基於衛星的定位的製作方法

2023-05-31 01:45:56

專利名稱：基於衛星的定位的製作方法
技術領域：
本發明涉及基於衛星的定位。
背景技術：
當前，有兩種正在運行的基於衛星的定位系統，美國的GPS系統(全球定位系統) 和俄羅斯的GL0NASS系統(全球軌道導航衛星系統)。將來，還會有除此之外的被稱為 GALILEO的歐洲系統。這些系統通稱為GNSS (全球導航衛星系統)。舉例而言，在GPS的導航星座中，包括超過20顆圍繞地球飛行的衛星。每顆衛星發送兩路載波信號Ll和L2。這些載波信號Ll的其中之一用於承載標準定位服務(SPS)的導航消息和編碼信號。Ll載波的相位由每個衛星以不同的C/A(粗捕獲)碼調製。因此， 不同的衛星獲得不同信道用於傳輸。C/A碼是偽隨機噪聲(PRN)碼，其頻譜被擴頻為IMHz 帶寬。PRN碼每1023位重複一次，其曆元(印och)是1毫秒。按50bit/s比特率的導航信號，以其對Ll信號的載波頻率進行進一步調製。導航信息特別地包括星曆(ephemeris)和曆書(almanac)參數。星曆參數描述衛星各自的軌道短截面(short-section)。當衛星處於各自所描述的截面的任何時候，一種算法可基於這些星曆參數估計衛星的位置。曆書參數也相似，但其為更粗略的軌道參數，具有比星曆參數更長的有效時間。位置待確定的GPS接收機接收由當前可用衛星傳送的信號，並基於所包含的不同 C/A碼而檢測和追蹤由不同衛星使用的信道。接下來，接收機確定由每顆衛星所傳送的編碼的傳輸時間，這種確定通常基於經編碼的導航消息中的數據，以及對C/A碼的曆元和碼片的計數。傳輸時間以及在接收機處測量的信號的到達時間允許確定該信號從衛星傳播到該接收機所需要的飛行時間。通過將飛行時間與光速相乘，可將其轉換為位於接收機與各個衛星之間的間距或距離。接下來，計算出的間距與估計出的衛星的位置允許計算接收機的當前位置，因為該接收機位於一組衛星的距離的交點上。類似的，GNSS定位的通常方法是在要被定位的接收機處接收衛星信號，以測量信號從所估計的衛星位置傳播到該接收機所需要的時間，以便計算該接收機與該相對的衛星之間的間距，並另外的利用該衛星的估計位置，進一步計算出該接收機的當前位置。通常，如上文對GPS的描述，用於調製載波信號的PRN信號被求值而用於定位。此類定位的精度典型地位於5到100米之間。在一種被稱為實時動態(RTK)的優選方法中，對載波的相位求值以支持在兩個接收機之間的相對定位。兩個接收機其中之一是要被定位的用戶接收機，而另一個接收機是被布置於已知位置的參照接收機。參照接收機的位置被認為是非常準確的。基於載波信號相位的定位，實際上是在此兩臺接收機之間的相對定位。其基於用於形成雙差觀測的載波測量和PRN碼測量二者。涉及載波相位的可觀測的雙差是在兩個接收機處的特定衛星信號的載波相位之差，與在兩個接收機處的另一顆衛星的信號的載波相位之差的比較。相應地， 獲得涉及PRN碼的可觀測的雙差。當僅考慮對於兩個接收機和不同衛星的差值時，在衛星信號中的例如由於噪聲水平、大氣擾動、多徑環境和衛星幾何學(satellite geometry)造成的不同誤差被抵償。因而，可利用可觀測的雙差以確定接收機彼此之間的相對位置。由於參考位置的地點是精確已知的，可將所確定的相對位置進一步轉換為絕對位置。對載波相位的求值將面臨在計算上具有挑戰性的任務，但其支持在釐米或分米級別精度的定位。雖然當形成雙差時，許多誤差源都被抵償，整數的模糊依然存在於可觀測的載波相位中。當使用單頻接收機時，在所描述的基於載波相位的定位中，解決這些模糊是最重的計算負擔和最消耗時間的任務。由於使用多重頻率可降低涉及基於載波相位的定位的計算負載，因此可通過用例如GPS中的Ll和L2的不同的載波頻率對信號求值以顯著地加速基於載波的定位。起初，此類基於載波的定位主要為通常裝備雙頻接收機的測地學用戶所使用。而為個人用途而使用GNSS定位的用戶通常僅擁有單頻接收機。利用可觀測的雙差的GNSS接收機的相對定位已在例如美國專利6，229，479 Bl中描述。

發明內容
本發明擴展了相對定位的可用性。I.根據本發明的第一方面，提出了一種包括GNSS系統接收機和無線通信模塊的組件，該GNSS系統接收機適用於接收來自至少一顆衛星的信號，該無線通信模塊適用於接入無線通信網絡，並適用於與至少一個其他組件交換有關由該GNSS接收機所接收的來自至少一顆衛星的衛星信號的信息，用於實現確定該組件相對於至少一個其他組件的位置。本發明的第一方面基於如下考慮，S卩，存在一些情況，其中，期望相對用戶位置的釐米或分米級別精度。本發明的第一方面進一步基於如下考慮，在一方面，此種精度無法通過單頻GNSS接收機實現。如果通過將使用傳統GNSS定位所獲得的用於兩個接收機的位置信息相減而確定兩個GNSS接收機之間的距離，那麼，通常可實現在5米和150米之間的精度。然而，作為舉例，當試圖在人群中定位朋友或小孩時，這樣的精度無法令人滿意。另一方面，在已知準確位置的能允許更精確相對定位的參考臺並非全球可用的。因此，提出了耦接到各GNSS接收機的無線通信模塊之間能夠實現的精確相對定位。本發明的第一方面的優點是，對有關衛星信號的信息的交換能夠實現對兩個或更多組件的精確相對定位。來自若干接收機的有關衛星信號的可用信號能夠實現在釐米或分米級別精度的距離測量和相對定位。如果精確參考位置可用，可將相對定位轉換為絕對定位。因而，所提出的方法為定位裝備有GNSS接收機的無線通信模塊用戶提供了新的選擇。 其無需額外的硬體。僅需要在GNSS接收機之間的通信和對測量數據的處理，至少前者利用了由無線通信模塊所提供的便利。在本發明第一方面的實施方式中，組件進一步包括處理元件，處理元件適用於通過比較對由該組件和至少一個其他組件所接收的信號的測量而確定該組件相對於至少一個其他組件的至少一個位置，例如通過形成本領域已知的雙差。如上所述，雙差的使用消除了衛星信號中的多種誤差。在初始化期間，可用當前的無線通信模塊管理所需的額外數據處理負載。當成功的初始化之後，定位所需要的數據處理負載是可忽略的。可實現為專用模塊的處理元件可以運行例如定位軟體。其還可以運行任何其他涉及定位的軟體，以及甚至與定位無關的軟體。來自諸如GPS、GALILE0和/或GL0NASS的一種或多種GNSS系統的信號，可被用於創建位置信息。所提出的對衛星信號的比較可基於例如來自不同系統的信號。而且，GNSS 接收機可以是多頻GNSS接收機，這樣可對多種頻率執行分別的比較。這樣降低了用於可能的整數模糊解算的勞動強度。在本發明第一方面的另一個實施方式中，所提出組件的處理元件適用於使用從外部源接收的輔助數據，用於至少確定該組件的相對位置。也可接收來自不同的源的輔助數據。另一方面，組件可包括適用於生成由至少一個其他組件所使用的輔助數據的處理元件，然後向該至少一個其他組件傳輸該輔助數據。在本發明第一方面的進一步實施方式中，組件還包括至少一個傳感器。此種傳感器可提供用於支持對組件的定位的測量數據。例如，氣壓計可提供可用於支持位置計算的有關組件的當前高度的信息。舉例而言，加速度計或陀螺儀可提供可在GNSS接收機中為載波周跳補償而使用的測量數據。在本發明第一方面的進一步的實施方式中，可使無線通信模塊適用於使用經由無線通信網絡的鏈路與至少一個其他模塊交換有關衛星信號的信息，該鏈路例如蜂窩通信系統鏈路。此類無線通信系統鏈路可包括例如數據呼叫連接或類似於通用分組無線業務 (GPRS)連接的分組交換連接，對於分組交換連接，數據被插入到數據分組中。蜂窩鏈路可等同地包括短消息(SMQ連接，多媒體(MMQ連接，或控制信道連接。在後面的情況中，可為定位消息傳送而保留控制信道的部分容量。使用用於支持所提出的定位的控制信道將特別快速的實施定位。蜂窩鏈路是能夠實現兩個或更多組件間通信的最便捷的方式。然而，可選地，也可以使用諸如無線區域網(WLAN)連接、Bluetooth (藍牙)連接、 超寬帶(UWB)連接或紅外連接的非蜂窩鏈路。非蜂窩鏈路的優勢在於其將在蜂窩系統中的負載減到最小。在空地或戶外，非蜂窩鏈路可在高達幾百米的距離上有效。對於諸如測量建築物的拐角之間的距離、人與人之間的距離、用於比賽的距離等多種相對定位應用，這樣的範圍是足夠的。然而，由於在室內或受遮蔽的環境中非蜂窩系統可能存在問題，所以也可以實現對蜂窩和非蜂窩鏈路二者的使用，以確保總是能夠選擇所涉及的組件之間的最優的通信。組件甚至可以使用超過一種連接類型同時建立兩個或更多連接。因而，可以防止在特定通信中的錯誤或問題，並同時最小化在通信網絡中的負載。舉例而言，一些在比賽中加以利用的、使用相對定位的組件可通過GPRS和使用WLAN或藍牙的其他方式而連接。根據本發明第一方面的組件的GNSS接收機和無線通信模塊可被集成到單一設備中，或以獨立的設備而實現。舉例而言，可將GNSS接收機作為附屬設備而附接到無線通信模塊。可由任何合適的數據鏈路實現該附接，例如，固定電纜，藍牙鏈路，UWB鏈路或紅外鏈路。另一方面，可相對簡單地實現附件GNSS接收機。另一方面，整體的解決方案對用戶來說更加方便，因為他/她僅需要攜帶單一的設備。此外，GNSS接收機和無線通信模塊可使用獨立的資源或一種或多種共享的資源。 舉例而言，可將天線、RF前端、實時鐘、參考振蕩器和/或電池實現為用於GNSS接收機和無線通信模塊的共享資源。涉及對用於兩個組件的振蕩器校準的可用共享參考頻率，參看美國專利5，841，396,6, 002，363和5，535，432，此處將其以引用的方式併入。如果定位計算將在組件內部執行，其所需要的數據處理也可用共享資源實現。共享的處理資源可以是例如無線通信模塊的資源，GNSS接收機向其提供未處理的測量數據。在示例性的實現中，GNSS接收機基本上僅包括天線和RF前端，即，該GNSS信號處理的模擬部分。所有其餘的功能，包括例如信號捕獲、跟蹤、偽距及偽距率測量、定位計算等，由軟體實現。該軟體可由諸如ARM處理器的微處理器或由諸如INTEL 處理器的通用處理器運行。也可以例如組件的蜂窩或非蜂窩無線通信模塊的組件的另一個模塊中使用或共享該處理器。GNSS接收機可被集成到具有無線通信模塊的相同外殼中，但並不是必須。在一個示例性的實現中，GNSS接收機和例如蜂窩引擎的無線通信模塊被集成到同一個印刷線路板 (PW^上。在一個可選的示例性實施方式中，GNSS接收機實現為獨立的晶片或晶片組。在晶片組的情況中，一個晶片可以提供例如所需要的RF處理，而另一個晶片提供所需要的基帶處理。如果GNSS接收機實現為獨立的晶片或晶片組，可通過諸如I2C、UART、SPI等硬體接口將其連接到無線通信模塊。在本發明第一方面的進一步的實施方式中，無線通信模塊包括適用於實現與GNSS 接收機通信的應用編程接口(API)。依靠該API，可以實現特別是如下的功能從GNSS接收機向無線通信模塊轉發數據，向固定的伺服器和/或另一個組件發送數據，從固定伺服器和/或另一個組件接收數據，只要需要位置計算，在該組件或其他一些地方控制位置計算， 和/或控制存儲有關所接收到的衛星信號的數據的存儲器。專用的API的優勢在於其簡化了在組件中的控制任務。用這種方式，可以更簡單的控制存儲器和數據處理，因而可實現對存儲器和時間的節省。特別地可用軟體實現該API。對於存儲這樣的API軟體，僅需要例如小於IK比特的少量的存儲器空間。GNSS接收機可用特定格式向該API發送數據，例如使用在「用於差分GNSS服務的 RTCM推薦標準」(海事無線電技術委員會104號RTCM特別委員會，2. 2版，1998年1月15 日)中定義的RTCM格式。在本發明第一方面的進一步實施方式中，組件包括適用於將有關由該組件或由另一個組件所接收的衛星信號的信息存儲到存儲元件的處理元件。該存儲元件可以是例如可移除媒介的一部分、無線通信模塊的一部分或GNSS接收機的一部分。該存儲元件可以相當小，其可以提供例如小於IK字節的存儲器。但是應該理解，也可以使用較大的存儲器。如果比較來自不同GNSS接收機的測量數據，必須按時間對齊數據，或測量必須同步。如果將測量數據存儲在至少一個組件中，這是易於實現的。
在創建任何位置信息之前，甚至在定位啟動之前，可將測量數據存儲在存儲元件中。在這種情況下，當定位啟動時，已經有大量的測量數據開始可用。為創建位置信息而使用來自過去時間的測量數據也被稱為回溯。在存儲器中存儲測量數據還允許縮短用於產生相對位置信息所需要的時間，因為對於定位計算有足夠的測量數據立即可用。而且，存儲器允許提高信息在精度和可靠性方面的質量，同時維持短的定位時間。所緩衝的測量數據使得在計算出單獨的位置解之前收集測量數據成為可能。將與衛星信號有關的數據存儲到存儲器中也有利於此數據在任何通信鏈路上並以任何格式向諸如其他組件或一些伺服器的一個或多個接收端的分發或傳送。 舉例而言，通過這種方式，可以容易地與任意數量的參與者共享測量集。對於與存儲元件交換數據，可使用諸如蜂窩或非蜂窩連接的任意類型的連接。而且，可使用諸如SMS、MMS等的任意種類的消息格式。在本發明第一方面的進一步的實施方式中，無線通信模塊包括適用於使用戶能夠控制對組件的定位的用戶接口。這種用戶接口有利於對經由無線通信模塊的基於GNSS的定位的使用。由用戶接口提供的控制選項可包括對適用於確定組件相對於至少一個其他組件的至少一個位置的處理元件的控制。由用戶接口提供的控制選項可進一步包括改變對組件的定位的精度級別。由用戶接口提供的控制選項可進一步包括調整隱私設定，其能夠實現對允許或可允許哪些其他組件接收有關該組件的地點信息的選擇。就用於交換信號或數據的用戶接口而言，可以使用蜂窩鏈路或另一種鏈路，例如， GPRS連接、數據呼叫連接、SMS或匪S連接、Bluetooth 連接、紅外連接、WLAN連接和/或依靠諸如電纜的固定連接。由於相對定位可以非常準確，組件的用戶可能希望確切地知道該組件被放置的物理地點。在本發明的進一步實施方式中，組件因而包括對該組件的此特定物理地點的指示。 當就該正在測量距離的「定位地點」通知用戶時，他/她將確切地知道在測量哪些物理地點之間的距離。特別地，可由諸如在無線通信模塊中的軟體實現該用戶接口。在本發明第一方面的進一步實施方式中，組件的處理元件適用於對可從特定衛星獲得的導航數據求值。導航數據可用於支持由全球導航衛星系統接收機所接收的衛星信號的信號捕獲。特別地，導航數據可以是由定位伺服器提供給組件的長期導航數據。在衛星信號捕獲中對長期導航數據的使用已經在例如美國專利6，587，789中加以描述，此處以引用的方式將其併入。在本發明第一方面的進一步實施方式中，組件的處理元件適用於對該組件所處地點的可用的地形模型求值。地形模型可用於支持對由全球導航衛星系統接收機所接收的衛星信號的信號捕獲，對由全球導航衛星系統接收機所接收的衛星信號的跟蹤，和/或對該組件相對於至少一個其他組件的位置的確定。在基於衛星的定位的範圍內對地形模型的使用已經在例如美國專利6，429，814和6，590，530中描述，此處以引用的方式將其併入。對於本發明第一方面，進一步提出包括至少兩個所提出的組件的系統。優選地，該系統包括另外的無線通信網絡以實現組件間的鏈路。此外，可選地，該系統包括適用於支持對至少一個該組件定位的定位伺服器。
7
在包括定位伺服器的此類系統的一個實施方式中，該伺服器包括處理裝置，其適用於再生對於各衛星可用的導航數據，並適用於提供該導航數據用於支持對衛星信號的捕獲。可基於對衛星信號的長期觀察而實現該再生。對導航數據的再生已經在例如美國專利 6，651，000，6，542，820和6，411，892中描述，此處以引用的方式將其併入。再生使得對導航數據的可用性的擴展成為可能，並對已知的輔助數據傳送方法提供了可選實施方式。在此系統的另一個實施方式中，該伺服器進一步包括適用於存儲用於進一步使用的各個衛星的導航數據的存儲器，由定位伺服器的處理裝置再生該導航數據。所存儲的導航數據特別地可以是長期導航數據。此種長期數據及其使用已在例如美國專利6，560，534 中描述，此處以引用的方式將其併入。長期數據可被從伺服器存儲器中提取，並由該伺服器使用，或被提供給一個組件。對於本發明第一方面，還提出了用於支持對組件的定位的方法，該組件包括GNSS 接收機和無線通信模塊，其中GNSS接收機適用於接收來自至少一顆衛星的信號，以及其中無線通信模塊適用於接入無線通信網絡。該方法包括與至少一個其他組件交換有關從GNSS 的至少一顆衛星接收的信號的信息，用於實現對組件相對於至少一個其他組件的定位。所提出的單獨的方法包括對應於所提出的組件的一個或多個所展示的實施方式的特徵的功能的步驟。特別地，所提出的方法包括分別地提供API、提供用戶接口和在存儲元件存儲中測量數據。可通過例如運行對應的軟體而提供API和用戶接口。對於本發明第一方面，還提出了用於支持對組件的定位的軟體代碼，該組件包括 GNSS接收機和無線通信模塊，其中GNSS接收機適用於接收來自至少一顆衛星的信號，而其中無線通信模塊適用於接入無線通信網絡。當在組件的處理元件中運行時，該軟體代碼引起與至少一個其他組件交換有關從GNSS的至少一顆衛星接收的信號的信息，用於實現對組件相對於至少一個其他組件的位置的確定。所提出的單獨的軟體代碼用於實現所提出的組件的任何一種所展示的實施方式的特徵的功能。特別地，所提出的軟體代碼分別實現所提出的API、實現所提出的用戶接口並控制存儲測量數據的存儲元件。II.根據本發明的第二方面，提出了支持對組件的定位的定位伺服器。假設這些組件適用於接收來自GNSS的至少一顆衛星的信號。定位伺服器包括適用於支持到至少兩個組件的通信鏈路的通信裝置。而且，定位伺服器包括定位支持元件，其適用於接收來自至少一個第一組件的有關所接收的衛星信號的信息，以及適用於將該信息轉發到至少一個第二組件以使至少一個第二組件能夠確定其相對於至少一個第一組件的位置。也可以實現為專用模塊的定位支持元件可包括例如處理元件和由該處理元件所運行的定位支持軟體。本發明第二方面基於如下考慮，即，當組件為交換有關衛星信號的數據而互相通信時，這樣的通信可能需要複雜且消耗時間的消息處理。因而，提出組件僅與相應地適合的定位伺服器通信，用於交換創建定位信息所必需的信息。本發明的僅與定位伺服器通信的第二方面的優點是，比與一個或甚至幾個其他組件通信更加簡單並且時間效率更高。而且，定位伺服器允許匿名互操作，即，所涉及的組件的用戶無需彼此了解。在直接蜂窩或非蜂窩通信中，相反，這是絕對必要的。匿名互操作也避免了對於組件搜索各自的可能適合併且希望相對定位的其他組件的必要性。可以使用特定的格式交換衛星信號相關的數據，例如，用上面提到的RTCM格式。
繼而，可由第二組件直接地或再次通過定位伺服器向第一組件提供有關所確定的位置的信息。一些組件可以是被動的，即，其僅能夠傳送有關所接收的衛星信號的信息以及接收經計算的位置信息。在本發明第二方面的一種實施方式中，定位伺服器還包括輔助數據組件，其適用於經由通信裝置向組件提供輔助數據，用以支持基於所接收的衛星信號的對該組件的定位。如果組件以與傳統GNSS接收機相同的方式工作，其需要有關衛星的軌道信息以創建位置信息。在信號較弱的條件下，組件可能無法從所接收衛星信號中的導航數據中獲得此信息。因而，定位伺服器可以向組件傳送諸如GPS中的星曆和曆書數據的輔助數據。輔助數據也可以包括軌道信息之外的其他信息，諸如參考時間、參考位置或衛星完整性信息。輔助數據適用於加速定位，並且其可以提高GNSS接收機的靈敏度。組件也可以創建例如用於由其他組件所使用的輔助數據，並將其發送給定位伺服器。在本發明的第二方面的另一個實施方式中，定位伺服器進一步包括適用於通過對由此組件的用戶所提供的隱私設定求值而確定條件的隱私元件，在該條件下可以與特定組件交換數據。由於該伺服器從一個組件向另一個傳送消息，其將引起隱私問題。如果第一組件的用戶請求與第二組件的相對定位，第二組件的用戶必須或者在「友好用戶」列表中包括第一組件的用戶，或者向第一組件給出許可。第二組件也可以具有其不希望與他/她在定位中互操作的用戶的黑名單列表。定位伺服器可接收來自組件的此類隱私數據，該數據可作為例如定位相關消息的一部分、獨立的隱私消息，或當需要時請求而得。對於本發明第二方面，還提出了包括至少一個根據本發明第二方面的定位伺服器和至少兩個組件的系統，該組件適用於從GNSS系統的至少一顆衛星接收信號，以及該組件適用於與至少一個定位伺服器建立通信鏈路。對於本發明的第二方面，還提出了用於支持對組件的定位的方法。假設該組件適用於接收來自GNSS系統的至少一顆衛星的信號。該方法包括在定位伺服器從至少一個第一組件接收有關所接收的衛星信號的信息，並將此信息向至少一個第二組件轉發，用以使該至少一個第二組件能夠確定其相對於至少一個第一組件的位置。該方法的實施方式可包括對應於根據本發明第二方面的定位伺服器的所展示的一種或多種實施方式的特徵的功能的另外步驟。對於本發明的第二方面，還提出了當在定位伺服器的處理元件中運行時，實現根據本發明第二方面所提出的方法的功能的軟體代碼。III.根據本發明的第三方面，提出了支持對組件的定位的進一步的定位伺服器。再次假設該組件適用於接收來自GNSS系統的至少一顆衛星的信號。定位伺服器包括通信裝置和定位元件，該通信裝置適用於支持到至少兩個組件的通信鏈路，而該定位元件適用於接收來自至少兩個組件的有關所接收的衛星信號的信息，並適用於計算至少兩個組件相對於彼此的位置。也可由專用模塊實現的定位組件可包括例如處理元件和由該處理元件所運行的定位軟體。本發明的第三方面出於如下考慮，S卩，用於組件的定位計算不必在可能具有有限的處理能力和電池容量的組件中完成，特別地，如果該組件是移動組件。所提出的能夠與至少兩個組件通信的定位伺服器包括用於基於有關衛星信號的信息而確定兩個組件相對於彼此的位置的處理裝置。本發明第三方面具有允許在組件處顯著地節省數據處理能力和時間的優點。在本發明第三方面的一種實施方式中，定位元件還適用於向至少兩個組件中的至少一個和/或向第三方設備提供有關所確定的位置的信息。第三方也可直接與組件通信。 但定位伺服器有利於與第三方的互操作。在本發明第三方面的另一個實施方式中，定位組件還適用於生成與至少兩個組件中至少一個的運動有關的信息，並適用於向至少兩個組件中的至少一個和/或第三方設備提供此另外信息。第三方可使用定位和/或運動有關的數據，用以提供包括例如移動多用戶比賽的多種服務或應用。對於本發明的第三方面，還提出了包括根據本發明第三方面的至少一個定位伺服器和至少兩個組件的系統，該組件適用於接收來自GNSS系統的至少一顆衛星的信號，而該組件還適用於與至少一個定位伺服器建立通信鏈路。對於本發明的第三方面，還提出了用於支持對組件的定位的方法。假設該組件適用於接收來自GNSS系統的至少一顆衛星的信號。該方法包括在定位伺服器處接收來自至少兩個組件的有關所接收的衛星信號的信息，並計算該至少兩個組件相對於彼此的位置。 該方法的實施方式可包括對應於根據本發明第三方面的定位伺服器的一種或多種所展示的實施方式的特徵的功能的另外步驟。對於本發明的第三方面，還提出了當在定位伺服器的處理元件中運行時，實現根據本發明第三方面所提出的方法的功能的軟體代碼。IV.根據本發明的第四方面，提出了支持對組件的定位的固定單元。再次假設該組件適用於接收來自GNSS的至少一顆衛星的信號。固定單元包括適用於接收來自布置在已知地點的GNSS接收機和來自至少一個組件的有關所接收的衛星信號的信息的定位伺服器。 定位伺服器還適用於基於所接收的有關衛星信號的信息和基於GNSS接收機的已知地點而計算至少一個組件的絕對位置。定位計算可由例如運行定位軟體的處理元件實現。也可以將此類處理元件以專用模塊實現。本發明的第四方面基於如下考慮，S卩，除了精確相對定位，在許多情況下，可能需要精確絕對定位。因而，提出使參考地點的精確位置和有關此地點所接收衛星信號的信息對於伺服器單元可用。因而，伺服器單元能夠確定組件和該參考地點之間的相對位置，並基於參考地點的已知精確位置確定該組件的精確絕對位置。本發明第四方面的優點是其支持對組件的絕對定位。絕對定位可通過多種方式服務用戶，並且其能夠實現多種應用。所提出的絕對定位具有組件不依賴於由另一組件為確定其位置而進行的測量的進一步的優點。僅需的額外努力是找到至少一個參考接收機的確切位置。在本發明第四方面的一種實施方式中，固定單元包括至少一個GNSS接收機。GNSS 接收機被布置於已知位置，並適用於從GNSS的至少一顆衛星接收信號，而且適用於向定位伺服器提供有關所接收的衛星信號的信息。GNSS接收機可附接於定位伺服器或集成於定位伺服器，但同樣地，可位於與定位伺服器有一定距離的地方，並依靠任何合適的通信鏈路耦
1接到定位伺服器。在本發明第四方面的進一步實施方式中，所提出的固定單元的定位伺服器適用於接收來自多個GNSS接收機的有關所接收的衛星信號的信息，其可以但並非必須形成所提出的固定單元的一部分。繼而，定位伺服器可適用於為至少一個組件確定最接近的一個 GNSS接收機。而且，其可適用於基於從至少一個組件和從所確定的最接近的GNSS接收機所接收的有關衛星信號的信息，以及基於有關GNSS接收機的已知地點的信息而計算至少一個組件的絕對位置。已知參考地點不應該離要被定位的組件太遠。當許多GNSS接收機耦接到定位伺服器時，可通過單一的定位伺服器覆蓋較大的服務區域。對於本發明的第四方面，還提出了包括根據本發明第四方面的至少一個固定單元和至少一個組件的系統，該組件適用於接收來自GNSS的至少一顆衛星的信號，並適用於建立與至少一個固定單元的定位伺服器的通信鏈路。對於本發明的第四方面，還提出用於支持對組件的定位的方法。假設該組件適用於接收來自GNSS的至少一顆衛星的信號。所提出的方法包括在定位伺服器處接收來自至少一個組件的有關所接收的衛星信號的信息，以及從布置在已知地點的至少一個GNSS接收機接收有關所接收到的衛星信號的信息。該方法還包括基於所接收到的有關衛星信號的信息以及基於全球導航衛星系統接收機的已知地點而計算至少一個組件的絕對位置。該方法的實施方式可包括對應於根據本發明第四方面的固定單元的一種或多種所展示的實施方式的特徵的功能的另外步驟。對於本發明的第四方面，還提出當在固定單元的定位伺服器的處理元件中運行時，實現了根據本發明第四方面所提出的方法的功能的軟體代碼。在本發明第四方面的變體中，固定單元的定位伺服器自己無法確定絕對位置。而是，其將在GNSS接收機處所接收的有關衛星信號的信息連同有關該GNSS接收機的已知地點的信息一起轉發給至少一個組件，用於使組件能夠確定其絕對位置。可通過例如運行定位支持軟體的處理元件實現對信息的收集和轉發。也可將處理元件實現為專用模塊。應該理解，也可以在固定單元中、在系統中、在方法中和在軟體代碼中實現此變體。這些實施方式對應於為本發明第四方面所描述的實施方式。然而，涉及到本發明第四方面的變體，應該注意，伺服器通常能提供比例如移動組件的無線通信模塊更多的計算能力。V.根據本發明的第五方面，提出了用於支持對組件的定位的定位伺服器網絡。假設該組件適用於接收來自全球導航衛星系統的至少一顆衛星的信號。所提出的定位伺服器網絡包括多個適用於彼此通信的定位伺服器。每個定位伺服器還適用於建立到一個或多個組件的連接。可通過例如運行定位支持軟體的處理元件而在每個定位伺服器中實現該通信。 也可以將處理元件實現為專用模塊。本發明的第五方面基於如下考慮，即，定位伺服器就其計算能力、覆蓋面積以及部分地就其易用性方面可能受到限制。因而，提出將若干定位伺服器在網絡中彼此連接，這些伺服器可以在網絡中交換信息。本發明第五方面的優點是定位伺服器網絡以多種方式實現定位伺服器之間的互操作。在本發明第五方面的一種實施方式中，網絡的每個定位伺服器適用於為各自所連接的組件基於有關由該組件所接收的衛星信號的信息而執行定位計算。當必須同時為許多組件執行定位計算時，定位伺服器可能達到其計算能力的極限。因此，至少一個定位伺服器還適用於也為連接到其他定位伺服器的至少一個的組件而執行至少一部分定位計算。因而，在定位伺服器其中之一比其餘定位伺服器中之一的負載更大的情況下，定位伺服器可分攤其計算負載。在本發明第五方面的另一種實施方式中，網絡的定位伺服器適用於彼此交換有關由連接到至少一個定位伺服器的組件所接收的衛星信號的信息。因而，可將連接到定位伺服器其中之一的組件變為對其他定位伺服器可見。作為結果，連接到不同定位伺服器的組件可彼此定位。因而，增加了相對定位的有效性。在本發明第五方面的另一種實施方式中，網絡的至少一個定位伺服器的絕對位置可用。而且，至少一些定位伺服器適用於接收來自GNSS的至少一顆衛星的信號。如果無法知道組件所直接連接的定位伺服器的絕對位置，該組件可利用所確定的定位伺服器之間的相對位置，從網絡的另一臺定位伺服器請求絕對位置。因而，此實施方式使絕對定位具有更廣泛的有效性。對於本發明的第五方面，還提出包括根據本發明第五方面的定位伺服器網絡和至少一個組件的系統。該組件適用於接收來自GNSS的至少一顆衛星的信號，並適用於與定位伺服器網絡的定位伺服器建立通信鏈路。對於本發明的第五方面，還提出了用於支持對組件的定位的方法。假設該組件適用於接收來自GNSS的至少一顆衛星的信號。該方法包括在定位伺服器網絡的至少兩個定位伺服器之間交換信息，用以支持在至少一個組件處的定位，該組件適用於與一個定位伺服器建立通信鏈路。該方法的實施方式可包括對應於根據本發明第五方面的網絡的定位伺服器的一種或多種所展示的實施方式的特徵的功能的另外步驟。對於本發明的第五方面，還提出了用於支持對組件的定位的軟體代碼，該組件適用於接收來自全球導航衛星系統的至少一顆衛星的信號。當在定位伺服器網絡的定位伺服器的處理元件中運行時，該軟體代碼實現下列步驟與定位伺服器網絡中的至少一個其他定位伺服器交換信息用以支持對至少一個組件的定位，該組件適用於建立與定位伺服器網絡的定位伺服器的通信鏈路。該軟體代碼的實施方式可實現對應於根據本發明第五方面的網絡的定位伺服器的一種或多種所展示的實施方式的特徵的功能的另外步驟。VI.本發明的所有方面的組件可以是或者固定單元或者移動單元。本發明的所有方面的無線通信模塊可以是例如蜂窩引擎或終端，或者WLAN引擎或終端等。蜂窩終端可以是蜂窩電話或任何其他類型的蜂窩終端，例如包括用於經由蜂窩網絡建立鏈路的裝置的膝上電腦。應該理解，可將所提出的任何軟體代碼都存儲在軟體程序產品中。可使用例如數據呼叫連接、GPRS連接或其他一些分組交換連接、SMS連接、MMS連接或WLAN連接的任何類型的無線連接而實現任何所提及的定位伺服器和組件之間的通
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除了能實現的絕對定位，能實現的相對定位也可在多種不同情況下加以利用。例如，其可用於在人群中搜尋或者查找小孩或朋友等的地點。其還可進一步用於查找例如在停車場中的車輛的設備的地點。其還可以進一步用於對朋友、對運動員、對比賽者或小孩等的緊密追蹤。例如，可在顯示屏上將被追蹤組件的路線對實施追蹤的移動用戶變為可見。當規劃建築或建設建築等時，該相對定位還可以進一步用於測量距離。如果兩個組件之間的距離已知，用戶可以利用該信息幫助對位置信息的創建。這尤其應用於兩個或多個組件間的間距為0或者非常接近於0的情況。準確的距離測量之外，所提出的相對定位也可用於產生多種其他位置相關的信息。此類信息可包括例如準確方向測量。例如，可準確地測量相對於衛星的方位角和高度角，並將其用於方向測量。在所涉及的GNSS接收機其中之一是固定的的情況下，其他有用的信息包括角速度測量、差別間距測量、相對速度測量和絕對速度測量。此外，能實現的定位可用於估計兩個組件的運動軌跡焦點，或用於估計兩個組件的碰撞時間或相遇時間。組件可包括例如軟體代碼，其適用於估計組件和/或至少一個其他組件的絕對速度、組件和至少一個其他組件之間的相對速度、組件和至少一個其他組件之間的角速度、組件和/或至少一個其他組件的軌跡、組件和至少一個其他組件之間的軌跡、組件和至少一個其他組件的相遇時間、組件和至少一個其他組件的相遇地點、和/或組件和/或至少一個其他組件的運動方向。可通過例如用戶接口向組件的用戶可選地連同地圖等而展示該估計，或將該估計用於其他一些目的。


通過下文連同附圖加以考慮的詳細描述，本發明的其他目的和特徵將變得明了。圖1是根據本發明的實施方式的系統的原理圖；圖2是示出了在圖1的系統中確定相對位置的流程圖；圖3是示出了形成圖1的系統中的移動單元的第一選項的原理圖；圖4是示出了形成圖1的系統中的移動單元的第二選項的原理圖；圖5是示出了形成圖1的系統中的移動單元的第三選項的原理圖；圖6是示出了形成圖1的系統中的移動單元的第四選項的原理圖；圖7是示出了圖1的系統中的移動單元中的API的原理框圖；圖8是示出了在圖1的系統中的存儲器中存儲測量數據的第一方法的原理圖；圖9是示出了在圖1的系統中的存儲器中存儲測量數據的第二方法的原理圖；圖10是示出了在圖1的系統中的存儲器中存儲測量數據的第三方法的原理圖；圖11是示出了對圖1的系統中的用戶接口加以使用的流程圖；圖12是示出了在圖1的系統中的移動單元上的定位點；圖13是示出了對用於支持在圖1的系統中的移動單元之間的數據交換的伺服器的使用的原理框圖；圖14是示出在圖1的系統中，對提供計算能力的伺服器的使用的原理框圖；圖15是比較絕對和相對定位的原理圖；圖16是示出了對圖1的系統中對絕對定位的支持的原理框圖；圖17是示出了對用於在圖1的系統中定位的伺服器網絡的使用的原理框圖18是示出了對圖1的系統中的絕對位置的鏈式確定的原理框圖。
具體實施例方式圖1展示了系統的概貌，在該系統中通過舉例的方式可實現本發明的四個方面。 該系統允許至少確定移動單元的相對位置。系統包括多個移動單元1，在圖1中示出其中兩個。每個移動單元1包括互相耦接的蜂窩電話2和GNSS接收機3。GNSS接收機3能夠接收由屬於一個或多個例如GPS和 GALILEO的GNSS的衛星S1、S2所傳送的信號。兩個移動單元1的GNSS接收機3是空間上分離的，例如，相距10公裡。應該理解，諸如100公裡的更大距離也是可能的，但該距離越短，可認為相對定位的性能將會越好。在圖1中，由位於GNSS接收機3之間的虛基線指示該距離。不同的移動單元1的蜂窩電話2能夠使用蜂窩鏈路或非蜂窩鏈路彼此通信。該系統還包括彼此互連的多個定位伺服器4、5、6。移動單元1的至少一個能夠接入至少一個伺服器4。伺服器其中之一 4還連結到固定的GNSS接收機7，GNSS接收機7被放置在已知地點。此外，可將第三方設備8耦接到伺服器其中之一 6。現在將結合圖2到18描述可在該系統中實現的本發明的不同方面。圖2是示出了示例性的對圖1的系統中的移動單元1的相對定位的流程圖。假設要確定第一移動單元1相對於第二移動單元1的相對位置。在圖2的左側展示了被稱為用戶移動單元的第一移動單元的操作。在圖2的右側展示了被稱為參考移動單元的第二移動單元的操作。首先，用戶移動單元生成並向參考移動單元傳送初始化請求。參考移動單元接收該請求。兩個移動單元的GNSS接收機3如普通的GNSS接收機一樣工作。即，他們捕獲、跟蹤和解碼衛星信號。此外，他們能夠以已知的方式計算獨立的位置。當傳送初始化請求時，兩個移動單元的GNSS接收機3還實施編碼測量和載波相位測量。在兩個移動單元上對來自至少兩顆不同的衛星S1、S2的信號實施這些測量。兩個移動單元的編碼測量和載波相位測量必須對齊。即，在用戶移動單元處在特定時間點作出的測量必須與在參考移動單元處在相同時間點作出的測量對齊。如果這是不可能的，那麼，在一個接收機處在特定時間點作出的測量必須被外推或內插，以便將這些測量與另一個接收機的測量同步。參考移動單元向用戶移動單元發送測量結果。用戶移動單元接收這些測量結果並將其與自己的測量結果對齊。接下來，用戶移動單元使用所對齊的結果，用以形成新的可觀察的載波和編碼測量。為此，用戶移動單元為每路衛星信號形成兩個移動單元之間的單差(SD)。特定衛星Sj的載波相位的單差是在由參考移動單元的GNSS接收機3測量的衛星Sj的載波相位和由用戶移動單元的GNSS接收機3測量的衛星Sj的載波相位之間的差。類似地，特定衛星Sj的編碼的單差是在參考移動單元的GNSS接收機3測量的衛星Sj的編碼與用戶移動單元的GNSS接收機3測量的衛星Sj的編碼之間的差。這兩者都可被簡化如下SD(j) = signal (Sj->用戶移動單元的GNSS接收機)-signal (Sj->參考移動單元的GNSS接收機)
其中，SD(j)是對於特定衛星Sj的載波相位或編碼的單差。在圖1的例子中，j可以取值1和2。接下來，用戶移動單元通過將為不同衛星Si、Sj所確定的單差相減，而分別形成對於編碼和載波相位的雙差(DD)。這可被簡化如下DD = SD(j)-SD(i)= [signal (Sj->用戶移動單元的GNSS接收機)-signal (Sj->參考移動單元的 GNSS接收機)]-[signal (Si- >用戶移動單元的GNSS接收機)-signal (Si- >參考移動單元的GNSS接收機)]其中，DD是對於特定的衛星對Si和Sj的載波相位或編碼的雙差。在圖1的例子中，j可以等於1而i可以等於2。繼而，可如本領域已知的使用雙差產生平滑編碼測量。接下來，用已知方式計算浮點解。可在用已知方式進行的整數模糊度解算中進一步處理浮點解。當求解出模糊度之後，可執行非常精確的相對定位。然而，由於模糊度解算是消耗時間的任務，也可以直接使用浮點解。因而，在圖2中僅用虛線指出執行整數模糊度解算的步驟。使用該浮點解可達到的精度大約是30到60釐米，而用成功的附加整數模糊度解算可達到的精度是在釐米級。繼而，處理結果可被用於形成偽距或距離，並用於以已知方式由偽距或距離計算用戶移動單元的相對位置。最終，可向參考移動單元傳送該位置信息，或由參考移動單元接收該位置信息。應該理解，可將定位擴展到多於兩個移動單元。此外，可對由相同衛星發出但使用不同頻率的信號求值。而且，可對來自多於兩顆衛星的信號求值。