專(zhuān)利名稱(chēng)：改善的衛(wèi)星時(shí)鐘預(yù)測(cè)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
公開(kāi)的實(shí)施例涉及基于衛(wèi)星的定位系統(tǒng)和方法。更具體地，公開(kāi)的實(shí)施例涉及基 于接收到的廣播星歷調(diào)整時(shí)鐘偏差預(yù)測(cè)。
背景技術(shù)：
基于衛(wèi)星的定位系統(tǒng)包括地球軌道衛(wèi)星的星群，其不斷地向接收器傳送軌道信息 和測(cè)距信號(hào)?；谛l(wèi)星的定位系統(tǒng)的示例是全球定位系統(tǒng)(GPQ，其包括地球軌道衛(wèi)星的星 群，也被稱(chēng)為GPS衛(wèi)星、衛(wèi)星運(yùn)載器、或宇宙飛行器(SV)。GPS衛(wèi)星以非常精確的軌道每天 繞地球兩次，并向地球傳送信號(hào)信息。該衛(wèi)星信號(hào)信息由GPS接收器接收，GPS接收器可以 在便攜式或移動(dòng)單元中，或在基站和/或服務(wù)器的固定位置中。GPS接收器利用衛(wèi)星信號(hào)信息來(lái)計(jì)算它的精確位置。一般地，GPS接收器比較衛(wèi) 星傳輸GPS信號(hào)或衛(wèi)星信號(hào)的時(shí)間、以及接收時(shí)間。衛(wèi)星信號(hào)接收和傳輸之間的這個(gè)時(shí)間 差異向接收器提供有關(guān)從衛(wèi)星到該接收器的距離的信息。利用從一些衛(wèi)星得到的偽距測(cè)量 值(因?yàn)榫嚯x信息被偏移了與GPS衛(wèi)星時(shí)鐘和接收器時(shí)鐘之間的偏差成比例的量，所以是 “偽”)，接收器可以確定它的位置。GPS接收器利用從至少四個(gè)衛(wèi)星接收到的信號(hào)來(lái)計(jì)算三 維位置(緯度、經(jīng)度、海拔)，或利用從至少三個(gè)衛(wèi)星接收到的信號(hào)來(lái)計(jì)算二維位置(如果海 拔已知)。GPS衛(wèi)星信號(hào)通過(guò)視線行進(jìn)，這意味著它們會(huì)穿過(guò)云、玻璃和塑料，但不能通過(guò)大 多數(shù)固體，例如建筑物和山。因此，一般地，GPS接收器在各處都可用，除了不可能接收到足 夠的衛(wèi)星信號(hào)的地方，例如一些建筑物內(nèi)、洞穴中和其他地下位置、和水下。當(dāng)確定位置信 息時(shí)，GPS接收器通常依賴于來(lái)自衛(wèi)星信號(hào)的信息，缺乏該信息就無(wú)法確定位置。這個(gè)衛(wèi)星 信號(hào)信息包括伴隨著到達(dá)接收器的星歷和歷書(shū)數(shù)據(jù)的偽隨機(jī)碼。該偽隨機(jī)碼是標(biāo)識(shí)傳輸相 應(yīng)信號(hào)的衛(wèi)星并幫助接收器進(jìn)行距離測(cè)量的碼。所述歷書(shū)數(shù)據(jù)告訴GPS接收器星群的每個(gè) GPS衛(wèi)星在跨越幾天或幾星期的寬時(shí)間間隔內(nèi)的任意時(shí)刻應(yīng)處于的位置。星歷數(shù)據(jù)做同樣 的事情，但精確得多，雖然僅在幾小時(shí)這樣的短得多的時(shí)間間隔內(nèi)。由每個(gè)衛(wèi)星連續(xù)地傳輸?shù)膹V播星歷數(shù)據(jù)包括關(guān)于衛(wèi)星軌道的重要信息、以及這些 軌道信息的有效時(shí)間。具體地，GPS衛(wèi)星的廣播星歷數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)在未來(lái)大概四個(gè)小時(shí)間隔內(nèi) 衛(wèi)星的狀態(tài)。廣播星歷包括衛(wèi)星位置、速度、時(shí)鐘偏差和時(shí)鐘漂移的預(yù)測(cè)。更具體地，所述 廣播星歷數(shù)據(jù)描述具有附加修正的開(kāi)普勒元素橢圓，其隨后允許在廣播星歷數(shù)據(jù)有效時(shí)段 期間的任意時(shí)刻，在以地球?yàn)橹行?、地球固?ECEF)的矩形坐標(biāo)集內(nèi)計(jì)算衛(wèi)星的位置。通 常，廣播星歷數(shù)據(jù)對(duì)于確定位置來(lái)說(shuō)非常關(guān)鍵。考慮到廣播星歷數(shù)據(jù)僅僅在四個(gè)小時(shí)間隔內(nèi)有效，并且對(duì)位置的確定非常關(guān)鍵， 當(dāng)先前收集的廣播星歷數(shù)據(jù)有效時(shí)間到期時(shí)，GPS接收器需要在該接收器要計(jì)算衛(wèi)星狀態(tài) 時(shí)收集新的廣播星歷數(shù)據(jù)。依然有效的廣播星歷可以被稱(chēng)為“當(dāng)前”廣播星歷。當(dāng)前廣播星 歷數(shù)據(jù)可以從GPS衛(wèi)星作為直接廣播被收集，或從服務(wù)器重傳。然而，有不能從GPS衛(wèi)星或 服務(wù)器收集新的廣播星歷數(shù)據(jù)的情況。作為新的廣播星歷數(shù)據(jù)不能被收集的情況的示例，僅列舉幾項(xiàng)衛(wèi)星信號(hào)的低信號(hào)強(qiáng)度可能阻止了來(lái)自接收到的衛(wèi)星信號(hào)的星歷數(shù)據(jù)的解碼 /解調(diào)，客戶端可能在服務(wù)器的覆蓋范圍之外，和/或服務(wù)器可能由于多種原因而不可用。 當(dāng)新的廣播星歷數(shù)據(jù)不可用時(shí)，GPS接收器通常不能提供位置信息。為了處理對(duì)在沒(méi)有接收到當(dāng)前廣播星歷情況下可操作于確定衛(wèi)星星歷的GPS接 收器的技術(shù)的需求，共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利第7142157號(hào)(‘157專(zhuān)利)公開(kāi)了一種服務(wù)器， 其為基于衛(wèi)星的定位系統(tǒng)接收或收集衛(wèi)星的歷史狀態(tài)數(shù)據(jù)，并對(duì)歷史狀態(tài)數(shù)據(jù)數(shù)值積分， 以提供基于歷史狀態(tài)數(shù)據(jù)的衛(wèi)星軌跡的預(yù)測(cè)(“擴(kuò)展的星歷”)。這些預(yù)測(cè)的衛(wèi)星狀態(tài)也可 以被表示為衛(wèi)星星歷。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，術(shù)語(yǔ)“星歷”隨后在其嚴(yán)格的意義下使用。雖然 在GPS領(lǐng)域中，慣于將GPS衛(wèi)星的開(kāi)普勒參數(shù)傳輸稱(chēng)為“廣播星歷”，但開(kāi)普勒參數(shù)并不是真 的衛(wèi)星星歷，而是從衛(wèi)星星歷導(dǎo)出的參數(shù)。因?yàn)閷⒊Ｒ?guī)的從GPS衛(wèi)星的開(kāi)普勒參數(shù)傳輸稱(chēng) 為“廣播星歷”在GPS領(lǐng)域是根深蒂固的做法，所以，從歷史狀態(tài)數(shù)據(jù)的數(shù)值積分得到的結(jié) 果可以被稱(chēng)為“預(yù)測(cè)的衛(wèi)星狀態(tài)”或“擴(kuò)展的星歷”，以避免與例如開(kāi)普勒參數(shù)這樣的僅從衛(wèi) 星星歷導(dǎo)出的參數(shù)混淆。計(jì)算了預(yù)測(cè)的衛(wèi)星狀態(tài)后，服務(wù)器可以傳輸這些狀態(tài)到客戶端的支持GPS的設(shè) 備。隨后，這些客戶端設(shè)備可以基于預(yù)測(cè)的衛(wèi)星狀態(tài)計(jì)算當(dāng)前衛(wèi)星星歷。預(yù)測(cè)的衛(wèi)星狀態(tài) 跨越的時(shí)間段取決于期望的精度。