專(zhuān)利名稱(chēng)：運(yùn)動(dòng)物體定位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用定位和導(dǎo)航衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)物體定位系統(tǒng)及相應(yīng)的接收裝置。德國(guó)專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)DE4136136C1公布這樣的一種系統(tǒng)和接收裝置。
現(xiàn)已采用一種稱(chēng)為“全球定位系統(tǒng)(GPS系統(tǒng))”、由衛(wèi)星支持的方法用于運(yùn)動(dòng)物體的定位與導(dǎo)航。該法由所謂GPS衛(wèi)星以例如1.575GHz的頻率發(fā)射其軌道數(shù)據(jù)和高精度時(shí)鐘時(shí)間。GPS衛(wèi)星沿軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)其位置相對(duì)于地面上的靜止點(diǎn)不斷變化。GPS接收機(jī)測(cè)量信號(hào)從衛(wèi)星到接收機(jī)需要的時(shí)間，進(jìn)而計(jì)算出它與各個(gè)GPS衛(wèi)星的距離。因?yàn)镚PS衛(wèi)星的位置是已知的，所以能借助于4個(gè)GPS衛(wèi)星計(jì)算出地球上接收機(jī)位置的空間座標(biāo)及GPS接收機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘的誤差。但是，這樣只能達(dá)到約±100米的精度。因?yàn)檫@一精度對(duì)于許多應(yīng)用是不夠的，現(xiàn)已采用下述方法提高精度(RTCM推薦的差分GPS業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，2.1版，第4章，1994年1月3日由美國(guó)海運(yùn)業(yè)無(wú)線電技術(shù)委員會(huì)(RTCM)出版，地址655Fifteenth Street，NW，Suite 30，Washington D.C.20005，USA)，一個(gè)位置座標(biāo)精確已知的參考GPS接收機(jī)求出誤差值并送出校正數(shù)據(jù)，運(yùn)動(dòng)的GPS接收機(jī)利用接收到的校正數(shù)據(jù)來(lái)校正它所求得的GPS測(cè)量數(shù)據(jù)。RTCM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的校正數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式見(jiàn)上述文獻(xiàn)4-3和4-8頁(yè)并如下所述對(duì)應(yīng)每個(gè)GPS衛(wèi)星有各自的消息(“Message”)，其組成為一個(gè)比例因子(Scale Factor)、一個(gè)關(guān)于誤差范圍的說(shuō)明(UDRE＝用戶(hù)差分距離誤差)、相關(guān)衛(wèi)星的標(biāo)志(Satellite ID)、所謂偽距離校正值(PRC＝偽距離校正)、校驗(yàn)信號(hào)(奇偶校驗(yàn))、PRC數(shù)據(jù)的預(yù)計(jì)變化速度值(RRC＝速度-距離校正)和一個(gè)關(guān)于校正值與哪些軌道數(shù)據(jù)相關(guān)的說(shuō)明(數(shù)據(jù)出處)。各個(gè)消息不間斷地連接成一序列，該序列被轉(zhuǎn)換為字的序列，每個(gè)字由30位組成，連接時(shí)不考慮各個(gè)“消息”之間的邊界。在每一“消息”序列前設(shè)置由2個(gè)30位長(zhǎng)的字組成的序列頭，以標(biāo)示每一序列的開(kāi)始。序列頭的第一個(gè)30位字的開(kāi)始是一入口符號(hào)串(段首標(biāo)志)，其后為后繼信息類(lèi)型(Message Type)標(biāo)志、發(fā)射臺(tái)標(biāo)志(Station ID)和一個(gè)校驗(yàn)字(奇偶校驗(yàn))。序列頭的第二個(gè)30位字由以下各部組成時(shí)間信息(修改的Z計(jì)數(shù))、序列號(hào)(SequenceNumber)、關(guān)于后繼“消息”總長(zhǎng)度(幀長(zhǎng))的說(shuō)明、關(guān)于發(fā)射臺(tái)的狀況(臺(tái)的運(yùn)行狀況的說(shuō)明)和一個(gè)校驗(yàn)字(奇偶校驗(yàn))。
