基于卫星确定通信设备位置的方法和设备的制造方法
【专利说明】基于卫星确定通信设备位置的方法和设备
[0001]相关串请的交叉引用
[0002]本申请要求于2014年4月4日提交的第61/975，434号美国临时申请的优先权，其通过引用的方式整体并入于此。
技术领域
[0003]本文涉及设备定位，更具体地，本文涉及基于卫星确定通信设备位置的方法和设备。
【背景技术】
[0004]现今，具有卫星定位功能的移动设备越来越普及。具有卫星定位功能的移动设备包括但不仅限于移动电话、智能电话、平板计算机、游戏设备、可穿戴智能设备等。在移动设备中，越来越多的应用程序经常需要定位结果以便更好地实现，例如叫车应用、基于位置的社交网络服务、基于位置的餐厅或者店铺推荐、签到应用以及其他基于位置的服务。随着移动设备需要进行即时定位的功能，对定位速度以及数据量要求越来越高。
[0005]在移动设备需要精准的定位或者处于户外而没有无线网络覆盖的区域中时，需要对移动设备进行卫星定位。卫星定位，例如全球定位系统(GPS)、GL0NASS和北斗之类的全球导航卫星系统是本领域的公知技术。以GPS卫星定位为例，定位的原理在于，移动设备根据获取的多个卫星位置以及移动设备与卫星之间的距离来推断移动设备的位置。在一些情况下，移动设备获取卫星的当前运行信息，再根据卫星的当前运行信息来推断卫星的位置。卫星的当前运行信息例如是与卫星的轨道和运行时间相关联的广播星历。
【发明内容】
[0006]在现有的卫星定位方案中，广播星历只在较短的时间段内有效(例如2小时的时间)。因此，移动设备需要频繁地获取广播星历，从而导致定位速度过慢并且数据量很大。因此，希望能够在移动设备中本地预测卫星的将来运行信息，并且利用预测的卫星的将来运行信息对移动设备进行定位而无需频繁地获取卫星的当前运行信息。
[0007]本公开的构思在于，由服务器提供的辅助信息使得具有卫星定位功能的移动设备能够本地生成预测的卫星星历，该卫星的预测星历在希望的将来时间上提供辅助。在移动设备请求使用卫星系统对其进行定位之后，移动设备能够使用预测的卫星星历进行定位。通过使用预测的卫星星历，能够加速首次定位时间(TTFF)，优化位置计算并且提高移动设备中的定位芯片的灵敏度。
[0008]根据本公开的实施方式，提供了一种基于卫星来确定通信设备位置的方法，包括:获取基于卫星的精确轨道状态信息和卫星的精确时钟信息所生成的卫星的定位辅助信息，其中定位辅助信息包括卫星的轨道状态辅助信息、卫星的时钟辅助信息以及地球定向参数辅助信息；基于卫星的定位辅助信息，预测卫星的星历；以及利用预测的卫星的星历来确定通信设备的位置。
[0009]可选地，在该方法中，利用预测的卫星的星历来确定通信设备的位置包括:利用预测的卫星的星历以及通信设备与卫星之间的伪距数据来确定通信设备的位置。
[0010]可选地，在该方法中，卫星的轨道状态辅助信息通过以下方式来生成:基于卫星的精确轨道状态信息，确定卫星的初始轨道条件和初始轨道动态参数；以及使用动力学模型，通过卫星运动方程的数值积分来迭代地估计卫星的轨道条件和轨道动态参数作为卫星的轨道状态辅助信息。
[0011]可选地，在该方法中，卫星的时钟辅助信息通过以下方式来生成:对卫星的精确时钟信息执行粗差探测、初始化以及按照卫星的精确时钟信息的时间序列进行数据拟合。
[0012]可选地，在该方法中，地球定向参数辅助信息通过以下方式来生成:对获取的地球定向参数信息执行初始化以及按照地球定向参数信息的时间序列进行数据拟合。
[0013]可选地，在该方法中，基于卫星的定位辅助信息预测卫星的星历包括:基于卫星的轨道状态辅助信息中的卫星的初始轨道条件以及动力学模型的参数对卫星运动方程进行数值积分来预测卫星的轨道信息。
[0014]可选地，在该方法中，基于卫星的定位辅助信息预测卫星的星历还包括:通过单步法数值积分和多步法数值积分来预测卫星的轨道信息，其中通过单步法数值积分推导初始步点，并且通过多步法数值积分执行进一步的高精度推算。
[0015]可选地，在该方法中，基于卫星的定位辅助信息预测卫星的星历还包括:对地球定向参数辅助信息执行数据拟合以获得当前的地球定向参数；以及利用当前的地球定向参数对预测的卫星的轨道信息执行坐标系转换。
[0016]可选地，在该方法中，基于卫星的定位辅助信息预测卫星的星历还包括:基于预测的多个时刻的卫星的轨道信息执行数据拟合以获得预测结果，并且基于卫星的时钟辅助信息确定卫星的卫星时钟系数。
[0017]可选地，基于卫星的定位辅助信息预测卫星的星历还包括:按照广播星历的结构，利用预测结果和卫星的卫星时钟系数进行赋值以生成预测的卫星的星历。
[0018]根据本公开的实施方式，提供了一种用于基于卫星来确定通信设备位置的设备，包括:获取装置，用于获取基于卫星的精确轨道状态信息和卫星的精确时钟信息所生成的卫星的定位辅助信息，其中定位辅助信息包括卫星的轨道状态辅助信息、卫星的时钟辅助信息以及地球定向参数辅助信息；预测装置，用于基于卫星的定位辅助信息预测卫星的星历；以及第一确定装置，用于利用预测的卫星的星历来确定通信设备的位置。
