專利名稱：用于高靈敏度衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收器的合成導(dǎo)航數(shù)據(jù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及導(dǎo)航衛(wèi)星接收器，更詳細地說，涉及用于借助系統(tǒng)-時間信息協(xié)助導(dǎo)航接收器初始化的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
全球定位系統(tǒng)(GSP)和衛(wèi)星定位系統(tǒng)(SPS)接收器利用從數(shù)個地球軌道衛(wèi)星接收的信號來確定用戶位置和速度以及其它的導(dǎo)航數(shù)據(jù)。剛剛接通的導(dǎo)航接收器并不知道它在哪里，其晶體振蕩器多少有誤差，也不知道是什么時間。但它可在三秒鐘之內(nèi)或更短的時間內(nèi)知道時間以及在一百公里內(nèi)的大致位置。需要尋找準確的時間和衛(wèi)星載頻并將其鎖定到衛(wèi)星傳輸上，因此要對所有的可能性加以搜索。減少可能性的范圍將直接導(dǎo)致更快的最初位置定位初始化。
與蜂窩電話相關(guān)聯(lián)的或能夠經(jīng)由因特網(wǎng)通信的GPS接收器可以用許多途徑由連接到已有衛(wèi)星鎖定并被跟蹤的其它GPS接收器的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器協(xié)助。可以利用電話或網(wǎng)絡(luò)通信信道向?qū)Ш浇邮掌魈峁┬畔⒌年P(guān)鍵比特以幫助它更快地初始化。本發(fā)明人之一，Paul McBurney，和其他人，最近已提交了數(shù)個幫助GPS接收器客戶的美國專利申請。這些申請匯總于表1，所有這些申請都已經(jīng)轉(zhuǎn)讓給同一受讓人，并通過引用被包括在本文中。
表1

GPS衛(wèi)星發(fā)送50-bps的導(dǎo)航(NAV)數(shù)據(jù)消息，每12.5分鐘重復(fù)一次。所述消息包括系統(tǒng)時間、衛(wèi)星星歷表以及對于GPS接收器獲取對相當多的衛(wèi)星的信號鎖定并產(chǎn)生導(dǎo)航解答至關(guān)重要的年歷信息。共有25幀，每幀占用30秒，每幀有5個子幀，而每個子幀有10個字。每個子幀的開始處的Z-計數(shù)給出它從衛(wèi)星的傳輸時間。星歷表是最初的三個子幀，而子幀4-5是年歷數(shù)據(jù)，延伸到50頁。NAV數(shù)據(jù)的一個完整的數(shù)據(jù)幀為1500比特長，要用30秒來發(fā)送。
如果NAV數(shù)據(jù)的信號電平太弱，就不能被可靠地接收和解調(diào)。這種情況會發(fā)生在室內(nèi)或甲板下。因此高靈敏度接收器需要通過提供當前NAV數(shù)據(jù)的另外信道從第三方接收信息幫助。如果已知本地接收器的系統(tǒng)時間，那么，可以將Z-計數(shù)信息插入從第三方獲得的其他類屬的NAV數(shù)據(jù)消息中。
每個數(shù)據(jù)幀分成5個子幀1-5，每個子幀為300比特長，例如10個30比特的字。因此要用6秒鐘來發(fā)送每個有300比特、10個字的子幀。每個子幀以30比特的遙測(TLM)字開始，隨后是一個30比特的切換字(HOW)。這兩個30比特的字包括24比特的數(shù)據(jù)和6比特的奇偶校驗位。每個子幀中有8個字的數(shù)據(jù)有效負載。
在每個300比特的子幀前頭的TLM字以8比特的前導(dǎo)碼開始。前導(dǎo)碼使子幀的開始部分可以被識別，并且此后為接收器同步提供主要機制。
第一個300比特子幀在TLM字和HOW后發(fā)送衛(wèi)星飛行器(SV)時鐘校正數(shù)據(jù)。第二子幀發(fā)送SV-星歷表數(shù)據(jù)的第一部分。第三子幀發(fā)送SV-星歷表數(shù)據(jù)的第二部分。第四和第五子幀用來發(fā)送不同頁面的系統(tǒng)數(shù)據(jù)。第四子幀也以TLM字和HOW開始，數(shù)據(jù)有效負載在12.5分鐘后重復(fù)循環(huán)，以發(fā)送有關(guān)電離層、UTC和其他數(shù)據(jù)的長信息。整組的25幀(125子幀)構(gòu)成以這種12.5分鐘的周期發(fā)送的完整的導(dǎo)航消息。第五子幀以TLM字和HOW開始，其數(shù)據(jù)有效負載也在12.5分鐘后重復(fù)循環(huán)，以發(fā)送相當大的年歷。
