专利名称：用于解决gps伪测距模糊的系统和方法
技术领域：
本发明涉及无线通信系统以及方法，特别涉及无线移动终端、系统以及方法。
背景技术：
通常采用公共无线电话系统向电话用户提供声音以及数据通信。例如，在全球范围内一直长时间地成功地使用象被指定为AMPS、ETACS、NMT-450以及NMT-900这样的模拟蜂窝无线电话系统。从20世纪90年代初期开始，开始使用象符合北美标准IS-54和欧洲标准GSM的这样的数字蜂窝无线电话系统。近年来，又引入了被广泛标记为PCS(个人通信服务)的各种无线数字服务，这种服务包括遵守象IS-136和IS-95标准这样的先进的数字蜂窝系统、例如象DECT(数字增强型无绳电话)这样的低功率系统，以及象CDPD(蜂窝数字包数据)这样的数字通信服务。在由CRC Press(1996)出版的，由Gibson编辑的“The Mobile Communications Handbook”中说明了上述这些以及其它系统。
图1显示了传统的陆地无线通信系统20，它可以实现上述任何一种无线通信标准。无线系统可包括一个或多个无线移动终端22，它可以与基站26和移动电话交换局(MTSO)28所服务的若干小区24进行通信。尽管在图1中仅仅显示了三个小区24，但一个典型的蜂窝无线电话网可以包括成百个小区，可以包括多于一个MTSO 28，还可以服务于成百个无线移动终端22。
小区24一般作为通信系统20中的结点，通过该结点，在无线移动终端22和MTSO 28之间建立了一条链，它通过基站26为小区24服务。每个小区24将被分配一个或多个专用控制信道以及一个或多个业务信道。控制信道是一个专用信道，用于发送小区标识符以及寻呼信息。业务信道载有声音以及数据信息。通过该通信系统20，双工无线通信链30可在两个无线移动终端22之间起作用，或是通过一个公共电话交换网(PSTN)34，在一个无线移动终端22和一个陆线电话32之间起作用。基站26一般处理基站26和无线移动终端22之间的无线通信。按这种能力，基站26可以作为数据和声音信号的一个中继站。
图2显示了一个传统的陆地(卫星)通信系统120。卫星无线通信系统120可被用于执行与图1中的传统陆地无线通信系统20相似的功能。特别是，典型的陆地无线通信系统120包括一个或多个卫星126，这些卫星可被用于一个或多个地面站127与卫星无线移动终端122之间的中继设备或转发器。卫星126通过双工通信链130，与卫星无线移动终端122和地面站127进行通信。每个地面站127可以依次与一个PSTN 132连接，以允许无线移动终端122之间的通信，以及无线移动终端122与传统陆地无线移动终端22(图1)或是与陆上通信线电话32(图1)之间的通信。
卫星无线通信系统120可以使用覆盖了系统所服务的整个区域的单独一个天线射束，或如图2所示，可以将卫星无线通信系统120设计为可产生多个最小交叠波束134，其中每一个波束都分别服务于系统服务区域内的不同的地理覆盖区136。卫星126和覆盖区136可以分别实现与陆地无线通信系统20中的基站26和小区24的功能相似的功能。
这样，可以采用卫星无线通信系统120来执行与传统陆地无线通信系统所实现的功能相似的功能。特别是，卫星无线电话通信系统120在一个大的地理区域中人口分布稀疏或是在地形崎岖，使得传统的陆线电话或陆地无线基础设施在技术上或经济上不再实用的情况下，具有特殊的应用。
由于无线通信工业不断发展，因此很可能将其它技术结合到这些通信系统内，以便提供增值服务。所考虑到的这样一种技术之一就是全球定位系统(GPS)。因此，理想情况是拥有其中集成有一个GPS接收机的无线移动终端。应当理解，术语“全球定位系统”或“GPS”用于识别用于测量地球上的位置的任何基于空间的系统，包括GLONASS卫星导航系统。
图3中显示了GPS系统300。正如本领域人员所熟知的那样，“GPS”指使用卫星302和计算机308来测量地球上任何位置的基于空间的三边测量系统。术语GPS最初被引入并通常指由美国国防部所开发的作为导航系统的一个系统。但是，处于这种应用的目的，术语GPS指更一般的国防部系统以及其它基于空间的系统，例如象GLONASS。与其它陆上系统相比，GPS可以不受其覆盖范围的限制，可以不管气候条件地提供24小时的覆盖，而且可以是高度精确的。尽管能提供最高标准的精度的GPS系统依然由政府所把持，用于军用目的，但是可以使用具有稍差一些的精度的标准定位服务(SPS)。
工作时，绕地球轨道运行的24颗GPS卫星302的星群，以预定的芯片频率连续地发射GPS射频信号304。例如象具有GPS处理器的手持无线接收机这样的一个GPS接收机306接收来自可视卫星的射频信号，并测量该射频信号从GPS卫星传播到GPS接收机天线所花费的时间。通过用传播时间乘以光速，GPS接收机可以计算出可看到的每一颗卫星的距离。通过由来自卫星的射频信号所提供的包含卫星轨道和速度以及对其携带的时钟进行校正的附加信息，GPS处理器可以借助于三边测量处理，计算出GPS接收机的位置。
特别是，GPS信号304一般是由具有其代码长度为1023个片(比特)的扩展频谱信号构成，并被以1.023MHz的芯片速率进行传送。这会产生1毫秒的代码周期。覆盖在扩展频谱序列顶部的是一个50比特/秒(bps)的导航电文，它一般包括天文历表/日历数据同时还有定时信息，定时信息用于对来自GPS卫星302的信号的传输时间进行时间标记。时间标记通常用于计算GPS卫星302和GPS接收机306的当前位置之间的C/A(粗获取黄金码)代码长度的整数，其中所述时间标记一般是在1500比特导航电文的每个子帧内被传输的，每个子帧是由300比特构成的。
由于导航电文的低传输速率(50bps)，所以一般至少需要6秒，对导航电文的子帧进行解码。由于解码的其始是异步的，对时间标记的解码可能会占据12秒的时间。平均来说，它需要9秒对子帧解码并提取出时间标记，以便解决(来自代码周期的)一毫秒的模糊。
由于所接收到的GPS扩频信号的固有性质，因此用于GPS的SPS信号的相位编码测量具有一毫秒的模糊。扩展频谱信号是通过反复对每一个GPS卫星发射一个唯一的黄金码而产生的。每一个黄金码的长度为1023个片(比特)，且它们被以1.023片/秒的速率传送。将片长度除以片速率就得到了一毫秒的黄金码周期。对代码相位的测量确定了GPS卫星和GPS接收机之间的黄金码长度的分数。剩下的问题是确定GPS卫星和GPS接收机之间的代码周期的整数。这通常是通过利用50 bps的BPSK调制对覆盖扩展频谱信号顶部的导航电文的至少一个子帧进行解码而解决的。导航电文中的每一子帧都包括一个时间标记，它表示该子帧的发送时间。GPS接收机从该导航电文中提取出该时间标记，并用当前时间减去该时间标记，以便估算出来自GPS卫星和GPS接收机的代码周期的整数。如果GPS时间的接收机估测有误，则该时偏对所有伪距离测量都是公用的，且在计算出点定位答案时，可以消除该时偏。
