通過擴展sps軌道信息進行定位的方法和裝置制造方法
【專利摘要】一種用于輔助移動站定位衛(wèi)星的方法和系統(tǒng)使用高效消息接發(fā)格式。服務器計算衛(wèi)星的粗略軌道數(shù)據(jù)與衛(wèi)星的精確軌道數(shù)據(jù)之間的校正。選擇使得校正的變化在時間上基本平滑的坐標系。服務器還用數(shù)學函數(shù)近似校正以減少必需傳輸至移動站的比特數(shù)目。移動站一接收到系數(shù)就使用系數(shù)和適用性時間（例如，當前時間）評估數(shù)學函數(shù)，將評估結(jié)果轉(zhuǎn)換到標準坐標系，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果應用于粗略軌道數(shù)據(jù)以獲得精確軌道數(shù)據(jù)。
【專利說明】通過擴展SPS軌道信息進行定位的方法和裝置
[0001]本申請是國際申請?zhí)枮镻CT/US2007/083501，國際申請日為2007年11月2日，進入中國國家階段的申請?zhí)枮?00780041568.6，名稱為“通過擴展SPS軌道信息進行定位的方法和裝置”的發(fā)明專利申請的分案申請。
[0002]相關申請
[0003]本申請?zhí)卮艘筇峤挥?006年11月10日的題為“Bit Efficient SupportOf Extended Orbit For GNSS (對GNSS的擴展軌道的比特高效支持)”的美國專利申請N0.60/857，972、提交于 2007 年 I 月 23 日的題為“Efficient Range Correction MessagesFor Accurate Position Determination With Assisted GPS (通過輔助 GPS 進行準確定位的高效距離校正消息)”的美國專利申請N0.60/886，230、提交于2007年2月7日的題為 “Bit Efficient Support Of ExtendedOrbit For GNSS (對 GNSS 的擴展軌道的比特高效支持)”的美國專利申請N0.60/888,738、提交于2007年3月22日的題為“Method AndApparatus For Position Determination With Extended SPS Orbit Information (通過擴展SPS軌道信息進行定位的方法和裝置)”的美國專利申請N0.60/896，493、提交于2007年 5 月 11 日的題為“Method And Apparatus For Position Determination With ExtendedSPS Orbit Information (通過擴展SPS軌道信息進行定位的方法和裝置)”的美國專利申請 N0.60/917,622、以及提交于 2007 年 5 月 24 日的題為 “Method And Apparatus ForPosition Determination With Extended SPS Orbit Information (通過擴展 SPS 軌道信息進行定位的方法和裝置)”的美國專利申請N0.60/939，964的提交日期的權益，所有這些申請全部通過引用包括于此并被轉(zhuǎn)讓給本申請的受讓人。
[0004]背景
[0005]領域
[0006]本發(fā)明一般涉及衛(wèi)星定位系統(tǒng)，尤其涉及使用包含擴展SPS軌道校正信息的高效消息接發(fā)格式輔助移動站定位衛(wèi)星。
[0007]背景信息
[0008]衛(wèi)星定位系統(tǒng)(SPS)接收機通常通過計算同時從多個衛(wèi)星發(fā)射的諸信號的到達時間來確定其位置。這些衛(wèi)星傳送衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)和衛(wèi)星時鐘時基數(shù)據(jù)兩者作為其消息的一部分。衛(wèi)星位置和時鐘時基通常由歷書或星歷數(shù)據(jù)來表示。星歷數(shù)據(jù)提供對衛(wèi)星位置和時鐘偏離極其準確的估計(約I米誤差)。然而，搜索和捕獲衛(wèi)星信號、讀取衛(wèi)星所發(fā)射的星歷數(shù)據(jù)、以及從該數(shù)據(jù)計算接收機的位置的過程是耗時的，通常需要若干分鐘。在許多情況下，這么長的處理時間是不可接受的，此外，這也極大限制了微型化便攜式應用的電池壽命。
[0009]例如，全球定位系統(tǒng)(GPS)基于對廣播自軌道衛(wèi)星的GPS信號在GPS接收機天線處的到達時間的測量來確定位置。如所述的，如此的系統(tǒng)的一個缺點是在某些狀況下需要相對較長的時間執(zhí)行信號捕獲。衛(wèi)星信號只有到它們已經(jīng)首先通過在兩維搜索“空間”中的搜索被定位時才能被跟蹤，其中該“空間”的維度是碼-相延遲和觀察到的多普勒頻移。SPS接收機搜索、捕獲、以及解調(diào)衛(wèi)星信號的過程有時被稱為“獨立”操作模式，這與“輔助”操作模式相對照。[0010]為了減小與獨立操作模式相關聯(lián)的延遲，可提供信息以幫助SPS或GPS接收機捕獲特定信號。如此的輔助信息通過對碼和頻率緯度提供邊界準許接收機將為查找信號所必需搜索的搜索空間變窄。采用以源于外部的GPS輔助數(shù)據(jù)進行擴增的GPS接收機的系統(tǒng)常被稱為“輔助全球定位系統(tǒng)”(AGPS)。
[0011]AGPS系統(tǒng)的一個示例包括具有GPS接收機或與之通信的無線移動站(MS)(諸如蜂窩電話)，該移動站與無線通信網(wǎng)絡的也被稱為基發(fā)射站(BTS)或B節(jié)點的一個或多個基站(BS)通信，這一個或多個基站又與取決于通信空中接口協(xié)議有時被稱為定位實體(PDE)Jg務移動位置中心(SMLC)等的一個或多個位置輔助服務器通信。AGPS系統(tǒng)的另一示例包括具有GPS接收機或與之通信的MS或膝上型設備，該MS或膝上型設備能夠與諸如因特網(wǎng)但并不局限于此的通信網(wǎng)絡通信，通過該通信網(wǎng)絡，該設備最終與位置輔助服務器通信。
[0012]位置輔助服務器從一個或多個GPS參考接收機導出GPS輔助信息。位置輔助服務器還可訪問用于確定近似移動站定位的裝置。位置輔助服務器維護GPS數(shù)據(jù)庫，后者包含參考時間、衛(wèi)星軌道歷書和星歷信息、電離層信息、以及衛(wèi)星工作狀況(“健康”)信息。位置輔助服務器還計算針對近似移動站定位所定制的輔助信息。
[0013]AGPS系統(tǒng)中MS的定位可在MS處通過來自位置輔助服務器的輔助來確定(有時被稱為基于MS的定位模式)。在基于MS的定位模式期間，當GPS引擎要求諸如關于衛(wèi)星或基站的位置、基站和/或衛(wèi)星的時基信息、或種子定位(諸如，但并不限于高級前向鏈路三邊測量(AFLT)所確定的)的星歷數(shù)據(jù)、歷書數(shù)據(jù)等經(jīng)更新的幫助數(shù)據(jù)時，接著的定位將導致移動站聯(lián)系通信網(wǎng)絡以索要數(shù)據(jù)，由此對網(wǎng)絡造成負擔且使用MS的功率資源。AGPS系統(tǒng)中MS的定位或者可在位置輔助服務器處使用該MS所捕獲的信息來確定并被送回MS (有時被稱為MS輔助定位模式)。GPS中的衛(wèi)星軌道可被建模為具有用以考慮各種微擾的校正項的修正橢圓軌道。相對短期星歷數(shù)據(jù)提供對衛(wèi)星軌道的非常準確的表示。例如，GPS子幀2的字10中的比特17是指示GPS控制段用來確定星歷參數(shù)的曲線擬合區(qū)間的“擬合區(qū)間”標志，其中“O”指示4小時擬合而“I”指示“大于4小時”擬合。此外，塊II/IIA GPS衛(wèi)星的擴展導航模式確保正確星歷參數(shù)達14天的傳輸以支持短期擴展操作。在正常操作期間，控制段每日向每顆衛(wèi)星提供對導航(軌道)數(shù)據(jù)的上載以支持16米球概率誤差(SEP)的定位準確度。
