CN101430375A - 全球导航卫星系统接收器系统与确定定位信息的方法 - Google Patents

全球导航卫星系统接收器系统与确定定位信息的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种全球导航卫星系统接收器系统与确定定位信息的方法，一种全球导航卫星系统接收器系统，包含：第一全球导航卫星系统接收器，包含：第一接收器逻辑；数据提供器逻辑，耦接至第一接收器逻辑；以及第一通信接口，耦接至数据提供器逻辑；以及第二全球导航卫星系统接收器，包含：第二通信接口；数据收集器逻辑，耦接至第二通信接口；以及第二接收器逻辑，耦接至数据收集逻辑，用于根据辅助信息与卫星信号确定第二全球导航卫星系统接收器的定位信息。本发明利用从邻近的全球导航卫星系统接收器处获取的辅助信息来达到缩短冷启动后的首次定位时间的目的。

Description

全球导航卫星系统接收器系统与确定定位信息的方法
技术领域
本发明有关于确定电子装置的定位信息，更具体的，是有关于全球导航卫星系统(GNSS)接收器系统与相关方法，其用于根据从至少一个相邻的GNSS接收器接收的辅助数据(assisted data)与来自GNSS卫星的卫星信号来确定GNSS接收器的定位信息。
背景技术
随着当今个人移动通信装置的迅速发展，使得移动通信装置可支持许多增值服务。特别是，一些国家强制使用一些定位服务，例如，移动电话内的GPS功能，以给用户提供定位相关的服务。总的来说，地面上的GPS接收器需要在一个冷启动(cold start)后，搜寻在开阔天空(open sky)中可见(visible)的卫星以从追踪的卫星处收集星历表(ephemeris)。但是，这个搜寻过程，是确定首次定位时间(Time To First Fix，TTFF)中时间消耗(time-consuming)方面的主要因素。
近来，利用辅助GPS(Assisted GPS，AGPS)来使能GPS接收器以通过移动通信网络从基站接收辅助数据，例如星历表与时间信息。因此，GPS接收器很快就可利用所有可见的卫星信息了。通过辅助数据的帮助，GPS接收器能很快检测与获取可见卫星的信号。举例来说，通过确定GPS接收器的默认(default)位置以及经由传统的A-GPS服务传输上述位置给GPS接收器来加速定位操作。关于默认位置，可以用邻近GPS接收器的一个基站的位置作为上述GPS接收器的默认位置。如此，上述默认位置提供了GPS接收器真正位置的一个初始猜测，其可以加速可见的卫星的确定，并减少了获取卫星信号的时间。因此，TTFF就相应地缩短了。
可是，有一个问题是当辅助数据从远处及固定的基站传输时，需要通过移动网络来传送辅助数据。结果是，上述辅助数据并不随时可供移动GPS接收器所用，举例来说，装载于移动电话中，或汽车里，或其它地方的移动GPS接收器。
发明内容
为了缩短全球导航卫星系统(GNSS)的接收器的定位时间，本发明提供一种相应的解决系统及方法。
本发明提供了一种GNSS接收器系统，包含：第一GNSS接收器，包含：第一接收器逻辑，用于接收卫星信号并根据卫星信号确定定位相关信息；数据提供器逻辑，耦接至第一接收器逻辑，用于根据定位相关信息提供至少一个辅助数据；以及第一通信接口，耦接至数据提供器逻辑，用于输出辅助数据；以及第二GNSS接收器，包含：第二通信接口，用于和第一通信接口通信以从通信接口接收上述辅助数据；数据收集器逻辑，耦接至第二通信接口，用于收集辅助数据的辅助信息；以及第二接收器逻辑，耦接至数据收集器逻辑，用于根据辅助信息与卫星信号确定第二GNSS接收器的定位信息。
本发明另提供一种确定第二GNSS接收器的定位信息的方法，包含：利用第一GNSS接收器以根据卫星信号确定与第二GNSS接收器定位相关的至少一个辅助数据，并将辅助数据输出；以及从第一GNSS接收器接收上述辅助数据并通过参考上述辅助数据与卫星信号以确定第二GNSS接收器的定位信息。
