CN101098182A - 地理位置服务系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地理位置服务系统，其是用以接收全球定位系统(GlobalPosition System；GPS)的卫星发送的GPS卫星信号，以提供位置服务予被定位物，且该系统至少包括：多数用以接收GPS卫星信号并对接收的GPS卫星信号进行处理以产生GPS辅助数据的信号接收单元；用以收集该些信号接收单元产生的GPS辅助数据的数据收集单元；用以将该数据收集单元所收集的GPS辅助数据转变成广播信号并进行广播的广播单元；以及用以接收广播信号及GPS卫星信号，并据以产生地理位置服务信息予被定位物的定位单元。透过本发明的地理位置服务系统可对被定位物提供快速、精确且覆盖面广的地理位置服务。

Description

地理位置服务系统

技术领域

本发明是有关于一种地理位置服务系统，特别是有关于一种通过全球定位系统(Global Position System；GPS)提供位置服务予被定位物的地理位置服务系统。

背景技术

在交通日益便利的现今科技时代里，人类活动范围逐渐扩大，因此有人提出所谓「地球村」的概念，然而在此广大的活动空间及复杂的交通网络中，如何精准地定位出人或物的所在处，即需通过一种全球定位系统(Global PositionSystem)，以根据接收自人造卫星所传送的信号，迅速掌握准确的坐标位置，并根据此坐标位置进行各项活动或其它操控处理，在扩大区域中，可随时随地为被定位物提供地理位置服务，掌握该等人或物的活动路径，有效减少因位置不明，所造成的困扰，及其它在人力、时间及资源上的浪费。

全球定位系统的发展至今已有二十多年，目前技术已经相当成熟。全球约有二十七颗定位卫星环绕地球，平均利用3～4颗定位卫星以三角定位测定方法来测定地面的位置点。一般的精确度误差约可在10～25公尺以内。

目前有部分汽车装设全球定位系统卫星导航系统，利用全球定位系统接收器接收至少四颗可见、不受阻挡卫星所传送的信息，即可计算出其所在位置为其提供地理位置服务，使用者只要具备全球定位系统的信号收发装置，并安装在车上，便可将接收到的卫星定位数据透过无线通讯平台，传送到通讯基地台，再经专线连接到特定的卫星服务网，使用者无论于何时何地只要连结上该服务网络，即可透过电子地图，实时掌握车辆行车状况(包括位置、速度、时间、行车方向、装卸货状况等...)。但在都市里受到建筑物的阻挡，或者在市内，由于接收的GPS卫星信号较为微弱，很难利用传统的GPS接收器接收GPS卫星信号进行定位的工作。例如，为进行有效定位时，装配在于车辆上的GPS接收器至少接收3～4颗卫星传送的GPS卫星信号方可确定车辆的地理位置，而当车辆在市区内行使时，由于受到周围高大建筑物之阻挡，车辆上所配备的GPS接收器无法有效接收GPS卫星所传送的GPS卫星信号，从而使得定位精度差、定位误差增加。

另外，由于GPS接收器接收GPS卫星信号花费相当长的时间，例如GPS接收器接收卫星传送的星历数据需历时42秒，接收历书(almanac)数据需历时12.5分钟，而且当卫星信号受到高大建筑物的阻挡时，为接收到足以提供定位信息的GPS卫星信号亦信号花费相当长的时间，因而导致传统的GPS定位系统无法实时的提供定位服务，同时使得定位时间大幅增长，且GPS相当长时间用以接收足以提供定位信息的GPS卫星信号也相当耗费电力。

再者，由于全球定位系统信号系以短波发送，所以较不受天候影响，但却受建筑物外型折射、隧道、遮盖物等影响收讯，从而造成目前的普通地理位置服务系统的覆盖密度往往不能令人满意。

因此，如何提供一种定位时间短、定位精确度高并且服务质量佳之地理位置服务系统即是目前业界需要解决的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的主要目的在于提供一种地理位置服务系统，其得以快速地为被定位物提供地理位置服务。

