CN111801902B - 优化的位置信息辅助波束成形 - Google Patents

Abstract

全球定位系统(GPS)接收器可包括配置为从GPS卫星接收GPS信号的天线，配置为预处理由天线接收的信号的射频(RF)前端，配置为执行对从RF前端接收的输出信号解调和模数转换的解调器/转换器，配置为提供一致时钟信号的时钟，以及配置为接收时钟信号并进行与基于由天线接收的信号确定GPS接收器的位置相关的时间和代码测量的数字信号处理器。GPS接收器可以被配置为从时间和代码测量中消除反射或间接信号。

Description

优化的位置信息辅助波束成形

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年2月26日提交的申请号为62/634,964的美国申请优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

示例实施例总体上涉及无线通信，并且更具体地，涉及使得能够使用优化的全球定位系统(GPS)位置信息来引导可转向天线波束的方向，以促进空对地(ATG)通信网络中的无线通信。

背景技术

高速数据通信和支持这种通信的设备在现代社会中已经无处不在。这些设备使许多用户能够保持与互联网和其他通信网络的几乎连续的连接。尽管可以通过电话线、电缆调制解调器或其他具有物理有线连接的设备来获得这些高速数据连接，无线连接已经彻底变革了我们保持连接而不牺牲移动性的能力。

然而，尽管人们熟悉在地面上保持连续连接到网络，但人们通常理解，一旦登上飞行器，容易和/或廉价的连接将趋于停止。至少对于机上乘客而言，航空平台仍未变得容易且便宜地连接至通信网络。尝试保持空中连接的成本通常很高，并且存在带宽限制或高延迟问题。此外，愿意承担飞行器通信能力所带来的费用和问题的乘客通常限于非常特定的通信模式，该模式由飞行器上提供的刚性通信架构来支持。

在过去的几十年中，传统的陆基通信系统已经得到发展和成熟。虽然与陆基通信有关的进步仍在继续，并且人们可能希望其中的一些进步也能适用于与航空平台的通信，但事实是传统的陆基通信涉及二维覆盖范式，而空对地(ATG)通信是一个三维问题，这意味着两个环境之间没有直接关联。而且，相对于与陆基通信有关的因素，在ATG的环境中必须考虑许多其他因素。

发明内容

因此，可以提供一些示例实施例以增强通信节点确定其在困难环境中的位置的能力。然后，提高的确定位置的能力可以例如有助于采用波束成形技术来更有效和可靠地进行通信。

在一个示例实施例中，提供了一种波束成形控制模块。波束成形控制模块可以包括处理电路，该处理电路被配置为接收指示基站的固定地理位置的固定位置信息，以及接收指示飞行器上的移动通信站的三维位置的动态位置信息。可以从布置在飞行器上的GPS接收器接收动态位置信息。处理电路可以进一步被配置为基于动态位置信息提供指令以指导从天线阵列到飞行器或从飞行器到天线阵列的波束形成。可以响应于GPS接收器消除反射或间接信号GPS接收器计算而生成动态位置信息。

在另一个示例实施例中，提供了一种GPS接收器。GPS接收器可以包括：天线，其被配置为从GPS卫星接收GPS信号；射频(RF)前端，其被配置为预处理由天线接收的信号；解调器/转换器，其配置为对从射频前端接收的输出信号进行解调和模数转换；配置为提供一致时钟信号的时钟；以及数字信号处理器，其配置为接收时钟信号并进行与基于天线接收的信号确定GPS接收器位置相关的时间和代码的测量。GPS接收器可以被配置为从时间和代码测量中消除反射或间接信号。

在另一个示例实施例中，提供了一种改进GPS位置确定的方法。该方法可以包括：确定被配置为接收GPS信号的天线的天线方向图；确定包括该天线的GPS接收器的当前位置；基于当前位置执行信号选择；基于信号选择来调整天线方向图以接收选定的一组信号，并根据该选定的一组信号执行GPS位置确定。

附图说明

如此概括地描述了本发明，现在将参考附图，这些附图不一定按比例绘制，并且其中：

图1示出了根据示例实施例的从GPS卫星接收信号的同时在不同基站的覆盖区域之间移动的飞行器。

图2示出了根据示例实施例的GPS接收器的框图；

图3示出了根据示例实施例的飞行器的透视图，以演示在飞行器下方的最低点位置处产生空值(null)；

图4示出了根据另一示例实施例的GPS接收器的框图；

图5示出了根据示例实施例的优化模块的框图；

图6示出了根据示例实施例的GPS优化图。

图7示出了根据示例实施例的可用于使用改进质量位置信息来辅助波束成形的控制电路的框图；和

图8示出了根据示例实施例的用于改善质量位置信息的方法的框图。

具体实施方式

现在将在下文中参考附图更充分地描述一些示例实施例，在附图中示出了一些但不是全部示例实施例。实际上，本文描述和描绘的示例不应被解释为对本公开的范围，适用性或配置进行限制。而是，提供这些示例实施例，使得本公开将满足适用的法律要求。贯穿全文，相同的参考标号表示相同的元件。此外，如本文中所使用的，术语“或”将被解释为逻辑运算符，只要其一个或多个操作数为真，就得出真。如本文所使用的，根据示例实施例，术语“数据”、“内容”、“信息”和类似术语可以互换使用，以指代能够被发送、接收和/或存储的数据。如本文中所使用的，“可转向波束(steerable beam)”应该被理解为是一种一旦形成就可以被偏转或转向到期望方向的波束，或者是在方向上相对固定并且可以在其各个固定方向上顺序形成的一系列波束，来跟踪飞行器的运动，从而通过“转向(steered)”波束有效地跟踪飞行器，“转向”波束实际上是由顺序形成的固定波束之间的一系列波束切换产生的。这些类型的可转向波束中的任一种的形成通常通过“波束成形(beamforming)”来完成。因此，不应使用任何这样的术语来限制示例实施例的精神和范围。

典型的无线通信系统包括可以在特定位置或在移动环境中使用的最终用户设备，以及可以访问与互联网和/或公共交换电话网(PSTN)互连的一组固定设备。最终用户设备与称为基站的固定设备进行无线通信。

在一些实施例中，采用波束成形的基站可以采用天线阵列在目标设备的方向上产生波束，从而在基站知道设备的位置时扩大覆盖范围。这种范例在空对地(ATG)网络中尤其有用，在该网络中，飞行器与地面基站的距离可能比较大。但是，只有在基站知道飞行器的位置时(反之亦然)，在ATG环境中使用波束成形才变得切实可行，从而可以在适当的方向上精确地形成或转向高指向性的远距离波束达到并跟踪所需目标。当目标设备的位置未知时，则可能无法在目标方向上有效地形成波束。在不存在波束成形的情况下，基站的覆盖范围减小。无线系统必须设计成提供最低的共同平均标准。如果首次访问系统的设备的覆盖范围不太理想，则必须将基站放在一起，以确保未知设备可以访问系统。将基站靠近放置在一起会增加网络成本。因此，可以理解，准确地知道目标的位置是提供有效和高效的ATG网络的非常重要的方面。

