TWI418835B - 一種定位方法和通信系統 - Google Patents

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TWI418835B TW099120031A TW99120031A TWI418835B TW I418835 B TWI418835 B TW I418835B TW 099120031 A TW099120031 A TW 099120031A TW 99120031 A TW99120031 A TW 99120031A TW I418835 B TWI418835 B TW I418835B
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    • 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
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Description

一種定位方法和通信系統
本發明涉及通信系統，更具體地說，涉及一種用於GNSS接收器的自助式星曆表擴展(ephemeris extension)方法和系統。
GPS(Global Positioning System，全球定位系統)、GLONASS(Global Orbiting Navigation Satellite System，全球軌道導航衛星系統)和GALILEO(伽利略)衛星導航系統是GNSS(Global Navigation Satellite System，全球導航衛星系統)的三個例子。GNSS基於多個衛星的地球軌道星座(earth-orbiting constellation)，每一衛星廣播指示其精確位置和範圍資訊(ranging information)的信號。在地球上或地球附近任何位置，GNSS接收器可通過來自多個GNSS衛星的衛星廣播信號正常地確定其導航資訊。當GNSS接收器之前有接收到衛星軌道和時鐘的模型時，第一次定位(即位置計算)所需的時間就會縮短。該模型由GNSS衛星廣播，通常被稱為星曆表或星歷數據。該星曆表作為GNSS廣播信號或導航消息的一部分廣播至GNSS接收器。所廣播的星曆表包括發射GNSS衛星的導航資訊。該導航資訊包括標準衛星軌道模型、時鐘模型、和/或與相關GNSS衛星(健全的或不健全的)的操作狀態有關的資訊，用於確定導航資訊諸如定位(position fix)以及GNSS接收器的速度。所廣播的星曆表通常只在有限時間週期諸如未來2-4小時(從廣播時間開始起算)是有效的。在有效週期結束之前，GNSS接收器需要獲取新的廣播星曆表，以便 繼續運作以精確計算GNSS接收器的定位和/或速度。
比較本發明後續將要結合附圖介紹的系統，現有技術的其他缺陷和弊端對於本領域的技術人員來說是顯而易見的。
本發明結合多個方面提出一種用於GNSS接收器的自助式星曆表擴展方法和系統，下面將結合至少一幅附圖來充分展示和/或說明，並且將在權利要求中進行完整的闡述。
根據本發明的一方面，提出一種定位方法，所述方法包括：由支援全球導航衛星系統(GNSS)的移動設備中的一個或多個處理器和/或電路執行以下操作：接收來自多個可視(visible)GNSS衛星的GNSS信號；以及在所述支援GNSS的移動設備上使用所接收的GNSS信號為所述多個可視GNSS衛星中的每一個生成未來星曆表。
作為優選，所述方法進一步包括使用所述多個可視GNSS衛星的至少一個所述已生成的未來星曆表確定所述支援GNSS的移動設備的位置。
作為優選，所述方法進一步包括在所述支援GNSS的移動設備接收來自所述多個可視GNSS衛星的最新廣播星曆表之前，確定所述支援GNSS的移動設備的位置。
作為優選，所述方法進一步包括依據對應GNSS衛星的各個可用未來星曆表的有效期限和/或可視時間，安排所述生成操作的時間表。
作為優選，所述方法進一步包括將各個可用廣播星曆表合併入(integrate)所述多個可視GNSS衛星的每一個的軌道模型。
作為優選，所述方法進一步包括使用多步數值積分(muti-step numerical integration)方法來確定所述多個可視GNSS衛星的每一個的所述軌道模型的各個軌道模型參數。
