全球导航卫星系统的制作方法

专利名称：全球导航卫星系统的制作方法
技术领域：
本发明大体来说涉及通信系统。更特定来说，本发明涉及包括全球导航卫星系统 的通信系统。
背景技水
在无线网络中存在用于计算移动台的位置的具有不同水平的成功及准确性的许 多不同类型的技术。辅助GPS (A-GPS)是当前用于定位无线网络中的移动台的定位 技术。A-GPS服务器向移动台提供辅助数据以使其具有低第一次定位时间(TTFF), 准许弱信号获取并优化移动台电池使用。A-GPS用作独立的定位技术或与提供距离样 测量的其它定位技术混合使用。
A-GPS服务器向无线移动台提供专用于移动台的近似位置的数据。所述辅助数据 帮助所述移动台迅速地锁定卫星，且潜在地允许手机锁定弱信号。然后，所述移动台 实施位置计算或视需要将所测量的码相位及可能载波相位返回到所述服务器以进行所 述计算。A-GPS服务器可使用额外信息(例如，从蜂窝式基站到移动台的往返定时测 量)以计算否则不可能计算的位置(例如，当不存在足够的可见GPS卫星时)。
基于卫星的全球定位系统(GPS)、定时提前(TA)及基于陆地的增强型观测时 间差(E-OTD)定位技术的发展允许精确确定移动台订户的地理位置(例如，纬度及 经度)。随着在无线通信网络中部署地理定位服务，所述位置消息可存储于网络元件 中并使用信令消息递送到网络中的节点。所述信息可存储于SMLC (服务移动定位中 心)、SAS (独立SMLC) 、 PDE (位置确定实体)、SLP (安全用户平面位置定位平 台)及特殊目的移动订户定位数据库。
特殊目的移动订户定位数据库的一个实例是由第三代合作伙伴计划(3GPP)建议 的SMLC。特定来说，3GPP已定义用于向SMLC及从SMLC传送移动订户位置信息的信令协议。此信令协议被称为无线电资源LCS (定位服务)协议(表示为RRLP)， 且定义在移动台与移动订户位置有关的SMLC之间所传送的信令消息。在3GPP TS 44.031 v7.2.0 (2005-11)第三代合作伙伴计划；技术说明书组GSM Edge无线电接入 网络；定位服务(LCS);移动台(MS)-服务移动定位中心(SMLC)无线电资源 LCS协议(RRLP)(第7版)中可找到RRLP协议的详细说明。
除美国全球定位系统(GPS)之外，诸如俄罗斯GLONASS系统或建议的欧洲伽 利略(Galileo)系统等其它卫星定位系统(SPS)或建议的中国罗盘/北斗系统也可用 于移动台的位置定位。然而，所述系统中的每一者根据不同规范进行操作。特定来说， 所述系统中的每一者使用其自己的特定系统时间。 '
通过发动伽利略，可见导航卫星的数量在组合的GPS/伽利略接收器处基本上加 倍，或在组合的GPS/GLONASS/伽利略接收器处增为三倍，此大体来说改善服务可用 性及准确性。额外卫星提供冗余且可用于(例如)消除较差的质量测量，同时维持充 足的几何精度稀释(GDOP)。在某些关键导航情景中，(例如)组合的GPS/伽利略 接收器可能够获得定位，其中GPS或伽利略单独不能够提供足够的卫星测量来获得成 功的导航解决方案。
GPS (全球定位系统)与伽利略是独立的导航系统，且因此每一系统使用其自己 的导航时间参考。GPS系统时间被调整到美国海军天文台所维持的通用时间坐标 (UTC)(通用协调时)，称作UTC(USNO)。规定GPS系统时间保持在UTC(USNO) 的模l秒的l微秒以内。
期望伽利略系统时间被调整到国际原子时间(TA1)且规定保持在TA1的50 ns 以内。除秒的可能整数数量之外，期望GPS与伽利略系统时间之间的偏移约为数十毫 微秒。
GPS与伽利略系统时间之间的偏移将包括在伽利略广播导航消息中以及未来的 GPS广播导航消息中，且称作GPS-伽利略时间偏移或更一般称作GPS-GNSS时间偏 移(GGTO)。对于GPS，已在IS-GPS-200的2004年12月的版本(修订版D)的消 息类型35中规定GGTO，其可包括GPS-伽利略GGTO以及GPS-GLONASS GGTO。
举例来说，在导航解决方案中使用GPS及伽利略伪距测量的组合的GPS/伽利略 接收器可根据以下三个选项实施。
1. 在位置计算中忽略GPS-伽利略时间偏移。
2. 使用额外卫星信号测量获得作为所述导航解决方案的部分的GGTO。
3. 使用从解码导航消息获得或经由蜂窝式网络提供的辅助数据获得的GGTO。 第一选项将可能导致有偏导航解决方案。偏差的量取决于实际GGTO，且可能在
某些情景中可接受，但当然是不希望的。
第二选项在导航解决方案中将需要至少一个额外卫星测量，其在某些关键情景 (例如，室内或城市峡谷)中可能不总是可用。将需要至少五个卫星测量来解决三维 位置、接收器时间偏差及GGTO，但需要多于五个的卫星测量来改善准确性。第三选项不需要额外卫星测量且是具有有限卫星可见度的环境(例如，室内或城 市峡谷)中的优选方法。GGTO可通过将卫星导航消息解码(然而，其需要充足的卫 星信号强度且耗费相对长的时间，即增加TTFF)来获得或提供在辅助数据消息中(然 而，其需要对标准化定位协议进行修改)。当组合GPS与伽利略卫星的伪距时，用户 接收器必须计及GGTO。在应用导航解决方案之前，必须为GGTO校正GPS或伽利 略观测。
然而，在导航解决方案中处置各种不同系统时间及时间偏移需要对现有用户接收 器进行实质修改，且无疑将提高与生产具有此能力的下一代用户接收器相关联的成本。
因此，需要通信系统，包括全球导航卫星系统(GNSS)，其可基于从两个或两 个以上卫星系统(而不是仅一个卫星系统)发送的卫星信号确定移动台的位置定位， 以提供位置定位的进一步效率及优点，而不需要在所述移动接收器处处置各种GNSS 系统时间及无需为辅助及移动测量数据转移规定完全新的定位协议。
此外，所属技术领域中需要适于计算及校正GOTO而不向现有及未来的用户接收 器添加显著升级或生产成本的通信系统、方法及/或设备。

发明内容
本发明包括方法、设备及/或系统。所述设备可包括实施所述方法的数据处理系统 及存储可执行应用程序的计算机可读媒体，当在数据处理系统上执行时所述可执行应 用程序时致使所述数据处理系统实施所述方法。
根据本发明的一个方面，第一及第二全球导航卫星系统(GNSS)中的每一者均 适于分别地根据第一及第二规范进行操作，且各自分别地包括第一及第二多个空间飞 行器(SV)。所述第一及第二多个SV中的每一者分别地适于通过第一及第二多个唯 一对应识别(ID)识别。处理器适于接收并响应于所述第一多个唯一对应ID识别从 所述第一多个SV传输的第一多个对应信号。所述处理器适于接收并响应于所述第二 多个唯一对应ID识别从所述第二多个SV传输的第二多个对应信号。所述处理器适于 响应于接收并识别所述第一多个对应信号及所述第二多个对应信号确定位置定位信 息。
根据本发明的其它方面，本发明采用设备、方法、计算机可读存储器及信号协议。 根据附图且根据以下详细说明，本发明的这些方面及其它方面将显而易见。


本发明的各方面是以实例而非限制的方式图解说明于附图的各图式中，所述图式 中相同的参考编号指明对应的元件。
图1图解说明根据本发明的一个方面的通信系统的方块示意图，所述通信系统包 括全球导航卫星系统(GNSS)、蜂窝式系统及移动台。图2图解说明根据本发明的一个方面的表示用于修改当前RRLP规范的无线电资 源定位服务协议(RRLP)位置测量请求消息及RRLP位置测量响应消息的四个选项的 表A。
图3图解说明根据本发明的一个方面的用于依据所述四个选项中的一者修改当前 RRLP位置测量请求消息及当前RRLP位置测量响应消息的方法。
图4图解说明根据本发明的一个方面的表示当前RRLP规范的RRLP位置测量请 求消息的表l。
图5图解说明根据本发明的一个方面的表示当前RRLP规范的RRLP位置测量响 应消息的表2。
图6及7图解说明根据本发明的一个方面的表示依据选项一的经修改RRLP位置 测量请求消息的表3。
图8及9图解说明根据本发明的一个方面的表示依据选项一的经修改RRLP位置 测量响应消息的表4。
图10及11图解说明根据本发明的一个方面的表示依据选项二的经修改RRLP位 置测量请求消息的表5。
图12及13图解说明根据本发明的一个方面的表示依据选项二的RRLP位置测量 响应消息的表6。
图14图解说明根据本发明的一个方面的表示依据选项三的经修改RRLP位置测 量请求消息的表7。
图15及16图解说明根据本发明的一个方面的表示依据选项三的RRLP位置测量 响应消息的表8。
图17及18图解说明根据本发明的一个方面的表示依据选项四的RRLP位置测量 请求消息的表9。
图19及20图解说明根据本发明的一个方面的表示依据选项四的RRLP位置测量 响应消息的表10。
