使用从一个或多个发射器接收的信号来定位移动无线终端的技术 已经被广泛使用多年了。这种系统包括发射器的陆地网(例如：远距 离无线电导航系统)和专门用于定位接收器的卫星网络(例如：GPS 和Gallileo)，以及使用象蜂窝移动电话网络(例如：WO-A-97-11384) 或者电视机的通用无线电网络和无线电发射器网络(例如： EP-A-0303371)的方法。
在蜂窝移动电话网络中，例如，终端的位置可以基于服务蜂窝单 元的身份，通过服务发射器和终端之间的时间延时、从服务发射器和 相邻发射器接收的信号的强度、或者接收信号的入射角度等信息来进 行扩充。使用在终端上接收的来自两个或多个传输源的到达信号的观 察时间差(OTDA)可以获得改进的位置。
OTDA方法只在使用蜂窝无线电网络内可用的信号的情况下提供 良好的精确定位。但是，它们需要确定发射器之间的精确传输时间偏 移来解定位方程。这可以通过使用具备附加接收器的位置测量单元 (LMU)来完成。LMU被放置在已知的位置，这样可以将它们的 OTDA测量结果直接转换成网络定时模型(参见WO-A-00-73813的例 子)。
或者还可以使用一种技术(参见WO-A-00-73814)，其中在以知 位置对来自多个地理上完全不同的发射器的信号的测量，例如，在未 知位置的两个地理上完全不同的终端，可以用来计算终端的位置和被 测发射器之间的所有定时偏移，而不需要LMU。
卫星定位系统，例如GPS，在假如接收器能够接收到足够的卫星 信号时提供精确的解决方案。卫星信号与全球定义的标准时间的通用 时间基准相关，如GPS时间或者格林尼治时间UTC。例如，在GPS 中，星座中的每一个卫星都有稳定的原子时钟，它的时间一直被测量 并且和位于地面上的单精度型参考时钟做比较。每个卫星时钟的时间 都根据参考时钟和导出的三参数模型进行校准，其描述了两个时钟的 时间差。这三个参数被上传到卫星并被卫星作为时钟校准参数进行广 播。这可以产生在基于参数进行校准后将卫星时钟校准得和地面参考 时钟相近的效果。卫星定位系统在接收器的天线在晴朗的天空中的情 况下能够很好的工作，而对于在建筑物内或者从空中可见度低的情况 下工作较差或者不是很好。另一个问题是它们从静止启动到达到“第 一次固定”需要花费很长的时间，因而当它们连续追踪卫星信号时工 作得很好。
现有技术
为了试图克服这些问题，产生了各种为卫星定位系统提供帮助的 提议。例如：US-A-5,663,735公开了给GPS终端中的附加接收器提供 附加无线电信号，所述无线电信号具有标准时间或者频率，并使用标 准时间或频率在数据比特到达处理GPS时间。在另一个例子中，(参 见WO-A-99-47943)移动蜂窝电话网络适于在基地发射站(BTS)接 收GPS信号，以允许其计算移动电话的位置。
在进一步的发展中(参见US-A-2002-0168988)，GPS单元具有 位置确定系统(PDE)，所述系统包括参考信号接收器，一般来说移 动通讯系统的一部分以及参考信号接收器接收的一部分参考信号被发 送到PDE来提供附加定时数据，这可以用来协助GPS单元的操作。
在链路上发送辅助数据在本领域中已经被人认知好多年了。其中 一个最早的例子是在1986年。白沙导弹范围接口控制文件(White Sands Missile Range Interface Control Document)公开了在双向通信 链路上进行位置报告，这允许基于定义的测量坐标参考帧不时地传送 伪距或计算的位置，以WGS84格式ICD GPS 150，由美国政府于1986 年向范围应用联合工程(range applications joint programme)的可能 投标者公布，通过历书、年历和时间信息的传输支持移动GPS接收器。 从1986年就开始在利用双向数据链路的移动GPS接收器的支持中实 际使用这些数据格式。
给卫星定位系统接收器提供辅助数据可以增强其性能。另外，精 确的定时辅助信息降低了相关芯片设备的复杂程度。所述辅助数据可 以包含以下三项元素中的全部或一些：a)卫星信息b)时间帮助，以 及c)接收器位置的估算。
本领域中周知的技术是以下方法：与一个或多个连续监视卫星信 号以便获得卫星信息的参考接收器链接的服务器提供卫星信息。在 GPS系统中，只要在卫星信号可以被接收的情况下，GPS接收器可以 从卫星信号中直接获得该信息。可以从网络信号中获得所述时间帮助， 所述网络信号的定时已经预先通过基于网络的设备与卫星时间站相关 联。可以使用网络定位方法来获得接收器的位置估算，例如基于OTDA 的一种方法。在本技术领域的所有实例中，辅助数据是使用移动蜂窝 网络提供的数据信道发送给GPS接收器的。
在WO-A-00-73813和WO-A-00-73814(在这里并入其内容作为 参考)中，我们描述了一种构造和维护用来定义蜂窝无线网络中发射 器之间的时间关系的定时模型的通信系统和方法。所述系统还计算接 受器的位置。通过将这种系统的一个或多个发射器的信号定时与GPS 时基相连接，可将该网络定时模型用于推断出网络中任何一个发射器 发送的信号相对GPS时基的信号定时，从而向GPS接收器提供时间 辅助信息。也可以向GPS接收器提供位置估算。
其它描述辅助系统的参考资料包括US-A-6,429,815， US-A-2002-0075942，US-A-2002-0068997，US-A-2002-0123352， WO-A-02-091630和WO-A-01-33302。
在美国专利申请6445927(King等人)中描述了一种用于计算通 信网络中基站位置的方法，使用在来自基站的通信信号到达时移动终 端相对于在终端中进行的GPS设置中获得的GPS位置信息的测量结 果。一个关键的特征是在找到解决方案之前，终端必须放置在至少三 个地理位置不相关的地点。本发明不涉及基站的位置，而是所述方法 所能提供的信息。
