利用gps衛星系統快速而精確的蜂窩式電話機地理定位的製作方法

2023-05-06 10:45:41

專利名稱：利用gps衛星系統快速而精確的蜂窩式電話機地理定位的製作方法
技術領域：
本發明涉及這樣的系統，它通過把全球定位系統(GPS)技術與終端用戶的終端的主無線方式的新穎的組合，提供終端用戶的無線終端的快速地理定位。
GPS系統已廣為人知，並且有許多出版物解釋了它的整個運行過程。例如見由Van Nostrand Reinhold所著的1992年紐約T.Logsdon出版的題為衛星導航全球定位系統(Navstar Global Positioning System)和由E.D Kaplan所著的1996 Artech House出版的GPS原理和應用的理解(Understanding GPSPrinciples and Appliction)的教科書。還可見Proceedings of the IEEE，Vol.82，No.9，September 1994，pages 1431-1466的由William Wu等發表的題為移動衛星通信(Mobile SatelliteCommunications)的文章。
正如人們所得知的那樣，GPS全球定位衛星應用21個衛星和三個備份衛星在對赤道平面成55°傾斜的12-Hr軌道上，離地面大約10,898海裡(20183km)的高度上不停繞地球轉動。在與地球赤道按60°間隔相交的六個軌道平面中的每一個都有四個衛星。每個衛星以兩個頻率廣播，即表示為L1的1575.42MHz和表示為L2的1227.6MHz。兩種頻率都以「P」碼調製，「P」代表精確(precise)或受保護(protected)。這頻率和碼用於美軍的軍事行動，在本應用中不使用。還利用可以被公眾用於民用的C/A或沒加密搜索碼(Clear Acquisition)來調製L1頻率。C/A碼有1.023Mb/s的削波(chipping)速率和1023位重複間隔。它也用於獲得很長的「P」碼，因此有時稱之為「過程(course)搜索(acquisition)碼」。C/A碼用來擴展含有導航數據的50bps數據流，這數據流在30秒總時間內組成五個每個有六秒(300位)的子幀。C/A碼對於每個衛星是特有的，並有特殊的特徵，即當與以準確的正確相位重複的C/A碼相關時，模2按位加法將產生大的正的和數(理論上達1023)而任何其它碼或不同步的同一碼將產生零(或接近零)的和。在自相關函數中的這種尖峰對於GPS運行十分重要，在這運行中，多個衛星利用這種碼分多址(CDMA)技術以相同頻率發送而不相互幹擾。
從每一個SV(衛星太空飛行器)以50位/秒的速度廣播通過相移鍵控疊加在所述代碼上的導航數據。所述導航信息數據被分成許多不同長度的時間幀。一幀包括五個子幀，它們是1)時鐘修正和衛星質量，2)和3)衛星星曆數據，4)年曆，電離層和UTC修正，和5)年曆數據。每二十五個30秒的幀構成一個超幀，並含有一整套年曆數據。每個子幀提供遙測字(TLM)，後者含有八位報頭，用於子幀同步； 「轉移字」(HOW)，它含有計時數據和用於子幀的適當的導航數據。
如所熟知的，GPS衛星播送能為任何有適當接收裝置的設備所接收的信號。載波必須被下變頻到基帶，信號在碼、位、子幀和幀的層次上互相關和同步。在典型的GPS接收機中，必須把來自起碼三個不同的衛星的起碼頭三個消息解碼，以產生二維的GPS地理定位解，這時假定第三維是已知的。除了計算三維(X，Y，Z)位置外，這處理過程在接收機中用典型軟體完成。GPS系統根據多邊(multilateration)原理工作，其中，用戶根據GPS信號決定距離測量結果的交叉點。同時進行距離測量，以區分所有工作在相同基本頻帶的GPS衛星，由於與每個衛星相關的多卜勒效應，上述的基本頻帶有微小的頻移。因此，接收機或用戶能夠從交叉點決定和探知他的以緯度、經度和高度表示的位置。正如所知道的，GPS衛星在軌道上不停運動，因此，就地面位置而言，衛星在不斷變化。此外，衛星的正常狀況(health)和基本星曆數據在改變，要求以周期速率更新和重新分配數據。除了上面簡單描述外，指出下面這一點就足夠了，即有許多專利和文章介紹GPS系統及其相關的問題。
