CN102016619B - 改进的星基增强系统接收器 - Google Patents

Abstract

在此处公开的是一种星基增强系统(SBAS)接收器(81)。SBAS接收器(81)被配置成接收包括增强数据的SBAS消息，并且基于从接收的SBAS消息提取的增强数据给一个或多个被服务的GPS接收器(85)提供增强信息。该SBAS接收器(81)被设计成实现打算对所有被服务的GPS接收器(85)共用的有限状态机(FSM)(83)，并且被配置成基于接收的SBAS消息进行演变以及存储包括在接收的星基增强系统消息中的增强数据。共用FSM(83)进一步被配置成与数量等于被服务的GPS接收器(85)的数量的修正模块(84)合作。每个修正模块(84)被配置成接收来自相应的被服务的GPS接收器的GPS数据，并且基于相应的GPS数据和从共用FSM(83)获取的增强数据，为相应的被服务的GPS接收器(85)计算增强位置。如果在SBAS接收器(81)中实现修正模块(84)，则由SBAS接收器(81)提供给每个被服务的GPS接收器(85)的增强信息是由相应的修正模块(84)计算的增强位置。如果修正模块(84)在相应的被服务的GPS接收器(85)中各自实现，则由SBAS接收器(81)提供给被服务的GPS接收器(85)的增强信息是存储于共用FSM(83)中的增强数据。

Description

改进的星基增强系统接收器

技术领域

本发明一般地涉及改进的星基增强系统(SBAS)接收器，且更具体地涉及改进的欧洲地球同步卫星导航覆盖服务(EGNOS)接收器。

背景技术

众所周知，全球定位系统(GPS)是由卫星星座(constellation ofsatellite)和相应的地面站形成的全世界无线电导航系统。每个卫星连续地广播它在空间中的位置以及来自内部时钟的传输时间。GPS接收器能够通过接收和分析从GPS卫星发送来的信号来确定GPS接收器的位置。

特别地，对于来自GPS卫星的每个信号，GPS接收器计算发送时间和信号被接收时间之间的差值，假设GPS信号传播速度已知，然后基于该差值来计算GPS接收器与GPS卫星之间的距离。该距离被称为伪距离。GPS接收器通过对涉及几个GPS卫星的伪距离进行几何三角测量来确定GPS接收器的位置。二维的位置能够通过使用涉及三个GPS卫星的伪距离来确定，而三维的位置能够通过使用涉及四个或更多个GPS卫星的伪距离来确定。

尽管当前的GPS已经成功了，但有几个缺点影响了定位计算的精度。事实上，GPS卫星信号受制于电离层和对流层干扰、卫星时钟漂移和卫星轨道偏差所引起的误差。例如，电离层和对流层折射可以减缓卫星信号并且引起载波信号和编码偏离(diverge)。因为电离层干扰从位置到位置变化很大，所以这些误差很难用民用型GPS接收器修正。

这些缺点使GPS本身不可用于安全关键服务，比如空中导航。事实上，例如，GPS信号被太多误差和不可靠性影响而不能满足强制空中导航精度要求。

由此原因，最近，已经开发了不同的GPS增强技术，即，针对通过将外部信息整合到计算处理中来改进GPS的精度、可靠性、有效性和完整性的技术。

特别地，星基增强系统(SBAS)是通过使用附加的卫星广播消息来支持广域或区域性增强的系统。SBAS的例子有在美国由美国联邦航空管理局(FAA)开发的广域增强系统(WAAS)，在欧洲由欧洲空间局(ESA)、欧洲委员会和欧洲空管局(EUROCONTROL)开发的欧洲地球同步卫星导航覆盖服务(EGNOS)和日本的多功能的卫星增强系统(MSAS)。图1示意性地示出世界上正在开发的几个SBAS的位置。

航空无线电委员会(RTCA)档案号DO-229D，被称为用于全球定位系统/广域增强系统机载设备的最低运行性能规范(Minimum OperationalPerformance Standards(MOPS)for Glob al Positioning System/WideArea Augmentation System Airborne Equipment)，并且由RTCA特别委员会159制订，该档案包括针对使用由WAAS增强的GPS的机载导航设备(2D和3D)的最低运行性能规范(MOPS)，并且该档案代表由所有政府机构应用的国际SBAS标准。这样，所有SBAS服务提供商将确保信号兼容性和系统互通性，从而贡献于真正的全世界无缝导航服务。

具体地，符合RTCA/DO-229D MOPS的接收器将与任何SBAS一起工作，例如WAAS、EGNOS、MSAS等。

详细地，SBAS改进了GPS的性能，目标是使GPS可用于安全关键服务，比如空中导航。这是通过利用分离的信号提供一组修正来完成的，该修正对由用户卫星接收器进行的定位计算的精度进行改进。特别地，EGNOS不仅为GPS，也为全球导航卫星系统(GLONASS)提供这些修正。

