Sistema y método para encontrar una ubicación utilizando señales de comunicación.

Un método para localizar un objeto utilizando señales de GPS que comprende la etapa de recibir señales de GPS desde un transmisor de señal de GPS en un receptor

(200) del objeto;

donde para complementar o reemplazar las señales de GPS el citado método está también caracterizado por las etapas de:

- recibir una señal de CDMA en el receptor (200);

- digitalizar la señal de CDMA en componentes en fase y en cuadratura;

- generar localmente un código pseudoaleatorio (PN) de longitud variable;

- correlacionar los componentes en fase y en cuadratura con el código pseudoaleatorio de longitud variable; y

- procesar el producto de un correlador temprano, un correlador verdadero y un correlador tardío y el código pseudoaleatorio de longitud variable para determinar la ubicación del receptor.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2005/011011.

Solicitante: Exelis Inc. .

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 1650 Tysons Boulevard, Suite 1700 McLean, VA 22102 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: COLUZZI,MICHAEL EUGENE, REES,BERNARD ANDREW.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION;... > Establecimiento de la posición mediante la coordinación... > G01S5/14 (Por determinación de distancias absolutas a una pluralidad de puntos espaciados de emplazamiento conocido)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION;... > Establecimiento de la posición mediante la coordinación... > G01S5/02 (usando ondas de radio (G01S 19/00  tiene prioridad))
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION;... > G01S1/00 (Balizas o sistemas de balizas que transmiten señales que tienen una o más características que pueden ser detectadas por receptores no direccionales y que definen direcciones, posiciones o líneas de posición fijas con relación a los transmisores de las balizas; Receptores asociados a ellas (fijación de la posición mediante la coordinación de una pluralidad de determinaciones de líneas de posición o direcciones G01S 5/00))
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION;... > Balizas o sistemas de balizas que transmiten señales... > G01S1/08 (Sistemas para determinar la dirección o línea de posición)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION;... > Sistemas de posicionamiento por satélite; Determinación... > G01S19/04 (proporcionando datos sobre la fase de la portadora)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION;... > Sistemas de posicionamiento por satélite; Determinación... > G01S19/07 (proporcionando datos para corregir los datos de posicionamiento medidos, p. ej. DGPS [GPS diferencial] o correcciones ionosféricas)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION;... > Sistemas de posicionamiento por satélite; Determinación... > G01S19/11 (siendo los elementos cooperantes seudolitos o repetidores de señales de sistemas de posicionamiento por satélite)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION;... > Sistemas de posicionamiento por satélite; Determinación... > G01S19/48 (combinando o alterando entre soluciones de posición derivadas de sistemas de posicionamiento por satélite y soluciones de posición derivadas de otros sistemas)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION;... > Sistemas de posicionamiento por satélite; Determinación... > G01S19/25 (empleando datos de navegación asistida recibidos de un elemento cooperante, p. ej. GPS asistido)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION;... > Sistemas de posicionamiento por satélite; Determinación... > G01S19/46 (siendo las medidas adicionales del tipo de señal de radio)

PDF original: ES-2526436_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Sistema y método para encontrar una ubicación utilizando señales de comunicación CAMPO DE LA INVENCIÓN Un sistema y método para determinar una ubicación utilizando señales moduladas, incluyendo señales de comunicación inalámbrica de acceso múltiple por división de código (CDMA â?" Code Division Multiple Access, en inglés) y de acceso múltiple por división de tiempo (TDMA â?" Time Division Multiple Access, en inglés) , para complementar o reemplazar las señales del sistema de posicionamiento global (GPS â?" Global Positioning System, en inglés) tal como se describe.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La Solicitud de Patente Internacional WO 01/89108 A1 describe un método de rastreo de fase de código para comunicaciones de tipo de CDMA y un aparato que incluye un receptor de GPS. El método utiliza una función de correlación pronto menos tarde (early minus late, en inglés) para determinar el error de fase de código entre un código de ruido pseudoaleatorio de objetivo de una señal entrante y los códigos de réplica generados localmente. La función de correlación pronto menos tarde está modificada en comparación con la verdadera función, por lo que el gradiente de la función modificada en error de fase de código cero es mayor. Esto puede conseguirse modificando la función de correlación pronto menos tarde tras su derivación. Alternativamente, puede ser modificada modificando las variables de las cuales se deriva y en particular, modificando alguno o los dos de los espectros de energía de la señal de sujeto o las señales de código de réplica temprano o tardío, por lo que al menos un armónico impar es reducido de tamaño o eliminado; al menos un armónico par es aumentado de tamaño; o el ancho de banda se está truncando entre armónicos con el fin de eliminar un armónico par adyacente.

