專利名稱：：衛(wèi)星星歷誤差的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及衛(wèi)星星歷誤差，且更具體地(盡管不只是)涉及對由其引起的地理位置測量誤差的確定和/或補償。
背景技術：
：衛(wèi)星星歷或星歷組(ephemerisset)是至少六個參數(shù)連同相關聯(lián)時刻的列表，根據(jù)這些參數(shù)，有可能計算出地球軌道衛(wèi)星在空間中的位置和速度。出于多種原因，它是重要的參量，但在地理定位領域中有一個尤為重要的用途，即對造成未經(jīng)許可使用或干擾衛(wèi)星遠程通信信道的地基發(fā)射機或地面站進行定位。在使用常規(guī)地理定位技術之前有必要獲得衛(wèi)星星歷信息。星歷具有取決于其坐標系的格式。開普勒要素最常見地是指參考哪個位置描述軌道體(orbitingbody)從地球原點到空間中固定點的運動。這種類型的兩種最常見參照系是地心慣性坐標系(ECI)和地心固定坐標系(ECF)。未經(jīng)許可訪問衛(wèi)星是一個問題，包括從僅僅造成不方便訪問衛(wèi)星，到完全拒絕合法用戶訪問衛(wèi)星。由于基于衛(wèi)星的服務的迅速擴大、個人衛(wèi)星通信的出現(xiàn)、軌道衛(wèi)星所占據(jù)的對地靜止弧的日益擁塞和電視廣播的干擾，造成干擾日益增多。干擾通?？赡苡扇藶檫^失(例如，天線未對準)或設備故障造成，但其也可能表示蓄意試圖盜用帶寬或拒絕為合法用戶服務。為根除衛(wèi)星干擾，有必要對造成干擾的地面站發(fā)射機進行地理定位。這種地理定位是眾所周知的，且當前衛(wèi)星星歷誤差是不準確度的重要(通常是最主要的)來源。在IEEETrans.onAerospaceandElectronicSystems(1982年3月,AES-18巻，第2期)中，PCChestnut描述了定位未知信號源的基本技術它包括確定信號副本(replica)從信號源沿兩個獨立信號路徑傳播到接收站的到達時間差(TDOA)和/或到達頻率差(FDOA)。TDOA和FDOA在現(xiàn)有技術中也分別稱為時差(DTO)和頻差(DFO)或差分多普勒。在IEEETrans.onAcousticsSpeechandSignalProcessing(1981年6月，ASSP-29巻，第3期)上發(fā)表的"AlgorithmsforAmbiguityFunctionProcessing"—文中，SStein描述了根據(jù)兩個接收的信號確定DTO和DFO。該技術包括用所接收信號相對于彼此的試驗時移和頻偏來計算它們之間的相關性。使該相關性最大化的時移和頻偏是所需的DTO和DFO,受到對衛(wèi)星中所引入的偏移的校正。根據(jù)DTO和DFO可以確定(地理定位)地球表面上的干擾發(fā)射機位置，如美國專利號5,008,679中所公開的。該專利公開了利用兩個對地靜止中繼衛(wèi)星使用TDOA(或DTO)和FDOA(或DFO)測量對目標發(fā)射才幾的定4立。恒定(constant)TDOA或FDOA的點的所在地是與地球表面相交以定義被稱為位置線(LOP)的曲線的一個表面。TDOA和FDOA的測量提供了在待確定的目標發(fā)射機的位置處交叉的兩個LOP。美國專利號6,018，312(Haworth)公開了借助于衛(wèi)星、使用相位相干參考信號進行誤差校正的地理定位。美國專利號5,594,452(Webber等人)中公開了使用寬帶方法的相關技術。美國專利號6,618，009(Griffm等人)涉及用時變DTO和DFO的地理定位。美國專利號6,677,893(Rideout等人)涉及用頻率捷變干擾的地理定位。美國專利號6,018,312的相干參考技術減輕了星歷誤差的影響隨著目標-參考分離被減小，這些影響被減少。不幸的是，即使使用相對接近目標發(fā)射機的參考發(fā)射機，星歷誤差仍然通常是地理定位結果中的主要不確定因素?，F(xiàn)有技術的地理定位的精確度高度取決于在計算中使用的兩個衛(wèi)星星歷的精確度。一般進行的衛(wèi)星距離測量(rangingmeasurement)以及隨后的星歷計算僅精確到使得地面站能夠追蹤衛(wèi)星。有時生成更詳細的星歷數(shù)據(jù)以使得衛(wèi)星操作者能夠計算操縱需求，但這些一般要花費24小時來計算而且當然并不會提供給網(wǎng)絡用戶。獲取精確地理定位所必需的高精度星歷并不常見，且星歷誤差經(jīng)常是地理定位結果中不精確度的主要來源。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種用于確定衛(wèi)星星歷誤差和/或補償對因為衛(wèi)星星歷誤差引起的地理定位測量中的誤差的技術。本發(fā)明提供了一種補償或校正衛(wèi)星星歷誤差的方法，包括以下步驟a.確定與信號副本相關聯(lián)的時間差和頻率差的至少一個，該信號副本是經(jīng)由不同衛(wèi)星從已知位置的校準發(fā)射(calibrationtransmitting)裝置接收的；和b.獲得對應于衛(wèi)星星歷要素的估計并計算其變化，該變化造成時間差和頻率差估計中的至少一個與對應的測量的時間差和/或頻率差更一致。本發(fā)明根據(jù)其是與具有衛(wèi)星星歷誤差的一個衛(wèi)星還是兩個衛(wèi)星一起使用而補償或校正衛(wèi)星星歷誤差。本發(fā)明提供的優(yōu)點是，其能夠獲得更精確的星歷數(shù)據(jù)，尤其是(但不限于)對于使用導致未經(jīng)許可使用衛(wèi)星遠程通信信道或信道內(nèi)干擾的地基發(fā)射機的地理定位的情況而言。步驟a)可包括確定與信號副本相關聯(lián)的頻率差和時間差兩者。所述校準發(fā)射裝置可包括至少兩個校準發(fā)射機，且優(yōu)選為至少四個。步驟b)可包括迭代地使用對應于衛(wèi)星星歷要素的估計以獲得同類的后續(xù)估計(subsequentestimatesoflikekind)。其可以包4舌/人乘禾口、[M]"[D]計算星歷校正矢量[A],其中[D]是具有元素為對于一組測量/估計時間的時間差和頻率差的測量值和估計值之間的差值的矢量，且[M]"是矩陣[M]的逆矩陣，所述矩陣[M]的元素為對于該組測量/估計時間的估計的衛(wèi)星星歷要素的變化，相比于與所述變化之前的估計的衛(wèi)星星歷要素相關聯(lián)的[D]值該變化導致[D]在幅度上有所減少。[M]的元素可通過最小均方擬合(leastmeansquaresfit)獲得。最小均方擬合可基于奇異值分解。[D]和[M]的元素可^L情況與時間差和頻率差中的測量誤差的相關聯(lián)的倒數(shù)成比例地加權。所述校準發(fā)射裝置可包括至少兩個校準發(fā)射機，優(yōu)選為至少四個。該方法可用于在定位導致衛(wèi)星干擾的發(fā)射機的過程中補償兩個衛(wèi)星的星歷誤差，確定星歷補償并把它應用到一個衛(wèi)星的星歷。