專利名稱：校準預測的導航信息的方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及無線通信領域，尤其涉及利用無線通信系統(tǒng)的地理定位。
背景技術：
地理定位涉及確定移動無線設備的位置。現(xiàn)有技術的地理定位系統(tǒng)利用基于衛(wèi)星的導航設備來提供精確的三維位置信息。全球定位系統(tǒng)(GPS)就是一種眾所周知的基于衛(wèi)星的導航系統(tǒng)。
圖13描述了根據(jù)現(xiàn)有技術使用的GPS系統(tǒng)10。GPS系統(tǒng)10包括多個衛(wèi)星12-j，至少一個控制地面站20，以及至少一個GPS接收機30，其中j=1，2，……，J。每個衛(wèi)星12-j以已知速率Vj圍繞地球16運轉，而且與其它衛(wèi)星12-j間隔已知距離。每個衛(wèi)星12-j發(fā)送一個GPS信號14-j，該信號是利用與該特定衛(wèi)星相關的一個唯一的偽隨機噪聲(PN-j)碼和導航數(shù)據(jù)(ND-j)雙極性相移鍵控(BPSK)調制的已知頻率f的載波信號。PN-j碼和導航數(shù)據(jù)ND-j在調制到該載波信號之前做模2加法。導航數(shù)據(jù)ND-j包括衛(wèi)星識別、定時信息、衛(wèi)星健康指示、軌道數(shù)據(jù)以及奇偶校驗位。
控制地面站20包括天線22，用于接收GPS信號14-j以及發(fā)送校正信號24－j，多個相關器26-m，用于檢測GPS信號14-j，以及處理器28，其軟件利用檢測到的GPS信號跟蹤GPS衛(wèi)星12-j，并為每個衛(wèi)星確定校正信號24-j，其中m＝1，……，M。校正信號24-j包括與實際GPS系統(tǒng)時間的衛(wèi)星鐘偏置，如偏差和漂移分量，目的是為GPS衛(wèi)星12-j提供更新的位置和定時信息。
圖14描繪了GPS接收機30，其包括用于接收GPS信號14-j的天線32、用于檢測GPS信號14-j的多個相關器34-k，軟件利用檢測到的GPS信號14-j確定地理定位位置的處理器36，過濾和放大接收的GPS信號14-j的前置放大器/前置濾波器102，頻率合成器106，為頻率合成器106提供定時的基準振蕩器108，以及為處理器36提供定時的時鐘118，其中k＝1，2，…，K。相關器34-k包括偽隨機噪聲(PN)碼生成器110，乘法器104和112，以及一個積分和轉儲濾波器114。GPS接收機30通過PN-j碼檢測GPS信號14-j。注意PN碼生成器110可以是或可以不是相關器34-k的一部分。
檢測GPS信號14-j涉及一個相關過程，其中相關器34-k在載頻和碼相位方面搜索GPS信號14-j中的PN-j碼。該相關過程是利用乘法器112將接收的GPS信號14-j與以已知頻率調制到一個復制載波信號上的相移復制的PN-j碼實時相乘，以及利用積分和轉儲濾波器114對乘法器112的輸出信號進行積分實現(xiàn)的。
在載頻方面，GPS接收機30利用基準振蕩器108和頻率合成器106復制載波信號，以便在其到達GPS接收機30時與GPS信號14-j的頻率相配。由于多普勒效應，GPS信號14-j的發(fā)送頻率f在GPS信號14-j到達GPS接收機30之前要改變一個未知量△fj。因此，GPS信號14-j在到達GPS接收機30時頻率為f+Δfj。GPS接收機30通過在從f+Δfmin到f+Δfmax的頻譜fspec范圍內復制載波信號計算多普勒效應，直到復制的載波信號的頻率與接收的GPS信號14-j的頻率相配，其中Δfmin和Δfmax為，當GPS信號14-j從衛(wèi)星12-j傳輸?shù)紾PS接收機30時，由于多普勒效應，其將經歷的最小和最大頻率變化，換句話說，Δfmin≤Δfj≤Δfmax。
在碼相位方面，GPS接收機30利用PN碼生成器110復制與每個衛(wèi)星12-j相關的唯一PN-j碼，其中復制的PN-j碼通過乘法器104調制到復制的載波信號上。復制的PN-j碼的相位在碼相位譜Rj(spec)上移動，直到利用復制的PN-j碼調制的復制載波信號與GPS接收機30接收的GPS信號14-j相關，其中每個碼相位譜Rj(spec)包括相關PN-j碼的每個可能相移。即，調制到復制載波信號上的相移的PN-j碼利用乘法器112與接收的GPS信號14-j相乘，以通過積分和轉儲濾波器114產生一個經歷積分和轉儲過程的輸出信號。
相關器34-k用于在頻譜fspec上并行搜索多個PN-j碼以及其相關的碼相位譜Rj(spec)，即，同時在頻率和碼兩方面搜索。每個相關器34-k專用于沿Δfmin≤Δfj≤Δfmax內的每個可能頻率搜索一個特定的PN-j碼，以及該PN-j碼的每個可能相移。當相關器34-k完成其對PN-j碼的搜索時，相關器34-k以相同方式搜索另一個PN-j碼。繼續(xù)進行這個過程直到所有PN-j碼被多個相關器34-k全部搜索完。例如，假定有12個衛(wèi)星12-j，因此應有12個唯一的PN-j碼。如果GPS接收機30有6個相關器34-k，那么GPS接收機30將利用其相關器34-k每次搜索兩組6個不同的PN-j碼。準確地說，相關器34-k搜索頭6個PN-j碼，即，相關器34-1搜索PN-1，相關器34-2搜索PN-2，等等。一旦完成了對頭6個PN-j碼的搜索，相關器34-k搜索下6個PN-j碼，即，相關器34-1搜索PN-7，搜索器34-2搜索PN-8，等等。
對于搜索每個PN-j碼的相關器34-k，對該PN-j碼的每個頻率和相移的組合執(zhí)行積分和轉儲過程。例如，假定頻譜fspec包括50個可能的載波信號頻率，而且PN-j碼的碼相位譜Rj(spec)包括2,046個可能的半-碼片相移。為搜索該PN-j碼的每個可能的頻率和半-碼片相移的組合，相關器34-k將需要執(zhí)行102,300次積分。相關器34-k的典型積分時間為1毫秒，在信噪比高時，GPS接收機30足以檢測到GPS信號14-j，如在天線32視界明晰或直視衛(wèi)星12-j的情況下。因此，對這個例子來說，相關器34-k將要用102.3秒的時間搜索一個PN-j碼的所有可能的頻率和半-碼片相移的組合。
GPS信號14-j被相關器34-k檢測到后，處理器36通過對相關器34-k的輸出信號進行快速傅立葉變換(FFT)、離散傅立葉變換(DFT)或等效操作，可為每個檢測到的衛(wèi)星12-j計算偽距。每個偽距對應從檢測的衛(wèi)星12-j到GPS接收機30的距離估計，該偽距基于從檢測的衛(wèi)星12-j傳輸?shù)紾PS接收機30的GPS信號14-j的傳輸時延，加上衛(wèi)星12-j和GPS接收機30與實際GPS時間的時鐘定時偏置的時延。從GPS接收機30到所檢測衛(wèi)星12-j的偽距離測量值利用處理器36組合，以確定GPS接收機30的近似位置，這種方法在技術上是眾所周知的。
目前GPS接收機30正結合到視界不總是能保持良好的移動電話或其它類型的移動通信設備中。在這些情況下，GPS接收機30接收的GPS信號14-j的信噪比典型地比GPS接收機30視界清晰時的信噪比小得多，由此使得GPS接收機30更難于檢測GPS信號14-j。為補償較弱的信噪比以及增強檢測GPS信號14-j的能力，相關器34-k可設置較長的積分時間。在這種情況下積分時間大約為1秒就夠了。因此，對于上述例子來說，將要求相關器34-k用102,300秒的時間搜索一個PN-j碼的每個可能的頻率和半-碼片相移組合。較長的積分時間導致截獲時間太長，即，檢測GPS信號14-j所需的時間太長。
已開發(fā)出無線輔助GPS(WAG)系統(tǒng)，以通過積分時間或長或短的GPS接收機促進GPS信號14-j的截獲。WAG系統(tǒng)通過減少相關器搜索GPS信號14-j所執(zhí)行的積分數(shù)促進GPS信號14-j的截獲。通過減小要搜索的頻率范圍和碼相位范圍可減少積分數(shù)。準確地說，WAG系統(tǒng)限制對GPS信號14-j的搜索到特定頻率，以及限制到一個小于碼相位譜Rj(spec)的碼相位范圍。
圖15描繪了一個現(xiàn)有技術WAG系統(tǒng)200，它包括一個WAG服務器220、多個基站230以及至少一個WAG客戶240。WAG服務器220是一種通過WAG客戶240便于檢測GPS信號14-j的設備，而且還包括一個GPS接收機260，其天線270安裝在一個視界明晰的已知位置，其中GPS接收機260典型地裝有積分時間短的相關器，因為天線270的視界明晰。WAG服務器220用于通過有線或無線接口與基站230通信。每個基站230都有一個已知位置，而且為位于與基站230相關的地理區(qū)域或小區(qū)250內的WAG客戶240提供通信服務，其中每個小區(qū)250的尺寸已知，而且被分成多個扇區(qū)。WAG客戶240包括GPS接收機280、GPS天線285、以及可能有一個移動電話290，其通常處于運動之中，和/或位于一個視界明晰或不明晰的未知位置。GPS接收機280的相關器典型地設置長積分時間。注意，用于這個專利申請的術語“移動電話”應認為包括，但不限制于任何通信設備。