時鐘數(shù)據(jù)參數(shù)描述SV時鐘以及它對GPS時間的關(guān)系。星歷表數(shù)據(jù)參數(shù)描述相對于衛(wèi)星軌道的短部分的SV軌道。通常，接收器每小時采集新的星歷表數(shù)據(jù)，但也可以使用長達4小時的老數(shù)據(jù)而不會有太大誤差。星歷表參數(shù)用于一種算法，所述算法能計算出在星歷表參數(shù)集所描述的軌道周期內(nèi)任何時間的SV位置。年歷是關(guān)于所有SV的近似軌道數(shù)據(jù)參數(shù)。10個參數(shù)的年歷描述較長時間段的SV軌道，有時在數(shù)月中都有用。
有了當前的年歷，GPS接收器在啟動時的信號獲取時間可以顯著加速。近似軌道數(shù)據(jù)用來為接收器預(yù)置星座中每個SV的近似位置和載波多普勒頻率。
Norman F.Krasner在2001年5月29日頒布的題目為“METHODAND APPARATUS FOR SATELLITE POSITIONING SYSTEMBASED ON TINME MEASUREMNT”的美國專利6239742 B1中，描述了由于載波信號電平太弱而不能讀出的NAV數(shù)據(jù)消息的處理方法。用基站來接收部分NAV數(shù)據(jù)消息，并與來自遠程SPS接收器的類似數(shù)據(jù)進行比較。遠程SPS接收器從它可見的衛(wèi)星直接接收部分NAV數(shù)據(jù)消息?；舅涗浀腘AV分組括有正確的時間識別，所以將時間重疊的兩個部分匹配就可幫助遠程SPS接收器找到其正確的系統(tǒng)時間。這種比較不是在遠程移動接收器進行，而是在基站進行。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種方法和系統(tǒng)，用以協(xié)助GPS和SPS接收器的導(dǎo)航衛(wèi)星接收和接收器的初始化。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種方法和系統(tǒng)，用以減少GPS和SPS接收器初始化所需的時間。
本發(fā)明還有一個目的是提供一種成本低廉的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。
簡要地說，本發(fā)明的SPS接收器實施例包括無線電接收器，用于測量軌道SPS衛(wèi)星的偽距；本地實時時鐘，精確度在真實SPS系統(tǒng)時間的三秒之內(nèi)；以及通信信道，用于從服務(wù)器接收NAV數(shù)據(jù)再廣播。此服務(wù)器與其自己專用的具有足以可靠地解調(diào)SPS系統(tǒng)NAV數(shù)據(jù)的強度的直接衛(wèi)星信號接收的導(dǎo)航接收器相關(guān)聯(lián)。SPS接收器從本地實時時鐘提供的時間信息和服務(wù)器提供的年歷和星歷表數(shù)據(jù)合成其自己的NAV數(shù)據(jù)。這樣，SPS接收器就可在弱信號環(huán)境中工作，否則是不可能的。
本發(fā)明的一個優(yōu)點是提供了一種系統(tǒng)和方法，能在衰減信號環(huán)境下提供SPS接收器的初始化，否則是不可能初始化的。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點是提供一種系統(tǒng)和方法，可降低與移動蜂窩電話相關(guān)聯(lián)的電話衛(wèi)星接收器的成本。
對于本專業(yè)的普通技術(shù)人員而言，在閱讀了以下各種附圖所示的優(yōu)選實施例的詳細說明之后，本發(fā)明的這些和其他目的和優(yōu)點就毫無疑問會一目了然。


圖1是本發(fā)明的幫助客戶的多普勒估計系統(tǒng)實施例的功能方框圖，其中小區(qū)站點利用在無線通信信道上傳送的多普勒信息幫助移動蜂窩電話；以及圖2是本發(fā)明的SPS接收器和系統(tǒng)方法實施例的功能方框圖。
具體實施例方式
