用於預測的和實時輔助的gps系統的分布式軌道建模和傳播方法
2023-10-04 04:22:44
用於預測的和實時輔助的gps系統的分布式軌道建模和傳播方法
【專利摘要】本發明公開了一種用於預測的和實時輔助的GPS系統的分布式軌道建模和傳播方法。響應於來自PGPS客戶端的請求，PGPS伺服器產生和傳播由當前衛星軌道狀態向量和軌道傳播模型係數組成的初始種子數據集。所述種子數據集使PGPS客戶端能夠本地預測和傳播衛星軌道到期望的未來時間。這種預測的輔助又依次地有助於加速首次定位時間（TTFF）、優化位置方案計算和改進出現該裝置上的或與該裝置相連的GPS晶片的靈敏度。與其它常規的預測GPS相比，本方法優化地降低了對客戶端的數據傳輸要求，且使客戶端能夠在需要時本地合成自己的預測輔助數據。本發明方法還支持實時衛星完好性事件的無縫通知，以及預測輔助數據與工業標準的實時輔助數據的無縫集成。
【專利說明】用於預測的和實時輔助的GPS系統的分布式軌道建模和傳播方法
[0001]本申請是申請日為2007年11月19日，申請號為200780102196.3，名為「用於預測的和實時輔助的GPS系統的分布式軌道建模和傳播方法」申請的分案申請。
【技術領域】
[0002]本發明描述了一種用於建模、預測並利用衛星軌道的方法和裝置，其中數據處理被分布在中央伺服器和客戶端之間。具體地說，本發明應用於全球定位系統(GPS)的衛星，但同樣適用於其它全球導航衛星系統(GNSS)以及其它未來的或計劃中的衛星系統。本發明涉及一種在移動通信網中的預測GPS系統，其中預測GPS客戶端可以將衛星軌道從由預測GPS伺服器提供的用於數天的初始種子數據集傳播到未來，而在定位精度上具有最小的退化，並利用預測的數據輔助在該裝置上的或與該裝置連接的GPS晶片。這種預測輔助依次地有助於加速首次定位時間(TTFF)功能，優化位置求定的計算，並且提高了該裝置上的或與該裝置連接的GPS晶片的靈敏度。
[0003]本發明利用GPS或其它全球導航衛星系統(GNSS)的軌道預測，以將參數集種到嵌在移動裝置中的軌道傳播器中，提供了以移動裝置的精確導航所需的保真度傳播GPS軌道的能力。該預測的準確性由安裝在移動裝置內的傳播器的保真度和無法對作用在GPS衛星上的力精確建模所限制。只是為了方便起見，使用GPS來描述本發明。對於本發明的目的，這裡描述的發明同樣適用於其它GNSS，例如GLONASS (俄羅斯全球導航衛星系統)和伽利略衛星定位系統(Galileo)或其它未來或計劃中的衛星定位系統。說明書上下文中使用的移動客戶端的概念也只是為了方便描述本發明。對於本發明的目的，這裡描述的同樣適用於任何遠程客戶，無論是移動的或是固定的。
【背景技術】
[0004]衛星定位和預測被廣泛使用在許多應用中。值得注意的是，GPS的用戶在傳輸測距信號時需要GPS衛星的位置，以便計算位置求定。目前這個軌道信息是由衛星在射頻(RF)數據連結上以衛星定位模型的形式提供的。該模型採用類克卜勒(Ifeplerian-1ike)軌道根數(orbital element)集，也稱為星曆，其在通常為4至6小時的有限時間期間內有效。GPS衛星廣播星曆數據，且接收機解調來自射頻數據連結的星曆數據，射頻數據連結不斷監測該數據流以得到更新的星曆。星曆數據是一個模型，它允許用戶評估一組方程，即對軌道弧形擬合的數學模型，並在該模型擬合過程中取得任何時間上的衛星位置。雖然該模型允許評估超出4至6小時有效期的衛星位置，但準確性逐漸劣化。
[0005]在傳統的GPS應用中，這種方法就足夠了，因為GPS接收機可以無阻礙地看到衛星，且星曆模型的評估對接收機的計算能力要求很低。然而，在現代應用中，例如在移動裝置如行動電話中嵌入的GPS接收機，在移動裝置中的GPS接收機不能無阻礙地看到衛星，且經常必須工作在弱信號環境中。這嚴重限制了這種類型的分布衛星定位模型的應用，因為不能可靠地從衛星收到星曆模型。[0006]與傳統GPS接收機相似，當前移動裝置中的GPS接收機儘可能地持續解調廣播星曆，以提供自主操作。然而，由於惡劣的工作環境和快速定位時間的要求，這些接收機通常配備有輔助或協助數據，以得到快速的首次定位時間(TTFF)和提高的靈敏度。這種對GPS提供輔助或協助的技術通常稱為輔助或協助GPS (AGPS，輔助全球衛星定位系統)。減小的首次定位時間(TTFF)和提高的靈敏度中的一個主要因素是，消除了在直接衛星信號採集之前解調廣播星曆數據的要求。
[0007]雖然可以使用其它類型的輔助數據，例如相對範圍的估計、預測哪個衛星在視線之內、相對的衛星都卜勒偏移、時間和頻率協助，本發明的焦點在於AGPS的衛星軌道成分。對於許多AGPS系統，廣播星曆是從GPS基準站的網絡提供的，它提供預先格式化的基準數據。該數據被AGPS伺服器轉化成工業標準格式，然後通過移動通信網絡傳送到移動裝置。這些GPS基準站設置在固定安裝位置，在該位置可以無阻礙看到衛星並因此可以得到廣播星曆和將廣播數據在移動通信連結上提供到嵌入式GPS接收機。雖然這對在移動裝置中的GPS接收機上解調廣播星曆流是一種改進，但它對移動裝置內的GPS接收機有過高的要求:持續連接到移動通信網絡和在移動通信網絡上傳遞數據。此外，它要求在GPS基準站和將AGPS數據提供到移動裝置的移動通信網絡之間實時連接。這種從GPS基準站到移動通信網絡然後最終到達嵌入在移動裝置內的GPS接收機的數據流的安排，在其數據路徑中的幾個點不是在任何給定的時刻都可用的。本發明減少了對移動通信網絡的連接和數據傳輸上的要求，也減輕了與輔助數據傳輸相關的時延。
[0008]對於輔助移動裝置中的GPS接收機的進一步增強，是由使星曆數據在將來的時間對移動裝置可用而提供的。為了實現這個過程，使用衛星定位、衛星速度、距離、測距率、都卜勒觀測或類似的測量來計算衛星軌道。一旦從原始數據確定了一個軌道，則通過軌道力學領域中已知的技術向前傳播軌道來確定衛星的將來位置。然後這些軌道預測用於產生具有與廣播星曆相同的數學表達式的所謂合成星曆。每個合成星曆對單獨一個衛星將覆蓋4至6小時的時間塊。可以提供多個合成星曆，以擴展到4至6小時範圍以上的能力。例如，對於單獨一個衛星，可以提供6個合成星曆來描述一天的軌道。一旦合成星曆被傳播到在移動裝置中的GPS接收機，GPS接收機中的GPS衛星位置的知識不會在4或6小時後或在與移動通信網絡失去聯繫後過期。相反地，GPS接收機將查找星曆數據的適當時間塊。
[0009]只要軌道能夠被可靠地預測，合成星曆就可被提供到未來。通常這一預測期間為I至10天，雖然更長時間的預測是可能的。這種合成星曆的方法相對於以往技術的改進在於減少了對解調廣播星曆數據的壓力和對移動通信網絡上的實時數據傳輸開銷的壓力較少。
[0010]另一個供應商Global Locate (全球定位公司)開發出了所謂的長期軌道(LTO)技術，它基於集中處理的對衛星位置和速度的未來估計。然後這些位置和速度被擬合到一個限定的時間期間內，通常為4-6個小時，以形成合成星曆的一個連續的時間期間。合成星曆被構造為，當被提供給標準的GPS接收機時，它模仿標準的星曆數據。然後，為每個4-6小時的時間間隔在本地提取合成星曆，而移動GPS接收機的操作不需連接到LTO數據源。例如，對於每個GPS衛星，I天的LTO數據將包括6個4小時合成星曆數據集。本發明與美國專利 US6560534、US6829535、US6651000、US6542820 和 US6703972 有關。
[0011]例如，對於每個GPS衛星，I天的LTO數據將包括6個4小時合成星曆數據集。然而，如LTO的傳統預測GPS方法需要在移動通信網絡上為每顆衛星廣播大量的分別在4-6小時內有效的星曆數據集，通常是40Kb到100Kb。本發明將需要在移動通信網絡上廣播的數據量顯著減少到2KB或更少的量級，因為它不用發送預產生的合成星曆或未來衛星位置和速度的估計。相反，本發明向移動裝置提供初始衛星位置和速度以及一些力模型係數，移動客戶端軟體可以從這些數據按照需要在本地傳播這些衛星位置和速度到未來，並本地產生自己的合成星曆數據，以供應到GPS或AGPS裝置。最後，如LTO的傳統預測GPS方法通常是專用的且設計為只與供應商自己的AGPS晶片組一起工作，從而導致後勤和供應問題。本發明設計為與現有的實時AGPS工業標準無縫配合，從而易於集成到潛在的任何AGPS晶片組中。
