專利名稱：通過(guò)擴(kuò)展sps軌道信息進(jìn)行定位的方法和裝置的制作方法
通過(guò)擴(kuò)展SPS軌道信息進(jìn)行定位的方法和裝置
相關(guān)申請(qǐng)
本申請(qǐng)?zhí)卮艘筇峤挥?006年11月10日的題為"Bit Efficient Support Of Extended Orbit For GNSS (對(duì)GNSS的擴(kuò)展軌道的比特高效支持)"的美國(guó)專 利申請(qǐng)No. 60/857,972、提交于2007年1月23日的題為"Efficient Range Correction Messages For Accurate Position Determination With Assisted GPS (通 過(guò)輔助GPS進(jìn)行準(zhǔn)確定位的高效距離校正消息)"的美國(guó)專利申請(qǐng)No. 60/886,230、提交于2007年2月7日的題為"Bit Efficient Support Of Extended OrbitForGNSS (對(duì)GNSS的擴(kuò)展軌道的比特高效支持)"的美國(guó)專利申請(qǐng)No. 60/888,738、提交于2007年3月22日的題為"Method And Apparatus For Position Determination With Extended SPS Orbit Information (通過(guò)擴(kuò)展SPS軌道信息進(jìn) 行定位的方法和裝置)"的美國(guó)專利申請(qǐng)No. 60/896,493、提交于2007年5月 11日的題為"Method And Apparatus For Position Determination With Extended SPS Orbit Information (通過(guò)擴(kuò)展SPS軌道信息進(jìn)行定位的方法和裝置)"的美 國(guó)專利申請(qǐng)No. 60/917,622、以及提交干2007年5月24日的題為"Method And Apparatus For Position Determination With Extended SPS Orbit Information (通過(guò) 擴(kuò)展SPS軌道信息進(jìn)行定位的方法和裝置)"的美國(guó)專利申請(qǐng)No. 60/939,964 的提交日期的權(quán)益，所有這些申請(qǐng)全部通過(guò)引用包括于此并被轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的 受讓人。
冃豕
領(lǐng)域
本發(fā)明一般涉及衛(wèi)星定位系統(tǒng)，尤其涉及使用包含擴(kuò)展SPS軌道校正信 息的高效消息接發(fā)格式輔助移動(dòng)站定位衛(wèi)星。
背景信息
衛(wèi)星定位系統(tǒng)(SPS)接收機(jī)通常通過(guò)計(jì)算同時(shí)從多個(gè)衛(wèi)星發(fā)射的諸信號(hào)的到達(dá)時(shí)間來(lái)確定其位置。這些衛(wèi)星傳送衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)和衛(wèi)星時(shí)鐘時(shí)基數(shù)據(jù)兩 者作為其消息的一部分。衛(wèi)星位置和時(shí)鐘時(shí)基通常由歷書或星歷數(shù)據(jù)來(lái)表示。
星歷數(shù)據(jù)提供對(duì)衛(wèi)星位置和時(shí)鐘偏離極其準(zhǔn)確的估計(jì)(約l米誤差)。然而， 搜索和捕獲衛(wèi)星信號(hào)、讀取衛(wèi)星所發(fā)射的星歷數(shù)據(jù)、以及從該數(shù)據(jù)計(jì)算接收機(jī) 的位置的過(guò)程是耗時(shí)的，通常需要若干分鐘。在許多情況下，這么長(zhǎng)的處理時(shí) 間是不可接受的，此外，這也極大限制了微型化便攜式應(yīng)用的電池壽命。
例如，全球定位系統(tǒng)(GPS)基于對(duì)廣播自軌道衛(wèi)星的GPS信號(hào)在GPS
接收機(jī)天線處的到達(dá)時(shí)間的測(cè)量來(lái)確定位置。如所述的，如此的系統(tǒng)的一個(gè)缺 點(diǎn)是在某些狀況下需要相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間執(zhí)行信號(hào)捕獲。衛(wèi)星信號(hào)只有到它們已 經(jīng)首先通過(guò)在兩維搜索"空間"中的搜索被定位時(shí)才能被跟蹤，其中該"空間"
的維度是碼-相延遲和觀察到的多普勒頻移。SPS接收機(jī)搜索、捕獲、以及解調(diào)
衛(wèi)星信號(hào)的過(guò)程有時(shí)被稱為"獨(dú)立"操作模式，這與"輔助"操作模式相對(duì)照。
為了減小與獨(dú)立操作模式相關(guān)聯(lián)的延遲，可提供信息以幫助SPS或GPS 接收機(jī)捕獲特定信號(hào)。如此的輔助信息通過(guò)對(duì)碼和頻率緯度提供邊界準(zhǔn)許接收 機(jī)將為査找信號(hào)所必需搜索的搜索空間變窄。采用以源于外部的GPS輔助數(shù) 據(jù)進(jìn)行擴(kuò)增的GPS接收機(jī)的系統(tǒng)常被稱為"輔助全球定位系統(tǒng)"(AGPS)。 AGPS系統(tǒng)的一個(gè)示例包括具有GPS接收機(jī)或與之通信的無(wú)線移動(dòng)站 (MS)(諸如蜂窩電話)，該移動(dòng)站與無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的也被稱為基發(fā)射站(BTS) 或B節(jié)點(diǎn)的一個(gè)或多個(gè)基站(BS)通信，這一個(gè)或多個(gè)基站又與取決于通信 空中接口協(xié)議有時(shí)被稱為定位實(shí)體(PDE)、服務(wù)移動(dòng)位置中心(SMLC)等 的一個(gè)或多個(gè)位置輔助服務(wù)器通信。AGPS系統(tǒng)的另一示例包括具有GPS接收 機(jī)或與之通信的MS或膝上型設(shè)備，該MS或膝上型設(shè)備能夠與諸如因特網(wǎng)但 并不局限于此的通信網(wǎng)絡(luò)通信，通過(guò)該通信網(wǎng)絡(luò)，該設(shè)備最終與位置輔助服務(wù) 器通信。
位置輔助服務(wù)器從一個(gè)或多個(gè)GPS參考接收機(jī)導(dǎo)出GPS輔助信息。位置 輔助服務(wù)器還可訪問(wèn)用于確定近似移動(dòng)站定位的裝置。位置輔助服務(wù)器維護(hù) GPS數(shù)據(jù)庫(kù)，后者包含參考時(shí)間、衛(wèi)星軌道歷書和星歷信息、電離層信息、以 及衛(wèi)星工作狀況("健康")信息。位置輔助服務(wù)器還計(jì)算針對(duì)近似移動(dòng)站定 位所定制的輔助信息。AGPS系統(tǒng)中MS的定位可在MS處通過(guò)來(lái)自位置輔助服務(wù)器的輔助來(lái)確 定(有時(shí)被稱為基于MS的定位模式)。在基于MS的定位模式期間，當(dāng)GPS 引擎要求諸如關(guān)于衛(wèi)星或基站的位置、基站和/或衛(wèi)星的時(shí)基信息、或種子定位 (諸如，但并不限于高級(jí)前向鏈路三邊測(cè)量(AFLT)所確定的)的星歷數(shù)據(jù)、 歷書數(shù)據(jù)等經(jīng)更新的幫助數(shù)據(jù)時(shí)，接著的定位將導(dǎo)致移動(dòng)站聯(lián)系通信網(wǎng)絡(luò)以索 要數(shù)據(jù)，由此對(duì)網(wǎng)絡(luò)造成負(fù)擔(dān)且使用MS的功率資源。AGPS系統(tǒng)中MS的定 位或者可在位置輔助服務(wù)器處使用該MS所捕獲的信息來(lái)確定并被送回MS(有 時(shí)被稱為MS輔助定位模式)。GPS中的衛(wèi)星軌道可被建模為具有用以考慮各 種微擾的校正項(xiàng)的修正橢圓軌道。相對(duì)短期星歷數(shù)據(jù)提供對(duì)衛(wèi)星軌道的非常準(zhǔn) 確的表示。例如，GPS子幀2的字10中的比特17是指示GPS控制段用來(lái)確 定星歷參數(shù)的曲線擬合區(qū)間的"擬合區(qū)間"標(biāo)志，其中"0"指示4小時(shí)擬合 而"1"指示"大于4小時(shí)"擬合。此外，塊II/IIA GPS衛(wèi)星的擴(kuò)展導(dǎo)航模式 確保正確星歷參數(shù)達(dá)14天的傳輸以支持短期擴(kuò)展操作。在正常操作期間，控 制段每日向每顆衛(wèi)星提供對(duì)導(dǎo)航(軌道)數(shù)據(jù)的上載以支持16米球概率誤差 (SEP)的定位準(zhǔn)確度。
如上所述，位置輔助服務(wù)器具有準(zhǔn)確的軌道信息可用。位置輔助服務(wù)器上 載的每個(gè)星歷和時(shí)鐘校正模型通常覆蓋具有較大準(zhǔn)確度的4小時(shí)時(shí)間跨度。為 了覆蓋更長(zhǎng)的時(shí)間段，諸如24小時(shí)時(shí)段，位置輔助服務(wù)器可向設(shè)備發(fā)送對(duì)應(yīng) 星座中W顆衛(wèi)星的每一顆的多個(gè)4小時(shí)星歷和時(shí)鐘校正模型。然而，這將要求 大量的八位位組來(lái)描述全部衛(wèi)星星座(例如，27顆衛(wèi)星)的衛(wèi)星位置和時(shí)鐘誤 差。這些長(zhǎng)消息將導(dǎo)致長(zhǎng)處理時(shí)間，因此對(duì)于大多數(shù)設(shè)備應(yīng)用而言是不可接受 的。這也將對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)造成負(fù)擔(dān)。
除星歷數(shù)據(jù)外，SPS中的衛(wèi)星還傳送可用來(lái)確定衛(wèi)星位置和時(shí)鐘偏離的歷 書數(shù)據(jù)。歷書數(shù)據(jù)提供星歷參數(shù)的經(jīng)刪截的精度縮減(粗略)集合以及粗略時(shí) 鐘校正參數(shù)。因此，從歷書數(shù)據(jù)導(dǎo)出的粗衛(wèi)星定位(約l千米)傾向于比從詳 細(xì)星歷數(shù)據(jù)導(dǎo)出的衛(wèi)星定位(約l米)準(zhǔn)確度差得多。應(yīng)注意，衛(wèi)星軌道一般 可由軌道和衛(wèi)星時(shí)鐘參數(shù)的粗略集合(例如，歷書)或精確集合(例如，星歷) 中的任意一者來(lái)表示。
需要一種向SPS接收機(jī)提供擴(kuò)展軌道數(shù)據(jù)以降低所需的直接地從衛(wèi)星或從位置輔助服務(wù)器的歷書和/或星歷下載的頻率的系統(tǒng)和方法。描述概要
描述了一種用于輔助移動(dòng)站使用高效消息接發(fā)格式定位衛(wèi)星的方法和系 統(tǒng)。服務(wù)器計(jì)算衛(wèi)星的粗略軌道數(shù)據(jù)與衛(wèi)星的精確軌道數(shù)據(jù)之間的校正。選擇 使得校正的變化在時(shí)間上基本平滑的坐標(biāo)系。服務(wù)器還用數(shù)學(xué)函數(shù)近似校正以 減少必需傳輸至移動(dòng)站的比特?cái)?shù)目。移動(dòng)站一接收到系數(shù)就使用系數(shù)和適用性 時(shí)間(例如，當(dāng)前時(shí)間)評(píng)估數(shù)學(xué)函數(shù)，將評(píng)估結(jié)果轉(zhuǎn)換到標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系，并將 轉(zhuǎn)換結(jié)果應(yīng)用于粗略軌道數(shù)據(jù)以獲得精確軌道數(shù)據(jù)。
