ES2280488T3 - Metodo y aparato para calcular la pseudo-distancia para receptores de medida de distancia. - Google Patents
Metodo y aparato para calcular la pseudo-distancia para receptores de medida de distancia. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2280488T3 ES2280488T3 ES02256204T ES02256204T ES2280488T3 ES 2280488 T3 ES2280488 T3 ES 2280488T3 ES 02256204 T ES02256204 T ES 02256204T ES 02256204 T ES02256204 T ES 02256204T ES 2280488 T3 ES2280488 T3 ES 2280488T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- fragment
- distance
- distance measurement
- time
- measurement signal
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
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
- G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
- G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
- G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
- G01S19/42—Determining position
-
- 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
- G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
- G01S19/13—Receivers
- G01S19/24—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Método para medir una pseudo-distancia entre un receptor de medición de distancia y una baliza, utilizándose el receptor de medición de distancia para recibir una señal de medición de distancia (20) transmitida por la baliza, incluyendo la señal de medición de distancia un fragmento de señal de medición de distancia objetivo (21) que llega al receptor de medición de distancia en el instante en el que se efectúa la medición de la pseudo-distancia, teniendo la señal de medición de distancia un componente de código (22) que incluye una secuencia de mini-fragmentos que tienen una época predeterminada y que tienen también un componente de información (23), que incluye una secuencia de elementos de información, comprendiendo dicho método las etapas de: a) evaluar la calidad de la señal de medición de distancia; caracterizado por las etapas de: b) si la calidad de la señal de medición de distancia permite determinar la aparición en la señal de medición de distancia del inicio del elemento de información recibido inmediatamente antes del fragmento de señal de medición de distancia objetivo, determinar a continuación el instante de transmisión del fragmento de señal de medición de distancia objetivo (TTOT) a partir de una estimación del instante de comienzo del elemento de información que comienza inmediatamente antes del fragmento de señal de medición de distancia objetivo (TstartNavBit), y a partir de estimaciones de tiempo y posición en función de una ubicación de una marca o punto de referencia, y también a partir de un recuento de las épocas transcurridas entre el último elemento de información y el fragmento de señal de medición de distancia objetivo (Nepoch - NepochAtLastBit), y el recuento de mini-fragmentos enteros y fraccionarios entre el final de la última época de código y el fragmento de señal de medición de distancia objetivo (Mmini-fragmento); o c) determinar el instante de transmisión del fragmento de señal de medición de distancia objetivo (TTOT), a partir de una estimación del instante correspondiente al inicio de la época de código que precede inmediatamente al fragmento de señal de medición de distancia objetivo (TstartCode), y también a partir del recuento de mini-fragmentos enteros y fraccionarios entre el final de la última época de código y el fragmento de señal de medición de distancia objetivo (Mmini-fragmento) y a partir de estimaciones de tiempo y posición en función de una ubicación de una marca o punto de referencia.
Description
Método y aparato para calcular la
pseudo-distancia para receptores de medida de
distancia.
La invención se refiere a receptores de medición
de distancias, es decir, los receptores utilizados para la
recepción de información sobre navegación del conocido sistema de
posicionamiento global, y más especialmente, al cálculo de
pseudo-distancias por los receptores de medición de
distancias.
En el conocido Sistema de Posicionamiento Global
(GPS), una señal que lleva una marca de tiempo que es transmitida
por un satélite GPS se utiliza como base para el cálculo de la
pseudo-distancia por parte de un receptor GPS, como
parte de la determinación de la posición del receptor GPS efectuada
por el receptor GPS o de cualquier otra información sobre
navegación que resulte útil para el receptor GPS. El receptor GPS
mide (registra) la hora de llegada (TOA) de un fragmento de señal
objetivo (un punto específico de la señal, es decir, el punto que
se recibe en el instante en que el receptor programa la medida de
una posición) en función del reloj del receptor GPS. Si el reloj
del receptor GPS estaba sincronizado con el reloj del satélite GPS,
teniendo en cuenta que la señal incluye una marca de tiempo, de
forma que pueda determinarse el instante de transmisión (TOT) del
fragmento de señal objetivo, el receptor GPS sabría el tiempo que
tardó el fragmento de señal objetivo en propagarse desde el
satélite GPS al receptor GPS, lo que multiplicado por la velocidad
de la luz daría como resultado la medición de la distancia
(distancia real) entre el satélite GPS y el receptor GPS (el
receptor se limitaría a tomar nota de la hora a la que recibió el
fragmento de señal objetivo recibido en el instante programado para
determinar una posición, y calcularía el instante en que se
transmitió el fragmento de señal objetivo recibida hallando el
último fragmento de señal con marca de tiempo recibido antes del
fragmento de señal objetivo, y en función de un conocimiento de la
estructura de la señal, determinaría en qué instante posterior se
transmitió el fragmento de señal objetivo, comparándolo con el
fragmento de la señal con marca de tiempo.
Todos los satélites GPS incluyen un reloj que
está sincronizado aproximadamente con la hora GPS, y todos los
satélites GPS transmiten la información que necesita un receptor GPS
para corregir el reloj del satélite GPS esencialmente a la hora GPS
exacta. De este modo, cada receptor GPS sabe cómo corregir la marca
de tiempo de un fragmento de señal enviada por un satélite GPS, de
forma que la marca de tiempo se traduce en la hora GPS exacta. Sin
embargo, los receptores GPS suelen incluir relojes relativamente
poco costosos, que deben sincronizarse con la hora GPS cada vez que
se conecta el receptor y periódicamente con posterioridad. Por lo
tanto, cuando un receptor GPS determina la medición de la distancia
a partir de un satélite GPS en función de la marca de tiempo de un
fragmento de señal y de la hora (de acuerdo con el reloj del
receptor GPS) a la que recibió un fragmento de señal objetivo, el
resultado está desfasado con respecto a la medición correcta, y
normalmente se suele denominar
pseudo-distancia, a fin de indicar el error.
La pseudo-distancia es la verdadera medición de la
distancia más el error ocasionado por el desfase entre el reloj del
receptor GPS y la hora GPS. Un receptor GPS determina normalmente
su posición adquiriendo pseudo-distancias,
normalmente a partir de cuatro satélites, lo que permite al
receptor GPS determinar simultáneamente su posición, así como el
desfase de su reloj en comparación con la hora GPS.
Los satélites GPS difunden datos de navegación
(incluyendo sus efemérides e información sanitaria) utilizando una
señal de espectro ensanchado de secuencia directa. El hecho de
hacerlo así permite que todos los satélites compartan el mismo
espectro de frecuencias. Cada satélite modula la misma frecuencia de
portadora mediante un código PRN (a través de una modulación por
desplazamiento de fase binaria), así como mediante los datos de
navegación para el satélite. Un receptor debe adquirir y efectuar el
seguimiento de la señal procedente de un satélite GPS a fin de que
pueda leer los datos de navegación procedentes del satélite. La
adquisición y el seguimiento de una señal GPS para uno de los
satélites GPS específicos implican sincronizar el código PRN
recibido correspondiente al satélite GPS (obtenido a partir de la
señal recibida una vez eliminada la frecuencia de portadora) con
una réplica del código PRN generado por el receptor GPS. Un
dispositivo de correlación determina en qué posición relativa se
encuentran en fase la réplica del código PRN y el código PRN
recibido.