[0012]現有技術通過一個衛星位置和速度的數學模型將在一個相對較短的時間內(通常為4-6小時)的GPS軌道信息分發到GPS接收機。然後移動裝置內的GPS接收機將該模型作為時間的函數進行評估，以確定衛星的位置和速度。現有技術並沒有在移動裝置的GPS接收機上提供以進行位置計算所需的精度來傳播軌道的位置和速度信息的能力。
[0013]該GPS星曆數據的主要目的是恢復GPS衛星的位置和速度。上述過程實施了以下步驟:1)預測未來的GPS衛星位置和速度；2)將該預測折合(reduction)到一個數學模型中；3)將GPS衛星位置和速度的上述數學模型傳送到移動GPS接收機中；以及4)移動GPS接收機評估該數學模型，以恢復GPS衛星位置和速度。本發明消除了在步驟2)和步驟3)中描述的折合和評估數學模型的過程。
[0014]提供傳播到未來的衛星位置和速度的估計是本領域公知的。對於GPS衛星，這項服務自1994年I月已經由國際測地研究所(IGS)提供了。目前IGS提供GPS衛星位置和速度的兩天內的預測，作為結合了關於位置和速度的每隔15分鐘間隔的2天數據和2天預測的所謂超速(UltraRapid)產品。用於GLONASS、GPS時鐘等的這些數據產品和其它IGS數據產品都可以從IGS的資料庫中獲得。
[0015]為使用GPS衛星軌道來計算導航方案，GPS接收機必須在預測時間之間插值，以得到特定導航方案所需的準確時間。因此，在衛星位置和速度的預測中需要高度的顆粒度，這正是IGS所提供的。這些IGS產品通常用在後處理中，其中GPS範圍測量在現場採集，然後返回到具有足夠的數據存儲和運算能力的中央位置來存儲和插值GPS衛星位置數據。該GPS數據不被用於繼續傳播到未來時間。為在移動裝置中利用IGS類型的數據產品，較大量的軌道數據將在移動通信網絡上傳輸。上述星曆模型、合成星曆以及Global Locate公司的LTO技術的主要動機是為了減少必須廣播的數據量。
[0016]現有技術並沒有在移動裝置的GPS接收機上提供以位置計算所需的精度傳播軌道信息的能力。此外，與向移動裝置提供GPS星曆數據相關的現有技術已被在從衛星的實時數據廣播利用的數學模型所限制。
【發明內容】
[0017]因此，本發明的一個目的是提供一種減少了需要傳輸的數據量的系統。本發明的另一個目的是提供一種在移動裝置中的GPS接收機，它可以傳播衛星軌道，消除了對4至6小時衛星星曆模型的依賴。本發明的再一個目的是提供一種GPS接收機，它能夠基於可用的未用計算能力傳播軌道，從而進一步減少了對網絡上的GPS接收機/移動裝置的依賴。本發明的又一個目的是通過小的「維修數據包」從移動通信網絡提供用於衛星完好性的快速更新。本發明的又再一個目的是提供具有改進的完好性確定的移動裝置。本發明的還一個目的是密切配合開放的工業標準，並可在各種AGPS晶片組上操作。
[0018]根據本發明，提供了一種用在預測GPS或GNSS系統中的分布式軌道和傳播方法，它包括預測GPS伺服器(PGPS伺服器)、高精度軌道預測源(軌道伺服器)、提供實時GPS或GNSS輔助數據到PGPS伺服器的全球基準網絡源(GRN伺服器)、在配備GPS或AGPS晶片組的裝置上運行的預測GPS客戶端(PGPS客戶端)。響應於來自PGPS客戶端的要求，PGPS伺服器產生PGPS種子數據並將其傳播到PGPS客戶端。該PGPS客戶端在需要時使用所述PGPS種子數據傳播衛星軌道和計算相關的合成星曆。
[0019]然後，傳播的衛星軌道或其相關的合成星曆可以提供給移動裝置的GPS/AGPS晶片組，無論GPS/AGPS晶片的供應商是誰，且可以按照各種數據格式和協議選項提供。任選地，該PGPS客戶端包括一個微安全用戶平面(micro-SUPL，微SUPL)伺服器。SUPL是一個工業標準，用於從位於移動運營商網絡中的伺服器向配備必要的SUPL固件和AGPS晶片組的移動裝置傳送實時輔助GPS。從而PGPS客戶端微SUPL伺服器簡化了 PGPS客戶端與可能已經出現在該裝置上的SUPL固件和AGPS晶片的集成。
[0020]該PGPS客戶端軟體還允許PGPS客戶端裝置成為用於其它PGPS客戶端裝置的輔助數據源。一個這樣的例子是在點對點(peer to peer)通信的上下文(context)中，其中PGPS客戶端裝置將其PGPS種子數據或PGPS種子更新數據轉發到與它相連接的其它PGPS客戶端裝置。這種情況的一個變型可以利用出現在PGPS客戶端裝置中的本地微SUPL伺服器，據此，所述PGPS客戶端軟體可以按照預期和要求的格式將預測的或實時的輔助數據傳送到其它PGPS客戶端裝置。
[0021]當GPS衛星在它們的軌道中移動以進行例行保養程序時，預先提供給GPS接收機的軌道預測是錯誤的。在此之前，所有超出衛星移動時間的星曆集將是無效的，且需要在通信網絡上向GPS接收機提供新的星曆。然而已經認識到，包括諸如拖動力、太陽輻射壓力、除氣等力的廣義力參數是保持不變的，即使衛星被移動且因而軌道被改變。因此，除了偶爾的力參數的更新，只有位置和速度成分需要被更新。當衛星的維修引起不同的彈道時，只需要更新衛星的位置和速度導致顯著節省了網絡的業務量。所述PGPS種子數據-已知的與高度優化的力模型係數相結合的衛星軌道矢量(即在特定時間的位置和速度)_然後被PGPS客戶端使用，以將來自種子曆元的軌道傳播幾天到未來，通常每天退化1-3米。
[0022]移動通信網絡中負荷的進一步減少是通過向最近的PGPS種子數據提供一個修正項而實現的，即所謂PGPS種子更新數據。有利的是，PGPS伺服器還產生種子更新數據和將它傳播到PGPS客戶端。通過提供PGPS種子更新數據，與常規的預測GPS技術相比，相對網絡負荷被減少了高達兩個數量級。
[0023]優選地，PGPS客戶端裝置是一個與行動網路連接的裝置。替換地，PGPS客戶端也可運行在非行動網路相連的裝置上。
[0024]優選地，PGPS客戶端裝置包含一個板載GPS/AGPS晶片組和相關的固件。所述固件可以提供或可以不提供對例如SUPL的輔助GPS工業標準的支持。另外，GPS/AGPS晶片組和相關的固件也可以安裝在與PGPS客戶端裝置相連接的外圍設備中。
[0025]有利的是，PGPS系統可以處理混合的標準實時輔助數據和預測的輔助數據。
[0026]有利的是，PGPS系統可以靈活地配置，以在任何無線和有線網絡上在傳輸協議上以推送、查詢、自動或上述方式的結合傳播種子和種子更新數據，上述傳輸協議包括但不限於，例如超文本傳輸協議(HTTP)的網際網路協議(IP)，傳輸控制協議/網際網路協議(TCP/IP)，用戶數據報協議(UDP)，無線應用協議(WAP)，短消息服務(SMS)或任何適當的自定義協議。
[0027]有利的是，PGPS系統能自動更新種子數據和種子更新數據，以確保在發生實時完好性(RTI)衛星事件時，PGPS客戶端工作在最新的軌道預測模型中。 【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]從下面的以舉例方式詳細描述的優選實施例中並結合附圖，可以清楚理解進一步的特點和優勢:
[0029]圖1是預測GPS的示意圖；
[0030]圖2是PGPS種子數據集的一般內容的表；
[0031]圖3是PGPS種子更新數據集的一般內容的表；
[0032]圖4是本發明PGPS系統和傳統的預測GPS系統之間在典型的7天期間上的數據流量和退化準確性的比較的表；
[0033]圖5是導航模型參數表，它可被本發明系統中的特定軌道傳播模型所預測；