[0014]如上所述，位置輔助服務器具有準確的軌道信息可用。位置輔助服務器上載的每個星歷和時鐘校正模型通常覆蓋具有較大準確度的4小時時間跨度。為了覆蓋更長的時間段，諸如24小時時段，位置輔助服務器可向設備發(fā)送對應星座中N顆衛(wèi)星的每一顆的多個4小時星歷和時鐘校正模型。然而，這將要求大量的八位位組來描述全部衛(wèi)星星座(例如，27顆衛(wèi)星)的衛(wèi)星位置和時鐘誤差。這些長消息將導致長處理時間，因此對于大多數(shù)設備應用而言是不可接受的。這也將對通信網(wǎng)絡造成負擔。
[0015]除星歷數(shù)據(jù)外，SPS中的衛(wèi)星還傳送可用來確定衛(wèi)星位置和時鐘偏離的歷書數(shù)據(jù)。歷書數(shù)據(jù)提供星歷參數(shù)的經(jīng)刪截的精度縮減(粗略)集合以及粗略時鐘校正參數(shù)。因此，從歷書數(shù)據(jù)導出的粗衛(wèi)星定位(約I千米)傾向于比從詳細星歷數(shù)據(jù)導出的衛(wèi)星定位(約I米)準確度差得多。應注意，衛(wèi)星軌道一般可由軌道和衛(wèi)星時鐘參數(shù)的粗略集合(例如，歷書)或精確集合(例如，星歷)中的任意一者來表示。
[0016]需要一種向SPS接收機提供擴展軌道數(shù)據(jù)以降低所需的直接地從衛(wèi)星或從位置輔助服務器的歷書和/或星歷下載的頻率的系統(tǒng)和方法。
[0017]描述概要
[0018]描述了一種用于輔助移動站使用高效消息接發(fā)格式定位衛(wèi)星的方法和系統(tǒng)。服務器計算衛(wèi)星的粗略軌道數(shù)據(jù)與衛(wèi)星的精確軌道數(shù)據(jù)之間的校正。選擇使得校正的變化在時間上基本平滑的坐標系。服務器還用數(shù)學函數(shù)近似校正以減少必需傳輸至移動站的比特數(shù)目。移動站一接收到系數(shù)就使用系數(shù)和適用性時間(例如，當前時間)評估數(shù)學函數(shù)，將評估結(jié)果轉(zhuǎn)換到標準坐標系，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果應用于粗略軌道數(shù)據(jù)以獲得精確軌道數(shù)據(jù)。
[0019]本文所述的方法和系統(tǒng)提供了一種解決與長期衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)有關的問題的獨特辦法。本方法和系統(tǒng)的優(yōu)點包括發(fā)送至移動站的更小的文件大小和更小的消息，以及衛(wèi)星定位和時基的更佳的準確度。還引入了混合操作模式以增強對衛(wèi)星定位和時基的預測。
[0020]本發(fā)明的其他特征將因以下附圖和具體描述而顯而易見。
[0021]附圖簡述
[0022]本發(fā)明借助作為示例而非限制的附圖進行了圖解，其中相似的附圖標記在圖中指示相似元素。應注意，本公開中對“一”或“一個”實施例的引用不一定引用同一實施例，如此的引用表示至少一個。
[0023]圖1是示出包括用以輔助移動站定位衛(wèi)星的服務器的通信系統(tǒng)的示例的示圖。
[0024]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的一方面的坐標系統(tǒng)的示圖。
[0025]圖3是示出移動站所執(zhí)行的方法的示例的流程圖。
[0026]圖4是示出服務器所執(zhí)行的方法的示例的流程圖。
[0027]圖5是示出圖4的方法的進一步細節(jié)的流程圖。
[0028]圖6A是示出位置輔助服務器中組件的示例的框圖。
[0029]圖6B是示出移動站中組件的示例的框圖。
[0030]詳細描述
[0031]描述了一種用于輔助移動站確定衛(wèi)星定位和衛(wèi)星時鐘誤差的方法和系統(tǒng)。衛(wèi)星定位和衛(wèi)星時鐘誤差是使用包含擴展SPS軌道校正信息的高效消息接發(fā)格式確定的。本文所述的方法和系統(tǒng)提供了一種解決與長期衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)有關的問題的獨特辦法。在本發(fā)明的一個方面，該方法縮減了發(fā)送給移動站的文件大小和消息。該方法還改善了移動站處對衛(wèi)星定位和時基的確定的準確度。在本發(fā)明的另一方面，引入了混合操作模式以增強對衛(wèi)星定位和時基的預測。
[0032]通過使用在位置輔助服務器處計算出的校正數(shù)據(jù)和在移動站中接收到的粗略軌道數(shù)據(jù)，顯著地縮減了支持擴展軌道和時鐘校正所需的比特數(shù)目。校正數(shù)據(jù)是從衛(wèi)星軌道的粗略表示(例如，但并不限于歷書)計算出的衛(wèi)星定位與從預測精確軌道數(shù)據(jù)(例如，比可從人造衛(wèi)星獲得的更長的擴展持續(xù)時長——諸如6小時或以上——的軌道數(shù)據(jù))計算出的那些定位之間的差。校正數(shù)據(jù)還包括從粗略軌道數(shù)據(jù)計算出的時鐘校正與從預測衛(wèi)星時鐘數(shù)據(jù)計算出的時間校正之間的差。這些校正一般在時間上變化且對于每顆衛(wèi)星是唯一的。然而，通過對坐標系統(tǒng)的適當選取，該變化可以是相對平滑的。校正隨后通過時間上的數(shù)學函數(shù)(例如，但并不限于多項式)來表征，并且位置輔助服務器僅將系數(shù)提供給移動站。
[0033]如本文所用的，移動站(MS)指代諸如蜂窩或其他無線通信設備、個人通信系統(tǒng)(PCS)設備、個人導航設備、膝上型或其他能夠接收并處理SPS信號的合適移動設備的設備。術語“移動站”還旨在包括諸如通過短程無線、紅外、無線連接、或其他連接與個人導航設備(PND)通信的設備——不管衛(wèi)星信號接收、輔助數(shù)據(jù)接收、和/或定位相關處理是發(fā)生在該設備上還是PND上。而且，“移動站”旨在包括含無線通信設備、計算機、膝上型設備等在內(nèi)的能夠諸如經(jīng)由因特網(wǎng)、WiF1、或其他網(wǎng)絡與服務器通信的所有設備，而與衛(wèi)星信號接收、輔助數(shù)據(jù)接收、和/或定位相關處理發(fā)生在設備上、服務器上、還是與網(wǎng)絡相關聯(lián)的另一設備上無關。上述的任何可操作組合也被考慮為“移動站”。
[0034]本文的術語“粗略軌道數(shù)據(jù)”指代對傳送自衛(wèi)星的衛(wèi)星定位和時鐘數(shù)據(jù)的粗略估計，例如，歷書。術語“實時軌道數(shù)據(jù)”指代傳送自衛(wèi)星的衛(wèi)星定位和時基的精確表示，例如，星歷。術語“預測軌道數(shù)據(jù)”或“精確軌道數(shù)據(jù)”指代與實時精確軌道數(shù)據(jù)相比具有相對擴展的有效期的衛(wèi)星定位和時基的精確估計。在位置輔助服務器處有預測軌道數(shù)據(jù)可用。然而，將預測軌道數(shù)據(jù)傳送給移動站一般使用相當量的帶寬。因此，傳送校正數(shù)據(jù)、或其近似常常極大地提高傳輸效率。
