利用衛(wèi)星系統(tǒng)的因特網(wǎng)熱點(diǎn)定位的制作方法
【專利摘要】根據(jù)各實(shí)施方式的系統(tǒng)和方法通過(guò)集成衛(wèi)星信號(hào)和因特網(wǎng)熱點(diǎn)信號(hào)在衰減環(huán)境中提供導(dǎo)航。在一種實(shí)施方式中，適于執(zhí)行地理定位的接收器單元包括適于從衛(wèi)星接收精確時(shí)間信號(hào)和從無(wú)線網(wǎng)絡(luò)站接收額外輔助信息的天線，其中精確時(shí)間信號(hào)包括周期性重復(fù)代碼。接收器單元還包括處理器和適于存儲(chǔ)多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀指令的存儲(chǔ)器，所述指令由處理器執(zhí)行時(shí)適于使接收器單元：使用精確時(shí)間信號(hào)和輔助信息確定精確絕對(duì)時(shí)間，確定與接收器單元關(guān)聯(lián)的定位信息，使用定位信息請(qǐng)求無(wú)線網(wǎng)絡(luò)站的位置信息，以及使用定位信息和位置信息確定接收器單元的絕對(duì)地理位置。
【專利說(shuō)明】利用衛(wèi)星系統(tǒng)的因特網(wǎng)熱點(diǎn)定位
[0001]本申請(qǐng)是于2009年5月11日提交的名稱為“利用衛(wèi)星系統(tǒng)的因特網(wǎng)熱點(diǎn)定位”的中國(guó)專利申請(qǐng)200980119708.6的分案申請(qǐng)。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明一般涉及導(dǎo)航，更具體地涉及基于衛(wèi)星的導(dǎo)航技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0003]各種現(xiàn)有衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)提供的現(xiàn)有導(dǎo)航和計(jì)時(shí)信號(hào)通常不能提供滿意的系統(tǒng)性能。尤其是，這種導(dǎo)航和計(jì)時(shí)信號(hào)的信號(hào)功率、帶寬以及幾何覆蓋總體上不能夠充分滿足很多要求的使用情景的需要。
[0004]現(xiàn)有的基于例如全球定位系統(tǒng)(GPS)信號(hào)的導(dǎo)航和計(jì)時(shí)方案在很多情況下對(duì)于導(dǎo)航用戶可能不可用。通常，GPS接收器必須接收至少4個(gè)同時(shí)存在的測(cè)距源以允許三維定位和準(zhǔn)確的時(shí)間傳遞。然而，GPS信號(hào)提供的低信號(hào)功率或幾何區(qū)域通常不足以容易地穿透城市峽谷或建筑物墻壁?；诶绶涓C電話或電視信號(hào)的其他導(dǎo)航方案通常缺少垂直導(dǎo)航信息。
[0005]現(xiàn)有的系統(tǒng)嘗試通過(guò)使用各種方案例如慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、專用信標(biāo)以及高靈敏性GPS系統(tǒng)解決室內(nèi)導(dǎo)航缺陷。然而，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)漂移且昂貴。信標(biāo)要求專用的固定資源，其昂貴而且不標(biāo)準(zhǔn)，因此只有專門用途，而靈敏的GPS系統(tǒng)通常由于GPS信號(hào)在室內(nèi)環(huán)境中較弱而不能達(dá)到用戶期望。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在一種實(shí)施方式中，適于執(zhí)行地理定位的接收器單元包括:適于從衛(wèi)星接收精確時(shí)間信號(hào)以及從至少一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)站接收額外輔助信息的天線，其中所述精確時(shí)間信號(hào)包括周期性重復(fù)代碼；處理器；以及適于存儲(chǔ)多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀指令的存儲(chǔ)器，當(dāng)所述處理器執(zhí)行所述指令時(shí)其適于使所述接收器單元:使用所述精確時(shí)間信號(hào)和輔助信息確定精確絕對(duì)時(shí)間，確定與所述接收器單元關(guān)聯(lián)的定位信息，使用所述定位信息請(qǐng)求無(wú)線網(wǎng)絡(luò)站的位置信息，以及使用所述定位信息和所述位置信息確定所述接收器單元的絕對(duì)地理位置。
[0007]在另一實(shí)施方式中，執(zhí)行地理定位的方法包括:從衛(wèi)星接收精確計(jì)時(shí)信號(hào)；從至少一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)站接收輔助信息；使用所述精確計(jì)時(shí)信號(hào)和輔助信息確定精確絕對(duì)時(shí)間，使用所述精確絕對(duì)時(shí)間校準(zhǔn)接收器單元的系統(tǒng)相關(guān)器以確定與所述接收器單元關(guān)聯(lián)的定位信息；使用所述定位信息，請(qǐng)求所述無(wú)線網(wǎng)絡(luò)站的位置信息；從所述無(wú)線網(wǎng)絡(luò)站接收位置信息；和使用定位信息和位置信息執(zhí)行絕對(duì)地理定位。
[0008]在另一實(shí)施方式中，執(zhí)行地理定位的方法包括:從衛(wèi)星接收精確計(jì)時(shí)信號(hào)；從至少一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)站接收輔助信息；使用所述精確計(jì)時(shí)信號(hào)和輔助信息確定精確絕對(duì)時(shí)間，使用所述精確絕對(duì)時(shí)間校準(zhǔn)接收器單元的系統(tǒng)相關(guān)器以確定與所述接收器單元關(guān)聯(lián)的定位信息；隨時(shí)間推移測(cè)量多個(gè)衛(wèi)星的測(cè)距代碼；組合測(cè)距代碼和輔助信息；計(jì)算定位信息；使用所述定位信息搜索無(wú)線網(wǎng)絡(luò)站的位置信息；接收在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)站測(cè)距代碼上傳送的位置信息；以及組合定位信息和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)站測(cè)距代碼以執(zhí)行絕對(duì)地理定位。
[0009]在另一實(shí)施方式中，一種適于執(zhí)行地理定位的接收器單元包括:適于從衛(wèi)星接收精確時(shí)間信號(hào)以及從至少一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)站接收額外輔助信息的天線，其中所述精確時(shí)間信號(hào)包括周期性重復(fù)代碼；處理器；以及適于存儲(chǔ)多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀指令的存儲(chǔ)器，其中當(dāng)處理器執(zhí)行所述指令時(shí)其適于使得所述接收器單元:從衛(wèi)星接收精確時(shí)間信號(hào)；從至少一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)站接收輔助信息；使用精確時(shí)間信號(hào)代碼和輔助信息確定精確絕對(duì)時(shí)間；使用精確絕對(duì)時(shí)間校準(zhǔn)接收器單元的系統(tǒng)相關(guān)器以確定與接收器單元關(guān)聯(lián)的定位信息；隨時(shí)間推移測(cè)量多個(gè)衛(wèi)星的測(cè)距代碼；組合測(cè)距代碼和輔助信息；計(jì)算定位信息；使用定位信息搜索(survey)至少一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)站的位置信息；接收在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)站測(cè)距代碼上傳送的位置信息；以及組合定位信息和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)站測(cè)距代碼以執(zhí)行絕對(duì)地理定位。
