專(zhuān)利名稱(chēng)：點(diǎn)定位器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的各方面一般地涉及全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)。更具體而言，本 發(fā)明涉及增大衛(wèi)星系統(tǒng)的覆蓋范圍。
背景技術(shù)：
全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)是通常用于描述繞地球軌道運(yùn)行和 發(fā)射基準(zhǔn)信號(hào)的無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的術(shù)語(yǔ)，所述基準(zhǔn)信號(hào)使得一定
的位置。例如，全球定位系統(tǒng)(GPS )是由美國(guó)當(dāng)前正在使用的GNSS。 除了 GPS系統(tǒng)之外，還存在當(dāng)前執(zhí)行或在未來(lái)將會(huì)執(zhí)行類(lèi)似功能的 其他類(lèi)似的GNSS系統(tǒng)。這些系統(tǒng)包括歐盟的Galileo系統(tǒng)、俄羅斯 聯(lián)邦的GLONASS系統(tǒng)、和日本的準(zhǔn)天頂衛(wèi)星系統(tǒng)(QZSS)。
GNSS發(fā)射射頻(RF)信號(hào)，當(dāng)該信號(hào)被接收和處理時(shí)，能夠 為了消遣用途給個(gè)人，為了在"利益，，活動(dòng)中使用給商業(yè)實(shí)體，為了武 器系統(tǒng)的導(dǎo)航給政府和軍事部門(mén)以及為了幫助引導(dǎo)緊急人員給公共 安全組織提供定位和導(dǎo)航服務(wù)。在一個(gè)實(shí)例中，許多現(xiàn)代車(chē)輛制造商 在商用車(chē)輛中包含GPS導(dǎo)航系統(tǒng)以在不熟悉的區(qū)域引導(dǎo)駕駛員。類(lèi) 似地，GPS類(lèi)型的設(shè)備也已經(jīng)適用于蜂窩電話(huà)技術(shù)從而援救人員能夠 在緊急的情況下定位失蹤或遇難的個(gè)人。
GNSS衛(wèi)星系統(tǒng)典型在中間地球軌道(接近10,900海里高)和地 球同步軌道(接近19,300海里高)運(yùn)行。由于這些衛(wèi)星系統(tǒng)的高度，當(dāng)信號(hào)到達(dá)地球表面時(shí)它們是非常弱的。為了能夠設(shè)計(jì)出具有高增益
的小天線(xiàn)，典型地在L波段(接近lGHz到2GHz)中選擇GNSS衛(wèi) 星發(fā)射的頻率。這種頻率選擇的缺點(diǎn)是在該頻率運(yùn)行的系統(tǒng)通常通過(guò) 視線(xiàn)操作。也就是，L波段頻率表現(xiàn)出對(duì)密集建筑材料或大地的信號(hào) 穿透性差。因此，在諸如大型辦公建筑、停車(chē)庫(kù)、地鐵等等的許多公 共位置，GNSS衛(wèi)星信號(hào)不可獲得以及GNSS接收機(jī)不能正確工作。 這可能是嚴(yán)重的問(wèn)題，特別是在公共安全操作的情況下，GNSS接收 機(jī)可以被用于引導(dǎo)緊急響應(yīng)者到遇險(xiǎn)人員的位置。如果沒(méi)有增強(qiáng)的覆 蓋，這些全球?qū)Ш叫l(wèi)星技術(shù)的潛在應(yīng)用可能受到嚴(yán)重地限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的各方面解決上述的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題，從而提供全球?qū)Ш?衛(wèi)星系統(tǒng)的增強(qiáng)覆蓋。本發(fā)明的至少一個(gè)方面在得不到GNSS信號(hào)將 被的位置提供在小的地理區(qū)域上廣播GNSS信號(hào)的GNSS發(fā)射機(jī)設(shè) 備。這使得GNSS接收機(jī)在更多區(qū)域中操作和提供定位信息。在本發(fā) 明的某些方面，GNSS天線(xiàn)收集GNSS信號(hào)和通過(guò)信號(hào)分配網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā) 該信號(hào)到GNSS發(fā)射機(jī)設(shè)備。信號(hào)分配網(wǎng)絡(luò)可以或可以不包括附加的 信號(hào)處理(例如，信號(hào)放大器和/或中繼器)。在一個(gè)實(shí)例中，這種網(wǎng) 絡(luò)可以包括至少一個(gè)同軸電纜網(wǎng)絡(luò)。所述廣播信號(hào)可以是這樣的，這 些廣播信號(hào)可以具有對(duì)應(yīng)于信號(hào)發(fā)射機(jī)天線(xiàn)的已知位置的相關(guān)碼片 相位和多普勒頻率、精確的GNSS衛(wèi)星星座時(shí)間，和導(dǎo)航數(shù)據(jù)信息， 并且可以對(duì)應(yīng)于如果真實(shí)的GNSS信號(hào)不被遮蔽，將會(huì)在已知位置可 見(jiàn)的GNSS衛(wèi)星的列表。
關(guān)于附圖和相關(guān)描述進(jìn)行闡述本發(fā)明這些和其他方面。


當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)將會(huì)更加明白本發(fā)明的以上概述以及優(yōu) 選實(shí)施例的以下詳細(xì)描述，它們通過(guò)實(shí)例的方式被包括，而不是通過(guò) 限制所要保護(hù)的本發(fā)明的方式，其中圖1示出可以支持本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面的傳統(tǒng)全球?qū)Ш叫l(wèi)
星系統(tǒng)(GNSS)。
圖2A示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示意性實(shí)施例的同步GNSS發(fā)射機(jī) 系統(tǒng)環(huán)境。
圖2B示出根據(jù)本發(fā)明的另 一個(gè)示意性實(shí)施例的自治GNSS發(fā)射 機(jī)系統(tǒng)環(huán)境。
圖2C示出根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)示意性實(shí)施例的GNSS發(fā)射機(jī)系 統(tǒng)環(huán)境。
圖3A和3B示出根據(jù)本發(fā)明示意性實(shí)施例的GNSS發(fā)射機(jī)。 圖4示出根據(jù)本發(fā)明的示意性實(shí)施例用于提供星座信息給多發(fā)
射機(jī)系統(tǒng)的星座信息收集和分配機(jī)構(gòu)。
圖5示出其中星座信息收集和分配機(jī)構(gòu)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的本發(fā)明
的另一個(gè)實(shí)施例。
圖6示出根據(jù)本發(fā)明的示意性實(shí)施例的多發(fā)射機(jī)系統(tǒng)，其中星座
信息收集和分配機(jī)構(gòu)是模擬射頻信號(hào)分配網(wǎng)絡(luò)。
圖7示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示意性實(shí)施例的單獨(dú)的發(fā)射機(jī)單元。 圖8示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)示意性實(shí)施例的單獨(dú)的發(fā)射機(jī)單元。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將在下文中更全面地參考附圖描述本發(fā)明，圖中示出了本發(fā) 明的各個(gè)方面。但是，本發(fā)明可以以不同的形式實(shí)施并且不應(yīng)該被認(rèn) 為局限于這里闡述的實(shí)施例。而是，這些實(shí)施例被提供以便對(duì)于本領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)本說(shuō)明書(shū)公開(kāi)將是全面和完整的，以及將全面 地覆蓋本發(fā)明的范圍。所述單元和附圖一定按比例繪制，相反重點(diǎn)放 在了清楚地示例本發(fā)明的原理上。