WAG服務器220根據(jù)在其檢測到的GPS信號14-j以及當前服務WAG客戶240的基站230或小區(qū)250的已知位置為可視衛(wèi)星預測頻率和碼相位搜索范圍，其中可視衛(wèi)星為WAG服務器220能看到的一組全部衛(wèi)星12-j，即WAG服務器220可檢測到由可視衛(wèi)星發(fā)射的GPS信號14-j。這組衛(wèi)星12-j可稱為一個可視集。為可視衛(wèi)星預測的頻率和碼相位搜索范圍，包括這些可視衛(wèi)星的指示，通過基站230從WAG服務器220傳送到WAG客戶240。WAG客戶240利用這些信息集中并行搜索GPS信號14-j。準確地說，GPS接收機280的相關器以預測的頻率和碼相位搜索范圍搜索這些指示的衛(wèi)星。由于不要搜索整個頻譜fspec和碼相位譜Rj(spec)，因此總的積分數(shù)減少，從而減小了總的截獲時間。
盡管WAG系統(tǒng)200減少了WAG客戶240檢測GPS信號14-j所需的積分數(shù)，但在GPS信號14-j信噪比低的環(huán)境下，GPS信號14-j的檢測沒有得到增強。因此在低信噪比的環(huán)境下仍需較長的積分時間。持續(xù)時間超過20ms的積分時間可能引起GPS接收機的靈敏度(即檢測GPS信號14-j的能力)降低。靈敏度降低的原因是，導航數(shù)據(jù)ND-j的每個比特跨越20ms的持續(xù)時間。積分時間超過20ms將導致一個積分周期，它包括從一個比特導航數(shù)據(jù)ND-j轉換到另一比特，從而降低了GPS接收機的靈敏度。
解決這個問題的一種方式是，在積分之前(例如點a和b)或在積分后處理器36處理之前(例如點c)從接收的GPS信號14-j中除去導航數(shù)據(jù)ND-j。這種技術在此稱為數(shù)據(jù)或調制消除。
在現(xiàn)有技術中，數(shù)據(jù)消除是利用之前接收的導航數(shù)據(jù)ND-j來除去在當前接收的GPS信號14-j中的導航數(shù)據(jù)ND-j。利用之前接收的導航數(shù)據(jù)ND-j執(zhí)行數(shù)據(jù)消除可能導致當前的導航數(shù)據(jù)ND-j消除不完全，這是因為之前接收的導航數(shù)據(jù)ND-j-t不必與當前導航數(shù)據(jù)ND-j相同。數(shù)據(jù)消除不完全將引入比特誤差，從而降低了GPS接收機的靈敏度，這又使得其積分時間必須比數(shù)據(jù)消除完全時的積分時間長。
數(shù)據(jù)消除不完全還將導致之前接收的導航數(shù)據(jù)ND-j(用于進行數(shù)據(jù)消除)用在不恰當?shù)臅r候。因此，需要一種增強數(shù)據(jù)消除的方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明為一種利用預測的未來導航數(shù)據(jù)以及改進的定時調整來增強數(shù)據(jù)消除的方法。通過減少或杜絕不完全數(shù)據(jù)消除的數(shù)量，適當?shù)貢r間調整預測的未來導航數(shù)據(jù)為要消除的導航數(shù)據(jù)將增強數(shù)據(jù)消除性能。在一個實施例中，為一個特定衛(wèi)星預測未來導航數(shù)據(jù)，而且在預測的未來導航數(shù)據(jù)中，第一或起始比特被時間調整為要消除的導航數(shù)據(jù)中的一個相應的參考比特。準確地說，該衛(wèi)星參考比特的傳輸時間被確定，而且添加到與該衛(wèi)星相關的傳播時延中，以得到將GPS接收機或WAG客戶預測的導航數(shù)據(jù)應用到該衛(wèi)星發(fā)送的GPS信號的動作時間。


通過下面的描述、所附權利要求書以及附圖可更好地理解本發(fā)明的特征、形態(tài)以及優(yōu)點，其中圖1描繪一個完整的導航數(shù)據(jù)集；圖2描繪了一個被分成子幀和字的導航數(shù)據(jù)幀；圖3和4描繪了對于每個子幀，測距(TLM)字和切換字(HOW)中的數(shù)據(jù)比特；圖5描繪了接收子幀程序的流程圖；圖6描繪了對子幀中一個字的奇偶校驗算法；圖7和圖8描繪了子幀刷新算法的流程圖；圖9描繪了當前子幀與預測子幀之間的關系；圖10為流程圖800，示出了子幀預測算法；圖11描繪了子幀中字二的奇偶校驗算法，以及圖12描繪了定時調整算法的流程圖；圖13描繪了根據(jù)現(xiàn)有技術稱為全球定位系統(tǒng)(GPS)的眾所周知的星基導航系統(tǒng)；圖14描繪了根據(jù)現(xiàn)有技術的GPS接收機；以及圖15描繪了根據(jù)現(xiàn)有技術的無線輔助GPS(WAG)系統(tǒng)。
具體實現(xiàn)方式本發(fā)明為一種利用預測的未來導航數(shù)據(jù)和改進的定時調整來增強數(shù)據(jù)消除的方法。本發(fā)明涉及利用之前接收的導航數(shù)據(jù)預測未來導航數(shù)據(jù)，以及時間調整預測的未來導航數(shù)據(jù)到要消除的數(shù)據(jù)。因此，本發(fā)明在此分成兩部分描述。描述如何從預先接收的導航數(shù)據(jù)預測未來導航數(shù)據(jù)構成第一部分，而描述時間調整預測的未來導航數(shù)據(jù)到要消除的數(shù)據(jù)構成第二部分。
在本發(fā)明的第一部分描述中，預測未來導航數(shù)據(jù)要求了解構成導航數(shù)據(jù)的組成部分。導航數(shù)據(jù)包括導航數(shù)據(jù)比特和奇偶校驗位，其中導航數(shù)據(jù)比特包括衛(wèi)星識別、定時信息、衛(wèi)星健康指示以及軌道數(shù)據(jù)，如星歷和天文歷信息。圖1和2分別描繪了一個完整的導航數(shù)據(jù)集38的高級和詳細示意。導航數(shù)據(jù)集38包括25個幀40-s，共37,500個比特，其中每個幀包括1500個比特，而且間隔30秒傳輸(即每個比特間隔20ms傳輸)。因此，導航數(shù)據(jù)集38的所有25個幀可在12.5分鐘的周期內發(fā)送。導航數(shù)據(jù)集38在一個固定或非固定的周期內(此后稱為一個“數(shù)據(jù)集周期”)，例如2小時，有效(或通常不改變)。即，導航數(shù)據(jù)集38相同基本25幀在一個數(shù)據(jù)集周期內連續(xù)傳輸，且有些例外，在此將詳細描述。
每個幀40-s包括5個子幀42-q，其中每個子幀42-q包括300比特。子幀142-1包括奇偶校驗位和對應GPS星期數(shù)、衛(wèi)星精度和健康、以及衛(wèi)星時鐘校正項的導航數(shù)據(jù)比特。子幀2 42-2和子幀3 42-3包括奇偶校驗位和對應星歷參數(shù)的導航數(shù)據(jù)比特。通過子幀1 42-1、子幀242-2和子幀3 42-3傳輸?shù)拇蟛糠中畔⒃谝粋€數(shù)據(jù)集周期期間不會逐幀發(fā)生改變。
子幀4 42-4包括奇偶校驗位和對應天文歷數(shù)據(jù)、特殊消息、電離層、定時數(shù)據(jù)、頁面ID、衛(wèi)星配置和/或保留數(shù)據(jù)頁面的導航數(shù)據(jù)比特。共有25個這種頁面在第四子幀42-4傳輸，其中每25幀傳輸一頁。包括經子幀4 42-4傳輸?shù)?5個頁面的大部分信息在一個數(shù)據(jù)集周期期間不會改變。
子幀5 42-5包括奇偶校驗位和對應天文歷數(shù)據(jù)、衛(wèi)星健康、衛(wèi)星ID、天文歷基準時間和/或天文歷基準星期數(shù)的導航數(shù)據(jù)比特。共有25個這種頁面在子幀5 42-5傳輸，其中每25幀傳輸一頁。包括經子幀542-5傳輸?shù)?5個頁面的大部分信息在一個數(shù)據(jù)集周期期間不會改變。
每個子幀42-q包括10個字50-p，其中如圖2所示，每個字50-p包括30個比特。字50-p的24個最高有效位為導航數(shù)據(jù)比特，而字50-p的6個最低有效位為字50-p的奇偶校驗位。
每個子幀42-q的字1 50-1通常稱為測距或TLM字。圖3描繪了TLM字50-1，TLM字50-1包括6個奇偶校驗位和24個導航數(shù)據(jù)比特，導航數(shù)據(jù)比特中有8比特的前置碼用于識別子幀的開始，14比特的TLM消息以及2個保留比特。在一個數(shù)據(jù)集周期期間，在每個幀40-s中，每個子幀42-q的TLM字50-1相同。例如，幀40-1的子幀1 42-1中的TLM字50-1、幀40-1的子幀4 42-4中的TLM字50-1，以及幀40-3的子幀3 42-3中的TLM字50-1在同一數(shù)據(jù)集周期期間相同。因此，在一個數(shù)據(jù)集周期期間，為任何子幀42-q預測未來TLM字50-1涉及拷貝在同一數(shù)據(jù)集周期期間傳輸?shù)那耙粋€TLM字50-1。
