CN1864077A - 地理和空间定位系统和方法 - Google Patents

地理和空间定位系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1864077A
CN1864077A CNA2004800294495A CN200480029449A CN1864077A CN 1864077 A CN1864077 A CN 1864077A CN A2004800294495 A CNA2004800294495 A CN A2004800294495A CN 200480029449 A CN200480029449 A CN 200480029449A CN 1864077 A CN1864077 A CN 1864077A
Authority
CN
China
Prior art keywords
base stations
fixed base
pulse
space platform
control module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2004800294495A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1864077B (zh
Inventor
皮埃尔·考夫曼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fundakao Inst Nasional De Tele
Original Assignee
皮埃尔·考夫曼
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 皮埃尔·考夫曼 filed Critical 皮埃尔·考夫曼
Publication of CN1864077A publication Critical patent/CN1864077A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1864077B publication Critical patent/CN1864077B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/003—Bistatic radar systems; Multistatic radar systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/87—Combinations of radar systems, e.g. primary radar and secondary radar
    • G01S13/878—Combination of several spaced transmitters or receivers of known location for determining the position of a transponder or a reflector
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/14—Determining absolute distances from a plurality of spaced points of known location
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
    • G01S11/02—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves
    • G01S11/08—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves using synchronised clocks

Abstract

一种地理和空间定位系统和方法，包括：第一基站(A)，第二基站(B)和第三基站(C)，它们相对于地球有固定的位置，基站之间互相隔开但不成直线；从固定基站(A，B，C)可以看到的空间平台(S)；至少一个位于地球表面或地球表面之上的目标(P)；发射器(1)，它与固定基站(A，B，C)和空间平台(S)确定的每个部分有效联系，为的是发射确定频率的脉冲，每个脉冲是在预定的基准时刻；接收器(2)，它与每个固定基站(A，B，C)，每个目标(P)和发射器(1)有效联系，为的是在沿覆盖空间平台(S)与接收器(2)联系的固定基站(A，B，C)之间距离的轨迹上接收所述脉冲；控制单元(3)，它有效连接到发射器(1)和接收器(2)，为的是计算每个脉冲发射时刻的四面体侧棱，四面体的顶点是由三个固定基站(A，B，C)和空间平台(S)确定，其中基于沿空间平台(S)与每个固定基站(A，B，C)之间所述轨迹上每个脉冲传播时间的确定，为的是可以确定各自的空间平台(S)轨迹延伸，而固定基站(A，B，C)可以看到空间平台(S)，并同时确定它的运动方程，从而可以计算目标(P)在控制单元(3)和在目标(P)本身中的可能位置。

