ES2339197T3

ES2339197T3 - Sistema y procedimiento de referencia de posicionamiento de satelites.

Info

Publication number: ES2339197T3
Application number: ES99925554T
Authority: ES
Inventors: Mark Moeglein; Leonid Sheynblat; Norman F. Krasner
Original assignee: SnapTrack Inc
Current assignee: SnapTrack Inc
Priority date: 1998-04-28
Filing date: 1999-04-13
Publication date: 2010-05-17
Anticipated expiration: 2019-04-13
Also published as: CN1307683A; CN1252490C; JP2014059323A; IL139253A; ID27876A; JP2002513159A; JP5362539B2; JP4933490B2; BR9909982B1; MXPA00010615A; KR100644112B1; KR20010052274A; JP2008268225A; JP2011137833A; ATE458202T1; FI109842B; JP2010133966A; WO1999056145A1; EP1075665B1; US6215441B1

Abstract

Un sistema de procesamiento de la información de la posición de satélites, comprendiendo dicho sistema: un primer sistema de posicionamiento de los satélites, SPS, un receptor de referencia (90 a 96, 104 a 108, 301) que tiene una primera posición conocida y que tiene una primera interfaz de comunicación la cual está acoplada a un medio de comunicación, transmitiendo dicho primer receptor de referencia (90 a 96, 104 a 108, 301) del SPS unos primeros datos de las efemérides de los satélites hasta dicho medio de comunicación, en el que "los datos de las efemérides de los satélites" incluyen el reloj de los satélites; un segundo receptor de referencia (90 a 96, 104 a 108, 301) del SPS que tiene una segunda posición conocida y que tiene una segunda interfaz de comunicación, la cual está acoplada a dicho medio de comunicación, transmitiendo dicho segundo receptor de referencia (90 a 96, 104 a 08, 301) del SPS unos segundos datos de las efemérides de los satélites hasta dicho medio de comunicación; y un primer sistema de procesamiento digital (26, 50, 51, 115, 117, 312) acoplado a dicho medio de comunicación para recibir dichos primeros datos de las efemérides de los satélites y dichos segundos datos de las efemérides de los satélites y para suministrar información de los satélites que incluye dichos datos de las efemérides de los satélites recibidos para un receptor móvil (16, 17, 22, 75 a 80, 424) del SPS con el fin de determinar en dicho receptor móvil (16, 17, 22, 75 a 80, 424) del SPS una solución de navegación de una información de la posición para dicho receptor móvil (16, 17, 22, 75 a 80, 424) del SPS, por medio de lo cual dicho receptor móvil (16, 17, 22, 75 a 80, 424) del SPS puede ser accionado para determinar su propia posición mediante (a) la recepción de señales del SPS y la determinación de los pseudorrangos y (b) la recepción y utilización de dichos datos de las efemérides de los satélites desde dicho primer sistema de procesamiento digital (26, 50, 51, 115, 117, 312), en el que el primer sistema de procesamiento digital (26, 50, 51, 115, 117, 312) puede ser accionado para suministrar, para el receptor móvil (16, 17, 22, 75 a 80, 424) del SPS, los datos de las efemérides de los satélites para los satélites a la vista del receptor móvil (16, 17, 22, 75 a 80, 424) del SPS en base a una localización aproximada (11, 12, 14, 18, 20) del receptor móvil (16, 17, 22, 75 a 80, 424) del SPS determinada a partir de un sitio de célula (13, 15, 17, 21), el cual ha establecido un enlace de comunicación inalámbrico basado en células con el receptor móvil (16, 17, 22, 75 a 80, 424) del SPS.

Description

Sistema y procedimiento de referencia de posicionamiento de satélites.

Solicitudes relacionados

La presente solicitud es una continuación en parte de la Patente estadounidense No. 6 208 290.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere al campo de los sistemas de posicionamiento de satélites que utilizan unos receptores de referencia y, más concretamente, a una red de receptores de referencia para un sistema de posicionamiento de satélites.

Los sistemas de posicionamiento de satélites (SPS) convencionales, como por ejemplo el Sistema de Posicionamiento Global (GPS) estadounidense utilizan las señales procedentes de los satélites para determinar su posición. Los receptores convencionales del GPS normalmente determinan su posición mediante el cálculo de los tiempos relativos de llegada de las señales transmitidas de forma simultánea a partir de una multiplicidad de satélites del GPS que orbitan alrededor de la tierra. Cada satélite transmite, como parte de su mensaje de navegación, tanto los datos de posicionamiento del satélite como los datos sobre la sincronización de los relojes los cuales especifican su posición y el estado del reloj en momentos determinados; estos datos, encontrados en las subtramas 1 a 3 del mensaje de navegación del GPS a menudo se designan como datos de reloj y efemérides de satélite y se designarán como datos de las efemérides de los satélites. Los receptores del GPS convencionales típicamente buscan y adquieren las señales del GPS, leen el mensaje de navegación procedente de cada señal para obtener los datos de las efemérides de los satélites para su respectivo satélite, determinan pseudorrangos para estos satélites, y computan el emplazamiento del receptor del GPS a partir de los pseudorrangos y de los datos de las efemérides de los satélites procedentes de los satélites.

La precisión mejorada de la posición puede ser obtenida utilizando una técnica conocida y convencional designada como GPS diferencial. En el GPS diferencial convencional, una sola estación de referencia diferencial transmite las correcciones del GPS diferencial a los usuarios situados en una zona local. De esta forma, hay típicamente tres componentes principales de un sistema de GPS diferencial convencional. El primer componente es una estación de referencia situada en un emplazamiento conocido con un receptor del GPS situado en un emplazamiento conocido que generalmente es capaz de observar todos los satélites a la vista y, de forma opcional, con un software en la estación de referencia, el cual podría estar insertado en el receptor del GPS, para computar las correcciones de los pseudorrangos y para codificarlas en un formato de transmisión específico. Otro componente es un enlace de radio para permitir las correcciones diferenciales en tiempo real a los receptores móviles del GPS. El tercer componente es el receptor móvil del GPS que, así mismo, incluye un receptor para la recepción para las correcciones diferenciales emitidas desde la estación de referencia.

Las correcciones del GPS diferencial son utilizadas por los receptores móviles del GPS de manera convencional para corregir los datos de los pseudorrangos los cuales son utilizados mediante la computación de los tiempos relativos de llegada de las señales del GPS transmitidas desde los satélites del GPS. El GPS diferencial convencional no tiene que operar en tiempo real o proporcionar correcciones al receptor móvil del GPS, aunque este a menudo es el caso. Hay muchas mejoras en el GPS diferencial que se describen en la literatura tanto de patentes como de fuera de las patentes. Estas diversas mejoras se concentran en la computación de las correcciones del diferencial y en la aplicación de los algoritmos así como en los procedimientos de suministro de las correcciones del diferencial. Las correcciones del diferencial se sitúan, en su mayor parte, en el dominio de las mediciones (pseudorrango, rango delta acumulado y estimaciones de los errores de la tasa de rango).

El GPS diferencial convencional ofrece una mejora considerable en la precisión de la posición si tanto el receptor de referencia como el receptor móvil del GPS participante están en íntima proximidad entre sí. Sin embargo, la mejora de la precisión a partir del GPS diferencial se degrada a medida que la distancia de separación entre los dos receptores se incrementa. Una solución para rectificar esta degradación de la precisión consiste en proporcionar una red de receptores de referencia del GPS que se sitúen dispersos a lo largo de un área geográfica para proporcionar un área de cobertura que coincida con el área dentro de la cual los receptores móviles del GPS puedan operar, de tal manera que tiendan a observar el mismo conjunto de satélites. En esta distancia, un receptor móvil del GPS puede captar correcciones del diferencial desde más de una estación de referencia diferencial, y el receptor móvil del GPS puede seleccionar aquellas correcciones del diferencial para los satélites a la vista en base a la proximidad relativa entre el receptor móvil del GPS y las dos o más estaciones de referencia. El uso de múltiples estaciones de referencia en un sistema del GPS diferencial a veces se designa como GPS diferencial de área extensa (WADGPS).

Una forma adicional de un sistema de referencia del WADGPS incluye una red de receptores de referencia del GPS y una estación maestra la cual está en comunicación con las estaciones de referencia para recibir sus mediciones y concretar un conjunto fusionado de efemérides y de estimaciones de correcciones de reloj para cada satélite del GPS observadas por las estaciones de referencia. Esta estación maestra puede a continuación proporcionar, mediante un transmisor, un mensaje de GPS diferencial con las correcciones aplicables a lo largo de un rango ampliado. Ejemplos de dichos sistemas de referencia de GPS diferencial de área amplia incluyen los descritos en las Patentes estadounidenses Nos. 5,323,322 y 5,621,646.

Con independencia de la cobertura del sistema concreto de referencia diferencial, el objetivo fundamental de un sistema GPS diferencial es proporcionar un servicio diferencial que ayude al receptor móvil del GPS a suprimir los errores procedentes de las mediciones del GPS o de la solución derivada de la medición. Los errores del sistema GPS que la red intenta eliminar son una función del número de estaciones de referencia, de su emplazamiento espacial y de la complejidad de los algoritmos implementados en la instalación de procesamiento central. La función secundaria de las redes diferenciales es proporcionar la integridad y fiabilidad al servicio diferencial mediante la realización de diversos controles en los dominios de la medición y del espacio de la variable de estado.

