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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf selektive
Rufempfänger
(SCR), die Signale empfangen können,
die von orbitalen Satelliten übertragen
werden.
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Hintergrund
der Erfindung
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Ein
Satellitenkommunikationssystem verwendet Satelliten in einer niedrigen
Erdumlaufbahn, um Nachrichten und andere Signale an SCRs zu übertragen,
die auf oder nahe der Erdoberfläche
angeordnet sind. Jeder Satellit kann mehrere Strahlen von RF (Radiofrequenz)-Energie übertragen,
wobei jeder Strahl auf einen anderen geographischen Bereich gerichtet
ist. Jeder Strahl trägt
Planungsinformationen, die die empfangenden SCRs anweisen, wann
und wo sie anfangen sollen, Rahmen zu decodieren, die Nachrichten
für sie enthalten
können.
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Ein
SCR empfängt
und decodiert im Allgemeinen Signale von mehreren Strahlen, von
denen einige für
geographische Bereiche vorgesehen sein können, die außerhalb
des Versorgungsbereichs des SCR liegen können und die für diesen
bestimmten SCR keine Nachrichten enthalten. Der SCR decodiert dennoch
die in allen empfangenen Strahlen enthaltenen Planungsinformationen,
auch wenn ein oder mehrere der empfangenen Strahlen keine für diesen
SCR vorgesehene Planungsinformationen enthält. Als ein Ergebnis des Decodierens
von Planungsinformationen, die für
andere SCRs vorgesehen sind, wird der SCR irrtümlicherweise angewiesen nach
Nachrichten zu suchen, die für
andere vorgesehen sind, wodurch die Lebensdauer der Batterie des
SCR verschwendet wird. Die Lebensdauer der Batterie kann verbessert
werden, wenn ein SCR Planungsinformationen ignorieren kann, die
durch Strahlen übertragen
werden, die vorgesehen sind, um geographische Bereiche zu versorgen,
die von ihrem Standort relativ weit entfernt sind.
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Die
US-A-5548801 offenbart ein Verfahren für einen selektiven Rufempfänger, der
Werte speichert, die eine vorher abgeschätzte Position identifizieren,
um seine aktuelle Position in einem Kommunikationssystem zu bestimmen,
in dem orbitale Satelliten Teile der Erde mit Strahlen von RF-Energie bestrahlen,
wobei jeder Strahl Signale umfasst, die mit Informationen codiert
sind, die einen Referenzzustellbereich identifizieren, der durch
den Strahl bestrahlt werden soll, wobei das Verfahren Decodiersignale
umfasst, die von mehreren Strahlen empfangen werden, einschließlich Informationen,
die Referenzzustellbereiche identifizieren; und eine Messsignalstärke für jedes
aus der Mehrzahl der decodierten Signale umfasst. Der letzte be kannte
Standort des selektiven Rufempfängers
wird verwendet.
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Die
US-A-5552795 offenbart ein Verfahren und System zum Durchführen einer
Standortbestimmung durch Verwenden von Mehrfachstrahlensatelliten,
wobei jeder Strahl eines Mehrfachstrahlensatelliten Identifizierungsinformationen überträgt, die
durch ein Anwenderendgerät
empfangen werden. Diese Identifizierungsinformationen identifizieren
den eindeutigen Strahl entweder durch eine Aufzählung oder durch geometrische Verfahren.
Ein Anwenderendgerät
verarbeitet mehrere empfangene Signale von orbitalen Satelliten.