按照DE 4136136C1，利用無(wú)線電廣播機(jī)構(gòu)的現(xiàn)有發(fā)射臺(tái)網(wǎng)來(lái)實(shí)時(shí)地傳送校正數(shù)據(jù)。校正數(shù)據(jù)按每37位為一組插入循環(huán)傳送的無(wú)線電-數(shù)據(jù)(RDS)信號(hào)的空閑組內(nèi)，該信號(hào)組在無(wú)線電廣播節(jié)目信號(hào)內(nèi)傳送而聽(tīng)不到。因無(wú)線電數(shù)據(jù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式與上述GPS校正數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式不相匹配，需將每個(gè)序列的序列頭和后繼的“消息”按每37位為一組進(jìn)行分組，然后分配給RDS信號(hào)循環(huán)中各個(gè)空閑的RDS組。這樣的分組方式使插入到一個(gè)RDS組中的內(nèi)容是完全隨機(jī)的，不能加以標(biāo)識(shí)。只有當(dāng)每個(gè)序列的序列頭和后繼的“消息”所劃分的所有RDS組先后被無(wú)干擾地接收時(shí)，才能由這些組重新組成GPS校正數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式，也才能使用。即使僅僅丟失一個(gè)RDS組，例如在調(diào)頻接收機(jī)中干擾作用下丟失，便失去整個(gè)序列的信息，這意味著丟失該序列中全部(亦即所有相關(guān)GPS衛(wèi)星的)“消息”的校正數(shù)據(jù)。此外，由于RDS系統(tǒng)本身的容量有限，在每一RDS循環(huán)(循環(huán)時(shí)間1秒)覆蓋3個(gè)RDS組的情況下，所有GPS衛(wèi)星的校正“消息”(即一個(gè)序列)的傳送時(shí)間達(dá)幾秒鐘，這就使同時(shí)對(duì)所有GPS衛(wèi)星算得的校正值隨著傳送時(shí)刻的向后推移而越來(lái)越失去及時(shí)性。隨著諸如其它業(yè)務(wù)對(duì)RDS系統(tǒng)容量的需求，RDS系統(tǒng)中供傳送校正值用的空閑容量越來(lái)越少，數(shù)據(jù)老化問(wèn)題將相應(yīng)地加劇。
本發(fā)明的目的在于改進(jìn)上面所述的系統(tǒng)減小對(duì)傳送容量的需求、大大提高有干擾傳送條件下校正數(shù)據(jù)的可利用性以及提高所傳送的校正數(shù)據(jù)的及時(shí)性。此外本發(fā)明創(chuàng)建一個(gè)接收裝置，用以在接收端實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)。
上述目的是通過(guò)本發(fā)明的系統(tǒng)和接收裝置所具備的特征實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明的系統(tǒng)和接收裝置在結(jié)構(gòu)上的好處和進(jìn)一步改進(jìn)的可能性是通過(guò)以下技術(shù)解決方案獲得的。
下面結(jié)合附圖所示實(shí)施例對(duì)本發(fā)明加以說(shuō)明。附圖中

圖1為符合所謂“差分GPS”的現(xiàn)有定位系統(tǒng)的示意圖；圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)中發(fā)送端結(jié)構(gòu)方框圖；圖3為本發(fā)明的系統(tǒng)中接收端結(jié)構(gòu)方框圖；圖4為反復(fù)傳送的RDS信號(hào)循環(huán)的數(shù)據(jù)格式示意圖，這個(gè)循環(huán)含有用于對(duì)一個(gè)GPS衛(wèi)星進(jìn)行校正的全部數(shù)據(jù)；圖5為偶爾傳送的RDS信號(hào)循環(huán)的數(shù)據(jù)格式示意圖，這個(gè)循環(huán)含有由接收到的GPS信號(hào)導(dǎo)出的時(shí)間信息(修改的Z計(jì)數(shù))；圖6為RDS信號(hào)循環(huán)的數(shù)據(jù)格式示意圖，這個(gè)循環(huán)含有由接收到的GPS信號(hào)導(dǎo)出的數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)信息(IOD)。
