一種提供gnss處理的密集擴展星歷封包的方法以及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明是關于提供長期預測導航衛(wèi)星的衛(wèi)星星歷資訊，以及本發(fā)明目的在于減小數(shù)據(jù)量，其為轉移一組長期預測的衛(wèi)星星歷資訊所需要，同時由于星歷資訊壓縮以及轉移而造成的精確度損失保持在可接受的數(shù)值，以及同時解壓縮星歷資訊所需要的計算負載保持在可接受的程度。
【背景技術】
[0002]全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)接收機設備可以使用預測星歷以代替解碼后的星歷數(shù)據(jù)。本發(fā)明使促使編碼的預測衛(wèi)星星歷資訊轉換為擴展星歷組件以及分送給客戶端的全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)接收機設備，其格式為將所需要的通訊頻寬以及客戶設備上的儲存和處理的規(guī)格減為最低。
[0003]GNSS定位以及定時功能已成為許多應用的規(guī)格-從消費者設備例如GNSS-能夠作為智慧型電話至自動機器對機器(M2M)系統(tǒng)。GNSS包含美國全域定位系統(tǒng)(GPS)，Navigats1nnaya GLObalnaya SputnikovayaSistema(GLONASS)或俄國的全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)，歐盟的伽利略系統(tǒng)的，中國的北斗系統(tǒng)(BDS)以及任何其它類似的衛(wèi)星系統(tǒng)。
[0004]為了計算裝置的全域位置，GNSS接收機組件需要所謂的星歷:所使用每一衛(wèi)星時鐘校正以及軌道軌跡的精確資訊。注意，業(yè)界一些其他說明，〃星歷〃可以表示軌道軌跡，不包括時鐘校正。傳統(tǒng)上，GNSS接收機通過對每一衛(wèi)星廣播的訊息進行解碼而獲取每一衛(wèi)星的星歷。對于所需要時間的衛(wèi)星時鐘校正由多項式系數(shù)例如af0，afl，af2參數(shù)計算出，其包含于GPS廣播導航數(shù)據(jù)以及說明于ICD-GPS-200(界面控制文件200F，Navstar GPS Space/Navigat1n User Segment Interfaces)中。
[0005]地球軌道衛(wèi)星的軌道軌跡通常表示為一組軌道參數(shù)，其對指定時間內為有效的。在理想情況下，軌道衛(wèi)星可以使用6個Kepler ian參數(shù)良好地加以模擬。然而，在現(xiàn)實中，所有地球軌道衛(wèi)星受到外界干擾力量，其防止衛(wèi)星在純Keplerian軌道中運行。需要考慮作用于衛(wèi)星上干擾力量的其他參數(shù)，其包括但不限于地球重力異常以及太陽，月亮，以及行星重力。
[0006]在一些情況下，例如GNSS衛(wèi)星，總共使用15個軌道參數(shù)(ICD-GPS-200)，這些15個參數(shù)中6個是Keplerian參數(shù)，其說明無干擾的軌跡以及其它參數(shù)考慮擾動力量引起的軌道異常?？墒褂脕肀硎拒壍儡壽E的數(shù)據(jù)數(shù)量受到限制的情況下，以及使用來模擬擾動軌道的擾動參數(shù)在數(shù)量及/或精確度上必需減少，這些參數(shù)可以準確地表示擾動的軌道軌跡的持續(xù)時間與在該持續(xù)時間模型軌道整體精確度之間必需作權衡。
[0007]可加以變化，軌道軌跡可以對一個或多個時點以位置坐標以及附加性速度以及加速度向量以表格格式來表示，例如在GL0NASS廣播星歷訊息中。軌道軌跡可再通過從一個時間點傳播衛(wèi)星位置或者多個時間點之間的內插計算出。
[0008]不管格式，GNSS接收機并不需要依賴星歷資訊的衛(wèi)星廣播。廣播星歷以很低的數(shù)據(jù)速率傳輸(例如GPS為50bps)，其表示無法接受長的時間以解碼出足夠的數(shù)據(jù)而能夠使用衛(wèi)星。如果所接收到的衛(wèi)星信號為微弱的或間斷的，所需的數(shù)據(jù)需要更長的時間。甚至于一旦衛(wèi)星為可利用，短的有效周期(如GPS為4小時)是指衛(wèi)星無法保持為可利用的以作為較長的操作。
[0009]輔助GNSS(AGNSS)或特別是輔助GPS(AGPS)是一種技術，它提供GNSS接收機具有來自外部來源的星歷資訊。此允許接收機開始利用GNSS信號而不解碼完全的廣播星歷訊息。傳統(tǒng)AGNSS接收機需要由所提供服務頻繁地更新，由于所接收的星歷資訊僅用于短的有效周期而與衛(wèi)星廣播星歷相同。
[0010]解碼當前衛(wèi)星廣播星歷另一個替換例為使用預先儲存的擴展星歷的GNSS接收機。擴展星歷是一項技術，其中衛(wèi)星軌道軌跡以及時鐘校正良好地可預測的超過現(xiàn)場轉播的短的有效性周期。預測的持續(xù)時間通?？缭皆S多天以及長達一個月。這樣，接收機可以計算衛(wèi)星位置而不需要解碼整個導航資訊而不會隨著時間而減少位置精確性。這樣可以減少首次定位時間(TTFF)以及提高了接收機的信號捕獲的靈敏度。
[0011]軌道軌跡能夠通過依據(jù)軌道力學使用力量模擬預測未來。在預測期間對作用于衛(wèi)星各種加速度做積分進行力量模擬。盡可能地加入所有擾動力量，使用該方式能夠達成高度精確性。
