快速位置获取通知系统技术方案

其移动终端（１８）具有最小功率和所需要的尺寸的全球跟踪系统（１０）在移动终端（１８）采集观测数据，将数据发送给计算位置的处理器。移动终端（１８）只需要采集几毫秒的观测数据，并将该观测数据转发到处理器。利用询问发送器和卫星的已知位置、接收到的信号和返回信号的发送之间已知的终端延迟以及往返时间，确定从卫星（１４－１７）（或其他空中应答器）到终端的距离。通过计算以卫星为中心、以所计算的距离为半径的球面与地球表面模型的交叉线来确定定位弧线。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术一般涉及跟踪地球表面附近设备位置的方法和系统，具体地说，本专利技术涉及利用非常快速的便携式获取应答器跟踪地球表面附近设备的方法和系统。有各种可以用来确定地球表面上设备位置的技术。美国专利No.3,063,048公开了利用发射信号中的多普勒频移来确定发射该信号的设备的位置。此专利讲述了通过测量所述多普勒频移以最大速率变化的时间来确定发射经历多普勒频移的信号的物体的位置。在这个系统中，卫星必须连续接收从物体发射的信号才能确定所述频率以最大速率变化的时间最大以便确定所述物体的位置。其结果是，计算位置坐标的时间太长，不能适应诸如确定卫星电话位置的应用。全球定位系统(GPS)也具备地域定位的能力。并且，最好知道移动终端、比如蜂窝式电话的位置，并将这种位置信息保存在中央位置(如服务操作中心、即SOC)。一种技术是在移动终端上设置GPS接收器，计算GPS接收器的位置，并通过卫星(或其他通讯系统)将所述位置坐标发射到中央位置。此方法存在着GPS接收器中所固有的从冷启动唤醒时首次定位时间(TTFF)的局限。GPS接收器必须从所述冷启动状态下载GPS卫星的天文年历，星历表以及时钟校正信息。TTFF限制有效地排除了在不可接受的长TTFF的情况下、比如在处理来自无线电话或蜂窝式电话的电话呼叫的情况下使用GPS接收器。因此，本专利技术针对上述问题，开发用于以最小功率和最少设备快速实现移动终端位置计算的系统和方法。专利技术概述本专利技术通过以下方法解决上述问题在所述移动终端收集观测数据；将所述观测数据发射到中央位置；以及在中央位置，而不是在各个移动终端执行位置计算。这样，本专利技术的移动终端只需要采集几毫秒的观测数据，比如GPS代码相位信息，然后通过卫星将这种观测数据转发给中央站，用于后续的位置计算。这样，本专利技术只要求移动单元接通非常短的时间周期，因此可以获得极快的(比如包括数据传输时间共1秒)定位方案。这可以使比如在呼叫之前话机的地域定位实际可行，这尤其是在基于卫星的电话服务中控制接入和呼叫选择路由的决定中非常有用。这种快速方案和最小的电池消耗使得地域定位系统能够应用到实际中，否则不能从经济上证明这种应用的正确性。根据本专利技术的一个方面，确定位于地面上或其附近的物体的位置的系统包括通讯卫星，卫星网关或地面站，远程终端和操作中心。在这个系统中，通讯卫星发射由远程终端应答的询问信号。包括接收器，发射器和处理器的远程终端配置在所述物体上。接收器从通讯卫星接收询问信号，还能接收从GPS卫星发射的信号。一旦接收到来自通讯卫星询问信号，处理器测量从GPS卫星发射的每一个信号的至少一种特性。远程终端在与接收到所述询问信号有关的预定时间向通讯卫星发射应答信号。应答信号包括从多个GPS卫星发射的每个信号的测量到的特性。操作中心从通讯卫星接收应答信号，并利用信息到达时间和由远程终端返回的测量到的特性计算远程终端的位置。在上述系统中，所述测量到的特性可以包括，比如代码相位信息，载波相位信息，多普勒频移信息，比特相位信息或者傅立叶变换系数。服务操作中心包括了计算通讯卫星和远程终端之间距离的处理器。在这种计算中，处理器利用应答信号到达卫星网关的时间以及向远程终端发射询问信号和卫星网关接收到该询问信号之间的时间差。在这种计算中，处理器计及通信卫星和移动终端之间信号路径上的已知延迟以及在卫星网关测量信息到达时间的点。处理器还计算其半径为先前确定所述距离的球面与地球表面模型之间的相交曲线。此外，处理器在相交曲线上确定几个初始点，这些点中的一个必须位于围绕所述终端的已知的汇聚带内。接下来，处理器计算各个初始点的候选位置解，并利用预定判据筛选这些候选解并舍弃所有不满足筛选条件的候选值。最后，如果仍然有超过一个的候选解存在，则处理器选择一个代表最适合所有观测数据的解。在上述系统中，所述预定的判据可以包括从以下各项中选择的一项或一项以上到通讯卫星的距离解，剩余解，高度解，时钟偏置解以及与波束边界的接近度解。 