可移动物体的低能耗定位制造技术

提供了使用全球导航卫星系统(GNSS)用于定位可移动物体的低能耗技术。被附接至可移动物体的或被包括在可移动物体中的移动站能够与固定的基站双向地进行通信以确定可移动物体的位置。移动站可以向基站传达估计位置并且从基站接收移动站可见的GNSS卫星组。移动站能够从来自该卫星组的GNSS信号获取卫星定时信息并且向基站传达最低限度处理的卫星定时信息。基站能够确定移动站的位置并且将该位置传达回至移动站。通过将许多的处理卸载至基站，减少了移动站的能量消耗。

Low energy location of movable objects

A low energy technology for using the global navigation satellite system (GNSS) to locate mobile objects is provided. A mobile station attached to a movable object or included in a movable object can communicate with a fixed base station two-way to determine the location of the movable object. The mobile station can convey the estimated position to the base station and receive the GNSS satellite group visible from the mobile station from the base station. The mobile station can obtain satellite timing information from the GNSS signal from the satellite group and transmit the minimum processing satellite timing information to the base station. The base station can determine the location of the mobile station and transmit the location back to the mobile station. By unloading a lot of processing to the base station, the energy consumption of the mobile station is reduced.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可移动物体的低能耗定位相关申请的交叉引用本申请主张于2015年03月06日提交的标题为“用于可移动物体的定位的系统和方法(SystemsandMethodsforLocationofMovableObjects)”的美国专利申请No.62/129,278的优先权权益，该申请通过其整体引用并入本文。背景
本公开一般地涉及用于定位可移动物体的系统和方法，更具体地涉及在可移动物体上使用低能量时使用全球导航卫星系统(GNSS)来提供位置估计的系统和方法。相关技术的描述GNSS技术能够被用于确定可移动物体的定位。GNSS能够包括每颗卫星广播编码的射频(RF)信号的地球轨道卫星星座。该星座可包括27颗或更多的卫星，从而在任何时候有多颗卫星处在地球的几乎任何特定地区的天空中(地平线之上)。GNSS接收器能够接收来自该接收器可见的(例如，在接收器的地平线之上的)多颗卫星的信号，并且处理接收到的信号以确定接收器相对于地球的位置。
技术实现思路
使用GNSS估计可移动物体的位置可能需要在可移动物体处的GNSS接收器中的重大能量消耗，因为GNSS接收器必需从多颗GNSS卫星取得GNSS信号并处理该GNSS信号。需要能够使用GNSS来提供对可移动物体的定位或位置估计，同时在确定该位置估计时使用可移动物体处较低的能量的系统和方法。如本文中所用的，定位和位置一般地可交换地被使用，除非上下文另有明确说明。在一种实施方式中，被附接至可移动物体的或被包括在可移动物体中的移动站能够与固定的基站双向地进行通信以确定可移动物体的位置。双向通信可以在未被无线电通信部门许可的RF带(非蜂窝通信带)中的射频(RF)链路。移动站可以向基站传达该估计位置。该估计位置可以基于通过可移动物体的航位推算或基于来自可移动物体上的非GNSS位置传感器的信息。移动站能够从基站接收移动站可见的GNSS卫星组。移动站能够从来自该卫星组的GNSS信号获取卫星定时信息并且向基站传达最低限度处理的卫星定时信息。基站能够确定移动站的位置并且将该位置传达回至移动站。通过将许多的GNSS位置处理卸载至基站(其典型地由主电力系统供电)，减少了移动站(器可以由电池供电)的能量消耗。在各种实施方式中，低能耗GNSS定位系统可以使用在未经许可RF带上向移动站传输类GNSS信号的伪卫星，该未经许可RF带在频率上靠近GNSS卫星传输频率。移动站中的GNSS接收器能够接收在GNSS卫星传输频率和伪卫星传输频率两者上的信号。在一些此种实施方式中，伪卫星传输频率在1626.5MHz至1645.5MHz范围内。本文中所描述的低能GNSS定位技术的实施例能够被用于一些应用中，该应用包括但不限于：将可移动推车定位在零售商店环境(例如，购物推车)中、仓库环境(例如，仓库车)中、医疗设施(例如，医疗设备车、医院病床)中或运输枢纽(例如，行李车)中。其他应用包括其他类型的可移动物体包括人类或动物的低能耗地位。在其他应用中，可移动物体能够包括能够在其自身动力下移动的物体(例如，电动车、高尔夫球车、机械化设备、越野车辆等)或能够由另一车辆或机构(例如拖车、集装箱、托盘、重型设备等)移动的物体。本说明书中描述的主题的一个或多个实施方式的细节在附图和下文的描述中进行阐述。其他特征、方面和优点将从说明书、附图和权利要求中变得显而易见。本概述和下文的详细描述都不意图限定或限制本专利技术主题的范围。附图说明图1示出了一种涉及低能耗GNSS移动系统的示例系统设置；图2A和2B示出了低能耗GNSS移动系统的示例实施方式；图3示出了在低能耗GNSS移动系统中执行的示例处理功能和通信功能；图4示出了移动站的示例活动周期；图5示出了示例预处理的GNSS数据；图6A和6B示出了低能耗GNSS移动系统的示例运行场景；图7A示出了一种用于同步移动站的时钟的流程；图7B示出了一种涉及链路中继器的用于同步移动站的时钟的流程；图8示出了一种包括伪卫星的低能耗GNSS移动系统的示例实施方式；图9示出了一种涉及在示例零售应用中的低能耗GNSS移动系统的示例状态图。在整个附图中，附图标记可以被重复使用来指示参考元件之间的对应关系。附图被提供来说明本文中所描述的示例实施例，并不旨在限制本公开的范围。具体实施方式卫星导航概述全球导航卫星系统(GNSS)包括向地球上的GNSS接收器提供位置信息的一个轨道运行卫星星座。GNSS接收器取得并处理来自多颗GNSS卫星的射频(RF)信号以确定接收器的位置。例如，卫星信号包括能够被用于确定卫星相对于地球的位置和速度的导航数据(例如，星历(精确的卫星轨道数据)、历书(卫星网络数据和电离层校正参数)以及卫星原子钟数据)。卫星信号还包括唯一地识别卫星的码序列。卫星信号中的信息被编码为RF载波频率的相位调制。相位调制的频率称为码片速率。GNSS接收器能够测量卫星信号并且对接收器生成版本和接收器测量版本的码序列进行时间对准，以识别码中的定义点的到达时间(TOA)。GNSS卫星时钟被同步。如果接收器时钟与卫星时钟同步，则从接收器可见的三颗卫星取得的TOA数据能够被用于确定接收器的三维位置。然而，由于GNSS接收器典型地与卫星时钟不同步，所以来自第四颗卫星的信号被用于确定接收器时钟和卫星时钟之间的时间偏移。从四颗卫星取得的GNSS信号能够在大地测量系统中被转换成接收器的位置(例如经度、纬度和高度)。在实践中，可以获取来自接收器可见的多于四个卫星的信号，以提供增强的准确度或错误检测或校正。实际上，根据星座几何结构，附近建筑物、车辆、结构体或地形(例如，山丘，接收器在实际峡谷或城市峡谷中的位置)的存在，高程截止角(例如，仅使用高于截止角的卫星)等，在特定位置可能同时可见6至12颗卫星。