例如，如果+/-40米精度是可接受的，則預(yù)測(cè)的衛(wèi)星狀態(tài) 可以對(duì)應(yīng)于對(duì)于該GPS星群內(nèi)的所有衛(wèi)星，在7天時(shí)段內(nèi)的每15分鐘。為了確定在這個(gè) 7天時(shí)段內(nèi)當(dāng)前時(shí)間的衛(wèi)星狀態(tài)，客戶端設(shè)備隨后僅需要更改關(guān)于當(dāng)前時(shí)間的相關(guān)預(yù)測(cè)衛(wèi) 星狀態(tài)。這樣，客戶端設(shè)備需要相對(duì)小的處理能力來(lái)確定當(dāng)前衛(wèi)星狀態(tài)。然而，必須有可觀 的的帶寬和存儲(chǔ)設(shè)備專(zhuān)用于這么多的預(yù)測(cè)衛(wèi)星狀態(tài)的傳輸和存儲(chǔ)。因此，‘157專(zhuān)利揭示了替代的實(shí)施例，其中，服務(wù)器不生成預(yù)測(cè)衛(wèi)星狀態(tài)，而是生 成從這些預(yù)測(cè)衛(wèi)星狀態(tài)導(dǎo)出的參數(shù)，例如開(kāi)普勒參數(shù)?？蛻舳嗽O(shè)備從服務(wù)器接收開(kāi)普勒參 數(shù)，并可以由此利用開(kāi)普勒參數(shù)預(yù)測(cè)衛(wèi)星軌跡。這樣，服務(wù)器和客戶端設(shè)備之間傳輸?shù)膸?需求就減少了。預(yù)測(cè)的衛(wèi)星星歷也可以被稱(chēng)為“擴(kuò)展的星歷”，以將這些值與傳統(tǒng)的廣播星歷區(qū) 分。如上面討論的，星歷不僅包括衛(wèi)星位置，還包括衛(wèi)星時(shí)鐘偏差。這個(gè)偏差與GPS基準(zhǔn)時(shí) 間和由衛(wèi)星的時(shí)鐘確定的時(shí)間之間的差異相關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，可例如利用的過(guò)去時(shí)鐘偏差數(shù) 據(jù)的曲線擬合，來(lái)研究歷史衛(wèi)星狀態(tài)數(shù)據(jù)，以生成時(shí)鐘偏差的預(yù)測(cè)。可以利用線性或多項(xiàng)式 方程，來(lái)對(duì)所述歷史時(shí)鐘偏差數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合。然而，由于時(shí)鐘偏差的隨機(jī)特性，通常，時(shí) 鐘偏差的預(yù)測(cè)隨著進(jìn)行預(yù)測(cè)的時(shí)間段延長(zhǎng)而變得越來(lái)越差。例如，如果自上一次廣播星歷 的接收僅僅過(guò)去了一天，則通過(guò)擴(kuò)展的星歷技術(shù)預(yù)測(cè)的時(shí)鐘偏差可以非常精確。然而，如果 自上一次接收已經(jīng)過(guò)去一周，則通過(guò)擴(kuò)展的星歷技術(shù)預(yù)測(cè)的時(shí)鐘偏差在用于位置確定的情 況下可能會(huì)引入相當(dāng)大的誤差。相應(yīng)地，有對(duì)改善的衛(wèi)星時(shí)鐘偏差預(yù)測(cè)技術(shù)的需求。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于確定客戶端設(shè)備的位置的方法，包含在 第一通信信道上接收參數(shù)集合，其中，所述參數(shù)集合跨越一時(shí)間段，并且，其中，每個(gè)參數(shù)集合代表所跨越的時(shí)間段內(nèi)的特定子時(shí)間段的預(yù)測(cè)衛(wèi)星狀態(tài)，使得第一參數(shù)集合代表第一子 時(shí)間段的預(yù)測(cè)衛(wèi)星狀態(tài)，第二參數(shù)集合代表隨后的第二子時(shí)間段的預(yù)測(cè)衛(wèi)星狀態(tài)，等等，并 且，其中，所述參數(shù)集合包括衛(wèi)星時(shí)鐘偏差的預(yù)測(cè)；在所跨越的時(shí)間段期間，在給定時(shí)間，在 第二通信信道上接收廣播星歷，該廣播星歷包括廣播星歷時(shí)鐘偏差，其中，參數(shù)子集對(duì)應(yīng)于 所述給定時(shí)間之后的子時(shí)間段；以及基于廣播星歷時(shí)鐘偏差，修改參數(shù)子集中的衛(wèi)星時(shí)鐘 偏差的預(yù)測(cè)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種設(shè)備，其包括狀態(tài)重建器，其基于衛(wèi)星狀 態(tài)的預(yù)測(cè)，選擇性地重建當(dāng)前衛(wèi)星狀態(tài)，其中，衛(wèi)星狀態(tài)的預(yù)測(cè)跨越一時(shí)間段，并包括衛(wèi)星 時(shí)鐘偏差的預(yù)測(cè)，狀態(tài)重建器被配置用于基于接收到的廣播星歷來(lái)修改衛(wèi)星時(shí)鐘偏差的預(yù) 測(cè)；以及至少一個(gè)信號(hào)處理器，其使用至少一個(gè)重建的衛(wèi)星狀態(tài)來(lái)獲得衛(wèi)星信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種設(shè)備，其包括存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)衛(wèi)星狀態(tài) 的預(yù)測(cè)，其中，衛(wèi)星狀態(tài)的預(yù)測(cè)包含跨越一時(shí)間段的預(yù)測(cè)集合，使得第一預(yù)測(cè)集合對(duì)應(yīng)于在 所跨越的時(shí)段的第一子時(shí)間段的衛(wèi)星狀態(tài)，第二預(yù)測(cè)集合對(duì)應(yīng)于所跨越的時(shí)段的第二子時(shí) 間段的衛(wèi)星狀態(tài)，等等，并且，其中，從先前接收到的廣播星歷導(dǎo)出衛(wèi)星狀態(tài)的預(yù)測(cè)；部件， 用于基于所存儲(chǔ)的衛(wèi)星狀態(tài)的預(yù)測(cè)，在所跨越的時(shí)段期間的任意時(shí)間，重建衛(wèi)星狀態(tài)；部 件，用于基于在所跨越的時(shí)段期間接收到的廣播星歷，修改所存儲(chǔ)的衛(wèi)星狀態(tài)的預(yù)測(cè)；以及 位置確定系統(tǒng)，被適配為如果當(dāng)前廣播星歷在給定時(shí)間不可用，則在給定時(shí)間，在確定設(shè)備 的位置時(shí)使用重建的衛(wèi)星狀態(tài)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的GPS系統(tǒng)的框圖；圖2是一圖表，其圖解了 針對(duì)衛(wèi)星時(shí)鐘偏差的七天預(yù)測(cè)，在相同的七天時(shí)段期間 從廣播星歷導(dǎo)出該衛(wèi)星時(shí)鐘偏差；以及基于廣播星歷、在所述七天時(shí)段的第一天中修改的 衛(wèi)星時(shí)鐘偏差的預(yù)測(cè)；圖3是一圖表，其圖解了 針對(duì)衛(wèi)星時(shí)鐘偏差的七天預(yù)測(cè)，在相同的七天時(shí)段期間 從廣播星歷導(dǎo)出該衛(wèi)星時(shí)鐘偏差；以及基于廣播星歷、在所述七天時(shí)段的第二天中修改的 衛(wèi)星時(shí)鐘偏差的預(yù)測(cè)；圖4是一圖表，其圖解了 針對(duì)衛(wèi)星時(shí)鐘偏差的七天預(yù)測(cè)，在相同的七天時(shí)段期間 從廣播星歷導(dǎo)出該衛(wèi)星時(shí)鐘偏差；以及基于廣播星歷、在所述七天時(shí)段的第四天中修改的 衛(wèi)星時(shí)鐘偏差的預(yù)測(cè)；圖5是一圖表，其圖解了 針對(duì)衛(wèi)星時(shí)鐘偏差的七天預(yù)測(cè)，在相同的七天時(shí)段期間 從廣播星歷導(dǎo)出該衛(wèi)星時(shí)鐘偏差；以及基于廣播星歷、在所述七天時(shí)段的第五天中修改的 衛(wèi)星時(shí)鐘偏差的預(yù)測(cè)；圖6是圖解根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的計(jì)算當(dāng)前衛(wèi)星狀態(tài)的方法的流程圖。提供這些圖表是為了幫助描述本發(fā)明的實(shí)施例，而不是有意排他或限制。在圖表 中，相同的參考標(biāo)記表明相同的元素。