本发明另一目的在于提供一种地理位置服务系统，其得以提升地理位置服务精度，提供更准确的地理位置服务。

本发明再一目的在于提供一种地理位置服务系统，其得以增加地理位置服务的密度。

为达上述目的，本发明即提供一种地理位置服务系统。本发明的地理位置服务系统是用以接收全球定位系统(Global Position System；GPS)卫星传送的GPS卫星信号以提供位置服务予被定位物，该系统包括：多数信号接收单元，其用以接收该GPS卫星信号，并对所接收的GPS卫星信号进行处理以产生GPS辅助数据(aiding data)；数据收集单元，其用以收集该些信号接收单元产生的GPS辅助数据，并将其所收集的GPS辅助数据并予以传送；广播单元，其用以对该数据收集单元所传送的GPS辅助资料进行处理以产生适合广播的广播信号并予以发送；以及定位单元，其用以接收广播信号以获取GPS辅助数据，及接收GPS卫星信号，并对其所获取的GPS辅助数据及接收的GPS卫星信号进行处理，从而提供地理位置服务予被定位物。

相较于先前技术，本发明的地理位置服务系统可通过多数信号接收单元接收并处理GPS卫星信号以产生GPS辅助数据，然后透过一数据收集单元收集些信号接收单元产生的GPS辅助数据，并将其接收到的GPS辅助数据传送至广播单元进行处理以产生适合广播的广播信号并予以发送，且供定位单元依据该广播信号及其接收的GPS卫星信号提供地理位置服务予被定位物。因此本发明的地理位置服务系统中的定位单元除得以直接接收GPS卫星信号外，即可接收透过广播单元所传送的该些信号接收单元接收处理的GPS卫星信号，从而可对被定位物提供快速、精确以及高密度的地理位置服务。

附图说明

图1为本发明所述地理位置服务系统的应用架构示意图；

图2为图1中信号接收单元的基本架构示意图；

图3为图1中广播单元的基本架构示意图；

图4为图1中定位单元的基本架构示意图。

具体实施方式

请参阅图1，其中显示本发明的地理位置服务系统1应用架构示意图。如图所示，本发明之地理位置服务系统1是用以接收全球定位系统(global positionsystem，GPS)的多数卫星2发送的GPS卫星信号，从而提供位置服务予被定位物。该地理位置服务系统1包括多数信号接收单元10、数据收集单元11、广播单元12以及定位单元13。

上述信号接收单元10用以接收GPS卫星2的GPS卫星信号，并处理其所接收到的GPS卫星信号进行处理以产生GPS辅助资料(aiding data)提供予数据收集单元11，作为提供被定位物位置服务的参考，其中，GPS辅助数据包括差分全球定位系统(Differential GPS；DGPS)数据、国际原子时间(CoordinatedUniversal Time；UTC)以及、GPS星历数据等作为辅助数据供后续广播。

数据收集单元11是用以收集该些信号接收单元10所产生的GPS辅助数据，并将接收的所有GPS辅助数据传送至广播单元12进行处理、广播，其中，数据收集单元12可为一GPS资料接收中心(GPS data center)。此外，在本实施例中，该信号接收单元10的设置位置为固定且设置位置较地面为高，且信号接收单元10接收并处理GPS卫星信号的技术为先前技术，故不再为文赘述。

广播单元12是用以将数据收集单元11所传送的GPS辅助数据进行处理以产生适合广播传送的包含有GPS辅助数据的广播信号，并将广播信号发送出去，以供定位单元13接收，其中，广播单元12可为地面数字广播，例如数字音频广播(digital audio broadcasting，DBA)、数字多媒体广播(digital multimediabroadcasting，DMB)等，此外，广播单元12也可为数字卫星广播，例如XMsatellite radio、worldspace等。

定位单元13是用以接收该广播单元12发送的包含有GPS辅助数据的广播信号，并对该广播信号进行处理以获取GPS辅助数据，同时，定位单元13接收该卫星2的GPS卫星信号，以对其所获取的GPS辅助数据及接收到的GPS卫星信号进行处理，从而提供位置服务予被定位物。