圖1示出本發(fā)明實施例中的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)100，它包括基準站服務(wù)器系統(tǒng)102；用戶客戶端系統(tǒng)104；以及干預(yù)計算機網(wǎng)絡(luò)106，例如因特網(wǎng)。服務(wù)器系統(tǒng)102包括導(dǎo)航衛(wèi)星接收器，它鎖定并跟蹤導(dǎo)航衛(wèi)星108、110和112的星座。這些導(dǎo)航衛(wèi)星中的一些對客戶系統(tǒng)104來說是可見的。包括114和116的導(dǎo)航衛(wèi)星的另一星座對客戶系統(tǒng)104是可見的。客戶系統(tǒng)104包括其自己的導(dǎo)航衛(wèi)星接收器，但可能沒有鎖定并跟蹤其導(dǎo)航衛(wèi)星112，114和116的星座。
服務(wù)器系統(tǒng)102規(guī)定為始終處于接通狀態(tài)并跟蹤其導(dǎo)航衛(wèi)星108，110和112的星座。它能識別精確的絕對的系統(tǒng)時間并能向作為網(wǎng)絡(luò)客戶連接的其它尚未初始化的導(dǎo)航衛(wèi)星接收器提供當前的星歷表、對流層、電離層以及其他信息。這類信息都需要在初始化時確定，從另一來源特意專門提供任何這類信息都會顯著改進初次定位時間。
特別是，服務(wù)器系統(tǒng)102存儲12.5分鐘的重復(fù)NAV數(shù)據(jù)消息。它可根據(jù)請求將所述NAV數(shù)據(jù)消息的一部分轉(zhuǎn)發(fā)給客戶系統(tǒng)104。這就使客戶系統(tǒng)104能將它所接收的NAV數(shù)據(jù)與存儲和轉(zhuǎn)發(fā)的NAV數(shù)據(jù)作模式匹配。這樣，客戶系統(tǒng)104甚至在接收其第一個TLM字中的第一前導(dǎo)碼之前就能同步到NAV數(shù)據(jù)幀。
客戶系統(tǒng)104通常具有其自己的24比特的毫秒時鐘(Msec24)，所述時鐘通電時從零開始。GPS C/A代碼的每一個初相(epoch)是一個毫秒。服務(wù)器系統(tǒng)102知道GPS時間，并具有Z-計數(shù)。Z-計數(shù)是代表基本GPS時間單位的29比特的二進制數(shù)。10個最高有效位攜帶GPS周數(shù)，19個最低有效位給出周計數(shù)的時間(TOW)，以1.5秒為單位。一旦接收器鎖定到數(shù)個GPS衛(wèi)星，就可得到更精密得多的系統(tǒng)時間標準。先有技術(shù)的裝置都靠在初始化時確定Z-計數(shù)。
在客戶系統(tǒng)104初始化時需要具體確定的是需要對客戶的本地時鐘、例如Msec24、加多少偏置才可等于GPS時間。這將支配著正確的NAV數(shù)據(jù)幀同步。如果使用剛剛收到的子幀作為模板來搜索服務(wù)器102觀察到的子幀的序列記錄，那么，在客戶系統(tǒng)104中完成這種同步所需的時間就可顯著減少。
或者，在網(wǎng)絡(luò)上通信的每字節(jié)費用較高的情況下，對客戶系統(tǒng)104更經(jīng)濟的做法是將它所采集的信號快照(snapshot)轉(zhuǎn)發(fā)到服務(wù)器系統(tǒng)102。服務(wù)器系統(tǒng)然后需找出任何模式匹配。此時，服務(wù)器系統(tǒng)102發(fā)送數(shù)據(jù)，幫助客戶識別當前的整數(shù)毫秒供其使用。
在這種比較方案中，服務(wù)器系統(tǒng)102最好為基準站跟蹤的每個SV存儲NAV數(shù)據(jù)子幀。然后它估算在它自己和數(shù)個網(wǎng)絡(luò)客戶104之間存在的網(wǎng)絡(luò)等待時間。這樣就可對每個客戶估算GPS時間。此GPS時間指示在客戶端當前應(yīng)觀察哪一部分NAV數(shù)據(jù)子幀。服務(wù)器系統(tǒng)102復(fù)制這些NAV數(shù)據(jù)子幀，重寫Z-計數(shù)，并在HOW字中附加上奇偶校驗位，然后將其發(fā)送給客戶。
在本發(fā)明的方法實施例中，客戶系統(tǒng)104從服務(wù)器系統(tǒng)102得到近似GPS時間，例如在真實GPS時間的一，二秒內(nèi)。在服務(wù)器系統(tǒng)102和客戶系統(tǒng)104之間的網(wǎng)絡(luò)106上會有一些網(wǎng)絡(luò)路徑時延。這些時延要計算在內(nèi)。