在可以对数据进行解调之前，接收机一般需要获取GPS信号304以及获取代码以及载波锁定。随着获取GPS定位的时间的增加，对GPS导航数据进行解调使得GPS接收机306的设计变复杂。
我们已知如何将GPS接收机和能接收象来自陆上基站的GPS卫星多谱勒信息这种信息的无线通信接收机进行组合，用于确定位置，正如Krasner的美国专利No.5,663,734，题目为“GPS Receiver andMethod for Processing GPS Signals”中所描述的那样。我们还知道如何提供一种具有由通信信道传送来的GPS卫星定位信息的GPS接收机，所述通信信道受陆上蜂窝电话或其它无线分组数据服务支持，正如Schuchman在美国专利No.5,365,450，题目为“HybridGPS/Data Line Unit for Rapid，Precise，and Robust PositionDetermination”中所说明的那样。另外，提交给欧洲电信标准协会(ETSI)的T1标准委员会的、有关用于GSM无线电话通信系统的辅助GPS各种建议，正如1998年7月3日由Ericsson和Snap Track提交给(欧洲电信标准协会ETSI的)T1P1工作组所提交的题目为“Ealuation Worksheet for Assisted GPS”中所说明的那样。这些方法中的每一种一般都可直接减小由GPS数据确定出位置所需的时间，并且由象陆上蜂窝网这样的通信网将有关GPS卫星的信息传送到经组合的移动终端/GPS接收机。但是，这些方案一般需要与定位/通信终端的有利的(清楚的)通信，以及对特定GPS卫星信息的传输，以便于对位置的捕获以及计算。
发明概述因此，本发明的一个目的是解决这样一个问题，即能快速有效地从GPS卫星通信中确定出位置。
特别是，本发明的一个目的是解决GPS伪距离测量中的一毫秒的模糊。
本发明的另一个目的是在减少处理需求的同时，解决GPS伪距离测量中的一毫秒的模糊，上述处理需求在由电池供电设备实现时所需求的。
依据本发明，通过提供用于依据其中放置有移动终端的通信卫星点波束的定位知识，来确定移动终端的位置的方法和系统，从而提供了本发明的上述这些目的以及其它目的，所述移动终端包括一个卫星无线电话和一个全球定位系统(GPS)接收机。利用通信卫星点波束的定位知识，本发明还可以解决一毫秒的模糊，这种模糊一般产生于代码重复长度，在这种情况下，可以确定相对的代码相位，但绝对的代码相位(例如增加了一毫秒)将会偏移一或几个代码周期。点波束标识符是从卫星通信系统中获得的，并可被用于确定点波束的地理位置。之后，选择一个试探位置，即候选移动终端位置，以便覆盖该点波束区，利用所提供的几个试探位置之间的距离，来计算一毫秒的模糊。对每个试探位置都产生伪距离测量，并将其用于实现定位。之后，选择一个最佳定位，例如是依据一致性检测的一个固定选择，选作为移动终端的位置。依据本发明的另一个方面，通过依据来自卫星通信系统的时间延迟信息，来选择点波束内的位置弧度，作为试探位置，可以减少试探位置的数目。
依据本发明的一个实施例，提供了一种用于确定移动终端位置的方法。通过从卫星无线电话系统的通信以及其中产生有该点波束的若干试探位置，获取到对其中设置有移动终端的一个点波束的识别。根据移动终端所接收到的来自若干全球定位系统(GPS)卫星的PGS信号，可以对若干试探位置中的至少两个位置，产生用于移动终端的候选定位。之后，从所确定的候选定位中选择一个，作为该移动终端的位置。
依据由所述移动终端接收的GPS信号，可以通过计算与用于若干试探位置中的一个位置的多个GPS卫星相应的若干初始伪测距估测，从而确定出候选定位，所述GPS信号具有一个代码长度，包括从所接收到的GPS信号中确定出部分代码周期。之后，可以对初始伪距离估测进行调整，以便产生对用于对若干试探位置中的一个位置上的移动终端的若干候选伪距离估测，之后，可以基于候选伪距离估测，产生用于若干试探位置中的一个位置的移动终端的候选定位。对于若干试探位置中的每一个位置，都可以重复执行计算、调整以及产生操作。
在本发明的一个实施例中，调整操作包括对每一个初始伪距离估测进行舍位，以便产生相应的若干整数代码长度距离，用于若干试探位置中的一个，调整操作还包括将与由来自所接收的GPS信号中导出的部分代码周期相应的距离加到若干整数代码长度距离上，以便提供用于移动终端的相应的若干候选伪距离估测。另外还可采用这样一种方法，即，调整操作可以包括对若干伪初始距离估测进行更改，以便计算从所接收到GPS信号中导出的部分代码周期间的相对差异，以便提供用于移动终端的相应的若干候选伪距离估测。测距和定位计算可以由移动终端或远程定位来实现。
在本发明的另一个实施例中，对于若干试探位置中的每一个，都可以重复执行计算、调整以及产生操作，以便对若干试探位置中的每一个试探位置，提供用于移动终端的候选位置。在本发明的另一个方面，依据相对于若干试探位置中的每一个试探位置的若干可见的GPS卫星仰角，可以首先从可视GPS卫星中选出若干GPS卫星。
在本发明的一个实施例中，定位是最小二乘方定位，在确定定位的过程中，至少使用四个GPS卫星。之后，依据自一致性检测，将候选定位中的一个选为移动终端的位置。可以利用超定的等式组，来进行选择。在一个特定的实施例中，该选择是通过对由候选定位所确定的一个方向余弦矩阵进行Q-R分解，并将不限制维数的Q矩阵的转置矩阵乘以来自候选定位的增量伪测距值而实现的。
在本发明的另一个实施例中，若干试探位置中的每一个试探位置的定位都与这若干个试探位置中另一个试探位置相距大约不超过150千米。在覆盖点波束的坐标方格内产生了若干试探位置。从卫星无线电话系统通信中接收点波束标识符，并依据所接收到的点波束标识符，来计算点波束的地理位置。可以依据从卫星无线电话系统通信中所得到的卫星星历表数据，以及天线方向坐标，或是存储在移动终端内的点波束的边界点，来计算位置。
在本发明的另一个方面，卫星通信定时信息也是从卫星无线电话系统通信中获得的，而若干试探位置是依据所得到的定时信息而产生的。定时信息可以是一种定时延迟信息，其中对若干试探位置的选择，是依据所述定时延迟信息，沿着与发送卫星无线电话系统通信的一个卫星基本上等距离的位置的一个圆弧而进行的。依据时间延迟信息的精度，使得依据时间延迟信息，沿着位于与发送卫星无线电话系统通信的一个卫星基本等距离的至少一个圆弧位置上，可对若干试探位置进行选择，其中所述每个试探位置的定位都与这若干试探位置中的另一个位置相距大约不超过150千米。
在本发明的一个实施例中，对卫星通信定时信息的请求来自高容限随机访问信道上的卫星无线电话系统中的一个卫星。所接收到的卫星通信定时信息来自高容限寻呼信道上的一个卫星无线电话系统中的卫星。在定时信息是一个定时延迟信息的一个实施例中，所传送的请求包括具有一个请求号标识符的一个定时更新请求，之后，接收具有与所述请求号标识符相关的标识符的定时更新。
