Обработка вспомогательных данных для глобального позиционирования
SUPPORTING DATA PROCESSING FOR GLOBAL POSITIONING

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к области обработки вспомогательных данных для глобального позиционирования.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Вспомогательные данные играют важную роль для приемника спутникового позиционирования, такого как приемник глобальной системы позиционирования (GPS, Global Positioning System) или приемник глобальной навигационной спутниковой системы (GNSS, Global Navigation Satellite System), в том что касается быстрого определения местоположения после запуска.
В состав вспомогательных данных обычно входит набор информационных элементов (IE, information element), с помощью которых переносится информация об опорном местоположении, опорной отметке времени, спутниковом таймере и орбитальных данных. Совокупность спутникового таймера и орбитальных данных обычно называется эфемеридными данными. Эфемеридные данные совместно с другими вспомогательными средствами, доступными в мобильном телефоне (такими как опорная частота, генерируемая сотовым модемом), повышает производительность и увеличивает быстродействие интегрированного GPS-приемника, благодаря чему время первого определения местоположения (TTFF, Time То First Fix) обычно может составлять 5-10 секунд при точности 5 метров. Для сравнения: GPS-приемник, работающий в отсутствие каких-либо вспомогательных данных, не может обеспечить время первого определения местоположения менее 30-40 секунд, даже в условиях оптимального приема сигнала.
Вспомогательные данные и механизм их доставки в настоящее время описываются в опубликованных стандартах сотовой связи, в которых предлагаются широко используемые в промышленности приемлемые форматы и способы формирования элементов данных GPS и GNSS, которые, соответственно, позволяют повысить производительность. К таким опубликованным стандартам относятся 3GPP TS 44.031, 3GPP TS 25.331, ОМА SUPL 1.0, и в ближайшем будущем в этой области промышленности будут использоваться стандарты ОМА SUPL 2.0, 3GPP TS 36.355 и ОМА LPPe v1.0.
Кроме того, существует большое количество внутренних услуг и протоколов обработки вспомогательных данных, которые обычно разработаны для использования аппаратурой определенных производителей или с определенными услугами, основанными на местоположении, и/или ограничены областью такого использования. В качестве примера можно привести протокол A-GNSS компании Nokia. Эти услуги и протоколы не обязательно совместимы с форматами и протоколами, определенными в опубликованных стандартах, но могут обеспечить значительное повышение производительности в терминах TTFF и чувствительности приемника. Поскольку такие внутренние услуги тесно связаны с низкоуровневыми функциями приемников, переход к внутренней услуге (или разработка новой) обычно требует изменений на уровне драйверов и/или дополнений, вносимых в микропрограммное обеспечение. В худших случаях архитектура приемника может не допускать интеграцию новой услуги, или при использовании новой услуги может существенно снизиться производительность. В такой ситуации необходимость изменений или перехода к новым функциям в микропрограммном обеспечении или архитектуре приемника приводит к значительному увеличению времени выхода нового изделия на рынок.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предлагается устройство, содержащее:
локальный сервер данных, сконфигурированный для подключения к внешнему источнику вспомогательных данных позиционирования, получения указанных данных в первом заранее заданном формате и преобразования их во второй заранее заданный формат для предоставления в устройстве;
приемник спутникового позиционирования и модуль протокола приемника, связанный с указанным приемником и сконфигурированный таким образом, чтобы в ответ на запрос предоставления вспомогательных данных позиционирования указанному приемнику запрашивать указанные вспомогательные данные позиционирования из локального сервера данных, принимать их во втором заранее заданном формате и преобразовывать их в третий заранее заданный формат, подходящий для приемника спутникового позиционирования.
В этом смысле в состав вспомогательных данных, помимо прочего, может входить один или более следующих информационных элементов: опорное местоположение, опорная отметка времени, спутниковый таймер и орбитальные данные. Как будет разъясняться далее, локальный сервер данных может принимать один или некоторые IE из внешнего источника(-ов) и локально генерировать другие вспомогательные данные. Например, локальный сервер данных может извлекать данные орбитальной модели из внешнего источника и локально формировать значение опорного местоположения для предоставления комбинированных вспомогательных данных модулю протокола приемника.
Локальный сервер данных может быть сконфигурирован для подключения к множеству различных внешних источников вспомогательных данных позиционирования и приема соответствующих различных наборов вспомогательных данных позиционирования для преобразования их во второй заранее заданный формат.
Локальный сервер данных может быть сконфигурирован для подключения к конкретному или каждому внешнему источнику вспомогательных данных позиционирования с использованием соединения с коммутацией пакетов. Соединение может представлять собой TCP/IP-соединение.
Локальный сервер данных может быть сконфигурирован для подключения к конкретному или каждому внешнему источнику вспомогательных данных позиционирования для получения вспомогательных данных позиционирования в ответ на запрос, принятый из модуля протокола приемника.
Локальный сервер данных может быть сконфигурирован для подключения к конкретному или каждому внешнему источнику вспомогательных данных позиционирования по сети сотовой связи.
Локальный сервер данных может быть сконфигурирован для автоматического или периодического подключения к конкретному или каждому внешнему источнику вспомогательных данных позиционирования для получения вспомогательных данных позиционирования с целью сохранения и предоставления их модулю протокола приемника в более поздний момент времени.
Если принимаются различные наборы вспомогательных данных позиционирования, локальный сервер данных может быть сконфигурирован для объединения данных из различных наборов с целью предоставления нового набора вспомогательных данных позиционирования для преобразования во второй заранее заданный формат.
