專利名稱：用于確定移動(dòng)式發(fā)射機(jī)的位置的方法和系統(tǒng)的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明一般涉及位置的檢測(cè)方法和系統(tǒng)，尤其涉及依據(jù)在兩個(gè)或更多個(gè)接收地點(diǎn)所接收的兩個(gè)或更多個(gè)頻率的發(fā)射信號(hào)的相位差，而檢測(cè)象蜂窩式電話這樣的移動(dòng)設(shè)備或發(fā)射機(jī)的位置的方法和系統(tǒng)。
以往的位置檢測(cè)或?qū)Ш较到y(tǒng)一般可被分為兩類無(wú)源導(dǎo)航系統(tǒng)和有源導(dǎo)航系統(tǒng)。在無(wú)源導(dǎo)航系統(tǒng)中，移動(dòng)式設(shè)備是依據(jù)所接收的來(lái)自位于已知位置上的發(fā)射機(jī)的信號(hào)而確定其自己的位置的。在有源導(dǎo)航系統(tǒng)中，移動(dòng)設(shè)備發(fā)射信號(hào)，該信號(hào)由一個(gè)或多個(gè)位于已知位置上的接收機(jī)所接收。之后，依據(jù)所接收的信號(hào)以及接收機(jī)的已知位置而確定出移動(dòng)設(shè)備的位置。
過(guò)去，無(wú)源導(dǎo)航系統(tǒng)一般比有源導(dǎo)航系統(tǒng)更受偏愛(ài)。對(duì)于這種偏愛(ài)的原因就是在有源系統(tǒng)中，每個(gè)移動(dòng)單元都必須發(fā)射信號(hào)來(lái)確定自己的位置。由于在單個(gè)有源系統(tǒng)中的移動(dòng)單元的數(shù)目由可能是成百萬(wàn)的，因此，這些信號(hào)可能使有源系統(tǒng)過(guò)度擁擠，并有可能引起系統(tǒng)誤操作。在需要高精度地連續(xù)地在確定移動(dòng)單元的位置的情況下，這一問(wèn)題會(huì)被加重。例如，飛機(jī)由于其非常高的速度，需要實(shí)際的連續(xù)的位置判定，因此，它需要實(shí)際連續(xù)地發(fā)射信號(hào)。由于存在大量的連續(xù)發(fā)射這種信號(hào)的移動(dòng)單元，因此它們有可能使有源導(dǎo)航系統(tǒng)超載或擁擠。
一種已有的有源導(dǎo)航系統(tǒng)是由GEOSTAR公司所支持的。在GEOSTAR系統(tǒng)中，至少有一顆軌道衛(wèi)星向移動(dòng)式應(yīng)答器發(fā)射信號(hào)，并接收來(lái)自該移動(dòng)式應(yīng)答器的應(yīng)答。出于計(jì)算目的，GEOSTAR系統(tǒng)假定移動(dòng)式應(yīng)答器在地球的表面。通過(guò)測(cè)量信號(hào)從衛(wèi)星傳到移動(dòng)式應(yīng)答器，再返回到衛(wèi)星所花費(fèi)的時(shí)間(環(huán)路傳播延遲)，可以確定出該移動(dòng)式應(yīng)答器位于所計(jì)算的適當(dāng)半徑的球面的某處。由于所計(jì)算的球面和地球表面的交點(diǎn)是一個(gè)圓，因此GEOSTAR系統(tǒng)可以將移動(dòng)式發(fā)射機(jī)放置到這個(gè)圓的某處。如果采用了兩顆衛(wèi)星，可以推斷移動(dòng)式應(yīng)答器還位于第二圓上。由于這兩個(gè)圓的交點(diǎn)是兩個(gè)點(diǎn)，GEOSTAR系統(tǒng)因此可將移動(dòng)式應(yīng)答器放置在兩個(gè)點(diǎn)中的一個(gè)點(diǎn)上。
但非常不幸，GEOSTAR系統(tǒng)顯示出某些重大缺陷。首先，GEOSTAR系統(tǒng)遇到了擁擠的問(wèn)題，正象其它已有的有源導(dǎo)航系統(tǒng)所表現(xiàn)的那樣。其次，GEOSTAR系統(tǒng)依賴于在可能性或精確性方面不太可靠的環(huán)路延遲測(cè)量。例如，環(huán)路延遲測(cè)量的精度受到了應(yīng)答器硬件內(nèi)的時(shí)間誤差的有害影響，這種誤差可能是由許多已知因素引起的，例如溫度、不準(zhǔn)確的制造公差等。另外，GEOSTAR系統(tǒng)一般使用寬帶信號(hào)傳輸，以確保精確的環(huán)路延遲測(cè)量。不幸的是，這種寬帶信號(hào)傳輸要占據(jù)大部分的可用帶寬，這樣，這造成了前面所提到的擁擠的問(wèn)題。
容量是蜂窩式通信系統(tǒng)和基于衛(wèi)星的移動(dòng)通信系統(tǒng)的一個(gè)核心問(wèn)題。通過(guò)將服務(wù)區(qū)分割成眾多的小單元，而這些小單元具有在充分分離的不同的小蜂窩中重新使用有限數(shù)目的可用的無(wú)線電頻率的能力，由此保證了對(duì)所有用戶的充足的容量。于1997年4月8日頒發(fā)給Dent的美國(guó)專利號(hào)5，619，503，其中描述了對(duì)多單元或多波束通信系統(tǒng)的改進(jìn)，它允許更高的容量，這是通過(guò)密集的頻率復(fù)用--最終允許在每個(gè)單元或波束中每個(gè)頻率信道能用于不同的目的。本文包括進(jìn)美國(guó)專利號(hào)5，619，503所公開(kāi)的內(nèi)容，僅供參考，該文件提供了對(duì)容量的改進(jìn)，這對(duì)允許實(shí)現(xiàn)有源導(dǎo)航系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是必須的。這篇文獻(xiàn)也描述了獲取初始的粗略的位置估測(cè)的方法，該方法也可以用于本發(fā)明之中。
在本技術(shù)領(lǐng)域中還存在這樣一種需要，即需要用于提供能提高位置判定的精度的對(duì)移動(dòng)式發(fā)射機(jī)的有源位置判定的系統(tǒng)和方法。
發(fā)明概述這種需要通過(guò)使用依據(jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)得以滿足，在這種方法和系統(tǒng)中，由第一和第二接收站接收來(lái)自發(fā)射機(jī)的在第一頻率處的第一信號(hào)以及在第二頻率處的第二信號(hào)。依據(jù)在第一和第二接收站處所接收的信號(hào)的相移，計(jì)算出距離差，其將發(fā)射機(jī)放置在具有以站作為焦點(diǎn)的第一雙曲線上。
依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于相對(duì)于第一和第二接收點(diǎn)而判定象蜂窩式電話這樣的移動(dòng)式發(fā)射機(jī)的位置的方法。第一和第二接收點(diǎn)中的任何一個(gè)或兩者可以是一個(gè)陸地蜂窩基站或一個(gè)衛(wèi)星中繼站。在第一頻率處的第一信號(hào)被移動(dòng)式發(fā)射機(jī)所發(fā)射，并被當(dāng)作第一和第二接收信號(hào)而被分別在第一和第二接收點(diǎn)處接收。在第二頻率處的第二信號(hào)由移動(dòng)式發(fā)射機(jī)所發(fā)射，并被當(dāng)作第三和第四接收信號(hào)而被分別在第一和第二接收點(diǎn)處接收。依據(jù)第一和第二接收信號(hào)而進(jìn)行第一相差測(cè)量。依據(jù)第三和第四接收信號(hào)而進(jìn)行第二相差測(cè)量。依據(jù)該第一和第二相差測(cè)量、第一和第二頻率以及第一和第二已知定位，而確定出移動(dòng)式發(fā)射機(jī)的位置。具體地，依據(jù)第一和第二頻率對(duì)第一和第二相差測(cè)量進(jìn)行換算，并確定出距離差。例如，頻率差可被確定在第一和第二頻率之間，并由該頻率差對(duì)第一和第二相差測(cè)量間的差進(jìn)行換算，以獲取一個(gè)距離差。
第一相差測(cè)量最好是這樣實(shí)現(xiàn)的，即通過(guò)對(duì)第一接收信號(hào)判定一個(gè)第一相移；對(duì)第二接收信號(hào)判定一個(gè)第二相移；依據(jù)該第一和第二相移而產(chǎn)生所述第一相差測(cè)量。與此相似，第二相差最好是這樣實(shí)現(xiàn)的，即通過(guò)對(duì)第三接收信號(hào)判定一個(gè)第三相移；對(duì)第四接收信號(hào)判定一個(gè)第四相移；根據(jù)該第三和第四相移而形成所述第二相差測(cè)量。
所計(jì)算出的距離差將發(fā)射機(jī)放置在第一雙曲線上，該雙曲線的焦點(diǎn)在第一和第二接收站上。為進(jìn)一步限定發(fā)射機(jī)的位置，本方法可能還包括以下步驟為第三接收點(diǎn)和第一或第二接收點(diǎn)中的一個(gè)而計(jì)算第三或第四相差測(cè)量；將發(fā)射機(jī)定位在與第一接收點(diǎn)以及第一和第二接收點(diǎn)中的一個(gè)相關(guān)的一個(gè)第二雙曲線上；依據(jù)所述第一和第二雙曲線的交點(diǎn)而確定出移動(dòng)式發(fā)射機(jī)的位置。
第一頻率可以是一個(gè)隨機(jī)存取信道，第二頻率可以是一個(gè)話務(wù)信道(traffic channel)。最好是，第一和第二頻率中至少有一個(gè)頻率被包含在某個(gè)頻率集合中，這個(gè)頻率集合是被分配給所述移動(dòng)式發(fā)射機(jī)用于跳頻通信的。在所述第一和第二頻率中的至少一個(gè)頻率上的信號(hào)可以由依據(jù)時(shí)分多路存取格式而編排的脈沖串構(gòu)成。