作為優選，所述方法進一步包括使用所述軌道模型傳送所述 各個可用廣播星曆表，以生成所述多個可視GNSS衛星的每一個的未來星曆表。
作為優選，所述方法進一步包括將所述已生成的未來星曆表重新格式化為所述支援GNSS的移動設備所支援的模型或格式。
作為優選，所述方法進一步包括曲線擬合所述多個可視GNSS衛星的每一個的所述已生成的未來星曆表，以確定對應的曲線擬合多項式。
作為優選，所述方法進一步包括為所述多個可視GNSS衛星的每一個存儲所述已確定的對應的曲線擬合多項式以取代所述已生成的未來星曆表。
根據本發明的再一方面，提出了一種通信系統，包括：用在支援全球導航衛星系統(GNSS)的移動設備中的一個或多個處理器和/或電路，其中所述一個或多個處理器和/或電路用於：接收來自多個可視GNSS衛星的GNSS信號；以及在所述支援GNSS的移動設備上使用所接收的GNSS信號為所述多個可視GNSS衛星中的每一個生成未來星曆表。
作為優選，所述一個或多個處理器和/或電路用於使用所述多個可視GNSS衛星的至少一個所述已生成的未來星曆表確定所述支援GNSS的移動設備的位置。
作為優選，所述一個或多個處理器和/或電路用於在所述支援GNSS的移動設備接收來自所述多個可視GNSS衛星的最新廣播星曆表之前，確定所述支援GNSS的移動設備的位置。
作為優選，所述一個或多個處理器和/或電路用於依據對應GNSS衛星的各個可用未來星曆表的有效期限和/或可視時間，安排所述多個GNSS衛星的所述生成操作的時間表。
作為優選，所述一個或多個處理器和/或電路用於將各個可用廣播星曆表合併入所述多個可視GNSS衛星的每一個的軌道模型。
作為優選，所述一個或多個處理器和/或電路用於使用多步數值積分(muti-step numerical integration)方法來確定所述多個可視GNSS衛星的每一個的所述軌道模型的各個軌道模型參數。
作為優選，所述一個或多個處理器和/或電路用於使用所述軌道模型傳送所述各個可用廣播星曆表，以生成所述多個可視GNSS衛星的每一個的未來星曆表。
作為優選，所述一個或多個處理器和/或電路用於將所述已生成的未來星曆表重新格式化為所述支援GNSS的移動設備所支援的模型或格式。
作為優選，所述一個或多個處理器和/或電路用於曲線擬合所述多個可視GNSS衛星的每一個的所述已生成的未來星曆表，以確定對應的曲線擬合多項式。
作為優選，所述一個或多個處理器和/或電路用於為所述多個可視GNSS衛星的每一個存儲所述已確定的對應的曲線擬合多項式以取代所述已生成的未來星曆表。
下文將結合附圖對具體實施例進行詳細描述，以幫助理解本發明的各種優點、各個方面和創新特徵。
300‧‧‧GNSS接收器
301‧‧‧GNSS天線
302‧‧‧GNSS前端
304‧‧‧GNSS處理器
306‧‧‧長期軌道(LTO)資料庫
308‧‧‧記憶體
310a‧‧‧長期軌道軟體
310b‧‧‧軌道轉換軟體
100‧‧‧通信系統
110a-110d‧‧‧支援GNSS的移動設備
120a-120d‧‧‧GNSS衛星
130‧‧‧通信網路
200‧‧‧支援GNSS的移動設備
202‧‧‧GNSS接收器
204‧‧‧通信收發器
206‧‧‧處理器
208‧‧‧記憶體
300‧‧‧GNSS接收器
301‧‧‧GNSS天線
302‧‧‧GNSS前端
304‧‧‧GNSS處理器
306‧‧‧長期軌道(LTO)資料庫
308‧‧‧記憶體
310a‧‧‧長期軌道軟體
310b‧‧‧軌道轉換軟體
圖1是依據本發明一實施例的使用GNSS接收器上的自助式星曆表擴展來定位GNSS接收器的通信系統的示意圖；圖2是依據本發明一實施例的使用自助式星曆表擴展來確定衛星軌道的示範性的支援GNSS的移動設備結構示意圖；圖3是依據本發明一實施例的使用可用星曆表和/或衛星度量來創建星曆表擴展的示範性GNSS接收器結構示意圖；圖4是依據本發明一實施例的安排GNSS接收器中星曆表擴展的生成時間表的方法流程圖；圖5是依據本發明一實施例的用於GNSS接收器中的示範性的已擴展星曆表生成過程示意圖； 圖6是依據本發明一實施例的用於在GNSS接收器中生成星曆表擴展的示範性傳送過程示意圖；圖7是依據本發明一實施例的用於重新格式化GNSS接收器中的星曆表擴展的示範性重新格式化過程示意圖。