Локальный сервер данных может быть реализован в виде программы прикладного уровня. Локальный сервер данных может быть сконфигурирован для установки, перенастройки и/или замены по сети связи из внешнего местоположения.
Локальному серверу данных может назначаться связанный с ним адрес локального порта, для присоединения к которому сконфигурирован модуль протокола приемника с целью запроса вспомогательных данных позиционирования. Адрес локального порта может представлять собой локальный IP-адрес.
Локальный сервер данных может быть сконфигурирован для приема вспомогательных данных позиционирования в виде одного или более информационных элементов, закодированных в формате, отличном от двоичного, и преобразования этого элемента(-ов) в двоичный формат. Формат кодирования, отличный от двоичного, может представлять собой формат языка разметки, например расширяемого языка разметки (XML, Extensible Mark-Up Language). Формат двоичного кодирования может представлять собой формат ASN, например ASN.1.
Локальный сервер данных может быть сконфигурирован для приема вспомогательных данных позиционирования в виде одного или более информационных элементов, соответствующих первой схеме, и преобразования этого элемента(-ов) во вторую схему. К примерам схемы, без ограничения, относятся масштабный коэффициент, длина слова и тип данных. Например, в одной схеме данные могут определяться как "int32", в то время как в другой схеме - как "int16", и/или в одной схеме данные могут определяться как "double" (двойное слово), в то время как в другой схеме -как "float" (с плавающей точкой).
Локальный сервер данных может быть сконфигурирован для запроса и приема вспомогательных данных позиционирования из конкретного или каждого внешнего источника вспомогательных данных позиционирования с использованием первого заранее заданного протокола связи. Первый заранее заданный протокол связи может представлять собой нестандартный протокол связи для обмена вспомогательными данными позиционирования.
Модуль протокола приемника может быть сконфигурирован для запроса и приема вспомогательных данных позиционирования из локального сервера данных с использованием второго заранее заданного протокола связи, который отличается от первого протокола связи. Второй заранее заданный протокол связи может представлять собой стандартный протокол связи для обмена вспомогательными данными позиционирования. Например, второй заранее заданный протокол связи может соответствовать одному из опубликованных стандартов 3GPP, такому как 3GPP TS 44.031, 3GPP TS 25.331 или 3GPP TS 36.355, или одному из опубликованных стандартов ОМА, такому как ОМА SUPL 1.0 или ОМА LPPe v.1.0.
Модуль протокола приемника может быть сконфигурирован для преобразования вспомогательных данных позиционирования в низкоуровневые сигналы, подлежащие передаче в приемник спутникового позиционирования по физическому интерфейсу, такому как интерфейс UART, I2C или SPI.
Локальный сервер данных может быть сконфигурирован для взаимодействия с конкретным или каждым внешним источником вспомогательных данных позиционирования с использованием первого способа или протокола обеспечения безопасности и для внутреннего взаимодействия с модулем протокола приемника с использованием второго способа или протокола обеспечения безопасности, отличного от первого.
Локальный сервер данных также может быть сконфигурирован для локальной генерации набора вспомогательных данных позиционирования, отсутствующего в составе данных, принятых из внешнего источника, для предоставления комбинированных наборов в устройстве.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения предлагается устройство, содержащее:
программу прикладного уровня, реализующую локальный сервер данных, к которому могут подключаться и взаимодействовать с использованием локального порта другие компоненты в устройстве, при этом локальный сервер данных конфигурируется для подключения к внешнему источнику вспомогательных данных позиционирования, приема указанных данных в первом заранее заданном формате и преобразования их во второй заранее заданный формат с целью предоставления этих данных устройству с помощью указанного локального порта;
приемник спутникового позиционирования и модуль протокола приемника, связанный с указанным приемником и сконфигурированный таким образом, чтобы в ответ на запрос предоставления вспомогательных данных позиционирования указанному приемнику устанавливать соединение с локальным сервером данных с использованием указанного локального порта, запрашивать указанные вспомогательные данные позиционирования из локального сервера данных, принимать их во втором заранее заданном формате и преобразовывать в третий заранее заданный формат, подходящий для приемника спутникового позиционирования.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предлагается способ, включающий выполнение следующих шагов в устройстве обработки данных:
(i) подключение к внешнему источнику вспомогательных данных позиционирования, прием указанных данных в первом заранее заданном формате и преобразование их во второй заранее заданный формат, и
(ii) в ответ на запрос предоставления вспомогательных данных позиционирования запрос и прием вспомогательных данных позиционирования из локального сервера данных во втором заранее заданном формате, преобразование вспомогательных данных позиционирования в третий заранее заданный формат, подходящий для приемника спутникового позиционирования, и предоставление преобразованных вспомогательных данных позиционирования приемнику спутникового позиционирования.
Шаг (i) также может включать подключение к множеству различных внешних источников вспомогательных данных позиционирования и прием соответствующих различных наборов вспомогательных данных позиционирования для преобразования их во второй заранее заданный формат.
Шаг (i) может выполняться с использованием ТСР/IP-соединения.
Шаг (i) может выполняться с использованием сотовой сети связи.
Шаг (i) может выполняться автоматически или периодически для получения вспомогательных данных позиционирования с целью использования их в ходе выполнения шага (ii) в более поздний момент времени.
Шаг (i) также может включать комбинирование данных из различных наборов вспомогательных данных позиционирования с целью предоставления нового набора вспомогательных данных позиционирования для преобразования во второй заранее заданный формат.
Шаг (i) может выполняться программой прикладного уровня, которая реализует локальный сервер данных.
