下面描述测量与卫星定位系统一起使用的卫星数据消息相关的 时间的各种方法和装置。发明的讨论集中在美国全球定位卫星(GPS) 系统上。然而，很显然这些方法也同样可以应用于类似的卫星定位系 统，如俄国的Glonass系统。此外，应该理解本发明的教义同样可以 应用于使用尖晶石形滑石(pseudolite)或卫星和尖晶石形滑石组合 的定位系统。另外，提供各种基站和移动SPS接收机的结构是出于说 明的目的，而不要解释为限制本发明。
图2表示可以用于结合移动通信接收机和发射机的移动SPS接收 机(如图1A所示)的本发明的一般方法。图1A所示的移动GPS接收 机100抽样卫星数据消息，如天文历，并且在步骤201建立一个消息 记录。下面在方法200中，远端或移动GPS接收机在步骤203将这个 记录发射到基站，如图5A或5B所示的基站。这个记录通常是移动SPS 接收机接收的消息的某种表示。在步骤205，基站比较移动SPS发射 的记录和另一个可以认为是卫星数据消息的参考记录的记录。这个参 考记录具有相关的时间值，其中卫星数据消息的不同段都有与之相关 的具体“参考”时间。在步骤207，基站确定移动GPS接收机抽样的 卫星数据消息的时间。这个判决基于与参考记录相关的时间值，并且 这个判决将指示移动GPS接收机接收该记录或该记录的源的时间。
图7用一种简化方法说明图2的步骤205中的比较操作。更具体 地，图7表示分别用记录491和495表示的移动接收机的记录和基站 的参考记录之间所尝试的比较。两个记录的横轴都表示时间。移动接 收机的记录的部分493表示为了比较而向基站发射的部分。典型地， 基站将具有在时间上至少与从移动接收机接收的记录部分重叠的相 应部分497。图7中，这个重叠是完整的，该参考记录在移动接收机 的记录的整个时间间隔上提供卫星数据消息。然而，这仅仅是一个例 子，而重叠可以只是移动接收机的记录的一部分与来自基站的参考记 录重叠。
图3更详细地说明本发明用以测量与卫星定位系统一起使用的卫 星数据消息相关的时间的方法220。移动或远端GPS接收机在步骤221 捕获GPS信号并且通过那些捕获的GPS信号确定伪范围。在步骤223， 移动GPS接收机除去PN数据，并且通过用于建立或确定伪范围的捕 获的GPS信号来建立卫星数据消息记录。这个记录通常是捕获的GPS 信号中的天文历的某种表示并一般表示该数据的一个估计。在步骤 225，移动GPS接收机向基站(如图5A或5B所示的基站)发射记录 并且确定伪范围。
在步骤227，基站完成移动GPS接收机发射的记录和卫星天文历 参考记录的互相关。这个参考记录通常包括与参考记录中的数据相关 的精确时间标记(例如参考记录中的每个数据比特都有一个相关的时 间值或“标记”)，并且这个时间标记将用于确定移动GPS接收机接收 原始捕获GPS信号的时间。在步骤229，基站通过互相关操作确定远 端GPS接收机捕获GPS信号的时间。然后在步骤231，基站使用远端 GPS接收机捕获GPS信号的时间并使用确定的伪范围来确定位置信 息，这个位置信息可以是远端/移动GPS接收机的纬度和经度。在步 骤233，基站可以将远端GPS接收机的这个位置信息通知另一个实 体，如通过网络(如互联网或内部网)与基站相连的计算机系统。这 将在下面结合图5B和6进一步描述。
下面我们更详细地解释几种在远端SPS接收机估计卫星数据的方 法。这些方法分为两类：一类执行差分解调和数据的软判决(除去PN 之后)，而另一类在除去PN之后直接抽样原始的I/Q数据。第一种方 法在图4A和4B中表示，而第二中在图8A和8B中表示。注意，这里 的目的是确定远端和基站接收信号之间的到达时间差。由于假定基站 具有精确的时间，因而这个时间差将确定远端数据接收的精确时间。 如下面所解释的，这两种方案的差别在于远端(移动SPS接收机)必 须完成的处理量和远端必须通过通信链路发射到基站的信息量。在本 质上，需要在远端的处理负担和必须通过链路的数据质量之间折衷。
在描述图4A和4B与图8A和8B中的过程细节之前，先回顾以下 常规GPS操作以便和本发明的方法对比。图9表示常规GPS接收机601 的简化型式。