图21图解说明根据本发明的一个方面的用于确定虚拟GNSS时间的定时表。
具体实施例方式
以下说明及图式图解说明本发明二不应视为限定本发明。说明了许多具体细节来 提供对本发明的透彻理解。然而，在某些示例中，为了避免使本发明的说明变得模糊， 没有说明熟知或常规细节。在本揭示内容中参考一个实施例或实施例未必是指同一实 施例，且所述参考包括一个或一个以上实施例。 通信系统10
图1图解说明根据本发明的一个方面的通信系统10的方块示意图，通信系统10 包括全球导航卫星系统(GNSS) 11、蜂窝式系统12、陆线电话系统13。 GNSS系统
911包括多个全球导航卫星14-21，所述全球导航卫星包括与第一 GNSS相关联的第一 组卫星14-17及与第二 GNSS相关联的第二组卫星18-21 。所述第一及第二 GNSS可以 是任意两个不同的GNSS，例如美国全球定位系统(GPS)或诸如俄罗斯GLONASS 系统或建议的欧洲伽利略系统等其它卫星定位系统(SPS)。虽然图1仅显示两个 GNSS，但本发明并不限于两个GNSS。举例来说，GNSS11可包含三个或三个以上卫 星系统，例如GPS、伽利略及GLONASS卫星。
蜂窝式系统12包括多个蜂窝式基站22-24 ("基站")、移动交换中心25及定 位服务器(其另外被称为位置确定实体(PDE) ) 26。 PDE26可以是3GPPSMLC或 3GPP SAS。每一基站22-24进一步包括基站(BS)传输器27、 BS接收器28、 GPS 接收器29及第一 GNSS接收器(例如，GPS接收器)29及第二GNSS接收器(例如， 伽利略接收器)30。每一基站22-24可包括更多个GNSS接收器(例如，额外GLONASS 接收器)，其未在图l中显示。所有或某些GNSS接收器可定位于基站22-24内部或 外部。GPS接收器29接收来自GPS卫星14-17的信号。伽利略接收器35接收来自伽 利略卫星18-21的信号。同样，未在图1中显示的每一额外GNSS接收器将接收来自 适当GNSS卫星的信号。
通信系统10为移动台31提供无线通信且不限于蜂窝式通信系统、固定无线通信 系统、PCS或卫星通信系统。通信系统10可根据任何标准或协议(例如，诸如CDMA、 TDMA、 FDMA或GSM或其组合)来提供多址通信。 全球导航卫星系统(GNSS) 11
GNSS系统11是卫星(例如，GPS卫星14-17及伽利略卫星18-21)的集合，其 中每一者均以精确的轨道在地球表面上方行进。每一卫星均传输用所述卫星所特有的 伪噪声(PN)码调制的信号。每一 PN码均包含预定数量的码片。举例来说，对于GPS 粗/捕获(C/A)码来说，所述PN码是每毫秒重复一次的1,023个码片的序列。GPS 接收器(例如，GPS接收器24)接收包含来自所述GPS接收器可见的每一卫星的信 号混合的合成信号。所述接收器中的信号检测器通过确定所接收信号与特定卫星的PN 码的移位版本之间的关联度来检测来自所述特定卫星的传输。如果检测到移位偏移中 的一者的关联值的质量足够高的峰值，那么将所述GPS接收器视为已检测到来自所述 卫星的传输。
为对无线蜂窝式网络(例如，蜂窝式系统12)中的移动台31实施位置定位，数 个方法使用多个几何上不同的测量(例如，距离、伪距、往返延迟及与不同参考点(例 如，GPS卫星、伪卫星、基站、地球表面)相关联的其它测量来(例如)实施位置计 算。
一种方法，称为先进前向链路三角定位(AFLT)、增强型观测时间差(E-OTD) 或观测到达时间差(OTDOA)在移动台31处测量从数个基站中的每一者传输(例如， 从基站22-24传输)的信号的到达时间。将这些时间或时间差传输到位置确定实体 (PDE)(例如，定位服务器)26，所述位置确定实体使用这些接收时间或时间差来计算移动台31的位置。协调或测量这些基站处的传输时间使得在特定时刻知道与多个 基站22-24相关联的时间且所述时间在规定的错误限度内。使用基站22-24的准确位 置及接收时间来确定移动台31的位置。
在AFLT系统中，在移动台31处测量来自基站22-24的信号的接收时间。然后， 可使用此定时数据来计算移动台31的位置。所述计算可在移动台31处进行或当将由 移动台31如此所获得的定时信息经由通信链路传输到定位服务器26时在定位服务器 26处进行。通常，通过蜂窝式基站22-24中的一者将所述接收时间传送到定位服务器 26。定位服务器26经耦合以通过移动交换中心25从所述基站接收数据。定位服务器 26可包括基站年历(BSA)服务器，所述基站年历服务器提供基站的定位及/或基站的 覆盖区域。或者，定位服务器26与BSA服务器可彼此分离，且定位服务器26与基站 通信以获得用于位置确定的基站年历。移动交换中心25提供往来于陆线公共交换电话 系统(PSTS) 13的信号(例如，语音、数据及/或视频通信)以便可将信号传达到移 动台31及从移动台31传达到其它电话(例如，PSTS上的陆线电话或其它移动电话)。 在某些情形中，定位服务器26还可经由蜂窝式链路与移动交换中心25通信。定位服 务器26 (其可使用相关联的位置测量单元(LMU))还可监控来自基站22-24中的数 者的发射以致力于确定这些发射的相对定时。
在另一种称为上行链路到达时间差(UTDOA)的方法中，在数个基站22-24处测 量来自移动基站31的信号的接收时间。然后，可将此定时数据传送到定位服务器26 以计算移动台31的位置。
进行位置定位的第三种方法涉及在移动台31中使用用于美国全球定位系统 (GPS)或其它卫星定位系统(SPS)(例如，俄罗斯GLONASS系统、建议的欧洲 伽利略系统、建议的中国罗盘/北斗系统、建议的印度局域导航系统(IRNS)以及各种 扩充系统(例如，建议的日本准天顶卫星系统(QZSS)))的接收器。所述现有GLONASS 系统与GPS系统的主要区别在于通过使用略有不同的载波频率而不是使用不同的伪 随机码来使来自不同卫星的发射彼此不同。在此情况下，且对于伽利略系统来说，基 本上先前说明的所有电路及算法都是可适用的。本文中所使用的术语"GNSS"包括所 述替代卫星定位系统，其中包括俄罗斯GLONASS系统及建议的欧洲伽利略系统及上 文提及或未提及的其它系统。
在所述第三种方法中，GPS接收器34通过检测来自某些卫星14-17的传输估计 其位置。针对每一已检测传输，所述接收器使用PN码中的移位来估计传输时间与到 达时间之间的延迟(根据码片或码片段)。在给出定位信号的已知传输速度的情况下， GPS接收器估计其自身与卫星之间的距离。此所估计距离界定了卫星周围的球体。GPS 接收器34知道所述卫星中的每一者的精确轨道及位置，且不断地接收这些轨道及位置 的更新。根据此信息，GPS接收器34能够根据所述四个卫星的球体相交的点来确定 其位置(及当前时间)。与GPS接收器34组合或代替GPS接收器34，伽利略接收器 35 (或任何其它GNSS接收器)可通过检测来自卫星18-21中的至少四个卫星的传输来估计其位置。
虽然已参照GPS卫星说明了本发明的方法及设备，但应了解，所述说明同样适用 于使用伪卫星或卫星与伪卫星的组合的定位系统。伪卫星是基于地面的传输器，其广 播对L带载波信号进行调制的PN码(类似于GPS信号)，通常与GPS时间同步。可 向每一传输器指派唯一的PN码以准许远程接收器进行识别。伪卫星可用于其中来自 沿轨道运行的卫星的GPS信号可能不可用的情况中，例如隧道、矿井、建筑物或其它 封闭区域。本文中所使用的术语"卫星"打算包括伪卫星或伪卫星等效物，且本文中 使用的术语"GPS信号"打算包括来自伪卫星或伪卫星等效物的类似GPS的信号。
所述使用用于卫星定位信号(SPS)信号的接收器的方法可以是完全自主的或可 使用蜂窝式网络来提供辅助数据或分担位置计算。作为简略表达，将这些不同方法称 作"GPS"。所述方法的实例说明于第5,945,944号、第5,874,914号、第6，208，290号、 第5,812,087号及第5,841,396号美国专利中。
举例来说，第5,945,944号美国专利说明了一种用以从蜂窝式电话传输信号获得 精确时间信息的方法，所述精确时间信息与GPS信号组合使用以确定接收器的位置。 第5,874,914号美国专利说明了一种用以通过通信链路将观察卫星的多普勒频移传输 到接收器以确定所述接收器的位置的方法。第5，874，914号美国专利进一步说明了一种 用以通过通信链路将卫星年历数据(或星历数据)传输到接收器以帮助所述接收器确 定其位置的方法。第5,874,914号美国专利还说明了一种用以锁定蜂窝式电话系统的精 确性载波频率信号以在接收器处提供用于GPS信号获取的参考信号的方法。第 6，208,290号美国专利说明了一种用以使用接收器的近似位置来确定用于减少SPS信号 处理时间的近似多普勒的方法。第5,812,087号美国专利说明了一种用以将在不同实体 处接收的卫星数据消息的不同记录相比较来确定在接收器处接收所述记录中的一者的 时间以确定所述接收器的位置的方法。
