支持辅助的卫星定位的制作方法

专利名称：支持辅助的卫星定位的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于通过获得和使用辅助数据以支持移动设备的卫星定位的方法。本发明同样涉及用于通过获得辅助数据以支持移动设备的卫星定位的通信网络的网元，并涉及移动设备，该移动设备 使用辅助数据支持其基于卫星的定位。本发明同样涉及包括这种网 元和这种移动设备的系统。本发明同样涉及相应的软件代码以及相 应的软件程序产 品。
背景技术：
目前有两种运行中的卫星定位系统，美国系统GPS(全球定位 系统)以及俄罗斯系统GLONASS (全球轨道导航卫星系统)。将来， 还会有被称为伽利略(GALILEO)的欧洲系统。这些系统的通用术 语是GNSS (全球导航卫星系统)。
例如对于GPS,超过20个卫星一也被称为空间飞行器(SV) — 围绕地球轨道运行。每个卫星传输两个载波信号Ll和L2。这些载 波信号中的一个信号Ll用于携带导航信息和标准定位服务(SPS) 的编码信号。每个卫星通过不同的C/A码(粗捕获码)调制Ll载波 相位。因此，不同的卫星得到不同的用于传输的信道。C/A码是伪 随机噪声(PRN)码，它在20.46MHz的标称带宽上扩展频谱。C/A 码每1023个比特重复一次，码的历元(epoch)是1毫秒。C/A码的 比特也被称为码片(chip) 。 Ll信号的载波频率通过比特率为50比 特/秒的导航信息被进 一 步调制。导航信息特别地包括指示传输时间 的时间戳以及星历表和历书参数。
GPS星历表和历书参数基本上是针对真实卫星轨迹的短期多项 式轨道模型的卫星轨道参数。这些参数在GPS控制服务器处被维护和更新，并在卫星处被进一步更新。基于可用的星历表或历书参数， 当卫星位于各自所描述的区段内时，算法可以估算任意时刻卫星的 位置。多项式轨道模型只有一个自由度，即时间。用于星历表和历
书参数的时基是GPS时间，也即GPS周时(TOW)。卫星位置计算 基本上是从已知的初始位置开始，沿着轨道将卫星位置作为时间的 函数进行外推。初始位置也由星历表和历书数据中的参数来定义。 时间戳还指示了卫星何时位于给定的初始轨道位置。对于星历表参 数，时间戳被称为星历表时间(TOE),而对于历书参数，时间戳 被称为适用性时间(TOA) 。 TOE和TOA都被参考成GPS TOW。
由于相当短期的拟合，星历表参数一般只能用于确定2-4小时内 的卫星位置。而另一方面，使用这种短期拟合可以取得比长期拟合 更好的精度。可以达到的精度是2-5米。相反，历书参数甚至可以用 于几个星期的粗略卫星定位，但是由于长期拟合以及较少的参数个 数所导致的较差精度使得它们不适合于实际的精确定位。星历表和 历书数据以被称为ICD-GPS-200的开放GPS接口控制文档(ICD) 中所指定的格式从GPS卫星处被广播。目前，所有的GPS接收器都 必须支持这个格式。
位置待确定的GPS接收器接收由当前可用的卫星所传输的信 号，并且基于所包括的不同C/A码来检测和跟踪不同卫星所使用的 信道。为了捕获和跟踪卫星信号，由GPS接收器的射频(RF)部分 接收到的信号首先被转换为基带。在基带部分，例如由多普勒效应 所导致的频率误差被混频器消除。接着，将信号与可用于所有卫星 的复制码进行相关。该相关例如可以使用匹配滤波器执行。相关值 可以进一步进行相干积分或不相干积分，以提高捕获的灵敏度。超 过阈值的相关值指示解扩信号所需的C/A码和码相位并由此重新获 得导航信息。
继而，接收器通常根据被解码的导航信息中的数据以及C/A码 的历元和码片的计数，确定每个卫星所传输的码的传输时间。根据 传输时间和所测量的信号到达接收器的时间，可以确定信号从卫星
传播到接收器所需的飞行时间。通过将这个飞行时间和光速相乘，
其被转换为接收器和各个卫星之间的距离，或者说射程(range)。 此外，接收器通常根据被解码的导航信息中的星历表参数来估算卫 星在传输时刻的位置。
由于接收器位于来自 一组卫星的射程的交点处，因此接着可以 根据所计算的距离和所估算的卫星位置来计算接收器的当前位置。
类似地，GNSS定位的一般思想是在待定位的接收器处接收卫星 信号，用以测量信号从所估算的卫星传播到接收器所需的时间，根 据这个传播时间来计算接收器和各个卫星之间的距离，并另外结合 所估算的卫星位置计算接收器的当前位置。欧洲卫星导航系统伽;f 'J 略(Galileo )预计将具有其自己的ICD。根据伽利略联合执行体2005 年的草案"LI band part of Galileo Signal in Space ICD ( SIS ICD )"， 伽利略ICD将十分接近GPS ICD,但是并不完全一样。将有伽利略 星历表和历书数据，两者都将涉及伽利略系统时间。
GPS定位可以在三种不同的定位模式中执行。第一模式是基于 独立GPS的定位。这表示GPS接收器接收来自GPS卫星的信号并 根据这些信号计算其位置，而无需来自其他资源的任何附加信息。 第二模式是网络辅助的基于移动台的GPS定位。对于这种模式，GPS 接收器可以与移动通信设备相关联。GPS接收器可以被集成到移动 通信设备当中，或者是移动通信设备的附件。移动通信网络提供辅 助数据，这些数据由移动通信设备接收并转发给GPS接收器以改进 其性能。这样的辅助数据例如至少可以是星历表、位置以及时间信 息。在这种情况下，定位计算也在GPS接收器中执行。第三模式是 基于网络的移动台辅助的GPS定位。对于这种模式，GPS接收器也 与移动通信设备相关联。在这种模式中，移动通信网络至少将捕获 辅助和时间信息通过移动通信设备提供给GPS接收器以用于支持测 量。测量结果继而通过移动通信设备被提供给移动通信网络，移动 通信网络计算位置。第二和第三模式也共同被称为辅助GPS (A-GPS)。如果辅助数据例如包括针对特定卫星的参考位置和星历表数据，则GPS接收器可以确定近似的卫星位置和运动，从而限 制卫星信号可能的传播时间并限制发生多普勒频率。除了对已知的 传播时间和多普勒频率的限制之外，也可以限制必须检查的可能的 码相位。
已经针对所有蜂窝通信系统指定和标准化了用于A-GPS的辅助
数据。辅助数据的传输建立在蜂窝通信系统特定协议之上，确切地
说，对于全球移动通信系统(GSM)而言是RRLP，对于码分多址
(CDMA )而言是IS-801,对于宽带CDMA( WCDMA )和OMA SUPL
而言是RRC。目前在美国的CDMA网络中部署了移动台辅助才莫式以
用于紧急呼叫的定位。
所有蜂窝协议中有很多共同的特征，例如，所支持的GPS模式。
即，所有蜂窝协议都支持基于移动台的GPS、移动台辅助的GPS以 及独立GPS。此外，所有协议都具有对GPS的高度依赖性。如上所 述，由蜂窝通信网络提供的用于A-GPS的辅助数据可以包含包括 GPS星历表和历书数据在内的卫星导航数据。为此，所有针对GPS 辅助数据的蜂窝协议对星历表和历书数据信元(IE)的定义只有微 小的差别。蜂窝协议中所定义的星历表和历书IE事实上与 ICD-GPS-200中的定义相同。因此，它们具有与卫星所广播的星历 表和历书数据相同的限制和预期精度。这种一致使得GPS接收器能 够很容易在定位计算中使用辅助数据，因为事实上不需要转换或者 额外的软件。同样，根据所有蜂窝协议，GPS电离层模型在蜂窝链 路上被发送。根据所有蜂窝协议，GPS辅助数据元素与GPS时间相 链接。而且，根据所有蜂窝协议，捕获辅助仅仅适合于GPS,而不 能被用于移动台中的位置计算。最后，根据所有蜂窝协议，所有数 据元素根据GPS卫星星座被编入索引。
然而，尽管在所有GPS相关的蜂窝协议中有很多共同特征，但 其中还是存在着差异。这意味着接收辅助数据的终端软件必须具有 针对蜂窝协议的自适应层，或者是仅支持蜂窝协议中的一些协议。 而且，蜂窝协议中的差异，特别是消息内容的差异，在首次定位时间和灵敏度方面对A-GPS性能具有影响。
另外的问题是，为了在GPS接收器中将星历表或历书数据用于 精确预测预期的卫星码相位和多普勒频率以用于初始信号捕获，来 自网络的辅助数据也必须包括精确的GPS TOW辅助。在GSM和 WCDMA网络中，精确的GPS TOW传输需要在每个蜂窝基站处部 署位置测量单元(LMU) ， LMU本身能够捕获和评估GPS信号。 然而，LMU非常昂贵并且需要持续的维护。
而且，当前蜂窝协议中的星历表和历书数据格式是基于针对GPS 所特别定义的格式。为了保证伽利略的性能与A-GPS相当，辅助数 据对于伽利略系统而言也是重要的。可以预计，伽利略星历表格式 将不同于GPS星历表和历书格式，这使得GPS辅助数据格式不能简 单地被同样用于伽利略。如果伽利略星历表不同于GPS星历表，则 蜂窝标准中必须增加伽利略特定的信元，并且使用伽利略进行定位 需要接收器中的额外软件。而且，伽利略和GPS可能具有不同的服 务质量，也即，伽利略星历表数据可能比GPS星历表数据更为精确， 从而使基于伽利略的定位具有更好的精度。而且，伽利略和GPS星 历表参数可能具有不同的生命周期。在这种情况下，同步的辅助数 据更新是不可能的，辅助数据更新需要针对伽利略和GPS进行独立 的安排。
因此，目前的GPS辅助数据存在各种问题。
已经提出了通过修改星历表数据元素的索引使得索引也能够包 括伽利略卫星，从而增加针对伽利略信号的3GPP GPS辅助数据。 针对GPS和伽利略卫星的星历表数据格式将基本上相同。通过这个 方案，GPS和伽利略辅助数据仍将受限于目前GPS星历表和历书数 据的限制，并且仍然需要传送GPSTOW。
此外，通过修正数据的方式增强轨道模型的精度和完整性是已 知的。欧洲静地星导航重叠服务(EGNOS )和广域增强系统(WAAS ) 例如确定GPS修正数据，该数据例如考虑了由大气层和电离层所导 致的GPS信号延迟。修正数据通过静地卫星传输，该数据可以由适合的GPS接收器接收，并且用于提高基于GPS定位的精度。此外， 已经引入差分GPS ( DGPS )修正以用于减轻选择可用性效应。DGPS 修正适合于消除大气层效应以及卫星位置和时钟漂移。但是WAAS 、 EGNOS和DGPS修正总是被限制在单一的星历集合中。当使用长期 卫星轨道参数而不是常规星历表参数时，不能使用WAAS、 EGNOS 和DGPS修正，这是因为它们被限制在常规星历表数据上。

发明内容
本发明为传统装备和用于移动设备的卫星定位的辅助数据的使 用提供了选择。
I .
根据本发明的第一方面，提出了一种用于获得辅助数据以支持 移动设备的卫星定位的第 一方法，其中所述移动设备适合于与通信 网络通信以及捕获由至少 一种卫星定位系统的卫星所传输的信号。 该方法包括在通信网络中将描述卫星运动的专用轨道模型的可用参 数转换为描述卫星运动的通用轨道模型的参数，其中所述专用轨道 模型是针对特定的卫星定位系统而定义的。该方法还包括将转换后 的参数作为辅助数据的 一部分提供以用于卫星定位。
根据本发明的第一方面，还提出了一种通过使用辅助数据来支 持移动设备的卫星定位的第二方法，其中所述移动设备适合于与通 信网络通信以及捕获由至少 一 种卫星定位系统的卫星所传输的信 号。该方法包括在移动设备处接收来自通信网络的辅助数据，该辅 助数据包括描述卫星运动的通用轨道模型的参数。该方法还包括基 于所接收到的通用轨道模型的参数，估算所述至少 一种卫星定位系 统的卫星的位置。
根据本发明的第一方面，还提出了一种用于获得辅助数据以支 持移动设备的卫星定位的通信网络的网元，其中所述移动设备适合 于与通信网络通信以及捕获由至少 一种卫星定位系统的卫星所传输 的信号。该网元包括处理装置。所述处理装置适合于将描述卫星运动的专用轨道模型的可用参数转换为描述卫星运动的通用轨道模型 的参数，其中所述专用轨道模型是针对特定的卫星定位系统而定义 的。该处理装置还适合于将转换后的参数作为辅助数据的 一部分提 供以用于卫星定位。
根据本发明的第一方面，还提出了一种移动设备，该移动设备 使用辅助数据来支持其基于卫星的定位。该移动设备包括卫星信号 接收器，其适合于捕获由至少一种卫星定位系统的卫星所传输的信 号。该移动设备还包括通信组件，其适合于从通信网络接收具有描 述卫星运动的通用轨道模型的参数的辅助数据。该移动设备还包括 处理装置，其适合于基于所接收的通用轨道模型的参数估算所述至 少 一 种卫星定位系统的卫星的位置。
根据本发明的第一方面，还提出了一种包括本发明第一方面所 提出的网元以及本发明第 一 方面所提出的移动设备的系统。
根据本发明的第一方面，还提出了一种用于获得辅助数据以支 持移动设备的卫星定位的第 一软件代码，其中所述移动设备适合于 与通信网络通信以及捕获由至少一种卫星定位系统的卫星所传输的 信号。当该软件代码被通信网络的网元的处理单元执行时，其实现 本发明第 一方面的第 一方法。
根据本发明的第一方面，还提出了第一软件程序产品，其中存 储有针对本发明的第 一 方面而提出的第 一软件代码。
根据本发明的第一方面，还提出了通过使用辅助数据以支持移 动设备的卫星定位的第二软件代码，其中所述移动设备适合于与通 信网络通信以及捕获由至少 一种卫星定位系统的卫星所传输的信 号。当该软件代码被移动设备的处理单元执行时，其实现本发明第 一方面的第二方法。
根据本发明的第一方面，还提出了第二软件程序产品，其中存 储有针对本发明的第 一方面而提出的第二软件代码。
本发明的第一方面是基于这样的思想作为用于卫星定位的辅 助数据而提供的轨道模型的参数格式，可以从各自卫星定位系统的范围内所定义的轨道参数格式中解耦。为此，提出了将用于特定的 卫星定位系统的可用轨道参数转换为通用轨道模型的参数。通用轨 道模型可以但不是必须针对至少两种卫星定位系统而共同被定义。 要指出的是，术语"转换"意在同样包括用于通用轨道模型的参数 的重新计算。
本发明的第 一 方面的优点在于，同样的轨道模型可以用于各种 卫星定位系统的辅助数据。通过通用轨道模型，对于所有支持的卫 星定位系统，在精度方面可以得到相似的性能。同时，新的卫星定
位系统可以^艮容易加入。因此，类似于A-GNSS的辅助定位可以在 各种通信标准中协调一致，例如在所有蜂窝标准中。在移动设备中， 通用轨道模型还促进了混合化(hybridization),例如伽利略-GPS 混合化，其允许移动设备基于GPS卫星和伽利略卫星的卫星信号进 行定位计算。还有可能将通用轨道模型用作针对特定卫星定位系统 的单一轨道模型，例如取代GPS星历表和历书模型，并且同样可以 将其用作针对所有定位模式的单 一 轨道模型，例如针对移动台辅助
GNSS和基于移动台的GNSS。因此，使用通用轨道模型降低了通信 标准中必须支持的数据元素的数目。当在移动设备中使用通用轨道 模型时，移动设备中定位软件的大小和复杂性可以被最小化，可能 对于混合GPS/伽利略接收器来说其省却了独立的定位。也即，这种 情况中移动设备本身没有任何用于解码卫星导航数据的软件，而只 有支持所提出的通用轨道模型的软件，尽管这不是优选实施方式。 同样的通用轨道模型甚至还可以另外用于为陆地定位系统提供辅助 数据。
本发明的第 一 方面的优点还在于，专用轨道模型参数格式的可 能变化，例如ICD-GPS-200中所定义的参数格式的可能变化，在转 换后的参数中并不必然要变化。因此，通信网络和通信设备之间的 接口可以保持不变。只有所实现的参数转换需要调整。
本发明的第 一 方面的优点还在于，经转换的参数的格式不受原 始参数格式的约束。因此，该转换支持提供增强参数，从而支持辅助定位的性能改进。
通用轨道模型例如可以包括比专用轨道模型更多的参数，或者 包括具有的字长比专用轨道模型的相应参数的字长更长的参数。这 使得轨道模型的精度和/或各自参数的有效时间可以得到提高。如果 轨道模型更为精确，可获得的定位也可以更为精确。如果参数在更 长的时间内有效，则需要更少的更新，这就节省了通信系统中的通 信带宽。
加州理工学院的喷气推进实验室(JPL)已经展示了有可能通过 增加轨道参数的字长来提高卫星轨道模型的精度和生命周期。JPL 的国际GPS服务即IGS在互联网上共享了周期为48小时的高精度 轨道模型。JPL发表了所谓的超快轨道位置数据，该数据至少在+/- 24 小时内在分米量级上有效并准确，也即，在时间上提前24小时。该 数据通常为sp3格式，该格式包含ECEF (地心地固)坐标系下的卫 星位置和速度坐标、时钟时间以及在通常为15分钟的某个时间间隔 上所采样的精度估计。该数据被提供给全部GPS卫星星座。该数据 并不同样适合于终端定位，而是必须通过例如多项式拟合来建模， 以便为终端提供参数的紧集，以用于将卫星位置和速度作为时间的 函数进行外推。对于多项式拟合，有可能使用针对GPS星历表数据 而定义的"多项式格式，，。对于卫星时钟漂移也需要建模。IGS如也 通过多项式同样针对需要建摸的卫星时钟提供了精确信息。根据 GPSICD,时钟模型被包括在子帧1中的标准卫星广播中，并且在蜂 窝辅助中同样提供有该时钟模型。时钟模型通常被假设为星历表的 一部分，但是它仍然是其本身的模型。
Global Locate公司已经展示了有可能通过使用不同于GPS所使 用标准的可选择拟合标准来计算ICD-GPS-200兼容多项式拟合，以 此提高卫星轨道模型的精度和生命周期。Global Locate公司提供的 卫星星历表服务使用ICD-GPS-200格式来携带针对全部GPS星座的 长期轨道模型。长期模型的生命周期可以远远大于广播星历表的生 命周期。然而，后一种方法仍然受限于GPS星历表格式。
专用轨道模型的可用参数例如可以是广播星历表或者其他轨道数据、由GNSS控制段所提供的星历表或其他轨道数据、和/或由诸 如IGS的外部资源所提供的星历表或其他轨道数据。
通用轨道模型可以基于用于GPS星历表和历书模型的的开普勒 轨道及参数。但是，也有可能使用各种其他表示法对卫星位置信息 进行建摸。例如样条(Spline)多项式、Hermitean多项式、分段连 续多项式等。作为实例，四次多项式模型可被拟合为ECEF坐标系 中给定的真实卫星轨道轨迹。可以使用最小化均方根误差(RMSE) 的标准对多项式模型进行拟合。多项式模型继而可被用以随着时间 的前进外推卫星位置信息。
由于IGS数据的sp3格式，包括ECEF位置、ECEF速度以及时 钟偏移/漂移精度(std),因此IGS数据很容易被应用在例如多项式 拟合中。建模可以通过例如样条或Hermitean多项式拟合来完成，使 得该多项式拟合之前24-48小时的卫星位置和速度数据。与简单地使 用针对GPS星历表数据而定义的"多项式格式"相比，使用所提出 的通用轨道模型具有更多选择参数的自由。多项式次数、参数数目 以及字长可以根据期望的精度和预期的拟合生命周期进行选择。
依赖于移动设备的能力，最终作为辅助数据的 一部分而提供的 通用轨道模型参数可以包含针对特定卫星定位系统的整个卫星星座 的参数、针对多个卫星定位系统的整个卫星星座的参数、或者针对 一个或多个卫星星座的一部分的参数。
所支持的卫星定位系统可以任意选择。这些卫星定位系统例如 可以包括GPS、 GLONASS以及伽利略，同样可以包括EGNOS和 WAAS等。除了经转换的参数外，所提供的辅助数据可以特别地包 括例如具有时钟模型参数形式的参考时间以及参考位置。必须指出，
通用轨道模型本身除了包括针对卫星位置和速度数据的模型之外， 还可以包括针对卫星时钟偏移和漂移的模型、用于初始化的时间参 考、针对卫星位置、速度以及时钟精度的估算，并且还可能包括用 于精密单点定位(PPP)计算的相位结束(wind-up)修正的针对卫
星姿态的模型。以ECEF坐标系作为位置和速度模型的坐标系是有 利的，因为在ECEF坐标系中可以容易地执行地球旋转修正。可以 通过简单的矩阵乘法实现到本地坐标系(东-北-天)的转换。IGS数 据可以被包括在ECEF坐标系中。
此外，所提供的辅助数据可以包括各种其他信息。例如针对卫 星信号的DGPS修正、实时动态(RTK)修正以及载波相位测量。 对于高精度RTK定位，请参考文档WO2004/000732 Al。载波相位 测量和RTK参考数据例如适合于支持高精度定位。应当理解，可以 根据需要使已知的针对GPS的RTK修正适应于支持基于伽利略的定 位等。附加辅助数据的其他实例是EGNOS和WAAS修正。来自静 地EGNOS和WAAS卫星的数据广播很难在高炜度地区接收。因此 代替地可以将该数据作为网络辅助数据提供，特别是在通用轨道模 型是短期轨道模型的情况下，这是因为目前这样的EGNOS/WAAS 修正不适合于长期轨道模型。附加辅助数据的其他实例是针对长期 轨道模型的短期差分修正。附加辅助数据的又 一 个实例是电离层模 型参数和/或对流层模型参数。附加辅助数据的又一个实例是短期完 整性警告，该警告可以在卫星意外失败的情况下提供，以便将该卫 星排除在位置计算之外。附加辅助数据的又一个实例是允许基于移 动设备的请求而擦除数据的至少 一 个卫星定位系统的数据位。数据 擦除是一种在卫星信号接收器中改进灵敏度的方法。例如，如果GPS 数据内容是未知的，GPS信号的相干积分有可能只持续20毫秒(1 个GPS比特)。在数据比特已知的情况下，相干信号积分可以在若 干GPS位上持续，每当积分时间加倍时，会给出大约1.5dB的灵敏 度增益。例如，40毫秒(2比特)可以得到1.5dB的增益，80毫秒 (4比特)得到3dB增益。
在本发明的一种实施方式中，通信网络的同一网元或其他网元 还将经转换的参数中基于卫星定位系统时间的参考值替换为基于通 信系统时间的参考值。换言之，通用轨道模型只参考通信系统时基， 因此卫星位置信息可以作为通信系统时间的函数来计算，而不是作为例如GPS或伽利略时间的函数来计算。
如果精确地知道GNSS系统时间和通信系统时间之间的关系， 则通信系统时基可被用以支持用于高灵敏度的精确信号相位和多普 勒预测。对于通信系统时间，可以依赖于通信系统在辅助数据中提 供可选字段。系统特定的信息对于GSM而言可以是帧、时隙和比特， 对于WCDMA而言可以是系统帧号、时隙和码片，对于CDMA而言 可以是UTC时间。考虑GSM中的时隙和比特以及WCDMA中的时 隙和码片保证了足够的分辨率。字段还可以包含用于估算信号相位 和多普勒预测的不确定性的时间不确定性估算(std)。
在本发明的另一种实施方式中，通用轨道模型参考两个时基， 例如UTC时间和/或通信系统时间。UTC时间提供针对所有GNSS 系统的通用时间参考，并且其使得有可能估算例如特定用于蜂窝系 统的可能的帧/超帧滚动(rollover)的数目。UTC时间参考还适合于 消除可能的GNSS系统时间差异的问题。GPS、伽利略和Glonass具 有不同的系统时间。因此，如果这些系统应用在混合定位中，例如 使用一个GPS信号来预测伽利略信号的相位，则必须知道这些系统 时间之间的偏移。通过使模型基于通用时基，也即UTC时间，可以 消除这个问题。G N S S系统时间之间的差异可以在时钟模型中得到补 偿。通用时钟模型例如可以使用具有三个参数的二次连续多项式拟 合，其中这三个参数是偏移、漂移和加速度变化率(jerk)。这大体 上与当前GPS ICD中的时钟模型相同。而且，同样也可以使用任何 其他模型。时钟模型还可以包括精度和针对时钟误差的不确定性估 算。UTC时间还可以是针对轨道模型的时间戳/ID。
辅助数据可以被传输到特定的移动设备，特别地基于移动设备 的请求而被传输。不过，可选地，辅助数据也可以例如在蜂窝通信 系统的各自小区中被广播。
接收辅助数据的移动设备继而可以使用经转换的参数估算至少 一种卫星定位系统的卫星的位置。
根据本发明的第二方面，提出了一种用于获得辅助数据以支持 移动设备的卫星定位的第 一 方法，其中所述移动设备适合于与通信 网络通信以及捕获由至少 一种卫星定位系统的卫星所传输的信号。 该方法包括在通信网络中将描述卫星运动的轨道模型的可用参数中 基于卫星定位系统时间的参考值替换为基于通信系统时间的参考的一部分提供以用于卫星定位。
根据本发明的第二方面，还提出了一种通过使用辅助数据来支 持移动设备的卫星定位的第二方法，其中所述移动设备适合于与通 信网络通信以及捕获由至少 一种卫星定位系统的卫星所传输的信 号。该方法包括在移动设备处接收来自通信网络的包括基于通信系 统时间的时间戳的辅助数据。该方法还包括在移动设备处确定通信 系统时间。该方法还包括在移动设备处基于所确定的通信系统时间， 使用辅助数据中的参数估算所述至少 一 种卫星定位系统的卫星的位 置。
根据本发明的第二方面，还提出了一种用于获得辅助数据以支 持移动设备的卫星定位的通信网络的网元，其中所述移动设备适合 于与通信网络通信以及捕获由至少 一 种卫星定位系统的卫星所传输 的信号。该网元包括处理装置。该处理装置适合于将描述卫星运动 的轨道模型的可用参数中基于卫星定位系统时间的参考值替换为基 于通信系统时间的参考值。该处理装置还适合于将包括所替换的参 考值在内的参数作为辅助数据的 一部分提供以用于卫星定位。
根据本发明的第二方面，还提出了一种移动设备，该移动设备 使用辅助数据支持其基于卫星的定位。该移动设备包括卫星信号接 收器，其适合于捕获由至少一种卫星定位系统的卫星所传输的信号。 该移动设备还包括通信组件，其适合于从通信网络处接收具有基于 通信系统时间的时间戳的辅助数据。该移动设备还包括适合于确定 通信系统时间的处理装置。该移动设备还包括适合于基于所确定的 通信系统时间，使用所接收到的辅助数据中的参数来估算所述至少
一种卫星定位系统的卫星的位置的处理装置。
根据本发明的第二方面，还提出了一种包括本发明第二方面所 提出的网元以及本发明第二方面所提出的移动设备的系统。
根据本发明的第二方面，还提出了一种用于获得辅助数据以支 持移动设备的卫星定位的第 一软件代码，其中所述移动设备适合于 与通信网络通信以及捕获由至少 一种卫星定位系统的卫星所传输的 信号。当该软件代码被通信系统的网元的处理单元执行时，其实现 本发明第二方面的第一方法。
根据本发明的第二方面，还提出了第一软件程序产品，其中存 储有针对本发明的第二方面而提出的第 一软件代码。
根据本发明的第二方面，还提出了一种通过使用辅助数据以支 持移动设备的卫星定位的第二软件代码，其中所述移动设备适合于 与通信网络通信以及捕获由至少 一种卫星定位系统的卫星所传输的 信号。当该软件代码被移动设备的处理单元执行时，其实现本发明 第二方面的第二方法。
根据本发明的第二方面，还提出了第二软件程序产品，其中存 储有针对本发明的第二方面而提出的第二软件代码。
本发明的第二方面是基于这样的思想可以基于使用通信系统 时间而不是卫星定位系统时间的轨道模型参数来估算卫星位置。为 了支持这样的估算，提出了将可用参数中基于卫星定位系统时间的 参考值替换为基于通信系统时间的参考值。例如，在GPS星历表参 数的情况中，TOE被替换为通信系统时间，而在GPS历书参数的情 况中，TOA被替换为通信系统时间。为了如所提出的那样替换参考 值，在通信网络中必须已知卫星定位系统时间与通信系统时间之间 的关系。但是由于时间关系的精度不是十分严格，因此可以通过若 干方法使该时间关系对于网络可用。
本发明的第二方面的优点在于使得辅助数据独立于卫星定位系 统时间，并且不必使卫星定位系统时间对移动设备可用。
本发明的第二方面可以被应用于任何辅助卫星定位系统，例如
用于A-GPS或辅助伽利略。
例如，如果通信网络是GSM网络，则可以通过帧号、时间间隙 和比特号码的各自组合来定义通信系统时间。如果通信系统是 WCDMA网络，例如可以通过各自的系统帧号、时隙和码片来定义 通信系统时间。目前所有的蜂窝终端例如已经解码了帧号。因此， 适合的时间信息已经可以用于卫星位置计算，也即，可以用于使用 蜂窝通信系统时间来外推卫星位置。
在GPS的情况下，可以很容易的通过蜂窝时间戳来扩展当前的 GSM和WCDMA蜂窝标准。已经存在用于精确时间传递的IE和参 数。相同的参数可以添加到星历表和历书IE中以代替TOE和TOA 使用，但是这些参数具有与TOW相同的时间信息和用法。这个方法 还将是反向兼容的。
移动设备可以从通信网络接收具有被替换的参考值的辅助数 据。该移动设备继而可以确定通信系统时间，并基于通信系统时间 使用辅助数据中的参数来估算至少 一 种卫星定位系统的卫星的位 置。如本领域已知的，即使卫星定位系统时间没有被提供给移动设 备，也可以通过卫星位置信息精确预测所接收卫星信号的码相位和 多普勒频率。
已经从通信网络所接收了辅助数据的移动设备，可以默认地向 该通信网络提供预定的反馈项集合。在现有方法中，反馈项集合依 赖于定位模式而不同，也即，依赖于定位是基于移动台的还是移动 台辅助。反馈数据可以包括位置信息，例如所确定的移动设备位置、 所确定的移动设备速度、所确定的至少 一种卫星定位系统的时间、 以及所确定的测量和/或位置不确定性。反馈数据还可以包括对所接 收到的卫星信号和/或卫星定位系统时间与通信系统时间之间关系的 测量。反馈数据还可以包括在从通信系统的多个基站处接收到对信 号执行的观察时间差异(OTD)测量。为了使信息独立，移动设备 可以以秒单位，更确切的说以毫秒或纳秒为单位，将OTD测量而不 是帧或子帧差异返回给通信网络。
还可能要求移动设备维护所述至少一种卫星定位系统的时间与通信系统时间之间的关系。如果移动设备已经得到了 GNSS定时 (fix)，它可以为此例如在帧、子帧、时隙、比特和码片方面将当 前通信系统时间与所确定的卫星定位系统时间相关联。可选择地， 移动设备可以接收初始时间关系作为辅助H据。例如可以通过评估 来自网络的时间差异信息、通过评估在移动设备中执行的OTD测量 以及在关系的不确定性变得过大时再次建立UTC蜂窝时间关系、或 者通过评估来自网络的GNSS时间辅助来维护时间关系。例如，在 CDMA网络中，GPS和UTC时间默认可用。如果移动设备具有有效 的时间关系，则这个关系可被用以改进在首次定位时间和灵敏度方 面的性能。可以通过具有几百微秒精度的时间关系实现性能改进。 所维护的时间关系还可以包括在移动设备发送给通信网络的针对辅 助数据的请求中。
通信网络可以收集由移动设备作为反馈而提供的位置数据、时 间关系数据以及OTD测量，用以创建基站之间的时间差异的数据库。 这个数据库可用以将时间精确的辅助数据传送给移动设备，以用于 改进灵敏度而无需传送卫星定位系统时间本身。如果移动设备计算 位置解答失败，那么在反馈中有卫星信号测量时，其也可被用以在 通信网络中估算移动设备的位置。
III.
根据本发明的第三方面，提出了一种通过使用辅助数据来支持 移动设备的卫星定位的方法，其中所述移动设备适合于与通信网络 通信以及捕获由至少一种卫星定位系统的卫星所传输的信号，并且 其中通信网络适合于支持至少两种不同的定位模式。该方法包括在 移动设备的定位范围之内，在移动设备与通信网络之间的至少一个 方向上传输独立于所应用的定位模式的至少 一个数据集合。
根据本发明的第三方面，还提出了一种用于获得辅助数据以支 持移动设备的卫星定位的通信网络的网元，其中所述移动设备适合 于与通信网络通信以及捕获由至少 一种卫星定位系统的卫星所传输
的信号。该网元包括处理装置，其适合于在移动设备的定位范围内， 将独立于所应用的定位模式的至少 一 个数据集合传输给移动设备， 和/或接收来自移动设备的独立于所应用的定位模式的至少 一个数据 集合。
根据本发明的第三方面，还提出了一种移动设备，该移动设备 使用辅助数据来支持其基于卫星的定位。该移动设备包括卫星信号 接收器，其适合于捕获由至少一种卫星定位系统的卫星所传输的信 号。该移动设备还包括通信组件，其适合于在移动设备的定位范围 内，将独立于所应用的定位模式的至少一个数据集合传输给通信网 络，和/或接收来自通信网络的独立于所应用的定位模式的至少 一个 数据集合。
根据本发明的第三方面，还提出了一种系统，该系统包括本发 明第三方面所提出的网元以及本发明第三方面所提出的移动设备。
根据本发明的第三方面，还提出了用于获得辅助数据以支持移 动设备的卫星定位的第 一 软件代码，其中所述移动设备适合于与通 信网络通信以及捕获由至少 一种卫星定位系统的卫星所传输的信 号。当该软件代码被通信网络的网元的处理单元执行时，其在移动 设备的定位范围内，将独立于所应用的定位模式的至少 一个数据集 合传输给移动设备，和/或接收来自移动设备的独立于所应用的定位 模式的至少一个数据集合。
根据本发明的第三方面，还提出了第一软件程序产品，其中存 储有针对本发明的第三方面而提出的第 一软件代码。
根据本发明的第三方面，还提出了通过使用辅助数据以支持移 动设备的卫星定位的第二软件代码，其中所述移动设备适合于与通 信网络通信以及捕获由至少 一种卫星定位系统的卫星所传输的信 号。当该软件代码被移动设备的处理单元执行时，其在移动设备的 定位范围内，将独立于所应用的定位模式的至少 一 个数据集合传输 给通信网络，并且/或者接收来自通信网络的独立于所应用的定位模 式的至少一个数据集合。
根据本发明的第三方面，最后还提出了第二软件程序产品，其 中存储有针对本发明的第三方面而提出的第二软件代码。
本发明的第三方面的出发点是当前的辅助标准都针对不同的定 位模式提供了不同的规范。为了统一并简化规范和处理，提出了在 定位范围内，在移动设备和通信网络之间所交换的至少一个数据集 合是基本相同的，而不论采用的是哪种定位模式。
所述至少 一 个数据集合例如可以属于从通信网络传输到移动设 备的辅助数据。这使得在移动设备内执行的用于卫星定位的操作也 可以基本相同，而不考虑所采用的定位模式。
所述至少 一 个数据集合还可以属于从移动设备传输到通信网络 的反馈信息。在这种情况中，所述至少一个数据集合例如可以包括 针对由移动设备所捕获的卫星信号的测量信息。如果移动设备基于 所捕获的卫星信号自己确定其位置，则所确定的位置可以添加到数 据的通用集合中。
必须指出的是，移动设备的位置可以在移动设备和通信网络二 者中计算。
IV.
本发明其他方面的出发点在于不是基于常规星历表参数来计算 任何类型的修正数据，而是可以基于具有至少一天有效性的长期轨 道模型的参数来计算这些修正数据。结果，修正数据可以与长期轨 道参数一起使用，而不是仅仅与短期轨道参数一起使用。这些轨道 参数可以早于修正数据被提供，或者是与修正数据同时被提供。修
正数据例如可以是WAAS、 EGNOS或DGPS修正数据，但也可以是 其他或新类型的修正数据。
长期轨道模型的参数精度也随着时间下降。但是通过所提出的 修正数据，甚至有可能延长这些长期轨道参数的生命周期。
因此，所提出的修正数据支持增强长期轨道模型的精度和完整 性。由于通过精确的修正数据修正，轨道模型更新不必那么频繁， 因此在通信网络和移动设备之间必须传送的数据量就减少了 ，并且带宽的负载也降低了 。修正模型还能够比已有模型更为精确和长期。 由于选择可用性的特性，例如DGPS修正起初被开发为非常短期的 修正并且不是非常精确。由于选择可用性现在已经关闭，因此新型
的DGPS修正可以设计为非常精确。此外，单一的修正数据格式可 被用于所有卫星星座，例如GPS、伽利略、Glonass等。
在网络侧，服务器可以计算根据本发明的第三方面的针对长期 轨道模型的修正数据。长期轨道模型的参数可以持续若干天有效， 并且在作为辅助数据的一部分被传输给移动设备时需要一些网络带 宽。修正数据可以持续若干小时有效，但是它需要的带宽小于传输 长期轨道模型的参数所需的带宽。修正数据的各自集合可以以各种 方式计算。实际修正数据例如可以基于来自参考台的真实测量或者 基于已有的EGNOS/WAAS模型来计算。实际修正数据的格式不依 赖于修正数据是如何计算的。
在移动设备侧，修正数据被接收并用于在执行各自的卫星位置 估算之前修正长期轨道模型的参数。在移动设备中的实现可以以与 传统DGPS修正相类似的方式使用所提供的修正数据。不过，每个 卫星的伪距修正量的计算依赖于修正模型。
用于计算修正数据的模型例如可以是一些诸如2次或3次多项 式的高阶多项式、分段连续多项式、或者甚至是更为复杂的模型。
应当理解，所提出的修正数据的计算可以同本发明的第 一方面、 第二方面以及第三方面中的每一个结合使用。
本发明的第 一、第二和第三方面的网元中的任何网元都例如可 以是通信网络的网络服务器或基站。本发明的第一、第二和第三方 面中的通信网络例如可以是蜂窝通信网络，例如GSM网络、WCDMA 网络或者CDMA网络等，但是同样也可以是非蜂窝网络，例如 WLAN、蓝牙网络TM网络或WiMax网络等。本发明的第一、第二和 第三方面中的移动设备可以包括类似移动电话的移动通信设备，该 移动通信设备中集成了卫星信号接收器。可选地，卫星信号接收器 可以是用于移动通信设备的附件。
应当理解，针对本发明的第一方面所描述的所有细节都可以与 本发明第二方面的实施方式相结合，反之亦然。


本发明的其他目标和特征将在下文结合附图的详细描述中变得 更加明显。
图1是支持A-GNSS的系统的示意性模块框图；以及 图2示出了图1系统中的操作的流程图。
具体实施例方式
图1是根据本发明实施方式的支持A-GNSS的系统的示意性模 块框图。该系统避免了将GNSS时间作为辅助数据来提供的必要性， 并且统 一 化所提供的辅助数据。
该系统包括GSM网络或任何其他蜂窝通信网络的基站10和网 络服务器20。该系统还包括第一移动台(MS1 )30、第二移动台(MS2 ) 40、 GPS卫星(GPSSV) 50以及伽利略卫星(Galileo SV ) 60。
基站IO为位于附近的移动台20、 30提供无线接口。基站包括 能够执行各种被实现的软件代码组件的处理单元11，处理单元11 包括参数取回组件12、参考时间替换组件13、消息封装组件14以 及反馈转发组件15。
网络服务器20可以被蜂窝通信网络中的各种基站IO访问。而 且，网络服务器20与GPS控制服务器和伽利略控制服务器相连接(没 有示出)。网络服务器20包括存贮数据库的存储器21以及能够执 行各种被实现的软件代码组件的处理单元22，处理单元22包括参凄丈 计算组件23、数据库更新组件24以及位置计算组件25。
第一移动台30是包括GPS接收器31的移动设备。GPS接收器 31包括捕获和跟踪组件32，其可以在硬件和/或软件中实现。例如， 为了捕获和跟踪从GPS卫星50接收到的信号，包括相关任务的信号 测量任务可以由硬件在软件代码的控制下执行，其中软件代码由GPS接收器31的处理单元执行。
移动台30还包括作为蜂窝通信组件的蜂窝引擎35。蜂窝引擎是 包含在移动电话30和蜂窝通信网络之间进行传统移动通信所需的所 有组件的模块，并且该模块还可以通过附加功能对其进行增强。为 此，蜂窝引擎35是或者包括能够执行各种被实现的软件代码组件的 数据处理单元。在所描述的实施方式中，这些软件代码组件包括应 用组件36、消息评估组件37以及位置估算组件38。应用组件36所 实现的应用可以是任何需要与位置相关的信息的应用，例如导航应 用或者保证在特定位置将特定服务提供给移动台30的用户的应用 等。应当理解，可选"^奪地，应用组件36和位置估算组件38可以由 其他某个处理单元执行，例如由GPS接收器31的处理单元执行。
第二移动台40具有与第一移动台30类似的设计，但是它包括 伽利略接收器而不是GPS接收器，该伽利略接收器适合于捕获和跟 踪从伽利略卫星60接收到的信号。可选择地，第二移动台40例如 可以包括GPS和伽利略混合接收器。
现在将参考图2描述针对图1系统中的移动台30、 40的位置信 息确定。图2是一个流程图，在左手边示出了在移动台30、 40之一 中的操作，中间示出了基站IO的操作，在右手边示出了网络服务器 20中的操作。
网络服务器20以有规律的间隔接收来自GPS控制服务器的针对 所有可用的GPS卫星50的GPS星历表和历书参数，以及来自伽利 略控制服务器的针对所有可用的伽利略卫星60的相应伽利略参数。 GPS参数遵循GPS ICD，因此分别属于GPS特定的星历表或历书轨 道模型。伽利略参数遵循伽利略ICD,因此属于伽利略特定轨道才莫 型。网络服务器20还可以接收来自GPS控制服务器、来自伽利略控 制服务器或来自其他实体的附加信息。这种其他实体例如可以提供 由静地EGNOS和WAAS卫星广播的EGNOS和WAAS修正。
参数计算组件23将所接收的GPS参数转换为通用轨道模型的参 数(步骤201)。此外，参数计算组件还将接收到的伽利略参数转换为同 一 通用轨道模型的参数。各自参数的有效性所针对的卫星例如
可以通过不仅包含PRN还包括星座ID的索引进行标识。通用轨道
模型是描述用以计算卫星位置信息的轨道参数和算法的规范，其中
卫星位置信息例如是针对GPS以及伽利略卫星的位置、速度和加速 度，也可能是针对诸如GLONASS、 EGNOS和/或WAAS的其他任 何GNSS的卫星的位置、速度和加速度。而且，通用轨道模型可以 允许计算时钟漂移导致的卫星信号的修正。需要指出的是，包括类
似WAAS、 EGNOS和/或DGPS的修正数据在内的任何修正数据， 都可以特别针对所应用的通用轨道模型来计算或重新计算。
通过参数转换，使不同GNSS的参数统一化，也即，参数的数 目和参数的字长对于GPS和伽利略等系统是完全相同的。通用轨道 模型的参数还可以比GPS星历表参数持续更长时间有效。而且，它 们可以例如比GPS历书轨道;f莫型更精确地定义卫星的位置。这可以 例如通过使用比卫星所传输的参数更多的参数或使用比为卫星所传 输的参数定义的字长更长的字长得以实现。因此，通用轨道模型例 如还可以是针对GPS的唯一的轨道模型。应当理解，参数的转换也 包括对参数的重新计算。
针对各个卫星生成的通用轨道模型参数包括构成用于所包括 信息的参考时间的参考值，该参考时间是基于卫星所属的GNSS的 系统时间，刚好类似于针对GPS星历表数据的TOE或针对GPS历 书数据的TOA。例如，对于GPS卫星，参考时间基于GPS的TOW 计数，类似TOE或TOA。
现在，移动台30、 40的应用组件36可能需要一些与位置相关 的信息。为了得到所需的信息，应用组件可以从蜂窝通信网络请求 针对GPS和/或针对伽利略的辅助数据(步骤301)。辅助请求指明 了移动台30、 40所支持的GNSS类型。
当基站10接收到辅助请求时，参数取回组件12指令网络服务 器20提供针对所支持的一种或多种GNSS中在基站10位置当前可 见的卫星50、 60的通用轨道模型的参数(步骤101 )。该指令包括基站10的标识符以及一种或多种GNSS的标识符。
随即，网络服务器20的参数计算组件23确定在基站10的位 置当前可见的并且属于所指明的一种或多种GNSS的卫星50、60(步 骤202 )。卫星的当前位置可以由所生成的通用轨道模型参数来确定。 如果所有基站各自的标识符与其位置之间的关联被保存在网络服务 器20中，例如保存在存储器21的数据库中，则可以很容易确定在 所标识的基站10的位置处当前可见的卫星。参数计算组件23选出 针对当前可见卫星的轨道模型参数，并将其提供给基站10，可能还 一起提供附加信息。这些附加信息例如可以包括DGPS和RTK修正、 EGNOS和/或WAAS修正、短期差分修正、短期完整性警告以及载 波相位测量。在由基站IO转发了移动台30、 40的特殊请求后，该 附加信息还可以包括用于数据擦除的数据位。
基站10的参数取回组件12接收所提供的信息，并将其提供给 参考时间替换组件13。
基站10的参考时间替换组件13将针对每个可见卫星50、 60 的轨道模型参数中基于GNSS的参考时间替换为基于蜂窝系统的参 考时间(步骤102)。在蜂窝通信系统是GSM网络的情况下，基于 蜂窝系统的时间例如可以包括帧号、时隙和比特号码的组合{F N, TS， BN},该组合代表基于GNSS的参考时间的时间。在蜂窝通信 网络是WCDMA网络的情况下，基于蜂窝系统的参考时间例如可以 包括系统帧号(SFN)、时隙和码片，其代表了基于GNSS的参考时 间的时间。
为了能够将基于GNSS的参考时间替换为基于蜂窝系统的参 考时间，基站IO必须知道GNSS时间和蜂窝通信系统时间之间的当 前关系。由于对这个关系的精度要求不是很严格，因此有若干种选 择可以将这个关系提供给基站10。具有10-100微秒精度的关系，甚 至是1毫秒精度的关系已经足够了。卫星以大约3.8千米/秒的速度 移动，所以lms内卫星位置的位置误差最多是4米，这是可以忽略 的。
在第一选择中，将LMU与基站10相关联。在这种情况下， LMU可以确定GNSS时间并将其提供给基站10。基站IO继而可以 自己确定所述关系。然而，必须指出的是，为网络中的所有基站都 提供属于其自己的LMU是相当昂贵的。
在第二选择中，在蜂窝通信网络中只有一个LUM可用，与所 有基站10的时间差异都由蜂窝通信网络在这个LMU所在的站点进 行测量。例如，网络中的单个基站可以装配有LMU,用以创建GNSS 时间和蜂窝通信网络时间之间的关系。为了针对蜂窝通信网络中的 任何基站IO创建GNSS时间与蜂窝通信网络时间的关系，所以测量 了装配有LMU的基站与网络中其他所有基站10之间的时间差异。 时间差异例如可以通过收集和评估由移动台30、 40向蜂窝通信网络 默认报告的OTD测量来测量。
在第三选择中，蜂窝通信网络中同样只有一个可用的LMU, 并且时间差异通过矩阵求解来测量。在这种选择中，利用移动台30、 40来根据OTD测量来测量基站时间差异。例如，Cambridge Positioning System公司(CPS)已经提出了使用这种方法的定位和时 间保持方法。这个方法更特别地包括在移动台处测量基站时间差异， 在移动台中维护相应的数据库以及将这个数据库用于定位和GPS时 间保持。该方法被称为增强GPS (E-GPS)。如果在移动台30、 40 处确定的时间差异被报告给了蜂窝通信网络，则E-GPS方法的使用 使得蜂窝通信网络同样能够得到蜂窝系统中LMU基站和其他基站 IO之间的时间差异。
在第四选择中，蜂窝通信网络中无需LMU。取而代之地，由 移动台30、 40提供GNSS时间和蜂窝通信系统时间之间的关系。如 果移动台30、 40已经具有了来自前面的定位会话或者来自E-GPS解 决方案的有效关系，这个信息可以与辅助请求一起被发送给蜂窝通 信系统。在移动台30、 40中得到和维护有效的时间关系的一些选项 将在下文参考步骤306进行详细描述。基站IO继而可以使用由移动 台30、 40提供的时间关系来计算针对轨道模型参数的基于蜂窝系统的参考时间。
将GNSS时间与蜂窝通信系统时间相关联已经在美国专利6,678,510 B2以及6,748,202 B2中描述，作为参考。
一旦针对所支持的GNSS的每个可见卫星50、 60的轨道模型 参数中基于GNSS的参考时间被替换为基于各自蜂窝系统的参考时 间，消息封装组件14就针对这些卫星50、 60中的每一个封装消息。 该消息对于任何定位模式的类型都是相同的。该消息包括具有轨道 模型参数的信元(IE),其中轨道模型参数包括被替换的参考时间。 而且，该消息还可以包括参考位置，也即基站IO的已知位置。此外， 该消息还可以包括由网络服务器20提供的任何信息、由某个其他实 体提供的信息、或者在基站IO本身处所产生的信息。
所述消息继而被传输给请求的移动台30、 40。
必须指出的是，可选择地，基站10可以以有规律的间隔针对 所有各自可见的卫星50、 60封装这种消息，并将这些消息广播给位 于基站IO所服务的小区内的所有移动台30、 40。
移动台30、 40的消息评估组件37接收消息并解码帧号、时隙 以及比特号码，以便确定蜂窝通信系统时间。此外，消息评估组件 37提取包括在所接收到的消息中的信息(步骤302 )。可能与本地 时间相关的蜂窝通信系统时间的指示、以及包括轨道模型参数的所 提取的信息被提供给位置估算模块38。
位置估算模块38知道通用轨道模型的算法。基于这些算法， 位置估算模块38使用所提供的轨道模型参数，将各自卫星的轨迹作 为当前蜂窝通信系统时间的函数进行外推，并且可能考虑了短期差 分修正等(步骤303 )。基于得到的卫星轨迹，位置估算组件38可 以通过传统的方式限制卫星信号的可能传播时间和多普勒频率的发 生。通过已知的传播时间和多普勒频率的限制，还可能限制必须被 检查的码相位。这样的码相位限制针对所有已被提供轨道模型参数 的卫星进行，但是除了那些已经被附加提供了短期完整性警告的卫 星。无论何时卫星意外失败，都可以由网络服务器20通过基站10
提供短期完整性警告。
位置估算组件38将所确定的码相位限制和所接收消息中可能包括的其他信息转发给捕获和跟踪组件32。捕获和跟踪组件32捕获 可见的卫星(步骤304 )。信息以传统的方式被用以通过限制搜索选 项来加速卫星信号的捕获。捕获和跟踪组件32还可以负责对所捕获 的卫星信号中的导航数据进行解码。捕获和跟踪组件32将包括任何 被解码导航数据的测量结果提供给位置估算模块38。
现在位置估算模块38可以通过传统的方式来确定移动台30、 40的位置。也即，位置估算模块确定到那些信号已被捕获的卫星50、 60的伪距。此外，位置估算模块基于被解码的导航数据确定在信号 传输时刻的精确的卫星位置，该传输时刻在被解码的导航数据中指 明，并通过测量结果提高精度。位置估算组件38继而将伪距和所确 定的卫星位置一同用于估算移动台的位置。位置估算组件38同样可 以通过传统的方式确定任何其他希望的与位置相关的信息，例如速 度、GNSS时间、测量和位置不确定性等。所确定的与位置相关的信 息继而可以被提供给应用组件36以用于其预期的使用。
默认地，移动台30的位置估算组件38将所确定的与位置相关 的信息、所接收到的测量结果以及蜂窝通信系统时间与GNSS时间 之间的关系作为反馈数据提供给蜂窝通信网络。该反馈数据总是相 同的而与所应用的定位模式无关，除非移动台30确定只提供移动台 30的位置。该反馈数据由基站10的反馈转发组件15转发给网络服 务器20 (步骤104)。
网络服务器20的数据库更新组件24可以收集位置信息、蜂窝 通信系统时间与GNSS时间之间的关系以及附加的OTD测量，用以 创建和更新不同基站之间的时间差异数据库21 (步骤203 )。这个 数据库21可用于将时间精确的辅助数据传送给移动台30、 40,以用 于提高灵敏度而无需传送GNSS时间本身。
在移动台30、 40自己计算位置失败的情况下，如果反馈数据 中包括测量结果，网络服务器20的位置计算组件25可以使用这些测量结果估算移动台30、 40的位置(步骤204)。
移动台30、 40也可以默认地维护蜂窝通信系统时间与GNSS 时间之间的关系(步骤306 )。这可以得以实现的条件是如果移动 台30、 40已经得到了有效的GNSS定时(fix),并且已经能够例如 在帧、子帧、时隙、比特和码片方面将当前蜂窝通信系统时间与GNSS 时间相关联或者已经接收到了作为辅助数据的初始关系。在这种情 况下，移动台30、 40可以通过使用蜂窝通信系统时间并假设移动台 30、 40没有从一个小区移动到另一个小区来估算从上一次GNSS定 时(fix)之后所流逝的时间，从而可以在任何时间重建或恢复GNSS 时间。如果移动台30、 40从一个小区移动到了另一个小区，贝'J GNSS 时间和蜂窝通信系统时间之间的关系必须基于新的GN S S定时(fix ) 来重新创建。可选择地，已有的关系可以通过服务前一个小区的基 站和服务当前小区的基站之间的时间差异进行更新。假设存在可用 的时间差异数据库，则该时间差异可以从OTD网络辅助处得到。时 间差异还可以从终端自己执行的OTD测量中得到。时间差异还可以 从前一个小区和当前小区中的定时提前的差异和/或往返时间测量的 差异中得到。
另外可选择地，例如可以从来自蜂窝通信网络的GPS时间辅 助来维护时间关系。例如在CDMA网络中，GPS时间是默i人可用的。
如果移动台30、40具有有效的GNSS-蜂窝通信系统时间关系， 则这个关系可被用以改进首次定位时间和灵敏度方面的性能。具有 几百微秒精度的GNSS-蜂窝通信系统时间关系对于这些性能改进而 言已经足够了 。
移动台30、40可以将所执行的OTD测量同每个辅助数据请求 一起返回给蜂窝通信网络(步骤301)。移动台30、 40例如可以以 秒为单位，特别地以微秒或纳秒为单位，返回OTD测量，而不是返 回帧或子帧差异，从而使得该信息独立于蜂窝通信系统时间。
需要指出的是，所描述的实施方式只构成了本发明的多种可能 实施方式中的一种。例如，除了GPS和/或伽利略，同样也可以支持
其他或附加的GNSS。如上所述，除了GSM网络，还可以应用任何 其他类型的蜂窝通信网络。同样， 一些处理可以在不同元件之间转 移。作为示例，参考时间替换同样可以在网络服务器中针对所有基 站而集中执行。此外，所提供的信息可以变化。而且，除了新的轨 道模型之外，已知的GPS星历表和/或GPS历书轨道模型也可以用 于GPS卫星和其他GNSS卫星。也可以使用针对其他特定GNSS而 标准化的一个或多个的轨道模型。此外，在GNSS时间在移动台已 经可用的情况下，参考时间替换不是必须的，等等。
权利要求
1.一种通过使用辅助数据以支持移动设备(30，40)的卫星定位的方法，其中所述移动设备(30，40)适合于与通信网络通信以及捕获由至少一种卫星定位系统的卫星(50，60)所传输的信号，并且其中所述通信网络适合于支持至少两种不同的定位模式，所述方法包括在所述移动设备(30，40)的定位范围内，在所述移动设备(30，40)与所述通信网络之间的至少一个方向上传输独立于所应用的定位模式的至少一个数据集合。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个数据集合属 于从所述通信网络传输到所述移动设备(30, 40 )的辅助数据。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中在所述移动设备(30, 40) 中针对所述卫星定位执行的操作基本上相同而与所应用的定位模式 无关。
4. 根据权利要求2所述的方法，其中所述移动设备(30, 40 ) 的位置可以在所述移动设备中和在所述通信网络中计算。
5. 根据权利要求2所述的方法，其中所述至少一个数据集合包 括具有至少 一天有效性的轨道模型的参数。
6. 根据权利要求5所述的方法，其中所述至少一个数据集合还 包括针对所述轨道模型的参数特别计算的修正数据，以使得能够在 卫星(50， 60)位置的各自估算之前，基于所述修正数据修正所述 通用轨道模型的参数。
7. 根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个数据集合属 于从所述移动设备(30, 40)传输到所述通信网络的反馈信息。
8. 根据权利要求7所述的方法，其中所述至少一个数据集合包 括针对所述移动设备(30, 40)捕获的卫星信号的测量信息。
9. 一种通过获得辅助数据以支持移动设备(30， 40)的卫星定 位的通信网络的网元(20),其中所述移动设备(30， 40)适合于与所述通信网络通信以及捕获由至少 一种卫星定位系统的卫星(50， 60)所传输的信号，所述网元(20)包括处理装置(22， 23),所 述处理装置(22， 23)适合于在所述移动设备(30， 40)的定位范 围内，执行将独立于所应用的定位模式的至少一个数据集合传输给 所述移动设备(30， 40)和接收来自所述移动设备(30, 40)的独 立于所应用的定位模式的至少 一个数据集合中的至少一个操作。
10. —种移动设备(30， 40)，该移动设备使用辅助数据支持所 述移动设备(30， 40)的卫星定位，所述移动设备(30, 40 )包括 -卫星信号接收器(31),其适合于捕获由至少一种卫星定位系统的卫星(50, 60)所传输的信号；以及 -通信组件(35),其适合于在所述移动设备(30, 40 )的 定位范围内，执行将独立于所应用的定位模式的至少 一个 数据集合传输给通信网络和接收来自所述通信网络的独立 于所应用的定位模式的至少一个数据集合中的至少一个操 作。
11. 一种系统，所述系统包括根据权利要求9所述的网元以及 根据权利要求IO所述的移动设备。
12. —种通过使用辅助数据以支持移动设备(30， 40)的卫星 定位的软件代码(23),其中所述移动设备(30， 40)适合于与 通信网络通信以及捕获由至少一种卫星定位系统的卫星(50, 60 ) 所传输的信号，当所述软件代码被所述通信网络的网元(20)的 处理单元(22)执行时，其实现下列步骤-在所述移动设备(30, 40 )的定位范围内，执行将独立于 所应用的定位模式的至少一个数据集合传输给所述移动设 备(30, 40 )和接收来自所述移动设备(30， 40)的独立 于所应用的定位模式的至少一个数据集合中的至少 一个操 作。
13. —种软件程序产品，其中存储有根据权利要求12所述的软 件代码。
14. 一种通过使用辅助数据以支持移动设备(30, 40)的卫星定 位的软件代码(38),其中所述移动设备(30, 40 )适合于与 通信网络通信以及捕获由至少一种卫星定位系统的卫星(50， 60)所传输的信号，当所述软件代码被所述移动设备(30, 40) 的处理单元(35)执行时，其实现下列步骤-在所述移动设备(30, 40 )的定位范围内，执行将独立于 所应用的定位模式的至少 一个数据集合传输给所述通信网 络和接收来自所述通信网络的独立于所应用的定位模式的 至少 一 个数据集合的至少 一个操作。
15. —种软件程序产品，其中存储有根据权利要求14所述的软 件代码。
全文摘要
为了获得辅助数据以支持移动设备(30，40)的卫星定位，通信网络将描述卫星(50，60)运动的专用轨道模型的参数转换为描述卫星(50，60)运动的通用轨道模型的参数，其中专用轨道模型是针对特定的卫星定位系统而定义的。可选择地或者另外地，网络将轨道模型的可用参数中基于卫星定位系统时间的参考值替换为基于通信系统时间的参考值。在参数转换和/或参考值替换之后，参数被作为辅助数据的一部分提供以用于卫星定位。可选择地或另外地，数据集合在移动设备与通信网络之间的一个方向上传输，所述数据集合独立于所应用的定位模式。
文档编号G01S1/00GK101203770SQ200580050105
公开日2008年6月18日 申请日期2005年6月13日 优先权日2005年6月13日
发明者J·西尔雅兰纳 申请人:诺基亚公司