每個子幀42-q的字2 50-2通常稱為切換字(HOW)。圖4描繪了HOW 50-2。HOW 50-2包括6個奇偶校驗位和24個導航數(shù)據(jù)比特，導航數(shù)據(jù)比特包括有星期數(shù)時間(time of week count TOW)消息的最高有效位、2個保留比特、用于識別子幀42-q的3個比特(稱為子幀ID)以及兩個補充奇偶校驗位，其中最后兩個奇偶校驗位總是為0。TOW消息每個子幀增加一個時間單位，例如6秒，或一比特，而且為GPS時間提供時間基準，其中該時間基準指示后續(xù)子幀42-q從衛(wèi)星12-j開始傳輸?shù)臅r間，而且可利用一個適當?shù)霓D換因子，(例如每時間單位6秒)轉換為用GPS時間表示的星期數(shù)時間。例如，通過將幀40-1的子幀2 42-2中的TOW消息增加一個時間單位，可找到幀40-1的子幀3 42-3中的TOW消息。如果每個時間單位表示6秒，那么該適當?shù)霓D換因子為每時間單位6秒，而且通過將時間基準乘6可將時間基準轉換為一個星期數(shù)時間(GPS時間)。由于TOW消息每個子幀增加一個時間單位，在每幀40-s的每個子幀42-q的HOW 50-2中的奇偶校驗位也將改變，以對應TOW消息的改變。因此在此將描述，為任何子幀42-q預測未來HOW 50-2涉及，對每個子幀的前一HOW50-2到(且包含)被預測的未來HOW 50-2，將前一HOW 50-2的TOW消息增加一個時間單位，并預測奇偶校驗位。注意，即使這種未來子幀42-q將在當前數(shù)據(jù)集周期后出現(xiàn)，也可為未來子幀42-q預測TOW消息。
子幀142-1的字3 50-3到字10 50-10的每個字均包括6個校驗位以及對應GPS星期數(shù)、衛(wèi)星精度和健康、和/或衛(wèi)星時鐘校正項的24個導航數(shù)據(jù)比特，包括時鐘數(shù)據(jù)版本(Issue of Data for C1ock IODC)參數(shù)。子幀2 42-2和子幀3 42-3的字3 50-3到字10 50-10的每個字均包括6個校驗位以及對應星歷信息，如星歷數(shù)據(jù)版本(Issue of Data forEphemeris IODE)的24個導航數(shù)據(jù)比特。類似TLM字50-1，子幀1 42-1、子幀2 42-2和子幀3 42-3中字3 50-3到字10 50-10在數(shù)據(jù)集周期期間不會逐幀改變。但應注意，子幀1 42-1、子幀2 42-2和子幀3 42-3中的字3 50-3到字10 50-10互不相同。例如第一幀40-1的子幀1 42-1中的字3 50-3在一個數(shù)據(jù)集周期期間與第二幀40-2的子幀1 42-1中的字3 50-3相同，但第一幀40-1的子幀1 42-1中的字3 50-3與第一幀40-1的子幀1 42-1，或任何其它幀的任何其它子幀中的字10 50-10不同。由此，為子幀1 42-1、子幀2 42-2和子幀3 42-3預測一個數(shù)據(jù)集周期的未來字3 50-3到字10 50-10涉及，分別拷貝在同一數(shù)據(jù)集周期期間傳輸?shù)那耙蛔訋? 42-1、子幀2 42-2和子幀3 42-3中的字3 50-3到字10 50-10。
注意，IODC參數(shù)由子幀1 42-1中的10個比特表示。準確地說，IODC參數(shù)的兩個最高有效位在子幀1 42-1的字3 50-3，而IODC參數(shù)的8個最低有效位在子幀1 42-1的字8 50-8。IODE參數(shù)在子幀2 42-2和子幀3 42-3中都由8個比特表示；即，IODE參數(shù)由子幀2 42-2中的8個比特表示，又由子幀3 42-3中的8個相同比特表示。準確地說，IODE參數(shù)位于子幀2 42-2的字3 50-3和子幀3 42-3的字10 50-10。在一個數(shù)據(jù)集周期期間，IODC參數(shù)的8個最低有效位等于子幀2 42-2中IODE參數(shù)的8個比特，又等于子幀3 42-3中IODE參數(shù)的8個比特。
如圖1和2所示，子幀4 42-4的字3 50-3到字10 50-10包括6個奇偶校驗位，以及對應衛(wèi)星天文歷和健康數(shù)據(jù)、保留比特、衛(wèi)星配置標志和/或電離層數(shù)據(jù)的24個導航數(shù)據(jù)比特；而子幀5 42-5的字3 50-3到字10 50-10包括6個奇偶校驗位，以及對應衛(wèi)星天文歷和健康數(shù)據(jù)和/或天文歷基準時間和星期數(shù)的24個導航數(shù)據(jù)比特。
子幀4 42-4的頁面由頁面ID參數(shù)標識，位于字3 50-3。而子幀542-5的頁面由衛(wèi)星ID參數(shù)標識，也位于字3 50-3。在一個數(shù)據(jù)集周期期間，子幀4 42-4和子幀5 42-5的頁面1～25的字3 50-3到字10 50-10不改變(盡管各幀和各子幀的字和頁面均要改變)。因此，為子幀4 42-4和子幀5 42-5預測一個數(shù)據(jù)集周期的未來字3 50-3到字10 50-10涉及，分別拷貝在同一數(shù)據(jù)集周期期間，早25x幀傳輸?shù)哪莻€幀的子幀4 42-4和子幀5 42-5的字3 50-3到字10 50-10，其中x為整數(shù)。
因此，如果數(shù)據(jù)集周期不改變，通過預測TOW消息和字2 50-2的奇偶校驗位，可利用同一數(shù)據(jù)集周期期間傳輸?shù)那耙粚Ш綌?shù)據(jù)集來預測同一數(shù)據(jù)集周期期間由衛(wèi)星12-j發(fā)送的導航數(shù)據(jù)集。
確定數(shù)據(jù)集周期是否改變(即導航數(shù)據(jù)集38不再有效，且一個新導航數(shù)據(jù)集發(fā)出)的一種方式是比較IODC和IODE參數(shù)。如果IODC和/或IODE參數(shù)從一幀到下一幀(或從一個子幀到下一子幀)發(fā)生改變，那么數(shù)據(jù)集周期就已改變，否則數(shù)據(jù)集周期不改變。被比較的特定比特為對應子幀142-1中的IODC參數(shù)的10個比特中的8個最低有效位、對應子幀2 42-2中的IODE參數(shù)的8個比特，和/或對應子幀3 42-3中的IODE參數(shù)的8個比特。任何一個前述比特的改變都標志一個新的數(shù)據(jù)集周期。例如，當前幀40-2的子幀1 42-1中IODC的8個最低有效位與前一幀40-1的子幀1 42-1中IODC的8個最低有效位相比較。如果當前幀40-2中IODC的8個最低有效位不等于前一幀40-1中IODC的8個最低有效位，那么當前幀40-2為新數(shù)據(jù)集的一部分。類似地，當前幀的子幀2 42-2中的IODE參數(shù)可與前一幀的子幀2 42-2中的IODE參數(shù)相比較。如果當前幀的子幀2 42-2中的IODE參數(shù)不等于前一幀的子幀2 42-2中的IODE參數(shù)，那么當前幀為新數(shù)據(jù)集的一部分。或者，當前幀的子幀3 42-3中的IODE參數(shù)可與前一幀的子幀3 42-3中的IODE參數(shù)相比較。如果當前幀的子幀3 42-3中的IODE參數(shù)不等于前一幀的子幀3 42-3中的IODE參數(shù)，那么當前幀為新數(shù)據(jù)集的一部分?；蛘撸瑢訋? 42-1中IODC參數(shù)的10個比特中的8個最低有效位，與對應子幀2 42-2中IODE參數(shù)的8個比特，以及對應屬于同一幀或不同幀的子幀3 42-3中IODE參數(shù)的8個比特相比較。
根據(jù)上面對導航數(shù)據(jù)的描述，一旦得到以前的導航數(shù)據(jù)，就可為某些未來時間(此后稱為動作時間)預測未來導航數(shù)據(jù)。換句話說，本發(fā)明的預測未來導航數(shù)據(jù)涉及接收導航數(shù)據(jù)，以及利用接收的導航數(shù)據(jù)為動作時間預測未來導航數(shù)據(jù)。在一個實施例中，接收導航數(shù)據(jù)涉及接收導航數(shù)據(jù)、利用接收的導航數(shù)據(jù)更新存儲的之前接收的導航數(shù)據(jù)，以及利用更新存儲的之前接收的導航數(shù)據(jù)預測未來導航數(shù)據(jù)。圖5、7、8和10為示意這個實施例具體實現(xiàn)的流程圖，在此將更為詳細地描述。