一般来说，SBAS是基于测量误差的空间和时间相关性的原理，当从空间产生源(space born source)进行距离测量时，出现测量误差。可以发现在已知位置进行的理论测量和实际测量之间的差值，与在已知位置的附近进行的其它理论测量和实际测量之间的差值具有相似的值。换句话说，该原理说明小地理区域中进行的距离测量可以受到相同的误差影响。所以，一旦知道一个位置的测量误差，就可以将该误差作为对于在附近位置进行的距离测量的修正来使用。在几个基准点可用的情况中，可以得出模拟距离测量差值的广域相关性定律。处理由基准站的网络收集的这些数据，然后利用对地静止的卫星、在具有与GPS(L1＝1575.42MHz)相同的频率和不同数据格式的信号上传输给用户。SBAS消息包括用于计算伪距离修正的信息和完整性参数，用来估算位置计算的可信度。

包含于在L1上调制的导航消息中的信息、由对地静止卫星提供的附加的测距能力和地面处理及检查的复杂性，能够改进GPS的精度、完整性和可靠性。

如上所述且如所有SBAS，已将EGNOS设计为满足空中导航性能要求的需要，特别考虑着陆航空器：

·精度将通过广域差分(WAD)修正的广播被垂直地改进大约2-4米和水平地改进1-3米；

·如果EGNOS、GPS或GLONASS发生系统降级则通过系统中的高度冗余以及通过在6秒钟内警告用户来改进完整性(安全性)；

·连续性将被改进以便保持系统在从任何指定操作的开始起下一个150秒期间内工作；

·将通过广播来自对地静止卫星的类似GPS信号(GPS look-alikesignal)改进可用性。

EGNOS测量已经确认在欧洲民航会议(ECAC)区域内部精度将是垂直地2-4米以及水平地1-3米的数量级。

更详细地，EGNOS提供了欧洲范围的、标准化的和品质保证的定位系统，该定位系统适用于不同的应用范围。该定位系统与GPS高度兼容，所以单独的天线和接收器既可以处理GPS信号又可以处理EGNOS信号，消除了用另外的无线电来接收修正的需要。

图2示意性地示出了EGNOS架构。特别地，部署了34个基准完整性监视站(RIMS)来监视卫星星座(satellite constellation satellites)。在生成修正和完整性消息之前每个卫星必须由多个RIMS监视。四个任务控制中心(MCC)处理来自这些RIMS的数据以为每个卫星生成修正和完整性消息。特别地，MMC为欧洲生成单独的完整性数据集合和GPS修正，包括为每个卫星时钟和星历误差修正以及归因于电离层的误差的项。

这些MCC中仅有一个是活动的和工作的，其它MCC是热备件，如果发生问题则可以被激活。

导航陆上地球站(NLES)将修正和完整性消息上载至卫星，用于向前广播给用户。系统将为三个对地静止卫星中的每个部署两个NLES(一个主要的和一个备份)，并部署另外的NLES用于测试和确认目的。

EGNOS空间段由三个具有全球地面覆盖对地静止卫星组成。EGNOS操作系统是基于使用两个INMARSAT-3卫星(AOR-E和IOR)以及ESAARTEMIS卫星。

完整性数据和修正被调制到类似GPS信号上并从三个对地静止卫星广播给用户。产生的性能(跨欧洲接近1米)独立于用户/基准站距离。由于三个附加范围，EGNOS用户将受益于加强的可用性。

此外，EGNOS用户应该能够追踪至少两个对地静止卫星。一旦被RIMS网络监视，将花费少于六秒的时间用卫星星座之一向用户通报问题。

EGNOS在由对地静止卫星覆盖的区域的不同部分提供不同水平的服务。在核心覆盖区域中获得最佳性能，如图2所示。尽管通过与日本、美国和加拿大系统的互通性有一些潜力进行改进，但是在核心区域之外仍然具有降级的性能。

如前所述，EGNOS使用与GPS相同的频率(L1)和测距编码，但具有不同的数据消息格式。消息每秒钟出现一次，且由250个比特组成，其中212个比特是增强数据，8个比特用于获取和同步，6个比特用于识别消息类型且剩下的24个是奇偶校验比特用来抵制使用被破坏的数据。

64个不同的消息类型到目前为止被定义为广播完整性数据和修正，一些类型如下表所示：

消息时间表遵循6秒钟的任务循环。这被构造成既使得将6秒钟的完整性报警时间优先并且使EGNOS初始化的时间最小化。然而，尽管EGNOS消息时间表已经被考虑为使初始化周期最小化，但EGNOS接收器仍需要在被激活前(即在提供修正之前)在不工作的初始化周期期间被初始化。

