Пoддержка oпределения меcтoпoлoжения c пoмoщью cпутникoв
Автoр: Сюрьяринне Яри.
Изoбретение oтнocитcя к cпocoбу и уcтрoйcтву для пoддержки cпутникoвoгo oпределения меcтоположения мобильного уcтройcтва cо вcпомогательными данными и c иcпользованием вcпомогательных данных. Техничеcким результатом являетcя повышение точности определения местоположения мобильного устройства. Технический результат достигается тем, что система связи преобразует параметры специализированной орбитальной модели, описывающей перемещение спутника и заданной для конкретной системы спутникового определения местоположения, в параметры общей орбитальной модели, описывающей перемещение спутника. Альтернативно или дополнительно сеть заменяет опорное значение, которое основано на времени системы спутникового определения местоположения и входит в параметры орбитальной модели, на опорное значение, которое основано на времени системы связи. После преобразования параметра и/или замены опорного значения параметры предоставляются как часть вспомогательных данных для спутникового определения местоположения. Альтернативно или дополнительно между мобильным устройством и системой связи передают в одном направлении набор данных, который не зависит от используемого режима определения местоположения. 6 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.
Область техники
Изобретение относится к способам поддержки спутникового определения местоположения мобильного устройства со вспомогательными данными и с использованием вспомогательных данных. В равной степени изобретение относится к элементам сети для системы связи, поддерживающей спутниковое определение местоположения мобильного устройства со вспомогательными данными, и к мобильным устройствам, поддерживающим спутниковое определение местоположения мобильного устройства с использованием вспомогательных данных. В равной степени изобретение относится к системам, включающим такие элементы сети и такие мобильные устройства. В равной степени изобретение относится к соответствующим программным кодам и к соответствующим программным продуктам.
Уровень техники
В настоящее время имеются две работающие системы для спутникового определения местоположения: американская система GPS (Global Positioning System, Глобальная система определения местоположения) и российская Глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС). В будущем появится европейская система "Галилей" (GALILEO). Общим названием для этих систем является Глобальная навигационная спутниковая система (GNSS, Global Navigation Satellite System).
Например, в системе GPS имеется более 20 спутников, называемых также космическими аппаратами (SV, space vehicle), которые находятся на околоземных орбитах. Каждый из спутников передает два сигнала несущих L1 и L2. Один из этих сигналов L1 используется для переноса навигационного сообщения и кодовых сигналов стандартной службы определения местоположении (SPS, standard positioning service). Фаза несущей L1 модулируется для каждого спутника различным кодом грубого захвата (С/А, Coarse acquisition). Таким образом, для разных спутников имеются различные каналы передачи. Код С/А представляет собой код псевдослучайного шума (PRN, pseudo random noise), который распределяет спектр по номинальной ширине полосы 20,46 МГц. Он повторяется каждые 1023 бита, в результате чего период повторения кода составляет 1 мс. Кроме того, биты С/А также часто называют чипами. Несущую частоту сигнала L1 дополнительно модулируют навигационной информацией со скоростью передачи данных 50 бит/с. Навигационная информация включает, в частности, временную метку, указывающую время передачи, параметры эфемерид и альманаха.
Параметры эфемерид и альманаха GPS содержат, в основном, параметры орбиты искусственного спутника для краткосрочной полиномиальной модели орбиты по отношению к истинной траектории спутника. Параметры сохраняются и обновляются в сервере управления GPS, а затем обновляются в спутниках. На основе имеющихся параметров эфемерид или альманаха алгоритм может оценить положение спутника в течение любого времени, пока спутник движется в рамках такой модели. Полиномиальные орбитальные модели имеют только одну степень свободы, то есть время. Опорным временем для параметров эфемерид и альманаха является время GPS, а именно: время недели GPS (TOW, time of week). Вычисление положения спутника производится в основном экстраполяцией положений спутников на орбите как функции времени, начиная с известного начального положения. Начальное положение также определяется текущими данными эфемерид и альманаха. Кроме того, временная метка указывает, когда спутник находится в заданном начальном орбитальном положении. Временные метки называются эфемеридным временем (TOE, time-of-ephemeris) для параметров эфемерид и временем применимости (TOA, time-of-applicability) для параметров альманаха. Как время TOE, так и время TOA измеряют по отношению к времени TOW GPS.