該方法可以可選i也用來為主衛(wèi)星(primarysatellite)和次衛(wèi)星(secondarysatellite)兩者補償星歷誤差且所述校準發(fā)射裝置可包括至少十個校準發(fā)射機。在可選方面，本發(fā)明提供了一種用于補償或校正衛(wèi)星星歷誤差的設備，包括a)用于確定與經(jīng)由不同衛(wèi)星從已知位置的校準發(fā)射裝置接收的信8號副本相關聯(lián)的時間差和頻率差中至少一個的裝置；和b)用于獲得對應于衛(wèi)星星歷要素的估計并用于計算上述估計的變化的裝置，該變化造成時間差和頻率差估計中的至少一個與對應的測量的時間差和/或頻率差更一致。用于確定時間差和頻率差中至少一個的裝置可被布置成確定與信號副本相關聯(lián)的頻率差和時間差兩者。所述校準發(fā)射裝置可包括至少兩個校準發(fā)射機，優(yōu)選為至少四個。用于獲得對應于衛(wèi)星星歷要素的估計的裝置可被布置成迭代地使用對應于衛(wèi)星星歷要素的估計以獲得同類的后續(xù)估計。用于獲得對應于衛(wèi)星星歷要素的估計的裝置可被布置成從乘積[M]"[D]計算星歷校正矢量[A]，其中[D]是具有元素為對于一組測量/估計時間的時間差和頻率差的測量值和估計值之間的差值的矢量，且[M]—1是矩陣[M]的逆矩陣，所述矩陣[M]的元素為對于該組測量/估計時間的估計的衛(wèi)星星歷要素的變化，相比于與所述變化之前的估計的衛(wèi)星星歷要素相關聯(lián)的[D]值該變化導致[D]在幅度上有所減少。用于獲得對應于衛(wèi)星星歷要素的估計的裝置可被布置成通過最小均方擬合來獲得[M]的元素，該最小均方擬合本身可基于奇異值分解。用于獲得對應于衛(wèi)星星歷要素的估計的裝置可被布置成視情況將[D]和[M]的元素與時間差和頻率差中的測量誤差的相關聯(lián)的倒數(shù)成比例i也力口4又。該設備可用于補償單個主衛(wèi)星的星歷誤差，且所述校準發(fā)射裝置可包括至少兩個校準發(fā)射機，優(yōu)選為至少四個。該設備可用來在定位導致衛(wèi)星干擾的發(fā)射機的過程中補償兩個衛(wèi)星的星歷誤差，用于獲得對應于衛(wèi)星星歷要素的估計的裝置被布置成確定星歷補償并將其應用到一個衛(wèi)星的星歷。該設備可用來為主衛(wèi)星和次衛(wèi)星兩者補償星歷誤差且所述校準發(fā)射裝置可包括至少十個校準發(fā)射機。在另一方面，本發(fā)明提供了用于補償或校正衛(wèi)星星歷誤差的計算機軟件，所述軟件包括記錄在適當載體介質(zhì)上的程序代碼指令，該程序代碼指令用于控制計算機設備執(zhí)行以下步驟a)確定與經(jīng)由不同衛(wèi)星從已知位置的校準發(fā)射裝置接收的信號副本相關聯(lián)的時間差和頻率差中的至少一個；b)獲得對應于衛(wèi)星星歷要素的估計并計算其變化，該變化造成時間差和頻率差估計中的至少一個與對應的測量的時間差和/或頻率差更一致。步驟a)可包括確定與信號副本相關聯(lián)的頻率差和時間差兩者。所述校準發(fā)射裝置可包括至少兩個校準發(fā)射機，優(yōu)選為至少四個。步驟b)可包括迭代地使用對應于衛(wèi)星星歷要素的估計以獲得同類的后續(xù)估計。其可以包括從乘積[M]"[D]計算星歷校正矢量[A]，其中[D]是具有元素為對于一組測量/估計時間的時間差和頻率差的測量值和估計值之間的差值的矢量，且[M]"是矩陣[M]的逆矩陣，所述矩陣[M]的元素為對于該組測量/估計時間的估計的衛(wèi)星星歷要素的變化，相比于與所述變化之前的估計的衛(wèi)星星歷要素相關聯(lián)的[D]值該變化導致[D]在幅度上有所減少。[M]的元素可通過最小均方擬合獲得。最小均方擬合可基于奇異值分解。[D]和[M]的元素可視情況與時間差和頻率差中的測量誤差的相關聯(lián)的倒數(shù)成比例地加權。所述校準發(fā)射裝置可包括至少兩個校準發(fā)射機，優(yōu)選為至少四個。該軟件可用來在定位導致衛(wèi)星千擾的發(fā)射機的過程中補償兩個衛(wèi)星的星歷誤差，確定星歷補償并把它應用到一個衛(wèi)星的星歷。該軟件可以可選地用于為主衛(wèi)星和次衛(wèi)星兩者補償星歷誤差，且所述校準發(fā)射裝置可包括至少十個校準發(fā)射機。為了更充分地理解本發(fā)明，現(xiàn)在將參考附圖僅以示例說明其實施例，其中圖1示出了現(xiàn)有技術的地理定位系統(tǒng)；圖2示出了用來定義衛(wèi)星星歷參數(shù)的開普勒和笛卡爾坐標系；圖3示意性地示出了本發(fā)明的地理定位系統(tǒng)；圖4是本發(fā)明的迭代方法的步驟的流程圖，其中校正的星歷參數(shù)的連續(xù)組被用來產(chǎn)生更進一步的這種組；圖5給出了用在圖3系統(tǒng)中的監(jiān)視器、參考和校準發(fā)射機的位置的例子；圖6示出了在用于補償單個衛(wèi)星星歷中誤差的本發(fā)明的仿真中產(chǎn)生的地理定位的改進；10圖7給出了在補償兩個衛(wèi)星的星歷誤差中使用的監(jiān)視器、參考和校準發(fā)射機的位置的例子；圖8示出了從a)初始啟動星歷，b)真實衛(wèi)星星歷和c)根據(jù)本發(fā)明計算出的星歷導出的圖3中的主衛(wèi)星的衛(wèi)星地面軌跡；圖9是圖8的等效物，除了它被應用到次衛(wèi)星以外。具體實施例方式圖1示出了通常由10表示的現(xiàn)有技術的地理定位系統(tǒng)。它使用由相應的接收天線16和18監(jiān)控的兩個衛(wèi)星12和14以找出導致對衛(wèi)星通信造成干擾的未知發(fā)射機或目標20的位置。發(fā)射機20具有多瓣式發(fā)射輻射才莫式(radiationpattern),其中示出了主瓣22和兩個旁瓣24。一個衛(wèi)星12接收主瓣22中的輻射它被指定為主衛(wèi)星而與其監(jiān)控接收天線16相關聯(lián)的處理電子電路(未示出)被指定為主信道。另一衛(wèi)星14接收旁瓣24中的輻射它被指定為次衛(wèi)星且在接收天線18處的相關聯(lián)的處理電子電路被指定為次信道。主信道和次信道生成信號用于計算信號相關性,人而確定DTO和DFO。衛(wèi)星12和14兩者也接收來自已知位置的發(fā)射才幾26的參考信號并將其中轉到相應的天線16和18。如在美國專利號6,018,312中描述的，與目標發(fā)射機信號相干地檢測該參考信號它允許移除系統(tǒng)偏差，諸如不精確知道的衛(wèi)星星載本機振蕩器的變換頻率，并抵消那些本機振蕩器中的相位不穩(wěn)定性對相關過程的影響。為了本說明書的目的，方便的是偏離現(xiàn)有技術的實踐并將DTO/DFO當作TDOA/FDOA的不同量。因而TDOA和FDOA在本文中如此定義TDOA=DTOT-DTOR且FDOA=DFOT-DFOR(1)其中DTOT和DFOT是目標的DTO和DFO,且DTOR和DFOR是在每種情況下測量的參考DTO和DFO,如美國專利N號6,018,312中描述的。