為了本發(fā)明公開(kāi)，"重構(gòu)的信號(hào)"可以包括利用對(duì)信號(hào)分量稍微修 改，替換一個(gè)或多個(gè)信號(hào)分量，以及完全替換所有信號(hào)分量的信號(hào)的 重構(gòu)。重構(gòu)信號(hào)可以被稱(chēng)為修改信號(hào)特性。而且，應(yīng)該注意到在以下 描述中闡述單元之間的各種連接。應(yīng)該注意到，除非特別規(guī)定，這些圖進(jìn)行限制。
圖1示出可以支持本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)方面的傳統(tǒng)的全球?qū)Ш叫l(wèi)
星系統(tǒng)(GNSS)IO。 GNSS系統(tǒng)是基于空間的三角測(cè)量系統(tǒng)，它由 多個(gè)無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航衛(wèi)星12以及地面控制部分18組成。衛(wèi)星12通過(guò)無(wú) 線(xiàn)電導(dǎo)航信號(hào)16的連續(xù)發(fā)送支持導(dǎo)航和定位接收機(jī)14的操作，該導(dǎo) 航和定位接收機(jī)例如是具有時(shí)間相關(guān)器處理器的無(wú)線(xiàn)電接收機(jī)。 GNSS接收機(jī)14通過(guò)從衛(wèi)星接收這些無(wú)線(xiàn)電信號(hào)進(jìn)行操作以及，使用 時(shí)間相關(guān)處理，測(cè)量信號(hào)16從GNSS衛(wèi)星12傳播到接收機(jī)位置所花 費(fèi)的時(shí)間。通過(guò)將該傳播時(shí)間乘以光速，接收機(jī)14能夠確定到所述 衛(wèi)星的距離并因此通過(guò)三角測(cè)量法確定它的位置。
當(dāng)GNSS衛(wèi)星12繞地球軌道運(yùn)行時(shí)，它們根據(jù)GNSS系統(tǒng)時(shí)間 同步地發(fā)射無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航信號(hào)16。信號(hào)16具有某種擴(kuò)頻特性，這種特 性允許接收機(jī)14測(cè)量信號(hào)到達(dá)接收機(jī)位置的時(shí)間。除了上述擴(kuò)頻特 性之外，信號(hào)16還包含被稱(chēng)為導(dǎo)航數(shù)據(jù)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流，該導(dǎo)航數(shù)據(jù) 包括描述GNSS星座軌道模式以及GNSS系統(tǒng)時(shí)間的參數(shù)。利用該軌 道參數(shù)和系統(tǒng)時(shí)間，GNSS接收機(jī)14能夠在擴(kuò)頻信號(hào)16從衛(wèi)星12 被廣播時(shí)計(jì)算衛(wèi)星12在空間的位置。利用獲知的衛(wèi)星位置和系統(tǒng)時(shí) 間，當(dāng)信號(hào)16被廣播時(shí)，接收機(jī)14能夠使用這種信息和信號(hào)的到達(dá) 時(shí)間確定信號(hào)16的傳播時(shí)間。通過(guò)乘以光速和對(duì)某些大氣傳播效應(yīng) 進(jìn)行調(diào)節(jié)，接收機(jī)14能夠確定到衛(wèi)星12的距離。 一旦已經(jīng)對(duì)于三個(gè) 或更多衛(wèi)星12完成這種處理，接收機(jī)14就能夠使用三角測(cè)量技術(shù)計(jì) 算它在地球表面上或接近地球表面的位置。
GNSS衛(wèi)星12使用的擴(kuò)頻信號(hào)可以通過(guò)將載波信號(hào)乘以被稱(chēng)為 "碼片，，的二進(jìn)制碼產(chǎn)生，該二進(jìn)制碼可以具有預(yù)定的頻率和長(zhǎng)度，以
及還可以具有唯一的數(shù)學(xué)特性。這些碼片可以是這樣的以便如果碼族 中的一個(gè)碼與同一族中的另一個(gè)碼是時(shí)間相關(guān)的，結(jié)果將是零相關(guān)。 而且，只要碼被移位多于+/-一個(gè)碼片，與相同碼的移位版本時(shí)間相 關(guān)的碼片也會(huì)導(dǎo)致零相關(guān)的結(jié)果。當(dāng)碼與相同碼的拷貝相關(guān)時(shí)以及在兩個(gè)拷貝被對(duì)準(zhǔn)的精確時(shí)刻，GNSS接收機(jī)14中的時(shí)間相關(guān)器輸出可 以?xún)H產(chǎn)生非零結(jié)果，即相關(guān)峰值。這種方法允許GNSS接收機(jī)14測(cè) 量接收衛(wèi)星信號(hào)16的時(shí)間。由于在衛(wèi)星信號(hào)16中可以連續(xù)地重復(fù)所 述碼，因此能夠說(shuō)當(dāng)該信號(hào)到達(dá)接收機(jī)的位置時(shí)接收機(jī)14正在測(cè)量 信號(hào)16的碼相位。
如上已經(jīng)描述，GNSS接收機(jī)可以通過(guò)搜索接收信號(hào)以查找特定 的衛(wèi)星碼片和測(cè)量在接收機(jī)的位置這些碼的相位進(jìn)行操作。由于 GNSS星座可以包括許多連續(xù)繞地球軌道運(yùn)行的衛(wèi)星12， GNSS接收 機(jī)可能對(duì)于哪一個(gè)GNSS衛(wèi)星12在上空以及它應(yīng)該搜索哪些衛(wèi)星碼 片具有有限的先驗(yàn)知識(shí)。這種知識(shí)實(shí)際上存儲(chǔ)在絕大多數(shù)的GNSS接 收機(jī)14中并被稱(chēng)為歷書(shū)。歷書(shū)信息可以被預(yù)先存儲(chǔ)或推導(dǎo)和/或下行 流下栽以及這種歷書(shū)的使用可以取決于操作模式(例如同步或自治)。 例如，該歷書(shū)信息可以通過(guò)RF或IR傳輸、LAN或因特網(wǎng)下載。利 用系統(tǒng)時(shí)間的基本知識(shí)，這可以通過(guò)例如實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)、有關(guān)接 收機(jī)大致位置的假設(shè)(這可以或可以不基于接收機(jī)的最后已知位置)、 和歷書(shū)信息實(shí)現(xiàn)，已經(jīng)剛啟動(dòng)的GNSS接收機(jī)14能夠計(jì)算衛(wèi)星12的 列表和它應(yīng)該在接收信號(hào)16中搜索的相應(yīng)碼片。盡管保存在接收機(jī) 14中的歷書(shū)和不精確系統(tǒng)時(shí)間經(jīng)常不足以計(jì)算接收機(jī)14的位置，但 是這種信息足以顯著地減小標(biāo)準(zhǔn)GNSS接收機(jī)14找到或捕獲所述接 收信號(hào)中的衛(wèi)星碼所需要的時(shí)間。
被稱(chēng)為輔助接收機(jī)的另一種類(lèi)型GNSS接收機(jī)14可以捕獲 GNSS衛(wèi)星信號(hào)16而不需要在接收機(jī)14中保持歷書(shū)、最后已知的位 置、和GNSS系統(tǒng)時(shí)間。對(duì)于輔助的接收機(jī)，這種信息可以通過(guò)諸如 但不局限于無(wú)線(xiàn)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的另一種通信鏈路被傳送到接收機(jī)14。在這 些輔助的系統(tǒng)中，通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器可以通過(guò)與輔助接 收機(jī)位置附近的其他GPS接收機(jī)14進(jìn)行通信以訪問(wèn)有關(guān)在上空的衛(wèi) 星的當(dāng)前信息。所述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器然后可以傳送系統(tǒng)時(shí)間和衛(wèi)星 列表到所述接收機(jī)以便它可以執(zhí)行更窄范圍的衛(wèi)星碼搜索，這樣導(dǎo)致 更快的捕獲和提高接收機(jī)靈敏度。GNSS發(fā)射機(jī)可以以包括自治模式和同步模式的不同模式操作。 例如，圖2A-2C， GNSS發(fā)射機(jī)可以參與自治操作或同步操作。應(yīng)該 理解GNSS發(fā)射機(jī)可以被限制于以在圖2A中所示的同步模式，可以 被限制于以在圖2B中所示的自治模式操作，或者可以具有以在圖2C 中所示的兩種模式操作的能力。在信號(hào)包括分量的情況下信號(hào)可以從 GNSS發(fā)射機(jī)輸出。重構(gòu)的信號(hào)可以包括一個(gè)或多個(gè)分量的重構(gòu)。
