[发明专利]通过混合SPS轨道数据进行定位的方法和装置

说明书

背景

领域

本发明一般涉及卫星定位系统(SPS)，尤其涉及使用SPS轨道信息来辅助移动站确定其位置和时间。

背景信息

卫星定位系统(SPS)接收机通常通过计算来自多个卫星的诸信号的到达时间来确定其位置。这些卫星传送卫星定位数据和卫星时钟时基数据两者作为其消息的一部分。卫星位置、速度和时钟时基通常由历书和星历数据来表示。星历数据指的是传送自卫星的消息的子帧1、2和3的内容。星历提供对轨道(卫星位置、时钟和时钟偏离)极其准确的估计(约1米误差)。然而，搜索和捕获卫星信号、读取卫星所发射的星历数据、以及从该数据计算接收机的位置的典型过程是耗时的，且需要适度强度的信号电平。

例如，全球定位系统(GPS)设备基于对广播自轨道卫星的GPS信号在GPS接收机处的到达时间的测量来确定位置。如所述的，如此的系统的一个缺点是需要相对较长的时间执行独立信号捕获。卫星信号直至它们已经首先通过在两维搜索“空间”中的搜索被定位时才能被跟踪，其中该“空间”的维度是码-相延迟和观察到的多普勒频移。SPS接收机搜索、捕获、以及解调卫星信号的过程有时被称为“独立”操作模式，这与“辅助”操作模式相对照。

为了减小与独立操作模式相关联的延迟，可提供信息以帮助SPS或GPS接收机捕获特定信号。如此的辅助信息通过对码和频率不定性提供边界来准许接收机将为定位信号所必须搜索的搜索空间变窄。采用以GPS辅助数据进行扩增的GPS接收机的系统常被称为“辅助全球定位系统”(AGPS)。

AGPS系统的一个示例包括具有GPS接收机或与之通信的无线移动站(MS)(诸如蜂窝电话)，该移动站与无线通信网络的也被称为基收发机子站(BTS)或B节点的一个或多个基站(BS)通信，这一个或多个基站又与取决于通信空中接口协议有时被称为定位实体(PDE)或服务移动定位中心(SMLC)的一个或多个定位辅助服务器通信。AGPS系统的另一示例包括具有GPS接收机或与之通信的MS或膝上型设备，该MS或膝上型设备能够与诸如因特网但并不局限于此的通信网络通信，该设备通过该通信网络与定位辅助服务器通信。

定位辅助服务器从一个或多个GPS参考接收机(全球参考广域网)推导出GPS辅助信息。定位辅助服务器还可访问用于确定近似移动站位置的装置。定位辅助服务器维护GPS数据库，后者可包括参考时间、卫星轨道历书和星历信息、电离层信息、以及卫星工作状况(“健康”)信息。定位辅助服务器还计算针对近似移动站位置所定制的辅助信息。

AGPS系统中MS的位置可在MS处通过来自定位辅助服务器的辅助来确定(有时被称为基于MS的定位模式)。在基于MS的定位模式期间，当GPS引擎需要诸如关于卫星或基站的位置、基站和/或卫星的时基信息、或种子位置(诸如，但并不限于通过高级前向链路三边测量(AFLT)所确定的)的星历数据、历书数据等经更新的帮助数据时，接着的定位将导致移动站联系通信网络以索要数据，由此对网络造成负担且使用MS的功率资源。AGPS系统中MS的位置可替换地在定位辅助服务器处使用该MS所捕获的信息来确定并被传送回MS(有时被称为MS辅助定位模式)。SPS卫星轨道可被建模为具有用以考虑各种微扰的校正项的修正椭圆轨道。相对短期星历数据提供对卫星轨道的非常准确的表示。例如，GPS子帧2的字10中的比特17是指示GPS控制段用来确定星历参数的曲线拟合区间的“拟合区间”标志，其中“0”指示4小时拟合而“1”指示“大于4小时”拟合。此外，块II/IIA GPS卫星的扩展导航模式确保正确星历参数达14天的传输以支持短期扩展操作。在正常操作期间，控制段每日向每颗卫星提供对导航(轨道)数据的上载以支持16米球概率误差(SEP)的定位准确度。

AGPS系统中MS的位置也可在MS处使用直接接收自卫星的星历数据来确定。星历数据在其有效期间(例如，4小时历元)比历书数据和预测轨道数据更准确。预测轨道数据是基于除实时卫星定位系统之外的系统(例如，GPS控制段)预测的轨道解对卫星位置、速度和时基的估计。然而，广播星历数据由于不在视线内、遮蔽、差劣信号状况或其他阻碍MS解调卫星广播的接收问题而不会总是对移动站可用，且在可用时仍将需要时间来解调。

需要一种使得SPS接收机即使在当前实时轨道和时钟偏离信息不可(或者从广播数据或者从定位辅助服务器数据)得到时也能利用可用轨道数据来产生准确位置和时基的系统和方法。

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