專利名稱：定位系統(tǒng)的改進的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種全球定位系統(tǒng)的改進，特別是一種可以向外界提供組合的位置和識別信息的系統(tǒng)。
在通訊領域近年來出現了一些較為先進的技術。這些技術包括衛(wèi)星導航，將移動無線電系統(tǒng)發(fā)展為移動電話系統(tǒng)，中繼無線電系統(tǒng)以及個人通訊系統(tǒng)。所需要做的是使這些技術成為可以被利用的形式。
這些新系統(tǒng)本身具有數種形式。例如可以有在地域上廣泛分布的蜂窩狀網絡(例如在澳大利亞由Telecom管理的移動通信網絡TMTelecom)。這種網絡在下面被稱為蜂窩狀移動電話通訊網絡。
移動電話的另一種形式是中繼無線電系統(tǒng)，原則上它的操作原理與蜂窩狀移動電話通訊網絡相同，它包括一些在一定區(qū)域內分布的無線電發(fā)射/接收臺站，這些臺站之間相互聯絡以使車載或其它的便攜式無線電發(fā)射/接收裝置與最近的一個發(fā)射/接收臺站聯系。由于所有分布的發(fā)射/接收臺站之間相互聯絡，所以可以有效地進行整個網絡內的通訊。中繼無線電系統(tǒng)一般專用于特殊的通訊網絡，例如出租車通訊網絡或信使通訊網絡等。通過中繼無線電通訊網絡傳遞的信息一般要比通過蜂窩狀移動電話通訊網絡所傳遞的信息短得多，且中繼無線電系統(tǒng)一般為特制的，因此進行通訊的費用少于通過蜂窩狀移動電話通訊網絡進行通訊的費用。
移動電話系統(tǒng)的另一種形式是個人通訊系統(tǒng)，其中一些在一定區(qū)域內分布的發(fā)射/接收臺站具有一個有限的范圍，而車載或其它的便攜式發(fā)射/接收裝置要想與這些臺站進行通訊就要求其處于這些臺站中至少一個臺站的范圍之內。這些局部地區(qū)的通訊系統(tǒng)一般用于人口密集地區(qū)，且要求用戶在利用個人通訊系統(tǒng)進行通訊之前與所處范圍之內的一個可識別的發(fā)射/接收臺站進行聯系。
在本說明書中“移動電話系統(tǒng)”是指上述這些系統(tǒng)中的任一種。這就是說，“移動電話系統(tǒng)”包括蜂窩狀電話通訊網絡、中繼無線電系統(tǒng)及個人通訊系統(tǒng)。
相應地，按照本發(fā)明的一種形式，提供了一種追尋車輛位置的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個局部定位信息提供裝置，它對由衛(wèi)星接收到的定位信息進行校正，以產生一個局部定位信號，該系統(tǒng)還包括一個移動電話系統(tǒng)，它將所述局部定位信號送到車輛上。
該移動電話系統(tǒng)最好對該定位系統(tǒng)提供附加的信息。
該局部定位信號最好作為控制層或作為信息信號的一部分被送到該移動電話系統(tǒng)上以被一個移動電話接收器所接收，它進一步包括差分全球定位裝置以得到該接收器的三維位置。這種控制層或信息信號在下文中被稱為“特殊信號層”。
該定位信號最好與識別信號一起通過該特殊信號層從各個移動電話接收器送到數據庫裝置，從而有關各個移動接收器的位置、識別及其它的信息可被遙測。
按照本發(fā)明的另一種形式，給出了一種包括全球定位計算裝置的移動電話系統(tǒng)發(fā)射/接收器。
該全球定位計算裝置最好可利用差分全球定位系統(tǒng)(GPS)校正信號以通過該全球定位計算裝置獲得較精確的位置信息。
該差分GPS校正信號最好被送到移動電話系統(tǒng)所提供的通訊路徑的一個特殊信號層上，而該移動電話發(fā)射/接收器構成了該系統(tǒng)的一部分。
按照本發(fā)明的另一種形式，提供了一種全球定位系統(tǒng)，其中接收站可接收初步定位信號，并由此計算出該接收站的位置;該系統(tǒng)進一步包括一個基地站以接收該定位信號的數據，其中該數據通過移動電話系統(tǒng)的一個通訊路徑被傳送。
該數據最好通過所述通訊路徑的特殊信號層被傳送。
在本發(fā)明的一個特定的最佳形式中，移動電話系統(tǒng)包括蜂窩狀網絡系統(tǒng)。
在本發(fā)明的另一個最佳形式中，移動電話系統(tǒng)包括中繼無線電系統(tǒng)。
在本發(fā)明的另一個最佳形式中，移動電話系統(tǒng)包括個人通訊系統(tǒng)。
附加的數據最好也通過所述通訊路徑向該接收站提供，所述附加信息包括局部定位信息;該局部定位信息使該接收站根據該局部定位信息計算出校正的定位信息。
該接收站最好根據基地站的請求僅僅計算并傳送該基地站的位置信息。
在本發(fā)明的一個最佳形式中，根據基地臺站的請求，該接收站計算并傳送校正的位置信息。
在一個最佳形式中，所述數據還包括衛(wèi)星識別數據，它包括接收站所接收初步定位信息的衛(wèi)星的標識。
下面參照附圖介紹本發(fā)明的實施例。


圖1是普通的全球定位系統(tǒng)的示意圖;
圖2是普通的移動電話網絡的示意圖;
圖3是根據本發(fā)明的第一實施例的蜂窩狀移動電話通訊網絡的示意圖;
圖4是表示用于圖3所示蜂窩狀網絡的本發(fā)明第二實施例的差分全球定位系統(tǒng)中所用的校正信號產生站的示意圖;
圖5是根據本發(fā)明第二實施例的在移動站與基地站之間的通訊聯系框圖;
圖6是移動站與基地站間特殊使用方法的示意圖;
圖7是用于中繼無線電系統(tǒng)的本發(fā)明第三實施例的框圖;
圖8是圖7中系統(tǒng)的時間圖。
參照圖1，圖中示出了采用從衛(wèi)星11得到信息的差分全球定位系統(tǒng)的基本操作方式。在這種結構中，一個便攜式差分全球定位裝置12可以從一般為四個衛(wèi)星11上接收到信號，并由此計算出精度為100米范圍的三維位置。在由一個地面基地校正站14提供的校正信號的幫助下，該差分全球定位裝置12可以得出精度為1米的三維位置。目前這種系統(tǒng)主要依靠無線電傳送來使校正信號13延遲從校正站14進入移動差分全球定位裝置12。
圖2是移動電話系統(tǒng)的示意圖，圖中示出兩個單元15、16以及一個經過這兩個單元之間的裝有移動電話18的汽車17。一個無線電通訊系統(tǒng)包括基地站19、20，使得可以進行移動電話18與公共電話網21之間的雙向通訊。特別是，該移動電話系統(tǒng)使得在移動電話18從單元15經過單元16時該雙向通訊繼續(xù)進行。電話從一個單元到另一個單元的轉移是靠一個位于基地站19、20的適當的控制設備進行的，并且依靠一個無線電通訊系統(tǒng)，它采用一個分成至少一個信號層23和一個控制層的通訊路徑22。特殊信號層24包括一個控制層，它傳送與移動電話18正在進行的通話有關的管理信息，包括該移動電話的識別及其它相應的信息，以便于移動電話18的通話從單元15轉移到單元16。特殊信號層24不被計費且為連續(xù)的。通訊路徑22還包括一個信號層23，它用來傳送該電話系統(tǒng)的用戶想要通過移動電話18傳送給另一個用戶的信息。該信息一般情況下被計費。
圖2所示的移動電話系統(tǒng)可以進行任何兩個電話18那樣的移動電話之間的通話。它還可以進行移動電話18與公共電話網21的固定用戶之間的通話。
特殊信號層可以整個地處于控制層內或處于控制層與信號層之間。
圖3表示本發(fā)明的第一實施例，包括一個多用途移動通訊裝置25，該裝置包括一個移動電話部分26及一個差分全球定位裝置27。
在圖3所示的裝置中，在特殊信號層24提供校正信號13，以被通訊裝置25的差分全球定位系統(tǒng)部分27所接收。依靠這個信息，如圖1所示，該差分全球定位系統(tǒng)部分27就可以計算出該通訊裝置25的準確三維位置。這個信息與該通訊裝置25的識別信息一起返回到特殊信號層24，以通過公共電話網或用戶線21傳送給信息用戶28。
在這種裝置中應當注意到，通過圖2所示的移動電話系統(tǒng)中所提供的現有通訊渠道，至少可以將識別信息及位置信息在通訊裝置25與信息用戶28之間傳送。