在实际低成本实施方案中，MS接收器33、 GPS接收器34及/或伽利略(或其它 GNSS)接收器35两者被集成于同一外壳内，且实际上可共享共用电子电路，例如接 收器电路及/或天线。
在以上方法的再一变化形式中，找出从基站22、 23或24发送到移动台31且然 后返回到对应基站22、 23或24的信号的往返延迟(RTD)。在类似的但替代的方法 中，找出从移动台31发送到基站且然后返回到移动台31的信号的往返延迟。将每一 所述往返延迟除以二来确定单程时间延迟的估计。对基站的位置的知晓加上单程延迟 将移动台31的位置限制在地球上的一个圆周内。然后，来自不同基站的两个此类测量 导致两个圆周相交，这又将所述位置限制在地球上的两个点。第三测量(甚至到达角 度或小区扇区)解决了所述不明确。
诸如AFLT或TDOA的另一定位方法与GPS系统的组合称作"混合"系统。举 例来说，第5,999,124号美国专利说明了一种混合系统，其中根据至少以下各项的组合 来确定基于小区的收发器的位置i)表示基于小区的通信信号中的消息在基于小区的
12收发器与通信系统之间的行进时间的时间测量，及ii)表示SPS信号的行进时间的时
间测量。
在各种方法中，已使用高度辅助来确定移动装置的位置。高度辅助通常基于对高
度的伪测量。对移动台31的位置的高度的知晓将移动台31的可能位置限制在中心位 于地球中心的球体(或椭圆体)表面。可使用此知晓来减少确定移动台31的位置所要 求的单独测量的数量。举例来说，第6,061,018号美国专利说明了一种其中根据小区目 标的信息来确定估计高度的方法，所述小区目标可以是具有与移动台31通信的小区地 点传输器的小区地点。
当测量的最小集合可用时，可为移动台31的位置确定导航方程组的唯一解。当 一个以上额外测量可用时，可得出"最优"解来最优地适合所有可用测量(例如，通 过使所述导航方程组的剩余向量最小化的最小二乘解步骤)。由于所述剩余向量在存 在冗余测量时通常是非零的(由于所述测量中的噪声或错误)，因此可使用完整性监 控算法来确定所有测量是否彼此一致。
举例来说，可使用传统接收器自主完整性监控(RAIM)算法来检测所述冗余测 量集合中是否存在一致性问题。举例来说， 一个RAIM算法确定导航方程组的剩余向
量的量值是否低于阈值。如果所述剩余向量的量值小于所述阈值，那么将所述测量视 为一致。如果所述剩余向量的量值大于所述阈值，那么存在完整性问题，在这种情况 下，那么可移除所述冗余测量中的可能导致最大不一致性的冗余测量以获得改善的解。 蜂窝式系统12
如所属技术领域的技术人员所熟知，多个蜂窝式基站22-24通常经布置以用无线 电覆盖来覆盖地理区域，且将这些不同的基站22-24耦合到至少一个移动交换中心25。 因此，多个基站22-24在地理上是分散的，但由移动交换中心25耦合。蜂窝式系统 12可连接到参考GPS接收器29的网络，其提供不同GPS信息且可提供在计算移动台 的位置时使用的GPS星历数据。蜂窝式系统12可连接到参考伽利略(或其它GNSS) 接收器30的网络，其提供不同伽利略(或其它GNSS)信息且可提供在计算移动台的 位置时使用的伽利略(或其它GNSS)星历数据。蜂窝式系统12通过调制解调器或其 它通信接口耦合到其它计算机或网络组件，及/或耦合到由紧急操作者操作的计算机系 统，例如响应911电话呼叫的公共安全应答点。在IS-95顺应性CDMA系统中，每一 基站或扇区22-24均传输导频信号，所述导频信号是用唯一地识别那个基站的重复伪 随机噪声(PN)码来调制的。举例来说，对于IS-95顺应性CDMA系统，所述PN码 是每26.67兆秒重复一次的32,768个码片的序列。
定位服务器26通常包括通信装置，例如调制解调器或网络接口。定位服务器26 可通过通信装置(例如，调制解调器或其它网络接口)耦合到多个不同的网络。所述 网络包括移动交换中心25或多个移动交换中心、基于陆地的电话系统交换、蜂窝式基 站22-24、其它GPS信号接收器、其它伽利略接收器、其它GNSS接收器或其它处理 器或定位服务器。在许多美国专利(包括第5,841,3%号、第5,874,914号、第5,812,087号及第6，215，442号美国专利)中已说明了用于使用定位服务器26的方法的各种实例。 作为数据处理系统的一种形式的定位服务器26包括耦合到微处理器及ROM及易 失性RAM及非易失性存储器(均未显示)的总线。所述处理器耦合到高速缓冲存储 器(未显示)。所述总线将这些不同组件相互互连在一起。定位服务器26可使用远离 蜂窝式系统22的非易失性存储器，例如通过网络接口 (例如，调制解调器或以太网接 口)耦合到数据处理系统的网络存储装置。所述总线可包括通过所属技术领域中熟知 的各种桥接器、控制器及/或适配器彼此连接的一个或一个以上总线。在许多情况下， 定位服务器26可在没有人工辅助的情况下自动实施其操作。在某些要求人工互动的设 计中，1/0控制器(未显示)可与显示器、键盘及其它I/0装置通信。还应了解，具有 较少组件或可能较多组件的网络计算机及其它数据处理系统也可与本发明一同使用且 可充当定位服务器或PDE。 移动台31
蜂窝式移动台31 ("移动台")包括第一 GNSS接收器(例如，GPS接收器) 34及第二 GNSS接收器(例如，伽利略接收器)35或第三及额外GNSS接收器(例 如，GLONASS接收器)、移动台(MS)传输器32及移动台接收器33。 GPS接收器 34接收来自GPS卫星14-17的信号。伽利略接收器35接收来自伽利略卫星18-21的 信号。MS传输器32将通信信号传输到BS接收器28。 MS接收器33接收来自BS传 输器27的通信信号。
未显示于图1中的移动台31的其它元件包括(例如)GPS天线、伽利略(或其 它GNSS)天线、蜂窝式天线、处理器、用户接口、便携式电源及存储器装置。所述 处理器进一步包括处理器端口及其它移动功能。
在移动台31中，每一卫星信号接收天线及卫星信号接收器包括诸如获取及跟踪 电路(未显示)的电路以实施接收并处理卫星信号所需要的功能。通过卫星天线接收 卫星信号(例如，从一个或一个以上卫星14-17及/或18-21传输的信号)并将其输入 到获取及跟踪电路，所述电路获取用于各种所接收卫星的PN (伪随机噪声)码。由电 路(例如，关联指示器(未显示))产生的数据单独地或与从蜂窝式系统12接收或由 蜂窝式系统12处理的其它数据结合来由所述处理器处理，以产生位置定位数据(例如， 纬度、经度、时间、卫星等)。
蜂窝式天线及蜂窝式收发器(例如，MS传输器32及MS接收器33)包括用于 实施处理通过通信链路接收及传输的通信信号所需要的功能的电路。所述通信链路通 常是到另一组件(例如，具有通信天线(未显示)的一个或一个以上基站22-24)的 射频通信链路。
蜂窝式收发器包含传输/接收开关(未显示)，所述传输/接收开关往来于所述通 信天线及所述蜂窝式收发器路由通信信号(例如，射频信号)。在某些移动台中，使 用带分割滤波器或"双工器"来代替所述T/R开关。将所接收通信信号输入到所述蜂 窝式收发器中的通信接收器中，并传递到处理器来进行处理。将要从处理器传输的通信信号传播到调制器及变频器(未显示)，所述两者均在所述收发器中。所述蜂窝式 收发器中的功率放大器(未显示)将所述信号的增益增大到适当水平以传输到一个或 一个以上基站22-24。
在移动台31的一个实施例中，通过通信链路(例如，蜂窝式信道)将由GPS接 收器24及/或伽利略接收器35中的获取及跟踪电路产生的数据传输到一个或一个以上 基站22-24。然后，定位服务器26基于来自一个或一个以上卫星接收器34及35的数 据、测量所述数据的时间及从所述基站自身的卫星接收器或所述数据的其它源接收的 星历数据来确定移动台31的位置。然后，可将所述位置定位数据传输回移动台31或 其它远程位置。关于使用通信链路的便携式接收器的更多细节揭示于共同受让的第 5，874，914号美国专利中。
移动台31可包含用户接口 (未显示)，所述用户接口可进一步提供数据输入装 置及数据输出装置(均未显示)
所述数据输入装置通常响应于从用户手动地接收或从另一电子装置自动地接收 输入数据而将数据提供到处理器。对于手动输入来说，所述数据输入装置是键盘及鼠 标，但也可以是(例如)触摸屏或麦克风及语音识别应用程序。
所述数据输出装置通常提供来自处理器的供用户或另一电子装置使用的数据。对 于到用户的输出来说，所述数据输出装置为响应于从所述处理器接收显示信号来产生 一个或一个以上显示图像的显示器，但也可以是(例如)扬声器或打印机。显示器图 像的实例包括(例如)文本、图形、视频、照片、图像、图、图表、表格等。
