TWI578009B - 低能量消耗之移動物體定位系統 - Google Patents

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Description

低能量消耗之移動物體定位系統
本申請案主張2015年3月06日申請之美國申請案第62/129,278號，名稱“Systems and Methods for Location of Movable Objects”的優先權，此申請案之內容係以全文引用方式併入本文中。
本發明係有關於定位移動物體的系統以及方法，特別是在移動物體上以低能量使用全球導航衛星系統(GNSS)提供位置估計的系統以及方法。
GNSS技術可用於判斷移動物體之位置。GNSS包含一組地球軌道衛星，每一衛星係廣播編碼射頻(RF)訊號。此組衛星可包含27個以上的衛星，所以在任何時間地球之任何特定區域附近都有多個衛星在天空上(地平線以上)。GNSS接收器可從多個可見的(例如在接收器之地平線上方)衛星接收訊號，並處理所接收的訊號以判斷接收器在地球上的位置。
在移動物體之GNSS接收器上使用GNSS估計移動物體之位置需要大幅的能量消耗，因為GNSS接收器必須從多個GNSS衛星獲取以及處理GNSS訊號。因此，亟需要的是使用以少量的能量來使用GNSS來提供移動物體之位置或位置估計的系統以及方法。如未清楚有反向指示，則本文中所用的位置(location)以及地點(position)可替代性使用。
在一實施例中，在移動物體中的一移動台可與一固定基地台雙向通訊，以判斷移動物體之位置。上述雙向通訊可透過射頻(RF)鏈路進行，其 在無線電通訊管理機構未經許可的射頻頻帶(例如，)中進行，移動物體可依據推測領航或是移動物體中的非GNSS位置感測器之資訊來估計位置。移動台可從基地台接收在移動台可見的一組GNSS衛星訊號。移動台可從該組衛星之GNSS訊號中獲取衛星時序資訊，並與基地台通訊經最少處理的衛星時序資訊。基地台可判斷移動台之位置以並將此位置傳遞至移動台。藉由把GNSS位置處理的工作量卸載至固定基地台(其由主電力系統供電)，可減少移動台(其由電池供電)之能量消耗。
在各個實施例中，低能量消耗之GNSS定位系統可使用偽衛星在未經許可的射頻頻帶上來傳輸類似GNSS訊號至移動台，意即在鄰近GNSS衛星傳輸頻率的頻帶上。移動台上的GNSS接收器可在GNSS衛星傳輸頻率以及偽衛星傳輸頻率上接收訊號。在一些實施例中，偽衛星傳輸頻率係介於1626.5MHz至1645.5MHz之間。
本發明所述之低能量GNSS定位技術之實施方式包含，但不限於，在零售店環境中定位活動推車(例如購物推車)、在倉儲環境中定位倉儲推車、在醫療設施中定位醫療設備推車或病床、或是在交通樞紐中定位行李推車。其他低能量消耗定位移動物體之技術的實施例更包含定位或追蹤人或動物。在另一實施例中，移動物體本身可具有電源以進行移動，例如電動車、高爾夫球車、機械化設備、越野車等等，或是由另一車輛或機構載著移動的物體，例如拖車、容器、托盤或重型設備等等。
本發明之上述及其他特徵及優勢將藉由參照附圖詳細說明其例示性實施例而變得更顯而易知。在較佳實施例之詳細說明中所提出之具體實施例僅用以方便說明本發明之技術內容，而非將本發明狹義地限制於上述實施例。
104‧‧‧GNSS衛星
108‧‧‧無線接入點
116‧‧‧分隔線
112‧‧‧信標
120‧‧‧基地台
124‧‧‧天線
128‧‧‧中央控制單元
132‧‧‧感應出口領域
136‧‧‧開口
140‧‧‧鏈路中繼器
144‧‧‧追蹤地區交界處
148‧‧‧限制邊界
152‧‧‧警報區域邊界
156‧‧‧警報區域
160‧‧‧移動台
180‧‧‧偽衛星
228‧‧‧GNSS接收器
232‧‧‧處理器以及數據儲存單元
236‧‧‧無線鏈路
244‧‧‧天線以及低雜訊放大器單元
248A‧‧‧類比部
248B‧‧‧數位部
252‧‧‧精準時脈支持元件
264‧‧‧天線
268‧‧‧GNSS接收器
272‧‧‧處理器以及數據儲存單元
276‧‧‧無線鏈路
280‧‧‧位置感測器
280A‧‧‧領航感測器
280B‧‧‧精準位置感測器
284‧‧‧天線以及低雜訊放大器單元
288A‧‧‧類比部
288B‧‧‧數位部
292‧‧‧精準時脈支持元件
296‧‧‧電源
301-318‧‧‧方塊
404‧‧‧移動台之活動範例的展開圖
408‧‧‧放大圖形404之活動的內容
412‧‧‧GNSS訊號中的碼相位轉換之範例
500‧‧‧預處理數據
620‧‧‧追蹤區域邊界
640、660、680‧‧‧曲線
644、648、652、656、664、684、688‧‧‧空心圓
692‧‧‧結構物
840‧‧‧偽衛星
844‧‧‧太陽能板
848‧‧‧GNSS發送器
852‧‧‧處理器以及數據儲存單元
856‧‧‧無線鏈路
904、908、912、916、920、924、928、932‧‧‧狀態
第1圖係繪示低能量GNSS移動式系統之系統設置之範例。
第2A以及2B圖係繪示低能量GNSS移動式系統之實施例之示意圖。
第3圖係繪示低能量GNSS移動式系統進行之處理以及通訊功能之範 例示意圖。
第4圖係繪示移動台之活動週期之範例之示意圖。
第5圖係繪示預處理之GNSS數據之範例示意圖。
第6A以及6B圖係繪示低能量GNSS移動式系統之操作情境之範例示意圖。
第7A圖係繪示移動台之時脈同步的範例流程圖。
第7B圖係繪示移動台之鏈路中繼器之時脈同步的範例流程圖。
第8圖係繪示包含有一偽衛星之低能量GNSS移動式系統的實施例示意圖。
第9圖係繪示一低能量消耗GNSS移動式系統在一示例性零售應用的一範例狀態圖。
衛星導航之概述
全球導航衛星系統(GNSS)包含一組軌道衛星，其向地球上的GNSS接收器提供位置資訊。GNSS接收器從多個GNSS衛星獲取以及處理射頻(RF)訊號，以判斷接收器之位置。舉例來說，衛星訊號包含導航數據(例如，星曆(精準的衛星軌道數據)、曆書(almanac)(例如衛星網路數據以及電離層校正參數)、以及衛星原子鐘數據)，其可用於判斷衛星相對於地球的位置以及速度。衛星訊號亦包含一代碼序列，其用以唯一辨識此衛星。衛星訊號中的資訊係編碼成射頻載波頻率之相位調變。相位調變之頻率係所謂的碼片速率(chip rate)。
GNSS接收器可量測衛星訊號，並將代碼序列之接收器產生版本以及接收器量測版本進行時間對齊(time-align)，以識別字碼中定義點之到達時間(TOA)。多個GNSS衛星的時脈是同步的。若接收器時脈與衛星時脈同步，則該接收器從可見的三個衛星所獲取的TOA數據可用於判斷接收器之三維位置。不過，由於GNSS接收器通常不會與衛星時脈同步，所以來自第四衛星的訊號可用於判斷接收器時脈以及衛星時脈之間的時間偏移。在大地量測系統中，從四個衛星獲取的GNSS訊號可轉換成接收器之位置(例如， 經度、緯度以及高度)。實施上，接收器從可見多於四個衛星接收訊號可增加準確性、誤差檢測或校正。實施上，依照星座幾何圖形、附近建築物、車輛、結構物或地形(例如山丘、或是接收器真的在峽谷或是城市峽谷中)、或是高度截止角(僅能使用截止角以上的衛星)，通常在特定位置可同時見六至十二個衛星。
本文揭示的系統以及方法可使用任何類型的GNSS，例如NAVSTAR全球定位系統(GPS)、俄國的全球導航衛星系統(GLONASS)、歐盟的Galileo定位系統、印度區域導航衛星系統、或是中國的BeiDou或COMPASS導航衛星系統。下列敘述的許多範例係搭配GPS系統進行描述，但此僅為說明之用途而非為限制本發明。
在GPS中，每一衛星持續在兩個載波頻率上傳輸導航資訊：L1(1575.42MHz)以及L2(1227.60MHz)。導航資訊係使用偽隨機雜訊(PRN)字碼編碼，而編碼後的字碼係調變在載波頻率上。可使用多個字碼，包含粗略擷取碼(C/A code)以及精準碼(P code)，此兩種碼可加密(以加密碼(W code)調變)以提供加密碼(P code)(其僅能用with分類解密金鑰進行解密)。C/A碼僅調變在L1載波頻率，而P碼(即Y碼)係調變在L1以及L2載波頻率上。群組中每一衛星的PRN碼皆為不同，所以GPS接收器可判斷導航訊號係從哪一個衛星發出。C/A碼的碼片速率為1.023MHz，而P碼的碼片速率為10.23MHz。
導航訊息亦調變在載波頻率上(在比C/A碼或磷(Y)碼低很多的調變頻率)。導航訊息包含衛星星曆(精準的軌道數據)、原子鐘參數以及曆書(群組中所有衛星的粗略的軌道以及狀態資訊)。每一衛星的星曆每兩個小時更新一次，通常在四個小時內是有效的，而曆書通常是一天更新一次。
因為所有導航資訊皆調變在相同的L1載波頻率上，接收器解調變後必須分離訊號(例如解碼)。若接收器先前已經獲取曆書資訊，則接收器可選擇衛星監聽(例如，選擇接收器可見到的衛星)。若接收器未知曆書資訊，則接收器可持續搜尋直到鎖定其中一衛星。為了鎖定衛星，接收器至衛星必須有無阻礙的視線。然後接收器可從衛星獲取曆書，並判斷其他應監聽的衛星(例如接收器位置之地平線以上的衛星)。接著檢測每一衛星的訊號，接收器可透過與其他不同C/A碼型樣來識別衛星。舉例來說，接收器可根 據接收器產生之C/A碼複製品與從衛星訊號接收之C/A碼的互相關性，來判斷位置判定所需的TOA資訊。來自四個衛星的TOA資訊可提供足夠資訊來判斷接收器之位置。
低能量GNSS定位技術之範例概述
許多GNSS接收器之可能缺點在於需要大量的電能來搜尋以及獲取GNSS衛星之訊號、獲取曆書、判斷群組中需要監聽的衛星、獲取多個衛星訊號、以及處理所獲取的訊號以判斷接收器之位置。舉例來說，從冷啟動開始(其中接收器時脈具有大的時間偏移，且從衛星接收的大部份最近曆書都已經失效)，接收器可能花數十分鐘來搜尋可見衛星以及取得良好的位置估計，此動作會消耗一些能量。維持鎖定衛星也需要能量。如果接收器係連接一外接電源(例如，120伏的牆上插座)，則上述的能量使用狀況不會有問題。不過，如果接收器電源是小電池，則上述能量使用狀況會迅速耗盡電池而造成接收器在短時間後斷電，必須替換或電池或重新充電)。在許多商用應用中，頻繁替換或重新充電GNSS接收器電池是不好的，舉例來說，可能許多物體(其中有個別的接收器)正在追蹤位置。因此，亟需要一種衛星導航系統及其方法可提供移動物體之位置並且減少或最小化能量消耗。
以下將說明性描述低能量GNSS定位技術之範例。在此例中，一移動台係附加在移動物體上或移動物體中。移動台由電池供電。固定型基地台係定位在已知的位置(通常是固定位置)，以及由非電池的電源供電(例如120伏的牆上插座)。固定型基地台可讓移動台在較低電池電量的情況下很快取得一精準的GNSS定位。在任何給定時間，移動台可知道其粗略的位置(可能從移動台前一已知位置而用推測領航得知，或是其他定位技術得知，例如量測RF接入點之接收信號強度值(RSSI)、辨識光學定位標記等等的技術)。在大部份時間，移動台與基地台之間有可靠的雙向射頻鏈路，讓移動台以及基地台可交換資訊。在其他範例中，亦可產生一光通訊鏈路(例如紅外線)。
基地台具有一射頻天線、GNSS處理能力以保持追蹤移動台之位置能看到的所有GNSS衛星。當移動台判斷其需要一精準GNSS定位時，移 動台以及基地台可進行以下示例性操作情境的動作。
1.移動台傳送一訊息至基地台，把移動台對目前位置最好的猜測或估計通知基地台。
2.根據從基地台接收到的時脈時序資訊，移動台將其本地時脈與基地台時脈同步。基地台的時脈可與GNSS衛星之GNSS時間保持同步。
3.基地台計算GNSS衛星可提供的移動台最佳位置(例如精準定位)，而每一衛星廣播會在移動台之位置的碼交界處。基地台亦計算一些額外參數，以協助移動台迅速擷取衛星，例如，低方位衛星之Doppler校正，移動台之接收器的修改相關係數。基地台可使用C/A碼或P(Y)碼(不須使用載波相位法便可改善位置準確性)。在其他實施例中，可使用每一所選衛星的加密(W)碼之目前狀態。
4.然後，基地台傳輸在先前動作所計算的資訊給移動台。在選擇性的最佳化考量下，可更新時脈以改善移動台之時脈漂移估計。
5.使用GNSS接收器基帶處理技術，移動台使用先前動作產生的資訊，在時間之右視窗執行GNSS接收器，以擷取可見衛星之間轉換的碼相位。
6.接著，移動台傳送最少量處理的量測數據給基地台。
7.基地台執行導航方程式處理，並傳送更新的移動位置至移動台。由於基地台係固定的，所以移動位置係相對於基地台作自動差分校正。因此，低能量GNSS定位技術的好處在於自動校正大氣誤差，其為GNSS位置準確性之主要誤差來源。
藉由把大量的GNSS處理從移動台移到基地台，所以移動台的能量使用可大幅減少。移動台可僅在合適的時間(由基地台判斷)喚醒以獲取衛星數據，傳輸數據至基地台(為了後續處理)，然後從基地台接收精準位置後移動台回復成睡眠狀態。上述過程有助於移動台減少能量使用。
偽衛星之範例
目前現存有所謂偽衛星(pseudolite)的裝置，其傳輸與GNSS訊號相似(程度不一)結構的訊號，因此如果GNSS接收器視線內的GNSS衛星個數少於最小數量時(包含視線內沒有衛星)，裝設好的GNSS接收器可從偽衛星 接收GNSS訊號以維持在固定位置。偽衛星可在固定位置上產生(至少部分)一基於地面的定位網路。GNSS接收器可從至少一個偽衛星及/或至少一個GNSS衛星接收訊號。在礦坑中可使用偽衛星，因為GNSS的RF訊號無法穿過礦坑。偽衛星可設置在城市街道、零售購物中心、倉庫、室內環境(其中GNSS訊號被阻擋或微弱)等等，以判斷此些空間內的物體的位置。實施上，偽衛星幾乎總是這在固定位置上。
現有的偽衛星傳輸頻率與GPS的RF載波頻率分隔1560MHz至1590MHz(L1)以及1215MHz至1240MHz(L2)，舉例來說，可在未經許可的900MHz至928MHz頻帶。除了L1(及/或L2)天線以及類比前端之外，所需要的一偽衛星相容接收器尚包含一900MHz天線以及接收器類比前端。因此，相比於無偽衛星能力之GPS接收器，上述元件會實質增加偽衛星相容接收器之尺寸以及成本。
不過，在美國(根據聯邦通信委員會(FCC)基準)以及另一些國家，允許在介於1626.5MHz至1645.5MHz的頻率運作一未經許可的發送器。此頻率範圍與GPSL1頻率足夠近，所以單一天線以及類比接收器可橫跨整個頻率範圍(例如1560MHz至1590MHz以及1626.5MHz至1645.5MHz)進行運作，相反地，其他等效接收器設計僅能在GPSL1頻率範圍內運作。因此，一偽衛星可在頻率1626.5MHz至1645.5MHz的範圍內廣播訊號(具有GNSS或類似GNSS訊號結構)至GNSS接收器，其運作在1560MHz至1590MHz以及1626.5MHz至1645.5MHz範圍內，可取得軌道GNSS衛星訊號以及陸地上偽衛星訊號。接收器可使用衛星訊號及/或偽衛星訊號以生產位置決定，其有助於讓接收器在較少(或沒有)可見到的GNSS衛星的情況下判斷位置。