本發(fā)明的一個(gè)方面是用于進(jìn)行所需測(cè)量的一個(gè)過(guò)程。例如，進(jìn)行第一相差測(cè)量的步驟以及進(jìn)行第二相差測(cè)量的步驟可以包括以下步驟將第一、第二、第三和第四接收信號(hào)轉(zhuǎn)換為表示第一、第二、第三和第四接收信號(hào)的瞬時(shí)相位的數(shù)字值的一個(gè)數(shù)字流；依據(jù)該數(shù)字值的流以及第一和第二頻率來(lái)確定發(fā)射機(jī)的位置。
另外，轉(zhuǎn)換步驟可能又包括以下一些步驟將第一和第三接收信號(hào)下變頻到第一中頻頻率；將第二和第四接收信號(hào)下變頻到第二中頻頻率；并且對(duì)經(jīng)下變頻的第一、第二、第三和第四接收信號(hào)進(jìn)行采樣，并對(duì)其進(jìn)行模-數(shù)轉(zhuǎn)換?？捎杀緳C(jī)振蕩器產(chǎn)生第一和第二中頻頻率，該本機(jī)振蕩器可被校準(zhǔn)到一個(gè)公共的基準(zhǔn)頻率上?？梢詮男l(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)中推導(dǎo)出該公共的基準(zhǔn)頻率。
如果中頻頻率被設(shè)置到大約為零，則采樣以及模-數(shù)轉(zhuǎn)換步驟可以包括這樣一個(gè)步驟即對(duì)經(jīng)下變頻的第一、第二、第三和第四接收信號(hào)進(jìn)行正交轉(zhuǎn)換，以產(chǎn)生包含復(fù)數(shù)值的數(shù)字值的數(shù)據(jù)流。另一種方法是，采樣和模-數(shù)轉(zhuǎn)換步驟可以包括這樣一個(gè)步驟即對(duì)經(jīng)下變頻的第一、第二、第三和第四接收信號(hào)進(jìn)行對(duì)數(shù)極(logpolar)轉(zhuǎn)換，以產(chǎn)生包含數(shù)字值對(duì)的數(shù)字值的數(shù)據(jù)流，該數(shù)字值對(duì)表示瞬時(shí)信號(hào)的相位和幅度。
確定位置的步驟可以包括對(duì)于第一、第二、第三和第四接收信號(hào)而確定第一、第二、第三和第四相差測(cè)量的步驟。之后，使對(duì)數(shù)字值的數(shù)據(jù)流相關(guān)，從而確定在第一和第二接收信號(hào)以及第三和第四接收信號(hào)到達(dá)之間的采樣延遲的整數(shù)，并確定相應(yīng)的第一和第二相關(guān)相位。相關(guān)步驟可以包括確定在第一頻率和第二頻率處的相關(guān)相位，并使用該相關(guān)相位來(lái)確定第一和第二相差測(cè)量。
本發(fā)明還提供了對(duì)相位測(cè)量的時(shí)間上的變換。例如，產(chǎn)生第一相差測(cè)量的步驟包括這樣一個(gè)步驟即在時(shí)間的不同瞬間執(zhí)行對(duì)第一相差測(cè)量的多次測(cè)量，并內(nèi)插或外插多個(gè)測(cè)量值，以便對(duì)某一個(gè)瞬間的第一相差測(cè)量確定出一個(gè)值，在該瞬間生成了第二相差測(cè)量。
通過(guò)依據(jù)本發(fā)明來(lái)改變第一和第二頻率之間的差異，可以調(diào)節(jié)精度。尤其是，第一和第二頻率之間的頻率差得到了確定。之后，將該頻率差與預(yù)定的頻率值相比。所述所確定的頻率差小于預(yù)定頻率值，則選擇一個(gè)新值用于所述第一和第二頻率中的至少一個(gè)，從而使頻率差較大。之后，第一和第二相差測(cè)量反復(fù)使用用于所述第一和第二頻率中至少一個(gè)頻率的新值。
依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一個(gè)用于確定移動(dòng)式發(fā)射機(jī)的位置的系統(tǒng)。這種移動(dòng)式發(fā)射機(jī)能在相應(yīng)的第一和第二頻率處發(fā)射第一和第二信號(hào)。該系統(tǒng)包括用于接收第一信號(hào)的第一和第二接收站，以及用于依據(jù)在第一和第二接收站處所接收的第一信號(hào)來(lái)計(jì)算第一相差的網(wǎng)絡(luò)控制處理器。第一和第二接收站還接收第二信號(hào)，所述網(wǎng)絡(luò)控制處理器依據(jù)在兩個(gè)接收站處所接收的第二信號(hào)來(lái)計(jì)算第二相差。之后，網(wǎng)絡(luò)控制處理器依據(jù)該第一和第二相差測(cè)量以及第一和第二頻率來(lái)確定該移動(dòng)式發(fā)射機(jī)的距離差測(cè)量。第一接收站包括一個(gè)第一相位測(cè)量電路，用于為在第一接收站處所分別接收的第一和第二信號(hào)確定第一和第三相位值。與此相似，第二接收站包括一個(gè)第二相位測(cè)量電路，用于為在第二接收站處所分別接收的第一和第二信號(hào)確定第二和第四相位值。
通過(guò)以下詳細(xì)的說(shuō)明、附圖以及附加的權(quán)利要求書(shū)，可使本發(fā)明的這些以及其它特征和優(yōu)點(diǎn)更加清楚。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1是依據(jù)本發(fā)明的包括一個(gè)移動(dòng)式發(fā)射機(jī)以及三個(gè)接收站的一個(gè)系統(tǒng)圖；圖2是在圖1所示的發(fā)射機(jī)正在進(jìn)行跳頻時(shí)所進(jìn)行的連續(xù)的相差測(cè)量的圖形表示；圖3是在相繼的不同頻率上進(jìn)行相差測(cè)量的圖形表示；圖4是一張圖，它顯示了非同時(shí)到達(dá)圖1所示的兩個(gè)接收站的信號(hào)；圖5是一張圖，它顯示了并不是同時(shí)到達(dá)兩個(gè)接收站的信號(hào)之間的相差測(cè)量；圖6a和6b是隨機(jī)數(shù)字調(diào)制信號(hào)的示例性的自相關(guān)函數(shù)的圖形表示；圖7是依據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的示意圖，其中至少有一個(gè)接收站是一顆衛(wèi)星；以及圖8是依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的一個(gè)示例性的雙通道接收系統(tǒng)的示意圖。
發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明圖1顯示了依據(jù)本發(fā)明的用于確定移動(dòng)式發(fā)射機(jī)102的位置的一個(gè)系統(tǒng)100。移動(dòng)式發(fā)射機(jī)102可以是一個(gè)蜂窩式電話、衛(wèi)星通信器或任何能發(fā)射信號(hào)的其它的移動(dòng)式設(shè)備。位于已知位置上的第一、第二、第三接收站或地點(diǎn)104、106以及108接收由移動(dòng)式發(fā)射機(jī)102所發(fā)射的信號(hào)。接收站104、106和108可以是屬于移動(dòng)式電話網(wǎng)絡(luò)的陸地蜂窩基站，可以是與至少一個(gè)陸地站進(jìn)行通信的軌道衛(wèi)星中繼站，或可以是它們的組合形式。網(wǎng)絡(luò)控制處理器110可以控制接收站104、106和108，接收來(lái)自接收站104、106和108的信息，并依據(jù)這一信息，計(jì)算移動(dòng)式發(fā)射機(jī)102的位置。網(wǎng)絡(luò)控制處理器11O也可以向接收站104、106和108提供相位或頻率基準(zhǔn)信號(hào)SR。應(yīng)當(dāng)理解，接收站104、106和108以及網(wǎng)絡(luò)控制處理器110可能相隔非常遠(yuǎn)，這樣信號(hào)是在象無(wú)線電通信鏈路這樣的通信鏈上的設(shè)備之間進(jìn)行傳送。
雖然只顯示成一個(gè)單獨(dú)的單元，但網(wǎng)絡(luò)控制處理器110是由各種用于執(zhí)行計(jì)算的電路和處理器構(gòu)成的。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員能很容易理解的那樣，這些電路和處理器還可以被包含在接收站104、106和108中的一個(gè)之中，或者是被分散到若干接收點(diǎn)上。對(duì)于傳統(tǒng)器件和電路的結(jié)構(gòu)、控制以及排列的最主要的部分已經(jīng)在附圖中得以顯示，這種顯示是通過(guò)容易理解的框圖表示法以及原理圖而進(jìn)行的。只顯示那些與本發(fā)明有關(guān)的特定細(xì)節(jié)，以便不會(huì)用本領(lǐng)域人員顯而易見(jiàn)的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)來(lái)沖淡對(duì)本發(fā)明的公開(kāi)，這對(duì)本發(fā)明的說(shuō)明很有益處。