移动台31还可包含存储器装置(未显示)，其表示任一类型的数据存储装置， 诸如(例如)计算机存储器装置或其它可触摸装置或计算机可读存储媒体。存储器装 置表示位于一个或一个以上位置处的一个或一个以上存储器装置，且依据移动台的特 定实施方案实施为一个或一个以上技术。此外，所述存储器装置可以是可由处理器读 取的且能够存储具体化过程的数据及/或一系列指令的任何装置。存储器装置的实例包 括但不限于RAM、 ROM、 EPRGM、 EEPROM、 PROM、磁盘(硬盘或软盘)、CD-ROM、 DVD、快闪存储器等。
移动台31可包含控制移动台31的操作的处理器(未显示)。所述处理器中的其 它移动功能表示本文中未曾说明的移动台31的任何或所有其它功能。所述其它移动功 能包括(例如)操作移动台31以准许所述移动台进行电话呼叫且传送数据。
移动台31可包含便携式电源(未显示)，其存储并提供移动台31的电元件的便 携式电能。便携式电源的实例包括但不限于电池及燃料电池。便携式电源可以或可不 可再充电。便携式电源通常具有有限量的所存储电能，且需要在用掉一定量之后更换 或更新以使移动台可继续操作。
移动台31可以是固定的(即，固定式的)及/或移动的(即，便携式的)。移动 台31可以各种形式来实施，所述形式包括但不限于以下各项中的一者或一者以上个 人计算机(PC)、桌上型计算机、膝上型计算机、工作站、小型计算机、大型计算机、置、数据处理器、个人数字助理(PDA)、智能卡、蜂窝
式电话、寻呼机及手表。
位置定位应用
位置定位应用的实例包括陆地、海上及空中的各种各样的应用。科学界因GPS 的精确性定时能力及位置信息而使用GPS。 GPS的使用在测量员的工作中占了日益增 大的部分。位置定位在娱乐上的使用几乎与可用的娱乐体育数量一样丰富。位置定位 流行于(举例来说)徒步旅行者、猎人、山地赛车手及越野滑雪者之中。任何需要明 了他或她身在何处、找到他或她去往指定位置的道路或知道他或她的行进方向及速度 的人均可使用全球定位系统的益处。现在，位置定位在车辆中也很平常。存在一些适 当的基础系统且其可通过推动按钮来提供紧急道路援助(例如，通过将您的当前位置 传输到调度中心)。更精密的系统也显示车辆在街道地图上的位置。当前这些系统允 许驾驶员明了他或她的所在位置且建议要到达所指明位置应沿行的最优路线。
位置定位可用于在紧急情况中确定蜂窝式电话的位置，且用于基于定位的服务。 在美国蜂窝式位置定位的部署是联邦通信委员会(FCC)的增强型9-1-1命令的结果。 所述命令要求对于基于网络的解决方案67%的呼叫有100米精度，95%的呼叫有300 米精度；对于基于手机的解决方案67%的呼叫有50米精度，95%的呼叫有150米精 度。当起始紧急呼叫时，紧急服务协调中心-公共安全应答点(PSAP)将使用在MLC 中所计算的位置。在欧洲及亚洲，通过基于定位的服务(LBS)来推动部署，然而在 这些区域中已建立或正在建立对紧急服务蜂窝式定位的要求。 全球导航卫星系统(GNSS)
辅助-GNSS (A-GNSS)(另外称为"扩展"或"延伸"GNSS (E-GNSS))将 概念延伸到除GPS以外的其它卫星导航系统。举例来说，在十年中可能已存在八十个 沿轨道运行的GNSS卫星，包括GPS、 GLONASS、伽利略及其它卫星，所有卫星均 基于各自系统的不同标准传输各种信号。这将使接收器(例如，移动或固定的)能够 接入更多卫星及其传输信号，此可改良位置定位确定的准确性及产量。更多卫星意味 着位置准确性较不易于受卫星几何的影响且在进行位置计算时提供更大冗余。
图1中显示简化的GNSS架构。蜂窝式系统12或其它类型的广域参考网络 (WARN)是在地理上跨越所述无线网络的覆盖区域而放置的GNSS接收器的网络。 蜂窝式系统12收集来自GNSS卫星的广播导航消息，并将其提供给A-GNSS服务器 (例如，PDE 26)以进行高速缓存。移动台31进行紧急呼叫或调用需要定位的服务 并向A-GNSS服务器发送消息。PDE 26使用一个或一个以上基站22-24的位置将所需 要的GNSS辅助数据计算为近似位置并将其提供到移动台31。 标准
3GPPTS 23.271、 TS 43.059及TS 25.305中定义了 A-GPS服务器的不同组件。服 务移动定位中心(SMLC)被部署为无线网络的一部分且其用途是确定所述网络内的 手机的位置。
16所述SMLC在GSM/GPRS网络中运行，且在通过用户平面解决方案支持不同的 无线接入类型时在UMTS网络或SUPL定位平台(SLP)中被称为独立SMLC (SAS)。 所述SMLC可支持基于手机及基于网络的所有无线位置定位方法，包括基于手机及手 机辅助版本两者中的A-GPS。
存在支持用于与手机的A-GPS消息传送的协议的数种不同规范(即，标准)。 GSM网络使用RRLP规范。UMTS网络使用无线电资源控制(RRC)规范。CDMA 网络使用TIA IS-801及3GPP2 CS0022规范。这些规范中的每一者均规定对相同的基 础信息进行编码的不同方式，但专用于所采用的无线电技术。虽然本说明书说明了用 于修改RRLP规范的实例(即，选项)，但RRC规范、IS-801及C.S0022规范或任何 其它规范可经修改以实现相同或相似的效果。
所述RRLP规范包括测量位置请求消息36 (图1)，其向移动台31提供定位 指令及可能的辅助数据；及测量位置响应消息37 (图1)，其向移动台31提供位置估 计或从移动台31到蜂窝式系统12的伪距测量。RRC规范、IS-801/C.S0022规范或任 何其它规范可包括请求及/或响应消息以实现相同或相似的效果。 用于修改RRLP位置测量消息的四个选项
图2图解说明根据本发明的一个方面的表A，表A表示用于修改RRLP规范的 RRLP位置测量请求消息36 (参见图1)及RRLP位置测量响应消息37 (参见图1) 的四个选项。在表A中，将RRLP位置测量请求消息36及RRLP位置测量响应消息 37分别地以当前RRLP规范表示于表1及表2中。选项1分别在表3及表4中提供经 修改的RRLP位置测量请求消息及经修改的RRLP位置测量响应消息。选项2分别在 表5及表6中提供经修改的RRLP位置测量请求消息及经修改的RRLP位置测量响应 消息。选项3分别在表7及表8中提供经修改的RRLP位置测量请求消息及经修改的 RRLP位置测量响应消息。选项4分别在表9及表10中提供经修改的RRLP位置测量 请求消息及经修改的RRLP位置测量响应消息。
选项1引入伽利略/GNSS作为新卫星定位方法。
选项2引入"GNSS定位方法"并将各个星图(GPS、伽利略及潜在未来卫星导
航或扩充系统)的细节封装于新GNSS信息要素中。
选项3独立于特定星图的任一接口控制文档(ICD)弓|入"GNSS定位方法"。 在评估并比较选项l、 2及3中的每一者之后，选项4引入选项2与3的优点的组合。
已针对可如何将伽利略/GNSS添加到所述RRLP规范而说明了选项1、 2及3。 用于修改测量位置请求及响应消息的方法
图3图解说明根据本发明的一个方面的用于依据所述四个选项中的一者修改当前 RRLP规范的RRLP位置测量请求消息36及RRLP位置测量响应消息37的方法38。 方法38开始于方块50。在方块51，方法38识别RRLP测量位置请求消息36 (例如， 表l)。在方块52，方法38根据选项1 (例如，表3)、选项2 (例如，表5)、选项
173 (例如，表7)或选项4 (例如，表9)修改RRLP测量位置请求消息36 (例如，表 1)。在方块53，方法38识别RRLP测量位置响应消息37 (例如，表2)。在方块54， 方法38根据选项1 (例如，表4)、选项2 (例如表6)、选项3 (例如，表8)或选 项4 (例如，表IO)修改RRLP测量位置响应消息37 (例如，表2)。
表3、 5、 7及9中的每一者分别表示针对选项1、 2、 3及4修改的RRLP测量位 置请求消息，且包括表l中所示的当前RRLP测量位置请求消息的要素以及新要素60 以支持第二GNSS系统(例如，伽利略)。表4、 6、 8及10中的每一者分别地表示针 对选项1、 2、 3及4修改的RRLP测量位置响应消息，且包括表2中所示的当前RRLP 测量位置响应消息的要素以及用于所述GNSS系统(例如，伽利略)的新要素60。参 考编号60通常识别表3-10中的每一者中的新要素，然而所述表格中的每一者中的新 要素可不同。在表3-10中的每一者中，首先列出当前要素，后跟新要素，但未必必须 如此。因此，表3、 5、 7及9中的每一者的开始处与表1相同且包括表1的要素，且 表4、 6、 8及10中的每一者的开始处与表2相同且包括表2的要素。 当前RRLP测量位置请求及响应消息