Способ может также включать поставку, установку, перенастройку и/или замену локального сервера данных из внешнего местоположения по сети связи.
Шаг (ii) может включать запрос и прием вспомогательных данных позиционирования через заранее заданный адрес локального порта, например локальный IP-адрес.
Шаг (i) может включать прием вспомогательных данных позиционирования в виде одного или более информационных элементов, закодированных в формате, отличном от двоичного, и преобразование этого элемента(-ов) в двоичный формат.
Формат кодирования, отличный от двоичного, может представлять собой формат языка разметки, например XML.
Формат двоичного кодирования может представлять собой формат ASN, например ASN.1.
Шаг (i) может включать прием вспомогательных данных позиционирования в виде одного или более информационных элементов, соответствующих первой схеме, и преобразование этого элемента(-ов) во вторую схему.
Шаг (i) может включать запрос и получение вспомогательных данных позиционирования из конкретного или каждого внешнего источника вспомогательных данных позиционирования с использованием первого заранее заданного протокола связи.
Первый заранее заданный протокол связи может представлять собой нестандартный протокол связи для обмена вспомогательными данными позиционирования.
Шаг (ii) может включать запрос и прием вспомогательных данных позиционирования из локального сервера данных с использованием второго заранее заданного протокола связи, который отличается от первого протокола связи.
Второй заранее заданный протокол связи может представлять собой стандартный протокол связи для обмена вспомогательными данными позиционирования.
Второй заранее заданный протокол связи может соответствовать одному из опубликованных стандартов 3GPP, такому как 3GPP TS 44.031, 3GPP TS 25.331 или 3GPP TS 36.355.
Второй заранее заданный протокол связи соответствует одному из опубликованных стандартов ОМА, такому как ОМА SUPL 1.0 или ОМА LPPe v.1.0.
Шаг (ii) может включать преобразование вспомогательных данных позиционирования в низкоуровневые сигналы, подлежащие передаче в приемник спутникового позиционирования по физическому интерфейсу, такому как интерфейс UART, I2C или SPI.
Прием или предоставление данных на шаге (i) может выполняться с использованием первого способа или протокола обеспечения безопасности, а на шаге (ii) - с использованием второго способа или протокола обеспечения безопасности, отличного от первого.
Шаг (i) может также включать локальную генерацию на локальном сервере данных набора вспомогательных данных позиционирования, отсутствующего в составе данных, принятых из внешнего источника, и шаг (ii) может также включать прием комбинированных наборов из локального сервера данных.
Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения предлагается компьютерная программа, содержащая инструкции, при исполнении которых компьютером выполняется описанный выше способ.
Согласно пятому аспекту настоящего изобретения предлагается компьютерный машиночитаемый носитель информации, на котором хранится машиночитаемый код, при исполнении которого вычислительное устройство выполняет способ, включающий:
(i) подключение к внешнему источнику вспомогательных данных позиционирования, прием указанных данных в первом заранее заданном формате и преобразование их во второй заранее заданный формат, и
(ii) в ответ на запрос предоставления вспомогательных данных позиционирования запрос и прием вспомогательных данных позиционирования из локального сервера данных во втором заранее заданном формате, преобразование вспомогательных данных позиционирования в третий заранее заданный формат, подходящий для приемника спутникового позиционирования, и предоставление преобразованных вспомогательных данных позиционирования приемнику спутникового позиционирования.
Согласно шестому аспекту настоящего изобретения предлагается устройство, содержащее по меньшей мере один процессор и по меньшей мере один модуль памяти, в которой хранится машиночитаемый код, при исполнении которого по меньшей мере один процессор выполняет следующие операции:
подключение к внешнему источнику вспомогательных данных позиционирования, прием указанных данных в первом заранее заданном формате и преобразование их во второй заранее заданный формат; в ответ на запрос предоставления вспомогательных данных позиционирования выполнение запроса и приема вспомогательных данных позиционирования из локального сервера данных во втором заранее заданном формате, преобразование вспомогательных данных позиционирования в третий заранее заданный формат, подходящий для приемника спутникового позиционирования, и предоставление преобразованных вспомогательных данных позиционирования приемнику спутникового позиционирования.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Настоящее изобретение ниже описывается на примерах, не ограничивающих его объем, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг. 1 показана система спутникового позиционирования;
на фиг. 2 показана блок-схема, иллюстрирующая существующую на известном уровне техники систему предоставления приемнику вспомогательных данных;
на фиг. 3 показана блок-схема, иллюстрирующая систему предоставления приемнику вспомогательных данных в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 4 показана блок-схема, иллюстрирующая систему предоставления приемнику вспомогательных данных в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 5 показана схема, на которой представлены определенные функциональные модули приемника, изображенного на фиг. 4;
на фиг. 6 показана схема, на которой представлены функциональные подмодули локального сервера в приемнике, изображенном на фиг. 4 и фиг. 5; и
на фиг. 7 показан алгоритм, иллюстрирующий процессы, выполняемые в приемнике, изображенном на фиг. 4-6.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг. 1 показана обзорная схема системы 1 спутникового позиционирования, которая удобна для понимания вариантов осуществления настоящего изобретения. Система 1 содержит группу спутников 2, 4, 6, находящихся на орбите Земли, один или более приемников 10 и источник вспомогательных данных, представляющий собой сервер 12.