客戶系統(tǒng)104通過規(guī)定重要的GPS時間、例如具體的毫秒間隔而從服務(wù)器系統(tǒng)102請求NAV數(shù)據(jù)子幀。服務(wù)器系統(tǒng)102從其數(shù)據(jù)庫取出相應(yīng)的子幀模式集。用預(yù)期的Z-計數(shù)重寫HOW字，并加上適當?shù)钠媾夹ｒ炍?。請求的子幀通過網(wǎng)絡(luò)106發(fā)送。
客戶系統(tǒng)104利用30比特長的移動窗口來檢驗服務(wù)器系統(tǒng)102通過的子幀數(shù)據(jù)，并試圖找出與它直接從SV所接收的信息的匹配。如果沒有匹配，窗口位移一個比特，并反復(fù)比較30比特的字。當找到30比特的匹配時，前面的和隨后的字也要測試驗證。若找到匹配也表明已發(fā)現(xiàn)幀同步。然后可以計算偏置時間并加到Msec24上，就可用GPS時間來初始化客戶系統(tǒng)104。更準確地說，是從NAV子幀時間中的當前HOW字中提取Z_計數(shù)。
一般來說，本發(fā)明的實施例依賴模式匹配技術(shù)。某些模式成問題，所以需要拒絕不可靠的模式，像‘FFFFFF’，“000000’，’AAAAAA’，’555555’。這些模式通常出現(xiàn)在未發(fā)射的SV或未定義的年歷頁面。另一個模式匹配問題是由比特反轉(zhuǎn)而引起的。
當信號太弱時，通常的接收器固件有時不能檢測NAV數(shù)據(jù)的相位反轉(zhuǎn)。如果接收器不能檢測到此變化，則跟在此變化后的所有比特都需翻轉(zhuǎn)。所以應(yīng)預(yù)期某些比特相位反轉(zhuǎn)。根據(jù)觀察，可以發(fā)生多達30個相位反轉(zhuǎn)。TLM字標志子幀報頭，每10個30比特字出現(xiàn)一次。HOW字緊隨其后，它攜帶Z-計數(shù)的前17比特，第10個字末尾的前2比特總是“00”。由于在這些區(qū)域NAV模式非常類似，所以，如果搜索窗口超過10個字，則我們就不能與TLM字匹配。
在獲得近似時間之后，客戶104提前向服務(wù)器102請求子幀數(shù)據(jù)。返回到客戶104的GPS時間會因例如網(wǎng)絡(luò)106的等待時間而不確定地延遲，故具有бlatency不定性。
在一個實施例中，以群分組的形式發(fā)送NAV分組，所述群分組具有最大為2秒的等待時間，例如，群NAV間隔(1000msec)+最大NAV分組長度(1000msec)。這樣，客戶104應(yīng)請求子幀的開始時間＝預(yù)期的NAV分組的接收時間-(бlatency+2秒)。
將網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)響應(yīng)的等待時間考慮在內(nèi)，對擬發(fā)送到客戶104的適當字長做出決定?？紤] 其中 NAV數(shù)據(jù)流每50個字，或5個子幀1-5，重復(fù)一次。如果服務(wù)器102發(fā)送多于10個字，則不能用TLM字來匹配，因為TLM字在子幀的每次開始都重復(fù)。
在一個實施例中，一旦幀已同步，就可對從下一個HOW字的末尾和NAV分組的開始的比特進行計數(shù)來確定GPS時間。HOW字攜帶17比特截斷的Z-計數(shù)。從HOW字的末尾到下一子幀的開始的偏置為240比特，例如，4800msec。從下一子幀減去此偏置，得到當前的GPS時間。例如GPS時間(@msec24)＝Z計數(shù)×6000-(偏置+240)×20-70〔msec〕在SV和地球表面之間的準確發(fā)送傳播時間很難了解，所以70毫秒的缺省值看來比較合理，因為用它來開始可給出±10毫秒的不定性。
整數(shù)毫秒(“intMsec”)代表用戶位置和SV位置之間的偽距。在計算第一個Z-計數(shù)事件時，假定intMsec為70毫秒。然后msec24變量和GPS時間(“offGpsMsec”)之間的偏置時間就可計算。在第一個Z-計數(shù)事件之后，所述事件不應(yīng)用于GPS時間調(diào)整，只用作intMsec計算。根據(jù)offGpsMsec，利用以下方程就可求解出每個SV的整數(shù)毫秒(“intMsec”)。通過在位置固定例程中求解時間偏置，就可調(diào)節(jié)GPS時間和offGpsMsec。例如
offGpM sec＝Zcount×6000-{msec24+(offset+240)×20}-70[msec]int M sec＝Zcount×6000-{msec24+(offset+240)×20}-offGpM sec.
