确定GPS卫星的搜索大小和中心。所述信息包括确定哪个无线基站对于无线通信装置时本地的，并且每个基站与无线通信系统之间的距离。

2000年，高通公司申请了专利US6199045B1（已授权），使用蜂窝电话网络和GPS系统和Cell-ID确定精确位置。

（2）2001～2005年

2000年春，为了符合E911即将在2001年实施的要求，高通并购了施耐普特拉克公司（SnapTrack），将施耐普特拉克公司的无线AGPS专利技术并入高通的用于CDMA蜂窝和个人通信服务PCS网络的GPSOne系统、移动站芯片集和软件集中，从而为GPSOne和真实定位公司技术的更多商业发展和应用铺平了道路，高通GPSOne客户端实现和施耐普特拉克公司位置确定实体（PDE）成为GPSOne端对端定位系统的两种主要部件。以高通公司和真实定位公司雄厚的专利池为基石，2001年4月，第一台具有GPSOne功能的用于个人安全应用的移动终端由日本的Secom投入使用，随后多个大型无线经营商也跟进了高通/施耐普特拉克的GPSOne客户端/服务器技术，如日本的KDDI、韩国的SKT和KTF、美国的Verizon无线等。

其他公司也没有停止自己的技术研发脚步，纷纷申请了基于蜂窝网络或GNSS+蜂窝网络定位的专利。

2002年，真实定位公司申请了专利CN1537395A，使用蜂窝网络定位TDOA和FDOA技术，以基于移动协助网络提高无线定位系统精度。

2004年，诺基亚公司申请了专利CN101048671A，要求保护一种用于通过进行测量以确定至少第一定位站与装置之间的距离，和确定至少第二定位站与装置之间的距离来确定装置的位置的方法和系统。至少一个测量为装置的位置定义几何面。所述第一定位站和第二定位站属于不同的系统。这些测量用于选择几何模型，该模型至多包括二次曲面，所选择的几何模型被简化以减少二次曲面的数量，测量结果被插入所简化的几何模型，以及通过求解所简化的几何模型而确定装置的位置。

（3）2006年至今

GPS+蜂窝定位技术自身进一步发展，如高通于2009年申请的专利CN102089672A，使用卫星轨道数据的混合组合来确定其位置（或速度）：移动站在确定锁定时将来自一个卫星的预测轨道数据与来自另一卫星的实时轨道数据相组合，可对同一或不同卫星系统中的卫星作出组合。移动站可在一个时段使用卫星的实时轨道数据，并在另一时段使用相同卫星的预测轨道数据。在另一方面，移动站可使用实时轨道数据来校正预测轨道数据中的时钟偏离。可对提供实时轨道数据的同一卫星，或者对同一或不同卫星系统中的不同卫星作出对时钟偏离的校正。

此外，随着2000年以来室内无线定位技术（如短距无线通信技术）的快速发展，许多公司开始将广域无线定位技术和室内无线定位技术结合起来，后续将详细介绍。

4.2 伪卫星技术

1995年和1999年，卡特彼勒公司申请了有关伪卫星定位技术的申请US5375059A和AU1862699A。

1998年，澳大利亚洛克达公司（LOCATA）申请了有关伪卫星定位技术的申请EP1076833 A1，并于在2011年8月公布了他们的伪卫星定位系统研究成果。2012年12月，在美国白沙导弹试验场测试了Locata系统定位性能，测试结果显示该系统在军用环境下的定位精度达到：水平方向6厘米，垂直15厘米。

4.3 局域定位技术的发展

（1）1990～2000年

1992年出现了以红外线技术定位的Active Badge系统，其是剑桥大学AT&T实验室开发的第一个室内定位传感系统，并被认为是第一个室内标记感测（Badge Sensing）原型系统。其工作原理为每个人身上携带一个微型的红外发射器，该发射器每10～15秒发射一个独特的身份信息代码，覆盖在建筑物内的红外接收站网络会接收到这些红外发射器发出的信号而进行定位。