Das Anwenderendgerät
bildet die projizierten Strahlenmuster von mehreren empfangenen
Abtastwerten ab, um eine ungefähre
automatische Standorterfassung zu bestimmen. Das Anwenderendgerät überwacht
seinen Standort passiv und vergleicht seinen aktuellen Standort
mit seinem vorher aufgezeigten Standort. Wenn das Anwenderendgerät ein ausreichendes
Roaming von seinem vorher registrierten Standort durchgeführt hat,
führt das
Anwenderendgerät
eine automatische Anmeldung bei dem System durch, wodurch eine effiziente
Führung
von Informationen gewährleistet
wird.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren für einen selektiven Rufempfänger zur
Verfügung,
der Werte speichert, die eine vorher abgeschätzte Position identifizieren,
um seine aktuelle Position in einem Kommunikationssystem zu bestimmen,
in dem orbitale Satelliten Teile der Erde mit Strahlen von RF-Energie
bestrahlen, gemäß Anspruch
1.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 stellt
ein Muster von Strahlen dar, die auf die Erde auftreffen, wobei
die Strahlen von einem orbitalen Satelliten übertragen worden sind;
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2 ist
ein Diagramm, das ein Signalisierungsprotokoll darstellt, das in
dem hierin diskutierten Satellitenkommunikationssystem verwendet
wird;
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3 ist
ein Blockdiagramm eines SCR, der gemäß der Erfindung arbeitet;
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4 ist
ein Flussdiagramm, das zeigt, wie der Prozessor von 3 programmiert
wird, um den SCR zu veranlassen, gemäß der Erfindung zu arbeiten;
und
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5 zeigt
ein anderes Muster von Strahlen zum Darstellen bestimmter Abstandsberechnungen,
die durch den SCR vorgenommen werden, wenn er seine Position gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung berechnet.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform
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In
dem US Patent Nr. 5,613,194 mit dem Titel "Satellite Based Cellular Messaging System
and Method of Operation Thereof" wird
ein Satellitenkommunikationssystem beschrieben.
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Es
wird angenommen, dass die hierin diskutierten SCRs in dieser Art
von Satellitenkommunikationssystem arbeiten und das darin beschriebene
Signalisierungsprotokoll verwenden, obwohl andere Signalisierungsprotokolle
verwendet werden können.
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In
einem solchen Satellitenkommunikationssystem wird die Oberfläche der
Erde in logische Zustellbereiche unter teilt, die hierin als LDAs
bezeichnet werden. Es gibt 26,631 sequenziell nummerierte LDAs,
jeder mit einem Durchmesser von ungefähr 150 km (Kilometer). Zu jedem
gegebenen Zeitpunkt befindet sich ein SCR in solch einem LDA und
er kann ein Roaming zwischen einem LDA und einem anderen durchführen. Mit dieser
Erfindung ist ein SCR in der Lage, zu bestimmen, in welchem LDA
er sich befindet, das heißt,
seine aktuelle Position.
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In
dem Satellitenkommunikationssystem wird die Oberfläche der
Erde von 155 imaginären
Linien, die Zeilen genannt werden, analog zu Breitengraden, umgeben.
Der Standort eines jeden LDA kann durch die Zeile, die er besetzt,
und seine Position in der Zeile identifiziert werden. Zum Beispiel
ist der LDA Nr. 13, 449 bei Zeile 78, Position 266 angeordnet.
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Es
wird auf 1 Bezug genommen, darin werden
die Strahlen 10 – 22 gezeigt,
wie sie auf der Erde auftreffen. Die Form eines jeden Strahls wird
als elliptisch dargestellt, aber es ist klar, dass es für einen
Strahl keine feste Abgrenzung gibt. Die elliptischen Strahlenmuster
identifizieren die Bereiche, wo die Strahlen auftreffen sollen und
wo viel von ihrer Energie angeordnet ist. Ihre Energie breitet sich
jedoch über
die elliptischen Abgrenzungen hinaus in der Art und Weise aus, wie
für die
Strahlen 20 und 22 gezeigt. Der Strahl 22 breitet seine
Energie zum Beispiel über
einen relativ weiten Bereich aus, wie durch die Signalstärkenumrisse 24, 26 und 28 angezeigt.
Genauso breitet der Strahl 20 seine Energie über einen
weiten Bereich aus, wie durch die Signalstärkenmuster 30, 32, 34 und 36 angezeigt.
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Jeder
Strahl versorgt einen Dienstbereich, der ungefähr 96 LDAs umfasst, einen Bereich,
der ungefähr 14,400
Quadratkilometern entspricht. Ein LDA 38 wird in der Abgrenzung
des Strahls 10 liegend gezeigt. Ein SCR, der in dem LDA 38 angeordnet
ist, empfängt
Signale von den Strahlen 10, 12, 14, 16 und 18.
Diese Strahlen tragen Informationen, die für SCRs vorgesehen sind, die
in dem Dienstbereich angeordnet sind, wo diese Strahlen auftreffen.