與GPS系統相結合，有其他的基於衛星的和基於地面的無線通信系統，它們有不同的功能，包括電視信號、語音信號、通信信號等等的發送和接收。這種無線通信系統也用來給移動用戶提供電話服務。蜂窩式電話就是地面無線電話系統的例子。正在開發許多基於衛星的電話系統，本申請的受讓人，即Lockheed Martin公司已經開發了一種稱為移動衛星系統(MSS)的基於衛星的電話系統的例子。MSS使用地球同步太空船來向遍布在三千萬平方公裡的復蓋範圍內的移動用戶提供電話服務。由於無線通信系統(特別是基於衛星的系統)的大的復蓋面積，希望有能力決定移動用戶所處的或接收電話呼叫的位置和國家。很顯然，能夠得知使用上述GPS系統的任何用戶或任何目標的位置。根據條件，使用GPS數據來決定位置的傳統方法需要15秒到20分鐘或更長的時間來進行地理定位。這是隨接收機傳播時間和包括相對於用戶地理位置的GPS衛星位置在內的許多其它因素而變的。有許多不同的接收機，它們跟蹤GPS信號，並在延遲鎖相環或別的裝置中與所述搜索碼相關。GPS接收機進行粗相關操作，以便提取GPS信號並恢復數據。這樣，實際的處理時間是隨接收機類型和許多其它因素而變的。例如，如果想要在幾米或更小的範圍內精確復蓋，GPS系統就有缺點。這缺點由不同的因素造成，例如傳播延遲的不確定性、GPS衛星精確位置的不確定性等等。要求知道衛星精確位置，以便確定對定時信息精度的影響和不確定性，而後兩者提供計算偽距離的基礎。事實上，因為軍事的重要地位，有意地引起與公眾能用的C/A信號相關聯的誤差。這稱為「選擇可用性」或SA。因此，美國國防部禁止達到某些精度。雖然人們能利用精確度為100米或更小的GPS系統，但是，利用微分GPS，人們不能保證使用行動電話服務時獲得地理定位信息的時間足夠短。
因此，本發明的一個目的是提供一種改進了的系統，它利用GPS並結合第二無線應用程式，能減小決定用戶終端的地理定位所需的時間，該系統的例子是利用宇宙飛船的行動電話系統。
本發明的本質是在固定的地面中心站與起著遙感器作用的用戶終端之間分配GPS功能，以增強用戶終端的地理定位能力。此外，通過結合中心站知道的但標準GPS系統/接收機工作本身難以獲得的附加地理定位知識(即，用通信天線方向圖說明的地球表面上的點波束位置-區域)，改進地理定位算法。
本發明要求裝置有四個基本部分(1)全球定位系統，它早已存在並正在運行，(2)雙向無線通信網絡，(3)每個用戶終端的既支持GPS接收機功能又支持雙向無線通信網絡的多方式接收機，(4)中心站，它除了與用戶終端通信、發送(dispatching)語音或數據外，還包括一個或多個有不同性能的GPS接收機和計算機處理裝置。
雙向無線電分布系統對於實現快速GPS搜索和高精度地理定位十分重要。本發明能應用到幾種類型的無線通信網絡，它包括但不限於(a)地面蜂窩式網絡，(b)移動衛星系統(MSSs)，(c)基於航空或氣球的系統等。


圖1描述典型的GPS接收機。按照慣例，GPS C/A碼接收機可以是一種單信道順序接收機或是單信道復用接收機或者並行多信道設計。GPS接收機的配置是大家所熟悉的。
GPS接收機完成下面的功能1.掃描頻率空間，以探測GPS L1頻率(雖然所有GPS衛星在相同頻率下廣播，但頻率發生多卜勒頻移，其大小決定於接收機對GPS衛星的相對速度)。
2.探測偽隨機噪聲(PRN)碼(每個GPS SV以它自己的碼廣播；大約有24個保密電話機(SVs)；因此這包括一次搜索)。
3.決定C/A碼相位誤差並且與每個衛星的C/A碼同步。
4.通過位同步而鎖定數據消息。
5.利用GPS子幀的報頭而與消息同步。
6.讀出數據消息以獲得HOW(轉移字)和星曆消息以及時鐘修正。
7.在收集到充分數量的數據後，計算接收機的地理位置和時間。
為了加快這過程，中心站將保存從每個空間區域看到的GPS衛星的資料庫和計算支持頻率搜索的輔助數據。可以通過對每個空間區域特有的廣播數據向在復蓋區域範圍內的所有終端提供這數據，或者可以根據每個用戶終端的所需，利用專用的用戶終端向中心站的通信鏈路提供這數據。向用戶終端提供這信息大大地減少了完成步驟1和2所需的時間。用戶終端將確定C/A碼的相位誤差(步驟3)並且如果需要，將確定位同步(步驟4)。C/A碼的相位和位同步數據，再加上當地時間標誌被送回中心站，所述中心站不需進行步驟6，因為這數據早已作為GPS信息的資料庫的一部分被保存。步驟7用這樣的程序來代替，該程序利用根據用戶終端提供的信息和模糊解算法計算出的局部偽距離數據來解決地理定位問題。
地理定位結果可在中心設備內用於呼叫路由選擇和收費計算和/或可被送回用戶終端以顯示給用戶。
上面的實施過程支持這樣的用戶終端快速地確定地理位置，這種用戶終端只有非常少的用戶終端資源(時間、年曆和星曆數據的存儲器、處理能力)。本發明的獨特要素是1.在用戶終端與中心站之間進行總體功能分配，2.由中心站產生輔助數據，3.用戶終端範圍內的C/A碼的精密和準確的時間標誌和位同步的硬體輔助，和4.所用的地理定位模糊解算法。
在下面的各部分中詳細地描述這些新的要素。
圖1舉例說明標準的GPS C/A碼接收機。
圖2表示移動衛星系統與同根據本發明的原理工作的裝置一起的全球衛星定位系統協作的例子。
圖3是描述中心站快速搜索輔助數據處理過程的流程圖。
圖4是用戶終端更詳細的圖。
圖5是描述中心站地理定位計算處理過程的流程圖。
參考圖2，其上表示了利用基於衛星的無線電話通信系統的本發明的一個實施例。要實施本發明的無線通信系統的可以是地面的、基於熱氣球異頻雷達收發機的、或基於衛星的(低地球軌道、中地球軌道或地球同步軌道)。無線介質訪問(medium access)控制可以是頻分、時分或碼分的。
在這作為例子的系統中，以標號11表示的衛星可以是在以標號25表示的無線網絡控制中心(NCC)與以電話手機20為代表的用戶終端之間提供點對點連接的多個衛星。NCC也可以通過衛星與以標號24表示的無線遙控網絡控制站(RNCS)連接。通常，為了頻率重複使用的目的，衛星產生包括多個以標號17、 18、和19表示的點波束或單元的復蓋區域。這些點波束在衛星系統的情況下可以非常大，達到1500km直徑。在地面無線網絡中，蜂窩式天線杆會產生點波束或單元，並提供控制中心與用戶終端之間的連接。如所指出的那樣，由於無線通信系統實現的大復蓋區域，希望有能力決定移動用戶例如用戶20所處的位置和國家。雖然，無線網絡能決定用戶20處於點波束區域17內，由於點波束區域17的大小的原因，無線網絡不能決定用戶的精確位置或國家。根據本發明，可能是移動或蜂窩式電話機的用戶終端20裝備著可響應及接收來自GPS衛星系統的裝置。如在上面所描述的那樣，GPS衛星系統是現在由美國政府維持以提供導航信息的系統。
GPS衛星14、15和16是根據GPS標準發射的24個衛星的星群中的一部分。如上所述，星群中的每一個衛星如14、15和16有特有的C/A碼。C/A碼有1.023 Mbps的削波(chipping)速率和1023位重複間隔。每個發射頻率都在L波段，並且以10.23MHz時鐘頻率的倍數相關地選擇。這樣，每個從衛星發射的頻率或被10.23MHz時鐘速率調製，和/或在未加密/搜索(Clear/acquisition)或C/A信號的情況下被1.023MHz時鐘調製。本發明的一個創新是，用戶終端20獲得GPS C/A碼並把測量結果通過用戶終端20與NCC 25之間的發送鏈路發送回網絡。然後，NCC 25處理GPS C/A碼測量結果來決定用戶位置。NCC25用在NCC 25內的GPS接收機通過直接接收GPS信號來保存當前GPS導航數據的資料庫。這GPS導航數據與從用戶終端接收到的GPSC/A碼測量結果一起被用來計算用戶位置。
本發明的另一個創新是，NCC 25用它的GPS導航資料庫和點波束覆蓋區的知識向每個點波束區域(17、18和19)廣播特殊的GPS輔助數據。這免得用戶終端21不得不保存目錄或讀由GPS衛星14、15和16廣播的GPS導航消息。用戶終端只需搜索在GPS輔助數據廣播中指定的GPSs，從而減少了總的搜索時間。此外，由於利用了多卜勒效應和在廣播GPS輔助數據中的信號強度估計，GPS搜索(信號鎖定時間)也大為減少。中心站處理過程-搜索輔助數據計算圖3表示在中心站計算快速搜索輔助數據所需的數據流。局域商用的、多信道的微分GPS接收機31連續地接收GPS SV廣播狀況(health)和星曆數據。DGPS的天線31a被永久性地固定到這樣一種結構上，其固定位置通過精確的測量而決定。當DGPS接收來自所有可見的SVs的測距數據時，接收機還確定微分修正，以補償可能在GPS信號上出現的SA(選擇的可用性)抖動引起的人為誤差。
無線通信系統的邊遠站也使用DGPS接收機來提供地理上比中心站更靠近用戶地區的那些區域的類似的附加的數據32。這些站提供需要的微分修正和它們附近地區的更加新的星曆數據，這些數據比單獨從中心站來的更有用。
從當地和邊遠DGPS接收機來的廣播數據和微分修正被送到處理器，在那裡，它們被用來更新存儲在存儲裝置33中的GPS SV狀況(health)和星曆信息。這些數據被送到過程35。隨後，所述同一資料庫用於圖5描述的地理定位計算過程中。
資料庫34存儲著通信/地理定位系統要用的所有地區上的地理信息。在這資料庫中存儲著每一個地區的位置和尺寸。在網絡操作期間，如果地區發生改變、加大或取消，這些變化可被輸入到這資料庫。
軟體算法35使用從資料庫33和34的輸出，連續地為網絡所服務的每個地區選擇可見的SVs。這算法根據計算所得的從每個地區看去的SVs仰角，使用簡單的幾何方法。對於4個SV一組的各組，所述算法計算這些可見的SVs的最小的精度幾何簡化(dilution)(GDOP)。GDOP是通常用於標準GPS接收機的數學量，它已為人們所充分了解，並且出現在參考教科書中。
軟體算法36是本發明的關鍵部分。它取從每個地區選出的SVs的星曆數據，並把它們與存儲在資料庫24的地理地區數據結合。星曆數據包括三維位置和每個SV相對於地球固定坐標系的速度分量。地理區域數據被轉換成地球固定位置的向量。在算法中應用SV與地區中心之間的向量差來計算傾斜距離和地區中心與SV之間的傾斜距離的時間變化率。距離變化率被轉換成L1多卜勒頻移數據。根據給定地區的尺寸和對每個SV的仰角計算出多卜勒不定性。算法也根據SV距離和從地區中心看去的仰角計算出標稱信號強度。對在地區(J)可看到的每個SV(I)，算法36計算標稱距離、多卜勒頻移、多卜勒不定性和在地區中心預計的信號強度。當GPS衛星群相對於每個地區移動時，有規則地更新這些數據。
然後，在算法37中，包括多卜勒頻移、多卜勒不定性和所選的SVs的信號強度的輔助數據被無線通信系統廣播到每個地區，以供用戶終端(UTs)使用。用戶終端GPS衛生搜索和代碼鎖確定圖4提供用於用戶終端20內的裝置40的簡單方框圖。項目41a，42a，43，44a，45，46，47和48包括非GPS無線通信網絡接口的基本要素(例如FDMA/TDMA數字蜂窩式電話應用)。項目41b，42b，44b，49，45，46，47和48包括GPS接收機的基本要素。如果非GPS無線通信系統使用相當接近GPS 1575.42MHz的無線電頻譜的L波段中的部分時，則有可能在非GPS射頻(RF)到中頻(IF)級和GPS RF到IF級之間共用天線、低噪聲放大器、混頻器和濾波器(項目41a，42a和41b，42b)。如果非GPS和GPS的基帶信道帶寬是兼容的，則在項目44a和44b的附加硬體可以共用。C/A編碼的GPS信道帶寬大約是1MHz。數位訊號處理器(DPS項目45)、微處理器(項目47)和人-機接口硬體48在兩方式之間是通用的。
運行時假定，用戶終端早已通過通信衛星11藉助於非GPS RF通道建立與非GPS無線網絡的通信。項目41a，42a和44a提供到基帶數字I和Q信號的標準下變頻。DSP45將信號解調、解碼、去交錯(deinterleave)和把數據緩衝器提供給微處理器中的高層次協議堆棧。協議堆棧實現非GPS無線網絡所要求的握手。作為本發明的一部分，由中心站提供的一些特殊數據是1.一組GPS衛星，它們應處在能提供最佳解的中心站的可見範圍，2.每個衛星的估計的多卜勒頻移，和3.與每個多卜勒估計值相聯繫的以赫茲為單位的不定性。
根據入射角和距離，對每個GPS衛星的估計信號強度也可以用來改進性能，但在大部分情況下只提供基本算法以外的邊緣改進。
DSP45到相關器49的接口提供一種機構，它用於以類似於當今許多商用晶片插入的方式將GPS衛星PRN碼拷貝裝入到輸入數據流並加以控制，並且，將那些碼相對定相。在此，主要的差別是，由中心站提供的數據使DSP45軟體可以迅速地獲得對於一組看得見的衛星的適當的GPS SVC/A碼同步。
加到本實施例的特有的和新的要素是在於硬體，它同時建立和捕捉鎖定微分數據。當每個GPS SV的PRN碼拷貝在時間上與所接收的解調後的數據流一致時，就預置modulo 1023*N計數器。這計數器與系統當地時鐘同步，從而在當地時鐘中的單時鐘周期引起modulo計數器的增值。『N』因子對應於發生在單C/A片碼序列(code chip sequence)期間的時鐘周期數目。對於每個同時被跟蹤的衛星，有一個計數器。此外，第二組計數器可用於類似方式的位同步。C/A片碼/部分片碼計數器每翻轉一次，那些計數器就增值一次。根據來自附屬處理器(在本用戶終端例子中是DSP45)的命令，當地時間、C/A片碼/部分片碼計數器和位計數器被同時鎖存在一組靜態寄存器內。這寄存器組同時提供所有相關定時數據的抽點列印(snapshot)。然後，所述附屬處理器能在相對的空閒時間內，利用數據來計算出中心站所要求的C/A碼的相差和位同步差。每個計數器包含自從上次事件發生以來的時間。因此，因為所有的事件是周期性的，就能預計下一次事件發生的時間，或預計按非GPS空中接口協議堆棧的需要，排列的所有值。在衛星CD碼邊界點中的任何一點，通過計算當地時鐘，可以把所有其它時間重新定義為對這時間的變量的增量，以給出部分偽距離測量。以相似的方式，這些位計數器能把在單CD碼時間(1ms)以外的相關性擴展到各個信號對它的位邊界的關係。這數據被稱為中心站模糊分解處理的Tref和原始C/A跟蹤數據。地理定位計算圖5說明中心站地理定位的處理序列50。從步驟51開始，在地區(J)的用戶終端(K)把原始GPS跟蹤數據和它的測量數據的參考時間發送給中心站。
GPS星群狀態(health)和星曆數據的資料庫52是圖3中過程33所描述的資料庫。
處理步驟53利用從資料庫52來的最新GPS精確的星曆數據和從步驟51來的參考時間和C/A數據在UT(K)獲得其測量結果的時間計算(步驟54)SVs的最佳估計位置。如果必須求出模糊度，那麼，在步驟55，這些數據可用迭代法稍加調整。
處理步驟54利用從過程36來的標稱距離數據和從步驟53來的C/A測量數據，並解四個關於UT三維位置(即緯度、經度和高度)和UT接收機時鐘偏差(bias)的聯立方程，如標準的GPS參考文獻所描述的那樣。從資料庫52來的微分修正以代數方法加到原始C/A跟蹤數據上，以保證在計算中有更高的精度。在UT高度已知的應用中，例如在海平面上，則只需要解三個聯立方程，只根據三次測量，就能產生二維位置解(即緯度和經度)。
如果UT GPS接收機已經預定探測GPS信號中的FTF(基本時間幀＝20ms)位翻轉，那麼，它也將預定對每個通道自最近翻轉以來的1ms周期的數目進行計數。另外，這數目與C/A碼鎖定原始數據一起被送出，並用來去掉任何額外的計算以消除多義性。
如果UT沒有裝備位翻轉探測器和C/A周期計數器，那麼，有時必須要求過程55調整由C/A碼周期的1毫秒多義性引起的解的過失誤差。求出多義性的最簡單方法涉及關於從每個SV接收到的各個距離測量的原始測量數據1毫秒偏移，並在步驟54重新計算所述解。有效解必須滿足兩個標準(a)位置必須接近地球表面，(b)位置必須處在UT所處的地區(J)的邊界之內。對於不正確的模糊間隔，能容易地用算法探測到它違反了這些標準。要獲得滿足這些標準的解，要求進行幾次迭代，但在中心站的計算設施中能非常快地完成這些運算。
過程56簡單地把最後的地理位置解送到UT，或送到中心站的與呼叫路由選擇、給顧客開帳單、緊急服務分派等有關的其它處理過程。
權利要求
1.一種獲得處於指定空間區域內的用戶終端的地理位置數據的方法，所述用戶是受控於向和從處在所述區域的用戶終端發送和接收信息的中心站的蜂窩式網絡的一部分，而衛星定位系統用於發送地理定位數據，其特徵在於所述方法包括下面的步驟在中心站獲得和處理來自所述衛星定位系統的信息，以便為用戶終端產生輔助數據；在所述用戶終端獲得用於處理的從中心站發送的輔助數據；在所述用戶終端利用(a)來自所述衛星定位系統的在本地獲得的C/A碼擴展信號數據和(b)來自中心站的所述輔助數據來計算精確定時和微分數據；在中心站獲得用於處理的來自所述用戶終端的所述粗略位置數據和定時及微分數據；以及把從所述衛星定位系統來的數據與來自所述用戶終端的所述粗略位置數據和定時及微分數據結合起來，並進行處理，以便提供在這空間區域內的所述用戶終端的位置的精確指示。
2.根據權利要求1的方法，其特徵在於所述衛星定位系統是全球定位系統(GPS)。
3.根據權利要求1的方法，其特徵在於所述蜂窩式網絡是無線的。
4.根據權利要求3的方法，其特徵在於所述蜂窩式網絡是以下系統中的至少一種系統移動衛星系統(MSS)；使用地面蜂窩式網絡的基地無線電收發機站(BTS)；以及使用基於氣球的蜂窩式網絡的航空導航無線電收發機站(ATS)。
5.根據權利要求1的方法，其特徵在於所述用戶終端是多方式無線終端(MWT)，其中的一個方式是衛星定位系統，而另一個方式是蜂窩式網絡。
6.根據權利要求1的方法，其特徵在於所述輔助數據是下面數據中的至少一種應在用戶終端視野範圍內的GPS衛星的識別標誌；每個被識別出的衛星的多卜勒頻移；每個被識別出的衛星的多卜勒數據的容許偏差；每個被識別出的衛星的估計信號強度；以及相對於蜂窩式網絡時間的GPS信號出現時間。
7.根據權利要求1的方法，其特徵在於所述定時和微分數據包括下列數據中的至少一種所有接收到的微分數據的當地時間標誌；每一個衛星的、以完整的和部分的片碼測得的、本地時間標誌與每個獲得的GPS衛星的GPS粗搜索C/A碼中的第一片碼之間的變量的增量；和對應於傳輸過程的這樣一點上的本地時間標誌，在發送過程的這一點以後的所有潛在因素是可預測的。
8.根據權利要求7的方法，其特徵在於所述定時和微分數據還包括所獲取的每個衛星的當地時間標誌與衛星定位系統信息中數據位的起點之間的變量的增量(delta)。
9.根據權利要求1的方法，其特徵在於還包括在所述中心站存儲表示最新GPS星曆目錄的數據的步驟。
10.根據權利要求9的方法，其特徵在於所述網絡有多個空間區域，並且，所述方法還包括按每個空間區域保存輔助數據的目錄的步驟。
11.根據權利要求5的方法，其特徵在於還包括下面的步驟在給出時間和由WMT提供微分數據的情況下計算出所有可能的三維地理定位解；以及利用最後計算出的地理位置中的高度來消除無效解。
12.根據權利要求11的方法，其特徵在於還包括下面的步驟通過確定哪一個解與位同步差一致，來簡化一組有效解而識別單個解。
13.能用於無線蜂窩式系統的、用於在從用戶終端接收數據和向用戶終端發送數據的相關的中心站的監控下、從地理定位衛星系統獲得地理位置信息以便確定所述蜂窩式系統中用戶位置的裝置，其特徵在於所述裝置包括與所述用戶終端相聯繫的用於既從所述多個GPS衛星、又從所述蜂窩式網絡接收信息的接收裝置，與用於處理所接收到的信息的每個用戶終端相聯繫的、並且用於把處理後的信息發送到所述中心站的裝置，處在所述中心站中用於接收所述處理過的用戶終端信息、並且用於接收、處理和存儲GPS數據的的接收裝置，以及處理裝置，它處在所述中心站、用於產生輔助數據、並且包括這樣一些裝置，它們進一步處理GPS數據、以便提供表明所述GPS衛星相對於所述用戶終端的位置的精確位置數據、並還向所述用戶終端發送所述信息、以便使所述用戶終端能更快地訪問所述GPS系統。
14.根據權利要求13的裝置，其特徵在於所述用戶終端接收的所述GPS數據被進行相關處理並且識別同步信號。
15.根據權利要求14的裝置，其特徵在於捕獲同步數據之間的準確關係。
16.根據權利要求15的裝置，其特徵在於在從所述用戶終端傳輸到所述中心站之前處理所述同步數據，以便包含C/A碼、位同步信息以及測量的時間。
17.根據權利要求13的裝置，其特徵在於從所述中心站發送到所述用戶終端的所述信息包括所述用戶終端應當看得見的所有GPS衛星的GPS識別符(ID)。
18.根據權利要求13的裝置，其特徵在於發送到所述用戶終端的所述信息包括相對於中心站的網絡時間的GPS信號出現時間。
19.根據權利要求13的裝置，其特徵在於所述蜂窩式系統是移動衛星系統。
20.根據權利要求13的裝置，其特徵在於還包括位於所述中心站、用於存儲最新GPS星曆的目錄信息以便用於處理所述GPS數據的存儲裝置。
全文摘要
無線網絡向每個點波束或單元內用戶終端廣播在所述地區看得見的所有衛星的GPSID,以及看得見的衛星的多卜勒頻移和信號強度估計值。用戶終端有能從GPS衛星接收C/A碼的GPS接收機。用戶終端使用廣播GPS輔助數據來迅速地獲得所有看得見的GPS衛星的GPSC/A信號。然後,用戶終端把GPSC/A碼測量結果送回無線網絡,後者結合也是接收到的各個GPS數據來處理這測量結果,以決定用戶位置。用戶終端不必都具有進行計算地理位置所需的所有功能。
文檔編號G01S5/14GK1202053SQ9810745
公開日1998年12月16日 申請日期1998年4月24日 優先權日1997年4月25日
發明者小J·L·邁爾斯, S·R·麥萊諾爾德斯, L·D·派克, S·C·肖, D·勞倫斯二世 申請人:洛克希德馬丁公司