具體實(shí)施例方式在下面的描述中，將介紹很多明確的細(xì)節(jié)以提供對(duì)定位系統(tǒng)實(shí)施例的徹底理解和
6允許的描述。而相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員，會(huì)意識(shí)到定位系統(tǒng)可以在沒(méi)有一個(gè)或多個(gè)明確細(xì)節(jié) 的情況下實(shí)踐，或用其他部件、系統(tǒng)等等來(lái)實(shí)踐。在其他例子中，眾所周知的結(jié)構(gòu)或操作沒(méi) 有被顯示，或沒(méi)有詳細(xì)描述，以避免模糊定位系統(tǒng)的特性。描述了這樣的設(shè)備和方法，其用于在沒(méi)有利用擴(kuò)展時(shí)間段的當(dāng)前廣播星歷數(shù)據(jù)的 情況下確定位置。這些確定利用被表示為“擴(kuò)展的星歷”的衛(wèi)星狀態(tài)的預(yù)測(cè)，其中GPS設(shè)備 擴(kuò)展了它的功能，盡管缺少當(dāng)前廣播星歷。所述擴(kuò)展的星歷包括衛(wèi)星位置和時(shí)鐘偏差的預(yù) 測(cè)。一般而言，未來(lái)衛(wèi)星狀態(tài)的預(yù)測(cè)跨越一些時(shí)間段，例如一星期。在這個(gè)跨越時(shí)段期間， 有權(quán)訪問(wèn)相應(yīng)的擴(kuò)展星歷(EE)的GPS設(shè)備也可以接收廣播星歷(BE)。例如，可以在所跨越 的時(shí)段的起始，用EE數(shù)據(jù)來(lái)配置GPS設(shè)備，在不失一般性的情況下，在下面的討論中將該跨 越時(shí)段假定為從第一天延伸到第七天的一個(gè)星期。假定在這一周期間的給定的一天、GPS設(shè) 備有權(quán)訪問(wèn)BE數(shù)據(jù)。隨后，如將在后面進(jìn)一步說(shuō)明的，GPS設(shè)備可以在從這一天到第七天 中，基于從BE數(shù)據(jù)導(dǎo)出的時(shí)鐘偏差來(lái)校正EE數(shù)據(jù)中的時(shí)鐘偏差的其余預(yù)測(cè)?？梢砸匀魏晤?lèi) 型的擴(kuò)展星歷實(shí)現(xiàn)，來(lái)實(shí)踐在此討論的衛(wèi)星時(shí)鐘偏差的預(yù)測(cè)。下面的討論針對(duì)從擴(kuò)展的星 歷服務(wù)器接收擴(kuò)展的星歷的GPS客戶端設(shè)備的衛(wèi)星時(shí)鐘偏差校正。然而，應(yīng)該理解，在此揭 示的衛(wèi)星時(shí)鐘偏差校正可以在擴(kuò)展的星歷實(shí)現(xiàn)中實(shí)踐，其中，GPS設(shè)備能夠基于先前接收到 的廣播星歷來(lái)預(yù)測(cè)未來(lái)衛(wèi)星狀態(tài)，例如，上述內(nèi)容在共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第11/555074 號(hào)(提交于2006年10月31日)中被公開(kāi)。在基于服務(wù)器的擴(kuò)展星歷實(shí)現(xiàn)中，擴(kuò)展的星歷服務(wù)器收集基于衛(wèi)星的定位系統(tǒng)的 衛(wèi)星的歷史狀態(tài)數(shù)據(jù)，并生成對(duì)于未來(lái)預(yù)定時(shí)間段的未來(lái)衛(wèi)星軌跡的預(yù)測(cè)(擴(kuò)展的星歷)。 在一個(gè)實(shí)施例中，可以十五分鐘為間隔估計(jì)GPS衛(wèi)星的星群中的每個(gè)衛(wèi)星的未來(lái)狀態(tài)。所 有衛(wèi)星的第一狀態(tài)信息集合可以對(duì)應(yīng)于初始時(shí)間，第二狀態(tài)信息集合可對(duì)應(yīng)于十五分鐘后 的時(shí)間，等等。這樣，多個(gè)擴(kuò)展的星歷數(shù)據(jù)集合可以預(yù)測(cè)在預(yù)定時(shí)段(如七天時(shí)段)的GPS 衛(wèi)星狀態(tài)。隨后，所述擴(kuò)展的星歷服務(wù)器將所產(chǎn)生的擴(kuò)展星歷數(shù)據(jù)傳輸給GPS客戶端設(shè)備。 在擴(kuò)展星歷有效的預(yù)定時(shí)段期間的任意給定時(shí)間，GPS客戶端設(shè)備從所述擴(kuò)展的星歷數(shù)據(jù) 集合中選擇適合于所述給定時(shí)間的擴(kuò)展星歷數(shù)據(jù)集合。隨后，GPS客戶端設(shè)備可以從所選 的擴(kuò)展星歷數(shù)據(jù)集合生成給定時(shí)間的衛(wèi)星狀態(tài)，并利用該衛(wèi)星狀態(tài)(聯(lián)合偽距計(jì)算)來(lái)確 定它在給定時(shí)間的位置。圖1是示例性的系統(tǒng)100的框圖，該系統(tǒng)包含一個(gè)或多個(gè)GPS客戶端設(shè)備110，其 可以通過(guò)使用擴(kuò)展的星歷數(shù)據(jù)，在不使用廣播星歷(BE)數(shù)據(jù)的情況下確定它們的位置。系 統(tǒng)100包括至少一個(gè)GPS客戶端設(shè)備110、以及至少一個(gè)擴(kuò)展的星歷服務(wù)器系統(tǒng)120或服務(wù) 器網(wǎng)絡(luò)120，在此將其稱(chēng)為服務(wù)器120。GPS客戶端設(shè)備110通過(guò)GPS信號(hào)192，從GPS衛(wèi)星 190可視地接收信息。GPS客戶端設(shè)備110和擴(kuò)展的星歷服務(wù)器120通過(guò)至少一個(gè)通信信 道或鏈路122(其包含無(wú)線和/或有線連接122)通信。為了幫助在鏈路122上傳輸星歷數(shù) 據(jù)，擴(kuò)展的星歷服務(wù)器120可以包括通信系統(tǒng)113、處理器114和存儲(chǔ)器115。一個(gè)實(shí)施例的 擴(kuò)展星歷服務(wù)器120也和一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)130通信，以通過(guò)至少一個(gè)信道或鏈路132請(qǐng) 求和/或接收有關(guān)過(guò)去的GPS衛(wèi)星軌跡的數(shù)據(jù)。服務(wù)器120和數(shù)據(jù)庫(kù)130之間的鏈路132 包括至少一個(gè)無(wú)線和/或有線連接?？商娲膶?shí)施例的鏈路132可以包括一個(gè)或多個(gè)具有 一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)(未顯示)。—個(gè)實(shí)施例的GPS客戶端設(shè)備110包括但不局限于便攜式通信設(shè)備、便攜式位置跟蹤設(shè)備、蜂窩電話、連接到位置跟蹤設(shè)備和/或與位置跟蹤設(shè)備集成的蜂窩電話、移動(dòng)電 子設(shè)備、移動(dòng)通信設(shè)備、個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)和其他基于處理器的設(shè)備。 作為一個(gè)示例，GPS客戶端設(shè)備110是蜂窩電話110，并且，擴(kuò)展的星歷服務(wù)器120連接到 蜂窩服務(wù)提供商的網(wǎng)絡(luò)，使得通信鏈路122是無(wú)線連接。