La Publicación de la Solicitud de Patente de U.S. 2003/0112851 A1 describe un sistema DSSS que determina la fiabilidad de la transmisión de un canal de comunicación en tiempo real. Un transmisor de DSSS genera un código de Pseudo Ruido (PN â?" Pseudo Noise, en inglés) y modula una fuente de portadora con una velocidad de chip seleccionada. El ancho de banda del transmisor es una función directa de la velocidad de chip. La señal de portadora codificada de PN es también modulada mediante una señal de datos para proporcionar una señal de salida a un correlador a través de un canal de comunicación con el propósito de determinar la característica de transmisión del canal. El correlador que ejecuta un código de pseudo ruido de longitud variable combina el código y la portadora que relaciona la señal de datos entrante con un valor de correlación para detectar la señal de datos. El valor del valor de correlación se compara con un valor de umbral sobre la base de la experiencia de transmisión de datos fiable a través del canal de comunicación. El valor del valor de correlación disminuye a medida que los datos son atenuados en el canal de comunicación, así, el efecto de limitación de banda de la comunicación puede ser determinado mediante el cambio en el valor de correlación.

La Solicitud de Patente europea EP 1 093 240 A2 describe un desmodulador de CDMA, que comprende un bucle de AGC que incluye un convertidor de señal de IF para convertir una señal de espectro extendido en una señal de IF y un amplificador de AGC para amplificar la ganancia variable de la señal de IF con una tensión de control. El bucle de AGC también incluye una unidad de cálculo de energía para calcular el nivel de energía completo en la banda de un canal bajo recepción. Deseablemente, la unidad de cálculo de nivel de potencia inicia el cálculo del nivel de potencia desde un instante que corresponde a la parte frontal de un intervalo. Deseablemente, el bucle de AGC también incluye una unidad de control que calcula el tiempo de control sobre la base del resultado del cálculo en la unidad de cálculo de nivel de potencia y proporciona una tensión de control calculando y controlando la temporización de control sobre la base de la cantidad de control. La unidad de cálculo del nivel de potencia puede iniciar el cálculo del nivel de potencia a partir de una parte intermedia del intervalo en lugar de desde el frente del mismo.

La Solicitud de Patente Europea EP 1 152 254 A2 describe un sistema y método de acuerdo con los preámbulos de las reivindicaciones 1 a 5. Una estación de CDMA para móviles incorpora un sistema de posicionamiento global (GPS â?" Global Positioning System, en inglés) . Son posibles dos modos de operación. Cuando el receptor móvil está en el modo de CDMA, un selector de ruta de señal selecciona la sección de RF de CDMA y la sección de RF de GPS se deja sin alimentación. Durante la operación del GPS, se selecciona la sección de RF del GPS y la sección de CDMA se deja sin alimentación.

La capacidad de determinar de manera precisa la ubicación de alguien ha sido desde hace mucho tiempo un objetivo buscado. Con ese fin, se han desarrollado sistemas de determinación. Por ejemplo, el GPS y otros sistemas pueden ser utilizados para determinar la ubicación.

Un inconveniente asociado con el GPS es que, en algunas ubicaciones, la recepción de las señales de satélite requeridas es pobre. Además, el GPS requiere satélites relativamente caros y sincronización de precisión (normalmente con relojes atómicos) .

Otros inconvenientes de los sistemas de GPS son que pueden experimentar dilución geométrica de la precisión (GDOP â?" Geometric Dilution of Precision, en inglés) . Por ejemplo, puede aparecer GDOP a partir de errores propagados a través de la transmisión de la señal del satélite y a través de errores de redondeo en el cálculo.