[0034]圖6是顯示PGPS伺服器的不同功能層的一個示意圖；
[0035]圖7是顯示PGPS伺服器軌道傳播層輸出的一組表；
[0036]圖8是顯示PGPS客戶端的不同功能層的一個示意圖；
[0037]圖9是代表PGPS客戶端軌道傳播層輸出的表格。
【具體實施方式】
[0038]在下面的描述中使用的術語和它們的含義如下:
[0039]AGPS輔助 GPS
[0040]ASN抽象語法標記I
[0041]DGPS差分 GPS
[0042]GPS全球定位系統
[0043]GRN全球基準網絡
[0044]H-SLP歸屬地SUPL定位平臺
[0045]HTTP超文本傳輸協議
[0046]IMSI國際移動用戶識別號碼
[0047]IODE發出數據星曆
[0048]IP網際網路協議
[0049]LCS位置業務
[0050]JPL噴氣動力研究所
[0051]MIDP移動信息設備配置文件
[0052]MS移動站
[0053]OMA開放式移動聯盟
[0054]P-Code精密碼
[0055]PER緊縮編碼規則[0056]PGPS 預測 GPS
[0057]PRN 偽距號碼
[0058]RTI 實時完好性
[0059]RRC 無線資源控制
[0060]RRLP無線資源LCS協議
[0061]SET 支持SUPL的終端
[0062]SLP SUPL 定位平臺
[0063]SMS 短消息業務
[0064]SUPL安全用戶層面定位
[0065]TCP 傳輸控制協議
[0066]TTFF首次定位時間
[0067]TIA 電信工業協會
[0068]URA 用戶測距精度
[0069]UTC 通用協調時間
[0070]V-SLP異地SUPL定位平臺
[0071]WAP 無線應用協議
[0072]XML 擴展標記語言
[0073]如圖1所示，本發明的優選實施例包括兩個主要組成部分:PGPS伺服器10和運行PGPS客戶端軟體22的PGPS客戶端裝置20。該PGPS伺服器10耦合到GRN伺服器14和接收來自GRN伺服器14的輔助數據。GRN伺服器14是一個世界各地的互連基準站的集合，它們通過一個或多個集線器通信。每個基準站耦合到一個或多個GPS接收機，且從而接收由從該基準站的位置當前可見的每個GPS衛星所傳送的數據。因此，綜合來說，GRN中的基準站接收來自GPS星座中所有GPS衛星的信號。
[0074]一個高精度軌道預測源是必需的，其中有幾個選項。在本發明的實施例中，PGPS伺服器10所獲得的外部高精度軌道預測信息來自軌道伺服器12，其中一個例子是標準的噴氣推進實驗室的預測軌道產品(PD0)。替換地，PGPS伺服器10可以接收來自任何其它來源的高精度GPS軌道預測。
[0075]該PGPS伺服器10與具有PGPS客戶端軟體22、GPS或AGPS (輔助GPS)晶片組24和相關固件26的PGPS客戶端裝置20通信。任選地和如虛線所示，移動裝置也可以具有一個工業標準的SUPL (安全用戶層面定位)客戶端28。GPS/AGPS晶片組24和有關的固件26還可以位於另一個周邊裝置中，該周邊裝置連接到其上運行PGPS客戶端軟體22的PGPS客戶端裝置20。穿過在PGPS客戶端裝置20和PGPS伺服器之間的無線或有線通信網絡18的消息根據PGPS協議16設置，包括PGPS種子數據記錄30或PGPS種子更新數據記錄36，並任選地包括RRLP (無線資源定位服務協議)消息形式的標準AGPS輔助數據，其可以包括實時完好性(RTI)、導航模型、年曆、通用協調時間(UTC)模型、電離層、基準時間、差分校正或其它與輔助相關的消息。
[0076]PGPS客戶端20根據PGPS協議16在通信網絡18上徵求並接收來自PGPS伺服器10的預測GPS消息。利用PGPS種子數據記錄30和/或PGPS種子更新數據記錄36的信息，它可以以軌道狀態向量106的形式在本地將衛星軌道傳播到未來。然後軌道狀態向量106可以用於產生相關的PGPS導航模型數據42 (即每個衛星的預測星曆)。然後該數據和其它任選的RRLP根數可以以幾種典型的方式被傳遞到GPS/AGPS晶片組24及GPS/AGPS固件26。
[0077]將PGPS客戶端軟體22連接到板載GPS/AGPS晶片組24及GPS/AGPS固件26的主要和最有效的方法是，經由設計旨在支持SUPL協議的一個子集的微SUPL (miCT0-SUPLMg務器92。SUPL是由開放式移動聯盟(OMA)確定的一個基於標準的協議98，它採用無線行動網路的用戶層面來傳輸GPS輔助數據和位置信息。這種傳輸通常在移動裝置和網絡中的標準SUPL AGPS伺服器102之間進行。雖然SUPL沒有明確地支持將消息發送到板載的輔助數據供應者，本發明的預測GPS系統通過在具體的使用例子中模仿H-SLP/V-SLP (歸屬地SUPL定位平臺/異地SUPL定位平臺)而被擬合到SUPL的模型中。
[0078]移動完好性的措施有效地相當於使板載SUPL客戶端固件26適應，因此在以預測模式操作時，其成為可配置的且可以被「定點(pointed)」在板載微SUPL伺服器92。其它完好性選項可以例如通過它們的專有API更直接地接口到帶有GPS/AGPS晶片組24和GPS/AGPS固件26的PGPS客戶端軟體22。
[0079]種子數據描述
[0080]PGPS種子數據記錄30的集和它們相關的PGPS種子更新數據記錄36的集由PGPS伺服器10定期產生和/或更新。然後，該PGPS種子數據記錄30被PGPS客戶端軟體22使用，以傳播衛星軌道和可選擇地產生PGPS導航模型數據42。
[0081]PGPS種子數據記錄30的集由其種子ID號碼唯一地標識，包括在當前時間曆元用於每個衛星的PGPS種子數據軌道狀態向量32 (速度及X、Y、Z位置)，與幾個PGPS種子數據力模型參數34耦合。PGPS種子數據力模型參數34，包括太陽輻射壓力係數和在單個曆元的經驗加速項。在計算PGPS種子數據記錄30和PGPS種子更新數據記錄36時，PGPS伺服器軌道傳播層48有效地本地運行PGPS客戶端軌道傳播層86的一個精度較差的版本。然後，它可以將PGPS客戶端軌道傳播層86的期望性能與由軌道伺服器12提供的高精度基準相比較。從而計算PGPS種子數據記錄30和PGPS種子更新數據記錄36的參數，以減少或整形在期望的時間期間內精度的退化。這些參數允許PGPS客戶端軌道傳播層86將軌道從該曆元傳播幾天到未來，且具有可容忍的每天1-3米的淨定位精度的退化。
[0082]該PGPS種子數據記錄30的結構顯示在圖2的表中。本發明的優選實施例允許使用多個傳播模型，因此在同一個PGPS系統中具有多個PGPS種子數據記錄30的結構和內容。這使得可以針對例如應用帶寬精確剪裁預測GPS數據的性能，或接近長期精度要求。例如，PGPS系統能夠產生PGPS種子數據記錄30以在第一組的天數上產生高精度的性能，或在設定的天數上產生平均精度的性能，這些都在給定的PGPS種子數據記錄30的大小限制中。另外，預計的用途包括GPS/AGPS晶片組24的供應商專用的軌道傳播模型和相關的PGPS種子數據記錄30，或其它高性能第三方軌道傳播模型，從而在PGPS系統框架內允許第三方創新。
[0083]使用優選實施例的預設軌道預測模型，估計PGPS種子數據記錄30為15，590比特或1，949位元組以表示整個32顆衛星星座。如果使用其它軌道預測模型，這個數字可以改變，但被認為是代表有關的預期數據大小。相比之下，大多數傳統的GPS系統預計需要50Kb或更多來獲得相同的表達。[0084]種子更新數據的說明
[0085]該PGPS系統可以工作為只提供PGPS種子數據記錄30。為了保持最高的精度，這些數據可以每日提供，在效果上，將精度的退化重置到最佳的水平。但是，該PGPS系統可以通過利用PGPS種子更新數據記錄36 (它是需要較少帶寬的種子的優化形式)而獲得同樣的效果。