作為另一個(gè)示例，GPS客戶端設(shè)備 110是PDA 110，并且，擴(kuò)展的星歷服務(wù)器120是GPS服務(wù)提供商的網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展的星歷服務(wù) 器，使得通信鏈路122是利用因特網(wǎng)的無(wú)線和/或有線連接。這些配置僅作為示例提供，并 不是限制在此描述的實(shí)施例。一般而言，一個(gè)實(shí)施例的擴(kuò)展星歷服務(wù)器120預(yù)測(cè)所有GPS衛(wèi)星190在任意持續(xù) 時(shí)間的預(yù)定時(shí)段內(nèi)的狀態(tài)。利用從數(shù)據(jù)庫(kù)130接收到的歷史信息的擴(kuò)展的星歷服務(wù)器120 可以通過(guò)使參數(shù)適于衛(wèi)星的力模型，來(lái)生成預(yù)測(cè)。利用衛(wèi)星的過(guò)去的軌跡數(shù)據(jù)，針對(duì)于每個(gè) 衛(wèi)星而導(dǎo)出所述衛(wèi)星力模型。在一個(gè)實(shí)施例中，擴(kuò)展的星歷服務(wù)器120可以包括預(yù)測(cè)生成器116，其利用來(lái)自數(shù) 據(jù)庫(kù)130的歷史衛(wèi)星數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)衛(wèi)星狀態(tài)。數(shù)據(jù)庫(kù)130的歷史軌跡或狀態(tài)數(shù)據(jù)主要包括衛(wèi) 星軌跡的歷史位置狀態(tài)矢量和衛(wèi)星的時(shí)鐘偏差，但還可以包括其他信息。更確切地，該歷史 狀態(tài)數(shù)據(jù)包括衛(wèi)星位置狀態(tài)矢量、衛(wèi)星速度狀態(tài)矢量、衛(wèi)星時(shí)鐘偏差和衛(wèi)星時(shí)鐘速率誤差 中的至少一個(gè)或某個(gè)組合。如先前討論的，該歷史狀態(tài)數(shù)據(jù)比廣播星歷數(shù)據(jù)更精確。數(shù)據(jù) 庫(kù)130可以是服務(wù)器系統(tǒng)120的組件，或可以是獨(dú)立的服務(wù)器或系統(tǒng)。而且，數(shù)據(jù)庫(kù)130可 以是這些歷史信息的合適的提供方的數(shù)據(jù)庫(kù)。從其接收歷史衛(wèi)星信息的提供方的一個(gè)示例 是國(guó)際GPS服務(wù)(IGQ。或者，由服務(wù)器120的組件產(chǎn)生和提供歷史衛(wèi)星數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)測(cè)生成器116利用歷史狀態(tài)數(shù)據(jù)，對(duì)GPS衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)方程進(jìn)行 數(shù)值積分，以預(yù)測(cè)未來(lái)衛(wèi)星狀態(tài)。換言之，利用衛(wèi)星的過(guò)去的軌跡數(shù)據(jù)，為每個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)出衛(wèi) 星力模型。一旦發(fā)現(xiàn)適合力模型、并提供初始位置和速度的參數(shù)，預(yù)測(cè)生成器116便在衛(wèi)星 動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)的差分方程的數(shù)值積分中使用該適合的參數(shù)，由此，跨越未來(lái)時(shí)段，周期性地生成 預(yù)測(cè)的衛(wèi)星狀態(tài)。預(yù)測(cè)的衛(wèi)星狀態(tài)包括但不局限于衛(wèi)星的未來(lái)衛(wèi)星軌跡的位置狀態(tài)矢量、 未來(lái)衛(wèi)星軌跡的速度狀態(tài)矢量、以及未來(lái)的衛(wèi)星時(shí)鐘偏差和漂移的預(yù)測(cè)。一般而言，應(yīng)該 理解，預(yù)測(cè)的衛(wèi)星狀態(tài)跨越的未來(lái)時(shí)段的范圍取決于對(duì)得到的預(yù)測(cè)衛(wèi)星狀態(tài)的可允許的誤 差。例如，如果+/-40米的徑向誤差是可接受的，則可使用衛(wèi)星動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)的常規(guī)數(shù)值積分， 以提供跨越七個(gè)日歷日時(shí)段的預(yù)測(cè)衛(wèi)星狀態(tài)。實(shí)際上，在下面的討論中，將假定跨越時(shí)段為 七個(gè)日歷日。然而，本發(fā)明不局限于這個(gè)特定的跨越時(shí)段，而是包括不同范圍的時(shí)段。此外， 預(yù)測(cè)的衛(wèi)星狀態(tài)之間的時(shí)段(也可以表示為“子時(shí)段”)也是任意的。在下面的討論中，假 定其為15分鐘。這些預(yù)測(cè)是為所有運(yùn)行的GPS衛(wèi)星(其可以等于32個(gè))進(jìn)行的。對(duì)所有 GPS衛(wèi)星在給定時(shí)間的共同預(yù)測(cè)包含擴(kuò)展的星歷數(shù)據(jù)集合。如果跨越的星期的每15分鐘進(jìn) 行預(yù)測(cè)，則應(yīng)該理解，預(yù)測(cè)生成器116可以生成相當(dāng)可觀數(shù)量的預(yù)測(cè)衛(wèi)星狀態(tài)7日*32個(gè) 衛(wèi)星拉4小時(shí)/日M4個(gè)15分鐘周期)/小時(shí)等于21504個(gè)預(yù)測(cè)的衛(wèi)星狀態(tài)。由此應(yīng)該理 解，傳輸這么多的衛(wèi)星狀態(tài)對(duì)通信信道122加入了可觀的帶寬需求，同樣也要求GPS客戶端 設(shè)備110的存儲(chǔ)器106內(nèi)的可觀的存儲(chǔ)空間。為了最小化這些帶寬需求，擴(kuò)展的星歷服務(wù)器120可以傳輸參數(shù)，例如從預(yù)測(cè)的 衛(wèi)星狀態(tài)導(dǎo)出的開(kāi)普勒參數(shù)，來(lái)替代預(yù)測(cè)的狀態(tài)本身。相應(yīng)地，擴(kuò)展的星歷服務(wù)器120可以 包括參數(shù)生成器117。雖然其它類(lèi)型的參數(shù)(如切比雪夫近似)也可以被使用，但下面的討論將假定由參數(shù)生成器117生成的參數(shù)是開(kāi)普勒參數(shù)。由此得到的擴(kuò)展星歷數(shù)據(jù)(例如 開(kāi)普勒參數(shù))與預(yù)測(cè)的衛(wèi)星狀態(tài)相比更加壓縮。然而，也如前面討論的，即使這樣的壓縮 也仍然需要超過(guò)八千字節(jié)的傳輸來(lái)傳輸一天時(shí)段內(nèi)所有GPS衛(wèi)星的所有開(kāi)普勒參數(shù)。因 此，服務(wù)器120可以壓縮開(kāi)普勒參數(shù)，如在以下文件中討論的共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第 60/889，529號(hào)，提交于2007年2月12日。無(wú)論擴(kuò)展的星歷數(shù)據(jù)是被壓縮的還是未被壓縮的，服務(wù)器通信系統(tǒng)113都可以包 括這樣的部件，其與任意數(shù)量的有線/無(wú)線通信信道相連接，以支持與客戶端設(shè)備110和任 意其他系統(tǒng)服務(wù)器以及其他通信設(shè)備的通信。作為示例，通信系統(tǒng)113包括這樣的部件，其 利用模擬協(xié)議和數(shù)字協(xié)議中的至少一個(gè)來(lái)提供蜂窩電話通信和射頻(RF)通信中的至少一 個(gè)，但是，如在本領(lǐng)域中公知的，其也可以支持其它通信類(lèi)型/協(xié)議。