Aunque los sistemas referidos proporcionan una precisión mejorada a los receptores móviles del GPS, los sistemas no son compatibles con una arquitectura del GPS cliente - servidor en la cual un receptor móvil del GPS funcione como un sistema cliente y proporcione unas mediciones de los pseudorrangos a un servidor de localización situado a distancia el cual complete los cálculos para la solución de la posición mediante el uso de los pseudorrangos obtenidos a partir del receptor móvil del GPS y mediante el uso de los datos de las efemérides. La presente invención proporciona un procedimiento y un sistema mejorados que permiten la flexibilidad en el posicionamiento de los servidores de localización y, así mismo, proporciona una eficiencia y un coste mejorados en un sistema de cliente/servidor.

El documento US 5 225 842 describe un sistema de rastreo que emplea el GPS para proporcionar una información precisa de la posición, velocidad y tiempo de un vehículo u otros objetos en una estación de trabajo.

El documento WO 97/33382 describe un receptor del GPS que adquiere señales del GPS que incluyen los datos de almanaque de satélites procedentes de una estación de base y utiliza estos datos de almanaque para determinar los datos Doppler aproximados para los satélites a la vista del receptor del GPS, el receptor del GPS puede, así mismo, recibir las efemérides procedentes de la estación de base.

El documento EP 0 462 648 describe una técnica para la obtención de la información del rumbo del vehículo desde un GPS en base a una diferencia entre la dispersión de frecuencias de efectos Doppler sobre una señal recibida en el vehículo y la dispersión de frecuencias de efectos Doppler real sobre la señal procedente del satélite.

El documento US-A-5 477 458 describe un procedimiento y un aparato para proporcionar información de correcciones de los pseudorrangos del GPS a lo largo de una zona geográfica seleccionada S. Unas estaciones de referencia del GPS separadas (N \geq 3), cuyas coordenadas de emplazamiento (u_{n}, v_{n}, v_{n}) son fijas y conocidas con un grado elevado de precisión, se disponen dentro de o en posición adyacente a la zona R. Cada estación fiducial n (n = 1,2 ... N) recibe las señales del GPS desde al menos 4 satélites del GPS habitualmente a la vista, numerados m =
1,2 ... M (M \geq 3), computa sus propias coordenadas de localización determinadas por el GPS, compara estas coordenadas con sus coordenadas de localización conocidas, determina las correcciones de los pseudorrangos para su localización determinada por el GPS y transmite estas señales de corrección hasta una estación situada dentro de o en posición adyacente a la zona S. La estación central transmite las señales de corrección de los pseudorrangos a lo largo de la zona S. Una estación móvil del GPS situada dentro de o adyacente a la zona S tiene almacenadas dentro de sus coordenadas (u', v', w') de la última localización determinada por el GPS de esa estación móvil y las coordenadas espaciales (u_{n(k)}, v_{n(k)}, w_{n(k)}, (k = 1,2 ... K; K \geq 3) de las estaciones fiduciales del GPS K situadas dentro de la zona S que están más próximas a la última localización determinada de esa estación móvil. La estación móvil a continuación computa las correcciones del GPS diferencial para las localizaciones actuales determinados por el GPS de esa estación móvil. Como alternativa, las estaciones fiduciales pueden transmitir a la estación central las señales del GPS no procesadas para la determinación de las señales de las correcciones de los pseudorrangos en la estación
central.

El documento WO-A-97 14054 describe un dispositivo localizador a distancia basado en el sistema cliente-servidor. Un usuario accede a un servidor utilizando un cliente. El cliente proporciona un código de identificación el cual sirve para identificar de manera exclusiva un sensor a distancia. El sensor a distancia es capaz de proporcionar la información relacionada con su posición. El servidor interroga al sensor a distancia y, en respuesta, el sensor a distancia transmite los datos de posicionamiento al servidor donde son analizados para derivar la localización del sensor a distancia. La localización indicada de la forma indicada es transmitida desde el servidor al cliente y es mostrada al cliente de manera que el usuario pueda identificar la localización del sensor a distancia. El cliente y el servidor pueden estar conectados a una red informática y el cliente puede utilizar un buscador web para interrogar al servidor. El sensor a distancia puede ser un receptor del GPS SNAPSHOT u otro receptor del GPS o dispositivo de posicionamiento. La representación para el usuario puede ser un simple informe de la posición, por ejemplo, la latitud y la longitud o un informe gráfico que proporcione una identificación del emplazamiento del sensor a distancia superpuesto sobre un mapa u otra referencia.

Sumario de la invención

La presente invención proporciona un procedimiento y unos aparatos para un sistema de referencia de un sistema de posicionamiento de satélites.

Así, de acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un sistema para el procesamiento de información de la posición de los satélites dentro de un sistema de posicionamiento de los satélites de acuerdo con la reivindicación 1.

De acuerdo con un segundo aspecto, se proporciona un procedimiento para el procesamiento de información de la posición de los satélites de acuerdo con la reivindicación 10.

Un procedimiento ejemplar procesa la información de los satélites mediante la utilización de al menos dos receptores de referencia de un SPS. De acuerdo con este procedimiento, un primer sistema de procesamiento digital recibe unos primeros datos de las efemérides de los satélites procedentes de un primer receptor de referencia del SPS, el cual tiene una primera posición conocida. El primer sistema de procesamiento digital recibe así mismo unos segundos datos de las efemérides de los satélites procedentes de un segundo receptor de referencia del SPS que tiene una segunda posición conocida.

En un ejemplo específico de la presente invención, los primeros datos de las efemérides de los satélites unos segundos datos de las efemérides de los satélites son un subconjunto del mensaje de navegación de los satélites "bruto" de 50 bps recibido, respectivamente. del primer receptor de referencia del SPS y del segundo receptor de referencia del SPS de los satélites a la vista de aquellos dos receptores de referencia. En un ejemplo, este mensaje de navegación de satélite puede ser el mensaje de datos de 50 bits por segundo codificado en forma de señales del GPS las cuales han sido recibidas y descodificadas por los receptores de referencia y transmitidas al primer sistema de procesamiento digital en tiempo real o casi en tiempo real.

Un sistema de procesamiento de información de la posición de los satélites incluye una pluralidad de receptores de referencia del sistema de posicionamiento de satélite (SPS), cada uno de los cuales tiene una localización conocida. Así mismo incluye una pluralidad de sistemas de procesamiento digitales. La pluralidad de receptores de referencia del SPS se dispersa por una zona geográfica y cada uno recibe los datos de las efemérides de los satélites procedentes de los satélites observables del respectivo receptor de referencia del SPS. Cada uno de la pluralidad de receptores del SPS transmite, dentro de una red de comunicación, los datos de las efemérides de los satélites que recibe. Este sistema incluye así mismo una pluralidad de sistemas de procesamiento digitales, cada uno de los cuales está acoplado a la red de comunicación para recibir al menos alguno de los datos de las efemérides de los satélites transmitidos a través de la red de comunicación. En una disposición descrita, al menos existen dos sistemas de procesamiento digitales.

Otros diversos aspectos y formas de realización de la presente invención se describen con mayor detenimiento en las líneas que siguen.

Breve descripción de los dibujos

Las formas de realización de la presente invención se describen a modo de ejemplo.

La Figura 1 ilustra un sistema de comunicación basado en células que presenta una pluralidad de células, cada una de las cuales es servida por un sitio de célula, y cada una de las cuales está acoplada a un centro de conmutación basado en células, el cual algunas veces es designado como centro de conmutación móvil.

La Figura 2 ilustra una implementación de un sistema de servidor de localización.

La Figura 3A ilustra un ejemplo de un receptor del SPS y del sistema de comunicación combinados.

La Figura 3B ilustra un ejemplo de una estación de referencia del GPS.

La Figura 4 ilustra una red de receptores de referencia del SPS.

Las Figuras 5A y 5B muestran un diagrama de flujo que describe un procedimiento de acuerdo con una forma de realización de la presente invención.

La Figura 6 muestra un flujo de datos de un procesador de correcciones de red el cual puede ser utilizado en una forma de realización de la red de receptores de referencia.

La Figura 7 muestra un ejemplo del flujo de datos asociados con el servidor de localización.

Descripción detallada

Se describe una red de receptores de referencia del SPS, la cual proporciona al menos una porción del mensaje de navegación de los satélites, como por ejemplo los datos de las efemérides de los satélites para su uso por los sistemas de procesamiento digital de la manera descrita más adelante: antes de describir los diversos detalles con respecto a estos sistemas de referencia, será útil describir el contexto en el cual este receptor de referencia es típicamente utilizado. De acuerdo con ello, se ofrecerá una exposición preliminar con referencia a las Figuras 1, 2 y 3A antes de exponer la red de receptores de referencia del SPS del sistema.