使用兩個(gè)或更多個(gè)接收站可能會(huì)更有利于本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)。詳細(xì)來(lái)說(shuō)，移動(dòng)式發(fā)射機(jī)102在第一頻率w1處發(fā)射一個(gè)第一信號(hào)S1，該信號(hào)作為第一和第二接收信號(hào)分別被第一和第二接收站104和106接收。第一頻率w1可以是一個(gè)隨機(jī)存取信道(RACH)，它在發(fā)射機(jī)102首次啟動(dòng)與站104、106和108以及處理器110的聯(lián)系時(shí)使用。正如大家所知道的那樣，第一信號(hào)S1將在傳送到第一接收站期間經(jīng)歷一個(gè)第一相移φA1在傳送到第二接收站106期間經(jīng)歷一個(gè)第二相移φB1相移機(jī)φA1和機(jī)φB1的大小依賴于第一信號(hào)S1到相應(yīng)的站104和106的傳播距離。因此，第一和第二相移φA1和φB1將不會(huì)相等，除非移動(dòng)式發(fā)射機(jī)102與第一和第二接收站104和106是等距離的。
第一和第二接收站104和106接收來(lái)自象網(wǎng)絡(luò)控制處理器110的GPS衛(wèi)星系統(tǒng)這樣的公共源的頻率和相位基準(zhǔn)信號(hào)。站104和106利用公共的相位基準(zhǔn)信號(hào)來(lái)測(cè)量所接收的第一信號(hào)S1的相位φA1和φB1，并將該相位測(cè)量傳遞到網(wǎng)絡(luò)控制處理器。
網(wǎng)絡(luò)控制處理器110依據(jù)以下等式來(lái)確定第一相差測(cè)量Δφ1Δφ1=φA1-φB11(1)接下來(lái)，移動(dòng)式發(fā)射機(jī)102在第二頻率w2處發(fā)射一個(gè)第二信號(hào)S2，與第一信號(hào)的情況相似，該信號(hào)S2被分別當(dāng)作第三和第四接收信號(hào)而由第一和第二接收站104和106接收。第二頻率w2可以是一個(gè)話務(wù)信道，例如是分派給發(fā)射機(jī)102的用于對(duì)RACH信道的初始聯(lián)系之后傳輸通信話務(wù)的話務(wù)信道。移動(dòng)式發(fā)射機(jī)102可以依據(jù)來(lái)自網(wǎng)絡(luò)控制處理器110或其它控制機(jī)構(gòu)的命令，按預(yù)定的變頻方案(跳頻方案)在第一和第二頻率w1和w2之間進(jìn)行變化或進(jìn)行發(fā)射。第二信號(hào)S2會(huì)在對(duì)第一接收站104的通信過(guò)程中經(jīng)歷一個(gè)第三相移φA2，在對(duì)第二接收站106的通信過(guò)程中經(jīng)歷一個(gè)第四相移φB2。相移φA2和φB2的大小將依賴于第二信號(hào)S2到相應(yīng)的站104和106的傳播距離。按照類似的方式，第一和第二站104和106利用公共的基準(zhǔn)信號(hào)來(lái)確定相位φA2和φB2，并將這些測(cè)量傳遞給網(wǎng)絡(luò)控制處理器110。之后，網(wǎng)絡(luò)控制處理器110使用以下算式計(jì)算第二相差Δφ2Δφ2=φA2-φB2(2)使用以下等式來(lái)確定時(shí)差dTdT=Δφ1-Δφ2ω1-ω2--(3)]]>時(shí)差dT是第一和第二信號(hào)S1和S2對(duì)相應(yīng)的第一和第二接收站104和106的傳播延遲差的一種度量。由于在傳播延遲中的這一差值依賴于站104和106中的每一個(gè)站與移動(dòng)式發(fā)射機(jī)102之間的距離差，所以時(shí)差dT還是站104和106中的每一個(gè)站與移動(dòng)式發(fā)射機(jī)102之間的距離差的一種度量。距離差dR是使用以下等式來(lái)計(jì)算的，這種計(jì)算最好是由網(wǎng)絡(luò)控制處理器110來(lái)執(zhí)行dR=c*dT(4)其中c是光速(3×108m／s)。所計(jì)算出的用于距離差dR的值(距離差測(cè)量)將發(fā)射機(jī)102的位置放置到一個(gè)第一雙曲線上，該第一雙曲線被包含在一個(gè)雙曲線族中，該雙曲線族具有作為焦點(diǎn)的第一和第二接收站104和106。
利用第三接收站108，該第三接收站108最好不與第一和第二站104和106位于一條直線上，網(wǎng)絡(luò)控制處理器110可以接收其它測(cè)量，其將發(fā)射機(jī)102定位在第二雙曲線上。第一和第二雙曲線的交點(diǎn)定義了發(fā)射機(jī)102的位置?；蛘呤牵绻赡艿脑?，可以利用環(huán)路延遲測(cè)量來(lái)確定從第一站104到發(fā)射機(jī)102的距離、從第二站106到發(fā)射機(jī)102的距離，以及從這兩個(gè)站到發(fā)射機(jī)102的距離，從而確定出發(fā)射機(jī)102所位于的第一雙曲線上的一段弧。
在環(huán)路延遲測(cè)量是不可行的時(shí)候，或是在不能象上述方法那樣得到精確的增量距離測(cè)量的情況下，本發(fā)明被認(rèn)為是非常有用的。在那些情況下，盡管位置的不確定仍然存在于沿第一雙曲線的維度上，但環(huán)路延遲測(cè)量可僅僅被用于解決模糊問(wèn)題。但是在與第一雙曲線垂直的維度上，定位精度要更好一些，這是因?yàn)槭褂昧烁_的增量距離測(cè)量進(jìn)行判定。
各種誤差源可能會(huì)在對(duì)增量距離測(cè)量dR的計(jì)算中引起錯(cuò)誤。由于發(fā)射機(jī)102不在第一和第二頻率w1和w2處相伴發(fā)射，如果發(fā)射機(jī)102或接收站104、106或108中的任何一個(gè)正在移動(dòng)，則可能出現(xiàn)誤差源。在這種情況下，對(duì)于發(fā)射機(jī)102，有可能在一個(gè)位置上，在第一頻率w1處進(jìn)行發(fā)射，之后，在在第二頻率w2處進(jìn)行發(fā)射之前，它已經(jīng)移動(dòng)到另一個(gè)位置上。因此，基于來(lái)自第二位置的傳播距離，在第二頻率w2處的信號(hào)會(huì)具有部分的相移特性。解決這個(gè)問(wèn)題的一個(gè)辦法，也很可能是最佳的解決辦法，是使用Kalman濾波器算法來(lái)跟蹤所有參數(shù)的改變，正如以下將要充分討論的那樣。
公共基準(zhǔn)信號(hào)中的頻率誤差以及由于發(fā)射機(jī)102或接收站104、106和108的運(yùn)動(dòng)而引起的任何誤差都可能引起相差測(cè)量Δφ1和Δφ2的連續(xù)改變。圖2中顯示了在時(shí)刻t0、t1、t2、t3……時(shí)所進(jìn)行的相差測(cè)量的理想進(jìn)展。為便于說(shuō)明，相差測(cè)量被標(biāo)記為φ1x和φ2x，其中下標(biāo)“1”和“2”分別表示第一頻率w1和第二頻率w2，下標(biāo)“x”表示進(jìn)行測(cè)量的時(shí)刻的變量整數(shù)。例如，相差測(cè)量φ16是在時(shí)刻t6對(duì)具有第一頻率w1的信號(hào)所進(jìn)行的測(cè)量。
對(duì)于圖2中所示的例子，發(fā)射機(jī)102在偶數(shù)時(shí)刻t0、t2、t4……時(shí)，在第一頻率w1處發(fā)射第一信號(hào)S1和在奇數(shù)時(shí)刻t1、t3、t5……時(shí)，在第二頻率w2處發(fā)射第二信號(hào)S2之間交替變換或“跳動(dòng)”。圖2中還進(jìn)一步以模2π的格式對(duì)其進(jìn)行描繪，在這種格式中，相差測(cè)量每過(guò)2π或360°就從零開(kāi)始。正如可看到的那樣，對(duì)于第一頻率w1的相差測(cè)量φl(shuí)even-x以及對(duì)于第二頻率w2的相差測(cè)量φl(shuí)odd-x沿斜線逐步向上。線的斜率并不會(huì)因?yàn)樗鞯臏y(cè)量是在不同的頻率上就發(fā)生改變，就象在一條線上的所有測(cè)量既可以是在第一頻率w1處作的也可以是在第二頻率w2處作的。因此，斜率必須由于上述源的頻率誤差而不同。
表示對(duì)第二頻率w2的相差測(cè)量φl(shuí)odd-x的斜線可以具有與表示對(duì)第一頻率w1的的相差測(cè)量φl(shuí)even-x的斜線稍微不同的斜率。這種在斜率上的輕微不同是因?yàn)檫@樣一個(gè)事實(shí)，即由固定頻率誤差所引起的相位的改變率是恒定的，而由于恒定百分比的頻率誤差所引起的相位的改變率與頻率成正比。事實(shí)上，由于兩條線之間的斜率差異很可能被忽略掉，所以可以使用這兩條線的斜率來(lái)確定平均斜率。這樣，正如以下所陳述的那樣，通過(guò)平均來(lái)確定平均斜率 以及F=φ27-φ25t7-t5]]>……等等其中相差是以模2π來(lái)計(jì)算的(即如果差變?yōu)樨?fù)值則加2π)?，F(xiàn)在可以使用以下等式來(lái)確定平均斜率或所確定的斜率dW 利用含有頻率誤差大小的所確定出的斜率dW，在第一頻率w1處和第二頻率w2處的相差值可以通過(guò)內(nèi)插而幾乎在同一時(shí)刻被及時(shí)計(jì)算出來(lái)。
這樣對(duì)在時(shí)刻t1時(shí)，在第二頻率w2處進(jìn)行的相位測(cè)量φ21可以被這樣確定φ21=φ10-dW*(t1-t0)；或，φ21=φ12-dW*(t2-t1)；或這兩個(gè)值的平均，φ21=φ10+φ12+dW*(2t1-t2-t0)2]]>后部被簡(jiǎn)化為φ10+φ122]]>如果時(shí)刻t0、t1、t2……在時(shí)間上是等間隔的，則噪聲的影響可被忽略。
