一種提供gnss處理的密集擴(kuò)展星歷封包的方法以及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明是關(guān)于提供長期預(yù)測導(dǎo)航衛(wèi)星的衛(wèi)星星歷資訊，以及本發(fā)明目的在于減小數(shù)據(jù)量，其為轉(zhuǎn)移一組長期預(yù)測的衛(wèi)星星歷資訊所需要，同時(shí)由于星歷資訊壓縮以及轉(zhuǎn)移而造成的精確度損失保持在可接受的數(shù)值，以及同時(shí)解壓縮星歷資訊所需要的計(jì)算負(fù)載保持在可接受的程度。
【背景技術(shù)】
[0002]全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)接收機(jī)設(shè)備可以使用預(yù)測星歷以代替解碼后的星歷數(shù)據(jù)。本發(fā)明使促使編碼的預(yù)測衛(wèi)星星歷資訊轉(zhuǎn)換為擴(kuò)展星歷組件以及分送給客戶端的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)設(shè)備，其格式為將所需要的通訊頻寬以及客戶設(shè)備上的儲(chǔ)存和處理的規(guī)格減為最低。
[0003]GNSS定位以及定時(shí)功能已成為許多應(yīng)用的規(guī)格-從消費(fèi)者設(shè)備例如GNSS-能夠作為智慧型電話至自動(dòng)機(jī)器對(duì)機(jī)器(M2M)系統(tǒng)。GNSS包含美國全域定位系統(tǒng)(GPS)，Navigats1nnaya GLObalnaya SputnikovayaSistema(GLONASS)或俄國的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，歐盟的伽利略系統(tǒng)的，中國的北斗系統(tǒng)(BDS)以及任何其它類似的衛(wèi)星系統(tǒng)。
[0004]為了計(jì)算裝置的全域位置，GNSS接收機(jī)組件需要所謂的星歷:所使用每一衛(wèi)星時(shí)鐘校正以及軌道軌跡的精確資訊。注意，業(yè)界一些其他說明，〃星歷〃可以表示軌道軌跡，不包括時(shí)鐘校正。傳統(tǒng)上，GNSS接收機(jī)通過對(duì)每一衛(wèi)星廣播的訊息進(jìn)行解碼而獲取每一衛(wèi)星的星歷。對(duì)于所需要時(shí)間的衛(wèi)星時(shí)鐘校正由多項(xiàng)式系數(shù)例如af0，afl，af2參數(shù)計(jì)算出，其包含于GPS廣播導(dǎo)航數(shù)據(jù)以及說明于ICD-GPS-200(界面控制文件200F，Navstar GPS Space/Navigat1n User Segment Interfaces)中。
[0005]地球軌道衛(wèi)星的軌道軌跡通常表示為一組軌道參數(shù)，其對(duì)指定時(shí)間內(nèi)為有效的。在理想情況下，軌道衛(wèi)星可以使用6個(gè)Kepler ian參數(shù)良好地加以模擬。然而，在現(xiàn)實(shí)中，所有地球軌道衛(wèi)星受到外界干擾力量，其防止衛(wèi)星在純Keplerian軌道中運(yùn)行。需要考慮作用于衛(wèi)星上干擾力量的其他參數(shù)，其包括但不限于地球重力異常以及太陽，月亮，以及行星重力。
[0006]在一些情況下，例如GNSS衛(wèi)星，總共使用15個(gè)軌道參數(shù)(ICD-GPS-200)，這些15個(gè)參數(shù)中6個(gè)是Keplerian參數(shù)，其說明無干擾的軌跡以及其它參數(shù)考慮擾動(dòng)力量引起的軌道異常?？墒褂脕肀硎拒壍儡壽E的數(shù)據(jù)數(shù)量受到限制的情況下，以及使用來模擬擾動(dòng)軌道的擾動(dòng)參數(shù)在數(shù)量及/或精確度上必需減少，這些參數(shù)可以準(zhǔn)確地表示擾動(dòng)的軌道軌跡的持續(xù)時(shí)間與在該持續(xù)時(shí)間模型軌道整體精確度之間必需作權(quán)衡。
[0007]可加以變化，軌道軌跡可以對(duì)一個(gè)或多個(gè)時(shí)點(diǎn)以位置坐標(biāo)以及附加性速度以及加速度向量以表格格式來表示，例如在GL0NASS廣播星歷訊息中。軌道軌跡可再通過從一個(gè)時(shí)間點(diǎn)傳播衛(wèi)星位置或者多個(gè)時(shí)間點(diǎn)之間的內(nèi)插計(jì)算出。