[0019]可选地，该设备还包括:第二确定装置，用于利用预测的卫星的星历以及通信设备与卫星之间的伪距数据来确定通信设备的位置。
[0020]可选地，在该设备中，卫星的轨道状态辅助信息通过以下方式来生成:基于卫星的精确轨道状态信息，确定卫星的初始轨道条件和初始轨道动态参数；以及使用动力学模型，通过卫星运动方程的数值积分来迭代地估计卫星的轨道条件和轨道动态参数作为卫星的轨道状态辅助信息。
[0021]可选地，在该设备中，卫星的时钟辅助信息通过以下方式来生成:对卫星的精确时钟信息执行粗差探测、初始化以及按照卫星的精确时钟信息的时间序列进行数据拟合。
[0022]可选地，在该设备中，地球定向参数辅助信息通过以下方式来生成:对获取的地球定向参数信息执行初始化以及按照地球定向参数信息的时间序列进行数据拟合。
[0023]可选地，该设备还包括:第二预测装置，用于基于卫星的轨道状态辅助信息中的卫星的初始轨道条件以及动力学模型的参数对卫星运动方程进行数值积分来预测卫星的轨道信息。
[0024]可选地，该设备还包括:第三预测装置，用于通过单步法数值积分和多步法数值积分来预测卫星的轨道信息，其中通过单步法数值积分推导初始步点，并且通过多步法数值积分执行进一步的高精度推算。
[0025]可选地，该设备还包括:转换装置，用于对地球定向参数辅助信息执行数据拟合以获得当前的地球定向参数；以及利用当前的地球定向参数对预测的卫星的轨道信息执行坐标系转换。
[0026]可选地，该设备还包括:第三确定装置，用于基于预测的多个时刻的卫星的轨道信息执行数据拟合以获得预测结果，并且基于卫星的时钟辅助信息确定卫星的卫星时钟系数。
[0027]可选地，该设备还包括:生成装置，用于按照广播星历的结构，利用预测结果和卫星的卫星时钟系数进行赋值以生成预测的卫星的星历。
[0028]根据本公开的实施方式，还提供了一种通信设备，包括:天线；以及根据本公开的实施方式的设备的装置，其中获取装置通过该天线获取卫星的定位辅助信息。
[0029]根据本公开的实施方式的方法和设备能够加速移动设备的首次定位时间(TTFF)，优化位置计算并且提高移动设备中的定位芯片的灵敏度。
【附图说明】
[0030]结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施方式的特征、优点及其他方面将变得更加明显，在此以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式。在附图中:
[0031]图1为根据本公开的示例性实施方式的移动设备基于卫星的位置确定系统的框图；
[0032]图2为根据本公开的示例性实施方式的轨道状态辅助信息生成的过程的流程图；
[0033]图3为根据本公开的示例性实施方式的时钟辅助信息生成的过程的流程图；
[0034]图4为根据本公开的示例性实施方式的地球定向参数辅助信息生成的过程的流程图；
[0035]图5为根据本公开的示例性实施方式的移动设备预测星历的框图；
[0036]图6为根据本公开的示例性实施方式的移动设备在载噪比CN0>30dB_HZ使用预测星历的首次定位时间的结果图表；
[0037]图7为根据本公开的示例性实施方式的移动设备在载噪比CN0〈30dB_HZ使用预测星历的首次定位时间的结果图表；
[0038]图8为根据本公开的示例性实施方式的移动设备使用预测星历的定位精度图表；以及
[0039]图9为根据本公开的示例性实施方式的预测星历的精度图表。
【具体实施方式】
[0040]以下参考附图详细描述本公开的各个示例性实施方式。附图中的流程图和框图示出了根据本公开的各种实施方式的方法和系统的可能实现的体系架构、功能和操作。应当注意，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，所述模块、程序段、或代码的一部分可以包括一个或多个用于实现各个实施方式中所规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为备选的实现中，方框中所标注的功能也可以按照不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，或者它们有时也可以按照相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能。同样应当注意的是，流程图和/或框图中的每个方框、以及流程图和/或框图中的方框的组合，可以使用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以使用专用硬件与