在本發(fā)明的優(yōu)選無前導(dǎo)碼同步方法實施例中，如果模式匹配失敗，則包括后退TLM前導(dǎo)碼同步檢測過程。兩種方案都只設(shè)定同步位置，例如字ID、子幀ID、頁面ID和當前Z-計數(shù)。所以這兩種方案可以獨立并存。如果從服務(wù)器102可對客戶104提供支持，則首先試驗?zāi)Ｊ狡ヅ浼夹g(shù)。然后嘗試把TLM字前導(dǎo)碼用于同步。如果任一種方案成功，則接收器可以順利地將所述解碼移位。因此，即使沒有適當?shù)奈荒Ｊ娇梢杂糜跓o前導(dǎo)碼同步模式匹配，在上電后6秒之內(nèi)，幀邊沿一般也可以被同步。
基準站服務(wù)器102通過為每個SV存儲子幀數(shù)據(jù)來支持這種無報頭同步模式匹配。它估算網(wǎng)絡(luò)等待時間并推算客戶104的GPS時間。服務(wù)器102檢索在客戶GPS時間中心的相應(yīng)子幀數(shù)據(jù)。它重寫HOW字中的Z計數(shù)并對發(fā)送到客戶104的分組中的子幀數(shù)據(jù)進行編碼。
基準站接收的每個這種子幀數(shù)據(jù)都存儲在數(shù)據(jù)庫中。存儲的子幀分組包括5780字節(jié)的星歷表數(shù)據(jù)，和3000字節(jié)的年歷數(shù)據(jù)，例如星歷表＝3(子幀)*10(字)*24比特(W/O奇偶性)*32(SV)*2(以前/當前IODE)年表＝25(頁)*2(SF)*10(字)*24比特(W/奇偶性)*2(以前/當前)由于來自SV的NAV流重復(fù)，故所有NAV比特不需存儲。服務(wù)器可忽略某些子幀數(shù)據(jù)和全部字奇偶校驗位。當系統(tǒng)的星歷表改變時，無前導(dǎo)碼模式匹配會失敗，直到基準站服務(wù)器102和客戶104二者都實際接收到新的星歷表子幀。系統(tǒng)年歷改變時亦如此。有時需要12個小時以上年歷數(shù)據(jù)才可從所有的SV上完全更新為新的年歷集。所以，以前的和當前的年歷數(shù)據(jù)都必須存儲在數(shù)據(jù)庫中。
客戶104通過從服務(wù)器102獲得與當前GPS時間符合的子幀數(shù)據(jù)而初始化。為此，服務(wù)器要近似計算在網(wǎng)絡(luò)106上傳送的信息分組實際由客戶104接收的GPS時間。所述時間的接近程度如何取決于服務(wù)器對客戶的GPS時間估算的精確程度以及發(fā)送給客戶的字數(shù)據(jù)的大小。如果服務(wù)器能估算客戶的GPS時間在±3秒之內(nèi)，就有可能在例如10個數(shù)據(jù)字內(nèi)，即一個子幀，同步NAV幀。
估算了客戶104的GPS時間之后，服務(wù)器在數(shù)據(jù)庫中檢索并獲得對應(yīng)于所述當前GPS時間的適當子幀數(shù)據(jù)。由于有兩套星歷表和年歷，所以服務(wù)器102應(yīng)跟蹤SV應(yīng)使用哪一個數(shù)據(jù)集。在對信息字進行編碼時，需要第一個字的子幀數(shù)據(jù)和TLM字。奇偶校驗位取決于前一字數(shù)據(jù)的最后2個比特，而HOW和第10個字的最后比特都是“00”。
重寫HOW字很重要。服務(wù)器知道當前的GPS時間，所以它可以更改HOW字中的Z計數(shù)并固定相關(guān)聯(lián)的奇偶校驗位。服務(wù)器102最好發(fā)送開始字識別符(ID)和10個30比特字的數(shù)據(jù)。
圖2示出本發(fā)明的SPS接收器和支持系統(tǒng)的實施例，以下用通用參考數(shù)字200來表示。系統(tǒng)200接收來自上空SPS衛(wèi)星星座202的微波信號傳輸。信號204在其飛行過程中強度降低，例如在室內(nèi)時被建筑物衰減(206)。即使所述信號已強烈衰減，但高靈敏度SPS接收器208能夠用此信號工作。所述衰減的一種后果是50-Hz的NAV數(shù)據(jù)消息可能不能識別或不可靠。所以在本發(fā)明的所有實施例中，必須用不同的裝置來獲得。例如由基準站212來獲得。