通訊許可機構(例如FCC)允許1626.5MHz至1645.5MHz頻帶內的傳輸功率通常遠少於900MHz至928MHz頻帶的允許功率，所以使用1626.5MHz至1645.5MHz的偽衛星通常是不包含900MHz至928MHz之範圍的偽衛星。但對於一些應用，僅1626.5MHz至1645.5MHz的頻帶已經足夠，且較低成本以及尺寸的移動台有助於商業應用。若1626.5MHz至1645.5MHz的偽衛星不持續傳輸，則在美國，根據C.F.R.規則第47條15.209此偽衛星允許在3公尺之距離內產生500μV/m之場強度、或是在 1MHz頻寬下產生-41dBm有效全向輻射功率(EIRP)。如果在移動台所需的偽衛星接收功率是-121dBm，其對應的是GNSS接收器很強的訊號，則偽衛星的自由空間範圍是大約(-41dBm-(-121dBm))/2=40dB(3公尺)至300公尺之間。
當與本發明之低能量GNSS系統架構結合時，僅於需要時(例如在基地台處理元件之控制下，知道移動台將監聽偽衛星)1626.5MHz至1645.5MHz之偽衛星才傳輸訊號，而不像傳統的偽衛星總是傳送訊號。"僅於需要時"之模式的各個實施例的優點在於，因為規範未經許可發送器在1626.5MHz至1645.5MHz頻帶的FCC法規，若僅間歇性運作則可增加偽衛星之傳輸功率以及範圍(即使偽衛星的傳輸功率峰值在短時間高於法規，但偽衛星之平均傳輸功率符合法規)。舉例來說，若偽衛星每十秒傳輸未超過一次，則在美國C.F.R規則第47條15.231(e)之規範下在3公尺距離下可允許的場強度可增加達到12,500μV/m，增加25倍。在此實施例中，可大幅減少偽衛星之平均功耗，使得偽衛星更容易由太陽能、風能或其他非主要電源供電。
低能量GNSS技術之示例應用
低能量GNSS定位移動物體之系統以及方法可用於多種應用，具體而言，移動台具有一有限能量源(例如電池)。應用之範例包含零售環境(例如追蹤購物推車之位置)、倉庫環境(例如追蹤倉庫推車、庫存收集機器人等等)、交通樞紐環境(例如在機場追蹤行李推車)或是醫療設施環境(例如追蹤醫療推車或醫療設備)。低能量GNSS技術可用於物體定位應用，用於判斷任何類型之移動的實體物體的位置(例如，將移動台附加至物體上)。移動物體可為任何類型的可活動静物體(例如推車、貴重物品、庫存或可攜式物體)或可活動的活物(例如，人、寵物、動物、家畜)。
透過使用至少一偽衛星在接近L1頻率之未經許可頻帶中傳輸訊號(例如1626.5MHz至1645.5MHz)，本發明之系統以及方法能提供室內環境或軌道衛星被頻繁阻擋的環境中的精準之固定位置。
低能量GNSS移動式系統設定之範例
第1圖繪示低能量GNSS移動式系統之系統設定之範例圖。此環境可包含室內以及戶外空間。分隔線116繪示室內空間與戶外空間之間的分隔交界處。GNSS接收器以及衛星之間需要無阻礙才能從GNSS衛星接收用於定位估計之訊號。因此，為了判斷室內物體之位置，則需要GNSS衛星訊號內的資訊，其在室內通常會受阻擋或微弱。如本文所述，在室內空間內或是GNSS衛星常被阻擋的空間內可使用至少一偽衛星。
基地台(BS)120包含一GNSS天線124且設置作為一部分的設定，基地台通常設置在室內以避免天氣影響。設置在室內亦方便取得能量源，舉例來說，120V主電源插座。因此，基地台之能量消耗通常並未受限制。GNSS天線124通常安裝在對地球上軌道之GNSS群組中的複數GNSS衛星有良好視野能見度的位置。舉例來說，基地台以及GNSS天線之安裝通常會把天線設置在對地平線上幾乎所有(例如四個以上)GNSS衛星有無阻礙視線。中央控制單元(CCU)128可操作連接基地台120以進行處理、數據儲存以及網路接入服務。
低能量GNSS移動式系統具有至少一移動台160，其為可移動物體、或是附加或包含於移動物體上。本文中，移動台160可設置在為有輪子供人推的活動推車(例如，購物推車)或推車之其他部分(例如，框架或車把)，或是設置在欲追蹤的庫存物上、或是附加至人或動物上。追蹤移動台或移動台附著的物體之位置為GNSS移動式系統之主功能。移動台160包含一GNSS接收器以接收GNSS訊號。此GNSS訊號可由GNSS衛星104或偽衛星180發出。移動台亦包含一與基地台雙向通訊的無線鏈路。移動台亦可包含與位置估計相關的其他元件或零件。舉例來說，無線收發器可用於與無線接入點108通訊。可透過此通訊(例如，透過接收信號強度值(RSSI)量測)估計移動台之位置。至少一電場感測器、電磁感測器、磁場感測器或光學感測器可提供至少一信標112發出之訊號的位置資訊。舉例來說，移動台160可執行一推測領航程序以估計自身位置。相較於基地台，移動台通常僅有一有限能量源，例如電池(能抽換或能充電)。
如前所述，使用GNSS衛星訊號之估計位置需要GNSS接收器對至少三個或四個GNSS衛星有無阻礙的視野。這個需求對室內GNSS接收器形成挑戰。如第8圖所示，至少一偽衛星180可提供GNSS訊號(或類似 GNSS訊號)用以估計位置。因此，偽衛星通常設置在室內。偽衛星亦可在室外使用，舉例來說，在有高層建築或流通車輛的城市環境，其可能阻擋GNSS衛星之視線。
可選的網路連接基地台可提供有利於低能量GNSS移動式系統的資訊。舉例來說，基地台120可透過網路更頻繁或更適時地更新個別GNSS衛星的時序數據。更新的時序數據可讓基地台的時脈與衛星時脈更準確地同步。連接網路可讓基地台取得天氣狀況之資訊、更新的電離層模型、GNSS星歷表或曆書。基地台可使用此種資訊來提供移動台較佳的數據以協助移動台位置估計。連接網路可用於遙控及/或監視功能。舉例來說，遠距伺服端可經由網路連接複數基地台，以監控基地台及/或相關移動台的狀態，藉以執行數據匯總、數據挖掘或移動台位置資訊之其他數據分析。CCU 128可經由網路連接基地台120。在其他實施例中，CCU之功能係包含於基地台內，或反之亦然。
追蹤或容置空間內的應用之範例
在第1圖中，物體可穿過開口136從室內空間移動到戶外空間，或反之亦然。室內/戶外空間之交界處可包含任何數量的開口136。建築物之入口/出口為開口136之範例。感應出口領域132表示可檢測移動台穿過開口136移動的出口領域。舉例來說，出口領域可由以下裝置來產生：設置在開口136接近的無線接入點108或信標112、非常低頻(VLF)訊號線(例如在9kHz以下未經許可射頻頻帶中的訊號)、電子防盜系統(EAS)、射頻識別系統(RFID)、超音波發送器或其相似裝置。出口領域可為線狀、天線接收圖案造型或是其他形狀。移動台160可包含感應器，用以感應出口領域以及回應所感應的結果，執行對應動作。舉例來說，感應出口領域132之移動台可判斷其當前位置係在開口136。移動台可使用位置資訊以更新或重設推測領航系統，移動台係透過推測領航系統估計位置。
在第1圖中。追蹤移動台之區域需要由一追蹤地區交界處144密閉。因為追蹤區域可能延伸超出基地台以及移動台之間通訊之範圍，所以至少一鏈路中繼器140可用於基地台以及移動台之間訊息中繼。第7B圖將進一步描述鏈路中繼器。
在一些應用以及第1圖中，移動物體可在一限制區域中進行定位以及追蹤，而限制區域係由限制邊界148包圍；或者在一自由漫遊區域中進行定位以及追蹤，而自由漫遊區域周圍有警報區域邊界152；或者在警報區域邊界152以及限制邊界148之間的警報區域156中進行定位以及追蹤。在自由漫遊區域中移動物體可可自由移動，但是如果物體在警示區域中移動且靠近限制邊界148時會產生警示。可依據物體設置的位置進行不同的糾正動作，例如在自由漫遊區域中沒有糾正動作，在警示區域中有警示動作，若物體通過限制邊界(出界)會進行限制動作。若移動物體從外部移動進限制區域(例如，物體回到自由漫遊區域)，可進行額外或不同的動作。
舉例來說，在一零售店的應用中，室內區域可表示一商店。移動台可安裝在購物推車上。自由漫遊區域可包含商店以及商店之停車場。購物推車可在自由漫遊區域中自由移動。限制邊界148可包含停車場之周緣以外部。當推車離開限制區域後，透過煞車機制禁止推車移動(例如鎖住或禁止推車輪轉動)，可預防購物推車離開限制區域中。警示區域可為自由漫遊區域以及限制區域之間的區域。當進入警示區域時，購物推車可發出警示(例如音訊或視覺訊號)以警示將購物推車推進必須停止之位置的人員。再另一範例，在牲畜追蹤應用中，電子裝置(包含移動台或是與移動台分隔)可附著在動物上以進行追蹤或限制其行動範圍。當動物漫遊進警示區域時，裝置可發出聲音示警此動物。當動物漫遊超出限制區域時，裝置可給動物一輕度刺激以訓練動物不要超出限制區域。對於追蹤區域內的不同移動物體，限制(或警示)區域之邊界也可不同。限制(或警示)區域之邊界可基於移動物體之因數或行為而動態變化，例如生病的動物應與健康的動物容置在不同區域中。在其他實施例中，基地台判斷(或接收)更新一限制(或警示)邊界，並透過射頻鏈路傳遞此更新資料至適當的移動台(或多個移動台)。
低能量GNSS移動式系統實施例之範例
第二A圖繪示低能量GNSS移動式系統之實施例之範例。圖中，繪示一GNSS衛星104、一基地台120以及一移動台160，不過此僅為說明之用途而非限制。GNSS衛星廣播GNSS數據。基地台120以及移動台160可透過個別天線124以及264接收GNSS衛星所廣播之訊號。基地台以及 移動台亦包含一無線鏈路(如基地台以及移動台之射頻收發器236以及276所示)用以相互通訊。為了減少移動台之能量消耗，移動台以比基地台更低的功率程度在無線鏈路上傳輸資料。基地台可週期性傳輸就緒信號以表示其可用性。基地台與移動台之間的無線鏈路可使用未經許可射頻頻帶(例如，不須無線電通訊監管機構許可便可傳輸的頻帶)，例如在美國，900MHz至928MHz、2.400GHz至2.483GHz、或5.8GHz頻帶(例如，從5.725GHz至5.875GHz的頻帶)。未經許可的射頻頻帶可包含工業、科學以及醫療(ISM)射頻頻帶(例如B型頻帶)或非蜂巢式射頻頻帶(例如許可的射頻蜂巢式通訊之外的頻帶)。未經許可ISM頻帶可包含(在各個國家或地區)低於1GHz的頻帶，例如315MHz至316MHz、426MHz至430MHz、430MHz至432MHz、433.05MHz至434.79MHz、779MHz至787MHz、769MHz至935MHz、以及863MHz至870MHz。
除了天線124之外，基地台120包含一GNSS接收器228、一處理器以及數據儲存單元232、以及無線鏈路236。GNSS接收器從GNSS衛星接收電磁訊號，並將訊號內嵌的資訊或是訊號相關的資訊轉換成數位資料格式，以利於處理器以及數據儲存單元處理以及儲存。處理器計算各種數據以供應移動台。此數據有助於協助移動台以低能量消耗下使用GNSS訊號估計其位置，藉此延長電池壽命。處理器產生訊息並透過無線鏈路傳遞至移動台。處理器亦處理從移動台或CCU 128接收的訊息。
所述之移動台160包含一天線264、一GNSS接收器268、一處理器以及數據儲存單元272、無線鏈路276、一電源296、以及一位置感測器280。移動台係透過天線264接收GNSS訊號。GNSS接收器從GNSS衛星接收電磁訊號，並將訊號內嵌的資訊或訊號相關的資訊轉換成數位資料格式，以適合處理器以及數據儲存單元272處理以及儲存。處理器運算各種數據以供應基地台。此數據係有助於基地台估計移動台之位置。處理器產生訊息並透過無線鏈路傳遞至基地台。處理器亦處理從基地台接收的訊息。
位置感測器280可提供非GNSS位置估計，例如，位置感測器之功能可不包含量測GNSS衛星訊號。至少一非GNSS偵測器(例如加速度偵測元件、磁力偵測器、慣性量測單元(IMU)、陀螺儀、磁航向感應器、羅盤、 輪轉感應器、計步器、步態感應器、光學感測器、VLF感應器、EAS感應器、RFID感應器、RF感應器、超音波感應器)，可包含在移動台內，並由位置感測器至少部分使用以估計位置(例如經由推測領航演算法)。在此情況下，位置感測器280可直接從量測數據判斷位置，例如VLF感應器在特定位置感應到VLF埋線，同時在其他情況，位置感測器可使用其他零件或其他感應器以決定位置(例如，羅盤搭配計步器以及推測領航演算法一起使用)。舉例來說，位置感測器280可為一推測領航感應器，其包含一磁感測器(例如羅盤)以提供移動台之航向。推測領航感測器亦可包含輪轉感應器，以提供附著在有輪子之物體的移動台移動之距離估計。磁航向以及距離估計之結合可使用在推測領航演算法，以估計移動台之位置。量測接收信號強度值(RSSI)之感測器可估計移動台以及無線接入點108之間的距離。基於設置在追蹤地區交界處144各處或是特定位置的至少一光學、超音波或射頻信標112發出的訊號，光學或射頻感測器可估計位置。舉例來說，超音波感測器或射頻感測器可量測從超音波信標或射頻信標接收訊號之飛行時間，再根據音速或光速轉換成離信標之間的距離。多個信標可用於三角計算移動台之非GNSS位置。
以一非GNSS偵測器之範例做說明，若移動台被限制(因為特定原因)僅能通過已知位置之入口(例如第1圖所示之開口136)，則移動台上的RF感測器可從檢測來自安裝在開口136的射頻發射器或信標的近距離訊號。RF訊號可包含上述開口之位置，以提供移動台良好的位置估計(例如，用以重置一推測領航位置估計)。RF感測器可用於近場通訊(NFC)、藍芽、藍芽低能量(BLE)、IEEE 802.15、或其他任何類型的無線網路協定。
移動台160之電源296可包含一電池(例如能抽換或能充電的)、一電容(例如，高能量密度電容，如超電容或超級電容)，或適合移動物體的任何其他非主要能量源。以上所述能量源之組合皆可使用。電源296的電量通常有限(例如，電池容量)。傳統GNSS接收器之缺點在於其高功率需求，使得電源296的能使用的時間較短。本發明之能量GNSS系統之實施例可減少移動台之功耗，使得電源296有較長的使用時間。
第2B圖繪示低能量GNSS移動式系統之實施例之另一範例。圖中繪示一GNSS衛星104、一基地台120以及一移動台160，其僅為說明之用， 而非為限制本發明。GNSS衛星廣播GNSS數據。基地台以及移動台可透過天線以及低雜訊放大器(LNA)單元244以及284，接收GNSS衛星廣播之訊號。基地台以及移動台亦包含無線鏈路(如基地台以及移動台之收發器236以及276)，以進行彼此之間的通訊。