图3示意性地示出提供和安排架构的EGNOS消息。

快速和慢速修正模拟了不同误差源的时间去相关。快速修正模拟了包括卫星时钟误差的迅速变化的误差源。慢速修正模拟了包括长期卫星时钟漂移、卫星星历误差和电离层延迟的较缓慢变化的误差源。慢速修正在预定义的栅格点处提供。

消息处理是复杂的，因为消息已经被设计为使带宽需求最小化且消息需要计算更新的GPS导航信息。

以下给出两个SBAS消息处理的例子：前一个涉及快速修正消息，后一个涉及慢速修正消息。

特别地，如前表所示的SBAS消息类型2包括快速修正。在这种类型的SBAS消息到来时，EGNOS接收器进行以下操作：

·解码SBAS消息，并且提取伪距离修正PRC、距离变化率修正RRC和适用时间T₀；

·计算差值T_R-T₀，其中T_R是EGNOS消息2被接收的时刻，且对于快速修正总是有结果T₀＜T_R；

·实际的伪距离修正PRC_A被计算如下：

PRC_A＝PRC+RRC×(T_R-T₀)

·实际的伪距离修正PRC_A与基于GPS计算的伪距离相加以消除快速卫星时钟误差并且获得修正的伪距离；以及

·基于修正的伪距离计算增强位置。

与SBAS消息类型2相反，SBAS消息类型25包括慢速修正。在这种类型的SBAS消息到来时，EGNOS接收器进行以下操作：

·对SBAS消息进行解码并且将SBAS消息看作是有效的，同时仍然将从先前的消息25中提取的数据保存于存储器中；

·提取速度编码v，卫星位置修正项Δx、Δy、Δz和时间修正项。

在这一点上，EGNOS接收器可以取决于由速度编码v假设的值执行两个可供选择的操作集合。

如果v＝0，

·先前的消息25被实际的消息取代；

·GPS接收的卫星位置

被修正如下：

$\left\{\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{sat}}^{\mathrm{corr}}=x_{\mathrm{sat}}^{\mathrm{GPS}}+\mathrm{\Δx}\\ y_{\mathrm{sat}}^{\mathrm{corr}}=y_{\mathrm{sat}}^{\mathrm{GPS}}+\mathrm{\Δy}\\ z_{\mathrm{sat}}^{\mathrm{corr}}=z_{\mathrm{sat}}^{\mathrm{GPS}}+\mathrm{\Δz}\end{array}\right.$

并且

·基于修正过的卫星位置计算增强位置。

如果v＝1，

·还提取卫星速度修正项Δv_x，Δv_y，Δv_z和适用时间T₀；

·如果T_R＜T₀，其中T_R是接收到EGNOS消息25的时刻，并且先前的消息25仍然是有效的，则应用先前的消息25的修正；

·如果T_R＜T₀，且先前的消息25不再有效，则基于实际的消息25计算差值T_R-T₀；

·如果T_R＞T₀，则计算差值T_R-T₀；

·最终的卫星位置修正项被计算如下：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{x}_F=\mathrm{\Δx}+\mathrm{\Δ}{v}_x\×(T_R-T_0)\\ \mathrm{\Δ}{y}_F=\mathrm{\Δy}+\mathrm{\Δ}{v}_y\×(T_R-T_0)\\ \mathrm{\Δ}{z}_F=\mathrm{\Δz}+\mathrm{\Δ}{v}_z\×(T_R-T_0)\end{array}\right.$

·GPS接收的卫星位置

被修正如下：

$\left\{\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{sat}}^{\mathrm{corr}}=x_{\mathrm{sat}}^{\mathrm{GPS}}+\mathrm{\Δ}{x}_F\\ y_{\mathrm{sat}}^{\mathrm{corr}}=y_{\mathrm{sat}}^{\mathrm{GPS}}+\mathrm{\Δ}{y}_F\\ z_{\mathrm{sat}}^{\mathrm{corr}}=z_{\mathrm{sat}}^{\mathrm{GPS}}+\mathrm{\Δ}{z}_F\end{array}\right.$

并且

·基于修正过的卫星位置

计算增强位置。

发明内容

本申请人完成了深入的研究以便开发能够针对几个GPS接收器同时工作的、软件实现的EGNOS接收器。在此研究期间，申请人注意到使用经典的EGNOS修正计算方法意味着必须提供数量与被服务的GPS接收器数量相等的完整EGNOS接收器实例。

