專利名稱：在輔助gnss環(huán)境中對(duì)偽距離星期時(shí)間進(jìn)行因數(shù)分解的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于根據(jù)以下內(nèi)容計(jì)算移動(dòng)設(shè)備的位置的方法●多個(gè)可見衛(wèi)星的擴(kuò)頻碼的已知相位，●對(duì)應(yīng)于這些代碼相位的測(cè)量值的已知精度的時(shí)間基準(zhǔn)或近似時(shí)間基準(zhǔn)，以及●重新設(shè)定離開時(shí)間基準(zhǔn)的偽距離、要定位的移動(dòng)設(shè)備的近似位置以及代碼相位。
背景技術(shù)：
在移動(dòng)電話技術(shù)領(lǐng)域中，人們?cè)絹碓秸J(rèn)識(shí)到需要能夠定位移動(dòng)電話設(shè)備。
為此，在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)已知，在這種類型的移動(dòng)設(shè)備中進(jìn)行組合，這種移動(dòng)設(shè)備通常包括GSM(全球移動(dòng)通信系統(tǒng))移動(dòng)電話類型的蜂窩無線電話接收機(jī)、GNSS(全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng))接收機(jī)(諸如，GPS(全球定位系統(tǒng))、GLONASS或GALILEO接收機(jī))，利用這些接收機(jī)，移動(dòng)設(shè)備從衛(wèi)星采集傳輸信號(hào)(transmission)，以確定其位置。這樣，例如，如果發(fā)生交通事故，或者對(duì)于其它定位要求，移動(dòng)設(shè)備可以計(jì)算并發(fā)送其位置。
可以用下面的方式，確定上述類型的接收機(jī)的位置多個(gè)衛(wèi)星連續(xù)發(fā)送載有“星期時(shí)間(time of week，TOW)”并尋址到接收機(jī)的信號(hào)。當(dāng)該接收機(jī)與衛(wèi)星的時(shí)鐘同步時(shí)，該接收機(jī)可以測(cè)量信號(hào)的傳播時(shí)間，并由此推斷它與特定衛(wèi)星之間的距離。通過利用三個(gè)衛(wèi)星進(jìn)行三角測(cè)量，這種類型的接收機(jī)可以確定其位置。所測(cè)量的每個(gè)傳播時(shí)間表示以特定衛(wèi)星為中心的球的半徑，該接收機(jī)位于該球面上。利用兩個(gè)距離測(cè)量值，接收機(jī)的位置位于兩個(gè)球面的交叉形成的圓上。同時(shí)測(cè)量的第三測(cè)量值使該交叉縮小到兩個(gè)地點(diǎn)，其中一個(gè)地點(diǎn)位于大距離(great distance)上，而且容易排除。
然而，由于接收機(jī)的時(shí)鐘不完全地與GPS同步，所以偏移ΔT影響該時(shí)鐘。GPS衛(wèi)星的原子時(shí)鐘非常精確，但是更原始的GPS接收機(jī)的精度非常低。該時(shí)鐘偏移ΔT是接收機(jī)的時(shí)鐘與衛(wèi)星的時(shí)鐘的時(shí)間差，而且可能多達(dá)幾秒鐘。它反映在GPS信號(hào)傳播時(shí)間的測(cè)量值中的誤差，并因此反映衛(wèi)星接收機(jī)距離誤差c.ΔT，其中c是光速。該誤差影響接收機(jī)測(cè)量的所有距離。因?yàn)樵诖嬖跁r(shí)間偏移時(shí)，該距離不理想，所以將它們稱為偽距離。然后，必須確定事先未知的時(shí)間偏移。
因此，在3維中存在第四個(gè)未知數(shù)(因?yàn)橛?個(gè)衛(wèi)星)，而且至少需要測(cè)量一個(gè)附加距離。并且因此，為了求解4個(gè)未知數(shù)的4個(gè)等式的方程組，至少使用4個(gè)衛(wèi)星。