Die Strahlen 20 und 22 sind fern von der LDA 38 angeordnet
und sie tragen Informationen, die für SCRs vorgesehen sind, die
in einem Dienstbereich angeordnet sind, wo die Strahlen 20, 22 und
andere Strahlen (nicht gezeigt) auftreffen.
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Etwas
von der Energie von den Strahlen 20 und 22 erreicht
den LDA 38 und wenn diese Energie bei einem hinreichenden
Pegel ist, empfängt
und decodiert ein in dem LDA 38 angeordneter SCR durch
die Strahlen 20 und 22 getragene Signale. Der
Grund, warum dies zu einem Problem führen kann, wird am besten in Bezug
auf 2 erklärt,
die das Signalisierungsprotokoll zeigt, das in dem Satellitenkommunikationssystem verwendet
wird.
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Das
dargestellte Protokoll verfügt über eine
Rahmenstruktur mit einer vierstufigen Timinghierarchie. Die höchste Stufe
dieser Hierarchie ist ein 194,4 Sekunden (2160 Rahmen) Überrahmen 40.
Der Überrahmen 40 umfasst
neun Blöcke 42 von
jeweils 21,6 Sekunden (240 Rahmen). Jeder Block 42 umfasst
5 Gruppen 44 von 4,32 Sekunden (achtundvierzig Rahmen).
Die erste Gruppe eines jeden Blocks 42 ist eine Akquisitionsgruppe,
die Planungsinformationen für
SCRs enthält,
von denen bekannt ist, dass sie in dem versorgten Bereich angeordnet
sind. Diese Planungsinformationen sagen solchen SCRs, wo sie nach
Nachrichten in vier nachfolgenden Nachrichtengruppen suchen sollen.
Schließlich
umfasst jede Gruppe 44 achtundvierzig 90 ms L-Band-Rahmen 46.
Ein Simplexnachrichtenzeitschlitz 48 besetzt 20,48 ms des
90 ms L-Band-Rahmens 46.
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Jeder
SCR ist während
einer der Blöcke 42 aktiv.
Wenn ein SCR aktiv wird, synchronisiert er sich selbst mit dem Signalisierungsprotokoll
und decodiert die Akquisitionsgruppe, um zu bestimmen, welche bestimmte
Nachrichtengruppe (in dem selben Block) seine Nachricht hält. Alle
SCRs, die während
eines bestimmten Blocks 42 aktiv sind, versuchen die Akquisitionsgruppe
in diesem Block zu decodieren und, wenn sie so ausgerichtet sind,
nach Nachrichten in der Nachrichtengruppe in diesem Block zu suchen.
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Beim Übertragen
von Blöcken
von Informationen umfasst jeder Strahl Informationen, die für SCRs gedacht
sind, von denen bekannt ist, dass sie in einem Bereich angeordnet
sind, der durch den Strahl versorgt wird. (Wenn ein SCR Roaming
durchführt,
wird von dem Anwender erwartet, dass er dem System seinen neuen
Standort mitteilt, und das System speichert diese Information.)
Wenn zum Beispiel eine Nachricht für einen SCR vorgesehen ist,
von dem bekannt ist, dass er in einem Bereich angeordnet ist, der
den LDA 38 umfasst, dann umfassen die Rahmen, die durch
ein oder mehrere der Strahlen 10 – 18 übertragen
werden, eine Nachricht für
diesen SCR. Außerdem
trägt der
Rahmen, der die entsprechende Akquisitionsgruppe umfasst, Informationen,
die diesen SCR auf die geeignete Nachrichtengruppe ausrichten, um
seine Nachricht zu finden.
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Obwohl
ein SCR in dem LDA 38 angeordnet ist, werden andere Akquisitionsgruppenrahmen
in den Strahlen 20 und 22 (und in anderen nicht
gezeigten Strahlen) übertragen.
