包括提供移动台可以从其确定它的位置的信息的基站的系统的制作方法

文档序号:14943820发布日期:2018-07-17 11:16阅读:224来源:国知局

在实施例中,一种系统包括基站和服务器。每一个基站具有相应的固定位置,并且被配置成广播移动台可以用来确定移动台的位置的信息。并且服务器被配置成与基站通信和跟踪移动台的位置。

这样的系统的示例是航空移动机场通信系统(aeromacs),其是遵从aeromacs标准的系统。aeromacs包括位于机场内和周围的相应固定的、已知的位置中的基站,以及与基站通信并且跟踪机场内和周围的可移动站(即,移动台)的位置的至少一个服务器。移动台的示例包括飞机、加油车、行李车/手推车、其它航空器-服务车辆,以及甚至诸如行李处理者之类的停机坪人员(tarmacpersonnel)。如果移动台包括供与诸如美国navstar全球定位系统(gps)或其它基于卫星的位置系统之类的全球导航卫星系统(gnss)一起使用的电子定位电路或系统,则基站可以被配置成向移动台广播移动台可以用来增加移动台的gnss位置确定的准确度的信息。并且如果移动台不包括电子gnss系统,则基站可以被配置成向移动台广播移动台可以从其确定它的位置的信息。由于基站无论如何都被包括在系统中,例如,以允许服务器与移动台之间的通信(很像手机信号塔(celltower)允许电话网络与移动电话之间的通信),人们可以将基站配置成广播移动台可以从其确定它的位置而不向aeromacs添加显著的复杂度和成本的信息。

附图说明

图1是根据实施例的诸如aeromacs之类的系统的图。

图2是根据实施例的图1的系统的基站的图。

图3是根据实施例的图1的移动台的图。

图4是根据实施例的图1的系统的服务器的图。

图5是根据实施例的图1的系统的基站和服务器、图1的支持gnss(gnss-enabled)的移动台和gnss卫星的图。

图6是根据实施例的方法的流程图,其中图5的基站提供使由图5的移动台做出的gnss位置确定的准确度增加的信息。

图7是图1的系统的基站和服务器以及图1的不支持gnss(gnss-disabled)的移动台的图。

图8是根据实施例的方法的流程图,其中图7的基站提供信息,图7的不支持gnss的移动台可以从所述信息确定它的位置。

具体实施方式

随着空中交通方面的增加,以及因而停机坪拥堵方面的增加,在一些机场处,已经变得所期望的是这些机场包括实时监视和显示所有移动台的相应位置的交通监视系统。移动台的示例包括航空器、车辆(例如,行李手推车、加油车、救火车、救护车),以及甚至诸如机场员工之类的人员。另外,“移动台”可以是指例如航空器、车辆或人,或者可以是指例如航空器、车辆或人上的或由航空器、车辆或人携带的监视系统电子电路。例如,通过在处于与彼此或与另一物体碰撞的危险中的一个或多个移动台上发出警报,或者通过以其它方式生成警告,这样的系统可以例如帮助机场运营商防止由移动台的不正确定位或移动所造成的碰撞或其它问题(但是该系统可能忽略例如当另一移动台正在以低速(例如,以每小时五英里或更小)移动时在人员与该另一移动台之间的潜在碰撞)。

工程师当前正在为其开发标准的一个这样的系统是aeromacs。机场工程师设想,利用aeromacs,移动台将周期性地确定它的位置并且经由一个或多个基站将其报告给一个或多个aeromacs服务器,所述一个或多个基站被策略性地放置在机场中和周围以使得无论移动台位于机场内或周围的什么地方,它都将在至少一个基站的通信范围内。工程师还设想,aeromacs将具有除交通监视之外的其它能力。例如,工程师设想,aeromacs将允许移动台向一个或多个aeromacs服务器报告它的状态(例如,燃料水平、登机口分配、任何组件是否出故障),并且从所述一个或多个服务器接收指令(例如,要离开登机口、要保持其当前位置直到进一步通知)和其它信息。

在现今的机场环境中,诸如飞机之类的移动台使用机载gnss电路或其它基于卫星的位置系统来确定它的位置,所述机载gnss电路或其它基于卫星的位置系统包括微处理器或微控制器、电子信号传输器-接收器和其它电子电路——在下文中“gnss”是指全球导航卫星系统或任何其它基于卫星的位置系统,并且“gnss电路”和“gnss系统”是指移动台上的用于响应于从gnss接收的一个或多个信号而确定移动台的位置的电路/系统。为了使移动台确定它的地面位置,它从至少三个gnss卫星中的每一个接收包括信号分组(packet)的相应信号,所述信号分组中的每一个包括相应时间戳和包括测距码的相应临时数据。时间戳指示对应的gnss卫星在什么时间传输信号分组,并且临时数据指示gnss卫星从什么位置传输信号分组。通过比较来自gnss信号分组的时间戳与移动台接收到分组的时间,移动台可以通过使用电磁信号在自由空间中的已知速度c(光速)来确定它距卫星的距离(替代地,移动台的gnss电路可以使用不同于c的速度以计及地球的大气层的有效阻抗)。计算移动台与至少三个gnss卫星之间的相应距离允许移动台的gnss电路明白地确定移动台的地面位置。移动台的gnss电路将移动台的地面位置确定为三个球体的表面相交的点,每一个球体在其中心处具有gnss卫星中的相应一个并且具有等于相应的gnss卫星与移动台之间的所确定的距离的半径。出于讨论的目的,简化了关于移动台如何使用gnss来确定它的位置的以上解释和以下解释,但是要理解,移动台可以以与gnss兼容的任何方式确定它的位置,无论多么复杂。