[0035]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一方面的通信系統(tǒng)100的框圖。系統(tǒng)100包括通信地耦合至一個或多個MS120的位置輔助服務器130。位置輔助服務器130接收粗略軌道數(shù)據(jù)、以及精確軌道數(shù)據(jù)和/或包含預測軌道數(shù)據(jù)的預測軌道參數(shù)文件。在一種情景中，位置輔助服務器130經(jīng)由網(wǎng)絡162從預測軌道數(shù)據(jù)供應商110接收預測軌道數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡162可以是支持網(wǎng)際協(xié)議(IP)連接的網(wǎng)絡(例如，因特網(wǎng))。位置輔助服務器130可包括用于安全地從預測軌道數(shù)據(jù)供應商110傳輸預測軌道數(shù)據(jù)的接口，例如，安全文件傳輸程序(SFTP)。
[0036]在一個方面，預測軌道數(shù)據(jù)供應商110每若干小時(例如，4小時)地生成預測軌道數(shù)據(jù)以產(chǎn)生在擴展持續(xù)時間中(例如，6小時或以上)有效的軌道數(shù)據(jù)。位置輔助服務器130以較短的間隔(例如，每小時)檢查新數(shù)據(jù)。預測軌道數(shù)據(jù)還可包括預測衛(wèi)星坐標的3D不定性值、預測衛(wèi)星時鐘校正的不定性、以及對預測中斷的指示?；诓欢ㄐ院椭袛嘈畔?，位置輔助服務器130可計算出用戶距離誤差(URE)并將其提供給MS120。
[0037]位置輔助服務器130經(jīng)由網(wǎng)絡164從實時軌道數(shù)據(jù)供應商150接收粗略軌道數(shù)據(jù)。實時軌道數(shù)據(jù)供應商150可以是接收包括但并不限于基于分組的SPS參考數(shù)據(jù)、導航消息、健康尋呼信息、歷書、以及星歷的實時衛(wèi)星信息的全球參考網(wǎng)絡(GRN)網(wǎng)關或廣域參考網(wǎng)絡(WARN)網(wǎng)關。在一種情景中，網(wǎng)絡164是支持IP連接的網(wǎng)絡，而位置輔助服務器130可在IP多播消息中接收來自實時軌道數(shù)據(jù)供應商150的實時衛(wèi)星信息。
[0038]位置輔助服務器130從預測軌道數(shù)據(jù)和粗略軌道數(shù)據(jù)生成校正數(shù)據(jù)140。校正數(shù)據(jù)140可以被直接傳送到MS120或者傳送到MS可訪問的存儲位置。例如，校正數(shù)據(jù)140可以本地存儲在存儲設備中或者可存儲在遠程耦合至位置輔助服務器130的存儲設備中。MS120可使用諸如FTP、HTTP、或其他適當網(wǎng)絡協(xié)議的文件傳輸協(xié)議經(jīng)由網(wǎng)絡166從數(shù)據(jù)主機160接收校正數(shù)據(jù)140。
[0039]出于簡化本文討論的目的，術語“校正數(shù)據(jù)” 140指代可借助任何數(shù)據(jù)通信手段從一地點對點地傳送、以文件傳輸、廣播、或發(fā)送到另一地的衛(wèi)星軌道校正。位置輔助服務器130生成的消息具有允許MS120在擴展時段上以較少數(shù)目的比特確定衛(wèi)星定位和時鐘時基的高效消息接發(fā)格式。消息為MS120提供了用于校正粗略軌道數(shù)據(jù)的信息以使得經(jīng)校正的衛(wèi)星定位的準確度落在數(shù)米之內(nèi)。
[0040]在另一方面，位置輔助服務器130還可向MS120提供估計準確度(用戶距離誤差(URE))、電離層校正模型、通用坐標時間(UTC)模型、以及衛(wèi)星健康/可用性信息。這確保了衛(wèi)星數(shù)據(jù)的完整性，并允許在無需接收和解碼由衛(wèi)星通過空中傳送的數(shù)據(jù)的情況下進行移動操作。這還確保MS120使用與位置輔助服務器130所使用的相同的粗略軌道數(shù)據(jù)。
[0041]應注意到，上述所描述的系統(tǒng)僅是出于說明目的而示出的，也可存在其他配置。例如，網(wǎng)絡162、164、和166可替換地為點對點連接、局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、廣播網(wǎng)、任何合適的有線或無線網(wǎng)絡、計算機網(wǎng)絡或者其支持數(shù)據(jù)通信或文件傳輸?shù)慕M合。
[0042]本領域的技術人員將認識到，提供衛(wèi)星定位的粗略估計的粗略軌道數(shù)據(jù)包括范圍廣泛的形式。在以下描述中，GPS廣播歷書的新近副本被建議用作衛(wèi)星定位和時鐘時基的粗略估計以便于理解本發(fā)明概念。然而，所有以下內(nèi)容都是替換性粗略軌道數(shù)據(jù)的例示:GPS廣播星歷的早期副本；廣播Galileo (伽利略)或GL0NASS歷書或星歷的新近副本；與GPS、Galileo、或GL0NASS歷書或星歷遵循相同形式的衛(wèi)星定位的非廣播粗略模型；以GPS、Galileo、和GL0NASS歷書及星歷格式使用的Ifeplerian參數(shù)的任意子集或增強；衛(wèi)星軌道的任何非Ifeplerian表示；以及其他已經(jīng)隨時間而降級的預測軌道數(shù)據(jù)。還應理解，關于其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)的相應信息也可適用于所公開的方法的范圍內(nèi)。本發(fā)明包括描述粗略軌道的任何和所有方法。本領域的技術人員將領會不論粗略估計采用什么形式，本方法都適用。
[0043]在一些情景中，粗略軌道數(shù)據(jù)可由位置輔助服務器130提供給MS120。除了將衛(wèi)星定位的粗略估計傳送給MS120外，位置輔助服務器130還具有在給移動站的輔助消息中包括參考時間的能力。在本發(fā)明的該方面，位置輔助服務器130從網(wǎng)絡時間服務器、或從接收自個體參考接收機(例如，廣域參考網(wǎng)絡或全球參考網(wǎng)絡)的GPS數(shù)據(jù)獲得參考時間。該參考時間信息可被附加至傳送給MS120的包含衛(wèi)星定位的粗略估計的消息。位置輔助服務器130還可實現(xiàn)能夠改善網(wǎng)絡時間服務器所提供的參考時間的時基準確度的算法并將該更準確的時間傳送給MS120。
[0044]應注意到，MS120可獨立于位置輔助服務器130直接從可與GPS時間同步或不同步的分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(例如，網(wǎng)絡時間服務器或CDMA通信網(wǎng)絡)獲得參考時間。以這種方式，MS120獲得全球時間參考的估計，例如，GPS時間、通用坐標時間(UTC)時間、(WffO)時間
坐寸ο
[0045]圖2示出基于其計算校正數(shù)據(jù)140的坐標系統(tǒng)的示例。軌跡21代表基本可通過精確軌道預測估計的實際衛(wèi)星軌道軌跡。軌跡22代表通過諸如但并不限于廣播歷書的粗略軌道數(shù)據(jù)估計的軌道軌跡。在任意時刻，在廣播歷書所言的衛(wèi)星將所處的位置與精確軌道預測所言的衛(wèi)星將所處的位置之間存在空間差。該差異可被編碼在坐標系統(tǒng)23中，該坐標系統(tǒng)23是具有隨衛(wèi)星的主體框架移動的原點和軸的坐標系統(tǒng)。在直角坐標系統(tǒng)23的表示下，作為精確預測衛(wèi)星定位與基于歷書的衛(wèi)星定位之間的差異的“誤差信號”變?yōu)榛酒交那€。誤差信號的變化在時間上基本上是平滑的，以使得當誤差信號被表示為時間函數(shù)時其中沒有不連續(xù)或急劇轉(zhuǎn)向。在圖1的實施例中，誤差信號構(gòu)成校正數(shù)據(jù)140。潛在的在所選坐標系統(tǒng)中表達誤差信號的技術實際上使表達這些“誤差信號”以達到任意給定準確度所需的多項式的階數(shù)最小化。
[0046]在一方面，校正數(shù)據(jù)140包括四個維度的信息:用于描述衛(wèi)星定位誤差的三個空間維度(由坐標系統(tǒng)的三個軸表示)、以及描述衛(wèi)星時鐘的時鐘校正的時間維度(第4維度)。