Durante el funcionamiento real de un receptor
GPS con una señal en buenas condiciones (de forma que el receptor
GPS pueda decodificar la marca de tiempo del fragmento de señal), el
receptor GPS determina exactamente cuándo fue transmitido un
fragmento de señal objetivo por un satélite utilizando un
procedimiento que depende de la alineación de una réplica del
código PN correspondiente al satélite. Una señal GPS procedente de
un satélite incluye un componente de datos de navegación a 50 Hz, y
una u otra secuencia de números pseudos-aleatorios
(PRN). Una de dichas secuencias PRN, denominada secuencia C/A
(coarse acquisition, o adquisición aproximada), consiste en un
código, con una longitud de 1023 bits, transmitido como una señal de
1.023 MHz; por tanto, la señal C/A 1.023 tiene un período (época o
tiempo de satélite especificado) de 1023 bits (denominados
mini-fragmentos, para distinguirlos de los bits del
mensaje de datos de navegación). Por lo tanto, un bit de datos de
navegación tiene una duración de 20 ms, y un tiempo de satélite
especificado del código C/A tiene por lo tanto una duración de 1
ms. Un receptor programa una medida de la posición en un instante
determinado, y en el instante programado se reciben fragmentos de
la señal objetivo procedentes del conjunto de satélites para los
cuales se van a determinar las pseudos-distancias.
Los datos de navegación de un satélite se facilitan en cinco
subtramas de 300 bits cada una, con lo que se obtiene una trama de
1500 bits, transmitida a lo largo de un período de 6 segundos. Cada
subtrama proporciona la denominada marca de tiempo TOW, que indica
la hora GPS a la que se transmitió el bit específico
correspondiente del mensaje de navegación (la hora GPS indicada de
esta forma está desfasada con respecto a la verdadera hora GPS,
pero los datos de navegación incluyen las correcciones pertinentes,
por lo que a efectos prácticos, la marca TOW es acorde con la
verdadera hora GPS). Para cada uno de dichos satélites, el instante
de transmisión del fragmento de señal objetivo se determina
utilizando:
(1)T^{k}_{TOT}
= TOW^{k} + N^{k}_{bit} + N^{k}_{ms} + N^{k}_{chip} + \Delta
^{k}_{chip}
Donde TOW^{k} es el momento de la semana en el
que se transmitió el bit correspondiente a la marca de tiempo TOW,
y el resto de los términos añaden a dicho momento de la semana los
incrementos de tiempo necesarios para llegar al instante en el que
se transmitió el fragmento de señal objetivo. En cuanto al resto de
los términos, N^{k}_{bit} es la duración temporal
correspondiente al número completo de bits de datos (de 20 ms)
transmitidos con posterioridad al bit de datos de marca de tiempo
TOW (es decir, el bit de datos para el cual se facilita el TOW) y
antes del fragmento de señal objetivo, N^{k}_{ms} es la duración
temporal correspondiente al número completo de épocas (de 1 ms) de
códigos PRN transmitidos con posterioridad al último bit de datos
completo y antes del fragmento de señal objetivo,
N^{k}_{mini-fragmento} es la duración temporal
correspondiente al número completo de
mini-fragmentos (de 1 microsegundo) transmitidos con
posterioridad a la última época PRN completa y antes del fragmento
de señal objetivo, y
\Delta^{k}_{mini-fragmento} es la duración
temporal correspondiente a la fracción de un
mini-fragmento transmitida con posterioridad al
último mini-fragmento completo y antes del
fragmento de señal objetivo. La cantidad
N^{k}_{mini-fragmento} +
\Delta^{k}_{mini-fragmento} se denomina el
componente en submilisegundos del tiempo de transmisión.
Una vez que se ha determinado el TOT
correspondiente a una señal objetivo para un número suficiente de
satélites, el receptor (o un dispositivo informático que se
comunique con el receptor) determina la posición del receptor, así
como la diferencia entre el reloj del receptor y la hora GPS en el
instante de llegada del fragmento de señal objetivo, utilizando por
ejemplo el método de los mínimos cuadrados para resolver
simultáneamente la posición del receptor y el desfase del reloj del
receptor con respecto a la verdadera hora GPS en el TOA del
fragmento de señal objetivo. Dicho de otro modo, una vez que se
determina el TOT para un satélite, digamos el satélite
k^{-ésimo}, la pseudo-distancia \rho^{k} para
dicho satélite se calcula utilizando simplemente el TOA del
fragmento de la señal, a partir de la lectura del reloj del receptor
en el instante de llegada de la señal objetivo. La
pseudo-distancia \rho^{k} se calcula de acuerdo
con:
(2)\rho ^{k} =
(T_{GPS} - T^{k}_{TOT}) \cdot
c,
Donde T^{k}_{TOT} es el TOT correspondiente
al satélite k^{-ésimo}. T_{GPS} es el TOA (expresado en hora
GPS) del fragmento de señal objetivo (que es la misma para todos los
satélites) y c es la velocidad de la luz. Posteriormente, se
utilizan las pseudo-distancias de al menos cuatro
satélites para resolver un conjunto de ecuaciones que relacionan
las pseudo-distancias correspondientes a los
satélites con las distancias geométricas (verdaderas) a los
satélites y con el desfase en el reloj del receptor; el conjunto de
ecuaciones es el siguiente:
(3)\rho ^{k} =
\bigparallel \overline{x}^{k}_{sv} (T^{k}_{TOT}) - \overline{x}_{u}
(T_{GPS}) \bigparallel + ct_{u},
\hskip0.3cmpara \ k = 1,...M
Donde \overline{x}^{k}_{SV} (T^{k}_{TOT})
es la posición del k^{-ésimo} vehículo satélite (SV) en el
instante de la transmisión del fragmento de señal objetivo,
\overline{x}_{u} (T_{GPS}) es la posición del receptor GPS en
el instante de llegada del fragmento de señal objetivo y t_{u} es
el desfase del reloj del receptor con respecto a la verdadera hora
GPS en el instante de la llegada del fragmento de la señal. La
solución al sistema de ecuaciones (3) nos facilita tanto la posición
del receptor como el desfase del reloj del receptor comparado con
la hora GPS en el instante de la llegada del fragmento de señal
objetivo.
A veces, cuando las condiciones de la señal son
deficientes, el mensaje de navegación procedente de un satélite GPS
no puede ser (adecuadamente) decodificado por un receptor GPS, aun
cuando el receptor sea capaz de efectuar el seguimiento del
satélite GPS, obteniendo de este modo la parte del TOT
correspondiente a los milisegundos. Ante esta situación, no puede
discernirse la marca de tiempo de la señal del satélite, y de este
modo, a pesar de que la cantidad N^{k}_{ms} + N^{k}_{chip} +
\Delta^{k}_{chip} de la ecuación (1) pueda determinarse a partir
de cualquier punto de la señal recibida, no existe ningún punto de
la señal recibida para el que se sepa el instante de
transmisión.