由圖1可見(jiàn)，該圖示出的定位系統(tǒng)依賴(lài)于所謂GPS衛(wèi)星1至4。這些衛(wèi)星繞地球運(yùn)行，其相對(duì)于地面上靜止點(diǎn)的位置不斷改變。示出的GPS衛(wèi)星個(gè)數(shù)僅是最低數(shù)，實(shí)際上有很多的GPS衛(wèi)星繞地球運(yùn)行，它們形成一個(gè)密集的網(wǎng)。
安裝在地面8上運(yùn)動(dòng)物體5內(nèi)的GPS接收機(jī)120(圖3)可根據(jù)接收到的GPS信號(hào)11、21、31和41確定其空間座標(biāo)，但精度僅為約±100米。其誤差一部分由系統(tǒng)產(chǎn)生、另一部分由大氣干擾引起。為提高測(cè)量精度，在所謂“差分GPS”系統(tǒng)中，在位置6上設(shè)有一個(gè)位置座標(biāo)精確已知的、固定安裝的參考GPS接收和處理單元50。參考GPS接收與處理單元50由其接收到的GPS信號(hào)12、22、32和42以及已知的位置座標(biāo)不斷地計(jì)算出誤差值。由這些誤差值按標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)格式構(gòu)成校正數(shù)據(jù)7，該數(shù)據(jù)被實(shí)時(shí)地傳送給運(yùn)動(dòng)物體5的GPS接收機(jī)120。單元50由例如一臺(tái)或幾臺(tái)GPS接收機(jī)以及一臺(tái)后接的計(jì)算機(jī)組成。該計(jì)算機(jī)上的參考站軟件附帶也能輸出校正數(shù)據(jù)7。此外，單元50也可單獨(dú)由一臺(tái)GPS接收機(jī)組成，由集成的組件形成校正數(shù)據(jù)7。根據(jù)運(yùn)動(dòng)的GPS接收機(jī)120接收到的校正數(shù)據(jù)7，測(cè)得的瞬時(shí)位置座標(biāo)可校正到精度達(dá)±1米。這些校正數(shù)據(jù)的數(shù)值僅在參考GPS接收與處理單元50周?chē)囊欢ǚ秶鷥?nèi)有效。
為保證校正數(shù)據(jù)7的傳送能覆蓋其有效地域，規(guī)定本發(fā)明的系統(tǒng)在無(wú)線電廣播節(jié)目信號(hào)內(nèi)傳送校正數(shù)據(jù)7。如圖2所示，由參考GPS接收與處理單元50經(jīng)衛(wèi)星接收天線51接收的GPS信號(hào)12至42求得座標(biāo)(測(cè)量值)，但它們由于各種影響而具有誤差。通過(guò)與已知的接收天線51的精確位置座標(biāo)比較，參考GPS接收與處理單元50產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)格式的校正數(shù)據(jù)7。這些修正數(shù)據(jù)7由一后接計(jì)算機(jī)60進(jìn)行處理并輸送給無(wú)線電廣播發(fā)射機(jī)80(調(diào)頻或調(diào)幅發(fā)射機(jī))中的RDS編碼器70，RDS編碼器70以后面還要詳述的方法按規(guī)定格式將處理過(guò)的校正數(shù)據(jù)8插入RDS數(shù)據(jù)流中。如此填補(bǔ)后的RDS信號(hào)9加到無(wú)線電廣播節(jié)目信號(hào)內(nèi)由無(wú)線電廣播發(fā)射機(jī)80經(jīng)發(fā)射塔81發(fā)送，覆蓋一定的區(qū)域。
設(shè)在運(yùn)動(dòng)物體5上的無(wú)線電廣播接收機(jī)90(圖3)調(diào)諧到無(wú)線電廣播發(fā)射機(jī)80的載波頻率，通過(guò)其接收天線91在接收無(wú)線電廣播發(fā)射機(jī)80的無(wú)線電廣播節(jié)目信號(hào)時(shí)一并接收填補(bǔ)了處理過(guò)的校正數(shù)據(jù)的RDS信號(hào)9。在后接的RDS解碼器100從無(wú)線電廣播節(jié)目信號(hào)中分離出RDS信號(hào)9，加以解碼并輸送給計(jì)算機(jī)110，該計(jì)算機(jī)將處理過(guò)的校正數(shù)據(jù)8從RDS信號(hào)中分離出來(lái)，用以重新組成標(biāo)準(zhǔn)格式的校正數(shù)據(jù)7。重新組成的標(biāo)準(zhǔn)格式的校正信號(hào)7由計(jì)算機(jī)110輸送給物體5的GPS接收機(jī)120，該接收機(jī)經(jīng)衛(wèi)星接收天線119接收GPS信號(hào)11至41，由此導(dǎo)出座標(biāo)測(cè)量值。在GPS接收機(jī)120內(nèi)借助于重組的校正數(shù)據(jù)7對(duì)導(dǎo)出的座標(biāo)測(cè)量值進(jìn)行校正。經(jīng)校正的座標(biāo)值121由GPS接收機(jī)送給輸出裝置130。