[0047]坐標系統(tǒng)23的三個軸為:作為從粗略衛(wèi)星定位(例如，從廣播歷書所確定的衛(wèi)星定位)指向參考位置的單位矢量的Ra。由于通常情形中的參考位置是地球的中心，所以該軸被解讀為“徑向”。本領域的技術人員將領會，參考位置可以是能以合理準確度確定的任何位置(例如，在地球內(nèi)部、地球上方、地球表面上或接近表面)。
[0048]另一軸是Xt:“交叉軌跡”，其被定義為Xt=RaXVel/|RaXVel|。Vel是基于歷書的衛(wèi)星速度矢量，以及“ X ”指示矢量叉乘。因此Xt垂直于徑向矢量Ra和衛(wèi)星的運動方向兩者。
[0049]第三軸是At: “順沿軌跡”，其被定義為At=XtXRa。At矢量與衛(wèi)星的速度矢量(Vel)幾乎平行，但不是完全平行。這是因為衛(wèi)星的速度矢量由于軌道離心率的緣故(例如，衛(wèi)星軌道實質(zhì)上是橢圓而不是圓)而并不與Ra嚴格正交。當衛(wèi)星軌道的半徑隨時間增大和減小時，衛(wèi)星速度矢量Vel —般具有沿徑向Ra的分量。
[0050]以上定義的坐標系統(tǒng)23的三個軸是時間的函數(shù)，因為它們?nèi)Q于衛(wèi)星沿其軌道的瞬時定位。尤其當衛(wèi)星沿軌道繞地球運動時，徑向矢量Ra和順沿軌道矢量At在以地心地固(ECEF)XYZ坐標系24表達時旋轉(zhuǎn)整360°。注意，這些軸是使用基于歷書的衛(wèi)星定位估計計算出的。這允許由位置輔助服務器130在計算出歷書校正之前計算出坐標系23的軸。在坐標系23的示例中，計算各軸的順序?qū)τ谧鴺讼档恼_定向是至關重要的。因此，首先計算出徑向矢量Ra，其次計算出交叉軌跡矢量Xt，以及最后計算出順沿軌道矢量At。
[0051]以上定義的軸定向?qū)τ诿款w衛(wèi)星是不同的?？梢詫挝皇噶繉懗蒖a(PRN，t)、At(PRN, t),Xt(PRN, t)并使它們依存于分別顯式地索引衛(wèi)星和當前時間的衛(wèi)星偽隨機號(PRN)和t。然而，為了標記的簡單起見，這些依存性在以下討論中寫成隱式。
[0052]也可對粗略軌道數(shù)據(jù)校正采用其他坐標系，諸如但并不限于，徑向/交叉軌道/速度坐標系(不同于上述的(Ra，At，Xt));有差異的3D ECEF XYZ坐標系、或排列(arrange)/仰角/方位角(極)坐標系。
[0053]本領域的技術人員將認識到，(Ra, At, Xt)坐標系(遵循慣例左旋規(guī)則)是說明性的以及是一種較優(yōu)的辦法，但是本發(fā)明也涵蓋了范圍廣泛的其他軸系統(tǒng)。這些軸系統(tǒng)的突出特征是它們傾向于具有這樣的兩個空間維度，這兩個空間維度相比于第三空間維度具有相當寬松的準確度要求。在(Ra, At, Xt,)坐標系23的示例中，At和Xt相比于Ra通常具有更為寬松的準確度要求(例如，1/7)。坐標系可以是直角或非直角的。出于粗略軌道數(shù)據(jù)校正的目的，非直角坐標系可以是其中一個軸總是關于Ra軸呈相對較淺的角度的任意軸系統(tǒng)，即使其具有與(Ra，At，Xt)坐標系23不同的原點也行。這將包括例如其中一個軸是Ra但其他兩個軸是衛(wèi)星的方位角和仰角的坐標系、以及對另外兩個軸作任何其他選擇的坐標系。
[0054]另外，其中某一個軸與從衛(wèi)星位置估計附近的某一點拉伸至地球上接收機位置附近的某一點的直線平行的任何軸系統(tǒng)也落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。盡管圖2已例示Ra軸指向地球的中心，但指向地面上接收機附近的任意點、或任何其他可確定的參考位置的軸也落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0055]此外，(Ra，At，Xt)坐標系23的原點的位置可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)修改。位于衛(wèi)星位置處的原點僅關乎數(shù)學上的方便。特別地，定義為處于實際或精確預測衛(wèi)星位置(相對于在(Ra，At，Xt)坐標系23中位于衛(wèi)星位置估計處)處的原點也落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0056]在預定時間段上(例如，6小時時段)，校正數(shù)據(jù)的三個空間維度的每一個可在諸如(Ra, At1Xt)坐標系23等所選坐標系中被表示為時間的函數(shù)。理論上，校正數(shù)據(jù)可用有限階數(shù)的多項式來精確表示。然而，實際上，校正數(shù)據(jù)可用相對較低的階數(shù)一例如，6階、7階或其他較低階數(shù)來近似。因此，大量的多項式項和相關聯(lián)的系數(shù)被刪截掉，僅多項式項中的少量部分及相關聯(lián)的系數(shù)被用作校正數(shù)據(jù)的近似。除了空間校正之外，低階(例如，一階或任意合適的低階)多項式可被用來描述表示粗略軌道數(shù)據(jù)中時鐘時基與預測時鐘偏離之間的差異的近似的時鐘校正參數(shù)。其他在位置輔助服務器130處可供使用的準確時鐘預測也可被用作預測時鐘偏離，諸如實時軌道數(shù)據(jù)中的時鐘信息——若可用的話。
[0057]本領域的技術人員將認識到，本發(fā)明包括將校正數(shù)據(jù)展開成函數(shù)級數(shù)，其中使用越多的函數(shù)就越可能增加展開的準確度。無需使函數(shù)級數(shù)呈X的冪增加從而使得校正數(shù)據(jù)被表示為多項式。本領域的技術人員將認識到，數(shù)據(jù)校正也可在其他函數(shù)級數(shù)上展開，包括諧函數(shù)、Hermite多項式、Legendre多項式、余弦和正弦函數(shù)(傅立葉展開)、以及Keplerian軌道函數(shù)的系數(shù)。該列表是說明性而非窮盡的。以任意的函數(shù)集將校正數(shù)據(jù)展開落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0058]四個空間和時間的多項式系數(shù)集連同用以將這些系數(shù)與特定衛(wèi)星、特定時間區(qū)間、以及特定的粗略軌道數(shù)據(jù)副本相關聯(lián)的信息一起被發(fā)送到MS120。MS120以預定間隔(例如，約每周一次或其他合適的時間間隔)接收新的粗略軌道數(shù)據(jù)副本。位置輔助服務器130使用與MS120將使用的相同版本的粗略軌道數(shù)據(jù)計算校正數(shù)據(jù)。因此，MS120可或者使用其已捕獲的粗略軌道數(shù)據(jù)或者使用位置輔助服務器130所傳送的粗略軌道數(shù)據(jù)，只要校正數(shù)據(jù)被應用于位置輔助服務器130在確定校正時所使用的對應粗略軌道數(shù)據(jù)。
[0059]圖3示出MS120所執(zhí)行的操作的示例。注意，圖3所示的過程可由處理邏輯來執(zhí)行，該處理邏輯可包括軟件、硬件、或兩者的組合。一旦MS120具有多項式系數(shù)和適用性時間，該移動臺就可重構(gòu)出衛(wèi)星定位和時鐘偏離的準確預測。對于在系數(shù)的適用性時段期間的任意特定時間，MS120可找到落在預定準確度范圍內(nèi)的衛(wèi)星定位和時鐘偏離。