Description

地理和空间定位系统和方法
技术领域
本发明更新其他的地理和空间定位系统和方法，它可以确定位于空间中不同离散位置的平台位置，轨迹和运动方程，例如，人造卫星，同时确定目标在地面或空间中的位置，其中基于空间平台再发射无线电信号传播的时间差之间相关的概念，利用地球表面上测地基准基站。本发明实施卫星上的任何处理操作，它要求在待定位的目标上有简单的检测器和处理器。相同的空间平台最终可用于目标位置的数据通信。
背景技术
几个世纪以来，人们已开发在地形学或导航应用中确定地球表面上位置的系统和方法，其中利用相应时期中现有的技术和计算资源。上世纪中确认的巨大技术进步允许引入利用不断完善设备的系统，例如，改进的经纬仪，更精确的时钟和地球旋转时改进的微小偏差知识，其中重点是利用电磁波的远程测定技术，具体地说，无线电频带，红外线，和视觉测定。
在很大距离上，例如，从几百公里至几千公里，不再可能在基准基站与待确定位置的目标之间建立直接的视觉测定。人们已经开发用于远距离地理测定地球表面上和大气层中目标的新技术。对于移动目标，可以确定它们的位移以及实施远程导航。
在1950年至1980年之间，采用非常长无线电波传输的地理定位系统，其中利用位于非常确定测地位置的发射器，它们在非常低频率(VLF通常是在10-30kHz的范围内)或在低频率(LF通常是约在100kHz)下发射，这些系统分别构成Omega系统和Loran-C系统。这种网络有全球性覆盖率，允许用于地面，海上和空中导航的近似定位，在远离固定发射器几千公里情况下得到的精度为5-15km。采用VLF和LF方法的精度与一天中的时间，一年中的季节，以及太阳和地磁活动有关。这种方法仅仅局限于定位，它要求其他通信装置发射位置数据到用于处理监测和导航信息的中心站。有几个描述这些系统和方法的参考文献，例如，A.D.Watt的著作：“VLF RadioEngineering”，Pergamon Press，Oxford，England，1967；T.B.Jones的文章：“The Propagation of low and very low frequencyradio-waves”，NATO/AGARD Lecture Series No.93，USA，1978，和N.F.Herbert的著作：“Omega Navigation System User′s Guide”，document of the US Navy，Washington，DC，USA，1978。
从上个世纪80年代至今，人们已经引入新的地理定位系统，它采用无线电波和人造卫星。一种系统是基于称之为Doppler效应的无线电传输频率偏移，它是受待确定位置的目标或平台影响，以及由于人造卫星相对于目标的运动造成，它不同于地面位置已知的基站传输的Doppler效应。该系统利用低轨道卫星并要求处理Doppler效应的组成以确定目标的位置。对于每次确定，要求在卫星在不同位置上的一些测量结果。把中心基站处理的位置信息传输给用户需要使用独立的通信系统。其精度是米的数量级或更小，或厘米的数量级。有许多描述这种定位技术的参考文献，例如，J.Kouba的著作：“A review ofgeodetic and geodynamic satellite Doppler positioning”，在M.Kayton的“Navigation：Land，Sea，Air & Space”中，IEEE Press，New York，USA，1990，p.44，以及应用于ARGOS卫星系统的其他出版物，它们的服务是由French space agency CNES和US space agencies NASA和NOAA资助，并在ARGOS User′s Manual，Service Argos Inc.，www.argosinc.com中描述，以及在称之为Doris-Days的CNS事件年报中描述的DORIS卫星系统，发生在Toulouse，France，May 2-3，2000，在P.Vincent et al.的“Impact of the Doris precise orbitdetermination system on climate change study”，52nd InternationalAstronautic Congress，Toulouse，France，October 1-5，2001或在互联网页：http://www.aviso.cls.fr/html/faq/doris uk.html。
另一种当今广泛使用的定位系统是基于与几个人造卫星无线电信号有关的三角测量方法，这些卫星同时出现在经纬仪的水平度盘上，除了需要经常更新以外，它们的天体位置表和位置是已知的。最成功和熟知的系统是美国国防部的“全球定位系统”，GPS，它是由12个小时沿轨道平移的27个卫星构成。目标是被动的，它仅仅接收来自不同卫星的信号，利用卫星的天体位置表数据和安装的程序处理它们的位置。其精度是从几米到几十厘米，在军事应用中甚至仅仅几个厘米。为了发射位置数据到外部用户，需要采用其他的独立电信网。有许多关于这种系统的参考文献，主要是D.Wells的著作：“Guide to GPSPositioning”，Canadian GPS Association，N.Brunswick，Canada，1987；B.K.Cariveau and K.L.Therkelsen的著作：“Satellite DataManagement in DoD NAVSTAR GSP receivers”，在M.Kayton的“Navigation：Land，Sea，Air & Space”中，IEEE Press，New York，USA，1990，p.120；S.P.Teasey et al.的著作：“Differential GPSNavigation”，在M.Kayton的“Navigation：Land，Sea，Air & Space”中，IEEE Press，New York，USA，1990，p.131；“The GlobalPositioning System-GPS Primer”，The Aerospace Corporation，LosAngles，CA，USA，August 1997。上述利用卫星进行地理定位的网络和方法是受政府部门或大公司的控制，他们采用非常完善的卫星，例如，利用Doppler效应的系统，以及高度精心设计的人造卫星，例如，GPS星座图的NAVSTAR。这些选择要求独立的系统，用于传输地理定位和导航数据到控制或监测中心站。独立电信服务的成本占所述系统运行成本总预算的很大部分。
人们建议另一种地面上的地理定位系统，它采用从基准基站和从地面上目标发射的无线电信号，以及空间中暂时反射器再发射的无线电信号，例如，地球大气层中陨石电离踪迹，它是在Pierre Kaufmann于1991年3月25日申请的Brazilian Patent PI 9101270-8中公开，以及在2002年5月17日申请的Certificate of Addition C19101270-8中公开，把空间中信号的反射延伸到航空器，气球或人造卫星上携带的任何类型收发器。
然而，以上的发明要求至少在两个基准基站中传输，并不给出也不描述确定地理位置所需的方法和步骤。利用这种系统和方法，不可能部分或完全确定用于反射或再发射空间中信号的装置轨迹或轨道。
发明内容
本发明的目的是提供一种地理和空间定位方法和系统，它可以确定空间平台的位置，轨迹或轨道。
本发明的另一个目的是提供一种上述的系统和方法，它还可以确定目标在地球表面或地球表面之上的地理和空间定位。
实现这些和其他的目的可以利用这样一种地理和空间定位系统，它包括：
相对于地球有固定位置的第一基站，第二基站，和第三基站，基站之间互相隔开但不成直线，每个基站有预先已知的位置；
从固定基站可以看到的空间平台，按照相对于地球旋转轴倾斜的轨迹，空间平台运动到作为时间函数的相继位置；
发射器，它与固定基站和空间平台确定的每个部分有效联系，为的是发射确定频率的脉冲，每个脉冲是在预定的基准时刻；
接收器，它与每个固定基站和发射器有效联系，为的是在沿覆盖空间平台与接收器联系的固定基站之间距离的轨迹上接收所述脉冲；和
控制单元，它有效连接到发射器和接收器，为的是计算每个脉冲发射时刻的四面体侧棱，四面体的顶点是由三个固定基站和空间平台确定，其中基于空间平台与每个固定基站之间所述轨迹上每个脉冲传播时间的确定，为的是确定各自的空间平台轨迹延伸，而固定基站可以看到空间平台。