但是关于要求诸如行李处理车辆之类的所有移动台确定和报告其位置的一个问题在于,对于还没有要求gnss电路的移动台(可能要求gnss电路的移动台的示例是航空器)而言,给这样的车辆装备gnss电路常常是极其昂贵的。

另外,即使所有移动台都装备有gnss电路,gnss电路也通常可能致使移动台的位置具有仅近似十米的准确度,这对于基于地面的移动台而言等同于致使移动台的位置在具有距移动台的实际位置近似十米半径的圆内。不幸的是,该准确度水平显著低于aeromacs标准为诸如碰撞避免之类的位置跟踪应用所指定的一米准确度。

然而,为了增加移动台的gnss位置确定的准确度,aeromacs可以包括基于地面的增强系统(gbas)。

如以上所解释的,移动台上的gnss电路通过确定gnss信号分组从至少三个gnss卫星到移动台的传播时间,并且通过确定在gnss卫星传输信号分组时移动台与gnss卫星之间的距离,来计算移动台的地面位置。

为了使分组传播时间的确定是准确的,移动台上的gnss电路的时钟(针对每一个gnss卫星一个)与gnss卫星的相应时钟同步;替代地,gnss电路可以包括一个时钟,所述时钟在进行相应的分组传播时间的测量之前被重新同步到每一个gnss卫星的时钟。

但是尽管存在用于将gnss电路的时钟与gnss卫星时钟同步的技术,这些技术仍通常得出仅约十米的准确度,这显著差于如以上所描述的由aeromacs标准指定的一米准确度。

但是gbas可以改进移动台的gnss位置确定的近似十米的准确度。

gbas包括具有固定位置的基于地面的gnss站,所述固定位置被先验地非常准确地确定,并且因此是已知的。gnss站接收在gnss站的范围内的来自gnss卫星的信号,以常规方式将它的一个/多个时钟与gnss卫星的那些同步,以诸如以上描述的方式使用来自卫星的gnss信号确定它的伪位置,确定位置误差(其一般是伪位置与已知的实际位置之间的差异),并且从位置误差确定时钟校正,并且还可以确定坐标校正(即,对gnss站的伪坐标的校正)。每一个时钟校正是相应的时间(或相位)偏移(正的或负的),将所述偏移添加到gnss站的时钟中的相应一个(或添加到gnss站的针对每一个gnss卫星的单个时钟)以校正gnss站的伪位置,使得其等于gnss站的已知实际位置。并且坐标校正指示校正伪位置以使得其等于gnss站的已知实际位置所需要的坐标校正。坐标校正可以指示甚至在应用时钟校正之后所需要的对伪坐标的附加校正。然后,gbasgnss站(例如,以差分时钟校正矩阵和坐标校正矩阵的形式)向支持gnss的移动台广播这些时钟校正和坐标校正,所述支持gnss的移动台中的每一个以常规方式将它的一个/多个时钟同步到gnss卫星时钟,并且然后在确定它的位置之前将时钟校正添加到它的经同步的一个/多个时钟,并且将坐标校正添加到所确定的位置以得出最终确定的位置。

但是可能仍存在关于aeromacs的问题,即使aeromacs包括gbas。

gbas将是除aeromacs的其它组件之外的,并且因此将向aeromacs添加显著的费用和显著的集成复杂度。

另外,因为gbasgnss站通常覆盖大区域(例如,机场周围二十三海里的半径),所以它的时钟校正的准确度可能因移动台不同而变化。因为移动台的一个/多个gnss时钟中的误差可能随着位置和随着距相应gnss卫星的距离而变化,所以移动台距gbasgnss站越远,来自gbasgnss站的时钟校正和坐标校正可能就越不准确。

并且尽管在aeromacs中包括多个gbasgnss站可以改进对移动台的gnss时钟和位置确定的校正的总体准确度,但是这将显著增加gbas的成本以及将gbas与aeromacs的其它组件集成的复杂度,并且因此将显著增加aeromacs的成本和复杂度。