[0060]在框31，MS120從可見的衛(wèi)星或從位置輔助服務器130接收粗略軌道數(shù)據(jù)(例如，歷書數(shù)據(jù))。MS120從位置輔助服務器130接收粗略軌道數(shù)據(jù)是較優(yōu)和更為高效的，因為從衛(wèi)星下載這些數(shù)據(jù)可能要花費數(shù)分鐘。位置輔助服務器130可在消息/文件中將粗略軌道數(shù)據(jù)連同校正數(shù)據(jù)一起提供給MS120。應理解，在MS120處所稱的“校正數(shù)據(jù)”可以是在位置輔助服務器130處計算出的校正的近似。在框32，MS120使用其粗略軌道數(shù)據(jù)副本生成ECEF坐標系中的衛(wèi)星定位。從粗略軌道數(shù)據(jù)計算出并以諸如ECEF坐標系等標準坐標系表示的衛(wèi)星定位被稱為Posa1di (這里，下標“aim”代表“歷書”且被用作粗略軌道數(shù)據(jù)的示例)。在框33，MS120從位置輔助服務器130接收一個或多個數(shù)學函數(shù)級數(shù)的系數(shù)。在框34，MS120通過使用其接收到的系數(shù)評估對應一適用性時間(例如，當前時間)的數(shù)學函數(shù)來重構(gòu)出對應當前時間的粗略軌道數(shù)據(jù)的空間校正數(shù)據(jù)。在框35，MS120將在框34中找到的空間校正從一坐標系(例如，圖2的(Ra，At, Xt)坐標系23)轉(zhuǎn)換到ECEF坐標。經(jīng)轉(zhuǎn)換的校正被稱為PosCOT。隨后，在框36，MS120通過計算PoSsat=PosAlm+PoSto計算出ECEF坐標中的衛(wèi)星位置(PosSat)。在框37，MS120執(zhí)行與框34和36中相同的操作以確定準確時鐘偏離。應理解，移動臺的操作可以按上述不同的次序發(fā)生，還可以執(zhí)行其他操作。例如，在框36，作為計算P0Ssat=P0SAlm+P0Sto的替代，MS120可選擇在距離空間RSat=RAlm+RCOT中應用Posto，其中R表示計算出的從MS120到衛(wèi)星的距離。
[0061]圖4示出位置輔助服務器130所執(zhí)行的操作的示例。注意，圖4所示的過程可由處理邏輯來執(zhí)行，該處理邏輯可包括軟件、硬件、或兩者的組合。位置輔助服務器130在以下描述中計算描述校正數(shù)據(jù)的多項式系數(shù)。
[0062]在框410，位置輔助服務器130例如從衛(wèi)星廣播信號或從外部數(shù)據(jù)供應商獲得衛(wèi)星軌道和時鐘偏離的精確軌道數(shù)據(jù)。精確軌道數(shù)據(jù)在預定的有效期內(nèi)有效。在框420，位置輔助服務器130獲得特定衛(wèi)星導航系統(tǒng)所支持的格式下的粗略軌道數(shù)據(jù)。在框430，位置輔助服務器130確定是將該有效期分為多個N小時擬合區(qū)間，還是將整個有效期用作一個擬合區(qū)間。本文的擬合區(qū)間指代一時段，針對該時段計算出用于描述該時段的校正數(shù)據(jù)的多項式系數(shù)。擬合區(qū)間的一示例是4-6小時，盡管也可使用其他時段。若位置輔助服務器130有具有擴展有效期的精確軌道數(shù)據(jù)，則該位置輔助服務器可將精確軌道數(shù)據(jù)分為多個擬合區(qū)間以改善擬合的準確度。在框440，對于每個N小時擬合區(qū)間，位置輔助服務器130執(zhí)行在下圖5中描述的操作以計算校正數(shù)據(jù)及其近似。在框450，位置輔助服務器130將校正數(shù)據(jù)的近似傳送給MS120。
[0063]參照圖5，在框510，位置輔助服務器130使用精確軌道數(shù)據(jù)形成ECEF坐標系中衛(wèi)星定位的時間序列。這些衛(wèi)星定位被定義為Possat。在框512，位置輔助服務器130使用粗略軌道數(shù)據(jù)計算ECEF坐標中的衛(wèi)星定位。這些衛(wèi)星定位被定義為PosAlm。在框514，位置輔助服務器130通過計算P0ScOT=P0Ssat - Posa1di來計算出ECEF坐標中的校正數(shù)據(jù)矢量(PosCOT)。在框516，位置輔助服務器130使用衛(wèi)星定位Possat計算直角坐標系23、或上述其他坐標系中的Ra、XtJP At單位矢量。在框518，通過計算點積Rato=Post0.Ra獲得校正當中沿徑向軸Ra的分量的時間序列。在框520。類似地計算出交叉軌跡和順沿軌跡校正的時間序列Xtcor和At。。,。在框522，將時鐘偏離的校正數(shù)據(jù)計算為CBto=CBsat - CBa1di，其中CBsat和CBa1di分別是使用精確時鐘模型和粗略估計時鐘模型的時鐘校正。
[0064]在框524，位置輔助服務器130可將多項式內(nèi)插的時間軸定標和/或標準化以提升內(nèi)插的性能。位置輔助服務器130和MS120預期使用相同的定標和/或標準化因子以便在移動軟件中正確地重構(gòu)校正數(shù)據(jù)。
[0065]在框526，位置輔助服務器130尋找用于內(nèi)插徑向、順沿軌跡、和交叉軌跡校正RaCor, At。。,、和Xtto的多項式系數(shù)。Ra。。，的多項式系數(shù)(Ratl, Ra1,…Raj)被選擇成使得Ra0f0 (d) +RaJ1 (d) +..+Rajfj (d)是Rato的良好近似，其中d是校正數(shù)據(jù)點，以及fQ，f1；…是內(nèi)插函數(shù)。系數(shù)可被選擇成使得多項式以最小平方誤差逼近RaCOT。位置輔助服務器130類似地尋找Xtto、和Atto的多項式系數(shù)以使得這些系數(shù)Xtci, Xt1, Xt2..Xtk, At0, At1,..，Atm提供對Xtto、和Atto的良好近似。最后，在框530，位置輔助服務器130尋找時鐘偏離校正CBcor的內(nèi)插函數(shù)的系數(shù)。應理解，用于表示空間和時間維度的每一維度中的校正的系數(shù)項的數(shù)目可以是不相同的。一維度的更多系數(shù)一般對應于該維度的校正數(shù)據(jù)的更高準確度的表不。
[0066]如果存在對應有效期的多個N小時擬合區(qū)間，則重復框510-530的操作。操作的順序可以與上述不同，且可包括其他操作。
[0067]圖1的位置輔助服務器130生成的校正數(shù)據(jù)可以是全球性的或局部的。當MS120的位置完全未知或者位置不能在數(shù)百千米的準確度內(nèi)被估計出，則位置輔助服務器130生成給該MS的全球性消息。全球性消息可被發(fā)送到地球上任何地方的移動站以產(chǎn)生準確的衛(wèi)星定位。局部消息更加簡短，但它們僅在地球表面的某一目標參考點的數(shù)百公理半徑內(nèi)是準確的。因此，當提前已知移動臺定位在數(shù)百千米內(nèi)時，可發(fā)送更短的局部消息。當移動站的位置未知時，可向移動站發(fā)送全球性消息。全球性消息與局部消息之間的差異在以下描述。
[0068]全球性消息使用地球的中心作為(Ra，At，Xt)坐標系的參考位置。由于歷書誤差具有四個獨立維度(三個空間維度和時鐘偏離)，所以全球性消息包括四個多項式，其中三個用以擬合衛(wèi)星定位誤差的正交空間分量，以及第四多項式用以描述更準確的時鐘偏離。
[0069]局部消息使用地球表面上的點的作為(Ra，At，Xt)坐標系的參考位置。通常，位置輔助服務器130使用移動站當前位置的估計作為參考位置(例如，移動臺正與其通信的蜂窩塔的位置)。局部消息包含對校正的單個多項式擬合。一維校正包括對到衛(wèi)星的空間距離(也被稱為偽距)的校正以及時鐘偏離的校正兩者。由于僅發(fā)送了一個多項式，所以局部消息明顯短于全球性消息。
[0070]偽距校正是針對理想地盡可能靠近移動站實際所處位置的參考位置計算出的。只要移動站在估計參考位置的約IOOkm內(nèi)，則定位結(jié)果是相當準確的。隨著移動臺的真實定位偏離估計參考位置遠于100km，準確度慢慢降級。移動站可通過首先計算其位置并隨后將其與校正數(shù)據(jù)的參考位置作比較來確定其定位準確度降級。