该系统还包括：在其地理位置待确定并与可以看到空间平台有关的目标中，接收器，它接收发射器发射和空间平台再发射的脉冲，所述接收器有效连接到控制单元，所述控制单元计算目标与空间平台连接的直线段，为的是通过相继的多个球形轨迹相交可以确定所述目标的位置，每个轨迹是由球形表示，其中至少三个所述球形给出空间平台的中心，而半径对应于确定时刻的所述空间平台与目标之间确定的直线段，球形轨迹相交的数目足以确定代表目标置的单个点。
利用本系统得到定位目标的精度可以与利用卫星的其他系统获得的精度相当，在开始时达到10米，而借助于利用此处描述系统实现较高数目的确定，可以更好地确定所用空间平台的轨迹，其精度提高到1米或更小。
本发明还提供一种地理和空间定位方法，它包括以下步骤：
提供相对于地球有固定位置的第一基站，第二基站，和第三基站，基站之间互相隔开但不成直线，每个基站有预先已知的位置；
提供固定基站可以看到的空间平台，按照相对于地球旋转轴倾斜的轨迹，空间平台运动到作为时间函数的相继位置；
提供发射器，它与固定基站和空间平台确定的每个部分有效联系，为的是发射确定频率的脉冲，每个脉冲是在预定的基准时刻；
提供接收器，它与每个固定基站和发射器有效联系，为的是在沿覆盖空间平台与接收器联系的固定基站之间距离的轨迹上接收所述脉冲；和
提供控制单元，它有效连接到发射器和接收器，为的是计算每个脉冲发射时刻的四面体侧棱，四面体的顶点是由三个固定基站和空间平台确定，其中基于空间平台与每个固定基站之间所述轨迹上每个脉冲传播时间的确定，为的是可以确定各自的空间平台轨迹延伸，而固定基站可以看到空间平台。
本发明的地理和空间定位方法还包括，为了确定目标的位置，提供一个附加的步骤，在目标中，接收器与发射器有效联系，为的是在覆盖空间平台与所述目标之间距离的轨迹上接收所述脉冲，以及与控制单元有效联系，所述控制单元计算目标与空间平台连接的直线段，为的是通过相继的多个球形轨迹相交可以确定所述目标的位置，每个轨迹是由球形表示，其中至少三个所述球形给出空间平台的中心，而半径对应于在确定时刻的所述空间平台与目标之间直线段，球形轨迹相交的数目足以确定代表目标位置的单个点。
本发明给出需要克服现有技术地理定位系统中固有不确定性的方法，其中利用空间中的反射器或变换器，该方法可以扩展到位于地球表面之上的目标。
用于得到地面和空间中定位的相同空间平台也可用于各个目标之间，所述目标与位置处理站之间的数据通信和传播，反之亦然，允许选择完全独立的通信装置，即，不需要依靠其他的通信装置。
附图说明
本发明的描述是基于以下的附图，其中：
图1表示由球面三角形和空间平台表示的部分地球表面透视示意图，它指出二者之间和地球中心与位于地球表面和地球表面之上目标轨迹之间的距离关系，利用本发明可以确定该目标的位置；
图2表示空间平台所在区域中地球径向剖面示意图，并指出在地球表面和空间中的目标轨迹，利用本发明可以确定它们的位置；
图3表示空间平台的部分轨迹以及位于地球表面和地球表面之上目标轨迹的定位示意图，利用本发明的系统和方法可以得到它；和
图4表示本发明一个实施例的系统方框示意图，它指出构成这个系统的元件之间关系。
具体实施方式
利用这样一种系统可以得到本发明建议的结果，该系统包括：至少三个基站，它们相对于地球有固定的位置，例如，位于地球的表面，即，第一基站A，第二基站B，和第三基站C，基站之间互相隔开但不成直线，每个基站有各自确定的地理位置，所述系统还包括：所述第一基站A，第二基站B和第三基站C可以看到的空间平台S，按照相对于地球旋转轴倾斜的轨迹，空间平台S运动到作为时间函数的相继位置；发射器1，它与第一基站A，第二基站B，第三基站C和空间平台S确定的每个部分有效联系，为的是发射确定频率的脉冲，每个脉冲是在预定的基准时刻；接收器2，它与每个固定基站A，B，C和发射器1有效联系，为的是在沿覆盖空间平台S与接收器2联系的固定基站A，B，C之间距离的轨迹上接收所述脉冲；和控制单元3，它有效连接到发射器1和接收器2，为的是计算每个脉冲发射时刻的四面体侧棱，四面体的顶点是由三个固定基站A，B，C和空间平台S确定，其中基于空间平台S与每个固定基站A，B，C之间所述轨迹上每个脉冲传播时间的确定，为的是可以确定各自的空间平台S轨迹延伸，而固定基站A，B，C可以看到空间平台S。
例如，从固定基站A，B，C到空间平台S的传输发生在无线电波带上，并可以在携带编码形式数据的相同频率或不同频率下实施该传输。
在描述的本发明结构选项中，第一固定基站A包含发射器1，而第一基站A，第二基站B和第三基站C中的每个基站有各自的接收器2，以及各自的精确时钟4，所述时钟之间互相同步。
在这种结构中，发射器1发射确定频率的脉冲，每个脉冲是在预定的基准时刻，并包含所述第一基站A和所述脉冲发射时刻的标识，每个脉冲通过空间平台S中的通信装置5发射到所有的固定基站A，B，C。
在本发明的另一个实施例中，第二固定基站B配置另一个发射器，其脉冲是被第三固定基站C中配置的另一个接收器接收。在这个实施例中，例如，第一固定基站A中没有接收器。
在这个实施例中，安装在第二固定基站B中的另一个发射器发射确定频率的脉冲，每个脉冲是在与第一固定基站A中发射器1发射每个脉冲相同的预定基准时刻，并包含第二固定基站B和所述脉冲发射时刻的标识。在这种情况下，第三固定基站C中配置的另一个接收器接收和识别第二固定基站B发送和空间平台S发射的脉冲，而控制单元3计算第一固定基站A和第二固定基站B中每个脉冲发射时刻的四面体侧棱，四面体的三个顶点是由三个固定基站A，B，C确定，而第四个顶点是由空间平台S确定，其中基于第一固定基站A的脉冲发射时刻与在第二固定基站B和第三固定基站C中分别接收该脉冲的时间差，以及基于第二固定基站B的脉冲发射与在第三固定基站C中接收该脉冲的时间差，为的是可以确定各自的空间平台S轨迹延伸，而固定基站可以看到空间平台S。
在本发明的结构选项中，通信装置5是收发器。由于固定基站可以具有与第一，第二和第三固定基站不同的条件，作为空间平台S位移的函数，按照实施本发明的方法，所有的固定基站A，B，C配置本系统相同的构成部分。
利用如此构成的这种定位系统，可以确定空间平台S的轨迹延伸，而三个固定基站A，B，C中的每个基站可以同时看到空间平台S，以及确定所述空间平台S的运动方程。
按照本发明的一个结构选项，如图4所示，第一固定基站A，第二固定基站B和第三固定基站C中的每个基站提供各自的辅助控制单元3，它们确定各自的其他通信装置，如以下所描述的，该通信装置计算上述的所述时间差。在这种结构中，每个控制单元3读出各自的精确时钟4，命令和协调信息输出到通信装置，以及存储，比较和处理对应固定基站A，B，C中各自接收器2接收的数据。在这个实施例中，还提供一个从固定基站A，B，C中接收数据的中央控制单元3。
除了确定空间平台S的轨迹延伸以外，本发明的系统还允许地理和空间确定可以看到空间平台的目标P。
在这种定位确定中，每个目标P包括：接收器2，用于接收发射器1发射和通过空间平台S再发射的脉冲，并有效连接到控制单元3，对于从发射器1接收的每个脉冲，控制单元3计算空间平台S与目标P连接的直线段，为的是通过相继的多个球形轨迹LE相交可以确定所述目标P的位置，每个轨迹是用球形表示，其中至少三个所述球形给出空间平台S的中心，而半径对应于在确定时刻的所述空间平台S与目标P之间确定的直线段，球形轨迹LE相交的数目足以确定代表目标P位置的单个点。
按照本发明的系统，球形轨迹LE应当有足够的数目，因此，这些轨迹确定第一相交中的圆，第二相交的这个圆中两个点，和位于第三相交的空间中单个点，从而精确地确定各个目标P的位置。
按照以下描述的方法，可以得到本发明的地理和空间定位系统。
按照实施本发明的一种方法，在第一和确定时刻或基准时间，第一基站A发射它的标识，例如，编码通过脉冲的传输。
这个脉冲被空间平台S中的通信装置5接收，在相同或不同的频率下，通信装置5再发射该脉冲到固定基站和每个目标P。固定基站A产生和通信装置5再发射的脉冲被第一固定基站A，第二固定基站B和第三固定基站C接收。
例如，中央控制单元3比较从第一固定基站A中接收的第一基准时间与各个固定基站A，B，C中的当前时间，从而确定对应于空间平台S再发射第一固定基站A的脉冲到第一固定基站A，到第二固定基站B和到第三固定基站C传播时间的时间差。对应于各自传播时间的三个时间差可以确定空间平台S和地面上三个固定基站A，B，C中有顶点的所述四面体。
在另一种结构中，在每个相同基准时间，第二固定基站B同时发射用其发射时间编码的脉冲和有所述第二固定基站B表示的脉冲。这些脉冲被空间平台S中的通信装置5接收，在相同或不同的频率下，通信装置5再发射该脉冲到固定基站和目标P。来自第一固定基站A和通信装置5再发射的编码脉冲被第二固定基站B和第三固定基站C接收。
