CN101821644A - 具有无线接口的全球导航卫星系统接收器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种无线GNSS接收器，例如接收器，其包含到达主机的双向链路以及用于通过链路从所述主机下载扩充星历数据的更新客户端。本发明再使用用于NMEA数据传送的协议，以便将所述扩充星历数据发出到所述接收器。因此，可在不必例示任何其它类型的到所述接收器的连接的情况下发送所述扩充星历数据。本发明减少了想要利用扩充星历技术以便减少保持关闭四个小时以上的GPS接收器的首次定位的时间的BT-GPS接收器的成本和复杂性。

Description

具有无线接口的全球导航卫星系统接收器
技术领域
本发明的实施例涉及一种向GPS接收器提供扩充星历数据或有用于位置确定的其它数据的方法。特定来说(但不排他地)，本发明提出一种例如借助于接口将此类扩充的星历数据有效传送到以无线方式与主机系统连接的GPS接收器的架构。
背景技术
用于GPS接收器的星历扩充技术允许接收器获得有效的星历数据而且其不必从正被追踪的卫星直接下载此数据。这允许GPS接收器在所感知信号电平将完全过低而无法解码导航消息的困难情形中获得定位。扩充的星历提供关于卫星的位置的可靠信息，其有效的时间比GPS的导航消息中包含的星历表长得多。接收器可利用扩充的星历表以便在无需首先从卫星下载星历表的情况下获得GPS位置定位，即使卫星已被关闭四个小时以上。
大多数利用扩充星历技术的GPS接收器嵌入在移动电话平台内以例如通过建立GPRS因特网连接而从外部服务器下载扩充星历数据，或使用标准电话同步软件来将扩充星历数据放置于具有GPS功能的平台上。
Figure GPA00001021086500012
GPS接收器(BT-GPS)是通常由独立GPS接收器组成的常见产品，所述独立GPS接收器将耦合到用于发射GPS位置数据的
Figure GPA00001021086500013
模块的通常呈NMEA格式的NMEA输出提供到任何具有蓝牙功能的主机平台，例如蜂窝式电话、个大数字助理或个人计算机。BT-GPS接收器通常以单向方式起作用，即，一旦接收器与其主机配对，其便简单地发射连续的导航数据流，且从不从主机接收数据。在主机上运行的利用GPS数据的应用程序通常限于打开和关闭到达GPS接收器的通信信道(在此情况下为
Figure GPA00001021086500014
链路)。
BT-GPS接收器因此对于主机来说是完全自给自足的，且能够在没有来自主机的辅助或具有来自主机的最少辅助的情况下计算和发射位置定位。在主机系统中运行的软件(例如，导航软件或训练辅助)的作用是处理此类位置数据且适当地在主机系统的输出装置上呈现所述数据。此方法具有的益处是简化了接收器与主机之间的通信，且提供不同的BT-GPS接收器之间的最大程度的互操作性。
当前BT-GPS接收器不包含与具有GPS功能的移动电话相同水平的软件集成。也就是说，这些装置不支持使用OBEX协议的文件传送，且所有不重要的
Figure GPA00001021086500021
功能通常被停用以便有效地保障且保护接收器免于故意的或意外的篡改。这严重限制了接收器可从主机系统接收的辅助。此外，由于这些装置的制造成本对于其在市场上的接受度来说是关键的，因此其通常没有与用以容易地支持这些文件的存储、传送和维持的足够的硬件资源一起装运，所述功能通常在标准GPS接收器固件中不存在。
因此本发明的目的是提出一种克服已知相关系统的限制的GPS接收器，且特定来说提出一种适合于通过
Figure GPA00001021086500022
或类似连接与主机系统通信的GPS接收器，其以简单且有效的方式实施扩充星历技术。
发明内容
根据本发明，这些目的是借助于所附权利要求书的对象而实现。
附图说明
将在借助于实例给出且通过图式说明的对实施例的描述的帮助下更好地理解本发明，其中：
图1以简化示意性方式展示根据本发明的一个方面将扩充星历应用于BT-GPS接收器。
图2示意性地说明图1的BT-GPS接收器的结构。
图3的流程图示范了将扩充星历数据从主机系统传送到BT-GPS接收器的过程。
具体实施方式