Система 1 может представлять собой глобальную или региональную радионавигационную спутниковую систему, такую как глобальная система позиционирования (GPS), GLONASS, GALILEO, COMPASS, SBAS (Satellite Based Augmentation System, спутниковая система контроля и коррекции), QZSS (Quasi-Zenith Satellite System, квази-зенитная спутниковая система, применяемая в Японии), RNSS (Regional Navigation Satellite System, региональная навигационная система, применяемая в Индии), или другие спутниковые системы. В состав каждой из этих систем входит группа спутников, в которой каждый из спутников характеризуется управляемой орбитой. Часто у владельца группы или технического персонала возникает необходимость выполнения настройки для технического обслуживания или коррекций орбиты спутников на основе параметров отдельного спутника.
Как обсуждалось выше, для того чтобы сократить время TTFF в приемнике 10, вспомогательные данные генерируются на сервере(-ах) 12 с использованием информации, принятой от спутников 2, 4, 6. Вспомогательные данные передаются по сети 14 передачи данных в приемник 10 по запросу приемника. Вспомогательные данные обычно формируются в виде информационных элементов (IE), с помощью которых переносится информация об опорном местоположении, опорной отметке времени и эфемеридные данные, то есть спутниковое время и орбитальные данные. С целью простоты изложения элементы IE вспомогательных данных в дальнейшем обозначаются просто с помощью аббревиатуры IE.
На фиг. 2 показана блок-схема, иллюстрирующая систему обмена IE, используемую на известном уровне техники с помощью стандартного протокола. Приемник 20 сконфигурирован таким образом, чтобы, например, в том случае если активизируется выполняющееся на нем навигационное приложение, выполнять запрос и прием элементов IE из сервера 22 по сети сотовой связи, такой как сеть GPRS, 3G или 4G, в которой используется протокол TCP/IP. Формат IE и протокол, посредством которого выполняется обмен элементов, соответствует опубликованному стандарту, в данном случае таким протоколом является SUPL1.0 A-GPS (SUPL 1.0).
Приемник 20 оснащен модулем 24 протокола SUPL и модулем 26 приемника GPS/GNSS. Модуль 26 приемника содержит приемную антенну GPS, набор микросхем и микропрограммное обеспечение. Модуль 24 протокола SUPL обычно встраивается в операционную систему (OS, Operating System) приемника и поддерживает прикладной программный интерфейс (API, Application Programming Interface), с помощью которого он может передавать данные в виде низкоуровневых сигналов при взаимодействии с модулем приемника с использованием физического интерфейса, такого как UART, I2C или SPI. Модуль 24 протокола SUPL сконфигурирован для преобразования IE, принятых из сервера 22 с использованием стандарта SUPL, в низкоуровневые сигналы, требуемые для подачи в модуль 26 приемника. На практике модули 24 и 26 обычно предоставляются одним производителем.
На фиг. 3 схематично показана блок-схема системы приема IE вспомогательных данных в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. Так же как и на фиг. 2, на этой схеме показаны приемник 30 и сервер 32, служащий для генерации и передачи элементов IE в приемник. Однако в данном случае сервер 32 связан с производителем А, оборудование которого генерирует и предоставляет услугу передачи внутренних вспомогательных данных, включая передачу элементов IE с использованием внутреннего формата и/или протокола связи, свойства которых не соответствуют стандартному протоколу SUPL 1.0. В качестве примера внутреннего формата можно привести протокол A-GNSS компании Nokia. К другим таким протоколам относятся протоколы, поддерживающие услуги gpsOneXTRA компании Qualcomm Inc. и PGPS компании Rx Network Inc.
Модуль 34 протокола SUPL и модуль 36 приемника GPS/GNSS располагаются внутри приемника 30; эти модули могут совпадать с теми, что описаны со ссылкой на фиг. 2, и, таким образом, подходить для запроса и приема элементов IE с использованием стандартного протокола. Однако, помимо этого, на фиг. 3, иллюстрирующем вариант осуществления, показан локальный сервер SUPL и модуль 38 внутреннего протокола (обозначаемый далее как "локальный сервер"), в предпочтительном варианте представляющий собой программу прикладного уровня, которая может загружаться, устанавливаться и обновляться без каких-либо изменений в аппаратном, микропрограммном обеспечении или в модуле 34 протокола SUPL в OS (за исключением незначительных изменений адреса порта). Локальный сервер 38 сконфигурирован для запроса элементов IE с использованием внутреннего протокола из сервера 32 производителя А, получения IE во внутреннем формате и преобразования IE в другой формат, соответствующий, например, стандарту SUPL 1.0.
Модуль 34 протокола SUPL путем простой программной модификации сконфигурирован для связи с локальным сервером 38 через локальный IP-порт или адрес URL, а не для связи с внешним источником вспомогательных данных, как показано на фиг. 2. Модуль 34 протокола SUPL обычным образом принимает элементы IE в формате SUPL 1.0 с помощью протокола SUPL 1.0 для передачи их в модуль 36 приемника.
Преимущественно модули 34, 36 протокола SUPL и приемника, которые обычно тесно связаны друг с другом в том, что касается настройки микропрограммного обеспечения и/или API, не требуется модифицировать для соответствия новым внутренним протоколам и/или форматам данных. Путем реализации локального сервера 38, который размещается между модулем 34 протокола SUPL и внешним источником 32 элементов IE, новые протоколы и форматы могут встраиваться простым образом без необходимости изменений в архитектуре микропрограммного обеспечения и/или существенного объема тестирования, связанного с осуществлением подобного рода изменений. Необходимо только изменить настройки порта модуля 34 протокола SUPL в OS таким образом, чтобы он подключался к локальному серверу 38, а не к внешнему серверу.