在參考GPS接收與處理單元中形成的校正數(shù)據(jù)7符合前面所述標(biāo)準(zhǔn)，包含有分別對(duì)應(yīng)于每一GPS衛(wèi)星1、2、3、4的偽距離校正數(shù)據(jù)值(下面稱(chēng)為PRC數(shù)據(jù))，這些值對(duì)其計(jì)算的時(shí)刻適用。此外，在參考GPS接收與處理單元中形成的校正數(shù)據(jù)中還包含PRC數(shù)據(jù)的變動(dòng)速度值。這些變動(dòng)速度值在下面稱(chēng)為RRC數(shù)據(jù)。由PRC和RRC數(shù)據(jù)可推算出晚于PRC數(shù)據(jù)計(jì)算時(shí)刻的實(shí)際時(shí)刻上的實(shí)時(shí)PRC值，所得到的實(shí)時(shí)PRC值的精度取決于被當(dāng)作RRC數(shù)據(jù)的先前變動(dòng)速度與實(shí)際變動(dòng)速度的相符程度。
本發(fā)明利用調(diào)頻或調(diào)幅無(wú)線電廣播的無(wú)線電數(shù)據(jù)系統(tǒng)(RDS)來(lái)傳送校正數(shù)據(jù)7。該系統(tǒng)將RDS數(shù)據(jù)流調(diào)制到例如57KHz的副載波上，將之不可聞地插入調(diào)頻或調(diào)幅無(wú)線電廣播發(fā)射機(jī)節(jié)目信號(hào)的基帶。RDS數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)格式為循環(huán)傳送的數(shù)據(jù)塊序列。由圖4可見(jiàn)，一個(gè)RDS循環(huán)包含較長(zhǎng)的數(shù)據(jù)塊10、20、30和40，它們分別由一較短的校驗(yàn)字10a、20a、30a和40a互相分開(kāi)。通常4個(gè)數(shù)據(jù)塊10、20、30和40構(gòu)成一個(gè)含有37位空閑數(shù)據(jù)容量的RDS組。在討論的圖4實(shí)施例中，按照歐洲RDS標(biāo)準(zhǔn)(CENELEC)EN50067較長(zhǎng)的數(shù)據(jù)塊10和20包含節(jié)目標(biāo)識(shí)碼PI和節(jié)目類(lèi)型碼PTY。RDS組的空閑數(shù)據(jù)容量用來(lái)容納對(duì)應(yīng)一個(gè)GPS衛(wèi)星的校正數(shù)據(jù)，其中PRC數(shù)據(jù)則插入塊30，RRC數(shù)據(jù)與相關(guān)GPS衛(wèi)星的標(biāo)志(“衛(wèi)星號(hào)”)、時(shí)間標(biāo)記(“時(shí)間開(kāi)關(guān)”)、比例因子及IOD標(biāo)記(“IOD開(kāi)關(guān)”)一同插入塊40。
為了將對(duì)應(yīng)每個(gè)衛(wèi)星的PRC和RRC數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量縮減到RDS信號(hào)循環(huán)的一個(gè)組的數(shù)據(jù)容量即37位，GPS校正數(shù)據(jù)值的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式(參見(jiàn)前面所述差分GPS業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn))不傳送序列頭及校驗(yàn)字(奇偶校驗(yàn))。RTCM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的校驗(yàn)字(奇偶校驗(yàn))無(wú)疑可予刪略，因?yàn)镽DS數(shù)據(jù)格式在每?jī)蓚€(gè)較長(zhǎng)數(shù)據(jù)塊之間的較短數(shù)據(jù)塊內(nèi)已經(jīng)包含格式所固有的校驗(yàn)字。