TWI447354B - 用於輔助導航系統之方法與裝置 - Google Patents

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Description

用於輔助導航系統之方法與裝置 發明領域
本發明係論及一個輔助導航系統之領域，以及係更明確論及一種可在其中使輔助資料自通訊網路分配至終端機之格式。本發明亦論及一種裝置，其係包含有一個可依據一個衛星導航系統之一個或多個信號來執行定位的定位接收器。本發明亦論及一種網路元件，其係包含有一個可發射一個衛星導航系統之輔助資料給接收器的發射器。本發明進一步係論及一種可遞送一個衛星導航系統之輔助資料給一個定位接收器的方法、電腦程式產品、和信號。
 發明背景
一種習見之導航系統，為GPS系統(全球定位系統)，其在目前係包含有超過24個衛星，其中通常有一半係同時在一個接收器之視野內。此等衛星可傳輸所舉為例之衛星的星歷表資料，加上該衛星之時間方面的資料。一個在定位中使用之接收器，正常係藉由計算一個自幾個隸屬上述定位系統之衛星同時接收到的多個信號至該接收器的傳播時間，來推論其位置，以及可計算該等信號之傳輸時間(ToT)。就該項定位而言，上述之接收器典型地勢必要接收在視域內之至少四個衛星的信號，來計算該位置。另一個早已發射之導航系統，為立基於俄國之GLONASS(全球導航衛星系統)。
未來亦將存在有其他除GPS和GLONASS外之衛星式導航系統。在歐洲，Galileo(伽利略)系統正在建造，以及將會在幾年內營運。星基增強系統SBAS(廣域精度增進系統WAAS，歐洲地球同步衛星導航覆蓋系統EGNOS,GPS輔助地球同步衛星增強導航GAGAN)，亦不斷在攀昇。使用地面固定式導航臺之區域增強系統LAAS，正愈變愈常見。嚴格而言，區域增強系統實際上並非為衛星式導航系統，雖然該等導航臺係被稱作“偽衛星”或“pseudolites”。該等可與衛星式系統一起應用之導航原理，亦可與該等區域增強系統一起應用。Pseudolite信號可用一個標準GNSS(全球導航衛星系統)接收器來接收。此外，日本正在開發其自己被稱作Quasi-Zenith(準大項星，準方位)衛星系統QZSS之GPS/Galileo互補系統。
該等衛星式導航系統，包括使用偽衛星之系統，可集體被稱作全球導航衛星系統(GNSS)。未來將可能會有定位接收器，能夠同時地或交替地使用超過一個之導航系統，來執行定位運作。此類混合式接收器，可自第一系統交換至第二系統，舉例而言，倘若該第一系統之信號強度，下跌至低於某一特定之極限，或者倘若第一系統沒有足夠可見之衛星，或者倘若第一系統可見之衛星的通訊星座不適用於定位。同時使用不同之系統，在具挑戰性之條件中，會有問題出現，諸如在都會區，其中在視域中之衛星的數目係屬有限。在如此之情況中，僅依據一個系統之導航，由於信號之低可利用性所致，實際上係屬不可能。然而， 不同導航系統之混合使用，係可促成此等困難之信號條件中的導航。
上述GPS之每個衛星，可傳送一個在稱作L1之1575.42MHz載波頻率下的測距信號。此頻率亦以154f0 來指明，其中，f0 =10.23MHz。此外，該等衛星可傳送另一個在稱作L2之1227.6MHz載波頻率下的測距信號，亦即，120f0 。在該衛星中，此等信號之調變，係以至少一個虛擬隨機序列來執行。此虛擬隨機序列係就每個衛星而有不同。上述調變之結果，可產生一個碼調變寬帶信號。此種被使用之調變技術，使得在該接收器中，有可能區分出不同衛星所傳輸之信號，雖然上述傳輸中所使用之載波頻率，係大體上相同。都普勒(Doppler)效應，依據通訊星座幾何結構，會在該載波頻率中造成一個小(±1kHz)改變。此種調變技術係稱作分碼多重存取系統(CDMA)。在每個衛星中，為調變L1信號，上述使用之虛擬序列，舉例而言，係一種所謂之C/A代碼(粗/捕獲碼)，其係一種來自黃金代碼族系之代碼。每個GPS衛星可藉由使用一個個別之C/A代碼，來傳送信號。該等代碼係形成為兩個1023-位元二進位序列之二元(modulo-2)和。第一個二進位序列G1，係由一個多項式X10 +X3 +1來形成，以及第二個二進位序列G2，係藉由使一個多項式X10 +X9 +X8 +X6 +X3 +X2 +1延遲來形成，其方式是使該種延遲就每個衛星而有不同。此種安排使其有可能以同一個代碼產生器來產生不同之C/A代碼。此等C/A代碼因而係二進位碼，上述GPS系統內之切片速率係1.023MHz。上 述之C/A代碼係包含有1023個切片，其中，該代碼出現時間為1ms。L1載波信號進一步係在50-位元/秒的位元率之下，以導航資訊來加以調變。該導航資訊係包含衛星之健康狀態、軌道、時間資料、等等有關的資訊。
在該GPS系統中，衛星可傳送一些包括星歷表資料和時間資料之導航訊息，彼等係被使用在該定位接收器內，藉以決定一個給定之瞬間下的衛星位置。該等星歷表資料和時間資料，係以訊框來傳輸，該等訊框係進一步被區分為子訊框。第6圖係顯示此種訊框結構FR之一個範例。在該GPS系統中，每個訊框係包含有1500個位元，彼等係被分割成五個各有300個位元之子訊框。由於一個位元之傳輸將會佔用20ms，每個子訊框之傳輸因而將會佔用6秒，以及整個訊框係在30秒內被傳輸。該等子訊框係自1編號至5。舉例而言，在每個子訊框1中，所傳輸的是時間資料，其係指明子訊框之傳輸時刻，加上該衛星時鐘相對於上述GPS系統中之時間的偏差有關之資訊。
該等子訊框2和3，係被用來傳輸星歷表資料。該子訊框4係包含有其他之系統資訊，諸如世界標準時間(UTC)。該子訊框5係意圖被用來傳輸所有衛星上面之星曆資料。該等子訊框和訊框之實體，係稱作一個GPS導航訊息，其係包含有25個訊框，或125個子訊框。該導航訊息之長度，因而係12分30秒。
在該GPS系統中，時間係自一星期之開頭起以秒來測量。在該GPS系統中，一星期開頭之時刻，係星期六與星期 日之間的午夜。每個要被傳送之子訊框，係包含有上述子訊框被傳輸時之GPS星期的時刻方面之資訊。因此，該時間資料係指明某一定位元傳輸之時刻，亦即，在該GPS系統中，上述子訊框中之最後位元傳輸的時刻。在該等衛星中，時間係以高精密原子天文鐘來加以測量。縱然如此，每個衛星之運作，係在上述GPS系統之控制中心(未示出)內加以控制，以及舉例而言，有一個時間比較運作被執行，藉以偵測該等衛星之精密記時誤差，以及將此項資訊傳送給該衛星。
該等衛星編號、該等衛星之軌道參數、該等導航訊息之結構、等等，在不同之導航系統中，可能會有不同。所以，一個GPS式定位接收器之運作參數，在另一個衛星系統之定位接收器中，可能會不適用。另一方面，上述Galileo之設計原理至少已指明，GPS與Galileo之間，將具有某種類似性，其方式是使至少Galileo接收器，應要能夠在定位中利用GPS衛星信號。
定位裝置(或定位接收器)，亦即，一些有能力依據一個導航系統中所傳輸之信號來執行定位的裝置，係無法總能接收到來自所需數目之衛星的足夠強度之信號。舉例而言，可能會發生的是，當有一個三維定位應由該裝置來執行時，其係無法接收來自四個衛星之信號。此係可能發生在室內、在都會環境中、等等。有關通訊網路，已有一些方法和系統被開發出，以便在不良之信號條件中能夠定位。倘若該通訊網路僅提供導航模型輔助給上述之接收 器，二維定位中最少三個信號與三維定位中最少四個信號的需求，便不會降低。然而，倘若該網路舉例而言，提供可用以決定高度之氣壓輔助，則三維定位有三個衛星便夠用。此等所謂之輔助導航系統，可利用其他之通訊系統，將有關衛星之資訊，傳輸給該定位裝置。此等有能力接收及利用上述輔助資料之定位裝置，可分別被稱作輔助型GNSS接收器，或者更一般性地稱作輔助型定位裝置。
