專利名稱：一種確定移動(dòng)單元方位的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種確定包含GPS接收機(jī)的移動(dòng)單元的方位的方法。
提供一個(gè)GPS接收機(jī)已為人熟知，該接收機(jī)中持續(xù)產(chǎn)生復(fù)制的GPS衛(wèi)星偽隨機(jī)噪聲(PRN)編碼信號(hào)并將其與接收到的GPS信號(hào)進(jìn)行相關(guān)以獲取它們。典型地，因?yàn)閺?fù)制的碼可能與接收到的GPS信號(hào)具有的碼相位不同并且由于接收機(jī)與軌道衛(wèi)星間的多普勒頻移還可能有不同的頻率，可采用一種二維碼頻率/相位掃描，由此這樣的掃描最終導(dǎo)致到來的PRN碼與本地產(chǎn)生的復(fù)制具有的頻率和碼相位相同。若檢測(cè)到碼，就可獲取和跟蹤該碼，并且可取得偽距離信息，由此可確定接收機(jī)的方位。方位的確定典型地通過傳統(tǒng)而復(fù)雜的導(dǎo)航計(jì)算來進(jìn)行，該計(jì)算涉及到通過使用一種迭代技術(shù)如線性化來解析至少4個(gè)非線性方程。比如可參看Artech House出版、ISBN號(hào)為0-89006-793-7的專著《GPSPrinciples and Applications(GPS原理與應(yīng)用)》(編輯Kaplan)中第二章“Fundamentals of Satellite Navigation(衛(wèi)星導(dǎo)航基礎(chǔ))”2.4.2節(jié)。
我們還熟知提供并入這種GPS接收機(jī)的移動(dòng)蜂窩電話，以便使蜂窩電話網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商能確定進(jìn)行呼叫的位置和特別是到緊急服務(wù)的緊急呼叫的位置。當(dāng)然對(duì)于緊急呼叫，更愿意盡可能快地獲得呼叫位置，然而，從GPS接收機(jī)無法訪問最新的星歷表數(shù)據(jù)的“冷啟動(dòng)”或甚至更糟的從GPS接收機(jī)沒有最新天文年歷的“工廠冷啟動(dòng)”，首次固定時(shí)間(TTFF)無論如何都在30秒到5分鐘之間。
為了減少TTFF，可向GPS接收機(jī)提供基站輔助以便更快獲取GPS信號(hào)。這些輔助可包括基站提供給接收機(jī)用來校準(zhǔn)GPS接收機(jī)中使用的本地振蕩器的精密載波頻率參考信號(hào)，以及基站得到的最新衛(wèi)星年歷和星歷表數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)消息，從這些消息可確定考慮的衛(wèi)星的多普勒頻移和當(dāng)前的PRN碼相位。通過這種輔助，可能只掃描GPS PRN碼已知占用的窄范圍的頻率和碼相位，由此可減少需要檢驗(yàn)的碼實(shí)例的數(shù)目并且因而減少了捕獲碼的時(shí)間?；据o助也在美國專利5841396和5874914中有所介紹，這里引入它們作為參考。
雖然這種基站輔助使得GPS擴(kuò)展頻譜信號(hào)能夠更快捕獲(并且因此能更快獲得從GPS衛(wèi)星到GPS接收機(jī)的偽距離測(cè)量)，但它無論如何也沒有簡(jiǎn)化GPS接收機(jī)為了解析測(cè)量的偽距離以返回固定方位而要求的復(fù)雜的導(dǎo)航計(jì)算。對(duì)應(yīng)地，這種GPS接收機(jī)還要求有復(fù)雜和功耗大的處理器來執(zhí)行必需的導(dǎo)航計(jì)算。此外，考慮到移動(dòng)電話(和其電池組)為了美觀和人機(jī)工程學(xué)而呈現(xiàn)小型化的流行趨勢(shì)，就移動(dòng)蜂窩電話中包含的GPS接收機(jī)而言，功耗是一個(gè)特別尖銳的問題。
因此本發(fā)明的一個(gè)目的是提供確定具有GPS接收機(jī)的移動(dòng)單元的方位的改進(jìn)方法，其中可減少移動(dòng)單元中必需的導(dǎo)航計(jì)算和相關(guān)的功耗。