这种常规接收机601从GPS RF前端(例如下变频器和数字转换 变换器)接收数字化的I/Q输入信号603，并且在混频器605中将这 些输入信号603和来自数字振荡器607的信号混频。然后混频器605 的输出在混频器609中与PN发生器611的输出混频，PN发生器611 被微控制器617的信号619控制以便时间片推进(Chip advance)。 微控制器617还控制数字振荡器607以将信号转换到近基带。
在常规GPS接收机的操作中，在没有噪声时从GPS卫星接收的信 号表示为：
y(t)＝AP(t)D(t)exp(j2pf0t+f)    (公式1)
其中P(t)是长度为1023，值为±1的重复二进制相移键控伪随机 序列(时间片速率1.023Mchip/s)，而D(t)是50波特的数据信号， 它与PN帧的开始对齐，并且假设值也为±1。将信号转换到近基带后 (例如，由混频器605进行此转换)，通常使用相关器(可以考虑包 括图9的组件609，611，613，615和617)除去PN码。这个装置在 本地再生码P(t)(对于给定的卫星)并且确定接收的PN和本地产生 的PN之间的相对相位关系。当相位对齐时，相关器用本地产生的参 考来乘这个信号从而产生以下信号：
P(t)￥y(t)＝P(t)AP(t)D(t)exp(j2pf0+f)＝AD(t)exp(j2pf0t+f)    (公式2)
在这一点信号被窄带滤波(例如在滤波器613中)以除去数据信 号D(t)的带外噪声。然后，抽样器615的抽样速率可以降低为数据速 率的一个小倍数。因此，等式(2)右边的时间变量t的取值是mT/K， m＝0，1，2，…，其中K是一个小整数(例如2)，而T是比特周期。
然后，这点的数据抽样用于PN跟踪操作、载波跟踪和数据解调。 这通常是在微控制器中用软件算法完成的，但是也可以用硬件完成。 图9中，微控制器617分别向数字振荡器和PN发生器反馈修正信号 621和619以保持本地产生的载波信号和PN信号与接收的信号相位同 步。这个操作通常是对多路同时接收的GPS信号并行完成的(典型的 是来自4颗或更多GPS卫星的4路或更多GPS信号)。
现在，在某些情况下(例如，低信噪比(“SNR”))，GPS信号可能 太弱以至于不能可靠地提取数据D(t)。如前所述，常规GPS接收机需 要读取这个数据以确定通用时间并且提供定位。本发明提供了另一种 方案，在这种低SNR情况下，远端和基站一起工作，后者有权访问这 个卫星数据信息。远端向基站发送信息，允许它计算与远端原来接收 这个数据相关的时间。存在另一种配置，其中基站向远端发送信息以 便让它计算这个接收时间。我们主要考虑第一种情况。
应该注意，在某些情况下，基站和远端之间时间协调可以通过在 通信链路上发送精确的定时信号(例如脉冲或特殊波形)、并且通过 链路等待时间的先验知识或测量环路时延(假设双向对称链路)而统 计任何转接时间来实现。然而，在很多情况下，这种方案是不现实的 或不可能的。例如，许多链路包括分组协议，其中在两次传输之间等 待时间是不同的并且跨越很多秒。
本发明的方案是让远端形成数据序列D(t)的一部分的估计或对 它所处理的一个版本的估计，并且将这个数据发射到基站。可以将这 个数据序列与基站产生的类似的但更高度可靠的信号相比较。两个序 列在时间上彼此相对滑动，一直到根据给定的度量标准(如最小均方 误差)获得最佳匹配。这种“相关”过程与GPS接收机用来同步PN 扩频序列的过程非常相象；然而在这里，操作是在非常低速率的数据 信号上完成的，并且这种信号的图样是不断变化的，而且可能是事先 未知的。
因为基站有可能知道与消息的每个组或单元相关的精确时间，所 以它可以使用这个知识加上前述的比较来确定与远端接收的信号相 关的原始时间。
因此，主要的问题是远端对数据序列D(t)或其派生物的估计。