在图1中示意性地展示扩充星历的原理。航天器32发射测距无线电信号，其允许无线电定位接收器50计算位置定位。GPS、伽利略(Galileo)和格洛纳斯(GLONASS)所属的全球导航卫星系统(GNSS)的原理是众所周知的且此处将不重复。即使以下描述为了简单起见而将着重于GPS系统，但必须了解，本发明不限于此特定情况，而是可扩充到任何GNSS系统。
服务器38提供扩充星历数据。星历数据是从经精炼的轨道模型获得，且在来自航天器32的在导航信号接收器中编码的星历的较长时间跨度中有效。扩充星历表允许接收器50获得有效的卫星位置而无需依赖于从正被追踪的卫星下载的导航消息。这允许在所感知信号电平将完全过低而无法解码导航消息的困难情形中获得定位。除了扩充星历表以外或作为扩充星历表的替代，服务器38也可提供可有用于GPS接收器50的其它数据，且希望本发明还应包含此变体。
BT-GPS 50配备有负责接收和处理航天器32的无线电信号以及计算定位数据的接收器部分51，以及允许与包含兼容
Figure GPA00001021086500031
接口46的主机系统40通信的
Figure GPA00001021086500032
模块55。
Figure GPA00001021086500033
模块55和接口46(图1中标记为BT模块和BT接口)可由Wibree、UWB、WiHD或无线USB接口或任何其它合适的无线接口取代。
主机系统40表示任何能够与BT-GPS 50通信且处理来自GT-GPS 50的定位数据的系统。通常，主机系统40可为固定或便携式计算机、PDA或手机，且包含应用程序模块42，其解析定位数据且利用所述数据中所编码的定位信息。举例来说，应用程序模块42可为车辆导航软件、训练辅助或任何其它依赖于定位数据的应用程序。
主机系统40还包含更新器模块44，其负责更新扩充星历，如下文中将解释。在典型情况下，更新器模块44将为导航应用程序42中包含的一件软件。然而，本发明还包含其中更新器处于主机系统的固件中或在与主机系统40分开的一件硬件中运行的变体。
主机系统具有对提供最新扩充星历模型的扩充星历服务器38的接入权。由于扩充星历表无需非常频繁地更新，且不表示大量数据，因此与服务器38的连接31并不关键且可根据主机系统的特征而变化。尤其可使用例如GPRS、EDGE或UMTS等移动电话数据协议。
图2展示BT-GPS 50的各种元件。使用RF前端510和基带处理器520从航天器32接收无线电定位信号，且产生相关数据，如此项技术中已知。一旦信号获取充分推进，导航引擎525便可通过GPS本身中包含的星历或通过使用嵌入式更新客户端模块530提供的扩充星历数据来计算位置定位。例如格式化为NMEA串的位置数据由UART单元560处置到
Figure GPA00001021086500034
模块55，从该处所述数据被发射到主机系统。根据情况，将接收器51实现为单芯片单元。然而，在一些情况下，可能有利的是将RF前端510或其它组件实现为单独单元。
UART 560优选为还允许经由
Figure GPA00001021086500035
接口接收扩充星历数据的双向接口，如稍后将解释。无线
Figure GPA00001021086500036
接口与BT-GPS接收器的其它组件之间的数据传送是双向的，因此允许更新扩充星历数据或将对位置确定有用的其它辅助数据从主机系统40提供到BT-GSP 50。
根据本发明的实施例，
Figure GPA00001021086500037
接口使用BT-GPS接收器上的相同的SPP(串行端口简档)通信信道用于输入和输出，因此实现双向串行无线链路60。此解决方案允许可配置的数据传送速率，因此准许GPS接收器在作为低优先权后台任务而更新扩充星历数据的同时继续其正常操作。此方法使现存系统中的现存硬件和软件组件的再使用最大化。
专门的更新器软件模块44在主机系统40中运行。此应用程序将命令发送到BT-GPS装置50以便起始扩充星历下载过程、将数据发送到BT-GPS接收器、终止扩充星历下载过程，以及检查已上载到接收器的数据的有效性。
图3示意性地说明引起BT-GPS接收器50(左侧)中和更新器44(右侧)中的星历更新的步骤。优选BT-GPS接收器在起始阶段期间将控制参数发送到主机(步骤310)，以便向更新器软件指示可进行数据下载的最大速度以及针对此下载应使用的最佳包大小。在图3的对应步骤410中，更新器将通信参数存储在存储器中供未来使用。优选BT-GPS装置将平台特定的通信参数传送到更新器以便允许同一更新器软件在大量不同的平台上工作。