因此，TDOA和FDOA分別是目標與參考DTO/DFO之間的差值的參考校正的等價物。這些TDOA和FDOA參數(shù)取決于衛(wèi)星地點(position):通過在測量這些參數(shù)時獲知衛(wèi)星(即衛(wèi)星的星歷)的地點和速度及參考26的位置(location),可以確定目標發(fā)射機20的位置。為本發(fā)明的目的，采用如方程(1)中所定義的TDOA和FDOA參數(shù)是方便的但不是必要的?？梢允褂门c這些參數(shù)相關的時間差和頻率差值，只要一致地使用它們例如，如果方便的話則這種值可能在某種程度上與TDOA或FDOA偏離。在下面所述的本發(fā)明的例子中，TDOA和FDOA參數(shù)的估計值被擬合到測量等價物(measuredequivalent),且估計的相關差值可以類似地被擬合到測量等價物。當相關差值被用于星歷確定或地理定位時，需要考慮與TDOA和FDOA的關系。星歷的格式取決于使用何種坐標系。圖2在(a)、(b)、(c)示出了三種坐標系。圖2(a)示出了開普勒要素，其最常見地是指參考哪個位置描述軌道體從地球原點到空間中固定點的運動。然而，更簡單的是，如圖2(b)和2(c)所示，使用三維笛卡爾地點和速度矢量。這種類型的兩種最常見參照系是地心慣性坐標系(ECI)和地心固定坐標系(ECF)。ECI坐標在地球質(zhì)心處具有其原點，但沿著地球赤道平面與黃道平面的交叉(春分或春分點)具有固定的慣性方向。ECF坐標具有相同的原點，但被固定在地球中且其x軸穿過格林威治子午線(在零經(jīng)度處)。與地球轉動相一致，ECF坐標在空間中每恒星日旋轉一次。本發(fā)明獨立于所選取的坐標系，但是為本文中說明的實施例起見，星歷將是笛卡爾-ECF格式的。現(xiàn)在參考圖3，本發(fā)明的星歷誤差補償或校正(EEC)技術基于如參考圖1所述的用于測量TDOA和FDOA的雙衛(wèi)星地理定位方法，所述方法使用相干參考信號，如美國專利No.6,018,312。如前所述，目標發(fā)射機30將由箭頭32表示的主瓣指向主衛(wèi)星34,該主衛(wèi)星34在35處將該主瓣中轉給主截取天線36。此處，為減少圖解復雜性，鑒于增加的發(fā)射機數(shù)目僅僅示出了發(fā)射機主瓣或主射束的方向，即省略了旁瓣。在已知位置處的參考發(fā)射機38提供了由點劃線40表示的主射束，該主射束被指向主衛(wèi)星34用于在41處中轉到主監(jiān)控天線36。還示出了四個星歷校準器發(fā)射機(星歷校準器)42a到42d(統(tǒng)稱為42),其中的兩個42a/42b提供了由相應線44a/44b表示的主射束，該主射束被指向主衛(wèi)星34用于在45處中轉到主截取天線36。另外兩個星歷校準器42c/42d提供了由相應線44c/44d表示的主射束，該主射束一皮指向次衛(wèi)星46用于在47處中轉到次監(jiān)控天線48。主監(jiān)控天線和次監(jiān)控天線36和48可以處于不同的地理場所，但是在此示例中它們位于單個監(jiān)監(jiān)控場12所。順便提及，為本發(fā)明的目的，星歷校準器的主射束是否指向主衛(wèi)星或次衛(wèi)星是無關緊要的，因為這不會影響星歷校正或補償。星歷校準器42和參考發(fā)射機38都具有精確已知的位置，例如，所述位置被確定到全球定位系統(tǒng)(GPS)的精確度或具有根據(jù)另一來源確定的綿度和經(jīng)度。而且已經(jīng)對它們進行測試以在經(jīng)由主衛(wèi)星和次衛(wèi)星接收的信號副本之間給出良好的相關性，即根據(jù)美國專利號6,018,312的地理定位的基本特征。它們優(yōu)選地在地理上良好分離然而，使用在不同場所的多個星歷校準器不是必需的；也有可能使用一個這樣的校準器并在不同時間進行測量，如下文所述。假設可以得到衛(wèi)星星歷的初始估計，其精確度將在稍后加以說明。對于每個星歷校準器42,通過依次將他們中的每一個當作目標發(fā)射機、并使用參考圖1所述且在美國專利號6,018，312中描述的方法，測量TDOA和FDOA位置參數(shù)。對于每個星歷校準器42,然后基于它們的已知位置并使用主衛(wèi)星34和從衛(wèi)星46的地點和速度的先驗星歷估計(即，衛(wèi)星星歷)來計算TDOA和FDOA的期望值。然后獲得TDOA和FDOA的測量值和計算值之間的差值，并計算衛(wèi)星星歷中的誤差的估計。將首先概述本發(fā)明的方法并隨后更詳細對其加以說明。在合適的開始時間to處獲得所述或每個衛(wèi)星星歷的星歷參數(shù)(地點和速度矢量元素)的初始或起始組(將在下文進行描述)。隨后對該組進行調(diào)節(jié)或"傳播(propagate)，，以分別在每個TDOA和FDOA測量的對應時間處給出相應的星歷參數(shù)組這是考慮到在不同時間進行測量或"采樣"，且因為衛(wèi)星隨時間運動，所以測量時間對應于不同的衛(wèi)星星歷參數(shù)組。然后使用所傳播的星歷參數(shù)組來計算與TDOA和FDOA的相應測量值相對應的TDOA和FDOA的期望值。然后對星歷參數(shù)的初始或起始組進行小改動，所述這些參數(shù)組像以前一樣傳播并被使用來計算TDOA和FDOA的新期望值。產(chǎn)生參數(shù)變化的"最佳擬合"，這使得所計算的TDOA和FDOA的新期望值與對應的測量值之間的差值最小化。如果需要星歷有大變化，則以這種方式計算出的星歷參數(shù)變化可能不充分倘若如此，則該變化可用于生成經(jīng)校正的星歷參數(shù)組以在迭代過程中用作進一步的起始組。在該過程的每次迭代中，根據(jù)在相應的直接在前的(immediatelypreceding)迭代中導出的經(jīng)校正的星歷參數(shù)組重復計算星歷變化。迭代繼續(xù)進行直至顯著的變化停止出現(xiàn)或者達到了預定的迭代次數(shù)限制?，F(xiàn)在將更詳細說明本發(fā)明的例子。為本發(fā)明的初始示例的目的起見，假定僅主衛(wèi)星34的星歷有錯誤。用于一個衛(wèi)星的星歷(在稱為"歷元，，的給定時間點處)可以被表示為6xl元素的列矢量[S],其包含主衛(wèi)星的笛卡爾-ECF地點矢量元素Jc，乂z和速度矢量元素D二此處在；丄；上的上標點表示關于時間的導數(shù)。如果初始主衛(wèi)星星歷估計或起始星歷被表示為具有元素^到二的矢量[SS]，且[A]是將該起始星歷轉換為真實主衛(wèi)星星歷的更佳估計[S]所需要的具有元素a到a6的校正列矢量，其中[S]具有元素x,到；，貝'J:隱[A](1)或者可選地，如果完整寫出則是廣x、、)&"4夕s少ssa5、5"、％(2)本發(fā)明的EEC技術確定(至少作為初始步驟)星歷校正矢量[A]的各元素a!到a6。在本發(fā)明的此實施例中，通過N個時間分離的測量樣本在多個地理上分布的星歷校準器42上執(zhí)行TDOA和FDOA的測量，每個星歷校準器42均在已知位置。