图4图解说明根据本发明的一个方面的表示当前RRLP规范的RRLP位置测量请 求消息36的表1。图5图解说明根据本发明的一个方面的表示当前RRLP规范的RRLP 位置测量响应消息37的表2。
图4及5分别图解说明如当前在用于辅助GPS (A-GPS)的RRLR规范中所说明 的当前RRLP测量位置请求及响应消息，且指示用于将伽利略引入所述RRLP规范的 改变。所述RRLP规范(TS44.031)是主要GERAN规范，其需要修改以支持伽利略 /GNSS。所述RRLP规范包含定位指令及辅助数据要素的细节。
所述RRLP规范包括测量位置请求消息，其向移动台31提供定位指令及可能 的辅助数据；及测量位置响应消息，其向移动台31提供位置估计或从移动台31到蜂 窝式系统12的伪距测量。
引入伽利略/GNSS所需要的改变总结于表1及表2的最右列中。最右列中的空白 条目指示不需要改变。最右列中所示的改变并不是任何特定选项(即，选项1-4)特 有的，且显示可重新使用或可需要替代、延伸或另外修改的现有A-GPS参数。在某些 情况中，在完成某些参数改变之前将需要关于伽利略的更多信息(例如，最终规范)。
在表1及2 (以及表3到10)中的每一者中，符号"<"的数量指示ASN.1编码 内的字段的分级等级。 选顶1-新定位方法"伽利略"
图6及7图解说明根据本发明的一个方面的表示依据选项1的经修改RRLP位置 测量请求消息的表3。图8及9图解说明根据本发明的一个方面的表示依据选项1的 经修改RRLP位置测量响应消息的表4。
在选项1中，如表1中所示，将新伽利略要素60添加到当前RRLP规范，类似 于A-GPS。继续使用当前A-GPS特有信息要素，并添加新伽利略特有信息要素60。对RRLP规范的修改是在(例如)第7版扩展内容中引入新信息要素，且分别针 对测量位置请求消息及测量位置响应消息总结于表3及4中。
可以数种方式实施选项l，且表3及4说明一个实例。 选项1的优点包括以下
1. 当前RRLP协议的简易评估。现有A-GPS信息要素仍将用于组合的GPS-伽 利略接收器。仅A-GPS接收器将继续使用现有A-GPS信息要素，且仅伽利略接收器 将仅使用或主要使用新添加的信息要素。
2. 保存现有协议及A-GPS实施方案的向后兼容性。现有A-GPS实施方案 (SMLC及MS)将不受引入伽利略的影响。
3. 常规及辅助GNSS模式将不需要不同的用户算法。 选项1的挑战包括以下
1. 辅助数据要素是ICD特有的。因此，不可能在最终伽利略ICD可用之前定 义所有需要的伽利略辅助数据要素。
2. 无通用方法。每次需要添加新GNSS系统时，必须相应地修改所述规范。 选项2-新定位方法"GNSS"
图10及11图解说明根据本发明的一个方面的表示依据选项2的经修改RRLP位 置测量请求消息的表5。图12及13图解说明根据本发明的一个方面的表示依据选项2 的RRLP位置测量响应消息的表6。
在选项2中，引入新定位方法"GNSS"，且将GPS及/或伽利略特有信息要素囊 封于GNSS信息要素中。
所述RRLP规范所需要的修改是在(例如)第7版扩展内容中引入新信息要素， 且分别针对测量位置请求及测量位置响应消息总结于表5及6中。
可以数种方式实施选项2，且表5及6说明一个实例。表5及6中所示的实例遵 循假设共用ASN.l编码可能用于GPS及伽利略的建议。 选顶2的优点包括以下
1. 选项2可导致在RRLP中用于所提供的任一新GNSS系统的较少额外ASN.l 编码，这与GPS及伽利略充分兼容以共享同一 GNSS信令。
2. 常规及辅助GNSS模式可不需要不同的用户算法。 选项2的挑战包括以下
1.在RRLP中创建两个分支。当前A-GPS实施方案将继续使用现有信息要素， 且未来GPS/伽利略实施方案(SMLC及MS)将必须支持现有A-GPS信息要素及新 GNSS信息要素两者。如果终端及SMLC具有GNSS能力，那么甚至在仅A-GPS的情 况中可仅使用新GNSS信息要素。然而，有GNSS能力的终端仍将还必须支持现有 A-GPS信息要素，这是因为不能保证所有网络中的所有SMLC均将支持两个协议分支 (例如，假设将GNSS添加到第7版，然后直至所有SMLC支持第7版，新的具有第 7版能力的终端还必须支持第6版)。2. 在现有RRLP及在新GNSS分支中两次定义与A-GPS有关的信息要素。
3. 辅助数据要素是ICD特有的，但具有共用ASN.l编码。共用ASN.l编码可
能不可行。
4. 如果这些未来系统不与GPS及伽利略充分兼容，那么使用此选项可能难以或 不可能添加未来导航或扩充系统。在所述情况下，可能有必要转向不同的选项(例如， 选项1或选项4)。
选项3-独立于任何ICD的新定位方法"GNSS"
图14图解说明根据本发明的一个方面的表示依据选项3的经修改RRLP位置测 量请求消息的表7。图15及16图解说明根据本发明的一个方面的表示依据选项3的 RRLP位置测量响应消息的表8。
选项3类似于选项2 (即，引入新定位方法"GNSS")，但所述方法保持结构方 面以及星图数据方面的通用性。辅助数据要素及测量结果将不是任一 ICD特有的。
代替如此使用卫星导航数据或重新使用并扩展A-GPS概念，针对具有A-GNSS 能力的终端特定产生定位辅助数据。举例来说，将独立于GPS或伽利略星历参数对导 航模型进行编码，其中用于中地球轨道(MEO)卫星的任一轨道模型将够用。时间独 立于GPS或伽利略星期时间(TOW)，例如，可使用世界时坐标(UTC)等。
在RRLP中，选项3将看似选项2;然而，无需明确地区分个别星图。仍需要以 某种方式区分不同星图，这是因此需要启用GPS/伽利略接收器以测量GPS及伽利略 特有信号。下文于表7及8中略述一个实例。所有所添加要素的细节需要被重新定义 且不参考特定ICD。 选项3的优点包括以下
1. 在协议观点上的通用方法。在接收辅助数据并返回测量的观点上，移动台接 收器将把GPS及伽利略星图视为单个GNSS。
2. 辅助数据要素并不依赖于特定ICD。将在所述规范需要最小改变或不需改变 的情况下支持未来系统。
选项3的挑战包括以下
1. 在RRLP中创建两个分支。当前A-GPS实施方案将继续使用现有信息要素， 且未来GPS-伽利略实施方案(SMLC及MS)将必须支持现有A-GPS信息要素及新 GNSS信息要素两者。如果终端及SMLC具有GNSS能力，那么甚至在仅A-GPS的情 况中可仅使用新GNSS信息要素。然而，具有GNSS能力的终端仍将必须支持现有 A-GPS信息要素，这是因为不能保证网络中的SMLC均将支持两个协议分支(例如， 假设将GNSS添加到第7版，然后直至SMLC支持第7版，新的具有第7版能力的终 端还必须支持第6版)。
2. 可需要定义新共用轨道模型及新量测参考帧以保持此方法确实通用。不可能 再使用现有A-GPS用户算法。新GNSS协议将不与现有A-GPS实施方案兼容。
3. 常规及辅助GNSS实施方案将不同。可需要常规及辅助模式的不同用户算法。常规模式不可再视为辅助模式的特殊情况。
新选项4-使用现有GPS单位及格式添加伽利略
图17及18图解说明根据本发明的一个方面的表示依据选项4的RRLP位置测量 请求消息的表9。图19及20图解说明根据本发明的一个方面的表示依据选项4的RRLP 位置测量响应消息的表10。
选项2及3的挑战中的一者是在RRLP中引入新协议分支，此意味着将存在两种 不同协议格式以支持A-GPS。因此，引入伽利略还可最终影响仅A-GPS的实施方案。 另一方面，选项2及3尝试成为通用并引入"全球导航卫星系统(GNSS)"的概念。 选项3还具有以下优点其独立于特定ICD;且因此将在所述规范需要最小改变或不 需改变的情况下支持未来卫星系统。
选项4说明替代方法，其组合选项l、 2及3的优点，且避免与选项l、 2及3相 关联的多数挑战。
在选项4中，使用现有A-GPS信息要素添加伽利略或任一其它GNSS系统。代 替定义新伽利略(或其它GNSS)特有信息要素(例如，选项1及2)或新GNSS信 息要素(例如，选项3)，也可通过引入新伽利略特有SV-ID而将现有A-GPS信息要 素用于伽利略空间飞行器(SV)。现有SV-ID 1-64仅用于GPS卫星，且保留额外SV-ID (例如，65-128)以用于伽利略。定义充足的额外SV-ID以能够容易地添加未来卫星 导航系统。
伽利略及预想的未来信息要素可被转换为米、秒、弧度、Hz等，其又可被转换 为现有GPS单位及格式。所述转换是基于在信息要素的发送器及接收器两者中以相同 方式应用的良好定义的共用假设。由于现有GPS信息要素参数具有适当范围以覆盖任 一具有可比性的卫星系统，因此所述转换是可能的。
