CN107728169A - 对于被援助性定位系统的改进 - Google Patents

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Abstract

对于被援助性定位系统的改进。一种位置确定单元具有一援助数据处理与中继模块，它从援助性对等位置确定单元获取本地化的援助数据，例GNSS和/或非GNSS援助数据，并将该本地化的援助数据中继给被援助性对等位置确定单元。这种中继可以通过援助服务器来完成。在中继GNSS位置确定单元如GPS接收器中，芯片体系结构具有用于长距离通信的多频率GNSS基带、GSM或者UMTS基带和短距离基带。援助数据产生模块在该中继GNSS单元处产生来自该GNSS射频前端和/或GNSS基带和/或运行该GNSS方案的软件部分的微控制器的本地化的援助数据。援助数据馈送模块将援助数据提供给该GNSS位置确定单元的这些主要模块的任何组合。所提供的援助数据可以源自该中继GNSS单元自身或者该援助性GNSS单元。

Description

对于被援助性定位系统的改进
本申请是申请日为2009年11月4日、申请号为“200980153907.9”、发明名称为“对于被援助性定位系统的改进”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及用于位置确定单元的援助数据，如在全球导航卫星系统(GNSS)和无线定位系统(WPS)中见到的援助数据，具体涉及援助数据的处理与通信。
技术背景
各种各样的电子设备越来越多地使用定位信息来为用户提供新的服务。诸如卫星定位系统、惯性导航系统(INS)、Wi－Fi定位系统、发射器信号强度测量以及运动传感器之类的技术均被单独使用或者结合使用，以便为各种各样的设备(包括移动电话、个人导航设备、膝上电脑、上网本、车载远程信息系统，等等)提供位置信息。具体而言，目前基于定位的服务(LBS)是移动设备上可供使用的一个常见特征。
近年来最普遍的定位技术之一是全球定位系统(GPS)，它是美国的定位与导航系统，主要为军事系统而开发，但正在普遍地被全球范围内的民用设应用于定位、定时、导航、以及许多其他目的。它包括围绕地球的位于不同平面内的多个轨道卫星，这些轨道卫星发送它们的带有修正信息、定时信息以及其他有用的数据的位置信息。该系统中所涉及的所有这些卫星都具有处于不同传输码形式的不同身份。该系统的设计方式为使得假定空中能见度不受阻，地球表面或者高于地球表面一定距离(该距离受限于这些卫星表面的高度)的用户随时可以看见四颗或者更多颗卫星。到达接收器的四个或者更多个卫星信号之间的时间与相位差的测量值用于唯一地并且明确无误地确定该用户接收器的位置。
用户接收器计算一个准确位置的能力受多种误差源的影响，如卫星轨道位置(星历表)、卫星与用户时钟不准确性、电离层与对流层信号传播效应中的误差、以及由于多路径信号接收引起的局部环境误差以及接收器测量误差。
差分修正技术被设计为将多个主要误差源最小化。具有精确的已知位置的一个固定参考接收器或者接收器网络测量其距离这些可见卫星的伪距，并且导出共模大气、星历表以及卫星时钟误差的一个测量值。这些处于修正值形式的误差测量值通过本地的基于地面的通信链路或者通过地球同步卫星发送给适当区域内的用户接收器。地球同步卫星系统是星基增强系统(SBAS)，包括美国的广域增强系统(WAAS)、欧洲的欧洲地球同步卫星导航重叠服务(EGNOS)、以及若干其他系统。
当用户接收器并不具备到四颗或者更多颗卫星的直接视线时，这种情况在市区、室内、多层式停车场以及植被下面非常普遍，因为信噪比非常低，它们将不能获得位置以及导航的确定状态(fix)。为了在这些情况下帮助用户，已经开发出一种称作被援助性GPS(AGPS)的技术，其中有用的信息诸如星历表、年历表以及有时候精确的定时信息通过移动电话网络被发送给用户，以便帮助用户获得卫星锁定。AGPS具有多种变体和很多专有技术，但它们几乎都需要到移动网络业务提供商的某种通信链路或者到互联网的多条链路来传递援助数据。
在已知的AGPS中，AGPS服务提供商具有遍布全球的很多固定参考GPS接收器的一个网络。所有这些固定参考站连续地跟踪所有这些GPS卫星，并且跟踪信息被反馈送网络援助服务器，在网络援助服务器中导出援助数据，如星历表、年历表、时钟修正值、多普勒偏移，等等。然后这些数据根据需要被提供给移动业务运营商并发送给最终用户。这一方法被标准化了并且被称作安全用户平面定位(SUPL)AGPS。对该标准广泛采用中的推迟、数据开销、漫游以及覆盖面不全的问题仍然限制SUPL AGPS成为一种普遍的解决方案。
另一种称作实时动态(RTK)卫星导航的技术通过一种提供实时修正值的单一固定参考站而使用这些GNSS信号的载波相位测量值来提高定位精确度。从该固定参考(或控制)站到该GNSS漫游接收器的连接可以是通过一条直接无线链路。虚拟参考站(VRS)技术给RTK添加了一个固定参考站网络。
后处理第二代AGPS方案(通常称作预测性或者扩展的星历表)使用一台服务器来合成援助数据。这种GPS援助数据被预先下载到一个AGPS移动装置中，在未来一周或者甚至一个月内有效。这些方案需要频繁下载/上载星历表，其大小从2K到200K字节不等，涉及处理开销，并且不含其他GPS援助信息，即时间、粗略位置估计值、电离层修正值，等等。
还已知多个启用GPS的设备可以进行通信以便共享仅驻存在这些设备之一上的卫星数据，这样使得除非具有足够的信息来导出位置的一个设备可以通过从已经拥有该附加信息的另一个设备处接收援助数据来增强其GPS方案。在这种已知技术中，均具有类似功能性的多个启用GPS的设备(如一组手机)可以形成网络以便共享位置与援助数据。
因此，多个类似的启用GPS的设备的一个网络理论上将能够共享GPS援助数据，并且从而提高其LBS能力，但是因为对等连接通常是在短距离通信链路上的，所以对于本技术当前状态的实际使用而言，通信范围内的用户将不会达到一个足够大的临界数。于是成功地与另一个设备建立链路的可能性较低，而且失去了共享GPS援助信息的优势。此外，已知一系列的技术用于作为对GPS的补充来提供定位与导航数据，以便提高精度并改善业务覆盖，但这一附加的位置数据是在设备层上产生和使用的并且没有使其对于更广的网络可供使用。
发明内容
根据本发明的一个第一方面，在此提供了一种用于中继位置确定单元的援助数据处理与中继模块，其中该援助数据处理与中继模块是可运行的以便从一个援助性对等位置确定单元获取本地化的援助数据，并且是进一步可运行的以便将该本地化的援助数据中继到一个被援助性对等位置确定单元。
优选地，该本地化的援助数据包括非GNSS(全球导航卫星系统)援助数据。
优选地，该非GNSS援助数据包括无线定位系统(WPS)援助数据。
优选地，该本地化的援助数据包括GNSS援助数据。
优选地，该本地化的援助数据包括从由该援助性对等位置确定单元在被援助性对等位置确定单元的一个所在点中进行的多次测量中导出的数据。
优选地，该援助数据处理与中继模块是可运行的以便通过一条本地无线链路从该援助性对等位置确定单元直接获取该本地化的援助数据。
优选地，该援助数据处理与中继模块是可运行的以便通过一个援助服务器从该援助性对等位置确定单元获取该本地化的援助数据。
优选地，该援助数据处理与中继模块是可运行的以便通过一个援助服务器将该本地化的援助数据中继给该被援助性对等位置确定单元。
优选地，该援助数据处理与中继模块是可运行的以便与另一个对等位置确定单元形成一个第一对等网络，并且使得该另一个对等位置确定单元建立一个第二对等网络，以便该另一个对等位置确定单元获取该本地化的援助数据。
优选地，该援助数据处理与中继模块进一步包括一个援助数据馈送模块，它是可运行的以便将援助数据提供给该中继位置确定单元的一个定位、定时、和导航引擎。
优选地，该援助数据处理与中继模块进一步包括一个援助数据产生模块，它是可运行的以便在该中继位置确定单元处产生附加的本地化的援助数据。
优选地，该援助数据处理与中继模块还是可运行的以便将所产生的附加的本地化援助数据发送给被援助性对等位置确定单元。
优选地，所产生的附加的本地化援助数据包括从由该中继位置确定单元进行的多次测量中导出的数据。
优选地，该援助数据处理与中继模块是可运行的以便通过一条本地无线链路将所产生的附加的本地化援助数据发送给被援助性对等位置确定单元。
优选地，该援助数据处理与中继模块是可运行的以便通过一个援助服务器将所产生的附加的本地化援助数据发送给被援助性对等位置确定单元。