例如，中央控制单元3比较从第一固定基站A中接收的第一基准时间与各个固定基站B，C中的当前时间，从而确定对应于从第一固定基站A发射脉冲，空间平台S再发射该脉冲到第二固定基站B和到第三固定基站C传播时间的时间差。第三固定基站C接收从第二固定基站B发射和空间平台S再发射的脉冲，所述信息传输到控制单元3，控制单元3比较从第二固定基站B接收的第一基准时间与第三固定基站C中的当前时间，从而确定对应于第二固定基站B的脉冲传播时间与空间平台S再发射到第三固定基站C的时间差。对应于各个传播时间的三个时间差可以确定空间平台S和地面上三个固定基站中有顶点的参照四面体。
已知其侧棱的四面体方案可以确定脉冲编码时刻的空间平台S高度，该脉冲是在第一时刻发射，以及被第一固定基站A和第二固定基站B发射，它相对于地面上三个固定基站确定平面。利用熟知的几何和代数方法，可以导出相对于地球表面或地球中心的空间平台S高度。当空间平台S是在人造卫星上时，相继确定所述空间平台S在相继时刻的位置可以确定它的轨迹或轨道。
在确定每个目标P的位置时，对于确定第一时刻发射的多个脉冲，空间平台S与每个目标P之间计算的距离确定空间中用球形表示的轨迹，球的中心是在空间平台S，球的表面包含目标P并截取地球的表面，考虑地球的表面近似为球形，其曲率半径在测量的区域中是已知的，从而确定在它表面上的圆。在不同的时刻进行相继的测量，最好是在短的序列内，可以唯一确定每个目标P的位置，从而产生偏移的轨迹，这些轨迹的相交仅仅确定一个点，该点是确定目标P的位置。只有在空间平台S的轨迹在空间中不是直线以及它在地球表面上的投影不是直线的条件下，这个唯一解才是可能的。
本发明的系统和方法可以确定空间平台S的轨迹或轨道以及它的运动方程，还可以确定每个目标P的位置，而不要求在每次确定中再处理基准固定基站的数据。
在再发射固定基站发送的基准脉冲时，空间平台S的收发器可以造成仪器的系统时间延迟，或由于传播剩余效应造成的。这些延迟可以使传播时间产生偏差，利用已知测地位置的第四基准固定基站，可以确定这些延迟。在这种情况下，通过完成已知位置基准目标P的上述过程，可以推导出待确定的系统时间延迟。
定位操作可以扩展到远离平台几百公里至几千公里的目标，取决于收发器中所用的增益和功率。
在通过数据通信或传输装置接收测量结果的中央控制单元3中，可以处理用于确定目标P位置得到的测量结果。利用此处描述的系统和方法，可以正确地建立空间平台S的轨迹和运动方程，用于确定位置的数据处理可以在控制单元3的目标P中实施。
在本发明的另一个实施例中，目标P采用再发射从基准固定基站接收的脉冲，可以远程确定它们的位置，而在这种情况下，在确定空间平台S的运动方程之后，利用精确时钟和时间比较有确定位置的目标与远离这个目标P的控制单元3之间的通信时间。
图1表示球面三角形T代表的部分地球表面，球面三角形T的半径等于地球的曲率半径，其中心是在O点，而它的顶点位于具有熟知测地位置的三个固定基站A，B，C，这三个位置也确定一个平面。
图2表示第一球形轨迹LE1与第二球形轨迹LE2的相交，第一球形半径是在空间平台S中，它是空间平台S为中心的空间中所有可能解的轨迹，第二球形半径是在地球的中心，该相交确定第一圆形相交线IC1，它是地球表面上所有可能解的轨迹。
该系统通过一个，两个或所有的固定基站接收电磁波的传输，例如，在无线电频率下，而空间平台S和目标P再发射该电磁波。无线电传输可以仅在一个频率或不同频率下，在连续或脉冲方式下实施，按照选取的编码发射和接收数据的技术。这些技术是已知的，而这些技术的选取不是本发明的目的。
按照实施本发明的一个方法，可以确定空间平台S的轨迹，其中基于上述四面体侧棱和高度的目标P，由于考虑每个时间间隔，所述空间平台S的多个位置作为时间的函数，该系统确定各自的空间平台S轨迹延伸。在称之为t1的第一和确定时刻，所述四面体有第一固定基站A确定的侧棱和高度，第一固定基站A发射有一个时刻t1(A)的标识码。这些由调制信号或脉冲携带的数据被空间平台S接收，空间平台S再发射到三个固定基站A，B，C，其中处理有时刻t1(A)的编码信号到达时刻与第一固定基站A，第二固定基站B和第三固定基站C中固定基站时钟分别给出的本地时间AA(t1)，AB(t1)和AC(t1)之间的时间差。这三个时间差发送到控制单元3，其中处理这三个时间差以确定AS，BS和CS在时刻t1限定的四面体侧棱，从而计算图1中线段SS′指出的所述四面体高度，线段SS′垂直于包含固定基站A，B，C的平面。线段SS′是测量时刻的唯一有效解，通过确定线段SS′，可以计算地球表面之上空间平台S的高度。通过相继确定新四面体的侧棱和高度，可以建立空间平台S的轨迹，其中利用空间平台S的多个位置作为时间函数得到新四面体的侧棱和高度。在每次测量中，通过空间平台S与目标P的连接，可以确定该直线段，这些解描述空间中的球形轨迹，其中心是在空间平台S，它相交地球的表面，形成图2中所示的圆，圆的中心是在S″上，并确定与轴相交的圆形相交线，该轴连接空间平台S到地球的中心O。
在第一时刻t1(A)，第一基站A发射和空间平台S上收发器再发射的脉冲被目标P接收，例如，在发射这个信息到中央控制单元的控制单元3之前，它确定所述目标P中精确时钟1记录的相同时刻之差AP(t1)，从而确定在所述时刻t连接空间平台S与目标P的直线段。仅仅利用一次测量，地球表面上目标的定位给出不确定性，因为它可以位于球LE1表面上的任何位置，如图2所示，或在圆IC1中，圆IC1是该球与地球表面的相交线。如上所述，需要进行相继的测量以提高确定性，从而唯一地确定目标P的地理位置。
图3举例说明本发明地理和空间定位的过程，在目标P位于地球表面的具体情况下，它展示各个测量时刻的投影，空间平台S和圆形轨迹IC的对应位置，它们对应于连接目标P与空间平台S的直线段与地球表面的相交。
按照以上的描述，在图3中，第一时刻t1的圆形相交线是用IC1表示，在第一时刻t1，空间平台S在地面上的投影是S(t1)。在第二时刻t2，最好是在第一时刻t1之后并非常接近于第一时刻t1，空间平台S运动到另一个投影位置S(t2)，确定第二个圆形相交线IC2，在地球表面上有相对于第一个圆形相交线IC1的偏移，它与第一轨迹IC1相交两个点。在第三时刻t3，最好是在第二时刻t2之后并非常接近于第二时刻t2，空间平台S运动到第三个投影位置S(t3)，确定第三个圆形相交线IC3，它与前一个圆形相交线IC2相交，仅与两个以前确定相交点中的一个点相交，从而唯一地确定在地球表面上的地理位置。如上所述，在每个时刻，确定各个圆形相交线IC作为确定各个四面体的函数。找到每个目标P在地球表面上地理位置唯一解的必要条件是，空间平台S在地球表面上轨迹的投影不是直线。人造卫星上所载的空间平台S满足这个条件，除了赤道以外，它给出确定的轨道倾斜，这是由于卫星随时间的位移和地球相对于目标P作周日运动的结果。
对于在空间中地球表面之上的目标P，第一测量时刻t1确定在球表面上的可能位置，它有空间平台S的位置作为中心和空间平台S与目标P之间的直线段作为半径。在这种情况下，需要有类似于前一次测量的三次相继测量，从而唯一地确定目标P在空间中的位置。在每个时刻，确定在空间中的球形轨迹和圆形相交线，在这种情况下，需要在第四时刻t4的测量结果，为的是确定其中第四个球形，该球形确定第四个球形轨迹LG和第四个圆形相交线IC，第四个圆形相交线IC仅在对应于目标P位置的一个公共点上与前一个圆形相交线IC相交。为了完成这些过程，空间平台S的四个位置不能是在一条直线上。利用熟知的几何和代数方法实施这些确定和计算。
在应用本发明的系统和方法时，应当知道与时间差读数t有关的系统延迟，这是由于空间平台P上所载收发器中电子电路造成的。应用该系统，利用确定测地位置的第四固定基站(未画出)，可以确定有合适精度的这些延迟，通过引入正确的仪器延迟，可以再生它的坐标。
知道空间平台S的轨迹或轨道以及它的运动方程，本发明的系统和方法可以选择在目标P中处理数据以确定它的位置。
在本发明的一个结构选项中，不需要在每个目标P中提供精确时钟4，可以实现目标P位置的确定，其中通过知道它的运动方程，计算每次测量的传播轨迹之差和平台的位置，利用已知数学过程的该系统，仅在中央控制单元3中处理时间差，知道发送目标P的数据到所述控制单元3所需的时间。
图4表示该系统的安装和所提供功能的简化方框图。
为了通过本发明的系统实现地理或空间定位，本发明的定位方法包括以下在初始阶段的步骤：
提供第一固定基站A，第二固定基站B和第三固定基站C，以及所述固定基站可以看到的空间平台S，按照相对于目标的非直线轨迹，例如，相对于地球旋转轴倾斜的目标，空间平台S运动到作为时间函数的相继位置；