La Figura 1 muestra un ejemplo de un sistema de comunicación 10 basado en células, el cual incluye una pluralidad de sitios de célula, cada uno de los cuales está diseñado para dar servicio a una zona o localización geográfica determinada. Ejemplos de dichos sistemas de comunicación basado en células o de base celular son sobradamente conocidos en la técnica, como por ejemplo los sistemas telefónicos basados en células. El sistema de comunicación 10 basado en células incluye dos células 12 y 14, las cuales quedan delimitadas situándose dentro de un área de servicio celular 11. Así mismo, el sistema 10 incluye las células 18 y 20. Se apreciará que puede así mismo incluirse en el sistema 10 una pluralidad de otras células con sus correspondientes sitios de célula y/o áreas de servicio celulares acopladas a uno o más centros de conmutación celular, como por ejemplo el centro de conmutación celular 24 y el centro de conmutación celular 24b.

Dentro de cada célula, como por ejemplo la célula 12, hay un sitio celular o de célula inalámbrico, como por ejemplo el sitio de célula 13, el cual incluye una antena 13a, la cual está diseñada para comunicar a través de un medio de comunicación inalámbrico con un receptor de comunicación, el cual puede estar combinado con un receptor móvil del GPS, como por ejemplo el receptor 16 mostrado en la Figura 1. Un ejemplo de dicho sistema combinado que incorpora un receptor del GPS y un sistema de comunicación se encuentra en la Figura 3A y puede incluir tanto una antena 77 del GPS como una antena 79 del sistema de comunicación.

Cada sitio de célula está acoplado a un centro de conmutación celular. En la Figura 1, los sitios de célula 13, 15 y 19 están acoplados al centro de conmutación 24 a través de las conexiones 13b, 15b y 19b, respectivamente, y el sitio de célula 21 está acoplado a un centro de conmutación diferente 24b a través de la conexión 21b. Estas conexiones son típicamente conexiones por cable entre el respectivo sitio de célula y los centros de conmutación celular 24 y 24b. Cada sitio de célula incluye una antena de comunicación con los sistemas de comunicación servidos por el sitio de célula. En un ejemplo, el sitio de célula puede ser un sitio de célula de teléfono celular el cual comunique con los teléfonos celulares móviles situados en el área servida por el sitio de célula. Debe apreciarse que un sistema de comunicación con una célula, como por ejemplo un receptor 22 mostrado en una célula 4, puede de hecho comunicar con el sitio de célula 19 de la célula 18 debido a un bloqueo (o por otras razones por las cuales el sitio de célula 21 no pueda comunicar con el receptor 22).

El receptor móvil 16 del GPS incluye un sistema de comunicación basado en células el cual está integrado con el receptor del GPS, de tal manera que tanto el receptor del GPS como el sistema de comunicación están encerrados dentro del mismo alojamiento. Un ejemplo de ello es un teléfono celular que incorpora un receptor del GPS integrado el cual comparte el conjunto de circuitos común con el transceptor del teléfono celular. Cuando el sistema combinado se utiliza para comunicaciones telefónicas celulares, las transmisiones se producen entre el transmisor 16 y el sitio de célula 13. Las transmisiones desde receptor 16 hasta el sitio de célula 13 son a continuación propagadas a través de la conexión 13b hasta el centro de conmutación celular 24 y a continuación hasta, o bien otro teléfono celular situado en una célula servida por el centro de conmutación celular 24, o bien a través de una conexión 30 (típicamente cableada) hasta otro teléfono a través del sistema/red 28 telefónico basado en tierra. Debe apreciarse que el término cableado incluye la fibra óptica y otras conexiones no inalámbricas, como por ejemplo el cableado de cobre, etc. Las transmisiones desde el otro teléfono que está comunicando con el receptor 16 son transmitidas desde el centro de conmutación celular 24 a través de la conexión 13b y del sitio de célula 13 de retorno hasta el receptor 16 de la forma convencional.

El sistema de procesamiento de datos a distancia 26 (el cual puede ser designado en algunas formas de realización como servidor del GPS o servidor de localización) se incluye en el sistema 10 y se utiliza para determinar el estado (por ejemplo la posición y/o la velocidad y/o el tiempo) de un receptor móvil del GPS (por ejemplo el receptor 16) utilizando las señales del GPS recibidas por el receptor del GPS. El servidor 26 del GPS puede estar acoplado al sistema/red 28 telefónico basado en tierra a través de una conexión 27, y puede, así mismo, estar, de manera opcional, acoplado al centro de conmutación celular 24 a través de la conexión 25 y, así mismo, de manera opcional, acoplado al centro 24b a través de la conexión 25b. Debe apreciarse que las conexiones 25 y 27 son típicamente conexiones cableadas, aunque pueden ser inalámbricas. Así mismo, mostrado como componente opcional del sistema 10, se encuentra un terminal de consulta 29 que puede consistir en otro sistema informático, el cual esté acoplado a través de la red 28 al servidor 26 del GPS. Este terminal de consulta 29 puede enviar una solicitud, respecto de la posición y/o la velocidad de un receptor concreto del GPS situado en una de las células, al servidor 26 del GPS el cual, a continuación, inicie una conversación con un receptor concreto del GPS a través del centro de conmutación celular con el fin de determinar la posición y/o la velocidad del receptor del GPS y dar traslado de la información solicitada de nuevo al terminal de consulta 29. Una determinación de la posición destinada a un receptor del GPS puede ser iniciada por un usuario de un receptor móvil del GPS; por ejemplo, el usuario del recetor móvil del GPS puede apretar el 911 del teléfono celular para indicar una situación de emergencia en el emplazamiento del receptor móvil del GPS y de esta forma puede iniciar un proceso de localización de la forma descrita en la presente memoria.

Debe destacarse que un sistema de comunicación basado en células o de base celular es un sistema de comunicación que tiene más de un transmisor, cada uno de los cuales da servicio a un área geográfica diferente, la cual se delimita de antemano en cualquier instante de tiempo. Típicamente, cada transmisor es un transmisor inalámbrico el cual da servicio a una célula, la cual tiene un radio geográfico de menos de 32 km, aunque el área cubierta depende del sistema celular concreto. Hay numerosos tipos de sistemas de comunicación celulares, como por ejemplo los teléfonos celulares, el PCS (sistema de comunicación personal), el SMR (radio móvil especializada), los sistemas de teleaviso unidireccionales o bidireccionales, la RAM, el ARDIS, y los sistemas de paquetes de datos inalámbricos. Típicamente, las áreas geográficas delimitadas de antemano son designadas como células y una pluralidad de células se agrupan entre sí formando un área de servicio celular, como por ejemplo el área de servicio celular 11 mostrada en la Figura 1 y estas pluralidades de células son acopladas a uno o más centros de conmutación celular, los cuales proporcionan las conexiones con sistemas telefónicos basados en tierra y/o redes. Las áreas de servicio son a menudo utilizadas con fines de facturación. Por tanto, puede darse el caso de que las células de más de un área de servicio estén conectadas a un centro de conmutación. Por ejemplo, en la Figura 1, las células 1 y 2 están en el área de servicio 11 y la célula 3 está dentro del área de servicio 18, pero las tres están conectadas al centro de conmutación 24. Como alternativa, se da a veces el caso de que las células situadas dentro de un área de servicio están conectadas a centros de conmutación diferentes, especialmente en áreas de conmutación densas. En general, un área de servicio se define como una colección de células situadas en íntima proximidad geográfica unas respecto de otras. Otra clase de sistemas celulares que encaja con la descripción expuesta es la basada en satélites, en la que las estaciones de base celulares o sitios de célula son satélites que típicamente orbitan alrededor de la tierra. En estos sistemas, los sectores de célula y las áreas de servicio se desplazan en función del tiempo. Ejemplos de dichos sistemas incluyen el Iridium^{TM}, el Globalstar^{TM}, el Orbcomm^{TM}, y el Odyssey^{TM}.

La Figura 2 muestra un ejemplo de un servidor 50 del GPS el cual puede ser utilizado como el servidor 26 del GPS de la Figura 1. El servidor 50 del GPS de la Figura 2 incluye una unidad de procesamiento de datos 51 la cual puede ser un sistema informático digital tolerante a fallos. El servidor 50 del SPS incluye así mismo un módem u otra interfaz de comunicación 52 y un módem u otra interfaz de comunicación 53 y un módem u otra interfaz de comunicación 54. Estas interfaces de comunicación proporcionan la conectividad para el intercambio de comunicación hacia y desde el servidor de localización mostrado en la Figura 2 entre tres redes diferentes, las cuales se muestran como las redes 60, 62 y 64. La red 60 incluye el centro o los centros de comunicación celular y/o los conmutadores del sistema telefónico basado en tierra o los sitios de célula. Un ejemplo de esta red se muestra en la Figura 1 en la que el servidor 26 del GPS representa el servidor 50 de la Figura 6. De esta forma, la red 60 puede ser considerada incluyendo los centros de conmutación celular 24 y 24b y el sistema/red 28 telefónica basada en tierra y el área de servicio celular 11 así como las células 18 y 20. La red 64 puede ser considerada incluyendo el terminal de consulta 29 de la Figura 1 o el "PSAP", que es el Punto de Respuesta de Seguridad Pública, el cual es típicamente el centro de control que responde a las llamadas telefónicas de emergencia del 911. En el caso del terminal de consulta 29, este terminal puede ser utilizado para consultar al servidor 26 con el fin de obtener una información de estado (por ejemplo de la posición) desde un receptor móvil designado del SPS situado en las distintas células del sistema de comunicación basado en células. En este ejemplo, la operación de localización se inicia por alguien distinto del usuario del receptor móvil del GPS. En el caso de una llamada telefónica al 911 procedente del receptor móvil del GPS, el cual incluye un teléfono celular, el proceso de localización se inicia por el usuario del teléfono celular. La red 62, la cual representa la red de referencia 32 del GPS de la Figura 1, es una red de receptores del GPS los cuales son receptores de referencia del GPS diseñados para proporcionar una información de las correcciones del GPS diferencial y, así mismo, para proporcionar datos de las señales del GPS que incluyan al menos una porción del mensaje de navegación de los satélites como por ejemplo los datos de las efemérides de los satélites hasta la unidad de procesamiento de datos. Cuando el servidor 50 sirve un área geográfica muy amplia, un receptor del GPS opcional local, como por ejemplo el receptor opcional 56 del GPS, puede no encontrarse en disposición de observar todos los satélites del GPS que están a la vista de los receptores móviles del SPS a lo largo de este área. De acuerdo con ello, la red 62 recoge y proporciona al menos una porción del mensaje de navegación de los satélites como por ejemplo los datos de las efemérides de los satélites y los datos de corrección del GPS diferencial a lo largo de un área extensa.