La técnica anterior nos enseña que si se conoce
a través de cualquier medio una estimación de la hora GPS a la cual
ha llegado un fragmento de señal objetivo procedente de un satélite,
puede calcularse entonces el instante de transmisión por parte del
satélite, utilizando la siguiente fórmula:
(4)T^{k}_{TOT}
= T_{GPS} - Ñ^{k}_{ms} + N^{k}_{chip} + \Delta
^{k}_{chip},-
Donde Ñ^{k}_{ms} es la duración temporal
correspondiente al número entero de épocas de código PRN (de 1 ms)
transmitidos durante la propagación del fragmento de señal
objetivo, y el resto de los términos son los de la ecuación (1), y
Ñ^{k}_{ms} se calcula utilizando la ubicación conocida de una
marca o punto de referencia (por ejemplo, la estación base de una
red celular de comunicaciones) situado a una distancia situada en
torno a 1 ms del receptor GPS. De este modo, si
\overline{x}_{ref} es la posición conocida de la marca o punto
de referencia, y utilizando la notación \lfloor...\rfloor
para indicar el redondeo al número entero más próximo,
Lo que nos indica el tiempo del desplazamiento
en milisegundos, ya que el momento de llegada del fragmento de
señal objetivo \hat{T}_{GPS} a la marca o punto de referencia se
encuentra, por presunción, a una distancia de un milisegundo del
instante de llegada T_{GPS} al receptor GPS.
La invención resuelve de otras dos formas, con
respecto a la técnica anterior, el problema del cálculo de las
pseudo-distancias sin utilizar los datos de
navegación. Al no tener que basarse en los datos de navegación, la
invención es capaz de suministrar información
(pseudo-distancias) que resulta útil tanto para
calcular la posición de un receptor GPS cuando no se dispone de
datos de navegación, como cuando las condiciones de la señal son
deficientes, o cuando un receptor GPS se conecta por primera vez,
antes de que haya transcurrido el tiempo suficiente para que el
receptor GPS haya acumulado los bits que constituyen los datos de
navegación a partir del número de satélites necesario, de forma que
la invención también facilita una primera estimación rápida de la
posición de un receptor GPS.
Debe mencionarse que además de la enseñanza,
facilitada por la técnica anterior, de utilizar una marca o punto
de referencia, también es conocida la técnica de facilitar
pseudo-distancias sin datos de navegación, a partir
de la utilización de un cálculo del TOT de los fragmentos de la
señal objetivo procedentes del número de satélites necesario, todos
ellos polarizados en la misma medida (véase, por ejemplo, Time
Recovery through fusion of inaccurate network timing assistance
with GPS measurement, de J. Syrjärinne, Proc. 3^{rd} Int.
Conference on Information Fusion, París, Francia,
10-13 de julio de 2000, Vol. 2, pp.
WeD5-3-WeD5-10;
véase asimismo Possibilities for GPS Time Recovery with GSM
Network Assistance, de J. Syrjärinne, en Proc. ION GPS 2000,
Salt Lake City, Utah, EE.UU., 19-22 septiembre
2000). Aunque este método ofrece una solución para la posición y la
hora (o más en general, una solución para la posición, velocidad y
hora (PVT)), el método de la invención trata de facilitar un
procedimiento de solución más robusto, que proporcione una operativa
razonable en el área de mayor incertidumbre de las primeras
estimaciones de la hora y posición iniciales.
En las reivindicaciones adjuntas pueden
apreciarse diversos aspectos de la presente invención.
Por consiguiente, las realizaciones de la
presente invención pueden facilitar un aparato, un sistema y el
método correspondiente para medir una
pseudo-distancia entre un receptor de medición de
distancia y una baliza, sirviendo el receptor de medición de
distancia para recibir una señal de medición de distancia
transmitida por la baliza, incluyendo dicha señal de medición de
distancia un fragmento de señal de medición de distancia objetivo
que llega al receptor de medición de distancia en el instante en que
se efectúa la medida de la pseudo-distancia, y
teniendo la señal de medición de distancia un componente de código
que incluye una secuencia de mini-fragmentos con
una época predeterminada, así como un componente de información que
incluye una secuencia de elementos de información, e incluyendo
dicho método las etapas de: evaluar la calidad de la señal de
medición de distancia; si la calidad de la señal de medición de
distancia permite determinar la aparición en la señal de medición
de distancia el inicio del elemento de información recibido
inmediatamente antes del fragmento de señal de medición de
distancia objetivo, determinando a continuación el instante de
transmisión del fragmento de señal de medición de distancia
objetivo a partir de un cálculo de que el instante de comienzo del
elemento de información comience inmediatamente antes del fragmento
de señal de medición de distancia objetivo, y basándose igualmente
en un recuento de las épocas transcurridas entre el último elemento
de información y el fragmento de señal de medición de distancia
objetivo, y el recuento de mini-fragmentos enteros y
fraccionarios entre el final de la última época de código y el
fragmento de señal de medición de distancia objetivo; o (incluso en
determinados casos en los que la calidad de la señal de medición de
distancia permite determinar la aparición en la señal de medición
de distancia el inicio del elemento de información recibido
inmediatamente antes del fragmento de señal de medición de
distancia objetivo, pero normalmente, cuando esto no es así) la
determinación del instante de transmisión del fragmento de señal de
medición de distancia objetivo, a partir de una estimación del
instante correspondiente al inicio de la época de código que precede
inmediatamente al fragmento de señal de medición de distancia
objetivo, y también a partir del recuento de
mini-fragmentos enteros y fraccionarios entre el
final de la última época de código y el fragmento de señal de
medición de distancia
objetivo.
objetivo.
En un aspecto adicional de la invención, el
componente de información es un componente de datos de navegación,
y los elementos de información son bits de datos de navegación, y
cada bit del componente de datos de navegación tiene normalmente
una duración que incluye una pluralidad de épocas de
mini-fragmentos del componente de código.
En otro aspecto adicional de la invención, en
ciertas aplicaciones en las que la calidad de la señal de medición
de distancia permite determinar que se encuentra en la señal de
medición de distancia el inicio del elemento de información
recibido inmediatamente antes del fragmento de señal de medición de
distancia objetivo, el instante de transmisión T_{TOT} del
fragmento de señal de medición de distancia objetivo suele
calcularse utilizando la fórmula:
donde \tau_{nav} es la duración
de un único bit de datos de navegación, y donde T_{StartNavBit},
que es el instante de inicio del bit correspondiente al bit que
comienza inmediatamente antes del fragmento de señal de medición de
distancia objetivo suele calcularse utilizando la
fórmula:
donde \hat{T}_{GPS} es una
estimación del instante en el cual el receptor de medición de
distancia efectúa la medida de la
posición;
T_{TOF} es el tiempo de desplazamiento del
fragmento de señal de medición de distancia objetivo, desde la
baliza al receptor de medición de distancia;
\Delta_{SatClock} (t) es una corrección,
dependiente del tiempo, del reloj de la baliza con respecto a una
hora estándar;
N_{epoch} es el recuento de épocas de código
proporcionado por un módulo del receptor de medición de distancia
responsable del procesamiento de banda base;
N_{EpochAtLasBit} es el recuento de épocas de
código en el último flanco de bit que comienza antes del fragmento
de señal de medición de distancia objetivo y que también es
proporcionado por el módulo de procesamiento de banda base del
receptor de medición de distancia;
M_{chip} es el recuento entero y fraccionario
de mini-fragmentos entre el final de la última época
de código y el fragmento de señal de medición de distancia
objetivo, y que también es proporcionado por el módulo de
procesamiento de banda base del receptor de medición de distancia;
y
\tau_{chip} es la duración de un
mini-fragmento del componente de código.
En otro aspecto adicional de la invención, en
algunas aplicaciones, y normalmente cuando la calidad de la señal
de medición de distancia no permite determinar la aparición en la
señal de medición de distancia del inicio del elemento de
información recibido inmediatamente antes del fragmento de señal de
medición de distancia objetivo, el tiempo de transmisión T_{TOT}
del fragmento de señal de medición de distancia objetivo suele
calcularse utilizando la fórmula:
donde \tau_{code} es el período
del código, y donde T_{StartCode}, o el cálculo del instante
correspondiente el inicio de la época de código que precede
inmediatamente al fragmento de señal objetivo para medir las
distancias suele calcularse utilizando la
fórmula:
donde las magnitudes
correspondientes al lado derecho de la ecuación son las
anteriormente
mencionadas.
