无线测距或伪卫星系统的领域目前已有很大进展。一伪卫星为一地面无线电发 射器，其工作在GPS波段并发送类似于GPS系统的信号。由于在使用L波段作 非军事目的上的限制，一种开发中的新型″伪卫星″使用其它可选择的频率，诸如 无需官方许可的2.4GHz波段。
近来，在包括平面激光和扇形激光系统在内的旋转激光系统方面也有许多进 展。平面激光提供一基准光平面。扇形激光提供一个或多个绕一轴线转动的光平面， 由此可导出一高度差。导出高度差的常用技术为通过确定在两束或多束扇形射束的 检测之间的时差。这些系统，诸如Trimble LaserStation和Topcon LaserZone系 统可提供精确的高度差。
不过，伪卫星系统的一固有弱点为其垂直精度，因为难以在竖向设置多个伪卫 星以产生一有利于数学计算的几何关系，这归因于这些地面发射器通常设置于相似 的高度上(+/-500m)。
除此之外，激光系统的一固有弱点为其不能提供水平位置，或是其可提供的水 平位置的范围有限。

本发明致力于通过提供一定位系统来解决这些问题，其可支援多用户、可在这 些基于卫星的定位系统因天空中的障碍物而不能工作的范围内提供精确的三维定 位以及可提供比一基于卫星的定位系统所能提供的垂直精度更佳的垂直精度。
本发明的一个方面涉及一种基于无线电和光的三维定位系统，其包括一固定式 综合自定位无线电收发器/激光发射器(RTR_LT)和至少一个移动式综合无线电 接收器/激光探测器(RR_LD)。
在本发明的一实施例中，该固定式综合自定位无线电收发器/激光发射器 (RTR_LT)配置成接收多个第一外部无线电信号，基于接收的多个第一外部无线电 信号确定其位置坐标，广播至少一个内部无线电信号；以及广播至少一个激光束。 在本发明的该实施例中，该至少一个移动式综合无线电接收器/激光探测器 (RR_LD)配置成接收多个第二外部无线电信号，接收至少一个由该固定式综合自 定位的RTR_LT所广播的内部无线电信号，探测至少一个由该自定位综合 RTR_LT所产生的激光束以及基于一组数据来确定其三维位置坐标，所述数据选 自一由{接收的多个第二外部无线电信号；接收的至少一个内部无线电信号；以及 探测的至少一个激光束}组成的组。
在本发明的一实施例中，该固定式综合自定位无线电收发器/激光发射器 (RTR_LT)进一步包括一伪卫星收发器以及一与该伪卫星收发器结合的激光发射 器。在本发明的一实施例中，该伪卫星收发器进一步包括一固定无线电天线；其中 该固定无线电天线的相位中心与该激光发射器之间的距离是已知且固定的。
在本发明的一实施例中，该激光发射器进一步包括一平面激光发射器，其配置 成产生一用于提供一高精度垂直坐标的基准激光束。在本发明另一实施例中，该激 光发射器进一步包括一扇形激光发射器，其配置成产生至少一个旋转扇形激光束。
在本发明的一实施例中，该伪卫星收发器配置成接收多个由下列至少一个无线 电源所广播的第一外部无线电信号，其中所述至少一个无线电源选自一由{GPS； GLONASS；GPS/GLONASS的组合；GALILLEO；全球导航卫星系统(GNSS)以 及一伪卫星发射器}组成的组。
在本发明的一实施例中，该固定式综合自定位无线电收发器/激光发射器 (RTR_LT)进一步包括一差分伪卫星收发器和一激光发射器。在该实施例中，本发 明的基于无线电和光的三维定位系统进一步包括一第一无线电通信链路，其配置成 使该差分伪卫星收发器与一差动修正数据源连接；其中该第一无线电通信链路选自 一由{一蜂窝链路；一无线电；一专用无线电波段；一现场网(SiteNet)900专用 无线电网；一无线互联网；以及一卫星无线通信链路}组成的组。在本发明的该 实施例中，该差分伪卫星收发器配置成接收多个由至少一个无线电源所广播的第一 外部无线电信号，其中所述至少一个无线电源选自一由{GPS；GLONASS； GPS/GLONASS的组合；GALILLEO；全球导航卫星系统(GNSS)；以及一伪卫 星发射器}组成的组；以及还配置成通过该第一无线电通信链路接收一由下列至少 一个源所广播的一差动修正数据组，所述源选自一由{一基站，一实时动态(RTK) 基站；一虚拟基站(VBS)；以及一伪卫星发射器}组成的组。在本发明的该实施 例中，该差分伪卫星收发器配置成利用该多个第一外部无线电信号和该差动修正数 据组来获得精确的差分伪卫星收发器的坐标测量值。
在本发明的一实施例中，该至少一个移动式综合无线电接收器/激光探测器 (RR_LD)进一步包括一无线电定位系统接收器以及一与该无线电定位系统接收器 结合的激光探测器。
在本发明的一实施例中，该无线电定位系统接收器配置成接收多个由至少一个 无线电源所广播的第二外部无线电信号，其中所述至少一个无线电源选自一由 {GPS；GLONASS；GPS/GLONASS的组合；GALILLEO；全球导航卫星系统 (GNSS)；以及一伪卫星发射器}组成的组。在本发明的该实施例中，该无线电定 位系统接收器配置成基于接收的多个第二外部无线电信号来确定其三维位置坐标。
在一实施例中，本发明的基于无线电和光的三维定位系统进一步包括一第二无 线电通信链路，其配置成使该移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)与 该固定式综合自定位无线电收发器/激光发射器(RTR_LT)连接。在本发明的一实 施例中，该第二无线电通信链路选自一由{一蜂窝链路；一无线电；一专用无线电 波段；一SiteNet900专用无线电网；一无线互联网；以及一卫星无线通信链路}组 成的组。
在本发明的一实施例中，该至少一个移动式综合无线电接收器/激光探测器 (RR_LD)进一步包括一伪卫星接收器，其配置成通过使用该第二无线通信链路接 收至少一个由该固定式综合自定位无线电收发器/激光发射器(RTR_LT)所广播 的内部无线电信号。在本发明的该实施例中，该移动式综合无线电接收器/激光探 测器(RR_LD)配置成基于接收的至少一个内部无线电信号来确定其三维位置坐 标。
在本发明的一实施例中，该至少一个移动式综合无线电接收器/激光探测器 (RR_LD)进一步包括：一无线电接收器，其配置成接收多个第二外部无线电信号； 以及一激光探测器，其配置成探测至少一个由该固定式综合自定位无线电收发器/ 激光发射器(RTR_LT)所产生的激光束。在本发明的该实施例中，该无线电接收 器进一步包括一无线电天线，其中该无线电天线的相位中心与该激光探测器之间的 距离是已知和固定的。在本发明的该实施例中，该综合无线电接收器/激光探测器 (RR_LD)配置成基于接收的多个第二外部无线电信号以一第一级精度来确定其三 维位置坐标；以及该综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)配置成基于探测的 至少一个激光束以一第二级精度来确定其高度。其中假定以该第二级精度来确定的 一组测量值比以该第一级精度来确定的一组测量值更准确。
在本发明的一实施例中，该至少一个移动式综合无线电接收器/激光探测器 (RR_LD)进一步包括：一伪卫星接收器，其配置成通过使用该第二无线通信链路 接收至少一个由该固定式综合自定位无线电收发器/激光发射器(RTR_LT)所广 播的内部无线电信号；以及一激光探测器，其配置成探测至少一个由该固定式综合 自定位无线电收发器/激光发射器(RTR_LT)所产生的激光束。在本发明的该实施 例中，该至少一个移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)配置成基于至 少一个由该固定式综合自定位无线电收发器/激光发射器(RTR_LT)所广播的内 部无线电信号以该第一级精度来确定其位置坐标。在本发明的该实施例中，该至少 一个移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)配置成基于探测的至少一个 激光束以该第二级精度来确定其高度。
在本发明的一实施例中，该至少一个移动式综合无线电接收器/激光探测器 (RR_LD)进一步包括：一无线电接收器，其配置成接收多个第二外部无线电信号； 一伪卫星接收器，其配置成通过使用该第二无线链路接收至少一个由该固定式综合 自定位无线电收发器/激光发射器(RTR_LT)所广播的内部无线电信号；以及一激 光探测器，其配置成探测至少一个由该固定式综合自定位无线电收发器/激光发射 器(RTR_LT)所产生的激光束。在本发明的该实施例中，该至少一个移动式综合无 线电接收器/激光探测器(RR_LD)配置成基于至少一个由该固定式综合自定位无 线电收发器/激光发射器(RTR_LT)所广播的内部无线电信号并基于接收的多个 第二外部无线电信号以该第一级精度来确定其三维位置坐标，并且还配置成基于探 测的至少一个激光束以该第二级精度来确定其高度。
在本发明的一实施例中，该至少一个移动式综合无线电接收器/激光探测器 (RR_LD)进一步包括：一无线电接收器，其配置成接收一来自多个第二外部无线 电信号的第一组测量数据；一伪卫星接收器，其配置成通过使用该第二无线链路接 收来自至少一个由该固定式综合自定位无线电收发器/激光发射器(RTR_LT)所广 播的内部无线电信号的第二组测量数据；一激光探测器，其配置成探测至少一个由 该固定式综合自定位无线电收发器/激光发射器(RTR_LT)所产生的激光束以便 接收第三组测量数据；以及一加权处理器，其配置成基于一测量算法为不同组的测 量数据赋予不同的加权值。
在本发明的一实施例中，为优化该测量算法，可在测量时顾及至少一个测量位 置参数。在本发明的该实施例中，每一测量位置参数选自一由{该位置的拓扑图； 该位置的气象情况；以及至少一个激光束在该位置的能见度}组成的组。
本发明的另一方面涉及一种基于无线电和光的三维定位系统，其包括：一设置 于一具有已知坐标的位置处的固定式综合无线电发射器/激光发射器(RT_LT)；以 及至少一个移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)。
在本发明的一实施例中，该固定式综合无线电发射器/激光发射器(RT_LT)配 置成广播至少一个内部无线电信号，并且还配置成广播至少一个激光束。
在本发明的一实施例中，该至少一个移动式综合无线电接收器/激光探测器 (RR_LD)配置成接收多个外部无线电信号，配置成接收至少一个由该固定式综合 RT_LT所广播的内部无线电信号，配置成探测至少一个由该固定式综合RT_LT 所产生的激光束，还配置成基于一组数据来确定其三维位置坐标，所述数据选自一 由{接收的多个外部无线电信号；接收的至少一个内部无线电信号；以及探测的至 少一个激光束}组成的组。
在本发明的一实施例中，该固定式综合无线电发射器/激光发射器(RT_LT)进 一步包括一伪卫星发射器以及一与该伪卫星发射器结合的激光发射器。该伪卫星发 射器进一步包括一固定无线电天线；其中该固定无线电天线的相位中心与该激光发 射器之间的距离是已知和固定的。
在本发明的一实施例中，该激光发射器进一步包括一平面激光发射器，其配置 成产生一用于提供一高精度垂直坐标的基准激光束。在本发明另一实施例中，该激 光发射器进一步包括一扇形激光发射器，其配置成产生至少一个旋转扇形激光束。
在本发明的一实施例中，该至少一个移动式综合无线电接收器/激光探测器 (RR_LD)进一步包括一无线电定位系统接收器以及一与该无线电定位系统接收器 结合的激光探测器。
在本发明的一实施例中，该无线电定位系统接收器配置成接收多个由至少一个 无线电源所广播的外部无线电信号，其中所述至少一个无线电源选自一由{GPS； GLONASS；GPS/GLONASS的组合；GALILLEO；全球导航卫星系统(GNSS)； 以及一伪卫星发射器}组成的组；以及配置成基于接收的多个外部无线电信号来确 定其三维位置坐标。
在一实施例中，本发明的包括该设置于一具有已知坐标的位置处的固定式综合 无线电发射器/激光发射器(RT_LT)和至少一个移动式综合无线电接收器/激光探 测器(RR_LD)的系统进一步包括一无线链路，其配置成使该移动式综合无线电接 收器/激光探测器(RR_LD)与该固定式综合无线电发射器/激光发射器(RT_LT) 连接。
在本发明的一实施例中，该无线通信链路选自一由{一蜂窝链路；一无线电； 一专用无线电波段；一SiteNet 900专用无线电网；一无线互联网；以及一卫星无 线通信链路}组成的组。
在本发明的一实施例中，该至少一个移动式综合无线电接收器/激光探测器 (RR_LD)进一步包括一伪卫星接收器，其配置成通过使用该无线链路接收至少一 个由该固定式综合无线电发射器/激光发射器(RT_LT)所广播的内部无线电信号； 并且还配置成基于接收的至少一个内部无线电信号来确定其三维位置坐标。
在本发明的一实施例中，该至少一个移动式综合无线电接收器/激光探测器 (RR_LD)进一步包括一无线电接收器，其配置成接收多个外部无线电信号；以及 一激光探测器，其配置成探测至少一个由该固定式综合无线电发射器/激光发射器 (RT_LT)所产生的激光束。该无线电接收器进一步包括一无线电天线，其中该无 线电天线的相位中心与该激光探测器之间的距离是已知和固定的。在本发明的该实 施例中，该综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)配置成基于接收的多个外部 无线电信号以第一级精度来确定其三维位置坐标；以及该综合无线电接收器/激光 探测器(RR_LD)配置成基于探测的至少一个激光束以第二级精度来确定其高度。
在本发明的一实施例中，该至少一个移动式综合无线电接收器/激光探测器 (RR_LD)进一步包括：一伪卫星接收器，其配置成通过使用该无线链路接收至少 一个由该固定式综合无线电发射器/激光发射器(RT_LT)所广播的内部无线电信 号；以及一激光探测器，其配置成探测至少一个由该固定式综合无线电发射器/激 光发射器(RT_LT)所产生的激光束。在本发明的该实施例中，该至少一个移动式 综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)配置成基于至少一个由该固定式综合无 线电发射器/激光发射器(RT_LT)所广播的内部无线电信号以该第一级精度来确 定其位置坐标；其中该至少一个移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD) 配置成基于探测的至少一个激光束以该第二级精度来确定其高度。
在本发明的一实施例中，该至少一个移动式综合无线电接收器/激光探测器 (RR_LD)进一步包括：一无线电接收器，其配置成接收多个外部无线电信号；一 伪卫星接收器，其配置成通过使用该无线链路接收至少一个由该固定式综合无线电 发射器/激光发射器(RT_LT)所广播的内部无线电信号；以及一激光探测器，其配 置成探测至少一个由该固定式综合无线电发射器/激光发射器(RT_LT)所产生的 激光束。在本发明的该实施例中，该至少一个移动式综合无线电接收器/激光探测 器(RR_LD)配置成基于至少一个由该固定式综合无线电发射器/激光发射器 (RT_LT)所广播的内部无线电信号以及基于接收的多个外部无线电信号以该第一 级精度来确定其三维位置坐标。在本发明的该实施例中，该至少一个移动式综合无 线电接收器/激光探测器(RR_LD)配置成基于探测的至少一个激光束以该第二级 精度来确定其高度。
在本发明的一实施例中，该至少一个移动式综合无线电接收器/激光探测器 (RR_LD)进一步包括：一无线电接收器，其配置成接收来自多个外部无线电信号 的第一组测量数据；一伪卫星接收器，其配置成通过使用该无线链路接收来自至少 一个由该固定式综合无线电发射器/激光发射器(RT_LT)所广播的内部无线电信 号的第二组测量数据；一激光探测器，其配置成探测至少一个由该固定式综合无线 电发射器/激光发射器(RT_LT)所产生的激光束以便接收第三组测量数据；以及一 加权处理器，其配置成基于一测量算法为不同组的测量数据赋予不同的加权值。
在本发明的一实施例中，为优化该测量算法，可在测量时顾及至少一个测量位 置参数，其中每一测量位置参数选自一由{该位置的地形；该位置的气象情况；以 及至少一个激光束在该位置的能见度}组成的组。
本发明的又一方面涉及一种基于无线电和光的三维定位系统，其包括：一设置 于一具有已知坐标的第一位置处的固定式无线电发射器；一设置于一具有已知坐标 的第二位置处的固定式激光发射器；以及至少一个移动式综合无线电接收器/激光 探测器(RR_LD)。
在本发明的一实施例中，该固定式无线电发射器配置成广播至少一个内部无线 电信号，而该固定式激光发射器则配置成广播至少一个激光束。在本发明的该实施 例中，该至少一个移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)配置成接收多 个外部无线电信号，配置成接收至少一个由该固定式无线电发射器所广播的内部无 线电信号，配置成探测至少一个由该固定式激光发射器所产生的激光束，还配置成 基于一组数据来确定其三维位置坐标，所述数据选自一由{接收的多个外部无线电 信号；接收的至少一个内部无线电信号；以及探测的至少一个激光束}组成的组。
在本发明的一实施例中，设置于该具有已知坐标的第一位置处的固定式无线电 发射器进一步包括一伪卫星发射器。
在本发明的一实施例中，设置于该具有已知坐标的第二位置处的固定式激光发 射器进一步包括一平面激光发射器，其配置成产生一用于提供一高精度垂直坐标的 基准激光束。在本发明另一实施例中，设置于该具有已知坐标的第二位置处的固定 式激光发射器进一步包括一扇形激光发射器，其配置成产生至少一个旋转扇形激光 束。
在本发明的一实施例中，该至少一个移动式综合无线电接收器/激光探测器 (RR_LD)进一步包括一无线电定位系统接收器以及一与该无线电定位系统接收器 结合的激光探测器。该无线电定位系统接收器进一步包括一无线电天线；其中该无 线电天线的相位中心与该激光探测器之间的距离是已知和固定的。
在本发明的一实施例中，该无线电定位系统接收器配置成接收多个由至少一个 无线电源所广播的外部无线电信号，其中所述至少一个无线电源选自一由{GPS； GLONASS；GPS/GLONASS的组合；GALILLEO；全球导航卫星系统(GNSS)； 以及一伪卫星发射器}组成的组；还配置成基于接收的多个外部无线电信号来确定 其三维位置坐标。
在一实施例中，本发明的该系统进一步包括：一无线电链路，其配置成使该移 动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)与该固定式无线电发射器连接，其 中该无线链路选自一由{一蜂窝链路；一无线电；一专用无线电波段；一SiteNet 900 专用无线电网；一无线互联网；以及一卫星无线通信链路}组成的组。
在本发明的一实施例中，该至少一个移动式综合无线电接收器/激光探测器 (RR_LD)进一步包括一伪卫星接收器，其配置成通过使用该无线链路接收至少一 个由该固定式无线电发射器所广播的内部无线电信号；还配置成基于接收的至少一 个内部无线电信号来确定其三维位置坐标。
在本发明的一实施例中，该至少一个移动式综合无线电接收器/激光探测器 (RR_LD)进一步包括：一无线电接收器，其配置成接收多个外部无线电信号；以 及一激光探测器，其配置成探测至少一个由该固定式激光发射器所产生的激光束。 在本发明的该实施例中，该综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)配置成基于 接收的多个外部无线电信号以第一级精度来确定其三维位置坐标；并且该综合无线 电接收器/激光探测器(RR_LD)配置成基于探测的至少一个激光束以第二级精度 来确定其高度。
在本发明的一实施例中，该至少一个移动式综合无线电接收器/激光探测器 (RR_LD)进一步包括：一伪卫星接收器，其配置成通过使用该无线链路接收至少 一个由该固定式无线电发射器所广播的内部无线电信号；以及一激光探测器，其配 置成探测至少一个由该固定式激光发射器所产生的激光束。在本发明的该实施例 中，该至少一个移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)配置成基于至少 一个由该固定式无线电发射器所广播的内部无线电信号以该第一级精度来确定其 位置坐标；以及该至少一个移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)配置 成基于探测的至少一个激光束以该第二级精度来确定其高度。
在本发明的一实施例中，该至少一个移动式综合无线电接收器/激光探测器 (RR_LD)进一步包括：一无线电接收器，其配置成接收多个外部无线电信号；一 伪卫星接收器，其配置成通过使用该无线链路接收至少一个由该固定式无线电发射 器所广播的内部无线电信号；以及一激光探测器，其配置成探测至少一个由该固定 式激光发射器所产生的激光束。在本发明的该实施例中，该至少一个移动式综合无 线电接收器/激光探测器(RR_LD)配置成基于至少一个由该固定式无线电发射器 所广播的内部无线电信号以及基于接收的多个外部无线电信号以该第一级精度来 确定其三维位置坐标；还配置成基于探测的至少一个激光束以该第二级精度来确定 其高度。
在本发明的一实施例中，该至少一个移动式综合无线电接收器/激光探测器 (RR_LD)进一步包括：一无线电接收器，其配置成接收来自多个外部无线电信号 的第一组测量数据；一伪卫星接收器，其配置成通过使用该无线链路接收来自至少 一个由该固定式无线电发射器所广播的内部无线电信号的第二组测量数据；一激光 探测器，其配置成探测至少一个由该固定式激光发射器所产生的激光束以接收第三 组测量数据；以及一加权处理器，其配置成基于一测量算法为不同组的测量数据赋 予不同的加权值。
在本发明的一实施例中，为优化该测量算法，可在测量时顾及至少一个测量位 置参数，其中每一测量位置参数选自一由{该位置的地形；该位置的气象情况；以 及至少一个激光束在该位置的能见度}组成的组。
本发明的另一方面涉及一种通过使用一固定式综合自定位无线电收发器/激光 发射器(RTR_LT)确定一移动用户的位置坐标的方法。
在一实施例中，本发明的该方法包括以下的步骤：A)提供一基于无线电和光 的三维定位系统，其包括该固定式综合自定位无线电收发器/激光发射器(RTR_LT) 以及包括一移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)的移动用户；B)通过 使用该固定式综合自定位无线电收发器/激光发射器(RTR_LT)接收多个第一外 部无线电信号；C)基于接收的多个第一外部无线电信号确定该固定式综合自定位 无线电收发器/激光发射器(RTR_LT)的位置坐标；D)通过使用该固定式综合自 定位无线电收发器/激光发射器(RTR_LT)来广播至少一个内部无线电信号并广 播至少一个激光束；E)通过使用该移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD) 接收多个第二外部无线电信号、接收至少一个由该固定式综合自定位无线电收发器 /激光发射器(RTR_LT)所广播的内部无线电信号以及探测由该固定式综合自定 位无线电收发器/激光发射器(RTR_LT)所产生的激光束；以及F)基于一组数据 来确定该移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)的三维位置坐标，所述 数据选自一由{接收的多个第二外部无线电信号；接收的至少一个内部无线电信 号；以及探测的至少一个激光束}组成的组。
在本发明的一实施例中，该步骤B)进一步包括接收多个由至少一个无线电源 所广播的第一外部无线电信号的步骤(B1)，其中所述至少一个无线电源选自一由 {GPS；GLONASS；GPS/GLONASS的组合；GALILLEO；全球导航卫星系统 (GNSS)；以及一伪卫星发射器}组成的组。
在本发明的一实施例中，该步骤B)进一步包括接收一由至少一个源所广播的 差动修正数据组的步骤(B2)，所述源选自一由{一基站，一RTK基站；一虚拟 基站(VBS)；以及一伪卫星发射器}组成的组。
在本发明的一实施例中，该步骤D)进一步包括通过使用一平面激光发射器 产生一用于提供一高精度垂直坐标的基准激光束的步骤(D1)。在本发明另一实施 例中，该步骤D)进一步包括通过使用一个扇形激光发射器来产生至少一个旋转 扇形激光束的步骤(D2)。
在本发明的一实施例中，该步骤E)进一步包括接收多个由至少一个无线电源 所广播的第二外部无线电信号的步骤(E1)，其中所述至少一个无线电源选自一由 {GPS；GLONASS；GPS/GLONASS的组合；GALILLEO；全球导航卫星系统 (GNSS)；以及一伪卫星发射器}组成的组。
在本发明的一实施例中，步骤E)进一步包括探测至少一个由该固定式综合自 定位无线电收发器/激光发射器(RTR_LT)所产生的激光束的步骤(E2)。
在本发明的一实施例中，步骤F)进一步包括以下的步骤：(F1)基于接收的多 个第二外部无线电信号以第一级精度来确定该移动式综合无线电接收器/激光探测 器(RR_LD)的三维位置坐标；以及(F2)基于探测的至少一个激光束以第二级精 度来确定该移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)的高度坐标。
在本发明的一实施例中，步骤F)进一步包括以下的步骤：(F3)基于至少一 个由该固定式综合自定位无线电收发器/激光发射器(RTR_LT)所广播的内部无 线电信号以及基于接收的多个第二外部无线电信号以该第一级精度来确定该移动 式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)的三维位置坐标；以及(F4)基于探测 的至少一个激光束以第二级精度来确定该移动式综合无线电接收器/激光探测器 (RR_LD)的高度坐标。
在本发明的一实施例中，步骤F)进一步包括通过使用一加权处理器基于一 测量算法为不同组的测量数据赋予不同的加权值的步骤(F5)；其中在测量时顾及 至少一个测量位置参数以优化该测量算法；以及其中每一测量位置参数选自一由 {该位置的地形；该位置的气象情况；以及至少一个激光束在该位置的能见度}组 成的组。
本发明的再一方面涉及一种利用一固定式综合自定位无线电收发器/激光发射 器(RTR_LT)来跟踪至少一个移动用户的方法，其中至少一个这样的移动用户包 括一移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)。
在一实施例中，本发明的跟踪方法包括以下的步骤：A)基于多个第一外部无 线电信号确定该固定式综合自定位无线电收发器/激光发射器(RTR_LT)的位置 坐标；B)通过使用该固定式综合自定位无线电收发器/激光发射器(RTR_LT)大 体连续地广播至少一个内部无线电信号并广播至少一个激光束；C)通过使用至少 一个移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)接收多个第二外部无线电信 号、接收至少一个由该固定式综合自定位无线电收发器/激光发射器(RTR_LT)所 广播的内部无线电信号并探测由该固定式综合自定位无线电收发器/激光发射器 (RTR_LT)所产生的激光束；D)基于一组数据来确定该至少一个移动式综合无线 电接收器/激光探测器(RR_LD)的三维位置坐标，所述数据选自一由{接收的多 个第二外部无线电信号；接收的至少一个内部无线电信号；以及探测的至少一个激 光束}组成的组；以及E)将该至少一个移动式综合无线电接收器/激光探测器 (RR_LD)的三维位置坐标测量值发送回给该固定式综合自定位无线电收发器/激 光发射器(RTR_LT)。
在一实施例中，其中该固定式综合自定位无线电收发器/激光发射器(RTR_LT) 进一步包括一显示部件，本发明的跟踪方法进一步包括以下的步骤：F)显示该至 少一个移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)的三维位置坐标测量值。
本发明的又一方面涉及一种确定一移动用户的位置坐标的方法，其包括以下的 步骤：A)提供一基于无线电和光的三维定位系统，其包括一设置于一已知位置 处的固定式综合无线电发射器/激光发射器(RT_LT)以及包括一移动式综合无线 电接收器/激光探测器(RR_LD)的移动用户；B)通过使用该固定式综合无线电发 射器/激光发射器(RT_LT)来广播至少一个内部无线电信号并广播至少一个激光 束；C)通过使用该移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)接收多个外部 无线电信号、接收至少一个由该固定式综合无线电发射器/激光发射器(RT_LT)所 广播的内部无线电信号并探测由该固定式综合无线电发射器/激光发射器(RT_LT) 所产生的激光束；以及D)基于一组数据来确定该移动式综合无线电接收器/激光 探测器(RR_LD)的三维位置坐标，所述数据选自一由{接收的多个外部无线电信 号；接收的至少一个内部无线电信号；以及探测的至少一个激光束}组成的组。
在本发明的一实施例中，步骤C)进一步包括探测至少一个由该固定式综合无 线电发射器/激光发射器(RT_LT)所产生的激光束的步骤(C2)。
在本发明的一实施例中，步骤D)进一步包括以下的步骤：(D1)基于接收的 多个外部无线电信号以第一级精度来确定该移动式综合无线电接收器/激光探测器 (RR_LD)的三维位置坐标；以及(D2)基于探测的至少一个激光束以第二级精度 来确定该移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)的高度坐标。
在本发明的一实施例中，步骤D)进一步包括以下的步骤：(D3)基于至少一 个由该固定式综合无线电发射器/激光发射器(RT_LT)所广播的内部无线电信号 并且基于接收的多个外部无线电信号以第一级精度来确定该移动式综合无线电接 收器/激光探测器(RR_LD)的三维位置坐标；以及(D4)基于探测的至少一个激光 束以第二级精度来确定该移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)的高度 坐标。
在一实施例中，步骤D)进一步包括通过使用一加权处理器基于一测量算法 为不同组的测量数据赋予不同的加权值的步骤(D5)；其中在测量时顾及至少一个 测量位置参数以优化该测量算法；以及其中每一测量位置参数选自一由{该位置的 地形；该位置的气象情况；以及至少一个激光束在该位置的能见度}组成的组。
本发明的再一方面涉及一种利用一固定式综合无线电发射器/激光发射器 (RT_LT)来跟踪至少一个移动装置的方法，其中至少一个移动用户包括一移动式 综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)。
在一实施例中，本发明的跟踪方法包括以下的步骤：A)通过使用该固定式综 合无线电发射器/激光发射器(RT_LT)大体连续地广播至少一个内部无线电信号 并且广播至少一个激光束；B)通过使用至少一个移动式综合无线电接收器/激光探 测器(RR_LD)接收多个外部无线电信号、接收至少一个由该固定式综合无线电发 射器/激光发射器(RT_LT)所广播的内部无线电信号以及探测由该固定式综合无 线电发射器/激光发射器(RT_LT)所产生的激光束；C)基于一组数据来确定该至 少一个移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)的三维位置坐标，所述数 据选自一由{接收的多个第二外部无线电信号；接收的至少一个内部无线电信号； 以及探测的至少一个激光束}组成的组；D)将该至少一个移动式综合无线电接收 器/激光探测器(RR_LD)的三维位置坐标测量值发送回给该固定式综合无线电发 射器/激光发射器(RT_LT)；以及(可选择的)E)显示该至少一个移动式综合无线 电接收器/激光探测器(RR_LD)的三维位置坐标测量值，其中该固定式综合无线 电发射器/激光发射器(RT_LT)进一步包括一显示部件。
本发明的另一方面涉及一种通过利用一设置于一具有已知坐标的第一位置处 的固定式无线电发射器以及通过利用一设置于一具有已知坐标的第二位置处的固 定式激光发射器来确定一移动用户的位置坐标的方法。
在一实施例中，本发明的该方法包括以下的步骤：A)提供一设置于一具有已 知坐标的第一位置处的固定式无线电发射器；提供一设置于一具有已知坐标的第二 位置处的固定式激光发射器；以及提供包括一移动式综合无线电接收器/激光探测 器(RR_LD)的移动用户；B)通过使用设置于该具有已知坐标的第一位置处的固 定式无线电发射机来广播至少一个内部无线电信号；C)通过使用设置于该具有已 知坐标的第二位置处的固定式激光发射器来广播至少一个激光束；D)通过使用该 移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)来接收多个外部无线电信号、接 收至少一个由设置于该具有已知坐标的第一位置处的固定式无线电发射机所广播 的内部无线电信号以及探测由设置于该具有已知坐标的第二位置处的固定式激光 发射器所产生的激光束；以及E)基于一组数据来确定该移动式综合无线电接收器 /激光探测器(RR_LD)的三维位置坐标，所述数据选自一由{接收的多个外部无 线电信号；接收的至少一个内部无线电信号；以及探测的至少一个激光束}组成的 组。
在本发明的一实施例中，步骤D)进一步包括探测至少一个由该固定式激光 发射器所产生的激光束的步骤(D2)。
在本发明的一实施例中，步骤E)进一步包括以下的步骤：(E1)基于接收的多 个外部无线电信号以第一级精度来确定该移动式综合无线电接收器/激光探测器 (RR_LD)的三维位置坐标；以及(E2)基于探测的至少一个激光束以第二级精度 来确定该移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)的高度坐标。
在本发明的一实施例中，步骤E)进一步包括以下的步骤：(E3)基于至少一 个由该固定式无线电发射器所广播的内部无线电信号以及基于接收的多个外部无 线电信号以第一级精度来确定该移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD) 的三维位置坐标；以及(E4)基于探测的至少一个激光束以第二级精度来确定该移 动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)的高度坐标。
在本发明的一实施例中，步骤E)进一步包括通过使用一加权处理器基于一测 量算法为不同组的测量数据赋予不同的加权值的步骤(E5)；其中在测量时顾及至 少一个测量位置参数以优化该测量算法；以及其中每一测量位置参数选自一由{该 位置的地形；该位置的气象情况；以及至少一个激光束在该位置的能见度}组成的 组。
本发明的另一额外的方面涉及一种利用一设置于一具有已知坐标的第一位置 处的固定式无线电发射器并利用一设置于一具有已知坐标的第二位置处的固定式 激光发射器来跟踪至少一个移动装置的方法，其中至少一个移动用户包括一移动式 综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)。
在本发明的一实施例中，该方法包括以下的步骤：A)通过使用设置于该具有 已知坐标的第一位置处的固定式无线电发射器，大体连续地广播至少一个内部无线 电信号；B)通过使用设置于该具有已知坐标的第二位置处的固定式激光发射器， 大体连续地广播至少一个激光束；C)通过使用该移动式综合无线电接收器/激光探 测器(RR_LD)接收多个外部无线电信号、接收至少一个由设置于该具有已知坐标 的第一位置的固定式无线电发射器所广播的内部无线电信号以及探测由设置于该 具有已知坐标的第二位置的固定式激光发射器所产生的激光束；D)基于一组数据 来确定该移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)的三维位置坐标，所述 数据选自一由{接收的多个外部无线电信号；接收的至少一个内部无线电信号；以 及探测的至少一个激光束}组成的组；E)将至少一个移动式综合无线电接收器/ 激光探测器(RR_LD)的三维位置坐标测量值发送回给设置于该具有已知坐标的 第一位置的固定式无线电发射器以及发送回给设置于该具有已知坐标的第二位置 的固定式激光发射器；以及(可选择的)F)显示至少一个这样的移动式综合无线电 接收器/激光探测器(RR_LD)的三维位置坐标测量值，其中设置于该具有已知坐 标的第一位置的固定式无线电发射器包括一第一显示部件；以及其中设置于该具有 已知坐标的第二位置的固定式激光发射器包括一第二显示部件。
附图说明
通过以下的本发明的一较佳实施例的详述并结合附图来理解，上述的本发明的 一些优点以及其额外的优势就会变得更加明白。
图1所示为本发明的一包括一固定式综合自定位无线电收发器/激光发射器 (RTR_LT)和至少一个移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)的基于无 线电和光的三维定位系统。
图2所示为本发明的一包括一设置于一具有已知坐标位置处的固定式综合无 线电发射器/激光发射器(RT_LT)和至少一个移动式综合无线电接收器/激光探测 器(RR_LD)的基于无线电和光的三维定位系统。
图3所示为本发明的一包括一设置于一具有已知坐标的第一位置处的固定式 无线电发射器、一设置于一具有已知坐标的第二位置处的固定式激光发射器以及至 少一个移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)的基于无线电和光的三维 定位系统。

现在会详细地参照本发明的一些较佳实施例，其示例在附图中示出。在结合这 些较佳实施例叙述本发明时，应该理解，其意图不是要将本发明限于这些实施例。 相反，本发明指的是涵盖这些包含在如所附的权利要求限定的精神和范围之内的替 换、修改和等价方案。此外，在本发明以下的详述中，提出的许多特定细节是为了 使本发明可完全地被理解。然而，本领域的技术人员会明白，本发明可在无需这些 特定细节下实施。在其它情况下，对公知的方法、过程、元件和电路不作详述以免 不必要地使本发明的特征变得模糊。
图1所示为本发明的一实施例中的一包括一固定式综合自定位无线电收发器/ 激光发射器(RTR_LT)12和至少一个移动式综合无线电接收器/激光探测器 (RR_LD)14的基于无线电和光的三维定位系统10。
在本发明的一实施例中，该固定式综合自定位无线电收发器/激光发射器 (RTR_LT)12配置成接收多个第一外部无线电信号，基于接收的多个第一外部无线 电信号确定其位置坐标，广播至少一个内部无线电信号；以及广播至少一个激光束 (请参见以下的论述)。在本发明的该实施例中，该至少一个移动式综合无线电接收 器/激光探测器(RR_LD)14配置成接收多个第二外部无线电信号，接收至少一个 由该固定式综合自定位的RTR_LT广播的内部无线电信号，探测至少一个由该固 定式综合自定位RTR_LT产生的激光束，并且基于一组数据来确定其三维位置坐 标，所述数据选自一由{接收的多个第二外部无线电信号；接收的至少一个内部无 线电信号；以及探测的至少一个激光束}组成的组(请参见以下的论述)。
更具体地说，如图1所示，在本发明的一实施例中，该固定式综合自定位无 线电收发器/激光发射器(RTR_LT)12进一步包括一无线电收发器18和一与该 无线电收发器18结合的激光发射器16。在本发明的一实施例中，伪卫星收发器 进一步包括一固定无线电天线28，其中该固定无线电天线28的相位中心与该激光 发射器16之间的距离是已知和固定的。
该固定式综合自定位无线电收发器/激光发射器(RTR_LT)12相比一用机械 组合一激光系统和一收发器系统的系统，可为一潜在用户提供许多益处。当然，该 固定式综合型无线电收发器18与激光发射器16的成本相对该组合式激光和收发 器系统的为低，因为该综合型系统只需要一组封装，其可利用一共用计算机存储器 并且可使用一普通电源。除此之外，如上所述，在该综合型系统中，激光束和固定 天线的电相位中心相隔一已知和固定的距离(图中未示)，其中在该机械组合式系 统中，激光束与收发器固定天线的电相位中心的距离易于出错，因为该距离由该组 合式系统的一操作员引入。
在本发明的一实施例中，激光发射器16进一步包括一平面激光发射器，其配 置成产生一可提供一高精度垂直坐标的基准激光束40。类似的平面激光发射器完 整地揭示于转让给本发明受让人的专利US 6,433,866″High precision GPS/RTK and laser machine control″。该US 6,433,866专利整体引用在此作为参考。
更具体地说，根据该′866专利，激光发射器16包括一旋转激光系统。在一 旋转激光系统中，一激光源在一水平面(或Z平面)中旋转(机械地或光学地)。 旋转激光器发出一激光束，其可提供一精度为毫米级的精确基准平面。然而，要探 测旋转激光束并得到该旋转激光束的益处，该潜在用户必须位于垂直范围内，并且 必须配备一可接收该旋转激光束的激光探测器(或一激光接收器)。在机械式实施 例中，电动机使激光器实际发生旋转，由此使该激光束旋转。在光学式实施例中， 反射镜这样转动以致于本体不作转动的激光器可发出该旋转激光束。
Trimble Navigation有限公司制造的三维激光站可产生至少一个旋转扇形激光 束40(和/或41)。该种扇形激光发射器的详细叙述由同时待批的专利申请A-1500 ″COMBINATION LASER SYSTEM AND GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM″给出，其整体引用在此作为参考。该同时待批的专利申请A-1500已转 让给本专利申请的受让人。
仍参照图1，该固定式无线电收发器18可选自一由{一GPS接收器；一 GLONASS接收器；一GPS/GLONASS的组合式接收器；一GALILLEO接收器； 一全球导航卫星系统(GNSS)接收器；以及一伪卫星接收器}组成的组。
该全球定位系统(GPS)为一由卫星信号发射器构成的系统，通过其传送的信 息可确定一观测器当前的位置和/或观测时间。另一基于卫星的导航系统称为″格 洛纳斯″或全球绕轨导航系统(GLONASS)，其可作为替代或辅助系统。
GPS由美国国防部(DOD)按其NAVSTAR卫星计划而开发。一全面运作的 GPS包括超过24个地球绕轨卫星，其大约均称地散布于六个且每个皆具有四个卫 星的圆形轨道上，这些轨道相对于赤道倾斜55°角并且彼此以60°经度的倍数相隔 开。这些轨道的半径为26,560公里并且大约为圆形。这些轨道并非与地球同步， 其轨道时间间隔为0.5个恒星日(11.967小时)，以致于卫星随时间相对于其下面 的地球移动。通常，从地球表面的大多数地点都可见四个或多个GPS卫星，其可 用来确定一位于地球表面任何地方的观测器的位置。每一卫星皆带有一铯或铷原子 时钟以为通过卫星传送的信号提供定时信号。每一卫星时钟皆设有一内部时钟校 正。
每一GPS卫星持续地传送两个扩展频谱的L波段载波信号：一频率为f1＝ 1575.42MHz(载波波长约为十九厘米)的L1信号和一频率为f2＝1227.6MHz (载波波长约为二十四厘米)的L2信号。这两个频率为一基本频率f0＝1.023MHz 的整倍数，即f1＝1,540f0以及f2＝1,200f0。来自每一卫星的L1信号是一个通 过两相位正交的、命名为C/A码和P码的伪随机干扰(PRN)代码进行调制的二 进制相移键(BPSK)。来自每一卫星的L2信号则是只通过该P码进行调制的 BPSK。这些PRN代码的性质以及产生C/A码和P码所普遍使用的方法发表于 GPS Joint Program Office的文献ICD-GPS-200：GPS Interface Control Document， ARINC Research，1997，其在此结合作为参考。
GPS卫星比特流包括与发射卫星的天体位置表有关的导航信息(其包括该发 射卫星在其后几个小时的传输期间的轨道信息)以及一适于所有GPS卫星的年历 (其包括一较不详细的与所有卫星相关的轨道信息)。发射的卫星信息还包括用于 修正电离层信号传播延迟(适用于单频接收器)以及用于修正一在卫星时钟时间和 真实的GPS时间之间的偏移时间的参数。导航信息的传输率为50波特。
第二种基于卫星的导航系统是全球绕轨导航卫星系统(GLONASS)，其由前苏 联置于轨道内以及现由俄罗斯维护。GLONASS使用24个卫星，其大约均称地散 布于三个且每个皆具有八个卫星的轨道面上。每一轨道面相对于赤道额定倾斜 64.8°角，而这三个轨道面则彼此以120°经度的倍数相隔开。GLONASS卫星具有 的圆形轨道的半径约为25,510公里，而卫星运行周期则为8/17个恒星日(11.26 小时)。所以，一GLONASS卫星和一GPS卫星每8天将分别绕地球运行17和 16周。GLONASS系统使用两载波信号L1和L2，其频率为f1＝(1.602+9k/16) GHz和f2＝(1.246+7k/16)GHz，其中k＝(1，2，...24)为信道或卫星数。这些频 率处于1.597-1.617GHz(L1)和1.240-1.260GHz(L2)该两个波段中。该L1信 号通过C/A码(芯片速率＝0.511MHz)以及P码(芯片速率＝5.11MHz)进行 调制。该L2信号目前则只通过P码来调制。GLONASS卫星也以50波特的速 率来传输导航数据。由于信道频率彼此显然不同，每一卫星的P码以及C/A码皆 可相同。GLONASS信号的接收及解调方法与用于GPS信号的方法相类似。
如欧洲委员会的″White Paper on European transport policy for 2010″所揭示， 欧盟将会开发一独立的卫星导航系统″伽利略″(Galileo)以作为一全球导航卫星 基础设施(GNSS)的一部份。
GALILEO系统基于一由30个卫星和多个地面站点构成的合成体以在许多业 界提供用户定位的相关信息，诸如运输(车辆位置、路线查找、速度控制、导航系 统等等)、社会公益服务(例如残疾或长者援助)、司法系统和海关业务(嫌疑犯位 置、边境管制)、公共建设工程(地理信息系统)、搜索救助系统、或游览(海上或 山中测向等等)。
GALILEO服务的范围设计成符合实际目标和期待，即改进城市环境的开放接 入服务的覆盖范围(覆盖95％的市区，相对于目前仅仅由GPS覆盖的50％)，其 将使欧洲的一亿六千万私人车辆得益；或使卫星导航应用能用于″室内″、建筑物 内以及甚至于隧道内、或甚至用于基于识别用户位置的移动电话业务。
本文参照的一无线电定位系统涉及：一全球定位系统、一全球绕轨道导航系统、 GALILEO系统以及任何其它相容的基于卫星的全球导航卫星系统(GNSS)，通过 其可确定一观测器的位置和观测时间，其全部皆符合本发明的要求；以及涉及一地 面无线电定位系统，诸如一包括一个或多个伪卫星发射器的系统。
仍参照图1，在导航处理器60通过解调由无线电收发器18接收的发射年历 参数来确定该第I个卫星(或第I个伪卫星)的坐标之后，导航处理器60可得出 一组有关其未知坐标(x0，y0，z0)和未知时间偏移误差(cb)的联立方程式的解答。 导航处理器60还可确定一移动平台的速度。
仍参照图1，在本发明的一实施例中，无线电收发器18进一步包括一伪卫星 收发器18，其配置成接收多个由至少一个无线电源广播的第一外部无线电信号， 其中所述至少一个无线电源选自一由{GPS；GLONASS；GPS/GLONASS的组合； GALILEO；全球导航卫星系统(GNSS)以及一伪卫星发射器}组成的组。该伪卫 星收发器18最好配置成接收多个由至少四个无线电源广播的第一外部无线电信 号，其中所述至少四个无线电源选自一由{GPS；GLONASS；GPS/GLONASS的 组合；GALILEO；全球导航卫星系统(GNSS)以及一伪卫星发射器}组成的组。
一伪卫星包括一地面无线电位定位系统，其可工作于任何无线电频率，包括但 不限于GPS频率和ISM(工业、科学及医疗设备)未管制的工作波段，包括900 MHz、2.4GHz或5.8GHz波段的ISM波段。通过提供提高的精密性、完整性和 可用性，伪卫星可用来提升GPS。
GPS波段内的伪卫星发射器的完整叙述可见于由Bradford W.Parkinson及 James J.Spilker Jr编辑并由American Institute of Aeronautic and Astronautics，Inc. 于1966发表的″PROGRESS IN ASTRONAUTICS AND AERONAUTICS″的第 164册中的″Global Positioning System：Theory and Applications；Volume II″。
在ISM波段，包括900MHz、2.4GHz或5.8GHz波段，用户可拥有ISM通 信系统的两端。ISM技术的制造商为Trimble Navigation Limited，Sunnyvale，Calif、 Metricom，Los Gatos，Calif以及Utilicom，Santa Barbara，Calif。
作为无线电定位系统的伪卫星可配置成在ISM波段中工作。
以下叙述将集中于一GPS接收器，虽然同一方案可用于一GLONASS接收器、 一GPS/GLONASS组合式接收器、一GALILEO接收器或任伺其它无线电收发器。
在一实施例中，无线电收发器16(图1)可包括一差分GPS接收器。在差异 位置测定中，无线电位置信号中的许多会损害绝对位置测定精度的误差在实际接近 的基站中的幅度相似。这些误差对差异位置测定精度的影响可通过一将部份误差消 除的过程而大大地降低。因此，该差异定位方法比绝对定位方法精确得多，只要在 这些站之间的距离比这些站至这些卫星的距离小得多，在正常情况下其将会如是。 使用差异定位可提供绝对精度在几厘米之内的位置坐标和距离。该差分GPS接收 器可包括：A)一实时代码差分GPS；B)一后处理差分GPS；C)一包括一代码和 载波RTK差分GPS接收器的实时动态(RTK)差分GPS。
该差分GPS接收器可自不同源获得差动修正。
仍参照图1，在本发明的一实施例中，差分GPS接收器118可从一基站20 处获得差动修正。
设置于一已知位置的固定基站(BS)确定每一接收的GPS信号中的距离和距 离变化率测量的误差并将这些测量误差作为待由本地用户施加的修正而加以传送。 该基站(BS)本身的不精确的时钟具有时钟偏压CBBASE。结果，本地用户可相对 于基站位置和基站时钟获得更精确的导航结果。通过适当的设备，在一离该基站数 百公里的距离就有可能达到5米的相对精度。
仍参照图1，在本发明的另一实施例中，差分GPS接收器18可通过使用一 TRIMBLE Ag GPS-132接收器来实现，其可自美国海岸警卫队(Coast Guard)免 费获得通过使用无线通信装置(未示出)和第一无线通信链路22在300kHz波段 广播的差动修正。在该实施例中，与差分GPS接收器18结合的激光发射器16应 设置于离美国海岸警卫队基站2-300英里之内。此差分GPS方法的精度大约为 50cm。
仍参照图1，在本发明的一实施例中，可通过使用无线通信装置(未示出)和 第一无线通信链路22自广域增强系统(WAAS)获得差动修正。该WAAS系统 包括一基站网，其用卫星(最初为同步卫星-GEO)将GPS完整性和修正数据广播 给GPS用户。WAAS提供一增强GPS的测距信号，该WAAS测距信号用来将 标准的GPS接收器硬件变更最小化。该WAAS测距信号使用GPS频率和GPS型 调制，仅包括一粗捕获(C/A)PRN代码。除此之外，代码相位定时可与GPS时间 同步以提供一测距能力。为获得位置解法，WAAS卫星可像任何其它的GPS卫星 般用于卫星选择算法。WAAS为一WAAS相容的用户提供一免费的差动修正。 此方法的精度高于1米。
仍参照图1，在本发明的一实施例中，该实时动态(RTK)差分GPS接收器18 可用来获得精度不足2cm的定位。该RTK差分GPS接收器通过使用无线通信 装置(未示出)和第一无线通信链路22接收自该设置于一在10-50km内的已知 位置的基站20的差动修正。对于一高精度的测量，可解算在一特定GPS卫星和 该RTK GPS接收器之间的整周期载波相移的数，因为每一周期在接收器皆会显得 相同。因此，该RTK GPS接收器可实时求解一″整周模糊度(integer ambiguity)″的 问题，其为一要确定在被观测的GPS卫星和该RTK GPS接收器之间的载波卫星 信号的整周数的问题。的确，在一载波周期L1(或L2)中的误差可改变测量结果 达19(或24)厘米，其对于一厘米级精度的测量值来说为一不可接受的误差。
仍参照图1，在本发明的一实施例中，可通过使用无线通信装置(未示出)和 第一无线通信链路22由无线电收发器18从虚拟基站(VBS)20处获取差动修 正。
该虚拟基站(VBS)配置成将一网路产生的修正数据通过一包括一单蜂窝接 线的连接通信链路传送到多个漫游者以及一无线电发射或广播系统。该无线电发射 系统的位置可与一指定为本地虚拟基准站(VRS)的GPS基站的位置设在一起。该 GPS基站用GPS确定其位置，并将其位置通过一在本地GPS基站与VRS基站之 间的蜂窝链路发送到该VRS基站。其使该VRS基站产生差动修正，好像该差动 修正于真正的GPS基站位置上产生那样。通过使用第一无线通信链路22和一无 线通信装置(未示出)，可将这些修正发送到无线电收发器18。
一篇由Ulrich Vollath、Alois Deking、Herbert Landaun及Christian Pagels撰写 的论文″Long-Range RTK Positioning Using Virtual Reference Stations″对VRS作 出了更详细的叙述，其整体在此结合作为参考，并且可通过以下的链接读取： http://trl.trimble.com/dscgi/ds.py/Get/File-93152/KIS2001-Paper-LongRange.pdf。
仍参照图1，在本发明的一实施例中，该第一无线通信链路22可通过利用多 种不同的实施例来实现。
大体上，该第一无线通信链路22(图1)可通过使用一无线电波波段、一红外 线波段、或一微波波段来实现。在一实施例中，该无线通信链路可包括ISM波段， 其包括900MHz、2.4GHz或5.8GHz波段，其中用户可拥有该ISM通信系统的 两端。
在本发明的一实施例中，该第一无线通信链路22(图1)可通过使用Trimble SiteNetTM 900专用无线电网来实现。Trimble SiteNetTM 900专用无线电网为一坚 固、多网路式900MHz无线电调制解调器，其专门设计以用于建筑业和采矿业。 其可用来建立强化的用于实时、高精确GPS应用的无线数据广播网。该通用型 Trimble无线电设备在902-928MHz的频率范围中工作以广播、转播及接收 Trimble GPS接收器所用的实时数据。在最适宜的条件下，该SiteNet 900无线电 设备可广播数据远达10公里(6.2英里)的视线范围以及可通过使用一多转发器 网路来提高其覆盖。以该SiteNet 900无线电设备作为一转发器，可使覆盖达到这 些在先前难以达到以及有障碍的位置。该SiteNet 900无线电设备极为通用，可轻 易改变其操作模式以适应任何网路结构。这样可降低成本以及使可用时间最大化。 另外，该SiteNet 900在美国和加拿大无需官方许可，以致其极为便利。其可在工 程项目之间转移而不会有许可方面的麻烦和限制。该SiteNet 900无线电设备设计 成可于许多其它产品和技术不能运作的高要求射频环境下可靠地工作。除优化 GPS使其具有提高的灵敏度和干扰抗扰度，该SiteNet 900无线电设备还具有误 差修正以及一高速的数据率以确保性能最大化。该SiteNet 900无线电设备特别适 合与Trimble的SiteVisionTM GPS等级控制系统一起使用，而且对所有以可靠性为 重的GPS机器控制应用皆属理想。该坚固如机器的设备特别设计及制造来用于苛 刻的建筑和采矿环境。其完全密封以抵御尘、雨、溅沫和射流，该SiteNet 900无 线电设备可全天候地保持可靠。该无线电设备的坚固度和可靠度使停工时间最小 化，降低所有权的成本。Trimble的SiteNet 900无线电设备可与任何Trimble GPS 接收器一起使用，包括：MS750、MS850、MS860和5700接收器。
在本发明的一实施例中，第一无线通信链路22(图1)可通过使用一支援个人 通信业务(PCS)的1.8GHz波段来实现。该PCS使用国际标准DCS-1800。而 在另一实施例中，该第一无线通信链路可包括一实时电路开关无线通信链路。例如， 该采用一实时电路开关无线通信链路的第一无线通信链路可包括由位于 Schaumburg，Ill.的Motorola生产的铱卫星系统。
在另一实施例中，该第一无线通信链路可通过使用可用来储存及发送数字包数 据的一低地球轨道卫星(LEOS)系统、一中地球轨道卫星(MEOS)系统或一同步 地球轨道卫星(GEOS)系统来实现。例如，由位于Redmond，Washington的 Cellular Communications制造的这些在20-30GHz范围内的LEOS系统以及由位 于San Diego，California的Loral/Qualcomm制造的这些在1.6-2.5GHz范围内的 LEOS系统。
该第一无线通信链路22还可包括一蜂窝式电话通信装置、一传呼信号接收装 置、无线信息业务、无线应用业务、一无线广域网/区域网终端或一使用至少一个 卫星转播一无线电波信号的地球-卫星-地球通信模块。该第一无线通信链路还可包 括蜂窝式电话通信装置，该蜂窝式电话通信装置可包括一具有一调制解调器的高级 移动电话系统(AMPS)。该调制解调器可包括一在800MHz波段的DSP(数字信 号处理)调制解调器，或一在800MHz波段的蜂窝数字包数据(CDPD)调制解调 器。蜂窝式数字通信装置包括一在一无线电链路使用一采用格式IS-54的时分多址 (TDMA)系统、一采用格式IS-95的码分多址(CDMA)系统或一频分多址 (FDMA)的数字资料调制装置。用于欧洲的TDMA系统在法文称为groupe special mobile(GSM)。
仍参照图1，在本发明的一实施例中，该移动式综合无线电接收器/激光探测 器(RR_LD)14进一步包括一无线电定位系统接收器48以及一与该无线电定位系 统接收器48结合的激光探测器52。
在本发明的一实施例中，每一移动式单元14配备一包括若干二极管的激光探 测器52。一激光接收器测量在若干二极管上的信号强度以确定一激光束的中心。 位于Pleasanton，California的Topcon，Laser Systems，Inc.，制造机器安装的激光接 收器：9130激光跟踪器和LS-B2激光接收器。请查看该′866美国专利以作参照。
在本发明的一实施例中，该无线电定位系统接收器48配置成接收多个由至少 一个无线电源所广播的第二外部无线电信号，其中所述至少一个无线电源选自一由 {GPS；GLONASS；GPS/GLONASS的组合；GALILEO；全球导航卫星系统 (GNSS)；以及一伪卫星发射器}组成的组。
较佳地，在本发明的一实施例中，该无线电定位系统接收器48最好配置成接 收多个由至少四个无线电源所广播的第二外部无线电信号，其中所述至少四个无线 电源选自一由{GPS；GLONASS；GPS/GLONASS的组合；GALILEO；全球导航 卫星系统(GNSS)；以及一伪卫星发射器}组成的组。(请参见上文的论述)。
在本发明的一实施例中，该固定式无线电收发器18和该移动式无线电接收器 48选择成包括相同的GPS接收器，其配置成接收来自四个GPS人造卫星SV#130、 SV#232、SV#334和SV#436的信号。
在本发明的该实施例中，该无线电定位系统接收器配置成通过使用其导航处理 器54基于接收的多个第二外部无线电信号来确定其三维位置坐标。
仍参照图1，在本发明的一实施例中，该基于无线电和光的三维定位系统10 进一步包括一第二无线通信链路38，其配置成使该移动式综合无线电接收器/激光 探测器(RR_LD)14与该固定式综合自定位无线电收发器/激光发射器(RTR_LT) 12连接。在本发明的一实施例中，该第二无线通信链路38选自一由{一蜂窝链路； 一无线电；一专用无线电波段；一SiteNet900专用无线电网；一无线互联网以及 一卫星无线通信链路}组成的组。(请参见上文的论述)。
在本发明的一实施例中，该移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)14 进一步包括一伪卫星接收器50，其配置成通过使用该第二无线通信链路38和天线 44来接收至少一个由该无线电收发器18所广播的内部无线电信号。在本发明的该 实施例中，该移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)14配置成通过使用 其导航处理器54基于接收的至少一个内部无线电信号来确定其三维位置坐标。
在本发明的一实施例中，该移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)14 进一步包括：配置成通过使用一天线56接收多个第二外部无线电信号的无线电接 收器48；以及配置成探测至少一个由该激光发射器16产生的激光束40(和/或41) 的激光探测器52。在本发明的该实施例中，该综合无线电接收器/激光探测器 (RR_LD)14配置成基于接收的多个第二外部无线电信号以第一级精度(在米量级 或厘米量级)来确定其三维位置坐标；以及配置成通过使用其导航处理器54基于 探测的至少一个激光束40(和/或41)以第二级精度(在毫米量级)来确定其高度。
仍参照图1，在本发明的一实施例中，该移动式综合无线电接收器/激光探测 器(RR_LD)14进一步包括：一伪卫星接收器50，其配置成通过使用该第二无线 通信链路38接收至少一个由该无线电收发器18广播的内部无线电信号；以及一激 光探测器52，其配置成探测至少一个由该激光发射器16产生的激光束40(和/或 41)。在本发明的该实施例中，该移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)14 配置成基于至少一个由该固定式综合自定位无线电收发器/激光发射器(RTR_LT) 广播的内部无线电信号以第一级精度(米级或厘米级)来确定其位置坐标；以及配 置成基于探测的至少一个激光束40(和/或41)以第二级精度(毫米级)来确定其 高度。
仍参照图1，在本发明的一实施例中，该移动式综合无线电接收器/激光探测 器(RR_LD)14进一步包括：配置成接收多个第二外部无线电信号的无线电接收器 48；配置成通过使用该第二无线通信链路38接收至少一个由该无线电收发器18广 播的内部无线电信号的伪卫星接收器50；以及配置成探测至少一个由该固定式激 光发射器16产生的激光束40(和/或41)的激光探测器52。在本发明的该实施例 中，该移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)14配置成基于至少一个由 该固定式无线电收发器18广播的内部无线电信号以及基于接收的多个由卫星 SV#130、SV#232、SV#334和SV#436所广播或由一些其它的外部无线电源(未 示出)所广播的第二外部无线电信号以第一级精度(米级或厘米级)来确定其三维 位置坐标，并且配置成基于探测的至少一个激光束40(和/或41)以该第二级(毫米 量级)精度来确定其高度。
仍参照图1，在本发明的一实施例中，该移动式综合无线电接收器/激光探测 器(RR_LD)14进一步包括：配置成接收来自多个第二外部无线电信号的第一组 测量数据的无线电接收器48；配置成通过使用该第二无线通信链路38接收来自该 固定式无线电收发器18所广播的内部无线电信号的第二组测量数据的伪卫星接 收器；配置成探测至少一个由该固定式激光发射器16产生的激光束40(和/或41) 以便接收第三组测量数据；以及配置成基于一测量算法为不同组的测量数据赋予不 同的加权值的加权/导航处理器54。
示例
该测量算法顾及多个测量位置参数，所述测量位置参数选自一由{该位置的地 形；该位置的气象情况；以及至少一个激光束在该位置的能见度}组成的组。A)如 果该位置的地形使得不能清楚地看到天空，该组基于外部卫星无线电信号的测量值 为低优先级并会赋予最低的加权因数。B)如果该位置的气象情况使得至少一个激 光束在该位置的可见性好时，该组基于探测的激光数据的测量值应赋予最高的加权 因数。C)如果该位置的气象情况使得至少一个激光束在该位置的可见性差时，该 组基于探测的激光数据的测量值应赋予最低的加权因数。
图2所示为本发明的一包括一设置于一具有已知坐标的位置84的固定式综合 无线电发射器/激光发射器(RT_LT)82和至少一个移动式综合无线电接收器/激光 探测器(RR_LD)81的基于无线电和光的三维定位系统80。
在本发明的一实施例中，该固定式综合无线电发射器/激光发射器(RT_LT)82 配置成广播至少一个内部无线电信号；以及配置成广播至少一个激光束94(和/或 96)。(请参见以下完整的论述)。
在本发明的一实施例中，该至少一个移动式综合无线电接收器/激光探测器 (RR_LD)81配置成接收多个外部无线电信号，配置成接收至少一个由该固定式综 合RT_LT82广播的内部无线电信号，配置成探测至少一个由该固定式综合 RT_LT82产生的激光束94(和/或96)，还配置成基于一组数据来确定其三维位 置坐标，所述数据选自一由{接收的多个外部无线电信号；接收的至少一个内部无 线电信号；以及探测的至少一个激光束}组成的组。
更具体地说，该固定式综合无线电发射器/激光发射器(RT_LT)82进一步包括 伪卫星发射器90以及与该伪卫星发射器90结合的激光发射器88。该伪卫星发射 器90进一步包括一固定无线电天线92；其中该固定无线电天线92的相位中心与 该激光发射器88之间的距离是已知和固定的。
在本发明的一实施例中，该激光发射器88进一步包括一平面激光发射器，其 配置成产生一用于提供高精度垂直坐标(请参见上文的完整论述)。的基准激光束 94。
在本发明另一实施例中，该激光发射器88进一步包括一扇形激光发射器，其 配置成产生至少一个旋转扇形激光束94(和/或96)。(请参见上文的完整论述)。
仍参照图2，在本发明的一实施例中，该移动式综合无线电接收器/激光探测 器(RR_LD)81进一步包括一无线电定位系统接收器102以及一与该无线电定位 系统接收器结合的激光探测器106。
在本发明的一实施例中，该无线电定位系统接收器102配置成接收多个由至少 一个无线电源所广播的外部无线电信号，其中所述至少一个无线电源选自一由 {GPS；GLONASS；GPS/GLONASS的组合；GALILEO；全球导航卫星系统 (GNSS)；以及一伪卫星发射器}组成的组；以及配置成基于接收的多个外部无线 电信号来确定其三维位置坐标。(请参见上文的完整论述)。在该实施例中，导航处 理器108配置成基于接收的多个外部无线电信号来确定该移动式综合无线电接收 器/激光探测器(RR_LD)81的三维位置坐标。
在一实施例中，本发明的该系统80进一步包括一无线电链路98，其配置成使 该移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)81与该固定式综合无线电发射 器/激光发射器(RT_LT)82连接。该无线电链路选自一由{一蜂窝链路；一无线电； 一专用无线电波段；一SiteNet 900专用无线电网；一无线互联网；以及一卫星无 线通信链路}组成的组。(请参见上文的完整论述)。
仍参照图2，在本发明的一实施例中，该移动式综合无线电接收器/激光探测 器(RR_LD)81进一步包括一伪卫星接收器104，其配置成通过使用该天线92及 该无线电链路98接收至少一个由该固定式无线电发射器90广播的内部无线电信 号。在本发明的该实施例中，该移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)81 配置成通过使用该导航处理器108基于接收的至少一个内部无线电信号来确定其 三维位置坐标。
仍参照图2，在本发明的一实施例中，该移动式综合无线电接收器/激光探测 器(RR_LD)81进一步包括配置成通过使用无线电天线118接收多个外部无线电信 号的无线电接收器102；以及配置成探测至少一个由该固定式激光发射器88产生 的激光束94(和/或96)的激光探测器106。在本发明的该实施例中，该综合无线 电接收器/激光探测器(RR_LD)81配置成基于接收的多个外部无线电信号以第一 级精度(米量级或厘米量级)来确定其三维位置坐标；以及配置成通过使用该导航 处理器108基于探测的至少一个激光束94(和/或96)以第二级精度(毫米级)来确 定其高度。
在本发明的一实施例中，该移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)81 进一步包括：配置成通过使用该无线电链路98及该天线92接收至少一个由该固 定式综合无线电发射器90广播的内部无线电信号的伪卫星接收器104；以及配置 成探测至少一个由该固定式激光发射器88产生的激光束94(和/或96)的激光探 测器106。在本发明的该实施例中，该移动式综合无线电接收器/激光探测器 (RR_LD)81配置成基于至少一个由该固定式综合无线电发射器90广播的内部无 线电信号以该第一级精度(米量级或厘米量级)来确定其位置坐标；以及配置成通 过使用该导航处理器108基于探测的至少一个激光束94(和/或96)以该第二级精 度(毫米量级)来确定其高度。
仍参照图2，在本发明的一实施例中，该移动式综合无线电接收器/激光探测 器(RR_LD)81进一步包括：配置成接收多个外部无线电信号的无线电接收器102； 配置成通过使用该无线电链路98接收至少一个由该固定式综合无线电发射器90 广播的内部无线电信号的伪卫星接收器；以及配置成探测至少一个由该固定式激光 发射器88产生的激光束94(和/或96)的激光探测器106。在本发明的该实施例 中，该移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)81配置成通过使用该导航 处理器108基于至少一个由该固定式综合无线电发射器/激光发射器(RT_LT)82 广播的内部无线电信号以及基于接收的多个外部无线电信号以该第一级精度(米 级或厘米级)来确定其三维位置坐标。在本发明的该实施例中，该移动式综合无线 电接收器/激光探测器(RR_LD)81配置成通过使用该导航处理器108基于探测的 至少一个激光束94(和/或96)以该第二级精度(亮米级)来确定其高度。
仍参照图2，在本发明的一实施例中，该移动式综合无线电接收器/激光探测 器(RR_LD)81进一步包括：配置成接收来自多个外部无线电信号的第一组测量 数据的无线电接收器102；配置成通过使用该无线电链路98接收来自至少一个由 该固定式综合无线电发射器90广播的内部无线电信号的第二组测量数据的伪卫 星接收器104；配置成探测至少一个由该固定式激光发射器88产生的激光束 94(和/或96)以接收第三组测量数据的激光探测器106；以及配置成基于一测量算 法为不同组的测量数据赋予不同的加权值的加权/导航处理器108。
在本发明的一实施例中，为优化该测量算法，可在测量时顾及至少一个测量位 置参数，其中每一测量位置参数选自一由{该位置的地形；该位置的气象情况；以 及至少一个激光束在该位置的能见度}组成的组。(请参见上文的论述)。
在一实施例中，图3示出本发明的一包括一设置于一具有已知坐标的第一位置 156的固定式无线电发射器156、一设置于一具有已知坐标的第二位置152的固定 式激光发射器150以及至少一个移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD) 180的基于无线电和光的三维定位系统140。
在本发明的一实施例中，该固定式无线电发射器154配置成广播至少一个内部 无线电信号，而该固定式激光发射器150则配置成广播至少一个激光束。在本发明 的该实施例中，该移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)180配置成接收 多个外部无线电信号，配置成接收至少一个由该固定式无线电发射器所广播的内部 无线电信号，配置成探测至少一个由该固定式激光发射器产生的激光束以及配置成 基于一组数据来确定其三维位置坐标，所述数据选自一由{接收的多个外部无线电 信号；接收的至少一个内部无线电信号以及探测的至少一个激光束}组成的组。(请 参见下文的论述)。
在本发明的一实施例中，该设置于该具有已知坐标的第一位置156的固定式无 线电发射器154进一步包括一伪卫星发射器。
在本发明的一实施例中，该设置于该具有已知坐标的第二位置152的固定式激 光发射器150进一步包括一平面激光发射器，其配置成产生一可提供一高精度垂直 坐标的基准激光束。(请参见上文的论述)。在本发明另一实施例中，该设置于该具 有已知坐标的第二位置152的固定式激光发射器150进一步包括一扇形激光发射 器，其配置成产生至少一个旋转扇形激光束172(和/或174)。(请参见上文的论述)。
在本发明的一实施例中，该至少一个移动式综合无线电接收器/激光探测器 (RR_LD)180进一步包括一无线电定位系统接收器166(168)以及一与该无线电定 位系统接收器166结合的激光探测器170。该无线电定位系统接收器166(168)进 一步包括一无线电天线164(162)；其中该无线电天线164(162)的相位中心与该 激光探测器170之间的距离是已知和固定的。
在本发明的一实施例中，该无线电定位系统接收器166(168)配置成接收多个 由至少一个无线电源广播的外部无线电信号，其中所述至少一个无线电源选自一由 {GPS；GLONASS；GPS/GLONASS的组合；GALILEO；全球导航卫星系统 (GNSS)；以及一伪卫星发射器}组成的组。(请参见上文的论述)。
在一实施例中，本发明的该系统进一步包括一无线电链路，其配置成使该移动 式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)180与该固定式无线电发射器154连 接，其中该无线通信链路选自一由{一蜂窝链路；一无线电；一专用无线电波段； 一SiteNet 900专用无线电网；一无线互联网以及一卫星无线通信链路}组成的组。 (请参见上文的论述)。
仍参照图3，更具体地说，在本发明的一实施例中，该移动式综合无线电接收 器/激光探测器(RR_LD)180进一步包括伪卫星接收器，其配置成通过使用该无线 电链路160接收至少一个由该固定式无线电发射器154广播的内部无线电信号；以 及配置成通过使用导航处理器176基于接收的至少一个内部无线电信号来确定其 三维位置坐标。
仍参照图3，更具体地说，在本发明的一实施例中，该移动式综合无线电接收 器/激光探测器(RR_LD)180进一步包括：无线电接收器166，其配置成接收多个 由至少四个卫星(或无线电)源142，144，146，148发送的外部无线电信号；以及 激光探测器170，其配置成探测至少一个由该固定式激光发射器150产生的激光束 172(和/或174)。在本发明的该实施例中，该综合无线电接收器/激光探测器 (RR_LD)180配置成基于接收的多个外部无线电信号以第一级精度(米量级或厘米 量级)来确定其三维位置坐标；以及配置成通过使用该导航处理器176基于探测的 至少一个激光束172(和/或174)以第二级精度(毫米量级)来确定其高度。
在本发明的一实施例中，该移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD) 180进一步包括：伪卫星接收器168，其配置成通过使用该无线电链路160接收至 少一个由该固定式无线电发射器154广播的内部无线电信号；以及激光探测器170， 其配置成探测至少一个由该固定式激光发射器150产生的激光束172(和/或174)。 在本发明的该实施例中，该移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)180配 置成基于至少一个由该固定式无线电发射器154广播的内部无线电信号以第一级 精度(米量级或厘米量级)来确定其位置坐标；以及配置成通过使用该导航处理器 176基于探测的至少一个激光束172(和/或174)以该第二级精度(毫米量级)来 确定其高度。
在本发明的一实施例中，该移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD) 180进一步包括：无线电接收器166，其配置成接收多个外部无线电信号；伪卫星 接收器168，其配置成通过使用该无线电链路160接收至少一个由该固定式无线电 发射器154广播的内部无线电信号；以及激光探测器170，其配置成探测至少一个 由该固定式激光发射器150产生的激光束172(和/或174)。在本发明的该实施例中， 该移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)180配置成基于至少一个由该固 定式无线电发射器154广播的内部无线电信号以及基于接收的多个由至少一个卫 星(和/或无线电)源广播的外部无线电信号以第一级精度(米量级或厘米量级)来 确定其位置坐标；以及配置成通过使用该导航处理器176基于探测的至少一个激光 束172(和/或174)以该第二级精度(毫米量级)来确定其高度。
仍参照图3，在本发明的一实施例中，该移动式综合无线电接收器/激光探测 器(RR_LD)180进一步包括：无线电接收器166，其配置成接收一自多个外部无 线电信号的第一组测量数据；伪卫星接收器168，其配置成通过使用该无线电链路 160接收一自至少一个由该固定式无线电发射器154广播的内部无线电信号的第二 组测量数据；激光探测器170，其配置成探测至少一个由该固定式激光发射器150 产生的激光束172(和/或174)以接收一第三组测量数据；以及加权/导航处理器， 其配置成基于一测量算法为不同组的测量数据赋予不同的加权值。在本发明的一实 施例中，为优化该测量算法，可在测量时顾及至少一个测量位置参数，其中每一测 量位置参数选自一由{位置的地形；位置的气象情况以及至少一个激光束于位置的 能见度}组成的组。(请参见上文的论述)。
本发明的另一方面指向一种通过使用一如图1所示的固定式综合自定位无线 电收发器/激光发射器(RTR_LT)12确定一移动用户的位置坐标的方法。
在该实施例中，本发明的方法包括以下的步骤(图中未示)：A)提供一基于无 线电和光的三维定位系统10，其包括该固定式综合自定位无线电收发器/激光发射 器(RTR_LT)12以及该包括一移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)14 的移动用户；B)通过使用该固定式综合自定位无线电收发器/激光发射器 (RTR_LT)接收多个第一外部无线电信号；C)基于接收的多个第一外部无线电信 号确定该固定式综合自定位无线电收发器/激光发射器(RTR_LT)的位置坐标；D) 通过使用该固定式综合自定位无线电收发器/激光发射器(RTR_LT)广播至少一 个内部无线电信号以及广播至少一个激光束；E)通过使用该移动式综合无线电接 收器/激光探测器(RR_LD)接收多个第二外部无线电信号、接收至少一个由该固 定式综合自定位无线电收发器/激光发射器(RTR_LT)广播的内部无线电信号以 及探测由该固定式综合自定位无线电收发器/激光发射器(RTR_LT)产生的激光 束；以及F)基于一组数据来确定该移动式综合无线电接收器/激光探测器 (RR_LD)的三维位置坐标，所述数据选自一由{接收的多个第二外部无线电信号； 接收的至少一个内部无线电信号以及探测的至少一个激光束}组成的组。
在本发明的一实施例中，该步骤B)进一步包括接收多个由至少一个无线电源 广播的第一外部无线电信号的步骤(B1)，其中所述至少一个无线电源选自一由 {GPS；GLONASS；GPS/GLONASS的组合；GALILEO；全球导航卫星系统(GNSS) 以及一伪卫星发射器}组成的组。
在本发明的一实施例中，该步骤B)进一步包括接收一由至少一个源广播的差 动修正数据组的步骤(B2)，所述源选自一由{一基站，一RTK基站；一虚拟基 站(VBS)以及一伪卫星发射器}组成的组。
在本发明的一实施例中，该步骤D)进一步包括通过使用一平面激光发射器 产生一可提供一高精度垂直坐标的基准激光束的步骤(D1)。在本发明另一实施例 中，该步骤D)进一步包括通过使用一个扇形激光发射器产生至少一个旋转扇形 激光束的步骤(D2)。
在本发明的一实施例中，该步骤E)进一步包括接收多个由至少一个无线电源 广播的第二外部无线电信号的步骤(E1)，其中所述至少一个无线电源选自一由 {GPS；GLONASS；GPS/GLONASS的组合；GALILEO；全球导航卫星系统(GNSS) 以及一伪卫星发射器}组成的组。在本发明的一实施例中，步骤E)进一步包括探 测至少一个由该固定式综合自定位无线电收发器/激光发射器(RTR_LT)产生的 激光束的步骤(E2)。
在本发明的一实施例中，步骤F)进一步包括以下的步骤：(F1)基于接收的多 个第二外部无线电信号以第一级精度来确定该移动式综合无线电接收器/激光探测 器(RR_LD)的三维位置坐标；以及(F2)基于探测的至少一个激光束以第二级精 度来确定该移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)的高度坐标。在本发 明的一实施例中，步骤F)进一步包括以下的步骤：(F3)基于至少一个由该固定 式综合自定位无线电收发器/激光发射器(RTR_LT)广播的内部无线电信号以及 基于接收的多个第二外部无线电信号以该第一级精度来确定该移动式综合无线电 接收器/激光探测器(RR_LD)的三维位置坐标；以及(F4)基于探测的至少一个激 光束以该第二级精度来确定该移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)的 高度坐标。在本发明的一实施例中，步骤F)进一步包括通过使用一加权处理器 来基于一测量算法为不同组的测量数据赋予不同的加权值的步骤(F5)；其中在测 量时顾及至少一个测量位置参数以优化该测量算法；以及其中每一测量位置参数选 自一由{位置的地形；位置的气象情况以及至少一个激光束于位置的能见度}组成 的组。
本发明的再一方面指向一种利用一固定式综合自定位无线电收发器/激光发射 器(RTR_LT)12(图1)跟踪至少一个移动装置的方法，其中至少一个移动用户包 括一移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)14(图1)。
在一实施例中，本发明的跟踪方法包括以下的步骤(图中未示)：A)基于多个 第一外部无线电信号确定该固定式综合自定位无线电收发器/激光发射器 (RTR_LT)(图1中的12)的位置坐标；B)通过使用该固定式综合自定位无线电 收发器/激光发射器(RTR_LT)(图1中的12)大体连续地广播至少一个内部无线 电信号以及广播至少一个激光束；C)通过使用至少一个移动式综合无线电接收器/ 激光探测器(RR_LD)(图1中的14)接收多个第二外部无线电信号、接收至少一 个由该固定式综合自定位无线电收发器/激光发射器(RTR_LT)广播的内部无线 电信号以及探测由该固定式综合自定位无线电收发器/激光发射器(RTR_LT)产 生的激光束；D)基于一组数据来确定该至少一个移动式综合无线电接收器/激光探 测器(RR_LD)(图1中的14)的三维位置坐标，所述数据选自一由{接收的多个 第二外部无线电信号；接收的至少一个内部无线电信号以及探测的至少一个激光束} 组成的组；以及E)将该至少一个移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD) 的三维位置坐标测量值发送回给该固定式综合自定位无线电收发器/激光发射器 (RTR_LT)。在一实施例中，其中该固定式综合自定位无线电收发器/激光发射器 (RTR_LT)进一步包括一显示部件(未示出)，本发明的跟踪方法进一步包括以下的 步骤：F)显示该至少一个移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)的三维 位置坐标测量值。
本发明的又一方面指向一种确定一移动用户的位置坐标的方法，其包括以下的 步骤(图中未示)：A)提供一如图2所示的基于无线电和光的三维定位系统80， 其包括一设置于一已知位置84的固定式综合无线电发射器/激光发射器(RT_LT) 82以及该包括一移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)81的移动用户； B)通过使用该固定式综合无线电发射器/激光发射器(RT_LT)广播至少一个内部 无线电信号以及广播至少一个激光束；C)通过使用该移动式综合无线电接收器/ 激光探测器(RR_LD)接收多个外部无线电信号、接收至少一个由该固定式综合无 线电发射器/激光发射器(RT_LT)广播的内部无线电信号以及探测由该固定式综 合无线电发射器/激光发射器(RT_LT)产生的激光束；以及D)基于一组数据来确 定该移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)的三维位置坐标，所述数据 选自一由{接收的多个外部无线电信号；接收的至少一个内部无线电信号以及探测 的至少一个激光束}组成的组。
在本发明的一实施例中，步骤C)进一步包括探测至少一个由该固定式综合无 线电发射器/激光发射器(RT_LT)产生的激光束的步骤(C2)。
在本发明的一实施例中，步骤D)进一步包括以下的步骤：(D1)基于接收的 多个外部无线电信号以一第一级精度来确定该移动式综合无线电接收器/激光探测 器(RR_LD)的三维位置坐标；以及(D2)基于探测的至少一个激光束以一第二级 精度来确定该移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)的高度坐标。
在本发明的一实施例中，步骤D)进一步包括以下的步骤：(D3)基于至少一 个由该固定式综合无线电发射器/激光发射器(RT_LT)广播的内部无线电信号以 及接收的多个外部无线电信号以该第一级精度来确定该移动式综合无线电接收器/ 激光探测器(RR_LD)的三维位置坐标；以及(D4)基于探测的至少一个激光束以 该第二级精度来确定该移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)的高度坐 标。
在一实施例中，步骤D)进一步包括通过使用一加权处理器来基于一测量算 法为不同组的测量数据赋予不同的加权值的步骤(D5)；其中在测量时顾及至少一 个测量位置参数以优化该测量算法；以及其中每一测量位置参数选自一由{位置的 地形；位置的气象情况以及至少一个激光束于位置的能见度}组成的组。
本发明的再一方面指向一种利用一固定式综合无线电发射器/激光发射器 (RT_LT)82(图2)跟踪至少一个移动装置的方法，其中至少一个移动用户包括一 移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)(图2的81)。在该实施例中，本 发明的跟踪方法包括以下的步骤(图中未示)：A)通过使用该固定式综合无线电发 射器/激光发射器(RT_LT)大体连续地广播至少一个内部无线电信号以及广播至 少一个激光束；B)通过使用至少一个移动式综合无线电接收器/激光探测器 (RR_LD)接收多个外部无线电信号、接收至少一个由该固定式综合无线电发射器/ 激光发射器(RT_LT)广播的内部无线电信号以及探测由该固定式综合无线电发 射器/激光发射器(RT_LT)产生的激光束；C)基于一组数据来确定该至少一个移 动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)的三维位置坐标，所述数据选自一 由{接收的多个外部无线电信号；接收的至少一个内部无线电信号以及探测的至少 一个激光束}组成的组；D)将该至少一个移动式综合无线电接收器/激光探测器 (RR_LD)的三维位置坐标测量值发送回给该固定式综合无线电发射器/激光发射 器(RT_LT)；以及(可选择的)E)显示该至少一个移动式综合无线电接收器/激光 探测器(RR_LD)的三维位置坐标测量值，其中该固定式综合无线电发射器/激光 发射器(RT_LT)进一步包括一显示部件(未示出)。
本发明的另一方面指向一种通过利用一设置于一具有已知坐标的第一位置 (图3的156)的固定式无线电发射器(图3的154)以及通过利用一设置于一具 有已知坐标的第二位置(图3的152)的固定式激光发射器(图3的150)来确 定一移动用户(图3的180)的位置坐标的方法。在该实施例中，本发明的该方法 包括以下的步骤(图中未示)：A)提供一设置于一具有已知坐标的第一位置的固定 式无线电发射器；提供一设置于一具有已知坐标的第二位置的固定式激光发射器； 以及提供该包括一移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)的移动用户；B) 通过使用该设置于该具有已知坐标的第一位置的固定式无线电发射机广播至少一 个内部无线电信号；C)通过使用该设置于该具有已知坐标的第二位置的固定式激 光发射器广播至少一个激光束；D)通过使用该移动式综合无线电接收器/激光探测 器(RR_LD)接收多个外部无线电信号、接收至少一个由该设置于该具有已知坐标 的第一位置的固定式无线电发射机广播的内部无线电信号以及探测由该设置于该 具有已知坐标的第二位置的固定式激光发射器产生的激光束；以及E)基于一组数 据来确定该移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)的三维位置坐标，所 述数据选自一由{接收的多个外部无线电信号；接收的至少一个内部无线电信号以 及探测的至少一个激光束}组成的组。
在本发明的一实施例中，步骤D)进一步包括探测至少一个由该固定式激光 发射器产生的激光束的步骤(D2)。
在本发明的一实施例中，步骤E)进一步包括以下的步骤：(E1)基于接收的多 个外部无线电信号以第一级精度来确定该移动式综合无线电接收器/激光探测器 (RR_LD)的三维位置坐标；以及(E2)基于探测的至少一个激光束以第二级精度 来确定该移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)的高度坐标。
在本发明的一实施例中，步骤E)进一步包括以下的步骤：(E3)基于至少一 个由该固定式综合无线电发射器/激光发射器(RT_LT)广播的内部无线电信号以 及基于接收的多个外部无线电信号以该第一级精度来确定该移动式综合无线电接 收器/激光探测器(RR_LD)的三维位置坐标；以及(E4)基于探测的至少一个激光 束以该第二级精度来确定该移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)的高 度坐标。
在本发明的一实施例中，步骤E)进一步包括通过使用一加权处理器来基于一 测量算法为不同组的测量数据赋予不同的加权值的步骤(E5)；其中在测量时顾及 至少一个测量位置参数以优化该测量算法；以及其中每一测量位置参数选自一由 {该位置的地形；该位置的气象情况；以及至少一个激光束在该位置的能见度}组 成的组。
本发明的另一额外的方面指向一种利用一设置于一具有已知坐标的第一位置 (图3的156)的固定式无线电发射器(图3的154)以及利用一设置于一具有已 知坐标的第二位置(图3的152)的固定式激光发射器(图3的150)来跟踪至 少一个移动装置180的方法，其中至少一个移动用户包括一移动式综合无线电接收 器/激光探测器(RR_LD)(图3的180)。在本发明的该实施例中，该方法包括以下 的步骤(图中未示)：A)通过使用该设置于该具有已知坐标的第一位置的固定式无 线电发射器大体连续地广播至少一个内部无线电信号；B)通过使用该设置于该具 有已知坐标的第二位置的固定式激光发射器大体连续地广播至少一个激光束；C) 通过使用该移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)接收多个外部无线电 信号、接收至少一个由该设置于该具有已知坐标的第一位置的固定式无线电发射器 广播的内部无线电信号以及探测由该设置于该具有已知坐标的第二位置的固定式 激光发射器产生的激光束；D)基于一组数据来确定该移动式综合无线电接收器/ 激光探测器(RR_LD)的三维位置坐标，所述数据选自一由{接收的多个外部无线 电信号；接收的至少一个内部无线电信号以及探测的至少一个激光束}组成的组； E)将至少一个移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)的三维位置坐标 测量值发送回给该设置于该具有已知坐标的第一位置的固定式无线电发射器以及 发送回给该设置于该具有已知坐标的第二位置的固定式激光发射器；以及(可选择 的)F)显示该至少一个移动式综合无线电接收器/激光探测器(RR_LD)的三维位 置坐标测量值，其中该设置于该具有已知坐标的第一位置的固定式无线电发射器包 括第一显示部件(未示出)；以及其中该设置于该具有已知坐标的第二位置的固定 式激光发射器包括第二显示部件(未示出)。
以上的对本发明的特定实施例的叙述的目的在于说明及描述，不应将其视 作穷举或将本发明限于所示的特定型式。根据以上的启示，很明显可作出许多 改型和变型。选择及叙述实施例是为了最好地说明本发明的原理及其实际的应 用，从而使本领域的其他技术人员可最好地利用本发明以及设想各种各样的具 有不同改动以适应特定用途的实施例。本发明的保护范围应由所附的权利要求 及其等价方案来限定。