目前，僅有與GPS衛星有關之輔助資料，可提供給CDMA(分碼多重存取)、GSM(全球行動通訊系統)、和W-CDMA(寬頻分碼多重存取)網路中之輔助型GNSS接收器。該輔助資料格式，係密切遵循上述GPS-ICD-200 SIS(ICD，介面控制文件；SIS，空間信號)規範中所載明之GPS導航模型。此導航模型係包含有一個時鐘模型和一個軌道模型。更明確地說，該時鐘模型係被用來使衛星時間與系統時間相關聯，後者在此情況中為GPS時間。該軌道模型係被用來在一給定之瞬間下計算該衛星位置。兩者資料在衛星導航中係不可或缺。
上述輔助資料之可利用性，會大幅影響到定位接收器之性能。在該GPS系統中，一個GPS接收器，在良好之信號條件中，至少要佔用18秒(頭三個子訊框之長度)，使自一個GPS衛星所廣播之信號，擷取出上述導航訊息之副本。所以，倘若一個導航模型無副本(例如，來自先前之會期)可供利用，則在位置計算中可使用該GPS衛星之前，至少要用去18秒。如今，在AGPS接收器(輔助式GPS)中，一個行動電 話網路，諸如GSM或UMTS(全球行動電信系統)，可將上述導航訊息之副本，傳送給該接收器，以及因而，該接收器並不需要自該衛星廣播擷取出上述之資料，但其可直接得自上述之行動電話網路。其首次定位時間(TTFF)，可使降低至小於18秒。該首次定位時間中之降低，舉例而言，在定位一個緊急事件呼叫時，係至關緊要。此亦可提昇各種使用情形中之使用者經驗，舉例而言，當該使用者正在請求此使用者當前位置附近可利用之服務的資訊。此類在地服務平臺(LBS)，在該項請求中，係利用上述使用者決定之地點。所以，該地點之決定中的延遲，可使自LBS至使用者之回應延遲。
此外，在不良之信號條件中，上述輔助資料之利用性，可能為唯一有關導航之選項。此係由於上述信號強度位準中之下降，可能會使得該GNSS接收器，不可能得到上述導航訊息之副本。然而，當該導航資料，自一個外部來源(諸如一個行動電話網路)，提供給上述之接收器時，導航便會再次被致能。此特徵在室內之情況中，加上在都會區域中，可能係很重要，其中，信號位準可能會因一些會使衛星信號衰減之建築物和其他障礙物所致，而有顯著之變化。
國際專利申請公開說明書第WO 02/67462號，揭示了一些在行動通訊網路中之GPS輔助資料訊息和一些用以在行動電話網路中傳輸GPS輔助資料之方法。
當一個具有輔助定位接收器之行動終端機，請求輔助資料時，該網路可將上述輔助定位接收器之視域內的每個 衛星有關之一個導航模型，傳送給該行動終端機。上述輔助資料傳送所呈之格式，係載明在各種標準中。一些控制平面解決方案係包括：GSM中之RRLP(無線資源定位協議)、W-CDMA中之RRC(無線資源控制)、和CDMA中之IS-801.1/IS-801.A。廣播輔助資料資訊元素，係被界定在GSM有關之標準TS 44.035中。最後，CDMA網路係具有使用者平面解決方案OMA SUPL 1.0(開放性行動聯盟，安全用戶平面位址1.0)和各種專屬性解決方案。所有此等解決方案之共同因素是，彼等僅支援GPS。然而，由於Galileo之線性攀昇所致，所有該等標準在不久的將來將會被修改，以便達成Galileo之相容性。
因此，很明顯，GPS輔助獨自一個，在不久的將來將會很難勝任，以及一種新的資料格式勢必要被開發出，以便能夠支援新的系統。
上述在對新系統加上對GPS提供協助資料中之問題，可使減低至找出一種可被用來說明所有衛星系統之導航模型(時鐘和軌道模型)。有一種直率的解決方案，是就每個系統採用其固有之導航訊息格式，以及使用此格式。然而，此將會產生各種不同之訊息(每個系統有關之不同訊息格式)，彼等或將會使其實現任務值得懷疑。此外，該固有格式亦可能與行動電話標準不相容。所以，最後之解決方案，勢必是使各種不同之格式不為所需。
一種共用格式之開發中的挑戰，首先係包括衛星指數。此衛星指數係被用來識別上述具有一個特定衛星之導 航模型。其問題是每個系統係具有其自己之索引方法。
GPS係依據PRN(虛擬隨機雜訊)數，來將衛星(SV，太空飛行器)編入索引。該PRN數可以該等衛星所使用之CDMA展頻碼來識別。
Galileo係使用一個7-位元欄位(1-128)，來識別上述之衛星。該數字可以上述衛星所使用之PRN碼來識別。
GLONASS係使用一個5-位元欄位，來說明衛星之特徵。該數字可以該等軌道平面內之衛星位置(此位置係稱作一個“槽位”(slot))來識別。此外，相照於其他系統，GLONASS係使用FDMA(頻分多址)，來展開頻譜內之衛星廣播。理應注意到的是，在CDMA中使用的，亦有一個GLONASS展頻碼。所以，其中係具有一個列表，其可使該衛星槽位編號，映射至上述之廣播頻率。此映射圖勢必要使納入任何一個輔助資料格式內。
SBAS系統係使用一些與GPS相類似之PRN數，但彼等係具有120之偏離值。所以，上述SBAS系統之第一衛星，係具有一個120之衛星編號。
由於QZSS SIS ICD仍未被公開，上述系統之衛星指數方面，並無詳細之資訊。然而，由於該系統係一種GPS增強體，該GPS相容性格式，應在高可能性下，同樣使與QZSS相容。
偽衛星(Pseudolites)(LAAS，區域增強系統)就索引之意義而言是最為棘手。偽衛星之索引，當前並無標準被界定出。然而，該種索引應至少要能不嚴謹地遵循GPS-型索引， 因為彼等係使用GPS-型PRN。所以，藉由確使衛星指標之範圍能滿足需要，其應有可能以GPS-型衛星指數來說明LAAS發射器。
其第二項挑戰，是上述之時鐘模型。任何一個系統相關聯之時鐘模型，係計算自：t SYSTEM (t )=t SV (t )- [a 0+ a 1 ．(t SYSTEM (t )-t REFERENCE )+a 2 ．(t SYSTEM (t )-t REFERENCE )2 ]
其中，t SYSTEM (t )為瞬間t下之系統時間(例如，GPS時間)，t SV (t )為瞬間t下之衛星時間，t REFERENCE 為模型參考時間，以及a i (i {0,1,2})係分別為0th 、1st 、和2nd 次模型係數。該方程式中並未顯示出相對性改正項。由於該方程式就每個系統而言係相同，開發一般化之模型中的唯一問題是，要找出此種位元計數和標度因數，而使1) 每個系統所必需之值的範圍可被涵蓋，以及使2) 符合每個系統相關聯之精度(或解析度)。
其第三項問題，是包括上述之軌道模型。再次地，每個系統係具有其自己之格式(排除使用相同格式之GPS和Galileo)。GPS和Galileo係使用Keplerian(克卜勒)軌道參數組：6個軌道參數、3個線性改正項、加上6個調諧重力改正項。相照於GPS和Galileo，GLONASS導航模型，僅包含有一個給定之瞬間下的衛星位置、速度、和加速度有關之資訊。此資訊接著可被用來(藉由求運動方程式有關之初始值問題的解)預測某一瞬間下之衛星位置。SBAS在某種意義中，係利用一個與GLONASS相類似之格式。上述之SBAS導航訊息，係包含有一個給定之瞬間下的ECEF(地心地固座標系定義)系統中之衛星位置、速度、和加速度方面的資 訊。此資料在使用上，可藉由簡單之內插法，來預測該衛星位置，與GLONASS相對照的是，運動方程式在該內插法中，係求時間上之積分。再次地，由於該QZSS ICD尚不可得，上述導航訊息之詳細格式係不可知。然而，有些文件引述了上述可與GPS-型星歷表或SBAS型廣播相容之QZSS信號。因此，在確保該新格式與GPS和SBAS相容之下，該等QZSS軌道係可能使用GPS之格式來加以描述。LAAS係要求，該軌道模型要能夠說明一些在ECEF-訊框內屬靜止之物體。而且，偽衛星對該位置而言，係具有相當嚴格之解析度需求。在某些情況中，其係需要在大約5mm之解析度下，來說明一個偽衛星位置。
