專(zhuān)利名稱(chēng)：在衛(wèi)星定位系統(tǒng)中改進(jìn)首次定位時(shí)間的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及衛(wèi)星定位系統(tǒng)，并且更具體地涉及改進(jìn)衛(wèi)星捕 獲的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在移動(dòng)手持設(shè)備中的典型GPS應(yīng)用中，天線取向未知，且GPS搜 索引擎無(wú)法得到優(yōu)化參數(shù)來(lái)考慮天線特性，產(chǎn)品設(shè)計(jì)者知道針對(duì)固定 天線取向的天線特性。
一些現(xiàn)有的系統(tǒng)使用羅盤(pán)和加速計(jì)，以確定與來(lái)自基站的RSSI 的校準(zhǔn)的映射相關(guān)的單元取向，其中，信號(hào)強(qiáng)度被用于位置確定。這 些系統(tǒng)無(wú)法將GPS用作位置確定的方法。

發(fā)明內(nèi)容
當(dāng)關(guān)于用戶當(dāng)前取向的前進(jìn)方向(heading)信息被結(jié)合到SPS或 GPS搜索引擎作為天線輔助算法的部分時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例能夠 快得多地提供位置定位(location fix)。方向信息連同與附近身體或車(chē) 輛阻塞相關(guān)聯(lián)的預(yù)期遮蔽效應(yīng)，能夠被用于執(zhí)行劃分相關(guān)器搜索(split correlator searches)，該劃分相關(guān)器搜索的目的在于針對(duì)衛(wèi)星的假定信 號(hào)水平，捕獲盡可能接近第一路徑(path)的衛(wèi)星。
捕獲在搜索順序中的第一路徑或首選一些路徑上的更多衛(wèi)星而不 是要求大量非必需路徑以獲得較低水平的信號(hào)將直接影響首次定位時(shí) 間(TTFF)。劃分搜索另外能夠結(jié)合針對(duì)已測(cè)試設(shè)計(jì)的天線性能的特 定認(rèn)知，其能夠顯著改進(jìn)用于針對(duì)可見(jiàn)的各個(gè)衛(wèi)星調(diào)節(jié)開(kāi)始搜索級(jí)別 的算法?？梢詫⑻炀€圖案的模型添加到SPS或GPS軟件仿真以評(píng)估真實(shí)世界性能，由此能夠?qū)⑻炀€輔助結(jié)合到移動(dòng)設(shè)備中。
在本發(fā)明的第一實(shí)施例中， 一種在衛(wèi)星定位系統(tǒng)(SPS)中改進(jìn)首 次定位時(shí)間的方法能夠包括步驟確定SPS設(shè)備的前進(jìn)方向；確定與 可見(jiàn)的多個(gè)衛(wèi)星相關(guān)的峰值天線增益的估計(jì)方向；以及根據(jù)峰值天線 增益的估計(jì)方向并考慮到SPS設(shè)備的前進(jìn)方向，來(lái)對(duì)可見(jiàn)的一部分衛(wèi) 星的捕獲嘗試進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序。該方法還能夠包括判定SPS設(shè)備是在 徒步環(huán)境還是在車(chē)載環(huán)境中的步驟。該方法還能夠包括步驟利用在 對(duì)具有假定峰值增益的衛(wèi)星和具有較低水平增益的衛(wèi)星的搜索之間的 相關(guān)器劃分，進(jìn)行劃分搜索，其中，在具有假定峰值增益的衛(wèi)星的搜 索上應(yīng)用較短的停留時(shí)間，而在具有較低水平增益的衛(wèi)星的搜索上應(yīng) 用較長(zhǎng)的停留時(shí)間。該方法還能夠包括基于峰值天線增益的估計(jì)方 向并考慮到SPS設(shè)備的前進(jìn)方向，向SPS設(shè)備的用戶電子地呈現(xiàn)取向 引導(dǎo)。能夠通過(guò)使用傾斜確定、羅盤(pán)前進(jìn)方向確定或加速度確定來(lái)細(xì) 化前進(jìn)方向的確定，從而改善前進(jìn)方向。該方法還能夠應(yīng)用針對(duì)特定 設(shè)計(jì)的先驗(yàn)已知的天線增益性能值。
在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，另一種在衛(wèi)星定位系統(tǒng)(SPS)中改進(jìn) 首次定位時(shí)間的方法能夠包括步驟取得(retrieve) GPS輔助信息； 確定具有適當(dāng)?shù)姆轿唤呛脱鼋侵档目梢?jiàn)的一組衛(wèi)星；取得前進(jìn)方向值； 確定衛(wèi)星優(yōu)先級(jí)劃分相關(guān)性；以及根據(jù)衛(wèi)星優(yōu)先級(jí)劃分相關(guān)性來(lái)執(zhí)行 劃分相關(guān)器搜索。如上所述，劃分搜索可以涉及在對(duì)于具有假定峰值 增益的衛(wèi)星和具有較低水平增益的衛(wèi)星的搜索之間的相關(guān)器劃分，其 中，在具有假定峰值增益的衛(wèi)星的搜索上應(yīng)用較短的停留時(shí)間，而在
具有較低水平增益的衛(wèi)星的搜索上應(yīng)用較長(zhǎng)的停留時(shí)間。能夠根據(jù)可 見(jiàn)衛(wèi)星之間的衛(wèi)星優(yōu)先級(jí)劃分相關(guān)性以及這些衛(wèi)星的假定峰值增益， 來(lái)確定這樣的劃分。該方法還能夠包括判定是否捕獲了最小數(shù)量的衛(wèi) 星，以及如果劃分相關(guān)器搜索沒(méi)能找到最小數(shù)量的衛(wèi)星，則刷新前進(jìn) 方向值。注意，年歷信息或星歷信息能夠用于GPS輔助信息，以及羅 盤(pán)前進(jìn)方向值能夠被用于前進(jìn)方向值。前進(jìn)方向值能夠包括行進(jìn)方向
5信息以及可能的阻塞信息。該方法還能夠包括應(yīng)用針對(duì)特定設(shè)計(jì)的先 驗(yàn)已知的天線增益性能值。
在本發(fā)明的第三實(shí)施例中，衛(wèi)星定位系統(tǒng)(SPS)天線輔助設(shè)備包 括SPS接收機(jī)、環(huán)境傳感器來(lái)確定前進(jìn)方向值、傾斜值或加速度值， 還包括耦合到SPS接收機(jī)和環(huán)境傳感器的處理器。該處理器能夠是任 何適合的部件或部件的組合，包括任何適合的硬件或軟件，這些適合 的硬件或軟件能夠執(zhí)行這里就本發(fā)明方案所述的過(guò)程。該處理器能夠 被編程來(lái)確定SPS接收機(jī)的前進(jìn)方向(諸如傾斜確定、羅盤(pán)前進(jìn)方向 確定或加速度確定來(lái)進(jìn)一步細(xì)化前進(jìn)方向)，確定與可見(jiàn)的多個(gè)衛(wèi)星 相關(guān)的峰值天線增益的估計(jì)方向，以及根據(jù)峰值天線增益的估計(jì)方向
