CN103543457A - 用于预测的和实时辅助的gps系统的分布式轨道建模和传播方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于预测的和实时辅助的GPS系统的分布式轨道建模和传播方法。响应于来自PGPS客户端的请求，PGPS服务器产生和传播由当前卫星轨道状态向量和轨道传播模型系数组成的初始种子数据集。所述种子数据集使PGPS客户端能够本地预测和传播卫星轨道到期望的未来时间。这种预测的辅助又依次地有助于加速首次定位时间（TTFF）、优化位置方案计算和改进出现该装置上的或与该装置相连的GPS芯片的灵敏度。与其它常规的预测GPS相比，本方法优化地降低了对客户端的数据传输要求，且使客户端能够在需要时本地合成自己的预测辅助数据。本发明方法还支持实时卫星完好性事件的无缝通知，以及预测辅助数据与工业标准的实时辅助数据的无缝集成。

Description

用于预测的和实时辅助的GPS系统的分布式轨道建模和传播方法

本申请是申请日为2007年11月19日，申请号为200780102196.3，名为“用于预测的和实时辅助的GPS系统的分布式轨道建模和传播方法”申请的分案申请。 

技术领域

本发明描述了一种用于建模、预测并利用卫星轨道的方法和装置，其中数据处理被分布在中央服务器和客户端之间。具体地说，本发明应用于全球定位系统（GPS）的卫星，但同样适用于其它全球导航卫星系统（GNSS）以及其它未来的或计划中的卫星系统。本发明涉及一种在移动通信网中的预测GPS系统，其中预测GPS客户端可以将卫星轨道从由预测GPS服务器提供的用于数天的初始种子数据集传播到未来，而在定位精度上具有最小的退化，并利用预测的数据辅助在该装置上的或与该装置连接的GPS芯片。这种预测辅助依次地有助于加速首次定位时间（TTFF）功能，优化位置求定的计算，并且提高了该装置上的或与该装置连接的GPS芯片的灵敏度。 

本发明利用GPS或其它全球导航卫星系统（GNSS）的轨道预测，以将参数集种到嵌在移动装置中的轨道传播器中，提供了以移动装置的精确导航所需的保真度传播GPS轨道的能力。该预测的准确性由安装在移动装置内的传播器的保真度和无法对作用在GPS卫星上的力精确建模所限制。只是为了方便起见，使用GPS来描述本发明。对于本发明的目的，这里描述的发明同样适用于其它GNSS，例如GLONASS（俄罗斯全球导航卫星系统）和伽利略卫星定位系统（Galileo）或其它未来或计划中的卫星定位系统。说明书上下 文中使用的移动客户端的概念也只是为了方便描述本发明。对于本发明的目的，这里描述的同样适用于任何远程客户，无论是移动的或是固定的。 

背景技术

卫星定位和预测被广泛使用在许多应用中。值得注意的是，GPS的用户在传输测距信号时需要GPS卫星的位置，以便计算位置求定。目前这个轨道信息是由卫星在射频（RF）数据链接上以卫星定位模型的形式提供的。该模型采用类开普勒（Keplerian-like）轨道根数（orbital element）集，也称为星历，其在通常为4至6小时的有限时间期间内有效。GPS卫星广播星历数据，且接收机解调来自射频数据链接的星历数据，射频数据链接不断监测该数据流以得到更新的星历。星历数据是一个模型，它允许用户评估一组方程，即对轨道弧形拟合的数学模型，并在该模型拟合过程中取得任何时间上的卫星位置。虽然该模型允许评估超出4至6小时有效期的卫星位置，但准确性逐渐劣化。 

在传统的GPS应用中，这种方法就足够了，因为GPS接收机可以无阻碍地看到卫星，且星历模型的评估对接收机的计算能力要求很低。然而，在现代应用中，例如在移动装置如移动电话中嵌入的GPS接收机，在移动装置中的GPS接收机不能无阻碍地看到卫星，且经常必须工作在弱信号环境中。这严重限制了这种类型的分布卫星定位模型的应用，因为不能可靠地从卫星收到星历模型。 

与传统GPS接收机相似，当前移动装置中的GPS接收机尽可能地持续解调广播星历，以提供自主操作。然而，由于恶劣的工作环境和快速定位时间的要求，这些接收机通常配备有辅助或协助数据，以得到快速的首次定位时间（TTFF）和提高的灵敏度。这种对GPS提供辅助或协助的技术通常称为辅助或协助GPS（AGPS，辅助全球卫星定位系统）。减小的首次定位时间（TTFF）和提高的灵敏度中 的一个主要因素是，消除了在直接卫星信号采集之前解调广播星历数据的要求。 

虽然可以使用其它类型的辅助数据，例如相对范围的估计、预测哪个卫星在视线之内、相对的卫星多普勒偏移、时间和频率协助，本发明的焦点在于AGPS的卫星轨道成分。对于许多AGPS系统，广播星历是从GPS基准站的网络提供的，它提供预先格式化的基准数据。该数据被AGPS服务器转化成工业标准格式，然后通过移动通信网络传送到移动装置。这些GPS基准站设置在固定安装位置，在该位置可以无阻碍看到卫星并因此可以得到广播星历和将广播数据在移动通信链接上提供到嵌入式GPS接收机。虽然这对在移动装置中的GPS接收机上解调广播星历流是一种改进，但它对移动装置内的GPS接收机有过高的要求：持续连接到移动通信网络和在移动通信网络上传递数据。此外，它要求在GPS基准站和将AGPS数据提供到移动装置的移动通信网络之间实时连接。这种从GPS基准站到移动通信网络然后最终到达嵌入在移动装置内的GPS接收机的数据流的安排，在其数据路径中的几个点不是在任何给定的时刻都可用的。本发明减少了对移动通信网络的连接和数据传输上的要求，也减轻了与辅助数据传输相关的时延。 

对于辅助移动装置中的GPS接收机的进一步增强，是由使星历数据在将来的时间对移动装置可用而提供的。为了实现这个过程，使用卫星定位、卫星速度、距离、测距率、多普勒观测或类似的测量来计算卫星轨道。一旦从原始数据确定了一个轨道，则通过轨道力学领域中已知的技术向前传播轨道来确定卫星的将来位置。然后这些轨道预测用于产生具有与广播星历相同的数学表达式的所谓合成星历。每个合成星历对单独一个卫星将覆盖4至6小时的时间块。可以提供多个合成星历，以扩展到4至6小时范围以上的能力。例如，对于单独一个卫星，可以提供6个合成星历来描述一天的轨道。一旦合成星历被传播到在移动装置中的GPS接收机，GPS接收 机中的GPS卫星位置的知识不会在4或6小时后或在与移动通信网络失去联系后过期。相反地，GPS接收机将查找星历数据的适当时间块。 

只要轨道能够被可靠地预测，合成星历就可被提供到未来。通常这一预测期间为1至10天，虽然更长时间的预测是可能的。这种合成星历的方法相对于以往技术的改进在于减少了对解调广播星历数据的压力和对移动通信网络上的实时数据传输开销的压力较少。 

另一个供应商Global Locate（全球定位公司）开发出了所谓的长期轨道（LTO）技术，它基于集中处理的对卫星位置和速度的未来估计。然后这些位置和速度被拟合到一个限定的时间期间内，通常为4-6个小时，以形成合成星历的一个连续的时间期间。合成星历被构造为，当被提供给标准的GPS接收机时，它模仿标准的星历数据。然后，为每个4-6小时的时间间隔在本地提取合成星历，而移动GPS接收机的操作不需连接到LTO数据源。例如，对于每个GPS卫星，1天的LTO数据将包括6个4小时合成星历数据集。本发明与美国专利US6560534、US6829535、US6651000、US6542820和US6703972有关。 

例如，对于每个GPS卫星，1天的LTO数据将包括6个4小时合成星历数据集。然而，如LTO的传统预测GPS方法需要在移动通信网络上为每颗卫星广播大量的分别在4-6小时内有效的星历数据集，通常是40Kb到100Kb。本发明将需要在移动通信网络上广播的数据量显著减少到2KB或更少的量级，因为它不用发送预产生的合成星历或未来卫星位置和速度的估计。相反，本发明向移动装置提供初始卫星位置和速度以及一些力模型系数，移动客户端软件可以从这些数据按照需要在本地传播这些卫星位置和速度到未来，并本地产生自己的合成星历数据，以供应到GPS或AGPS装置。最后，如LTO的传统预测GPS方法通常是专用的且设计为只与供应商自己的AGPS芯片组一起工作，从而导致后勤和供应问题。本发明设 计为与现有的实时AGPS工业标准无缝配合，从而易于集成到潜在的任何AGPS芯片组中。 

现有技术通过一个卫星位置和速度的数学模型将在一个相对较短的时间内（通常为4-6小时）的GPS轨道信息分发到GPS接收机。然后移动装置内的GPS接收机将该模型作为时间的函数进行评估，以确定卫星的位置和速度。现有技术并没有在移动装置的GPS接收机上提供以进行位置计算所需的精度来传播轨道的位置和速度信息的能力。 

该GPS星历数据的主要目的是恢复GPS卫星的位置和速度。上述过程实施了以下步骤：1）预测未来的GPS卫星位置和速度；2）将该预测折合（reduction）到一个数学模型中；3）将GPS卫星位置和速度的上述数学模型传送到移动GPS接收机中；以及4）移动GPS接收机评估该数学模型，以恢复GPS卫星位置和速度。本发明消除了在步骤2）和步骤3）中描述的折合和评估数学模型的过程。 

提供传播到未来的卫星位置和速度的估计是本领域公知的。对于GPS卫星，这项服务自1994年1月已经由国际测地研究所（IGS）提供了。目前IGS提供GPS卫星位置和速度的两天内的预测，作为结合了关于位置和速度的每隔15分钟间隔的2天数据和2天预测的所谓超速（UltraRapid）产品。用于GLONASS、GPS时钟等的这些数据产品和其它IGS数据产品都可以从IGS的数据库中获得。 

为使用GPS卫星轨道来计算导航方案，GPS接收机必须在预测时间之间插值，以得到特定导航方案所需的准确时间。因此，在卫星位置和速度的预测中需要高度的颗粒度，这正是IGS所提供的。这些IGS产品通常用在后处理中，其中GPS范围测量在现场采集，然后返回到具有足够的数据存储和运算能力的中央位置来存储和插值GPS卫星位置数据。该GPS数据不被用于继续传播到未来时间。为在移动装置中利用IGS类型的数据产品，较大量的轨道数据将在移动通信网络上传输。上述星历模型、合成星历以及Global Locate公 司的LTO技术的主要动机是为了减少必须广播的数据量。 

现有技术并没有在移动装置的GPS接收机上提供以位置计算所需的精度传播轨道信息的能力。此外，与向移动装置提供GPS星历数据相关的现有技术已被在从卫星的实时数据广播利用的数学模型所限制。 

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种减少了需要传输的数据量的系统。本发明的另一个目的是提供一种在移动装置中的GPS接收机，它可以传播卫星轨道，消除了对4至6小时卫星星历模型的依赖。本发明的再一个目的是提供一种GPS接收机，它能够基于可用的未用计算能力传播轨道，从而进一步减少了对网络上的GPS接收机/移动装置的依赖。本发明的又一个目的是通过小的“维修数据包”从移动通信网络提供用于卫星完好性的快速更新。本发明的又再一个目的是提供具有改进的完好性确定的移动装置。本发明的还一个目的是密切配合开放的工业标准，并可在各种AGPS芯片组上操作。 

根据本发明，提供了一种用在预测GPS或GNSS系统中的分布式轨道和传播方法，它包括预测GPS服务器（PGPS服务器）、高精度轨道预测源（轨道服务器）、提供实时GPS或GNSS辅助数据到PGPS服务器的全球基准网络源（GRN服务器）、在配备GPS或AGPS芯片组的装置上运行的预测GPS客户端（PGPS客户端）。响应于来自PGPS客户端的要求，PGPS服务器产生PGPS种子数据并将其传播到PGPS客户端。该PGPS客户端在需要时使用所述PGPS种子数据传播卫星轨道和计算相关的合成星历。 

然后，传播的卫星轨道或其相关的合成星历可以提供给移动装置的GPS/AGPS芯片组，无论GPS/AGPS芯片的供应商是谁，且可以按照各种数据格式和协议选项提供。任选地，该PGPS客户端包 括一个微安全用户平面（micro-SUPL，微SUPL）服务器。SUPL是一个工业标准，用于从位于移动运营商网络中的服务器向配备必要的SUPL固件和AGPS芯片组的移动装置传送实时辅助GPS。从而PGPS客户端微SUPL服务器简化了PGPS客户端与可能已经出现在该装置上的SUPL固件和AGPS芯片的集成。 

该PGPS客户端软件还允许PGPS客户端装置成为用于其它PGPS客户端装置的辅助数据源。一个这样的例子是在点对点（peer to peer）通信的上下文（context）中，其中PGPS客户端装置将其PGPS种子数据或PGPS种子更新数据转发到与它相连接的其它PGPS客户端装置。这种情况的一个变型可以利用出现在PGPS客户端装置中的本地微SUPL服务器，据此，所述PGPS客户端软件可以按照预期和要求的格式将预测的或实时的辅助数据传送到其它PGPS客户端装置。 

当GPS卫星在它们的轨道中移动以进行例行保养程序时，预先提供给GPS接收机的轨道预测是错误的。在此之前，所有超出卫星移动时间的星历集将是无效的，且需要在通信网络上向GPS接收机提供新的星历。然而已经认识到，包括诸如拖动力、太阳辐射压力、除气等力的广义力参数是保持不变的，即使卫星被移动且因而轨道被改变。因此，除了偶尔的力参数的更新，只有位置和速度成分需要被更新。当卫星的维修引起不同的弹道时，只需要更新卫星的位置和速度导致显著节省了网络的业务量。所述PGPS种子数据-已知的与高度优化的力模型系数相结合的卫星轨道矢量（即在特定时间的位置和速度）-然后被PGPS客户端使用，以将来自种子历元的轨道传播几天到未来，通常每天退化1-3米。 

移动通信网络中负荷的进一步减少是通过向最近的PGPS种子数据提供一个修正项而实现的，即所谓PGPS种子更新数据。有利的是，PGPS服务器还产生种子更新数据和将它传播到PGPS客户端。通过提供PGPS种子更新数据，与常规的预测GPS技术相比，相 对网络负荷被减少了高达两个数量级。 

优选地，PGPS客户端装置是一个与移动网络连接的装置。替换地，PGPS客户端也可运行在非移动网络相连的装置上。 

优选地，PGPS客户端装置包含一个板载GPS/AGPS芯片组和相关的固件。所述固件可以提供或可以不提供对例如SUPL的辅助GPS工业标准的支持。另外，GPS/AGPS芯片组和相关的固件也可以安装在与PGPS客户端装置相连接的外围设备中。 

有利的是，PGPS系统可以处理混合的标准实时辅助数据和预测的辅助数据。 

有利的是，PGPS系统可以灵活地配置，以在任何无线和有线网络上在传输协议上以推送、查询、自动或上述方式的结合传播种子和种子更新数据，上述传输协议包括但不限于，例如超文本传输协议（HTTP）的互联网协议（IP），传输控制协议/互联网协议（TCP/IP），用户数据报协议（UDP），无线应用协议（WAP），短消息服务（SMS）或任何适当的自定义协议。 

有利的是，PGPS系统能自动更新种子数据和种子更新数据，以确保在发生实时完好性（RTI）卫星事件时，PGPS客户端工作在最新的轨道预测模型中。 

附图说明

从下面的以举例方式详细描述的优选实施例中并结合附图，可以清楚理解进一步的特点和优势： 

图1是预测GPS的示意图； 

图2是PGPS种子数据集的一般内容的表； 

图3是PGPS种子更新数据集的一般内容的表； 

图4是本发明PGPS系统和传统的预测GPS系统之间在典型的7天期间上的数据流量和退化准确性的比较的表； 

图5是导航模型参数表，它可被本发明系统中的特定轨道传播 模型所预测； 

图6是显示PGPS服务器的不同功能层的一个示意图； 

图7是显示PGPS服务器轨道传播层输出的一组表； 

图8是显示PGPS客户端的不同功能层的一个示意图； 

图9是代表PGPS客户端轨道传播层输出的表格。 

具体实施方式

在下面的描述中使用的术语和它们的含义如下： 

AGPS   辅助GPS 

ASN    抽象语法标记1 

DGPS   差分GPS 

GPS    全球定位系统 

GRN    全球基准网络 

H-SLP  归属地SUPL定位平台 

HTTP   超文本传输协议 

IMSI   国际移动用户识别号码 

IODE   发出数据星历 

IP     互联网协议 

LCS    位置业务 

JPL    喷气动力研究所 

MIDP   移动信息设备配置文件 

MS     移动站 

OMA    开放式移动联盟 

P-Code 精密码 

PER    紧缩编码规则 

PGPS   预测GPS 

PRN    伪距号码 

RTI    实时完好性 

RRC   无线资源控制 

RRLP  无线资源LCS协议 

SET   支持SUPL的终端 

SLP   SUPL定位平台 

SMS   短消息业务 

SUPL  安全用户层面定位 

TCP   传输控制协议 

TTFF  首次定位时间 

TIA   电信工业协会 

URA   用户测距精度 

UTC   通用协调时间 

V-SLP 异地SUPL定位平台 

WAP   无线应用协议 

XML   扩展标记语言 

如图1所示，本发明的优选实施例包括两个主要组成部分：PGPS服务器10和运行PGPS客户端软件22的PGPS客户端装置20。该PGPS服务器10耦合到GRN服务器14和接收来自GRN服务器14的辅助数据。GRN服务器14是一个世界各地的互连基准站的集合，它们通过一个或多个集线器通信。每个基准站耦合到一个或多个GPS接收机，且从而接收由从该基准站的位置当前可见的每个GPS卫星所传送的数据。因此，综合来说，GRN中的基准站接收来自GPS星座中所有GPS卫星的信号。 

一个高精度轨道预测源是必需的，其中有几个选项。在本发明的实施例中，PGPS服务器10所获得的外部高精度轨道预测信息来自轨道服务器12，其中一个例子是标准的喷气推进实验室的预测轨道产品（PDO）。替换地，PGPS服务器10可以接收来自任何其它来源的高精度GPS轨道预测。 

该PGPS服务器10与具有PGPS客户端软件22、GPS或AGPS（辅助GPS）芯片组24和相关固件26的PGPS客户端装置20通信。任选地和如虚线所示，移动装置也可以具有一个工业标准的SUPL（安全用户层面定位）客户端28。GPS/AGPS芯片组24和有关的固件26还可以位于另一个周边装置中，该周边装置连接到其上运行PGPS客户端软件22的PGPS客户端装置20。穿过在PGPS客户端装置20和PGPS服务器之间的无线或有线通信网络18的消息根据PGPS协议16设置，包括PGPS种子数据记录30或PGPS种子更新数据记录36，并任选地包括RRLP（无线资源定位服务协议）消息形式的标准AGPS辅助数据，其可以包括实时完好性（RTI）、导航模型、年历、通用协调时间（UTC）模型、电离层、基准时间、差分校正或其它与辅助相关的消息。 

PGPS客户端20根据PGPS协议16在通信网络18上征求并接收来自PGPS服务器10的预测GPS消息。利用PGPS种子数据记录30和/或PGPS种子更新数据记录36的信息，它可以以轨道状态向量106的形式在本地将卫星轨道传播到未来。然后轨道状态向量106可以用于产生相关的PGPS导航模型数据42（即每个卫星的预测星历）。然后该数据和其它任选的RRLP根数可以以几种典型的方式被传递到GPS/AGPS芯片组24及GPS/AGPS固件26。 

将PGPS客户端软件22连接到板载GPS/AGPS芯片组24及GPS/AGPS固件26的主要和最有效的方法是，经由设计旨在支持SUPL协议的一个子集的微SUPL（micro-SUPL）服务器92。SUPL是由开放式移动联盟（OMA）确定的一个基于标准的协议98，它采用无线移动网络的用户层面来传输GPS辅助数据和位置信息。这种传输通常在移动装置和网络中的标准SUPL AGPS服务器102之间进行。虽然SUPL没有明确地支持将消息发送到板载的辅助数据供应者，本发明的预测GPS系统通过在具体的使用例子中模仿H-SLP/V-SLP（归属地SUPL定位平台/异地SUPL定位平台）而被 拟合到SUPL的模型中。 

移动完好性的措施有效地相当于使板载SUPL客户端固件26适应，因此在以预测模式操作时，其成为可配置的且可以被“定点（pointed）”在板载微SUPL服务器92。其它完好性选项可以例如通过它们的专有API更直接地接口到带有GPS/AGPS芯片组24和GPS/AGPS固件26的PGPS客户端软件22。 

种子数据描述 

PGPS种子数据记录30的集和它们相关的PGPS种子更新数据记录36的集由PGPS服务器10定期产生和/或更新。然后，该PGPS种子数据记录30被PGPS客户端软件22使用，以传播卫星轨道和可选择地产生PGPS导航模型数据42。 

PGPS种子数据记录30的集由其种子ID号码唯一地标识，包括在当前时间历元用于每个卫星的PGPS种子数据轨道状态向量32（速度及X、Y、Z位置），与几个PGPS种子数据力模型参数34耦合。PGPS种子数据力模型参数34，包括太阳辐射压力系数和在单个历元的经验加速项。在计算PGPS种子数据记录30和PGPS种子更新数据记录36时，PGPS服务器轨道传播层48有效地本地运行PGPS客户端轨道传播层86的一个精度较差的版本。然后，它可以将PGPS客户端轨道传播层86的期望性能与由轨道服务器12提供的高精度基准相比较。从而计算PGPS种子数据记录30和PGPS种子更新数据记录36的参数，以减少或整形在期望的时间期间内精度的退化。这些参数允许PGPS客户端轨道传播层86将轨道从该历元传播几天到未来，且具有可容忍的每天1-3米的净定位精度的退化。 

该PGPS种子数据记录30的结构显示在图2的表中。本发明的优选实施例允许使用多个传播模型，因此在同一个PGPS系统中具有多个PGPS种子数据记录30的结构和内容。这使得可以针对例如应用带宽精确剪裁预测GPS数据的性能，或接近长期精度要求。例 如，PGPS系统能够产生PGPS种子数据记录30以在第一组的天数上产生高精度的性能，或在设定的天数上产生平均精度的性能，这些都在给定的PGPS种子数据记录30的大小限制中。另外，预计的用途包括GPS/AGPS芯片组24的供应商专用的轨道传播模型和相关的PGPS种子数据记录30，或其它高性能第三方轨道传播模型，从而在PGPS系统框架内允许第三方创新。 

使用优选实施例的缺省轨道预测模型，估计PGPS种子数据记录30为15,590比特或1,949字节以表示整个32颗卫星星座。如果使用其它轨道预测模型，这个数字可以改变，但被认为是代表有关的预期数据大小。相比之下，大多数传统的GPS系统预计需要50Kb或更多来获得相同的表达。 

种子更新数据的说明 

该PGPS系统可以工作为只提供PGPS种子数据记录30。为了保持最高的精度，这些数据可以每日提供，在效果上，将精度的退化重置到最佳的水平。但是，该PGPS系统可以通过利用PGPS种子更新数据记录36（它是需要较少带宽的种子的优化形式）而获得同样的效果。 

每个PGPS种子更新数据记录36唯一地与一个特定的PGPS种子数据记录30有关。该PGPS种子更新数据记录是一个较小的数据集36，通常只包括在当前历元的PGPS种子更新数据轨道状态向量参数38（用于相关PGPS种子数据轨道状态向量32的Δ因子，delta factors）和PGPS种子更新数据力模型参数40（用于相关PGPS种子数据力模型参数34的Δ因子，delta factors）。PGPS种子更新数据记录36的一般内容如图3所示。 

PGPS客户端轨道传播层86可以使用与先前提供的PGPS种子传播数据记录30有关的上述信息，以将轨道从该历元传播多天，其中可容忍的精度退化在每天1-3米之间。 

上述PGPS服务器10管理多个版本的PGPS种子更新数据记录36，通常每个版本用于在配置的PGPS种子数据记录30的保存窗口上的每个先前产生的PGPS种子数据记录30。然后该PGPS服务器10可以向PGPS客户端软件22提供与已出现在PGPS客户端软件22中的PGPS种子数据记录30相关的最新PGPS种子更新数据记录36。然后PGPS客户端轨道传播层86可利用所收到的PGPS种子更新数据记录36将轨道传播到当前的历元，且可任选地产生匹配的PGPS导航模型数据42。一旦传播，PGPS客户端软件22使这一信息可供在PGPS客户端装置20上的GPS/AGPS芯片组24及GPS/AGPS固件26使用。 

使用优选实施例的缺省轨道预测模型，PGPS种子更新数据记录36的集估计为6374比特或797字节以表示整个32颗卫星星座。如果使用其它轨道预测模型，这个数字可以改变，但被认为是代表了预期的有关数据的大小。在常规的预测GPS系统中不存在这样的差分机制。 

对上述PGPS种子更新数据记录36特征的纳入有效地以更数据有效的方式帮助保持最高可能的精度（即有效地将退化重置回其最佳水平），因为先前提供的力模型参数34可以很容易地保持数天有效。 

如果PGPS系统采用多个传播模型，PGPS种子更新数据记录36可用于以上述方式对每个传播模型更新有关的PGPS种子30。 

PGPS导航模型数据描述 

PGPS客户端软件22使用PGPS种子数据记录30和PGPS种子更新数据记录36以将卫星轨道传播到未来。这些轨道状态向量106也可用于产生匹配的PGPS导航模型数据42。 

图5显示了一个典型的PGPS导航模型数据42的记录。该结构跟随在移动通信工业标准中描述的标准GPS导航模型，如3GPP TS 44.031-位置业务（LCS）；移动站（MS）-服务移动位置中心（SMSC）无线资源LCS协议（RRLP）文件。 

根据所使用的轨道传播模型，PGPS导航模型数据记录42中的某些参数可以是预测的、为零或被设置为一个固定值。对于缺省的PGPS轨道传播模型，图5显示了在PGPS种子数据记录30或PGPS种子更新数据记录36中，哪些参数是预测的（PGPS导航模型数据预测字段45）、设置为0（PGPS导航模型数据归零字段46）或设置为一个合适的固定值（PGPS导航模型数据常量字段44）。 

然后，PGPS导航模型数据42的记录可以通过它们的供应商专用的API或通过PGPS客户端微SUPL服务器92被传递到GPS/AGPS芯片组24及GPS/AGPS固件26。 

RRLP数据描述 

所述PGPS服务器10可以任选地被配置为，以工业标准RRLP格式提供各种实时GPS辅助数据消息，包括； 

实时完好性（RTI） 

导航模型 

年历 

UTC模型 

电离层模型 

基准时间 

差分校正 

其它消息类型 

能够沿预测GPS的性能提供实时GPS辅助数据的能力允许产生独特的业务组合。例如，根据PGPS业务层次，只要RTI信息有所变动，PGPS服务器10可以直接通知PGPS客户端软件22。然后PGPS客户端软件22下载新的RTI和最新的PGPS种子数据记录30或PGPS种子更新数据记录36的消息。这确保了所得到的预测信息（ 即轨道状态向量106和PGPS导航模型数据42）不受由卫星轨道完好性事件如故障维修所引起的精度退化的影响。虽然传统的预测GPS系统也可以纳入实时完好性通知的表格，然而，一个全新的大型数据表格文件必须被下载到客户端以取代现有的文件。 

最后，在非标准AGPS的环境下，其中可能没有任何现有的AGPS服务器，上述PGPS服务器10可以任选地配置为纳入通常在基本AGPS业务中可见的实时GPS辅助数据，即RTI、年历、电离层模型、UTC模型及基准时间，以及PGPS种子数据记录30或PGPS种子更新数据记录36。这种辅助数据是以标准RRLP格式制备的且被作为一组消息传送，其中能够植入在标准AGPS服务器中常见的大部分辅助数据元素。因此如果需要的话，AGPS接口层90可以经由其微SUPL服务器92或通过GPS/AGPS芯片组24的专有API，将此信息提供到板载GPS/AGPS芯片组24及GPS/AGPS固件26。 

PGPS业务层次 

本发明的预测GPS的设计具有灵活性，且允许调整业务部署和增值服务选项。目前有四个业务层次： 

基本---基本PGPS业务层次工作在简单的客户端-调查（poll）的基础上。PGPS客户端软件22定期调查PGPS服务器10以获得最新的PGPS种子数据记录30或PGPS种子更新数据记录36。然后PGPS客户端软件22可以为未来历元传播卫星轨道和产生PGPS导航模型数据42（即星历）。然后这个PGPS导航模型数据42被传递到GPS/AGPS芯片组24，或者通过固件26API直接传递，或者通过微SUPL服务器92和AGPS SUPL客户端28间接传递。 

优质（premium）---优质PGPS业务采用了实时机制，由此RTI通知可以经由WAP推送（Push）被自动发送到PGPS客户端装置20。这些通知将促使PGPS客户端软件22去请求最新的RTI消息以及最新可用的PGPS种子数据记录30或PGPS种子更新数据记录36。 然后，或者直接地通过固件26API，或者间接地通过微SUPL服务器92和AGPS SUPL客户端28，PGPS客户端软件22可以使PGPS导航模型数据42和RTI消息对GPS/AGPS芯片组24是可用的。 

高级---高级PGPS业务采用了实时机制，由此PGPS种子数据记录30、PGPS种子更新数据记录36和RTI RRLP消息通知可以，经由SMS64或者通过在无线网络架构内可用的其它传播者如WAP推送62，直接推送至PGPS移动装置20。然后PGPS客户端软件22使PGPS导航模型数据42和RTI消息可供GPS/AGPS芯片组24使用，或者直接地通过固件26API或者间接地通过微SUPL服务器92和AGPS SUPL客户端28。高级PGPS业务需要网络装置供应商和计划支持该业务的移动运营商之间更深入的整合。 

自定义---在其中没有标准AGPS环境的移动系统的情况中，或者在其中没有SUPL客户端固件26的特殊用途移动装置的情况中，PGPS系统可以被完全定制，以不但与预测PGPS消息集成，也与任何实时辅助RRLP消息集成。PGPS客户端软件22仅在有这些消息的新版本可用时才被通知，使得PGPS客户端软件22并不需要调查PGPS服务器10以得到可能不相关的信息。然后PGPS客户端软件22可以使PGPS导航模型数据42和RRLP信息可供GPS/AGPS芯片组24使用，或者直接地通过固件26API或者间接地通过微SUPL服务器92和AGPS SUPL客户端28。自定义PGPS业务需要网络设备供应商和计划支持该业务的移动运营商之间更深入的整合。 

预测GPS服务器 

PGPS PGS服务器10产生PGPS种子数据记录30和PGPS种子更新数据记录36并将其提供到PGPS客户端软件22，以及提供RRLP消息到PGPS客户端软件22。如图6所示，PGPS服务器10包括PGPS服务器轨道传播层48、PGPS服务器数据管理层60、PGPS服务器业务管理层54和PGPS服务器配置层52。图6显示了PGPS服务器10 的不同层。 

PGPS服务器轨道传播层48的目的是产生PGPS客户端软件22所需要的PGPS种子数据记录30和PGPS种子更新数据记录36。在计算PGPS种子数据记录30和PGPS种子更新数据记录36时，PGPS服务器轨道传播层48还有效地运行低保真度版本的PGPS轨道传播层86。然后，它可以将PGPS客户端软件22的期望性能与轨道服务器12提供的高精度基准相比较。从而计算PGPS种子数据记录30和PGPS种子更新数据记录36的参数，以减少或整形在期望的时间期间上的精度退化。这些参数允许PGPS客户端软件22将轨道从该历元传播几天到未来，其中具有可接受的精度退化，例如每天1-3米。 

本发明的优选实施例允许在同一个PGPS系统中使用多个传播模型，每个传播模型有自己的PGPS种子数据记录30和PGPS种子更新数据记录36消息。这允许针对例如应用带宽、客户端处理器的能力或与接近长期精度要求来精确调整PGPS系统的性能。例如，PGPS系统能够产生PGPS种子数据记录30以强调在头几天的高精度，或在一组数量的天数上产生平均精度的性能，这些都在给定的PGPS种子数据记录30大小的限制中。另外，预期的用途还包括GPS/AGPS芯片组24供应商专用的轨道传播模型和相关的PGPS种子数据记录30，或其它高性能第三方轨道传播模型，从而使第三方能够在PGPS系统框架内进行创新。 

如图7所示，在缺省配置中，PGPS服务器轨道传播层48每4小时历元（72）运行一次。它产生最新的PGPS种子数据74和用于先前的PGPS种子数据集72（即高达n天）的PGPS种子更新数据记录的集。每个先前的PGPS种子数据集72具有一个相应的PGPS种子更新数据记录80的集。对于在轨道传播层48运行时的每个新的4小时历元70，当前的PGPS种子更新数据记录78被一个新的记录74替换。例如，如果轨道传播层48被配置为产生过去4天的PGPS 种子更新数据记录集，则它在每次运行时会产生一个新的PGPS种子数据74的集和24个种子更新数据的集（每天6个历元×4天=24）。 

图7是说明PGPS种子数据记录30和PGPS种子更新数据记录36的图形表示，如果当前时间70是1月23日8:05，它们将存在。每个PGPS种子更新数据记录的ID每隔4小时历元会改变，而PGPS种子数据的ID保持不变。这说明了用于给定PGPS种子数据的PGPS种子更新数据记录是怎样每隔历元72的时间间隔再生的。 

总而言之，上述功能层负责以下工作： 

（1）接收来自轨道服务器12的外部高精度轨道预测数据基准； 

（2）产生当前PGPS种子数据74； 

（3）为在之前的N个历元中产生的每个激活（active）的PGPS种子数据72产生PGPS种子更新数据记录80，其中N是每天的历元数量乘以天数（在缺省配置中N=6历元/每天×4天=24）； 

到这一层的输入如下： 

（1）缺省轨道服务器12-来自JPL的标准预测轨道数据； 

（2）未来轨道服务器12-第三方高精度预测基准； 

该层的输出如下： 

（1）用于PGPS服务器当前种子历元70的PGPS服务器当前PGPS种子数据记录74； 

（2）用于每个激活的PGPS服务器先前PGPS种子数据记录72的PGPS服务器当前PGPS种子更新数据记录80； 

数据管理层 

数据管理层30的目的是管理和存储PGPS客户端软件22所需的数据。该层的主要功能包括： 

（1）接收来自PGPS服务器轨道传播层48的PGPS服务器先前 PGPS种子数据记录72、PGPS服务器当前PGPS种子数据记录74和PGPS服务器当前PGPS种子更新数据记录80。 

（2）存储由PGPS服务器轨道传播层48所产生的每个PGPS服务器先前PGPS种子数据记录72、PGPS服务器当前PGPS种子数据记录74至高达n天（缺省n=4）； 

（3）为每个存储的PGPS服务器先前PGPS种子数据记录72存储最新的PGPS服务器当前PGPS种子更新数据记录80（缺省24，即4天×6历元每天）； 

（4）使比n天更旧的PGPS服务器先前PGPS种子数据记录72过期； 

（5）处理来自PGPS服务器业务管理层54的请求，提供PGPS服务器当前PGPS种子数据记录或适当的PGPS服务器当前PGPS种子更新数据记录80，假定当前PGPS种子数据记录30的种子ID是由PGPS客户端软件32提供的； 

（6）接收来自从GRN服务器14的实时完好性更新； 

（7）将卫星的实时完好性中的变化通知给PGPS服务器业务管理层54； 

（8）处理来自PGPS服务器业务管理层54的请求以提供当前RTI消息。 

（9）接收来自GRN服务器14的实时辅助数据； 

（10）在RTI的情况下： 

a：根据业务层次，将卫星的实时完好性的变化通知给PGPS服务器业务管理层54； 

b：处理来自PGPS服务器业务管理层54的请求以提供当前RTI消息。 

（11）在其它实时辅助数据的情况下： 

a：根据业务层次，将卫星的实时辅助数据的变化通知给PGPS服务器业务管理层54； 

b：处理来自PGPS服务器业务管理层54的请求以提供实时辅助数据RRLP消息。 

到这一层输入如下： 

（1）PGPS服务器当前PGPS种子更新数据记录，PGPS服务器当前PGPS种子数据记录74； 

（2）用于每个PGPS服务器当前PGPS种子更新数据记录72的PGPS服务器当前PGPS种子更新数据记录80； 

（3）实时辅助数据。 

这个层的输出如下： 

（1）PGPS服务器当前PGPS种子数据记录74（如果PGPS客户端软件22提供了过期的种子ID或没有先前的种子）； 

（2）与客户端现有的有效PGPS种子数据记录30匹配的PGPS服务器当前PGPS种子更新数据记录80； 

（3）RRLP格式的当前实时辅助数据消息。 

业务管理层 

PGPS服务器业务管理层54的目的是传递PGPS消息到PGPS客户端软件22。根据被实施的业务层次，这种传递可以采用推送和查询（poll）两种技术以及任何传输协议来实现。PGPS服务器业务管理层54的主要功能包括： 

（1）接收和处理来自PGPS客户端软件22的请求。这些请求是用于PGPS种子数据记录30、PGPS种子更新数据记录36或RRLP数据消息的。有多种传输协议选项可用，包括： 

PGPS业务管理层HTTP接口56 

PGPS业务管理层TCP/IP接口58 

PGPS业务管理层UDP接口60 

PGPS业务管理层WAP推送接口62 

PGPS业务管理层SMS接口64 

PGPS业务管理层其它接口66 

（2）根据ASN1PER公约将PGPS消息数据打包； 

（3）发送RTI通知到订购了优质、高级或自定义PGPS业务层次的PGPS客户端装置20； 

（4）为优质、高级或自定义PGPS业务层次验证用户请求； 

（5）经由所请求的协议发送PGPS消息到PGPS客户端软件22。 

到这一层的输入如下： 

（1）来自PGPS客户端软件22的请求； 

（2）来自PGPS服务器数据管理层50的当前PGPS种子数据74； 

（3）来自PGPS服务器数据管理层50的可应用PGPS种子更新数据记录80； 

（4）来自PGPS服务器数据管理层50的GRN RRLP数据消息。 

该层的输出如下： 

（1）PGPS服务器当前PGPS种子数据记录74； 

（2）可应用的PGPS服务器当前PGPS种子更新数据记录80； 

（3）用于优质、高级和自定义PGPS业务层次的PGPS通知； 

（4）用于优质、高级和自定义PGPS业务层次的RTI RRLP数据消息； 

（5）用于自定义PGPS业务层次的GRN RRLP数据消息。 

配置层 

PGPS服务器10中的每个层包含用于管理该系统操作的特定配置参数。PGPS服务器配置管理层52的主要功能是记录和应用这些参数到PGPS服务器的每一层。 

轨道传播层配置 

所述PGPS服务器轨道传播层48的配置参数确定了如何频繁地产生新的PGPS服务器当前PGPS种子数据记录72和将产生到过去多远的PGPS服务器当前PGPS种子更新数据记录80。 

数据管理层配置 

PGPS服务器数据管理层50决定将管理到过去多远的PGPS服务器先前PGPS种子数据记录72和PGPS服务器当前PGPS种子更新数据记录80。任何比此设置更旧的种子将过期。此参数被PGPS服务器轨道传播层48共享。 

业务管理层配置 

PGPS服务器业务管理层54的配置参数包括业务层次选项的定义和用户注册数据库的类型和位置。 

该用户注册数据库是用来验证用户的各自PGPS业务层次。该数据库可以是运营商内部的，或来自一个允许注册个人客户或客户群的外部工具。该数据库保持如下的基本PGPS用户信息： 

（1）客户ID号：客户的唯一标识符，如IMSI号码； 

（2）业务层次：客户订购的业务层次； 

（3）服务状态：例如激活的、未激活的、暂停使用的； 

（4）服务开始日期； 

（5）服务终止日期； 

（6）客户信息； 

（7）网络信息（如适用）； 

（8）其它；待定。 

预测GPS客户端 

PGPS客户端软件22运行和驻留在GPS/AGPS功能设备中，GPS/AGPS芯片组24和相关GPS/AGPS固件26驻留在同一个装置中或者一个附加的外围设备上。它接收来自PGPS服务器10的数据，为每个PGPS客户预产生的数据历元104传播卫星轨道并产生 PGPS客户端预产生的预测轨道状态向量106和相关的PGPS客户预产生的预测数据导航模型108，并经由GPS/AGPS固件26API或经由SUPL客户端28和微SUPL服务器92将相关的数据传递到GPS/AGPS芯片组24。参见图8，PGPS客户端软件22包括多个内部元件。它包含PGPS客户端业务管理层82、PGPS客户端轨道传播层86、PGPS客户端数据管理层84、PGPS客户端AGPS接口层90和PGPS客户端微SUPL服务器层92。 

业务管理层 

PGPS客户端业务管理层82处理PGPS协议16，并处理流向/来自PGPS客户端轨道传播层86或PGPS客户端数据管理层84的数据。PGPS客户端业务管理层82包括以下主要功能； 

（1）定期请求来自PGPS服务器10的PGPS种子数据记录30和/或PGPS种子更新数据记录36消息； 

（2）接收来自PGPS服务器10的PGPS种子数据记录30和/或PGPS种子更新数据记录36消息； 

（3）接收来自PGPS服务器10的优质RTI数据消息； 

（4）提供PGPS种子数据记录30和/或PGPS种子更新数据记录36到PGPS客户端轨道传播层86； 

（5）请求来自PGPS服务器10的RRLP数据消息； 

（6）接收来自PGPS服务器10的RRLP数据信息； 

（7）提供RRLP数据消息到PGPS客户端数据管理层84。 

到这一层的输入如下： 

（1）PGPS种子数据记录30； 

（2）PGPS种子更新数据记录36； 

（3）RRLP数据。 

该层的输出如下： 

（1）PGPS种子数据记录30和PGPS种子更新数据记录36（发 送到PGPS客户端轨道传播层86）； 

（2）RRLP数据消息（发送到PGPS客户端数据管理层84）。 

PGPS客户端业务管理层82将请求来自PGPS服务器10的最新种子信息，通常每3天一次。优质、高级或自定义PGPS业务层次的RTI RRLP消息将只在收到来自PGPS服务器10的通知时被请求。 

PGPS协议 

PGPS服务器的PGPS客户端业务管理层82和PGPS客户端装置20之间的所有消息通常称为PGPS协议16。该PGPS协议16的结构被设计为在几乎任何有线或无线携带者（bearer）上载有PGPS种子数据记录30、PGPS种子更新数据记录36和PGPS RRLP数据消息。在缺省情况下，PGPS基本业务层次的PGPS协议16运行在PGPS业务管理层的HTTP接口56上，而优质、先进和自定义的客户业务层次中的特征通常使用组合的PGPS业务管理层HTTP接口HTTP56、WAP/推送62或SMS64接口以进行消息传递。本节提供了在使用缺省的HTTP携带者协议时每个PGPS种子数据记录30消息的载荷的描述。 

来自PGPS客户端软件22的消息包括一个HTTP GET请求。在每个请求中含有一个消息ID以指定哪个PGPS消息是被请求的消息。获得PGPS消息的请求类似于以下内容： 

GET/pgps服务器/URI?cId=42＆mask=1024＆sId=1367＆模式==1＆版本=1Http/1.1 

其中参数包括： 

（1）cId：用于移动的唯一ID，通常为IMSI； 

（2）mask：请求中的mask规定了哪些消息是被请求的。这种mask能够支持组合的PGPS种子数据记录30、PGPS种子更新数据记录36和任何GRN RRLP数据消息； 

（3）sId：PGPS的种子ID包含关于在PGPS客户端软件22中的当前种子的信息（如果没有，则为零）。该PGPS服务器10可以提供匹配的PGPS服务器当前PGPS种子更新数据记录80（如果仍然可用的话），或PGPS服务器当前PGPS种子数据记录74。 

（4）模式：表示使用中的轨道预测模型的一个数字（缺省值=1）。以后可以添加另外的模式，如这里所述的。 

（5）版本：客户端的版本。 

HTTP的响应具有一个二进制数据的有效载荷，它被包裹在一个XML标签中。一个响应看起来类似于以下内容： 

HTTP/1.1200OK 

内容类型：应用/八位字节流 

内容长度：本体长度 

<RXN Mask=″1024″版本=″1″>二进制数据元</RXN> 

此消息的二进制有效载荷可以是PGPS种子数据记录30、PGPS种子更新数据记录36或任何PGPS GRN RRLP数据消息，依赖于业务层次。 

轨道传播层 

PGPS客户轨道传播层86是一个计算引擎，它使用PGPS种子数据记录30或PGPS种子更新数据记录36以将卫星轨道传播到未来，并产生PGPS客户预产生的预测轨道状态向量106和PGPS客户预产生的预测导航模型42，其可以被提供到GPS/AGPS芯片组24及GPS/AGPS固件26。PGPS客户轨道传播层86的主要功能包括以下内容： 

（1）接收来自PGPS客户业务管理层82的PGPS种子数据记录30和PGPS种子更新数据记录36。 

（2）以每天X历元将卫星轨道向前传播到高达n天（每个PGPS客户预产生的预测数据历元104通常为15分钟），并产生相关的 PGPS客户预产生的预测轨道状态向量106； 

（3）或者是提前或者是基于请求，为每个传播的PGPS客户预产生的预测轨道状态向量106产生PGPS客户预产生的导航模型预测108。 

该层的输入如下： 

（1）PGPS种子数据记录30或PGPS种子更新数据记录36。 

该层的输出如下： 

（1）PGPS客户预产生的预测轨道状态向量106； 

（2）PGPS客户预产生的导航模型预测108。 

当PGPS客户端轨道传播层86收到来自的PGPS客户业务管理层82的新的PGPS种子数据记录30或PGPS种子更新时，它将在产生新的数据后摒弃先前存储的PGPS客户预产生的预测轨道状态向量106和PGPS客户预产生的预测导航模型108。基于n个小时（缺省n=72）的传播窗口和每小时x个PGPS客户预产生的预测数据历元104（缺省x=4，即15分钟），可以为每个卫星产生新的PGPS客户预产生的预测轨道状态向量106和相关的PGPS客户预产生的导航模型预测108。图9是对PGPS客户轨道传播层86所产生的内容的表格表示。这种对几个未来的“PGPS客户预产生的预测数据历元104”的预产生能够方便地在夜间或当该装置位于充电器上时发生，而不是在使用时发生。然后，它允许简单对一个给定的历元在需要时查询一个可适用的PGPS客户预产生的预测轨道状态向量106或PGPS客户预产生的导航模型预测108的记录。 

替换地，新的PGPS客户预产生的预测轨道状态向量106和相关的PGPS客户预产生的预测模型108导航可以为每个卫星基于一个特定的传播历元在请求时通过计算产生。 

数据管理层 

该PGS客户数据管理层84处理PGPS客户轨道传播层86所产 生的数据以及通过优质、高级或自定义PGPS业务层次提供的GRN数据。这一层的主要功能包括以下内容： 

（1）接收来自PGS客户业务管理层82的GRN RRLP消息； 

（2）存储GRN RRLP消息； 

（3）接收来自PGS客户端轨道传播层86的PGPS客户预产生的预测轨道状态向量106和相关的PGPS客户预产生的预测导航模型108的记录； 

（4）存储在n小时之内的PGPS客户预产生的预测轨道状态向量106和相关的PGPS客户预产生的预测导航模型108的记录； 

（5）使在n小时以前的PGPS客户预产生的预测轨道状态向量106和相关的PGPS客户预产生的预测导航模型108的记录过期； 

（6）将所请求的来自可应用的当前PGPS客户预产生的预测数据历元104的PGPS客户预产生的导航模型预测108的记录提供到PGPS客户AGPS接口层90； 

（7）将所请求的GRN RRLP消息提供到PGPS客户AGPS接口层90。 

到这一层的输入如下： 

（1）PGPS客户预产生的预测轨道状态向量106； 

（2）PGPS客户预产生的预测导航模型108； 

（3）GRN RRLP消息。 

该层的输出如下： 

（1）对所有卫星的PGPS客户预产生的预测导航模型108的记录； 

（2）GRN RRLP消息。 

AGPS的接口层 

在将业务连接到一个新装置时，这里是大部分实际PGPS客户端软件22的代码集成所发生的地方。该PGPS客户AGPS业务接口 层90对来自板载GPS/AGPS芯片组24及GPS/AGPS固件26的请求提供业务，或者是直接地，或者是通过PGPS客户微型SUPL服务器92的层。该层的主要功能包括： 

（1）接收来自GPS/AGPS芯片组24的请求，或者是通过PGPS客户直接API集成协议94到GPS/AGPS固件26，或者是间接地通过在PGPS客户微SUPL服务器层92和PGPS客户AGPS SUPL客户端28之间的PGPS客户标准SUPL消息子集96，如果存在的话； 

（2）从PGPS客户端数据管理层84提取所请求的信息； 

（3）将所请求的信息发送到GPS/AGPS芯片组24，或者是通过PGPS客户端直接API集成协议94到GPS/AGPS固件26，或者是间接地在PGPS客户微SUPL服务器层92和AGPS SUPL客户端28之间的PGPS客户标准SUPL消息子集96，如果存在的话； 

到这一层的输入是： 

（1）来自GPS/AGPS固件26或PGPS客户微SUPL服务器层92的请求； 

（2）PGPS客户预产生的预测导航模型108的记录； 

（3）GRN RRLP消息。 

该层的输出是： 

（1）PGPS客户预产生的预测导航模型108； 

（2）GRN RRLP消息 

微SUPL协议 

配备定位功能的新型移动装置也纳入了对其GPS/AGPS固件26中的SUPL标准的支持。SUPL标准协议98描述了，除其它事项外，怎样将GPS辅助数据从SUPL AGPS服务器102传送到AGPS装置。因此，寻求与SUPL标准一致的移动装置的供应商必须在该装置中植入AGPS SUPL客户端28。该AGPS SUPL客户端28建立在和其本身的GPS/AGPS芯片组24接口的GPS/AGPS固件26的顶部 。 

通过在PGPS客户预产生的预测导航模型108和任选的GRNRRLP数据之间经由这一标准的SUPL框架建立通道，而不是经由GPS/AGPS芯片组24的GPS/AGPS固件26专有的API，PGPS客户端软件22可以有效地与现有的SUPL兼容的装置集成在一起。 

在以上讨论的PGPS客户AGPS接口层90中，对来自GPS/AGPS芯片组24及GPS/AGPS固件26的请求提供业务的组件SUPL被称为PGPS客户端微SUPL服务器92（见图8）。标准SUPL协议98并没有明确地支持一个GPS辅助数据的基于装置的SUPL AGPS服务器的概念。该标准SUPL协议98只设想一个远程的SUPL AGPS服务器102，无论是在归属地的移动网络（即H-SLP）中或是在异地的移动网络（即V-SLP）中。然而，PGPS系统中的PGPS客户微SUPL服务器92可作为SUPL AGPS服务器出现在PGPS客户AGPSSUPL客户端28之前，如果后者被配置为接收来自“本地”SUPLAGPS的服务器源的GPS辅助数据。换句话说，PGPS客户端微SUPL服务器92可以被看作是SLP，因为它可以模仿H-SLP/V-SLP功能的核心设置。在所有的SET（例如，SUPL启用的终端）触发的使用情况中，下面的信息被用来与SET（SUPL启用的终端）通信。 

（1）SUPL开始 

（2）SUPL响应 

（3）SUPL POS INIT 

（4）SUPL POS 

（5）SUPL结束 

因此，PGPS客户微SUPL服务器层92支持有限的本地化SUPL业务。PGPS客户微SUPL服务器层92可以实现以下服务： 

（1）接收和处理SUPL开始的方法 

（2）发送SUPL响应的消息； 

（3）接收和处理SUPL POS INIT消息； 

（4）发送SUPL POS消息； 

（5）发送SUPL结束消息。 

（6）接收和处理SUPL结束消息。 

配置层 

PGPS客户端软件22中的每个层包含用于管理系统运作的特定的配置参数。PGPS客户端配置层88的主要功能是记录和应用这些参数到PGPS客户端软件22中的每个层。 

（1）服务管理层配置 

PGPS客户业务管理层82具有可配置的设置，用于确定怎样频繁地向PGPS服务器10请求最新的PGPS种子数据记录30或PGPS种子数据36。 

（2）轨道传播层配置 

几个参数会影响何时运行PGPS客户轨道传播层86和有多少传播数据被产生。PGPS客户预产生的预测轨道状态向量106和PGPS客户预产生的预测导航模型108记录的数量是可配置的。所述PGPS客户预产生的预测数据历元104的持续时间是可配置的。 

数据传输比较 

图4显示了在通常一个星期的周期上在上述PGPS系统和常规的预测GPS系统之间的不同数据传输要求的比较。虽然在两种系统中预测轨道精度的退化通常都会导致装置定位精度误差具有每天1-3米的增量，与常规的预测GPS系统相比，本发明的PGPS系统能够在类似的预测时间周期上节省73％至96％的数据传输。 

因此，虽然本发明已被参照所示的实施例进行描述，但不希望以限制的含义来解释这种描述。对于本领域技术人员来说，在阅读本说明书后，所示实施例的各种修改以及本发明的其它实施例将是 显而易见的。因此，后附的权利要求书将覆盖落入本发明真正范围中的任何修改或实施例。 

Claims (40)

1.一种移动设备，包括：

处理器，用于使用在所述处理器处接收到的初始卫星位置和速度以及力模型参数来产生预测轨道状态向量，所述预测轨道状态向量被用于产生卫星导航数据；和

与所述处理器通信的GNSS接收机，用于接收所述卫星导航数据；

其中所述卫星导航数据在一时间期间内有效。

2.如权利要求1所述的移动设备，其特征在于，所述GNSS接收机包括GPS芯片。

3.如权利要求1所述的移动设备，其特征在于，所述GNSS接收机包括辅助GPS芯片。

4.如权利要求1所述的移动设备，其特征在于，在产生所述预测轨道状态向量之前从服务器接收所述初始卫星位置和速度以及力模型参数。

5.如权利要求1所述的移动设备，其特征在于，在来自所述移动设备的请求后接收所述初始卫星位置和速度以及力模型参数。

6.如权利要求5所述的移动设备，其特征在于，所述初始卫星位置和速度以及力模型参数在所述请求时是当前的。

7.如权利要求1所述的移动设备，其特征在于，使用传播模型计算所述预测轨道状态向量，基于性能标准从多个可用传播模型中选择所述传播模型。

8.如权利要求1所述的移动设备，其特征在于，在数据记录中接收所述初始卫星位置和速度以及力模型参数。

9.如权利要求7所述的移动设备，其特征在于，所述数据记录是随先前接收到的数据记录的变化。

10.如权利要求1所述的移动设备，其特征在于，以GPS格式提供所述卫星导航数据。

11.如权利要求1所述的移动设备，其特征在于，以GLONASS格式或伽利略格式提供所述卫星导航数据。

12.一种在移动设备上预测卫星轨道的方法，所述方法包括：

在所述移动设备的处理器处，接收初始卫星位置和速度以及力模型参数；

在所述处理器处，使用初始卫星位置和速度以及力模型参数来产生预测轨道状态向量；和

在所述处理器处，使用所述预测轨道状态向量来产生在一时间期间内有效的卫星导航数据，所述处理器将所述卫星导航数据发送至所述移动设备的GNSS接收机。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，在产生所述预测轨道状态向量之前从服务器接收所述初始卫星位置和速度以及力模型参数。

14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，在来自所述移动设备的请求后接收所述初始卫星位置和速度以及力模型参数。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述初始卫星位置和速度以及力模型参数在所述请求时是当前的。

16.如权利要求12所述的方法，其特征在于，使用传播模型计算所述预测轨道状态向量，基于性能标准从多个可用传播模型中选择所述传播模型。

17.如权利要求12所述的方法，其特征在于，在数据记录中接收所述初始卫星位置和速度以及力模型参数。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述数据记录是在之前接收到的数据记录上的变化。

19.如权利要求12所述的方法，其特征在于，以GPS格式提供所述卫星导航数据。

20.如权利要求12所述的方法，其特征在于，以GLONASS格式或伽利略格式提供所述卫星导航数据。

21.一种用于预测卫星轨道的系统，所述系统包括：

服务器；

与所述服务器通信的设备，所述设备通过推送、查询、与推送且查询中的一种从所述服务器接收初始卫星位置和速度以及力模型参数，所述设备使用所述初始卫星位置和速度以及力模型参数来产生预测轨道状态向量。

22.如权利要求21所述的系统，其特征在于，通过推送来接收所述初始卫星位置和速度以及力模型参数。

23.如权利要求21所述的系统，其特征在于，通过WAP推送来接收所述初始卫星位置和速度以及力模型参数。

24.如权利要求21所述的系统，其特征在于，通过SMS来接收所述初始卫星位置和速度以及力模型参数。

25.如权利要求21所述的系统，其特征在于，所述设备使用所述预测轨道状态向量产生卫星导航数据，所述卫星导航数据在一时间期间内有效。

26.如权利要求22所述的系统，其特征在于，在所述设备处接收更新，所述更新包括被计算用于补偿所述预测轨道状态向量随时间劣化的准确性的参数。

27.一种在设备上预测卫星轨道的方法，所述方法包括：

通过推送、查询、与推送且查询之一来接收初始卫星位置和速度以及力模型参数；和

使用初始卫星位置和速度以及力模型参数来产生预测轨道状态向量。

28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，通过推送来接收所述初始卫星位置和速度以及力模型参数。

29.如权利要求27所述的方法，其特征在于，通过WAP推送来接收所述初始卫星位置和速度以及力模型参数。

30.如权利要求27所述的方法，其特征在于，通过SMS来接收所述初始卫星位置和速度以及力模型参数。

31.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述设备使用所述预测轨道状态向量产生卫星导航数据，所述卫星导航数据在一时间期间内有效。

32.如权利要求28所述的方法，其特征在于，包括在所述设备处接收更新，所述更新包括被计算用于补偿所述预测轨道状态向量随时间劣化的准确性的参数。

33.一种设备，包括：

处理器，通过推送、查询、与推送且查询中的一种接收初始卫星位置和速度以及力模型参数，且使用所述初始卫星位置和速度以及力模型参数来产生预测轨道状态向量，所述预测轨道状态向量可用于产生预测卫星导航数据；和

与所述处理器通信的GNSS接收机，所述接收机用于接收广播卫星导航数据，所述广播卫星导航数据在一时间期间内有效，且当没有有效广播卫星导航数据可用时所述接收机使用所述预测卫星导航数据。

34.如权利要求33所述的设备，其特征在于，通过推送来接收所述初始卫星位置和速度以及力模型参数。

35.如权利要求33所述的设备，其特征在于，通过WAP推送来接收所述初始卫星位置和速度以及力模型参数。

36.如权利要求33所述的设备，其特征在于，通过SMS来接收所述初始卫星位置和速度以及力模型参数。

37.如权利要求33所述的设备，其特征在于，所述设备是移动设备。

38.一种移动设备，包括：

处理器，用于使用初始卫星位置和速度以及力模型参数来产生预测轨道状态向量，所述预测状态向量被用于产生卫星导航数据；和

与所述处理器通信的GNSS接收机，用于接收所述卫星导航数据；

其中所述卫星导航数据在一时间期间内有效。

39.如权利要求38所述的移动设备，其特征在于，所述设备是连接移动网络的设备。

40.如权利要求38所述的移动设备，其特征在于，在产生所述预测轨道状态向量之前从服务器接收所述初始卫星位置和速度以及力模型参数。

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