除了此等需求(索引、時鐘模型、和軌道模型)而外，該導航模型勢必要包括模型參考時間(該時鐘模型中之t REFERENCE ，類似之時間戳記，係為該軌道模型所需要)、模型有效周期、資料發佈(以便能區分模型資料組)以及SV健康狀態(指示來自SV之導航資料是否可用)方面之資訊。
不用說的是，幾乎所有系統係具有彼等自己表達此等項目之方法。該等範圍和精度需求，係逐系統而有變化。此外，當前之衛星健康狀態欄位係需要修飾運作，因為在未來GPS(和其他系統)並非僅傳送一個信號，而是傳送各種不同頻率下之信號。
如今，該新輔助資料格式，勢必要將所有之系統專屬項目加上參數範圍和精度需求納入考慮。
最後，當前之輔助資料格式有關的問題是，其僅容許 一組導航資料供一個給定之衛星利用。此係意謂，當該導航模型被更新時，上述之終端機，勢必要使設置有一組新的資料。然而，當前早已有一些商業服務，可提供5-10天有效之導航資料。該導航模型有效時間並不會增加，但該服務會就一個衛星，傳送多重之導航資料組。此在輔助GNSS中係屬有利，因為該使用者可在單一下載中，接收接下來數週所需之所有輔助。所以，該新輔助資料格式，勢必要能支援當前模型中之此等長期有效的軌道擬合(orbit fits)。
上述問題至今尚無解決方案。此係由於上述之輔助資料分配，係受限於GPS-系統，以及係受限於CDMA-網路。
當前使輔助資料分配至終端機之解決方案，係為直接自衛星廣播得到GPS有關之導航模型，為修飾此等資料，以及為依據各種使用中之標準，使其分配至上述網路中之終端機。
 發明概要
本發明係包括一種一般化之導航模型，其可被用來特性化超過一個導航系統中之衛星時鐘行為和衛星軌道。此種一般化之導航模型，可至少與GPS、Galileo(伽利略)、GLONASS、SBAS、LAAS、和QZSS一起使用。其中亦為一些尚不可知之未來系統留有餘地。
上述之索引問題業已被解決，其係藉由擴充該衛星指數欄位，其方式是使該欄位之上部位元，可界定出上述之導航系統(GPS、Galileo、GLONASS、SBAS、LAAS、QZSS、 或某些未來之系統)，以及使其下部位元，可表達上述系統固有格式中之衛星指數。該欄位自此刻起應被稱作SS指數，藉以指明“系統和衛星”。在此亦有一個GLONASS專屬性附加部分，其可容許使該SS指數，映射至上述之衛星廣播頻率(或頻道)。
上述之時鐘模型問題業已被解決，其係藉由找出該等係數有關之位元計數和標度因數，而使所有系統中之時鐘模型，可藉由使用上述一般化之時鐘模型，來加以說明。然而，本發明並不排除就每個系統使用不同之時鐘模型。
上述之時鐘模型問題業已被解決，其係藉由導入一個多模態模型。此種模型之模態舉例而言是：模態1：Keplerian模型；模態2：ECEF-坐標內之位置；和模態3：ECEF-坐標內之位置、速度、和加速度。若有此種需要出現，便可加進更多之模態。此種概念之一個範例性實施例是，該SS指數(亦即，系統)之上部位元，係界定上述之模型模態。然而，亦有其他之實現體，可被用來指明上述之模型模態，舉例而言，其係藉由使用一個模態指數。該等模態係屬互斥性。
該等長期有效之軌道擬合，並不需要任何特別部分。當該模型可被使用時，該等參考時間和有效周期係可精確地被界定。若上述長期有效之資料可供利用，該網路可提供上述長期有效之資料給該終端機，以及該終端機係有責任來負責儲存及處理同一衛星(或SS指數)有關之多重導航資料組。然而，若該導航模型並非依據上述廣播之導航模型，而係屬長期有效之資料，此舉例而言，可使指明在上 述之期令號(Issue-of-Data)欄位內，但其他之實現體亦屬可能。
依據本發明之第一特徵，在此係提供有一種裝置，其係包含有：-一個定位接收器，其可依據至少一個衛星導航系統之一個或多個信號，來執行定位；-一個接收器，其可用來接收至少一個導航系統相關聯之輔助資料；和-一個檢驗元件，其在適配上係可檢驗上述接收到之輔助資料；其特徵在於，該裝置進一步係包含有：-一個決定元件，其在適配上可決定出上述輔助資料中之輔助資料模態，其中，該輔助資料在適配上，可被該定位接收器使用來執行上述裝置之定位。
依據本發明之第二特徵，在此係提供有一種網路元件，其係包含有：-一個控制元件，其可用來形成一個與至少一個導航系統相關聯之輔助資料；和-一個發射元件，其可用來將該輔助資料，傳送給一個通訊網路；其特徵在於，該控制元件在適配上，可：-選擇一個可用以傳送上述輔助資料之模態；-將上述導航系統之標誌和上述選定之模態，插進該輔助資料內；以及-依據上述選定之模態，來達構該輔助資料。
依據本發明之第三特徵，在此係提供有一種系統，其係包含有：-一個網路元件，其係包含有：-一個控制元件，其可用來形成一個與至少一個導航系統相關聯之輔助資料；和-一個發射元件，其可用來將該輔助資料，傳送給一個通訊網路；-一個裝置，其係包含有：-一個定位接收器，其可依據至少一個衛星導航系統之一個或多個信號，來執行定位；-一個接收器，其可用來自上述之網路元件，接收該輔助資料；和-一個檢驗元件，其在適配上可檢驗上述接收到之輔助資料；其特徵在於，該控制元件在適配上，可：-選擇一個可用以傳送上述輔助資料之模態；-將上述導航系統之標誌和上述選定之模態，插進該輔助資料內；以及-依據該導航系統，來達構上述之輔助資料；以及該裝置進一步係包含有：-一個決定元件，其在適配上可決定出上述輔助資料中之輔助資料模態，其中，該輔助資料在適配上，可被該定位接收器使用來執行上述裝置之定位。
依據本發明之第四特徵，在此係提供有一種裝置有關 之模組，其係包含有一個定位接收器，後者可依據至少一個衛星導航系統之一個或多個信號，來執行定位；該模組係包含有：-一個接收器元件，其可用來接收至少一個導航系統相關聯之輔助資料；-一個檢驗元件，其在適配上可檢驗上述接收到之輔助資料；其特徵在於，該模組進一步係包含有：-一個決定元件，其在適配上可決定出上述輔助資料中之輔助資料模態；和-一個輸出，其可將上述有關輔助資料之模態的標誌，轉移給該定位接收器，-其中，該輔助資料在適配上，可供該定位接收器使用來執行上述裝置之定位。
依據本發明之第五特徵，在此係提供有一種用以傳送輔助資料給一個裝置之方法，此種方法包含之步驟有：-形成一個與至少一個導航系統相關聯之輔助資料；以及-將該輔助資料，傳送給上述之裝置；其特徵在於，該方法進一步包含之步驟有：-決定該導航資料相關聯之導航系統；-選擇一個可用以傳送上述輔助資料之模態；-將上述導航系統之標誌和上述選定之模態，插進該輔助資料內；以及-依據上述選定之模態，來達構該輔助資料。
依據本發明之第六特徵，在此係提供有一種可用以儲 存電腦程式之電腦程式產品，該電腦程式係具有一些電腦可執行式指令，彼等可被用來：-形成一個與至少一個導航系統相關聯之輔助資料；以及-將該輔助資料，傳送給一個裝置；其特徵在於，該等電腦程式進一步係包含有一些電腦可執行式指令，彼等可被用來：-決定該導航資料相關聯之系統；-選擇一個可用以傳送上述輔助資料之模態；-將上述導航系統之標誌和上述選定之模態，插進該輔助資料內；以及-依據上述選定之模態，來達構該輔助資料。
依據本發明之第七特徵，在此係提供有一種可用以遞送輔助資料給一個裝置之信號，此種信號係包含有：-一種與至少一個導航系統相關聯之輔助資料；其特徵在於，該信號進一步係包含有：-一個與上述輔助資料相關聯之導航系統的標誌，和一個被選擇來傳輸上述輔助資料之模態；其中，該輔助資料係已依據上述選定之模態來達構。
依據本發明之第八特徵，在此係提供有一種載波，其上面係記錄有一個可用以遞送輔助資料給一個裝置之信號，此種信號係包含有：-一種與至少一個導航系統相關聯之輔助資料；其特徵在於，該信號進一步係包含有：-一個與上述輔助資料相關聯之導航系統的標誌，和一 個被選擇來傳輸上述輔助資料之模態；其中，該輔助資料係已依據上述選定之模態來達構。