除了天線以及LNA單元244，基地台120更包含GNSS接收器(其分為類比部248A以及數位部248B)、處理器以及數據儲存單元232、無線鏈路236以及精準時脈支持元件252。LNA可放大一低功率GNSS訊號而僅些微降低訊號對雜訊比(SNR)。精準時脈支持元件252提供將基地台時脈與GNSS衛星時脈同步的功能，以及協助移動台時脈與基地台時脈之間的同步。因為基地台(通常)沒有用電限制，所以可持續接收GNSS衛星訊號並與GNSS衛星時脈保持同步。用電受限的移動台可僅在需要時才與基地台時脈同步。透過兩邊之時脈同步，移動台時脈可(間接)與GNSS衛星時脈同步，使得移動台能以較低能量消耗從GNSS衛星獲取訊號(相比於時脈未同步的情形)。
移動台160包含一天線以及LNA單元284、一GNSS接收器(分成類比部288A以及數位部288B)、一處理器以及數據儲存單元272、一無線鏈路276、一推測領航感測器280A、一其他精準位置感測器280B以及一精準時脈支持元件292。移動台透過天線以及LNA單元284接收GNSS訊號。
GNSS接收器從GNSS衛星接收電磁訊號，並將訊號內嵌的資訊或相關的資訊轉換成數位資料格式，以供處理器以及數據儲存單元272進行處理以及儲存。類比GNSS訊號通常由接收器之類比部以及數位部之間的介面上的類比數位轉換器(ADC)進行取樣以及數位化。在本發明之一實施例中，低功率GNSS接收器系統之優點在於能降低GNSS接收器之數位部需要進行的處理，藉此降低功耗。舉例來說(如本文所述)，根據從基地台接收的GNSS訊號中的碼邊界上的時序數據，移動台可啟動對碼邊界的取樣，如果取樣之啟動與碼邊界沒有關係，則取樣GNSS訊號之一較短區塊。如此一來，數位部288B的線路，例如數位信號處理(DSP)濾波器以及相關器，可以比傳統GNSS接收器更小且更有功號效率。
位置感測器可提供非GNSS位置估計。舉例說明，推測領航感測器280A與另外的精準位置感測器280B相分隔。推測領航感測器可為一慣 性系統，包含磁感測器、旋轉感測器或陀螺儀、加速度偵測元件以及微控器之組合，用以將方向以及距離數據轉換成位置數據。精準位置感測器可包含其他位置感測器，包含第2A圖所示的元件。在其他實施例中，慣性系統可透過採用非GNSS偵測器(例如射頻感測器，其偵測在已知位置之入口的發送器發出的近距離訊號)或是GNSS系統提供之估計位置作為一新的初始位置，藉此重置以及清除累積誤差。因此，可減少推測領航估計中的位置漂移誤差，使得移動台160能持續有相當準確之位置估計。
在其他實施例中，移動台以及基地台之間的雙向通訊可使用美國專利號8,463,540，名稱“Two-Way Communication System for track location and status of Wheeled vehicle"所揭露的通訊協定。其內容係做為本文之參考文獻進行引述。在其他實施例中，在美國，移動台以及基地台之間的雙向通訊可在未經許可頻帶，例如900MHz至928MHz、2.4GHz至2.483GHz、或5.850GHz至5.925GHz中進行。在其他實施例中，移動台可執行美國專利號8,046,160，名稱"Navigation system and method for Wheeled object"所揭露的導航技術(例如推測領航)，其內容做為本文之參考文獻進行引述。具體而言，此些專利描述的雙向通訊協定以及推測領航技術有助於低能量GNSS系統之實施例，其中移動台係附著或包含於手推車上(例如放在購物推車之框架上或輪子上)。此些輪式推車實施例之移動台可利用的電源包含美國專利號8,820,447，名稱"Power Generation system and method for Wheeled object"所述的輪轉發電機，其內容做為本文之參考文獻進行引述。
低能量GNSS移動式系統處理以及通訊流程之範例
第3圖繪示本發明之低能量GNSS移動式系統之實施例中的移動台以及基地台執行的處理以及通訊功能之範例。左區塊顯示移動台執行的功能，而右區塊顯示基地台執行的功能。
在方塊301中，移動台根據休眠參數內載明的時間或當發生符合休眠參數中載明的狀況時，被喚醒。休眠參數可儲存在處理器以及數據儲存單元272中。移動台之時脈震盪器需要預熱時間以進入穩定狀態。因此，移動台可監控震盪器之屬性(例如，短期頻率漂移)，以判斷震盪器是否穩定在預定範圍內。在方塊302中，移動台估算其當前位置。此估算可基於第 2A以及2B圖所示之推測領航感測器及/或另一非GNSS位置感測器輸出的資料。此估算可包含移動台之當前估計位置，以及選擇性地，與估計位置相關的量測不確定性。舉例來說，位置以及不確定性估計可用一位置範圍來表示。其中，基於非GNSS偵測器的位置估計不依賴時脈震盪器之穩定性，此估算可在震盪器之預熱時期執行。當時脈震盪器穩定後，移動台經由無線鏈路276傳輸其位置估算以及本地時脈值至基地台。在固定時間(相對於傳輸啟動)擷取本地時脈值，以節省移動台之本地存儲空間，如方塊317所示。第7A以及7B圖尚繪示時脈同步。
在方塊303中，基地台經由無線鏈路236從移動台接收訊息。基地台至少部分根據來自移動台的訊息中之本地時脈值以更新其移動台時脈之模型。基地台運算一用於移動台之時脈校正值並將其傳輸至移動台，如方塊304所示。在方塊306，基地台估算在移動台之視線內的GNSS衛星。此估算可至少基於來自移動台之訊息中包含的移動台之估算當前位置。
對於可看見的衛星之估算可包含額外考量，例如減少或最小化在有興趣之方向上的精度衰減因子(DOP，例如幾何精度衰減(geometric dilution of precision,GDOP))。基地台亦運算碼相位以及選擇性地運算與每一衛星有關的多普勒頻移，其可包含在傳送至移動台的資訊。方塊307中，從基地台傳輸至移動台的資訊(例如衛星採集資訊)係包含移動台可嘗試獲取訊號的至少一組衛星，以及與每一衛星有關的C/A碼及/或W碼上的碼相位(在移動台的位置上在碼邊界上將會有該組中每一衛星之廣播的時刻)。該組衛星可提供做為可看見衛星之清單，在一些情況下，可作為一分級清單，更需要的衛星(能用於精準位置估計)有較高的級別，而較不需要的衛星級別較低。以下將進一步描述分級方式。
雖然最少四個GNSS衛星的訊號(假定移動台時脈未與衛星時脈同步)，可判斷位置而最少三個GNSS衛星(假定移動台時脈與衛星時脈同步)可判斷位置，此組衛星更可包含多於三個或四個衛星，以作為當移動台可見之最小數量衛星不足時的替代品，或是移動台上可接收高SNR訊號的衛星。此資訊亦可包含該組衛星中的每一衛星之多普勒頻移(Doppler shift)。移動台之移動速度係遠低於GNSS衛星之速度，所以多普勒頻移基本上是獨立於個別移動台，而多普勒頻移係取決於個別衛星位置以及接近地平線 之衛星。發送至移動台的資訊可額外包含移動式GNSS接收器之初始化參數，例如鎖頻迴路或鎖相迴路(PLL)參數。
該組衛星中的衛星可根據至少一等級標準來進行分級。舉例來說，沿著移動台之移動方向對齊之衛星訊號可提供位置估計的較佳解決方案。因此，移動台在平坦地勢上移動時，接近地平線之衛星可提供對地面位置估計之較佳解決方案。不過，接近地平線之衛星發出的訊號會經過較長電離層路徑傳送到移動台，其訊號誤差會大於較高高度的衛星。接近地平線之衛星發出的訊號也會有更大的多普勒頻移。如此一來，將衛星分級會涉及平衡抵消因子，如上述因子。此分級亦可取決於額外資訊之可用性，例如更新電離層模型。
從基地台得到的衛星採集資訊尚包括有助於移動台判斷從哪一個衛星獲取GNSS訊號的選擇資訊。選擇資訊可包含獲取訊號之衛星之次序，其中次序可基於一偶然性。舉例來說，若不發生偶然性，則使用擷取之第一次序；若發生偶然事件，則使用擷取之第二次序。例如，選擇資訊可包含鄰近兩個衛星之位置，如果移動台無法從其中一個衛星獲取高質量訊號，則移動台可忽略從另一衛星擷取訊號。從移動台之角度，該組衛星中衛星#4以及#5接近山丘，使得若移動台無法從衛星#4獲取高質量訊號，則移動台應該也會無法從衛星#5擷取訊號，因為訊號很可能會被山丘阻擋。在另一範例中，衛星位置資訊可用於指定在有興趣之方向上的主要衛星以及備份衛星。若移動台無法從主要衛星獲取良好訊號，則移動台可嘗試從相應的備份衛星獲取訊號。例如，假定衛星#3設置在移動台移動之方向上。衛星#7設置在相反方向，即與衛星#3相差180°。兩個衛星的訊號可能可以提供在此移動方向上的位置估計之良好解決方案。因此，若移動台無法從衛星#3獲取良好訊號，則相比於衛星#5以及#6(其級別高於衛星#7，移動台會先嘗試從其獲取訊號)，移動台更佳的是從衛星#7獲取訊號。以下，第6A以及6B圖將說明分級衛星的有興趣方向以及額外示例性因子。
在方塊305，移動台從基地台接收時脈校正資訊。然後移動台用以校正其時脈，舉例來說，透過調整PLL以調整移動台之時脈頻率。時脈校正之後，移動台之時脈與基地台之時脈同步。因為基地台之時脈可推測與GNSS衛星時脈同步，所以時脈校正後，移動台時脈亦與GNSS衛星時脈同 步。
在方塊308，移動台從基地台接收該組衛星相關的擷取資訊。使用來自基地台的此資訊，移動台可獲取GNSS訊號。透過與GNSS衛星時脈同步以及基地台所供應的碼相位時序資訊，移動台可在精準時間開始獲取GNSS衛星訊號，舉例來說，在或接近碼相位轉換點上進行。因此，不用獲取大區塊的GNSS訊號(其可能需要花數倍時間搜尋碼相位轉換點)，移動台可在合適的時間啟動擷取並僅擷取小區塊之訊號，藉此可大幅節省能量。舉例來說，10μs長的訊號區塊(例如在200MHz下取樣2,000個數位取樣值)便已足夠。在其他情況下，移動台可搜尋GNSS訊號一段時間，其範圍可少於1μs、1μs至100μs之間、100μs至1000μs之間、或是更長。
在方塊309，從GNSS接收器傳送數位化基帶原始數據至處理器以及數據儲存單元272。依據接收器之類比部之實施例，原始數據可為僅同相(I)數據、或是同相數據以及正交(Q)數據。
在方塊310，處理器預處理此數位化基帶原始數據，首先取得碼片過渡時間以傳送至基地台，如方塊311所進行。為了從GNSS訊號估算碼片過渡時間，移動台對所獲取之訊號從分級清單中第一衛星所使用的碼進行解展頻，接著從清單內的衛星依序處理，直到取得估算位置所需要的最少數量衛星的高質量訊號。以上所述，依據移動台時脈是否與衛星衛星同步，最小數量衛星係為三個或四個。每一衛星之參考展頻碼係儲存在移動台，舉例來說，儲存在處理器以及數據儲存單元272。例如，相關器之輸出訊號可為解展頻訊號，包含代表相應接收的訊號之品質的屬性，例如相關器輸出訊號之峰值的功率或寬度(例如3dB)，以及SNR。移動台可用低能量消耗來運算此質量指標。
可根據部分解展頻訊號之至少一屬性來決定接收的訊號品質品質。高質量訊號之決定準則可依照許多因子，例如移動台之GNSS接收器之性能、外部輔助資訊之可用性(例如最新的電離層模型)、對於位置估算之精準性的期望程度、GNSS訊號失真度之來源以及本質(例如寬頻帶對窄頻帶的干擾)等等。對於一實施例中在某一運作情境之某一狀況下認為品質良好的訊號，其在不同狀況下不同的運作情境之另一實施例可能會被認為不夠好。因此，高質量訊號之示例並不受限制。
舉例來說，相關器之輸出訊號之3dB寬度的峰值如果為一比例之碼片時間，例如碼片時間之1/4、1/2或3/4，則可視為良好。舉例來說，P(Y)碼率為10.23MHz時一碼片時間之一半係轉譯成少於49奈秒。在不同的碼片速率下不同部份(例如3/4)會轉譯成不同寬度。另一示例，傳統GNSS接收器在擷取模式(例如，從冷啟動獲取GNSS衛星訊號)可能需要較高的接收訊號功率(例如4dB至16dB、或更高)，高於接收器在追蹤模式下所需的功率。舉例來說，在地表地平線以上5度接收的L1 C/A碼上標稱GPS功率為約-129dBm，其輸入至LNA(假定是使用全向天線以及平均為非下雨天氣)。在相同狀況下接收P(Y)碼的標稱GPS功率約低於3dB，為-132dBm。對於傳統GPSL1接收器在擷取以及追蹤模式下，LNA輸入端所量測到的接收訊號強度之規定性能程度(例如可視為良好的訊號品質的最小程度)可分別為-150±3dBm以及-160±3dBm，而其上下誤差範圍是針對大氣之高濕氣可能造成訊號變差的情形。上述至少一因素可改變此些載明的性能程度。在移動式GNSS接收器之實施例中，當未在自主模式下運作時，移動式GNSS接收器的功能與追蹤模式下的傳統GNSS接收器相似。然而，一些應用可能會增加GNSS接收器之實施例之設計目標的負擔。例如，本發明所述之零售店購物推車以及牲畜追蹤應用可能不會有良好的天線設計(例如全向天線)，其在移動台上接近地平線處為零dBic增益。基地台在尺寸、形狀、重量上未有大幅限制，所以可設計有良好的固定式天線。然而，移動台天線如需要可設置在購物推車握柄或設置於動物之脖周遭之套環，所以在性能上需要妥協。在非自主模式下GNSS接收器的良好接收訊號強度可接近擷取模式下的傳統GNSS接收器，例如LNA輸入信號之強度為-150±3dBm。
本文中，移動台以及基地台之間的時脈同步足以讓僅使用三個GNSS衛星便可進行位置估計。僅從三個衛星獲取GNSS訊號，而非四個，可減少能量消耗。不過，如果時脈同步較差，則造成位置估算(僅用三個衛星)不夠準確(雖然在一些情境中準確性較不重要)。因此，在許多商用情境下，移動台獲取的最小數量衛星大約為四個。
移動台解展頻的特定衛星可為(也可不需為)基地台之分級清單中的前三個或四個。舉例來說，第一衛星可能會被其他物體短暫地遮擋。在此情況下移動台無法從此衛星取得良好訊號。因此，移動台不對其他更多衛 星的訊號進行解展頻來判斷移動台之位置，藉此以減少用於GNSS位置決定的能量消耗。進一步，由於基地台之衛星清單可根據其移動台之能見度而部分分級，因此根據此清單上的分級進行位置估計可讓移動台解展頻之衛星訊號數量降到最低，除了因為不可預期的原因(例如短暫地遮擋)。