在美国专利申请6603978(Cartsson等人)中提供了一种在有效 呼叫期间经由无线通信信号向位于移动终端中的GPS接收器提供时 间信息帮助的方法和装置，其中业务信道和控制信道不需要同步。与 本发明不同的是，这是通过使用位置测量单元(LMU)和与网络中的 基站相关的GPS接收器来实现的，并且通过通信信道将时间偏移发送 给移动终端。
在公开号为2002/0168988A1的美国专利申请(Younis)中，使用 终端中和一个或多个网络中的接收器接收到的参考信号(例如公共广 播信号)给移动终端中的GPS设备提供定时帮助。终端把接收到的参 考信号的片断和对GPS帮助信息的请求一起发送给基于网络的计算 节点，其中确定了相对于参考信号的时间偏移。将该时间偏移发回到 用信息获取GPS信号的终端。如前面提到的，本发明不计算网络中的 任何GPS时间偏移，也不在通信链路上发送这种信息。此外，本发明 不在通信链路上发送参考信号的片断。
因此，总之如果给它们提供基于另一信号的定时的精确时间帮助， 可以改善用于使用卫星定位技术定位移动接收器的当前系统，这是公 知的，例如从蜂窝移动无线电网络的服务基站(下行链路)接收的信 号。卫星定位接收器使用定时帮助来减少其必须搜索的时间偏移的范 围，以便检测到给定的卫星信号。精确时间帮助的产生需要知道卫星 定位系统(卫星时基)的卫星信号和蜂窝网络的下行链路信号之间的 关系。可以使用安装在固定已知位置上的LMU，或者象我们在 WO-A-00-73813和WO-A-00-73814中所述的基于网络的系统来测量 和连接定时器。然后可以使用网络中的一个或多个GPS LMU来找到 网络定时和GPS时基之间的偏移。在该例子中，时间帮助只有在移动 终端已经进入装备完整的陆地无线电网络时才可用。此外在网络内以 及网络和移动终端之间均需要大量的信令和消息。
可将校准时间信息用于许多目的，也就是与例如GPS时间或UTC 等参考时间精确相关的时间信息。其中一个目的是，如上所述，帮助 GPS或其他卫星定位接收器通过降低信号到达时间的不确定性来锁定 来自特殊卫星的信号，从而缩小接收器必须搜索的时间偏移范围，以 便检测信号。校准时间信息的另一个用途是用在特长基线干涉测量法 中，其中位于基线两端的两个无线电天文接收器(长度可以是上千公 里)必须相互同步到等于接收器带宽的倒数的时间精度内(也就是大 约200ns/5MHz带宽)
本发明不需要现有技术中描述的产生时间帮助信息的基于网络的 设备以及要支持它的信令/消息。消除时间帮助信令的这种改进增加了 无线电业务的容量，并且展示出强大的定时帮助能力。我们展示了怎 样将允许其自动确定卫星时基和网络定时之间的关系的各个功能并入 到移动终端中。
特别是，要注意终端和网络之间的双向通信不是必备的特征。根 据发明建立的系统可以只用来自网络的广播信号进行操作，而不需要 终端在网络中注册或者发送任何消息。

根据本发明的第一个方面，本发明提供一种校准移动终端中未校 准时间信息的方法，其中所述移动终端具有一个或多个接收器，所述 接收器能够接收从中可以提取出校准系统携带的校准时间信息的信 号，并且能够接收从中能够提取出未校准稳定系统携带的未校准时间 信息的信号，所述方法包括以下步骤：
在来自未校准稳定系统的信号是可用的第一终端位置上，确定从 校准系统中提取的校准时间信息和从未校准稳定系统中提取的未校准 时间信息之间的时间偏移，来自未校准稳定系统的信号的传播时间是 已知的或确定的，来自校准系统的信号是可用的；以及
根据在第二终端位置上的、来自未校准稳定系统的信号的已知的 或确定的传播时间以及所述确定的时间偏移，来校准从在第二终端位 置接收的未校准稳定系统的信号中提取的未校准的时间信息。
本发明还包括用于校准移动终端内未校准的时间信息的系统，所 述移动终端具有一个或多个接收器，所述接收器能够接收从中可以提 取校准系统携带的校准时间信息的信号，并且能够接收从中可以提取 出由第二未校准稳定系统携带的未校准时间信息的信号，该系统包括：
时间偏移确定装置，用于在来自未校准稳定系统的信号是可用的 第一终端位置上、确定从校准系统提取的校准时间信息和从未校准稳 定系统中提取的未校准时间信息之间的时间偏移，来自未校准稳定系 统的信号的传播时间是已知的或确定的，并且来自校准系统的信号是 可用的；以及
校准装置，用于根据在第二终端位置上的、来自未校准稳定系统 的信号的已知的或确定的传播时间以及所述确定的时间偏移，来校准 从在第二终端位置接收的未校准稳定系统的信号中提取的未校准时间 信息。
因此本发明可以在终端从一个位置移动到另一个位置时，在终端 内传送校准的时间信息，例如帮助一个基于卫星的位置确定系统。
所述时间信息传送可用于需要校准时间信息的各种目的，但是不 能用于主校准时间参考不能用的情况。例如，校准系统可以是例如GPS 卫星定位系统的时基，并且接收器从卫星接收的信号可以用来确定校 准标准时间，例如UTC。或者，校准系统可以是一个本地时间参考， 例如基于石英的时钟或者原子钟。未校准稳定系统可以是任何能提供 在足够长的周期内保持有效(稳定)的时间信息的系统或设备。例如， 通信网络的一个或多个发射器发送的信号可以用作此目的，因为所述 信号通常是从表示极好的相干性能的高质量振荡器中导出的，它们本 身锁定在网络的中心点散布的公共参考信号上。在一种特殊情况下， 当卫星信号被屏蔽、失真或者接收不到、但是仍然能接收到网络信息 时可能需要精确的时间信息。