为进一步彰显本发明的原理及功效，以下将对本发明的地理位置服务系统1的信号接收单元10、广播单元12及定位单元13的基本架构作详细说明。

请参阅图2，其为显示本发明的信号接收单元10的基本架构图。如图所示，信号接收单元10为一GPS参考接收器(GPS reference rece iver)，其包括一射频前端接收器(Radio Freqency front-end)100及基带处理器(basebandprocessor)101。上述射频前端接收器100是用以接收卫星2的GPS卫星信号(例如为射频模拟信号)，并对GPS卫星信号作相应的前端处理，例如对GPS卫星信号进行滤波、放大、D/A转换等处理以产生数字信号，并将处理后的GPS卫星信号传送至基带处理器101，以供基带处理器101处理将射频前端接收器100处理后的之GPS卫星信号进行处理以产生GPS辅助数据。

请参阅图3，其为详细说明本发明的地理位置服务系统1中的广播单元12的基本架构图。该广播单元12为地面数字广播(如DAB、DMB等)或卫星数字广播(例如XM satellite radio、worldspace等)，为简化图式及说明，本实施例仅以地面数字广播的一具体架构为例说明，但须提出说明的是，并非以此实施例限制本发明的范围。如图所示，该广播单元12包括封包多任务(packetmultiplex)模块120、多数信道(channel)编码模块121、多数音频编码模块122、信道多任务模块123、传送多任务模块124、调变(modulation)模块125及发送模块126。

前述该封包多任务模块120是用以对广播单元12欲进行广播的数据业务(data service)及数据收集单元11传送的GPS辅助资料进行多任务处理以输出数据业务(data service)及GPS辅助数据其中之一者至信道编码模块121。该封包多任务模块120可为一多任务器，根据实际设计需要，该多任务器也可由其它功能相似的电子器件或电子电路所代替。

信道编码模块121是用以对封包多任务模块120传送至GPS数据或数据业务进行信道编码以产生第一信道编码信号。该信道编码模块为一编码器，视实际设计需要，该编码器也可由其它功能相似的电子器件或电子电路所代替。

该音频编码模块122用以将广播单元12欲进行广播的音频业务(audioservice)进行编码以产生音频编码信号输出至信道编码模块121进行编码以产生第二信道编码信号。该音频编码模块为一编码器，视实际设计需要，编码器也可由其它功能相似的电子器件或电子电路所代替。

信道多任务模块123是用以对第一及第二信道编码信号进行多任务处理以输出第一或第二信道编码信号至调变模块125。该信道多任务模块123可为一多任务器，视实际设计需要，多任务器亦可由其它功能相似的电子器件或电子电路所代替。

传送多任务模块124是用以将该信道多任务模块123传送的信号与系统信息结合为数据流，其中，系统信息包括广播系统信息以及信道多任务模块123的信道多任务信息，以方便后续之接收端正确取得所需的频道信息；

调变模块125是用以对第一或第二信道编码信号进行处理以产生调变信号输出至发送模块126。该调变模块125例如为一调变器，视实际设计需要，该调变器也可由其它功能相似的电子器件或电子电路所代替。

发送模块126是用以将调变模块125产生的调变信号进行处理(例如将该调变信号进行数模转换)以产生适合广播传送的广播信号(例如为射频信号)，并将该广播信号发送出去。

请参阅图4，其为详细说明本发明地理位置服务系统1的定位单元13的基本架构示意图。如图所示该定位单元13包括：广播信号接收模块13a及接收处理模块13b。广播信号接收模块13a是用以接收包含有GPS服务数据的广播信号，并从中获取所需的GPS数据输出至处理模块13b；接收处理模块13b是用以接收GPS辅助数据及卫星2发送的GPS卫星信号，并对所接收到的GPS辅助数据及该GPS卫星信号进行处理以产生位置服务信息予被定位物，其中，广播信号接收模块13a包括调谐模块130、信道解调模块131、信道译码模块132、封包解调模块133及控制模块134，且该广播信号接收模块13a是可为一配置于被定位物的广播信号接收器；接收处理模块13b包括射频前端接收模块135及基带处理模块136，且接收处理模块13b可为一配置于被定位物的GPS接收器。