Вследствие сравнительно краткосрочной пригодности в общем случае для определения положения спутника параметры эфемерид можно использовать только в течение 2-4 часов. С другой стороны, при такой краткосрочной пригодности можно достичь большей точности, чем при более долгосрочной пригодности. Достижимая точность составляет 2-5 м. Напротив, параметры альманаха могут использоваться для грубой оценки положения спутника даже в течение многих недель, но они не подходят для фактического точного определения местоположения вследствие малой точности, обусловленной долгосрочной пригодностью, а также меньшим числом параметров. Данные эфемерид и альманаха передают со спутников GPS в формате, определенном в открытом документе по управлению интерфейсом GPS (ICD, interface control document) под названием ICD-GPS-200. В настоящее время все приемники GPS должны поддерживать этот формат.
Приемник GPS, местоположение которого нужно определить, принимает сигналы, передаваемые доступными в данное время спутниками, и при этом обнаруживает и отслеживает каналы, используемые различными спутниками, на основе различных С/А кодов. Для захвата и отслеживания спутникового сигнала, прежде всего, сигнал, принятый радиочастотным (RF) блоком приемника GPS, преобразуют в частоту основной полосы. В основной полосе погрешности частоты, например, вследствие эффекта Доплера устраняются смесителем. Затем проводят корреляцию сигнала с использованием опорных кодов, которые доступны для всех спутников. Корреляция может быть выполнена, например, с использованием согласованного фильтра. Значения корреляции можно затем интегрировать когерентно и/или некогерентно для повышения чувствительности приема. Значение корреляции, превышающее некоторое пороговое значение, указывает код С/А и фазу кода, которые необходимы для снятия расширения спектра сигнала и, таким образом, для восстановления навигационной информации.
Затем приемник определяет время передачи кода для каждого спутника обычно на основе данных в декодированных навигационных сообщениях и подсчетов периодов дискретизации и чипов кодов С/А. Время передачи и измеренное время прибытия сигнала в приемник позволяет определить время прохождения, необходимое для того, чтобы сигнал от спутника достиг приемника. При умножении этого времени на скорость света мы получаем расстояние или дальность между приемником и соответствующим спутником. Кроме того, приемник оценивает положение спутников во время передачи, обычно на основе параметров эфемерид в декодированных навигационных сообщениях.
Вычисленные расстояния и предполагаемые положения спутников позволяют затем вычислить текущее местоположение приемника, поскольку приемник расположен на пересечении дальностей от набора спутников.
Аналогично, общей идеей для определения местоположения в системе GNSS является прием спутниковых сигналов в приемнике, положение которого требуется определить, измерение времени, которое требуется для распространения сигналов из расчетного положения спутника в приемник, вычисление на основе этого времени распространения расстояния между приемником и соответствующим спутником, а затем вычисление текущего положения приемника с использованием, кроме того, расчетных положений спутников. Ожидается, что европейская спутниковая навигационная система "Галилей" будет иметь собственные документы ICD. Согласно проекту "L1 band part of Galileo Signal in Space ICD (SIS ICD)", 2005, разработанному Galileo Joint Undertaking, документы ICD "Галилей" будут весьма близки к документам ICD GPS, но не будут совпадать с ними. Будут иметься данные эфемерид и альманаха для системы "Галилей", и обе группы параметров будут соотнесены с временем системы "Галилей".
Определение местоположения GPS может быть выполнено в трех различных режимах определения местоположения. Первый режим - автономное определение местоположения на основе GPS. Это означает, что приемник GPS принимает сигналы из спутников GPS и вычисляет по этим сигналам свое положение без какой-либо дополнительной информации из других источников. Второй режим - определение местоположения на основе GPS с помощью сети мобильных станций. В этом режиме приемник GPS может быть связан с устройством мобильной связи. Приемник GPS может быть интегрирован в устройство мобильной связи или быть аксессуаром для устройства мобильной связи. Система мобильной связи предоставляет вспомогательные данные, которые принимаются устройством мобильной связи и передаются в приемник GPS для улучшения его работы. Такие вспомогательные данные могут быть, например, по меньшей мере данными эфемерид, положением и временной информацией. Вычисления для определения местоположения в этом случае также выполняются в приемнике GPS. Третий режим - определение местоположения с помощью GPS на основе сетевых мобильных станций. В этом режиме приемник GPS также связан с устройством мобильной связи. В этом режиме система мобильной связи по меньшей мере способствует сбору данных и получению временной информации посредством устройства мобильной связи, а также передачи ее в приемник GPS для поддержки измерений. Затем результаты измерений через устройство мобильной связи подают в систему мобильной связи, которая производит вычисление местоположения. Второй и третий подход имеют также общее название "неавтономные системы GPS" (A-GPS, assisted-GPS). Если вспомогательные данные включают, например, исходное положение и данные эфемерид для конкретного спутника, приемник GPS может определить приблизительное положение спутника и его перемещение и, таким образом, ограничить возможное время распространения спутникового сигнала и возникающую доплеровскую частоту. Если известны диапазон времени распространения и доплеровская частота, можно также ограничить возможные фазы кодов, которые должны проверяться.