根据本发明的一个第二方面，在此提供了一种位置确定单元，该位置确定单元包括第一方面的援助数据处理与中继模块。
优选地，该位置确定单元是可运行的以便与一个或多个对等位置确定单元一起形成一个集群，其中这些集群的位置确定单元相互交换集群援助数据。
优选地，该位置确定单元是可运行的以便选择该集群中可供使用的优选数据。
优选地，该位置确定单元是可运行的以便将所产生的附加的本地化援助数据与该集群援助数据进行比较，以确定该集群援助数据是否可以被增强，并且响应于所产生的附加的本地化援助数据致使对该集群援助数据进行修改。
优选地，该位置确定单元是进一步可运行的以便在该集群中担任一个特殊角色以便对该集群援助数据的更改进行仲裁。
优选地，在该特殊角色下，该位置确定单元与一个援助服务器就援助数据进行通信。
优选地，该位置确定单元是进一步可运行的以便充当用于本本地地理空间相关数据的一个储存库。
根据本发明的一个第三方面，在此提供了一种在中继位置确定单元处对援助数据进行处理的方法，该方法包括以下步骤：从一个援助性对等位置确定单元获取本地化的援助数据，并将该本地化的援助数据中继给一个被援助性对等位置确定单元。
优选地，该本地化的援助数据包括非GNSS援助数据。
优选地，该非GNSS援助数据包括WPS援助数据。
优选地，该本地化的援助数据包括GNSS援助数据。
优选地，该本地化的援助数据包括从由该援助性对等位置确定单元在被援助性对等位置确定单元的一个所在点中进行的多次测量中导出的数据。
优选地，该本地化的援助数据是在一条本地无线链路上直接从该援助性对等位置确定单元获取的。
优选地，该本地化的援助数据是通过一个援助服务器从该援助性对等位置确定单元获取的。
优选地，该本地化的援助数据是通过一个援助服务器中继给该被援助性位置确定单元的。
优选地，该方法进一步包括以下步骤：在该中继位置确定单元处产生附加的本地化援助数据。
优选地，所产生的附加的本地化援助数据包括从由该中继位置确定单元进行的多次测量中导出的数据。
优选地，该方法进一步包括以下步骤：将所产生的附加的本地化援助数据从该中继位置确定单元发送给被援助性对等位置确定单元。
优选地，这个发送所产生的附加的本地化援助数据的步骤包括：通过一条本地无线网络链路从该中继位置确定单元发送至被援助性对等位置确定单元。
优选地，这个发送所产生的附加的本地化援助数据的步骤包括：通过一个援助服务器从该中继位置确定单元发送至被援助性对等位置确定单元。
根据本发明的一个第四方面，在此提供了一种交换援助数据的方法，该方法包括以下步骤：形成多个对等位置确定单元的一个集群，并且根据第三方面的方法在这些集群的位置确定单元之间交换集群援助数据。
优选地，该方法进一步包括以下步骤：为一个集群的位置确定单元选择该集群内可供使用的优选援助数据。
优选地，该方法进一步包括以下步骤：将一个集群的位置确定单元所产生的本地化的援助数据与该集群援助数据进行比较，以便确认该集群援助数据是否可以得到增强并且响应于所产生的本地化的援助数据致使对该集群援助数据进行修改。
优选地，该方法进一步包括以下步骤：运行一个位置确定单元以便在该集群中担任一个特殊角色从而对该集群援助数据的更改进行仲裁。
优选地，该方法进一步包括以下步骤：在该特殊角色下运行的位置确定单元与一个援助服务器就援助数据进行通信。
优选地，该方法进一包括以下步骤：将该位置确定单元作为本地地理空间相关数据的一个储存库来运行。
根据本发明的一个第五方面，在此提供了一种用于被援助性位置确定单元的援助数据接收模块，其中该援助数据接收模块是可运行的以便通过一个援助服务器从一个援助性对等位置确定单元获取本地化的援助数据。
优选地，该本地化的援助数据包括非GNSS援助数据。
优选地，该非GNSS援助数据包括WPS援助数据。
优选地，该本地化的援助数据包括GNSS援助数据。
优选地，该本地化的援助数据包括从由该援助性对等位置确定单元在被援助性对等位置确定单元的一个所在点中进行的多次测量中导出的数据。
根据本发明的一个第六方面，在此提供了一种用于援助性位置确定单元的援助数据发送模块，其中该援助数据发送模块是可运行的以便形成本地化的援助数据并且通过一个援助服务器将该本地化的援助数据发送给一个被援助性对等位置确定单元。
优选地，本地化的援助数据包括非GNSS援助数据。
优选地，该非GNSS援助数据包括WPS援助数据
优选地，该本地化的援助数据包括GNSS援助数据。
优选地，该本地化的援助数据包括从由该援助位置确定单元进行的多次测量中导出的数据。
根据本发明的一个第七方面，在此提供了一种用于服务器的服务器模块，其中该服务器模块是可运行的以便根据第六方面从各自具有该援助数据发送模块的多个移动性援助位置确定单元接收本地化的援助数据，并且根据第五方面将该本地化的援助数据发送至具有该援助数据接收模块的一个被援助性位置确定单元。
优选地，该服务器模块是可运行的以便在从多个的援助位置确定单元接收类似的本地化的援助数据的情况下选择合适的本地化的援助数据来发送给该被援助性位置确定单元。
优选地，该服务器模块可运行的以便响应于所接收的本地化的援助数据而提供和/或启用基于定位的服务。
根据本发明的一个第八方面，在此提供了一种位置确定单元，该位置确定单元包括根据第五方面的援助数据接收模块以及根据第六方面的援助数据发送模块。
优选地，该位置确定单元是一种GNSS漫游接收器。
优选地，该位置确定单元是一种个人移动设备。
优选地，该位置确定单元是可运行的以便与一个或多个对等位置确定单元一起形成一个集群，其中这些集群的位置确定单元相互交换集群援助数据。
优选地，该位置确定单元是可运行的以便在该集群中选择可供使用的优选援助数据。
优选地，该位置确定单元是可运行的以便对其所形成的本地化的援助数据与该集群援助数据进行比较，从而确认该集群援助数据是否可以得到增强，并且响应于其所形成的该本地化的援助数据致使对该集群援助数据进行修改。
优选地，该位置确定单元是进一步可运行的以便在该集群中担任一个特殊角色以便对该集群援助数据的更改进行仲裁。
优选地，在该特殊角色下，该位置确定单元与一个援助服务器就援助数据进行通信。
优选地，该位置确定单元是进一步可运行的以便充当本地地理空间相关数据的一个储存库。
根据本发明的一个第九方面，在此提供了一种在被援助性位置确定单元处接收援助数据的方法，该方法包括以下步骤：通过一个援助服务器从一个援助性对等位置确定单元获取本地化的援助数据。
优选地，该本地化的援助数据包括非GNSS援助数据。
优选地，该非GNSS援助数据包括WPS援助数据。
优选地，该本地化的援助数据包括GNSS援助数据。
优选地，该本地化的援助数据包括从由该援助性对等位置确定单元在被援助性对等位置确定单元的一个所在点中进行的多次测量中导出的数据。
根据本发明的一个第十方面，在此提供了一种提供来自发送位置确定单元的援助数据方法，该方法包括以下步骤：形成本地化的援助数据，并且通过一个援助服务器将来自该发送位置确定单元的该本地化的援助数据发送给一个被援助性对等位置确定单元。
优选地，该本地化的援助数据包括非GNSS援助数据。
优选地，该非GNSS援助数据包括WPS援助数据。
优选地，该本地化的援助数据包括GNSS援助数据。
优选地，该本地化的援助数据包括从由该发送位置确定单元进行的多次测量中导出的数据。
根据本发明的一个第十一方面，在此提供了一种交换援助数据的方法，该方法包括以下步骤：形成多个对等位置确定单元的一个集群，并且根据第九或第十方面的方法在这些集群的位置确定单元之间交换集群援助数据。
优选地，该方法进一步包括以下步骤：为一个集群的位置确定单元选择该集群内可供使用的优选援助数据。
优选地，该方法进一步包括以下步骤：对一个集群的位置确定单元所形成的该本地化的援助数据与集群援助数据进行比较，以便确认该集群援助数据是否可以得到增强，并且响应于所形成的该本地化的援助数据致使对该集群援助数据进行修改。
优选地，该方法进一步包括以下步骤：运行一个位置确定单元从而在该集群中担任一个特殊角色以便对该集群援助数据的更改进行仲裁。
优选地，该方法进一步包括以下步骤：在该特殊角色下运行的该位置确定单元与一个援助服务器就援助数据进行通信。
优选地，该方法进一步包括以下步骤：将该位置确定单元作为本地地理空间相关数据的一个储存库来运行。
根据本发明的一个第十二方面，在此提供了一种计算机程序产品，它包括用于在一个中继位置确定单元中处理援助数据的机器可读指令的一个或多个序列，这些指令被适配为致使一个或多个处理器执行根据第三方面的方法。