移動台亦可運算能接收到訊號的每一衛星之訊號SNR。SNR係為接收的訊號之質量指標，且能在低能量消耗下運算得到。移動台可傳送計算得到的SNR至基地台，作為在方塊311傳送之訊息的一部分。在方塊318，移動台可亦驗證是否沒有碼相位誤差。造成碼相位誤差之不同原因包含時脈同步誤差、(在方塊302)移動台之位置之估算誤差、GNSS訊號傳輸路徑誤差等等。若移動台偵測一碼相位誤差，則移動台可執行至少一糾正動作。舉例來說，移動台可回到方塊302重覆進行處理，以修正誤差(例如，重新同步移動台時脈以及基地台時脈)。若移動台之估計位置有誤差，則移動台可增加搜尋窗之寬度以取得相關器之峰值，其可幫忙解決誤差。移動台可判斷是否能成功成功來自衛星之有碼相位誤差之訊號，並對來自在擷取清單上的另一衛星之訊號進行預處理，或是執行另一動作以做回應。
透過使用有較高碼片速率之GNSS訊號內的碼片，移動台可微調時序精準度，例如一比例之碼片(例如四分之一)之準確性。舉例來說，GPS系統中的精準(P)碼的碼片速率是C/A碼之碼片速率的10倍。由於精準(P)碼係以機密軍事金鑰加密，所以移動台不具有參考精準(P)碼。不過，對於判斷在導航訊息內之碼片過渡之用途，移動台可依賴加密金鑰、加密(W)碼之變化之低頻，而不須解密此加密P(Y)碼。透過數位化GNSS訊號相對於相關器視窗以及，在相關器輸出訊號設置一峰值，藉此可設置碼片過渡。相比傳統GNSS接收器/處理器，本發明之移動台透過(間接)與GNSS衛星時脈時脈同步，可在更小範圍偏移中設置一相關器峰值。舉例來說，±2μs之移動視窗足以透過基地台與行動台之間的射頻鏈路以及四個sigma碼相位誤差耐受度程度，將時脈同步誤差常態分佈(normal distribution)。假設碼片間隔相對於偏移範圍是短的(如果是P(Y)碼使用的話是可能的)，則偏移範圍首先可基於移動台在擷取碼片序列之時點的時脈同步準確性。此時點包含在基帶的碼片過渡。舉例來說，若假定時脈誤差係常態分佈，則數個sigma之移動視窗(例如1、2、3、4個或以上)通常是足夠的。時脈同步sigma係 0.5*(1/RF鏈路位元率)。因此，在實施例中，RF鏈路位元率約為1Mbps，而在4個sigma偏移範圍內移動視窗可約為±2μs。在其他實施例中，偏移率可在約0.5μs至約10μs、或是10μs至1000μs之範圍內，或是其他的範圍內。
如此一來，進行移動台之時序精準性的微調時，相比於傳統GNSS接收器/處理器，在本發明之實施例中GNSS接收器/處理器之數位部中的相關器線路會有更小尺寸且消耗更少功率。在使用P(Y)碼作為時序的系統中，從基地台發送至該移動台的訊息(在方塊307)可包含每一可看見的衛星的加密(W)碼之碼相位資訊。
在方塊312中，基地台從移動台接收該訊息。使用該訊息中的衛星訊號轉換時序資訊，基地台可透過解GNSS導航方程式(例如計算位置/速度/時間(PVT)解答)來計算移動台之位置。時序資訊足以計算移動台之更新位置。基地台係執行方塊313。另一方面，當發現時序資訊不足夠時，則基地台無法計算出移動台之更新位置。在此情況下，返回至方塊306並重覆執行方塊306。時序是否足夠可從資訊位置估算之準確程度的信任程度來判斷。信任程度可依次基於移動台發送的質量指標而決定。在不同的內容或是應用中準確性之期望程度是不同的。在相同訊息估算不同衛星之時序資訊之一致性亦可提供信任程度之量測。舉例來說，若在時序資訊訊息內多數衛星之訊號所計算出的PVT解法的誤差互相接近，且時序資訊訊息內之少數衛星之PVT解法的誤差與其他誤差差異很大(例如少數衛星自己的誤差都差異很大)，則多數衛星群組之估算的信任程度可為高，而少數衛星群組之估算的信任程度為低。在相關性峰值的信任程度可由一質量指標來代表，例如峰值之清晰度(例如全寬度，最大值的一半)、或是在特定時間下特定衛星的SNR。
在方塊313，基地台可更新移動台所記錄的路徑。基地台亦可計算移動台之更新休眠參數或更新休眠區。然後，基地台傳輸更新位置至移動台。基地台亦可傳輸更新休眠參數或更新休眠區資訊至移動台。其中，移動台之移動或動作係由基地台引導，基地台可計算以及傳輸指令至移動台以引導其移動或動作。基地台亦可計算以及傳輸數據以協助移動台調整其非GNSS位置感測器。
在方塊314，從基地台接收訊息之後，移動台更新其自身位置(基 於從基地台接收的更新位置)，並選擇性調整或重置其位置感測器，例如慣性量測系統或推測領航系統。若訊息亦包含更新休眠參數或更新休眠區資訊，則移動台可更新休眠參數以及從訊息中休眠區之資訊可得出的明確狀態。若基地台有任何指令，則移動台可根據此指令重新引導其移動或動作。然後，在方塊315，移動台可傳輸一確認訊息(ACK)並進入休眠模式(基於休眠參數)。之後，根據休眠參數，移動台會被喚醒並從方塊301重新啟動。在方塊316，基地台從移動台接收ACK訊息，並進行處理以完成一循環。
基地台或移動台可基於多個考量判斷休眠參數。例如，在地理圍欄應用(例如，本發明所述之限制購物推車或是牲畜之區域)，可部分基於移動台以及限制邊界148內限制區域之地理圍欄或邊界或障礙間之後的當下距離或投影距離判斷休眠參數。休眠參數可隨著動態地理圍欄而變化，其地理圍欄之邊界係隨時間或其他參數而變化。兩個移動台之間的距離可為決定休眠參數之因子，因為其可能需要迴避碰撞。休眠參數可包含明確喚醒或休眠狀況，或是移動台可用於計算喚醒或休眠狀況的資訊。休眠係涉及移動台之GNSS部之非活動狀態，而移動台之其他部可維持活動。例如，當GNSS部在休眠狀態時，處理器以及感測器可保持活動以監控環境或狀態，並基於環境或狀態改變而計算新喚醒狀況以及處理推測領航數據。
搭配第3圖所描述之功能並非為限制本發明之用。在其他範例中，可重新排列、結合或刪除至少一處理方塊(或步驟)。
自主模式以及獨立模式之範例
當移動台沒有聯絡基地台時，低能量GNSS移動式系統可執行自主模式。移動台會因為多種不同原因而失去與基地台的聯絡，例如，短暫的通訊路徑被遮擋、短暫的基地台停止運作、或是移動台超過通訊範圍。低能量GNSS移動式系統可透過使用其他基地台或選擇性使用鏈路中繼器140(本文所述)，以減少此情況之發生。在自主模式下，移動台可經由傳統GNSS方法透過GNSS訊號計算其本身位置。在自主模式下，移動台可使用緩存(cache)的電離層模型以至少部分校正位置決定之誤差。藉由犧牲位置估算之準確性，低能量GNSS移動式系統中移動台在自主模式下可減少能量消耗。例如，透過空間增強服務(SBAS)接收電離層網格校正數據，則GNSS 接收器不需保持長時間啟動，但是此舉會降低準確性。從衛星擷取一虛擬距離會涉及擷取碼片過渡以及執行位置估計。多個擷取的虛擬距離可增加PVT解法的準確性。因此，對每個衛星擷取較少虛擬距離亦可減少能量，同樣地也會降低準確性。
低能量GNSS移動式系統亦可執行獨立模式。在此模式下，移動台不提供初始位置估算給基地台(例如第3圖之方塊302)。基地台可在區塊306使用任一其已有的移動台位置或前一計算位置做為移動台之初始位置來進行估算。當移動台不會離基地台很遠或是在連續處理週期之間不會移動很遠，此模式會有效。處理週期之頻率可調整增加增加獨立模式之效用。當移動台上沒有使用非GNSS位置感測器時，可適用此模式。
低能量GNSS移動台活動時序之範例
第4圖係繪示移動台之活動週期之範例。圖形404係示意顯示移動台之活動範例之展開圖。橫軸表示時間。縱軸表示功耗。在休眠時期，移動台至少有GNSS部進入休眠模式而消耗低能量。活動工作周期是低的，以保持整體能量消耗為低，並可基於考量移動台之速度、移動台鄰近追蹤區域邊界或另一移動台，而調整活動工作周期。
圖形408係放大圖形404之活動的內容。橫軸表示時間(與圖形404的橫軸為不同的尺度)。縱軸表示功耗(與圖形404的縱軸為相同尺度)。圖形408內的活動數量係對應第3圖之方塊數量。在第3圖所示之一處理週期中，移動台進行以下活動。第3圖之方塊中條狀物之寬度代表活動之周期長度。條狀物之高度表示第3圖之方塊中活動的平均功率消耗。以下將說明周期長度以及平均平均。此些值係僅用於說明而非為限制本發明。不同的實施例可具有不同的數值組。亦即，不同的運作情境下使用相同低能量消耗GNSS實施例可能導致不同的數值組。例如，若系統以及環境狀況許可使用更少量的P(Y)碼片來估算位置(例如使用1,000個碼片來估算)，可減少方塊309以及310所用的功耗。
圖形412繪示GNSS訊號中的碼相位轉換之範例。透過來自基地台之時脈同步以及碼相位，基於碼相位轉換之時序(例如特定碼片過渡)，移動台能啟動訊號擷取(方塊309)。因此，移動式GNSS接收器可開啟一短時段以獲取GNSS訊號，藉此減少能量消耗。
預處理GNSS數據之範例
第5圖繪示預處理GNSS數據之範例。回應所接收之GNSS訊號，移動台產生預處理數據500以及傳輸此數據至基地台，例如第3圖之方塊311以及312。在此例中，預處理數據500包含基地台所傳的該組可見之衛星(例如，移動台嘗試獲取訊號之衛星)之數個估算碼片過渡時間。預處理數據500可選擇性包含每一衛星之訊號之質量指標。當移動台無法從衛星獲取訊號，則移動台可在預處理數據中表示。在說明中，移動台無法獲取衛星#3之訊號。因此，衛星#3之預處理數據係顯示為不能使用(N/A)。為了補償無法獲取衛星#3，移動台改獲取衛星#7之訊號，並包含衛星#7之預處理數據。使用衛星#7代替衛星#3是基於方向考量，如同第3圖之方塊307所述。
在移動台上完成的預處理之數量以及預處理數據之內容可因為以下因素而改變，例如技術、設計複雜度以及能量消耗限制。低能量GNSS移動式系統之主要目的係為了減少移動台之能量消耗。可透過執行更多預處理以及傳送越短預處理數據訊息(其使用更少能量來傳輸較短訊息)來減少移動台之能量消耗，其有利於執行此實施例。此外，半導體技術的進步亦可減少數據處理的功耗。另一方面，數據傳輸的功耗係受限於物理的部分，而之後技術的進步可直接有利於減少傳輸所需功耗。因此，低能量GNSS系統可執行最佳化處理以選擇移動台之預處理進行執行，而此些預處理數據500係傳送至基地台。
機器學習之範例
一基地台或一遠距伺服端(例如CCU 128)可累積統計有關於移動台獲取GNSS衛星訊號之能力的資訊。此統計可用於改善追蹤區域內的基地台模型、移動台狀況、及/或之後衛星的選擇。例如，在預處理數據500中，移動台可額外指示其無法獲取衛星#3是因為相關器輸出訊號之峰值太寬。隨著時間的推移，如果統計數據顯示特定移動台頻繁遇到同樣的衛星(其相對於移動台在某一方位)擷取失敗，則基地台可斷定移動台故障，或是基地台將移動台在某一方位上有能力不足之現象合併至移動台之模型內。然後，基地台可標記移動台做為待維修之候選人，或是在之後發送至移動台的衛星分級清單中把某一方位的衛星刪除。另一範例中，如果統計數據顯示在追蹤區域(例如在追蹤地區交界處144內)之特定位置的移動台通常有從某一方向上的衛星獲取衛星訊號的問題，則基地台可斷定在此方向上存有障礙物，而更新此追蹤區域之模型。上述操作有助於基地台在追蹤區域中使用的不具有(最新)高度資訊之地圖。
在各個實施例中，基地台或該可利用機器學習演算法以處理累積的衛星採集統計數據，以更新移動台移動區域的環境模型，在當下學習先前未知的障礙物(其在某一方向上遮擋GNSS訊號)，或是學習其他方式將較佳衛星採集參數傳輸至移動台。機器學習演算法可包含神經網路、決策樹、支持向量機、概率方法(例如貝葉斯(Bayesian)網路)、數據挖掘等等。機器學習技術可由地理資訊系統GIS補充，其分析或提供追蹤環境之地理空間 數據。
操作情境之範例
第6A圖繪示低功率GNSS移動式系統之操作情境之範例。虛線620代表追蹤區域之邊界。曲線640以及660繪示兩個移動台(移動台A以及移動台B)之移動。曲線上的空心圓代表移動台從休眠模式被喚醒。曲線上的實心圈代表移動台進入休眠模式之位置。空心圓上的小箭頭繪示在此位置/時間時有興趣之方向。有興趣之方向可包含朝向附近移動台或其他障礙物(例如用於回避碰撞)之方向、或是朝向追蹤區域邊界620之最近部分的方向(例如，在地理圍欄情境中可能發生的限制動作)。邊緣的六個箭頭係繪示GNSS衛星位置相對於追蹤區域之位置。
當移動台可見到更多GNSS衛星，則有利基地台根據其對有興趣方向之準確性的貢獻來分級衛星。位置估算在相對於衛星(其訊號係用於估算位置)的不同方向上的不確定性有不同變化程度。GDOP為此效應之來源。另一範例中，經常需要在移動台移動方向上解出有更高準確性的移動台位置。
如第6A圖所示，當移動台A在第一及第二時間喚醒，移動台A之位置有關的有興趣之方向是移動方向。曲線640上，在兩個最左邊空心圓644以及648處，兩個小箭頭係幾乎對齊曲線。因此，因為衛星#1以及#4比起其他衛星更對齊有興趣之方向，所以基地台可給衛星#1以及#4在第一喚醒週期(從空心圓644開始)有較高級別。由於從移動台A之觀點，衛星#1以及#4幾乎在相反方向，所以使用此兩個衛星#1以及#4做位置估算會降低GDOP。相同原因，基地台在第二喚醒週期時(從空心圓648開始)可以給衛星#2以及#5較高級別。當移動台A在第3時間點(從空心圓652開始)喚醒時，移動台B係靠近移動台A，如曲線660以及空心圓664所示。因為碰撞迴避成為重要考量，所以移動台A之有興趣之方向係連向移動台B。因此，基地台可提高衛星#2之級別，衛星#2係幾乎沿著有興趣之方向(雖然是相反方向)。在第四喚醒週期(從空心圓656開始)，移動台A係接近追蹤區域邊界620。因此，有興趣之主要方向係朝向最接近移動台A的邊界。
低能量GNSS移動式系統之實施例可透過至少一方法來估算移動 台之移動方位或方向。例如，移動台可根據來自推測領航感測器之數據以估算方位感測器。基地台或移動台可根據移動台之位置歷史估算移動台之方位。此歷史可根據GNSS數據、非GNSS數據或其組合而建立。
第6B圖繪示低能量GNSS移動式系統之操作情境之另一範例。其使用的圖形表現與第6A圖相似。此外，第6B圖係顯示一矩形以表示會妨礙對衛星之視線的結構物692。此結構可為一建築物、一山丘、或一大型車輛(例如卡車)。空心圓上附有翼狀葉圖形表示移動式GNSS天線之天線方向圖案。
其中移動式GNSS天線之天線方向圖並非半球形，而基地台可包含天線方向圖以及移動台之方位以作為衛星分級之用。基地台可降低在移動台天線方向圖之弱方向(weak direction)的衛星選擇級別。透過降低在天線方向圖之弱方向的衛星之級別，基地台可降低移動台因為天線方向圖而處理到弱訊號或是無法獲取衛星訊號的可能性，藉此降低移動台之能量消耗。例如，在第二喚醒週期(從曲線680上的空心圓688開始)，基地台(其具有移動台天線方向圖以及方位之知識)可在分級清單中提高衛星#3以及#6之級別而降低衛星#1以及#4之級別。