Вспомогательные данные для A-GPS определены и стандартизированы для всех систем сотовой связи. Выдача вспомогательных данных строится поверх специфических протоколов системы сотовой связи, а именно: RRLP для Глобальной системы мобильной связи (GSM), IS-801 для множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA, Code Division Multiple Access), RRC для широкополосного доступа CDMA (WCDMA, Wideband CDMA) и ОМА SUPL. Режим с использованием мобильной станции в настоящее время внедряется в сети CDMA в США для обнаружения местоположения объекта, подавшего сигнал тревоги.
Во всех сотовых протоколах имеется много общих черт, например поддержка режимов GPS. Таким образом, все сотовые протоколы поддерживают системы GPS на основе мобильных станций, системы GPS с использованием мобильных станций и автономные системы GPS. Кроме того, все протоколы имеют высокую зависимость от GPS. Как сказано выше, вспомогательные данные, которые предоставлены для A-GPS системой сотовой связи, могут включать спутниковые навигационные данные, включая данные эфемерид и альманаха GPS. Все сотовые протоколы для вспомогательных данных GPS определяют для этого информационные элементы (IE, information element) для данных эфемерид и альманаха лишь с небольшими различиями. Информационные элементы эфемерид и альманаха, определенные в сотовых протоколах, фактически идентичны определенным в документе ICD-GPS-200. Таким образом, они имеют те же ограничения и ожидаемую точность, что и данные эфемерид и альманаха, которые транслируются спутниками. Это соответствие облегчает приемнику GPS использование вспомогательных данных в вычислениях местоположения, поскольку фактически не требует преобразований или дополнительного программного обеспечения. Кроме того, согласно всем сотовым протоколам по сотовой связи происходит посылка модели ионосферы GPS. Согласно всем сотовым протоколам элементы вспомогательных данных GPS связаны со временем GPS. Кроме того, согласно всем сотовым протоколам помощь в сборе данных организована специально для GPS и не может использоваться для вычисления местоположения в мобильной станции. Наконец, согласно всем сотовым протоколам все элементы данных индексированы в соответствии с комбинацией спутников GPS.
Однако, хотя во всех относящихся к GPS сотовых протоколах есть общие черты, имеются и отличия. Это означает, что программное обеспечение терминала, принимающего вспомогательные данные, должно или иметь уровень адаптации для сотовых протоколов, или поддерживать только некоторые из сотовых протоколов. Кроме того, различия в сотовых протоколах, особенно в контентах сообщений, влияют на рабочие характеристики A-GPS в терминах времени до первой настройки и чувствительности.
Дополнительная проблема состоит в том, чтобы использовать параметры эфемерид или альманаха для точного предсказания фаз кодов спутников и доплеровских частот в приемнике GPS для начального захвата сигналов, причем вспомогательные данные из сети должны также включать точные данные GPS TOW. В сетях GSM и WCDMA точная доставка TOW GPS требует развертывания в каждой сотовой базовой станции блоков измерения местоположения (LMU, Location Measuring Units), которые способны непосредственно собирать и оценивать сигналы GPS. Однако блоки измерения местоположения дороги и требуют непрерывного технического обслуживания.