本文所述的方法和系統(tǒng)提供了一種解決與長(zhǎng)期衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)有關(guān)的問(wèn)題 的獨(dú)特辦法。本方法和系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)包括發(fā)送至移動(dòng)站的更小的文件大小和更小 的消息，以及衛(wèi)星定位和時(shí)基的更佳的準(zhǔn)確度。還引入了混合操作模式以增強(qiáng) 對(duì)衛(wèi)星定位和時(shí)基的預(yù)測(cè)。
本發(fā)明的其他特征將因以下附圖和具體描述而顯而易見(jiàn)。附圖簡(jiǎn)述
本發(fā)明借助作為示例而非限制的附圖進(jìn)行了圖解，其中相似的附圖標(biāo)記在 圖中指示相似元素。應(yīng)注意，本公開中對(duì)"一"或"一個(gè)"實(shí)施例的引用不一 定引用同一實(shí)施例，如此的引用表示至少一個(gè)。
圖1是示出包括用以輔助移動(dòng)站定位衛(wèi)星的服務(wù)器的通信系統(tǒng)的示例的 示圖。
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的一方面的坐標(biāo)系統(tǒng)的示圖。 圖3是示出移動(dòng)站所執(zhí)行的方法的示例的流程圖。 圖4是示出服務(wù)器所執(zhí)行的方法的示例的流程圖。
圖5是示出圖4的方法的進(jìn)一步細(xì)節(jié)的流程圖。
圖6A是示出位置輔助服務(wù)器中組件的示例的框圖。 圖6B是示出移動(dòng)站中組件的示例的框圖。詳細(xì)描述
描述了一種用于輔助移動(dòng)站確定衛(wèi)星定位和衛(wèi)星時(shí)鐘誤差的方法和系統(tǒng)。 衛(wèi)星定位和衛(wèi)星時(shí)鐘誤差是使用包含擴(kuò)展SPS軌道校正信息的高效消息接發(fā) 格式確定的。本文所述的方法和系統(tǒng)提供了一種解決與長(zhǎng)期衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)有關(guān) 的問(wèn)題的獨(dú)特辦法。在本發(fā)明的一個(gè)方面，該方法縮減了發(fā)送給移動(dòng)站的文件 大小和消息。該方法還改善了移動(dòng)站處對(duì)衛(wèi)星定位和時(shí)基的確定的準(zhǔn)確度。在 本發(fā)明的另一方面，引入了混合操作模式以增強(qiáng)對(duì)衛(wèi)星定位和時(shí)基的預(yù)測(cè)。
通過(guò)使用在位置輔助服務(wù)器處計(jì)算出的校正數(shù)據(jù)和在移動(dòng)站中接收到的 粗略軌道數(shù)據(jù)，顯著地縮減了支持?jǐn)U展軌道和時(shí)鐘校正所需的比特?cái)?shù)目。校正 數(shù)據(jù)是從衛(wèi)星軌道的粗略表示(例如，但并不限于歷書)計(jì)算出的衛(wèi)星定位與 從預(yù)測(cè)精確軌道數(shù)據(jù)(例如，比可從人造衛(wèi)星獲得的更長(zhǎng)的擴(kuò)展持續(xù)時(shí)長(zhǎng)—— 諸如6小時(shí)或以上——的軌道數(shù)據(jù))計(jì)算出的那些定位之間的差。校正數(shù)據(jù)還 包括從粗略軌道數(shù)據(jù)計(jì)算出的時(shí)鐘校正與從預(yù)測(cè)衛(wèi)星時(shí)鐘數(shù)據(jù)計(jì)算出的時(shí)間 校正之間的差。這些校正一般在時(shí)間上變化且對(duì)于每顆衛(wèi)星是唯一的。然而， 通過(guò)對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)的適當(dāng)選取，該變化可以是相對(duì)平滑的。校正隨后通過(guò)時(shí)間上 的數(shù)學(xué)函數(shù)(例如，但并不限于多項(xiàng)式)來(lái)表征，并且位置輔助服務(wù)器僅將系 數(shù)提供給移動(dòng)站。
如本文所用的，移動(dòng)站(MS)指代諸如蜂窩或其他無(wú)線通信設(shè)備、個(gè)人
通信系統(tǒng)(PCS)設(shè)備、個(gè)人導(dǎo)航設(shè)備、膝上型或其他能夠接收并處理SPS信
號(hào)的合適移動(dòng)設(shè)備的設(shè)備。術(shù)語(yǔ)"移動(dòng)站"還旨在包括諸如通過(guò)短程無(wú)線、紅
外、無(wú)線連接、或其他連接與個(gè)人導(dǎo)航設(shè)備(PND)通信的設(shè)備——不管衛(wèi)星 信號(hào)接收、輔助數(shù)據(jù)接收、和/或定位相關(guān)處理是發(fā)生在該設(shè)備上還是PND上。 而且，"移動(dòng)站"旨在包括含無(wú)線通信設(shè)備、計(jì)算機(jī)、膝上型設(shè)備等在內(nèi)的能 夠諸如經(jīng)由因特網(wǎng)、WiFi、或其他網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器通信的所有設(shè)備，而與衛(wèi)星信 號(hào)接收、輔助數(shù)據(jù)接收、和/或定位相關(guān)處理發(fā)生在設(shè)備上、服務(wù)器上、還是與 網(wǎng)絡(luò)相關(guān)聯(lián)的另一設(shè)備上無(wú)關(guān)。上述的任何可操作組合也被考慮為"移動(dòng)站"。 本文的術(shù)語(yǔ)"粗略軌道數(shù)據(jù)"指代對(duì)傳送自衛(wèi)星的衛(wèi)星定位和時(shí)鐘數(shù)據(jù)的 粗略估計(jì)，例如，歷書。術(shù)語(yǔ)"實(shí)時(shí)軌道數(shù)據(jù)"指代傳送自衛(wèi)星的衛(wèi)星定位和 時(shí)基的精確表示，例如，星歷。術(shù)語(yǔ)"預(yù)測(cè)軌道數(shù)據(jù)"或"精確軌道數(shù)據(jù)"指代與實(shí)時(shí)精確軌道數(shù)據(jù)相比具有相對(duì)擴(kuò)展的有效期的衛(wèi)星定位和時(shí)基的精確 估計(jì)。在位置輔助服務(wù)器處有預(yù)測(cè)軌道數(shù)據(jù)可用。然而，將預(yù)測(cè)軌道數(shù)據(jù)傳送 給移動(dòng)站一般使用相當(dāng)量的帶寬。因此，傳送校正數(shù)據(jù)、或其近似常常極大地 提高傳輸效率。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一方面的通信系統(tǒng)100的框圖。系統(tǒng)ioo包括通信地 耦合至一個(gè)或多個(gè)MS 120的位置輔助服務(wù)器130。位置輔助服務(wù)器130接收 粗略軌道數(shù)據(jù)、以及精確軌道數(shù)據(jù)和/或包含預(yù)測(cè)軌道數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)軌道參數(shù)文 件。在一種情景中，位置輔助服務(wù)器130經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)162從預(yù)測(cè)軌道數(shù)據(jù)供應(yīng)商 110接收預(yù)測(cè)軌道數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)162可以是支持網(wǎng)際協(xié)議(IP)連接的網(wǎng)絡(luò)(例 如，因特網(wǎng))。位置輔助服務(wù)器130可包括用于安全地從預(yù)測(cè)軌道數(shù)據(jù)供應(yīng)商 IIO傳輸預(yù)測(cè)軌道數(shù)據(jù)的接口，例如，安全文件傳輸程序(SFTP)。
在一個(gè)方面，預(yù)測(cè)軌道數(shù)據(jù)供應(yīng)商110每若干小時(shí)(例如，4小時(shí))地生 成預(yù)測(cè)軌道數(shù)據(jù)以產(chǎn)生在擴(kuò)展持續(xù)時(shí)間中(例如，6小時(shí)或以上)有效的軌道 數(shù)據(jù)。位置輔助服務(wù)器130以較短的間隔(例如，每小時(shí))檢査新數(shù)據(jù)。預(yù)測(cè) 軌道數(shù)據(jù)還可包括預(yù)測(cè)衛(wèi)星坐標(biāo)的3D不定性值、預(yù)測(cè)衛(wèi)星時(shí)鐘校正的不定性、 以及對(duì)預(yù)測(cè)中斷的指示?；诓欢ㄐ院椭袛嘈畔?，位置輔助服務(wù)器130可計(jì)算 出用戶距離誤差(URE)并將其提供給MS120。
位置輔助服務(wù)器130經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)164從實(shí)時(shí)軌道數(shù)據(jù)供應(yīng)商150接收粗略軌 道數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)軌道數(shù)據(jù)供應(yīng)商150可以是接收包括但并不限于基于分組的SPS 參考數(shù)據(jù)、導(dǎo)航消息、健康尋呼信息、歷書、以及星歷的實(shí)時(shí)衛(wèi)星信息的全球 參考網(wǎng)絡(luò)(GRN)網(wǎng)關(guān)或廣域參考網(wǎng)絡(luò)(WARN)網(wǎng)關(guān)。在一種情景中，網(wǎng)絡(luò) 164是支持IP連接的網(wǎng)絡(luò)，而位置輔助服務(wù)器130可在IP多播消息中接收來(lái) 自實(shí)時(shí)軌道數(shù)據(jù)供應(yīng)商150的實(shí)時(shí)衛(wèi)星信息。
位置輔助服務(wù)器130從預(yù)測(cè)軌道數(shù)據(jù)和粗略軌道數(shù)據(jù)生成校正數(shù)據(jù)140。 校正數(shù)據(jù)140可以被直接傳送到MS 120或者傳送到MS可訪問(wèn)的存儲(chǔ)位置。 例如，校正數(shù)據(jù)140可以本地存儲(chǔ)在存儲(chǔ)設(shè)備中或者可存儲(chǔ)在遠(yuǎn)程耦合至位置 輔助服務(wù)器130的存儲(chǔ)設(shè)備中。MS120可使用諸如FTP、 HTTP、或其他適當(dāng)
網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的文件傳輸協(xié)議經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)166從數(shù)據(jù)主機(jī)160接收校正數(shù)據(jù)140。
出于簡(jiǎn)化本文討論的目的，術(shù)語(yǔ)"校正數(shù)據(jù)"140指代可借助任何數(shù)據(jù)通 信手段從一地點(diǎn)對(duì)點(diǎn)地傳送、以文件傳輸、廣播、或發(fā)送到另一地的衛(wèi)星軌道校正。位置輔助服務(wù)器130生成的消息具有允許MS 120在擴(kuò)展時(shí)段上以較少 數(shù)目的比特確定衛(wèi)星定位和時(shí)鐘時(shí)基的高效消息接發(fā)格式。消息為MS 120提 供了用于校正粗略軌道數(shù)據(jù)的信息以使得經(jīng)校正的衛(wèi)星定位的準(zhǔn)確度落在數(shù) 米之內(nèi)。
在另一方面，位置輔助服務(wù)器130還可向MS120提供估計(jì)準(zhǔn)確度(用戶 距離誤差(URE))、電離層校正模型、通用坐標(biāo)時(shí)間(UTC)模型、以及衛(wèi) 星健康/可用性信息。這確保了衛(wèi)星數(shù)據(jù)的完整性，并允許在無(wú)需接收和解碼由 衛(wèi)星通過(guò)空中傳送的數(shù)據(jù)的情況下進(jìn)行移動(dòng)操作。這還確保MS 120使用與位 置輔助服務(wù)器130所使用的相同的粗略軌道數(shù)據(jù)。
應(yīng)注意到，上述所描述的系統(tǒng)僅是出于說(shuō)明目的而示出的，也可存在其他 配置。例如，網(wǎng)絡(luò)162、 164、和166可替換地為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接、局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、 廣播網(wǎng)、任何合適的有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或者其支持?jǐn)?shù)據(jù)通信或文件 傳輸?shù)慕M合。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，提供衛(wèi)星定位的粗略估計(jì)的粗略軌道數(shù)據(jù)包 括范圍廣泛的形式。在以下描述中，GPS廣播歷書的新近副本被建議用作衛(wèi)星 定位和時(shí)鐘時(shí)基的粗略估計(jì)以便于理解本發(fā)明概念。然而，所有以下內(nèi)容都是 替換性粗略軌道數(shù)據(jù)的例示GPS廣播星歷的早期副本；廣播Galileo(伽利略)
或GLONASS歷書或星歷的新近副本；與GPS、 Galileo、或GLONASS歷書或 星歷遵循相同形式的衛(wèi)星定位的非廣播粗略模型；以GPS、 Galileo、和 GLONASS歷書及星歷格式使用的Keplerian參數(shù)的任意子集或增強(qiáng)；衛(wèi)星軌 道的任何非Keplerian表示；以及其他已經(jīng)隨時(shí)間而降級(jí)的預(yù)測(cè)軌道數(shù)據(jù)。還 應(yīng)理解，關(guān)于其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的相應(yīng)信息也可適用于所公開的方法的范圍 內(nèi)。本發(fā)明包括描述粗略軌道的任何和所有方法。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將領(lǐng)會(huì)不 論粗略估計(jì)采用什么形式，本方法都適用。
在一些情景中，粗略軌道數(shù)據(jù)可由位置輔助服務(wù)器130提供給MS 120。 除了將衛(wèi)星定位的粗略估計(jì)傳送給MS 120外，位置輔助服務(wù)器130還具有在 給移動(dòng)站的輔助消息中包括參考時(shí)間的能力。在本發(fā)明的該方面，位置輔助服 務(wù)器130從網(wǎng)絡(luò)時(shí)間服務(wù)器、或從接收自個(gè)體參考接收機(jī)(例如，廣域參考網(wǎng) 絡(luò)或全球參考網(wǎng)絡(luò))的GPS數(shù)據(jù)獲得參考時(shí)間。該參考時(shí)間信息可被附加至 傳送給MS 120的包含衛(wèi)星定位的粗略估計(jì)的消息。位置輔助服務(wù)器130還可 實(shí)現(xiàn)能夠改善網(wǎng)絡(luò)時(shí)間服務(wù)器所提供的參考時(shí)間的時(shí)基準(zhǔn)確度的算法并將該 更準(zhǔn)確的時(shí)間傳送給MS 120。
應(yīng)注意到，MS 120可獨(dú)立于位置輔助服務(wù)器130直接從可與GPS時(shí)間同 步或不同步的分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(例如，網(wǎng)絡(luò)時(shí)間服務(wù)器或CDMA通信網(wǎng)絡(luò))獲得參考時(shí)間。以這種方式，MS 120獲得全球時(shí)間參考的估計(jì)，例如，GPS 時(shí)間、通用坐標(biāo)時(shí)間(UTC)時(shí)間、(WWO)時(shí)間等。
圖2示出基于其計(jì)算校正數(shù)據(jù)140的坐標(biāo)系統(tǒng)的示例。軌跡21代表基本 可通過(guò)精確軌道預(yù)測(cè)估計(jì)的實(shí)際衛(wèi)星軌道軌跡。軌跡22代表通過(guò)諸如但并不 限于廣播歷書的粗略軌道數(shù)據(jù)估計(jì)的軌道軌跡。在任意時(shí)刻，在廣播歷書所言 的衛(wèi)星將所處的位置與精確軌道預(yù)測(cè)所言的衛(wèi)星將所處的位置之間存在空間 差。該差異可被編碼在坐標(biāo)系統(tǒng)23中，該坐標(biāo)系統(tǒng)23是具有隨衛(wèi)星的主體框 架移動(dòng)的原點(diǎn)和軸的坐標(biāo)系統(tǒng)。在直角坐標(biāo)系統(tǒng)23的表示下，作為精確預(yù)測(cè) 衛(wèi)星定位與基于歷書的衛(wèi)星定位之間的差異的"誤差信號(hào)"變?yōu)榛酒交那?線。誤差信號(hào)的變化在時(shí)間上基本上是平滑的，以使得當(dāng)誤差信號(hào)被表示為時(shí) 間函數(shù)時(shí)其中沒(méi)有不連續(xù)或急劇轉(zhuǎn)向。在圖1的實(shí)施例中，誤差信號(hào)構(gòu)成校正 數(shù)據(jù)140。潛在的在所選坐標(biāo)系統(tǒng)中表達(dá)誤差信號(hào)的技術(shù)實(shí)際上使表達(dá)這些"誤 差信號(hào)"以達(dá)到任意給定準(zhǔn)確度所需的多項(xiàng)式的階數(shù)最小化。
在一方面，校正數(shù)據(jù)140包括四個(gè)維度的信息用于描述衛(wèi)星定位誤差的 三個(gè)空間維度(由坐標(biāo)系統(tǒng)的三個(gè)軸表示)、以及描述衛(wèi)星時(shí)鐘的時(shí)鐘校正的 時(shí)間維度(第4維度)。
坐標(biāo)系統(tǒng)23的三個(gè)軸為作為從粗略衛(wèi)星定位(例如，從廣播歷書所確 定的衛(wèi)星定位)指向參考位置的單位矢量的Ra。由于通常情形中的參考位置 是地球的中心，所以該軸被解讀為"徑向"。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將領(lǐng)會(huì)，參考 位置可以是能以合理準(zhǔn)確度確定的任何位置(例如，在地球內(nèi)部、地球上方、 地球表面上或接近表面)。
另一軸是Xt:"交叉軌跡"，其被定義為Xt:Rax Vel/|Rax Vel|。 Vel 是基于歷書的衛(wèi)星速度矢量，以及"x"指示矢量叉乘。因此Xt垂直于徑向矢 量Ra和衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)方向兩者。
第三軸是At:"順沿軌跡"，其被定義為At = Xt x Ra。 At矢量與衛(wèi)星 的速度矢量(Vel)幾乎平行，但不是完全平行。這是因?yàn)樾l(wèi)星的速度矢量由 于軌道離心率的緣故(例如，衛(wèi)星軌道實(shí)質(zhì)上是橢圓而不是圓)而并不與Ra 嚴(yán)格正交。當(dāng)衛(wèi)星軌道的半徑隨時(shí)間增大和減小時(shí)，衛(wèi)星速度矢量Vel—般具 有沿徑向Ra的分量。
以上定義的坐標(biāo)系統(tǒng)23的三個(gè)軸是時(shí)間的函數(shù)，因?yàn)樗鼈內(nèi)Q于衛(wèi)星沿 其軌道的瞬時(shí)定位。尤其當(dāng)衛(wèi)星沿軌道繞地球運(yùn)動(dòng)時(shí)，徑向矢量Ra和順沿 軌道矢量At在以地心地固(ECEF) XYZ坐標(biāo)系24表達(dá)時(shí)旋轉(zhuǎn)整360° 。注 意，這些軸是使用基于歷書的衛(wèi)星定位估計(jì)計(jì)算出的。這允許由位置輔助服務(wù) 器130在計(jì)算出歷書校正之前計(jì)算出坐標(biāo)系23的軸。在坐標(biāo)系23的示例中，計(jì)算各軸的順序?qū)τ谧鴺?biāo)系的正確定向是至關(guān)重要的。因此，首先計(jì)算出徑向
矢量Ra，其次計(jì)算出交叉軌跡矢量Xt，以及最后計(jì)算出順沿軌道矢量At。
以上定義的軸定向?qū)τ诿款w衛(wèi)星是不同的。可以將單位矢量寫成
Ra(PRN,t)、 At(PRN,t)、 Xt(PRN，t)并使它們依存于分別顯式地索引衛(wèi)星和當(dāng)前 時(shí)間的衛(wèi)星偽隨機(jī)號(hào)(PRN)和t。然而，為了標(biāo)記的簡(jiǎn)單起見(jiàn)，這些依存性 在以下討論中寫成隱式。
也可對(duì)粗略軌道數(shù)據(jù)校正采用其他坐標(biāo)系，諸如但并不限于，徑向/交叉 軌道/速度坐標(biāo)系(不同于上述的(Ra， At， Xt));有差異的3D ECEF XYZ 坐標(biāo)系、或排列(arrange)/仰角/方位角(極)坐標(biāo)系。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，(Ra， At， Xt)坐標(biāo)系(遵循慣例左旋規(guī)則)是 說(shuō)明性的以及是一種較優(yōu)的辦法，但是本發(fā)明也涵蓋了范圍廣泛的其他軸系 統(tǒng)。這些軸系統(tǒng)的突出特征是它們傾向于具有這樣的兩個(gè)空間維度，這兩個(gè)空 間維度相比于第三空間維度具有相當(dāng)寬松的準(zhǔn)確度要求。在(Ra， At，Xt,)坐標(biāo)系 23的示例中，At和Xt相比于Ra通常具有更為寬松的準(zhǔn)確度要求(例如，1/7)。
坐標(biāo)系可以是直角或非直角的。出于粗略軌道數(shù)據(jù)校正的目的，非直角坐標(biāo)系 可以是其中一個(gè)軸總是關(guān)于Ra軸呈相對(duì)較淺的角度的任意軸系統(tǒng)，即使其具
有與(Ra， At， Xt)坐標(biāo)系23不同的原點(diǎn)也行。這將包括例如其中一個(gè)軸是Ra 但其他兩個(gè)軸是衛(wèi)星的方位角和仰角的坐標(biāo)系、以及對(duì)另外兩個(gè)軸作任何其他 選擇的坐標(biāo)系。
另外，其中某一個(gè)軸與從衛(wèi)星位置估計(jì)附近的某一點(diǎn)拉伸至地球上接收機(jī)
位置附近的某一點(diǎn)的直線平行的任何軸系統(tǒng)也落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。盡管圖2 已例示Ra軸指向地球的中心，但指向地面上接收機(jī)附近的任意點(diǎn)、或任何其 他可確定的參考位置的軸也落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
此外，(Ra， At， Xt)坐標(biāo)系23的原點(diǎn)的位置可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)修改。 位于衛(wèi)星位置處的原點(diǎn)僅關(guān)乎數(shù)學(xué)上的方便。特別地，定義為處于實(shí)際或精確 預(yù)測(cè)衛(wèi)星位置(相對(duì)于在(Ra， At， Xt)坐標(biāo)系23中位于衛(wèi)星位置估計(jì)處)處的 原點(diǎn)也落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
在預(yù)定時(shí)間段上(例如，6小時(shí)時(shí)段)，校正數(shù)據(jù)的三個(gè)空間維度的每一 個(gè)可在諸如(Ra， At， Xt)坐標(biāo)系23等所選坐標(biāo)系中被表示為時(shí)間的函數(shù)。理論 上，校正數(shù)據(jù)可用有限階數(shù)的多項(xiàng)式來(lái)精確表示。然而，實(shí)際上，校正數(shù)據(jù)可 用相對(duì)較低的階數(shù)——例如，6階、7階或其他較低階數(shù)來(lái)近似。因此，大量 的多項(xiàng)式項(xiàng)和相關(guān)聯(lián)的系數(shù)被刪截掉，僅多項(xiàng)式項(xiàng)中的少量部分及相關(guān)聯(lián)的系 數(shù)被用作校正數(shù)據(jù)的近似。除了空間校正之外，低階(例如， 一階或任意合適 的低階)多項(xiàng)式可被用來(lái)描述表示粗略軌道數(shù)據(jù)中時(shí)鐘時(shí)基與預(yù)測(cè)時(shí)鐘偏離之間的差異的近似的時(shí)鐘校正參數(shù)。其他在位置輔助服務(wù)器130處可供使用的準(zhǔn) 確時(shí)鐘預(yù)測(cè)也可被用作預(yù)測(cè)時(shí)鐘偏離，諸如實(shí)時(shí)軌道數(shù)據(jù)中的時(shí)鐘信息——若 可用的話。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明包括將校正數(shù)據(jù)展開成函數(shù)級(jí)數(shù)，其 中使用越多的函數(shù)就越可能增加展開的準(zhǔn)確度。無(wú)需使函數(shù)級(jí)數(shù)呈X的冪增加 從而使得校正數(shù)據(jù)被表示為多項(xiàng)式。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，數(shù)據(jù)校正也
可在其他函數(shù)級(jí)數(shù)上展開，包括諧函數(shù)、Hermite多項(xiàng)式、Legendre多項(xiàng)式、 余弦和正弦函數(shù)(傅立葉展開)、以及Keplerian軌道函數(shù)的系數(shù)。該列表是 說(shuō)明性而非窮盡的。以任意的函數(shù)集將校正數(shù)據(jù)展開落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
四個(gè)空間和時(shí)間的多項(xiàng)式系數(shù)集連同用以將這些系數(shù)與特定衛(wèi)星、特定時(shí) 間區(qū)間、以及特定的粗略軌道數(shù)據(jù)副本相關(guān)聯(lián)的信息一起被發(fā)送到MS 120。 MS 120以預(yù)定間隔(例如，約每周一次或其他合適的時(shí)間間隔)接收新的粗 略軌道數(shù)據(jù)副本。位置輔助服務(wù)器130使用與MS 120將使用的相同版本的粗 略軌道數(shù)據(jù)計(jì)算校正數(shù)據(jù)。因此，MS 120可或者使用其己捕獲的粗略軌道數(shù) 據(jù)或者使用位置輔助服務(wù)器130所傳送的粗略軌道數(shù)據(jù)，只要校正數(shù)據(jù)被應(yīng)用 于位置輔助服務(wù)器130在確定校正時(shí)所使用的對(duì)應(yīng)粗略軌道數(shù)據(jù)。
圖3示出MS120所執(zhí)行的操作的示例。注意，圖3所示的過(guò)程可由處理 邏輯來(lái)執(zhí)行，該處理邏輯可包括軟件、硬件、或兩者的組合。 一旦MS 120具 有多項(xiàng)式系數(shù)和適用性時(shí)間，該移動(dòng)臺(tái)就可重構(gòu)出衛(wèi)星定位和時(shí)鐘偏離的準(zhǔn)確 預(yù)測(cè)。對(duì)于在系數(shù)的適用性時(shí)段期間的任意特定時(shí)間，MS 120可找到落在預(yù) 定準(zhǔn)確度范圍內(nèi)的衛(wèi)星定位和時(shí)鐘偏離。
在框31， MS 120從可見(jiàn)的衛(wèi)星或從位置輔助服務(wù)器130接收粗略軌道數(shù) 據(jù)(例如，歷書數(shù)據(jù))。MS 120從位置輔助服務(wù)器130接收粗略軌道數(shù)據(jù)是 較優(yōu)和更為高效的，因?yàn)閺男l(wèi)星下載這些數(shù)據(jù)可能要花費(fèi)數(shù)分鐘。位置輔助服 務(wù)器130可在消息/文件中將粗略軌道數(shù)據(jù)連同校正數(shù)據(jù)一起提供給MS 120。 應(yīng)理解，在MS 120處所稱的"校正數(shù)據(jù)"可以是在位置輔助服務(wù)器130處計(jì) 算出的校正的近似。在框32， MS 120使用其粗略軌道數(shù)據(jù)副本生成ECEF坐 標(biāo)系中的衛(wèi)星定位。從粗略軌道數(shù)據(jù)計(jì)算出并以諸如ECEF坐標(biāo)系等標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo) 系表示的衛(wèi)星定位被稱為PosAlm (這里，下標(biāo)"aim"代表"歷書"且被用作 粗略軌道數(shù)據(jù)的示例)。在框33， MS 120從位置輔助服務(wù)器130接收一個(gè)或 多個(gè)數(shù)學(xué)函數(shù)級(jí)數(shù)的系數(shù)。在框34， MS 120通過(guò)使用其接收到的系數(shù)評(píng)估對(duì) 應(yīng)一適用性時(shí)間(例如，當(dāng)前時(shí)間)的數(shù)學(xué)函數(shù)來(lái)重構(gòu)出對(duì)應(yīng)當(dāng)前時(shí)間的粗略 軌道數(shù)據(jù)的空間校正數(shù)據(jù)。在框35， MS 120將在框34中找到的空間校正從一 坐標(biāo)系(例如，圖2的(Ra,At，Xt)坐標(biāo)系23)轉(zhuǎn)換到ECEF坐標(biāo)。經(jīng)轉(zhuǎn)換的校正被稱為Posc。r。隨后，在框36， MS 120通過(guò)計(jì)算PosSat = PosAlm + Pos^計(jì)算 出ECEF坐標(biāo)中的衛(wèi)星位置(PosSat)。在框37， MS 120執(zhí)行與框34和36中 相同的操作以確定準(zhǔn)確時(shí)鐘偏離。應(yīng)理解，移動(dòng)臺(tái)的操作可以按上述不同的次 序發(fā)生，還可以執(zhí)行其他操作。例如，在框36，作為計(jì)算Poss,Pos^ + Posc。r 的替代，MS 120可選擇在距離空間RSat = RAlm + RCOT中應(yīng)用PosCOT，其中R表 示計(jì)算出的從MS 120到衛(wèi)星的距離。
圖4示出位置輔助服務(wù)器130所執(zhí)行的操作的示例。注意，圖4所示的過(guò) 程可由處理邏輯來(lái)執(zhí)行，該處理邏輯可包括軟件、硬件、或兩者的組合。位置 輔助服務(wù)器130在以下描述中計(jì)算描述校正數(shù)據(jù)的多項(xiàng)式系數(shù)。
在框410，位置輔助服務(wù)器130例如從衛(wèi)星廣播信號(hào)或從外部數(shù)據(jù)供應(yīng)商 獲得衛(wèi)星軌道和時(shí)鐘偏離的精確軌道數(shù)據(jù)。精確軌道數(shù)據(jù)在預(yù)定的有效期內(nèi)有 效。在框420，位置輔助服務(wù)器130獲得特定衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)所支持的格式下的 粗略軌道數(shù)據(jù)。在框430，位置輔助服務(wù)器130確定是將該有效期分為多個(gè)N 小時(shí)擬合區(qū)間，還是將整個(gè)有效期用作一個(gè)擬合區(qū)間。本文的擬合區(qū)間指代一 時(shí)段，針對(duì)該時(shí)段計(jì)算出用于描述該時(shí)段的校正數(shù)據(jù)的多項(xiàng)式系數(shù)。擬合區(qū)間 的一示例是4-6小時(shí)，盡管也可使用其他時(shí)段。若位置輔助服務(wù)器130有具有 擴(kuò)展有效期的精確軌道數(shù)據(jù)，則該位置輔助服務(wù)器可將精確軌道數(shù)據(jù)分為多個(gè) 擬合區(qū)間以改善擬合的準(zhǔn)確度。在框440，對(duì)于每個(gè)N小時(shí)擬合區(qū)間，位置輔 助服務(wù)器130執(zhí)行在下圖5中描述的操作以計(jì)算校正數(shù)據(jù)及其近似。在框450， 位置輔助服務(wù)器130將校正數(shù)據(jù)的近似傳送給MS 120。
參照?qǐng)D5,在框510，位置輔助服務(wù)器130使用精確軌道數(shù)據(jù)形成ECEF 坐標(biāo)系中衛(wèi)星定位的時(shí)間序列。這些衛(wèi)星定位被定義為PosSat。在框512，位置 輔助服務(wù)器130使用粗略軌道數(shù)據(jù)計(jì)算ECEF坐標(biāo)中的衛(wèi)星定位。這些衛(wèi)星定 位被定義為Pos^。在框514，位置輔助服務(wù)器130通過(guò)計(jì)算Posc。,Possat-PosAta來(lái)計(jì)算出ECEF坐標(biāo)中的校正數(shù)據(jù)矢量(P0SCOT)。在框516，位置輔助 服務(wù)器130使用衛(wèi)星定位POSsat計(jì)算直角坐標(biāo)系23、或上述其他坐標(biāo)系中的 Ra、 Xt、和At單位矢量。在框518,通過(guò)計(jì)算點(diǎn)積Rac。r = Posc。r Ra獲得校 正當(dāng)中沿徑向軸Ra的分量的時(shí)間序列。在框520。類似地計(jì)算出交叉軌跡和 順沿軌跡校正的時(shí)間序列Xtc。r和AtCM。在框522，將時(shí)鐘偏離的校正數(shù)據(jù)計(jì) 算為CBc。r = CBSat-CBAlm，其中CBSaJn CBAte分別是使用精確時(shí)鐘模型和粗 略估計(jì)時(shí)鐘模型的時(shí)鐘校正。
在框524，位置輔助服務(wù)器130可將多項(xiàng)式內(nèi)插的時(shí)間軸定標(biāo)和/或標(biāo)準(zhǔn)化 以提升內(nèi)插的性能。位置輔助服務(wù)器130和MS 120預(yù)期使用相同的定標(biāo)和/ 或標(biāo)準(zhǔn)化因子以便在移動(dòng)軟件中正確地重構(gòu)校正數(shù)據(jù)。在框526，位置輔助服務(wù)器130尋找用于內(nèi)插徑向、順沿軌跡、和交叉軌 跡校正Rac。r、Atc。r、和Xtc。r的多項(xiàng)式系數(shù)。Rac。r的多項(xiàng)式系數(shù)(Rao， Rai,...Raj) 被選擇成使得Ra。fo(d) + Ra^(d) +..+ Rajfj(d)是Rac。r的良好近似，其中d是校 正數(shù)據(jù)點(diǎn)，以及fo, ^是內(nèi)插函數(shù)。系數(shù)可被選擇成使得多項(xiàng)式以最小平方 誤差逼近Rac。r。位置輔助服務(wù)器130類似地尋找XtCOT、和Atc。r的多項(xiàng)式系數(shù)
以使得這些系數(shù)Xto， Xt!， Xt2..Xtk， At。， At1; .. ， Atm提供對(duì)XtC。r、和AtCOT的良好
近似。最后，在框530，位置輔助服務(wù)器130尋找時(shí)鐘偏離校正CB^的內(nèi)插 函數(shù)的系數(shù)。應(yīng)理解，用于表示空間和時(shí)間維度的每一維度中的校正的系數(shù)項(xiàng) 的數(shù)目可以是不相同的。 一維度的更多系數(shù)一般對(duì)應(yīng)于該維度的校正數(shù)據(jù)的更 高準(zhǔn)確度的表示。
如果存在對(duì)應(yīng)有效期的多個(gè)N小時(shí)擬合區(qū)間，則重復(fù)框510-530的操作。 操作的順序可以與上述不同，且可包括其他操作。
圖1的位置輔助服務(wù)器130生成的校正數(shù)據(jù)可以是全球性的或局部的。當(dāng) MS 120的位置完全未知或者位置不能在數(shù)百千米的準(zhǔn)確度內(nèi)被估計(jì)出，則位 置輔助服務(wù)器130生成給該MS的全球性消息。全球性消息可被發(fā)送到地球上 任何地方的移動(dòng)站以產(chǎn)生準(zhǔn)確的衛(wèi)星定位。局部消息更加簡(jiǎn)短，但它們僅在地 球表面的某一目標(biāo)參考點(diǎn)的數(shù)百公理半徑內(nèi)是準(zhǔn)確的。因此，當(dāng)提前已知移動(dòng) 臺(tái)定位在數(shù)百千米內(nèi)時(shí)，可發(fā)送更短的局部消息。當(dāng)移動(dòng)站的位置未知時(shí)，可 向移動(dòng)站發(fā)送全球性消息。全球性消息與局部消息之間的差異在以下描述。
全球性消息使用地球的中心作為(Ra, At，Xt)坐標(biāo)系的參考位置。由于歷書 誤差具有四個(gè)獨(dú)立維度(三個(gè)空間維度和時(shí)鐘偏離)，所以全球性消息包括四 個(gè)多項(xiàng)式，其中三個(gè)用以擬合衛(wèi)星定位誤差的正交空間分量，以及第四多項(xiàng)式 用以描述更準(zhǔn)確的時(shí)鐘偏離。
局部消息使用地球表面上的點(diǎn)的作為(Ra, At， Xt)坐標(biāo)系的參考位置。通 常，位置輔助服務(wù)器130使用移動(dòng)站當(dāng)前位置的估計(jì)作為參考位置(例如，移 動(dòng)臺(tái)正與其通信的蜂窩塔的位置)。局部消息包含對(duì)校正的單個(gè)多項(xiàng)式擬合。 一維校正包括對(duì)到衛(wèi)星的空間距離(也被稱為偽距)的校正以及時(shí)鐘偏離的校 正兩者。由于僅發(fā)送了一個(gè)多項(xiàng)式，所以局部消息明顯短于全球性消息。
偽距校正是針對(duì)理想地盡可能靠近移動(dòng)站實(shí)際所處位置的參考位置計(jì)算 出的。只要移動(dòng)站在估計(jì)參考位置的約100km內(nèi)，則定位結(jié)果是相當(dāng)準(zhǔn)確的。 隨著移動(dòng)臺(tái)的真實(shí)定位偏離估計(jì)參考位置遠(yuǎn)于100 km，準(zhǔn)確度慢慢降級(jí)。移動(dòng) 站可通過(guò)首先計(jì)算其位置并隨后將其與校正數(shù)據(jù)的參考位置作比較來(lái)確定其 定位準(zhǔn)確度降級(jí)。
在另一方面，圖1的MS 120可使用軌道數(shù)據(jù)的組合來(lái)確定衛(wèi)星定位和時(shí)鐘。在一些情景中，MS120在接收校正數(shù)據(jù)之外還接收實(shí)時(shí)軌道數(shù)據(jù)(例如，
星歷)。對(duì)于單顆衛(wèi)星，MS 120可在一個(gè)時(shí)段內(nèi)使用實(shí)時(shí)軌道數(shù)據(jù)、在另一 時(shí)段內(nèi)使用經(jīng)校正軌道數(shù)據(jù)(包括應(yīng)用于粗略軌道數(shù)據(jù)的校正數(shù)據(jù))、以及在 又一時(shí)段內(nèi)使用兩者組合(例如，加權(quán)平均)。為了從多個(gè)衛(wèi)星確定其位置， MS 120可使用一個(gè)衛(wèi)星的實(shí)時(shí)軌道數(shù)據(jù)、另一衛(wèi)星的經(jīng)校正軌道數(shù)據(jù)、以及 又一衛(wèi)星的這兩者的組合。技術(shù)人員將領(lǐng)會(huì)上述各種組合僅使說(shuō)明性的。MS 120可使用時(shí)間上或不同衛(wèi)星的實(shí)時(shí)軌道數(shù)據(jù)和經(jīng)校正軌道數(shù)據(jù)的任意組合。
在一方面，無(wú)論何時(shí)只要實(shí)時(shí)軌道數(shù)據(jù)可用，MS 120就可使用解碼自衛(wèi) 星的實(shí)時(shí)軌道數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)軌道數(shù)據(jù)一般比可在一時(shí)間段上逐漸降級(jí)的早期預(yù)測(cè) 軌道數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確。因此，近似預(yù)測(cè)軌道數(shù)據(jù)的經(jīng)校正軌道數(shù)據(jù)也隨時(shí)間逐漸 降級(jí)。而且，實(shí)時(shí)軌道數(shù)據(jù)可包含在預(yù)測(cè)時(shí)未知的關(guān)于衛(wèi)星的新信息(例如， 衛(wèi)星健康和完整性信息)。然而，實(shí)時(shí)軌道數(shù)據(jù)有時(shí)由于不在視線內(nèi)、遮蔽、 或其他阻礙MS 120接收衛(wèi)星廣播的接收問(wèn)題而不為MS 120可用。當(dāng)實(shí)時(shí)軌 道數(shù)據(jù)不可用時(shí)，MS 120可如以上圖2-5所述的切換至校正數(shù)據(jù)以定位衛(wèi)星。 因此，MS 120可在一時(shí)段內(nèi)利用經(jīng)校正軌道數(shù)據(jù)而在另一時(shí)段內(nèi)利用實(shí)時(shí)軌 道數(shù)據(jù)，這取決于實(shí)時(shí)軌道數(shù)據(jù)的可用性。為了確定其自身在任意時(shí)刻的定位， MS 120可利用一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星的經(jīng)校正的軌道數(shù)據(jù)和一個(gè)或多個(gè)其他衛(wèi)星的 實(shí)時(shí)軌道數(shù)據(jù)。
前一段落描述了在實(shí)時(shí)軌道數(shù)據(jù)的有效期內(nèi)用可得實(shí)時(shí)軌道數(shù)據(jù)替換經(jīng) 校正軌道數(shù)據(jù)的情形。例如，在星歷不再有效(距星歷時(shí)間+/- 2小時(shí)，即TOE) 之后，MS 120可切換回經(jīng)校正軌道數(shù)據(jù)。或者，早期的實(shí)時(shí)軌道數(shù)據(jù)可被用 來(lái)改善經(jīng)校正軌道數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。例如，MS 120可使用實(shí)時(shí)軌道數(shù)據(jù)確定應(yīng) 用到一將來(lái)時(shí)段的經(jīng)校正軌道數(shù)據(jù)的調(diào)整的量，這可以在實(shí)時(shí)軌道數(shù)據(jù)不可用 (或無(wú)效)時(shí)使用。這對(duì)于衛(wèi)星時(shí)鐘尤為有益，因?yàn)闀r(shí)鐘時(shí)基一般不如衛(wèi)星軌 道那么可預(yù)測(cè)。在一簡(jiǎn)單情形中，經(jīng)校正人造衛(wèi)星時(shí)鐘可對(duì)照實(shí)時(shí)廣播衛(wèi)星時(shí) 鐘參數(shù)(例如，來(lái)自GPS導(dǎo)航的子幀1)進(jìn)行評(píng)估以確定對(duì)經(jīng)校正時(shí)鐘的調(diào)整 量。該調(diào)整(例如，包括差分偏移量和斜率)可在實(shí)時(shí)時(shí)鐘不可用時(shí)被應(yīng)用到 經(jīng)校正時(shí)鐘信息以供使用。在增強(qiáng)的情形中，可對(duì)整個(gè)經(jīng)校正軌道數(shù)據(jù)——包 括三個(gè)空間維度上的衛(wèi)星定位和衛(wèi)星時(shí)鐘——作出調(diào)整。
此外，實(shí)時(shí)軌道數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)軌道數(shù)據(jù)可根據(jù)它們的準(zhǔn)確度估計(jì)進(jìn)行加權(quán)。 MS 120可恰當(dāng)?shù)丶訖?quán)該方案中對(duì)其定位的參與衛(wèi)星測(cè)量并考慮預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的降 級(jí)的準(zhǔn)確度。實(shí)時(shí)軌道數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)軌道數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度估計(jì)分別被稱為"精確或 短期預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的誤差估計(jì)"和"長(zhǎng)期預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的誤差估計(jì)"。例如，歷書包含 URE (由位置輔助服務(wù)器13計(jì)算出或提供)形式的不定性估計(jì)，以及實(shí)時(shí)星歷數(shù)據(jù)包含URA (用戶準(zhǔn)確度距離(User Accuracy Range)，例如由GPS控 制段提供)形式的不定性估計(jì)。URA通常是幾米，而URE在幾天之后可能是 數(shù)十米。例如，兩者誤差估計(jì)都可被用作加權(quán)最小二乘(WLS)模型中的權(quán)重。 權(quán)重可被計(jì)算為W (短期預(yù)測(cè)軌道)=1/URA ， li(^: W(長(zhǎng)期預(yù)測(cè)軌道) l/URE o
具體地，具有更小衛(wèi)星定位誤差(在以上示例中由URA表示)的衛(wèi)星測(cè) 量相比于具有更大預(yù)測(cè)衛(wèi)星定位誤差(在上例中由URE表示)的衛(wèi)星測(cè)量被 更重地加權(quán)?？杉訖?quán)關(guān)于定位、速度、時(shí)間解、或定位/速度/時(shí)間解的任意組 合的衛(wèi)星測(cè)量。加權(quán)的定位/速度/時(shí)間解可通過(guò)加權(quán)最小二乘模型(WLS)或 Kalman濾波器、或某種其他線性、線性化或非線性估計(jì)方法從衛(wèi)星測(cè)量計(jì)算 出。
在MS 120處，在定位/速度/時(shí)間計(jì)算期間，為了計(jì)算總體測(cè)量誤差，衛(wèi) 星定位誤差(或者實(shí)時(shí)星歷(URA)或者預(yù)測(cè)軌道誤差(URE))的誤差估計(jì) 被與測(cè)得的偽距誤差(由于信號(hào)強(qiáng)度、大氣層、量化、RF到數(shù)字的轉(zhuǎn)換等) 相組合。換言之，在MS 120處，總體偽距誤差方差_總_平均_誤差=方差_ 衛(wèi)星—定位一誤差+方差_平均—誤差。
此外，當(dāng)MS 120使用來(lái)自多個(gè)衛(wèi)星的實(shí)時(shí)和預(yù)測(cè)軌道信息的混合以確定 其自身位置時(shí)，可使用額外的衛(wèi)星測(cè)量來(lái)求解預(yù)測(cè)衛(wèi)星時(shí)鐘誤差。該額外衛(wèi)星 測(cè)量可以是一衛(wèi)星的實(shí)時(shí)軌道數(shù)據(jù)且可被用來(lái)估計(jì)同一衛(wèi)星的預(yù)測(cè)時(shí)鐘誤差。 或者，該額外衛(wèi)星測(cè)量可以是第一衛(wèi)星的實(shí)時(shí)軌道數(shù)據(jù)且可被用來(lái)估計(jì)第二衛(wèi) 星的預(yù)測(cè)時(shí)鐘誤差。預(yù)測(cè)時(shí)鐘誤差可被從經(jīng)校正時(shí)鐘中除去以改善移動(dòng)站處所 計(jì)算出的經(jīng)校正時(shí)鐘的準(zhǔn)確度。這樣，實(shí)時(shí)軌道數(shù)據(jù)和衛(wèi)星時(shí)鐘校正數(shù)據(jù)可被 用來(lái)影響預(yù)測(cè)衛(wèi)星時(shí)鐘信息的實(shí)時(shí)調(diào)整。
由于預(yù)測(cè)衛(wèi)星時(shí)鐘比預(yù)測(cè)衛(wèi)星定位降級(jí)得更快，所以額外衛(wèi)星測(cè)量可與預(yù) 測(cè)衛(wèi)星定位一起用來(lái)計(jì)算預(yù)測(cè)衛(wèi)星時(shí)鐘誤差并對(duì)預(yù)測(cè)時(shí)鐘作出調(diào)整以供將來(lái) 使用。類似地，若對(duì)應(yīng)至少一個(gè)額外的視線內(nèi)衛(wèi)星的當(dāng)前實(shí)時(shí)軌道數(shù)據(jù)可用， 則此實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可被與該衛(wèi)星的偽距和距離變化率(range rate)測(cè)量一起使用以計(jì) 算另一視線內(nèi)衛(wèi)星的預(yù)測(cè)衛(wèi)星時(shí)鐘誤差。對(duì)于2維定位估計(jì)(一些高度知識(shí)是 可得的)，將需要至少4個(gè)視線內(nèi)衛(wèi)星來(lái)估計(jì)一個(gè)衛(wèi)星的預(yù)測(cè)衛(wèi)星時(shí)鐘誤差。 對(duì)于3維定位估計(jì)，將需要至少5個(gè)視線內(nèi)衛(wèi)星來(lái)估計(jì)一個(gè)衛(wèi)星的預(yù)測(cè)衛(wèi)星時(shí) 鐘誤差。每個(gè)額外衛(wèi)星可被用來(lái)估計(jì)另一預(yù)測(cè)衛(wèi)星時(shí)鐘誤差。在3維情形中(具 有4個(gè)未知)，例如若來(lái)自7個(gè)衛(wèi)星的測(cè)量是可用的，則可估計(jì)出三個(gè)衛(wèi)星的 預(yù)測(cè)衛(wèi)星時(shí)鐘誤差。
圖6A示出圖1的位置輔助服務(wù)器130的框圖的示例。位置輔助服務(wù)器130 包括存儲(chǔ)器604和處理器605。位置輔助服務(wù)器130還包括用于安全地從外部數(shù)據(jù)供應(yīng)商接收預(yù)測(cè)軌道數(shù)據(jù)的安全接口 61、用于接收廣播數(shù)據(jù)(例如，歷書) 以及通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送的信息(例如，預(yù)測(cè)軌道數(shù)據(jù))的接收機(jī)接口62、以及用于
將系數(shù)傳送給MS 120以用于確定預(yù)測(cè)衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)的發(fā)射機(jī)接口 65。發(fā)射機(jī) 接口 65可經(jīng)由有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、廣播介質(zhì)、或任何合適的數(shù)據(jù)傳輸手段傳送 系數(shù)。
在一種情景中，位置輔助服務(wù)器130還可包括用于計(jì)算粗略軌道數(shù)據(jù)與預(yù) 測(cè)軌道數(shù)據(jù)之間的差異("校正")的校正單元63。位置輔助服務(wù)器130還可 包括用于使用被選成使得校正的變化在時(shí)間上基本平滑的坐標(biāo)系(例如，圖2 的(Ra， At, Xt)坐標(biāo)系23)來(lái)計(jì)算校正的近似的近似單元64。在一種情景中，
該近似是通過(guò)使用一個(gè)或多個(gè)低階數(shù)學(xué)函數(shù)內(nèi)插校正數(shù)據(jù)點(diǎn)計(jì)算出的。編碼單 元610將近似編碼以傳送給MS 120。
圖6B提供MS 120的組件的框圖的示例。MS 120包括存儲(chǔ)器608和處理 器609。MS 120還包括用于從位置輔助服務(wù)器130接收系數(shù)序列的接收機(jī)接口 66。接收機(jī)接口 66還從衛(wèi)星廣播、位置輔助服務(wù)器130、或其他數(shù)據(jù)源接收粗 略軌道數(shù)據(jù)和/或?qū)崟r(shí)軌道數(shù)據(jù)，例如，歷書、星歷、和/或其他衛(wèi)星定位和時(shí) 基信息。接收機(jī)接口 66可經(jīng)由有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、廣播介質(zhì)、或任何合適的數(shù) 據(jù)傳輸手段接收系數(shù)。MS 120包括用以將發(fā)送自位置輔助服務(wù)器130的系數(shù) 序列解碼的解碼單元620。在一種情景中，MS 120還可包括評(píng)估單元602、轉(zhuǎn) 換單元68以及重構(gòu)單元67。評(píng)估單元602使用系數(shù)和適用性時(shí)間(例如，當(dāng) 前時(shí)間)評(píng)估數(shù)學(xué)函數(shù)。轉(zhuǎn)換單元68將所評(píng)估的結(jié)果從位置輔助服務(wù)器130 所使用的坐標(biāo)系(例如，圖2的(Ra，At,Xt)坐標(biāo)系23)轉(zhuǎn)換到ECEF坐標(biāo)系。 重構(gòu)單元67隨后通過(guò)將轉(zhuǎn)換結(jié)果應(yīng)用于粗略軌道數(shù)據(jù)重構(gòu)出預(yù)測(cè)軌道數(shù)據(jù)。
本文所述的方法可取決于應(yīng)用由各種手段來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，以上位置輔助服 務(wù)器130和MS 120的組件可以硬件、固件、軟件、或其組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于硬 件實(shí)現(xiàn)，各個(gè)處理單元可在一個(gè)或多個(gè)專用集成電路(ASIC)、數(shù)字信號(hào)處理 器(DSP)、數(shù)字信號(hào)處理器件(DSPD)、可編程邏輯器件(PLD)、現(xiàn)場(chǎng)可 編程門陣列(FPGA)、處理器、控制器、微控制器、微處理器、電子器件、 設(shè)計(jì)成執(zhí)行本文中描述的功能的其他電子單元、或其組合內(nèi)實(shí)現(xiàn)。
對(duì)于固件和/或軟件實(shí)現(xiàn)，這些方法可用執(zhí)行本文中描述的功能的模塊(例 如，程序、函數(shù)等等)來(lái)實(shí)現(xiàn)。任何有形地體現(xiàn)指令的機(jī)器可讀介質(zhì)可被用來(lái) 實(shí)現(xiàn)本文所述的方法。例如，回顧圖6A和6B，軟件代碼可被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器(例 如，位置輔助服務(wù)器130的存儲(chǔ)器604和MS 120的存儲(chǔ)器608)中并可由處 理器(例如，位置輔助服務(wù)器的處理器605和MS 120的處理器609)執(zhí)行。 存儲(chǔ)器可被實(shí)現(xiàn)在處理器內(nèi)，或可外置于處理器。如本文所用的，術(shù)語(yǔ)"存儲(chǔ)器"指代任何類型的長(zhǎng)期、短期、易失性、非易失性、或其他存儲(chǔ)器，而并不 限于任何特定類型的存儲(chǔ)器或存儲(chǔ)器數(shù)目、或存儲(chǔ)器存儲(chǔ)在其上的介質(zhì)的類 型。
本文所述的方法和裝置可與各種衛(wèi)星定位系統(tǒng)(SPS)或全球?qū)Ш叫l(wèi)星系
統(tǒng)(GNSS)聯(lián)用，諸如但并不限于，美國(guó)全球定位系統(tǒng)(GPS)、俄羅斯Glonass 系統(tǒng)、歐洲Galileo系統(tǒng)、使用來(lái)自衛(wèi)星系統(tǒng)的組合的衛(wèi)星的任何系統(tǒng)、或?qū)?來(lái)開發(fā)的任何衛(wèi)星系統(tǒng)。此外，所公開的方法和裝置可與利用偽衛(wèi)星或衛(wèi)星與 偽衛(wèi)星的組合的定位系統(tǒng)聯(lián)用。偽衛(wèi)星是廣播調(diào)制在L波段(或其他頻率)載 波信號(hào)上的PN碼或其他測(cè)距碼(類似于GPS或CDMA蜂窩信號(hào))的基于地 面的發(fā)射機(jī)，其可與GPS時(shí)間同步。每個(gè)如此的發(fā)射機(jī)可被指派唯一的PN碼 以便準(zhǔn)許遠(yuǎn)程接收機(jī)進(jìn)行標(biāo)識(shí)。偽衛(wèi)星在其中來(lái)自軌道衛(wèi)星的GPS信號(hào)可能 不可用的情形下——諸如在隧道、礦井、建筑物、都市峽谷或其他封閉區(qū)域中 是有用的。偽衛(wèi)星的另一種實(shí)現(xiàn)作為無(wú)線電信標(biāo)而為人所知。如本文所使用的 術(shù)語(yǔ)"衛(wèi)星"旨在包括偽衛(wèi)星、偽衛(wèi)星的等價(jià)物、及可能的其他。如本文所使 用的術(shù)語(yǔ)"SPS信號(hào)"旨在包括來(lái)自偽衛(wèi)星或偽衛(wèi)星的等價(jià)物的類SPS信號(hào)。 本文描述的定位技術(shù)可用于各種無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，諸如無(wú)線廣域網(wǎng)
(WWAN)、無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)、無(wú)線私域網(wǎng)(WPAN)等。術(shù)語(yǔ)"網(wǎng)絡(luò)" 和"系統(tǒng)"常常互換地使用。WWAN可以是碼分多址(CDMA)網(wǎng)絡(luò)、時(shí)分 多址(TDMA)網(wǎng)絡(luò)、頻分多址(FDMA)網(wǎng)絡(luò)、正交頻分多址(OFDMA) 網(wǎng)絡(luò)、單載波頻分多址(SC-FDMA)網(wǎng)絡(luò)等。CDMA網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)諸如cdma2000、 寬帶-CDMA (W-CDMA)等一種或多種無(wú)線電接入技術(shù)(RAT) 。 cdma2000 涵蓋IS-95、 IS-2000禾P IS-856標(biāo)準(zhǔn)。TDMA網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)全球移動(dòng)通信系統(tǒng)
(GSM)、數(shù)字高級(jí)移動(dòng)話機(jī)系統(tǒng)(D-AMPS)、或其他RAT。 GSM和W-CDMA 在來(lái)自名為"第三代伙伴項(xiàng)目"(3GPP)的聯(lián)盟的文檔中描述。CDMA2000 在來(lái)自名為"第三代伙伴項(xiàng)目2"(3GPP2)的聯(lián)盟的文獻(xiàn)中描述。3GPP和3GPP2 文獻(xiàn)是公眾可獲取的。WLAN可以是正EE 802.1 lx網(wǎng)絡(luò)，而WPAN可以是藍(lán) 牙網(wǎng)絡(luò)、IEEE 802.15x、或其它類型的網(wǎng)絡(luò)。本技術(shù)可用于WWAN、 WLAN、 和/或WPAN的任意組合。
盡管本發(fā)明已經(jīng)參照具體的示例性特征進(jìn)行了描述，但可對(duì)這些特征作出 各種修改和改動(dòng)而不會(huì)背離如在權(quán)利要求中所闡述的本發(fā)明的寬泛的精神實(shí) 質(zhì)和范圍是所顯然的。因此，說(shuō)明書和附圖被認(rèn)為是說(shuō)明性而非限制性意義。
權(quán)利要求
1. 一種輔助移動(dòng)站獲得衛(wèi)星的軌道信息的方法，所述方法包括計(jì)算所述衛(wèi)星的粗略軌道數(shù)據(jù)與所述衛(wèi)星的精確軌道數(shù)據(jù)之間的校正；以及將所述校正的空間分量從第一坐標(biāo)系表示變換到第二坐標(biāo)系以使得所述校正在所述第二坐標(biāo)系中具有在時(shí)間上基本平滑的變化。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，還包括近似所述第二坐標(biāo)系中的所述校正以縮減必需傳輸至所述移動(dòng)站的比特 數(shù)目。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述近似校正包括通過(guò)一個(gè)或多個(gè)數(shù)學(xué)函數(shù)級(jí)數(shù)來(lái)表示所述校正；以及使用所述數(shù)學(xué)函數(shù)的系數(shù)作為所述近似校正。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述數(shù)學(xué)函數(shù)級(jí)數(shù)包括以下 函數(shù)之一諧函數(shù)、Hermite多項(xiàng)式、Legendre多項(xiàng)式、余弦和正弦函數(shù)、或Keplerian 軌道函數(shù)。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二坐標(biāo)系具有隨所述 衛(wèi)星移動(dòng)的軸。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二坐標(biāo)系包括徑向軸， 所述徑向軸與連接參考位置和所述衛(wèi)星的估計(jì)定位的直線相平行或重合。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二坐標(biāo)系還包括垂直 于所述徑向軸和衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的方向的交叉軌跡軸。
8. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述近似校正包括 使用所述移動(dòng)站的位置作為所述第二坐標(biāo)系的參考位置；以及 將所述近似校正作為一維數(shù)據(jù)傳送，所述校正包括與時(shí)鐘校正相組合的空間維度。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述近似校正包括 使用地球的中心作為所述第二坐標(biāo)系的參考位置；以及將所述近似校正作為四維數(shù)據(jù)傳送，所述校正包括所述第二坐標(biāo)系的三個(gè) 空間維度和對(duì)應(yīng)時(shí)鐘校正的時(shí)間維度。
10. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述校正在一個(gè)空間維度上遠(yuǎn)比在其他空間維度上更為準(zhǔn)確。
11. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，還包括 從時(shí)間服務(wù)器獲得參考時(shí)間；以及將所述參考時(shí)間隨衛(wèi)星定位的粗略估計(jì)傳送給所述移動(dòng)站。
12. 如權(quán)利要求ll所述的方法，其特征在于，還包括改善從所述時(shí)間服務(wù)器獲得的所述參考時(shí)間的準(zhǔn)確度；以及將所述參考時(shí)間附加到所述衛(wèi)星定位的粗略估計(jì)以形成用于傳輸?shù)剿?移動(dòng)站的消息。
13. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括 近似對(duì)衛(wèi)星時(shí)基的校正；以及 將所述近似校正傳送至所述移動(dòng)站以確定所述衛(wèi)星的時(shí)鐘偏離。
14. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括將所述近似校正傳送至可供所述移動(dòng)站訪問(wèn)的存儲(chǔ)。
15. —種方法，包括將對(duì)衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)的校正從第一坐標(biāo)系變換至第二坐標(biāo)系；以及 將所述經(jīng)變換衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)應(yīng)用于粗略軌道數(shù)據(jù)以確定所述衛(wèi)星的軌道{曰息o
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述第一坐標(biāo)系中的所述 校正具有在時(shí)間上相當(dāng)平滑的變化。
17. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述第一坐標(biāo)系中的所述 校正在一個(gè)空間維度上具有比其他空間維度上更高的準(zhǔn)確度。
18. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述第一坐標(biāo)系的軸隨所 述衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)。
19. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述第一坐標(biāo)系的軸是由 所述衛(wèi)星的定位和運(yùn)動(dòng)所定義的。
20. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述變換和應(yīng)用的操作是 由移動(dòng)站執(zhí)行的。
21. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，還包括 在服務(wù)器處計(jì)算所述對(duì)衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)的校正；以及 在所述服務(wù)器處將所述校正從所述第二坐標(biāo)系變換到所述第一坐標(biāo)系。
22. —種用于移動(dòng)站的方法，包括 接收對(duì)衛(wèi)星的粗略軌道數(shù)據(jù)的校正；將所述校正從第一坐標(biāo)系變換到第二坐標(biāo)系，在所述第一坐標(biāo)系中表示的 所述校正在一個(gè)空間維度上具有比在其它空間維度上更高的準(zhǔn)確度；以及將所述校正應(yīng)用于所述粗略軌道數(shù)據(jù)以確定所述衛(wèi)星的軌道信息。
23. 如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述第一坐標(biāo)系包括三個(gè)正交軸。
24. 如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述第一坐標(biāo)系包括非正 交軸。
25. 如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述第一坐標(biāo)系包括徑向 軸，所述徑向軸與連接參考位置和所述衛(wèi)星的估計(jì)定位的直線相平行或重合。
26. 如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述參考位置是地球的中心。
27. 如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述參考位置是所述移動(dòng) 站的估計(jì)位置。
28. 如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述校正是由對(duì)應(yīng)所述空 間維度中每一個(gè)的數(shù)學(xué)函數(shù)級(jí)數(shù)的系數(shù)來(lái)表示的。
29. —種用于移動(dòng)站的方法，包括 接收衛(wèi)星的粗略軌道數(shù)據(jù)；接收對(duì)所述衛(wèi)星的所述粗略軌道數(shù)據(jù)的校正數(shù)據(jù)；將所述校正數(shù)據(jù)從第一坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到第二坐標(biāo)系，所述第一坐標(biāo)系被選擇 成平滑所述校正在時(shí)間上的變化；以及將所述校正數(shù)據(jù)應(yīng)用于所述粗略軌道數(shù)據(jù)以確定所述衛(wèi)星的軌道信息。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，還包括: 基于所述校正數(shù)據(jù)確定所述衛(wèi)星的定位和時(shí)基。
31. 如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，所述接收校正數(shù)據(jù)包括 接收對(duì)應(yīng)所述坐標(biāo)系的至少一個(gè)軸的數(shù)學(xué)函數(shù)級(jí)數(shù)的系數(shù)序列；以及 使用所述系數(shù)序列和適用性時(shí)間評(píng)估所述數(shù)學(xué)函數(shù)以獲得所述校正數(shù)據(jù)。
32. 如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，所述系數(shù)序列包括以下函 數(shù)之一的系數(shù)諧函數(shù)、Hermite多項(xiàng)式、Legendre多項(xiàng)式、余弦和正弦函數(shù)、或Keplerian 軌道函數(shù)。
33. 如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，所述第一坐標(biāo)系具有隨所 述衛(wèi)星移動(dòng)的軸。
34. 如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，所述第一坐標(biāo)系包括徑向 軸，所述徑向軸與連接參考位置和所述衛(wèi)星的估計(jì)定位的直線相平行或重合。
35. 如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，所述第一坐標(biāo)系還包括垂 直于所述徑向軸和衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的方向的交叉軌跡軸。
36. 如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，還包括 使用所述移動(dòng)站的位置作為所述第一坐標(biāo)系的參考位置；以及 接收數(shù)學(xué)函數(shù)級(jí)數(shù)的系數(shù)，所述系數(shù)表示包括與時(shí)鐘校正相組合的空間維度的一維數(shù)據(jù)。
37. 如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，還包括 使用地球的中心作為所述第一坐標(biāo)系的參考位置；以及 接收四個(gè)數(shù)學(xué)函數(shù)級(jí)數(shù)的系數(shù)，所述系數(shù)表示包括所述第一坐標(biāo)系的三個(gè)空間維度和對(duì)應(yīng)時(shí)鐘校正的時(shí)間維度的四維數(shù)據(jù)。
38. 如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，表示在所述第一坐標(biāo)系中 的所述校正數(shù)據(jù)在一個(gè)空間維度上具有比其他空間維度上更高的準(zhǔn)確度。
39. 如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，還包括-從以下之一接收參考時(shí)間網(wǎng)絡(luò)時(shí)間服務(wù)器、位置輔助服務(wù)器、分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、或接收自參考接收機(jī)的GPS數(shù)據(jù)。