Tanto los anteriores como otros objetivos,
características y ventajas de la invención se verán claramente tras
el estudio de la siguiente descripción detallada, que se presenta en
relación con las figuras adjuntas, las cuales:
La figura 1 es un organigrama de un método de
acuerdo con la invención;
La figura 2 es una ilustración de una señal para
medir distancias; y
\newpage
La figura 3 es un diagrama de
bloques/organigrama de un receptor GPS de un tipo en el que se
podría llevarse a cabo la presente invención.
La invención aporta dos formas mediante las
cuales se puede calcular las denominadas
pseudo-distancias a uno o más satélites del sistema
de posicionamiento global (GPS), de forma que pueda determinarse la
posición de un receptor GPS. No obstante, la invención no se limita
a su utilización respecto del sistema GPS. Puede utilizarse con
cualquier sistema de posicionamiento en el que se utilice una
pseudo-distancia como base para la navegación.
Para calcular la parte de
pseudo-distancias que no pueden calcularse en la
forma normal a causa de la falta de datos de navegación, la
invención utiliza información de flanco de bit (en el caso de bits
de datos de navegación), o en el caso de que no se disponga
información de flanco de bit, un recuento en milisegundos a partir
de una hora GPS de referencia, como comienzo de la semana actual. La
descripción que se facilita aquí se refiere al contexto de un
receptor GPS que efectúa una medida de la posición a una hora
programada, a partir de la recepción de señales de difusión de
secuencia directa procedentes de diversos satélites GPS, incluyendo
cada señal un código de número pseudo-aleatorio
(PRN) con una época de 1 ms, y que incluye 1.023 bits (denominados
mini-fragmentos), y que también incluye tramas de
datos de navegación, incluyendo cada trama 5 subtramas, cada una de
ellas de 300 bits, y cada bit con una duración de 20 ms (de forma
que los datos de navegación se transmiten a 50 Hz). La descripción
utiliza la siguiente notación:
\hat{T}_{GPS} es una estimación del instante
en el cual el receptor GPS efectúa una medición de la posición, es
decir, una estimación del tiempo de llegada (TOA) de los fragmentos
de la señal objetivo en la que se basa la medida de la posición, y
se expresa como una cantidad de tiempo transcurrido (número de
milisegundos u otras unidades, según sea adecuado) desde una hora
de referencia (como el comienzo de la actual semana GPS);
T_{TOF} es el tiempo de recorrido (una
duración, no una hora) desde la satélite espacial al receptor GPS,
del fragmento de señal objetivo en la que se basa la medida de la
pseudo-distancia, una estimación de la cual se
considera conocida (utilizándose una estimación de aproximadamente
70 ms si no se dispone de una estimación mejor) y que se indica
como \hat{T}_{TOF} (en este documento se utiliza un sombrerete
sobre una magnitud para indicar que es un valor aproximado o
estimado de dicha magnitud);
T^{k}_{TOT} es el tiempo de transmisión del
fragmento de señal objetivo desde el satélite k^{-ésimo}, el
tiempo que debe determinarse;
\Delta^{k}_{StarColck} (t) es una corrección
a la verdadera hora GPS del reloj del satélite correspondiente al
k^{-ésimo} satélite, una corrección que varía a lo largo del
tiempo y por tanto, se indica que es una función temporal;
N_{epoch} es el recuento de épocas de código
(teniendo cada época una duración de 1 ms) que es proporcionado por
un módulo del receptor GPS que lleva a cabo el procesamiento de la
banda base, denominado en este caso módulo de banda base del
receptor GPS;
N_{EpochAtLastBit} es el recuento de épocas de
código en el último flanco de bit (datos de navegación) (teniendo un
bit 20 ms), y también es proporcionado por el módulo de banda base
del receptor GPS;
M_{chip} es el recuento entero y fraccionario
de mini-fragmentos entre el final de la última época
de código completo transmitido antes del fragmento de señal
objetivo y el fragmento de señal objetivo, y también es
proporcionado por el módulo de banda base del receptor GPS;
\tau_{code} es el período (época) del código
PRN (1 ms);
\tau_{nav} es la duración de un único bit de
datos de navegación (20 ms); y
\tau_{chip} es la duración del
mini-fragmento (1/1023 ms).
Al igual que en una parte de la técnica anterior
que se ha descrito anteriormente, la invención utiliza estimaciones
del tiempo y de la posición basados en la ubicación de una marca o
punto de referencia (por ejemplo, desde una estación base de un
sistema celular de comunicaciones con el que se comunica el receptor
GPS). Como se ha explicado en relación con una parte de la técnica
anterior, aun cuando no se disponga de información flanco de bit
(datos de navegación), la parte en milisegundos del tiempo de
transmisión (TOT), es decir, la cantidad N^{k}_{chip} +
\Delta^{k}_{chip} de la ecuación (1), que aquí se indica como
M_{chip} (suprimiendo el índice k del satélite), sigue estando
suministrada por el módulo de banda base del receptor GPS. Por
ello, teniendo en cuenta la estimación del tiempo y de la posición,
en función de una marca o punto de referencia, existe una
incertidumbre en la pseudo-distancia que está
determinándose, que es un número entero de milisegundos
(correspondiendo cada milisegundo a una distancia aproximada de 300
km), como se ha mencionado anteriormente en relación con la técnica
anterior. Si se dispone de información bit-edge, el
componente del TOT inferior a 20 milisegundos (es decir, la cantidad
N^{k}_{ms} de la ecuación (1) que antecede) está facilitada por
el módulo de banda base del receptor. La incertidumbre de la
pseudo-distancia es en este caso un múltiplo entero
de 20 ms (cada 20 ms corresponden aproximadamente a 6000 km). Esto
significa que si nuestro cálculo de la posición y la hora de
nuestro receptor GPS (basada en una referencia) es lo
suficientemente próxima a la situación y a la hora verdaderas del
receptor GPS, podremos entonces recuperar con precisión el TOT en
una de las siguientes formas, en la que una de ellas utiliza
información de flanco de bit, y la otra no.
Si la información de flanco de bit no está
disponible, entonces el TOT, por ejemplo para el k^{-ésimo}
satélite (pero suprimiendo el superíndice de la k) se calcula como
sigue:
donde redondeo () significa
una función que proporciona como resultado el número entero más
próximo al argumento, por lo cual se redondea por exceso o por
defecto, según sea más adecuado, y donde T_{startCode},
denominado aquí el instante de inicio del último código es la
estimación del instante correspondiente al inicio de la época PRN
(1 ms de longitud) que precede inmediatamente al TOT (y que por
tanto no puede ser completado por el TOT), pero con una diferencia;
en la ecuación 6 se toma T_{startCode} como un número de
milisegundos transcurridos desde el inicio de la semana GPS actual,
y por tanto indica tanto una duración temporal como un
instante. De este modo la cantidad
T_{startCode}/\tau_{code} carece de dimensiones. El instante
de comienzo del último código T_{startCode} se calcula
preferiblemente
utilizando:
(midiéndose \hat{T}_{GPS} a
partir de la misma hora de referencia que T_{startCode}, a saber
el comienzo de la semana GPS actual), de forma que
\hat{T}_{GPS} es como T_{startCode}, al mismo tiempo una hora
y una
duración.
