CN107533140B - 可移动物体的低能耗定位 - Google Patents

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Abstract

提供了使用全球导航卫星系统(GNSS)用于定位可移动物体的低能耗技术。被附接至可移动物体的或被包括在可移动物体中的移动站能够与固定的基站双向地进行通信以确定可移动物体的位置。移动站可以向基站传达估计位置并且从基站接收移动站可见的GNSS卫星组。移动站能够从来自该卫星组的GNSS信号获取卫星定时信息并且向基站传达最低限度处理的卫星定时信息。基站能够确定移动站的位置并且将该位置传达回至移动站。通过将许多的处理卸载至基站，减少了移动站的能量消耗。

Description

可移动物体的低能耗定位
相关申请的交叉引用
本申请主张于2015年03月06日提交的标题为“用于可移动物体的定位的系统和方法(Systems and Methods for Location of Movable Objects)”的美国专利申请No.62/129,278的优先权权益，该申请通过其整体引用并入本文。
背景
技术领域
本公开一般地涉及用于定位可移动物体的系统和方法，更具体地涉及在可移动物体上使用低能量时使用全球导航卫星系统(GNSS)来提供位置估计的系统和方法。
相关技术的描述
GNSS技术能够被用于确定可移动物体的定位。GNSS能够包括每颗卫星广播编码的射频(RF)信号的地球轨道卫星星座。该星座可包括27颗或更多的卫星，从而在任何时候有多颗卫星处在地球的几乎任何特定地区的天空中(地平线之上)。GNSS接收器能够接收来自该接收器可见的(例如，在接收器的地平线之上的)多颗卫星的信号，并且处理接收到的信号以确定接收器相对于地球的位置。
发明内容
使用GNSS估计可移动物体的位置可能需要在可移动物体处的GNSS接收器中的重大能量消耗，因为GNSS接收器必需从多颗GNSS卫星取得GNSS信号并处理该GNSS信号。需要能够使用GNSS来提供对可移动物体的定位或位置估计，同时在确定该位置估计时使用可移动物体处较低的能量的系统和方法。如本文中所用的，定位和位置一般地可交换地被使用，除非上下文另有明确说明。
在一种实施方式中，被附接至可移动物体的或被包括在可移动物体中的移动站能够与固定的基站双向地进行通信以确定可移动物体的位置。双向通信可以在未被无线电通信部门许可的RF带(非蜂窝通信带)中的射频(RF)链路。移动站可以向基站传达该估计位置。该估计位置可以基于通过可移动物体的航位推算或基于来自可移动物体上的非GNSS位置传感器的信息。移动站能够从基站接收移动站可见的GNSS卫星组。移动站能够从来自该卫星组的GNSS信号获取卫星定时信息并且向基站传达最低限度处理的卫星定时信息。基站能够确定移动站的位置并且将该位置传达回至移动站。通过将许多的GNSS位置处理卸载至基站(其典型地由主电力系统供电)，减少了移动站(器可以由电池供电)的能量消耗。
在各种实施方式中，低能耗GNSS定位系统可以使用在未经许可RF带上向移动站传输类GNSS信号的伪卫星，该未经许可RF带在频率上靠近GNSS卫星传输频率。移动站中的GNSS接收器能够接收在GNSS卫星传输频率和伪卫星传输频率两者上的信号。在一些此种实施方式中，伪卫星传输频率在1626.5MHz至1645.5MHz范围内。
本文中所描述的低能GNSS定位技术的实施例能够被用于一些应用中，该应用包括但不限于：将可移动推车定位在零售商店环境(例如，购物推车)中、仓库环境(例如，仓库车)中、医疗设施(例如，医疗设备车、医院病床)中或运输枢纽(例如，行李车)中。其他应用包括其他类型的可移动物体包括人类或动物的低能耗地位。在其他应用中，可移动物体能够包括能够在其自身动力下移动的物体(例如，电动车、高尔夫球车、机械化设备、越野车辆等)或能够由另一车辆或机构(例如拖车、集装箱、托盘、重型设备等)移动的物体。
本说明书中描述的主题的一个或多个实施方式的细节在附图和下文的描述中进行阐述。其他特征、方面和优点将从说明书、附图和权利要求中变得显而易见。本概述和下文的详细描述都不意图限定或限制本发明主题的范围。
附图说明
图1示出了一种涉及低能耗GNSS移动系统的示例系统设置；
图2A和2B示出了低能耗GNSS移动系统的示例实施方式；
图3示出了在低能耗GNSS移动系统中执行的示例处理功能和通信功能；
图4示出了移动站的示例活动周期；
图5示出了示例预处理的GNSS数据；
图6A和6B示出了低能耗GNSS移动系统的示例运行场景；
图7A示出了一种用于同步移动站的时钟的流程；
图7B示出了一种涉及链路中继器的用于同步移动站的时钟的流程；
图8示出了一种包括伪卫星的低能耗GNSS移动系统的示例实施方式；
图9示出了一种涉及在示例零售应用中的低能耗GNSS移动系统的示例状态图。
在整个附图中，附图标记可以被重复使用来指示参考元件之间的对应关系。附图被提供来说明本文中所描述的示例实施例，并不旨在限制本公开的范围。
具体实施方式
卫星导航概述
全球导航卫星系统(GNSS)包括向地球上的GNSS接收器提供位置信息的一个轨道运行卫星星座。GNSS接收器取得并处理来自多颗GNSS卫星的射频(RF)信号以确定接收器的位置。例如，卫星信号包括能够被用于确定卫星相对于地球的位置和速度的导航数据(例如，星历(精确的卫星轨道数据)、历书(卫星网络数据和电离层校正参数)以及卫星原子钟数据)。卫星信号还包括唯一地识别卫星的码序列。卫星信号中的信息被编码为RF载波频率的相位调制。相位调制的频率称为码片速率。
GNSS接收器能够测量卫星信号并且对接收器生成版本和接收器测量版本的码序列进行时间对准，以识别码中的定义点的到达时间(TOA)。GNSS卫星时钟被同步。如果接收器时钟与卫星时钟同步，则从接收器可见的三颗卫星取得的TOA数据能够被用于确定接收器的三维位置。然而，由于GNSS接收器典型地与卫星时钟不同步，所以来自第四颗卫星的信号被用于确定接收器时钟和卫星时钟之间的时间偏移。从四颗卫星取得的GNSS信号能够在大地测量系统中被转换成接收器的位置(例如经度、纬度和高度)。在实践中，可以获取来自接收器可见的多于四个卫星的信号，以提供增强的准确度或错误检测或校正。实际上，根据星座几何结构，附近建筑物、车辆、结构体或地形(例如，山丘，接收器在实际峡谷或城市峡谷中的位置)的存在，高程截止角(例如，仅使用高于截止角的卫星)等，在特定位置可能同时可见6至12颗卫星。
本文中所公开的系统和方法能够与任何类型的GNSS一起被使用，这些GNSS包括例如NAVSTAR全球定位系统(GPS)、俄罗斯全球导航卫星系统(GLONASS)、欧盟伽利略定位系统、印度区域导航卫星系统、中国的北斗(BeiDou或COMPASS)导航卫星系统等。在下面描述的许多示例实施方式中，参考GPS系统来描述该系统和方法，但这是为了说明的目的而不是限制。
在GPS中，每颗卫星在两个载波频率连续地传输导航信息：L1(在1575.42MHz)和L2(在1227.60MHz)。该导航信息使用伪随机噪声(PRN)码进行编码，并且载波频率用该码进行调制。使用多种代码，包括粗/捕获(C/A)码和精(P)码，精(P)码可以(通过使用加密(W)码进行调制来)被加密以提供加密的P(Y)码(其只能够用分类的解密密钥进行解密)。C/A码仅被调制到L1载波频率上，而P(Y)码被调制到L1和L2两个载波频率上。对于星座中的每颗卫星PRN码是不同的，所以GPS接收器能够确定是从哪颗卫星接收的导航信号。C/A码的码片速率为1.023MHz，P码的码片速率为10.23MHz。
导航消息也被调制到载波频率上(在比C/A码或P(Y)码低得多的调制频率)。导航信息包括卫星星历(精确轨道数据)、原子钟参数和历书(星座中所有卫星的粗轨道和状态信息)。每颗卫星的星历每两个小时更新一次，通常地有效期为四小时，而历书典型地每天更新一次。
因为所有的导航信息被调制到相同的L1载波频率上，所以在由接收器进行解调之后，信号必须被分离(例如，被解码)。如果历书信息先前已由接收器取得，则接收器能够选择卫星进行收听(例如，接收器可见的那些卫星)。如果历书信息对接收器来说是未知的，则接收器能够搜索直到在其中一颗卫星上获得锁定。为了获得锁，从接收器到卫星必须有一条无阻碍的视线。然后，接收器能够从卫星取得历书，并且确定它应该收听的其他卫星(例如，那时在接收器位置的地平线以上的那些卫星)。当它检测到每颗卫星的信号时，接收器能够通过其有区别的C/A码型来鉴别卫星。接收器能够通过例如将接收器生成的C/A码副本与所接收的卫星信号中的C/A码互相关来确定位置确定所需要的TOA信息。来自四颗卫星的TOA信息提供足够的信息以确定接收器的位置。
低能量GNSS定位技术的示例概述
许多GNSS接收器的一个可能的缺点是需要大量的电能来搜索和取得来自GNSS卫星的信号，获得历书，确定星座中的哪些卫星要收听，取得多个卫星信号，并且处理所取得的信号以确定接收器的位置。例如，从冷启动(其中接收器时钟具有大的时间偏移并且从卫星接收到的最新历书已经过期)开始，接收器可能需要几十分钟来取得可见的卫星并且获得良好的位置估计，这可能需要大量的能量。维护卫星上的锁也将使用能量。对于接收器被连接到外部电源(例如，120伏壁插座)的应用，这种能量使用可能不成问题。然而，对于由小电池供电的接收器，这种能量使用可能会迅速地耗尽电池并且导致在相对短的时间段之后接收器断电(需要更换电池或对电池进行再充电)。在许多商业应用中，必须定期更换或再充电GNSS接收器电池可能是不利的，例如，其中正在追踪许多物体(每个具有单独的接收器)的位置。因此，需要卫星导航系统和方法在提供可移动物体的位置的同时减少能量消耗或是能量消耗最小化。
以下提供了示例低能量GNSS定位技术的高水平的、说明性的描述。在这个示例中，移动站被附接到可移动物体、其上或其中。移动站能够由电池供电。固定的基站位于已知的、一般是固定的位置，并且一般由非电池电源(例如，120伏壁插座)供电。固定的基站能够使移动站能够更快地并且以更低的平均电池能量获得精确的GNSS定位(fix)。移动站在任何给定的时间具有对其位置的粗略概念(可能通过基于移动站的最后已知位置的航位推算，但是可能通过某些其他定位技术例如来自RF接入点的接收信号强度指示器(RSSI)的测量、光学位标器的光学识别等)。随着移动站移动，基站一般地将足够靠近移动站，以致基站和移动站之间大部分时间能够建立可靠的双向RF链路，使得移动站和基站可以交换信息。在其他示例中，可以额外地或可替换地创建光通信链路(例如，红外线)。
基站具有RF天线、GNSS处理能力等以追踪移动站位置的视野范围内所有的(或基本上所有的)GNSS卫星。当移动站确定其需要精确的GNSS定位时，在该示例操作场景中，移动站和基站能够执行下列动作。
1.移动站向基站发送消息，通知基站移动站对其当前位置的最佳猜测或估计。
2.通过接收来自基站的时钟定时信息，移动站将其本地时钟同步到基站时钟。基站的时钟能够保持与GNSS卫星所使用的GNSS时间同步。
3.基站计算哪些GNSS卫星能够为移动站提供最佳定位(例如，精确位置)，并且何时这些卫星的每个广播接下来将在移动站的位置的码边界处。基站还可以计算一些附加参数以帮助移动站快速取得卫星，例如对于低方位卫星的多普勒校正，例如移动站中的接收器的修改的相关器系数。基站能够使用粗捕获C/A码或加密的精确P(Y)码(用于提高位置准确度而不使用载波相位方法)。在一些实施方式中能够使用每颗所选卫星的加密(W)码的当前状态。
4.然后，基站向移动站传输在精确动作中计算到的信息。作为可选的实施优化，能够进行时钟更新以改善移动站对其时钟漂移的估计。
5.使用GNSS接收器基带处理技术，移动站使用来自先前动作的信息在正确的时间窗口运行其GNSS接收器，以捕获来自可见卫星的码相位转变。
6.然后移动站向基站发送最低限度处理的测量值。
7.基站执行导航方程处理，并且向移动站发送移动站的真实位置的更新。由于基站是固定的，所以移动位置相对于基站自动地进行差分校正。因此，低能量GNSS定位技术能够有益于自动校正大气误差，这是GNSS定位准确度的主要错误来源。
通过将大量的GNSS处理从移动站卸载到基站，移动站的能量使用量显着降低。移动站可以刚好在(如由基站确定的)正确的时间唤醒并且取得卫星数据，将该数据传输到基站(用于进一步处理)，然后在其从基站接收其精确位置之后返回睡眠。所有这些也用来减少移动站的能量消耗。
示例伪卫星
称为伪卫星(用于pseudo-satellites)的已存在设备，其传输(在不同程度上)模拟GNSS信号结构的信号，所以适当配备的GNSS接收器能够在有少于最小数量的GNSS卫星在视野中(包括视野中没有卫星的情况)时，通过从伪卫星接收GNSS信号来维持定位。伪卫星能够被固定在原位以(至少部分地)建立基于地面的定位网路。GNSS接收器能够被配置为从一颗或多颗伪卫星和/或一颗或多颗GNSS卫星接收信号以确定其位置。伪卫星的一个市场是采矿，因为GNSS RF信号不能渗入矿井。伪卫星能够被放置在城市峡谷、零售购物中心、仓库、室内环境(其中GNSS信号被阻挡或弱化)等中，以允许对那些空间中的物体进行位置确定。实际上，伪卫星几乎总是固定在原位。
现有的伪卫星在广泛分离的频率进行传输，从GPS 1560 MHz至1590MHz(L1)和1215MHz至1240MHz(L1)的RF载波频率，例如在未经许可的900MHz至928MHz频带中。这通常要求伪卫星兼容的接收器除了L1(和/或L2)天线和模拟前端之外还包括900MHz天线和接收器模拟前端，与不具有伪卫星能力的其他等效的GPS接收器相比，这大幅度增加了伪卫星兼容接收器的尺寸和成本。
然而，在美国(根据联邦通信委员会(FCC)指导方针)和一些其他国家，允许运行在1626.5MHz至1645.5MHz的频率范围内的未经许可发射器。这个频率范围足够接近GPS L1频率，以致单天线和模拟接收器在整个频率范围(例如，1560MHz至1590MHz和1626.5MHz至1645.5MHz)上工作使可行的，而与仅在GPS L1频率范围内工作的其他等效接收器设计相比，不牺牲显着性能。因此，伪卫星可以向在1560MHz至1590MHz和1626.5MHz至1645.5MHz范围内工作的GNSS接收器广播在1626.5MHz至1645.5MHz频率范围内的信号(具有GNSS信号结构或类GNSS信号结构)，该GNSS接收器能够接收轨道运行GNSS卫星信号以及地面伪卫星信号两者。接收器能够使用卫星信号和/或伪卫星信号进行位置确定，其有利地允许接收器即使在较少的(或没有)所需的GNSS卫星对接收器可见时确定其位置。
许可机构(例如，FCC)所允许的在1626.5MHz至1645.5MHz频带中的发射功率一般地远少于900MHz至928MHz频带中被允许的，因此这些1626.5MHz至1645.5MHz的伪卫星典型地可能不具有范围在900MHz至928MHz的伪卫星。但是对于一些应用，具有1626.5MHz至1645.5MHz频带的可实现范围是足够的，并且移动站的成本和尺寸减小可以在商业上是有利的。如果1626.5MHz至1645.5MHz伪卫星没有连续地传输，则根据47 C.F.R.15.209，在美国其被允许在距离3米处产生500μV/m的场强，或在1MHz带宽内产生-41dBm有效各向同性辐射功率(EIRP)。如果所需的伪卫星在移动站接收的功率为-121dBm，这对于GNSS接收器相当于非常强的信号，则伪卫星的自由空间范围是约(-41dBm–(-121dBm))/2＝40dB(3米)或300米。