根据本发明的一个第十三方面，在此提供了一种计算机程序产品，它包括用于交换援助数据的机器可读指令的一个或多个序列，这些指令被适配为致使一个或多个处理器执行根据任何第四方面的方法。
根据本发明的一个第十四方面，在此提供了一种计算机程序产品，它包括用于在一个被援助性位置确定单元处接收援助数据的机器可读指令的一个或多个序列，这些指令被适配为致使一个或多个处理器执行根据第九方面的方法。
根据本发明的一个第十五方面，在此提供了一种计算机程序产品，它包括用于提供来自一个发送位置确定单元的援助数据的机器可读指令的一个或多个序列，这些指令被适配为致使一个或多个处理器执行根据第十方面的方法。
根据本发明的一个第十六方面，在此提供了一种计算机程序产品，它包括用于交换援助数据的机器可读指令的一个或多个序列，这些指令被适配为致使一个或多个处理器执行根据第十一方面的方法。
根据本发明的一个第十七方面，在此提供了一种用于被援助性GNSS接收器单元的GNSS援助数据接收模块，其中该GNSS援助数据接收模块是可运行的以便通过一个援助服务器获取来自一个援助性对等GNSS接收器单元的本地化GNSS援助数据。
优选地，该本地化GNSS援助数据包括从由该援助性对等GNSS接收器单元在该被援助性GNSS接收器单元的一个所在点中进行的多次测量中导出的数据。
优选地，该本地化GNSS援助数据包括从一个SBAS卫星导出的数据。
根据本发明的一个第十八方面，在此提供了一种用于GNSS接收器单元的GNSS援助数据发送模块，其中该GNSS援助数据发送模块是可运行的以便形成本地化的GNSS援助数据并且通过一个援助服务器将该本地化的GNSS援助数据发送给一个被援助性对等GNSS接收器单元。
优选地，该本地化GNSS援助数据包括从由该GNSS接收器单元进行的多次测量中导出的数据。
优选地，该本地化GNSS援助数据进一步包括从一个SBAS卫星导出的数据。
优选地，该本地化GNSS援助数据包括地理空间数据。
优选地，该本地化GNSS援助数据包括原始数据。
优选地，该本地化GNSS援助数据包括打包的数据。
根据本发明的一个第十九方面，在此提供了一种GNSS接收器单元，该GNSS接收器单元包括第十七方面的GNSS援助数据接收模块以及第十八方面的GNSS援助数据发送模块。
优选地，该GNSS接收器单元是一种GNSS漫游接收器。
优选地，该GNSS接收器单元是一种个人移动设备。
优选地，该GNSS接收器单元是可运行的以便与一个或多个对等GNSS接收器单元一起形成一个集群，其中这些集群的GNSS接收器单元相互交换集群援助数据。
优选地，该GNSS接收器单元是可运行的以便选择该集群中可供使用的优选援助数据。
优选地，该GNSS接收器单元是可运行的以便对其所形成的该本地化GNSS援助数据与该集群援助数据进行比较，从而确认该集群援助数据是否可以得到增强，并且响应于其所形成的该本地化GNSS援助数据致使对该集群援助数据进行修改。
优选地，该GNSS接收器单元是进一步可运行的以便担当该集群中的一个特殊角色从而对该集群援助数据的更改进行仲裁。
优选地，在该特殊角色下，该GNSS接收器单元与一个援助服务器就援助数据进行通信。
优选地，该GNSS接收器单元进一步是可运行的以便充当本地地理空间相关数据的一个储存库。
根据本发明的一个第二十方面，在此提供了一种在被援助性GNSS接收器单元处接收GNSS援助数据的方法，该方法包括以下步骤：通过一个援助服务器获取来自一个援助性对等GNSS接收器的本地化GNSS援助数据。
优选地，该本地化GNSS援助数据包括从由该援助性对等GNSS接收器单元在该被援助性GNSS接收器单元的一个所在点进行的多次测量中导出的数据。
优选地，该本地化的GNSS援助数据进一步包括从一个固定GNSS参考站导出的数据。
根据本发明的一个第二十一方面，在此提供了一种提供来自发送GNSS接收器单元的GNSS援助数据的方法，该方法包括以下步骤：形成本地化GNSS援助数据，并且通过一个援助服务器将来自该发送GNSS接收器单元的该本地化GNSS援助数据发送给一个被援助性对等GNSS接收器单元。
优选地，该本地化的GNSS援助数据包括从由该发送GNSS接收器单元进行的多次测量中导出的数据。
优选地，该本地化的GNSS援助数据进一步包括从一个固定的GNSS参考站导出的数据。
优选地，该本地化GNSS援助数据包括地理空间数据。
优选地，该本地化GNSS援助数据包括原始数据。
优选地，该本地化GNSS援助数据包括打包的数据。
根据本发明的一个第二十二方面，在此提供了一种交换GNSS援助数据的方法，该方法包括以下步骤：形成多个对等GNSS接收器单元的一个集群，并且根据第二十和第二十一方面的方法在这些集群的GNSS接收器单元之间交换集群援助数据。
优选地，该方法进一步包括以下步骤：为一个集群的GNSS接收器单元选择该集群内可供使用的优选援助数据。
优选地，该方法进一步包括以下步骤：对由一个集群的GNSS接收器单元所形成的该本地化GNSS援助数据与该集群援助数据进行比较，以便确认该集群援助数据是否可以得到增强，并且响应于所形成的该本地化GNSS援助数据致使对该集群援助数据进行修改。
优选地，该方法进一步包括以下步骤：运行一个GNSS接收器单元从而担当该集群中的一个特殊角色以便对该集群数据的更改进行仲裁。
优选地，该方法进一步包括以下步骤：在该特殊角色下运行的该GNSS接收器单元与一个援助服务器就援助数据进行通信。
优选地，该方法进一步包括以下步骤：该GNSS接收器充当本地地理空间相关数据的一个储存库。
附图简述
现在将参考附图、仅通过举例的方式来说明本发明，其中：
图1以示意图的形式展示了根据本发明的一种位置确定单元的体系结构；
图2以示意图的形式展示了根据本发明的一种接收器单元集群的构成；
图3以示意图的形式展示了根据本发明的功能性以及在两个用户之间的数据交换；
图4展示了根据本发明的一个实施方案的一个集群中的工作流程图；
图5以示意图的形式展示了根据本发明的功能性以及在两个用户之间的数据交换；
图6以示意图的形式展示了根据本发明的一种网络服务器；
图7是一个工作流程图，涉及根据本发明的一个实施方案的一个服务器；
图8展示了从另一个对等网络中的一个服务器导入援助数据；
图9展示了从另一个对等网络中的一个设备导入援助数据；
图10展示了从一个自组织对等网络中的多个设备请求援助数据；
图11是从一个自组织对等网络中的多个设备请求援助数据的工作流程图；
图12是从一个自组织对等网络中的多个设备请求援助数据并且致使建立其他对等网络的工作流程图；并且
图13以示意图的形式展示了根据本发明的多个方面的一种GPS接收器单元的体系结构。
具体实施方式
本发明多个方面的多个实施方案涉及产生并为用户提供导出的援助数据的多种方法，当提供给设备的一个或多个定位、定时与导航解决方案时，这些方法将会改善、启动或者加速设备获取适当的位置、时间和导航信息的过程和/或在援助数据的可供使用性的基础上为用户提供增强的功能性。可以用多种方式来实施本发明，但一种安排专注于一种新颖的客户端软件，该软件被嵌入多种设备中，这些设备一起连接到不同的网络配置中。
仅通过举例的方式，在此提及的GNSS系统主要是美国的全球定位系统(GPS)和SBAS(如WAAS、EGNOS，等等)。但是本发明应该理解为对于使用其他目前与未来的GNSS的接收器而言是有效并且适用的，如GLONASS(GLObal'naya NAvigatsionnaya SputnikovayaSistema)和Galileo。
本发明的一种安排解决了为需要位置信息的多个设备提供援助数据的现有方法的一个或多个缺点，并且具体解决了以上所说明的当前AGPS技术的局限性。
在本说明书中，援助数据用于指“GPS援助数据”和“其他援助数据”两者，并且这些术语在以下进行了定义。
客户端软件
参见图1，在根据本发明的一种安排中，在此提供了一种客户端软件10，该软件作为一种位置确定单元或设备11上的援助数据处理与中继模块来运行，该位置确定单元或设备运行在任何操作系统(OS)12上或者嵌入到一个设备中或者是两者的一种组合。
该设备还可以包括一个单独的或者多重的收发器系统13，以形成一条无线链路和/或有线网络系统，即网络适配器，等等。因此这种组合采用任何可能的无线标准/协议(如但不限于GSM/UMTS、蓝牙、Wi－Fi、Wi－Max、UWB、ZigBee、TETRA、Infrared等等)和/或采用任何可能的有线标准(如以太网)使用任何可能的拓扑结构(例如环形、总线形、星形、网眼形或混合型)来形成任何种类的可能的无线或者有线网络(如局域网(LAN)、城域网(MAN)、广域网(WAN)、个人区域网络(PAN)、自组织网络，等等)。