其中，基地台有本地環境相關的資訊，且基地台可在衛星之選擇中參考此資訊。在此實施例中，結構物692存在於追蹤區域內，且在第一喚醒週期期間(從曲線680上空心圓684開始)妨礙移動台與衛星#7之間的視線。此結構也許亦在相同喚醒週期期間妨礙移動台與衛星#1以及#6之間的視線。因此，根據衛星位置、此結構以及移動台之資訊，基地台可降低衛星#7、#1以及#6對於移動台選擇的級別。對於級別調整，此障礙物的影響會覆蓋或超過天線方向圖的影響。
如前所述，低能量GNSS系統可分析來自移動台的衛星採集行為，以學習追蹤區域的相關知識。例如，結構物692一開始可能不會出現在追蹤區域之GIS資訊中，但是經由機器學習，結構之存在可從衛星採集數據推論出。因此，GNSS系統之實施例可連續或週期性更新其對追蹤區域、移動台之擷取圖案之瞭解，藉此提供衛星採集參數之較佳估算。
低能量GNSS移動台之時脈同步之流程之範例
第7A圖係繪示移動台時脈之同步流程之範例。為了維持與GNSS衛星時脈同步，必須持續能量消耗。基地台連接一外接電源，所以無能耗限制，因此可維持持續與GNSS衛星時脈同步。另一方面，移動台經常是由有限能量來源供電，所以不能不消耗電力卻維持持續時脈同步。因此，移動台僅能在需要時才同步時脈。例如，移動台可在每一喚醒週期(或每個第三、第五、第十、或第100的喚醒週期)之開始同步時脈。進一步，移動台可能會受到多種不同環境壓力，例如溫度週期、實體震動以及搖晃等等。環境壓力會損壞或擾亂移動台時脈震盪器，增加震盪器之時序誤差，以及增加移動台對於時脈同步的需要。
IEEE 1588標準中有定義精準時序協定，例如雙訊息時脈同步演算法，可應用於低能量GNSS移動式系統之時脈同步。處理器或控制器可對數值控制振盪器(NCO)進行頻率以及相位補償。可補償震盪器之誤差之長期來源，而留下零均值的短期抖動干擾。在一實施例中，低能量GNSS移動式系統會透過基地台時脈，間接使得移動台之時脈與GNSS衛星時脈同步。此同步可透過複數個通訊訊息以及移動台之處理來達成。
在第7A圖中，移動台160傳輸(TX)其本地時間至基地台120以及對此傳輸產生時間戳(如(1A)以及(1B)所示)，啟動時脈同步序列。當接收(RX)到該傳輸，基地台根據其本地時脈(1C)對此接收訊號產生時間戳。由於基地台時脈與GNSS衛星時脈同步，所以在同一時點，基地台時脈之值係與衛星時脈相同。基地台然後傳送所接收時間戳值(1C)以進行回應，並對此回應((2A)以及(2B))產生時間戳(timestamp)。移動台接收到訊息(2A)並根據移動台本地時脈(2C)對接收訊號產生時間戳。基地台傳送另一訊息至移動台，其包含基地台之前一次傳輸的時間戳值(2B)。移動台接收到第二訊息(訊息(3A))並對此次接收(3B)產生時間戳。根據本地擷取的時間以及基地台發送的時間值，移動台時脈能與基地台時脈同步。進行同步時，移動台會校正光速以處理通訊路徑遲滯。其中，用語"對此傳輸(或接收/回應)產生時間戳"包含，但不限於，透過某一系統元件在傳輸訊息開始時在一已知時間標記該精確時間，例如，當訊息訊號開始從天線發射出，則在接收器輸入端接收訊息開始後5μs。基地台或移動台可在精準時脈支持元件252以及292包含時間戳硬體。包含專門時間戳資料欄位及/或數值的訊息可觸發時間戳硬 體以擷取一時間戳。可凸顯時間戳之偏移量(其應排除時脈同步處理在外)並在處理中被降低或消除。
移動台時脈與基地台時脈以及GNSS衛星時脈時間同步的好處在於僅需要較少衛星(三個而非四個)來提供移動台之精準位置估算。
第7A圖顯示時脈同步演算法之範例，其假設基地台以及移動台之間存在一直線RF路徑。例如，演算法可根據直線路徑之標準距離補償花費在兩個站之間轉換的時間訊息之長度，此直線路徑係使用基地台之位置以及移動台之估計位置所計算出。在一些情況下此假設非為真，例如，發生短暫的遮擋，像是一卡車出現在基地台以及移動台之間的直線RF路徑上。在此情況下，RF訊號可在一反射路徑上傳送而非兩個站之間的直線路徑。
反射路徑可能會使RF訊號變差，造成兩個站無法透過直線路徑建立通訊。如果發生此情形，則兩個站可嘗試透過鏈路中繼器建立通訊，或是移動台進入自主模式直至與基地台建立通訊。在一實施例中，基地台以較高功率程度(高於移動台)在射頻鏈路傳輸訊號，而基地台之傳輸功率程度可提供給移動台。移動台可判斷基地台是否可使用基地台之傳輸功率程度之資訊、基地台之RF訊號之實際接收功率程度、移動台該傳輸功率程度及/或基地台之接收器敏感度，在射頻鏈路上從移動台接收通訊。
透過實際接收功率，可判斷基地台之RF訊號為一就緒信號(ready signal)，其代表基地台之可用性。如果移動台判斷在射頻路徑之目前狀況下移動台之訊息無法被基地台接收，則移動台可進入一自主模式、或是短暫地增加射頻鏈路上的傳輸功率(可能地增加能量消耗)、及/或兩個站可透過一鏈路中繼器(其與兩個站有直線射RF路徑)進行通訊(包含時脈同步訊息),以給出三個示例性回應。
如果可透過反射路徑建立兩個站之間的RF鏈路通訊，則傳送在兩個站之間的訊息之實際長度會大於直線路徑上傳送的時間長度。如果未補償，則較長的傳送時間可引入移動台時脈相對於基地台時脈之一時序偏移量。接著，時序偏移量會讓位置估算期間準確性變差或是造成碼相位誤差。小量的時序偏移量可讓位置估算之準確性變差。小量的時序偏移量之示例為一個碼片時間之等級或更小的偏移量，例如，在10.23MHzP(Y)碼率下少於100奈秒，其以光速轉換成直線路徑以及反射路徑之間的差異為100英 尺。更大的時序偏移量會在位置估算期間造成碼相位誤差。更大的時序偏移量之示例為數個碼片時間之等級的偏移量，例如在10.23MHz之P(Y)碼率下數百個(例如500或700等等)奈秒，或是直線路徑以及反射路徑之間差異約數百(例如500或700)英尺。大量的時序誤差以及小量的時序時序之間的判斷通常會隨著實施例而變化。以上提供的示例值僅為說明之用而非為限制。
降低因為缺乏直線路徑而導致碼相位誤差之可能性的方式是增加移動台中用於取得相關性之峰值的搜尋窗之寬度(雖然，可能會增加移動台之能量消耗)。隨著搜尋窗之寬度增加，則大量的時序誤差以及小量的時序誤差之間的差異也會增加。其亦適用於透過實際RF路徑損耗(傳輸功率減去接收功率)來判斷反射路徑。如果實際RF路徑損耗遠大於期待給定的標稱距離以及兩個天線增益，則移動台或基地台可斷定所接收的RF訊號是經由反射路徑傳送。進行回應時，移動台可短暫增加搜尋窗之寬度，或是兩個站可透過鏈路中繼器(其與兩個站都有直線RF路徑)進行時脈同步，以給兩個示例回應。
涉及鏈路中繼器之時脈同步流程之範例
至少一鏈路中繼器140可用選擇性於中繼基地台以及移動台之間的訊息，其中追蹤區域可延伸超出基地台以及移動台之間通訊範圍，或者有物體可阻擋基地台至移動台可執行GNSS位置估算之地點之間的直線RF路徑。當使用至少一鏈路中繼器時，鏈路中繼器經常安裝的位置會讓移動台在追蹤區域(例如追蹤地區交界處144包圍的區域)中的任何地點能透過至少一鏈路中繼器直接或間接與基地台通訊。基地台以及移動台之間的通訊可透過至少一個鏈路中繼器中繼。當移動台之位置改變時，不同的鏈路中繼器及/或不同數量的鏈路中繼器可涉及移動台以及基地台之間的通訊。鏈路中繼器可與基地台通訊(例如經由射頻(RF)鏈路)並將基地台的訊息中繼給移動台(例如，亦經由射頻鏈路)。
與基地台相同，鏈路中繼器可用較高功率程度(比移動台高)在射頻鏈路上傳輸。鏈路中繼器可週期性傳輸一就緒信號以表示其可用性。當沒有移動台依賴鏈路中繼器進行通訊時，基地台可指示鏈路中繼器關閉就緒 信號之傳輸；當移動台又依賴鏈路中繼器進行通訊時，基地台可指示鏈路中繼器啟動就緒信號之傳輸。第7B圖繪示移動台160透過鏈路中繼器140進行時脈同步之流程範例。第7A圖中數字符號表示相似的動作或事件。例如，(1A)在第7A以及7B圖中表示來自移動台160的本地時間訊息。鏈路中繼器140之相關動作或事件係指定為相對應的數字符號，其以“i”做結尾。例如，(1Ai)表示來自鏈路中繼器140的本地時間訊息；例如，(4)表示移動台時脈之同步；(4i)表示鏈路中繼器時脈之同步。
第7B圖繪示之實施例為兩部分處理，而每一部分係包含與第7A圖相似的動作。在第一部分，移動台啟動時脈同步序列之後，鏈路中繼器與基地台同步時脈。在第一部分之結束，鏈路中繼器之時脈係與基地台時脈同步，也與GNSS衛星時脈同步。在第二部分，移動台與鏈路中繼器同步時脈。在第二部分之結束時，移動台之時脈係與鏈路中繼器時脈同步，並也與GNSS衛星時脈同步。其中，第7B圖所繪示之實施例可延伸包含用於中繼移動台以及基地台之間通訊的複數個鏈路中繼器。
在其他實施例，例如，如果鏈路中繼器保持與基地台時脈同步(例如在背景執行同步)，則不一定需要第7B圖所示之第一部分之處理。再者，如果透過鏈路中繼器的延遲可被控制精準，則行動台不一定要同步鏈路中繼器之時脈。在其他實施例，鏈路中繼器之時脈可週期性或持續與基地台時脈同步，但不需要與行動台同步，而僅是回應移動台之請求。移動台之時脈可在僅需要時與鏈路中繼器時脈同步。
偽衛星系統之實施例之範例
如上所述，偽衛星可在GNSS衛星被遮擋時提供GNSS訊號。第8圖繪示低能量GNSS移動式系統之實施例之範例，此範例中低能量GNSS移動式系統包含偽衛星。圖中顯示偽衛星840、基地台120以及移動台160，但此僅為說明之用而非為限制。基地台120以及移動台160與第二A圖所示之裝置相同。偽衛星840包含一GNSS發送器848、一處理器以及數據儲存單元852、一無線鏈路856以及一太陽能板844。
安裝偽衛星時，其精準位置可輸入並儲存在數據儲存單元中。偽衛星透過產生導航訊息以傳送其位置數據(類似從GNSS衛星傳輸位置數 據)。導航訊號可包含一類似GNSS訊號。此外，偽衛星之位置數據可儲存在基地台之數據儲存單元中。基地台可經由移動台與基地台之間的無線鏈路來傳輸位置數據至移動台。因為偽衛星之位置通常不會改變(例如，固定式偽衛星)或不常改變(例如，偽衛星被重新設置)，所以基地台可僅傳輸偽衛星位置資訊至移動台一次(例如，針對固定式偽衛星)或僅有需要時才傳輸(例如，偽衛星被重新設置)。移動台可儲存位置數據至其數據儲存單元。在基地台或移動台之任一儲存的位置數據可做為GNSS衛星訊號之位置數據(星曆)，以作為有涉及偽衛星的位置估計之用。來自偽衛星的GNSS訊號可省略其位置數據。作為本發明之用，在一些情況下，來自偽衛星之GNSS訊號可不包含與GNSS衛星訊號相同或相似的資料結構。例如，來自偽衛星的類似GNSS訊號可包含數據，其以展頻方式傳送，使得移動台可從訊號中取得碼片過渡時間。類似GNSS訊號中的數據在特定同步時間可包含一組碼片過渡。類似GNSS訊號可包含時序碼(類似C/A或P(Y)碼)，其調變在偽衛星載波頻率上。類似GNSS訊號可進行展頻使得GNSS接收器(其分析來自衛星的GNSS訊號)中相同相關器可分析來自偽衛星的類似GNSS訊號。偽衛星導航訊號可包含能唯一識別偽衛星的資訊，例如，導航訊號可調變一PRN碼在偽衛星載波頻率上。
偽衛星透過GNSS發送器848傳輸GNSS或類似GNSS訊號。移動台透過天線以及接收器接收GNSS訊號。如第8圖所示，偽衛星可透過相同未經許可之射頻頻帶(其作為基地台與移動台之間的通訊)與基地台通訊。此外，偽衛星亦可透過有線連接方式與基地台通訊。
如前述之概略說明的描述，在其他實施例中，使用接近GNSS衛星使用頻帶的未經許可頻帶是有好處的。例如，在美國，頻率範圍在1626.5MHz至1645.5MHz之間的未經許可頻帶是接近GPS之L1頻帶。如此一來，移動台之實施例可包含一可調天線以及類比接收器，其可在未經許可頻帶以及L1頻帶運用。在兩個頻帶使用相同可調天線以及類比接收器通常表示移動台可再任何給定時間分別從GNSS衛星或偽衛星接收訊號，但無法同時接收。
在各個實施例中，偽衛星RF傳輸頻帶之頻寬可約10MHz以下、20MHz、30MHz、或50MHz，或是在約10MHz至100MHz之範圍內。偽 衛星RF傳輸頻帶之載波頻率係與GNSS衛星載波傳輸頻率(例如L1)相隔約100MHz以下、約75MHz以下、約60MHz以下、約50MHz以下、或約25MHz以下。現今，在美國，FCC規定僅接近L1的頻譜區且可未經許可使用的頻帶為1.6265GHz至1.6455GHz，因此在美國，偽衛星RF傳輸頻帶最大可用的頻寬是18MHz，而訊號中心點在1.6355GHz。不過，18MHz頻寬係足夠以將訊號與10.23MHz之碼片速率成編碼P(Y)碼。
在低能量GNSS移動式系統中，基地台可傳送一組衛星以及相關的碼相位至移動台。然後，移動台根據基地台提供的碼相位時序資訊獲取GNSS訊號。因此，基地台可實際上判斷移動台擷取之GNSS訊號的時序。基地台可指示偽衛星在移動台期待啟動訊號擷取的時間點進行傳輸。由於移動台僅獲取短周期長度的GNSS訊號，所以偽衛星可僅傳輸相對應短的周期長度。偽衛星可暫停GNSS訊號傳輸直至移動台再次企圖從偽衛星獲取訊號。在未經許可頻帶中合法操作的判斷是根據平均傳輸功率，所以偽衛星之低工作周期傳輸是有利的。例如，聯邦通信委員會法規許可工作週期之傳輸功率增加至20dB，所以低工作周期許之傳輸(短周期長度)可使用高於合法允許平均值還高的實際傳輸功率。接著，較高的實際傳輸功率可轉換成較高SNR或偽衛星之較長通訊範圍。
再者，多個GNSS衛星是同步傳輸。在GNSS接收器的些微時序誤差會導致不同衛星訊號之間的碼間干擾，使得接收SNR下降。當低功率GNSS移動式系統包含多個偽衛星時，基地台可指示每一偽衛星在不同時間傳輸，可消除碼間干擾以及增加接收器時序關閉時移動台之接收SNR。在實施例中，每一偽衛星在不同時間傳輸，由於碼間干擾沒有大幅影響所有偽衛星使用的PRN碼可是相同的。不過，不同偽衛星也可使用不同PRN碼，有助於識別或錯誤確認。基地台可配置休眠參數而發送至附近所有移動台，使得所有移動台會同時企圖向相同的偽衛星獲取訊號。
如果基地台判斷沒有移動台在偽衛星附近，則基地台可指示偽衛星保持關閉。藉此偽衛星可更進一步降低能量消耗。如果偽衛星之功耗足夠低擇可使用替代能源，例如太陽能板844。其他替代能源包含風力發電。
在偽衛星傳送類似GNSS訊號之前，偽衛星可將本地時脈與基地台時脈同步(其代表GNSS衛星時間)，而同步的方式與移動台和基地台同步 時脈的方式相同(請見第7A圖之說明)。因為傳統偽衛星通常使用相對高功率溫度補償晶體振盪器(TCXO)加上GNSS接收器以校正偽衛星時脈之長期漂移，所以此同步有助於功耗受限的偽衛星。將TCXO以及GNSS接收器保持在相當數量之功率亦會增加硬體成本。