用于新伽利略SV-ID的时间相依辅助数据可转变为GPS时间(选项4a，参见以 下虚拟GNSS时间)或可使用伽利略时间以及转换参数GPS到伽利略时间偏移 (GGTO)(选项4b)。所述SMLC (选项4a)或MS (选项4b)实施到共用GPS 时间帧的转换。
由于RRLPASN.l中的现有SV-ID不可扩展，因此需要定义新"额外SV-ID"， 从而覆盖高达(例如)255 (或511或1023)的ID，这允许添加未来GNSS或扩充系 统。所有现有GPS辅助数据(其相依于SV)定义于可应用于大于64的SV-ID的"额 外辅助数据"IE中。所述"额外辅助数据"IE的编码完全与用于GPS的当前辅助数 据正相同。因此，对现有协议及实施方案的影响最小，但所述方法仍是通用的。
其它定位协议(例如，IS-801-B)针对SV-ID已具有充足共享位。因此，在所述 定位协议中将不需要"额外辅助数据"IE，此甚至进一步减小对现有定位协议及实施 方案的影响。
对于实施选项4存在数种可能性。表9及10中所图解说明的实例可仅是一种可 能性。可通过规定用于创建RRLP段的规则来避免某些新ASN.1编码。举例来说，可
21将新星图ID参数(或可能的SV-ID增量)包括于包含星图特有数据的任一 RRLP组 件中。然后，不将用于一个以上星图的数据包括于同一RRLP组件中。这将允许将现 有GPS ASN.l参数重新用于任一星图，并避免定义新ASN.l。 选项4的优点包括以下
1. 通用方法，但仍与现有协议及实施方案兼容。用户接收器将把GPS及伽利略 星图视为单个GNSS (从接收辅助数据并返回测量的观点)。
2. 当前协议的演进。现有A-GPS信息要素将仍用于组合的GPS-伽利略接收器。
3. 将保存现有协议与A-GPS实施方案的向后兼容性。现有A-GPS实施方案将 不受引入伽利略的影响。
虚拟GNSS时间
本发明进一步包括一种适于处置用于GPS及伽利略(或任何其它卫星导航或扩充 系统)的不同导航时间尺度的通信系统、方法及设备。
参照图1及21说明本发明的方面。根据本发明的一个方面，定位服务器26 (例 如，3GPP中的SMLC)适于维持"虚拟GNSS时间"并将虚拟GNSS时间传送到移 动接收器31。所述虚拟GNSS时间允许移动台31把GPS及伽利略星图视为单个全球 导航卫星系统(GNSS)。如此以来，移动台31将不需要针对GGTO校正GPS或伽 利略观测。本发明的改善将改善现有移动台的性能并降低与新移动台相关联的成本。
代替向移动台31提供GGTO，定位服务器26在向移动台31提供导航模型及时 钟校正辅助时计及GGTO。在操作中，移动台31将不使用来自GPS及伽利略广播的 时钟校正而是使用由定位服务器26计算并参考虚拟GNSS时间的时钟校正。
图21显示用于计算虚拟GNSS时间的定时表。使用图21的不同区域来在不同的 导航系统之间进行区别。图21的上部部分显示卫星(例如，GPS及伽利略)处的时 间，且下部部分显示移动台31处的时间。
作为实例，GPS系统时间显示为1毫秒的倍数。每一 GPS卫星具有其自己的时 钟，所述时钟具有从GPS系统时间的某一偏移。此偏移在图21中显示为"GPSSV弁1 时钟偏差"及"GPSSV弁N础时钟偏差。可使用从蜂窝式网络12接收或通过解码GPS 广播导航消息获得的时钟校正参数来在移动台31处计算所述GPS时钟偏差。
伽利略定时表也显示于图21的上部部分中。伽利略开放服务使用4毫秒码且因 此伽利略系统时间显示为4毫秒的倍数。如在GPS的操作中，每一卫星具有其自己的 时钟，所述时钟具有从所述伽利略系统时间的某一偏移。此偏移在图1中显示为"伽 利略SV#1时钟偏差"及"伽利略SV弁N^时钟偏差"。可使用伽利略时钟校正参数 (如上文参照GPS时钟偏差所述)来在移动台31处计算伽利略时钟偏差。
如上所述，GPS及伽利略系统时间是独立的时间帧。因此，所述两个系统时间之 间存在偏移，其在图21中表示为"GPS-伽利略时间偏移(GGTO)"且显示于GPS 时间线与伽利略时间线之间。在图21的实例中，假设此GGTO小于1毫秒且进一步 假设在所述GGTO中忽略秒的任何整数数量。
22如上所述，使用GPS及伽利略卫星信号测量来进行位置计算的移动台31将需要 具有以下输入GPS星历及GPS时钟校正参数；伽利略星历及伽利略时钟校正参数； 及GPS伽利略时间偏移(GGTO)。
幸运的是，本发明的方面简单化由移动台31接收的数据量及移动台31需要的处 理量。代替向移动台31传送GGTO，定位服务器26可确定虚拟GNSS时间并相对于 所述虚拟GNSS时间来计算GPS及伽利略时钟校正参数。所述虚拟GNSS时间可以是 任一适当时基，例如UTC或蜂窝式时间(或作为特殊情况，为GPS或伽利略时间)。 使用所述虚拟GNSS时间，移动台31将不需要在GPS或伽利略伪距之间进行区分， 且因此将均匀地操作，而不考虑以上卫星几何。由定位服务器26确定的虚拟GNSS 时间显示在图21的顶部。
定位服务器26进一步适于确定虚拟GNSS时间与GPS及伽利略系统时间之间的 偏移。定位服务器26通过使用已知GPS及伽利略时钟校正以及GGTO及虚拟GNSS 时间与GPS或伽利略时间之间的偏移来计算GNSS时钟校正参数。
图1的下部部分显示用户接收器处的定时。MS照常进行GPS及伽利略码相位测 量。GPS及伽利略卫星可具有定义的SV编号，诸如(例如)3GPP定义SV编号。举 例来说，GPS卫星中的每一者可编号为#1到弁N^且伽利略卫星中的每一者可编号为 #Nsat+l到弁N^2，其有效地转变为卫星的3GPP编号SV #1到Nsat+Nsat2。移动台31可 适于辨认哪一 SV编号分别属于GPS及伽利略卫星，以使用正确的复制码实施关联。
以常规方式将个别码相位测量转换为卫星传输时间，其可用于计算伪距测量。伪 距A到SVi的定义在方程式1中定义-
7;(w)) (i)
其中c是传播常数(光速)，& (")是对应于接收器的时钟的纪元n的接收时 间，且&(")是基于SVi时钟的传输时间。
当卫星传输PRN码到达移动台31 (其适于使复制PRN码与其关联)时，所述复 制码相对于GPS或伽利略星期的开始的码相位偏移表示SVi的传输时间。使用图1的 实例(较低部分；"在MS处")，到SV弁1 ("观测GPS时间SV#1")的码相位测 量为约370码片，且此特定卫星的传输时间在以下方程式2中计算
7;^ = 145 ms…370 GPS码片； (2>
同样，图1中所示的其它3个卫星测量实例的传输时间计算如下
r, ; 37 ms .' 200 CiPS码片 (3)
^ ， 42 ,m'" 307C伽利略码片 (4)
'A 二 13S ms - 299M加利略码片 (3)
一个GPS或伽利略码片的持续时间为约977毫微秒。图1的实例中的接收时间是 215ms，因此使用此实例的近似伪距显示如下
23A" * "2 i 5 -144,6) * (,' 70.4怖 (6) A汰w * <K215 ~! 36.8) * (，' 78.2 i"s (7)
/W"则*^2〗3"'〗351)*。7"腦⑨
如上文所提及，所有卫星传输时间包含相对于真实GPS或伽利略时间的偏差误 差，例如"GPS SV#1时钟偏差"或"伽利略SVttl时钟偏差"。在常规GPS及/或伽 利略接收器处理中，在导航过程中针对此GPS及伽利略时钟偏差使用从导航广播消息 获得或来自蜂窝式辅助数据的时钟校正参数来校正以上卫星传输时间。通常针对大气 延迟(例如，电离层及对流层)及其它共用偏差(例如，相对论效应)来进一步校正 所述伪距。
然后，常规导航算法将使用所述GPS或伽利略伪距并求解移动台31的三维位置 及移动台31时钟偏差(即，接收器的本地时钟从GPS或伽利略系统时间的偏移)。 因此，在常规组合的GPS/伽利略导航处理(即，使用GPS加上伽利略伪距)中，移 动台31必须处置两个接收器时钟偏差， 一个相对于GPS时间，而一个相对于伽利略 时间。此外，在常规组合的GPS/伽利略导航处理中，需要在移动台31处单独处理到 GPS及伽利略卫星的伪距。 一旦针对偏差误差校正(时钟校正及其它)到GPS及伽利 略卫星的伪距，那么必须计及GPS与伽利略系统时间之间的差。在可在常规导航算法 中使用GPS及伽利略伪距之前，必须针对所述两个系统之间的时间偏移(GGTO)校 正所述GPS或伽利略伪距。
然而，根据本文所说明的虚拟GNSS时钟校正参数，可将现有常规导航处理用于 组合的GPS/伽利略接收器。代替将GPS时钟校正应用到GPS伪距测量及将伽利略时 钟校正应用到伽利略伪距测量并将GGTO应用到GPS或伽利略伪距，使用共用GNSS 时钟校正，且不需要在移动台31处应用GGTO的补偿。因此，可将移动台31处的现 有导航处理步骤用于组合的GPS/伽利略测量。也就是说，移动台31将把所述伽利略 伪距仅视为额外GPS伪距，反之亦然。