事实上，根据经典的EGNOS修正计算方法，EGNOS接收器接收并解码SBAS消息，提取增强数据，如伪距离修正PRC、距离变化率修正RRC、适应时间T₀、速度编码v、卫星位置修正项Δx、Δy、Δz等，计算修正，例如实际的伪距离修正PRC_A，向基于GPS的测量和GPS接收的数据应用修正，基于GPS的测量例如基于GPS计算的伪距离，GPS接收的数据例如GPS接收的卫星位置，并且根据上下文计算增强位置。

因此，还有，根据经典的EGNOS修正计算方法，EGNOS接收器需要完全地专用于服务GPS接收器。

特别地，图4示意性地示出电子处理器41服务四个GPS接收器44的这种情况，其中电子处理器41与SBAS消息接收装置42耦合并且被配置成接收来自SBAS消息接收装置42的SBAS消息作为输入。如图4所示，电子处理器41提供四个完整的EGNOS接收器实例43，每个EGNOS接收器实例43与各自被服务的GPS接收器耦合并且完全地专用于各自被服务的GPS接收器。

这种情况意味着由于集约计算处理，在处理资源和分配的存储器方面有相当大的(considerable)资源消耗。

而且，一旦产生了EGNOS接收器实例43，即使各自的GPS接收器44没有请求基于EGNOS的增强位置，EGNOS接收器实例43也需要保持实例化(instantiated)，并且继续处理SBAS消息，从而导致资源的浪费。事实上，另外地，如果EGNOS接收器实例43被清除内存(de-allocated)，当GPS接收器44开始再次请求基于EGNOS的增强位置时，将需要实例化新的EGNOS接收器实例43并且在获得有效的基于EGNOS的增强位置之前等待不工作的初始化期。

此外，假设了SBAS消息提供的未来几种情况，如经由基于分组的网络，基于分组的网络将很难与任何单个的EGNOS接收器实例接口。

于是本发明的目的是为了提供EGNOS，或者更一般地提供SBAS接收器，该SBAS接收器可以减轻至少部分上面说到的缺点。

通过本发明达到这个目的，因为如附加的权利要求中所限定的，本发明涉及SBAS接收器和被配置成实现SBAS接收器的软件程序产品。

因此，根据本发明的星基增强系统(SBAS)接收器，被配置成接收包括增强数据的SBAS消息，并且基于从接收的SBAS消息提取的增强数据给一个或多个被服务的GPS接收器提供增强信息。SBAS接收器被设计成实现打算对所有被服务的GPS接收器共用的有限状态机(FSM)，并且被配置成基于接收的SBAS消息进行演变以及存储包括在接收的SBAS消息中的增强数据。共用FSM进一步被配置成与数量等于被服务的GPS接收器的数量的修正模块合作，每个修正模块被配置成接收来自相应的被服务的GPS接收器的GPS数据，并且基于相应的GPS数据和从共用FSM获取的增强数据，为相应的被服务的GPS接收器计算增强位置。

方便地，修正模块可以在SBAS接收器中实现，并且由SBAS接收器提供给每个被服务的GPS接收器的增强信息可以是由相应的修正模块计算的增强位置。

另外，修正模块可以方便地在相应的被服务的GPS接收器中各自实现，并且由SBAS接收器提供给被服务的GPS接收器的增强信息可以是存储于共用FSM中的增强数据。

此外，SBAS接收器可以方便地用软件实现。

附图说明

为了更好地理解本发明，现在将参照附图(所有附图没有按照比例绘制)描述优选实施例，优选实施例仅意在作为例子而不被解释作为限制，其中：

·图1示意性地示出世界上正在开发的几个星基增强系统(SBAS)的位置；

·图2示意性地示出欧洲地球同步卫星导航覆盖服务(EGNOS)架构；

·图3示意性地示出提供和安排架构的EGNOS消息；

·图4示意性地示出根据经典的EGNOS修正计算方法服务几个GPS接收器的EGNOS接收器；

·图5示意性地示出根据本发明的SBAS接收器；

·图6示出了表示根据本发明、具体针对快速修正消息处理的专用有限状态机(FSM)的例子的示意性的定向图形表示；

·图7示出了表示根据本发明、具体针对慢速修正消息处理的专用FSM的例子的示意性的定向图形表示；以及

·图8示意性地示出根据本发明服务几个GPS接收器的SBAS接收器。

具体实施方式

介绍以下讨论以使本领域的普通技术人员能够制造和使用本发明。在不脱离所要求保护的本发明的范围的情况下，对实施例进行的各种改进对于本领域的普通技术人员将是明显地。因此，本发明不意在限制于所示的实施例，而是符合与在此公开并在所附权利要求中限定的原理和特征一致的最宽范围。