在本发明的另一个实施例中，在移动终端上接收来自若干GPS卫星中的每一个卫星的GPS信号。在移动终端，通过所接收到的GPS信号，确定出若干GPS卫星中的每一个卫星的代码相位。之后，将所确定出的代码相位从移动终端提供给远程GPS站，它能确定出候选定位，并选择一个，作为所述移动终端的位置。
尽管对本发明所作的上述说明都是参照本发明的方法方面进行的，但应当理解本发明也可以提供为用于确定移动终端的位置的移动终端和系统。
附图的简要说明图1显示了传统的陆上(蜂窝)无线通信系统。
图2显示了传统的天空(卫星)无线通信系统。
图3显示了传统的全球定位系统(GPS)。
图4显示了依据本发明一个实施例的，与GPS和无线通信系统接口的一个移动终端的框图。
图5显示了依据本发明一个实施例的位置计算操作的流程图。
图6显示了依据本发明的两个实施例的一个点波束内的试探位置的选择。
图7显示了用于ACeS卫星通信系统的一个典型的RACH访问周期。
图8显示了用于AceS卫星通信系统的一个典型的多帧结构。
图9显示了依据本发明一个实施例的HRACH访问周期。
图10显示了依据本发明的一个实施例的定时延迟获取操作的流程图。
图11显示了依据本发明的一个实施例的GPS定时时间捕获。
最佳实施例的详细说明以下，将参考附图，对本发明进行充分说明，其中显示了本发明的最佳实施例。但是，可以以多种不同的方式来具体实现本发明，本发明并不仅被限制到本文所公开的实施例；而是，所提供的实施例对本领域人员来说，是详尽的、完整的，并将完全表达出本发明的范围。在所有附图中，相似的标记表示相似的元件。正如本领域人员将会理解到的那样，可以用方法或设备来实现本发明。因此，本发明可以表现为整体为硬件的形式、整体为软件的形式，或软件和硬件组合的形式。在本发明中，相似的标记指相同的对象。
特别是，参见图4，显示了依据本发明的一个移动终端的一个框图。应当理解，在由卫星通信系统120(图2)和GPS系统300(图3)服务的位置，可以用移动终端400来代替图2中的卫星无线移动终端122以及图3中的GPS接收机306。还应当理解，尽管是参照卫星通信系统对本发明进行的说明，但可以方便地将本发明用于处理任意数目的不同系统内的时间模糊，其中，这些系统都具有识别其中有移动终端的地理区域的能力。
如图4所示，移动终端400包括一个卫星无线电话404，将该卫星无线电话404设计为能通过象图2所示的那种卫星通信网120的通信卫星126进行通信。特别是，将卫星无线电话404设计为能接收来自通信卫星126的点波束标识符以及定时延迟信息。移动终端400内的GPS接收机406被设计为接收来自GPS卫星302的GPS信号传输304。尽管在图4中仅仅显示了单独一个GPS卫星302，但应当理解，位于移动终端400可视范围内的若干GPS卫星可以提供能由GPS接收机406接收并用于确定移动终端400的位置的信号。另外，尽管在图4中仅仅显示了单独一个天线402，但是，可以为接收来自GPS卫星302的信号和接收来自通信卫星126的信号分别提供单独的天线。
如图所示，依据本发明的一个实施例，GPS接收机406还通过联结408，接收来自卫星无线电话404的点波束标识信息，以及可选择地接收来自卫星无线电话404的定时延迟信息，用于计算移动终端400的位置。GPS接收机406还可以接收来自卫星无线电话404的GPS卫星星历表以及定时信息(这些信息也可以从与卫星通信地面站410相连的远程GPS站412获取)，用于计算移动终端400的位置。
另外，在本发明的一个可替换的实施例中，GPS接收机406接收来自GPS卫星302的GPS信号304，并确定代码相位(相移)，上述信息是通过卫星无线电话404被传送到远程GPS站412的，用于定位计算。在这个实施例中，GPS接收机406不需要获取来自卫星无线电话404的星历表信息。
为了估测可视的每一个GPS卫星与GPS接收机306的当前位置之间的距离，GPS接收机306通常要测量所接收到的扩频信号的相对的代码相移。之后按照下面的等式(1)计算伪距离PR＝c(tr-tt) (1)其中PR＝伪距离c＝光速tt＝卫星传输时间tr＝代码接收时间卫星传播时间一般是这样确定的利用所接收到的扩频信号的相对代码相移，来调节导航电文中的已解码子帧的传输时间。每一个子帧的传输时间一般都编码于每一个子帧块内。
正如以下将要说明的那样，如果我们不知道传输时间，但如果知道150千米范围内的GPS接收机306的位置，则仍然可以估测出与所选的若干GPS卫星302相关的一组伪距离。之后，要对这些初始伪距离估测中的每一个进行调节，以计算对由GPS接收机306所执行的部分代码周期测量之间的相对差异。从利用已知技术所得到的这组经调节的伪距离估测中，可以产生一个精确的定位。但是，在各种通信系统中，例如象AceS系统中，点波束在地球表面投影了一个椭圆形图案，它具有轻松超过1000千米的主轴。结果，如果不对导航电位解码，则单纯知道点波束的位置，就不足以计算出有用的一组伪距离估测。
可以将所计算出的位置信息显示出来，或是例如可以通过卫星通信系统120，将其传播出去，或是如以往所知的那样，将其用于其它目的。应当理解，移动终端400还可以包括传统的用户接口元件，例如是键盘和显示器，以及对本领域人员来说的已知的其它电子器件。因此，除非它们与本发明相关，否则，就不再对有关卫星无线电话404的这些方面进行说明。
正如本领域人员所能理解的那样，图4中所显示的本发明的上述特征可以通过硬件、软件、或它们的组合来实现。尽管所显示的移动终端400的各种元件都是分立元件，但实际上，也可以利用包含输入和输出端以及运行软件代码的微处理器，以集成方式来实现它们，实现时，可以利用常规芯片或合成芯片，可以利用分立元件或上述元件的组合。例如，由GPS接收机406所表示的全部或部分元件可以利用运行于微处理器或一个数字信号处理器之上的代码来实现，或是由一个专用集成电路(ASIC)来实现。
现在，请参见图5的流程图，现在，将对包含一个卫星无线电话和一个全球定位系统接收机的、用于确定移动终端位置的本发明的一个实施例的操作进行说明。在方框420，根据来自通信卫星126的无线电链路上的信息，从卫星通信系统120中获取到其中放置有移动终端的点波束的标识。例如，在亚洲蜂窝卫星(ACeS)通信系统中，可以通过读取高穿透广播控制信道(HBCCH)，来获取点波束的标识符。之后，可以依据卫星覆盖区域的知识来计算点波束的位置，或者也可以使用移动终端400的存储器中所存储的点波束的边界点，来确定点波束的位置。
正如所要进一步说明的那样，可以利用所获取的其中放置有移动终端400的当前点波束的位置的知识，来解决一毫秒的GPS伪距离模糊，以便得到移动终端400的位置。当然，这一方案假定了移动终端400能够对HBCCH解码，这样它就能确定点波束标识符。但是HBCCH是特别提供的，以便允许并不出色的移动终端也能接收传输。正如本领域人员所了解的那样，可以利用卫星星历表数据以及天线方向坐标的组合，计算出点波束的位置。或者也可以，将定义每一个点波束位置的边界点存储到移动终端400的存储器内，并依据点波束标识符，对其进行索引。