Weil sich die Energie von diesen fernen Strahlen bis zu dem LDA 38 erstrecken
kann, empfängt
und decodiert ein dort angeordneter SCR Anweisungen in einem Akquisitionsgruppenrahmen,
der in den Strahlen 20 und 22 übertragen wird. Folglich versucht
der SCR Informationen in Rahmen der nachfolgenden Nachrichtengruppen,
die durch solche Strahlen übertragen
werden, zu decodieren (Suchen nach einer Nachricht). Natürlich tragen
die Strahlen 20 und 22 keine Nachricht für einen
in dem LDA 38 angeordneten SCR. Somit verringert der SCR
seine Batterielebensdauer durch ein Decodieren von Daten, die nicht
für ihn
bestimmt sind.
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Ein
SCR, der gemäß der vorliegenden
Erfindung arbeitet, bestimmt seinen Standort und ignoriert Planungsinformationen,
die von Strahlen empfangen werden, die sich fern von seinem Standort
befinden. Somit bestimmt ein SCR, der gemäß der vorliegenden Erfindung
bei dem LDA 38 arbeitet, dass er bei dem LDA 38 angeordnet
ist, decodiert Nachrichteninformationen von den nahegelegenen Strahlen 10 – 18 und
ignoriert Signale von den fernen Strahlen 20 und 22,
wodurch die Lebensdauer seiner Batterie verlängert wird.
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Ein
Teil der Informationen, die durch einen SCR verwendet werden, um
seinen Standort zu berechnen, wird als ein Referenz-LDA oder Referenzzustellbereich
bezeichnet. Jeder übertragene
Strahl ist auf einen spezifischen geographischen Bereich (der sich ändert, wenn
sich der Satellit in Bezug auf die Erde bewegt) ausgerichtet und
jeder Strahlen trägt
Informationen, die seinen Referenz-LDA identifizieren. Der Referenz-LDA
eines Strahls ist ein LDA, der dem Mittelpunkt der Projektion des
Strahls auf die Erdoberfläche
am nächsten
angeordnet ist. Somit ist in 1 der Re ferenz-LDA
für den
Strahl 12 der LDA 50 und der Referenz-LDA für den Strahl 22 der
LDA 52.
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Um
seine aktuelle Position gemäß der Erfindung
zu bestimmen, decodiert ein SCR Signale, die von mehreren Strahlen
empfangen werden, einschließlich
Informationen, die Referenz-LDAs identifizieren. In 1 decodiert
zum Beispiel ein SCR, der bei dem LDA 38 arbeitet, Signale,
die von allen Strahlen 10 – 18, 20 und 22 empfangen
werden, und erhält
den Referenz-LDA von jedem Strahl.
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Der
SCR misst außerdem
die Signalstärke
eines jeden aus einer Mehrzahl der decodierten Signale und speichert
diese Informationen in dem Speicher des SCR. Vorzugsweise misst
der SCR die Signalstärke von
allen empfangenen Strahlen. Die Zahl der Signalstärkenmessungen,
die gespeichert werden, hängt
von Speicherkapazität
und Verarbeitungsleistung des SCR ab.
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Außerdem werden
die Informationen, die der SCR decodiert, die die Referenz-LDAs
identifizieren, mindestens für
jeden Strahl, dessen Signalstärke
gemessen und gespeichert wurde, gespeichert. Somit gibt es für jeden
von einer Mehrzahl von Strahlen eine Signalstärkenmessung und einen entsprechenden
gespeicherten Referenz-LDA.
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Der
SCR berechnet dann seine aktuelle Position durch Verwenden seiner
letzten bekannten (oder abgeschätzten)
Position, der vorher gemessenen Signalstärken und der gespeicherten
Referenz-LDAs. Die verwendeten spezifischen Berechnungen werden
unten ausführlicher
diskutiert. Wenn er seine aktuelle Position kennt, ignoriert der
SCR außerdem
nachfolgende Planungsinformationen, die in Akquisitionsgruppenrahmen enthalten
sind, die durch Strahlen übertragen
werden, die über
Referenz-LDAs verfügen,
die mit mindestens einem vorbestimmten Abstand über die aktuelle Position des
SCR hinausgehen. Zum Beispiel kann ein SCR, der seine aktuelle Position
bestimmt hat, Signale ignorieren, die von Strahlen empfangen werden,
deren Referenz-LDAs außerhalb
eines Radius von ungefähr
450 km um die aktuelle Position des SCR angeordnet sind. Bezugnehmend
auf 1 ignoriert ein SCR, der Signale von allen Strahlen
decodiert hat, um deren Referenz-LDAs zu bestimmen, und der dann
bestimmt hat, dass sich seine aktuelle Position in dem LDA 38 befindet,
Signale, die Nachrichtengruppen umfassen, die durch die fernen Strahlen 20 und 22 getragen
werden. Folglich wird die Batterie des SCR geschont.