每個樣本是對單個星歷校準器的TDOA和FDOA兩者的測量。這種N個樣本的集合構成了執(zhí)行EEC所需的測量活動。一般在許多測量循環(huán)中獲得(為方便起見)這些樣本，依次進行的每個循環(huán)包含每個星歷校準器42的一個樣本。因而總的樣本數(shù)由星歷校準器42的數(shù)目，(在圖3中為4個)，乘以循環(huán)數(shù)得出。14本發(fā)明不限于此實施例的TDOA和FDOA的測量。測量可以是來自不同星歷校準器的同時測量和來自同一或其它星歷校準器的時間分離測量的組合。通過使用多個采集通道或在大得足以涵蓋多個星歷校準器的帶寬上采樣，可得到同時測量。在此實施例中，所有樣本都是在不同的時間測量的(盡管這不是必要的)。在時間tn處測量第n個樣本(n=l到N):對于每個樣本，根據(jù)主衛(wèi)星36和次衛(wèi)星48的初始啟動星歷、和參考發(fā)射機38、主截取天線36和次截取天線48、以及與第n個樣本相關聯(lián)的星歷校準器42的位置，計算相關聯(lián)的期望值〈77XX化和〈FZ)04〉"。該計算如下進行。衛(wèi)星的初始起始星歷是公眾可得到的(如稍后說明的)。由于衛(wèi)星的運動，星歷隨時間改變，^旦在開始時間to具有初始啟動星歷，對于任何其它時間可以才艮據(jù)衛(wèi)星軌道動力學計算出星歷。因此對于主衛(wèi)星36和次衛(wèi)星48,為每個樣本測量時間tt到tN計算出相應的星歷參數(shù)組。使用這些計算的星歷參數(shù)，為每個樣本時間tn(n=l到N)計算期望的TDOA/FDOA值〈7DO^和。通過使用參考圖3所述的測量技術，在每個時間ti到tn處獲得測量的TD0A/FD0A值7DO^和i^DO4"。對于從1到N的所有n的期望或計算值〈7DO^和〈FD04〉J皮表示為矢量并隨后從測量值7!XM"和FD04"的矢量中減去以給出由下式給定的差值的列矢量[D]:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>(3)其中A表示緊隨其后的圓括號中的量nx^到FD04w是差值。本發(fā)明的EEC技術旨在計算初始衛(wèi)星星歷中的要素的改變，這使得[D]矢量盡可能接近所有元素等于零的零矢量。為導出方程(2)中的[A]從而使得通過[A]校正[SS]給出與測得的位置參數(shù)精確匹配的期望位置參數(shù)，在此示例中的方法是使用[SS]中的星歷要素的小變化并確定它們對TDOA和FDOA的預測值的影響。這是通過計算相應星歷要素x,乂；x，少和z的改變ax:,&,&,5jc,3;;和而寺丸4亍的。和前面一樣，此處的上標點表示關于時間的導數(shù)。在時間tn(r^1到N)處為每個樣本分別計算與引入&到3;相關聯(lián)的〈H)04〉n和〈FD04〉n的期望值的變化。對于〈roo4〉的N個值中的每一個這給出了,D04(U形式的六個變化，對于〈FD04〉的N個值中的每一個這給出了^D"(。形式的六個變化，其中k是:c,乂z丄)或；。使用導致TDOA和FDOA的估計值是對TDOA和FDOA的測量值的最佳擬合的擬合過程，得出該變化。它們被用作偏微分的2Nx6元素矩陣[M]的相應元素。[M]與方程(3)中的差分矩陣[D]有關且通過下式所需的星歷要素改變了方程(1)和(2)中的列矢量[A](4)或完整地通過:7DQ^、簡A，。2。3a4炎J(5)來自參考發(fā)射機38和星歷校準器42的通信信號的功率不同每個樣本的測量的TDOA和FDOA參數(shù)中的不確定性與功率有關，因此會有所不同。對方程(5)加權以通過如下所示使用不確定性的倒數(shù)來反映16<formula>formulaseeoriginaldocumentpage17</formula>星的星歷變化，該變化抵消了由于兩個衛(wèi)星的星歷誤差造成的地理定位誤差。嚴格地說，與星歷誤差本身的校正相對，這是減少地理定位誤差的星歷補償。因此，盡管沒有獲得兩個衛(wèi)星的經(jīng)校正的星歷，但是通過此技術通常獲得導致衛(wèi)星干擾的地基發(fā)射機的極大改善的地理定位精確度，這是依據(jù)其自身能力的重要結果。本發(fā)明可用來在三種情形下使用兩個衛(wèi)星來改善地理定位性能在其它衛(wèi)星星歷精確的情況下的單個衛(wèi)星星歷校正，在其它衛(wèi)星星歷不精確的情況下的單個衛(wèi)星星歷校正(即星歷補償)，和兩個衛(wèi)星星歷校正。為校正兩個衛(wèi)星34和46的星歷誤差，有可能擴展方程式(5)以便能一起計算這些誤差。這允許確定兩個衛(wèi)星的星歷。對于兩個衛(wèi)星星歷中的誤差擴展方程式(6)給出下式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage18</formula>(8)其中主衛(wèi)星34和次衛(wèi)星46的星歷要素中的小變化分別由(&,&,&";，3;,3))及才示以4敞號(primed)的等步支量(Sr3x,3y,3z')表示。同樣，待計算的對主衛(wèi)星34和次衛(wèi)星46的星歷要素的校正分別由(ai到a6)和(a!'到a6)表示。如果如結合方程式(5)和(6)所述的在方程式(8)中包括權值，則1<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>與稍早所述的單個衛(wèi)星的等效方程式相比，方程式(9)更有可能反映兩個衛(wèi)星34和46的真實動態(tài)，但其在校準活動中使用更多數(shù)量(N)的星歷校準器和樣本，因為現(xiàn)在有更多參數(shù)待確定?，F(xiàn)在參考圖4，示出了上面所述的計算機實施的程序的流程圖。在60處，定義迭代次數(shù)p并將其初始設為1,且然后在62處從起始星歷維持階段64讀取星歷參數(shù)的一個起始組("起始星歷，，)、或星歷參數(shù)的兩個起始組(如果要校正兩個衛(wèi)星的星歷)。為方便起見，應根據(jù)具體情境將此實施例中的表述"起始星歷"視為包括一組或兩組星歷參數(shù)。階段64具有在開始時間to處為第一當前起始星歷的初始起始星歷，且偶爾(fromtimetotime)迭4戈地更新每個當前起始星歷以形成下一個當前起始星歷，如稍后所述。在66處，對于時間to的起始星歷被轉換為時間tn處樣本n(n=l到N)的相應起始星歷且得到的星歷被用作計算所有樣本(n=l到N)的期望TDOA/FDOA值〈7DO^和〈FZ)a^的基礎。如前所述，這個計算是用于單個衛(wèi)星星歷校正情況的。在68處，從使用參考圖3所述的技術在時間tn處測量的相應TDOA/FDOA值中減去在時間tn處的估計〈7D04〉n和〈FDO^。然后應用具有不確定性的倒數(shù)的加權以給出方程式(6)的左手側。在70處定義星歷要素迭代次數(shù)q并將其初始設定為1。