專利名稱：對定位系統(tǒng)使用磁力計(jì)的制作方法
對定位系統(tǒng)使用磁力計(jì)根據(jù)35 U. S. C的優(yōu)先權(quán)要求本申請要求2008年10月31日提交的美國臨時(shí)申請No. 60/110，078的權(quán)益，該申請通過援引納入于此。背景用于確定設(shè)備的位置的常見手段是使用諸如眾所周知的全球定位衛(wèi)星(GPS)系統(tǒng)或全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)等衛(wèi)星定位系統(tǒng)(SPS)，這些系統(tǒng)采用處在環(huán)繞地球的軌道中的數(shù)顆衛(wèi)星。使用SPS的位置測量基于對從數(shù)顆軌道衛(wèi)星向SPS接收機(jī)廣播的SPS信號的傳播延遲時(shí)間的測量。一旦SPS接收機(jī)已測量到每顆衛(wèi)星的信號傳播延遲，就能確定至每顆衛(wèi)星的距離，并且隨后能使用測得的距離和這些衛(wèi)星的已知位置來確定精確導(dǎo)航信息，包括SPS接收機(jī)的三維位置、速度和時(shí)辰。然而，在SPS接收機(jī)能接收SPS信號之前，SPS接收機(jī)必須相對于該接收機(jī)定位到衛(wèi)星。通常，在可執(zhí)行位置鎖定之前，SPS接收機(jī)必須定位到至少四顆軌道衛(wèi)星。SPS系統(tǒng)內(nèi)衛(wèi)星的位置能由數(shù)個(gè)不同的信息片來標(biāo)識。例如，歷書和星歷提供與“星座”中的所有衛(wèi)星的位置有關(guān)的信息，其中星歷信息比歷書信息更準(zhǔn)確。然而，歷書和星歷信息僅在有限時(shí)間量內(nèi)有效，而星歷信息有效的時(shí)間比歷書信息短得多。當(dāng)SPS接收機(jī)已捕獲到衛(wèi)星信號并已確定對該SPS接收機(jī)的位置的鎖定時(shí)，后繼的位置確定是快速的。然而，當(dāng)將SPS接收機(jī)開機(jī)或使其脫離睡眠模式時(shí)，必須執(zhí)行首次位置鎖定，這包括定位到衛(wèi)星。首次鎖定時(shí)間(TTFF)是執(zhí)行此首次位置鎖定所花費(fèi)的時(shí)間。 若干因素影響定位到衛(wèi)星將花費(fèi)多長時(shí)間，由此影響TTFF。諸因素包括自上次位置鎖定起的時(shí)間長度及由此SPS接收機(jī)是否具有有效歷書和星歷數(shù)據(jù)以及自上次位置鎖定起SPS接收機(jī)的位置是否有顯著改變。SPS接收機(jī)通常將具有歷書信息；然而，在啟動(dòng)之際星歷可能已過期。因此，將需要檢測衛(wèi)星并且解調(diào)其信號以獲得新星歷，以便可執(zhí)行位置鎖定。通常， SPS接收機(jī)將使用上次的在前鎖定作為搜索可見衛(wèi)星的種子位置。在位置改變很小的場合， 使用上次位置鎖定作為種子位置提供了快速TTFF。然而，如果在位置上已有很大改變，例如，繼洲際飛行之后，則依賴于上次位置鎖定將導(dǎo)致失敗的衛(wèi)星搜索。結(jié)果，SPS接收機(jī)在其能鎖定到第一顆衛(wèi)星上之前可能先進(jìn)入恢復(fù)模式，這是以顯著增加的TTFF為代價(jià)的。概述一種移動(dòng)站使用如由該移動(dòng)站測得的地球磁場的特征來確定近似緯度。地球磁場的特征可以是例如傾度或垂直強(qiáng)度，并且可以使用來自三維磁力計(jì)和諸如三維加速計(jì)等本地垂線傳感器的數(shù)據(jù)來確定。使用磁力計(jì)和加速計(jì)確定的磁場特征的瞬時(shí)值可在時(shí)間上被過濾以減小用戶運(yùn)動(dòng)和大金屬塊體存在的影響。也可例如基于本地時(shí)區(qū)與具有已知經(jīng)度的參考時(shí)區(qū)之間的時(shí)差或者使用諸如本地國家代碼等外來信號來確定近似經(jīng)度。移動(dòng)站使用近似緯度和近似經(jīng)度——若近似經(jīng)度得到確定——來輔助確定對該移動(dòng)站的位置鎖定。例如，移動(dòng)站可使用近似緯度和近似經(jīng)度在為位置鎖定搜索和捕獲衛(wèi)星信號期間確定衛(wèi)星定位系統(tǒng)(SPS)中的可見衛(wèi)星列表。移動(dòng)站還可使用近似緯度和近似經(jīng)度作為位置計(jì)算中的種子位置。
附圖簡述

圖1圖解了接收來自SPS衛(wèi)星的信號并且能夠使用地球的磁場來確定粗略位置鎖定的移動(dòng)站。圖2圖解了地球磁場關(guān)于地球坐標(biāo)系的特征。圖3圖解了地球磁場的傾角。圖4圖解了地球磁場的垂直分量。圖5圖解了地球磁場的磁偏角。圖6圖解了地球磁場的水平分量。圖7圖解了地球磁場的總強(qiáng)度分量。圖8圖解了能夠使用地球的磁場來確定粗略位置的移動(dòng)站的框圖。圖9圖解了使用地球的磁場來確定粗略位置鎖定的方法的流程圖。圖10圖解了磁力計(jì)的三維坐標(biāo)系關(guān)于加速計(jì)的三維坐標(biāo)系。圖11示出了圖解使用磁力計(jì)和加速計(jì)來確定地球磁場的特征的值以及使用該值來確定移動(dòng)站的近似緯度的框圖。圖12示出了圖解使用本地時(shí)間和具有已知位置的地點(diǎn)處的時(shí)間來確定經(jīng)度的框圖。詳細(xì)描述圖1圖解了能夠使用地球110的磁場112執(zhí)行粗略位置鎖定的移動(dòng)站100。移動(dòng)站100還可使用例如像接收自蜂窩塔104或無線通信接入點(diǎn)106或其他的本地時(shí)間來輔助執(zhí)行粗略位置鎖定。