本发明利用从邻近的GNSS接收器(非基站)处获取的辅助信息来达到缩短冷启动后的首次定位时间的目的。
附图说明
图1显示了根据本发明实施方式的全球导航卫星系统接收器的方框图。
图2显示了根据本发明实施方式的提供辅助数据以减少首次定位时间的操作的流程图。
图3另显示了根据本发明实施方式的收集辅助数据以减少首次定位时间的操作的流程图。
图4显示了数据提供器逻辑与数据收集器逻辑之间的数据交换序列的示意图。
具体实施方式
在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来称呼特定的元件。本领域的技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”是开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。此外，“耦接”一词在此是包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表第一装置可直接电气连接于第二装置，或通过其它装置或连接手段间接地电气连接到第二装置。
请参考图1，图1显示了根据本发明一实施方式的全球导航卫星系统(GNSS)接收器系统的方框图。GNSS接收器系统100包含多个GNSS接收器，每一个GNSS接收器支持(support)一个特定的GNSS系统，例如GPS，GALILEO(木星探测器)，或GLONASS(全球轨道导航卫星系统)等。为了简洁起见，图1中仅显示了两个GNSS接收器102与104。GNSS接收器102与104可被设置在任何移动设备上，也可以附加在任何移动设备上，例如移动电话，个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)，以及装配在汽车上。GNSS接收器102包含且不限定于：接收器逻辑112，数据提供器逻辑114，数据收集器逻辑116，以及通信接口118。相似的，GNSS接收器104包含且不限定于：接收器逻辑122，数据提供器逻辑124，数据收集器逻辑126，以及通信接口128。如图1所示，GNSS接收器102与104都具有同样的硬件配置。但是，这仅仅是用来描述本发明，并非本发明的限制。举例来说，GNSS接收器系统100中的每一个GNSS接收器并不限于同时包含数据提供器逻辑与数据收集器逻辑。当GNSS接收器102与104其中一个包含数据提供器逻辑而另一个包含数据收集器逻辑时，GNSS接收器系统100也能正常操作，具体可通过下文的描述来了解清楚。
在本发明的实施方式中，接收器逻辑112，122能够执行一般的GNSS接收器的功能。举例来说，接收器逻辑112，122包含接收器模块，以便从追踪的卫星接收RF信号(即，卫星信号)，接着将接收的RF信号转换为基频信号以便后续的信号处理；处理器，用于处理基频信号来获取与定位相关的信息以及计算GNSS接收器的定位信息；以及内存，用来缓冲处理器产生或处理的数据。因为本领域内技术人员明白依据卫星信号确定定位信息的操作与功能，因此略去进一步的描述。请注意，接收器逻辑112，122支持在GNSS接收器102冷启动后参考辅助数据以便快速完成定位操作的功能，所述操作减少了首次定位时间。
数据提供器逻辑114，124被应用来根据接收器逻辑112获得的定位相关信息提供至少一个辅助数据。在本实施方式中，根据辅助数据中包含的辅助信息的大小与类型，当数据提供器逻辑114，124接到需要的命令时选择性地提供辅助数据给通信接口118，128或者自动地通过通信接口118，128广播辅助数据。举例来说，具有较小数据尺寸的定位相关信息，例如：目前追踪的卫星的辨认信息(identification)会自动地通过通信接口118，128以公告信息(advertisement messages)被广播出去。