依據本發明之第九特徵，在此係提供有一種輔助資料伺服器，其係包含有：-一個控制元件，其可用來形成一個與至少一個導航系統相關聯之輔助資料；和-一個發射元件，其可用來將該輔助資料，傳送給一個通訊網路；其特徵在於，該控制元件在適配上，可：-選擇一個可用以傳送上述輔助資料之模態；-將上述導航系統之標誌和上述選定之模態，插進該輔助資料內；以及-依據上述選定之模態，來達構該輔助資料。
本發明顯示了某些超越先存技藝之優點。上述依據本發明之格式，係適用於許多行動電話標準中，以及係適用於許多之GNSS系統。此等特徵可使得本發明，成為一個極富吸引力之解決方案，因為一個全球性可適用之解決方案，係可使實現體之成本降低。此係可應用至手機製造商，加上可應用至通訊網路之操作員和可能之商業輔助資料服務供應商。RRLP和RRC中之先存技藝式實現體，僅包括可提供上述具有GPS輔助資料之輔助GPS接收器的可能性。過去一直是沒有支援Galileo、GLONASS、SBAS、LAAS、或QZSS之可能性。此一直是一項缺點，以及可為本發明之使用而加以修改。由於Galileo輔助資料，確實幾乎係包含在 RRLP和RRC內，在此如今係有可能使此格式儘可能呈一般性，以使亦能夠支援未來之系統。
圖式簡單說明
在下文中，本發明將參照所附諸圖做更詳盡之說明，其中：第1圖係描繪一個可在其中應用本發明之系統的一般性簡圖；第2圖係描繪一個依據本發明之範例性實施例的導航系統之參考接收器的簡化方塊圖；第3圖係描繪一個依據本發明之範例性實施例的網路元件之簡化方塊圖；第4圖係描繪一個依據本發明之範例性實施例的裝置之簡化方塊圖；第5圖係描繪一個依據本發明之範例性實施例的範例性輔助訊息；而第6圖則係顯示一個被使用在上述GPS系統中之訊框結構的範例。
 較佳實施例之詳細說明
在第1圖中，係描繪一個系統1之範例，其可被用來定位一個裝置R。該系統1係包含有一些參考臺S，諸如一個第一導航系統之衛星S1，舉例而言，上述之GPS，和一個第二導航系統之衛星S2，舉例而言，上述之GLONASS。在此，理應注意到的是，GPS和GLONASS，係僅舉為一些非限制 性範例，以及其他除衛星外之參考臺S，亦可加以使用(例如，上述LAAS之偽衛星)。而且，參考臺之數目，係大於第1圖中所顯示者。該等導航系統，係包含有一個或多個地面臺G。該地面臺G係可分別控制該等導航系統2、3之衛星S1、S2的運作。該地面臺G舉例而言，可決定該等衛星之軌道的偏差和該等衛星之時鐘(未示出)的精度。若該地面臺G偵測到需要改正一個衛星S1、S2之軌道或時鐘，其便會傳送一個控制信號(或一些控制信號)給該等衛星S1、S2，彼等接著可依據該(等)控制信號，來執行一個改正運作。換言之，該地面臺G係參考上述導航系統之地面部分(Ground Segment)。
在彼等之運作期間，該等衛星S1、S2，可監控彼等設備之條件。該等衛星S1、S2舉例而言，可使用監控器(watch-dog)運作，來偵測及報告該設備內之可能故障。該等錯誤和失靈，可能會持續短暫或更長之時間。依據該健康狀態資料，某些故障係可能加以補償，或者一個失靈之衛星所傳輸的資訊，係可完全被忽視。該等失靈之衛星S1、S2，可將一個旗標設定進一個可表示該衛星之故障的導航訊息之衛星健康狀態欄位內。該等衛星S1、S2，亦可在該導航訊息中，指明一個(或一些)屬運作不正常之信號。亦有可能的是，該地面臺G係可偵測出，有某些衛星運作不適當，以及可設定該衛星之失靈信號的標誌。此標誌接著可使傳送給一個導航訊息之通訊網路P。
在此非限制性之範例性實施例中，該通訊網路P，係上 述之GSM網路，以及上述與參考接收器C、C”相通訊之網路元件M，係上述GSM網路之行動交換中心(MSC)。該參考接收器C，可傳送輔助資料給上述之網路元件M。該網路元件可將該輔助資料儲存至一個記憶M.4(第3圖)，以便在一個裝置R需要該輔助資料時，傳輸給該裝置R，藉以執行輔助定位運作。該輔助資料亦有可能在被需要之前，使自該網路元件M，傳輸給該裝置R。舉例而言，該裝置R可請求所有可見之衛星的輔助資料，以及可將此導航資料儲存至上述裝置R之記憶體R.4，以供往後使用。
該網路元件M，亦可為上述GSM網路之服務行動定位中心(SMLC)。該服務行動定位中心，或為一個分開之網路元件(諸如上述之MSC)，或為一個內含上述可支援在地服務平臺(location based service)所需要之功能性的基地臺B(BSC，基地臺控制器)內之整合式功能性。該SMLC可管理彼等定位一個裝置R所需之資源的整體協調和排程。其亦可計算最後之定位評估，以及評估上述被達成之精度。該SMLC可控制許多之位置量測單元(LMU)，以期得到無線界面量度，來定位或協助定位其服務之區域內的行動臺用戶。
此時，將參照第2圖更詳細地說明上述參考接收器C之一個範例性實施例的主要元件。此揭示內容係可應用至上述第一導航系統之參考接收器C和上述第二導航系統之參考接收器C”兩者，不過，實際之實現體可能係彼此有異。該參考接收器C，係包含有一個可用以控制上述參考接收器C之運作的控制器C.1。此種控制器C.1舉例而言，係包含 有：一個處理器、一個微處理器、一個數位信號處理器(DSP)、或彼等之組合。很顯然的是，在該控制器C.1中，亦可能有超過一個之處理器、微處理器、DSP、等等。其中亦有接收區塊包含有一個接收器C.2.2，其可接收來自上述導航系統之衛星S1、S2的信號。該參考接收器C，進一步係包含有一個通訊區塊C.3，其可或直接或間接地與上述通訊網路P之網路元件M相通訊。該通訊區塊C.3係包含有：一個發射器C.3.1，其可用以傳送信號給該網路元件M；和一個若有必要之接收器C.3.2，其可接收上述網路元件M傳輸給參考接收器C之信號。該參考接收器C，亦可包含有一個記憶體C.4，其可用以儲存資料和軟體(電腦程式碼)。
上述網路元件M之範例性實施例的結構，係描繪在第3圖中。該網路元件M係包含有一個控制器M.1。而且，上述網路元件之控制器M.1，可能係由一個處理器、一個微處理器、一個數位信號處理器(DSP)、或彼等之組合來達構。很顯然的是，在該控制器M.1中，亦可能有超過一個之處理器、微處理器、DSP、等等。該網路元件M，可藉由一個第一通訊區塊M.2，使與該參考接收器C相通訊。該第一通訊區塊M.2，係包含有一個接收器M.2.2，其可接收來自上述導航系統之參考接收器C的信號。該第一通訊區塊M.2，亦可能包含有一個發射器M.2.1，其舉例而言，可將請求訊息傳輸給上述導航系統之參考接收器C。該網路元件M，進一步係包含有一個第二通訊區塊M.3，其可與上述通訊網路P之基地臺B或其他網路橋接器相通訊。該第二通訊區塊M.3 係包含有：一個發射器M.3.1，其可用以傳送信號給該基地臺B；和一個接收器M.3.2，其可接收上述基地臺B傳輸給該網路元件M之信號。該網路元件M，亦包含有一個記憶體M.4，其可用以儲存資料和軟體(電腦程式碼)。
該網路元件M，可或者使用一個參考接收器C，而自衛星廣播，或者可自某些其他之外部解決方案，舉例而言，自一個意圖收集此種資訊及將其傳送給通訊網路之輔助資料伺服器X，得到該輔助資料。該輔助資料伺服器X，係包含有一些類比元件，彼等與該網路元件M(亦即，接收器M.2.2、控制器M.1、發射器M.3.1、記憶體M.4)，係具有接收導航資料、形成及傳輸該輔助資料有關的運作。該輔助資料伺服器X，亦可能包含有上述參考接收器C之元件。該輔助資料伺服器X舉例而言，係一個輔助資料可能在付費下請求所由之商業服務供應商的伺服器。