附图说明图1描述了根据本专利技术的系统的示范实施例的方框图。图2描述了根据本专利技术的方法的示范实施例的方框图。图3(a)和3(b)描述了根据本专利技术用于确定终端单元的位置的图2所示方法的地理表示法。图4描述了返回到服务操作中心，用于计算位置解的各种参数，以及SOC中处理器执行的各种计算的流程图。详细描述参考图1，系统的一个示范实施例包括与卫星网关(SG)相连的服务操作中心(SOC)，通讯卫星，全球定位系统(GPS)中的卫星，终端单元以及参考网络(RN)。终端单元接收来自多个GPS卫星和通讯卫星的信号。终端单元在其前向通信卫星链路接收包括定时和获取辅助信息的广播信息。在接收到所述信息之后，终端单元执行其观测数据收集功能，并以从所述接收到的广播信息开始的固定的延迟将观测数据以及任何必要的系统和/或状态信息发射回SOC。在SOC中完成对观测数据的所有处理。终端单元只是取得测量结果并将观测数据作为广播/应答循环的一部分返回。服务操作中心SOC控制本专利技术的系统的操作。SOC通过前向链路播送包括定时和获取辅助信息的信号，后者可以被远程终端接收并且用来对它们预期的GPS信号进行时间同步并快速获取所述预期的GPS信号，由此，它们获得其观测数据组。前向广播还可以包含用于单个终端和/或终端组的命令和控制协议。来自终端的返回信号包括观测数据和操作所述系统所需的任何系统、状态或协议信息。借助特定和已知的延迟使返回信号与前向信号同步，这使卫星网关可以取得往返程信号传播时间和绝对到达时间(TOA)的另外的测量结果。所述计算的传播时间和某些观测数据一起用来确定位置。SOC还从参考网络和其他资源上连续地收集位置计算所需的所有辅助信息。举个例子，这种信息包括1.感兴趣的范围内看得见的所有卫星的GPS广播星历表和时钟校正系数；2.当前的GPS天文年历；3.当前的电离层和对流层参数；4.当前的状态信息和报告；5.当前的通讯卫星状态矢量和运行状态；以及6.差分校正数据(如果使用)。卫星网关卫星网关由卫星通信调制解调器(信道单元)和相关的控制和管理设备及软件组成。网关保持用于控制前向链路广播和用于传播时间测量结果的准确的时间和频率基准。终端仅仅需要相对于前向信号准确地作出应答，因此可以使用大大减少的精度和低功率的内部基准。卫星网关是传统的卫星通信设备。因此它也包括天线、发射器、放大器、上/下变频器以及其他标准卫星通讯设备和软件，它们没有在图中表示出来，但本领域的技术人员都了解。通讯卫星通信卫星可以是能够向终端和卫星网关转发前向信号并且转发来自终端和卫星网关的返回信号的任何(近地轨道(LEO)，中地轨道(MEO)，地球同步轨道(GEO))卫星。它也可以是气球、飞机、遥控有人驾驶的飞行器或其他任何在大气层内操作的航空器(如果能够知道并消除传输路径中的所有延迟，也可以使用非弯管式卫星(Non-Bentpipe satellites))。卫星(或航空器)的位置和速度信息，以及转发器组延迟和其他运行参数必须已知。适当的通信卫星的例子包括1.轨道通信卫星2.全球星(Globalstar)3.中圆轨道系统(ICO)4.欧洲共同体航空公司协会卫星(AceS)5.休斯移动卫星(Hughes MSAT)6.Thuraya7本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定地球表面上或附近的物体的位置的系统包括：ａ）播送询问信号的通讯卫星；ｂ）配置在所述物体上的远程终端，所述远程终端包括：（ｉ）从所述通讯卫星接收所述询问信号的接收器，所述接收器还能从多个全球定位系统（ＧＰＳ）卫星接收多 种信号；（ｉｉ）处理器，它在接收到来自所述通讯卫星的所述询问信号之后，测量从所述多个ＧＰＳ卫星播送的所述多种信号中的每一种信号的至少一种特性；以及（ｉｉｉ）发送器，它在相对于接收到所述询问信号的预定时间向所述通讯卫星发送应答信号，其 中所述应答信号包括从所述多个ＧＰＳ卫星播送的所述多种信号中每一种信号的所述测量的特性。ｃ）地面站，它从所述通讯卫星接收所述应答信号，并测量信息到达时间；以及ｄ）操作中心，它利用所述信息到达时间和由所述远程终端返回的所述测量的特性计算 所述远程终端的位置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JB基尔菲特，MC沙利文，
申请(专利权)人：鹰眼公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]