刪略序列頭意味著不再連續(xù)傳送有關(guān)計(jì)算全部衛(wèi)星的校正數(shù)據(jù)值的時(shí)刻的信息(修改的Z計(jì)數(shù))。為了既作此刪略而仍能隨時(shí)間地配置校正數(shù)據(jù)值，本發(fā)明在計(jì)算機(jī)60(圖2)中利用RRC數(shù)據(jù)倒算出前一整分時(shí)刻上的PRC數(shù)據(jù)值。這可用下面的例子加以說(shuō)明在120111時(shí)刻，Z計(jì)數(shù)的值為71(在120000時(shí)刻后的60秒加11秒)。若PRC值為+10.32m，RRC值為+0.98m/s。
則當(dāng)變動(dòng)速度(RRC值)為+0.98m/s時(shí)，倒算到時(shí)刻120100(Z計(jì)數(shù)的值為60)上的PRC值為-0.46m(+10.32m減0.98m/s×11s)。
倒算的PRC數(shù)據(jù)與RRC數(shù)據(jù)一起作為處理過(guò)的校正數(shù)據(jù)8進(jìn)行傳送。接收端的計(jì)算機(jī)110利用相關(guān)的RRC數(shù)據(jù)和計(jì)算機(jī)內(nèi)部的Z計(jì)數(shù)重新把倒算的PRC數(shù)據(jù)推算到瞬時(shí)實(shí)際值。這可用下面的例子加以說(shuō)明變動(dòng)速度(RRC值)為+0.98m/s時(shí)，推算到時(shí)刻120112(Z計(jì)數(shù)的值為72)上的PRC值為+11.30m(-0.46加0.98m/s×12s)。
為了使計(jì)算機(jī)始終能無(wú)疑問(wèn)地識(shí)別接收到的倒算PRC值適用于哪一整分鐘，在數(shù)據(jù)塊40中同時(shí)傳送前述時(shí)間標(biāo)記(0＝偶數(shù)分；1＝奇數(shù)分)。此外，計(jì)算機(jī)內(nèi)部的Z計(jì)數(shù)隨時(shí)(例如每分鐘1至2次)同時(shí)間信息(修改的Z計(jì)數(shù))同步。該時(shí)間信息按照?qǐng)D5所示方式與發(fā)射臺(tái)標(biāo)志(Station ID)一同在數(shù)據(jù)塊30和40內(nèi)偶爾被發(fā)送，而不占用圖4所示的數(shù)據(jù)塊。此外，在塊30和40中附帶發(fā)送標(biāo)志IOD(數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí))，這樣，用不同頻次向計(jì)算機(jī)110傳送該計(jì)算機(jī)所需的全部數(shù)據(jù)和標(biāo)志，以便RDS數(shù)據(jù)流中得到的各部分信息重新組成標(biāo)準(zhǔn)格式的RTCM校正信號(hào)。計(jì)算機(jī)110根據(jù)它已知的奇偶校驗(yàn)規(guī)則由接收到的各部分信息直接推導(dǎo)出標(biāo)準(zhǔn)的RTCM校正信號(hào)的奇偶校驗(yàn)字，并按標(biāo)準(zhǔn)將其插入。
將對(duì)應(yīng)每個(gè)衛(wèi)星的校正數(shù)據(jù)縮減到37位，不但能在單個(gè)RDS組(37位容量)中傳送對(duì)應(yīng)一個(gè)衛(wèi)星的全部校正數(shù)據(jù)，對(duì)9個(gè)衛(wèi)星而言，這意味著從原來(lái)的680位縮減到333(9×37位)；而且獲得了RDS數(shù)據(jù)格式與RTCM數(shù)據(jù)格式之間明確的、可重復(fù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。因此，在現(xiàn)有技術(shù)水平上，由干擾造成的一個(gè)RDS組的丟失不再意味著丟失對(duì)應(yīng)全部9個(gè)衛(wèi)星的校正數(shù)據(jù)，而只是丟失受干擾的RDS組所對(duì)應(yīng)的那個(gè)衛(wèi)星的校正數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的系統(tǒng)用這一方法可以大大提高傳送的抗干擾性。
為提高傳送的校正數(shù)據(jù)的及時(shí)性，在每次將PRC和RRC數(shù)據(jù)插入RDS組后，在計(jì)算機(jī)110中更新其余衛(wèi)星的PRC和RRC數(shù)據(jù)。這樣可使校正數(shù)據(jù)的平均壽命比現(xiàn)有技術(shù)縮短一半以上?，F(xiàn)有技術(shù)必須在同一時(shí)刻計(jì)算對(duì)應(yīng)全部衛(wèi)星的校正數(shù)據(jù)，而且由于分組插入RDS數(shù)據(jù)流，肯定不可能即時(shí)傳送出去。
提高數(shù)據(jù)及時(shí)性的另一可能方法是與變動(dòng)速度(RRC)變化較大的PRC數(shù)據(jù)相比，其變動(dòng)速度(RRC)保持相同或近似相同的那些PRC數(shù)據(jù)以較小的優(yōu)先權(quán)插入RDS數(shù)據(jù)流。這樣，通過(guò)較快地用實(shí)時(shí)RRC值來(lái)更新誤差較大的先前RRC值，進(jìn)一步提高了位置校正的精度。為在選擇衛(wèi)星數(shù)據(jù)時(shí)實(shí)施上述這種優(yōu)先權(quán)控制，在例如20秒的時(shí)間段內(nèi)對(duì)每一衛(wèi)星至少作兩次預(yù)測(cè)。一次預(yù)測(cè)以實(shí)時(shí)PRC和RRC值為依據(jù)，另一次預(yù)測(cè)以先前發(fā)送的PRC和RRC值為依據(jù)。多次預(yù)測(cè)中的偏差表示校正誤差，該誤差對(duì)于各個(gè)衛(wèi)星可能是不同大小的，因此用這一誤差的大小作為決定優(yōu)先權(quán)的判據(jù)。
權(quán)利要求
1.利用定位和導(dǎo)航衛(wèi)星(GPS衛(wèi)星1、2、3、4)的運(yùn)動(dòng)物體(5)定位系統(tǒng)，衛(wèi)星不斷地改變其相對(duì)于地面上靜止點(diǎn)的位置并發(fā)送GPS信號(hào)(11、21，31，41)，這些信號(hào)能使安裝在運(yùn)動(dòng)物體(5)上的GPS接收機(jī)(120)確定其瞬時(shí)位置座標(biāo)，系統(tǒng)具有-至少一臺(tái)供參考用的其精確位置座標(biāo)已知的GPS接收和處理單元(50)，該單元由不斷接收到的GPS信號(hào)(12，22，32，42)和其位置(6)的已知位置座標(biāo)連續(xù)不斷地計(jì)算出誤差值，并由此產(chǎn)生校正數(shù)據(jù)(7)，校正數(shù)據(jù)(7)包含有-適用于其計(jì)算時(shí)刻的偽距離校正值(PRC數(shù)據(jù))以及-反映PRC數(shù)據(jù)瞬時(shí)變動(dòng)速度的值(RRC數(shù)據(jù))；-至少一臺(tái)帶有RDS編碼器(70)的無(wú)線電廣播發(fā)射機(jī)(80)，把產(chǎn)生的校正數(shù)據(jù)(7)作為插入其節(jié)目信號(hào)中的無(wú)線電數(shù)據(jù)系統(tǒng)信號(hào)(RDS信號(hào))的數(shù)據(jù)發(fā)送出去；-一臺(tái)設(shè)置在運(yùn)動(dòng)物體(5)上帶有RDS解碼器(100)的無(wú)線電廣播接收機(jī)(90)，它用于接收帶有校正數(shù)據(jù)(7)的RDS信號(hào)并進(jìn)行解碼；以及-一臺(tái)計(jì)算機(jī)(110)，用來(lái)從解碼后的RDS信號(hào)中分離出校正數(shù)據(jù)(7)，并將校正數(shù)據(jù)(7)饋入安裝在運(yùn)動(dòng)物體(5)上的GPS接收機(jī)(120)，該接收機(jī)根據(jù)分離出的校正值校正其測(cè)量結(jié)果，其特征是a)GPS接收與處理單元(50)后接一計(jì)算裝置(60)，該裝置-利用相應(yīng)的變動(dòng)速度值(RRC數(shù)據(jù))把某一時(shí)刻算出的PRC數(shù)據(jù)倒算成前一整分時(shí)刻上的PRC數(shù)據(jù)值，并且-對(duì)每一GPS衛(wèi)星，把倒算的PRC數(shù)據(jù)連同相應(yīng)的RRC數(shù)據(jù)和相關(guān)衛(wèi)星的標(biāo)志插入RDS信號(hào)循環(huán)的單個(gè)RDS組中，并刪除GPS校正信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)格式中的一序列頭；b)在無(wú)線電廣播接收機(jī)(90)的RDS解碼器(100)后接的計(jì)算機(jī)(110)中，利用相應(yīng)的變動(dòng)速度值(RRC數(shù)據(jù))和計(jì)算機(jī)內(nèi)部生成的時(shí)間信息(內(nèi)部Z計(jì)數(shù))從對(duì)應(yīng)每個(gè)GPS衛(wèi)星的倒算PRC數(shù)據(jù)推算出實(shí)際時(shí)刻上的PRC數(shù)據(jù)值，并且c)在計(jì)算機(jī)(110)中用校驗(yàn)字和不斷的時(shí)間信息再建未予傳送的序列頭，并將它與對(duì)應(yīng)每個(gè)衛(wèi)星的推算PRC數(shù)據(jù)和相應(yīng)的RRC數(shù)據(jù)一起組成校正數(shù)據(jù)(7)的標(biāo)準(zhǔn)格式。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征是每次把對(duì)應(yīng)一個(gè)GPS衛(wèi)星的處理過(guò)校正數(shù)據(jù)(8)插入RDS信號(hào)循環(huán)后更新所有衛(wèi)星的PRC和RRC數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征是計(jì)算裝置(60)偶爾把由接收到的GPS信號(hào)導(dǎo)出的時(shí)間信息插入RDS循環(huán)的一個(gè)組中，該時(shí)間信息被計(jì)算機(jī)(110)用來(lái)對(duì)其內(nèi)部生成的時(shí)間信息(內(nèi)部Z計(jì)數(shù))進(jìn)行同步。
4.如權(quán)利要求1至3中任何一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征是計(jì)算裝置(60)偶爾把由接收到的GPS信號(hào)導(dǎo)出的數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)信息(IOD)插入RDS信號(hào)循環(huán)的一個(gè)組中，該信息被計(jì)算機(jī)(110)用來(lái)重建標(biāo)準(zhǔn)格式的校正數(shù)據(jù)(7)。
5.如權(quán)利要求1至4中任何一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征是計(jì)算裝置(60)不斷地對(duì)每一GPS衛(wèi)星確定先前作為RRC數(shù)據(jù)傳送的變動(dòng)速度與實(shí)時(shí)變動(dòng)速度值的相符程度，并且，計(jì)算裝置(60)按照優(yōu)先權(quán)控制原理把實(shí)時(shí)變動(dòng)速度相符程度較差的衛(wèi)星相應(yīng)的校正數(shù)據(jù)優(yōu)先于變動(dòng)速度相符程度較好的衛(wèi)星所對(duì)應(yīng)的校正數(shù)據(jù)插入RDS信號(hào)循環(huán)。
6.用于借助定位和導(dǎo)航衛(wèi)星(GPS衛(wèi)星)對(duì)運(yùn)動(dòng)物體(5)定位的接收裝置，衛(wèi)星不斷地改變其相對(duì)于地面上靜止點(diǎn)的位置并發(fā)送GPS信號(hào)，該信號(hào)能使安裝在運(yùn)動(dòng)物體(5)上的GPS接收機(jī)(120)確定其瞬時(shí)位置和高度座標(biāo)，設(shè)置的接收裝置用于接收校正數(shù)據(jù)，校正數(shù)據(jù)由適用于其計(jì)算時(shí)刻的偽距離校正值(PRC數(shù)據(jù))及反映PRC數(shù)據(jù)的變動(dòng)速度的值(RRC數(shù)據(jù))組成，校正數(shù)據(jù)作為插入無(wú)線電廣播節(jié)目信號(hào)中的無(wú)線電數(shù)據(jù)系統(tǒng)信號(hào)(RDS信號(hào))的數(shù)據(jù)被發(fā)送，接收裝置具有-一個(gè)裝置(90，100)，用于不斷地接收帶有校正數(shù)據(jù)的RDS信號(hào)并進(jìn)行解碼；以及-一臺(tái)計(jì)算機(jī)(110)，用來(lái)從解碼后的RDS信號(hào)中分離出校正數(shù)據(jù)，并把校正數(shù)據(jù)饋入安裝在運(yùn)動(dòng)物體(5)上的GPS接收機(jī)(120)，該接收機(jī)根據(jù)分離出的校正數(shù)據(jù)校正其測(cè)量結(jié)果。