并考慮到SPS接收機(jī)的前進(jìn)方向，來(lái)對(duì)可見(jiàn)的一部分衛(wèi)星的捕獲嘗試 進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序。該處理器還能夠被編程來(lái)判定SPS接收機(jī)是處于徒
步環(huán)境中還是車(chē)載環(huán)境中。該處理器還能夠被編程，從而利用對(duì)具有 假定峰值增益的衛(wèi)星的搜索和對(duì)具有較低水平增益的衛(wèi)星的搜索之間 的相關(guān)器劃分，來(lái)執(zhí)行劃分搜索，其中，對(duì)具有假定峰值增益的衛(wèi)星 的搜索使用較短的停留時(shí)間，而對(duì)具有較低水平增益的衛(wèi)星的搜索則
使用較長(zhǎng)的停留時(shí)間。SPS天線輔助設(shè)備還能夠根據(jù)峰值天線增益的估 計(jì)方向并考慮到SPS接收機(jī)的前進(jìn)方向，向SPS天線輔助設(shè)備的用戶
電子地呈現(xiàn)取向引導(dǎo)。該處理器還能夠應(yīng)用針對(duì)特定設(shè)計(jì)的先驗(yàn)已知 的天線增益性能值。
術(shù)語(yǔ)"一"，如這里使用的，被限定為一個(gè)或多于一個(gè)。術(shù)語(yǔ)"多 個(gè)"，如這里使用，被限定為兩個(gè)或多于兩個(gè)。術(shù)語(yǔ)"另外的"，如 這里使用的，被限定為至少第二個(gè)或更多個(gè)。術(shù)語(yǔ)"包括"和/或"具 有"，如這里使用的，被限定為包含(也就是開(kāi)放式語(yǔ)言)。術(shù)語(yǔ)"耦 合"，如這里使用的，被限定為連接，雖然不一定是直接連接，也不 一定是機(jī)械連接。
術(shù)語(yǔ)"程序"、"軟件應(yīng)用"等，如在這里使用的，被限定為被設(shè)計(jì)成在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上執(zhí)行的指令序列。程序、計(jì)算機(jī)程序或軟件應(yīng) 用可以包括子程序、函數(shù)、過(guò)程、目標(biāo)方法、目標(biāo)實(shí)現(xiàn)、可執(zhí)行應(yīng)用、 小應(yīng)用程序、伺服小程序、源代碼、目標(biāo)代碼、共享庫(kù)/動(dòng)態(tài)加載庫(kù)和/ 或其他被設(shè)計(jì)成在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上執(zhí)行的指令序列。術(shù)語(yǔ)"前進(jìn)方向" 能夠表示在二維或三維空間中的方向。
其他實(shí)施例，當(dāng)根據(jù)這里公開(kāi)的本發(fā)明方案被配置時(shí)，能夠包括 用于執(zhí)行的系統(tǒng)，以及機(jī)器可讀存儲(chǔ)器，用于使機(jī)器來(lái)執(zhí)行這里所公 開(kāi)的多種過(guò)程和方法。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的衛(wèi)星定位系統(tǒng)(SPS)天線輔助設(shè)備的
框圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的可見(jiàn)衛(wèi)星的"衛(wèi)星分布圖(skyplot)";
圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的在衛(wèi)星定位系統(tǒng)(SPS)中改進(jìn)首次定 位時(shí)間的方法；
圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的天線增益特性的圖示；
圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的天線增益特性的另一圖示；
圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的能夠結(jié)合圖4或圖5的天線增益特性 圖示使用、來(lái)改進(jìn)TTFF的另一衛(wèi)星分布圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的就衛(wèi)星的方位角和仰角示出這些衛(wèi)星 在空中的位置的衛(wèi)星分布圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示出來(lái)自圖7的可見(jiàn)衛(wèi)星的衛(wèi)星分布
圖9是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例將促使用戶做出的方向取向的另一 衛(wèi)星分布圖IO是示出當(dāng)用戶面向西時(shí)可見(jiàn)衛(wèi)星的初始檢查的另一衛(wèi)星分布
圖ll是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用戶選擇東南作為最優(yōu)方向的另 一衛(wèi)星分布圖；圖12示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的2軸加速計(jì)傾斜感應(yīng)的俯視圖的圖
示；
圖13的參考表說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例、如何利用測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)得 出參考傾斜與天線增益之間的關(guān)系；
圖14是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的在SPS系統(tǒng)中改進(jìn)首次定位時(shí)間 的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
雖然說(shuō)明書(shū)以用來(lái)限定被認(rèn)為新穎的本發(fā)明的實(shí)施例的特征的權(quán) 利要求書(shū)為結(jié)束，但是認(rèn)為，通過(guò)考慮下面的描述結(jié)合附圖將更好地 理解本發(fā)明，在附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的部分。