[0008]不管格式，GNSS接收機(jī)并不需要依賴星歷資訊的衛(wèi)星廣播。廣播星歷以很低的數(shù)據(jù)速率傳輸(例如GPS為50bps)，其表示無法接受長的時(shí)間以解碼出足夠的數(shù)據(jù)而能夠使用衛(wèi)星。如果所接收到的衛(wèi)星信號(hào)為微弱的或間斷的，所需的數(shù)據(jù)需要更長的時(shí)間。甚至于一旦衛(wèi)星為可利用，短的有效周期(如GPS為4小時(shí))是指衛(wèi)星無法保持為可利用的以作為較長的操作。
[0009]輔助GNSS(AGNSS)或特別是輔助GPS(AGPS)是一種技術(shù)，它提供GNSS接收機(jī)具有來自外部來源的星歷資訊。此允許接收機(jī)開始利用GNSS信號(hào)而不解碼完全的廣播星歷訊息。傳統(tǒng)AGNSS接收機(jī)需要由所提供服務(wù)頻繁地更新，由于所接收的星歷資訊僅用于短的有效周期而與衛(wèi)星廣播星歷相同。
[0010]解碼當(dāng)前衛(wèi)星廣播星歷另一個(gè)替換例為使用預(yù)先儲(chǔ)存的擴(kuò)展星歷的GNSS接收機(jī)。擴(kuò)展星歷是一項(xiàng)技術(shù)，其中衛(wèi)星軌道軌跡以及時(shí)鐘校正良好地可預(yù)測的超過現(xiàn)場轉(zhuǎn)播的短的有效性周期。預(yù)測的持續(xù)時(shí)間通常跨越許多天以及長達(dá)一個(gè)月。這樣，接收機(jī)可以計(jì)算衛(wèi)星位置而不需要解碼整個(gè)導(dǎo)航資訊而不會(huì)隨著時(shí)間而減少位置精確性。這樣可以減少首次定位時(shí)間(TTFF)以及提高了接收機(jī)的信號(hào)捕獲的靈敏度。
[0011]軌道軌跡能夠通過依據(jù)軌道力學(xué)使用力量模擬預(yù)測未來。在預(yù)測期間對(duì)作用于衛(wèi)星各種加速度做積分進(jìn)行力量模擬。盡可能地加入所有擾動(dòng)力量，使用該方式能夠達(dá)成高度精確性。
[0012]衛(wèi)星時(shí)鐘校正能夠依據(jù)作預(yù)測時(shí)間點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù)外推未來情況。外推的精確度依賴于衛(wèi)星時(shí)鐘的質(zhì)量以及所使用的數(shù)學(xué)模擬。
[0013]這些星歷的預(yù)測需要大范圍的數(shù)據(jù)以及處理資源。由于資源受限于移動(dòng)GNSS裝置，擴(kuò)展星歷理想地通過外部的幫助而產(chǎn)生。擴(kuò)展星歷的幫助可以收集預(yù)測衛(wèi)星軌道軌跡以及時(shí)鐘校正所需要的資訊，封包發(fā)放資訊，以及經(jīng)由有線或無線通訊網(wǎng)路提供封包。然后，客戶端設(shè)備將接收擴(kuò)展星歷封包，取出適用時(shí)間的衛(wèi)星軌道軌跡以及時(shí)鐘校正，并使用GNSS處理的資訊。
[0014]傳送預(yù)測持續(xù)時(shí)間跨越幾個(gè)星期的擴(kuò)展星歷數(shù)據(jù)的挑戰(zhàn)在于多個(gè)衛(wèi)星軌道軌跡的數(shù)據(jù)量非常大，使得其成為無法或難以實(shí)行。在客戶端裝置處使用本地儲(chǔ)存以及同時(shí)接收數(shù)據(jù)封包所消耗的功率對(duì)其有限的資源為太大。
[0015]WIPO公開第2009/065206號(hào)專利申請案(Lamance)，其讓予Rx Networks以及在2009年5月28日公告，說明通過傳送相關(guān)作用于衛(wèi)星上的實(shí)際力量而減小傳送數(shù)據(jù)量。因而客戶端裝置使用簡化的力量模擬以在裝置上進(jìn)行一些預(yù)測計(jì)算，將繁重處理負(fù)載加在客戶端裝置上。除此，試圖利用較為簡單的力量模擬會(huì)導(dǎo)致增加定位誤差。
[0016]美國第7839324號(hào)專利(Phatak)，其讓予 SRF Technology Inc.以及在 2010年11 月23日公告，說明藉由編碼跨越整個(gè)預(yù)測周期一系列Keplerian軌道模擬以傳輸擴(kuò)展星歷資訊的方法。該方法缺點(diǎn)在于作用在衛(wèi)星上外部力量例如月球以及太陽的重力促使衛(wèi)星在擾動(dòng)的軌道中運(yùn)行。因此，說明擾動(dòng)軌道的軌道參數(shù)將包含調(diào)諧以及長期的趨勢。為了使用差分壓縮以達(dá)成高壓縮比，在軌道參數(shù)中調(diào)諧以及長期的趨勢需要在編碼之前加以去除。然而，美國第7839324號(hào)專利中Keplerian參數(shù)進(jìn)行差分壓縮而并不作模擬或移除系統(tǒng)趨勢，此將減少差分壓縮的效率以及導(dǎo)致擴(kuò)展星歷資訊不良的數(shù)據(jù)壓縮率。