Кроме того, текущие форматы данных эфемерид и альманаха в сотовых протоколах основаны на форматах, определенных специально для GPS. Вспомогательные данные также будут важны для системы "Галилей", чтобы обеспечить сопоставимость рабочих характеристик системы "Галилей" по отношению к A-GPS. Можно ожидать, что формат эфемерид в системе "Галилей" будет отличаться от форматов эфемерид и альманаха GPS, так что "Галилей" не сможет просто воспользоваться форматом вспомогательных данных GPS. Если эфемерида "Галилей" отличается от эфемериды GPS, сотовые стандарты должны быть расширены на специфические информационные элементы системы "Галилей", а использование системы "Галилей" для определения местоположения требует дополнительного программного обеспечения в приемниках. Кроме того, "Галилей" и GPS могут иметь различное качество обслуживания, то есть данные эфемерид системы "Галилей" могут иметь большую точность, чем данные эфемерид GPS, что приведет к большей точности определения местоположения на основе системы "Галилей". Кроме того, параметры эфемерид системы "Галилей" и GPS могут иметь различный срок действия. В этом случае одновременное обновление вспомогательных данных невозможно, а обновление вспомогательных данных должно планироваться независимо для систем "Галилей" и GPS.
Таким образом, имеются различные проблемы с текущими вспомогательными данными GPS.
Было предложено расширить элементы вспомогательных данных 3GPP GPS для сигналов системы "Галилей" путем модификации индексации элементов данных эфемерид, чтобы индексация могла также включить спутники "Галилей". Формат данных эфемерид тогда по существу был бы одинаковым для спутников "Галилей" и GPS. В таком решении и вспомогательные данные GPS, и "Галилея" все еще подпадали бы под ограничения текущих данных эфемерид и альманаха GPS, а кроме того, все еще была бы необходима доставка TOE GPS.
Кроме того, известно повышение точности и целостности орбитальных моделей посредством корректирующих данных. Например, Европейская служба объединения геостационарной навигации (EGNOS, European Geostationary Navigation Overlay Service) и Система панорамного обзора (WAAS, Wide Area Augmentation System) определяют корректирующие данные GPS, которые учитывают, например, задержку сигнала GPS, обусловленную атмосферой и ионосферой. Корректирующие данные передают через геостационарные спутники, и эти данные могут быть приняты соответствующими приемниками GPS и использоваться для повышения точности определения местоположения на основе GPS. Кроме того, для смягчения влияния избирательной пригодности были введены дифференциальные коррекции GPS (DGPS, differential GPS corrections). Они пригодны для исключения воздействия атмосферы, положения спутников и дрейфа синхронизации. Однако при этом коррекции WAAS, EGNOS и DGPS всегда привязаны к единственному набору эфемерид. Когда вместо нормальных параметров эфемерид используются долгосрочные орбитальные параметры спутников, коррекции WAAS, EGNOS и DGPS использовать нельзя, поскольку они привязаны к нормальным данным эфемерид.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение предлагает альтернативы общепринятому предоставлению и использованию вспомогательных данных для спутникового определения местоположения мобильного устройства.
I.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения первый способ предназначен для поддержки спутникового определения местоположения мобильного устройства с использованием вспомогательных данных, причем мобильное устройство выполнено с возможностью связи с системой связи и приема сигналов, передаваемых спутниками по меньшей мере одной системы спутникового определения местоположения. Способ включает преобразование в системе связи доступных параметров для специализированной орбитальной модели, описывающей перемещение спутника, причем эта специализированная орбитальная модель определена для конкретной системы спутникового определения местоположения, в параметры общей орбитальной модели, описывающей перемещение спутника. Кроме того, способ включает выдачу преобразованных параметров в качестве части вспомогательных данных для спутникового определения местоположения.
Кроме того, согласно первому аспекту настоящего изобретения предложен второй способ поддержки спутникового определения местоположения мобильного устройства с использованием вспомогательных данных, причем мобильное устройство выполнено с возможностью связи с системой связи и приема сигналов, передаваемых спутниками по меньшей мере одной системы спутникового определения местоположения. Этот способ включает прием мобильным устройством вспомогательных данных из системы связи, включая параметры общей орбитальной модели, описывающей перемещение спутника. Кроме того, способ включает оценку положения спутника по меньшей мере в рамках одной системы спутникового определения местоположения на основе принятых параметров общей орбитальной модели.
Кроме того, согласно первому аспекту настоящего изобретения предложен сетевой элемент для системы связи, поддерживающей спутниковое определение местоположения мобильного устройства с использованием вспомогательных данных, причем мобильное устройство выполнено с возможностью связи с системой связи и приема сигналов, передаваемых спутниками по меньшей мере одной системы спутникового определения местоположения. Сетевой элемент содержит средство обработки. Средство обработки выполнено с возможностью преобразования доступных параметров специализированной орбитальной модели, описывающей перемещение спутника, причем эта специализированная орбитальная модель определена для конкретной системы спутникового определения местоположения, в параметры общей орбитальной модели, описывающей перемещение спутника. Кроме того, средство обработки выполнено с возможностью выдачи преобразованных параметров в качестве части вспомогательных данных для спутникового определения местоположения.