В других вариантах осуществления приемник 30 сконфигурирован для запроса элементов IE из множества различных внешних источников (серверов) вспомогательных данных. Такие источники могут представлять собой множество внутренних навигационных услуг и/или совокупность различных внутренних и стандартных услуг. Приемник 30 может быть сконфигурирован с использованием локального сервера 38 для объединения данных, принятых из различных источников, с целью создания элементов IE, соответствующих стандартному протоколу и/или формату, например SUPL 1.0.
Хотя SUPL 1.0 приведен в качестве примера стандартного формата и протокола, используемого между локальным сервером 38 и модулем 34 стандартного протокола, следует принимать во внимание, что другие протоколы и стандарты, включая те, что перечислены в преамбуле, могут обеспечиваться для локального сервера 38 в зависимости от стандарта, применяемого последующими блоками 34, 36 протокола и приемника.
Далее более подробно описывается второй вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на фиг. 4, на котором показана блок-схема системы 100. Система 100 содержит средства сбора, создания, распределения и использования вспомогательных данных.
В состав системы 100 входит спутниковая система 104. Как указывалось выше со ссылкой на фиг. 1, спутниковая система 104 может представлять собой спутниковую систему любого типа.
Спутниковая система 104 предоставляет навигационные данные (эфемеридные данные, астрономические данные, модель ионосферы, модель UTC) или другие данные спутникового позиционирования через спутниковую линию связи. Эти навигационные данные могут объединяться с файлами расширяемых эфемеридных данных, созданных вне спутниковой системы 104 и используемых для повышения производительности беспроводного приемного устройства 130, которое также может называться приемником. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения файлы расширяемых эфемеридных данных также могут использоваться для позиционирования, полностью заменяя широковещательные эфемеридные данные, например, в том случае, если приемник не способен принимать навигационные данные из спутников вследствие плохих условий распространения сигнала.
Далее в качестве системы, иллюстрирующей раскрытие настоящего изобретения, используется GPS, хотя специалисту в этой области техники должно быть понятно, каким образом на практике можно применять настоящее изобретение совместно с другими системами спутникового позиционирования и их группами спутников.
Сеть 102 станций слежения GPS используется для сбора данных из орбитальных спутников 104 GPS, включая все необходимые IE, относящиеся к повышению производительности приемников, такие как IE эфемеридных данных. Сеть 102 может состоять из нескольких географически разделенных станций слежения, каждая из которых собирает спутниковые данные и результаты измерений из множества спутников, составляющих группу.
Сервер 108 подключается к сети 102. Сервер 108 собирает и обрабатывает данные и результаты измерений, предоставляемые сетью 102, с использованием внутреннего формата данных и/или способа.
К измерениям характеристик спутника могут относиться измерения сдвига кода, измерения фазы несущей и измерения доплеровского сдвига частоты для каждого поддерживаемого сигнала и частоты. К спутниковым данным могут относиться эфемеридные данные (данные о времени и об орбите), астрономические данные, модель ионосферы, модель UTC, информация о работоспособности спутника, региональные модели ионосферы и/или тропосферы, широковещательные исходные навигационные данные и данные, связанные с целостностью спутниковых сигналов, полезной нагрузки или услуг. В некоторых вариантах осуществления результаты измерений характеристик спутника и данные поступают как на частоте L1, так и на частоте L2 и для всех соответствующих сигналов (например, L1CA, L1C, L2C), с помощью которых спутники 104 GPS осуществляют передачу. В альтернативных вариантах осуществления может использоваться только одна из этих частот и/или другие частоты, применяемые другими спутниковыми системами или задействованные в более поздних версиях системы GPS.
Сервер 108 содержит ряд компонентов, включая процессор 110 и память 112. Процессор 110 двунаправлено соединен с памятью 112. Память 112 может представлять собой энергонезависимую память, такую как постоянная память (ROM, Read Only Memory), жесткий диск (HDD, hard disk drive) или твердотельный диск (SSD, Solid State Drive). В памяти 112, помимо прочего, хранится операционная система 122, модуль 124 внутреннего кодирования, программа 126 вычисления вспомогательных данных и база 128 IE вспомогательных данных, в которой содержатся наборы данных, например наборы эфемеридных данных. В состав сервера 108 входит интерфейс 116 для связи с сетью 118. Интерфейс 116 может представлять собой RF-интерфейс, другой интерфейс беспроводной связи или проводной интерфейс. Сеть 118 может представлять собой сеть передачи пакетных данных, такую как Интернет, локальную сеть или телефонную сеть. Энергозависимая память, такая как оперативная память (RAM, Random Access Memory) 120, соединяется с процессором 110. RAM 120 используется процессором 110 для временного хранения данных при выполнении программ, хранящихся в памяти 112. Операционная система 122 содержит код, который при исполнении процессором 110 и при взаимодействии с RAM 120 управляет функционированием каждого из аппаратных компонентов сервера 108.
Модуль 126 вычисления вспомогательных данных сконфигурирован в случае необходимости для сбора и вычисления вспомогательных данных, например, путем использования физических данных для генерации файлов расширяемых эфемеридных данных за 7 или 14 дней, или даже за более длительный промежуток времени. Модуль 124 внутреннего кодирования сконфигурирован для кодирования элементов IE во внутренний формат, который определяет конкретную схему вспомогательных данных и формат файла, например формат языка разметки, такой как XML. Модуль 124 также определяет внутренний протокол, с помощью которого внутренние IE передаются по интерфейсу 114. Например, может определяться скорость передачи данных.
Элементы IE во внутреннем формате сохраняются в базе 128 данных IE для последующей их передачи по интерфейсу 114 и обновляются и/или заменяются, если и когда этого требует управляющее программное обеспечение, хранящееся в памяти 112.
Система 100 также содержит приемник 130. Приемник 130 может представлять собой мобильный телефон, переносную навигационную систему, цифровую камеру или встроенную навигационную систему, такую как система обеспечения безопасности автомобиля. Сигнал GPS декодируется декодером/приемником 148 сигнала GPS. Приемник 130 способен принимать в режиме реального времени телеметрические данные, эфемеридные данные и астрономические данные из спутниковой системы 104 через антенну 132 GPS и декодер/приемник 148 сигнала GPS. Приемник 130 также способен передавать запросы серверу через RF-интерфейс или коммуникационный порт, выделенный приемнику, например, во встроенных системах 134, по сети 118 и принимать элементы IE вспомогательных данных, такие как файлы расширяемых эфемеридных данных, хранимые в базе 128 данных IE сервера 108.
В состав приемника 130 входит дисплей 136, процессор 138 и память 140. Процессор 138 соединяется с энергозависимой памятью, представляющей собой RAM 142. Процессор 138 двунаправлено соединяется с памятью 140. В памяти 140, помимо прочих компонентов, хранится операционная система 142, программное обеспечение 144, программное обеспечение 146 обнаружения данных/слежения за спутником (например, навигационная система GPS) и элементы IE 150 вспомогательных данных, принимаемых из сервера. Операционная система 142 содержит код, при исполнении которого процессором 138 с использованием памяти RAM 142 осуществляется управление функционированием каждого аппаратного компонента приемника 130.
Декодер/приемник 148 сигнала GPS содержит набор аппаратных микросхем и связанное с ним микропрограммное/программное обеспечение для приема сигналов GPS из спутников 104 и вычисления позиции, в процессе которого могут использоваться IE вспомогательных данных.
Модуль протокола SUPL 1.0, который связан с декодером/приемником 148 сигнала GPS, интегрирован в OS 142 и взаимодействует с декодером/приемником по физическому интерфейсу с использованием низкоуровневых сигналов.
В состав программного обеспечения 144 входит программа прикладного уровня, которая представляет собой локальный сервер SUPL, и модуль внутреннего протокола (далее обозначаемые просто "локальный сервер SUPL").
На фиг. 5 показана блок-схема логического размещения различных модулей приемника 130, задействованных в запросе и приеме элементов IE из внешнего сервера 108. Декодер/приемник 148 сигнала GPS содержит аппаратное и микропрограммное обеспечение для обмена элементами IE через физический порт, например, с использованием UART, I2C или SPI, на основе запросов, выполненных сервером с помощью протокола 198 SUPL 1.0. Этот 'сервер' в данном случае является не внешним, а внутренним сервером 200 SUPL, который хранится в памяти 140 и которому выделен адрес локального порта, например 127.0.0.1 (локальная хост-машина). Модуль 198 протокола SUPL, встроенный в OS 142, сконфигурирован для подключения по этому адресу локального порта и затем - для выполнения запросов и приема данных по линии TCP/IP с использованием протокола и формата данных SUPL 1.0.
Как показано на фиг. 6, локальный сервер 200 SUPL содержит указанный выше локальный порт 202, модуль 204 преобразования внутренних данных в данные SUPL и модуль 206 управления. Модуль 206 управления содержит программное обеспечение для управления логической последовательностью процессов передачи данных и адресом(-ами) внешних серверов, например сервера 108 и/или других внутренних серверов, из которых запрашиваются и принимаются IE. Модуль 204 преобразования внутренних данных в данные SUPL преобразует или отображает данные, принятые из сервера 108, в формат SUPL 1.0 и передает их в модуль 198 протокола SUPL с использованием протокола SUPL 1.0. Подобным образом запросы элементов IE, выполненные из модуля 198 протокола SUPL в формате стандарта SUPL 1.0, интерпретируются и преобразуются во внутренний формат.
Например, в одной из ситуаций сервер 108 может генерировать IE вспомогательных данных, включая IE расширяемых эфемеридных данных, с использованием протокола A-GNSS компании Nokia. В результате генерируется XML-файл в соответствии с конфетной схемой (например, с определенным масштабным коэффициентом, длиной слова и типом данных), которая отличается от строгого определения, используемого в SUPL 1.0.
На фиг. 7 показан типовой порядок выполнения шагов обработки при взаимодействии между модулем 198 протокола SUPL и локальным сервером 200 SUPL. Процесс начинается с выполнения шагов 7.1 и 7.2, на которых запрос позиции принимается или инициируется в модуле 198 протокола SUPL. На шаге 7.3 подключается модуль 198 протокола SUPL, который передает локальному серверу 200 SUPL запрос элементов IE с использованием SUPL 1.0.
На шаге 7.4 локальный сервер 200 SUPL (если в нем локально не сохранены требуемые IE) устанавливает удаленное TCP/IP-соединение по адресу сервера 108 A-GNSS Nokia. На шаге 7.5 локальный сервер 200 SUPL запрашивает элементы IE из сервера 108 Nokia с помощью своего внутреннего протокола и на шаге 7.6 принимает IE, которые соответствуют схеме Nokia. На шаге 7.7 локальный сервер 200 SUPL преобразует элементы IE в формат SUPL 1.0, и на шаге 7.8 преобразованные IE передаются в модуль 198 протокола SUPL с использованием SUPL 1.0.
На шаге 7.9 модуль 198 протокола SUPL принимает элементы IE в формате SUPL 1.0. На шаге 7.10 элементы IE декодируются и отображаются в API приемника GPS и микропрограммное обеспечение в виде низкоуровневых сигналов. На шаге 7.11 сигналы передаются в GPS-приемник через его интерфейсы API, благодаря чему можно определить позицию.