[0086]每個PGPS種子更新數據記錄36唯一地與一個特定的PGPS種子數據記錄30有關。該PGPS種子更新數據記錄是一個較小的數據集36，通常只包括在當前曆元的PGPS種子更新數據軌道狀態向量參數38 (用於相關PGPS種子數據軌道狀態向量32的Λ因子，deltafactors)和PGPS種子更新數據力模型參數40 (用於相關PGPS種子數據力模型參數34的Δ因子，delta factors)。PGPS種子更新數據記錄36的一般內容如圖3所示。
[0087]PGPS客戶端軌道傳播層86可以使用與先前提供的PGPS種子傳播數據記錄30有關的上述信息，以將軌道從該曆元傳播多天，其中可容忍的精度退化在每天1-3米之間。
[0088]上述PGPS伺服器10管理多個版本的PGPS種子更新數據記錄36，通常每個版本用於在配置的PGPS種子數據記錄30的保存窗口上的每個先前產生的PGPS種子數據記錄
30。然後該PGPS伺服器10可以向PGPS客戶端軟體22提供與已出現在PGPS客戶端軟體22中的PGPS種子數據記錄30相關的最新PGPS種子更新數據記錄36。然後PGPS客戶端軌道傳播層86可利用所收到的PGPS種子更新數據記錄36將軌道傳播到當前的曆元，且可任選地產生匹配的PGPS導航模型數據42。一旦傳播，PGPS客戶端軟體22使這一信息可供在PGPS客戶端裝置20上的GPS/AGPS晶片組24及GPS/AGPS固件26使用。
[0089]使用優選實施例的預設軌道預測模型，PGPS種子更新數據記錄36的集估計為6374比特或797位元組以表示整個32顆衛星星座。如果使用其它軌道預測模型，這個數字可以改變，但被認為是代表了預期的有關數據的大小。在常規的預測GPS系統中不存在這樣的差分機制。
[0090]對上述PGPS種子更新數據記錄36特徵的納入有效地以更數據有效的方式幫助保持最高可能的精度(即有效地將退化重置回其最佳水平)，因為先前提供的力模型參數34可以很容易地保持數天有效。
[0091]如果PGPS系統採用多個傳播模型，PGPS種子更新數據記錄36可用於以上述方式對每個傳播模型更新有關的PGPS種子30。
[0092]PGPS導航模型數據描述
[0093]PGPS客戶端軟體22使用PGPS種子數據記錄30和PGPS種子更新數據記錄36以將衛星軌道傳播到未來。這些軌道狀態向量106也可用於產生匹配的PGPS導航模型數據42。
[0094]圖5顯示了一個典型的PGPS導航模型數據42的記錄。該結構跟隨在移動通信工業標準中描述的標準GPS導航模型，如3GPP TS 44.031-位置業務(LCS);移動站(MS)-服務移動位置中心(SMSC)無線資源LCS協議(RRLP)文件。
[0095]根據所使用的軌道傳播模型，PGPS導航模型數據記錄42中的某些參數可以是預測的、為零或被設置為一個固定值。對於預設的PGPS軌道傳播模型，圖5顯示了在PGPS種子數據記錄30或PGPS種子更新數據記錄36中，哪些參數是預測的(PGPS導航模型數據預測欄位45)、設置為O (PGPS導航模型數據歸零欄位46)或設置為一個合適的固定值(PGPS導航模型數據常量欄位44)。
[0096]然後，PGPS導航模型數據42的記錄可以通過它們的供應商專用的API或通過PGPS客戶端微SUPL伺服器92被傳遞到GPS/AGPS晶片組24及GPS/AGPS固件26。
[0097]RRLP數據描述
[0098]所述PGPS伺服器10可以任選地被配置為，以工業標準RRLP格式提供各種實時GPS輔助數據消息，包括；
[0099]實時完好性(RTI)
[0100]導航模型
[0101]年曆
[0102]UTC 模型
[0103]電離層模型
[0104]基準時間
[0105]差分校正
[0106]其它消息類型
[0107]能夠沿預測GPS的性能提供實時GPS輔助數據的能力允許產生獨特的業務組合。例如，根據PGPS業務層次，只要RTI信息有所變動，PGPS伺服器10可以直接通知PGPS客戶端軟體22。然後PGPS客戶端軟體22下載新的RTI和最新的PGPS種子數據記錄30或PGPS種子更新數據記錄36的消息。這確保了所得到的預測信息(即軌道狀態向量106和PGPS導航模型數據42)不受由衛星軌道完好性事件如故障維修所引起的精度退化的影響。雖然傳統的預測GPS系統也可以納入實時完好性通知的表格，然而，一個全新的大型數據表格文件必須被下載到客戶端以取代現有的文件。
[0108]最後，在非標準AGPS的環境下，其中可能沒有任何現有的AGPS伺服器，上述PGPS伺服器10可以任選地配置為納入通常在基本AGPS業務中可見的實時GPS輔助數據，即RT1、年曆、電離層模型、UTC模型及基準時間，以及PGPS種子數據記錄30或PGPS種子更新數據記錄36。這種輔助數據是以標準RRLP格式製備的且被作為一組消息傳送，其中能夠植入在標準AGPS伺服器中常見的大部分輔助數據元素。因此如果需要的話，AGPS接口層90可以經由其微SUPL伺服器92或通過GPS/AGPS晶片組24的專有API，將此信息提供到板載GPS/AGPS 晶片組 24 及 GPS/AGPS 固件 26。
[0109]PGPS業務層次
[0110] 本發明的預測GPS的設計具有靈活性，且允許調整業務部署和增值服務選項。目前有四個業務層次:
[0111]基本---基本PGPS業務層次工作在簡單的客戶端-調查(poll)的基礎上。PGPS客戶端軟體22定期調查PGPS伺服器10以獲得最新的PGPS種子數據記錄30或PGPS種子更新數據記錄36。然後PGPS客戶端軟體22可以為未來曆元傳播衛星軌道和產生PGPS導航模型數據42 (即星曆)。然後這個PGPS導航模型數據42被傳遞到GPS/AGPS晶片組24，或者通過固件26API直接傳遞，或者通過微SUPL伺服器92和AGPS SUPL客戶端28間接傳遞。
[0112]優質(premium)---優質PGPS業務採用了實時機制，由此RTI通知可以經由WAP
推送(Push)被自動發送到PGPS客戶端裝置20。這些通知將促使PGPS客戶端軟體22去請求最新的RTI消息以及最新可用的PGPS種子數據記錄30或PGPS種子更新數據記錄36。然後，或者直接地通過固件26API，或者間接地通過微SUPL伺服器92和AGPS SUPL客戶端28，PGPS客戶端軟體22可以使PGPS導航模型數據42和RTI消息對GPS/AGPS晶片組24是可用的。
[0113]高級高級PGPS業務採用了實時機制，由此PGPS種子數據記錄30、PGPS種子更新數據記錄36和RTI RRLP消息通知可以，經由SMS64或者通過在無線網絡架構內可用的其它傳播者如WAP推送62，直接推送至PGPS移動裝置20。然後PGPS客戶端軟體22使PGPS導航模型數據42和RTI消息可供GPS/AGPS晶片組24使用，或者直接地通過固件26API或者間接地通過微SUPL伺服器92和AGPS SUPL客戶端28。高級PGPS業務需要網絡裝置供應商和計劃支持該業務的移動運營商之間更深入的整合。
[0114]自定義在其中沒有標準AGPS環境的移動系統的情況中，或者在其中沒有SUPL客戶端固件26的特殊用途移動裝置的情況中，PGPS系統可以被完全定製，以不但與預測PGPS消息集成，也與任何實時輔助RRLP消息集成。PGPS客戶端軟體22僅在有這些消息的新版本可用時才被通知，使得PGPS客戶端軟體22並不需要調查PGPS伺服器10以得到可能不相關的信息。然後PGPS客戶端軟體22可以使PGPS導航模型數據42和RRLP信息可供GPS/AGPS晶片組24使用，或者直接地通過固件26API或者間接地通過微SUPL伺服器92和AGPS SUPL客戶端28。自定義PGPS業務需要網絡設備供應商和計劃支持該業務的移動運營商之間更深入的整合。
[0115]預測GPS伺服器