该设备还可以具有一个定位与导航引擎14，这个引擎采用GPS和/或任何其他的定位与导航技术和/或混合技术。设备11还可以具有其他硬件15，例如，微控制器和其他外围设备。
客户端软件10(驻存在网络中的每个设备上)除采用遗传算法之外能够根据该设备中其他部件/单元的可供使用性来使用三种不同的特殊功能的某种组合，并且因此可以在所形成的网络中扮演不同的角色。驻存有该客户端软件的多个对等设备可以实施在多种多样的相互通信的设备平台类型上。
在功能1(网络获取的位置与援助中继)中，客户端软件10并不要求访问本地设备的定位与导航引擎14，这样使得这种引擎并不需要存在于设备11中。在这个功能中，客户端软件10将该设备用作网络中的一个网关或者网桥，以便在另外两个网络节点之间中继援助数据。客户端软件10还可以直接访问通过该网络传送的援助数据，并根据该援助数据的内容确定它自己的定位、定时与导航信息，但与任何本地的定位引擎都无关。例如，该GPS援助数据可以包括正在提供该援助数据的设备的时间和定位信息。客户端软件10在已知其处于同一网络并且因此在该另一个设备的已知数目的短距离通信步距内的情况下可以使用这一信息来导出一个粗略的时间与位置估计值。这种情况下，精确度将取决于网络的规模和该设备中正在使用的收发器协议。
在功能2(GPS获取的定位与GPS援助数据的生成)中，该客户端软件直接地(嵌入式)或者间接地访问(通过API)本地GPS定位与导航引擎。通过由一个援助数据产生模块16执行这一功能，该客户端软件可以产生GPS援助数据并且将其提供给这些网络。它允许该本地设备根据从本地定位与导航引擎所获取的本地数据、来自功能3的数据、以及网络提供的来自功能1的数据的一种混合来获取定位信息，这些都取决于哪些数据是有效的。
在功能3(其他获取的定位信息)中，该客户端软件通过该本地设备中存在的一个单独定位与导航引擎(未示出)装置直接地(嵌入式)或者间接地访问(通过API)除GNSS之外的任何其他定位、定时与导航方案。通过该客户端软件的这一功能，可以产生其他援助数据并且将其提供给这些网络。功能3还允许该本地设备根据本地的、网络提供的来自功能1的、以及来自功能2的本地信息的一种混合(当这些数据是有效的时)来导出定位信息。
这一客户端软件能够同时运行这三个功能中的一个或多个。运行功能1的能力可以总是嵌入在该客户端中(尽管不必总是启动的)，如果适于该本地设备的定位能力，可以启用功能2与3。该客户端可以包括检测哪些定位引擎在任何具体的设备中存在的一种方法，以确定要使用的功能最佳组合。
以下是这些功能的更详细工作说明。
与正在使用哪种功能无关，该客户端软件具有以下基本功能。
该客户端软件能够直接地(即嵌入式)或者间接地(即通过任何OS)与任何或者所有的无线收发器和/或网络适配器13进行通信并控制它们。这一客户端软件可以具有：用于将援助数据请求发送至另一个网络成员和从其接收援助数据请求的装置；用于对所请求的援助数据(即GPS援助数据、其他援助数据或者两者)进行识别的装置；用于将援助数据发送至可用的单独或者多重网络中的另一个成员和从其接收援助数据的装置；用于对援助数据进行打包和加密的装置以及用于将援助数据解包和解密的装置。
此外，取决于具体的有效功能，该客户端软件具有以下功能。
对于功能2和3，该客户端软件能够直接地(即嵌入式)和/或间接地(即通过任何OS)与该定位与导航引擎进行通信并控制它们。该客户端软件可以具有：用于将援助数据请求发送至该本地定位与导航引擎和从其接收援助数据请求的装置；用于对所请求的援助数据(即GPS援助数据、其他援助数据或者两者)进行识别的装置；用于将援助数据提供给该定位与导航引擎的装置。
在功能2中，该客户端软件具有在该本地设备定位与导航引擎中的GPS方案的帮助下产生GPS援助数据的装置。
在功能3中，该客户端软件具有在其他可用的、非GPS的定位、定时与导航技术的帮助下用于产生其他援助数据的装置。
通常，该设备是手持式或者便携式移动设备，但也可以是静止的/固定的。
服务器
在根据本发明多个方面的另一种安排中，在此提供了一种服务器，它可以包括作为任何可能的网络的节点之一而参与的装置，该网络由单独的或者多个设备形成，这些设备均具有第一安排中所述的客户端软件；用于将援助请求发送至该网络成员以及与其连接的其他数据源和从其接收援助请求的装置；用于对所请求的援助数据(即GPS、其他或者两者)进行识别的装置；用于从在该第一安排中提及的这些设备上将援助数据(例如GPS援助数据)发送至该网络和从其接收的装置；用于在从多个设备接收类似数据的情况下选择/过滤合适的援助数据的装置；用于对该援助数据进行处理并将其保存至服务器数据库中的装置；用于确定连接到该网络中的多个设备的初始位置的装置；用于在该援助数据的帮助下提供和/或启用LBS的装置；用于对援助数据进行打包和加密的装置以及用于对援助数据进行解包和解密的装置。
典型地，该服务器是广域网(WAN)配置中的一种网络服务器。
可替代地，该服务器可以是任何服务器，这取决于网络覆盖范围的大小，如LAN服务器、MAN、PAN服务器，等等。
依照根据本发明的另一种安排，在此提供了一种通信系统，该系统包括：带有在第一安排中所述的客户端软件的一个或多个的设备，在第二安排中所述的一个服务器以及任何可能的单独或者多个无线或者有线网络，其中一个或多个设备采用任何可能的拓扑结构(如环形、总线形、星形、网眼形或者混合型)通过任何可用的标准(如无线的GSM/UMTS、蓝牙、Wi－Fi、Wi－Max、UWB、ZigBee、TETRA、红外线等等以及有线的以太网等等)与该服务器相连接或断开。在此，任何可能的网络可以是局域网(LAN)、城域网(MAN)、广域网(WAN)、自组织网，等等。优选地，这些网络是无线网络。可替代地，这些网络也可以是有线的或者是有线与无线的组合。
援助数据
本发明的多个实施方案涉及在不同的短距离有线与无线网络(如对等和自组织网络)中以及还在具有一台中央服务器的大范围无线网络中产生、中继、以及接收援助数据。
上述网络中援助数据的交换将会单独以及总体地启用和/或改善这些网络的节点定位、定时与导航能力，特别是在恶劣的环境下。
在本发明的一个实施方案中，该援助数据是“GPS援助数据”和/或“其他援助数据”的一种组合。
该“GPS援助数据”是主要允许内置的GNSS导航技术/单元提高一个设备的位置、精确度和可靠性、提供加速定位过程并且启用定位或者任何上述功能组合的数据。该标准GPS援助数据可以包括原始数据、伪距、位置与速度估计值及其质量指数(即标准偏差、不同的DOP，等等)、卫星专用星历表、年历表、导航信息与参数、多普勒估计值、编码相位偏移(若时间同步)、大气层修正值、完整性指数、质量指数，等等。此外，标准GPS援助数据还可以包括精密的时间信息和估计的用户接收器位置。该GPS援助数据的质量取决于定位与导航引擎中产生设备的GNSS方案的质量与技术能力。这些数据可以由来自使用该GPS方案的定位与导航引擎的客户端软件来产生。其他GPS援助数据可以通过对来自不同GNSS(GPS、SBAS等等)卫星的导航信息进行解码来产生，并且某些数据可以通过对从多颗卫星所接收的信号应用不同定位与导航算法来产生。该援助数据可以包括以下一种或者多种：SBAS数据、根据一个固定参考站位导出的数据、地理空间数据、原始数据以及打包数据。一旦任何一个设备产生GPS援助数据，它就可以被在此所述的另一个设备发送并使用。
“其他援助数据”可以是任何数据，该数据能够主要帮助除GNSS之外的现有定位、定时和/或导航技术/单元改善、启用或者加速其性能和位置信息的本地导出或者这些附赠优势的任何组合。因此，该设备内置位置与导航引擎的能力通过获取由该网络中其他节点所提供的信息而加强。
例如，这些数据可以是相对于该被援助性和/或援助性用户的本地无线访问点位置信息的一个数据库，它可以通过多种协议(如Wi－Fi、WiMAX或者任何有关的现有或者将有的无线协议)以及信号强度测量值与一些算法(如三角测量)用在无线定位系统(WPS)中以得到用户位置的估计值。这些数据还可以包括该设备的位置与定时估计值，它可以根据基于移动电话网络的技术、来自Magnetic与INS传感器的态度信息、来自气压计的海拔信息等等来产生。