本發明提出一種用於GNSS接收器的自助式星曆表擴展方法和系統。依據本發明的各個實施例，支援GNSS的移動設備用於接收來自多個可視GNSS衛星的GNSS信號。術語“可視(visible)”指的是支援GNSS的移動設備能夠接收來自特定GNSS衛星的有效信號。支援GNSS的移動設備用於從所接收的GNSS信號中提取廣播星曆表，以生成星曆表擴展，所述星曆表擴展包括可視的多個GNSS衛星的每一個在接下來幾天的未來星曆表。所生成的未來星曆表用於確定支援GNSS的移動設備的位置，而無需支援GNSS的移動設備接收和/或完全接收來自多個可視GNSS衛星的最新廣播星曆表。
支援GNSS的移動設備用於依據多種因素諸如可用星曆表擴展的使用期限(age)和/或相關GNSS衛星的可視時間，為多個可視衛星中的每一個安排星曆表擴展(未來星曆表)生成操作。將可用的星曆表諸如當前或歷史廣播星曆表合併入軌道模型諸如太陽輻射壓(solar radiation pressure)模型，來為每一個可視衛星生成未來星曆表。各種數值積分方法諸如多步數值積分方法用於確定相關軌道模型參數。結果(resulting)軌道模型用於為對應衛星星曆表的生成傳送相關GNSS衛星的可用星曆表。所生成的未來星曆表被重新格式化為期望的模型或格式，所述期望的模型或格式適用於支援GNSS的移動設備。曲線擬合所生成的未來星曆表，以確定每一可視GNSS衛星的曲線擬合多項式。存儲所述已確定的曲線擬合多項式於支援GNSS的移動設備的資料庫中，以取代實際已生成的未來星曆表，從而節省存儲空間。
圖1是依據本發明一實施例的使用GNSS接收器上的自助式星曆表擴展來定位GNSS接收器的通信系統的示意圖。參考圖1，示出了通信系統100。該通信系統包括多個支援GNSS的移動設備，其中示出了支援GNSS的移動設備110a-110d、多個GNSS衛星，其中示出了GNSS衛星120a-120d，以及通信網路130。
支援GNSS的移動設備諸如支援GNSS的移動設備110a包括適當的邏輯、電路、介面和/或代碼，用於通過通信網路130傳送無線信號以及接受來自多個可視GNSS衛星諸如GNSS衛星120a-120d的廣播信號。所接收的GNSS信號用於為各種基於位置的用戶端應用諸如緊急呼叫確定支援GNSS的移動設備110a的位置和/或速度。所接收的GNSS信號包括相關GNSS衛星的星曆表或星歷數據。所述星曆表包括導航資訊，諸如相關GNSS衛星的衛星軌道模型和/或時鐘模型。使用所接收的星曆表中的導航資訊計算可視GNSS衛星的暫態(instantaneous)空間定位(location-in-space)。支援GNSS的移動設備110a的定位是從所計算的可視GNSS衛星的暫態空間定位而估算得到的。
在相關GNSS衛星諸如GNSS衛星120a處每兩小時更新一次星曆表，對於例如GPS來說，有效時間為4個小時(從廣播時間開始)。使用超過4個小時的星曆會導致所計算的暫態衛星空間定位不夠準確，從而導致支援GNSS的移動設備110a的估計位置的偏差。在這點上，支援GNSS的移動設備110a可使用可用的星曆表和/或衛星度量來計算或預測每一GNSS衛星的星曆表擴展或未來星曆表。可用星曆表包括從GNSS信號或舊的計算的星曆表提取出來的當前和/或歷史廣播星曆表。每當新的廣播星曆表和/或衛星度量變得可用，星曆表擴展或未來星曆表就會被持續改進和精確化。星曆表擴展包括接下來幾天的未來星曆表。星曆表擴展提供一特定週期諸如接下來幾天的當前(新的)星曆表給支援GNSS的移動設備110a，而無需支援GNSS的移動設備110a接收和/或 完全接收來自相關GNSS衛星的已更新的廣播星曆表。通過使用星曆表擴展，支援GNSS的移動設備110a無需接收自對應的可視GNSS衛星的當前(最新)廣播星曆表即可精確地估計接下來幾天的定位。