在方框422，移动终端400测定由GPS接收机406所接收的、来自若干可视GPS卫星302中每一个卫星的信号304的代码相位(移)。所读取的代码相位(移)将被用于计算伪距离以及定位，这将在下文进行说明。
利用本发明的方法和系统，如可以通过别的信源来获取星历表/日历以及定时信息那样，从一组GPS卫星302的代码相位读取是按GPS信号304要求的全部。剩余的GPS计算信息可以由例如是来自通信系统120的移动终端400所接收。另外，移动终端400可以简单地提供确实可以获取来自GPS卫星302的定时数据以及星历表数据的一个远程GPS站412，代码相位测量以及点波束标识符(或其它能计算点波束位置的装置)，这样，就不需要由移动终端400执行将要参见图5所说明的剩余的操作。应当理解，点波束信息可直接随代码相位测量一起由移动终端400提供，或可利用卫星通信系统120将其提供给远程GPS站412，该卫星通信系统也可以察觉哪个移动终端400位于其中。
以下，将要对实施例的操作进行说明，其中计算是由移动终端400执行的。一旦移动终端400判定出其所在的当前点波束的位置，它就在当前点波束的地理覆盖区域内，产生被设置为一组试探位置的位置清单，用于计算定位(方框424)。在所说明的实施例中，从覆盖了点波束的格栅(grid)上的位置选出若干试探位置。如图6中符号“X”所示，在格栅上所放置的试探位置最好使得每个试探位置与这若干试探位置中的另一个位置相距大约不超过150千米。
我们了解，GPS的确定通常都是依据所获取的来自若干GPS卫星302的测量，最好是至少有5个这样的一组GPS卫星。来自5个GPS卫星的这些测量一般会提供一个定位判定，包括纬度、经度、高度和时间基准。因此，在方框422，可依据可视GPS卫星相对于若干探测位置上的一个的仰角，从可视GPS卫星中选出若干GPS卫星。具有高仰角的卫星对拥有模糊的伪距离具有较低的概率，因此，最适合于在依据本发明的方法中使用。
以下，将参照用于估测伪距离操作的实施例描述对(与方框430和432处的操作相关的)依据可用的GPS时间信息的精确度而变化的用于估测伪距离的操作(方框428)，该操作适于在各种条件下与本发明一起使用。
(1)当准确了解GPS时间时，伪距离估测的产生。
正象对于这个实施例的说明中所使用的那样，“精确了解”是指用户接收机的初始GPS系统时间估测精确到±5μs(或更精确)的范围内。在这种条件下，希望时间估测能准确到1ms的GPS代码出现时间的±0.5％的范围内。最好，还可以使用能使其1ms的定时选通脉冲与这一时间估测相一致的用户(GPS)接收机来实现上述操作。对于一个给定的试探位置，在该试探位置的150km的范围内的每一个试探位置都被假定为一个用户位置。此外，用户接收机最好还要测量至少来自5个GPS卫星的代码相位的“瞬态图”。
在这些条件下，在GPS系统的时间精度是已知的条件下，对一个特定的试探位置，计算初始的五组或更多组伪距离估测的任务就相对简单。为估测这些初始伪距离中的一个，接收机在感兴趣的精确时间，计算目标卫星的位置，并从中减掉相关试探位置中的已知位置。所得到的矢量的幅度用作初始伪距离估测。接着，对这些初始伪距离估测中的每一个进行调节，以便能让其在GPS定位的计算中使用。简单地说，对绝对GPS时间的精确了解，使得可以对这些初始伪距离估测彼此独立进行调节。
对于单独的伪距离估测的调节步骤包括两部分。首先，将(以毫秒为单位的)伪距离估测舍位为毫秒级的整数。可以依据初始伪距离估测的小数部分以及由用户接收机所产生的相应的代码相位测量之间的差，来执行舍位操作。这种方案是以这样一种事实为基础的，即如果位置的不确定度被限制在大约150km，则代码相位测量对估测的小数部分的偏离通常不会超过1/2ms。计算过程如下，其中“小数”表示(以毫秒为单位的)对于第i个卫星的初始伪距离估测的小数部分，“代码相位”表示(以毫秒为单位的)由用户接收机所测量的用于第i个卫星的代码相位如果|小数-代码相位|＜0.495ms；0.495ms＝(1ms/2)-5μs则对初始伪距离估测进行舍位如果|小数-代码相位|＞＝0.495ms
如果(小数＞代码相位)；上滚则将初始伪距离估测增加1ms，之后，对其进行舍位如果(小数＜代码相位)；下滚则从初始伪距离估测中减去1ms，之后，对其进行舍位。
由于考虑到1ms的上滚/下滚条件，而以如上所述的方式执行了舍位，因此，第二步是将代码相位测量加到与其相应的被舍位的初始伪距离估测上。一旦对这些伪距离估测中的五个或更多个进行了适当调节，则接收机可以继续依据象最小二乘法这样的已有技术，产生一个GPS定位。
一般只有在用户位置相对于一个特定试探位置的不确定性被限定在大约150km时，才能使用这些舍位规则。此外，由于随着用户的初始GPS系统时间估测中的不确定性的增加(例如大于±5μs)，则所考虑的测试区域的大小应当减小，以对所增加的不确定性进行补偿。在时间误差超出±500μs(1/2代码周期)之前，一般可以交替这种使用时间和位置的不确定性。
(2)当大致了解GPS时间时，所产生的伪距离估测这里所说明的实施例最好是在当用户接收机的初始GPS系统的时间估测精确到±1ms之内(或更差)时使用。在这些条件下，希望GPS时间不确定性至少能跨越一个1ms的GPS代码周期(信号出现时间)，且并不希望用户接收机的1ms定时选通脉冲与绝对GPS时间具有任何有意义的关系。对于一个给定的试探位置，将该试探位置的75km范围内的每一个试探位置都假定为用户位置。此外，用户接收机最好能测量至少来自5个GPS卫星的代码相位的“瞬态图”。
现在，将说明对于一个特定试探位置计算初始的一组五个或更多个初始伪距离估测的工作。为估测这些初始伪距离中的一个，用户接收机在感兴趣的大致时间，计算目标卫星的位置，并从中减去相关试探位置中的已知位置。所得到的矢量的数值用作初始伪距离估测。接下来，对这些初始伪距离估测中的每一个进行调节，使其能够在GPS计算中使用。不幸的是，由于绝对GPS时间的不精确的资料，因此一般不可能独立调节这些伪距离估测。因此，在整个调节处理中，都认为在多个伪距离估测之间存在关系。
一般来说，可通过任意对所述五个(或更多个)代码相位测量做标记，而启动调节处理。设想第一个代码相位测量为cp1，其它测量分别为cp2、cp3、cp4以及cp5。同样，设想它们在试探位置上的相应的初始伪距离估测分别为ipr1、ipr2、ipr3、ipr4以及ipr5。例如，两个代码相位测量以及与它们关联的初始伪距离估测似乎如下cp1＝900.0片ipr1＝72.4ms(对于卫星1)cp2＝393.1片ipr2＝84.2ms(对于卫星2)注意，(以代码片)为单位的代码相位测量存在于区间
