精确地理定位的方法和装置

1．定位移动单元的方法包括以下步骤：
a)获得移动单元在地球上可能位于的第一曲线；
b)获得移动单元在地球上可能位于的第二曲线；
c)确定地球上两条曲线的交点，该交点代表移动单元的位置估计；
d)对一个参考单元执行步骤a)到c)以获得参考单元的位置估计， 其中参考单元的位置是已知的；
e)比较参考单元的位置估计和参考单元的已知位置，产生误差矢 量；以及
f)将该误差矢量应用于移动单元的位置估计以获得移动单元的位 置。
2．根据权利要求1的方法，其特征在于获得第一曲线的步骤a) 包括以下子步骤：
(ⅰ)在卫星上确定来自移动单元的信号的到达时间；
(ⅱ)从信号的到达时间计算移动单元必须位于的一个球面； 和
(ⅲ)从球面和地球的交线获得第一曲线。
3．根据权利要求1的方法，其特征在于获得第二曲线的步骤b) 包括以下子步骤：
(ⅰ)在卫星上确定来自移动单元的信号的到达角；
(ⅱ)从信号的到达角计算移动单元必须位于的一个锥面；和
(ⅲ)从锥面和地球的交线获得第二曲线。
4．操作具有至少一颗低地轨道卫星并且具有至少一个和所述低地 轨道卫星通信的移动单元的地理定位系统的方法，所述方法包括以下 步骤：
使用上述低地轨道卫星在该低地轨道卫星和上述移动单元之间通 信，该低地轨道卫星将来自移动单元的电磁信号转发到系统地面站终 端而不对该电磁信号做进一步处理；
在上述低地轨道卫星和上述移动单元之间通信以获得一组地理定位 参数；
获得上述移动单元的近似地理位置，所述地理位置具有与之相关的 误差；
通过在低地轨道卫星和参考站之间通信确定上述近似地理位置的地 理定位精度；和
使用上述地理定位精度对移动单元的近似地理位置求精。
5．根据权利要求4的方法，其特征在于地理定位参数是从低地轨 道卫星和移动单元之间信号的多普勒频移测量中获得的。
6．根据权利要求4的方法，其特征在于地理定位参数是从低地轨 道卫星和移动单元之间信号的到达时间测量中获得的。
7．根据权利要求5的方法，其特征在于地理定位参数是从低地轨 道卫星和移动单元之间信号的到达时间测量中获得的。
8．操作使用从地球表面或近地表面的移动单元向排布在已知绕地 球轨道上的卫星星座图中一颗卫星发射的电磁信号的地理定位系统的 方法，所述方法能够以一定精度确定移动单元位置，该移动单元和低 地轨道卫星相对其它移动单元和低地轨道卫星能够有选择地移动，所 述方法包括以下步骤：
a)在整个地理区域上的固定测量站点分布多个参考站转发器；
b)通过在卫星地面站测量移动单元发射机信号的第一多个地理定 位参数的多普勒频移分量，第一多个地理定位参数的到达时间分量， 和第一多个地理定位参数的到达角度分量确定移动单元的近似位置；
c)通过在卫星地面站测量移动单元发射机信号的第二多个地理定 位参数的多普勒频移分量，第二多个地理定位参数的到达时间分量， 和第二多个地理定位参数的到达角度分量确定多个参考站中至少一个 的近似位置；
d)比较多个参考站中至少一个的近似位置和多个参考站中至少一 个事先已知的精确位置，得到差分误差矢量；和
e)将差分误差矢量应用于步骤b)中得到的移动单元的近似位置， 获得移动单元的精确位置。
9．根据权利要求8的方法，其特征在于还包括以下步骤：
f)通过一颗低地轨道卫星指示移动单元发射机发射。
10．根据权利要求8的方法，还包括通过确定多个参考站中每一个 的精确纬度和经度来确定多个参考站中每一个的精确位置的步骤，以 及确定多个参考站中至少一个的近似位置的步骤c)包括确定多个参考 站中所述至少一个的近似纬度和经度。
11．根据权利要求8的方法，其特征在于所述的比较步骤d)还包 括提取精确纬度和近似纬度之间的第一差值，提供相应于所述第一差 值的幅度和南或者北方向上的差分纬度修正，以及提取精确经度和近 似经度之间的第二差值，提供相应于所述第二差值的幅度和东或者西 方向上的差分经度修正。
12．根据权利要求8的方法，其特征在于所述应用差分误差矢量的 步骤e)包括联合移动单元近似纬度和上述差分纬度修正获得修正的移 动单元纬度以及联合移动单元近似经度和上述差分经度修正获得修正 的移动单元经度。
13．根据权利要求8的方法，其特征在于所述应用步骤e)是由命 令中心进行的。
14．根据权利要求8的方法，其特征在于还包括在移动单元接收广 播的标识码并且将广播的标识码和移动单元中存储的标识码相比较的 步骤。
15．在低地轨道卫星发射的信号的基础上高精度确定移动单元的位 置的系统，该卫星放置在确知的地球轨道上，移动单元能够在整个地 理区域中有选择地移动，所述系统包括：
a)一个命令中心；
b)从命令中心向移动单元发射地理定位信息和其它数据的发射机；
c)接收从移动单元通过多个低地轨道卫星到命令中心的多普勒频 移，到达时间和到达角度数据，以及其它数据的接收机；和
d)位于命令中心中的测量/地理定位/业务处理器，该处理器确定 多个地理定位参数的多普勒频移分量，多个地理定位参数的到达时间 分量，多个地理定位参数的到达角度分量，和传播于移动单元与低地 轨道卫星之间的移动单元发射机信号的近似位置，其中命令中心包括 接收多个固定参考站的差分数据和上述移动单元的近似位置的接收 机，而所述处理器在移动单元的近似位置和多个固定参考站的已知位 置的基础上在上述多个固定参考站中确定一个目前与移动单元在同一 颗卫星的视域内的固定参考站，并且所述处理器联合移动单元的近似 位置和来自确定的一个差分站的差分数据，提供移动单元的精确位置。
16．定位移动单元的装置包括：
a)获得移动单元在地球上可能位于的第一曲线，以及参考单元在 地球上可能位于的第一曲线的第一装置；
b)获得移动单元在地球上可能位于的第二曲线，以及参考单元在 地球上可能位于的第二曲线的第二装置；
c)确定地球上移动单元的第一和第二曲线的第一交点，以及地球 上参考单元的第一和第二曲线的第二交点的装置，所述第一和第二交 点分别代表移动单元和参考单元的位置估计；
d)比较参考单元的位置估计和参考单元的已知位置，产生误差矢 量的装置；以及
e)将该误差矢量应用于移动单元的位置估计以获得移动单元的位 置的装置。
17．根据权利要求16的装置，其特征在于第一获取装置还包括：
在卫星上确定来自移动单元的信号和来自参考单元的信号的到达时 间的装置；
通过参考单元的信号到达时间计算移动单元必须位于的球面，并且 通过参考单元的信号到达时间计算参考单元必须位于的球面的装置； 和
从移动单元的球面和地球的交线获得移动单元的第一曲线，并且从 参考单元的球面和地球的交线获得参考单元的第一曲线的装置。
18．根据权利要求1的方法，其特征在于第二获得装置还包括：
在卫星上确定来自移动单元的信号的到达角，以及在卫星上确定来 自参考单元的信号的到达角的装置；
从移动单元的信号的到达角计算移动单元必须位于的一个锥面，以 及从参考单元的信号的到达角计算参考单元必须位于的一个锥面的装 置；和
从移动单元的锥面和地球的交线获得移动单元的第二曲线，以及从 参考单元的锥面和地球的交线获得参考单元的第二曲线的装置。
19．操作具有至少一颗低地轨道卫星并且具有至少一个和所述低地 轨道卫星通信的移动单元的地理定位系统的装置，所述装置包括：
使用上述低地轨道卫星在所述低地轨道卫星和上述移动单元之间通 信的装置，该低地轨道卫星将来自移动单元的电磁信号转发到系统地 面站终端而不对该电磁信号做进一步处理；
在上述低地轨道卫星和上述移动单元之间通信以获得一组地理定位 参数的装置；
获得上述移动单元的近似地理位置的装置，所述地理位置具有与之 相关的误差；
通过在低地轨道卫星和参考站之间通信确定上述近似地理位置的地 理定位精度的装置；和
使用上述地理定位精度对移动单元的近似地理位置求精的装置。
20．根据权利要求19的装置，其特征在于地理定位参数是从低地 轨道卫星和移动单元之间信号的多普勒频移测量中获得的。
21．根据权利要求19的装置，其特征在于地理定位参数是从低地 轨道卫星和移动单元之间信号的到达时间测量中获得的。
22．根据权利要求21的装置，其特征在于地理定位参数是从低地 轨道卫星和移动单元之间信号的到达时间测量中获得的。
23．使用从地球表面或近地表面的移动单元向排布在已知绕地球轨 道上的卫星星座图中一个卫星发射的电磁信号的地理定位系统，所述 方法能够以一定精度确定移动单元位置，该移动单元和低地轨道卫星 相对其它移动单元和低地轨道卫星能够有选择地移动，所述方法包括 以下步骤：
a)在整个地理区域上的固定测量站点分布多个参考站转发器；
b)处理器(1)通过在卫星地面站测量移动单元发射机信号的第一 多个地理定位参数的多普勒频移分量，第一多个地理定位参数的到达 时间分量，和第一多个地理定位参数的到达角度分量确定移动单元的 近似位置，(2)通过在卫星地面站测量移动单元发射机信号的第二多 个地理定位参数的多普勒频移分量，第二多个地理定位参数的到达时 间分量，和第二多个地理定位参数的到达角度分量确定多个参考站中 至少一个的近似位置，并且(3)比较多个参考站中至少一个的近似位 置和多个参考站中至少一个事先已知的精确位置，得到差分误差矢量， 并且将差分误差矢量应用于(1)中得到的移动单元的近似位置，获得 移动单元的精确位置。
24．地理定位一个装置的方法包括确定表示固定参考站的已知位置 和测量的位置之差的误差矢量，并将那个误差矢量用于装置的测量位 置的步骤。
25．定位移动单元的方法包括确定参考单元的位置，计算表示实际 已知位置和测量的位置之差的误差矢量，使用与测量参考单元的位置 相同的技术估计移动单元的位置，并且将误差矢量应用于移动单元的 估计位置以确定移动单元的最后位置的步骤。

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