任何已有的內(nèi)插方法，例如是最小二乘方曲線擬合，也可以被選擇用來(lái)獲取對(duì)相位測(cè)量φ21的最佳估測(cè)。這樣，現(xiàn)在，可以從在時(shí)刻t1時(shí)在第一頻率w1處所進(jìn)行的相位測(cè)量中減去在第二頻率w2處的相位測(cè)量值，以得到用于校正斜率誤差的一個(gè)差值?？梢詫?duì)其它時(shí)刻t2、t3……重復(fù)上述步驟，這種重復(fù)是通過(guò)適當(dāng)?shù)貎?nèi)插用于對(duì)在第一頻率w1處的相位測(cè)量的線或是內(nèi)插用于對(duì)在第二頻率w2處的相位測(cè)量的線，從而獲取僅依賴于頻率改變的一系列相差。如果發(fā)射機(jī)102和接收站104、106和108都是已知固定的，這些相位測(cè)量必須都與同一距離差dR相對(duì)應(yīng)，且所計(jì)算出的在時(shí)刻t1、t2、t3……的距離差被平均，以獲得更高的精度。
另一種做法是，在時(shí)刻t1、t2、t3……處所計(jì)算的連續(xù)的距離差dR可以顯示系統(tǒng)漂移、展現(xiàn)未被事先模擬的發(fā)射機(jī)102或接收站104、106或108的可能的移動(dòng)。Kalman濾波器的原理是模擬所有的移動(dòng)，以便預(yù)測(cè)在給定時(shí)刻的距離差應(yīng)該是什么樣的。例如，可以假定用估算的恒定的速度來(lái)模擬發(fā)射機(jī)102的移動(dòng)。還有一種做法是，可以使用例如是高度、傾角、偏心率等等一套軌道參數(shù)來(lái)模擬在地球軌道中的兩個(gè)接收站的移動(dòng)。當(dāng)模型預(yù)測(cè)了與所計(jì)算出的在給定時(shí)刻的測(cè)量不相同的距離差時(shí)，Kalman程序更新模型參數(shù)，這樣，平均來(lái)說(shuō)，在最小二乘方檢測(cè)中，預(yù)測(cè)與測(cè)量之間的誤差被最小化。當(dāng)本發(fā)明的系統(tǒng)被用來(lái)確定大量的移動(dòng)式發(fā)射機(jī)的位置時(shí)，模擬接收站的移動(dòng)的參數(shù)是公共的，這樣使得能依據(jù)來(lái)自若干移動(dòng)式發(fā)射機(jī)的接收信號(hào)，(例如軌道衛(wèi)星)的移動(dòng)非常精確的確定一個(gè)接收站。這又有益于對(duì)每個(gè)獨(dú)立發(fā)射機(jī)的精確的位置確定。
圖3顯示了當(dāng)沒(méi)有采用在兩個(gè)或多個(gè)頻率之間的跳頻，而是執(zhí)行了其它的經(jīng)編程的頻率改變時(shí)的另一種測(cè)量序列。在圖3中，發(fā)射機(jī)開(kāi)始在第一頻率w1處進(jìn)行發(fā)射，在例如是第一和第二接收站104和106這樣的兩個(gè)接收站處的信號(hào)相差分別是在時(shí)刻t0、t1和t2所確定的相差測(cè)量φ10、φ11和φ12。例如，第一頻率w1可以是上面所解釋的RACH信道頻率。之后，發(fā)射機(jī)改變到第二頻率w2，該頻率可以是具有與RACH信道頻率有一個(gè)小頻率差的第一話務(wù)信道，這種頻率差例如可以是50KHz。之后，在時(shí)刻t3、t4和t5在第二頻率w2處進(jìn)行相差測(cè)量以便得到相差測(cè)量φ23、φ24和φ25。之后，發(fā)射機(jī)可以選擇性地在執(zhí)行相差測(cè)量φ36、φ37和φ38的時(shí)刻t6、t7和t8切換到另一個(gè)話務(wù)信道頻率，或第三頻率w3。
從圖3中可以明顯地看到，例如是在t2或t3這樣的時(shí)刻，在同一瞬間在第一頻率w1處的以及在第二頻率w2處的相差測(cè)量可以這樣得到可對(duì)第二頻率w2進(jìn)行斜線的后向外插，或?qū)Φ谝活l率w1進(jìn)行斜線的前向外插，或者可以兩者都用。這樣，就得到了對(duì)第一距離差dR1的第一估測(cè)。與此相似，可以對(duì)第三頻率w3處的斜線進(jìn)行后向外插，并可以對(duì)在第二頻率w2處的斜線進(jìn)行前向外插，以獲得必須與第一距離差dR1為同一量級(jí)的一個(gè)第二距離差。如果w3-w2比w2-w1要大得多，則會(huì)出現(xiàn)2π模糊。這種2π模糊可以通過(guò)盡可能地加上或減去較高頻差中更大的波長(zhǎng)的倍數(shù)而得以解決，即可通過(guò)加上或減去2π*c／(w3-w2)的倍數(shù)，直到該距離差靠近對(duì)第一距離差dR1的第一估測(cè)而得以解決。但是，對(duì)第二距離差dR2的第二估測(cè)要比對(duì)于第一距離差dR1的估測(cè)更加精確。在本領(lǐng)域技術(shù)人員的能力范圍內(nèi)，還可以依據(jù)圖3對(duì)所收集的數(shù)據(jù)執(zhí)行其它的處理方法，例如是最小二乘方檢測(cè)中的最佳擬合直線或是Kalman濾波。
上述說(shuō)明假定發(fā)射機(jī)102發(fā)射將在兩個(gè)分離的接收站分別接收的信號(hào)，之后，接收器可以以某種方式將所接收的信號(hào)傳送到一個(gè)公共點(diǎn)，以用于相位比較。進(jìn)行相位比較意味著當(dāng)有一個(gè)信號(hào)從一個(gè)站傳來(lái)時(shí)，同時(shí)刻來(lái)自于另一個(gè)站的信號(hào)是有效的。
但是用于通信目的的由發(fā)射機(jī)發(fā)射的最佳波形是一種短信號(hào)脈沖串，它擁有重復(fù)的TDMA幀周期的時(shí)隙。在衛(wèi)星系統(tǒng)中，路徑之間的差分延時(shí)非常可能會(huì)超過(guò)時(shí)隙的寬度，這樣就不會(huì)在交疊時(shí)間內(nèi)在第一接收站104和第二接收站106接收到該信號(hào)。在這種情況下，需要用一種不同的方法確定相位差其不依賴于來(lái)自站104和106的同時(shí)出現(xiàn)在相位比較器的兩個(gè)輸入端的信號(hào)。
這種情況在圖4中進(jìn)行了描述?？梢钥吹?，在由發(fā)射機(jī)102發(fā)射的信號(hào)脈沖串被第一站104接收期間，以及同一信號(hào)脈沖串被第二站106接收期間，其間不存在交疊。當(dāng)?shù)扔趫D4中的RANGE(1)-RANGE(2)的距離差dR超過(guò)光速c乘以脈沖串寬度所得到的值時(shí)，就會(huì)發(fā)生這種交疊。當(dāng)信號(hào)是可能同時(shí)在接收站104和106存在的連續(xù)波信號(hào)(CW)時(shí)，測(cè)量相位差當(dāng)然不存在問(wèn)題。由此本發(fā)明將包括實(shí)施指令發(fā)時(shí)機(jī)102發(fā)射持續(xù)時(shí)間充分長(zhǎng)的一個(gè)CW信號(hào)以確保到達(dá)至少兩個(gè)接收站的信號(hào)處于交疊的時(shí)間周期。之后該兩個(gè)接收的信號(hào)加到一個(gè)相位比較器的輸入端，它將確定在當(dāng)兩個(gè)信號(hào)都存在的交疊時(shí)間周期期間的相位差。
如果當(dāng)兩個(gè)信號(hào)存在時(shí)都不存在交疊時(shí)間周期，則沒(méi)有信號(hào)施加到一個(gè)相位比較器的輸入端，而這是顯而易見(jiàn)的。因此要求測(cè)量?jī)尚盘?hào)間的到達(dá)的相位差的新方案，該信號(hào)在交疊時(shí)間周期不到達(dá)該兩個(gè)站。
圖5顯示了這樣一種解決方法的原理。發(fā)射機(jī)102發(fā)射一個(gè)信號(hào)脈沖串，該信號(hào)脈沖串被相應(yīng)的第一和第二接收站104和106的第一和第二天線112和114所接收。在第一和第二接收機(jī)RX-A116和RX-B118中，相應(yīng)的接收信號(hào)被下變頻到一個(gè)適當(dāng)?shù)念l率，以用于模-數(shù)(A到D)轉(zhuǎn)換以及采樣。例如，用于A到D轉(zhuǎn)換以及采樣的一個(gè)合適的頻譜是一個(gè)復(fù)基帶。在復(fù)基帶中，信號(hào)被用余弦和正弦振蕩器信號(hào)混合，以產(chǎn)生同相及正交(I，Q)信號(hào)，這些信號(hào)在譜域內(nèi)都是從零(DC)延伸到半個(gè)接收帶寬。之后，由采樣第一和第二A到D轉(zhuǎn)換器120和122對(duì)I和Q信號(hào)執(zhí)行采樣以及數(shù)字轉(zhuǎn)換，其中應(yīng)該能理解，在120和122中的每一個(gè)都包括兩個(gè)轉(zhuǎn)換信道，一個(gè)用于I信號(hào)分量，另一個(gè)用于Q信號(hào)分量。所得到的第一和第二信號(hào)采樣流A1、A2、A3……以及B1、B2、B3……都是既具有實(shí)部(I)又具有虛部(Q)的復(fù)數(shù)采樣。在保持信號(hào)的復(fù)數(shù)矢量表示法的同時(shí)，對(duì)該信號(hào)執(zhí)行數(shù)字轉(zhuǎn)換的另一種技術(shù)是在頒發(fā)給Dent的美國(guó)專利U．S．5，048，059中所描述的對(duì)數(shù)極技術(shù)，引入該文獻(xiàn)僅供參考。