＝Gke-G/k! (9)其中G＝每个访问时隙中的接入尝试的平均数k＝尝试的数目这样，在一个HRACH访问时隙中发生零次接入尝试的概率为e-G。这样，信道的通过量S就正好是所提供的负载，是没有发生线路争用时的概率的G倍S＝Ge-G(10)G是所有初始接入尝试的总和加上由于争用而引起的任何重发。由于没有争用的概率为e-G，则发生争用的概率为1-e-G。获得了采用k次成功的传播尝试的概率计算如下Pk＝e-G(1-e-G)k-1(11)这样，所希望的成功进行的试呼次数为E＝∑kPk＝eG(12)
取等式(10)的导数并将其设定为零，这种做法使得对每个HRACH存取时隙中的1次尝试的平均的提供负载，产生了最大通量点。这导致36％的通量，如果每2.7次尝试需要一次成功的传输。上述做法是在假定所接收的卫星126上的电文中存在零误差。由于非零比特误差，因而实际通量可能还要低。由于寻呼一般具有比定时更新请求要高的优先级，高穿透报警信道(HPACH)的存取容量将会确定用于定时更新请求的实际通量。或者也可以，将额外的带宽放置到公共控制信道上，以便扩展HPACHA信道的容量。另外一个方案是创建与HPACH相似的一个单独的逻辑信道，但该逻辑信道是用于支持定时请求以及其它所需的辅助性功能。这些方案中的任何一个都可以支持依据本发明的不利操作。
在本发明的一个实施例中，HRACH电文包括与RACH电文相似的信息，与后者相比，前者只有少许修改。它包含有用于局部国际用户移动标识符(IMSI)、试呼次数以及用于减少两个移动终端400之间发生冲突的机会的一个随机数的比特字段，该两个移动终端400在彼此的一个短时间内进行了一个请求。HRACH电文可以信息内容包括26比特。也可以使用其它格式，例如，在具有定时更新信息的后续寻呼中，随机选取一个数，作为一个基准。这个随机数可以远远小于26比特，并且还能对使得定时更新信息几乎同时发生的两个移动终端400之间的冲突提供一个较低的概率。利用较小的随机数，将会减小电文大小，并会在HRACH请求内产生较大的通量。
在这种实施例内的HRACH的编码与使用1/2维特比编码以及(128，7)Wslsh代码的HPACH信道相似，将会给出大约15dB的增益。之后，将四个尾部比特以及五个校验和加到26个信息比特上，从而总共得到35比特。编码之后，电文将由1280个编码比特构成。所得到电文将被格式化为10个高容限的脉冲串以及一个高容限的m序列的脉冲串。高容限的m序列的脉冲串被加到HRACH访问的前面，这样，卫星126能够更好地同步，并更好地对紧随它的高容限脉冲串进行解码。所得到的HRACH脉冲串如图9所示。应当理解，这里所描述的编码方案仅用于说明目的，还可以依据容量需求以及还有HRACH电文的信息内容，而使用其它编码格式。
假定，对于ACeS系统，一个卫星126可以支持2,000,000个用户，每个卫星126具有140点波束136，则每一个点波束大约可以支持14,285个用户。在最糟的情况下，一个HRACH访问将会占用28个脉冲串，这些脉冲串会导致HRACH访问周期为28*(60/26)＝64.6毫秒。每次成功的访问2.7次尝试的预期峰值通量，在峰值容量处的每个HRACH访问都将花费在HRACH信道上的每一次成功访问花费64.6*2.7＝174.46毫秒。这产生了每小时20,635个成功访问的峰值容量，这还不包括由于丢失HRACH帧而引起的重试。将该容量除以点波束内的用户数，就可得到一个HRACH信道，它能支持每个用户每小时1.44次访问。通过将附加HRACH信道添加到其它未使用的副载波上，从而可以得到附加容量。可通过减少每个HRACH信道的容量，以及增加脉冲串的数目，来实现额外的编码增益。
可利用HPACH将所计算出的定时延迟信息提供给不利的移动终端。ACeS内的HPACH信道是用于寻呼工作于不利模式下的移动终端400的一个高功率信道。它利用组合提高的发射机功率以及附加编码，从而使得其与工作于有利模式下的话音业务信道相比，增加了大约20dB的容量。一个HPACH消息是由53比特构成的。50比特用于对所寻呼的移动终端400IMSI进行编码，3比特为备用比特。依据本发明的一个实施例，备用比特中的一比特用于指示该HPACH消息是响应于HRACH定时信息请求的，剩余的52比特用于对一个请求参考号和在该HRACH访问期间所测量的定时信息进行编码。定时信息使用16比特，参考号使用26比特。参考号最好是用于上述HRACH访问请求的原始的26比特的回波。
最好是，如先前所提供的那样，HRACH信道将会利用已经在HPACH信道中使用的编码方案的优点。AceS中的HPACH信道使用其后跟随有(128,7)Walsh编码的一种16-状态速率(state rate)1/2维特比编码，配合7dB的发射机功率增加，从而在工作于有利模式下的话音业务信道上得到大约20dB的容限增加。但是，为保存移动终端的电能，HRACH信道最好使用与没有提高发射机功率的HPACH信道相同的编码方案，这使得在HRACH信道中，只在话音业务信道上增加了12.6dB的容限。
现在，参见图10的流程图，现在对依据本发明一个实施例的定时延迟请求处理进行一般性的说明。在方框500，移动终端400确定在卫星通信系统120内，自己处于有利位置还是不利位置。如果处于不利位置，则操作转到方框502，发射包含有一个请求标识符的一个HRACH定时请求。如上所述，标识符可以是一个随机产生的数，用选择该随机数的比特数，提供低概率的多重请求，其具有同时接收来自不同移动终端的一个公共标识符。
在方框504，卫星126对接收到的HRACH请求计算往返延迟。在方框506，卫星126在HPACH信道上将所计算出的定时延迟与标识符一起发送出去，以便由移动终端400接收。对于利用HRACH的标识符以及传输的格式和HPACH已经在上述参照图7-9的在先说明中进行了说明。
如果移动终端400处于有利位置，则可以使用方框508-512所示的另一种方案。但是，应当理解，处于有利位置中的移动终端也可以依据方框502-506所说明的操作来获取定时延迟信息，而唯一的不利之处就是对非不利终端使用了有限的高功率信道容量。因此，如方框508所示，可以由使用了RACH信道的有利的移动终端来发送定时请求。之后，由通信系统120依据RACH定时请求的接收时间，来计算往返定时延迟。此外，可以在不需要高功率信道的下行链路控制信道上，将具有标识符的定时延迟信息传送到移动终端400(方框512)。
依据一个终端是否是不利的或有利，从而使用更改信道的缺点在于需要更改通信系统120的协议，以便能识别出定时请求，并将定时信息发送到两种不同类型信道上。因此，尽管可以使用这种方案，来提供额外容量，用于不利终端的请求定时延迟信息，但通过将来自移动终端的所有定时延迟更新请求都看作是来自不利终端的，并在高穿透信道上单独处理这些请求，从而简化了对已有通信系统的所需的修改。(注意，术语高穿透是指高容限信道，可以调整其编码方案，以便提供较大的错误校正和/或可以提高传输功率比)。