所描述的在用戶移動單元和參考移動單元之間的傳輸可利用多種通信鏈路。當可用的時候，可以使用例如類似於無線LAN連接、Bluetooth 連接、UWB連接或紅外連接的非蜂窩鏈路。當在特定環境中此類連接出現問題時，可使用蜂窩鏈路替代。蜂窩鏈路依賴於經由蜂窩通信網絡(未示出)的移動單元1的蜂窩電話2之間的常規連接。 蜂窩鏈路可利用例如數據呼叫連接、GPRS連接、SMS連接、匪S連接或經由控制信道的連接， 在GPRS連接中，定位數據被插入數據分組。如果涉及多於兩個移動單元1，也可在不同移動單元之間使用不同類型的鏈路。已提到，各個移動單元1的蜂窩電話2和GNSS接收機3彼此連接。這一點可通過多種途徑實現。在圖3到圖6中展示了四種不同的實施方式。如圖3中所示，移動單元1可以是單一設備，在其中集成了蜂窩電話2和GNSS接收機3。蜂窩電話2和GNSS接收機3還可以依賴於用於定位的共享資源30，特別地依賴於共享的數據處理單元。共享資源30可以是以任何方式包括的用於蜂窩電話、可能適用於定位目的的資源，或專用於定位目的所提供的資源。繼而，GNSS接收機3將向共享資源30提供GNSS測量結果用以處理。然而，應該理解，如果要以操作傳統GNSS接收機同樣的方式操作GNSS接收機3，在GNSS接收機3中必須能夠執行一些數據或信號處理。如圖4中所示，可等同地實現蜂窩電話2和GNSS接收機3為獨立設備。可將GNSS 接收機3實現為例如蜂窩電話2的附屬設備。繼而通過一些通信鏈路將GNSS接收機3耦接到蜂窩電話2。該通信鏈路可以是例如固定電纜、Bluetooth 連接、紅外連接或超寬帶連接。同樣在這種情況中，蜂窩電話2和GNSS接收機3可利用共享資源30用於定位。尤其是，共享資源可被布置於蜂窩電話2中，GNSS接收機3向其提供GNSS測量結果。圖5再次示出了移動單元1，其中將蜂窩電話2和GNSS接收機3集成到單一設備中。然而，在這種情況下，蜂窩電話2和GNSS接收機3包括用於定位的獨立的資源50、51， 特別是獨立的數據處理單元。獨立資源50、51可交換經處理的數據和命令，而不僅是測量結果。最後，圖6再次示出了作為獨立設備的蜂窩電話2和GNSS接收機3。類似於圖4 中的，蜂窩電話2和GNSS接收機3包括用於定位的獨立資源50、51，其彼此交換經處理的數據和命令。應該指出，圖1的系統的移動單元1不必都以同樣方式實現。在移動單元1中，蜂窩電話2要與GNSS接收機3通信。圖7是示出了本發明的示例性實施方式的框圖，其中由專用應用編程接口 API實現此類通信。在圖7中，移動單元1的蜂窩電話2包括用軟體實現的API 70。API70是運行於蜂窩電話2中的定位應用71的接口。應用70、71 二者可由例如蜂窩電話2的獨立處理元件50運行。定位應用71可實現例如結合圖2所描述的計算。蜂窩電話2還包括通信裝置 72。特別地，通信裝置72可包括經由蜂窩通信網絡實現通信的發射機和接收機。此外，其可以包含例如紅外收發機、Bluetooth 收發機等。圖7還展示了相同移動單元1的GNSS 接收機3、存儲器73和傳感器74。傳感器74可以是例如氣壓計。當GNSS接收機3以例如RTCM格式的特定格式向蜂窩電話2發送有關定位的測量時，蜂窩電話2接收該消息並使用API 70對其進行解析。此外，API 70利用通信裝置72使蜂窩電話2能夠經由蜂窩或非蜂窩連接向定位伺服器4、5、6和/或一個或多個其他移動單元1發送數據。此數據可包括由定位應用71基於由GNSS接收機3所提供的測量數據而創建的輔助數據。此外，API 70利用通信裝置72使蜂窩電話2能夠經由蜂窩或非蜂窩連接從其他移動單元1或定位伺服器4、5、6接收數據。 API 70也可以實現接收來自傳感器74的測量數據。通過例如氣壓計的測量提供了有關移動單元1的當前高度的指示，定位應用71可將該指示用於幫助位置計算。而且，API 70允許控制由定位應用71進行的位置計算，以及控制測量存儲器73。測量存儲器73可以是例如蜂窩電話2的存儲器的部件。作為優選的，其可以是類似存儲卡的可被靈活地插入電話2並被再次拔出的可移除媒介的部件。進一步作為優選地，測量存儲器可以是GNSS接收機3的部件。測量存儲器73可用於存儲定位相關的消息和/或定位相關的數據。當在蜂窩電話2中創建任何位置信息之前，以及甚至當由來自用戶或第三方的請求激活定位之前，可將測量結果也存儲在存儲器73中。這樣確保當定位被激活時，該測量結果已經可用。使用在過去時間點的測量結果用於創建位置信息也被稱為回溯。為能夠執行相對定位，必須將來自兩個或更多GNSS接收機3的測量結果在時間上對齊或同步，這可能需要對測量結果的外推，或對測量結果的其他調整。當測量結果預先存儲在作為測量緩衝器的存儲器中時，這是有利的。圖8到10是通過舉例的方式示出了不同的回溯可能性的圖。
在圖8中所展示的方法中，用戶移動單元的GNSS接收機3在常規間隔執行編碼和載波相位測量，編碼和載波相位測量被存儲在測量存儲器73中。當在用戶移動單元處激活定位時，向參考移動單元發送初始化請求。因此，參考移動單元的GNSS接收機3也開始編碼和載波相位測量。當用戶移動單元接收來自參考移動單元的測量數據時，將這些數據與存儲在存儲器73中的測量數據對齊。繼而如結合圖2所描述的使用兩組測量數據以創建位置信息。在圖9中所展示的方法中，參考移動單元1的GNSS接收機3在常規間隔執行編碼和載波相位測量，編碼和載波相位測量被存儲在測量存儲器73中。當在用戶移動單元處激活定位時，向參考移動單元發送初始化請求。同時，用戶移動單元的GNSS接收機3開始編碼和載波相位測量。當接收到初始化請求時，參考移動單元向用戶移動終端傳輸所存儲的測量數據和新的測量數據。繼而，用戶移動終端如結合圖2所描述的使用所接收到的測量數據和其自己的測量數據來創建位置信息。在圖10中所展示的方法中，用戶移動單元的GNSS接收機3在常規間隔執行編碼和載波相位測量，編碼和載波相位測量被存儲在測量存儲器73中。此外，某一參考移動單元的GNSS接收機3在常規間隔執行編碼和載波相位測量，編碼和載波相位測量被存儲在測量存儲器中。當在用戶移動單元處激活定位時，向參考移動單元發送初始化請求。隨後，參考移動單元向用戶移動單元傳送所存儲的測量數據。當用戶移動單元接收到來自參考移動單元的測量數據時，將這些測量數據與存儲在用戶移動單元的存儲器73中的測量數據相對齊。繼而如結合圖2所描述的使用兩組測量數據來創建位置信息。可由例如用戶移動單元的用戶利用移動單元的用戶接口 UI來激活和/或控制移動單元1的定位。圖11是示出了在此類用戶接口和用戶之間，涉及相對定位的精度的示例性對話的流程圖。在左側，展示了由用戶接口在移動單元的顯示器上展示的選項，而在右側，指出了用戶可能的選擇。在初始化定位前，用戶接口可能向用戶詢問相對定位的期望精度。用戶可以選擇例如10米的精度。當實現了該精度時，用戶接口通知用戶10米的期望精度已經實現，並向該用戶詢問現在是否要確定更高精度的相對位置。用戶現在可請求例如更高精度的相對位置。當已經實現了更高的精度時，用戶接口就有關所實現的精度(例如10釐米精度)通知用戶。而且，用戶接口向用戶詢問是否仍需要確定更高精度的相對位置。用戶現在可能例如拒絕更高精度的定位，從而終止定位。通過選擇精度，用戶可影響例如定位所需的時間。例如通過改變所考慮的頻率的數量，改變參考移動單元1的數量，使用或忽略整數模糊度解算等，可由移動單元1改變定位的精度。利用用戶接口，繼而，用戶可設置期望精度級別，例如釐米級、分米級或N米級，其中N是可選擇的整型。作為優選地或附加地，用戶可設定將用於定位的時間，例如，最小、最大和默認時間。而且，可使用戶能夠定義優選的所要執行的動作，如果超出了預設時間，或者無法實現預設的或所選擇的精度，則執行這些動作。如圖11中的示例，一旦實現了期望精度級別，用戶接口會詢問用戶是否希望繼續擁有更高級別的精度。可被移動單元1的用戶接口支持的用戶控制選項還包括，例如，從定位伺服器4或從至少一個其他移動單元1請求相對定位，在蜂窩電話2的顯示器上顯示地圖或多幅地圖，在可從顯示器中看到的地圖上查找移動單元1的地點，下載地圖，下載能利用相對定位的應用和數據，下載對用於蜂窩電話2或者GNSS接收機3的移動定位軟體的更新，在顯示器上標記興趣點(POI)，在顯示器上標記其他移動單元1的位置，作為跟蹤功能的一部分在顯示器上標記移動單元1途經的路線和其他移動單元1途經的路線，下載、使用並創建類似於指引方向的導航方向，下載並使用其他定位應用等。用戶接口也可以使參考移動單元的用戶能夠定義不同的隱私設置。參考移動單元的用戶可定義例如他/她的相對定位對誰可見。實踐中，這可通過例如將一些其他用戶定義為「友好用戶」而實現。「友好用戶」不必請求許可以知曉參考移動單元的位置，而是自動地被提供GNSS測量結果。如果另一個請求GNSS測量數據的用戶不是「友好用戶」，則必須向被請求位置的用戶要求許可。可經由通信連接請求許可，並可將其顯示在參考移動單元的蜂窩電話2的顯示器上。也可將某些用戶定義為「被拒絕的用戶」，在任何情況下，都不會向其傳遞位置。這樣，用戶不必為他們的請求所打擾。圖12是示出了對移動單元1中的用戶接口的示例性集成的原理圖。移動單元1包括作為蜂窩電話2的部件的顯示器120和鍵盤121。其還包括經由鍵盤121接收輸入並經由顯示器120展示信息和選項的UI應用122。UI應用122可由例如運行於蜂窩電話2的共享的或獨立的資源30、50中的軟體實現。UI應用122還能夠為運行於共享的或獨立的資源30、50、51中的定位應用71提供命令，並經由蜂窩電話2的通信裝置72與其他設備通信。這些通信裝置72可以與如結合圖2所描述的用於在用戶移動單元和參考移動單元之間通信的那些通信裝置相同。通信裝置72也可以實現與所展示的用於在用戶移動單元和參考移動單元之間通信的相同類型的蜂窩和/或非蜂窩鏈路。通過移動單元1的物理地點的簡單展示給出用戶接口的附加外部部件125，其表示基於GNSS測量而被定位的移動單元1的確切部位。此信息對於具有釐米級別精度的定位是重要的。圖2到圖12涉及圖1系統的移動單元1的實施方式，而圖13到圖18涉及圖1系統的移動單元1與一個或多個定位伺服器4、5、6的可能交互。然而，必須注意到，與此類定位伺服器的交互並不是所提出的定位所要求的，而是實現了另外的選擇。如上文所述，移動單元1可使用蜂窩或非蜂窩鏈路彼此直接通信。圖13是展示了示範性可選實施方式的框圖，其中每個移動單元1僅必須與定位伺服器4建立連接用以交換測量數據。定位伺服器4包括通信裝置130，其實現與多個移動單元1以例如數據呼叫連接、 GPRS連接、SMS連接、匪S連接或WLAN連接的形式通信。每個移動單元1包括相對應的通信裝置。此外，定位伺服器4包括定位支持元件131、隱私檢查元件132和輔助數據元件133。 每個這些元件131、132、133包括至少運行於伺服器4的處理單元中的軟體。當用戶移動單元1對參與定位感興趣時，其通知定位伺服器4並提供其地點。定位伺服器4以確認消息作為響應。移動單元1隨後向定位伺服器4以例如RTCM格式發送 GNSS測量數據。接下來，定位伺服器4向用戶移動單元1轉發來自其他移動單元1的GNSS 測量數據。任何數據交換都在定位伺服器4中經由其通信裝置130實現，而任何定位相關的處理都由定位支持元件131實現。一旦經由定位伺服器4接收到來自其他移動單元1的 GNSS測量數據，用戶移動單元1執行結合圖2所描述的計算以確定其相對位置。
繼而，可由用戶移動單元1向定位伺服器4傳遞所確定的位置信息，定位伺服器4 將該位置信息轉發給其他所涉及的自己不執行位置計算的移動單元1。作為優選地，用戶移動單元1也可以直接向另一個移動單元1發送所確定的位置信息。因而，一些移動單元 1可能是僅提供GNSS測量數據而自身不實現任何相對定位計算的被動移動單元1。由於定位伺服器4在移動單元1之間傳遞機密信息，所以提供了隱私元件132。隱私元件132還包括軟體存儲空間。在該軟體存儲空間中，為每個移動單元1存儲「友好用戶」列表和「被拒絕的用戶」列表。由定位伺服器4的定位支持元件131以與前文對由移動單元1所存儲的對應列表類似的方式利用這些列表。移動單元1可經由通信裝置130向定位伺服器4提供作為傳送用於定位的消息的一部分的，作為專用隱私消息的，和/或基於定位伺服器4的請求的隱私數據。隨後，由例如接收此隱私數據的定位支持元件130對隱私元件132尋址。輔助數據元件133生成包括例如GPS系統的星曆和曆書數據、參考時間、參考位置或衛星完整性信息的輔助數據，並基於請求經由通信裝置130向移動單元1提供這些數據。 移動單元1可在普通衛星定位中利用此信息。作為優選地，移動單元1可創建輔助數據並向定位伺服器4提供該數據。在本發明的另一個示例性實施方式中，定位伺服器不限於在移動單元之間轉發有關定位的消息。其也可以為特定移動單元組創建自身的位置信息，以便減少在該移動單元處的處理負載。這在圖14中示出。圖14展示了定位伺服器6、連結到定位伺服器6的多個移動單元1和等同地連結到定位伺服器6的第三方設備8。定位伺服器6包括通信裝置130和處理元件140。可由移動單元1其中之一請求或由第三方設備8請求而初始化對移動單元1的定位。在定位伺服器6處經由通信裝置130接收該請求並將其轉發到處理元件140。處理元件140請求並隨後接收經由通信裝置130的來自多個移動單元1的GNSS測量數據。處理單元140運行定位軟體，該定位軟體確定移動單元1彼此之間的相對位置，並經由通信裝置 130向所涉及的移動單元1和/或第三方設備8發送位置信息。確定相對位置包括如結合圖2所描述的例如確定單差，確定雙差，形成平滑雙編碼差、計算浮點解，執行整數模糊度解算、形成偽距或距離，以及計算該相對位置。第三方設備8可使用所得信息以提供不同的服務或應用。作為優選地，第三方設備8也可直接與移動單元1通信以接收有關其相對位置的信息。此外，處理元件140可創建並提供其他有關移動單元1的信息，例如，絕對和/或相對速度，角速度，估計軌跡，時間和/或估計的相遇地點，和/或移動單元1的方向。應該理解處理元件140也可以運行屬於圖13的定位支持元件131、隱私元件132 和輔助數據元件133的任何軟體，以及在處理伺服器中實現的任何其他軟體。到目前為止，僅處理了對移動單元1的相對定位。然而在本發明的一些實施方式中，也允許可靠的絕對定位。圖15示出了相對定位和絕對定位之間的差別。在圖15的上半部，指示出用戶移動單元的位置150和參考移動單元的假定位置 151。根據圖2中所展示的方法，可以確定用戶移動單元相對於參考移動單元的精確相對位置。然而，如果參考移動單元僅有關於其位置151的有偏差信息可用，那麼可基於相對定位而確定的用戶移動單元的任何絕對位置150也是有偏差的。在圖15的下半部，指示出用戶移動單元的位置152和參考移動單元的已知位置 153。根據在圖2中所展示的方法，可確定用戶移動單元相對於參考移動單元的精確相對位置。這裡，還假設參考移動單元具有可用的關於其位置153的精確信息。因此，可基於參考移動單元的正確位置和所確定的精確相對位置而確定用戶移動單元的正確位置152。由箭頭指出了圖15的上半部分中的有偏差的參考位置151與圖15的下半部分中的正確的參考位置153之間的誤差。該誤差正好導致了用戶移動單元位置150相對於精確用戶移動單元位置152的相同誤差。圖16是示出了本發明示例性實施方式的框圖，其中可確定移動單元的精確絕對位置。圖16展示了連接有多個GNSS接收機7、160、161的定位伺服器4。可將GNSS接收機7、160、161物理地連接到定位伺服器4，其也可以彼此遠離。此外，移動單元1被連接到定位伺服器4。在定位伺服器4處獲知GNSS接收機7、160、161的準確地點。定位伺服器4還能訪問在這些GNSS接收機7、160、161處所執行的GNSS測量。當移動單元1向定位伺服器4傳送初始化請求時，定位伺服器4首先確定位置上最接近於移動單元1的GNSS接收機7。繼而，定位伺服器4從多種所連結的移動單元1中接收GNSS測量數據，並從最接近的GNSS接收機7獲得測量數據。基於所接收測量數據，定位伺服器4確定移動單元1的相對位置。此外，定位伺服器4確定移動單元1其中之一相對於GNSS接收機7的相對位置。 基於GNSS接收機7的準確地知道的地點，現在，定位伺服器4還能夠計算移動單元1的絕對位置。由於相對定位的精度可以非常高，所計算出的移動單元1的絕對位置的精度依賴於GNSS接收機7的已知位置的精度。優選地，定位伺服器4可類似於參考圖13所描述的，僅收集全部所需的信息，並向移動單元1其中之一提供該信息以執行計算。最後，如在作為舉例的圖1、圖17和圖18中所示，定位也可利用定位伺服器4、5、6 互相連接的網絡。圖17展示了三個互相連接的定位伺服器4、5、6的網絡，網絡可與例如在圖1中示出的相同。可使用例如網際網路連接、GPRS連接或WLAN連接等而使定位伺服器4、5、6互相連接。每個定位伺服器4、5、6能如結合圖14所描述的為所附接的移動單元1實現定位計
笪弁。對於定位伺服器其中之一 6，連接有包括移動單元1-1的大量的移動單元1。而對於另一個定位伺服器5，僅連接有單一的移動單元1，即移動單元1-2。對於第三定位伺服器 4，連接有包括移動單元1-3的兩個移動單元1。由於到定位伺服器4、5、6的移動單元1的不對等分布，定位伺服器6可同定位伺服器4和5分攤其計算負載。而且，定位伺服器4、5、6彼此間可共享定位信息，以實現對連接到不同定位伺服器4、5、6的移動單元1的相對定位。例如在圖17中，移動單元1-2和1-3可利用位於定位伺服器4和定位伺服器5之間的用於交換由移動單元1-2和移動單元1-3所提供的必需 GNSS測量數據的鏈路而確定其相對位置。即使既不知道移動單元所連結的定位伺服器的精確位置，也不知道連接到該定位伺服器的GNSS接收機的精確位置，也可以支持對移動單元的絕對定位。如同將結合圖18 而更詳細解釋的，如果已知任何一個定位伺服器的精確位置或附接到任何一個定位伺服器的GNSS接收機的精確位置，在這種情況下使用網絡，可實現絕對定位。圖18再次展示了三個定位伺服器4、5、6的網絡。每個定位伺服器4、5、6包括允許在各自的伺服器的地點的GNSS測量的GNSS接收機(未示出)。此外，已知定位伺服器其中之一 4的準確絕對位置。第一移動單元1-4被連接到定位伺服器6。第二移動單元1-5可被連接到定位伺服器6和定位伺服器4。現在，將確定移動單元1-4的精確絕對位置。在一種可選方式中，類似於參考圖2所描述的，基於GNSS測量確定相對於定位伺服器5的位置的定位伺服器4的精確位置。另外，類似於參考圖2所描述的，基於GNSS測量確定相對於定位伺服器5的位置的定位伺服器6的精確位置。另外，類似於參考圖2所描述的，基於GNSS測量確定相對於定位伺服器6的位置的移動單元1-4的精確位置。基於所得的移動單元1-4相對於定位伺服器4的位置的總計相對位置，並基於定位伺服器4的已知絕對位置，可確定移動單元1-4的確切絕對位置。在另一種可選實施方式中，基於GNSS測量確定相對於定位伺服器4的位置的移動單元1-5的精確位置。此外，基於GNSS測量確定相對於移動單元1-5的位置的定位伺服器 6的精確位置。此外，基於GNSS測量確定相對於定位伺服器6的位置的移動單元1-4的精確位置。基於所得到的移動單元1-4相對於定位伺服器4的位置的總計相對位置，並基於定位伺服器4的已知絕對位置，可例如通過定位伺服器4的處理元件或通過定位伺服器6 的處理元件確定移動單元1-4的確切絕對位置。而且，當存在許多定位伺服器4、5、6以及許多連接到這些定位伺服器4、5、6的移動單元1時，在網絡中可聚集大量的測量數據。該數據可用於建模大氣層及其部分，用於建模對流層，用於建模電離層等。應該注意，所描述的實施方式僅構成本發明的多種可能實施方式中被選出的一些。此外，可單獨地或在與至少一個其他所述實施方式的組合中使用任何所描述的實施方式。
2權利要求
1.一種方法，包括-接收來自伺服器的請求以提供有關衛星信號的編碼測量和載波相位測量；以及-基於所述請求向所述伺服器提供編碼測量和載波相位測量的傳輸，其中所述請求適用於請求多個全球導航衛星系統的任何一個的衛星信號的編碼測量和載波相位測量。
2.一種設備包括-處理元件，其配置為接收來自伺服器的請求以提供有關衛星信號的編碼測量和載波相位測量；以及-處理元件，其配置為基於所述請求，向所述伺服器提供編碼測量和載波相位測量的傳輸，其中所述請求適用於請求多個全球導航衛星系統的任何一個的衛星信號的編碼測量和載波相位測量。
3.一種行動裝置，包括-處理元件，其配置為接收來自伺服器的請求以提供有關衛星信號的編碼測量和載波相位測量；以及-處理元件，其配置為基於所述請求，向所述伺服器提供編碼測量和載波相位測量的傳輸，其中所述請求適用於請求多個全球導航衛星系統的任何一個的衛星信號的編碼測量和載波相位測量。
4.一種方法，包括在伺服器處-提供對有關衛星信號的編碼測量和載波相位測量的請求用於傳輸；以及-接收響應於所述請求的編碼測量和載波相位測量，其中所述請求適用於請求多個全球導航衛星系統的任何一個的衛星信號的編碼測量和載波相位測量。
5.一種用於伺服器的設備，包括-處理元件，其配置為提供對有關衛星信號的編碼測量和載波相位測量的請求用於傳輸；以及-處理元件，其配置為接收響應於所述請求的編碼測量和載波相位測量，其中所述請求適用於請求多個全球導航衛星系統的任何一個的衛星信號的編碼測量和載波相位測量。
6.一種伺服器包括-處理元件，其配置為提供對有關衛星信號的編碼測量和載波相位測量的請求用於傳輸；以及-處理元件，其配置為接收響應於所述請求的編碼測量和載波相位測量，其中所述請求適用於請求多個全球導航衛星系統的任何一個的衛星信號的編碼測量和載波相位測量。
全文摘要
本發明涉及基於衛星的定位。具體地，本發明涉及組件(1)的定位。組件(1)包括GNSS接收機(3)和無線通信模塊(2)，並可以使用蜂窩鏈路或非蜂窩鏈路與其他組件(1)交換GNSS信息。基於在該組件(1)處的GNSS測量而確定組件(1)之間的相對位置。API 70支持GNSS接收機(3)和無線通信模塊(2)之間的通信。通過用戶接口(122)使定位成為可控制的。定位伺服器(4、6)可將信息從一個組件(1)轉發到另一組件，或者可以處理用於組件(1)的位置計算。依靠布置在已知地點並耦接到此類伺服器(4)的GNSS接收機(7)實現絕對定位。定位伺服器網絡實現在定位伺服器(4、5、6)之間的信息交換。
文檔編號G01S5/02GK102353933SQ20111027484
公開日2012年2月15日 申請日期2004年10月21日 優先權日2004年10月21日
發明者H·塞羅, J·西爾雅蘭納 申請人:諾基亞公司