图8A和8B所示估计数据序列的本发明一个具体实施例是在除去 PN后简单抽样并存储信号记录，例如如公式(2)所示。这里假设以 数据速率的小倍数来抽样信号；出于这种目的每秒100抽样可能就是 合适的。注意，I和Q支路都必须抽样。同时，应该选取长度为25 左右或更多的数据符号(0.5秒)记录，以便使数据图样对于基站识 别而言是唯一的。注意，在公式(2)中还出现了少量的残余载波f0 和未知载波相位f。确知载波频率的精度到±1/2数据信号的抽样速 率是非常有益的，否则载波可能会导致数据信号的相位反转并因此破 坏数据。
图8A说明根据这个具体实施例的移动GPS接收机所执行的方 法。接收机在步骤503捕获特定的GPS信号的第一(或下一个，如果 不是第一个的话)PN码，并且从信号中除去PN码。然后，接收机在 步骤505完成对载频的精确估计，并在步骤507从输入信号中除去载 波。然后在步骤509和511抽样并量化I和Q数据，并且将这个量化 结果作为相应的卫星数据消息记录而存储，然后发送到基站(可能和 发射特定的GPS信号的GPS卫星的相应伪范围一起)。在步骤513，接 收机确定接收机是否已经对所有感兴趣的卫星(例如在移动GPS接收 机视距内的所有卫星或至少4颗视距内的卫星)执行了步骤503， 505，507，509，和511(并因此确定一个记录)。如果已经确定了每 颗感兴趣的卫星的卫星数据消息记录，GPS接收机就将带有经历时间 标记的记录发射(在步骤515)到基站。基站可以使用经历时间标记 在基站估计和/或选择“参考”记录，它将与该记录进行比较(例如 通过相关)。如果接收机没有从每颗感兴趣的卫星确定记录，那么移 动GPS接收机就从步骤513返回步骤503，并重复步骤503，505，507， 509，和511以确定从下一颗感兴趣的卫星接收的卫星数据消息记录。 一个完成图8A的方法的GPS接收机(和通信接收机/发射机)的例子 如图1A所示，并且将在下面更详细地描述这个GPS接收机。
基站在接收这个信息时可以改进频率估计并除去载波，然后通过 将这个数据与从视野良好的GPS接收机接收(或从某些其它高可靠度 GPS信号源、如从互联网或从GPS地面控制站接收)的高可靠度信号 中提取的类似数据互相关来确定相对定时。
图8表示基站根据接收的远端发射的卫星数据消息的记录执行的 方法521。在步骤523，基站接收相应于卫星数据消息的信号，然后 在步骤525锁相到该记录并除去步骤525中的所有残余相位误差/滚 动。与步骤523和525同时地，基站通常将跟踪并解调GPS信号并为 这些数据消息提供时间标记，以便提供与已经解调的卫星数据消息的 不同时间间隔相关的精确时间值。这在步骤527表示。典型地，基站 将在这个基础上完成对卫星数据消息的跟踪和解调，以便在基站产生 连续的参考记录并且存储这个“参考”记录的连续抽样。应该理解可 以保持当前时间以前多达10到30分钟的这个连续的参考记录。即， 基站在删除参考记录的最旧部分并且用时间上最新部分替换它之 前，可以保持参考记录的拷贝长达30分钟。
在步骤529，基站将基站的参考记录与来自远端的自第一(或下 一个)卫星的第一(如果不是第一则是下一个)卫星数据消息的参考 记录相关。这个相关实际上是在两个记录之间比较以匹配图样，这 样，基站就可以精确地确定远端接收记录的时间(实际上就是远端接 收那个记录的源的时间，因为该记录自身就是源的估计)。应该理解， 作为用来描述本发明，远端接收记录的时间实际上就是远端接收记录 的源的时间。在步骤531，基站发现并且内插峰值位置，该位置指示 远端接收当前卫星的记录和它的相应卫星数据消息的时间。在步骤 533，基站确定是否已经对所有感兴趣的卫星确定了与所有相应记录 相关的所有时间。如果不是，处理返回到步骤529，并且该过程对每 个远端接收的记录重复。如果所有记录都已经处理以确定与所有感兴 趣的卫星相应的时间和它们的相应卫星数据消息，那么处理就从步骤 533执行到535，比较感兴趣的不同卫星的时间。在步骤537，使用多 数逻辑来删除错误的或不明确的数据，然后在步骤539确定是否所有 数据都是不明确的。如果不是所有数据都是不明确的，基站就通过向 移动GPS单元中的通信接收机发射命令从而命令移动GPS接收机取得 更多的数据。