一旦移动终端知道了相对于自己在点波束136内的位置的定时延迟信息，通过计算当前点波束内的圆弧位置，并将其用作计算最小二乘方定位的一组试探位置，就可以更改图5中方框424处的操作。正如图6中的虚线圆弧以及标记“0”所示，试探位置位于与通信卫星126相距大致相等的一个圆弧上，且这些试探位置沿着该圆弧的横向间距不超过150千米。只要定时延迟精度足以保证单独一个圆弧的位置能成功地覆盖点波束136内的可能的模糊位置，则如图6所示的单独一个圆弧的位置是可接受的。
通常，在ACeS卫星系统中，一旦一加电而引入了一个新的点波束，移动终端400就试图利用定位更新处理而登录入该系统120。在执行定位更新时，移动终端400一般请求使用RACH访问的一个专用控制信道。当ACeS系统120分配一个专用控制信道，用于定位更新时，它还包括一个定时信息，从而如果移动终端400响应该信号，则它可以调节其发射机的定时，这样，来自不同移动终端的反向(上行链路)传输脉冲串不太可能覆盖在卫星126接收机处，因而减小了干扰的可能性。在本文上下文中，定位更新处理是指这样一种处理，其中，凭借该处理，移动终端可登录入操作的卫星系统120内的特定点波束136，并不考虑移动终端是否如本发明所述包含有GPS定位能力，而不是指卫星系统120上的正常通信操作。
根据使用来自卫星通信系统120的定时延迟信息按本发明所选出的试探位置来减小移动终端位置内的不确定性，定时超前的分辨率是非常重要的。在ACeS系统中，在RACH访问期间所提供的定时超前的分辨率一般为3.7毫秒，在大多数情况下，提供其相邻的陆上定时超前距离小于50千米。但是，在最糟的情况下，例如，在点波束直接位于处在赤道的卫星126下面时，其分辨率降低。因此，例如，对于如上所述的具有直接位于ACeS卫星126下面的置于中心的点波束，依据定时超前信息的分辨率，该点波束有可能具有一个大于150千米的不确定区。
在这种特殊情况下，最好计算一个额外的试探位置，以便创建一个能保持子150千米插入间隔的试探位置的格栅。这可以通过沿着若干彼此隔开的圆弧来放置点而实现，与以下这种实施例相比，它还能减少总试探位置的数目，其中，在所述的实施例中，所有的点波束位置都被用图6中的X符号所表示的试探位置打上了格栅。此外，当在RACH访问期间，不能得到来自精细定时校准的最大通报精度(reporting accuracy)时，可能需要额外的圆弧，实践中，例如是在ACeS系统中，在本文所提供的说明中，定时分辨率通常为所表示值的1/4。
在任何情况下，必须对所使用的任何一个卫星通信系统120，考虑到最差情况下的定时超前误差，以便支持依据本发明利用试探位置进行的GPS定位，所述试探位置是如此选择的，使得这些试探位置一起构成了有关定时圆弧的一个覆盖格栅，用于补偿定时超前测量中分辨率的不足。利用本发明这一方面所述的定时延迟信息，除了利用定时信息来减少试探位置数目以外，图5中所描述的其它操作框继续执行大致相同的操作。此外，如图5中所描述的交替实施例那样，可以将上述的各种计算分摊到与图4的一个通信卫星126相关的移动终端400和一个GPS站412之间。还需注意，对于本发明的目的来说，为了支持依据本发明的各种操作，GPS站412不需要与移动终端400位于同一点波束内。
如上所述，对于在移动终端400内执行试探定位计算的本发明的实施例来说，最好提供这样一种装置，它不需要由移动终端400对来自所接收的GPS信号304的信息进行解调，就能将GPS卫星302上的必要的星历表数据提供给移动终端400。因此，现在，提供这样一种方案，用于获取允许对ACeS系统内的移动终端400的定位进行有效计算的信息。对于这一点的说明，假定利用来自通信卫星126的通信，将所需的GPS卫星定时以及定位信息提供给移动终端400，该信息是由卫星无线电话404接收并处理的，之后又被从卫星无线电话404提供给GPS接收机406，用于计算伪距离以及用于定位。
依据当前所提供的这个实施例，GPS卫星内的对于移动终端400的时钟偏置的不确定性，由使用了由ACeS卫星通信系统120的网络控制中心(NCC)到移动终端400的精确的时间变换，使得移动终端400的GPS接收机406能精确了解哪里出现了GPS卫星302时间的出现时间而受到了限制。以下，将参见图11，说明信息转换的一系列步骤1.在时间t0，处于所谓系统120的NCC处的一个GPS接收机(GPS-Rx)412向NCC发出一个脉冲。该脉冲预计出现在GPS时间的一个信号出现时间内，但由于GPS-RX(bk)内的时偏以及通过电路GPS-RX(bk)和NCC间联结时的传播延迟(τd)，因而实际上它与真实的GPS时间存在一个偏移。依据现代硬件的速度，并假定GPS-RX和NCC处于同一地点，因而总延迟不会多于300ns。这些操作在图11的600到606进行了说明。
2.当NCC接收来来自GPS-RX的脉冲时，它对其发送(TX)空中接口的状态进行采样(参见608)。一般来说，状态包括帧内比特数，同时还有分级帧结构内的帧数。ACeS标准使用了这样一种帧结构。例如象GSM以及IS-136这样的TDMA内的状态还包括时隙数。在图11中，t0处的TX空中接口的状态(BN0、TN0、FN0)被分别表示为比特、时隙以及帧(参见608)。注意，NCC通过网络同步子系统(NSS)执行伪噪声测距(PN-测距)，以便估测从NCC到ACeS卫星126的距离。这种测距是如此执行的，以致于上行链路定时被调节，以保持所需的下行链路的定时关系。因而，由于考虑到(BN0、TN0、FN0)的模的性质，在时间转换消息被传送到移动终端400之前，NCC调整了(BN0、TN0、FN0)的值，以便除去上行链路传播时间，以及通过ACeS卫星126(ACeSSV)的处理延迟(参见610)。
3.NCC向GPS接收机406(GPS-UT)发送状态(BN0、TN0、FN0)，这些状态信息既可以作为单独消息，也可以作为所采用的GPS辅助方法所特有的另一个消息的一部分。所发送的这种信息既可以专属于专用GPS-UT(点对点)，也可以专属于对当前所有接受ACeS卫星126服务的移动终端的广播。
4.在接收消息之前，GPS-UT必须经过与ACeS卫星126的锁频以及与卫星126的空中接口状态的同步处理来运行。这种处理被指定为用于ACeS系统的标准的一部分。当GPS-UT接收消息时，它利用(BN0、TN0、FN0)、粗定时超前(CTA)、以及精细定时超前(FTA)，对其GPS信号出现时间，求出t0′(参见612)。下行链路传播时间(CTA＝FTA)/2被转换为1/4个比特周期，并从(BN0、TN0、FN0)中将其减去，从而得到(BN0′、TN0′、FN0′)。这样做是考虑到(BN0、TN0、FN0)的模的特性。在完成这些步骤之后，GPS-UT就精确知道GPS信号出现时间发生在移动终端400的空间接口状态(BN0′、TN0′、FN0′)。
5.如果选择以点对点的消息方式发送时间变换，则由于NCC已经知道CTA和FTA，因此它可以预先计算(BN0′、TN0′、FN0′)。如果选择了广播类型的时间变换辅助消息，则在移动终端内计算(BN0′、TN0′、FN0′)。