Cuando se dispone de información de flanco de
bit, por ejemplo a partir de un algoritmo de sincronización de bit,
la invención calcula la pseudo-distancia, por el
ejemplo para el satélite k^{-ésimo} (pero suprimiendo una vez más
el superíndice de k), como sigue:
donde T_{startNavBit}, denominado
aquí el instante de comienzo del último bit es el cálculo del
instante de comienzo del bit (con una duración de 20 ms) para el
bit inmediatamente anterior al TOT (es decir, inmediatamente antes
de la transmisión del fragmento de señal objetivo) y es, al igual
que T_{startCode}, la duración temporal medida en milisegundos a
partir de una hora de referencia como el comienzo de la semana GPS,
de forma que también es una hora de una duración temporal y, por
tanto, T_{startNavBit}/\tau_{code} carece de dimensiones.
Preferiblemente, el instante de comienzo del último bit se calcula
utilizando:
(midiéndose \hat{T}_{GPS} a
partir de la misma hora de referencia que T_{startNavBit}, a saber
el comienzo de la semana GPS actual), de forma que
\hat{T}_{GPS} es como T_{startNavBit}, al mismo tiempo una
hora y una
duración.
En cualquiera de los cálculos de un TOT, las
pseudo-distancias se calculan posteriormente a
partir del TOT al igual que en la técnica anterior, es decir de
acuerdo con:
(10)\rho ^{k}
= (T_{GPS} - T^{k}_{TOT})\cdot
c,
Donde ahora se proporciona el índice que indica
la k^{-ésima} satélite y donde c es la velocidad de la luz.
La invención es más robusta cuando se utiliza
información de flanco de bit. La información de flanco de bit puede
estar disponible para algunos de los satélites necesarios y no estar
disponible para otros. Si se dispone de información de flanco de
bit para un satélite debería utilizarse el cálculo de la
pseudo-distancia mediante la información de flanco
de bit para garantizar una solución más robusta.
Debería entenderse que la invención permite
utilizar datos de navegación para determinar una parte de las
pseudo-distancias necesarias para la solución de
navegación. Independientemente de la forma de determinación de las
pseudo-distancias la solución, una vez facilitadas
las pseudo-distancias, se desarrolla al igual que
en la técnica anterior. De este modo, cuando las condiciones de la
señal son deficientes, los datos de navegación de algunos satélites
pueden estar disponibles y podrían no estar disponibles los de
otros. Ante esta situación, podría utilizarse la invención para
calcular el TOT únicamente para aquellos satélites en cuyo caso no
se dispone de datos de navegación (mediante cualquiera de los dos
métodos y preferiblemente utilizando la información de flanco de
bit de datos, si estuviese disponible), y las
pseudo-distancias para el resto de los satélites se
calcularían de forma convencional (es decir, utilizando la ecuación
(1) que antecede). Haciendo ahora referencia a la figura 1, se
muestra un organigrama de un método para la determinación del
instante de transmisión de un fragmento de señal objetivo (por
ejemplo desde un k^{-ésimo} satélite) de acuerdo con la invención,
comenzando por una primera etapa en la cual en el instante
programado para medir la posición, un receptor GPS obtiene una
estimación de la hora, de acuerdo con el reloj GPS, a la que se ha
efectuada la medición. La estimación es facilitada, por ejemplo,
por una estación base celular que mantiene una comunicación con el
receptor GPS, que por lo tanto está equipado con una antena para
recepción de las señales de comunicación celulares, así como una
antena para recepción de las señales GPS de medición de distancias
(véase la figura 2). Para facilitar dicha estimación, una estación
base celular situada en la proximidad podría, por ejemplo, facilitar
señales con marca de tiempo que indiquen la hora GPS. Dichas
señales bastarían para sincronizar el reloj del receptor GPS con la
hora GPS de una forma suficientemente precisa para efectuar una
buena medida de la pseudo-distancia. A
continuación, el receptor GPS efectúa una medida de la
pseudo-distancia para el número necesario de
satélites (dependiendo dicho número necesario de lo que se esté
resolviendo, y dependiendo de que se esté utilizando o no un método
que utilice el mínimo número posible de satélites, o un método que
utilice un número superior al número mínimo, como una solución de
mínimos cuadrados), de acuerdo con una de las tres formas
siguientes: la forma convencional, basada en la decodificación de
los datos de navegación (si se desea hacerlo así y si las
condiciones de la señal lo permiten); utilizando el flanco de bit de
datos de navegación, si estuviese disponible, para calcular el
instante de inicio del último bit T_{startNavBit} y a continuación
el instante de transmisión, y así sucesivamente; o calculando el
instante de inicio del último código T_{startPN} y a
continuación el instante de transmisión, y así sucesivamente.
Haciendo ahora referencia a la figura 2, se
muestra en dos niveles de detalle una ilustración de la señal de
medición de distancia en la proximidad del fragmento de señal
objetivo. En el nivel superior, la señal de medición de distancia
se muestra como una trama 20 que consta de cinco subtramas, y el
fragmento de señal objetivo se indica mediante una línea de puntos
21 como un punto concreto (muestreado) de la señal de medición de
distancia. Al nivel más detallado, la señal de medición de distancia
situada en la proximidad del fragmento de señal objetivo tiene una
estructura de código 22 y una estructura de componente de datos 23
(que modulan una portadora después de haberse sumado utilizando
suma de módulo 2). Al igual que en la vista del nivel superior, el
fragmento de señal objetivo se muestra en la vista más detallada
como un punto (muestreado) de la señal de medición de distancia
indicada mediante la línea de puntos 21 y, de hecho, se muestra como
habiendo sido transmitido con una duración temporal correspondiente
al número de épocas de código (completas) acaecidas desde la
transmisión del último flanco de bit de datos principal y desde la
transmisión del fragmento de señal objetivo, es decir N_{epoch} -
N_{epochAtLastBit}, más el número de
mini-fragmentos
N^{k}_{mini-fragmento} y el número fraccionario
de mini-fragmentos
\Delta^{k}_{mini-fragmento} acaecido desde la
transmisión de la última época completo y desde la transmisión del
fragmento de señal objetivo, es decir
M_{mini-fragmento}. Si no puede determinarse la
posición del flanco de bit, el instante de transmisión del fragmento
de señal objetivo indicada mediante la línea de puntos 22 se basará
únicamente en la determinación de
M_{mini-fragmento} y en la determinación de
T_{startCode} como en la ecuación 6 que antecede.