如在圖2A中所示，GNSS發(fā)射機(jī)可以以同步模式操作。GNSS 發(fā)射機(jī)125經(jīng)由接收天線(xiàn)120接收來(lái)自衛(wèi)星110a-110c的發(fā)送。GNSS 發(fā)射機(jī)重構(gòu)所述接收的信號(hào)和使用天線(xiàn)135發(fā)送該重構(gòu)信號(hào)到GNSS 接收機(jī)130A (在被障礙物140阻擋的位置)。關(guān)于圖2A所示的系統(tǒng) 被描述為同步的，這是因?yàn)閺奶炀€(xiàn)135發(fā)送的信號(hào)具有與來(lái)自衛(wèi)星 110a-110c的信號(hào)同步的定時(shí)信號(hào)。GNSS接收機(jī)130A可以最終從障 礙物阻擋的位置移動(dòng)到另一個(gè)位置(通過(guò)虛線(xiàn)所示的接收機(jī)130B表 示)，在該位置接收機(jī)130B可以從衛(wèi)星110a-110c以不受阻擋的方 式接收信號(hào)。
天線(xiàn)135發(fā)射的信號(hào)可以被同步到如果來(lái)自衛(wèi)星110a-110c的信 號(hào)不被阻擋在天線(xiàn)135的精確位置將會(huì)存在的GNSS條件。同步操作 可以使得正在從GNSS發(fā)射機(jī)天線(xiàn)135接收信號(hào)的接收機(jī)130A能夠 通過(guò)從阻擋位置移動(dòng)到不受阻擋位置或從不受阻擋位置移動(dòng)到阻擋 位置而轉(zhuǎn)換到從衛(wèi)星110a-110c接收信號(hào)，而沒(méi)有顯著的中斷操作。 相反，同步操作還使得正在從衛(wèi)星110a-110c接收信號(hào)的接收機(jī)130A 能夠通過(guò)從不受阻擋位置移動(dòng)到阻擋位置而轉(zhuǎn)換到從GNSS發(fā)射機(jī)天 線(xiàn)135接收信號(hào)，而沒(méi)有顯著的中斷操作。
GNSS發(fā)射機(jī)125可以或可以不包括時(shí)鐘126和/或歷書(shū)127 (以 虛線(xiàn)示出以突出其可選的特性)。時(shí)鐘126和歷書(shū)127可以包含在 GNSS發(fā)射機(jī)125的結(jié)構(gòu)中，可以位于GNSS發(fā)射機(jī)125的外部，或 者可以具有其通過(guò)遠(yuǎn)程來(lái)源提供的信息。例如，歷書(shū)127可以是 CD-ROM、閃存、或可以提供歷書(shū)127給GNSS發(fā)射機(jī)127的任何其 他存儲(chǔ)器(GNSS發(fā)射機(jī)127內(nèi)部或外部)。進(jìn)一步，歷書(shū)可以在網(wǎng)絡(luò)上,皮提供給GNSS發(fā)射機(jī)125,該網(wǎng)絡(luò)包括但不局限于RF網(wǎng)絡(luò)、 IR網(wǎng)絡(luò)、和有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。也可以是其他的網(wǎng)絡(luò)變型。
障礙物145還被顯示為障礙物140的替換或增加。不需要GNSS 發(fā)射機(jī)125的位置為在衛(wèi)星110a-110c或GNSS接收機(jī)130A位置的 直線(xiàn)中。
來(lái)自GNSS發(fā)射機(jī)單元125的信號(hào)可以具有對(duì)應(yīng)于原衛(wèi)星信號(hào)特 性的某種特性，如果所述信號(hào)不被阻擋，則該特性在GNSS接收機(jī)130 的位置將會(huì)是可觀測(cè)的。如果在GNSS接收機(jī)130的位置這些信號(hào)不 被阻擋，對(duì)應(yīng)于來(lái)自原衛(wèi)星信號(hào)的來(lái)自GNSS發(fā)射機(jī)單元125的信號(hào) 的特性可以包括相同的GNSS衛(wèi)星偽隨機(jī)(PRN)碼列表、相關(guān)的偽 隨機(jī)碼相位、多普勒頻率、導(dǎo)航數(shù)據(jù)(可能在時(shí)間上被延遲)、和 GNSS系統(tǒng)時(shí)間。如在圖2A中所示，GNSS發(fā)射機(jī)單元可以從被放置 在不受阻擋位置中的接收機(jī)天線(xiàn)120收集原衛(wèi)星信號(hào)的特性。不受阻 擋位置130B可以不同于GNSS接收機(jī)130的位置或在該GNSS接收 機(jī)的同一位置上。然后可以在天線(xiàn)120接收來(lái)自衛(wèi)星110a、 110b和 110c的信號(hào)并通過(guò)分配網(wǎng)絡(luò)將其中繼到GNSS發(fā)射機(jī)單元125。在從 接收機(jī)天線(xiàn)120接收信號(hào)時(shí)，GNSS發(fā)射機(jī)125根據(jù)發(fā)射機(jī)天線(xiàn)135 位置的知識(shí)，在重構(gòu)該信號(hào)用于重新發(fā)送之前，可以從信號(hào)中提取相 關(guān)的星座信息和修改信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)特性。 一旦信號(hào)參數(shù)已經(jīng)被修 改，GNSS發(fā)射機(jī)可以隨后通過(guò)發(fā)射機(jī)天線(xiàn)135輸出重構(gòu)的信號(hào)到 GNSS接收機(jī)130。該重構(gòu)的信號(hào)可以包括一個(gè)或多個(gè)被修改和/或完 全替換的分量。
如在圖2B中所示，GNSS發(fā)射機(jī)可以以自治模式操作，GNSS 發(fā)射機(jī)可以獨(dú)立地操作而不需要被放置在不受阻擋位置中的接收機(jī) 天線(xiàn)120并且不需要對(duì)準(zhǔn)發(fā)射機(jī)的時(shí)間和GNSS衛(wèi)星時(shí)間。自治操作 的GNSS發(fā)射機(jī)125可以或可以不包括如上所述的時(shí)鐘126和歷書(shū) 127。時(shí)鐘126 (可以或可以不是以下描述的實(shí)時(shí)時(shí)鐘)和歷書(shū)127可 以用于產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于已知從給定位置可見(jiàn)的衛(wèi)星的信號(hào)。時(shí)鐘126和歷 書(shū)127以虛線(xiàn)示出以指示它們可以或可以不與給定的發(fā)射機(jī)一起使用。其功能可以包含在發(fā)射機(jī)125的電路中或從外部發(fā)射機(jī)125提供。 使用來(lái)自歷書(shū)127的信息，發(fā)射機(jī)125的信號(hào)發(fā)生器能夠產(chǎn)生用于接 收機(jī)130的適當(dāng)信號(hào)以及經(jīng)由天線(xiàn)系統(tǒng)135廣播它們。該產(chǎn)生的信號(hào) 可以或可以不與來(lái)自衛(wèi)星110a-110c的信號(hào)同步。
GNSS發(fā)射機(jī)125可以接收位置作為輸入，對(duì)于該輸入它將模擬 在該位置可接收的信號(hào)。通過(guò)改變所述輸入位置，可以給接收機(jī)130 提供對(duì)應(yīng)于改變位置的大量信號(hào)。這種測(cè)試可以能夠測(cè)試接收機(jī)130 以確定是否它1)通過(guò)確定新的位置正確地進(jìn)行響應(yīng)和2)可選擇地 正確響應(yīng)于檢測(cè)到它的位置(例如，在確定其位置之后確定接收機(jī)處 于受限的空間中)。使用這種系統(tǒng)，可以測(cè)試接收機(jī)130而不必須物 理地運(yùn)輸接收機(jī)到測(cè)試的位置。