图1是根据实施例的机场10的图,机场10包括aeromacs12和移动台14并且可以利用aeromacs解决以上所描述的问题中的一些或全部。对于支持gnss的移动台14,即移动台已经包括gnss电路,aeromacs12可以消除对gbas的需要,或至少可以消除对确定和广播差分时钟校正矩阵和坐标校正矩阵的gbasgnss站的需要。并且对于不支持gnss的移动台14,即不包括gnss电路或包括解激活的gnss电路的移动台,aeromacs12可以提供允许移动台确定和广播其地面位置的基础结构。

aeromacs12包括一个或多个服务器16和一个或多个基站18,其位于机场中和周围的相应固定的、先验已知的位置处。在所描述的实施例中,aeromacs12包括一个服务器16和多个基站18,并且基站的位置被以常规方式准确地确定(例如,到距基站的实际位置小于一米的范围)。另外,为基站确定的位置可以是基于地面的位置(即,其中位置的高度分量被设置成零),或者可以是三维位置(即,其中允许高度分量具有非零值)。在所描述的实施例中,假设基站的高度分量被设置成零。

基站18被配置成允许服务器16与移动台14之间的通信,很像手机信号塔被配置成允许移动电话与小区基站之间的通信。例如,服务器16可以被配置成经由最接近于移动台14的基站18向该移动台发送指令(例如,停止、前进、返回到原位置),并且移动台14可以被配置成经由最接近于该移动台的基站向服务器发送其当前位置、其状态(例如,在服务中、停止服务、等待指令以前进、所指示的任务完成)或确认(例如,接收到指令)。基站18可以被配置成以与甚至在移动电话正在移动时手机信号塔确定哪个手机信号塔最接近于该电话的方式大致相同的方式,甚至在特定移动台正在移动时确定哪个基站最接近于该移动台。另外,如果最接近于移动台14的基站18在与服务器16的直接通信范围之外,则该基站可以被配置成经由该基站与该服务器之间的一个或多个中间基站而与该服务器通信。而且,因为服务器16和基站18在固定位置中,所以它们可以通过有线信道而不是无线信道或者除无线信道之外通过有线信道与彼此通信。

另外,如以下结合图2和5-6更详细描述的那样,基站18中的每一个可以被配置成计算相应的gnss差分时钟校正矩阵和坐标校正矩阵,并且向支持gnss的移动台14发送矩阵,使得aeromacs12可以省略gbas,或者至少可以省略gbasgnss站的时钟校正和坐标校正功能。因为基站18已经被包括在aeromacs12中,所以将基站18中的一些或全部基站的电路配置成确定相应的差分时钟校正矩阵和坐标校正矩阵向aeromacs添加很少或不添加成本和复杂度。例如,人们因此可以利用对基站的软件或固件的改变来配置基站的电路。

而且,如以下结合图2和6-7更详细描述的那样,基站18可以被配置成广播伪gnss信号分组,使得不支持gnss的移动台14可以确定其位置而不需要安装或翻新有gnss电路。因为基站18已经被包括在aeromacs12中,所以将基站18中的一些或全部基站的电路配置成广播伪gnss信号分组向aeromacs添加很少或不添加成本和复杂度。例如,人们因此可以利用对基站的软件或固件的改变来配置基站的电路。另外,移动台14上的响应于伪gnss信号分组而确定该移动台的位置的电路可能没有gnss电路复杂,可能没有gnss电路昂贵,并且可能消耗比gnss电路更少的功率。

仍参考图1,设想aeromacs12的替代实施例。例如,尽管设想系统供应商将提供仅包括服务器16、基站18以及用于服务器和基站的相关软件和固件的aeromacs12,但是系统供应商还可以提供,并且因此aeromacs还可以包括,移动台14中的一些或全部以及用于移动台的软件和固件。而且,尽管针对机场10中的实例化进行描述,但是aeromacs12或像aeromacs的系统可以在不同于机场的站点(例如,仓库)中或上实例化。

图2是根据实施例的图1的基站18的图。

基站18包括以下组件:计算电路28、传输接收电路30、gnss电路32、gnss误差校正电路34、位置信号生成电路36、移动台跟踪电路38和总线40,总线40允许前面提及的组件与彼此通信。

计算电路28包括被配置成控制基站18的操作和其它组件的电路,并且可以是或可以包括诸如微处理器或微控制器之类的常规指令执行电路、诸如现场可编程门阵列(fpga)之类的常规固件可配置电路和诸如专用集成电路(asic)之类的常规硬连线电路中的一个或多个。

