[发明专利]用于为异步射频网络的节点设备的地理定位提供协助的方法和系统

说明书

假定每个节点设备(200)获知精度在正负1秒(用于地理定位精度不足)的当前时间，所述节点设备(200)的定位由A‑GNSS服务器(500)在时间戳的帮助下确定，所述时间戳已知精度为小于或等于10毫秒，并且由异步RF网络100的至少一个收发器300添加。根据从每个节点设备(200)发送的数据的当前时间以确定的方式已知所述异步RF网络(100)的技术特征使得A‑GNSS服务器(500)根据时间戳的函数并且根据时间戳的精度回顾地确定该当前时间，时间戳由所述至少一个收发器(300)添加到数据包(210)，数据包(210)从所述节点设备(200)通过异步RF网络100(发出)。

技术领域

本发明大体涉及基于全球导航卫星系统(GNSS)的能够地理定位的设备，诸如全球定位系统(GPS)，并且更具体地，涉及必须连接至射频(RF)网络的能够异步通信设备，诸如射频广域网(WAN)。当应用至低功耗网络(诸如低功耗射频广域网(LPWAN))时本发明尤其是有益的，不仅确保异步通信，还能确保电池供电的节点设备的长范围和低功耗。

背景技术

物联网(loT)引发了射频广域网(RF WAN)的发展，并且更具体地，引发了LPWAN的发展，在LPWAN中节点设备设计为不时地被唤醒，并且设计为当被唤醒时潜在地异步发出少量数据，这些数据旨在由所述RF WAN的收发器接收。根据这种操作模式，所述节点设备的耗能有益地较低或非常低，从而在不需节点设备的电源的任何维修或更换的情况下，节点设备可由电池供电同时工作一段很长的时间，这段时间以数月甚至数年计量。

典型地，电池供电的节点为包括微控制器和射频(RF)电路的标签或信标，射频电路设计为给出事物或个体的有关信息。

旨在使用电池供电的节点的一些应用中需要确定节点的当前定位。这对于需要管理诸如大存量的各种货物和产品的各种物品的应用尤其有用，这些货物和产品可能随机地分布在大面积区域，例如，在停车场上等待运输的车队。在该情况下，除了所述微控制器和射频(RF)电路之外，每个标签包括操作这样的标签需要的GNSS接收器，从而可获取有关物体的定位。

然而，在RF WAN(更具体地说是LPWAN)的节点设备中包括GNSS接收器能够实现远程和异步通信，并不会出现严重问题，尤其是就标签的功耗而言。实际上，在该框架中，即不能考虑使用完整的独立GNSS，也不能考虑使用已知的辅助GNSS。

为了确定RF WAN的节点设备的地理位置，根据完整的独立GNSS，节点设备需要下载GNSS的有关的信息，诸如卫星的轨道信息，其中包括所谓的星历表(每个星历是一组数据，诸如参数，该数据使得GNSS接收器来计算相应的卫星的精确轨道)和年历(包含卫星的粗轨道和状态信息)。由于任何GNSS信号的数据速率仅为每秒50比特(bps)，因此下载所述轨道信息需要很长时间，即下载星历表大约需要2分钟。此外，每个星历表只有几个小时有效，每次节点设备唤醒时都可能需要下载最新的星历表。此外，如果GNSS信号在下载过程中仅丢失20毫秒，后者(已经下载的GNSS信号)可能被弃用并且从起点重新开始下载，这是由于星历信号没有任何纠错码；因此丢失一个比特都会需要新的完整下载。这些限制条件中的每一个都意味着节点设备的功耗被禁止增加，并且不能考虑使用完整的独立GNSS来确定节点设备的地理位置，就节点设备的功耗而言，节点设备连接至RF WAN，或连接至具有低或非常低的数据传输速度的LPWAN。

为了减少连接至传统WAN的确保远程和异步通信的GNSS接收器的称为“首次定位时间”或TTFF的响应时间，设计辅助GNSS或A-GNSS，从而需要每隔几个小时(也就是，每隔6个小时或小于6个小时)更新的星历表和其他数据由支持A-GNSS的设备从A-GNSS辅助服务器下载，A-GNSS辅助服务器的任务是下载如星历表的轨道信息，并将其存储在数据库中，使连接至传统WAN的所有支持A-GNSS的设备均可访问。由于同步或非异步的移动网络(如用于移动通信的全球范围系统或GSM)和其他本地RF网络(如WiFi)均提供高速通信速度，由支持A-GNSS的设备从数据库下载轨道信息的时间远小于直接从卫星下载的时间。