[0010]本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求限定，其通過(guò)引用并入此部分。通過(guò)考慮下文中一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方式的詳細(xì)描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將獲得對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式的更完整的理解以及其額外優(yōu)點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)。請(qǐng)參照首先被簡(jiǎn)要描述的附圖。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1提供根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式能夠在遮擋或堵塞環(huán)境中執(zhí)行任務(wù)的導(dǎo)航系統(tǒng)的概況；
[0012]圖1A示出根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的接收器單元302的功能框圖；
[0013]圖2提供圖示根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式從衛(wèi)星獲得精確絕對(duì)時(shí)間傳遞的方法的流程圖；
[0014]圖3例示根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的低地軌道(LEO)衛(wèi)星的時(shí)間傳遞結(jié)構(gòu)信號(hào);
[0015]圖3A示出根據(jù)一種實(shí)施方式用于確定接收的衛(wèi)星信號(hào)的代碼相位的方法的流程圖；
[0016]圖3B提供圖示根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式在衰減或堵塞環(huán)境中執(zhí)行時(shí)間傳遞和導(dǎo)航的方法的流程圖；
[0017]圖4圖示根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的使用衛(wèi)星提供無(wú)線網(wǎng)絡(luò)站定位的自成型導(dǎo)航系統(tǒng)；
[0018]圖5提供圖示根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式通過(guò)集成衛(wèi)星信號(hào)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)執(zhí)行地理定位的方法的流程圖；以及
[0019]圖6提供圖示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式通過(guò)集成衛(wèi)星信號(hào)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)執(zhí)行地理定位的方法的流程圖。
[0020]本發(fā)明的實(shí)施方式和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)參照以下詳細(xì)描述最好地理解。應(yīng)理解類似的附圖標(biāo)記用于標(biāo)識(shí)一個(gè)或更多個(gè)附圖中圖示的類似元件。

【具體實(shí)施方式】
[0021]根據(jù)本文討論的各實(shí)施例，采用衛(wèi)星(例如，低地軌道(LEO)衛(wèi)星)的系統(tǒng)可以用于增強(qiáng)接收器單元，例如蜂窩電話或其他緊湊裝置，從而這些接收器單元可以甚至在嚴(yán)重衰減、遮擋或堵塞環(huán)境中起作用。根據(jù)本文的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例的導(dǎo)航系統(tǒng)可以解決接收器單元由于從現(xiàn)有源(諸如全球定位系統(tǒng)(GPS)衛(wèi)星)接收根本弱的信號(hào)導(dǎo)致的現(xiàn)有的問(wèn)題。
[0022]來(lái)自特定衛(wèi)星(例如通信衛(wèi)星)的信號(hào)通常比來(lái)自其他現(xiàn)有定位系統(tǒng)(諸如GPS)的信號(hào)更強(qiáng)。一個(gè)這種衛(wèi)星是低地軌道(LEO)衛(wèi)星銥星星座。在一示例中，配置為使用從例如銥星等LEO衛(wèi)星接收的信號(hào)工作的接收器單元可以使用在接收器單元的天線處小于約45dB的衰減的信號(hào)電平工作，而GPS配置的接收器單元通常不以這種電平工作。通過(guò)調(diào)整銥星衛(wèi)星信號(hào)，銥星配置的接收器單元可以在約15 - 20db運(yùn)行，低于通常的GPS配置的接收器單元將停止工作的電平。
[0023]根據(jù)各實(shí)施方式，包含來(lái)自衛(wèi)星系統(tǒng)的精確時(shí)間信號(hào)的這種強(qiáng)大信號(hào)可以用于確定準(zhǔn)確度達(dá)到例如近似I 一 10微秒的精確絕對(duì)時(shí)間。另外，這種強(qiáng)大信號(hào)可以與來(lái)自諸如蜂窩網(wǎng)絡(luò)、因特網(wǎng)或WiFi等其他地基基本設(shè)施的信息一起被傳遞到接收器單元。根據(jù)一個(gè)或更多實(shí)施方式，從衛(wèi)星信號(hào)獲得的精確絕對(duì)時(shí)間是充分準(zhǔn)確的，有助于校準(zhǔn)接收器單元中的系統(tǒng)相關(guān)器以集中在非常窄的時(shí)間段內(nèi)。當(dāng)在遮擋或堵塞環(huán)境中使用多個(gè)系統(tǒng)相關(guān)器而無(wú)精確時(shí)間參考的優(yōu)勢(shì)時(shí)，由于在大的時(shí)間段上進(jìn)行的搜索，相關(guān)處理在計(jì)算上負(fù)擔(dān)重，并且接收器單元可能無(wú)法在這種條件下執(zhí)行任務(wù)。然而，通過(guò)精確絕對(duì)時(shí)間(例如具有近似10微秒內(nèi)的準(zhǔn)確度)的傳遞，接收器單元(或用戶)可以通過(guò)校準(zhǔn)接收器單元的系統(tǒng)相關(guān)器更好地接收和追蹤來(lái)自諸如GPS等定位系統(tǒng)的導(dǎo)航信號(hào)，甚至在高度衰減或堵塞的環(huán)境中。因此，本發(fā)明的實(shí)施方式可以在嚴(yán)重衰減或堵塞的環(huán)境中輔助GPS或任何其他定位衛(wèi)星系統(tǒng)。應(yīng)當(dāng)理解精確絕對(duì)時(shí)間傳遞還可以用于諸如網(wǎng)絡(luò)同步等其他應(yīng)用。
[0024]下面參照附圖，其中附圖僅僅用于圖解說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，不是為了對(duì)其進(jìn)行限制。圖1提供根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的導(dǎo)航系統(tǒng)100的概況，此系統(tǒng)能夠在遮擋或堵塞環(huán)境中執(zhí)行任務(wù)。
[0025]如圖1的實(shí)施方式所示，在導(dǎo)航系統(tǒng)300中，接收器單元302 (例如蜂窩電話)配置為從衛(wèi)星306接收信號(hào)309，信號(hào)309可以包括來(lái)自傳統(tǒng)導(dǎo)航衛(wèi)星的全球定位系統(tǒng)(GPS)信號(hào)(例如受保護(hù)/不受保護(hù)的GPS信號(hào))。另外，接收器單元302配置為從衛(wèi)星304接收信號(hào)305，衛(wèi)星304可以是低地軌道(LEO)衛(wèi)星。此外，接收器單元302配置為從網(wǎng)絡(luò)308接收信號(hào)307，網(wǎng)絡(luò)308可以包括例如蜂窩網(wǎng)絡(luò)、因特網(wǎng)、WiFi網(wǎng)絡(luò)和/或其他網(wǎng)絡(luò)。從衛(wèi)星304接收的信號(hào)305包括在衛(wèi)星304上編碼的精確時(shí)間信號(hào)。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)308接收的信號(hào)307可以包括額外輔助信息，例如與衛(wèi)星304關(guān)聯(lián)的軌道信息、接收器單元302的近似位置、衛(wèi)星304和接收器單元302之間的近似距離(例如在約3000m內(nèi))，近似時(shí)間信息(例如約5秒內(nèi)的近似時(shí)間)、與衛(wèi)星304關(guān)聯(lián)的計(jì)時(shí)偏置信息(例如衛(wèi)星時(shí)鐘偏移量)和/或其他信息。
[0026]根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方式，衛(wèi)星306可以是集成的高性能導(dǎo)航和通信系統(tǒng)(諸如iGPS系統(tǒng))的一部分。衛(wèi)星306還可以是包括例如全球軌道導(dǎo)航系統(tǒng)(Glonass)的任何其他定位系統(tǒng)衛(wèi)星的一部分。
[0027]在一個(gè)示例中，衛(wèi)星304可以是LEO衛(wèi)星，其可以通過(guò)現(xiàn)有通信系統(tǒng)(例如銥星或Globalstar衛(wèi)星系統(tǒng))的衛(wèi)星來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)示例中，銥星衛(wèi)星用于實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星304，銥星衛(wèi)星的飛行計(jì)算機(jī)可以使用合適的軟件重編程以有助于處理導(dǎo)航信號(hào)。在另一示例中，Globalstar通信衛(wèi)星用于實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星304，衛(wèi)星彎管結(jié)構(gòu)允許地面設(shè)備被升級(jí)以支持各種新的信號(hào)格式。
[0028]在將衛(wèi)星304實(shí)現(xiàn)為L(zhǎng)EO通信衛(wèi)星的實(shí)施方式中，LEO通信衛(wèi)星可以被配置以支持通信信號(hào)以及導(dǎo)航信號(hào)。在這一點(diǎn)上，這種導(dǎo)航信號(hào)的實(shí)現(xiàn)可以考慮各種因素，諸如多路徑抑制、測(cè)距準(zhǔn)確度、交叉相關(guān)、對(duì)堵塞和干擾的抗性以及包括選擇性訪問(wèn)、防欺騙以及低攔截概率的安全性。
[0029]接收器單元302可以使用適當(dāng)?shù)挠布?或軟件實(shí)現(xiàn)為接收和解碼來(lái)自各種空間和陸地測(cè)距源的信號(hào)以執(zhí)行導(dǎo)航。這種信號(hào)可以包括例如來(lái)自GPS (或任何其他定位系統(tǒng)(例如Glonass)、LE0 (例如銥星或Globalstar衛(wèi)星系統(tǒng))、廣域增強(qiáng)系統(tǒng)(WAAS)、歐洲靜地星導(dǎo)航重疊服務(wù)(EGNOS)、多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)(MSAS)、Galileo、準(zhǔn)天頂衛(wèi)星系統(tǒng)(QZSS)和/或移動(dòng)衛(wèi)星冒險(xiǎn)(MSV)衛(wèi)星)的衛(wèi)星廣播。這種信號(hào)還可以包括來(lái)自網(wǎng)絡(luò)308的陸地廣播，網(wǎng)絡(luò)308可以包括蜂窩網(wǎng)絡(luò)、TV(電視)網(wǎng)絡(luò)、因特網(wǎng)、WiF1、WiMAX、國(guó)家車輛基礎(chǔ)設(shè)施集成(VII)節(jié)點(diǎn)以及其他合適的源。接收器單元302可以根據(jù)2005年11月7日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)11/268,317中闡述的各實(shí)施例實(shí)現(xiàn)，該專利申請(qǐng)通過(guò)引用并入本文。
[0030]接收器單元302可以進(jìn)一步配置為使用其他空間和陸地測(cè)距源廣播的信號(hào)接收和執(zhí)行導(dǎo)航，如在特定實(shí)施方式中所期望的。另外，接收器單元302可以配置具有慣性測(cè)量單元(IMU)，其實(shí)現(xiàn)為例如微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)裝置以提供堵塞保護(hù)。
[0031]接收器單元302還可以在可能適于特定應(yīng)用的任意期望的配置中實(shí)現(xiàn)。例如，在各實(shí)施方式中，接收器單元302可以實(shí)現(xiàn)為蜂窩電話、iGPS接收器、手持導(dǎo)航裝置、基于車載的導(dǎo)航裝置、基于飛行器的導(dǎo)航裝置或其他類型的裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，接收器單元302的位置可以對(duì)應(yīng)于用戶的位置。
[0032]參照?qǐng)D1A，其示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的接收器單元302的功能框圖。接收器單元302包括適于從一個(gè)或更多個(gè)衛(wèi)星接收衛(wèi)星信號(hào)3010的多頻率天線3020。例如，天線3020還適于從圖1的網(wǎng)絡(luò)208接收信號(hào)。天線3020耦連到一個(gè)或更多個(gè)預(yù)選濾波器3030、放大器3040以及A/D轉(zhuǎn)換器3050。合成器3070從溫控晶體振蕩器(TCXO) 3080接收信號(hào)，并且耦連到A/D轉(zhuǎn)換器3050、慣性裝置3085和計(jì)算機(jī)3060，計(jì)算機(jī)3060包括存儲(chǔ)器和處理器(未示出)。系統(tǒng)相關(guān)器可以用處理器實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)3060從慣性裝置3085接收原始測(cè)量值以及來(lái)自合成器3070和A/D轉(zhuǎn)換器3050的輸入以產(chǎn)生位置、海拔和時(shí)間的輸出3090。A/D轉(zhuǎn)換器3050的采樣率可以被適當(dāng)確定使得接收器單元302可以將關(guān)心的全部頻帶下轉(zhuǎn)換到基帶。
[0033]在運(yùn)行中，根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方式，在接收器單元302被遮擋或堵塞以及不能從衛(wèi)星306接收信號(hào)309 (例如GPS信號(hào))的位置，接收器單元302可以向網(wǎng)絡(luò)308發(fā)送消息請(qǐng)求援助。之后，網(wǎng)絡(luò)308確定額外的輔助信息。接著，接收器單元302使用信號(hào)307結(jié)合從衛(wèi)星304接收的信號(hào)305，校準(zhǔn)其系統(tǒng)相關(guān)器以改善從衛(wèi)星306接收信號(hào)309 (例如GPS信號(hào))，并因此即使在遮擋或堵塞環(huán)境中也能夠進(jìn)行導(dǎo)航，信號(hào)307包括通過(guò)網(wǎng)絡(luò)308獲得的額外輔助信息，信號(hào)305包括精確時(shí)間信號(hào)。
[0034]參照?qǐng)D2，其提供圖解說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式從衛(wèi)星獲得精確絕對(duì)時(shí)間傳遞的方法的流程圖。在一實(shí)施方式中，圖2可以實(shí)現(xiàn)為與圖1的導(dǎo)航系統(tǒng)300 —起使用，但是它還可以實(shí)現(xiàn)為與其他系統(tǒng)或應(yīng)用(諸如網(wǎng)絡(luò)同步)一起使用。當(dāng)與包括額外輔助信息的信號(hào)307組合時(shí)，從衛(wèi)星304接收的信號(hào)305(如圖1所示)允許定位。額外輔助信息可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)308投遞給接收器單元302。
[0035]在塊350，接收器單元302從衛(wèi)星304接收包括精確時(shí)間信號(hào)的信號(hào)305。精確時(shí)間信號(hào)作為周期性重復(fù)的良好定義的代碼從衛(wèi)星304被接收。應(yīng)當(dāng)理解良好定義的代碼可以包括任意數(shù)量的代碼，例如偽隨機(jī)碼。在一示例中，銥星衛(wèi)星可以廣播偽隨機(jī)碼，大約每23秒重復(fù)一次。其他實(shí)現(xiàn)可以包括交替代碼結(jié)構(gòu)。例如，在一個(gè)這樣的實(shí)現(xiàn)中，粗計(jì)時(shí)碼可以后跟隨偽隨機(jī)碼。在此實(shí)現(xiàn)中，粗計(jì)時(shí)碼可以包括純載波頻率的重復(fù)部分，其可以被接收器單元302容易地檢測(cè)到以用于各種操作，諸如確定多普勒漂移。此實(shí)現(xiàn)中的偽隨機(jī)碼可以用于確定絕對(duì)時(shí)間至高準(zhǔn)確度，但是對(duì)于接收器單元302來(lái)說(shuō)，偽隨機(jī)碼可能比檢測(cè)粗計(jì)時(shí)碼更難檢測(cè)到。為此，接收器單元302可以使用粗計(jì)時(shí)碼有效地確定期望接收偽隨機(jī)碼的近似時(shí)間。
[0036]在各實(shí)施例中，不要求從衛(wèi)星304接收的信號(hào)305包括詳細(xì)的導(dǎo)航信息，并且只有來(lái)自衛(wèi)星304的單個(gè)衛(wèi)星的信號(hào)305的一個(gè)廣播可用于啟動(dòng)輔助技術(shù)。此外，信號(hào)305的計(jì)時(shí)準(zhǔn)確度可能由于典型的GPS衛(wèi)星行為而嚴(yán)重退化，但是10微秒數(shù)量級(jí)的準(zhǔn)確度是足夠的。在一個(gè)示例中，接收器單元302可以在衰減或遮擋環(huán)境中(例如室內(nèi))運(yùn)行，其中接收器單元302能夠從衛(wèi)星304接收信號(hào)305，但是由于信號(hào)309的低功率和環(huán)境的衰減而無(wú)法從衛(wèi)星306接收信號(hào)309。對(duì)于銥星衛(wèi)星，例如，可重復(fù)的偽隨機(jī)碼的結(jié)構(gòu)允許接收器單元302甚至在天線處達(dá)到約45dB衰減的嚴(yán)重衰減環(huán)境中(即超過(guò)大多數(shù)GPS接收器不能接收信號(hào)時(shí)的電平約15dB)鎖定到偽隨機(jī)碼。接收器單元302還可以例如在信號(hào)309被商業(yè)情形中的競(jìng)爭(zhēng)信號(hào)潛在地堵塞的環(huán)境中，或者在信號(hào)309被軍事情形中的敵人有意堵塞的環(huán)境中運(yùn)行。
[0037]在塊352，來(lái)自衛(wèi)星304的信號(hào)305的代碼的相對(duì)時(shí)序相位(下文還稱為“η”或“代碼相位”)被接收器單元302使用低數(shù)據(jù)率相關(guān)確定。例如，接收器單元302可用于鎖定到信號(hào)305提供的高功率非GPS精確時(shí)間信號(hào)的代碼以及確定時(shí)序相位到小于約3微秒之內(nèi)。
[0038]在塊354，接收器單元302通過(guò)網(wǎng)絡(luò)308接收包括額外輔助信息的信號(hào)307。可替代地，在例如接收器單元302移入或移出衰減環(huán)境的情況下可以從衛(wèi)星304接收額外輔助信息?？傮w而言，額外輔助信息的更新速率很低，原則上可以存儲(chǔ)24小時(shí)或更久。在一個(gè)實(shí)施方式中，額外輔助信息可以包括代碼廣播的開(kāi)始時(shí)間、計(jì)時(shí)傳輸?shù)钠诖l率、非GPS衛(wèi)星軌道的模型以及時(shí)間偏置校正信息，所述時(shí)間偏置校正信息可以改善從衛(wèi)星304接收的精確時(shí)間信號(hào)的保真度，如塊350所述。另外，近似時(shí)間(例如在數(shù)秒的準(zhǔn)確度內(nèi))可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)308提供或由接收器單元302的本地時(shí)鐘提供。
[0039]在塊356，通過(guò)將代碼的時(shí)序相位與根據(jù)例如等式406(以下將參照?qǐng)D3描述)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)308接收的額外輔助信息相組合的方式，代碼的時(shí)序相位被轉(zhuǎn)換為精確絕對(duì)時(shí)間。
[0040]下面參照?qǐng)D3，其根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式圖解說(shuō)明低地軌道(LEO)衛(wèi)星的時(shí)間傳遞結(jié)構(gòu)信號(hào)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，圖3的時(shí)間傳遞結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)為用于圖1所示的導(dǎo)航系統(tǒng)300，但是它還可以用于其他系統(tǒng)或應(yīng)用，諸如網(wǎng)絡(luò)同步。在此實(shí)施例中，衛(wèi)星304實(shí)現(xiàn)為銥星衛(wèi)星。應(yīng)理解盡管圖解說(shuō)明銥星衛(wèi)星的時(shí)間傳遞信號(hào)，但是此處的描述可以針對(duì)其他衛(wèi)星系統(tǒng)適當(dāng)?shù)匦薷摹Ｔ趫D3的示例中，信號(hào)305可以包括被每個(gè)衛(wèi)星304重復(fù)廣播的1K緩沖周期402。每1K緩沖周期可以等于9984個(gè)字節(jié)，或72872個(gè)位/比特，或256個(gè)消息，或46.08秒。每天有1875個(gè)緩沖周期。還圖示了消息幀404(也稱為消息)，其可以等于312個(gè)位或8.28毫秒每脈沖。其他位可以由衛(wèi)星304預(yù)先定義。消息幀404的312個(gè)位通常是有效載荷位，其中通信(例如電話呼叫)每90毫秒出現(xiàn)一次語(yǔ)音更新。每個(gè)幀每
0.18秒重復(fù)一次，并且所有位可以用于檢測(cè)消息幀404的邊緣。脈沖可以在消息幀404內(nèi)偏移特定“時(shí)間槽”。
[0041]如果例如偽隨機(jī)碼是312位，則存在具有256個(gè)消息的滿緩沖器。在此示例中，每個(gè)消息具有其自身的偽隨機(jī)碼，使得不與其他代碼混淆。偽隨機(jī)碼可以近似每20 - 40秒重復(fù)一次?？梢圆捎靡阎暮?jiǎn)單偽隨機(jī)碼(或其他代碼)來(lái)區(qū)分256個(gè)消息并提供明顯的處理增益。在一個(gè)實(shí)施方式中，可以進(jìn)行粗簡(jiǎn)單代碼(例如，促進(jìn)載波頻率的檢測(cè)的代碼)和更精確的偽隨機(jī)碼(例如，允許更準(zhǔn)確的時(shí)間校準(zhǔn)的代碼)的交替。
[0042]在一個(gè)示例中，接收器單元302可以用于確定時(shí)間。緩沖器被加載并且廣播開(kāi)始。接收器單元302調(diào)諧到正確頻率并找到L頻帶幀中的位。接收器單元302找到與緩沖器的第η個(gè)消息匹配的代碼。然而，這并不告知時(shí)間，僅僅告知它是第η個(gè)消息(或者重復(fù)代碼的“代碼相位”)。
[0043]如圖2的塊352和354中描述的時(shí)序相位信息和額外輔助信息可以如圖2的塊356所述那樣合并以形成獲得精確絕對(duì)時(shí)間的等式，如在以下示例中相對(duì)圖3的實(shí)施方式，其中等式406用于確定時(shí)間。在等式406中，假設(shè)256個(gè)唯一消息每46.08秒重復(fù)一次。
[0044]時(shí)間=12:OOam開(kāi)始時(shí)間+ (N-1)*46.08秒+ (η-1)*0.18秒+時(shí)間偏置+路程/C (光速)
[0045]其中，衛(wèi)星304緩沖器回放的已知的開(kāi)始時(shí)間可以是限定日期的12:00am(上午12:00)，并且可以經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)鏈路投遞，如圖3的等式406所示?！癗” (也稱為“當(dāng)前緩沖周期”)是自開(kāi)始時(shí)間起256個(gè)消息的偽隨機(jī)碼塊重復(fù)的次數(shù)。在一個(gè)實(shí)施方式中，“N”可以由接收器單元302的本地時(shí)鐘以約小于10秒的準(zhǔn)確度確定。例如，如果消息在12:00am廣播，并且接收器單元302具有同步到網(wǎng)絡(luò)308的時(shí)鐘，則接收器單元302可以確定當(dāng)前緩沖周期“N”。即，接收器單元302基于特定已知變量幫助求解數(shù)字“N”。
[0046]“η”是重復(fù)序列中的代碼相位。在等式406的示例中，時(shí)間消息每0.18秒播放一次，并且包括256個(gè)唯一偽隨機(jī)消息。之后，偽隨機(jī)碼從開(kāi)始重復(fù)。因此，“η”是I到256之間的數(shù)?！唉恰笔褂美鐐坞S機(jī)碼從衛(wèi)星304測(cè)量，并且精確到小于10微秒。
[0047]如果接收器單元302知道哪個(gè)消息被接收，則可以確定代碼相位“η”。甚至在存在噪聲的情況下，接收器單元302可以執(zhí)行相關(guān)以確定接收了哪個(gè)消息。例如，如果存在噪聲，則可以接收隨機(jī)位，之后接收消息，接著再次接收隨機(jī)位。因此，消息可能被噪聲損壞并且消息可以包括損壞的位值。假設(shè)長(zhǎng)消息被發(fā)送，例如，1000位的消息，則可以將這些位與接收的位比較。如果例如980個(gè)位正確,則比較接下來(lái)的1000個(gè)位等等直至達(dá)到峰值。當(dāng)正確位的數(shù)量大于平均數(shù)時(shí)，達(dá)到峰值。在發(fā)送1000位的消息的示例中，如果峰值是例如600，則確定是正確消息。由此，在特定時(shí)間存在噪聲的情況下消息被接收并且被以統(tǒng)計(jì)方式確定。下面將在圖3Α中描述根據(jù)一個(gè)實(shí)施例確定接收的衛(wèi)星信號(hào)的代碼相位“η”的方法。
[0048]例如，“時(shí)間偏置”可以代表系統(tǒng)300中的任何計(jì)時(shí)偏置，并且可以補(bǔ)償衛(wèi)星304的時(shí)鐘中的測(cè)量誤差和/或傳輸序列中的已知時(shí)間槽變化。時(shí)間槽可以由衛(wèi)星304提供，或者可以由參考站測(cè)量，或者作為服務(wù)的一部分可以是固定的或者是可預(yù)測(cè)的。在圖3的示例中，銥星的90毫秒的消息幀可以被分割為多個(gè)時(shí)間槽。如圖3所示，可能發(fā)生脈沖，并且脈沖可能在消息幀內(nèi)偏移特定時(shí)間槽。接收器單元302可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)308獲知使用哪個(gè)時(shí)間槽。網(wǎng)絡(luò)308提供諸如傳輸頻率即傳輸?shù)淖宇l帶等基本信息，該信息根據(jù)例如廣播的頻率和/或其他因素頻繁變化。
[0049]“路程”代表衛(wèi)星304和接收器單元302之間的距離，并且利用可以通過(guò)數(shù)據(jù)鏈路投遞的衛(wèi)星304的軌道模型、接收器單元302的位置的適當(dāng)準(zhǔn)確的知識(shí)以及近似時(shí)間(作為衛(wèi)星軌道模型的輸入)計(jì)算而來(lái)。在一個(gè)實(shí)施例中，為了獲得約10微秒內(nèi)的準(zhǔn)確度，路程估計(jì)的準(zhǔn)確度必須達(dá)到約3000m，其可以等于地面上的約20000m的水平準(zhǔn)確度?？梢暂p松實(shí)現(xiàn)這種程度的定位，例如，通過(guò)蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。另外，可以采用簡(jiǎn)單波束覆蓋方法以基于用戶目前位于哪個(gè)非GPS衛(wèi)星波束中的知識(shí)以及最近的波束時(shí)間歷史來(lái)確定接收器單元302的位置。也可以適當(dāng)采用粗定位的多種其他方法。在一個(gè)實(shí)施方式中，針對(duì)衛(wèi)星304的衛(wèi)星軌道信息(星歷表)包括諸如在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)衛(wèi)星304在衛(wèi)星星座中的位置的信息以及可以被接收器單元302用于準(zhǔn)確地從衛(wèi)星304獲得時(shí)鐘值的其他信息。在此實(shí)施方式中，網(wǎng)絡(luò)308可以容易地確定小于I千米內(nèi)接收器單元302(或用戶)的位置。該路程的準(zhǔn)確度可以達(dá)到約3千米。接收器單元302的近似時(shí)間可以與軌道信息一起用于確定衛(wèi)星304的位置。在衛(wèi)星304的路程確定后，接下來(lái)用該路程除以光速(也稱為“C”)。
[0050]圖3A示出根據(jù)實(shí)施方式確定接收的衛(wèi)星信號(hào)的代碼相位的方法的流程圖。圖3A是衛(wèi)星304包括銥星衛(wèi)星的示例。在塊2010中，可以從銥星衛(wèi)星接收包括數(shù)據(jù)的信號(hào)以及利用具有適當(dāng)天線、放大器和下轉(zhuǎn)換器的接收器單元(如圖1A所示)在整個(gè)銥星頻帶上收集包括數(shù)據(jù)的信號(hào)。在塊2020，接收的數(shù)據(jù)可以被下轉(zhuǎn)換，例如通過(guò)1606MHz，并且數(shù)據(jù)可以被采樣，例如，以50M樣本每秒的速度。
[0051]在塊2030，可以捕獲采樣的數(shù)據(jù)并將其以適當(dāng)?shù)膲K存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，例如以二分之一個(gè)片段的塊。
[0052]在塊2040,對(duì)采樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行粗獲取(course acquisit1n)搜索。在本示例中，可以選擇近似9ms的數(shù)據(jù)以便詳細(xì)處理。捕捉數(shù)據(jù)的多普勒可以使用已知的軌道模型和估計(jì)時(shí)間來(lái)估計(jì)?？梢曰谝阎?或估計(jì))頻率子帶和通路(access)使用正弦和余弦函數(shù)數(shù)字地解調(diào)數(shù)據(jù)。解調(diào)還包括估計(jì)的多普勒頻率。之后，可以以例如近似111的因子對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取?？焖俑盗⑷~變換(FFT)可以用在抽取的數(shù)據(jù)上以確定最高峰值和關(guān)聯(lián)的頻率。應(yīng)注意關(guān)聯(lián)的頻率可以用于進(jìn)一步改善下一迭代的解調(diào)。解調(diào)總體上將產(chǎn)生DC結(jié)果，然而，不完美的多普勒估計(jì)通常產(chǎn)生低頻分量。接下來(lái)，可以考慮隨后的采樣數(shù)據(jù)的I毫秒塊并且可以重復(fù)該過(guò)程。
[0053]在塊2050，處理的數(shù)據(jù)被篩選出峰值以便執(zhí)行一致性檢查。例如，峰值應(yīng)當(dāng)被分離“η” *90 毫秒。
[0054]在塊2060，一旦峰值被篩選出，可以在粗峰值+180毫秒一 0.5*窗口的位置執(zhí)行精獲取(fine acquisit1n)。窗口代表期待找到代碼的時(shí)間范圍。例如，接收的數(shù)據(jù)可能與代碼中的128個(gè)非零消息相關(guān)；之后，可記錄最高相關(guān)峰值；并且時(shí)步可以被遞增特定微秒數(shù)。之后，可以在窗口的持續(xù)期間內(nèi)重復(fù)該過(guò)程。
[0055]在塊2070，當(dāng)通過(guò)知道哪個(gè)消息產(chǎn)生最佳峰值和知道相對(duì)時(shí)間而捕獲數(shù)據(jù)時(shí)可以由接收器單元確定代碼相位。
[0056]一旦代碼相位被確定，即可確定精確絕對(duì)時(shí)間，如以上參照?qǐng)D3的等式的描述。
[0057]利用以上根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方式描述的技術(shù)計(jì)算精確絕對(duì)時(shí)間之后，精確絕對(duì)時(shí)間可以用在多個(gè)應(yīng)用(諸如網(wǎng)絡(luò)同步)中，或者作為對(duì)諸如GPS等定位系統(tǒng)的輔助。
[0058]在定位輔助實(shí)施例中，如上所述確定的精確絕對(duì)時(shí)間可以被采用以“調(diào)焦”或校準(zhǔn)例如GPS接收器等接收器單元302的相關(guān)器。在此情況下，GPS接收器可以具有多個(gè)并列定位系統(tǒng)相關(guān)器，當(dāng)并列定位系統(tǒng)相關(guān)器被充分地時(shí)間校準(zhǔn)時(shí)(例如使用此處描述的技術(shù))，其能夠鎖定到來(lái)自例衛(wèi)星306 (如GPS衛(wèi)星)的信號(hào)309 (例如GPS信號(hào))，甚至在堵塞或衰減的環(huán)境中。
[0059]接收器單元302還可以補(bǔ)償多普勒頻移，多普勒頻移指代由發(fā)射源相對(duì)于觀察者的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的發(fā)射電波的頻率變化。隨著衛(wèi)星在天空中移動(dòng)，衛(wèi)星信號(hào)的發(fā)射頻率發(fā)生變化。通過(guò)使用其時(shí)間的知識(shí)，接收器單元302可以預(yù)測(cè)和補(bǔ)償多普勒頻移，從而能夠獲取正確的頻率。在一個(gè)實(shí)施方式中，多普勒頻移可以通過(guò)以下等式計(jì)算:
[0060]多普勒=路程速率+Cx正常發(fā)射頻率
[0061]如上所述，到衛(wèi)星304的路程是接收器單元302與衛(wèi)星304的位置之間的距離。路程速率是路程和時(shí)間的函數(shù)，類似于例如基于兩個(gè)不同點(diǎn)之間隨時(shí)間經(jīng)過(guò)的距離的速度測(cè)量。最后，在以上多普勒等式中，銥星衛(wèi)星的正常發(fā)射頻率，例如可以是1.6GHz數(shù)量級(jí)?！癈”代表光速。
[0062]網(wǎng)絡(luò)308提供衛(wèi)星信息以及針對(duì)信號(hào)的預(yù)調(diào)諧信息，從而當(dāng)發(fā)生多普勒頻移時(shí)，信號(hào)變化相應(yīng)地保持一致。
[0063]衛(wèi)星304的多普勒曲線也可以輔助確定計(jì)時(shí)信息。接收器單元302可以監(jiān)視隨時(shí)間推移從衛(wèi)星304接收的各種信號(hào)305。通過(guò)確定隨衛(wèi)星304在高空移動(dòng)而發(fā)生的多普勒頻移，接收器單元302可以獲得接收器單元302位置的精確確定和計(jì)時(shí)信息。由此，再次參照?qǐng)D3的等式406，接收器單元302的位置的估計(jì)可以參照衛(wèi)星304的多普勒曲線執(zhí)行。
[0064]由此，在上述實(shí)施方式中，根據(jù)等式406的精確絕對(duì)時(shí)間可以被傳送到接收器單元302，其中存在地面網(wǎng)絡(luò)(例如網(wǎng)絡(luò)308)以支持空間網(wǎng)絡(luò)(例如衛(wèi)星304和/或衛(wèi)星306的一個(gè)或更多個(gè))。
[0065]在另一個(gè)將參照?qǐng)D3B在下文中更詳細(xì)地描述的實(shí)施方式中，通過(guò)例如使用銥星衛(wèi)星的固有L頻帶脈沖(burst)結(jié)構(gòu)信號(hào)，可以在不存在所述額外輔助信息的情況下實(shí)現(xiàn)精確絕對(duì)時(shí)間。在各實(shí)施方式中，衛(wèi)星304可以是諸如銥星的LEO衛(wèi)星，并且衛(wèi)星306可以是GPS衛(wèi)星。在這種實(shí)施方式中，已知銥星衛(wèi)星使用根據(jù)L頻帶結(jié)構(gòu)從1610MHz到1625MHz的頻率。GPS載波也在L頻帶中，中心頻率為1176.45MHz (L5)、1227.60MHz (L2)、1381.05MHz (L3)和1575.42MHz (LI)。由于銥星和GPS頻率之間的接近，接收器單元302能夠從銥星和GPS衛(wèi)星系統(tǒng)兩個(gè)衛(wèi)星系統(tǒng)一起接收信號(hào)而不需要額外的天線。
[0066]每個(gè)銥星衛(wèi)星保持內(nèi)部時(shí)鐘，該時(shí)鐘被監(jiān)視并且相對(duì)于協(xié)調(diào)通用時(shí)間(UTC，F(xiàn)r.Temps Universel Coordonne,也稱為格林威治標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間或祖魯時(shí)間)保持10微秒內(nèi)的準(zhǔn)確度而無(wú)時(shí)鐘漂移。因此，銥星衛(wèi)星提供的L頻帶信號(hào)可以準(zhǔn)確地與UTC時(shí)間關(guān)聯(lián)在近似10微秒內(nèi)。L頻帶銥星衛(wèi)星信號(hào)由90毫秒幀構(gòu)成。因此，通過(guò)確定銥星衛(wèi)星信號(hào)的L頻帶幀的邊緣，可以獲得準(zhǔn)確的計(jì)時(shí)信息。
[0067]參照?qǐng)D3B，其提供圖示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例在衰減或堵塞環(huán)境中執(zhí)行時(shí)間傳遞和導(dǎo)航的方法流程圖。圖3B圖示的方法可以使用圖1的導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，只是在本實(shí)施方式中，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)308提供的額外輔助信息是不可獲得的。
[0068]在塊502中，接收器單元302檢測(cè)從衛(wèi)星304廣播的信號(hào)305的幀結(jié)構(gòu)(例如當(dāng)被L頻帶銥星衛(wèi)星信號(hào)實(shí)現(xiàn)時(shí))。即使沒(méi)有良好定義或精確的代碼，接收器單元302也能夠檢測(cè)到銥星傳輸信號(hào)的L頻帶幀。由于在本實(shí)施方式中假設(shè)無(wú)法從網(wǎng)絡(luò)308獲得額外輔助信息，因此接收器單元302準(zhǔn)備絕對(duì)時(shí)間的連續(xù)猜測(cè)或估計(jì)。利用足夠的現(xiàn)有知識(shí)，時(shí)間估計(jì)的次數(shù)通常一定是合理的數(shù)字。例如，在銥星幀結(jié)構(gòu)的100個(gè)幀中，存在排隊(duì)的GPS秒。由此，時(shí)間估計(jì)或猜測(cè)的次數(shù)可以降低到100次。
[0069]在塊504，一旦產(chǎn)生連續(xù)估計(jì)，則接收器單元302的本地時(shí)鐘根據(jù)衛(wèi)星304的信號(hào)305的幀結(jié)構(gòu)被校準(zhǔn)。
[0070]在塊506，產(chǎn)生分別根據(jù)幀結(jié)構(gòu)信號(hào)而隔離的多個(gè)時(shí)間估計(jì)，其中至少一個(gè)時(shí)間估計(jì)根據(jù)衛(wèi)星306的信號(hào)309被校準(zhǔn)。
[0071]在塊508，可以將時(shí)間估計(jì)提供給接收器單元302的并列相關(guān)器。接著，并列相關(guān)器根據(jù)時(shí)間估計(jì)被校準(zhǔn)。
[0072]在塊510，根據(jù)衛(wèi)星306的信號(hào)309校準(zhǔn)的時(shí)間估計(jì)被標(biāo)識(shí)并且該時(shí)間估計(jì)向接收器單元302提供輔助信息。該輔助信息顯著改善接收器單元302有效地檢測(cè)衛(wèi)星306的信號(hào)309的能力。也就是說(shuō)，正如以上根據(jù)銥星衛(wèi)星用于實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星304的實(shí)施方式所討論的，平衡(leverage)多個(gè)并行電話呼叫是可能的，例如確定衛(wèi)星信號(hào)幀結(jié)構(gòu)的幀邊緣。在本示例中，銥星具有90毫秒的幀結(jié)構(gòu)。在每100個(gè)幀中，存在彼此間排隊(duì)的相應(yīng)GPS秒。因此，通過(guò)僅僅知道幀邊緣，GPS處理被明顯地改善，因?yàn)閲L試100個(gè)幀比嘗試無(wú)限次數(shù)的估計(jì)更容易獲得輔助信息。
[0073]以上參照?qǐng)D1 一 3B描述的根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方式獲得精確絕對(duì)時(shí)間的系統(tǒng)和方法可用于通過(guò)立即啟動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)站(例如WiFi收發(fā)器、WiFi兼容裝置、802.11兼容裝置或其他無(wú)線裝置)的搜索來(lái)推動(dòng)室內(nèi)導(dǎo)航。根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方式，通過(guò)使用上述精確絕對(duì)時(shí)間，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)站(例如因特網(wǎng)熱點(diǎn)和/或其他類型的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)站)可以用作接收器單元302的定位信標(biāo)(具有搜索位置)。結(jié)果，接收器單元302的漫游用戶可以在室內(nèi)環(huán)境中導(dǎo)航。
[0074]圖4提供一種自成型導(dǎo)航系統(tǒng)300a，該系統(tǒng)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式使用衛(wèi)星以允許無(wú)線網(wǎng)絡(luò)站定位。在圖4中，接收器單元302a可以配置為從無(wú)線網(wǎng)絡(luò)站702、704和706接收可以包括輔助信息的測(cè)距信號(hào)701、703和705。每個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)站702、704和706與網(wǎng)絡(luò)708處于信號(hào)通信中，還從衛(wèi)星304a接收精確時(shí)間和測(cè)距信號(hào)710。在一個(gè)實(shí)施方式中，接收器單元302a的位置可以對(duì)應(yīng)于漫游用戶的位置。
[0075]應(yīng)當(dāng)理解無(wú)線網(wǎng)絡(luò)站702、704和706可以包括WiFi收發(fā)器以及其他無(wú)線網(wǎng)絡(luò)站裝置、配置和/或網(wǎng)絡(luò)。另外，網(wǎng)絡(luò)708可以包括因特網(wǎng)或其他合適的網(wǎng)絡(luò)，諸如蜂窩網(wǎng)絡(luò)或TV網(wǎng)絡(luò)。
[0076]參照?qǐng)D5，其提供根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式通過(guò)集成衛(wèi)星信號(hào)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)站信號(hào)來(lái)執(zhí)行地理定位的方法的流程圖。圖5的流程圖可以實(shí)現(xiàn)為用于圖4的導(dǎo)航系統(tǒng)中。在此實(shí)施方式中，來(lái)自例如銥星衛(wèi)星和GPS衛(wèi)星的衛(wèi)星信號(hào)可以與WiFi或802.11類型信號(hào)集成。
[0077]在塊802，接收器單元302a接收采用可重復(fù)代碼形式的精確絕對(duì)計(jì)時(shí)代碼信號(hào)710，諸如從衛(wèi)星304a廣播的偽隨機(jī)碼，衛(wèi)星304例如是LEO衛(wèi)星(如以上參照?qǐng)D1 一 3B根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方式所描述的)。
[0078]在塊804，接收器單元302a通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)站702、704和/或706接收輔助信息。
[0079]在塊806，精確絕對(duì)計(jì)時(shí)代碼信號(hào)710與來(lái)自無(wú)線網(wǎng)絡(luò)站702、704和/或706的輔助信息一起用于確定達(dá)到數(shù)微秒準(zhǔn)確度內(nèi)的精確絕對(duì)時(shí)間。
[0080]在塊808，使用精確絕對(duì)時(shí)間校準(zhǔn)接收器單元302a的系統(tǒng)相關(guān)器，例如GPS相關(guān)器，以幫助遮擋環(huán)境中的定位，例如GPS定位。
[0081]在塊810，接收器單元302a使用利用精確絕對(duì)時(shí)間所確定的定位信息搜索無(wú)線網(wǎng)絡(luò)站702、704和706的位置。
[0082]在塊812，接收器單元302a接收測(cè)距代碼上傳送的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)站702、704和706的位置信息。
[0083]在塊814，接收器單元302a通過(guò)組合定位信息與來(lái)自一個(gè)或更多無(wú)線網(wǎng)絡(luò)站702、704和706的測(cè)距信息來(lái)執(zhí)行絕對(duì)地理定位。
[0084]在一個(gè)實(shí)施方式中，如果期望的話，漫游用戶的位置(例如接收器單元302a的位置)可以通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)站702、704和706進(jìn)行報(bào)告，從而幫助用戶追蹤。
[0085]圖6提供圖示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式通過(guò)集成衛(wèi)星信號(hào)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)站信號(hào)執(zhí)行地理定位的方法的流程圖。圖6的流程圖可以實(shí)現(xiàn)為用于圖4的導(dǎo)航系統(tǒng)中。在此實(shí)施方式中，起信標(biāo)作用的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)站的定位還可以通過(guò)集成例如(僅僅)銥星衛(wèi)星信號(hào)和WiFi或802.11類型信號(hào)(具有更長(zhǎng)的集成時(shí)間)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0086]應(yīng)當(dāng)理解以上參照?qǐng)D5在塊802 - 806描述的方法可以用于本實(shí)施方式以確定精確絕對(duì)時(shí)間達(dá)數(shù)微秒準(zhǔn)確度內(nèi)。一旦絕對(duì)時(shí)間被確定，則在圖6的塊910，使用絕對(duì)時(shí)間校準(zhǔn)接收器單元302a的系統(tǒng)相關(guān)器以有助于在遮擋環(huán)境中的定位。
[0087]在塊912，接收器單元302隨時(shí)間測(cè)量多個(gè)衛(wèi)星的衛(wèi)星測(cè)距代碼(例如銥星iGPS測(cè)距代碼)。
[0088]在塊914，假設(shè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)站702、704和706是靜止的，測(cè)距代碼與諸如軌道信息和計(jì)時(shí)信號(hào)等衛(wèi)星信息組合。
[0089]在塊916，接收器單元302a通過(guò)反復(fù)集成經(jīng)過(guò)的多個(gè)衛(wèi)星(例如銥星)使用多點(diǎn)定位(multiIaterat1n)計(jì)算定位。
[0090]在塊918，使用定位信息搜索WiFi收發(fā)器702、704和706的位置。
[0091]在塊920，接收器單元302a接收測(cè)距代碼上傳送的WiFi收發(fā)器702、704和706的位置信息。
[0092]在塊922，接收器單元302a通過(guò)組合來(lái)自WiFi收發(fā)器702、704和706的定位信息和測(cè)距信息執(zhí)行絕對(duì)地理定位。
[0093]根據(jù)一種實(shí)施方式，可以通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)報(bào)告漫游用戶的位置(如果期望的話)從而有助于用戶追蹤。
[0094]為了確定測(cè)距，例如，可以確定到達(dá)的差值時(shí)間。WiFi收發(fā)器可以發(fā)送消息到接收器單元302a，例如電話或計(jì)算機(jī)，并且一旦接收器單元302a接收到消息即向WiFi收發(fā)器發(fā)回一個(gè)消息。計(jì)算機(jī)或電話的處理期是已知的。WiFi收發(fā)器知道接收器單元302a響應(yīng)WiFi收發(fā)器所用的時(shí)間。由此，可以計(jì)算到達(dá)的差值時(shí)間(DTOA)，并且該時(shí)間將等于收發(fā)器單元的處理期加上消息返回WiFi收發(fā)器的時(shí)間。
[0095]在可應(yīng)用之處，本公開(kāi)提供的各個(gè)實(shí)施方式可以使用硬件、軟件或硬件和軟件的組合實(shí)現(xiàn)。另外在可應(yīng)用處，此處闡述的各個(gè)硬件組件和/或軟件組件可以組合為包括軟件、硬件和/或兩者的合成組件而不背離本公開(kāi)的精神。在可應(yīng)用之處，此處闡述的各個(gè)硬件組件和/或軟件組件可以分離為包括軟件、硬件或兩者的子組件而不背離本公開(kāi)的精神。另外，在可應(yīng)用之處，可以想到軟件組件可以實(shí)現(xiàn)為硬件組件，反之亦然。
[0096]根據(jù)本公開(kāi)的軟件，諸如程序代碼和/或數(shù)據(jù)，可以存儲(chǔ)在一個(gè)或更多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上。還可以想到此處標(biāo)識(shí)的軟件可以使用一個(gè)或更多個(gè)通用或?qū)Ｓ糜?jì)算機(jī)和/或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)和/或其他實(shí)現(xiàn)。在可用之處，此處描述的各個(gè)步驟的順序可以改變、組合為合成的步驟和/或分離為子步驟以提供本文描述的特征。
[0097]以上描述的實(shí)施方式僅僅為了說(shuō)明的目的而不是限制本發(fā)明。還應(yīng)理解根據(jù)本發(fā)明的原理進(jìn)行各種修改和變化是可能的。因此，本發(fā)明的范圍僅僅由接下來(lái)的權(quán)利要求限定。
【權(quán)利要求】
1.一種適于執(zhí)行地理定位的接收器單元，包括: 天線，其適于從衛(wèi)星接收精確時(shí)間信號(hào)以及從至少一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)站接收額外輔助信息，其中所述精確時(shí)間信號(hào)包括周期性重復(fù)代碼； 處理器，其包括 使用所述精確時(shí)間信號(hào)和所述輔助信息確定精確絕對(duì)時(shí)間的裝置， 使用所述精確絕對(duì)時(shí)間校準(zhǔn)所述接收器單元的系統(tǒng)相關(guān)器來(lái)確定與所述接收器單元關(guān)聯(lián)的定位信息的裝置， 使用所述定位信息請(qǐng)求所述至少一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)站的位置信息的裝置，以及 使用所述定位信息和所述位置信息確定所述接收器單元的絕對(duì)地理位置的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收器單元，其中所述無(wú)線網(wǎng)絡(luò)站是WiFi網(wǎng)絡(luò)、蜂窩網(wǎng)絡(luò)或因特網(wǎng)的一部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收器單元，其中所述衛(wèi)星是低地軌道衛(wèi)星，即LEO衛(wèi)星。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的接收器單元，其中所述衛(wèi)星是銥星衛(wèi)星或Globalstar衛(wèi)星。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收器單元，其中所述輔助信息包括與所述衛(wèi)星關(guān)聯(lián)的軌道信息、所述接收器單元的近似位置或近似時(shí)間信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收器單元，其中所述衛(wèi)星是第一衛(wèi)星，其中所述接收器單元適于在衰減或堵塞環(huán)境中使用來(lái)自第二衛(wèi)星的定位信號(hào)執(zhí)行地理定位。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的接收器單元，其中所述第二衛(wèi)星是全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星，即GPS衛(wèi)星。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收器單元，其中所述代碼在粗計(jì)時(shí)代碼和偽隨機(jī)碼之間交替。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收器單元，其中所述接收器單元是蜂窩電話、iGPS接收器、手持導(dǎo)航裝置、基于車輛的導(dǎo)航裝置或基于飛行器的導(dǎo)航裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收器單元，其中所述處理器還適于使所述接收器單元執(zhí)行以下操作: 從所述衛(wèi)星接收所述精確時(shí)間信號(hào)；以及 從所述至少一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)站接收所述輔助信息。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的接收器單元，其中所述處理器適于確定與所述接收器單元關(guān)聯(lián)的定位信息，包括所述處理器適于執(zhí)行以下操作: 使用所述精確絕對(duì)時(shí)間校準(zhǔn)所述接收器單元的系統(tǒng)相關(guān)器以確定與所述接收器單元關(guān)聯(lián)的定位信息； 隨時(shí)間推移測(cè)量多個(gè)衛(wèi)星的測(cè)距代碼； 組合所述測(cè)距代碼和所述輔助信息；以及 計(jì)算定位信息。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的接收器單元，其中所述處理器適于使用所述定位信息請(qǐng)求所述至少一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)站的位置信息，包括所述處理器適于執(zhí)行以下操作: 使用所述定位信息搜索所述至少一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)站的位置信息；以及 接收在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)站測(cè)距代碼上傳送的位置信息。
【文檔編號(hào)】G01S19/12GK104076371SQ201410287072
【公開(kāi)日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2009年5月11日 優(yōu)先權(quán)日:2008年5月30日
【發(fā)明者】D·A·惠蘭, G·M·古特, B·G·費(fèi)雷爾, R·W·布倫利 申請(qǐng)人:波音公司