40. —種用于輔助移動(dòng)站獲得衛(wèi)星的軌道信息的服務(wù)器系統(tǒng)，所述服務(wù)器 系統(tǒng)包括校正單元，其計(jì)算所述衛(wèi)星的粗略軌道數(shù)據(jù)與所述衛(wèi)星的精確軌道數(shù)據(jù)之 間的校正并使用具有隨所述衛(wèi)星而移動(dòng)的軸的坐標(biāo)系來(lái)表示所述校正的空間
41. 如權(quán)利要求40所述的服務(wù)器系統(tǒng)，其特征在于，還包括近似單元，其近似所述坐標(biāo)系中的校正以縮減必需傳輸至所述移動(dòng)站的比特?cái)?shù)目。
42. 如權(quán)利要求41所述的服務(wù)器系統(tǒng)，其特征在于，所述近似單元通過(guò) 一個(gè)或多個(gè)數(shù)學(xué)函數(shù)級(jí)數(shù)來(lái)表示所述校正并使用所述數(shù)學(xué)函數(shù)的系數(shù)來(lái)近似 所述校 正。
43. 如權(quán)利要求40所述的服務(wù)器系統(tǒng)，其特征在于，所述服務(wù)器系統(tǒng)被 耦合至存儲(chǔ)供所述移動(dòng)站使用的所述近似校正的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。
44. 如權(quán)利要求40所述的服務(wù)器系統(tǒng)，其特征在于，還包括 傳輸單元，用以經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)將所述近似校正傳送至所述移動(dòng)站。
45. 如權(quán)利要求40所述的服務(wù)器系統(tǒng)，其特征在于，還包括 傳輸單元，用以向所述移動(dòng)站廣播所述近似校正。
46. 如權(quán)利要求40所述的服務(wù)器系統(tǒng)，其特征在于，所述坐標(biāo)系包括與 連接參考位置和所述衛(wèi)星的估計(jì)定位的直線相平行或重合的徑向軸。
47. 如權(quán)利要求40所述的服務(wù)器系統(tǒng)，其特征在于，所述近似單元通過(guò) 一個(gè)或多個(gè)數(shù)學(xué)函數(shù)級(jí)數(shù)來(lái)表示所述校正并使用所述數(shù)學(xué)函數(shù)的系數(shù)作為所 述近似校正。
48. 如權(quán)利要求40所述的服務(wù)器系統(tǒng)，其特征在于，所述校正單元包括 用以計(jì)算所述衛(wèi)星的時(shí)鐘校正的邏輯。
49. 如權(quán)利要求48所述的服務(wù)器系統(tǒng)，其特征在于，所述時(shí)鐘校正將通 過(guò)數(shù)學(xué)函數(shù)級(jí)數(shù)的至少一個(gè)系數(shù)來(lái)近似。
50. 如權(quán)利要求40所述的服務(wù)器系統(tǒng)，其特征在于，還包括 接口單元，用以從時(shí)間服務(wù)器獲得參考時(shí)間；以及傳輸單元，用以將所述參考時(shí)間隨衛(wèi)星定位的粗略估計(jì)傳送給所述移動(dòng)站。
51. —種包括存儲(chǔ)在其上的指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，包括用以計(jì)算衛(wèi)星的粗略軌道數(shù)據(jù)與所述衛(wèi)星的精確軌道數(shù)據(jù)之間的校正的指令；以及用以使用被選成平滑所述校正在時(shí)間上的變化的坐標(biāo)系將所述校正的空 間分量從第一坐標(biāo)系表示變換到第二坐標(biāo)系以使得所述校正在所述第二坐標(biāo) 系中具有在時(shí)間上基本平滑的變化的指令。
52. 如權(quán)利要求51所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其特征在于，進(jìn)一步包括 用以使用具有經(jīng)刪截的項(xiàng)的數(shù)學(xué)函數(shù)內(nèi)插所述第二坐標(biāo)系中的所述校正以縮減必需傳輸至所述移動(dòng)站的比特?cái)?shù)目的指令。
53. 如權(quán)利要求51所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其特征在于，所述第二坐標(biāo) 系包括與連接參考位置和所述衛(wèi)星的估計(jì)定位的直線相平行或重合的徑向軸、 以及垂直于所述徑向軸和衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的方向的交叉軌跡軸。
54. 如權(quán)利要求51所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其特征在于，進(jìn)一步包括用以在至少一個(gè)空間維度上以比在其他空間維度上更多的系數(shù)近似所述 校正的指令。
55. 如權(quán)利要求51所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其特征在于，進(jìn)一步包括用以計(jì)算所述衛(wèi)星的時(shí)鐘校正的指令。
56. 如權(quán)利要求51所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其特征在于，進(jìn)一步包括 用以從時(shí)間服務(wù)器獲得參考時(shí)間的指令；以及用以將所述參考時(shí)間隨衛(wèi)星定位的粗略估計(jì)傳送給所述移動(dòng)站的指令。
57. —種移動(dòng)站的系統(tǒng)，包括 接收機(jī)接口，用以接收輸入；評(píng)估單元，用以基于所述輸入計(jì)算對(duì)衛(wèi)星的粗略軌道數(shù)據(jù)的校正數(shù)據(jù)； 轉(zhuǎn)換單元，用以將所述校正數(shù)據(jù)從第一坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到第二坐標(biāo)系，所述第一坐標(biāo)系被選擇成平滑所述校正數(shù)據(jù)在時(shí)間上的變化；以及重構(gòu)單元，用以將所述校正數(shù)據(jù)應(yīng)用于所述粗略軌道數(shù)據(jù)以確定所述衛(wèi)星的軌道信息。
58. 如權(quán)利要求57所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一坐標(biāo)系的軸包括 徑向軸，所述徑向軸與連接參考位置和所述衛(wèi)星的估計(jì)定位的直線相平行或重
59.如權(quán)利要求57所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述重構(gòu)單元生成經(jīng)校正軌道數(shù)據(jù)以確定所述衛(wèi)星的定位和時(shí)基。
60. 如權(quán)利要求57所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入包括對(duì)應(yīng)所述坐標(biāo)系的至少一個(gè)軸的數(shù)學(xué)函數(shù)的系數(shù)。
61. 如權(quán)利要求60所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述評(píng)估單元包括使用所 述系數(shù)和適用性時(shí)間評(píng)估所述數(shù)學(xué)函數(shù)以獲得所述校正數(shù)據(jù)的邏輯。
62. 如權(quán)利要求57所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述接收機(jī)接口經(jīng)由文件 傳輸從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)接收所述輸入。
63. 如權(quán)利要求57所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述接收機(jī)接口接收傳送 自服務(wù)器的消息中的輸入。
64. 如權(quán)利要求57所述的系統(tǒng)，其特征在于，表示在所述第一坐標(biāo)系中 的所述校正數(shù)據(jù)在一個(gè)空間維度上具有比其他空間維度上更高的準(zhǔn)確度。
65. —種包括存儲(chǔ)在其上的指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，包括用以將校正數(shù)據(jù)從第一坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到第二坐標(biāo)系的指令，所述第一坐標(biāo)系 被選擇成平滑所述校正數(shù)據(jù)在時(shí)間上的變化；以及用以將所述校正數(shù)據(jù)應(yīng)用于粗略軌道數(shù)據(jù)以確定所述衛(wèi)星的軌道信息的 指令。
66. 如權(quán)利要求65所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其特征在于，進(jìn)一步包括 用以基于所述校正數(shù)據(jù)確定所述衛(wèi)星的定位和時(shí)基的指令。
67. 如權(quán)利要求65所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其特征在于，所述第一坐標(biāo) 系包括與連接參考位置和所述衛(wèi)星的估計(jì)定位的直線相平行或重合的徑向軸、 以及垂直于所述徑向軸和衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的方向的交叉軌跡軸。
68. 如權(quán)利要求65所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其特征在于，表示在所述第一坐標(biāo)系中的所述校正數(shù)據(jù)在一個(gè)空間維度上具有比其他空間維度上更高的 準(zhǔn)確度。
69. 如權(quán)利要求65所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其特征在于，進(jìn)一步包括 用以接收對(duì)應(yīng)所述坐標(biāo)系的至少一個(gè)軸的數(shù)學(xué)函數(shù)的系數(shù)的指令；以及 用以使用所述系數(shù)和適用性時(shí)間評(píng)估所述數(shù)學(xué)函數(shù)的指令。
全文摘要
一種用于輔助移動(dòng)站定位衛(wèi)星的方法和系統(tǒng)使用高效消息接發(fā)格式。服務(wù)器計(jì)算衛(wèi)星的粗略軌道數(shù)據(jù)與衛(wèi)星的精確軌道數(shù)據(jù)之間的校正。選擇使得校正的變化在時(shí)間上基本平滑的坐標(biāo)系。服務(wù)器還用數(shù)學(xué)函數(shù)近似校正以減少必需傳輸至移動(dòng)站的比特?cái)?shù)目。移動(dòng)站一接收到系數(shù)就使用系數(shù)和適用性時(shí)間(例如，當(dāng)前時(shí)間)評(píng)估數(shù)學(xué)函數(shù)，將評(píng)估結(jié)果轉(zhuǎn)換到標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果應(yīng)用于粗略軌道數(shù)據(jù)以獲得精確軌道數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G01S5/14GK101535832SQ200780041568
公開日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2007年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月10日
發(fā)明者A·J·古姆, L·希恩布拉特, M·J·溫格勒, M·L·莫格里恩, Z·比亞克斯 申請(qǐng)人:高通股份有限公司