如果所有数据不是不明确的，那么在步骤543基站执行 时间的加权平均，以确定移动GPS接收机接收卫星数据消息的平均时 间。应该理解，在特定情况下，例如当GPS信号的抽样被数字化并存 储在数字存储器中以便进一步处理时，只要抽样的持续时间短，实际 上将有一次接收。在其它例子中，例如涉及序列相关(Serial Correlation)时，其中：一次处理一个卫星、捕获来自那个卫星的 信号并且做出那个信号的记录、然后在下一时间捕获另一颗卫星的信 号的串行相关，在这种情况下，可能有多个接收时间，并且基站可能 要确定那些时间中的每一个，并且按下面描述的方法来使用它们。
应该理解，至少在某些实施例中，基站将使用记录的接收时间结 合通常由移动GPS接收机发送的伪范围来确定位置信息，如移动GPS 接收机的纬度和经度和/或高度。
在某些情况下，以足够的经度确定残余载波频率(步骤525)可 能会有困难，并且随后在互相关之前差分解调来自远端的数据和本地 接收的数据。这种差分解调将结合图4A和4B在下面进一步描述。
如果通信链路容量(移动GPS接收机和基站之间)很低，则远端 对解扩的信号(除去了PN后的信号)完成额外的处理是有好处的。 如图4A和4B说明，为此目的的好的方案是远端通过对数据信号的时 延乘法操作来差分检测这个信号，该时延设置为一个比特周期(20毫 秒)或它的倍数。因此，如果公式(2)的基带信号表示为：
z(t)＝AD(t)exp(j2pf0+f)         (公式3)
那么正确的操作将是：
z(t)z(t-T)*＝A2D(t)D(t-T)exp(j2pf0T)＝A2D1(t)exp(j2pf0T)  (公式4)
其中星号表示复共轭，T是比特周期(20毫秒)，而D1(t)是通 过差分解码原始数据序列(例如将变化映射为-1而不变映射为+1)形 成的新的50波特序列。现在，如果载频误差和符号周期的倒数相比 很小，那么后面的指数项的实部比虚部占支配地位，并且只有实部保 留从而产生结果A2D1(t)。因此，等式(4)的运算将产生实信号流， 而不是图8A所示方法的复信号流。当通过通信链路发射记录时，这 本身将等分所要求的传输消息长度。由于信号A2D1(t)处在基带，因 此可以用比图8A所示方法更低的速率对它进行抽样。同样，以可以 只保留这个数据的符号，藉此减小发射的数据量。然而，这种方案将 降低基站解析远优于一个符号周期(20毫秒)的时间的能力。这里我 们应该注意，PN码以1毫秒的时间间隔重复，因此它对于进一步解决 这个测量误差将是无用的。
图4A说明移动GPS接收机执行的处理步骤，而图4B说明基站根 据本发明的这个具体实施例执行的处理步骤。移动GPS接收机在步骤 301接收基站对位置信息的请求。应该理解在典型实施例中，这个接 收将由通信接收机(如图1A中的移动GPS接收机100)来完成。为了 响应位置信息请求，移动GPS接收机在步骤303从GPS信号中捕获第 一(如果不是第一，则是下一个)PN码，并且从接收的GPS信号中除 去该PN码。在步骤305，远端完成载频的精确估计；这个估计的精度 应该高于GPS数据消息的抽样速率，它在50波特GPS数据的情况下 典型值为100Hz。步骤305可以使用GPS接收机中的常规频率测量系 统完成；这些频率测量系统通常使用常常包括锁相环的载波跟踪环来 提取载波，然后使用频率测量电路或者带有锁相环的频率跟踪环。在 步骤307，移动GPS接收机从剩余信号中除去载频，留下50波特的数 据。然后在步骤309，以典型两倍数据速率抽样数据对剩余数据进行 差分检测。应该理解，远端GPS接收机可以将数据发射到基站并且允 许基站完成步骤309和311的差分检测和量化，而不在步骤309进行 数据的差分检测。移动GPS接收机继续在步骤311量化并存储其结 果，该结果是通常具有从半秒到1秒时间周期的卫星数据消息记录。 然后在步骤313，移动GPS接收机确定是否已经为每颗感兴趣的卫星 建立卫星数据消息记录，这些感兴趣的卫星可以是视距内的所有卫星 或至少4颗视距内的卫星。如果尚未为每颗感兴趣的卫星建立卫星数 据消息记录和它的相应卫星数据消息，那么处理从步骤313返回步骤 303，并且这个循环一直进行到已经为每颗感兴趣的卫星的每个卫星 数据消息建立记录。如果所有感兴趣的卫星的记录都已经确定并建 立，那么处理从步骤313前进到步骤315，在此，移动GPS接收机通 过它的通信发射机发射所有感兴趣的卫星的带有粗略(经历)时间标 记的记录，由基站根据上述方法对其进行使用。