每個(gè)衛(wèi)星發(fā)送的信號(hào)被調(diào)相為偽隨機(jī)信號(hào)；GPS接收機(jī)必須獲取該信號(hào)。衛(wèi)星和接收機(jī)二者在利用GPS系統(tǒng)的通用時(shí)鐘設(shè)置的同一個(gè)時(shí)間發(fā)送偽隨機(jī)信號(hào)(接收機(jī)產(chǎn)生該信號(hào)的復(fù)制品)。然后，接收機(jī)使該傳輸信號(hào)的開始時(shí)間延遲，直到其信號(hào)與來自衛(wèi)星的信號(hào)重疊。通過使這兩個(gè)信號(hào)相關(guān)，確定該延遲。該延遲的值是信號(hào)從衛(wèi)星傳播到用戶花費(fèi)的時(shí)間。因?yàn)樾盘?hào)傳播該距離花費(fèi)的時(shí)間在1/20秒數(shù)量級(jí)，所以這種測(cè)量值類型要求極高的精度(優(yōu)于100納秒)。然而，由于為了使這兩個(gè)信號(hào)之間的相關(guān)性最高，GPS接收機(jī)的時(shí)鐘始終與衛(wèi)星的時(shí)鐘不完全同步，所以接收機(jī)必須始終利用逐步近似法調(diào)節(jié)其時(shí)鐘。因此，信號(hào)的獲取要求接收機(jī)必須掃描非常長的時(shí)間。
對(duì)于輔助的GPS(輔助的全球定位系統(tǒng))，位置計(jì)算處理使用移動(dòng)接收機(jī)，可以接收并處理GNSS信號(hào)，而且可以與蜂窩式網(wǎng)絡(luò)通信；并且，輔助數(shù)據(jù)服務(wù)器，用于廣播數(shù)據(jù)，以在移動(dòng)臺(tái)中輔助GNSS信號(hào)的處理過程。MS輔助(移動(dòng)臺(tái)輔助)操作模式使服務(wù)器廣播數(shù)據(jù)，從而有助于利用GPS信號(hào)測(cè)量偽距離，測(cè)量值被轉(zhuǎn)發(fā)到服務(wù)器，該服務(wù)器計(jì)算該位置。該操作模式的目的是●使輔助數(shù)據(jù)的數(shù)量最少，●降低接收機(jī)的工作閾值(根據(jù)信噪比)，以及●降低處理GNSS信號(hào)所需的計(jì)算能力輔助GPS操作模式或輔助GNSS操作模式的基本原理是●避免接收機(jī)對(duì)包含在來自衛(wèi)星的信號(hào)內(nèi)的、衛(wèi)星的天文歷數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)，這樣可以節(jié)省計(jì)算第一地點(diǎn)和工作閾值所需的時(shí)間，以及●將衛(wèi)星的預(yù)先位置、理想時(shí)間以及多普勒效應(yīng)發(fā)送到接收機(jī)，再一次使操作過程加速。
然而，在通常被稱為輔助MS模式的這種操作模式中，移動(dòng)臺(tái)必須將偽距離送到服務(wù)器。
因?yàn)閷?duì)于不確定與該小區(qū)的大小等效的小區(qū)，事先知道移動(dòng)臺(tái)的位置，所以可以僅發(fā)送一項(xiàng)擴(kuò)頻碼相位信息，以使業(yè)務(wù)量最少。通常，對(duì)于GPS SPS(GPS標(biāo)準(zhǔn)定位業(yè)務(wù))的情況，擴(kuò)頻碼具有1ms的周期，該移動(dòng)臺(tái)以數(shù)據(jù)毫秒的形式將擴(kuò)頻碼長度開始的測(cè)量位置送到服務(wù)器，該數(shù)據(jù)毫秒通常以GPS系統(tǒng)時(shí)間毫秒開始為基準(zhǔn)。然后，服務(wù)器從系統(tǒng)時(shí)間推斷傳輸該信號(hào)時(shí)衛(wèi)星的位置，從而使服務(wù)器三角測(cè)量用戶的位置。
圖1示出目的在于節(jié)省移動(dòng)接收機(jī)的操作的最直接操作模式。假定移動(dòng)臺(tái)訪問導(dǎo)航系統(tǒng)的系統(tǒng)時(shí)間，在該例子中，GPS系統(tǒng)時(shí)間(參考文獻(xiàn)1)。這一點(diǎn)可以利用各種方法實(shí)現(xiàn)
●以精確的本地時(shí)鐘維持本地時(shí)間，●與和GPS同步的外部信源同步。
如果接收機(jī)連接到與GPS同步的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，情況就是這樣。
對(duì)于位置本身，接收機(jī)必須測(cè)量其自身與每個(gè)可見衛(wèi)星之間的距離。通過乘以傳輸星期時(shí)間(TOW)與接收衛(wèi)星發(fā)出的信號(hào)的TOW之間的差值，測(cè)量該距離。為此，具有衛(wèi)星信號(hào)在TOW消息中含有TOW信息，該消息具有幾秒的周期，在GPS中通常具有6秒的周期。利用這種信號(hào)結(jié)構(gòu)，以較短的重復(fù)周期中繼TOW信息，通過重復(fù)擴(kuò)頻碼(為了簡(jiǎn)潔起見，下面將擴(kuò)頻碼簡(jiǎn)稱為代碼)，該TOW信息將更精確。該信息與包含在導(dǎo)航消息內(nèi)的TOW信息無關(guān)，而且是歧義的，因?yàn)樗蕴囟ㄖ芷谥貜?fù)。在1表示該結(jié)構(gòu)。在GPS的L1情況下，擴(kuò)頻碼具有1ms的重復(fù)周期。在2表示從第一衛(wèi)星SV Oberv.#1(可見的衛(wèi)星的#1)接收的信號(hào)。在3表示從第二衛(wèi)星SV Obersv.#2接收的信號(hào)。以及，在4表示從第n衛(wèi)星SV Obersv.#nsat接收的信號(hào)。