下文参照根据本发明的某些方面使用的实例性计算来说明本发明的其它细节。
在以下实例中，GPS传输时间由以下方程式给出-
/ w (10)
其中、，'是传输时有效GPS SVi码相位时间，且《'，是GPS SVi码相位时间偏移， 其使用GPS时钟校正参数(图1中的"GPSSV射时钟偏差")计算。同样，伽利略 传输时间~aWe。由以下方程式给出
其中'w是传输时有效伽利略SVi码相位时间，且A'—是伽利略SVi码相位时间 偏移，其使用伽利略时钟校正参数(图1中的"伽利略SV弁i时钟偏差")计算。 GPS与伽利略系统时间之间的偏移(GGTO)由以下方程式给出<formula>formula see original document page 25</formula>
其中GGTO的符号是惯例。代替向移动台31提供GPSA'、、，及伽利略"w。时钟 校正以及GGTO ^to，定位服务器26适于如下文所示相对于虚拟GNSS时间f，,计算 GNSS时钟校正参数A"、。
定位服务器26适于测量及/或计算与其自己的虚拟GNSS时间及GPS系统时间或
伽利略系统时间中的一者或一者以上的偏移。如下所示
其中"，脾定义为gps系统时间与虚拟gnss时间之间的偏移。然后，gnss特 有时钟校正参数可由定位服务器26针对GPS及伽利略卫星中的每一者如下式计算。 对于GPSSVi，定位服务器26适于计算
且对于伽利略SVi，定位服务器26适于计算
其中""现在是虚拟GNSS时钟校正。A、w'及f，'的值可从GPS及伽利
略广播消息在定位服务器26处获得；"妙,的值由定位服务器26如上文所示确定。
GNSS时钟校正参数A"可由定位服务器26针对GPS及伽利略卫星两者来计算且 以某些参数的形式在辅助数据消息中提供到移动台31。举例来说，可将GNSS时钟校 正参数作为多项式系数(如在GPS及伽利略数据消息两者中所惯用)提供到移动台 31。
根据本发明的各个方面，移动台31在导航处理中不直接在GPS与伽利略卫星之 间进行区分。两个星图被看作关于伪距计算的单个GNSS。为在组合的星图中识别一 个或一个以上卫星，可向GPS及伽利略卫星两者指派标准化GNSSSVID。举例来说， 可通过标准化识别GNSS SV ID f=l到64来识别GPS卫星，且可通过标准化编号GNSS SV ID !'=65到128来识别伽利略卫星。移动台31可进一步适于辨认哪一 GPS或伽利 略PRN码由每一 GNSS SV ID /使用。
移动台31可进一步适于以与当前针对单个星图实施任务相同的方式计算每一卫 星测量的GNSS传输时间。然而，不同于所属技术领域的状态，本发明的实例性方面 的移动台31不需要直接在GPS或伽利略传输时间之间进行区分。所述GNSS传输时 间可如下计算
其中^"是传输时有效GNSS (GPS或伽利略)SVi码相位时间，且&巧是GNSS SVi码相位时间偏移，其使用如上文所定义的GNSS时钟校正参数(图21中的"SV弁i 虚拟时钟偏差")计算。
在本发明的另一方面中，定位服务器26可适于向移动台31提供辅助数据。所述 辅助数据可包括(例如)可见GNSS SV ID列表、对应的GNSS星历参数(其将是GPS 及伽利略特有参数)、虚拟GNSS时间及GNSS时钟校正，如上所述。在本发明的另一方面中，移动台31可适于产生每一 GNSS SV ID /所特有的复制 码且测量所述GNSS码相位。所述码相位测量是加标签有虚拟GNSS时间估计的时间。 由于通常不可直接从GPS或伽利略信号获得所述虚拟GNSS时间，因此可在辅助数据 消息中将其提供到移动台31，如上所述。 一种适当方法将是向用户接收器提供由定位 服务器26使用(例如)网络中的位置测量单元(LMU)获得的GNSS-蜂窝式时间关 系估计。这些LMU测量蜂窝式时间与虚拟GNSS时间之间的关系且在规则的基础上 将这些测量提供到定位服务器26。定位服务器26维持这些时间关系的数据库并在辅 助数据消息中将所述GNSS-蜂窝式时间关系提供到移动台31。 LMU可以是专用网络 元件，或实施此LMU功能性的移动台。
在本发明的另一方面中，可将所述虚拟GNSS时间设定为等于GPS或伽利略时 间。举例来说，如果将GPS时间用作所述虚拟GNSS时间，那么定位服务器26处的 根据方程式(14)及(15)的GNSS时钟校正参数的计算将简化。在此实例性情形中， GPS系统时间与虚拟GNSS时间之间的偏移"~、将为零。在此实例中，将仅需要GPS 及伽利略广播时钟校正参数(^、'c，&w沐,^'4w)来在定位服务器26处计算GNSS时 钟校正，且可使用移动台31处的现有时间恢复算法来获得所述虚拟GNSS时间(例如， 从将GPS卫星信号解码)。
将GPS时间用作虚拟GNSS时间特别在上文所说明的选项4用于伽利略(或任 何其它GNSS)到现有A-GPS定位协议(例如，上文所说明的RRLP)的添加时有利。 所述现有A-GPS信息元素用于提供伽利略辅助数据。由于相依于伽利略时间的辅助数 据转换为GPS时间(如上文所说明)(即，GPS时间用作虚拟GNSS时间)，因此可 使用现有GPS信息要素来将与伽利略相关的数据传达到移动台31。
通过将GPS时间用作虚拟GNSS时间加上现有A-GPS定位协议(即，选项4)， GPS与伽利略(或任一额外GNSS)被看作单个导航卫星系统。移动台将不需要处置 不同的导航时间帧且将不受与GGTO相关的问题(例如，上文所述的那些问题)的影 响。伽利略(或任一其它GNSS)卫星将在移动台31处被视为额外GPS卫星。因此， 对现有A-GPS实施方案及用于支持额外GNSS的标准的影响将最小。 替代实施方案
本文中所包含的系统、元件及/或过程可实施于硬件、软件或两者的组合中，且可 包括一个或一个以上处理器。处理器是用于实施任务的装置及/或机器可读指令集。处 理器可以是能够执行将过程具体化的一系列指令的任何装置，其包括但不限于计算机、 微处理器、控制器、专用集成电路(ASIC)、有限状态机、数字信号处理器(DSP) 或某些其它机构。所述处理器包括硬件、固件及/或软件的任何组合。所述处理器通过 计算、操纵、分析、修改、转换或传输由可执行应用程序或步骤或信息装置使用的信 息及/或通过将所述信息路由到输出装置来作用于所存储及/或所接收的信息。
可执行应用程序包含用于(例如)响应于用户命令或输入实施预定功能的机器码 或机器可读指令，所述功能包括(例如)操作系统、软件应用程序或其它信息处理系统的功能。
可执行步骤是码段(即，机器可读指令)、子例行程序或其它不同的码部分或用 于实施一个或一个以上特定过程的可执行应用程序的部分，且可包括对所接收输入参 数(或响应于所接收输入参数)实施操作及提供所得输出参数。
在各种实施例中，可将硬接线电路与软件指令组合使用来实施本发明。因此，所 述技术并不限于硬件电路与软件的任何具体组合或由数据处理系统执行的指令的任何 特定源。另外，在此说明书中始终将各种功能及操作说明为由软件码实施或导致以简 化说明。然而，所属技术领域中的技术人员应认识到，这种表达的意思是，所述功能 是由处理器对所述码的执行而产生的。
从此说明书将显而易见，本发明的方面可至少部分地具体化于软件中。即，可响 应于其处理器执行机器可读媒体中所包含的指令序列来在计算机系统或其它数据处理 系统中实施所述技术。
机器可读媒体包括以可由机器(例如，计算机、网络装置、个人数字助理、计算 机、数据处理器、制造工具、任何具有一组一个或一个以上处理器的装置等)存取的 形式提供(即，存储及/或传输)信息的任一机构。机器可读媒体可用于存储软件及数 据，当由数据处理系统执行时所述软件及数据致使所述系统实施本发明的各个方法。 可将此可执行软件及/或数据的部分存储在各种地方。举例来说，机器可读媒体包括 可记录/不可记录媒体(例如，只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁 盘存储媒体、光学存储媒体、快闪存储器装置、非易失性存储器、高速缓存器、远程 存储装置等)以及电、光学、声学或其它形式的传播信号(例如，载波、红外线信号、 数字信号等)等。
在上述说明书中，已参照本发明的具体实例性实施例对本发明进行了说明。将显 而易见，可在不背离以下权利要求书中所论述的本发明的更广泛精神及范围的情况下 对本发明做出各种修改。因此，应将所述说明书及图式视为图解说明的意义而不是限 定性意义。
权利要求