這里的實(shí)施例通常能夠通過(guò)天線輔助來(lái)改進(jìn)衛(wèi)星信號(hào)捕獲的首次 定位時(shí)間(TTFF)。在這里的實(shí)施例中，天線輔助自身通常分為兩類(lèi)， 但不一定局限于此。在第一類(lèi)中，對(duì)于用戶的天線輔助能夠被用于最 優(yōu)物理取向(例如，搜索引擎中的軟件可以不知道單元的物理取向， 也不調(diào)節(jié)搜索，但是給出用戶關(guān)于面對(duì)的最佳方向或持有他們的手持 單元的傾斜角的提示，以便最大化增益)。在第二類(lèi)中，天線輔助能 夠被用于改進(jìn)軟件相關(guān)性(例如，用戶沒(méi)得到輔助，也不需要物理地 嘗試改變他們的取向來(lái)提高增益，而是由軟件來(lái)使用利用傳感器或用 戶輸入的輔助，從而幫助搜索引擎判定哪些衛(wèi)星可能受益于優(yōu)化的劃 分相關(guān)器搜索)。
在移動(dòng)手持設(shè)備中的典型GPS應(yīng)用中，天線取向未知，GPS搜索 引擎也無(wú)法得到優(yōu)化參數(shù)來(lái)考慮關(guān)于固定天線取向的、產(chǎn)品設(shè)計(jì)者已 知的天線屬性。然而，集成羅盤(pán)來(lái)饋給單元的當(dāng)前方向取向的前進(jìn)方 向信息，或者集成諸如加速計(jì)的其他環(huán)境傳感器，能夠提供反饋給搜 索引擎，這樣的反饋?zhàn)C實(shí)在選擇首先嘗試捕獲的可見(jiàn)衛(wèi)星的優(yōu)先級(jí)方 面很有價(jià)值。通過(guò)使用經(jīng)常與磁性羅盤(pán)結(jié)合進(jìn)行傾斜補(bǔ)償?shù)募铀儆?jì)，能夠獲得 關(guān)于用戶環(huán)境的附加信息。加速計(jì)另外能夠測(cè)量用戶運(yùn)動(dòng)的速度，該 運(yùn)動(dòng)速度然后能夠被用來(lái)判定用戶是以步行速度還是在車(chē)輛中行進(jìn)。 該特性的附加提示又能夠針對(duì)特定的用戶環(huán)境來(lái)進(jìn)一步優(yōu)化最佳的搜 索算法。諸如移動(dòng)手持設(shè)備ioo的設(shè)備，如圖1中所示，能夠包括SPS
或GPS接收機(jī)102、環(huán)境傳感器106、存儲(chǔ)器108以及呈現(xiàn)設(shè)備110， 該呈現(xiàn)設(shè)備110耦合到處理器或GPS芯片集104。設(shè)備100還能夠包 括用戶接口 112。環(huán)境傳感器106能夠包括羅盤(pán)或加速計(jì)，但是也能夠 包括能夠測(cè)量前進(jìn)方向、傾斜、位置或其他因子的任何其他數(shù)量的環(huán) 境傳感器。存儲(chǔ)器108能夠包括取向引導(dǎo)地圖以及根據(jù)實(shí)施例有用的 其他信息的寄主(host)。該取向引導(dǎo)地圖或其他數(shù)據(jù)能夠包括關(guān)于已 知阻塞結(jié)構(gòu)的信息。存儲(chǔ)器還能夠存儲(chǔ)天線增益性能值(針對(duì)特定的 設(shè)備)、年歷信息、星歷信息以及基于從傳感器106收集的信息的其 他信息或設(shè)置。
GPS信號(hào)水平具有與天線取向的相關(guān)性。還知道，附近物體接近 天線會(huì)導(dǎo)致信號(hào)阻塞。還知道，當(dāng)從空中視圖(overhead sky view)平 面看時(shí)，在不同的用戶位置處的手持設(shè)備的測(cè)試將導(dǎo)致GPS天線的平 均增益(dBi)的降低，該不同的用戶位置諸如虛擬手部中持有的撥打 位置或虛擬頭部旁的呼叫位置。該衰減與由于附近身體阻塞所導(dǎo)致的 天線的去諧效應(yīng)有關(guān)。因?yàn)樵谏眢w阻塞的方向上的增益可以被降低2-3 dB，或在一些位置中增益降低更多，這些方向?qū)⑹怯脕?lái)接收衛(wèi)星信號(hào) 的間接路徑，所以直觀上看，天線性能的平均峰值增益將位于遠(yuǎn)離附 近身體阻塞的方向上。因?yàn)檐?chē)輛頂構(gòu)成了信號(hào)阻塞，所以車(chē)輛內(nèi)的導(dǎo) 航還能對(duì)不處在通過(guò)一個(gè)窗戶的視圖的直線上的衛(wèi)星平均添加5-8 dB 的額外信號(hào)衰減。
GPS芯片集經(jīng)常使用輔助參數(shù)來(lái)幫助衛(wèi)星信號(hào)的快速捕獲。這些 輔助參數(shù)典型地被限定為T(mén)CXO頻率輔助、位置輔助、GPS時(shí)間輔助 以及星歷。使用其他環(huán)境參數(shù)的天線輔助當(dāng)前沒(méi)有在任何手持機(jī)上實(shí)
9現(xiàn)，并由此能夠提供性能的可能增益。GPS搜索引擎典型地將使用根 據(jù)年歷估計(jì)或根據(jù)星歷輔助精確已知的可見(jiàn)衛(wèi)星的列表，來(lái)判定著重
哪些衛(wèi)星的搜索從而完成捕獲。通過(guò)停留在指定的搜索區(qū)(search bin) 中，同時(shí)嘗試與特定衛(wèi)星代碼相關(guān)，來(lái)執(zhí)行這些搜索。當(dāng)嘗試捕獲高 信號(hào)水平的衛(wèi)星時(shí)，在初始搜索階段中停留時(shí)間將較短。為了捕獲在 較低信號(hào)水平處的衛(wèi)星，將在每個(gè)搜索周期上逐漸增加停留時(shí)間(例 如在較短停留時(shí)間中進(jìn)行了所有搜索區(qū)之后，然后周期以稍微長(zhǎng)一點(diǎn) 的搜索時(shí)間來(lái)重復(fù)，而隨著更多級(jí)別的搜索被執(zhí)行，序列繼續(xù)，而TTFF 逐漸增加)。
由于執(zhí)行搜索的方式，TTFF能夠直接與在定位中使用的衛(wèi)星的信 號(hào)水平相關(guān)。取決于系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和其他輔助參數(shù)的質(zhì)量，利用來(lái)自 網(wǎng)絡(luò)的星歷的完全輔助的定位可以使用一分鐘或更多時(shí)間來(lái)在15-23 dB-Hz的低信號(hào)水平上進(jìn)行報(bào)告。無(wú)需星歷的自主或部分輔助的定位通 ?？梢允褂脦追昼妬?lái)報(bào)告定位，而30 dB-Hz以下的衛(wèi)星通常不能被捕 獲。
再次參考圖1，這里的實(shí)施例能夠包括根據(jù)由一個(gè)或多個(gè)傳感器 106確定的手持機(jī)取向，向芯片集或處理器104僅僅饋給用戶的前進(jìn)方 向。(GPS)搜索引擎知道可見(jiàn)衛(wèi)星的方位角和仰角，由此能夠估計(jì)出， 對(duì)于位于與用戶前進(jìn)方向成直角的180度平面中的衛(wèi)星來(lái)說(shuō)，除了用 戶的身體或車(chē)輛頂之外將只有很少的阻塞。以這種方式，芯片集或處
