专利名称：基于卫星的定位的制作方法
技术领域：
本发明涉及基于卫星的定位。
背景技术：
当前，有两种正在运行的基于卫星的定位系统，美国的GPS系统(全球定位系统) 和俄罗斯的GL0NASS系统(全球轨道导航卫星系统)。将来，还会有除此之外的被称为 GALILEO的欧洲系统。这些系统通称为GNSS (全球导航卫星系统)。举例而言，在GPS的导航星座中，包括超过20颗围绕地球飞行的卫星。每颗卫星发送两路载波信号Ll和L2。这些载波信号Ll的其中之一用于承载标准定位服务(SPS)的导航消息和编码信号。Ll载波的相位由每个卫星以不同的C/A(粗捕获)码调制。因此， 不同的卫星获得不同信道用于传输。C/A码是伪随机噪声(PRN)码，其频谱被扩频为IMHz 带宽。PRN码每1023位重复一次，其历元(印och)是1毫秒。按50bit/s比特率的导航信号，以其对Ll信号的载波频率进行进一步调制。导航信息特别地包括星历(ephemeris)和历书(almanac)参数。星历参数描述卫星各自的轨道短截面(short-section)。当卫星处于各自所描述的截面的任何时候，一种算法可基于这些星历参数估计卫星的位置。历书参数也相似，但其为更粗略的轨道参数，具有比星历参数更长的有效时间。位置待确定的GPS接收机接收由当前可用卫星传送的信号，并基于所包含的不同 C/A码而检测和追踪由不同卫星使用的信道。接下来，接收机确定由每颗卫星所传送的编码的传输时间，这种确定通常基于经编码的导航消息中的数据，以及对C/A码的历元和码片的计数。传输时间以及在接收机处测量的信号的到达时间允许确定该信号从卫星传播到该接收机所需要的飞行时间。通过将飞行时间与光速相乘，可将其转换为位于接收机与各个卫星之间的间距或距离。接下来，计算出的间距与估计出的卫星的位置允许计算接收机的当前位置，因为该接收机位于一组卫星的距离的交点上。类似的，GNSS定位的通常方法是在要被定位的接收机处接收卫星信号，以测量信号从所估计的卫星位置传播到该接收机所需要的时间，以便计算该接收机与该相对的卫星之间的间距，并另外的利用该卫星的估计位置，进一步计算出该接收机的当前位置。通常，如上文对GPS的描述，用于调制载波信号的PRN信号被求值而用于定位。此类定位的精度典型地位于5到100米之间。在一种被称为实时动态(RTK)的优选方法中，对载波的相位求值以支持在两个接收机之间的相对定位。两个接收机其中之一是要被定位的用户接收机，而另一个接收机是被布置于已知位置的参照接收机。参照接收机的位置被认为是非常准确的。基于载波信号相位的定位，实际上是在此两台接收机之间的相对定位。其基于用于形成双差观测的载波测量和PRN码测量二者。涉及载波相位的可观测的双差是在两个接收机处的特定卫星信号的载波相位之差，与在两个接收机处的另一颗卫星的信号的载波相位之差的比较。相应地， 获得涉及PRN码的可观测的双差。当仅考虑对于两个接收机和不同卫星的差值时，在卫星信号中的例如由于噪声水平、大气扰动、多径环境和卫星几何学(satellite geometry)造成的不同误差被抵偿。因而，可利用可观测的双差以确定接收机彼此之间的相对位置。由于参考位置的地点是精确已知的，可将所确定的相对位置进一步转换为绝对位置。对载波相位的求值将面临在计算上具有挑战性的任务，但其支持在厘米或分米级别精度的定位。虽然当形成双差时，许多误差源都被抵偿，整数的模糊依然存在于可观测的载波相位中。当使用单频接收机时，在所描述的基于载波相位的定位中，解决这些模糊是最重的计算负担和最消耗时间的任务。由于使用多重频率可降低涉及基于载波相位的定位的计算负载，因此可通过用例如GPS中的Ll和L2的不同的载波频率对信号求值以显著地加速基于载波的定位。起初，此类基于载波的定位主要为通常装备双频接收机的测地学用户所使用。而为个人用途而使用GNSS定位的用户通常仅拥有单频接收机。利用可观测的双差的GNSS接收机的相对定位已在例如美国专利6，229，479 Bl中描述。
发明内容
本发明扩展了相对定位的可用性。I.根据本发明的第一方面，提出了一种包括GNSS系统接收机和无线通信模块的组件，该GNSS系统接收机适用于接收来自至少一颗卫星的信号，该无线通信模块适用于接入无线通信网络，并适用于与至少一个其他组件交换有关由该GNSS接收机所接收的来自至少一颗卫星的卫星信号的信息，用于实现确定该组件相对于至少一个其他组件的位置。本发明的第一方面基于如下考虑，S卩，存在一些情况，其中，期望相对用户位置的厘米或分米级别精度。本发明的第一方面进一步基于如下考虑，在一方面，此种精度无法通过单频GNSS接收机实现。如果通过将使用传统GNSS定位所获得的用于两个接收机的位置信息相减而确定两个GNSS接收机之间的距离，那么，通常可实现在5米和150米之间的精度。然而，作为举例，当试图在人群中定位朋友或小孩时，这样的精度无法令人满意。另一方面，在已知准确位置的能允许更精确相对定位的参考台并非全球可用的。因此，提出了耦接到各GNSS接收机的无线通信模块之间能够实现的精确相对定位。本发明的第一方面的优点是，对有关卫星信号的信息的交换能够实现对两个或更多组件的精确相对定位。来自若干接收机的有关卫星信号的可用信号能够实现在厘米或分米级别精度的距离测量和相对定位。如果精确参考位置可用，可将相对定位转换为绝对定位。因而，所提出的方法为定位装备有GNSS接收机的无线通信模块用户提供了新的选择。 其无需额外的硬件。仅需要在GNSS接收机之间的通信和对测量数据的处理，至少前者利用了由无线通信模块所提供的便利。在本发明第一方面的实施方式中，组件进一步包括处理元件，处理元件适用于通过比较对由该组件和至少一个其他组件所接收的信号的测量而确定该组件相对于至少一个其他组件的至少一个位置，例如通过形成本领域已知的双差。如上所述，双差的使用消除了卫星信号中的多种误差。在初始化期间，可用当前的无线通信模块管理所需的额外数据处理负载。当成功的初始化之后，定位所需要的数据处理负载是可忽略的。可实现为专用模块的处理元件可以运行例如定位软件。其还可以运行任何其他涉及定位的软件，以及甚至与定位无关的软件。来自诸如GPS、GALILE0和/或GL0NASS的一种或多种GNSS系统的信号，可被用于创建位置信息。所提出的对卫星信号的比较可基于例如来自不同系统的信号。而且，GNSS 接收机可以是多频GNSS接收机，这样可对多种频率执行分别的比较。这样降低了用于可能的整数模糊解算的劳动强度。在本发明第一方面的另一个实施方式中，所提出组件的处理元件适用于使用从外部源接收的辅助数据，用于至少确定该组件的相对位置。也可接收来自不同的源的辅助数据。另一方面，组件可包括适用于生成由至少一个其他组件所使用的辅助数据的处理元件，然后向该至少一个其他组件传输该辅助数据。在本发明第一方面的进一步实施方式中，组件还包括至少一个传感器。此种传感器可提供用于支持对组件的定位的测量数据。例如，气压计可提供可用于支持位置计算的有关组件的当前高度的信息。举例而言，加速度计或陀螺仪可提供可在GNSS接收机中为载波周跳补偿而使用的测量数据。在本发明第一方面的进一步的实施方式中，可使无线通信模块适用于使用经由无线通信网络的链路与至少一个其他模块交换有关卫星信号的信息，该链路例如蜂窝通信系统链路。此类无线通信系统链路可包括例如数据呼叫连接或类似于通用分组无线业务 (GPRS)连接的分组交换连接，对于分组交换连接，数据被插入到数据分组中。蜂窝链路可等同地包括短消息(SMQ连接，多媒体(MMQ连接，或控制信道连接。在后面的情况中，可为定位消息传送而保留控制信道的部分容量。使用用于支持所提出的定位的控制信道将特别快速的实施定位。蜂窝链路是能够实现两个或更多组件间通信的最便捷的方式。然而，可选地，也可以使用诸如无线局域网(WLAN)连接、Bluetooth (蓝牙)连接、 超宽带(UWB)连接或红外连接的非蜂窝链路。非蜂窝链路的优势在于其将在蜂窝系统中的负载减到最小。在空地或户外，非蜂窝链路可在高达几百米的距离上有效。对于诸如测量建筑物的拐角之间的距离、人与人之间的距离、用于比赛的距离等多种相对定位应用，这样的范围是足够的。然而，由于在室内或受遮蔽的环境中非蜂窝系统可能存在问题，所以也可以实现对蜂窝和非蜂窝链路二者的使用，以确保总是能够选择所涉及的组件之间的最优的通信。组件甚至可以使用超过一种连接类型同时建立两个或更多连接。因而，可以防止在特定通信中的错误或问题，并同时最小化在通信网络中的负载。举例而言，一些在比赛中加以利用的、使用相对定位的组件可通过GPRS和使用WLAN或蓝牙的其他方式而连接。根据本发明第一方面的组件的GNSS接收机和无线通信模块可被集成到单一设备中，或以独立的设备而实现。举例而言，可将GNSS接收机作为附属设备而附接到无线通信模块。可由任何合适的数据链路实现该附接，例如，固定电缆，蓝牙链路，UWB链路或红外链路。另一方面，可相对简单地实现附件GNSS接收机。另一方面，整体的解决方案对用户来说更加方便，因为他/她仅需要携带单一的设备。此外，GNSS接收机和无线通信模块可使用独立的资源或一种或多种共享的资源。 举例而言，可将天线、RF前端、实时钟、参考振荡器和/或电池实现为用于GNSS接收机和无线通信模块的共享资源。涉及对用于两个组件的振荡器校准的可用共享参考频率，参看美国专利5，841，396,6, 002，363和5，535，432，此处将其以引用的方式并入。如果定位计算将在组件内部执行，其所需要的数据处理也可用共享资源实现。共享的处理资源可以是例如无线通信模块的资源，GNSS接收机向其提供未处理的测量数据。在示例性的实现中，GNSS接收机基本上仅包括天线和RF前端，即，该GNSS信号处理的模拟部分。所有其余的功能，包括例如信号捕获、跟踪、伪距及伪距率测量、定位计算等，由软件实现。该软件可由诸如ARM处理器的微处理器或由诸如INTEL 处理器的通用处理器运行。也可以例如组件的蜂窝或非蜂窝无线通信模块的组件的另一个模块中使用或共享该处理器。GNSS接收机可被集成到具有无线通信模块的相同外壳中，但并不是必须。在一个示例性的实现中，GNSS接收机和例如蜂窝引擎的无线通信模块被集成到同一个印刷线路板 (PW^上。在一个可选的示例性实施方式中，GNSS接收机实现为独立的芯片或芯片组。在芯片组的情况中，一个芯片可以提供例如所需要的RF处理，而另一个芯片提供所需要的基带处理。如果GNSS接收机实现为独立的芯片或芯片组，可通过诸如I2C、UART、SPI等硬件接口将其连接到无线通信模块。在本发明第一方面的进一步的实施方式中，无线通信模块包括适用于实现与GNSS 接收机通信的应用编程接口(API)。依靠该API，可以实现特别是如下的功能从GNSS接收机向无线通信模块转发数据，向固定的服务器和/或另一个组件发送数据，从固定服务器和/或另一个组件接收数据，只要需要位置计算，在该组件或其他一些地方控制位置计算， 和/或控制存储有关所接收到的卫星信号的数据的存储器。专用的API的优势在于其简化了在组件中的控制任务。用这种方式，可以更简单的控制存储器和数据处理，因而可实现对存储器和时间的节省。特别地可用软件实现该API。对于存储这样的API软件，仅需要例如小于IK比特的少量的存储器空间。GNSS接收机可用特定格式向该API发送数据，例如使用在“用于差分GNSS服务的 RTCM推荐标准”(海事无线电技术委员会104号RTCM特别委员会，2. 2版，1998年1月15 日)中定义的RTCM格式。在本发明第一方面的进一步实施方式中，组件包括适用于将有关由该组件或由另一个组件所接收的卫星信号的信息存储到存储元件的处理元件。该存储元件可以是例如可移除媒介的一部分、无线通信模块的一部分或GNSS接收机的一部分。该存储元件可以相当小，其可以提供例如小于IK字节的存储器。但是应该理解，也可以使用较大的存储器。如果比较来自不同GNSS接收机的测量数据，必须按时间对齐数据，或测量必须同步。如果将测量数据存储在至少一个组件中，这是易于实现的。
在创建任何位置信息之前，甚至在定位启动之前，可将测量数据存储在存储元件中。在这种情况下，当定位启动时，已经有大量的测量数据开始可用。为创建位置信息而使用来自过去时间的测量数据也被称为回溯。在存储器中存储测量数据还允许缩短用于产生相对位置信息所需要的时间，因为对于定位计算有足够的测量数据立即可用。而且，存储器允许提高信息在精度和可靠性方面的质量，同时维持短的定位时间。所缓冲的测量数据使得在计算出单独的位置解之前收集测量数据成为可能。将与卫星信号有关的数据存储到存储器中也有利于此数据在任何通信链路上并以任何格式向诸如其他组件或一些服务器的一个或多个接收端的分发或传送。 举例而言，通过这种方式，可以容易地与任意数量的参与者共享测量集。对于与存储元件交换数据，可使用诸如蜂窝或非蜂窝连接的任意类型的连接。而且，可使用诸如SMS、MMS等的任意种类的消息格式。在本发明第一方面的进一步的实施方式中，无线通信模块包括适用于使用户能够控制对组件的定位的用户接口。这种用户接口有利于对经由无线通信模块的基于GNSS的定位的使用。由用户接口提供的控制选项可包括对适用于确定组件相对于至少一个其他组件的至少一个位置的处理元件的控制。由用户接口提供的控制选项可进一步包括改变对组件的定位的精度级别。由用户接口提供的控制选项可进一步包括调整隐私设定，其能够实现对允许或可允许哪些其他组件接收有关该组件的地点信息的选择。就用于交换信号或数据的用户接口而言，可以使用蜂窝链路或另一种链路，例如， GPRS连接、数据呼叫连接、SMS或匪S连接、Bluetooth 连接、红外连接、WLAN连接和/或依靠诸如电缆的固定连接。由于相对定位可以非常准确，组件的用户可能希望确切地知道该组件被放置的物理地点。在本发明的进一步实施方式中，组件因而包括对该组件的此特定物理地点的指示。 当就该正在测量距离的“定位地点”通知用户时，他/她将确切地知道在测量哪些物理地点之间的距离。特别地，可由诸如在无线通信模块中的软件实现该用户接口。在本发明第一方面的进一步实施方式中，组件的处理元件适用于对可从特定卫星获得的导航数据求值。导航数据可用于支持由全球导航卫星系统接收机所接收的卫星信号的信号捕获。特别地，导航数据可以是由定位服务器提供给组件的长期导航数据。在卫星信号捕获中对长期导航数据的使用已经在例如美国专利6，587，789中加以描述，此处以引用的方式将其并入。在本发明第一方面的进一步实施方式中，组件的处理元件适用于对该组件所处地点的可用的地形模型求值。地形模型可用于支持对由全球导航卫星系统接收机所接收的卫星信号的信号捕获，对由全球导航卫星系统接收机所接收的卫星信号的跟踪，和/或对该组件相对于至少一个其他组件的位置的确定。在基于卫星的定位的范围内对地形模型的使用已经在例如美国专利6，429，814和6，590，530中描述，此处以引用的方式将其并入。对于本发明第一方面，进一步提出包括至少两个所提出的组件的系统。优选地，该系统包括另外的无线通信网络以实现组件间的链路。此外，可选地，该系统包括适用于支持对至少一个该组件定位的定位服务器。
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在包括定位服务器的此类系统的一个实施方式中，该服务器包括处理装置，其适用于再生对于各卫星可用的导航数据，并适用于提供该导航数据用于支持对卫星信号的捕获。可基于对卫星信号的长期观察而实现该再生。对导航数据的再生已经在例如美国专利 6，651，000，6，542，820和6，411，892中描述，此处以引用的方式将其并入。再生使得对导航数据的可用性的扩展成为可能，并对已知的辅助数据传送方法提供了可选实施方式。在此系统的另一个实施方式中，该服务器进一步包括适用于存储用于进一步使用的各个卫星的导航数据的存储器，由定位服务器的处理装置再生该导航数据。所存储的导航数据特别地可以是长期导航数据。此种长期数据及其使用已在例如美国专利6，560，534 中描述，此处以引用的方式将其并入。长期数据可被从服务器存储器中提取，并由该服务器使用，或被提供给一个组件。对于本发明第一方面，还提出了用于支持对组件的定位的方法，该组件包括GNSS 接收机和无线通信模块，其中GNSS接收机适用于接收来自至少一颗卫星的信号，以及其中无线通信模块适用于接入无线通信网络。该方法包括与至少一个其他组件交换有关从GNSS 的至少一颗卫星接收的信号的信息，用于实现对组件相对于至少一个其他组件的定位。所提出的单独的方法包括对应于所提出的组件的一个或多个所展示的实施方式的特征的功能的步骤。特别地，所提出的方法包括分别地提供API、提供用户接口和在存储元件存储中测量数据。可通过例如运行对应的软件而提供API和用户接口。对于本发明第一方面，还提出了用于支持对组件的定位的软件代码，该组件包括 GNSS接收机和无线通信模块，其中GNSS接收机适用于接收来自至少一颗卫星的信号，而其中无线通信模块适用于接入无线通信网络。当在组件的处理元件中运行时，该软件代码引起与至少一个其他组件交换有关从GNSS的至少一颗卫星接收的信号的信息，用于实现对组件相对于至少一个其他组件的位置的确定。所提出的单独的软件代码用于实现所提出的组件的任何一种所展示的实施方式的特征的功能。特别地，所提出的软件代码分别实现所提出的API、实现所提出的用户接口并控制存储测量数据的存储元件。II.根据本发明的第二方面，提出了支持对组件的定位的定位服务器。假设这些组件适用于接收来自GNSS的至少一颗卫星的信号。定位服务器包括适用于支持到至少两个组件的通信链路的通信装置。而且，定位服务器包括定位支持元件，其适用于接收来自至少一个第一组件的有关所接收的卫星信号的信息，以及适用于将该信息转发到至少一个第二组件以使至少一个第二组件能够确定其相对于至少一个第一组件的位置。也可以实现为专用模块的定位支持元件可包括例如处理元件和由该处理元件所运行的定位支持软件。本发明第二方面基于如下考虑，即，当组件为交换有关卫星信号的数据而互相通信时，这样的通信可能需要复杂且消耗时间的消息处理。因而，提出组件仅与相应地适合的定位服务器通信，用于交换创建定位信息所必需的信息。本发明的仅与定位服务器通信的第二方面的优点是，比与一个或甚至几个其他组件通信更加简单并且时间效率更高。而且，定位服务器允许匿名互操作，即，所涉及的组件的用户无需彼此了解。在直接蜂窝或非蜂窝通信中，相反，这是绝对必要的。匿名互操作也避免了对于组件搜索各自的可能适合并且希望相对定位的其他组件的必要性。可以使用特定的格式交换卫星信号相关的数据，例如，用上面提到的RTCM格式。
继而，可由第二组件直接地或再次通过定位服务器向第一组件提供有关所确定的位置的信息。一些组件可以是被动的，即，其仅能够传送有关所接收的卫星信号的信息以及接收经计算的位置信息。在本发明第二方面的一种实施方式中，定位服务器还包括辅助数据组件，其适用于经由通信装置向组件提供辅助数据，用以支持基于所接收的卫星信号的对该组件的定位。如果组件以与传统GNSS接收机相同的方式工作，其需要有关卫星的轨道信息以创建位置信息。在信号较弱的条件下，组件可能无法从所接收卫星信号中的导航数据中获得此信息。因而，定位服务器可以向组件传送诸如GPS中的星历和历书数据的辅助数据。辅助数据也可以包括轨道信息之外的其他信息，诸如参考时间、参考位置或卫星完整性信息。辅助数据适用于加速定位，并且其可以提高GNSS接收机的灵敏度。组件也可以创建例如用于由其他组件所使用的辅助数据，并将其发送给定位服务器。在本发明的第二方面的另一个实施方式中，定位服务器进一步包括适用于通过对由此组件的用户所提供的隐私设定求值而确定条件的隐私元件，在该条件下可以与特定组件交换数据。由于该服务器从一个组件向另一个传送消息，其将引起隐私问题。如果第一组件的用户请求与第二组件的相对定位，第二组件的用户必须或者在“友好用户”列表中包括第一组件的用户，或者向第一组件给出许可。第二组件也可以具有其不希望与他/她在定位中互操作的用户的黑名单列表。定位服务器可接收来自组件的此类隐私数据，该数据可作为例如定位相关消息的一部分、独立的隐私消息，或当需要时请求而得。对于本发明第二方面，还提出了包括至少一个根据本发明第二方面的定位服务器和至少两个组件的系统，该组件适用于从GNSS系统的至少一颗卫星接收信号，以及该组件适用于与至少一个定位服务器建立通信链路。对于本发明的第二方面，还提出了用于支持对组件的定位的方法。假设该组件适用于接收来自GNSS系统的至少一颗卫星的信号。该方法包括在定位服务器从至少一个第一组件接收有关所接收的卫星信号的信息，并将此信息向至少一个第二组件转发，用以使该至少一个第二组件能够确定其相对于至少一个第一组件的位置。该方法的实施方式可包括对应于根据本发明第二方面的定位服务器的所展示的一种或多种实施方式的特征的功能的另外步骤。对于本发明的第二方面，还提出了当在定位服务器的处理元件中运行时，实现根据本发明第二方面所提出的方法的功能的软件代码。III.根据本发明的第三方面，提出了支持对组件的定位的进一步的定位服务器。再次假设该组件适用于接收来自GNSS系统的至少一颗卫星的信号。定位服务器包括通信装置和定位元件，该通信装置适用于支持到至少两个组件的通信链路，而该定位元件适用于接收来自至少两个组件的有关所接收的卫星信号的信息，并适用于计算至少两个组件相对于彼此的位置。也可由专用模块实现的定位组件可包括例如处理元件和由该处理元件所运行的定位软件。本发明的第三方面出于如下考虑，S卩，用于组件的定位计算不必在可能具有有限的处理能力和电池容量的组件中完成，特别地，如果该组件是移动组件。所提出的能够与至少两个组件通信的定位服务器包括用于基于有关卫星信号的信息而确定两个组件相对于彼此的位置的处理装置。本发明第三方面具有允许在组件处显著地节省数据处理能力和时间的优点。在本发明第三方面的一种实施方式中，定位元件还适用于向至少两个组件中的至少一个和/或向第三方设备提供有关所确定的位置的信息。第三方也可直接与组件通信。 但定位服务器有利于与第三方的互操作。在本发明第三方面的另一个实施方式中，定位组件还适用于生成与至少两个组件中至少一个的运动有关的信息，并适用于向至少两个组件中的至少一个和/或第三方设备提供此另外信息。第三方可使用定位和/或运动有关的数据，用以提供包括例如移动多用户比赛的多种服务或应用。对于本发明的第三方面，还提出了包括根据本发明第三方面的至少一个定位服务器和至少两个组件的系统，该组件适用于接收来自GNSS系统的至少一颗卫星的信号，而该组件还适用于与至少一个定位服务器建立通信链路。对于本发明的第三方面，还提出了用于支持对组件的定位的方法。假设该组件适用于接收来自GNSS系统的至少一颗卫星的信号。该方法包括在定位服务器处接收来自至少两个组件的有关所接收的卫星信号的信息，并计算该至少两个组件相对于彼此的位置。 该方法的实施方式可包括对应于根据本发明第三方面的定位服务器的一种或多种所展示的实施方式的特征的功能的另外步骤。对于本发明的第三方面，还提出了当在定位服务器的处理元件中运行时，实现根据本发明第三方面所提出的方法的功能的软件代码。IV.根据本发明的第四方面，提出了支持对组件的定位的固定单元。再次假设该组件适用于接收来自GNSS的至少一颗卫星的信号。固定单元包括适用于接收来自布置在已知地点的GNSS接收机和来自至少一个组件的有关所接收的卫星信号的信息的定位服务器。 定位服务器还适用于基于所接收的有关卫星信号的信息和基于GNSS接收机的已知地点而计算至少一个组件的绝对位置。定位计算可由例如运行定位软件的处理元件实现。也可以将此类处理元件以专用模块实现。本发明的第四方面基于如下考虑，S卩，除了精确相对定位，在许多情况下，可能需要精确绝对定位。因而，提出使参考地点的精确位置和有关此地点所接收卫星信号的信息对于服务器单元可用。因而，服务器单元能够确定组件和该参考地点之间的相对位置，并基于参考地点的已知精确位置确定该组件的精确绝对位置。本发明第四方面的优点是其支持对组件的绝对定位。绝对定位可通过多种方式服务用户，并且其能够实现多种应用。所提出的绝对定位具有组件不依赖于由另一组件为确定其位置而进行的测量的进一步的优点。仅需的额外努力是找到至少一个参考接收机的确切位置。在本发明第四方面的一种实施方式中，固定单元包括至少一个GNSS接收机。GNSS 接收机被布置于已知位置，并适用于从GNSS的至少一颗卫星接收信号，而且适用于向定位服务器提供有关所接收的卫星信号的信息。GNSS接收机可附接于定位服务器或集成于定位服务器，但同样地，可位于与定位服务器有一定距离的地方，并依靠任何合适的通信链路耦
1接到定位服务器。在本发明第四方面的进一步实施方式中，所提出的固定单元的定位服务器适用于接收来自多个GNSS接收机的有关所接收的卫星信号的信息，其可以但并非必须形成所提出的固定单元的一部分。继而，定位服务器可适用于为至少一个组件确定最接近的一个 GNSS接收机。而且，其可适用于基于从至少一个组件和从所确定的最接近的GNSS接收机所接收的有关卫星信号的信息，以及基于有关GNSS接收机的已知地点的信息而计算至少一个组件的绝对位置。已知参考地点不应该离要被定位的组件太远。当许多GNSS接收机耦接到定位服务器时，可通过单一的定位服务器覆盖较大的服务区域。对于本发明的第四方面，还提出了包括根据本发明第四方面的至少一个固定单元和至少一个组件的系统，该组件适用于接收来自GNSS的至少一颗卫星的信号，并适用于建立与至少一个固定单元的定位服务器的通信链路。对于本发明的第四方面，还提出用于支持对组件的定位的方法。假设该组件适用于接收来自GNSS的至少一颗卫星的信号。所提出的方法包括在定位服务器处接收来自至少一个组件的有关所接收的卫星信号的信息，以及从布置在已知地点的至少一个GNSS接收机接收有关所接收到的卫星信号的信息。该方法还包括基于所接收到的有关卫星信号的信息以及基于全球导航卫星系统接收机的已知地点而计算至少一个组件的绝对位置。该方法的实施方式可包括对应于根据本发明第四方面的固定单元的一种或多种所展示的实施方式的特征的功能的另外步骤。对于本发明的第四方面，还提出当在固定单元的定位服务器的处理元件中运行时，实现了根据本发明第四方面所提出的方法的功能的软件代码。在本发明第四方面的变体中，固定单元的定位服务器自己无法确定绝对位置。而是，其将在GNSS接收机处所接收的有关卫星信号的信息连同有关该GNSS接收机的已知地点的信息一起转发给至少一个组件，用于使组件能够确定其绝对位置。可通过例如运行定位支持软件的处理元件实现对信息的收集和转发。也可将处理元件实现为专用模块。应该理解，也可以在固定单元中、在系统中、在方法中和在软件代码中实现此变体。这些实施方式对应于为本发明第四方面所描述的实施方式。然而，涉及到本发明第四方面的变体，应该注意，服务器通常能提供比例如移动组件的无线通信模块更多的计算能力。V.根据本发明的第五方面，提出了用于支持对组件的定位的定位服务器网络。假设该组件适用于接收来自全球导航卫星系统的至少一颗卫星的信号。所提出的定位服务器网络包括多个适用于彼此通信的定位服务器。每个定位服务器还适用于建立到一个或多个组件的连接。可通过例如运行定位支持软件的处理元件而在每个定位服务器中实现该通信。 也可以将处理元件实现为专用模块。本发明的第五方面基于如下考虑，即，定位服务器就其计算能力、覆盖面积以及部分地就其易用性方面可能受到限制。因而，提出将若干定位服务器在网络中彼此连接，这些服务器可以在网络中交换信息。本发明第五方面的优点是定位服务器网络以多种方式实现定位服务器之间的互操作。在本发明第五方面的一种实施方式中，网络的每个定位服务器适用于为各自所连接的组件基于有关由该组件所接收的卫星信号的信息而执行定位计算。当必须同时为许多组件执行定位计算时，定位服务器可能达到其计算能力的极限。因此，至少一个定位服务器还适用于也为连接到其他定位服务器的至少一个的组件而执行至少一部分定位计算。因而，在定位服务器其中之一比其余定位服务器中之一的负载更大的情况下，定位服务器可分摊其计算负载。在本发明第五方面的另一种实施方式中，网络的定位服务器适用于彼此交换有关由连接到至少一个定位服务器的组件所接收的卫星信号的信息。因而，可将连接到定位服务器其中之一的组件变为对其他定位服务器可见。作为结果，连接到不同定位服务器的组件可彼此定位。因而，增加了相对定位的有效性。在本发明第五方面的另一种实施方式中，网络的至少一个定位服务器的绝对位置可用。而且，至少一些定位服务器适用于接收来自GNSS的至少一颗卫星的信号。如果无法知道组件所直接连接的定位服务器的绝对位置，该组件可利用所确定的定位服务器之间的相对位置，从网络的另一台定位服务器请求绝对位置。因而，此实施方式使绝对定位具有更广泛的有效性。对于本发明的第五方面，还提出包括根据本发明第五方面的定位服务器网络和至少一个组件的系统。该组件适用于接收来自GNSS的至少一颗卫星的信号，并适用于与定位服务器网络的定位服务器建立通信链路。对于本发明的第五方面，还提出了用于支持对组件的定位的方法。假设该组件适用于接收来自GNSS的至少一颗卫星的信号。该方法包括在定位服务器网络的至少两个定位服务器之间交换信息，用以支持在至少一个组件处的定位，该组件适用于与一个定位服务器建立通信链路。该方法的实施方式可包括对应于根据本发明第五方面的网络的定位服务器的一种或多种所展示的实施方式的特征的功能的另外步骤。对于本发明的第五方面，还提出了用于支持对组件的定位的软件代码，该组件适用于接收来自全球导航卫星系统的至少一颗卫星的信号。当在定位服务器网络的定位服务器的处理元件中运行时，该软件代码实现下列步骤与定位服务器网络中的至少一个其他定位服务器交换信息用以支持对至少一个组件的定位，该组件适用于建立与定位服务器网络的定位服务器的通信链路。该软件代码的实施方式可实现对应于根据本发明第五方面的网络的定位服务器的一种或多种所展示的实施方式的特征的功能的另外步骤。VI.本发明的所有方面的组件可以是或者固定单元或者移动单元。本发明的所有方面的无线通信模块可以是例如蜂窝引擎或终端，或者WLAN引擎或终端等。蜂窝终端可以是蜂窝电话或任何其他类型的蜂窝终端，例如包括用于经由蜂窝网络建立链路的装置的膝上电脑。应该理解，可将所提出的任何软件代码都存储在软件程序产品中。可使用例如数据呼叫连接、GPRS连接或其他一些分组交换连接、SMS连接、MMS连接或WLAN连接的任何类型的无线连接而实现任何所提及的定位服务器和组件之间的通
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除了能实现的绝对定位，能实现的相对定位也可在多种不同情况下加以利用。例如，其可用于在人群中搜寻或者查找小孩或朋友等的地点。其还可进一步用于查找例如在停车场中的车辆的设备的地点。其还可以进一步用于对朋友、对运动员、对比赛者或小孩等的紧密追踪。例如，可在显示屏上将被追踪组件的路线对实施追踪的移动用户变为可见。当规划建筑或建设建筑等时，该相对定位还可以进一步用于测量距离。如果两个组件之间的距离已知，用户可以利用该信息帮助对位置信息的创建。这尤其应用于两个或多个组件间的间距为0或者非常接近于0的情况。准确的距离测量之外，所提出的相对定位也可用于产生多种其他位置相关的信息。此类信息可包括例如准确方向测量。例如，可准确地测量相对于卫星的方位角和高度角，并将其用于方向测量。在所涉及的GNSS接收机其中之一是固定的的情况下，其他有用的信息包括角速度测量、差别间距测量、相对速度测量和绝对速度测量。此外，能实现的定位可用于估计两个组件的运动轨迹焦点，或用于估计两个组件的碰撞时间或相遇时间。组件可包括例如软件代码，其适用于估计组件和/或至少一个其他组件的绝对速度、组件和至少一个其他组件之间的相对速度、组件和至少一个其他组件之间的角速度、组件和/或至少一个其他组件的轨迹、组件和至少一个其他组件之间的轨迹、组件和至少一个其他组件的相遇时间、组件和至少一个其他组件的相遇地点、和/或组件和/或至少一个其他组件的运动方向。可通过例如用户接口向组件的用户可选地连同地图等而展示该估计，或将该估计用于其他一些目的。
通过下文连同附图加以考虑的详细描述，本发明的其他目的和特征将变得明了。图1是根据本发明的实施方式的系统的原理图；图2是示出了在图1的系统中确定相对位置的流程图；图3是示出了形成图1的系统中的移动单元的第一选项的原理图；图4是示出了形成图1的系统中的移动单元的第二选项的原理图；图5是示出了形成图1的系统中的移动单元的第三选项的原理图；图6是示出了形成图1的系统中的移动单元的第四选项的原理图；图7是示出了图1的系统中的移动单元中的API的原理框图；图8是示出了在图1的系统中的存储器中存储测量数据的第一方法的原理图；图9是示出了在图1的系统中的存储器中存储测量数据的第二方法的原理图；图10是示出了在图1的系统中的存储器中存储测量数据的第三方法的原理图；图11是示出了对图1的系统中的用户接口加以使用的流程图；图12是示出了在图1的系统中的移动单元上的定位点；图13是示出了对用于支持在图1的系统中的移动单元之间的数据交换的服务器的使用的原理框图；图14是示出在图1的系统中，对提供计算能力的服务器的使用的原理框图；图15是比较绝对和相对定位的原理图；图16是示出了对图1的系统中对绝对定位的支持的原理框图；图17是示出了对用于在图1的系统中定位的服务器网络的使用的原理框图18是示出了对图1的系统中的绝对位置的链式确定的原理框图。
具体实施例方式图1展示了系统的概貌，在该系统中通过举例的方式可实现本发明的四个方面。 该系统允许至少确定移动单元的相对位置。系统包括多个移动单元1，在图1中示出其中两个。每个移动单元1包括互相耦接的蜂窝电话2和GNSS接收机3。GNSS接收机3能够接收由属于一个或多个例如GPS和 GALILEO的GNSS的卫星S1、S2所传送的信号。两个移动单元1的GNSS接收机3是空间上分离的，例如，相距10公里。应该理解，诸如100公里的更大距离也是可能的，但该距离越短，可认为相对定位的性能将会越好。在图1中，由位于GNSS接收机3之间的虚基线指示该距离。不同的移动单元1的蜂窝电话2能够使用蜂窝链路或非蜂窝链路彼此通信。该系统还包括彼此互连的多个定位服务器4、5、6。移动单元1的至少一个能够接入至少一个服务器4。服务器其中之一 4还链接到固定的GNSS接收机7，GNSS接收机7被放置在已知地点。此外，可将第三方设备8耦接到服务器其中之一 6。现在将结合图2到18描述可在该系统中实现的本发明的不同方面。图2是示出了示例性的对图1的系统中的移动单元1的相对定位的流程图。假设要确定第一移动单元1相对于第二移动单元1的相对位置。在图2的左侧展示了被称为用户移动单元的第一移动单元的操作。在图2的右侧展示了被称为参考移动单元的第二移动单元的操作。首先，用户移动单元生成并向参考移动单元传送初始化请求。参考移动单元接收该请求。两个移动单元的GNSS接收机3如普通的GNSS接收机一样工作。即，他们捕获、跟踪和解码卫星信号。此外，他们能够以已知的方式计算独立的位置。当传送初始化请求时，两个移动单元的GNSS接收机3还实施编码测量和载波相位测量。在两个移动单元上对来自至少两颗不同的卫星S1、S2的信号实施这些测量。两个移动单元的编码测量和载波相位测量必须对齐。即，在用户移动单元处在特定时间点作出的测量必须与在参考移动单元处在相同时间点作出的测量对齐。如果这是不可能的，那么，在一个接收机处在特定时间点作出的测量必须被外推或内插，以便将这些测量与另一个接收机的测量同步。参考移动单元向用户移动单元发送测量结果。用户移动单元接收这些测量结果并将其与自己的测量结果对齐。接下来，用户移动单元使用所对齐的结果，用以形成新的可观察的载波和编码测量。为此，用户移动单元为每路卫星信号形成两个移动单元之间的单差(SD)。特定卫星Sj的载波相位的单差是在由参考移动单元的GNSS接收机3测量的卫星Sj的载波相位和由用户移动单元的GNSS接收机3测量的卫星Sj的载波相位之间的差。类似地，特定卫星Sj的编码的单差是在参考移动单元的GNSS接收机3测量的卫星Sj的编码与用户移动单元的GNSS接收机3测量的卫星Sj的编码之间的差。这两者都可被简化如下SD(j) = signal (Sj->用户移动单元的GNSS接收机)-signal (Sj->参考移动单元的GNSS接收机)
其中，SD(j)是对于特定卫星Sj的载波相位或编码的单差。在图1的例子中，j可以取值1和2。接下来，用户移动单元通过将为不同卫星Si、Sj所确定的单差相减，而分别形成对于编码和载波相位的双差(DD)。这可被简化如下DD = SD(j)-SD(i)= [signal (Sj->用户移动单元的GNSS接收机)-signal (Sj->参考移动单元的 GNSS接收机)]-[signal (Si- >用户移动单元的GNSS接收机)-signal (Si- >参考移动单元的GNSS接收机)]其中，DD是对于特定的卫星对Si和Sj的载波相位或编码的双差。在图1的例子中，j可以等于1而i可以等于2。继而，可如本领域已知的使用双差产生平滑编码测量。接下来，用已知方式计算浮点解。可在用已知方式进行的整数模糊度解算中进一步处理浮点解。当求解出模糊度之后，可执行非常精确的相对定位。然而，由于模糊度解算是消耗时间的任务，也可以直接使用浮点解。因而，在图2中仅用虚线指出执行整数模糊度解算的步骤。使用该浮点解可达到的精度大约是30到60厘米，而用成功的附加整数模糊度解算可达到的精度是在厘米级。继而，处理结果可被用于形成伪距或距离，并用于以已知方式由伪距或距离计算用户移动单元的相对位置。最终，可向参考移动单元传送该位置信息，或由参考移动单元接收该位置信息。应该理解，可将定位扩展到多于两个移动单元。此外，可对由相同卫星发出但使用不同频率的信号求值。而且，可对来自多于两颗卫星的信号求值。所描述的在用户移动单元和参考移动单元之间的传输可利用多种通信链路。当可用的时候，可以使用例如类似于无线LAN连接、Bluetooth 连接、UWB连接或红外连接的非蜂窝链路。当在特定环境中此类连接出现问题时，可使用蜂窝链路替代。蜂窝链路依赖于经由蜂窝通信网络(未示出)的移动单元1的蜂窝电话2之间的常规连接。 蜂窝链路可利用例如数据呼叫连接、GPRS连接、SMS连接、匪S连接或经由控制信道的连接， 在GPRS连接中，定位数据被插入数据分组。如果涉及多于两个移动单元1，也可在不同移动单元之间使用不同类型的链路。已提到，各个移动单元1的蜂窝电话2和GNSS接收机3彼此连接。这一点可通过多种途径实现。在图3到图6中展示了四种不同的实施方式。如图3中所示，移动单元1可以是单一设备，在其中集成了蜂窝电话2和GNSS接收机3。蜂窝电话2和GNSS接收机3还可以依赖于用于定位的共享资源30，特别地依赖于共享的数据处理单元。共享资源30可以是以任何方式包括的用于蜂窝电话、可能适用于定位目的的资源，或专用于定位目的所提供的资源。继而，GNSS接收机3将向共享资源30提供GNSS测量结果用以处理。然而，应该理解，如果要以操作传统GNSS接收机同样的方式操作GNSS接收机3，在GNSS接收机3中必须能够执行一些数据或信号处理。如图4中所示，可等同地实现蜂窝电话2和GNSS接收机3为独立设备。可将GNSS 接收机3实现为例如蜂窝电话2的附属设备。继而通过一些通信链路将GNSS接收机3耦接到蜂窝电话2。该通信链路可以是例如固定电缆、Bluetooth 连接、红外连接或超宽带连接。同样在这种情况中，蜂窝电话2和GNSS接收机3可利用共享资源30用于定位。尤其是，共享资源可被布置于蜂窝电话2中，GNSS接收机3向其提供GNSS测量结果。图5再次示出了移动单元1，其中将蜂窝电话2和GNSS接收机3集成到单一设备中。然而，在这种情况下，蜂窝电话2和GNSS接收机3包括用于定位的独立的资源50、51， 特别是独立的数据处理单元。独立资源50、51可交换经处理的数据和命令，而不仅是测量结果。最后，图6再次示出了作为独立设备的蜂窝电话2和GNSS接收机3。类似于图4 中的，蜂窝电话2和GNSS接收机3包括用于定位的独立资源50、51，其彼此交换经处理的数据和命令。应该指出，图1的系统的移动单元1不必都以同样方式实现。在移动单元1中，蜂窝电话2要与GNSS接收机3通信。图7是示出了本发明的示例性实施方式的框图，其中由专用应用编程接口 API实现此类通信。在图7中，移动单元1的蜂窝电话2包括用软件实现的API 70。API70是运行于蜂窝电话2中的定位应用71的接口。应用70、71 二者可由例如蜂窝电话2的独立处理元件50运行。定位应用71可实现例如结合图2所描述的计算。蜂窝电话2还包括通信装置 72。特别地，通信装置72可包括经由蜂窝通信网络实现通信的发射机和接收机。此外，其可以包含例如红外收发机、Bluetooth 收发机等。图7还展示了相同移动单元1的GNSS 接收机3、存储器73和传感器74。传感器74可以是例如气压计。当GNSS接收机3以例如RTCM格式的特定格式向蜂窝电话2发送有关定位的测量时，蜂窝电话2接收该消息并使用API 70对其进行解析。此外，API 70利用通信装置72使蜂窝电话2能够经由蜂窝或非蜂窝连接向定位服务器4、5、6和/或一个或多个其他移动单元1发送数据。此数据可包括由定位应用71基于由GNSS接收机3所提供的测量数据而创建的辅助数据。此外，API 70利用通信装置72使蜂窝电话2能够经由蜂窝或非蜂窝连接从其他移动单元1或定位服务器4、5、6接收数据。 API 70也可以实现接收来自传感器74的测量数据。通过例如气压计的测量提供了有关移动单元1的当前高度的指示，定位应用71可将该指示用于帮助位置计算。而且，API 70允许控制由定位应用71进行的位置计算，以及控制测量存储器73。测量存储器73可以是例如蜂窝电话2的存储器的部件。作为优选的，其可以是类似存储卡的可被灵活地插入电话2并被再次拔出的可移除媒介的部件。进一步作为优选地，测量存储器可以是GNSS接收机3的部件。测量存储器73可用于存储定位相关的消息和/或定位相关的数据。当在蜂窝电话2中创建任何位置信息之前，以及甚至当由来自用户或第三方的请求激活定位之前，可将测量结果也存储在存储器73中。这样确保当定位被激活时，该测量结果已经可用。使用在过去时间点的测量结果用于创建位置信息也被称为回溯。为能够执行相对定位，必须将来自两个或更多GNSS接收机3的测量结果在时间上对齐或同步，这可能需要对测量结果的外推，或对测量结果的其他调整。当测量结果预先存储在作为测量缓冲器的存储器中时，这是有利的。图8到10是通过举例的方式示出了不同的回溯可能性的图。
在图8中所展示的方法中，用户移动单元的GNSS接收机3在常规间隔执行编码和载波相位测量，编码和载波相位测量被存储在测量存储器73中。当在用户移动单元处激活定位时，向参考移动单元发送初始化请求。因此，参考移动单元的GNSS接收机3也开始编码和载波相位测量。当用户移动单元接收来自参考移动单元的测量数据时，将这些数据与存储在存储器73中的测量数据对齐。继而如结合图2所描述的使用两组测量数据以创建位置信息。在图9中所展示的方法中，参考移动单元1的GNSS接收机3在常规间隔执行编码和载波相位测量，编码和载波相位测量被存储在测量存储器73中。当在用户移动单元处激活定位时，向参考移动单元发送初始化请求。同时，用户移动单元的GNSS接收机3开始编码和载波相位测量。当接收到初始化请求时，参考移动单元向用户移动终端传输所存储的测量数据和新的测量数据。继而，用户移动终端如结合图2所描述的使用所接收到的测量数据和其自己的测量数据来创建位置信息。在图10中所展示的方法中，用户移动单元的GNSS接收机3在常规间隔执行编码和载波相位测量，编码和载波相位测量被存储在测量存储器73中。此外，某一参考移动单元的GNSS接收机3在常规间隔执行编码和载波相位测量，编码和载波相位测量被存储在测量存储器中。当在用户移动单元处激活定位时，向参考移动单元发送初始化请求。随后，参考移动单元向用户移动单元传送所存储的测量数据。当用户移动单元接收到来自参考移动单元的测量数据时，将这些测量数据与存储在用户移动单元的存储器73中的测量数据相对齐。继而如结合图2所描述的使用两组测量数据来创建位置信息。可由例如用户移动单元的用户利用移动单元的用户接口 UI来激活和/或控制移动单元1的定位。图11是示出了在此类用户接口和用户之间，涉及相对定位的精度的示例性对话的流程图。在左侧，展示了由用户接口在移动单元的显示器上展示的选项，而在右侧，指出了用户可能的选择。在初始化定位前，用户接口可能向用户询问相对定位的期望精度。用户可以选择例如10米的精度。当实现了该精度时，用户接口通知用户10米的期望精度已经实现，并向该用户询问现在是否要确定更高精度的相对位置。用户现在可请求例如更高精度的相对位置。当已经实现了更高的精度时，用户接口就有关所实现的精度(例如10厘米精度)通知用户。而且，用户接口向用户询问是否仍需要确定更高精度的相对位置。用户现在可能例如拒绝更高精度的定位，从而终止定位。通过选择精度，用户可影响例如定位所需的时间。例如通过改变所考虑的频率的数量，改变参考移动单元1的数量，使用或忽略整数模糊度解算等，可由移动单元1改变定位的精度。利用用户接口，继而，用户可设置期望精度级别，例如厘米级、分米级或N米级，其中N是可选择的整型。作为优选地或附加地，用户可设定将用于定位的时间，例如，最小、最大和默认时间。而且，可使用户能够定义优选的所要执行的动作，如果超出了预设时间，或者无法实现预设的或所选择的精度，则执行这些动作。如图11中的示例，一旦实现了期望精度级别，用户接口会询问用户是否希望继续拥有更高级别的精度。可被移动单元1的用户接口支持的用户控制选项还包括，例如，从定位服务器4或从至少一个其他移动单元1请求相对定位，在蜂窝电话2的显示器上显示地图或多幅地图，在可从显示器中看到的地图上查找移动单元1的地点，下载地图，下载能利用相对定位的应用和数据，下载对用于蜂窝电话2或者GNSS接收机3的移动定位软件的更新，在显示器上标记兴趣点(POI)，在显示器上标记其他移动单元1的位置，作为跟踪功能的一部分在显示器上标记移动单元1途经的路线和其他移动单元1途经的路线，下载、使用并创建类似于指引方向的导航方向，下载并使用其他定位应用等。用户接口也可以使参考移动单元的用户能够定义不同的隐私设置。参考移动单元的用户可定义例如他/她的相对定位对谁可见。实践中，这可通过例如将一些其他用户定义为“友好用户”而实现。“友好用户”不必请求许可以知晓参考移动单元的位置，而是自动地被提供GNSS测量结果。如果另一个请求GNSS测量数据的用户不是“友好用户”，则必须向被请求位置的用户要求许可。可经由通信连接请求许可，并可将其显示在参考移动单元的蜂窝电话2的显示器上。也可将某些用户定义为“被拒绝的用户”，在任何情况下，都不会向其传递位置。这样，用户不必为他们的请求所打扰。图12是示出了对移动单元1中的用户接口的示例性集成的原理图。移动单元1包括作为蜂窝电话2的部件的显示器120和键盘121。其还包括经由键盘121接收输入并经由显示器120展示信息和选项的UI应用122。UI应用122可由例如运行于蜂窝电话2的共享的或独立的资源30、50中的软件实现。UI应用122还能够为运行于共享的或独立的资源30、50、51中的定位应用71提供命令，并经由蜂窝电话2的通信装置72与其他设备通信。这些通信装置72可以与如结合图2所描述的用于在用户移动单元和参考移动单元之间通信的那些通信装置相同。通信装置72也可以实现与所展示的用于在用户移动单元和参考移动单元之间通信的相同类型的蜂窝和/或非蜂窝链路。通过移动单元1的物理地点的简单展示给出用户接口的附加外部部件125，其表示基于GNSS测量而被定位的移动单元1的确切部位。此信息对于具有厘米级别精度的定位是重要的。图2到图12涉及图1系统的移动单元1的实施方式，而图13到图18涉及图1系统的移动单元1与一个或多个定位服务器4、5、6的可能交互。然而，必须注意到，与此类定位服务器的交互并不是所提出的定位所要求的，而是实现了另外的选择。如上文所述，移动单元1可使用蜂窝或非蜂窝链路彼此直接通信。图13是展示了示范性可选实施方式的框图，其中每个移动单元1仅必须与定位服务器4建立连接用以交换测量数据。定位服务器4包括通信装置130，其实现与多个移动单元1以例如数据呼叫连接、 GPRS连接、SMS连接、匪S连接或WLAN连接的形式通信。每个移动单元1包括相对应的通信装置。此外，定位服务器4包括定位支持元件131、隐私检查元件132和辅助数据元件133。 每个这些元件131、132、133包括至少运行于服务器4的处理单元中的软件。当用户移动单元1对参与定位感兴趣时，其通知定位服务器4并提供其地点。定位服务器4以确认消息作为响应。移动单元1随后向定位服务器4以例如RTCM格式发送 GNSS测量数据。接下来，定位服务器4向用户移动单元1转发来自其他移动单元1的GNSS 测量数据。任何数据交换都在定位服务器4中经由其通信装置130实现，而任何定位相关的处理都由定位支持元件131实现。一旦经由定位服务器4接收到来自其他移动单元1的 GNSS测量数据，用户移动单元1执行结合图2所描述的计算以确定其相对位置。
继而，可由用户移动单元1向定位服务器4传递所确定的位置信息，定位服务器4 将该位置信息转发给其他所涉及的自己不执行位置计算的移动单元1。作为优选地，用户移动单元1也可以直接向另一个移动单元1发送所确定的位置信息。因而，一些移动单元 1可能是仅提供GNSS测量数据而自身不实现任何相对定位计算的被动移动单元1。由于定位服务器4在移动单元1之间传递机密信息，所以提供了隐私元件132。隐私元件132还包括软件存储空间。在该软件存储空间中，为每个移动单元1存储“友好用户”列表和“被拒绝的用户”列表。由定位服务器4的定位支持元件131以与前文对由移动单元1所存储的对应列表类似的方式利用这些列表。移动单元1可经由通信装置130向定位服务器4提供作为传送用于定位的消息的一部分的，作为专用隐私消息的，和/或基于定位服务器4的请求的隐私数据。随后，由例如接收此隐私数据的定位支持元件130对隐私元件132寻址。辅助数据元件133生成包括例如GPS系统的星历和历书数据、参考时间、参考位置或卫星完整性信息的辅助数据，并基于请求经由通信装置130向移动单元1提供这些数据。 移动单元1可在普通卫星定位中利用此信息。作为优选地，移动单元1可创建辅助数据并向定位服务器4提供该数据。在本发明的另一个示例性实施方式中，定位服务器不限于在移动单元之间转发有关定位的消息。其也可以为特定移动单元组创建自身的位置信息，以便减少在该移动单元处的处理负载。这在图14中示出。图14展示了定位服务器6、链接到定位服务器6的多个移动单元1和等同地链接到定位服务器6的第三方设备8。定位服务器6包括通信装置130和处理元件140。可由移动单元1其中之一请求或由第三方设备8请求而初始化对移动单元1的定位。在定位服务器6处经由通信装置130接收该请求并将其转发到处理元件140。处理元件140请求并随后接收经由通信装置130的来自多个移动单元1的GNSS测量数据。处理单元140运行定位软件，该定位软件确定移动单元1彼此之间的相对位置，并经由通信装置 130向所涉及的移动单元1和/或第三方设备8发送位置信息。确定相对位置包括如结合图2所描述的例如确定单差，确定双差，形成平滑双编码差、计算浮点解，执行整数模糊度解算、形成伪距或距离，以及计算该相对位置。第三方设备8可使用所得信息以提供不同的服务或应用。作为优选地，第三方设备8也可直接与移动单元1通信以接收有关其相对位置的信息。此外，处理元件140可创建并提供其他有关移动单元1的信息，例如，绝对和/或相对速度，角速度，估计轨迹，时间和/或估计的相遇地点，和/或移动单元1的方向。应该理解处理元件140也可以运行属于图13的定位支持元件131、隐私元件132 和辅助数据元件133的任何软件，以及在处理服务器中实现的任何其他软件。到目前为止，仅处理了对移动单元1的相对定位。然而在本发明的一些实施方式中，也允许可靠的绝对定位。图15示出了相对定位和绝对定位之间的差别。在图15的上半部，指示出用户移动单元的位置150和参考移动单元的假定位置 151。根据图2中所展示的方法，可以确定用户移动单元相对于参考移动单元的精确相对位置。然而，如果参考移动单元仅有关于其位置151的有偏差信息可用，那么可基于相对定位而确定的用户移动单元的任何绝对位置150也是有偏差的。在图15的下半部，指示出用户移动单元的位置152和参考移动单元的已知位置 153。根据在图2中所展示的方法，可确定用户移动单元相对于参考移动单元的精确相对位置。这里，还假设参考移动单元具有可用的关于其位置153的精确信息。因此，可基于参考移动单元的正确位置和所确定的精确相对位置而确定用户移动单元的正确位置152。由箭头指出了图15的上半部分中的有偏差的参考位置151与图15的下半部分中的正确的参考位置153之间的误差。该误差正好导致了用户移动单元位置150相对于精确用户移动单元位置152的相同误差。图16是示出了本发明示例性实施方式的框图，其中可确定移动单元的精确绝对位置。图16展示了连接有多个GNSS接收机7、160、161的定位服务器4。可将GNSS接收机7、160、161物理地连接到定位服务器4，其也可以彼此远离。此外，移动单元1被连接到定位服务器4。在定位服务器4处获知GNSS接收机7、160、161的准确地点。定位服务器4还能访问在这些GNSS接收机7、160、161处所执行的GNSS测量。当移动单元1向定位服务器4传送初始化请求时，定位服务器4首先确定位置上最接近于移动单元1的GNSS接收机7。继而，定位服务器4从多种所链接的移动单元1中接收GNSS测量数据，并从最接近的GNSS接收机7获得测量数据。基于所接收测量数据，定位服务器4确定移动单元1的相对位置。此外，定位服务器4确定移动单元1其中之一相对于GNSS接收机7的相对位置。 基于GNSS接收机7的准确地知道的地点，现在，定位服务器4还能够计算移动单元1的绝对位置。由于相对定位的精度可以非常高，所计算出的移动单元1的绝对位置的精度依赖于GNSS接收机7的已知位置的精度。优选地，定位服务器4可类似于参考图13所描述的，仅收集全部所需的信息，并向移动单元1其中之一提供该信息以执行计算。最后，如在作为举例的图1、图17和图18中所示，定位也可利用定位服务器4、5、6 互相连接的网络。图17展示了三个互相连接的定位服务器4、5、6的网络，网络可与例如在图1中示出的相同。可使用例如因特网连接、GPRS连接或WLAN连接等而使定位服务器4、5、6互相连接。每个定位服务器4、5、6能如结合图14所描述的为所附接的移动单元1实现定位计
笪弁。对于定位服务器其中之一 6，连接有包括移动单元1-1的大量的移动单元1。而对于另一个定位服务器5，仅连接有单一的移动单元1，即移动单元1-2。对于第三定位服务器 4，连接有包括移动单元1-3的两个移动单元1。由于到定位服务器4、5、6的移动单元1的不对等分布，定位服务器6可同定位服务器4和5分摊其计算负载。而且，定位服务器4、5、6彼此间可共享定位信息，以实现对连接到不同定位服务器4、5、6的移动单元1的相对定位。例如在图17中，移动单元1-2和1-3可利用位于定位服务器4和定位服务器5之间的用于交换由移动单元1-2和移动单元1-3所提供的必需 GNSS测量数据的链路而确定其相对位置。即使既不知道移动单元所链接的定位服务器的精确位置，也不知道连接到该定位服务器的GNSS接收机的精确位置，也可以支持对移动单元的绝对定位。如同将结合图18 而更详细解释的，如果已知任何一个定位服务器的精确位置或附接到任何一个定位服务器的GNSS接收机的精确位置，在这种情况下使用网络，可实现绝对定位。图18再次展示了三个定位服务器4、5、6的网络。每个定位服务器4、5、6包括允许在各自的服务器的地点的GNSS测量的GNSS接收机(未示出)。此外，已知定位服务器其中之一 4的准确绝对位置。第一移动单元1-4被连接到定位服务器6。第二移动单元1-5可被连接到定位服务器6和定位服务器4。现在，将确定移动单元1-4的精确绝对位置。在一种可选方式中，类似于参考图2所描述的，基于GNSS测量确定相对于定位服务器5的位置的定位服务器4的精确位置。另外，类似于参考图2所描述的，基于GNSS测量确定相对于定位服务器5的位置的定位服务器6的精确位置。另外，类似于参考图2所描述的，基于GNSS测量确定相对于定位服务器6的位置的移动单元1-4的精确位置。基于所得的移动单元1-4相对于定位服务器4的位置的总计相对位置，并基于定位服务器4的已知绝对位置，可确定移动单元1-4的确切绝对位置。在另一种可选实施方式中，基于GNSS测量确定相对于定位服务器4的位置的移动单元1-5的精确位置。此外，基于GNSS测量确定相对于移动单元1-5的位置的定位服务器 6的精确位置。此外，基于GNSS测量确定相对于定位服务器6的位置的移动单元1-4的精确位置。基于所得到的移动单元1-4相对于定位服务器4的位置的总计相对位置，并基于定位服务器4的已知绝对位置，可例如通过定位服务器4的处理元件或通过定位服务器6 的处理元件确定移动单元1-4的确切绝对位置。而且，当存在许多定位服务器4、5、6以及许多连接到这些定位服务器4、5、6的移动单元1时，在网络中可聚集大量的测量数据。该数据可用于建模大气层及其部分，用于建模对流层，用于建模电离层等。应该注意，所描述的实施方式仅构成本发明的多种可能实施方式中被选出的一些。此外，可单独地或在与至少一个其他所述实施方式的组合中使用任何所描述的实施方式。
2权利要求
1.一种方法，包括-接收来自服务器的请求以提供有关卫星信号的编码测量和载波相位测量；以及-基于所述请求向所述服务器提供编码测量和载波相位测量的传输，其中所述请求适用于请求多个全球导航卫星系统的任何一个的卫星信号的编码测量和载波相位测量。
2.一种设备包括-处理元件，其配置为接收来自服务器的请求以提供有关卫星信号的编码测量和载波相位测量；以及-处理元件，其配置为基于所述请求，向所述服务器提供编码测量和载波相位测量的传输，其中所述请求适用于请求多个全球导航卫星系统的任何一个的卫星信号的编码测量和载波相位测量。
3.一种移动设备，包括-处理元件，其配置为接收来自服务器的请求以提供有关卫星信号的编码测量和载波相位测量；以及-处理元件，其配置为基于所述请求，向所述服务器提供编码测量和载波相位测量的传输，其中所述请求适用于请求多个全球导航卫星系统的任何一个的卫星信号的编码测量和载波相位测量。
4.一种方法，包括在服务器处-提供对有关卫星信号的编码测量和载波相位测量的请求用于传输；以及-接收响应于所述请求的编码测量和载波相位测量，其中所述请求适用于请求多个全球导航卫星系统的任何一个的卫星信号的编码测量和载波相位测量。
5.一种用于服务器的设备，包括-处理元件，其配置为提供对有关卫星信号的编码测量和载波相位测量的请求用于传输；以及-处理元件，其配置为接收响应于所述请求的编码测量和载波相位测量，其中所述请求适用于请求多个全球导航卫星系统的任何一个的卫星信号的编码测量和载波相位测量。
6.一种服务器包括-处理元件，其配置为提供对有关卫星信号的编码测量和载波相位测量的请求用于传输；以及-处理元件，其配置为接收响应于所述请求的编码测量和载波相位测量，其中所述请求适用于请求多个全球导航卫星系统的任何一个的卫星信号的编码测量和载波相位测量。
全文摘要
本发明涉及基于卫星的定位。具体地，本发明涉及组件(1)的定位。组件(1)包括GNSS接收机(3)和无线通信模块(2)，并可以使用蜂窝链路或非蜂窝链路与其他组件(1)交换GNSS信息。基于在该组件(1)处的GNSS测量而确定组件(1)之间的相对位置。API 70支持GNSS接收机(3)和无线通信模块(2)之间的通信。通过用户接口(122)使定位成为可控制的。定位服务器(4、6)可将信息从一个组件(1)转发到另一组件，或者可以处理用于组件(1)的位置计算。依靠布置在已知地点并耦接到此类服务器(4)的GNSS接收机(7)实现绝对定位。定位服务器网络实现在定位服务器(4、5、6)之间的信息交换。
文档编号G01S5/02GK102353933SQ20111027484
公开日2012年2月15日 申请日期2004年10月21日 优先权日2004年10月21日
发明者H·塞罗, J·西尔雅兰纳 申请人:诺基亚公司