传输接收电路30包括被配置成允许基站18与服务器16(图1)通信和与移动台14(图1)中的一个或多个通信并且中继服务器与移动台中的一个或多个之间的通信的电路。例如,传输接收电路30可以被配置成允许在用于机场通信或由aeromacs标准另外指定的一个或多个频带上无线地进行这样的通信。或者,因为服务器16和基站18在固定位置中,所以传输接收电路30可以被配置用于与服务器的有线通信。另外,传输接收电路30可以是或可以包括诸如微处理器或微控制器之类的常规指令执行电路、诸如现场可编程门阵列(fpga)之类的常规固件可配置电路或诸如专用集成电路(asic)之类的常规硬连线电路中的一个或多个。

gnss电路32包括常规gnss电路,所述常规gnss电路被配置成响应于来自三个或更多个gnss卫星的gnss信号而确定基站18的伪位置。“伪位置”指示如由gnss电路32所确定的基站的位置,并且由于诸如gnss电路32的(多个)时钟信号与gnss卫星的时钟信号之间的同步误差之类的误差,“伪位置”可以与基站18的实际位置不同。另外,gnss电路32可以是或可以包括诸如微处理器或微控制器之类的常规指令执行电路、诸如现场可编程门阵列(fpga)之类的常规固件可配置电路和诸如专用集成电路(asic)之类的常规硬连线电路中的一个或多个。

gnss误差校正电路34包括被配置成比较基站的伪位置与其实际位置、响应于比较而确定位置误差、以及响应于位置误差而确定对gnss电路32的时钟信号中的一个或多个的校正并且在时钟校正之后应用坐标校正的电路。例如,gnss误差校正电路34可以被配置成确定等于伪位置与实际位置之间的差异的位置误差。对gnss电路32的(多个)时钟信号的校正使得当应用于(多个)gnss系统时钟信号时,伪位置在由例如aeromacs标准指定并且被编程到计算电路28中的范围(例如,二分之一米、一米、三米或五米)内等于实际位置。gnss误差校正电路34还被配置成(例如,以差分时钟校正矩阵)将这些时钟校正格式化并且向传输接收电路30发送经格式化的时钟校正,以用于向基站18的通信范围内的一个或多个移动台14(图1)广播。如果时钟校正没有得出恰好等于实际位置的伪位置,则gnss电路32还可以被配置成生成坐标校正,并且(例如,以坐标校正矩阵)向传输接收电路30发送这些坐标校正以用于向基站18的通信范围内的一个或多个移动台14广播。在计算坐标校正时,gnss电路32可以被配置成将诸如风速和地球移动之类的变量考虑在内。如以下所描述的,支持gnss的移动台14可以使用经格式化的时钟校正来校正它自己的gnss时钟,并且使用坐标校正来校正它的使用经校正的gnss时钟的位置确定。另外,gnss误差校正电路34可以是或可以包括诸如微处理器或微控制器之类的常规指令执行电路、诸如现场可编程门阵列(fpga)之类的常规固件可配置电路和诸如专用集成电路(asic)之类的常规硬连线电路中的一个或多个。例如,gnss误差校正电路34可以在结构上和在功能上与如以上所描述的常规gbasgnss站的gnss误差校正电路类似或相同。

位置信号生成器电路36包括被配置成生成包括分组的位置信号的电路,每一个分组包括指示向传输接收电路30发送分组以用于传输的时间的时间戳、基站18的实际位置和允许不支持gnss的移动台14(图1)确定它的位置的其它常规信息。并且电路36还被配置成向传输接收电路30提供位置信号以用于向移动台14广播。替代地,因为基站18的位置是固定的,所以移动台14或服务器16可以在例如查找表(lut)中存储基站的实际位置,使得位置信号生成器电路36不需要在信号分组中包括基站的实际位置。

另外,位置信号生成器电路36可以在结构上和在功能上类似于生成类似位置信号的gnss卫星电路,但是可能没有gnss卫星电路复杂和昂贵。因为基站18的位置是固定的,所以电路36不需要包括用于跟踪基站的位置的电路,并且如以上所描述的,可以能够放弃在位置信号分组中包括基站的位置。另外,因为基站18比gnss卫星更接近于移动台14,所以电路36可以能够省略用于利用复杂的纠错码对位置信号编码的电路或用于对位置信号执行可以用于gnss信号的其它信号处理的电路。而且,位置信号生成器电路36可以是或可以包括诸如微处理器或微控制器之类的常规指令执行电路、诸如现场可编程门阵列(fpga)之类的常规固件可配置电路和诸如专用集成电路(asic)之类的常规硬连线电路中的一个或多个。