上述调谐模块130是用以接收该广播单元12发送的包含有GPS数据的广播信号(射频信号)，并将其所接收的包含有GPS数据的广播信号进行处理，例如滤波、放大、A/D转换等处理以转变成数字信号并传送至信道解调模块131，其中，该调谐模块130可为一调谐器(tunner)或具有相似功能的调谐电路。

该信道解调模块131是用以将调谐模块130接收到的包含有GPS数据的广播信号进行处理以产生信道解调信号。

该信道译码模块132是用以将该信道解调模块131产生的信道解调信号进行处理以产生信道译码信号。

该封包解调模块133是用以将该信道译码模块132产生的信道译码信号进行处理以从中获取GPS辅助数据供该基带处理模块136处理。

该射频前端接收模块135是用以接收卫星2发送之GPS卫星信号(射频信号)，并对该GPS卫星信号进行例如滤波、放大、A/D转换等前端处理以产生数字信号供基带处理模块136处理。

该基带处理模块136是用以对该GPS辅助数据及该射频前端模块135产生数字信号进行处理以产生位置服务信息(例如被定位物的经度、纬度及高度等信息)提供予被定位物，其中，基带处理模块136为一GPS基带处理器(GPSbaseband processor)。该GPS基带处理器进行信号处理的技术系为业界所已知，故在此不再为文赘述。

因此，本发明的地理位置服务系统1主要是透过多数信号接收单元10接收并处理GPS卫星信号以产生GPS辅助数据，然后透过一数据收集单元11收集该些信号接收单元10产生的GPS辅助数据并将其接收到的GPS辅助数据传送至广播单元12进行处理以产生适合广播之广播信号发送出去，以供定位单元13依据该广播信号及其接收的GPS卫星信号提供地理位置服务信息予被定位物。由于本发明是可透过地面数字广播或卫星数字广播将包含有DGPS数据、国际原子时间UTC、GPS星历数据等信息之GPS辅助数据进行广播以供该定位单元13接收，同时该定位单元13还可直接接收GPS卫星发送的GPS卫星信号，并可对其接收到的包含有GPS辅助数据及该GPS卫星信号进行处理以提供位置服务信息予被定位物，从而可通过广播发送的GPS辅助数据并结合GPS卫星信号提供快速的位置服务，故达到定位时间减少同时兼具节省电能的功效，即可避免已知技术中GPS定位装置的接收器直接接收GPS卫星信号提供位置服务信息时，由于接收器接收卫星信号需要经较长时间方可接收到足以提供位置服务的卫星信号，从而导致定位时间增长、电能损耗增加等缺失。

又本发明的地理位置服务系统1可透过广播单元12广播发送GPS辅助数据及GPS卫星信号提供位置服务，因该GPS辅助数据包含有DGPS数据，因而可提供高精确度的位置服务，即可避免已知技术中单纯依据GPS接收器接收GPS卫星信号进行位置服务所引起的定位误差大、定位精度低等缺失。

再者，本发明的地理位置服务系统1，可通过多数信号接收单元10接收GPS卫星信号并产生GPS辅助数据供广播单元12广播发送，从而可供定位单元13依据该GPS辅助数据及其接收的GPS卫星信号进行处理以产生完整之位置服务信息予被定位物，从而可提高定位密度，而提升位置服务质量，并可避免已知技术中由于例如车辆等被定位物行驶时常因建筑物遮蔽而无法接收到完整的GPS卫星信号，而导致定位密度低而无法提供有效的定位信息，致使位置服务质量降低。

Claims (12)

1.一种地理位置服务系统，其是用以接收全球定位系统(Global PositionSystem；GPS)卫星所传送的GPS卫星信号以提供位置服务予被定位物，该系统包括：

多数信号接收单元，用以接收该GPS卫星信号，并对该GPS卫星信号进行处理以产生GPS辅助数据；

数据收集单元，其收集信号接收单元所产生的GPS辅助数据，并将所收集的GPS辅助数据予以传送；

广播单元，用以对该数据收集单元传送的GPS辅助数据进行处理以产生适合广播的广播信号，并将所产生的广播信号进行发送；以及

定位单元，用以接收该广播单元产生的广播信号，并对该广播信号进行处理以获取该GPS辅助资料，以及接收该GPS卫星信号，并对所获取的GPS辅助数据及该GPS卫星信号进行处理，从而产生地理位置服务信息提供予被定位物。

2.根据权利要求1所述的地理位置服务系统，其特征在于：信号接收单元为一GPS参考接收器(GPS reference receiver)。

3.根据权利要求2所述的地理位置服务系统，其特征在于：GPS参考接收器包括一接收GPS卫星信号的射频前端(RF front-end)接收器以及用以对GPS卫星信号进行处理以产生GPS辅助数据的基带(Baseband)处理器。

4.根据权利要求2所述的地理位置服务系统，其特征在于：GPS参考接收器位置是为固定。

5.根据权利要求1所述的地理位置服务系统，其特征在于：GPS辅助数据包括星历数据、国际原子时间(UTC)数据及差分GPS数据。

6.根据权利要求1所述的地理位置服务系统，其特征在于：广播单元发送所产生的广播信号是通过地面以及卫星广播系统其中之一者进行。

7.根据权利要求1所述的地理位置服务系统，其特征在于：广播单元至少包括：

封包多任务模块，用以将所接收的数据业务及该GPS辅助数据进行多任务处理以将该数据业务信息及该GPS辅助数据其中之一者传送出去；

音频编码模块，用以将所接收的音频业务(audio service)进行编码以产生音频编码信号；

信道编码模块，用以对封包多任务模块传送的信号进行处理以产生第一信道编码信号，及对音频编码模块产生的音频编码信号进行处理以产生第二信道编码信号；

信道多任务模块，用以对第一及第二信道编码信号进行处理以将第一信道编码信号及第二信道编码信号其中之一者传送出去；

传送多任务模块，用以将该信道多任务模块传送之信号与系统信息结合为数据流；

调变模块，用以对该传送多任务模块生成之数据流进行调变以产生调变信号并输出；以及

发送模块，用以将该调变模块所产生的调变信号转变成适合传送的广播信号，并将该广播信号发送出去。

8.根据权利要求7所述的地理位置服务系统，其特征在于：传送多任务模块整合为数据流的系统信息系包括广播系统信息以及信道多任务信息。

9.根据权利要求1或7所述的地理位置服务系统，其特征在于：定位单元包括：

广播信号接收模块，用以接收该广播单元所发送包含有GPS辅助数据的广播信号，并对该广播信号进行处理以获取该GPS辅助数据；以及

接收处理模块，用以接收该GPS辅助数据及该卫星发送的GPS卫星信号，并对所接收到的GPS辅助数据及该GPS卫星信号进行处理以产生位置服务信息予该被定位物。

10.根据权利要求9所述的地理位置服务系统，其特征在于：广播信号接收模块包括：

调谐模块，用以接收该广播单元所发送包含有GPS辅助数据之广播信号；

信道解调模块，用以将该调谐模块所接收包含有GPS辅助数据之广播信号进行处理以产生信道解调信号并输出；

信道译码模块，用以将该信道解调模块输出的信道解调信号进行处理以产生信道译码信号并输出；

封包解调模块，用以将该信道译码模块产生的信道译码信号进行处理以获取该GPS辅助数据；以及

控制模块，用以产生控制信号以控制该调谐模块、该信道解调模块、该信道译码模块及该封包解调模块的动作。

11.根据权利要求9所述的地理位置服务系统，其特征在于：接收处理模块包括一用以接收该卫星发送的GPS卫星信号并对该GPS卫星信号进行相应的前端处理的射频前端接收模块及一用以对该广播接收模块获取的GPS辅助数据及该射频前端接收模块处理后的GPS卫星信号进行处理以产生位置服务信息予该被定位物的基带处理模块。

12.根据权利要求9所述的地理位置服务系统，其特征在于：接收处理模块为一GPS接收器。

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