此外，本发明通过软件程序产品实现，软件程序产品可加载于电子处理器的存储器中并且包括软件代码部分，当软件程序产品在电子处理器上运行时软件代码部分用于实现在下文中描述SBAS接收器。

根据本发明，SBAS修正计算处理分为两个子处理，即SBAS消息接收和解码，然后从修正计算和应用以及增强位置计算中分开增强数据提取。

这通过异步地执行两个子处理来完成，即通过保持修正时间T_C不同于SBAS消息接收时间T_R。

图5示意性地示出根据本发明的SBAS接收器51。

详细地，SBAS接收器51包括SBAS消息接收装置52、共用有限状态机(FSM)53和修正模块54。此外，SBAS接收器51与GPS接收器55耦合。

更详细地，SBAS消息接收装置52可能是专用的SBAS天线，或基于分组的网络接口，如GPRS(通用分组无线业务)或UMTS(全球移动通信系统)或WiFi或WiMAX或因特网或专用的基于TCP/IP的网络接口。

共用FSM 53被配置成接收来自SBAS消息接收装置52的SBAS消息作为输入，并且对接收的SBAS消息进行解码独立于修正计算和应用以及增强位置计算并且相对于修正计算和应用以及增强位置计算异步地提取增强数据。

共用FSM 53源于申请人进行的观察，如果根据本发明，SBAS消息接收和解码以及增强数据提取处理与修正计算和应用以及增强位置计算分开，则SBAS消息接收和解码以及增强数据提取处理可以模拟为有限状态机(FSM)。共用FSM 53的每个状态提供关于增强数据的可用性或不可用性的信息，并且状态的每个变化意味着不同完整性水平的适用性(非精密方法(Non Precision Approach)、精密方法(Precision Approach)APV I和II)。还有，共用FSM 53包括用于每个SBAS消息类型的各自专用的FSM。每个专用FSM的状态提供关于增强数据的可用性或不可用性的信息，增强数据的可用性或不可用性对于其专用的各自的SBAS消息是特定的。此外，每个专用FSM的状态与各自的状态变量是相关联的，状态变量包括将用于计算各自的特定修正的增强数据。

此外，共用FSM 53的状态由所有专用FSM的状态集合表示并且与状态变量相关联，状态变量包括所有专用FSM的状态变量。

特别地，在新的SBAS消息到来的每秒钟，各自的专用FSM对提取增强数据的SBAS消息进行解码。得到的专用FSM的状态表示特定增强数据的可用性并且与各自的状态变量相关联，各自的状态变量包括刚才提取的增强数据。

以下给出由各自的专用FSM进行的SBAS消息处理两个例子：前一个涉及快速修正消息，后一个涉及慢速修正消息。

图6示出了表示具体针对快速修正消息处理、尤其具体针对SBAS消息2处理的专用FSM 61的例子的示意性的定向图形表示。定向图形表示由顶点S₀和S₁以及定向弧A₀、A₁和A₂组成。专用FSM 61的状态由顶点S₀和S₁表示，且状态转换由弧A₀、A₁和A₂表示。顶点S₀表示“没有可用的增强状态”，而顶点S₁表示“可用的增强状态”。

详细地，如果在时刻T_R接收到SBAS消息2，各自的专用FSM 61对SBAS消息进行解码并且提取增强数据，即伪距离修正PRC、距离变化率修正RRC和适用时间T₀。

此外，如果专用FSM 61已经是“可用的增强状态”S₁，那么如由弧A₂所指示的，专用FSM 61仍然是“可用的增强状态”S₁，并且在相关联的S₁状态变量中用刚才提取的增强数据代替旧的增强数据。有效性超时(time-out)与新的S₁状态变量相关联。

另外，如果专用FSM 61已经是“没有可用的增强状态”S₀，那么发生状态转换A₀并且专用FSM 61从S₀变为S₁，并且刚才提取的增强数据变成S₁状态变量。再次，有效性超时与S₁状态变量相关联。

当与S₁状态变量相关联的有效性超时期满(expire)而无任何新的SBAS消息2到来时，发生状态转换A₁。

图7示出了表示具体针对慢速修正消息处理、尤其具体针对SBAS消息25处理的专用FSM 71的例子的示意性的定向图形表示。定向图形表示由顶点ST₀、ST₁和ST₂以及定向弧AR₀、AR₁、AR₂、AR₃和AR₄组成。FSM 71的状态由顶点ST₀、ST₁和ST₂表示，且状态转换由弧AR₀、AR₁、AR₂、AR₃和AR₄表示。顶点ST₀表示“没有可用的增强状态”，顶点ST₁表示“单一可用的增强状态”，顶点ST₂表示“双重可用的增强状态”。