仍参考图2,移动台跟踪电路38包括被配置成跟踪在基站18的范围内的移动台14的位置并且基于所跟踪的位置来确定哪些移动台(如果有的话)应当被链接到基站的电路。aeromacs12(图1)可以被设计成使得移动台14仅与最接近的基站18通信(除了如以下结合图7-8所描述的位置确定)。跟踪电路38被配置成接收在范围中的移动台14的位置,并且(直接经由传输接收电路30或经由服务器16)与其它基站通信以标识基站18是最接近于其的基站的移动台。跟踪电路38被配置成使传输接收电路30然后建立与所标识的移动台14的相应链路,使得到和来自所标识的移动台14的所有通信都经过基站18。如果移动台14移动使得其变得更接近于另一基站18,则这两个基站的跟踪电路38协作以将移动台从先前最接近的基站“切换”至当前最接近的基站。在切换过程期间,当前最接近的基站18的跟踪电路38建立到移动台14的链路,并且先前最接近的基站18的跟踪电路38关闭到移动台的链路。该跟踪和切换过程类似于当诸如智能电话之类的移动设备“漫游”(即从最接近于一个手机信号塔移动至最接近于另一手机信号塔)时由手机信号塔所使用的过程。移动台跟踪电路38可以是或可以包括诸如微处理器或微控制器之类的常规指令执行电路、诸如现场可编程门阵列(fpga)之类的常规固件可配置电路和诸如专用集成电路(asic)之类的常规硬连线电路中的一个或多个。

仍参考图2,设想基站18的其它实施例。例如,传输接收电路30、gnss电路32、gnss误差校正电路34、位置信号生成器电路36和移动台跟踪电路38中的一个或多个可以被部分地或全部地包括在计算电路30内。即,计算电路30可以包括被配置成执行传输接收电路30、gnss电路32、gnss误差校正电路34、位置信号生成器电路36和移动台跟踪电路38中的一个或多个的功能的电路。

图3是根据实施例的图1的移动台14的图。

移动台14包括以下组件:计算电路48、传输接收电路50、gnss电路52、非gnss位置确定电路54和总线56,总线56允许前面提及的组件与彼此通信。尽管移动台14通常只有在移动台不包括gnss电路52时才包括非gnss位置确定电路54,但是移动台可以包括gnss电路和非gnss位置确定电路二者,使得移动台可以选择性地是支持gnss的或不支持gnss的。

计算电路48包括被配置成控制移动台14的操作和其它组件的电路,并且可以是或可以包括诸如微处理器或微控制器之类的常规指令执行电路、诸如现场可编程门阵列(fpga)之类的常规固件可配置电路和诸如专用集成电路(asic)之类的常规硬连线电路中的一个或多个。

传输接收电路50包括被配置成允许移动台14与基站18(图1-2)中的一个或多个通信并且直接地或经由基站(例如,最接近于移动台的基站)与服务器16通信的电路。例如,传输接收电路50可以被配置成允许在用于机场通信或由aeromacs标准另外指定的一个或多个频带上无线地进行这样的通信。另外,传输接收电路50可以是或可以包括诸如微处理器或微控制器之类的常规指令执行电路、诸如现场可编程门阵列(fpga)之类的常规固件可配置电路或诸如专用集成电路(asic)之类的常规硬连线电路中的一个或多个。

gnss电路52包括常规gnss电路,所述常规gnss电路被配置成响应于来自三个或更多个gnss卫星的gnss信号而确定移动台14的位置。如以上所描述的和如以下结合图5-6所描述的,gnss电路52还可以被配置成使用从一个或多个基站18(图1-2)广播的时钟校正和坐标校正来改进其gnss位置确定的准确度。因为时钟误差和坐标误差可以是位置的函数,所以gnss电路52可以仅使用通过在移动台14与最接近于该移动台的基站18之间建立的链路所广播的时钟校正和坐标校正。或者,gnss电路52可以例如通过来自多个基站的时钟校正和坐标校正的加权平均,从由多个最接近的基站18广播的时钟校正生成时钟校正和坐标校正。传输接收电路50可以经由到这些基站18中的每一个的相应链路、经由到最接近的基站的链路或经由到服务器16(图1)的链路,从所述多个最接近的基站18接收时钟校正和坐标校正。另外,如果aeromacs12包括gbas,则gnss电路52可以被配置成使用如以上所描述的从gbasgnss站广播的时钟校正和坐标校正。而且,gnss电路52可以是或可以包括诸如微处理器或微控制器之类的常规指令执行电路、诸如现场可编程门阵列(fpga)之类的常规固件可配置电路和诸如专用集成电路(asic)之类的常规硬连线电路中的一个或多个。

非gnss位置确定电路54包括被配置成以一方式响应于从至少三个基站18(例如,最接近于移动台的三个基站)广播的位置信号而确定移动台14的位置的电路,所述方式与诸如gnss电路52之类的gnss电路响应于从至少三个gnss卫星广播的位置信号而确定移动台的位置的方式类似。

非gnss位置确定电路54被配置成经由传输接收电路50从至少三个基站18中的每一个接收相应的位置信号,所述位置信号包括至少一个信号分组,所述信号分组中的每一个包括时间戳并且还可以包括源基站的位置。如以上所讨论的,时间戳指示对应的基站18在什么时间传输信号分组。通过比较来自基站信号分组的时间戳与移动台14接收到分组的时间,位置确定电路54可以通过使用电磁信号在自由空间中的已知速度c来确定移动台距源基站18的距离(替代地,位置确定电路可以使用不同于c的速度以计及地球的大气层的有效阻抗)。计算移动台14和至少三个基站18之间的相应距离允许位置确定电路54明白地确定移动台的地面位置。位置确定电路54将移动台的地面位置确定为至少三个共面圆的周界重叠的点,每一个圆在其中心处具有基站18中的相应一个,并且具有等于相应的基站与移动台14之间的所确定的距离的半径。