移动终端可以在没有网络发送的帮助信号的情况下自动运作，也 就是不需要位于陆地网络中的附加结构，或者一般用于向移动终端传 递时间信息的高空通信和信令。
或者，可以用经由通信链路连接到终端的服务器来帮助移动终端。 如下面要讨论的，所述服务器能够执行从未校准稳定系统中提取未校 准时间信息所需的计算动作。要注意的是，在该情况中，链路上携带 的消息没有传递任何校准时间信息，尤其是与现有技术相比不能从中 提取出世界时间，例如卫星时基时间或UTC。
当两个发射器和终端的位置是已知的时，可以确定出在第一和第 二终端位置接收的来自未校准稳定系统的信号的传播时间。能够从数 据库中或者从一个或多个来自未校准稳定系统的信号解码中获得发射 器的位置，或者可以从来自另一个发射器的信号中获得所述位置。可 以通过任何便利的方式来获得第一和第二终端位置上的终端的位置， 例如通过使用其中一个上述的定位系统。
一般都知道来自服务发射器的信号的往返传播时间近似在通信网 络的终端内，因为终端必须将其内部定时提前所述的量，以便服务基 站接收从终端返回的、与其发送的相同步的信号。在一些系统中，终 端必须将其定时提前的那个量被称作定时提前(TA)值。因此在未校 准稳定系统是服务发射器的情况下，可能不需要知道终端的位置以执 行未校准时间信息的校准。
时间偏移的确定在本技术领域中是众所周知的，并且可以通过任 何便利的方式来实施。例如，可以在终端内的时钟的基础上测量来自 校准的和未校准系统的信号中的特殊时间标记到达之间所用的时间， 然后对上述发射器和终端之间的传输延时采用校准。
在一些情况中，能够将校准的时间偏移从一个未校准的稳定系统 传送到另一个系统是有利的。例如这可以是这样一种情况，当来自第 一个网络发射器的、被用作第一未校准稳定系统的信号不可用时，但 是能够接收到来自第二网络发射器的信号。
根据本发明的第二个方面，一种校准移动终端内未校准的时间信 息的方法，所述移动终端具有一个或多个接收器，所述接收器能够接 收从中可以提取校准系统携带的校准时间信息的信号，并且能够接收 从中可以提取第一和第二未校准稳定系统携带的未校准时间信息的信 号，所述方法包括以下步骤：
在来自第一未校准稳定系统的信号是可用的第一终端位置上，确 定从校准系统提取的校准时间信息和从第一未校准稳定系统提取的未 校准时间信息之间的第一时间偏移，来自第一未校准稳定系统的信号 的传播时间是已知的或确定的，并且来自校准系统的信号是可用的；
在来自第一和第二未校准稳定系统的信号是可用的第二终端位置 上，确定从第一未校准系统提取的未校准时间信息与从第二未校准稳 定系统提取的未校准时间信息之间的第二时间偏移，来自第一和第二 未校准稳定系统的信号的传播时间是已知的或确定的；以及
根据在第三终端位置上的、来自第二未校准稳定系统的信号的已 知的或确定传播时间以及所述确定的第一和第二时间偏移，来校准从 在第三终端位置上接收的第二未校准稳定系统的信号中提取的未校准 时间信息。
本发明还包括用于校准移动终端内的未校准时间信息的系统，所 述移动终端具有一个或多个接收器，所述接收器能够接收从中可以提 取校准系统携带的校准时间信息的信号，并且能够接收从中可以提取 第一和第二未校准稳定系统携带的未校准时间信息的信号，所述系统 包括：
时间偏移确定装置，用于在来自第一未校准稳定系统的信号是可 用的第一终端位置上，确定从校准系统提取的校准时间信息和从第一 未校准稳定系统提取的未校准时间信息之间的第一时间偏移，来自第 一未校准稳定系统的信号的传播时间是已知的或确定的，并且来自校 准系统的信号是可用的；
时间偏移确定装置，用于在来自第一和第二未校准稳定系统的信 号是可用的第二终端位置上，确定从第一未校准系统提取的未校准时 间信息与从第二未校准稳定系统提取的未校准时间信息之间的第二时 间偏移，来自第一和第二未校准稳定系统的信号的传播时间是已知的 或确定的；以及
校准装置，用于根据在第三终端位置上的、来自第二未校准稳定 系统的信号的已知的或确定的传播时间以及所述确定的第一和第二时 间偏移，来校准从在第三终端位置上接收的第二未校准稳定系统的信 号中提取的未校准时间信息。
在本发明的这两个方面中，在一些情况中可以使用不同的接收器 来接收来自校准系统和未校准系统的信号。在其它情况中，可以使用 综合多功能接收器。同样，用于接收来自两个未校准稳定系统的信号 的接收器可以是相同的，或者可以是不同的接收器。例如，可以通过 GSM移动通信网络的一个或多个发射器来提供第一未校准稳定系统， 需要第一接收器，可以通过不同网络的一个或多个发射器来提供第二 未校准稳定系统，例如宽带CDMA或其它系统，需要第二接收器。在 把相同类型的网络元件用于两个未校准稳定系统的情况中，例如两个 GSM发射器，以便可以它们中的每一个使用相同的接收器，发射器本 身可能仍然是两个不同网络的一部分(例如，竞争载波)，或者是不 同频带中相同的网络运行方式(例如，在欧洲双频带GSM网络的情 况中是在900MHz和1800MHz)。
在通信网络中的第一未校准系统是终端的服务发射器的情况中， 可以知道定时提前量(TA)或者往返传播时间(RTTT)。因此在为 了测量校准系统和第一未校准系统之间的第一时间偏移时，可以不需 要知道终端的位置。在第二未校准系统是另一个服务发射器的情况中 (终端已经移动，以便第一发射器不再是服务发射器)，如果两个发 射器之间的传输时间偏移是已知的或者能够确定的，在不知道终端位 置的情况下可能使用新的服务器的TA或RTTT值。例如这可以是这 样一种情况，根据本发明完成的前述计算已经在包含用于两个发生器 的入口的终端内产生了传输时间延时表。
第一或第二未校准稳定系统中的一个或两个可以是移动终端内部 运行的时钟，或者，可将其用于把校准的时间保持一段很短的时间。 在该情况下，时钟必须足够得稳定以便让保持期间引入的误差小到不 会产生问题。在该情况下第二终端位置可以和第一终端位置相同。
如上所述，校准系统可以是卫星定位系统，并且每个未校准稳定 系统可以是通信网络的一个或多个发射器。因此本发明包括这个特殊 的情况，特别是用于从通信网络的信号中提供校准时间信息标记的‘同 步标记’的使用。本发明的这个方面使用了WO-A-00-73813和 WO-A-00-73814中描述的基于网络的定位方法。
根据本发明的第一方面的方法，用于能够从陆地网络的传输源以 及从具有时基的卫星定位系统的卫星接收信号的移动终端内，其中由 同步标记携带校准的时间信息，所述方法还包括以下步骤：
在初始终端位置，测量终端从陆地网络中的多个传输源接收的信 号相对于第一参考的时间、相位或频率的相对偏移；
在第一终端位置，测量终端从相同的传输源接收的信号相对于第 二参考的时间、相位或频率的相对偏移；
计算传输源发送的、终端接收的信号相对于第三参考的传输时间 偏移；
构造相对传输时间偏移列表；
计算第一终端位置；
其中确定第三参考和卫星定位系统的时基之间时间偏移；以及
在第二终端位置，当需要确定卫星时基时间信息时，测量终端从 所述陆地网络中的多个传输源中的至少三个传输源接收的信号相对于 第三参考的时间、相位或频率的相对偏移，确定终端的第二个位置， 并且使用传输时间偏移列表、所述第二个终端位置、以及所述第三参 考和卫星定位系统的时基之间的时间偏移中的一项或多项来创建相对 于卫星定位系统的同步标记。
很清楚的是，根据本发明的第二个方面，可以执行类似的步骤组 来产生用作校准时间信息的同步标记。
因此，根据本发明的第二个方面的方法，用在能够接收来自陆地 网络的传输源以及来自具有时基的卫星定位系统的卫星的信号的移动 终端内，其中由同步标记携带校准的时间信息，所述方法还包括以下 步骤：
在初始终端位置，测量终端从陆地网络中的多个传输源接收的信 号相对于第一参考的时间、相位或频率的相对偏移；
在第一终端位置，测量终端从相同传输源接收的信号相对于第二 参考的时间、相位或频率的相对偏移；
计算由传输源发送的、终端接收的信号相对于第三参考的传输时 间偏移；
构造相对传输时间偏移列表；
计算第一终端位置；
其中确定第三参考和卫星定位系统的时基之间时间偏移；
在第二终端位置，在该位置上来自卫星定位系统的信号被破坏或 者不可用，测量终端从陆地网络中相同的传输源或其它传输源中的至 少一个接收的信号相对于第四参考的时间、相位或频率的相对偏移；
计算由传输源发送的、终端接收的信号相对于第五参考的传输时 间偏移；
构造相对传输时间偏移列表；
计算第二终端位置；
其中确定在第五参考和第三参考之间的时间偏移；以及
在第三终端位置，当需要确定卫星时基时间信息时，测量终端从 陆地网络中的至少三个传输源接收的信号相对于第五参考的时间、相 位或频率的相对偏移，确定终端的第三位置，并且使用传输时间偏移 列表、所述第二终端位置、所述第三终端位置、第五和第三参考之间 的所述时间偏移、以及第三参考和卫星定位系统的时基之间的所述时 间偏移中的一项或多项创建相对于卫星定位系统时基的同步标记。
实际上第一、第二、第三、第四和第五参考或者它们的任意组合 都可以是相同的参考。所述参考可以是接收器接收的信号，或者是本 地产生的另一个信号，例如由石英晶体振荡器产生的。例如，可以将 终端从服务蜂窝单元接收的信号用作参考，以及从其它相对于其测量 的蜂窝单元接收的信号的定时。或者，可以将短周期上的具有足够稳 定性的内部时钟作为参考。
也可以提供在任何终端位置确定的位置来帮助获得卫星信号。
对终端从陆地网络中的传输源接收的信号相对于任何参考的时 间、相位或频率的相对偏移的测量可以只是网络广播的信号，换句话 说，终端不需要向网络发送信号。当传输源的网络是通信网络时，终 端不需要在网络上注册。
可以通过任何便利的方式来实现同步标记，例如可以以电信号或 时钟偏移消息来提供。可以理解的是，同步标记可用来确定一般在例 如GPS卫星定位系统中使用的搜索窗口的放置点。
可以使用各个传输源发送的每个信号中的信号模型来实现测量从 传输源接收的信号相对于任何参考的时间、相位或频率的相对偏移的 步骤。如在WO00/73813和WO00/73814中所解释的，当传输源是通 信网络的成员时，例如GSM或WCDMA网络，信号模型可以是控制 信道上的同步脉冲广播，或者它们可以是发送的数据流中的帧边界。
相对传输时间偏移列表是相对于第三或第五参考测量的这些信号 模型的传输时间表。这样构造该表的步骤中暗示的是第三或第五参考 的建立，其中每个传输时间偏移是相对于第三或第五参考而进行表达 的。例如，第三参考可以是选定发射器发送特定信号模型的时间。或 者可以通过利用所有计算出来的传输时间偏移来构造第三参考。
为了构造相对传输时间偏移和移动终端的位置，分别在不同的第 一时间和第二时间在初始和第一终端位置上进行测量，但是该功能并 不限于只使用两组测量，如果需要的话可以使用多于两组的测量。实 际上，为了减少噪声或多路径传播的影响，对多组测量取平均是有利 的。
在独立于第一时间和第二测量时间的第三时间上进行用来将卫星 时基于网络信号的定时相关联的测量。由于所述测量不需要顺序出现， 所以第三时间可以与第一时间或第二时间同时，或者在第一时间和第 二时间中的任一个或两者的之前或之后。在第三时间和第一或第二时 间之间没有一对一的对应关系，并且需要时它们每个都会出现。
可以使用从卫星接收的信号中的时间标记来实现对卫星定位系统 的时基相对于传输时间偏移列表中的一项或多项的时间偏移的测量， 其中所述卫星相对于卫星时基的时间关系是已知的或是确定的。可以 测量所述卫星信号时间标记的到达时间与用来建立网络传输时间偏移 的一个或多个信号模型的差值，并且这些可以用来建立传输源和卫星 时基表的第三参考的时间偏移。
为了提高同步标记的精确度，可以测量卫星定位系统时基和在另 一个第三时间上测量的传输时间偏移列表的第三参考之间的时间偏 移，并且组合所述测量，例如取平均。
在我们先前的专利申请WO-A-00-73813和WO-A-00-73814中已 经解释了如何从终端接收的各个信号的定时测量中计算网络发射器发 送的信号的传输时间偏移列表。另外，如在WO-A-00-73814中所述的， 可以从终端围绕网络移动时在不同时间的单个终端中获得这些定时测 量。
从上面的讨论中可以清楚，本发明能用来在终端中提供时间传送， 而不需要与网络中的计算节点进行任何交互。但是，根据我们的案例 WO-A-00-73813和WO-A-00-73814，用来计算传输时间偏移和位置的 计算可能太大，以至于不能很容易地在终端中进行，因此为此目的使 用基于网络地计算节点时有利的。另一个优点是使用网络中其它终端 进行的测量结果可以加强计算的精确度，这对于终端来说不是轻易可 用的。
一种方法，其中通过经由通信链路连接到终端的服务器来帮助移 动终端，所述服务器执行从未校准稳定系统中提取未校准时间信息所 需的计算，用在能够接收来自陆地网络的传输源的信号以及来自具有 时基的卫星定位系统的卫星的信号的移动终端内，其中由同步标记携 带校准的时间信息，所述方法还可以包括以下步骤：
在第一终端位置，测量终端从陆地网络中的多个传输源接收的信 号的时间、相位或频率的相对偏移；
向计算节点发送所述测量结果；
计算第一终端位置；
计算由传输源发送的、终端接收的信号相对于参考的传输时间偏 移；
对于从各个传输源到计算的第一终端位置的信号的传输延时，调 整传输时间偏移；
构造调整的相对传输时间偏移的第一列表；
将所述调整的相对传输时间偏移的第一列表发送到终端；其中确 定在所述参考和卫星定位系统的时基之间的时间偏移；
在第二终端位置，当需要确定卫星时基时间信息时，测量终端从 陆地网络中的多个传输源接收的信号的时间、相位或频率的相对偏移；
向计算节点发送所述测量结果；
计算第二终端位置；
计算由传输源发送的、终端接收的信号相对于参考的传输时间偏 移；
对于从各个传输源到计算的第二终端位置的信号的传输延时，调 整传输时间偏移；
构造调整的相对传输时间偏移的第二列表；
向终端发送调整的相对传输时间偏移的第二列表；以及
使用调整的传输时间偏移的所述第一和第二列表中的每一个以及 参考和卫星定位系统的时基之间的所述时间偏移中的一项或多项来创 建相对于卫星定位系统时基的同步标记。
参照图1和下面有关终端测量什么、以及为了构建校准到卫星时 基的同步标记而在终端和计算节点之间发送什么信息的讨论，可以更 加理解本发明。
参照图1，终端101接收来自网络107的发射器103的信号，并 且参照终端时钟测量信号中的特殊签名的到达时间。如果tA1是当终端 在位置1时，来自发射器A的信号中的签名的接收时间，那么tA1由下 式给出
vtA1＝rA1+vαA+vε1，    (1)
其中αA是发射器A的传输时间偏移，ε1当在位置1时的终端时钟 的时间偏移，所有的时间都参照世界时钟进行表示，rA1是终端和发射 器之间的距离，v是传输发生的介质中无线电波的速度。也对从发射器 B、C、D等接收的信号进行这样的测量，并且将整组测量结果从终端 101发送给网络中的计算节点(图1中未示出)。(要注意的是，进 行测量的时间间隔非常短，使得可以忽略从终端的时钟的统一时间存 储的偏离)。
计算节点执行计算，如在案例WO-A-00-73813和WO-A-00-73814 中解释的那样，其产生终端位置和与发射器A、B、C、D等相对应的 传输时间偏移αA、αB、αC、αD等。由于还计算了终端的位置，并且发 射器A、B、C、D等的位置是已知的，所以夜可以计算出rA1、rB1、rC1、 rD1等的对应值。因此可以对从各个发射器到终端的信号的附加传输时 间调整传输时间偏移。如果用βA1、βB1、βC1、βD1等来表示调整的传输 时间偏移，那么例如由下式给出βA1
βA1＝αA+(rA1/v).    (2)
从计算节点向终端发送与在终端位置1上接收的、与发射器A、B、 C、D等相对应的βs组。终端在其内部存储器中存储该βs组。βs的两个 值之间的差值叫做βA1-βB1，表示在终端位置1处、终端从发射器A和 B接收的信号中对应的签名的接收时间之间的时间差。(实际上，由 于测量中的误差以及计算节点内使用的误差减轻技术(例如取平均)， 所述差值可能和终端测量的不是完全一样。)
我们的申请WO-A-00-73813和WO-A-00-73814还公开了怎样对 具有频率差的陆地发射器进行校正，以便让每个的时间签名随着其它 的变动。因此可以对β值采用校正。另外，参考的案例表示了怎样对 陆地发射器签名的观察到达时间进行进一步的校正，以便补偿移动终 端的移动。
如上所述，并且根据本发明，终端还测量位置1处的卫星定位信 号，从中提取出卫星时基。其实，时钟信号由终端中的卫星接收器产 生，其表示卫星时间。将该时钟信号与从其中一个叫做发射器A的发 射器103接收的信号中的签名到达相比，并且测量卫星时钟记号与签 名到达之间的时间偏移ΔtA1。如果ts是卫星时钟记号的卫星时基时间， 那么来自发射器A的信号中的签名到达时间是在卫星时间
TA1＝ts+ΔtA1.    (3)
现在，βs的存储表可用来校准从对应发射器接收的签名相对于卫 星时间的到达时间。例如，来自网络发射器B的信号中的签名将在下 述卫星时间到达
TB1＝ts+ΔtA1+βA1-βB1.    (4)
这样，终端相对于卫星时间校准在位置1接收的来自所有网络发 射器的信号。
现在终端移动到另一个位置，叫作位置2，在该位置上所述终端 不能接收卫星信号，但是除了来自存储的βs组的至少一项的那些信号 外，叫作发射器B，其能接收来自网络发射器P、Q、R、S等的信号。 终端对来自所有网络发射器P、Q、R、S等和B的信号进行测量，并 将整个组从终端101发送到计算节点。如上所述，计算节点执行产生 传输时间偏移值和终端位置的计算，从中提取出校正的传输时间偏移 的对应组βP2、βQ2、βR2、βS2等。从计算节点将这些组或子组发送给终 端，并在终端的内部存储器中存储成第二个组。
现在终端能够校准在位置2接收的来自其中一个叫作发射器P的 网络发射器的信号中的签名的到达时间。与此对应的卫星时间由下式 给出
TP2＝ts+ΔtA1+βA1-βB1+βB2-βP2.     (5)
因此，可以从终端在位置2接收的来自网络发射器P的信号中导 出校准的卫星时间信号同步标记，可以将其提供给卫星接收器以便在 检测卫星信号中有所帮助。
根据上述的本发明的方法的一种假设是网络发射器的相对传输时 间偏移在位置1上进行测量和在位置2上进行测量之间没有变化。我 们的案例WO-A-00-73813和WO-A-00-73814公开了怎样对于移动发 射器计算公差，以及相应地调整β值。
上面公开的一些在移动终端内传送时间信息的方法可用来帮助发 现终端的位置。因此本发明包括确定卫星定位系统的移动终端的位置 的方法，其中根据本发明给卫星接收器提供校准的时间信息和终端位 置信息，并且使用至少一个卫星信号来确定终端的位置。
所述方法可被用来减少计算卫星定位系统中的终端位置所需的时 间。
可以只使用卫星信号测量结果来确定位置或者通过组合卫星和网 络信号的测量结果来改进所述位置的确定。
在没有足够的能获得完整位置和时间解决方案的卫星信号的情况 下，可以从根据本发明的方法校准的网络定时中获得卫星时基，并由 此减少所需的卫星信号的数量。例如，三维的位置加上时间解决方案 需要从四个卫星信号中获得测量结果。如果由同步标记提供时间分量， 那么可以只使用三个卫星信号来获得三维的位置解决方案。因此本发 明还包括使用同步标记代替来自卫星的信号来计算位置。
本发明提供组合了卫星定位系统和使用来自陆地通信发射器的信 号的系统的混合结构。对来自陆地无线电网络的信号的测量可用于产 生和保留它们之间的定时关系表，并且依次将该表与卫星定位系统的 时基相关联。
所述卫星定位系统可以是GPS、Galileo或任何其它的类型。陆地 发射器网络可以是基于GSM的蜂窝移动电话网络、WCDMA或其它 蜂窝系统，或者它可以是用于无线或TV广播的发射器网络或不同的 陆地无线电网络。
产生的位置一般跟随这一个处理过程。低精确度的蜂窝单元级别 的位置是立即可用的，其后紧跟着网络导出的位置，并且其在卫星导 出的位置稍后一点。
在即使利用帮助也不能计算使用卫星系统的位置的情况下，本发 明仍然能够提供基于陆地网络定时测量的位置。这样提供了更稳定的 系统，其与未得到帮助的卫星定位相比避免了整个定位失败。
在不可能从陆地网络信号中产生帮助数据的情况下，卫星位置仍 然是可用的。
时间帮助和位置帮助的自主提供不仅在提高精确度方面有优势， 例如到从传输时间偏移列表的保持中产生的第一次固定的时间更快， 电池寿命更长或者通信使用率更低。其还允许卫星定位系统使用不太 复杂的硅片，因为需要较少的相关器。
可以一开始就通过执行自主的或部分帮助的饿位置固定来建立卫 星时基到无线电网络的关系。即使得到帮助，任何进一步的卫星位置 固定能被用来保持卫星和陆地无线电网络之间的定时关系。
可以从数据库服务器中获得陆地网络发射器的位置和身份。在计 算都是在终端中进行的、而没有基于网络的计算节点(服务器)的帮 助的情况下，可以通过通信网络广播网络发射器的信息，或者可以从 脱机源中获得所述信息，例如从CDROM、闪存或人工输入。该信息 是相对静止的，并且只需要极少的更新。
本发明尤其适合于跟踪移动的终端，其中卫星定位和独立OTDA 定位的使用能够在多种环境中进行户内户外的、连续的、无缝的终端 跟踪。
优选地，包含本发明的移动终端包含在GSM或WCDMA网络上 操作的移动蜂窝接收器和GPS接收器。
本发明还包括携带一组指令的介质，当把所述介质加载到包含卫 星定位系统元件的终端上时，能够让终端执行本发明的方法。
本发明还包括卫星定位系统的移动终端，所述终端包括
时间偏移确定装置，用于确定在来自未校准稳定系统的信号是可 用的第一终端位置上的、从卫星定位系统中提取的校准时间信息与从 未校准稳定系统提取的未校准时间信息之间的时间偏移，来自未校准 稳定系统的信号的传播时间是已知的或确定的，并且来自卫星定位系 统的信号是可用的；以及校准装置，用于根据来自第二终端位置上来 自未校准稳定系统的信号的已知的或确定的传播时间和所述确定的时 间偏移，来校准从在第二终端位置上接收的未校准稳定系统的信号中 提取的未校准时间信息。
本发明还包括卫星定位系统的移动终端，所述终端包括
时间偏移确定装置，用于确定在来自第一未校准稳定系统的信号 是可用的第一终端位置上的、从卫星定位系统提取的校准时间信息和 从第一未校准稳定系统提取的未校准时间信息之间的时间偏移，来自 第一未校准稳定系统的信号的传播时间是已知的或确定，并且来自卫 星定位系统的信号是可用的；以及
时间偏移确定装置，用于确定在来自第一和第二未校准稳定系统 的信号是可用的第二终端位置上的、从第一未校准系统提取的未校准 时间信息和从第二未校准稳定系统提取的未校准时间信息之间的第二 时间偏移，并且来自第一和第二未校准稳定系统的信号的传播时间是 已知的或确定的；以及
校准装置，用于根据在第三终端位置上来自第二未校准稳定系统 的已知的或确定的信号的传播时间和所述第一和第二确定的时间偏 移，来校准从在第三终端位置接收的第二未校准稳定系统的信号中提 取的未校准时间信息。
附图说明
现在将参照附图进一步描述本发明和采用本发明的系统的几个例 子，其中：
图1是图示采用本发明的卫星定位系统的整体结构的框图；
图2是图示在本发明的系统中使用的第一移动终端的主要功能元 件和信令数据流程的框图；
图3是图示在本发明的系统中使用的另一个移动终端的主要功能 元件和信令数据流程的框图；
图4是表示使用图2的移动终端计算图1的系统中的位置的过程 的流程图；
图5是表示使用图3的移动终端计算图1的系统中的位置的过程 的流程图；
图6是图示另一种结构的框图，在该结构中终端与网络应用进行 通信以便交换位置信息；
图7是图示另一种结构的框图，在该结构中处理过程可以获得一 些关于从服务器使用通信链路的网络的信息；以及
图8是图示另一种结构的框图，在该结构中由终端外部的、与终 端通信的设备执行位置计算。

图1表示采用本发明的系统的例子，尤其是表示卫星定位系统的 整体结构。终端101接收卫星102和GPS系统100广播的信号。它还 接收陆地网络107的基地收发器站(BTS)103广播的信号，在该情况 下是GSM网络。
图2表示在图1所示的系统中使用的移动终端101的主要功能元 件。终端101包括包含用于经由接线天线203接收来自GPS系统100 的卫星的信号的接收器的GPS模块201，包含用于经由天线204接收 来自GSM无线电网络107的信号的接收器的GSM模块202，包括存 储器、处理电路和软件程序(未示出)的一般与移动终端内的设备相 连的通用处理器205，给终端101提供时钟信号的振荡器电路206，以 及在通用处理器上运行的软件程序209。该程序209和通用处理器205 构成计算节点。定位器模块207和网络定时列表208是软件程序209 的一部分。
图3表示另一个终端101中的相似功能元件。在该情况中计算节 点驻留在与网络107连接的服务器301中。终端101经由通信链路302 与服务器301通信，其是GSM网络的正常通信的一部分。服务器301 包含运行软件模块的处理器303，所述模块包括定位器模块304和网 络定时列表305。    
不管是图2还是图3，GSM模块202还包括用户接口(未示出)， 其具有从终端输入和输出信息的能力，以及是任何GSM终端的标准 特征的信号处理器(未示出)，所述处理器提供进行网络测量的功能， 例如观察的到达时间差(OTDA)、接收信号强度、发射器标识符， 以及对GSM模块从BTS103接收的信号的其它定时测量，如在$$$1 中所述的那样，其具体内容在这里并入作为参考。
在图2所示的终端中，将这些测量结果传送214给通用处理器205， 其在软件模块207中使用WO-A-00-73814中所述的方法，从测量的 GSM网络107的BTS103广播的信号到达观察时间差中计算传输时间 偏移列表(TTO-上面方程式1的值)。所述计算还需要知道BTS103 的地理位置，这些位置是从WO-A-00-73814中所述的数据库中得到 的。将α的这些值存储在网络定时列表209中。
在图3所示的终端中，将OTDA的值经由通信链路302传送给服 务器301。然后在定位器模块304内执行计算，并将α的值存储在网络 定时列表305中。但是在该情况下，要执行将α的值转换成上面方程 式2中所示的β的值的进一步的计算。然后将β的这些值经由通信链 路302发送回终端101，其中将它们存储在网络定时列表镜像308中。
图2或图3的终端101内的GPS模块201接收和测量来自GPS 系统100的卫星102的信号。如下所述，它使用对来自卫星网络100 的信号的定时测量来计算终端的位置。
图2还表示终端101内进一步的信令数据流程。振荡器电路206 给GPS模块201和GSM模块202提供时钟定时信号。模块202接收 的GSM网络的服务蜂窝单元的信号用于调整振荡器的频率，以便符 合接收的GSM信号，也就是从调整的振荡器时钟信号中产生的信号 与接收的GSM信号相匹配。将从振荡器206产生的时钟信号提供给 211GPS模块201，还提供给GSM模块202。经由链路214将OTDA 的值和GSM模块202进行的其它测量结果发送给通用处理器205。将 GSM模块202要发送给GSM网络107的数据从通用处理器205经由 链路215进行传送。将表示GPS时间的信号经由链路212从GPS模 块201传送到通用处理器205。将根据本发明产生的同步标记信号经 由链路213从通用处理器205传送到GPS模块201。
利用图2或图3的例子中的软件将GPS定时信号用于建立GPS 系统100的时基相对于网络定时列表208、308中保存的传输时间偏移 中一项或多项(α的值)的关系。该关系表示在下面的表1中。该表 表示了对于GSM网络107的五个BTS 103 A-E(第1列)中的每一个 相对于参考(“第三参考”)计算出来的传输时间偏移(第2列)， 该传输时间偏移是在通用处理器205中从模块202中的GSM接收器 接收的信号中计算出来的。该时间以微秒进行表示，并且是以加上/ 减去一半脉冲表示的模为1的脉冲长度(大约577μs)，因为测量方 式在这个程度是模糊的。在该情况中，计算出第三参考作为表中一项 的传输时间偏移(103C)。第3列是传输时间偏移相对于GPS时基 的表。在该特殊例子中，如下所述，第三参考和GPS时基之间的时间 偏移是67413.88μs。
    BTS标识符     相对于第三参考的     TTO(μs) 相对于GPS时基的 TTO(μs)     103A     -22.6     67391.28     103B     219.7     67633.58     103C     0.0     67413.88     103D     -184.8     67229.08     103E     89.5     67503.38
表1
在图4中图示了图2的移动终端的操作流程图。
在终端101启动周一段时间，在步骤401，在“初始终端位置” 上对BTS信号进行第一组测量。一段时间后，在步骤402，在“第一 终端位置”上对BTS信号进行第二组测量。这两组测量用于在步骤403 中计算网络传输时间偏移列表(α的值)。在步骤402周期性地测量 BTS信号，在每组测量后在步骤403中更新BTS信号的传输时间偏移 列表。
分开来说，在步骤410中，GPS接收器获取并测量来自卫星102 的信号，并在步骤412中产生代表GPS时基的信号212。在步骤408 中，将该信号与第三参考相关，参考所述第三参考建立在步骤403中 产生的定时偏移列表。
当在步骤404进行位置请求时，(在“第二终端位置”)，在步 骤405中象传统方式那样从GPS模块201内保存的本地卫星信息数据 库411中加载最新的一组卫星数据。在步骤407中使用GSM网络信 号计算位置，并将该位置作为初始位置经由链路217提供给GPS模块 201。
在步骤409中，在通用处理器205中产生同步标记213。通过允 许用于调整振荡器电路206的来自BTS的信号的传输延时，将在步骤 408中确定的GPS时基与第三参考之间的关系调整成考虑终端的位置 (在步骤407中计算的)。
在步骤409，将同步标记213提供的帮助用来定义用于GPS模块 201进一步获取卫星信号的信号搜索空间。
在步骤405中产生的卫星信息、在步骤407产生的初始位置估算 的帮助下以及在步骤409中产生的帮助(同步标记)下，在步骤410 获取并测量卫星信号。将从接收的卫星信号中解码的卫星信息存储在 本地卫星信息数据库中以便在后续的定位尝试中使用。
在步骤413中使用步骤410中获得的卫星信号计算移动接收器的 位置，并在步骤414将该位置输出给请求的应用，例如在移动终端101 或外部服务器上运行的软件。
使用中，按照如上所述的那样建立BTS传输时间偏移的定时模型， 在任何GPS位置固定处测量GPS时基，例如在“晴空”条件下进行 的测量。如上所述，由此建立GPS时基和陆地传输时间偏移之间的关 系，并将这些用于帮助后续的较为恶劣的条件下的GPS位置固定中。
所述实施例只描述在不需要终端101与GSM网络107通信时的 操作。因此终端不需要在网络上注册(这包含终端向网络发送)，但 是只对于其能接收BTS广播的信号的情况而言。
如前面所解释的，传输时间偏移列表的计算也可以在经由无线链 路连接到终端的服务器中进行。因此现在描述使用图3的终端的另一 个实施例，其中在GSM网络中使用终端101，在连接到网络的服务器 301中执行所述计算。在该情况中终端和服务器之间的通信是经由短 消息业务(SMS)的，尽管例如可以经由GPRS或任何其它的便利方 式。
图5表示该特殊情况的流程图。除了删除了步骤401和407，并 且增加了步骤402a和403a，其它步骤的都与图4中所示的相同。在 该情况中，在步骤402测量GSM网络信号定时偏移，并在步骤402a 将其发送给网络服务器301，其中在步骤403中在所述服务器上进行 计算。然后在步骤403a中将β值的列表发送回终端。
现在描述其中在定位系统中包括有本发明的另一个实施例，其中 终端可以与连接到通信网络的其它服务器进行通信。
图6中图示了体现本发明的系统的另一个例子。在该例子中，包 括有外部应用服务器106和终端101之间的通信链路110a-c，所述服 务器经由因特网108和GSM网络107连接。终端101和GSM网络 107之间的通信链路110a是无线的。网络107和因特网108之间的通 信链路110b一般用电缆连接来实施。通信链路110c将服务器106连 接到因特网108，并且一般也用电缆连接来实施。
在操作中，服务器106中驻留的应用请求终端101的位置，所述 终端按照与前一个例子中所述方式相同的方式计算其位置。使用通信 链路110a-c将产生的位置返回给请求的应用。
图7中图示了体现本发明的另一个配置。在该情况中，经由链路 110d连接到因特网108的另一个服务器105包含静止的和半静止的配 置信息，例如卫星年历、时钟校正信息和与GSM网络107相关的信 息，例如BTS103的地理位置。将该信息广播给终端101。
在另一种配置中，与前一段描述的类似(使用图7的系统)，终 端101按需要使用上述通信链路110检索配置信息。将从服务器105 获得的信息用于补充终端101中的本地卫星信息数据库，尤其是对于 终端的第一次操作。如在第一实施例中所述的那样在本地产生初始位 置估算和定时帮助。
图8中图示的又一个实施例。在该情况中，从与用于计算终端位 置的外部位置计算设备109通信的终端101中分离出GPS位置计算功 能。在终端101内测量提供给位置计算设备109的GPS定时测量结果。
本领域的普通技术人员会理解，本发明同样采用其它卫星导航系 统例如(Galileo、Beidou、Compass、QZSS、和Glonass)，并且不 限于GPS。还应理解的是，本发明还同样采用其它通信系统(例如 CDMA、W-CDMA、TDMA、TDS-CDMA、PDC、IDen)，并且不 限于GSM，本发明还采用其它陆地发射器网络(例如公共广播网、数 字无线和电视等)。