1、一种通信系统，其包括第一卫星系统，其包括第一卫星，其中所述卫星适于根据包括第一系统时间的第一规范操作；及第二卫星系统，其包括第二卫星，其中所述第二卫星适于根据包括第二系统时间的第二规范操作，所述通信系统包含定位服务器，其适于与移动台进行通信，且进一步适于定义虚拟全球导航卫星系统(GNSS)时间，从包括第一卫星码相位时间的所述第一卫星接收第一信号，从包括第二卫星码相位时间的所述第二卫星接收第二信号，且依据所述虚拟GNSS时间、所述第一卫星码相位时间及所述第二卫星码相位时间来计算GNSS时间偏移。
2、 如权利要求1所述的系统，其进一步包含移动台，所述移动台适于与所述定 位服务器进行通信且适于响应于所述GNSS时间偏移而确定所述移动台的位置。
3、 如权利要求2所述的系统，其中所述移动台适于响应于所述第一卫星的GNSS 传输时间而确定所述移动台的位置，其中所述GNSS传输时间依据所述第一卫星的传 输时有效GNSS码相位时间及所述第一卫星的GNSS码相位时间偏移而变。
4、 如权利要求2所述的系统，其中所述移动台适于响应于所述第二卫星的GNSS 传输时间而确定所述移动台的位置，其中所述GNSS传输时间依据所述第二卫星的传 输时有效GNSS码相位时间及所述第二卫星的GNSS码相位时间偏移而变。
5、 如权利要求1所述的系统，其中所述定位服务器适于计算所述第一及第二卫 星中的每一者的GNSS时钟校正参数。
6、 如权利要求5所述的系统，其中所述定位服务器进一步适于将所述第一及第 二卫星的所述GNSS时钟校正参数传输到所述移动台。
7、 如权利要求6所述的系统，其中所述移动台适于从所述定位服务器接收所述 GNSS时钟校正参数且响应于所述GNSS时钟校正参数而计算所述第一及第二卫星中 的每一者的GNSS码相位时间偏移。
8、 如权利要求1所述的系统，其中所述第一卫星系统进一步包含全球定位卫星 (GPS)系统。
9、 如权利要求l所述的系统，其中所述第二卫星进一步包含伽利略卫星系统。
10、 如权利要求l所述的系统，其中所述第一卫星包含第一卫星时钟，且其中所 述第一卫星时钟从所述第一系统时间偏移。
11、 如权利要求l所述的系统，其中所述第二卫星包含第二卫星时钟，且其中所 述第二卫星时钟从所述第二系统时间偏移。
12、 如权利要求l所述的系统，其中所述定位服务器适于将所述虚拟GNSS时间 定义为大致相同于所述第一系统时间。
13、 如权利要求l所述的系统，其中所述定位服务器适于将所述虚拟GNSS时间 定义为大致相同于所述第二系统时间。
14、 如权利要求l所述的系统，其中所述定位服务器适于根据GNSS识别来识别 所述第一及第二卫星。
15、 一种通信方法，其包含从包括第一卫星的第一卫星系统接收第一信号，其中所述卫星适于根据包括第一系统时间的第一规范操作；从包括第二卫星的第二卫星系统接收第二信号，其中所述第二卫星适于根据包括 第二系统时间的第二规范操作；提供适于与移动台进行通信的定位服务器； 在所述定位服务器处定义虚拟全球导航卫星系统(GNSS)时间； 在所述定位服务器处从包括第一卫星码相位时间的所述第一卫星接收第一信号； 在所述定位服务器处从包括第二卫星码相位时间的所述第二卫星接收第二信号； 及在所述定位服务器处依据所述虚拟GNSS时间、所述第一卫星码相位时间及所 述第二卫星码相位时间来计算GNSS时间偏移。
16、 如权利要求15所述的方法，其进一步包含将所述GNSS时间偏移传输到移 动台的步骤。
17、 如权利要求16所述的方法，其进一步包含响应于所述第一卫星的GNSS传 输时间在所述移动台处确定所述移动台的位置的步骤，其中所述GNSS传输时间依据 所述第一卫星的传输时有效GNSS码相位时间及所述第一卫星的GNSS码相位时间偏 移而变。
18、 如权利要求16所述的方法，其进一步包含响应于所述第二卫星的GNSS传 输时间在所述移动台处确定所述移动台的位置的步骤，其中所述GNSS传输时间依据 所述第二卫星的传输时有效GNSS码相位时间及所述第二卫星的GNSS码相位时间偏 移而变。
19、 如权利要求15所述的方法，其进一步包含计算所述第一及第二卫星中的每 一者的GNSS时钟校正参数的步骤。
20、 如权利要求19所述的方法，其进一步包含将所述第一及第二卫星的所述 GNSS时钟校正参数传输到所述移动台的步骤。
21、 如权利要求20所述的方法，其进一步包含以下步骤 — 在所述移动台处接收所述GNSS时钟校正参数，及响应于所述GNSS时钟校正参数而计算所述第一及第二卫星中的每一者的GNSS 码相位时间偏移。
22、 如权利要求15所述的方法，其中所述第一卫星系统进一步包含全球定位卫 星(GPS)系统。
23、 如权利要求15所述的方法，其中所述第二卫星进一步包含伽利略卫星系统。
24、 如权利要求15所述的方法，其进一步包含将所述虚拟GNSS时间定义为大 致相同于所述第 一系统时间的步骤。
25、 如权利要求15所述的方法，其进一步包含将所述虚拟GNSS时间定义为大 致相同于所述第二系统时间的步骤。
26、 如权利要求15所述的方法，其进一步包含根据GNSS识别来识别所述第一 及第二卫星的步骤。
27、 一种通信设备，其包含 适于进行以下操作的定位服务器(a) 与移动台进行通信，(b) 定义虚拟全球导航卫星系统(GNSS)时间，(c) 从包括第一卫星码相位时间的第一卫星接收第一信号，(d) 从包括第二卫星码相位时间的第二卫星接收第二信号，及(e) 依据所述虚拟GNSS时间、所述第一卫星码相位时间及所述第二卫星码相 位时间来计算GNSS时间偏移。
28、 如权利要求27所述的设备，其中所述定位服务器进一步适于计算所述第一 及第二卫星中的每一者的GNSS时钟校正参数。
29、 如权利要求27所述的设备，其中所述定位服务器进一步适于将所述第一及 第二卫星的所述GNSS时钟校正参数传输到所述移动台。
30、 如权利要求27所述的设备，其中所述第一卫星系统进一步包含全球定位卫 星(GPS)系统。
31、 如权利要求27所述的设备，其中所述第二卫星进一步包含伽利略卫星系统。
32、 如权利要求27所述的设备，其中所述第一卫星包含第一卫星时钟，且其中 所述第一卫星时钟从所述第一系统时间偏移。
33、 如权利要求27所述的设备，其中所述第二卫星包含第二卫星时钟，且其中 所述第二卫星时钟从所述第二系统时间偏移。
34、 如权利要求27所述的设备，其中所述定位服务器适于将所述虚拟GNSS时 间定义为大致相同于所述第一系统时间。
35、 如权利要求27所述的设备，其中所述定位服务器适于将所述虚拟GNSS时 间定义为大致相同于所述第二系统时间。
36、 如权利要求27所述的设备，其中所述定位服务器适于根据GNSS识别来识 别所述第一及第二卫星。
37、 一种通信设备，其包含移动台，其适于与定位服务器进行通信，所述定位服务器适于(a) 定义虚拟全球导航卫星系统(GNSS)时间，(b) 从包括第一卫星码相位时间的第一卫星接收第一信号，(c) 从包括第二卫星码相位时间的第二卫星接收第二信号，及(d) 依据所述虚拟GNSS时间、所述第一卫星码相位时间及所述第二卫星码 相位时间来计算GNSS时间偏移，其中所述移动台适于从所述定位服务器接收所述GNSS时间偏移且响应于所述 GNSS时间偏移而确定所述移动台的位置。
38、 如权利要求37所述的设备，其中所述移动台进一步适于响应于所述第一卫 星的GNSS传输时间而确定所述移动台的位置，其中所述GNSS传输时间依据所述第 一卫星的传输时有效GNSS码相位时间及所述第一卫星的GNSS码相位时间偏移而 变。
39、 如权利要求37所述的设备，其中所述移动台进一步适于响应于所述第二卫 星的GNSS传输时间而确定所述移动台的位置，其中所述GNSS传输时间依据所述第 二卫星的传输时有效GNSS码相位时间及所述第二卫星的GNSS码相位时间偏移而 变。
40、 如权利要求37所述的设备，其中所述移动台包含个人计算机(PC)、桌上 型计算机、膝上型计算机、工作站、小型计算机、大型计算机、超级计算机、基于网 络的装置、数据处理器、个人数字助理(PDA)、智能卡、蜂窝式电话、寻呼机或手 表中的一者。
全文摘要
第一及第二导航卫星系统(NSS)中的每一者分别地适于根据第一及第二规范操作，且每一者分别地包括第一及第二多个空间飞行器(SV)。所述第一及第二多个SV中的每一者分别地适于通过第一及第二多个唯一对应识别(ID)加以识别。处理器适于接收并响应于所述第一多个唯一对应ID识别从所述第一多个SV传输的第一多个对应信号。所述处理器适于接收并响应于所述第二多个唯一对应ID识别从所述第二多个SV传输的第二多个对应信号。所述处理器适于响应于接收并识别所述第一多个对应信号及所述第二多个对应信号来确定位置定位信息。
文档编号G01S1/00GK101449177SQ200780008586
公开日2009年6月3日 申请日期2007年3月15日 优先权日2006年3月15日
发明者斯文·菲舍尔 申请人:高通股份有限公司