理器104能夠估計(jì)峰值天線增益的方向。例如，如果在開(kāi)放的空中視 圖中可見(jiàn)到8個(gè)衛(wèi)星，則芯片集然后能夠選擇對(duì)在估計(jì)峰值增益的方 向上的衛(wèi)星的捕獲嘗試進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序，從而加速TTFF。術(shù)語(yǔ)"峰值 天線增益"能夠表示對(duì)于特定的天線配置來(lái)說(shuō)所接收的最強(qiáng)或最佳的 信號(hào)集，尤其當(dāng)它涉及對(duì)于設(shè)備可見(jiàn)的衛(wèi)星，或替換地當(dāng)它涉及與可 見(jiàn)的衛(wèi)星的設(shè)備相關(guān)的取向時(shí)。該術(shù)語(yǔ)能夠，但是不需要一定考慮阻 塞結(jié)構(gòu)。另外，如果結(jié)合了能夠報(bào)告用戶運(yùn)動(dòng)速度的加速計(jì)信息，芯片集 能夠就用戶環(huán)境是在車(chē)輛中還是徒步進(jìn)行估計(jì)或作出最好的猜測(cè)。該 信息能被用于利用相關(guān)器進(jìn)行劃分搜索。通過(guò)對(duì)搜索進(jìn)行劃分，某些 部分的相關(guān)器能夠假定前進(jìn)方向上的峰值增益，并利用較短的停留時(shí) 間搜索已知的、處于較高信號(hào)水平的、在該區(qū)域內(nèi)的衛(wèi)星。剩余相關(guān) 器將被指定為直接將它們的搜索跳轉(zhuǎn)到較長(zhǎng)停留時(shí)間，其中對(duì)于處于 身體或車(chē)輛阻塞的方向上的衛(wèi)星，針對(duì)用戶環(huán)境所估計(jì)的衰減來(lái)假定 該較長(zhǎng)停留時(shí)間。使用這樣的技術(shù)消除了執(zhí)行嘗試搜索的多個(gè)過(guò)程所 需的時(shí)間，而這些嘗試搜索很可能失敗并增加整體的TTFF。衰減參數(shù)
的示例選擇可以對(duì)單獨(dú)的身體阻塞假定2-3 dB的衰減，并對(duì)車(chē)輛阻塞 假定大約5-8 dB的衰減。減少捕獲足夠衛(wèi)星來(lái)完成完整捕獲計(jì)算所需 要的搜索重復(fù)(iteration)(最少4個(gè))對(duì)TTFF將具有正面影響。如 果不知道與用戶運(yùn)動(dòng)相關(guān)的信息，則依然能夠使用劃分相關(guān)器搜索， 但是對(duì)所有情況來(lái)說(shuō)，身體阻塞模型可能是假定的出發(fā)點(diǎn)。
可以利用圖2所示的"空中分布圖"來(lái)圖示描述這里的實(shí)施例， 圖2就衛(wèi)星的方位角和仰角示出這些衛(wèi)星在空中的位置，其也能夠被 看作羅盤(pán)方向。所有羅盤(pán)方向都以圖的中心點(diǎn)為基準(zhǔn)，該中心點(diǎn)是在 開(kāi)始搜索時(shí)手持機(jī)的粗略呈現(xiàn)位置(通常是從附近基站協(xié)助的位置廣 播)。圖1中的空中分布圖的中心處于估計(jì)的用戶位置處。如果衛(wèi)星 直接在頭上方90度，則該衛(wèi)星將在空中分布圖的中心處顯示。圖的中 間圓表示在45度仰角處的衛(wèi)星。外部圓則表示在0度仰角處的衛(wèi)星， 并且由于開(kāi)放空中情況下的地球的地平線，當(dāng)衛(wèi)星接近大約5-10度的 仰角時(shí)，這些衛(wèi)星將落到用戶可見(jiàn)范圍之外。
在圖2的示例中，讓用戶面對(duì)北方，如由箭頭所示，衛(wèi)星2(幾乎 在頭頂)、4、 7和30將被假定為具有來(lái)自直接用戶環(huán)境(身體或車(chē)輛) 的最小阻塞。預(yù)期衛(wèi)星2和30具有比衛(wèi)星4和7稍微高一些的信號(hào)水 平，衛(wèi)星4和7在仰角上被示出為接近地平線并顯然遠(yuǎn)離用戶。衛(wèi)星5、 9和IO將被假定為被用戶的身體或車(chē)輛中的位置衰減一些程度。能夠如下地對(duì)可能的搜索策略進(jìn)行優(yōu)化衛(wèi)星30和2是第一優(yōu)先級(jí)高級(jí)別
搜索；在峰值增益的方向上的4和7已知為具有比衛(wèi)星30和2低1-2 dB
的信號(hào)水平，這是由于傳播損失所導(dǎo)致的，所以劃分相關(guān)器搜索對(duì)于
它們的捕獲嘗試會(huì)降低幾個(gè)級(jí)別；而5、 9和IO會(huì)落在最低類(lèi)中，因 為其根據(jù)位置被認(rèn)為是否在車(chē)輛中而具有假定2-3 dB的阻塞或5-8 dB 的阻塞。
因此，能夠根據(jù)對(duì)用戶前進(jìn)方向的簡(jiǎn)單了解，選擇用于在相關(guān)器 之間進(jìn)行劃分的多個(gè)級(jí)別的停留時(shí)間來(lái)分配在第一路徑搜索上。雖然 這不能考慮到由建筑物或地理特征引起的其他周?chē)枞?，但是?duì)于這 種類(lèi)型的搜索算法來(lái)說(shuō)預(yù)期能夠使得整體的TTFF更快，尤其在開(kāi)放空 中環(huán)境中(無(wú)阻塞物)。
參考圖3，示出在衛(wèi)星定位系統(tǒng)(SPS)中改進(jìn)首次定位時(shí)間的方 法300的流程圖，能夠包括步驟304:取得GPS輔助信息并確定具有 近似的方位角和仰角值的可見(jiàn)衛(wèi)星。GPS輔助信息能夠包括但是不一 定局限于星歷、年歷、粗略初始位置、時(shí)鐘漂移和時(shí)間、衛(wèi)星狀態(tài)以 及如果能得到還包括精確的時(shí)間同步信號(hào)。注意，如果使用年歷信息 則僅僅需要粗略位置和時(shí)間，否則能夠使用星歷數(shù)據(jù)。方法300還能 夠包括確定SPS設(shè)備的前進(jìn)方向的步驟306，該步驟306能夠包括確 定與多個(gè)可見(jiàn)衛(wèi)星相關(guān)的峰值天線增益的估計(jì)方向和可能的阻塞信
息。在一些實(shí)施例中，前進(jìn)方向信息可選地包括速度信息，該速度信 息還能夠被用于確定某些阻塞情況(例如徒步或車(chē)載情況)。方法300 還能夠包括確定衛(wèi)星優(yōu)先級(jí)劃分相關(guān)的步驟308，換句話說(shuō)，也就是根 據(jù)峰值天線增益的估計(jì)方向并考慮到SPS設(shè)備的前進(jìn)方向來(lái)對(duì)一部分 可見(jiàn)衛(wèi)星的捕獲嘗試進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序。該方法還能夠包括確定SPS設(shè) 備處于徒步環(huán)境還是車(chē)載環(huán)境中的步驟。方法300還能夠包括步驟 利用在對(duì)具有假定峰值增益的衛(wèi)星和具有較低水平增益的衛(wèi)星的搜索 之間的相關(guān)器劃分來(lái)在步驟310處執(zhí)行劃分搜索，其中，在對(duì)具有假 定峰值增益的衛(wèi)星的搜索上應(yīng)用較短的停留時(shí)間，而在對(duì)具有較低水平增益的衛(wèi)星的搜索上應(yīng)用較長(zhǎng)的停留時(shí)間。該方法還能夠可選擇地 包括根據(jù)峰值天線增益的估計(jì)方向并考慮到SPS設(shè)備的前進(jìn)方向， 在步驟312向SPS設(shè)備的用戶電子呈現(xiàn)取向引導(dǎo)或空中分布圖。能夠 通過(guò)可以與加速計(jì)組合的磁性羅盤(pán)來(lái)確定前進(jìn)方向。加速計(jì)可以被用