尽管非gnss位置确定电路54可以以与gnss电路52的操作方式类似的方式操作,但是位置确定电路可能没有gnss电路52复杂和昂贵。如果基站的已知固定位置不被包括在信号分组中,则位置确定电路54不需要包括用于从信号分组恢复基站位置的电路(如以上结合图2暗示的,位置确定电路54可以在lut中存储基站位置,或从服务器16单独接收它们)。另外,因为位置确定电路54被配置成从由基于地面的基站18广播的位置信号来确定移动台14的位置,所以位置确定电路可能没有对应的gnss电路复杂,因为位置确定电路仅需要计算相交的圆,而非相交的球体。而且,因为基站18比gnss卫星更接近于移动台14,所以位置确定电路54可以能够省略用于使用复杂的纠错码来解码位置信号或用于对位置信号执行可以用于gnss信号的其它信号处理的电路。此外,因为基站18比gnss卫星更接近于移动台14,所以位置确定电路54可以能够省略用于校正其时钟信号和坐标的电路,或这样的电路可能没有gnss时钟校正和坐标校正电路复杂。例如,服务器16可以以常规方式同步基站和移动台时钟信号,或者位置确定电路54可以被配置成使用诸如以下算法之类的(如与gnss时钟同步算法相比)简化的时钟同步算法。基站18向移动台14传输时间戳,其指示时间戳传输的时间。位置确定电路54指示其从传输接收电路50接收时间戳的时间,确定从接收时间到所选传输时间的延迟delay,生成包括delay的分组,并且然后指示传输接收电路50在所选传输时间向基站18传输该分组。假设可移动的站14在以上算法所花费的时间期间移动了可忽略的距离,并且在大气条件中存在可忽略的改变,可以假设从基站到可移动的站的信号传播时间等于从可移动的站到基站的信号传播时间。因此,基站18确定从其向可移动的站14传输时间戳到从可移动的站14接收到延迟分组的总时间等于2x+delay,其中x是信号传播时间。然后,基站18发送包括指示传输时间的时间戳和所确定的x的值的另一信号。位置确定电路54接收该信号,并且“知道”在接收时间,其时钟应当等于在由时间戳指示的时间之前x(加上任何内部延迟)的时间。如果电路54的时钟不等于该时间,则其可以被校正以使得其将等于该时间。此外,位置确定电路54可以是或可以包括诸如微处理器或微控制器之类的常规指令执行电路、诸如现场可编程门阵列(fpga)之类的常规固件可配置电路和诸如专用集成电路(asic)之类的常规硬连线电路中的一个或多个。

仍参考图3,设想移动台14的其它实施例。例如,传输接收电路50、gnss电路52和非gnss位置确定电路54中的一个或多个可以被部分地或全部地包括在计算电路48内。即,计算电路48可以包括被配置成执行传输接收电路50、gnss电路52和非gnss位置确定电路54中的一个或多个的功能的电路。

图4是根据实施例的图1的服务器16的图。

服务器16包括以下组件:计算电路58、传输接收电路60、一个或多个输入设备62、一个或多个数据存储设备64、一个或多个输出设备66、时钟同步电路68和总线70,总线70允许前面提及的组件与彼此通信。

计算电路58包括被配置成控制服务器16的操作和其它组件的电路,并且可以是或可以包括诸如微处理器或微控制器之类的常规指令执行电路、诸如现场可编程门阵列(fpga)之类的常规固件可配置电路和诸如专用集成电路(asic)之类的常规硬连线电路中的一个或多个。计算电路68还可以包括被配置成控制移动台14(图1)和基站18(图1)的操作、映射移动台和基站的位置、并且实现一个或多个算法的电路,所述算法诸如用来防止两个或更多个移动台之间或移动台和基站之间的碰撞的碰撞避免算法。

传输接收电路60包括被配置成允许服务器16直接地或以菊花链的方式与基站18(图1-2)通信并且直接地、以菊花链方式或经由基站(例如,最接近于移动台的基站)与移动台14通信的电路。例如,传输接收电路60可以被配置成允许在用于机场通信或由aeromacs标准另外指定的一个或多个频带上无线地进行这样的通信。或者,因为服务器16和基站18在固定位置中,所以传输接收电路60可以被配置用于与基站的有线通信。另外,传输接收电路60可以是或可以包括诸如微处理器或微控制器之类的常规指令执行电路、诸如现场可编程门阵列(fpga)之类的常规固件可配置电路或诸如专用集成电路(asic)之类的常规硬连线电路中的一个或多个。