圖5為示意接收子幀程序的流程圖600，這是接收從多個衛(wèi)星12-j發(fā)送的導航數(shù)據(jù)ND-j的一種方式。該接收子幀程序執(zhí)行初始化、子幀接收、奇偶校驗以及衛(wèi)星識別。初始化在步驟601-604期間執(zhí)行。在步驟601，該接收子幀程序被初始化。在步驟602，對每個衛(wèi)星12-j，子幀1 42-1、子幀2 42-2和子幀3 42-3的子幀數(shù)據(jù)標志均設為false。false子幀數(shù)據(jù)標志指示為相關子幀系統(tǒng)初始化導航數(shù)據(jù)，而且當前無法預測相關的未來子幀。相反，true子幀數(shù)據(jù)標志指示相關子幀的系統(tǒng)初始化完成，而且當前可預測相關的未來子幀。
在步驟604，對每個衛(wèi)星12-j，將子幀4 42-4和子幀5 42-5的頁面1～25的局部和全局(local and global)拷貝的局部和全局數(shù)據(jù)標志設為false。之后將描述局部和全局拷貝。頁面的局部或全局拷貝的局部或全局數(shù)據(jù)標志為false指示，為相關頁面系統(tǒng)初始化導航數(shù)據(jù)，而且當前無法預測相關的未來頁面。相反，頁面的局部或全局拷貝的局部或全局數(shù)據(jù)標志為true指示，相關頁面的系統(tǒng)初始化完成，而且當前能預測相關的未來頁面。
步驟610執(zhí)行子幀接收。子幀接收可發(fā)生在步驟604后、步驟616后或步驟608后(此時接收子幀程序從子幀更新程序返回)。在步驟610，從發(fā)送GPS信號14-j的衛(wèi)星12-j接收當前子幀42-q?；蛘?，步驟610可不接收一個完整的子幀，而是每次接收一個字，或甚至接收導航數(shù)據(jù)ND-j的一個比特流。
奇偶校驗在步驟612-616執(zhí)行，步驟612應用奇偶校驗算法檢查當前子幀42-q的奇偶性，即子幀42-q中每個字的奇偶性。圖6描繪了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例使用的一個奇偶校驗算法的流程圖700，用于對字50-p進行奇偶校驗。該奇偶校驗算法示出了字50-p中的6個奇偶校驗位是如何從字50-p的導航數(shù)據(jù)比特與前一字50-u的最后兩個奇偶校驗位的模2加法中推導出來的，其中當p＞1時u＝p-1，而當p＝1時u＝10。為方便討論，此后將利用下面的術語Dbit，word表示特定比特，其中“bit”和“word”對應一個特定的比特和字。例如bit D1，p，表示字50-p中第一個比特。
在步驟701，在接收的導航數(shù)據(jù)D1，p和接收的奇偶校驗位D30，u之間，即字50-p中接收的第一導航數(shù)據(jù)比特和字50-u中接收的最后一個奇偶校驗位(或第30位)之間做模2和運算。D1，p和D30，u的模2和由d1p表示，同樣，在步驟702…724，在接收的下一導航數(shù)據(jù)比特(即D2，p，D3，p…D24，p)和奇偶校驗位D30，u之間做模2和運算以得到模2和(即d2，p，d3，p，…d24，p)。
一旦確定了 d1，p，…d24，p，就可為字50-p計算奇偶校驗位D25，p，…D30，p。在步驟725，在d1，p，d2，p，d3，p，d5，p，d6，p，d10,9，d11，p，d12，p，d13，p，d14p，d17，p，d18，p，d20，p，d23，p和奇偶校驗位D29，u之間做模2和運算以得到奇偶校驗位D25，p。在步驟726，在d2，p，d3，p，d4，p，d6，p，d7，p，d11，p，d12，p，d13，p，d14，p，d15，p，d18，p，d19，p，d21，p，d24，p和奇偶校驗位D30，u，之間做模2和運算以得到奇偶校驗位D26，p。在步驟727，在d1，p，d3，p，d4，p，d5，p，d7，p，d8，p，d12，p，d13，p，d14，p，d15，p，d16，p，d19，p，d20，p，d22，p和奇偶校驗位D29，u之間做模2和運算以得到D27，p。在步驟728，在d2，p，d4，p，d5，p，d6，p，d8，p，d9，p，d13，p，d14，p，d15，p，d16，p，d17，p，d20，p，d21，p，d23，p和奇偶校驗位D30，u之間做模2和運算以得到奇偶校驗位D28，p。在步驟729，在d1，p，d3，p，d5，p，d6，p，d7，p，d9，p，d10，p，d14，p，d15，p，d16，p，d17，p，d18，p，d21，p，d22，p，d24，p和奇偶校驗位D30，u之間做模2運算和以得到奇偶校驗位D29，p。在步驟730，在d3，p，d5，p，d6，p，d8，p，d9，p，d10，p，d11，p，d13，p，d15，p，d19，p，d22，p，d23，p，d24，p和奇偶校驗位D29，u之間做模2和以得到奇偶校驗位D30，p。計算的奇偶校驗位D25，p，…D30，p(從步驟725到730)與當前接收的子幀中字50-p的接收的奇偶校驗位D25，p，…D30，p(即與接收的導航數(shù)據(jù)比特D1，p，…D24，p一起接收的奇偶校驗位)相比較。計算的奇偶校驗位與接收的奇偶校驗位之間的任何差異表示相關的接收字50-p(由此子幀42-q)未通過奇偶校驗。注意，也可使用其他奇偶校驗算法，只要如果給定用于計算奇偶校驗位的相同比特，例如當前字的導航數(shù)據(jù)比特以及前一字的最后兩個奇偶校驗位，這些奇偶校驗算法能計算出相同的奇偶校驗位。
回到圖5，在步驟614，對于任何字50-p，如果計算出的奇偶校驗位不等于接收的奇偶校驗位，那么字50-p未通過奇偶校驗。當前子幀42-q的任何一個字50-p未通過奇偶校驗將導致，在返回步驟610之前當前子幀42-q在步驟616被丟棄，以便接收下一幀42-q。如果當前子幀42-q通過了奇偶校驗(即當前子幀42-q中的所有字50-p都通過了奇偶校驗)，那么例如根據(jù)PN-j碼或衛(wèi)星ID參數(shù)可在步驟615識別出當前子幀42-q所屬的衛(wèi)星12-j。步驟617繼續(xù)為識別的衛(wèi)星12-j刷新之前接收的導航數(shù)據(jù)(此后稱為“子幀刷新”)。
子幀刷新是一個使導航數(shù)據(jù)ND-j(存儲于計算機內存)盡可能保持最新，以便能根據(jù)可得到的最佳或最新信息預測的過程。圖7和8描繪了衛(wèi)星12-j的子幀刷新程序的流程圖620。在步驟621，利用接收到的當前子幀42-q(來自圖5流程圖600中的步驟617)為衛(wèi)星12-j初始化子幀刷新。在步驟622確定，當前TLM字50-1(即當前子幀42-q中的TLM字50-1)是否等于前一TLM字50-1(即，前一子幀42-q中的TLM字50-1)。如果當前TLM字50-1不等于前一TLM字50-1(如同初始化后的情況)，那么在步驟624，前一TLM字50-1被當前TLM字50-1替換。
替換前一TLM字50-1后，或當前TLM字50-1等于前一TLM字1 50-1時，在步驟626，通過檢查字2 50-2中的3比特子幀ID，可為當前子幀確定子幀號，以便開始刷新適當子幀的過程。如果子幀ID識別當前子幀為子幀1 42-1、子幀2 42-2、子幀3 42-3、子幀4 42-4或子幀5 42-5，那么下一步驟分別為632、652、672、692或693。
步驟632開始刷新子幀1的過程。在步驟632，子幀1 42-1的子幀數(shù)據(jù)標志設為true，這指示有足夠信息預測子幀1 42-1的未來形式。在步驟634，當前IODC參數(shù)(即當前子幀1 42-1中的IODC參數(shù))與前一IODC參數(shù)(即前一子幀142-1中的IODC參數(shù))相比較。如果當前IODC參數(shù)等于前一IODC參數(shù)，那么在步驟646，前一子幀142-1被當前子幀1 42-1替換，目的是刷新字2 50-2中的TOW消息。注意，只要當前子幀1 42-1和前一子幀1 42-1之間的幀數(shù)或子幀數(shù)已知，就不一定需要步驟646，從而使得TOW消息能被刷新或計算。在步驟646之后，步驟648返回下一子幀42-q的子幀接收(在流程圖600的步驟610)。
如果當前IODC參數(shù)不等于前一IODC參數(shù)(如同初始化情況或數(shù)據(jù)集周期改變時)，那么在步驟636，前一子幀1 42-1仍被當前子幀1 42-1替換，以便刷新子幀1 42-1為新數(shù)據(jù)集。在步驟638，檢查子幀2 42-2的子幀數(shù)據(jù)標志。如果子幀2 42-2的子幀數(shù)據(jù)標志為true，(指示有足夠信息預測子幀2 42-2的未來形式)下一步驟為640，在此，子幀2 42-2的前一IODE參數(shù)被來自當前子幀142-1的IODC參數(shù)的8個最低有效位替換，以便在接收到下一子幀2 42-2(即新數(shù)據(jù)集的子幀2 42-2)之前，盡可能使子幀2 42-2的IODE參數(shù)保持最新。一旦子幀2 42-2中的IODE參數(shù)被刷新，子幀2 42-2中的所有字50-p利用奇偶校驗算法，如圖6中的奇偶校驗算法700，使其奇偶校驗位重新計算。
一旦完成步驟640，或如果子幀2 42-2的子幀數(shù)據(jù)標志為false，(指示沒有足夠信息預測子幀2 42-2的未來形式)，在步驟642，檢查子幀3 42-3的子幀數(shù)據(jù)標志。如果子幀3 42-3的子幀數(shù)據(jù)標志為true，指示有足夠信息預測子幀3 42-3的未來形式，那么在步驟644，子幀3 42-3的IODE參數(shù)被來自當前子幀1 42-1的IODC參數(shù)中的8個最低有效位替換，以便在接收到下一子幀3 42-3(即新數(shù)據(jù)集的子幀3 42-3)之前盡可能使子幀3 42-3中的IODE參數(shù)保持最新。一旦子幀3 42-3中的IODE參數(shù)被刷新，子幀3 42-3中的所有字50-p利用奇偶校驗算法使其奇偶校驗位重新計算。一旦完成步驟644，或當子幀3 42-3的子幀數(shù)據(jù)標志為false，即指示沒有足夠信息預測子幀342-3的未來形式，下一步驟648返回到流程圖600中步驟610的子幀接收。
注意，在根據(jù)子幀2 42-2和子幀3 42-3存儲的導航數(shù)據(jù)以及新IODC參數(shù)替換IODE參數(shù)和重新計算奇偶校驗位使數(shù)據(jù)集周期改變之后，步驟638～644為刷新子幀2 42-2和子幀3 42-3的可選步驟。即，執(zhí)行完步驟640和644后，存儲在計算機內存的子幀2 42-2和子幀3 42-3的刷新的導航數(shù)據(jù)比特和奇偶校驗位，包括來自之前接收的子幀2 42-2和子幀3 42-3的導航數(shù)據(jù)比特，其中IODE參數(shù)已經被當前接收的子幀1 42-1(即刷新的導航數(shù)據(jù)比特)中IODC參數(shù)的當前8個最低有效位，以及根據(jù)刷新的導航數(shù)據(jù)比特重新計算的奇偶校驗位替換。
步驟652開始刷新子幀2 42-2的過程。在步驟652，子幀2 42-2的數(shù)據(jù)標志設為true，指示有足夠信息預測子幀2 42-2的未來形式。在步驟654，當前IODE參數(shù)(即當前子幀2 42-2中的IODE參數(shù))與前一IODE參數(shù)(即前一子幀2 42-2中的IODE參數(shù))相比較。如果當前IODE參數(shù)等于前一IODE參數(shù)，那么前一子幀2 42-2在步驟666被當前子幀2 42-2替換，目的是刷新字2 50-2中的TOW消息。注意，只要當前子幀2 42-2和前一子幀2 42-2之間的幀數(shù)或子幀數(shù)已知，就不一定需要步驟666，從而使得TOW消息能被刷新或計算。步驟666之后，步驟668返回到下一子幀42-q的子幀接收(在流程圖600的步驟610)。
如果當前IODE參數(shù)不等于前一IODE參數(shù)(如同初始化情況或數(shù)據(jù)集周期改變時)，那么在步驟656，前一子幀2 42-2仍被當前子幀2 42-2替換，目的是刷新子幀2 42-2為新數(shù)據(jù)集。在步驟658檢查子幀3 42-3的子幀數(shù)據(jù)標志，如果子幀3 42-3的子幀數(shù)據(jù)標志為true(指示有足夠信息預測子幀3 42-3的未來形式)，在下一步驟660，子幀3 42-3的前一IODE參數(shù)被來自當前子幀2 42-2的IODE參數(shù)替換，以便在接收下一子幀3 42-3之前盡可能使子幀3 42-3的IODE最新。一旦子幀3 42-3中的IODE參數(shù)被刷新，那么子幀3 42-3中的所有字50-p利用該奇偶校驗算法使其奇偶校驗位重新計算。
一旦完成步驟660，或如果子幀3 42-3的子幀數(shù)據(jù)標志為false(指示沒有足夠信息預測子幀3 42-3的未來形式)，那么在步驟662檢查子幀1 42-1的子幀數(shù)據(jù)標志。如果子幀1 42-1的子幀數(shù)據(jù)標志為true，指示有足夠信息預測子幀142-1的未來形式，那么在步驟664，子幀142-1中IODC的8個最低有效位被來自當前子幀2 42-2的IODE參數(shù)替換，以便在接收到下一子幀1 42-1之前盡可能使子幀1 42-1的IODC參數(shù)最新。一旦子幀1 42-1中IODC的8個最低有效位被刷新，那么子幀142-1中的所有字50-p利用奇偶校驗算法使其奇偶校驗位重新計算。一旦完成步驟664，或當子幀1 42-1的子幀數(shù)據(jù)標志為false，指示沒有足夠信息預測子幀1 42-1的未來形式，下一步驟668返回到流程圖600中步驟610的子幀接收。
注意，在根據(jù)子幀1 42-1和子幀3 42-3存儲的導航數(shù)據(jù)以及新IODE參數(shù)替換子幀1 42-1中的IODC參數(shù)和子幀3 42-3中的IODE參數(shù)，以及重新計算奇偶校驗位使數(shù)據(jù)集周期改變之后，步驟658～664為刷新子幀1 42-1和子幀3 42-3的可選步驟。即，執(zhí)行完步驟660和664后，存儲在計算機內存的子幀1 42-1和子幀3 42-3的刷新的導航數(shù)據(jù)比特和奇偶校驗位，包括來自之前接收的子幀142-1和子幀3 42-3的導航數(shù)據(jù)比特，其中IODC和IODE參數(shù)已經被當前接收的子幀2 42-2(即刷新的導航數(shù)據(jù)比特)中IODE參數(shù)的當前8個最低有效位，以及根據(jù)刷新的導航數(shù)據(jù)比特重新計算的奇偶校驗位替換。
步驟672開始刷新子幀3的過程。在步驟672，子幀3 42-3的子幀數(shù)據(jù)標志設為true，指示有足夠信息預測子幀3 42-3的未來形式。步驟674比較當前IODE參數(shù)(即當前子幀3 42-3的IODE參數(shù))與前一IODE參數(shù)(即前一子幀3 42-3的IODE參數(shù))。如果當前IODE參數(shù)等于前一IODE參數(shù)，那么在步驟686，前一子幀3 42-3被當前子幀3 42-3替換，目的是刷新字2 50-2中的TOW消息。注意，只要當前子幀3 42-3和前一子幀3 42-3之間的幀數(shù)或子幀數(shù)已知，就不一定需要步驟686，從而能使TOW消息被刷新或計算。在步驟686之后，步驟688返回下一子幀的子幀接收(在流程圖600的步驟610)。
如果當前子幀3 42-3中的當前IODE參數(shù)不等于前一子幀3 42-3中的前一IODC參數(shù)(如同初始化情況或數(shù)據(jù)集周期改變時)，那么前一子幀3 42-3在步驟676仍將被當前子幀3 42-3替換，以便刷新子幀3 42-3為新數(shù)據(jù)集。在步驟678，檢查子幀2 42-2的子幀數(shù)據(jù)標志。如果子幀2 42-2的子幀數(shù)據(jù)標志為true(指示有足夠信息預測子幀242-2的未來形式)，在下一步驟680，子幀2 42-2的前一IODE參數(shù)被來自當前子幀3 42-3的IODE參數(shù)替換，以便在接收到下一子幀242-2之前盡可能使子幀2 42-2的IODE參數(shù)最新。一旦子幀2 42-2中的IODE參數(shù)被刷新，子幀2 42-2中的所有字50-p利用奇偶校驗算法使其奇偶校驗位重新計算。
一旦完成步驟680，或如果子幀2 42-2的子幀數(shù)據(jù)標志為false(指示沒有足夠信息預測子幀2 42-2的未來形式)，在步驟682，檢查子幀1 42-1的數(shù)據(jù)標志。如果子幀142-1的子幀數(shù)據(jù)標志為true，指示有足夠信息預測子幀1 42-1的未來形式，那么在可選步驟684，子幀142-1中IODC的8個最低有效位被來自當前子幀3 42-3的IODE參數(shù)替換，以便在接收到下一子幀1 42-1之前盡可能使子幀1 42-1中的IODC參數(shù)最新。一旦子幀1 42-1中IODC的8個最低有效位被刷新，子幀1 42-1中的所有字利用奇偶校驗算法使其奇偶校驗位重新計算。一旦完成步驟684，或當子幀1 42-1的子幀數(shù)據(jù)標志為false，指示沒有足夠信息預測子幀1 42-1的未來形式，在一步驟688，返回流程圖600中步驟610的子幀接收。
注意，在根據(jù)子幀142-1和子幀2 42-2存儲的導航數(shù)據(jù)以及新IODE參數(shù)替換子幀1 42-1中的IODC參數(shù)和子幀2 42-2中的IODE參數(shù)，以及重新計算奇偶校驗位使數(shù)據(jù)集周期改變之后，步驟678～684為刷新子幀1 42-1和子幀2 42-2的可選步驟。即，執(zhí)行完步驟680和684后，存儲在計算機內存的子幀1 42-1和子幀2 42-2的刷新的導航數(shù)據(jù)比特和奇偶校驗位，包括來自之前接收的子幀1 42-1和子幀2 42-2的導航數(shù)據(jù)比特，其中IODC和IODE參數(shù)已經被當前接收的子幀3 42-3(即刷新的導航數(shù)據(jù)比特)中IODE參數(shù)的當前8個最低有效位，以及根據(jù)刷新的導航數(shù)據(jù)比特重新計算的奇偶校驗位替換。
步驟692開始刷新子幀4 42-4的過程。刷新子幀4 42-4以及刷新子幀5 42-5涉及刷新頁面1～25的局部和全局拷貝，目的是便于預測頁面1～25。對于可視集中的每個衛(wèi)星12-j，可維持子幀4 42-4和子幀5 42-5的頁面1～25的拷貝。這種拷貝稱為“局部拷貝”。全局拷貝源于局部拷貝。準確地說，子幀4 42-4和子幀5 42-5的頁面1～25的全局拷貝為可視集中所有衛(wèi)星的子幀4 42-4和子幀5 42-5的頁面1～25的最新局部拷貝的拷貝。例如，如果在可視集中衛(wèi)星12-3的子幀4 42-4的頁3的局部拷貝為，可視集中任何衛(wèi)星12-j的子幀4 42-4頁3的當前最新局部拷貝，那么子幀4 42-4頁3的局部拷貝包括在全局拷貝中，作為可視集中所有衛(wèi)星12-j的子幀4 42-4的頁3。
當一個衛(wèi)星12-j加入或成為可視集一部分時，可為該特定衛(wèi)星12-j創(chuàng)建局部拷貝。全局拷貝創(chuàng)建于第一局部拷貝創(chuàng)建時。每當接收到屬于可視集中一個衛(wèi)星12-j的一個頁面，或在此后的某個其他時間，可刷新全局拷貝。
返回步驟692，利用子幀4 42-4的字3中的頁面ID參數(shù)可識別當前子幀4 42-4的頁面。在步驟694，識別的子幀4 42-4頁面的局部和全局數(shù)據(jù)標志設為等于true，指示有足夠信息預測子幀4 42-4的該頁未來形式。在步驟696，前一子幀4 42-4所識別頁面的局部和全局拷貝被當前子幀4 42-4的頁面替換。注意，子幀4 42-4沒有要檢查的IODC或IODE參數(shù)，而且不管數(shù)據(jù)集周期是否改變，都要替換子幀4 42-4。注意，或者，如果數(shù)據(jù)集周期不改變(利用子幀1 42-1、子幀2 42-2或子幀3 42-3的IODC或IODE參數(shù)確定數(shù)據(jù)集周期是否改變)，而且如果所識別頁面的局部和全局數(shù)據(jù)標志在步驟694之前為false，則可省去步驟696。步驟698返回流程圖600中步驟610的子幀接收。
步驟693開始刷新子幀5 42-5的過程。在步驟693，利用子幀5 42-5中字3 50-3的衛(wèi)星ID參數(shù)可識別當前子幀5 42-5的頁面。例如，如果衛(wèi)星ID參數(shù)等于10，那么子幀5 42-5的頁為10。在步驟695，子幀5 42-5識別頁面的局部和全局拷貝設為等于true，指示有足夠信息預測子幀5 42-5該頁面的未來形式。在步驟697，前一子幀5 42-5識別頁面的局部和全局拷貝被當前子幀5 42-5的頁面替換。注意，子幀5 42-5沒有要檢查的IODC或IODE參數(shù)，而且不管數(shù)據(jù)集周期是否改變都替換子幀5 42-5。注意，或者，如果數(shù)據(jù)集周期不改變(利用子幀1 42-1、子幀2 42-2或子幀3 42-3的IODC或IODE參數(shù)確定數(shù)據(jù)集周期是否改變)，而且如果所識別頁面的局部和全局拷貝的局部和全局數(shù)據(jù)標志在步驟695之前為false，則可省去步驟697。步驟699返回流程圖600中步驟610的子幀接收。
通過接收子幀程序和子幀刷新程序采集的數(shù)據(jù)用于預測未來導航數(shù)據(jù)。如果已接收到適當?shù)膶Ш綌?shù)據(jù)，本發(fā)明能預測未來導航數(shù)據(jù)任何尺寸的段。例如，本發(fā)明可預測未來導航數(shù)據(jù)的子幀、字或比特流。為示意方便，在此就預測未來導航數(shù)據(jù)的子幀(在此稱為“子幀預測”)來描述本發(fā)明。但這不應認為是以任何方式限制本發(fā)明。
子幀預測涉及首先確定應為哪個衛(wèi)星12-j預測哪個子幀。如果有足夠數(shù)據(jù)進行預測(即對衛(wèi)星12-j的該子幀數(shù)據(jù)標志設為true)，則可為該子幀42-q預測字1 50-1到字10 50-10。
在一個實施例中，本發(fā)明利用一個當前子幀(例如當前接收的子幀)，當前子幀的前一版本(在此稱為“前一版本子幀”)，以及要預測的子幀的前一版本(此后稱為“樣板(template)子幀”)來預測一個未來子幀(此后稱為“預測子幀”)。圖9描繪了示意前面提到的子幀之間關系的例子。在圖9中，子幀90為當前子幀C；子幀92為前一版本子幀B；子幀96為樣板子幀Y；而子幀94為預測子幀Z。例如，如果預測子幀Z為子幀4 42-4，那么樣板子幀Y為之前接收的子幀4 42-4；如果當前子幀C為子幀3 42-3，那么前一版本子幀B為之前接收的子幀3 42-3。應理解的是，預測子幀不必為當前子幀C的后一子幀。
圖10為示意根據(jù)本發(fā)明一個實施例用于預測子幀的子幀預測程序的流程圖800。注意，該子幀預測程序可修正為預測導航數(shù)據(jù)ND-j的一個字、多個子幀、比特流等等。
在步驟801，初始化子幀預測程序。在步驟802，確定預測子幀Z。預測哪個子幀為預測子幀Z可以各種方式實現(xiàn)。例如，預測子幀Z可為當前子幀C后的子幀、請求的子幀，等等。
如果預測子幀Z為子幀4 42-4或子幀5 42-5，下一步驟為804。在步驟804，如前所述，通過分別檢查頁面ID或衛(wèi)星ID參數(shù)，可識別子幀4 42-4或子幀5 42-5的頁面。在步驟806，檢查對應預測子幀Z或樣板子幀Y的子幀頁面的局部數(shù)據(jù)標志。例如，如果子幀4 42-4的頁6為預測子幀Z，那么檢查子幀4 42-4頁6的局部數(shù)據(jù)標志。如果局部數(shù)據(jù)標志為true，指示利用子幀4 42-4或子幀5 42-5頁面的局部拷貝能預測，那么下一步為步驟807。在步驟807，子幀4 42-4或子幀5 42-5的頁面局部拷貝(根據(jù)要預測的特定子幀)設為樣板子幀Y，由此可確定預測子幀Z。例如，如果預測子幀Z對應子幀4 42-4，那么子幀4 42-4的局部拷貝設為樣板子幀Y。如果局部數(shù)據(jù)標志為false，指示利用子幀4 42-4或子幀5 42-5頁面的局部拷貝無法進行預測，那么下一步為步驟808。在步驟808，檢查對應預測子幀Z或樣板子幀Y的子幀頁面的局部數(shù)據(jù)標志。如果局部數(shù)據(jù)標志為true，指示利用子幀4 42-4或子幀5 42-5的頁面全局拷貝能預測，下一步驟為809。在步驟809，子幀4 42-4或子幀5 42-5頁面的全局拷貝設為樣板子幀Y，由此可確定預測子幀Z。如果全局數(shù)據(jù)標志為false，指示利用子幀4 42-4或子幀5 42-5頁面的全局拷貝無法進行預測，那么子幀預測程序經步驟810返回步驟801。
如果預測子幀Z為子幀1 41-1、子幀2 42-1或子幀3 42-3，那么步驟802的下一步驟為步驟803。在步驟803，檢查對應預測子幀Z或樣板子幀Y的子幀數(shù)據(jù)標志。例如，如果子幀2 42-2為預測子幀Z，那么檢查子幀2 42-2的子幀數(shù)據(jù)標志。如果該子幀數(shù)據(jù)標志為true，指示能預測預測子幀Z，那么下一步驟為805。在步驟805，子幀1 41-1、子幀2 42-2或子幀3 42-3(根據(jù)預測子幀Z)設為樣板子幀Y，由此可確定預測子幀Z。如果子幀數(shù)據(jù)標志為false，指示無法進行預測，則下一步驟為810。在步驟810，不預測預測子幀Z，而且子幀預測程序返回步驟801。
步驟812開始預測預測子幀Z的字1 50-1的過程。當前子幀C與前一版本的子幀B相比較以確定導航數(shù)據(jù)ND-j是否被補足(complemented)。為方便討論，此后利用下面的術語Dbit，word，subframe表示特定比特。例如，比特D30，10，C指示當前子幀C的字10 50-10的第30比特，而比特D28，2，Y指示樣本子幀Y的字2 50-2的第28比特。準確地說，在步驟812，奇偶校驗位D30，10，C與D30，10，B比較。如果奇偶校驗位D30，10，C等于D30，10，B，指示當前子幀C為前一版本子幀B的未補足版本，那么預測子幀Z的字1 50-1在步驟814設為等于樣本子幀Y的字1 50-1。如果奇偶校驗位D30，10，C不等于D30，10，B，指示當前子幀C為前一版本子幀B的補足版本，那么預測子幀Z的字1 50-1在步驟816設為等于樣本子幀Y的字1 50-1的補數(shù)。
