ES2296393T3 - Procedimiento y aparato para operar un receptor de un sistema de posicionamiento por satelite. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento para hacer funcionar un receptor (12) de un sistema móvil de posicionamiento por satélite (SPS), comprendiendo el mencionado procedimiento: la determinación de una primera pluralidad de pseudorrangos en un primer instante de tiempo; la determinación de una segunda pluralidad de pseudorrangos en un segundo instante de tiempo que es posterior al primer instante de tiempo; el almacenamiento (81) de la mencionada primera pluralidad de pseudorrangos y el almacenamiento de la mencionada segunda pluralidad de pseudorrangos; caracterizado por la transmisión después del mencionado segundo instante de tiempo de la mencionada primera pluralidad de pseudorrangos y de la mencionada segunda pluralidad de pseudorrangos cada uno de ellos con su propia consigna de tiempo.
Description
Procedimiento y aparato para operar un receptor
de un sistema de posicionamiento por satélite.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para hacer funcionar un receptor de un sistema de
posicionamiento por satélite (SPS) y de manera más particular, se
refiere a un sistema en el que el receptor proporciona, a través de
un enlace de comunicaciones sin hilos, información relativa a su
posición.
Los sistemas convencionales de posicionamiento
por satélite (SPS) tales como el Sistema de Posicionamiento Global
(GPS) usan señales provenientes de satélites para determinar su
posición. Los receptores GPS normalmente determinan su posición
mediante el cálculo de los tiempos relativos de llegada de las
señales transmitidas de manera simultánea provenientes de una
multiplicidad de satélites GPS. Estos satélites transmiten, como
parte de su mensaje, tanto los datos de posicionamiento del satélite
así como los datos sobre la hora del día más la temporización del
reloj, a los que juntos se hace referencia a los mismos como los
datos de efeméride. El proceso de búsqueda y de adquisición de las
señales GPS, la lectura de los datos de efeméride para una
multiplicidad de satélites y el cálculo de la localización del
receptor a partir de estos datos consumen tiempo, a menudo
necesitando de varios minutos. En muchos casos, el largo tiempo de
procesado es inaceptable y además limita en gran manera la vida de
la batería en operaciones y en aplicaciones portátiles.
Otra limitación actual de los receptores GPS
presentes es que su funcionamiento está limitado a situaciones en
las que claramente se ven múltiples satélites a la vista, sin
obstrucciones, y en las que una antena de buena calidad está
colocada de manera apropiada para la recepción de dichas señales. De
tal manera, son normalmente inutilizables en aplicaciones
portátiles montadas sobre el cuerpo y en áreas en las que existe un
significativo bloqueo por la vegetación o por edificaciones y
dentro de edificios.
Existen dos funciones principales de sistemas de
recepción GPS: (1) cálculo de los pseudorrangos para los distintos
satélites GPS; y (2) cálculo de la posición de la plataforma de
recepción que usa estos pseudorrangos y estos datos de
temporización y de efeméride de satélite. Los pseudorrangos son
simplemente los retardos en el tiempo medidos entre la señal
recibida desde cada satélite y un reloj local en el receptor GPS. La
efeméride de satélite y los datos de temporización se extraen de la
señal GPS una vez que se ha adquirido y que se ha hecho su
seguimiento. Como se ha declarado con anterioridad, la recogida de
esta información normalmente lleva un tiempo relativamente largo
(tal como de treinta segundos a varios minutos) y se debe llevar a
cabo con un buen nivel de la señal recibida con el fin de conseguir
bajas tasas de error.
Recientemente, los receptores GPS se han usado
con transmisores radio, tales como un teléfono celular o un
teléfono móvil en un coche para transmitir la posición del receptor
a medida que éste se desplaza. Los sistemas convencionales
combinados GPS/de comunicaciones transmiten de manera típica una
posición desde el transmisor radio a una estación base localizada
remotamente. De manera típica, el receptor GPS determinará su
posición y después proporcionará esa información al transmisor que
transmite entonces la posición determinada antes de que el receptor
GPS haya determinado una siguiente posición. Esto permite a un
operador en la estación base localizada remotamente el recibir a
través de la señal radio la posición para seguir la ruta del
receptor GPS a medida que se desplaza en el tiempo. En una
realización alternativa, descrita por ejemplo en la Patente de los
Estados Unidos número 5.663.734, el receptor GPS móvil que incluye
un transmisor de comunicaciones, transmite información de
pseudorrango etiquetada en el tiempo distinta a un cálculo de la
posición completada (tal como la latitud, la longitud y la altitud
del receptor GPS). En este caso, la unidad móvil, que incluye al
receptor GPS, recogerá las señales GPS y procesará esas señales para
determinar los pseudorrangos para los varios satélites que están a
la vista en un instante particular y después el transmisor
transmitirá estos pseudorrangos a una estación base localizada
remotamente que entonces procesará estos pseudorrangos con las
etiquetas de tiempo de los pseudorrangos más los datos de efeméride
recogidos en, o suministrados a la estación base con el fin de
determinar una posición de la unidad móvil. También, en este caso,
el transmisor transmitirá un conjunto de pseudorrangos antes de que
el receptor GPS determine un siguiente conjunto de
pseudorrangos.
El documento WO 97/14053A (SNAPTRACK INC.)
describe un procedimiento para determinar una primera y una segunda
pluralidad de pseudorrangos en un primer y en un segundo instantes
de tiempo respectivamente pero solamente transmitiendo la
pluralidad de pseudorrangos con el error más bajo a partir de ese
momento.
El documento WO 95/21386A (Trimble Navigation)
trata también la transmisión de señales de corrección.
Mientras que estás aproximaciones anteriores
proporcionan una manera para hacer un seguimiento de la ruta de un
receptor GPS en movimiento, existen varias preocupaciones con el uso
de estas técnicas. En el caso del receptor móvil GPS que determina
su posición y que transmite la posición a una estación base
localizada remotamente, la unidad móvil debe tener una buena visión
del cielo y debe recibir múltiples satélites de una manera clara
con el fin de poder calcular los pseudorrangos y leer los datos de
efeméride antes de que el receptor GPS pueda determinar su
posición. Además, en el caso en el que este receptor móvil GPS
intente calcular varias posiciones y después intente transmitirlas
en una transmisión, este receptor de manera típica no podrá
beneficiarse de las correcciones GPS diferenciales, a menos que se
almacenen de una manera temporal un gran conjunto de correcciones
diferenciales en la estación base. Un receptor GPS móvil que recoja
una serie de muestras digitalizadas de señales GPS y transmita la
serie en una transmisión, consumirá grandes cantidades de potencia
de batería y puede provocar la congestión en el enlace sin hilos
debido a la gran cantidad de datos que se están recogiendo,
almacenando y transmitiendo. Véase por ejemplo, la Solicitud de
Patente Europea 0 508 405.
En el caso del receptor GPS móvil que transmite
pseudorrangos de uno en uno, el transmisor de comunicación debe
estar alimentado de manera repetitiva con el fin de transmitir cada
conjunto de pseudorrangos después de que éstos hayan sido
determinados. Esto puede tender a disminuir la vida de la batería en
la unidad móvil y también puede provocar la congestión en el enlace
de comunicaciones sin hilos entre la unidad móvil y una estación
base. Además, los costes de tiempo en el aire pueden ser altos para
dicho funcionamiento.
De esta manera, es deseable proporcionar un
procedimiento y un sistema mejorados para proporcionar múltiples
conjuntos de información de la posición durante un período de tiempo
a través de una unidad GPS móvil.
La presente invención proporciona procedimientos
y aparatos para hacer funcionar un receptor móvil de un sistema de
posicionamiento por satélite de forma que se pueda hacer un
seguimiento en el tiempo de la posición del receptor.
De acuerdo con un aspecto de la invención, se
proporciona un procedimiento para hacer funcionar un receptor móvil
de un sistema de posicionamiento por satélite como se declara en la
reivindicación 1. De acuerdo con un segundo aspecto de la
invención, se proporciona un receptor móvil de un sistema de
posicionamiento por satélite como se declara en la reivindicación
10.
En un ejemplo particular de un procedimiento de
la presente invención, una cola de conjuntos de pseudorrangos
tomados en serie en el tiempo se almacenan y después se transmiten
al producirse la ocurrencia de un tipo de evento predeterminado
proveniente de la unidad móvil GPS o al producirse un estado de
alarma. La transmisión ocurre en respuesta a la determinación de
que ha ocurrido el determinado tipo de evento o de que ha ocurrido
un estado de alarma. De manera típica, el receptor GPS recibirá
primero señales GPS a partir de las cuales se determina la primera
pluralidad de pseudorrangos y también recibirá segundas señales GPS
a partir de las cuales se determinará la segunda pluralidad de
pseudorrangos. La unidad móvil también determinará un primer tiempo
de recepción cuando se recibieron las primeras señales GPS en la
unidad móvil y también determinará un segundo tiempo de recepción
cuando se recibieron las segundas señales GPS en la unidad móvil.
Estos tiempos de recepción serán transmitidos junto con los
conjuntos de pseudorrangos. Una estación base recibirá la cola de
conjuntos de pseudorrangos en una transmisión de la señal o de una
manera en paquetes y usará los pseudorrangos junto con los tiempos
de recepción de los pseudorrangos y junto con los datos de efeméride
para determinar la posición en varios instantes de tiempo
especificados por los tiempos de recepción de la unidad móvil GPS.
Si el tipo predeterminado de evento (o el estado de alarma) no se
produce, entonces la información de pseudorrango puede no ser
transmitida, en algunas realizaciones, en ningún momento.
A continuación se describen ahora varios otros
aspectos y realizaciones de la presente invención.
La presente invención se ilustra a modo de
ejemplo y no como una limitación en las figuras de los dibujos que
la acompañan en los que referencias similares indican elementos
similares.
La figura 1A muestra un sistema para hacer el
seguimiento de la ruta de una unidad móvil GPS de acuerdo con un
ejemplo de la presente invención.
La figura 1B muestra un ejemplo de un
procedimiento realizado por la unidad móvil GPS con el fin de que un
servidor de localización remotamente localizado pueda determinar la
posición de la unidad móvil en varios instantes de tiempo.
La figura 1C muestra un ejemplo de un
procedimiento en el que un servidor de la localización determina
varias posiciones a partir de una cola de conjuntos de
pseudorrangos tomados en el tiempo por parte de una unidad
móvil.
La figura 2 muestra otro ejemplo de un sistema
para hacer un seguimiento de la localización de unidades móviles en
el tiempo usando un sistema de comunicaciones basado en celdas.
La figura 3 muestra un ejemplo de un servidor de
la localización que se puede usar con un sistema de comunicaciones
basado en un sistema celular en un ejemplo de la presente
invención.
La figura 4 muestra un ejemplo de un receptor
móvil GPS que se combina con un sistema de comunicaciones de
acuerdo con un ejemplo de la presente invención.
La figura 5 muestra un ejemplo de una estación
de referencia GPS que se puede usar con un ejemplo de la presente
invención.
La presente invención se refiere al uso de un
receptor de un sistema de posicionamiento por satélite (SPS) para
proporcionar información de la posición en el tiempo para indicar el
movimiento del receptor. La siguiente descripción y los siguientes
dibujos son ilustrativos de la invención y no se deben interpretar
como limitadores de la invención. Se describen numerosos detalles
específicos para proporcionar una comprensión completa de la
presente invención. Sin embargo, en ciertos casos, detalles bien
conocidos o detalles convencionales no se describen con detalle con
el fin de evitar ocultar de manera innecesaria la presente
invención.
La figura 1 muestra un ejemplo de un sistema
para hacer un seguimiento de la localización de un receptor móvil
GPS con el tiempo a medida que éste se desplaza. El receptor móvil
GPS 12 se muestra sobre un mapa en su localización actual en la
carretera 11. Las anteriores localizaciones 14, 16, 18, 20, 22 y 24
también se muestran en la carretera 11. En el ejemplo particular
mostrado en la figura 1A, se supone que el usuario del receptor
móvil GPS 12 ha recorrido la carretera 11 y comenzó en la
localización 14, pasando por las localizaciones 16, 18, 20, 22 y 24
y que ahora en este momento está en la localización mostrada en la
figura 1A. El receptor móvil GPS 12 incluye un receptor GPS que
puede ser un receptor GPS convencional que puede proporcionar una
salida de pseudorrangos a un transmisor que sea parte de un sistema
de comunicaciones tal como el sistema de comunicaciones 78 mostrado
en la figura 4 que es un ejemplo del receptor móvil GPS 12. De
manera alternativa, el receptor móvil GPS 12 puede ser similar al
receptor GPS y al sistema de comunicaciones descritos en la Patente
de los Estados Unidos número 5.663.734. En cualquiera de las
realizaciones, el receptor móvil GPS 12 incluirá una memoria para
almacenar los pseudorrangos y una consigna de tiempo que indique
cuándo se recibieron las señales GPS a partir de las cuales se
determinaron los pseudorrangos.
El sistema de la figura 1A incluye también un
servidor de la localización 25 que se comunica a través de un
sistema de comunicaciones sin hilos con el sistema de comunicaciones
que está acoplado a la unidad móvil GPS o a parte de la unidad
móvil GPS 12. La estación base 25 de manera típica incluye
almacenamiento 26 para almacenar una secuencia de tiempo de GPS
diferencial e información de efeméride de satélite. La estación base
25 típicamente también incluye un receptor de referencia GPS 27 que
puede leer los datos de efeméride de satélite de los satélites que
están a la vista y también puede proporcionar la hora GPS y también
puede proporcionar información GPS diferencial. De esta forma, el
receptor de referencia GPS 27 puede determinar información de GPS
diferencial e información de efeméride de satélite y añadirle la
consigna de tiempo con la hora GPS y la estación base puede
almacenar entonces esto en el almacenamiento 26. Este funcionamiento
se realiza de manera repetida a lo largo del tiempo de forma que
existe una cola de datos de efeméride y de información diferencial
GPS para los distintos satélites a la vista durante un período de
tiempo.
En otras realizaciones, el receptor GPS 27 se
puede sustituir por una fuente remota del mismo tipo de información
que este receptor proporciona al servidor de la estación base 25.
Por ejemplo, una pequeña red de receptores GPS se puede utilizar
para proporcionar dicha información a un gran número de estaciones
base dispersadas geográficamente, reduciendo de esta manera el
número total de receptores de referencia GPS necesarios.
La figura 1B muestra un ejemplo de un
procedimiento de acuerdo con la presente invención. Este
procedimiento comienza en el paso 31 en el que las señales GPS son
recibidas por la unidad móvil GPS y se determinan una pluralidad de
pseudorrangos para una pluralidad de satélites GPS. Como se ha
explicado con anterioridad, el receptor GPS puede ser un receptor
convencional que utiliza la correlación hardware para determinar los
pseudorrangos. De manera alternativa, los pseudorrangos se pueden
determinar de la manera descrita en la Patente de los Estados
Unidos número 5.663.734. Como en otra alternativa más, las señales
GPS se pueden recibir y digitalizar y almacenar junto con una
consigna de tiempo que indica la hora a la que se recibieron las
señales. En este caso, estas señales digitalizadas, en a diferencia
de los pseudorrangos, se transmitirán. Esta alternativa requiere una
gran memoria y un gran ancho de banda de transmisión con el fin de
almacenar y de transmitir esta considerable cantidad mayor de
datos. En el paso 33, a la pluralidad de pseudorrangos se le da una
consigna de tiempo y esta pluralidad de pseudorrangos se almacena
junto con la correspondiente consigna de tiempo. La consigna de
tiempo se puede obtener mediante la lectura de la hora GPS
proveniente de las señales GPS recibidas por la unidad móvil o se
puede obtener en ciertos casos cuando el sistema de comunicaciones
empleado para comunicar mensajes entre la unidad móvil 12 y la
estación base 25 utilice el sistema de comunicaciones celular CDMA.
Las señales CDMA incluyen la hora como parte de la señal y el
sistema de comunicaciones y la unidad móvil 12 pueden leer esta
hora y usarla para poner una consigna de tiempo de la hora de
recepción de las señales GPS a partir de las cuales se determinan
los pseudorrangos. Otro procedimiento para determinar la hora de
recogida de las señales GPS a partir de las cuales se determinan los
pseudorrangos se describe en la Patente de los Estados Unidos en
trámite junto con la presente número 5.812.087, presentada el 3 de
febrero de 1997, por Norman F. Krasner.
En un ejemplo de un procedimiento de acuerdo con
la presente invención, se determina si ha ocurrido un tipo
predeterminado de evento (o si se ha producido un estado de alarma),
como se muestra en el paso 35. Mientras se comprenderá que este
paso es opcional, típicamente será usado con el fin de determinar si
transmitir o no los pseudorrangos que se hayan almacenado junto con
sus correspondientes consignas de tiempo. Si el tipo predeterminado
de evento no ha ocurrido (o no ha ocurrido el estado de alarma)
entonces el procesado vuelve al paso 31 en el que se reciben
señales GPS adicionales y se determinan pseudorrangos adicionales.
Hasta que ocurra el tipo predeterminado de evento (o un estado de
alarma), el procesado continúa de manera cíclica a través de los
pasos 31, 33 y 35, recogiendo de ese modo una pluralidad de
pseudorrangos tomados en diferentes instantes de tiempo, cada uno
con su propia consigna de tiempo, todos ellos almacenados en la
memoria en la unidad móvil 12. Un ejemplo de esta memoria se
muestra como la memoria 81 en la figura 4. Cuando ocurra el tipo
predeterminado de evento, el paso 35 sigue con el paso 37 en el que
los pseudorrangos almacenados y las correspondientes consignas de
tiempo se transmiten a través de un sistema de comunicaciones sin
hilos, tal como una señal de comunicaciones basada en celdas CDMA
al servidor de localización. También, como se muestra en el paso
37, la memoria que almacena los pseudorrangos en las consignas de
tiempo se borra para esa parte de la memoria. Esto permitirá
recoger otro conjunto de pseudorrangos junto con sus
correspondientes consignas de tiempo y almacenarlos y
posteriormente transmitirlos.
Este procedimiento proporciona varias ventajas
sobre la técnica anterior de determinación de la posición en cada
punto y después transmitir estas posiciones. También tiene ventajas
con relación a otro ejemplo en el que se determinan varias
posiciones en el tiempo pero no se transmiten, y después se
transmiten después de que se haya obtenido la recogida de
posiciones. El intentar determinar la posición de la unidad móvil
requerirá una vista adecuada del cielo así como una capacidad
adecuada para leer las señales provenientes de suficientes
satélites con el fin de obtener los datos de efeméride del satélite.
Además, dicho procedimiento no permite el uso de información GPS
diferencial (DGPS) que mejorará la precisión del cálculo de la
posición (a menos que se use el enlace de comunicaciones para
transmitir los datos DGPS, que usarán más potencia). Con el
procedimiento de la presente invención, la unidad móvil solamente
necesita determinar los pseudorrangos en el tiempo. De esta manera
no se necesita ser capaz de leer los datos de efeméride de satélite.
Con las técnicas de procesado mejoradas descritas en la Patente de
los Estados Unidos número 5.663.734, es posible obtener
pseudorrangos para suficientes satélites en la mayoría de los casos
incluso cuando el cielo esté obstruido o las señales sean débiles.
La cola de pseudorrangos y la transmisión solamente al producirse la
ocurrencia de un evento minimiza la transmisión de "tiempo en el
aire" y permite además la determinación bajo demanda de un
historial de posiciones del móvil.
En el ejemplo mostrado en la figura 1A, el
receptor móvil GPS 12 recibirá señales GPS en las posiciones 14,
16, 18, 20, 22, 24, y su posición actual y determinará los
pseudorrangos a partir de estas señales y almacenará estos
pseudorrangos junto con la correspondiente consigna de tiempo en la
memoria. Si el tipo predeterminado de evento es la colección del
séptimo conjunto de señales a partir de las cuales se determinan los
pseudorrangos, entonces la unidad móvil 12 transmitirá todos los
siete pseudorrangos y las correspondientes consignas de tiempo en
la posición mostrada en la figura 1A para la unidad móvil 12.
Existen otros numerosos posibles eventos predeterminados que
podrían provocar la transmisión de la secuencia de pseudorrangos con
consigna de tiempo. Uno, como ya se ha mencionado, es que ya se
haya alcanzado un cierto número de pseudorrangos. Otro tipo
predeterminado de evento puede ser un sensor o una alarma que
detecte un estado de alarma o algún otro estado y que provoque la
transmisión de los pseudorrangos almacenados. Otro de dichos
ejemplos es la detección en un coche de un accidente o el hecho de
que se haya inflado un airbag o el hecho de que se haya
activado la alarma del coche. Otro evento predeterminado puede ser
que la estación base pida la transmisión de los pseudorrangos
almacenados con el fin de intentar localizar la posición actual del
receptor móvil GPS así como la anterior posición indicada en la
cola de pseudorrangos con consigna de tiempo. Otro evento
predeterminado puede ser que se haya alcanzado el límite de memoria
para el almacenamiento de pseudorrangos. Otro evento predeterminado
puede ser que haya transcurrido un período de tiempo predeterminado
desde la última transmisión de pseudorrangos. Si se varía este
tiempo, también puede provocar una correspondiente varianza en el
número de pseudorrangos salvados mediante la variación del
intervalo entre el que se recogen las señales GPS y se procesan para
determinar los pseudorrangos. En otro ejemplo de un evento
predeterminado, puede ser meramente el usuario el que presione un
botón en el receptor móvil GPS.
La figura 1C muestra un ejemplo de las
operaciones realizadas de acuerdo con un procedimiento de la
presente invención en un servidor de localización, tal como el
servidor de localización 25. El procedimiento de la figura 1C
comienza en el paso 41 en el que el receptor de localización
determina y almacena una pluralidad de correcciones GPS
diferenciales para cada uno de una serie de puntos en el tiempo y
también almacena una consigna de tiempo para cada una de la
correspondiente pluralidad de correcciones diferenciales GPS. Como
se ha descrito anteriormente en el sistema de la figura 1A, el
servidor de localización 25 puede recibir o determinar las
correcciones diferenciales GPS desde el receptor de referencia GPS
que tiene una localización conocida. En el caso en el que la
estación base y la unidad móvil usen comunicaciones por radio punto
a punto (y no un sistema basado en celdas ampliamente dispersadas),
el receptor de referencia GPS típicamente está situado al lado del
servidor de localización y de manera típica también tiene a la vista
los mismos satélites que las unidades móviles que están siendo
sometidas a seguimiento por parte del servidor de localización 25.
El receptor de referencia GPS 27 puede determinar las correcciones
GPS diferenciales de la manera convencional y también puede
proporcionar la hora GPS que indica el punto en el tiempo en el que
las señales GPS a partir de las cuales se determinaron las
correcciones GPS diferenciales, se recibieron y proporcionar este
conjunto de información para cada punto en el tiempo al servidor de
localización que provoca que esta información se almacene en el
almacenamiento 26. Se comprenderá que el paso 41 ocurre de manera
típica de manera repetida durante el procedimiento global mostrado
en la figura 1C. Esto es, el funcionamiento descrito en el paso 41
se repetirá y estará ocurriendo de manera continuada con el fin de
obtener una cola de correcciones diferenciales GPS y las
correspondientes consignas de tiempo para cada una de las
correcciones. Esto permitirá hacer recogidas diferenciales GPS
durante un período ampliado de tiempo de trayecto de una unidad
móvil, tal como la unidad móvil 12. Por ejemplo, si la unidad móvil
12 tarda una hora para viajar de la posición 14 a su actual posición
pasada la posición 24 mostrada en la carretera 11, entonces puede
que al menos se necesite una hora de correcciones diferenciales
GPS. Sin embargo, si existe un límite en la duración requerida para
determinar el historial de posiciones de cada uno de los móviles,
entonces el tamaño de la cola de estas correcciones se puede
conservar pequeño (por ejemplo, la cola puede corresponder al
último período de un minuto).
\newpage
Se apreciará que cuando una estación base
(servidor de localización) da servicio a una gran área geográfica,
puede que se requiere una red de referencia de receptores de
referencia GPS que proporcionen correcciones diferenciales sobre la
totalidad de la red. Esto se describe de manera adicional más
adelante. Volviendo de nuevo a la figura 1C, en el paso 43 el
servidor de localización recibe una transmisión que contiene varios
conjuntos de pseudorrangos y la correspondiente consigna de tiempo
para cada uno de los conjuntos. Se apreciará que mientras los
pseudorrangos y las consignas de tiempo se pueden transmitir en una
transmisión, esta transmisión puede ser sobre varios paquetes de
datos o se puede interrumpir, aunque para los propósitos de la
presente invención ésta puede seguir siendo considerada una única
transmisión de la cola de pseudorrangos que han sido consignados
con una consigna de tiempo. En el paso 45, el servidor de
localización selecciona la corrección diferencial GPS más apropiada
para su uso con cada uno de los conjuntos de pseudorrangos mediante
la comparación de las consignas de tiempo para las correcciones
diferenciales GPS y las consignas de tiempo para cada conjunto de
pseudorrangos. En efecto, el servidor de localización determina la
corrección diferencial GPS cuyo tiempo de aplicabilidad está más
próximo en el tiempo a la consigna de tiempo del pseudorrango.
Después de seleccionar la corrección diferencial GPS apropiada, se
corrige el conjunto de pseudorrangos con estas correcciones
diferenciales GPS. Se apreciará que mientras la realización
preferida usa esta cola de correcciones diferenciales GPS, no es
necesario poner en práctica ciertas realizaciones de la presente
invención. En el paso 47, el servidor de localización determina una
posición de la unidad móvil GPS transmisora a partir de cada
conjunto de pseudorrangos corregidos y de las correspondientes
consignas de tiempo. De esta manera, el servidor de localización
puede determinar que la unidad móvil 12 estuvo en la posición 14 en
el instante indicado por la consigna de tiempo asociada con los
pseudorrangos obtenidos cuando la unidad móvil estaba en la posición
14, y el servidor de localización también puede determinar las
posiciones 16, 18, 20, 22, 24 y su localización actual y determinar
la hora en la que la unidad móvil estaba en estas posiciones. De
esta manera, el servidor de localización puede ser capaz de hacer
un seguimiento del movimiento de la unidad móvil en el espacio y en
el tiempo. Esta información se usa en el paso 49 de varias maneras
diferentes. Por ejemplo, la estación base puede proporcionar
servicios de custodio o de información de encaminamiento al operador
de la unidad móvil 12 mediante la transmisión de información de
ayuda de vuelta a la unidad móvil 12 a través del sistema de
comunicaciones sin hilos.
Teniendo un historial de tiempo de los
pseudorrangos a partir de los que se calculan un historial de
posiciones en el tiempo, se permite que el servidor haga un
seguimiento de la posición y de la velocidad del móvil. Esto es
importante para localizar un móvil en una situación de emergencia,
tal como un accidente de tráfico en el que la antena del móvil haya
quedado incapacitada.
Mientras que la descripción anterior por lo
general supone un sistema de comunicaciones punto a punto entre el
sistema de comunicaciones de la unidad móvil 12 y el sistema de
comunicaciones de la estación base 25, se comprenderá que el
sistema de comunicaciones puede ser un sistema de comunicaciones
basado en celdas como se describe más adelante.
La figura 2 muestra un ejemplo de un sistema 101
de la presente invención. El sistema incluye un sistema de
comunicaciones basado en celdas que incluye una pluralidad de
emplazamientos de celdas, cada uno de los cuales está diseñado para
dar servicio a una región o localización geográfica particular.
Ejemplos de tales sistemas de comunicaciones basados en sistemas
celulares o en celdas son bien conocidos en la técnica, tales como
los sistemas de telefonía basados en celdas. Se apreciará que la
figura 2 no se ha dibujado para mostrar un solapamiento de celdas.
Sin embargo, la zona de cobertura de la señal de las celdas puede de
hecho solaparse. El sistema de comunicaciones basado en celdas como
el que se muestra en la figura 1 incluye tres celdas 102, 103 y 104.
Se apreciará que una pluralidad de celdas con los correspondientes
emplazamientos de celdas y/o áreas de servicio celular también se
pueden incluir en el sistema 101 y se pueden acoplar a uno o más
centros de conmutación basados en celdas, tales como el centro de
conmutación de móviles 105 y el centro de conmutación de móviles
106. Dentro de cada una de las celdas, tal como la celda 102, existe
una estación base de celda sin hilos (a la que se hace referencia a
veces como el emplazamiento celular) tal como la estación base de
celda 102a que está diseñada para comunicar a través de un medio de
comunicación sin hilos usando las señales de comunicaciones basadas
en celdas con un sistema de comunicaciones, que incluye de manera
típica un receptor y un transmisor para la comunicación mediante el
uso de las señales de comunicaciones basadas en celdas y un receptor
GPS móvil. Este sistema de comunicaciones y receptor GPS móvil
combinado proporciona un sistema combinado tal como el receptor
102b mostrado en la figura 2. Un ejemplo de dicho sistema combinado
que tiene un receptor GPS y un sistema de comunicaciones, se
muestra en la figura 4 y puede incluir tanto la antena GPS 77 como
un sistema de antena de sistema de comunicaciones 79. Cada
emplazamiento de celda está acoplado de manera típica a un centro
de conmutación de móviles. En la figura 2, las bases de celda 102a y
103a están acopladas al centro de conmutación 105 a través de las
conexiones 102c y 103c respectivamente, y la base de celda 104a
está acoplada a un centro de conmutación de móviles diferente 106 a
través de la conexión 104c. Estas conexiones son de manera típica
conexiones por línea de hilos entre la respectiva base de celda y
los centros de conmutación de móviles 105 y 106. Cada una de las
bases de celda incluye una antena para la comunicación con los
sistemas de comunicaciones a los que se da servicio por medio del
emplazamiento/base de celda particular. En un ejemplo, el
emplazamiento de celda puede ser un emplazamiento de celda de
telefonía celular que comunique con teléfonos móviles celulares
(integrados con un receptor GPS) en el área al que da servicio el
emplazamiento de celda.
En una realización típica de la presente
invención, el receptor móvil GPS, tal como el receptor 102b, incluye
un sistema de comunicaciones basado en celdas que está integrado
con el receptor GPS de forma que tanto el receptor GPS como el
sistema de comunicaciones están encerrados dentro de la misma
carcasa. Un ejemplo de esto es un teléfono celular que tenga un
receptor GPS integrado que comparta la circuitería común con el
transceptor de teléfono celular. Cuando se usa este sistema
combinado para las comunicaciones de telefonía celular, las
transmisiones ocurren entre el receptor 102b y la base de celda
102a. Las transmisiones desde el receptor 102b a la base de celda
102a se propagan entonces sobre la conexión 102c al centro de
conmutación de móviles 105 y después a otro teléfono celular en una
celda a la que dé servicio el centro de conmutación de móviles 105
o a través de una conexión (típicamente por cable) a otro teléfono a
través del sistema/red de telefonía terrestre 112. Se apreciará que
el término cableado incluye la fibra óptica y otras conexiones que
no sean sin hilos tales como el cableado por cobre, etc. Las
transmisiones desde el otro teléfono que esté en comunicación con
el receptor 102a son transportadas desde el centro de conmutación de
móviles 105 a través de la conexión 102c y la base de celda 102a de
vuelta al receptor 102b de una manera convencional.
En el ejemplo de la figura 2, cada centro de
conmutación de móviles (MSC) está acoplado a al menos un centro de
servicio de mensajes cortos regional (SMSC) a través de una red de
comunicaciones 115 a la que se hace referencia en una realización
como la Red de Sistema de Señalización Número 7 (SS7). Esta red está
diseñada para permitir pasar mensajes cortos (por ejemplo,
información y datos de control) entre elementos de la red de
telefonía. Se comprenderá que la figura 2 muestra un ejemplo y que
es posible para varios MSC estar acoplados a un SMSC regional. La
red 115 interconecta los MSC 105 y 106 a los MSC regionales 107 y
108. El ejemplo de la figura 2 muestra también dos servidores de
localización GPS 109 y 110 que están acoplados al SMSC regional 107
y al SMSC regional 108 a través de la red 115. En una realización
del sistema distribuido de la figura 2, la red 115 puede ser una
red de datos por conmutación de paquetes permanente que interconecte
varios SMSC y MSC regionales con varios servidores de localización
GPS. Esto permite que cada SMSC regional actúe como un encaminador
para encaminar las peticiones para servicios de localización a
cualquier servidor de localización GPS que se encuentre disponible
en el caso de congestión en un servidor de localización o de un
fallo de un servidor de localización. De esta manera, los SMSC 107
pueden encaminar las peticiones del servicio de localización desde
el receptor GPS móvil 102b (por ejemplo, el usuario del receptor GPS
móvil 102b marca 911 en el teléfono celular integrado) al servidor
de localización GPS 110 si el servidor de localización 109 está
congestionado o tiene un fallo o en cualquier caso es incapaz de
dar servicio a la petición del servicio de localización.
Cada servidor de localización GPS está acoplado
de manera típica a una red de área amplia de estaciones de
referencia GPS que proporcionan correcciones GPS diferenciales y
datos de efeméride de satélite a los servidores de localización
GPS. Esta red de área amplia de estaciones de referencia GPS,
mostrada como la red de referencia GPS 111, está acoplada de manera
típica a cada uno de los servidores de localización GPS a través de
una red de datos por conmutación de paquetes. Así, el servidor de
localización 109 recibe datos desde la red 111 a través de la
conexión 109a y el servidor 110 recibe datos desde la red 111 a
través de la conexión 110a. La red de referencia 111 puede estar
acoplada a la red de comunicaciones 112. De manera alternativa, se
puede usar un receptor GPS de referencia en cada uno de los
servidores de localización para proporcionar efeméride de satélite
y hora GPS al servidor de localización GPS. Como se muestra en la
figura 2, cada servidor de localización GPS está acoplado también a
una red de comunicaciones tal como una red telefónica pública con
conmutación (RTPC) 112 a la que están acoplados dos servidores de
aplicación 114 y 116.
Los dos servidores de localización GPS son, en
una realización, usados para determinar la posición de un receptor
GPS móvil (por ejemplo, el receptor 102b) usando señales GPS
recibidas por el receptor GPS móvil.
Cada servidor de localización GPS recibirá
pseudorrangos desde un receptor GPS móvil y los datos de efeméride
de satélite desde la red de referencia GPS y calculará una ruta de
posiciones para el receptor GPS móvil y después estas posiciones se
transmitirán a través de la red 112 (por ejemplo, la red telefónica
pública con conmutación, RTPC) a uno (o ambos) Servidores de
Aplicación en los que se presentan las posiciones (por ejemplo, se
visualizan en un mapa) a un usuario en el Servidor de Aplicación.
Normalmente, el servidor de localización GPS calcula pero no
presenta (por ejemplo, mediante visualización) las posiciones en el
servidor de localización GPS. Un servidor de aplicación puede
enviar una solicitud para las posiciones de un receptor GPS
particular en una de las celdas, a un servidor de localización GPS
que entonces inicia una conversación con un receptor GPS móvil
particular a través del centro de conmutación de móviles con el fin
de determinar la ruta de posiciones del receptor GPS e informar de
estas posiciones a la aplicación particular. En otra realización, un
usuario de un receptor GPS móvil puede iniciar una determinación de
la posición para un receptor GPS; por ejemplo, el usuario del
receptor GPS móvil puede pulsar 911 en el teléfono celular para
indicar una situación de emergencia en la localización del receptor
GPS móvil y esto puede iniciar un proceso de localización de la
manera descrita en este documento.
Se debe hacer notar que un sistema de
comunicaciones basado en un sistema celular o basado en celdas es un
sistema de comunicación que tiene más de un transmisor, cada uno de
los cuales da servicio a un área geográfica diferente, que está
predefinida en cualquier instante de tiempo. De manera típica, cada
transmisor es un transmisor sin hilos que da servicio a una celda
que tiene un radio geográfico menos de 32 km, aunque el área
cubierta depende del sistema celular particular. Existen numerosos
tipos de sistemas de comunicaciones celulares, tales como los
teléfonos celulares, PCS (sistema de comunicaciones personales), SMR
(radio móvil especializada), sistemas de radiobúsqueda
bidireccionales y unidireccionales, RAM, ARDIS y sistemas de datos
de paquetes sin hilos. De manera típica, se hace referencia a las
áreas geográficas predefinidas como celdas y una pluralidad de
celdas están agrupadas juntas dentro de un área de servicio celular
y estas pluralidades de celdas están acopladas a uno o más centros
de conmutación celulares que proporcionan las conexiones a los
sistemas y/o redes de telefonía terrestres. Un área de servicio a
menudo se usa para propósitos de facturación. Así, puede ser el
caso que celdas en más de un área de servicio estén conectadas a un
centro de conmutación. De manera alternativa, a veces es el caso
que celdas dentro de un área de servicio estén conectadas a
diferentes centros de conmutación, especialmente en áreas densas de
población. En general, un área de servicio se define como una
colección de celdas dentro de una proximidad geográfica cercana unas
con otras. Otra clase de sistemas celulares que se adapta a la
anterior descripción es los que están basados en satélite, en los
que las estaciones base celulares o los emplazamientos de celda son
satélites que de manera típica están orbitando la Tierra. En estos
sistemas, los sectores de la celda y las áreas de servicio pueden
ser muy grandes y se desplazan como una función del tiempo.
Ejemplos de dichos sistemas incluyen el Iridium, Globalstar, Orbcomm
y Odyssey.
La figura 3 muestra un ejemplo de un servidor de
localización GPS 50 que se puede usar como el servidor GPS 109 o el
servidor GPS 110 de la figura 2. El servidor GPS 50 de la figura 3
incluye una unidad de procesado de datos 51 que puede ser un
sistema de ordenador digital tolerante a fallos. El servidor SPS 50
también incluye un módem u otra interfaz de comunicaciones 52 y un
módem u otra interfaz de comunicaciones 53 y un módem u otra
interfaz de comunicaciones 54. Estas interfaces de comunicaciones
proporcionan la conectividad para el intercambio de información a y
desde el servidor de localización mostrado en la figura 3 entre tres
redes diferentes, que se muestran como las redes 60, 62 y 64. La
red 60 incluye el centro o los centros de conmutación de móviles
y/o los conmutadores del sistema de telefonía terrestre o los
emplazamientos de celda. Un ejemplo de esta red se muestra en la
figura 2 en la que el servidor GPS 109 representa el servidor 50 de
la figura 3. De esta forma, la red 60 se puede considerar que
incluye los centros de conmutación de móviles 105 y 106 y las
celdas 102, 103 y 104. La red 64 se puede considerar que incluye los
Servidores de Aplicación 114 y 116, que son cada uno de ellos
generalmente sistemas de ordenador con interfaces de comunicaciones,
y también pueden incluir uno o más "PSAP", (Punto de Respuesta
de Seguridad Pública) que es típicamente el centro de control que
responde a las llamadas del teléfono de emergencia 911. La red 62,
que representa la red de referencia GPS 111 de la figura 2, es una
red de receptores GPS que son receptores de referencia GPS diseñados
para proporcionar información de corrección GPS diferencial y
también para proporcionar datos de señal GPS que incluyen los datos
de efeméride de satélite a la unidad de procesado de datos. Cuando
el servidor 50 da servicio a un área geográfica muy grande, un
receptor GPS opcional local, tal como un receptor GPS opcional 56,
puede no ser capaz de observar todos los satélites GPS que están a
la vista de los receptores SPS móviles en toda esta área. De
acuerdo con esto, la red 62 recoge y proporciona efeméride de
satélite y datos de corrección GPS diferencial sobre un área amplia
de acuerdo con la presente invención.
Como se muestra en la figura 3, se acopla un
dispositivo de almacenamiento masivo 55 a la unidad de procesado de
datos 51. De manera típica, el almacenamiento masivo 55 incluirá
almacenamiento para datos y software para realizar los cálculos de
la posición GPS después de recibir los pseudorrangos de los
receptores móviles GPS, tales como el receptor 102b de la figura 2.
Estos pseudorrangos se reciben normalmente a través del
emplazamiento de celda y del centro de conmutación de móviles y del
módem o de otra interfaz 53. El dispositivo de almacenamiento
masivo 55 incluye también un software, al menos en una realización,
que se usa para recibir y para usar los datos de efeméride de
satélite proporcionados por la red de referencia GPS 32 a través del
módem o de otra interfaz 54. El dispositivo de almacenamiento
masivo 55 incluye también de manera típica una base de datos o un
almacenamiento 55a que especifica una cola de efemérides de satélite
con consigna de tiempo y correcciones GPS diferenciales como se ha
descrito con anterioridad.
En una realización típica de la presente
invención, el receptor GPS opcional 56 no es necesario, ya que la
red de referencia GPS 111 de la figura 2 (mostrada como la red 62 de
la figura 3) proporciona la información GPS diferencial y las
correspondientes consignas de tiempo así como proporciona los
mensajes de datos de satélite en bruto provenientes de los
satélites que están a la vista de los varios receptores de
referencia de la red de referencia GPS. Se apreciará que los datos
de efeméride de satélite obtenidos de la red a través del módem o
de otra interfaz 54 se pueden usar de una manera convencional con
los pseudorrangos obtenidos del receptor GPS móvil con el fin de
calcular la información de la posición para el receptor GPS móvil.
Las interfaces 52, 53 y 54 pueden ser cada una de ellas un módem u
otra interfaz de comunicaciones adecuada para acoplar la unidad de
procesado de datos a otros sistemas de ordenador en el caso de la
red 64 y a sistemas de comunicaciones basados en sistemas celulares
en el caso de la red 60 y a dispositivos de transmisión, tales como
sistemas de ordenador en la red 62. En una realización, se
apreciará que la red 62 incluye una colección dispersada de
receptores de referencia GPS dispersados sobre una región
geográfica. En algunas realizaciones, la información GPS de
corrección diferencial obtenida de un receptor cerca del
emplazamiento de la celda o del área de servicio de la celda que
está en comunicación con el receptor GPS móvil a través del sistema
de comunicaciones basado en un sistema celular, proporcionará
información de corrección GPS diferencial que sea apropiada para la
localización aproximada del receptor GPS móvil.
La figura 4 muestra un sistema combinado
generalizado que incluye un receptor GPS y un transceptor de un
sistema de comunicaciones. En un ejemplo, el transceptor del
sistema de comunicaciones es un teléfono celular. El sistema 75
incluye un receptor GPS 76 que tiene una antena GPS 77 y un
transceptor de comunicaciones 78 que tiene una antena de
comunicaciones 79. El receptor GPS 76 está acoplado al transceptor
de comunicaciones 78 a través de la conexión 80 mostrada en la
figura 4. La memoria 81 almacena una cola de pseudorrangos
determinados y las correspondientes consignas de tiempo como se ha
descrito con anterioridad. Esta memoria 81 está acoplada al
receptor GPS 76 y puede estar acoplada también al transceptor de
comunicaciones (por ejemplo, la memoria es doblemente transferida).
En un modo de funcionamiento, el transceptor del sistema de
comunicaciones 78 recibe información Doppler aproximada a través de
la antena 79 y proporciona esta información Doppler aproximada
sobre el enlace 80 al receptor GPS 76 que realiza la determinación
del pseudorrango mediante la recepción de las señales GPS
provenientes de los satélites GPS a través de la antena GPS 77. Los
pseudorrangos determinados se transmiten entonces a un servidor de
localización GPS a través del transceptor del sistema de
comunicaciones 78. De manera típica, el transceptor del sistema de
comunicaciones 78 envía una señal a través de la antena 79 a un
emplazamiento de celda que transfiere entonces esta información de
vuelta al servidor de localización GPS. Ejemplos de varias
realizaciones para el sistema 75 son conocidas en la técnica. Por
ejemplo, la Patente de los Estados Unidos número 5.663.734 describe
un ejemplo de un receptor GPS y un sistema de comunicaciones
combinados que utiliza un sistema receptor GPS mejorado. Otro
ejemplo de un GPS y de un sistema de comunicaciones combinados se
ha descrito en la Patente de los Estados Unidos número 6.092.363
presentada el 23 de mayo de 1996. Los receptores GPS más
convencionales se pueden modificar para trabajar como el receptor 76
de la figura 4, aunque los receptores, tales como aquéllos
descritos en la Patente de los Estados Unidos número 5.663.734
pueden proporcionar un rendimiento mejorado. El sistema 75 de la
figura 4, así como numerosos sistemas de comunicaciones
alternativos que tengan receptores SPS pondrán de manera típica la
consigna de tiempo con la hora de la recepción de señales GPS a
partir de la cual se determinan los pseudorrangos. En particular, el
sistema 75 puede usar la hora GPS (recibida o estimada proveniente
de los satélites GPS) o usar la hora provenientes de transmisiones
CDMA (en una realización preferida) para poner la consigna de tiempo
de la hora de recepción en la unidad móvil de señales SPS.
La figura 5 muestra una realización para una
estación de referencia GPS. Se apreciará que cada estación de
referencia puede estar construida de esta manera y puede estar
acoplada a la red o al medio de comunicaciones. De manera típica,
cada estación de referencia GPS, tal como la estación de referencia
GPS 90 de la figura 5, incluirá un receptor de referencia GPS de
doble frecuencia 92 que está acoplado a una antena GPS 91 que
recibe las señales GPS provenientes de los satélites GPS que están a
la vista de la antena 91. Los receptores de referencia GPS son bien
conocidos en la técnica. El receptor de referencia GPS 92, de
acuerdo con una realización de la presente invención, proporciona
al menos dos tipos de información como salidas del receptor 92. Las
salidas de pseudorrango 93 son entregadas a un procesador e interfaz
de red 95, y estas salidas de pseudorrango (y la hora a la que se
recibieron las señales SPS, a partir de las cuales se determinaron
los pseudorrangos de referencia) se usan para calcular las
correcciones diferenciales de pseudorrangos de la manera
convencional para aquellos satélites que estén a la vista de la
antena GPS 91. El procesador y la interfaz de red 95 puede ser un
sistema convencional de ordenador digital que tenga interfaces para
recibir datos provenientes de un receptor de referencia GPS como se
conoce bien en la técnica. El procesador 95 incluirá de manera
típica software diseñado para procesar los datos de pseudorrango
para determinar la corrección apropiada de pseudorrango para cada
uno de los satélites que esté a la vista de la antena GPS 91. Estas
correcciones de pseudorrango (y sus correspondientes consignas de
tiempo) se transmiten después a través de la interfaz de red a la
red o al medio de comunicaciones 96 al que también están acopladas
otras estaciones GPS de referencia. El receptor GPS de referencia
92 también proporciona una salida de datos de efeméride de satélite
94. Estos datos se entregan al procesador y a la interfaz de red 95
que transmiten después estos datos sobre la red de comunicaciones
96, que está incluida en la red de referencia GPS 111 de la figura
2.
La salida de datos de efeméride de satélite 94
proporciona de manera típica al menos parte de todos los datos
binarios de navegación brutos a 50 baudios codificados en las
señales GPS reales recibidas desde cada uno de los satélites GPS.
Estos datos de efeméride de satélite son parte del mensaje de
navegación que es radiodifundido como el flujo de datos a 50 bits
por segundo en las señales GPS provenientes de los satélites GPS y
que se describen con más detalle en el documento GPS
ICD-200. El procesador y la interfaz de red 95
reciben esta salida de datos de efeméride de satélite 94 y la
transmiten en tiempo real o casi en tiempo real a la red de
comunicaciones 96. Como se describirá a continuación, estos datos de
efeméride de satélite que se transmiten dentro de la red de
comunicaciones se reciben posteriormente a través de la red en
varios servidores de localización GPS de acuerdo con aspectos de la
presente invención.
En ciertas realizaciones de la presente
invención, solamente ciertos segmentos del mensaje de navegación,
tales como el mensaje de datos de efeméride de satélite se pueden
enviar a los servidores de localización con el fin de rebajar los
requisitos de ancho de banda para las interfaces de red y para la
red de comunicaciones. De manera típica, también, puede que no sea
necesario proporcionar estos datos de una manera continua. Por
ejemplo, solamente se pueden transmitir de una manera regular dentro
de la red de comunicaciones 96 en tiempo real o casi en tiempo real
las tres primeras tramas que contengan información de efeméride en
lugar de las cinco tramas completas juntas. Se apreciará que en una
realización de la presente invención, el servidor de localización
puede recibir el mensaje de navegación completo que se transmite
desde uno o más receptores de referencia GPS con el fin de realizar
un procedimiento para medir el tiempo relacionado con los mensajes
de datos de satélite, tal como el procedimiento descrito en la
Patente de los Estados Unidos en trámite junto con la presente
número 5.812.087, presentada el 3 de febrero de 1997, por Norman F.
Krasner. Como se utiliza en este documento, el término "datos de
efeméride de satélite" incluye datos que solamente son una parte
del mensaje de navegación del satélite (por ejemplo, mensaje de 50
baudios) transmitidos por un satélite GPS o al menos una
representación matemática de estos datos de efeméride de satélite.
Por ejemplo, el término datos de efeméride de satélite se refiere a
una parte del mensaje de datos de 50 baudios codificado en la señal
GPS transmitida desde un satélite GPS. También se comprenderá que el
receptor de referencia GPS 92 descodifica las diferentes señales
GPS a partir de los diferentes satélites GPS que están a la vista
del receptor de referencia 92 con el fin de proporcionar la salida
de datos binarios 94 que contiene los datos de efeméride de
satélite.
Cuando se usa un procedimiento de la presente
invención para hacer un seguimiento de una ruta en el tiempo de una
unidad móvil con el sistema basado en celdas de la figura 2, un
servidor de localización puede seguir el movimiento de una unidad
móvil particular desde una celda a otras varias celdas. Debido a la
interconectividad de dicho sistema, incluso el receptor de las
señales provenientes de una unidad móvil que comiencen en la celda
102 puede ser seguido por parte del mismo servidor de localización
incluso después de que la unidad móvil se haya desplazado a la
celda 104. De manera alternativa, un servidor de localización puede
transferir sus datos de ruta indicando las posiciones y las horas
que se hayan determinado para una unidad móvil particular a otro
servidor de localización que se hace cargo del seguimiento de la
unidad móvil a medida que se desplaza desde un emplazamiento de
celda o centro de servicio celular a otro emplazamiento de celda o
centro de servicio celular.
Aunque los procedimientos y el aparato de la
presente invención se han descrito con referencia a satélites GPS,
se apreciará que las enseñanzas son igualmente aplicables a sistemas
de posicionamiento que utilicen pseudolitos o una combinación de
satélites y pseudolitos. Los pseudolitos son transmisores con base
en tierra que radiodifunden un código PN (similar a una señal GPS)
modulado sobre una señal portadora de banda L, generalmente
sincronizada con la hora GPS. A cada transmisor se le puede asignar
un único código PN de forma que permita la identificación por parte
de un receptor remoto. Los pseudolitos son útiles en situaciones en
las que las señales GPS provenientes de un satélite en órbita
pudiesen estar indisponibles, tal como en túneles, minas, edificios
o en otras áreas cerradas. El término "satélite" según se usa
en este documento, está destinado a incluir pseudolitos o
equivalentes de pseudolitos, y el término señales GPS, según se usa
en este documento, está destinado a incluir señales similares a las
señales GPS provenientes de pseudolitos o de equivalentes de
pseudolitos.
En la anterior discusión, la invención se ha
descrito con referencia a la aplicación sobre el sistema de
Posicionamiento Global por Satélite (GPS) de los Estados Unidos.
Debería ser evidente, sin embargo, que estos procedimientos son
igualmente aplicables a sistemas de posicionamiento por satélite
similares, y en particular, al sistema Glonass ruso. El sistema
Glonass se diferencia principalmente del sistema GPS en que las
emisiones desde los diferentes satélites se diferencian unas de
otras mediante la utilización de frecuencias portadoras ligeramente
diferentes, en lugar de utilizar diferentes códigos
pseudoaleatorios. En esta situación sustancialmente toda la
circuitería y los algoritmos descritos con anterioridad son
aplicables con la excepción de que cuando se procesa la emisión de
un nuevo satélite, se usa un multiplicado exponencial diferente
correspondiente a las frecuencias de portadora diferentes para
preprocesar los datos. El término "GPS" usado en este documento
incluye dichos sistemas alternativos de posicionamiento por
satélite, incluyendo el sistema ruso Glonass.
Claims (14)
1. Un procedimiento para operar un receptor (12)
de un sistema móvil de posicionamiento por satélite (SPS),
comprendiendo el mencionado procedimiento:
- la determinación de una primera pluralidad de pseudorrangos en un primer tiempo;
- la determinación de una segunda pluralidad de pseudorrangos en un segundo tiempo que es posterior a dicho primer tiempo;
- el almacenamiento (81) de la mencionada primera pluralidad de pseudorrangos y el almacenamiento de la mencionada segunda pluralidad de pseudorrangos;
- caracterizado por la transmisión después del mencionado segundo tiempo de la mencionada primera pluralidad de pseudorrangos y de la mencionada segunda pluralidad de pseudorrangos cada uno de ellos con su propia consigna de tiempo.
2. Un procedimiento según la reivindicación 1
comprendiendo de manera adicional la determinación (35) de si ha
ocurrido un tipo predeterminado de evento y la transmisión de la
mencionada primera pluralidad de pseudorrangos y la mencionada
segunda pluralidad de pseudorrangos en respuesta a la determinación
de que ha ocurrido el mencionado evento de tipo predeterminado.
3. Un procedimiento según la reivindicación 2 en
el que el mencionado tipo de evento predeterminado es uno de (a) un
sensor detecta un estado; o (b) se alcanza un límite de memoria; o
(c) se han almacenado un número predeterminado de pluralidades de
pseudorrangos; (d) ha transcurrido un período de tiempo
predeterminado desde que se transmitió un último conjunto de
pseudorrangos; o (e) una orden proveniente de una fuente externa
sobre un enlace de comunicaciones.
4. Un procedimiento según la reivindicación 1
comprendiendo de manera adicional:
- la recepción en el mencionado receptor SPS (12) de una primera señal SPS a partir de la cual se determina la mencionada primera pluralidad de pseudorrangos;
- la determinación de un primer tiempo de recepción cuando se recibieron las mencionadas primeras señales SPS en el mencionado receptor SPS (12);
- la recepción en el mencionado receptor SPS (12) de una segunda señal SPS a partir de la cual se determina la mencionada segunda pluralidad de pseudorrangos;
- la determinación de un segundo tiempo de recepción cuando se recibieron las mencionadas segundas señales SPS en el mencionado receptor SPS (12);
- la transmisión (78) del mencionado primer tiempo de recepción y del mencionado segundo tiempo de recepción.
5. Un procedimiento según la reivindicación 4
comprendiendo de manera adicional:
- la determinación (35) de si ha ocurrido un tipo de evento predeterminado y la transmisión de la mencionada primera pluralidad de pseudorrangos y la mencionada segunda pluralidad de pseudorrangos y el mencionado primer tiempo de recepción y el mencionado segundo tiempo de recepción en respuesta a la determinación de que ha ocurrido el mencionado tipo de evento predeterminado.
6. Un procedimiento según la reivindicación 5 en
el que el mencionado tipo de evento predeterminado comprende un
período de tiempo predeterminado que ha transcurrido desde que se
transmitió un último conjunto de pseudorrangos.
7. Un procedimiento según la reivindicación 6 en
el que el mencionado período predeterminado de tiempo se puede
hacer variar.
8. Un procedimiento según la reivindicación 7 en
el que la variación del mencionado período de tiempo predeterminado
provoca que se pueda hacer variar un intervalo de tiempo entre la
mencionada primera pluralidad de pseudorrangos y la mencionada
segunda pluralidad de pseudorrangos.
9. Un procedimiento según la reivindicación 4 en
el que dicha primera pluralidad de pseudorrangos y la mencionada
segunda pluralidad de pseudorrangos son parte de una serie de
pluralidades de pseudorrangos que se determinan y se almacenan de
manera secuencial en el tiempo y que después se transmiten como una
colección de datos.
10. Un receptor móvil de un Sistema de
Posicionamiento por Satélite (SPS) que comprende:
- un receptor SPS RF (de radiofrecuencia) (12) que recibe señales SPS;
- un procesador (51) acoplado al mencionado receptor SPS RF, el mencionado procesador determinando una pluralidad de pseudorrangos a partir de las mencionadas señales SPS, en el que el mencionado procesador determina una primera pluralidad de pseudorrangos a partir de las señales SPS recibidas en un primer tiempo, y determina una segunda pluralidad de pseudorrangos a partir de las señales SPS recibidas en un segundo tiempo que es posterior al mencionado primer tiempo; y una memoria (81) acoplada al mencionado procesador, en el que la mencionada memoria almacena la mencionada primera pluralidad de pseudorrangos y la mencionada segunda pluralidad de pseudorrangos;
- caracterizado por un transmisor (78) acoplado a la mencionada memoria, el mencionado transmisor transmitiendo la mencionada primera pluralidad de pseudorrangos y la mencionada segunda pluralidad de pseudorrangos después del segundo instante de tiempo cada uno con su propia consigna de tiempo.
11. Un receptor SPS según la reivindicación 10
en el que el mencionado transmisor transmite la mencionada primera
pluralidad de pseudorrangos y la mencionada segunda pluralidad de
pseudorrangos en respuesta a un tipo de evento predeterminado.
12. Un receptor SPS según la reivindicación 11
en el que el mencionado receptor SPS RF recibe primeras señales SPS
a partir de las cuales se determina la mencionada primera pluralidad
de pseudorrangos y el mencionado receptor SPS RF recibe las
segundas señales SPS a partir de las cuales se determina la
mencionada segunda pluralidad de pseudorrangos, y en el que se
determina un primer tiempo de recepción cuando las mencionadas
primeras señales SPS fueron recibidas y se almacenan en la
mencionada memoria (81) y se determina un segundo tiempo de
recepción cuando las mencionadas segundas señales SPS fueron
recibidas y se almacena en la mencionada memoria y en el que el
mencionado transmisor (78) transmite el mencionado primer tiempo de
recepción y el mencionado segundo tiempo de recepción.
13. Un receptor SPS como en la reivindicación 12
en el que se determinan el mencionado primer instante de tiempo de
recepción y el mencionado segundo instante de tiempo de recepción a
partir de las señales SPS.
14. Un receptor SPS según la reivindicación 12
en el que el mencionado primer tiempo de recepción y el mencionado
segundo tiempo de recepción se determinan a partir de las señales de
tiempo recibidas en una señal de comunicaciones basada en celdas
que es recibida por un receptor de comunicaciones que está acoplado
al mencionado procesador.
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