本文中所公开的系统和方法能够与任何类型的GNSS一起被使用，这些GNSS包括例如NAVSTAR全球定位系统(GPS)、俄罗斯全球导航卫星系统(GLONASS)、欧盟伽利略定位系统、印度区域导航卫星系统、中国的北斗(BeiDou或COMPASS)导航卫星系统等。在下面描述的许多示例实施方式中，参考GPS系统来描述该系统和方法，但这是为了说明的目的而不是限制。在GPS中，每颗卫星在两个载波频率连续地传输导航信息：L1(在1575.42MHz)和L2(在1227.60MHz)。该导航信息使用伪随机噪声(PRN)码进行编码，并且载波频率用该码进行调制。使用多种代码，包括粗/捕获(C/A)码和精(P)码，精(P)码可以(通过使用加密(W)码进行调制来)被加密以提供加密的P(Y)码(其只能够用分类的解密密钥进行解密)。C/A码仅被调制到L1载波频率上，而P(Y)码被调制到L1和L2两个载波频率上。对于星座中的每颗卫星PRN码是不同的，所以GPS接收器能够确定是从哪颗卫星接收的导航信号。C/A码的码片速率为1.023MHz，P码的码片速率为10.23MHz。导航消息也被调制到载波频率上(在比C/A码或P(Y)码低得多的调制频率)。导航信息包括卫星星历(精确轨道数据)、原子钟参数和历书(星座中所有卫星的粗轨道和状态信息)。每颗卫星的星历每两个小时更新一次，通常地有效期为四小时，而历书典型地每天更新一次。因为所有的导航信息被调制到相同的L1载波频率上，所以在由本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于定位可移动物体的系统，所述系统包括：被配置为与所述可移动物体相关联的移动站，所述移动站包括：被配置为运行RF链路的射频(RF)移动通信系统，所述RF链路具有在未经许可用于蜂窝通信的RF带中的RF链路频率；移动全球导航卫星系统(GNSS)接收器；和包括非GNSS传感器的航位推算系统，所述航位推算系统被配置为使用来自所述非GNSS传感器的测量值以提供所述移动站的估计位置；以及位于固定位置的基站，所述基站包括：被配置为在所述RF链路上与所述移动通信系统进行双向地通信的基地RF通信系统；基地GNSS接收器；和硬件处理器，其中所述基站被配置为：在所述RF链路上从所述移动站接收所述移动站的通过所述航位推算系统确定的所述估计位置；确定包括被预测为在所述移动站的所述估计位置可见的GNSS卫星组的卫星捕获信息以及与在所述组中的每颗GNSS卫星相关联的GNSS码相位，所述GNSS卫星组至少包括最少数量的GNSS卫星；在所述RF链路上向所述移动站传达所述卫星捕获信息；在所述RF链路上从所述移动站接收与所述GNSS卫星组相关联的码片转换时间信息；至少部分地基于所述码片转换时间信息，确定所述移动站的更新后的位置；和在所述RF链路上向所述移动站传达所述更新后的位置，以及其中所述移动站被配置为：在所述RF链路上向所述基站传达所述移动站的通过所述航位推算系统确定的所述估计位置；在所述RF链路上从所述基站接收所述卫星捕获信息；从所述GNSS卫星组中的至少一些GNSS卫星取得GNSS信号；从所取得的GNSS信号确定与所述组中的所述至少一些GNSS卫星的所述GNSS码相位相关联的码片转换时间信息；和在所述RF链路上向所述基站传达所述码片转换时间信息。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.06 US 62/1292781.一种用于定位可移动物体的系统，所述系统包括：被配置为与所述可移动物体相关联的移动站，所述移动站包括：被配置为运行RF链路的射频(RF)移动通信系统，所述RF链路具有在未经许可用于蜂窝通信的RF带中的RF链路频率；移动全球导航卫星系统(GNSS)接收器；和包括非GNSS传感器的航位推算系统，所述航位推算系统被配置为使用来自所述非GNSS传感器的测量值以提供所述移动站的估计位置；以及位于固定位置的基站，所述基站包括：被配置为在所述RF链路上与所述移动通信系统进行双向地通信的基地RF通信系统；基地GNSS接收器；和硬件处理器，其中所述基站被配置为：在所述RF链路上从所述移动站接收所述移动站的通过所述航位推算系统确定的所述估计位置；确定包括被预测为在所述移动站的所述估计位置可见的GNSS卫星组的卫星捕获信息以及与在所述组中的每颗GNSS卫星相关联的GNSS码相位，所述GNSS卫星组至少包括最少数量的GNSS卫星；在所述RF链路上向所述移动站传达所述卫星捕获信息；在所述RF链路上从所述移动站接收与所述GNSS卫星组相关联的码片转换时间信息；至少部分地基于所述码片转换时间信息，确定所述移动站的更新后的位置；和在所述RF链路上向所述移动站传达所述更新后的位置，以及其中所述移动站被配置为：在所述RF链路上向所述基站传达所述移动站的通过所述航位推算系统确定的所述估计位置；在所述RF链路上从所述基站接收所述卫星捕获信息；从所述GNSS卫星组中的至少一些GNSS卫星取得GNSS信号；从所取得的GNSS信号确定与所述组中的所述至少一些GNSS卫星的所述GNSS码相位相关联的码片转换时间信息；和在所述RF链路上向所述基站传达所述码片转换时间信息。2.如权利要求1所述的系统，其中所述可移动物体包括具有车轮的人力推动的推车，所述非GNSS传感器包括磁航向传感器和车轮旋转传感器。3.如权利要求1所述的系统，其中所述可移动物体包括人类或动物，所述非GNSS传感器包括计步器和磁航向传感器。4.如权利要求1所述的系统，其中所述RF链路频率的范围在426MHz到435MHz、779MHz到787MHz、863MHz到870MHz、900MHz到928MHz、2.400GHz到2.483GHz或5.725GHz到5.875GHz。5.如权利要求1所述的系统，其中所述卫星捕获信息还包括与所述GNSS卫星组中的卫星相关联的多普勒频移信息。6.如权利要求1至5中任一所述的系统，其中所述基站被配置为根据一种或多种排序标准将所述GNSS卫星组进行列队，其中所述排序标准包括以下项中的一项或多项：卫星是否沿着所述移动站的移动方向或关注方向，卫星是否接近所述移动站的地平线，卫星在所述移动站的地平线上方的高度，卫星的多普勒频移，卫星的电离层传播误差，至少两颗卫星的位置邻近信息，移动站GNSS天线的天线方向图，或存在于移动站附近的能够禁止从卫星接收GNSS信号的障碍物。7.如权利要求1至5中任一所述的系统，其中所述卫星捕获信息包括与所述移动站应尝试从所述GNSS卫星组中的卫星捕获GNSS信号的顺序相关联的选择信息。8.如权利要求7所述的系统，其中所述顺序至少部分地基于是否发生意外事件。9.如权利要求1至5中任一所述的系统，其中所述基站被配置为至少部分地基于降低或最小化精度扩散因子来确定所述GNSS卫星组。10.如权利要求1至5中任一所述的系统，其中所述码片转换时间信息还包括所述组中的所述至少一些GNSS卫星的质量指标，所述质量指标与通过移动GNSS接收器接收到的所述GNSS信号的质量相关联，其中所述质量指标包括与GNSS信号功率、相关器输出中的峰值宽度或信噪比中的一个或多个相关联的信息。11.如权利要求1至5中任一所述的系统，其中所述移动站和所述基站被配置为在所述RF链路上交换时钟定时信息，并且所述移动站被配置为至少部分地基于所述定时信息使移动站时钟同步到代表GNSS卫星的时间的基站时钟。12.如权利要求11所述的系统，其中所述最小数量的GNSS卫星大于或等于3颗。13.如权利要求1至5中任一所述的系统，还包括链路中继器，其中所述移动站和所述基站各自被配置为在所述RF链路上与所述链路中继器双向地通信。14.如权利要求13所述的系统，其中所述移动站包括移动站时钟，所述链路中继器包括链路中继器时钟，所述基站包括代表GNSS卫星的时间的基站时钟，并且其中所述移动站和所述链路中继器被配置为使所述移动站时钟与所述链路中继器时钟同步，并且所述链路中继器和所述基站被配置为使所述链路中继器时钟与所述基站时钟同步。15.如权利要求1至5中任一所述的系统，还包括被配置为向所述移...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯考特·J·卡特，
申请(专利权)人：看门人系统公司，
类型：发明
国别省市：美国,US