Haciendo referencia ahora a la figura 3, en la
realización preferida de la invención, un receptor GPS 10 incluye
una memoria no volátil 11 para almacenar un programa que, cuando se
ejecuta en un procesador 12 incluido también en el receptor GPS,
determina la posición del receptor GPS, resolviendo el sistema (3)
de ecuaciones de pseudo-distancia que antecede,
mediante cualquiera de los métodos conocidos en la técnica. El
receptor GPS incluye un reloj del receptor (por lo general, un
reloj barato que debe sincronizarse con la hora GPS cada vez que se
activa el receptor), una antena para recibir la señal (de medición
de distancias) procedente de los satélites GPS y también incluye
una antena para recepción de señales procedentes de una red celular
(no mostrada) que sirven como fuente de ayuda para el receptor GPS
a la hora de calcular su posición. La red celular podría
proporcionar no solamente una señal con marca de tiempo que resulte
útil para el receptor GPS para sincronizar aproximadamente su reloj
local con la hora GPS, sino que también podría proporcionar los
resultados de los cálculos necesarios para determinar la posición;
al facilitar dicha ayuda para cálculo, la red celular recibiría del
receptor GPS las cantidades medidas necesarias para determinar
T_{startCode} o T_{startNavBit}, a saber
M_{mini-fragmento}, en el caso de T_{startCode}
y M_{mini-fragmento}, N_{epoch} y
N_{epochAtLastBit} en el caso de T_{startNavBit}. La red
celular determinaría T_{startCode} o T_{startNavBit} y a
continuación el instante de transmisión, y por último la
pseudo-distancia correspondiente al satélite en
cuestión, facilitando después el resultado al receptor GPS. La
organización de una puesta en práctica por software de acuerdo con
la realización preferida se muestra en la figura 3, incluyendo unos
medios de controlador lógico 12a que determina, en función de la
información de calidad de la señal (que podría ser determinada por
el receptor GPS o podría ser proporcionada por una fuente externa)
si debe determinar el instante de transmisión (de un fragmento
específico de la señal objetivo) en función de la situación de un
bit de los datos de navegación (utilizando un primer módulo 12b) o
en función puramente de los mini-fragmentos del
código PRN (utilizando un segundo módulo 12c), como se ha explicado
anteriormente en relación con la figura 2. El controlador activa uno
de los dos módulos 12b 12c para determinar el instante de
transmisión en función de la calidad de la señal. Como se muestra en
la figura 3, el controlador 12a adquiere la calidad de la señal
preferiblemente a partir de las medidas realizadas por el módulo de
banda base, pero la calidad de la señal también puede ser
determinada por el controlador lógico a partir de los datos brutos
proporcionados a través del módulo de banda base, y también puede
ser facilitada por una fuente externa (dicha configuración no se
muestra en la figura 3).
Debe comprenderse que las configuraciones que
acaban de describirse son simplemente ejemplos ilustrativos de la
aplicación de los principios de la presente invención.
Concretamente, aunque se ha descrito la invención en relación con
el conocido sistema de posicionamiento global, es evidente, a partir
de la descripción, que la invención no se limita en modo alguno a
su utilización con receptores GPS (de medición de distancias); la
invención puede utilizarse con receptores de medición de distancias
utilizados en relación con cualquier sistema de posicionamiento o
navegación en el que se calculan pseudo-distancias.
Además, la invención puede utilizarse no solamente en el caso de
los satélites de un sistema de posicionamiento global que
proporcionen señales de medición de distancias, sino en el caso de
señales de medición de distancias facilitadas, por ejemplo, por
cualquier tipo de baliza, incluyendo por ejemplo estaciones con base
en tierra o un sistema inalámbrico de telecomunicaciones.
Adicionalmente, la invención no se limita a aplicaciones en las que
la señal de medición de distancia incluye datos de navegación
estándar, sino que también incluye aplicaciones en las que la señal
de medición de distancia incluye otros tipos de componentes de
información consistentes en una pluralidad de elementos de
información. Cualquier persona versada en la materia puede pensar en
otras numerosas modificaciones y configuraciones alternativas sin
apartarse del alcance de la presente invención y las
reivindicaciones adjuntas pretenden abarcar dichas modificaciones y
configuraciones.
Claims (16)
1. Método para medir una
pseudo-distancia entre un receptor de medición de
distancia y una baliza, utilizándose el receptor de medición de
distancia para recibir una señal de medición de distancia (20)
transmitida por la baliza, incluyendo la señal de medición de
distancia un fragmento de señal de medición de distancia objetivo
(21) que llega al receptor de medición de distancia en el instante
en el que se efectúa la medición de la
pseudo-distancia, teniendo la señal de medición de
distancia un componente de código (22) que incluye una secuencia de
mini-fragmentos que tienen una época predeterminada
y que tienen también un componente de información (23), que incluye
una secuencia de elementos de información, comprendiendo dicho
método las etapas de:
a) evaluar la calidad de la señal de medición de
distancia;
caracterizado por las etapas de:
b) si la calidad de la señal de medición de
distancia permite determinar la aparición en la señal de medición
de distancia del inicio del elemento de información recibido
inmediatamente antes del fragmento de señal de medición de
distancia objetivo, determinar a continuación el instante de
transmisión del fragmento de señal de medición de distancia
objetivo (T_{TOT}) a partir de una estimación del instante de
comienzo del elemento de información que comienza inmediatamente
antes del fragmento de señal de medición de distancia objetivo
(T_{startNavBit}), y a partir de estimaciones de tiempo y posición
en función de una ubicación de una marca o punto de referencia, y
también a partir de un recuento de las épocas transcurridas entre el
último elemento de información y el fragmento de señal de medición
de distancia objetivo (N_{epoch} - N_{epochAtLastBit)}, y el
recuento de mini-fragmentos enteros y fraccionarios
entre el final de la última época de código y el fragmento de señal
de medición de distancia objetivo
(M_{mini-fragmento}); o
c) determinar el instante de transmisión del
fragmento de señal de medición de distancia objetivo (T_{TOT)}, a
partir de una estimación del instante correspondiente al inicio de
la época de código que precede inmediatamente al fragmento de señal
de medición de distancia objetivo (T_{startCode}), y también a
partir del recuento de mini-fragmentos enteros y
fraccionarios entre el final de la última época de código y el
fragmento de señal de medición de distancia objetivo
(M_{mini-fragmento}) y a partir de estimaciones de
tiempo y posición en función de una ubicación de una marca o punto
de referencia.
2. Método según la reivindicación 1, en el que
el componente de información es un componente de datos de
navegación y los elementos de información son bits de datos de
navegación.
3. Método según la reivindicación 2, en el que
cada bit del componente de datos de navegación tiene una duración
que incluye una pluralidad de épocas de
mini-fragmentos del componente de código.
4. Método según la reivindicación 3, en el que
el instante de comienzo del bit T_{startNavBit} correspondiente
al bit que comienza inmediatamente antes del fragmento de señal de
medición de distancia objetivo se calcula utilizando la
fórmula:
donde
\hat{T}_{GPS} es una estimación del instante
en que el receptor de medición de distancia efectúa la medida de la
posición;
T_{TOF} es el tiempo de desplazamiento del
fragmento de señal de medición de distancia objetivo, desde la
baliza al receptor de medición de distancia;
\Delta_{SatClock} (t) es una corrección,
dependiente del tiempo, del reloj de la baliza con respecto a una
hora estándar;
N_{epoch} es el recuento de épocas de código
proporcionado por un módulo del receptor de medición de distancia
responsable del procesamiento de banda base;
N_{EpochAtLasBit} es el recuento de épocas de
código en el último flanco de bit que comienza antes del fragmento
de señal de medición de distancia objetivo y que también es
proporcionado por el módulo de procesamiento de banda base del
receptor de medición de distancia;
M_{chip} es el recuento entero y fraccionario
de mini-fragmentos entre el final de la última época
de código y el fragmento de señal de medición de distancia
objetivo, y que también es proporcionado por el módulo de
procesamiento de banda base del receptor de medición de distancia;
y
\tau_{chip} es la duración de un
mini-fragmento del componente de código.
5. Método según la reivindicación 4, en el que
el instante de transmisión T_{TOT} del fragmento de señal de
medición de distancia objetivo se calcula utilizando la fórmula:
donde
\tau_{nav} es la duración de un único bit de
datos de navegación.