[0017]WIPO 2012年年5月18日公告讓渡給SORCE 4的Brown第2012/064568號(hào)專利說明壓縮擴(kuò)展星歷資訊的方法，其首先使用正弦以及多項(xiàng)式參數(shù)模擬一組ICD-GPS-200所說明軌道模式的整體趨勢。該模式并非精確的擬合以及無法使用來準(zhǔn)確地決定出衛(wèi)星的位置。為了補(bǔ)償該情況，使用一組校正項(xiàng)目以得到軌道參數(shù)與趨勢之間的差異，其由正弦以及多項(xiàng)式參數(shù)加以說明。該方法是不想要的，因?yàn)樵S多與正弦以及多項(xiàng)式模式結(jié)合的改正項(xiàng)目需要傳送;從而提高需要傳送到客戶設(shè)備的數(shù)據(jù)總數(shù)量。
[0018]因此，需要一種擴(kuò)展星歷服務(wù)以及客戶端裝置，其使用數(shù)據(jù)封包格式，其具有小數(shù)量的分送，保持位置精確度的要求，以及可用于客戶端裝置而并不需要繁重的處理負(fù)荷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]根據(jù)本發(fā)明，提供了一種對(duì)擴(kuò)展衛(wèi)星軌道軌跡編碼的方法，其包括:
[0020]表示軌道軌跡為一系列的軌道區(qū)段，其中每一軌道區(qū)段由一組對(duì)軌道區(qū)段區(qū)間有效的軌道參數(shù)加以說明；
[0021]對(duì)于每一軌道參數(shù)產(chǎn)生一系列表示為數(shù)值的點(diǎn)，在所有時(shí)間T該參數(shù)采用該數(shù)值，在該時(shí)間參數(shù)適用于軌道區(qū)段；
[0022]對(duì)于每一軌道參數(shù)對(duì)該參數(shù)系列點(diǎn)進(jìn)行多個(gè)曲線擬合，其中每一曲線擬合是對(duì)一組N個(gè)點(diǎn)進(jìn)行，其中N為不小于2以及不大于8，以及其中每一曲線擬合產(chǎn)生一組M個(gè)系數(shù)，其中M不小于2以及不大于8;
[0023]對(duì)該系數(shù)形成M個(gè)系列曲線擬合系數(shù)，使得由每一組N個(gè)點(diǎn)產(chǎn)生相同系數(shù)的所有情況群組為相同的系列；以及
[0024]進(jìn)行編碼步驟，利用壓縮對(duì)每一系列曲線擬合系數(shù)作編碼。
[0025]優(yōu)選地，每一系列曲線擬合系數(shù)利用差分壓縮進(jìn)行壓縮。
[0026]優(yōu)選地，任何一組N點(diǎn)的點(diǎn)間的相對(duì)時(shí)間與所有其他組N點(diǎn)的點(diǎn)間的相對(duì)時(shí)間相同。
[0027]優(yōu)選地，任何兩組N點(diǎn)，每一組第一點(diǎn)之間的時(shí)間差值可以表示為UTcirb ±(0.25*Tor)，其中L為整數(shù)，Tcirb為衛(wèi)星的軌道周期。
[0028]優(yōu)選地，任何兩組N點(diǎn)，每一組第一點(diǎn)之間的時(shí)間差值可以表示為UTcirb±(0.1*Tor)，其中L為整數(shù)，Tcirb為衛(wèi)星的軌道周期。
[0029]優(yōu)選地，任何兩組N點(diǎn)，每一組第一點(diǎn)之間的時(shí)間差值可以表示為UTcirb，其中L為整數(shù)以及Tcirb為衛(wèi)星的軌道周期。
[0030]優(yōu)選地，編碼步驟一個(gè)特性包含遞回地計(jì)算一組多項(xiàng)式的能力或使用預(yù)定多項(xiàng)式的能力。
[0031 ]優(yōu)選地，編碼步驟采用Chebyshev，Legendre ,Hermite，或 Laguerre 多項(xiàng)式。
[0032]優(yōu)選地，軌道參數(shù)對(duì)時(shí)間作曲線擬合，多個(gè)數(shù)學(xué)模擬能夠單獨(dú)地使用獨(dú)立函數(shù)或結(jié)合多個(gè)函數(shù)。
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