在一些實施例中，偽衛星僅被基地台控制時才傳輸訊號(例如，因為移動台需要偽衛星之導航訊號)，則偽衛星可未需要在所有時間具有精準時脈。與自主模式下的移動台進行協作時(例如，當失去基地台之射頻鏈路)，由於偽衛星通常不知道移動台欲執行位置估計，所以偽衛星通常會類似連續地傳輸。在此些實施例中，只要偽衛星與基地台能相通訊(可能經由鏈路中繼器)，則偽衛星可在背景執行時脈同步協定，並避免執行GNSS接收器以及TCXO，藉此降低能量消耗。
低能量消耗GNSS定位系統在零售應用之範例狀態圖
第9圖係顯示低能量消耗GNSS定位系統在零售店應用之一實施例之範例狀態圖。在此應用範例中，要定位的是人推式購物推車，其位置是在一限制邊界內(例如，接近商店之停車場周圍)。如前所述，移動台160可設在購物推車之輪子上及/或推車之其他部分(例如車架或車把上)。移動台160可附著在購物推車上或是推車整體的一部分。移動台160的元件可分別設置在推車之不同部位，例如GNSS部分設置在推車之車架或手把(讓GNSS天線可容易接收來自軌道衛星的訊號)以及一推測領航感測器可設置在推車之輪子上(藉此量測輪轉以測出移動距離)。安裝在零售店時，若考慮美觀好看，則基地台120之GNSS天線124可設置在商店之後側以遠離客戶的視線。基地台120可設置在商店內部。偽衛星180可在商店內(在GNSS訊號被遮擋或是微弱的區域)或外面使用(如果附近建築物、地形或車輛交通遮擋GNSS衛星訊號)。鏈路中繼器140可在追蹤區域中到處設置，以提高基地台以及移動台之間的RF訊號。
請參閱第二A圖。設置在購物推車上的移動台160包含多個非GNSS的推測位置感測器280(例如，磁航向感應器以及推車輪子上的轉動感測器)，以判斷推車之推測領航位置。推車可包含煞車，用以禁止推車移動。例如，推車之輪子可包含煞車，用以鎖住或禁止推車輪子轉動。推車亦可 包含感測器，用以感應推車是否接近或通過一警示邊界或限制邊界。例如，推車輪子可包含RF接收器，用以感應在邊界上埋線的VLF訊號或是一無線接入點(其設置在一出口)的RF訊號。請續參閱第9圖。接收到邊界訊號之後，推車可執行一遏制動作(例如，提供警示訊號或致動煞車)以維持購物推車待在限制區域內(例如，藉此降低推車之失竊)。
第9圖之範例狀態圖顯示移動台之狀態，其包含一GNSS部以及一推測領航感測器(安裝在購物推車上或裡面)。在第9圖所示之操作情境中，在商店外(例如在停車場)追蹤購物推車之位置。然而，此僅為說明而非為限制(在其他實施例，可在商店內部追蹤推車移動)。當推車在警示區域中(如第1圖所示之警報區域156)可產生警示訊號。當推車離開限制區域(例如第1圖所示之限制邊界148中的限制區域，其可能是商店外的停車場外周圍)時，可啟動推車煞車以禁止推車移動。電動回收車可用於搜集停車場中的推車，並將其推回至推車蒐集區域。
例如，第9圖之範例狀態圖可透過移動台中的處理器以及數據儲存單元272來執行。為說明之用，第9圖之描述從運作狀態904開始。但本發明不受此限。透過此狀態圖，移動台可從另一運作狀態開始執行。再者，第9圖之狀態圖僅為範例，在其他零售應用中，所示狀態可相結合、重排列或刪除，也可包含其他不同狀態。
在狀態904，推車係位於商店內部。推車的移動台之GNSS部為非活動狀態以節省能量。除了偵測推車開始移動的動作偵測器(例如加速度偵測元件或推測領航感測器，移動台之非GNSS部也是非活動狀態。動作偵測器可持續或週期性處於活動狀態。只要動作偵測器沒有偵測到高於所選擇之移動門檻值的動作，移動台便保持在狀態904。如果動作偵測器偵測到有動作高於所選擇之移動門檻值，移動台轉換至狀態908。
在狀態908，推車之移動台係在商店內被部分喚醒。至少動作偵測器以及出口感測器(其感應移動穿過第1圖所示之開口136)係在活動狀態。移動台之其他部分可在/可不在活動狀態。如果動作感測器在暫停時期之至少一周期長度內沒有偵測到任何動作超過所選擇的停歇門檻值(其可與/可不與所選的動作門檻相同，此動作門檻係用於決定是否從狀態904轉換成狀態908)，則其狀態轉換回狀態904。如果出口感測器偵測有移動穿過開口 而離開商店，則移動台可對推測領航感測器設定一開始座標為此開口的座標(可由出口感測器偵測而得)，並接著轉換成狀態912。
在狀態912，至少出口感測器以及推測領航感測器處於活動狀態。推測領航感測器(其包含一輪轉感應器)係維持計算推車輪子之轉動次數。如果出口感測器偵測到移動穿過開口而回到商店，則上述狀態轉換回狀態908。如果到達最小轉動次數門檻(代表最小移動距離)且推車仍在商店外，則上述狀態轉換成狀態916。
在狀態916，移動台之GNSS部被喚醒而處於活動狀態，並啟動GNSS定位判斷處理，例如與基地台進行通訊(如第3圖所示)。如果移動台取得良好GNSS位置且位置並未在警示區域內，則移動台可更新最小轉動次數並回到狀態912。如果移動台無法取得良好位置，其重複狀態916，例如從第3圖所示之區塊312到區塊306。如果移動台無法與基地台建立連接，則移動台進入自主模式，如前所述。如果移動台取得良好定位且位於警示區域中，則上述狀態轉換成狀態920。
在狀態920，移動台提供警示訊號，例如聽覺或視覺訊號，以警示推動此推車的人員此推車接近一限制邊界。推測領航感測器根據計數輪轉次數以持續估算推車位置。如果次數到達適用於警示區域的一最小轉動次數門檻，則上述狀態轉換成狀態924。
在狀態924，移動台之GNSS部被喚醒而處於活動狀態，並啟動GNSS定位判斷處理，如第3圖所示。因為需要以較高的精準度判斷推車是否鄰近限制邊界，所以此定位判斷處理可具有目標精準度，其高於狀態916中的處理。定位判斷處理可著重於特定有興趣之方向(例如朝向限制邊界)，如第6A圖之穿過空心圓656的方向。如果所得之定位表示推車正回到商店，則上述狀態轉換回狀態908。如果所得之定位表示推車不再位於警示區域中但仍然在商店外，則上述狀態轉換回狀態912。如果所得之定位表示推車仍然在警示區域中，則上述狀態轉換回狀態920(例如，提供另一警示訊號)。如果所得之定位表示推車在限制區域外，則可執行推車限制動作。例如，可啟動推車煞車來禁止推車移動及/或發送一警示訊息給基地台或中央控制單元。上述狀態轉換至狀態928，表示推車在限制區域外煞車(或鎖住)。如果移動台無法取得良好定位，可重複狀態924，例如回到第3圖所示之方塊 312至方塊306。如果移動台無法與基地台建立連結，則移動台可進入自主模式，如前所述。
在狀態928，推車被禁止往限制區域更遠距離移動，可降低或預防推車被竊。推車保持在其位置等待駕駛員或電動取回車將其收集。例如，在轉換至狀態928的期間，移動台可等待一回應推車發送之警示訊息的取回訊息。取回訊息可由駕駛員遙控或取回車傳送至移動台，其表示該推車應由商店人員保管。推車在取回程序時可解除煞車，讓推車可被取回。上述狀態轉換成狀態932。
在狀態932，在取回程序期間，如果出口感測器偵測到推車移動穿過開口136而回到商店(例如在感應出口領域132偵測到)，則上述狀態轉換回狀態908。反之，上述狀態轉換成狀態916時，移動台感測器啟動GNSS定位判斷程序，以取得其位置(其可推測在商店外)。
雖然上述零售應用範例係搭配購物推車來做描述，但其僅為說明之用而非為限制。在另一零售應用中，可定位以及追蹤手持購物籃。不偵測輪轉來量測距離，購物籃可包含一計步器以估算客戶之步數，以及一羅盤以估算客戶之移動方向，以作為推測領航位置估計之一部分。再者，在購物籃應用中，不使用推車煞車，而是購物籃可包含警示器，當購物籃離開限制區域時警示器會啟動。
此外，低能量GNSS技術可應用在利用人推的輪式推車的非零售應用，例如在倉庫環境中配置倉庫推車、在機場配置行李推車、在醫院環境配置醫療推車或有輪子的病床、等等。
包含低能量消耗GNSS定位系統之牲畜追蹤應用之範例
低能量消耗GNSS移動式系統可使用於牲畜追蹤。此應用的許多原理與上述零售應用範例相似。以下將特別描述此應用的幾個特點。牲畜包含但不限於，黃牛、乳牛、馬或其他類在農場或農業場養殖的家畜。
在牲畜追蹤應用中，移動台可包含一GNSS部以及一推測領航感測器，其用於提供非GNSS的位置估計。推測領航感測器可包含加速度偵測元件或磁力偵測器，以及選擇性加上微機電(MEMS)陀螺儀。移動台的元件可設置在套環中以供動物穿戴或是設置在標籤上以附著於動物(例如在動 物的耳或腳上)。包含移動台的此標籤可附著至套環或綁帶以供動物穿戴。在一些情況下，套環或標籤可包含太陽能板以提供電力給移動台。GNSS接收器以及電力供應器亦可在套環上，其與推測領航感測器不需要在同一外殼中。例如，小型印刷電路板組件(PCBA)包含該電子元件以及GNSS天線，可設置在套環之頂部上(使得GNSS天線可接收GNSS衛星或偽衛星的訊號)以及電池腔可設置在套環底部。例如，套環可設計讓PCBA設置在頂部或位於頂部，而讓套環之大部分質量集中於底部。其他設計或配置可考輛牲畜配戴的舒適度因素或是農場物流的使用狀況。
附著在牲畜上的移動台可提供牲畜之移動路線。而疾病或發情期之領先指標可從移動路線推斷出。此些領先指標可對牲畜管理提供重要資訊。套環可包含一健康監控器，例如體溫感測器，以便追蹤牲畜之健康。移動台可與基地台或中央控制單元通訊牲畜群之移動路線或健康資訊，以分析以及數據挖掘操作。在其他實施例中，移動台包含其他動物感測器(或與其相通訊)，例如溫度計、或麥克風等等。
動物之動作速度可由加速度偵測元件或磁力偵測器之數據運行一計步演算法來判斷。計步演算法可針對套環附著之特定動物做調整，例如特定量測牛的步態。因為牛群中不同牛的推測領航參數變化性遠大於上述零售應用範例之不同推車之間的差異，所以可執行機器學習以學習動物的步態。在本文中，機器學習技術可包含神經網路、決策樹、支持向量機、概率方法(例如貝葉斯網路法)、數據挖掘等等。在機器學習時，使用低能量消耗GNSS移動式系統的GNSS定位可用於取得動物之精準軌跡。從精準軌跡中，可推導出推測領航演算法的新參數(例如步態檢測)。新推測領航參數之推導可在移動台、基地台、中央控制單元或經由網路連接的遠端伺服器之處理器完成。在一實施例中，相對於用在與基地台透過無線鏈路通訊原始數據所使用的能量消耗，移動台之處理器進行推導處理時所使用的能量消耗可以有所取捨(例如減少原始數據)，與第5圖所述相似。
當牲畜進入或保持在室內結構物時，例如在穀倉內或是擠奶棚內，前述偽衛星可提供牲畜的精準位置數據。即使此結構物有至少部分開口，GNSS衛星可能未在此結構物的視線中，或是結構物中所接受到的衛星訊號可能變差，尤其結構物蓋有一金屬屋頂。
牲畜所有者，例如酪農夫，可使用本發明之GNSS定位系統之一 實施例來取得的資訊包含：(1)每一動物何時曾走到一結構物下(例如穀倉或擠奶棚等等)或結構物外(例如料槽、水源或朝陽區等等)的特定地點。(2)動物停留此地點多久以及在特定區域之間移動所花的時間；(3)動物係激動或鎮定、或是健康的動物在不同地點以及有興趣位置位置之間轉換的動作行為或特徵之判斷。或(4)牲畜群如何群集以及一起或是分開移動(例如動物A靠近動物群B、C以及D，然後離開)。例如，此資訊可用於保持追蹤牲畜群的社會階層，並監控支配關係中的不穩定性。牲畜所有者對於個別動物的位置對時間曲線較無興趣，除非此曲線能提供所有者之牲畜群的資訊。在其他情況下，牲畜所有者可希望分析某些高價值動物(例如飼養純種馬)的位置對時間曲線，以追蹤其移動以及與其他動物之互動(例如損傷)。
牲畜追蹤應用可使用與零售店購物推車遏制應用不同的系統參數。例如，牲畜追蹤應用對於位置估算之精準度需求較低，尤其如果牲畜應用之追蹤區域(例如牧場)大於購物推車遏制區域(例如停車場)。但是，本發明之低能量GNSS移動物體定位系統之各種實施例可使用在任一個應用中。以上所述僅揭露GNSS技術之範例範例。在其他實施例中，低能量GNSS定位技術可用於其他追蹤應用(例如定位或追蹤任何類型之人推式推車)。
其他態樣以及範例
在第一態樣中，本發明提出一種定位移動物體之系統，其包含：移動台用以連接移動物體，移動台包含：一射頻(RF)移動通訊系統用以運作一射頻鏈路，此射頻鏈路在未許可之蜂巢式通訊的射頻頻帶中具有射頻連結頻率；一移動式全球導航衛星系統(GNSS)接收器；以及一推測領航系統，其包含一非GNSS偵測器，而推測領航系統用以量測非GNSS偵測器之量測數據以提供移動台之估計位置；以及一基地台位於一固定位置，包含：一基地台射頻通訊系統用以透過射頻鏈路與移動通訊系統雙向通訊；一基地台GNSS接收器；以及一硬體處理器，其中該基地台用以：透過射頻鏈路從移動台接收推測領航系統所判斷之移動台之估計位置；判斷衛星採集資訊，其包含在移動台之估計位置上預料可看見的一組GNSS衛星、以及該組衛星內每一GNSS衛星之GNSS碼相位，而該組GNSS衛星至少包含最小數量之GNSS衛星；透過射頻鏈路與移動台通訊上述衛星採集資訊； 透過射頻鏈路從移動台接收該組GNSS衛星之碼片過渡時間資訊；部分基於碼片過渡時間資訊，判斷移動台之更新位置；以及透過射頻鏈路與移動台通訊更新位置，其中移動台用以：透過射頻鏈路與基地台通訊該推測領航系統所判斷的移動台之估計位置；透過射頻鏈路從基地台接收該衛星採集資訊；從該組GNSS衛星中的至少一些GNSS衛星獲取GNSS訊號；從所獲取之GNSS訊號，判斷出該些GNSS衛星之GNSS碼相位之碼片過渡時間資訊；以及透過射頻鏈路與基地台通訊該碼片過渡時間資訊。
在一第二態樣中，第一態樣之系統之移動物體包含具有輪子的人推式推車。
在一第三態樣中，第二態樣之系統之人推式推車包含一購物推車。
在一第四態樣中，第二或第三態樣之系統的非GNSS偵測器包含一磁航向感應器以及一輪轉感應器。
在一第五態樣中，第一態樣之系統的移動物體包含人類或動物，而非GNSS偵測器包含一計步器以及一磁航向感應器。
在一第六態樣中，第一至第五態樣中的任一的系統的射頻連結頻率之範圍係在426MHz至435MHz之間、或是779MHz至787MHz之間、863MHz至870MHz之間、900MHz至928MHz之間、2.400GHz至2.483GHz之間、或是5.725GHz至5.875GHz之間。
在一第七態樣中，第一至第六態樣之任一的系統之最小數量GNSS衛星係大於或等於四個。
在一第八態樣中，第一至第七態樣之任一之系統的衛星採集資訊更包含該組GNSS衛星中的每一衛星的多普勒頻移資訊。
在一第九態樣中，第一態樣至第八態樣中任一之系統中衛星採集資訊更包含移動式GNSS接收器之初始化參數，其包含鎖頻迴路或鎖相迴路之參數。