如图4B所示在步骤327基站接收这些来自移动GPS接收机的记 录。于移动GPS接收机运行的同时，基站通常跟踪并且解调GPS数据 消息并且为那些数据消息提供时间标记，以有效地标记这些数据消 息；这在图4B所示的步骤321中完成。然后，在步骤323，基站差分 解码该数据以提供在步骤325的相关操作中将要使用的基准数据。从 移动GPS接收机接收的数据通常为相关操作而存储起来，并且与步骤 323得到的存储的差分解码的数据比较。在步骤325，基站将基准数 据与来自移动GPS接收机的第一(如果不是第一，则是下一个)卫星 的记录相关。在步骤327，基站发现并且内插峰值位置，该位置指示 移动接收机接收当前正处理的卫星的卫星数据消息的到达时间。在步 骤329，基站确定是否已经对从移动接收机接收的所有记录执行了相 关。如果没有，处理返回到步骤325，在步骤325和327处理下一卫 星数据消息的下一条记录。如果在步骤329，确定了已经对从移动GPS 接收机接收的所有记录都执行了相关，那么在步骤331比较对不同的 感兴趣卫星确定的时间。在步骤333，基站使用多数逻辑删除错误的 或不明确的数据，然后在步骤335基站确定是否所有数据都是不明确 或错误的。如果是，基站就在步骤337命令移动GPS接收机取得更多 的数据，并且重复从图4A所示方法开始并继续到图4B所示方法的整 个过程。如果在步骤335确定不是所有数据都是不明确的，那么基站 在步骤339执行时间加权平均，并且至少在某些实施例中，使用这个 加权平均和移动GPS接收机发射的伪范围来确定移动GPS接收机的位 置信息。
为了说明刚刚描述的处理步骤，对一个实际GPS信号进行抽样， 将其采集到记录中，进行解扩并且以每个符号周期4个抽样的速率抽 样。图10A表示1秒钟的除去了部分载波的解扩的波形的实部的记 录。符号图样是明显的，但是显然还存在大约1Hz的小残余载波偏移。 图10B表示通过用信号本身带有20毫秒时延的共轭的时延形式与信 号相乘而得的差分检测的信号。符号图样是非常明显的。图10C表示 理想数据信号，而图10D表示理想信号(例如在基站产生的)和10B 的信号的互相关。注意抽样效果导致的在图10B中误脉冲和由于噪声 造成的信号的非理想特性等。
图11A表示噪声附加到信号上时的解调数据，这样，解调信号的 SNR大约为0dB。这模拟了例如由于阻塞情况接收的GPS信号在功率 上相对标称电平降低超过15dB的状况。图11B表示差分解调的数据。 比特图样是不可检测的。最后图11C表示这个噪声信号和干净的参考 的互相关。显然峰值依然是强的，峰值相对RMS电平超过5.33 (14.5dB)，可以进行精确的到达时间估计。事实上，对这个信号的 峰值的内插例程指示出小于1/16抽样间隔的精确度，即小于0.3毫 秒。
如前所述，基站可以向远端发送数据序列和与这个消息的开始相 关联的时间。然后远端可以通过相同的上述互相关方法来估计数据消 息的到达时间，只是这些互相关方法是在远端完成的。这在远端计算 它自己的位置时是有用的。在这种情况下，远端也可以通过从基站传 输的这些数据获得卫星天文历数据。