Como se muestra en la Figura 6, un dispositivo de almacenamiento masivo 55 está acoplado a la unidad de procesamiento de datos 51. Típicamente, el almacenamiento masivo 55 incluirá el almacenamiento de software y de datos para llevar a cabo los cálculos de la posición del GPS después de recibir los pseudorrangos procedentes de los receptores móviles del GPS, como por ejemplo de un receptor 16 de la Figura 1. Estos pseudorrangos son normalmente recibidos a través del sitio de célula y del centro de conmutación celular y del módem o de otra interfaz 53. El dispositivo de almacenamiento masivo 55 incluye así mismo un software, el cual es utilizado para recibir y utilizar los datos de las efemérides de los satélites suministrados por la red de referencia 32 del GPS a través del módem o de otra interfaz 54.

El receptor opcional 56 del GPS no es necesario en cuanto la red de referencia 32 del GPS de la Figura 1 (mostrada como la red 62 de la Figura 2) proporciona la información del GPS diferencial así como del mensaje de navegación de satélite bruto procedente de los satélites observados de los distintos receptores de referencia existentes en la red de referencia del GPS. Debe apreciarse que los datos de las efemérides de los satélites obtenidos de la red a través del módem o de otra interfaz 54 pueden ser utilizados de manera convencional con los pseudorrangos obtenidos a partir del receptor móvil del GPS con el fin de computar la posición del receptor móvil del GPS. Las interfaces 52, 53 y 54 pueden, cada una, ser un módem u otra interfaz de comunicación apropiada para el acoplamiento de la unidad de procesamiento de datos con otros sistemas informáticos, como en el caso de la red 64, y con otros sistemas de comunicación de base celular, como es el caso de la red 60, y con los dispositivos de transmisión, como por ejemplo los sistemas informáticos existentes en la red 62. Debe apreciarse que la red 62 puede incluir una colección dispersa de receptores de referencia del GPS dispersos a lo largo de una zona geográfica.

La Figura 3A muestra un sistema combinado generalizado, el cual incluye un receptor del GPS y un transceptor de un sistema de comunicación. En un ejemplo, el transceptor del sistema de comunicación es un teléfono celular. El sistema 75 incluye un receptor 76 del GPS que incorpora una antena 77 del GPS y un transceptor de comunicación 78 que incorpora una antena de comunicación 79. El receptor 76 del GPS está acoplado al transceptor de comunicación 78 a través de la comunicación 80 mostrada en la Figura 3A. En un modo de funcionamiento, el transceptor 78 del sistema de comunicación recibe la información Doppler aproximada a través de la antena 79 y proporciona esta información Doppler aproximada a través del enlace 80 al receptor 76 del GPS, el cual lleva a cabo la determinación del pseudorrango mediante la recepción de las señales del GPS procedentes de los satélites del GPS a través de la antena 77 del GPS. Este pseudorrango es a continuación transmitido hasta el servidor de localización, como por ejemplo el servidor del GPS mostrado en la Figura 1 a través del receptor 78 del sistema de comunicación. Típicamente, el transceptor 78 del sistema de comunicación envía una señal a través de la antena 79 hasta un sitio de célula, el cual, a continuación, transfiere esta información de nuevo hasta el servidor del GPS como por ejemplo el servidor 26 del GPS de la Figura 1. Ejemplos del sistema 75 son conocidos en la técnica. Por ejemplo, la Patente estadounidense 5,663,734 describe un ejemplo de un receptor del GPS y de un sistema de comunicación combinados el cual utiliza un sistema receptor del GPS mejorado. Otro ejemplo de GPS y de sistema de comunicación combinados ha sido descrito en la Patente estadounidense No. 6,002,363. El sistema 75 de la Figura 3A, así como numerosos sistemas de comunicación alternativos que incorporen receptores del GPS, pueden ser empleados para operar con la red de referencia del
GPS.

La Figura 3B muestra un ejemplo de una estación de referencia del GPS. Debe apreciarse que cada estación de referencia puede ser construida de esta forma y acoplada a la red o medio de comunicación. Típicamente, cada estación de referencia del GPS, como por ejemplo la estación de referencia 90 del GPS de la Figura 3B, incluirá un receptor de referencia 92 del GPS de monofrecuencia o de frecuencia doble, el cual estará acoplado a una antena 91 del GPS, la cual recibe las señales procedentes de los satélites del GPS a la vista de la antena 91. Los receptores de referencia del SPS son sobradamente conocidos en la técnica. El receptor de referencia 92 del GPS puede proporcionar al menos dos tipos de información como salidas desde el receptor 92. Las salidas 93 de los pseudorrangos son proporcionadas a una interfaz de procesador y red 95 y estas salidas de los pseudorrangos son utilizadas para computar las correcciones de los pseudorrangos de la manera convencional para dichos satélites a la vista a través de la antena 91 del GPS. La interfaz de procesador y de red 95 puede ser un sistema informático digital convencional, el cual incorpore unas interfaces para la recepción de datos procedentes de un receptor de referencia del GPS como es bien conocido en la técnica. El procesador 95 típicamente incluirá un software diseñado para procesar los datos de los pseudorrangos para determinar la sección de los pseudorrangos apropiada para cada satélite a la vista de la antena 91 del GPS. Estas correcciones de los pseudorrangos (y/o la salida de los datos de los pseudorrangos) son a continuación transmitidas a través de la interfaz de red hasta la red o medio de comunicación 96 a la cual están así mismo acopladas otras estaciones de referencia del GPS. El receptor de referencia 92 del GPS puede así mismo proporcionar una representación de al menos una porción del mensaje de navegación de los satélites, como por ejemplo una salida 94 de los datos de las efemérides de los satélites. Estos datos son suministrados a la interfaz de procesador y red 95, la cual, a continuación, transmite estos datos a la red de comunicación 96.

En una disposición, el entero mensaje de navegación de los satélites es transmitido hasta la red desde cada receptor de referencia a una tasa de transmisión mayor de la normal. Ciertos receptores convencionales del GPS pueden emitir de salida datos de mensajes de navegación en bruto (digitales) una vez cada 6 segundos (la cual puede ser considerada como una tasa de transmisión normal); por ejemplo, ciertos receptores (NovAtell^{TM}) del GPS tienen esta capacidad. Estos receptores recogen en una memoria intermedia los datos digitales de una subtrama del mensaje de navegación (300 bits en el caso de una señal estándar del GPS), y a continuación suministran estos datos en la salida del receptor extrayendo los datos existentes en la memoria intermedia (después del almacenamiento en la memoria intermedia de una subtrama completa de 300 bits) una vez cada 6 segundos. Sin embargo, en un ejemplo, al menos una porción de una representación del mensaje de navegación digital es transmitida a la red a una tasa de transmisión de una vez cada 600 milisegundos. Esta tasa de transmisión de datos elevada hace posible ejecutar un procedimiento de medición del tiempo de acuerdo con lo descrito en la Patente estadounidense No. 5,812,087. En esta disposición, una porción del mensaje de navegación es transmitida hasta la red una vez cada 600 milisegundos mediante la recogida en una memoria intermedia solo de una porción de una subtrama (por ejemplo 30 bits) y la extracción de esta porción cada vez que la porción ha sido recogida. De esta forma, los paquetes de datos que son transmitidos desde el procesador 95 hasta la red tienen una porción más pequeña del mensaje de navegación de la que pudiera suministrarse en paquetes creados a partir de una memoria intermedia de una subtrama completa (de 300 bits). Debe apreciarse que, una vez que la memoria intermedia ha recogido una porción de la subtrama (por ejemplo, 30 bits), los datos pueden ser extraídos formando paquetes, los cuales son transmitidos a unas velocidades de transmisión de datos muy elevadas (por ejemplo, 512 Kbps) a través de la red. Estos paquetes (que contienen menos de una subtrama completa) son a continuación reensamblados en un sistema de procesamiento digital de recepción extrayendo y concatenando los datos de diversos paquetes para recrear la subtrama completa.

