专利名称：定位系统的改进的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种全球定位系统的改进，特别是一种可以向外界提供组合的位置和识别信息的系统。
在通讯领域近年来出现了一些较为先进的技术。这些技术包括卫星导航，将移动无线电系统发展为移动电话系统，中继无线电系统以及个人通讯系统。所需要做的是使这些技术成为可以被利用的形式。
这些新系统本身具有数种形式。例如可以有在地域上广泛分布的蜂窝状网络(例如在澳大利亚由Telecom管理的移动通信网络TMTelecom)。这种网络在下面被称为蜂窝状移动电话通讯网络。
移动电话的另一种形式是中继无线电系统，原则上它的操作原理与蜂窝状移动电话通讯网络相同，它包括一些在一定区域内分布的无线电发射/接收台站，这些台站之间相互联络以使车载或其它的便携式无线电发射/接收装置与最近的一个发射/接收台站联系。由于所有分布的发射/接收台站之间相互联络，所以可以有效地进行整个网络内的通讯。中继无线电系统一般专用于特殊的通讯网络，例如出租车通讯网络或信使通讯网络等。通过中继无线电通讯网络传递的信息一般要比通过蜂窝状移动电话通讯网络所传递的信息短得多，且中继无线电系统一般为特制的，因此进行通讯的费用少于通过蜂窝状移动电话通讯网络进行通讯的费用。
移动电话系统的另一种形式是个人通讯系统，其中一些在一定区域内分布的发射/接收台站具有一个有限的范围，而车载或其它的便携式发射/接收装置要想与这些台站进行通讯就要求其处于这些台站中至少一个台站的范围之内。这些局部地区的通讯系统一般用于人口密集地区，且要求用户在利用个人通讯系统进行通讯之前与所处范围之内的一个可识别的发射/接收台站进行联系。
在本说明书中“移动电话系统”是指上述这些系统中的任一种。这就是说，“移动电话系统”包括蜂窝状电话通讯网络、中继无线电系统及个人通讯系统。
相应地，按照本发明的一种形式，提供了一种追寻车辆位置的系统，该系统包括一个局部定位信息提供装置，它对由卫星接收到的定位信息进行校正，以产生一个局部定位信号，该系统还包括一个移动电话系统，它将所述局部定位信号送到车辆上。
该移动电话系统最好对该定位系统提供附加的信息。
该局部定位信号最好作为控制层或作为信息信号的一部分被送到该移动电话系统上以被一个移动电话接收器所接收，它进一步包括差分全球定位装置以得到该接收器的三维位置。这种控制层或信息信号在下文中被称为“特殊信号层”。
该定位信号最好与识别信号一起通过该特殊信号层从各个移动电话接收器送到数据库装置，从而有关各个移动接收器的位置、识别及其它的信息可被遥测。
按照本发明的另一种形式，给出了一种包括全球定位计算装置的移动电话系统发射/接收器。
该全球定位计算装置最好可利用差分全球定位系统(GPS)校正信号以通过该全球定位计算装置获得较精确的位置信息。
该差分GPS校正信号最好被送到移动电话系统所提供的通讯路径的一个特殊信号层上，而该移动电话发射/接收器构成了该系统的一部分。
按照本发明的另一种形式，提供了一种全球定位系统，其中接收站可接收初步定位信号，并由此计算出该接收站的位置;该系统进一步包括一个基地站以接收该定位信号的数据，其中该数据通过移动电话系统的一个通讯路径被传送。
该数据最好通过所述通讯路径的特殊信号层被传送。
在本发明的一个特定的最佳形式中，移动电话系统包括蜂窝状网络系统。
在本发明的另一个最佳形式中，移动电话系统包括中继无线电系统。
在本发明的另一个最佳形式中，移动电话系统包括个人通讯系统。
附加的数据最好也通过所述通讯路径向该接收站提供，所述附加信息包括局部定位信息;该局部定位信息使该接收站根据该局部定位信息计算出校正的定位信息。
该接收站最好根据基地站的请求仅仅计算并传送该基地站的位置信息。
在本发明的一个最佳形式中，根据基地台站的请求，该接收站计算并传送校正的位置信息。
在一个最佳形式中，所述数据还包括卫星识别数据，它包括接收站所接收初步定位信息的卫星的标识。
下面参照附图介绍本发明的实施例。
图1是普通的全球定位系统的示意图;
图2是普通的移动电话网络的示意图;
图3是根据本发明的第一实施例的蜂窝状移动电话通讯网络的示意图;
图4是表示用于图3所示蜂窝状网络的本发明第二实施例的差分全球定位系统中所用的校正信号产生站的示意图;
图5是根据本发明第二实施例的在移动站与基地站之间的通讯联系框图;