在本实施方式中，由数据提供器逻辑114，124所提供的辅助数据包含但不限于，追踪卫星的辨认信息，目前追踪卫星的年历(almanac)与星历(ephemeris)，目前全球协调时间(UniversalCoordinated Time，UTC)，数据提供器逻辑114，124所处的GNSS接收器102，104的位置，地理区域内每一个可见卫星的伪随机噪声(Pseudo Random Noise，PRN)码，健康卫星信息(healthy satellite information)，以及/或多普勒与码片(code chip)信息。但是，这些仅是出于描述本发明的目的。在实际的设计中，只要不背离本发明的精神，任何给接收器逻辑112，122参考用来减少首次定位时间的辅助信息(auxiliary information)可被包含在由数据提供器逻辑114，124提供的辅助数据内。
数据收集器逻辑116，126应用来收集由通信接口118，128接收，并包含在辅助数据内的辅助信息，接着将收集的辅助信息提供给接收器逻辑112，122以便加速定位操作。通信接口118，128用来在其中建立一个通信连接。举例来说，通信接口118与128通过WLAN，蓝牙(Bluetooth)，红外数据传输(Infrared Data Association，IrDA)连接或是专门网络(Ad-Hoc)连接建立无线通信连接。但是，这些仅用来描述本发明。换言之，只要不背离本发明的精神，只要在GNSS接收器系统100中能够连接不同的GNSS接收器以完成数据交换，可以应用任何有线或无线的连接。
请参考图2，图2显示了根据本发明一实施方式的提供辅助数据来减少首次定位时间的操作的流程图。若结果大致(substantially)相同，步骤并不限于要严格照图2中所示的顺序执行。提供辅助数据的操作包含下列步骤。
步骤200：GNSS接收器102，104开启。
步骤202：接收器逻辑112，122搜寻天空中的可见卫星。
步骤204：接收器逻辑112，122根据追踪的卫星产生的卫星信号中获取定位相关的信息，并计算GNSS接收器102，104的定位信息。
步骤206：通信接口118，128是否收到要求辅助数据的信息？如果是的话，执行步骤212；如果不是的话，执行步骤208。
步骤208：数据提供器逻辑114，124经由至少一个公告信息输出包含特定辅助信息的辅助数据。
步骤210：通信接口118，128广播从数据提供器逻辑114，124接收的公告信息，执行步骤206。
步骤212：数据提供器逻辑114，124确定接收器逻辑112，122是否具有要求的辅助数据。如果是的话，执行步骤214；如果不是的话，执行步骤213。
步骤213：忽略请求信息，并转到步骤206以便继续监测是否有接收到新的请求信息。
步骤214：数据提供器逻辑114，124响应请求信息，提供辅助数据。
步骤216：通信接口118，128发出至少一个响应信息，包含需求的辅助数据，给发出请求信息的GNSS接收器。执行步骤206。
以GNSS接收器102为例，在GNSS接收器102开启后(步骤200-206)，数据提供器逻辑114检查通信接口118是否接收到任何请求信息。此时，接收器逻辑112已经根据来自追踪卫星的卫星信号获取了定位相关的信息。如前所述，定位相关信息可包含目前追踪卫星的辨认信息，目前追踪卫星的年历、星历，目前全球协调时间(UTC)，GNSS接收器102的位置，地理区域内可见的每一个卫星的PRN码，健康卫星信息，以及/或多普勒与码片信息。本实施方式中，当没有接收到要求辅助数据的请求信息时，数据提供器逻辑114进入广播模式(broadcast mode)。在广播模式下，数据提供器逻辑114根据接收器逻辑112中的定位相关信息产生公告信息。举例来说，公告信息包含了GNSS接收器102目前追踪卫星的卫星辨认信息，而GNSS接收器102中设置有数据提供器逻辑114(步骤208)。下一步，数据提供器逻辑114向通信接口118传输公告信息(包含目前追踪卫星的辨认信息)，并且通信接口118广播上述公告信息。因此，任何邻近的GNSS接收器，例如GNSS接收器104，都能成功收到空中的公告信息从而获取目前追踪的卫星的辨认信息。
当通信接口118从一个外部GNSS接收器，接收到一个请求信息时(例如：GNSS接收器104)，数据提供器逻辑114首先检查是否存在请求的辅助数据，举例来说，在接收器逻辑112的内存内(步骤212)。当接收器逻辑112没有请求的辅助数据时，数据提供器逻辑114直接忽略请求信息(步骤213)。但是，当接收器逻辑112有上述请求的辅助数据，数据提供器逻辑114(retrieve)通过接收器逻辑112传来的请求信息抽取上述辅助信息，并产生包含请求的辅助数据的响应信息(response message)(步骤214)。接下来，数据提供器逻辑114把响应信息传给通信接口118，而通信接口118把响应信息传给GNSS接收器并发出请求信息(步骤216)。在此实施方式中，响应信息可送到GNSS接收器，GNSS接收器来根据设计要求通过经由广播方式工具或单播(unicast)方式工具来发出上述请求信息。换言之，任何用来把响应信息从一个数据提供器逻辑传到数据需求请求器的现有技术的工具都能应用到于GNSS接收器系统100内。
请参考图3，图3显示了根据本发明的实施方式用来减少首次定位时间的收集辅助数据的操作的流程图。若结果大致(substantially)相同，操作步骤并非要严格照图3所示的顺序来执行。收集辅助数据的操作包含以下步骤：
步骤300：开始。
步骤301：GNSS接收器102，104开启。
步骤302：通信接口118，128是否至少收到一个公告信息？如果是的话，执行步骤304；如果不是的话，跳转到步骤306。
步骤304：数据收集器逻辑116，126从经由公告信息承载(carried)的辅助数据来收集辅助信息并将辅助信息提供给接收器逻辑112，122。
步骤306：数据收集器逻辑116，126需要收集更多辅助信息吗？若是，则执行步骤308；否则执行步骤316。
步骤308：数据收集器逻辑116，126产生请求特定辅助信息的请求信息。
步骤310：通信接口118，128发送请求信息。
步骤312：通信接口118，128是否收到对应于请求信息的响应信息？若是，执行步骤314；否则，执行步骤313。
步骤313：响应信息的累计等待时间是否达到了预定阈值？若是，执行步骤306；否则，执行步骤312以继续等待响应信息。
步骤314：数据收集器逻辑116，126经由承载上述辅助数据的响应信息收集上述辅助信息，并将辅助信息提供给接收器逻辑112，122。执行步骤306。
步骤316：结束。
以GNSS接收器104为例，数据收集器逻辑126检查在GNSS接收器104冷启动之后通信接口128是否接收到任何公告信息(步骤300-302)。当GNSS接收系统100中的邻近GNSS接收器提供了至少一个公告信息，并成功被通信接口128接收到时，数据收集器逻辑126便被致动(actuated)以收集辅助信息，其中辅助信息是包含于接收的公告信息中承载的辅助数据内，接着发送上述辅助信息给接收器逻辑122以帮助上述接收器逻辑122在大致同样的地理区域内定位可见的卫星，其中上述地理区域在提供辅助信息的邻近GNSS接收器的区域。
当没有公告信息或数据收集器逻辑126仍然需要为接收器逻辑122收集更多辅助信息时(步骤302或306)，数据收集器逻辑126被配置为产生一个或更多请求信息以便从邻近GNSS接收器请求更多辅助信息(步骤308-314)。举例来说，数据收集器逻辑126产生第一请求信息，以请求天空中可见的卫星的PRN码或是目前全球协调时间；接着，产生第二请求信息，以请求年历与星历或与精度衰减因子(Dilution Of Precision，DOP)相关的信息。
要注意的是，可能所有邻近的GNSS接收器都没有请求的辅助数据。因此，图3中的步骤313提供一种机制来根据响应请求的信息而产生放弃(abort)等待响应信息。