在一第十態樣中，第一態樣至第九態樣之任一之系統的基地台係根據至少一等級標準分級該組GNSS衛星。
在一第十一態樣中，第十態樣之系統之等級標準包含以下至少一種：衛星是否沿著移動台之移動方向或有興趣之方向移動、衛星是否沿著移動台之移動方向或有興趣之方向移動、衛星是否接近移動台之地平線、衛 星在移動台之地平線以上的高度、衛星之多普勒頻移、衛星之電離層傳輸誤差、二個以上衛星之位置鄰近資訊、移動式GNSS天線之天線方向圖、或是是否有障礙物出現在移動台接近而禁止移動台從衛星接收GNSS訊號。
在一第十二態樣中，第一態樣至第十一態樣之任一之系統的衛星採集資訊包含移動台應嘗試從該組GNSS衛星中的一些衛星擷取GNSS訊號之順序的選擇資訊。
在一第十三態樣中，第十二態樣之系統的順序係至少部分基於是否有一偶然事件發生。
在一第十四態樣中，第一態樣至第十三態樣之任一之系統的基地台係以降低或最小化精度衰減的考量下來判斷該組GNSS衛星。
在一第十五態樣中，第一態樣至第十四態樣之任一之系統的碼片過渡時間資訊更包含該組GNSS衛星中的至少一些GNSS衛星的質量指標，其與移動式GNSS接收器能接收到的GNSS訊號之品質有關。
在一第十六態樣中，第十五態樣之系統的質量指標包含GNSS訊號功率、相關器輸出訊號之峰值寬度或訊號對雜訊比有關的資訊。
在一第十七態樣中，第一態樣至第十六態樣之任一之系統的移動台以及基地台係透過射頻鏈路交換時脈時序資訊，而移動台至少基於部分時序資訊與基地台同步時脈，而基地台時脈即代表GNSS衛星之時間。
在一第十八態樣中，第十七態樣之系統的看見的GNSS衛星之最小數量係大於或等於三個。
在一第十九態樣中，第一態樣至第十八態樣之任一之系統更包含一鏈路中繼器，其中移動台以及基地台透過射頻鏈路與鏈路中繼器雙向通訊。
在一第二十態樣中，第十九態樣之系統之移動台包含一移動台時脈，而鏈路中繼器包含一鏈路中繼器時脈，基地台包含一基地台時脈，其代表GNSS衛星之時間，而移動台以及鏈路中繼器係將移動台時脈與鏈路中繼器時脈同步，鏈路中繼器以及基地台將鏈路中繼器時脈與基地台時脈同步。
在一第二十一態樣，第一態樣至第二十態樣之任一之系統更包含 一偽衛星，用以與移動台通訊一導航訊號。
在一第二十二態樣中，第二十一態樣之系統的移動台係從偽衛星獲取導航訊號；判斷導航訊號之偽衛星碼片過渡時間；透過射頻鏈路與基地台通訊此偽衛星碼片過渡時間。
在一第二十三態樣中，第二十二態樣之系統的移動台係至少至少根據偽衛星碼片過渡時間來判斷移動台之更新位置。
在一第二十四態樣中，第二十一態樣至第二十三態樣之任一之系統的偽衛星係在GNSS衛星訊號載波頻率之100MHz中以一偽衛星載波頻率通訊該導航訊號。
在一第二十五態樣中，第二十四態樣之系統的偽衛星載波頻率係在1626.5MHz至1645.5MHz之範圍內。
在一第二十六態樣中，第一態樣至第二十五態樣之任一之系統的移動台係儲存休眠參數，其包含移動台被喚醒以及開始與基地台通訊的時間或狀況。
在第二十七態樣中，第一態樣至第二十六態樣之任一之系統的移動台係：包含一自主模式，在自主模式下移動台使用從GNSS衛星獲取的獲取計算位置；以及如果移動台無法透過射頻鏈路從基地台接收通訊則在自主模式下進行運作。
在一第二十八態樣中，第一態樣至第二十七態樣之任一之系統的基地台係與一數據來源進行網路連接，該數據來源提供以下至少一種：GNSS星歷表、GNSS曆書、電離層模型、或天氣狀況。
在一第二十九態樣中，第一態樣至第二十八態樣之任一之系統的基地台係從移動台取得有關衛星採集的資訊。
在一第三十態樣中，第二十九態樣之系統係使用機器學習技術來分析移動台之有關衛星採集的資訊，以更新移動物體會移動之追蹤區域之模型、移動台之狀況、或判斷移動台在估計位置預料可看見的該組GNSS衛星。
在一第三十一態樣中，第一態樣至第三十態樣之任一之系統係判斷該組GNSS衛星中的至少一些GNSS衛星的GNSS碼相位之碼片過渡時間資訊，而該移動台係至少部分基於移動台以及基地台之間時脈同步的誤 差估算搜尋來搜尋移動視窗中的碼片過渡。
在一第三十二態樣，第三十一態樣之系統之移動視窗範圍係從0.5μs至10μs，或是從1μs至1000μs。
在一第三十三態樣，第一態樣至第三十二態樣之任一之系統的GNSS包含全球定位系統(GPS)以及移動台與基地台的GNSS接收器包含GPS接收器。
在一第三十四態樣，本發明提供一種定位移動物體的方法，此方法由與移動物體連結的移動台以及設置在固定位置的基地台來執行，移動台以及基地台係透過射頻(RF)鏈路進行雙向通訊，此RF鏈路在未許可蜂巢式通訊之射頻頻帶有射頻連結頻率，此方法包含：由移動台以推測領航技術判斷移動台之一估計位置；由移動台透過射頻鏈路將其估計位置對外通訊；由該基地台透過射頻鏈路接收該估計位置；由基地台判斷衛星採集資訊，此衛星採集資訊包含一組在移動台之估計位置預測可看見的全球導航衛星系統(GNSS)衛星、以及在該組GNSS衛星中的每一GNSS衛星之GNSS碼相位，其中該組GNSS衛星包含至少一最小數量之GNSS衛星；由基地台透過射頻鏈路與移動台通訊該衛星採集資訊；由移動台從該組GNSS衛星中的至少一些GNSS衛星獲取GNSS訊號；由移動台根據該獲取的GNSS訊號判斷該組GNSS衛星中的至少一些GNSS衛星的GNSS碼相位之碼片過渡時間資訊；由移動台透過射頻鏈路與基地台通訊該碼片過渡時間資訊；由基地台至少部分基於碼片過渡時間資訊，以判斷移動台之更新位置；以及由基地台透過射頻鏈路將更新位置通訊給移動台。
在一第三十五態樣，第三十四態樣之方法的移動物體包含具有輪子的人推式推車。
在一第三十六態樣，第三十五態樣之方法的人推式推車包含一購物推車。
在一第三十七態樣，第三十四或第三十五態樣之方法中，由移動台以推測領航技術判斷移動台之估計位置之步驟包含使用磁航向感應器以及輪轉感應器的量測數據以判斷該估計位置。
在一第三十八態樣，第三十四態樣之方法的移動物體包含人類或動物，而由移動台以推測領航技術判斷該移動台之估計位置的步驟包含使 用至少一計步器以判斷該估計位置。
在一第三十九態樣，第三十四態樣至第三十八態樣之任一之方法的射頻連結頻率之範圍係從426MHz至435MHz、779MHz至787MHz、863MHz至870MHz、900MHz至928MHz、2.400GHz至2.483GHz、或是5.725GHz至5.875GHz。
在一第四十態樣，第三十四態樣至第三十九態樣之任一之方法更包含由基地台根據至少一等級標準對該組GNSS衛星進行分級。
在一第四十一態樣，第四十態樣之方法的等級標準包含以下至少一種：衛星是否沿著移動台之移動方向或有興趣之方向、衛星是否接近移動台之地平線、衛星在移動台之地平線以上的高度、衛星之多普勒頻移、衛星之電離層傳輸誤差、二個以上衛星的位置鄰近資訊、移動式GNSS天線之天線方向圖、或是移動台附近有無障礙物會遮擋衛星之GNSS訊號。
在一第四十二態樣，第三十四態樣至第四十一態樣之任一之方法更包含：由基地台判斷在該組GNSS衛星中該移動台應嘗試擷取GNSS訊號的衛星順序的選擇資訊。
在一第四十三態樣，第三十四態樣至第四十二態樣之任一之方法的由基地台判斷包含有在移動台之估計位置預測可看見之GNSS衛星的衛星採集資訊之步驟包含至少部分基於降低或最小化精度衰減來判斷該組GNSS衛星。
在一第四十四態樣，第三十四態樣至第四十三態樣之任一之方法中，由移動台根據所獲取的GNSS訊號判斷該至少一些GNSS衛星之GNSS碼相位之碼片過渡時間資訊的步驟包含L計算該組GNSS衛星之至少一些GNSS衛星的質量指標，並由移動台接收此GNSS訊號之品質之質量指標。
在一第四十五態樣，第四十四態樣之方法之質量指標包含下列至少一種：GNSS訊號功率、相關器輸出訊號之峰值寬度、或是訊號對雜訊比。
在一第四十六態樣，第三十四態樣至第四十五態樣之任一之方法更包含：移動台以及基地台之間透過射頻鏈路交換時脈時序資訊；以及至少部分基於時序資訊，由移動台與基地台同步時脈，而基地台時脈代表GNSS衛星之時間。
在一第四十七態樣，第三十四態樣至第四十六態樣之任一之方法 更包含：移動台以及鏈路中繼器之間同步時脈；鏈路中繼器以及基地台之間進行時脈同步，而基地台時脈代表GNSS衛星之時間。
在一第四十八態樣，第三十四態樣至第四十七態樣之任一之方法更包含：由移動台從偽衛星獲取導航訊號；由移動台判斷導航訊號之偽衛星碼片過渡時間；由移動台透過射頻鏈路與基地台通訊該偽衛星碼片過渡時間；由基地台至少部分基於偽衛星碼片過渡時間判斷移動台之更新位置。
在一第四十九態樣，第四十八態樣之方法之導航訊號係在100MHzGNSS衛星訊號載波頻率中的一偽衛星載波頻率。
在一第五十態樣，第四十九態樣之方法中偽衛星載波頻率之範圍係1626.5MHz至1645.5MHz。
在一第五十一態樣，第三十四態樣至第五十態樣之任一之方法中，由移動台根據所獲取之GNSS訊號判斷該組GNSS衛星之該至少一些GNSS衛星之GNSS碼相位之碼片過渡時間資訊之步驟包含：至少部分基於移動台以及基地台之間時脈同步的誤差估算中於移動視窗中搜尋碼片過渡。
在一第五十二態樣，本發明提供一種定位系統，其用於移動物體並使用全球導航衛星系統(GNSS)，該定位系統包含：一移動台係連接該移動物體，該移動台包含一移動式GNSS接收器用以接收GNSS訊號、一移動台收發器透過通訊鏈路進行通訊，此通訊鏈路的頻率在一未經許可的RF頻帶中；一非臨時性數據單元用以儲存電腦可執行之指令；以及一硬體處理器，其與非暫時數據存儲耦接，其中當硬體處理器執行該電腦可執行之指令時，致使移動台在休眠參數規定之時間或至少一狀況下被喚醒；估計移動台之位置；經由移動台收發器傳輸移動台之估計位置以及本地移動台時脈值至一基地台；從該基地台接收GNSS時脈以及擷取參數相關的資訊；至少部分根據GNSS時脈相關的資訊更新本地移動台時脈值；至少部分根據擷取參數以控制移動式GNSS接收器獲取GNSS訊號；傳輸所獲取之GNSS訊號中的碼片過渡有關的資訊至基地台；從該基地台接收一更新位置以及更新休眠參數相關的資訊；至少部分根據來自該基地台之更新休眠參數相關的資訊更新休眠參數；進行休眠；定位系統亦包含一基地台，其包含：一基地台GNSS接收器，用以從複數個GNSS衛星接收訊號；一基地 台收發器，用以透過通訊鏈路進行通訊，通訊鏈路之頻率在該未經許可之RF頻帶中；一非暫時數據存儲單元，用以儲存電腦可執行指令；以及一硬體處理器，其耦接該非暫時數據存儲，且當該硬體處理器執行該電腦可執行之指令時，致使該基地台透過該通訊鏈路接收移動台之估計位置以及本地時脈值；傳輸將該本地移動台時脈值更新至一基地台時脈值的至少一相關訊息，基地台時脈值代表GNSS衛星之時間；至少部分根據移動台之估計位置估算GNSS衛星之參數擷取參數；經由該通訊鏈路傳輸與碼相位資訊相關之GNSS衛星之分級清單；經由該通訊鏈路從移動台接收器接收碼片過渡；至少使用來自移動台接收器之碼片過渡計算移動台之更新位置；將該更新位置以及該更新休眠參數相關的資訊傳輸至該移動台。
在一第五十三態樣，第五十二態樣之定位系統之移動台包含至少一非GNSS偵測器，其包含一極低頻(VLF)感測器、一轉動感測器、一震動感測器、一航向感測器、一磁場感測器、一光學感測器、一射頻感測器、一電子防盜系統(EAS)感測器、一超音波感測器、一加速度偵測元件或一陀螺儀。
在一第五十四態樣，第五十三態樣之定位系統之移動台在離開休眠模式後係至少部分根據該至少一非GNSS位置感測器提供之資訊來估算初始位置。
在一第五十五態樣，本發明提供一種用於定位移動物體的方法，其包含：移動台附著或包含於移動物體，且包含一全球導航衛星系統(GNSS)接收器以及一收發器用以透過射頻鏈路進行雙向通訊，而射頻鏈路之頻率在未許可之蜂巢式通訊的射頻頻帶中；以非GNSS技術判斷該移動台之估計位置；透過該射頻鏈路通訊該移動台之估計位置；透過該射頻鏈路接收衛星採集資訊，其包含在該移動台之該估計位置上預測可看見之一組GNSS衛星以及其每一GNSS衛星的GNSS碼相位；從該組GNSS衛星中的至少一些GNSS衛星獲取GNSS訊號；至少部分根據該獲取的GNSS訊號來判斷該組GNSS衛星中的至少一些GNSS衛星的GNSS碼相位的碼片過渡時間資訊；透過該射頻鏈路，從該移動台接收一更新位置，該更新位置係至少部分根據碼片過渡時間資訊所做的判斷。
在一第五十六態樣，第五十五態樣之方法之以非GNSS技術判斷 該移動台之估計位置的步驟包含以一推測領航方法判斷該估計位置。
在一第五十七態樣，第五十五態樣或第五十六態樣之方法更包含將移動台之時脈與能代表GNSS衛星時間的時脈同步。
在一第五十八態樣，第五十五態樣至第五十七態樣之任一之方法的判斷該組GNSS衛星中的至少一些GNSS衛星之GNSS碼相位相關的碼片過渡時間資訊的步驟包含計算該組GNSS衛星中的至少一些GNSS衛星之質量指標，而質量指標係有關於移動台所接收之GNSS訊號之品質。
在一第五十九態樣，第五十八態樣之方法之質量指標包含GNSS訊號功率、相關器輸出訊號之峰值寬度或訊號對雜訊比中的至少一種的資訊。
在一第六十態樣，第五十五態樣至第五十九態樣之任一之方法更包含：從一偽衛星獲取一導航訊號；判斷與該導航訊號相關的偽衛星碼片過渡時間；以及透過射頻鏈路通訊偽衛星碼片過渡時間。
在一第六十一態樣，第五十五至第六十態樣之任一之方法更包含如果移動台係透過射頻鏈路進行通訊，則從GNSS衛星之GNSS訊號判斷一位置。
在一第六十二態樣，第五十五態樣至第六十一態樣之任一之方法之判斷碼片過渡時間資訊之步驟包含至少部分根據時脈同步之誤差估算於一移動視窗中搜尋一碼片過渡。
在一第六十三態樣，本發明提供一種移動台，其附著或包含於移動物體，移動台包含全球導航衛星系統(GNSS)接收器以及收發器用以透過射頻鏈路進行雙向通訊，射頻鏈路之頻率在未許可蜂巢式通訊的一射頻頻帶中，該移動台用以執行第五十五態樣至第六十二態樣之任一之方法。
在一第六十四態樣，本發明提供一種定位移動物體之方法，包含：基地台控制全球導航衛星系統(GNSS)接收器以及收發器透過射頻(RF)鏈路進行雙向通訊，射頻鏈路之頻率係在未許可之蜂巢式通訊之射頻頻帶中；透過射頻鏈路接收移動物體之一估計位置；判斷衛星採集資訊，其包含在移動物體之估計位置預測會看見的一組全球導航衛星系統(GNSS)衛星以及其中每一GNSS衛星的GNSS碼相位；透過射頻鏈路通訊該衛星採集資訊；透過射頻鏈路接收在該組GNSS衛星中的至少一些GNSS衛星所獲取的 GNSS碼相位相關的碼片過渡時間資訊；至少部分根據碼片過渡時間資訊判斷該移動物體之一更新位置；透過該射頻鏈路通訊該更新位置。