[0116]PGPS PGS伺服器10產生PGPS種子數據記錄30和PGPS種子更新數據記錄36並將其提供到PGPS客戶端軟體22，以及提供RRLP消息到PGPS客戶端軟體22。如圖6所示，PGPS伺服器10包括PGPS伺服器軌道傳播層48、PGPS伺服器數據管理層60、PGPS伺服器業務管理層54和PGPS伺服器配置層52。圖6顯示了 PGPS伺服器10的不同層。
[0117]PGPS伺服器軌道傳播層48的目的是產生PGPS客戶端軟體22所需要的PGPS種子數據記錄30和PGPS種子更新數據記錄36。在計算PGPS種子數據記錄30和PGPS種子更新數據記錄36時，PGPS伺服器軌道傳播層48還有效地運行低保真度版本的PGPS軌道傳播層86。然後，它可以將PGPS客戶端軟體22的期望性能與軌道伺服器12提供的高精度基準相比較。從而計算PGPS種子數據記錄30和PGPS種子更新數據記錄36的參數，以減少或整形在期望的時間期間上的精度退化。這些參數允許PGPS客戶端軟體22將軌道從該曆元傳播幾天到未來，其中具有可接受的精度退化，例如每天1-3米。
[0118]本發明的優選實施例允許在同一個PGPS系統中使用多個傳播模型,每個傳播模型有自己的PGPS種子數據記錄30和PGPS種子更新數據記錄36消息。這允許針對例如應用帶寬、客戶端處理器的能力或與接近長期精度要求來精確調整PGPS系統的性能。例如，PGPS系統能夠產生PGPS種子數據記錄30以強調在頭幾天的高精度，或在一組數量的天數上產生平均精度的性能，這些都在給定的PGPS種子數據記錄30大小的限制中。另外，預期的用途還包括GPS/AGPS晶片組24供應商專用的軌道傳播模型和相關的PGPS種子數據記錄30，或其它高性能第三方軌道傳播模型，從而使第三方能夠在PGPS系統框架內進行創新。
[0119]如圖7所示，在預設配置中，PGPS伺服器軌道傳播層48每4小時曆元(72)運行一次。它產生最新的PGPS種子數據74和用於先前的PGPS種子數據集72 (即高達η天)的PGPS種子更新數據記錄的集。每個先前的PGPS種子數據集72具有一個相應的PGPS種子更新數據記錄80的集。對於在軌道傳播層48運行時的每個新的4小時曆元70，當前的PGPS種子更新數據記錄78被一個新的記錄74替換。例如，如果軌道傳播層48被配置為產生過去4天的PGPS種子更新數據記錄集，則它在每次運行時會產生一個新的PGPS種子數據74的集和24個種子更新數據的集(每天6個曆元Χ4天=24)。
[0120]圖7是說明PGPS種子數據記錄30和PGPS種子更新數據記錄36的圖形表示，如果當前時間70是I月23日8:05，它們將存在。每個PGPS種子更新數據記錄的ID每隔4小時曆元會改變，而PGPS種子數據的ID保持不變。這說明了用於給定PGPS種子數據的PGPS種子更新數據記錄是怎樣每隔曆元72的時間間隔再生的。
[0121]總而言之，上述功能層負責以下工作:
[0122](I)接收來自軌道伺服器12的外部高精度軌道預測數據基準；
[0123](2)產生當前PGPS種子數據74 ;
[0124](3)為在之前的N個曆元中產生的每個激活(active)的PGPS種子數據72產生PGPS種子更新數據記錄80，其中N是每天的曆元數量乘以天數(在預設配置中N=6曆元/每天X4天=24)；
[0125]到這一層的輸入如下:
[0126](I)預設軌道伺服器12-來自JPL的標準預測軌道數據；
[0127](2)未來軌道伺服器12-第三方高精度預測基準；
[0128]該層的輸出如下:
[0129](I)用於PGPS伺服器當前種子曆元70的PGPS伺服器當前PGPS種子數據記錄74 ；
[0130](2)用於每個激活的PGPS伺服器先前PGPS種子數據記錄72的PGPS伺服器當前PGPS種子更新數據記錄80 ；
[0131]數據管理層
[0132]數據管理層30的目的是管理和存儲PGPS客戶端軟體22所需的數據。該層的主要功能包括:
[0133](I)接收來自PGPS伺服器軌道傳播層48的PGPS伺服器先前PGPS種子數據記錄72、PGPS伺服器當前PGPS種子數據記錄74和PGPS伺服器當前PGPS種子更新數據記錄80。
[0134](2)存儲由PGPS伺服器軌道傳播層48所產生的每個PGPS伺服器先前PGPS種子數據記錄72、PGPS伺服器當前PGPS種子數據記錄74至高達η天(預設η=4)；
[0135](3)為每個存儲的PGPS伺服器先前PGPS種子數據記錄72存儲最新的PGPS伺服器當前PGPS種子更新數據記錄80 (預設24，即4天Χ6曆元每天)；
[0136](4)使比η天更舊的PGPS伺服器先前PGPS種子數據記錄72過期；
[0137](5)處理來自PGPS伺服器業務管理層54的請求，提供PGPS伺服器當前PGPS種子數據記錄或適當的PGPS伺服器當前PGPS種子更新數據記錄80，假定當前PGPS種子數據記錄30的種子ID是由PGPS客戶端軟體32提供的；
[0138](6)接收來自從GRN伺服器14的實時完好性更新；
[0139](7)將衛星的實時完好性中的變化通知給PGPS伺服器業務管理層54 ；[0140](8)處理來自PGPS伺服器業務管理層54的請求以提供當前RTI消息。
[0141](9)接收來自GRN伺服器14的實時輔助數據；
[0142](10)在RTI的情況下:
[0143]a:根據業務層次，將衛星的實時完好性的變化通知給PGPS伺服器業務管理層54 ；
[0144]b:處理來自PGPS伺服器業務管理層54的請求以提供當前RTI消息。
[0145](11)在其它實時輔助數據的情況下:
[0146]a:根據業務層次，將衛星的實時輔助數據的變化通知給PGPS伺服器業務管理層54；
[0147]b:處理來自PGPS伺服器業務管理層54的請求以提供實時輔助數據RRLP消息。
[0148]到這一層輸入如下:
[0149](I)PGPS伺服器當前PGPS種子更新數據記錄，PGPS伺服器當前PGPS種子數據記錄74 ；
[0150](2)用於每個PGPS伺服器當前PGPS種子更新數據記錄72的PGPS伺服器當前PGPS種子更新數據記錄80 ；
[0151](3)實時輔助數據。
[0152]這個層的輸出如下:
[0153](I)PGPS伺服器當前PGPS種子數據記錄74 (如果PGPS客戶端軟體22提供了過期的種子ID或沒有先前的種子)；
[0154](2)與客戶端現有的有效PGPS種子數據記錄30匹配的PGPS伺服器當前PGPS種子更新數據記錄80 ；
[0155](3) RRLP格式的當前實時輔助數據消息。
[0156]業務管理層
[0157]PGPS伺服器業務管理層54的目的是傳遞PGPS消息到PGPS客戶端軟體22。根據被實施的業務層次，這種傳遞可以採用推送和查詢(poll)兩種技術以及任何傳輸協議來實現。PGPS伺服器業務管理層54的主要功能包括:
[0158](I)接收和處理來自PGPS客戶端軟體22的請求。這些請求是用於PGPS種子數據記錄30、PGPS種子更新數據記錄36或RRLP數據消息的。有多種傳輸協議選項可用，包括:
[0159]PGPS業務管理層HTTP接口 56
[0160]PGPS 業務管理層 TCP/IP 接口 58[0161 ]PGPS業務管理層UDP接口 60
[0162]PGPS業務管理層WAP推送接口 62
[0163]PGPS業務管理層SMS接口 64
[0164]PGPS業務管理層其它接口 66
[0165](2)根據ASN1PER公約將PGPS消息數據打包；
[0166](3)發送RTI通知到訂購了優質、高級或自定義PGPS業務層次的PGPS客戶端裝置20 ；
[0167](4 )為優質、高級或自定義PGPS業務層次驗證用戶請求；[0168](5)經由所請求的協議發送PGPS消息到PGPS客戶端軟體22。
[0169]到這一層的輸入如下:
[0170](I)來自PGPS客戶端軟體22的請求；
[0171](2)來自PGPS伺服器數據管理層50的當前PGPS種子數據74 ；