如果无线设备尚未与基站联系，因为不存在波束成形增益，该设备可能会因覆盖范围裕度不足而无法与基站进行通信。因此，无线设备与基站的初始同步是无线系统采用波束成形的潜在问题。为了解决该潜在问题，有可能利用接收站和基站的位置信息来促进在待建立的无线通信链路的任一端或两端的波束成形。

在ATG通信系统中，最终用户设备(或接收站)可以被安装在飞行器或其他空中平台上或以其他方式存在于飞行器或其他空中平台上。因此，如上所述，位置信息的利用可能不仅仅涉及纬度和经度、相对位置等的知识。而是，可能需要知道有关包括高度在内的三维(3D)位置信息。而且，在某些情况下，不仅了解当前时间的飞行器位置，而且了解某些将来时间的飞行器位置也可能有助于辅助波束成形。如果飞行器或最终用户设备安装有GPS设备或跟踪位置、速度和高度的其他装置，则无线系统可以使用此特定位置的信息来通过增强波束成形来增强初始同步覆盖范围。例如，飞行器上的无线设备可以知道其在三维空域中的位置，和/或使其他设备知道其在3D空域中的位置。从该信息中，可以使各种设备能够知道飞行器的方位和空速，以不仅在飞行器的方向上精确地转向或形成波束，而且可以预测未来的飞行器位置并预测性地形成波束以利于切换等。

GPS天线通常设置在飞行器的顶部，以使飞行器能够直接看到尽可能多的GPS卫星，以提高GPS信息的准确性。但是，用于ATG通信系统的天线可能希望位于飞行器底部，以使飞行器机身或机翼不会阻挡ATG信号。为了最大化效率并降低复杂度，可能希望将飞行器侧的ATG天线与GPS天线并置。但是，这种布置可能会将GPS天线放置在对于GPS天线直接观看GPS卫星的能力产生不良副作用的位置。特别是，如果在飞行器正上方有一个GPS卫星，则该GPS天线实际上可能无法接收(否则可能会提供最强的信号)，或者只能通过间接路径接收(即，在从地面反弹或反射后)。根据GPS操作的基本原理，间接路径显然会十分成问题。示例实施例可以使得能够在该环境中或任何其他GPS信号受到来自反射信号以可预测方式干扰的影响的环境中优化GPS位置信息。

在理解如何优化ATG网络中的GPS位置之前，了解如何在ATG网络中使用GPS位置信息可能会很有用。在某些情况下，可能希望将无线网络基站配置存储在可重新配置的存储器(例如数据库)中。飞行器上的一种设备，希望使用网络资产进行通信，网络资产本身可以在知道飞行器的位置和航向的情况下，从该数据库评估最佳服务基站，并将初始访问请求定向到预期的最佳服务基站。这可以使波束成形在初始系统访问/同步时，用于前向链路(从地面到飞行器)和反向链路(从飞行器到地面)中的一个或两个中。在一些实施例中，无线系统可以利用资产来主动跟踪3D空域中的所有设备(例如，所有飞行器或飞行器上的其他接收设备)。作为示例，从机场起飞的飞行器(或其上的设备)可以访问机场附近的基站并与之同步。一旦为无线系统所知，飞行器(或其上的一个或多个设备)就可以定期发送位置信息(例如，坐标、高度和速度)给服务基站。服务基站可以与核心网络中的集中式服务器或其他设备，或者与连接到核心网络的设备的分布式网络共享位置信息。然后，集中式服务器(或包括分布式设备的其他处理设备)可以跟踪每架飞行器，将飞行器的位置与系统中基站的数据库进行比较，并向飞行器上的基站和/或设备提供信息，以便可以形成或转向定向波束，以促进无线通信。集中式服务器(或其他处理设备)还可确定特定飞行器何时可能朝向或进入不同基站的覆盖范围。飞行器位置可以与新基站共享，并且新基站然后可以形成朝向无线设备的定向或可转向波束，以共享同步信息，并且有助于飞行器(或其上的设备)的切换和继续连接。

因此，示例实施例可以将固定基站位置的知识(例如，在2D或3D中)与移动接收站或飞行器位置的知识(例如，在3D中(如果还考虑时间，则在4D中)或5D(如果还考虑未来时间))组合在一起，以在飞行器上的设备尚未获取相邻基站时，从飞行器(或其上的设备)和基站中的一个或两个提供波束成形。因此，可以在ATG系统中保持完整的波束成形覆盖范围优势，从而降低网络覆盖范围的成本并提高切换可靠性。通过使用定向波束提高的增益可以使飞行器与地面上可能遥远的基站进行通信。相应地，ATG网络可以潜在地以比地面网络中基站之间的典型距离远得多的基站来构建，并且可以在不牺牲性能的情况下降低网络的成本。

图1示出了飞行器100移动通过ATG网络的不同基站的覆盖区域的概念图以示出示例实施例。注意，图1未按比例绘制。如图1所示，飞行器100可以通过第一无线通信链路120在时间t₀与第一基站(BS)110通信。第一无线通信链路120包括上述的前向和反向链路两者。至少前向链路可以采用波束成形，并且在某些情况下，反向链路也可以采用波束成形。飞行器100可以包括可以使飞行器100(或其上的设备)与第一BS 110进行通信的机载无线通信设备或装置，并且第一BS 110还可以包括使得能够与飞行器100(或其上设备)进行通信的无线通信设备。如将在下面更详细地讨论的，在每一端的无线通信设备可以包括无线电硬件和/或软件，用于处理在相应天线阵列处接收的无线信号，该天线阵列设置在与它们各自的无线电通信的每个相应设备处。此外，示例实施例的无线通信设备可以被配置为使用波束成形技术以利用定向聚焦、转向和/或使用天线阵列来形成波束。因此，出于该讨论的目的，应该假设可以使用经由波束成形建立的至少一个链路来形成飞行器100与第一BS110之间的无线通信链路120。换句话说，第一BS 110或飞行器100或两者都可以包括能够采用波束成形技术来建立无线通信链路120的无线电控制电路。

第一BS 110在地理上具有固定位置，因此可以知道关于第一BS 110的位置的位置信息。在一些情况下，定义第一BS 110能够向飞行器提供无线连接的区域的覆盖区域的估计也是已知的或可估计的(例如，在飞行器100处和/或在第一BS 110处，或在集中式节点或服务器处)。同时，在任何给定时间(例如，在飞行器100处和/或第一BS 110处)，飞行器100在3D空间中的位置也可以是已知的或可估计的。此外，应当理解，在某些情况下，第一BS110的覆盖区域可能取决于海拔。因此，例如，针对第一BS 110，投影到地球表面上的纬度和纵向覆盖区域对于不同海拔可以是不同大小的。因此，例如，基于第一BS 110的已知位置和覆盖范围特征以及飞行器100在时间t₀的位置信息，可以确定飞行器100在时间t₀正在接近第一基站110或位于第一基站110的覆盖区域的边缘。