Кроме того, согласно первому аспекту настоящего изобретения предложено мобильное устройство, поддерживающее спутниковое определение местоположения этого мобильного устройства с использованием вспомогательных данных. Мобильное устройство включает приемник спутникового сигнала, выполненный с возможностью приема сигналов, передаваемых спутниками по меньшей мере одной системы спутникового определения местоположения. Мобильное устройство дополнительно содержит компонент связи, выполненный с возможностью приема из системы связи вспомогательных данных с параметрами общей орбитальной модели, описывающей перемещение спутника. Кроме того, мобильное устройство содержит средство обработки, выполненное с возможностью оценки положения спутника в рамках по меньшей мере одной системы спутникового определения местоположения, основанной на принятых параметров общей орбитальной модели.
Кроме того, согласно первому аспекту настоящего изобретения предложена система, которая содержит сетевой элемент, предложенный для первого аспекта настоящего изобретения, и мобильное устройство, предложенное для первого аспекта настоящего изобретения.
Кроме того, согласно первому аспекту настоящего изобретения предложен первый программный код для поддержки спутникового определения местоположения мобильного устройства с вспомогательными данными, причем это мобильное устройство выполнено с возможностью связи с системой связи и приема сигналов, передаваемых спутниками по меньшей мере одной системы спутникового определения местоположения. При его выполнении обрабатывающим устройством сетевого элемента системы связи этот программный код обеспечивает реализацию первого способа для первого аспекта настоящего изобретения.
Кроме того, согласно первому аспекту настоящего изобретения предложен первый компьютерный программный продукт, в котором хранится первый программный код, предложенный для первого аспекта настоящего изобретения.
Кроме того, согласно первому аспекту настоящего изобретения предложен второй программный код для поддержки спутникового определения местоположения мобильного устройства с использованием вспомогательных данных, причем мобильное устройство выполнено с возможностью связи с системой связи и приема сигналов, передаваемых спутниками по меньшей мере одной системы спутникового определения местоположения. При его выполнении обрабатывающим устройством мобильного устройства программный код обеспечивает реализацию второго способа для первого аспекта настоящего изобретения.
Кроме того, согласно первому аспекту настоящего изобретения предложен второй компьютерный программный продукт, в котором хранится второй программный код, предложенный для первого аспекта настоящего изобретения.
Первый аспект изобретения основан на том, чтобы формат параметров орбитальной модели, которые предоставлены в качестве вспомогательных данных для спутникового определения местоположения, отделить от формата орбитальных параметров, которые определены в пределах соответствующей системы спутникового определения местоположения. Поэтому предполагается, что доступные орбитальные параметры для конкретной системы спутникового определения местоположения преобразуются в параметры общей орбитальной модели. Общая орбитальная модель может, но не обязательно, быть определена одновременно по меньшей мере для двух систем спутникового определения местоположения. Следует отметить, что термин "преобразование" охватывает также и пересчет параметров для общей орбитальной модели.
Преимуществом первого аспекта настоящего изобретения является то, что одна и та же орбитальная модель может быть использована для вспомогательных данных различных систем спутникового определения местоположения. В общей орбитальной модели близкие в смысле точности рабочие характеристики могут быть достигнуты для всех поддерживаемых систем спутникового определения местоположения. Кроме того, легко добавить новые системы спутникового определения местоположения. Таким образом, определение местоположения с использованием вспомогательных данных, например A-GNSS, могло быть согласовано с различными стандартами связи, например со всеми стандартами сотовой связи. Кроме того, в мобильных устройствах общая орбитальная модель облегчает гибридизацию, например гибридизацию "Галилей"-GPS, которая позволяет производить вычисления для определения местоположения мобильного устройства по спутниковым сигналам со спутников GPS и спутников Галилей". Кроме того, можно использовать общую орбитальную модель в качестве единственной орбитальной модели для конкретной системы спутникового определения местоположения, например вместо модели эфемерид и альманаха GPS, и в равной степени в качестве единственной орбитальной модели для всех режимов определения местоположения, например для системы GNSS с участием мобильной станции и GNSS на основе мобильной станции. Таким образом, использование общей орбитальной модели уменьшает количество элементов данных, которые должны быть поддержаны в стандартах связи. Размер и сложность программного обеспечения для определения местоположения в мобильном устройстве можно уменьшить при использовании общей орбитальной модели в мобильном устройстве, возможно, для гибридного приемника GPS/Галилей", который обходится без автономного определения местоположения. Таким образом, в случае, если само мобильное устройство не имеет никакого программного обеспечения для декодирования спутниковых навигационных данных, но имеет только программное обеспечение, поддерживающее предложенную общую орбитальную модель, обеспечивается работоспособность системы, хотя этот случай не является предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения. Кроме того, ту же самую общую орбитальную модель можно использовать даже для обеспечения вспомогательных данных для земных систем определения местоположения.