所述一个或多个输入设备(例如,键盘、鼠标)62被配置成允许通过例如(未在图4中示出的)人类操作者向计算电路58提供数据、编程、命令和其它信息。

所述一个或多个数据存储设备(例如,闪存驱动器、硬盘驱动器、ram、光盘驱动器)64允许例如程序和数据的存储。例如,数据存储设备64可以被配置成实现和存储如以上所描述的具有基站18的位置的lut。

所述一个或多个输出设备(例如,显示器、打印机、扬声器)66被配置成允许计算电路58以可由人类操作者感知的形式提供数据。

时钟同步电路68包括被配置成以任何合适的方式将基站的位置信号生成器电路36(图2)的(多个)时钟与移动台的非gnss位置确定电路54(图3)的(多个)时钟同步的电路。例如,电路68可以被配置成包括主时钟(例如,原子钟,或经由例如互联网同步到另一参考时钟的时钟),并且可以在将服务器16与移动台14之间和服务器与基站18之间的距离以及因而的信号传播延迟考虑在内的情况下将基站和移动台时钟同步到主时钟。

仍参考图4,设想服务器16的其它实施例。例如,传输接收电路60、一个或多个输入设备62、一个或多个数据存储设备64、一个或多个输出设备66和时钟同步电路68中的一个或多个可以被部分地或全部地包括在计算电路58内。即,计算电路58可以包括被配置成执行传输接收电路60、一个或多个输入设备62、一个或多个数据存储设备64、一个或多个输出设备66和时钟同步电路68中的一个或多个的功能的电路。另外,服务器16可以包括电路,所述电路被配置成生成(以例如坐标校正矩阵的形式的)坐标校正,并且向不支持gnss的移动台14发送这些坐标校正以使得移动台可以使用坐标校正结合来自至少三个基站18的位置信号来确定它的位置(移动台14可以被配置成以与支持gnss的移动台14如何使用来自基站18的坐标校正类似的方式使用来自服务器的这些坐标校正)。并且这些坐标校正可以考虑诸如风速和地球移动之类的变量。

图5是根据实施例的支持gnss的移动台14(图1和图3)、服务器16(图1和图4)、两个基站181-182(图1和图2)和gnss卫星801-803的图。例如,服务器16和基站18可以是图1的aeromacs12的部分。

图6是根据实施例的方法的流程图,图5的移动台14可以实现该方法以使用它的gnss电路52(图3)来确定它的位置。为了降低诸如图1的aeromacs12之类的系统的成本和复杂度,该方法使用至少一个基站18来校正移动台的gnss电路52的时钟,而不是使用gbas的gnss站。

参考图5-6,根据实施例,描述了在移动台的位置确定及提供模式期间移动台14和基站181及182的操作。

在步骤90处,移动台14的gnss电路52(图3)从gnss卫星801接收gnss分组,其中分组包括指示卫星何时发送分组的时间戳,并且包括指示在卫星发送分组时卫星的位置的信息。

接下来,在步骤92处,移动台14的gnss电路52向基站181请求第一时钟校正矩阵,基站181是最接近于该移动台的基站。替代地,gnss电路52还向基站182请求第二时钟校正矩阵,基站182是第二接近于移动台的基站。gnss电路54还可以分别向基站181或181和182请求第一或者第一和第二坐标校正矩阵。

然后,在步骤94处,基站181生成如以上结合图2和在别处所描述的第一时钟校正矩阵,并且经由其传输接收电路30向移动台14传输该矩阵。并且如果gnss电路52请求了第二时钟校正矩阵,则基站182生成第二时钟校正矩阵并且经由其传输接收电路30向移动台14传输第二矩阵。并且如果gnss电路54请求了第一坐标校正矩阵或者第一和第二坐标校正矩阵,则基站181或基站181和182分别生成第一坐标校正矩阵或者第一和第二坐标校正矩阵,并且向移动台14传输所请求的一个/多个矩阵。

接下来,在步骤96处,移动台14的gnss电路52以常规方式将其时钟之一与gnss卫星801的时钟同步。

然后,在步骤98处,移动台14的gnss电路52将来自第一时钟校正矩阵的对应校正应用于经同步的时钟。替代地,gnss电路52可以取来自第一和第二时钟校正矩阵的对应时钟校正的加权平均,其中加权基于移动台14与基站181和182之间的距离(来自第二时钟校正矩阵的对应校正被给予比来自第一时钟校正矩阵的对应校正小的权重,因为基站182比基站181距移动台更远)。或者,服务器16可以执行该加权平均。继续该替代方案,然后gnss电路52将经加权的时钟校正应用于其经同步的时钟。

接下来,在步骤100处,移动台14的gnss电路52使用经校正和同步的时钟信号来以常规方式确定在卫星传输gnss分组时移动台14与gnss卫星801的位置之间的距离。