[0172](3)來自PGPS伺服器數據管理層50的可應用PGPS種子更新數據記錄80 ；
[0173](4)來自PGPS伺服器數據管理層50的GRN RRLP數據消息。
[0174]該層的輸出如下:
[0175](I)PGPS伺服器當前PGPS種子數據記錄74 ；
[0176](2)可應用的PGPS伺服器當前PGPS種子更新數據記錄80 ；
[0177](3)用於優質、高級和自定義PGPS業務層次的PGPS通知；
[0178](4)用於優質、高級和自定義PGPS業務層次的RTI RRLP數據消息；
[0179](5)用於自定義PGPS業務層次的GRN RRLP數據消息。
[0180]配置層
[0181]PGPS伺服器10中的每個層包含用於管理該系統操作的特定配置參數。PGPS伺服器配置管理層52的主要功能是記錄和應用這些參數到PGPS伺服器的每一層。
[0182]軌道傳播層配置
[0183]所述PGPS伺服器軌道傳播層48的配置參數確定了如何頻繁地產生新的PGPS伺服器當前PGPS種子數據記錄72和將產生到過去多遠的PGPS伺服器當前PGPS種子更新數據記錄80。
[0184]數據管理層配置
[0185]PGPS伺服器數據管理層50決定將管理到過去多遠的PGPS伺服器先前PGPS種子數據記錄72和PGPS伺服器當前PGPS種子更新數據記錄80。任何比此設置更舊的種子將過期。此參數被PGPS伺服器軌道傳播層48共享。
[0186]業務管理層配置
[0187]PGPS伺服器業務管理層54的配置參數包括業務層次選項的定義和用戶註冊資料庫的類型和位置。
[0188]該用戶註冊資料庫是用來驗證用戶的各自PGPS業務層次。該資料庫可以是運營商內部的，或來自一個允許註冊個人客戶或客戶群的外部工具。該資料庫保持如下的基本PGPS用戶信息:
[0189](I)客戶ID號:客戶的唯一標識符，如MSI號碼；
[0190](2)業務層次:客戶訂購的業務層次；
[0191](3)服務狀態:例如激活的、未激活的、暫停使用的；
[0192](4)服務開始日期；
[0193](5)服務終止日期；
[0194](6)客戶信息；
[0195]( 7 )網絡信息(如適用)；
[0196](8)其它；待定。
[0197]預測GPS客戶端
[0198]PGPS客戶端軟體22運行和駐留在GPS/AGPS功能設備中，GPS/AGPS晶片組24和相關GPS/AGPS固件26駐留在同一個裝置中或者一個附加的外圍設備上。它接收來自PGPS伺服器10的數據，為每個PGPS客戶預產生的數據曆元104傳播衛星軌道並產生PGPS客戶端預產生的預測軌道狀態向量106和相關的PGPS客戶預產生的預測數據導航模型108，並經由GPS/AGPS固件26API或經由SUPL客戶端28和微SUPL伺服器92將相關的數據傳遞到GPS/AGPS晶片組24。參見圖8，PGPS客戶端軟體22包括多個內部元件。它包含PGPS客戶端業務管理層82、PGPS客戶端軌道傳播層86、PGPS客戶端數據管理層84、PGPS客戶端AGPS接口層90和PGPS客戶端微SUPL伺服器層92。
[0199]業務管理層
[0200]PGPS客戶端業務管理層82處理PGPS協議16，並處理流向/來自PGPS客戶端軌道傳播層86或PGPS客戶端數據管理層84的數據。PGPS客戶端業務管理層82包括以下主要功能；
[0201 ] (I)定期請求來自PGPS伺服器10的PGPS種子數據記錄30和/或PGPS種子更新數據記錄36消息；
[0202](2)接收來自PGPS伺服器10的PGPS種子數據記錄30和/或PGPS種子更新數據記錄36消息；
[0203](3)接收來自PGPS伺服器10的優質RTI數據消息；
[0204](4)提供PGPS種子數據記錄30和/或PGPS種子更新數據記錄36到PGPS客戶端軌道傳播層86 ；
[0205](5)請求來自PGPS伺服器10的RRLP數據消息；
[0206](6 )接收來自PGPS伺服器10的RRLP數據信息；
[0207](7)提供RRLP數據消息到PGPS客戶端數據管理層84。
[0208]到這一層的輸入如下:
[0209](I) PGPS種子數據記錄30 ；
[0210](2) PGPS種子更新數據記錄36 ；
[0211](3) RRLP 數據。
[0212]該層的輸出如下:
[0213](I)PGPS種子數據記錄30和PGPS種子更新數據記錄36 (發送到PGPS客戶端軌道傳播層86 )；
[0214](2) RRLP數據消息(發送到PGPS客戶端數據管理層84)。
[0215]PGPS客戶端業務管理層82將請求來自PGPS伺服器10的最新種子信息，通常每3天一次。優質、高級或自定義PGPS業務層次的RTI RRLP消息將只在收到來自PGPS伺服器10的通知時被請求。
[0216]PGPS 協議
[0217]PGPS伺服器的PGPS客戶端業務管理層82和PGPS客戶端裝置20之間的所有消息通常稱為PGPS協議16。該PGPS協議16的結構被設計為在幾乎任何有線或無線攜帶者(bearer)上載有PGPS種子數據記錄30、PGPS種子更新數據記錄36和PGPS RRLP數據消息。在預設情況下，PGPS基本業務層次的PGPS協議16運行在PGPS業務管理層的HTTP接口 56上，而優質、先進和自定義的客戶業務層次中的特徵通常使用組合的PGPS業務管理層HTTP接口 HTTP56、WAP/推送62或SMS64接口以進行消息傳遞。本節提供了在使用預設的HTTP攜帶者協議時每個PGPS種子數據記錄30消息的載荷的描述。
[0218]來自PGPS客戶端軟體22的消息包括一個HTTP GET請求。在每個請求中含有一個消息ID以指定哪個PGPS消息是被請求的消息。獲得PGPS消息的請求類似於以下內容:
[0219]GET/pgps 伺服器 /URI?cId=42 & mask=1024 & sld=1367 & 模式==1 & 版本=lHttp/l.1
[0220]其中參數包括:
[0221](l)cld:用於移動的唯一 ID，通常為IMSI ；
[0222](2) mask:請求中的mask規定了哪些消息是被請求的。這種mask能夠支持組合的PGPS種子數據記錄30、PGPS種子更新數據記錄36和任何GRN RRLP數據消息；
[0223](3)sld =PGPS的種子ID包含關於在PGPS客戶端軟體22中的當前種子的信息(如果沒有，則為零)。該PGPS伺服器10可以提供匹配的PGPS伺服器當前PGPS種子更新數據記錄80 (如果仍然可用的話)，或PGPS伺服器當前PGPS種子數據記錄74。
[0224](4)模式:表示使用中的軌道預測模型的一個數字(預設值=1)。以後可以添加另外的模式，如這裡所述的。
[0225]( 5 )版本:客戶端的版本。
[0226]HTTP的響應具有一個二進位數據的有效載荷，它被包裹在一個XML標籤中。一個響應看起來類似於以下內容:
[0227]HTTP/1.12000K
[0228]內容類型:應用/八位字節流
[0229]內容長度:本體長度
[0230]〈RXN版本="I" > 二進位數據元
[0231]此消息的二進位有效載荷可以是PGPS種子數據記錄30、PGPS種子更新數據記錄36或任何PGPS GRN RRLP數據消息，依賴於業務層次。
[0232]軌道傳播層
[0233]PGPS客戶軌道傳播層86是一個計算引擎，它使用PGPS種子數據記錄30或PGPS種子更新數據記錄36以將衛星軌道傳播到未來，並產生PGPS客戶預產生的預測軌道狀態向量106和PGPS客戶預產生的預測導航模型42，其可以被提供到GPS/AGPS晶片組24及GPS/AGPS固件26。PGPS客戶軌道傳播層86的主要功能包括以下內容:
[0234](I)接收來自PGPS客戶業務管理層82的PGPS種子數據記錄30和PGPS種子更新數據記錄36。