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Ein
SCR, der in der Lage ist, seine Position gemäß der Erfindung zu berechnen,
wird in 3 gezeigt. Der dargestellte
SCR 53 umfasst eine Antenne 54, durch die eine
Kommunikationsverbindung 55 mit Satellitensendern etabliert
wird. Die Antenne 54 versorgt einen Empfänger 56,
was RF (Radiofrequenz), Mischen und Zwischenfrequenzstufen (nicht
gezeigt), die benötigt
werden, um RF-Signale zum Baisband zu wandeln, umfasst. Der Empfänger 56 ist
an einen Analogzu-Digital (A/D)-Wandler 58 gekoppelt, der
das Basisbandsignal digitalisiert, und der A/D-Wandler 58 ist
an einen digitalen Demodulator 60 gekoppelt, der digitale
Daten aus dem digitalisierten Basisbandsignal extrahiert.
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Der
Demodulator 60 gewinnt durch Vierphasenumtastung codierte
Daten wieder, die in der Übertragung
von der Verbindung 55 enthalten sind. Der Demodulator 60 stellt
außerdem
ein Rückkopplungssignal
zur Verfügung,
um einen Oszillator 62 zu steuern. Der Oszillator 62 stellt
ein Oszillatorsignal zur Verfügung,
das der Empfänger 56 verwendet,
um das RF-Signal in ein Basisband zu wandeln.
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Der
Demodulator 60 gibt seine digitale Datenausgabe in einen
Prozessor 64 ein. Der Prozessor 64 ist an einen
Speicher 66 gekoppelt, der bestimmte Daten dauerhaft speichert,
einschließlich
Computerprogramme, die den SCR 53 anweisen, verschiedene
Prozeduren durchzuführen,
einschließlich
dem Berechnen seiner Position.
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Der
Speicher 66 speichert außerdem vorübergehende Daten, die sich
als ein Ergebnis des Betriebs des SCR ändern. Es ist der Prozessor 64,
der sich unter der Steuerung der in dem Speicher 66 gespeicherten Programme
befindet, der den Betrieb des SCR 53 steuert.
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Der
Prozessor 64 ist an verschiedene periphere Vorrichtungen
gekoppelt, wie zum Beispiel einen Display 68, einen Alarm 70,
eine Anwendereingangsschnittstelle 72 und einen Timer 74.
Der Prozessor 64 steuert das Display 68, um einem
Anwender des SCR 53 Daten zu zeigen. Der Prozessor 64 steuert
den Alarm 70, um den Empfang einer an den SCR 53 adressierten
Nachricht akustisch und/oder visuell anzuzeigen. Der Prozessor 64 empfängt eine
Anwendereingabe vorzugsweise durch den Betrieb von Tasten oder Knöpfen (nicht gezeigt)
durch die Schnittstelle 72. Der Prozessor 64 verwendet
den Timer 74, um seine Operationen mit einem Systemtiming
zu synchronisieren und um die Tageszeit zu verfolgen.
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Der
SCR 53 wird durch eine Batterie 76 mit Strom versorgt,
die durch einen Stromschalter 78 an ein Endgerät 80 und
an einen Leistungssteuerungsabschnitt 82 gekoppelt ist.
Der Leistungssteuerungsabschnitt 82 schaltet gemäß Befehlen,
die von dem Prozessor 64 empfangen werden, Leistung zu
den Endgeräten 84. Das
Endgerät 80 liefert
eine Leistung mindestens an den Timer 74, während die
Endgeräte 84 eine
Leistung an die restlichen Komponenten des SCR 53 liefern.
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Der
SCR 53 ist von der Stromversorgung abgeschnitten, wenn
der Schalter 78 geöffnet
ist, und wird vollständig
mit Strom versorgt und ist betriebsbereit, wenn der Schalter 78 geschlossen
ist und wenn Strom zu allen Endgeräten 84 geleitet wird.