但偽距可以由SPS接收器208直接測量，因為可以收集并處理長的取樣周期以利用相關(guān)處理增益。無線電接收器214調(diào)諧到此傳輸，相關(guān)處理器216對可見衛(wèi)星提取各種偽距。導(dǎo)航處理器218從實時時鐘(RTC)220獲得時間信息并從NAV數(shù)據(jù)合成器222獲得Z-計數(shù)、星歷表和年歷NAV數(shù)據(jù)信息。02/19/2002提交的系列號10/079253的美國專利申請?zhí)峁┝诉@種RTC的結(jié)構(gòu)和使用的詳細情況。
NAV數(shù)據(jù)合成器222是本發(fā)明的實施例所獨有的。它重新構(gòu)建適當?shù)?5幀的NAV數(shù)據(jù)消息，如果衰減206不是如此嚴重所述NAV數(shù)據(jù)消息就會被無線電接收器214接收。遠程基準站212不提供時間消息給客戶104，只提供當前星歷表和年歷數(shù)據(jù)。由于與遠程基準站212的通信信道通常帶寬遠高于50Hz，故當前星歷表和年歷數(shù)據(jù)就可以在比衛(wèi)星202發(fā)送所用的12.5分鐘短得多的時間內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)。
客戶224僅接收星歷表和年歷NAV數(shù)據(jù)信息。Z-計數(shù)和定時信息由NAV數(shù)據(jù)合成器222和從RTC220讀出時間來計算。NAV數(shù)據(jù)合成器222將組合信息格式化為導(dǎo)航處理器218能自然接受并處理的消息。
重要的是RTC220應(yīng)精確到三秒之內(nèi)，否則Z-計數(shù)因整數(shù)不定性而不能正確寫入合成NAV數(shù)據(jù)。這樣從導(dǎo)航處理器218就可能有位置解決方案輸出226。特別在與本發(fā)明人研發(fā)的其他發(fā)明和技術(shù)相結(jié)合時更是如此，這些發(fā)明和技術(shù)已通過引用包括在本文中。
遠程基準站212包括其自己完整的導(dǎo)航接收器228，導(dǎo)航接收器228以常規(guī)方式連續(xù)地跟蹤導(dǎo)航衛(wèi)星星座202。整個NAV數(shù)據(jù)消息230在12.5的消息傳送時間中被提取出來并存儲在本地存儲器中。時間分離器232去除定時消息，例如Z-計數(shù)。星歷表和年歷NAV數(shù)據(jù)234被提取精華并且可用于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器236。網(wǎng)絡(luò)連接238使客戶能請求幫助。服務(wù)器236以當前星歷表和年歷NAV數(shù)據(jù)表示回答。
或者，可以使用任何通信信道來代替客戶224、網(wǎng)絡(luò)238以及服務(wù)器236。例如，無線連接可以通過蜂窩電話和通信衛(wèi)星提供很好的結(jié)果。
在本發(fā)明的業(yè)務(wù)模型實施例中，由遠程基準站212的運營商對SPS接收器208的所有人/用戶按每次使用收費或為此NAV數(shù)據(jù)幫助信息收取預(yù)約費用。
因此，本發(fā)明的所有實施例都特別適合于在室內(nèi)或信號電平降到-145dbm以下的地方使用。
雖然已就當前的優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，但是，顯然，不應(yīng)把所述公開的內(nèi)容解釋對本發(fā)明的限制。本專業(yè)的技術(shù)人員在閱讀了上述內(nèi)容之后，各種改動和變更無疑是顯而易見的。所以，所附權(quán)利要求應(yīng)理解為覆蓋了在本發(fā)明的真正精神和范圍內(nèi)的所有改動和變更。
權(quán)利要求