GNSS衛星諸如GNSS衛星120a包括適當的邏輯、電路、介面和/或代碼，用於提供衛星導航資訊至地球上各個GNSS接收器。GNSS接收器，包括GPS、GALILEO和/或GLONASS接收器，可集成在支援GNSS的移動設備諸如支援GNSS的移動設備110a-110d中或與支援GNSS的移動設備諸如支援GNSS的移動設備110a-110d外部連接。GNSS衛星120a可週期性地廣播其星曆表，例如每30秒廣播一次。以例如每秒50比特(bit)的速率發送廣播星曆表，完整的星曆表發送時間是18秒。廣播星曆表用於計算導航資訊，諸如GNSS接收器的位置、速度和時鐘資訊。GNSS衛星120a可以每兩小時更新一次星曆表。廣播星曆表對於有限時間週期諸如未來2-4小時(從廣播的時刻開始)是有效的。
通信網路130包括適當的邏輯、電路、介面和/或代碼，用於使用特定技術諸如乙太網、3GPP、3GPP2、LTE、藍牙、WiFi或WiMAX，為各種移動設備諸如支援GNSS的移動設備110a-110d提供大規模的資料服務。通信網路130可以是有線高速連接諸如乙太網，或者是無線網路諸如3GPP、3GPP2、LTE、藍牙、WiFi或WiMAX網路。
在一示範性實施例中，支援GNSS的移動設備諸如支援GNSS的移動設備110a用於接收來自多個可視GNSS衛星諸如GNSS衛星120a-120d的GNSS信號。支援GNSS的移動設備110a用於從所接收的GNSS信號中提取星曆表，以計算支援GNSS的移動設備110a的定位和/或速度。支援GNSS的移動設備110a用於使用所提取的星曆表或所接收的GNSS信號來計算星曆表擴展，所述星曆表擴展包括每一可視GNSS衛星的接下來幾天或者其他時間 週期的未來星曆表。所計算的星曆表擴展為支援GNSS的移動設備110a提供接下來幾天或者其他時間週期的當前(最新)星曆表。支援GNSS的移動設備110a用於使用所計算的接下來幾天或者其他時間週期的星曆表擴展來精確估計定位，無需接收和/或完全接收自多個可視GNSS衛星的當前(最新)廣播星曆表。
圖2是依據本發明一實施例的使用自助式星曆表擴展來確定衛星軌道的示範性的支援GNSS的移動設備結構示意圖。參考圖2，示出了支援GNSS的移動設備200。支援GNSS的移動設備200包括GNSS接收器202，通信收發器204、處理器206以及記憶體208。
GNSS接收器202包括適當的邏輯、電路、介面和/或代碼，用於接受來自多個可視GNSS衛星的GNSS信號。所接收的GNSS信號包括衛星導航資訊，諸如星曆表和/或時鐘模型，用於精確地確定相關衛星軌道以及計算導航資訊諸如GNSS接收器202的定位和/或速度。在這點上，GNSS接收器202用於使用可用的星曆表諸如當前廣播星曆表和/或歷史廣播星曆表，來計算或預測每一可視GNSS衛星擴展週期(諸如接下來幾天)中的星曆表擴展。當新的廣播星曆表和/或衛星度量變得可用，所計算的星曆表擴展或未來星曆表就會被持續改進和精確化。所計算的星曆表擴展包括未來星曆表，並提供接下來幾天的當前(新的)星曆表給GNSS接收器202。使用所計算的星曆表擴展，GNSS接收器202可以精確計算擴展週期諸如接下來幾天內的GNSS接收器202的定位和/或速度，無需接收和/或完全接收來自相關GNSS衛星的當前(最新)廣播星曆表。
通信收發器204包括適當的邏輯、電路、介面和/或代碼，用於通過通信網路130發射和/或接收無線信號。在這點上，所發射的無線信號包括支援GNSS的移動設備200的導航資訊，所述導航資訊可從GNSS接收器202所計算的星曆表擴展獲取而來。通 信收發器204是可選的設備。
儘管圖2示出了支援GNSS的移動設備200通過通信收發器204實現通信功能，從而進行自助式星曆表擴展，本發明並不限於此。因此，本發明可應用於除了接收來自可視GNSS衛星的GNSS信號外，沒有通信功能的支援GNSS的設備，而不脫離本發明各個實施例的精神和範圍。
處理器206包括適當的邏輯、電路、介面和/或代碼，用於處理來自GNSS接收器202的導航資訊以及通過通信收發器204與通信網路130之間傳送的信號。處理器206用於為各種基於位置的用戶端應用諸如尋找朋友和/或緊急呼叫，通過電信網路130傳送來自GNSS接收器202的導航資訊。處理器206用於控制GNSS接收器202的操作週期。例如，為了節省支援GNSS的移動設備200中的電能，處理器206用於基於需要開啟或關閉GNSS接收器。
記憶體208包括適當的邏輯、電路、介面和/或代碼，用於存儲資訊諸如處理器206所使用的可執行指令和資料。記憶體208包括RAM、ROM、低延遲非易失性記憶體諸如快閃記憶體和/或其他合適的電子資料記憶體。