进一步地，网络中的所有节点还可以与其个体信息进行组合来产生一个独特的方案，以导出适用于网络中所有节点的定位与定时信息。在本发明的一个实施方案中，这种“其他”定位、定时与导航技术/单元可以是具有或者WiFi和/或WiMAX协议的无线定位系统(WPS)，而该“其他援助数据”可以是由一个无线网络所包围的区域中的一个移动装置的WiFi/WiMAX硬件访问的数据，如信号强度测量值、访问点的Mac地址、信号质量、信噪比、SSID、扫描时间、加密、AP类型、调制解调速度等等以及(若可供使用)该设备的位置坐标。该位置坐标可以是从该设备的定位、定时与导航技术/单元(如基于移动电话塔的三角测量值、惯性导航系统、用户手动输入等等，GNSS除外)导出的。进一步的技术与数据类型可以是信号强度测量值与移动电话塔的小区识别号(Cell Id)、来自一个移动装置的不同传感器(如Magnetic、INS、加速计等等)的测量值。
GPS援助数据与其他援助数据中的某些援助数据(如设备的估计位置、UTC或者本地时间信息等等)可以是相同的。通常这些数据是与定位和导航系统无关的、设备专用的、地理的、通用的或者任何这些组合。
援助数据的GPS援助数据与其他援助数据类型均可以进行组合以形成一个公共信息池或者数据库，包括两个系统的所有援助数据或者其任何组合。这一信息池可以具有一个单独设备在任何时刻或者一个时间段的援助数据或者可以具有一个网络的多个设备在任何时刻或者一个时间段的一种援助数据集合。这一信息池可以驻存在包括该中央服务器的网络的一个单一的或者多个的节点上。
若该组合信息池被本地网络中的多个用户分享，那么就克服了一个设备需要一个互联网连接来获得基于WPS的坐标值(这是一个惯例)的问题。该组合信息池还可以用来对包围一个网络的多个节点的周围区域进行建模，如节点在建筑物之内或者之外的位置或者节点的地理位置，等等。
援助数据的GPS援助数据与其他援助数据类型还是彼此互补的。该设备的导自WPS的定位坐标与定时可以与剩余的GPS援助数据一起使用以便改善恶劣环境中GPS性能，而导自GPS的坐标可以与WPS接入点(AP)的MAC地址和剩余的WPS数据一起使用，以便创建可用于基于WPS的定位的一个信息池。
用在该定位与导航引擎中的GPS系统可以是单独的或者多重的信号、完全硬件或者完全软件或者一种混合的方案。也有可能的是该设备的所有或者任何三个部件：无线收发器、定位与导航引擎以及客户端软件可以是任何形式的一种单独实体，即混合型、芯片方案中一个单独芯片或者多个芯片系统中的硬件或者软件或者两者的组合。
在该网络中发送和接收援助数据是根据用户的需求、设备或者网络、单一或者多个网络和/或设备和/或配置的可供使用性以及该客户端软件的算法要求来完成的。
因此，本发明并不仅仅局限于GNSS及其援助数据，而是既可以应用于其他当前与未来的GNSS定位系统(如Galileo、GLONASS、Compass等等)又可以应用于从可替代的现有或者将有的定位与导航技术(如WPS、INS等等)导出的增强定位数据。INS系统需要被告知其起始坐标，并随后在每个记录时刻根据其前进方向从这一起始点开始跟踪其位置。误差是累积的，并且在发生使得系统复位的任何事件时，任何绝对位置的知识即被丢失。通过加入一个网络，该设备可以重新获取在某个邻域内其本地绝对位置的知识，并且随后从该已知位置开始继续精确地进行跟踪。
在本说明书中，词语“设备、用户或者接收器”可以代表所有或者任何这些部件的功能性，即客户端软件、定位与导航引擎、GPS方案以及在第一安排中描述的设备的无线/有线通信网络。
还要认识到，客户端软件及其功能还能够以硬件、混合方案或者以任何逻辑方式来实现。
援助数据交换实例
下面解释在不同网络中的援助数据产生与交换。这些技术/算法是参见“GPS援助数据”生成及规定进行说明的，但是正如已经说明的，这些技术/算法也可以在属类意义上用于“其他援助数据”。同样也应用于GPS援助数据与其他援助数据两者的组合。在本说明书中，使用了术语“援助数据”，并且在给定的具体GPS实例中应该理解其意思为GPS援助数据，但是能够推广到其他非GPS的定位与导航方案。
在基于服务器的用户网络援助技术中，具有以上所述客户端软件的一个或多个设备使用任何可能的网络(如局域网(LAN)、城域网(MAN)、广域网(WAN)，等等)连接到该服务器上。这一网络可以是使用任何协议(如无线的GSM/UMTS、蓝牙、Wi－Fi、Wi－Max、UWB、ZigBee、TETRA、Infrared等等以及有线网络的以太网等等)的任何无线或者任何有线网络。在本实例中，所使用的服务器是一个万维网服务器。多个具有上述客户端软件的设备已经与这一网络服务器使用移动电话网络形成了WAN。
图5中，设备502和503具有清晰的空中能见度，并且已经跟踪卫星足够长的时间以便结合不同指数来产生前述的援助数据。
该援助数据被发送到该网络服务器。这些数据可以按照任何以下标准发送到一个服务器：服务器请求、客户端软件中数据的可供使用性；客户端软件的配置；周期性地或者根据网络的可供使用性；或者任何这些标准的某种组合。
如图6所示，该援助数据还可以被其他资源(如IGS、JPL、互联网SBAS业务等等)发送到该服务器。
该服务器检验以上说明的援助数据的不同质量指数以及不同的客户标志，以便在接收来自多个设备和/或其他资源的相似的援助数据的情况下对正确的/合适的数据进行识别。这些数据被过滤、处理，可以是特征性地即地理学地映射的、用户特有的、卫星特有的、总体的等等，并且存储在服务器数据库中。
在本实例中，设备501处在低信噪比环境中，具有较差的空中能见度，并因此不能获取所需卫星以确定其位置。
网络形成之后的援助过程可以归纳为以下步骤：
1.低信噪比环境中的设备501中的客户端软件发送一个援助请求信号到该援助(网络)服务器。
2.该援助服务器粗略估计该请求用户的位置，例如通过移动定位技术(Cell ID)或者热点识别。
3.该援助服务器使用该估计位置从其存储器检索合适的援助数据并将其发送回该请求设备。
4.在该援助数据的帮助下，该设备的定位与导航单元获取并跟踪卫星。
5.设备通过使用援助数据消息、应用误差修正来形成观测值并导出定位与导航方案。
设备501、502与503分开几公里的距离，并且它们都不在彼此的短程收发距离范围内。但它们全都在塔504亦或505的范围内，该塔是用于移动网络的塔亦或用于Wi－Fi热点的塔。这些塔分别通过链路514、512和515、513为所有这些设备提供互联网能力。从而设备501、502和503通过塔504亦或505连接到一个预先指定的公共网络服务器511上。
设备502和503正在将援助数据发送回该服务器而接收器501在锁定这些卫星时正面临困难，因为周围高大建筑物而缺乏到达这些卫星的直接视线。这种情况下，设备501与该公共网络服务器具有一个通过塔505的连接，它不必位于直接视线中。设备501将一个援助请求发送至该网络服务器，并且该网络服务器通过移动定位技术或者Wi－Fi热点识别来定位其粗略位置。建立该请求设备的粗略位置之后，它从该信息数据库导出必要的相关信息以便组建一条援助消息。该消息被发送回该设备501并使得它能够获得这些卫星的锁定以便导出其GPS位置。由于该已知AGPS参考站与该用户之间存在的距离过大，发送回该设备的信息没有空间变化。在基于服务器的援助的情况下，时间变化被保持在更严格的限制范围内以达成更精确的结果。
图6展示了该援助服务器与用于增强该援助与其他LBS(基于定位的服务)的多个附加特征。该网络服务器61主要包括一种计算能力、最新定位技术62、导航与误差修正算法63、多个过滤器，以及大数据库64，其中导出的援助信息通过其地理位置来进行映射。如图5所描绘的，所有接收器501、502和503都连接到该网络服务器上并且可以将援助数据发送回该服务器。这些援助数据可以是以上说明的多个信息的任何组合，取决于该设备的定位与到导航方案能力。所有这些数据及其地理位置存储在信息数据库64中。输入该援助数据的该设备的位置可以由该设备自己输入或者可以由该服务器采用所提供的原始数据测量值和高级过滤算法来计算。后者的优点在于，它减小了该设备的计算负担并且可以应用最新的算法以便启用和/或改善位置。除上述援助之外，该网络服务器可以与支持映射的额外特征65、通过互联网66的SBAS修正、精确的天气信息67以及其他LBS业务68连接以便给予用户最佳的用户网络优点。精确的天气信息可以用来预测非常准确的大气误差参数，从而产生改善的用户定位精度。映射与其他LBS可以与用户网络结合，以便给予智能GNSS接收器集群更新，例如，用于同汽车导航方案中的交通状态更新一起使用。