1.一種衛(wèi)星定位系統(tǒng)(SPS)接收器，它包括導(dǎo)航衛(wèi)星信號接收器，用于從軌道SPS衛(wèi)星直接接收傳輸并用于測量它們的偽距；實時時鐘(RTC)，精確到真實SPS系統(tǒng)時間的三秒之內(nèi)；通信接收器，用于接收由遠程服務(wù)器獲得的SPS系統(tǒng)NAV數(shù)據(jù)的再廣播；以及連接到所述RTC和所述通信接收器的導(dǎo)航(NAV)數(shù)據(jù)合成器，用于提供NAV數(shù)據(jù)的重構(gòu)、否則不可能直接通過導(dǎo)航衛(wèi)星信號接收器接收所述NAV數(shù)據(jù)，并且所述NAV數(shù)據(jù)合成器轉(zhuǎn)換來自所述RTC的時間信息和來自所述SPS系統(tǒng)NAV數(shù)據(jù)再廣播的年歷和星歷表數(shù)據(jù)，以便建成完全的12.5分鐘長的合成NAV數(shù)據(jù)消息；其中，可以從所述偽距和所述合成NAV數(shù)據(jù)消息導(dǎo)出位置解答。
2.如權(quán)利要求1所述的SPS接收器，其特征在于所述通信接收器包括蜂窩電話并且無線連接到所述遠程服務(wù)器。
3.如權(quán)利要求1所述的SPS接收器，其特征在于所述通信接收器包括網(wǎng)絡(luò)客戶并且通過因特網(wǎng)登錄到所述遠程服務(wù)器。
4.一種在信號環(huán)境太弱不能直接從軌道SPS衛(wèi)星接收NAV數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r下運行SPS接收器的方法，所述方法包括以下步驟維持本地的獨立時間基準；測量直接到SPS衛(wèi)星星座的偽距；從基準站在次級通信信道上接收星歷表和年歷幫助信息；從所述本地的獨立時間基準和所述星歷表和年歷幫助信息的組合重構(gòu)NAV數(shù)據(jù)消息；以及從所述NAV數(shù)據(jù)消息和所述偽距計算位置解答。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于維持步驟使得所述本地的獨立時間基準提供優(yōu)于三秒的真實SPS系統(tǒng)時間的精確度。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述測量步驟包括利用相關(guān)增益來讀出衰減后的SPS衛(wèi)星傳輸。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述接收星歷表和年歷幫助信息步驟使得所述輔助通信信道是帶有客戶和服務(wù)器的計算機網(wǎng)絡(luò)。
8.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述接收星歷表和年歷幫助信息步驟使得所述輔助通信信道是無線蜂窩電話系統(tǒng)。
9.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于從所述基準站接收星歷表和年歷幫助信息的所述步驟使得無Z-計數(shù)信息從所述基準站轉(zhuǎn)發(fā)。
10.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于從所述基準站接收星歷表和年歷幫助信息的所述步驟使得無定時信息從所述基準站轉(zhuǎn)發(fā)。
全文摘要
一種SPS接收器包括無線接收器，用于測量到軌道SPS衛(wèi)星的偽距；本地實時時鐘，精確到真實SPS系統(tǒng)時間的三秒之內(nèi)；以及通信信道，用于從服務(wù)器接收NAV數(shù)據(jù)的再廣播。所述服務(wù)器與其自己專用的具有足以將SPS系統(tǒng)NAV數(shù)據(jù)可靠地解調(diào)的直接衛(wèi)星信號接收的導(dǎo)航接收器相關(guān)聯(lián)。SPS接收器從本地實時時鐘提供的時間信息和服務(wù)器在再廣播中提供的年歷和星歷表數(shù)據(jù)合成其自己的NAV數(shù)據(jù)。這樣，SPS接收器就可在弱信號環(huán)境下工作，否則這是不可能的。
文檔編號G01S1/00GK1495436SQ0312494
公開日2004年5月12日 申請日期2003年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月17日
發(fā)明者P·W·麥克博尼, 木村章, P W 麥克博尼 申請人:伊萊德公司, 精工愛普生株式會社