在本發明一實施例中，GNSS接收器202用於接收來自每一可視GNSS衛星的GNSS信號。GNSS接收器202用於從所接收的GNSS信號中提取廣播星曆表。GNSS接收器202用於使用可用的星曆表諸如當前和/或歷史已提取的廣播星曆表，來計算每一可視GNSS衛星的擴展週期諸如接下來的幾天內的星曆表擴展。所計算的星曆表擴展提供接下來幾天的當前(新的)星曆表給GNSS接收器202。GNSS接收器202用於精確地計算擴展週期諸如接下來幾天內的GNSS接收器202的定位和/或速度，而無需接收和/或完全接收來自對應可視GNSS衛星的當前(新的)廣播星曆表。所計算的定位資訊被轉發至處理器206並被處理以便為各種基於位置的用戶端應用諸如道路救援(roadside assistance)通過通信收 發器204與網路130通信。
圖3是依據本發明一實施例的使用可用星曆表和/或衛星度量來創建星曆表擴展的示範性GNSS接收器結構示意圖。參考圖3，示出了GNSS接收器300。GNSS接收器300包括GNSS天線301、GNSS前端302、GNSS處理器304、長期軌道(LTO)資料庫306、記憶體308。記憶體308包括長期軌道軟體310a以及軌道轉換軟體310b。
GNSS天線301包括適當的邏輯、電路、介面和/或代碼，用於接收來自多個可視GNSS衛星諸如GNSS衛星120a-120d的GNSS信號。GNSS天線301用於將所接收的GNSS信號傳送至GNSS前端302以作進一步的處理。
GNSS前端302包括適當的邏輯、電路、介面和/或代碼，用於將所接收的GNSS信號轉換為GNSS基帶信號，所述基帶信號適於在GNSS處理器304中作進一步的處理，以計算GNSS接收器300的導航資訊。
GNSS處理器304包括適當的邏輯、電路、介面和/或代碼，用於處理來自GNSS前端302的GNSS基帶信號。GNSS處理器304用於從GNSS基帶信號中提取包括衛星導航資訊的星曆表。GNSS處理器304可使用可用的星曆表諸如所提取的當前和/或歷史廣播星曆表計算或預測對應的可視GNSS衛星接下來幾天的星曆表擴展或未來星曆表。GNSS處理器304可使用新的廣播星曆表和/或新的衛星度量來精確化所計算的星曆表擴展。所計算的星曆表擴展包括擴展週期諸如接下來幾天內的預測的或未來星曆表。
GNSS處理器304用於計算或預測相關GNSS衛星的星曆表，在某種程度上通過使用各種多步數值積分方法諸如Gauss-Jackson方法傳送可用的星曆表來實現。可用的星曆表包括當前廣播星曆表、歷史廣播星曆表以及舊的估計星曆表。基於所計算的星曆表擴展的協助，GNSS處理器304可在接下來的幾天內精確地計算 GNSS接收器300的定位，而無需接收和/或完全接收來自相關GNSS衛星的最新廣播星曆表。對於每一可視GNSS衛星，GNSS處理器304用於依據特定計劃安排(schedule)生成合/或更新對應星曆表擴展。當對特定可視GNSS衛星的星曆表擴展的生成進行安排時，要考慮諸如對應GNSS衛星的可用星曆表擴展的有效週期和/或可視時間等因素。
假設所生成的星曆表擴展與相關移動設備諸如支援GNSS的移動設備200所期望或支援的軌道模型和/或格式不匹配時，GNSS處理器304可在計算例如GNSS接收器300的定位之前，將所生成的星曆表擴展重新格式化為期望的軌道模型和/或格式。GNSS處理器304用於將所生成星曆表擴展存儲於LTO資料庫306中，以便精確地計算GNSS接收器的定位，甚至不需要接收和/或完全接收來自對應可視GNSS衛星的當前(最新)的廣播星曆表。在這點上，所生成的星曆表擴展為例如180秒步長擬合的多項式。結果多項式擬合程式(fit routine)可存儲在LTO資料庫306中，替代實際預測星曆表，從而節省GNSS接收器300的存儲空間。
另外，GNSS接收器304用於與電腦伺服器通信來獲取一個或多個軌道模型參數，所述參數是使用相關資源諸如計算功能、記憶體和更多歷史星曆表資料在電腦伺服器上計算和/或更新的。GNSS處理器304用於使用從電腦伺服器下載的一個或多個軌道模型參數來執行軌道傳播orbit propagation)。因此，可以低成本改進結果星曆表擴展的精確度。