在一第六十五態樣，第六十四態樣之方法更包含將基地台之時脈與GNSS衛星之時脈同步。
在一第六十六態樣，第六十四態樣或第六十五態樣之方法更包含根據至少一等級標準對該組GNSS衛星進行分級。
在一第六十七態樣，第六十五態樣之方法之等級標準包含以下條件的至少一種：衛星是否沿著移動物體之移動方向或一有興趣之方向、衛星是否接近該移動物體之地平線、衛星在該移動物體之地平線以上的高度、衛星之多普勒頻移、衛星之電離層傳輸誤差、二個以上衛星的位置鄰近資訊、GNSS天線之天線方向圖、或是移動物體附近存在障礙物會遮擋衛星GNSS訊號之接收。
在一第六十八態樣，第六十四態樣至第六十七態樣之任一之方法之判斷衛星採集資訊的步驟包含判斷在該組GNSS衛星中應嘗試獲取GNSS訊號之衛星順序的選擇資訊。
在一第六十九態樣，第六十四態樣至第六十八態樣之任一之方法之判斷衛星採集資訊的步驟包含至少部分根據降低或最小化一精度衰減來判斷該組GNSS衛星。
在一第七十態樣，本發明提供一種基地台，其包含全球導航衛星系統GNSSGNSS)接收器以及收發器用以透過射頻(RF)鏈路進行雙向通訊，此射頻鏈路之頻率在未許可蜂巢式通訊之一射頻頻帶中。此基地台用以執行第六十四態樣至第六十九態樣之任一之方法。
在一第七十一態樣，本發明提供一種系統用以分析衛星採集數據，此系統包含：非臨時性數據儲存用以儲存有關在追蹤區域中移動之移動台可嘗試從全球導航衛星系統(GNSS)衛星接收訊號的衛星採集數據；以及硬體處理器，其與非臨時性數據儲存相連接，該硬體處理器係編程以使用一機器學習演算法分析該衛星採集數據；至少部分根據機器學習分析以執行以下動作之至少一種：更新該追蹤區域之模型、或更新移動台之GNSS衛星選擇準則。
在一第七十二態樣，第七十一態樣之系統之硬體處理器係編程用 以存取該追蹤區域之地理資訊系統(GIS)資訊。
在一第七十三態樣，第七十一態樣或第七十二態樣之系統之硬體處理器係編程用以從機器學習分析推論該追蹤區域中之特定位置或是一特定方向會遮擋GNSS衛星訊號接收之障礙物的存在。
在一第七十四態樣，本發明提供一種偽衛星，用以通訊一導航訊號，該偽衛星包含：一發送器用以在一偽衛星載波頻率上通訊該導航訊號，其中偽衛星載波頻率位於100MHz之全球導航衛星系統(GNSS)衛星訊號載波頻率中。
在一第七十五態樣，第七十四態樣之偽衛星之偽衛星載波頻率之範圍從1626.5MHz至1645.5MHz。
在一第七十六態樣，第七十四態樣或第七十五態樣之偽衛星之導航訊號包含一時序碼，其調變在偽衛星載波頻率上。
在一第七十七態樣，第七十六態樣之偽衛星之時序碼包含一偽隨機雜訊(PRN)碼。
在一第七十八態樣，本發明提供一種接收器用以與第七十四態樣至第七十七態樣之任一之偽衛星一同運作，其中該接收器包含用以接收GNSS衛星訊號載波頻率以及偽衛星載波頻率的電路。
在一第七十九態樣，第七十八態樣之接收器之GNSS衛星訊號載波頻率之範圍係從1560MHz至1590MHz，而偽衛星載波頻率之範圍係從1626.5MHz至1645.5MHz。
其他資訊
本文所述之各種說明性邏輯區塊、模組以及過程可由一機器執行或進行，例如電腦、處理器、數位信號處理器(DSP)、特殊應用積體電路(ASIC)、場可編程閘陣列(FPGA)或其他可程式化邏輯裝置、分立式閘或電晶體邏輯電路、分立式硬體元件或上述元件之組合以執行本文所述之功能。此處理器可為一微處理器、一控制器、微控器、狀態機器或其組合。處理器亦可為計算裝置之組合，例如DSP以及微處理器之組合、多個微處理器或處理器核心、至少一圖形或串流處理器、至少一微處理器結合DSP或任何類似的組態。
再者，本發明之物體定位系統之實施例可用特殊應用硬體(例如FPGA或ASIC)或至少一實體計算裝置(其可運作可執行指令)以數學、計算或其他複雜技術執行上述功能，例如運算量或複雜度(例如分析從大量移動物體搜集的GNSS擷取數據或物體位置資訊)或即時提供結果(例如物體位置之統計資訊)。
本文所述之過程之區塊或狀態可直接以硬體實現、或由儲存在非臨時性存儲器之軟體模組並由硬體處理器執行來實現、或是兩者之組合。例如，上述之每一過程可由至少一機器(如電腦或電腦處理器)執行軟體模組(儲存在存儲器中)自動執行。上述模組可位於一非臨時性電腦可讀取媒介中，例如隨機存取記憶元件、快閃記憶體、ROM、EPROM、EEPROM、暫存器、硬碟、光碟、能儲存韌體之存儲器、或其他任何形式之電腦可讀取(例如儲存)媒介。電腦可讀取媒介可耦接一處理器，讓該處理器可從電腦可讀取媒介讀取資訊以及寫入資訊。或者，電腦可讀取媒介可與該處理器整合為一體。該處理器以及該電腦可讀取媒介可位於一特殊應用積體電路ASIC)中，而電腦可讀取媒介可包含非臨時性數據儲存器(例如，硬碟、非揮發性記憶體等等)。
上述處理、方法以及系統可在網路計算環境中執行或是分佈於網路計算環境。例如，中央控制單元或基地台可在一分散式且連網的計算環境中。網路環境包含企業端電腦網路、內部網路(intranets)、區域網路(LAN)、廣域網路(WAN)、個人域網路(PAN)、雲端運算網路、眾源計算網路、互聯網以及全球資訊網。上述網路可為一有線網路或一無線網路、陸上網路或衛星網路、或是其他任何類型的通訊網路。
依據該實施例，本發明之處理或方法之任一動作、事件或功能可用不同順序來執行，亦可增加、合併、或移除。因此，在特定實施例中，實際處理時並非需要所有動作或所有事件。再者，在特定實施例中，多個動作或事件可同時執行，例如，多線程處理、中斷處理、或是由多個處理器或處理器核心進行處理，而非依序處理。在任何裝置、系統、或方法中，沒有元件或動作對所有實施例是不可或缺的，而且上述裝置、系統以及方法可以有不同的排列方式。
本發明所用之條件式語言，包含"可"、"能"、"可能"、"例如"或相 似用語等等，除非明確地另行闡述或根據上下文而有其他解釋，否則通常意指傳達此特定實施例包含(而其他實施例不包含)的特定特徵、元件及/或狀態。因此，此條件式語言並非意指此些特徵、元件及/或狀態是至少一實施例所必要的，也非意指用於判斷的邏輯、有或不需要使用者輸入或提示、或是此些特徵、元件及/或狀態是否需在任何具體實施例下執行。此外，除非明確地另行闡述，否則詞彙「包含(comprise)」、「包括(include)」或「具有(have)」將理解為表示涵括所述元件但不排除任何其他元件。
當“至少其一”之敘述前綴於一元件清單前時，係修飾整個清單元件而非修飾清單中之個別元件。當在此使用時，除非文中另行明確地表示，否則「一(a)」、「一(an)」、「此(the)」等單數型式亦旨在包含複數型式。當在此所使用，「或(or)」之術語包含相關聯的所列項目之一個或更多個之任意結合或所有的結合。
在較佳實施例之詳細說明中所提出之具體實施例僅用以方便說明本發明之技術內容，而非將本發明狹義地限制於上述實施例，在不超出本發明之精神及以下申請專利範圍之情況，所做之種種變化實施，皆屬於本發明之範圍。
104‧‧‧GNSS衛星
108‧‧‧無線接入點
116‧‧‧分隔線
112‧‧‧信標
120‧‧‧基地台
124‧‧‧天線
128‧‧‧中央控制單元
132‧‧‧感應出口領域
136‧‧‧開口
140‧‧‧鏈路中繼器
144‧‧‧追蹤地區交界處
148‧‧‧限制邊界
152‧‧‧警報區域邊界
156‧‧‧警報區域
160‧‧‧移動台
180‧‧‧偽衛星

Claims (20)

  1. 一種低能量消耗之移動物體定位系統，包含：一移動台，用以連接該移動物體，該移動台包含：一射頻(RF)移動通訊系統，用以在一射頻頻帶中運作一射頻鏈路(RF link)，該射頻鏈路之頻率係在未許可進行蜂巢式通訊之一射頻頻帶中；一移動式全球導航衛星系統(GNSS)接收器；以及一推測領航系統，包含一非GNSS偵測器，該推測領航系統係使用來自該非GNSS偵測器的量測數據；一基地台，位於一固定位置，該基地台包含：一基地台射頻通訊系統，用以透過該射頻鏈路與該移動通訊系統雙向通訊；一基地台GNSS接收器；以及一硬體處理器，其中該基地台係設置用以：透過該射頻鏈路從該移動台接收該推測領航系統所判斷的該移動台之該估計位置； 判斷一衛星採集資訊，其包含在該移動台之該估計位置預料會看見的一組GNSS衛星以及在該組GNSS衛星中每一GNSS衛星的GNSS碼相位，該組GNSS衛星包含至少最小數目的GNSS衛星；透過該射頻鏈路，向該移動台通訊衛星採集資訊；透過該射頻鏈路，從該移動台接收該組GNSS衛星的碼片過渡時間資訊；基於該碼片過渡時間資訊的至少一部分，判斷該移動台之一更新位置；以及透過該射頻鏈路與該移動台通訊該更新位置，以及其中該移動台係設置用以：透過該射頻鏈路，與該基地台通訊該推測領航系統所判斷出的該移動台之該估計位置；透過該射頻鏈路，從該基地台接收該衛星採集資訊；從該組GNSS衛星中的至少一些GNSS衛星獲取GNSS訊號； 從所獲取的該GNSS訊號中判斷該組GNSS衛星中的至少一些GNSS衛星的該GNSS碼相位之該碼片過渡時間資訊；以及透過該射頻鏈路，與該基地台通訊該碼片過渡時間資訊。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該非GNSS偵測器包含一磁航向感應器以及一輪轉感應器。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該射頻鏈路頻率介於426MHz至435MHz之間、779MHz至787MHz之間、863MHz至870MHz之間、900MHz至928MHz之間、2.400GHz至2.483GHz之間、或是5.725GHz至5.875GHz之間。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該衛星採集資訊更包含GNSS衛星組中的衛星之多普勒頻移資訊。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中之任一項所述之系統，其中該基地台用以根據一個或多個等級標準將該GNSS衛星組分級。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之系統，其中該等級標準包含以下等級標準中的至少一個：衛星是否沿著移動台之感興趣方向或移動方向、衛星是否接近 該移動台之地平線、衛星之高度是否在該移動台之該地平線上、衛星之多普勒頻移效應、衛星之電離層傳輸誤差、二個以上衛星的位置鄰近資訊、移動式GNSS天線的天線方向圖、以及移動台附近是否有存在阻礙會抑制從衛星接收GNSS信號。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該基地台基於縮小或最小化精度衰減以判斷GNSS衛星組。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該碼片過渡時間資訊更包含用於該GNSS衛星組之至少一些衛星的一質量指標，該質量指標與該移動台之該GNSS接收器所接收的GNSS訊號相關。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之系統，其中該質量指標包含GNSS訊號功率、相關器輸出之峰值寬度、或是訊號對雜訊比。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該移動台以及該基地台透過該射頻鏈路交換時脈時序資訊，且該移動台基於至少部分時序資訊，將一移動台時脈與一基地台時脈同步，其中該基地台時脈係代表該GNSS衛星之時間。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之系統，更包含一鏈路中繼器，其中每一該移動台以及該基地台係透過該射頻鏈路與該鏈路中繼器進行雙向通訊。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之系統，其中該移動台包含一移動台時脈，該鏈路中繼器包含一鏈路中繼器時脈，該基地台包含代表該GNSS衛星之時間的一基地台時脈，以及其中該移動台以及該鏈路中繼器將該移動台時脈與該鏈路中繼器時脈同步，以及該鏈路中繼器以及該基地台將該鏈路中繼器時脈與該基地台時脈同步。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之系統，更包含一偽衛星用以與該移動台通訊一導航訊號，其中該移動台係用以：從該偽衛星獲取該導航訊號；判斷該導航訊號之一偽衛星碼片過渡時間；以及透過該射頻鏈路，向該基地台通訊該偽衛星碼片過渡時間。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之系統，其中該移動台基於該偽衛星碼片過渡時間之至少一部份來判斷該移動台之更新位置。
  15. 如申請專利範圍第13項或第14項所述之系統，其中該偽衛星係於100MHz之GNSS衛星訊號載波頻率中的一偽衛星載波頻率進行該導航訊號之通訊。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之系統，其中該偽衛星載波頻率係介於1626.5MHz至1645.5MHz之間。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該移動台係用以：包含一自主模式，在該自主模式下該移動台使用從GNSS衛星獲取的GNSS訊號運算其位置；以及若該移動台無法透過該射頻鏈路從該基地台接收在通訊，則該移動台在該自主模式下進行運作。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中對在GNSS衛星組中的至少一些衛星判斷該GNSS碼相位之該碼片過渡時間資訊，該移動台基於該移動台以及該基地台之間時脈同步中的誤差估計的至少一部分，來找尋移動視窗中的一碼片過渡。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之系統，其中該移動視窗係介於0.5μs至10μs之間。
  20. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該GNSS包含全球定位系統(GPS)，而移動台GNSS接收器以及基地台GNSS接收器包含GPS接收器。
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