第4圖係描繪一個依據本發明之範例性實施例的裝置R之簡化方塊圖。該裝置R係包含有一個或多個定位接收器R.3，彼等可接收來自一個或多個導航系統之參考臺S1、S2的信號。每個導航系統，可具有上述裝置R意圖支援之定位接收器R.3，或者其係有可能使用一個定位接收器R.3，使依據超過一個之導航系統的信號，來執行定位。該裝置R亦包含有一個控制器R.1，其可被用來控制上述裝置R之運作。再次地，上述網路元件之控制器.1，可能係由一個處理器、一個微處理器、一個數位信號處理器(DSP)、或彼等之組合來達構。很顯然的是，其中亦可有超過一個之處理器、 微處理器、DSP、等等。該定位接收器R.3，亦有可能包含一個控制元件R.3.1(例如，一個處理器、一個微處理器、和/或一個DSP)，或者該定位接收器R.3，在定位中係可使用上述裝置R之控制器。某些定位運作亦有可能由上述定位接收器R.3之控制元件R.3.1來進行，以及某些其他之定位運作，係由上述裝置之控制器R.1來進行。該裝置R係可藉由上述之通訊區塊R.2，使與上述通訊網路P之基地臺B相通訊。該通訊區塊R.2，係包含有一個接收器R.2.2，其可被用以接收來自上述通訊網路P之基地臺B的信號。該通訊區塊M.2，亦包含有一個發射器R.2.1，其可被用來傳送訊息給上述通訊網路P之基地臺B。資料和軟體，可使儲存至上述裝置之記憶體R.4。該裝置R亦設有一個使用者界面R.5(UI)，其舉例而言係包含有：一個顯示器R.5.1、一個鍵盤組R.5.2(和/或鍵盤)、和音訊裝置R.5.3，諸如麥克風和擴音器。該裝置亦有可能具有超過一個之使用者界面。
該裝置R舉例而言，係一個行動通訊裝置，其係意圖使與該通訊網路P相通訊，此係正如所習見。該使用者界面R.5，係為該等行動通訊部分和定位接收器R.3兩者所常見。
在下文中，該等輔助資料格式欄位之一個非限制性範例，在揭示上係參照表1和第5圖。上述之軌道模型問題，業已藉由導入一種多模態模型來加以解決。上述模型之模態至少有：模態1：Keplerian模型，其至少可支援GPS、Galileo、和QZSS系統；模態2：一些至少可支援LAAS系統之ECEF-坐標內的位置；和模態3：一些至少可支援 GLONASS、SBAS、和QZSS系統之ECEF-坐標內的位置、速度、和加速度。未來系統和本發明不同類型之實現體，亦可能有超過三個之模態。
在表1中，係顯示有相關聯之位元計數、標度因數、和不同之模態。所有之解釋係依此列表。
表1揭示了該等欄位和不同模態1、2、和3之範例。表1之資訊可被分割成六個區段。第一區段係包含有一個欄位toe _MSB，其係載明上述星歷表toe 之時間和UTC時間(世界標準時間)中所明列之時鐘模型toc 有關的參考時間之12個最高有效位元(MSB)。該裝置R在接收到上述之導航模型時，便應補償上述星歷表toe 之時間和上述時鐘模型有關之參考時間中的可能捲動(rollover)。該星歷表toe 之時間和上述時鐘模型toc 有關之參考時間，係具有一個大約1.7星期之時間間隔。
該第二區段係與衛星和格式識別相關聯。該第二區段係在一個輔助訊息A(第5圖)中，每個模態出現一次。該第二區段之第一欄位，係包含有上述之系統和衛星識別符SS_ID。該系統和衛星識別符，係被用來界定不同之衛星和衛星系統。該系統和衛星識別符SS_ID，在此非限制性範例中，係一個被分割成兩個子欄位之9-位元欄位。該第一子欄位(系統ID)，係包含有上述衛星系統之ID編號，以及該第二子欄位(SV/槽位ID)(SV/Slot ID)，係包含有上述導航資料所遵循之系統中的衛星指數。上述系統和衛星識別符SS_ID有關之位元遮罩，在此範例中係如下：系統ID(3-位元，範圍在0...7內之值)
xxx-----
SV/槽位ID(6-位元，範圍在0...63內之值)
---xxxxxx
換言之，三個最高有效位元，係指明該衛星系統，以及最後六個位元係指明該衛星。
上述系統ID有關之規範，係揭示在表2中。
SV/槽位ID係上述廣播之導航模型中的衛星指數。
上述第二區段之第二欄位，係包含有載波頻率指數。此參數係一個GLONASS專屬性頻率通道指數(上述用來指明軌道內之槽位的衛星指數與導航信號頻率之間的映射圖。此映射圖係包含在GLONASS星曆廣播中)。其就任何其他除GLONASS外之系統而言，係被設定為0。此欄位有關之值範圍係[-7,-13]。
上述第二區段之第三欄位，係包含有配合時間間隔(Fit Interval)。此欄位係載明上述導航模型之有效周期。此欄位之值範圍是0.125-448h。該參數在載明上，係依據一個如下文之表3中所說明的特定浮點表示式。
63(=26 -1)之配合時間間隔值，係具有一種特定之意義，其可界定出上述特定衛星之導航模型有關的無窮大之 時間間隔。
上述第二區段之第四欄位，係包含有SV健康狀態(SV Health)。此參數係定出上述衛星之當前健康狀態有關的資訊。該等健康狀態值，係GNSS系統專屬性(例如，見ICD-GPS-200)。
上述第二區段之第五欄位，係包含有資料發佈(Issue Of Data)。資料發佈欄位，係包含有上述導航模型有關之識別符。在以廣播之GPS星歷表為例的情況中，IOD之10個最低有效位元(LSB)，係包含有GPS-ICD-200中所說明之IODC索引。若上述導航模型並非依據任何廣播之星歷表，而係依據一個在該導航系統之外部的來源所提供之長期配合度，IOD之MSB將會被設定。
上述之第三區段。係與該衛星時鐘模型相關聯。上述第三區段之第一欄位係包含有toc ，其可通知上述時鐘模型有關之參考時間的最低有效位元。該等12個MSB，係包含在上述欄位toe _MSB中之第一區段內。上述第三區段之第二af2 、第三af1 、和第四欄位af0 ，係包含上述時鐘模型有關之第二、第一、和第零次係數。
上述第三區段之第五欄位係包含有TGD ，其係指明L1與L2廣播之間的設備群組延遲。此參數係為GPS和GLONASS系統而界定。
該第四區段，係與上述之第一模態相關聯，後者係上述使用Keplerian參數之衛星導航模型。
上述使用Keplerian參數所界定之導航模型，係與就 GPS-ICD-200中之GPS所界定者相同。此組參數係被使用在模態1中，亦即，使輔助資料與GPS和Galileo系統之衛星相關聯。該等模型參數之解釋，係明列在以下之表4中。
Keplerian參數係GPS和Galileo有關之固有格式。然而，GLONASS和SBAS有關之固有格式，係不同於GPS和Galileo所使用之格式。雖然其係有可能藉由使用軌道方面之歷史資料，來將GLONASS和SBAS格式，轉換成GPS/Galileo型軌道模型，但是容許上述固有之GLONASS和SBAS廣播的軌道模型格式，包含在上述一般化之模型中，係屬有利的。此由LAAS之觀點而言，同樣係屬有利的，因為若要使該偽衛星保持大體上靜止，則用Keplerian參數來表示一個靜止物體，將需要對參數△n和Ω加進為數可觀位元。此外，Keplerian參數，僅可在數厘米之精度下顯示物體位置。然而，藉由偽衛星，基本上可具有一種次厘米解析度(亦即，小於1厘米之解析度)，以便能夠得到最有可 能之導航解決方案。在該模型中使用GLONASS/SBAS固有格式，可容許用簡單的ECEF坐標，來表示一個LAAS發射器之位置，而毋須額外之格式轉換。
上述之第五區段，係與該等第二和第三模態相關聯，彼等係上述使用ECEF坐標之衛星航行模型。
此組參數係被使用在模態2(亦即，有關LAAS)和模態3(亦即，有關GLONASS和SBAS)中。
上述位置欄位中之最高有效位元(MSB)的數目，係選擇使符合GLONASS和SBAS範圍需求。然而，若有需要，MSB之數目係亦足以表示QZSS軌道。
另一方面，LSB之數目係表示LAAS所設定之解析度需求(解析度3.9毫米)。
上述之第六區段，係與該衛星位置精度模型相關聯。其係包含有兩個欄位。第一欄位係包含有參數r0 ，而第二欄位係包含有參數r1 。此等參數可被用來在以Error (t )=r 0 +r 1 ．(t -t REFERENCE )說明時間上之導航模型錯誤 傳播。
就GPS而言，參數r0係上述如GPS-ICD-200規範中所說明之URA(使用者範圍精度)值。