LTO資料庫306包括適當的邏輯、電路、介面和/或代碼，用於管理和存儲資料，包括每一個可視GNSS衛星的星曆表多項式擬合程式(ephemeris polynomial fit routine)。LTO資料庫306中的星曆表多項式擬合程式可以根據需要或定期更新。
記憶體308包括適當的邏輯、電路、介面和/或代碼，用於存儲資訊，諸如由GNSS處理器304使用的可執行指令和資料。可 執行指令包括用於使用LTO資料庫306提供的新的星曆表計算GNSS接收器300的定位的演算法。記憶體308包括長期軌道軟體310a，用於傳送對應可視GNSS衛星的可用星曆表。記憶體308包括軌道轉換軟體310b，用於將LTO資料庫306中的預測星曆表轉換為相關設備諸如支援GNSS的移動設備110a所期望和/或支援的軌道模型和/或格式。記憶體308包括諸如本地GNSS度量和導航資料的資料。記憶體308包括RAM、ROM、低延遲非易失性記憶體諸如快閃記憶體和/或其他合適的電子資料記憶體。
在一示範性操作中，GNSS天線301接收來自多個可視GNSS衛星的GNSS信號。所接收的GNSS信號傳送至GNSS前端302。GNSS前端302可將所接收的GNSS廣播信號轉換為GNSS基帶信號，以便在GNSS處理器304中做進一步的處理。GNSS處理器304使用可用的星曆表諸如從所接收的GNSS基帶信號中提取的廣播星曆表，來生成對應可視GNSS衛星的擴展週期諸如接下來幾天內的星曆表擴展或未來星曆表。GNSS處理器304通過使用各種多步數值積分方法諸如Gauss-Jackson方法傳送可用的星曆表，從而生成星曆表擴展。依據例如LTO資料庫306中對應可視GNSS衛星的可用星曆表擴展的有效週期和/或可視時間來安排特定GNSS衛星的星曆表擴展的生成時間表。GNSS處理器304可將所生成的星曆表擴展重新格式化為相關移動設備諸如支援GNSS的移動設備200期望的軌道模型和/或格式。GNSS處理器304可對所生成的星曆表擴展進行曲線擬合併將結果星曆表多項式擬合程式存儲在LTO資料庫306中，以便節省存儲空間。
圖4是依據本發明一實施例的安排GNSS接收器中的星曆表擴展生成時間表的方法流程圖。參考圖4，示範性步驟開始於步驟402。在步驟402中，GNSS接收器300需要安排多個GNSS可視衛星的時間表，以便生成星曆表擴展，所述星曆表擴展包括擴展週期諸如接下來幾天內的未來星曆表。依賴於配置，GNSS接收器 300用於對目前或未來諸如4天後可視GNSS衛星的時間表進行安排。在步驟404中，對於每一可視GNSS衛星，GNSS接收器300用於評估LTO資料庫306中的可用星曆表擴展的有效週期和/或可視時間。在步驟406中，GNSS接收器300依據LTO資料庫306中的可用星曆表擴展的有效週期和/或對應GNSS衛星的可視時間，來安排可視GNSS衛星的對應星曆表擴展的生成時間表。在步驟408中，GNSS接收器300用於依據所安排的時間表生成每一可視GNSS衛星的星曆表擴展。示範性步驟結束於步驟410。
圖5是依據本發明一實施例的用於GNSS接收器中的示範性的已擴展星曆表生成過程示意圖。參考圖5，示範性步驟開始於步驟502。在步驟502中，GNSS接收器300可能需要生成可視GNSS衛星諸如GNSS衛星120a的星曆表擴展。在步驟504中，GNSS接收器300通過GNSS前端302收集GNSS衛星120a的衛星資料。在步驟506中，GNSS處理器304用於從所收集的衛星資料中提取衛星導航資訊，諸如星曆表。在步驟508中，GNSS處理器304用於傳送可用的星曆表諸如當前和/或歷史提取廣播星曆表，以生成GNSS衛星120a的星曆表擴展。在步驟510中，GNSS處理器304用於曲線擬合所生成的星曆表擴展。在步驟512中，GNSS處理器304用於將結果曲線擬合多項式存儲於LTO資料庫306中。示範性步驟結束於步驟514。
