用于利用預(yù)測星歷的位置確定的方法、系統(tǒng)和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】提供用于使用預(yù)測星歷的位置確定以減少首次定位時間的方法、系統(tǒng)和設(shè)備。該方法包括：在設(shè)備中從多個衛(wèi)星接收廣播軌道數(shù)據(jù)和時鐘狀態(tài)以確定用于多個衛(wèi)星的第一協(xié)助數(shù)據(jù)；并且使用第一協(xié)助數(shù)據(jù)來數(shù)值地預(yù)測用于多個衛(wèi)星的第一星歷。該方法也包括：在服務(wù)器系統(tǒng)中從全局GNSS服務(wù)網(wǎng)絡(luò)接收精確軌道數(shù)據(jù)和準(zhǔn)確衛(wèi)星時鐘狀態(tài)以確定第二協(xié)助數(shù)據(jù)；在設(shè)備中接收第二協(xié)助數(shù)據(jù)并且使用第二協(xié)助數(shù)據(jù)來數(shù)值地預(yù)測第二星歷。該方法還包括：在設(shè)備中從多個衛(wèi)星接收衛(wèi)星信號；分別校驗第一預(yù)測星歷和第二預(yù)測星歷的有效時段以從第一預(yù)測星歷和第二預(yù)測星歷選擇預(yù)測星歷。
【專利說明】用于利用預(yù)測星歷的位置確定的方法、系統(tǒng)和設(shè)備
[0001]有關(guān)申請的交叉引用
[0002]本公開內(nèi)容要求于2013年9月12日提交的第61/876，971號美國臨時專利申請的優(yōu)先權(quán)并且要求該美國臨時專利申請的權(quán)益，其整體內(nèi)容通過引用而結(jié)合于此。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本公開內(nèi)容涉及基于衛(wèi)星的定位系統(tǒng)。更具體地，公開內(nèi)容涉及一種用于使用預(yù)測星歷的位置確定以減少首次定位時間(time-to-first-fix)的方法、系統(tǒng)和設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0004]來自全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)、諸如全球定位系統(tǒng)(GPS)、GL0NASS、伽利略和COMPASS的衛(wèi)星信號當(dāng)前可用于移動設(shè)備、也被稱為具有GNSS功能的設(shè)備本身。GNSS信號包括用來測量與衛(wèi)星的偽距(pseudo-range)的測距信號以及包括導(dǎo)航消息。導(dǎo)航消息由三個主要成分構(gòu)成。第一部分包含GNSS日期和時間、加上衛(wèi)星的狀態(tài)和它的健康的指示。第二部分包含軌道信息并且允許具有GNSS功能的設(shè)備計算衛(wèi)星的位置。被稱為歷書(almanac)的第三部分包含涉及所有衛(wèi)星的信息和狀態(tài)；它們的位置和偽隨機噪聲數(shù)。具有GNSS功能的設(shè)備可以從充分數(shù)目的GNSS衛(wèi)星接收信號，從這些信號中提取必要的導(dǎo)航消息，然后與測距信號結(jié)合使用導(dǎo)航消息以提供位置、速度和定時服務(wù)以及有關(guān)的應(yīng)用。基于衛(wèi)星的位置系統(tǒng)的重要性能指標(biāo)是首次定位時間(TTFF)。TTFF是具有GNSS功能的設(shè)備獲取衛(wèi)星信號并且在多種條件下計算它的位置所需要的時間。然而，為了最佳用戶體驗，希望最小化TTFF。
[0005]從衛(wèi)星傳輸?shù)男菤v稱為廣播星歷。廣播星歷包含該衛(wèi)星的軌道信息和這一軌道信息的有效時段。一般而言，廣播星歷僅有效四個小時的時段。廣播星歷描述具有附加校正的軌道元素的開普勒式集合，這些軌道元素然后允許在廣播星歷的有效時段期間的任何時間處在地-心-地-固定(Earth-centered-Earth-fixed, ECEF)的笛卡爾坐標(biāo)中計算衛(wèi)星的位置。在用于先前獲得的廣播星歷的有效時段已經(jīng)到期時，要求具有GNSS功能的設(shè)備在具有GNSS功能的設(shè)備需要計算衛(wèi)星狀態(tài)時獲取當(dāng)前的廣播星歷。通常，可以從GNSS衛(wèi)星獲得當(dāng)前的廣播星歷作為直接的廣播。備選地，可以從服務(wù)器實時獲取衛(wèi)星星歷。實時遞送實際廣播星歷，該實際廣播星歷由鄰近接收器的站、或者參考接收器的站的網(wǎng)絡(luò)同時在觀測，該鄰近接收器的站、或者參考接收器的站的網(wǎng)絡(luò)向數(shù)據(jù)中心中繼從在每個參考接收器的站處可見的每個衛(wèi)星接收的所有當(dāng)前廣播星歷。另外，具有GNSS功能的設(shè)備在如下位置中，它可以在該位置從GNSS衛(wèi)星獲得廣播星歷并且恰當(dāng)?shù)亟庹{(diào)信號，接收和解調(diào)的過程明顯地增加了處理時間。額外的處理時間當(dāng)然增加TTFF，同時增加具有GNSS功能的設(shè)備的功率消耗。
[0006]因而，在本領(lǐng)域中需要一種具有GNSS功能的設(shè)備，該具有GNSS功能的設(shè)備通過使得將來時間的星歷可用于該設(shè)備來確定位置、速度和定時服務(wù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)這里描述的技術(shù)，提供用于位置確定的方法、系統(tǒng)和設(shè)備。一種設(shè)備包括:存儲器，被配置為在第一存儲器部分中存儲最新獲得的廣播軌道數(shù)據(jù)和時鐘狀態(tài)；在第二存儲器部分中存儲第一地球定向參數(shù)數(shù)據(jù)；在第三存儲器部分中存儲第一協(xié)助數(shù)據(jù)；在第四存儲器部分中存儲第一預(yù)測星歷；在第五存儲器部分中存儲第二協(xié)助數(shù)據(jù)；并且在第六存儲器部分中存儲第二預(yù)測星歷。該設(shè)備還包括:數(shù)據(jù)生成器，可操作用于使用在存儲器的第一部分中存儲的最新獲得的廣播軌道數(shù)據(jù)和時鐘狀態(tài)來產(chǎn)生第一協(xié)助數(shù)據(jù)；星歷預(yù)測器，可操作用于使用在存儲器的第三部分中存儲的第一協(xié)助數(shù)據(jù)來產(chǎn)生第一預(yù)測星歷并且使用在存儲器的第五部分中存儲的第二協(xié)助數(shù)據(jù)來產(chǎn)生第二預(yù)測星歷；星歷選擇器，可操作用于基于有效間隔校驗來從在存儲器的第四部分中存儲的第一預(yù)測星歷和在存儲器的第六部分中存儲的第二預(yù)測星歷二者中選擇預(yù)測星歷；以及位置確定系統(tǒng)，被適配用于在確定用于該設(shè)備的位置時使用所選擇的預(yù)測星歷。
[0008]在一個實施例中，一種用于位置確定的系統(tǒng)包括存儲介質(zhì)和處理器。該存儲介質(zhì)被配置為包括:第一存儲介質(zhì)部分，存儲由全球GNSS服務(wù)網(wǎng)絡(luò)定期報告的精確軌道數(shù)據(jù)和準(zhǔn)確時鐘狀態(tài)；第二存儲介質(zhì)部分，存儲由少數(shù)代理定期報告的地球定向參數(shù)(EarthOrientat1n Parameter)值；第三存儲介質(zhì)部分,存儲用于生成第二協(xié)助數(shù)據(jù)的軟件代碼；以及第四存儲介質(zhì)部分，存儲根據(jù)在存儲介質(zhì)的第三部分中存儲的軟件代碼計算的第二協(xié)助數(shù)據(jù)。該處理器可操作用于根據(jù)在存儲介質(zhì)的第三部分中存儲的軟件代碼來計算第二協(xié)助數(shù)據(jù)。
[0009]在另一實施例中，提供一種用于位置確定的方法，該方法包括:在設(shè)備中從多個衛(wèi)星接收廣播軌道數(shù)據(jù)和時鐘狀態(tài)以確定針對多個衛(wèi)星的第一協(xié)助數(shù)據(jù)，存儲第一協(xié)助數(shù)據(jù)，并且使用第一協(xié)助數(shù)據(jù)來數(shù)值地預(yù)測針對多個衛(wèi)星的第一星歷；在系統(tǒng)中從全球GNSS服務(wù)網(wǎng)絡(luò)接收精確軌道數(shù)據(jù)和準(zhǔn)確衛(wèi)星時鐘狀態(tài)以確定第二協(xié)助數(shù)據(jù)，并且存儲第二協(xié)助數(shù)據(jù)；在設(shè)備中接收第二協(xié)助數(shù)據(jù)，存儲第二協(xié)助數(shù)據(jù)，并且使用第二協(xié)助數(shù)據(jù)來數(shù)值地預(yù)測第二星歷。
[0010]在又一實施例中，提供一種用于位置確定的方法，該方法包括:在設(shè)備中從多個衛(wèi)星接收衛(wèi)星信號，基于有效間隔校驗從針對多個衛(wèi)星的第一預(yù)測星歷和第二預(yù)測星歷中選擇預(yù)測星歷；并且使用所接收的衛(wèi)星信號和所選擇的預(yù)測星歷來計算針對該設(shè)備的位置。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的位置系統(tǒng)的示例性架構(gòu)的框圖。
[0012]圖2是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的用于生成第一預(yù)測星歷的過程示例的流程圖。
[0013]圖3是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的用于生成第二預(yù)測星歷的過程示例的流程圖。
[0014]圖4是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的用于使用預(yù)測星歷的位置確定的過程示例的流程圖。

【具體實施方式】
[0015]圖1是示出定位系統(tǒng)100的示例性架構(gòu)的框圖。如圖所示，系統(tǒng)100包括多個部件，每個部件用以提供具體功能。這些部件包括:在存儲裝置中存儲的、并且然后在處理器上被執(zhí)行以提供功能的軟件，被適配為提供部件的功能的硬件，或者軟件和硬件的組合，該軟件和硬件的組合一起工作以提供該部件的功能。所描繪的架構(gòu)可以被適配為參照圖2至4舉例說明示例性流程圖中的任何一個流程圖或者舉例說明在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)的任何數(shù)目的其它過程。
[0016]在圖1的示例中，具有GNSS功能的設(shè)備110包括GNSS定位系統(tǒng)112，該GNSS定位系統(tǒng)112包括在其中獲取GNSS信號的射頻(RF)模塊(未示出)以及在其中提取測距信號和導(dǎo)航消息的數(shù)字處理模塊(未示出)。在示例中，可以與在該設(shè)備中的應(yīng)用處理器(未示出)一起共享在數(shù)字處理模塊中的軟件代碼的部分。在這一基于主機的模式中，應(yīng)用處理器和GNSS定位系統(tǒng)通過并行運行來計算位置。應(yīng)用處理器控制GNSS定位系統(tǒng)112。
[0017]根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例，具有GNSS功能的設(shè)備110的用戶打開GNSS定位系統(tǒng)112以允許該設(shè)備提供位置、速度和定時服務(wù)。在GNSS定位系統(tǒng)112被上電時，RF模塊從多個可視衛(wèi)星101 (為了圖示清楚，僅示出單個衛(wèi)星)獲取衛(wèi)星信號。在傳統(tǒng)操作期間，數(shù)字處理模塊解調(diào)來自可見衛(wèi)星的GNSS信號以獲取用于可見衛(wèi)星的廣播軌道數(shù)據(jù)。所獲得的廣播軌道數(shù)據(jù)允許具有GNSS功能的設(shè)備110計算可視衛(wèi)星的位置，該位置與偽距數(shù)據(jù)組合用來提供具有GNSS功能的設(shè)備110的位置。
[0018]假設(shè)在傳統(tǒng)操作中已經(jīng)使用具有GNSS功能的設(shè)備110，從而使用從來自可見衛(wèi)星所獲得的廣播軌道數(shù)據(jù)推導(dǎo)的位置和速度來計算該設(shè)備在第一時間的位置。GNSS定位系統(tǒng)112在存儲器120中存儲獲得的廣播軌道數(shù)據(jù)和時鐘狀態(tài)。盡管GNSS定位系統(tǒng)112嘗試計算它在第二時間的位置，但是由于惡劣操作環(huán)境、諸如高樓和停車庫而不能從可視衛(wèi)星獲取當(dāng)前的廣播軌道數(shù)據(jù)和時鐘狀態(tài)，然而可操作用于從先前存儲的星歷產(chǎn)生將來星歷(包括軌道數(shù)據(jù)和時鐘狀態(tài))的星歷預(yù)測器116可以提供預(yù)測的或者擴展的星歷，用以協(xié)助GNSS定位系統(tǒng)112確定該設(shè)備的位置，從而減少首次定位時間(TTFF)。
[0019]嵌入在具有GNSS功能的設(shè)備110中的存儲器120被配置為在該存儲器的部分121中存儲最新獲得的廣播軌道數(shù)據(jù)和時鐘狀態(tài)。在一個實施例中，存儲器120可以是非易失性存儲器，從而它包含的數(shù)據(jù)可以在本領(lǐng)域中確定位置、速度和定時服務(wù)的具有GNSS功能的設(shè)備110存在需要時被立即使用?？梢詠G棄比某個天數(shù)(例如3天)更舊的廣播軌道數(shù)據(jù)和時鐘狀態(tài)的記錄?？紤]廣播軌道數(shù)據(jù)的有效時段且不失準(zhǔn)確性，每個廣播軌道記錄可以按照可配置間隔被擴展成若干個別記錄。例如在GPS衛(wèi)星廣播軌道數(shù)據(jù)有效兩個小時時段的情況下，可配置間隔是15分鐘，因此可以擴展針對每個廣播軌道記錄的8個個別記錄?？膳渲瞄g隔可以根據(jù)不同GNSS而不同。
[0020]存儲器120也被配置為在存儲器的部分122中存儲第一地球定向參數(shù)(EOP)數(shù)據(jù)。第一 EOP數(shù)據(jù)包括極移(polar mot1n) X、極移Y和日長(length of day’LOD)。在一個實施例中，第一 EOP數(shù)據(jù)是隨到將來的時間而有效的預(yù)測值。用于預(yù)測EOP數(shù)據(jù)的模型基于與所測量的EOP值的歷史時間數(shù)列的參數(shù)擬合，所測量的EOP值的歷史時間數(shù)列諸如由國際地球旋轉(zhuǎn)和參考系統(tǒng)服務(wù)(IERS)或者國家地理空間代理(NGA)產(chǎn)生的那些。在一個實施例中而非限制性的，根據(jù)歷史時間日志(跨越近五十年)的功率譜分析的執(zhí)行和主頻的選擇、連同長期多項式，生成預(yù)測模型。因而，預(yù)測模型可以用來有效地推測將來的歷史時間數(shù)列。
[0021]在具有GNSS功能的設(shè)備110中的數(shù)據(jù)生成器118被配置為產(chǎn)生第一協(xié)助數(shù)據(jù)。第一協(xié)助數(shù)據(jù)由第一軌道數(shù)據(jù)和第一時鐘數(shù)據(jù)構(gòu)成。在一個實施例中，可以通過使用在存儲器的部分121中存儲的最新獲得的廣播軌道數(shù)據(jù)和時鐘狀態(tài)來生成第一協(xié)助數(shù)據(jù)。根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例，數(shù)據(jù)生成器118存儲用于第一軌道數(shù)據(jù)生成和第一時鐘數(shù)據(jù)生成的軟件代碼并且可操作用于根據(jù)該軟件代碼來計算第一軌道數(shù)據(jù)。
[0022]具體而言，數(shù)據(jù)生成器118將廣播軌道數(shù)據(jù)從開普勒(Ifeplerian)模型框架轉(zhuǎn)換成地-心-地-固定(ECEF)框架以便針對可視衛(wèi)星中的每個衛(wèi)星而產(chǎn)生初始軌道位置和速度條件，并且然后基于實際廣播軌道數(shù)據(jù)，針對可視衛(wèi)星中的每個衛(wèi)星而確定初始軌道動態(tài)參數(shù)。使用適當(dāng)力學(xué)模型，通過衛(wèi)星運動方程的數(shù)值積分，將迭代地估計軌道條件和軌道動態(tài)參數(shù)。在達到收斂(即當(dāng)前計算的軌道位置、速度和軌道動態(tài)參數(shù)與該衛(wèi)星的廣播軌道充分地接近)之后，數(shù)據(jù)生成器118針對可視衛(wèi)星中的每個衛(wèi)星，輸出并且在存儲器的部分123中存儲第一軌道數(shù)據(jù)。第一軌道數(shù)據(jù)可以被調(diào)用以在任何時間生成軌道預(yù)測。數(shù)據(jù)生成器118也可以使用在存儲器的部分121中存儲的最新獲得的時鐘狀態(tài)，通過二次多項式模型而產(chǎn)生針對可視衛(wèi)星中的每個衛(wèi)星的第一時鐘數(shù)據(jù)。針對可視衛(wèi)星中的每個衛(wèi)星的第一時鐘數(shù)據(jù)被存儲于存儲器的部分123中。它們可以被調(diào)用以在任何時間生成時鐘預(yù)測。
[0023]一旦產(chǎn)生第一協(xié)助數(shù)據(jù)，在具有GNSS功能的設(shè)備110中的星歷預(yù)測器116被配置為針對在第一協(xié)助數(shù)據(jù)中包括的可視衛(wèi)星中的每個衛(wèi)星而產(chǎn)生第一預(yù)測星歷。第一預(yù)測星歷由第一軌道預(yù)測和第一時鐘預(yù)測構(gòu)成。根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例，星歷預(yù)測器116存儲用于第一軌道預(yù)測和第一時鐘預(yù)測的軟件代碼并且可操作用于根據(jù)該軟件代碼來計算第一軌道預(yù)測和第一時鐘預(yù)測。
[0024]具體而言，星歷預(yù)測器116可以通過從第一軌道數(shù)據(jù)開始數(shù)值地積分衛(wèi)星運動方程來計算衛(wèi)星的將來軌道，并且然后使用在存儲器的部分121中存儲的第一 EOP數(shù)據(jù)來將預(yù)測軌道從ECI坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成ECEF坐標(biāo)。星歷預(yù)測器116還可以使用第一時鐘數(shù)據(jù)、基于預(yù)測模型來計算衛(wèi)星的將來時鐘狀態(tài)。時鐘狀態(tài)預(yù)測模型是時間的二次多項式。這些軌道和時鐘預(yù)測然后用來以與廣播星歷相同的表示而擬合第一預(yù)測星歷。應(yīng)當(dāng)注意，星歷可以在任何給定的間隔上被預(yù)測并且將覆蓋針對衛(wèi)星的有效時段。在一個實施例中，在GPS廣播星歷僅有效四個小時時段的情況。為了延伸超出四個小時時段的能力，在本領(lǐng)域中需要提供多個星歷?？梢蕴峁┽槍σ粋€衛(wèi)星的6個星歷，用以描述一天的衛(wèi)星狀態(tài)。對于其它GNSS，有效時段可以不同，并且因而多個星歷的數(shù)量也可以不同。星歷預(yù)測器116輸出且在存儲器的部分124中存儲第一預(yù)測星歷。
[0025]通常，具有GNSS功能的設(shè)備110在任何給定的時間在如下位置中，它可以在該位置僅看見完整的GNSS星座的一部分。例如，在可見GPS衛(wèi)星粗略地是完整的GPS星座的30%的情況。根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例，廣播星歷可以每天被采樣若干次，以保證最優(yōu)GNSS星座采樣。然而，由于關(guān)于電池壽命或者其它操作的限制，所以具有GNSS功能的設(shè)備110不能夠連續(xù)地觀測和記錄廣播星歷。
[0026]現(xiàn)代的具有GNSS功能的設(shè)備110可以并入GNSS衛(wèi)星定位的功能以及蜂窩收發(fā)器(未示出)或無線收發(fā)器(未示出)的功能。具有GNSS功能的設(shè)備110可以通過運用RF場傳播來與無線通信網(wǎng)絡(luò)102無線地通信。在一個實施例中，無線通信網(wǎng)絡(luò)102可以是蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)。具有GNSS功能的設(shè)備110使用RF信號以根據(jù)各種蜂窩技術(shù)、諸如全球移動通信系統(tǒng)(GSM)、碼分多址(CDMA)、寬帶碼分多址(WCDMA)和長期演進(LTE)等與蜂窩站(未示出)進行通信。在另一實施例中，無線通信網(wǎng)絡(luò)102可以是無線局域網(wǎng)(LAN)。具有GNSS功能的設(shè)備110使用RF信號以根據(jù)各種通信協(xié)議、諸如基于電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE) 802.11的協(xié)議(例如WiFi網(wǎng)絡(luò))與接入點(未示出)進行通信。
[0027]根據(jù)本公開內(nèi)容的另一實施例，星歷預(yù)測器116的輸入可以被擴充以包括來自外部服務(wù)器系統(tǒng)的協(xié)助數(shù)據(jù)。這樣的協(xié)助數(shù)據(jù)與在具有GNSS功能的設(shè)備110中的實際觀測相比較可以提供完整的GNSS星座?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖1，定位系統(tǒng)100的示例性架構(gòu)還包括服務(wù)器系統(tǒng)130，全球GNSS服務(wù)網(wǎng)絡(luò)150、諸如向服務(wù)器系統(tǒng)130提供精確軌道數(shù)據(jù)和準(zhǔn)確衛(wèi)星時鐘狀態(tài)的國際GNSS服務(wù)(IGS)，以及代理160、諸如向服務(wù)器系統(tǒng)130提供EOP值的IERS或 NGA。
[0028]在圖1的示例中，服務(wù)器系統(tǒng)130可以通過IP(網(wǎng)際協(xié)議)網(wǎng)絡(luò)103從全球GNSS服務(wù)網(wǎng)絡(luò)150定期地接收精確軌道數(shù)據(jù)和準(zhǔn)確衛(wèi)星時鐘狀態(tài)。IP網(wǎng)絡(luò)103是用來通過網(wǎng)絡(luò)(例如因特網(wǎng))從一個主機向另一主機發(fā)送數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例，可以每天四次接收精確軌道數(shù)據(jù)。備選地，可以每天一次接收準(zhǔn)確衛(wèi)星時鐘狀態(tài)。根據(jù)這樣的實施例，用于精確軌道數(shù)據(jù)和準(zhǔn)確衛(wèi)星時鐘狀態(tài)的可能接收間隔可以分別是6小時間隔和24小時間隔。在服務(wù)器系統(tǒng)130中的存儲介質(zhì)140被配置為在存儲介質(zhì)的部分142中定期地存儲精確軌道數(shù)據(jù)和準(zhǔn)確衛(wèi)星時鐘狀態(tài)。根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例，可以丟棄比某個天數(shù)(例如30天)更舊的精確軌道數(shù)據(jù)和準(zhǔn)確衛(wèi)星時鐘狀態(tài)的記錄。服務(wù)器系統(tǒng)130還可以通過網(wǎng)絡(luò)103從代理160定期地接收EOP值。EOP值包括極移X、極移Y、日長(LOD)和UTl-UTC并且可以被存儲于存儲介質(zhì)的部分144中。根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例，可以每天一次接收EOP值(即，可能的接收間隔可以是24小時間隔)，并且可以丟棄比某個天數(shù)(例如30天)更舊的EOP值的記錄。
[0029]在服務(wù)器系統(tǒng)130中的處理器132被配置為操作在存儲介質(zhì)的部分146中存儲的軟件代碼以生成第二協(xié)助數(shù)據(jù)。第二協(xié)助數(shù)據(jù)由第二軌道數(shù)據(jù)、第二時鐘數(shù)據(jù)和第二 EOP數(shù)據(jù)構(gòu)成。根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例，處理器132使用多項式模型，依據(jù)在存儲介質(zhì)的部分144中存儲的所接收的EOP值生成第二 EOP數(shù)據(jù)。用于生成第二 EOP數(shù)據(jù)的多項式模型是基于與所接收的EOP值的歷史時間數(shù)列的參數(shù)擬合。根據(jù)本公開內(nèi)容的另一實施例，處理器132依據(jù)在存儲介質(zhì)的部分142中存儲的所接收的精確軌道數(shù)據(jù)，生成第二軌道數(shù)據(jù)，包括:設(shè)置針對每個衛(wèi)星的初始軌道位置和速度條件；確定針對每個衛(wèi)星的初始軌道動態(tài)參數(shù)；使用第二EOP數(shù)據(jù)，將所接收的精確軌道數(shù)據(jù)從ECEF坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成ECI坐標(biāo)；使用適當(dāng)力學(xué)模型，通過衛(wèi)星運動方程的數(shù)值積分，迭代地估計軌道條件和軌道動態(tài)參數(shù)，直至達到收斂。數(shù)值積分可以通過任何標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值積分方法、諸如Runga-Kutta方法或者多步驟型方法來完成。迭代估計可以通過與軌道條件和軌道動態(tài)參數(shù)的最小平方擬合來完成。根據(jù)本公開內(nèi)容的另一實施例，處理器132使用二次多項式模型，依據(jù)在存儲介質(zhì)的部分142中存儲的所接收的準(zhǔn)確時鐘狀態(tài)而生成第二時鐘數(shù)據(jù)。用于生成第二時鐘數(shù)據(jù)的二次多項式模型是基于與所接收的準(zhǔn)確時鐘狀態(tài)的歷史時間數(shù)列的參數(shù)擬合。處理器132輸出并且在存儲介質(zhì)的部分148中存儲第二協(xié)助數(shù)據(jù)。
[0030]響應(yīng)于來自具有對無線通信網(wǎng)絡(luò)102的接入的具有GNSS功能的設(shè)備110的請求，在本領(lǐng)域中需要如下具有GNSS功能的設(shè)備110，該設(shè)備通過傳播可用于該設(shè)備的第二協(xié)助數(shù)據(jù)來確定位置、速度和定時服務(wù)。在一個實施例中，服務(wù)器系統(tǒng)130根據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議(例如用于實施通信協(xié)議、諸如傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議(TCP/IP)、超文本傳送協(xié)議(HTTP)等的軟件)，向具有GNSS功能的設(shè)備110預(yù)備消息。該消息攜帶第二協(xié)助數(shù)據(jù)。然后，服務(wù)器系統(tǒng)130通過電話服務(wù)和/或網(wǎng)絡(luò)(例如因特網(wǎng))接入而向無線站(例如蜂窩站)傳播與該消息對應(yīng)的信號，并且無線站經(jīng)由無線通信網(wǎng)絡(luò)102向具有GNSS功能的設(shè)備110轉(zhuǎn)發(fā)消息。
[0031]在具有GNSS功能的設(shè)備110接收到第二協(xié)助數(shù)據(jù)之后，它在存儲器的部分125中存儲第二協(xié)助數(shù)據(jù)。在具有GNSS功能的設(shè)備中的星歷預(yù)測器116被配置為產(chǎn)生針對每個衛(wèi)星的第二預(yù)測星歷。第二預(yù)測星歷由第二軌道預(yù)測和第二時鐘預(yù)測構(gòu)成。根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例，星歷預(yù)測器116存儲用于第二軌道預(yù)測和第二時鐘預(yù)測的軟件代碼并且可操作用于根據(jù)該軟件代碼來計算第二軌道預(yù)測和第二時鐘預(yù)測。
[0032]具體而言，星歷預(yù)測器116可以通過從第二軌道數(shù)據(jù)開始數(shù)值地積分衛(wèi)星運動方程來計算衛(wèi)星的將來軌道，并且然后使用第二 EOP數(shù)據(jù)來將預(yù)測軌道從ECI坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成ECEF坐標(biāo)。星歷預(yù)測器116還可以使用第二時鐘數(shù)據(jù)、基于預(yù)測模型來計算衛(wèi)星的將來時鐘狀態(tài)。時鐘狀態(tài)預(yù)測模型是時間的二次多項式。這些軌道和時鐘預(yù)測然后用來以與廣播星歷相同的表示而擬合第二預(yù)測星歷。星歷預(yù)測器116輸出并且在存儲器的部分126中存儲第二預(yù)測星歷。
[0033]在具有GNSS功能的設(shè)備110中的星歷選擇器114被配置為基于有效間隔校驗，從在存儲器的部分124中存儲的第一預(yù)測星歷和在存儲器的部分126中存儲的第二預(yù)測星歷中選擇預(yù)測星歷。基于第一門限間隔與第一預(yù)測星歷的有效時段的比較和第二門限間隔與第二預(yù)測星歷的有效時段的比較來執(zhí)行有效間隔校驗。在第一預(yù)測星歷的有效時段小于第一門限間隔并且第二預(yù)測星歷的有效時段不小于第二門限間隔時，可以選擇第一預(yù)測星歷。備選地，在第一預(yù)測星歷的有效時段不小于第一門限間隔并且第二預(yù)測星歷的有效時段小于第二門限間隔時，可以選擇第二預(yù)測星歷。以下將參照圖4討論有效校驗的更多細節(jié)。GNSS定位系統(tǒng)112被適配為在確定該設(shè)備的位置時使用所選擇的預(yù)測星歷，以便實現(xiàn)對于在迅速定位時間的要求。
[0034]圖2是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的用于生成第一預(yù)測星歷的過程示例200的流程圖。在示例中，該過程由在具有GNSS功能的設(shè)備110中的數(shù)據(jù)生成器118和星歷預(yù)測器116執(zhí)行。該過程在201開始并且行進至210。
[0035]假設(shè)在具有GNSS功能的設(shè)備110中的GNSS定位系統(tǒng)112剛好已經(jīng)被上電，它在210通過RF模塊從充分數(shù)目的GNSS衛(wèi)星接收衛(wèi)星信號并且從衛(wèi)星信號提取當(dāng)前廣播軌道數(shù)據(jù)和時鐘狀態(tài)。應(yīng)當(dāng)注意，需要某個時間段來實現(xiàn)衛(wèi)星信號的接收和提取。響應(yīng)于具有GNSS功能的設(shè)備沒有對無線通信網(wǎng)絡(luò)102的接入，GNSS定位系統(tǒng)112可以在有效時間段期間的時間處，使用從來自可視衛(wèi)星的獲得的廣播軌道數(shù)據(jù)推導(dǎo)的位置和速度，結(jié)合從與可視衛(wèi)星相關(guān)聯(lián)的測距信號推導(dǎo)的偽距信號，來計算該設(shè)備的位置。
[0036]在220，GNSS定位系統(tǒng)112在存儲器的部分121中存儲廣播軌道數(shù)據(jù)和時鐘狀態(tài)。在230，數(shù)據(jù)生成器118可以產(chǎn)生針對可視衛(wèi)星中的每個衛(wèi)星的第一協(xié)助數(shù)據(jù)。第一協(xié)助數(shù)據(jù)包括第一軌道數(shù)據(jù)和第一時鐘數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)生成器118可以通過使用適當(dāng)力學(xué)模型、通過衛(wèi)星運動方程的數(shù)值積分、迭代地估計軌道條件(包括軌道位置和速度)和軌道動態(tài)參數(shù)直至達到收斂，來產(chǎn)生第一軌道數(shù)據(jù)。估計的目標(biāo)在于通過調(diào)整初始軌道條件和初始軌道動態(tài)參數(shù)，來最小化衛(wèi)星的建模軌道與它的廣播軌道之間的距離的平方，衛(wèi)星的建模軌道與它的廣播軌道兩者在使用在存儲器的部分121中存儲的第一 EOP數(shù)據(jù)而從ECEF坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的地球中心慣性(ECI)坐標(biāo)中。數(shù)值積分可以通過任何標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值積分方法、諸如Runga-Kutta方法或者多步驟型方法來完成。這樣的迭代估計可以通過與軌道條件和軌道動態(tài)參數(shù)的最小平方擬合來完成。數(shù)據(jù)生成器118還可以使用二次多項式模型，通過生成時鐘數(shù)據(jù)的初始集合并且估計準(zhǔn)確時鐘狀態(tài)，來產(chǎn)生第一時鐘數(shù)據(jù)。在這一點，在數(shù)據(jù)生成器118執(zhí)行數(shù)據(jù)生成之時，GNSS定位系統(tǒng)112可以掉電或者被置于不活躍模式中。
[0037]在240，星歷預(yù)測器116可以針對在第一協(xié)助數(shù)據(jù)中包括的可視衛(wèi)星中的每個衛(wèi)星而產(chǎn)生第一預(yù)測星歷。第一預(yù)測星歷包括第一預(yù)測軌道和第一預(yù)測時鐘。星歷預(yù)測器116基于在存儲器的部分123中存儲第一軌道數(shù)據(jù)、通過數(shù)值地積分衛(wèi)星運動方程并且基于在存儲器的部分122中存儲EOP數(shù)據(jù)而將預(yù)測軌道從ECI坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成ECEF笛卡爾坐標(biāo)，來產(chǎn)生第一預(yù)測軌道。星歷預(yù)測器116進一步基于在存儲器的部分123中存儲第一時鐘數(shù)據(jù)，通過時間的二次多項式來產(chǎn)生第一預(yù)測時鐘。在這一點，在星歷預(yù)測器116執(zhí)行預(yù)測之時，GNSS定位系統(tǒng)112可以掉電或者被置于不活躍模式中。
[0038]在250，星歷預(yù)測器116以與廣播星歷相同的數(shù)學(xué)表示來擬合可視衛(wèi)星的第一預(yù)測軌道和第一預(yù)測時鐘。在260中，星歷預(yù)測器116在存儲器的部分124中存儲第一預(yù)測星歷。該過程行進至299并且終止。
[0039]在稍后的時間，當(dāng)GNSS定位系統(tǒng)112上電或者進入活躍模式中時，如果沒有可用于GNSS定位系統(tǒng)112的有效實際廣播軌道數(shù)據(jù)，則它可以使用從來自可視衛(wèi)星的第一預(yù)測星歷推導(dǎo)的位置和速度，結(jié)合從與可視衛(wèi)星相關(guān)聯(lián)的測距信號推導(dǎo)的偽距數(shù)據(jù)，計算該設(shè)備的位置。無論GNSS定位系統(tǒng)112最終何時解調(diào)來自衛(wèi)星信號的新廣播軌道數(shù)據(jù)和時鐘狀態(tài)，都可以重復(fù)參照圖2的預(yù)測過程。
[0040]圖3是示出根據(jù)公開內(nèi)容的一個實施例的用于生成第二預(yù)測星歷的示例過程300的流程圖。在示例中，該過程由在具有GNSS功能的設(shè)備110中的星歷預(yù)測器116執(zhí)行。該過程在401開始并且行進至310。
[0041]假設(shè)GNSS定位系統(tǒng)112剛好已經(jīng)上電，需要某個時間段以從充分數(shù)目的GNSS衛(wèi)星接收衛(wèi)星信號并且從衛(wèi)星信號提取當(dāng)前的廣播軌道數(shù)據(jù)和時鐘狀態(tài)。在310，服務(wù)器系統(tǒng)130響應(yīng)于來自具有GNSS功能的設(shè)備110的協(xié)助數(shù)據(jù)請求，通過無線通信網(wǎng)絡(luò)102的連接而傳輸?shù)诙f(xié)助數(shù)據(jù)。應(yīng)當(dāng)注意，因為第一協(xié)助數(shù)據(jù)是依據(jù)在完全自治的具有GNSS功能的設(shè)備110中的實際衛(wèi)星觀測而生成的，所以第二協(xié)助數(shù)據(jù)可以提供相比第一協(xié)助數(shù)據(jù)更完整的衛(wèi)星坐標(biāo)的視圖。因此，第二協(xié)助數(shù)據(jù)可以應(yīng)用于更多衛(wèi)星。在320，具有GNSS功能的設(shè)備110在存儲器的部分125中存儲接收到的第二協(xié)助數(shù)據(jù)。
[0042]當(dāng)由服務(wù)器系統(tǒng)130提供的第二協(xié)助數(shù)據(jù)用作向星歷預(yù)測器116的輸入時，星歷預(yù)測器116在330產(chǎn)生第二預(yù)測星歷。第二預(yù)測星歷包括第二預(yù)測軌道和第二預(yù)測時鐘。星歷預(yù)測器116可以基于在存儲器的部分125中存儲第二軌道數(shù)據(jù)、通過數(shù)值地積分衛(wèi)星運動方程并且基于在存儲器的部分125中存儲第二 EOP數(shù)據(jù)而將預(yù)測軌道從ECI坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成ECEF笛卡爾坐標(biāo)，來產(chǎn)生第二預(yù)測軌道。星歷預(yù)測器116還可以基于在存儲器的部分125中存儲第二時鐘數(shù)據(jù)，通過時間的二次多項式來產(chǎn)生第二預(yù)測時鐘。在這一點，在星歷預(yù)測器116執(zhí)行預(yù)測之時，GNSS定位系統(tǒng)112可以掉電或者被置于不活躍模式中。在340，星歷預(yù)測器116以與廣播星歷相同的表示來擬合衛(wèi)星的第二預(yù)測軌道和第二預(yù)測時鐘。在350，星歷預(yù)測器116在存儲器的部分126中存儲第二預(yù)測星歷。該過程行進至399并且終止。
[0043]如果沒有可用于GNSS定位系統(tǒng)112的有效實際廣播軌道數(shù)據(jù)，則GNSS定位系統(tǒng)112可以使用從來自可見衛(wèi)星的第二預(yù)測星歷推導(dǎo)的位置和速度，結(jié)合從與可視衛(wèi)星相關(guān)聯(lián)的測距信號推導(dǎo)的偽距信號，來計算該設(shè)備的位置。在稍后的時間，當(dāng)GNSS定位系統(tǒng)112從衛(wèi)星信號最終地解調(diào)實際廣播軌道數(shù)據(jù)和時鐘狀態(tài)時，星歷預(yù)測器116也可以使用參照圖2的預(yù)測過程來產(chǎn)生第一預(yù)測星歷。另外，無論新的協(xié)助數(shù)據(jù)何時變成可用于通過耦合到無線連接以向服務(wù)器系統(tǒng)130發(fā)送協(xié)助數(shù)據(jù)請求的具有GNSS功能的設(shè)備110，都可以重復(fù)參照圖3的預(yù)測過程。新的協(xié)助數(shù)據(jù)可以被加載到該設(shè)備的存儲器中作為第二協(xié)助數(shù)據(jù)。
[0044]圖4是示出根據(jù)公開內(nèi)容的一個實施例的用于使用預(yù)測星歷的位置確定的過程示例400的流程圖。在示例中，該過程由在具有GNSS功能的設(shè)備110中的GNSS定位系統(tǒng)112和星歷選擇器116執(zhí)行。該過程在401開始并且行進至410。
[0045]假設(shè)GNSS定位系統(tǒng)112上電或者進入活躍模式，第一預(yù)測星歷和第二預(yù)測星歷先前已經(jīng)被生成和被存儲于具有GNSS功能的設(shè)備110中。由于以源數(shù)據(jù)的更多準(zhǔn)確度來產(chǎn)生來自服務(wù)器系統(tǒng)130的第二協(xié)助數(shù)據(jù)，所以第二協(xié)助數(shù)據(jù)使得星歷預(yù)測器116能夠計算比在GNSS功能的設(shè)備110上的數(shù)據(jù)生成器118更準(zhǔn)確的預(yù)測。一般而言，可以針對與可以可靠地預(yù)測軌道數(shù)據(jù)一樣長久的將來，來提供預(yù)測星歷。雖然更長的預(yù)測時段是可能的，但是軌道數(shù)據(jù)預(yù)測的準(zhǔn)確度可能由于更長的預(yù)測時段而下降。根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例，第一預(yù)測星歷僅有效近似14天的時段。根據(jù)本公開內(nèi)容的另一實施例，第二預(yù)測星歷僅有效近似28天的時段。
[0046]在410，GNSS定位系統(tǒng)112通過RF模塊從充分數(shù)目的GNSS衛(wèi)星接收衛(wèi)星信號并且從衛(wèi)星信號提取當(dāng)前的廣播軌道數(shù)據(jù)和時鐘狀態(tài)。在420，GNSS定位系統(tǒng)112校驗實際廣播軌道數(shù)據(jù)是否可用。如果來自任何可視衛(wèi)星的實際廣播軌道數(shù)據(jù)不可用于GNSS定位系統(tǒng)112，則該過程行進至430 ;否則，該過程行進至470。
[0047]在430，星歷選擇器116從第一預(yù)測星歷和第二預(yù)測星歷中選擇預(yù)測星歷。可以基于有效間隔校驗來選擇預(yù)測星歷。基于第一門限間隔與第一預(yù)測星歷的有效時段的比較和第二門限間隔與第二預(yù)測星歷的有效時段的比較來執(zhí)行有效間隔校驗?？梢愿鶕?jù)一系列經(jīng)驗實驗，預(yù)先確定將軌道數(shù)據(jù)預(yù)測的準(zhǔn)確度考慮在內(nèi)的門限間隔。在示例中，第一門限間隔是在第一預(yù)測星歷的有效時段內(nèi)(即在近似14天內(nèi))的時間(例如2天)。在另一示例中，第二門限間隔是在第二預(yù)測星歷的有效時段(即近似28天)內(nèi)的時間(例如20天)。
[0048]在440，星歷選擇器116確定有效間隔校驗是否被驗證。在示例中，當(dāng)?shù)谝活A(yù)測星歷的有效時段小于第一門限間隔并且第二預(yù)測星歷的有效時段不小于第二門限間隔時，有效間隔校驗被驗證。當(dāng)有效間隔校驗被驗證時，星歷選擇器116在450選擇第一預(yù)測星歷作為向GNSS定位系統(tǒng)的輸入；否則，星歷選擇器116在460選擇第二預(yù)測星歷作為向GNSS定位系統(tǒng)的輸入。
[0049]根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例，當(dāng)?shù)谝活A(yù)測星歷的有效時段小于第一門限間隔并且第二預(yù)測星歷的有效時段不小于第二門限間隔時，GNSS定位系統(tǒng)112與從與可視衛(wèi)星相關(guān)聯(lián)的測距信號推導(dǎo)的偽距數(shù)據(jù)結(jié)合地使用第一預(yù)測星歷(即所選擇的預(yù)測星歷)。根據(jù)本公開內(nèi)容的另一實施例，在第一預(yù)測星歷的有效時段不小于第一門限間隔并且第二預(yù)測星歷的有效時段小于第二門限間隔時，GNSS定位系統(tǒng)112與從與可視衛(wèi)星相關(guān)聯(lián)的測距信號推導(dǎo)的偽距數(shù)據(jù)結(jié)合地使用第二預(yù)測星歷(即所選擇的預(yù)測星歷)，以確定具有GNSS功能的設(shè)備110的位置。
[0050]在470，GNSS定位系統(tǒng)112使用來自可視衛(wèi)星的實際廣播軌道數(shù)據(jù)，結(jié)合從與可視衛(wèi)星相關(guān)聯(lián)的測距信號推導(dǎo)的偽距數(shù)據(jù)，以確定具有GNSS功能的設(shè)備110的位置。該過程行進至499并且終止。
[0051]這一書面描述使用示例以公開本發(fā)明、包括最佳方式并且也使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)和使用本發(fā)明。本發(fā)明的可專利范圍可以包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。然而，也可以使用其它實現(xiàn)方式、諸如被配置為實現(xiàn)這里描述的方法和系統(tǒng)的固件或者適當(dāng)設(shè)計的硬件。例如，這里描述的系統(tǒng)和方法可以被實施在獨立處理引擎中、被實施為協(xié)同處理器或者被實施為硬件加速器。在又一示例中，可以在許多不同類型的計算機可讀介質(zhì)上提供這里描述的系統(tǒng)和方法，這些計算機可讀介質(zhì)包括包含指令(例如軟件)的計算機存儲機制(例如⑶-ROM、磁盤、RAM、閃存、計算機的硬驅(qū)動)，這些指令用于在由一個或者多個處理器執(zhí)行時用來實現(xiàn)方法的操作并且實施這里描述的系統(tǒng)。
[0052]根據(jù)一些實施例，一種移動設(shè)備包括:數(shù)據(jù)生成模塊、星歷預(yù)測模塊、星歷選擇模塊和定位引擎。數(shù)據(jù)生成模塊被配置為至少部分基于與一個或者多個衛(wèi)星相關(guān)聯(lián)的廣播星歷數(shù)據(jù)而生成用于位置確定的第一協(xié)助數(shù)據(jù)。星歷預(yù)測模塊被配置為:響應(yīng)于移動設(shè)備不具有對通信網(wǎng)絡(luò)的接入，至少部分基于第一協(xié)助數(shù)據(jù)而生成與一個或者多個衛(wèi)星相關(guān)聯(lián)的第一預(yù)測星歷數(shù)據(jù)；并且響應(yīng)于移動設(shè)備具有對通信網(wǎng)絡(luò)的接入，至少部分基于來自在通信網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器的第二協(xié)助數(shù)據(jù)而生成第二預(yù)測星歷數(shù)據(jù)，第二協(xié)助數(shù)據(jù)與一個或者多個衛(wèi)星的精確星歷數(shù)據(jù)有關(guān)。星歷選擇模塊被配置為至少部分基于有效間隔校驗而從第一預(yù)測星歷和第二預(yù)測星歷中選擇預(yù)測星歷。定位引擎被配置為至少部分基于所選擇的預(yù)測星歷數(shù)據(jù)來執(zhí)行位置確定。
[0053]例如，移動設(shè)備還包括:通信部件，被配置為響應(yīng)于當(dāng)前時間與上個請求時間之間的差異超過門限，向服務(wù)器發(fā)送協(xié)助數(shù)據(jù)請求。服務(wù)器響應(yīng)于協(xié)助數(shù)據(jù)請求而傳輸?shù)诙f(xié)助數(shù)據(jù)。作為示例，定位引擎進一步被配置為至少部分基于預(yù)測星歷數(shù)據(jù)而獲取與位置有關(guān)的數(shù)據(jù)、與速度有關(guān)的數(shù)據(jù)或者與定時有關(guān)的數(shù)據(jù)。作為另一示例，第二協(xié)助數(shù)據(jù)包括以下各項中的一項或者多項:軌道數(shù)據(jù)、時鐘數(shù)據(jù)和地球定向參數(shù)(EOP)數(shù)據(jù)。
[0054]根據(jù)某些實施例，一種用于移動設(shè)備的位置確定的系統(tǒng)包括:軌道數(shù)據(jù)生成器，被配置為至少部分基于與一個或者多個衛(wèi)星相關(guān)聯(lián)的精確星歷數(shù)據(jù)而生成軌道數(shù)據(jù)；時鐘數(shù)據(jù)生成器，被配置為至少部分基于與一個或者多個衛(wèi)星相關(guān)聯(lián)的時鐘記錄而生成時鐘數(shù)據(jù)；地球定向參數(shù)(EOP)數(shù)據(jù)生成器，被配置為至少部分基于EOP信息而生成EOP數(shù)據(jù)；以及通信部件，被配置為響應(yīng)于來自移動設(shè)備的協(xié)助數(shù)據(jù)請求而向移動設(shè)備發(fā)送軌道數(shù)據(jù)、時鐘數(shù)據(jù)和EOP數(shù)據(jù)，從而移動設(shè)備可以執(zhí)行用于位置確定的星歷預(yù)測。
[0055]例如，軌道數(shù)據(jù)生成器進一步被配置為:獲得與一個或者多個衛(wèi)星相關(guān)聯(lián)的精確星歷數(shù)據(jù)；將精確星歷數(shù)據(jù)從地-心-地-固定(ECEF)坐標(biāo)集合轉(zhuǎn)換成地-心-慣性(Earth-Centered-1nertial, ECI)坐標(biāo)集合；生成原有衛(wèi)星初始坐標(biāo)集合；至少部分基于原有衛(wèi)星初始條件集合，迭代地估計衛(wèi)星初始條件直至達到收斂；并且至少部分基于估計的衛(wèi)星初始條件來生成軌道數(shù)據(jù)。作為示例，所估計的衛(wèi)星初始條件包括:與初始軌道位置有關(guān)的數(shù)據(jù)、與速度有關(guān)的數(shù)據(jù)和一個或者多個初始軌道參數(shù)。作為另一示例，時鐘數(shù)據(jù)生成器進一步被配置為:獲得與一個或者多個衛(wèi)星相關(guān)聯(lián)的時鐘記錄；使用中值絕對偏差來過濾時鐘記錄；并且至少部分基于過濾的時鐘記錄而根據(jù)預(yù)測模型來估計時鐘數(shù)據(jù)。作為又一示例，EOP數(shù)據(jù)生成器進一步被配置為:獲得EOP信息；過濾EOP信息；并且至少部分基于過濾的EOP信息而根據(jù)預(yù)測模型來估計EOP數(shù)據(jù)。例如，該系統(tǒng)進一步包括:接收部件，被配置為從全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)信息提供方接收精確星歷數(shù)據(jù)、時鐘記錄和EOP信息。
[0056]根據(jù)一些實施例，提供一種用于移動設(shè)備的位置確定的方法。該方法包括:至少部分基于與一個或者多個衛(wèi)星相關(guān)聯(lián)的廣播星歷數(shù)據(jù)，生成用于位置確定的第一協(xié)助數(shù)據(jù)；響應(yīng)于移動設(shè)備不具有對通信網(wǎng)絡(luò)的接入，至少部分基于第一協(xié)助數(shù)據(jù)而生成與一個或者多個衛(wèi)星相關(guān)聯(lián)的第一預(yù)測星歷數(shù)據(jù)；響應(yīng)于移動設(shè)備具有對通信網(wǎng)絡(luò)的接入，至少部分基于來自在通信網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器的第二協(xié)助數(shù)據(jù)，生成第二預(yù)測星歷數(shù)據(jù)，第二協(xié)助數(shù)據(jù)與一個或者多個衛(wèi)星的精確星歷數(shù)據(jù)有關(guān)；至少部分基于有效間隔校驗而從第一預(yù)測星歷和第二預(yù)測星歷中選擇預(yù)測星歷；并且至少部分基于預(yù)測星歷數(shù)據(jù)來執(zhí)行針對移動設(shè)備的位置確定。例如，該方法進一步包括:響應(yīng)于當(dāng)前時間與上個請求時間之間的差值超過門限，向服務(wù)器發(fā)送協(xié)助數(shù)據(jù)請求。服務(wù)器響應(yīng)于協(xié)助數(shù)據(jù)請求而傳輸?shù)诙f(xié)助數(shù)據(jù)。作為示例，該方法進一步包括:至少部分基于預(yù)測星歷數(shù)據(jù)而獲取與位置有關(guān)的數(shù)據(jù)、與速度有關(guān)的數(shù)據(jù)或者與定時有關(guān)的數(shù)據(jù)。作為另一示例，第二協(xié)助數(shù)據(jù)包括以下各項中的一項或者多項:軌道數(shù)據(jù)、時鐘數(shù)據(jù)和地球定向參數(shù)(EOP)數(shù)據(jù)。
[0057]根據(jù)某些實施例，提供一種用于移動設(shè)備的位置確定的方法。該方法包括:至少部分基于與一個或者多個衛(wèi)星相關(guān)聯(lián)的精確星歷數(shù)據(jù)而生成軌道數(shù)據(jù)；至少部分基于與一個或者多個衛(wèi)星相關(guān)聯(lián)的時鐘記錄而生成時鐘數(shù)據(jù)；至少部分基于定向參數(shù)(EOP)信息而生成EOP數(shù)據(jù)；并且響應(yīng)于來自移動設(shè)備的協(xié)助數(shù)據(jù)請求而向移動設(shè)備傳輸軌道數(shù)據(jù)、時鐘數(shù)據(jù)和EOP數(shù)據(jù)，從而移動設(shè)備可以執(zhí)行用于位置確定的星歷預(yù)測。例如，該方法進一步包括:獲得與一個或者多個衛(wèi)星相關(guān)聯(lián)的精確星歷數(shù)據(jù)；將精確星歷數(shù)據(jù)從地-心-地-固定(ECEF)坐標(biāo)集合轉(zhuǎn)換成地-心-慣性(ECI)坐標(biāo)集合；生成原有衛(wèi)星初始坐標(biāo)集合；至少部分基于原有衛(wèi)星初始條件集合而迭代地估計衛(wèi)星初始條件，直至達到收斂；并且至少部分基于估計的衛(wèi)星初始條件而生成軌道數(shù)據(jù)。作為示例，估計的衛(wèi)星初始條件包括以下各項中的一項或者多項:與初始軌道位置有關(guān)的數(shù)據(jù)、與速度有關(guān)的數(shù)據(jù)和一個或者多個初始軌道參數(shù)。作為另一示例，該方法進一步包括:獲得與一個或者多個衛(wèi)星相關(guān)聯(lián)的時鐘記錄；使用中值絕對偏差來過濾時鐘記錄；并且至少部分基于過濾的時鐘記錄而根據(jù)預(yù)測模型來估計時鐘數(shù)據(jù)。作為又一示例，該方法進一步包括:獲得EOP信息；過濾EOP信息；并且至少部分基于過濾的EOP信息而根據(jù)預(yù)測模型來估計EOP數(shù)據(jù)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于確定位置的方法，包括: 在設(shè)備中由射頻模塊從多個衛(wèi)星接收廣播軌道數(shù)據(jù)和時鐘狀態(tài)； 基于在存儲器中存儲所述廣播軌道數(shù)據(jù)和時鐘狀態(tài)來產(chǎn)生針對所述多個衛(wèi)星的第一協(xié)助數(shù)據(jù)； 基于在所述存儲器中存儲所述第一協(xié)助數(shù)據(jù)來產(chǎn)生針對所述多個衛(wèi)星的第一預(yù)測星歷；以及 使用從來自所述多個衛(wèi)星的所述第一預(yù)測星歷推導(dǎo)的位置和速度，結(jié)合與所述衛(wèi)星相關(guān)聯(lián)的偽距數(shù)據(jù)，來計算所述設(shè)備的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中產(chǎn)生所述第一協(xié)助數(shù)據(jù)進一步包括: 產(chǎn)生第一軌道數(shù)據(jù)，包括:生成初始軌道動態(tài)參數(shù)、以及軌道位置和速度條件的初始集合；并且使用適當(dāng)力學(xué)模型、通過衛(wèi)星運動方程的數(shù)值積分來迭代地估計軌道條件和軌道動態(tài)參數(shù)，直至達到收斂；以及 產(chǎn)生第一時鐘數(shù)據(jù)，包括:生成時鐘狀態(tài)的初始集合；并且使用二次多項式模型來估計準(zhǔn)確時鐘狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中產(chǎn)生所述第一預(yù)測星歷進一步包括: 產(chǎn)生第一預(yù)測軌道，包括:基于在存儲器中存儲所述第一軌道數(shù)據(jù)，通過數(shù)值地積分衛(wèi)星運動方程來計算所述衛(wèi)星的將來軌道；并且將所述預(yù)測軌道從地-心-慣性(此〗)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到地-心-地-固定(￡0?7)笛卡爾坐標(biāo)； 產(chǎn)生第一預(yù)測時鐘，包括:基于在所述存儲器中存儲所述第一時鐘數(shù)據(jù)，通過時間的二次多項式來計算所述衛(wèi)星的將來時鐘狀態(tài)；以及 以與所述廣播星歷相同的表示來擬合所述衛(wèi)星的所述第一預(yù)測軌道和第一預(yù)測時鐘。
4.一種用于確定位置的方法，進一步包括: 在服務(wù)器系統(tǒng)中接收針對多個衛(wèi)星的精確軌道數(shù)據(jù)和準(zhǔn)確時鐘狀態(tài)；并且基于在存儲介質(zhì)中存儲所述精確軌道和準(zhǔn)確時鐘狀態(tài)來產(chǎn)生針對所述多個衛(wèi)星的第二協(xié)助數(shù)據(jù)；以及在設(shè)備中從所述服務(wù)器系統(tǒng)接收所述第二協(xié)助數(shù)據(jù)； 基于在存儲器中存儲所述第二協(xié)助數(shù)據(jù)來產(chǎn)生針對所述多個衛(wèi)星的第二預(yù)測星歷；通過射頻模塊從多個衛(wèi)星接收衛(wèi)星信號以提供多個偽距數(shù)據(jù)；以及使用從來自所述多個衛(wèi)星的所述第二預(yù)測星歷推導(dǎo)的位置和速度，結(jié)合與所述衛(wèi)星相關(guān)聯(lián)的所述偽距數(shù)據(jù)，計算所述設(shè)備的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中產(chǎn)生所述第二協(xié)助數(shù)據(jù)進一步包括: 產(chǎn)生第二軌道數(shù)據(jù)，包括:生成初始軌道動態(tài)參數(shù)、以及軌道位置和速度條件的初始集合；并且使用適當(dāng)力學(xué)模型、通過衛(wèi)星運動方程的數(shù)值積分來迭代地估計軌道條件和軌道動態(tài)參數(shù)，直至達到收斂； 產(chǎn)生第二時鐘數(shù)據(jù)，包括:生成時鐘狀態(tài)的初始集合；并且使用二次多項式模型來估計準(zhǔn)確時鐘狀態(tài)；以及 產(chǎn)生第二 20？數(shù)據(jù)，包括:生成20？值的初始集合；并且使用多項式模型來估計準(zhǔn)確的20？值，其中所述20？值包括極移X、極移V、日長([00)和口 11-口扣。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中產(chǎn)生所述第二預(yù)測星歷進一步包括: 產(chǎn)生第二預(yù)測軌道，包括:基于在存儲器中存儲所述第二軌道數(shù)據(jù)，通過數(shù)值地積分衛(wèi)星運動方程來計算所述衛(wèi)星的將來軌道；并且使用所述第二 20？數(shù)據(jù)，將所述預(yù)測軌道從￡01坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到已⑶？笛卡爾坐標(biāo)； 產(chǎn)生第二預(yù)測時鐘，包括:基于在所述存儲器中存儲所述第二時鐘數(shù)據(jù)，通過時間的二次多項式來計算所述衛(wèi)星的將來時鐘狀態(tài)；以及 以與所述廣播星歷相同的表示來擬合所述衛(wèi)星的所述第二預(yù)測軌道和第二預(yù)測時鐘。
7.一種用于確定位置的方法，進一步包括: 在設(shè)備中由射頻模塊從多個衛(wèi)星接收廣播軌道數(shù)據(jù)和時鐘狀態(tài)； 基于有效間隔校驗，從第一預(yù)測星歷和第二預(yù)測星歷二者中選擇預(yù)測星歷；以及使用從來自所述多個衛(wèi)星的所選擇的預(yù)測星歷推導(dǎo)的位置和速度，結(jié)合與所述衛(wèi)星相關(guān)聯(lián)的偽距數(shù)據(jù)，計算所述設(shè)備的位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中基于第一門限間隔與所述第一預(yù)測星歷的有效時段的比較以及第二門限間隔與所述第二預(yù)測星歷的有效時段的比較來執(zhí)行所述有效間隔校驗，包括: 在所述第一預(yù)測星歷的所述有效時段小于所述第一門限并且所述第二預(yù)測星歷的所述有效時段不小于所述第二門限間隔時，選擇所述第一預(yù)測星歷；以及 在所述第一預(yù)測星歷的所述有效時段不小于所述第一門限并且所述第二預(yù)測星歷的所述有效時段小于所述第二門限間隔時，選擇所述第二預(yù)測星歷。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述第一門限間隔是在所述第一預(yù)測星歷的所述有效時段內(nèi)的時間，并且所述第二門限是在所述第二預(yù)測星歷的所述有效時段內(nèi)的時間。
10.一種服務(wù)器系統(tǒng)，包括: 存儲介質(zhì)，其中所述存儲介質(zhì)被配置為包括: 所述存儲介質(zhì)的第一部分，所述第一部分存儲精確軌道數(shù)據(jù)和準(zhǔn)確時鐘狀態(tài)； 所述存儲介質(zhì)的第二部分，所述第二部分存儲20？值； 所述存儲介質(zhì)的第三部分，所述第三部分存儲用于第二協(xié)助數(shù)據(jù)生成的軟件代碼；以及 所述存儲介質(zhì)的第四部分，所述第四部分存儲根據(jù)在所述存儲介質(zhì)的所述第三部分中存儲的所述軟件代碼計算的所述第二協(xié)助數(shù)據(jù)；以及 處理器，被配置為操作在所述存儲介質(zhì)的所述第三部分中存儲的軟件代碼以生成所述第二協(xié)助數(shù)據(jù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述處理器被配置為: 根據(jù)所述方法來產(chǎn)生第二軌道數(shù)據(jù)，包括:生成初始軌道動態(tài)參數(shù)、以及軌道位置和速度條件的初始集合；并且使用適當(dāng)力學(xué)模型、通過衛(wèi)星運動方程的數(shù)值積分來迭代地估計軌道條件和軌道動態(tài)參數(shù)，直至達到收斂； 根據(jù)所述方法來產(chǎn)生第二時鐘數(shù)據(jù)，包括:生成時鐘狀態(tài)的初始集合；并且使用二次多項式模型來估計準(zhǔn)確時鐘狀態(tài)；以及 根據(jù)所述方法來產(chǎn)生第二 20？數(shù)據(jù)，包括:生成20？值的初始集合；并且使用多項式模型來估計準(zhǔn)確的20？值，其中所述20？值包括極移X、極移V、日長([00)和口 11-口扣。
12.—種設(shè)備，包括: 存儲器，其中所述存儲器被配置為包括: 第一存儲器部分，存儲最新獲得的廣播軌道數(shù)據(jù)和時鐘狀態(tài)； 第二存儲器部分，存儲第一 20？數(shù)據(jù)； 第三存儲器部分，存儲第一協(xié)助數(shù)據(jù)； 第四存儲器部分，存儲第一預(yù)測星歷； 第五存儲器部分，存儲第二協(xié)助數(shù)據(jù)；以及 第六存儲器部分，存儲第二預(yù)測星歷； 數(shù)據(jù)生成器，可操作用于使用所述最新獲得的廣播軌道數(shù)據(jù)和時鐘狀態(tài)來產(chǎn)生第一協(xié)助數(shù)據(jù)； 星歷預(yù)測器，可操作用于使用所述第一協(xié)助數(shù)據(jù)來產(chǎn)生所述第一預(yù)測星歷并且使用所述第二協(xié)助數(shù)據(jù)來產(chǎn)生所述第二預(yù)測星歷； 星歷選擇器，可操作用于基于有效間隔校驗而從所述第一預(yù)測星歷和所述第二預(yù)測星歷二者中選擇預(yù)測星歷；以及 定位系統(tǒng)，可操作用于確定所述設(shè)備的位置，其中所述定位系統(tǒng)包括全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(⑶33)接收器。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述數(shù)據(jù)生成器被配置為: 根據(jù)所述方法來產(chǎn)生第一軌道數(shù)據(jù)，包括:生成初始軌道動態(tài)參數(shù)、以及軌道位置和速度條件的初始集合；并且使用適當(dāng)力學(xué)模型、通過衛(wèi)星運動方程的數(shù)值積分來迭代地估計軌道條件和軌道動態(tài)參數(shù)，直至達到收斂；以及 根據(jù)所述方法來產(chǎn)生第一時鐘數(shù)據(jù)，包括:生成時鐘狀態(tài)的初始集合；并且使用二次多項式模型來估計準(zhǔn)確時鐘狀態(tài)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述星歷預(yù)測器被配置為: 根據(jù)所述方法來產(chǎn)生第一預(yù)測軌道，包括:基于在存儲器中存儲所述第一軌道數(shù)據(jù)，通過數(shù)值地積分衛(wèi)星運動方程來計算所述衛(wèi)星的將來軌道；并且將所述預(yù)測軌道從2(^1坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成2仏？笛卡爾坐標(biāo)； 根據(jù)所述方法來產(chǎn)生第一預(yù)測時鐘，包括:基于在所述存儲器中存儲所述第一時鐘數(shù)據(jù)，通過時間的二次多項式來計算所述衛(wèi)星的將來時鐘狀態(tài)；以及 以與所述廣播星歷相同的表示來擬合所述衛(wèi)星的所述第一預(yù)測軌道和第一預(yù)測時鐘。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述星歷預(yù)測器進一步被配置為: 根據(jù)所述方法來產(chǎn)生第二預(yù)測軌道，包括:基于在存儲器中存儲所述第二軌道數(shù)據(jù)，通過數(shù)值地積分衛(wèi)星運動方程來計算所述衛(wèi)星的將來軌道；并且使用所述第二 20？數(shù)據(jù)，將所述預(yù)測軌道從201坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成2笛卡爾坐標(biāo)； 根據(jù)所述方法來產(chǎn)生第二預(yù)測時鐘，包括:基于在所述存儲器中存儲所述第二時鐘數(shù)據(jù)，通過時間的二次多項式來計算所述衛(wèi)星的將來時鐘狀態(tài)；以及 以與所述廣播星歷相同的表示來擬合所述衛(wèi)星的所述第二預(yù)測軌道和第二預(yù)測時鐘。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述星歷預(yù)測器被配置為: 基于有效間隔校驗，從所述第一預(yù)測星歷和所述第二預(yù)測星歷二者中選擇預(yù)測星歷，其中所述有效間隔校驗基于第一門限間隔與所述第一預(yù)測星歷的有效時段的比較和第二門限間隔與所述第二預(yù)測星歷的有效時段的比較而被執(zhí)行，包括: 在所述第一預(yù)測星歷的所述有效時段小于所述第一門限并且所述第二預(yù)測星歷的所述有效時段不小于所述第二門限間隔時，選擇所述第一預(yù)測星歷；以及 在所述第一預(yù)測星歷的所述有效時段不小于所述第一門限并且所述第二預(yù)測星歷的所述有效時段小于所述第二門限間隔時，選擇所述第二預(yù)測星歷。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中所述第一門限間隔是在所述第一預(yù)測星歷的所述有效時段內(nèi)的時間，并且所述第二門限是在所述第二預(yù)測星歷的所述有效時段內(nèi)的時間。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述定位系統(tǒng)響應(yīng)于設(shè)備不具有對無線通信網(wǎng)絡(luò)的接入，包括: 由射頻模塊從多個衛(wèi)星接收廣播軌道數(shù)據(jù)和時鐘狀態(tài)； 使用從來自所述多個衛(wèi)星的所述第一預(yù)測星歷推導(dǎo)的位置和速度，結(jié)合與所述衛(wèi)星相關(guān)聯(lián)的偽距數(shù)據(jù)，計算所述設(shè)備的位置。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述定位系統(tǒng)響應(yīng)于設(shè)備具有對無線通信網(wǎng)絡(luò)的接入，包括: 由射頻模塊從多個衛(wèi)星接收廣播軌道數(shù)據(jù)和時鐘狀態(tài)；以及 使用從來自所述多個衛(wèi)星的所述第二預(yù)測星歷推導(dǎo)的位置和速度，結(jié)合與所述衛(wèi)星相關(guān)聯(lián)的偽距數(shù)據(jù)，計算所述設(shè)備的位置。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述定位系統(tǒng)進一步包括: 由射頻模塊從多個衛(wèi)星接收廣播軌道數(shù)據(jù)和時鐘狀態(tài)； 使用從來自所述多個衛(wèi)星的所選擇的預(yù)測星歷推導(dǎo)的位置和速度，結(jié)合與所述衛(wèi)星相關(guān)聯(lián)的偽距數(shù)據(jù)，計算所述設(shè)備的位置。
【文檔編號】H04L29/06GK104459746SQ201410465041
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月12日
【發(fā)明者】程健, 賈志科, 鹿智萃, 陳劍 申請人:馬維爾國際貿(mào)易有限公司