图6是移动站与基地站间特殊使用方法的示意图;
图7是用于中继无线电系统的本发明第三实施例的框图;
图8是图7中系统的时间图。
参照图1，图中示出了采用从卫星11得到信息的差分全球定位系统的基本操作方式。在这种结构中，一个便携式差分全球定位装置12可以从一般为四个卫星11上接收到信号，并由此计算出精度为100米范围的三维位置。在由一个地面基地校正站14提供的校正信号的帮助下，该差分全球定位装置12可以得出精度为1米的三维位置。目前这种系统主要依靠无线电传送来使校正信号13延迟从校正站14进入移动差分全球定位装置12。
图2是移动电话系统的示意图，图中示出两个单元15、16以及一个经过这两个单元之间的装有移动电话18的汽车17。一个无线电通讯系统包括基地站19、20，使得可以进行移动电话18与公共电话网21之间的双向通讯。特别是，该移动电话系统使得在移动电话18从单元15经过单元16时该双向通讯继续进行。电话从一个单元到另一个单元的转移是靠一个位于基地站19、20的适当的控制设备进行的，并且依靠一个无线电通讯系统，它采用一个分成至少一个信号层23和一个控制层的通讯路径22。特殊信号层24包括一个控制层，它传送与移动电话18正在进行的通话有关的管理信息，包括该移动电话的识别及其它相应的信息，以便于移动电话18的通话从单元15转移到单元16。特殊信号层24不被计费且为连续的。通讯路径22还包括一个信号层23，它用来传送该电话系统的用户想要通过移动电话18传送给另一个用户的信息。该信息一般情况下被计费。
图2所示的移动电话系统可以进行任何两个电话18那样的移动电话之间的通话。它还可以进行移动电话18与公共电话网21的固定用户之间的通话。
特殊信号层可以整个地处于控制层内或处于控制层与信号层之间。
图3表示本发明的第一实施例，包括一个多用途移动通讯装置25，该装置包括一个移动电话部分26及一个差分全球定位装置27。
在图3所示的装置中，在特殊信号层24提供校正信号13，以被通讯装置25的差分全球定位系统部分27所接收。依靠这个信息，如图1所示，该差分全球定位系统部分27就可以计算出该通讯装置25的准确三维位置。这个信息与该通讯装置25的识别信息一起返回到特殊信号层24，以通过公共电话网或用户线21传送给信息用户28。
在这种装置中应当注意到，通过图2所示的移动电话系统中所提供的现有通讯渠道，至少可以将识别信息及位置信息在通讯装置25与信息用户28之间传送。
图4表示所建议的Ausnav基地站30的地理分布图。如图所示，每个Ausnav基地站30可从卫星11接收全球定位信息，而每个Ausnav基地站的地理位置是已知的，并使用这个信息产生校正信号13，以被移动差分全球定位装置12所接收。其它相似的基地站30可以由其它差分校正信息的提供者提供。
该差分全球定位装置12按如下方式计算其位置1.采用轨道系数(天文年鉴)的数据库，确定目前为可见的一组卫星;
2.采用天文年鉴，按照地理情况选择一组四个卫星;
3.使接收器与选定卫星的信号同步以计算出准确的卫星位置;
4.测量从各卫星接收到信号的时间并提取信号的传送时间以得到卫星到接收器的距离或“伪范围”;
5.根据“三角原理”算出接收器的位置。
图5和图6表示如何在移动电话系统中装入图4所示的差分全球定位系统。
参见图5，在一个移动式多用途通讯装置25与至少一个基地站32之间建立一个无线电联系31。该无线电联系使得识别和位置信息等数据可以在该通讯装置25与基地站32之间传送。
此外，在该通讯装置25与基地站32之间具有至少一个起管理作用的特殊信号层33。
这些信号层被叠加在特殊信号层24上，且信号层23可以被叠加在其上并通过移动电话网络的通讯路径22传送(参见图2)。在最佳形式中，通话信息等通过信号层23传送(并相应地计费)，同时校正校正13、由通讯装置25产生的位置信号及识别信息通过特殊信号层24传送(相应地不计费并与信号层23是否工作无关)。
图6表示所叠加得到的系统，它具有以下特征移动通讯装置25的网络与公共电话网按以下方式联接。每个移动电话通讯装置25包括一个移动电话部分26和一个差分全球定位系统部分27(见图3)。