粗略位置鎖定可被用于在為位置鎖定搜索和捕獲衛(wèi)星信號期間輔助搜索衛(wèi)星定位系統(tǒng)中對于該移動(dòng)站而言可見的衛(wèi)星102。例如，粗略位置可被用于確定上次位置鎖定是否可用作衛(wèi)星搜索的種子位置，且若不可，則該粗略位置可被用作種子位置。使用將地球磁場112隨同歷書信息使用來確定的粗略位置允許移動(dòng)站以比執(zhí)行全世界范圍搜索顯著更少的時(shí)間來檢測衛(wèi)星。衛(wèi)星定位系統(tǒng)(SPS)典型地包括發(fā)射機(jī)系統(tǒng)，這些發(fā)射機(jī)被定位成使得各實(shí)體能夠至少部分地基于從這些發(fā)射機(jī)接收到的信號來確定其在地球上或上方的位置。此類發(fā)射機(jī)通常發(fā)射用有設(shè)定數(shù)目個(gè)碼片的重復(fù)偽隨機(jī)噪聲(PN)碼標(biāo)記的信號，并且可位于基于地面的控制站、用戶裝備和/或空間飛行器上。在具體示例中，此類發(fā)射機(jī)可位于環(huán)地軌道衛(wèi)星飛行器(SV)上。例如，諸如全球定位系統(tǒng)(GPS)、Galileo、Glonass或Compass等全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GNSS)的星座中的SV可發(fā)射用能與由該星座中的其它SV所發(fā)射的PN碼區(qū)分開的PN碼(例如，如在GPS中那樣對每顆衛(wèi)星使用不同PN碼或者如在Glonass中那樣在不同頻率上使相同的碼)標(biāo)記的信號。根據(jù)某些方面，本文給出的技術(shù)不限于全球SPS系統(tǒng)(例如，GNSS)。例如，可將本文所提供的這些技術(shù)應(yīng)用于或以其他方式使其能在各種地區(qū)性系統(tǒng)中使用，比方例如日本上空的準(zhǔn)天頂衛(wèi)星系統(tǒng)(QZSS)、印度上空的印度地區(qū)導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)(IRNSS)、中國上空的北斗(Beidou)等，和/或可使之與一個(gè)或更多個(gè)全球和/或地區(qū)性導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)或以其他方式使其能與之聯(lián)用的各種擴(kuò)增系統(tǒng)(例如，基于衛(wèi)星的擴(kuò)增系統(tǒng)(SBAS))。作為示例而非限定，SBAS可包括提供完好性信息、差分校正等的擴(kuò)增系統(tǒng)，比方例如廣域擴(kuò)增系統(tǒng)(WAAS)、歐洲對地靜止導(dǎo)航覆蓋服務(wù)(EGNOS)、多功能衛(wèi)星擴(kuò)增系統(tǒng)(MSAS)、GPS輔助Geo (對地靜止)擴(kuò)增導(dǎo)航、或GPS和Geo擴(kuò)增導(dǎo)航系統(tǒng)(GAGAN)和/或其他。因此，如本文所使用的，SPS可包括一個(gè)或更多個(gè)全球和/或地區(qū)性導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)和/或擴(kuò)增系統(tǒng)的任何組合，且SPS信號可包括SPS、類SPS信號和/或其他與此類一個(gè)或更多個(gè)SPS相關(guān)聯(lián)的信號。然而，移動(dòng)站100不限定于與SPS聯(lián)用，而本文中所描述的位置確定技術(shù)可聯(lián)合包括蜂窩塔104和無線通信接入點(diǎn)106的各種無線通信網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)，諸如無線廣域網(wǎng)(WffAN)、 無線局域網(wǎng)(WLAN)、無線私域網(wǎng)(WPAN)等。術(shù)語“網(wǎng)絡(luò)”和“系統(tǒng)”常被可互換地使用。WffAN 可以是碼分多址(CDMA)網(wǎng)絡(luò)、時(shí)分多址(TDMA)網(wǎng)絡(luò)、頻分多址(FDMA)網(wǎng)絡(luò)、正交頻分多址 (OFDMA)網(wǎng)絡(luò)、單載波頻分多址(SC-FDMA)網(wǎng)絡(luò)、長期演進(jìn)(LTE)等等。CDMA網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)諸如cdma2000、寬帶CDMA(W-CDMA)等一種或更多種無線電接入技術(shù)(RAT)。Cdma2000包括 IS-95、IS-2000和IS-856標(biāo)準(zhǔn)。TDMA網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)、數(shù)字高級移動(dòng)電話系統(tǒng)(D-AMPS)、或其他某種RAT。GSM和W-CDMA在來自名為“第三代伙伴項(xiàng)目”(3GPP) 的聯(lián)盟的文獻(xiàn)中描述。Cdma2000在來自名為“第三代伙伴項(xiàng)目2”(3GPP2)的聯(lián)盟的文獻(xiàn)中描述。3GPP和3GPP2文獻(xiàn)是公眾可獲取的。WLAN可以是IEEE 802. Ilx網(wǎng)絡(luò)，并且WPAN可以是藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)、IEEE 802. 15x、或其他某種類型的網(wǎng)絡(luò)。這些技術(shù)也可聯(lián)合WWAN、WLAN和/ 或WPAN的任何組合來實(shí)現(xiàn)。如本文中所使用的，移動(dòng)站指的是能夠確定位置定位的設(shè)備，并且可以是例如專用SPS接收機(jī)，包括手持式或車載系統(tǒng)，或者是蜂窩或其他無線通信設(shè)備、個(gè)人通信系統(tǒng) (PCS)設(shè)備、個(gè)人導(dǎo)航設(shè)備、個(gè)人信息管理器(PIM)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、膝上型設(shè)備或其他能夠接收無線導(dǎo)航信號的合適移動(dòng)設(shè)備。術(shù)語“移動(dòng)站”還旨在包括諸如通過短程無線、 紅外、有線連接、或其他連接與個(gè)人導(dǎo)航設(shè)備(PND)通信的設(shè)備——不管衛(wèi)星信號接收、輔助數(shù)據(jù)接收、和/或定位相關(guān)處理是發(fā)生在該設(shè)備上還是在PND上。另外，“移動(dòng)站”旨在包括能夠諸如經(jīng)由因特網(wǎng)、Wi-Fi、或其他網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器通信的所有設(shè)備，包括無線通信設(shè)備、計(jì)算機(jī)、膝上型設(shè)備等，而不管衛(wèi)星信號接收、輔助數(shù)據(jù)接收、和/或定位相關(guān)處理是發(fā)生在該設(shè)備上、服務(wù)器上、還是與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)聯(lián)的另一個(gè)設(shè)備上。以上的任何可操作組合也被認(rèn)為是“移動(dòng)站”。移動(dòng)站100包括諸如三維磁力計(jì)等磁場傳感器，用以檢測地球磁場112的一個(gè)或更多個(gè)特征。磁場特征關(guān)于地球上的位置的值是已知的，并且可被包括在存儲于移動(dòng)站100 中的表里?？蓪⑷缬梢苿?dòng)站100測得的磁場特征的值比對該表以確定該移動(dòng)站100的粗略位置。例如，磁場的傾角和/或垂直分量可被用于提供移動(dòng)站100的粗緯度位置。此外，本地時(shí)間可被用于確定粗略經(jīng)度位置，由此創(chuàng)建搜索窗的邊界或用于位置演算的種子位置。圖2圖解了地球磁場關(guān)于地球坐標(biāo)系——例如北/南；東/西；和上/下——的各種特征。如可見的，總磁場是處在北/南；東/西；和上/下空間中的矢量。水平分量是總磁場投影到由北/南和東/西坐標(biāo)定義的水平面上的值，而磁偏是水平分量與真北相差的角度。傾度是總磁場與水平面相差的角度，而垂直分量是總磁場投影到垂直(上/下)軸上的值。圖3、4、5、6和7分別圖解了 2000年地球磁場的傾度、垂直強(qiáng)度、磁偏、水平強(qiáng)度和總強(qiáng)度的國際參考地磁場地圖。如圖3中可見的，等傾度線大致與緯度平行地延伸，因此能從傾度信息(即，磁場定向角對本地地平線)獲得近似緯度。圖4示出了等垂直強(qiáng)度線也大致與緯度平行地延伸，由此可被用于提供近似緯度。作為可達(dá)成的準(zhǔn)確度的示例，請看圖 3中的傾度圖，在128W子午線(大致洛杉磯的經(jīng)度)上，傾度從30°緯度處的向下55°變?yōu)?0°緯度處的向下72°，這大致為傾度每降下1°緯度就增大1°。因而，如果傾度對垂線的確定有大約+/-5°的不定性，則緯度的不定性近似為士550km( 士5 )*60(，/° )* (1852(m/’)))。由地球磁場確定的對緯度的確定的準(zhǔn)確性提供關(guān)于衛(wèi)星可見性或作GPS位置演算種子的近似緯度是勝任的。如圖3、4、5、6和7中可見的，僅圖4中所示的垂直強(qiáng)度在經(jīng)度上是真正單調(diào)的， 即，沿著任何子午線僅有一個(gè)緯度與給定垂直強(qiáng)度值相關(guān)聯(lián)。如圖3中可見的，傾度絕大多數(shù)情況下是單調(diào)的，并且在有人煙的地區(qū)中是單調(diào)的。圖3中所示的傾度中僅有的非單調(diào)位置是非洲南部，在那里-60微特斯拉(micro-tesla)線折回到相同子午線上。然而，此地區(qū)是無人煙區(qū)，并且很可能不成問題。此外，隨時(shí)間推移，例如，從約1850年至1990年，傾度和垂直強(qiáng)度兩者一直以來是穩(wěn)定的，且垂直強(qiáng)度最穩(wěn)定。因而，傾角和垂直強(qiáng)度兩者都適合用于推導(dǎo)近似位置。然而， 如果有需要，則磁場的其他特征——例如圖7中所示的總強(qiáng)度——或這些特征的組合也可被用于推導(dǎo)移動(dòng)站100的近似位置。圖8是能夠使用地球的磁場來確定粗略位置鎖定的移動(dòng)站100的框圖。為了測量地球磁場的特征，移動(dòng)站100包括三維磁力計(jì)120。另外，為了確定磁場的傾度或垂直分量的強(qiáng)度，移動(dòng)站100包括垂線傳感器，S卩，能確定本地垂線的傳感器。在一個(gè)實(shí)施例中，垂線傳感器是三維加速計(jì)130，其可被用作用于確定本地垂線的傾斜儀。磁力計(jì)120和加速計(jì) 130兩者的三根靈敏軸(標(biāo)示為X分量、Y分量和Z分量)相互對準(zhǔn)，或者至少關(guān)于彼此具有已知定向，例如，對定向的知曉程度可達(dá)細(xì)于度(° )的準(zhǔn)確程度。移動(dòng)站100包括接收機(jī)140，該接收機(jī)包括具有經(jīng)由天線144接收來自SPS衛(wèi)星 102 (圖1)的信號的SPS接收機(jī)142和SPS時(shí)鐘146的衛(wèi)星定位系統(tǒng)(SPS)。如參照圖1 所討論的，接收機(jī)140無需被限定于SPS，而是還可接收來自諸如蜂窩塔104等地面源以及來自無線通信接入點(diǎn)106的信號。移動(dòng)站100還可包括經(jīng)由天線145發(fā)送和接收信號的收發(fā)機(jī)143，其可擔(dān)當(dāng)例如蜂窩調(diào)制解調(diào)器或能夠分別向/從蜂窩塔或無線接入點(diǎn)發(fā)射和接收通信的無線網(wǎng)絡(luò)無線電接收機(jī)/發(fā)射機(jī)。若有需要，可組合接收機(jī)140和收發(fā)機(jī)143。移動(dòng)站100也可包括附加設(shè)備，諸如高度計(jì)147。磁力計(jì)120、加速計(jì)130、接收機(jī)140、收發(fā)機(jī)143、和高度計(jì)147被連接至移動(dòng)站控制150并與之通信。移動(dòng)站控制150接受并處理來自該移動(dòng)站中的各種設(shè)備——諸如磁力計(jì)120、加速計(jì)130和接收機(jī)140——的數(shù)據(jù)，并控制設(shè)備的操作。移動(dòng)站控制150可由處理器152及相關(guān)聯(lián)的存儲器154、時(shí)鐘153、硬件156、軟件158和固件157來提供。將可理解，如本文中所使用的，處理器152能夠但不一定需要包括一個(gè)或更多個(gè)微處理器、嵌入式處理器、控制器、專用集成電路(ASIC)、數(shù)字信號處理器(DSP)及其他。術(shù)語處理器意在描述由系統(tǒng)而非專用硬件實(shí)現(xiàn)的功能。此外，如本文所使用的，術(shù)語“存儲器”是指任何類型的計(jì)算機(jī)存儲介質(zhì)，包括與移動(dòng)站相關(guān)聯(lián)的長期、短期、或其他存儲器，而并不被限定于任何特定類型的存儲器或特定數(shù)目的存儲器、或其上存儲記憶的介質(zhì)的類型。移動(dòng)站100還包括與移動(dòng)站控制150通信的用戶接口 160，例如，移動(dòng)站控制150 接受數(shù)據(jù)并控制用戶接口 160。用戶接口 160包括顯示位置信息以及控制菜單的顯示器162以及鍵區(qū)164或者用戶能通過其向移動(dòng)站100中輸入信息的其他輸入設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施例中，鍵區(qū)164可被整合到顯示器162中，諸如觸摸屏顯示器。用戶接口 160還可包括例如話筒和揚(yáng)聲器，例如當(dāng)移動(dòng)站100是蜂窩電話時(shí)。本文中所描述的方法體系取決于應(yīng)用可藉由各種手段來實(shí)現(xiàn)。例如，這些方法體系可在硬件156、固件157、軟件158、或其任何組合中實(shí)現(xiàn)。對于硬件實(shí)現(xiàn)，這些處理單元可以在一個(gè)或更多個(gè)專用集成電路(ASIC)、數(shù)字信號處理器(DSP)、數(shù)字信號處理器件 (DSPD)、可編程邏輯器件(PLD)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、處理器、控制器、微控制器、微處理器、電子器件、設(shè)計(jì)成執(zhí)行本文中所描述功能的其他電子單元、或其組合內(nèi)實(shí)現(xiàn)。對于固件和/或軟件實(shí)現(xiàn)，這些方法體系可用執(zhí)行本文中描述的功能的模塊(例如，規(guī)程、函數(shù)等等)來實(shí)現(xiàn)。任何有形地實(shí)施指令的機(jī)器可讀介質(zhì)可被用來實(shí)現(xiàn)本文所述的方法體系。例如，軟件代碼可被存儲在存儲器154中并由處理器152執(zhí)行。存儲器可以實(shí)現(xiàn)在處理單元內(nèi)部或處理單元外部。如本文所使用的，術(shù)語“存儲器”是指任何類型的長期、短期、易失性、非易失性、或其他存儲器，而并不被限定于任何特定類型的存儲器或特定數(shù)目的存儲器、或其上存儲記憶的介質(zhì)的類型。如果在固件和/或軟件中實(shí)現(xiàn)，則各功能可作為一條或更多條指令或代碼存儲在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上。示例包括編碼有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)和編碼有計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包括物理計(jì)算機(jī)存儲介質(zhì)。存儲介質(zhì)可以是能被計(jì)算機(jī)訪問的任何可用介質(zhì)。作為示例而非限定，這類計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可包括RAM、ROM、EEPROM、 CD-ROM或其它光盤存儲、磁盤存儲或其它磁存儲設(shè)備、或能被用來存儲指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式的合需程序代碼且能被計(jì)算機(jī)訪問的任何其它介質(zhì)；如本文所用的碟和盤包括壓縮盤 (CD)、激光盤、光盤、數(shù)字多功能盤(DVD)、軟碟和藍(lán)光盤，其中碟常常磁學(xué)地再現(xiàn)數(shù)據(jù)，而盤用激光光學(xué)地再現(xiàn)數(shù)據(jù)。上述的組合也應(yīng)被包括在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的范圍內(nèi)。圖9是示出使用地球磁場確定粗略位置鎖定以及使用該粗略位置鎖定來輔助搜索衛(wèi)星的方法的流程圖，其中使用粗略位置鎖定來輔助搜索衛(wèi)星例如是通過確定當(dāng)前種子位置是否仍有用/ 一致，且若不是，則使用粗略位置作為種子位置并且基于該粗略位置的不定性擴(kuò)大搜索窗來進(jìn)行的。如圖9中所圖解的，移動(dòng)站100使用磁力計(jì)數(shù)據(jù)來確定地球磁場的至少一個(gè)特征的值(202)并使用該分量的值來確定該移動(dòng)站的近似緯度(204)。作為示例，可使用磁場的傾角或垂直強(qiáng)度?？墒褂靡苿?dòng)站100的磁力計(jì)120參考本地垂線方向來確定地球磁場的傾角或垂直強(qiáng)度?？墒褂弥T如圖8中解說的作為傾斜儀工作的加速計(jì)130等的垂線傳感器來確定本地垂線方向，圖10圖解了定位成關(guān)于標(biāo)示為“重力”的本地垂線處在任意性向下位置的磁力計(jì)120和加速計(jì)130的共同參考系300。如圖10中解說的，磁力計(jì)120和加速計(jì)130的三個(gè)靈敏軸彼此對準(zhǔn)。然而，應(yīng)當(dāng)理解，磁力計(jì)120和加速計(jì)的軸不一定需要對準(zhǔn)，但是對這些軸關(guān)于彼此的定向的知曉程度應(yīng)達(dá)細(xì)于度(° )的準(zhǔn)確程度。圖11是圖解使用磁力計(jì)120和加速計(jì)130來確定地球磁場的至少一個(gè)特征的值 (圖9的框202)以及使用此特征的值來確定移動(dòng)站的近似緯度(圖9的框204)的框圖 400。如以上所討論的，應(yīng)當(dāng)理解，框圖400中所描述的特征可在硬件、固件或軟件或其某種組合中實(shí)現(xiàn)。如圖11中所示的，磁力計(jì)120和加速計(jì)130各自提供標(biāo)示為X分量、Y分量和 Z分量的三個(gè)分量的測量。來自磁力計(jì)120和加速計(jì)130的測量可以用例如10與20Hz之間的速率作出。若有需要，則能對所有測量應(yīng)用0. 2秒量級上的短積分，以濾除一些測量噪聲，如積分元件402所解說的。積分元件402產(chǎn)生來自磁力計(jì)120的三個(gè)磁場數(shù)據(jù)值(Bx、 By和Bz)以及來自加速計(jì)130的三個(gè)加速數(shù)據(jù)值(Gx、Gy和Gz)。可使用例如以下點(diǎn)積公式來從這六個(gè)測得數(shù)據(jù)值提取傾度i的瞬時(shí)值。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括使用移動(dòng)站處理器基于由移動(dòng)站測量的地球磁場的至少一個(gè)特征來確定所述移動(dòng)站的近似緯度；使用所述移動(dòng)站處理器來確定所述移動(dòng)站的近似經(jīng)度；以及存儲所述近似緯度和所述近似經(jīng)度并且使用所述近似緯度和所述近似經(jīng)度在為位置鎖定搜索和捕獲衛(wèi)星信號期間搜索衛(wèi)星定位系統(tǒng)(SPS)中對所述移動(dòng)站可見的衛(wèi)星。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用所述近似緯度和所述近似經(jīng)度在為位置鎖定搜索和捕獲衛(wèi)星信號期間搜索衛(wèi)星定位系統(tǒng)(SPS)中對所述移動(dòng)站可見的衛(wèi)星包括通過將所述近似緯度和所述近似經(jīng)度比對所述移動(dòng)站的上次位置鎖定來確定是否要使用所述上次位置鎖定作為用于搜索衛(wèi)星的種子位置。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用所述近似緯度和所述近似經(jīng)度在為位置鎖定搜索和捕獲衛(wèi)星信號期間搜索衛(wèi)星定位系統(tǒng)(SPS)中對所述移動(dòng)站可見的衛(wèi)星包括使用所述近似緯度和所述近似經(jīng)度作為用于搜索衛(wèi)星的種子位置。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，地球磁場的所述至少一個(gè)特征是從傾角和垂直強(qiáng)度中選擇的。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用移動(dòng)站處理器基于由移動(dòng)站測量的地球磁場的至少一個(gè)特征來確定所述移動(dòng)站的近似緯度包括從所述移動(dòng)站內(nèi)的三維磁力計(jì)采集數(shù)據(jù)；使用所述移動(dòng)站處理器基于從所述三維磁力計(jì)采集的數(shù)據(jù)來確定地球磁場的所述至少一個(gè)特征的值；以及將所述至少一個(gè)特征的所述值轉(zhuǎn)換成近似緯度。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，使用由移動(dòng)站測量的地球磁場的至少一個(gè)特征來確定所述移動(dòng)站的近似緯度還包括采集本地垂線數(shù)據(jù)；以及將所述本地垂線數(shù)據(jù)連同從所述三維磁力計(jì)采集的數(shù)據(jù)使用來確定地球磁場的所述至少一個(gè)特征的所述值。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，使用由移動(dòng)站測量的地球磁場的至少一個(gè)特征來確定所述移動(dòng)站的近似緯度包括從所述移動(dòng)站內(nèi)的三維加速計(jì)采集數(shù)據(jù)，所述三維加速計(jì)關(guān)于所述三維磁力計(jì)具有已知定向；以及將從所述三維加速計(jì)采集的數(shù)據(jù)連同從所述三維磁力計(jì)采集的數(shù)據(jù)使用來確定地球磁場的所述至少一個(gè)特征的所述值。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，還包括過濾從所述三維加速計(jì)采集的數(shù)據(jù)以及過濾所述從所述三維磁力計(jì)采集的數(shù)據(jù)，并且使用經(jīng)過濾的從所述三維加速計(jì)采集的數(shù)據(jù)和經(jīng)過濾的從所述三維磁力計(jì)采集的數(shù)據(jù)來確定地球磁場的所述至少一個(gè)特征的所述值。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，將從所述三維加速計(jì)采集的數(shù)據(jù)連同從所述三維磁力計(jì)采集的數(shù)據(jù)使用來確定地球磁場的所述至少一個(gè)特征的所述值包括使用所述移動(dòng)站處理器基于從所述三維磁力計(jì)采集的數(shù)據(jù)連同從所述三維加速計(jì)采集的數(shù)據(jù)來生成地球磁場的所述至少一個(gè)特征的瞬時(shí)值；以及對所述瞬時(shí)值取平均以產(chǎn)生地球磁場的所述至少一個(gè)特征的所述值。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，還包括 檢測從所述三維加速計(jì)采集的數(shù)據(jù)中的加速度擾動(dòng)； 檢測從所述三維磁力計(jì)采集的數(shù)據(jù)中的磁擾動(dòng)；以及當(dāng)所檢測出的加速度擾動(dòng)和所檢測出的磁擾動(dòng)中的至少一者在范圍之外時(shí)，阻止從所述三維加速計(jì)采集的數(shù)據(jù)和從所述三維磁力計(jì)采集的數(shù)據(jù)被用于確定地球磁場的所述至少一個(gè)特征的所述值。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用所述移動(dòng)站處理器來確定所述移動(dòng)站的近似經(jīng)度是基于本地時(shí)區(qū)與參考時(shí)區(qū)之間的時(shí)差，并且包括存儲來自所述參考時(shí)區(qū)的經(jīng)度； 確定所述本地時(shí)區(qū)與所述參考時(shí)區(qū)之間的所述時(shí)差； 將所述時(shí)差轉(zhuǎn)換成經(jīng)度差；以及使用所述經(jīng)度差和來自所述參考時(shí)區(qū)的所述經(jīng)度來確定所述移動(dòng)站的所述近似經(jīng)度。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，確定所述本地時(shí)區(qū)與所述參考時(shí)區(qū)之間的所述時(shí)差包括確定所述本地時(shí)區(qū)與所述參考時(shí)區(qū)之間的時(shí)區(qū)數(shù)。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，確定所述本地時(shí)區(qū)與所述參考時(shí)區(qū)之間的所述時(shí)差包括演算所述本地時(shí)區(qū)處的時(shí)間與所述參考時(shí)區(qū)處的時(shí)間之差。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用所述移動(dòng)站處理器來確定所述移動(dòng)站的近似經(jīng)度是基于接收到的區(qū)域代碼或國家代碼信號。
15.一種移動(dòng)站，包括 三維磁力計(jì)；三維加速計(jì)； 衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)；處理器，其被連接成接收來自所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)的數(shù)據(jù)、來自所述三維磁力計(jì)的數(shù)據(jù)和來自所述三維加速計(jì)的數(shù)據(jù)； 連接至所述處理器的存儲器；以及保持在所述存儲器中并在所述處理器中運(yùn)行的軟件，其使用所述來自三維磁力計(jì)的數(shù)據(jù)和所述來自三維加速計(jì)的數(shù)據(jù)來確定地球磁場的至少一個(gè)特征的值，并使用地球磁場的所述至少一個(gè)特征的所述值來確定近似緯度，以及使用所述近似緯度在為位置鎖定搜索和捕獲衛(wèi)星信號期間搜索衛(wèi)星定位系統(tǒng)(SPS)中對所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)可見的衛(wèi)星。