為保持到達(dá)信息的相對(duì)相位，有必要采用振蕩器同步裝置124，以便使在第一和第二接收機(jī)RX-A 116和RX-B 118中所用的所有本機(jī)振蕩器同步，這樣至少會(huì)了解下變頻處理對(duì)信號(hào)相位的影響。與此相似，有必要采用轉(zhuǎn)換器同步裝置126，以便使第一和第二A到D轉(zhuǎn)換器120和122的采樣同步，這樣，它們的采樣時(shí)刻是相同的或至少是具有已知關(guān)系的。振蕩器和轉(zhuǎn)換器同步裝置124和126例如可以包括位于第一和第二接收站104和106上的原子時(shí)鐘，它具有1013分之一的穩(wěn)定性，上述同步裝置或者也可以包括能提供精確的時(shí)間基準(zhǔn)的GPS衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)。GPS接收機(jī)也可用來(lái)校準(zhǔn)原子時(shí)鐘的慢漂移。由于計(jì)算發(fā)射機(jī)102的位置需要信號(hào)接收的位置的精確知識(shí)，所以，在任何情況下，GPS接收機(jī)都是可行的，以便精確確定第一和第二接收天線112和114的定位。因此，假定振蕩器和轉(zhuǎn)換器同步裝置124和126能在相位和時(shí)間上保持所有本機(jī)振蕩器和采樣時(shí)鐘，則與到達(dá)天線112和114的發(fā)射機(jī)信號(hào)在時(shí)間和相位上相關(guān)的所有信息都被包含在復(fù)數(shù)的第一和第二信號(hào)采樣流A1、A2、A3……以及B1、B2、B3……中。
來(lái)自發(fā)射機(jī)102的信號(hào)脈沖串作用于由第一接收機(jī)RX-A116所產(chǎn)生的采樣數(shù)An、……、A(n+L)，但由于延遲不同，脈沖串會(huì)作用于由第二接收機(jī)RX-B 118所產(chǎn)生的不同的采樣數(shù)Am、……、A(m+L)。傳統(tǒng)的第一信號(hào)采樣流Ax與第二信號(hào)采樣流Bx之間的互相關(guān)被定義為C(k)=1/L•Σi=li=L[A(j+i)•B*(j+k+i)]]]>其中*表示復(fù)數(shù)共軛，C(k)是相關(guān)值。對(duì)于‘k’的許多連續(xù)值，重復(fù)進(jìn)行上述計(jì)算，以獲取一組相關(guān)值C(1)、C(2)……等?！甼’值的范圍應(yīng)當(dāng)是圍繞所到達(dá)的m-n個(gè)采樣的從最小的可能延遲值到最大的可能延遲值的標(biāo)稱時(shí)間差。
相關(guān)值C(k)表示由A(j+l)開(kāi)始的第一采樣流與被‘k’個(gè)采樣延遲了的第二采樣流B即B(j+k+1)的相似性。在L個(gè)連續(xù)的信號(hào)采樣上確定該相似性。相關(guān)值C(k)是一個(gè)復(fù)數(shù)，它具有相關(guān)幅度和相關(guān)相位。被描繪為‘k’的函數(shù)的相關(guān)幅度顯示出一條特性曲線，該曲線被稱作是自相關(guān)函數(shù)，它是由強(qiáng)加給信號(hào)的調(diào)制模式確定的。
如果信號(hào)是有足夠長(zhǎng)度的一種隨機(jī)調(diào)制模式，或是特意選出的能產(chǎn)生所需自相關(guān)函數(shù)的某個(gè)序列中的一個(gè)，則在圖6中描繪了這種自相關(guān)函數(shù)。圖6a顯示了對(duì)于不受帶寬約束的數(shù)字信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)的經(jīng)典形式。幅度在出現(xiàn)在相關(guān)器輸入端上的信號(hào)對(duì)齊時(shí)在整數(shù)處達(dá)到峰值，并在離開(kāi)該峰值正和負(fù)一個(gè)數(shù)字符號(hào)周期時(shí)降落為零。數(shù)字符號(hào)周期在該調(diào)制為二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)時(shí)等于1個(gè)位周期，而在該調(diào)制為四相相移鍵控(QPSK)時(shí)等于兩個(gè)位周期。實(shí)際上，調(diào)制信號(hào)帶寬和接收信號(hào)帶寬都會(huì)受到限制，以防止相鄰信道間的干擾。更一般地說(shuō)，Winener-Khintchine理論闡述認(rèn)為自相關(guān)函數(shù)是信號(hào)頻譜的傅立葉反變換，它受到了發(fā)射機(jī)和接收機(jī)濾波的影響。正如圖6b中所顯示的那樣，一個(gè)典型的實(shí)際的自相關(guān)函數(shù)要比圖6a中所示的函數(shù)更圓滑，并隨著離峰值越來(lái)越遠(yuǎn)，其振蕩幅度逐漸減小。
當(dāng)繪制自相關(guān)函數(shù)的幅值時(shí)，函數(shù)的負(fù)擺幅將被反折到正半平面內(nèi)(如圖6b中的虛線所示。)。第一零值之間的主波瓣的寬度大約等于信號(hào)的主頻譜波瓣的倒數(shù)。例如，如果信號(hào)頻譜波瓣為40 KHz寬的量級(jí)，則自相關(guān)峰值將會(huì)為25微秒寬的量級(jí)。這樣，可以通過(guò)將第一復(fù)信號(hào)流A與第二復(fù)信號(hào)流B相關(guān)，并確定采樣延遲‘k’中的哪一個(gè)值會(huì)使相關(guān)幅值最大，從而得到所達(dá)到時(shí)差的第一近似延遲估測(cè)。這種判定的精確性將會(huì)為25微秒的幾分之一，例如是25微秒的十分之一或±2．5μS。
可以從忽略了相位的相關(guān)值C(k)的幅度中獲得近似的延遲估測(cè)。但是相關(guān)值C(k)的相位會(huì)使對(duì)延遲的確定精確很多。更數(shù)學(xué)化的公式將會(huì)說(shuō)明相位的值。
使用以下等式給出由S(t)所指定的發(fā)射信號(hào)S(t)=Z(t)EXP(jwt)其中Z(t)是一個(gè)復(fù)數(shù)函數(shù)，它(在如果既不是純相位調(diào)制也不是純幅度調(diào)制的情況下)既描述了信號(hào)的載波頻率的相位調(diào)制也描述了幅度調(diào)制，EXP(jwt)表示了未經(jīng)調(diào)制的載波頻率。發(fā)射信號(hào)S(t)被在第一接收站104處以第一延遲T1接收，被在第二接收站106處以第二延遲T2接收。在第一接收站104所接收的信號(hào)A(t)以及在第二接收站106所接收的信號(hào)B(t)被如下給出A(t)=Z(t-T1)EXP(jw(t-T1))以及B(t)=Z(t-T2)EXP(jw(t-T2))
在t1、t2、t3……ti=i·dT的時(shí)刻，對(duì)信號(hào)A(t)和B(t)進(jìn)行采樣，其中dT是在假定兩個(gè)站104和106是同步的情況下，幾個(gè)采樣之間間隔。這樣，就產(chǎn)生了由下式給出的第一和第二信號(hào)采樣流A(i)、B(i)A(i)=A(i·dT)=Z(i·dT-T1)EXP(jw(i·dT-T1))B(i)=B(i·dT)=Z(i·dT-T1)EXP(jw(i·dT-T2))之后，可以如下表達(dá)相關(guān)值C(k)C(k)=1／LΣi=li=L[Z(j+i)•dT-T1*]•Z[(j+k+i)dT-T2]•EXP[jw(k•dT-(T1-T2)]]]]>由于復(fù)指數(shù)項(xiàng)與求和的附標(biāo)‘i’無(wú)關(guān)，因此可以將它移動(dòng)到求和等式的外部，這樣就得到 其中Cm(k)是從載波頻率‘w’中分離出的信號(hào)調(diào)制Z(t)的自相關(guān)函數(shù)，該自相關(guān)函數(shù)在圖6b中得到了顯示。
由于復(fù)指數(shù)項(xiàng)總是單位大小的，因此它不影響等于自相關(guān)函數(shù)Cm(k)的相關(guān)值C(k)的幅度，但會(huì)影響其相位角，其影響量由以下等式給出φ(k)=w(k·dT-(T1-T2))在尋找具有最大幅度的相關(guān)值C(k)的過(guò)程中，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使k·dT非常接近真實(shí)延遲差T1-T2的那個(gè)‘k’值，這樣使φ(k)最小。當(dāng)然，總之φ(k)是減小了的模2π，因此不可能確切地說(shuō)出丟失了多少個(gè)完整的載波頻率w的周期。這與在不知道載波頻率w的波長(zhǎng)數(shù)目的距離差測(cè)量dR中的模糊相對(duì)應(yīng)。在近似估測(cè)中，對(duì)于±2．5μS的誤差以及載波頻率為2 GHz的情況，模糊為±500個(gè)波長(zhǎng)。因此，不可能說(shuō)這1000個(gè)可能值中究竟哪一個(gè)是真實(shí)的延遲值。可以依據(jù)本發(fā)明，在發(fā)射機(jī)使用不同頻率時(shí)，通過(guò)重復(fù)執(zhí)行相關(guān)，從而解決這一模糊。出于說(shuō)明的目的，假定上述實(shí)施例的實(shí)施是利用了等于第一頻率w1的載波w，而頻率差為第二頻率w2。這樣，我們得到φ(1，k)=w1·(k·dT-(T1-T2))φ(2，k)=w2·(k·dT-(T1-T2))
