[发明专利]用于中继器识别的CDMA时间伪卫星的设备和方法

说明书

技术领域

本发明的领域大体上涉及无线通信和位置定位。更明确地说，本发明涉及用于使用基于卫星的定位信号和基于地面的定位信号两者对无线、移动装置进行位置确定的设备和方法。

背景技术

由于定位卫星系统的发展，位置定位已显著变得更容易且更精确。这些定位卫星系统通常被称为全球导航卫星系统(Global Navigational Satellite System，GNSS)。定位卫星的系统的一个实例是美国NAVSTAR全球定位系统(Global Positioning System，GPS)。另一实例是俄罗斯共和国所持有的GLONASS系统。计划中的其它定位卫星系统包含欧洲GALILEO系统。GNSS接收器当前可用于飞行器、轮船、陆上车辆和手持式装置中以便确定位置定位。

各种系统使用在多个轨道平面内(例如，NAVSTAR GPS卫星处于六个轨道平面内)绕地球进行轨道运行的多个卫星(例如，NAVSTAR GPS使用三十二个卫星，其中二十四个是活跃的)。卫星重复与地球每天在其下方转动的轨迹几乎相同的地面轨迹。轨道平面是等距的且相对于赤道平面倾斜，因此确保对于至少五个卫星，在任何时间从地球上任何无障碍点均存在视线路径。

每一卫星均携带高度精确的原子钟，其与公共时基(GNSS时间)同步。基于陆地的监控台测量来自卫星的信号，并将这些测量值并入到每一卫星的轨道和时钟模型中。从这些模型中计算每一卫星的导航数据和卫星时钟校正量，并将所述导航数据和卫星时钟校正量上载到每一卫星。卫星接着发射导航消息，所述导航消息包含与其位置及其时钟校正参数有关的信息。

自主式GNSS接收器通过将来自导航消息的数据(其指示卫星的位置)与从卫星接收到的信号的测量到的延迟量(其指示接收器相对于卫星的位置)组合来计算自己的位置。由于接收器的时基相对于GNSS时基的偏差的缘故，所以通常需要来自至少四个卫星的信号来解析三维中的位置和时间偏差。

当GNSS接收器无法从足够数目的卫星接收视线信号时，GNSS信号检测可能发生问题。在有障碍环境(例如，室内、地下、有障碍场所等)中，GNSS接收器不可能接收适当的(数量和质量上)信号来作出精确的位置确定。

常规的伪卫星是固定的地面发射器，其接收一个或一个以上GNSS信号并产生数字编码的波形，且以GNSS载波频率发射所述波形以加强GNSS位置解决方案。在NAVSTARGPS系统中，不将PRN二进制序列33到37分配到卫星，且所述二进制序列可由常规伪卫星使用以产生并发射粗捕获(coarse acquisition，C/A)波形。如果非常精确地已知常规伪卫星的时序和位置，那么可使用其发射的数字编码的波形连同其它GNSS波形一起来作出位置确定。因此，可使用常规伪卫星来加强GNSS覆盖范围。

图1说明位置确定系统100，其使用常规伪卫星150来加强GNSS覆盖范围。GNSS卫星110向移动台130提供参考信号以进行位置确定。视GNSS卫星110和移动台130两者的瞬时位置而定，一个或一个以上GNSS卫星110与移动台130之间的视线可能被障碍物120阻挡或损害。障碍物120可包含(但不限于)室内环境、桥梁、建筑物、例如山脉或峡谷等地形形貌等。在视线被阻挡或损害的情况下，移动台130不可从GNSS卫星110接收所需的GNSS参考信号来进行位置确定。为了克服障碍问题，一个典型的解决方案使用常规伪卫星150来将参考信号发射到移动台130。常规伪卫星150使所发射的参考信号与GNSS时序同步。常规伪卫星150是用于加强GNSS卫星110的基于地面的发射器。另一典型的解决方案使用常规伪卫星150来将至少一个参考信号从GNSS卫星110转继到移动台130。然而，常规伪卫星需要来自一个或一个以上GNSS卫星的视线信号，且仅在GNSS信号可用的情况下才有用。在一些情况下，常规伪卫星150与GNSS卫星110之间的视线也被阻碍，从而损害常规伪卫星150加强GNSS卫星110的能力。另外，移动台130可能处于地下环境(例如，地铁、建筑物的地下室、隧道等)中，在那里来自常规伪卫星150的参考信号无法穿透或遭到严重损害。在此情况下(缺少从地下环境延伸到基于地面的GNSS接收天线的长电缆)，常规伪卫星150代替用于移动台130的GNSS卫星110的能力降级。