專利名稱：與基于衛(wèi)星定位有關(guān)的方法和布置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及通過(guò)使用衛(wèi)星的移動(dòng)設(shè)備定位，并且具體地，涉及由基于陸地的通信節(jié)點(diǎn)輔助的上述定位。
相關(guān)技術(shù)說(shuō)明近年來(lái)，確定物體、設(shè)備或攜帶設(shè)備的人員的地理位置在許多應(yīng)用領(lǐng)域中變得越來(lái)越受關(guān)注。解決定位的一個(gè)方案是使用從衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)來(lái)確定位置。此類系統(tǒng)熟知的例子有全球定位系統(tǒng)(GPS)(參見例如(1))和即將使用的GALILEO系統(tǒng)。位置是作為基于多個(gè)接收的衛(wèi)星信號(hào)的三角測(cè)量/三邊測(cè)量、相對(duì)于指定的坐標(biāo)系統(tǒng)給出。
除額定載波頻率和調(diào)制通過(guò)信號(hào)承載的數(shù)據(jù)所用的規(guī)則外，無(wú)需有關(guān)系統(tǒng)的任何其他信息，獨(dú)立的GPS接收機(jī)可獲得GPS衛(wèi)星信號(hào)的完全鎖定?；旧?，三維位置及接收機(jī)時(shí)鐘與衛(wèi)星時(shí)間的偏差必須在位置計(jì)算步驟中確定。
輔助GPS(AGPS)被定義為用于將GPS接收機(jī)集成到蜂窩通信系統(tǒng)的用戶設(shè)備即移動(dòng)臺(tái)的GPS增強(qiáng)(參閱例如第三代合作伙伴項(xiàng)目(3GPP)規(guī)范TS 25.331或TS 44.031或用于安全用戶平面定位(SUPL)的開放移動(dòng)聯(lián)盟(OMA)規(guī)范)。輔助GPS通常旨在在許多不同方面提高GPS接收機(jī)的性能，包括檢測(cè)靈敏度、獲得位置估計(jì)的時(shí)間、準(zhǔn)確度和節(jié)約電池電能。這通過(guò)將一些功能從移動(dòng)臺(tái)中的GPS接收機(jī)轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)并因而在GPS接收機(jī)本身中只執(zhí)行一小部分GPS任務(wù)而實(shí)現(xiàn)。
有兩種類型的AGPS，移動(dòng)臺(tái)(或用戶設(shè)備)基礎(chǔ)型和移動(dòng)臺(tái)(或用戶設(shè)備)輔助型。在移動(dòng)臺(tái)基礎(chǔ)型AGPS中，在移動(dòng)臺(tái)中通過(guò)使用由移動(dòng)臺(tái)確定的測(cè)距信號(hào)測(cè)量結(jié)果及由網(wǎng)絡(luò)提供的輔助數(shù)據(jù)而計(jì)算得出移動(dòng)臺(tái)的位置。在移動(dòng)臺(tái)輔助型AGPS(有時(shí)還稱為網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)型AGPS)中，移動(dòng)臺(tái)只測(cè)量和報(bào)告反映到航天器(即，衛(wèi)星)的偽距的已接收測(cè)距信號(hào)的定時(shí)。對(duì)于兩種類型的AGPS而言，對(duì)1毫秒取模截?cái)鄿y(cè)距信號(hào)的測(cè)量的定時(shí)，這對(duì)應(yīng)于300公里的距離。計(jì)算移動(dòng)臺(tái)位置時(shí)，在移動(dòng)臺(tái)本身或網(wǎng)絡(luò)位置服務(wù)器中，需要使用有關(guān)移動(dòng)臺(tái)位置的先驗(yàn)信息及由移動(dòng)臺(tái)確定的測(cè)距信號(hào)測(cè)量結(jié)果來(lái)重構(gòu)完整的偽距以計(jì)算精確的移動(dòng)臺(tái)位置。
本發(fā)明的發(fā)明人認(rèn)識(shí)到AGPS的問(wèn)題在于，如果有關(guān)移動(dòng)臺(tái)位置的先驗(yàn)信息精度太低，即，所述先驗(yàn)信息中移動(dòng)臺(tái)位置的不確定性太大，則測(cè)量和報(bào)告已接收測(cè)距信號(hào)的截?cái)喽〞r(shí)可導(dǎo)致在確定到航天器的偽距時(shí)模糊不清。因此，如果選擇并使用不正確的偽距作為確定移動(dòng)臺(tái)位置的基礎(chǔ)，則在計(jì)算的移動(dòng)臺(tái)位置中將出現(xiàn)大約例如100公里的重大誤差。
由本發(fā)明的發(fā)明人之一提出的美國(guó)專利申請(qǐng)60/545175描述了一種解決此問(wèn)題的方式，涉及放棄不可能的偽距值。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及的問(wèn)題是在通過(guò)輔助數(shù)據(jù)的基于衛(wèi)星的定位的環(huán)境中提供增強(qiáng)的穩(wěn)固性以防止出現(xiàn)模糊偽距重構(gòu)。
該問(wèn)題通過(guò)如權(quán)利要求1和3所述的方法、如權(quán)利要求11、13和27所述的設(shè)備和如權(quán)利要21所述的測(cè)量報(bào)告信號(hào)而得以解決。
本發(fā)明提供的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是結(jié)合諸如輔助GPS(AGPS)的通過(guò)輔助數(shù)據(jù)的基于衛(wèi)星的定位增強(qiáng)穩(wěn)固性以防止出現(xiàn)模糊偽距重構(gòu)。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)的穩(wěn)固性而不降低檢測(cè)靈敏度。
本發(fā)明仍有的另一優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)的穩(wěn)固性而處理延遲只是稍微增大。
下面將參照其示范實(shí)施例并且還參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是應(yīng)用本發(fā)明的移動(dòng)臺(tái)輔助型AGPS的示范情況示意圖。
圖2是示出在GPS測(cè)距信號(hào)中的C/A碼和導(dǎo)航數(shù)據(jù)比特的圖。
圖3是示出在GPS測(cè)距信號(hào)中的GPS導(dǎo)航數(shù)據(jù)格式的方框圖。
圖4是示出在圖1所示系統(tǒng)的不同部分中的時(shí)間的圖。
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明分別用于測(cè)量來(lái)自衛(wèi)星的測(cè)距信號(hào)并基于有關(guān)來(lái)自衛(wèi)星的測(cè)距信號(hào)的測(cè)量計(jì)算位置的基本方法的流程圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明第一示范實(shí)施例的移動(dòng)臺(tái)的示意方框圖。
圖7是示出由圖6的移動(dòng)臺(tái)執(zhí)行的處理的流程圖。
圖8是示出與比特邊緣同步有關(guān)的相關(guān)的方框圖。
圖9是位置服務(wù)器的示意方框圖。
圖10是示出測(cè)量報(bào)告信號(hào)格式的示范實(shí)施例的方框圖。
圖11示出導(dǎo)出初始位置不確定性邊界的最差情況，而現(xiàn)有技術(shù)AGPS可處理此情況以仍提供明確的偽距重構(gòu)。
實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明圖1示出可應(yīng)用本發(fā)明的非限制性示范情況。在此示范情況中，基本無(wú)線通信系統(tǒng)SYS1與全球定位系統(tǒng)(GPS)一起用于提供移動(dòng)臺(tái)輔助型AGPS。圖1中所示的示例無(wú)線通信系統(tǒng)SYS1是通用移動(dòng)電信系統(tǒng)(UMTS)。通信系統(tǒng)SYS1包括網(wǎng)絡(luò)部分NET1和或者稱為移動(dòng)臺(tái)(MS)的用戶設(shè)備(UE)。網(wǎng)絡(luò)部分NET1包括核心網(wǎng)絡(luò)CN1和UMTS地面無(wú)線電接入網(wǎng)絡(luò)(UTRAN)RAN1。核心網(wǎng)絡(luò)CN1包括提供電路交換業(yè)務(wù)的移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心(MSC)節(jié)點(diǎn)MSC1和適合提供分組交換類型的業(yè)務(wù)的、有時(shí)稱為服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)(SGSN)的通用分組無(wú)線電業(yè)務(wù)(GPRS)節(jié)點(diǎn)SGSN1。
核心網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)MSC1和SGSN1均通過(guò)稱為Iu接口的無(wú)線電接入網(wǎng)絡(luò)接口連接到無(wú)線電接入網(wǎng)絡(luò)RAN1。無(wú)線電接入網(wǎng)絡(luò)RAN1包括一個(gè)或多個(gè)無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC)。為簡(jiǎn)明起見，圖1的無(wú)線電接入網(wǎng)絡(luò)RAN1示為只具有一個(gè)無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)控制器節(jié)點(diǎn)RNC1。每個(gè)無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)控制器連接到多個(gè)無(wú)線電基站(RBS)并控制這些基站。例如，并且再次為簡(jiǎn)明起見，圖1只示出連接到無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)控制器節(jié)點(diǎn)RNCl的第一無(wú)線電基站節(jié)點(diǎn)RBS1和第二無(wú)線電基站節(jié)點(diǎn)RBS2。無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)控制器RNC1與基站RBS1和RBS2之間的接口稱為Iub接口。諸如圖1所示移動(dòng)臺(tái)MS1的移動(dòng)臺(tái)通過(guò)稱為Uu接口的無(wú)線電或空中接口與一個(gè)或多個(gè)無(wú)線電基站RBS1-RBS2進(jìn)行通信。無(wú)線電接口Uu、Iu接口和Iub接口均在圖1中示為虛線。
在圖1中，GPS系統(tǒng)由航天器即衛(wèi)星SV1-SV4表示。每個(gè)航天器SV1-SV4發(fā)射對(duì)應(yīng)的測(cè)距信號(hào)RS1-RS4。請(qǐng)注意，為簡(jiǎn)明起見，圖1中僅示出四個(gè)航天器SV1-SV4。
在使用移動(dòng)臺(tái)輔助型AGPS確定圖1中移動(dòng)臺(tái)MS1的位置時(shí)，移動(dòng)臺(tái)MS1從位置服務(wù)器101接收輔助數(shù)據(jù)并向其報(bào)告測(cè)量結(jié)果。基于報(bào)告的測(cè)量結(jié)果和有關(guān)移動(dòng)臺(tái)所處位置的先驗(yàn)信息，位置服務(wù)器計(jì)算移動(dòng)臺(tái)MS1的位置。視位置服務(wù)器連接到蜂窩網(wǎng)絡(luò)的方式而定，AGPS可分成兩個(gè)類別，即“AGPS控制平面解決方案”和“AGPS用戶平面解決方案”。
在“AGPS控制平面解決方案”中，位置服務(wù)器功能(可在有時(shí)稱為服務(wù)移動(dòng)位置中心(SMLC)或獨(dú)立SMLC(SAS)的單獨(dú)位置服務(wù)器節(jié)點(diǎn)中實(shí)施，或與諸如無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)控制器的其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中的其他功能集成在一起)與蜂窩網(wǎng)絡(luò)緊密集成，并且使用所謂的控制平面信令傳遞輔助數(shù)據(jù)和測(cè)量結(jié)果。此解決方案的特征還在于一般情況下位置服務(wù)器會(huì)接收有關(guān)移動(dòng)臺(tái)當(dāng)前在哪個(gè)小區(qū)中運(yùn)行的信息，并且位置服務(wù)器在計(jì)算移動(dòng)臺(tái)的位置時(shí)會(huì)將此信息應(yīng)用為移動(dòng)臺(tái)的先驗(yàn)位置。因此，先驗(yàn)位置信息中的不確定性對(duì)應(yīng)于小區(qū)大小。
在“AGPS用戶平面解決方案”中，位置服務(wù)器功能與蜂窩網(wǎng)絡(luò)的集成不太緊密，并且使用所謂的用戶平面信令傳遞輔助數(shù)據(jù)和測(cè)量結(jié)果，即，普通的用戶數(shù)據(jù)分組用于將此信息透明地輸送到蜂窩網(wǎng)絡(luò)。此解決方案的特征還在于位置服務(wù)器不會(huì)接收有關(guān)移動(dòng)臺(tái)位于哪個(gè)小區(qū)的信息，或至少不會(huì)始終能夠?qū)⒔o定的小區(qū)身份與對(duì)應(yīng)于小區(qū)覆蓋區(qū)域的特定地理區(qū)域相關(guān)聯(lián)。因此，對(duì)于AGPS用戶平面解決方案，移動(dòng)臺(tái)先驗(yàn)位置信息中的不確定性可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小區(qū)大小，并且可能對(duì)應(yīng)于例如移動(dòng)臺(tái)當(dāng)前運(yùn)行時(shí)所處的國(guó)家大小。
在圖1的示范情況中，示出AGPS用戶平面解決方案，其中位置服務(wù)器101經(jīng)基于因特網(wǎng)協(xié)議(IP)的分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)102連接到蜂窩網(wǎng)絡(luò)NET1。
GPS航天器SV1-SV4發(fā)射測(cè)距信號(hào)RS1-RS4，頻譜中心為1575.42MHz。圖2示出每個(gè)測(cè)距信號(hào)RS1-RS4如何包括導(dǎo)航數(shù)據(jù)比特202流201，這些比特由對(duì)發(fā)射信號(hào)的航天器是獨(dú)特的所謂粗/捕獲(C/A)碼203定義的擴(kuò)頻碼擴(kuò)展。C/A碼203的長(zhǎng)度為1023個(gè)碼片，并且碼片持續(xù)時(shí)間為1/1.023×106秒，即，C/A碼包括以1.023×106Hz的速率變化的+/-1序列并每1毫秒重復(fù)本身。導(dǎo)航比特202具有20毫秒的比特周期，即，對(duì)應(yīng)于20個(gè)C/A碼重復(fù)。
除其他內(nèi)容外，導(dǎo)航數(shù)據(jù)還包括所謂的星歷參數(shù)集合，該集合允許接收機(jī)計(jì)算信號(hào)發(fā)射時(shí)衛(wèi)星的精確位置。發(fā)射的精確時(shí)間也可從導(dǎo)航數(shù)據(jù)中讀取。
圖3更詳細(xì)地示出導(dǎo)航數(shù)據(jù)如何被進(jìn)一步分成5個(gè)子幀301-305，每個(gè)子幀長(zhǎng)度為6秒。每個(gè)子幀301-305被分成10個(gè)字，每個(gè)字長(zhǎng)度為0.6秒，并包含30個(gè)數(shù)據(jù)比特。時(shí)戳-GPS周時(shí)(TOW)在每個(gè)子幀301-305的第二個(gè)字-交接字(HOW)中發(fā)射。所示時(shí)間是所考慮的子幀結(jié)束時(shí)的發(fā)射時(shí)間。因此每6秒重復(fù)TOW。
每個(gè)測(cè)距信號(hào)RS1-RS4基本上定義由移動(dòng)臺(tái)MS1測(cè)量的時(shí)鐘。該時(shí)鐘指示信號(hào)發(fā)射的時(shí)間。如果移動(dòng)臺(tái)MS1知道GPS系統(tǒng)時(shí)間，則時(shí)鐘讀數(shù)可直接用于確定時(shí)間延遲，并因此確定從發(fā)射測(cè)距信號(hào)的航天器到移動(dòng)臺(tái)MS1的距離。通過(guò)測(cè)量三個(gè)距離并利用有關(guān)發(fā)射時(shí)航天器位置的知識(shí)，然后可確定移動(dòng)臺(tái)MS1的三維位置。然而，通常移動(dòng)臺(tái)MS1不知道精確的GPS系統(tǒng)時(shí)間，因此，需要再一次測(cè)量以消除移動(dòng)臺(tái)時(shí)鐘偏差。
圖4的序列示出圖1所示系統(tǒng)的不同部分的時(shí)鐘關(guān)系(以毫秒表示)。每個(gè)航天器SV1-SV4具有精確的原子時(shí)鐘以保持時(shí)鐘穩(wěn)定性。然而如圖4所示，航天器發(fā)射并不是與GPS系統(tǒng)時(shí)間完全同步。在圖4中，序列401表示GPS系統(tǒng)時(shí)間，序列411表示航天器1的時(shí)鐘，序列41N表示航天器N的時(shí)鐘，序列402表示圖1的移動(dòng)臺(tái)MS1的時(shí)鐘，而序列421和42N分別表示如在由移動(dòng)臺(tái)MS1分別從航天器1和航天器N接收的測(cè)距信號(hào)中讀取的時(shí)間。通過(guò)畫一條穿過(guò)時(shí)序圖的豎線431，可獲得如在空間中的各個(gè)點(diǎn)觀察到的所有時(shí)鐘讀數(shù)的快照。GPS系統(tǒng)時(shí)間401被定義為基于地面站時(shí)鐘集合和航天器時(shí)鐘子集的總體均值。如圖4中所示，各個(gè)航天器時(shí)鐘411和41N及移動(dòng)臺(tái)時(shí)鐘402與GPS系統(tǒng)時(shí)間401相比存在輕微的偏移(分別參見SV時(shí)鐘偏差412和413及移動(dòng)臺(tái)時(shí)鐘偏差414)。航天器時(shí)鐘的各個(gè)偏移的模型作為導(dǎo)航消息的一部分從每個(gè)航天器發(fā)射。信號(hào)到達(dá)地球表面的某個(gè)點(diǎn)(例如移動(dòng)臺(tái)MS1的當(dāng)前位置)時(shí)，它們被延遲了取決于從所考慮的航天器到地球表面上所述點(diǎn)的距離的量。如圖4中的時(shí)鐘讀數(shù)所示，延遲一般為60-85毫秒(ms)。
在使用AGPS確定移動(dòng)臺(tái)的位置時(shí)，移動(dòng)臺(tái)測(cè)量已接收測(cè)距信號(hào)的相對(duì)于選定時(shí)間點(diǎn)的C/A碼邊界位置的時(shí)間位置，即，C/A碼相位。對(duì)1毫秒(即，一個(gè)C/A碼周期)取模確定C/A碼相位。
基于已接收測(cè)距信號(hào)的測(cè)量的C/A碼相位和(從網(wǎng)絡(luò)接收的)包括航天器星歷與時(shí)鐘校正數(shù)據(jù)的輔助數(shù)據(jù)及有關(guān)移動(dòng)臺(tái)位置的先驗(yàn)信息，實(shí)施移動(dòng)臺(tái)基礎(chǔ)型AGPS的移動(dòng)臺(tái)計(jì)算其在選定時(shí)間點(diǎn)的位置。
實(shí)施移動(dòng)臺(tái)輔助型AGPS的、諸如圖1中的移動(dòng)臺(tái)MS1的移動(dòng)臺(tái)改為發(fā)射無(wú)線信號(hào)，報(bào)告已接收測(cè)距信號(hào)的C/A碼相位(依據(jù)從選定時(shí)間點(diǎn)直至下一C/A碼重復(fù)開始的C/A碼的完整和不完整碼片表示)及對(duì)應(yīng)于選定時(shí)間點(diǎn)的GSP系統(tǒng)時(shí)間估計(jì)?；谝苿?dòng)臺(tái)報(bào)告的信息和有關(guān)移動(dòng)臺(tái)位置的先驗(yàn)信息，在蜂窩網(wǎng)絡(luò)或在另一網(wǎng)絡(luò)中的、諸如圖1中的位置服務(wù)器101的位置服務(wù)器計(jì)算移動(dòng)臺(tái)的位置。
本發(fā)明的發(fā)明人認(rèn)識(shí)到當(dāng)在移動(dòng)臺(tái)位置的先驗(yàn)信息中的不確定性太大時(shí)，對(duì)1毫秒取模測(cè)量C/A碼相位并因此通過(guò)時(shí)間模1毫秒表征每個(gè)測(cè)距信號(hào)的AGPS方式導(dǎo)致出現(xiàn)問(wèn)題。如附錄1所示，在先驗(yàn)位置不確定性大于75公里時(shí)，則無(wú)法明確重構(gòu)到航天器的所謂偽距。
通過(guò)讓移動(dòng)臺(tái)測(cè)量每個(gè)測(cè)距信號(hào)的測(cè)距信號(hào)定時(shí)而無(wú)任何截?cái)?，可解決由于測(cè)距信號(hào)定時(shí)的截?cái)鄿y(cè)量與先驗(yàn)位置中太大的不確定性組合而導(dǎo)致的模糊偽距重構(gòu)問(wèn)題。然而，這會(huì)要求將有關(guān)每個(gè)測(cè)量的測(cè)距信號(hào)的周時(shí)信息解碼，這大大增加了處理延遲，并且由于將周時(shí)信息解碼比檢測(cè)C/A碼邊界要困難得多，因此，還可能降低在移動(dòng)臺(tái)中集成的GPS接收機(jī)的檢測(cè)靈敏度。
通過(guò)提供方式大大降低在AGPS(包括移動(dòng)臺(tái)基礎(chǔ)型和移動(dòng)臺(tái)輔助型AGPS)的環(huán)境中移動(dòng)臺(tái)的先驗(yàn)位置不確定性導(dǎo)致模糊偽距重構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)，本發(fā)明解決了上述問(wèn)題。同時(shí)，本發(fā)明還避免了將有關(guān)每個(gè)測(cè)量的測(cè)距信號(hào)的周時(shí)解碼的需要和相關(guān)聯(lián)的缺點(diǎn)。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明的、分別用于報(bào)告有關(guān)由移動(dòng)臺(tái)從衛(wèi)星(即航天器)接收的測(cè)距信號(hào)的測(cè)量和用于基于此類測(cè)量計(jì)算移動(dòng)臺(tái)位置的基本方法，其中，每個(gè)所述測(cè)距信號(hào)包括由擴(kuò)頻碼(例如，GPS粗捕獲碼)擴(kuò)展的數(shù)據(jù)比特(例如，GPS導(dǎo)航數(shù)據(jù)比特)流。兩個(gè)方法均包括對(duì)至少一個(gè)已接收測(cè)距信號(hào)執(zhí)行步驟501和502，而基本方法的最后步驟不同。
在步驟501，執(zhí)行與數(shù)據(jù)比特流中數(shù)據(jù)比特邊緣的同步。這一般會(huì)涉及對(duì)數(shù)據(jù)比特長(zhǎng)度取模(對(duì)AGPS而言即對(duì)20毫秒取模)確定/識(shí)別數(shù)據(jù)比特邊緣位置。
在步驟502測(cè)量相對(duì)于選定時(shí)間位置的對(duì)數(shù)據(jù)比特流的數(shù)據(jù)比特長(zhǎng)度取模的時(shí)間位置。
在步驟501和502后，報(bào)告測(cè)量的基本方法包括以無(wú)線方式發(fā)射信號(hào)的又一步驟503，信號(hào)包括表示在步驟502測(cè)量的所述時(shí)間位置的數(shù)據(jù)。
在步驟501和502后，計(jì)算移動(dòng)臺(tái)位置的基本方法包括又一步驟504，該步驟利用相對(duì)于所述選定時(shí)間點(diǎn)的所述數(shù)據(jù)比特流的所述測(cè)量的時(shí)間位置和移動(dòng)臺(tái)經(jīng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)至少一個(gè)基站接收的輔助數(shù)據(jù)，計(jì)算所述移動(dòng)臺(tái)位置。已接收輔助數(shù)據(jù)會(huì)包括星歷參數(shù)和發(fā)射已接收測(cè)距信號(hào)的衛(wèi)星的時(shí)鐘校正，這使得計(jì)算在測(cè)距信號(hào)發(fā)射時(shí)的衛(wèi)星位置成為可能。已接收輔助數(shù)據(jù)還會(huì)包括移動(dòng)臺(tái)位置的先驗(yàn)估計(jì)。
一般情況下，對(duì)多個(gè)已接收測(cè)距信號(hào)、優(yōu)選是對(duì)所有檢測(cè)到的測(cè)距信號(hào)執(zhí)行所述同步和測(cè)量步驟501和502。在步驟503發(fā)射的信號(hào)因此會(huì)包括表示所述多個(gè)已接收測(cè)距信號(hào)中每個(gè)信號(hào)相對(duì)于所述選定時(shí)間點(diǎn)的測(cè)量的時(shí)間位置的數(shù)據(jù)，而在步驟504執(zhí)行的位置計(jì)算會(huì)利用所述多個(gè)已接收測(cè)距信號(hào)中每個(gè)信號(hào)相對(duì)于所述選定時(shí)間點(diǎn)的測(cè)量的時(shí)間位置。
包括步驟501、502和503的、報(bào)告測(cè)量的基本方法的實(shí)施例可例如用于在支持移動(dòng)臺(tái)輔助型AGPS的移動(dòng)臺(tái)中實(shí)施處理，其中，基于移動(dòng)臺(tái)報(bào)告的測(cè)量結(jié)果，在網(wǎng)絡(luò)側(cè)某處的節(jié)點(diǎn)中執(zhí)行實(shí)際的位置計(jì)算。
包括步驟501、502和504的、計(jì)算移動(dòng)臺(tái)位置的基本方法的實(shí)施例可例如用于在支持移動(dòng)臺(tái)基礎(chǔ)型AGPS的移動(dòng)臺(tái)中實(shí)施處理。
在AGPS(移動(dòng)臺(tái)輔助型AGPS或移動(dòng)臺(tái)基礎(chǔ)型AGPS)的環(huán)境中應(yīng)用圖5的方法會(huì)使移動(dòng)臺(tái)測(cè)量對(duì)20毫秒取模的已接收測(cè)距信號(hào)的定時(shí)(與現(xiàn)有技術(shù)AGPS的對(duì)1毫秒取模相比)。在移動(dòng)臺(tái)位置的先驗(yàn)不確定性小于1500公里(與應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)的1毫秒截?cái)鄷r(shí)少于75公里相比)時(shí)，20毫秒截?cái)嘣试S完整偽距的明確重構(gòu)。
圖6-9示出了用于報(bào)告在圖1移動(dòng)臺(tái)MS1中實(shí)施的測(cè)距信號(hào)測(cè)量的方法和設(shè)備的第一示范實(shí)施例及根據(jù)本發(fā)明用于位置計(jì)算的設(shè)備的第一示范實(shí)施例。圖10示出根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量報(bào)告信號(hào)的第一示范實(shí)施例。
圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的此示范實(shí)施例的移動(dòng)臺(tái)MS1結(jié)構(gòu)的方框圖。移動(dòng)臺(tái)MS1包括蜂窩通信模塊601、定位模塊602、GPS RF前端603、用于與蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信的天線604及GPS天線605。定位模塊602包括CPU 612、存儲(chǔ)器610和數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)611。蜂窩通信模塊601以無(wú)線方式從蜂窩網(wǎng)絡(luò)接收輔助數(shù)據(jù)，并以無(wú)線方式經(jīng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的基站將測(cè)量結(jié)果發(fā)射到蜂窩網(wǎng)絡(luò)。輔助數(shù)據(jù)可包括可視衛(wèi)星的星歷和時(shí)鐘校正、移動(dòng)臺(tái)MS1的大約位置及大約的GPS系統(tǒng)時(shí)間。或者，輔助數(shù)據(jù)可包含預(yù)計(jì)只用于輔助相關(guān)處理的顯式輔助數(shù)據(jù)。通信模塊601通過(guò)使用接口606將已接收的輔助數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到定位模塊602，而通過(guò)使用接口613將測(cè)量結(jié)果從定位模塊602提供到通信模塊601。通信模塊601還為GPS RF前端603和定位模塊602提供時(shí)鐘參考607。GPS RF前端模塊603由定位模塊602使用接口608控制。
圖7示出由移動(dòng)臺(tái)MS1在接收定位請(qǐng)求時(shí)執(zhí)行的處理。
定位模塊602從通信模塊601接收定位請(qǐng)求時(shí)，在步驟701它請(qǐng)求GPS RF前端603提供GPS信號(hào)樣本。GPS RF前端603通過(guò)天線605接收GPS頻帶，將信號(hào)下變頻到基帶，將信號(hào)分成同相(I)和正交(Q)分量，對(duì)信號(hào)抽樣并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式，并且將這些信號(hào)通過(guò)接口609輸出到定位模塊602。定位模塊602在存儲(chǔ)器610中存儲(chǔ)已接收的I和Q數(shù)據(jù)。
步驟702-703定義對(duì)包括在步驟707發(fā)射的測(cè)量報(bào)告中的每個(gè)單獨(dú)的測(cè)距信號(hào)RS1-RS4執(zhí)行的處理。請(qǐng)注意，即使圖7示出每個(gè)單獨(dú)的測(cè)距信號(hào)的按序處理(參閱步驟704)，但優(yōu)選是并行執(zhí)行與不同測(cè)距信號(hào)有關(guān)的處理。
由移動(dòng)臺(tái)MS1從任意航天器SV1-SV4接收的隨時(shí)間t變化的測(cè)距信號(hào)y可以以簡(jiǎn)化的方式寫為y(t)＝a·c(t-τ)·d(t-τ)·exp{i·(ω0t+ωdt+φ)}+e(t)(20)此處，a是已接收信號(hào)的振幅，c(t)是航天器的C/A碼，以及d(t)是導(dǎo)航數(shù)據(jù)比特流(參見圖2)。項(xiàng)τ是信號(hào)的未知延遲，該未知延遲隨從航天器到移動(dòng)臺(tái)MS1的位置的距離而變化，ω0是GPS載波頻率，ωd是信號(hào)的多普勒頻率，φ是未知相位，以及e(t)是噪聲。
在步驟702，通過(guò)使用測(cè)試測(cè)距信號(hào)的所有可能的碼相位和多普勒頻移的相關(guān)，定位模塊602中的數(shù)字信號(hào)處理器611確定測(cè)距信號(hào)的C/A碼邊界。
一旦在步驟702已確定測(cè)距信號(hào)的C/A碼邊界，便在步驟703繼續(xù)數(shù)字信號(hào)處理器611對(duì)所述測(cè)距信號(hào)的處理，以與此測(cè)距信號(hào)的導(dǎo)航數(shù)據(jù)比特流的比特邊緣同步。比特邊緣同步相當(dāng)于確定d(t)序列的數(shù)據(jù)比特轉(zhuǎn)換。文獻(xiàn)中提到了幾種已知的執(zhí)行比特邊緣同步的方式(參見例如[2]的第8章)。可如何執(zhí)行比特邊緣同步的一個(gè)示例會(huì)是先將已接收數(shù)據(jù)解擴(kuò)，從而留下比特率為1毫秒(即，對(duì)應(yīng)于每個(gè)C/A碼重復(fù))的原“偽比特”。注意，每個(gè)導(dǎo)航數(shù)據(jù)比特有20個(gè)偽比特。根據(jù)公式(20)(并忽略噪聲分量)，這可表示為s(kT)＝a·d(kT-τ)·exp(iφ)；T＝0.001s，k＝1，2，...，N(21)隨后，如圖8所示，將偽比特饋入第一組累加器801，這些累加器對(duì)20個(gè)連續(xù)的偽比特求總和。此后，對(duì)此和求平方，并且在第二組累加器802中產(chǎn)生新總和。此過(guò)程重復(fù)M次。M可適用于當(dāng)前信噪比或選擇為固定值，例如，M＝50。對(duì)偽比特序列的20個(gè)不同的延遲執(zhí)行所有此操作。將累加和最大化的輸出倉(cāng)(bin)即第二組累加器802中的累加器，確定所考慮航天器的數(shù)據(jù)比特邊緣。由于它統(tǒng)計(jì)自最近導(dǎo)航數(shù)據(jù)比特邊界開始的C/A碼周期的整數(shù)數(shù)量，因此，這可表示為介于0與19之間的數(shù)字，在下文將稱為整數(shù)碼相位(“icp”)。
一旦對(duì)測(cè)距信號(hào)最初完成步驟702和703，DSP 611便通過(guò)跟蹤所述測(cè)距信號(hào)的C/A碼邊界/比特邊緣定時(shí)的變化而保持與所述測(cè)距信號(hào)的同步。
如果需要采集更多測(cè)距信號(hào)(在步驟704選擇“是”)，則對(duì)下一測(cè)距信號(hào)重復(fù)步驟702和703(如已經(jīng)論述的，優(yōu)選是對(duì)若干測(cè)距信號(hào)并行執(zhí)行步驟702-703的處理，而不是如圖7所示按序執(zhí)行)。在步驟704中有關(guān)是否應(yīng)采集更多測(cè)距信號(hào)的判定可基于到此為止采集的測(cè)距信號(hào)數(shù)量(應(yīng)采集至少3個(gè)或優(yōu)選是4個(gè)測(cè)距信號(hào)，但采集更多測(cè)距信號(hào)會(huì)提高計(jì)算位置的精度)和定時(shí)要求(用于提供測(cè)量報(bào)告信號(hào)的響應(yīng)時(shí)間可通過(guò)參數(shù)配置為例如在接收定位請(qǐng)求的16秒內(nèi))。
如果采集了足夠的測(cè)距信號(hào)(在步驟704選擇“否”)，則在步驟705估計(jì)選定時(shí)間點(diǎn)的GPS周時(shí)(TOW)。請(qǐng)注意，優(yōu)選是一對(duì)第一測(cè)距信號(hào)完成步驟702-703，就基于所述測(cè)距信號(hào)與采集另外的測(cè)距信號(hào)并行執(zhí)行步驟705。
對(duì)于可如何執(zhí)行步驟705有若干替代選擇。一般情況下，TOW估計(jì)是基于確定在一個(gè)測(cè)距信號(hào)(參見圖3)、優(yōu)選是第一個(gè)采集的測(cè)距信號(hào)的所謂交接字(HOW)中發(fā)射的TOW并然后補(bǔ)償從由航天器進(jìn)行信號(hào)發(fā)射直至由移動(dòng)臺(tái)MS1進(jìn)行信號(hào)接收的傳播延遲。
可通過(guò)將發(fā)射的TOW直接解碼而確定發(fā)射的TOW。此替代選擇暗示以20毫秒的速率將數(shù)據(jù)解調(diào)，并且通常要求確定子幀邊界，然后解碼交接字，從中可導(dǎo)出TOW，即發(fā)射時(shí)間tti。每個(gè)子幀的長(zhǎng)度為6秒，因此，此過(guò)程可能要求收集大約8秒的導(dǎo)航數(shù)據(jù)。在假設(shè)0dB天線的情況下，TOW解調(diào)一直到大約-172dBW起作用，并且實(shí)際上是檢測(cè)靈敏度的限制因素。
或者，可通過(guò)使用相關(guān)技術(shù)的重構(gòu)來(lái)確定發(fā)射的TOW。此過(guò)程還要求生成解調(diào)的數(shù)據(jù)比特，但不是進(jìn)行直接解碼，而是進(jìn)行與已知的發(fā)射的導(dǎo)航數(shù)據(jù)比特(例如，可作為輔助數(shù)據(jù)的一部分發(fā)送到移動(dòng)臺(tái)的所謂遙測(cè)字和HOW字的內(nèi)容)的相關(guān)。這要求GPS時(shí)間先驗(yàn)已知為在幾秒內(nèi)。此過(guò)程起作用時(shí)的信號(hào)電平比直接TOW解碼低些，但極可能的是性能受跟蹤環(huán)的限制，跟蹤環(huán)可能在如此低的信號(hào)電平釋放鎖定。一般情況下，為此采用鎖相環(huán)或自動(dòng)頻率控制環(huán)。但預(yù)期這將一直到大約-179dBW起作用。
通過(guò)應(yīng)用77毫秒的預(yù)計(jì)平均傳播延遲，可補(bǔ)償傳播延遲?；蛘?，根據(jù)發(fā)明人Ari Kangas和Janos Toth-Eget于2004年9月29日提交的同時(shí)待審的美國(guó)專利申請(qǐng)中詳細(xì)描述的原則，從由移動(dòng)臺(tái)MS1從蜂窩網(wǎng)絡(luò)接收的輔助數(shù)據(jù)可導(dǎo)出更準(zhǔn)確的傳播延遲補(bǔ)償。
在步驟706，對(duì)每個(gè)采集的測(cè)距信號(hào)中與選定時(shí)間點(diǎn)相鄰的導(dǎo)航數(shù)據(jù)比特邊緣測(cè)量相對(duì)于選定時(shí)間點(diǎn)的時(shí)間位置。更具體地，在步驟706，對(duì)于每個(gè)采集的測(cè)距信號(hào)，通過(guò)記錄從選定時(shí)間點(diǎn)直至下一C/A碼邊界的完整和不完整碼片數(shù)及另外在選定時(shí)間點(diǎn)與前一最近導(dǎo)航數(shù)據(jù)比特邊緣之間的C/A碼周期的整數(shù)數(shù)量，測(cè)量選定時(shí)間點(diǎn)前最近比特邊緣的位置。通過(guò)測(cè)量C/A碼相位移動(dòng)(完整和不完整碼片)及整數(shù)C/A碼相位(C/A碼重復(fù)數(shù))，從而對(duì)導(dǎo)航數(shù)據(jù)比特長(zhǎng)度(即，20毫秒)取模確定每個(gè)測(cè)距信號(hào)相位。
最后，在步驟707，由移動(dòng)臺(tái)MS1以無(wú)線方式將測(cè)量報(bào)告信號(hào)發(fā)射到蜂窩網(wǎng)絡(luò)NET1。
圖10以示意圖方式示出在本發(fā)明的此示范實(shí)施例中使用的測(cè)量報(bào)告信號(hào)1001的示范格式。請(qǐng)注意，圖10提供簡(jiǎn)化視圖，該視圖集中在與本發(fā)明有關(guān)的數(shù)據(jù)上，并且測(cè)量報(bào)告信號(hào)會(huì)包括圖10中未示出的另外的數(shù)據(jù)(例如，如根據(jù)3GPP TS 44.031為測(cè)量位置響應(yīng)(MEASURE POSITION RESPONSE)消息或根據(jù)3GPP TS 25.331為測(cè)量報(bào)告(MEAS UREMENT REPORT)消息指定的數(shù)據(jù))。
測(cè)量報(bào)告信號(hào)1001包括每個(gè)測(cè)量的測(cè)距信號(hào)的以下數(shù)據(jù)
標(biāo)識(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)其有效的特殊衛(wèi)星的衛(wèi)星ID 1002。
從選定時(shí)間點(diǎn)直至下一C/A碼邊界的完整碼片1003和不完整碼片1004的數(shù)量。
在選定時(shí)間點(diǎn)與前一最近導(dǎo)航數(shù)據(jù)比特邊緣之間的C/A碼周期的整數(shù)數(shù)量1005。
測(cè)量報(bào)告信號(hào)還包括在選定時(shí)間點(diǎn)的估計(jì)的TOW 1006。
測(cè)量報(bào)告信號(hào)在本發(fā)明的第一示范實(shí)施例中作為尋址到位置服務(wù)器101的用戶平面中的普通用戶數(shù)據(jù)發(fā)射。因此，通過(guò)蜂窩網(wǎng)絡(luò)NET1，經(jīng)基于IP的網(wǎng)絡(luò)102將測(cè)量報(bào)告信號(hào)透明路由到位置服務(wù)器101。
圖9以示意圖方式示出位置服務(wù)器101的結(jié)構(gòu)。位置服務(wù)器包括通信模塊901和定位模塊903。通信模塊901接收測(cè)量報(bào)告，并將測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到定位模塊903。定位模塊903通過(guò)使用提供的測(cè)量數(shù)據(jù)(包括每個(gè)報(bào)告的測(cè)距信號(hào)的測(cè)量的定時(shí)信息)和有關(guān)移動(dòng)臺(tái)位置的先驗(yàn)信息，計(jì)算移動(dòng)臺(tái)MS1的位置。先驗(yàn)信息例如可從包括在來(lái)自移動(dòng)臺(tái)MS1的信號(hào)中并指示移動(dòng)臺(tái)MS1運(yùn)行時(shí)所處網(wǎng)絡(luò)的公共陸地移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)(PLMN)身份中導(dǎo)出。PLMN身份例如可作為移動(dòng)臺(tái)當(dāng)前運(yùn)行時(shí)所處小區(qū)的小區(qū)身份的一部分包括在內(nèi)。通過(guò)使用提供的PLMN身份，定位模塊903可例如通過(guò)從表中檢索移動(dòng)臺(tái)MS1運(yùn)行時(shí)所處國(guó)家的中心的坐標(biāo)及對(duì)應(yīng)于從所述中心直至所述國(guó)家的邊界的最大距離的半徑，從而導(dǎo)出先驗(yàn)位置信息。特別是對(duì)于大的國(guó)家，小區(qū)身份的分級(jí)特性還可用于標(biāo)識(shí)移動(dòng)臺(tái)運(yùn)行時(shí)所處國(guó)家內(nèi)的特殊地區(qū)。與嘗試維護(hù)具有有關(guān)每個(gè)小區(qū)的地理坐標(biāo)的信息的全球數(shù)據(jù)庫(kù)相比，維護(hù)不同國(guó)家或所述國(guó)家內(nèi)地區(qū)的中心/半徑信息表的負(fù)擔(dān)要輕得多。
在本發(fā)明的示范第一實(shí)施例中，移動(dòng)臺(tái)MS1的定位模塊602既充當(dāng)與已接收測(cè)距信號(hào)上數(shù)據(jù)比特流中數(shù)據(jù)比特邊緣同步的同步裝置，又充當(dāng)測(cè)量相對(duì)于選定時(shí)間點(diǎn)的已接收測(cè)距信號(hào)上數(shù)據(jù)比特流的位置的測(cè)量裝置，而蜂窩通信模塊601充當(dāng)以無(wú)線方式發(fā)射信號(hào)的發(fā)射裝置，信號(hào)包括表示所述測(cè)量的時(shí)間位置的數(shù)據(jù)。在位置服務(wù)器101中，通信模塊901充當(dāng)接收包括所述測(cè)量的時(shí)間位置的測(cè)量報(bào)告信號(hào)的裝置，而定位模塊903充當(dāng)基于已接收的測(cè)量結(jié)果計(jì)算移動(dòng)臺(tái)位置的裝置。
除上面公開的本發(fā)明的示范第一實(shí)施例外，有若干方式提供第一實(shí)施例的重新布置、修改和替代，從而產(chǎn)生本發(fā)明的另外的實(shí)施例。
通過(guò)在移動(dòng)臺(tái)MS1的定位模塊602中將圖7的步驟707基本上替換為計(jì)算移動(dòng)臺(tái)MS1的位置的步驟，可從所示的本發(fā)明第一實(shí)施例導(dǎo)出在移動(dòng)臺(tái)基礎(chǔ)型AGPS的環(huán)境中使用的示范實(shí)施例。因此，第一示范實(shí)施例中位置服務(wù)器101的定位模塊903執(zhí)行的計(jì)算會(huì)改為由移動(dòng)臺(tái)MS1的定位模塊602執(zhí)行。移動(dòng)臺(tái)位置的先驗(yàn)估計(jì)及衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)和時(shí)鐘校正會(huì)作為在位置計(jì)算中使用的輔助數(shù)據(jù)由網(wǎng)絡(luò)提供。
本發(fā)明當(dāng)然可在AGPS控制平面和用戶平面解決方案的環(huán)境中應(yīng)用。關(guān)于AGPS控制平面解決方案，本發(fā)明可能非常關(guān)注在擴(kuò)展范圍小區(qū)(在GSM中，擴(kuò)展范圍小區(qū)可具有高達(dá)100公里的半徑)的環(huán)境中應(yīng)用或在網(wǎng)絡(luò)中未實(shí)施小區(qū)身份定位(這一般用作確定先驗(yàn)位置信息的基礎(chǔ))時(shí)應(yīng)用。在控制平面解決方案中將本發(fā)明應(yīng)用到移動(dòng)輔助型AGPS會(huì)暗示用于從移動(dòng)臺(tái)報(bào)告測(cè)量結(jié)果的信令消息的修改以包括定義對(duì)導(dǎo)航數(shù)據(jù)比特長(zhǎng)度(即，20毫秒)取模測(cè)量的測(cè)距信號(hào)相位的數(shù)據(jù)。這優(yōu)選是可通過(guò)添加如對(duì)第一示范實(shí)施例的測(cè)量報(bào)告信號(hào)所建議的自前一最近導(dǎo)航數(shù)據(jù)比特邊緣的C/A碼周期的整數(shù)數(shù)量而實(shí)現(xiàn)。需要修改的信令消息的示例有如在3GPP TS 44.031中指定的測(cè)量位置響應(yīng)(MEASURE POSITION RESPONSE)消息和如在3GPPTS 25.331中指定的測(cè)量報(bào)告(MEASUREMENT REPORT)消息。
除上述和圖10中建議的格式外，對(duì)于可如何在測(cè)量報(bào)告信號(hào)中表示對(duì)測(cè)距信號(hào)中數(shù)據(jù)比特流的數(shù)據(jù)比特長(zhǎng)度取模測(cè)量的時(shí)間位置當(dāng)然有若干個(gè)替代選擇。一個(gè)替代選擇會(huì)是包括到選定時(shí)間點(diǎn)后的最近比特邊緣的C/A碼周期的整數(shù)數(shù)量。另一個(gè)替代選擇會(huì)是將碼重復(fù)的整數(shù)數(shù)量及完整和不完整碼片的數(shù)量一起轉(zhuǎn)換成以完整和不完整毫秒表示的時(shí)間。
通過(guò)使用足夠精確的實(shí)時(shí)時(shí)鐘，例如，一般每秒只偏差幾納秒并在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)具有優(yōu)于1毫秒的長(zhǎng)期穩(wěn)定性的蜂窩系統(tǒng)時(shí)鐘，周時(shí)估計(jì)會(huì)無(wú)需為每個(gè)定位請(qǐng)求將測(cè)距信號(hào)中發(fā)射的TOW解碼/重構(gòu)。此外，執(zhí)行TOW估計(jì)的一個(gè)替代選擇會(huì)是測(cè)量另外的測(cè)距信號(hào)以估計(jì)未知的測(cè)距信號(hào)接收時(shí)間，并且對(duì)于移動(dòng)臺(tái)輔助型AGPS，在測(cè)量報(bào)告信號(hào)中包括另外的測(cè)距信號(hào)的數(shù)據(jù)而不是TOW估計(jì)。
在會(huì)希望結(jié)合AGPS處理甚至更大的超過(guò)1500公里的先驗(yàn)位置不確定性的情況下，本發(fā)明可與美國(guó)專利申請(qǐng)60/545175的講授內(nèi)容組合，如本申請(qǐng)中所述的對(duì)已接收測(cè)距信號(hào)執(zhí)行對(duì)導(dǎo)航數(shù)據(jù)比特長(zhǎng)度取模的測(cè)量，并然后如所述美國(guó)專利申請(qǐng)中公開的消除不可能的偽距。
雖然本發(fā)明在其第一示范實(shí)施例中已在輔助型GPS環(huán)境中應(yīng)用，但本發(fā)明當(dāng)然可結(jié)合發(fā)射的測(cè)距信號(hào)包括由擴(kuò)頻碼擴(kuò)展的數(shù)據(jù)比特的其他基于衛(wèi)星的定位系統(tǒng)應(yīng)用。
附錄1此附錄示出超過(guò)75公里的先驗(yàn)位置不確定性暗示由于現(xiàn)有技術(shù)AGPS的1毫秒截?cái)喽鵁o(wú)法明確重構(gòu)偽距的原因。
圖11示出最差情況，其中，移動(dòng)臺(tái)測(cè)量第一航天器SV1的完整時(shí)鐘tsv1，即執(zhí)行從航天器SV1接收的測(cè)距信號(hào)的完整TOW重構(gòu)，并且測(cè)量第二航天器SV2時(shí)鐘tsv2的不完整(亞毫秒)部分，即，只確定從航天器SV2接收的測(cè)距信號(hào)的C/A碼相位。已知移動(dòng)臺(tái)在圓內(nèi)，例如，對(duì)應(yīng)于服務(wù)小區(qū)的小區(qū)邊界，具有半徑Δ，即移動(dòng)臺(tái)的先驗(yàn)位置不確定性為Δ。從航天器SV1到圓心的距離為d1，而從航天器SV2到圓心的距離為d2。測(cè)量在(未知)時(shí)間t0完成?，F(xiàn)在的問(wèn)題是在什么條件下明確重構(gòu)時(shí)鐘tsv2的整數(shù)毫秒部分是可能的？在試驗(yàn)移動(dòng)臺(tái)位置A和B的時(shí)鐘tsv1和tsv2現(xiàn)在計(jì)算如下位置Atsv1＝t0-(d1-Δ)/c(1)tsv2＝t0-(d2+Δ)/c(2)其中，c是無(wú)線電信號(hào)在真空中傳播的速度。
從(2)減去(1)并重新排列產(chǎn)生了tsv2＝tsv1+(d1-d2-2Δ)/c (3)位置Btsv1＝t0-(d1+Δ)/c(4)tsv2＝t0-(d2-Δ)/c(5)從(5)減去(4)并重新排列產(chǎn)生了tsv2＝tsv1+(d1-d2+2Δ)/c (6)組合(3)和(6)，由此得出tsv2所處的區(qū)間tsv2∈(tsv1+(d1-d2-2Δ)/c，tsv1+(d1-d2+2Δ)/c)(7)此區(qū)間的大小為4Δ/c。為明確重構(gòu)tsv2的整數(shù)毫秒部分，要求區(qū)間小于1毫秒。因此4Δ/c＜0.001 (8)
這得出要求Δ＜c*0.001/4～75km(9)參考文獻(xiàn)[1]“Navstar GPS空間部分/導(dǎo)航用戶接口”(Navstar GPS SpaceSegment/Navigation user Interfaces，ICD-GPS-200，Revision IRN-200C-003，11October 1999)?！叭蚨ㄎ幌到y(tǒng)理論與應(yīng)用”(Parkinson，Spilker GlobalPositioning SystemTheory and Applications，Volume 1，AIAA，1996)
權(quán)利要求
1.移動(dòng)臺(tái)(MS1)中一種報(bào)告有關(guān)由所述移動(dòng)臺(tái)(MS1)從衛(wèi)星(SV1-SV4)接收的測(cè)距信號(hào)(RS1-RS4)的測(cè)量的方法，所述測(cè)距信號(hào)各自包括由擴(kuò)頻碼(203)擴(kuò)展的數(shù)據(jù)比特(202)流(201)，所述方法包括以下步驟，對(duì)已接收測(cè)距信號(hào)(RS1-RS4)中至少之一與所述數(shù)據(jù)比特(202)流(201)中的數(shù)據(jù)比特邊緣同步(501、702-703)；測(cè)量(502、706)相對(duì)于選定時(shí)間點(diǎn)的對(duì)所述數(shù)據(jù)比特(202)流(201)的數(shù)據(jù)比特長(zhǎng)度取模的時(shí)間位置；所述方法還包括以無(wú)線方式(503、707)發(fā)射信號(hào)的步驟，所述信號(hào)包括表示所述測(cè)量的時(shí)間位置的數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，對(duì)多個(gè)已接收測(cè)距信號(hào)(RS1-RS4)執(zhí)行所述同步和測(cè)量步驟，并且所述以無(wú)線方式發(fā)射的信號(hào)包括表示所述多個(gè)已接收測(cè)距信號(hào)中每個(gè)信號(hào)相對(duì)于所述選定時(shí)間點(diǎn)的測(cè)量的時(shí)間位置的數(shù)據(jù)。
3.移動(dòng)臺(tái)(MS1)中一種基于有關(guān)由所述移動(dòng)臺(tái)(MS1)從衛(wèi)星(SV1-SV4)接收的測(cè)距信號(hào)(RS1-RS4)的測(cè)量計(jì)算所述移動(dòng)臺(tái)位置的方法，所述測(cè)距信號(hào)(RS1-RS4)各自包括由擴(kuò)頻碼(203)擴(kuò)展的數(shù)據(jù)比特(202)流(201)，所述方法包括以下步驟，對(duì)已接收測(cè)距信號(hào)(RS1-RS4)中至少之一與所述數(shù)據(jù)比特(202)流(201)中的數(shù)據(jù)比特邊緣同步(501、702-703)；測(cè)量(502、706)相對(duì)于選定時(shí)間點(diǎn)的對(duì)所述數(shù)據(jù)比特(202)流(201)的數(shù)據(jù)比特長(zhǎng)度取模的時(shí)間位置；所述方法還包括以下步驟通過(guò)利用相對(duì)于所述選定時(shí)間點(diǎn)的所述數(shù)據(jù)比特流的所述測(cè)量的時(shí)間位置和由所述移動(dòng)臺(tái)(MS1)經(jīng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)(NET1)的至少一個(gè)基站(RBS1、RBS2)接收的輔助數(shù)據(jù)，計(jì)算(504)所述移動(dòng)臺(tái)位置。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，對(duì)多個(gè)已接收測(cè)距信號(hào)(RS1-RS4)執(zhí)行所述同步和測(cè)量步驟，并且通過(guò)利用所述多個(gè)已接收測(cè)距信號(hào)(RS1-RS4)中每個(gè)信號(hào)相對(duì)于所述選定時(shí)間點(diǎn)的測(cè)量的時(shí)間位置，執(zhí)行所述位置計(jì)算。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述測(cè)量涉及確定所述數(shù)據(jù)比特流中相鄰比特邊緣相對(duì)于所述選定時(shí)間點(diǎn)的時(shí)間位置。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述相鄰比特邊緣是在所述選定時(shí)間點(diǎn)后最近的下一比特邊緣。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述相鄰比特邊緣是在所述選定時(shí)間點(diǎn)前最近的比特邊緣。
8.如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述衛(wèi)星是全球定位系統(tǒng)的一部分。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述擴(kuò)頻碼是粗捕獲碼，并且所述數(shù)據(jù)比特流是根據(jù)全球定位系統(tǒng)規(guī)范格式的導(dǎo)航數(shù)據(jù)比特流。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述同步步驟包括以下子步驟確定(702)粗捕獲碼邊界；確定(703)導(dǎo)航數(shù)據(jù)比特邊緣。
11.一種執(zhí)行有關(guān)由移動(dòng)臺(tái)從衛(wèi)星(SV1-SV4)接收的測(cè)距信號(hào)(RS1-RS4)的測(cè)量的設(shè)備，所述測(cè)距信號(hào)各自包括由擴(kuò)頻碼(203)擴(kuò)展的數(shù)據(jù)比特(202)流(201)，所述設(shè)備包括同步裝置(602)，用于與至少一個(gè)已接收測(cè)距信號(hào)的數(shù)據(jù)比特流中的數(shù)據(jù)比特邊緣同步；測(cè)量裝置(602)，用于測(cè)量相對(duì)于選定時(shí)間點(diǎn)的對(duì)所述至少一個(gè)已接收測(cè)距信號(hào)的數(shù)據(jù)比特流的數(shù)據(jù)比特長(zhǎng)度取模的時(shí)間位置；發(fā)射裝置(601)，用于以無(wú)線方式發(fā)射信號(hào)，所述信號(hào)包括表示所述測(cè)量的時(shí)間位置的數(shù)據(jù)。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，所述同步和測(cè)量裝置適用于對(duì)多個(gè)已接收測(cè)距信號(hào)(RS1-RS4)操作，并且所述發(fā)射裝置適用于將表示所述多個(gè)已接收測(cè)距信號(hào)中每個(gè)信號(hào)相對(duì)于所述選定時(shí)間點(diǎn)的測(cè)量的時(shí)間位置的數(shù)據(jù)包括在所述信號(hào)中。
13.一種基于有關(guān)由移動(dòng)臺(tái)從衛(wèi)星(SV1-SV4)接收的測(cè)距信號(hào)(RS1-RS4)的測(cè)量計(jì)算所述移動(dòng)臺(tái)的位置的設(shè)備，所述測(cè)距信號(hào)各自包括由擴(kuò)頻碼(203)擴(kuò)展的數(shù)據(jù)比特(202)流(201)，所述設(shè)備包括同步裝置(602)，用于與至少一個(gè)已接收測(cè)距信號(hào)的數(shù)據(jù)比特流中的數(shù)據(jù)比特邊緣同步；測(cè)量裝置(602)，用于測(cè)量相對(duì)于選定時(shí)間點(diǎn)的對(duì)所述至少一個(gè)已接收測(cè)距信號(hào)的數(shù)據(jù)比特流的數(shù)據(jù)比特長(zhǎng)度取模的時(shí)間位置；計(jì)算裝置(602)，用于通過(guò)利用相對(duì)于所述選定時(shí)間點(diǎn)的所述數(shù)據(jù)比特流的所述測(cè)量的時(shí)間位置和由所述移動(dòng)臺(tái)經(jīng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)(NET1)的至少一個(gè)基站(RBS1、RBS2)接收的輔助數(shù)據(jù)，計(jì)算所述移動(dòng)臺(tái)的所述位置。
14.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，所述同步和測(cè)量裝置適用于對(duì)多個(gè)已接收測(cè)距信號(hào)操作，并且所述計(jì)算裝置適用于利用所述多個(gè)已接收測(cè)距信號(hào)中每個(gè)信號(hào)相對(duì)于所述選定時(shí)間點(diǎn)的測(cè)量的時(shí)間位置。
15.如權(quán)利要求11-14中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述測(cè)量裝置適用于確定所述數(shù)據(jù)比特流中相鄰比特邊緣相對(duì)于所述選定時(shí)間點(diǎn)的時(shí)間位置。
16.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，所述相鄰比特邊緣是在所述選定時(shí)間點(diǎn)后最近的下一比特邊緣。
17.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，所述相鄰比特邊緣是在所述選定時(shí)間點(diǎn)前最近的比特邊緣。
18.如權(quán)利要求11-17中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述衛(wèi)星是全球定位系統(tǒng)的一部分。
19.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中，所述擴(kuò)頻碼是粗捕獲碼，并且所述數(shù)據(jù)比特流是根據(jù)全球定位系統(tǒng)規(guī)范格式的導(dǎo)航數(shù)據(jù)比特流。
20.一種移動(dòng)臺(tái)(MS1)，包括如權(quán)利要求11-19中任一項(xiàng)所述的設(shè)備。
21.一種包含在數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流中的測(cè)量報(bào)告信號(hào)(1001)，所述測(cè)量報(bào)告信號(hào)報(bào)告有關(guān)由移動(dòng)臺(tái)(MS1)從衛(wèi)星(SV1-SV4)接收的測(cè)距信號(hào)(RS1-RS4)的測(cè)量，所述測(cè)距信號(hào)(RS1-RS4)各自包括由擴(kuò)頻碼(203)擴(kuò)展的數(shù)據(jù)比特(202)流(201)，所述測(cè)量報(bào)告信號(hào)(1001)包括至少一個(gè)已接收測(cè)距信號(hào)的表示相對(duì)于選定時(shí)間點(diǎn)的對(duì)所述至少一個(gè)已接收測(cè)距信號(hào)中的數(shù)據(jù)比特流的數(shù)據(jù)比特長(zhǎng)度取模的時(shí)間位置的數(shù)據(jù)(1003-1005)。
22.如權(quán)利要求21所述的測(cè)量報(bào)告信號(hào)，其中，所述測(cè)量報(bào)告信號(hào)包括表示多個(gè)已接收測(cè)距信號(hào)中數(shù)據(jù)比特流相對(duì)于所述選定時(shí)間點(diǎn)的時(shí)間位置的數(shù)據(jù)。
23.如權(quán)利要求21-22中任一項(xiàng)所述的測(cè)量報(bào)告信號(hào)，其中，由所述測(cè)量報(bào)告信號(hào)中包括的數(shù)據(jù)表示的相對(duì)于所述選定時(shí)間點(diǎn)的每個(gè)時(shí)間位置是與所述選定時(shí)間點(diǎn)相鄰的比特邊緣的時(shí)間位置。
24.如權(quán)利要求21-23中任一項(xiàng)所述的測(cè)量報(bào)告信號(hào)，其中，每個(gè)擴(kuò)頻碼(203)包括有限長(zhǎng)度的碼片序列，并且其中，相對(duì)于所述選定時(shí)間點(diǎn)的每個(gè)時(shí)間位置在所述測(cè)量報(bào)告信號(hào)中由數(shù)據(jù)表示，所述數(shù)據(jù)包括從所述選定時(shí)間點(diǎn)直至下一C/A碼重復(fù)開始的剩余完整碼片(1003)和不完整碼片(1004)的數(shù)量；在所述選定時(shí)間點(diǎn)前最近的比特邊緣與所述選定時(shí)間點(diǎn)之間的整數(shù)擴(kuò)頻碼重復(fù)(1005)的數(shù)量。
25.如權(quán)利要求21-24中任一項(xiàng)所述的測(cè)量報(bào)告信號(hào)，其中，所述衛(wèi)星是全球定位系統(tǒng)的一部分。
26.如權(quán)利要求25所述的測(cè)量報(bào)告信號(hào)，其中，所述擴(kuò)頻碼是粗捕獲碼(203)，并且所述數(shù)據(jù)比特流是根據(jù)全球定位系統(tǒng)規(guī)范格式的導(dǎo)航數(shù)據(jù)比特(202)流(201)。
27.一種用于計(jì)算移動(dòng)臺(tái)(MS1)的位置的設(shè)備(101)，所述設(shè)備(101)包括接收如權(quán)利要求21-26中任一項(xiàng)所述的測(cè)量報(bào)告信號(hào)的裝置(901)；通過(guò)利用已接收測(cè)量報(bào)告信號(hào)中報(bào)告的至少一個(gè)時(shí)間位置計(jì)算所述移動(dòng)臺(tái)位置的裝置(903)。
全文摘要
本發(fā)明涉及報(bào)告有關(guān)由移動(dòng)臺(tái)從衛(wèi)星(SV1－SV4)接收的測(cè)距信號(hào)(RS1－RS4)的測(cè)量或者基于此類測(cè)量計(jì)算位置的方法和設(shè)備及測(cè)量報(bào)告信號(hào)，其中，每個(gè)所述測(cè)距信號(hào)包括由擴(kuò)頻碼(203)擴(kuò)展的數(shù)據(jù)比特(202)流(201)。在與測(cè)距信號(hào)上數(shù)據(jù)比特流中的數(shù)據(jù)比特邊緣同步(501)后，測(cè)量(502)相對(duì)于選定時(shí)間點(diǎn)的對(duì)所述數(shù)據(jù)比特流的數(shù)據(jù)比特長(zhǎng)度取模的時(shí)間位置。測(cè)量的時(shí)間位置可由對(duì)已接收測(cè)距信號(hào)執(zhí)行測(cè)量的設(shè)備用于計(jì)算(504)移動(dòng)臺(tái)的位置。或者，該設(shè)備可發(fā)射(503)包括表示所述測(cè)量的時(shí)間位置的數(shù)據(jù)的無(wú)線信號(hào)，從而允許在另一設(shè)備(101)中確定移動(dòng)臺(tái)位置。
文檔編號(hào)G01S5/14GK101044413SQ200480044195
公開日2007年9月26日 申請(qǐng)日期2004年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月11日
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