详细地，在时刻T_R接收到SBAS消息25。

如果专用FSM 71已经是“没有可用的增强状态”ST₀，那么当提取增强数据、即速度编码v，卫星位置修正项Δx、Δy、Δz和时间修正项时，SBAS消息被解码并且被看作是有效的。

此外，如果速度编码v等于1，那么卫星速度修正项Δv_x，Δv_y，Δv_z和适用时间T₀也被提取。前后地，发生状态转换AR₀并且专用FSM 71从ST₀变为ST₁，并且刚才提取的增强数据变成ST₁状态变量。有效性超时与ST₁状态变量相关联。

如果专用FSM 71已经是“单一可用的增强状态”ST₁，那么当包括从先前的SBAS消息25提取的增强数据的ST₁状态变量仍保存于存储器中时，SBAS消息被解码并被看作是有效的。前后地，提取增强数据、即速度编码v，卫星位置修正项Δx、Δy、Δz和时间修正项。然后，如果速度编码v等于0，那么如弧AR₂所指示的，专用FSM 71保持“单一可用的增强状态”ST₁，并且在相关联的ST₁状态变量中用刚才提取的增强数据代替从先前的SBAS消息25提取的增强数据。此外，有效性超时与新的ST₁状态变量相关联。另外，如果速度编码v等于1，那么卫星速度修正项Δv_x，Δv_y，Δv_z和适用时间T₀也被提取。前后地，发生状态转换AR₃且专用FSM 71从ST₁变为ST₂，并且刚才提取的增强数据连同从先前的SBAS消息25提取的增强数据一起变成ST₂状态变量。从先前的SBAS消息25提取的增强数据仍与它们作为ST₁状态变量与其相关联的有效性超时相关联，同时刚才提取的增强数据与各自的有效性超时相关联。

当与从先前的SBAS消息25提取的增强数据相关联的有效性超时期满时，如果发生在从最后接收的SBAS消息25提取的适用时间T₀之前，要不就是在从最后接收的SBAS消息25提取的适用时间T₀之后，那么如由状态转换AR₄所表示的那样，专用FSM 71从ST₂变为ST₁。

最后，当与ST₁状态变量相关联的有效性超时期满而无任何新的有效SBAS消息25到来时，发生状态转换AR₁。

共用FSM 53将其状态连同相关联的状态变量存储在存储装置中，如果是硬件实现的存储装置，则存储装置诸如存储器，或者如果是软件实现的存储装置，则存储装置诸如数据结构。

修正模块54被配置成从存储装置中获取共用FSM 53的状态和相关联的状态变量。此外，修正模块54与GPS接收器55耦合并且被配置成接收GPS数据作为输入，如来自GPS接收器55的基于GPS计算的伪距离和GPS接收的卫星位置。

因此，修正模块54相对于共用FSM 53异步地、基于共用FSM 53的状态并基于相关联的状态变量计算修正，应用所计算的修正并且计算增强位置。

以下给出由修正模块54进行处理的三个例子。出于简化描述的目的，在第一个例子中，共用FSM 53的状态仅由专用FSM 61的“可用的增强状态”表示；在第二个例子中，共用FSM 53的状态仅由专用FSM 71的“单一可用的增强状态”表示；并且在第三个例子中，共用FSM 53的状态仅由专用FSM 71的“双重可用的增强状态”表示。

特别地，在时刻T_C，GPS接收器55向修正模块54请求增强位置并且向修正模块54发送GPS数据。

所以，在第一种情况中，修正模块54从存储装置中获取共用FSM 53的状态，共用FSM 53的状态仅由专用FSM 61的“可用的增强状态”和相关联的状态变量、即伪距离修正PRC、距离变化率修正RRC和适用时间T₀来表示。然后，修正模块54执行以下操作：

·计算差值T_C-T₀；

·计算如下的实际伪距离修正PRC_A：

PRC_A＝PRC+RRC×(T_C-T₀)

·将实际伪距离修正PRC_A与基于GPS计算的伪距离相加以消除快速卫星时钟误差，并获得修正的伪距离；

·基于修正的伪距离计算增强位置。

不同地，在第二种情况中，修正模块54从存储装置中获取共用FSM53的状态，共用FSM 53仅由专用FSM 71的“单一可用的增强状态”和相关联的状态变量来表示，相关联的状态变量即速度编码v、卫星位置修正项Δx、Δy、Δz、时间修正项，并且如果v＝1，那么还有卫星速度修正项Δv_x，Δv_y，Δv_z和适用时间T₀。

