[發明專利]輔助式基于衛星信號的定位

有效

• 申請號: 201310004759.2
• 申請日: 2006-09-21
• 公開（公告）號: CN103091683A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: J·敘耶里寧;L·維羅拉
• 申請（專利權）人: 諾基亞公司
• 主分類號: G01S19/05
• 分類號: G01S19/05
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 楊博;楊曉光

本申請為申請號200680056432.8、申請日2006年9月21日、名稱為“輔助式基于衛星信號的定位”的分案申請。

技術領域

本發明涉及輔助式基于衛星信號的定位。

背景技術

各種全球導航衛星系統（GNSS）都支持設備的定位。這些系統例如包括美國全球定位系統（GPS）、俄羅斯全球導航衛星系統（GLONASS）、未來歐洲系統Galileo、基于空間的增強系統（SBAS）、日本GPS增強準天頂（Quasi-Zenith）衛星系統（QZSS）、局域增強系統（LAAS）以及混合系統。

GNSS通常包括多個圍繞地球運行的衛星。這些衛星也被稱為太空交通工具（SV，space?vehicle）。每個衛星都發送至少一個載波信號，其對于所有衛星可能都是相同的。每個載波信號然后被不同的偽隨機噪聲（PRN）碼調制，該偽隨機噪聲碼在頻譜中散布（spread）所述信號。結果，獲得了不同的信道用于通過不同的衛星進行傳輸。所述碼包括多個位，其在循環（cycle）中被重復。PRN碼的位被稱為碼片（chip），并且循環時間被稱為碼的出現時間（epoch）。使用導航信息以顯著低于PRN碼的碼片速率的比特率進一步調制所述信號的載波頻率。

導航信息可以包括衛星標識符（SV?ID）、軌道參數、時間參數以及其他信息。衛星標識符指示了導航信息中的數據被應用到的衛星。其例如可以是序數。軌道參數可以包括星歷參數和年歷參數。星歷參數描述了相應衛星的軌道的較短區段。它們可以例如包括指示衛星當前沿其行進的橢圓的半長軸（semi-major?axis）和偏心率（eccentricity）的參數。基于星歷參數，當衛星位于軌道的所描述的區段時，算法可以估計衛星在任何時間的位置。年歷參數也類似，但是是粗略的軌道參數，年歷參數的有效時間長于星歷參數。要指出的是，在年歷的情況下，所有衛星都發送有關系統中所有衛星的年歷參數，包括指示相應年歷參數屬于哪個衛星的SV?ID。時間參數定義了時鐘模型，該模型使衛星時間與GNSS的系統時間相關并且使系統時間與協調世界時（UTC）相關。此外，它們包括指示星歷的基準時間的星歷時間（TOE）參數，以及指示時鐘模型的基準時間的時鐘模型時間（TOC）參數。

在GLONASS的情況下，使用術語“直接信息”和“非直接信息”代替術語“星歷”和“年歷”。應理解的是，本文檔中任何對“星歷”和“年歷”的引用都用于表示可用于相同種類信息的所有可能術語，包括GLONASS“直接信息”和“非直接信息”。

要確定其位置的GNSS接收器接收當前可用的衛星發送的信號，并且其基于所包括的不同PRN碼來獲取和跟蹤不同衛星所使用的信道。然后，接收器確定每個衛星發送的碼的發送時間，這通常基于已解碼導航消息中的數據并基于PRN碼的碼片和出現時間的計數。發送時間和所測量的信號到達接收器的時間允許確定衛星與接收器之間的偽距（pseudorange）。術語偽距表示衛星與接收器之間的幾何距離，該距離由于與GNSS時間的接收器偏移和未知的衛星而產生偏差。

在一種可能的解決方案中，衛星與系統時鐘之間的偏移被假定為是已知的，并且問題簡化為求解四個未知量（即，三個接收器位置坐標以及接收器與GNSS系統時鐘之間的偏移）的非線性方程組。因此，至少需要四個測量才能求解該方程組。過程的結果是接收器位置。

在某些環境中，GNSS接收器能夠獲取并跟蹤足夠的衛星信號以便根據PRN碼進行定位，但是信號的質量可能不是足夠的高以便解碼導航消息。例如，在室內環境中可以是這種情況。此外，解碼導航消息需要相當大的處理能力，這在移動GNSS接收器中可能是有限的。

如果GNSS接收器被包括在蜂窩終端內或作為附屬設備附加到蜂窩終端，則蜂窩網絡能夠經由蜂窩鏈路向該蜂窩終端提供包括從已解碼導航消息提取的參數的輔助數據。此類支持的基于GNSS的定位被稱為輔助GNSS（AGNSS）。所接收的信息使得GNSS接收器或關聯的蜂窩終端能夠以較短的時間和在更具挑戰性的信號條件下獲得位置定位。通常為與蜂窩終端關聯的GNSS接收器可見的每個衛星提供輔助數據。所述輔助數據可以包括導航模型參數，該導航模型參數通常包括軌道參數、TOE和TOC參數以及SV?ID參數。

此外，外部服務可以提供長期軌道，其精確并且比SV廣播中的軌道模型（星歷/年歷）長得多。

發明內容

為了提供輔助數據，可以將導航信息中的參數以它們的原始格式復制到輔助消息。傳輸此類輔助消息所需的帶寬是相當大的，但是在某些無線通信（如蜂窩通信）中，帶寬是關鍵因素。