圖6是依據本發明一實施例的用於生成GNSS接收器中的星曆表擴展的示範性傳送過程示意圖。參考圖6，示範性步驟開始於步驟602。在步驟602中，對於可視GNSS衛星，GNSS接收器300使用已選擇的軌道模型太陽輻射壓模型來進行星曆表合併。參數△包括傳送步長。在步驟604中，GNSS接收器300用於獲取對應可視GNSS衛星的可用星曆表。可用星曆表包括對於GNSS接收器300可用的當前廣播星曆表、歷史廣播星曆表和/或舊的估計星曆表。在步驟606中，GNSS接收器300用於確定軌道模型參數， 通過使用各種多步數值積分方法諸如Gauss-Jackson方法將所獲取的可用星曆表合併入軌道模型中。在步驟608中，GNSS接收器300用於使用具有確定模型參數的軌道模型以△為步長傳送所獲取的可用星曆表，從而生成對應可視GNSS衛星接下來幾天的星曆表擴展。示範性步驟結束於步驟610。
圖7是依據本發明一實施例的用於重新格式化GNSS接收器中的星曆表擴展的示範性重新格式化過程示意圖。參考圖7，示範性步驟開始於步驟702。在步驟702中，支援GNSS的移動設備諸如支援GNSS的移動設備110a可能需要使用相關移動設備諸如支援GNSS的移動設備110a所期望或支援的軌道模型和/或格式的星曆表擴展。在步驟704中，GNSS處理器304用於取回星曆表擴展，該星曆表擴展是由LTO資料庫308以對應曲線擬合多項式的形式提供的。在步驟706中，可確定所取回的星曆表擴展與支援GNSS的移動設備110a期望的軌道模型和/或格式是否匹配。假設所取回的星曆表擴展與支援GNSS的移動設備110a期望的軌道模型和/或格式不匹配，則進入步驟708，GNSS處理器使用軌道轉換軟體310b將所取回的星曆表擴展轉換為支援GNSS的移動設備110a期望的軌道模型和/或格式。示範性步驟結束於步驟710。
在步驟706中，假設所取回的星曆表擴展與支援GNSS的移動設備110a期望的軌道模型和/或格式匹配，則示範性步驟結束於步驟710。
本發明的多個實施例提供一種用於GNSS接收器的自助式星曆表擴展方法和系統。依據本發明的各個實施例，支援GNSS的移動設備諸如支援GNSS的移動設備110a，用於通過GNSS接收器202接收來自多個可視GNSS衛星諸如GNSS衛星120a-120d的GNSS信號。支援GNSS的移動設備110a中的GNSS接收器202用於從所接收的GNSS信號中提取廣播星曆表，以及使用所提取的資訊生成多個可視GNSS衛星諸如GNSS衛星120a-120d中的每 一個的擴展週期諸如接下來幾天內的星曆表擴展或未來星曆表。所生成的未來星曆表用於確定支援GNSS的移動設備110a的位置。所生成的未來星曆表可精確地確定支援GNSS的移動設備110a擴展週期諸如接下來幾天內的定位，甚至不需要支援GNSS的移動設備110a接收和/或完全接收來自多個GNSS衛星120a-120d的最新廣播星曆表。
支援GNSS的移動設備110a依據諸如LTO資料庫306中的可用星曆表擴展的有效期限(age)和/或相關GNSS衛星的可視時間的因素，安排GNSS衛星120a-120d中的每一個的未來星曆表的生成時間表。將可用的星曆表諸如當前或歷史廣播星曆表合併入已選擇的軌道模型諸如太陽輻射壓(solar radiation pressure)模型，以生成GNSS衛星120a-120d中的每一個的未來星曆表。各種多步數值積分方法諸如Gauss-Jackson方法用於確定相關軌道模型參數。結果(resulting)軌道模型用於為對應未來星曆表的生成傳送相關GNSS衛星的可用星曆表。所生成的未來星曆表被重新格式化為支援GNSS的移動設備110a所期望的模型或格式。曲線擬合所生成的未來星曆表，以確定每一可視GNSS衛星的曲線擬合多項式。存儲所述已確定的曲線擬合多項式於LTO資料庫306中，以取代實際已生成的未來星曆表，從而節省支援GNSS的移動設備110a中的存儲空間。
本發明的另一實施例提供一種機器和/或電腦可讀記憶體和/或介質，其上存儲的機器代碼和/或電腦程式具有至少一個可由機器和/或電腦執行的代碼段，使得機器和/或電腦能夠實現本文所描述的用於GNSS接收器的自助式星曆表擴展的步驟。
總之，本發明可用硬體、軟體、固件或其中的組合來實現。本發明可以在至少一個電腦系統中以集成的方式實現，或將不同的元件置於多個相互相連的電腦系統中以分立的方式實現。任何電腦系統或其他適於執行本發明所描述方法的裝置都是適用的。 典型的硬體、軟體和固件的組合為帶有電腦程式的專用電腦系統，當該程式被裝載和執行，就會控制電腦系統使其執行本發明所描述的方法。