然后,在步骤102处,移动台14的gnss电路52针对其它两个gnss卫星802和803重复步骤90、96和98。

接下来,在步骤104处,移动台14的gnss电路52常规地确定分别限定(图5中未示出的)三个球体的表面的位置的相应等式,每一个球体在其中心处具有卫星80中的相应一个并且每一个球体具有等于移动台14与卫星中的该相应一个之间的所确定的距离的半径。

然后,在步骤106处,移动台14的gnss电路52以常规方式标识为所有三个球体的表面所共有的点(即,所有三个球体的表面相交的点),并且将该点的坐标作为移动台14的位置返回。gnss电路52还可以在得出最终位置之前将任何所请求的坐标校正(如果适当的话,在加权平均之后)应用于所确定的位置。

接下来,在步骤108处,移动台14经由传输接收电路50向最接近的基站181传输如由其gnss电路52确定的其位置,基站181向服务器16提供所确定的位置。

仍参考图5-6,设想gnss位置确定算法的替代实施例。例如,移动台14的gnss电路52(图3)可以根据多于三个(例如,四个)gnss卫星80确定移动台的位置。另外,gnss电路52或服务器16可以从来自多于两个基站18的时钟校正确定加权的时钟校正,并且可以从来自多于两个基站的坐标校正确定加权的坐标校正。

图7是根据实施例的非支持gnss的移动台14(图1和图3)、服务器16(图1和图4)和三个基站181-183(图1和图2)的图。例如,服务器16和基站18可以是图1的aeromacs12的部分。

图8是根据实施例的方法的流程图,图7的移动台14可以实现该方法来确定它的位置,而不使用gnss电路52(图3)。例如,移动台14可以是例如行李手推车,对于其而言,装备gnss电路过于昂贵。为了降低诸如图1的aeromacs12之类的系统的成本和复杂度,移动台14使用来自至少三个基站18的位置信号而不是来自gnss卫星的位置信号,来确定移动台的位置。

参考图7-8,根据实施例,以下描述了在移动台的非gnss位置确定及提供模式期间移动台14和基站181-183的操作。

在步骤120处,移动台14的非gnss位置确定电路54(图3)从第一基站181接收位置分组,其中分组包括指示基站何时发送该分组的时间戳,并且包括指示基站的位置的信息,该位置是固定的。替代地,电路54可以具有存储在lut中的基站181的位置,或者可以从服务器16检索基站的位置。

接下来,在步骤122处,如以上结合图3所描述的或者以任何其它合适的方式,移动台14的非gnss位置确定电路54将其时钟之一与基站181的位置信号生成器电路36(图2)的时钟同步。替代地,如以上结合图4所描述的,服务器16可以执行该时钟同步。

然后,在步骤124处,移动台14的非gnss位置确定电路54使用经同步的时钟信号来以常规方式确定移动台14和基站181之间的距离。

接下来,在步骤126处,移动台14的非gnss位置确定系统54针对其它两个基站182和183重复步骤120、122和124。

然后,在步骤128处,移动台14的非gnss位置确定电路54常规地确定分别限定三个圆130、132和134的周界的位置的相应等式,所述三个圆130、132和134在其中心处分别具有基站181、182和183,并且每一个圆具有等于移动台14和基站之间的相应的所确定的距离的相应半径r1、r2和r3。

接下来,在步骤136处,移动台14的非gnss位置确定电路54以常规方式标识为圆130、132和134的所有三个周界所共有的点(即,所有三个圆的周界相交的点),并且将该点的坐标作为移动台14的位置返回。另外,服务器16可以在将例如风速和地球移动考虑在内的情况下确定坐标校正,并且非gnss位置确定电路54可以从服务器16接收这些坐标校正,并且在得出位置的最终坐标之前将这些坐标校正应用于移动台的所确定的位置。

然后,在步骤138处,移动台14经由传输接收电路50向最接近的基站181传输如由其非gnss位置确定电路54确定的其位置,基站181向服务器16提供所确定的位置。

仍参考图7-8,设想非gnss位置确定算法的替代实施例。例如,移动台14的非gnss位置确定电路54(图3)可以根据多于三个基站18来确定移动台的位置。

从前述将领会,尽管已经出于说明的目的在本文中描述了具体实施例,但是可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下做出各种修改。另外,在针对特定实施例公开替代方案的情况下,即使没有具体地陈述,该替代方案也可以适用于其它实施例。而且,以上所描述的组件可以被布置在单个或多个ic管芯上以形成一个或多个ic,这些一个或多个ic可以耦合到一个或多个其它ic。此外,可以在硬件、软件、固件或硬件、软件和固件中的任何两个或更多个的组合中实现/执行任何所描述的组件或操作。另外,为了清楚或另一原因,可能已经从说明书中省略所描述的装置或系统的一个或多个组件。而且,所描述的装置或系统的已经被包括在说明书中的一个或多个组件可以从该装置或系统中省略。

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