可以在地理上定位第二BS 130，第二BS 130可以具有与第一BS 110相似的性能，并且还具有与第一BS 110相似的物理和/或功能特性，使得对于飞行器100的当前轨迹，第二BS 130是飞行器100的切换的候选者,以在时间t₀维持飞行器100与ATG无线通信网络的陆基基站之间的连续且不间断的通信链路。如上所述，第二BS 130了解飞行器100的进近可能是有帮助的，使得第二BS 130可以采用波束成形技术来将波束引导向飞行器100。另外地或可替代地，对于飞行器100而言，了解第二BS 130的存在和位置可能是有帮助的，使得飞行器100上的无线通信设备可以采用波束成形技术来将波束引导向第二BS 130。因此，第二BS 130或飞行器100上的无线通信设备中的至少一个可以采用位置信息的知识辅助的波束成形技术，以促进在第二BS 130和飞行器100上的无线通信设备之间建立第二无线通信链路140。第二无线通信链路140可以基本上在到达时间t₀或之后建立，并且可以包括如上所述的前向链路和反向链路。

根据示例实施例，可以在第一BS 110处、第二BS 130处，能够与第一BS 110和第二BS 130进行通信的网络位置处和/或在飞行器100处提供波束成形控制模块。波束成形控制模块可以例如采用固定基站位置的2D知识和/或关于飞行器100上的接收站的位置信息的3D知识(在当前时间或未来时间)，以确定它们之间的相对位置并协助基于确定的相对位置的波束成形技术的应用。但是，如上所述，位置信息的准确性可能取决于确定飞行器100上准确的GPS位置信息的能力。

飞行器100可包括天线组件150的一个或多个实例，该天线组件包括被配置或可配置用于在ATG网络中通信的一个或多个天线。为了在ATG网络中进行通信，如上所述，天线组件150可以定位在飞行器100的机身的底部上，以便于从地平线到地平线观察地面，从而ATG网络的第一BS 110和第二BS 130(以及该范围内的ATG网络的任何其他BS)中的一个能够与天线组件150通信。因此，对于飞行器100的任何姿态和高度，天线组件150对于ATG网络的潜在BS可以具有相对无阻碍的视野。

如图1所示，飞行器100还能够通过与对飞行器100可见的GPS卫星通信来确定其位置。飞行器100可以与天线组件150并置，作为天线组件150的一部分，或者位于天线组件150附近，飞行器100还可以包括GPS接收器152，其能够基于与GPS卫星的相互作用来确定飞行器100的位置。GPS卫星与GPS接收器152的操作来确定GPS接收器152的精确位置是众所周知的。在这方面，GPS卫星形成为绕地球轨道的卫星群(例如24至32颗卫星)。卫星各自广播包括准确轨道数据的信号，并且还密切观察和监视卫星的轨道。所发送的轨道数据可以包括星历数据，并且可以用于计算卫星的位置以及信号被发送的准确时间。可以在消息上发送轨道数据(包括星历数据)，该消息被叠加在用作定时基准的代码上。然后，与三个或三个以上信号的广播(来自三个或四个相应的卫星)相关联的定时可用于测量到每个相应卫星的飞行时间。然后可以运行连续的定位生成算法，以对卫星使用三边测量的调整版本，以确定GPS接收器152的位置。

在图1的示例中，飞行器100可以看到许多GPS卫星160、162、164、166和168。然而，并非所有这些相同的卫星160、162、164、166和168对于天线组件150(并且因此也对于GPS接收器152)是可见的。因此，卫星164可以直接(或几乎直接)定位在飞行器100上方，使得飞行器100的机身和/或机翼可以屏蔽起源于卫星164的发射信号170，可以屏蔽其不到达GPS接收器152。但是，发送的信号170可能会从地球表面反弹并返回到GPS接收器152，以便GPS接收器152接收间接信号172。就发射信号170和间接信号172两者均在GPS接收器152处被接收的程度而言，发射信号170会显著衰减，因此相对于间接信号172具有低得多的信号强度。

同时，可以在GPS接收器152处直接从卫星160、162、166和168中的相应卫星接收无阻碍的发射信号174，并且可以可靠地预期来自这些卫星160、162、166和168的任何间接信号176是弱于无阻碍的发射信号174。因此，就GPS接收器152被配置为至少针对来自卫星164的发射信号和间接信号172而言，对于任何位置确定计算而从每个卫星选择最强信号，较强的信号将是到达GPS接收器152的路径较长的信号，因此具有不正确的定时，并且将不能在收敛计算中用于精确的位置确定。

GPS接收器152可以使用卫星160、162、166和/或168来进行位置确定计算，以指示GPS接收器152(以及飞行器100)在3D空间中的位置。然而，在一些情况下，第一BS 110和第二BS 130以及ATG网络的任何其他BS可以用作固定地面站，其可以充当基于ATG的差分GPS或辅助GPS系统中的参考站。类似于使用地面网络的差分GPS，参考站可以针对其各自的位置和时间计算差分校正，并且校正可以为卫星星历误差以及电离层和对流层失真引入的误差提供补偿。可以将校正传送到飞行器100(并且因此还传送到每个相应的飞行器100上或飞行器100上的设备上的GPS接收器152)，以提高在此处计算的GPS位置的准确性。

在典型情况下，位于GPS接收器上方顶点处的GPS卫星可以具有最强的GPS信号，因为它可能最接近GPS接收器。然而，在ATG网络环境中，相对于GPS接收器152处于顶点的卫星(例如，卫星164)实际上可能最终是最差的信号，因为该信号最有可能是通过基于飞行器100提供的屏蔽的间接路径接收的。因此，如何处理与ATG环境的此独特问题相关的复杂性，成为实现精确波束成形和确定此类波束成形所需的资产位置的重要方面。

从上面的讨论可以理解，在某些情况下，GPS接收器152可以配置为基于信号强度使用来自卫星的信号，并且来自卫星164的间接信号172实际上可以比来自其他卫星160、162、166和168的无阻碍发射信号174的一个或多个信号强(如果不是全部)。因此，在这种环境下，GPS接收器152可以被编程为尝试使用间接信号172来进行位置确定。在一些情况下，GPS接收器152可以被配置为最终指出间接信号172是防止在位置确定上收敛的问题，并且可以丢弃间接信号172。但是，由于反复尝试使用间接信号172确定位置而导致的到达收敛的延迟(或确定不会发生收敛)，并且所产生的非收敛解决方案可能会延迟或负面影响GPS接收器152在确定位置中的精度。因此，当特定的飞行器可能相对于特定的卫星位于最低点时，或者当特定的飞行器相对于可能的特定卫星处于其他位置时，由于卫星和飞行器100之间的相对位置而导致延迟或收敛和精确位置确定问题，能够避免使用来自卫星的信号可能是有用的。换句话说，可能需要采取预防措施以避免使用来自GPS卫星(172和176)的间接信号。

可以通过多种不同方式来实现避免使用来自GPS卫星的间接信号，包括纯硬件解决方案以及数字或编程解决方案。因此，示例实施例可以提供一种被配置为针对ATG环境进行GPS优化的GPS接收器。针对ATG环境进行GPS优化可包括采用避免使用反射信号(即间接信号)的天线技术的GPS接收器。因此，图2和图4示出了用于为ATG环境提供GPS优化的接收器的不同策略的一些示例。