按照本發(fā)明的第一方面，這樣一種方法包含的步驟有在使用GPS接收機(jī)的移動(dòng)單元處測(cè)量移動(dòng)單元偽距離；提供對(duì)應(yīng)于遠(yuǎn)離移動(dòng)單元的參考位置的參考偽距離；并且將移動(dòng)單元的相對(duì)方位，即相對(duì)于參考位置的方位，確定為參考偽距離和移動(dòng)單元偽距離的函數(shù)。比如這可以是參考偽距離與移動(dòng)單元偽距離之間差異的函數(shù)。
從參考位置和移動(dòng)單元的相對(duì)方位，也可確定移動(dòng)單元的絕對(duì)方位。
為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化必需的導(dǎo)航計(jì)算，該方法還可包含步驟來提供相對(duì)于參考位置的GPS衛(wèi)星方位信息，其中移動(dòng)單元的相對(duì)方位還可確定為GPS衛(wèi)星方位信息的函數(shù)。比如，提供的GPS衛(wèi)星方位信息的形式可以是相對(duì)于參考位置的GPS衛(wèi)星的歸一化方向矢量。
在一個(gè)優(yōu)選方法中，相對(duì)于參考位置(Xref，Yref，Zref)的移動(dòng)單元方位(Xm，Ym，Zm)可用下面的近似來確定Xm-XrefYm-YrefZm-Zrefcm-cref≈H-1PSRm1-PSRref1PSRm2-PSRref2PSRm3-PSRref3PSRm4-PSRref4]]>(式1)這里cm和cref分別是移動(dòng)單元和參考位置處的GPS時(shí)鐘誤差；PSRmn和PSRrefn分別是移動(dòng)單元偽距離和參考位置偽距離；而其中的H-1是矩陣H的逆，該矩陣H以下式的形式包含了相對(duì)于參考位置的衛(wèi)星的歸一化方向矢量 (式2)這里Ri-ref是第i顆衛(wèi)星與參考位置間的距離。
參考偽距離和/或GPS衛(wèi)星方位信息可通過使用位于參考位置處的GPS接收機(jī)來提供。這具有的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)果的固定方位在這方面引入了差分GPS(DGPS)的優(yōu)點(diǎn)，即例如對(duì)諸如選擇可用性、大氣效應(yīng)和可能的相對(duì)論效應(yīng)、標(biāo)準(zhǔn)方位業(yè)務(wù)(SPS)NAVSTAR GPS不能補(bǔ)償?shù)恼`差，實(shí)際上可補(bǔ)償。
作為通過使用位于參考位置的GPS接收機(jī)來提供參考偽距離和/或GPS衛(wèi)星方位信息的一種替代，也可通過基于參考位置和從遠(yuǎn)離參考位置的GPS接收機(jī)獲得的GPS衛(wèi)星信號(hào)信息的計(jì)算來提供它們。這種情況下，若GPS接收機(jī)實(shí)際并非位于參考位置，則參考位置處的時(shí)鐘偏差當(dāng)然是象征性的偏差。
移動(dòng)單元偽距離可從移動(dòng)單元發(fā)送到通信基站以便移動(dòng)單元的相對(duì)方位可在遠(yuǎn)離移動(dòng)單元處確定。
可替代地，參考偽距離可從通信基站發(fā)送到移動(dòng)單元且移動(dòng)單元的相對(duì)方位可在移動(dòng)單元處確定。這種情況下，移動(dòng)單元的相對(duì)方位可從移動(dòng)單元發(fā)送到通信基站。參考位置也可從通信基站發(fā)送到移動(dòng)單元而移動(dòng)單元的絕對(duì)方位可由參考位置和移動(dòng)單元的相對(duì)方位來確定。然后移動(dòng)單元的絕對(duì)方位可發(fā)送回通信基站。
為方便起見，參考位置地理上可與通信基站的位置重合，比如，用于提供參考偽距離的GPS接收機(jī)就位于該通信基站。
按照本發(fā)明的第一方面還提供了確定具有GPS接收機(jī)的移動(dòng)單元的方位的另一種方法，該方法包含的步驟有在移動(dòng)單元處測(cè)量偽距離；使用該偽距離來確定移動(dòng)單元相對(duì)于臨近參考位置的方位；并且移動(dòng)單元的絕對(duì)方位可由參考位置和移動(dòng)單元對(duì)于參考位置的相對(duì)方位來確定。
涉及NAVSTAR GPS的地方，星歷表數(shù)據(jù)被提供作為開普勒參數(shù)(帶有添加的攝動(dòng)項(xiàng))的集合，然而為了簡(jiǎn)化如按上面2式的導(dǎo)航計(jì)算，必需以矢量形式表達(dá)衛(wèi)星相對(duì)于參考位置的方向。鑒于此，并按照本發(fā)明的第二方面，提供了確定具有GPS接收機(jī)的移動(dòng)單元的方位的另一種方法，該方法包含的步驟有在使用GPS接收機(jī)的移動(dòng)單元處測(cè)量移動(dòng)單元偽距離；在遠(yuǎn)離該移動(dòng)單元的參考位置處接收開普勒參數(shù)形式的GPS星歷表數(shù)據(jù)；從該星歷表數(shù)據(jù)計(jì)算描述GPS衛(wèi)星的方位或移動(dòng)的笛卡爾形式的衛(wèi)星矢量信息；向移動(dòng)單元提供衛(wèi)星矢量信息；并且確定移動(dòng)單元的方位為衛(wèi)星矢量信息和移動(dòng)單元偽距離的函數(shù)。衛(wèi)星矢量信息可包含方位(x，y，z)、速度 、加速度 、四階(即.加速度率)和更高階矢量，每個(gè)矢量描述GPS衛(wèi)星的方位或移動(dòng)。
按照本發(fā)明還提供了權(quán)利要求22到29中要求的一種移動(dòng)單元和權(quán)利要求30到37中要求的定位裝置。
本發(fā)明的上述和其它特性和優(yōu)點(diǎn)通過下面的介紹會(huì)更加清楚，下面通過舉例的方式參考附圖描述了用于蜂窩電話網(wǎng)的包含GPS接收機(jī)的移動(dòng)蜂窩電話，附圖中

圖1概念性地示意了蜂窩電話網(wǎng)的地理分布；圖2概念性地詳細(xì)示意了圖1的移動(dòng)蜂窩電話MS1；圖3概念性地詳細(xì)示意了圖1的基站BS1。
傳統(tǒng)的蜂窩電話網(wǎng)1的地理分布概念性地示意于圖1。該網(wǎng)絡(luò)包含多個(gè)基站BS，其中示意了7個(gè)基站BS1到BS7分別位于相互間隔的地理位置。其中每個(gè)基站包含在任一個(gè)地點(diǎn)或服務(wù)區(qū)由中繼系統(tǒng)控制器操作的無線電發(fā)送機(jī)和接收機(jī)的整體。這些基站各自的服務(wù)區(qū)SA1到SA7如截面線所示相互重疊，合起來覆蓋示意的整個(gè)區(qū)域。該系統(tǒng)還可包含分別裝備有到每個(gè)基站BS1到BS7的雙向通信鏈路CL1到CL7的系統(tǒng)控制器SC。比如其中每條通信鏈路可以是專用陸上線路。系統(tǒng)控制器SC還可連接到公共交換電話網(wǎng)(PSTN)從而使得在移動(dòng)蜂窩電話MS1與該網(wǎng)絡(luò)的用戶間能夠進(jìn)行通信。提供了多個(gè)移動(dòng)蜂窩電話MS，示意了其中的三個(gè)MS1、MS2和MS3，每個(gè)都能自由地在整個(gè)區(qū)域和實(shí)際上超出該區(qū)域的地方漫游。
參考圖2，更詳細(xì)地示意了移動(dòng)蜂窩電話MS1，該電話包含連接到通信天線20并由通信微處理器(Commμc)22控制的通信發(fā)送機(jī)(CommTx)和接收機(jī)(Comm Rx)21，該發(fā)送機(jī)和接收機(jī)用于與該電話注冊(cè)的基站BS1進(jìn)行通信。用于在蜂窩電話網(wǎng)中進(jìn)行雙向通信的這種電話的設(shè)計(jì)和制造已為人熟知，這些內(nèi)容不構(gòu)成本發(fā)明的一部分，此后也不會(huì)詳細(xì)解釋。
除了移動(dòng)電話的傳統(tǒng)組件外，電話MS1還包含GPS接收機(jī)(GPS Rx)24，該接收機(jī)連接到GPS天線23并由GPS微處理器(GPSμc)25控制，來接收軌道GPS衛(wèi)星發(fā)射的GPS擴(kuò)展頻譜信號(hào)。當(dāng)進(jìn)行操作時(shí)，GPS接收機(jī)可經(jīng)由天線23接收NAVSTAR SPS GPS信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理，典型的這是通過無源的帶通濾波以便最小化帶外RF干擾、預(yù)放大、向下轉(zhuǎn)換到中頻(IF)和模擬數(shù)字變換。結(jié)果得到的數(shù)字化的IF信號(hào)保持已調(diào)制，還包含來自可用衛(wèi)星的所有信息，并輸入GPS微處理器25的存儲(chǔ)器中。然后為了得到偽距離信息，捕獲和跟蹤GPS信號(hào)。這種用于GPS信號(hào)捕獲和跟蹤的方法已為人熟知，比如，可參見同前的《GPSPrinciple and Applications(GPS原理和應(yīng)用)》的第四章(GPSsatellite signal characteristics(GPS衛(wèi)星信號(hào)特征))和第五章(GPS satellite signal acquistion and tracking(GPS衛(wèi)星信號(hào)捕獲和跟蹤))。GPS微處理器25的實(shí)現(xiàn)可采取通用微處理器的形式，可選地與通信微處理器22或嵌入在GPS專用集成電路(ASIC)中的微處理器共用。
蜂窩電話網(wǎng)基站BS1概念性地示意于圖3。除了基站的傳統(tǒng)組件外，它還包含GPS天線34、接收機(jī)35和微處理器36，這些組件基本上是連續(xù)的操作，這樣基站可一直占有最新的GPS衛(wèi)星信息。此信息包括當(dāng)前考慮的是哪些軌道衛(wèi)星(甚至對(duì)于宏小區(qū)、旁邊的遮擋，這些衛(wèi)星都可能對(duì)電話和相關(guān)基站是共用的)；包含最新的天文年歷和星歷表數(shù)據(jù)的GPS數(shù)據(jù)消息；以及基站觀察到的GPS衛(wèi)星信號(hào)的多普勒頻移和當(dāng)前碼相位。
在移動(dòng)蜂窩電話MS1的用戶進(jìn)行緊急呼叫并經(jīng)由雙向通信鏈路CL1處于系統(tǒng)控制器SC控制下的事件中，基站BS1可向電話提供此GPS衛(wèi)星信息，這樣就只要求它對(duì)GPS PRN碼已知占用的窄范圍的頻率和碼相位進(jìn)行掃描，從而保證了快速的碼捕獲和TTFF。
按照本發(fā)明，基站BS1還向移動(dòng)電話MS1提供了基站的GPS接收機(jī)35觀察到的偽距離測(cè)量以及基站的坐標(biāo)。然后可使用上述式1和2的近似來確定移動(dòng)電話相對(duì)于基站的方位。從移動(dòng)電話相對(duì)于基站的方位和基站的坐標(biāo)，可確定移動(dòng)電話的絕對(duì)方位，然后可將該絕對(duì)方位發(fā)送到基站并再送到緊急服務(wù)運(yùn)營(yíng)商(在美國稱為公共安全回答點(diǎn))。
在上述范例中，向移動(dòng)電話中的GPS接收機(jī)24提供偽距離信息以輔助GPS偽處理器25計(jì)算其方位的基站BS1也就是移動(dòng)電話進(jìn)行緊急呼叫通信的通信基站，即移動(dòng)電話注冊(cè)的基站。不一定是這種情況，實(shí)際上它可以與移動(dòng)電話注冊(cè)的基站不同，比如，在偽距離信息由服務(wù)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)小區(qū)的專用單元(稱為“位置服務(wù)器”)提供的情況中。在這種情況下，位置服務(wù)器可很方便地偽距離經(jīng)由移動(dòng)電話注冊(cè)的基站發(fā)送偽距離信息到達(dá)移動(dòng)電話。位置服務(wù)器可能基于移動(dòng)單元注冊(cè)的(且可能最接近的)基站的位置發(fā)送簡(jiǎn)明的偽距離信息。即，通過基于移動(dòng)單元注冊(cè)的基站的位置和從位于位置服務(wù)器的GPS接收機(jī)獲得的GPS衛(wèi)星信號(hào)信息計(jì)算，來提供參考偽距離和/或GPS衛(wèi)星方位信息。
如前表示的那樣，通過使用位于參考位置的GPS接收機(jī)來提供參考偽距離和/或GPS衛(wèi)星方位信息具有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即得到的固定方位并入了差分GPS(DGPS)的精確性。這可通過考慮參考位置和移動(dòng)單元偽距離的組成來解釋。參考偽距離PSRref和移動(dòng)單元所取的偽距離PSRm可用下面的式子來表示PSRref＝Rref+cref+δref(式3)PSRm＝Rm+cm+δm(式4)這里Rm和Rref是移動(dòng)單元和參考位置分別離GPS衛(wèi)星的實(shí)際距離；cm和cref分別是移動(dòng)單元和參考位置處的GPS時(shí)鐘誤差；而δm和δref是其它誤差之和，如可歸因于選擇可用性和未補(bǔ)償?shù)拇髿夂拖鄬?duì)論效應(yīng)的那些誤差。
在移動(dòng)單元接近參考位置的地方，這樣的移動(dòng)單元向也處于參考位置的通信基站注冊(cè)，然后誤差δref變得非常接近移動(dòng)單元的誤差δm。在傳統(tǒng)的DGPS系統(tǒng)中，基站發(fā)送δref誤差而移動(dòng)單元能通過從其測(cè)量的偽距離中減去它們來改善它的固定方位的精確度。這當(dāng)然是為人熟知的并在美國專利5621646中公布，其中δref項(xiàng)被稱為“殘余”偽距離。本發(fā)明與傳統(tǒng)DGPS的區(qū)別之處在于提供了參考位置的偽距離，而不僅僅是糾錯(cuò)。
到此可考慮從星歷表數(shù)據(jù)來計(jì)算笛卡爾形式的衛(wèi)星矢量信息，優(yōu)選地提供的信息是有公共時(shí)間基準(zhǔn)的。比如，在提供衛(wèi)星方位(x，y，z)、速度 和加速度 的地方，它們是對(duì)于一個(gè)給定的時(shí)刻t0提供的。在t0之后或之前的不同時(shí)刻t，若提供的衛(wèi)星矢量信息是關(guān)于將來的某一時(shí)刻提供的，則通過使用衛(wèi)星矢量信息，GPS接收機(jī)可用此數(shù)據(jù)來確定時(shí)刻t時(shí)的衛(wèi)星方位(xt，yt，zt)。比如xt=x+x.δt+xδt2..2]]>yt=y+y.δt+yδt2..2]]>zt=z+z.δt+z..δt22]]>這里δt＝t-t0。
當(dāng)然，δt越大，外推就變得越不精確。高階導(dǎo)數(shù)也增加精確性但也會(huì)增加需要發(fā)送到移動(dòng)單元的數(shù)據(jù)，但是這種用法可以對(duì)于不同應(yīng)用來定制。類似地，如果數(shù)據(jù)的有效時(shí)段不需要太長(zhǎng)，則可忽略加速度項(xiàng)。
作為前述相關(guān)方法的一種替代，可使用快速卷積方法和特別是包括快速傅立葉變換(FFT)的方法來捕獲PRN碼。這種卷積方法在Robert GDavenport著、IEEE 1991 National Aerospace and ElectronicsConference NAECON 1991(IEEE 1991國家航空和電子會(huì)議NAECON 1991)的卷1的98頁至105頁上、題為“FFT processing of direct sequencespreading codes using modern DSP microprocessors(使用現(xiàn)代DSP微處理器的直接序列擴(kuò)展碼的FFT處理)”的文章中有介紹，且在美國批準(zhǔn)專利5,663,734中也有介紹。本發(fā)明的方法同樣可應(yīng)用這種卷積方法。
本發(fā)明的已進(jìn)行的大部分介紹是在NAVSTAR GPS環(huán)境中，即美國國防部開發(fā)且當(dāng)前運(yùn)行的全天侯、基于空間的導(dǎo)航系統(tǒng)。然而，可以理解GPS的一般基礎(chǔ)原理是通用的而并不僅局限于NAVSTAR。相應(yīng)地，除非被另外地限制，GPS是用來指任何定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含了處于不同位置的多個(gè)無線電發(fā)送機(jī)和基于無線電發(fā)送機(jī)發(fā)送信號(hào)的到達(dá)時(shí)間來確定其位置的一個(gè)接收機(jī)。
通過閱讀本發(fā)明公開的內(nèi)容，對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員其它修改也很清楚，并且這些修改可以涉及GPS接收機(jī)和其組件部分的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用中已為人熟知的其它特性，這些其它特性可用來替代或補(bǔ)充這里已描述的特性。盡管在本申請(qǐng)中權(quán)利要求已經(jīng)闡明了特性的特定組合，但可以理解本發(fā)明公開的范圍還包含這里顯式或隱式公開的新特性或任何特性的新組合，而無論它是否涉及當(dāng)前在任何權(quán)利要求中要求的相同發(fā)明，也不管它是否能減緩本發(fā)明解決的一些或所有相同問題。據(jù)此申請(qǐng)人提請(qǐng)注意，在本申請(qǐng)或由此導(dǎo)出的任何其它申請(qǐng)的實(shí)施期間，新的權(quán)利要求可被闡明為這種特性和/或這種特性的組合。
權(quán)利要求
1.一種確定具有GPS接收機(jī)的移動(dòng)單元的方位的方法，該方法包含的步驟有在使用GPS接收機(jī)的移動(dòng)單元處測(cè)量移動(dòng)單元偽距離；提供對(duì)應(yīng)于遠(yuǎn)離移動(dòng)單元的參考位置的參考偽距離；并且使移動(dòng)單元相對(duì)于參考位置的方位確定為參考偽距離和移動(dòng)單元偽距離的函數(shù)。
2.按照權(quán)利要求1的方法還包含從參考位置和移動(dòng)單元對(duì)于參考位置的相對(duì)方位確定該移動(dòng)單元的絕對(duì)方位的步驟。
3.按照權(quán)利要求1或2的方法，其中將移動(dòng)單元相對(duì)于參考位置的方位確定為參考偽距離和該移動(dòng)單元偽距離間差異的函數(shù)。
4.按照前述任一權(quán)利要求的方法還包含提供相對(duì)于參考位置的GPS衛(wèi)星方位信息的步驟，其中將移動(dòng)單元相對(duì)于參考位置的方位確定為GPS衛(wèi)星方位信息的函數(shù)。
5.按照權(quán)利要求4的方法，其中GPS衛(wèi)星方位信息是以相對(duì)于參考位置的GPS衛(wèi)星的歸一化方向矢量的形式提供的。
6.按照權(quán)利要求5的方法，其中相對(duì)于參考位置(Xref，Yref，Zref)的移動(dòng)單元方位(Xm，Ym，Zm)可用下面的近似來確定Xm-XrefYm-YrefZm-Zrefcm-cref≈H-1PSRm1-PSRref1PSRm2-PSRref2PSRm3-PSRref3PSRm4-PSRref4]]>這里cm和cref分別是移動(dòng)單元和參考位置處的GPS時(shí)鐘誤差；PSRmn和PSRrefn分別是移動(dòng)單元偽距離和參考偽距離；而其中的H-1是矩陣H的逆，該矩陣H以下式的形式包含了相對(duì)于參考位置的衛(wèi)星的歸一化方向矢量 這里Ri-ref是第i顆衛(wèi)星與參考位置間的距離。
7.按照權(quán)利要求4到6中任一權(quán)利要求的方法，其中可從位于參考位置的GPS接收機(jī)接收到的GPS衛(wèi)星信號(hào)來獲得GPS衛(wèi)星方位信息。
8.按照前述任一權(quán)利要求的方法，其中可通過使用位于參考位置的GPS接收機(jī)測(cè)量偽距離來提供參考偽距離。
9.按照權(quán)利要求4到6中任一權(quán)利要求的方法，其中可通過基于參考位置和GPS衛(wèi)星信號(hào)信息的計(jì)算來提供GPS衛(wèi)星方位信息，該GPS衛(wèi)星信號(hào)信息從由遠(yuǎn)離參考位置的GPS接收機(jī)接收到的GPS衛(wèi)星信號(hào)獲得。
10.按照權(quán)利要求1到6中任一權(quán)利要求的方法，其中可通過基于參考位置和從遠(yuǎn)離參考位置的GPS接收機(jī)獲得的GPS衛(wèi)星信號(hào)信息的計(jì)算來提供參考偽距離。
11.按照前述任一權(quán)利要求的方法，其中移動(dòng)單元偽距離被從移動(dòng)單元發(fā)送到通信基站，并且其中相對(duì)于參考位置的移動(dòng)單元方位可在遠(yuǎn)離移動(dòng)單元處確定。
12.按照權(quán)利要求1到10中任一權(quán)利要求的方法，其中參考偽距離被從通信基站發(fā)送到移動(dòng)單元，并且其中相對(duì)于參考位置的移動(dòng)單元方位可在移動(dòng)單元處確定。
13.按照權(quán)利要求12的方法還包含從移動(dòng)單元發(fā)送相對(duì)于參考位置的移動(dòng)單元方位到通信基站的步驟。
14.按照權(quán)利要求12的方法還包含從通信基站發(fā)送參考位置到移動(dòng)單元的步驟。
15.按照權(quán)利要求14的方法還包含從移動(dòng)單元發(fā)送移動(dòng)單元的絕對(duì)方位到通信基站的步驟。
16.按照權(quán)利要求12到15中任一權(quán)利要求的方法，其中參考位置在地理上可與通信基站的位置重合。
17.一種確定具有GPS接收機(jī)的移動(dòng)單元的方位的方法，該方法包含的步驟有在移動(dòng)單元處測(cè)量偽距離；使用該偽距離來確定移動(dòng)單元相對(duì)于臨近參考位置的方位；并且由參考位置和移動(dòng)單元對(duì)于該參考方位的相對(duì)方位來確定移動(dòng)單元的絕對(duì)方位。
18.一種確定具有GPS接收機(jī)的移動(dòng)單元的方位的方法，該方法包含的步驟有在使用GPS接收機(jī)的移動(dòng)單元處測(cè)量移動(dòng)單元偽距離；在遠(yuǎn)離移動(dòng)單元的參考位置處接收開普勒參數(shù)形式的GPS星歷表數(shù)據(jù)；從星歷表數(shù)據(jù)計(jì)算描述GPS衛(wèi)星的方位或移動(dòng)的笛卡爾形式的衛(wèi)星矢量信息；向移動(dòng)單元提供衛(wèi)星矢量信息；并且確定移動(dòng)單元的方位為衛(wèi)星矢量信息和移動(dòng)單元偽距離的函數(shù)。
19.按照權(quán)利要求18的方法，其中衛(wèi)星矢量信息包含分別描述GPS衛(wèi)星的方位和移動(dòng)的方位(x，y，z)和速度 矢量。
20.按照權(quán)利要求18或19的方法，其中衛(wèi)星矢量信息包含描述GPS衛(wèi)星的移動(dòng)的加速度 矢量。
21.按照權(quán)利要求18到20中任一權(quán)利要求的方法，其中衛(wèi)星矢量信息包含描述GPS衛(wèi)星的移動(dòng)的四階或更高階矢量。
22.一種包含GPS接收機(jī)并能通過使用按照權(quán)利要求12到21中任一權(quán)利要求的方法來確定其方位的移動(dòng)單元。
23.一種移動(dòng)單元包含用于接收對(duì)應(yīng)于遠(yuǎn)離移動(dòng)單元的參考位置的參考偽距離的通信接收機(jī)；用于測(cè)量移動(dòng)單元偽距離的GPS接收機(jī)；以及用于將相對(duì)于參考位置的移動(dòng)單元方位確定為參考偽距離和移動(dòng)單元偽距離的函數(shù)的GPS處理器。
24.按照權(quán)利要求23的移動(dòng)單元，其中GPS接收機(jī)還配置成從參考位置和移動(dòng)單元對(duì)于參考位置的相對(duì)方位來確定移動(dòng)單元的絕對(duì)方位。
