广域定位系统（waps）中的编码的制作方法
【专利摘要】本发明的实施方式描述了通过选择一组数字伪随机序列来确定位置。所选组中的任何两个序列之间的互相关的量值在指定阈值以下。从该组中选择一子组数字伪随机序列，使得该子组中的每个成员的自相关函数的量值在与该自相关函数的峰相邻的指定区域内等于或小于规定值。每个发射器发射定位信号，并且定位信号的至少一部分是利用该子组中的至少一个成员来调制的。该多个发射器中的至少两个发射器利用该子组数字伪随机序列中的不同成员来调制相应定位信号。
【专利说明】广域定位系统(WAPS)中的编码
[0001]对相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2011年6月28日提交的美国(US)专利申请号61/502，276的优先权。
[0003]本申请是2012年6月28日提交的美国专利申请号13/535，626的分案申请。
[0004]本申请是2012年3月5日提交的美国专利申请号13/412,487的部分继续申请，美国专利申请号13/412,487是2009年9月10日提交的美国专利申请号12/557,479 (现为美国专利号8，130，141)的继续申请。
[0005]本申请是2011年11月14日提交的美国专利申请号13/296，067的部分继续申请，美国专利申请号13/296，067是2009年9月10日提交的美国专利申请号12/557，479 (现为美国专利号8，130，141)的部分继续申请。
[0006]本申请与2011年6月28日提交的美国专利申请号61/502，272相关。
【技术领域】
[0007]本文中的公开内容一般地涉及定位系统。具体地，本公开内容涉及广域(widearea)定位系统。
【背景技术】
[0008]定位系统如全球定位系统(GPS)已使用了许多年。然而，在不良的信号条件下，这些传统定位系统可能具有劣化的性能。
[0009]通过引用的合并
[0010]本说明书中提到的每个专利、专利申请和/或公开以全文引用的方式合并至本文中，其引用程度就如同每个单独的专利、专利申请和/或公开被具体且单独地表明其通过引用被合并到本文中一样。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是实施方式下的广域定位系统的框图。
[0012]图2A和图2B (统称为图2)包括实施方式下的长度为1023的优选黄金码(Goldcode)按照其-1运行长度顺序的表格。
[0013]图3示出了实施方式下的针对优选黄金码的自相关(autocorrelation)与码相位的曲线图。
[0014]图4包括实施方式下的具有幅度为I的长自相关运行的多组黄金码对的表格。
[0015]图5示出了实施方式下的针对优选黄金码对的自相关量值与码相位的曲线图。
[0016]图6示出了实施方式下的针对优选黄金码对的所发射的符号相位与片数目的曲线图。
[0017]图7是具有低的互相关(cross-correlation)值的多组优选最大长度码的表格。
[0018]图8是实施方式下的同步的信标的框图。[0019]图9是实施方式下的使用中继器配置的定位系统的框图。
[0020]图10是可替选实施方式下的使用中继器配置的定位系统的框图。
[0021]图11示出了实施方式下的塔同步。
[0022]图12是实施方式下的GPS受训每秒脉冲(PPS)发生器的框图。
[0023]图13是实施方式下的GPS受训振荡器。
[0024]图14示出了实施方式下的用于对PPS与使得发射器的模拟部分能够发射数据的信号之间的时间差进行计数的信号图。
[0025]图15是实施方式下的差分WAPS系统的框图。
[0026]图16示出了实施方式下的共视时间传递。
[0027]图17示出了实施方式下的双向时间传递。
[0028]图18是实施方式下的接收器单元的框图。
[0029]图19是实施方式下的RF模块的框图。
[0030]图20示出了实施方式下的信号上转换和/或下转换。
[0031]图21是实施方式下的具有多个接收链的接收器系统的框图，其中，可以临时使用接收链之一来接收并处理WAPS信号。
[0032]图22是示出了实施方式下的在定位系统中共享的时钟的框图。
[0033]图23是实施方式下的从WAPS到GNSS接收器的协助传递的框图。
[0034]图24是示出了实施方式下的从GNSS接收器到WAPS接收器的辅助信号的传递的框图。
[0035]图25是实施方式下的其中从WAPS服务器提供WAPS协助信息的示例配置。
[0036]图26是实施方式下的估计h [η]中的最早到达路径的流程图。
[0037]图27是实施方式下的估计参考相关函数的流程图。
[0038]图28是实施方式下的估计噪声子空间的流程图。
[0039]图29是可替选实施方式下的估计噪声子空间的流程图。
[0040]图30是另一可替选实施方式下的估计噪声子空间的流程图。
[0041]图31是又一可替选实施方式下的估计噪声子空间的流程图。
[0042]图32是再一可替选实施方式下的估计噪声子空间的流程图。
[0043]图33是实施方式下的参考海拔压力系统的框图。
[0044]图34是实施方式下的集成了参考海拔压力系统的WAPS的框图。
[0045]图35是实施方式下的使用来自各个系统的范围测量结果的混合位置估计的框图。
[0046]图36是实施方式下的使用来自各个系统的位置估计的混合位置估计的框图。
[0047]图37是实施方式下的使用来自各个系统的范围和位置估计的组合的混合位置估计的框图。
[0048]图38是实施方式下的确定混合位置解的流程图，其中，在GNSS/WAPS位置和/或速度估计的质量好的时间，反馈来自WAPS/GNSS系统的位置/速度估计以帮助校准传感器的漂移偏置。
[0049]图39是实施方式下的确定混合位置解的流程图，其中，在不需要明确反馈的情况下，作为GNSS和/或WAPS单元中的位置/速度计算的一部分来估计传感器参数(例如偏置、标度和漂移)。
[0050]图40是实施方式下的确定混合位置解的流程图，其中，将传感器校准与各个位置计算单元分离。
[0051]图41是实施方式下的确定混合位置解的流程图，其中，作为各个位置计算单元的状态的一部分来进行传感器参数估计。
[0052]图42示出了实施方式下的WAPS与其它系统之间的信息的交换。
[0053]图43是示出了实施方式下的FM接收器与WAPS接收器之间的区位、频率和时间估计的交换的框图。
[0054]图44是示出了实施方式下的WLAN/BT收发器与WAPS接收器之间的区位、时间和频率估计的交换的框图。
[0055]图45是示出了实施方式下的蜂窝收发器与WAPS接收器之间的区位、时间和频率估计的交换的框图。
[0056]图46示出了实施方式下的并行复合相关器架构。
[0057]图47示出了实施方式下的从具有并行随机访问读取能力的两个16位移位寄存器基元得出的32位移位寄存器实现。
[0058]图48示出了实施方式下的移位运算和读出运算速率。
[0059]图49示出了实施方式下的实现1023 X η位加法器的加法器树的结构。
[0060]图50是实施方式下的会话密钥设定的框图。
[0061]图51是实施方式下的加密的流程图。
[0062]图52是可替选实施方式下的用于加密的安全架构的框图。
【具体实施方式】
[0063]描述用于确定接收器的位置的系统和方法。实施方式的定位系统包括发射器网络，发射器网络包括广播定位信号的发射器。定位系统包括远程接收器，远程接收器获取并跟踪定位信号和/或卫星信号。卫星信号是基于卫星的定位系统的信号。远程接收器的第一模式使用基于终端的定位，在该基于终端的定位中，远程接收器使用定位信号和/或卫星信号来计算位置。定位系统包括耦合到远程接收器的服务器。远程接收器的第二工作模式包括基于网络的定位，在该基于网络的定位中，服务器根据定位信号和/或卫星信号来计算远程接收器的位置，其中，远程接收器接收并且向服务器传递定位信号和/或卫星信号。
[0064]实施方式的确定位置的方法包括在远程接收器处接收定位信号和卫星信号中的至少一个。定位信号是从包括多个发射器的发射器网络接收的。卫星信号是从基于卫星的定位系统接收的。该方法包括使用基于终端的定位和基于网络的定位中的一种来确定远程接收器的位置。基于终端的定位包括使用定位信号和卫星信号中的至少一个来在远程接收器处计算远程接收器的位置。基于网络的定位包括使用定位信号和卫星信号中的至少一个来在远程服务器处计算远程接收器的位置。
[0065]还公开了用于确定位置、扩展码的系统和方法以及用于广域定位的装置，其提供改进的结构，以使得能够进行用于广域定位系统的多径抑制。具体地，除二进制码以外，也描述了在有限的码相位范围内具有非常好的自相关特性和互相关特性的四进制扩展码和其它非二进制扩展码。非二进制码容许比二进制码更高的数据速率，例如在全球定位系统(GPS)中所使用的那些。这些码可能用于采用CDMA复用、TDMA复用、频率偏移复用或其任何组合的系统。
[0066]描述了通过选择一组数字伪随机序列来确定位置的系统和方法。所选组中的任何两个序列之间的互相关函数的量值在指定阈值以下。从该组中选择一子组数字伪随机序列，使得该子组中的每个成员的自相关函数的量值在与该自相关函数的峰相邻的指定区域内与规定值的关系是等于规定值和小于规定值中的至少一个。发射器网络中的每个发射器发射定位信号，并且根据该子组中的至少一个成员来调制该定位信号的至少一部分。发射器网络中的至少两个发射器根据该子组数字伪随机序列中的不同成员来调制相应定位信号。
[0067]此外，描述了通过选择一组数字伪随机序列来确定位置的系统的方法。所选组数字伪随机序列中的任何两个序列的自相关函数的量值在与该自相关函数的峰相邻的区域内在指定阈值以下。从该组中选择一子组数字伪随机序列，使得在该子组数字伪随机序列范围内的任何一对序列的互相关函数的量值等于或小于规定值。发射器网络中的每个发射器发射定位信号，并且定位信号的至少一部分是根据该子组中的至少一个成员来调制的。发射器网络中的至少两个发射器利用该子组数字伪随机序列中的不同成员来调制相应定位信号。
[0068]在以下描述中，可以认为自相关(或互相关)函数是一组时间样本。利用此理解，术语“区域”意味着函数在由该区域指定的时间间隔内的一组连续的时间样本。术语“相邻”意味着附近。当表明自相关函数(或互相关函数)量值在区域内的阈值以下，这意味着在该区域内的自相关函数(或互相关函数)的每个时间样本具有低于区域内的阈值的其量值。如果没有指定区域，则这意味着每个时间样本。取决于所采用的序列，互相关函数可以是实数或复数。自相关函数是实函数，但可以为正或负。在大多数情况下，关注的是这样的函数的量值，而较不关注这样的函数的极性和/或相位。因为自相关函数是关于其峰值对称的(该峰值为正)，所以如果这样的函数的量值在与峰区位对应的位置之上的区域内小于某一阈值，则在峰区位的位置之下必定存在对称布置的区域，对于其，自相关量值也小于该阈值。对于互相关函数，通常情况不是这样。
[0069]以下描述包括对如下术语的使用:按照或根据伪随机或其它序列来调制信号。这意味着根据序列的连续元素来选择在连续的时间间隔(通常是小的)期间所发射的波形的选择或改变。通常(但非必定)，进行从序列的值到波形选择或改变的固定映射。实施方式的示例包括伪随机二进制序列，该伪随机二进制序列的值被用于在规则间隔处对载波进行
O度或180度的相移。可替选实施方式的示例是伪随机四进制序列，该伪随机四进制序列的(四个中的一个)值被用于对载波进行O度、90度、180度或270度的相移。然而，本文中的实施方式不限于规则相移或不规则相移，或者规则间隔或不规则间隔，而是可以适用于各种调制方法，例如频移、开-关键控、差分相移键控、脉冲宽度调制等。在一些示例中，为了简明，使用将伪随机序列用于“调制”信号的术语。该命名与“根据”这样的序列来调制信号的术语是同义的。根据上下文，应当清楚的是，调制类型是二进制反相、四进制相移或更一般的调制类型。在以下描述中，当提到用于进行伪随机调制或扩展的序列时，术语序列和码可互换使用。这与表示信息流的数据序列不同。[0070]在以下描述中，引入大量具体细节，以提供对所述系统和方法的全面理解并且使得能够对所述系统和方法进行描述。然而，相关领域技术人员将认识到，可以在没有具体细节中的一个或更多个细节的情况下实践这些实施方式或者使用其它部件、系统等来实践这些实施方式。在其它示例中，不示出或者不详细描述公知结构或运算，以避免模糊公开的实施方式的各个方面。
[0071]图1是实施方式下的定位系统的框图。定位系统(在本文中也称为广域定位系统(WAPS)或“系统”)包括:同步的信标的网络；获取并跟踪信标和/或全球定位系统(GPS)卫星的接收器单元(并且可选地具有区位计算引擎)；以及包括塔的索引(index)、收费接口、专用加密算法(以及可选的区位计算引擎)的服务器。系统在许可/未许可的工作频带工作，并且信标发射用于定位和导航目的的专用波形。为了更好的区位解，可以将WAPS系统与其它定位系统结合使用，或者可以使用WAPS系统来辅助其它定位系统。
[0072]在本文献的上下文中，定位系统是对纬度坐标、经度坐标和海拔(altitude)坐标中的一个或更多个坐标进行定位的系统。每当提到“GPS”时，是指更广泛的意义上的，可以包括诸如Glonass等其它已有卫星定位系统以及诸如Galileo和Compass/Beidou等未来定位系统的GNSS (全球导航卫星系统)。
[0073]实施方式的WAPS包括如本文中详细描述的向移动接收器广播同步定位信号的多个塔。实施方式的塔是地上的，但是实施方式不限于此。在地上系统中特别出现的显著问题尤其是在市区环境下工作的显著问题是存在多径。在这些情况中，移动接收器可以接收来自发射器的与多重直接路径和反射路径对应的多重信号。延迟的范围(有时称为延迟扩展)通常受限于几何情况。例如，I微秒的延迟扩展对应于300米的最大差别路径长度，并且5微秒的扩展对应于1499米。
[0074]典型的WAPS使用编码调制(所谓的扩展调制)或伪噪声(PN)调制，以获得宽带宽。在这样的系统中，通过宽带调制信号来对载波信号进行调制(通常为数字调制)，并且这样的宽带宽允许使用到达时间的测量方法来进行精确定位。移动接收器使用解扩设备(通常为匹配滤波器或相关器组)对这样的信号进行`处理。这样的接收器产生波形，称为互相关函数，该波形在理想上具有被低水平能量围绕的窄且强的峰。峰的到达时间表示所发射的信号在移动接收器处的到达时间。对来自其区位精确已知的多重塔的多重信号进行这样的操作使得能够经由三边测量算法来确定移动接收器的区位。
[0075]假设使用匹配滤波器来对所接收的扩展信号进行处理，当存在多径时，匹配滤波器输出提供变化的幅度、延迟和相位的一系列重叠的尖脉冲。移动接收器尝试估计这样的脉冲的最早到达时间。为了该目的，可以使用各种算法，例如前沿定位算法、MUSIC算法、最小均方估计算法等。
[0076]然而，出现如下问题:围绕峰的能量通常包含一系列的附属峰或“旁瓣(sidelobe)^在理想情况(例如没有噪声或多径)下，这样的旁瓣的结构规格是由所谓的“自相关函数”的函数提供的。在多径环境下，这些附属峰可能会与微弱的早期信号到达相混淆。例如，在GPS系统中，针对C/A民用码，使用帧长度为1023个符号或“片”的某种二进制扩展码(称作黄金码)。接收这样的黄金码的理想匹配滤波器产生具有如下幅度的一组旁瓣:-65/1023乘以峰幅度；63/1023乘以峰幅度；以及-1/1023乘以峰幅度。因此，最大旁瓣的量值近似为0.06乘以峰幅度或者_24dB。通常，这些大幅度的旁瓣可以与自相关函数的峰幅度相邻或接近。可以通过选择如下码来实现改进的多径估计:该码具有围绕自相关的峰的大区域，其中，(针对长度为1023的情况)，旁瓣值为-1/1023乘以峰。这称为-1运行长度。具体地，针对该情况，将-1运行长度定义为在自相关峰的一侧上连续片的数目，该连续片具有-1/1023乘以峰的幅度。本文中所述的实施方式是对具有最大-1运行长度的一组黄金码的选择。如本文中详细描述的，在各种可替选实施方式中，可以使用其它类别的码组。
[0077]为了简明描述的目的，本文中的主要中心是基于循环或“周期性”的自相关函数，严格来说，该自相关函数应用于如下情况:所发射的码序列(例如以上黄金码)重复不止一次。因此，严格来说，自相关和互相关的讨论与循环互相关和循环自相关是同义的。然而，这样的描述的理念的应用和优势也可以适用于非循环或“非周期性”相关的情形，尤其在关注聚焦于匹配滤波器(或相关器组)的输出峰附近的性能的情况下。这是因为在匹配滤波器的峰输出附近，非周期性自相关函数近似等于循环自相关函数。类似地，在互相关的两个序列具有其近似对准的开始时期的情况下，非周期性互相关函数可以类似于循环的非周期性互相关函数。
[0078]扩展调制信号的以上讨论描述了适用于进行定位的信号。然而，通常是如下情况:从各个发射器发射的信号包括位置区位计算所必需的数据。这样的数据可能包括例如发射器的地理区位、发射的次数、环境数据等。另一组这样的低速数据可能包括用于全部信号同步目的的序列。在任一情况下，通常以比扩展信号的带宽低的速率来发射该数据。通常，在用于定位的扩展调制信号的顶部进一步调制该数据，并且通常，数据时期与扩展调制的时期对准，例如，伪随机帧的开始。虽然通常存在如下情况:使用扩展调制和数据调制两者来对信号载波进行相移，但是这对于该情况不是必要的，并且本文中的实施方式不限于此。此夕卜，可以是如下情况:所发射的信号的一部分可以仅包括不具有任何附加数据的扩展调制载波，并且所发射的信号的另一部分可以包括通过扩展信号和数据两者调制了的载波。也可以是如下情况:两种调制可以出现在所发射的信号的不同部分中，但是在发射的不同部分中可以使用不同的伪随机序列。在以下讨论中，当使用术语例如数据、数据速率、数据调制、数据位和信息位时，通常为如下情况:这样的术语表示如本段中讨论的与扩展调制形成对比的数据类型。
[0079]如下面详细描述的，实施方式包括针对所发射的调制使用四相或高阶编码调制。针对使用BPSK数据调制和BPSK扩展的系统，足以选择用于多径抑制的精细的-1运行长度序列。当使用正交扩展时，不仅需要用于构建正交码的各个从属终端具有精细的-1运行长度，而且在从属终端的用于进行与-1运行长度一致的码偏移的码之间具有非常好的互相关特性。本文中所述的方法的可替选实施方式包括选择码对或较大的码组。
[0080]许多WAPS使用二进制编码调制作为扩展方法。实施方式产生以如上所述的降低多径影响的方式构建的正交编码调制。也公开了具有关于多径抑制的类似优点的其它高阶编码调制。
[0081]在二进制编码调制中，发射源在任何情况下产生与两个符号(通常表示为-1和+1或者O和I)之一对应的两个波形之一。波形通常是二相编码的，意味着或者发射信号或者通过对载波进行反相而发射信号的反相信号。可以使用频移键控、振幅键控等来发射二进制编码号。[0082]在正交编码调制中，发射源在任何时间发射四种可能的符号(可以表示为A、B、C和D)之一。实施方式包括将这四种符号映射为四种可能的相位之一从而产生正交调制信号的发射器。产生这样的正交已调扩展信号的一种方法是使用对所发射的载波的同相分量和正交分量进行调制的两个黄金码。再次，在任何时间情况下所发射的信号是与四个载波相位对应的四种符号之一。在任一时间所发射的可能符号的数目有时称为字母表大小。因此，在正交情况下，字母表大小是4。任何字母表大小都是可能的。然而，使用小的字母表大小会导致降低的系统复杂度。存在具有自相关特性和互相关特性的已知伪随机序列，其中，每个序列的元素是M个可能的值之一。再次，该值M称为序列的字母表大小。在根据这样的序列发射信号时，存在每个序列元素值至适当的波形的映射。例如，序列的字母表大小可以是16，从而一个可能的映射将是从16个可能的值中的每个值至16个可能的相移指数之一的映射。没有必要根据可以直接构建的低阶序列(例如，黄金码)来构建高阶序列。然而，现在提供的示例性说明示出了这样的构建。
[0083]使用数据的正交编码而非数据的二进制编码能够使得在不影响信号结构的情况下使发射器所发射的数据速率加倍。例如，如果码长度为N个符号，则N个所发射的(正交)符号的整个扩展序列可以被进一步相移O度、90度、180度或270度，以在每个码周期发射2位数据，而非在二相编码的情况下每个码周期发射I位数据。
[0084]对扩展信号进行正交编码的进一步的优点在于:该方法提供对来自具有相同码且在时间上重叠的另一发射器的信号进行区分的装置。来自一个发射器的符号的发射序列可以表示为A+jB，其中A是特定黄金码(例如)，B是另一黄金码，并且j表示90°相移。第二发射器可以发射A-jB。两个发射器以相同的方式来发射正交符号，但是同相分量与正交分量之间的关系是改变的并且易于通过接收器来确定。
[0085]可以以各种方式来构建高阶扩展调制。例如，可以构建字母表大小是8的码。该码的每个符号可以被映射成载波的量kX π /4，k=0，I,…，7的相移。可替代地，可以将每个符号映射为幅度和相移的组合。在字母表大小是8的示例中，发射器可以计算码序列，并且在运行中进行映射(3位的字至发射符号)，或者发射器可以存储所有序列或全部符号帧，并且根据需要从存储器读 取这样的数据。
[0086]在上述所有情况中，从距离测量的观点出发，假设相同的发射能量和接收能量、相同的扩展符号形状以及相同的扩展符号速率，系统的性能是相同的。然而，如果每PN帧长度发射多于一个信息位，则每个信息位的能量更小。在许多地上广域定位系统中，存在好的接收信号能量，并且因此，该限制可以是次要的。
[0087]图2A和图2B(统称为图2)包括实施方式下的长度为1023的优选黄金码按照其_1运行长度顺序的表格200。在比本文中所述更多的一般情况下，“-1运行时间”意味着在相关峰(具有+1/-1值)之后的连续码相位的数目乘以峰值再除以码长度。根据相同的最大长度码对来构建黄金码中的每个码，其中，不同的黄金码通过延迟、码相位或码对之间的差来进行区分。表格200也包括第二 PN码的移位寄存器的作为延迟的可替选的初始填充，这是因为初始填充通常与将如何生成序列密切相关。表格中的第一 PN码的填充总是全部等于
I秒，第二 PN码的填充如表格中所指定的。从左至右读取的填充表示第二 PN发生器的前10个输出。填充在移位寄存器中放置成从移位寄存器的末端后退到始端。PN码I具有反馈抽头[3，10]，并且PN码2具有抽头[2，3，6，8，9，10]。在表格200中显示的最佳码具有25的运行长度(自相关峰的每一侧)。除了表格200所示的码以外，各个最大长度码(S卩，码I和码2自身)中的每个码也可以用于扩增表格200中的码，这是因为其可以被认为是黄金码组中的一部分(这是因为其与其它成员共享黄金码组的互相关特性)。此外，除了相关峰，这些最大长度码具有(循环)自相关函数，该(循环)自相关函数为-1。如果这些码包括在表格200的码中，则它们的-1运行长度将为1022，并且因此，它们将被置于列表的头部。
[0088]应当注意，也可以使用其它最大长度PN码对来构建具有精细的-1运行长度的黄金码组。本文中所选择的码对是为了说明的目的。此外，针对存在黄金码的其它码长度，可以以类似的方式来构建表格。另外，可以选择不是黄金码组的其它码组，并且可以选择这样的码组中的子组用于精细的-1运行长度。本文中详细描述这些变化。
[0089]图3示出了实施方式下的优选黄金码的自相关与码相位的曲线300。更具体地，曲线300示出了表格200中的-1运行长度为25的第一条目(优先次序为1，码之间的延迟为853，等价填充为1000100001，-1旁瓣运行长度为25)的自相关的中心部分。
[0090]通过采用如以上详细描述的正交的两个黄金码来构建正交编码信号。在此情况下，自相关函数将具有与两个黄金码各自的自相关以及黄金码之间的互相关对应的四项。也就是说，如果组成的黄金码是所谓的g和h，则全部的码可以表示为g+jh。然后，自相关变为g<8) g+h <8)h-jg <g>h+jh (g) g，其中?表示相关，并且我们注意到，当使两个复数量相关时，第二个这样的量是复共轭的。在全部自相关中的后面两项是互相关。为了构建具有大的-1运行长度的精细的正交码，因此不仅需要使用各自具有精细的-1运行长度的黄金码，而且需要黄金码具有在相同的码相位间隔附近的贡献可忽略的互相关，在该相同的码相位间隔附近，各个黄金码的自相关函数的值是-1。在本文中，将低互相关值的间隔称作互相关运行。通过利用如下事实来选择这样的码对:可以选择黄金码之间的相对码相位，以在关注的码相位间隔上实现良好的互相关性能。实施方式包括通过检查表格200中的所有的黄金码对以及这样的码对之间的所有相对码相位的方式来确定一组黄金码对。应当理解，正交码(或比二进制高的任何码)的相关操作包括与理想的接收信号的复共轭相乘。
[0091]图4包括在实施方式下的可以用来构建具有长的-1运行长度的正交码的多组黄金码对的表格400。将第三列的延迟是应用于黄金码2的延迟，以实现如第四列所示的具有长的-1运行长度的正交已调信号的全部自相关。注意，在此情况下，如果组成的黄金码序列具有+/-1的幅度，则在运行期间的全部自相关具有-2的幅度，并且自相关的峰为2046。运行长度的定义与预先定义一致，这是因为-1乘以峰值再除以码长度等于-1乘以2046/1023=-2。图5示出了实施方式下的优选黄金码对的自相关量值与码相位的曲线500。更具体地，曲线500示出了表格500的第二条目(黄金码I (PN延迟)为714，黄金码2 (PN2延迟)为456，相对于中心互相关运行(相对于码2)的插入延迟为343，总互相关运行为37)的自相关量值的中心部分，这意味着在自相关峰的任一侧上的-1运行长度为18。已经将量值分为两部分，以与曲线300 (图3)进行比较。在构建具有良好的自相关特性的正交码中，在组成的黄金码之间插入适当延迟是关键的，这是因为围绕峰的自相关函数可以另外地具有大的相邻旁瓣。
[0092]图6示出了实施方式下的优选黄金码对的所发射的符号相位与片数目的曲线600。更具体地，曲线600示出了表格400的第二条目(黄金码I (PN延迟)为714，黄金码2(PN2延迟)为456，相对于中心互相关运行的插入延迟为343，总互相关运行为37)的以角度为单位所发射的符号相位角与片数目的样本部分。曲线600示出了表示正交码的四相位的序列，+/-45度和+/-180度。注意，发射器自身只需存储相位角序列或符号标记(例如，A、B、C和D)，而不需使用移位寄存器来实现该码等。
[0093]虽然本文中的描述集中于黄金码，但是也可以将理念延伸到其它的码类型。可以最初选择适用于扩展复用的大量码类型。例如，这样的组可以包括Kasami码、Bent码和类黄金码。但是实施方式不限于此。这些组通常在成员对之间具有良好(非周期性)互相关特性。然后，在实施方式之后，可以选择具有长的-1运行长度的循环自相关的这样的码的子组。类似地，可以选择具有大于二的字母表大小并且具有良好的互相关特性的码组，例如，四进制、八进制等。然后，可以针对良好的循环自相关特性来选择这些码组中的子组。
[0094]在本文中的描述中，性能的主要衡量是自相关函数的-1运行长度。这与自相关函数在其峰任一侧上的值为-1乘以峰值/码长度的长度对应。然而，本文中的另一实施方式在围绕峰自相关值的特定区域内选择自相关量值水平不大于阈值A的码的子组。这称为A运行长度。如上，选择一组序列，使得任何码对之间的互相关函数的最大量值在指定值以下。接下来，选择这样的一组码的子组，使得针对这样的子组成员中的每个，自相关函数的量值在靠近峰的指定位置区域内小于或等于值A。针对二进制黄金码和四进制黄金码的以上讨论，假定黄金码序列具有值+1和-1，则A具有值I。
[0095]在另一实施方式中，最初选择在围绕其峰区位的范围上具有良好的自相关特性的码组。接着选择这样的码的子组，其中，成员之间(可选地，在码相位的范围内)成对的互相关量值小于指定阈值C。这可以应用于二进制码或具有更大的字母表的码(例如，四进制)。例如，考虑给定大小的一组最大长度的序列，例如，2047。针对该情况，存在176个这样的码。当然，在-1运行长度为1022的情况下，每个这样的码具有的非常良好的自相关特性。成员之间的互相关将显著改变。图7是实施方式下的被选择以在成员之间具有有界的互相关量值的码子组的表格700。通过限制子组的大小实现更好的性能。例如，针对码长度2047，如果将组大小限制为3，则可以实现65的最大互相关量值，并且如果将组大小限制为10，则可以实现129的最大互相关量值。
[0096]在实施方式中，将本文中描述的码用于调制载波，并且因此创建定位信号。该码可以重复一次或更多次。除这样的定位信号以外或者代替这样的定位信号，这样的信号可以包括其它信令元素。例如，如本文中所描述的，这样的信号的一部分可以自身包括定位信号，另一部分可以包括通过低速数据序列进一步调制了的定位信号，并且信号的其它部分可以包括完全不具有扩展码的其它信号元素。在又一实施方式中，所发射的信号是不连续的，但是将信号以时分复用方式发射，作为猝发串组。单个发射器可以在每个猝发串中使用相同的一个码或多个码，或者这些码可以从一个猝发串变为下一个猝发串。当这样的发射的至少一部分包括以本文中前述的方式选择的伪随机码或扩展码时，本文中的实施方式适用于所有这样的情况。
[0097]在实施方式中，所选择的码组可以具有被截短为小于标准序列长度或者被延长为更大长度的序列长度。例如，不使用长度为2047的标准黄金码，可以相反通过删除一个码元素来使用2046的码长度。这可以使得在采用多个长度的情况下能够更简单地实现。例如，系统可以在I速率的第一速率之下工作，并且在其它情况下，系统在为第一速率的两倍的第二速率下工作。如果在第一示例中使用1023的码长度，则在第二示例中，系统应当以2046的码长度进行工作，以保持相同的帧(即，序列)持续时间。在再一实施方式中，使用根据本文中所述的实施方式选择的码的不同发射器发射具有稍微不同的载波频率的信号。
[0098]WAPS系统和方法
[0099]图8是实施方式下的同步的信标的框图。参照图8和图1，实施方式的同步的信标(本文中也称为信标)形成CDMA网络，并且每个信标使用嵌入式协助数据的数据流来根据具有良好互相关特性的伪随机数(PRN)序列(例如黄金码序列)发射信号。可替代地，来自每个信标发射器的序列可以在时间上错开成为TDMA格式的分离时隙。
[0100]在地面定位系统中，要克服的主要挑战之一是远近问题，其中，在接收器处，远处的发射器将受附近的发射器的干扰。为了解决该问题，实施方式的信标使用CDMA技术、TDMA技术和频率偏移技术的组合。这样的系统被称为混合复用系统，这是因为该系统不是这些方法中的单独一个方法，而是这些方法的组合。例如，本地发射器可以使用分离的时隙(并且可选地，不同的码(CDMA))来减轻远近问题。允许稍微远离的发射器在使用不同的CDMA码和/或不同的频率偏移的同时能够使用相同的时隙。这使得系统具有广域可量测性。时隙可以是确定的以保证远近性能或者可以是随机的以提供良好的平均远近性能。如本文中所示的，也可以将载波信号偏移小的频率差(例如，大约黄金码重复频率)，以改善码的互相关性能，并从而解决“远近”问题。当两个塔使用相同的时隙但是使用不同的码和/或不同的偏移频率时，可以在检测到较弱的信号之前使用较强信号的干扰抵消来进一步抵制接收器中的互相关。在文本所述的混合定位系统中，使用复杂的规划方法来向每个发射器指派时隙、CDMA码和频率偏移的组合，以最大化总的系统性能。限制这些参数组合的数目，以使得接收器的信号获取时间能够是实际值。
[0101]另外，实施方式的信标可以使用包括协助数据的前导(preamble)，或者可以使用用于信号估计和前向误差检测和/或校正的信息，以帮助使数据鲁棒。实施方式的协助数据包括但不限于以下中的一个或更多个:波形的脉冲的上升或下降沿处或指定信号时期处的精确系统时间；塔的地理码数据(纬度、经度和海拔)；关于相邻塔的地理码信息和该区域中的各个发射器所使用的序列的索引；用于发射器(可选)和相邻发射器的时钟时序校正；本地大气校正(可选);WAPS时序与GNSS时间的关系(可选);用于在伪范围分辨中辅助接收器的对城市、半城市、农村环境的指示(可选);以及从PN序列的基索引或索引到黄金码序列的偏移。在广播的发射数据帧中，可以包括包含出于安全和/或许可管理的原因而使得单个接收器或一组接收器失效的信息的字段。
[0102]将来自实施方式的不同信标和塔的发射的发射波形时序同步到共同时序参考。可替代地，应当知道并且发射来自不同塔的发射之间的时序差异。除了以规则间隔递增的时序消息以外，以由数据块的数目和大小确定的间隔来重复协助数据。可以使用加密算法对协助数据进行加密。为了附加的安全性，还可以对扩展码进行加密。对信号进行上转换并且以预先定义的频率进行广播。对发射器中的端到端延迟进行准确地校对，以确保信标之间的差分延迟小于约3纳秒。使用处于收听一组发射器的受调查区位的差分WAPS接收器，可以找到用于该组中的发射器的相对时钟校正。
[0103]针对覆盖和区位精确度，优化实施方式的塔布置。以在网络内的大多数区位以及在网络的边缘处从3个或更多个塔接收信号的方式来布置塔的部署，使得这些区位中的每个区位中的误差几何放大因子(geometric dilution of precision,⑶OP)小于基于精确度要求的预定阈值。将进行RF规划研究的软件程序拓展至包括对网络中和网络周围的⑶OP的分析。⑶OP是接收器位置和发射器位置的函数。一种将⑶OP包含在网络规划中的方法是如下设定优化。待被最小化的函数是GDOP的平方在覆盖体积上的体积积分。体积积分针对接收器位置的(X，y, ζ)坐标。对于给定覆盖区域中的受到约束的η个发射器位置坐标(X1, Y1, Z1)'(x2, y2, ζ2)、…(xn, yn, Zn)进行最小化,发射器位置坐标在覆盖体积中:对于 i=l,…，n，Xniil^XG眶、眶，其中，Xniin Jniin 和 Zmin 是下限，和 Zmax
是覆盖体积的上限。可以将待被最小化的函数写为:
[0104]
【权利要求】
1.一种用于从多个发射器发射位置区位信号的方法，包括: 选择一组数字伪随机序列，其中，所述组数字伪随机序列中的任何两个序列之间的互相关函数的量值在指定阈值以下； 从所述组数字伪随机序列中选择一子组数字伪随机序列，其中，所述子组数字伪随机序列中的每个成员的自相关函数的量值在与所述自相关函数的峰相邻的指定区域内与规定值的关系是等于规定值和小于规定值中的至少一个；并且 从所述多个发射器中的每个发射器发射定位信号，其中，每个定位信号的至少第一部分是根据所述子组数字伪随机序列中的至少一个成员来调制的，其中，所述多个发射器中的至少两个发射器根据所述子组数字伪随机序列中的不同成员来调制相应定位信号的所述第一部分。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述组数字伪随机序列包括一组二进制伪随机序列。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述组二进制伪随机序列选自于一组黄金码。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述规定值是所述自相关函数的峰值除以所述数字伪随机序列的非重复长度。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述组二进制伪随机序列是Kasami码、Bent码和类黄金码中的一个。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述组数字伪随机序列中的至少一个数字伪随机序列具有截短的序列长度，其中，所述截短的序列长度比标准序列长度短。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述组数字伪随机序列中的至少一个数字伪随机序列具有延长的序列长度，其中，所述延长的序列长度比标准序列长度长。
8.根据权利要求1所述的方法，包括:在第一时间段期间从所述多个发射器中的至少一个发射器发射定位信号，在所述第一时间段内，所述定位信号的所述第一部分是利用所述子组数字伪随机序列中的第一成员来调制的，其中，所述子组数字伪随机序列中的所述第一成员具有第一长度；并且在第二时间段期间发射所述定位信号，在所述第二时间段内，所述定位信号的第二部分是利用所述子组数字伪随机序列中的第二成员来调制的，其中，所述子组数字伪随机序列中的所述第二成员具有第二长度。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一长度和所述第二长度不同。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述定位信号的所述第二部分是根据数据序列来进一步调制的。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述组数字伪随机序列具有大于二(2)的字母表大小。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述组数字伪随机序列是一组四进制序列。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述字母表大小是二(2)的幂。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，与所述自相关函数的所述峰相邻的所述指定区域包括与所述自相关函数的所述峰紧邻的至少十(10)个连续符号。
15.一种在定位系统中的发射器，所述定位系统包括多个发射器，所述发射器包括: 耦合到存储器的处理器，其中，所述处理器运行至少一个应用，其中，所述至少一个应用:选择一组数字伪随机序列，其中，所述组数字伪随机序列中的任何两个序列之间的互相关函数的量值在指定阈值以下； 从所述组数字伪随机序列中选择一子组数字伪随机序列，其中，所述子组数字伪随机序列中的每个成员的自相关函数的量值在与所述自相关函数的峰相邻的指定区域内与规定值的关系是等于规定值和小于规定值中的至少一个；并且 发射定位信号，其中，所述定位信号的至少第一部分是根据所述子组数字伪随机序列中的至少一个成员来调制的，其中，所述发射器根据与所述多个发射器中的至少一个其它发射器所使用的所述子组数字伪随机序列中的成员不同的所述子组数字伪随机序列中的成员来调制定位信号。
16.根据权利要求15所述的发射器，其中，所述组数字伪随机序列包括一组二进制伪随机序列。
17.根据权利要求16所述的发射器，其中，所述组二进制伪随机序列选自于一组黄金码。
18.根据权利要求17所述的发射器，其中，所述规定值是所述自相关函数的峰值除以所述数字伪随机序列的非重复长度。
19.根据权利要求16所述的发射器，其中，所述组二进制伪随机序列是Kasami码、Bent码和类黄金码中的一个。
20.根据权利要求15所述 的发射器，其中，所述组数字伪随机序列中的至少一个数字伪随机序列具有截短的序列长度，其中，所述截短的序列长度比标准序列长度短。
21.根据权利要求15所述的发射器，其中，所述组数字伪随机序列中的至少一个数字伪随机序列具有延长的序列长度，其中，所述延长的序列长度比标准序列长度长。
22.根据权利要求15所述的发射器，包括:在第一时间段期间发射所述定位信号，在所述第一时间段内，所述定位信号的第一部分是根据所述子组数字伪随机序列中的第一成员来调制的，其中，所述子组数字伪随机序列中的所述第一成员具有第一长度；并且在第二时间段期间发射所述定位信号，在所述第二时间段内，所述定位信号的第二部分是利用所述子组数字伪随机序列中的第二成员来调制的，其中，所述子组数字伪随机序列中的所述第二成员具有第二长度。
23.根据权利要求22所述的发射器，其中，所述第一长度和所述第二长度不同。
24.根据权利要求15所述的发射器，其中，所述组数字伪随机序列具有大于二(2)的字母表大小。
25.根据权利要求24所述的发射器，其中，所述组数字伪随机序列是一组四进制序列。
26.根据权利要求24所述的发射器，其中，所述字母表大小是二(2)的幂。
27.根据权利要求15所述的发射器，其中，与所述自相关函数的所述峰相邻的所述指定区域包括与所述自相关函数的所述峰紧邻的至少十(10)个连续符号。
28.根据权利要求15所述的发射器，其中，所述定位信号的所述第一部分是根据所述子组数字伪随机序列中的成员来调制的，并且所述定位信号的第二部分包括根据数据序列进一步调制了的所述定位信号。
29.根据权利要求15所述的发射器，其中，所述多个发射器是同步的。
30.根据权利要求29所述的发射器，其中，所述多个发射器发射协助数据。
31.根据权利要求30所述的发射器，其中，所述多个发射器形成CDMA网络。
32.根据权利要求30所述的发射器，其中，所述多个发射器形成TDMA网络。
33.根据权利要求30所述的发射器，其中，至少一个发射器的载波信号相对于所述多个发射器中的至少一个其它发射器的载波信号在频率上偏移。
34.根据权利要求30所述的发射器，其中，所述协助数据包括以下中的至少一个:波形的脉冲的上升沿处的系统时间；波形的脉冲的下降沿处的系统时间；所述多个发射器的地理码数据；与所述多个发射器中的每个发射器相邻的发射器的地理码数据；所述多个发射器附近的至少一个发射器所使用的序列的索引；对至少一个发射器的时钟时序校正；本地大气校正；以及对本地环境的指示。
35.一种在定位 系统中的接收器，包括: 耦合到存储器的处理器，其中，所述处理器运行至少一个应用，所述至少一个应用从多个发射器获取定位信号、并且使用所述定位信号来计算所述接收器的位置信息，其中，第一定位信号的至少第一部分是根据一子组数字伪随机序列中的成员来调制的，其中，第二定位信号的至少第一部分是根据所述子组数字伪随机序列中的不同成员来调制的； 其中，对所述子组数字伪随机序列的选择包括:选择一组数字伪随机序列，使得所述组数字伪随机序列中的任何两个序列之间的互相关函数的量值在指定阈值以下；并且从所述组数字伪随机序列中选择所述子组数字伪随机序列，其中，所述子组数字伪随机序列中的每个成员的自相关函数的量值在与所述自相关函数相邻的指定区域内与规定值的关系是等于规定值和小于规定值中的至少一个。
36.根据权利要求35所述的接收器，其中，所述组数字伪随机序列包括一组二进制伪随机序列。
37.根据权利要求36所述的接收器，其中，所述组二进制伪随机序列选自于一组黄金码。
38.根据权利要求37所述的接收器，其中，所述规定值是所述自相关函数的峰值除以所述数字伪随机序列的非重复长度。
39.根据权利要求36所述的接收器，其中，所述组二进制伪随机序列是Kasami码、Bent码和类黄金码中的一个。
40.根据权利要求35所述的接收器，其中，所述组数字伪随机序列中的至少一个数字伪随机序列具有截短的序列长度，其中，所述截短的序列长度比标准序列长度短。
41.根据权利要求35所述的接收器，其中，所述组数字伪随机序列中的至少一个数字伪随机序列具有延长的序列长度，其中，所述延长的序列长度比标准序列长度长。
42.根据权利要求35所述的接收器，其中，所述第一定位信号的第二部分是根据所述子组数字伪随机序列中的成员来调制的。
43.根据权利要求42所述的接收器，其中，所述子组数字伪随机序列中的用于调制所述第一部分的成员具有第一序列长度，并且所述子组数字伪随机序列中的用于调制所述第二部分的成员具有第二序列长度，并且所述第一序列长度与所述第二序列长度不同。
44.根据权利要求42所述的接收器，其中，所述子组数字伪随机序列中的用于调制所述第一部分的成员与所述子组数字伪随机序列中的用于调制所述第二部分的成员不同。
45.根据权利要求35所述的接收器，其中，所述组数字伪随机序列具有大于二(2)的字母表大小。
46.根据权利要求45所述的接收器，其中，所述组数字伪随机序列是一组四进制序列。
47.根据权利要求46所述的接收器，其中，所述字母表大小是二(2)的幂。
48.根据权利要求35所述的接收器，其中，与所述自相关函数的峰相邻的所述指定区域包括与所述自相关函数的所述峰紧邻的至少十(10)个连续符号。
49.根据权利要求35所述的接收器，其中，所述定位信号的第一部分是利用所述子组数字伪随机序列中的成员来调制的，并且所述定位信号的第二部分包括根据数据序列进一步调制了的所述定位信号。
50.根据权利要求35所述的接收器，其中，所述定位信号包括描述来自所述多个发射器中的不同发射器的发射之间的时序差异的数据。
51.根据权利要求35所述的接收器，其中，所述定位信号中的每个定位信号被初始地同步到时间参考，并且与所述同步对应的时序校正被提供给所述接收器。
52.根据权利要求35所述的接收器，其中，所述接收器使用包括被估计出的参考相关函数的高分辨率最早到达时间估计来标识所述定位信号的多径分量。
53.根据权利要求52所述的接收器，其中，所述接收器使用包括信号和噪声子空间的划分的高分辨率最早到达时间估计来标识所述定位信号的多径分量。
54.根据权利要求35所述的接收器，其中，所述接收器通过如下方式来标识所述定位信号的多径分量:通过使所接 收到的样本与从发射器发射的序列互相关来生成互相关函数；并且从所述互相关函数提取包括在所述互相关函数的峰的左边的第一数目的样本和在所述峰的右边的第二数目的样本的峰向量。
55.根据权利要求54所述的接收器，其中，所述接收器通过如下方式来标识所述定位信号的多径分量:根据能够被容易地分离的多径和非多径分量中的至少一个以及在具有低噪声的通道环境中测得的相关函数来生成参考峰向量；并且通过跨至少多个伪随机码周期相干地取平均来提高所述峰向量中的信噪比。
56.根据权利要求55所述的接收器，其中，所述接收器通过如下方式来标识所述定位信号的多径分量:计算所述峰向量的傅里叶变换；并且使用所测得的峰向量的傅里叶变换和所述参考峰向量的傅里叶变换来生成与所发射的所述序列对应的通道的频域估计。
57.根据权利要求56所述的接收器，其中，所述接收器通过如下方式来标识所述定位信号的多径分量:根据所述通道的所述频域估计来生成减小的通道估计向量；定义所述减小的通道估计向量的被估计出的协方差矩阵；并且对所述被估计出的协方差矩阵执行奇异值分解。
58.根据权利要求57所述的接收器，其中，所述接收器通过如下方式来标识所述定位信号的多径分量:生成被排序了的奇异值的向量；使用所述被排序了的奇异值的向量来分离信号和噪声子空间；生成噪声子空间矩阵；并且使用所述噪声子空间矩阵来估计第一路径的到达时间。
59.根据权利要求35所述的接收器，其中，所述接收器接收协助数据，其中，所述协助数据包括以下中的至少一个:波形的脉冲的上升沿处的系统时间；波形的脉冲的下降沿处的系统时间；所述多个发射器的地理码数据；与所述多个发射器相邻的发射器的地理码数据；所述多个发射器附近的至少一个发射器所使用的序列的索引；对至少一个发射器的时钟时序校正；本地大气校正；WAPS时序与GNSS时间的关系；用于在伪范围分辨中辅助所述接收器的对本地环境的指示；以及相对于一组伪随机序列的基索引的偏移、来自一组发射器的伪随机数序列的列表以及利用了特定伪随机数序列的发射器的列表中的至少一个。
60.一种使用从多个发射器发射的定位信号来确定位置信息的方法，包括: 选择一组数字伪随机序列，其中，所述组数字伪随机序列中的任何两个序列之间的互相关函数的量值在指定阈值以下； 从所述组数字伪随机序列中选择一子组数字伪随机序列，其中，所述子组数字伪随机序列中的每个成员的自相关函数的量值在与所述自相关函数的峰相邻的指定区域内与规定值的关系是等于规定值和小于规定值中的至少一个； 从所述多个发 射器中的每个发射器发射定位信号，其中，所述定位信号的至少第一部分是根据所述子组数字伪随机序列中的至少一个成员来调制的，其中，所述多个发射器中的至少两个发射器根据所述子组数字伪随机序列中的不同成员来调制相应定位信号的所述第一部分；并且 在远程接收器处接收所述定位信号和卫星信号中的至少一个，其中，所述卫星信号是基于卫星的定位系统的信号，其中，所述远程接收器的第一工作模式包括基于终端的定位，在所述基于终端的定位中，所述远程接收器根据所述定位信号和所述卫星信号中的至少一个来计算所述远程接收器的位置。
61.根据权利要求60所述的方法，其中，所述组数字伪随机序列包括一组二进制伪随机序列。
62.根据权利要求61所述的方法，其中，所述组二进制伪随机序列选自于一组黄金码。
63.根据权利要求62所述的方法，其中，所述规定值是所述自相关函数的峰值除以所述数字伪随机序列的非重复长度。
64.根据权利要求61所述的方法，其中，所述组二进制伪随机序列是Kasami码、Bent码和类黄金码中的一个。
65.根据权利要求60所述的方法，其中，所述组数字伪随机序列中的至少一个数字伪随机序列具有截短的序列长度，其中，所述截短的序列长度比标准序列长度短。
66.根据权利要求60所述的方法，其中，所述组数字伪随机序列中的至少一个数字伪随机序列具有延长的序列长度，其中，所述延长的序列长度比标准序列长度长。
67.根据权利要求60所述的方法，包括:在第一时间段期间从所述多个发射器中的至少一个发射器发射定位信号，在所述第一时间段内，所述定位信号的所述第一部分是利用所述子组数字伪随机序列中的第一成员来调制的，其中，所述子组数字伪随机序列中的所述第一成员具有第一长度；并且在第二时间段期间发射所述定位信号，在所述第二时间段内，所述定位信号的第二部分是利用所述子组数字伪随机序列中的第二成员来调制的，其中，所述子组数字伪随机序列中的所述第二成员具有第二长度。
68.根据权利要求60所述的方法，其中，所述第一长度和所述第二长度不同。
69.根据权利要求60所述的方法，其中，所述组数字伪随机序列具有大于二(2)的字母表大小。
70.根据权利要求69所述的方法，其中，所述组数字伪随机序列是一组四进制序列。
71.根据权利要求69所述的方法，其中，所述字母表大小是二(2)的幂。
72.根据权利要求60所述的方法，其中，与所述自相关函数的所述峰相邻的所述指定区域包括与所述自相关函数的所述峰紧邻的至少十(10)个连续符号。
73.根据权利要求60所述的方法，其中，所述定位信号的第二部分是根据数据序列来进一步调制的。
74.根据权利要求60所述的方法，其中，所述远程接收器的第二工作模式包括基于网络的定位，在所述基于网络的定位中，服务器根据从所述定位信号和所述卫星信号中的至少一个得出的信息来计算所述远程接收器的位置，其中，所述远程接收器接收并向所述服务器传递从所述定位信号和所述卫星信号中的至少一个得出的信息。
75.—种定位系统,包括: 地面发射器网络，所述地面发射器网络包括广播定位信号和定位数据的多个发射器，其中，所述定位数据包括用于计算距广播所述定位信号和所述定位数据的发射器的距离的数据位； 其中，所述多个发射器选择一组数字伪随机序列，其中，所述组数字伪随机序列中的任何两个序列之间的互相关函数的量值在指定阈值以下； 其中，所述多个发射器从所述组数字伪随机序列中选择一子组数字伪随机序列，其中，所述子组数字伪随机序列中的每个成员的自相关函数的量值在与所述自相关函数的峰相邻的指定区域内与规定值的关系是等于规定值和小于规定值中的至少一个； 其中，针对每个发射器，所述定位信号的至少第一部分是利用所述子组数字伪随机序列中的至少一个成员来调制的，其中，所述多个发射器中的至少两个发射器利用所述子组数字伪随机序列中的不同成员来调制定位信号。
76.根据权利要求75所述的定位系统，包括获取所述定位信号和卫星信号中的至少一个的远程接收器，其中，所述卫星信号是基于卫星的定位系统的信号，其中，所述远程接收器的第一工作模式包括基于终端的定位，在所述基于终端的定位中，所述远程接收器根据所述定位信号和所述卫星信号中的至少一个来计算所述远程接收器的位置。
77.根据权利要求76所述的定位系统，包括耦合到所述远程接收器的服务器，其中，所述远程接收器的第二工作模式包括基于网络的定位，在所述基于网络的定位中，所述服务器根据从所述定位信号和所述卫星信号中的至少一个得出的信息来计算所述远程接收器的位置，其中，所述远程接收器接收并向所述服务器传递从所述定位信号和所述卫星信号中的至少一个得出的信息。
78.根据权利要求77所述的定位系统，其中，所述组数字伪随机序列包括一组二进制伪随机序列。
79.根据权利要求78所述的定位系统，其中，所述组二进制伪随机序列选自于一组黄金码。
80.根据权利要求79所述的定位系统，其中，所述规定值是所述自相关函数的峰值除以所述数字伪随机序列的非重复长度。
81.根据权利要求78所述的定位系统，其中，所述组二进制伪随机序列是Kasami码、Bent码和类黄金码中的一个。
82.根据权利要求77所述的定位系统，其中，所述组数字伪随机序列中的至少一个数字伪随机序列具有截短的序列长度，其中，所述截短的序列长度比标准序列长度短。
83.根据权利要求77所述的定位系统，其中，所述组数字伪随机序列中的至少一个数字伪随机序列具有延长的序列长度，其中，所述延长的序列长度比标准序列长度长。
84.根据权利要求77所述的定位系统，包括:在第一时间段期间从所述多个发射器中的至少一个发射器发射定位信号，在所述第一时间段内，所述定位信号的所述第一部分是利用所述子组数字伪随机序列中的第一成员来调制的，其中，所述子组数字伪随机序列中的所述第一成员具有第一长度；并且在第二时间段期间发射所述定位信号，在所述第二时间段内，所述定位信号的第二部分是利用所述子组数字伪随机序列中的第二成员来调制的，其中，所述子组数字伪随机序列中的所述第二成员具有第二长度。
85.根据权利要求84所述的定位系统，其中，所述第一长度和所述第二长度不同。
86.根据权利要求77所述的定位系统，其中，所述组数字伪随机序列具有大于二(2)的字母表大小。
87.根据权利要求86所述的定位系统，其中，所述组数字伪随机序列是一组四进制序列。
88.根据权利要求87所述的定位系统，其中，所述字母表大小是二(2)的幂。
89.根据权利要求77所述的定位系统，其中，与所述自相关函数的所述峰相邻的所述指定区域包括与所述自相关函数的所述峰紧邻的至少十(10)个连续符号。
90.根据权利要求77所述的定位系统，其中，所述定位信号的第一部分是利用所述子组数字伪随机序列中的成员来调制的，并且所述定位信号的第二部分是根据包括所述定位数据的数据序列来进一步调制的。
91.根据权利要求77所述的定位系统，包括耦合到所述多个发射器和所述远程接收器中的至少一个的通信系统，其中，所述通信系统是蜂窝通信系统。
92.根据权利要求77所述的定位系统，其中，所述多个发射器是同步的。
93.根据权利要求92所述的定位系统，其中，所述多个发射器中的每个发射器发射包括协助数据的定位数据，其中，所述协助数据包括以下中的至少一个:波形的时期处的系统时间；所述多个发射器的地理码数据；与所述多个发射器相邻的相邻发射器的地理码数据；所述多个发射器附近的至少一个发射器所使用的序列的索引；对至少一个发射器的时钟时序校正；本地大气校正；用于在伪范围分辨中辅助所述远程接收器的对本地环境的指示；以及相对于所述组数字伪随机序列的基索引的偏移、来自一组发射器的数字伪随机序列的列表以及利用了特定数字伪随机数序列的发射器的列表中的至少一个。
94.根据权利要求93所述的定位系统，其中，由所述多个发射器发射的信号包括用于频率获取和时序对准中的至少一个的前导。
95.根据权利要求77所述的定位系统，其中，所述多个发射器形成CDMA网络。
96.根据权利要求77所述的定位系统，其中，所述多个发射器形成TDMA网络。
97.根据权利要求77所述的定位系统，其中，每个发射器的载波信号相对于所述多个发射器中的其它发射器的至少一个其它载波信号偏移。
98.根据权利要求77所述的定位系统，其中，所述多个发射器被定位成使得所述远程接收器从至少三个发射器接收信号，并且每个位置中的误差几何放大因子小于阈值，其中，所述多个发射器中的每个发射器的位置是通过最小化如下函数来确定的:该函数是所述误差几何放大因子的平方在覆盖体积上的体积积分，其中，所述体积积分是关于所述远程接收器的位置的坐标的，其中，所述函数的所述最小化是关于所述多个发射器中的发射器在所述覆盖体积中的指定覆盖区域中的发射器位置坐标的，其中，所述函数是根据覆盖区域的性能质量来被加权的。
99.根据权利要求77所述的定位系统，其中，所述多个发射器中的每个发射器被同步到时间参考，并且每个发射器的时序校正被提供给所述远程接收器。
100.根据权利要求77所述的定位系统，其中，所述远程接收器接收协助数据，所述协助数据包括以下中的至少一个:波形的时期处的系统时间；波形的脉冲的下降沿处的系统时间；所述多个发射器的地理码数据；与所述多个发射器相邻的发射器的地理码数据；所述多个发射器附近的至少一个发射器所使用的序列的索引；对至少一个发射器的时钟时序校正；本地大气校正；用于在伪范围分辨中辅助所述远程接收器的对本地环境的指示；以及相对于所述组数字伪随机序列的基索引的偏移、来自一组发射器的数字伪随机序列的列表以及利用了特定数字伪随机数序列的发射器的列表中的至少一个。
101.根据权利要求77所述的定位系统，包括作为所述远程接收器的部件的大气数据传感器，其中，所述远程接收器和所述服务器中的至少一个使用所述大气数据传感器的数据来计算所述远程接收器的位置，其中，所述大气数据传感器的数据包括压力数据、温度数据和湿度数据中的至少一个。
102.根据权利要求77所述的定位系统，其中，所述远程接收器和所述服务器中的至少一个使用与使用所述定位信号所确定的范围测量结果相组合后的来自至少一个附加信号源的范围测量结果来计算所述远程接收器的最终位置，其中，所述最终位置包括纬度、经度和高度中的至少一个。
【文档编号】G01S19/45GK103748480SQ201280039342
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2012年6月28日 优先权日:2011年6月28日
【发明者】诺曼·克拉斯纳, 阿伦·拉古帕蒂 申请人:内克斯特纳夫有限公司