16.如權(quán)利要求15所述的移動(dòng)站，其特征在于，還包括接收外來本地時(shí)間信號的接收機(jī)，其中保持在所述存儲器中并在所述處理器中運(yùn)行的軟件使所述處理器確定從所述外來本地時(shí)間信號獲得的本地時(shí)區(qū)與參考時(shí)區(qū)之間的時(shí)差，使用所述時(shí)差來確定近似經(jīng)度，以及使用所述近似經(jīng)度來確定所述移動(dòng)站的位置鎖定。
17.如權(quán)利要求16所述的移動(dòng)站，其特征在于，來自所述參考時(shí)區(qū)的經(jīng)度被存儲在所述存儲器中，所述保持在存儲器中并在處理器中運(yùn)行的軟件使所述處理器將所述時(shí)差轉(zhuǎn)換成經(jīng)度差，以及將所述經(jīng)度差與所述所存儲的經(jīng)度相組合以確定所述近似經(jīng)度。
18.如權(quán)利要求16所述的移動(dòng)站，其特征在于，所述保持在存儲器中并在處理器中運(yùn)行的軟件使所述處理器通過確定所述本地時(shí)區(qū)與所述參考時(shí)區(qū)之間的時(shí)區(qū)數(shù)和演算所述本地時(shí)區(qū)處的時(shí)間與所述參考時(shí)區(qū)處的時(shí)間之差這兩者中的至少一者來確定從所述外來本地時(shí)間信號獲得的所述本地時(shí)區(qū)與所述參考時(shí)區(qū)之間的所述時(shí)間差。
19.如權(quán)利要求15所述的移動(dòng)站，其特征在于，還包括接收外來區(qū)域代碼或國家代碼信號的接收機(jī)，其中所述保持在存儲器中并在處理器中運(yùn)行的軟件使所述處理器基于所述區(qū)域代碼或國家代碼信號來確定近似經(jīng)度。
20.如權(quán)利要求15所述的移動(dòng)站，其特征在于，地球磁場的所述至少一個(gè)特征是從傾角和垂直強(qiáng)度中選擇的。
21.如權(quán)利要求15所述的移動(dòng)站，其特征在于，還包括在所述處理器確定地球磁場的所述至少一個(gè)特征的值之前過濾所述來自三維加速計(jì)的數(shù)據(jù)的第一過濾器和過濾所述來自三維磁力計(jì)的數(shù)據(jù)的第二過濾器。
22.如權(quán)利要求21所述的移動(dòng)站，其特征在于，所述保持在存儲器中并在處理器中運(yùn)行的軟件使所述處理器成為所述第一過濾器和所述第二過濾器。
23.如權(quán)利要求15所述的移動(dòng)站，其特征在于，所述處理器通過生成地球磁場的所述至少一個(gè)特征的瞬時(shí)值并過濾所述瞬時(shí)值以產(chǎn)生地球磁場的所述至少一個(gè)特征的所述值來確定地球磁場的所述至少一個(gè)特征的所述值。
24.如權(quán)利要求15所述的移動(dòng)站，其特征在于，保持在所述存儲器中并在所述處理器中運(yùn)行的軟件使所述處理器檢測所述來自三維加速計(jì)的數(shù)據(jù)中的加速度擾動(dòng)，以及檢測所述來自三維磁力計(jì)的數(shù)據(jù)中的磁擾動(dòng)，以及當(dāng)所檢測出的加速度擾動(dòng)和所檢測出的磁擾動(dòng)中的至少一者在范圍之外時(shí)，阻止所述來自三維加速計(jì)的數(shù)據(jù)和所述來自三維磁力計(jì)的數(shù)據(jù)被用于確定地球磁場的所述至少一個(gè)特征的值。
25.如權(quán)利要求15所述的移動(dòng)站，其特征在于，保持在所述存儲器中并在所述處理器中運(yùn)行的軟件使所述處理器使用所述近似緯度在為位置鎖定搜索和捕獲衛(wèi)星信號期間搜索衛(wèi)星定位系統(tǒng)(SPS)中對所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)可見的衛(wèi)星包括在所述處理器中運(yùn)行的軟件使所述處理器通過將所述近似緯度比對所述移動(dòng)站的上次位置鎖定來確定是否使用所述上次位置鎖定作為用于搜索衛(wèi)星的種子位置。
26.如權(quán)利要求15所述的移動(dòng)站，其特征在于，保持在所述存儲器中并在所述處理器中運(yùn)行的軟件使所述處理器使用所述近似緯度在為位置鎖定搜索和捕獲衛(wèi)星信號期間搜索衛(wèi)星定位系統(tǒng)(SPS)中對所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)可見的衛(wèi)星包括在所述處理器中運(yùn)行的軟件使所述處理器使用所述近似緯度作為用于搜索衛(wèi)星的種子位置。
27.一種移動(dòng)站，包括用于測量地球磁場的至少一個(gè)特征的裝置；用于使用所測得的地球磁場的至少一個(gè)特征來確定所述移動(dòng)站的近似緯度的裝置；用于確定所述移動(dòng)站的近似經(jīng)度的裝置；以及用于使用所述近似緯度和所述近似經(jīng)度在為位置鎖定搜索和捕獲衛(wèi)星信號期間搜索衛(wèi)星定位系統(tǒng)(SPS)中對所述移動(dòng)站可見的衛(wèi)星的裝置。
28.如權(quán)利要求27所述的移動(dòng)站，其特征在于，所述用于測量地球磁場的至少一個(gè)特征的裝置包括三維磁力計(jì)和關(guān)于所述三維磁力計(jì)具有已知定向的三維加速計(jì)，以及接收來自所述三維磁力計(jì)和所述三維加速計(jì)的數(shù)據(jù)并演算地球磁場的所述至少一個(gè)特征的值的處理器。
29.如權(quán)利要求28所述的移動(dòng)站，其特征在于，還包括用于濾除金屬塊體對所述三維磁力計(jì)的擾動(dòng)影響以及運(yùn)動(dòng)對所述三維加速計(jì)的擾動(dòng)影響的裝置。