Кроме того, преимущество первого аспекта настоящего изобретения состоит в том, что возможные изменения в формате параметров специализированных орбитальных моделей, таких как параметры, определенные в документе ICD-GPS-200, не требуют изменений в преобразованных параметрах. Таким образом, интерфейс между системой связи и мобильными устройствами может оставаться неизменным. Следует адаптировать только преобразование действующих параметров.
Кроме того, преимущество первого аспекта настоящего изобретения состоит в том, что формат преобразованных параметров не связан с форматом исходных параметров. Таким образом, преобразование гарантирует обеспечение расширенных параметров и, таким образом, улучшение рабочих характеристик определения местоположения с использованием вспомогательных данных.
Общая орбитальная модель может, например, включать больше параметров, чем специализированная орбитальная модель, или параметры с большей длиной слова, чем соответствующие параметры для специализированной орбитальной модели. Это позволяет повысить точность орбитальной модели и/или время пригодности соответствующих параметров. Если орбитальная модель оказывается более точной, то полученное в результате местоположение может иметь большую точность. Если параметры пригодны в течение большего времени, требуется меньше обновлений, что экономит ширину полосы в системе связи.
Лаборатория реактивной тяги Калифорнийского технологического института (JPL, Jet Propulsion Laboratory of the California Institute of Technology) уже продемонстрировала, что можно повысить точность и время жизни орбитальных моделей для искусственных спутников путем увеличения длины слова орбитальных параметров. Международная служба GPS (IGS, International GPS Service) с помощью разработок JPL обеспечивает высокую точность орбитальной модели в течение 48 часов с использованием Интернета. JPL публикует так называемые ультрабыстрые данные орбитального местоположения, которые действительны и обеспечивают точность порядка дециметра по меньшей мере в течение ±24 часов, то есть на 24 часа вперед. Типично данные находятся в формате sp3, который содержит координаты положения и скорости спутника в системе координат "Земля в центре и Земля неподвижна" (ECEF, Earth Centered Earth Fixed), время и оценки точности, выбираемые для некоторого интервала, типично 15 мин. Данные даются для всех спутников системы GPS. Данные сами по себе не подходят для определения местоположения терминала, но должны быть моделированы, например аппроксимированы полиномом, что дает компактный набор параметров для терминала, позволяющий определить положения спутников и их скорости экстраполяцией в зависимости от времени. Для полиномиальной аппроксимации можно использовать "полиномиальный формат", определенный для данных эфемерид GPS. Кроме того, моделирование необходимо для учета дрейфа спутниковых часов. IGS предоставляет точную информацию и для спутниковых часов, которые также необходимо моделировать, например, также в виде полиномов. Модель часов включена в стандартное спутниковое вещание в субкадре 1 в соответствии с документом ICD GPS и обеспечивается также во вспомогательных данных из сотовой системы. Обычно предполагается, что модель часов является частью эфемерид, но она все еще остается самостоятельной моделью.
Компания Global Locate Inc. уже продемонстрировала, что можно увеличить точность и продолжительность жизни моделей для орбит искусственных спутников путем вычисления совместимых с ICD-GPS-200 полиномов с использованием альтернативного критерия подгонки по сравнению с используемым в GPS. Спутниковая служба эфемерид в Global Locate Inc. использует формат ICD-GPS-200 для переноса долгосрочных орбитальных моделей для всех спутников GPS. Продолжительность жизни долгосрочной модели может намного превышать время жизни транслируемых эфемерид. Однако последний подход все еще привязан к формату эфемерид GPS.