6. Método según la reivindicación 3, en el que
la estimación del instante correspondiente al inicio de la época de
código inmediatamente anterior al fragmento de señal de medición de
distancia objetivo se calcula utilizando la fórmula:
donde
\hat{T}_{GPS} es una estimación del instante
en el cual el receptor de medición de distancia efectúa la medida de
la posición;
T_{TOF} es el tiempo de desplazamiento del
fragmento de señal de medición de distancia objetivo, desde la
satélite al receptor de medición de distancia;
\Delta_{SatClock} (t) es una corrección,
dependiente del tiempo, del reloj del satélite con respecto a una
hora estándar;
M_{chip} es el recuento entero y fraccionario
de mini-fragmentos entre el final de la última época
de código y el fragmento de señal de medición de distancia
objetivo, y que también es proporcionado por el módulo de
procesamiento de banda base del receptor de medición de distancia;
y
\tau_{chip} es la duración de un
mini-fragmento del componente de código.
7. Método según la reivindicación 6, en el que
el instante de transmisión T_{TOT} del fragmento de señal de
medición de distancia objetivo se calcula utilizando la fórmula:
donde
\tau_{code} es el período del código.
8. Aparato para utilizar con un receptor de
medición de distancia para medir una
pseudo-distancia desde el receptor de medición de
distancia a una baliza, estando destinado dicho receptor de medición
de distancia a recibir una señal de medición de distancia (20)
transmitida por la baliza, incluyendo la señal de medición de
distancia un fragmento de señal de medición de distancia objetivo
(21) que llega al receptor de medición de distancia en el instante
en el que se efectúa la medición de la
pseudo-distancia, teniendo la señal de medición de
distancia un componente de código (22) que incluye una secuencia de
mini-fragmentos que tienen una época predeterminada
y que tienen también un componente de información (23), que incluye
una secuencia de elementos de información, comprendiendo dicho
aparato:
a) medios de controlador (12a) para adquirir el
resultado de una evaluar la calidad de la señal de medición de
distancia y para proporcionar la calidad de la señal de medición de
distancia, así como para proporcionar señales de control que
indiquen si deben utilizarse unos primeros medios o unos segundos
medios de medida del tiempo de transmisión, para determinar el
instante de transmisión del fragmento de señal de medición de
distancia objetivo;
b) los primeros medios de medición del tiempo de
transmisión (12b), que operan bajo la dirección del controlador,
responden a la calidad de la señal de medición de distancia para
determinar el instante de transmisión del fragmento de señal de
medición de distancia objetivo (T_{TOT}) a partir de una
estimación del instante de comienzo del elemento de información
inmediatamente anterior al fragmento de señal de medición de
distancia objetivo (T_{startNavBit}) en función del tiempo y de
una estimación de posición a partir de la ubicación de una marca o
punto de referencia y también a partir del recuento de épocas entre
el último elemento de información y el fragmento de señal de
medición de distancia objetivo (N_{epoch} - N_{epochAtLastBit})
y el recuento de mini-fragmentos enteros y
fraccionarios entre el final de la última época de código y el
fragmento de señal de medición de distancia objetivo
(M_{mini-fragmento}), operando únicamente dichos
primeros medios de medida del tiempo de transmisión cuando la
calidad de la señal de medición de distancia permite determinar la
aparición, en la señal de medición de distancia, del inicio del
elemento de información recibido inmediatamente antes del fragmento
de señal de medición de distancia objetivo; y
c) los segundos medios de medición del tiempo de
transmisión (12c), que también operan bajo dirección de los medios
de controlador, para determinar el tiempo de transmisión del
fragmento de señal de medición de distancia objetivo (T_{TOT}) a
partir de una estimación del instante de comienzo de la época de
código inmediatamente anterior al fragmento de señal de medición de
distancia objetivo (T_{startCode}) en función del tiempo y de una
estimación de posición a partir de la ubicación de una marca o punto
de referencia y también a partir del recuento de
mini-fragmentos enteros y fraccionarios entre el
final de la última época de código y el fragmento de señal de
medición de distancia objetivo
(M_{mini-fragmento}).
9. Aparato según la reivindicación 8, en el que
el componente de información es un componente de datos de
navegación, y los elementos de información son bits de datos de
navegación.
10. Aparato según la reivindicación 9, en el que
cada bit del componente de datos de navegación tiene una duración
que incluye una pluralidad de épocas de
mini-fragmentos de componente de código.
11. Aparato según la reivindicación 10, en el
que el instante de inicio del bit T_{startNavBit} para el bit que
comienza inmediatamente antes del fragmento de señal de medición de
distancia objetivo se calcula utilizando la fórmula:
\vskip1.000000\baselineskip
donde
\hat{T}_{GPS} es una estimación del instante
en el cual el receptor de medición de distancia efectúa la medida de
la posición;
T_{TOF} es el tiempo de desplazamiento del
fragmento de señal de medición de distancia objetivo, desde la
baliza al receptor de medición de distancia;
\Delta_{satClock} (t) es una corrección,
dependiente del tiempo, del reloj de la baliza con respecto a una
hora estándar;
N_{epoch} es el recuento de épocas de código
proporcionado por un módulo del receptor de medición de distancia
responsable del procesamiento de banda base;
N_{EpochAtLasBit} es el recuento de épocas de
código en el último flanco de bit que comienza antes del fragmento
de señal de medición de distancia objetivo y que también es
proporcionado por el módulo de procesamiento de banda base del
receptor de medición de distancia;
M_{chip} es el recuento entero y fraccionario
de mini-fragmentos entre el final de la última época
de código y el fragmento de señal de medición de distancia
objetivo, y que también es proporcionado por el módulo de
procesamiento de banda base del receptor de medición de distancia;
y
\tau_{chip} es la duración de un
mini-fragmento del componente de código.
12. Aparato según la reivindicación 11, en el
que el instante de transmisión T_{TOT} del fragmento de señal de
medición de distancia objetivo se calcula utilizando la fórmula:
\vskip1.000000\baselineskip
donde
\tau_{nav} es la duración de un único bit de
datos de navegación.
\newpage
13. Aparato según la reivindicación 10, en el
que la estimación del instante correspondiente al inicio de la
época de código inmediatamente anterior al fragmento de señal de
medición de distancia objetivo se calcula utilizando la
fórmula:
donde
\hat{T}_{GPS} es una estimación del instante
en que el receptor de medición de distancia efectúa la medida de la
posición;
T_{TOF} es el tiempo de desplazamiento del
fragmento de señal de medición de distancia objetivo, desde la
satélite al receptor de medición de distancia;
\Delta_{SatClock} (t) es una corrección,
dependiente del tiempo, del reloj del satélite con respecto a una
hora estándar;
M_{chip} es el recuento entero y fraccionario
de mini-fragmentos entre el final de la última época
de código y el fragmento de señal de medición de distancia
objetivo, y que también es proporcionado por el módulo de
procesamiento de banda base del receptor de medición de distancia;
y
\tau_{chip} es la duración de un
mini-fragmento del componente de código.
14. Aparato según la reivindicación 13, en el
que el instante de transmisión T_{TOT} del fragmento de señal de
medición de distancia objetivo se calcula utilizando la fórmula:
donde
\tau_{code} es el período del código.
15. Sistema que comprende: un receptor de
medición de distancia que consta de un aparato como el reivindicado
en cualquiera de las reivindicaciones 8 a 14 y un satélite que sirve
de baliza para proporcionar la señal de medición de distancia.