[0012]衛(wèi)星時鐘校正能夠依據(jù)作預測時間點的歷史數(shù)據(jù)外推未來情況。外推的精確度依賴于衛(wèi)星時鐘的質量以及所使用的數(shù)學模擬。
[0013]這些星歷的預測需要大范圍的數(shù)據(jù)以及處理資源。由于資源受限于移動GNSS裝置，擴展星歷理想地通過外部的幫助而產生。擴展星歷的幫助可以收集預測衛(wèi)星軌道軌跡以及時鐘校正所需要的資訊，封包發(fā)放資訊，以及經由有線或無線通訊網路提供封包。然后，客戶端設備將接收擴展星歷封包，取出適用時間的衛(wèi)星軌道軌跡以及時鐘校正，并使用GNSS處理的資訊。
[0014]傳送預測持續(xù)時間跨越幾個星期的擴展星歷數(shù)據(jù)的挑戰(zhàn)在于多個衛(wèi)星軌道軌跡的數(shù)據(jù)量非常大，使得其成為無法或難以實行。在客戶端裝置處使用本地儲存以及同時接收數(shù)據(jù)封包所消耗的功率對其有限的資源為太大。
[0015]WIPO公開第2009/065206號專利申請案(Lamance)，其讓予Rx Networks以及在2009年5月28日公告，說明通過傳送相關作用于衛(wèi)星上的實際力量而減小傳送數(shù)據(jù)量。因而客戶端裝置使用簡化的力量模擬以在裝置上進行一些預測計算，將繁重處理負載加在客戶端裝置上。除此，試圖利用較為簡單的力量模擬會導致增加定位誤差。
[0016]美國第7839324號專利(Phatak)，其讓予 SRF Technology Inc.以及在 2010年11 月23日公告，說明藉由編碼跨越整個預測周期一系列Keplerian軌道模擬以傳輸擴展星歷資訊的方法。該方法缺點在于作用在衛(wèi)星上外部力量例如月球以及太陽的重力促使衛(wèi)星在擾動的軌道中運行。因此，說明擾動軌道的軌道參數(shù)將包含調諧以及長期的趨勢。為了使用差分壓縮以達成高壓縮比，在軌道參數(shù)中調諧以及長期的趨勢需要在編碼之前加以去除。然而，美國第7839324號專利中Keplerian參數(shù)進行差分壓縮而并不作模擬或移除系統(tǒng)趨勢，此將減少差分壓縮的效率以及導致擴展星歷資訊不良的數(shù)據(jù)壓縮率。
[0017]WIPO 2012年年5月18日公告讓渡給SORCE 4的Brown第2012/064568號專利說明壓縮擴展星歷資訊的方法，其首先使用正弦以及多項式參數(shù)模擬一組ICD-GPS-200所說明軌道模式的整體趨勢。該模式并非精確的擬合以及無法使用來準確地決定出衛(wèi)星的位置。為了補償該情況，使用一組校正項目以得到軌道參數(shù)與趨勢之間的差異，其由正弦以及多項式參數(shù)加以說明。該方法是不想要的，因為許多與正弦以及多項式模式結合的改正項目需要傳送;從而提高需要傳送到客戶設備的數(shù)據(jù)總數(shù)量。
[0018]因此，需要一種擴展星歷服務以及客戶端裝置，其使用數(shù)據(jù)封包格式，其具有小數(shù)量的分送，保持位置精確度的要求，以及可用于客戶端裝置而并不需要繁重的處理負荷。

【發(fā)明內容】

[0019]根據(jù)本發(fā)明，提供了一種對擴展衛(wèi)星軌道軌跡編碼的方法，其包括:
[0020]表示軌道軌跡為一系列的軌道區(qū)段，其中每一軌道區(qū)段由一組對軌道區(qū)段區(qū)間有效的軌道參數(shù)加以說明；
[0021]對于每一軌道參數(shù)產生一系列表示為數(shù)值的點，在所有時間T該參數(shù)采用該數(shù)值，在該時間參數(shù)適用于軌道區(qū)段；
[0022]對于每一軌道參數(shù)對該參數(shù)系列點進行多個曲線擬合，其中每一曲線擬合是對一組N個點進行，其中N為不小于2以及不大于8，以及其中每一曲線擬合產生一組M個系數(shù)，其中M不小于2以及不大于8;
[0023]對該系數(shù)形成M個系列曲線擬合系數(shù)，使得由每一組N個點產生相同系數(shù)的所有情況群組為相同的系列；以及
[0024]進行編碼步驟，利用壓縮對每一系列曲線擬合系數(shù)作編碼。
[0025]優(yōu)選地，每一系列曲線擬合系數(shù)利用差分壓縮進行壓縮。
[0026]優(yōu)選地，任何一組N點的點間的相對時間與所有其他組N點的點間的相對時間相同。
[0027]優(yōu)選地，任何兩組N點，每一組第一點之間的時間差值可以表示為UTcirb ±(0.25*Tor)，其中L為整數(shù)，Tcirb為衛(wèi)星的軌道周期。
[0028]優(yōu)選地，任何兩組N點，每一組第一點之間的時間差值可以表示為UTcirb±(0.1*Tor)，其中L為整數(shù)，Tcirb為衛(wèi)星的軌道周期。
[0029]優(yōu)選地，任何兩組N點，每一組第一點之間的時間差值可以表示為UTcirb，其中L為整數(shù)以及Tcirb為衛(wèi)星的軌道周期。
[0030]優(yōu)選地，編碼步驟一個特性包含遞回地計算一組多項式的能力或使用預定多項式的能力。
[0031 ]優(yōu)選地，編碼步驟采用Chebyshev，Legendre ,Hermite，或 Laguerre 多項式。
[0032]優(yōu)選地，軌道參數(shù)對時間作曲線擬合，多個數(shù)學模擬能夠單獨地使用獨立函數(shù)或結合多個函數(shù)。
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