當有必要在該通訊網路中傳輸導航系統輔助資料訊息時，舉例而言，自網路元件M至裝置R，該資訊係使映射進一個或多個適用在通該訊網路中的訊息內。舉例而言，在GSM通訊網路中，係存在有某一定之訊息遞送解決方案(無線資源定位通訊協定RRLP)，彼等在形成上係為傳輸地點相關之資訊。此種解決方案係被界定在標準3 GPP TS 44.031中，其可界定出上述在網路元件M與裝置R間交換之輔助GPS資料的格式。在本發明中，此種解決方案，可被用來傳送更一般性之健康狀態資料給上述之裝置R。
在該網路元件M中，上述類似DGPS改正量、星歷表和時鐘改正量、和星曆資料等之可用導航資訊，係使映射進上述輔助資料訊息之對應欄位內。上述之星歷表、時鐘改正量、星曆和其他與一個特定衛星相關聯之資料，係得自該衛星之一個衛星導航訊息，或者得自一個外部服務X。該訊息係由該參考接收器C或上述外部服務模組X之參考接收器來接收。該輔助資料訊息係包含有：一個可表示此資訊是否加密之編密控制元件、編密序號元素、和資料資訊元素。該資料資訊元素(資料IE)，攜帶有上述之導航資訊。該等元素係說明下文之表6中。
上述之輔助資料訊息在建立上，可使其配合進一個固 定之長度訊息內，而非必然佔用整個訊息。其可包含三組資料：DGPS改正量、星歷表和時鐘改正量、星曆和其他資料資訊。在該固定長度訊息具有少於可用位元之資訊元素的情況中，該訊息之其餘部分，則會以填補位元來情形中充滿填補。沒有未被界定之多餘位元，在元素之間通常是不被允許的。在一個範例性實施例中，用來廣播上述輔助資料訊息之通道，舉例而言係CBCH(控制廣播通道)，在其上面係可使用SMSCB DRX(短訊廣播服務，間斷式接收)服務。一個SMSCB訊息，係具有82個八聯位元之固定資料長度，以及GPS輔助資料之最大長度，係82個八聯位元。該裝置R可以3GPP TS 23.041中所公告之訊息標識符，來識別上述之LCS SMSCB訊息。
在第5圖中，係顯示一個依據本發明之範例性實施例的範例性輔助訊息A。該訊息係包含上述之toe _MSB，亦即，星歷表時間toe 和UTC時間中明列之時鐘模型toc 有關的參考時間的12個最高有效位元(MSBS)。該參數係緊接若干之輔助資料紀錄A.2(ADATA1,ADATA2,...,ADATAn)。每個輔助資料記錄A.2，係包含有一些與一個導航系統之一個衛星S1、S2相關聯的輔助資料。就一個非限制性範例而言，上 述訊息A之第一和第二資料紀錄，可包含上述GPS系統之兩個衛星的輔助資料，以及上述訊息A之第三資料紀錄，可包含上述Galileo系統之一個衛星的輔助資料。
上述輔助資料記錄A.2之結構，係描繪在第5圖中之訊息A的下方。該輔助資料記錄A.2，舉例而言，係包含有：衛星和格式識別紀錄A.2.1、時鐘模型紀錄A.2.2、導航模型紀錄A.2.3、和位置精度模型紀錄A.2.4。其亦可能就該輔助資料記錄A.2，界定出比此等四個不同紀錄A.2.1、...、A.2.4更多或更少之紀錄。
上述導航模型紀錄A.2.3之結構，亦描繪在第5圖中，以及其如上文更詳細之揭示，係包含表1之第三區段的欄位。舉例而言，若上述導航模型紀錄A.2.3之輔助資料，係包含GPS、Galileo、或QZSS系統方面之資料，第5圖中之模態1所指明的結構便可被使用。分別地，若上述導航模型紀錄A.2.3之輔助資料，係包含LAAS系統方面之資料，第5圖中之模態2所指明的結構便可被使用，以及若上述導航模型紀錄A.2.3之輔助資料係包含GLONASS或SBAS系統方面之資料，第5圖中之模態3所指明的結構便可被使用。以QZSS系統之衛星，舉例而言，亦可能使用模態3之結構。在此應注意到的是，上述輔助訊息A之每個導航模型記錄A.2.3，理應包含對應模態之所有欄位。該模態選擇可使依據該等參數相關聯之導航系統，或者另一個選擇規範，可被用來選擇上述輔助資料之傳輸有關的模態，其中，該選定模態並非必然取決於上述之導航系統。
此時，將在下文說明上述依據本發明之輔助訊息格式的用法方面之範例情況。該網路元件係具有一個在記憶體M.4內之儲存區域M.4.1，其可用以儲存接收自上述參考接收器C之導航資料。舉例而言，若其中並未儲存上述第一導航系統之衛星的導航資料，上述網路元件之控制器M.1，可形成一個查詢訊息(未示出)，以及可將其傳送給上述網路元件之第一通訊區塊M.2。上述之發射器M.2.1，可在有必要時，針對該訊息進行通訊協定轉換，以及將該訊息傳送給上述第一導航系統之參考接收器C。上述第一參考接收器C之第二通訊區塊的接收器C.3.2，可接收該訊息，可在有必要時，針對該訊息進行通訊協定轉換，以及可將該訊息傳送給上述參考接收器C之控制器C.1。該控制器C.1可檢驗上述之訊息，以及可決定其丞一項要傳送導航資料給該網路元件M之請求。若該記憶體C.4包含有上述被請求之導航資料，其便可使傳送給該網路元件M，除非該導航資料在傳輸之前有必要被更新。
在該導航資料被更新之後，上述參考接收器之控制器C.1，可形成一個內含上述導航資料之訊息，以及可將其傳送給上述第一參考接收器C之第二通訊區塊之發射器C.3.1。該發射器C3.1，可在有必要之通訊協定轉換以後，將該導航資料，傳送給上述之網路元件M。上述網路元件之接收器M.2.2，可接收該訊息，可在有必要時，針對該訊息進行通訊協定轉換，以及可將該訊息傳送給上述網路元件之控制器M.1，或者可在該訊息中接收到之導航資料，直 接儲存至上述網路元件之記憶體M.4。該記憶體可能包含有某一定可用以儲存不同導航系統之衛星的導航資料之區域(第3圖中之M.4.1、M.4.2)。因此，該資料係使儲存至上述之區域，後者係保留給上述導航資料接收所由之導航系統。
該輔助資料舉例而言，可藉由請求或藉由廣播傳輸，而舉例而言在上述通訊網路P之控制通道上面，傳送給該裝置R。在該GSM系統中，有一個GPS輔助資料廣播訊息格式被界定，其可被使用在GPS有關之此等廣播傳輸。該輔助資料係利用本發明中所界定之格式，使包含在該訊息內。舉例而言，上述網路元件M之控制器M.1，可檢驗上述記憶體M.4內所儲存之導航資料的類型。倘若舉例而言，該記憶體係包含有上述第一導航系統之一個或多個衛星的導航資料或上述第二導航系統之一個或多個衛星的導航資料，該控制器M.1舉例而言，可在以下之方式中，達構上述記憶體M.4中之輔助資料訊息儲存區域M.4.3內的輔助訊息A。該控制器M.1可自上述之導航資料，檢索星歷表toe 之時間，以及可將該星歷表之時間的12個最高有效位元，儲存進上述訊息A之第一欄位A.1內。
在此應注意到的是，此種輔助資料格式中之時間的定義，係不同於當前之GPS時間。誠如較早所提及，舉例而言，GPS時間會每個星期做捲動。新時間定義並不做此動作。此外，時間定義之方式，就本發明之觀點而言係不貼切。
接著，該控制器可瀏覽上述第一儲存區域M.4.1內所儲存之第一導航系統的導航資料，藉以形成上述之第一輔助 資料記錄A.2(ADATA1)。該控制器M.1可在(M.1.2)決定上述系統之類型，以及可從而在(M.1.2)設定上述衛星和格式識別紀錄A.2.1內之SS_ID欄位的頭三個位元。其他六個位元在設定上，係依據上述導航資料所屬在討論中之衛星數目。在一個對應之方式中，上述衛星和格式識別紀錄A.2.1之其他欄位係使填滿。而且，上述時鐘模型紀錄A.2.2之欄位在填補上，係依據上述時鐘模型之參考時間和係數。倘若該輔助資料係與GPS或GLONASS系統之一個衛星相關聯，L1和L2廣播之間的設備群組延遲TGD 係使填滿。該參數TGD 在其他系統中同樣可能有需要。
上述導航模型記錄A.2.3之用法，係取決於該導航系統，亦即，該控制器M.1可選擇該等模態1、模態2、模態3、或某些其他在此未提及之附加模態等可用模態中的一個。