参见图7，一个流程图示出一个援助性对等GPS设备单元701与一个被援助性GPS设备单元702的工作过程。在703处，该援助性对等GPS设备单元产生援助数据。然后，在704处，它将该援助数据打包，包括在705处对该援助数据做地理标记的步骤。然后，在707处，它连接到该援助服务器上，并且将该援助数据发送给该服务器。
同时，在708处，该被援助性GPS设备单元已经连接到该援助服务器上。然后，在709处，它请求援助数据，并且在710处，对该援助数据进行解码。
该被援助性GPS设备单元然后将该援助数据用于以下一个或多个：在711处计算其初始位置、在712处执行一次热启动以及在713处获取并跟踪多个卫星。在713处获取并跟踪多个卫星之后，在714处该被援助性GPS设备单元可以应用误差修正并且在715处导出精确的位置与导航方案。
在一种基于集群的援助安排中，具有上述客户端软件的一个或多个设备、一个上述的服务器以及任何可能的单独或者多个的无线或者有线网络，其中该一个或多个设备使用任何可能的拓扑结构(如环形、总线形、星形、网眼形或者混合型)通过任何可供使用的标准(如无线情况下的GSM/UMTS、蓝牙、Wi－Fi、Wi－Max、UWB、ZigBee、TETRA、Infrared等等和有线情况下的以太网)来与服务器连接或断开。在此，任何可能的网络可以是局域网(LAN)、城域网(MAN)、广域网(WAN)、自组织无线网络等等。典型地，这些网络是无线网络。可替代地，这些网络也可以是有线的或者是无线与有线的组合。
该网络可以由一个成员(即由一个服务器或者权利要求1中所述的任何网络设备根据援助数据需求或者数据可供使用性或者客户端软件配置或者任何上述组合)来发起。其余的设备和/或服务器根据上述的类似标准并依据它们加入该网络的能力来加入该网络。
援助数据可以在前述参与设备之一中或者在前述参与服务器中产生。如果单独或者多个设备和/或服务器正在共享包括当前网络在内的一个以上的网络，该援助数据还可以从其他网络导入到当前网络中。
图2展示了以上在第一安排中所述的多个设备的集群的形成以及多个GPS用户在城市环境中目前正面临的共同问题，但该图示同样适用于其他地理空间环境中的多种接收条件。
图2展示了多种用户类型以及与在其定位与位置引擎中使用当前GPS方案的设备有关的许多问题。物体21、22和26是高度衰减结构，例如建筑物。物体23是一个快速过渡通道，如道路或者轨节，而物体24是一种完全GPS信号阻塞结构，如隧道。设备A、B、C、G、H、J和K具有至少四颗卫星的良好开阔的空中能见度。设备A、B、J和K锁定足够多的卫星以便具有一个良好的确定(fix)，而设备C正处在达成确定的过程中。设备D位于一个城市峡谷中，并且只能有在可见的卫星上的部分锁定。因为信噪比低，所以设备E不能实现锁定。设备F在时刻1具有良好的锁定，但是在移动到该建筑物中的一个新位置的时刻3之前，移动到一个衰减条件下，在时刻2正失去锁定。(分别标记为F1、F2、F3)设备G高速地从位置G1(在时刻1)穿越到位置G3(在时刻3)。设备H低速地从位置H1穿越到位置H3。设备I于时刻1在位置I1处具有良好的位置确定并且将要进入隧道，在时刻2处在该隧道内，在位置I2处没有卫星信号，并且于时刻3在位置I3处离开隧道。Z是一个固定的参考的特殊设备。
这些不同的设备条件展示了GPS定位与位置引擎的设备所经历的许多当前问题。具体地讲，设备C正在冷启动过程中使用可观的电池功率，同时在能够确定一个位置之前，收集了可供使用的卫星上的不同数据。设备D和E不能够确定一个位置，因为在适当地跟踪四颗卫星方面有困难。设备F在时刻1具有一个确定，但移动到一座建筑物中时失去了，并且在它改变行程时不能保持其位置信息。设备G和H快速移动通过没有AGPS的地理位置，特别是对于该地点，除非它们为访问一个远程通信提供商而付费。设备I在隧道中时不具有功能性，并且从该隧道重新出现时必需执行一次热启动修理以便重新获取卫星。
需要援助的设备D发起网络形成过程中所述的任何可能的网络。图中所示的其余设备加入这一网络，遵循该约定的网络形成过程。
这些设备在事件驱动的或者同步化的基础上、根据用户需求、设备或者网络和/或配置或者客户端软件的算法需求彼此交换与该集群有关的数据。这一数据至少包括以上说明的GPS援助数据，但也可以包括有关该集群的当前物理地点的其他地理空间数据。这些设备还可以具有任选的能力以便提供数据，该数据提供有关其自身特征相对于该集群的信息。该集群中的援助数据的质量取决于该集群组中的对等GPS定位与导航引擎的质量与技术能力。该设备能够获取并且解释该集群数据并且能够根据其当前集群数据集合来调整其功能性，包括但不限于：增强其确定到位(fix-on)并跟踪卫星的能力、增强其预测导航能力、及其提供增强输出给用户的能力。
该设备具有以下能力：获取新数据、将该新数据与这一集群数据进行比较并且通过一条更长距离的通信链路将这一修改数据中继给集群中的其他成员和/或一个固定的特殊设备和/或一个远程设备之前计算该集群数据是否可以增强。
从该集群获取该援助数据之后，通过使用来自该集群数据的用户特定位置坐标并且已知它位于该援助设备的短程无线链路距离内，该设备能够粗略地计算其位置。这种情况下的最大位置误差将会是正在使用的无线链路的最大传输范围。这一位置误差与使用自该集群数据以估计该位置的用户特定坐标值的数目成反比，并且取决于该用户接收器和该集群中其他用户之间的矢量的相对几何关系。若该用户接收器与该集群中的该援助接收器之间的距离可以使用无线链路信号处理技术和三角测量技术或者任何其他方法来进行测量，则还可以改进该位置估计值。
一个特殊设备充当该集群中的一个参考地点，并且在对该集群数据集合的更改进行仲裁时具有特定的优先权。如该基于服务器的援助方法中所述，该特殊设备还可以与离该集群一定距离的一个中央援助服务器进行通信并交换数据。
再次参见图2，物体25示出了一个自组织集群的局限，该集群是由特定的一组设备构成的。设备J与K位于这一集群的外部，并且在这些集群设备中的一些集群设备的短链路无线范围内形成另一个集群。设备A和B至少已经建立了一个集群数据集合，它们将该数据集合发送至该集群内的所有其他用户。
参见图3详细说明了形成一个集群(网络)的基本概念和两个用户接收器A和D之间的数据交换。
图3展示了功能性以及一个集群中的两个用户之间数据交换。接收器A能够接收来自卫星34、35、36和37的信号以便计算其定位与导航参数。卫星38号被示出为一个SBAS卫星，它发送大气参数、星历表和卫星时钟误差修正以便提高该接收器的定位精确度。然而，用户接收器D接收所有信号时是较弱的，因为离该接收器很近的高大建筑33，它阻挡了来自卫星34、35和38的直接视线。这一情况下接收器D不能够确定其位置，因为它不能锁定卫星34、35或者看见SBAS卫星38，并且因此仅具有锁定在导出位置所需的最少四颗卫星中的两颗卫星上的可能性。
如前所述，设备A和D已经构成了一个集群(图2中的505)并且形成了有关该集群的援助数据。由于不能跟踪获取位置所需的卫星，设备D在该集群中通过任何以上说明的短程通信协议与无线链路(31)来寻求援助以便在卫星34、35和/或38上得以确定到位。设备D直接从设备A接收所有额外需要的卫星或者援助设备特有的援助信息(例如目前的星历表、精确的时间、多普勒频率与相位偏移估计值、导航信息)用于所有可见的卫星。在这一数据的帮助下，设备D寻求在低信噪比环境中跟踪所有所需的卫星并得出位置估计值。设备D还接收由SBAS卫星发送的、通过集群数据中继的误差修正与完整数据39，进一步提高了位置精度。若设备A具有多频率GNSS功能性，那么它还可以将非常精确的地理位置特定的电离层修正数据提供给该集群。
再次参见图2，设备C还能够从该集群获取援助数据以便执行热启动。援助数据为设备C提供这些可见卫星的星历表、估计的多普勒频率、用户位置的初始估计值、时间、卫星误差修正以及其他有用数据。这显著地减少了使设备C首次确定的时间并且显著地降低了计算功耗，并且因此降低了否则必需要消耗的电池功率。此外，与该援助数据的质量有关(设备A和B定位与导航引起的技术能力)，设备C还就地接收有关大气修正值以提高位置精度。设备E还使用援助数据(特别是导航信息开头的多个位)来获取所需的确定，帮助设备E应用特定的DSP算法，以提高该高度衰减的室内GNSS信号的信噪比。设备F还寻求使用所接收的援助数据来导出一个适当更新的室内位置。设备I不能够锁定任何GNSS卫星，尽管如前所述，它力求通过短程无线链路来接收援助数据并且因此力求通过使用来自该集群数据的该设备特有位置坐标并且还已知它处在离该援助设备的短程无线链路距离内，因为GNSS信号在该隧道内完全阻断。设备G在时刻2迅速加入该集群，并且快速地更新其核心集群数据集合，与其目前单独的导航能力相比，提高了精度。可任选地，它还获取辅助当地信息，如交通状况更新、或者其他地理空间相关数据。