将几种设想应用于上述操作。首先，FTA参数是这种方法的一个重要部分。如果，不使用这种参数，则GPS-UT会具有从CTA一直到对于其中放置有移动终端的特定点波束的最大单向传播延迟的一种延迟不确定性。FTA的值可以在0和1250之间变化，其变化依赖于点波束内的移动终端的位置。这与0-2.3毫秒的单向传播时间相应。当使用FTA值时，在ACeS例子内的这种不确定性为τB＝3.7μs(0-3.6C/A代码片)。
另外，相对于GPS信号出现时间的时间变换将影响操作，但变换中所使用的信号出现时间的类型对GPS-UT具有一些影响。这主要依赖于GPS-RX内的脉冲的时间t0如何与实际GPS工作周时间相关。如果t0处的脉冲是以一毫秒的C/A代码出现时间为基础，则，通过时间变换，GPS-UT就仅仅具有该信号出现时间的资料。或者也可以，如果在20ms的GPS信号出现时间内，发出了处于t0的脉冲，则GPS-UT将具有各个发射机处的GPS卫星传输的比特和代码定时的资料。该信息可以与卫星位置或距离辅助信息组合在一起，以便提供经改善的对GPS-UT处的比特定时的估测。这可以消除对可能在某些情况下限制灵敏度或采集时间特性的比特同步的需求。第三种替换方案是用于发出位于一秒的GPS信号出现时间处的脉冲的GPS-RX，从中，GPS-UT可以导出比特和代码定时。尽管一秒的脉冲并没有添加象对时间变换那么多的好处，但由于商业GPS接收机一般都提供1Hz的输出，因此它可以简化实施。
此外，从GPS-RX到GPS-UT的GPS信号出现时间的转换精度取决于几种因素。GPS-UT中的总时间偏置为bGPS-UT＝bk+τd+εB+εTA+τpd(13)其中bk＝MCS处真实GPS时间的GPS-RX偏置(μ＝0，σ≈100ns)；τd＝经由GPS-RX/NCC路径的脉冲的传播延迟；εTA＝由于TA参数的分辨率而产生的误差(在±0.25τTA的范围内均匀分布)；εB＝由于ACeS空中接口内的比特周期分辨率而引起的误差(在0-τB的范围内均匀分布)；τpd＝经由GPS-UT接收机的传播延迟的GPS信号。
τTA＝FTA分辨率，3.7微秒。
τB＝比特周期，3.7微秒。
如果假定τd和τpd都为300ns的值，而500ns的值被用于限定GPS-RX内的偏置，则
|bGPS-MS|＜1.1μs+0.25τTA+0.5τB(14)对于ACeS标准，τB＝τTA＝3.7μs，它表示|bGPS-UT|＜3.8μs。这样，由于GPS-UT时间偏置而引起的不确定性就小于±4片的C/A代码。
最后，上述方案不需要GPS了解绝对的GPS时间。但是，从NCC到GPS-UT的时间变换消息可以包括一个字段，它表明用于信号出现时刻的绝对的GPS时间。如果定位计算函数位于GPS-UT内，则是非常有用的，这是因为，当与有效星历表相组合时，它使得GPS-UT能计算卫星位置。
本发明是参见作为本发明实施例的图5到10来说明的。应当理解，流程图中的每一个方框，以及流程图内的这些方框的组合都可以由计算机程序指令来实现。这些程序指令可被提供给一个处理器，生成一种机器，这样，运行于处理器之上的指令就生成了一种装置，用于执行流程图或框中所指定的功能。计算机程序指令可以由处理器来执行，以使一系列的操作步骤由处理器执行，从而生成了计算机要实现的处理，这样，执行于处理器之上的指令提供了一些步骤，用于实现流程图或框内指定的功能。
因此，流程图的框用于支持执行指定功能的组合装置，以及用于支持执行指定功能的组合步骤。还应当理解，流程图中的每一个方框，以及流程图中的这些方框的组合，都可以由执行指定功能或步骤的专用硬件系统来实现，或由专用硬件和计算机指令的组合来实现。
在附图和说明书中，已经公开了本发明的一种典型最佳实施例，尽管采用了特定术语，但他们仅用于一般的描述理解，并不能用于限制本发明，本发明的范围在以下权利要求书中得以阐述。
权利要求
1.用于确定移动终端的一种方法，包括以下步骤从一个卫星无线电话系统信息中获取其中放置有移动终端的一个点波束的一个标识符；在所述点波束内，产生若干试探位置；依据由移动终端所接收的来自若干全球定位系统(GPS)卫星的GPS信号，对若干试探位置中的至少两个位置确定出移动终端的候选定位；以及从所确定的候选定位中选出一个，作为移动终端的位置。
2.依据权利要求1的一种方法，其中所述确定步骤还包括以下步骤依据由移动终端所接收到的GPS信号，对若干试探位置中的一个，计算出与若干GPS卫星相对应的若干初始伪距离估测，所述GPS信号具有一个代码长度，它包括用于确定来自所接收的GPS信号的部分代码周期；调节初始伪距离估测，以便对若干试探位置中的一个产生用于移动终端的若干候选伪距离估测；依据若干候选伪距离估测，对若干试探位置中的一个，产生用于移动终端的候选定位，以及对于若干试探位置中的第二个位置，重复执行计算、调节以及生成步骤。
3.依据权利要求2的一种方法，其中所述调节步骤包括以下步骤对于每一个初始伪距离估测进行舍位，以便对若干试探位置中的一个，产生相应的若干整数的代码长度距离；将与从所接收到的GPS信号导出的部分代码周期相应的距离加到若干整数的代码长度距离上，以便提供用于移动终端的相应的若干候选伪距离估测。
4.依据权利要求2的一种方法，其中所述调节步骤包括以下步骤修改若干初始伪距离估测，以便计算从所接收到的GPS信号中导出的部分代码周期之间的相对差异，从而，提供用于移动终端的相应的若干候选伪距离估测。
5.依据权利要求2的一种方法，其中所述重复步骤包括对若干试探位置中的每一个，执行计算、调节和生成步骤的步骤，以便对若干试探位置中的每一个，提供用于移动终端的候选定位。
6.依据权利要求5的一种方法，其中在重复执行所述确定步骤是在依据相对于若干试探位置中的一个位置的可视GPS卫星的仰角，从这些可视GPS卫星中选出若干GPS卫星的步骤之前。
7.依据权利要求5的一种方法，其中所述定位是一个最小二乘方定位，其中重复执行所述确定步骤的步骤包括至少对四个GPS卫星，重复执行确定步骤的步骤，其中所述选择步骤还包括依据自一致性校验，选择一个候选定位作为移动终端的位置的步骤。
8.依据权利要求7的一种方法，其中所述选择步骤包括利用超定的一组等式，从所确定的候选定位中选出一个的步骤。
9.依据权利要求8的一种方法，其中所述选择步骤包括以下步骤对由候选定位所确定出的一个方向余弦矩阵进行Q-R分解；以及将来自分解步骤的Q矩阵的维数不受约束的转置矩阵乘以来自候选定位的增量伪距离值。
10.依据权利要求1的一种方法，其中生成若干试探位置的步骤包括如此生成若干试探位置的步骤，其中这些试探位置中的每一个都与若干试探位置中的另一个相距不超过大约150千米。
11.依据权利要求10的一种方法，其中生成若干试探位置的步骤包括在覆盖所述点波束的网格上，生成若干试探位置的步骤。
12.依据权利要求1的一种方法，其中所述获取步骤包括包含有以下步骤接收来自无线电话系统通信的一个点波束标识符；以及依据所接收到的点波束标识符，来计算该点波束的地理定位。
13.依据权利要求12的一种方法，其中所述计算步骤包括依据从卫星无线电话系统通信以及天线方向坐标获得的卫星星历表数据，计算所述点波束的地理定位的步骤。