在这点上，修正模块54可以取决于由速度编码v假设的值执行两个可供选择的操作集合。

如果v＝0，则修正模块54执行如下操作：

·修正GPS接收的卫星位置

如下：

$\left\{\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{sat}}^{\mathrm{corr}}=x_{\mathrm{sat}}^{\mathrm{GPS}}+\mathrm{\Δx}\\ y_{\mathrm{sat}}^{\mathrm{corr}}=y_{\mathrm{sat}}^{\mathrm{GPS}}+\mathrm{\Δy}\\ z_{\mathrm{sat}}^{\mathrm{corr}}=z_{\mathrm{sat}}^{\mathrm{GPS}}+\mathrm{\Δz}\end{array}\right.$

并且

·基于修正过的卫星位置

计算增强位置。

如果v＝1，则修正模块54执行如下操作：

·计算差值T_C-T₀；

·计算如下最终卫星位置修正项：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{x}_F=\mathrm{\Δx}+\mathrm{\Δ}{v}_x\×(T_C-T_0)\\ \mathrm{\Δ}{y}_F=\mathrm{\Δy}+\mathrm{\Δ}{v}_y\×(T_C-T_0)\\ \mathrm{\Δ}{z}_F=\mathrm{\Δz}+\mathrm{\Δ}{v}_z\×(T_C-T_0)\end{array}\right.$

·修正GPS接收的卫星位置如下：

$\left\{\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{sat}}^{\mathrm{corr}}=x_{\mathrm{sat}}^{\mathrm{GPS}}+\mathrm{\Δ}{x}_F\\ y_{\mathrm{sat}}^{\mathrm{corr}}=y_{\mathrm{sat}}^{\mathrm{GPS}}+\mathrm{\Δ}{y}_F\\ z_{\mathrm{sat}}^{\mathrm{corr}}=z_{\mathrm{sat}}^{\mathrm{GPS}}+\mathrm{\Δ}{z}_F\end{array}\right.$

并且

·基于修正过的卫星位置

计算增强位置。

在第三种情况中，修正模块54从存储装置中获取共用FSM 53的状态，共用FSM 53的状态仅由专用FSM 71的“双重可用的增强状态”和相关联的状态变量来表示，相关联的状态变量即旧的增强数据(旧的速度编码v、旧的卫星位置修正项Δx、Δy、Δz和旧的时间修正项，且如果旧的速度编码v＝1，则还有旧的卫星速度修正项Δv_x、Δv_y、Δv_z和旧的适用时间T₀)以及新的增强数据(新的速度编码v、新的卫星位置修正项Δx、Δy、Δz、新的时间修正项、新的卫星速度修正项Δv_x、Δv_y、Δv_z和新的适用时间T₀)。

修正模块54使用旧的增强数据以便计算和应用修正，并且计算增强位置。

图8示出电子处理器81，根据本发明，电子处理器81被配置成给几个GPS接收器85提供各自的基于SBAS的增强位置。特别地，电子处理器81与SBAS消息接收装置82耦合并被配置成接收来自SBAS消息接收装置82的SBAS消息作为输入，并且提供根据本发明的共用FSM 53的单个软件实现的实例83和根据本发明的修正模块54的多个软件实现的实例84，每个软件实现的实例84专用于要被提供基于SBAS的增强位置的各自的GPS接收器85。

特别地，SBAS消息接收装置82可以是专用SBAS天线，或基于分组的网络接口，例如GPRS或UMTS或WiFi或WiMAX或因特网或专用的基于TCP/IP的网络接口。

此外，单个软件实现的实例83总是处理SBAS消息，同时，一旦GPS接收器85开始请求基于SBAS的增强位置，则各自的软件实现的实例84由电子处理器81实例化，各自的软件实现的实例84完全地专用于给GPS接收器85提供基于SBAS的增强位置。当GPS接收器85停止请求基于SBAS的增强位置时，各自的软件实现的实例84由电子处理器81清除分配。

通过以上所述可以立即了解，在电子处理器81给几个GPS接收器85提供各自的基于SBAS的增强位置的情况中，相对于经典的SBAS修正计算方法，本发明在处理资源和分配的存储器方面允许相当大地节约资源。

此外，在电子处理器81给几个GPS接收器85提供各自的基于SBAS的增强位置的情况中，SBAS消息提供的未来情况，比如经由基于分组的网络，将总是与可单个软件实现的实例83简单地接口。