圖4表示所建議的Ausnav基地站30的地理分布圖。如圖所示，每個Ausnav基地站30可從衛(wèi)星11接收全球定位信息，而每個Ausnav基地站的地理位置是已知的，并使用這個信息產生校正信號13，以被移動差分全球定位裝置12所接收。其它相似的基地站30可以由其它差分校正信息的提供者提供。
該差分全球定位裝置12按如下方式計算其位置1.采用軌道系數(天文年鑒)的數據庫，確定目前為可見的一組衛(wèi)星;
2.采用天文年鑒，按照地理情況選擇一組四個衛(wèi)星;
3.使接收器與選定衛(wèi)星的信號同步以計算出準確的衛(wèi)星位置;
4.測量從各衛(wèi)星接收到信號的時間并提取信號的傳送時間以得到衛(wèi)星到接收器的距離或“偽范圍”;
5.根據“三角原理”算出接收器的位置。
圖5和圖6表示如何在移動電話系統(tǒng)中裝入圖4所示的差分全球定位系統(tǒng)。
參見圖5，在一個移動式多用途通訊裝置25與至少一個基地站32之間建立一個無線電聯系31。該無線電聯系使得識別和位置信息等數據可以在該通訊裝置25與基地站32之間傳送。
此外，在該通訊裝置25與基地站32之間具有至少一個起管理作用的特殊信號層33。
這些信號層被疊加在特殊信號層24上，且信號層23可以被疊加在其上并通過移動電話網絡的通訊路徑22傳送(參見圖2)。在最佳形式中，通話信息等通過信號層23傳送(并相應地計費)，同時校正校正13、由通訊裝置25產生的位置信號及識別信息通過特殊信號層24傳送(相應地不計費并與信號層23是否工作無關)。
圖6表示所疊加得到的系統(tǒng)，它具有以下特征移動通訊裝置25的網絡與公共電話網按以下方式聯接。每個移動電話通訊裝置25包括一個移動電話部分26和一個差分全球定位系統(tǒng)部分27(見圖3)。
一個Ausnav或類似的校正信號13被傳送到一個移動交換中心34，以通過通訊路徑22的控制層24傳送到基地站32，再傳送到移動通訊裝置25。根據這個信息以及識別信息，移動通訊裝置25可以通過通訊路徑22的特殊信號層24定期地將其三維位置及識別經公共電話網21報告給控縱臺，例如報告給艦隊的管理站，使之可以實時監(jiān)測移動通訊裝置25的位置和運動。
圖6的系統(tǒng)具有三種主要的操作模式。在第一種模式中，操縱臺請求一個或數個移動通訊裝置25立刻通過通訊路徑22將未校正的位置信息進行傳送。第二種模式與第一種模式相似，所不同的只是要求將未校正的位置信息及該移動通訊裝置所用的衛(wèi)星的號碼或其它的標識一起傳送，以計算該未校正的位置信息。在第三種模式中，要求傳送校正的位置信息。在這種情況下，差分全球定位系統(tǒng)部分27計算出校正的位置，而移動通訊裝置25將校正的位置信息及識別信息送到操縱臺。
圖7以框圖形式表示按照本發(fā)明的中繼無線電系統(tǒng)實施例。中繼無線電系統(tǒng)包括至少一個(但一般為一組)基地站35，它們通過一個無線電控制頻道37與至少一個移動站36聯系。該“控制”頻道相應于在本說明書中先前提到的“特殊信號層”24。
移動站36通過控制頻道37與基地站35聯系，它采用一種中心通訊控制系統(tǒng)，其中移動站36接收到的信息可以被傳送到控制中心、其它的移動站或公共電話網21中，或者相反，可以從其它移動站或控制中心傳送到移動站36。在這個特例中，基地站35通過用戶線39與控制計算機38聯系。視情況該用戶線39可以是基地站35與控制計算機38之間的直接連接和/或通過其它公共或私人通訊網絡或經過其它中繼無線電的連接。
根據本發(fā)明的第三實施例，中繼無線電系統(tǒng)通過按下述方式增加差分全球定位系統(tǒng)而加以改進移動站36包括一個差分全球定位系統(tǒng)接收器40(相應于在本說明書前面提及的差分全球定位系統(tǒng)裝置12)，利用直接從衛(wèi)星11接收到的信息及校正信息以提供對應于差分全球定位系統(tǒng)接收器40位置的信息。該校正信息是從中繼無線電系統(tǒng)的一個選定頻道41得到的(相應于本說明書中前面提及的“特殊信號層”24)。該選定頻道最好與控制頻道37具有固定聯系，這樣一旦移動站36鎖定在控制頻道37它可以自動地定位并與選定頻道聯系。此外，選定頻道的位置也可根據位置請求而被傳送。校正信號由基地站35送到選定頻道41，而基地站從控制計算機38經公共電話網42(見圖7)或經選定的用戶線39通過調制解調通訊方式接收該校正信號。
一個交換裝置43使得移動站36在控制頻道37與選定頻道41之間轉換，并在接收與發(fā)射模式之間轉換。這個裝置一般裝在中繼無線電裝置中，并通過頻道37和41的信號進行控制。
在使用中，例如在車隊中，可以使用計算機的車隊經理44可向某一移動站36發(fā)出查詢位置的要求。該要求經用戶線39傳到基地站并送到控制頻道37，以被移動站36接收。移動站36從頻道37收到“詢問位置”的信號后，將通過控制頻道37回答該要求，然后換到選定頻道41以接收校正信號。當移動站正確地接收到該信號后，它(裝有差分全球定位系統(tǒng)接收器40)將計算其位置并通過選定頻道41將該信號與識別信息一起送回。該信息被傳到控制計算機38，以便提供給車隊經理44。
圖8給出了該方法的進一步細節(jié)及在基地站35和移動站36之間傳送的位置查詢信號。
在普通工作狀態(tài)下，處于開啟狀態(tài)的移動站36將在控制頻道37檢索。若選定頻道41與控制頻道37相關聯(例如是相鄰頻道)的話，則移動站36將自動知道到何處尋找差分全球定位系統(tǒng)誤差校正數據。若不是這樣的話則必須在具有差分全球定位系統(tǒng)校正信息的選定頻道41進行第二次檢索。在一個特定的形式中，所傳送的信息具有特別的數位模式，以作為選定頻道41的容易被認出的標識。當移動站36轉移到每一個新的基地站35時都必須重復這一過程。在另一種形式中，選定頻道的標識可以通過控制頻道39傳送。
一旦確定了控制頻道37和選定頻道41，該移動站36在兩個頻道中進行掃描以在控制頻道37尋找選定請求，并在選定頻道41尋找差分全球定位系統(tǒng)誤差數據。在每個頻道所花費的時間取決于控制信息與差分全球定位系統(tǒng)誤差信息那個更重要，這可以由用戶設定。在本例中，在選定頻道41使用兩秒，而在控制頻道37使用八秒。
當移動站36在控制頻道37接收到電話呼叫后，它就按普通方式工作，這就是說，它將用戶傳送的信息通過控制頻道37在移動站36與日前接觸的一個基地站35之間進行傳送。然而，當它接收到一個要求傳送位置信息的要求時，移動站36按照上述方式將位置和識別信息進行傳送，隨后，移動站36恢復到普通工作狀態(tài)。
本發(fā)明特別適用于車隊控制等用途，在這種應用中需要定期了解車隊車輛的地理位置。上面僅僅介紹了本發(fā)明的實施例，對本領域的技術人員而言在不偏離本發(fā)明的實質和限定范圍的前提下對其進行改進是顯而易見的。
權利要求
1.一種追尋車輛位置的系統(tǒng)，包括局部定位信息提供裝置，它對從衛(wèi)星接收到的定位信息進行校正以產生一個局部定位信息信號，該系統(tǒng)還包括一個移動電話系統(tǒng)，它將局部定位信息信號傳送到所述車輛上。
2.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，該移動電話系統(tǒng)將附加信息加到該系統(tǒng)中。
3.如權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，該局部定位信息信號作為控制層信號或信息信號的一部分在所述移動電話系統(tǒng)中傳送，以便被移動電話接收器所接收，該移動電話接收器還包括一個差分全球定位裝置，以得到該接收器的三維物理位置。
4.如權利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述定位信息與識別信息一起從移動電話接收器經所述特殊信號層傳回到數據庫裝置，從而一組移動接收器的位置、識別及其它信息可以被遙測。
5.一種移動電話系統(tǒng)，其發(fā)射/接收器包括全球定位計算裝置。
6.如權利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述全球定位計算裝置采用差分全球定位系統(tǒng)校正信號，這樣通過該全球定位計算裝置可得到相對較準確的位置信息。
7.如權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述差分全球定位系統(tǒng)校正信號是在一個由所述移動電話系統(tǒng)的發(fā)射/接收器構成其一部分的移動電話系統(tǒng)所提供的通訊路徑特殊信號層上傳送。
8.一種全球定位系統(tǒng)，其中接收站用來接收初步定位信息，并由此計算出所述接收站的位置，該系統(tǒng)進一步包括基地站，它用于接收包括該定位信息的數據，該數據經移動電話系統(tǒng)的一個通訊路徑被傳送。
9.如權利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述通訊路徑包括至少一個信號層和一個控制層。
10.如權利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數據是通過該通訊路徑的特殊信號層傳送的。
11.如權利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述特殊信號層夾在信號層和控制層之間。
12.如權利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，該移動電話系統(tǒng)包括一個蜂窩狀網絡。
13.如權利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，該移動電話系統(tǒng)包括一個中繼無線電系統(tǒng)。
14.如權利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，該移動電話系統(tǒng)包括一個個人通訊系統(tǒng)。
15.如權利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述附加數據通過通訊路徑提供給接收站，所述附加數據包括局部定位信息，所述局部定位信息使接收站可以基于該局部定位信息計算出校正的位置。
16.如權利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述接收站在基地站的要求下，將其位置計算出并傳送到基地。
17.如權利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，在基地站的要求下，該接收站計算并傳送該校正的位置。
18.如權利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述附加信息包括衛(wèi)星識別數據，它包括接收站所接收的初步定位信息來源的衛(wèi)星的標識。
全文摘要
一種定位系統(tǒng)，其中接收站例如多用途移動通訊裝置(25)可以計算出其位置，該系統(tǒng)進一步包括基地站(28)，它可通過移動電話系統(tǒng)的一個通訊路徑從該接收站(25)接收定位信息。該系統(tǒng)可以通過該通訊路徑(22)在一個特殊信號層(24)上接收一個校正站(14)的校正信號(13)，從而該接收站可以計算出校正的位置。該系統(tǒng)可以用于各種移動電話系統(tǒng)中。
文檔編號G01S5/14GK1094557SQ93112649
公開日1994年11月2日 申請日期1993年12月2日 優(yōu)先權日1992年12月2日
發(fā)明者盧卡斯·朗金諾, 邁爾斯·P·穆迪 申請人:沃克森國際有限公司