進(jìn)一步，時(shí)鐘126和歷書(shū)127可以被預(yù)先加載到GNSS發(fā)射機(jī) 125中或者可以在以后的時(shí)間下載(包括但不局限于在安裝之前，在 安裝期間或在安裝之后)。通過(guò)使用無(wú)線(xiàn)或以有線(xiàn)的方式連接GNSS 發(fā)射機(jī)125到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、接收廣播的RF信號(hào)等等可以執(zhí)行所述下 載。
GNSS發(fā)射機(jī)125可以具有足夠的靈活性以在自治操作和同步操 作之間切換。替換地，如在圖2C中示出GNSS發(fā)射機(jī)125可以以?xún)?種模式操作。在這種情況下，GNSS發(fā)射機(jī)125可以使用來(lái)自所述存 儲(chǔ)的數(shù)據(jù)(時(shí)鐘和歷書(shū))以及經(jīng)由不受阻擋的天線(xiàn)系統(tǒng)120接收的衛(wèi) 星信號(hào)的信息。
在圖2C所示同步系統(tǒng)的再一個(gè)方面，GNSS發(fā)射才幾125可以或 可以不包括GNSS接收機(jī)天線(xiàn)120。而且，可以例如經(jīng)由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 提供有關(guān)上空衛(wèi)星(110a-110c)的信息和關(guān)于這些衛(wèi)星的定時(shí)。
如在以下將要描述的，本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面可以使用上述 GNSS系統(tǒng)的特征。以下將被分成自治和同步操作。以下的特征和結(jié) 構(gòu)可以單獨(dú)地或一起實(shí)現(xiàn)成各種程度。
操作類(lèi)型
自治操作參考圖3A，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，GNSS發(fā)射機(jī)200可以 自治地作為單個(gè)單元操作，也就是，不用持續(xù)輸入當(dāng)前星座信息。但 是，在這種操作模式中，GNSS發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)時(shí)鐘230可能逐漸形成定 位誤差并且因此GNSS發(fā)射機(jī)不可能與被從外部源提供非常精確的 GNSS時(shí)間的一些輔助GNSS接收機(jī)相兼容。如果GNSS發(fā)射機(jī)中的 系統(tǒng)時(shí)間與實(shí)際的GNSS星座系統(tǒng)時(shí)間不對(duì)準(zhǔn)，輔助GNSS接收機(jī)可 以保持處于不同步的狀態(tài)中或可以試圖根據(jù)實(shí)際衛(wèi)星系統(tǒng)的定時(shí)重 新捕獲。例如，GNSS接收機(jī)可以對(duì)不同于GNSS發(fā)射機(jī)所發(fā)射碼相 位的碼相位執(zhí)行窄搜索。因此，輔助GNSS接收機(jī)可能永遠(yuǎn)找不到 GNSS發(fā)射機(jī)或捕獲時(shí)間可能被顯著地延長(zhǎng)。
圖3A示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示意性方面的GNSS發(fā)射機(jī)200。 GNSS發(fā)射機(jī)200包括基帶處理器子系統(tǒng)，它包括非易失性存儲(chǔ)器 210、實(shí)時(shí)時(shí)鐘230、微處理器220和信號(hào)處理器290。微處理器220 功能和信號(hào)處理器290功能可以包括多個(gè)電路或者在一個(gè)處理器電路 (諸如ASIC、 FPGA等等)中被實(shí)現(xiàn)。GNSS發(fā)射機(jī)200還可以包括 射頻信號(hào)發(fā)生器240和基準(zhǔn)頻率振蕩器260。基準(zhǔn)頻率振蕩器260可 以提供主時(shí)鐘給基帶處理器子系統(tǒng)和射頻信號(hào)發(fā)生器240。替換地， 可以使用兩個(gè)或更多振蕩器作為微處理器220、信號(hào)處理器290、和 射頻信號(hào)發(fā)生器240中各自的頻率源。而且，GNSS發(fā)射機(jī)200可以
需的電壓的電源270。在來(lái)自本地電源的服務(wù)中斷的情況下，還可以 使用可選的備用電池系統(tǒng)280保證持續(xù)的運(yùn)轉(zhuǎn)。
GNSS發(fā)射機(jī)200可以是輸出在100m以上距離被接收的信號(hào)的 發(fā)射機(jī)。替換地，GNSS發(fā)射機(jī)200還可以是僅輻射足夠的能量以便 僅靠近(100m或更近)低功率GNSS發(fā)射機(jī)的GNSS接收機(jī)能夠精 確地接收信號(hào)的低功率發(fā)射機(jī)。
可以用于計(jì)算與GNSS發(fā)射機(jī)位置有關(guān)的GNSS信號(hào)特性的信 息可以包括GNSS系統(tǒng)歷書(shū)、GNSS發(fā)射機(jī)的位置、和GNSS系統(tǒng)時(shí) 間。所述特性可以包括包含相位和多普勒頻率的偽隨機(jī)碼以及可以進(jìn)一步包括獨(dú)立于偽隨機(jī)碼的導(dǎo)航數(shù)據(jù)。
存儲(chǔ)歷書(shū)和GNSS發(fā)射機(jī)位置的機(jī)構(gòu)可以包括非易失性存儲(chǔ)器 (NVM) 210。在歷書(shū)和GNSS發(fā)射機(jī)天線(xiàn)的位置的存儲(chǔ)器不包括 NVM的情況下，如果存在電源故障，易失性存儲(chǔ)器會(huì)被刷新。在自 治操作模式中，GNSS系統(tǒng)歷書(shū)可以被預(yù)先存儲(chǔ)或在以后與GNSS發(fā) 射才幾200相關(guān)聯(lián)。GNSS系統(tǒng)時(shí)間的來(lái)源可以包括GNSS發(fā)射機(jī)的實(shí) 時(shí)時(shí)鐘(RTC) 230?？刂艷NSS發(fā)射機(jī)操作的機(jī)構(gòu)可以包括微處理 器220，計(jì)算從天線(xiàn)250所輸出的具有修改特性的信號(hào)的機(jī)構(gòu)可以包 括小型低成本數(shù)字處理器290。微處理器220功能和信號(hào)處理器290 功能可以在一個(gè)處理器電路中實(shí)現(xiàn)。替換地，微處理器220功能和信 號(hào)處理器290功能可以在兩個(gè)或更多處理器電路中實(shí)現(xiàn)。產(chǎn)生具有特 性的信號(hào)的機(jī)構(gòu)可以包括射頻信號(hào)發(fā)生器240。廣播具有特性的信號(hào) 的才幾構(gòu)可以包括天線(xiàn)系統(tǒng)250。 GNSS發(fā)射機(jī)單元200可以自治地操 作以提供與一個(gè)特定位置，即安裝GNSS發(fā)射機(jī)單元的天線(xiàn)250的位 置，或由操作員規(guī)定的另一個(gè)位置有關(guān)的GNSS信號(hào)。不需要GNSS 發(fā)射機(jī)時(shí)間被精確地對(duì)準(zhǔn)到實(shí)際的GNSS衛(wèi)星系統(tǒng)時(shí)間。