1999年，AT&T实验室又开发了比Active Badge系统定位更加精确的Active Bat系统，其采用超声波时间-飞行变更（alteration）技术技术进行定位。

（2）2000～2012年

2000年以来，由于WLAN，WSN，RFID等短距无线通信技术的爆发，各种局部室内定位技术相继出现，其精度可达到米级。如2000年的RADAR WLAN系统，Cricket超声波系统，2003年RFID LANDMARC系统，2005年UWB Ubisense系统等。

4.4 混合定位的发展

随着计算机、通信技术的迅猛发展，出现了多种广域、局域技术相结合的无缝定位技术，例如：蜂窝网络+短距无线通信定位技术、GPS+短距无线通信定位技术等。

（1）蜂窝网络+短距无线通信定位技术

2010年，捷迅研究公司提交了US8195251B2的申请，采用了蜂窝网络+WLAN技术，通过监测WLAN信号和蜂窝信号的强度改变，从而发现移动终端在室内外环境中的跃迁。判断为室内环境时减小蜂窝信号的强度，在WLAN覆盖范围内则增加连接扫描的频次。

2011年，英特尔公司申提交了WO2013100886A1的申请，采用了蜂窝网络+WLAN技术。

（2）GPS+蜂窝网络+短距无线通信定位技术

2007年，三星电子株式会社提交了GB2451616A的申请，采用了自动切换多种辅助定位装置如卫星信号接收机、红外线或短距离射频收发机等的开关来减少能源消耗，检测位置或移动的类型而改变预设的参数。

（3）GPS+短距无线通信定位技术

2011年，美国博通公司提交了CN102279400A的申请，要求保护一种通信系统和方法，该方法包括：能用GNSS的移动装置从第一区域移动到第二区域，且在第一区域内GNSS信号的质量和／或水平高于特定的阈值，在第二区域内GNSS信号的质量和／或水平低于所述特定的阈值，能用GNSS的移动装置在第二区域根据在第一区域前GNSS测量值确定自身位置。能用GNSS的移动装置在第一区域使用所计算的GNSS测量值确定能用GNSS的移动装置的位置。能用GNSS的移动装置在第二区域使用第一区域的最当前GNSS测量值确定能用GNSS的移动装置的位置。使用诸如摄像传感器、光敏传感器、声音传感器和／或位置传感器的传感器来改善能用GNSS的移动装置在第二区域的位置。

2011年，摩托罗拉公司提交了WO2013131383A1的申请，采用了GPS+WLAN技术。

由此可见，如何在广域环境中将进行卫星导航混合定位，并且提高定位精度已经成为了将来的发展热点。

5 罗瑟姆公司

如上所述，在无缝室内外定位的全球专利申请中，罗瑟姆公司位列全球第五，如图7数据显示，其在2001年和2002年申请量较多，而2009年之后没有新的申请出现。

图7 罗瑟姆公司年度申请量

如表4所示，罗瑟姆公司在定位领域中的主要研究方向为电视定位技术。

表4 罗瑟姆公司主要研究方向

罗瑟姆公司由GPS的奠基人J·J·小施皮尔克（SPILKER James J JR）博士和高精度导航系统专家拉比诺维茨（RABINOWITZ Matthew）博士所创建，其创建的惟一目的就是为了在GPS无法提供可靠定位的室内和城市区域提供可靠、精准的定位技术。J·J·小施皮尔克士和拉比诺维茨博士深刻了解GPS的内在局限性，并创建了罗瑟姆公司以克服这些局限性。J·J·小施皮尔克士的GPS共同奠基者Bradford Parkinson博士是罗瑟姆众多技术顾问中的一员。

自2001年起，J·J·小施皮尔克在罗瑟姆公司以发明人的身份提起了电视定位技术专利申请，所述申请是使用多种类型的电视信号（如数字信号、模拟信号、移动广播信号等）进行定位和定时，以及组合使用GPS和电视信号、蜂窝网络等进行定位和定时，还包括以电视信号为AGPS提供精密定时协助的技术。