上述之位置精度模型紀錄A.2.4，亦被填補來公告上述在時間上之導航模型錯誤傳播。
倘若該記憶體M.4內，存在有上述第一導航系統之另一個衛星的導航資料，上述網路元件之控制器M.1將會據此形成該第二輔助資料記錄A.2(ADATA2)。
當輔助資料記錄A.2，形成自所有導航資料儲存區域M.4.1、M.4.2內所儲存之導航資料時，該輔助資料訊息，將可使傳送給該通訊網路。上述之控制器M.1，可將上述輔助資料訊息儲存區域M.4.3內之資料，轉移至上述網路元件之第二通訊區塊M.3。上述網路元件M之第二通訊區塊的發射器M.3.1，可執行必需之運作，來形成該等承載有用以傳送 上述輔助資料之信號，以及可將該等信號傳送給上述之通訊網路P。
該等信號係由上述裝置R之通訊區塊的接收器R.2.2來接收。該接收器R.2.2，可自上述接收之信號解調出資料，以及舉例而言，可將該資料傳送給上述裝置R之控制器R.1。該控制器R.1，可將該資料儲存進上述裝置R之記憶體R.4內，以及可在(R.1.1)中檢驗該輔助資料。該檢驗係包括在中決定每個接收之輔助資料紀錄的模態。上述檢驗也可包含檢驗(R.1.2)上述導航系統。該模態上面之標誌，舉例而言，可透過上述控制器R.1之輸出線R.1.3，使傳送給上述之定位接收器R.3。然而，亦有可能的是，該控制器R.1，亦被使用在該等定位運作中，其中，其可能無必要將該資料(該等模態和輔助資料)傳送給上述之定位接收器R.3，但該控制器R.1，係可使用上述記憶體R.4內所儲存之資料。
該記憶體R.4係包含有一個儲存區域R.4.1，其可用以儲存上述輔助資料訊息中接收到之導航資料。在某些情況中，導航資料亦可藉由解調彼等接收到之衛星信號，使接收自彼等衛星。
當該輔助資料係檢索自上述之輔助資料紀錄時，彼等可使保持在該記憶體內，以及可被使用在上述之定位中。舉例而言，當該定位接收器R.3，可僅解調來自一個或兩個衛星之信號，該定位接收器R.3，可使用上述之輔助資料，來執行上述如所指之定位。
該裝置R可在某一定之時間間隔下，或在一個預定之條 件被完成時，執行上述之定位。該預定之條件舉例而言，可包括一個或多個下列之情況：使用者舉例而言，對一個緊急中心發動一個呼叫；使用者自該裝置R之一個選單，選擇一個定位運作；該等裝置R和通訊網路P，可對該通訊網路P之另一個網格，執行一個移交；該通訊網路P，傳送一個定位請求給該裝置R；等等。
亦有可能的是，該通訊網路，舉例而言，上述之網路元件M，可請求該裝置R來執行定位。該項請求可使用上述之RRLP訊息遞送機構來傳送。而且，其回應可使用該RRLP訊息遞送機構來傳送。
當該項定位要被執行時，上述裝置之定位接收器R.3或控制器R.1，可檢驗該記憶體R.4內是否儲存有足夠之最新導航資料。倘若有某些導航資料不是最新的(亦即，該導航資料業已變為過時而超過一個預設之時間)，或者有某些必需之導航資料遺漏，該裝置便可形成一個請求訊息，以及將其傳送給該通訊網路P，舉例而言，給上述之基地臺B，後者可將該項請求訊息，轉發給上述之網路元件M。該網路元件M，可收集上述被請求之導航資料，以及可形成一個回應訊息。此回應訊息接著可經由該服務基地臺B，傳輸給上述之裝置R。上述裝置之通訊區塊R.2的接收器R.2.2，可接收該回應訊息，以及可加以解調，藉以檢索該導航資料。該導航資料舉例而言，係使儲存進上述記憶體R.4之導航資料儲存區域R.4.1內。
在本發明之另一個實施例中，該網路元件M，可執行 至少之某些定位計算。在此實施例中，該裝置R舉例而言，可藉由執行載波-相位測量，以及使此測量結果在一個測量資料訊息(GNSS測量資訊)中，傳送給該網路元件M，來輔助該網路元件M。該網路元件M，亦可藉由接收來自一個參考接收器C之導航資料，來形成上述之輔助資料。或者該網路元件M，可接收來自上述輔助資料伺服器X之輔助資料。接著，該網路元件M可藉由使用該等測量資料和輔助資料，來計算上述裝置R之位置。另一個選項是，該項位置計算，係在另一個伺服器(未示出)中被執行，其中，該網路伺服器M，可將該等測量結果和輔助資料，傳輸給另一個伺服器。
在又一個實施例中，該裝置R可執行虛擬距離(pseudorange)測量，以及可將該等測量結果，傳送給在一個測量資訊訊息(GNSS測量資訊)中之網路元件M。該網路元件M，可使用該等測量結果，和此網路元件M所形成或接收自該輔助資料伺服器X之輔助資料，接著，該網路元件M，可藉由使用虛擬距離測量資料和輔助資料，來計算上述裝置R之位置，或者該網路元件M，可將該等虛擬距離測量資料和輔助資料，傳送給另一個伺服器(未示出)，後者可執行該等位置計算。
在上文所提及之此等實施例中，上述裝置R傳送給網路元件M之測量資訊，可能係取決於該導航系統，但儘管如此，上文所呈現之原理，係可被使用來形成一個一般之訊息，其係獨立於該導航系統。
本發明之核心，係在於多模態功能性。上述由SS指數之MSB所指明的衛星系統(GPS、Galileo、GLONASS、SBAS、LAAS、QZSS、或某些其他者)，係可定義上述之模態。然而，該模態亦可藉由使用其他因素來加以決定。該模態接著可界定上述之軌道模型模態，以及在某一定之實現體中，亦可界定上述之時鐘模型模態。
很顯然，上述將衛星編入索引之方法(亦即，該導航模型識別，係包含上述有關系統和SV之資訊)，係本發明中之一項基本元素。就GLONASS而言，載波頻率指數係至關緊要(除了SS指數之外)。
值得注意的是，該時鐘模型在此範例性實現體中，係為所有模態(和因而為所有導航系統)所共用。然而，該時鐘模型亦可能隨上述之模態而改變。
理應注意的是，上述指定之導航輔助訊息，係包含多種項目(具體來說，toe _MSB、配合時間間隔、SV健康狀態、IOD、toc 、TGD 、toe 、r0 、r1 )，彼等就上述導航模型之正常運作而言自然很重要，但就本發明之觀點而言並非重要(此等參數在上述界定格式之列表中，係在括弧內)。舉例而言，上述模型有關之參考時間，係可以各種方式(如今為toe _MSB、toc 、和toe )來明列，但改變它並不會影響到上述之多模態功能性。就另一個範例而言，該配合時間間隔，係被界定為一個浮點值(上文之表3)。此僅係一個範例，以及該配合時間間隔，亦可明訂在某些其他將系統專屬性議題納入考慮之工具內。該等在本發明之觀點中非屬重要的參 數，在列舉上係僅為了完整性著想。
而且，理應強調的是，倘若應要有新規範或解釋出現，實際之位元數和標度因數將會受到改變。改變位元數和/或標度因數，並不會改變本發明之精神。舉例而言，對速度成分增加解析度，並非是不同之發明。就又一個範例而言，係考慮上述之SS ID。彼等標準中目前使用之索引方法，係僅能在GPS衛星之間做區別。此種新主張之SS ID，係包含上述有關系統和衛星之資訊。此兩者係可表示在同一欄位內，但其並非必然要如此做(假定該系統係被界定在某一其他欄位內)。因此，該等欄位之單純修飾，將再次不會改變本發明之精神。
該通訊網路P，可為一個無線網路，一個有線網路、或彼等之組合。某些非限制性範例之通訊網路，早已在上文提及，但WLAN和WiMax網路，亦可在本說明書中提及。
上述系統之不同元件的運作，大部份可以軟體來完成，亦即，衛星元件之控制器在運作上，係依據電腦指令。當然，有可能的是，某些運作或彼等之某些部分，係可加以“硬編碼”，亦即，以硬體來實現。
1‧‧‧系統
2，3‧‧‧導航系統
A‧‧‧訊息
A.1‧‧‧第一欄位
A.2‧‧‧輔助資料記錄
A.2.1‧‧‧衛星和格式識別紀錄
A.2.2‧‧‧時鐘模型紀錄
A.2.3‧‧‧導航模型紀錄
A.2.4‧‧‧位置精度模型紀錄
B‧‧‧基地臺
C，C”‧‧‧網路元件
C.1‧‧‧控制器
C.2‧‧‧參考接收器
C.2.2‧‧‧接收器
C.3‧‧‧第二通訊區塊
C.3.1‧‧‧發射器
C.3.2‧‧‧接收器
C.4‧‧‧記憶體
G‧‧‧地面臺