在步驟820，開始預測預測子幀Z的字2 50-2的過程，檢查奇偶校驗位D30，10，Y以確定樣本子幀Y的導航數(shù)據(jù)ND-j是否已被補足。如果奇偶校驗位D30，10，Y為邏輯0，指示樣本子幀Y未補足，那么在步驟822，導航數(shù)據(jù)比特D18，2，Z...D22，2，Z設為等于導航數(shù)據(jù)比特D18，2，Y…D22，2，Y。如果奇偶校驗位D30，10，Y為邏輯1，指示樣本子幀Y被補足，那么在步驟824，導航數(shù)據(jù)比特D18，2，Z…D22，2，Z設為等于導航數(shù)據(jù)比特D18，2，Y…D22，2，Y的補數(shù)。在步驟826，對應TOW消息的導航數(shù)據(jù)比特D1，2，Z…D17，2，Z設為等于導航數(shù)據(jù)比特D1，2，C…D17，2，C，而且接著對從當前子幀C到(且包括)預測子幀Z的每個子幀增加一個時間單位。例如，如果預測子幀Z為當前子幀C的后一子幀，如圖9的例子所示，當前子幀C中的TOW消息增加一個時間單位。在步驟828，根據(jù)奇偶校驗算法預測補充的奇偶校驗位D23，2，Z和D24，2，Z以及奇偶校驗位D25，2，Z…D28，2，Z。
圖11描繪了根據(jù)本發(fā)明一個實施例使用的奇偶校驗算法的流程圖740，用于計算補充的奇偶校驗位D23，2，Z和D24，2，Z以及奇偶校驗位D25，2，Z…D28，2，Z。流程圖740描繪了利用導航數(shù)據(jù)比特D1，2，Z…D22，2，Z、奇偶校驗位D29，2，Z和D30，2，Z以及奇偶校驗位D29，1，Z和D30，1，Z確定補充的奇偶校驗位D23，2，Z和D24，2，Z以及奇偶校驗位D25，2，Z…D28，2，Z的一種方式。記住，奇偶校驗位D29，2，Z和D30，2，Z總是設置為0。在步驟741，在導航數(shù)據(jù)比特D1，2，Z和奇偶校驗位D30，1，Z之間做模2和運算。導航數(shù)據(jù)比特D1，2，Z和奇偶校驗位D30，1，Z之間的模2和由d1，2，Z表示。同樣，在步驟742…762，在下一導航數(shù)據(jù)比特(即D22，2，Z，D3，2，Z…D24，2，Z)和奇偶校驗位D30，1，Z之間做模2和運算以得到模2和(即d2，2，Z，d3，2，Z…d24，2，Z)。
在步驟763，在D30，1，Z，d1，2，Z，d3，2，Z，d5，2，Z，d6，2，Z，d7，2，Z，d9，2，Z，d10，2，Z，d14，2，Z，d15，2，Z，d16，2，Z，d17，2，Z，d18，2，Z，d21，2，Z，和d22，2，Z之間做模2和運算以得到d24，2，Z。在步驟764，在D29，1，Z，d3，2，Z，d5，2，Z，d6，2，Z，d8，2，Z，d9，2，Z，d10，2，Z，d11，2，Z，d13，2，Z，d15，2，Z，d19，2，Z，d22，2，Z和d24，2，Z之間做模2和運算以得到d23，2，Z。在步驟765，在d23，2，Z和D30，1，Z之間做模2和運算以得到D23，2，Z。在步驟766，在d24，2，Z和D30，1，Z之間做模2和運算以得到D24，2，Z。在步驟775，在D29，1，Z，d1，2，Z，d2，2，Z，d3，2，Z，d5，2，Z，d6，2，Z，d10，2，Z，d11，2，Z，d12，2，Z，d13，2，Z，d14，2，Z，d17，2，Z，d18，2，Z，d20，2，Z，和d23，2，Z之間做模2和運算以得到D25，2，Z。在步驟776，在D30，1，Z，d2，2，Z，d3，2，Z，d4，2，Z，d6，2，Z，d7，2，Z，d11，2，Z，d12，2，Z，d13，2，Z，d14，2，Z，d15，2，Z，d18，2，Z，d19，2，Z，d21，2，Z和d24，2，Z之間做模2和運算以得到D26，2，Z。在步驟777，在D29，1，Z，d1，2，Z，d3，2，Z，d4，2，Z，d5，2，Z，d7，2，Z，d8，2，Z，d12，2，Z，d13，2，Z，d14，2，Z，d15，2，Z，d16，2，Z，d19，2，Z，d20，2，Z和d22，2，Z之間做模2和運算以得到D27，2，Z。在步驟778，在D30，1，Z，d2，2，Z，d4，2，Z，d5，2，Z，d6，2，Z，d8，2，Z，d9，2，Z，d13，2，Z，d14，2，Z，d15，2，Z，d16，2，Z，d17，2，Z，d20，2，Z，d21，2，Z和d22，2，Z之間做模2和運算以得到D28，2，Z。如前所述，D29，2，Z和D30，2，Z均為0。
返回圖10，導航數(shù)據(jù)比特D1，2，Z…D17，2，Z、導航數(shù)據(jù)比特D18，2，Z…D22，2，Z，補充的奇偶校驗位D23，2，Z和D24，2，Z以及D25，2，Z…D30，2，Z在步驟829連結以為預測子幀Z組成字2 50-2。接著，步驟830開始預測預測子幀Z的字3 50-3到字10 50-10的過程。當前子幀C與前一版本子幀B比較以確定當前子幀C的導航數(shù)據(jù)ND-j是否已被補足。準確地說，奇偶校驗位D30，10，C與D30，10，B相比較。如果奇偶校驗位D30，10，C等于D30，10，B，指示當前子幀C為前一版本子幀B的未補足版本，那么在步驟834，預測子幀Z的字3 50-3到字10 50-10設置為等于樣本子幀Y的字3 50-3到字10 50-10。如果奇偶校驗位D30，10，C不等于D30，10，B，指示當前子幀C為前一版本子幀B的補足版本，那么在步驟836，預測子幀Z的字3 50-3到字10 50-10設置為等于樣本子幀Y的字3 50-3到字10 50-10的補數(shù)。字1 50-1到字10 50-10在步驟840連結以組成預測子幀Z。在步驟842，子幀預測程序返回步驟801以預測下一預測子幀Z+1。
一個或多個預測子幀Z可存儲，并用于創(chuàng)建預測的未來導航數(shù)據(jù)以與動作時間一道傳輸?shù)絎AG客戶240，目的是執(zhí)行數(shù)據(jù)消除，其中預測的未來導航數(shù)據(jù)可包括一個或多個預測子幀Z或其部分。例如，預測的未來導航數(shù)據(jù)包括預測子幀Z的第二到第八個字、兩個連續(xù)預測子幀Z、一個預測子幀Z的一部分以及整個后續(xù)預測子幀Z等。
在本發(fā)明的第二部分，描述利用動作時間實現(xiàn)時間調整預測的未來導航數(shù)據(jù)到要清除的數(shù)據(jù)。動作時間將指示預測的未來導航數(shù)據(jù)應何時應用于接收的從一個特定衛(wèi)星12-j發(fā)送的GPS信號14-j，目的是消除接收的GPS信號14-j中的導航數(shù)據(jù)。在一個實施例中，動作時間指示通過來自一個特定衛(wèi)星12-j的GPS信號14-j發(fā)送的導航數(shù)據(jù)中一個參考比特到達WAG客戶240的近似時間，其中該參考比特對應預測的未來導航數(shù)據(jù)的起始或第一比特。因此，在該動作時間，通過應用預測的未來導航數(shù)據(jù)(從起始比特開始)到接收的從衛(wèi)星12-j發(fā)送的GPS信號14-j，可在WAG客戶240開始數(shù)據(jù)消除，這樣預測的未來導航數(shù)據(jù)的起始比特能消除經GPS信號14-j接收的導航數(shù)據(jù)的參考比特，預測的未來導航數(shù)據(jù)的第二比特能消除經GPS信號14-j接收的導航數(shù)據(jù)參考比特的后續(xù)比特，等等。
在一個實施例中，利用估計的動作時間確定實際動作時間和參考比特(以及起始比特)，其中估計的動作時間為將來的某個時間，參考比特將在該時間從衛(wèi)星12-j發(fā)送。估計的動作時間基于來自移動臺或某一系統(tǒng)參數(shù)的請求。應注意，估計的動作時間和實際動作時間之間的差異。估計的動作時間指示參考比特將在衛(wèi)星12-j發(fā)送的一個時間段，而不必為參考比特在衛(wèi)星12-j開始發(fā)送的時間。相反，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，動作時間為參考比特(通過衛(wèi)星12-j發(fā)送)應開始到達WAG客戶240的近似時間。
圖12描繪了根據(jù)本發(fā)明的這個實施例，確定WAG服務器220動作時間的方式的流程圖1000。在步驟1010，WAG服務器220利用當前子幀C確定星期數(shù)時間，如前所述，該時間指示后續(xù)子幀在衛(wèi)星12-j的開始發(fā)送時間(由此發(fā)送當前子幀C)。準確地說，提取當前子幀C中的TOW消息以確定星期數(shù)時間。