图1A表示一个本发明可以使用的组合移动GPS接收机和通信系 统的例子。这个组合移动GPS接收机和通信系统100已经在结合在这 里参考的1996年5月23日提交的题为“Combined GPS Positioning System and Communication System Utilizing Shared Circuitry (组合GPS定位系统和使用共享电路的通信系统)”的共同未决申请 序列号08/652,833中详细描述。图1B更详细地说明图1A的RF到IF 变换器7和频率综合器16。图1B中所示的这些组成也在共同未决申 请序列号08/652,833中进行了描述。图1A所示的移动GPS接收机和 通信系统100可以被配置成对存储的GPS信号执行特殊形式的数字信 号处理，用这种方式，接收机可以具有非常高的灵敏度。这将在结合 在这里参考的1996年3月8日提交的题为“An Improved GPS Receiver and Method for Processing GPS Signals(用于处理GPS 信号的改进的GPS接收机和方法)”的共同未决美国专利申请序列号 08/612,669中进一步描述。申请序列号08/612,669中描述的处理操 作通常使用快速傅立叶变换来计算多个中间卷积并且将这些中间卷 积存储在数字存储器中，然后使用这些中间卷积提供至少一个伪范 围。图1A所示的组合的GPS和通信系统100也可以结合某种频率稳 定或标定技术来进一步提高GPS接收机的灵敏度和精确度。这些技术 在结合在这里参考的1996年12月4日提交的题为“An Improved GPS Receiver Utilizing a Communication Link(利用通信链路的改进 的GPS接收机)”的共同未决申请序列号P003X中描述。
不必详细描述图1A所示的组合移动GPS接收机和通信系统100 的操作，这里将仅提供一个简要内容。在一个典型实施例中，移动GPS 接收机和通信系统100将从基站(如基站17，它可以是图5A或图5B 中所示的基站)接收命令。这个命令在通信天线2上接收，并且处理 器10在存储在存储器9中后将该命令作为一条数字消息处理。处理 器10确定该消息是向基站提供位置信息的命令，并且这导致处理器 10激活系统的GPS部分，这其中至少有一些是与通信系统共享的。这 包括，例如设置开关6，从而使RF到IF变换器7接收来自GPS天线 1的GPS信号、而不是来自天线2的通信信号。然后，接收、数字化 GPS信号，并将其存储在数字存储器9中，然后根据前述申请序列号 08/612,669中描述的数字信号处理技术进行处理。这个处理的结果通 常包括视距内多颗卫星的多个伪范围，随后处理单元10激活发射机 部分并且将返回基站的伪范围发送到通信天线2，以便将这些伪范围 发射回基站。
图1A所示基站17可以通过无线通信链路直接连接到远端，或如 图6所示，通过在电话站点和基站之间提供有限通信链路的蜂窝电话 站点连接到远端。图5A和5B说明这些可能的基站。
图5A中说明的基站401可以通过根据本发明提供往返于移动GPS 接收机之间的双向无线链路以及处理接收的伪范围和相应时间记录 而作为一个独立单元来工作。这个基站401可以作为位于大都市区域 中的基站以及被跟踪的所有移动GPS接收机也都类似地位于同一大都 市区域的情况下找到应用。举例而言，警察机关或营救服务可以使用 这个基站401来跟踪佩带或使用移动GPS接收机的个人。典型地，发 射机和接收机组件409和411将可以合并到一个单一收发机单元，并 且具有单一天线。然而，由于这些组件也可以独立存在，因此将它们 独立表示。发射机409通过发射机天线410为移动GPS接收机提供命 令；这个发射机409通常处于数据处理单元405的控制之下，数据处 理单元405从它的用户接收请求以确定具体移动GPS接收机的位置。 因此，数据处理单元405可以让发射机409将命令发射到移动GPS接 收机。在本发明的一个实施例中，作为相应，移动GPS接收机向接收 机411发回伪范围和相应的记录，由接收天线412进行接收。接收机 411接收这些来自移动GPS接收机的消息，并且将它们提供给数据处 理单元405，数据处理单元再完成从来自移动GPS接收机的伪范围和 从GPS接收机403接收的卫星数据消息或其它参考高质量数据消息源 中导出位置信息的操作。这在上述共同未决的专利申请中有进一步的 描述。GPS接收机403提供与伪范围和所确定的时间一起使用的卫星 天文历，以计算移动GPS接收机的位置信息。海量存储装置407包括 存储的卫星数据消息的参考记录的版本，并将其用来和从移动GPS接 收机接收的记录比较。数据处理单元405可以连接到可选配的显示器 415，并且也可以与可选用的GIS软件一起连接到海量存储装置413。 应该理解海量存储装置413可以与海量存储装置407相同，这样它们 就可以包含在相同的硬盘或其它海量存储装置中。