[0071]在另一方面，圖1的MS120可使用軌道數(shù)據(jù)的組合來確定衛(wèi)星定位和時鐘。在一些情景中，MS120在接收校正數(shù)據(jù)之外還接收實時軌道數(shù)據(jù)(例如，星歷)。對于單顆衛(wèi)星，MS120可在一個時段內(nèi)使用實時軌道數(shù)據(jù)、在另一時段內(nèi)使用經(jīng)校正軌道數(shù)據(jù)(包括應用于粗略軌道數(shù)據(jù)的校正數(shù)據(jù))、以及在又一時段內(nèi)使用兩者組合(例如，加權平均)。為了從多個衛(wèi)星確定其位置，MS120可使用一個衛(wèi)星的實時軌道數(shù)據(jù)、另一衛(wèi)星的經(jīng)校正軌道數(shù)據(jù)、以及又一衛(wèi)星的這兩者的組合。技術人員將領會上述各種組合僅使說明性的。MS120可使用時間上或不同衛(wèi)星的實時軌道數(shù)據(jù)和經(jīng)校正軌道數(shù)據(jù)的任意組合。
[0072]在一方面，無論何時只要實時軌道數(shù)據(jù)可用，MS120就可使用解碼自衛(wèi)星的實時軌道數(shù)據(jù)。實時軌道數(shù)據(jù)一般比可在一時間段上逐漸降級的早期預測軌道數(shù)據(jù)更為準確。因此，近似預測軌道數(shù)據(jù)的經(jīng)校正軌道數(shù)據(jù)也隨時間逐漸降級。而且，實時軌道數(shù)據(jù)可包含在預測時未知的關于衛(wèi)星的新信息(例如，衛(wèi)星健康和完整性信息)。然而，實時軌道數(shù)據(jù)有時由于不在視線內(nèi)、遮蔽、或其他阻礙MS120接收衛(wèi)星廣播的接收問題而不為MS120可用。當實時軌道數(shù)據(jù)不可用時，MS120可如以上圖2-5所述的切換至校正數(shù)據(jù)以定位衛(wèi)星。因此，MS120可在一時段內(nèi)利用經(jīng)校正軌道數(shù)據(jù)而在另一時段內(nèi)利用實時軌道數(shù)據(jù)，這取決于實時軌道數(shù)據(jù)的可用性。為了確定其自身在任意時刻的定位，MS120可利用一個或多個衛(wèi)星的經(jīng)校正的軌道數(shù)據(jù)和一個或多個其他衛(wèi)星的實時軌道數(shù)據(jù)。
[0073]前一段落描述了在實時軌道數(shù)據(jù)的有效期內(nèi)用可得實時軌道數(shù)據(jù)替換經(jīng)校正軌道數(shù)據(jù)的情形。例如，在星歷不再有效(距星歷時間+/-2小時，即Τ0Ε)之后，MS120可切換回經(jīng)校正軌道數(shù)據(jù)?；蛘?，早期的實時軌道數(shù)據(jù)可被用來改善經(jīng)校正軌道數(shù)據(jù)的準確度。例如，MS120可使用實時軌道數(shù)據(jù)確定應用到一將來時段的經(jīng)校正軌道數(shù)據(jù)的調(diào)整的量，這可以在實時軌道數(shù)據(jù)不可用(或無效)時使用。這對于衛(wèi)星時鐘尤為有益，因為時鐘時基一般不如衛(wèi)星軌道那么可預測。在一簡單情形中，經(jīng)校正人造衛(wèi)星時鐘可對照實時廣播衛(wèi)星時鐘參數(shù)(例如，來自GPS導航的子幀I)進行評估以確定對經(jīng)校正時鐘的調(diào)整量。該調(diào)整(例如，包括差分偏移量和斜率)可在實時時鐘不可用時被應用到經(jīng)校正時鐘信息以供使用。在增強的情形中，可對整個經(jīng)校正軌道數(shù)據(jù)一包括三個空間維度上的衛(wèi)星定位和衛(wèi)星時鐘一作出調(diào)整。
[0074]此外，實時軌道數(shù)據(jù)和預測軌道數(shù)據(jù)可根據(jù)它們的準確度估計進行加權。MS120可恰當?shù)丶訖嘣摲桨钢袑ζ涠ㄎ坏膮⑴c衛(wèi)星測量并考慮預測數(shù)據(jù)的降級的準確度。實時軌道數(shù)據(jù)和預測軌道數(shù)據(jù)的準確度估計分別被稱為“精確或短期預測數(shù)據(jù)的誤差估計”和“長期預測數(shù)據(jù)的誤差估計”。例如，歷書包含URE (由位置輔助服務器13計算出或提供)形式的不定性估計，以及實時星歷數(shù)據(jù)包含URA (用戶準確度距離(User Accuracy Range),例如由GPS控制段提供)形式的不定性估計。URA通常是幾米，而URE在幾天之后可能是數(shù)十米。例如，兩者誤差估計都可被用作加權最小二乘(WLS)模型中的權重。權重可被計算為:W(短期預測軌道)=1/URA2，以及W(長期預測軌道)=1/URE2。
[0075]具體地，具有更小衛(wèi)星定位誤差(在以上示例中由URA表示)的衛(wèi)星測量相比于具有更大預測衛(wèi)星定位誤差(在上例中由URE表示)的衛(wèi)星測量被更重地加權?？杉訖嚓P于定位、速度、時間解、或定位/速度/時間解的任意組合的衛(wèi)星測量。加權的定位/速度/時間解可通過加權最小二乘模型(WLS)或Kalman濾波器、或某種其他線性、線性化或非線性估計方法從衛(wèi)星測量計算出。
[0076]在MS120處，在定位/速度/時間計算期間，為了計算總體測量誤差，衛(wèi)星定位誤差(或者實時星歷(URA)或者預測軌道誤差(URE))的誤差估計被與測得的偽距誤差(由于信號強度、大氣層、量化、RF到數(shù)字的轉(zhuǎn)換等)相組合。換言之，在MS120處，總體偽距誤差:方差_總_平均_誤差=方差_衛(wèi)星_定位_誤差+方差_平均_誤差。
[0077]此外，當MS120使用來自多個衛(wèi)星的實時和預測軌道信息的混合以確定其自身位置時，可使用額外的衛(wèi)星測量來求解預測衛(wèi)星時鐘誤差。該額外衛(wèi)星測量可以是一衛(wèi)星的實時軌道數(shù)據(jù)且可被用來估計同一衛(wèi)星的預測時鐘誤差。或者，該額外衛(wèi)星測量可以是第一衛(wèi)星的實時軌道數(shù)據(jù)且可被用來估計第二衛(wèi)星的預測時鐘誤差。預測時鐘誤差可被從經(jīng)校正時鐘中除去以改善移動站處所計算出的經(jīng)校正時鐘的準確度。這樣，實時軌道數(shù)據(jù)和衛(wèi)星時鐘校正數(shù)據(jù)可被用來影響預測衛(wèi)星時鐘信息的實時調(diào)整。
[0078]由于預測衛(wèi)星時鐘比預測衛(wèi)星定位降級得更快，所以額外衛(wèi)星測量可與預測衛(wèi)星定位一起用來計算預測衛(wèi)星時鐘誤差并對預測時鐘作出調(diào)整以供將來使用。類似地，若對應至少一個額外的視線內(nèi)衛(wèi)星的當前實時軌道數(shù)據(jù)可用，則此實時數(shù)據(jù)可被與該衛(wèi)星的偽距和距離變化率(range rate)測量一起使用以計算另一視線內(nèi)衛(wèi)星的預測衛(wèi)星時鐘誤差。對于2維定位估計(一些高度知識是可得的)，將需要至少4個視線內(nèi)衛(wèi)星來估計一個衛(wèi)星的預測衛(wèi)星時鐘誤差。對于3維定位估計，將需要至少5個視線內(nèi)衛(wèi)星來估計一個衛(wèi)星的預測衛(wèi)星時鐘誤差。每個額外衛(wèi)星可被用來估計另一預測衛(wèi)星時鐘誤差。在3維情形中(具有4個未知)，例如若來自7個衛(wèi)星的測量是可用的，則可估計出三個衛(wèi)星的預測衛(wèi)星時鐘誤差。
[0079]圖6A示出圖1的位置輔助服務器130的框圖的示例。位置輔助服務器130包括存儲器604和處理器605。位置輔助服務器130還包括用于安全地從外部數(shù)據(jù)供應商接收預測軌道數(shù)據(jù)的安全接口 61、用于接收廣播數(shù)據(jù)(例如，歷書)以及通過網(wǎng)絡傳送的信息(例如，預測軌道數(shù)據(jù))的接收機接口 62、以及用于將系數(shù)傳送給MS120以用于確定預測衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)的發(fā)射機接口 65。發(fā)射機接口 65可經(jīng)由有線或無線網(wǎng)絡、廣播介質(zhì)、或任何合適的數(shù)據(jù)傳輸手段傳送系數(shù)。
[0080]在一種情景中，位置輔助服務器130還可包括用于計算粗略軌道數(shù)據(jù)與預測軌道數(shù)據(jù)之間的差異(“校正”)的校正單元63。位置輔助服務器130還可包括用于使用被選成使得校正的變化在時間上基本平滑的坐標系(例如，圖2的(Ra，At, Xt)坐標系23)來計算校正的近似的近似單元64。在一種情景中，該近似是通過使用一個或多個低階數(shù)學函數(shù)內(nèi)插校正數(shù)據(jù)點計算出的。編碼單元610將近似編碼以傳送給MS120。
[0081]圖6B提供MS120的組件的框圖的示例。MS120包括存儲器608和處理器609。MS120還包括用于從位置輔助服務器130接收系數(shù)序列的接收機接口 66。接收機接口 66還從衛(wèi)星廣播、位置輔助服務器130、或其他數(shù)據(jù)源接收粗略軌道數(shù)據(jù)和/或?qū)崟r軌道數(shù)據(jù)，例如，歷書、星歷、和/或其他衛(wèi)星定位和時基信息。接收機接口 66可經(jīng)由有線或無線網(wǎng)絡、廣播介質(zhì)、或任何合適的數(shù)據(jù)傳輸手段接收系數(shù)。MS120包括用以將發(fā)送自位置輔助服務器130的系數(shù)序列解碼的解碼單元620。在一種情景中，MS120還可包括評估單元602、轉(zhuǎn)換單元68以及重構(gòu)單元67。評估單元602使用系數(shù)和適用性時間(例如，當前時間)評估數(shù)學函數(shù)。轉(zhuǎn)換單元68將所評估的結(jié)果從位置輔助服務器130所使用的坐標系(例如，圖2的(Ra，At, Xt)坐標系23)轉(zhuǎn)換到ECEF坐標系。重構(gòu)單元67隨后通過將轉(zhuǎn)換結(jié)果應用于粗略軌道數(shù)據(jù)重構(gòu)出預測軌道數(shù)據(jù)。
[0082]本文所述的方法可取決于應用由各種手段來實現(xiàn)。例如，以上位置輔助服務器130和MS120的組件可以硬件、固件、軟件、或其組合來實現(xiàn)。對于硬件實現(xiàn)，各個處理單元可在一個或多個專用集成電路(ASIC)、數(shù)字信號處理器(DSP)、數(shù)字信號處理器件(DSPD)、可編程邏輯器件(PLD)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、處理器、控制器、微控制器、微處理器、電子器件、設計成執(zhí)行本文中描述的功能的其他電子單元、或其組合內(nèi)實現(xiàn)。
[0083]對于固件和/或軟件實現(xiàn)，這些方法可用執(zhí)行本文中描述的功能的模塊(例如，程序、函數(shù)等等)來實現(xiàn)。任何有形地體現(xiàn)指令的機器可讀介質(zhì)可被用來實現(xiàn)本文所述的方法。例如，回顧圖6A和6B，軟件代碼可被存儲在存儲器(例如，位置輔助服務器130的存儲器604和MS120的存儲器608)中并可由處理器(例如，位置輔助服務器的處理器605和MS120的處理器609)執(zhí)行。存儲器可被實現(xiàn)在處理器內(nèi)，或可外置于處理器。如本文所用的，術語“存儲器”指代任何類型的長期、短期、易失性、非易失性、或其他存儲器，而并不限于任何特定類型的存儲器或存儲器數(shù)目、或存儲器存儲在其上的介質(zhì)的類型。
[0084]本文所述的方法和裝置可與各種衛(wèi)星定位系統(tǒng)(SPS)或全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)聯(lián)用，諸如但并不限于，美國全球定位系統(tǒng)(GPS)、俄羅斯Glonass系統(tǒng)、歐洲Galileo系統(tǒng)、使用來自衛(wèi)星系統(tǒng)的組合的衛(wèi)星的任何系統(tǒng)、或?qū)黹_發(fā)的任何衛(wèi)星系統(tǒng)。此外，所公開的方法和裝置可與利用偽衛(wèi)星或衛(wèi)星與偽衛(wèi)星的組合的定位系統(tǒng)聯(lián)用。偽衛(wèi)星是廣播調(diào)制在L波段(或其他頻率)載波信號上的PN碼或其他測距碼(類似于GPS或CDMA蜂窩信號)的基于地面的發(fā)射機，其可與GPS時間同步。每個如此的發(fā)射機可被指派唯一的PN碼以便準許遠程接收機進行標識。偽衛(wèi)星在其中來自軌道衛(wèi)星的GPS信號可能不可用的情形下——諸如在隧道、礦井、建筑物、都市峽谷或其他封閉區(qū)域中是有用的。偽衛(wèi)星的另一種實現(xiàn)作為無線電信標而為人所知。如本文所使用的術語“衛(wèi)星”旨在包括偽衛(wèi)星、偽衛(wèi)星的等價物、及可能的其他。如本文所使用的術語“SPS信號”旨在包括來自偽衛(wèi)星或偽衛(wèi)星的等價物的類SPS信號。[0085]本文描述的定位技術可用于各種無線通信網(wǎng)絡，諸如無線廣域網(wǎng)(WWAN)、無線局域網(wǎng)(WLAN)、無線私域網(wǎng)(WPAN)等。術語“網(wǎng)絡”和“系統(tǒng)”常?；Q地使用。WffAN可以是碼分多址(CDMA)網(wǎng)絡、時分多址(TDMA)網(wǎng)絡、頻分多址(FDMA)網(wǎng)絡、正交頻分多址(OFDMA)網(wǎng)絡、單載波頻分多址(SC-FDMA)網(wǎng)絡等。CDMA網(wǎng)絡可實現(xiàn)諸如cdma2000、寬帶-CDMA(W-CDMA)等一種或多種無線電接入技術(RAT)。cdma2000涵蓋IS-95、IS-2000和IS-856標準。TDMA網(wǎng)絡可實現(xiàn)全球移動通信系統(tǒng)(GSM)、數(shù)字高級移動話機系統(tǒng)(D-AMPS)、或其他RAT0 GSM和W-CDMA在來自名為“第三代伙伴項目”(3GPP)的聯(lián)盟的文檔中描述。CDMA2000在來自名為“第三代伙伴項目2”(3GPP2)的聯(lián)盟的文獻中描述。3GPP和3GPP2文獻是公眾可獲取的。WLAN可以是IEEE802.1lx網(wǎng)絡，而WPAN可以是藍牙網(wǎng)絡、IEEE802.15x、或其它類型的網(wǎng)絡。本技術可用于WWAN、WLANjP /或WPAN的任意組合。
[0086]盡管本發(fā)明已經(jīng)參照具體的示例性特征進行了描述，但可對這些特征作出各種修改和改動而不會背離如在權利要求中所闡述的本發(fā)明的寬泛的精神實質(zhì)和范圍是所顯然的。因此，說明書和附圖被認為是說明性而非限制性意義。
【權利要求】