一旦起始阶段已完成，更新器便在需要时从服务器38搜集扩充星历数据(步骤420)且决定客户端的更新是否是必要的(步骤430)。在肯定情况下，更新器将根据起始参数配置的数据包发送(步骤450)到嵌入式更新客户端530，更新客户端530认识到更新正在进行中(步骤330)且将其保存在其非易失性存储器中(步骤340)。可在此步骤期间修改扩充星历数据的数据表示，以便进行压缩、编码或以其它方式移动到另一表示以用于传送目的(步骤440)。嵌入式更新客户端随后负责反转所述变换，因此恢复整个数据集。
将检查和添加到每一数据包以便较早地检测包破坏，且快速起始系统由于数据破坏而丢弃的数据包的重新发送。一旦所有的数据包已发送，那么通过使用检查和方案或等效机制来检验所保存数据的完整性。一旦数据已经检验，那么可将其传递到GPS软件的其余部分以用于加速未来的GPS位置定位。更新器随后进入空闲状态460，直到需要对扩充星历数据的新更新为止，同时BT接收器继续其正常操作且在步骤340中存储的扩充星历数据的辅助下产生位置数据流(步骤320)。
在先前实例中，为了简单起见而将扩充星历表的更新和位置数据的产生说明为专门的操作。然而重要的是应谨记，在真实的实施方案中，两个操作可同时发生：在更新扩充星历数据的同时，BT-GPS在无中断的情况下产生位置定位。
本发明再使用用于NMEA数据传送的标准协议以便将扩充星历数据发出到接收器。因此，可在不必例示任何其它类型的到接收器的连接的情况下发送扩充星历数据，且甚至可在系统正在运行的同时通过NMEA解析应用程序来完成。
可修改现存的BT-GPS产品以便通过GPS接收器软件的再编程，且在一些情况下，通过进行有限的硬件修改而启用传入
Figure GPA00001021086500051
数据信道，而添加扩充星历支持。
本发明的主要优点在于，其减少了想要利用扩充星历技术以便减少保持关闭四个小时以上的GPS接收器的首次定位的时间的BT-GPS接收器的成本和复杂性。
此外，此解决方案的易用性允许扩充星历数据的提供变得对用户透明得多，因为在主机平台上运行的测绘应用程序和其它软件可在正常接收器操作期间在后台中使用此技术在任何接收器上沉默地更新扩充星历数据。

Claims (7)

1.一种GNSS接收器(50)，其包含RF前端(510)、信号处理器(520)以及导航引擎(525)，所述导航引擎(525)经布置以基于从无线电定位卫星接收的无线电信号来计算表示所述接收器的定位的位置数据，所述GNSS接收器进一步包含用于将所述位置数据传送到主机系统(40)的无线接口(55)，其特征在于所述无线接口(55)与所述接收器(50)的其它组件之间的通信是双向的。
2.根据前述权利要求所述的GNSS接收器，其进一步包括客户端模块(530)，所述客户端模块(530)在操作上经布置以从所述无线接口(55)接收辅助数据，所述辅助数据用以辅助位置数据的所述计算。
3.根据前述权利要求所述的GNSS接收器，其中所述辅助数据包含扩充星历数据。
4.根据前述权利要求中任一权利要求所述的GNSS接收器，其中所述无线接口(55)是
Figure FPA00001021086400011
接口或Wibree接口。
5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的GNSS接收器，其进一步包括用于所述无线接口(55)与所述接收器(50)的其它组件之间的所述通信的双向UART(560)。
6.根据前述权利要求中任一权利要求所述的GNSS接收器，其中所述无线接口经布置以在所述GNSS接收器与所述主机(40)之间使用双向SPP通信信道。
7.根据权利要求2到6中任一权利要求所述的GNSS接收器，其与主机装置(40)组合，所述主机装置(40)包括：主机无线接口(46)，其可与所述GNSS接收器(55)的所述无线接口互操作以在接收器与主机之间创建双向无线串行链路(60)；以及所述主机装置(40)的更新器模块(44)，其经配置以将所述辅助数据发射到所述GNSS接收器(50)的所述客户端模块(530)。
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