Ниже описывается типовой способ преобразования формата элементов IE в соответствии с приведенным выше примером.
Во внешнем сервере 108 элементы IE кодируются в формате XML. После приема в локальном сервере 200 SUPL формат XML декодируется и преобразуется в двоичный формат, например ASN.1, являющий форматом, используемым SUPL 1.0. В модуле 198 протокола SUPL двоичные данные ASN.1 декодируются и преобразуются и/или отображаются в интерфейсы API и микропрограммное обеспечение конкретного набора микросхем приемника. Результирующие сигналы передаются по физическому интерфейсу UART/I2C/SPI.
Известно, что размеры данных в различных форматах отличаются; элементы IE XML, принимаемые в локальном сервере 200 SUPL, обычно больше по размеру, чем в двоичной преобразованной версии, которая поступает в модуль 198 протокола SUPL, хотя содержательная часть остается неизменной. Двоичная версия чрезвычайно компактна по сравнению с другими версиями, и это означает, что компактные, стандартные IE сохраняются в сервере 200 SUPL для использования, при необходимости, модулем 198 протокола SUPL.
Кроме того, может выполняться обратный процесс преобразования сигналов и данных.
Помимо простых изменений формата могут применяться другие изменения схемы. Такие изменения могут затрагивать длину слова, масштабные коэффициенты, время существования вспомогательных данных и т.д.
Шаги, показанные на фиг. 7, относятся к ситуации, в которой модуль 198 протокола SUPL инициирует запрос IE. Однако шаги 7.4-7.7 время от времени могут выполняться независимо от модуля 198 протокола SUPL, например автоматически и периодически, для получения обновленных IE с целью немедленного использования приемником 108 при необходимости доработки. Такие IE могут представлять собой файлы расширяемых эфемеридных данных, которые могут храниться до 7 или 14 дней, пока не потребуется новое автоматическое обновление.
Кроме того, как указывалось выше, возможно, что IE, требуемые по конкретному запросу, инициируемому модулем 198 протокола SUPL, уже находятся в локальном сервере 200 SUPL, и в таком случае устанавливать внешнее соединение не требуется.
Хотя SUPL 1.0 приведен в качестве примера стандартного формата и протокола, используемого между локальным сервером 200 (SUPL) и модулем 34 протокола (SUPL), следует принимать во внимание, что могут использоваться другие протоколы, включая те, что перечислены в преамбуле, такие как, помимо прочих, 3GPP TS 44.031, 3GPP TS 25.331, ОМА SUPL 1.0, ОМА SUPL 2.0, 3GPP TS 36.355 и ОМА LPPe v1.0.
В описанных выше вариантах осуществления настоящего изобретения IE вспомогательных данных, обмениваемые между внешним сервером и приемником 32, 108 и локальным сервером 38, 200 приемника 30, 130 могут представлять собой некоторые или все элементы, указанные ниже.
Навигационная модель. Этот IE содержит параметры орбиты спутника и модели времени для процессов позиционирования и обнаружения сигналов. Эти данные также называются эфемеридными данными. Также может предусматриваться расширение этих данных, выполняемое, например, в течение 7 или 14 дней, или более длительного периода времени.
Опорная отметка времени. Этот IE содержит опорную отметку времени GPS (или GNSS) для процессов позиционирования и обнаружения сигналов, которая может оптимально сопоставляться со временем сотовой системы для обеспечения максимальной точности определения времени. В последнем случае опорная отметка времени может использоваться непосредственно для повышения чувствительности, благодаря чему возможно улучшить характеристики обнаружения сигнала на 3-6 дБ.
Опорное местоположение. Этот IE содержит информацию об ожидаемом местоположении приемника, которая может использоваться в качестве начального местоположения в ходе выполнения процесса позиционирования и/или также в ходе процесса обнаружения сигналов, благодаря чему повышается чувствительность в условиях приема слабого сигнала. Опорное местоположение может определяться, например, на основе идентификатора вышки сотовой связи обслуживающей соты (Cell-ID) или идентификатора ближайших точек доступа WLAN (обычно характеризуемых МАС-адресом).
В некоторых вариантах осуществления локальный сервер может принимать из внешнего сервера только один IE или подмножество этих IE и локально генерировать один или более IE для передачи с использованием стандартного протокола. Например, локальный сервер данных может извлекать данные орбитальной модели из внешнего источника и локально формировать значение опорного местоположения для внутреннего предоставления комбинированных данных.
Локальный сервер 38, 200 в описанных выше вариантах осуществления настоящего изобретения может поддерживать любой способ или все представленные ниже способы преобразования из внутренних форматов и протоколов IE в стандартные IE. Этот список приводится в качестве примера и не является исчерпывающим.
Эфемеридные данные для GPS, GLONASS или Galileo. Расширяемые IE эфемеридных данных, накапливаемые в течение 7/14 дней (или даже в течение более длительного периода времени), могут преобразовываться в IE стандартной навигационной модели, например согласно 3GPP TS 44.031 версии 8.0 и выше.
Опорное местоположение. Услуги позиционирования Cell-ID (идентификатор соты) и WiFi могут преобразовываться в стандартные IE опорного местоположения. Кроме того, можно использовать данные о местоположении, формируемые локально в приемном устройстве, если устройство содержит локальную базу данных о местоположениях сотовых антенных мачт или точек доступа WiFi.