本發明還可以通過電腦程式產品進行實施，所述套裝程式含能夠實現本發明方法的全部特徵，當其安裝到電腦系統中時，通過運行，可以實現本發明的方法。本申請文件中的電腦程式所指的是：可以採用任何程式語言、代碼或符號編寫的一組指令的任何運算式，該指令組使系統具有資訊處理能力，以直接實現特定功能，或在進行下述一個或兩個步驟之後，a)轉換成其他語言、代碼或符號；b)以不同的格式再現，實現特定功能。
本發明是通過一些實施例進行描述的，本領域技術人員知悉，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，可以對這些特徵和實施例進行各種改變或等同替換。另外，在本發明的教導下，可以對這些特徵和實施例進行修改以適應具體的情況及材料而不會脫離本發明的精神和範圍。因此，本發明不受此處所公開的具體實施例的限制，所有落入本申請的權利要求範圍內的實施例都屬於本發明的保護範圍。
300‧‧‧GNSS接收器
301‧‧‧GNSS天線
302‧‧‧GNSS前端
304‧‧‧GNSS處理器
306‧‧‧長期軌道(LTO)資料庫
308‧‧‧記憶體
310a‧‧‧長期軌道軟體
310b‧‧‧軌道轉換軟體

Claims (10)

  1. 一種定位方法，其特徵在於，所述方法包括：由支援全球導航衛星系統(GNSS)的移動設備中的一個或多個處理器和/或電路執行以下操作：接收來自多個可視GNSS衛星的GNSS信號；以及在所述支援GNSS的移動設備上使用所接收的GNSS信號為所述多個可視GNSS衛星中的每一個生成未來星曆表，所述生成包含使用數值積分。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的定位方法，其中，進一步包括使用所述多個可視GNSS衛星的至少一個所述已生成的未來星曆表確定所述支援GNSS的移動設備的位置。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的定位方法，其中，進一步包括在所述支援GNSS的移動設備接收來自所述多個可視GNSS衛星的最新廣播星曆表之前，確定所述支援GNSS的移動設備的位置。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的定位方法，其中，進一步包括依據對應GNSS衛星的各個可用的未來星曆表的有效期限和/或可視時間，安排所述生成操作的時間表。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的定位方法，其中，進一步包括將各個可用廣播星曆表合併入所述多個可視GNSS衛星的每一個的軌道模型。
  6. 一種通信系統，其特徵在於，所述系統包括：用在支援全球導航衛星系統(GNSS)的移動設備中的一個或多個處理器和/或電路，其中所述一個或多個處理器和/或電路用於：接收來自多個可視GNSS衛星的GNSS信號；以及在所述支援GNSS的移動設備上使用所接收的GNSS信號為所述多個可視GNSS衛星中的每一個生成未來星曆表，所述生成包含使用數值積分。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的通信系統，其中，所述一個或多個處理器和/或電路用於使用所述多個可視GNSS衛星的至少一個所述已生成的未來星曆表確定所述支援GNSS的移動設備的位置。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的通信系統，其中，所述一個或多個處理器和/或電路用於在所述支援GNSS的移動設備接收來自所述多個可視GNSS衛星的最新廣播星曆表之前，確定所述支援GNSS的移動設備的位置。
  9. 如申請專利範圍第6項所述的通信系統，其中，所述一個或多個處理器和/或電路用於依據對應GNSS衛星的各個可用未來星曆表的有效期限和/或可視時間，安排所述多個GNSS衛星的所述生成操作的時間表。
  10. 如申請專利範圍第6項所述的通信系統，其中，所述一個或多個處理器和/或電路用於將各個可用廣播星曆表合併入所述多個可視GNSS衛星的每一個的軌道模型。
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