[0235](2)以每天X曆元將衛星軌道向前傳播到高達η天(每個PGPS客戶預產生的預測數據曆元104通常為15分鐘)，並產生相關的PGPS客戶預產生的預測軌道狀態向量106 ；
[0236](3)或者是提前或者是基於請求，為每個傳播的PGPS客戶預產生的預測軌道狀態向量106產生PGPS客戶預產生的導航模型預測108。
[0237]該層的輸入如下:
[0238](I) PGPS種子數據記錄30或PGPS種子更新數據記錄36。
[0239]該層的輸出如下:
[0240](I)PGPS客戶預產生的預測軌道狀態向量106 ；
[0241](2) PGPS客戶預產生的導航模型預測108。[0242]當PGPS客戶端軌道傳播層86收到來自的PGPS客戶業務管理層82的新的PGPS種子數據記錄30或PGPS種子更新時，它將在產生新的數據後摒棄先前存儲的PGPS客戶預產生的預測軌道狀態向量106和PGPS客戶預產生的預測導航模型108。基於η個小時(預設η=72)的傳播窗口和每小時X個PGPS客戶預產生的預測數據曆元104 (預設χ=4，即15分鐘)，可以為每個衛星產生新的PGPS客戶預產生的預測軌道狀態向量106和相關的PGPS客戶預產生的導航模型預測108。圖9是對PGPS客戶軌道傳播層86所產生的內容的表格表示。這種對幾個未來的「PGPS客戶預產生的預測數據曆元104」的預產生能夠方便地在夜間或當該裝置位於充電器上時發生，而不是在使用時發生。然後，它允許簡單對一個給定的曆元在需要時查詢一個可適用的PGPS客戶預產生的預測軌道狀態向量106或PGPS客戶預產生的導航模型預測108的記錄。
[0243]替換地，新的PGPS客戶預產生的預測軌道狀態向量106和相關的PGPS客戶預產生的預測模型108導航可以為每個衛星基於一個特定的傳播曆元在請求時通過計算產生。
[0244]數據管理層
[0245]該PGS客戶數據管理層84處理PGPS客戶軌道傳播層86所產生的數據以及通過優質、高級或自定義PGPS業務層次提供的GRN數據。這一層的主要功能包括以下內容:
[0246](I)接收來自PGS客戶業務管理層82的GRN RRLP消息；
[0247](2 )存儲 GRN RRLP 消息；
[0248](3)接收來自PGS客戶端軌道傳播層86的PGPS客戶預產生的預測軌道狀態向量106和相關的PGPS客戶預產生的預測導航模型108的記錄；
[0249](4)存儲在η小時之內的PGPS客戶預產生的預測軌道狀態向量106和相關的PGPS客戶預產生的預測導航模型108的記錄；
[0250](5)使在η小時以前的PGPS客戶預產生的預測軌道狀態向量106和相關的PGPS客戶預產生的預測導航模型108的記錄過期；
[0251](6)將所請求的來自可應用的當前PGPS客戶預產生的預測數據曆元104的PGPS客戶預產生的導航模型預測108的記錄提供到PGPS客戶AGPS接口層90 ；
[0252](7)將所請求的GRN RRLP消息提供到PGPS客戶AGPS接口層90。
[0253]到這一層的輸入如下:
[0254](I)PGPS客戶預產生的預測軌道狀態向量106 ；
[0255](2) PGPS客戶預產生的預測導航模型108 ；
[0256](3) GRN RRLP 消息。
[0257]該層的輸出如下:
[0258](I)對所有衛星的PGPS客戶預產生的預測導航模型108的記錄；
[0259](2) GRN RRLP 消息。
[0260]AGPS 的接口層
[0261]在將業務連接到一個新裝置時，這裡是大部分實際PGPS客戶端軟體22的代碼集成所發生的地方。該PGPS客戶AGPS業務接口層90對來自板載GPS/AGPS晶片組24及GPS/AGPS固件26的請求提供業務，或者是直接地，或者是通過PGPS客戶微型SUPL伺服器92的層。該層的主要功能包括:
[0262](I)接收來自GPS/AGPS晶片組24的請求，或者是通過PGPS客戶直接API集成協議94到GPS/AGPS固件26，或者是間接地通過在PGPS客戶微SUPL伺服器層92和PGPS客戶AGPS SUPL客戶端28之間的PGPS客戶標準SUPL消息子集96，如果存在的話；
[0263](2)從PGPS客戶端數據管理層84提取所請求的信息；
[0264](3)將所請求的信息發送到GPS/AGPS晶片組24，或者是通過PGPS客戶端直接API集成協議94到GPS/AGPS固件26，或者是間接地在PGPS客戶微SUPL伺服器層92和AGPSSUPL客戶端28之間的PGPS客戶標準SUPL消息子集96，如果存在的話；
[0265]到這一層的輸入是:
[0266](I)來自GPS/AGPS固件26或PGPS客戶微SUPL伺服器層92的請求；
[0267](2) PGPS客戶預產生的預測導航模型108的記錄；
[0268](3) GRN RRLP 消息。
[0269]該層的輸出是:
[0270](I)PGPS客戶預產生的預測導航模型108 ；
[0271](2) GRN RRLP 消息
[0272]微SUPL 協議
[0273]配備定位功能的新型移動裝置也納入了對其GPS/AGPS固件26中的SUPL標準的支持。SUPL標準協議98描述了，除其它事項外，怎樣將GPS輔助數據從SUPL AGPS伺服器102傳送到AGPS裝置。因此，尋求與SUPL標準一致的移動裝置的供應商必須在該裝置中植AAGPS SUPL客戶端28。該AGPS SUPL客戶端28建立在和其本身的GPS/AGPS晶片組24接口的GPS/AGPS固件26的頂部。
[0274]通過在PGPS客戶預產生的預測導航模型108和任選的GRNRRLP數據之間經由這一標準的SUPL框架建立通道，而不是經由GPS/AGPS晶片組24的GPS/AGPS固件26專有的API, PGPS客戶端軟體22可以有效地與現有的SUPL兼容的裝置集成在一起。
[0275]在以上討論的PGPS客戶AGPS接口層90中，對來自GPS/AGPS晶片組24及GPS/AGPS固件26的請求提供業務的組件SUPL被稱為PGPS客戶端微SUPL伺服器92(見圖8)。標準SUPL協議98並沒有明確地支持一個GPS輔助數據的基於裝置的SUPL AGPS伺服器的概念。該標準SUPL協議98隻設想一個遠程的SUPL AGPS伺服器102，無論是在歸屬地的行動網路(即H-SLP)中或是在異地的行動網路(即V-SLP)中。然而，PGPS系統中的PGPS客戶微SUPL伺服器92可作為SUPL AGPS伺服器出現在PGPS客戶AGPSSUPL客戶端28之前，如果後者被配置為接收來自「本地」 SUPLAGPS的伺服器源的GPS輔助數據。換句話說，PGPS客戶端微SUPL伺服器92可以被看作是SLP，因為它可以模仿H-SLP/V-SLP功能的核心設置。在所有的SET (例如，SUPL啟用的終端)觸發的使用情況中，下面的信息被用來與SET (SUPL啟用的終端)通信。
[0276]( I) SUPL 開始
[0277](2) SUPL 響應
[0278](3) SUPL POS INIT
[0279](4) SUPL POS
[0280](5) SUPL 結束
[0281]因此，PGPS客戶微SUPL伺服器層92支持有限的本地化SUPL業務。PGPS客戶微SUPL伺服器層92可以實現以下服務:[0282]( I)接收和處理SUPL開始的方法
[0283](2 )發送SUPL響應的消息；
[0284](3)接收和處理SUPL POS INIT消息；
[0285](4)發送 SUPL POS 消息；
[0286](5)發送SUPL結束消息。
[0287](6)接收和處理SUPL結束消息。
[0288]配置層
[0289]PGPS客戶端軟體22中的每個層包含用於管理系統運作的特定的配置參數。PGPS客戶端配置層88的主要功能是記錄和應用這些參數到PGPS客戶端軟體22中的每個層。
[0290](I)服務管理層配置