其特征是由于處理過(guò)的校正數(shù)據(jù)(8)中已將在某一時(shí)刻算得的PRC數(shù)據(jù)借助于相應(yīng)的變動(dòng)速度值(RRC數(shù)據(jù))倒算成前一整分時(shí)刻上的PRC數(shù)據(jù)值，為充分利用校正數(shù)據(jù)(8)計(jì)算機(jī)(110)完成以下工作a)利用相應(yīng)的變動(dòng)速度值(RRC數(shù)據(jù))和計(jì)算機(jī)內(nèi)部生成的時(shí)間信息(內(nèi)部Z計(jì)數(shù))，把對(duì)應(yīng)每個(gè)GPS衛(wèi)星的倒算PRC數(shù)據(jù)推算成實(shí)際時(shí)刻上的PRC數(shù)據(jù)值，b)用校驗(yàn)字和不斷的時(shí)間信息重建未予傳送的、標(biāo)準(zhǔn)的校正數(shù)據(jù)格式中規(guī)定的序列頭，并將它與對(duì)應(yīng)每個(gè)GPS衛(wèi)星的推算PRC數(shù)據(jù)和相應(yīng)RRC數(shù)據(jù)一起組成標(biāo)準(zhǔn)的校正數(shù)據(jù)格式。
7.如權(quán)利要求6所述的接收裝置，其特征是偶爾插入RDS信號(hào)循環(huán)的一個(gè)組中的、從接收到的GPS信號(hào)導(dǎo)出的時(shí)間信息被計(jì)算機(jī)(110)用來(lái)使其內(nèi)部生成的時(shí)間信息(內(nèi)部Z計(jì)數(shù))同步。
8.如權(quán)利要求6或7所述的接收裝置，其特征是偶爾插入RDS信號(hào)循環(huán)的一個(gè)組中的、從接收到的GPS信號(hào)導(dǎo)出的數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)信息(IOD)被計(jì)算機(jī)(110)用來(lái)重建標(biāo)準(zhǔn)的校正數(shù)據(jù)(7)。
全文摘要
為減少差分GPS系統(tǒng)中校正數(shù)據(jù)所需的傳送容量,大大提高傳送過(guò)程中產(chǎn)生錯(cuò)誤的情況下校正數(shù)據(jù)的可利用性,并提高傳送的校正數(shù)據(jù)的及時(shí)性,由參考GPS接收機(jī)(50)不斷接收的GPS信號(hào)(12,22,32,42)和其位置(6)的已知坐標(biāo)不斷地計(jì)算出誤差值并由此產(chǎn)生校正值(7)。本發(fā)明設(shè)置一個(gè)計(jì)算裝置(60),它將在某一時(shí)刻計(jì)算出的校正值倒算成前一個(gè)整分時(shí)刻上的值。經(jīng)計(jì)算裝置處理過(guò)的校正值(8)由至少一個(gè)無(wú)線電廣播發(fā)射臺(tái)(80)作為插入其節(jié)目信號(hào)中的無(wú)線電廣播數(shù)據(jù)信號(hào)(RDS信號(hào))的數(shù)據(jù)加以發(fā)送。在用一攜帶的GPS接收機(jī)(120)測(cè)定其位置坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)物體(5)上設(shè)置一個(gè)無(wú)線電廣播接收機(jī)(90),它后接RDS解碼器(100)和計(jì)算機(jī)(110)接收機(jī)和解碼器用來(lái)對(duì)帶有處理過(guò)的校正數(shù)據(jù)(8)的RDS信號(hào)進(jìn)行接收和解碼,計(jì)算機(jī)(110)用來(lái)從已解碼的RDS信號(hào)中分離出校正數(shù)據(jù)(7)并將之推算成實(shí)際時(shí)刻上的值。此外,該計(jì)算機(jī)還重建符合RTCM標(biāo)準(zhǔn)的校正信號(hào)(7)。重建的標(biāo)準(zhǔn)校正數(shù)據(jù)饋入攜帶的GPS接收機(jī),由其根據(jù)重建的校正數(shù)據(jù)(7)校正測(cè)量結(jié)果。
文檔編號(hào)G01S5/14GK1189892SQ96195205
公開(kāi)日1998年8月5日 申請(qǐng)日期1996年8月31日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月1日
發(fā)明者沃爾夫?qū)ざ鞲駹柮窢? 沃爾特·林德斯特羅伊特, 保羅·拉芬, 斯特凡·桑德曼, 古恩特·舒馬克 申請(qǐng)人:蒂爾馬·克恩勒