M‧‧‧網路元件
M.1‧‧‧控制器
M.1.1‧‧‧決定系統類型
M.1.2‧‧‧檢驗元件
M.2‧‧‧第一通訊區塊
M.2.1‧‧‧發射器
M.2.2‧‧‧接收器
M.3.1‧‧‧發射器
M.3.1‧‧‧發射元件
M.3.2‧‧‧接收器
M.4‧‧‧記憶體
M.4.1‧‧‧儲存區域
M.4.2‧‧‧儲存區域
M.4.3‧‧‧儲存區域
P‧‧‧通訊網路
R‧‧‧裝置
R.1‧‧‧控制器
R.1.1‧‧‧檢驗元件
R.1.2‧‧‧決定導航系統
R.2‧‧‧通訊區塊
R.2.1‧‧‧發射器
R.2.2‧‧‧接收器
R.3‧‧‧定位接收器
R.3.1‧‧‧控制元件
R.3‧‧‧定位接收器
R.4‧‧‧記憶體
R.4.1‧‧‧儲存區域
R.5‧‧‧使用者界面(UI)
R.5.1‧‧‧顯示器
R.5.2‧‧‧鍵盤組
R.5.3‧‧‧音訊裝置
S‧‧‧參考臺
S1‧‧‧衛星
S2‧‧‧衛星
X‧‧‧輔助資料伺服器
第1圖係描繪一個可在其中應用本發明之系統的一般性簡圖；第2圖係描繪一個依據本發明之範例性實施例的導航系統之參考接收器的簡化方塊圖；第3圖係描繪一個依據本發明之範例性實施例的網路 元件之簡化方塊圖；第4圖係描繪一個依據本發明之範例性實施例的裝置之簡化方塊圖；第5圖係描繪一個依據本發明之範例性實施例的範例性輔助訊息；而第6圖則係顯示一個被使用在上述GPS系統中之訊框結構的範例。
A‧‧‧訊息
A.1‧‧‧第一欄位
A.2‧‧‧輔助資料記錄
A.2.1‧‧‧衛星和格式識別記錄
A.2.2‧‧‧時鐘模型記錄
A.2.3‧‧‧導航模型記錄
A.2.4‧‧‧位置精度模型記錄

Claims (28)

  1. 一種用於輔助導航系統之網路元件，其係包含有：一個控制元件，其用以形成與至少一個導航系統相關聯之輔助資料；和一個發射元件，其用以將該輔助資料傳輸給一個通訊網路；其特徵在於，該控制元件在適配上，可選擇一用於上述輔助資料之傳送之輔助資料的格式；以及依據上述選定之格式，來構建該輔助資料。
  2. 如請求項1之網路元件，其特徵在於，該網路元件進一步係包含有：一個記憶體，其可用以儲存至少一個衛星導航系統之導航資料；和一個檢驗元件，其在適配上可檢驗該導航資料，藉以決定該導航資料相關聯之導航系統。
  3. 如請求項2之網路元件，其特徵在於，該控制元件在適配上，可依據該導航資料，來形成上述之輔助資料。
  4. 如請求項2或3之網路元件，其特徵在於，該網路元件，亦包含有一個接收器，其可用來接收至少一個衛星導航系統之導航資料。
  5. 如請求項2或3之網路元件，其特徵在於，該導航資料，亦包含有一個上述導航資料相關聯之衛星的標誌，其中，決定元件在適配上，亦可將上述衛星之標誌，插進 該輔助資料內。
  6. 如請求項1至3任一項之網路元件，其特徵在於，該輔助資料係包含有一個或多個輔助資料紀錄。
  7. 如請求項1至3任一項之網路元件，其特徵在於，該輔助資料紀錄，係具有至少以下諸格式中的一個：一克卜勒(Keplerian)模型；於地心地固座標中之位置；或於地心地固座標中之位置、速度及加速度。
  8. 如請求項1至3任一項之網路元件，其特徵在於，該通訊網路係一個行動電話網路。
  9. 如請求項8之網路元件，其特徵在於，該網路元件，是一個GSM系統之行動交換中心。
  10. 如請求項1至3任一項之網路元件，其特徵在於，該輔助資料係與至少下列中的一個相關聯：-Global Positioning System(全球定位系統)；-GLONASS(全球導航衛星系統)；-Galileo(伽利略)；-Quasi-Zenith(準大項星，準方位)衛星系統-Space Based Augmentation System(星基增強系統)；或-Local Area Augmentation System(區域增強系統)。
  11. 如請求項1至3任一項之網路元件，其特徵在於，該控制元件在適配上，可依據上述輔助資料相關聯之導航系統，來選擇上述輔助資料的格式，其中，該導航資料之 標誌，亦可指明上述選定之格式。
  12. 一種用於輔助導航系統之方法，此種方法包含之步驟有：形成與至少一個導航系統相關聯之輔助資料；其特徵在於，此種方法進一步包含之步驟有：決定上述輔助資料相關聯之導航系統；選擇一個用以傳送上述輔助資料之輔助資料的格式；依據上述選定之格式，來構建該輔助資料。
  13. 如請求項12之方法，其特徵在於，此種方法進一步包含之步驟有：自一個外部服務，取得該輔助資料。
  14. 如請求項13之方法，其特徵在於，該取得之步驟包含：自一個參考臺接收至少一個衛星導航系統之導航資料。
  15. 如請求項12、13、或14項之方法，其特徵在於，此種方法進一步包含之步驟有：將一衛星之標誌插進該輔助資料內。
  16. 如請求項12至14項任一項之方法，其特徵在於，轉移包含之步驟有：將該輔助資料傳送給一個通訊網路。
  17. 如請求項16之方法，其特徵在於，該通訊網路係一個行動電話網路。
  18. 如請求項12至14任一項之方法，其特徵在於，該建構輔助資料之步驟包含有：就該輔助資料，選擇以下諸格式中的至少一個：一克卜勒(Keplerian)模型； 於地心地固座標中之位置；或於地心地固座標中之位置、速度及加速度。
  19. 如請求項12至14任一項之方法，其特徵在於，該格式在選擇上，係依據上述輔助資料相關聯之導航系統，其中，該導航資料之標誌，亦被用來指明上述選定之格式。
  20. 一種用於輔助導航系統之儲存電腦程式的電腦程式產品，該電腦程式係具有電腦可執行指令，用來進行下列動作：形成與至少一個導航系統相關聯之輔助資料；其特徵在於，該等電腦程式進一步係包含有一些電腦可執行式指令，用來進行下列動作：決定該導航資料相關聯之導航系統；選擇一個用以傳送上述輔助資料之輔助資料的格式；依據上述選定之格式，來構建該輔助資料。
  21. 如請求項20之電腦程式產品，其特徵在於，該電腦程式進一步係包含有一些電腦可執行式指令，用以自一個外部服務取得輔助資料。
  22. 如請求項21之電腦程式產品，其特徵在於，該取得之動作包含：自一個參考臺取得至少一個衛星導航系統之導航資料。
  23. 如請求項20、21、或22之電腦程式產品，其特徵在於，該電腦程式進一步係包含有一些電腦可執行式指令，用來將一衛星之標誌，插進該輔助資料內。
  24. 如請求項20至22任一項之電腦程式產品，其特徵在於，該電腦程式進一步係包含有一些電腦可執行式指令，用來依據上述輔助資料相關聯之導航系統，來形成輔助資料紀錄。
  25. 如請求項20至22任一項之電腦程式產品，其特徵在於，該等用來選擇一個用以傳送上述輔助資料之輔助資料的格式之電腦可執行式指令，係包含有一些指令，用來依據上述輔助資料相關聯之導航系統，來選擇該格式，以及使用上述導航資料之標誌，作為上述選定之格式的標誌。
  26. 一種承載一信號之機器可存取媒體，其上面係記錄有一個可用以遞送輔助資料給一個裝置之信號，該信號係包含有：與至少一個導航系統相關聯之輔助資料；其特徵在於，該信號進一步係包含有：一個與上述輔助資料相關聯之系統的標誌，和一個被選擇來傳輸上述輔助資料之輔助資料的格式；其中，該輔助資料係已依據上述選定之格式來構建。
  27. 一種用於輔助導航系統之輔助資料伺服器，其係包含有：一個控制元件，其用來形成與至少一個導航系統相關聯之輔助資料；其特徵在於，該控制元件在適配上，可：選擇一個用於上述輔助資料之傳送之輔助資料的 格式；依據上述之選定格式，來構建該輔助資料。
  28. 如請求項27之輔助資料伺服器，其特徵在於，其亦包含有一個接收器，用以接收至少一個衛星導航系統之導航資料。
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