GPS客戶端設(shè)備110可以響應(yīng)于至少一個(gè)合適的請(qǐng)求而從服務(wù)器120、和/或從服 務(wù)器120的數(shù)據(jù)廣播，獲得擴(kuò)展的星歷數(shù)據(jù)。當(dāng)接收到參數(shù)數(shù)據(jù)流時(shí)，GPS客戶端設(shè)備110 不需要與服務(wù)器120或任意其他星歷信息源進(jìn)一步通信。如果擴(kuò)展的星歷數(shù)據(jù)是被壓縮 的，則客戶端設(shè)備110可以首先將數(shù)據(jù)解壓縮為它們?cè)嫉奈磯嚎s形式。所得到的擴(kuò)展星 歷數(shù)據(jù)可以包含例如開(kāi)普勒參數(shù)的參數(shù)、或預(yù)測(cè)的衛(wèi)星狀態(tài)。如果擴(kuò)展的星歷數(shù)據(jù)包含開(kāi) 普勒參數(shù)，則GPS客戶端設(shè)備10可以隨后利用擴(kuò)展的星歷來(lái)重建預(yù)測(cè)的衛(wèi)星軌跡，其接下 來(lái)以與星歷數(shù)據(jù)的使用相一致的方式，被用于生成衛(wèi)星獲取信息和/或?qū)Ш浇鉀Q方案?？?戶端設(shè)備110利用預(yù)測(cè)的衛(wèi)星軌跡生成精確的位置修正，所述預(yù)測(cè)的衛(wèi)星軌跡在至少一個(gè) 星期那么長(zhǎng)的未來(lái)時(shí)間段內(nèi)有效，但本實(shí)施例并不被限于此?？蛻舳嗽O(shè)備110對(duì)擴(kuò)展的星 歷的使用、加上移除對(duì)廣播星歷數(shù)據(jù)依賴性，也產(chǎn)生在低信噪比(SNR)環(huán)境和易受干擾的 環(huán)境下的相對(duì)改善的性能、以及改善的首次修正時(shí)間(TTFF)。無(wú)論客戶端設(shè)備如何重建或 合成衛(wèi)星狀態(tài)，這樣的狀態(tài)均可以表示為“新”衛(wèi)星狀態(tài)，以將其區(qū)別于由服務(wù)器120生成 的預(yù)測(cè)衛(wèi)星狀態(tài)。實(shí)施例的GPS客戶端設(shè)備110包含多個(gè)系統(tǒng)，其包括GPS系統(tǒng)103、通信系統(tǒng)104、 處理器105、存儲(chǔ)器106和衛(wèi)星狀態(tài)重建器107中的至少一個(gè)。實(shí)施例的GPS系統(tǒng)103、通 信系統(tǒng)104、存儲(chǔ)器106和衛(wèi)星狀態(tài)重建器107自主地、或在處理器105的控制下運(yùn)行，但并 不局限于此。GPS系統(tǒng)103包括接收器，其通過(guò)GPS信號(hào)192從GPS衛(wèi)星190接收信息。由 GPS客戶端設(shè)備110通過(guò)GPS信號(hào)192接收到的信息包括伴隨著廣播星歷和歷書(shū)(almanac) 數(shù)據(jù)的偽隨機(jī)碼，但并不局限于此。所述廣播星歷和歷書(shū)數(shù)據(jù)在信噪比(SNR)過(guò)低的情況 下可能是不可被解調(diào)的。有利地，即使廣播星歷數(shù)據(jù)是不可解調(diào)的，GPS客戶端設(shè)備110也 可以利用標(biāo)準(zhǔn)GPS處理技術(shù)繼續(xù)確定它的位置，這樣，用衛(wèi)星狀態(tài)重建器107提供的重建的 衛(wèi)星狀態(tài)代替廣播星歷。通信系統(tǒng)104包括部件，其與任意數(shù)量的有線/無(wú)線通信信道對(duì)接，并使用任意數(shù) 量的通信協(xié)議以支持GPS客戶端設(shè)備110和擴(kuò)展的星歷服務(wù)器120以及其他通信設(shè)備之間 的通信。作為示例，通信系統(tǒng)104包括部件，其利用模擬協(xié)議和數(shù)字協(xié)議中的至少一個(gè)來(lái)提 供蜂窩電話通信和射頻(RF)通信中的至少一個(gè)，但是，如在本領(lǐng)域中公知的，其也可以支 持其它通信類(lèi)型/協(xié)議。如果擴(kuò)展的星歷數(shù)據(jù)包含從衛(wèi)星狀態(tài)導(dǎo)出的參數(shù)(例如開(kāi)普勒參數(shù))，則衛(wèi)星狀 態(tài)重建器107可以利用在此討論的參數(shù)來(lái)重建衛(wèi)星狀態(tài)。例如，擴(kuò)展的星歷數(shù)據(jù)可以包含開(kāi)普勒參數(shù)集合，其中每個(gè)集合包含所有GPS衛(wèi)星在給定時(shí)間段(如四個(gè)或六個(gè)小時(shí))內(nèi) 的開(kāi)普勒參數(shù)。如果GPS客戶端設(shè)備在給定時(shí)間內(nèi)不能訪問(wèn)廣播星歷，則狀態(tài)重建器107 可以隨后使用合適的開(kāi)普勒參數(shù)集合(取決于給定時(shí)間)來(lái)重建衛(wèi)星狀態(tài)。實(shí)施例的衛(wèi)星 狀態(tài)重建器107包括在GPS客戶端設(shè)備110的處理器105和/或其他處理器的控制下運(yùn)行 的硬件、軟件和固件中的至少一個(gè)。處理器105包括計(jì)算部件、設(shè)備和軟件操作一起的任意集合，如本領(lǐng)域所知道的。 處理器105還可以是更大的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的部件或子系統(tǒng)。處理器105也可以任意 數(shù)量的組合的方式，耦接在任意數(shù)量的本領(lǐng)域已知的部件(例如其他總線、控制器、存儲(chǔ)設(shè) 備、以及數(shù)據(jù)輸入/輸出(I/O)設(shè)備，未顯示)之間。此外，處理器105的功能可以分布在 GPS客戶端設(shè)備110的其他部件上。通信鏈路或信道122、132、192以及194包括無(wú)線連接、有線連接和跟蹤連接中的 至少一個(gè)。通信鏈路122、132、192以及194還包括到其他系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的耦接或連接，所述 網(wǎng)絡(luò)包括局域網(wǎng)(LAN)、城域網(wǎng)(MAN)、廣域網(wǎng)(WAN)、專(zhuān)屬網(wǎng)絡(luò)以及專(zhuān)屬或后端網(wǎng)絡(luò)。因?yàn)橐詮男l(wèi)星狀態(tài)數(shù)據(jù)導(dǎo)出的參數(shù)(例如開(kāi)普勒參數(shù))的形式傳輸擴(kuò)展的星歷數(shù) 據(jù)在帶寬上是有效率的，所以，不失一般性，下面的討論將假定GPS客戶端設(shè)備接收開(kāi)普勒 參數(shù)形式的擴(kuò)展的星歷數(shù)據(jù)。由此，GPS客戶端設(shè)備110利用設(shè)備通信系統(tǒng)104，從擴(kuò)展的星 歷服務(wù)器120接收壓縮或未壓縮的開(kāi)普勒參數(shù)的數(shù)據(jù)流。響應(yīng)于來(lái)自GPS客戶端設(shè)備110 的合適的電子請(qǐng)求、和/或從服務(wù)器120的數(shù)據(jù)廣播接收該數(shù)據(jù)流，但并不局限于此。一些 實(shí)施例的GPS客戶端設(shè)備110存儲(chǔ)接收到的數(shù)據(jù)到一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器區(qū)域106中，但并不 局限于此。GPS客戶端設(shè)備110的各種部件隨后利用重建的衛(wèi)星狀態(tài)、連同從衛(wèi)星190接收 的其它衛(wèi)星數(shù)據(jù)，以使用已知的GPS信號(hào)處理方法來(lái)生成導(dǎo)航解決方案。利用緊湊的衛(wèi)星 參數(shù)信息、而不是廣播星歷數(shù)據(jù)，GPS客戶端設(shè)備110可以生成至少一個(gè)星期那么長(zhǎng)的時(shí)段 內(nèi)精確的位置修正。每個(gè)接收到的開(kāi)普勒參數(shù)集合具有相應(yīng)于所跨越的時(shí)間段的子時(shí)段的有效性。在 一個(gè)實(shí)施例中，所跨越的時(shí)間段是七天，且每個(gè)子時(shí)段是六小時(shí)。對(duì)于這七天時(shí)段的給定時(shí) 間內(nèi)，衛(wèi)星狀態(tài)重建器107可以選擇相應(yīng)的開(kāi)普勒參數(shù)集合，其對(duì)應(yīng)于包括給定時(shí)間的子 時(shí)段。隨后，這個(gè)所選的集合可以被用于恢復(fù)給定時(shí)間的位置確定所需的衛(wèi)星狀態(tài)。擴(kuò)展的星歷服務(wù)器120可以傳輸一個(gè)或任意其它數(shù)目的集合中的開(kāi)普勒參數(shù)。此 外，恢復(fù)的開(kāi)普勒參數(shù)可以被用于生成預(yù)測(cè)，而不是首先被存儲(chǔ)。而且，在其他可替代的實(shí) 施例中，可以生成(在接收到時(shí)、或在接收到之后)未來(lái)時(shí)間段的整個(gè)跨越時(shí)間內(nèi)的所有預(yù) 測(cè)，并且，隨后可將所述預(yù)測(cè)存儲(chǔ)在客戶端設(shè)備存儲(chǔ)器中。一般而言，給定的開(kāi)普勒參數(shù)集合的有效時(shí)間段是GPS衛(wèi)星190上的力和利用開(kāi) 普勒參數(shù)的曲線擬合的質(zhì)量的函數(shù)。以重要性遞減的次序，衛(wèi)星190上的力包括地球的引 力場(chǎng)；月球的引力場(chǎng)；太陽(yáng)的引力場(chǎng)，徑向壓力(從衛(wèi)星吸收/反射的陽(yáng)光)；來(lái)自衛(wèi)星的熱 輻射；來(lái)自衛(wèi)星體的排氣；地球反照(從地球反射的光)；以及金星和木星的重力。在此描述的設(shè)備和方法規(guī)定了 通過(guò)使用精確的未來(lái)衛(wèi)星狀態(tài)的預(yù)測(cè)，在沒(méi)有廣 播星歷數(shù)據(jù)的情況下為擴(kuò)展時(shí)間段生成精確的導(dǎo)航解決方案。利用精確的衛(wèi)星狀態(tài)和力模 型生成該預(yù)測(cè)，從過(guò)去衛(wèi)星狀態(tài)的數(shù)據(jù)導(dǎo)出該力模型。使用過(guò)去的衛(wèi)星狀態(tài)來(lái)生成模型產(chǎn) 生了更精確的模型，其更好地考慮到作用于衛(wèi)星上的力，如上所述。使用更高精度的模型減小了由相對(duì)低精度模型引入的傳播誤差。它還幫助減小曲線擬合誤差，該誤差與用于星歷 信息中的衛(wèi)星軌道的準(zhǔn)開(kāi)普勒參數(shù)相關(guān)聯(lián)。當(dāng)識(shí)別出適合力模型的參數(shù)時(shí)，利用高保真度 的衛(wèi)星動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)模型生成未來(lái)時(shí)間的衛(wèi)星狀態(tài)預(yù)測(cè)。如前所述，衛(wèi)星時(shí)鐘偏差是重建的衛(wèi)星狀態(tài)的關(guān)鍵部分。實(shí)際上，因?yàn)樾l(wèi)星位置 的擴(kuò)展星歷預(yù)測(cè)基于復(fù)雜的數(shù)值模型，而這樣復(fù)雜的模型不能應(yīng)用于時(shí)鐘偏差的預(yù)測(cè)，所 以，時(shí)鐘偏差預(yù)測(cè)誤差在擴(kuò)展星歷輔助的位置確定中是誤差的主要來(lái)源。擴(kuò)展的星歷服務(wù) 器120提供衛(wèi)星時(shí)鐘偏差的預(yù)測(cè)給GPS客戶端設(shè)備110，作為在通信信道122上傳輸?shù)臄U(kuò) 展星歷數(shù)據(jù)的一部分。一般而言，隨著在衛(wèi)星狀態(tài)預(yù)測(cè)跨越的時(shí)段的后半部分期間進(jìn)行位 置估計(jì)，衛(wèi)星時(shí)鐘偏差的預(yù)測(cè)會(huì)變得有越來(lái)越多的誤差。為了處理這種誤差，GPS客戶端設(shè) 備110被配置用于使用廣播星歷數(shù)據(jù)(當(dāng)可用時(shí))，來(lái)比較預(yù)測(cè)的時(shí)鐘偏差和源自廣播星歷 的時(shí)鐘偏差。GPS客戶端設(shè)備110可以隨后形成時(shí)鐘偏差校正因子F，其等于源自廣播星歷 的時(shí)鐘偏差B減去預(yù)測(cè)的時(shí)鐘偏差B’。這些偏差適用于廣播星歷可用的給定時(shí)間。對(duì)于 給定時(shí)間之后的、當(dāng)廣播星歷不可用(因此使用擴(kuò)展的星歷)時(shí)的位置確定，GPS客戶端設(shè) 備110將時(shí)鐘偏差校正因子F加到相應(yīng)的時(shí)鐘偏差預(yù)測(cè)，以形成校正的時(shí)鐘偏差CB，其等于 B’加上F。應(yīng)該理解，GPS客戶端設(shè)備110可以被配置用于一直使用校正的時(shí)鐘偏差CB，而 不管非零校正因子F是否已被計(jì)算出。當(dāng)擴(kuò)展的星歷被提供給GPS客戶端設(shè)備時(shí)，它可以 設(shè)置校正因子初始為零。隨后，當(dāng)廣播星歷可用時(shí)，可以如上述所討計(jì)算該校正因子。注意 到，GPS客戶端設(shè)備可以在廣播星歷可用的任何時(shí)候更新校正因子。在一個(gè)實(shí)施例中，從二 次式模型導(dǎo)出源自擴(kuò)展星歷的時(shí)鐘偏差預(yù)測(cè)B’，這樣，B’由下式給出B，= Ao+A，(t-tref) +A2* (t_tref)2其中，t是時(shí)鐘偏差預(yù)測(cè)時(shí)間，tMf是基準(zhǔn)時(shí)間，Ac^A1和A2是系數(shù)。在線性模型中， A2將等于零。給定這個(gè)二次(或線性)模型，時(shí)鐘偏差校正因子F可以被加到DC系數(shù)A00因?yàn)轭A(yù)測(cè)的時(shí)鐘誤差在擴(kuò)展的星歷預(yù)測(cè)跨越的時(shí)段的開(kāi)始部分具有相對(duì)小的誤 差，所以，校正的時(shí)鐘偏差CB通常在這個(gè)部分中將不會(huì)與預(yù)測(cè)的時(shí)鐘偏差B’或源自廣播星 歷的時(shí)鐘偏差B有顯著差異。例如，如果擴(kuò)展的星歷跨越一個(gè)星期的時(shí)段，且在這個(gè)星期時(shí) 段的第一天執(zhí)行BE輔助的時(shí)鐘偏差校正，則校正的時(shí)鐘偏差CB可能實(shí)際上僅僅稍微比原 始預(yù)測(cè)的時(shí)鐘偏差B’更不精確，如圖2所示。作為對(duì)比，如圖3所示，如果在這個(gè)星期時(shí)段 的第二天進(jìn)行校正，則同一衛(wèi)星的校正時(shí)鐘偏差接下來(lái)比預(yù)測(cè)的時(shí)鐘偏差B’更精確。應(yīng)該 理解，如果在這個(gè)星期較晚的時(shí)間執(zhí)行時(shí)鐘偏差校正，則時(shí)鐘偏差校正的益處會(huì)增加，這是 因?yàn)轭A(yù)測(cè)時(shí)鐘誤差B’中的誤差增加。例如，圖4和圖5顯示了圖2所示的同一衛(wèi)星的可觀 的精度改善，其中，分別在所述星期的第四天和第五天執(zhí)行源自廣播星歷的校正。可以按如下所述執(zhí)行當(dāng)擴(kuò)展星歷和廣播星歷都可用時(shí)的完整性檢查。可以在共同 的時(shí)間，從所述兩個(gè)源確定衛(wèi)星位置和相應(yīng)的時(shí)鐘偏差。隨后，估計(jì)的衛(wèi)星位置和時(shí)鐘偏差 之間的差異可以被用于對(duì)擴(kuò)展的星歷數(shù)據(jù)的完整性檢查。在EE和BE兩者都變得可用時(shí)的客戶端中，可以在共同時(shí)段，從所述兩者找到衛(wèi)星 位置和時(shí)鐘偏差。位置之間的差異和時(shí)鐘偏差之間的差異可以用于完整性中。可以通過(guò)將 時(shí)鐘偏差乘以光速，將時(shí)鐘偏差差異轉(zhuǎn)化為距離。可以設(shè)立合適的閾值，如100米。在一個(gè) 實(shí)施例中，如果衛(wèi)星位置差異的徑向分量或時(shí)鐘偏差超過(guò)閾值，則可以假定擴(kuò)展的星歷數(shù) 據(jù)對(duì)位置確定來(lái)說(shuō)太不精確。然而，如果沒(méi)有超過(guò)閾值，則可以按前面討論的那樣執(zhí)行時(shí)鐘偏差校正。為了確定擴(kuò)展星歷數(shù)據(jù)的有效性，可以由廣播星歷確定衛(wèi)星的徑向方向[rx ry rz]為[rx ry rz] = [px py pz]/sqrt (px氺px+py氺py+pz氺pz)其中，bx py pz]是從廣播星歷得到的衛(wèi)星的地球?yàn)橹行牡牡厍蚬潭?ECEF)坐 標(biāo)，且[rx ry rz]是相應(yīng)的單位矢量分量。擴(kuò)展星歷衛(wèi)星位置的徑向分量和源自BE的位 置由此變?yōu)锧 向^>fi= pdx 氺 rx+pdy 氺 ry+pdz 氺 rz其中，fcdx pdy pdz]是由擴(kuò)展星歷和廣播星歷確定的衛(wèi)星坐標(biāo)之間的差異。在 擴(kuò)展星歷覆蓋的跨越時(shí)段期間，執(zhí)行擴(kuò)展星歷位置確定的GPS接收器可能正在接收廣播星 歷，這樣，徑向分量可以被計(jì)算出、并與距離閾值比較。如果超過(guò)了距離閾值，則擴(kuò)展星歷數(shù) 據(jù)被視為無(wú)效。圖6是利用廣播星歷校正的衛(wèi)星時(shí)鐘偏差和擴(kuò)展星歷確定位置信息的流程圖 600。在操作中，在步驟602，基于處理器的擴(kuò)展星歷服務(wù)器接收或收集歷史狀態(tài)或軌跡數(shù)據(jù) (也被稱(chēng)為歷史數(shù)據(jù))，其對(duì)應(yīng)于基于衛(wèi)星的定位系統(tǒng)的衛(wèi)星。在例如到數(shù)據(jù)提供者或數(shù)據(jù) 庫(kù)的有線和/或無(wú)線鏈路的第一通信信道或鏈路上接收所述歷史數(shù)據(jù)。在步驟604，服務(wù)器利用歷史數(shù)據(jù)生成跨越未來(lái)時(shí)間段的、未來(lái)衛(wèi)星軌跡的預(yù)測(cè)， 并執(zhí)行所預(yù)測(cè)的軌跡的質(zhì)量評(píng)價(jià)。取決于是作為擴(kuò)展星歷還是源于衛(wèi)星狀態(tài)的參數(shù)傳輸這 些衛(wèi)星狀態(tài)本身，服務(wù)器從預(yù)測(cè)的衛(wèi)星狀態(tài)導(dǎo)出參數(shù)(例如開(kāi)普勒參數(shù))的集合，并在步驟 605，將得到的擴(kuò)展星歷(EE)數(shù)據(jù)通過(guò)第一通信信道傳輸給客戶端設(shè)備。在所跨越的時(shí)間段期間，在步驟606，在廣播星歷可用的第一時(shí)間，GPS客戶端設(shè) 備確定源自廣播星歷的衛(wèi)星位置和時(shí)鐘偏差(B)。相似地，在步驟607，GPS客戶端設(shè)備對(duì) 于同一第一時(shí)間，確定源自擴(kuò)展星歷的衛(wèi)星位置和時(shí)鐘偏差(B’)。在步驟608，GPS客戶端 設(shè)備將來(lái)自步驟606和步驟607的結(jié)果與合適的閾值做比較，以確定時(shí)鐘偏差校正因子F、 以及傳輸?shù)臄U(kuò)展星歷的有效性。最后，在步驟610，GPS客戶端設(shè)備在第一時(shí)間接下來(lái)的跨 越時(shí)段期間的時(shí)間，利用傳輸?shù)臄U(kuò)展星歷和時(shí)鐘偏差校正因子F確定它的位置。討論所針對(duì)的定位系統(tǒng)的各方面可被實(shí)現(xiàn)為功能，其被編程到各種任意電路中， 所述電路包括可編程邏輯器件(PLD)(例如現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA))、可編程陣列邏輯 (PAL)器件、電可編程邏輯和存儲(chǔ)器件和基于標(biāo)準(zhǔn)單元的器件、以及專(zhuān)用集成電路(ASIC)。 為實(shí)現(xiàn)實(shí)施例的定位系統(tǒng)方面的一些其他可能性包括具有存儲(chǔ)器(例如電子可擦除可 編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM))的微控制器、嵌入式微處理器、固件、軟件等等。此外，實(shí)施例 的定位系統(tǒng)的方面可以在微處理器中被實(shí)體化，該微處理器具有基于軟件的電路仿真、離 散邏輯(順序和組合的)、定制設(shè)備、模糊(神經(jīng))邏輯、定量設(shè)備以及上述設(shè)備類(lèi)型的任 意混合。當(dāng)然，下層的設(shè)備技術(shù)可以以不同的部件類(lèi)型提供，例如，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體 (CMOS)之類(lèi)的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)技術(shù)、發(fā)射極耦合邏輯(ECL)之類(lèi) 的雙極技術(shù)、聚合物技術(shù)(例如，硅共軛聚合物和金屬共軛聚合物金屬結(jié)構(gòu))、混合模擬和 數(shù)字，等等。對(duì)定位系統(tǒng)和定位方法所列舉的實(shí)施例的以上描述并非詳盡無(wú)遺或限制實(shí)施例 為具體揭示形式。在此描述定位系統(tǒng)的具體實(shí)施例和示例是為了說(shuō)明的目的，在本實(shí)施例的范圍內(nèi)可以做不同的等價(jià)修改，如本發(fā)明相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員所意識(shí)到的。在此提供的 定位系統(tǒng)的教義可以適用于其他電子系統(tǒng)，不僅僅是上述電子系統(tǒng)。
一般來(lái)說(shuō)，在所附權(quán)利要求中，所用的術(shù)語(yǔ)不應(yīng)該被理解為限制定位系統(tǒng)到說(shuō)明 書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中揭示的特定實(shí)施例中，而應(yīng)該理解為包括在權(quán)利要求下操作以提供定位 信息的所有電子系統(tǒng)。例如，基于接收到的廣播星歷計(jì)算未來(lái)衛(wèi)星狀態(tài)的GPS接收器也可 以從這里揭示的衛(wèi)星時(shí)鐘偏差校正技術(shù)中獲益。相應(yīng)地，定位系統(tǒng)也不局限于所揭示的，該 定位系統(tǒng)的范圍完全由權(quán)利要求書(shū)確定。
權(quán)利要求