为了更清晰地揭示本发明的特征，请参考图4，图4显示了数据提供器逻辑(例如图1中GNSS接收器102的数据提供器逻辑114)与数据收集器逻辑(例如图1中GNSS接收器104的数据收集器逻辑126)之间数据交换序列的示意图。数据提供器逻辑通过其中建立的无线通信连接与数据收集器逻辑通信。在GNSS接收器接收到由数据提供器逻辑提供的辅助信息后，在另一个GNSS接收器上的接收器逻辑可快速地在冷启动后锁定第一位置(fix the firstlocation)。因为数据提供器逻辑与数据收集器逻辑的操作与功能已在上面详细介绍，图4中就不再赘述与实施方式相关的内容。
由于卫星导航系统可以通过许多不同的方式进行设计，对于本领域技术人员而言，只要提供上述的运算操作等指示，应当就能将本发明所述的技术内容适当地整合到实际的产品，例如通过硬件电路、固件、软件，或各种前述方式的组合来实施本发明的技术方案。此外，在本说明书中提到的“逻辑”，例如“数据收集器逻辑”、“接收器逻辑”等，可解释成包括这些可供本领域技术人员据以实施的主要运算操作等指示，其可表现成为对应的硬件电路、固件、软件或其各种可能的组合。
本发明虽用较佳实施方式说明如上，然而其并非用来限定本发明的范围，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，做的任何更动与改变，都在本发明的保护范围内，具体以权利要求书的界定为准。

Claims (8)

1.一种全球导航卫星系统接收器系统，其特征在于，所述系统包含：
第一全球导航卫星系统接收器，包含：
第一接收器逻辑，用于接收多个卫星信号并根据所述多个卫星信号确定定位相关信息；
数据提供器逻辑，耦接至所述第一接收器逻辑，用于根据所述定位相关信息提供至少一个辅助数据；以及
第一通信接口，耦接至所述数据提供器逻辑，用于输出所述辅助数据；以及
第二全球导航卫星系统接收器，包含：
第二通信接口，用于与所述第一通信接口通信以接收来自所述通信接口的所述辅助数据；
数据收集器逻辑，耦接至所述第二通信接口，用于收集来自所述辅助数据的辅助信息；以及
第二接收器逻辑，耦接至所述数据收集器逻辑，用于根据所述辅助信息与所述多个卫星信号确定所述第二全球导航卫星系统接收器的定位信息。
2.如权利要求1所述的全球导航卫星系统接收器系统，其特征在于，所述第一通信接口通过广播至少一个公告信息以输出所述辅助数据。
3.如权利要求1所述的全球导航卫星系统接收器系统，其特征在于，所述数据收集器逻辑产生所述辅助数据的请求信息且所述第二通信接口还输出所述请求信息；以及所述第一通信接口接收所述请求信息及所述数据提供器逻辑提供响应所述请求信息的所述辅助数据。
4.如权利要求1所述的全球导航卫星系统接收器系统，其特征在于，所述第一通信接口是通过无线通信连接与所述第二通信接口通信。
5.一种确定第二全球导航卫星系统接收器的定位信息的方法，其特征在于，所述方法包含：
利用第一全球导航卫星系统接收器根据多个卫星信号来确定与所述第二全球导航卫星系统接收器定位相关的至少一个辅助数据，并输出所述辅助数据；以及
从所述第一全球导航卫星系统接收器接收所述辅助数据并参考所述辅助数据与所述多个卫星信号以确定所述第二全球导航卫星系统接收器的定位信息。
6.如权利要求5所述的确定第二全球导航卫星系统接收器的定位信息的方法，其特征在于，所述利用所述第一全球导航卫星系统接收器来输出所述辅助数据的步骤包含广播至少一个公告信息以输出所述辅助数据。
7.如权利要求5所述的确定第二全球导航卫星系统接收器的定位信息的方法，其特征在于，所述方法还包含：
产生所述辅助数据的请求信息；以及
输出所述请求信息；
其中所述利用所述第一全球导航卫星系统接收器以确定所述辅助数据的步骤包含：
利用所述第一全球导航卫星系统接收器来接收所述请求信息以及提供响应所述请求信息的所述辅助数据。
8.如权利要求5所述的确定第二全球导航卫星系统接收器的定位信息的方法，其特征在于，所述辅助数据是通过所述第一全球导航卫星系统接收器与所述第二全球导航卫星系统接收器之间的无线通信连接来传输。
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