參考圖7, GNSS發(fā)射機(jī)200如下操作。在安裝GNSS發(fā)射機(jī)時(shí)， 發(fā)射機(jī)天線(xiàn)620的位置和當(dāng)前歷書(shū)信息610可以被編程到基帶處理器 子系統(tǒng)的非易失性存儲(chǔ)器210中。而且在安裝期間，GNSS系統(tǒng)時(shí)間 可以被編程到GNSS發(fā)射機(jī)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘230中。 一旦GNSS發(fā)射機(jī)被 啟動(dòng)，可以使用位置、系統(tǒng)時(shí)間、和GNSS衛(wèi)星歷書(shū)信息確定如果實(shí) 際的GNSS衛(wèi)星信號(hào)不被阻擋在該時(shí)間和位置將會(huì)可見(jiàn)的衛(wèi)星620的 列表。該衛(wèi)星列表可以在信號(hào)處理器290中使用以產(chǎn)生用于所述列表 中每個(gè)衛(wèi)星的碼片發(fā)生器640和導(dǎo)航數(shù)據(jù)流650。 一旦衛(wèi)星碼片已經(jīng) 被產(chǎn)生和導(dǎo)航數(shù)據(jù)被添加，就可以利用移相器660根據(jù)將會(huì)對(duì)應(yīng)于 GNSS系統(tǒng)時(shí)間和GNSS發(fā)射機(jī)位置的相位和多普勒頻率調(diào)節(jié)該碼片 的相位和頻率。 一旦已經(jīng)利用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)航數(shù)據(jù)、對(duì)應(yīng)于GNSS系統(tǒng)時(shí) 間和發(fā)射機(jī)天線(xiàn)位置的相位和多普勒頻率產(chǎn)生衛(wèi)星碼片，就可以對(duì)碼 片求和并以適當(dāng)?shù)母袷?70輸出到GNSS發(fā)射機(jī)射頻信號(hào)發(fā)生器240以驅(qū)動(dòng)1/Q調(diào)制器。
還應(yīng)該注意到對(duì)于當(dāng)前實(shí)施例，GNSS發(fā)射機(jī)200可以與需要從 一個(gè)GNSS發(fā)射機(jī)200導(dǎo)航到下一個(gè)發(fā)射機(jī)的GNSS接收機(jī)具有有限 的兼容性。在這種情況下，GNSS接收機(jī)可以跟蹤來(lái)自特定GNSS發(fā) 射機(jī)的碼相位。為了 GNSS接收機(jī)能夠從當(dāng)前的GNSS發(fā)射機(jī)轉(zhuǎn)換到 下一個(gè)發(fā)射機(jī)，可能需要下一個(gè)發(fā)射機(jī)的碼相位與原碼相位對(duì)準(zhǔn)。因 此，如果多個(gè)GNSS發(fā)射機(jī)沿GNSS接收機(jī)必須經(jīng)過(guò)的路徑(例如， 地鐵系統(tǒng))分布，構(gòu)成該系統(tǒng)的GNSS發(fā)射機(jī)可以被同步到GNSS系 統(tǒng)時(shí)間以便確保接收機(jī)可以從一個(gè)GNSS發(fā)射機(jī)導(dǎo)航到下 一個(gè)發(fā)射機(jī) 或者甚至根據(jù)真實(shí)的GNSS信號(hào)進(jìn)入GNSS發(fā)射機(jī)被定位的區(qū)域中。 對(duì)準(zhǔn)的程度可以靈活到這種程度即GNSS接收機(jī)可以能夠在對(duì)應(yīng)于來(lái) 自發(fā)射機(jī)的信號(hào)到來(lái)自GNSS衛(wèi)星的信號(hào)之間轉(zhuǎn)換而沒(méi)有不適當(dāng)?shù)难?遲。
同步操作
圖3B所示為以同步模式操作的GNSS發(fā)射機(jī)201。盡管類(lèi)似于 以上圖3A的描述，圖3B包括接收天線(xiàn)255 (或其他輸入)，通過(guò)該 天線(xiàn)接收與給定位置有關(guān)的當(dāng)前衛(wèi)星信號(hào)信息。GNSS發(fā)射機(jī)201通 ?？梢圆话∟VM210和時(shí)鐘230 二者。替換地，這些組件中的一個(gè) 或多個(gè)可以被包括或具有通過(guò)電連接(直接-例如USB -或遠(yuǎn)程-例 如在網(wǎng)絡(luò)上)被提供給GNSS發(fā)射機(jī)201的功能。如參考圖3A所描 述的，GNSS發(fā)射機(jī)201可以具有一個(gè)或多個(gè)振蕩器260、可選的備 用電池、組合到一個(gè)或多個(gè)芯片上的處理器和信號(hào)發(fā)生器等等。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)
在本實(shí)施例中，多個(gè)GNSS發(fā)射機(jī)可以被同步到如果GNSS信 號(hào)不被阻擋在特定位置將會(huì)存在的GNSS條件，這使得能夠與輔助的 GNSS接收機(jī)和標(biāo)準(zhǔn)的導(dǎo)航接收機(jī)相兼容。以下描述將當(dāng)前GNSS星 座信息分配到多個(gè)GNSS發(fā)射才幾的系統(tǒng)。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明的示意性實(shí)施例用于收集當(dāng)前星座信息的 GNSS系統(tǒng)。收集當(dāng)前星座信息的機(jī)構(gòu)可以包括標(biāo)準(zhǔn)接收機(jī)天線(xiàn)310和專(zhuān)用接收機(jī)320。專(zhuān)用接收機(jī)320可以包括與特定衛(wèi)星系統(tǒng)兼容的 GNSS接收機(jī)。這些衛(wèi)星系統(tǒng)的實(shí)例可以包括全球定位系統(tǒng)、Galileo 和GLONASS。專(zhuān)用接收機(jī)320可以被配置成收集和輸出產(chǎn)生信號(hào)所 需的特定信息330，該信號(hào)對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)發(fā)射機(jī)單元天線(xiàn)250的 位置(參見(jiàn)圖2有關(guān)GNSS發(fā)射機(jī)單元的附加信息)。而且，存在用 于以下將討論的當(dāng)前星座信息340的分配的機(jī)構(gòu)。如果通過(guò)機(jī)構(gòu)340 可獲得當(dāng)前星座信息，GNSS發(fā)射機(jī)單元201然后可以使用當(dāng)前星座 信息和GNSS發(fā)射機(jī)天線(xiàn)位置，而不是使用內(nèi)部存儲(chǔ)的歷書(shū)和內(nèi)部產(chǎn) 生的時(shí)間來(lái)計(jì)算和產(chǎn)生具有需要特性的GNSS信號(hào)。
圖5詳細(xì)示出根據(jù)本發(fā)明的示意性實(shí)施例星座信息收集機(jī)構(gòu)。一 種用于分配當(dāng)前星座信息340的機(jī)構(gòu)可以是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器440和 基于計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)450?；谟?jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)450可以進(jìn)一步包括有線(xiàn) 或無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)(LAN)或廣域網(wǎng)(WAN) 。 LAN和WAN的實(shí)例可 以包括以太網(wǎng)和令牌環(huán)網(wǎng)。
進(jìn)一步參考圖5， GNSS接收機(jī)320可以通過(guò)被定位于GNSS衛(wèi) 星信號(hào)的清晰視界中的GNSS接收天線(xiàn)310收集來(lái)自GNSS星座的信 號(hào)。GNSS接收機(jī)320可以收集和輸出特定星座信息330，諸如系統(tǒng) 時(shí)間、衛(wèi)星可見(jiàn)列表、衛(wèi)星碼片相位和多普勒頻率以及導(dǎo)航數(shù)據(jù)。在 一個(gè)實(shí)例中，當(dāng)前星座信息可以通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器"0和計(jì)算機(jī) 網(wǎng)絡(luò)450傳送到GNSS發(fā)射機(jī)單元201。 GNSS系統(tǒng)時(shí)間信息可以通 過(guò)時(shí)間傳輸協(xié)議(例如，精確時(shí)間傳輸協(xié)議)的方式被傳送以便在整 個(gè)GNSS發(fā)射機(jī)系統(tǒng)中保持同步。
圖6示出根據(jù)本發(fā)明的示意性實(shí)施例與GNSS信號(hào)分配網(wǎng)絡(luò)組合 的專(zhuān)用GNSS接收機(jī)。專(zhuān)用GNSS接收機(jī)320可以位于所述地點(diǎn)和潛 在地集成到發(fā)射機(jī)單元201內(nèi)部。當(dāng)前星座信息的分配機(jī)構(gòu)可以包括 射頻分配網(wǎng)絡(luò)520，該網(wǎng)絡(luò)通過(guò)同軸電纜網(wǎng)絡(luò)(如圖所示)、模擬光 纖網(wǎng)絡(luò)、或模擬無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分配來(lái)自衛(wèi)星星座的接收信號(hào)。在一個(gè)實(shí)例 中，從GNSS接收機(jī)320將產(chǎn)生具有想要特性的GNSS信號(hào)所必須的 信息直接地提供到GNSS發(fā)射機(jī)單元201的信號(hào)處理器。替換地，這種信息還可以通過(guò)間接方法從GNSS接收機(jī)320被提供到GNSS發(fā)射 機(jī)單元201的信號(hào)處理器。
一旦當(dāng)前星座信息330已經(jīng)被傳送到各個(gè)GNSS發(fā)射機(jī)單元 201， GNSS發(fā)射機(jī)單元就以類(lèi)似于上述自治操作實(shí)施例的方式產(chǎn)生具 有適當(dāng)信號(hào)特性的信號(hào)。參考圖8，不是讓信號(hào)特性的計(jì)算基于內(nèi)部 存儲(chǔ)的歷書(shū)和內(nèi)部產(chǎn)生的時(shí)間，而是本實(shí)施例信號(hào)特性的計(jì)算可以基 于從信息分配網(wǎng)絡(luò)340接收的當(dāng)前星座信息330。
RF網(wǎng)絡(luò)
在本實(shí)施例中，多個(gè)GNSS發(fā)射機(jī)可以被同步到如果實(shí)際的 GNSS信號(hào)不被阻擋在特定位置將會(huì)存在的GNSS條件，這樣使得能 夠與輔助的GNSS接收機(jī)和標(biāo)準(zhǔn)的導(dǎo)航接收機(jī)相兼容。在本實(shí)施例中， 這種實(shí)現(xiàn)克服了如在前一實(shí)施例情況中對(duì)于時(shí)間傳輸協(xié)議的需求。參 考圖6，本實(shí)施例包括從衛(wèi)星收集GNSS射頻信號(hào)的GNSS天線(xiàn)310。 射頻GNSS信號(hào)通過(guò)GNSS信號(hào)分配網(wǎng)絡(luò)520的方式被分配到GNSS 接收機(jī)320。如果GNSS信號(hào)分配網(wǎng)絡(luò)通過(guò)同軸電纜網(wǎng)絡(luò)的方式實(shí)現(xiàn)， 那么它可以包括低噪聲放大器530、低損耗同軸電纜540、以及GNSS 信號(hào)分配器550。該設(shè)計(jì)的進(jìn)一步實(shí)施例能夠通過(guò)模擬無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)或通 過(guò)模擬光纖網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)射頻GNSS信號(hào)分配網(wǎng)絡(luò)520。無(wú)論分配GNSS 射頻信號(hào)的裝置如何， 一旦信號(hào)已經(jīng)被傳送到GNSS接收機(jī)320，該 接收機(jī)就可以收集和輸出特定星座信息330，諸如系統(tǒng)時(shí)間、衛(wèi)星可 見(jiàn)列表、衛(wèi)星碼片相位和多普勒頻率以及導(dǎo)航數(shù)據(jù)。來(lái)自接收機(jī)的當(dāng) 前星座信息可以通過(guò)串行或并行數(shù)字接口 570被傳送到GNSS發(fā)射機(jī) 單元的微處理器220。
一旦當(dāng)前星座信息330已經(jīng)被傳送到各個(gè)GNSS發(fā)射機(jī)單元 201， GNSS發(fā)射機(jī)單元就可以以類(lèi)似于上述自治操作實(shí)施例的方式產(chǎn) 生具有適當(dāng)信號(hào)特性的信號(hào)。參考圖8，不是讓信號(hào)特性的計(jì)算基于 內(nèi)部存儲(chǔ)的歷書(shū)和內(nèi)部產(chǎn)生的時(shí)間，而是本實(shí)施例信號(hào)特性的計(jì)算可 以基于從位于GNSS發(fā)射機(jī)天線(xiàn)位置的GNSS接收機(jī)320接收的當(dāng)前 星座信息330。在本發(fā)明的所有前面實(shí)施例中，GNSS發(fā)射機(jī)單元201可以包括 內(nèi)部備用電池系統(tǒng)(參見(jiàn)圖3， 280)，使得在電源發(fā)生故障或與正常 電源270中斷的事件中能夠繼續(xù)操作，這種事件在緊急的情況中具有 高的可能性。替換地，發(fā)射機(jī)單元201可以缺少電池電源。
本發(fā)明的各方面包括但不局限于，微處理器、信號(hào)處理器、和射 頻信號(hào)發(fā)生器，本發(fā)明可以以硬件和/或軟件實(shí)現(xiàn)，這種實(shí)現(xiàn)包括但不 局限于ASIC、 FPGA等等。
而且，GNSS發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的上述示意性實(shí)施例可以與其他系統(tǒng)組 合。除了可使用有源衛(wèi)星信號(hào)之外，GNSS發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的方面可以包 含仿真信號(hào)和來(lái)自偽衛(wèi)星的信號(hào)。例如，如果GNSS接收機(jī)天線(xiàn)被定 位于它只能夠從兩個(gè)衛(wèi)星捕獲信號(hào)的位置，GNSS發(fā)射機(jī)系統(tǒng)可以使 用衛(wèi)星前站(outpost)。該衛(wèi)星前站可以被定位成從第三個(gè)衛(wèi)星接收 信號(hào)和發(fā)送這些信號(hào)到GNSS接收機(jī)天線(xiàn)。
盡管已經(jīng)參考示意性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的普通技
明的:素而不背;本發(fā)明的范圍。另外，根據(jù)本^發(fā)明的教導(dǎo)在不背離
本發(fā)明范圍的條件下可以作出許多修改以適配特定情況或物質(zhì)。除了 所示和建議的可以包括本發(fā)明的硬件、固件、或軟件實(shí)現(xiàn)之外可以使 用不同的硬件。所以，本發(fā)明的意圖并不局限于這里公開(kāi)的特定實(shí)施 例，而是本發(fā)明包括落入附屬權(quán)利要求書(shū)范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。
權(quán)利要求
1. 一種用于提供GNSS信號(hào)給GNSS接收機(jī)的方法，其中所述 GNSS接收機(jī)從具有最低信號(hào)質(zhì)量的GNSS衛(wèi)星接收小于期望數(shù)量的 GNSS信號(hào),所述方法包括以下步驟通過(guò)GNSS接收機(jī)天線(xiàn)從GNSS衛(wèi)星接收信號(hào)，其中從GNSS 接收機(jī)天線(xiàn)接收的信號(hào)包括星座信息； 根據(jù)所述星座信息確定衛(wèi)星的列表； 產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于該衛(wèi)星列表的衛(wèi)星碼片； 修改信號(hào)特性；以及輸出具有所述修改的信號(hào)特性的信號(hào)到所述GNSS接收機(jī)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述信號(hào)特性包括具有相 位信息和多普勒頻率信息的偽隨機(jī)碼并且包括所述GNSS衛(wèi)星的導(dǎo)航 信息，所述偽隨機(jī)碼和所述導(dǎo)航信息與GNSS系統(tǒng)的特定位置和特定 時(shí)間相關(guān)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述修改步驟還包括 修改所述相位信息；修改所述多普勒頻率信息；和 暫時(shí)地緩沖所述導(dǎo)航信息。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述修改步驟還包括 接收位置信息；重構(gòu)所述信號(hào)特性以反映在所述位置從所述GNSS衛(wèi)星接收所 述信號(hào)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所迷信號(hào)特性包括時(shí)間參數(shù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述修改步驟還包括 計(jì)算與接收的信號(hào)相關(guān)聯(lián)的時(shí)間和與輸出的信號(hào)相關(guān)聯(lián)的時(shí)間之間的延遲。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述修改步驟還包括計(jì)算GNSS發(fā)射機(jī)的接收天線(xiàn)和GNSS發(fā)射機(jī)的發(fā)送天線(xiàn)之間 的傳播延遲。
8. —種用于提供GNSS信號(hào)給GNSS接收機(jī)的方法，其中所述 GNSS接收機(jī)從具有最低信號(hào)質(zhì)量的GNSS衛(wèi)星接收小于期望數(shù)量的 GNSS信號(hào)，所述方法包括以下步驟在發(fā)射機(jī)接收數(shù)據(jù)，其中該數(shù)據(jù)包括位置和歷書(shū)信息； 根據(jù)所述位置、歷書(shū)信息和系統(tǒng)時(shí)間確定衛(wèi)星的列表； 產(chǎn)生包括偽隨機(jī)碼和對(duì)應(yīng)于該衛(wèi)星列表的導(dǎo)航信息的信號(hào)特性， 該偽隨機(jī)碼具有相位信息和多普勒頻率信息；和經(jīng)由發(fā)射機(jī)天線(xiàn)輸出具有所述信號(hào)特性的信號(hào)到所述GNSS接收機(jī)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述信號(hào)特性與所述位置 和所述時(shí)間相關(guān)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述位置是所述發(fā)射機(jī)發(fā) 送天線(xiàn)的位置。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述位置不是所述發(fā)射機(jī) 發(fā)送天線(xiàn)的位置。
12. —種全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)發(fā)射機(jī)，包括 存儲(chǔ)位置的非易失性存儲(chǔ)器； 保持系統(tǒng)時(shí)間的時(shí)鐘；根據(jù)所述位置和所述系統(tǒng)時(shí)間確定要包括在GNSS信號(hào)中的信 息的微處理器；產(chǎn)生包括所述信息的信號(hào)的信號(hào)處理器；根據(jù)來(lái)自所述信號(hào)處理器的信號(hào)產(chǎn)生GNSS信號(hào)的GNSS射頻 信號(hào)發(fā)生器；和廣播所述GNSS信號(hào)的GNSS天線(xiàn)系統(tǒng)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，還包括 從至少一個(gè)衛(wèi)星接收GNSS信號(hào)的接收天線(xiàn)， 其中所述微處理器至少部分地根據(jù)來(lái)自所述接收天線(xiàn)的所述GNSS信號(hào)確定所述信息，所述信息包括相位和多普勒頻率信息。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)， 其中所述非易失性存儲(chǔ)器包括歷書(shū)，以及其中所述微處理器根據(jù)所述位置、所述系統(tǒng)時(shí)間和所述歷書(shū)確定 所述信息，所述信息包括相位和多普勒頻率信息。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)發(fā)射機(jī)，還包括 將所述GNSS信號(hào)分配到至少兩個(gè)GNSS發(fā)射機(jī)的分配網(wǎng)絡(luò)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的GNSS發(fā)射機(jī)，還包括在來(lái)自電源 的電力中斷的情況下使得能夠繼續(xù)操作的備用電池系統(tǒng)。
17. —種GNSS發(fā)射才幾系統(tǒng)，包括 收集一個(gè)或多個(gè)GNSS星座信號(hào)的GNSS接收機(jī)天線(xiàn)； 處理來(lái)自所述接收機(jī)天線(xiàn)的所述一個(gè)或多個(gè)GNSS星座信號(hào)并提取當(dāng)前星座信息的GNSS接收機(jī)； 一個(gè)或多個(gè)GNSS發(fā)射才幾；和用于將所述當(dāng)前星座信息分配到所述一個(gè)或多個(gè)GNSS發(fā)射機(jī) 單元的機(jī)構(gòu)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的GNSS發(fā)射機(jī)系統(tǒng)，其中所述一個(gè) 或多個(gè)GNSS發(fā)射機(jī)還包括存儲(chǔ)GNSS衛(wèi)星星座歷書(shū)和所述GNSS發(fā)射機(jī)單元的發(fā)送天線(xiàn) 的位置的非易失性存儲(chǔ)器；保持實(shí)際的GNSS系統(tǒng)時(shí)間的時(shí)鐘；執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)任務(wù)的處理單元，其中所述一個(gè)或多個(gè)任務(wù)包括 與分配當(dāng)前星座信息的所述機(jī)構(gòu)通信、管理所述GNSS發(fā)射機(jī)的操作、 根據(jù)所述當(dāng)前星座信息和來(lái)自所述時(shí)鐘的G N S S系統(tǒng)時(shí)間計(jì)算衛(wèi)星列 表中至少一個(gè)，其中該處理單元還被配置用于根據(jù)所述GNSS發(fā)射機(jī) 的天線(xiàn)位置和來(lái)自所述機(jī)構(gòu)的所述當(dāng)前星座信息計(jì)算GNSS信號(hào)，其 中所述信號(hào)具有與所述GNSS發(fā)射機(jī)的天線(xiàn)位置和所述實(shí)際的GNSS 系統(tǒng)時(shí)間相關(guān)的特性；產(chǎn)生所述GNSS信號(hào)的GNSS射頻信號(hào)發(fā)生器；和廣播所述GNSS信號(hào)的GNSS天線(xiàn)系統(tǒng)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的GNSS發(fā)射機(jī)系統(tǒng)，其中所述處理 單元包括微處理器、信號(hào)處理器和射頻信號(hào)發(fā)生器中的至少兩個(gè)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的GNSS發(fā)射機(jī)系統(tǒng)，其中所述處理 單元包括位于單個(gè)芯片上的微處理器、信號(hào)處理器和射頻信號(hào)發(fā)生器 中的至少兩個(gè)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的GNSS發(fā)射機(jī)系統(tǒng)，還包括在來(lái)自 外部源的電力中斷的情況下使得能夠繼續(xù)操作的備用電池系統(tǒng)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的GNSS發(fā)射機(jī)系統(tǒng)，其中分配當(dāng)前 星座信息的所述機(jī)構(gòu)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，所述GNSS發(fā)射機(jī)系統(tǒng)還包括計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器；和 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。
23. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的GNSS發(fā)射機(jī)系統(tǒng)，還包括 將通過(guò)所述GNSS天線(xiàn)收集的GNSS星座信號(hào)分配到一個(gè)或多個(gè)GNSS接收機(jī)的GNSS信號(hào)分配網(wǎng)絡(luò)。
24. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的GNSS發(fā)射機(jī)系統(tǒng)，其中所述GNSS 信號(hào)分配網(wǎng)絡(luò)還包括包括一個(gè)或多個(gè)同軸電纜的同軸電纜網(wǎng)絡(luò)。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的GNSS發(fā)射機(jī)系統(tǒng)，其中所述同軸 電纜網(wǎng)絡(luò)還包括一個(gè)或多個(gè)放大設(shè)備。
26. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的GNSS發(fā)射機(jī)系統(tǒng)，其中所述同軸 電纜網(wǎng)絡(luò)還包括一個(gè)或多個(gè)信號(hào)分配設(shè)備。
27. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的GNSS發(fā)射機(jī)系統(tǒng)，其中所述GNSS 信號(hào)分配網(wǎng)絡(luò)包括光纖網(wǎng)絡(luò)，還包括將GNSS信號(hào)轉(zhuǎn)換成用于在光纖網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)墓忸l率的模 擬射頻光纖發(fā)射機(jī)；一個(gè)或多個(gè)光纜；和一個(gè)或多個(gè)模擬射頻光纖接收機(jī)，用于接收已經(jīng)被轉(zhuǎn)換成用于在光纖網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)墓忸l率的所述GNSS信號(hào)并且將所述 GNSS信號(hào)轉(zhuǎn)換回原始的頻率。
28. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的GNSS發(fā)射機(jī)系統(tǒng)，其中所述GNSS 信號(hào)分配網(wǎng)絡(luò)還包括模擬無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，包括用于將GNSS信號(hào)轉(zhuǎn)換成用于在無(wú)線(xiàn)電網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)念l率的模擬無(wú)線(xiàn)射頻發(fā)射機(jī)；在無(wú)線(xiàn)電網(wǎng)絡(luò)上廣播所述GNSS信號(hào)的天線(xiàn)系統(tǒng)； 在無(wú)線(xiàn)電網(wǎng)絡(luò)上接收所述GNSS信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)天線(xiàn)系統(tǒng)；和一個(gè)或多個(gè)模擬無(wú)線(xiàn)射頻接收機(jī)，用于接收已經(jīng)被轉(zhuǎn)換成 用于在無(wú)線(xiàn)電網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)念l率的所迷GNSS信號(hào)并且將所述 GNSS信號(hào)轉(zhuǎn)換回原始的頻率。
29. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的GNSS發(fā)射機(jī)系統(tǒng)，其中利用從所 述當(dāng)前星座信息獲得的精確GNSS系統(tǒng)時(shí)間更新所述單獨(dú)GNSS發(fā)射 機(jī)中的時(shí)鐘，以與所述實(shí)際GNSS系統(tǒng)時(shí)間保持同步。
30. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的GNSS發(fā)射機(jī)系統(tǒng)，其中利用從所 述當(dāng)前星座信息獲得的精確GNSS系統(tǒng)時(shí)間更新所述單獨(dú)GNSS發(fā)射 機(jī)中的實(shí)時(shí)時(shí)鐘，以與所述實(shí)際GNSS系統(tǒng)時(shí)間保持同步。
31. —種存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)可讀指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，當(dāng)這些指令由 處理器執(zhí)行時(shí)，使得GNSS發(fā)射機(jī)提供重構(gòu)的信號(hào)給GNSS接收機(jī)， 其中所述GNSS接收機(jī)從具有最低信號(hào)質(zhì)量的GNSS衛(wèi)星接收小于期 望數(shù)量的GNSS信號(hào)，所述指令包括以下步驟通過(guò)GNSS接收機(jī)天線(xiàn)從GNSS衛(wèi)星接收信號(hào)，其中所述信號(hào) 包括星座信息；根據(jù)所述星座信息確定衛(wèi)星的列表；產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于衛(wèi)星列表的衛(wèi)星碼片；根據(jù)被阻擋GNSS接收機(jī)的位置修改信號(hào)特性;以及經(jīng)由發(fā)射機(jī)天線(xiàn)輸出具有所述修改的信號(hào)特性的信號(hào)到所述GNSS接收機(jī)。
32. —種存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，這些指令使得 GNSS發(fā)射機(jī)提供信號(hào)給GNSS接收機(jī)，其中所述GNSS接收機(jī)從具 有最低信號(hào)質(zhì)量的GNSS衛(wèi)星接收小于期望數(shù)量的GNSS信號(hào)，所述 指令包括以下步驟在發(fā)射機(jī)接收數(shù)據(jù)，其中該數(shù)據(jù)包括位置和歷書(shū)信息；根據(jù)所述位置、歷書(shū)信息和系統(tǒng)時(shí)間確定衛(wèi)星的列表；產(chǎn)生包括偽隨機(jī)碼和對(duì)應(yīng)于衛(wèi)星列表的導(dǎo)航信息的信號(hào)特性，該偽隨機(jī)碼具有相位信息和多普勒頻率信息；和經(jīng)由發(fā)射機(jī)天線(xiàn)輸出具有所述信號(hào)特性的信號(hào)到所述GNSS接收機(jī)。
全文摘要
提供一種用于使用信號(hào)發(fā)射機(jī)增強(qiáng)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)的覆蓋和能力的系統(tǒng)和方法。信號(hào)發(fā)射機(jī)產(chǎn)生和發(fā)射可以具有變化的信息集合的GNSS射頻(RF)信號(hào)。在某些情況下，所述信息可以包括對(duì)應(yīng)于信號(hào)發(fā)射機(jī)的已知位置或其他位置的相關(guān)偽隨機(jī)碼相位和多普勒頻率。在某些情況下，如果真實(shí)GNSS信號(hào)不被遮蔽，在已知位置或在另一個(gè)位置GNSS衛(wèi)星星座時(shí)間、GNSS衛(wèi)星可以是可見(jiàn)的。
文檔編號(hào)G01S19/11GK101313228SQ200680032884
公開(kāi)日2008年11月26日 申請(qǐng)日期2006年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月8日
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