[0291]PGPS客戶業務管理層82具有可配置的設置，用於確定怎樣頻繁地向PGPS伺服器10請求最新的PGPS種子數據記錄30或PGPS種子數據36。
[0292](2)軌道傳播層配置
[0293]幾個參數會影響何時運行PGPS客戶軌道傳播層86和有多少傳播數據被產生。PGPS客戶預產生的預測軌道狀態向量106和PGPS客戶預產生的預測導航模型108記錄的數量是可配置的。所述PGPS客戶預產生的預測數據曆元104的持續時間是可配置的。
[0294]數據傳輸比較
[0295]圖4顯示了在通常一個星期的周期上在上述PGPS系統和常規的預測GPS系統之間的不同數據傳輸要求的比較。雖然在兩種系統中預測軌道精度的退化通常都會導致裝置定位精度誤差具有每天1-3米的增量，與常規的預測GPS系統相比，本發明的PGPS系統能夠在類似的預測時間周期上節省73%至96%的數據傳輸。
[0296]因此，雖然本發明已被參照所示的實施例進行描述，但不希望以限制的含義來解釋這種描述。對於本領域技術人員來說，在閱讀本說明書後，所示實施例的各種修改以及本發明的其它實施例將是顯而易見的。因此，後附的權利要求書將覆蓋落入本發明真正範圍中的任何修改或實施例。
【權利要求】
1.一種行動裝置，包括: 處理器，用於使用在所述處理器處接收到的初始衛星位置和速度以及力模型參數來產生預測軌道狀態向量，所述預測軌道狀態向量被用於產生衛星導航數據；和 與所述處理器通信的GNSS接收機，用於接收所述衛星導航數據； 其中所述衛星導航數據在一時間期間內有效。
2.如權利要求1所述的行動裝置，其特徵在於，所述GNSS接收機包括GPS晶片。
3.如權利要求1所述的行動裝置，其特徵在於，所述GNSS接收機包括輔助GPS晶片。
4.如權利要求1所述的行動裝置，其特徵在於，在產生所述預測軌道狀態向量之前從伺服器接收所述初始衛星位置和速度以及力模型參數。
5.如權利要求1所述的行動裝置，其特徵在於，在來自所述行動裝置的請求後接收所述初始衛星位置和速度以及力模型參數。
6.如權利要求5所述的行動裝置，其特徵在於，所述初始衛星位置和速度以及力模型參數在所述請求時是當前的。
7.如權利要求1所述的行動裝置，其特徵在於，使用傳播模型計算所述預測軌道狀態向量，基於性能標準從多個可用傳播模型中選擇所述傳播模型。
8.如權利要求1所述的行動裝置，其特徵在於，在數據記錄中接收所述初始衛星位置和速度以及力模型參數。
9.如權利要求7所述的移動 設備，其特徵在於，所述數據記錄是隨先前接收到的數據記錄的變化。
10.如權利要求1所述的行動裝置，其特徵在於，以GPS格式提供所述衛星導航數據。
11.如權利要求1所述的行動裝置，其特徵在於，以GLONASS格式或伽利略格式提供所述衛星導航數據。
12.—種在行動裝置上預測衛星軌道的方法，所述方法包括: 在所述行動裝置的處理器處，接收初始衛星位置和速度以及力模型參數； 在所述處理器處，使用初始衛星位置和速度以及力模型參數來產生預測軌道狀態向量;和 在所述處理器處，使用所述預測軌道狀態向量來產生在一時間期間內有效的衛星導航數據，所述處理器將所述衛星導航數據發送至所述行動裝置的GNSS接收機。
13.如權利要求12所述的方法，其特徵在於，在產生所述預測軌道狀態向量之前從伺服器接收所述初始衛星位置和速度以及力模型參數。
14.如權利要求12所述的方法，其特徵在於，在來自所述行動裝置的請求後接收所述初始衛星位置和速度以及力模型參數。
15.如權利要求14所述的方法，其特徵在於，所述初始衛星位置和速度以及力模型參數在所述請求時是當前的。
16.如權利要求12所述的方法，其特徵在於，使用傳播模型計算所述預測軌道狀態向量，基於性能標準從多個可用傳播模型中選擇所述傳播模型。
17.如權利要求12所述的方法，其特徵在於，在數據記錄中接收所述初始衛星位置和速度以及力模型參數。
18.如權利要求17所述的方法，其特徵在於，所述數據記錄是在之前接收到的數據記錄上的變化。
19.如權利要求12所述的方法，其特徵在於，以GPS格式提供所述衛星導航數據。
20.如權利要求12所述的方法，其特徵在於，以GLONASS格式或伽利略格式提供所述衛星導航數據。
21.一種用於預測衛星軌道的系統，所述系統包括: 伺服器； 與所述伺服器通信的設備，所述設備通過推送、查詢、與推送且查詢中的一種從所述伺服器接收初始衛星位置和速度以及力模型參數，所述設備使用所述初始衛星位置和速度以及力模型參數來產生預測軌道狀態向量。
22.如權利要求21所述的系統，其特徵在於，通過推送來接收所述初始衛星位置和速度以及力模型參數。
23.如權利要求21所述的系統，其特徵在於，通過WAP推送來接收所述初始衛星位置和速度以及力模型參數。
24.如權利要求2 1所述的系統，其特徵在於，通過SMS來接收所述初始衛星位置和速度以及力模型參數。
25.如權利要求21所述的系統，其特徵在於，所述設備使用所述預測軌道狀態向量產生衛星導航數據，所述衛星導航數據在一時間期間內有效。
26.如權利要求22所述的系統，其特徵在於，在所述設備處接收更新，所述更新包括被計算用於補償所述預測軌道狀態向量隨時間劣化的準確性的參數。
27.—種在設備上預測衛星軌道的方法，所述方法包括: 通過推送、查詢、與推送且查詢之一來接收初始衛星位置和速度以及力模型參數；和 使用初始衛星位置和速度以及力模型參數來產生預測軌道狀態向量。
28.如權利要求27所述的方法，其特徵在於，通過推送來接收所述初始衛星位置和速度以及力模型參數。
29.如權利要求27所述的方法，其特徵在於，通過WAP推送來接收所述初始衛星位置和速度以及力模型參數。
30.如權利要求27所述的方法，其特徵在於，通過SMS來接收所述初始衛星位置和速度以及力模型參數。
31.如權利要求27所述的方法，其特徵在於，所述設備使用所述預測軌道狀態向量產生衛星導航數據，所述衛星導航數據在一時間期間內有效。
32.如權利要求28所述的方法，其特徵在於，包括在所述設備處接收更新，所述更新包括被計算用於補償所述預測軌道狀態向量隨時間劣化的準確性的參數。
33.一種設備,包括: 處理器，通過推送、查詢、與推送且查詢中的一種接收初始衛星位置和速度以及力模型參數，且使用所述初始衛星位置和速度以及力模型參數來產生預測軌道狀態向量，所述預測軌道狀態向量可用於產生預測衛星導航數據；和 與所述處理器通信的GNSS接收機，所述接收機用於接收廣播衛星導航數據，所述廣播衛星導航數據在一時間期間內有效，且當沒有有效廣播衛星導航數據可用時所述接收機使用所述預測衛星導航數據。
34.如權利要求33所述的設備，其特徵在於，通過推送來接收所述初始衛星位置和速度以及力模型參數。
35.如權利要求33所述的設備，其特徵在於，通過WAP推送來接收所述初始衛星位置和速度以及力模型參數。
36.如權利要求33所述的設備，其特徵在於，通過SMS來接收所述初始衛星位置和速度以及力模型參數。
37.如權利要求33所述的設備，其特徵在於，所述設備是行動裝置。
38.一種行動裝置,包括: 處理器，用於使用初始衛星位置和速度以及力模型參數來產生預測軌道狀態向量，所述預測狀態向量被用於產生衛星導航數據；和 與所述處理器通信的GNSS接收機，用於接收所述衛星導航數據； 其中所述衛星導航數據在一時間期間內有效。
39.如權利要求38所述的行動裝置，其特徵在於，所述設備是連接行動網路的設備。
40.如權利要求38所述的行動裝置，其特徵在於，在產生所述預測軌道狀態向量之前從伺服器接收所述初始衛星位置和速度以及力模型參數。
【文檔編號】G01S19/25GK103543457SQ201310447462
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2007年11月19日 優先權日:2007年11月19日
【發明者】J·W·拉曼斯, M·伊根, G·羅伊-瑪查比 申請人:Rx網絡股份有限公司