25.一種移動(dòng)單元包含用于在移動(dòng)單元處測(cè)量偽距離的GPS接收機(jī)；以及GPS處理器，該GPS處理器能使用偽距離來確定相對(duì)于臨近參考位置的移動(dòng)單元方位，并能從參考位置和移動(dòng)單元對(duì)于參考位置的相對(duì)方位來確定移動(dòng)單元的絕對(duì)方位。
26.一種移動(dòng)單元包含用于接收描述GPS衛(wèi)星的方位或移動(dòng)的笛卡爾形式的衛(wèi)星矢量信息的通信接收機(jī)；用于根據(jù)由開普勒參數(shù)形式的星歷表數(shù)據(jù)調(diào)制的GPS衛(wèi)星信號(hào)測(cè)量移動(dòng)單元偽距離的GPS接收機(jī)；以及用于將移動(dòng)單元的方位確定為衛(wèi)星矢量信息和移動(dòng)單元偽距離的函數(shù)的GPS處理器。
27.按照權(quán)利要求26的移動(dòng)單元，其中衛(wèi)星矢量信息包含分別描述GPS衛(wèi)星的方位和移動(dòng)的方位(x，y，z)和速度 矢量。
28.按照權(quán)利要求26或27的移動(dòng)單元，其中衛(wèi)星矢量信息包含描述GPS衛(wèi)星的移動(dòng)的加速度 矢量。
29.按照權(quán)利要求26到28中任一權(quán)利要求的移動(dòng)單元，其中衛(wèi)星矢量信息包含描述GPS衛(wèi)星的移動(dòng)的四階或更高階矢量。
30.定位裝置包含用于測(cè)量GPS偽距離的GPS接收機(jī)；以及用于將偽距離發(fā)送到遠(yuǎn)離該定位裝置的另一個(gè)GPS接收機(jī)的發(fā)送機(jī)。
31.按照權(quán)利要求30的定位裝置還適應(yīng)于發(fā)送其方位到其它GPS接收機(jī)。
32.按照權(quán)利要求31的定位裝置，其中提供給其它GPS接收機(jī)的定位裝置的方位并不是通過使用提供給那個(gè)GPS接收機(jī)的偽距離測(cè)量來確定的。
33.按照權(quán)利要求32的定位裝置，其中提供給其它GPS接收機(jī)的定位裝置的方位并不是通過使用定位裝置的GPS接收機(jī)來確定的。
34.定位裝置包含用于接收開普勒參數(shù)形式的GPS星歷表數(shù)據(jù)的GPS接收機(jī)；用于從星歷表數(shù)據(jù)計(jì)算描述GPS衛(wèi)星的方位或移動(dòng)的笛卡爾形式的衛(wèi)星矢量信息的處理器；以及用于將衛(wèi)星矢量信息發(fā)送到遠(yuǎn)離定位裝置的另一GPS接收機(jī)的發(fā)送機(jī)。
35.按照權(quán)利要求34的定位裝置，其中衛(wèi)星矢量信息包含分別描述GPS衛(wèi)星的方位和移動(dòng)的方位(x，y，z)和速度 矢量。
36.按照權(quán)利要求34或35的定位裝置，其中衛(wèi)星矢量信息包含描述GPS衛(wèi)星的移動(dòng)的加速度 矢量。
37.按照權(quán)利要求34到36中任一權(quán)利要求的定位裝置，其中衛(wèi)星矢量信息包含描述GPS衛(wèi)星的移動(dòng)的四階或更高階矢量。
全文摘要
公開了一種確定具有GPS接收機(jī)(24)的移動(dòng)單元(MS1)的方位的方法。該方法包含的步驟有在使用GPS接收機(jī)(24)的移動(dòng)單元(MS1)處測(cè)量移動(dòng)單元偽距離；提供對(duì)應(yīng)于位置上遠(yuǎn)離該移動(dòng)單元的參考位置(BS 1)的參考偽距離；并且將相對(duì)于參考位置(BS1)的移動(dòng)單元(MS1)方位確定為參考偽距離和移動(dòng)單元偽距離的函數(shù)。
文檔編號(hào)G01S19/51GK1395689SQ01803935
公開日2003年2月5日 申請(qǐng)日期2001年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月20日
發(fā)明者S·R·多利, A·T·于勒, C·B·馬沙爾 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司