14.依据权利要求12的一种方法，其中所述计算步骤包括依据存储在移动终端内的点波束的边界点，计算所述点波束的地利定位的步骤。
15.依据权利要求1的一种方法，还包括以下步骤从卫星无线电话系统通信中，获取卫星通信定时信息；以及其中所述生成步骤包括依据所获取的定时信息，生成若干试探位置的步骤。
16.依据权利要求15的一种方法，其中所述定时信息是定时延迟信息，其中生成步骤包括依据该定时延迟信息，沿着与发送卫星无线电话系统通信的卫星基本上等距离的一个圆弧位置选出若干试探位置的步骤。
17.依据权利要求15的一种方法，其中所述定时信息是一种定时延迟信息，其中所述生成步骤包括依据该定时延迟信息，沿着与发送卫星无线电话系统通信的卫星基本上等距离的至少一个圆弧位置选出若干试探位置的步骤，其中每一个试探位置与这若干个试探位置中的另一个位置相距不超过大约150千米。
18.依据权利要求15的一种方法，其中所述获取步骤包括以下步骤在高容限随机存取信道上，请求来自卫星无线电话系统卫星的卫星通信定时信息；以及在高容限寻呼信道上，接收来自所述卫星无线电话系统卫星的卫星通信定时信息。
19.依据权利要求18的一种方法，其中所述卫星通信定时信息是一种定时延迟信息，其中所述请求步骤包括发送含有一个定时更新请求的一个请求的步骤，而定时更新请求具有一个请求号标识符，其中所述接收步骤包含接收具有与所述请求号标识符相应的一个相关标识符的一个定时更新的步骤。
20.依据权利要求2的一种方法，其中所述重复、计算、调节以及生成步骤是由移动终端执行的。
21.依据权利要求5的一种方法，其中所述计算步骤包括以下步骤在移动终端，接收来自GPS卫星中的每一个卫星的GPS信号；在所述移动终端，从所接收到的GPS信号中，对若干GPS卫星中的每一个卫星确定一个代码相位；以及将所确定出的具有时间标记的代码相位从所述移动终端提供给远程GPS站；以及其中所述重复、计算、调节以及生成步骤是由GPS站执行的。
22.一种移动终端，包括一个卫星终端，从卫星无线电话系统通信接收其中放置有移动终端的一个点波束的标识符；在所述移动终端接收GPS信号的一个全球定位系统(GPS)接收机，包括确定与GPS信号中的每一个信号相关的一个代码相位；以及其中，GPS接收机依据所述GPS信号为所述点波束内的若干试探位置确定出用于移动终端的候选定位，并从所确定的候选定位中选出一个，作为该移动终端的位置。
23.用于移动终端的一种定位计算系统，包括由一个卫星无线电话系统通信获取其中放置有移动终端的一个点波束的标识符的装置；用于在所述点波束内，生成若干试探位置的装置；用于依据由所述移动终端接收到的来自若干GPS卫星的全球定位系统(GPS)信号，为若干试探位置中的至少两个位置，确定出用于所述移动终端的候选定位的装置；以及用于从所确定的候选定位中选出一个作为所述移动终端的位置的装置。
24.依据权利要求23的一种系统，其中用于确定的装置还包括用于依据由所述移动终端接收到的GPS信号，为若干试探位置中的一个，计算与若干GPS卫星相应的若干初始伪距离估测的装置，所述GPS信号具有一个代码长度，包括从所接收到的GPS信号中确定出部分代码周期。用于调节初始伪距离估测，以便为若干试探位置中的一个产生用于所述移动终端的若干候选伪距离估测的装置；以及用于依据若干候选伪距离估测，为若干试探位置中的一个位置生成用于所述移动终端的候选定位的装置。
25.依据权利要求24的一种系统，其中用于调节的所述装置还包括用于对每一个伪距离估测进行舍位，以便为若干试探位置中的一个位置产生相应的若干整数的代码长度距离的装置；以及将与从所接收的GPS信号中导出的部分代码周期相应的距离加到若干整数的代码长度距离上，以提供用于所述移动终端的相应的若干候选伪距离估测的装置。
26.依据权利要求24的一个系统，其中用于调节的装置还包括修改若干初始伪距离估测，以便计算从所接收到的GPS信号中导出的部分代码周期之间的相对差，从而提供用于所述移动终端的相应的若干候选伪距离估测的装置。
27.依据权利要求23的一种系统，还包括用于依据与若干试探位置中的一个位置相对的可视GPS卫星的仰角，从可视GPS卫星中选出若干GPS卫星的装置。
28.依据权利要求24的一种系统，其中所述定位是最小二乘定位，其中用于选择的装置包括依据自一致性校验，从候选定位中选出一个，作为所述移动终端的位置的装置。
29.依据权利要求23的一种系统，还包括用于从卫星无线电话系统通信中获取卫星通信定时信息的装置；以及其中用于生成的装置包括依据所得到的定时信息，生成若干试探位置的装置。
30.依据权利要求29的一种系统，其中所述定时信息是定时延迟信息，其中用于生成的装置包括依据所述定时延迟信息，沿着与发送卫星无线电话系统通信的卫星距离基本相等的至少一个圆弧位置选出若干试探位置的装置，其中所述每一个试探位置与所述若干试探位置中的另一个相距不超过大约150千米。
31.依据权利要求29的一种系统，其中用于获取的装置包括用于在高容限随机存取信道上，请求来自卫星无线电话系统卫星的卫星通信定时信息的装置；以及用于在高容限寻呼信道上，接收来自卫星无线电话系统卫星的卫星通信定时信息的装置。
32.依据权利要求31的一种系统，其中所述卫星通信定时信息是定时延迟信息，用于请求的装置包括发送含有定时更新请求的一个请求的装置，所述定时更新请求具有一个请求号标识符，其中用于接收的装置包括接收具有与所述请求号标识符相应的相关标识符的一个定时更新的装置。
33.依据权利要求24的一种系统，其中用于计算的装置包括在所述移动终端，接收来自若干GPS卫星中的每一个卫星的GPS信号的装置；在所述移动终端，从所接收到的GPS信号中确定出对于若干GPS卫星中的每一个卫星的一个代码相位的装置；以及在一个GPS站，将所确定出的具有时间标记的代码相位从所述移动终端提供给一个远程GPS站，以确定候选定位，并从所确定出的候选定位中选出一个作为所述移动终端的位置的装置。
全文摘要
用于利用其中放置有移动终端的通信卫星点波束的位置知识,来确定包含有一个卫星无线电话和一个GPS接收机的一个移动终端的位置的方法和系统。利用这一知识,本发明可以解决由编码重复长度产生的一毫秒的模糊,在模糊存在的情况下,可以确定相对的代码相位,但不能确定绝对代码相位。选择覆盖点波束区域的试探位置,在这些试探位置之间存在由于一毫秒的模糊而具有的间距。对于每一个试探位置都产生一个伪距离测量,并将其用于产生位置定位。最佳位置定位例如可以是依据自一致性校验而选出的。依据本发明的另一个方面,试探位置数目的产生是通过依据来自卫星通信系统的定时延迟信息,选择点波束内的一个圆弧位置,作为试探位置。
文档编号G01S5/00GK1345418SQ00805765
公开日2002年4月17日 申请日期2000年3月8日 优先权日1999年3月29日
发明者D·维克斯特罗姆, T·索尔维, E·V·乔利 申请人:艾利森公司