Беспроводная система передачи локальных сообщений и способ определения местоположения навигационного приемника в пределах беспроводной системы передачи локальных сообщений

Изобретение относится к беспроводной системе передачи локальных сообщений и предназначено для обеспечения централизованного управления передатчиками, что позволяет сместить сложность аппаратно-программного обеспечения с множества передатчиков на центральное оборудование. Беспроводная система передачи локальных сообщений содержит передатчик и приемник, причем передатчик передает локальное сообщение на приемник, причем приемник является навигационным приемником, выполненным для приема и обработки навигационных сообщений со спутников глобальной системы спутниковой навигации на заданной несущей частоте, каждый из спутников передает навигационные сообщения с индивидуальным для спутника PRN-кодом, передатчик выполнен для передачи локального сообщения в сигнале локального сообщения на заданной несущей частоте с локальным PRN-кодом, который не используется спутником глобальной системы спутниковой навигации, и приемник, кроме того, выполнен для приема локального PRN-кода и обработки сигнала локального сообщения. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил., 6 табл.

 

Область техники

Настоящее изобретение относится к беспроводной системе передачи локальных сообщений, имеющей по меньшей мере один передатчик и по меньшей мере один приемник, причем по меньшей мере один передатчик передает локальное сообщений по меньшей мере на один приемник. Кроме того, изобретение относится к способу определения местоположения навигационного приемника в пределах беспроводной системы передачи локальных сообщений. Изобретение также относится к навигационному приемнику, приспособленному к реализации этого способа.

Прежде всего, изобретение относится к способу того, как обеспечить локализацию, а также другую релевантную информацию на стандартных, широко используемых навигационных приемниках в локальных средах, где передаваемые от спутников глобальной системы спутниковой навигации (ГССН) сигналы не могут быть приняты или где принимается недостаточно сигналов для обеспечения навигационной информации от спутников ГССН.

Предпосылки создания изобретения

Глобальные системы спутниковой навигации (ГССН) обеспечивают охватывающие весь мир сигналы, которые содержат, в принципе, информацию о расстоянии, что позволяет любому пользователю, который принимает такие сигналы ГССН, точно определить свое местонахождение в глобальном масштабе.

Если прием сигналов ГССН нарушается, например, стенами внутри зданий или сильно ослаблен в городских каньонах, необходимая информация более не может быть предоставлена пользователю, и определение местоположения на основе чисто ГССН не происходит или ухудшается в зависимости от количества информации, которая все еще принимается навигационным приемником или мобильным устройством.

Для того чтобы повысить точность определения местоположения, предусматриваются спутниковые системы приращения (SBAS), которые посылают сообщения на навигационные приемники во втором частотном диапазоне, который отличается от первого частотного диапазона, в котором передаются сигналы ГССН (диапазон L1). Эти SBAS-сообщения содержат относящуюся к точности информацию о навигационной информации, передаваемой в диапазоне L1 с навигационных спутников. SBAS-сообщения передаются с отличных от спутников ГССН спутников и с наземных станций. К известным системам SBAS относятся североамериканская система WAAS (региональная система определения местоположения со спутниковыми ответчиками на частоте запроса) и европейская система EGNOS (европейская геостационарная навигационная оверлейная система).

Современные широко распространенные мобильные устройства обычно уже содержат приемники ГССН или, вообще, чипы ГССН и соответственно позволяют осуществлять глобальное определение местоположения и навигацию, но сталкиваются с теми же ситуациями затенения или блокирования сигнала при использовании в соответствующих неблагоприятных средах (например, в помещении).

Эту проблему получения подходящего сигнала ГССН и связанной с ним информации в неблагоприятных средах можно было бы предотвратить путем обеспечения ГССН-подобных сигналов с локально расположенных приемников, так называемых псевдолитов (псевдоспутников), например, установленных внутри здания, позволяющих осуществлять отслеживание локального внутреннего сигнала. Однако использование установленных внутри здания псевдолитов является трудным из-за отражений сигнала, которые происходят на стенах и потолках здания, так что корректный результат навигации не может быть достигнут.

Таким образом, навигация с помощью навигационного устройства ГССН внутри зданий или в средах, в которых происходят отражения сигналов ГССН или сигналов псевдолитов, является проблемой.

Также существует большая потребность в установлении контакта с отдельными людьми в определенном регионе, например, чтобы передать предупредительное сообщение, такое как предупреждение об урагане или пожарная тревога, или просто общая информация, такая как коммерческая реклама.

Цель изобретения

Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы обеспечить информацию в локальной среде, которая может быть принята стандартными или широко распространенными ГССН-приемниками или же мобильными устройствами с минимальной потребностью в усовершенствовании. Еще один аспект настоящего изобретения состоит в том, чтобы представить способ определения местоположения навигационного приемника или мобильного устройства с навигационными возможностями, который позволяет осуществлять навигацию и в трудной локальной среде, где ГССН-сигналы не могут быть приняты или не могут быть приняты в достаточной степени. Кроме того, цель изобретения заключается в том, чтобы представить навигационный приемник, приспособленный к реализации такого способа.

Раскрытие изобретения

Цель, относящаяся к беспроводной системе передачи локальных сообщений, достигнута посредством системы с признаками п. 1 формулы изобретения.

Согласно изобретению предусмотрен по меньшей мере один навигационный приемник, выполненный для приема и обработки навигационных сообщений со спутников глобальной системы спутниковой навигации на заданной несущей частоте, причем каждый из спутников передает навигационные сообщения с индивидуальным для спутника PRN-кодом (код типа псевдослучайного шума). По меньшей мере один передатчик выполнен для передачи локального сообщения в сигнале локального сообщения на заданной несущей частоте с локальным PRN-кодом, который не используется спутником глобальной системы спутниковой навигации. Кроме того, по меньшей мере один приемник выполнен для приема локального PRN-кода и обработки сигнала локального сообщения, а система дополнительно содержит центральное оборудование для обработки и генерирования информации (CPIGF), соединенное посредством сети с каждым локальным передатчиком и выполненное с возможностью конфигурирования и адаптации локальных сообщений в реальном времени. В частности, локальные передатчики входят в состав сети на базе серверов, т.е. основанной на серверах сети, в которой каждый локальный передатчик соединен по меньшей мере с одним сервером сети, и сеть выполнена таким образом, что содержание сообщения, передаваемого локальным передатчиком, может быть загружено с сервера по сети в память локального передатчика.

В настоящее время почти все имеют при себе переносное устройство связи, такое как мобильный телефон, который оснащен ГССН-приемником. Таким образом, основная идея настоящего изобретения состоит в том, чтобы сделать возможным, чтобы стандартные навигационные приемники ГССН и широко распространенные мобильные устройства с возможностью навигации принимали информацию локальной передачи сообщений. Эта информация передачи локальных сообщений передается в том же частотном диапазоне, который уже охватывает стандартные каналы ГССН и использует концепции распространения информации системы ГССН для распространения сообщений.

Использование этих уже имеющихся ГССН-каналов и использование концепций распространения ГССН-сообщений для передачи информации локальных сообщений с локальных передатчиков минимизирует влияние на стандартные ГССН-приемники и мобильные устройства. Таким образом, простое усовершенствование встроенных программ этих приемников и устройств может дать возможность ГССН-приемникам и мобильным устройствам принимать и обрабатывать информацию локальных сообщений.

Осуществление изобретения в широко распространенных устройствах или же усовершенствование соответствующей встроенной программы ГССН-чипа и оборудование соответствующих сред новой инфраструктурой локальных передатчиков делает возможными много различных локальных сервисов без необходимости в больших дополнительных инвестициях. Кроме того, критическая информация, например относящиеся к безопасности местные данные, может быть визуализирована на этих мобильных устройствах в реальном времени, дополнительно расширяя область возможного использования настоящего изобретения от коммерческих до критических с точки зрения безопасности случаев применения и сервисов.

В первом предпочтительном варианте системы передачи сообщений согласно изобретению сигнал локального сообщения является не непрерывно передаваемым импульсным сигналом. Импульсная передача информации о локальном местоположении делает возможным то, что навигационные приемники ГССН способны принимать стандартную навигационную информацию ГССН со спутников дополнительно к сигналу локального сообщения, передаваемого с локальных передатчиков.

Является особенно благоприятным, если предусмотрен по меньшей мере один модуль базы данных, в котором отдельные локальные сообщения для каждого из локальных передатчиков хранятся вместе с соответствующими идентификационными данными локального передатчика, и если каждый навигационный приемник приспособлен для установления связи с базой данных для получения локального сообщения, связанного с локальным передатчиком на основе идентификационных данных, полученных навигационным приемником от локального передатчика. Это очень простой способ распространения информации от центральной аппаратуры управления, потому что информация сообщения хранится, управляется и обслуживается только в одном месте (в центральной базе данных) вместо управления и обслуживания нескольких локальных передающих устройств.

Предпочтительно локальное сообщение содержит информацию о местоположении (например, данные местоположения) локального передатчика. Это очень простой способ определения местоположения навигационного приемника, принимающего это сообщение с приемлемой степенью точности. Точность этой простой концепции локальной навигации повышается, когда дальность передачи локального передатчика мала.

Так как местоположение локального передатчика в такой локальной навигационной системе уже известно, передаваемые от локального передатчика, данные местоположения могут передаваться как простое сообщение информации о локальном местоположении от локального передатчика на навигационный приемник, так что навигационный приемник может сразу показать эту информацию о локальном местоположении, например, на дисплее без выполнения сложных расчетов. Чем меньше область, в которой может быть принят сигнал, переданный от локального передатчика, тем точнее информация о локальном местоположении, полученная от этого локального передатчика. Но, кроме того, если навигационным приемником принимаются сигналы от более чем одного локального передатчика, является возможным простым способом рассчитать актуальное местоположение навигационного приемника между местоположениями локальных передатчиков, от которого принимаются сообщения.

Информацией о локальном местоположении, передаваемой от локальных передатчиков согласно настоящему изобретению, являются, например, координаты положения передатчика или название, или номер здания, или помещения внутри здания или этажа здания.

С помощью системы по этому варианту осуществления изобретения может быть детектировано даже местоположение навигационного приемника внутри относительно большого помещения.

Альтернативой прямой передаче данных о местоположении локального передатчика является вариант осуществления настоящего изобретения, в котором информация о локальном местоположении является сообщением, содержащим идентификационные данные локального передатчика, причем предусмотрен по меньшей мере один модуль базы данных, в котором данные местоположения для каждого из локальных передатчиков хранятся вместе с соответствующими идентификационными данными локального передатчика, и причем навигационный приемник приспособлен для установления связи с базой данных, чтобы получать данные местоположения локального передатчика на основе идентификационных данных, полученных навигационным приемником от локального передатчика. Этот вариант позволяет осуществлять очень эффективное управление информацией о местоположении в сложной среде с несколькими локальными передатчиками, даже если эти локальные передатчики охватывают различные места далеко друг от друга.

Еще одно очень благоприятное усовершенствование настоящего изобретения отличается тем, что локальный передатчик (локальные передатчики) приспособлен (приспособлены) к передаче информации об ориентации, и причем навигационный приемник (навигационные приемники) приспособлен (приспособлены) к приему и выводу информации об ориентации, предпочтительно к отображению информации об ориентации на дисплее. Такой информацией об ориентации может быть, например, указание на ближайший аварийный выход здания, которое может быть передано на навигационный приемник (навигационные приемники) вместе, например, с сообщением о пожарной тревоге от локального передатчика (локальных передатчиков). Вместо сообщения о пожарной тревоге также и другая локально важная информация может быть передана в виде сообщения от локального передатчика (локальных передатчиков) на навигационный приемник (навигационные приемники) в пределах дальности действия соответствующего локального приемника (соответствующих локальных приемников). Таким образом, система согласно такому варианту осуществления настоящего изобретения также делает возможным динамичное предоставление локальной информации.

Также является благоприятным, если беспроводная система передачи локальных сообщений с такой возможностью локальной навигации интегрирована в глобальную систему спутниковой навигации, имеющую по меньшей мере одну группу навигационных спутников, передающих навигационную информацию на несколько навигационных приемников. Такая комбинированная глобальная и локальная навигационная система обеспечивает непрерывную навигацию снаружи и внутри здания, причем навигация снаружи осуществляется с помощью ГССН, а навигация внутри осуществляется с помощью локальной навигационной системы.

Цель настоящего изобретения, относящаяся к способу определения местоположения навигационного приемника в пределах беспроводной системы передачи локальных сообщений согласно изобретению, достигнута посредством способа с признаками п. 7 формулы изобретения.

В случае если от группы навигационных спутников не принимается никакой навигационной информации или если навигационная полученная от группы навигационных спутников информация не позволяет определить местоположение навигационных приемников, и в случае если навигационным приемником либо от локального передатчика либо соотнесенной базы данных принимается информация о локальном местоположении, данные местоположения (например, данные местоположения локального передатчика или здания, или помещения в здании, или этажа в здании) определяют на основе полученной информации о местоположении и предоставляют в качестве данных местоположения навигационному приемнику.

Новый патентоспособный способ позволяет ГССН-приемникам принимать наряду с навигационными сигналами со спутников ГССН данные местоположения, которые могут быть прямо и незамедлительно назначены местоположению навигационного приемника без сложной обработки сигналов и сложных навигационных расчетов.

Предпочтительно данные местоположения локального передатчика непосредственно извлекаются из информации о местоположении. В качестве альтернативы идентификационные данные локального передатчика непосредственно извлекаются из информации о местоположении, и данные местоположения извлекаются на основе идентификационных данных из базы данных, в которой хранятся данные местоположения для каждого из локальных передатчиков в связи с идентификационными данными.

Цель настоящего изобретения, относящаяся к навигационному приемнику, достигнута посредством навигационного приемника по п. 10 формулы изобретения, который приспособлен для реализации способа по настоящему изобретению. Таким образом, приемник выполнен для приема локального PRN-кода и обработки сигнала локального сообщения. Реализация способности принимать локальный PRN-код и обрабатывать сигнал локального сообщения в программных средствах, используемых в навигационном приемнике (например, путем усовершенствования встроенной программы), является техническим решением, которое может быть очень легко и быстро реализовано, так что не нужно производить никакой адаптации аппаратных средства в уже существующих или новых навигационных приемниках.

Далее изобретение описывается на примере со ссылками на чертежи.

Показано на:

Фиг. 1: пример беспроводной системы передачи локальных сообщений согласно изобретению.

Фиг. 2: пример архитектуры системы определения локального местоположения с беспроводной системой передачи локальных сообщений настоящего изобретения в комбинации с ГССН.

Подробное описание изобретения

Для предоставления локальной информации стандартным широко распространенным устройствам не нужно значительно изменять типичное стандартное оборудование, то есть необходимо учитывать уже существующую и даже уже реализованную технологию.

ГССН обеспечивает большие возможности с точки зрения технологии получения данных, а также уже распространенной технологии, так как подходящие ГССН-приемники или чипы уже размещены во многих широко распространенных приемниках и мобильных устройствах. Кроме того, размещаемые локально ГССН-передатчики на земле (псевдолиты) вместе с уже выделенным местом для внедрения информации обеспечивают возможность универсальной доставки данных даже в неблагоприятных средах, как, например, внутри зданий, где стандартные ГССН-спутники не могут быть отслежены или могут быть отслежены лишь ограниченно.

Фиг. 1 представляет собой схематический чертеж беспроводной системы передачи локальных сообщений согласно настоящему изобретению. Этот конкретный вариант осуществления изобретения разработан как локальная навигационная система, интегрированная в глобальную систему спутниковой навигации. Показаны четыре видимых спутника 10, 11, 12 и 13, которые относятся к группе 1 навигационных спутников. Эти навигационные спутники 10, 11, 12, 13 передают навигационную информацию, которая индивидуальна для каждого из навигационных спутников и которая уже известна в уровне техники.

Пятый спутник 14 не относится к группе 1 навигационных спутников и является, например, телекоммуникационным спутником. Этот пятый спутник 14 предает SBAS-сообщения, которые сдержат, например, относящуюся к точности информацию о сигналах, передаваемых с навигационных спутников 10, 11, 12, 13.

Навигационный приемник 2 расположен в каньоне 3 между двумя высокими зданиями 4, 5.

Навигационный приемник 2 снабжен антенной 20, дисплеем 21 и корпусом 22 и оснащен стандартным оборудованием и программными средствами ГССН-приемника, как они известны из уровня техники, но он также приспособлен к приему и обработке локальной информации о местоположении, передаваемой от локальных передатчиков 6.

В пределах каньона имеется локальный передатчик 6, установленный на боковой стене здания 5. Этот локальный передатчик 6 оборудован антенной 60, приспособленной к передаче сигналов локальных сообщений с произвольной информацией сообщения, но в этом показанном примере сигналы сообщения содержат информацию о местоположении, которые передаются в каньон 3 между двумя зданиями 4, 5, так что антенна 20 приемника 2 может принимать эти сигналы с информацией о локальном местоположении, передаваемые от передатчика 6.

Передаваемое от локального передатчика 6 локальное сообщение содержит данные локального местоположения, относящиеся к локальному передатчику 6. В данном случае данными локального местоположения могут быть, например, название улицы, которая расположена в каньоне 3, и номер здания 4 и/или 5.

Таким образом, если навигационный приемник 2 не может принимать достаточно сигналов со спутников группы 1, например только сигналы со спутников 11, 12 и 13, чего недостаточно для расчета местоположения, потому что для этого необходимы сигналы четырех спутников, навигационный приемник 2 может определить свое местоположение, потому что приемник 2 принимает информацию о локальном местоположении, передаваемую от локального передатчика 6.

Таким образом, изобретение предлагает новый способ применения стандартных ГССН-сигналов и имеющихся сообщений для предоставления универсальной информации через псевдолиты на стандартные широко распространенные приемники и мобильные устройства с минимальной потребностью в усовершенствовании встроенной программы ГССН-чипа.

Поэтому следующие разделы описывают:

- техническую базу стандартных ГССН-сигналов, SBAS и псевдолитов;

- новую методологию и ее реализацию для локального и надежного распространения универсальных сообщений или же информации.;

- новый универсальный подход и дизайн размещения псевдолитов для универсального распространения данных;

- возможные целевые сервисы или же области применения, обеспечиваемые настоящим изобретением;

- резюме.

Техническая база стандартных ГССН-сигналов, SBAS и псевдолитов

Уже существует или находятся на финальной стадии разработки или размещения несколько ГССН, например GPS, ГЛОНАСС, Галилео или Компасе. Кроме того, уже имеются в распоряжении системы для регионального приращения ГССН-сигналов за счет обеспечения подходящих региональных данных для соответствующих спутников (например, для поддержки моделирования ионосферы или обеспечения достоверной информации для конкретных спутников), например системы WAAS, EGNOS или MSAS.

Для ограничения влияния аппаратных средств на приемник генерированная SBAS-информация распространяется на той же частоте, которая также используется спутником ГССН чрез геостационарные спутники. При таком подходе каждый пользователь в пределах соответствующего региона способен принимать SBAS-сообщение с минимальным усовершенствованием программного обеспечения приемника или чипа ГССН путем поиска и получения соответствующего кода SBAS-спутника и декодирования и учета переданного SBAS-сообщения. Для различения стандартных ГССН-спутников и транспондеров SBAS-пространства SBAS-спутникам назначаются специальные коды. Для модуляции кода и данных SBAS-сообщения используется двухпозиционная фазовая модуляция.

В настоящее время наиболее широко используемой и распространенной системой является GPS, которая предоставляет свои гражданские и бесплатные сигналы на частоте GPS L1 1575,42 МГц. В пределах системы WAAS в Северной Америки, а в Европе в системе EGNOS, подходящие SBAS-сообщения предоставляются через соответствующие геостационарные спутники WAAS и EGNOS.

Та же самая концепция может быть перенесена из космоса на землю, то есть можно переместить SBAS-подобные транспондеры на землю для обеспечения подходящих сообщений в локальном регионе или среде. Эти транспондеры на земле являются псевдоспутниками и поэтому называются псевдолитами. Кроме того, для этого подхода специальные коды уже назначены внутри стандартного навигационного сообщения (например, для GPS внутри соответствующего интерфейсного документа IS-GPS-200), чтобы дать возможность ГССН-приемникам отслеживать сигналы, которые предоставляются такими псевдолитами.

Большим преимуществом такой локально ограниченной среды со специальными псевдолитами является прямой доступ к содержанию сообщения, которое предоставляется ГССН-приемнику или мобильному устройству, которое работает в диапазоне действия сигнала псевдолита. Это позволяет обеспечивать мобильные устройства подходящей локальной и универсальной информацией, что не ограничено только лишь локализационной информацией. Для различных локальных регионов могут быть повторно использованы те же коды псевдолитов, пока один приемник не принимает более одного псевдолита с одинаковым кодом.

В случае с наиболее распространенной GPS и имеющейся в распоряжении гражданской частотой L1 такой сигнал рассматривается и для псевдолитов, передавая стандартные золотые коды грубого сопровождения (коды типа С/А) с длиной кода 1 мс и частотой следования элементарных посылок 1.023 МГц/с. Кодовые номера (PRN) с 64 по 119 зарезервированы в соответствующем интерфейсном документе GPS для будущей наземной системы приращения (GBAS), где 20 золотых кодов выбраны из этого ряда для систем приращения псевдолитов.

Изобретение не ограничено вышеописанными характеристиками сигналов и кодов GPS, но также может быть применено для ГССН на любом подходящем сигнале или же коде.

Новый способ надежного распространения универсальной информации

Общая идея, касающаяся распространения универсальной и надежной информации в локальных средах для стандартных широко распространенных ГССН-приемников и обладающих такой возможностью мобильных устройств, заключается в универсальном использовании форматов SBAS-сообщений на стандартных частотах ГССН в сочетании с универсально управляемыми и конфигурируемыми псевдолитами, что делает возможным прием универсальной информации с минимальным обновлением устройства, ограниченным только лишь усовершенствованием встроенных программ ГССН.

Учитывая схемы SBAS-подобных сообщений, базовая скорость передачи данных сообщений псевдолитов согласно изобретению составляет 250 бит в секунду, с ½ сверточно кодированной скоростью с кодом прямой коррекции ошибок (FEC), и таким образом символической скоростью 500 символов в секунду, что должно быть обработано ГССН-приемником.

Прямая коррекция ошибок (FEC), которая применяется к сообщениям псевдолитов, соответствует схеме, представленной в стандарте SBAS. Для удобства схема кодирования повторяется в таблице 1.

Страница определяется как полные 250 бит, как показано в таблице 2:

Рассматриваемая распределенная преамбула по изобретению будет 24-битовым уникальным словом, распределенным на три последовательных блока. Три 8-битовых слова будут составлены из последовательности битов: 01010011 10011010 11000110.

Типы страницы SBAS 29-61 резервированы для будущих сообщений, и тип страницы 51 выбран для сообщений на базе псевдолитов. В случае сообщения псевдолита с типом страницы: 0b110011 первые 10 битов поля данных зарезервированы для идентификатора типа данных (таблица 3). Это позволяет различать разные сообщения псевдолитов.

Контроль циклическим избыточным кодом (CRC) должен быть генерирован из следующего образующего многочлена:

G(X)=(1+Х)*Р(Х),

где Р(Х) - это примитивный и несократимый многочлен со следующим определением:

Р(Х)=x23+X17+X13+X12+X11+X9+X8+x7+X5+X3+1.

CRC должен состоять из последовательности битов pi контроля четности со следующими значениями. Для любого i от 1 до 24 рi является коэффициентом

X24-i в R(X),

где - R(X) - это остаток алгебраического деления двоичного многочлена m(Х)·X24 на G(X);

- m(Х)=m1Xk-1+…+mk-2Х2+mk-1X+mk, причем m1, m2, … mk - это последовательность k-битовой информации, подлежащей защите путем контроля циклическим избыточным кодом, a m - в качестве наибольшего значащего бита.

Для обеспечения надежной и универсальной обработки сообщения псевдолита поле данных (212 бит) новой изобретенной методологии начинается с идентификатора типа данных, закодированного на 5 бит для определения типа данных, передаваемых в поле данных, что позволяет иметь 25=32 различных типов сообщений псевдолита.

Для того чтобы повысить надежность относительно битовых ошибок, каждый бит идентификатора типа данных повторяется дважды, например поле идентификатора типа данных - это 10 бит вместо 5 бит. В результате бит «0» идентификатора типа данных заменяется на «00», «1» заменяется на «11».

Идентификатор типа данных (таблица 4) определяет то, как интерпретировать оставшиеся 202 бита данных. Посредством десятичных идентификаторов 1-30 универсальные сообщения могут распространяться пользователю и соответственно может быть предоставлена связанная с ними информация (например, пожарная тревога, направляющая или локальная информация и направления и т.п.).

Идентификатор 31 обеспечивает специальное сообщение радиомаяка, а имеющиеся в распоряжении 202 бита используются для изобретения, чтобы определить локальный уникальный идентификатор псевдолита, связанный с местоположением, например, доступным пользователю посредством внешней базы данных.

Первые три знака (24 бит) показывают код страны в ISO 3166 ALPHA-3 (например, код Германии - это "DEU"="0×444555"), за которыми следуют следующие 176 бит, содержащие идентификатор (PSL-ID) псевдолита. Остальные 2 бита - это запасные биты и установлены на «01».

Идентификатор псевдолита должен кодироваться на 22 бита (таблица 5), что позволяет иметь 222=4194304 псевдолитов на код страны в базе данных. Чтобы воспользоваться 176-битовым диапазоном, каждый бит поля идентификаторов псевдолита повторяется 8 раз, чтобы повысить надежность относительно битовых ошибок. В результате бит «0» идентификатора псевдолита заменяется на «00000000» («0×00»), а «1» заменяется на «11111111» («0×FF»).

Поле данных, включая идентификатор радиомаяка, может быть подытожено, как показано в таблице 6.

С учетом общей цели изобретения универсального локального сообщения псевдолита на основе стандартных схем сообщений SBAS такой изобретенный подход полностью поддерживает универсальное и надежное распространение информации для стандартных широко распространенных приемников и мобильных устройств.

Новый универсальный подход к размещению псевдолитов для универсального распространения данных

Широко известный и используемый подход с псевдолитами учитывает эти передатчики ГССН на земле для обеспечения дополнительных сигналов определения расстояния пользователю в пределах дальности отслеживания псевдолита. Тем самым каждый из псевдолитов, как таковых, конфигурирован для передачи или генерирует важную информацию (PRN, содержание сообщения и т.д.), которая кодируется на передаваемый сигнал, чтобы быть предоставленной пользователю.

Изобретение рассматривает новый, отличающийся, подход к использованию только псевдолитов, то есть без дополнительной ГССН-информации, по-прежнему на основе стандартных выделенных кодов и имеющихся схем сообщений, но с централизованной и универсальной конфигурацией каждого передатчика с учетом универсальной конфигурации псевдолитов, а также универсального распространения содержания сообщений.

Такой дизайн удаляет или же перемещает сложность программного обеспечения и ноу-хау с каждого модуля на центральное оборудование для обработки и генерирования информации (CPIGF), а также уменьшает сложность оборудования псевдолитов (и связанные с этим затраты). Первоначальный умный псевдолит становится лишь подчиненным устройством, называемым подчиненным псевдолитом (PLS). Способность определения расстояния больше не требуется благодаря наличию уникального идентификатора (гибкая конфигурация посредством CPIGF), связанного с уникальным местоположением через внешние базы данных. Однако она может быть сохранена и учтена.

Фиг. 2 иллюстрирует высокоуровневую архитектуру изобретения, состоящую из CPIGF и различных PSL.

Этот подход со значительно уменьшенной сложностью PLS за счет увеличенной универсальности делает возможными миниатюризацию и массовое производство PSL, позволяющие оборудовать сложные среды (например, большие здания).

Кроме того, универсальная конфигурация посредством CPIGF, которое не нужно размещать внутри того же здания (например, факультативно через Интернет-соединение) или которое даже не должна быть предназначена и отвечать только за одну эту среду (здание), обеспечивает возможность универсальной и экономичной реализации. Конфигурация типично может быть реализована посредством стандартных сетевых соединений между CPIGF и PLS или облаков PLS. В зависимости от местоположения CPIGF, для надлежащего распространения настоящей конфигурации на каждый PLS должны быть реализованы промежуточные узлы маршрутизаторов.

В случае обновлений архитектуры или дизайна/вариантов осуществления, например, дополнительных передатчиков или облачного расширения с учетом дополнительных зданий или этажей, или модификаций предназначения, таких как изменения типа сообщения или идентификатора псевдолита, не требуется сложных усовершенствований, например, для каждого PLS. Обычно эти обновления будут требоваться от конечных пользователей и легко реализуются или же распространяются через CPIGF с модификациями конфигурации, то есть без необходимости в дополнительных сложных и затратных усовершенствованиях. В такой среде также могли бы быть рассмотрены разные частоты, так как дешевый связанный с массовым рынком подход, использующий уже имеющуюся технологию ГССН, может быть неприменимым.

Возможность целевых сервисов и областей применения

Изобретение позволяет осуществлять локальное распространение универсальной информации, которая является надежно принимаемой с помощью стандартных широко распространенных ГССН-приемников и мобильных устройств, даже в ситуациях, когда ГССН-слежение обычно невозможно или сильно ухудшено, как например, внутри зданий.

Посредством централизованной конфигурации наземных передатчиков, называемых подчиненными псевдолитами (PLS), идентификатор PSL, а также предоставляемая информация может быть универсальной и может быть изменяемой в реальном времени, что позволяет реализовывать различные сервисы и возможные области применения, такие как:

- осведомленность о месте внутри здания посредством распознания идентификатора PSL и знание местонахождения PSL через внешние базы данных (например, приобретаемой благодаря наличию услуг Wi-Fi);

- предоставление локальной информации, такой как расстояние или путь к ближайшему выходу (зная местонахождение полученного идентификатора PSL), или информации о времени отправления поездов, если изобретение рассматривается в типичных средах поездов (получение идентификатора PSL запускает событие прибытия на станцию), предоставление специальной линии связи Wi-Fi для локальных 3D-карт или скачивания купона для близлежащих магазинов и т.д.;

- ГССН-подобная или другая подходящая информация о расстоянии, позволяющая точно определить местонахождение устройства, в том числе и в комбинации с другими видимыми (принимаемыми) сигналами PSL;

- распространение сигналов тревоги в случае чрезвычайных ситуаций посредством специального кода тревоги, конфигурируемое и запускаемое в реальном времени с помощью CPIGF.

Эти и другие соображения изобретения сделают возможным ряд сервисов, которые могут быть легко установлены в широко распространенные устройства, но не ограничены этими массовыми рынками. Те же способы могут быть применены в средах с повышенной степенью безопасности, например с учетом более сложных и надежных передающих и отслеживающих устройств (например, включая шифрование), управляемых и конфигурируемых от CPIGF, расположенного в соответствующем подчиненном и надежном месте, связываясь с подчиненными устройствами по надежным линиям связи.

Изобретение описывает способ распространения универсально конфигурируемой информации на стандартные широко распространенные ГССН-приемники и мобильные устройства (но не ограниченный ими) через наземные передатчики, делающие возможным надежный прием локализационной и другой релевантной информации даже в неблагоприятных средах, как, например, внутри зданий.

Это достигается посредством локального распространения стандартных ГССН-сигналов и применения широко известных и распространенных схем передачи сообщений, которые могут быть конфигурированы и в реальном времени адаптированы с центрального оборудования. Это оборудование может эксплуатировать специальный набор наземных передатчиков (облако) или различные наборы облаков.

Мобильное устройство, входящее в диапазон действия специального передатчика (который также является универсально конфигурируемым), сразу принимает уникальный идентификатор передатчика плюс дополнительную внедренную информацию и может учитывать такую информацию для свой специальной цели, такой как определение местонахождения внутри здания (например, какой этаж близко от какого лифта), искать и выбирать информацию о парковочном местоположении автомобиля, получать информацию о пересадках с одного поезда на другой и т.п.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

1. Беспроводная система передачи локальных сообщений, имеющая по меньшей мере один передатчик и по меньшей мере один приемник, причем по меньшей мере один передатчик передает локальное сообщение по меньшей мере на один приемник,
- причем по меньшей мере один приемник является навигационным приемником, выполненным для приема и обработки навигационных сообщений со спутников глобальной системы спутниковой навигации на заданной несущей частоте, причем каждый из спутников передает навигационные сообщения с индивидуальным для спутника PRN-кодом,
- причем по меньшей мере один передатчик выполнен для передачи локального сообщения в сигнале локального сообщения на заданной несущей частоте с локальным PRN-кодом, который не используется спутником глобальной системы спутниковой навигации, и
- причем по меньшей мере один приемник, кроме того, выполнен для приема локального PRN-кода и обработки сигнала локального сообщения,
- причем система дополнительно содержит центральное оборудование для обработки и генерирования информации (CPIGF), соединенное посредством сети с каждым локальным передатчиком и выполненное с возможностью конфигурирования и адаптации локальных сообщений в реальном времени.

2. Система по п. 1, причем сигнал локального сообщения является не непрерывно передаваемым импульсным сигналом.

3. Система по п. 1 или 2,
- причем предусмотрен по меньшей мере один модуль базы данных, в котором отдельные локальные сообщения для каждого из локальных передатчиков (6) хранятся вместе с соответствующими идентификационными данными локального передатчика, и
- причем каждый навигационный приемник (2) приспособлен для установления связи с базой данных для получения локального сообщения, связанного с локальным передатчиком (2) на основе идентификационных данных, полученных навигационным приемником (2) от локального передатчика (6).

4. Система по п. 1 или 2, причем локальное сообщение содержит информацию о местоположении локального передатчика (6).

5. Система по п. 1 или 2, интегрированная в глобальную систему спутниковой навигации, имеющую по меньшей мере одну группу (1) навигационных спутников (10, 11, 12, 13), передающих навигационную информацию на несколько навигационных приемников (2).

6. Способ определения местоположения навигационного приемника в пределах беспроводной системы передачи локальных сообщений по п. 4, причем в случае если от группы навигационных спутников не принимается никакая навигационная информация или в случае если полученная от группы навигационных спутников информация не позволяет определить местоположение навигационного приемника, и в случае если навигационным приемником либо от локального передатчика либо соотнесенной базы данных принимается информация о локальном местоположении, данные местоположения определяют на основе полученной информации о местоположении и предоставляют в качестве данных местоположения навигационному приемнику.

7. Способ по п. 6, причем данные местоположения локального передатчика непосредственно извлекают из информации о местоположении.

8. Способ по п. 6, причем идентификационные данные локального передатчика непосредственно извлекают из информации о местоположении, и причем данные местоположения локального передатчика извлекают на основе идентификационных данных из базы данных, в которой хранятся данные местоположения для каждого из локальных передатчиков в связи с идентификационными данными.

9. Навигационный приемник, приспособленный для реализации способа по одному из пп. 6-8, причем навигационный приемник выполнен для приема локального PRN-кода и обработки сигнала локального сообщения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для навигации подвижных объектов в режиме реального времени. Технический результат состоит в повышении точности и надежности определения местоположения подвижных объектов в режиме реального времени.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в составе средств радиоэлектронной борьбы, решающих задачи защиты территории от носителей аппаратуры потребителей (АП) спутниковых радионавигационных систем (СРНС).

Изобретение относится к области радионавигационных систем позиционирования подвижных объектов, таких как животные. Техническим результатом является защита антенны устройства определения местонахождения животного от внешних воздействий за счет ее размещения внутри гибкого корпуса ошейника.

Изобретение относится к области автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте. В способе предварительно задают систему реперных объектов, в качестве которых используют объекты инфраструктуры, в режиме реального времени одновременно определяют координаты транспортного средства и осуществляют лазерное сканирование местности, в автоматическом режиме обрабатывают результаты сканирования и формируют модель текущего положения объектов в виде облака точек, в соответствии с координатами позиционируют транспортное средство на цифровой карте местности с заданной системой реперных объектов.

Изобретение относится к области спутниковой навигации и может быть использовано в качестве оценки достоверности высокоточного навигационного определения. Технический результат состоит в повышении достоверности высокоточных навигационных определений и уменьшении времени оповещения потребителя о нарушении целостности навигации.

Изобретение относится к бортовым системам навигации (БСН) искусственных спутников Земли (ИСЗ) на низких (с высотой до 500-600 км) орбитах. БСН содержит устройство управления системой и соединенные с ним устройство преобразования навигационных сигналов в навигационные параметры, блок преобразования навигационных параметров в параметры движения центра масс (ЦМ) ИСЗ и блок прогнозирования параметров движения ЦМ.

Изобретение относится к области радионавигации. Техническим результатом является усовершенствование определения коррекций часов, которые не требуют точных часов, на любом сетевом приемнике.

Изобретение относится к технике навигации. Технический результат состоит в повышении точности определения координат.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в беспроводных системах связи. Технический результат состоит в повышении надежности передачи.

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для определения местоположения объектов. Технический результат состоит в повышении точности определения местоположения.

Изобретение относится к области спутниковой навигации и может быть использовано для определения ионосферной задержки сигнала глобальных спутниковых навигационных систем с помощью двухчастотной навигационной аппаратуры потребителя. Технический результат состоит в повышении точности определения задержки сигнала в ионосфере за счет исключения кодовых измерений и применения измерений фазовой псевдодальности на двух несущих частотах. Для этого в способе определение ионосферной задержки производится путем решения системы уравнений, составленной по разностям приращений фазовых псевдодальностей на двух несущих частотах. 2 ил.

Изобретение относится к способам навигации по Спутниковым Радионавигационным Системам (СРНС) и может быть использовано для идентификации параметров навигационных спутников и повышения точности определения координат навигационного приемника. Достигаемый технический результат изобретения - повышение точности определения местоположения навигационного приемника за счет исключения ошибок взаимной синхронизации часов навигационных спутников и навигационного приемника. Указанный результат достигается за счет того, что в группе из двух навигационных спутников, находящихся в зоне прямой видимости, реализуются одновременные передача навигационных сообщений от каждого спутника к каждому, и их прием каждым спутником от каждого, определение межспутниковых псевдодальностей, и их передача на другой спутник, с последующим решением на каждом спутнике системы двух линейных алгебраических уравнений, в результате которого определяются истинные дальности между спутниками и погрешности взаимной синхронизации их часов, после чего погрешности взаимной синхронизации часов спутников передаются в навигационных сообщениях и компенсируются в навигационном приемнике при определении ортодромических координат навигационного приемника на основе решения алгебраического уравнения четвертой степени, сформированного по разности измеренных псевдодальностей объекта между двумя спутниками и параметрам ортодромической траектории объекта. 1 ил.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к спутниковым навигационным системам (СНС), и может быть использовано для определения целостности информации от СНС. Достигаемый технический результат - повышение достоверности целостности информации непосредственно на объекте потребителя. Указанный результат достигается за счет того, что способ включает измерение данных, поступающих с навигационных спутников, определение местоположения и скоростей потребителя, сравнение с допустимыми пороговыми значениями непосредственно выходных параметров СНС. Контроль выходных параметров СНС производят на двух уровнях, на первом уровне "грубый контроль" определяют широту, долготу и высоту с заданной точностью, при этом пороги по координатам определяют, исходя из области, ограниченной максимально возможной дальностью и высотой полета, а пороги по скорости контролируют по модулю скорости, которая должна находиться в пределах эксплуатационного диапазона. На втором уровне производят контроль на скользящем интервале наблюдений, где осуществляют контроль измерений скорости и вычисление вариации модуля скорости, а также контроль измерения координат и вычисление вариации приращения пути. В случае превышения вариацией модуля скорости или вариацией приращения пути заданного порогового значения формируется признак неисправности Pr=1. Контроль выдачи одних и тех же значений параметров от СНС осуществляют до "n" совпадений, при достижении которого формируется признак неисправности СНС - Pr=1. Устройство для осуществления способа содержит приемники спутниковых сигналов СНС, инерциальную навигационную систему, блок контроля координат первого уровня, блок контроля параметров скорости первого уровня, четыре коммутатора, блок контроля приращений координат второго уровня, блок контроля вариации модуля скорости второго уровня и блок коррекции. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к способам навигации по спутниковым радионавигационным системам (СРНС) и может быть использовано для идентификации параметров навигационных спутников и повышения точности определения координат навигационного приемника. Достигаемый технический результат - повышение точности определения местоположения навигационного приемника. Достигаемый технический результат - исключение ошибок взаимной синхронизации часов навигационных спутников и навигационного приемника. Указанный результат достигается за счет компенсации возникающих погрешностей при определении координат навигационного приемника. 1 ил.

Изобретение относится к области радионавигации. Техническим результатом является обеспечение улучшенной корректирующей информации для навигационных приемников (120) посредством разрешения целочисленных неоднозначностей в измерениях дальности, выполняемых опорными станциями, с использованием ограничений целочисленной неоднозначности двойной разности. Состояние множества глобальных навигационных спутников (110-1, 110-2, 110-N) вычисляется на основе принятых спутниковых навигационных измерений. Идентифицируются базовые линии, причем каждая соответствует паре опорных станций (140-1, 140-2, 140-M). Для каждой идентифицированной базовой линии вычисляют плавающие и целочисленные значения для целочисленной неоднозначности двойной разности. Идентифицируются целочисленные неоднозначности двойной разности, которые удовлетворяют набору заданных условий, и вычисленное состояние множества глобальных навигационных спутников уточняется в соответствии с целочисленным ограничением, применяемым к каждой целочисленной неоднозначности двойной разности, которая удовлетворяет набору заданных условий. Корректирующая информация вычисляется из уточненного вычисленного состояния множества глобальных навигационных спутников. 3 н. и 25 з.п. ф-лы, 9 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области дифференциальных навигационных систем и применимо для высокоточной навигации, геодезии, ориентации объектов в пространстве по сигналам глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС - ГЛОНАСС, GPS, Galileo, Bei Dou и другие), в которых осуществляется измерение псевдодальности до навигационных спутников по фазе несущих колебаний. В дифференциальных системах точное определение взаимного положения объектов производится по разностям псевдофазовых измерений, получаемых в разнесенных на местности навигационных приемниках. Достигаемый технический результат изобретения - повышение точности и надежности определения взаимного положения объектов при сокращении временных затрат. 2 ил.
Наверх