[发明专利]提供和使用包括位置信息的消息

说明书

技术领域

本发明涉及提供和使用具有位置信息的消息，该位置信息已基 于卫星信号而确定。

背景技术

各种全球导航卫星系统(GNSS)支持设备的定位。这些系统例 如包括美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯全球导航卫星系统 (GLONASS)、未来欧洲伽利略系统、基于空间的增强系统(SBAS)、 日本GPS增强准顶峰卫星系统(QZSS)、局域增强系统(LAAS) 和混合系统。

GPS中的星座例如包括以地球为轨道绕行的多于20颗卫星。目 前，每个卫星发送两个载波信号L1和L2。这些载波信号之一L1用 于携带标准定位服务(SPS)的导航消息和码信号。每个卫星用不同 的C/A(粗捕获)码来调制L1载波相位。因此，针对由不同卫星进 行的传输而获得不同信道。C/A码是在1MHz带宽内扩展频谱的伪 随机噪声(PRN)代码。它每1023个比特重复一次，其中码的历元 为1ms。按照50比特/秒的比特速率用导航信息进一步调制L1信号 的载波频率。导航信息除了其他信息之外还包括星历表(ephemeris) 参数和历书(almanac)参数。星历表参数描述相应卫星的轨道的短 区段。基于这些星历表参数，一种算法可以在卫星处于相应描述区 段中之时的任何时间估计卫星的位置。历书参数是类似的但更粗略 的轨道参数，其有效时间比星历表参数的有效时间更长。导航信息 例如还包括时钟模型，其将卫星时间与GPS的系统时间相关起来以 及将系统时间与协调通用时间(UTC)相关起来。

将确定其位置的GPS接收器接收由当前可用卫星发送的信号， 并且它基于不同的所含C/A码来检测和跟踪由不同卫星使用的信 号。然后，接收器通常基于解码的导航消息中的数据以及基于C/A 代码的历元和码片的计数来确定由每个卫星发送的代码的发送时 间。发送时间和测量到的接收器处的信号到达时间允许确定卫星与 接收器之间的伪距(pseudorange)。术语“伪距”表示卫星与接收 器之间的几何距离，该距离由于相对于GPS系统时间的未知卫星和 接收器偏移而有偏差。

在一种可能的解决方案中，假设已知卫星与系统时钟之间的偏 移，继而该问题简化为求解具有四个未知数(3个接收器位置坐标以 及接收器与GPS系统时钟之间的偏移)的非线性方程组。因此，需 要至少4次测量以便能够求解方程组。处理结果是接收器位置。

类似地，GNSS定位的总体思想在于：在将被定位的接收器处接 收卫星信号，测量接收器与相应卫星之间的伪距并且进而还利用卫 星的估计位置来测量接收器的当前位置。通常，如上文针对GPS所 述，为了定位而评估已经被用于调制载波信号的PRN信号。

可以在不同定位模式中进行GNSS定位。

第一模式是基于独立移动站的GNSS定位。在这一模式中，GNSS 接收器从GNSS卫星接收信号。GNSS接收器或者相关联的移动设备 (一般称为移动站)对直接来自卫星信号的导航数据进行解码并且 根据这些信号和导航数据来计算移动站的位置和其他位置信息，而 无需来自其他源的任何附加信息。

第二模式是基于网络辅助式移动站的GNSS定位。在这一模式 中，GNSS接收器与移动通信设备关联。GNSS接收器可以集成到移 动通信设备中或者可以是用于移动通信设备的附件。GNSS接收器和 移动通信设备惯称为移动站。移动通信网络提供由移动通信设备接 收的辅助数据。辅助数据例如可以包括星历表、位置和时间信息。 辅助数据可以由GNSS接收器用来在捕获和跟踪卫星信号时提高其 性能。可替换地或者附加地，辅助数据可以在移动站处被用于计算 移动站的位置和其他位置信息。例如利用提供的辅助数据，可以无 需对所跟踪的卫星信号中的导航信息进行解码。

第三模式是基于网络的移动站辅助式GNSS定位。对于这一模 式，GNSS接收器也与移动通信设备关联。GNSS接收器和移动通信 设备惯称为移动站。在这一模式中，移动通信网络经由移动通信设 备至少将捕获辅助和时间信息提供到GNSS接收器以支持卫星信号 测量。然而移动站仅执行信号测量，并且将测量回报到网络以用于 位置计算。

第二和第三模式也惯称为辅助GNSS(A-GNSS)。辅助GNSS 因此意味着如果满足技术先决条件，则移动通信网络能够向GNSS 接收器提供辅助数据，如时间和导航模型，这允许接收器在更短时 间内和在更具挑战性的信号条件下获得定位。