30.如權(quán)利要求28所述的移動(dòng)站，其特征在于，還包括用于檢測加速度擾動(dòng)的裝置；用于檢測磁擾動(dòng)的裝置；以及用于在所檢測出的加速度擾動(dòng)和所檢測出的磁擾動(dòng)中的至少一者在范圍之外時(shí)阻止所述來自三維加速計(jì)的數(shù)據(jù)和所述來自三維磁力計(jì)的數(shù)據(jù)被用于演算地球磁場的所述至少一個(gè)特征的值的裝置。
31.如權(quán)利要求27所述的移動(dòng)站，其特征在于，所述用于使用所測得的地球磁場的至少一個(gè)特征來確定所述移動(dòng)站的近似緯度的裝置包括將所測得的地球磁場的至少一個(gè)特征轉(zhuǎn)換成近似緯度的處理器。
32.如權(quán)利要求27所述的移動(dòng)站，其特征在于，所述用于確定移動(dòng)站的近似經(jīng)度的裝置包括接收本地時(shí)間信號的時(shí)鐘接收機(jī)；存儲來自參考時(shí)區(qū)的經(jīng)度的存儲器；和耦合至所述存儲器和所述時(shí)鐘接收機(jī)的處理器，所述處理器確定從由所述時(shí)鐘接收機(jī)接收的所述本地時(shí)間信號確定的本地時(shí)區(qū)與所述參考時(shí)區(qū)之間的時(shí)差；所述處理器將所述時(shí)差轉(zhuǎn)換成經(jīng)度差；以及將所述經(jīng)度差與來自所述參考時(shí)區(qū)的所述經(jīng)度相組合以確定所述近似經(jīng)度。
33.如權(quán)利要求27所述的移動(dòng)站，其特征在于，所述用于確定移動(dòng)站的近似經(jīng)度的裝置包括用于接收區(qū)域代碼或國家代碼信號的接收機(jī)和耦合至所述接收機(jī)的處理器，所述處理器基于所述接收機(jī)接收到的所述區(qū)域代碼或國家代碼信號來確定所述近似經(jīng)度。
34.如權(quán)利要求27所述的移動(dòng)站，其特征在于，地球磁場的所述至少一個(gè)特征是從傾角和垂直強(qiáng)度中選擇的。
35.如權(quán)利要求27所述的移動(dòng)站，其特征在于，所述用于使用近似緯度和近似經(jīng)度在為位置鎖定搜索和捕獲衛(wèi)星信號期間搜索衛(wèi)星定位系統(tǒng)(SPS)中對所述移動(dòng)站可見的衛(wèi)星的裝置通過將所述近似緯度和所述近似經(jīng)度比對所述移動(dòng)站的上次位置鎖定來確定是否使用所述上次位置鎖定作為用于搜索衛(wèi)星的種子位置。
36.如權(quán)利要求27所述的移動(dòng)站，其特征在于，所述用于使用近似緯度和近似經(jīng)度在為位置鎖定搜索和捕獲衛(wèi)星信號期間搜索衛(wèi)星定位系統(tǒng)(SPS)中對所述移動(dòng)站可見的衛(wèi)星的裝置使用所述近似緯度和所述近似經(jīng)度作為用于搜索衛(wèi)星的種子位置。
37.一種包括存儲在其上的程序代碼的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，包括用于使用以本地垂線方向?yàn)閰⒄盏拇帕τ?jì)數(shù)據(jù)來確定地球磁場的至少一個(gè)特征的值的程序代碼；用于使用地球磁場的所述至少一個(gè)特征的所述值來確定移動(dòng)站的近似緯度的程序代碼；以及用于使用所述近似緯度在為位置鎖定搜索和捕獲衛(wèi)星信號期間搜索衛(wèi)星定位系統(tǒng) (SPS)中對所述移動(dòng)站可見的衛(wèi)星的程序代碼。
38.如權(quán)利要求37所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其特征在于，還包括用于使用本地時(shí)區(qū)與參考時(shí)區(qū)之間的時(shí)差來確定近似經(jīng)度的程序代碼。
39.如權(quán)利要求37所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其特征在于，還包括用于使用本地區(qū)域代碼或國家代碼來確定近似經(jīng)度的程序代碼。
40.如權(quán)利要求37所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其特征在于所述用于使用以本地垂線方向?yàn)閰⒄盏拇帕τ?jì)數(shù)據(jù)來確定地球磁場的至少一個(gè)特征的值的程序代碼包括用于使用磁力計(jì)數(shù)據(jù)和加速計(jì)數(shù)據(jù)來演算傾角和垂直強(qiáng)度中的至少一者的程序代碼。
全文摘要
一種移動(dòng)站使用地球磁場的測得特征來確定近似緯度。近似經(jīng)度也可得到確定。該移動(dòng)站使用近似緯度和近似經(jīng)度——若近似經(jīng)度得到確定——來輔助確定移動(dòng)站的位置鎖定，例如通過在衛(wèi)星信號搜索和捕獲期間確定衛(wèi)星定位系統(tǒng)(SPS)中的可見衛(wèi)星列表和/或使用近似位置作為位置計(jì)算中的種子位置。地球磁場的特征可以是例如傾度或垂直強(qiáng)度，并且可以使用來自三維磁力計(jì)和三維加速計(jì)的數(shù)據(jù)來確定?？蓪Υ艌鎏卣鞯乃矔r(shí)值取平均以減小運(yùn)動(dòng)和大金屬塊體存在的影響。
文檔編號G01S19/26GK102203553SQ200980143837
公開日2011年9月28日 申請日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月31日
發(fā)明者A·J·古姆, L·J·蓋林 申請人:高通股份有限公司