16. Sistema según la reivindicación 15, que
comprende adicionalmente una instalación de cálculo externa en
comunicación inalámbrica con el receptor de medición de distancia
para ayudar a cualquiera de los dos medios de medida del tiempo de
transmisión en, al menos, una parte de los cálculos realizados para
determinar el instante de transmisión del fragmento de señal de
medición de distancia objetivo.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US950552 | 2001-09-10 | ||
| US09/950,552 US6466164B1 (en) | 2001-09-10 | 2001-09-10 | Method and apparatus for calculating pseudorange for use in ranging receivers |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2280488T3 true ES2280488T3 (es) | 2007-09-16 |
Family
ID=25490586
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES02256204T Expired - Lifetime ES2280488T3 (es) | 2001-09-10 | 2002-09-06 | Metodo y aparato para calcular la pseudo-distancia para receptores de medida de distancia. |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6466164B1 (es) |
| EP (1) | EP1291666B1 (es) |
| AT (1) | ATE354806T1 (es) |
| DE (1) | DE60218255T2 (es) |
| ES (1) | ES2280488T3 (es) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030050060A1 (en) * | 2001-08-31 | 2003-03-13 | William Leslie | Communications architecture utilizing local satellite processors |
| FI110455B (fi) * | 2001-09-17 | 2003-01-31 | Nokia Corp | Menetelmä sijainninmäärityksen suorittamiseksi ja elektroniikkalaite |
| US6725157B1 (en) * | 2002-06-10 | 2004-04-20 | Trimble Navigation Limited | Indoor GPS clock |
| US7389111B2 (en) * | 2003-06-25 | 2008-06-17 | Arraycomm, Llc | Adaptive determination of hysteresis for facilitating base station selection, including handover, in a wireless communication system |
| US6903683B1 (en) | 2003-11-19 | 2005-06-07 | Nortel Networks Limited | Method for delivering assistance data in an unsynchronized wireless network |
| DE602005013366D1 (de) * | 2004-02-18 | 2009-04-30 | Ericsson Telefon Ab L M | Auf satelliten basierende positionsbestimmung mobiler endgeräte |
| GB2414354A (en) * | 2004-05-21 | 2005-11-23 | Nokia Corp | Satellite positioning system for synchronising a location signal in a wireless communication system |
| US7209077B2 (en) * | 2004-06-29 | 2007-04-24 | Andrew Corporation | Global positioning system signal acquisition assistance |
| US7545764B1 (en) | 2004-11-19 | 2009-06-09 | Cypress Semiconductor Corporation | Synchronized code recognition |
| US9151821B2 (en) * | 2009-07-24 | 2015-10-06 | Qualcomm Incorporated | Watermarking antenna beams for position determination |
| US8487811B1 (en) * | 2010-04-20 | 2013-07-16 | Marvell International Ltd. | Sync feedback for time to first fix |
| US9684080B2 (en) * | 2010-12-09 | 2017-06-20 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Low-energy GPS |
| US10386490B2 (en) | 2012-07-16 | 2019-08-20 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Reduced sampling low power GPS |
| US10317538B2 (en) | 2013-08-27 | 2019-06-11 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Cloud-offloaded global satellite positioning |
| US9671499B2 (en) | 2013-10-30 | 2017-06-06 | Microsoft Technology Licensing, Llc | High-sensitivity GPS device with directional antenna |
| CN107064964A (zh) * | 2017-03-31 | 2017-08-18 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 一种gps接收机双模热启动快速定位方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5808582A (en) * | 1996-09-13 | 1998-09-15 | Litton Consulting Group, Inc. | Global positioning system receiver with improved multipath signal rejection |
| US6208291B1 (en) * | 1998-05-29 | 2001-03-27 | Snaptrack, Inc. | Highly parallel GPS correlator system and method |
| US6204808B1 (en) * | 1998-08-13 | 2001-03-20 | Ericsson Inc. | Method and system for aiding GPS receivers via a cellular or PCS network |
| JP2000310673A (ja) * | 1999-04-26 | 2000-11-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ｇｐｓ受信機 |
-
2001
- 2001-09-10 US US09/950,552 patent/US6466164B1/en not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-09-06 AT AT02256204T patent/ATE354806T1/de not_active IP Right Cessation
- 2002-09-06 DE DE60218255T patent/DE60218255T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-09-06 EP EP02256204A patent/EP1291666B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-09-06 ES ES02256204T patent/ES2280488T3/es not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ATE354806T1 (de) | 2007-03-15 |
| US6466164B1 (en) | 2002-10-15 |
| DE60218255T2 (de) | 2008-01-03 |
| DE60218255D1 (de) | 2007-04-05 |
| EP1291666B1 (en) | 2007-02-21 |
| EP1291666A3 (en) | 2005-06-08 |
| EP1291666A2 (en) | 2003-03-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2280488T3 (es) | Metodo y aparato para calcular la pseudo-distancia para receptores de medida de distancia. | |
| ES2293347T3 (es) | Sistema de establecimiento de tiempo gps aproximado en una estacion movil en el interior de una red inalambrica asincrona. | |
| ES2320859T3 (es) | Metodo y aparato para la determinacion del tiempo para los receptores de gps. | |
| KR100958090B1 (ko) | 향상된 자율 위치 확인 시스템을 위한 방법 및 장치 | |
| TWI387773B (zh) | 在一無線接收器中之位置定位方法、在一無線器件內之位置定位裝置、及電腦可讀媒體 | |
| ES2284635T3 (es) | Determinacion de tiempos en un receptor gps. | |
| ES2323022T3 (es) | Procedimiento para proporcionar datos auxiliares a una estacion movil de un sistema de determinacion de la posicion por satelite. | |
| ES2352994T3 (es) | Receptor gps y método para procesamiento de señales gps. | |
| ES2286085T3 (es) | Metodo, aparato y sistema para la sincronizacion de tiempo gps mediante la utilizacion de rafagas de señales celulares. | |
| ES2393183T3 (es) | Procedimiento, aparato y sistema para una predicción de señal de GPS | |
| ES2316104T3 (es) | Procedimiento y aparato de procesamiento de mediciones de señales de un sistema de posicionamiento por satelite (sps). | |
| US8374786B2 (en) | GNSS method and receiver with camera aid | |
| ES2360280T3 (es) | Procedimiento y aparato para determinar la ubicación utilizando una estimación de la posición aproximada. | |
| ES2287223T3 (es) | Sistema de correlacion cruzada para la recuperacion de tiempo en un posicionamiento gps asistido por red. | |
| JP5307129B2 (ja) | 衛星測位システム信号の処理 | |
| CO4830483A1 (es) | Sistema y metodo de posicionamiento global (gps) independien te de alta sensibilidad | |
| GB2465492A (en) | GPS receiver | |
| JP2008197084A (ja) | Ｇｐｓ受信器 | |
| US10197680B2 (en) | GNSS receiver | |
| US9322926B2 (en) | Method and apparatus for synchronization and precise time computation for GNSS receivers | |
| CN107203127B (zh) | 卫星电波接收装置、电波表以及日期时间信息输出方法 | |
| US8184047B1 (en) | Method and apparatus for weak data bit sync in a positioning system | |
| JP2004109133A (ja) | 高感度衛星測位システムレシーバのための合成航法データ | |
| EP1488250A1 (en) | Method, receiver and system for determining the time of reception of a beacon signal | |
| ES2213095T3 (es) | Metodo para sincronizar nodos terrestres equipados con receptores gnss y pertenecientes a una red terrestre. |