Der SCR 53 kann außerdem
in einer eingeschalteten aber leistungsarmen Schlafbetriebsart arbeiten,
wenn kein Strom zu einem oder mehreren der Endgeräte 84 geleitet
wird, der Schalter 78 jedoch geschlossen ist, um Strom
durch das Endgerät 80 zu
mindestens dem Timer 74 zu leiten.
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Eine
weitere Beschreibung des SCR 53 steht in dem oben genannten
Patent zur Verfügung.
Zum Zwecke der vorliegenden Erfindung reicht es aus hinzuzufügen, dass
der Prozessor 64 bewirkt, dass der SCR 53 aufgrund
eines Computerprogramms, das in dem Speicher 66 gespeichert
ist, gemäß der Erfindung
arbeitet. Der Betrieb dieses Computerprogramms wird nun beschrieben.
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Es
wird auf 4 Bezug genommen, darin synchronisiert
sich der SCR 53 zuerst konventionell mit dem Signalisierungsprotokoll
und findet den Anfang der nächsten
Akquisitionsgruppe (Schritt 86), wie zum Beispiel der Akquisitionsgruppe,
die einen Teil des Blocks 42 in 2 bildet.
Der SCR fährt
fort (Schritt 88), den ersten Rahmen der Akquisitionsgruppe
zu decodieren. Zusätzlich
zu den anderen in der Akquisitionsgruppe enthaltenden Informationen
trägt er
außerdem
die Informationen, die die Position des Referenz-LDA des empfangenen
Strahls identifizieren, und durch den Schritt 90 speichert
der SCR die Zeilen- und Positionswerte dieses Referenz-LDA.
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In
dem nächsten
Schritt 92 speichert der SCR Planungsinformationen, die
in dem decodierten Rahmen enthalten sind. Der SCR bestimmt oder
schätzt
dann die Stärke
des empfangenen Signals durch Verwenden konventioneller Techniken
ab (Schritt 94). Dies kann dadurch geschehen, dass das
empfangene Signal abgetastet und durch Verwenden einer schnellen
Fourier-Transformation in eine Frequenzbereichsdarstellung gewandelt
wird. Die Spitzensignalstärke
wird über
die Dauer eines Datenbursts gemittelt (ein Datenburst besteht aus
1016 Bits von Daten, die bei 50 Kilobits pro Sekunde für einen
einzelnen Rahmen von Informationen, der eine Nachricht eines SCR
darstellt, gesendet werden). Dieser Mittelwert wird dann in eine
n-Bit-Darstellung der Signalstärke
für diesen
Datenburst quantisiert und dieser Signalstärkenwert wird in dem Speicher 66 des SCR
gespeichert.
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Wenn
der SCR jeden Rahmen in der Akquisitionsgruppe decodiert hat (Schritt 96),
geht er zu dem Schritt 98 weiter; wenn nicht, durchschleift
das Programm die Schritte 88 – 96, wobei es jeweils
einen Rahmen decodiert, bis die gesamte Akquisitionsgruppe decodiert
worden ist und die darin enthaltenen Informationen gespeichert worden
sind.
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In
dem Schritt 98 bestimmt der SCR, ob er vorher einen Schätzwert seines
Heimat-LDA, das heißt, des
LDA, wo er üblicherweise
arbeitet, oder seine letzte bekannte Position gespeichert hat, wenn
sie verschoben worden ist. Wenn er nicht über einen solchen Schätzwert verfügt, geht
das Programm zu dem Schritt 100 weiter, wo der SCR einen
ursprünglichen
Heimat-LDA-Schätzwert
auswählt.
Dieser Schätzwert
ist vorzugsweise der Referenz-LDA des Strahls, der über die
größte durch
den Schritt 94 bestimmte Signalstärke verfügt.
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Der
nächste
Schritt 102 umfasst ein Berechnen des Abstandes zwischen
dem abgeschätzten
Heimat-LDA und jedem Referenz-LDA. Ein Beispiel wird in 5 gezeigt.