一个Ausnav或类似的校正信号13被传送到一个移动交换中心34，以通过通讯路径22的控制层24传送到基地站32，再传送到移动通讯装置25。根据这个信息以及识别信息，移动通讯装置25可以通过通讯路径22的特殊信号层24定期地将其三维位置及识别经公共电话网21报告给控纵台，例如报告给舰队的管理站，使之可以实时监测移动通讯装置25的位置和运动。
图6的系统具有三种主要的操作模式。在第一种模式中，操纵台请求一个或数个移动通讯装置25立刻通过通讯路径22将未校正的位置信息进行传送。第二种模式与第一种模式相似，所不同的只是要求将未校正的位置信息及该移动通讯装置所用的卫星的号码或其它的标识一起传送，以计算该未校正的位置信息。在第三种模式中，要求传送校正的位置信息。在这种情况下，差分全球定位系统部分27计算出校正的位置，而移动通讯装置25将校正的位置信息及识别信息送到操纵台。
图7以框图形式表示按照本发明的中继无线电系统实施例。中继无线电系统包括至少一个(但一般为一组)基地站35，它们通过一个无线电控制频道37与至少一个移动站36联系。该“控制”频道相应于在本说明书中先前提到的“特殊信号层”24。
移动站36通过控制频道37与基地站35联系，它采用一种中心通讯控制系统，其中移动站36接收到的信息可以被传送到控制中心、其它的移动站或公共电话网21中，或者相反，可以从其它移动站或控制中心传送到移动站36。在这个特例中，基地站35通过用户线39与控制计算机38联系。视情况该用户线39可以是基地站35与控制计算机38之间的直接连接和/或通过其它公共或私人通讯网络或经过其它中继无线电的连接。
根据本发明的第三实施例，中继无线电系统通过按下述方式增加差分全球定位系统而加以改进移动站36包括一个差分全球定位系统接收器40(相应于在本说明书前面提及的差分全球定位系统装置12)，利用直接从卫星11接收到的信息及校正信息以提供对应于差分全球定位系统接收器40位置的信息。该校正信息是从中继无线电系统的一个选定频道41得到的(相应于本说明书中前面提及的“特殊信号层”24)。该选定频道最好与控制频道37具有固定联系，这样一旦移动站36锁定在控制频道37它可以自动地定位并与选定频道联系。此外，选定频道的位置也可根据位置请求而被传送。校正信号由基地站35送到选定频道41，而基地站从控制计算机38经公共电话网42(见图7)或经选定的用户线39通过调制解调通讯方式接收该校正信号。
一个交换装置43使得移动站36在控制频道37与选定频道41之间转换，并在接收与发射模式之间转换。这个装置一般装在中继无线电装置中，并通过频道37和41的信号进行控制。
在使用中，例如在车队中，可以使用计算机的车队经理44可向某一移动站36发出查询位置的要求。该要求经用户线39传到基地站并送到控制频道37，以被移动站36接收。移动站36从频道37收到“询问位置”的信号后，将通过控制频道37回答该要求，然后换到选定频道41以接收校正信号。当移动站正确地接收到该信号后，它(装有差分全球定位系统接收器40)将计算其位置并通过选定频道41将该信号与识别信息一起送回。该信息被传到控制计算机38，以便提供给车队经理44。
图8给出了该方法的进一步细节及在基地站35和移动站36之间传送的位置查询信号。
在普通工作状态下，处于开启状态的移动站36将在控制频道37检索。若选定频道41与控制频道37相关联(例如是相邻频道)的话，则移动站36将自动知道到何处寻找差分全球定位系统误差校正数据。若不是这样的话则必须在具有差分全球定位系统校正信息的选定频道41进行第二次检索。在一个特定的形式中，所传送的信息具有特别的数位模式，以作为选定频道41的容易被认出的标识。当移动站36转移到每一个新的基地站35时都必须重复这一过程。在另一种形式中，选定频道的标识可以通过控制频道39传送。
一旦确定了控制频道37和选定频道41，该移动站36在两个频道中进行扫描以在控制频道37寻找选定请求，并在选定频道41寻找差分全球定位系统误差数据。在每个频道所花费的时间取决于控制信息与差分全球定位系统误差信息那个更重要，这可以由用户设定。在本例中，在选定频道41使用两秒，而在控制频道37使用八秒。
当移动站36在控制频道37接收到电话呼叫后，它就按普通方式工作，这就是说，它将用户传送的信息通过控制频道37在移动站36与日前接触的一个基地站35之间进行传送。然而，当它接收到一个要求传送位置信息的要求时，移动站36按照上述方式将位置和识别信息进行传送，随后，移动站36恢复到普通工作状态。