与典型地总是传输的常规伪卫星相比，当结合本文中所描述的低能量GNSS系统架构时，1626.5MHz至1645.5MHz伪卫星在需要时进行传输(例如，在基站处理元件的控制下，基站处理元件知道移动站将在何时收听与伪卫星)变得可能。这种“仅在需要时”模式的各种实施例可以具有优点，例如：由于适用于在1626.5MHz至1645.5MHz频带中的未经许可发射器的FCC条例，因此如果其仅间歇性地工作，伪卫星的发射功率和范围能够增加(所以即使伪卫星的峰值发射功率在足够短的时间段内超过规定，伪卫星的平均发射功率也符合规定)。例如，如果伪卫星被配置为每十秒传输不超过一次，则根据47 C.F.R.15.231(e)，在美国允许的场强在距离3米时增加到12,500μV/m，提供了在25倍范围内的增强。在一些这样的实施例中，可以大大地减少伪卫星的平均功率消耗，使得伪卫星更容易由太阳能、风能或一些其它非干线电源供电。
低能量GNSS技术的示例应用
所公开的用于可移动物体的低能量GNSS定位的系统和方法能够用在许多应用中，特别是在移动站具有有限能量源(例如，电池)的任何应用中。应用的示例包括零售环境(例如，追踪购物推车的位置)，仓库环境(例如，追踪仓库车、库存收集机器人等)，交通枢纽环境(例如，在机场中追踪行李车)，医疗设施环境(例如，追踪医疗车或医疗设备)等。低能量GNSS技术能够用于任何类型的可移动的有形物体的位置将要(例如，通过将移动站附接到物体)被确定的物体位置应用。可移动物体能够是任何类型的可移动的无生命物体(例如，手推车、贵重物品、库存、便携式物品等)或可移动的有生命物体(例如，人、宠物、动物、牲畜等)。
通过使用在L1频率附近的未经许可频带(例如，1626.5MHz至1645.5MHz)中传输的一颗或多颗伪卫星，所公开的系统和方法可能能够在室内环境中或在轨道运行卫星在视野中频繁地被挡住的环境中提供精确定位。
示例低能量GNSS移动系统设置
图1示出了一种涉及低能GNSS移动系统的示例系统设置图。环境可以包括室内空间和室外空间。线116示出了将室内空间与室外空间分开的边界。从对定位估计有用的GNSS卫星接收信号需要在GNSS接收器和卫星之间没有障碍的视线。因此，为了确定室内物体的位置，可能需要被包括在来自GNSS卫星的信号之外的信息，这些信号典型地在室内受阻或变弱。如本文中所述，一颗或多颗伪卫星能够在室内空间中或在GNSS卫星被常规地阻挡的地方使用。
具有GNSS天线124的基站(BS)120作为设置的一部分进行安装，典型地与位于室内的基站一起安装以保护其不受天气要素影响。室内安装还能够方便地访问能源，例如120V主电力电源插座。因此，基站的能量消耗一般地不是对系统的制约。GNSS天线124典型地被安装在对绕地球的GNSS星座中的多颗GNSS卫星104具有良好视线可视性的位置。例如，基站和其GNSS天线的安装一般地将天线定位为使得天线对于地平线上的所有或几乎所有(例如，四颗或更多颗)GNSS卫星具有无阻碍的视线。中央控制单元(CCU)128可以被可操作地连接到基站120并且能够提供处理、数据存储和网络接入服务。
低能量GNSS移动系统具有一个或多个移动站160，移动站160可移动或被配置为附接到可移动物体或被包括在可移动物体中或其上。如本文中所描述的，移动站160能够被提供在人力推进的可移动推车(例如，购物推车)的车轮中或者在推车的其他部分(例如，车架或手把)中，或在待追踪的库存中或其上，附接到人员或动物等。追踪移动站的位置或移动站所附接至的物体的位置是GNSS移动系统的主要功能。移动站160包括用于接收GNSS信号的GNSS接收器。这样的GNSS信号可以由GNSS卫星104或伪卫星180发射。移动站还包括用于与基站进行双向通信的无线电链路。移动站还可以包括与位置估计相关联的其他器件或部件。例如，无线收发器可以被用于建立与无线接入点108的通信。移动站的位置可以通过这种通信(例如，经由接收信号强度指示器(RSSI)测量值)来估计。一个或多个电传感器、电磁传感器、磁传感器或光传感器能够从一个或多个信标112发射的信号提供位置信息。例如，移动站160可以执行航位推算程序以估计其位置。与基站相反，移动站典型地具有有限的能源，例如电池(可更换的或可再充电的)。
如上所述，使用GNSS卫星信号估计位置需要从至少三颗或四颗GNSS卫星到GNSS接收器的无障碍视线。这一要求对室内GNSS接收器构成挑战。如将结合图8所描述的，一颗或多颗伪卫星180能够提供GNSS信号(或类GNSS信号)用于位置估计。因此，伪卫星典型地位于室内。伪卫星在室外也是有用的，例如在高层建筑物、过路车辆等能够阻挡GNSS卫星的视线的城市环境中。
与基站的可选网络连接能够提供有益于低能量GNSS移动系统的信息。例如，基站160可以通过网络获得对于各个GNSS卫星的定时数据的更频繁或更及时的更新。更新的定时数据允许基站以更好的准确度将其时钟与卫星时钟同步。网络连接允许基站获取关于天气状况、更新的电离层模型、GNSS星历或历书的信息。基站可以使用这样的信息来向移动站提供更好的数据，以帮助移动站的位置估计。网络连接可以被用于提供远程控制功能和/或监视功能。例如，远程服务器可以经由网络连接到多个基站，以监视基站和/或相关联的移动站的状态，以执行移动站位置信息的数据聚合、数据挖掘或其他数据分析。CCU 128可以经由网络连接到基站160。在一些实施方式中，CCU的功能被包括在基站中，反之亦然。
示例追踪或围堵应用
在图1中，开口136示出了物体能够穿过其从室内空间移动到室外空间的空间，反之亦然。室内/室外外的边界可以包括任何数量的开口。建筑物的入口/出口是开口136的示例。线132示出通过开口136能够检测到移动站的移动的出口场。出口场可以通过例如位于开口136附近的接入点108或信标112、甚低频(VLF)信号线(例如，具有在低于约9kHz的未经许可RF频带中的频率的信号)、电子物品监视(EAS)系统、射频识别(RFID)系统、超声波发射器等来建立。出口场可以是线的形状、天线接收图案的形状或一些其它形状。移动站160能够包括感测出口场并且响应于该感测采取适当动作的传感器。例如，感测出口场132的移动站能够确定其当前位置在开口136处。移动站可以使用该位置信息来更新或重置移动站估计其位置的航位推算系统。
在图1的说明中，移动站在其内需要被追踪的区域被追踪区域边界144包围。由于追踪区域可能超出基站和移动站之间的通信范围，因此一个或多个链路中继器140可以被用来在基站和移动站之间转达消息。链路中继器将在下面结合图7B进一步进行描述。
在一些应用中和如图1中所示，可移动物体可以位于由限制边界148包围的限制区域、警告区域边界152内的自由漫游区域以及警告区域边界152与限制区域边界148之间的警告区域156中或在其中被追踪。可移动物体可以被允许在自由漫游区域内自由地移动，但是如果物体在警告区域内移动，则可以警告其正在接近限制区域边界148。可以根据对象所处的位置采取不同的纠正行动(例如，在自由漫游区域内无行动，在警告区域中的警告，和在物体通过限制边界(在出去的路上)时限制行动)。如果可移动物体从限制区域的外部移动到内部(例如，物体返回自由漫游区域)，则可以采取额外的或不同的行动。
例如，在零售商店应用中，室内区域可以代表商店。移动站可以被安装在购物推车中或购物推车上。自由漫游区域可以包括商店和与商店相关联的停车场。购物推车可以在自由漫游区域内自由地移动。限制区域边界148可以包括在停车场外面的周边。可以例如通过在推车离开限制区域之后阻止推车移动(例如，通过锁定或禁止推车车轮的旋转)的制动机构来防止购物推车离开限制区域。警告区域能够表示自由漫游区域和限制区域之间的区域。购物推车可以在进入警告区域时提供警告(例如，音频信号或视觉信号)，以警告推购物推车的人推车正在接近购物推车将被刹车的位置。作为另一个示例，在牲畜追踪应用中，电子装置(与移动站一起包括的或与移动站分离的)可以被附接至要追踪或要限制的动物。当动物漫步到警戒区域时，该装置可以发出声音以提醒动物。当动物漫步超出限制区域时，该装置可以施以轻微的刺激来训练动物不要离开限制区域。限制(或警告)区域的边界对于在追踪区域周围移动的不同可移动物体能够是不同的。限制(或警告)区域的边界能够是动态的，和例如基于可移动物体的要素或行为的(例如，生病动物可能被包括在与健康动物不同的区域中)。在一些实施方式中，基站确定(或接收)限制(或警告)边界的更新，并且通过RF链路将该更新传达给适当的移动站(或一些移动站)。
示例低能量GNSS移动系统实施方式
图2A示出了低能量GNSS移动系统的一种示例实施方式。为了说明目的，示出了一个GNSS卫星104、一个基站120和一个移动站160，但这不是限制。GNSS卫星广播其GNSS数据。基站和移动站两者都可以通过它们各自的天线124和天线264接收GNSS卫星广播信号。基站和移动站还包括无线链路(如分别用于基站和移动站的RF收发器236、276)，以彼此通信。为了降低移动站的能量消耗，移动站可以在无线电链路上以比基站更低的功率电平进行发射。基站可以周期性地传输就绪信号以指示其可用性。在美国，基地-移动无线电链路能够使用未经许可RF频带(例如，其中的传输不需要来自无线电通信管理机构的许可证的频带)，例如，900MHz至928MHz、2.400GHz至2.483GHz或5.8GHz(例如，从5.725GHz到5.875GHz的频带)。未经许可的RF频带可以包括工业、科学和医学(ISM)RF频带(例如，B型频带)或非蜂窝RF频带(例如，在被许可用于RF蜂窝通信的那些频带之外的频带)中的频带。未经许可的ISM频带能够包括(在不同的国家或地区)低于1GHz的频带，例如，315MHz至316MHz，426MHz至430MHz，430MHz至432MHz，433.05MHz至434.79MHz，779MHz至787MHz，769MHz至935MHz，以及863MHz至870MHz。
除了天线124之外，所示的基站120包括GNSS接收器228、处理器和数据存储单元232和无线电链路236。GNSS接收器接收来自GNSS卫星的电磁信号，并且将嵌入在该信号中的或与该信号相关联的信息转换成数字数据格式，以便处理器和数据存储单元进行处理和存储。处理器计算各种数据以供给移动站。这样的数据对于移动站使用具有低能耗的GNSS信号(其保持电池寿命)来估计其位置是有用的。处理器产生通过无线电链路与移动站进行通信的消息。处理器还处理从移动站或CCU 128接收到的消息。基站120能够由干线电源供电。
所示的移动站160包括天线264、GNSS接收器268、处理器和数据存储单元272、无线电链路276、电源296和位置传感器280。移动站通过天线264接收GNSS信号。GNSS接收器接收来自GNSS卫星的电磁信号，并且将嵌入在该信号中的或与该信号相关联的信息转换成适合于通过处理器和数据存储单元处理和存储的数字数据格式。处理器计算各种数据以供给基站。这些数据对于基站在估计移动站的位置时是有用的。处理器产生通过无线电链路与基站进行通信的消息。处理器还处理从基站接收到的消息。
位置传感器280能够提供非GNSS位置估计，例如，产生不包括GNSS卫星信号的测量值的测量值的位置传感器。一个或多个非GNSS传感器(例如，加速度计，磁力计，惯性测量单元(IMU)，陀螺仪，磁航向传感器，罗盘，车轮旋转传感器，计步器，步态传感器，光学传感器，VLF传感器，EAS传感器，RFID传感器，RF传感器，超声波传感器等)能够被包括在移动站中，并且至少部分地通过位置传感器使用来估计位置(例如，经由航位推算算法)。在一些情况下，位置传感器280可以能够直接地从测量值确定位置(例如，感测在特定位置处的VLF埋地线的VLF传感器)，而在其他情况下，位置传感器可以使用其它部件或其他传感器进行位置确定(例如，与罗盘和航位推算算法一起使用的计步器)。计步器或步态传感器能够包括加速度计或IMU。例如，位置传感器280能够是包括磁传感器(例如，罗盘)以提供移动站的航向的航位推算传感器。航位推算传感器还能够包括车轮旋转传感器，以提供对被附接到具有车轮的物体的移动站行进的估计距离。磁航向和距离估计的组合能够被用于航位推算算法，以提供移动站的位置估计。测量接收信号强度指示器(RSSI)的传感器能够提供移动站与无线接入点108之间的估计距离。光学传感器或RF传感器能够基于由遍布追踪区域144或位于追踪区域144内的某些位置的一个或多个光学信标、超声波信标或RF信标112发射的信号来提供位置估计。例如，超声波传感器或RF传感器能够分别从自超声波信标或RF信标接收到的信号中测量飞行时间，其可以分别地基于声速或光速转换成距离信标的距离。能够使用多个信标来对移动站的非GNSS位置进行三角测量。
作为这样的非GNSS传感器的示例，如果移动站被限制(无论什么原因)通过已知位置处的门户(例如，图1中所示的开口136)，则移动站上的RF传感器可以检测来自安装在开口136上或其附近的RF发射器或信标的短距离信号。RF信号能够包括开口的位置，为移动站提供良好的位置估计(例如，用于重置航位推算位置估计)。RF传感器能够被配置为近场通信(NFC)，蓝牙，低功耗蓝牙(BLE)，IEEE 802.15或任何其他类型的无线网络协议。
移动站160的电源296能够包括电池(例如，可更换的或可再充电的)，电容器(例如，高能量密度电容器如超级电容器)或者适用于可移动物体使用的任何其他非主干线能源。可以使用前述的组合。这种电源296典型地具有有限的能量储备(例如，电池容量的量)。如所讨论的，许多常规GNSS接收器的缺点是它们相对较高的功率需求，导致电源296的相对较短的寿命。本文中所描述的低能量GNSS系统的实施例能够降低移动站中的功率消耗，导致电源296的寿命大幅变长。
图2B示出了低能量GNSS移动系统的另一种示例实施方式。为了说明目的，示出了一个GNSS卫星104、一个基站120和一个移动站160，但不作为限制。GNSS卫星广播其GNSS数据。基站和移动站两者都能够通过它们各自的天线和低噪声放大器(LNA)单元244、284来接收GNSS卫星广播信号。基站和移动站两者还包括无线链路(如分别用于基站和移动站的收发器236、276)，以彼此通信。
除了天线和LNA单元244之外，所示的基站120还包括被划分为模拟部分248A和数字部分248B的GNSS接收器，处理器和数据存储单元232，无线电链路236，和精密时钟支持部件252。LNA能够放大低功率GNSS信号，只有信噪比(SNR)略有降低。精确时钟支持部件提供将基站时钟同步到GNSS卫星时钟以及帮助将移动站时钟同步到基站时钟的功能。由于基站(典型地)不是受能量限制，它能够连续地接收GNSS卫星信号，并且保持其时钟与GNSS卫星时钟同步。能量受限的移动站能够在需要的基础上将其时钟同步到基站时钟。通过时钟的两个成对同步，移动站时钟能够(间接地)同步到GNSS卫星时钟，使得移动站能够从具有比不同步的时钟的能量消耗更低的GNSS卫星取得信号。
所示的移动站160包括天线和LNA单元284，被划分成模拟部分288A和数字部分288B的GNSS接收器，处理器和数据存储单元272，无线电链路276，航位推算传感器280A，备选的精度位置传感器280B，和精密时钟支持部件292。移动站通过天线和LNA单元284接收GNSS信号。