于傾斜確定，從而電子地平衡(gimbal)羅盤(pán)以獲得更好的精度。加速 計(jì)還可以被用于估計(jì)用戶運(yùn)動(dòng)的速度，該用戶運(yùn)動(dòng)的速度可以被用作 環(huán)境提示來(lái)確定用戶進(jìn)行徒步還是在車(chē)輛中。該方法還能夠應(yīng)用針對(duì) 特定設(shè)計(jì)的先驗(yàn)已知天線增益性能值，如下面將進(jìn)一步討論的。無(wú)論 如何，該方法能夠在決定框314處判定是否捕獲了最小數(shù)量的衛(wèi)星。 如果是，則方法結(jié)束。如果沒(méi)有捕獲最小數(shù)量的衛(wèi)星，則方法返回以 在步驟306刷新前進(jìn)方向信息，并繼續(xù)步驟308-314。
在替換的實(shí)施方式中，這里的方法和系統(tǒng)能夠合并針對(duì)特定設(shè)計(jì) 的已知天線增益性能值結(jié)合上述 一 些或全部處理步驟的覆蓋
(overlay)。圖4和5的圖示出了通過(guò)摩托羅拉連續(xù)24小時(shí)跟蹤衛(wèi)星 并肩測(cè)試進(jìn)行估計(jì)得到的示例電話的兩個(gè)獨(dú)立模型的變化的天線增益 特性的示例圖示。在該圖示中沒(méi)有將附近的身體阻塞考慮在內(nèi)，因?yàn)?它們被固定于(clamp into)相對(duì)自由的空間條件，但是容易看到，在 增益高于其他天線的一個(gè)天線的圖案中具有數(shù)個(gè)波瓣(lobe)。在面南 位置處測(cè)試天線，其得到檢查到下述情況的支持對(duì)分布圖的南象限
(southern quadrant)中跟蹤的衛(wèi)星示出稍微高些的天線增益。該數(shù)據(jù) 支持這樣的假定，整體的天線增益基于手持機(jī)外殼的特定特性是稍微 定向的，該手持機(jī)外殼導(dǎo)致了在某個(gè)方向上能夠影響增益達(dá)幾個(gè)dB的 阻塞。這個(gè)假定清楚地?cái)U(kuò)展到在持有手持機(jī)時(shí)由用戶的身體導(dǎo)致的阻 塞效應(yīng)。
特定天線圖案特性的認(rèn)知能夠被比作對(duì)圖6所示的空中分布圖的 覆蓋，以進(jìn)一步優(yōu)化劃分相關(guān)器搜索的實(shí)現(xiàn)，從而為每個(gè)可見(jiàn)衛(wèi)星調(diào) 節(jié)適當(dāng)?shù)拈_(kāi)始搜索級(jí)別。于是這能夠不僅包括來(lái)自身體或車(chē)輛的阻塞 的認(rèn)知，還能夠包括在天線圖案的特定波瓣上的增益的認(rèn)知。圖6的
13空中分布圖中的用戶取向是面南的，以簡(jiǎn)化與當(dāng)取得增益數(shù)據(jù)時(shí)天線 的方向性的比較。
圖6中的衛(wèi)星2、 5、 9和IO對(duì)于兩種天線類(lèi)型都落入高增益搜索 區(qū)域中，其中利用圖4表示的天線，這些衛(wèi)星都預(yù)期具有稍微平坦的 增益，而圖5表示的天線預(yù)期對(duì)衛(wèi)星2和5將具有比對(duì)9和IO預(yù)期的 水平高出3-4 dB的增益。衛(wèi)星4和7由于它們接近地平線，以及由于 它們不在天線所面對(duì)的外殼的一側(cè)上的事實(shí)，所以相較南象限中的最 高信號(hào)水平低7-10dB。這是在假定身體遮蔽或車(chē)輛阻塞之前。衛(wèi)星30 對(duì)兩個(gè)天線的檢查提供最有意思的結(jié)果。即使在假定數(shù)個(gè)dB的身體阻 塞的情況下，依然預(yù)期圖4表示的天線對(duì)于衛(wèi)星30具有相對(duì)較高的增 益響應(yīng)。圖5表示的天線在圖案中呈現(xiàn)"孔"，在北象限中具有低增 益，并且甚至在考慮到身體或車(chē)輛阻塞之前，衛(wèi)星再次能夠落到南象 限中的最大增益之下大約8dB。如果能夠跳過(guò)搜索引擎的8個(gè)高水平的 搜索路徑而直接搜索在較低水平的特定衛(wèi)星，那么相較于假定所有衛(wèi) 星在開(kāi)始時(shí)都處于相同水平的搜索來(lái)說(shuō)，實(shí)時(shí)捕獲該特定衛(wèi)星的機(jī)率 將增加，并且整體TTFF將被改善。
因此，如果將關(guān)于用戶的當(dāng)前取向的前進(jìn)方向信息作為天線輔助 算法的一部分結(jié)合到SPS或GPS搜索引擎中，則用戶能夠快得多地獲 得衛(wèi)星定位。方向信息連同與附近身體或車(chē)輛阻塞相關(guān)聯(lián)的預(yù)期遮蔽 效應(yīng)能夠被用于執(zhí)行劃分相關(guān)器搜索，該劃分相關(guān)器搜索的目的為針 對(duì)衛(wèi)星的假定信號(hào)水平，捕獲盡可能接近第一路徑的衛(wèi)星。捕獲在"第 一路徑"上的更多衛(wèi)星，而不是需要大量不重要路徑來(lái)捕獲較低水平 信號(hào)，將對(duì)TTFF具有直接影響。劃分搜索另外會(huì)結(jié)合針對(duì)已測(cè)試設(shè)計(jì) 的天線性能的特定認(rèn)知，該特定認(rèn)知會(huì)顯著改進(jìn)用來(lái)為各個(gè)可見(jiàn)衛(wèi)星 調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)拈_(kāi)始搜索級(jí)別的算法。
GPS信號(hào)捕獲使用空中可見(jiàn)的衛(wèi)星的已知特性，來(lái)優(yōu)化搜索并加 速TTFF。在可利用網(wǎng)絡(luò)輔助得到星歷的會(huì)話中，在會(huì)話開(kāi)始時(shí)，手持單元將知道所有可見(jiàn)衛(wèi)星的方位角和仰角。在可以利用阿絡(luò)廣播得到 GPS時(shí)間和粗略的位置輔助的會(huì)話中，手持單元依然能夠通過(guò)參考年 歷來(lái)估計(jì)假定在該位置處可見(jiàn)的一系列衛(wèi)星的近似方位角和仰角。甚 至在不知道開(kāi)始信息的會(huì)話中， 一旦建立一個(gè)衛(wèi)星的跟蹤，則GPS軟 件能夠開(kāi)始參考其年歷來(lái)估計(jì)哪些其他衛(wèi)星可能可見(jiàn)。
在具有低信號(hào)水平的完全輔助的會(huì)話中，定位可能需要一分鐘或 更多時(shí)間來(lái)報(bào)告位置，以及在沒(méi)有星歷輔助或沒(méi)有任何輔助的自主會(huì)
話中，該TTFF可能增加到幾分鐘或更多。在所有這些會(huì)話中，通常知 道，能夠建立TTFF的顯著改善，以增加衛(wèi)星的平均信號(hào)強(qiáng)度(C/N) 水平，用于計(jì)算甚至超出最小操作水平2-3 dB的增益的位置定位。這 在沒(méi)有星歷輔助的捕獲中更加顯著，因?yàn)椴僮魉璧男盘?hào)水平大大高 于(30dB-HzC/N)星歷輔助情況(根據(jù)設(shè)計(jì)架構(gòu)，15-23 dB-Hz)。
因?yàn)閷?duì)于快速報(bào)告定位來(lái)說(shuō)信號(hào)水平很重要，且少許dB的增益能 夠產(chǎn)生能否成功捕獲定位之間的差異，所以用于在GPS會(huì)話期間與用 戶交互來(lái)幫助他們優(yōu)化他們的天線的方向指向的方法能夠是有利的。 當(dāng)單元在初始捕獲期間可能需要幫助，以及然后在一旦建立會(huì)話之后 能夠以較低信號(hào)水平進(jìn)行跟蹤時(shí)，這樣的用戶輔助能夠最直接地應(yīng)用 于在任何基于位置服務(wù)(LBS)會(huì)話期間所捕獲的第一定位的初始化。 使用關(guān)于當(dāng)前可見(jiàn)衛(wèi)星的容易得到的信息的視覺(jué)提示，能夠幫助用戶 確定如何最佳地定向他們的單元，以盡可能快地捕獲定位。輔助用戶 以幫助他或她改進(jìn)物理天線取向，能夠是對(duì)于劃分相關(guān)器方法的取代 實(shí)現(xiàn)。如先前討論的使用劃分相關(guān)器進(jìn)行輔助，將可能被置入很低層 的移動(dòng)設(shè)備的軟件代碼中以供使用。對(duì)于用戶的輔助能夠與市場(chǎng)上已 有的任何產(chǎn)品一起使用，這些產(chǎn)品具有標(biāo)準(zhǔn)的搜索過(guò)程，且不一定需 要對(duì)現(xiàn)存的搜索處理軟件進(jìn)行軟件修改。輔助意圖幫助用戶將他們的 電話取向?yàn)槲锢淼刈畲蠡盘?hào)水平(利用羅盤(pán)方向以便用戶能夠轉(zhuǎn)向 具有最多可見(jiàn)衛(wèi)星的方向，或利用傾斜取向以便天線沒(méi)有源自指向地 面的較差的多路徑)，以及更快地捕獲具有較高信號(hào)水平的衛(wèi)星，從
15而改進(jìn)TTFF。
一旦再次使用圖8到ll所示的空中分布圖，與空中衛(wèi)星的方位角
和仰角相關(guān)的空中衛(wèi)星的位置也能夠被看作羅盤(pán)方向。所有羅盤(pán)方向 都以圖的中心點(diǎn)為基準(zhǔn)，該中心點(diǎn)為開(kāi)始搜索時(shí)手持機(jī)粗略呈現(xiàn)的位 置(通常是從附近基站協(xié)助的位置廣播)。
參考圖7，示出了 2005年2月1日午夜創(chuàng)建的Spirent仿真的一組 可見(jiàn)衛(wèi)星的示例。用戶位置能夠在緯度37經(jīng)度122處的北美西海岸(由 沒(méi)有列有衛(wèi)星編號(hào)的X表示)。
參考圖8,所示的圖示出衛(wèi)星的地球視圖(earth view)如何對(duì)應(yīng) 于"空中分布圖"?？罩蟹植紙D的中心在用戶位置處。如果衛(wèi)星在頭 頂正上方90度，該衛(wèi)星會(huì)在空中分布圖的中心處顯示。如先前注意的， 圖的中間圓表示在45度仰角處的衛(wèi)星。外部圓是O度仰角，以及當(dāng)衛(wèi) 星達(dá)到大約5-10度的仰角時(shí)，由于在開(kāi)放空中情況下的地球的地平線， 則衛(wèi)星將落到用戶可見(jiàn)范圍之外。
參考圖9，如果在用戶的GPS會(huì)話開(kāi)始時(shí)在他們的當(dāng)前可用衛(wèi)星 的手持設(shè)備上示意性呈現(xiàn)空中分布圖，則示出能夠提示用戶做出的方 向取向決定。從衛(wèi)星的排列很清楚知道，用戶要把他們的身體(或在 持有設(shè)備時(shí)來(lái)自他們身體的阻塞)布置在相對(duì)于設(shè)備的SSE或SE方向 上，因?yàn)樵谀抢餂](méi)有可見(jiàn)衛(wèi)星。這會(huì)把GPS天線的峰值增益(在持有 他們的手持單元的用戶的前面和側(cè)面)布置為面對(duì)可見(jiàn)衛(wèi)星的方向。 用戶能夠參考視覺(jué)線索，諸如太陽(yáng)的方向，或通過(guò)在手持設(shè)備中集成 羅盤(pán)，來(lái)完成方向取向。
在手持機(jī)屏幕上示意性地，具有集成的羅盤(pán)的單元能夠自動(dòng)指示 相對(duì)于在定位會(huì)話開(kāi)始時(shí)己知可見(jiàn)的衛(wèi)星的用戶的開(kāi)始位置。圖IO和 11中的空中分布圖能夠示出在用戶的GPS定位嘗試期間估計(jì)最佳的面對(duì)方向時(shí)，如何將這些空中分布圖用作用戶的決定做出過(guò)程的一部
分。在圖10中，示出發(fā)生于37-121緯度和經(jīng)度在10AM時(shí)的2006年 6月10日仿真的一組可見(jiàn)衛(wèi)星。用戶面西地開(kāi)始會(huì)話。可見(jiàn)衛(wèi)星的初 始檢查將示出，面對(duì)SE或SW可能是用來(lái)朝著最大數(shù)量的可見(jiàn)衛(wèi)星布 置峰值天線增益的最佳位置。在開(kāi)放空中情況下，可能假定，會(huì)選擇 面對(duì)SW作為最佳方向，因?yàn)樾l(wèi)星30在空中比衛(wèi)星4和IO稍微高些， 衛(wèi)星4和IO更接近地平線。然而，用戶也能夠在做出他們最終的決定 之前檢查附近建筑物或地理特征導(dǎo)致的阻塞，地理特征諸如山，如圖 11所示，這些阻塞可能使得一個(gè)方向比另一個(gè)方向更優(yōu)選。由此，圖 ll示出用戶的最終決定為面對(duì)SE，該決定基于建筑物向NW提供阻塞， 而在其他方向中具有開(kāi)放的空中視圖。
如果手持機(jī)能夠就接收最佳天線增益所需的取向?qū)τ脩暨M(jìn)行輔 助，則用戶能夠更經(jīng)常地以及在更多位置處獲得定位。通過(guò)使用針對(duì) 用戶的前進(jìn)方向的相關(guān)的羅盤(pán)方向性，以及諸如在手持機(jī)屏幕上顯示 的空中分布圖，能夠針對(duì)當(dāng)前可見(jiàn)的衛(wèi)星來(lái)對(duì)該增益進(jìn)行優(yōu)化。如果 知道粗略的位置和時(shí)間，通過(guò)參考GPS年歷，則容易地得到產(chǎn)生衛(wèi)星 空中分布圖所需的信息(可見(jiàn)衛(wèi)星的方位角和仰角)。在由能夠進(jìn)行 (輔助GPS) AGPS的網(wǎng)絡(luò)提供給手持機(jī)的星歷輔助中，也能夠容易地 得到該衛(wèi)星信息。用戶前進(jìn)方向可以利用用戶條目(user entry)來(lái)粗 略估計(jì)，或者可以利用在手持機(jī)中的集成羅盤(pán)來(lái)更精確地估計(jì)。利用 更好的天線增益優(yōu)化來(lái)實(shí)現(xiàn)更快定位能夠具有這樣的影響更好的 TTFF以及由用戶感知的更好的可靠性。
在本發(fā)明的又一方面，能夠類(lèi)似地使用其他環(huán)境傳感器來(lái)改進(jìn) TTFF。在移動(dòng)手持設(shè)備中的典型的GPS應(yīng)用中，天線取向被留給用戶， 而沒(méi)有界面來(lái)提供可能增加信號(hào)增益的優(yōu)化提示。然而，集成加速計(jì) 作為傾斜傳感器會(huì)允許用戶界面提供交互輔助，該交互輔助會(huì)導(dǎo)致更 優(yōu)化的信號(hào)增益取向，該信號(hào)增益取向可以提高完成定位并降低TTFF 的機(jī)率。加速計(jì)典型地是小型微機(jī)設(shè)備，這些小型微機(jī)設(shè)備能夠感測(cè)到與 地球的引力場(chǎng)以及慣性力、沖擊和振動(dòng)相關(guān)的傾斜或彎曲。MEMS加 速計(jì)對(duì)于空間受限的手持設(shè)備實(shí)現(xiàn)是優(yōu)異的選擇，因?yàn)樗鼈兂杀镜汀?br> 表面可安裝、需要很少的裝載空間(board space)(典型的包裝尺寸為 5X5或6X6mm)、具有低操作電流，并且在功能性上是多功能的， 能夠在移動(dòng)設(shè)備中加強(qiáng)很多特征。二軸加速計(jì)能夠感測(cè)與地球的引力 場(chǎng)相關(guān)的XY方向上的正和負(fù)傾斜，如圖12中所示。該設(shè)備的水平位 置名義上是0傾斜。
傾斜感測(cè)能夠被實(shí)現(xiàn)為GPS芯片集的天線輔助功能，以告知用戶 他們是否將他們的單元保持在次優(yōu)位置上，該次優(yōu)位置可能不利地影 響信號(hào)增益。這對(duì)于任何天線類(lèi)型都有利，但尤其有利于具有較強(qiáng)方 向特性的天線。如先前注意的，由于影響捕獲的間接信號(hào)路徑(多路 徑)，不適當(dāng)指向的天線會(huì)對(duì)典型手持設(shè)備中的增益影響2-3 dB。
典型地，在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段中測(cè)量天線的增益。該方法能夠?qū)崿F(xiàn)
傾斜度增量與該取向上的天線以dBi計(jì)的預(yù)期平均增益的簡(jiǎn)表，如圖
13所示。這將創(chuàng)建傾斜范圍的抉擇矩陣(decision matrix)，其中，增
益與取向可以接受，或者如果用戶期望提高性能是否應(yīng)該調(diào)節(jié)增益與
取向。如果取向被確定為次優(yōu)，則能夠向用戶顯示消息，以建議他們
如何調(diào)節(jié)他們的傾斜取向來(lái)得到更好的結(jié)果。以這種方式，用戶的天 線能夠具有相比正常使用情況的可見(jiàn)衛(wèi)星更好的空中視圖，其將產(chǎn)生
更直的視線以接收低水平GPS信號(hào)。
在沒(méi)有信號(hào)阻塞的開(kāi)放空中情況下，在天線的空中接口對(duì)于GPS 典型接收的信號(hào)大約在-125到-130 dBm的范圍內(nèi)；而在室內(nèi)情況下， 該典型接收的信號(hào)則能夠在-150 dBm或更低的范圍內(nèi)。在如此的低信 號(hào)水平上，報(bào)告接收信號(hào)具有盡可能少的衰減的位置定位，對(duì)于TTFF 非常有益。這在自主操作情況下甚至更重要，在自主操作情況下，沒(méi)有從網(wǎng)絡(luò)提供星歷輔助，其意味著不能獲得在30 dB-Hz的C/No水平 以下的定位。在星歷輔助的情況下，可以在23dB-Hz或更低的水平獲 得定位。
參考圖14，示出用于在GPS會(huì)話期間嘗試捕獲衛(wèi)星的同時(shí)使用傾 斜與增益表的可能決定過(guò)程400的流程圖。在步驟402，開(kāi)始GPS取 向過(guò)程，以及在決定框404處做出判定設(shè)備(諸如電話)是否處于 優(yōu)化取向。如果設(shè)備處于優(yōu)化位置，則在決定框410處做出判定是 否捕獲了所有的GPS衛(wèi)星。如果在決定框404處取向小于優(yōu)化，則在 步驟406處通知用戶來(lái)根據(jù)參考表格在更優(yōu)化的角度上傾斜該設(shè)備。 然后，能夠在步驟408處檢驗(yàn)電話取向。如果在決定框410處捕獲了 所有適合的GPS衛(wèi)星或用戶終止功能，則過(guò)程能夠結(jié)束。
已知較低的信號(hào)增益對(duì)TTFF具有直接影響。利用更好的天線增 益優(yōu)化完成更快的定位能夠產(chǎn)生這樣的影響用戶感知到的更好的可 靠性。如果手持機(jī)能夠通過(guò)使用加速計(jì)來(lái)就用于接收最佳天線增益所 需的取向輔助用戶，則用戶能夠更經(jīng)常地以及在更多位置獲得定位。
根據(jù)前面的描述，應(yīng)該知道，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例能夠利用硬件、 軟件或硬件和軟件的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)能夠以集 中式方式在一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或處理器中實(shí)現(xiàn)，或以分布式方式實(shí)現(xiàn)， 在該分布式方式中，不同的元件跨數(shù)個(gè)互連的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或處理器(諸 如微處理器和DSP)而分布。任何類(lèi)型的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，或適于執(zhí)行這 里所述功能的其他裝置，是適合的。硬件和軟件的典型組合能夠是具 有計(jì)算機(jī)程序的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，當(dāng)加載并執(zhí)行這些計(jì)算機(jī)程序時(shí)， 計(jì)算機(jī)程序控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以便計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行這里所述的功能。
根據(jù)前面的描述，還應(yīng)該知道，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例能夠利用預(yù) 期落在權(quán)利要求的范圍和精神內(nèi)的許多配置來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外，上面的描 述意圖僅僅作為示例，而不意圖以任何方式限制本發(fā)明，除非在以下 的權(quán)利要求中闡明。
權(quán)利要求
1. 一種在衛(wèi)星定位系統(tǒng)(SPS)中改進(jìn)首次定位時(shí)間的方法，包括步驟確定SPS設(shè)備的前進(jìn)方向；確定與多個(gè)可見(jiàn)衛(wèi)星相關(guān)的峰值天線增益的估計(jì)方向；以及根據(jù)峰值天線增益的所述估計(jì)方向并考慮到所述SPS設(shè)備的前進(jìn)方向，來(lái)對(duì)一部分可見(jiàn)衛(wèi)星的捕獲嘗試進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述方法還包括步驟判 定所述SPS設(shè)備是在徒步環(huán)境中還是在車(chē)載環(huán)境中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述方法還包括步驟利 用在對(duì)具有假定峰值增益的衛(wèi)星和具有較低水平增益的衛(wèi)星的搜索之 間的相關(guān)器劃分，來(lái)執(zhí)行劃分搜索。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述方法還包括步驟在 對(duì)所述具有假定峰值增益的衛(wèi)星的搜索上應(yīng)用較短的停留時(shí)間，而在 對(duì)所述具有較低水平增益的衛(wèi)星的搜索上應(yīng)用較長(zhǎng)的停留時(shí)間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述方法還包括步驟根 據(jù)峰值天線增益的所述估計(jì)方向并考慮到所述SPS設(shè)備的前進(jìn)方向， 向所述SPS設(shè)備的用戶電子地呈現(xiàn)取向引導(dǎo)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述確定前進(jìn)方向的步驟包括使用磁性羅盤(pán)或與加速計(jì)組合的磁性羅盤(pán)來(lái)進(jìn)一步細(xì)化所述前進(jìn) 方向。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述方法還包括步驟應(yīng) 用針對(duì)特定設(shè)計(jì)的先驗(yàn)已知的天線增益性能值。
8. —種衛(wèi)星定位系統(tǒng)(SPS)天線輔助設(shè)備，包括 SPS接收機(jī)；環(huán)境傳感器，用來(lái)確定前進(jìn)方向值、傾斜值或加速度值；以及 處理器，耦合到所述SPS接收機(jī)和所述環(huán)境傳感器，其中，所述 處理器被編程以確定所述SPS接收機(jī)的前進(jìn)方向；確定與多個(gè)可見(jiàn)衛(wèi)星相關(guān)的峰值天線增益的估計(jì)方向；以及 根據(jù)峰值天線增益的所述估計(jì)方向并考慮到所述SPS接收機(jī) 的前進(jìn)方向，對(duì)一部分可見(jiàn)衛(wèi)星的捕獲嘗試進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的SPS天線輔助設(shè)備，其中，所述處理器 被進(jìn)一步編程來(lái)判定所述SPS接收機(jī)是在徒步環(huán)境中還是在車(chē)載環(huán)境 中。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的SPS天線輔助設(shè)備，其中，所述處理 器被進(jìn)一步編程以利用下述搜索'義間的相關(guān)器劃分來(lái)執(zhí)行劃分搜索 使用較短停留時(shí)間的對(duì)具有假定峰值增益的衛(wèi)星的搜索，以及使用較 長(zhǎng)停留時(shí)間的對(duì)具有較低水平增益的衛(wèi)星的搜索。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的SPS天線輔助設(shè)備，其中，所述處理 器被進(jìn)一步編程以根據(jù)峰值天線增益的所述估計(jì)方向并考慮到所述 SPS接收機(jī)的前進(jìn)方向，向所述SPS天線輔助設(shè)備的用戶電子地呈現(xiàn) 取向引導(dǎo)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的SPS天線輔助設(shè)備，其中，所述處理 器被進(jìn)一步編程以使用傾斜確定、羅盤(pán)前進(jìn)方向確定或加速度確定來(lái)確定前進(jìn)方向，以進(jìn)一步細(xì)化所述前進(jìn)方向。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的SPS天線輔助設(shè)備，其中，所述處理 器被進(jìn)一步編程以應(yīng)用針對(duì)特定設(shè)計(jì)的先驗(yàn)已知的天線增益性能值。
全文摘要
一種衛(wèi)星定位系統(tǒng)(SPS)天線輔助設(shè)備(100)，包括SPS接收機(jī)(102)、環(huán)境傳感器(106)來(lái)確定前進(jìn)方向值、傾斜值或加速度值；還包括處理器(104)。處理器能夠被編程以確定(306)前進(jìn)方向；確定(304)與可見(jiàn)衛(wèi)星相關(guān)的峰值天線增益的估計(jì)方向；以及根據(jù)峰值天線增益的估計(jì)方向和環(huán)境數(shù)據(jù)，來(lái)對(duì)一部分可見(jiàn)衛(wèi)星的捕獲嘗試進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序(308)。該處理器能夠利用下述搜索之間的相關(guān)器劃分來(lái)執(zhí)行(310)劃分搜索對(duì)具有假定峰值增益的衛(wèi)星的搜索，該搜索使用較短停留時(shí)間；以及對(duì)具有較低增益的衛(wèi)星的較長(zhǎng)停留時(shí)間搜索。該設(shè)備能夠根據(jù)峰值天線增益的估計(jì)方向并考慮到SPS接收機(jī)的前進(jìn)方向，向用戶電子地呈現(xiàn)(312)取向引導(dǎo)。
文檔編號(hào)G01S1/00GK101479621SQ200780024636
公開(kāi)日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2007年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月12日
發(fā)明者克瑞斯蒂·A·哈弗坎普, 基思·M·克盧格 申請(qǐng)人:摩托羅拉公司