在接收站處非常仔細(xì)地計(jì)算這兩個(gè)值，以便能比較具有同一‘k’值的相關(guān)性。在發(fā)射機(jī)在第一頻率w1上進(jìn)行發(fā)射的時(shí)刻與在第二頻率w2上進(jìn)行發(fā)射的時(shí)刻之間，假定距離差dR=T1-T2不發(fā)生變化，則上述相位值被減去，以得到相位差dφdφ=φ(1，k)-φ(2，k)=(w1-w2)·(k·dT-(T1-T2))我們記得已經(jīng)通過(guò)為k在±2．5μS的量級(jí)上選擇一個(gè)值而減小了k·dT-(T1-T2)?，F(xiàn)在，為第一和第二頻率w1和w2選擇一個(gè)值，使得它們的差w1-w2小于π／5μS(即頻率差為100KHz)，例如，如上述方法所確定的相位差dφ將位于±π／2之間，這樣將不會(huì)引起模糊。這樣，我們可以如下為距離差T1-T2確定一個(gè)重新定義的值T1-T2=k•dT-dφW1-W2]]>假定，例如w1-w2為2π×50 KHz，我們可以用±5度的精度來(lái)測(cè)量相位差dφ。則在距離差T1-T2上的殘余誤差εr為εr=±5／360．50000=±0．27μS這樣，這一精度可被改進(jìn)，這種改進(jìn)幾乎是同一數(shù)量級(jí)的改進(jìn)，精度從2．50μS到0．27μS。
現(xiàn)在可以使用較大值的頻率差w1-w2來(lái)重復(fù)進(jìn)行測(cè)量?，F(xiàn)在我們使用具有較小不確定性的0．27μS，它允許使用1 MHz數(shù)量級(jí)的頻率差而不會(huì)產(chǎn)生模2π的模糊。利用1 MHz的頻率差，精度還可以進(jìn)一步提高20倍，變?yōu)椤?．0135μS，它表示±4米的距離誤差。
如果距離差T1-T2的值在第一頻率w1處進(jìn)行發(fā)射期間以及在在第二頻率w2處進(jìn)行發(fā)射期間不是常數(shù)，可以使用如圖2和3所示的方法來(lái)確定改變率，即通過(guò)確定在同一頻率上進(jìn)行的連續(xù)測(cè)量之間的差別，之后執(zhí)行內(nèi)插或外插，以便確定在被轉(zhuǎn)換到同一時(shí)刻的不同頻率上進(jìn)行的測(cè)量之間的差別。
這樣就顯示了如何利用不同測(cè)量的到達(dá)時(shí)間以及復(fù)相關(guān)相位差的計(jì)算結(jié)果來(lái)確定精確的距離差，因此就可以通過(guò)解已知的雙曲線導(dǎo)航等式來(lái)確定發(fā)射機(jī)的位置。
圖7顯示了將第一和第二軌道衛(wèi)星128、130用作本發(fā)明所需要的至少兩個(gè)分離的接收站。來(lái)自移動(dòng)式發(fā)射機(jī)102的信號(hào)被衛(wèi)星128和130所接收，在將來(lái)自發(fā)射機(jī)的原始頻率轉(zhuǎn)換為饋鏈(feederlink)頻率之后，衛(wèi)星128和130將該信號(hào)轉(zhuǎn)播給相應(yīng)的第一和第二地面天線132和134。天線132和134最好是位于接近地面上的同一個(gè)點(diǎn)，這樣便于與公共的雙信道接收系統(tǒng)136進(jìn)行聯(lián)系。
圖8更詳細(xì)地顯示了具有第一和第二接收信道的一個(gè)示例的雙信道接收系統(tǒng)。來(lái)自第一天線132的信號(hào)被提供給第一下變頻器201，來(lái)自第二天線134的信號(hào)被提供給第二下變頻器202。第一下變頻器201包括一個(gè)低噪聲放大器201a、一個(gè)濾波器201b、一個(gè)混頻器201c以及本機(jī)振蕩器201d。第二下變頻器202也同樣具有相同結(jié)構(gòu)的低噪聲放大器202a、濾波器202b、混頻器202c以及本機(jī)振蕩器202d。由于使用可彎曲的同軸電纜將中頻輸出發(fā)射到另一個(gè)處理電路要比使用波導(dǎo)發(fā)射原始微波饋鏈信號(hào)容易，因此下變頻器201和202最好位于各個(gè)天線的焦點(diǎn)上。
來(lái)自下變頻器201和202的中頻輸出被在IF濾波器放大器203和204中進(jìn)一步放大以及濾波。IF濾波器放大器203和204的輸出被提供給相應(yīng)的正交下變頻器。正交下變頻器205和207被提供所接收的來(lái)自第一衛(wèi)星128的信號(hào)，正交下變頻器206和208被提供所接收的來(lái)自第二衛(wèi)星130的信號(hào)。正交下變頻器205、206、207和208將其輸入信號(hào)與來(lái)自第三本機(jī)振蕩器210的余弦和正弦波信號(hào)進(jìn)行混頻，其中第三本機(jī)振蕩器是由兩個(gè)接收信號(hào)所公共的。正交下變頻器205和206向相應(yīng)的多路分用器／數(shù)字轉(zhuǎn)換器211和212輸出I波形。正交下變頻器207和208向相應(yīng)的多路分用器／數(shù)字轉(zhuǎn)換器211和212輸出Q波形。在美國(guó)專利U．S．5，596，961、5，555，271、5，619，503、5，619，210、5，574，967、5，568，088以及5，642，358中更詳細(xì)地公開(kāi)了時(shí)分多路復(fù)用饋鏈的操作，引入這些文獻(xiàn)僅供參考。
饋鏈信號(hào)包括來(lái)自衛(wèi)星的接收天線單元的時(shí)分多路復(fù)用信號(hào)，同時(shí)還有一些已知的檢測(cè)或定標(biāo)信號(hào)。例如用于星載的定標(biāo)信號(hào)可以被設(shè)置為1+j0，這樣，當(dāng)在時(shí)分多路復(fù)用饋鏈流中出現(xiàn)采樣時(shí)，可以知道I波形值應(yīng)當(dāng)為單位1，而Q波形值應(yīng)當(dāng)為0。這樣，信號(hào)分離單元211和212就從所接收到的來(lái)自正交下變頻器205、206、207和208的I和Q波形中提出出定標(biāo)信號(hào)采樣。這些定標(biāo)信號(hào)采樣被提供給自動(dòng)頻率控制(AFC)、自動(dòng)增益控制(AGC)以及同步(SYNC)單元213和214，在上述單元中，將定標(biāo)樣本與期望值進(jìn)行比較，并產(chǎn)生一個(gè)誤差信號(hào)。該誤差信號(hào)用于三個(gè)目的(1)向IF濾波器放大器203和204提供AGC，這樣可以將定標(biāo)樣本的幅度控制到期望值；(2)向第一和第二本機(jī)振蕩器210d和202d提供AFC或自動(dòng)相位控制(APC)，這樣可以將定標(biāo)樣本的相位控制到期望值；(3)用于校正多路分用器211和212內(nèi)的任意一個(gè)采樣定時(shí)誤差，這樣，可使在最佳采樣范圍的中間對(duì)定標(biāo)樣本進(jìn)行采樣。以這種方式，就從多路分用器211和212的輸出中消除了來(lái)自衛(wèi)星的通過(guò)相應(yīng)的地面處理信道的在兩個(gè)饋鏈信道內(nèi)的所有相位和幅度匹配誤差。
多路分用器211和212的每一個(gè)輸出都代表由一個(gè)衛(wèi)星接收天線132或134所接收的所有信號(hào)的合成，上述信號(hào)可以包括許多工作在不同信道頻率上的移動(dòng)式發(fā)射機(jī)信號(hào)。按照每一個(gè)相應(yīng)于不同信道頻率W1、W2…Wn的單元數(shù)字信道分離單元215和216首先將來(lái)自每個(gè)天線單元的信號(hào)分割為若干信號(hào)。之后，用于特定頻率例如是w1的天線單元信號(hào)的集合被提供給數(shù)字波束成形器，正如所顯示的用于第一衛(wèi)星128的參考號(hào)217以及用于第二衛(wèi)星130的參考號(hào)218。用于頻率wn的天線單元信號(hào)集合被提供給數(shù)字波束成形器219和220。盡管只顯示了4個(gè)波束成形器21 7、218、219和220，但對(duì)每個(gè)頻率w1、w2、……wn都有分開(kāi)的一對(duì)數(shù)字波束成形器。
數(shù)字波束成形器217、218、219和220使用復(fù)系數(shù)對(duì)來(lái)自每個(gè)衛(wèi)星天線單元的信號(hào)進(jìn)行組合，以便產(chǎn)生能辨別來(lái)自不同方向的信號(hào)的多個(gè)定向接收波束。雖然示例系統(tǒng)首先執(zhí)行信道分離，然后才執(zhí)行方向分離，應(yīng)當(dāng)理解，這僅僅是一種最佳方案。也可以通過(guò)使用寬帶波束成形器，然后再在每個(gè)波束的基礎(chǔ)上執(zhí)行信道分離，從而可以顛倒信道分離和方向分離的操作順序。最佳方案的優(yōu)點(diǎn)是它允許對(duì)不同的信道頻率上進(jìn)行波束方向的參差調(diào)頻(或甚至是在信號(hào)頻率的時(shí)隙上)，以便通過(guò)在地面上進(jìn)行更多的頻率復(fù)用而獲得更大的頻譜效率，正如在所引入的文獻(xiàn)中所充分說(shuō)明的那樣。
當(dāng)發(fā)射機(jī)102位于如此形成的接收波束中的一個(gè)中時(shí)，通過(guò)為那一個(gè)發(fā)射頻率所設(shè)計(jì)的波束成形器的波束輸出中適當(dāng)?shù)囊粋€(gè)，其信號(hào)顯現(xiàn)出得到了增強(qiáng)。例如，當(dāng)發(fā)射機(jī)102在第一頻率上或在信道w1上進(jìn)行發(fā)射時(shí)，其信號(hào)出現(xiàn)在波束成形器217的一個(gè)波束輸出中，以及出現(xiàn)在波束成形器218的一個(gè)不同的波束輸出中，這是因?yàn)橛糜诘谝缓偷诙l(wèi)星128和130的波束數(shù)目沒(méi)有必要是相同的，以及在第一和第二衛(wèi)星128和130由于空中分隔而在照射地球時(shí)有稍微的不同。這樣，在圖5中所顯示的復(fù)數(shù)流A1、A2、A3……以及B1、B2、B3會(huì)在發(fā)射機(jī)102工作于第一頻率w1時(shí)，分別出現(xiàn)在波束成形器217和218上，或是在發(fā)射機(jī)102工作于第二頻率wn時(shí)，分別出現(xiàn)在波束成形器219和220上?？梢约俣òl(fā)射機(jī)102的位置已經(jīng)為其它一些裝置所了解，其精度至少是地面上的波束直徑的一小部分，這樣，就會(huì)知道能顯現(xiàn)出發(fā)射機(jī)信號(hào)的波束輸出。這例如可以通過(guò)在用于那個(gè)波束的RACH檢測(cè)器(未示出)而不是用于其它波束的檢測(cè)器中檢測(cè)來(lái)自發(fā)射機(jī)102的隨機(jī)存取脈沖串而得以確定。
不僅處理采樣流A1、A2、A3……以及B1、B2、B3，以確定發(fā)射機(jī)102的位置，同時(shí)還可以將A1、A2、A3……以及B1、B2、B3提供給分集解調(diào)和譯碼器，以提取發(fā)射信息，正如美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)No．08／305，904中所描述的那樣，該申請(qǐng)題目為“Diversity-Oriented Channel Allocation In A Mobile CommunicationsSystem”，該申請(qǐng)是于1994年12月12日申請(qǐng)的，屬于Dent以及Ewerbring，引入該申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容，僅供參考。
一旦產(chǎn)生了采樣流A1、A2、A3……以及B1、B2、B3，則可以將它們保存起來(lái)，或者可以對(duì)它們的某些特性例如相關(guān)性進(jìn)行計(jì)算，并將其保存起來(lái)，以用于脫機(jī)處理。這樣對(duì)發(fā)射機(jī)位置的確定就不再需要進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。稍后，可以根據(jù)需要，通過(guò)回顧性地處理所存儲(chǔ)的采樣流而推導(dǎo)出這一位置。另外，本發(fā)明可包括使用具有精確的已知位置的地面站上的若干固定發(fā)射機(jī)，以幫助確定必要的參數(shù)，例如在指定時(shí)間的衛(wèi)星位置。來(lái)自這種發(fā)射機(jī)的信號(hào)可以被周期性地發(fā)射出，并且，在出現(xiàn)在適當(dāng)?shù)男诺溃孛嫣幚淼牟ㄊ敵鲋?，可以將其存?chǔ)，以用于脫機(jī)處理。
本發(fā)明的要素包括從需要確定位置的發(fā)射機(jī)發(fā)射一個(gè)信號(hào)，并在兩個(gè)分開(kāi)的接收點(diǎn)接收該信號(hào)，在每一個(gè)接收點(diǎn)，利用同步的或其它已知的本地振蕩器頻率以及采樣時(shí)間基準(zhǔn)，對(duì)上述信號(hào)執(zhí)行下變頻、采樣以及數(shù)字轉(zhuǎn)換。之后，相應(yīng)的信號(hào)采樣被傳輸?shù)揭粋€(gè)公共位置，例如是網(wǎng)絡(luò)處理器，在這里，對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行處理，以便對(duì)發(fā)射機(jī)到相應(yīng)的接收點(diǎn)產(chǎn)生出精確的距離差。
在一種實(shí)現(xiàn)方法中，兩個(gè)分開(kāi)的接收點(diǎn)包括兩顆軌道衛(wèi)星中繼站，它們向地面站轉(zhuǎn)發(fā)所接收的信號(hào)。在轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)時(shí)，衛(wèi)星將從發(fā)射機(jī)接收的頻率改變?yōu)楸环Q作饋鏈的一個(gè)不同的頻率上，正是在這個(gè)頻率上，轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)被傳送到地面站。在這種情況下，同步裝置124必須包括使各個(gè)飛行器所載的本機(jī)振蕩器同步的裝置，從而使它們之間的任意的相差最好為零，或至少是可預(yù)測(cè)的。這種裝置可以包括從地面站向這兩顆衛(wèi)星發(fā)射引導(dǎo)信號(hào)，該信號(hào)可以分別為每顆衛(wèi)星予補(bǔ)償多普勒頻移，以說(shuō)明衛(wèi)星的移動(dòng)。上述插入的例舉出的專利描述了衛(wèi)星應(yīng)答器裝置，這種裝置與多波束或相控陣衛(wèi)星接收天線一起，從而使得對(duì)于饋鏈傳輸，在每顆天線處所接收的所有信號(hào)的接收相位都能得到保持，這種屬性在本發(fā)明的范圍內(nèi)是非常有用的。
通過(guò)插入?yún)⒖嘉墨I(xiàn)以及圖1到6的幫助而如上所述地說(shuō)明了本發(fā)明，上述說(shuō)明中包括允許使用陸地站或機(jī)載站或軌道衛(wèi)星站的各種各樣的實(shí)現(xiàn)手段，并包括或者是使用CW信號(hào)或者是使用包括短TDMA信號(hào)脈沖串在內(nèi)的任意調(diào)制的信號(hào)的各種發(fā)射機(jī)。經(jīng)過(guò)上述教導(dǎo)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不脫離以下權(quán)利要求書(shū)中所描述的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，作出許多改變。
權(quán)利要求
1．用語(yǔ)確定移動(dòng)式發(fā)射機(jī)的位置的一種方法，包括以下步驟由移動(dòng)式發(fā)射機(jī)在第一頻率處發(fā)射第一信號(hào)；在第一和第二接收點(diǎn)處接收第一信號(hào)，分別作為第一和第二接收信號(hào)；由移動(dòng)式發(fā)射機(jī)在第二頻率處發(fā)射一個(gè)第二信號(hào)；在第一和第二接收點(diǎn)處接收第二信號(hào)，分別作為第三和第四接收信號(hào)；基于所述第一和第二接收信號(hào)而進(jìn)行第一相差測(cè)量；基于所述第三和第四接收信號(hào)而進(jìn)行第二相差測(cè)量；以及依據(jù)所述第一和第二相差測(cè)量以及所述第三和第四頻率來(lái)確定所述移動(dòng)式發(fā)射機(jī)的位置。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于進(jìn)行所述第一相差測(cè)量的步驟包括以下步驟相對(duì)于所述基準(zhǔn)信號(hào)，為所述第一接收信號(hào)確定第一相位；相對(duì)于所述基準(zhǔn)信號(hào)，為所述第二接收信號(hào)確定第二相位；依據(jù)所述第一和第二相位，而進(jìn)行第一相差測(cè)量。
3．如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于進(jìn)行第二相差測(cè)量的步驟包括以下步驟相對(duì)于基準(zhǔn)信號(hào)，為所述第三接收信號(hào)確定第三相位；相對(duì)于所述基準(zhǔn)信號(hào)，為所述第四接收信號(hào)確定第四相位；以及依據(jù)所述第三和第四相位，進(jìn)行第四相差測(cè)量。
4．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述確定移動(dòng)式發(fā)射機(jī)的位置的步驟包括以下步驟確定第一和第二相差測(cè)量之間的差別。
5．如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于確定發(fā)射機(jī)的位置的所述步驟包括以下步驟依據(jù)所述第一和第二頻率確定出一個(gè)頻率差；以及依據(jù)所述第一和第二相位差以及所述頻率差來(lái)確定移動(dòng)式發(fā)射機(jī)的位置。
6．如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于確定所述移動(dòng)式發(fā)射機(jī)的位置的步驟包括以下步驟確定所述第一和第二頻率之間的頻率差；以及用所述頻率差換算所述第一和第二相差測(cè)量之間的差，以得到一個(gè)距離差。
7．如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于確定所述移動(dòng)式發(fā)射機(jī)的位置的步驟包括以下步驟將所述移動(dòng)式發(fā)射機(jī)的位置確定在一個(gè)常量距離差的一個(gè)第一雙曲線上。
8．如權(quán)利要求6所述的方法，包括以下步驟為第三接收點(diǎn)以及所述第一和第二接收點(diǎn)中的一個(gè)而計(jì)算第三和第四相差測(cè)量；將所述發(fā)射機(jī)定位在與所述第三接收點(diǎn)和所述第一和第二接收點(diǎn)中的一個(gè)相關(guān)的一個(gè)第二雙曲線上；以及依據(jù)所述第一和第二雙曲線的交點(diǎn)而確定出所述移動(dòng)式發(fā)射機(jī)的位置。
9．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述第一和第二接收點(diǎn)中的至少一個(gè)是陸地蜂窩式基站。
10．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述第一和第二接收點(diǎn)中的至少一個(gè)是衛(wèi)星中繼站。
11．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述發(fā)射機(jī)包括一個(gè)蜂窩式電話。
12．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在第一頻率處發(fā)射第一信號(hào)的步驟包括以下步驟在是隨機(jī)存取信道的所述第一頻率處執(zhí)行發(fā)射。
13．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在第二頻率處發(fā)射一個(gè)第一信號(hào)的步驟包括以下步驟在是話務(wù)信道的所述第二頻率處執(zhí)行發(fā)射。
14．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于第一和第二頻率中的至少一個(gè)是被包含在被指定給用于跳頻通信的移動(dòng)式發(fā)射機(jī)的頻率集合中。
15．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述第一和第二頻率中的至少一個(gè)是由依據(jù)時(shí)分多路存取格式而格式化的信號(hào)脈沖串組成的。
16．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于進(jìn)行第一相差測(cè)量的步驟以及進(jìn)行第二相差測(cè)量的步驟包括以下步驟將所述第一、第二、第三和第四接收信號(hào)轉(zhuǎn)換為表示所述第一、第二、第三和第四接收信號(hào)的瞬時(shí)相位的數(shù)字值的一個(gè)數(shù)字流；以及依據(jù)數(shù)字值流以及所述第一和第二頻率來(lái)確定所述發(fā)射機(jī)的位置。
17．如權(quán)利要求16的所述方法，其特征在于轉(zhuǎn)換步驟包括以下步驟將第一和第三接收信號(hào)下變頻到第一中頻頻率；將第二和第四接收信號(hào)下變頻到第二中頻頻率；以及對(duì)所述經(jīng)下變頻的第一、第二、第三和第四接收信號(hào)進(jìn)行采樣并進(jìn)行模擬-至-數(shù)字轉(zhuǎn)換。
18．如權(quán)利要求17的所述方法，其特征在于對(duì)所述第一和第三接收信號(hào)進(jìn)行下變頻的步驟包括以下步驟使用第一本機(jī)振蕩器，以產(chǎn)生所述第一中頻頻率，以及其中對(duì)所述第二和第四接收信號(hào)進(jìn)行下變頻的步驟包括以下步驟使用第二本機(jī)振蕩器，以產(chǎn)生所述第二中頻頻率。
19．如權(quán)利要求17所述的方法，進(jìn)一步包括使所述第一和第二中頻頻率同步到一個(gè)公共的基準(zhǔn)頻率上的步驟。
20．如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于還包括從衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)中推導(dǎo)出公共的基準(zhǔn)頻率的步驟。
21．如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于還包括以下步驟使所述第一、第二、第三和第四接收信號(hào)的采樣同步到一個(gè)公共的時(shí)間基準(zhǔn)上。
22．如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于還包括以下步驟從衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)中導(dǎo)出所述公共的時(shí)間基準(zhǔn)。
23．如權(quán)利要求17的所述方法，其特征在于所述中頻頻率接近為零，且所述采樣和模擬-至-數(shù)字轉(zhuǎn)換的步驟還包括以下步驟對(duì)經(jīng)下采樣的第一、第二、第三和第四接收信號(hào)執(zhí)行正交轉(zhuǎn)換，以產(chǎn)生包含復(fù)數(shù)值的數(shù)字值的流。
24．如權(quán)利要求17的所述方法，其特征在于所述采樣和模擬-至-數(shù)字轉(zhuǎn)換的步驟包括以下步驟對(duì)經(jīng)過(guò)下采樣的第一、第二、第三和第四接收信號(hào)執(zhí)行對(duì)數(shù)極(logpolar)轉(zhuǎn)換，以產(chǎn)生包含表示瞬時(shí)信號(hào)相位和幅度的數(shù)字值對(duì)的數(shù)字值的流。
25．如權(quán)利要求16的所述方法，其特征在于確定位置的步驟包括以下步驟為所述第一、第二、第三和第四接收信號(hào)確定第一、第二、第三和第四相差測(cè)量。
26．如權(quán)利要求25的所述方法，其特征在于確定所述位置的步驟包括以下步驟對(duì)數(shù)值值的流進(jìn)行相關(guān)，以確定所述第一和第二接收信號(hào)以及所述第三和第四接收信號(hào)的到達(dá)時(shí)間之間的采樣延遲的一個(gè)整數(shù)，以及用于確定相應(yīng)的第一和第二相關(guān)相位。
27．如權(quán)利要求25的所述方法，其特征在于執(zhí)行相關(guān)的步驟包括以下步驟確定在第一頻率處以及第二頻率處的相關(guān)相位；以及利用該相關(guān)相位確定出所述第一和第二相差測(cè)量。
28．依據(jù)權(quán)利要求1的所述方法，其特征在于進(jìn)行第一相差測(cè)量的步驟包括以下步驟在不同時(shí)刻，執(zhí)行對(duì)所述第一相差測(cè)量的多次測(cè)量；以及內(nèi)插或外插多個(gè)測(cè)量，以確定用于在一個(gè)時(shí)刻的第一相差測(cè)量的一個(gè)值，該所述時(shí)刻還進(jìn)行了所述第二相差測(cè)量。
29．如權(quán)利要求1所述的方法，還進(jìn)一步包括以下步驟確定所述第一和第二頻率之間的頻率差；將所述頻率差與一個(gè)預(yù)定頻率值相比；以及如果所確定的頻率差小于所速預(yù)定頻率值，則為所述第一和第二頻率中的至少一個(gè)頻率選擇一個(gè)新值，使得該頻率差較大，并使用為所述第一和第二頻率中的至少一個(gè)所選的所述新值重復(fù)執(zhí)行所述第一和第二相差測(cè)量。
30．用于確定移動(dòng)式發(fā)射機(jī)位置的一種系統(tǒng)，所述移動(dòng)式發(fā)射機(jī)能在相應(yīng)的第一和第二頻率上發(fā)射第一和第二信號(hào)，所述系統(tǒng)包括相位比較裝置，用于確定在第一和第二站處所接收的第一信號(hào)以及在第一和第二站處所接收的第二信號(hào)之間的相應(yīng)的第一和第二相差；以及網(wǎng)絡(luò)控制處理器，用于依據(jù)所述第一和第二相差測(cè)量以及所述第一和第二頻率來(lái)確定所述移動(dòng)式發(fā)射機(jī)的距離差測(cè)量。
31．如權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其特征在于所述第一和第二接收站中的至少一個(gè)包括一個(gè)衛(wèi)星中繼站。
全文摘要
提供一種用于確定象蜂窩式電話這樣的移動(dòng)式發(fā)射機(jī)的位置的系統(tǒng)和方法。發(fā)射機(jī)在第一頻率處向第一和第二接收站發(fā)射第一信號(hào)(例如RACH信號(hào))。接收地點(diǎn)位于已知位置。之后,發(fā)射機(jī)在第一頻率處向第一和第二接收站發(fā)射第二信號(hào)(例如通話信號(hào))。對(duì)第一和第二接收地點(diǎn)處的第一和第二信號(hào)的相位進(jìn)行測(cè)量。利用所測(cè)出的相位以及第一和第二頻率值,可計(jì)算出距離差。這一距離差確定出一個(gè)第一雙曲線,它具有作為焦點(diǎn)的第一和第二接收站,在這些焦點(diǎn)上放置有發(fā)射機(jī)。通過(guò)對(duì)不同對(duì)的接收地點(diǎn)重復(fù)上述過(guò)程,可確定一個(gè)第二雙曲線。第一和第二雙曲線的交點(diǎn)就確定了發(fā)射機(jī)的位置。
文檔編號(hào)G01S5/06GK1281553SQ98812076
公開(kāi)日2001年1月24日 申請(qǐng)日期1998年11月20日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月10日
發(fā)明者P·W·登特, H·科拉帕蒂 申請(qǐng)人:艾利森公司