本发明特别适用于车队控制等用途，在这种应用中需要定期了解车队车辆的地理位置。上面仅仅介绍了本发明的实施例，对本领域的技术人员而言在不偏离本发明的实质和限定范围的前提下对其进行改进是显而易见的。
权利要求
1.一种追寻车辆位置的系统，包括局部定位信息提供装置，它对从卫星接收到的定位信息进行校正以产生一个局部定位信息信号，该系统还包括一个移动电话系统，它将局部定位信息信号传送到所述车辆上。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，该移动电话系统将附加信息加到该系统中。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，该局部定位信息信号作为控制层信号或信息信号的一部分在所述移动电话系统中传送，以便被移动电话接收器所接收，该移动电话接收器还包括一个差分全球定位装置，以得到该接收器的三维物理位置。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述定位信息与识别信息一起从移动电话接收器经所述特殊信号层传回到数据库装置，从而一组移动接收器的位置、识别及其它信息可以被遥测。
5.一种移动电话系统，其发射/接收器包括全球定位计算装置。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述全球定位计算装置采用差分全球定位系统校正信号，这样通过该全球定位计算装置可得到相对较准确的位置信息。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述差分全球定位系统校正信号是在一个由所述移动电话系统的发射/接收器构成其一部分的移动电话系统所提供的通讯路径特殊信号层上传送。
8.一种全球定位系统，其中接收站用来接收初步定位信息，并由此计算出所述接收站的位置，该系统进一步包括基地站，它用于接收包括该定位信息的数据，该数据经移动电话系统的一个通讯路径被传送。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述通讯路径包括至少一个信号层和一个控制层。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述数据是通过该通讯路径的特殊信号层传送的。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述特殊信号层夹在信号层和控制层之间。
12.如权利要求8所述的系统，其特征在于，该移动电话系统包括一个蜂窝状网络。
13.如权利要求8所述的系统，其特征在于，该移动电话系统包括一个中继无线电系统。
14.如权利要求8所述的系统，其特征在于，该移动电话系统包括一个个人通讯系统。
15.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述附加数据通过通讯路径提供给接收站，所述附加数据包括局部定位信息，所述局部定位信息使接收站可以基于该局部定位信息计算出校正的位置。
16.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述接收站在基地站的要求下，将其位置计算出并传送到基地。
17.如权利要求15所述的系统，其特征在于，在基地站的要求下，该接收站计算并传送该校正的位置。
18.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述附加信息包括卫星识别数据，它包括接收站所接收的初步定位信息来源的卫星的标识。
全文摘要
一种定位系统，其中接收站例如多用途移动通讯装置(25)可以计算出其位置，该系统进一步包括基地站(28)，它可通过移动电话系统的一个通讯路径从该接收站(25)接收定位信息。该系统可以通过该通讯路径(22)在一个特殊信号层(24)上接收一个校正站(14)的校正信号(13)，从而该接收站可以计算出校正的位置。该系统可以用于各种移动电话系统中。
文档编号G01S5/14GK1094557SQ93112649
公开日1994年11月2日 申请日期1993年12月2日 优先权日1992年12月2日
发明者卢卡斯·朗金诺, 迈尔斯·P·穆迪 申请人:沃克森国际有限公司