Además, el proceso de búsqueda y de adquisición de las señales de GPS, la lectura de datos de efemérides para una multiplicidad de satélites y el cálculo de la ubicación del receptor a partir de estos datos puede llevar mucho tiempo, a menudo requiriendo varios minutos. En muchos casos, este dilatado tiempo de procesamiento puede hacer la información inutilizable.

Por otro lado, en los sistemas celulares existentes una ubicación de teléfono móvil dentro del sistema celular puede ser estimada midiendo la diferencia de tiempo de llegada (TDOA â?" Time Difference Of Arrival, en inglés) de las señales transmitidas a y desde la unidad móvil. TDOA depende de varios factores, algunos de los cuales incluyen el 10 número de ubicaciones de recepción, el número de antenas diversas en cada sitio de célula, la distancia media desde la unidad de transmisión a cada una de las estaciones de base de recepción, la altura media de las antenas de recepción y la ganancia de potencia de antena media en la dirección de la unidad de transmisión. Algunos sistemas de TDOA pueden requerir un gran número de detectores bien situados con el fin de obtener una medición de mayor precisión, robusta. Por ello, existe la necesidad de un método de determinación de la ubicación de un objeto, rápido, relativamente barato, y todavía preciso.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN Algunas realizaciones de la presente invención utilizan un aparato que comprende un receptor autónomo capaz de al menos una ganancia de procesamiento de 40 â?" 45, 15 dB (sobre la base de la longitud del código corto de 32.768) . En algunas realizaciones, el receptor puede recibir y asimilar la información de temporización de CDMA y utilizarla en un cálculo similar al GPS para determinar la ubicación del receptor.

En otra realización de la presente invención, se proporciona un sistema y método, basado en señales estándar de radio celulares de CDMA. Las señales de CDMA pueden ser utilizadas para proporcionar datos de temporización 25 para permitir cálculos de posición.

... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un método para localizar un objeto utilizando señales de GPS que comprende la etapa de recibir señales de GPS desde un transmisor de señal de GPS en un receptor (200) del objeto;

donde para complementar o reemplazar las señales de GPS el citado método está también caracterizado por las etapas de:

- recibir una señal de CDMA en el receptor (200) ; -digitalizar la señal de CDMA en componentes en fase y en cuadratura;

-generar localmente un código pseudoaleatorio (PN) de longitud variable; -correlacionar los componentes en fase y en cuadratura con el código pseudoaleatorio de longitud variable; y -procesar el producto de un correlador temprano, un correlador verdadero y un correlador tardío y el código pseudoaleatorio de longitud variable para determinar la ubicación del receptor.

2. El método de la reivindicación 1, en el que la longitud del código de PN varía de 128 a 32.768 bits.

3. El método de la reivindicación 2, en el que la correlación se lleva a cabo en los componentes en fase y en cuadratura de manera separada.

4. El método de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el receptor (200) se mueve en un movimiento en espiral.

5. Un aparato para localizar un objeto utilizando señales de GPS, caracterizado porque el aparato utiliza también señales de CDMA con el fin de complementar o reemplazar las señales de GPS, 25 comprendiendo el aparato:

- un receptor (200) para recibir una señal de CDMA desde una estación de base; -una antena (205) para recibir las señales de CDMA; -un digitalizador (215, 220) para digitalizar la señal de CDMA en componentes en fase y en cuadratura;

-un generador (265) de código pseudoaleatorio (PN) de longitud variable para generar localmente un código pseudoaleatorio de longitud variable; -un correlador temprano, un correlador verdadero y un correlador tardío para correlacionar los componentes en fase y en cuadratura con el código pseudoaleatorio de longitud variable; y -un procesador (270) para procesar el producto del correlador temprano, el correlador verdadero y el correlador tardío y el código pseudoaleatorio de longitud variable para determinar la ubicación del receptor del objeto.

6. El aparato de la reivindicación 5, en el que la longitud del código PN varía de 128 a 32.768 bits.

7. El aparato de la reivindicación 5, en el que el correlador se ejecuta sobre los componentes en fase y en cuadratura de manera separada.

8. El aparato de la reivindicación 5, en el que el receptor es un receptor de ganancia variable.

9. El aparato de la reivindicación 8, en el que la ganancia del receptor varía para evitar la saturación de la señal.

10. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones precedentes 5 â?" 9, que comprende además un amplificador (210) para amplificar la señal recibida.