1.一種用于確定客戶端設(shè)備的位置的方法，包含在第一通信信道上接收參數(shù)集合，其中，所述參數(shù)集合跨越一時(shí)間段，并且，其中，每個(gè) 參數(shù)集合代表所跨越的時(shí)間段內(nèi)的特定子時(shí)間段的預(yù)測(cè)衛(wèi)星狀態(tài)，使得第一參數(shù)集合代表 第一子時(shí)間段的預(yù)測(cè)衛(wèi)星狀態(tài)，第二參數(shù)集合代表隨后的第二子時(shí)間段的預(yù)測(cè)衛(wèi)星狀態(tài)， 等等，并且，其中，所述參數(shù)集合包括衛(wèi)星時(shí)鐘偏差的預(yù)測(cè)；在所跨越的時(shí)間段期間，在給定時(shí)間，在第二通信信道上接收廣播星歷，該廣播星歷包 括廣播星歷時(shí)鐘偏差，其中，參數(shù)子集對(duì)應(yīng)于所述給定時(shí)間之后的子時(shí)間段；以及基于廣播星歷時(shí)鐘偏差，修改參數(shù)子集中的衛(wèi)星時(shí)鐘偏差的預(yù)測(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括在給定時(shí)間之后的時(shí)間，利用參數(shù)子集，選擇性地在客戶端設(shè)備中重建已重建的衛(wèi)星 狀態(tài)，其中，已重建的衛(wèi)星狀態(tài)包括衛(wèi)星時(shí)鐘偏差的修改的預(yù)測(cè)；以及利用已重建的衛(wèi)星狀態(tài)，確定客戶端設(shè)備的位置。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括基于接收到的廣播星歷，計(jì)算源自廣播星歷的衛(wèi)星位置；以及比較源自廣播星歷的衛(wèi)星位置和從接收到的參數(shù)集合導(dǎo)出的衛(wèi)星位置，以確定接收到 的參數(shù)集合的有效性。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，比較源自廣播星歷的衛(wèi)星位置和從接收到的參數(shù) 集合導(dǎo)出的衛(wèi)星位置的步驟包括將源自廣播星歷的衛(wèi)星位置和從接收到的參數(shù)集合導(dǎo)出 的衛(wèi)星位置之間的差與距離閾值比較。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，該距離閾值為100米。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所跨越的時(shí)間段具有至少七個(gè)日歷日的長(zhǎng)度。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，接收到的參數(shù)集合是開(kāi)普勒參數(shù)。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，從多項(xiàng)式模型導(dǎo)出衛(wèi)星時(shí)鐘偏差的預(yù)測(cè)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，該多項(xiàng)式模型是二次多項(xiàng)式模型。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括比較廣播星歷時(shí)鐘偏差與相應(yīng)的預(yù)測(cè)衛(wèi)星時(shí)鐘 偏差，以確定所接收到的參數(shù)集合的有效性。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，接收到的參數(shù)集合是差分壓縮的開(kāi)普勒參數(shù)。
12.—種設(shè)備，包括狀態(tài)重建器，其基于衛(wèi)星狀態(tài)的預(yù)測(cè)，選擇性地重建當(dāng)前衛(wèi)星狀態(tài)，其中，衛(wèi)星狀態(tài)的 預(yù)測(cè)跨越一時(shí)間段，并包括衛(wèi)星時(shí)鐘偏差的預(yù)測(cè)，狀態(tài)重建器被配置用于基于接收到的廣 播星歷來(lái)修改衛(wèi)星時(shí)鐘偏差的預(yù)測(cè)；以及至少一個(gè)信號(hào)處理器，其使用至少一個(gè)重建的衛(wèi)星狀態(tài)來(lái)獲得衛(wèi)星信號(hào)。
13.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，還包括衛(wèi)星狀態(tài)預(yù)測(cè)器，其可操作用于利用之前從多 個(gè)衛(wèi)星接收到的廣播星歷提供衛(wèi)星狀態(tài)的預(yù)測(cè)。
14.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，還包括通信系統(tǒng)，可操作用于接收衛(wèi)星狀態(tài)的預(yù)測(cè)。
15.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中，衛(wèi)星狀態(tài)的預(yù)測(cè)包括開(kāi)普勒參數(shù)。
16.一種設(shè)備，包括存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)衛(wèi)星狀態(tài)的預(yù)測(cè)，其中，衛(wèi)星狀態(tài)的預(yù)測(cè)包括跨越一時(shí)間段的預(yù)測(cè)集 合，使得第一預(yù)測(cè)集合對(duì)應(yīng)于在所跨越的時(shí)段的第一子時(shí)間段的衛(wèi)星狀態(tài)，第二預(yù)測(cè)集合對(duì)應(yīng)于所跨越的時(shí)段的第二子時(shí)間段的衛(wèi)星狀態(tài)，等等，并且，其中，從先前接收到的廣播 星歷導(dǎo)出衛(wèi)星狀態(tài)的預(yù)測(cè)；部件，用于基于所存儲(chǔ)的衛(wèi)星狀態(tài)的預(yù)測(cè)，在所跨越的時(shí)段期間的任意時(shí)間，重建衛(wèi)星 狀態(tài)；部件，用于基于在所跨越的時(shí)段期間接收到的廣播星歷，修改所存儲(chǔ)的衛(wèi)星狀態(tài)的預(yù) 測(cè)；以及位置確定系統(tǒng)，被適 配為如果當(dāng)前廣播星歷在給定時(shí)間不可用，則在給定時(shí)間，在確定 設(shè)備的位置時(shí)使用重建的衛(wèi)星狀態(tài)。
17.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中，用于修改所存儲(chǔ)的衛(wèi)星狀態(tài)的預(yù)測(cè)的部件基于 來(lái)自接收到的廣播星歷的、源自廣播星歷的衛(wèi)星時(shí)鐘偏差，修改衛(wèi)星時(shí)鐘偏差的預(yù)測(cè)。
18.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中，所存儲(chǔ)的預(yù)測(cè)包括從衛(wèi)星狀態(tài)的預(yù)測(cè)導(dǎo)出的參數(shù)。
19.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中，所述參數(shù)為開(kāi)普勒參數(shù)。
20.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中，所述參數(shù)為切比雪夫參數(shù)。
全文摘要
描述了利用未來(lái)衛(wèi)星狀態(tài)的預(yù)測(cè)，在沒(méi)有所跨越的時(shí)間段的廣播星歷數(shù)據(jù)的情況下確定位置信息的設(shè)備和方法。這些預(yù)測(cè)包括衛(wèi)星時(shí)鐘偏差的預(yù)測(cè)。在所跨越的時(shí)間段內(nèi)，接收廣播星歷，這樣，源自廣播星歷的衛(wèi)星時(shí)鐘偏差可以被確定。隨后，可基于源自廣播星歷的衛(wèi)星時(shí)鐘偏差，來(lái)校正在接收廣播星歷之后的衛(wèi)星時(shí)鐘偏差的預(yù)測(cè)。
文檔編號(hào)G01S1/00GK102138079SQ200880018239
公開(kāi)日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2008年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月30日
發(fā)明者張更生, 萊昂內(nèi)爾·J·加林, 馬卡蘭德·S·法塔克, 馬林·萬(wàn) 申請(qǐng)人:SiRF技術(shù)公司