Опорная отметка времени. Информация внутренних услуг определения времени, например услуг NTP, может преобразовываться в стандартные IE опорной отметки времени. Это позволяет предоставлять очень точную вспомогательную информацию о времени для модуля приемника GPS/GNSS. Кроме того, это позволяет использовать ресурсы, размещаемые в приемном устройстве, для поддержки точного времени и использования его в качестве источника вспомогательной информации о времени.
Дифференциальные коррекции. Внутренние услуги и данные для построения моделей ионосферы могут преобразовываться в стандартные дифференциальные коррекции GPS (DGPS, Differential GPS) или в DGNSS. Это позволяет достичь точность регионального позиционирования в пределах одного метра. Кроме того, модели ионосферы и услуги системы SBAS могут преобразовываться в формат SUPL в локальном сервере.
Расширение эфемеридных данных. Информация, получаемая с помощью внутренних услуг расширения эфемеридных данных, может преобразовываться в стандартные элементы информации об эфемеридных данных. Это позволяет сократить количество установлений соединений с серверами и позволить приемникам работать автономно, например, в условиях роуминга.
Хотя в приведенном выше описании предполагается, что локальный сервер 38, 200 расположен на прикладном уровне программного стека приемника, он может быть реализован на нижних уровнях. Размещение его на прикладном уровне позволяет добиться определенных технических преимуществ в том, что касается возможности установки и/или обновления по радиоканалу.
Посредством вариантов осуществления настоящего изобретения можно добиться приведенных ниже технических преимуществ.
- Возможность установки, обновления и модификации любого приемного устройства, поддерживающего известный в этой области техники стандарт, без необходимости модификации архитектуры или микропрограммного обеспечения устройства.
- Возможность поддержки одной или более внутренних услуг или источников A-GPS/A-GNSS, включая услуги для долговременных эфемеридных данных, услуги для позиционирования (Cell-ID, расширенный Cell-ID, WiFi и т.д.), услуги для определения опорной отметки времени (такие как NTP) и услуги для повышения точности A-GPS/A-GNSS, такие как дифференциальные GPS/GNSS.
- Управление версиями выполняется непосредственным образом, если локальный сервер 38, 200 установлен и функционирует на прикладном уровне.
- Поддерживается гибкая модульная организация в том, что касается архитектуры, поскольку локальный сервер 38, 200 может размещаться на уровне, отличном от уровней модулей протокола и приемника.
- Использование внутреннего формата и протоколов для элементов IE позволяет повысить производительность в терминах чувствительности и TTFF по сравнению со стандартными подходами, а также достичь других возможных положительных эффектов, таких как экономия электроэнергии вследствие сокращения TTFF и минимизации использования соединений для передачи данных, например, в процессе роуминга. Например, услуга сбора долговременных эфемеридных данных позволяет генерировать вспомогательные данные в устройстве таким образом, чтобы отсутствовала необходимость в установлении соединения для передачи данных с внешним сервером, поскольку запрос может обслуживаться локально.
- Обновление традиционных приемников возможно посредством обновления высокоуровневого программного обеспечения, то есть только за счет обновления локального сервера 38, 200. При этом не требуется вносить изменения в низкоуровневое аппаратное или микропрограммное обеспечение, которые обычно очень трудно выполнить.
В отношении безопасности интерфейс между внешним сервером(-ами) 32, 108 и локальным сервером 38, 200 SUPL, а также локальным сервером SUPL и модулем 34 протокола (и, безусловно, любые другие внутренние интерфейсы связи) может использовать различные уровни, протоколы или способы обеспечения безопасности. Например, для соединения между локальным сервером 38, 200 SUPL и внешним сервером(-ами) 32, 108 может использоваться протокол безопасной оболочки (SSH, Secure Shell), в то время как безопасное соединение транспортного уровня (TLS, Transport Layer Security) может использоваться локальным сервером 38, 200 SUPL дляподключения к модулю 34 протокола и к любому другому внутреннему интерфейсу. В альтернативном варианте использование скрытых API ограниченного доступа на уровне операционной системы может рассматриваться как иное средство внутреннего обеспечения безопасности. Одно из преимуществ такого подхода заключается в том, что внутренний протокол может обеспечить более высокий уровень безопасности, чем SUPL, а также аутентификацию. Это может уменьшить риск приема устройством ошибочных или сфальсифицированных вспомогательных данных из серверов.
В целом, возможно спроектировать существующие и новые внутренние услуги поддержки вспомогательных данных с использованием существующих и новых приемных устройств путем реализации модуля локального сервера в устройстве, сконфигурированном для преобразования (в терминах формата IE и/или протокола связи) между внутренним способом или услугой и стандартным способом или услугой, причем аспекты этого преобразования могут быть различными. Существующий приемник и связанный с ним модуль протокола требуют минимальных изменений, для выполнения которых следует изменить адрес (или URL), по которому подключается модуль протокола при необходимости обработки вспомогательных данных.
Следует принимать во внимание, что описанные выше варианты осуществления настоящего изобретения приведены только для иллюстрации и не должны ограничивать объем настоящего изобретения. Специалисту в этой области техники после ознакомления с настоящей заявкой должны быть очевидны другие варианты и модификации.
Кроме того, раскрытие сущности настоящей заявки должно рассматриваться с точки зрения возможности включения любых новых признаков или любой новой комбинации признаков, либо явно, либо неявно раскрытых в данном описании, либо любого их обобщения, и в процессе рассмотрения настоящей заявки или любой родственной заявки могут быть сформулированы новые пункты формулы изобретения для охвата любых таких признаков или комбинации признаков.