GNSS接收器接收来自GNSS卫星的电磁信号，并且将嵌入在该信号中的或与该信号相关联的信息转换成数字数据格式，以便处理器和数据存储单元进行处理和存储。模拟GNSS信号典型地在接收器的模拟部分和数字部分之间的接口处通过模数转换器(ADC)进行采样和数字化。根据本公开的实施方式中的低功率GNSS接收器系统的优点是降低了GNSS接收器的数字部分所需的处理以及所导致的功耗的降低。例如(并且如本文中进一步进行描述的)，移动站能够利用从基站接收的GNSS信号中的代码边界上的定时数据，在码边界处或其附近开始采样，并且如果采样的开始与代码边界无关，则对GNSS信号的较短块而不是移动站采样。结果，数字部分288B中的电路例如数字信号处理(DSP)滤波器和相关器，能够比传统的GNSS接收器更小和更能量有效。
位置传感器能够提供非GNSS位置估计。为了说明，航位推算传感器280A与备选的精密定位传感器280B被分开。航位推算传感器可以是包括磁传感器、旋转传感器或陀螺仪、加速度计和微控制器的组合的惯性系统，以将方向和距离数据转换成位置数据。备选的精密位置传感器可以包括其他位置传感器，包括上面结合图2A描述的那些位置传感器。在一些实施方式中，惯性系统可以被复位并且通过采用由非GNSS传感器(例如，用于检测来自在已知位置的门户处的发射器的短距离信号的RF传感器)估计的或来自作为新的初始位置的GNSS系统的估计位置来使其累积误差被清除。因此，可以减少航位推算估计中的位置漂移误差，使得移动站160连续地具有其位置的相当准确的估计。
在一些实施方式中，移动站和基站之间的双路(双向)通信能够使用美国专利No.8,463,540“用于追踪轮式车辆的位置和状态的双路通信系统(Two-Way CommunicationSystem for Tracking Locations and Statuses of Wheeled Vehicles)”中所描述的通信协议，该专利通过其整体引用并入本文中。在一些实施方式中，移动站和基站之间的双向通信在美国可以处于未经许可的频带中，例如，900MHz至928MHz，2.4GHz至2.483GHz或5.850GHz至5.925GHz。在一些实施方式中，移动站能够实施美国专利No.8,046,160“用于轮式物体的导航系统和方法(Navigation Systems and Methods for Wheeled Objects)”中所描述的导航技术(例如航位推算)，该专利通过其整体引用并入本文中。这些专利中所描述的双向通信协议和航位推算技术可以特别地有利于其中移动站被附接到或被包括在人力推进的轮式推车中(例如，在购物推车的框架或车轮中)的低能量GNSS系统实施例。一些这种轮式推车实施例的移动站可以利用包括车轮功率发生器的电源，例如在美国专利号No.8,820,447“轮式物体的发电系统和方法(Power Generation Systems and Methodsfor Wheeled Objects)”中所描述的，该专利通过其整体引用并入本文中。
示例低能量GNSS移动系统处理及通信流程
图3示出了在低能量GNSS移动系统中提供移动站和通过基站执行的示例处理功能和通信功能。由移动站执行的功能出现在左侧的方框中。由基站执行的功能出现在右侧的方框中。
在方框301，移动站在其休眠参数中指定的时间唤醒，或当满足在其休眠参数中指定的条件时唤醒。休眠参数可以存储在存储器272中。移动站中的时钟振荡器可能需要预热时间来稳定。因此，移动站可以监视振荡器的属性，例如短期频率漂移，以确定振荡器是否稳定在预定范围内。在方框302，移动站估计其当前位置。这种估计可以基于如结合图2A和2B所描述的来自航位推算传感器和/或另一个非GNSS位置传感器的输出。这种估计可以包括移动站的当前估计位置，以及可选地，包括与估计位置相关联的不确定性度量。例如，位置和不确定性估计可以表示为一系列位置。在基于非GNSS传感器的位置估计不依赖于时钟振荡器的稳定性的情况下，可以在振荡器的预热期间执行估计。在时钟振荡器变得稳定之后，移动站经由无线电链路276向基站传输其位置估计及其本地时钟值。本地时钟值能够在相对于传输开始的固定时间被捕获，并且被保存到移动站的本地存储器，如方框317所示。时钟同步在下面结合图7A和7B进一步进行描述。
在方框303，基站经由无线电链路236从移动站接收消息。基站至少部分地基于来自移动站的消息中的本地时钟值更新其移动站时钟的模型。基站计算移动站的时钟校正值，并且将该值传输到移动站，如方框304所示。在方框306，基站估计哪颗GNSS卫星是最有可能在移动站的视野中。这种估计能够至少部分地基于移动站的被包括在来自移动站的消息中的估计当前位置。
对于可见卫星的这种估计能够包括另外的考虑，例如，在关注的方向上减少或最小化精度扩散因子(DOP，例如几何精度扩散因子(GDOP))。基站还计算码相位，和可选地，被包括在发送到移动站的信息中的每个卫星相关联的多普勒频移。在方框307，从基站发送到移动站的这个信息(例如，卫星捕获信息)至少包括移动站能够尝试取得其信号的一个卫星组，和与每颗卫星相关联的在C/A码和/或W码上的码相位(例如，该组中的每颗卫星广播的时刻接下来将在移动站的位置的代码边界处)。该卫星组能够被提供作为可视卫星的列表，并且在某些情况下，作为排序列表提供，其中更合需要的卫星(用于精确位置估计的)高于不太合需要的卫星进行排列。下面进一步说明列队。
虽然能够基于来自少至四颗GNSS卫星(假定移动时钟不与卫星时钟同步)和少至三颗GNSS卫星(假设移动时钟与卫星时钟充分同步)的信号来确定位置，但是该组能够包括多于三颗或四颗卫星以在不是所有最少数量的卫星在移动站可见或在移动站处产生具有高接收SNR的信号的情况下提供替代方案。该信息还可以包括与该组中的每颗卫星相关联的多普勒频移。对于以比GNSS卫星速度更小的速度移动的移动站，多普勒频移基本上独立于单个移动站。相反，多普勒频移取决于单个卫星位置，并且对于靠近地平线的卫星而言更大。发送到移动站的信息可以额外地包括用于移动站GNSS接收器的初始化参数，例如用于锁频环或锁相环(PLL)的参数。
该组中的卫星可以根据一个或多个排序标准进行列队。例如，沿着移动站的移动方向紧密对准的卫星信号可以为位置估计提供更好的分辨率。因此，对于在平坦地形上移动的移动站，靠近地平线的卫星可以为地面位置估计提供更好的分辨率的信号。然而，来自靠近地平线的卫星的信号通过较长的电离层路径到达移动站，并且可能比来自高空卫星的信号承受更大的误差。来自地平线附近卫星的信号也倾向于具有更大的多普勒频移。因此，对卫星进行列队涉及到平衡反作用因素如上述讨论的那些。列队还可能取决于附加信息如更新的电离层模型的可得性。
来自基站的卫星捕获信息还可以包括对移动站确定从该组中的哪个GNSS卫星取得GNSS信号有用的选择信息。该选择信息可以包括要取得的卫星的顺序，其中该顺序可以基于偶然性。例如，如果不发生意外事件，则使用第一捕获顺序，而如果出现偶然事件，则使用第二捕获顺序。作为示例，这样的选择信息能够包括位置接近的两颗卫星，使得如果移动站不能从一颗卫星取得良好质量的信号，则移动站可以跳过捕获来自另一颗卫星的信号。为了说明，该组中的卫星#4和#5两者都可以从移动站的视角看位于山附近，使得如果移动站不能从卫星#4取得良好质量的信号，则移动站应该跳过捕获来自卫星#5的信号，因为该信号也可能被山阻挡。作为另一示例，卫星位置信息可以被用于指定都在关注的方向上的主卫星和备用卫星。如果移动站不能从主卫星取得良好的信号，则移动站能够尝试从相应的备用卫星取得信号。作为说明，假设卫星#3位于移动站的移动方向上。卫星#7位于相反方向上，与卫星#3成180°。来自这两颗卫星的信号可能能够在移动方向上的位置估计中提供良好的分辨率。因此，如果移动站不能从卫星#3取得良好的信号，那么从从该组中的卫星#7可能比卫星#5和#6取得的信号更好，因为其列队较高，移动站正常地将在卫星#7之前尝试从卫星#5和#6取得信号。用于对卫星进行列队的关注方向和附加示例因素的描述将在下面结合图6A和6B进行讨论。
在方框305，移动站从基站接收时钟校正信息。移动站然后对其时钟进行校正，例如通过调整PLL来调整移动站的时钟速率。时钟校正后，移动站的时钟与基站的时钟同步。由于基站的时钟能够并且可能与GNSS卫星时钟同步，所以在时钟校正之后移动站时钟也同步到GNSS卫星时钟。
在方框308处，移动站从基站接收卫星组和相关联的捕获信息。使用来自基站的这些信息，移动站能够取得GNSS信号。通过与GNSS卫星时钟同步的时钟和由基站提供的码相位定时信息，移动站能够在精确的时间例如在码相位转换时或接近码相位转换上)开始取得GNSS卫星信号。因此，移动站能够在正确的时间开始捕获并且只捕获一小块信号，而不是可能多次搜索码相位转换而取得大块的GNSS信号，从而节省大量的能量。例如，10μs长的信号块(例如，以200MHz采样的2,000个数字样本)可能是足够的。在其他情况下，移动站可以在小于1μs、1μs至100μs、100μs至1000μs或更长范围的时间段内搜索GNSS信号。
在方框309，数字化的基带原始数据从GNSS接收器转移到处理器272。根据接收器的模拟部分的实施方式，该原始数据可以是仅同相的(I)或同时同相和正交(Q)。
在方框310，处理器预处理该数字化的基带原始数据，主要是在获得被发送到基站的码片转换时间，在方框311中。为了估计来自GNSS信号的码片转换时间，移动站能够从排序表中的第一颗卫星所使用的代码开始解扩所取得的信号，从列表中继续下行，并且在从定位需要的最小数量的卫星获得优质信号之后停止。如上所说明的，根据移动站的时钟是否与卫星时钟同步，最小数量的卫星是三颗或四颗。与每颗卫星相关联的参考扩展码被存储在移动站中，例如被存储在数据存储器272中。解扩信号，例如相关器的输出，包括指示对应的接收信号的质量的属性，例如功率、相关器输出中的峰值的宽度(例如，3-dB)和SNR。移动站能够以低能耗计算出这些质量指标。
接收信号的质量的确定可以部分地基于与解扩信号相关联的一个或多个属性。高质量信号的标准以取决于许多因素，例如，移动站的GNSS接收器的性能，外部辅助信息的可得性(例如，最新的电离层模型)，位置估计的期望精度水平或所需精度水平，GNSS信号失真的来源和性质(例如，宽带与窄带干扰)等。在某些情况下，在某些运行场景中，被认为对实施例而言是良好的信号质量可能不足以用于不同情况下、不同运行场景中的另一实施例。因此，以下优质信号的示例不是限制性的。
例如，如果其是码片时间的一部分，例如码片时间的1/4、1/2或3/4，则相关器输出中3-dB的峰值宽度则可以被认为是良好的。例如，10.23MHz P(Y)码片速率的码片时间的一半转化为小于49纳秒。不同码片速率的不同分数(例如，3/4)转化为不同的宽度。作为另一示例，在捕获模式中的常规GNSS接收器(例如，从冷启动取得GNSS卫星信号)可能比追踪模式中的接收器需要更高的接收信号功率(例如，高达4至16dB)。例如，在距地平线5度的地球表面处接收的L1 C/A码上的标称GPS功率为在LNA的输入端处约-129dBm(假设各向同性天线和平均无雨天气)。在同等状态下接收的P(Y)码上的标称GPS功率为-132dBm，约低3dB。在捕获和追踪模式下，常规GPS L1接收器在LNA输入端处测得的接收信号强度的指定性能水平(例如，在信号质量能够被认为良好的或其以上的最低水平)可以分别是-150±3dBm和-160±3dBm，为大气中水分含量较高的退化条件留下余量。上文描述的一个或多个因素可以改变这些指定的性能水平。当不在自主模式下操作时，移动站GNSS接收器的实施例可以与追踪模式中的常规GNSS接收器类似地起作用。然而，一些应用可能对GNSS接收器的实施例施加设计目标。例如，本文中描述的一些零售商店购物推车和牲畜追踪应用可能不允许具有良好的天线设计(例如，各向同性)，在移动站的地平线附近例如0dBic增益。不受尺寸、形状和重量等因素的重大限制的基站能够被设计为有良好的非移动天线。然而，对于可能需要被放置在例如购物推车手柄中或在围绕动物颈部放置的颈圈中的移动站天线，可能需要性能上的妥协。因此，在非自主模式中用于GNSS接收器的良好接收信号强度可以更接近于捕获模式下的常规GNSS接收器，例如在LNA输入端处是-150±3dBm。
如这里所讨论的，移动站和基站之间的时钟同步可以是足够的使得最少三颗GNSS卫星能够用于位置估计。从三颗而不是四颗卫星取得GNSS信号可能会降低能耗。然而，时钟同步可能足够差，使得所产生的位置估计(来自三颗卫星)不是特别准确的(尽管它可能在准确度不那么重要的某些情况下是可用的)。因此，在许多商业场景中，由移动站捕获的卫星的最小数目往往是四颗。
由移动站解扩的特定卫星可以是或可以不是来自基站的排序表中的前三或前四。例如，通向在前面的卫星中的一颗的视线可能被物体暂时阻挡。在这种情况下，移动站可能无法从这颗卫星获得良好的信号。以这种方式，与对于确定移动站位置必要的卫星比，移动站不会将来自更多卫星的信号解扩，从而减少与GNSS位置确定相关的能量消耗。此外，由于来自基站的卫星列表能够根据其来自移动站的可视性在某种程度上进行列队，所以根据列表中的列队的行进能够除了由于意外原因如临时堵塞外，将信号被移动站解扩的卫星数量最小化。
移动站还能够计算移动站尝试接收其信号的每个卫星的SNR。SNR是接收信号的质量指标，可以用低能耗来计算。在方框311，移动站可以将计算到的SNR作为消息的一部分发送到基站。移动站还能够验证没有码相位误差，如方框318所示。码相位误差可能有不同的原因，包括时钟同步误差，移动站位置估计误差(方框302)，GNSS信号传播路径误差等。如果移动站检测到码相位误差，则移动站可以采取一个或多个纠正措施。例如，移动站可以返回到方框302并且从此处重复其过程，这可以改正误差(例如，通过将移动站时钟重新同步到基站时钟)。移动站可以增加搜索窗口的宽度以从相关器中获得峰值，如果其是由于移动站的估计位置中的误差导致的，则可以帮助解决该误差。移动站可以确定，来自与码相位误差相关联的卫星的信号不能够(此时)成功地被取得，并且继续对来自捕获列表上的另一颗卫星的信号进行预处理，或者采取另一个动作作为响应。
通过使用具有更高码片速率的GNSS信号中的代码，移动站能够将其定时精度微调至准确度为例如码片的分数(例如，四分之一)。例如，GPS系统中的精(P)码的码片速率是C/A码的码片速率的10倍。移动站没有参考精(P)码，因为精(P)码用军事密钥进行加密。然而，为了确定导航消息中的码片转换，移动站能够依赖于加密密钥、加密(W)码的低频率变化，而不能解密加密的P(Y)码。码片转换能够通过相对于相关器窗口移动数字化的GNSS信号和在相关器输出中定位峰值来进行定位。与常规GNSS接收器/处理器相比，通过与GNSS卫星时钟的(间接的)时钟同步，根据本公开的移动站能够将相关器峰值定位在较小的移位范围内。例如，假设通过基地-移动RF链路和4-sigma码相位容差电平的时钟同步误差是正态分布，则±2μs的移位窗口可以是足够的。假设码片间隔相对于移位范围是较短(如果使用P(Y)这是可能的)，移位范围能够主要地基于移动站在捕获包括基带中的码片转换的码片序列时的时钟同步准确度。例如，如果假设时钟误差是正态分布的，那么数个(例如，1，2，3，4或更多的)sigma移位窗口典型地就足够了。预期的时钟同步sigma在0.5*(1/RF链路比特率)的顺序上。因此，在RF链路比特率是约1Mbps的实施例中，对于4-sigma移位范围，移位窗口可以是约±2μs。在其他实施例中，移位速率能够在从约0.5μs到约10μs、10μs到1000μs或其他一些范围的范围内。
