專利名稱：一種定位方法和通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)，更具體地說，涉及一種用于GNSS接收器的自助式星歷表擴 展(ephemeris extension)方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
GPS (Global Positioning System,全球定位系統(tǒng))、GLONASS (GlobalOrbiting Navigation Satellite System，全球軌道導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng))和GALILEO(伽利略)衛(wèi)星導(dǎo)航系 統(tǒng)是GNSS(Global Navigation Satellite System，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))的三個例子。GNSS 基于多個衛(wèi)星的地球軌道星座(earth-orbiting constellation)，每一衛(wèi)星廣播指示其精 確位置和范圍信息(ranging information)的信號。在地球上或地球附近任何位置，GNSS 接收器可通過來自多個GNSS衛(wèi)星的衛(wèi)星廣播信號正常地確定其導(dǎo)航信息。當(dāng)GNSS接收器 之前有接收到衛(wèi)星軌道和時鐘的模型時，第一次定位(即位置計算)所需的時間就會縮短。 該模型由GNSS衛(wèi)星廣播，通常被稱為星歷表或星歷數(shù)據(jù)。該星歷表作為GNSS廣播信號或 導(dǎo)航消息的一部分廣播至GNSS接收器。所廣播的星歷表包括發(fā)射GNSS衛(wèi)星的導(dǎo)航信息。 該導(dǎo)航信息包括標(biāo)準衛(wèi)星軌道模型、時鐘模型、和/或與相關(guān)GNSS衛(wèi)星(健全的或不健全 的)的操作狀態(tài)有關(guān)的信息，用于確定導(dǎo)航信息諸如定位(position fix)以及GNSS接收 器的速度。所廣播的星歷表通常只在有限時間周期諸如未來2-4小時(從廣播時間開始起 算)是有效的。在有效周期結(jié)束之前，GNSS接收器需要獲取新的廣播星歷表，以便繼續(xù)運 作以精確計算GNSS接收器的定位和/或速度。比較本發(fā)明后續(xù)將要結(jié)合附圖介紹的系統(tǒng)，現(xiàn)有技術(shù)的其他缺陷和弊端對于本領(lǐng) 域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明結(jié)合多個方面提出一種用于GNSS接收器的自助式星歷表擴展方法和系 統(tǒng)，下面將結(jié)合至少一幅附圖來充分展示和/或說明，并且將在權(quán)利要求中進行完整的闡 述。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出一種定位方法，所述方法包括由支持全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)的移動設(shè)備中的一個或多個處理器和/或電路 執(zhí)行以下操作接收來自多個可視(visible)GNSS衛(wèi)星的GNSS信號；以及在所述支持GNSS的移動設(shè)備上使用所接收的GNSS信號為所述多個可視GNSS衛(wèi) 星中的每一個生成未來星歷表。作為優(yōu)選，所述方法進一步包括使用所述多個可視GNSS衛(wèi)星的至少一個所述已 生成的未來星歷表確定所述支持GNSS的移動設(shè)備的位置。作為優(yōu)選，所述方法進一步包括在所述支持GNSS的移動設(shè)備接收來自所述多個 可視GNSS衛(wèi)星的最新廣播星歷表之前，確定所述支持GNSS的移動設(shè)備的位置。
作為優(yōu)選，所述方法進一步包括依據(jù)對應(yīng)GNSS衛(wèi)星的各個可用未來星歷表的有 效期限和/或可視時間，安排所述生成操作的時間表。作為優(yōu)選，所述方法進一步包括將各個可用廣播星歷表合并入(integrate)所述 多個可視GNSS衛(wèi)星的每一個的軌道模型。作為優(yōu)選，所述方法進一步包括使用多步數(shù)值積分(muti-st印 numerical integration)方法來確定所述多個可視GNSS衛(wèi)星的每一個的所述軌道模型的 各個軌道模型參數(shù)。作為優(yōu)選，所述方法進一步包括使用所述軌道模型傳送所述各個可用廣播星歷 表，以生成所述多個可視GNSS衛(wèi)星的每一個的未來星歷表。作為優(yōu)選，所述方法進一步包括將所述已生成的未來星歷表重新格式化為所述支 持GNSS的移動設(shè)備所支持的模型或格式。作為優(yōu)選，所述方法進一步包括曲線擬合所述多個可視GNSS衛(wèi)星的每一個的所 述已生成的未來星歷表，以確定對應(yīng)的曲線擬合多項式。作為優(yōu)選，所述方法進一步包括為所述多個可視GNSS衛(wèi)星的每一個存儲所述已 確定的對應(yīng)的曲線擬合多項式以取代所述已生成的未來星歷表。根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提出了一種通信系統(tǒng)，包括用在支持全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)的移動設(shè)備中的一個或多個處理器和/或電 路，其中所述一個或多個處理器和/或電路用于接收來自多個可視GNSS衛(wèi)星的GNSS信號；以及在所述支持GNSS的移動設(shè)備上使用所接收的GNSS信號為所述多個可視GNSS衛(wèi) 星中的每一個生成未來星歷表。作為優(yōu)選，所述一個或多個處理器和/或電路用于使用所述多個可視GNSS衛(wèi)星的 至少一個所述已生成的未來星歷表確定所述支持GNSS的移動設(shè)備的位置。作為優(yōu)選，所述一個或多個處理器和/或電路用于在所述支持GNSS的移動設(shè)備接 收來自所述多個可視GNSS衛(wèi)星的最新廣播星歷表之前，確定所述支持GNSS的移動設(shè)備的 位置。作為優(yōu)選，所述一個或多個處理器和/或電路用于依據(jù)對應(yīng)GNSS衛(wèi)星的各個可用 未來星歷表的有效期限和/或可視時間，安排所述多個GNSS衛(wèi)星的所述生成操作的時間表。作為優(yōu)選，所述一個或多個處理器和/或電路用于將各個可用廣播星歷表合并入 所述多個可視GNSS衛(wèi)星的每一個的軌道模型。作為優(yōu)選，所述一個或多個處理器和/或電路用于使用多步數(shù)值積分(muti-step numerical integration)方法來確定所述多個可視GNS S衛(wèi)星的每一個的所述軌道模型的 各個軌道模型參數(shù)。作為優(yōu)選，所述一個或多個處理器和/或電路用于使用所述軌道模型傳送所述各 個可用廣播星歷表，以生成所述多個可視GNSS衛(wèi)星的每一個的未來星歷表。作為優(yōu)選，所述一個或多個處理器和/或電路用于將所述已生成的未來星歷表重 新格式化為所述支持GNSS的移動設(shè)備所支持的模型或格式。作為優(yōu)選，所述一個或多個處理器和/或電路用于曲線擬合所述多個可視GNSS衛(wèi)星的每一個的所述已生成的未來星歷表，以確定對應(yīng)的曲線擬合多項式。作為優(yōu)選，所述一個或多個處理器和/或電路用于為所述多個可視GNSS衛(wèi)星的每 一個存儲所述已確定的對應(yīng)的曲線擬合多項式以取代所述已生成的未來星歷表。下文將結(jié)合附圖對具體實施例進行詳細描述，以幫助理解本發(fā)明的各種優(yōu)點、各 個方面和創(chuàng)新特征。


圖1是依據(jù)本發(fā)明一實施例的使用GNSS接收器上的自助式星歷表擴展來定位 GNSS接收器的通信系統(tǒng)的示意圖；圖2是依據(jù)本發(fā)明一實施例的使用自助式星歷表擴展來確定衛(wèi)星軌道的示范性 的支持GNSS的移動設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是依據(jù)本發(fā)明一實施例的使用可用星歷表和/或衛(wèi)星度量來創(chuàng)建星歷表擴展 的示范性GNSS接收器結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是依據(jù)本發(fā)明一實施例的安排GNSS接收器中星歷表擴展的生成時間表的方 法流程圖；圖5是依據(jù)本發(fā)明一實施例的用于GNSS接收器中的示范性的已擴展星歷表生成 過程示意圖；圖6是依據(jù)本發(fā)明一實施例的用于在GNSS接收器中生成星歷表擴展的示范性傳 送過程示意圖；圖7是依據(jù)本發(fā)明一實施例的用于重新格式化GNSS接收器中的星歷表擴展的示 范性重新格式化過程示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明提出一種用于GNSS接收器的自助式星歷表擴展方法和系統(tǒng)。依據(jù)本發(fā)明 的各個實施例，支持GNSS的移動設(shè)備用于接收來自多個可視GNSS衛(wèi)星的GNSS信號。術(shù)語 “可視(visible)”指的是支持GNSS的移動設(shè)備能夠接收來自特定GNSS衛(wèi)星的有效信號。 支持GNSS的移動設(shè)備用于從所接收的GNSS信號中提取廣播星歷表，以生成星歷表擴展，所 述星歷表擴展包括可視的多個GNSS衛(wèi)星的每一個在接下來幾天的未來星歷表。所生成的 未來星歷表用于確定支持GNSS的移動設(shè)備的位置，而無需支持GNSS的移動設(shè)備接收和/ 或完全接收來自多個可視GNSS衛(wèi)星的最新廣播星歷表。支持GNSS的移動設(shè)備用于依據(jù)多種因素諸如可用星歷表擴展的使用期限(age) 和/或相關(guān)GNSS衛(wèi)星的可視時間，為多個可視衛(wèi)星中的每一個安排星歷表擴展(未來星歷 表)生成操作。將可用的星歷表諸如當(dāng)前或歷史廣播星歷表合并入軌道模型諸如太陽輻射 壓(solar radiation pressure)模型，來為每一個可視衛(wèi)星生成未來星歷表。各種數(shù)值積 分方法諸如多步數(shù)值積分方法用于確定相關(guān)軌道模型參數(shù)。結(jié)果(resulting)軌道模型用 于為對應(yīng)衛(wèi)星星歷表的生成傳送相關(guān)GNSS衛(wèi)星的可用星歷表。所生成的未來星歷表被重 新格式化為期望的模型或格式，所述期望的模型或格式適用于支持GNSS的移動設(shè)備。曲線 擬合所生成的未來星歷表，以確定每一可視GNSS衛(wèi)星的曲線擬合多項式。存儲所述已確定 的曲線擬合多項式于支持GNSS的移動設(shè)備的數(shù)據(jù)庫中，以取代實際已生成的未來星歷表，從而節(jié)省存儲空間。圖1是依據(jù)本發(fā)明一實施例的使用GNSS接收器上的自助式星歷表擴展來定位 GNSS接收器的通信系統(tǒng)的示意圖。參考圖1，示出了通信系統(tǒng)100。該通信系統(tǒng)包括多個支 持GNSS的移動設(shè)備，其中示出了支持GNSS的移動設(shè)備IlOa-110d、多個GNSS衛(wèi)星，其中示 出7 GNSS衛(wèi)星120a-120d,以及通信網(wǎng)絡(luò)130。支持GNSS的移動設(shè)備諸如支持GNSS的移動設(shè)備IlOa包括適當(dāng)?shù)倪壿嫛㈦娐?、?口和/或代碼，用于通過通信網(wǎng)絡(luò)130傳送無線信號以及接受來自多個可視GNSS衛(wèi)星諸如 GNSS衛(wèi)星120a-120d的廣播信號。所接收的GNSS信號用于為各種基于位置的客戶端應(yīng)用 諸如緊急呼叫確定支持GNSS的移動設(shè)備IlOa的位置和/或速度。所接收的GNSS信號包 括相關(guān)GNSS衛(wèi)星的星歷表或星歷數(shù)據(jù)。所述星歷表包括導(dǎo)航信息，諸如相關(guān)GNSS衛(wèi)星的 衛(wèi)星軌道模型和/或時鐘模型。使用所接收的星歷表中的導(dǎo)航信息計算可視GNSS衛(wèi)星的 瞬時(instantaneous)空間定位(location-in-space)。支持GNSS的移動設(shè)備IlOa的定 位是從所計算的可視GNSS衛(wèi)星的瞬時空間定位而估算得到的。在相關(guān)GNSS衛(wèi)星諸如GNSS衛(wèi)星120a處每兩小時更新一次星歷表，對于例如GPS 來說，有效時間為4個小時(從廣播時間開始)。使用超過4個小時的星歷會導(dǎo)致所計算的 瞬時衛(wèi)星空間定位不夠準確，從而導(dǎo)致支持GNSS的移動設(shè)備IlOa的估計位置的偏差。在這 點上，支持GNSS的移動設(shè)備IlOa可使用可用的星歷表和/或衛(wèi)星度量來計算或預(yù)測每一 GNSS衛(wèi)星的星歷表擴展或未來星歷表。可用星歷表包括從GNSS信號或舊的計算的星歷表 提取出來的當(dāng)前和/或歷史廣播星歷表。每當(dāng)新的廣播星歷表和/或衛(wèi)星度量變得可用， 星歷表擴展或未來星歷表就會被持續(xù)改進和精確化。星歷表擴展包括接下來幾天的未來星 歷表。星歷表擴展提供一特定周期諸如接下來幾天的當(dāng)前(新的)星歷表給支持GNSS的 移動設(shè)備110a，而無需支持GNSS的移動設(shè)備IlOa接收和/或完全接收來自相關(guān)GNSS衛(wèi)星 的已更新的廣播星歷表。通過使用星歷表擴展，支持GNSS的移動設(shè)備IlOa無需接收自對 應(yīng)的可視GNSS衛(wèi)星的當(dāng)前(最新)廣播星歷表即可精確地估計接下來幾天的定位。GNSS衛(wèi)星諸如GNSS衛(wèi)星120a包括適當(dāng)?shù)倪壿?、電路、接口?或代碼，用于提供 衛(wèi)星導(dǎo)航信息至地球上各個GNSS接收器。GNSS接收器，包括GPS、GALILE0和/或GL0NASS 接收器，可集成在支持GNSS的移動設(shè)備諸如支持GNSS的移動設(shè)備IlOa-IlOd中或與支持 GNSS的移動設(shè)備諸如支持GNSS的移動設(shè)備IlOa-IlOd外部連接。GNSS衛(wèi)星120a可周期 性地廣播其星歷表，例如每30秒廣播一次。以例如每秒50比特(bit)的速率發(fā)送廣播星 歷表，完整的星歷表發(fā)送時間是18秒。廣播星歷表用于計算導(dǎo)航信息，諸如GNSS接收器的 位置、速度和時鐘信息。GNSS衛(wèi)星120a可以每兩小時更新一次星歷表。廣播星歷表對于有 限時間周期諸如未來2-4小時(從廣播的時刻開始)是有效的。通信網(wǎng)絡(luò)130包括適當(dāng)?shù)倪壿?、電路、接口?或代碼，用于使用特定技術(shù)諸如以 太網(wǎng)、3GPP、3GPP2、LTE、藍牙、WiFi或WiMAX，為各種移動設(shè)備諸如支持GNSS的移動設(shè)備 1 IOa-I IOd提供大規(guī)模的數(shù)據(jù)服務(wù)。通信網(wǎng)絡(luò)130可以是有線高速連接諸如以太網(wǎng)，或者是 無線網(wǎng)絡(luò)諸如3GPP、3GPP2、LTE、藍牙、WiFi或WiMAX網(wǎng)絡(luò)。在一示范性實施例中，支持GNSS的移動設(shè)備諸如支持GNSS的移動設(shè)備IlOa用于 接收來自多個可視GNSS衛(wèi)星諸如GNSS衛(wèi)星120a-120d的GNSS信號。支持GNSS的移動設(shè) 備IlOa用于從所接收的GNSS信號中提取星歷表，以計算支持GNSS的移動設(shè)備IlOa的定
6位和/或速度。支持GNSS的移動設(shè)備IlOa用于使用所提取的星歷表或所接收的GNSS信 號來計算星歷表擴展，所述星歷表擴展包括每一可視GNSS衛(wèi)星的接下來幾天或者其他時 間周期的未來星歷表。所計算的星歷表擴展為支持GNSS的移動設(shè)備IlOa提供接下來幾天 或者其他時間周期的當(dāng)前(最新)星歷表。支持GNSS的移動設(shè)備IlOa用于使用所計算的 接下來幾天或者其他時間周期的星歷表擴展來精確估計定位，無需接收和/或完全接收自 多個可視GNSS衛(wèi)星的當(dāng)前(最新)廣播星歷表。圖2是依據(jù)本發(fā)明一實施例的使用自助式星歷表擴展來確定衛(wèi)星軌道的示范性 的支持GNSS的移動設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。參考圖2，示出了支持GNSS的移動設(shè)備200。支持 GNSS的移動設(shè)備200包括GNSS接收器202，通信收發(fā)器204、處理器206以及存儲器208。GNSS接收器202包括適當(dāng)?shù)倪壿?、電路、接口?或代碼，用于接受來自多個可視 GNSS衛(wèi)星的GNSS信號。所接收的GNSS信號包括衛(wèi)星導(dǎo)航信息，諸如星歷表和/或時鐘模 型，用于精確地確定相關(guān)衛(wèi)星軌道以及計算導(dǎo)航信息諸如GNSS接收器202的定位和/或 速度。在這點上，GNSS接收器202用于使用可用的星歷表諸如當(dāng)前廣播星歷表和/或歷史 廣播星歷表，來計算或預(yù)測每一可視GNSS衛(wèi)星擴展周期(諸如接下來幾天)中的星歷表 擴展。當(dāng)新的廣播星歷表和/或衛(wèi)星度量變得可用，所計算的星歷表擴展或未來星歷表就 會被持續(xù)改進和精確化。所計算的星歷表擴展包括未來星歷表，并提供接下來幾天的當(dāng)前 (新的)星歷表給GNSS接收器202。使用所計算的星歷表擴展，GNSS接收器202可以精確 計算擴展周期諸如接下來幾天內(nèi)的GNSS接收器202的定位和/或速度，無需接收和/或完 全接收來自相關(guān)GNSS衛(wèi)星的當(dāng)前(最新)廣播星歷表。通信收發(fā)器204包括適當(dāng)?shù)倪壿?、電路、接口?或代碼，用于通過通信網(wǎng)絡(luò)130 發(fā)射和/或接收無線信號。在這點上，所發(fā)射的無線信號包括支持GNSS的移動設(shè)備200的 導(dǎo)航信息，所述導(dǎo)航信息可從GNSS接收器202所計算的星歷表擴展獲取而來。通信收發(fā)器 204是可選的設(shè)備。盡管圖2示出了支持GNSS的移動設(shè)備200通過通信收發(fā)器204實現(xiàn)通信功能，從 而進行自助式星歷表擴展，本發(fā)明并不限于此。因此，本發(fā)明可應(yīng)用于除了接收來自可視 GNSS衛(wèi)星的GNSS信號外，沒有通信功能的支持GNSS的設(shè)備，而不脫離本發(fā)明各個實施例的 精神和范圍。處理器206包括適當(dāng)?shù)倪壿嫛㈦娐?、接口?或代碼，用于處理來自GNSS接收器 202的導(dǎo)航信息以及通過通信收發(fā)器204與通信網(wǎng)絡(luò)130之間傳送的信號。處理器206用 于為各種基于位置的客戶端應(yīng)用諸如尋找朋友和/或緊急呼叫，通過電信網(wǎng)絡(luò)130傳送來 自GNSS接收器202的導(dǎo)航信息。處理器206用于控制GNSS接收器202的操作周期。例如， 為了節(jié)省支持GNSS的移動設(shè)備200中的電能，處理器206用于基于需要開啟或關(guān)閉GNSS 接收器。存儲器208包括適當(dāng)?shù)倪壿?、電路、接口?或代碼，用于存儲信息諸如處理器206 所使用的可執(zhí)行指令和數(shù)據(jù)。存儲器208包括RAM、ROM、低延遲非易失性存儲器諸如閃存 和/或其他合適的電子數(shù)據(jù)存儲器。在本發(fā)明一實施例中，GNSS接收器202用于接收來自每一可視GNSS衛(wèi)星的GNSS 信號。GNSS接收器202用于從所接收的GNSS信號中提取廣播星歷表。GNSS接收器202用 于使用可用的星歷表諸如當(dāng)前和/或歷史已提取的廣播星歷表，來計算每一可視GNSS衛(wèi)星
7的擴展周期諸如接下來的幾天內(nèi)的星歷表擴展。所計算的星歷表擴展提供接下來幾天的當(dāng) 前(新的)星歷表給GNSS接收器202。GNSS接收器202用于精確地計算擴展周期諸如接 下來幾天內(nèi)的GNSS接收器202的定位和/或速度，而無需接收和/或完全接收來自對應(yīng)可 視GNSS衛(wèi)星的當(dāng)前(新的)廣播星歷表。所計算的定位信息被轉(zhuǎn)發(fā)至處理器206并被處 理以便為各種基于位置的客戶端應(yīng)用諸如道路救援(roadside assistance)通過通信收發(fā) 器204與網(wǎng)絡(luò)130通信。圖3是依據(jù)本發(fā)明一實施例的使用可用星歷表和/或衛(wèi)星度量來創(chuàng)建星歷表擴展 的示范性GNSS接收器結(jié)構(gòu)示意圖。參考圖3，示出了 GNSS接收器300。GNSS接收器300包 括GNSS天線301、GNSS前端302、GNSS處理器304、長期軌道(LTO)數(shù)據(jù)庫306、存儲器308。 存儲器308包括長期軌道軟件310a以及軌道轉(zhuǎn)換軟件310b。GNSS天線301包括適當(dāng)?shù)倪壿嫛㈦娐?、接口?或代碼，用于接收來自多個可視 GNSS衛(wèi)星諸如GNSS衛(wèi)星120a-120d的GNSS信號。GNSS天線301用于將所接收的GNSS信 號傳送至GNSS前端302以作進一步的處理。GNSS前端302包括適當(dāng)?shù)倪壿?、電路、接口?或代碼，用于將所接收的GNSS信 號轉(zhuǎn)換為GNSS基帶信號，所述基帶信號適于在GNSS處理器304中作進一步的處理，以計算 GNSS接收器300的導(dǎo)航信息。GNSS處理器304包括適當(dāng)?shù)倪壿嫛㈦娐?、接口?或代碼，用于處理來自GNSS前端 302的GNSS基帶信號。GNSS處理器304用于從GNSS基帶信號中提取包括衛(wèi)星導(dǎo)航信息的 星歷表。GNSS處理器304可使用可用的星歷表諸如所提取的當(dāng)前和/或歷史廣播星歷表計 算或預(yù)測對應(yīng)的可視GNSS衛(wèi)星接下來幾天的星歷表擴展或未來星歷表。GNSS處理器304 可使用新的廣播星歷表和/或新的衛(wèi)星度量來精確化所計算的星歷表擴展。所計算的星歷 表擴展包括擴展周期諸如接下來幾天內(nèi)的預(yù)測的或未來星歷表。GNSS處理器304用于計算或預(yù)測相關(guān)GNSS衛(wèi)星的星歷表，在某種程度上通過使用 各種多步數(shù)值積分方法諸如Gauss-Jackson方法傳送可用的星歷表來實現(xiàn)?？捎玫男菤v表 包括當(dāng)前廣播星歷表、歷史廣播星歷表以及舊的估計星歷表?；谒嬎愕男菤v表擴展的 協(xié)助，GNSS處理器304可在接下來的幾天內(nèi)精確地計算GNSS接收器300的定位，而無需接 收和/或完全接收來自相關(guān)GNSS衛(wèi)星的最新廣播星歷表。對于每一可視GNSS衛(wèi)星，GNSS 處理器304用于依據(jù)特定計劃安排(schedule)生成合/或更新對應(yīng)星歷表擴展。當(dāng)對特 定可視GNSS衛(wèi)星的星歷表擴展的生成進行安排時，要考慮諸如對應(yīng)GNSS衛(wèi)星的可用星歷 表擴展的有效周期和/或可視時間等因素。假設(shè)所生成的星歷表擴展與相關(guān)移動設(shè)備諸如支持GNSS的移動設(shè)備200所期望 或支持的軌道模型和/或格式不匹配時，GNSS處理器304可在計算例如GNSS接收器300 的定位之前，將所生成的星歷表擴展重新格式化為期望的軌道模型和/或格式。GNSS處理 器304用于將所生成星歷表擴展存儲于LTO數(shù)據(jù)庫306中，以便精確地計算GNSS接收器的 定位，甚至不需要接收和/或完全接收來自對應(yīng)可視GNSS衛(wèi)星的當(dāng)前(最新)的廣播星歷 表。在這點上，所生成的星歷表擴展為例如180秒步長擬合的多項式。結(jié)果多項式擬合程 序(fit routine)可存儲在LTO數(shù)據(jù)庫306中，替代實際預(yù)測星歷表，從而節(jié)省GNSS接收 器300的存儲空間。另外，GNSS接收器304用于與計算機服務(wù)器通信來獲取一個或多個軌道模型參數(shù)，所述參數(shù)是使用相關(guān)資源諸如計算功能、存儲器和更多歷史星歷表數(shù)據(jù)在計算機服務(wù) 器上計算和/或更新的。GNSS處理器304用于使用從計算機服務(wù)器下載的一個或多個軌道 模型參數(shù)來執(zhí)行軌道傳播orbitpropagation)。因此，可以低成本改進結(jié)果星歷表擴展的精 確度。LTO數(shù)據(jù)庫306包括適當(dāng)?shù)倪壿?、電路、接口?或代碼，用于管理和存儲數(shù)據(jù)，包 括每一個可視GNSS衛(wèi)星的星歷表多項式擬合程序(印hemerispolynomial fit routine)。 LTO數(shù)據(jù)庫306中的星歷表多項式擬合程序可以根據(jù)需要或定期更新。存儲器308包括適當(dāng)?shù)倪壿?、電路、接口?或代碼，用于存儲信息，諸如由GNSS 處理器304使用的可執(zhí)行指令和數(shù)據(jù)。可執(zhí)行指令包括用于使用LTO數(shù)據(jù)庫306提供的新 的星歷表計算GNSS接收器300的定位的算法。存儲器308包括長期軌道軟件310a，用于傳 送對應(yīng)可視GNSS衛(wèi)星的可用星歷表。存儲器308包括軌道轉(zhuǎn)換軟件310b，用于將LTO數(shù)據(jù) 庫306中的預(yù)測星歷表轉(zhuǎn)換為相關(guān)設(shè)備諸如支持GNSS的移動設(shè)備IlOa所期望和/或支持 的軌道模型和/或格式。存儲器308包括諸如本地GNSS度量和導(dǎo)航數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。存儲器 308包括RAM、ROM、低延遲非易失性存儲器諸如閃存和/或其他合適的電子數(shù)據(jù)存儲器。在一示范性操作中，GNSS天線301接收來自多個可視GNSS衛(wèi)星的GNSS信號。所 接收的GNSS信號傳送至GNSS前端302。GNSS前端302可將所接收的GNSS廣播信號轉(zhuǎn)換 為GNSS基帶信號，以便在GNSS處理器304中做進一步的處理。GNSS處理器304使用可用 的星歷表諸如從所接收的GNSS基帶信號中提取的廣播星歷表，來生成對應(yīng)可視GNSS衛(wèi)星 的擴展周期諸如接下來幾天內(nèi)的星歷表擴展或未來星歷表。GNSS處理器304通過使用各種 多步數(shù)值積分方法諸如Gauss-Jackson方法傳送可用的星歷表，從而生成星歷表擴展。依 據(jù)例如LTO數(shù)據(jù)庫306中對應(yīng)可視GNSS衛(wèi)星的可用星歷表擴展的有效周期和/或可視時 間來安排特定GNSS衛(wèi)星的星歷表擴展的生成時間表。GNSS處理器304可將所生成的星歷 表擴展重新格式化為相關(guān)移動設(shè)備諸如支持GNSS的移動設(shè)備200期望的軌道模型和/或 格式。GNSS處理器304可對所生成的星歷表擴展進行曲線擬合并將結(jié)果星歷表多項式擬合 程序存儲在LTO數(shù)據(jù)庫306中，以便節(jié)省存儲空間。圖4是依據(jù)本發(fā)明一實施例的安排GNSS接收器中的星歷表擴展生成時間表的方 法流程圖。參考圖4，示范性步驟開始于步驟402。在步驟402中，GNSS接收器300需要安 排多個GNSS可視衛(wèi)星的時間表，以便生成星歷表擴展，所述星歷表擴展包括擴展周期諸如 接下來幾天內(nèi)的未來星歷表。依賴于配置，GNSS接收器300用于對目前或未來諸如4天后 可視GNSS衛(wèi)星的時間表進行安排。在步驟404中，對于每一可視GNSS衛(wèi)星，GNSS接收器 300用于評估LTO數(shù)據(jù)庫306中的可用星歷表擴展的有效周期和/或可視時間。在步驟406 中，GNSS接收器300依據(jù)LTO數(shù)據(jù)庫306中的可用星歷表擴展的有效周期和/或?qū)?yīng)GNSS 衛(wèi)星的可視時間，來安排可視GNSS衛(wèi)星的對應(yīng)星歷表擴展的生成時間表。在步驟408中， GNSS接收器300用于依據(jù)所安排的時間表生成每一可視GNSS衛(wèi)星的星歷表擴展。示范性 步驟結(jié)束于步驟410。圖5是依據(jù)本發(fā)明一實施例的用于GNSS接收器中的示范性的已擴展星歷表生成 過程示意圖。參考圖5，示范性步驟開始于步驟502。在步驟502中，GNSS接收器300可能 需要生成可視GNSS衛(wèi)星諸如GNSS衛(wèi)星120a的星歷表擴展。在步驟504中，GNSS接收器 300通過GNSS前端302收集GNSS衛(wèi)星120a的衛(wèi)星數(shù)據(jù)。在步驟506中，GNSS處理器304用于從所收集的衛(wèi)星數(shù)據(jù)中提取衛(wèi)星導(dǎo)航信息，諸如星歷表。在步驟508中，GNSS處理器 304用于傳送可用的星歷表諸如當(dāng)前和/或歷史提取廣播星歷表，以生成GNSS衛(wèi)星120a的 星歷表擴展。在步驟510中，GNSS處理器304用于曲線擬合所生成的星歷表擴展。在步驟 512中，GNSS處理器304用于將結(jié)果曲線擬合多項式存儲于LTO數(shù)據(jù)庫306中。示范性步 驟結(jié)束于步驟514。圖6是依據(jù)本發(fā)明一實施例的用于生成GNSS接收器中的星歷表擴展的示范性傳 送過程示意圖。參考圖6，示范性步驟開始于步驟602。在步驟602中，對于可視GNSS衛(wèi)星， GNSS接收器300使用已選擇的軌道模型太陽輻射壓模型來進行星歷表合并。參數(shù)Δ包括 傳送步長。在步驟604中，GNSS接收器300用于獲取對應(yīng)可視GNSS衛(wèi)星的可用星歷表。可 用星歷表包括對于GNSS接收器300可用的當(dāng)前廣播星歷表、歷史廣播星歷表和/或舊的估 計星歷表。在步驟606中，GNSS接收器300用于確定軌道模型參數(shù)，通過使用各種多步數(shù)值 積分方法諸如Gauss-Jackson方法將所獲取的可用星歷表合并入軌道模型中。在步驟608 中，GNSS接收器300用于使用具有確定模型參數(shù)的軌道模型以Δ為步長傳送所獲取的可 用星歷表，從而生成對應(yīng)可視GNSS衛(wèi)星接下來幾天的星歷表擴展。示范性步驟結(jié)束于步驟 610。圖7是依據(jù)本發(fā)明一實施例的用于重新格式化GNSS接收器中的星歷表擴展的示 范性重新格式化過程示意圖。參考圖7，示范性步驟開始于步驟702。在步驟702中，支 持GNSS的移動設(shè)備諸如支持GNSS的移動設(shè)備IlOa可能需要使用相關(guān)移動設(shè)備諸如支持 GNSS的移動設(shè)備IlOa所期望或支持的軌道模型和/或格式的星歷表擴展。在步驟704中， GNSS處理器304用于取回星歷表擴展，該星歷表擴展是由LTO數(shù)據(jù)庫308以對應(yīng)曲線擬合 多項式的形式提供的。在步驟706中，可確定所取回的星歷表擴展與支持GNSS的移動設(shè)備 IlOa期望的軌道模型和/或格式是否匹配。假設(shè)所取回的星歷表擴展與支持GNSS的移動 設(shè)備IlOa期望的軌道模型和/或格式不匹配，則進入步驟708，GNSS處理器使用軌道轉(zhuǎn)換 軟件310b將所取回的星歷表擴展轉(zhuǎn)換為支持GNSS的移動設(shè)備IlOa期望的軌道模型和/ 或格式。示范性步驟結(jié)束于步驟710。在步驟706中，假設(shè)所取回的星歷表擴展與支持GNSS的移動設(shè)備IlOa期望的軌 道模型和/或格式匹配，則示范性步驟結(jié)束于步驟710。本發(fā)明的多個實施例提供一種用于GNSS接收器的自助式星歷表擴展方法和系 統(tǒng)。依據(jù)本發(fā)明的各個實施例，支持GNSS的移動設(shè)備諸如支持GNSS的移動設(shè)備110a，用于 通過GNSS接收器202接收來自多個可視GNSS衛(wèi)星諸如GNSS衛(wèi)星120a_120d的GNSS信號。 支持GNSS的移動設(shè)備IlOa中的GNSS接收器202用于從所接收的GNSS信號中提取廣播星 歷表，以及使用所提取的信息生成多個可視GNSS衛(wèi)星諸如GNSS衛(wèi)星120a-120d中的每一 個的擴展周期諸如接下來幾天內(nèi)的星歷表擴展或未來星歷表。所生成的未來星歷表用于確 定支持GNSS的移動設(shè)備IlOa的位置。所生成的未來星歷表可精確地確定支持GNSS的移 動設(shè)備1 IOa擴展周期諸如接下來幾天內(nèi)的定位，甚至不需要支持GNSS的移動設(shè)備1 IOa接 收和/或完全接收來自多個GNSS衛(wèi)星120a-120d的最新廣播星歷表。支持GNSS的移動設(shè)備IlOa依據(jù)諸如LTO數(shù)據(jù)庫306中的可用星歷表擴展的有效 期限(age)和/或相關(guān)GNSS衛(wèi)星的可視時間的因素，安排GNSS衛(wèi)星120a-120d中的每一個 的未來星歷表的生成時間表。將可用的星歷表諸如當(dāng)前或歷史廣播星歷表合并入已選擇的軌道模型諸如太陽輻射壓(solarradiation pressure)模型，以生成GNSS衛(wèi)星120a_120d 中的每一個的未來星歷表。各種多步數(shù)值積分方法諸如Gauss-Jackson方法用于確定相關(guān) 軌道模型參數(shù)。結(jié)果(resulting)軌道模型用于為對應(yīng)未來星歷表的生成傳送相關(guān)GNSS 衛(wèi)星的可用星歷表。所生成的未來星歷表被重新格式化為支持GNSS的移動設(shè)備IlOa所期 望的模型或格式。曲線擬合所生成的未來星歷表，以確定每一可視GNSS衛(wèi)星的曲線擬合多 項式。存儲所述已確定的曲線擬合多項式于LTO數(shù)據(jù)庫306中，以取代實際已生成的未來 星歷表，從而節(jié)省支持GNSS的移動設(shè)備IlOa中的存儲空間。本發(fā)明的另一實施例提供一種機器和/或計算機可讀存儲器和/或介質(zhì)，其上存 儲的機器代碼和/或計算機程序具有至少一個可由機器和/或計算機執(zhí)行的代碼段，使得 機器和/或計算機能夠?qū)崿F(xiàn)本文所描述的用于GNSS接收器的自助式星歷表擴展的步驟?？傊景l(fā)明可用硬件、軟件、固件或其中的組合來實現(xiàn)。本發(fā)明可以在至少一個 計算機系統(tǒng)中以集成的方式實現(xiàn)，或?qū)⒉煌慕M件置于多個相互相連的計算機系統(tǒng)中以分 立的方式實現(xiàn)。任何計算機系統(tǒng)或其他適于執(zhí)行本發(fā)明所描述方法的裝置都是適用的。典 型的硬件、軟件和固件的組合為帶有計算機程序的專用計算機系統(tǒng)，當(dāng)該程序被裝載和執(zhí) 行，就會控制計算機系統(tǒng)使其執(zhí)行本發(fā)明所描述的方法。本發(fā)明還可以通過計算機程序產(chǎn)品進行實施，所述程序包含能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明方法 的全部特征，當(dāng)其安裝到計算機系統(tǒng)中時，通過運行，可以實現(xiàn)本發(fā)明的方法。本申請文件 中的計算機程序所指的是可以采用任何程序語言、代碼或符號編寫的一組指令的任何表 達式，該指令組使系統(tǒng)具有信息處理能力，以直接實現(xiàn)特定功能，或在進行下述一個或兩個 步驟之后，a)轉(zhuǎn)換成其他語言、代碼或符號；b)以不同的格式再現(xiàn)，實現(xiàn)特定功能。本發(fā)明是通過一些實施例進行描述的，本領(lǐng)域技術(shù)人員知悉，在不脫離本發(fā)明的 精神和范圍的情況下，可以對這些特征和實施例進行各種改變或等同替換。另外，在本發(fā)明 的教導(dǎo)下，可以對這些特征和實施例進行修改以適應(yīng)具體的情況及材料而不會脫離本發(fā)明 的精神和范圍。因此，本發(fā)明不受此處所公開的具體實施例的限制，所有落入本申請的權(quán)利 要求范圍內(nèi)的實施例都屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
一種定位方法，其特征在于，所述方法包括由支持全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)的移動設(shè)備中的一個或多個處理器和/或電路執(zhí)行以下操作接收來自多個可視GNSS衛(wèi)星的GNSS信號；以及在所述支持GNSS的移動設(shè)備上使用所接收的GNSS信號為所述多個可視GNSS衛(wèi)星中的每一個生成未來星歷表。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位方法，其特征在于，進一步包括使用所述多個可視GNSS 衛(wèi)星的至少一個所述已生成的未來星歷表確定所述支持GNSS的移動設(shè)備的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位方法，其特征在于，進一步包括在所述支持GNSS的移動 設(shè)備接收來自所述多個可視GNSS衛(wèi)星的最新廣播星歷表之前，確定所述支持GNSS的移動 設(shè)備的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位方法，其特征在于，進一步包括依據(jù)對應(yīng)GNSS衛(wèi)星的各 個可用的未來星歷表的有效期限和/或可視時間，安排所述生成操作的時間表。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位方法，其特征在于，進一步包括將各個可用廣播星歷表 合并入所述多個可視GNSS衛(wèi)星的每一個的軌道模型。
6.一種通信系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括用在支持全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)的移動設(shè)備中的一個或多個處理器和/或電路，其 中所述一個或多個處理器和/或電路用于接收來自多個可視GNSS衛(wèi)星的GNSS信號；以及在所述支持GNSS的移動設(shè)備上使用所接收的GNSS信號為所述多個可視GNSS衛(wèi)星中 的每一個生成未來星歷表。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，所述一個或多個處理器和/或電路 用于使用所述多個可視GNSS衛(wèi)星的至少一個所述已生成的未來星歷表確定所述支持GNSS 的移動設(shè)備的位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，所述一個或多個處理器和/或電路用 于在所述支持GNSS的移動設(shè)備接收來自所述多個可視GNSS衛(wèi)星的最新廣播星歷表之前， 確定所述支持GNSS的移動設(shè)備的位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，所述一個或多個處理器和/或電路 用于依據(jù)對應(yīng)GNSS衛(wèi)星的各個可用未來星歷表的有效期限和/或可視時間，安排所述多個 GNSS衛(wèi)星的所述生成操作的時間表。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，所述一個或多個處理器和/或電路 用于將各個可用廣播星歷表合并入所述多個可視GNSS衛(wèi)星的每一個的軌道模型。
全文摘要
本發(fā)明涉及定位方法和通信系統(tǒng)。支持GNSS的移動設(shè)備接收來自可視GNSS衛(wèi)星的GNSS信號。從所接收的GNSS信號中提取廣播星歷表，以生成每一可視GNSS衛(wèi)星未來幾天的星歷表擴展(未來星歷表)。支持GNSS的移動設(shè)備使用已生成的未來星歷表確定位置，而無需完全接收來自可視GNSS衛(wèi)星的最新廣播星歷表。依據(jù)可用星歷表擴展的有效期限和/或可視時間，安排未來星歷表的生成時間表。使用多步數(shù)值積分方法將可用的星歷表諸如所提取的廣播星歷表合并入軌道模型并傳送，以生成未來星歷表。所生成的未來星歷表被重新格式化為支持GNSS的移動設(shè)備期望的模型或格式。存儲所生成的未來星歷表的曲線擬合多項式，以取代實際生成的未來星歷表，以節(jié)省存儲空間。
文檔編號G01S19/27GK101930076SQ20101020345
公開日2010年12月29日 申請日期2010年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月19日
發(fā)明者弗蘭克·范迪格倫, 李洪明 申請人:美國博通公司