此外，很清楚地，可以对本发明做出许多的修改和变化，所有修改和变化落入如所附权利要求中限定的本发明的保护范围内。

特别地，可以理解根据本发明的SBAS接收器可以通过例如基于分组的网络给几个远程的GPS接收器提供各自的基于SBAS的增强位置。在这种情况中，由于通过基于分组的网络进行传输所引起的延迟，GPS接收器向各自的修正模块请求增强位置的时刻可能与各自的修正模块接收该请求的时刻不同，所以共用FSM可以存储与基准时间戳相关联的其状态和相关联的状态变量的部分或全部大事记(chronology)。因此，当修正模块接收对基于SBAS的增强位置的请求时，修正模块从存储装置获取FSM的状态以及相关联的状态变量，相关联的状态变量对于GPS接收器请求基于SBAS的增强位置的时刻具有最适当的基准时间戳。

最后，可以进一步理解，修正模块的处理任务可以由通过例如基于分组的网络远程连接至共用FSM的改进的GPS接收器来实现。

Claims (12)

1.一种星基增强系统接收器(51；81)，被配置成接收包括增强数据的星基增强系统消息，并且基于从接收到的星基增强系统消息提取的增强数据给一个或多个被服务的全球定位系统接收器(55；85)提供增强信息，

其中，所述星基增强系统接收器(51；81)被设计成实现打算对所有被服务的全球定位系统接收器(55；85)共用的有限状态机(53；83)，并且所述共用的有限状态机(53；83)被配置成基于所述接收的星基增强系统消息进行演变以及存储包括在所述接收的星基增强系统消息中的所述增强数据，

所述共用的有限状态机(53；83)进一步被配置成与数量等于被服务的全球定位系统接收器(55；85)的数量的修正模块(54；84)合作，每个修正模块(54；84)被配置成接收来自相应的被服务的全球定位系统接收器(55；85)的全球定位系统数据，并且基于相应的全球定位系统数据和从所述共用的有限状态机(53；83)获取的增强数据，为所述相应的被服务的全球定位系统接收器(55；85)计算增强位置，

其中，所述共用的有限状态机(53；83)：

被配置成相对于修正的计算和应用以及增强位置的计算独立地并且异步地对所述接收的星基增强系统消息进行解码以提取所述增强数据，以便将星基增强系统消息的接收和解码以及增强数据的提取与修正的计算和应用以及增强位置的计算分开；并且

包括多个专用有限状态机，每个专用有限状态机与可由所述星基增强系统接收器(51；81)接收的相应类型的星基增强系统消息相关联，且每个专用有限状态机被配置成基于所接收的相应的星基增强系统消息进行演变以及存储包括在所述接收的相应的星基增强系统消息中的增强数据。

2.根据权利要求1所述的星基增强系统接收器，其中，所述修正模块(54；84)被实现在所述星基增强系统接收器(51；81)中，并且由所述星基增强系统接收器(51；81)提供给每个被服务的全球定位系统接收器(55；85)的增强信息是由相应的修正模块(54；84)计算的增强位置。

3.根据权利要求1所述的星基增强系统接收器，其中，所述修正模块(54；84)各自被实现在相应的被服务的全球定位系统接收器(55；85)中，并且由所述星基增强系统接收器(51；81)提供给所述被服务的全球定位系统接收器(55；85)的所述增强信息是存储于所述共用的有限状态机(53；83)中的增强数据。

4.根据权利要求1所述的星基增强系统接收器，其中，每个专用有限状态机被配置成提供关于相应的增强数据的可用性或不可用性的信息，并且在可用时存储相应的增强数据。

5.根据权利要求4所述的星基增强系统接收器，其中，与特定类型的星基增强系统消息相关联的专用有限状态机进一步被配置成在为被服务的全球定位系统接收器(55；85)计算所述增强位置的期间存储与不同应用条件相关联的不同增强数据集合。

6.根据权利要求5所述的星基增强系统接收器，其中，修正模块(54；84)被配置成在为被服务的全球定位系统接收器(55；85)计算所述增强位置的期间应用其应用条件被满足的增强数据集合。

7.根据权利要求6所述的星基增强系统接收器，其中，应用条件包括在计算所述增强位置的期间，所述相应的增强数据集合的应用时间。

8.根据权利要求1至7中任何一项所述的星基增强系统接收器，还包括天线(52；82)以接收所述星基增强系统消息。

9.根据权利要求1至7中任何一项所述的星基增强系统接收器，还包括第一基于分组的网络输入接口(52；82)以接收所述星基增强系统消息。

10.根据权利要求1至7中任何一项所述的星基增强系统接收器，其中，所述共用的有限状态机(53；83)和所述修正模块(54；84)是软件实现的。

11.根据权利要求1至7中任何一项所述的星基增强系统接收器，还包括第二基于分组的网络输入接口以接收来自所述被服务的全球定位系统接收器(55；85)的所述全球定位系统数据。

12.根据权利要求1至7中任何一项所述的星基增强系统接收器，其中，所述星基增强系统接收器与全球定位系统接收器(55；85)整合。

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