作为移动站的定时精度的微调的结果，在一些实施方式中，用于移动站中的GNSS接收器/处理器的数字部分中的相关器的电路比常规GNSS接收器/处理器其中的那些更小，并且消耗的功率更少。在使用P(Y)码进行定时的系统中，在方框307，从基站发送到移动站的消息能够包括每一颗可视卫星的加密(W)码的码相位信息。
在方框312，基站从移动站接收消息。使用消息中的卫星信号转换定时信息，基站能够通过解GNSS导航方程(例如，计算位置/速度/时间(PVT)解决方案))来计算移动站的位置。定时信息可能足够用于移动站更新位置的计算，在这种情况下，基站移动到方框313。在另一方面，定时信息可能变得不足，并且基站不能够计算出移动站的更新位置。在这种情况下，该过程返回到方框306并从其开始重复。定时信息的充分性可以从相对于与位置估计相关联的期望准确度水平的置信水平来确定。置信水平又可以基于移动站发送的质量指标。期望的准确度水平在不同的环境或应用中可以是不同的。从在相同消息的与不同卫星相关联的定时信息的计算得到的估计统一性也能够提供置信水平的度量。例如，如果被包括在定时信息消息中的大多数卫星的信号计算得到的PVT解决方案中的误差彼此接近，而被包括在定时信息消息中的少数卫星的PVT解决方案中的误差与所有其他的相差很大(包括例如在少数群体中彼此相差很远)，则来自该大多数卫星群的估计的置信水平可能较高，而来自少数卫星群的估计的置信水平可能较低。相关器峰值的置信度能够由质量指标如峰值的锐度(例如，半峰全宽)、特定时间时特定卫星的SNR等来表明。
在方框313，基站能够更新其与移动站相关联的路径记录。基站还能够为移动站计算更新的休眠参数或更新的休眠区域。然后，基站向移动站传输更新后的位置。基站还能够向移动站传输更新的休眠参数或更新的休眠区域信息。在移动站的移动或动作由基站引导或通过基站引导的情况下，基站能够计算和传输指令给移动站来指示其移动或动作。基站还可以计算和传输数据以协助移动站调整其非GNSS位置传感器。
在方框314，在从基站接收到消息之后，移动站更新其自己的位置(基于从基站接收到的更新位置)，并且可选地，调整或重置其位置传感器，例如惯性测量系统或航位推算系统。如果消息还包括更新的休眠参数或更新的休眠区信息，则移动站能够更新其休眠参数，或者有明确地陈述或可从与消息中的休眠区有关的信息推导出。如果有的话，根据来自基站的指令，移动站可以重定向其移动或动作。移动站然后能够传输确认(ACK)消息并且将自身置于休眠模式中(基于休眠参数)，如方框315所示。根据其休眠参数，移动站接着将唤醒并且从方框301重启。基站从移动站接收ACK消息，并且在方框316，该过程完成一个周期。
基站或移动站可以基于多个考虑来确定休眠参数。例如，在地理围栏应用(例如，本文中所描述的购物推车围堵应用或牲畜围堵应用)中，休眠参数可以部分地基于在移动站与地理围栏或边界148内的限制区域中的边界或障碍之间的当前距离或未来时间的预测距离。休眠参数能够考虑动态地理围栏，其中地理围栏的边界随时间或其他参数而变化。两个移动站之间的距离可能是需要避免碰撞的休眠参数进行确定的一个因素。休眠参数可以包括显式唤醒或休眠状况或移动站能够使用来计算唤醒或休眠状况的信息。休眠是指移动站的GNSS部分的非活动状态。移动站的其他部分可以保持活跃。例如，当GNSS部分处于休眠状态以监视环境或状态、基于改变的环境或状态来计算新的唤醒条件以及处理航位推算数据时，处理器和传感器可以保持活跃。
参考图3所描述的功能旨在说明本公开的范围，而不是限制本公开的范围。在其他示例中，处理块中的一个或多个可以被重新排列、组合或删除。
示例自主模式和独立模式
当移动站没有与基站接触时，低能量GNSS移动系统能够实现自主模式以供使用。由于各种原因，例如临时通信路径阻塞、临时基站中断或站超出通信范围，移动站可能会失去与基站的接触。低能量GNSS移动系统能够通过采用冗余基站或通过可选的使用本文所描述的链路中继器140来减少这种情况的发生。在自主模式中，移动站可以经由常规GNSS方法通过GNSS信号来计算其位置。在自主模式中，移动站可以使用缓存的电离层模型来至少部分地校正位置确定中的误差。低能量GNSS移动系统中的移动站能够通过牺牲位置估计的准确度来降低自主模式的能量消耗。例如，在经由天基增强服务(SBAS)接收电离层网格校正所需的(相对较长的)时间内不维持GNSS接收器能够降低能量，尽管可能以准确度为代价。捕获来自卫星的伪距包括捕获码片转换和执行位置估计。多个捕获的伪距能够提高PVT解决方案的准确度。因此，每颗卫星捕获更少的伪距也能够降低能量，同样可能以准确度为代价。
低能量GNSS移动系统还能够实现独立模式。在该模式中，移动站不向基站提供初始位置估计(参见例如图3的方框302)。基站可以使用其自己的位置或移动站的最后计算的位置作为移动站的初始位置来执行方框306处的估计。这种模式在移动站行进不远离基站时或在连续的处理周期之间能够有效。可以调整处理周期的频率以增加该独立模式的有效性。该模式在非GNSS位置传感器在移动站上不可用时很有用。
示例低能量GNSS移动系统活动定时
图4示出了示例移动站的活动周期的示例。图形404示意性地示出了移动站中的活动突发的示例。水平轴代表时间。垂直轴代表功耗。在这些突发之间是睡眠周期，其中至少移动站的GNSS部分被置于休眠模式并且消耗很少的能量。活动占空比较低以保持总体能量消耗低，并且能够基于例如移动站的速度、移动站对追踪区域边界或另一个移动站的接近等的考虑来进行调整。
图形408放大图形404中的一次活动突发。水平轴表示时间(与图形404中的水平轴处于不同的比例)。垂直轴代表功耗(与图404中的垂直轴处于相同比例)。与图形408中的突发相关联的编号对应于图3中的方框编号。在图3所示的处理循环中，移动站内有活动突发。突发的宽度示意性地示出了与图3中的方框相关联的活动的持续时间。突发的高度示意性地示出了与图3中的方框相关联的活动所消耗的平均功率。对于该说明性示例，下面列表显示了持续时间和平均功率。这些值被提供来用于说明本公开，而不是对本公开的限制。不同的实施方式能够具有不同的值集合。此外，使用相同的低能耗GNSS实现的不同操作场景也可以导致不同的值集合。例如，如果系统和环境条件允许位置估计使用较少数量的接收到的P(Y)码片(例如，1,000被用于下面的估计)，则可以减少与方框309和310相关联的功率消耗。
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图形412示意性地示出了GNSS信号中的码相位转换的示例。通过来自基站的时钟同步和码相位信息，移动站能够在方框309基于码相位转换(例如，特定码片转换)的定时来启动其信号捕获。因此，移动站的GNSS接收器能够在相当短的时间段内被接通以取得GNSS信号，从而降低能量消耗。
示例预处理的GNSS数据
图5示出了示例预处理的GNSS数据。响应于其接收到GNSS信号，移动站生成预处理的GNSS数据500，并且将该数据传输给基站，例如如图3中的方框311和312所示的。在该示例中，预处理数据500包括由基站发送的可视卫星组中的数颗卫星例如移动站试图获取信号的卫星的估计的码片转换时间。数据500可选地包括来自该数颗卫星中的每一颗的信号的质量指示符。当移动站未能从卫星取得信号时，移动站可以在预处理数据中表明。在图示中，移动站无法取得卫星#3。因此，与卫星#3相关联的预处理数据被示为不可用(N/A)。为了补偿取得卫星#3的失败，移动站取得卫星#7，并且包括卫星#7的预处理数据。卫星#7代替卫星#3可能是由于关注方向考虑，如上文中结合图3中的方框307的描述所描述的。
在移动站中完成的预处理量和预处理数据的内容可以基于例如技术、设计的复杂性和能量消耗限制等因素而改变。低能量GNSS移动系统的一个主要目标是降低移动站的能耗。通过执行更多的预处理和传输较短的预处理数据消息(传送更短的消息所用的能量更少)可以减少移动站的能量消耗，因此进行这种实施可以是有益的。这可以是因为半导体技术的进步降低与处理相关联的功耗。另一方面，与传输相关的功耗可能至少部分地受到物理学限制，并且可能不会随着技术的进步而直接按比例变化。因此，低能量GNSS系统可以执行优化处理以为移动站选择要执行的预处理量以及向基站发送的预处理数据500的量。
示例机器学习
基站或远程服务器(例如，CCU 128)可以累积关于移动站从GNSS卫星取得信号的能力的统计信息。这样的统计可以用于改进追踪区域的基站的模型、移动站条件和/或将来的卫星选择。例如，在预处理数据500中，由于相关器输出中的峰太宽，所以移动站可以额外地表明无法取得卫星#3。如果随着时间的推移，统计学显示对于相对于移动站的某个方向中的卫星，特定的移动站经常遇到类似的捕获失败，则基站能够推断移动站发生故障，或者基站能够将在这个方向上移动站缺陷合并在在其移动站模型中。然后，基站可以将移动站标记为维护的候选者，或者可以在将来排列的发送到该移动站的卫星的排序表中消除在该特定方向的卫星。作为另一示例，如果统计学显示在追踪区域中的特定位置中(例如，边界144内)的移动站一般地在从某个方向上从卫星取得卫星信号时存在问题，则基站可以推断某种障碍存在于该方向，并且更新其追踪区域的模型。在例如由基站使用的追踪区域的地图没有(最新的)高程信息时，这可能是有用的。
在各种实现中，基站或CCU可以利用机器学习算法来处理累积的卫星捕获统计资料，以更新移动站移动的环境模型，了解先前未知的障碍物存在(并且阻挡来自某些方向的GNSS信号)，或学习可用于向移动站传输更好的卫星捕获参数的其他模式。机器学习算法可以包括神经网络，决策树，支持向量机，概率统计方法(例如，贝叶斯网络)，数据挖掘等。机器学习技术能够用分析或提供关于追踪环境的地理空间数据的地理信息系统(GIS)进行补充。
示例运行场景
图6A示出了低功率GNSS移动系统的一些运行场景的示例。虚线620表示追踪区域的边界。曲线640和660分别表示两个移动站即移动站A和移动站B的移动。曲线上的空心圆表示移动站从睡眠模式唤醒时的位置。曲线上的实心圆表示移动站进入睡眠模式时的位置。来自空心圆的小箭头示出了该位置/时间处的关注方向。关注方向可以包括朝向附近的移动站或其他障碍物(例如，以避免碰撞)的方向或朝向追踪区域边界620的最近部分的方向(例如，其中在地理围栏场景中可能发生限制动作)。围绕周边的六个箭头示出了GNSS卫星相对于追踪区域的位置。
当从移动站可看到更多的GNSS卫星时，基站至少部分地基于其在关注方向对准确度的贡献来对卫星进行排序能够是有益的。在相对于信号形成估计基础的卫星的方向的不同方向上，位置估计具有不同程度的不确定性。GDOP是这种效果的来源。作为另一示例，通常地期望在移动站的移动方向上在更大精确程度上决定移动站的位置。
当移动站A在图6A中的图示中的第一次和第二次唤醒时，与移动站A的位置相关联的关注方向是其移动的方向。这提供与曲线640上两个最左侧的空心圆644和648处的曲线紧密对齐的两个小箭头示出。因此，由于卫星#1和#4比其他卫星与关注方向更紧密地对齐，所以基站可以在第一唤醒周期(从空心圆644开始)对这两颗卫星列队更高。由于卫星#1和#4从移动站A的角度来看几乎处于相反的方向，所以在位置估计中使用这两者也减少了GDOP。出于同样的原因，基站可以在第二唤醒周期(从空心圆648开始)在排序卫星时偏向卫星#2和#5。当移动站A在图示中第三次唤醒(从空心圆652开始)时，移动站B正在接近移动站A，如通过曲线660和空心圆664所示。因为避免碰撞成为重要考虑因素，所以与移动站A相关联的关注方向指向移动站B。因此，基站能够偏向沿着关注方向(尽管在相反方向)的最紧密对齐的卫星#2。在第四唤醒周期(从空心圆656开始)期间，移动站A靠近追踪区域边界620。因此，主要的关注方向指向最接近移动站A的边界上的一个点。
低能量GNSS移动系统的实现能够通过一种或多种方式估计移动站的方位或移动方向。例如，移动站能够基于来自航位推算传感器的数据来估计其方位。基站或移动站能够基于移动站位置的历史记录，估计移动站的方位。该历史记录可以基于GNSS数据、非GNSS数据或两者的组合。
图6B示出了低能量GNSS移动系统的运行场景的另外的示例。图形代表与图6A中所使用的那些相似。另外，图6B示出了表示可以阻挡看向卫星的视线的结构物的矩形692。该结构物可以是建筑物，小山，大型车辆(例如，卡车)等。附接到空心圆的翼状波瓣示意性地表示与移动站GNSS天线相关联的天线方向图。
在移动站GNSS天线的天线方向图不是半球形的情况下，基站可以包括天线方向图和移动站的方位作为对卫星进行排序的因素。基站能够抵制在移动站天线方向图的弱方向上选择卫星。通过降低天线方向图的弱方向中的卫星列队，基站能够降低移动站由于天线方向图处理弱信号或根本无法取得卫星的可能性，从而降低移动站的能量消耗。例如，在第二次唤醒周期(从曲线680上的空心圆688开始)期间，具有移动站的天线方向图和方位的知识的基站能够在排序表中偏向卫星#3和#6并且抵制卫星#1和#4。
在基站具有与本地环境相关的信息的情况下，基站能够在选择卫星时考虑这些信息。在图示中，追踪区域中存在结构物692。该结构物在第一次唤醒周期(从曲线680上的空心圆684开始)期间阻挡卫星#7与移动站之间的视线。该结构物也在相同的唤醒周期期间阻挡卫星#1和#6与移动站之间的视线。因此，利用关于卫星、结构物和移动站的位置的信息，基站可以抵制移动站选择卫星#7、#1和#6。障碍物偏向能够超过或胜过天线图案偏向。
如上所述，低能量GNSS系统能够分析从移动站获得的卫星捕获行为，以了解追踪区域。例如，结构物692可能最初不存在于关于追踪区域的GIS信息中，但是经由机器学习，可以从卫星捕获数据中推导出该结构物的存在。因此，GNSS系统的这些实施例能够连续地或周期性地更新他们对追踪区域、移动站的捕获模式等的了解，以提供对卫星捕获参数的更好估计。
低能量GNSS移动站的时钟同步的示例流程
图7A示出了一种用于同步移动站的时钟的流程。为了与GNSS卫星时钟连续地保持时钟同步，能量消耗是昂贵的。连接到外部电源的基站不受能量限制，因此可以保持与GNSS卫星的连续时钟同步。另一方面，移动站通常地由有限的能源供电，并且可能无法负担维持连续的时钟同步，而不耗尽其电源。因此，移动站可以仅在需要的基础上同步其时钟。例如，移动站可以在每个唤醒周期开始时(或每三分之一、五分之一、十分之一或百分之一唤醒周期)同步其时钟。此外，移动站可能遭受各种环境应力，例如温度循环、物理冲击和振动等。环境应力可能会损坏或扰乱移动站的时钟振荡器，增加振荡器的定时误差，并增加对移动站时钟同步的需求。
精确定时协议例如电气和电子工程师协会(IEEE)1588标准中的双消息时钟同步算法能够应用于低能量GNSS移动系统用于时钟同步处理器或控制器能够对数字控制振荡器(NCO)施加频率和相位补偿。可以补偿与振荡器相关联的长期误差源，使短期抖动为零平均值。低能量GNSS移动系统的实现能够通过基站中的时钟将移动站的时钟间接地同步到GNSS卫星时钟。同步可以通过多个通信消息和移动站中的处理来完成。
在图7A中，移动站160通过将其本地时间传输(TX)到基站120并且对该传输进行时间戳记(由(1A)和(1B)示出)来启动时钟同步序列。在接收(RX)传输时，基站根据其本地时钟对接收进行时间戳(1C)。由于基站的时钟与GNSS卫星时钟同步，基站时钟的值与在同一时刻的卫星时钟的值相同。然后，基站通过发送接收时间戳值(1C)并且还对响应进行时间戳((2A)和(2B))来响应。移动站接收消息(2A)，并根据移动站的本地时钟对接收进行时间戳(2C)。基站向移动站发送另一条消息，包括基站最后传输的时间戳值(2B)。移动站接收该第二条消息(消息(3A))并对接收进行时间戳(3B)。移动站然后能够基于本地捕获的时间值和从基站发送的时间值将其时钟同步到基站的时钟。作为同步的一部分，移动站能够校正光速以考虑通信路径延迟。短语“对传输进行时间戳(timestamps the transmission)”(或接收/响应)包括但不限于，相对于传输(或接收)消息的起点通过某个系统元件的时间例如消息信号的起点从天线发射时的时间、在接收器输入端处接收到消息的起点之后5μs的时间等，在已知时间标记准确时间。基站或移动站可以包括精密时钟支持块252和292中的时间戳硬件。包括特殊时间戳数据字段和/或值的消息能够触发时间戳硬件来捕获时间戳。在时钟同步处理中应该被排除的时间戳的偏移，能够从处理中被表征和被减少或被消除。
具有与基站时钟时间同步从而与GNSS卫星时钟同步的时钟的移动站的优点在于，需要较少的(三颗而不是四颗)卫星来为移动站提供精确的位置估计。
图7A所示的示例时钟同步算法可以依赖于在基站和移动站之间存在直接RF路径的假设。例如，该算法可以基于使用基站的位置和移动站的估计位置计算出的直接路径的标称距离来补偿消息在该两个站之间传输所用的时间长度。可能存在这种假设不正确的情况。例如，临时阻挡物例如卡车可能存在于基站和移动站之间的直接RF路径中。在这种情况下，RF信号能够在该两个站之间的反射路径而不是直接路径上行进。
反射路径能够使RF信号降级，使得该两个站不能通过直接路径建立通信。如果发生这种情况，该两个站能够尝试通过链路中继器建立通信，如果可用，或移动站能够进入自主模式，直到与基站建立通信。在基站在RF链路以比移动站更高的功率电平进行传输的实施方式中，移动站可以被提供为具有基站的发射功率电平。移动站能够使用关于基站的发射功率电平的信息，来自基站的RF信号的实际接收功率电平，移动站的发射功率电平和/或基站的接收器灵敏度来确定基站是否能够在RF链路上从移动站接收通信。
确定实际接收功率的来自基站的RF信号可以是指示基站可用性的就绪信号。如果移动站确定在RF路径的当前条件下来自移动站的消息不能被基站接收，则移动站可以进入自主模式，可以临时地增加其在RF链路上的发射功率(在可能增加的能量消耗为代价)，和/或该两个站可以通过该两个站与其具有直接RF路径的链路中继器进行通信(包括时钟同步消息)，以给出三个示例响应。
如果通过两个站之间的RF链路的通信能够通过反射路径来建立，则该两个站之间的消息传播的实际时间长度可以比直接路径上预期的时间长度更长。如果未进行补偿，更长的传播时间能够相对于基站的时钟向移动站的时钟引入定时偏移。这个定时偏移反过来能够降低位置估计的准确度或在位置估计期间导致码相位误差。小的定时偏移可能降低位置估计的准确度。小的定时偏移的示例是码片时间级或更小的偏移，例如，在10.23MHz P(Y)码片速率下小于100纳秒，其转换为在光速下直接路径和反射路径之间约100英尺的差异。较大的定时偏移能够导致位置估计过程中的码相位误差。更大的定时偏移的示例是在数个码片时间级的偏移，例如在10.23MHz P(Y)码片速率下的数百(例如，500、700等)纳秒，或直接路径和反射路径之间的约数百(例如，500、700等)英尺。大的定时误差和小的定时误差之间的截止典型地随实施方式而变化。上面提供的示例值是为了说明而不是限制。
减少由于缺少直接路径而引起的码相位误差的可能性的一种方法是增加搜索窗口的宽度，以获得来自移动站中相关器的峰值(尽管可能以增加移动站的能量消耗为代价)。大小时间误差之间的截止能够随着搜索窗口宽度的增加而增加。通过实际的RF路径损耗(发射功率减去接收功率)来检测反射路径也是可行的。如果考虑到标称距离和两个天线增益，实际的RF路径损耗比预期的大得多，则移动站或基站可以推断接收到的RF信号经由反射路径行进。作为响应，移动站可以临时地增加搜索窗口的宽度，或者该两个站可以通过与该两个站具有直接RF路径的链路中继器进行时钟同步，以给出两个示例响应。
涉及链路中继器的时钟同步的示例流程
一个或多个链路中继器140可选地能够用于在基站和移动站之间转播消息，其中追踪区域可以延伸超出基站和移动站之间的通信范围，或物体可以阻挡从基站到移动站可以执行GNSS位置估计的位置的直接RF路径。在使用一个或多个链路中继器的情况下，链路中继器通常被安装为，使得在追踪区域(例如由边界144包围的区域)中的任何地点处的移动站能够通过一个或多个链路中继器直接或间接地与基站通信。基站和移动站之间的通信可以通过一个或多个链路中继器进行中继。随着移动站的位置改变，不同的链路中继器和/或不同数量的链路中继器可以参与移动站和基站之间的通信。链路中继器能够(例如，经由RF链路)与基站通信，并且将基站的消息转播到移动站(例如，也经由RF链路)。
类似基站，链路中继器可以在无线电链路上以比移动站更高的功率电平进行发射。链路中继器可以周期性地传输就绪信号以指示其可用性。当没有移动站依靠链路中继器进行通信时，基站可以指示链路中继器关闭就绪信号的传输，并且当移动站依靠链路中继器进行通信时，基站可以指示接通就绪信号的传输。图7B示出了通过链路中继器140同步移动站160的时钟的示例流程。字母数字参考表示与图7A中类似的动作或事件。例如，(1A)在图7A和7B中都表示来自移动站160的本地时间消息。与链路中继器140相关联的动作或事件用相应的字母数字参考、末端附以小的“i”标出。例如，(1Ai)表示来自链路站140的本地时间消息。作为另一示例，(4)表示移动站时钟的同步；(4i)表示链路中继器时钟的同步。
图7B所示的实施方式是一种两部分过程。两个部分中的每一个都涉及与图7A所示的那些相似的动作。在第一部分中，在移动站启动时钟同步序列之后，链路中继器将其时钟同步到基站的时钟。在第一部分结束时，链路中继器中的时钟与基站时钟同步，并且因此与GNSS卫星时钟同步。在第二部分中，移动站将其时钟同步到链路中继器的时钟。在第二部分结束时，移动站中的时钟与链路中继器时钟同步，并且因此与GNSS卫星时钟同步。在多个链路中继器转播移动站与基站之间的通信的情况下，图7B中所示的实施方式可以被扩展以覆盖多个链路中继器。
可以利用其他实施方式。例如，如果链路中继器与基站时钟保持同步(例如，在后台)，则图7B所示的第一部分的处理可能不是必需的。此外，如果通过链路中继器的延迟可以精确地表征，则可能不需要同步链路中继器的时钟。在其他实施例中，链路中继器的时钟可以周期性地或连续地与基站时钟同步，并且不一定仅响应于来自移动站的请求而同步的。移动站的时钟能够在需要的基础上被同步到链路中继器时钟。
示例伪卫星系统实施方式
如上所述，伪卫星能够在GNSS卫星的视线被阻挡时提供GNSS信号。图8示出了一种包括伪卫星的低能量GNSS移动系统的示例实施方式。为了说明目的，示出了一个GNSS伪卫星840、一个基站120和一个移动站160，但不作为限制。基站120和移动站160一般地与图2A所示的示例中所示的相同。伪卫星840包括GNSS收发器848、处理器和数据存储单元852、无线电链路276和太阳能电池板844。
在安装伪卫星时，其精确位置可以被输入并且存储在其数据存储器中。当产生通过导航信号发送的导航消息(类似于从GNSS卫星传输的位置数据)时，伪卫星包括该位置数据。导航信号能够包括类GNSS信号。额外地或可替换地，伪卫星的位置数据能够被存储在基站的数据存储器中。基站可以经由基站-移动无线电链路将该位置数据发送到移动站。因为伪卫星的位置典型地不会改变(例如，它是固定的)，或仅不频繁地改变(例如，如果伪卫星被重定位)，则基站可以将伪卫星位置信息发送到移动站一次(例如，对于固定的伪卫星)或根据需要(例如，如果伪卫星被重新定位)。移动站能够将该位置数据存储在其数据存储器中。为了涉及伪卫星的位置估计目的，在基站或移动站中存储的位置数据能够取代GNSS卫星信号中的位置数据(星历)；位置数据可以在来自伪卫星的GNSS信号中被省略。为了本公开的目的，来自伪卫星的GNSS信号在一些情况下可以不包括与在GNSS卫星信号中使用那些的相同或相似的数据结构。例如，来自伪卫星的类GNSS信号可以包括以这样的方式扩展的数据，使得移动站能够从信号获得码片转换时间。类GNSS信号中的数据可以包括特定同步时间的一组码片转换。类GNSS信号能够包括被调制到伪卫星载波频率上的定时码(类似于C/A码或P(Y)码)。类GNSS信号可以被扩展为，使得GNSS接收器中分析来自卫星的GNSS信号的相同的相关器能够额外地或可替换地分析来自伪卫星的类GNSS信号。伪卫星导航信号可以包括唯一地识别伪卫星的信息，例如，导航信号可以调制伪卫星载波频率上的PRN码。
伪卫星通过发射器848发射GNSS信号或类GNSS信号。移动站通过其天线和接收器接收GNSS信号。伪卫星可以在用于基站到移动通信的相同的未经许可RF频带上与基站通信，如图8所示。可替换地，伪卫星可以通过有线连接与基站进行通信。
如在概述中所述，在一些实施方式中，使用接近GNSS卫星所使用的频带的未经许可频带可以是有利的。例如，在美国经非许可频带存在于1626.5MHz至1645.5MHz的频率范围内，接近GPS L1频带。结果，移动站的实施方式可以包括可调谐天线和模拟接收器，其可以在未经许可频带和L1频带两者中都起作用。对于该两个频带使用一个可调谐天线和模拟接收器典型地意味着移动站能够在任何给定时间从GNSS卫星或伪卫星接收，而不是同时接收。
在各种实施方式中，伪卫星RF传输频带能够具有小于约10MHz、20MHz、30MHz或50MHz的带宽，或能够在约10MHz至100MHz的范围内，并且伪卫星RF传输频带能够具有通过小于约100MHz、小于约75MHz、小于约60MHz、小于约50MHz或小于约25MHz与GNSS卫星载波传输频率(例如，L1)分开的载波频率。当前在美国，FCC规则使得L1附近的并且允许未经许可使用的唯一大块频谱是1.6265GHz至1.6455GHz，因此当前在美国伪卫星RF传输频带的最大允许带宽是18MHz，信号居中于1.6355GHz。然而，18MHz带宽足以对具有与P(Y)码相同的10.23MHz的码片速率的信号进行编码。
在低能量GNSS移动系统中，基站能够向移动站发送卫星组和相关码相位。然后，移动站基于由基站提供的码相位定时信息来获取GNSS信号。因此，基站实际上能够确定由移动站获取GNSS信号的定时。基站能够在移动站预期启动信号捕获时指示伪卫星进行传输。由于移动站仅在短时间内获取GNSS信号，所以伪卫星仅能够在相应地短时间内传输。伪卫星能够暂停其GNSS信号的传输，直到移动站再次寻求从伪卫星获取信号。在未经许可频带中的合法操作基于平均传输功率来确定的情况下有益的。例如，联邦通信委员会规定允许通过负载循环增加发射功率高达20dB。传输的低占空比允许远远高于法定许可平均值的实际传输功率(在短时间内)。更高的实际发射功率又转换为来自伪卫星的更高SNR或更长的通信范围。
此外，多颗GNSS卫星同时地传输。甚至GNSS接收器中的轻微定时误差也能够引起来自不同卫星的信号之间的码间干扰，从而降低接收SNR。在低功率GNSS移动系统的安装包括多颗伪卫星的情况下，基站可以指示每颗伪卫星在不同的时间进行发射，以消除接收器定时断开的移动站中的码间干扰和渐增的接收SNR。在每颗伪卫星在不同时间发射的实施方式中，因为码间干扰不是重要的问题，由所有伪卫星使用的PRN码能够是相同的。然而，不同的伪卫星可以使用不同的PRN码以允许鉴别或误差校验。基站可以对被发送到附近的所有移动站的休眠参数进行配置，使得所有移动站将寻求同时从相同的伪卫星取得信号。
如果基站确定在伪卫星附近没有移动站，则基站可以指示伪卫星保持关闭。这更进一步降低了伪卫星的能量消耗。伪卫星的功率消耗可以足够低，以致可以使用替代能量源，例如太阳能电池板844。其他的替代能源包括风力发电。
伪卫星可以就在伪卫星发送其类GNSS的信号之前，通过使用与移动站所用的将其时钟同步到基站时钟类似的时钟同步方法(参见例如参考图7A的描述)，将其本地时钟同步到基站时钟，基站时钟其本身代表GNSS卫星时间。这种同步对于功率受限的伪卫星可以是有利的，因为常规的伪卫星正常地使用相对较高的功率温度补偿的晶体振荡器(TCXO)加上GNSS接收器来校正伪卫星时钟的长期漂移。保持TCXO和GNSS接收器的运行花费相当多的电力，当然也增加了硬件成本。
在某些实施例中，伪卫星仅在由基站命令时传输(例如，因为移动站需要来自伪卫星的导频信号)，并且伪卫星可能不总是需要精确时钟。与自主模式中的移动站(例如当到基站的RF链路丢失时)一起使用的伪卫星一般地将准连续地进行传输，因为伪卫星一般地将不知道移动站何时需要执行定位。在一些这样的实施方式中，只要伪卫星与基站(可能经由链路中继器)通信，伪卫星能够在后台运行时钟同步协议，并且避免必须运行GNSS接收器和TCXO，这降低了能量使用。
涉及零售应用中的低能耗GNSS定位系统的示例状态图
图9示出了一种涉及在示例零售商店应用中的低能耗GNSS定位系统的示例状态图。在这个示例应用中，人力推进购物推车将被定位并且被包括在限制边界内(例如，商店附近的停车场的周边)。如上所述，移动站160能够被布置在购物推车的车轮中和/或在推车的其他零件(例如，框架或手把)中。移动站160可以被附接到购物推车，或者是推车的不可分割部分。移动站160可以具有位于推车的不同零件中的组件，例如，在推车框架或手把中的GNSS部分(其中GNSS天线能够更容易地从轨道运行卫星接收信号)以及在推车车轮中的推算传感器(其中车轮旋转能够被测量以估计行驶距离)。在零售商店安装中，如果笨重或不美观，基站120的GNSS天线124能够被放置在商店的背面，远离客户的视线。基站120可以位于商店内部。伪卫星180能够在商店内(GNSS信号在其中被阻挡或弱)或商店外(如果周围的建筑物、地形或车辆交通阻挡GNSS卫星信号)使用。链路中继器140能够被放置在整个追踪区域内，以增强基站和移动站之间的RF信号。
参考图2A，布置在购物推车中或购物推车上的移动站160包括非GNSS航位推算传感器280(例如，磁航向传感器和车轮中的旋转传感器)，以确定推车的航位推算位置。推车可以包括制动器，其在被致动时阻止推车的移动。例如，推车的车轮可以包括锁定或禁止推车车轮的旋转的制动器。推车还可以包括用于感测推车何时靠近或通过警告边界或限制边界的传感器。例如，推车车轮能够包括感测被埋置在边界处的线中的VLF信号或来自发射出口场的无线接入点的RF信号的RF接收器。如将参考图9中所示的状态转换所描述的，在接收到边界信号之后，推车可以执行围堵动作(例如，提供警告或致动制动器)以将购物推车的围堵维持在限制区域内(例如，以减少推车的盗窃)。
图9中的示例状态图示出了包括被安装在购物推车上或其内的GNSS部分和航位推算传感器器的移动站的状态。在图9所示的运行场景中，购物推车的位置在商店外(例如，在停车场中)被追踪；然而，这是为了说明而不是限制(其他实施例可以追踪商店内的推车移动)。当推车在警告区域例如图1中的警告区域156内时，可以产生警告信号。当推车离开限制区域例如图1中的限制边界148内的限制区域(其可能是商店外面的停车场的外围)时，可以启动推车制动器以禁止推车的移动。电动车取回器能够用于在停车场收集车并且将其归还到推车收集区域。
图9中的示例状态图可以例如通过移动站中的移动处理器272来实现。为了说明的目的，图9的描述从运行状态904开始。然而，这不是限制。移动站可以从另一个运行状态完成状态图。此外，图9中的状态图是一个示例，并且在其他零售应用中，所示的状态能够被组合、重新布置或省略，并且可以包括额外的或不同的状态。
在状态904处，推车位于商店内部；推车的移动站的GNSS部分是非活动的以节省能量。除了可能的检测推车何时开始移动的运动检测器(例如，加速度计或航位推算传感器之一)之外，移动站的非GNSS部分也能够是非活动的。运动检测器可以是连续或周期性活跃的。只要运动检测未检测到超过所选运动阈值的运动，则移动站保持在状态904。如果运动检测器检测到超过所选运动阈值的运动，则移动站转换到状态908。
在状态908处，推车的移动站在商店里部分地唤醒。至少运动检测器和出口场传感器(其感测通过图1中的开口136的运动)是活跃的。移动站的其他部分可以是或可以不是活跃的。如果运动传感器在至少超时时长内没有检测到超过所选静止阈值(其可以与管理从状态904转换到状态908的所选运动阈值相同或不同)的任何运动状态，则状态转换回至状态904。如果出口场传感器检测到穿过从商店离开的开口的移动，则移动站能够将其航位推算传感器的起始坐标设置为与开口相关联的坐标(可能是出口场传感器所检测到的)，并且状态转换到912。
在状态912，至少出口场传感器和航位推算传感器是活跃的。包括车轮旋转传感器的航位推算传感器保持对推车车轮的旋转计数。如果出口场传感器检测到通过开口回到商店的移动，则状态转换回到状态908。如果推车在商店外面时达到最小旋转计数阈值(表明最小行进距离)，则状态转换到状态916。
在状态916，移动站的GNSS部分唤醒并且活跃，并且例如如图3中所示的通过与基站进行通信，启动GNSS定位确定处理。如果移动站获得良好的GNSS位置并且该位置不在警告区域内，则移动站能够更新最小旋转计数并且返回到状态912。如果移动站无法获得良好的定位，则它可以在状态916内重复，例如从图3中的方框312返回到方框306。如果移动站不能与基站建立链路，则移动站可以进入如上所述的自主模式。如果移动站获得良好的定位，并且定位在警告区域内，则状态转换到状态920。
在状态920，移动站例如通过听觉信号或视觉信号提供警告，以警告推动推车的人正在靠近限制边界。航位推算传感器通过计数车轮旋转来继续估计推车位置。如果计数达到适用于警告区域的最小旋转计数阈值，则状态转换到状态924。
在状态924，移动站的GNSS部分唤醒并且活跃，并且启动GNSS定位确定过程，例如如图3中所示的。这种定位确定过程可以具有比与状态916相关联的过程更严格的目标精度，因为亟需以更严格的精度来确定推车有多么靠近限制边界。定位确定过程可以着重某一关注方向(例如，朝向限制边界的方向)，例如通过图6A中的空心圆656所示出的。如果定位表明推车由于某种原因返回商店，状态将转换回到状态908。如果定位表明推车不再在警告区域内但仍在商店之外，则状态转换回到状态912。如果定位表明推车仍然在警告区域内，则状态转换回到状态920(例如，并且提供另一个警告)。如果定位表明推车在限制区域之外，则能够执行推车限制动作。例如，推车制动器能够被启动以禁止推车运动和/或可以向基站或中央控制单元发送警报消息。状态转换到状态928，表明推车在限制区域外被制动(或锁定)。如果移动站不能获得良好的定位，则它可以在状态924内重复，例如从图3中的方框312返回到方框306。如果移动站不能与基站建立链路，则移动站可以进入如上所述的自主模式。
在状态928，推车在限制区域外的更大距离的移动已被禁止，这可以减少或防止推车被盗。该推车保持在该位置，等待由人工操作员或电动车取回器收集。例如，移动站可以在转换到状态928期间响应于从推车发送的报警消息来等待取回消息。取回信息能够由人工操作员用遥控器或由推车取回器传达给移动站，这表明推车应该由店员保管。推车经历取回过程，其中推车制动器可以解除致动，允许推车的取回。状态转换到状态932。
在状态932处，如果出口场传感器在取回过程期间检测到(例如通过检测出口场132)推车穿过开口136返回商店的移动，则状态转变回到状态908。否则，状态转变到状态916，其中移动传感器启动GNSS定位确定过程以获得其位置(其可能在商店之外)。
虽然前述示例零售应用是参照购物推车来描述的，但这是为了说明而不是限制。在另一个零售应用中，可以定位和追踪手持购物篮。篮子可以包括用于估计客户的步态的计步器以及用于估计客户的方向的指南针，作为航位推算位置估计的一部分，而不是使用车轮旋转来测量距离。此外，在购物篮应用中，购物篮可以包括当购物篮离开限制区域时被启动的警报器，而不是使用推车制动器。
此外，低能量GNSS技术能够在利用人力推进的轮式推车的非零售应用中，例如定位仓库环境中的仓库推车、机场中的行李车或医疗环境中的医疗车或轮式床等。
涉及低能耗GNSS定位系统的示例牲畜追踪应用
低能耗GNSS移动系统能够用于牲畜追踪。此应用程序的许多一般原则与上面针对示例零售应用程序所描述的相似。下面描述一些具体的应用点。牲畜包括但不限于，在农场或农业场所饲养的家畜、奶牛、马或其他类型的牲畜。
牲畜追踪应用中的移动站能够包括GNSS部分和航位推算传感器，用于提供基于非GNSS的位置估计。航向推算传感器能够包括加速度计或磁力计，以及可选地MEMS(微机电系统)陀螺仪。移动站部件能够被布置在动物佩戴的颈圈中或颈圈上，或在附着到动物(例如，在耳朵或腿上)的标签上。包括移动站的标签可以附接到由动物佩戴的颈圈或带。在一些情况下，颈圈或标签可以包括向移动站提供电力的太阳能电池板。GNSS接收器和电源也可以在颈圈中或其上，尽管与航位推算传感器不一定在相同的物理外壳中。例如，包括电子设备和GNSS天线的小型印刷电路板组件(PCBA)能够被布置在颈圈的顶部(使得GNSS天线能够从可见的GNSS卫星或伪卫星接收信号)，并且电池舱能够被布置在颈圈的底部。颈圈可以设计成使得PCBA能够保持在顶部或其附近，例如通过将颈圈的大部分集中质量放在底部。其他设计或安排可以考虑到牲畜的舒适因素或农场后勤的使用注意事项。
附至牲畜的移动站能够提供牲畜的运动概况。疾病或发情期的主要指标部分可以部分地从运动概况推断出来。这些主要指标能够为牲畜管理提供有价值的信息。颈圈可以包括健康监视器例如体温传感器，以进一步帮助追踪牲畜的健康。移动站能够将牲畜群的运动概况或健康信息传达到基站或中央控制单元用于分析和数据挖掘操作。在一些实施方式中，移动站包括其他动物传感器例如温度计、麦克风等(或与其通信)。
动物的运动速度能够通过在加速度计或磁力计(加上可选地陀螺仪)上运行的计步器算法来确定。计步器算法能够被调节用于颈圈附接到的特定动物，例如测量奶牛的步态。因为与上述的示例零售应用中的单个小车之间的航位推算参数变化性比，一个畜群中的单个奶牛(或其他动物)之间的航位推算参数变化性一般地能够大得多，所以机器学习能够被实施来了解动物的步态。机器学习算法可以包括神经网络，决策树，支持向量机，概率统计方法(例如，贝叶斯网络)，数据挖掘等。在机器学习中，使用低能耗GNSS移动系统的GNSS定位能够被用于获得动物的精确轨迹。从精确的轨迹可以推导出航位推算算法的新参数(例如，步态检测)。新的航位推算参数的推导能够在移动站的处理器、基站、中央控制单元或经由网络连接的远程服务器上完成。一种实施方式可以将用于移动站的处理器中的这种推导处理(例如，原始数据的减少)的能量消耗与用于通过无线电链路将原始数据传达到基站的能量消耗进行折衷，类似于上文中结合图5所描述的。
当牲畜进入或保持在室内结构例如畜棚或挤奶棚中时，如上所述的伪卫星能够提供与牲畜相关联的精确位置数据。尽管这样的结构物可能至少部分地是开放的，但是GNSS卫星可能在这样的结构物内不会被观察到，或者卫星信号在这种结构中可能会降级，特别是对于覆盖有金属屋顶的结构物。
牲畜所有者例如奶农可能希望使用本文中所描述的GNSS定位系统的实施例来获得包括以下内容的信息：(1)每只动物何时到达结构的特定地点(例如，畜棚，挤奶棚等)或外面(例如，饲料槽，水源，阳光充足区域等)；(2)动物在那里停留多长时间，以及花费在特定地区之间的途中多长时间；(3)在不同地点处和关注的位置之间的途中，动物多么焦虑或平静的运动特征或特性、动物的一般健康状况的条件；或(4)畜群如何一起聚集和移动，或单独的组如何一起聚集和移动(例如，动物A接近一群动物B、C和D然后退出)。例如，这些信息能够用于保持追踪畜群的社会层次结构，监测优势关系中的不稳定性。牲畜所有者可能较少关注动物的位置与时间曲线，除了该曲线可能对于提供所有者的畜群的信息片段是必要的。在其他情况下，牲畜所有者可能希望分析某些高价值动物(例如，育种的纯种马)的位置与时间曲线，以追踪其移动和与其他动物(例如，母马)的交往。
牲畜追踪应用可以具有与零售商店购物推车围堵应用不同的系统参数。例如，在牲畜追踪应用中，位置估计精度的要求可能更低，特别是如果牲畜应用的追踪区域(例如，牧场)大于购物推车围堵区域(例如，停车场)。尽管如此，本文中所描述的低能量GNSS可移动物体定位系统的各种实施例能够用于任一应用。上述仅仅是所公开的GNSS技术的示例应用。在其他实施例中，低能量GNSS定位技术能够用于其他追踪应用(例如，定位或追踪任何类型的人力推进的推车)。
另外的方面和示例
在方面1中，一种用于定位可移动物体的系统，该系统包括：移动站和基站，该移动站被配置为与可移动物体相关联并且包括：被配置为运行RF链路的射频(RF)移动通信系统，该RF链路具有在未经许可用于蜂窝通信的RF带中的RF链路频率；移动全球导航卫星系统(GNSS)接收器；和包括非GNSS传感器的航位推算系统，该航位推算系统被配置为使用来自非GNSS传感器的测量值以提供移动站的估计位置；该基站位于固定位置并且包括：被配置为在该RF链路上与移动通信系统双向地进行通信的基地RF通信系统；基地GNSS接收器；和硬件处理器，其中，该基站被配置为：在RF链路上从移动站接收移动站的通过航位推算系统确定的估计位置；确定包括被预测为在移动站的估计位置可见的GNSS卫星组的卫星捕获信息和与在该组中的每颗GNSS卫星相关联的GNSS码相位，该GNSS卫星组至少包括最少数量的GNSS卫星；在RF链路上向移动站传达卫星捕获信息；在RF链路上从移动站接收与GNSS卫星组相关联的码片转换时间信息；至少部分地基于该码片转换时间信息，确定移动站的更新后的位置；和在RF链路上向移动站传达该更新后的位置，以及其中，该移动站被配置为：在RF链路上向基站传达移动站的通过航位推算系统确定的估计位置；在RF链路上从基站接收卫星捕获信息；从GNSS卫星组中的至少一些GNSS卫星取得GNSS信号；从所取得的GNSS信号确定与该组中的该至少一些GNSS卫星的GNSS码相位相关联的码片转换时间信息；和在RF链路上向基站传达该码片转换时间信息。
在方面2中，如方面1所述的系统，其中可移动物体包括具有车轮的人力推动的推车。
在方面3中，如方面2所述的系统，其中人力推动的推车包括购物推车。
在方面4中，如方面2所述的系统，其中非GNSS传感器包括磁航向传感器和车轮旋转传感器。
在方面5中，如方面1所述的系统，其中可移动物体包括人类或动物，非GNSS传感器包括计步器和磁航向传感器。
在方面6中，如方面1至5中任一所述的系统，其中RF链路频率的范围在426MHz到435MHz、779MHz到787MHz、863MHz到870MHz、900MHz到928MHz、2.400GHz到2.483GHz或5.725GHz到5.875GHz。
在方面7中，如方面1至6中任一所述的系统，其中最小数量的GNSS卫星大于或等于4颗。
在方面8中，如方面1至7中任一所述的系统，其中卫星捕获信息还包括与GNSS卫星组中的卫星相关联的多普勒频移信息。
在方面9中，如方面1至8中任一所述的系统，其中卫星捕获信息还包括移动GNSS接收器的初始化参数，该初始化参数包括用于锁频环或锁相环的参数。
在方面10中，如方面1至9中任一所述的系统，其中基站被配置为根据一种或多种排序标准将GNSS卫星组进行列队。
在方面11中，如方面10所述的系统，其中该排序标准包括以下项中的一项或多项：卫星是否沿着移动站的移动方向或关注方向，卫星是否接近移动站的地平线，卫星在移动站的地平线上方的高度，卫星的多普勒频移，卫星的电离层传播误差，至少两颗卫星的位置邻近信息，移动站GNSS天线的天线方向图，或存在于移动站附近的能够禁止从卫星接收GNSS信号的障碍物。
在方面12中，如方面1至11中任一所述的系统，其中卫星捕获信息包括与移动站应尝试从GNSS卫星组中的卫星捕获GNSS信号的顺序相关联的选择信息。
在方面13中，如方面12中所述的系统，其中该顺序至少部分地基于是否发生意外事件。
在方面14中，如方面1至13中任一所述的系统，其中基站被配置为至少部分地基于降低或最小化精度扩散因子来确定GNSS卫星组。
在方面15中，如方面1至14中任一所述的系统，其中码片转换时间信息还包括该组中的该至少一些GNSS卫星的质量指标，该质量指标与通过移动GNSS接收器接收到的GNSS信号的质量相关联。
在方面16中，如方面15中所述的系统，其中该质量指标包括与GNSS信号功率、相关器输出中的峰值宽度或信噪比中的一个或多个相关联的信息。
在方面17中，如方面1至16中任一所述的系统，其中移动站和基站被配置为在RF链路上交换时钟定时信息，并且移动站被配置为至少部分地基于该定时信息使移动站时钟同步到代表GNSS卫星的时间的基站时钟。
在方面18中，如方面1至17中任一所述的系统，其中最小数量的GNSS卫星大于或等于3颗。
在方面19中，如方面1至18中任一所述的系统，还包括链路中继器，其中移动站和基站各自被配置为在RF链路上与链路中继器双向地通信。
在方面20中，如方面1至19中任一所述的系统，其中移动站包括移动站时钟，链路中继器包括链路中继器时钟，基站包括代表GNSS卫星的时间的基站时钟，并且其中，移动站和链路中继器被配置为使移动站时钟与链路中继器时钟同步，并且链路中继器和基站被配置为使链路中继器时钟与基站时钟同步。
在方面21中，如方面1至20中任一所述的系统还包括被配置为向移动站通信导航信号的伪卫星。
在方面22中，如方面21所述的系统，其中移动站被配置为：从伪卫星取得导航信号；确定与导航信号相关联的伪卫星码片转换时间；以及，在RF链路上向基站传达伪卫星码片转换时间。
在方面23中，如方面22所述的系统，其中基站被配置为至少部分地基于伪卫星码片转换时间来确定移动站的更新后的位置。
在方面24中，如方面21至23中任一所述的系统，其中伪卫星被配置为在100MHz的GNSS卫星信号载波频率范围内的伪卫星载波频率传达导航信号。
在方面25中，如方面24所述的系统，其中伪卫星载波频率在1626.5MHz至1645.5MHz范围内。
在方面26中，如方面1至25中任一所述的系统，其中移动站被配置为在移动站将要唤醒并且开始与基站进行通信时存储包括时间或状况的休眠参数。
在方面27中，如方面1至26中任一所述的系统，其中移动站被配置为：包括自主模式，在该自主模式中移动站使用从GNSS卫星取得的GNSS信号来计算其位置；以及当移动站不能够在RF链路上从基站接收通信时在该自主模式下运行。
在方面28中，如方面1至27中任一的系统，其中基站包括连接至提供以下项中的一项或多项的数据源的网路连接：GNSS星历、GNSS历书、电离层校模型或天气状况。
在方面29中，如方面1至28中任一所述的系统，其中基站被配置获得与移动站的卫星捕获相关的信息。
在方面30中，如方面1至29中任一所述的系统，其中该系统被配置为使用机器学习技术来分析与移动站的卫星捕获相关的信息，以更新可移动物体移动的追踪区域的模型、与移动站相关联的状况或被预测为在移动站的估计位置处可见的GNSS卫星组的确定。
在方面31中，如方面1至30中任一所述的系统，其中为了确定与该组中的该至少一些GNSS卫星的GNSS码相位相关联的码片转换时间信息，移动站被配置为至少部分地基于移动站和基站之间的时钟同步中的误差的估量，在位移窗口内搜索码片转换。
在方面32中，如方面31所述的系统，其中位移窗口在0.5μs至10μs或1μs至1000μs范围内。
在方面33中，如方面1至32中任一所述的系统，其中GNSS包括全球定位系统(GPS)，移动GNSS接收器和基地GNSS接收器包括GPS接收器。在方面1至33中任一所述的系统中，基站包括干线电源的电源，移动站包括非干线电源的电源。非干线电源能够包括电池、电容器(例如，超级电容器(ultracapacitor或supercapacitor))或太阳能电池。
在方面34中，一种用于定位可移动物体的方法，该方法通过被配置为与可移动物体相关联的移动站和位于固定位置的基站来执行，移动站和基站被配置为在射频(RF)链路上进行双向地通信，该RF链路具有在未经许可用于蜂窝通信的RF带中的RF链路频率，该方法包括：经由航位推算技术通过移动站确定移动站的估计位置；在RF链路上通过移动站传达移动站的估计位置；在RF链路上通过基站接收该估计位置；通过基站确定包括被预测为在移动站的估计位置可见的全球导航卫星系统(GNSS)卫星组的卫星捕获信息以及与在该组中的每颗GNSS卫星相关联的GNSS码相位，该GNSS卫星组至少包括最少数量的GNSS卫星；在RF链路上通过基站向移动站传达卫星捕获信息；通过从GNSS卫星组中的至少一些GNSS卫星取得GNSS信号；通过移动站从所取得的GNSS信号确定与该组中的该至少一些GNSS卫星的GNSS码相位相关联的码片转换时间信息；在RF链路上通过移动站向基站传达码片转换时间信息；至少部分地基于码片转换时间信息，通过基站确定移动站的更新后的位置；以及，在RF链路上通过基站向移动站传达该更新后的位置。
在方面35中，如方面34所述的方法，其中可移动物体包括具有车轮的人力推动的推车。
在方面36中，如方面35所述的方法，其中人力推动的推车包括购物推车。
在方面37中，如方面34或方面35所述的方法，其中经由航位推算技术通过移动站来确定移动站的估计位置包括，使用来自磁航向传感器和车轮旋转传感器的测量值确定估计位置。
在方面38中，如方面34所述的方法，其中可移动物体包括人类或动物，并且其中，经由航位推算技术通过移动站来确定移动站的估计位置包括，使用至少一个加速计来确定估计位置。
在方面39中，如方面34至38中任一所述的方法，其中RF链路频率的范围在426MHz到435MHz、779MHz到787MHz、863MHz到870MHz、900MHz到928MHz、2.400GHz到2.483GHz或5.725GHz到5.875GHz。
在方面40中，如方面34至39中任一所述的方法，还包括通过基站根据一种或多种排序标准将GNSS卫星组进行列队。
在方面41中，如方面40所述的方法，其中该排序标准包括以下项中的一项或多项：卫星是否沿着移动站的移动方向或关注方向，卫星是否接近移动站的地平线，卫星在移动站的地平线上方的高度，卫星的多普勒频移，卫星的电离层传播误差，至少两颗卫星的位置邻近信息，移动站GNSS天线的天线方向图，或存在于移动站附近的能够禁止从卫星接收GNSS信号的障碍物。
在方面42中，如方面34至41中任一所述的方法，还包括通过基站确定与移动站应尝试从GNSS卫星组中的卫星捕获GNSS信号的顺序相关联的选择信息。
在方面43中，如方面34至42中任一所述的方法，其中通过基站确定包括被预测为在移动站的估计位置可见的GNSS卫星组的卫星捕获信息包括，至少部分地基于降低或最小化精度扩散因子来确定GNSS卫星组。
在方面44中，如方面34至43中任一所述的方法，其中通过移动站从所取得的GNSS信号确定与该组中的该至少一些GNSS卫星的GNSS码相位相关联的码片转换时间信息包括，计算该组中的该至少一些GNSS卫星的质量指标，该质量指标与通过移动站接收到的GNSS信号的质量相关联。
在方面45中，如方面44中所述的方法，其中该质量指标包括与GNSS信号功率、相关器输出中的峰值宽度或信噪比中的一个或多个相关联的信息。
在方面46中，如方面34至45中任一所述的方法，还包括：在移动站和基站之间在RF链路上交换时钟定时信息；以及至少部分地基于该定时信息，通过移动站使移动站时钟同步到代表GNSS卫星的时间的基站时钟。
在方面47中，如方面34至46中任一所述的方法，还包括：在移动站和链路中继器之间使移动站时钟与链路中继器时钟同步；以及，在链路中继器和基站之间使链路继器时钟与代表GNSS卫星的时间的基站时钟同步。
在方面48中，如方面34至47中任一所述的方法，还包括：通过移动站从伪卫星取得导航信息；通过移动站确定与该导航信息相关联的伪卫星码片转换时间；在RF链路上通过移动站向基站传达该伪卫星码片转换时间；以及，至少部分地基于伪卫星码片转换时间，通过基站确定移动站的更新后的位置。
在方面49中，如方面48所述的方法，其中导航信号在100MHz的GNSS卫星信号载波频率范围内的伪卫星载波频率。
在方面50中，如方面49所述的方法，其中伪卫星载波频率在1626.5MHz至1645.5MHz范围内。
在方面51中，如方面34至50中任一所述的方法，其中通过移动站从所取得的GNSS信号确定与该组中的该至少一些GNSS卫星的GNSS码相位相关联的码片转换时间信息包括，至少部分地基于移动站和基站之间的时钟同步中的误差的估量，在位移窗口内搜索码片转换。在其他方面中，如方面34至51中任一所述的方法使得基站包括干线电源的电源，并且移动站包括非关系电源的电源。非干线电源能够包括电池、电容器(例如，超级电容器)或太阳能电池。
在方面52中，一种用于可移动物体的定位系统，该定位系统使用全球导航卫星系统(GNSS)，并且该定位系统包括：被配置为与可移动物体相关联的移动站，该移动站包括：配置为接收GNSS信号的移动GNSS接收器；被配置为在包括未经许可射频(RF)频带中的频率的通信链路上进行通信的移动收发器；被配置为存储计算机可执行指令的非暂时性数据存储器；以及，被耦接到该非暂时性数据存储器的硬件处理器，其中，当通过硬件处理器执行时，该计算机可执行指令使得移动站：在休眠参数中指定的时间或指定的一种或多种条件下唤醒；估计移动站的位置；经由移动收发器将移动站的估计位置和本地移动时钟值传输到基站；从基站接收与GNSS时钟和捕获参数相关联的信息；至少部分地基于与GNSS时钟相关联的信息更新本地移动时钟值；至少部分地基于该捕获参数，使移动GNSS接收器取得GNSS信号；将所取得的GNSS信号中的与码片转换有关的信息传输到基站；从基站接收更新位置和与更新的休眠参数相关联的信息；至少部分地基于与来自基站的更新的休眠参数相关联的信息来更新休眠参数；并返回休眠。该定位系统还包括基站，该基站包括：被配置为从多颗GNSS卫星接收信号的基地GNSS接收器；被配置为通过包括该未经许可的射频(RF)频带中的频率的通信链路进行通信的基站收发器；被配置为存储计算机可执行指令的非暂时性数据存储器；以及，被耦接到该非暂时性数据存储器的硬件处理器，其中，当通过硬件处理器执行时，该计算机可执行指令使得基站：通过该通信链路接收移动站的估计位置和本地时钟值；传输与将本地移动站时钟值更新为代表GNSS卫星的时间的基站时钟值相关联的一个或多个消息；至少部分地基于移动站的估计位置来估计GNSS卫星的捕获参数；经由该通信链路向移动站传输具有相关联的码相位信息的GNSS卫星的排序列表；经由该通信链路接收来自移动接收器的码片转换；使用至少来自移动接收器的码片转换来计算移动站的更新位置；以及，将该更新后的位置和与更新的休眠参数相关联的信息传输到移动站。
在方面53中，如方面52所述的定位系统，其中移动站包括一个或多个非GNSS传感器，非GNSS传感器包括甚低频(VLF)传感器、旋转传感器、振动传感器、航向传感器、磁场传感器、光学传感器、RF传感器、电子物品监视(EAS)传感器、超声波传感器、加速度计或陀螺仪。
在方面54中，如方面53所述的定位系统，其中移动站被配置为在至少部分地基于由一个或多个非GNSS位置传感器所提供的信息退出休眠模式后估计其初始位置。
在方面55中，一种用于定位可移动物体的方法，该方法包括：处于被配置为附接至可移动物体或被包括在可移动物体中或其上的移动站的控制下，移动站包括被配置为在具有在未经许可用于蜂窝通信的射频(RF)带中的RF链路频率的RF链路上进行双向地通信的全球导航卫星系统(GNSS)接收器和收发器：通过非GNSS技术确定移动站的估计位置；在RF链路上传达移动站的估计位置；在RF链路上接收包括被预测在移动站的估计位置可见的GNSS卫星组的卫星捕获信息和与该组中的每颗GNSS卫星相关联的GNSS码相位；从GNSS卫星组中的至少一些GNSS卫星取得GNSS信号；至少部分地从所取得的GNSS信号确定与该组中的该至少一些GNSS卫星的GNSS码相位相关联的码片转换时间信息；在RF链路上传达码片转换时间信息；以及，在RF链路上接收移动站的更新后的位置，该更新后的位置至少部分地基于码片转换时间信息被确定。
在方面56中，如方面55所述的方法，其中通过非GNSS技术确定移动站的估计位置包括经由航位推算法确定该估计位置。
在方面57中，如方面55或方面56所述的方法还包括：将移动站的时钟同步到代表GNSS卫星的时间的时钟。
在方面58中，如方面55至57中任一所述的方法，其中确定与该组中的该至少一些GNSS卫星的GNSS码相位相关联的码片转换时间信息包括，计算该组中的该至少一些GNSS卫星的质量指标，该质量指标与通过移动站接收到的GNSS信号的质量相关联。
在方面59中，如方面58中所述的方法，其中该质量指标包括与GNSS信号功率、相关器输出中的峰值宽度或信噪比中的一个或多个相关联的信息。
在方面60中，如方面55至59中任一所述的方法还包括：从伪卫星取得导航信号；确定与导航信号相关联的伪卫星码片转换时间；以及，在RF链路上传达伪卫星码片转换时间。
在方面61中，如方面55至60中任一所述的方法还包括：如果移动站不能够在RF链路上进行通信，则从来自GNSS卫星的GNSS信号确定位置。
在方面62中，如方面55至61中任一所述的方法，其中确定码片转换时间信息包括，至少部分地基于时钟同步中的误差的估量，在位移窗口内搜索码片转换。
在方面63中，移动站被配置为附接至可移动物体或被包括在可移动物体中或其上，移动站包括被配置为在具有在未经许可用于蜂窝通信的射频(RF)带中的RF链路频率的RF链路上进行双向地通信的全球导航卫星系统(GNSS)接收器和收发器，该移动站被配置为执行如方面55至62中任一所述的方法。
在方面55中，一种用于定位可移动物体的方法，该方法包括：处于包括被配置为在具有在未经许可用于蜂窝通信的射频(RF)带中的RF链路频率的RF链路上进行双向地通信的全球导航卫星系统(GNSS)接收器和收发器的基站的控制下：在RF链路上接收可移动物体的估计位置；确定包括被预测在可移动物体的估计位置可见的全球导航卫星系统(GNSS)卫星组的卫星捕获信息和与该组中的每颗GNSS卫星相关联的GNSS码相位；在RF链路上传达该卫星捕获信息；在RF链路上接收与从该组中的至少一些GNSS卫星取得GNSS码相位相关联的码片转换时间信息；在RF链路上传达码片转换时间信息；至少部分地基于该码片转换时间信息，确定可移动物体的更新后的位置；以及，在RF链路上传达该更新后的位置。
在方面65中，如方面64所述的方法还包括将基站的时钟同步到与GNSS卫星相关联的时钟。
在方面66中，如方面64或方面65所述的方法，还包括根据一种或多种排序标准将GNSS卫星组进行列队。
在方面67中，如方面66所述的方法，其中该排序标准包括以下项中的一项或多项：卫星是否沿着可移动物体的移动方向或关注方向，卫星是否接近可移动物体的地平线，卫星在可移动物体的地平线上方的高度，卫星的多普勒频移，卫星的电离层传播误差，至少两颗卫星的位置邻近信息，移动站GNSS天线的天线方向图，或存在于可移动物体附近的能够禁止从卫星接收GNSS信号的障碍物。
在方面68中，如方面64至67中任一所述的系统，其中确定卫星捕获信息包括，确定与尝试从GNSS卫星组中的卫星取得GNSS信号的顺序相关联的选择信息。
在方面69中，如方面64至68中任一所述的方法，其中确定卫星捕获信息包括，至少部分地基于降低或最小化精度扩散因子来确定GNSS卫星组。
在方面70中，基站包括被配置为在具有在未经许可用于蜂窝通信的射频(RF)带中的RF链路频率的RF链路上进行双向地通信的全球导航卫星系统(GNSS)接收器和收发器，该基站被配置为执行如方面64至69中任一所述的方法。
在方面71中，一种用于分析卫星捕获数据的系统，该系统包括：非暂时性数据存储器，其被配置为存储与能够在追踪区域中移动以取得来自全球导航卫星系统(GNSS)卫星的信号的移动站的尝试有关的卫星捕获数据；和，与该非暂时性数据存储器通信的硬件处理器，该硬件处理器被编程为：使用机器学习算法分析该卫星捕获数据；以及，至少部分地基于该机器学习分析以下项中的一个或多个：更新追踪区域的模块，或更新移动站的GNSS无线选择标准。
在方面72中，如方面71所述的系统，其中该硬件处理器被编程为访问追踪区域的地理信息系统(GIS)信息。
在方面73中，如方面71或方面72所述的系统，其中硬件处理器被编程为从机器学习分析中推断在追踪区域中的特定位置处或在特定的方向中阻止GNSS卫星信号的接收的障碍物的存在。
在方面74中，一种用于传达导航信息的伪卫星，该伪卫星包括被配置为在100MHz的全球导航卫星系统(GNSS)卫星信号载波频率内的伪卫星载波频率传达导航信号的发射器。
在方面75中，如方面74所述的伪卫星，其中伪卫星载波频率在1626.5MHz至1645.5MHz范围内。
在方面76中，如方面74或方面75所述的伪卫星，其中导航信号包括被调制到伪卫星载波频率上的定时代码。
在方面77中，如方面76所述的伪卫星，其中定时代码包括伪随机噪声(PRN)码。
在方面78中，一种被配置为与方面74至77中任一所述的伪卫星一起运行的接收器，其中该接收器包括被配置为接收GNSS卫星信号载波频率和伪卫星载波频率两者的电路。
在方面79中，如方面78所述的接收器，其中GNSS卫星信号载波频率在1560MHz至1590MHz范围内，伪卫星载波频率在1626.5MHz至1645.5MHz范围内。
其他信息
本文中描述的各种说明性逻辑块、模块和过程可以由机器例如计算机、处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑器件、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或其被设计用于执行本文中所描述的功能的任何组合来实现或执行。处理器可以是微处理器、控制器、微控制器、状态机或其组合等。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP和微处理器的组合、多个微处理器或多个处理器核心、一个或多个图形处理器或流处理器、一个或多个与DSP的结合的微处理器或者任何其他这样的配置。
此外，本公开的对象物体定位系统的某些实施方式在数学上、在计算上或在技术上足够复杂的，例如，由于所涉及的计算量或计算复杂性(例如，分析GNSS捕获数据或从大量可移动物体收集的物体位置信息)或基本上实时地提供结果(例如，关于物体位置的统计信息)，因此可能需要应用专用的硬件(例如，FPGA或ASIC)或者一个或多个物理计算设备(使用适当的可执行指令)来执行功能。
本文中描述的块或过程的状态可以直接体现在硬件中，被存储在非暂时性存储器中并由硬件处理器执行的软件模块中，或两者的组合中。例如，上文描述的每个过程也可以直接体现在由一台或多台机器例如计算机或计算机处理器执行的软件模块(被存储在存储器中)中，或通过该软件模块完全自动化。模块可以位于非暂时计算机可读介质例如RAM、闪速存储器、ROM、EPROM、EEPROM、寄存器、硬盘、光盘、能够存储固件的存储器中，或任何其它形式的计算机可读(例如，存储)介质中。计算机可读介质能够被耦接到处理器，使得处理器能够从计算机可读介质读取信息以及向其写入信息。在替代方案中，计算机可读介质可以是处理器的一部分。处理器和计算机可读介质可以位于ASIC中。计算机可读介质可以包括非暂时性数据存储器(例如，硬盘、非易失性存储器等)。
过程、方法和系统可以在网络(或分布式)计算环境中被实现。例如，中央控制单元或基站可以在分布式、联网的计算环境中被实现。网络环境包括企业范围的计算机网络、内联网、局域网(LAN)、广域网(WAN)、个人区域网络(PAN)、云计算网络、众包计算网络、互联网和万维网。网络可以是有线或无线网络，地面或卫星网络，或任何其他类型的通信网络。
根据实施例，本文中描述的某些动作、事件或者任一过程或方法的功能可以以不同的顺序执行，可以被添加、合并或者完全排除。因此，在某些实施例中，不是所有描述的动作或事件对于实施该过程是必需的。此外，在某些实施例中，动作或事件可以例如通过多线程处理、中断处理或经由多个处理器或多个处理器核同时被执行，而不是依次被执行。在任何装置、系统或方法中，没有元件或动作对于所有实施例是必需的或不可或缺的，并且所公开的装置、系统和方法能够以不同于所示出的或所描述的方式进行排列。
除非另有明确说明，或在所使用的上下文中以其它方式理解，本文中所使用的条件语言，例如“能够(can或could)”、“可以(might或may)”、“例如(e.g.)”等，一般地旨在表示某些实施例包括某些特征、元件和/或状态，但其他实施例不包括该特征、元件和/或状态。因此，这种条件语言一般地不旨在暗示特征、元素和/或状态以任何方式对于一个或多个实施例是必需的，或者一个或多个实施例必然包括用于在有或没有作者输入或提示的情况下用于决定这些特征、元件和/或状态是否被包括在内或是否将在任何特定实施例中执行的逻辑。术语“包括(comprising或including)”、“具有(having)”等是同义的并且以开放的方式包括地使用中，并且不排除其他的元素、特征、动作、操作等。此外，术语“或(or)”以其包容性意义(而不是其排他性意义)使用，因此当用于例如连接一列元素时，术语“或”是指一个、一些或全部列表中的元素。
除非另有明确说明，或在所使用的上下文中以其它方式理解，连接语言例如短语“X、Y和Z中的至少一个”一般地用于表达项目、术语等可以是X、Y或Z。因此，这种连接语言一般地不旨在暗示某些实施例要求X中的至少一个、Y中的至少一个和Z中的至少一个各自存在。当提及元素时，冠词“一(a或an)”或“该或所述(the)”是指元素中的一个或多个，除非上下文另有明确指出。
虽然上述详细描述已经示出、描述和指出了应用于各种实施例的新颖特征，但是应当理解，可以在不脱离本公开的精神的情况下在所示的逻辑块、模块和过程的形式和细节中做出各种省略、替换和变化。如将认识到的，因为一些特征可以与其他特征分开地被使用或实践，所以本文中所描述的本发明的某些实施例可以以不提供本文中所阐述的所有特征和益处的形式来体现。

Claims (30)

1.一种用于定位可移动物体的系统，所述系统包括：
被配置为与所述可移动物体相关联的移动站，所述移动站包括：
被配置为运行RF链路的射频(RF)移动通信系统，所述RF链路具有在未经许可用于蜂窝通信的RF带中的RF链路频率；
移动站时钟；
移动全球导航卫星系统(GNSS)接收器；和
包括非GNSS传感器的航位推算系统，所述航位推算系统被配置为使用来自所述非GNSS传感器的测量值以提供所述移动站的估计位置；以及
位于固定位置的基站，所述基站包括：
被配置为在所述RF链路上与所述移动通信系统进行双向地通信的基地RF通信系统；
基站时钟；
基地GNSS接收器；和
硬件处理器，
其中所述基站被配置为：
在所述RF链路上从所述移动站接收所述移动站的通过所述航位推算系统确定的所述估计位置；
确定包括被预测为在所述移动站的所述估计位置可见的GNSS卫星组的卫星捕获信息以及与在所述组中的每颗GNSS卫星相关联的GNSS码相位，所述GNSS卫星组至少包括最少数量的GNSS卫星；
将基站时钟同步到GNSS卫星组时间；
在所述RF链路上向所述移动站传达所述卫星捕获信息；
在所述RF链路上从所述移动站接收与所述GNSS卫星组相关联的码片转换时间信息；
至少部分地基于所述码片转换时间信息，确定所述移动站的更新后的位置；和
在所述RF链路上向所述移动站传达所述更新后的位置，以及
其中所述移动站被配置为：
在所述RF链路上向所述基站传达所述移动站的通过所述航位推算系统确定的所述估计位置；
与基站在RF链路上交换时钟定时信息；
至少部分地基于时钟定时信息，将移动站时钟同步到代表GNSS卫星组的时间的基站时钟；
在所述RF链路上从所述基站接收所述卫星捕获信息；
唤醒移动GNSS接收器；
通过移动GNSS接收器基于GNSS码相位转换的定时，从所述GNSS卫星组中的至少一些GNSS卫星取得GNSS信号；
置移动GNSS接收器于休眠模式；
从所取得的GNSS信号确定与所述组中的所述至少一些GNSS卫星的所述GNSS码相位相关联的码片转换时间信息；和
在所述RF链路上向所述基站传达所述码片转换时间信息。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述可移动物体包括具有车轮的人力推动的推车，所述非GNSS传感器包括磁航向传感器和车轮旋转传感器。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述可移动物体包括人类或动物，所述非GNSS传感器包括计步器和磁航向传感器。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述RF链路频率的范围在426MHz到435MHz、779MHz到787MHz、863MHz到870MHz、900MHz到928MHz、2.400GHz到2.483GHz或5.725GHz到5.875GHz。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述卫星捕获信息还包括与所述GNSS卫星组中的卫星相关联的多普勒频移信息。
6.如权利要求1至5中任一所述的系统，其中所述基站被配置为根据一种或多种排序标准将所述GNSS卫星组进行列队，其中所述排序标准包括以下项中的一项或多项：卫星是否沿着所述移动站的移动方向或关注方向，卫星是否接近所述移动站的地平线，卫星在所述移动站的地平线上方的高度，卫星的多普勒频移，卫星的电离层传播误差，至少两颗卫星的位置邻近信息，移动站GNSS天线的天线方向图，或存在于移动站附近的能够禁止从卫星接收GNSS信号的障碍物。
7.如权利要求1至5中任一所述的系统，其中所述卫星捕获信息包括与所述移动站应尝试从所述GNSS卫星组中的卫星捕获GNSS信号的顺序相关联的选择信息。
8.如权利要求7所述的系统，其中所述顺序至少部分地基于是否发生意外事件。
9.如权利要求1至5中任一所述的系统，其中所述基站被配置为至少部分地基于降低或最小化精度扩散因子来确定所述GNSS卫星组。
10.如权利要求1至5中任一所述的系统，其中所述码片转换时间信息还包括所述组中的所述至少一些GNSS卫星的质量指标，所述质量指标与通过移动GNSS接收器接收到的所述GNSS信号的质量相关联，其中所述质量指标包括与GNSS信号功率、相关器输出中的峰值宽度或信噪比中的一个或多个相关联的信息。
11.如权利要求1至5中任一所述的系统，还包括链路中继器，其中所述移动站和所述基站各自被配置为在所述RF链路上与所述链路中继器双向地通信。
12.如权利要求11所述的系统，其中所述移动站包括移动站时钟，所述链路中继器包括链路中继器时钟，所述基站包括代表GNSS卫星的时间的基站时钟，并且其中所述移动站和所述链路中继器被配置为使所述移动站时钟与所述链路中继器时钟同步，并且所述链路中继器和所述基站被配置为使所述链路中继器时钟与所述基站时钟同步。
13.如权利要求1至5中任一所述的系统，还包括被配置为向所述移动站通信导航信号的伪卫星，并且其中所述移动站被配置为：
从所述伪卫星取得所述导航信号；
确定与所述导航信号相关联的伪卫星码片转换时间；以及
在所述RF链路上向所述基站传达所述伪卫星码片转换时间。
14.如权利要求13所述的系统，其中所述基站被配置为至少部分地基于所述伪卫星码片转换时间来确定所述移动站的更新后的位置。
15.如权利要求13所述的系统，其中所述伪卫星被配置为在100MHz的GNSS卫星信号载波频率范围内的伪卫星载波频率传达所述导航信号。
16.如权利要求15所述的系统，其中所述伪卫星载波频率在1626.5MHz至1645.5MHz范围内。
17.如权利要求1至5中任一所述的系统，其中所述移动站被配置为在所述移动站将要唤醒并且开始与所述基站进行通信时存储包括时间或状况的休眠参数。
18.如权利要求1至5中任一所述的系统，其中所述移动站被配置为：
包括自主模式，在所述自主模式中所述移动站使用从GNSS卫星取得的GNSS信号来计算其位置；以及
当所述移动站不能够在所述RF链路上从所述基站接收通信时在所述自主模式下运行。
19.如权利要求1至5中任一所述的系统，其中：
所述基站被配置为取得与所述移动站的卫星捕获相关的信息，并且所述系统被配置为使用机器学习技术来分析与所述移动站的卫星捕获相关的所述信息，以更新所述可移动物体移动的追踪区域的模型、与所述移动站相关联的状况或被预测为在所述移动站的所述估计位置处可见的所述GNSS卫星组的确定。
20.如权利要求1至5中任一所述的系统，其中为了确定与所述组中所述至少一些GNSS卫星的所述GNSS码相位相关联的所述码片转换时间信息，所述移动站被配置为至少部分地基于所述移动站和所述基站之间的时钟同步中的误差的估量来在位移窗口内搜索码片转换。
21.如权利要求1所述的系统，其中，所述基站被配置为使基站时钟与代表GNSS卫星组的时间连续地同步。
22.一种用于定位可移动物体的方法，所述方法通过被配置为与所述可移动物体相关联的移动站和位于固定位置的基站来执行，所述移动站和所述基站被配置为在射频(RF)链路上进行双向地通信，所述RF链路具有在未经许可用于蜂窝通信的RF带中的RF链路频率，所述方法包括：
经由航位推算技术通过所述移动站确定所述移动站的估计位置；
在所述RF链路上通过所述移动站传达所述移动站的所述估计位置；
在所述RF链路上通过所述基站接收所述估计位置；
通过所述基站确定包括被预测为在所述移动站的所述估计位置可见的全球导航卫星系统(GNSS)卫星组的卫星捕获信息以及与在所述组中的每颗GNSS卫星相关联的GNSS码相位，所述GNSS卫星组至少包括最少数量的GNSS卫星；
通过基站，将基站时钟同步到代表GNSS卫星组的时间；
在所述RF链路上通过基站向所述移动站传达所述卫星捕获信息；通过移动站与基站在RF链路上交换时钟定时信息；
通过移动站至少部分地基于时钟定时信息，将移动站时钟同步到代表GNSS卫星组的时间的基站时钟；
通过移动站唤醒移动站内的移动GNSS接收器；
通过移动GNSS接收器基于GNSS码相位转换的定时，从所述GNSS卫星组中的至少一些GNSS卫星取得GNSS信号；
通过移动站置所述移动GNSS接收器于休眠模式；
通过所述移动站从所取得的GNSS信号确定与所述组中的所述至少一些GNSS卫星的所述GNSS码相位相关联的码片转换时间信息；
在所述RF链路上通过所述移动站向基站传达所述码片转换时间信息；
至少部分地基于所述码片转换时间信息，通过所述基站确定所述移动站的更新后的位置；以及
在所述RF链路上通过基站向所述移动站传达所述更新后的位置。
23.如权利要求22所述的方法，其中经由航位推算技术通过所述移动站来确定所述移动站的估计位置包括：使用来自磁航向传感器和车轮旋转传感器的测量值来确定所述估计位置。
24.如权利要求22所述的方法，其中所述可移动物体包括人类或动物，并且其中经由航位推算技术通过所述移动站来确定所述移动站的估计位置包括：使用至少一个加速计来确定所述估计位置。
25.如权利要求22所述的方法，其中所述RF链路频率的范围在426MHz到435MHz、779MHz到787MHz、863MHz到870MHz、900MHz到928MHz、2.400GHz到2.483GHz或5.725GHz到5.875GHz。
26.如权利要求22至25中任一所述的方法，还包括通过所述基站根据一种或多种排序标准将所述GNSS卫星组进行列队。
27.如权利要求22至25中任一所述的方法，其中通过所述基站确定包括被预测为在所述移动站的所述估计位置可见的GNSS卫星组的卫星捕获信息包括：至少部分地基于降低或最小化精度扩散因子来确定所述GNSS卫星组。
28.如权利要求22至25中任一所述的方法，其中通过所述移动站从所取得的GNSS信号确定与所述组中的所述至少一些GNSS卫星的所述GNSS码相位相关联的码片转换时间信息包括：计算所述组中的所述至少一些GNSS卫星的质量指标，所述质量指标与通过所述移动站接收到的所述GNSS信号的质量相关联。
29.如权利要求22至25中任一所述的方法，还包括：
在所述RF链路上在所述移动站和所述基站之间交换时钟定时信息；以及
至少部分地基于所述定时信息，通过所述移动站使移动站时钟同步到代表GNSS卫星的时间的基站时钟。
30.如权利要求22所述的方法，基于基站将基站时钟同步到代表GNSS卫星组的时间是持续地被执行的。
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