参见图4，一个流程图示出了在基于集群的途径中一个援助性对等GPS设备单元401与一个被援助性GPS设备单元402的工作过程。
在403处该援助性对等GPS设备单元形成一个集群并且在404处形成援助数据。然后，在405处它将该援助数据打包，可任选地包括在406处对该援助数据加上地理标签的步骤。然后，在407处它将援助数据发送给该集群。
同时，在408处该被援助性GPS设备单元在形成集群时合作，并且在409处已经寻求援助数据并在410处选择最佳援助数据。然后，在411处它请求援助数据并且在412处接收已经由援助性GPS设备单元在步骤407发送的援助数据并将其解码。
该被援助性GPS设备单元然后将该援助数据用于以下一个或多个：在413处计算其粗略位置、在414处执行一次热启动和在415处获取并跟踪卫星。在415处获取并跟踪卫星之后，在416处该被援助性GPS设备单元可以应用误差修正并且在417处导出精确的位置与导航方案。
对等自组织网络
有时候在多个设备之间形成对等网络是令人希望的和/或有效的和/或唯一可能的。根据所有前述方法，这一网络是采用任何可供使用的无线或有线协议来形成的。在一个区域内可以使用上述的任何拓扑结构来形成多重对等网络。
该援助数据可以如上所述在该设备自身中就地产生，或者如图8所示如果这些网络之一中的一个节点是一个服务器时该援助数据可以被导入到该设备中，或者如图9所示若该设备是多个对等网络的一个成员，则可以从另一个对等网络导入。
在图8、图9和图10中，设备A、B、C和D是一个或多个对等自组织网络的成员节点，并无必要将它们都展示出来。除所展示的对等自组织网络之外，然后，各个节点还可以是完全与各所示其他设备无关的其他更大网络的一部分，或者彼此共享这些更大的网络。这些更大的网络可以是使用任何协议形成任何可能的拓扑结构(如前所述亦或如另外已知的)的任何有线或者无线的网络。
不同的算法可以实施在客户端软件中以便启用对等自组织网络援助，并且以下说明了三种算法。
1.针对请求的援助(AOR)：多节点单跳
在图10中，设备A具有三个自组织网络。网络1是与设备B形成的。网络2是与设备C形成的。网络3是与设备D形成的。示出的所有四个设备均不具备有效的援助数据。
如图11所示，该客户端软件已经收到来自内部定位与位置引擎的援助请求。在1101处一旦被触发，在1102处该客户端软件检查数据有效标志，以明确内部援助数据是否有效。在1103处如果发现有效，则这些数据就被发送给该定位与导航引擎。若发现无效，则在1104处该客户端尝试建立任何上述可能网络之一。若没有网络连接被建立，则在1105处该客户端的处理结束并且告知该定位与导航引擎。若成功，则在1106处该客户端检查对等设备的援助数据标志有效性。若发现这些对等网络中的这些设备之一具有有效的援助数据，则在1107处从其接收援助数据并且将援助数据发送给该定位与位置引擎。在多个有效标志的情况下，在1108处该客户端运行不同数据质量指数检验和过滤算法以在1109处确保它能接收来自所形成的对等网络的最佳可用援助数据。在发现所有标志皆无效的情况下，在1110处可以实施其他定位算法例如WLAN定位等等，取决于该设备的技术能力。
2.针对请求的援助(AOR)：多节点多跳
本算法与以上参见图11所说明的算法非常类似，并且还参见了图9所示的这些网络，但将其功能性扩展到其他对等网络。参见图12，步骤1201至1209分别对应于参见图11所说明的步骤1101至1109。在本算法中建立网络之后，若发现所有援助数据标志皆无效，不进行WLAN定位(图11中的1110)，则在1210处该援助请求客户端可以强制其他对等设备的客户端在1211处建立单独的对等网络，以便在限定的时间界限内得到援助数据。这一强制援助可以引起设定时限或者网络界限和/或客户端配置能力内尽可能多次跳转的形成。
若即使在采用多跳算法之后，该客户端也没有得到所需的援助数据，则在1212处该客户端可以采用其他定位算法，如WLAN定位，取决于设备的技术能力。
3.持续/周期性援助
在周期性援助中，该援助客户端的活动时间与该设备开机时间一样长，但处在低功耗/睡眠模式。这个客户端可以被配置为从该本地GPS引擎或者通过形成一个局域网或者广域网络来周期性地获取援助或者更新内部援助数据。该周期率可以是用户可设定的，也可以与援助数据有效周期有关。例如，卫星星历表4小时有效，因此该重新获取速率可以设定为每4小时。这一周期性援助也可以根据局域网或者广域网的可供使用性与援助条件来设定。这一情况下，在网络连接可用时，该客户端将获得或者更新本地援助信息。在局域网与广域网连接不可用时，当该援助客户端可以根据情况来提供合理的援助数据时，这是有用的。单跳与多跳网络援助方法均可以被配置为通过该援助客户端来获得周期性/连续的援助数据。
在此所说明的安排涉及根据由GPS卫星系统与对等用户所发送的信号来计算一个移动的或者静止的用户的位置与导航参数。更精确地，它们涉及将援助数据提供给不利环境中的GPS用户以使得它们能够获得并跟踪信号，否则当处在到这些卫星的直接视线受到限制和/或信号的强度较低的环境中时，这些信号是很难锁定的，并且在缺少卫星锁定时能够提供一种替代装置以便提供位置与导航援助信息。进一步地，这些安排还提高了已知的援助技术，从而以较低的实施成本来提供更佳的精确度、更好的首次确定时间、更快并且更新的援助数据。
因而该援助数据由这些对等用户形成，并且通过短程通信链路直接地发送到该援助需求用户亦或可替代地通过GSM/UMTS或者Wi－Fi发送到服务器中，并且通过GSM/UMTS或者Wi－Fi在此发送到该援助需求用户。这一安排消除了对具有遍布全球的GPS参考站位的一种网络的需要。由于已知的AGPS网络中参考站位的数目有限，不可能将空间变化的援助数据(随地理位置而变化的数据)(如大气修正值、编码相位估计值等等)发送给用户。这一缺点在当前安排中被克服，因为高密度的对等用户的GNSS单元充当了参考站位。
此外，基于集群的援助消除了对到该服务器的通信链路的需要，这在将援助数据发送至该服务器和从其发送时节省了大量的时间与成本。减小时间延迟的优势可以用于将时变援助数据(随时间而变化)发送给这些用户，并且由于响应时间减短，可以用于总体上改善用户体验。所提出的安排还可以提供简化的本地化地理空间数据交换，用于基于定位的服务的扩展功能性。
根据本发明的一种具体安排，即用户网络援助GNSS以不同形式将援助数据提供给对等GNSS用户接收器，以便减小首次确定时间、提高定位精确度、能够在低信噪比环境下获取并跟踪卫星、改善功耗并且提供LBS数据。
该用户网络援助GNSS进一步被划分为两种安排，这取决于该用户接收器周围的对等用户的距离以及无线链路的范围，在此分别称作局域用户网被援助性GNSS(LAUNAG)和广域用户网被援助性GNSS(WAUNAG)。
在LAUNAG中，一个单一的或者多个的GNSS接收器位于具有较差的空中能见度的地点，并因此没有或者仅具有有限的访问该GNSS卫星群的能力，无法获得定位与导航确定亦或能力很弱。但是，这些较弱接收能力的接收器还具有短程的无线收发能力，并且因此可以接收来自一个或多个同时处在附近的类似技术能力的接收器的数据。如果处在无线覆盖范围内的这些其他接收器中的一些具有良好的空中视野(即卫星能见度)，而且已经正在跟踪卫星，并且已经计算出其自身的位置和/或导航确定，那么，这些位置固定的接收器可以直接将援助数据发送给这些较弱接收能力的接收器，帮助它们导出其自身的位置和/或这导航确定。
这一种LAUNAG安排的基本功能性可以如下：
1.一个特定范围内的多个GNSS接收器形成多个集群。具有良好位置确定的多个接收器开始将数据提交给该集群。
2.低信噪比环境下的多个接收器在相关集群中搜索援助数据。
3.多个用户GNSS接收器从多个援助数据实例中识别最合适的援助数据，并且对所选择的援助数据进行解码。
4.在该援助的帮助下，该用户GNSS接收器获取并跟踪卫星。
5.该用户GNSS接收器使用该援助数据来应用误差修正并导出定位与导航方案。