图2示出了用于在ATG环境中的GPS优化的接收器的功能框图，该接收器采用的硬件配置为拒绝可能是间接信号的信号(例如，间接信号172和176)。因此，在天线孔相对于飞行器100的最低点处接收到的信号最有可能是间接信号172的情况。信号从最低点移得越远，信号被反射或是间接的可能性就越小。因此，GPS接收器200包括RF前端210，该RF前端210可以包括被配置为预处理由定向天线220接收的信号的放大器和滤波器。可以在解调器/转换器230处接收RF前端210的输出，解调器/转换器230可以被配置为对从RF前端210接收的输出信号进行解调和模数转换。时钟240可以向数字信号处理器250提供一致的时钟信号，该数字信号处理器250被配置为使用与定向天线220接收的信号相关联的时间测量和代码测量来执行诸如数据比特对齐、数据奇偶校验、数据解码、范围校正等功能，以确定接收器的位置和速度，并执行任何其他所需的时间计算，以允许GPS接收器200进行位置、速度和时间确定(例如，位置信息260)。

定向天线220可以被配置为忽略最低点信号和接近最低点信号的信号。在一些情况下，定向天线220可以是被配置为主要朝向地平线的天线，如图3的示例中所示。因此，图3的飞行器100包括布置在其底部的定向天线220，并且定向天线220被配置为侧视(即，不向上或向下看)。因此，在图3中示出了用于定向天线220的近似天线接收孔(approximatedantenna receive aperture)222。该示例的定向天线220的近似天线接收孔222可以距最低点大约为30度到大约90度。在一些示例中，定向天线220可以被实现为单极天线或偶极天线，其被配置为具有转为朝向地面(即，朝向最低点)的空值224。飞行器机身可以用作地平面，并且在最低点处提供的空值的存在可以导致甜甜圈形天线孔，其沿围绕飞行器100的所有方向转向地平线。因此，相对于飞行器100更接近地平线的GPS卫星将不仅优先用于GPS位置确定，而且将是唯一接收到的信号。因此，定向天线220用作一种机制，通过该机制在结构上避免任何可能会反射的信号或间接信号的接收。

但是，还有避免间接信号的其他方法能够进行无需固定结构的优化，因此可以对于涉及GPS位置确定的计算，智能地确定要使用哪些信号，不使用哪些信号。图4示出了一种这样的结构的功能框图。因此，根据该示例实施例的GPS接收器300可以包括RF前端310，该RF前端310的形式和/或功能可以类似于图2的RF前端210。RF前端310可以被配置为预处理由天线320接收的信号，该天线不需要是定向天线(至少不是固定配置)，这将在下面更详细地讨论。RF前端310的输出可以在解调器/转换器330处被接收，其形式和/或功能可以类似于图2的解调器/转换器230，对从RF前端310接收的输出信号进行解调和模数转换。时钟340可向数字信号处理器350提供一致的时钟信号，该数字信号处理器350被配置为与优化模块360接口，并且还使用与天线320接收的信号相关联的时间测量和代码测量来执行诸如数据比特对准、数据奇偶校验、数据解码、范围校正等功能，以确定接收器的位置和速度，并执行任何其他所需的时间计算以允许GPS接收器300进行位置、速度和时间确定(例如，位置信息370)。优化模块360可以被配置为例如通过避免使用间接或反射信号来提供GPS位置确定的优化。

在一个示例实施例中，天线320可以是可配置的天线，只要天线320能够响应于优化模块360提供的指令而产生可方向移动的空值(null)。因此，例如，优化模块360可以被配置为向天线320提供空值转向指令，以配置天线320将空值转向间接信号172，同时允许天线320接收诸如无阻碍发射信号174。可以生成空值转向指令以将空值转向特定区域或扇区(例如，将空值转向飞行器100下方的最低点区域)，或将空值转向特定信号(或多个信号)。例如，如果发现信号(与原点的位置无关)很难实现位置信息370的准确确定的收敛，则相应的信号可能在其各自的原点方向上具有空值转向。因此，优化模块360可以使用空值转向来有效地排除有问题的任何信号(例如，由于是间接信号，或者由于是无法在准确的位置信息370上实现收敛的信号)。

为了执行空值转向或天线320的任何其他配置，一些示例实施例可以进一步提供：优化模块360被配置为确定天线320的当前配置或取向，从而例如相对而言知道天线320在哪里被当前配置为接收信号。因此，天线320的天线方向图可以由优化模块360确定。在一些情况下，由于在安装之前或之后在天线320上进行的测试，天线方向图的某些参数可以是事先已知的。因此，基线或默认天线方向图信息可以是已知的。然后可以跟踪对基线天线方向图或配置的调整，以便可以在任何给定时间确定当前天线方向图。因此，可以调整天线方向图(例如，通过空值转向、波束成形或其他使天线320能够在特定方向上“寻找”信号的技术)，以便基于天线方向图有效地执行GPS优化。

作为空值转向的替代，在一些实施例中，优化模块360可以被配置为选择性地添加或去除来自卫星160、162、164、166和168的信号。可以基于对准确性和收敛时间的实时分析来进行选择性添加或去除，所述准确性和收敛时间与以多种可能的组合的各种卫星组的位置信息370的计算相关，或者基于所接收的信息(例如，从网络实体或另一种网络资产)，以根据在该位置处的其他资产的经验指示来自特定卫星或在特定位置中的信号的有用性或准确性。因此，在某些情况下，优化模块360可以纯粹基于接收到的信号和相对于存储在优化模块360中的预期结果来处理此类信号的准则，在GPS接收器152处独立地操作。然而，在其他示例中，优化模块360还可以或可选地从ATG网络内的其他资产或实体接收信息，以指示在飞行器100的总体位置中，来自各个卫星或总体上来自GPS的信号的特定问题先前已有报告。先前的报告可以是可确定的或被假定为与当前对于飞行器100仍然适用的原因相关联。例如，基于已知的卫星移动速度，可以认为数据在有限的时间段(如，缄默期(blackoutperiod))适用于特定的地理区域(或ATG小区)，在该限定的时间段期间，特定的有问题的卫星相对于特定地理区域中的资产(例如飞行器)位于顶点处。在缄默期之后，该特定有问题的卫星可能会移出顶点位置，因此间接或反射信号问题不再是相应特定地理区域中资产(例如飞行器100)的问题。

在某些情况下，其他资产在地理注册的基础上进行报告(即，当进行性能测量时，卫星性能的每个报告都与资产所在的区域相关联)可以有效地允许ATG网络定义卫星性能(例如，基于位置和产生间接或反射信号的可能性)以及可以随时间更新的位置之间的相关性。这样，可以使优化模块360生成或使用数据，该数据有效地定义在给定时间正面临或预期面临特定定位精度挑战的位置的GPS优化图380。这样，优化模块360可以参考GPS优化图380，以用于指示数字信号处理器350关于位置信息370的计算。然而，优化模块360也可以用于获取关于接收到的GPS信号的数据，并处理这种数据以用于生成GPS优化图380。然后，可以与其他ATG网络资产共享GPS优化图380(例如，通过直接与此类资产进行无线通信，或者与ATG网络内的中央节点或地图分发器进行无线通信)，并且可以在每个相应的资产维护GPS优化图380的更新版本，供每个相应的GPS接收器300使用。但是，在一些示例中，可以在ATG网络内的中央节点处维护GPS优化图380的单个实例，并且每个资产可以与中央节点进行通信，以从GPS优化图380获取信息或向GPS优化图380提供信息。