Доступные параметры специфической орбитальной модели могут быть, например, транслируемыми параметрами эфемерид или другими орбитальными данными, данными эфемерид или другими орбитальными данными, поставляемыми сегментами управления GNSS, и/или данными эфемерид или другими орбитальными данными, поставляемыми внешним источником, например IGS.
Общая орбитальная модель может быть основана на кеплеровских орбитах и параметрах, используемых для моделей эфемерид и альманаха GPS. Но для моделирования информации о положении спутника можно также использовать различные другие представления. Примеры включают сплайны, полиномы Эрмита, кусочно-непрерывные полиномы и т.д. Например, модель на основе полиномов четвертого порядка можно приспособить для описания истинной траектории орбиты спутника, выдаваемой в кадре ECEF. Полиномиальную модель можно подогнать с использованием критерия, который минимизирует среднеквадратичную ошибку (RMSE, root mean of squared errors). Затем полиномиальную модель можно использовать для экстраполяции информации о положении спутника в будущее.
Благодаря sр3-формату, включающему положение ECEF, скорость ECEF и смещение для часов/точности дрейфа (стандартной), данные IGS удобно использовать, например, при подгонке к полиному. Моделирование может быть выполнено, например, подгонкой сплайнами или полиномами Эрмита, так чтобы полиномы были подогнаны под данные о положении и скорости спутника в течение предыдущих 24-48 часов. В предлагаемой общей орбитальной модели имеется больше свободы для выбора параметров по сравнению с простым использованием "полиномиального формата", определенного для данных эфемерид GPS. Порядок полинома, количество параметров и длины кодов можно выбрать согласно желательной точности и ожидаемому сроку использования данной подгонки.
Общие орбитальные образцовые параметры, которые в конечном счете предоставляются как часть вспомогательных данных, могут включать параметры для всей группы спутников в конкретной системе спутникового определения местоположения, для всей группы спутников для множества систем спутникового определения местоположения или для части одной или нескольких групп спутников, в зависимости от возможностей мобильного устройства.
Поддерживаемые системы спутникового определения местоположения могут быть выбраны произвольно. Они могут включать, например, GPS, ГЛОНАСС и "Галилей", но в равной степени EGNOS, WAAS и т.д.
В дополнение к преобразованным параметрам предоставляемые вспомогательные данные могут включать, в частности, опорное время, например в форме параметров модели часов, и пространственную точку отсчета. Следует отметить, что даже сама общая орбитальная модель может содержать, в дополнение к модели для данных о положении и скорости спутника, модель для смещения и дрейфа спутниковых часов, точку отсчета времени для инициализации, оценки для положения, скорости спутника, точность часов и, возможно, также модель для учета влияния на положение спутника фазовой коррекции при вычислении точного положения точки (РРР, precise point positioning). Системой отсчета для моделей положения и скорости предпочтительно является система координат ECEF, поскольку в ней может быть легко выполнена коррекция вследствие земного вращения. Преобразование к локальным системам координат ("восток-север-вверх") может быть достигнуто простым матричным умножением. Данные IGS могут быть обобщены в системе координат ECEF.
Кроме того, предоставляемые вспомогательные данные могут включать другую разнообразную информацию. Примерами являются корректирующие данные DGPS, корректирующие данные кинематики в реальном времени (RTK, Real Time Kinematics) и измерения фазы несущей для спутниковых сигналов. По вопросам высокой точности определение местоположения RTK см. документ WO 2004/000732 А1. Измерения фазы несущей и опорные значения RTK подходят, например, для обеспечения высокоточного определения местоположения. Должно быть понятно, что корректирующие данные RTK, известные для GPS, можно адаптировать в качестве необходимых для поддержки определения местоположения на базе системы "Галилей" и т.д. Примеры дополнительных вспомогательных данных включают корректирующие данные EGNOS и WAAS. Трансляцию данных из геостационарных спутников EGNOS и WAAS трудно принять в высокоширотных областях. Поэтому как альтернатива эти данные можно предоставить в качестве вспомогательных сетевых данных, в особенности, если общей орбитальной моделью является краткосрочная орбитальная модель, поскольку текущие корректирующие данные EGNOS/WAAS сами по себе не подходят для долгосрочных орбитальных моделей. Еще один пример дополнительных вспомогательных данных - это данные краткосрочной дифференциальной коррекции для долгосрочных орбитальных моделей. Еще одним примером дополнительных вспомогательных данных являются параметры модели ионосферы и/или параметры модели тропосферы. Еще одним примером