在WAUNAG中，具有GSM/UMTS或者Wi－Fi能力与互联网覆盖能力的多个接收器将其测量值与数据发送到一个公共的网络服务器，包括其位置与导航确定，随带有关的精确度指数与其他援助数据。该网络服务器创建一个援助信息数据库并对其进行地理映射。当多个GNSS接收器工作在不良条件下和具有很弱的能见度以及较低信号强度的环境中时并且不具有短程无线覆盖范围的LAUNAG援助但却具有长距离无线能力(如GSM/UMTS和有关的互联网连接)，这时它们能够向网络援助服务器请求援助以使得它们能够获取定位与导航确定。该网络援助服务器通过移动定位技术如Cell ID粗略地对这些接收器的位置进行定位并且提供来自该数据库的相关援助数据。
这样一种LAUNAG安排的基本功能性可以如下：
1.处在良好信噪比环境中的多个GNSS用户建立到一个援助服务器的连接，并且将带有多个质量指数的援助数据发送至该援助服务器。
2.该援助服务器使用这一援助数据、对其进行处理、添加LBS(基于定位的服务)数据形成加上地理标签的援助数据并保存结果。
3.低信噪比环境中的多个GNSS用户将一个援助请求信号发送至该援助服务器。
4.该援助服务器粗略地估计该请求用户的位置，例如，通过移动定位或者热点识别。
5.该援助服务器使用该估计的位置从其存储器中检索合适的援助数据，并将其发送回该请求GNSS用户。
6.在该援助数据的帮助下，该用户的GNSS接收器单元获取并跟踪卫星。
7.多个GNSS用户通过对该援助数据消息进行解码、应用误差修正、并且导出定位与导航方案来形成观测值。
图13展示了用于最优性能的中继GPS接收器的体系结构，但是也可以使用可商购的接收器，通过体系结构中的某种改进或者与附加的芯片、电路、额外元器件或者软件相结合，使得它们能够按照本发明来使用。该中继GOS接收器是一种中继位置确定单元。在此，该援助数据处理与中继模块1318(软件客户端)的功能性被实施在微控制器1315中，它与一个GPS方案的软件部分紧密结合。
在此所示的GNSS芯片1310体系结构可以是一个单片或者多片的方案，并且既实施LAUNAG又实施WAUNAG。完整的体系结构包括多频率GNSS基带1311、在WAUNAG中用于长距离通信链路的GSM或者UMTS基带1312、短程基带1313，以便提供LAUNAG能力。该短程基带可以具有蓝牙或者Wi－Fi或者UWM或者是任何未来或者目前适于短程通信的可行技术。该体系结构还一体化了单独或者混合的天线1319和上述所有基带的单独或者混合的射频前端1314以及合适的微控制器与存储器1315。同样在该援助数据处理与中继模块1318中示出了GNSS援助数据产生模块1316与GNSS援助数据馈送模块1317。援助数据产生模块1316在该GPS接收器处从该GNSS射频前端和/或GNSS基带和/或微控制器运行的GNSS方案的软件部分来产生本地化的援助数据，它们是GPS定位、定时与导航单元的主要模块。援助数据处理与中继模块1318还可以将所产生的数据发送给一个被援助性对等位置确定单元。援助数据馈送模块1317将援助数据提供给前面所述的中继GPS定位、定时与导航单元的主要模块的任何组合。所提供的援助数据可以源自该援助性GPS接收器或者该中继GPS接收器自身。
省去该长距离通信模块的一种部分体系结构也是可能的，并且因此仅仅提供用于LAUNAG功能性。
在由权利要求书在此说明的本发明的范围内可以增添进一步的修改与改进。

Claims (26)

1.一种用于中继位置确定单元的援助数据处理与中继模块，其中该援助数据处理与中继模块是可运行的以便从一个援助性对等位置确定单元获取本地化的援助数据、并且是进一步可运行的以便将该本地化的援助数据中继给一个被援助性对等位置确定单元，
其中该本地化的援助数据包括非GNSS(全球导航卫星系统)援助数据，
其中所述非GNSS援助数据帮助除GNSS之外的现有定位和/或导航技术改善、启用或者加速其性能，以及
其中所述非GNSS援助数据包括相对于所述被援助性和/或援助性对等位置确定单元的本地无线访问点位置信息的一个数据库。
2.如权利要求1所述的援助数据处理与中继模块，其中该非GNSS援助数据包括无线定位系统(WPS)援助数据，该无线定位系统援助数据包括相对于所述被援助性和/或援助性对等位置确定单元的本地无线访问点位置信息。
3.如权利要求1所述的援助数据处理与中继模块，其中该非GNSS援助数据包括设备的位置坐标。
4.如权利要求1所述的援助数据处理与中继模块，其中该非GNSS援助数据包括来自移动装置的传感器的测量值。
5.如权利要求1所述的援助数据处理与中继模块，其中该本地化的援助数据还包括GNSS援助数据。
6.如权利要求5所述的援助数据处理与中继模块，其中对所述GNSS援助数据和所述非GNSS援助数据进行组合以形成一个公共信息池或者数据库，包括两个系统的援助数据的组合。
7.如权利要求5所述的援助数据处理与中继模块，其中所述信息池被用来对包围一个网络的多个节点的周围区域进行建模。
8.如权利要求1所述的援助数据处理与中继模块，其中该本地化的援助数据包括由该援助性对等位置确定单元在该被援助性对等位置确定单元的一个所在点进行的多次测量中导出的数据。
9.如权利要求1所述的援助数据处理与中继模块，其中该援助数据处理与中继模块是可运行的以便通过一条本地无线链路从该援助性对等位置确定单元直接获取该本地化的援助数据。
10.如权利要求1所述的援助数据处理与中继模块，其中该援助数据处理与中继模块是可运行的以便通过一个援助服务器从该援助性对等位置确定单元获取该本地化的援助数据。
11.如权利要求1所述的援助数据处理与中继模块，其中该援助数据处理与中继模块是可运行的以便通过一个援助服务器将该本地化的援助数据中继给被援助性对等位置确定单元。
12.如权利要求1所述的援助数据处理与中继模块，它是可运行的以便与另一个对等位置确定单元一起形成一个第一对等网络、并且致使该另一个对等位置确定单元建立一个第二对等网络，使该另一个对等位置缺点单元获取该本地化的援助数据。
13.如权利要求1所述的援助数据处理与中继模块，进一步包括一个援助数据馈送模块，该援助数据馈送模块是可运行的以便将援助数据提供给该中继位置确定单元的一个定位、定时与导航引擎。
14.如权利要求1所述的援助数据处理与中继模块，进一步包括一个援助数据产生模块，该援助数据产生模块是可运行的以便在该中继位置确定单元处产生附加的本地化援助数据。
15.如权利要求14所述的援助数据处理与中继模块，它是可运行的以便将所产生的附加的本地化援助数据发送给该被援助性对等位置确定单元。
16.如权利要求14所述的援助数据处理与中继模块，其中所产生的附加的本地化援助数据包括从由该中继位置确定单元进行的多次测量中导出的数据。
17.如权利要求14所述的援助数据处理与中继模块，它是可运行的以便通过一条本地无线链路将所产生的附加的本地化援助数据发送给该被援助性对等位置确定单元。
18.如权利要求14所述的援助数据处理与中继模块，它是可运行的以便通过一个援助服务器接将所产生的附加的本地化援助数据发送给该被援助性对等位置确定单元。
19.一种位置确定单元，包括如权利要求1所述的援助数据处理与中继模块。
20.如权利要求19所述的位置确定单元，它是可运行的以便与一个或多个对等位置确定单元一起形成一个集群，其中这些集群的位置确定单元相互交换集群援助数据。
21.如权利要求20所述的位置确定单元，它是可运行的以便选择在该集群中可供使用的优选的援助数据。
22.如权利要求20所述的位置确定单元，它是可运行的以便将所产生的附加的本地援助数据与该集群援助数据进行比较，从而确定该集群援助数据是否可以得到强化、并且响应于所产生的附加的本地化援助数据而致使对该集群援助数据进行修改。
23.如权利要求20所述的位置确定单元，它进一步是可运行的以便在该集群中担当一个特殊角色以便对该集群援助数据的更改进行仲裁。
24.如权利要求23所述的位置确定单元，其中，在该特殊角色下，该位置确定单元与一个援助服务器就援助数据进行通信。
25.如权利要求23所述的位置确定单元，它是进一步可运行的以便充当用于本地的地理空间相关数据的一个储存库。
26.一种包括节点的网络，所述节点包括如权利要求1所述的援助数据处理与中继模块，其中所述网络中的所有节点可与其个体信息进行组合来产生一个独特的方案，以导出适用于所述网络中所有节点的定位与定时信息。
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