1.一種移動站的方法，包括: 至少部分地通過將在所述移動站處接收的校正信息應用于存儲在所述移動站處的第二衛(wèi)星的先前軌道數(shù)據(jù)來估計所述第二衛(wèi)星的預測軌道數(shù)據(jù)，其中所述校正信息是通過一個或多個多項式的一個或多個系數(shù)來表示的； 至少部分地將第一衛(wèi)星的實時軌道數(shù)據(jù)與所述第二衛(wèi)星的所述預測軌道數(shù)據(jù)相組合以確定所述移動站的估計位置； 響應于所述第一衛(wèi)星的所述實時軌道數(shù)據(jù)變得不可用而從所述第一衛(wèi)星的所述實時軌道數(shù)據(jù)切換至所述第一衛(wèi)星的預測軌道數(shù)據(jù)； 對所述第一衛(wèi)星的所述實時數(shù)據(jù)和所述第一衛(wèi)星的所述預測軌道數(shù)據(jù)進行內(nèi)插以平滑所述實時數(shù)據(jù)與所述預測軌道數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)變；以及 至少部分地使用所述第一衛(wèi)星的所述預測軌道數(shù)據(jù)來確定所述移動站的所述估計位置。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括從服務器接收所述校正信息。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二衛(wèi)星的所述先前軌道數(shù)據(jù)包括粗略軌道數(shù)據(jù)。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括:使用所述第一衛(wèi)星的稍早時間段中的實時軌道數(shù)據(jù)來校正所述第一衛(wèi)星的稍晚時間段中的預測軌道數(shù)據(jù)中的時鐘偏離誤差。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括: 響應于所述第二衛(wèi)星的實時軌道數(shù)據(jù)變得可用而從所述第二衛(wèi)星的所述預測軌道數(shù)據(jù)切換至所述第二衛(wèi)星的所述實時軌道數(shù)據(jù)；以及 至少部分地使用所述第二衛(wèi)星的所述實時軌道數(shù)據(jù)來確定所述移動站的所述估計位置。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括: 監(jiān)視所述第一衛(wèi)星的所述實時軌道數(shù)據(jù)的齡期，所述齡期是由至星歷時間的時間來指示的；以及 響應于所述第一衛(wèi)星的所述實時軌道數(shù)據(jù)的所述齡期超過預定閾值而從所述第一衛(wèi)星的所述實時軌道數(shù)據(jù)切換至所述第一衛(wèi)星的所述預測軌道數(shù)據(jù)。
7.—種移動站的系統(tǒng),包括: 處理器，用于至少部分地通過將在所述移動站處接收的校正信息應用于存儲在所述移動站的存儲器中的第二衛(wèi)星的先前軌道數(shù)據(jù)來估計所述第二衛(wèi)星的預測軌道數(shù)據(jù)，其中所述校正信息是通過一個或多個多項式的一個或多個系數(shù)來表示的；以及 組合單元，用于至少部分地將第一衛(wèi)星的實時軌道數(shù)據(jù)與所述第二衛(wèi)星的所述預測軌道數(shù)據(jù)相組合以確定所述移動站的估計位置，所述組合單元還用于 響應于所述第一衛(wèi)星的所述實時軌道數(shù)據(jù)變得不可用而從所述第一衛(wèi)星的所述實時軌道數(shù)據(jù)切換至所述第一衛(wèi)星的預測軌道數(shù)據(jù)， 對所述第一衛(wèi)星的所述實時數(shù)據(jù)和所述第一衛(wèi)星的所述預測軌道數(shù)據(jù)進行內(nèi)插以平滑所述實時數(shù)據(jù)與所述 預測軌道數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)變，以及 至少部分地使用所述第一衛(wèi)星的所述預測軌道數(shù)據(jù)來確定所述移動站的所述估計位置。
8.如權利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述組合單元用于至少部分地響應于第三衛(wèi)星的實時軌道數(shù)據(jù)變得可用而使用所述第三衛(wèi)星的所述實時軌道數(shù)據(jù)而不是所述第二衛(wèi)星的所述預測軌道數(shù)據(jù)來確定所述移動站的所述估計位置。
9.一種移動站,包括: 用于至少部分地通過將在所述移動站處接收的校正信息應用于存儲在所述移動站處的第二衛(wèi)星的先前軌道數(shù)據(jù)來估計所述第二衛(wèi)星的預測軌道數(shù)據(jù)的裝置，其中所述校正信息是通過一個或多個多項式的一個或多個系數(shù)來表示的； 用于至少部分地將第一衛(wèi)星的實時軌道數(shù)據(jù)與所述第二衛(wèi)星的所述預測軌道數(shù)據(jù)相組合以確定所述移動站的估計位置的裝置； 用于響應于所述第一衛(wèi)星的所述實時軌道數(shù)據(jù)變得不可用而從所述第一衛(wèi)星的所述實時軌道數(shù)據(jù)切換至所述第一衛(wèi)星的預測軌道數(shù)據(jù)的裝置； 用于對所述第一衛(wèi)星的所述實時數(shù)據(jù)和所述第一衛(wèi)星的所述預測軌道數(shù)據(jù)進行內(nèi)插以平滑所述實時數(shù)據(jù)與所述預測軌道數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)變的裝置；以及 用于至少部分地使用所述第一衛(wèi)星的所述預測軌道數(shù)據(jù)來確定所述移動站的所述估計位置的裝置。
10.如權利要求9所述的移動站，其特征在于，還包括: 用于至少部分地響應于所述第二衛(wèi)星的實時軌道數(shù)據(jù)變得可用而從所述第二衛(wèi)星的所述預測軌道數(shù)據(jù)切換至所述第二衛(wèi)星的所述實時軌道數(shù)據(jù)的裝置；以及 用于至少部分地使用所述第二衛(wèi)星的所述實時軌道數(shù)據(jù)來確定所述移動站的所述估計位置的裝置。`
11.一種制品，包括: 其上存儲有指令的非瞬態(tài)機器可讀介質(zhì)，所述指令能由移動站的處理器執(zhí)行以:至少部分地通過將在所述移動站處接收的校正信息應用于存儲在所述移動站處的第二衛(wèi)星的先前軌道數(shù)據(jù)來估計所述第二衛(wèi)星的預測軌道數(shù)據(jù)，其中所述校正信息是通過一個或多個多項式的一個或多個系數(shù)來表示的； 至少部分地將第一衛(wèi)星的實時軌道數(shù)據(jù)與所述第二衛(wèi)星的所述預測軌道數(shù)據(jù)相組合以確定所述移動站的估計位置； 響應于所述第一衛(wèi)星的所述實時軌道數(shù)據(jù)變得不可用而從所述第一衛(wèi)星的所述實時軌道數(shù)據(jù)切換至所述第一衛(wèi)星的預測軌道數(shù)據(jù)； 對所述第一衛(wèi)星的所述實時數(shù)據(jù)和所述第一衛(wèi)星的所述預測軌道數(shù)據(jù)進行內(nèi)插以平滑所述實時數(shù)據(jù)與所述預測軌道數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)變；以及 至少部分地使用所述第一衛(wèi)星的所述預測軌道數(shù)據(jù)來確定所述移動站的所述估計位置。
12.如權利要求11所述的制品，其特征在于，所述非瞬態(tài)機器可讀介質(zhì)進一步具有存儲于其上的指令，所述指令能由所述處理器執(zhí)行以使用所述第一衛(wèi)星的稍早時間段中的實時軌道數(shù)據(jù)來校正所述第一衛(wèi)星的稍晚時間段中的預測軌道數(shù)據(jù)中的時鐘偏離誤差。
【文檔編號】G01S19/25GK103823222SQ201410035067
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2007年11月2日 優(yōu)先權日:2006年11月10日
【發(fā)明者】M·J·溫格勒, L·希恩布拉特, M·L·莫格里恩, Z·比亞克斯, A·J·古姆 申請人:高通股份有限公司
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