提供发射器1，它与固定基站A，B，C和空间平台S确定的一个部分有效联系，为的是发射确定频率的脉冲，每个脉冲是在预定的基准时刻；
提供接收器2，它与每个固定基站A，B，C和发射器1有效联系，为的是在沿覆盖空间平台S与接收器2联系的固定基站A，B，C之间距离的轨迹上接收所述脉冲；和
提供控制单元3，它有效连接到发射器1和接收器2，为的是计算每个脉冲发射时刻的四面体每个侧棱，四面体有三个固定基站A，B，C确定的三个顶点和空间平台确定的第四个顶点，其中基于空间平台S与对应固定基站A，B，C之间每个脉冲的传播时间差，为的是可以确定各自的空间平台S轨迹延伸，而固定基站A，B，C可以看到空间平台S。
在一个实施例中，本发明的方法包括以下在每个固定基站中的步骤：
各个精确时钟4，对于相同的共同时间基准，所述精确时钟4之间互相同步，在第一固定基站A中配置发射器1，为的是发射确定频率的脉冲，每个脉冲是在预定的基准时刻并包含所述固定基站A和所述脉冲发射时刻的标识，通过空间平台S中配置的通信装置5，每个脉冲发射到所有的固定基站A，B，C。
在这种情况下，该方法还包括以下步骤：
在每个固定基站A，B，C中提供一个接收器，该接收器有效连接到发射器1；
通过空间平台S中的通信装置5，接收和发射第一固定基站A发射的所述脉冲；
在第一固定基站A，第二固定基站B和第三固定基站C中，接收第一固定基站A发射和通信装置5发射的脉冲；
计算第一固定基站A，第二固定基站B和第三固定基站C接收的每个脉冲相对于第一固定基站A发射的每个所述脉冲发射时间的时间差；
比较所述时间差并通过第二数据通信装置告知控制单元3；
在控制单元3中，确定第一固定基站A中每个脉冲发射时刻的四面体侧棱，四面体的三个顶点是由三个固定基站确定，而第四个顶点是由空间平台S确定，其中基于第一固定基站A的一个脉冲发射时刻与在第一固定基站A，第二固定基站B和第三固定基站C中分别接收所述脉冲的时间差。
按照本发明，该方法还包括以下步骤：
在第一固定基站A，第二固定基站B和第三固定基站C的每个固定基站中安装一个精确时钟4；
把三个固定基站A、B、C中的精确时钟4的时间同步到同一共用时间基准；
通过第一固定基站A，发射包含编码信息的每个脉冲，该编码信息有关每个所述脉冲的基准发射时刻和所述第一固定基站A的标识；
通过空间平台S中的通信装置5，接收和发射第一固定基站A发射的所述脉冲；
在第一固定基站A，第二固定基站B和第三固定基站C中，接收第一固定基站A发射和通信装置5发射的脉冲；
计算第一固定基站A，第二固定基站B和第三固定基站C中接收的每个脉冲相对于第一固定基站A发射的每个所述脉冲发射时间的时间差；
比较所述时间差并通过另一个数据通信装置告知控制单元3；
在控制单元3中，确定第一固定基站A每个脉冲发射时刻的四面体侧棱，四面体的三个顶点是由三个固定基站A，B，C确定，而第四个顶点是由空间平台S确定，其中基于第一固定基站A中一个脉冲的发射时刻与在第一固定基站A，第二固定基站B和第三固定基站C中分别接收所述脉冲的时间差，为的是可以确定各自的空间平台S轨迹延伸，而固定基站可以看到空间平台S。
空间平台S中配置的通信装置5接收和发射第一固定基站A发射的所述脉冲，所述脉冲是在第一固定基站A，第二固定基站B和第三固定基站C中被接收。
通过任何的通信系统，发送每个固定基站中处理的时间差以及每个固定基站的代码到远程控制单元。
还可以对我们需要确定其位置的目标P实施这种处理步骤，例如，通过通信装置发送时间差AP(t1)数据到中央控制单元3，该通信装置接收有编码数据的脉冲，它识别固定基站和目标P，以及接收四个时间差AA(t1)，AB(t1)，AC(t1)和AP(t1)，这些时间差是确定四面体上三个侧棱所必需的，三个侧棱联系四面体的顶点和空间平台S，以及空间平台S的位置与目标P之间的直线段，目标P的位置是待确定的，如图1，2和3所示。
控制单元3鉴别脉冲，解码和处理数据，一旦知道发射波的传播速度，修正空间平台S上收发器造成的系统延迟，为的是可以确定各自的空间平台S轨迹延伸，而固定基站可以看到空间平台S。
控制单元3接收有编码数据的脉冲，它识别固定基站和目标P，以及接收四个时间差AA(t1)，AB(t1)，AC(t1)和AP(t1)，这些时间差是确定四面体上三个侧棱所必需的，三个侧棱联系四面体的顶点和空间平台S，以及空间平台S的位置与目标P之间的直线段，目标P在地球表面上的坐标接受圆上的所有解，该圆是在时刻t1连接空间平台S与地球中心O的轴为中心的所述直线段终端的相交确定，它对应于图3所示轨迹IC1的方程。在时刻t2和t3，最好是在第一时刻之后并非常接近于第一时刻t1，实施另外两个确定，从而得到图3所示轨迹IC2和IC3的方程，它唯一确定目标P在地球表面上的坐标，其条件是，空间平台S位置在这三个时刻的地球表面上投影不是在一条直线上。
为了定位地球表面之上或空间中的目标P，在时刻t4，完成第四个确定，时刻t4最好是在t3之后并非常接近于t3，从而唯一确定目标P在四个球形共同相交的位置，它对应于四个相继时刻中每个时刻的确定的轨迹，其条件是，空间平台S的四个位置不是在一条直线上。
基于在不同时刻的三个或四个相继的测量，控制单元3可以实施用于确定目标P坐标的计算，其中利用熟知的代数和几何公式，并可以利用任何的坐标系统，例如，采用地球表面的方程，它更近似于测量区中地球的大地形状。
此处描述的方法同时确定空间平台S的轨迹和描述其运动的方程，还可能确定目标P的坐标，其中仅仅利用确定轨迹方程可以预见空间平台S的相继位置，而不要求利用第二固定基站B和第三固定基站C的操作。
为了利用空间平台S的定位测量，此处描述方法确定其轨迹，例如，在人造卫星中，利用地面上的基准固定基站初步确定卫星的轨道，在此测量之后，更新修正和天体位置表。采用空间平台S的运动方程，在一个结构选项中，可以在中央控制单元3中计算目标P位置的确定，在每个目标P中利用精确时钟4，以及发送所述目标P数据到控制单元3所花费的时间是已知的。一旦知道空间平台S的轨迹和运动方程，还可以在目标P中实施数据处理和位置确定。
与远程通信中使用的频率，调制和功率有关，特别是在平台的收发器中和在其位置待确定的目标中，此处描述的新系统和方法能够覆盖与空间平台S相差几百公里至几千公里的距离，或在空间中或在地球表面上。在地面上添加更多的基准基站和在空间中添加互相隔开的空间平台S，可以扩大地理覆盖的距离。例如，对于在地球表面之上400km低轨道卫星中的平台，它在2000km的地球表面上有最大的覆盖范围。
估算有关新系统和方法不确定性的原因指出，可以得到10米或更小数量级的精确度，它取决于所用时钟的精确度，测量区中地球曲率半径的精确度，目标P高度的测量精确度，和空间中收发器上电子电路造成时间延迟的修正程度。正确知道空间平台的轨迹或有关人造卫星的轨道和运动方程，通过相继和重复的测量，可以大大提高精确度。
根据电磁波的速度和空间平台S水平之上目标P的最大距离，在每次完全的系统运行时可以实现相继的测量。例如，对于离卫星为500-1000km中等距离的目标P，一次完全的测量需要10毫秒的时间。例如，在涉及电子电路的可能系统延迟和在处理时增加多个10毫秒，我们可以预言每分钟至少有600次确定。
新的地理和空间定位系统和方法可以同时参与多个目标的测量，其中利用数字通信程序和有多个输入端和多个输出端的已知电子电路技术，在相同或不同的传输频率下，以及脉冲鉴别和解码程序。脉冲通信的例子指出，能够同时参与几百个至几千个目标P或用户的测量。开发和改进这些技术不是本发明的目的。
发射器，接收器，调制解调器，时钟，有多个输入端和多个输出端的电子电路，代码和脉冲鉴别器，数字处理器及其的基本利用程序，它们构成市场上可利用的技术，但这不是本发明的目的。
新的地理和空间定位系统和方法还有其他的应用，其中通过气球和飞机携带空间平台S中的收发或接收，以及通过地球高空大气层中天然障碍物的反射，例如，陨石产生的电离层不均匀性和电离轨道，通过在空间中不同位置上所做的测量，其条件是，在它们位移表面上的投影不是直线。
利用无线电，红外线，可见光等，不同频带的电磁谱可用于传输数据。
基准固定基站A，B，C与有中央处理器的目标之间通信还可以通过任何类型的链路，例如，通过光纤或无线电通信链路。可以立即，实时或在测量之后很长时间处理位置数据。由于新系统的简单性，它要求相对简单的技术，以及几种处理方案和数据通信装置，此处描述的本发明可以大大降低投资的成本，其中利用仅仅携带一个收发器的小空间平台，有低复杂性的地面技术，和自主服务，不需要依靠其他的系统，这种系统利用携带复杂设备的庞大平台，用于机上和远程处理，或利用与地球相距很大距离的多个平台，机载复杂的设备，所有这些取决于远程传输计算位置数据的独立装置。

Claims (33)

1.一种地理和空间定位系统，其特征是，它包括：
第一基站(A)，第二基站(B)和第三基站(C)，它们相对于地球有固定的位置，基站之间互相隔开但不成直线，每个基站有预先已知的位置；
从固定基站(A，B，C)可以看到的空间平台(S)，按照相对于地球旋转轴倾斜的轨迹，空间平台(S)运动到作为时间函数的相继位置；
发射器(1)，它与固定基站(A，B，C)和空间平台(S)确定的每个部分有效联系，为的是发射确定频率的脉冲，每个脉冲是在预定的基准时刻；
接收器(2)，它与每个固定基站(A，B，C)和发射器(1)有效联系，为的是在沿覆盖空间平台(S)与接收器(2)联系的固定基站(A，B，C)之间距离的轨迹上接收所述脉冲；和
控制单元(3)，它有效连接到发射器(1)和接收器(2)，为的是计算每个脉冲发射时刻的四面体侧棱，四面体的顶点是由三个固定基站(A，B，C)和空间平台(S)确定，其中基于空间平台(S)与每个固定基站(A，B，C)之间所述轨迹上每个脉冲传播时间的确定，为的是可以确定各自的空间平台(S)轨迹延伸，而固定基站(A，B，C)可以看到空间平台(S)。
2.按照权利要求1的系统，其特征是，发射器(1)安装在第一固定基站(A)，为的是发射确定频率的脉冲，每个脉冲是在预定的基准时刻，并包含所述第一固定基站(A)和所述脉冲发射时刻的标识，通过空间平台(S)上的通信装置(5)，发射每个脉冲到所有的固定基站(A，B，C)。
3.按照权利要求1的系统，其特征是，它包括：在第二固定基站(B)中安装的另一个发射器(1)，为的是发射确定频率的脉冲，每个脉冲是在与第一固定基站(A)中发射器(1)发射每个脉冲的相同预定基准时刻，并包含第二固定基站(B)和所述脉冲发射时刻的标识；
第三固定基站(C)中的另一个接收器(2)，为的是接收和识别第二固定基站(B)发送和空间平台(S)发射的脉冲，控制单元(3)计算第一固定基站(A)和第二固定基站(B)中每个脉冲发射时刻的四面体边缘，四面体的三个顶点是由三个固定基站(A，B，C)确定，而第四个顶点是由空间平台(S)确定，其中基于第一固定基站(A)的脉冲发射时刻与第一固定基站(A)，第二固定基站(B)和第三固定基站(C)分别接收该脉冲的时间差，和第三固定基站(C)的脉冲发射时间差，为的是可以确定各自的空间平台(S)轨迹延伸，而固定基站可以看到空间平台(S)。
4.按照权利要求1的系统，其特征是，通过每个所述固定基站(B，C)中的其他通信装置，控制单元(3)有效连接到第二固定基站(B)和第三固定基站(C)。
5.按照权利要求1的系统，其特征是，控制单元(3)有效连接到固定基站(A，B，C)。
6.按照权利要求5的系统，其特征是，第一固定基站(A)，第二固定基站(B)和第三固定基站(C)中的每个基站有各自的控制单元(3)，所述控制单元(3)确定其他的通信装置，并有效连接到远离所述固定基站(A，B，C)中控制单元(3)的另一个控制单元(3)。
7.按照权利要求2的系统，其特征是，通信装置(5)是收发器。
8.按照权利要求3的系统，其特征是，在每个固定基站(A，B，C)中，它包括：精确时钟(4)，精确时钟(4)之间互相同步。
9.按照权利要求1的系统，其特征是，在其地理位置待确定并可以看到空间平台(S)的目标(P)中，它包括：
接收器(2)，用于接收发射器(1)发射并通过空间平台(S)再发射的脉冲，接收器有效连接到控制单元(3)，控制单元(3)计算四面体第四个顶点与目标(P)连接的直线段，为的是通过相继的多个球形轨迹(LE)相交可以确定所述目标(P)的位置，每个轨迹是由球面表示，其中至少三个所述球面给出空间平台(S)的中心，而半径对应于在确定时刻的所述空间平台(S)与目标(P)之间确定的直线段，球形轨迹(LE)相交的数目足以确定代表目标(P)位置的单个点。
10.按照权利要求9的系统，其特征是，球形轨迹(LE)足以确定第一相交中的圆，第二相交中这个圆的两个点，和第三相交的空间中仅仅一个点。
11.按照权利要求10的系统，其特征是，至少一个球形轨迹(LE)给出与地球中心(O)一致的中心。
12.按照权利要求11的系统，其特征是，控制单元(3)计算第一固定基站(A)中每个相继脉冲的各自球形轨迹(LE)和它在地球表面上的圆形相交线(IC)，所述控制单元(3)计算三个相继脉冲中每个脉冲在地球表面上各自的圆形相交线(IC)，所述圆形相交线(IC)互相交叉，为的是确定目标(P)在地球表面上的单个几何位置。
13.按照权利要求12的系统，其特征是，对于每个球形轨迹(LE)和它在地球表面上的圆形相交线(IC)，控制单元(3)利用第一固定基站(A)中每个相继脉冲的第二固定基站(B)中各自的相继脉冲。
14.按照权利要求1的系统，其特征是，固定基站(A，B，C)位于地球表面上。
15.按照权利要求1的系统，其特征是，基于空间平台(S)与对应固定基站(A，B，C)之间相继脉冲中每个脉冲的传播时间差，控制单元(3)计算空间平台(S)的运动方程。
16.按照权利要求1的系统，其特征是，控制单元(3)计算第一固定基站(A)发射相继脉冲的空间平台(S)运动方程。
17.按照权利要求3的系统，其特征是，控制单元(3)计算第二固定基站(B)发射相继脉冲的空间平台(S)运动方程。
18.按照权利要求16或17中任何一个的系统，其特征是，根据空间平台(S)的运动方程，控制单元(3)计算每个目标(P)的位置。
19.按照权利要求18的系统，其特征是，目标(P)配置控制单元(3)，根据空间平台(S)的运动方程，控制单元(3)计算所述目标(P)的位置。
20.按照权利要求19的系统，其特征是，它包括：在目标(P)中的精确时钟(4)
21.按照权利要求2的系统，其特征是，通信装置(5)利用无线电波。
22.一种地理和空间定位方法，其特征是，它包括以下步骤：
a.提供第一基站(A)，第二基站(B)和第三基站(C)，它们相对于地球有固定的位置，基站之间互相隔开但不成直线，每个基站有预先已知的位置；
b.提供固定基站(A，B，C)可以看到的空间平台(S)，按照相对于地球旋转轴倾斜的轨迹，空间平台(S)运动到作为时间函数的相继位置；
c.提供发射器(1)，它与固定基站(A，B，C)和空间平台(S)确定的每个部分有效联系，为的是发射确定频率的脉冲，每个脉冲是在预定的基准时刻；
d.提供接收器(2)，它与每个固定基站(A，B，C)和发射器(1)有效联系，为的是在沿覆盖空间平台(S)与接收器(2)联系的固定基站(A，B，C)之间距离的轨迹上接收所述脉冲；
e.提供控制单元(3)，它有效连接到发射器(1)和接收器(2)，为的是计算每个脉冲发射时刻的每条四面体侧棱，四面体的三个顶点是由三个固定基站(A，B，C)确定，而第四个顶点是由空间平台(S)确定，其中基于空间平台(S)与对应固定基站(A，B，C)之间每个脉冲的传播时间差，为的是可以确定各自的空间平台(S)轨迹延伸，而固定基站(A，B，C)可以看到空间平台(S)。
23.按照权利要求22的方法，其特征是，在步骤“a”，发射器(1)安装在第一固定基站(A)，为的是发射确定频率的脉冲，每个脉冲是在预定的基准时刻，并包含所述固定基站(A)和所述脉冲发射时刻的标识，通过空间平台(S)上的通信装置(5)，每个脉冲传输到所有的固定基站(A，B，C)，所述方法还包括以下的步骤：
通过第一固定基站(A)发射脉冲，每个脉冲包含每个所述脉冲基准发射时刻和所述第一固定基站(A)标识的编码信息；
通过空间平台(S)上的通信装置(5)接收和发射第一固定基站(A)发射的所述脉冲；
在第一固定基站(A)，第二固定基站(B)和第三固定基站(C)中接收第一固定基站(A)发射和通信装置(5)发射的脉冲；
相对于第一固定基站(A)发射每个所述脉冲的发射时间，计算第一固定基站(A)，第二固定基站(B)和第三固定基站(C)中接收每个脉冲的时间差；
比较所述时间差并通过第二数据通信装置告知控制单元(3)；
在控制单元(3)中确定第一固定基站(A)每个脉冲发射时刻的所述四面体侧棱，四面体的三个顶点是由三个固定基站(A，B，C)确定，而第四个顶点是由空间平台(S)确定，其中基于第一固定基站(A)脉冲发射时刻与第一固定基站(A)，第二固定基站(B)和第三固定基站(C)分别接收该脉冲的时间差。
24.按照权利要求23的方法，其特征是，它包括以下步骤：
在第一固定基站(A)，第二固定基站(B)和第三固定基站(C)的每个固定基站中安装精确时钟(4)，所述精确时钟(4)之间互相同步；
在第二固定基站(B)中安装另一个发射器，为的是发射确定频率的脉冲，每个脉冲是在与发射器(1)发射脉冲相同的预定基准时刻，并包含第二固定基站(B)和所述脉冲发射时刻的标识；
在三个固定基站(A，B，C)中同步精确时钟(4)的时间到相同的共同时间基准；
发射脉冲通过第一固定基站(A)，每个脉冲包含有关每个所述脉冲基准发射时刻和所述第一固定基站(A)标识的编码信息；
发射脉冲通过第二固定基站(B)，每个脉冲包含有关第一固定基站(A)每个脉冲发射时刻中每个所述脉冲基准发射时刻和所述第二固定基站(B)标识的编码信息；
通过空间平台(S)上的通信装置(5)，接收和发射第一固定基站(A)和第二固定基站(B)发射的所述脉冲；
在第二固定基站(B)和第三固定基站(C)中，接收第一固定基站(A)发射和通信装置(5)发射的脉冲；
在第三固定基站(C)中，接收第二固定基站(B)发射和通信装置(5)发射的脉冲；
计算第三固定基站(C)中接收的每个脉冲相对于第二固定基站(B)发射的每个所述脉冲发射时间的时间差；
比较所述时间差，并通过第二数据通信装置告知控制单元(3)；
在控制单元(3)中，确定第一固定基站(A)和第二固定基站(B)中每个脉冲发射时刻的四面体侧棱，四面体的三个顶点是由三个固定基站(A，B，C)确定，而第四个顶点是由空间平台(S)确定，其中基于第一固定基站(A)的脉冲发射时刻与第二固定基站(B)和第三固定基站(C)分别接收该脉冲的时间差，和第二固定基站(B)的脉冲发射时刻与第三固定基站(C)接收该脉冲的时间差，为的是可以确定各自的空间平台(S)轨迹延伸，而固定基站可以看到空间平台(S)。
25.按照权利要求23的方法，其特征是，它还包括以下步骤：
在目标(P)中提供与发射器(1)有效联系的接收器(2)，为的是在覆盖空间平台(S)与所述目标(P)之间距离的轨迹上接收所述脉冲，以及与控制单元(3)有效联系，所述控制单元(3)计算目标(P)与空间平台(S)连接的直线段，为的是通过相继的多个球形轨迹(LE)相交可以确定所述目标(P)的位置，每个轨迹是用球形表示，其中至少三个所述球形给出空间平台(S)的中心，而半径对应于在确定时刻的所述空间平台(S)与目标(P)之间确定的直线段，球形轨迹(LE)相交的数目足以确定代表目标(P)位置的单个点。
26.按照权利要求23的方法，其特征是，它还包括通过控制单元(3)的计算步骤：
每两个相继球形轨迹(LE1，LE2)的相交，为的是在这个相交中确定第一圆形相交线(IC1)；
第三球形轨迹(LE3)与第一圆形相交线(IC1)的相交，为的是确定第二圆形相交线(IC2)；
第二圆形相交线(IC2)与第一圆形相交线(IC1)的相交，为的是确定两个定位点；
第四球形轨迹与第二圆形相交线(IC2)的相交，为的是确定第三圆形相交线(IC3)，该相交线交叉两个定位点中的一个定位点。
27.按照权利要求26的方法，其特征是，一个球形轨迹有与地球中心(O)一致的中心，而其他球形轨迹有空间平台(S)的中心。
28.按照权利要求23的方法，其特征是，它包括计算步骤：对于第一固定基站(A)发射的相继脉冲，控制单元(3)计算空间平台(S)的运动方程。
29.按照权利要求24的方法，其特征是，它包括计算步骤：对于第一固定基站(A)和第二固定基站(B)发射的相继脉冲，控制单元(3)计算空间平台(S)的运动方程。
30.按照权利要求28和29中任何一个的方法，其特征是，它包括计算步骤：基于空间平台(S)的运动方程，控制单元(3)计算每个目标(P)的位置。
31.按照权利要求30的方法，其特征是，它包括步骤：在每个目标(P)中提供一个控制单元(3)，基于空间平台(S)的运动方程，控制单元(3)计算所述目标(P)的位置。
32.按照权利要求25的方法，其特征是，它包括步骤：在每个目标(P)中提供一个精确时钟(4)。
33.按照权利要求22的方法，其特征是，它包括修正步骤：修正脉冲传输通过通信装置(5)的时间延迟。
CN2004800294495A 2003-10-08 2004-10-04 地理和空间定位系统和方法 Expired - Fee Related CN1864077B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BRPI0303968A BRPI0303968B1 (pt) 2003-10-08 2003-10-08 sistema e processo de posicionamento geográfico e espacial
BRPI03039684 2003-10-08
BRPI0303968-4 2003-10-08
PCT/BR2004/000190 WO2005033733A1 (en) 2003-10-08 2004-10-04 Geographic and space positioning system and process