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Die
fünf Strahlen 104, 106, 108, 110 und 112 werden
durch einen SCR empfangen, der bei dem abgeschätzten Heimat-LDA 114 angeordnet
ist. Die Strahlen verfügen über die
Referenz-LDAs 116, 118, 120, 122 und 124.
Durch den Schritt 102 berechnet der SCR den Abstand zwischen
dem abgeschätzten
Heimat-LDA 114 und jedem der Referenz-LDAs. Es werden die
drei beispielhaften Abstände
d1, d2 und d3 gezeigt, aber es ist klar, dass der SCR auch Abstände zu den
Referenz-LDAs 116 und 124 berechnet.
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Die
Abstände
zwischen dem Heimat-LDA 114 und jedem der Referenz-LDAs
werden durch Verwenden der unten beschriebenen Berechnungen berechnet.
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Um
den Abstand zwischen zwei LDAs zu berechnen, speichert der SCR die
folgenden Informationen in dem Speicher 66:
- 1) eine Referenztabelle, die die Zeilenzahl und die Positionszahl
von jedem LDA in jeder der 155 Zeilen enthält.
(RowModi =
die Zahl von Positionen in der Zeile i);
- 2) Ost-West-Trennungsparameter Dθ (Längen-Abstand
zwischen benachbarten LDA-Mittelpunkten) ungefähr 150 km;
- 3) Nord-Süd-Trennungsparameter
Dϕ (Breiten-Abstand zwischen benachbarten
LDA-Mittelpunkten) ungefähr
130 km. Jeder Strahl identifiziert seinen Referenz-LDA durch eine
Zahl, die der SCR durch Verwenden der oben genannten Referenztabelle
in einen eindeutigen Zeilen- und Positionswert übersetzt.
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Wenn
die oben angezeigten Informationen gegeben sind, kann eine Schätzung des
Abstandes in Kilometern zwischen zwei LDAs durch Verwenden des folgenden
Verfahrens erreicht werden:
- 1) (Row1, Pos1)
stellt den Heimat-LDA 114 dar und (Row2, Pos2) stellt den
Standort des Referenz-LDA 118 dar.
- 2) Berechnen der Cosinuswerte der Winkel, die jeden LDA von
dem Äquator
trennen. Diese werden verwendet, um die Trennung in der Breite zwischen
den zwei LDAs abzuschätzen.
(Wenn –67,5 ≤ Zeilenbreite ≤ 67,5): (wenn 67,5 < Zeilenbreite oder
Zeilenbreite < –67,5): (i = 1,2);
- 3) Berechnen des ungefähren
Längenunterschiedes
( = 360·Δpos) zwischen
den zwei LDAs in Grad, wo:
- 4) Berechnen der Großkreisentfernung
(GCD) zwischen den zwei LDAs:
(Wenn der Längenabstand < 107 Grad); Δrow
= (row2 – row1)Dϕ/Dθ (Wenn
beide Breiten zwischen –45
und 45 Grad liegen): sonst (Wenn keine Breite
zwischen –45
und 45 Grad liegt): (Wenn die Längenentfernung ≥ 107 Grad): wo: Σrow = (NumRows – 1 – |row1 + row2 – NumRows
- 1|)·(Dϕ/Dθ)
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Der
GCD gibt die ungefähren
Entfernung (in Kilometern) von d1, die Entfernung zwischen dem abgeschätzten Heimat-LDA 114 und
dem Referenz-LDA 118. Das selbe Verfahren wird verwendet,
um die GCDs zwischen dem abgeschätzten
Heimat-LDA 114 und
jedem der Referenz-LDAs zu berechnen.
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Nachdem
die GCDs berechnet worden sind, werden sie verwendet, um Strahlen
zu identifizieren, die fern von dem SCR sind, so dass die Planungsinformationen
von solchen fernen Strahlen ignoriert werden können. Ein Strahl wird als fern
angesehen, wenn die Entfernung zwischen seinem Referenz-LDA und
dem Heimat-LDA des SCR größer als
eine vorbestimmte Entfernung, wie zum Beispiel 450 km, ist. Somit
werden, wenn die vorbestimmte Entfernung 450 km ist, die vorher
gespeicherten Planungsinformationen, die von einem Strahl erhalten
werden, dessen Referenz-LDA 450 km oder mehr von der Heimat-LDA
entfernt sind, ignoriert. Siehe Schritt 104. Weil die ignorierten
Planungsinformationen wahrscheinlich nicht für den SCR vorgesehen waren,
wird dadurch, dass nicht nach Nachrichten gesucht wird, die mit
der ignorierten Planung verknüpft
sind, Strom gespart.