在72處，對第q個星歷參數(shù)作了小變化3戸ra，其中戶ra/^對一個衛(wèi)星而言是&,&,&，^，3)或3;,且對兩個衛(wèi)星而言是&,*,&,3;,3)或3;以及帶撇號的等效量(&'，^',"'，"')。對于這些參數(shù)中的第一個，即x,q=l且小變化為&。然后在74處對于所有N個樣本計算小變化3戸m^對〈TD04〉和〈尸D04〉的影響；即對于所有n-l到N計算微分^^L和豐細〉"。目的是找出一組^"ra州。值，其改變了〈ro04〉和〈FD04〉以使得它們分別盡可能等于在時間tn處TD0An和FDOAn的測量值，從而使得差值矢量[D]盡可能小。此數(shù)學過程是眾所周知的且將不再加以說明其為出自W.H.Press,B.P.Flannery,S.A.Teukolsky和W.T.Vetterling于1988年由劍橋大學出版社出版的"NumericalRecipesinC-TheArtofScientificComputing"中第14章528頁的最小均方擬合(使用例如奇異值分解)。用于此擬合的數(shù)據(jù)被合并在包括TDOA和FDOA的測量值和估計值之間差值的矢量[D]中。由在每個采樣時間tn處估算出的6或12個星歷參數(shù)偏微分給出的模型被擬合。獲得當前起始星歷參數(shù)的變化的最優(yōu)組合，(在最小均方意義上)使TDOA和FDOA的估計值和測量值之間的差值最小化。然后對該差分加權，如在方程式(6)(—個衛(wèi)星)或方程式(9)(兩個衛(wèi)星)中所示，然后在76從使用得到的值來構成矩陣[M]的第q列?，F(xiàn)在在78處進行星歷要素迭代計數(shù)，其中(l)表示考慮一個衛(wèi)星星歷且(2)表示考慮兩個衛(wèi)星星歷。對于一個衛(wèi)星，[M]具有六列且q從1到6;對于兩個衛(wèi)星，[M]具有十二列且q從1到12。對于一個衛(wèi)星的情況，如果q<6,或?qū)τ趦蓚€衛(wèi)星的情況，如果q<12,則序列72到78通過循環(huán)80迭代，其中對于每次迭代，在82處將星歷要素迭代次數(shù)q加l。如果q-6(—個衛(wèi)星)或12(兩個衛(wèi)星)，處理轉到階段84。在84處，計算加權矩陣[M]的摩爾-彭羅斯逆[M]-1，并如在方程式(7)中那樣將其乘以[D]以獲得星歷校正矢量[A]。[A]被傳遞到起始星歷維持階段64,其中更新或校正當前起始星歷以根據(jù)方程式(1)和(2)將其轉換為真實主衛(wèi)星星歷的更佳估計。然后可在階段62中讀取該更佳估計以在隨后的迭代中使用(如果有迭代的話)。在86處，進行測試以觀察起始星歷是否已收斂，這方面的準則是直接在最近更新之前的當前起始星歷和經(jīng)更新的等效物(equivalent)僅在不顯著的程度上有所不同。如果滿足了該準則，處理在88處結束；如果不滿足，則有第二結束點準則，即迭代次數(shù)p等于預定的限制pmax。如果這些準則都不滿足，迭代通過循環(huán)92繼續(xù)，迭代次數(shù)p在94處增加1,且處理返回到讀取起始星歷階段62:在62處，從64讀取最近更新或校正的起始星歷版本并且迭代從階段66起向前的步驟?？蛇x的準則為TDOA和FDOA中的殘余誤差已減少到可接受的水平，例如，小于測量誤差。為了檢查與地理定位精確度有關的本發(fā)明的有效性，進行了仿真。為了仿真的目的，使用已被定義為"真實"星歷的衛(wèi)星星歷來仿真許多循環(huán)的星歷校準器數(shù)據(jù)(TDOA和FDOA參數(shù))。正如已經(jīng)說過的，一個循環(huán)的數(shù)據(jù)指依次對于每個星歷校準器42的相應TDOA測量和相應FDOA測量(仿真的或?qū)嶋H的)。仿真的測量包括實際高斯誤差。然后使用與定義的真實星歷有誤差的初始起始星歷作為衛(wèi)星軌道動態(tài)的先驗估計。圖5是示出用于仿真的被描繪為圖標的地理發(fā)射機位置的歐洲、北美、北非和中東的地圖。其示出了在挪威奧斯陸、靠近南部俄羅斯的Urozhaynoye的位置、以色列Rehevot和葡萄牙里斯本的四個星歷4交準器(EphemCall到4),在土耳其布爾薩的參考發(fā)射機(參考)，靠近奧地利的沃格爾的目標發(fā)射機(目標)，和在英格蘭Defford的具有兩個截取天線(未示出)的監(jiān)控站(監(jiān)視器)。校準活動包括仿真來自圖5中所示的四個星歷校準器的樣本。對三個測量循環(huán)進行仿真，這三個測量循環(huán)的相應起始時間間隔為1分鐘。為了進行仿真的目的，為方便起見假設任何給定循環(huán)內(nèi)的每個測量同時發(fā)生，因為計算不同測量時間的星歷不會增添什么。然后使用前面所述的本發(fā)明的單衛(wèi)星EEC技術校正初始起始星歷中的誤差，以給出對主衛(wèi)星的星歷的校正。為確定本發(fā)明對地理定位精確度的影響，也基于定義的真實星歷來仿真來自在圖5中所示地點處目標的樣本傳送的TDOA和FDOA。把目標發(fā)射機的該樣本仿真為在校準活動結束后一分鐘進行采樣。對目標地點的兩個地面地點進行估計，其中一個使用初始起始衛(wèi)星星歷導出而另一個基于經(jīng)校正的主星歷(以及初始起始次星歷)。在圖6中示出了這些位置估計。根據(jù)初始起始衛(wèi)星星歷計算第一定位橢圓100:其長度大約為990km且表現(xiàn)出95%的置信水平，即目標位于其中的概率為95%。定位橢圓100的計算考慮了星歷誤差。使用經(jīng)校正的星歷計算第二定位橢圓102:其長度僅為25km(大約四十倍的改進)，因為已消除了幾乎所有的星歷誤差，僅留下了TDOA/FDOA測量誤差。也很重要的是應注意到第一橢圓100決不是最壞的情況。初始起始衛(wèi)星星歷可以是誤差大到地球表面上沒有定位橢圓。在這些情況中，借助于本發(fā)明獲得的地理定位精確度的增益明顯大于圖6所示的，但在缺乏對照橢圓的情況下不能量化該增益。定位橢圓100和102可以才艮據(jù)由于星歷誤差以及TDOA和FDOA測量誤差造成的TDOA和FDOA誤差計算得出，并通過平方和的平方根來組合二者。在本發(fā)明的該例子中，定位橢圓是基于該組合誤差表示95%置信限度的邊界。在本方面的又一實施例中，同時計算兩個衛(wèi)星的星歷。圖7示出了用于此實施例的衛(wèi)星地面站的位置如前面參考圖5所述的定位監(jiān)視器、參考和目標發(fā)射機及星歷校準器EphemCal1到4。因為涉及兩個衛(wèi)星的星歷，采用在下表1中給出的位置處的附加的六個星歷校準器EphemCal5到EphemCal10。將五個星歷校準器EphemCal1到5指向圖3中的主衛(wèi)星34，且將其它五個星歷校準器EphemCal6到10指向次衛(wèi)星46(不過哪個衛(wèi)星被指定為主哪個被指定為次并不重要)。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>仿真由具有間隔開5分鐘的相應起始時間的72個循環(huán)(即跨度6小時)組成。然后使用上面的參考圖4描述的雙衛(wèi)星EEC技術校正初始起始星歷中的誤差，來給出真實星歷的估計。為解出具有12個未知量(2x6星歷要素)的數(shù)學問題，在理論上應該需要最少12個測量，例如，六個FDOA和六個TDOA測量。可能佳_用N個空間上分離的EhemCal及(12-N)個時間上分離的測量來進行這些測量，其中N是在1到12范圍內(nèi)的任何整數(shù)即可以使用空間上和時間上分離的測量的任何組合，該組合包括全部使用任一種而不使用另一種。然而，結果受到情形、噪音和初始或起始星歷的可靠性的影響。此處"情形，，意為衛(wèi)星地點和速度，相關發(fā)射機和接收器的地理位置，和通過參考圖1所述的技術中的主衛(wèi)星和次衛(wèi)星接收的信號副本之間的相關性的強度。因此在實際情況中，可能需要更多測量，例如四個或五個EpemCal的若干循環(huán)而且，使用更多循環(huán)使得結果受更多約束且更加穩(wěn)健?，F(xiàn)參考圖8,示出了主衛(wèi)星(傳播超過四天)的衛(wèi)星地面軌跡110a、110b(虛線)和110c(實線)，所述軌跡源于a)初始起始星歷(即，先驗或預校正)，b)真實的衛(wèi)星星歷和c)按照本發(fā)明根據(jù)初始起始星歷計算出的星歷。地面軌跡是一段時間內(nèi)在衛(wèi)星正下方的地球表面上的一系列點。軌跡110b(真實的)和110c(計算的)幾乎是一致的，表示根據(jù)本發(fā)明校正的星歷給出了對真實衛(wèi)星星歷的良好估計。由于在這兩種情況下接近相同的衛(wèi)星軌道動態(tài)，這些真實的和計算的軌跡難以分辨。軌道110a的初始起始(先驗)衛(wèi)星星歷被認為是最壞的情形，其中可以得到的關于衛(wèi)星軌道動態(tài)的數(shù)據(jù)僅有標稱經(jīng)度以及軌道是(近似于)對地靜止的事實。這些數(shù)據(jù)被用來計算在特定歷元處的笛卡爾-ECF星歷。至少該基本信息不可用是不可能的相當精確的起始星歷可以從北美防空司令部(NORAD)的綜合網(wǎng)站列表(見例如www.celestmk.com)中找到，該列表提供一種稱為"雙線要素"的星歷類型?，F(xiàn)在參考圖9,它與圖8對等，除了它應用到次衛(wèi)星以外。其示出了衛(wèi)星地面軌跡120a、120b(虛線)和120c(實線)，所述4九跡源于a)初始起始(先驗或預校正)星歷，b)真實的衛(wèi)星星歷和c)根據(jù)本發(fā)明計算出的星歷。再者，在此處，軌跡120b(真實的)和120c(計算的)幾乎是一致的，表示計算出的星歷是對真實衛(wèi)星星歷的良好估計。下表2列出了初始起始(先驗)星歷要素、根據(jù)本發(fā)明計算出的星23歷要素和真實星歷要素。還示出了進行了數(shù)據(jù)仿真的計算的星歷要素和真實星歷要素之間的絕對差值。在星歷要素X中，差值小于百萬分之一。根據(jù)本發(fā)明計算的星歷要素的誤差在任一地點坐標中小于200m且在地點坐標的合成中小于230mrms(均方根)。而且，速度誤差不超過0.04m/s:這些誤差是對于在地球表面以上大約35,800km的軌道高度處(從地球中心到對地同步軌道為42,164km)的衛(wèi)星而言的。衛(wèi)星速度高達3m/s(在ECF坐標系中或在ECI坐標系中高達3km/s)。真實的和計算的星歷之間的差值地點矢量在傳播星歷的24小時期間對于主衛(wèi)星和次衛(wèi)星二者具有絕不超過600m的幅度并且在隨后的48小時期間保持小于900m。這些值代表在多次測量活動中獲得的那些結果。表2歷元地點(m)速度(ra/s)xyzi>S主先驗、值2D03年2月lil日41849883.1025138519.520-10U3.9010.0000,000>0.42500:00:00.00主i十算值2003年2月18日41867976.0285129386.4059531.830,141-2.3361.35000:00:00.00主真值2003年2月18H41867949.1975129580.5919426.557CU40-2.3351.36OO:OO:陽O差值26.831-194.186105.2730.001-0.000.034(計算值-真值)_次先乾Ht2003年2月18日415235敗朋97321730.997-10422,3410.0000.000-0,38600:00:00.00次計算值2。。3年2月t8日41539803.0457335741.122-1443U240.267-2.52&0,14100:00:00.00次真值2UU3年2月1S日7335928.288"4536.S980.266-2.5270.175O謹:OO.OO差值34.414-187.166105.6740,001'0.001-0.034(計算值-真值)在本發(fā)明的EEC技術中，EphemCal站的物理數(shù)目沒有EphemCal測量數(shù)目那么重要。只使用一個EpemCal站就可以執(zhí)行EEC,且在例如6小時內(nèi)每IO分鐘進行采樣以給出36個TDOA和FDOA測量。這不是理想情況，但其仍可以在足夠好的測量環(huán)境中給出可用的星歷參數(shù)結果。使用超過一個EphemCal站與使用一個這種站相比很可能改進結果。而且，如果使用非常精確的初始或起始星歷，那么本發(fā)明的EEC技術不太可能收斂失敗或收斂于不正確的解。不正確的解可由獲得的位于期望的誤差界限之外的TDOA和/或FDOA殘差指示。而且，使用非常精確的起始星歷，可能僅需要幾個測量就能收斂其反過來也為真。如前面所述，在上述的本發(fā)明的示例中，每個EphemCal測量給出了兩個測量的量，TDOA和FDOA:因此，為了解星歷中的六個或十二個未知量，分別需要最少三個或六個EphemCal測量，即組合的測量的量的數(shù)目應該至少等于未知量的數(shù)目。然而，在實踐中，在不利的測量條件下這可能是不夠的。而且，間隔一分鐘進行的單個EphemCal的三次測量很有可能不及來自三個不同的地理上分離的EphemCal的三個測量那樣有效，或不及來自具有大得多的測量時間間隔(例如兩小時)的一個EhemCal的三次測量那樣有效。如果EhemCal測量在空間和時間尺度中的至少一個上良好分離，則結果趨于有所改進。經(jīng)驗表明，在短時間內(nèi)使用四個或更多個地理上良好分離的EphemCal站可以達到相當好的結果，但是四個并不是最小值。已經(jīng)使用TDOA和FDOA的組合已執(zhí)行本發(fā)明的仿真。獲得了如下結果a)星歷誤差補償(即單個衛(wèi)星校正)每個測量組隔開5分鐘的兩個星歷校準器上的TDOA和FDOA的72個測量組(即總共6小時)，對于lCT7s的TDOA測量誤差以及l(fā)(T3Hz的FDOA測量誤差給出了56m的均方才艮地點誤差和4xl(r3m/s的均方才艮速度誤差。b)星歷誤差校正(即兩個衛(wèi)星校正)每個測量組隔開IO分鐘的四個星歷才交準器上的TDOA和FDOA的72個測量組(即總共12小時)，對于l(T7s的TDOA測量誤差以及l(fā)(T3Hz的FDOA測量誤差給出了大約700m的均方根地點誤差和大約0.50m/s的均方纟艮速度誤差。僅使用一種類型的測量數(shù)據(jù)，即要么是TDOA數(shù)據(jù)或者是FDOA數(shù)據(jù)，但不是兩者，也為一個衛(wèi)星補償和兩個衛(wèi)星校正執(zhí)行了本發(fā)明的仿真目的是確定這兩種可選方法的可行性。除情形之外，使用僅TDOA和僅FDOA數(shù)據(jù)的這些補償和校正功能的性能取決于許多因素，數(shù)據(jù)精確度，校準器或EphemCal站的數(shù)目及測量數(shù)目。使用僅TDOA和僅FDOA數(shù)據(jù)執(zhí)行一個衛(wèi)星補償仿真，且結果分別示于下面的表3A和3B中。在這里以及隨后的表中，"N—Sites"表示校準器或EphemCal站的數(shù)目，"Inc—min，，表示連續(xù)測量之間的分鐘數(shù)，"N一count，，表示測量數(shù)目而無收斂表示不可能執(zhí)行補償。表3A:使用僅TDOA數(shù)據(jù)的補償TDOA誤差為10-7秒，F(xiàn)DOA誤差為lHz,lncmin=5,Ncount=72N—Sites均方根地點誤差(米)均方根速度誤差(米/秒)1不收斂不收斂22960.0078231330.013741900.01675250.012964410.04473430.034685240.051296000.0593106350細626表3B:使用僅FDOA數(shù)據(jù)的補償TDOA誤差為1Q-2秒，F(xiàn)D0A誤差為10-3Hz,lncmin=5,Ncount=72ISites均方根地點誤差(米)均方根速度誤差(米/秒)1大大21090007.97338700.282415000.11514600.10766810.04967250.052989560.0697910800細91011400,0829如在左手列中所示，使用從1到IO個校準器(N—Sites=l到10)獲得表3A和3B中的數(shù)據(jù)。表中示出單一類型的測量(即TDOA或FDOA而不是兩者)可用于一個衛(wèi)星補償。誤差是"實際，，值，即在當前實踐中經(jīng)歷的這種類別的誤差值。使用非常精確的"僅TDOA，，數(shù)據(jù)執(zhí)行兩個衛(wèi)星校正仿真且結果示于表4中。<table>tableseeoriginaldocumentpage28</column></row><table>表4示出如果僅使用一個或兩個校準器，即使使用非常精確的僅TDOA測量(誤差=10—12s),rms(均方根)地點誤差仍然很大三個和優(yōu)選為四個校準器是理想的。如果使用三個校準器，則地點誤差可能很高，但是速度誤差是可接受的。如果使用四個校準器，則與三個校準器的對等誤差相比，地點誤差和速度誤差減小超過兩個量級。添加第五個校準器產(chǎn)生很小差異。使實際精確度的"僅TDOA"數(shù)據(jù)(誤差=10人)執(zhí)行兩個衛(wèi)星校正仿真且結果示于表5中。表5Incmin=20，Ncount=72,TDOA誤差=10—7秒，F(xiàn)DOA誤差4HzISites均方根地點誤差(米)均方根速度誤差(米/秒)1028,1000.735利用十個校準器用實際精確度的僅TDOA測量，獲得表5中的仿真數(shù)據(jù)，并導致高的地點誤差和速度誤差。因此，如果十個校準器被認為是想要使用的數(shù)目，則表5表明使用實際精確度的僅TDOA測量將無法獲得在合理的誤差界限內(nèi)的校正。使用非常精確的"僅FDOA"數(shù)據(jù)執(zhí)行兩個衛(wèi)星校正仿真且結果示于表6中。表6<table>tableseeoriginaldocumentpage29</column></row><table>表6示出采用高精確度的僅FDOA測量，使用四個或更多個校準器獲得具有相當?shù)驼`差的星歷校正。使用實際精確度的"僅FDOA，，數(shù)據(jù)執(zhí)行兩個衛(wèi)星校正仿真且結果示于表7中。表7<table>tableseeoriginaldocumentpage29</column></row><table>表7示出采用實際精確度的僅FDOA測量，使用十個或更多個校準器獲得具有相當?shù)驼`差的星歷校正。表3到7中的數(shù)據(jù)表明，假如測量精確度和校準器數(shù)目足夠，利用當前可用4支術，通過^f又使用TFOA或FDOA測量，而不是前面所述的TDOA和FDOA兩者，校正或補償衛(wèi)星星歷誤差是可行的。通過適當?shù)挠嬎銠C軟件可以明確地評估在前述描述中給出的方程式，所述計算機軟件包括記錄在適當?shù)妮d體介質(zhì)上并在常規(guī)計算機系統(tǒng)上運行的程序代碼指令。所述載體介質(zhì)可以是商業(yè)產(chǎn)品諸如存儲器、磁帶、軟盤或壓縮盤或光盤，或其它硬件記錄介質(zhì)；其可選地可以是電信號或光信號。根據(jù)前述描述，這種軟件對于熟練的程序員而言是能夠直接實施的，而不需要創(chuàng)造性勞動，因為其涉及眾所周知的計算程序。權利要求1.一種補償或校正衛(wèi)星星歷誤差的方法，其包括以下步驟a)確定與經(jīng)由不同衛(wèi)星從已知位置的校準發(fā)射裝置接收的信號副本相關聯(lián)的時間差和頻率差中的至少一個；和b)獲得對應于衛(wèi)星星歷要素的估計并計算其變化，該變化造成時間差和頻率差估計中的至少一個與對應的測量的時間差和/或頻率差更一致。2.如權利要求l所述的方法，其中步驟a)包括確定與所述信號副本相關聯(lián)的頻率差和時間差兩者。3.如權利要求l所述的方法，用于補償星歷誤差，其中所述校準發(fā)射裝置包括至少兩個校準發(fā)射機。4.如權利要求3所述的方法，用于校正衛(wèi)星星歷誤差，其中該至少兩個4交準發(fā)射機包括至少四個4交準發(fā)射才幾。5.如權利要求l所述的方法，其中步驟b)包括迭代地使用對應于衛(wèi)星星歷要素的估計以獲得同類的后續(xù)估計。6.如權利要求1所述的方法，其包括以下步驟從乘積[M]-][D]計算星歷校正矢量[A],其中[D]是具有元素為對于一組測量/估計時間的時間差和頻率差的測量值和估計值之間的差值的矢量，且[M]"是矩陣[M]的逆矩陣，所述矩陣[M]的元素為對于該組測量/估計時間的估計的衛(wèi)星星歷要素的變化，相比于與所述變化之前的估計的衛(wèi)星星歷要素相關聯(lián)的[D]值該變化導致[D]在幅度上減小。7.如權利要求6所述的方法，其中通過最小均方擬合獲得[M]的元素。8.如權利要求7所述的方法，其中最小均方擬合基于奇異值分解。9.如;f又利要求7所述的方法，其中[D]和[M]的元素一見情況與時間差和頻率差中的測量誤差的相關聯(lián)的倒數(shù)成比例地加權。10.如權利要求l所述的方法，用于補償單個主衛(wèi)星的星歷誤差，<其中所述校準發(fā)射裝置包括至少兩個校準發(fā)射機。11.如權利要求IO所述的方法，用于補償單個衛(wèi)星的星歷誤差，其12.如權利要求1所述的方法，用于在定位導致衛(wèi)星干擾的發(fā)射機的過程中補償兩個衛(wèi)星的星歷誤差，其中確定星歷補償并將其應用到一個衛(wèi)星的星歷。13.如權利要求l所述的方法，用于補償主衛(wèi)星和次衛(wèi)星兩者的星歷誤差，其中所述校準發(fā)射裝置包括至少十個校準發(fā)射機。14.一種用于補償或校正衛(wèi)星星歷誤差的設備，包括a)用于確定與經(jīng)由不同衛(wèi)星從已知位置的校準發(fā)射裝置接收的信號副本相關聯(lián)的時間差和頻率差中的至少一個的裝置；和b)用于獲得對應于衛(wèi)星星歷要素的估計并計算這種估計的變化的裝置，該變化造成時間差和頻率差估計中的至少一個與對應的測量的時間差和/或頻率差更一致。15.如權利要求14所述的設備，其中用于確定時間差和頻率差中至少一個的裝置被布置成確定與所述信號副本相關聯(lián)的頻率差和時間差兩者。16.如權利要求14所述的設備，用于補償星歷誤差，其中所述校準發(fā)射裝置包括至少兩個校準發(fā)射機。17.如權利要求16所述的設備，用于校正衛(wèi)星星歷誤差，其中所述至少兩個校準發(fā)射才幾包括至少四個4交準發(fā)射才幾。18.如權利要求14所述的設備，其中用于獲得對應于衛(wèi)星星歷要素的估計的裝置被布置成迭代使用對應于衛(wèi)星星歷要素的估計以獲得同類的后續(xù)估計。19.如權利要求14所述的設備，其中用于獲得對應于衛(wèi)星星歷要素的估計的裝置被布置成從乘積[M]-1[D]計算星歷校正矢量[A],其中[D]是具有元素為對于一組測量/估計時間的時間差和頻率差的溯'J量值和估計值之間的差值的矢量，且[M]"是矩陣[M]的逆矩陣，所述矩陣[M]的元素為對于該組測量/估計時間的估計的衛(wèi)星星歷要素的變化，相比于與所述變化之前的估計的衛(wèi)星星歷要素相關聯(lián)的[D]值該變化導致[D]在幅度上減小。20.如權利要求19所述的設備，其中用于獲得對應于衛(wèi)星星歷要素的估計的裝置被布置為通過最小均方擬合獲得[M]的元素。21.如權利要求20所述的設備，其中最小均方擬合基于奇異值分解。22.如權利要求20所述的設備，其中用于獲得對應于衛(wèi)星星歷要素的估計的裝置被布置成視情況將[D]和[M]的元素與時間差和頻率差中的測量誤差的相關聯(lián)的倒數(shù)成比例地加權。23.如權利要求14所述的設備，用于補償單個主衛(wèi)星的星歷誤差，其中所述校準發(fā)射裝置包括至少兩個校準發(fā)射機。24.如權利要求23所述的設備，用于補償單個衛(wèi)星的星歷誤差，其25.如權利要求14所述的設備，用于在定位導致衛(wèi)星干擾的發(fā)射機的過程中補償兩個衛(wèi)星的星歷誤差，其中用于獲得對應于衛(wèi)星星歷要素的估計的裝置被布置成確定星歷補償并將其應用到一個衛(wèi)星的星歷。26.如權利要求14所述的設備，用于補償主衛(wèi)星和次衛(wèi)星兩者的星歷誤差，其中所述校準發(fā)射裝置包括至少十個校準發(fā)射機。27.計算機軟件，用于補償或校正衛(wèi)星星歷誤差，該計算機軟件包括記錄在適當?shù)妮d體介質(zhì)上的程序代碼指令，所述程序代碼指令用于控制計算機設備執(zhí)行以下步驟a)確定與經(jīng)由不同衛(wèi)星從已知位置的校準發(fā)射裝置接收的信號副本相關^:的時間差和頻率差中的至少一個；和b)獲得對應于衛(wèi)星星歷要素的估計并計算其變化，該變化造成時間差和頻率差估計中的至少一個與對應的測量的時間差和/或頻率差更一致。28.如權利要求27所述的計算機軟件，其中步驟a)包括確定與所述信號副本相關聯(lián)的頻率差和時間差兩者。29.如權利要求27所述的計算機軟件，用于補償星歷誤差，其中所述校準發(fā)射裝置包括至少兩個校準發(fā)射機。30.如權利要求29所述的計算機軟件，用于校正衛(wèi)星星歷誤差，其31.如權利要求27所述的計算機軟件，其中步驟b)包括迭代使用對應于衛(wèi)星星歷要素的估計以獲得同類的后續(xù)估計。32.如權利要求27所述的計算機軟件，用于控制計算機設備執(zhí)行從乘積[M]"[D]計算星歷校正矢量[A]的進一步的步驟，其中[D]是具有元素為對于一組測量/估計時間的時間差和頻率差的測量值和估計值之間的差值的矢量，且[M]"是矩陣[M]的逆矩陣，所述矩陣[M]的元素為對于該組測量/估計時間的估計的衛(wèi)星星歷要素的變化，相比于與所述變化之前的估計的衛(wèi)星星歷要素相關聯(lián)的[D]值該變化導致[D]在幅度上減小。33.如權利要求32所述計算機軟件，其具有用于通過最小均方擬合獲得[M]的元素的指令。34.如權利要求33所述的計算機軟件，其具有用于獲得基于奇異值分解的最小均方擬合的指令。35.如權利要求33所述的計算機軟件，其具有用于視情況將[D]和[M]的元素與時間差和頻率差中的測量誤差的相關寫關的倒數(shù)成比例地加權的指令。36.如權利要求27所述的計算機軟件，用于補償單個衛(wèi)星的星歷誤差，其中所述校準發(fā)射裝置包括至少兩個校準發(fā)射機。37.如權利要求36所述的計算機軟件，用于補償單個主衛(wèi)星的星歷38.如權利要求27所述的計算機軟件，用于在定位導致衛(wèi)星干擾的發(fā)射機的過程中補償兩個衛(wèi)星的星歷誤差，該軟件具有用于確定星歷補償并將其應用到一個衛(wèi)星的星歷的指令。39.如權利要求27所述的計算機軟件，用于補償主衛(wèi)星和次衛(wèi)星兩者的星歷誤差，其中所述校準發(fā)射裝置包括至少十個校準發(fā)射機。全文摘要一種補償或校正衛(wèi)星星歷誤差的方法，包括測量經(jīng)由兩個衛(wèi)星(34，46)從位于不同地理位置的校準發(fā)射機(42a到42d)接收的信號副本的到達時間差(TDOA)和到達頻率差(FDOA)。由地點和速度矢量構成的初始衛(wèi)星星歷用來計算星歷變化，該星歷變化產(chǎn)生了提供對TDOA和FDOA測量值的最佳擬合的TDOA和FDOA估計值。這提供了補償或校正初始衛(wèi)星星歷中的誤差所需的估計的變化。該方法可被迭代以處理大的星歷變化即在一次迭代中獲得的變化可用來校正在之后迭代中作為新的初始星歷使用的星歷。該方法可用來校正在一個或兩個衛(wèi)星中的星歷誤差，如果這樣的話，則可以使用更多的校準發(fā)射機EphemCal1到10。文檔編號G01S5/06GK101460862SQ200780020206公開日2009年6月17日申請日期2007年3月22日優(yōu)先權日2006年3月31日發(fā)明者D·P·哈沃思,R·M·賴德歐特,S·R·杜克申請人:秦內(nèi)蒂克有限公司