En una disposición, cada estación de referencia del GPS transmite una representación de al menos una porción del mensaje de navegación de los satélites y de los datos de los pseudorrangos (más que los datos de las correcciones de los pseudorrangos). Los datos de las correcciones de los pseudorrangos pueden ser derivados de la información de los pseudorrangos y de las efemérides para un satélite concreto. Así, una estación de referencia del GPS puede transmitir a la red, ya sea los datos de las correcciones de los pseudorrangos o de las efemérides (o ambos). Sin embargo, los datos de los pseudorrangos (en lugar de los datos de las correcciones de los pseudorrangos) pueden ser transmitidos desde cada estación de referencia del GPS hasta la red, porque las correcciones de los diferentes receptores pueden ser derivadas de los diferentes conjuntos de los datos de las efemérides, provocando discrepancias de las correcciones de los diferentes receptores. En esta disposición, un procesador de correcciones central (como por ejemplo el procesador 110 de correcciones de la red mostrado en la Figura 4) utiliza un conjunto homogéneo de los datos de las efemérides más recientes recibidos de cualquiera de los receptores de referencia del GPS, evitando así estas discrepancias. El conjunto es homogéneo, porque se compone de un grupo de efemérides, de unas mediciones de rangos (por ejemplo, pseudorrangos) y/o de correcciones procedentes de una pluralidad de satélites, el cual es aplicable a un momento específico en el tiempo. Un conjunto puede ser fusionado con otros conjuntos de datos siempre que los tiempos de aplicabilidad de cada conjunto se superpongan.

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Con referencia de nuevo a la Figura 3B, la salida 94 de los datos de las efemérides de los satélites proporciona típicamente al menos parte de los enteros datos brutos binarios de navegación de 50 baudios codificados en señales reales del GPS recibidas desde cada uno de los satélites del GPS. Los datos de las efemérides de los satélites son parte del mensaje de navegación, el cual es transmitido como flujo de datos de 50 bits por segundo en las señales del GPS procedentes de los satélites del GPS y se describen con mayor detalle en el documento GPS ICD-200. La interfaz de procesador y red 95 recibe esta salida 94 de los datos de las efemérides del los satélites y los transmite en tiempo real o casi en tiempo real hasta la red de comunicación 96. Como se describirá más adelante, estos datos de las efemérides de los satélites, los cuales son transmitidos hasta la red de comunicación pueden ser más tarde recibidos mediante la red en distintos servidores de localización.

Solo ciertos segmentos del mensaje de navegación de los satélites pueden ser enviados a los servidores de localización con el fin de rebajar los condicionamientos de la anchura de banda de las interfaces de red y de la red de comunicación. Así mismo, puede no ser necesario que estos datos se suministren de forma continuada. Por ejemplo, es mejor que solo las tres primeras subtramas que contienen información de las efemérides sean transmitidas hasta la red de comunicación 96 y no el conjunto de todas las 5 subtramas, cuando contienen información actualizada. Debe apreciarse que el servidor de localización puede utilizar los datos de los mensajes de navegación transmitidos desde uno o más receptores de referencia del GPS para desarrollar un procedimiento de medición del tiempo en relación con los mensajes de los datos de los satélites, como por ejemplo el procedimiento descrito en la Patente estadounidense No. 5,812,087. Debe, así mismo, entenderse que el receptor de referencia 92 del GPS descodificó las diferentes señales del GPS a partir de los diferentes satélites del GPS a la vista del receptor de referencia 92 con el fin de proporcionar la salida 94 de los datos binarios la cual tiene los datos de las efemérides de los satélites.

Típicamente, los paquetes de datos no se dirigen a servidores de localización específicos e incluyen porciones del mensaje de navegación e incluyen un identificador de qué datos fueron recibidos y de qué satélite; así mismo, en algunos ejemplos, los paquetes pueden especificar un identificador de la estación de referencia de transmisión. El receptor opcional 56 del GPS puede ser la fuente primaria de los datos del mensaje de navegación que sean utilizados por el servidor de localización local y la red puede proporcionar información mediante solicitud.

La Figura 4 muestra un ejemplo de una red de receptores de referencia del GPS. En el ejemplo de la Figura 4, el entero sistema 101 incluye dos servidores de localización 115 y 117, los cuales están acoplados a una red o medio de comunicación 103, el cual se corresponde con la red de comunicación 96 de la Figura 3B. Los procesadores 110 y 112 de las correcciones de la red están así mismo acoplados a la red de comunicación 103. Cinco estaciones de referencia 104, 105, 106, 107 y 108 del GPS se muestran en la Figura 4. Cada una de estas estaciones de referencia está acoplada a la red de comunicación 103. Cada estación de referencia del GPS, como por ejemplo la estación de referencia 104 del GPS se corresponde con una estación de referencia ejemplar 90 del GPS mostrada en la Figura 3B, y la red de comunicación 103 se corresponde con la red de comunicación 96 mostrada en la Figura 3B. Debe apreciarse que las estaciones de referencia del GPS, como por ejemplo las estaciones de referencia 104 a 108 están dispersas a lo largo de una zona geográfica con el fin de proporcionar cobertura a las señales del GPS, las cuales pueden, así mismo, ser recibidas por los receptores móviles del GPS. Típicamente, esta cobertura entre estaciones de referencia adyacentes se superpone, de tal manera que un área geográfica completa quede completamente cubierta. La zona geográfica de la entera red de estaciones de referencia puede abarcar el mundo entero o cualquier subconjunto de éste, como por ejemplo una ciudad, un estado, una nación, o un continente. Cada estación de referencia del GPS, como por ejemplo la estación de referencia 104 del GPS, proporciona unos datos de las correcciones de los pseudorrangos a la red de comunicación 103 y proporciona, así mismo, el mensaje bruto de los datos de navegación, los cuales se utilizan por los servidores de localización de acuerdo con lo descrito en la presente memoria, como por ejemplo el servidor de localización 115. De acuerdo con lo descrito más adelante, el número de los servidores de localización puede ser menor que el de las estaciones de referencia y, por tanto, el procesamiento de los datos de los pseudorrangos procederá de receptores móviles del GPS ampliamente separados. Por ejemplo, un servidor de localización puede estar procesando los datos de los pseudorrangos procedentes de un receptor móvil del GPS en California y de una estación de referencia situada en California, y el mismo servidor de localización puede estar procesando los datos de los pseuodrangos para un receptor móvil del GPS en Nueva York y de una estación de referencia de Nueva York. Así, un solo servidor de localización puede estar recibiendo mensajes de navegación procedentes de dos o más estaciones de referencia, las cuales pueden estar separadas por una considerable distancia. Como se muestra en la Figura 4, la red de comunicación puede ser una red de datos, como por ejemplo una red frame relay o ATM u otra red de comunicación digital de alta velocidad.

La Figura 4 muestra así mismo dos procesadores 110 y 112 de correcciones de la red; estos procesadores suministran las correcciones fusionadas de la red para múltiples estaciones de referencia y pueden, así mismo, proporcionar datos ionosféricos a los servidores de localización. El funcionamiento de un procesador de correcciones de la red se describe con mayor detalle más adelante. Típicamente, estos procesadores determinan las correcciones de los rangos apropiadas a partir de los rangos y de las efemérides que tienen el mismo tiempo aplicable y funden los conjuntos apropiados de datos de las correcciones y de las efemérides en un conjunto que tiene el mismo tiempo de superposición aplicable: el conjunto fusionado es a continuación retransmitido sobre la red para su difusión por los servicios de localización, los cuales están acoplados a la red.

Las Figuras 5A y 5B muestran, en forma de diagrama de flujo, un procedimiento de una disposición. En este procedimiento 200, cada receptor de referencia del GPS recibe los datos de las efemérides de los satélites procedentes de los satélites del GPS a la vista del receptor de referencia concreto y transmite los datos de las efemérides de los satélites (mensaje de navegación) hasta una red de comunicación, como por ejemplo la red de datos en paquetes 103 mostrada en la Figura 4. En un ejemplo de esta etapa 201, cada señal del GPS procedente del satélite del GPS a la vista del receptor de referencia concreto es descodificada para suministrar el flujo de datos binarios de 50 bits por segundo, el cual está presente en la señal del GPS, y este flujo de datos de 50 bits por segundo es transmitido hasta la red de comunicación en tiempo real o casi en tiempo real. En una forma de realización alternativa, solo porciones de este flujo de datos pueden ser transmitidas hasta la red, de acuerdo con lo señalado con anterioridad. En la etapa 203, cada receptor de referencia del GPS determina las correcciones de los pseudorrangos para los pseudorrangos con respecto a los satélites a la vista del receptor de referencia; esta operación puede llevarse a cabo de la forma convencional utilizando una computadora de controlador, como por ejemplo la interfaz de procesador y red 95 mostrada en la Figura 3B. Estas correcciones de los pseudorrangos procedentes de cada receptor de referencia del GPS son a continuación transmitidas hasta la red de comunicación, como por ejemplo la red de comunicación 96 o la red 103 de la Figura 4. En la etapa 205, un procesador, como por ejemplo el procesador 110 de las correcciones de la red, el cual está acoplado a la red de comunicación, como por ejemplo a la red de comunicación 103, recibe los datos de las efemérides de los satélites y de las correcciones de los pseudorrangos. El procesador de las correcciones de red puede producir un conjunto de correcciones de los pseudorrangos fusionadas y llevar a cabo otras operaciones, de acuerdo con lo descrito más adelante. Estas correcciones de los pseudorrangos fusionadas son a continuación transmitidas hasta la red de comunicación, como por ejemplo la red de comunicación 103, con el fin de que esta información pueda ser recibida por los diversos servidores de comunicación, los cuales están también acoplados a la red de comunicación.

El procedimiento continúa en la etapa 207, en la cual un primer servidor de localización recibe al menos una porción del mensaje de navegación, como por ejemplo los datos de las efemérides de los satélites y las correcciones de los pseudorrangos fusionadas a partir de la red. De esta forma, por ejemplo, el servidor de localización 115 puede recibir los datos del mensaje de navegación los cuales han sido transmitidos hasta la red mediante las diversas estaciones de referencia del GPS. La manera de suministro de estos datos es en tiempo casi real, y típicamente cada servidor de localización recibirá al menos los datos de las efemérides de los satélites procedentes de dos estaciones de referencia y, a menudo, muchos más. Típicamente, los datos del mensaje de navegación de los satélites son descodificados por el servidor de localización para proporcionar los datos de reloj y de las efemérides de los satélites y son almacenados en el servidor, permitiendo que el servidor de localización calcule las posiciones de los satélites y los estados de los relojes mediante solicitud. Estos datos de las efemérides son utilizados para calcular la posición de un receptor móvil del GPS después de que ese receptor proporcione los pseudorrangos a los satélites a la vista del receptor móvil del GPS. De esta forma, en la etapa 209, el primer servidor de localización recibe los pseudorrangos procedentes de un primer servidor móvil del GPS y determina una posición del primer receptor móvil del GPS a partir de los datos de las efemérides de los satélites recibidos desde la red y desde los pseudorrangos originados desde el primer receptor móvil del GPS. El uso de la red de las estaciones de referencia permite que el servidor de localización calcule las posiciones de los receptores móviles del GPS en un área dispersa que se corresponde con el área de cobertura de una red a los receptores de referencia del GPS. De esta forma, mejor que tener un solo receptor del GPS situado en el servidor de localización y proporcionar los datos de las efemérides a un servidor de localización, la red dispersa de estaciones de referencia del GPS, tal y como se muestra en la Figura 4, permite que el servidor de localización proporcione los cálculos de la posición de receptores móviles del GPS dispersos por un área extensa. Como se muestra en la Figura 4, un segundo servidor de localización puede así mismo estar acoplado a la red de comunicación 103 con el fin de proporcionar los cálculos de solución de la posición de los receptores móviles del GPS. Debe apreciarse que, en un ejemplo, el servidor de localización 117 puede ser un servidor redundante/de reserva del servidor de localización 115 en el caso de que el servidor de localización 115 falle. Típicamente, cada servidor de localización será un sistema informático tolerante a fallos. En situaciones en las que las demandas elevadas de procesamiento de datos puedan situarse sobre un servidor de localización concreto, debido a la densa población de una zona cubierta por el servidor de localización, pueden desplegarse diversos servidores de localización en esta zona además de los servidores de localización redundantes. Las etapas 211 y 213 ilustran el empleo del segundo servidor de localización. En la etapa 211, un segundo servidor de localización recibe los datos de las efemérides de los satélites y las correcciones de los pseudorrangos corregidos de la red de comunicación. Debe apreciarse que los datos de las efemérides de los satélites recibidos de la red pueden ser específicos de un satélite para aquellos satélites que estén a la vista de las estaciones de referencia situadas en el área correspondiente servida por el servidor de localización 117. Esto puede llevarse a cabo mediante la colocación de paquetes de cabecera u otros datos de direccionamiento con los datos de las efemérides de los satélites transmitidos desde una estación de referencia y con las correcciones de los pseudorrangos corregidos con el fin de dirigir los datos hacia un servidor de localización concreto. En la etapa 213, el segundo servidor de localización recibe los pseudorrangos procedentes de un segundo receptor móvil del GPS y determina el estado (por ejemplo, la posición) del segundo receptor móvil del GPS a partir de los datos del mensaje de navegación de los satélites recibidos de la red y de los pseudorrangos procedentes del segundo receptor móvil del GPS.

La Figura 6 ilustra un ejemplo del flujo de datos en conexión con un procesador de correcciones de la red, como por ejemplo el procesador 110 de la Figura 4. Cada procesador de correcciones de la red fusiona las correcciones procedentes de múltiples estaciones de referencia en un solo conjunto de las correcciones (y de ajustes) que ofrecen sustancialmente el mismo tiempo aplicable para su uso por un servidor de localización. Un servidor de localización concreto puede, si no puede recibir los datos de las correcciones procedentes de un procesador de las correcciones de la red concreto, solicitar la misma información de un procesador de correcciones de red de reserva situado en una localización geográficamente distinta. Tras la llegada a un procesador de conexiones de la red, cada conjunto de correcciones es almacenado en la memoria con fines de consulta y para su uso cuando sea necesario. Los errores atmosféricos son suprimidos, y las correcciones son fusionadas para constituir una estimación óptima del error de telemetría debido a los errores de reloj y de posición de los satélites (incluyendo la indecisión del SA). Estas correcciones de la red fusionadas son a continuación transmitidas, junto con los datos ionosféricos clave y el mensaje de navegación de máxima actualización para los satélites a la vista apropiados. En una disposición particular, esta información es transmitida a todos los servidores de localización designados (los cuales han sido designados como destinatarios de las correcciones procedentes del servidor de correcciones de la red). Debido a que cada vehículo de satélite debe ser rastreado por más de un receptor de referencia, cada conjunto de correcciones de la red puede ser controlado para asegurar la coherencia interna. De esta forma, una corrección de los pseudorrangos procedente de una primera estación de referencia puede ser comparada con una corrección de los pseudorrangos para el mismo satélite a partir de una estación de referencia adyacente para asegurar la congruencia interna. Como se muestra en la Figura 6, las estaciones de referencia 301 representan las estaciones de referencia geográficamente dispersas, como por ejemplo las estaciones 104 a 108 mostradas en la Figura 4. Los datos 303 de las correcciones de los pseudorrangos y los datos del mensaje de navegación, los cuales incluyen, en una forma de realización, al menos una porción del flujo de datos de 50 bits contenido dentro de las señales del GPS, son transmitidos a un procesador de las correcciones de la red. El procesador de las correcciones de la red extrae los parámetros 310 y extrae los parámetros iono 310 y crea un conjunto de correcciones para una sola época 309. Los retrasos atmosféricos son eliminados y las correcciones fusionadas se crean en la etapa 316. El flujo de datos de las diversas operaciones descritas en la presente memoria se muestra así mismo en la Figura 6.

La Figura 7 ilustra un ejemplo del flujo de datos en conexión con un servidor de localización. La Figura 7 ilustra al menos tres componentes diferentes del sistema, los cuales están típicamente situados a distancia con respecto al servidor de localización. La red 401 de los receptores de referencia se corresponde con las estaciones de referencia 104 a 108 de la Figura 4. Estas estaciones de referencia están acopladas al servidor de localización a través de una red de comunicación, como por ejemplo la red 103 de la Figura 4. La red 401 de receptores de referencia proporciona las correcciones y/o los datos de los pseudorrangos por medio de la red de datos 403 y proporciona al menos una porción del mensaje de navegación 405 también por medio de la red de datos. Este mensaje de navegación típicamente incluye los llamados datos de las efemérides de los satélites los cuales pueden consistir en el flujo de datos de 50 baudios existentes en las señales del GPS procedentes de cada satélite del GPS. Las correcciones 406 son fusionadas y verificadas para comprobar la congruencia interna de un procesador de las correcciones y transmitidas hasta el servidor de localización como correcciones 408 y, de manera opcional, las correcciones geográficas, a través de la red de comunicación. Los datos 407 del mensaje de navegación son utilizados para extraer los datos de las efemérides para los cálculos de los estados (por ejemplo, de la posición) de los receptores móviles del GPS. El cálculo 410 de los estados (por ejemplo, de la posición) puede ser complementado por las estimaciones 412 de la altitud a partir de una base datos 411 de la elevación del terreno. El servidor de localización típicamente recibe de manera continua tanto los datos de las correcciones como los datos del mensaje de navegación a través de la red de comunicación, como por ejemplo la red 103. Debe apreciarse, por consiguiente, que la fuente de los datos de las efemérides de los satélites no procede de un receptor local del GPS el cual esté cosituado con el receptor de localización, sino más bien de una red de los receptores de referencia del GPS, como por ejemplo las estaciones de referencia 104 a 108 de la Figura 4. De esta manera, el servidor de localización puede dar servicio a un área geográfica amplia, lo que no sería posible con un receptor de referencia del GPS cosituado con el servidor de localización.

Aunque el servidor de localización continúa recibiendo al menos una porción de los datos del mensaje de navegación de los satélites y de los datos de las correcciones procedentes de la red de receptores de referencia del GPS, puede recibir solicitudes con relación a la posición de un receptor móvil del GPS, lo cual se muestra bajo la forma de clientes mediante la referencia numeral 424. Una transacción típica con un receptor móvil del GPS empieza con el intercambio de datos. Típicamente los datos Doppler 423 son suministrados a un receptor móvil 424 del GPS (en base a los datos aproximados de la posición procedentes del receptor móvil o de un elemento celular de la red) y a continuación los datos 425 de los pseudorrangos son suministrados mediante un receptor móvil del GPS a una interfaz de cliente 420 situada en el servidor de localización. Esta transacción de localización puede, como se indicó con anterioridad, iniciarse en el receptor móvil del GPS apretando el 911 en el caso de un teléfono celular, o puede iniciarse mediante un operador a distancia 422 el cual puede considerarse que se corresponde con el terminal de consulta 29 de la Figura 1. Como se muestra en la Figura 7 la predicción Doppler 414 es suministrada desde el servidor de localización a través de la interfaz de cliente 420 hasta el receptor móvil 424 del GPS, y el receptor móvil del GPS típicamente responde con los datos 425 de los pseudorrangos los cuales son utilizados en combinación con los datos 409 de las efemérides para determinar la posición del receptor móvil del GPS. El cálculo de la posición puede llevarse a cabo con cualquiera de los algoritmos de los cálculos de la posición convencionales que se encuentran en los receptores típicos del GPS. Esta posición, mostrada como solución de navegación 414, puede a continuación suministrarse a la interfaz de cliente 420, la cual, a continuación, puede transferir esta información a través de un módulo ejecutivo 421, el cual es típicamente un módulo software, hasta un operador a distancia 422. En un ejemplo, el operador a distancia 422 es un PSAP (Punto de Respuesta de Seguridad Pública) el cual es el centro de control que responde a las llamadas telefónicas del 911.

La interfaz de cliente 420 gestiona el enlace de comunicación entre el servidor de localización y el cliente, como por ejemplo un receptor móvil del GPS. En un ejemplo, un objetivo de la interfaz de cliente es asignado a cada receptor móvil del GPS mediante la interfaz ejecutiva. La interfaz de cliente puede típicamente ser implementada mediante software operando sobre el servidor de localización. El módulo ejecutivo 421, el cual es, así mismo, típicamente un software que opera sobre el servidor de localización, asigna unas interfaces para dirigir solicitudes de funcionamiento a distancia. Así mismo, controla la interfaz con bases de datos externos y lleva a cabo la gestión de la red y otras interacciones externas, cuando sea necesario. Típicamente, un servidor de localización particular suministrará múltiples interfaces de operador a distancia. Por ejemplo, puede suministrarse el frame relay estándar, X.25, y la conectividad de red TCP/IP para satisfacer las necesidades del operador a distancia.

Aunque la descripción precedente a adoptado una determinada arquitectura (en la cual un receptor móvil del SPS recibe las señales del SPS de los satélites del SPS y determina los pseudorrangos para esos satélites y, a continuación, transmite los pseudorrangos, con una marca de tiempo, hasta un servidor de localización el cual determina la posición del receptor móvil), se apreciará que pueden ser empleadas otras arquitecturas. Por ejemplo, un receptor del SPS móvil puede determinar su propia posición mediante la recepción de las señales del SPS y la determinación de los pseudorrangos y mediante la recepción y utilización de los datos de las efemérides de los satélites (por ejemplo, de un servidor de localización el cual envíe los datos de las efemérides de los satélites apropiados en base a la localización aproximada del receptor móvil del SPS determinada a partir del sitio de célula el cual está en comunicación con el receptor móvil del SPS). En este ejemplo, el servidor de localización recibe los datos de las efemérides de los satélites de los receptores de la red de referencia y tras una solicitud referida a la localización del receptor móvil, transmite los datos de las efemérides de los satélites hasta el receptor móvil mediante el sistema de comunicación basado en células (por ejemplo un sistema de teléfonos celulares). Los datos de las efemérides de los satélites que son apropiados se determinan típicamente a partir de una localización determinada del receptor móvil: esta localización aproximada puede ser determinada a partir de la localización del sitio de célula en el cual ha establecido un enlace de localización inalámbrico basado en células con el receptor móvil. El servidor de localización puede determinar esta localización aproximada a partir de un identificador suministrado por el sitio de célula; diversas técnicas para la determinación y utilización de la localización aproximada se describen en la Patente estadounidense No. 6,208,290. La localización aproximada determinará los satélites a la vista, y el servidor de localización puede a continuación trasmitir los datos de las efemérides de los satélites para esos satélites a través de un centro de conmutación móvil y del sitio de célula hasta el receptor móvil. El servidor de localización puede, así mismo, transmitir los datos de predicción Doppler y/o el almanaque de los satélites y/o las correcciones de los pseudorrangos hasta el receptor móvil del SPS en este ejemplo.

Aunque los procedimientos y los aparatos han sido descritos con referencia a satélites del GPS, debe apreciarse que las enseñanzas son igualmente aplicables a los sistemas de posicionamiento que utilizan pseudolitos o una combinación de satélites y pseudolitos. Los pseudolitos son transmisores basados en tierra que transmiten un código de PN (similar a la señal del GPS) modulado sobre una señal portadora de banda L, generalmente sincronizada con el tiempo del GPS. A cada transmisor se le puede asignar un código de PN para permitir la identificación mediante un receptor a distancia. Los pseudolitos son útiles en situaciones en las que las señales del GPS procedentes de un satélite en órbita no pueden ser disponibles, como por ejemplo en túneles, minas, edificios y otras áreas cerradas. El término "satélite" tal y como se utiliza en la presente memoria, está concebido para incluir un pseudolito o equivalentes de los pseudolitos, y el término señales del GPS, tal y como se utiliza en la presente memoria, está concebido para incluir señales del tipo del GPS a partir de pseudolitos o equivalentes de los pseudolitos.

En la exposición precedente se han descrito formas de realización de la invención con referencia a su aplicación en el sistema de Posicionamiento Global por Satélite (GPS) de los Estados Unidos. Debe resultar 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 difiere fundamentalment del sistema GPS en que las emisiones de los diferentes satélites resultan diferenciadas entre sí mediante la utilización de frecuencias portadoras ligeramente diferentes, y no mediante la utilización de códigos pseudoaleatorios diferentes. En esta situación sustancialmente todo el conjunto de circuitos y los algoritmos descritos con anterioridad son aplicables con la excepción de que, al procesar una nueva emisión del satélite se utiliza un multiplicador exponencial diferente que se corresponde con las diferentes frecuencias portadoras para preprocesar los datos. El término "GPS" utilizado en la presente memoria incluye dichos sistemas de posicionamiento por satélite alternativos, incluyen el sistema Glonass ruso.

En la memoria descriptiva precedente, la invención ha sido descrita con referencia a sus formas de realización ejemplares específicas. Debe, sin embargo, resultar evidente que pueden efectuarse diversas modificaciones y cambios en ellas sin apartarse del alcance más amplio de la invención tal y como queda expuesto en las reivindicaciones adjuntas. La memoria descriptiva y los dibujos deben, en consecuencia, considerarse en sentido ilustrativo y no en sentido restrictivo.

Claims

1. Un sistema de procesamiento de la información de la posición de satélites, comprendiendo dicho sistema:

: un primer sistema de posicionamiento de los satélites, SPS, un receptor de referencia (90 a 96, 104 a 108, 301) que tiene una primera posición conocida y que tiene una primera interfaz de comunicación la cual está acoplada a un medio de comunicación, transmitiendo dicho primer receptor de referencia (90 a 96, 104 a 108, 301) del SPS unos primeros datos de las efemérides de los satélites hasta dicho medio de comunicación, en el que "los datos de las efemérides de los satélites" incluyen el reloj de los satélites;

: un segundo receptor de referencia (90 a 96, 104 a 108, 301) del SPS que tiene una segunda posición conocida y que tiene una segunda interfaz de comunicación, la cual está acoplada a dicho medio de comunicación, transmitiendo dicho segundo receptor de referencia (90 a 96, 104 a 08, 301) del SPS unos segundos datos de las efemérides de los satélites hasta dicho medio de comunicación; y

: un primer sistema de procesamiento digital (26, 50, 51, 115, 117, 312) acoplado a dicho medio de comunicación para recibir dichos primeros datos de las efemérides de los satélites y dichos segundos datos de las efemérides de los satélites y para suministrar información de los satélites que incluye dichos datos de las efemérides de los satélites recibidos para un receptor móvil (16, 17, 22, 75 a 80, 424) del SPS con el fin de determinar en dicho receptor móvil (16, 17, 22, 75 a 80, 424) del SPS una solución de navegación de una información de la posición para dicho receptor móvil (16, 17, 22, 75 a 80, 424) del SPS, por medio de lo cual dicho receptor móvil (16, 17, 22, 75 a 80, 424) del SPS puede ser accionado para determinar su propia posición mediante (a) la recepción de señales del SPS y la determinación de los pseudorrangos y (b) la recepción y utilización de dichos datos de las efemérides de los satélites desde dicho primer sistema de procesamiento digital (26, 50, 51, 115, 117, 312),

: en el que el primer sistema de procesamiento digital (26, 50, 51, 115, 117, 312) puede ser accionado para suministrar, para el receptor móvil (16, 17, 22, 75 a 80, 424) del SPS, los datos de las efemérides de los satélites para los satélites a la vista del receptor móvil (16, 17, 22, 75 a 80, 424) del SPS en base a una localización aproximada (11, 12, 14, 18, 20) del receptor móvil (16, 17, 22, 75 a 80, 424) del SPS determinada a partir de un sitio de célula (13, 15, 17, 21), el cual ha establecido un enlace de comunicación inalámbrico basado en células con el receptor móvil (16, 17, 22, 75 a 80, 424) del SPS.

2. El sistema de la reivindicación 1, que comprende así mismo un receptor móvil (16, 17, 22, 75 a 80, 424) del SPS que puede ser accionado para determinar su propia posición mediante (a) la recepción de señales del SPS y la determinación de los pseudorrangos y (b) la recepción y utilización de dichos datos de las efemérides de los satélites desde dicho primer sistema de procesamiento digital (26, 50, 51, 115, 117, 312).

3. El sistema de las reivindicaciones 1 o 2, en el que dichos primeros datos de las efemérides de los satélites son recibidos desde un primer conjunto de satélites del SPS a la vista de dicho primer receptor de referencia (90 a 96, 104 a 108, 301) del SPS y en el que dichos segundos datos de las efemérides de los satélites son recibidos desde un segundo conjunto de satélites del SPS a la vista de dicho segundo receptor de referencia (90 a 96, 104 a 108, 301) del SPS.

4. El sistema de la reivindicación 3, en el que dicho medio de comunicación comprende una red en paquetes de datos (103), y en el que dicha primera interfaz de comunicación y dicha segunda interfaz de comunicación, respectivamente, suministran dichos primeros datos de las efemérides de los satélites y dichos segundos datos de las efemérides de los satélites en forma de datos en paquetes.

5. El sistema de la reivindicación 3, en el que dicho primer receptor de referencia (90 a 96, 104 a 108, 301) del SPS puede ser accionado para transmitir unos primeros datos de los pseudorrangos sobre dicho medio de comunicación y dicho segundo receptor de referencia (90 a 96, 104 a 108, 301) del SPS puede ser accionado para transmitir unos segundos datos de los pseudorrangos hacia dichos medios de comunicación y en el que dichos primeros datos de los pseudorrangos comprenden al menos uno de los primeros pseudorrangos hacia los satélites a la vista de dicho primer receptor de referencia (90 a 96, 104 a 108, 301) del SPS y unas primeras correcciones de los pseudorrangos para unos satélites a la vista de dicho primer receptor de referencia (90 a 96, 104 a 108, 301) del SPS.

6. El sistema de cualquier reivindicación precedente, en el que:

: dicho primer receptor de referencia (90 a 96, 104 a 108, 301) del SPS puede ser accionado para transmitir dichos primeros datos de las efemérides de los satélites, en unos primeros paquetes de dichos datos, hasta dicho medio de comunicación, teniendo cada uno de dichos primeros paquetes menos de una subtrama de los datos de las efemérides de los satélites; y

: dicho segundo receptor de referencia (90 a 96, 104 a 108, 301) del SPS puede ser accionado para transmitir dichos segundos datos de las efemérides de los satélites, hasta dicho medio de comunicación, teniendo cada uno de dichos paquetes menos de una subtrama de los datos de las efemérides de los satélites.

7. El sistema de la reivindicación 6, en el que dichos primeros paquetes son transmitidos hasta dicho medio de comunicación a una tasa de paquetes por segundo elevada.

8. El sistema de cualquier reivindicación precedente, en el que dicha información de los satélites comprende así mismo unos datos de predicción Doppler para dichos satélites a la vista de dicho receptor móvil (16, 17, 22, 75 a 80, 424) del SPS.

9. El sistema de cualquier reivindicación precedente, en el que dicha información de los satélites comprende así mismo unos datos de almanaque de los satélites.

10. Un procedimiento de procesamiento de la información de la posición de los satélites, comprendiendo dicho procedimiento:

: la recepción de unos primeros datos de las efemérides de los satélites desde un primer receptor de referencia (90 a 96, 104 a 108, 301) de un sistema de posicionamiento de los satélites, SPS, que tiene una primera posición conocida y que incorpora una primera interfaz de comunicación la cual está acoplada a un medio de comunicación, en el que los "datos de las efemérides de los satélites" incluyen un reloj de los satélites;

: la recepción de unos segundos datos de las efemérides de los satélites desde un segundo receptor de referencia (90 a 96, 104 a 108, 301) del SPS que tiene una segunda posición conocida y que incorpora una segunda interfaz de comunicación la cual está acoplada a dicho medio de comunicación,

: efectuándose dicha recepción, en cada caso, en un primer sistema de procesamiento digital (26, 50, 51, 115, 117, 312) a través de dicho medio de comunicación,

: la provisión desde dicho primer sistema de procesamiento digital (26, 50, 51, 115, 117, 312) para un receptor móvil (16, 17, 22, 75 a 80, 424) del SPS, de la información de los satélites que incluye los datos de las efemérides de los satélites recibidos, con el fin de que el receptor móvil (16, 17, 22, 75 a 80, 424) del SPS determine su propia posición mediante (a) la recepción de las señales del SPS y la determinación de los pseudorrangos y (b) la recepción y utilización de dichos datos de las efemérides de los satélites desde dicho primer sistema de procesamiento digital (26, 50, 51, 115, 117, 312),

: en el que dichos datos de las efemérides de los satélites están destinados a los satélites a la vista del receptor móvil (16, 17, 22, 75 a 80, 424) del SPS y son seleccionados en base a una localización aproximada (11, 12, 14, 18, 20) del receptor móvil (16, 17, 22, 75 a 80, 424) del SPS determinada a partir de un sitio de célula (13, 15, 19, 21), el cual ha establecido una comunicación inalámbrica basada en células con el receptor móvil (16, 17, 22, 75 a 80, 424) del SPS.

11. El procedimiento de la reivindicación 10, que comprende así mismo la determinación, en el receptor móvil (16, 17, 22, 75 a 80, 424) del SPS, de su propia posición mediante (a) la recepción de las señales del SPS y la determinación de los pseudorrangos y (b) la recepción y utilización de los datos de las efemérides de los satélites desde el primer sistema de procesamiento digital (26, 50, 51, 115, 117, 312).

12. El procedimiento de las reivindicaciones 10 u 11, que comprende así mismo:

: la recepción de dichos primeros datos de las efemérides de los satélites desde un primer conjunto de satélites del SPS a la vista de dicho primer receptor de referencia (90 a 96, 104 a 108, 301) del SPS; y la recepción de unos segundos datos de las efemérides de los satélites desde un segundo conjunto de satélites del SPS a la vista de un segundo receptor de referencia (90 a 96, 104 a 108, 301) del SPS.

13. El procedimiento de la reivindicación 12, en el que dichos primeros datos de las efemérides de los satélites y dichos segundos datos de las efemérides de los satélites son transmitidos en forma de datos en paquetes.

14. El procedimiento de la reivindicación 12, que comprende así mismo:

: la transmisión de unos primeros datos de los pseudorrangos hasta dicho medio de comunicación desde dicho primer receptor de referencia (90 a 96, 104 a 108, 301) del SPS; y

: la transmisión de unos segundos datos de los pseudorrangos hasta dicho medio de comunicación desde dicho segundo receptor de referencia (90 a 96, 104 a 108, 301) del SPS,

: en el que dichos primeros datos de los pseudorrangos comprenden al menos uno de los primeros pseudorrangos hacia unos satélites a la vista de dicho primer receptor de referencia (90 a 96, 104 a 108, 301) del SPS y unas primeras correcciones de los pseudorrangos para unos satélites a la vista de dicho primer receptor de referencia (90 a 96, 104 a 108, 301) del SPS.

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15. El procedimiento de cualquier reivindicación 10 a 14, en el que:

: dichos primeros datos de las efemérides de los satélites son transmitidos en unos primeros paquetes hasta dicho medio de comunicación, teniendo cada uno de dichos primeros paquetes menos de una subtrama de los datos de las efemérides de los satélites; y

: dichos segundos datos de las efemérides de los paquetes son transmitidos dentro de unos segundos paquetes hasta dicho segundo medio de comunicación, teniendo cada uno de dichos segundos paquetes menos de una subtrama de los datos de las efemérides de los satélites.

16. El procedimiento de la reivindicación 15, en el que dichos primeros paquetes son transmitidos hasta dicho medio de comunicación a una tasa de transmisión d de paquetes por segundo elevada.

17. El procedimiento de cualquier reivindicación 10 a 16, en el que dicha información de los satélites comprende así mismo unos datos de predicción Doppler para dichos satélites a la vista de dicho receptor móvil (16, 17, 22, 75 a 80, 424) del SPS.

18. El procedimiento de cualquier reivindicación 10 a 17, en el que dicha información de los satélites comprende así mismo unos datos de almanaque de los satélites.

19. Un medio legible por computadora que comprende unas instrucciones almacenadas en aquél el cual, cuando son ejecutadas en un procesador, ejecuta las etapas del procedimiento correspondientes de cualquiera de las reivindicaciones 10 a 18.