GPS优化图380可以指示来自特定卫星的信号应被阻止、去除或忽略的区域(和时间范围)。替代地或附加地，GPS优化图380可以指示GPS定位受损或不准确的区域(和时间范围)。在这种情况下，例如，可以指示来自ATG网络的BS的协助使用基于ATG的差分GPS或辅助GPS来在飞行器100处于GPS定位受损或不准确的位置的时间段内提高位置确定精度。因此，在一些情况下，GPS优化图380可以结合有效地定义针对可能对于在每个位置中的飞行器100可见的卫星的预测信号质量估计(以图形显示格式)的信息。在实践中，预测信号质量估计可以为给定位置和/或给定时间段内应当避免或不应当用于位置确定(如果可能)的卫星有效地定义GPS卫星黑名单。这样，例如，如果可以确定特定卫星很可能在给定的时间段内，在相应的特定地理区域中产生间接或反射信号，则可以从用于位置确定的任何计算中删除该特定卫星。

图5示出了根据示例实施例的优化模块360的架构。应当理解，可以在每个飞行器处和/或在ATG网络的任何或所有BS处提供优化模块360(和下面讨论的波束形成控制模块)的实例。附加地或可替代地，优化模块360(和波束形成控制模块)的实例可以体现在地面上的一个或多个网络实体处。可以使每个实例独立运行或者与其他实例连续或周期性地通信。因此，还应当理解，GPS优化图380可以在飞行器100上本地生成，或者可以在其他地方生成并与飞行器100共享。ATG网络的存在使得能够在实体之间进行任何适用数据的实时通信，以进行近乎实时的处理和本文所述的任何确定的计算。

优化模块360可以包括处理电路410，该处理电路410被配置为提供控制输出，以生成用于天线320(例如，相对于形成空值)和/或GPS接收器300的数字信号处理器350的指令，以指示信号的选择，包括在位置信息370的计算中。根据本发明的示例实施例，处理电路410可以被配置为执行数据处理、控制功能执行和/或其他处理和管理服务。在一些实施例中，处理电路410可以体现为芯片或芯片组。换句话说，处理电路410可包括一个或多个物理封装(例如，芯片)，其包括结构组件(例如，底板)上的材料、部件和/或导线。该结构组件可为其上包括的部件电路提供物理强度、尺寸守恒和/或电相互作用的限制。因此，在某些情况下，处理电路410可以被配置为在单个芯片上或作为单个“芯片上系统”实现本发明的实施例。这样，在某些情况下，芯片或芯片组可以构成用于执行一个或多个操作以提供本文所述功能的装置。

在一个示例实施例中，处理电路410可以包括处理器412和存储器414的一个或多个实例，其可以与设备接口420以及在某些情况下与用户接口430通信或以其他方式控制设备接口420和用户接口430。这样，处理电路410可以体现为被配置为(例如，具有硬件、软件或硬件和软件的组合)以执行本文描述的操作的电路芯片(例如，集成电路芯片)。然而，在一些实施例中，处理电路410可以体现为机载计算机的一部分。在一些实施例中，处理电路410可以与ATG网络的各种组件、实体和/或传感器通信。

用户接口430(如果实现)可以与处理电路410通信以在用户接口430处接收用户输入的指示和/或向用户提供听觉、视觉、机械或其他输出。这样，用户接口430可以包括例如显示器、一个或多个操纵杆、开关、指示灯、按钮或键(例如功能按钮)和/或其他输入/输出机构。

设备接口420可以包括一个或多个接口机制，用于使得能够与其他设备(例如，ATG网络或GPS接收器200/300或飞行器100的模块、实体、传感器和/或其他组件)进行通信。在某些情况下，设备接口420可以是任何方式，例如以硬件或硬件和软件的组合体现的设备或电路，其被配置为从模块、实体、传感器和/或与处理电路410通信的ATG网络的其他组件接收数据和/或向其发送数据。

处理器412可以以多种不同的方式体现。例如，处理器412可以体现为各种处理装置，例如微处理器或其他处理元件、协处理器、控制器或包括集成电路(例如，ASIC(专用集成电路)、FPGA(现场可编程门阵列))的各种其他计算或处理设备等中的一个或多个。在示例实施例中，处理器412可以被配置为执行存储在存储器414中或处理器412可访问的指令。这样，无论是通过硬件配置还是通过硬件和软件的组合配置，处理器412都可以表示能够执行根据本发明的实施例的操作的实体(例如，以处理电路410的形式物理地体现在电路中)，同时进行相应配置。因此，例如，当处理器412被实现为ASIC、FPGA等时，处理器412可以是用于进行本文所述的操作的专门配置的硬件。替代地，作为另一示例，当处理器412被实现为软件指令的执行器时，指令可以具体地配置处理器412以执行本文描述的操作。

在示例实施例中，处理器412(或处理电路410)可被实现为：响应于来自天线320的GPS信号的接收，基于处理电路410所接收的输入，包括或控制优化模块360的操作。这样，在一些实施例中，可以说是处理器412(或处理电路410)引起结合优化模块360描述的关于要对天线320和/或GPS接收器300的数字信号处理器350涉及空值生成、信号选择或拒绝、计算位置信息370和/或与GPS优化图380的交互天线的操作进行调整的每个操作，以相应地响应于配置处理器412(或处理电路410)的指令或算法的执行，而承担与同卫星160、162、164、166和168的交互有关的相应的功能。

在示例性实施例中，存储器414可以包括一个或多个非易失性存储设备，例如可以是固定或可移动的易失性和/或非易失性存储器。存储器414可以被配置为存储信息、数据、应用、指令等，以使得处理电路410能够执行根据本发明的示例性实施例的各种功能。例如，存储器414可以被配置为缓冲输入数据以供处理器412处理。附加地或替代地，存储器414可以被配置为存储指令以供处理器412执行。作为另一替代方案，存储器414可以包括一个或多个数据库，该数据库可以存储响应于GPS信号接收和/或与GPS优化图380的交互作用的各种数据集。在存储器414的内容之中，可以存储应用和/或指令以供处理器412执行，以便执行与每个相应的应用/指令相关联的功能。在一些情况下，这些应用可以包括用于提供输入以控制如本文所述的优化模块360的操作的指令。

在示例实施例中，存储器314可以存储GPS优化图380或其部分。替代地或附加地，存储器314可以存储指令，以用于天线320的操作，以基于指令中定义的各种规则或触发器来产生空值或选择信号。例如，存储器314可以存储指令，该指令定义了多个周期或一段时间，其中，如果使用给定的一组卫星(例如，来自各自对于GPS接收器152可见的卫星的3、4或5个信号)未实现准确位置固定上的收敛，该组的卫星之一必须被认为是不准确的(例如，由于提供了间接或反射信号)。存储器314可以进一步存储指令，该指令用于定义包括来自各个不同卫星的信号的各种组合的附加组，以便确定包括一个(或多个)卫星的组趋于是非收敛的或者不能确定准确位置信息370。如果确定卫星160、162、164、166和168中的一个(或多个)是不准确的，则可以将此类信息用于生成或更新GPS优化图380。然后，该GPS接收器300和/或ATG网络中的其他GPS接收器可以通过GPS优化图380阻止相应的信号或从将来的计算中删除相应的信号。因此，可以存储和/或共享数据集，以指示在各个位置(例如，ATG小区或更特定的位置(例如，纬度/经度/海拔高度))接收到的信号，以及与确定位置信息370有关的定位和/或信号的定性评估。例如，尝试的每个定位计算可以与用于该定位计算的一组卫星的时间、位置、信号质量，定位质量等相关联。在某些情况下，低质量的多个定位计算都具有一个共同卫星，而其他计算则排除了该共同卫星并具有较高的质量，这可以用来指示该共同卫星可能会生成间接或反射信号。相应的定位或来自该卫星的单个信号可能会被标记或以其他方式被认为是低质量的，并且至少在预定的时间段内不被使用。还可以(通过ATG网络)报告做出的确定，以便可以使其他资产知道该确定，并且因此例如可以相应地更新GPS优化图380。然后，GPS优化图380可以被配置为生成位置、信号/定位质量(每个卫星或用于一个计算的一组信号的总和)和时间之间的相关性，其可以图形化地指示可能面临GPS挑战的区域(即，使用给定的一组卫星确定的GPS位置信息不准确)。GPS优化图380有时也可以或可替代地自动用作基础(例如，作为参考文件)，供优化模块360参考，以指示GPS接收器300的天线320和/或数字信号处理器350，以确保位置信息370对于当前时间、位置以及相对于飞行器100而言卫星的相对位置尽可能准确的方式处理GPS信号。

图6示出了根据一个示例实施例的GPS优化图380的示例。注意，图6并未按任何比例绘制。如图6所示，飞行器100可能跟随轨道500，因此可以穿过ATG网络的不同BS(例如，第一和第二BS 110和130)的多个覆盖区510。BS和/或飞行器100可以使用波束成形(例如，波束成形控制模块)，以基于(飞行器100相对于BS的已知固定位置的)准确的位置信息在彼此之间形成窄聚焦的无线通信链路。因此，重要的是位置信息(其是指示飞行器100的3D位置的动态位置信息)是准确的。

当飞行器100到达区域520时，可以确定至少一个卫星相对于飞行器100处于顶点位置，从而使得从该至少一个卫星接收的任何信号都是反射信号或间接信号。任何定位的质量(如果甚至可以实现收敛)的质量都可能很差，并且优化模块360可以配置为识别至少该区域，甚至可能识别卫星本身。因此，在一段时间内卫星将处于相对于区域520的顶点位置(此时出于GPS的目的，这将是一个缄默区域)，区域520将是不希望的位置，在该位置或者单独依赖GPS,或者使用顶点位置的卫星。飞行器100可以报告与经过区域520到ATG网络(例如，到网络实体处的优化模块360的实例)有关的结果，或者飞行器100处的优化模块360的实例可以使用该结果以生成或更新GPS优化图380。

如果已知卫星的预期运动，则也可能定义未来区域522和524，它们分别对应于来自卫星的GPS信号预计是反射信号或间接信号的相应时间段。因此，经过该区域的另一架飞行器100可以参考GPS优化图380的实例，来确定何时使用其他卫星或来自地面站或其他资产的协助来增强位置确定工作的准确性。GPS优化图380可以被配置为示出用于对应的不同卫星的不同区域530和540。此外，在某些情况下，区域530和540可以以图形方式显示指示区域530或540中信号的劣化水平的特征(例如，图案或数值)。因此，GPS优化图380可以提供发生GPS劣化的区域的图形表示，甚至提供当前和/或未来时间发生劣化的程度的图形表示。因此，飞行器不仅可以在其经过某个区域时提交数据以包括在GPS优化图380中，而且可以参考GPS优化图380抢先采取行动以获得最佳的可能位置信息，即使在正在经历GPS衰减的区域中。因此，例如，当飞行器100正在进入至少一个卫星信号上经历GPS衰减的区域(例如，区域520、522、524、530或540)时，飞行器100可以避免使用来自该卫星的信号(例如，通过阻止或删除衰减的卫星中的信号)。为了提高在经历衰减的区域中进行的位置信息确定的准确性，与飞行器100进行通信的任何网络资产的波束成形控制模块都可以补充GPS(例如，基于ATG的差分GPS或辅助GPS系统)或使用用于确定位置信息的不同组卫星。一旦飞行器100离开了该区域，就可以恢复正常的GPS使用。

值得注意的是，在上面的讨论中，主要假设是GPS衰减是由于相对于卫星的最低点区域中的地球反射所致。但是，也应该意识到，GPS可能会在其他区域由于其他原因遭受衰减。GPS优化图380还可以跟踪这种衰减的发生以及它们发生的区域/时间。例如，可以跟踪，以图形方式显示在特定地方和/或特定时间发生的城市峡谷、GPS拒绝活动、信号欺骗或其他有衰减的活动，并因此由飞行器及其上的设备进行计划并主动做出响应，以便最大程度地提高动态位置信息的准确性，从而提高将窄波束转向飞行器100和/或从飞行器100转向窄波束的能力，以用于对飞行器100上的设备的无线通信服务。

如上所述，在示例实施例中，波束成形控制模块可以在网络侧或飞行器侧中的任一者或两者处的无线通信设备上采用。因此，在一些实施例中，波束成形控制模块可以在飞行器100上的接收站(例如，乘客设备或与飞行器的通信系统相关联的设备)中实现。在某些实施例中，波束成形控制模块可以在网络控制器中或在某些其他网络侧实体中实现，以向第一BS 110和第二BS 130提供关于波束形成/转向的指令，以使得能够跟踪飞行器100并与飞行器100通信。

图7示出了根据示例实施例的波束成形控制模块600的架构。波束成形控制模块600处理电路610被配置为基于各种输入信息的处理来提供控制输出，以用于从布置在飞行器100(即，天线阵列150)或基站之一处的天线阵列生成波束。处理电路610可以包括处理器612和存储器614的一个或多个实例，其可以与设备接口620通信或者控制设备接口620，以及在某些情况下与用户接口630通信或控制用户接口630。处理电路610、处理器612、存储器614、设备接口620和用户接口630可以在功能上相似，并且也可以在形式上与上述相似命名的部件相似。因此，这里将不重复对这些部件的描述。然而，应当理解，如本文所述，在波束形成控制模块600中提供的这样的部件被配置用于不同的相应功能和任务。

因此，例如，处理器612(或处理电路610)可被体现为包括，或基于响应于与网络的通信元件的各种相对位置相关联的位置信息370的接收的处理电路610接收的输入，控制波束形成控制模块600的操作。这样，在一些实施例中，可以说处理器612(或处理电路610)响应于相应地配置处理器612(或处理电路610)的指令或算法的执行，引起与将对天线阵列进行的调整有关的波束成形控制模块600相关所描述的操作，而承担与波束成形有关的相应功能。特别地，指令可以包括用于处理移动接收站(例如，在飞行器100上)的3D位置信息以及固定传输站的2D位置信息的指令，以指示天线阵列在如下方向上形成波束：在该方向将有助于在移动接收站和多个固定传输站中的一个固定传输站之间建立通信链路，如本文所述。

在示例性实施例中，存储器614可以包括一个或多个非易失性存储设备，例如可以是固定的或可移动的易失性和/或非易失性存储器。存储器614可以被配置为存储信息、数据、应用、指令等，以使得处理电路610能够执行根据本发明的示例性实施例的各种功能。例如，存储器614可以被配置为缓冲输入数据以供处理器612处理。附加地或替代地，存储器614可以被配置为存储指令以供处理器612执行。作为另一替代方案，存储器614可以包括一个或多个数据库，其可以响应于输入传感器和部件而存储各种数据集。在存储器614的内容之中，可以存储应用和/或指令以供处理器612执行，以便执行与每个相应的应用/指令相关联的功能。在一些情况下，这些应用可以包括用于提供输入以控制如本文所述的波束成形控制模块600的操作的指令。

在示例实施例中，存储器614可以存储指示ATG网络的基站的固定地理位置的固定位置信息。在一些实施例中，固定位置信息可以指示ATG网络的多个(或甚至全部)基站的固定地理位置。在其他实施例中，固定位置信息可以存储在飞行器100上的另一存储设备处，或者可以被ATG网络的网络控制器访问的另一存储设备处。然而，不管固定位置信息的存储位置如何，根据示例实施例，可以从存储器中读出这样的信息并将其提供给处理电路610(并因此也从处理电路610接收)以进行处理。

处理电路610还可以被配置为接收指示至少一个移动通信站的三维位置的动态位置信息(即，位置信息260或370)(应该理解为能够进行与双向通信有关的发送和接收信令)。移动通信站可以是飞行器100上的机载乘客设备，或者可以是飞行器100本身的无线通信设备。飞行器100的无线通信设备可以与乘客设备之间来回传递信息(具有或不具有中间存储)，或者可以与其他飞行器通信设备之间来回传递信息(具有或没有中间存储)。

在示例实施例中，处理电路610可以被配置为基于固定位置信息和动态位置信息确定第一网络节点(例如，基站或移动通信站之一)相对于第二网络节点(例如，另一个基站或移动通信站)的预期相对位置。换句话说，处理电路610可以被配置为利用指示两个设备或网络节点的位置的信息，并且从网络节点之一(或两者)的角度确定网络节点相对于彼此的位置。可以采用跟踪算法来跟踪动态位置变化和/或基于当前位置以及运动的速率和方向来计算将来的位置。在确定了预期的相对位置之后，处理电路610可以被配置为基于预期的相对位置提供指令以指导从第二网络节点的天线阵列形成波束。可以将指令提供给控制设备，该控制设备被配置为调整(移动通信站或基站的)天线阵列的特性，以形成在预期相对位置的方向上转向的可转向波束，或者形成具有特定方向性的多个固定波束其中之一。当使用顺序选择的波束跟踪飞行器时，具有特定方向性的多个固定波束有效地(例如，通过选择相应的相邻波束)导致转向波束。这种“可转向”光束例如可以具有5度或更小的方位角和仰角宽度。此外，在某些情况下，这样的可转向波束的方位角和仰角宽度可以为2度或更小。然而，在一些实施例中，也可以采用较大尺寸的可转向波束。

在示例实施例中，第一网络节点可以被布置在基站处(或者就是基站)，并且第二网络节点可以被布置在移动通信站处(例如，飞行器100或其上的通信设备)。但是，可替换地，第一网络节点可以是移动通信站，而第二网络节点可以在基站处。此外，可以提供波束成形控制模块600的多个实例，以使得移动通信站和基站都可以采用波束成形控制模块600。替代地或附加地，可以在多个飞行器上和/或在多个基站上提供波束成形控制模块600的多个实例，使得ATG网络内的每个设备(或至少多个设备)能够根据使用位置信息将可转向波束指向网络中的其他设备，来估计设备的相对位置，以将波束聚焦到预期或估计的相对位置。

在一些实施例中，无论波束成形控制模块600在何处被实例化，波束成形控制模块600还可以访问GPS优化图380。如上所述，GPS优化图380可以用作波束成形控制模块600的参考，以确定何时和何处可能经历GPS衰减。因此，通过参考GPS优化图380，可以将正在接收的GPS位置信息的质量通知给波束成形控制模块600。然后，在某些情况下，波束成形控制模块600可以请求或尝试利用替代数据源来改善位置信息370的质量，以便可以以尽可能准确的方式对波束方向的当前和未来计算两者一致地进行波束成形。

在示例实施例中，动态位置信息可以包括纬度和经度坐标以及海拔以提供在3D空间中的位置。在某些情况下，动态位置信息还可以包括航向和速度，以便可以基于3D空间中的当前位置以及航向和速度(可能还包括海拔高度的变化率)进行计算以确定在将来的某个时间飞行器100的未来位置。在某些情况下，飞行计划信息也可以用于预测目的，以准备资产用于将来可能需要的波束成形动作，或者提供用于网络资产管理目的的规划。

这样，图2或图4的GPS接收器200/300就可以提供一种环境，其中图7的波束形成控制模块600可以提供一种机制，通过该机制可以实践许多有用的方法。图8示出了可以与图2或图4的GPS接收器200/300相关联的一种方法的框图，以及图7的波束形成控制模块600。从技术角度来看，上述优化模块360可以用于支持图8中描述的一些或全部操作。这样，图4中描述的平台就可以用来促进几种计算机程序和/或基于网络通信的交互的实现。例如，图8是根据本发明的示例实施例的方法和程序产品的流程图。将理解，流程图的每个框图以及流程图中的框图的组合可以通过各种方式来实现，诸如硬件、固件、处理器、电路和/或与包括一个或多个计算机程序指令的软件执行相关联的其他设备。例如，上述过程中的一个或多个可以由计算机程序指令来体现。在这方面，体现上述过程的计算机程序指令可以由设备(例如，网络控制器、基站、飞行器100、乘客或飞行器100上的其他通信设备等)的存储装置存储，并由设备中的处理器执行。应当理解，任何这样的计算机程序指令可以被加载到计算机或其他可编程装置(例如，硬件)上以产生机器，从而使得在计算机或其他可编程装置上执行的指令创建用于实现流程图框图中指定的功能。这些计算机程序指令还可以存储在计算机可读存储器中，该计算机可读存储器可以指导计算机或其他可编程装置以特定方式运行，从而使得存储在计算机可读存储器中的指令产生实现流程图框图中指定的功能的制造物品。也可以将计算机程序指令加载到计算机或其他可编程装置上，以使一系列操作在计算机或其他可编程装置上执行，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机或其他可编程装置上执行的指令实现流程图框图中指定的功能。

因此，流程图框图支持用于执行指定功能的装置的组合以及用于执行指定功能的操作的组合。还将理解，流程图的一个或多个框图以及流程图中的框图的组合可以通过执行特定功能的特定目的的基于硬件的计算机系统，或特定目的的硬件和软件指令来实现。

因此，如图8所示，根据本发明的一个实施例的一种改进GPS位置确定的方法可包括在操作700处确定被配置为接收GPS信号的天线的天线方向图。该方法可以进一步包括在操作710处确定包括天线的GPS接收器的当前位置，并在操作720处基于当前位置执行信号选择。该方法可以进一步包括：在操作730处，基于信号选择来调整天线方向图以接收选择的一组信号；以及在操作740处，基于选择的该组信号来执行GPS位置确定。

在一些实施例中，该方法(以及可以被配置为执行该方法的相应设备)可以包括附加的、可选的操作，和/或上述操作可以被修改或扩充。下面介绍修改、可选的操作和扩充的一些示例。应当理解，修改、可选的操作和扩充可以分别单独添加，或者可以以任何期望的组合累积地添加。在示例实施例中，执行信号选择可以包括使用卫星的多个组合来执行初步GPS位置确定，然后根据质量对每个组合进行评分或排名。例如，可以通过定位精度，定位确定的收敛时间或其他因素来确定质量。此后，可以对在卫星的多个组合中使用的每个单独的卫星进行评分、排名或以其他方式给出质量排名。在某些情况下，具有较高排名的组合可能包括所有得分高的卫星。同时，具有低质量等级的组合可能被期望具有至少一颗卫星，其信号通过反射或间接路径到达GPS接收器。因此，可以识别多对低分组合中的一个或多个卫星并为其分配低等级或分数。然后，来自等级低于或得分低于阈值的任何卫星的信号可以被阻止。然后可以预期将来的GPS位置信息具有改进的准确性。在一些情况下，所有卫星和/或组合的分数可以通过GPS优化模块360来计算(可以在本地或远程实例化(在整合或分布式架构中))。GPS优化模块360然后可以如上所述生成GPS优化图。也可以转向天线波束以测试特定的卫星和/或情况以询问各个信号，并确定它们是否可能是反射的/间接的，或者是否是直接的。可以相应地对各个信号进行分类(或相应地对其进行排名或评分)，并且可以与其他资产共享该信息(例如，经由GPS优化图380)。

受益于前述描述和相关附图中给出的教导，与这些发明有关的本领域技术人员会认识到本文阐述的本发明的许多修改和其他实施例。因此，应当理解，本发明不限于所公开的特定实施例，并且修改和其他实施例旨在被包括在所附权利要求的范围内。此外，尽管前述描述和相关附图在元件和/或功能的某些示例性组合的背景下描述了示例性实施例，但是应当理解，在不脱离所附权利要求的范围的情况下，可以由替代实施例提供元件和/或功能的不同组合。因此，例如，如上文所附权利要求中的一些所阐述的，与上文明确描述的元件和/或功能的不同组合也被考虑。在本文描述了优点，益处或问题的解决方案的情况下，应当理解，这样的优点，益处和/或解决方案可以适用于一些示例实施例，但不一定适用于所有示例实施例。因此，不应将本文所述的任何优点，益处或解决方案视为对于所有实施例或本文所要求保护的实施例都是至关重要的，必需的或必不可少的。尽管本文采用了特定术语，但是它们仅在一般性和描述性意义上使用，而不是出于限制的目的。

Claims (13)

1.全球定位系统(GPS)接收器，包括：

天线，其被配置为从GPS卫星接收GPS信号；

射频(RF)前端，其被配置为预处理由所述天线接收的信号；

解调器/转换器，其被配置为对从所述射频前端接收的输出信号执行解调和模数转换；

时钟，其被配置为提供一致的时钟信号；以及

数字信号处理器，其被配置为接收所述时钟信号，并根据所述天线接收的信号进行与确定所述GPS接收器的位置相关的时间和代码测量，

其中所述GPS接收器布置在飞行器上并且被配置为从所述时间和代码测量中消除反射或间接信号，

其中所述天线是定向天线，其被配置为在所述反射或间接信号的方向上形成空值；

其中所述定向天线形成在所述飞行器的机身或机翼的底部，并且

其中所述定向天线被配置为接收在任何方向上源自地平线附近的信号，并且拒绝源自最低点附近的信号。

2.根据权利要求1所述的GPS接收器，其中所述空值形成在相对于所述飞行器的最低点处。

3.根据权利要求1所述的GPS接收器，还包括与所述数字信号处理器通信的优化模块，

其中，所述优化模块被配置为改变所述天线的配置或所述数字信号处理器的操作，以通过引起消除所述反射或间接信号来提供对确定所述GPS的位置的优化。

4.根据权利要求3所述的GPS接收器，其中所述优化模块被配置为确定至少一个卫星作为所述反射或间接信号的来源，并且引导所述天线的直接配置以将空值转向所述来源。

5.根据权利要求3所述的GPS接收器，其中，所述优化模块被配置为确定至少一个卫星作为所述反射或间接信号的来源，并且从由所述数字信号处理器处理的一组信号中去除来自所述来源的所述反射或间接信号。

6.根据权利要求3所述的GPS接收器，其中，所述优化模块被配置为确定从每个所述卫星接收的GPS信号的定性评估。

7.根据权利要求6所述的GPS接收器，其中，所述优化模块被配置为基于所述定性评估，将至少一个卫星识别为反射或间接信号的来源。

8.根据权利要求3所述的GPS接收器，其中，所述优化模块被配置为生成GPS优化图，所述GPS优化图在给定时间对于至少一个卫星将位置与GPS信号质量相关联。

9.根据权利要求3所述的GPS接收器，其中，所述优化模块被配置为生成GPS优化图，所述GPS优化图在给定时间将位置与GPS定位质量相关联。

10.根据权利要求3所述的GPS接收器，其中所述优化模块被配置为参考GPS优化图，所述GPS优化图在给定时间将位置与信号或定位质量相关联，以确定可能是所述反射或间接信号的来源的一个或多个卫星。

11.根据权利要求3所述的GPS接收器，其中所述优化模块被配置为生成GPS优化图，所述GPS优化图以图形方式显示至少一个区域，在该至少一个区域中，来自至少一个卫星的GPS信号是反射或间接信号。

12.根据权利要求11所述的GPS接收器，其中所述至少一个区域表示来自所述至少一个卫星的所述GPS信号当前是所述反射或间接信号的区域，并且所述GPS优化图还以图形方式显示至少一个另外的区域，在该至少一个另外的区域，如果在将来的时间由所述GPS接收器接收到GPS信号，则该GPS信号预计是反射的或间接的。

13.根据权利要求1所述的GPS接收器，其中，所述GPS接收器被配置为通过被配置为仅从设置成相对于所述飞行器朝向地平线的卫星接收GPS信号来消除反射或间接信号。

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