罗瑟姆公司在2001和2002年的定位技术专利申请数量呈爆发性增长，在2002年之后，J·J·小施皮尔克及其研发团队只提交了零星的定位技术专利申请，2009年之后罗瑟姆公司没有提交专利申请，这表明罗瑟姆公司实际上已经暂停了相关研发或研发未有进一步的进展。

这些已有的定位技术专利仍然给罗瑟姆公司带来巨大的经济收益，在2007年，凭借这些专利，罗瑟姆公司与天宝公司合作开拓韩国手机市场。

2010年3月1日，Rosum公司宣布推出ALLOY，这是一款革命性的供室内和城市环境使用的位置和同步解决方案。ALLOY芯片由该公司与合作伙伴思亚诺共同开发，后者为领先的手机、笔记本、PND以及其它移动设备移动数字电视接收器芯片供应商。该方案利用广播电视信号提供精确的频率、时间和位置信息。ALLOY客户端将ALLOY芯片和一个高灵敏度的A-GPS芯片组合到一个紧密耦合的混合TV-GPS解决方案中，该方案能够在所有类型的环境下工作（农村、城郊、城区和室内）。与GPS相比，广播电视信号的功率裕度强10万倍，并且能够使定位和同步能力深入到建筑物和城市环境内部。

2011年，罗瑟姆公司的电视定位专利被定位技术领域的第二大申请人真实定位公司所收购。虽然电视定位技术分支不是定位领域的研发热点，但罗瑟姆公司的经历或许能够更好地说明专利背后所隐藏的价值。■

[1] M.L.Grabb and J.E.Hershey: Regarding Intellectual Property Evaluation and Direction, page 2, paragraph 2, 2001

[2] Z.Biacs, G. Marshall, M. Moeglein, W.Riley: The Qualcomm/SnapTrack Wireless-Assisted GPS Hybrid Positioning System and Results from Initial Commercial Deployments, http:// citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.200.4439&rep=rep1&type=pdf

[3] Z.Biacs, G. Marshall, M. Moeglein, W.Riley: The Qualcomm/SnapTrack Wireless-Assisted GPS Hybrid Positioning System and Results from Initial Commercial Deployments, http:// citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.200.4439&rep=rep1&type=pdf

[4] Roy Want, Andy Hopper, Veronica Falcao,et al: The active badge location system, ACM Transactions on information systems,1992,10(1):91～102

[5] Cao Shihua：Research progress of Indoor location technology and system,Application of computer system 2013

[6] Andy Harter,Andy Hopper,Pete Steggles,et al: The anatomy of a context aware application,In Proceedings of the 5th annual ACM/IEEE international conference on mobile computing and networking (mobicom 1999).Seattle,USA:ACM Press,1999,59-68

[7] M. Akhlaq：Context Fusion in Location-Aware Pervasive Applications, 4th International Workshop on Frontiers of Information Technology(FIT06),Islamabad, Pakistan, December 20-21, 2006，section 3.2

[8] Bahl P,Padmanabhan V N.RADAR:An inbuilding RF based user location and tracking system. Proceedings of the 19th annual joint conference of the IEEE computer and communicati ons societies(INFOCOM 2000).Tel Aviv,Israel, 2000,775～784

[9] Nissanka B. Priyantha, Anit Chakraborty, H Balakrishnan. The cricket location support system,Proc 6th ann intl conf mobile computing and networking(Mobicom 00),New York:ACM Press,2000,32～43

[10] Lionel M.Ni,Yunhao Liu,Yiu Cho Lau,et al. LANDMARC:indoor location sensing using aetive RFID[C].Proceedings of the fi rst IEEE international conferenee，2003，pages 407-415

[11] Trimble and Rosum Team to Address Mobile Device Market in South Korea, http://investor.trimble.com/releasedetail.cfm?releaseID=236661,visit time: Nov, 2013

[12] TruePosition purchase Rosum’s intellectual property, http://www.netbarcn.net/html/2011/IP_law_0910?24303.html, visit time: Nov, 2013