图5B说明本发明的另一个基站。这个基站425打算连接到远端 发射和接收站点，如图6所示的蜂窝电话站点455。这个基站425也 可以通过网络(如互联网或内部网，或其它类型的计算机网络系统) 连接到客户系统。这样的基站使用方法在结合在这里参考的1996年9 月6日提交的、题为“Client-Server Based Remote Locator Device (基于客户机-服务器的远端定位设备)”的共同未决申请序列号 08/708,176中有进一步的描述。基站425通过图6所示的蜂窝电话 站点455和它的相应天线457与移动GPS单元(如图6所示的组合移 动GPS接收机和通信系统453)通信。应该理解该组合GPS接收机和 通信系统453可以与图1A所示的系统100类似。
图5B所示的基站425包括处理器427，它可以是通过总线430 连接到主存储器429的常规微处理器，该主存储器可以是随机访问存 储器(RAM)。基站425还包括其它输入和输出装置，如键盘、鼠标、 和显示器425、以及通过总线430连接到处理器427和存储器429的 相关I/O控制器。海量存储装置433(如硬盘或CD ROM或其它海量 存储装置)连接到系统的各个组件，如通过总线430连接到处理器 427。在GPS接收机或其它卫星数据消息源之间提供I/O控制的I/O 控制器431也连接到总线430。I/O控制器431从GPS接收机430接 收卫星数据消息，并且通过总线430将它们提供给处理器，后者将它 们加上时间标记然后存储在海量存储装置433中，以便在今后与从移 动GPS接收机接收的记录比较。图5B中所示的两个调制解调器439 和437与远离基站425的其它系统接口。在调制解调器或网络接口439 的情况下，这个装置通过互联网或某些其它计算机网络连接到客户计 算机。调制解调器或其它接口437提供与蜂窝电话站点(如说明系统 451的图6中所示的站点455)的接口。
本领域的技术人员应该意识到基站425也可以用其它接收机结构 实现。举例而言，可以有多条总线或者主总线和外围总线，或多个计 算机系统和/或多个处理器。举例而言，以下方法可能是有好处的， 用专用处理器接收来自GPS接收机403的卫星数据信号、并且处理该 消息以便以专用的方法提供参考记录，这样，在根据本发明准备参考 记录并存储它以及管理存储的数据总量时就没有中断。
在一个实施例中，图6所示的系统451通常将按下述方法工作。 客户计算机系统463通过网络(如互联网461)向基站425发送消息。 应该理解，在传递具体移动GPS计算机的定位请求的网络或互联网 461之中可能会有路由器或计算机系统介入。基站425将通过一条链 路(通常是有线电话链路459)向蜂窝电话站点455发送消息。然后， 这个蜂窝电话站点使用它的天线457向组合移动GPS接收机和通信系 统453发送命令。根据本发明，作为响应，系统453发回伪范围和卫 星数据消息记录。随后，蜂窝电话站点455接收这些记录和伪范围并 且通过链路459发送回基站。然后基站根据本发明完成所描述的操作 使用这些记录来确定接收卫星数据消息的时间，并且使用来自远端 GPS系统453的伪范围，以及在基站使用来自GPS接收机或来自其它 GPS数据源的卫星天文历数据。然后基站确定位置信息，并且通过网 络(如互联网461)将这个位置信息通知客户计算机系统453，该客 户计算机系统可能拥有映射软件，使用这些系统在地图上看到移动 GPS系统453的确切位置。
已经参考不同附图描述了本发明，这是出于说明的目的而不是希 望用任何方法限制本发明。此外，还描述了本发明的方法和装置的不 同例子，应该理解这些例子可以根据本发明而修改，同时依然处于以 下权利要求的范围之中。
发明的背景