ES2287509T3 - Calculo de posicion en un sistema de posicionamiento utilizando desviacion de tiempo de sincronizacion. - Google Patents
Calculo de posicion en un sistema de posicionamiento utilizando desviacion de tiempo de sincronizacion. Download PDFInfo
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Abstract
Un procedimiento que comprende: recibir señales desde un sistema (5) de navegación por satélite y señales desde un sistema (7) de comunicación inalámbrica; y determinar una solución de posición para una unidad (4) móvil como una función de las señales recibidas utilizando una desviación de sincronización que define una diferencia entre un tiempo de sistema para el sistema (5) de navegación por satélite y un tiempo de sistema para el sistema (7) de comunicación inalámbrica caracterizado porque determinar la solución de posición comprende: calcular el tiempo de sistema para el sistema (5) de navegación por satélite: calcular el tiempo de sistema para el sistema (7) de comunicación inalámbrica como una función del tiempo de sistema calculado del sistema (5) de navegación por satélite y la desviación de sincronización; y calcular una solución de posición como una función de las señales recibidas desde el sistema (5) de navegación por satélite, las señales recibidas desde el sistema (7) de comunicación inalámbrica y los tiempos de sistema calculados.
Description
Cálculo de posición en un sistema de
posicionamiento utilizando desviación de tiempo de
sincronización.
Esta solicitud reivindica prioridad a la
solicitud de patente provisional nº de serie 60/408.614, presentada
el 5 de septiembre de 2002.
Esta descripción se refiere a sistemas de
posicionamiento y, más en particular, al cálculo de soluciones de
posición para receptores móviles.
El sistema de posicionamiento global (GPS) es un
sistema de navegación por satélite diseñado para proporcionar
información de posición, velocidad y tiempo casi en cualquier lugar
del mundo. El departamento de defensa de los Estados Unidos
desarrolló el GPS y actualmente incluye una constelación de
veinticuatro satélites operativos. Otros tipos de sistemas de
navegación por satélite incluyen el sistema de aumento de área
extensa (WAAS), el sistema de navegación global por satélite
(GLONASS) desarrollado por la Federación Rusa, y el sistema Galileo
ideado por la Unión Europea.
Se han diseñado una variedad de receptores para
descodificar las señales transmitidas desde los satélites con el
fin de determinar posición, velocidad o tiempo. En general, para
descifrar las señales y calcular una posición final, el receptor
debe adquirir señales desde los satélites que tiene a su alcance,
medir y seguir la pista de las señales recibidas y recuperar los
datos de navegación a partir de las señales. Midiendo de manera
exacta la distancia desde tres satélites diferentes, el receptor
triangula su posición, es decir, resuelve una latitud, longitud y
altitud. En particular, el receptor mide la distancia midiendo el
tiempo requerido para que cada señal se desplace desde el satélite
respectivo al receptor. Esto requiere información de tiempo exacta.
Por este motivo, se requieren normalmente las mediciones desde un
cuarto satélite para ayudar a resolver los errores de medición de
tiempo, por ejemplo, los errores creados por las inexactitudes de
los circuitos de sincronismo en el receptor.
En ciertas localizaciones, por ejemplo entornos
urbanos con edificios altos, el receptor sólo puede adquirir
señales desde tres o menos satélites. En estas situaciones, el
receptor no podrá resolver todas las cuatro variables de la
solución de posición: latitud, longitud, altitud y tiempo. Si el
receptor puede adquirir señales desde los tres satélites, por
ejemplo, el receptor puede predecir un cálculo de la altitud para
resolver la latitud, longitud y tiempo. Si están disponibles menos
de tres señales, el receptor puede no ser capaz de calcular su
posición.
Para tratar esta limitación, muchos receptores
emplean tecnología de localización híbrida que utiliza señales de
estaciones base de un sistema de comunicación inalámbrica. En los
documentos WO 01/73467 A2 y US 6.188.354 B1 se describen
realizaciones que utilizan esta tecnología de localización híbrida.
Al igual que las señales de satélites, los receptores híbridos
miden retardos de tiempo de las señales inalámbricas para medir
distancias desde las estaciones base de la red. Los receptores
híbridos utilizan las señales de las estaciones base, así como
cualquier señal adquirida desde los satélites GPS, para resolver las
variables de posición y tiempo. La técnica de localización híbrida
permite a menudo a un receptor calcular una solución de posición en
una amplia variedad de localizaciones en las que las técnicas de
posicionamiento convencionales fallarían. En los sistemas de acceso
múltiple por división de código (CDMA), por ejemplo, esta parte de
la medición por la estación base de esta técnica híbrida se
denomina triangulación de enlace directo avanzado (AFLT).
La exactitud de la solución de localización
determinada por el receptor se ve afectada por el grado de exactitud
de tiempo en el sistema. En sistemas sincronizados, tales como los
sistemas CDMA existentes, la información de sincronismo comunicada
por las estaciones base celulares se sincroniza con la información
de sincronismo de los satélites GPS, permitiendo que el tiempo
preciso esté disponible en todo el sistema. En algunos sistemas,
tal como el sistema global para las comunicaciones móviles (GSM), la
información de sincronismo no está sincronizada entre las
estaciones base y los satélites GPS. En estos sistemas, las unidades
de medición de localización (LMU) se añaden a la infraestructura
existente para proporcionar información de sincronismo precisa para
la red inalám-
brica.
brica.
En general, esta descripción está dirigida a
técnicas para calcular una solución de posicionamiento para una
unidad móvil. En particular, las técnicas permiten, y resuelven, una
desviación de sincronización que puede definir una diferencia entre
un tiempo de sistema para un sistema de navegación por satélite y un
tiempo de sistema para un sistema de comunicación inalámbrica.
Utilizando una desviación de tiempo, denominada en el presente
documento como una "desviación de sincronización", las técnicas
pueden mejorar la exactitud y fiabilidad de la solución de posición
proporcionada por la unidad móvil.
Por ejemplo, en una realización, un
procedimiento comprende recibir señales desde un sistema de
navegación por satélite y señales desde un sistema de comunicación
inalámbrica, y determinar una solución de posición para una unidad
móvil como una función de las señales utilizando una desviación de
sincronización que define una diferencia entre un tiempo de sistema
para el sistema de navegación por satélite y un tiempo de sistema
para el sistema de comunicación inalámbrica.
En otra realización, un procedimiento comprende
recibir conjuntos de mediciones relacionadas con la posición para
un dispositivo, presentando las mediciones de cada uno de los
conjuntos una desviación común con respecto a las mediciones del
otro conjunto. El procedimiento comprende además determinar una
solución de posición para el dispositivo como una función de las
mediciones y la desviación común.
En otra realización, un procedimiento comprende
recibir una solicitud desde una unidad móvil que opera en un
entorno que presenta un sistema de navegación por satélite y un
sistema de comunicación inalámbrica, y comunicar a la unidad móvil,
en respuesta a la solicitud, datos de desviación de sincronización
que limitan un tiempo de sistema del sistema de navegación por
satélite como una función de un tiempo de sistema del sistema de
comunicación inalámbrica.
En otra realización, un sistema comprende un
servidor para almacenar los datos de desviación de sincronización
que definen una diferencia entre un tiempo de sistema para un
sistema de navegación por satélite y un tiempo de sistema para un
sistema de comunicación inalámbrica. El sistema comprende además una
unidad móvil para recibir los datos de desviación de sincronización
desde el servidor, y determinar una solución de posición como una
función de los datos de desviación de sincronización y las señales
recibidas desde el sistema de navegación por satélite y el sistema
de comunicación inalámbrica.
En otra realización, un aparato comprende una o
más antenas para recibir señales desde un sistema de navegación
por satélite y un sistema de comunicación inalámbrica. El aparato
comprende además un procesador para determinar una solución de
posición para una unidad móvil como una función de la señales
utilizando una desviación de sincronización que define una
diferencia entre un tiempo de sistema para el sistema de navegación
por satélite y un tiempo de sistema para el sistema de comunicación
inalámbrica.
En otra realización, un medio legible por
ordenador comprende instrucciones para provocar que un procesador
programable determine una solución de posición para una unidad móvil
como una función de señales recibidas desde un sistema de
navegación por satélite, señales recibidas desde un sistema de
comunicación inalámbrica, y una desviación de sincronización que
define una diferencia entre un tiempo de sistema para el sistema de
navegación por satélite y un tiempo de sistema para el sistema de
comunicación inalámbrica.
En otra realización, un medio legible por
ordenador comprende estructuras de datos para almacenar una o más
desviaciones de sincronización para calcular soluciones de posición
para una o más unidades móviles, en las que cada una de las
desviaciones de sincronización define una diferencia entre un tiempo
de sistema para un sistema de navegación por satélite y un tiempo
de sistema para un sistema de comunicación inalámbrica.
Los detalles de una o más realizaciones de la
invención se expresan en los dibujos adjuntos y en la descripción
posterior. Otras características, objetivos y ventajas de la
invención serán evidentes a partir de la descripción y dibujos, y a
partir de las reivindicaciones.
La figura 1 es un diagrama de bloques que
ilustra un sistema ejemplar en el que una unidad móvil calcula una
solución de posición utilizando una desviación de sincronización que
limita un tiempo de sistema para un sistema de comunicaciones
inalámbricas con respecto a un tiempo de sistema para un sistema de
navegación por satélite.
La figura 2 es un diagrama de bloques que
ilustra una realización ejemplar de la unidad móvil.
La figura 3 es un diagrama de flujo que ilustra
un modo de funcionamiento ejemplar de la unidad móvil.
La figura 4 es un diagrama de flujo que ilustra
adicionalmente un proceso ejemplar para calcular un seudointervalo
para un satélite dado según las técnicas descritas en el presente
documento.
La figura 1 es un diagrama de bloques que
ilustra un entorno 2 síncrono ejemplar en el que una unidad 4 móvil
utiliza una "desviación de sincronización" para calcular una
localización de posición. El entorno 2 se denomina como un entorno
síncrono ya que el sistema 5 de navegación por satélite y la red 7
de comunicación están diseñados para presentar tiempos de sistema
síncronos. Dicho de otro modo, los satélites 6 y las estaciones 8
base están diseñados para producir información de sincronismo
exactamente sincronizada. Sin embargo, la unidad 4 móvil permite, y
resuelve, una desviación de sincronización que puede definir una
diferencia entre el tiempo de sistema para el sistema 5 de
navegación por satélite y el tiempo de sistema para el sistema 7 de
comunicación inalámbrica. Un ejemplo del sistema 5 de navegación
por satélite es el sistema de posicionamiento global (GPS)
desarrollado por el departamento de defensa de los Estados Unidos.
Otros tipos de sistemas de navegación por satélite incluyen el
sistema de aumento de área extensa (WAAS), el sistema de navegación
global por satélite (GLONASS) desarrollado por la Federación Rusa,
y el sistema Galileo ideado por la Unión Europea.
La unidad 4 móvil emplea técnicas para calcular
una solución de posicionamiento basándose en las señales 10, 12
recibidas desde los satélites 6 y las estaciones 8 base,
respectivamente. La unidad 4 móvil adquiere las señales 10 desde
los satélites 6 que tiene a su alcance, y la distancia de medida
desde cada satélite midiendo el tiempo que requiere cada señal para
desplazarse desde el satélite respectivo hasta la unidad 4 móvil. De
manera similar, la unidad 4 móvil recibe señales 12 desde las
estaciones 8 base del sistema 7 de comunicación inalámbrica, y las
distancias de medida desde estaciones 8 base basándose en el tiempo
que requiere cada señal inalámbrica para desplazarse desde las
estaciones base hasta la unidad móvil. La unidad 4 móvil resuelve
las variables de posición y tiempo basándose en las mediciones.
Las técnicas empleadas por la unidad 4 móvil se
basan en el reconocimiento de que incluso en un entorno 2 síncrono,
un error de sincronización, es decir, una desviación de
sincronización, puede existir entre los tiempos de sistema de un
sistema 5 de navegación por satélite y un sistema 7 de comunicación
inalámbrica. Esta diferencia de tiempo puede resultar a partir de
un número factores, tales como retardos de propagación diferentes
en circuitos de sincronismo empleados por la unidad 4 móvil para
procesar los diferentes tipos de señales 10, 12. Otras causas para
la desviación de sincronización incluyen retardos de propagación
comunes en los transmisores de las estaciones 8 base, y el hecho de
que las señales 12 de las estaciones 8 base tienden a llegar a la
unidad 4 móvil en un ángulo de elevación mucho más bajo que las
señales 10 de los satélites 8. Este ángulo de elevación inferior
puede provocar que las señales 12 de las estaciones 8 base reboten
contra más objetos (no mostrados) en el entorno 12 que las señales
10 de los satélites 6, llevando a longitudes de trayectoria de la
señal de medición excesivas en la información de sincronismo
calculadas por la unidad 4 móvil para las estaciones 8 base.
En consecuencia, la desviación de sincronización
puede verse como una desviación común entre dos sistemas, es decir,
el sistema 5 de navegación por satélite y el sistema 7 de
comunicación inalámbrica a los que pertenecen los satélites 6 y las
estaciones 8 base, respectivamente. Dicho de otro modo, desde la
perspectiva de una unidad 4 móvil, puede existir una desviación de
sincronización común entre los dos sistemas 5, 7 incluso aunque los
sistemas estén diseñados para operar de manera síncrona en el
tiempo.
En los casos en los que los sistemas 5,7 se
consideren muy bien sincronizados, pueden utilizarse las técnicas
de posicionamiento híbridas para solucionar un tiempo de receptor
único además de la latitud, longitud y altitud. En los casos en los
que los dos tiempos de sistemas no estén bien sincronizados, que se
denominan como entornos asíncronos en el presente documento, pueden
utilizarse técnicas asíncronas para resolver tiempos de sistema
independientes, pero requieren una medición adicional por la unidad
4 móvil para producir resultados exactos. Por ejemplo, las técnicas
asíncronas pueden requerir al menos cinco mediciones para una
solución de cinco variables independientes: latitud, longitud,
altitud, tiempo preciso para los satélites y tiempo preciso para la
red inalámbrica. Las técnicas de ayuda de cálculo de la altitud
pueden utilizarse para proporcionar una medición adicional para la
utilización en el cálculo de la solución de posición, reduciendo de
este modo el número de mediciones necesarias. Sin embargo, las
técnicas síncronas que utilizan ayuda del cálculo de la altitud
pueden requerir tres mediciones, mientras que las técnicas
asíncronas requieren una cuarta medición adicional para calcular
una solución de posición exacta.
En estas situaciones, la unidad 4 móvil no
obstante puede calcular una solución de posición exacta utilizando
un límite definido que relaciona los tiempos de sistema, permitiendo
así la resolución de una solución de posición utilizando técnicas
asíncronas sin requerir una medición adicional independiente. De
manera específica, para compensar este error de sincronización
entre los sistemas 5, 7, la unidad 4 móvil emplea técnicas de
localización que permiten que una desviación de sincronización
exprese el tiempo para uno de los sistemas 5, 7 de entono 2
síncrono como una función del tiempo para el otro sistema. Como un
ejemplo, la desviación de sincronización puede definir el tiempo de
sistema para uno de los sistemas 5, 7 dentro de un intervalo
definido desde el tiempo de sistema del otro sistema. Por ejemplo,
la unidad 4 móvil puede estar configurada para definir el tiempo de
sistema para el sistema 7 de comunicación de red dentro de un delta
de tiempo, por ejemplo \pm 1 microsegundo, desde el tiempo de
sistema del sistema 5 de navegación por satélite. Como otro
ejemplo, la desviación de sincronización puede definir tiempo de
sistema para uno de los sistemas 5, 7 como un desfase de tiempo
desde el tiempo de sistema del otro sistema. De esta manera las
técnicas permiten limitar la desviación de sincronización, y
permiten que los tiempos de los sistemas estén relacionados según
una única ecuación que puede utilizarse en lugar de una medición
adicional para calcular una solución de posición exacta.
Tal como se describe detalladamente más
adelante, la unidad 4 móvil puede utilizar esta limitación adicional
para calcular una solución de posición. En particular, la unidad 4
móvil puede calcular la solución de posición como si el entorno 2
fuera un entorno asíncrono, es decir, un entorno que presenta
tiempos diferentes para el sistema 5 de navegación por satélite y
la red de comunicación inalámbrica 7, pero limita los tiempos de
sistema según la desviación de sincronización definida. En
consecuencia, se hace referencia a la unidad 4 móvil en el presente
documento como capaz de operar en un modo
"semi-síncrono" para calcular una solución de
posición en el entorno 2 síncrono. Esta técnica puede permitir a la
unidad 4 móvil calcular una solución de posición con mayor
exactitud en una amplia variedad de localizaciones en las que las
técnicas de cálculo de posición convencionales fallarían o
producirían resultados menos exactos.
Adicionalmente, la unidad 4 móvil puede
incorporar la funcionalidad de monitorización de integridad autónoma
de receptor (RAIM) que permite a la unidad móvil validar las
soluciones de tiempo y posición obtenidas de cada una de las
señales 10, 12 recibidas. Tal como se describe anteriormente, la
adquisición satisfactoria de señales 10, 12 desde al menos cuatro
fuentes se requiere generalmente para la unidad 4 móvil para
calcular una solución de posición completa. La adquisición de cinco
o más señales 10, 12 proporciona mediciones redundantes, y a menudo
permite a la unidad 4 móvil detectar la presencia de una medición
errónea desde una o más señales, en función del número total de
señales adquiridas. La unidad 4 móvil puede utilizar las mediciones
redundantes para detectar una medición errónea desde una o varias
de las señales, o bien desde el sistema GPS o bien desde el sistema
de comunicación inalámbrica, y para aislar la medición del cálculo
de solución de posición.
Según las técnicas descritas en el presente
documento, la unidad 4 móvil puede utilizar la desviación de
sincronización definida para aplicar RAIM o técnicas similares en
entornos en los que tales técnicas serían indeterminadas. Por
ejemplo, la limitación adicional definida por la desviación de
sincronización puede permitir a la unidad 4 móvil aplicar RAIM
cuando se adquieren solamente cuatro señales. En este entorno, la
limitación adicional puede utilizarse para proporcionar la
redundancia que de otra manera se proporcionaría por la quinta señal
de satélite. Si la unidad 4 móvil adquiere más de cinco señales, la
unidad móvil puede aplicar técnicas RAIM convencionales, y puede
incorporar la desviación de sincronización limitadora en el proceso
de validación.
La unidad 4 móvil puede recibir datos de
desviación de sincronización desde un componente del sistema 7 de
comunicación inalámbrica, tal como una de las estaciones 8 base. En
particular el sistema 7 de comunicación inalámbrica puede incluir
uno o varios servidores 14 para mantener y almacenar datos de
desviación de sincronización. El servidor 14 puede almacenar datos
que definen una desviación de sincronización en todo el sistema.
Adicionalmente, el servidor 14 puede almacenar datos que definen un
conjunto de desviaciones de sincronización, y puede asociar las
desviaciones de sincronización con identificadores para una
pluralidad de unidades 4 móviles. Dicho de otro modo, el servidor
14 puede mantener datos de desviación de sincronización que sean
específicos a la unidad 4 móvil particular. De esta manera, los
datos de desviación de sincronización pueden compensar la sutil
diferencia en circuitos de sincronismo, calibración de sincronismo
y otras variaciones entre unidades 4 móviles. Además, el servidor
14 puede almacenar datos de desviación de sincronización para
diferentes regiones, por ejemplo, grupos de células dentro de la
red 7 inalámbrica. En consecuencia, el servidor 14 puede disponer
los datos de desviación de sincronización según identificadores
para las respectivas regiones del sistema de comunicación
inalámbrica.
El servidor 14 puede almacenar los datos de
desviación de sincronización en una variedad de formas, incluyendo
ficheros de almacenamiento de datos, o uno o más sistemas de gestión
de base de datos (DBMS) que se ejecutan en uno o más servidores de
bases de datos. Los sistema de gestión de bases de datos pueden ser
un sistema de gestión de bases de datos relacional (RDBMS),
jerárquico (HDBMS), multidimensional (MDBMS), orientados a objetos
(ODBMS u OODBMS) u objeto-relacionales (ORDBMS). Los
datos, por ejemplo, podrían almacenarse dentro de una única base de
datos relacional, tal como SQL Server^{TM} de Microsoft
Corporation.
La unidad 4 móvil puede tomar la forma de
cualquiera de una variedad de receptores móviles que pueden recibir
señales 10 de navegación por satélite, así como señales 12 de
comunicación inalámbrica, para calcular una solución de posición.
Ejemplos incluyen un teléfono móvil habilitado, un receptor de mano,
un receptor montado dentro de un vehículo, tal como un aeroplano,
automóvil, camión, tanque, barco y similar. Las estaciones 8 base
pueden comunicarse con la unidad 4 móvil según cualquiera de varios
protocolos de comunicación inalámbrica en un entorno síncrono. Un
protocolo de comunicación inalámbrica común es el acceso múltiple
por división de código (CDMA) en el que múltiples comunicaciones se
realizan simultáneamente sobre un espectro de radiofrecuencia (RF).
En un entorno CDMA, las técnicas pueden verse como un mecanismo para
la triangulación de enlace directo avanzado (AFTL). Otros ejemplos
incluyen sistema global para comunicaciones móviles (GSM) que
utiliza acceso múltiple por división de tiempo de banda estrecha
para comunicar datos y servicio general de radiocomunicación por
paquetes (GPRS). En algunas realizaciones, la unidad 4 móvil puede
integrar tanto un receptor GPS como un dispositivo de comunicación
inalámbrica para la comunicación de datos y voz.
La figura 2 es un diagrama de bloques que
ilustra una unidad 4 móvil ejemplar más detalladamente. En general,
la unidad 4 móvil incluye una antena 20 de sistema de
posicionamiento por satélite (SPS), una antena 34 RF, un conversor
22 ascendente, un conversor 26 analógico-digital
(ADC), una memoria 28 y un procesador 30 de señales digitales (DSP)
para recibir y adquirir señales 10, 12 desde satélites 6 y
estaciones 8 base respectivamente.
El conversor 22 descendente recibe señales 10
desde satélites 8 a través de una antena 20 SPS y convierte las
señales desde una frecuencia de portadora SPS a una frecuencia de
banda base para el procesamiento. El conversor 22 inverso puede
convertir las señales 10 a una frecuencia intermedia para el
acondicionamiento, y después convertir la señal acondicionada a la
frecuencia de banda base. Alternativamente, el conversor 22
descendente puede implementar una arquitectura de frecuencia
intermedia cero (ZIF) para la conversión directa a banda base. De
manera similar, el conversor 32 descendente convierte las señales 12
recibidas desde la antena 34 RF a una frecuencia de banda base.
Aunque una antena común puede utilizarse para comunicaciones por
satélite y celulares, pueden preferirse antenas separadas porque
las señales 12 celulares y las señales 10 por satélite utilizan
normalmente diferentes bandas
RF.
RF.
El ADC 26 muestrea las señales de banda base
para producir representaciones digitalizadas de las señales, y
almacena las representaciones digitalizadas en la memoria 28. Por
ejemplo, la memoria 28 puede almacenar un conjunto contiguo de
datos digitalizados que corresponden normalmente a una duración de
aproximadamente 100 ms a 1 segundo de la señal de banda base, o
mayor, para su uso por el DSP 30 durante el proceso de
adquisición.
El DSP 30 utiliza las representaciones
digitalizadas de las señales, así como la desviación de
sincronización como una limitación adicional, para calcular una
solución de posición. En particular, el DSP 30 puede aplicar
técnicas de solución de posición asíncronas para calcular tiempos de
sistema para el sistema 5 de navegación por satélite y la red 7 de
comunicación inalámbrica, pero limita los tiempos de sistema según
la desviación de sincronización definida. En consecuencia, el DSP
30 opera en un modo semi-síncrono para calcular una
solución de posición en un entorno 2 síncrono.
El DSP 30 puede almacenar datos que definen la
desviación de sincronización dentro de la memoria 28, la memoria
interna en chip, u otros medios legibles por ordenador adecuados.
Dicho de otro modo, la desviación de sincronización puede
codificarse previamente en la unidad 4 móvil. Alternativamente, el
DSP 30 puede recibir a través de la antena 34 RF datos de
desviación de sincronización desde un componente del sistema 8 de
comunicación inalámbrica, tal como un controlador de estación base
(no mostrado).
El DSP 30 opera normalmente según instrucciones
que pueden ejecutarse extraídas desde un medio legible por
ordenador. Ejemplos de tales medios incluyen memoria de acceso
aleatoria (RAM), memoria de sólo lectura (ROM), memoria de acceso
aleatorio no volátil (NVRAM), memoria de sólo lectura programable
que puede borrarse eléctricamente (EEPROM), memoria flash y
similares. Aunque se describe con referencia a un procesador de
señales digitales, otras formas de un procesador o controlador
integrado pueden utilizarse dentro de la unidad 4 móvil.
La figura 3 es un diagrama de flujo que ilustra
adicionalmente un funcionamiento ejemplar de la unidad 4 móvil.
Para calcular una solución de posición, la unidad 4 móvil recibe
señales 10 de satélite desde el sistema 5 de navegación por
satélite a través de la antena 20 SPS (42) y recibe señales 12 RF
desde el sistema 7 de comunicación inalámbrica a través del módem
32 inalámbrico y la antena 34 RF (44).
Adicionalmente, la unidad 4 móvil recibe datos
de desviación de sincronización que definen una diferencia entre un
tiempo de sistema para el sistema 5 de navegación por satélite y un
tiempo de sistema para el sistema 7 de comunicación inalámbrica
(46). Tal como se describió anteriormente, la desviación de
sincronización puede definir el tiempo de sistema para uno de los
sistemas 5, 7 como dentro de un intervalo definido desde el tiempo
de sistema del otro sistema. Como otro ejemplo, la desviación de
sincronización puede definir el tiempo de sistema para uno de los
sistemas 5, 7 como un desfase de tiempo desde el tiempo de sistema
del otro sistema. La unidad 4 móvil puede recibir los datos desde
un componente del sistema 7 de comunicación inalámbrica, tal como
uno de la estación 8 base, que puede recuperar los datos de
desviación de sincronización desde una base de datos central.
Alternativamente, la unidad 4 móvil puede recuperar los datos de
desviación de sincronización desde la memoria interna, tal como se
describió anteriormente con referencia a la figura 2.
Basándose en las señales recibidas y la
desviación de sincronización definida, la unidad 4 móvil calcula el
tiempo de sistema para el sistema 5, 7 y una solución de posición
(48). Por ejemplo, la unidad 4 móvil puede determinar tiempos de
sistemas, una latitud, una longitud y una altitud para la unidad 4
móvil como una función de las señales adquiridas y la limitación
definida por los datos de desviación de sincronización. La unidad 4
móvil puede aplicar técnicas asíncronas para calcular la posición
haciendo uso de las relaciones de limitación definidas entre los
tiempos de sistema para el sistema 5 de navegación por satélite y el
sistema 7 de comunicación inalámbrica basándose en la desviación de
sincronización.
La figura 4 es un diagrama de flujo que ilustra
adicionalmente un modo de funcionamiento ejemplar del servidor 14.
Inicialmente, el servidor 14 recibe una solicitud desde la unidad 4
móvil para datos de sincronización, normalmente a través de una o
varias estaciones 8 base (60). Como respuesta, el servidor 14 puede
identificar la unidad 4 móvil solicitante, y la región de la red 7
de comunicación inalámbrica dentro de la cual la unidad móvil está
actualmente operando (62). A continuación, el servidor 14 recupera
datos de desviación de sincronización, por ejemplo, desde una base
de datos, y comunica los datos a la unidad 4 móvil (64, 66). Tal
como se describió anteriormente, el servidor 14 puede recuperar y
comunicar una desviación de sincronización de todo el sistema, una
desviación de sincronización específica para la unidad móvil
solicitante, una desviación de sincronización específica para la
región actual, o combinaciones de las mismas.
Adicionalmente, una vez que la unidad 4 móvil ha
calculado una solución de posición, el servidor 14 puede recibir
datos que describen una desviación de sincronización calculada
(68).Dicho de otro modo, la unidad 4 móvil puede hacer uso de la
desviación de sincronización, por ejemplo, en un intervalo de
diferencia de tiempo de sistema, para resolver los tiempos de
sistema reales de los sistemas 5, 7. El servidor 14 puede recibir
datos que definen la desviación de sincronización calculada, y puede
actualizar la base de datos basándose en los datos recibidos (70).
El servidor 14 puede comparar la desviación de sincronización
calculada con un umbral predeterminado, por ejemplo una diferencia
umbral en tiempos de sistema para un entorno 2 síncrono (72), y
puede emitir un mensaje de servicio a un fabricante o proveedor de
servicios para el sistema 7 de comunicación inalámbrica basándose
en la comparación (74). El mensaje de servicio puede describir un
estado funcional determinado de uno o más componentes dentro del
sistema 7 de comunicación inalámbrica.
\newpage
Aunque las técnicas se han descrito en general
con referencia a un cálculo de una solución de posición por una
unidad móvil, por ejemplo, la unidad 4 móvil de la figura 1, las
técnicas pueden fácilmente aplicarse mediante motores de
posicionamiento de otros dispositivos. Por ejemplo, las técnicas
pueden aplicarse por otros dispositivos para ayudar en el cálculo
de soluciones de posición para unidades móviles, por ejemplo,
servidores de localización distribuidos, entidades de determinación
de posición (PDE), unidades de medición de localización (LMU),
centros de localización de móviles en servicio (SMLC), pasarelas de
localización inalámbricas (WLG), centros de localización de móviles
(MLC) y similares.
Se han descrito varias realizaciones. Estas y
otras realizaciones están dentro del alcance de las siguientes
reivindicaciones.
Claims (40)
1. Un procedimiento que comprende:
recibir señales desde un sistema (5) de
navegación por satélite y señales desde un
sistema (7) de comunicación inalámbrica; y
determinar una solución de posición para una
unidad (4) móvil como una función de las señales recibidas
utilizando una desviación de sincronización que define una
diferencia entre un tiempo de sistema para el sistema (5) de
navegación por satélite y un tiempo de sistema para el sistema (7)
de comunicación inalámbrica caracterizado porque determinar
la solución de posición comprende:
- calcular el tiempo de sistema para el sistema (5) de navegación por satélite:
- calcular el tiempo de sistema para el sistema (7) de comunicación inalámbrica como una función del tiempo de sistema calculado del sistema (5) de navegación por satélite y la desviación de sincronización; y
- calcular una solución de posición como una función de las señales recibidas desde el sistema (5) de navegación por satélite, las señales recibidas desde el sistema (7) de comunicación inalámbrica y los tiempos de sistema calculados.
2. El procedimiento según la reivindicación 1,
en el que la desviación de sincronización limita el tiempo de
sistema del sistema (7) de comunicación inalámbrica dentro de un
intervalo de tiempo del tiempo de sistema del sistema (5) de
navegación por satélite.
3. El procedimiento según la reivindicación 1,
en el que la desviación de sincronización define un desfase de
tiempo esperado entre el tiempo de sistema para el sistema de
navegación por satélite y el tiempo de sistema para el sistema (7)
de comunicación inalámbrica.
4. El procedimiento según la reivindicación 1,
en el que calcular una solución de posición comprende calcular una
latitud, una longitud y una altitud para la unidad móvil.
5. El procedimiento según la reivindicación 1,
en el que el sistema (5) de navegación por satélite comprende un
sistema de posicionamiento global (GPS).
6. El procedimiento según la reivindicación 1,
en el que calcular una solución de posición comprende aplicar
técnicas de cálculo de posición híbridas para calcular la solución
de posición como una función de las señales recibidas desde el
sistema (5) de navegación por satélite y las señales recibidas desde
el sistema (7) de comunicación inalámbrica.
7. El procedimiento según la reivindicación 1,
en el que calcular una solución de posición comprende aplicar
técnicas asíncronas para calcular los tiempos de sistema según la
desviación de sincronización.
8. El procedimiento según la reivindicación 1,
que comprende además recibir datos desde un componente del sistema
(7) de comunicación inalámbrica que definen la desviación de
sincronización.
9. El procedimiento según la reivindicación 1,
que comprende además aplicar una técnica de ayuda del cálculo de la
altitud para determinar una medición adicional para su uso en
determinar la solución de posición.
10. El procedimiento según la reivindicación 1,
que comprende además:
- recibir un total de M señales desde el sistema (7) de comunicación inalámbrica y la red (5) de navegación por satélite;
- generar M mediciones de distancia a partir de las señales; y
- detectar la presencia de una o más mediciones erróneas a partir de una o más de las señales basándose en las M mediciones de distancia y la desviación de sincronización.
11. El procedimiento según la reivindicación 10,
en el que M4.
12. El procedimiento según la reivindicación 10,
en el que la solución de posición comprende M variables.
13. El procedimiento según la reivindicación 10,
que comprende además:
- aplicar una técnica de ayuda del cálculo de la altitud para determinar una medición adicional; y
- detectar la presencia de mediciones de distancia erróneas basándose en parte en la medición adicional.
14. El procedimiento según la reivindicación 1,
que comprende además recuperar los datos de desviación de
sincronización desde una base de datos.
15. El procedimiento según la reivindicación 14,
en el que la recuperación desde una base de datos comprende
recuperar desde una base de datos una desviación de sincronización
específica a la unidad (4) móvil solicitante.
16. El procedimiento según la reivindicación 14,
en el que la recuperación desde una base de datos comprende:
- identificar una región actual del sistema (7) de comunicación inalámbrica para la unidad (4) móvil solicitante; y
- recuperar los datos desde la base de datos basándose en la región identificada.
17. El procedimiento según la reivindicación 1,
que comprenden además:
- recibir datos desde la unidad (4) móvil que describen una desviación de sincronización calculada; y
- actualizar la base de datos basándose en los datos recibidos.
18. El procedimiento según la reivindicación 1,
que comprende además:
- comparar la desviación de sincronización calculada con una desviación umbral; y
- determinar un estado funcional de un componente en el sistema (7) de comunicación inalámbrica basándose en la comparación.
19. El procedimiento según la reivindicación 18,
que comprende además emitir un mensaje de servicio cuando la
desviación de sincronización calculada excede la desviación
umbral.
20. El procedimiento según la reivindicación 18,
en el que el componente comprende una estación (4) base en el
sistema (7) de comunicación inalámbrica.
21. El procedimiento según la reivindicación 18,
en el que el componente comprende una unidad (4) móvil en el
sistema (7) de comunicación inalámbrica.
22. Un aparato que comprende:
- una o más antenas (20, 34) para recibir señales desde un sistema (5) de navegación por satélite y un sistema (7) de comunicación inalámbrica; y
- un procesador para determinar una solución de posición para una unidad (4) móvil como una función de las señales recibidas utilizando una desviación de sincronización que define una diferencia entre un tiempo de sistema para el sistema (5) de navegación por satélite y un tiempo de sistema para el sistema (7) de comunicación inalámbrica,
- caracterizado porque el procesador determina la solución de posición calculando el tiempo de sistema para el sistema (5) de navegación por satélite;
- calcular el tiempo de sistema para el sistema (7) de comunicación inalámbrica como una función del tiempo de sistema calculado del sistema (5) de navegación por satélite y la desviación de sincronización; y
- calcular una solución de posición como una función de las señales recibidas desde el sistema (5) de navegación por satélite, las señales recibidas desde el sistema (7) de comunicación inalámbrica y los tiempos de sistema calculados.
23. El aparato según la reivindicación 22, en
el que el sistema (5) de navegación por satélite comprende un
sistema de posicionamiento global (GPS), y el sistema (7) de
comunicación inalámbrica comprende un sistema de comunicación
inalámbrica de acceso múltiple por división de código (CDMA).
24. El aparato según la reivindicación 23, en el
que el aparato comprende un receptor GPS móvil.
25. El aparato según la reivindicación 22, en el
que la desviación de sincronización limita el tiempo de sistema del
sistema (7) de comunicación inalámbrica dentro de un intervalo de
tiempo del tiempo de sistema del sistema (5) de navegación por
satélite.
\newpage
26. El aparato según la reivindicación 22, en el
que la desviación de sincronización define un desfase de tiempo
esperado entre el tiempo de sistema para el sistema (5) de
navegación por satélite y el tiempo de sistema para el sistema (7)
de comunicación inalámbrica.
27. El aparato según la reivindicación 22, en el
que el procesador calcula una latitud, una longitud y una altitud
para un receptor.
28. El aparato según la reivindicación 22, en el
que el procesador aplica técnicas de cálculo de posición híbridas
para calcular la solución de posición como una función de las
señales recibidas desde el sistema (5) de navegación por satélite y
las señales recibidas desde el sistema (7) de comunicación
inalámbrica.
29. El aparato según la reivindicación 22, en el
que el procesador aplica técnicas asíncronas para calcular los
tiempos de sistema según la desviación de sincronización.
30. El aparato según la reivindicación 22, en el
que el procesador genera M mediciones de distancia a partir de las
señales, y aplica monitorización de integridad autónoma de receptor
(RAIM) para detectar la presencia de una o más mediciones de
distancia erróneas desde una o varias de las señales basándose en
las M mediciones de distancia y la desviación de
sincronización.
31. El aparato según la reivindicación 30, en el
que M>N, en el que N es un número de variables de solución de
posición.
32. El aparato según la reivindicación 30, en el
que N=4.
33. El aparato según la reivindicación 22, en el
que el procesador recibe datos desde un componente del sistema (7)
de comunicación inalámbrica que definen la desviación de
sincronización.
34. El aparato según la reivindicación 33, en el
que el procesador calcula una nueva desviación de sincronización
para el sistema (7) de comunicación inalámbrica y sistema (5) de
navegación por satélite tras determinar una solución de posición, y
comunica la desviación de sincronización calculada al
componente.
35. El aparato según la reivindicación 22, en el
que el procesador comprende un procesador (30) de señales
digitales.
36. Un sistema que comprende:
- un servidor (14) para almacenar los datos de desviación de sincronización que definen una diferencia entre un tiempo de sistema para un sistema (5) de navegación por satélite y un tiempo de sistema para un sistema (7) de comunicación inalámbrica, y
- un aparato según cualquiera de las reivindicaciones 22 a 35 para recibir los datos de desviación de sincronización desde el servidor (14) y determinar una solución de posición como una función de los datos de desviación de sincronización y señales recibidas desde el sistema (5) de navegación por satélite y el sistema (7) de comunicación inalámbrica.
37. El sistema según la reivindicación 36, en el
que el servidor (14) recupera selectivamente datos de desviación de
sincronización desde una base de datos o un identificador para el
aparato.
38. El sistema según la reivindicación 36, en el
que el servidor (14) mantiene una base de datos para almacenar
datos que definen un conjunto de desviaciones de sincronización
dispuestos según los identificadores para regiones respectivas del
sistema (7) de comunicación inalámbrica.
39. El sistema según la reivindicación 36, en el
que el aparato comprende una de una unidad móvil, un servidor de
localización una entidad de determinación de posición (PDE), una
unidad de medición de localización (LMU), centros de localización
móvil en servicio (SMLC), una pasarela de localización inalámbrica
(WLG) y un centro de localización móvil (MLC).
40. Un medio legible por ordenador que comprende
instrucciones para provocar que un procesador determine una
solución de posición para una unidad (4) móvil como una función de
señales recibidas desde un sistema (5) de navegación por satélite,
señales recibidas desde un sistema (7) de comunicación inalámbrica y
una desviación de sincronización que define una diferencia entre
tiempos de sistema para el sistema (5) de navegación por satélite y
el sistema (7) de comunicación inalámbrica, en el que la solución de
posición se determina
calculando el tiempo de sistema para el sistema
(5) de navegación por satélite;
calculando el tiempo de sistema para el sistema
(7) de comunicación inalámbrica como una función del tiempo de
sistema calculado del sistema (5) de navegación por satélite y la
desviación de sincronización; y
calculando una solución de posición como una
función de las señales recibidas desde el sistema (5) de navegación
por satélite, las señales recibidas desde el sistema (7) de
comunicación inalámbrica y los tiempos de sistema
calculados.
calculados.
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