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In
dem nächsten
Schritt 106 bestimmt der SCR Zeilen- und Positionsoffsets, die wesentliche
Komponenten eines Vektors sind, der auf die neue Position des SCR
zeigt. Diese Offsets werden durch Verwenden der ΔROW- und ΔPos-Werte berechnet, die zusammen
mit den Signalstärkenschätzwerten, die
mit jedem Referenz-LDA verknüpft
sind, von den obigen GCD-Berechnungen erhalten werden.
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Die
in dem Schritt 106 verwendeten Berechnungen sind die folgenden:
- 1) Für
den Satz von 'n' Strahlen, Berechnen
der Zeilen- und Positionsoffsets oder Einstellungen, die erforderlich
sind, um den aktuellen Heimat-LDA-Schätzwert zu bilden. Diese Offsets
werden durch die Signalstärken
gewichtet, die vorher gemessen wurden. RowAdjust
= Σwi·Δrowi PosAdjust = Σwi·Δposi wo wi der Signalstärkenschätzwert für den Referenz-LDA
i ist und Δrowi und Δposi die Δrow-
und Δpos-Werte
sind, die vorher für
den Referenz-LDA i berechnet worden sind.
- 2) Skalieren der Einstellungen gemäß der Zahl von empfangenen
Strahlen (Abtastwerten) und Teilen durch die LDA-Größe, um New
Pos Adjust und New Row Adjust zu erhalten.
Das heißt: und Runden des Ergebnisses
auf den nächsten
ganzzahligen Wert.
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Der
nächste
Schritt 108 umfasst ein Berechnen des aktuellen Heimat-LDA
der SCR, das heißt
des LDA, wo der SCR aktuell lokalisiert ist. Es wird ein Vektor
gebildet, der sich von dem vorher abgeschätzten Heimt-LDA zu dem aktuellen
LDA erstreckt. Dies wird durch Addieren der Zeilen- und Positionseinstellungen von
2) oben zu den Zeilen- und Positions-Werten des vorher abgeschätzten LDA
getan. Aktuelle Heimat-LDA-Zeile = Vorher abgeschätzte Heimat-LDA-Zeile + Neue Zeileneinstellung Aktuelle Heimat-LDA-Pos = Vorher abgeschätzte Heimat-LDA-Pos + Neue Pos-Einstellung
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Die
Zeilen- und Positionswerte für
den aktuellen Heimat-LDA identifizieren die aktuelle Position des SCR.
In dem nächsten
Schritt 110 wird der Heimat-LDA-Schätzwert auf die gerade für den Heimat-LDA
berechneten Werte gesetzt. Somit wird die aktuelle abgeschätzte Position
in den Schritten 98, 102 in dem nächsten Durchgang
durch das Programm verwendet. Nachdem jeder zusätzliche Rahmen decodiert worden
ist, bewegt sich der Schätzwert
des aktuellen Heimat-LDA näher
zu der aktuellen Position des SCR.
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Es
ist klar, dass ein SCR, der seine Position wie oben beschrieben
identifizieren und Planungsinformationen ignorieren kann, die durch
ferne Strahlen getragen werden, weniger Energie verwendet und die
Lebensdauer seiner Batterie verlängert.
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Obwohl
die Erfindung hinsichtlich einer bevorzugten Ausführungsform
beschrieben worden ist, ist dem Fachmann auf dem Gebiet klar, dass
verschiedene Änderungen
und Abweichungen vorgenommen werden können, ohne von der Erfindung
abzuweichen. Dementsprechend sollen alle solche Änderungen und Abweichungen
so angesehen werden, dass sie in dem Umfang der Erfindung, wie durch
die angehängten
Ansprüche definiert,
enthalten sind.
(i = 1,2);
(Wenn die Längenentfernung ≥ 107 Grad):
wo:
