RU2386142C2 - Position finding support using satellites - Google Patents
Position finding support using satellites Download PDFInfo
- Publication number
- RU2386142C2 RU2386142C2 RU2007145634/09A RU2007145634A RU2386142C2 RU 2386142 C2 RU2386142 C2 RU 2386142C2 RU 2007145634/09 A RU2007145634/09 A RU 2007145634/09A RU 2007145634 A RU2007145634 A RU 2007145634A RU 2386142 C2 RU2386142 C2 RU 2386142C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- parameters
- specified
- mobile device
- satellite
- data
- Prior art date
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 97
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 59
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 35
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 30
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000010267 cellular communication Effects 0.000 description 43
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 34
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 28
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 16
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 14
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 12
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 12
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 7
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 6
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 4
- 239000005433 ionosphere Substances 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 238000009396 hybridization Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000003416 augmentation Effects 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000013213 extrapolation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 239000005436 troposphere Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
Изобретение относится к способам поддержки спутникового определения местоположения мобильного устройства со вспомогательными данными и с использованием вспомогательных данных. В равной степени изобретение относится к элементам сети для системы связи, поддерживающей спутниковое определение местоположения мобильного устройства со вспомогательными данными, и к мобильным устройствам, поддерживающим спутниковое определение местоположения мобильного устройства с использованием вспомогательных данных. В равной степени изобретение относится к системам, включающим такие элементы сети и такие мобильные устройства. В равной степени изобретение относится к соответствующим программным кодам и к соответствующим программным продуктам.The invention relates to methods for supporting satellite positioning of a mobile device with auxiliary data and using auxiliary data. Equally, the invention relates to network elements for a communication system supporting satellite positioning of a mobile device with auxiliary data, and to mobile devices supporting satellite positioning of a mobile device using auxiliary data. Equally, the invention relates to systems including such network elements and such mobile devices. Equally, the invention relates to corresponding software codes and to related software products.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
В настоящее время имеются две работающие системы для спутникового определения местоположения: американская система GPS (Global Positioning System, Глобальная система определения местоположения) и российская Глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС). В будущем появится европейская система "Галилей" (GALILEO). Общим названием для этих систем является Глобальная навигационная спутниковая система (GNSS, Global Navigation Satellite System).Currently, there are two working systems for satellite positioning: the American GPS system (Global Positioning System, Global Positioning System) and the Russian Global Navigation Satellite System (GLONASS). In the future, the European Galileo system (GALILEO) will appear. The common name for these systems is the Global Navigation Satellite System (GNSS).
Например, в системе GPS имеется более 20 спутников, называемых также космическими аппаратами (SV, space vehicle), которые находятся на околоземных орбитах. Каждый из спутников передает два сигнала несущих L1 и L2. Один из этих сигналов L1 используется для переноса навигационного сообщения и кодовых сигналов стандартной службы определения местоположении (SPS, standard positioning service). Фаза несущей L1 модулируется для каждого спутника различным кодом грубого захвата (С/А, Coarse acquisition). Таким образом, для разных спутников имеются различные каналы передачи. Код С/А представляет собой код псевдослучайного шума (PRN, pseudo random noise), который распределяет спектр по номинальной ширине полосы 20,46 МГц. Он повторяется каждые 1023 бита, в результате чего период повторения кода составляет 1 мс. Кроме того, биты С/А также часто называют чипами. Несущую частоту сигнала L1 дополнительно модулируют навигационной информацией со скоростью передачи данных 50 бит/с. Навигационная информация включает, в частности, временную метку, указывающую время передачи, параметры эфемерид и альманаха.For example, in the GPS system there are more than 20 satellites, also called space vehicles (SV, space vehicle), which are in near-earth orbits. Each of the satellites transmits two carrier signals L1 and L2. One of these L1 signals is used to carry the navigation message and the standard positioning service (SPS) code signals. The carrier phase L1 is modulated for each satellite with a different coarse capture code (C / A, Coarse acquisition). Thus, for different satellites there are different transmission channels. The C / A code is a pseudo random noise code (PRN) that distributes the spectrum over a nominal bandwidth of 20.46 MHz. It is repeated every 1023 bits, with the result that the code repeat period is 1 ms. In addition, C / A bits are also often referred to as chips. The carrier frequency of the L1 signal is further modulated with navigation information at a data rate of 50 bit / s. Navigation information includes, in particular, a time stamp indicating transmission time, ephemeris and almanac parameters.
Параметры эфемерид и альманаха GPS содержат, в основном, параметры орбиты искусственного спутника для краткосрочной полиномиальной модели орбиты по отношению к истинной траектории спутника. Параметры сохраняются и обновляются в сервере управления GPS, а затем обновляются в спутниках. На основе имеющихся параметров эфемерид или альманаха алгоритм может оценить положение спутника в течение любого времени, пока спутник движется в рамках такой модели. Полиномиальные орбитальные модели имеют только одну степень свободы, то есть время. Опорным временем для параметров эфемерид и альманаха является время GPS, а именно: время недели GPS (TOW, time of week). Вычисление положения спутника производится в основном экстраполяцией положений спутников на орбите как функции времени, начиная с известного начального положения. Начальное положение также определяется текущими данными эфемерид и альманаха. Кроме того, временная метка указывает, когда спутник находится в заданном начальном орбитальном положении. Временные метки называются эфемеридным временем (TOE, time-of-ephemeris) для параметров эфемерид и временем применимости (TOA, time-of-applicability) для параметров альманаха. Как время TOE, так и время TOA измеряют по отношению к времени TOW GPS.The parameters of the GPS ephemeris and almanac mainly contain the parameters of the orbit of an artificial satellite for a short-term polynomial model of the orbit with respect to the true trajectory of the satellite. Parameters are saved and updated in the GPS management server, and then updated in satellites. Based on the available parameters of the ephemeris or almanac, the algorithm can estimate the position of the satellite for any time while the satellite moves in the framework of such a model. Polynomial orbital models have only one degree of freedom, that is, time. The reference time for the ephemeris and almanac parameters is the GPS time, namely: GPS time of the week (TOW, time of week). The calculation of the position of the satellite is carried out mainly by extrapolating the positions of satellites in orbit as a function of time, starting from a known initial position. The initial position is also determined by the current data of the ephemeris and almanac. In addition, the time stamp indicates when the satellite is in a predetermined initial orbital position. Timestamps are called ephemeris time (TOE, time-of-ephemeris) for ephemeris parameters and time-of-applicability (TOA) for almanac parameters. Both TOE time and TOA time are measured with respect to GPS TOW time.
Вследствие сравнительно краткосрочной пригодности в общем случае для определения положения спутника параметры эфемерид можно использовать только в течение 2-4 часов. С другой стороны, при такой краткосрочной пригодности можно достичь большей точности, чем при более долгосрочной пригодности. Достижимая точность составляет 2-5 м. Напротив, параметры альманаха могут использоваться для грубой оценки положения спутника даже в течение многих недель, но они не подходят для фактического точного определения местоположения вследствие малой точности, обусловленной долгосрочной пригодностью, а также меньшим числом параметров. Данные эфемерид и альманаха передают со спутников GPS в формате, определенном в открытом документе по управлению интерфейсом GPS (ICD, interface control document) под названием ICD-GPS-200. В настоящее время все приемники GPS должны поддерживать этот формат.Due to the relatively short-term suitability in the general case, the ephemeris parameters can be used only for 2-4 hours to determine the satellite position. On the other hand, with such short-term suitability, greater accuracy can be achieved than with longer-term suitability. The achievable accuracy is 2-5 m. On the contrary, the almanac parameters can be used for a rough estimate of the satellite’s position even for many weeks, but they are not suitable for the actual exact location determination due to the low accuracy due to long-term suitability, as well as a smaller number of parameters. The ephemeris and almanac data are transmitted from GPS satellites in the format defined in an open GPS control document (ICD, interface control document) called ICD-GPS-200. Currently, all GPS receivers must support this format.
Приемник GPS, местоположение которого нужно определить, принимает сигналы, передаваемые доступными в данное время спутниками, и при этом обнаруживает и отслеживает каналы, используемые различными спутниками, на основе различных С/А кодов. Для захвата и отслеживания спутникового сигнала, прежде всего, сигнал, принятый радиочастотным (RF) блоком приемника GPS, преобразуют в частоту основной полосы. В основной полосе погрешности частоты, например, вследствие эффекта Доплера устраняются смесителем. Затем проводят корреляцию сигнала с использованием опорных кодов, которые доступны для всех спутников. Корреляция может быть выполнена, например, с использованием согласованного фильтра. Значения корреляции можно затем интегрировать когерентно и/или некогерентно для повышения чувствительности приема. Значение корреляции, превышающее некоторое пороговое значение, указывает код С/А и фазу кода, которые необходимы для снятия расширения спектра сигнала и, таким образом, для восстановления навигационной информации.The GPS receiver, the location of which you want to determine, receives signals transmitted by currently available satellites, and at the same time detects and tracks the channels used by different satellites, based on different C / A codes. To capture and track a satellite signal, first of all, the signal received by the radio frequency (RF) unit of the GPS receiver is converted to the frequency of the base band. In the main band, frequency errors, for example, due to the Doppler effect, are eliminated by the mixer. The signal is then correlated using reference codes that are available to all satellites. Correlation can be performed, for example, using a matched filter. The correlation values can then be integrated coherently and / or incoherently to increase reception sensitivity. The correlation value exceeding a certain threshold value indicates the C / A code and the phase of the code, which are necessary to remove the spread of the signal spectrum and, thus, to restore the navigation information.
Затем приемник определяет время передачи кода для каждого спутника обычно на основе данных в декодированных навигационных сообщениях и подсчетов периодов дискретизации и чипов кодов С/А. Время передачи и измеренное время прибытия сигнала в приемник позволяет определить время прохождения, необходимое для того, чтобы сигнал от спутника достиг приемника. При умножении этого времени на скорость света мы получаем расстояние или дальность между приемником и соответствующим спутником. Кроме того, приемник оценивает положение спутников во время передачи, обычно на основе параметров эфемерид в декодированных навигационных сообщениях.The receiver then determines the code transmission time for each satellite, usually based on data in decoded navigation messages and counts of sampling periods and C / A code chips. The transmission time and the measured arrival time of the signal at the receiver allows you to determine the transit time required for the signal from the satellite to reach the receiver. When we multiply this time by the speed of light, we get the distance or range between the receiver and the corresponding satellite. In addition, the receiver estimates the position of the satellites during transmission, usually based on the ephemeris parameters in the decoded navigation messages.
Вычисленные расстояния и предполагаемые положения спутников позволяют затем вычислить текущее местоположение приемника, поскольку приемник расположен на пересечении дальностей от набора спутников.The calculated distances and estimated positions of the satellites then allow us to calculate the current location of the receiver, since the receiver is located at the intersection of distances from the set of satellites.
Аналогично, общей идеей для определения местоположения в системе GNSS является прием спутниковых сигналов в приемнике, положение которого требуется определить, измерение времени, которое требуется для распространения сигналов из расчетного положения спутника в приемник, вычисление на основе этого времени распространения расстояния между приемником и соответствующим спутником, а затем вычисление текущего положения приемника с использованием, кроме того, расчетных положений спутников. Ожидается, что европейская спутниковая навигационная система "Галилей" будет иметь собственные документы ICD. Согласно проекту "L1 band part of Galileo Signal in Space ICD (SIS ICD)", 2005, разработанному Galileo Joint Undertaking, документы ICD "Галилей" будут весьма близки к документам ICD GPS, но не будут совпадать с ними. Будут иметься данные эфемерид и альманаха для системы "Галилей", и обе группы параметров будут соотнесены с временем системы "Галилей".Similarly, the general idea for positioning in a GNSS system is to receive satellite signals at a receiver whose position you want to determine, measure the time it takes to propagate the signals from the estimated position of the satellite to the receiver, calculate based on this time the propagation distance between the receiver and the corresponding satellite, and then calculating the current position of the receiver using, in addition, the estimated positions of the satellites. It is expected that the European Galileo satellite navigation system will have its own ICD documents. According to the L1 band part of Galileo Signal in Space ICD (SIS ICD) project, 2005, developed by Galileo Joint Undertaking, the Galileo ICD documents will be very close to the GPS ICD documents, but will not coincide with them. The ephemeris and almanac data for the Galileo system will be available, and both groups of parameters will be correlated with the time of the Galileo system.
Определение местоположения GPS может быть выполнено в трех различных режимах определения местоположения. Первый режим - автономное определение местоположения на основе GPS. Это означает, что приемник GPS принимает сигналы из спутников GPS и вычисляет по этим сигналам свое положение без какой-либо дополнительной информации из других источников. Второй режим - определение местоположения на основе GPS с помощью сети мобильных станций. В этом режиме приемник GPS может быть связан с устройством мобильной связи. Приемник GPS может быть интегрирован в устройство мобильной связи или быть аксессуаром для устройства мобильной связи. Система мобильной связи предоставляет вспомогательные данные, которые принимаются устройством мобильной связи и передаются в приемник GPS для улучшения его работы. Такие вспомогательные данные могут быть, например, по меньшей мере данными эфемерид, положением и временной информацией. Вычисления для определения местоположения в этом случае также выполняются в приемнике GPS. Третий режим - определение местоположения с помощью GPS на основе сетевых мобильных станций. В этом режиме приемник GPS также связан с устройством мобильной связи. В этом режиме система мобильной связи по меньшей мере способствует сбору данных и получению временной информации посредством устройства мобильной связи, а также передачи ее в приемник GPS для поддержки измерений. Затем результаты измерений через устройство мобильной связи подают в систему мобильной связи, которая производит вычисление местоположения. Второй и третий подход имеют также общее название "неавтономные системы GPS" (A-GPS, assisted-GPS). Если вспомогательные данные включают, например, исходное положение и данные эфемерид для конкретного спутника, приемник GPS может определить приблизительное положение спутника и его перемещение и, таким образом, ограничить возможное время распространения спутникового сигнала и возникающую доплеровскую частоту. Если известны диапазон времени распространения и доплеровская частота, можно также ограничить возможные фазы кодов, которые должны проверяться.GPS positioning can be performed in three different positioning modes. The first mode is autonomous GPS based positioning. This means that the GPS receiver receives signals from GPS satellites and calculates its position from these signals without any additional information from other sources. The second mode is GPS-based positioning using a network of mobile stations. In this mode, the GPS receiver can be connected to a mobile device. The GPS receiver can be integrated into a mobile communication device or be an accessory for a mobile communication device. The mobile communication system provides auxiliary data that is received by the mobile communication device and transmitted to the GPS receiver to improve its performance. Such auxiliary data may be, for example, at least ephemeris data, position and time information. Location calculations in this case are also performed at the GPS receiver. The third mode is GPS positioning based on networked mobile stations. In this mode, the GPS receiver is also connected to a mobile device. In this mode, the mobile communication system at least helps to collect data and obtain temporary information through the mobile communication device, as well as transmitting it to the GPS receiver to support measurements. Then, the measurement results via a mobile communication device are supplied to a mobile communication system that performs location calculation. The second and third approaches are also collectively called "non-autonomous GPS systems" (A-GPS, assisted-GPS). If the auxiliary data includes, for example, the starting position and ephemeris data for a particular satellite, the GPS receiver can determine the approximate position of the satellite and its movement, and thus limit the possible propagation time of the satellite signal and the resulting Doppler frequency. If the propagation time range and Doppler frequency are known, you can also limit the possible phases of the codes that need to be checked.
Вспомогательные данные для A-GPS определены и стандартизированы для всех систем сотовой связи. Выдача вспомогательных данных строится поверх специфических протоколов системы сотовой связи, а именно: RRLP для Глобальной системы мобильной связи (GSM), IS-801 для множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA, Code Division Multiple Access), RRC для широкополосного доступа CDMA (WCDMA, Wideband CDMA) и ОМА SUPL. Режим с использованием мобильной станции в настоящее время внедряется в сети CDMA в США для обнаружения местоположения объекта, подавшего сигнал тревоги.Ancillary data for A-GPS is defined and standardized for all cellular systems. Ancillary data is built on top of the specific protocols of the cellular communication system, namely: RRLP for the Global System for Mobile Communications (GSM), IS-801 for Code Division Multiple Access (CDMA), RRC for CDMA Broadband Access (WCDMA , Wideband CDMA) and OMA SUPL. Mobile station mode is currently being implemented on a CDMA network in the United States to locate the location of an alarming entity.
Во всех сотовых протоколах имеется много общих черт, например поддержка режимов GPS. Таким образом, все сотовые протоколы поддерживают системы GPS на основе мобильных станций, системы GPS с использованием мобильных станций и автономные системы GPS. Кроме того, все протоколы имеют высокую зависимость от GPS. Как сказано выше, вспомогательные данные, которые предоставлены для A-GPS системой сотовой связи, могут включать спутниковые навигационные данные, включая данные эфемерид и альманаха GPS. Все сотовые протоколы для вспомогательных данных GPS определяют для этого информационные элементы (IE, information element) для данных эфемерид и альманаха лишь с небольшими различиями. Информационные элементы эфемерид и альманаха, определенные в сотовых протоколах, фактически идентичны определенным в документе ICD-GPS-200. Таким образом, они имеют те же ограничения и ожидаемую точность, что и данные эфемерид и альманаха, которые транслируются спутниками. Это соответствие облегчает приемнику GPS использование вспомогательных данных в вычислениях местоположения, поскольку фактически не требует преобразований или дополнительного программного обеспечения. Кроме того, согласно всем сотовым протоколам по сотовой связи происходит посылка модели ионосферы GPS. Согласно всем сотовым протоколам элементы вспомогательных данных GPS связаны со временем GPS. Кроме того, согласно всем сотовым протоколам помощь в сборе данных организована специально для GPS и не может использоваться для вычисления местоположения в мобильной станции. Наконец, согласно всем сотовым протоколам все элементы данных индексированы в соответствии с комбинацией спутников GPS.All cellular protocols have many common features, such as support for GPS modes. Thus, all cellular protocols support GPS systems based on mobile stations, GPS systems using mobile stations and autonomous GPS systems. In addition, all protocols are highly dependent on GPS. As stated above, the assist data provided for the A-GPS cellular communication system may include satellite navigation data, including ephemeris and GPS almanac data. All cellular protocols for GPS assist data define for this information elements (IE, information element) for ephemeris and almanac data with only slight differences. The ephemeris and almanac information elements defined in cellular protocols are virtually identical to those defined in ICD-GPS-200. Thus, they have the same limitations and expected accuracy as the data of the ephemeris and almanac, which are broadcast by satellites. This correspondence makes it easier for the GPS receiver to use ancillary data in location calculations, since it actually does not require conversions or additional software. In addition, according to all cellular cellular protocols, a GPS ionosphere model is being sent. According to all cellular protocols, GPS assist data elements are associated with GPS time. In addition, according to all cellular protocols, data collection assistance is organized specifically for GPS and cannot be used to calculate location in a mobile station. Finally, according to all cellular protocols, all data elements are indexed according to the combination of GPS satellites.
Однако, хотя во всех относящихся к GPS сотовых протоколах есть общие черты, имеются и отличия. Это означает, что программное обеспечение терминала, принимающего вспомогательные данные, должно или иметь уровень адаптации для сотовых протоколов, или поддерживать только некоторые из сотовых протоколов. Кроме того, различия в сотовых протоколах, особенно в контентах сообщений, влияют на рабочие характеристики A-GPS в терминах времени до первой настройки и чувствительности.However, although there are common features in all GPS-related cellular protocols, there are differences. This means that the software of the terminal receiving the ancillary data must either have an adaptation level for cellular protocols, or support only some of the cellular protocols. In addition, differences in cellular protocols, especially in message content, affect A-GPS performance in terms of time to first setup and sensitivity.
Дополнительная проблема состоит в том, чтобы использовать параметры эфемерид или альманаха для точного предсказания фаз кодов спутников и доплеровских частот в приемнике GPS для начального захвата сигналов, причем вспомогательные данные из сети должны также включать точные данные GPS TOW. В сетях GSM и WCDMA точная доставка TOW GPS требует развертывания в каждой сотовой базовой станции блоков измерения местоположения (LMU, Location Measuring Units), которые способны непосредственно собирать и оценивать сигналы GPS. Однако блоки измерения местоположения дороги и требуют непрерывного технического обслуживания.An additional problem is to use the parameters of the ephemeris or almanac to accurately predict the phases of the satellite codes and Doppler frequencies in the GPS receiver for the initial capture of signals, and the auxiliary data from the network should also include accurate GPS TOW data. In GSM and WCDMA networks, accurate TOW GPS delivery requires the deployment of LMUs (Location Measuring Units) in each cellular base station, which are capable of directly collecting and evaluating GPS signals. However, the blocks measure the location of the road and require continuous maintenance.
Кроме того, текущие форматы данных эфемерид и альманаха в сотовых протоколах основаны на форматах, определенных специально для GPS. Вспомогательные данные также будут важны для системы "Галилей", чтобы обеспечить сопоставимость рабочих характеристик системы "Галилей" по отношению к A-GPS. Можно ожидать, что формат эфемерид в системе "Галилей" будет отличаться от форматов эфемерид и альманаха GPS, так что "Галилей" не сможет просто воспользоваться форматом вспомогательных данных GPS. Если эфемерида "Галилей" отличается от эфемериды GPS, сотовые стандарты должны быть расширены на специфические информационные элементы системы "Галилей", а использование системы "Галилей" для определения местоположения требует дополнительного программного обеспечения в приемниках. Кроме того, "Галилей" и GPS могут иметь различное качество обслуживания, то есть данные эфемерид системы "Галилей" могут иметь большую точность, чем данные эфемерид GPS, что приведет к большей точности определения местоположения на основе системы "Галилей". Кроме того, параметры эфемерид системы "Галилей" и GPS могут иметь различный срок действия. В этом случае одновременное обновление вспомогательных данных невозможно, а обновление вспомогательных данных должно планироваться независимо для систем "Галилей" и GPS.In addition, current ephemeris and almanac data formats in cellular protocols are based on formats specifically defined for GPS. Supporting data will also be important for the Galileo system to ensure that the Galileo system is compatible with A-GPS. It can be expected that the format of the ephemeris in the Galileo system will be different from the formats of the ephemeris and GPS almanac, so that the Galileo will not be able to simply use the format of GPS auxiliary data. If the Galileo ephemeris is different from the GPS ephemeris, cellular standards should be expanded to specific information elements of the Galileo system, and the use of the Galileo system for determining the location requires additional software in the receivers. In addition, the Galileo and GPS can have different quality of service, that is, the Galileo ephemeris data can have greater accuracy than the GPS ephemeris data, which will lead to greater accuracy in determining the location based on the Galileo system. In addition, the parameters of the Galileo and GPS ephemeris systems can have different validity periods. In this case, simultaneous updating of auxiliary data is not possible, and updating of auxiliary data should be planned independently for the Galileo and GPS systems.
Таким образом, имеются различные проблемы с текущими вспомогательными данными GPS.Thus, there are various problems with the current GPS assist data.
Было предложено расширить элементы вспомогательных данных 3GPP GPS для сигналов системы "Галилей" путем модификации индексации элементов данных эфемерид, чтобы индексация могла также включить спутники "Галилей". Формат данных эфемерид тогда по существу был бы одинаковым для спутников "Галилей" и GPS. В таком решении и вспомогательные данные GPS, и "Галилея" все еще подпадали бы под ограничения текущих данных эфемерид и альманаха GPS, а кроме того, все еще была бы необходима доставка TOE GPS.It was proposed to expand the 3GPP GPS auxiliary data elements for Galileo system signals by modifying the indexing of the ephemeris data elements so that the indexing could also include Galileo satellites. The ephemeris data format would then essentially be the same for the Galileo and GPS satellites. In such a solution, both the GPS assist data and the Galilee would still fall within the limitations of the current GPS ephemeris and almanac data, and in addition, TOE GPS delivery would still be necessary.
Кроме того, известно повышение точности и целостности орбитальных моделей посредством корректирующих данных. Например, Европейская служба объединения геостационарной навигации (EGNOS, European Geostationary Navigation Overlay Service) и Система панорамного обзора (WAAS, Wide Area Augmentation System) определяют корректирующие данные GPS, которые учитывают, например, задержку сигнала GPS, обусловленную атмосферой и ионосферой. Корректирующие данные передают через геостационарные спутники, и эти данные могут быть приняты соответствующими приемниками GPS и использоваться для повышения точности определения местоположения на основе GPS. Кроме того, для смягчения влияния избирательной пригодности были введены дифференциальные коррекции GPS (DGPS, differential GPS corrections). Они пригодны для исключения воздействия атмосферы, положения спутников и дрейфа синхронизации. Однако при этом коррекции WAAS, EGNOS и DGPS всегда привязаны к единственному набору эфемерид. Когда вместо нормальных параметров эфемерид используются долгосрочные орбитальные параметры спутников, коррекции WAAS, EGNOS и DGPS использовать нельзя, поскольку они привязаны к нормальным данным эфемерид.In addition, it is known to improve the accuracy and integrity of orbital models by means of corrective data. For example, the European Geostationary Navigation Overlay Service (EGNOS) and the Wide Area Augmentation System (WAAS) determine GPS correction data that takes into account, for example, GPS signal delay due to the atmosphere and ionosphere. Correction data is transmitted via geostationary satellites, and this data can be received by the respective GPS receivers and used to improve the accuracy of GPS-based positioning. In addition, differential GPS corrections (DGPS) were introduced to mitigate the effects of selectivity. They are suitable for eliminating the effects of the atmosphere, satellite position and synchronization drift. However, WAAS, EGNOS, and DGPS corrections are always tied to a single set of ephemeris. When long-term satellite orbital parameters are used instead of normal ephemeris parameters, WAAS, EGNOS, and DGPS corrections cannot be used because they are tied to normal ephemeris data.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Настоящее изобретение предлагает альтернативы общепринятому предоставлению и использованию вспомогательных данных для спутникового определения местоположения мобильного устройства.The present invention provides alternatives to the conventional provision and use of satellite data for satellite positioning of a mobile device.
I.I.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения первый способ предназначен для поддержки спутникового определения местоположения мобильного устройства с использованием вспомогательных данных, причем мобильное устройство выполнено с возможностью связи с системой связи и приема сигналов, передаваемых спутниками по меньшей мере одной системы спутникового определения местоположения. Способ включает преобразование в системе связи доступных параметров для специализированной орбитальной модели, описывающей перемещение спутника, причем эта специализированная орбитальная модель определена для конкретной системы спутникового определения местоположения, в параметры общей орбитальной модели, описывающей перемещение спутника. Кроме того, способ включает выдачу преобразованных параметров в качестве части вспомогательных данных для спутникового определения местоположения.According to a first aspect of the present invention, the first method is designed to support satellite positioning of a mobile device using auxiliary data, the mobile device being configured to communicate with a communication system and receive signals transmitted by satellites of at least one satellite positioning system. The method includes converting in the communication system the available parameters for a specialized orbital model that describes the satellite’s motion, and this specialized orbital model is defined for a specific satellite positioning system, into the parameters of a common orbital model that describes the satellite’s motion. In addition, the method includes providing transformed parameters as part of ancillary data for satellite positioning.
Кроме того, согласно первому аспекту настоящего изобретения предложен второй способ поддержки спутникового определения местоположения мобильного устройства с использованием вспомогательных данных, причем мобильное устройство выполнено с возможностью связи с системой связи и приема сигналов, передаваемых спутниками по меньшей мере одной системы спутникового определения местоположения. Этот способ включает прием мобильным устройством вспомогательных данных из системы связи, включая параметры общей орбитальной модели, описывающей перемещение спутника. Кроме того, способ включает оценку положения спутника по меньшей мере в рамках одной системы спутникового определения местоположения на основе принятых параметров общей орбитальной модели.In addition, according to a first aspect of the present invention, there is provided a second method for supporting satellite positioning of a mobile device using auxiliary data, the mobile device being configured to communicate with a communication system and receive signals transmitted by satellites of at least one satellite positioning system. This method includes receiving a mobile device auxiliary data from a communication system, including the parameters of a common orbital model that describes the movement of the satellite. In addition, the method includes assessing the position of the satellite in at least one satellite positioning system based on the received parameters of the common orbital model.
Кроме того, согласно первому аспекту настоящего изобретения предложен сетевой элемент для системы связи, поддерживающей спутниковое определение местоположения мобильного устройства с использованием вспомогательных данных, причем мобильное устройство выполнено с возможностью связи с системой связи и приема сигналов, передаваемых спутниками по меньшей мере одной системы спутникового определения местоположения. Сетевой элемент содержит средство обработки. Средство обработки выполнено с возможностью преобразования доступных параметров специализированной орбитальной модели, описывающей перемещение спутника, причем эта специализированная орбитальная модель определена для конкретной системы спутникового определения местоположения, в параметры общей орбитальной модели, описывающей перемещение спутника. Кроме того, средство обработки выполнено с возможностью выдачи преобразованных параметров в качестве части вспомогательных данных для спутникового определения местоположения.In addition, according to a first aspect of the present invention, there is provided a network element for a communication system supporting satellite positioning of a mobile device using auxiliary data, the mobile device being configured to communicate with a communication system and receive signals transmitted by satellites of at least one satellite positioning system . The network element comprises processing means. The processing means is configured to convert the available parameters of a specialized orbital model that describes the satellite’s motion, and this specialized orbital model is defined for a specific satellite positioning system, into the parameters of a common orbital model that describes the satellite’s motion. In addition, the processing means is configured to provide converted parameters as part of the auxiliary data for satellite positioning.
Кроме того, согласно первому аспекту настоящего изобретения предложено мобильное устройство, поддерживающее спутниковое определение местоположения этого мобильного устройства с использованием вспомогательных данных. Мобильное устройство включает приемник спутникового сигнала, выполненный с возможностью приема сигналов, передаваемых спутниками по меньшей мере одной системы спутникового определения местоположения. Мобильное устройство дополнительно содержит компонент связи, выполненный с возможностью приема из системы связи вспомогательных данных с параметрами общей орбитальной модели, описывающей перемещение спутника. Кроме того, мобильное устройство содержит средство обработки, выполненное с возможностью оценки положения спутника в рамках по меньшей мере одной системы спутникового определения местоположения, основанной на принятых параметров общей орбитальной модели.In addition, according to a first aspect of the present invention, there is provided a mobile device supporting satellite-based positioning of this mobile device using auxiliary data. The mobile device includes a satellite signal receiver configured to receive signals transmitted by satellites of at least one satellite positioning system. The mobile device further comprises a communication component configured to receive auxiliary data from the communication system with parameters of a common orbital model describing the movement of the satellite. In addition, the mobile device comprises processing means adapted to estimate the position of the satellite within the framework of at least one satellite positioning system based on the received parameters of the common orbital model.
Кроме того, согласно первому аспекту настоящего изобретения предложена система, которая содержит сетевой элемент, предложенный для первого аспекта настоящего изобретения, и мобильное устройство, предложенное для первого аспекта настоящего изобретения.In addition, according to a first aspect of the present invention, there is provided a system that comprises a network element proposed for the first aspect of the present invention and a mobile device proposed for the first aspect of the present invention.
Кроме того, согласно первому аспекту настоящего изобретения предложен первый программный код для поддержки спутникового определения местоположения мобильного устройства с вспомогательными данными, причем это мобильное устройство выполнено с возможностью связи с системой связи и приема сигналов, передаваемых спутниками по меньшей мере одной системы спутникового определения местоположения. При его выполнении обрабатывающим устройством сетевого элемента системы связи этот программный код обеспечивает реализацию первого способа для первого аспекта настоящего изобретения.In addition, according to a first aspect of the present invention, there is provided a first program code for supporting satellite positioning of a mobile device with auxiliary data, the mobile device being configured to communicate with a communication system and receive signals transmitted by satellites of at least one satellite positioning system. When executed by a processing unit of a network element of a communication system, this program code provides an implementation of the first method for the first aspect of the present invention.
Кроме того, согласно первому аспекту настоящего изобретения предложен первый компьютерный программный продукт, в котором хранится первый программный код, предложенный для первого аспекта настоящего изобретения.In addition, according to a first aspect of the present invention, there is provided a first computer program product in which a first program code proposed for the first aspect of the present invention is stored.
Кроме того, согласно первому аспекту настоящего изобретения предложен второй программный код для поддержки спутникового определения местоположения мобильного устройства с использованием вспомогательных данных, причем мобильное устройство выполнено с возможностью связи с системой связи и приема сигналов, передаваемых спутниками по меньшей мере одной системы спутникового определения местоположения. При его выполнении обрабатывающим устройством мобильного устройства программный код обеспечивает реализацию второго способа для первого аспекта настоящего изобретения.In addition, according to a first aspect of the present invention, there is provided a second program code for supporting satellite positioning of a mobile device using auxiliary data, the mobile device being configured to communicate with a communication system and receive signals transmitted by satellites of at least one satellite positioning system. When executed by the processing device of the mobile device, the program code provides an implementation of the second method for the first aspect of the present invention.
Кроме того, согласно первому аспекту настоящего изобретения предложен второй компьютерный программный продукт, в котором хранится второй программный код, предложенный для первого аспекта настоящего изобретения.In addition, according to a first aspect of the present invention, there is provided a second computer program product in which a second program code proposed for the first aspect of the present invention is stored.