在圖1所示的輔助情況下，即，在移動(dòng)臺(tái)訪問外部同步信源(GPS時(shí)鐘1)的情況下，不需要為了在消息中讀取TOW信號(hào)的傳輸TOW，而求解位置。實(shí)際上，足以測(cè)量每個(gè)衛(wèi)星的代碼相位，即，測(cè)量從以碼片數(shù)量(6至8)表示的接收代碼周期的開始到根據(jù)GPS時(shí)標(biāo)(1)的毫秒過渡之間的時(shí)間。
可知道●預(yù)先位置，以及●在此進(jìn)行測(cè)量的GPS TOW，可以●在傳輸信號(hào)時(shí)，計(jì)算衛(wèi)星的近似位置，以及●推導(dǎo)用戶-衛(wèi)星的近似距離，并因此對(duì)傳輸TOW求解1ms模糊度。
在完成上述過程后，明確知道所測(cè)量的衛(wèi)星-用戶距離。
減少了所發(fā)送的信息量，因?yàn)閷?duì)于接收時(shí)間，只有一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)。
通常，當(dāng)在與GPS同步的IS95移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，移動(dòng)臺(tái)訪問GPS系統(tǒng)時(shí)間時(shí)，上述設(shè)備尤其具有吸引力。在異步GSM電話網(wǎng)絡(luò)中，情況就不是這樣。在GSM網(wǎng)絡(luò)中，通過從衛(wèi)星讀取GPS消息的TOW字段，可以獲得GPS系統(tǒng)時(shí)間，但是這樣做有許多缺點(diǎn)●它強(qiáng)迫移動(dòng)接收機(jī)對(duì)GPS消息進(jìn)行解調(diào)，這樣對(duì)計(jì)算該地點(diǎn)的時(shí)間產(chǎn)生影響，以及●與僅檢測(cè)代碼的開始相比，解調(diào)數(shù)據(jù)要求接收信號(hào)具有更高的功率。
另一種方法是在移動(dòng)臺(tái)內(nèi)利用本地時(shí)鐘保持GPS時(shí)間，但是這樣做的先決條件具有首先訪問該信息以復(fù)位本地時(shí)鐘。此外，接收機(jī)的本地時(shí)鐘的質(zhì)量有限，幾十ms的誤差可以影響TOW，這樣導(dǎo)致在服務(wù)器計(jì)算衛(wèi)星的位置時(shí)產(chǎn)生誤差，并因此而導(dǎo)致用戶位置的答案產(chǎn)生誤差。
為此，本發(fā)明建議了一種用于使與GPS同步的復(fù)雜性最小的方法。
本發(fā)明的第一實(shí)施例建議相對(duì)于以特定GPS信號(hào)接收的TOW，而非相對(duì)于GPS系統(tǒng)TOW，標(biāo)記代碼相位測(cè)量值。這樣做的優(yōu)點(diǎn)在于，可以使要解調(diào)的TOW的數(shù)量最少。為此，足以僅根據(jù)一個(gè)所接收的信號(hào)識(shí)別代碼躍變，換句話說，足以僅解調(diào)一個(gè)接收信號(hào)。其優(yōu)點(diǎn)是●使移動(dòng)臺(tái)的計(jì)算負(fù)荷最小，以及●從衛(wèi)星進(jìn)行接收要求的功率電平比解調(diào)所有TOW要求的功率電平低得多。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供了一種用于計(jì)算移動(dòng)設(shè)備的位置(或地點(diǎn))的方法，該方法采用輔助數(shù)據(jù)服務(wù)器，該輔助數(shù)據(jù)服務(wù)器用于提供求解該移動(dòng)設(shè)備的地點(diǎn)的幫助，并且該移動(dòng)設(shè)備包括用于通過蜂窩式移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器通信的裝置和用于采用擴(kuò)頻接入技術(shù)從衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收定位信號(hào)的裝置，該方法包括以下步驟●在接收定位信號(hào)之后，該設(shè)備將所獲取的對(duì)應(yīng)于各衛(wèi)星的一組擴(kuò)頻代碼相位發(fā)送到服務(wù)器，代碼相位具有一個(gè)與代碼相位之一的傳輸時(shí)間對(duì)應(yīng)的星期時(shí)間(time of week)的指示，●該服務(wù)器從該信息推導(dǎo)與代碼相位和偽距離對(duì)應(yīng)的傳輸時(shí)間，以及●該服務(wù)器求解該地點(diǎn)。
本發(fā)明還提供了一種用于計(jì)算移動(dòng)設(shè)備的位置(或地點(diǎn))的方法，該方法采用輔助數(shù)據(jù)服務(wù)器，該輔助數(shù)據(jù)服務(wù)器有助于求解該移動(dòng)設(shè)備的地點(diǎn)，并且該移動(dòng)設(shè)備包括用于通過蜂窩式移動(dòng)電話網(wǎng)與服務(wù)器通信的裝置和用于采用擴(kuò)頻接入技術(shù)從衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收定位信號(hào)的裝置，該方法包括下面的步驟●該移動(dòng)設(shè)備將對(duì)應(yīng)于所獲取的衛(wèi)星的一組代碼相位發(fā)送到該服務(wù)器，相對(duì)于本地時(shí)鐘保持的毫秒時(shí)間段的開始，測(cè)量代碼相位，該代碼相位具有相對(duì)于傳輸時(shí)間的星期時(shí)間，●服務(wù)器從該代碼相位和有關(guān)傳輸時(shí)間求解該偽距離，以及●該服務(wù)器計(jì)算該移動(dòng)設(shè)備的位置。
本發(fā)明還提供了一種用于計(jì)算移動(dòng)設(shè)備的位置(或地點(diǎn))的方法，該設(shè)備包括用于使用擴(kuò)頻接入技術(shù)接收衛(wèi)星定位系統(tǒng)發(fā)出的定位信號(hào)的裝置，在該方法中，為了避免讀取定位信號(hào)的傳輸TOW Te，利用非線性技術(shù)使下面的函數(shù)最小，其中Xu，Yu，Zu表示該移動(dòng)設(shè)備的位置，ΔT表示偽距離測(cè)量值中的時(shí)鐘誤差，Te表示定位信號(hào)的傳輸TOWf(Xu,Yu,Zu,ΔT,Te)=Σksat=1Nsat((Xs(Te,ksat)-Xu)2+(Ys(Te,ksat)-Yu)2+(Zs(Te,ksat)-Zu)2-ρksat-ΔT)2]]>
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，使函數(shù)f最小的步驟是對(duì)稱地基于接收定位信號(hào)的TOW Tr，而非基于傳輸TOW Te。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，利用該移動(dòng)設(shè)備的計(jì)算裝置執(zhí)行使函數(shù)f最小的步驟。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該方法使用輔助數(shù)據(jù)服務(wù)器，該輔助數(shù)據(jù)服務(wù)器有助于求解該移動(dòng)設(shè)備的地點(diǎn)，而且該移動(dòng)設(shè)備包括用于通過蜂窩移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器通信的裝置，該服務(wù)器的計(jì)算裝置執(zhí)行該方法的最小化步驟。
通過參考本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的附圖，閱讀下面的說明，本發(fā)明以及由本發(fā)明獲得的優(yōu)點(diǎn)將更加顯而易見，僅利用非限定性例子提供本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。


圖1涉及代碼相位的標(biāo)準(zhǔn)TOW，上文已經(jīng)對(duì)圖1進(jìn)行了描述；圖2涉及對(duì)從移動(dòng)臺(tái)發(fā)送到服務(wù)器的信息進(jìn)行編碼的一種方式；圖3和4涉及具有所有衛(wèi)星發(fā)出的相同傳輸?shù)腡OW字段的測(cè)量值。
具體實(shí)施例方式
圖2示出本發(fā)明方法的第一實(shí)施例。在9獲取來自第一衛(wèi)星的第一信號(hào)。解調(diào)TOW，以獲得第一信號(hào)12的代碼相位的星期時(shí)間，從第一信號(hào)12推導(dǎo)時(shí)間基準(zhǔn)。然后，相對(duì)于該時(shí)間基準(zhǔn)(13，14)測(cè)量其它接收信號(hào)的代碼相位。
該方法使用下面的單元●至少一個(gè)無線導(dǎo)航衛(wèi)星，●至少一個(gè)移動(dòng)設(shè)備，●至少一個(gè)輔助服務(wù)器，用于改進(jìn)移動(dòng)設(shè)備獲取衛(wèi)星數(shù)據(jù)，并且，該處理過程包括以下步驟●移動(dòng)設(shè)備接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)，
●移動(dòng)設(shè)備估計(jì)GPS信號(hào)的代碼相位(或者通過擴(kuò)展GNSS信號(hào))，●相對(duì)于衛(wèi)星之一，通常相對(duì)于最強(qiáng)的可視衛(wèi)星，從傳輸時(shí)間，確定代碼相位的TOW，●將所述代碼相位和TOW傳輸?shù)椒?wù)器，以及●服務(wù)器估計(jì)與每個(gè)代碼相位有關(guān)的偽距離。
所述估計(jì)方法的特征還在于，從網(wǎng)絡(luò)上的信息獲得的移動(dòng)臺(tái)的已知位置(例如，基本小區(qū)的位置)，服務(wù)器推斷與以輔助消息方式發(fā)送的TOW相關(guān)的代碼相位傳輸TOW。
在更具體的項(xiàng)目中，在圖2所示的例子中，TOW主元是衛(wèi)星1。因此，發(fā)送到服務(wù)器的消息包括

服務(wù)器知道衛(wèi)星的天文歷，并且執(zhí)行以下計(jì)算步驟●在與來自移動(dòng)臺(tái)的消息有關(guān)的TOW，它計(jì)算衛(wèi)星的位置，●在TOW，它計(jì)算衛(wèi)星ksat與移動(dòng)臺(tái)的先前位置(從關(guān)于小區(qū)的信息獲得的近似位置)之間的距離drow(ksat，MS)，●它估計(jì)傳輸時(shí)間tTOW(ksat，MS)＝dTOW(ksat，MS)/c，其中c是光速，●它進(jìn)行各種校正t~TOW(ksat,MS)=tTOW(ksat,MS)-Δbksat-ΔIksat,]]>其中ΔbKsat是衛(wèi)星ksat的時(shí)鐘校正，而ΔI是電離層和對(duì)流層校正之和，●它估計(jì)在該表中尋址的每個(gè)代碼相位的傳輸時(shí)間TSend(k_sat)=TOW-E[t~TOW(ksat,MS)-t~TOW(1,MS)],]]>其中E[.]表示積分部分，
●如果Frac[t~TOW(ksat,MS)-t~TOW(1,MS)]-[code_phase(ksat)-code_phase(1)]Rc>100Rc,]]>它求模糊度，其中Rc是碼片速率(對(duì)于GPS是1.023M碼片/s)，在這種情況下，Tsend(k_sat)＝Tsend(k_sat)-1ms，●它估計(jì)偽距離ρ(k_sat)=[code_phase(ksat)Rc+E[t~TOW(ksat,MS)-t~TOW(1,MS)]*10-3]*c]]>●通過解下面的方程，它得到移動(dòng)臺(tái)的位置的標(biāo)準(zhǔn)答案‖Pos_sat(ksat，TSend(ksat)-Pos_MS‖＝ρ(k_sat)+cΔClock，其中ΔClock是未知的時(shí)鐘。
由于有了本發(fā)明，在異步GSM網(wǎng)絡(luò)中，通過在移動(dòng)臺(tái)到服務(wù)器的方向僅發(fā)送一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)(多個(gè)毫秒)和一組代碼相位，MS輔助模式下的輔助數(shù)據(jù)服務(wù)器可以求解移動(dòng)臺(tái)的位置，而不產(chǎn)生誤差。
該設(shè)備有利地利用服務(wù)器知道衛(wèi)星的天文歷和移動(dòng)臺(tái)的近似位置的事實(shí)，因此移動(dòng)臺(tái)不需要隨時(shí)知道該信息。
通過將相對(duì)于根據(jù)本地時(shí)鐘保持的毫秒時(shí)間段(slice)的開始的代碼相位的測(cè)量值發(fā)送到服務(wù)器，還可以以少許不同的方式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。TOW字段指定每個(gè)代碼周期開始的傳輸時(shí)間，在該代碼周期，進(jìn)行測(cè)量，如圖3所示。將接收機(jī)的本地時(shí)鐘15用作時(shí)間基準(zhǔn)。(17至19)示出了每個(gè)可見衛(wèi)星(SV)的代碼周期。GPS接收機(jī)測(cè)量每個(gè)衛(wèi)星分別同步發(fā)送的代碼周期的代碼相位。因此，接收機(jī)發(fā)送到移動(dòng)臺(tái)的測(cè)量值分別相當(dāng)于傳輸TOW(例如，位于圖3中的20的142ms)和每個(gè)周期的開始與本地時(shí)鐘毫秒躍變之間所經(jīng)過的時(shí)間，分別對(duì)于衛(wèi)星1參考16，對(duì)于衛(wèi)星2參考21，并且對(duì)于衛(wèi)星N參考22。
因此，可以容易地求解該地點(diǎn)，因?yàn)樗写a周期的開始均與同一個(gè)傳輸時(shí)間對(duì)應(yīng)，但是難以同時(shí)接收它們。為了推導(dǎo)偽距離，利用與先前的計(jì)算過程類似的計(jì)算過程，服務(wù)器估計(jì)要附加到每個(gè)代碼相位的差值(表示為數(shù)個(gè)微秒)。
下面提出第二實(shí)施例，該實(shí)施例的目的在于，減少對(duì)解調(diào)信號(hào)傳輸時(shí)間信息的要求，并因此而限制接收機(jī)執(zhí)行的處理。圖4示出這種操作模式。接收機(jī)23使用時(shí)鐘信息，但是該時(shí)鐘信息不必與GPS同步。分別相對(duì)于衛(wèi)星1至N的同步信息28至30的毫秒時(shí)間段，接收機(jī)分別測(cè)量各可見衛(wèi)星的代碼相位。從這些測(cè)量值，推導(dǎo)下面的信息

然后，以與第一實(shí)施例中相同的方式，計(jì)算偽距離。
在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)已知，通過求解下面的方程組，求解用戶位置d(User，Satellite1(TE))＝ρ1+cΔTd(User，Satellite2(TE))＝ρ2+cΔTd(User，SatelliteNsat(TE))＝ρNsat+cΔT其中，d(x，y)是x與y之間的距離，ρk是可見衛(wèi)星k與用戶之間的偽距離，ΔT是偽距離測(cè)量時(shí)鐘誤差。
因此，通過讀取衛(wèi)星信號(hào)，可以完全得知傳輸TOW Te。因此，線性化該方程組，以產(chǎn)生下面的方程Xs(Te,1)-Xud(Te,1)Ys(Te,1)-Yud(Te,1)Zs(Te,1)-Zud(Te,1)1Xs(Te,N_sat)-Xud(Te,N_sat)Ys(Te,N_sat)-Yud(Te,N_sat)Zs(Te,N_sat)-Zud(Te,N_sat)1δXuδYuδZuΔT=ρ1-d(Te,1)···ρNsat-d(Te,Nsat)]]>in whichd(Te,ksat)=(Xs(Te)-Xu)2+(Ys(Te)-Yu)2+(Zs(Te)-Zu)2.]]>在該例子中，移動(dòng)臺(tái)不讀取衛(wèi)星信號(hào)中的傳輸TOW。因此，傳輸TOW變成未知數(shù)。
因此，本發(fā)明還提出了一種用于求解作為另一個(gè)未知數(shù)的傳輸TOW的方法。因此，該問題包括5個(gè)未知數(shù)(Xu，Yu，Zu，ΔT，Te)。為了求解該問題，提出以使下面的函數(shù)最小f(Xu,Yu,Zu,ΔT,Te)=Σksat=1Nsat((Xs(Te,ksat)-Xu)2+(Ys(Te,ksat)-Yu)2+(Zs(Te,ksat)-Zu)2-ρksat-ΔT)2]]>所使用的最小化技術(shù)是現(xiàn)有技術(shù)中的牛頓(Newton)或其它類型的非線性技術(shù)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，使所述函數(shù)f最小的步驟是平衡地基于接收各定位信號(hào)的TOW Tr，而非基于傳輸TOW Te。
可以由移動(dòng)臺(tái)的計(jì)算裝置或由服務(wù)器的計(jì)算裝置使用這種技術(shù)。
通過使該問題線性化，該方法的另一個(gè)實(shí)施例使函數(shù)f(.)最小。然后，需要求解下面的線性方程的方程組。
對(duì)于給定的傳輸TOW Te，····Xs(Te,ksat)-XudksatYs(Te,ksat)-YudksatZs(Te,ksat)-Zudksat1····δXuδYuδZuδΔT=·ρksat-dksat·]]>20可以將其寫成下面的形式A.δX＝B，其中
····Xs(Te,ksat)-XudksatYs(Te,ksat)-YudksatZs(Te,ksat)-Zudksat1····,]]>4列、ksat行的矩陣B=·ρksat-dksat·,]]>1列、ksat行的矢量δX=δXuδYuδZuδΔ5T,]]>1列、ksat行的矢量。
δX=(AAt)-1ABt]]>給出上述方程組的解，其中tA表示A的轉(zhuǎn)置矩陣。
因此，下面是求解算法-ifδXu2+δYu2+δZu2≥α]]>-δX=(AAt)-1ABt]]>XuYuZuΔT=XuYuZuΔT+δXuδYuδZuδΔT]]>A-endif在上面的算法結(jié)束時(shí)，需要計(jì)算與估計(jì)余數(shù)對(duì)應(yīng)的矩陣g(Te)＝‖A(Te)δX-B‖2TOW Te被近似為并且作為未知數(shù)做近似處理，該問題的解相當(dāng)于以使判據(jù)g(Te)最小的Te為前提獲得的解。整個(gè)問題，即，5個(gè)未知數(shù)(XuYu，Zu，ΔT，Te)的問題的解就是使函數(shù)g(Te)最小。求解該問題的一種方式是離散化該矩陣的計(jì)算過程，即，對(duì)Te的下面的值，計(jì)算判據(jù)g(.)
Tk＝Te0+kδTe，其中k是0至N之間的整數(shù)；δTe，量化步驟；Te0，Te值的下限。
因此，用戶位置是對(duì)于0至N之間的k，g(Tk)是最小的位置。
還請(qǐng)注意，本發(fā)明的描述已經(jīng)強(qiáng)調(diào)了本發(fā)明方法的各步驟。但是，顯然，該方法中使用的各單元包括用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所需的裝置，而且除了在此引用的計(jì)算裝置，移動(dòng)臺(tái)和服務(wù)器還分別包括在移動(dòng)臺(tái)與服務(wù)器之間交換信號(hào)的通信裝置以及定位信號(hào)的接收裝置。此外，移動(dòng)臺(tái)包括用于發(fā)送代碼相位的裝置，而服務(wù)器包括用于接收所述代碼相位的裝置。
特別是，盡管根據(jù)GPS類型的系統(tǒng)，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明，但是該系統(tǒng)可以是GNSS類型的另一種系統(tǒng)(例如，GLONASS或GALILEO類型的系統(tǒng))。
權(quán)利要求
1.一種用于計(jì)算移動(dòng)設(shè)備的位置或地點(diǎn)的方法，所述方法采用輔助數(shù)據(jù)服務(wù)器，該輔助數(shù)據(jù)服務(wù)器用于提供求解所述移動(dòng)設(shè)備的地點(diǎn)的幫助，并且所述移動(dòng)設(shè)備包括用于通過蜂窩式移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器通信的裝置和用于采用擴(kuò)頻接入技術(shù)從衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收定位信號(hào)的裝置，所述方法包括以下步驟在接收所述定位信號(hào)之后，該設(shè)備將對(duì)應(yīng)于各衛(wèi)星的所獲取的一組擴(kuò)頻代碼相位發(fā)送到所述服務(wù)器，所述代碼相位具有一個(gè)與代碼相位之一的傳輸時(shí)間對(duì)應(yīng)的星期時(shí)間(TOW)的指示，所述服務(wù)器從所述信息推導(dǎo)與所述代碼相位和所述偽距離對(duì)應(yīng)的傳輸時(shí)間，以及所述服務(wù)器求解所述地點(diǎn)。
2.一種用于計(jì)算移動(dòng)設(shè)備的位置或地點(diǎn)的方法，所述方法采用輔助數(shù)據(jù)服務(wù)器，該輔助數(shù)據(jù)服務(wù)器用于提供求解所述移動(dòng)設(shè)備的地點(diǎn)的幫助，并且所述移動(dòng)設(shè)備包括用于通過蜂窩式移動(dòng)電話網(wǎng)與服務(wù)器通信的裝置和用于采用擴(kuò)頻接入技術(shù)從衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收定位信號(hào)的裝置，所述方法包括下面的步驟所述移動(dòng)設(shè)備將對(duì)應(yīng)于各衛(wèi)星的所獲取的一組代碼相位發(fā)送到所述服務(wù)器，相對(duì)于本地時(shí)鐘保持的毫秒時(shí)間段的開始，測(cè)量所述代碼相位，所述代碼相位具有與傳輸時(shí)間相關(guān)的星期時(shí)間的指示，所述服務(wù)器從所述代碼相位和有關(guān)傳輸時(shí)間求解所述偽距離，以及所述服務(wù)器計(jì)算所述移動(dòng)設(shè)備的位置。
3.一種用于計(jì)算移動(dòng)設(shè)備的位置或地點(diǎn)的方法，所述設(shè)備包括用于采用擴(kuò)頻接入技術(shù)接收來自衛(wèi)星定位系統(tǒng)的定位信號(hào)的裝置，在該方法中，為了避免讀取所述定位信號(hào)的傳輸TOW Te，利用非線性技術(shù)使以下函數(shù)最小，其中Xu，Yu，Zu表示該移動(dòng)設(shè)備的位置，ΔT表示偽距離測(cè)量值的時(shí)鐘誤差，并且Te表示定位信號(hào)的傳輸TOWf(Xu,Yu,Zu,ΔT,Te)=Σksat=1Nsat(Xs(Te,ksat)-Xu)2+(Ys(Te,ksat)-Yu)2+(Zs(Te,ksat)-Zu)2-ρksat-ΔT2.]]>
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中使得所述函數(shù)f最小的所述步驟是對(duì)稱地基于所述接收所述定位信號(hào)的TOW Tr，而非基于所述傳輸TOW Te。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中利用所述移動(dòng)設(shè)備的計(jì)算裝置執(zhí)行使所述函數(shù)f最小的所述步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述方法采用輔助數(shù)據(jù)服務(wù)器，該輔助數(shù)據(jù)服務(wù)器有助于求解該移動(dòng)設(shè)備的地點(diǎn)，并且所述移動(dòng)設(shè)備包括用于通過蜂窩式移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器通信的裝置，所述服務(wù)器的計(jì)算裝置執(zhí)行所述方法的所述最小化步驟。
7.一種用于計(jì)算移動(dòng)設(shè)備的位置或地點(diǎn)的方法，所述設(shè)備包括用于采用擴(kuò)頻接入技術(shù)從衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收定位信號(hào)的裝置，在該方法中，為了避免讀取定位信號(hào)中的傳輸TOW Te，對(duì)于傳輸TOW Te的多個(gè)假設(shè)，以及最終僅保持對(duì)于使用戶位置估計(jì)余數(shù)最小的傳輸TOW Te的多個(gè)假設(shè)獲得的位置，求解用戶的位置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于計(jì)算移動(dòng)設(shè)備的位置的方法，在該方法中，輔助數(shù)據(jù)服務(wù)器提供求解移動(dòng)設(shè)備的地點(diǎn)的幫助，并且該移動(dòng)設(shè)備通過蜂窩式網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器通信，并且利用擴(kuò)頻接入技術(shù)從衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收定位信號(hào)。該方法包括以下步驟在接收定位信號(hào)之后，該設(shè)備將對(duì)應(yīng)于各衛(wèi)星的所獲取的一組擴(kuò)頻代碼相位發(fā)送到服務(wù)器，代碼相位具有一個(gè)與代碼相位之一的傳輸時(shí)間對(duì)應(yīng)的星期時(shí)間(time of week)的指示；該服務(wù)器從該信息推導(dǎo)與代碼相位和偽距離對(duì)應(yīng)的傳輸時(shí)間；以及，服務(wù)器求解該地點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01S5/00GK1648681SQ200510002999
公開日2005年8月3日 申請(qǐng)日期2005年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月28日
發(fā)明者米歇爾·莫內(nèi)拉 申請(qǐng)人:阿爾卡特公司