在步驟1020，確定子幀C的開始與估計的動作時間之間的整數(shù)個比特(此后稱為比特差)。如果每個子幀的時間單位為6s，而且估計的動作時間根據(jù)GPS時間的星期時間表示，那么可利用下述公式確定比特差 在步驟1030，利用比特差確定當前子幀C的開始與估計的動作時間之間的整數(shù)個子幀(此后稱為子幀差)。準確地說，利用下述公式可確定子幀差 在步驟1040，利用下述公式根據(jù)參考比特所屬子幀中的一個特定比特確定參考比特，其中參考比特所屬的子幀為當前子幀C后的Y子幀，而且Y等于子幀差參考比特＝比特差模300 公式3例如，參考比特為該子幀中的(300個比特的)第41比特。
在步驟1050，利用子幀差和參考比特確定參考比特在衛(wèi)星12-j的發(fā)送時間Txreference bit。注意，參考比特的發(fā)送時間在一個實施例中指示，參考比特開始發(fā)送的時間。還應注意，參考比特在所有衛(wèi)星12-j的發(fā)送時間應相同(假定每個衛(wèi)星12-j被正確校準到GPS時間)。即例如，當前子幀C后的第4子幀的字1中的第4比特在所有衛(wèi)星12-j都是同一時間發(fā)送。如果每個子幀的時間單位為6s，那么利用下述公式可確定參考比特發(fā)送時間Txreference bitTxreference bit＝[(TOW-1)+(子幀差)]×(6s/時間單位)+(參考比特)×(20ms/比特)公式4在步驟1060，利用參考比特發(fā)送時間Txreference bit以及與衛(wèi)星12-j相關的偽距(或傳播時延)可為一個或多個可視衛(wèi)星12-j確定參考比特ATj的動作時間，其中偽距的確定方式在技術上是公知的。準確地說，參考比特動作時間ATj是利用下述公式確定的ATj＝Txreference bit+衛(wèi)星12-j的偽距公式5注意，可視衛(wèi)星12-j的偽距可根據(jù)WAG服務器220的位置、為WAG客戶240提供通信業(yè)務的基站或等效實體的位置、WAG客戶240所處扇區(qū)的位置、WAG客戶240所處扇區(qū)的參考位置、WAG客戶240的估算位置等確定。
一旦確定了一個或多個參考比特動作時間ATj，WAG服務器220發(fā)送一個數(shù)據(jù)消除消息到WAG客戶240，其中該數(shù)據(jù)消除消息包括參考比特動作時間ATj、以及對每個可視衛(wèi)星12-j的相關的預測未來導航數(shù)據(jù)。起始或第一比特對應參考比特而且最好基于相關可視衛(wèi)星12-j的預測子幀Z的預測的未來導航數(shù)據(jù)， 即如果參考比特為發(fā)送的子幀中的第84個比特，那么預測的未來導航數(shù)據(jù)的起始或第一比特將為同一相應子幀的第84個比特。數(shù)據(jù)消除消息還包括衛(wèi)星指示，如PN-j碼，用于識別預測的未來導航數(shù)據(jù)和參考比特動作時間ATj相關的可視衛(wèi)星12-j，以便預測的未來導航數(shù)據(jù)僅用于執(zhí)行所識別的衛(wèi)星12-j發(fā)送的GPS信號14-j中導航數(shù)據(jù)ND-j的數(shù)據(jù)消除。一接收到數(shù)據(jù)消除消息，WAG客戶240就利用相關的預測未來導航數(shù)據(jù)在參考比特動作時間ATj執(zhí)行數(shù)據(jù)消除。
本發(fā)明在此是參考特定實施例描述的。也可使用其它實施例，例如TLM消息的拷貝可與其它預先接收的導航數(shù)據(jù)分開存儲，以便通過為所有衛(wèi)星導航數(shù)據(jù)ND-j保持TLM消息的一個拷貝，簡化刷新TLM消息和減少存儲空間。另外，不必為每個字50-p存儲奇偶校驗位，因為可根據(jù)圖6描述的算法重新計算奇偶校驗位。應注意的是，也可使用其它方法確定動作時間和參考比特。因此，本發(fā)明不應受在此公開的實施例的限制。
權利要求
1.一種增強數(shù)據(jù)消除的方法，括步驟確定一個動作時間，以指示何時應用預測的未來導航數(shù)據(jù)到一個接收機接收的信號；發(fā)送動作時間和預測的未來導航數(shù)據(jù)到接收機。
2.根據(jù)權利要求1的方法，其中動作時間指示接收信號中的參考比特何時將開始到達接收機，該參考比特對應預測的未來導航數(shù)據(jù)中的一個特定比特。
3.根據(jù)權利要求2的方法，其中預測的未來導航數(shù)據(jù)中的特定比特為預測的未來導航數(shù)據(jù)中的第一比特。
4.根據(jù)權利要求2的方法，其中確定動作時間的步驟包括步驟確定參考比特的發(fā)送時間。
5.根據(jù)權利要求4的方法，其中確定動作時間的步驟包括步驟確定與從衛(wèi)星發(fā)送的接收信號相關的傳播時延，該接收信號從該衛(wèi)星發(fā)送到接收機。
6.根據(jù)權利要求5的方法，其中確定傳播時延的步驟包括步驟確定發(fā)送該接收信號的衛(wèi)星的偽距。
7.根據(jù)權利要求5的方法，其中利用快速傅立葉變換確定傳播時延。
8.根據(jù)權利要求6的方法，其中利用離散傅立葉變換確定傳播時延。
9.根據(jù)權利要求1的方法，其中確定動作時間的步驟包括步驟利用經信號接收的子幀中的星期時間消息來確定星期數(shù)時間， 其中該信號為衛(wèi)星信號。
10.根據(jù)權利要求9的方法，其中確定動作時間的步驟包括步驟確定子幀開始與估計的動作時間之間的比特差，其中估計的動作時間指示預測的未來導航數(shù)據(jù)中參考比特將發(fā)送的時間，參考比特對應預測的未來導航數(shù)據(jù)中的一個特定比特。
11.根據(jù)權利要求10的方法，其中確定動作時間的步驟包括步驟；利用比特差確定子幀開始與估計的動作時間之間的子幀差。
12.根據(jù)權利要求11的方法，其中確定動作時間的步驟包括步驟利用比特差確定參考比特。
13.根據(jù)權利要求12的方法，其中確定動作時間的步驟包括步驟利用子幀差和比特差，確定對應于發(fā)送該接收信號的衛(wèi)星開始發(fā)送參考比特時間的發(fā)送時間。
14.根據(jù)權利要求13的方法，其中確定動作時間的步驟包括步驟利用與從衛(wèi)星傳送到接收機的信號相關的發(fā)送時間和傳播時延，來確定參考比特的動作時間。
15.根據(jù)權利要求1的方法，包括附加步驟發(fā)送一個衛(wèi)星指示，指示與該動作時間相關的衛(wèi)星。
16.根據(jù)權利要求1的方法，其中確定動作時間的步驟包括步驟利用估計的接收機位置，確定與從衛(wèi)星傳送的接收信號相關的傳播時延，該接收信號從該衛(wèi)星發(fā)送到接收機。
17.根據(jù)權利要求16的方法，其中利用接收機所處扇區(qū)的位置，來確定接收機的估計位置。
18.根據(jù)權利要求1的方法，其中確定動作時間的步驟包括步驟利用導航數(shù)據(jù)，確定與從發(fā)送接收信號的衛(wèi)星傳送到接收機的接收信號相關的傳播時延。
19.一種執(zhí)行數(shù)據(jù)消除的方法，包括步驟接收具有動作時間和預測的未來導航數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)消除消息，其中動作時間指示預測的未來導航數(shù)據(jù)何時應用于接收機接收的信號；以及在由接收信號的動作時間指示的時刻利用預測的未來導航數(shù)據(jù)執(zhí)行數(shù)據(jù)消除。
20.根據(jù)權利要求19的方法，其中數(shù)據(jù)消除消息中有衛(wèi)星指示，用于指示與該動作時間相關的衛(wèi)星。
21.根據(jù)權利要求19的方法，其中動作時間指示接收信號中的一個參考比特何時將開始到達接收機，參考比特對應預測的未來導航數(shù)據(jù)中的一個特定比特。
22.根據(jù)權利要求21的方法，其中預測的未來導航數(shù)據(jù)中的該特定比特為預測的導航數(shù)據(jù)中的第一比特。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用預測的未來導航數(shù)據(jù)和改進的定時調整增強數(shù)據(jù)消除的方法?？蔀橐粋€特定衛(wèi)星預測未來導航數(shù)據(jù),而且預測的未來的導航數(shù)據(jù)中第一和起始比特被時間調整到要消除的導航數(shù)據(jù)中的一個相應參考比特。準確地說,衛(wèi)星參考比特的發(fā)送時間被確定,并添加到與該衛(wèi)星相關的傳播時延以得到一個動作時間,用于應用在GPS接收機或WAG客戶預測的導航數(shù)據(jù)到該衛(wèi)星發(fā)送的GPS信號。
文檔編號G01C21/00GK1338614SQ01125510
公開日2002年3月6日 申請日期2001年8月7日 優(yōu)先權日2000年8月10日
發(fā)明者陳富煒, 安德魯·T·茲德爾 申請人:朗迅科技公司