Первый аспект изобретения основан на том, чтобы формат параметров орбитальной модели, которые предоставлены в качестве вспомогательных данных для спутникового определения местоположения, отделить от формата орбитальных параметров, которые определены в пределах соответствующей системы спутникового определения местоположения. Поэтому предполагается, что доступные орбитальные параметры для конкретной системы спутникового определения местоположения преобразуются в параметры общей орбитальной модели. Общая орбитальная модель может, но не обязательно, быть определена одновременно по меньшей мере для двух систем спутникового определения местоположения. Следует отметить, что термин "преобразование" охватывает также и пересчет параметров для общей орбитальной модели.A first aspect of the invention is that the format of the orbital model parameters that are provided as supporting data for satellite positioning is separated from the format of the orbital parameters that are defined within the corresponding satellite positioning system. Therefore, it is assumed that the available orbital parameters for a particular satellite positioning system are converted to the parameters of a common orbital model. A common orbital model may, but not necessarily, be determined simultaneously for at least two satellite positioning systems. It should be noted that the term “transformation” also covers the recalculation of parameters for a common orbital model.
Преимуществом первого аспекта настоящего изобретения является то, что одна и та же орбитальная модель может быть использована для вспомогательных данных различных систем спутникового определения местоположения. В общей орбитальной модели близкие в смысле точности рабочие характеристики могут быть достигнуты для всех поддерживаемых систем спутникового определения местоположения. Кроме того, легко добавить новые системы спутникового определения местоположения. Таким образом, определение местоположения с использованием вспомогательных данных, например A-GNSS, могло быть согласовано с различными стандартами связи, например со всеми стандартами сотовой связи. Кроме того, в мобильных устройствах общая орбитальная модель облегчает гибридизацию, например гибридизацию "Галилей"-GPS, которая позволяет производить вычисления для определения местоположения мобильного устройства по спутниковым сигналам со спутников GPS и спутников “Галилей". Кроме того, можно использовать общую орбитальную модель в качестве единственной орбитальной модели для конкретной системы спутникового определения местоположения, например вместо модели эфемерид и альманаха GPS, и в равной степени в качестве единственной орбитальной модели для всех режимов определения местоположения, например для системы GNSS с участием мобильной станции и GNSS на основе мобильной станции. Таким образом, использование общей орбитальной модели уменьшает количество элементов данных, которые должны быть поддержаны в стандартах связи. Размер и сложность программного обеспечения для определения местоположения в мобильном устройстве можно уменьшить при использовании общей орбитальной модели в мобильном устройстве, возможно, для гибридного приемника GPS/”Галилей", который обходится без автономного определения местоположения. Таким образом, в случае, если само мобильное устройство не имеет никакого программного обеспечения для декодирования спутниковых навигационных данных, но имеет только программное обеспечение, поддерживающее предложенную общую орбитальную модель, обеспечивается работоспособность системы, хотя этот случай не является предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения. Кроме того, ту же самую общую орбитальную модель можно использовать даже для обеспечения вспомогательных данных для земных систем определения местоположения.An advantage of the first aspect of the present invention is that the same orbital model can be used for auxiliary data of various satellite positioning systems. In a common orbital model, performance accuracy close in terms of accuracy can be achieved for all supported satellite positioning systems. In addition, it is easy to add new satellite positioning systems. Thus, positioning using ancillary data, such as A-GNSS, could be consistent with various communication standards, for example with all cellular standards. In addition, in mobile devices, a common orbital model facilitates hybridization, such as the Galileo-GPS hybridization, which allows calculations to determine the location of a mobile device using satellite signals from GPS satellites and Galileo satellites. In addition, you can use the common orbital model in as the only orbital model for a specific satellite positioning system, for example, instead of the GPS ephemeris and almanac model, and equally as the only orbit A generic model for all location modes, such as a GNSS system involving a mobile station and a GNSS based on a mobile station, thus using a common orbital model reduces the number of data elements that must be supported in communication standards. Size and complexity of the software for determining locations in a mobile device can be reduced by using a common orbital model in a mobile device, possibly for a GPS / Galileo hybrid receiver, which costs b Without autonomous location. Thus, if the mobile device itself does not have any software for decoding satellite navigation data, but only has software that supports the proposed general orbital model, the system is operable, although this case is not a preferred embodiment of the present invention. In addition, the same general orbital model can even be used to provide supporting data for terrestrial positioning systems.
Кроме того, преимущество первого аспекта настоящего изобретения состоит в том, что возможные изменения в формате параметров специализированных орбитальных моделей, таких как параметры, определенные в документе ICD-GPS-200, не требуют изменений в преобразованных параметрах. Таким образом, интерфейс между системой связи и мобильными устройствами может оставаться неизменным. Следует адаптировать только преобразование действующих параметров.In addition, an advantage of the first aspect of the present invention is that possible changes in the parameter format of specialized orbital models, such as the parameters defined in ICD-GPS-200, do not require changes in the converted parameters. Thus, the interface between the communication system and mobile devices can remain unchanged. Only the conversion of the current parameters should be adapted.
Кроме того, преимущество первого аспекта настоящего изобретения состоит в том, что формат преобразованных параметров не связан с форматом исходных параметров. Таким образом, преобразование гарантирует обеспечение расширенных параметров и, таким образом, улучшение рабочих характеристик определения местоположения с использованием вспомогательных данных.In addition, an advantage of the first aspect of the present invention is that the format of the converted parameters is not associated with the format of the original parameters. Thus, the conversion ensures the provision of advanced parameters and, thus, improving the performance of positioning using auxiliary data.
Общая орбитальная модель может, например, включать больше параметров, чем специализированная орбитальная модель, или параметры с большей длиной слова, чем соответствующие параметры для специализированной орбитальной модели. Это позволяет повысить точность орбитальной модели и/или время пригодности соответствующих параметров. Если орбитальная модель оказывается более точной, то полученное в результате местоположение может иметь большую точность. Если параметры пригодны в течение большего времени, требуется меньше обновлений, что экономит ширину полосы в системе связи.A general orbital model may, for example, include more parameters than a specialized orbital model, or parameters with a longer word length than the corresponding parameters for a specialized orbital model. This improves the accuracy of the orbital model and / or the suitability time of the corresponding parameters. If the orbital model is more accurate, then the resulting location may have greater accuracy. If the parameters are suitable for a longer time, fewer updates are required, which saves bandwidth in the communication system.
Лаборатория реактивной тяги Калифорнийского технологического института (JPL, Jet Propulsion Laboratory of the California Institute of Technology) уже продемонстрировала, что можно повысить точность и время жизни орбитальных моделей для искусственных спутников путем увеличения длины слова орбитальных параметров. Международная служба GPS (IGS, International GPS Service) с помощью разработок JPL обеспечивает высокую точность орбитальной модели в течение 48 часов с использованием Интернета. JPL публикует так называемые ультрабыстрые данные орбитального местоположения, которые действительны и обеспечивают точность порядка дециметра по меньшей мере в течение ±24 часов, то есть на 24 часа вперед. Типично данные находятся в формате sp3, который содержит координаты положения и скорости спутника в системе координат "Земля в центре и Земля неподвижна" (ECEF, Earth Centered Earth Fixed), время и оценки точности, выбираемые для некоторого интервала, типично 15 мин. Данные даются для всех спутников системы GPS. Данные сами по себе не подходят для определения местоположения терминала, но должны быть моделированы, например аппроксимированы полиномом, что дает компактный набор параметров для терминала, позволяющий определить положения спутников и их скорости экстраполяцией в зависимости от времени. Для полиномиальной аппроксимации можно использовать "полиномиальный формат", определенный для данных эфемерид GPS. Кроме того, моделирование необходимо для учета дрейфа спутниковых часов. IGS предоставляет точную информацию и для спутниковых часов, которые также необходимо моделировать, например, также в виде полиномов. Модель часов включена в стандартное спутниковое вещание в субкадре 1 в соответствии с документом ICD GPS и обеспечивается также во вспомогательных данных из сотовой системы. Обычно предполагается, что модель часов является частью эфемерид, но она все еще остается самостоятельной моделью.The Jet Propulsion Laboratory of the California Institute of Technology (JPL) has already demonstrated that it is possible to improve the accuracy and lifetime of orbital models for artificial satellites by increasing the word length of orbital parameters. The International GPS Service (IGS), using the JPL developments, ensures high accuracy of the orbital model for 48 hours using the Internet. JPL publishes so-called ultrafast orbital location data that is valid and provides decimeter order accuracy of at least ± 24 hours, that is, 24 hours ahead. Typically, the data is in sp3 format, which contains the coordinates of the satellite’s position and speed in the coordinate system “Earth in the center and the Earth is stationary” (ECEF, Earth Centered Earth Fixed), time and accuracy estimates selected for a certain interval, typically 15 min. Data is provided for all GPS satellites. The data themselves are not suitable for determining the location of the terminal, but must be modeled, for example, approximated by a polynomial, which gives a compact set of parameters for the terminal, which allows to determine the positions of satellites and their speeds by extrapolation depending on time. For polynomial approximation, you can use the "polynomial format" defined for GPS ephemeris data. In addition, modeling is necessary to account for the drift of satellite clocks. IGS provides accurate information for satellite clocks, which also need to be modeled, for example, also in the form of polynomials. The watch model is included in standard satellite broadcasting in subframe 1 in accordance with the ICD GPS document and is also provided in ancillary data from the cellular system. It is usually assumed that the watch model is part of the ephemeris, but it still remains an independent model.
Компания Global Locate Inc. уже продемонстрировала, что можно увеличить точность и продолжительность жизни моделей для орбит искусственных спутников путем вычисления совместимых с ICD-GPS-200 полиномов с использованием альтернативного критерия подгонки по сравнению с используемым в GPS. Спутниковая служба эфемерид в Global Locate Inc. использует формат ICD-GPS-200 для переноса долгосрочных орбитальных моделей для всех спутников GPS. Продолжительность жизни долгосрочной модели может намного превышать время жизни транслируемых эфемерид. Однако последний подход все еще привязан к формату эфемерид GPS.Global Locate Inc. Already demonstrated that it is possible to increase the accuracy and lifespan of models for artificial satellite orbits by calculating ICD-GPS-200 compatible polynomials using an alternative fitting criterion compared to that used in GPS. Ephemeris Satellite Service at Global Locate Inc. uses the ICD-GPS-200 format to transfer long-term orbital models for all GPS satellites. The lifespan of a long-term model can far exceed the lifetime of translated ephemeris. However, the latter approach is still tied to the GPS ephemeris format.
Доступные параметры специфической орбитальной модели могут быть, например, транслируемыми параметрами эфемерид или другими орбитальными данными, данными эфемерид или другими орбитальными данными, поставляемыми сегментами управления GNSS, и/или данными эфемерид или другими орбитальными данными, поставляемыми внешним источником, например IGS.The available parameters of a specific orbital model can be, for example, translatable ephemeris parameters or other orbital data, ephemeris data or other orbital data supplied by GNSS control segments, and / or ephemeris data or other orbital data supplied by an external source, such as IGS.
Общая орбитальная модель может быть основана на кеплеровских орбитах и параметрах, используемых для моделей эфемерид и альманаха GPS. Но для моделирования информации о положении спутника можно также использовать различные другие представления. Примеры включают сплайны, полиномы Эрмита, кусочно-непрерывные полиномы и т.д. Например, модель на основе полиномов четвертого порядка можно приспособить для описания истинной траектории орбиты спутника, выдаваемой в кадре ECEF. Полиномиальную модель можно подогнать с использованием критерия, который минимизирует среднеквадратичную ошибку (RMSE, root mean of squared errors). Затем полиномиальную модель можно использовать для экстраполяции информации о положении спутника в будущее.A common orbital model can be based on Keplerian orbits and parameters used for the ephemeris and GPS almanac models. But to simulate information about the position of the satellite, you can also use various other representations. Examples include splines, Hermite polynomials, piecewise continuous polynomials, etc. For example, a model based on fourth-order polynomials can be adapted to describe the true trajectory of a satellite’s orbit, issued in an ECEF frame. The polynomial model can be adjusted using a criterion that minimizes the root mean square error (RMSE, root mean of squared errors). Then the polynomial model can be used to extrapolate information about the position of the satellite into the future.
Благодаря sр3-формату, включающему положение ECEF, скорость ECEF и смещение для часов/точности дрейфа (стандартной), данные IGS удобно использовать, например, при подгонке к полиному. Моделирование может быть выполнено, например, подгонкой сплайнами или полиномами Эрмита, так чтобы полиномы были подогнаны под данные о положении и скорости спутника в течение предыдущих 24-48 часов. В предлагаемой общей орбитальной модели имеется больше свободы для выбора параметров по сравнению с простым использованием "полиномиального формата", определенного для данных эфемерид GPS. Порядок полинома, количество параметров и длины кодов можно выбрать согласно желательной точности и ожидаемому сроку использования данной подгонки.Thanks to the sp3 format, which includes the ECEF position, ECEF speed and clock offset / drift accuracy (standard), IGS data is convenient to use, for example, when fitting to a polynomial. Simulation can be performed, for example, by fitting with splines or Hermite polynomials, so that the polynomials are adjusted to the position and speed of the satellite over the previous 24-48 hours. In the proposed general orbital model, there is more freedom for choosing parameters compared to the simple use of the “polynomial format” defined for GPS ephemeris data. The order of the polynomial, the number of parameters and the length of the codes can be selected according to the desired accuracy and the expected term of use of this fit.
Общие орбитальные образцовые параметры, которые в конечном счете предоставляются как часть вспомогательных данных, могут включать параметры для всей группы спутников в конкретной системе спутникового определения местоположения, для всей группы спутников для множества систем спутникового определения местоположения или для части одной или нескольких групп спутников, в зависимости от возможностей мобильного устройства.Common orbital reference parameters, which are ultimately provided as part of the auxiliary data, may include parameters for the entire satellite group in a particular satellite positioning system, for the entire satellite group for multiple satellite positioning systems, or for part of one or more satellite groups, depending from the capabilities of a mobile device.
Поддерживаемые системы спутникового определения местоположения могут быть выбраны произвольно. Они могут включать, например, GPS, ГЛОНАСС и "Галилей", но в равной степени EGNOS, WAAS и т.д.Supported satellite positioning systems can be arbitrarily selected. These may include, for example, GPS, GLONASS and Galileo, but equally EGNOS, WAAS, etc.
В дополнение к преобразованным параметрам предоставляемые вспомогательные данные могут включать, в частности, опорное время, например в форме параметров модели часов, и пространственную точку отсчета. Следует отметить, что даже сама общая орбитальная модель может содержать, в дополнение к модели для данных о положении и скорости спутника, модель для смещения и дрейфа спутниковых часов, точку отсчета времени для инициализации, оценки для положения, скорости спутника, точность часов и, возможно, также модель для учета влияния на положение спутника фазовой коррекции при вычислении точного положения точки (РРР, precise point positioning). Системой отсчета для моделей положения и скорости предпочтительно является система координат ECEF, поскольку в ней может быть легко выполнена коррекция вследствие земного вращения. Преобразование к локальным системам координат ("восток-север-вверх") может быть достигнуто простым матричным умножением. Данные IGS могут быть обобщены в системе координат ECEF.In addition to the converted parameters, the auxiliary data provided may include, in particular, a reference time, for example in the form of parameters of a watch model, and a spatial reference point. It should be noted that even the general orbital model itself may contain, in addition to a model for satellite position and speed data, a model for satellite clock offset and drift, a reference point for initialization, an estimate for the position, satellite speed, clock accuracy, and possibly , also a model for taking into account the influence of the phase correction on the satellite position when calculating the exact point position (PPP, precise point positioning). The reference system for position and velocity models is preferably the ECEF coordinate system, since it can easily be corrected due to terrestrial rotation. Conversion to local coordinate systems (east-north-up) can be achieved by simple matrix multiplication. IGS data can be summarized in the ECEF coordinate system.
Кроме того, предоставляемые вспомогательные данные могут включать другую разнообразную информацию. Примерами являются корректирующие данные DGPS, корректирующие данные кинематики в реальном времени (RTK, Real Time Kinematics) и измерения фазы несущей для спутниковых сигналов. По вопросам высокой точности определение местоположения RTK см. документ WO 2004/000732 А1. Измерения фазы несущей и опорные значения RTK подходят, например, для обеспечения высокоточного определения местоположения. Должно быть понятно, что корректирующие данные RTK, известные для GPS, можно адаптировать в качестве необходимых для поддержки определения местоположения на базе системы "Галилей" и т.д. Примеры дополнительных вспомогательных данных включают корректирующие данные EGNOS и WAAS. Трансляцию данных из геостационарных спутников EGNOS и WAAS трудно принять в высокоширотных областях. Поэтому как альтернатива эти данные можно предоставить в качестве вспомогательных сетевых данных, в особенности, если общей орбитальной моделью является краткосрочная орбитальная модель, поскольку текущие корректирующие данные EGNOS/WAAS сами по себе не подходят для долгосрочных орбитальных моделей. Еще один пример дополнительных вспомогательных данных - это данные краткосрочной дифференциальной коррекции для долгосрочных орбитальных моделей. Еще одним примером дополнительных вспомогательных данных являются параметры модели ионосферы и/или параметры модели тропосферы. Еще одним примером дополнительных вспомогательных данных являются краткосрочные предупреждения о целостности, которые могут быть представлены в случае внезапного отказа спутника, для исключения этого спутника при вычислении местоположения. Еще одним примером дополнительных вспомогательных данных являются биты данных по меньшей мере для одной системы спутникового определения местоположения, позволяющей стирать данные после запроса из мобильного устройства. Стирание данных - это способ повышения чувствительности приемника спутниковых сигналов. Например, если контент данных GPS не известен, можно когерентно интегрировать сигналы GPS только в течение 20 мс (1 бит GPS). В случае, если биты данных известны, интегрирование когерентного сигнала может быть продолжено более чем на несколько битов GPS, что обеспечивает повышение чувствительности приблизительно на 1,5 дБ при каждом удвоении времени интегрирования. Например, 40 мс (2 бита) могут обеспечить усиление на 1,5 дБ, а 80 мс (4 бита) - усиление на 3 дБ.In addition, the supporting data provided may include various other information. Examples are DGPS correction data, real-time kinematics correction data (RTK, Real Time Kinematics) and carrier phase measurements for satellite signals. For high accuracy RTK positioning, see WO 2004/000732 A1. Carrier phase measurements and RTK reference values are suitable, for example, to provide highly accurate positioning. It should be understood that the RTK correction data known to GPS can be adapted as necessary to support positioning based on the Galileo system, etc. Examples of additional supporting data include EGNOS and WAAS correction data. Broadcasting data from geostationary satellites EGNOS and WAAS is difficult to receive in high latitude areas. Therefore, as an alternative, this data can be provided as auxiliary network data, especially if the common orbital model is a short-term orbital model, since the current EGNOS / WAAS correction data are not suitable in themselves for long-term orbital models. Another example of additional supporting data is short-term differential correction data for long-term orbital models. Another example of additional supporting data is the parameters of the ionosphere model and / or the parameters of the troposphere model. Another example of additional supporting data is short-term integrity warnings, which can be presented in the event of a sudden satellite failure, in order to exclude this satellite when calculating a location. Another example of additional auxiliary data is the data bits for at least one satellite positioning system that allows erasing data after a request from a mobile device. Erasing data is a way to increase the sensitivity of a satellite signal receiver. For example, if the content of the GPS data is not known, you can coherently integrate GPS signals only for 20 ms (1 bit GPS). If the data bits are known, the integration of the coherent signal can be continued by more than a few GPS bits, which provides a sensitivity increase of approximately 1.5 dB for each doubling of the integration time. For example, 40 ms (2 bits) can provide 1.5 dB gain, and 80 ms (4 bits) can provide 3 dB gain.
В одном из вариантов выполнения настоящего изобретения тот же или другой сетевой элемент в сети связи дополнительно заменяет опорное значение в преобразованных параметрах, которое основано на времени системы спутникового определения местоположения, таким опорным значением, которое основано на времени системы связи. Таким образом, общая орбитальная модель ссылается только на время системы связи, и, таким образом, информацию о положении спутника можно вычислить как функцию времени системы связи вместо, например, времени систем GPS или "Галилей".In one embodiment of the present invention, the same or another network element in a communication network further replaces the reference value in the converted parameters, which is based on the time of the satellite positioning system, with such a reference value, which is based on the time of the communication system. Thus, the general orbital model refers only to the time of the communication system, and thus information about the position of the satellite can be calculated as a function of the time of the communication system instead of, for example, the time of GPS or Galileo systems.
Временная развертка системы связи может использоваться, если соотношение между временами системы GNSS и системы связи известно точно, что позволяет предсказать для достижения высокой чувствительности точную фазу сигнала и эффект Доплера. Для времени системы связи во вспомогательных данных могут быть обеспечены дополнительные области, в зависимости от конкретной системы связи. Информацией, специфической для системы, может быть кадр, слот и бит для GSM, номер системного кадра, слот и чип для WCDMA и мировое время UTC для CDMA. Учет слота и бита или чипа соответственно в GSM и WCDMA обеспечивает достаточное разрешение. Поля могут также содержать оценку неопределенности времени (стандартную) для оценки неопределенности в прогнозах фазы сигнала и эффекта Доплера.The time base of the communication system can be used if the relationship between the times of the GNSS system and the communication system is known exactly, which allows us to predict the exact phase of the signal and the Doppler effect to achieve high sensitivity. For the time of the communication system, additional areas may be provided in the auxiliary data, depending on the particular communication system. System-specific information can be a frame, slot and bit for GSM, a system frame number, a slot and a chip for WCDMA, and UTC world time for CDMA. Accounting for a slot and a bit or a chip in GSM and WCDMA, respectively, provides sufficient resolution. The fields may also contain a time uncertainty estimate (standard) for estimating the uncertainty in the predictions of the signal phase and Doppler effect.
В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения общая орбитальная модель ссылается на две временные базы, например мировое время и/или время системы связи. Мировое время обеспечивает универсальную систему отсчета времени для всех систем GNSS и позволяет оценить количество возможных специфических прокруток кадров/суперкадров, например, для систем сотовой связи. Система отсчета для мирового времени также подходит для устранения проблемы возможной разницы в системах GNSS. Системы GPS, "Галилей" и ГЛОНАСС имеют различное системное время. Таким образом, смещения между системными временами должны быть известны, если системы используются в гибридном расположении, например, с использованием одного сигнала GPS для предсказания фазы сигналов системы "Галилей". Эта проблема устраняется, если поместить модель в общую временную развертку, то есть в мировое время. Разности между временами системы GNSS могут быть компенсированы в модели часов. Например, в общей модели часов может использоваться непрерывная подгонка полиномом второго порядка, имеющим три параметра: смещение, дрейф и бросок. Грубо говоря, это примерно то же самое, что модель часов в текущем стандарте GPS ICD. Однако может также использоваться любая другая модель. Модель часов может также включать оценку точности или неопределенности для ошибки часов. Мировое время также может быть временной меткой/идентификатором для орбитальной модели.In yet another embodiment of the present invention, a common orbital model refers to two time bases, for example, world time and / or communication system time. World clock provides a universal time reference system for all GNSS systems and allows you to estimate the number of possible specific frame / super-frame scrolls, for example, for cellular communication systems. A world time reference system is also suitable for resolving the problem of possible differences in GNSS systems. GPS, Galileo and GLONASS systems have different system times. Thus, offsets between system times should be known if the systems are used in a hybrid arrangement, for example, using a single GPS signal to predict the phase of the Galileo system signals. This problem is resolved by placing the model in a common time base, that is, in world time. Differences between GNSS system times can be compensated for in the watch model. For example, in the general watch model, a continuous fit with a second-order polynomial, which has three parameters: displacement, drift, and throw, can be used. Roughly speaking, this is roughly the same as the watch model in the current GPS ICD standard. However, any other model may also be used. A watch model may also include an estimate of accuracy or uncertainty for clock error. World clock can also be a timestamp / identifier for an orbital model.
Вспомогательные данные можно передать в специфическое мобильное устройство, в частности, после запроса этим мобильным устройством. Альтернативно, однако, их можно также передать, например, в соответствующую ячейку системы сотовой связи.Auxiliary data can be transmitted to a specific mobile device, in particular, after a request by this mobile device. Alternatively, however, they can also be transmitted, for example, to the appropriate cell of a cellular communication system.
Затем мобильное устройство, принимающее вспомогательные данные, может оценить положение спутника по меньшей мере одной системы спутникового определения местоположения с использованием преобразованных параметров.Then, the mobile device receiving the auxiliary data can estimate the satellite position of at least one satellite positioning system using the transformed parameters.
II.II.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения первый способ предназначен для поддержки спутникового определения местоположения мобильного устройства с вспомогательными данными, причем мобильное устройство выполнено с возможностью связи с системой связи и приема сигналов, передаваемых спутниками по меньшей мере одной системы спутникового определения местоположения. Способ включает замену в системе связи опорного значения, которое основано на времени спутниковой системы определения местоположения в доступных параметрах орбитальной модели, описывающей перемещение спутника, на опорное значение, которое основано на времени системы связи. Способ дополнительно включает выдачу параметров, включающих замененное опорное значение в качестве вспомогательных данных для спутникового определения местоположения.According to a second aspect of the present invention, the first method is designed to support satellite positioning of a mobile device with auxiliary data, the mobile device being configured to communicate with a communication system and receive signals transmitted by satellites of at least one satellite positioning system. The method includes replacing the reference value in the communication system, which is based on the time of the satellite positioning system in the available parameters of the orbital model describing the satellite’s movement, by the reference value, which is based on the time of the communication system. The method further includes providing parameters including the replaced reference value as auxiliary data for satellite positioning.
Кроме того, согласно второму аспекту настоящего изобретения предложен второй способ поддержки спутникового определения местоположения мобильного устройства с использованием вспомогательных данных, причем мобильное устройство выполнено с возможностью связи с системой связи и приема сигналов, передаваемых спутниками по меньшей мере одной системы спутникового определения местоположения. Этот способ включает прием мобильным устройством вспомогательных данных из системы связи, включая временную метку, которая основана на времени системы связи. Способ дополнительно включает определение в мобильном устройстве времени системы связи. Способ дополнительно включает оценку в мобильном устройстве положения спутника по меньшей мере одной системы спутникового определения местоположения с использованием параметров во вспомогательных данных на основе определенного времени системы связи.Furthermore, according to a second aspect of the present invention, there is provided a second method for supporting satellite positioning of a mobile device using auxiliary data, the mobile device being configured to communicate with a communication system and receive signals transmitted by satellites of at least one satellite positioning system. This method includes receiving a mobile device auxiliary data from a communication system, including a time stamp, which is based on the time of the communication system. The method further includes determining the time of the communication system in the mobile device. The method further includes evaluating in the mobile device the satellite position of at least one satellite positioning system using parameters in the auxiliary data based on the determined time of the communication system.
Кроме того, согласно второму аспекту настоящего изобретения предложен сетевой элемент для системы связи, поддерживающей спутниковое определение местоположения мобильного устройства со вспомогательными данными, причем мобильное устройство выполнено с возможностью связи с системой связи и приема сигналов, передаваемых спутниками по меньшей мере одной системы спутникового определения местоположения. Элемент сети включает средство обработки. Средство обработки предназначено для замены опорного значения, которое основано на времени спутниковой системы определения местоположения в доступных параметрах орбитальной модели, описывающей перемещение спутника, на опорное значение, которое основано на времени системы связи. Кроме того, средство обработки выполнено с возможностью выдачи параметров, включая замененное опорное значение, в качестве части вспомогательных данных для спутникового определения местоположения.In addition, according to a second aspect of the present invention, there is provided a network element for a communication system supporting satellite positioning of a mobile device with auxiliary data, the mobile device being configured to communicate with a communication system and receive signals transmitted by satellites of at least one satellite positioning system. The network element includes a processing means. The processing means is intended to replace the reference value, which is based on the time of the satellite positioning system in the available parameters of the orbital model describing the movement of the satellite, by the reference value, which is based on the time of the communication system. In addition, the processing means is configured to provide parameters, including a replaced reference value, as part of the auxiliary data for satellite positioning.
Кроме того, согласно первому аспекту настоящего изобретения предложено мобильное устройство, поддерживающее спутниковое определение местоположения самого указанного мобильного устройства с использованием вспомогательных данных. Мобильное устройство включает приемник спутникового сигнала, выполненный с возможностью приема сигналов, передаваемых спутниками по меньшей мере одной системы спутникового определения местоположения. Мобильное устройство дополнительно содержит компонент связи, выполненный с возможностью приема из системы связи вспомогательных данных с временной меткой, которая основана на времени системы связи. Мобильное устройство дополнительно содержит средство обработки, выполненное с возможностью определения времени системы связи. Мобильное устройство дополнительно включает средство обработки, выполненное с возможностью оценки положения спутника по меньшей мере одной системы спутникового определения местоположения с использованием параметров в принятых вспомогательных данных на основе определенного времени системы связи.In addition, according to a first aspect of the present invention, there is provided a mobile device supporting satellite-based positioning of the indicated mobile device itself using auxiliary data. The mobile device includes a satellite signal receiver configured to receive signals transmitted by satellites of at least one satellite positioning system. The mobile device further comprises a communication component configured to receive auxiliary data from the communication system with a time stamp, which is based on the time of the communication system. The mobile device further comprises processing means configured to determine a communication system time. The mobile device further includes processing means adapted to estimate a satellite position of at least one satellite positioning system using parameters in received auxiliary data based on a specific time of the communication system.
Кроме того, согласно второму аспекту настоящего изобретения предложена система, которая содержит предложенный сетевой элемент для второго аспекта настоящего изобретения и предложенное мобильное устройство для второго аспекта настоящего изобретения.In addition, according to a second aspect of the present invention, there is provided a system that comprises a proposed network element for a second aspect of the present invention and a proposed mobile device for a second aspect of the present invention.
Кроме того, согласно второму аспекту настоящего изобретения предложен первый программный код для поддержки спутникового определения местоположения мобильного устройства с вспомогательными данными, причем это мобильное устройство выполнено с возможностью связи с системой связи и приема сигналов, передаваемых спутниками по меньшей мере одной системы спутникового определения местоположения. При его выполнении обрабатывающим устройством сетевого элемента системы связи программный код обеспечивает реализацию первого способа для второго аспекта настоящего изобретения.Furthermore, according to a second aspect of the present invention, there is provided a first program code for supporting satellite positioning of a mobile device with auxiliary data, the mobile device being configured to communicate with a communication system and receive signals transmitted by satellites of at least one satellite positioning system. When executed by a processing unit of a network element of a communication system, the program code provides an implementation of the first method for the second aspect of the present invention.
Кроме того, согласно второму аспекту настоящего изобретения предложен первый компьютерный программный продукт, в котором хранится первый программный код, предложенный для второго аспекта настоящего изобретения.In addition, according to a second aspect of the present invention, there is provided a first computer program product in which a first program code proposed for the second aspect of the present invention is stored.
Кроме того, согласно второму аспекту настоящего изобретения предложен второй программный код для поддержания спутникового определения местоположения мобильного устройства с использованием вспомогательных данных, причем мобильное устройство выполнено с возможностью связи с системой связи и приема сигналов, передаваемых спутниками по меньшей мере одной системы спутникового определения местоположения. При его выполнении обрабатывающим устройством мобильного устройства программный код обеспечивает реализацию второго способа для второго аспекта настоящего изобретения.In addition, according to a second aspect of the present invention, there is provided a second program code for supporting satellite positioning of a mobile device using auxiliary data, the mobile device being configured to communicate with a communication system and receive signals transmitted by satellites of at least one satellite positioning system. When executed by the processing device of the mobile device, the program code provides an implementation of the second method for the second aspect of the present invention.
Кроме того, согласно второму аспекту настоящего изобретения предложен второй компьютерный программный продукт, в котором хранится второй программный код, предложенный для второго аспекта настоящего изобретения.In addition, according to a second aspect of the present invention, there is provided a second computer program product in which a second program code proposed for the second aspect of the present invention is stored.
Второй аспект изобретения основан на идее, что положение спутника можно оценить на основе параметров орбитальной модели с использованием времени системы связи вместо времени системы спутникового определения местоположения. Для возможности такой оценки предложено, чтобы опорное значение в доступных параметрах, которое основано на времени системы спутникового определения местоположения, было заменено на опорное значение на основе времени системы связи. Например, в случае параметров эфемерид GPS эфемеридное время (TOE) заменяют на время системы связи, а в случае параметров альманаха GPS время альманаха (ТОА) заменяют на время системы связи. Для возможности замены опорных значений, как предложено выше, в системе связи соотношение между временем системы спутникового определения местоположения и временем системы связи должно быть известно. Но поскольку точность соотношения времен не является очень жесткой, это соотношение может быть сделано доступным для сети несколькими способами.The second aspect of the invention is based on the idea that the position of the satellite can be estimated based on the parameters of the orbital model using the time of the communication system instead of the time of the satellite positioning system. To allow such an assessment, it is proposed that the reference value in the available parameters, which is based on the time of the satellite positioning system, be replaced by a reference value based on the time of the communication system. For example, in the case of GPS ephemeris parameters, ephemeris time (TOE) is replaced by the communication system time, and in the case of GPS almanac parameters, the almanac time (TOA) is replaced by the communication system time. In order to replace the reference values, as suggested above, in the communication system, the relationship between the time of the satellite positioning system and the time of the communication system should be known. But since the accuracy of the time ratio is not very rigid, this ratio can be made available to the network in several ways.
Преимущество второго аспекта изобретения состоит в том, что вспомогательные данные сделаны не зависящими от времени системы спутникового определения местоположения и что время системы спутникового определения местоположения не обязательно должно быть доступно для мобильного устройства.An advantage of the second aspect of the invention is that the auxiliary data is made time-independent of the satellite positioning system and that the time of the satellite positioning system does not need to be available for the mobile device.
Второй аспект настоящего изобретения может использоваться для любой поддерживаемой системы спутникового определения местоположения, например для A-GPS или поддерживаемой системы "Галилей".The second aspect of the present invention can be used for any supported satellite positioning system, for example, for A-GPS or a supported Galileo system.
Если система связи представляет собой, например, сеть GSM, время системы связи может быть определено соответствующей комбинацией номера кадра, временного слота и номера бита. Если система связи представляет собой, например, сеть WCDMA, время системы связи может быть определено соответствующим номером системного кадра, слотом и чипом. К примеру, все современные сотовые терминалы уже способны декодировать номер кадра. Таким образом, подходящая информация о времени уже доступна для вычисления положения спутников, то есть для экстраполяции положений спутников с использованием времени системы сотовой связи.If the communication system is, for example, a GSM network, the time of the communication system can be determined by an appropriate combination of frame number, time slot and bit number. If the communication system is, for example, a WCDMA network, the time of the communication system can be determined by the corresponding system frame number, slot and chip. For example, all modern cellular terminals are already able to decode the frame number. Thus, suitable time information is already available for calculating the position of the satellites, that is, for extrapolating the positions of the satellites using the time of the cellular communication system.
В случае GPS легко провести расширение текущего стандарта GSM и сотового стандарта WCDMA с применением сотовых временных меток. Уже имеются информационные элементы и параметры для точной передачи времени. Те же самые параметры можно добавить к информационным элементам эфемерид и альманаха, которые используются вместо эфемеридного времени и времени альманаха, но имеют такую же временную информацию и используются в качестве TOW. Этот подход имел бы и обратную совместимость.In the case of GPS, it is easy to extend the current GSM standard and the WCDMA cellular standard using cellular time stamps. Already there are information elements and parameters for accurate time transmission. The same parameters can be added to the ephemeris and almanac information elements, which are used instead of the ephemeris time and almanac time, but have the same time information and are used as TOW. This approach would have backward compatibility.
Мобильное устройство может получить вспомогательные данные с замененным опорным значением из системы связи. Затем оно может определить время системы связи и оценить положение спутника по меньшей мере одной системы спутникового определения местоположения с использованием параметров во вспомогательных данных на основе времени системы связи. Даже при том, что время системы спутникового определения местоположения не было передано в мобильное устройство, при наличии информации о положении спутников обеспечивается точное прогнозирование фаз кодов и доплеровских частот в принимаемых спутниковых сигналах, как известно специалистам в данной области техники.The mobile device may receive auxiliary data with the replaced reference value from the communication system. It can then determine the time of the communication system and estimate the satellite position of at least one satellite positioning system using parameters in the auxiliary data based on the time of the communication system. Even though the time of the satellite positioning system was not transmitted to the mobile device, with information about the position of the satellites, accurate prediction of the phases of the codes and Doppler frequencies in the received satellite signals is provided, as is known to specialists in this field of technology.
Мобильное устройство, принявшее вспомогательные данные из системы связи, может выдать в систему связи по умолчанию заранее заданный набор элементов обратной связи. В существующих подходах набор элементов обратной связи зависит от режима определения местоположения, то есть от того, является ли определение местоположения основанным на мобильной станции или производится лишь с участием мобильной станции. Данные обратной связи могут включать информацию о положении, например определенное положение мобильного устройства, определенную скорость мобильного устройства, определенное время по меньшей мере одной системы спутникового определения местоположения и выявленные неопределенности в измерениях и/или положении. Данные обратной связи могут дополнительно включать измерения на основе принятых спутниковых сигналов и/или соотношения между временем системы спутникового определения местоположения и временем системы связи. Данные обратной связи могут также включать измерения разности наблюдаемых времен (OTD, Observed Time Difference), выполненные на сигналах, принятых из множества базовых станций системы связи. Чтобы сделать информацию независимой, мобильное устройство может возвращать измерения OTD в систему связи не в виде разности кадров или субкадров, а в долях секунды, т.е. микросекундах или наносекундах.A mobile device that receives auxiliary data from a communication system may provide a predetermined set of feedback elements to the default communication system. In existing approaches, the set of feedback elements depends on the positioning mode, that is, on whether the location determination is based on the mobile station or is carried out only with the participation of the mobile station. Feedback data may include position information, for example, a specific position of a mobile device, a specific speed of a mobile device, a specific time of at least one satellite positioning system, and detected uncertainties in measurements and / or position. The feedback data may further include measurements based on the received satellite signals and / or the relationship between the time of the satellite positioning system and the time of the communication system. Feedback data may also include Observed Time Difference (OTD) measurements made on signals received from a plurality of base stations of a communication system. To make the information independent, the mobile device can return OTD measurements to the communication system not in the form of a difference of frames or subframes, but in fractions of a second, i.e. microseconds or nanoseconds.
Может также потребоваться, чтобы мобильное устройство обрабатывало соотношение между временем по меньшей мере одной системы спутникового определения местоположения и временем системы связи. Если мобильное устройство получило местоположение GNSS, оно может привязать к нему текущее время системы связи, например в единицах кадра, субкадра, слота, бита и чипа, с помощью определенного времени системы спутникового определения местоположения. Альтернативно, мобильное устройство может принять начальное соотношение времен в виде вспомогательных данных. Соотношение времен может быть обработано, например, путем оценки информации о разности времен из сети, оценки измерений OTD, выполненных в мобильном устройстве, и повторной установки соотношения "универсальное скоординированное время (UTC) - сотовое время", если неопределенность в соотношении получится слишком большой, или путем оценки вспомогательного времени GNSS из сети. Например, в сетях CDMA, времена GPS и UTC доступны по умолчанию. Если мобильное устройство имеет действительное соотношение времен, это соотношение может использоваться для улучшения рабочих характеристик в терминах "времени до первой регулировки" (time-to-first-fix) и чувствительности. Улучшение рабочих характеристик может быть достигнуто при соотношении времен с точностью сотен микросекунд. Установленное соотношение времен может также быть включено в запрос к системе связи на вспомогательные данные со стороны мобильного устройства.It may also be required that the mobile device processes the relationship between the time of at least one satellite positioning system and the time of the communication system. If the mobile device has received a GNSS location, it can bind to it the current time of the communication system, for example, in units of a frame, subframe, slot, bit and chip, using a specific time of the satellite positioning system. Alternatively, the mobile device may receive the initial time ratio as auxiliary data. The time ratio can be processed, for example, by evaluating the time difference information from the network, evaluating the OTD measurements made on the mobile device, and re-setting the universal coordinated time (UTC) to cellular time ratio if the uncertainty in the ratio is too large, or by estimating GNSS support time from the network. For example, in CDMA networks, GPS and UTC times are available by default. If the mobile device has a valid time ratio, this ratio can be used to improve performance in terms of time-to-first-fix and sensitivity. Performance improvements can be achieved with a time ratio of hundreds of microseconds. The established ratio of times can also be included in the request to the communication system for auxiliary data from the mobile device.
Система связи может собирать данные о местоположении, данные о соотношении времен и измерения OTD, предоставляемые в виде обратной связи с мобильными устройствами, для создания базы данных разностей времен между базовыми станциями. Эта база данных может использоваться для поставки вспомогательных данных с точным временем в мобильные устройства для повышения чувствительности без доставки времени системы спутникового определения местоположения как такового. Если мобильное устройство не в состоянии вычислить результат местоположения, для оценки положения мобильного устройства в системе связи можно также использовать измерения спутниковых сигналов в рамках обратной связи, если таковая имеется.A communication system may collect location data, time ratio data, and OTD measurements provided in the form of feedback from mobile devices to create a database of time differences between base stations. This database can be used to deliver time-accurate auxiliary data to mobile devices to increase sensitivity without delivering time to the satellite positioning system as such. If the mobile device is not able to calculate the result of the location, satellite feedback measurements, if any, can also be used to estimate the position of the mobile device in the communication system.
III.III.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предложен способ поддержки спутникового определения местоположения мобильного устройства с использованием вспомогательных данных, причем мобильное устройство выполнено с возможностью связи с системой связи и приема сигналов, передаваемых спутниками по меньшей мере одной системы спутникового определения местоположения, и при этом система связи выполнена с возможностью поддержки по меньшей мере двух различных режимов определения местоположения. Способ включает передачу по меньшей мере одного набора данных, который является не зависящим от используемого режима определения местоположения, по меньшей мере в одном направлении между мобильным устройством и системой связи в рамках определения местоположения мобильного устройства.According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for supporting satellite positioning of a mobile device using auxiliary data, the mobile device being configured to communicate with a communication system and receive signals transmitted by satellites of at least one satellite positioning system, and wherein the communication system is configured to the ability to support at least two different positioning modes. The method includes transmitting at least one data set that is independent of the location mode used in at least one direction between the mobile device and the communication system as part of determining the location of the mobile device.
Кроме того, согласно третьему аспекту настоящего изобретения предложен сетевой элемент для системы связи, поддерживающей спутниковое определение местоположения мобильного устройства с вспомогательными данными, причем мобильное устройство выполнено с возможностью связи с системой связи и приема сигналов, передаваемых спутниками по меньшей мере одной системы спутникового определения местоположения. Элемент сети включает средство обработки, которое выполнено с возможностью передачи в мобильное устройство по меньшей мере одного набора данных, который не зависит от используемого режима определения местоположения, и/или для приема из мобильного устройства по меньшей мере одного набора данных, который не зависит от используемого режима определения местоположения, в рамках определения местоположения мобильного устройства.In addition, according to a third aspect of the present invention, there is provided a network element for a communication system supporting satellite positioning of a mobile device with auxiliary data, the mobile device being configured to communicate with a communication system and receive signals transmitted by satellites of at least one satellite positioning system. The network element includes processing means that is capable of transmitting to the mobile device at least one data set that is independent of the location mode used and / or to receive at least one data set from the mobile device that is independent of the location mode, as part of determining the location of the mobile device.
Кроме того, согласно третьему аспекту настоящего изобретения предложено мобильное устройство, поддерживающее спутниковое определение местоположения этого мобильного устройства с использованием вспомогательных данных. Мобильное устройство включает приемник спутниковых сигналов, выполненный с возможностью приема сигналов, передаваемых спутниками по меньшей мере одной системы спутникового определения местоположения. Мобильное устройство дополнительно содержит компонент связи, выполненный с возможностью передачи в систему связи по меньшей мере одного набора данных, который не зависит от используемого режима определения местоположения, и/или для приема из системы связи по меньшей мере одного набора данных, который не зависит от используемого режима определения местоположения, в рамках определения местоположения мобильного устройства.In addition, according to a third aspect of the present invention, there is provided a mobile device supporting satellite-based location of this mobile device using auxiliary data. The mobile device includes a satellite signal receiver configured to receive signals transmitted by satellites of at least one satellite positioning system. The mobile device further comprises a communication component configured to transmit at least one data set that is independent of the location mode used and / or to receive at least one data set from the communication system that is independent of the used location mode, as part of determining the location of the mobile device.
Кроме того, согласно третьему аспекту настоящего изобретения предложена система, которая содержит предложенный сетевой элемент для третьего аспекта настоящего изобретения и предложенное мобильное устройство для третьего аспекта настоящего изобретения.In addition, according to a third aspect of the present invention, there is provided a system that comprises a proposed network element for a third aspect of the present invention and a proposed mobile device for a third aspect of the present invention.
Кроме того, согласно третьему аспекту настоящего изобретения предложен первый программный код для поддержки спутникового определения местоположения мобильного устройства с вспомогательными данными, причем это мобильное устройство выполнено с возможностью связи с системой связи и приема сигналов, передаваемых спутниками по меньшей мере одной системы спутникового определения местоположения. При его выполнении обрабатывающим устройством сетевого элемента системы связи программный код обеспечивает передачу в мобильное устройство по меньшей мере одного набора данных, который не зависит от используемого режима определения местоположения, и/или прием из мобильного устройства по меньшей мере одного набора данных, который не зависит от используемого режима определения местоположения, в рамках определения местоположения мобильного устройства.In addition, according to a third aspect of the present invention, there is provided a first program code for supporting satellite positioning of a mobile device with auxiliary data, the mobile device being configured to communicate with a communication system and receive signals transmitted by satellites of at least one satellite positioning system. When it is executed by the processing device of the network element of the communication system, the program code ensures the transmission to the mobile device of at least one data set that is independent of the location mode used, and / or the reception of at least one data set from the mobile device that is independent of the location mode used, as part of the location of the mobile device.
Кроме того, согласно третьему аспекту настоящего изобретения предложен первый компьютерный программный продукт, в котором хранится первый программный код, предложенный для третьего аспекта настоящего изобретения.In addition, according to a third aspect of the present invention, there is provided a first computer program product in which a first program code proposed for the third aspect of the present invention is stored.
Кроме того, согласно третьему аспекту настоящего изобретения предложен второй программный код для поддержки спутникового определения местоположения мобильного устройства с использованием вспомогательных данных, причем мобильное устройство выполнено с возможностью связи с системой связи и приема сигналов, передаваемых спутниками по меньшей мере одной системы спутникового определения местоположения. При его выполнении обрабатывающим устройством мобильного устройства программный код обеспечивает передачу по меньшей мере одного набора данных, который не зависит от используемого режима определения местоположения к системе связи, и/или прием по меньшей мере одного набора данных, который не зависит от используемого режима определения местоположения, из системы связи, в рамках определения местоположения мобильного устройства.In addition, according to a third aspect of the present invention, there is provided a second program code for supporting satellite positioning of a mobile device using auxiliary data, the mobile device being configured to communicate with a communication system and receive signals transmitted by satellites of at least one satellite positioning system. When it is executed by the processing device of the mobile device, the program code transmits at least one data set that does not depend on the location mode used to the communication system, and / or receives at least one data set that does not depend on the location mode used, from a communication system, as part of determining the location of a mobile device.
И наконец, согласно третьему аспекту настоящего изобретения предложен второй компьютерный программный продукт, в котором хранится второй программный код, предложенный для третьего аспекта настоящего изобретения.Finally, according to a third aspect of the present invention, there is provided a second computer program product in which a second program code proposed for the third aspect of the present invention is stored.
Третий аспект настоящего изобретения основан на предположении, что все современные стандарты вспомогательных данных предъявляют различные технические требования для различных режимов определения местоположения. Для объединения и упрощения технических требований и обработки предложено, чтобы по меньшей мере один набор данных, который передается между мобильным устройством и системой связи в рамках определения местоположения, был по существу одинаковым, независимо от используемого режима определения местоположения.A third aspect of the present invention is based on the assumption that all current supporting data standards have different technical requirements for different location modes. To combine and simplify the technical requirements and processing, it is proposed that at least one data set that is transmitted between the mobile device and the communication system as part of the positioning is essentially the same, regardless of the location mode used.
Этот по меньшей мере один набор данных может принадлежать, например, к вспомогательным данным, которые передаются из системы связи в мобильное устройство. Это позволяет обеспечить, чтобы операции, выполняемые в мобильном устройстве в рамках спутникового определения местоположения, по существу были бы одинаковыми независимо от используемого режима определения местоположения.This at least one data set may belong, for example, to auxiliary data that is transmitted from a communication system to a mobile device. This ensures that the operations performed on the mobile device within the framework of satellite positioning are essentially the same regardless of the positioning mode used.
Кроме того, этот по меньшей мере один набор данных может относиться к информации об обратной связи, передаваемой из мобильного устройства в систему связи. В этом случае этот по меньшей мере один набор данных может включать, например, информацию об измерениях для спутниковых сигналов, принятых мобильным устройством. Если мобильное устройство само определяет свое положение на основе принятых спутниковых сигналов, определенное положение может быть добавлено к общему набору данных.In addition, this at least one data set may relate to feedback information transmitted from a mobile device to a communication system. In this case, this at least one data set may include, for example, measurement information for satellite signals received by the mobile device. If the mobile device itself determines its position based on the received satellite signals, the determined position can be added to the overall data set.
Следует отметить, что вычисление положения мобильного устройства может быть выполнено как в мобильном устройстве, так и в системе связи.It should be noted that the calculation of the position of the mobile device can be performed both in the mobile device and in the communication system.
IV.IV.
Еще один аспект настоящего изобретения следует из того, что вместо вычисления любого вида корректирующих данных на основе нормальных параметров эфемерид эти корректирующие данные можно вычислить на основе параметров долгосрочной орбитальной модели, которые действительны по меньшей мере в течение одних суток. В результате корректирующие данные могут быть использованы с долгосрочными орбитальными параметрами, а не только с краткосрочными параметрами эфемерид. Эти параметры, можно передавать раньше, чем корректирующие данные, или одновременно с корректирующими данными. Корректирующими данными могут быть, например, корректирующие данные WAAS, EGNOS или DGPS, но также и другие подходящие корректирующие данные или данные нового типа.Another aspect of the present invention follows from the fact that instead of calculating any kind of correction data based on normal ephemeris parameters, these correction data can be calculated based on the parameters of the long-term orbital model, which are valid for at least one day. As a result, correction data can be used with long-term orbital parameters, and not just with short-term ephemeris parameters. These parameters can be transmitted earlier than the correction data, or simultaneously with the correction data. The correction data may be, for example, WAAS, EGNOS or DGPS correction data, but also other suitable correction data or data of a new type.
Кроме того, точность параметров долгосрочной орбитальной модели со временем ухудшается. Но с использованием предложенных корректирующих данных можно расширить даже продолжительность действия этих долгосрочных орбитальных параметров.In addition, the accuracy of the parameters of the long-term orbital model deteriorates over time. But using the proposed correction data, you can even extend the duration of these long-term orbital parameters.
Таким образом, предложенные корректирующие данные позволяют повысить точность и целостность долгосрочных орбитальных моделей. Поскольку при использовании точных корректирующих данных обновления орбитальных данных должны происходить менее часто, количество данных, которое должно передаваться между системой связи и мобильным устройством, уменьшается, что уменьшает нагрузку на ширину полосы. Кроме того, корректирующие модели могут быть более точными и долгосрочными, чем существующие модели. Благодаря сущности избирательной пригодности коррекции DGPS, например, первоначально рассматривались как очень краткосрочные и не очень точные коррекции. Поскольку избирательная пригодность в настоящее время отброшена, может быть разработан новый тип коррекций DGPS, отличающийся высокой точностью. Кроме того, для всех групп спутников, таких как GPS, "Галилей", ГЛОНАСС и т.д., может использоваться единственный формат корректирующих данных.Thus, the proposed corrective data can improve the accuracy and integrity of long-term orbital models. Since using accurate correction data, orbital data updates should occur less frequently, the amount of data that must be transmitted between the communication system and the mobile device is reduced, which reduces the bandwidth load. In addition, corrective models can be more accurate and long-term than existing models. Due to the nature of selectivity, DGPS corrections, for example, were initially seen as very short-term and not very accurate corrections. Since selectivity has now been discarded, a new type of DGPS correction can be developed with high accuracy. In addition, for all groups of satellites, such as GPS, Galileo, GLONASS, etc., a single correction data format can be used.
На стороне сети сервер может вычислять корректирующие данные для долгосрочных орбитальных моделей в соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения. Параметры долгосрочной орбитальной модели могут быть действительны в течение нескольких дней и занимать некоторую ширину полосы сети при их передаче в мобильное устройство в качестве части вспомогательных данных. Корректирующие данные могут быть действительны в течение нескольких часов, но это требует меньшей ширины полосы, чем при передаче параметров долгосрочной орбитальной модели. Подходящий набор корректирующих данных можно вычислить различными способами. Фактические корректирующие данные могут быть вычислены, например, на основе реальных измерений из опорных станций или на основе существующей модели EGNOS/WAAS. Вид фактических корректирующих данных не зависит от способа их вычисления.On the network side, the server can calculate correction data for long-term orbital models in accordance with a third aspect of the present invention. The parameters of the long-term orbital model can be valid for several days and occupy some network bandwidth when they are transferred to the mobile device as part of the auxiliary data. Correction data can be valid for several hours, but this requires less bandwidth than when transmitting parameters of a long-term orbital model. A suitable set of correction data can be calculated in various ways. Actual correction data can be calculated, for example, based on real measurements from reference stations or based on the existing EGNOS / WAAS model. The type of actual correction data does not depend on how they are calculated.
На стороне мобильного устройства корректирующие данные принимаются и используются для коррекции параметров долгосрочной орбитальной модели до того, как выполнена соответствующая оценка положения спутника. Реализация в мобильном устройстве может предусматривать использование корректирующих данных аналогично тому, как используются обычные коррекции DGPS. Однако вычисление значений коррекции для псевдодальности для каждого спутника зависит от модели корректировки.On the side of the mobile device, correction data is received and used to correct the parameters of the long-term orbital model before a corresponding estimate of the satellite’s position is made. Implementation in a mobile device may involve the use of correction data in the same way as conventional DGPS corrections are used. However, the calculation of the correction values for the pseudorange for each satellite depends on the correction model.
Модель, которая используется для вычисления корректирующих данных, может быть, например, некоторым полиномом высокой степени, например 2-го или 3-го порядка, кусочно-непрерывным полиномом или даже более сложной моделью.The model that is used to calculate the correction data can be, for example, some high-degree polynomial, for example, 2nd or 3rd order, piecewise continuous polynomial, or even more complex model.
Должно быть понятно, что предложенное вычисление корректирующих данных может использоваться в каждом из аспектов настоящего изобретения: первом, втором и третьем.It should be clear that the proposed calculation of the correction data can be used in each of the aspects of the present invention: the first, second and third.
Любой из сетевых элементов согласно первому, второму и третьему аспектам настоящего изобретения может быть, например, сетевым сервером или базовой станцией системы связи. Система связи в первом, втором и третьем аспекте настоящего изобретения может быть, например, системой сотовой связи, например сетью GSM, сетью WCDMA, сетью CDMA и т.д., но в равной степени и сетью несотовой связи, например сетью WLAN, сетью Bluetooth™, сетью WiMax и т.д. Мобильные устройства в первом, втором и третьем аспекте настоящего изобретения могут включать такое устройство мобильной связи, как мобильный телефон, в который встроен приемник спутниковых сигналов. Альтернативно, приемник спутниковых сигналов может быть дополнительным устройством по отношению к устройству мобильной связи.Any of the network elements according to the first, second and third aspects of the present invention may be, for example, a network server or a base station of a communication system. The communication system in the first, second and third aspect of the present invention may be, for example, a cellular communication system, for example a GSM network, a WCDMA network, a CDMA network, etc., but equally a non-cellular communication network, for example a WLAN network, a Bluetooth network ™, WiMax network, etc. Mobile devices in the first, second and third aspect of the present invention may include a mobile communication device such as a mobile phone in which a satellite signal receiver is integrated. Alternatively, the satellite signal receiver may be an additional device with respect to the mobile communication device.
Должно быть понятно, что все детали, описанные для первого аспекта настоящего изобретения, могут также быть объединены с вариантами выполнения настоящего изобретения согласно второму аспекту изобретения и наоборот.It should be understood that all of the details described for the first aspect of the present invention can also be combined with embodiments of the present invention according to the second aspect of the invention and vice versa.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Другие цели и признаки настоящего изобретения станут очевидными из последующего подробного его описания со ссылками на сопровождающие чертежи.Other objects and features of the present invention will become apparent from the following detailed description thereof with reference to the accompanying drawings.
На фиг.1 показана блок-схема системы, поддерживающей A-GNSS; иFigure 1 shows a block diagram of a system supporting A-GNSS; and
на фиг.2 показана последовательность операций, поясняющая работу системы, изображенной на фиг.1.figure 2 shows a sequence of operations explaining the operation of the system depicted in figure 1.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
На фиг.1 показана блок-схема системы, поддерживающей A-GNSS, согласно варианту выполнения настоящего изобретения. В системе отсутствует необходимость поставки времени GNSS в качестве вспомогательных данных и используется поставка вспомогательных данных.Figure 1 shows a block diagram of a system supporting A-GNSS, according to a variant implementation of the present invention. There is no need to supply GNSS time as auxiliary data in the system, and auxiliary data delivery is used.
Система включает базовую станцию 10 и сетевой сервер 20 для сети GSM или любой другой системы сотовой связи. Система дополнительно включает первую мобильную станцию (MS1) 30, вторую мобильную станцию (MS2) 40, спутники 50 GPS (GPS SV) и спутники 60 “Галилей" (GPS SV).The system includes a base station 10 and a network server 20 for a GSM network or any other cellular communication system. The system further includes a first mobile station (MS1) 30, a second mobile station (MS2) 40, GPS satellites 50 (GPS SV) and Galileo satellites 60 (GPS SV).
Базовая станция 10 обеспечивает радиоинтерфейс для мобильных станций 20, 30, расположенных поблизости. Она содержит обрабатывающее устройство 11, которое способно реализовать различные компоненты программного кода, включая компонент 12 восстановления параметров, компонент 13 замены опорного времени, компонент 14 компоновки сообщений и компонент 15 посылки сигналов обратной связи.Base station 10 provides a radio interface for nearby mobile stations 20, 30. It comprises a processing device 11 that is capable of implementing various components of the program code, including a parameter recovery component 12, a reference time replacement component 13, a message composition component 14 and a feedback signal sending component 15.
Доступ к сетевому серверу 20 могут получить различные базовые станции 10 системы сотовой связи.Access to the network server 20 can be obtained by various base stations 10 of the cellular communication system.
Кроме того, он связан с сервером управления GPS и с сервером управления системой “Галилей" (не показаны). Он содержит память 21, содержащую базу данных, и обрабатывающее устройство 22, которое способно выполнить различные компоненты программного кода, включая компонент 23 вычисления параметра, компонент 24 обновления базы данных и компонент 25 оценки положения.In addition, it is connected to the GPS management server and to the Galileo system management server (not shown). It contains a memory 21 containing a database and a processing device 22 that is capable of executing various components of the program code, including the parameter computing component 23, database update component 24 and position assessment component 25.
Первая мобильная станция 30 представляет собой мобильное устройство, которое содержит приемник 31 GPS. Приемник 31 GPS содержит компонент 32 захвата и отслеживания, который может быть реализован в виде аппаратного обеспечения и/или программного обеспечения. Например, для захвата и отслеживания сигналов, принятых от спутников 50 GPS, задачи по измерению сигналов, включая задачи корреляции, могут выполняться аппаратным обеспечением под управлением программного кода, который выполняется обрабатывающим устройством приемника 31 GPS.The first mobile station 30 is a mobile device that includes a GPS receiver 31. The GPS receiver 31 comprises a capture and tracking component 32, which may be implemented as hardware and / or software. For example, to capture and track signals received from GPS satellites 50, signal measurement tasks, including correlation tasks, can be performed by hardware running software code that is executed by the processing device of the GPS receiver 31.
Мобильная станция 30 дополнительно в качестве компонента сотовой связи содержит сотовую "машину" 35. Сотовая машина - это модуль, который содержит все компоненты, необходимые для обычной мобильной связи между мобильным телефоном 30 и системой сотовой связи, и который может быть расширен дополнительными функциями. Для этого сотовая машина 33 представляет собой или содержит устройство обработки данных, которое способно выполнять различные реализованные компоненты программного кода. В представленном варианте выполнения настоящего изобретения эти компоненты программного кода включают компонент 36 приложения, компонент 37 оценки сообщения и компонент 38 оценки положения. Приложение, реализованное компонентом 36 приложения, может быть любым приложением, которое запрашивает информацию о положении, например навигационным приложением или приложением, обеспечивающим предложение пользователю мобильной станции 30 специфических служб в специфических местоположениях, и т.д. Должно быть понятно, что альтернативно компонент 36 приложения и компонент 38 оценки положения может быть реализован некоторым другим обрабатывающим устройством, например обрабатывающим устройством приемника 31 GPS.The mobile station 30 further comprises a cellular “machine” 35 as a component of cellular communication. A cellular machine is a module that contains all the components necessary for normal mobile communication between the mobile phone 30 and the cellular communication system, and which can be expanded with additional functions. For this, the cellular machine 33 is or comprises a data processing device that is capable of executing various implemented program code components. In the present embodiment, these program code components include an application component 36, a message evaluation component 37, and a position estimation component 38. The application implemented by the application component 36 may be any application that requests position information, for example, a navigation application or an application that offers the user of the mobile station 30 specific services at specific locations, etc. It should be understood that, alternatively, the application component 36 and the position estimation component 38 may be implemented by some other processing device, for example, the processing device of the GPS receiver 31.
Вторая мобильная станция 40 имеет конструкцию, аналогичную конструкцию первой мобильной станции 30, но вместо приемника GPS она содержит приемник "Галилей", выполненный с возможностью приема и отслеживания сигналов, полученных от спутников 60 "Галилей". Альтернативно, вторая мобильная станция 40 может включать, например, гибридный приемник GPS и "Галилей".The second mobile station 40 has a design similar to that of the first mobile station 30, but instead of a GPS receiver, it contains a Galileo receiver configured to receive and track signals received from Galileo satellites 60. Alternatively, the second mobile station 40 may include, for example, a hybrid GPS and Galileo receiver.
Ниже со ссылкой на фиг.2 описано определение информации о положении для мобильной станции 30, 40 в системе, изображенной на фиг.1. На фиг.2 показана последовательность операций, которая слева иллюстрирует работу одной из мобильных станций 30, 40, в середине - работу базовой станции 10, а справа - работу сетевого сервера 20.Below, with reference to FIG. 2, the determination of position information for the mobile station 30, 40 in the system of FIG. 1 is described. Figure 2 shows the sequence of operations, which on the left illustrates the operation of one of the mobile stations 30, 40, in the middle - the operation of the base station 10, and on the right - the operation of the network server 20.
Сетевой сервер 20 через равные интервалы принимает параметры эфемерид и альманаха GPS из управляющего сервера GPS для всех доступных спутников 50 GPS и соответствующие параметры системы "Галилей" из управляющего сервера "Галилей" для всех доступных спутников 60 системы "Галилей". Параметры GPS соответствуют стандарту GPS ICD и, таким образом, принадлежат к специфической для GPS орбитальной модели эфемерид и альманаха соответственно. Параметры "Галилей" соответствуют стандарту ICD "Галилей" и, таким образом, принадлежат к специфической для системы "Галилей" орбитальной модели. Сетевой сервер 20 может также получать дополнительную информацию из управляющего сервера GPS, из управляющего сервера "Галилей" или из другого объекта. Такой другой объект может выдавать, например, коррекции EGNOS и WAAS, которые передаются геостационарными спутниками EGNOS и WAAS.The network server 20, at equal intervals, receives the GPS ephemeris and almanac parameters from the GPS control server for all available GPS satellites 50 and the corresponding Galileo system parameters from the Galileo control server for all available satellites 60 of the Galileo system. GPS parameters comply with the GPS ICD standard and, therefore, belong to the GPS-specific orbital model of the ephemeris and almanac, respectively. The Galileo parameters correspond to the ICD Galileo standard and, thus, belong to the orbital model specific to the Galileo system. Network server 20 may also receive additional information from the GPS control server, from the Galileo control server, or from another object. Such another object can provide, for example, EGNOS and WAAS corrections, which are transmitted by the geostationary EGNOS and WAAS satellites.
Компонент 23 вычисления параметра преобразует принятые параметры GPS в параметры общей орбитальной модели (шаг 201). Затем он преобразует принятые параметры "Галилей" в параметры той же самой общей орбитальной модели. Спутник, для которого соответствующие параметры являются действительными, можно идентифицировать, например, с использованием индексов, содержащих не только PRN, но и идентификатор группы. Общая орбитальная модель представляет собой технические требования, которые описывают орбитальные параметры и алгоритмы для вычисления информации о положении, такие как координаты, скорость и ускорение для спутников GPS и "Галилей" и, возможно, также для спутников любой другой системы GNSS, например ГЛОНАСС, EGNOS и/или WAAS. Кроме того, общая орбитальная модель позволяет вычислить коррекции для спутниковых сигналов из-за дрейфа часов. Следует отметить, что любые корректирующие данные, включая корректирующие данные для WAAS, EGNOS и/или DGPS, могут быть вычислены или повторно вычислены специально для используемой общей орбитальной модели.The parameter calculation component 23 converts the received GPS parameters to the parameters of the common orbital model (step 201). He then converts the accepted Galileo parameters to the parameters of the same general orbital model. A satellite for which the relevant parameters are valid can be identified, for example, using indices containing not only the PRN, but also the group identifier. The general orbital model is the technical requirements that describe the orbital parameters and algorithms for calculating position information, such as coordinates, speed and acceleration for GPS and Galileo satellites and, possibly, also for satellites of any other GNSS system, for example GLONASS, EGNOS and / or WAAS. In addition, a common orbital model allows the calculation of corrections for satellite signals due to clock drift. It should be noted that any correction data, including correction data for WAAS, EGNOS and / or DGPS, can be calculated or re-calculated specifically for the common orbital model used.
Путем преобразования параметров осуществляют унификацию параметров различных систем GNSS, то есть количество параметров и длина слова в параметрах становится одинаковой для GPS, "Галилей" и т.д. Кроме того, параметры общей орбитальной модели могут быть действительными для более продолжительного промежутка времени, чем параметры эфемерид GPS. Кроме того, они могут определять положение спутников более точно, чем, например, орбитальные модели альманаха GPS. Это может быть достигнуто, например, при использовании большего количества параметров или при использовании больших длин слова, чем определены для параметров, передаваемых спутниками. Таким образом, общая орбитальная модель может также быть единственной орбитальной моделью, например, для GPS. Должно быть понятно, что преобразование параметров включает также пересчет параметров.By converting the parameters, the parameters of different GNSS systems are unified, that is, the number of parameters and the word length in the parameters become the same for GPS, Galileo, etc. In addition, the parameters of the general orbital model can be valid for a longer period of time than the parameters of the GPS ephemeris. In addition, they can determine the position of satellites more accurately than, for example, the orbital models of the GPS almanac. This can be achieved, for example, by using more parameters or by using longer word lengths than are determined for parameters transmitted by satellites. Thus, a common orbital model can also be the only orbital model, for example, for GPS. It should be understood that parameter conversion also includes parameter conversion.
Сгенерированные параметры общей орбитальной модели для соответствующего спутника включают опорное значение, составляющее опорное время для включенной информации, которая основана на системном времени той системы GNSS, к которой принадлежит данный спутник, также как данные ТОА для данных эфемерид GPS или ТОА для данных альманаха GPS. Например, для спутника GPS опорное время основано на подсчете времени недели (TOW) для GPS, например TOE или ТОА.The generated parameters of the common orbital model for the corresponding satellite include a reference value that is the reference time for the included information, which is based on the system time of the GNSS system to which the satellite belongs, as well as TOA data for GPS ephemeris data or TOA data for GPS almanac. For example, for a GPS satellite, the reference time is based on the calculation of the time of the week (TOW) for GPS, such as TOE or TOA.
Теперь компоненту 36 приложения мобильной станции 30, 40 может потребоваться некоторая информация о положении. Для получения требуемой информацию он может запросить вспомогательные данные для GPS и/или системы "Галилей" из системы сотовой связи (шаг 301). В запросе на вспомогательные данные указывается тип GNSS, который поддерживается мобильной станцией 30, 40.Now, the application component 36 of the mobile station 30, 40 may need some position information. To obtain the required information, he can request auxiliary data for the GPS and / or Galileo system from the cellular communication system (step 301). The request for ancillary data indicates the type of GNSS that is supported by the mobile station 30, 40.
Когда базовая станция 10 принимает запрос на вспомогательные данные, компонент 12 восстановления параметров инструктирует сетевой сервер 20 выдать параметры общей орбитальной модели для тех спутников 50, 60 из поддерживаемых системы или систем GNSS, которые в настоящее время видимы из местоположения базовой станции 10 (шаг 101). Инструкция включает идентификацию базовой станции 10 и идентификацию системы или систем GNSS.When the base station 10 receives the request for auxiliary data, the parameter recovery component 12 instructs the network server 20 to provide the parameters of the common orbital model for those satellites 50, 60 from supported GNSS systems that are currently visible from the location of the base station 10 (step 101) . The instructions include identification of the base station 10 and identification of the GNSS system or systems.
Затем компонент 23 вычисления параметров сетевого сервера 20 определяет спутники 50, 60, которые в настоящее время видимы из местоположения базовой станции 10 и которые принадлежат идентифицированным системе или системам GNSS (шаг 202). Текущее положение спутников может быть определено посредством сгенерированных параметров орбитальной модели. Таким образом, спутники, которые в настоящее время видимы идентифицированной базовой станции 10, можно легко определить, если ассоциация между соответствующей идентификацией всех базовых станций и их местоположением хранится в сетевом сервере 20, например, в базе данных в памяти 21. Компонент 23 вычисления параметров выбирает параметры орбитальной модели для видимых в настоящее время спутников и выдает их в базовую станцию 10, возможно, вместе с дополнительной информацией. Такая дополнительная информация может включать, например, коррекцию для DGPS и RTK, коррекцию для EGNOS и/или WAAS, краткосрочные дифференциальные коррекции, предупреждения относительно краткосрочной целостности и измерения фазы несущей. После специального запроса мобильной станцией 30, 40, переданного базовой станцией 10, дополнительная информация может также содержать биты данных для стирания данных.Then, the network server 20 parameter computing component 23 determines the satellites 50, 60 that are currently visible from the location of the base station 10 and which belong to the identified GNSS system or systems (step 202). The current position of the satellites can be determined using the generated parameters of the orbital model. Thus, the satellites that are currently visible to the identified base station 10 can be easily determined if the association between the corresponding identification of all base stations and their location is stored in the network server 20, for example, in a database in memory 21. The parameter calculation component 23 selects the parameters of the orbital model for the currently visible satellites and provides them to the base station 10, possibly together with additional information. Such additional information may include, for example, correction for DGPS and RTK, correction for EGNOS and / or WAAS, short-term differential corrections, warnings regarding short-term integrity, and carrier phase measurements. After a special request by the mobile station 30, 40 transmitted by the base station 10, the additional information may also contain data bits to erase the data.
Компонент 12 восстановления параметров базовой станции 10 принимает предоставляемую информацию и передает ее в компонент 14 замены опорного времени 13.The parameter recovery component 12 of the base station 10 receives the information provided and transfers it to the reference time replacement component 14.
Компонент 13 замены опорного времени базовой станции 10 заменяет базовое время на основе GNSS в параметрах орбитальной модели для каждого видимого спутника 50, 60 на опорное время на основе системы сотовой связи (шаг 102). В случае, если сотовая система связи представляет собой сеть GSM, опорное время на основе системы сотовой связи может включать, например, группу из номера кадра, временного слота и номера битов {FN, TS, BN} [FN, frame number; TS, time slot; BN, bit number], которая представляет время в системе опорного времени на основе GNSS. В случае, если сотовая система связи представляет собой сеть WCDMA, опорное время на основе системы сотовой связи может включать, например, номер системного кадра (SFN, system frame number), слот и чип, которые представляют время в системе опорного времени на основе GNSS.The reference time replacement component 13 of the base station 10 replaces the GNSS based base time in the parameters of the orbital model for each visible satellite 50, 60 with the reference time based on the cellular communication system (step 102). If the cellular communication system is a GSM network, the reference time based on the cellular communication system may include, for example, a group of frame number, time slot and bit number {FN, TS, BN} [FN, frame number; TS, time slot; BN, bit number], which represents time in a GNSS-based reference time system. In the case where the cellular communication system is a WCDMA network, the reference time based on the cellular communication system may include, for example, a system frame number (SFN), a slot and a chip that represent time in a GNSS based reference time system.
Чтобы иметь возможность заменить опорное время на основе GNSS на опорное время на основе системы сотовой связи, базовая станция 10 должна знать о текущем соотношении между временем GNSS и системным временем системы сотовой связи. Имеется несколько вариантов предоставления базовой станции 10 такого соотношения, поскольку требования к точности соотношения не являются очень жесткими. Достаточно иметь соотношение с точностью 10-100 мкс или даже с точностью до 1 мс. Спутник перемещается приблизительно со скоростью 3,8 км/с, и, таким образом, погрешность в положении спутника на 1 мс соответствует самое большее 4 м, что незначительно.In order to be able to replace the GNSS-based reference time with the cellular-based reference time, base station 10 must be aware of the current relationship between GNSS time and system time of the cellular communication system. There are several options for providing the base station 10 with such a ratio, since the requirements for the accuracy of the ratio are not very strict. It is enough to have a ratio with an accuracy of 10-100 μs or even with an accuracy of 1 ms. The satellite moves at a speed of approximately 3.8 km / s, and thus the error in the satellite position for 1 ms corresponds to at most 4 m, which is insignificant.
В первом варианте блок измерения местоположения (LMU) связан с базовой станцией 10. В этом случае блок LMU может определить время GNSS и выдает его в базовую станцию 10. Затем базовая станция 10 может определить само соотношение. Тем не менее, следует отметить, что было бы довольно дорого обеспечить все базовые станции сети собственным блоком LMU.In the first embodiment, the location measurement unit (LMU) is connected to the base station 10. In this case, the LMU can determine the GNSS time and provides it to the base station 10. Then, the base station 10 can determine the ratio itself. However, it should be noted that it would be quite expensive to provide all the base stations of the network with their own LMU.
Во втором варианте в системе сотовой связи имеется только один доступный блок LMU, и разности времен для всех базовых станций 10 измеряются системой сотовой связи в местоположении этого блока LMU. Например, блоком LMU может быть оборудована единственная базовая станция в сети для того, чтобы вычислить соотношение между временем GNSS и временем системы сотовой связи. Измеряют разности во времени между базовой станцией, оборудованной блоком LMU, и всеми другими базовыми станциями 10 для вычисления соотношения времени GNSS и времени системы сотовой связи для любой базовой станции 10 в системе сотовой связи. Разности времен могут быть измерены, например, путем захвата и оценки измерений разности наблюдаемых времен (OTD), выдаваемых по умолчанию из мобильных станций 30, 40 в систему сотовой связи.In the second embodiment, there is only one available LMU in the cellular communication system, and time differences for all base stations 10 are measured by the cellular communication system at the location of this LMU. For example, a single base station in a network can be equipped with an LMU to calculate the relationship between GNSS time and cellular system time. The time differences between the base station equipped with the LMU and all other base stations 10 are measured to calculate the ratio of the GNSS time and the cellular system time for any base station 10 in the cellular system. Time differences can be measured, for example, by capturing and evaluating measurements of the difference in observed times (OTD), issued by default from mobile stations 30, 40 to the cellular communication system.
В третьем варианте в системе сотовой связи также имеется только один доступный блок LMU, и разности времен измеряются в матричном решении. В этом варианте мобильные станции 30, 40 используются для измерения разности времен с базовой станцией на основе измерений разности наблюдаемых времен (OTD). Например, компания Cambridge Positioning Systems Ltd (CPS) предложила способ определения местоположения и хранения времени с использованием вышеописанного подхода. Этот способ включает более специфичное измерение разности времен для базовой станции в мобильной станции, управление соответствующей базой данных в мобильной станции и использование этой базы данных для определения местоположения и хранения времени GPS. Способ называют расширенным GPS (E-GPS, Enhanced-GPS). Использование способа E-GPS позволяет системе сотовой связи также получить разности времен в системе сотовой связи между базовой станцией с блоком LMU и другими базовыми станциями 10, если разности времен, определенные в мобильных станциях 30, 40, выдаются в систему сотовой связи.In the third embodiment, the cellular communication system also has only one available LMU, and time differences are measured in a matrix solution. In this embodiment, mobile stations 30, 40 are used to measure a time difference with a base station based on observed time difference (OTD) measurements. For example, Cambridge Positioning Systems Ltd (CPS) has proposed a method for locating and storing time using the approach described above. This method includes a more specific measurement of the time difference for the base station in the mobile station, the management of the corresponding database in the mobile station, and the use of this database to determine the location and storage of GPS time. The method is called advanced GPS (E-GPS, Enhanced-GPS). Using the E-GPS method allows the cellular communication system to also obtain the time differences in the cellular communication system between the base station with the LMU and other base stations 10, if the time differences determined in the mobile stations 30, 40 are output to the cellular communication system.
В четвертом варианте в системе сотовой связи не требуется никакого блока LMU. Вместо этого сама мобильная станция 30, 40 выдает соотношение между временем GNSS и временем системы сотовой связи. Если мобильная станция 30, 40 уже имеет действительное соотношение или от предыдущего сеанса связи определения местоположения, или из решения E-GPS, эту информацию можно передать в систему сотовой связи вместе с запросом на вспомогательные данные. Некоторые опции для получения и сохранения действительных соотношений времен в мобильной станции 30, 40 будут описаны ниже при рассмотрении шага 306. Затем базовая станция 10 может использовать соотношение времен, выданное мобильной станцией 30, 40, для вычисления опорного времени на основе системы сотовой связи для параметров орбитальной модели.In a fourth embodiment, no LMU is required in a cellular communication system. Instead, the mobile station 30, 40 itself provides a correlation between the GNSS time and the cellular system time. If the mobile station 30, 40 already has a valid relationship from either a previous location communication session or an E-GPS solution, this information can be transmitted to the cellular communication system along with a request for ancillary data. Some options for obtaining and storing valid time ratios in the mobile station 30, 40 will be described below in
Связь времени GNSS с временем системы сотовой связи также была описана в патентах США № 6678510 В2 и № 674820262, которые включены в настоящее описание путем ссылки.The relationship of GNSS time to cellular system time has also been described in US Pat. Nos. 6678510 B2 and No. 674820262, which are incorporated herein by reference.
Как только опорное время на основе GNSS в параметрах орбитальной модели для каждого видимого спутника 50, 60 из поддерживаемых GNSS заменено на время на основе соответствующей системы сотовой связи, компонент 14 компоновки сообщений компонует сообщение для каждого из этих спутников 50, 60 (шаг 103). Сообщение является одинаковым для любого режима определения местоположения. Сообщение включает информационный элемент (IE, Information Element) с параметрами орбитальной модели, включая замененное опорное время. Кроме того, оно может включать опорную позицию, а именно известную позицию базовой станции 10. Далее, оно может включать любую информацию, предоставляемую сетевым сервером 20, информацию, предоставляемую некоторым другим объектом, или информацию, сгенерированную в самой базовой станции 10.As soon as the GNSS-based reference time in the parameters of the orbital model for each visible satellite 50, 60 of the supported GNSS is replaced by the time based on the corresponding cellular communication system, the message composing component 14 composes a message for each of these satellites 50, 60 (step 103). The message is the same for any location mode. The message includes an information element (IE, Information Element) with the parameters of the orbital model, including the replaced reference time. In addition, it may include a reference position, namely, the known position of the base station 10. Further, it may include any information provided by the network server 20, information provided by some other entity, or information generated in the base station 10 itself.
Затем сообщения передаются в запрашивающую мобильную станцию 30, 40.Messages are then transmitted to the requesting mobile station 30, 40.
Следует отметить, что, альтернативно, базовая станция 10 может собирать такие сообщения через равные временные интервалы для всех видимых спутников 50, 60 и транслировать сообщения во все мобильные станции 30, 40, расположенные в ячейке, которая обслуживается базовой станцией 10.It should be noted that, alternatively, the base station 10 can collect such messages at equal time intervals for all visible satellites 50, 60 and broadcast messages to all mobile stations 30, 40 located in the cell that is served by the base station 10.
Компонент 37 оценки сообщений в мобильной станции 30, 40 принимает сообщения и декодирует номер кадра, временной слот и номер бита, определяя время сотовой системы связи. Затем он извлекает информацию, входящую в принятые сообщения (шаг 302). Индикация времени сотовой системы связи, возможно, относительно локального времени и извлеченная информация, включающая параметры орбитальной модели, передаются в компонент 38 оценки положения.The message evaluation component 37 in the mobile station 30, 40 receives the messages and decodes the frame number, time slot and bit number, determining the time of the cellular communication system. He then extracts the information included in the received messages (step 302). The time indication of the cellular communication system, possibly relative to local time, and the extracted information, including the parameters of the orbital model, are transmitted to the position estimation component 38.
Компонент 38 оценки положения знает алгоритмы общей орбитальной модели. На основе этих алгоритмов компонент 38 оценки положения экстраполирует соответствующую траекторию спутника как функцию текущего времени системы сотовой связи с использованием предоставленных параметров орбитальной модели и, возможно, с учетом краткосрочных дифференциальных коррекций и т.д. (шаг 303). На основе полученной траектории спутника компонент 38 оценки положения может ограничить возможное время распространения спутникового сигнала и доплеровскую частоту обычным образом. При известных пределах времени распространения и доплеровской частоты можно также ограничить возможные фазы кодов, которые подлежат проверке. Такие ограничения на фазы кодов выполняют для всех спутников, для которых были предоставлены параметры орбитальной модели, за исключением тех, для которых, кроме того, было выдано оперативное предупреждение о целостности параметров. Оперативное предупреждение о целостности параметров может быть выдано сетевым сервером 20 через базовую станцию 10 всякий раз, когда имеет место внезапный отказ спутника.The position estimation component 38 knows the algorithms of the general orbital model. Based on these algorithms, the position estimation component 38 extrapolates the corresponding satellite trajectory as a function of the current time of the cellular communication system using the provided parameters of the orbital model and, possibly, taking into account short-term differential corrections, etc. (step 303). Based on the acquired satellite path, the position estimation component 38 may limit the possible satellite propagation time and Doppler frequency in a conventional manner. Given the known limits of propagation time and Doppler frequency, it is also possible to limit the possible phases of the codes to be checked. Such restrictions on the phases of the codes are fulfilled for all satellites for which the parameters of the orbital model were provided, with the exception of those for which, in addition, an operational warning about the integrity of the parameters was issued. An operational warning about the integrity of the parameters can be issued by the network server 20 through the base station 10 whenever there is a sudden satellite failure.
Компонент 38 оценки положения передает определенные ограничения фазы кодов и, возможно, дополнительную информацию, включенную в принятые сообщения, в компонент 32 захвата и отслеживания. Компонент 32 захвата и отслеживания собирает данные о видимых спутниках (шаг 304). Эта информация используется обычным образом для ускорения захвата спутниковых сигналов за счет ограничения опций поиска. Компонент 32 захвата и отслеживания может также отвечать за декодирование навигационных данных в принятых спутниковых сигналах. Компонент 32 захвата и отслеживания выдает результаты измерений, включая любые декодированные навигационные данные, в компонент 38 оценки положения.The position estimation component 38 transmits certain code phase restrictions and possibly additional information included in the received messages to the capture and tracking component 32. Capture and tracking component 32 collects data about visible satellites (step 304). This information is used in the usual way to accelerate the capture of satellite signals by limiting the search options. The capture and tracking component 32 may also be responsible for decoding the navigation data in the received satellite signals. Capture and tracking component 32 provides measurement results, including any decoded navigation data, to position estimation component 38.
Теперь компонент 38 оценки положения может определить положение мобильной станции 30, 40 обычным способом (шаг 305). Таким образом, он определяет псевдодальность для тех спутников 50, 60, от которых были получены сигналы. Кроме того, он определяет точные положения спутников на основе декодированных навигационных данных во время передачи сигналов, причем это положение содержится в декодированных навигационных данных и уточнено результатами измерения. Затем компонент 38 оценки положения использует псевдодальность вместе с определенным положением спутника для оценки положения мобильной станции. Компонент 38 оценки положения может в равной степени определить обычным образом любую другую желательную информацию о положении, например скорость, время GNSS, неопределенности в измерениях и положении и т.д. Определенная информация о положении может быть затем выдана в компонент 36 приложения для использования по назначению.Now, the position estimation component 38 can determine the position of the mobile station 30, 40 in a conventional manner (step 305). Thus, it determines the pseudorange for those satellites 50, 60 from which the signals were received. In addition, it determines the exact position of the satellites based on decoded navigation data during signal transmission, and this position is contained in the decoded navigation data and refined by the measurement results. The position estimation component 38 then uses the pseudorange along with the determined satellite position to estimate the position of the mobile station. The position estimation component 38 may equally conventionally determine any other desired position information, such as speed, GNSS time, measurement and position uncertainties, etc. Certain position information may then be provided to the application component 36 for intended use.
По умолчанию компонент 38 оценки положения в мобильной станции 10 выдает в систему сотовой связи определенную информацию о положении, полученные результаты измерений и соотношение между временем системы сотовой связи и временем GNSS в качестве данных обратной связи. Данные обратной связи одинаковы независимо от используемого режима определения местоположения за исключением того, что положение мобильной станции 10 может быть установлено, только если оно определено самой мобильной станцией 10. Данные обратной связи передаются компонентом 15 посылки сигналов обратной связи из базовой станции 10 в сетевой сервер 20 (шаг 104).By default, the position estimation component 38 in the mobile station 10 provides certain position information, received measurement results, and the relationship between the time of the cellular communication system and the GNSS time as feedback data to the cellular communication system. The feedback data is the same regardless of the location mode used, except that the position of the mobile station 10 can only be set if it is determined by the mobile station 10. The feedback data is transmitted by the feedback signal sending component 15 from the base station 10 to the network server 20 (step 104).
Компонент 24 обновления базы данных в сетевом сервере 20 может собирать информацию о положении, соотношение между временем системы сотовой связи и временем GNSS, а кроме того, измерения OTD для создания и обновления базы 21 данных из разностей времен между различными базовыми станциями (шаг 203). Эта база 21 данных может использоваться для выдачи вспомогательных данных с точным временем в мобильные станции 30, 40 для повышения чувствительности без предоставления времени GNSS как такового.The database update component 24 in the network server 20 can collect position information, the relationship between the time of the cellular communication system and the GNSS time, and in addition, OTD measurements to create and update the database 21 from the time differences between different base stations (step 203). This database 21 can be used to provide accurate time auxiliary data to mobile stations 30, 40 to increase sensitivity without providing GNSS time per se.
Компонент 25 вычисления местоположения в сетевом сервере 20 может использовать результаты измерения в данных обратной связи, если таковые имеются, для оценки положения мобильной станции 30, 40 в случае, если мобильная станция 30, 40 сама не в состоянии вычислить положение (шаг 204).The location computing component 25 in the network server 20 may use the measurement results in the feedback data, if any, to estimate the position of the mobile station 30, 40 in the event that the mobile station 30, 40 itself is not able to calculate the position (step 204).
Мобильная станция 30, 40 может также хранить соотношение по умолчанию между временем системы сотовой связи и временем GNSS (шаг 306). Это может быть сделано, если мобильная станция 30, 40 получила действительное местоположение GNSS и смогла связать текущее время системы сотовой связи, например, в терминах кадра, субкадра, слота, бита и чипа, со временем GNSS или принять начальное соотношение в виде вспомогательных данных. В этом случае мобильная станция 30, 40 может реконструировать или восстанавливать время GNSS в любой момент только по оценке времени, истекшего с последнего местоположения GNSS, с использованием времени системы сотовой связи и в предположении, что мобильная станция 30, 40 не переместилась из одной ячейки в другую. Если мобильная станция 30, 40 переместилась из одной ячейки в другую, соотношение между временем GNSS и временем системы сотовой связи должно быть сгенерировано заново на основе нового местоположения GNSS. Альтернативно, существующее соотношение может быть обновлено с учетом разности времен между базовой станцией, обслуживающей предыдущую ячейку, и базовой станцией, обслуживающей текущую ячейку. Разность времен может быть получена с помощью вспомогательных данных сети OTD в предположении, что имеется доступная база данных разностей времен. Кроме того, разность времен может быть получена по измерениям OTD, которые терминал выполняет самостоятельно. Кроме того, разность времен может быть получена из разности измеренных времен движения вперед и/или туда и обратно в предыдущей и текущей ячейке.Mobile station 30, 40 may also store a default relationship between cellular system time and GNSS time (step 306). This can be done if the mobile station 30, 40 received the actual GNSS location and was able to relate the current time of the cellular communication system, for example, in terms of a frame, subframe, slot, bit and chip, to GNSS time or to accept the initial ratio in the form of auxiliary data. In this case, the mobile station 30, 40 can reconstruct or restore the GNSS time at any time only by estimating the time elapsed from the last GNSS location using the time of the cellular communication system and under the assumption that the mobile station 30, 40 has not moved from one cell to another one. If the mobile station 30, 40 has moved from one cell to another, the relationship between GNSS time and cellular system time must be regenerated based on the new GNSS location. Alternatively, the existing ratio may be updated to take into account the time difference between the base station serving the previous cell and the base station serving the current cell. The time difference can be obtained using the auxiliary data of the OTD network under the assumption that there is an available database of time differences. In addition, the time difference can be obtained from the OTD measurements, which the terminal performs independently. In addition, the time difference can be obtained from the difference of the measured times of movement forward and / or back and forth in the previous and current cell.
Кроме того, альтернативно, соотношение времен может быть получено, например, с помощью времени GPS из системы сотовой связи. Например, в сетях CDMA время GPS доступно по умолчанию.In addition, alternatively, the time ratio can be obtained, for example, using GPS time from a cellular communication system. For example, in CDMA networks, GPS time is available by default.
Если мобильная станция 30, 40 имеет действительное соотношение времен для системы GNSS - системы сотовой связи, это соотношение можно использовать для улучшения рабочих характеристик в терминах "времени для первой регулировки" и чувствительности. Для такого улучшения рабочих характеристик вполне достаточно соотношения времен для системы GNSS - системы сотовой связи, имеющего точность в сотни микросекунд.If the mobile station 30, 40 has a valid time ratio for the GNSS system - a cellular communication system, this ratio can be used to improve performance in terms of "time for first adjustment" and sensitivity. For such an improvement in performance, the time ratio for the GNSS system, a cellular communication system with hundreds of microsecond accuracy, is quite sufficient.
Мобильная станция 30, 40 может возвращать результаты выполненных измерений OTD в систему сотовой связи при каждом запросе на вспомогательные данные (шаг 301). Она может возвращать результаты измерения OTD, например, в секундах, в частности в микросекундах или наносекундах, вместо разностей кадров или субкадров, делая информацию не зависящей от времени системы сотовой связи.The mobile station 30, 40 may return the results of the OTD measurements to the cellular communication system with each request for ancillary data (step 301). It can return OTD measurement results, for example, in seconds, in particular in microseconds or nanoseconds, instead of frame or subframe differences, making the information time-independent of the cellular communication system.
Следует отметить, что описанный вариант выполнения настоящего изобретения представляет собой только один из разнообразных возможных вариантов выполнения настоящего изобретения. Например, вместо систем GPS и/или "Галилей" можно поддерживать другую или дополнительную систему GNSS. Как сказано выше, вместо сети GSM можно использовать также и любой другой тип системы сотовой связи. Кроме того, между различными элементами можно включить некоторую обработку. Например, замена опорного времени может в равной степени быть выполнена централизованно в сетевом сервере для всех базовых станций. Кроме того, предоставляемая информация может варьироваться. Кроме того, вместо новой орбитальной модели для спутников GPS, а также для других спутников GNSS можно использовать известные модели эфемерид GPS и/или орбитальные модели альманаха GPS. Кроме того, может использоваться одна или несколько орбитальных моделей, стандартизированных для другой специфической системы GNSS. Кроме того, замена опорного времени не требуется в случае, когда время GNSS легкодоступно в мобильных станциях, и т.д.It should be noted that the described embodiment of the present invention is only one of a variety of possible embodiments of the present invention. For example, instead of GPS and / or Galileo systems, you can support another or additional GNSS system. As mentioned above, instead of a GSM network, you can also use any other type of cellular communication system. In addition, some processing can be enabled between different elements. For example, a reference time change may equally be performed centrally in a network server for all base stations. In addition, the information provided may vary. In addition, instead of the new orbital model for GPS satellites, as well as for other GNSS satellites, you can use the well-known GPS ephemeris models and / or orbital GPS almanac models. In addition, one or more orbital models standardized for another specific GNSS system may be used. In addition, a reference time change is not required when GNSS time is readily available in mobile stations, etc.
Claims (17)
прием от системы связи указанных вспомогательных данных, включая параметры орбитальной модели, описывающей перемещение соответствующего спутника конкретной системы спутникового определения местоположения, при этом указанные параметры имеют формат, который отличается от формата параметров орбитальной модели, заданной для указанной системы спутникового определения местоположения, или были получены из источника, отличающегося от данных спутниковой трансляции;
прием дифференциальных коррекций для указанных принятых параметров указанной орбитальной модели; и
корректирование указанных принятых параметров орбитальной модели на основе указанных дифференциальных коррекций.1. A method of supporting satellite positioning of a mobile device using auxiliary data, including in the specified mobile device:
receiving from the communication system the specified auxiliary data, including the parameters of the orbital model that describes the movement of the corresponding satellite of a particular satellite positioning system, while these parameters have a format that differs from the format of the parameters of the orbital model specified for the specified satellite positioning system, or were obtained from a source other than satellite broadcast data;
receiving differential corrections for said received parameters of said orbital model; and
correction of the indicated received parameters of the orbital model based on the indicated differential corrections.
передачу этих полученных параметров и дифференциальных коррекций для этих полученных параметров в качестве части вспомогательных данных для указанного спутникового определения местоположения по меньшей мере в одно мобильное устройство, при этом указанные дифференциальные коррекции позволяют мобильному устройству корректировать указанные параметры.5. A method of supporting satellite-based positioning of a mobile device using auxiliary data, including: obtaining in the communication system the parameters of the orbital model describing the movement of the corresponding satellite of a particular satellite-based positioning system, and these received parameters have a format that differs from the format of the parameters of the orbital model specified for the specified satellite positioning system, or obtained from a source different from the data from satellite broadcasting; and
transmitting these received parameters and differential corrections for these received parameters as part of the auxiliary data for said satellite positioning to at least one mobile device, wherein said differential corrections allow the mobile device to correct said parameters.
компонент связи, выполненный с возможностью приема вспомогательных данных от системы связи, включая параметры орбитальной модели, описывающей перемещение соответствующего спутника конкретной системы спутникового определения местоположения, и дифференциальные коррекции для указанных параметров орбитальной модели, при этом указанные параметры имеют формат, который отличается от формата параметров орбитальной модели, заданной для указанной системы спутникового определения местоположения, или были получены из источника, отличающегося от данных спутниковой трансляции, и
блок обработки, выполненный с возможностью коррекции указанных принятых параметров орбитальной модели на основе указанных дифференциальных коррекций.10. A device that supports satellite positioning using auxiliary data and containing:
a communication component configured to receive auxiliary data from the communication system, including the parameters of the orbital model describing the movement of the corresponding satellite of a particular satellite positioning system, and differential corrections for the specified parameters of the orbital model, while these parameters have a format that differs from the format of the parameters of the orbital models specified for the specified satellite positioning system, or were obtained from a source distinguishing from satellite data, and
a processing unit configured to correct said received parameters of the orbital model based on said differential corrections.
средство для приема вспомогательных данных из системы связи, включая параметры орбитальной модели, описывающей перемещение соответствующего спутника конкретной системы спутникового определения местоположения, и для приема дифференциальных коррекций для указанных принятых параметров орбитальной модели, причем указанные параметры имеют формат, который отличается от формата параметров орбитальной модели, заданной для указанной системы спутникового определения местоположения, или были получены из другого источника, нежели данные спутниковой трансляции; и
средство для коррекции указанных принятых параметров орбитальной модели на основе указанных дифференциальных коррекций.16. A device for supporting satellite positioning of a mobile device using auxiliary data, comprising:
means for receiving auxiliary data from the communication system, including the parameters of the orbital model describing the movement of the corresponding satellite of a particular satellite positioning system, and for receiving differential corrections for the specified received parameters of the orbital model, and these parameters have a format that differs from the format of the parameters of the orbital model, set for the specified satellite positioning system, or were obtained from a different source than the data from tnikovoy broadcast; and
means for correcting said received parameters of the orbital model based on said differential corrections.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007145634/09A RU2386142C2 (en) | 2005-06-13 | 2005-06-13 | Position finding support using satellites |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007145634/09A RU2386142C2 (en) | 2005-06-13 | 2005-06-13 | Position finding support using satellites |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007145634A RU2007145634A (en) | 2009-07-20 |
| RU2386142C2 true RU2386142C2 (en) | 2010-04-10 |
Family
ID=41046491
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007145634/09A RU2386142C2 (en) | 2005-06-13 | 2005-06-13 | Position finding support using satellites |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2386142C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013002663A1 (en) * | 2011-06-28 | 2013-01-03 | Veitsel Vladimir Viktorovich | Method and apparatus of gnss receiver heading determination |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6133874A (en) * | 1996-03-08 | 2000-10-17 | Snaptrack, Inc. | Method and apparatus for acquiring satellite positioning system signals |
| WO2003005055A1 (en) * | 2001-06-05 | 2003-01-16 | Navicom Co., Ltd. | Gps receiver and method for determining position of a wireless terminal |
-
2005
- 2005-06-13 RU RU2007145634/09A patent/RU2386142C2/en active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6133874A (en) * | 1996-03-08 | 2000-10-17 | Snaptrack, Inc. | Method and apparatus for acquiring satellite positioning system signals |
| WO2003005055A1 (en) * | 2001-06-05 | 2003-01-16 | Navicom Co., Ltd. | Gps receiver and method for determining position of a wireless terminal |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 3 rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group GSM EDGE Radio Access Network; Location Serves (LCS); Broadcast Network Assistance for Enhanced Observed Time Difference (E-OTD) and Global Positioning System (gps) Positioning Methods (Release 1999), 3GPP TS 04.35V8.3.0, январь 2001. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013002663A1 (en) * | 2011-06-28 | 2013-01-03 | Veitsel Vladimir Viktorovich | Method and apparatus of gnss receiver heading determination |
| US8818720B2 (en) | 2011-06-28 | 2014-08-26 | Topcon Positioning Systems, Inc. | Method and apparatus of GNSS receiver heading determination |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007145634A (en) | 2009-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8878723B2 (en) | Supporting an assisted satellite based positioning | |
| US7701387B2 (en) | Supporting an assisted satellite based positioning | |
| US8614641B2 (en) | Hybrid satellite positioning with prediction | |
| US20110254730A1 (en) | Agps server with sbas aiding information for satellite based receivers | |
| US20070159387A1 (en) | Supporting an assisted satellite based positioning | |
| US20250138195A1 (en) | Methods and systems for providing regional correction information for positioning purposes | |
| RU2394252C2 (en) | Position finding support using satellites | |
| JP2005338079A (en) | Send satellite position list message | |
| RU2386142C2 (en) | Position finding support using satellites | |
| EP2541276A1 (en) | Long term compact satellite models | |
| HK1120308B (en) | Method and apparatus for enhanced autonomous gps | |
| HK1120308A1 (en) | Method and apparatus for enhanced autonomous gps |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20160602 |