[发明专利]在卫星通信系统中用户终端的精密定位

说明书

发明领域

本发明一般涉及卫星通信系统和网络。尤其，本发明涉及以较高精度确定移动站相对于卫星的位置。

现有技术

典型的基于卫星的通信系统包括至少一个地面基站(此后称之为网关)、至少一个用户终端(例如，移动电话)以及用于在网关和用户终端之间转发通信信号的至少一个卫星。网关提供从用户终端到其它用户终端或诸如地面电话系统之类的通信系统的链路。

移动用户终端已经使用户无论走到何处都可以得到他们的通信能力。这对基于卫星的通信系统的载波上强加了确定用户终端定位的负担。对用户终端位置信息的需求起源于几种考虑。一种考虑是系统应该选择合适的网关来提供通信链路。这种考虑的一个方面是把通信链路分配给合适的服务提供者(例如，电话公司)。一般把特定地理地区分配给服务提供者，而服务提供者处理在该地区中的所有用户的呼叫。当需要与特定用户终端进行通信时，通信系统可以根据用户终端定位所在处的地区把呼叫分配给一个服务提供者。这可能包括对该地区进行服务的网关的分配。为了确定合适的地区，通信系统需要用户终端的位置。当必须根据政治边界或合同服务而对服务提供者分配呼叫时，发生相似的考虑。

基于卫星的通信系统的许多移动电话用户还希望知道他们的用户终端的位置。例如，在树林中野营的一个移动电话用户迷失方向，或不能确定离开所希望的目的地的定位或距离。除了进行紧急电话呼叫求助或帮助指出方向之外，移动电话用户希望提供用户终端位置信息。这种信息可以帮助移动电话用户自己找到他们到安全或所要求地点的路途。

当前，得到只供通信系统使用的用户终端位置信息。当前通信系统的误差规格要求用户终端位置信息的正确度确定在10公里之内。对于系统操作，10公里的误差是足够的，但是如果正在把用户终端位置信息提供给用户，则一般是不够的，特别是为了紧急的目的。必须提供有足够正确度的用户终端位置信息，使之对用户有意义。

确定用户终端的位置的数种方法包括测量用户终端和卫星之间的距离(量程)以及该距离的变化率(量程变化率(range rate))。当把这些测量(measurement)与诸如卫星的位置之类的其它数据组合时，可以确定用户终端的位置。在共同拥有的，未定申请第8/723,751号，题为“使用一个低—地球轨道卫星的位置确定(Position Determination Using One Low-Earth OrbitSatellite)”；第08/723,725号，题为“使用两个低—地球轨道卫星的定性位置确定(Unambiguous Position Determination Using Two Low-Earth OrbitSatellites)”；第09/150,500号，题为“在卫星通信系统中精确量程和量程变化率确定(Accurate Range And Range Rate Determination In A SatelliteCommunication System)”；以及09/150,077，题为“在卫星通信系统中的快速用户终端位置确定(Fast User Terminal Position Determination In ASatellite Communications System)”中揭示了使用卫星—用户终端量程和量程变化率来确定用户终端定位的技术，在此引用各专利申请作为参考。

在上述专利申请中，对于用一个卫星定位，确定一个或多个卫星和用户终端之间的距离(量程)的正确度是几公里，而对于用两个—卫星定位，正确度约为500米。到2001年，美国联邦通信委员会(FCC)已经要求对于进行“911”紧急呼叫人员的定位可以确定在125米之内。在其它国家，相似的要求可能是政府行动的主题。此外，一般还认为提高位置确定的正确度有助于对其它类型的求助寻址。非—紧急特征的某些商用服务也希望提高定位正确度。

所需求的是一种系统和方法，使用户可以进行位置呼叫而接收有用的用户终端位置信息。进一步需求的是用于得到更正确的测量一种系统和方法，接着，所述更正确的测量将产生在125米之内的更正确的用户终端定位确定，以满足FCC的911紧急呼叫用户位置要求以及其它用户位置要求。

发明概要