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1864077A true CN1864077A (zh) 2006-11-15
CN1864077B CN1864077B (zh) 2011-05-11

Family

ID=36228706

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2004800294495A Expired - Fee Related CN1864077B (zh) 2003-10-08 2004-10-04 地理和空间定位系统和方法

Country Status (8)

Country Link
US (1) US7528777B2 (zh)
EP (1) EP1671150B1 (zh)
CN (1) CN1864077B (zh)
AU (1) AU2004277511B2 (zh)
BR (1) BRPI0303968B1 (zh)
CA (1) CA2540533C (zh)
RU (1) RU2365934C2 (zh)
WO (1) WO2005033733A1 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104181549A (zh) * 2014-08-18 2014-12-03 中国航空无线电电子研究所 一种基于1090es数据链地面站的航空器定位方法
CN105044669A (zh) * 2015-05-22 2015-11-11 中国电子科技集团公司第十研究所 三站测时差立体定位方法
CN109782225A (zh) * 2019-01-18 2019-05-21 杭州微萤科技有限公司 一种基站坐标的定位方法
CN112148243A (zh) * 2020-09-29 2020-12-29 四川易数无限科技有限公司 无线点光源定位系统及方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2918827B1 (fr) * 2007-07-10 2009-10-16 Astrium Sas Systeme pour le positionnement d'un utilisateur terrestre.
CA2824680A1 (en) 2011-04-18 2012-10-26 Instituto Presbiteriano Mackenzie Process and system to determine temporal changes in retransmission and propagation of signals used to measure distances, syncronize actuators and georeference applications
CN102307383A (zh) * 2011-05-19 2012-01-04 为一智联(北京)科技有限公司 基于道路信息的gsm基站定位轨迹修正方法
EP2546674B1 (en) 2011-07-15 2014-12-31 Airbus DS GmbH Plarform relative navigation using range measurements
RU2555860C2 (ru) * 2012-12-12 2015-07-10 Андрей Александрович Федчун Навигационная система
RU2562913C2 (ru) * 2013-03-29 2015-09-10 Виталий Олегович Клебан Система мониторинга мобильных сотрудников

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3206605A (en) * 1961-02-23 1965-09-14 Baird Atomic Inc Object location system
US3643259A (en) 1970-02-20 1972-02-15 Ronald S Entner Navigation satellite system employing time synchronization
BR9101270C1 (pt) 1991-03-25 2002-08-13 Univ Sao Paulo Sistema e processo de posicionamento geográfico e navegação
JP3095973B2 (ja) 1995-03-24 2000-10-10 ケイディディ株式会社 衛星通信システムにおける地球局位置検出方法
US5570096A (en) * 1995-03-24 1996-10-29 Interferometrics, Inc. Method and system for tracking satellites to locate unknown transmitting accurately
DE19644436C2 (de) * 1996-10-25 1998-11-26 Krone Ag Verfahren zur dynamischen Kanalzuweisung und -reduzierung in Funksystemen, insbesondere für WLL (Wireless Local Loop)- Systeme, und Funksystem zur Durchführung des Verfahrens
FR2764144B1 (fr) * 1997-06-02 2000-06-02 Raoul Girod Appareil pour filtrer les radiotelephones
US6229477B1 (en) * 1998-10-16 2001-05-08 Hughes Electronics Corporation Method and system for determining a position of a communication satellite utilizing two-way ranging
PT1026519E (pt) 1999-02-08 2010-07-26 Ses Astra Sa SISTEMA DE CAPTAÆO E MéTODO PARA SATéLITES
US6421327B1 (en) * 1999-06-28 2002-07-16 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for controlling transmission energy in a communication system employing orthogonal transmit diversity
US7068618B2 (en) * 2001-08-10 2006-06-27 Interdigital Technology Corp. Dynamic link adaption for time division duplex (TDD)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104181549A (zh) * 2014-08-18 2014-12-03 中国航空无线电电子研究所 一种基于1090es数据链地面站的航空器定位方法
CN105044669A (zh) * 2015-05-22 2015-11-11 中国电子科技集团公司第十研究所 三站测时差立体定位方法
CN109782225A (zh) * 2019-01-18 2019-05-21 杭州微萤科技有限公司 一种基站坐标的定位方法
CN109782225B (zh) * 2019-01-18 2021-04-16 杭州微萤科技有限公司 一种基站坐标的定位方法
CN112148243A (zh) * 2020-09-29 2020-12-29 四川易数无限科技有限公司 无线点光源定位系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP1671150B1 (en) 2011-11-30
RU2006114430A (ru) 2007-11-20
CA2540533C (en) 2012-07-10
AU2004277511B2 (en) 2009-11-26
US7528777B2 (en) 2009-05-05
RU2365934C2 (ru) 2009-08-27
CN1864077B (zh) 2011-05-11
CA2540533A1 (en) 2005-04-14
BR0303968A (pt) 2005-06-14
AU2004277511A1 (en) 2005-04-14
BRPI0303968B1 (pt) 2017-01-24
EP1671150A1 (en) 2006-06-21
WO2005033733A1 (en) 2005-04-14
US20070040733A1 (en) 2007-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104995526B (zh) 地面定位系统校准
CN1293389C (zh) 建立网络定位系统(nps)的方法和设备
CN1529821A (zh) 用于校正无线定位系统的方法和系统
CN1529822A (zh) 用于使用被动反射器或折射器作为代理接收器并且使用数据库查询来确定发射器的位置的系统和方法
CN108318863B (zh) 基于海底信标的水下无人设备无源定位方法及其系统
CN1642797A (zh) 卫星定位系统接收机中的时间确定及其方法
CN1261673A (zh) 采用双向测距确定通讯卫星位置的方法和系统
CN1582600A (zh) 用有限的信息对发射机识别的系统和方法
CN1842721A (zh) 卫星定位系统接收机和方法
CN1849523A (zh) 在异步无线网络内的移动站中设定粗略gps时间的系统
CN101013153A (zh) 优化存在多个卫星定位星座时的定位数据处理的方法
CN1756965A (zh) 用于无线辅助混合定位系统中位置确定的方法和装置
KR102042773B1 (ko) 위성 항법 시스템의 수신기를 위해 추적 위성 부분 집합을 선택하는 방법, 그리고 그것을 이용하는 수신기, 시스템, 및 장치
CN1625697A (zh) 确定接收机的位置和/或定位系统的系统时间
CN1185897C (zh) 一种移动台位置的估计方法及装置
CN1864077A (zh) 地理和空间定位系统和方法
CN1776448A (zh) 基于数字广播电视信号的无线电组合定位方法
US7110883B1 (en) Space based augmentation system with hierarchy for determining geographical corrections source
CN1628480A (zh) 用于包括中继器的无线网络的信号路径检测
AU2017248704B2 (en) System for indoor and outdoor position measurement
CN101065929A (zh) 用于中继器识别的cdma时间伪卫星的设备和方法
CN1150797C (zh) 电信系统中移动站的定位
CN104833995A (zh) 基于Android平台的无源区域地理信息采集系统及方法
CN1860378A (zh) 部分年历收集系统
CN109444927A (zh) 基于1090MHz扩展电文的GPS位置差分修正系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: NATIONAL TELECOMMUNICATIONS RESEARCH INSTITUTE

Free format text: FORMER OWNER: PIERRE KAUFMAN

Effective date: 20090515

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20090515

Address after: Brazil sapucai

Applicant after: Fundakao Inst Nasional De Tele

Address before: Brazil St Paul

Applicant before: Kaufmann Pierre

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20110511

Termination date: 20181004

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee