ES2842282T3

ES2842282T3 - Método y dispositivo para sincronizar cronológicamente una red de ubicación cinemática

Info

Publication number: ES2842282T3
Application number: ES15825228T
Authority: ES
Inventors: David Small
Original assignee: Locata Corp Pty Ltd
Current assignee: Locata Corp Pty Ltd
Priority date: 2014-07-25
Filing date: 2015-07-22
Publication date: 2021-07-13
Anticipated expiration: 2035-07-22
Also published as: US20170168163A1; CN106662654A; SG11201700548YA; IL249247A0; EP3195013A1; WO2016011505A1; EP3195013A4; KR20170035841A; AU2015292265A1; JP6712590B2; AU2015292265B2; JP2017524957A; US10754039B2; KR102407307B1; US20190265363A1; IL249247B; US10324191B2; CN106662654B; EP3195013B1

Abstract

Un método llevado a cabo en un dispositivo de la unidad de posicionamiento (2), de sincronizar cronológicamente una señal de posicionamiento única (24) generada por un dispositivo de la unidad de posicionamiento (2) con una señal de posicionamiento de referencia (4) generada por un transmisor de referencia (6), comprendiendo dicho método las etapas de dicho dispositivo de la unidad de posicionamiento (2) de: a) recibir e interpretar dicha señal de posicionamiento de referencia (4); b) generar y transmitir una señal de posicionamiento única (24), en donde dicha señal de posicionamiento única (24) está alineada con un reloj de transmisor dirigido (14); c) recibir e interpretar dicha señal de posicionamiento única (24); d) medir una diferencia de frecuencia entre la señal de posicionamiento de referencia recibida (4) y la señal de posicionamiento única recibida (24); g) medir una diferencia de tiempo entre la señal de posicionamiento de referencia recibida (4) y la señal de posicionamiento única recibida (24); h) estimar un retardo de transmisión de la señal de referencia entre dicho transmisor de referencia (6) y él mismo; y i) ajustar la generación de dicha señal de posicionamiento única (24) de acuerdo con la diferencia de tiempo medida y con el retardo estimado de transmisión de la señal de referencia, caracterizado por que dicho dispositivo de la unidad de posicionamiento (2) y dicho transmisor de referencia (6) se mueven uno con respecto al otro, y dicho método comprende además las etapas de: e) estimar el Doppler asociado con el movimiento relativo; y f) ajustar la frecuencia de dicho reloj de transmisor dirigido (14) en una cantidad obtenida a partir de la diferencia de frecuencia medida y del Doppler estimado; en donde dicho dispositivo de la unidad de posicionamiento (2) estima dicho Doppler y dicho retardo de transmisión de la señal de referencia a partir de los datos de trayectoria para dicho transmisor de referencia (6), o los datos de trayectoria para sí mismo, o ambos, de tal manera que dicha señal de posicionamiento única (24) está sincronizada cronológicamente a dicha señal de posicionamiento de referencia (4).

Description

DESCRIPCIÓN

Método y dispositivo para sincronizar cronológicamente una red de ubicación cinemática

Campo de la invención

La presente invención se refiere a métodos y dispositivos para sincronizar cronológicamente señales de posicionamiento en una red de localización cinemática, donde una o más de las fuentes de señales de posicionamiento se mueven unas con respecto a otras. Sin embargo, se apreciará que la invención no se limita a este campo particular de uso.

Antecedentes de la invención

Cualquier explicación sobre la técnica anterior en esta memoria descriptiva no debe ser considerada de ninguna manera como una admisión de que dicha técnica anterior es ampliamente conocida o forma parte del conocimiento general común en el sector.

La Solicitud de PCT publicada N° WO 03/038469 A1 titulada ‘A Method and Device for Chronologically Synchronizing a Location NetWork’ da a conocer métodos y sistemas para generar determinaciones de posición precisas para un aparato móvil utilizando señales de posicionamiento transmitidas desde una red sincronizada de transmisores terrestres conocidos como dispositivos de la unidad de posicionamiento. La clave de estos métodos y sistemas es el llamado bucle de seguimiento de tiempo (TLL - Time Lock Loop, en inglés), que mide y corrige directamente los errores de tiempo en cada dispositivo de la unidad de posicionamiento, estableciendo y manteniendo una red de dispositivos de la unidad de posicionamiento que transmiten señales de posicionamiento sincronizadas cronológicamente con la base de tiempo de un transmisor de referencia designado. Una vez que un dispositivo de la unidad de posicionamiento determinado se ha sincronizado con la base de tiempo del transmisor de referencia designado, puede transmitir la base de tiempo de la red a otros dispositivos de la unidad de posicionamiento que no tienen una vista clara del transmisor de referencia designado, transmitiendo de este modo la base de tiempo a través de una red ampliada de dispositivos de la unidad de posicionamiento. El bucle de seguimiento de tiempo es extremadamente robusto una vez establecido, y la sincronización no se ve afectada por perturbaciones tales como cambios de temperatura y tensión.

Sin embargo, la metodología de TLL dada a conocer en WO 03/038469 A1 requiere que el transmisor de referencia y los dispositivos de la unidad de posicionamiento estén en ubicaciones conocidas y fijas con respecto a un sistema de coordenadas de referencia. En general, el transmisor de referencia y los dispositivos de unidad de posicionamiento son terrestres, aunque también es posible que los dispositivos de la unidad de posicionamiento reciban señales de posicionamiento de referencia de satélites en órbitas geoestacionarias, tales como los satélites del sistema de aumento de área amplia (WAAS - Wide Area Augmentation System, en inglés). Si un transmisor de referencia y un dispositivo de la unidad de posicionamiento se movieran uno con respecto a otro, se impondría un desplazamiento Doppler sobre las señales de posicionamiento de referencia recibidas por el dispositivo de la unidad de posicionamiento. Este Doppler será indistinguible de la deriva del reloj, porque tanto el Doppler como la deriva del reloj se manifiestan como cambios de frecuencia. En consecuencia, el dispositivo de la unidad de posicionamiento, al intentar sincronizarse con el transmisor de referencia, variaría erróneamente su reloj, degradando gravemente la precisión de las soluciones de posición calculadas por un aparato móvil. Por lo tanto, los métodos y dispositivos para sincronizar una red de ubicación cinemática son muy deseables, para permitir el cálculo de soluciones de posición precisas para un aparato móvil que recibe señales de una red de dispositivos de la unidad de posicionamiento en la que uno o más de los dispositivos de la unidad de posicionamiento se mueven con respecto a los demás.

El documento US 5.886.665 A da a conocer un método para ayudar a determinar la posición del sistema global de navegación por satélite (GNSS - Global Navigation Satellite System, en inglés) en regiones de mala recepción de señales de satélite, utilizando transceptores terrestres conocidos como pseudolitos. Un pseudolito calcula una solución de navegación y tiempo en base a las señales de satélite recibidas, utilizando técnicas estándar que incluyen la decodificación de efemérides y datos de almanaque en las señales de satélite. A continuación, el pseudolito transmite una señal pseudo-GNSS, incluida su posición calculada y la base de tiempo de GNSS, para beneficio de los receptores de GNSS en el área de recepción deficiente. Sin embargo, la precisión de la base de tiempo de GNSS obtenida de la navegación y la solución de tiempo está limitada por varias fuentes de error, incluido el retardo ionosférico y troposférico, el error del reloj del satélite, el error de posición del satélite, el ruido del receptor y la trayectoria múltiple. Se pueden lograr precisiones de tiempo comprendidas entre aproximadamente 50 y 100 ns utilizando el método de base de tiempo de GNSS, pero esto se traduce en precisiones de posición solo del orden de decenas de metros.

El documento US 2013/057434 A1 describe un sistema de posicionamiento terrestre de área amplia (WAPS - Wide Area Positioning System, en inglés) en el que una red de transmisores terrestres difunde señales de posicionamiento que pueden ser obtenidas por receptores, opcionalmente junto con señales de satélite, para calcular soluciones de posición. Se explican varias técnicas para ampliar el área geográfica de un WAPS, incluidas combinaciones de multiplexación de tiempo, código y frecuencia, para distinguir entre las señales de los diversos transmisores. Los transmisores en el WAPS están sincronizados con una referencia de tiempo local que puede ser obtenida, por ejemplo, de satélites de GPS, pero los transmisores están todos en ubicaciones fijas y conocidas sin ninguna sugerencia de que puedan estar moviéndose unos con respecto a otros.

El documento US 6.121.928 A describe una red de posicionamiento terrestre en la que un transmisor terrestre principal y uno o más transceptores terrestres difunden señales de posicionamiento que pueden ser obtenidas por los receptores, opcionalmente junto con señales de satélite, para calcular soluciones de posición. Las señales del transceptor terrestre se sincronizan con el reloj del transmisor terrestre principal, que, a su vez, se puede sincronizar con las señales de satélite de GPS. El transmisor terrestre principal y los transceptores terrestres están todos en ubicaciones fijas y conocidas, sin que se sugiera que puedan estar moviéndose unos con respecto a otros.

El documento WO 2004/008170 A2 describe un sistema de GPS asistido que ayuda al cálculo de soluciones de posición en receptores con acceso deficiente a señales de satélite, por ejemplo, en interiores. Un receptor principal de señales de navegación con acceso a cielo despejado recibe señales de navegación de una pluralidad de satélites de navegación, y transmite una señal de navegación por satélite asistida a uno o más receptores a través de un medio tal como la infraestructura de cable existente. La señal de navegación por satélite asistida comprende información sobre una o más de ubicación del satélite, corrección de reloj y disciplina de frecuencia. De este modo, el receptor principal de señales de navegación difunde datos relacionados con la base de tiempo del GPS, pero no necesita sincronizarse con esa base de tiempo.

Objeto de la invención

Un objeto de la presente invención es superar o mejorar como mínimo uno de los inconvenientes de la técnica anterior, o proporcionar una alternativa útil.

Un objeto de la presente invención en una forma preferida es proporcionar un método para sincronizar un dispositivo de la unidad de posicionamiento con la base de tiempo de un transmisor de referencia en situaciones en las que el transmisor de referencia y el dispositivo de la unidad de posicionamiento se mueven uno con respecto al otro.

Otro objeto de la presente invención en una forma preferida es proporcionar un método para generar coherencia de frecuencia entre señales de posicionamiento transmitidas por un transmisor de referencia y un dispositivo de la unidad de posicionamiento, en situaciones en las que el transmisor de referencia y el dispositivo de la unidad de posicionamiento se mueven uno con respecto al otro.

Otro objeto de la presente invención en una forma preferida es proporcionar un sistema de posicionamiento capaz de generar soluciones de posición precisas para un aparato móvil que recibe señales de una red de dispositivos de la unidad de posicionamiento en la que uno o más de los dispositivos de la unidad de posicionamiento se mueven con respecto a los demás.

Compendio de la invención

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un método para sincronizar cronológicamente una señal de posicionamiento única generada por un dispositivo de la unidad de posicionamiento con una señal de posicionamiento de referencia generada por un transmisor de referencia, en donde dicho dispositivo de la unidad de posicionamiento y dicho transmisor de referencia se están moviendo uno con respecto a otro, comprendiendo dicho método las etapas de dicho dispositivo de la unidad de posicionamiento de:

a) recibir e interpretar dicha señal de posicionamiento de referencia;

b) generar y transmitir una señal de posicionamiento única, en donde dicha señal de posicionamiento única está alineada con un reloj de transmisor dirigido;

c) recibir e interpretar dicha señal de posicionamiento única;

d) medir una diferencia de frecuencia entre la señal de posicionamiento de referencia recibida y la señal de posicionamiento única recibida;

e) estimar el Doppler asociado con el movimiento relativo;

f) ajustar la frecuencia de dicho reloj de transmisor dirigido en una cantidad obtenida a partir de la diferencia de frecuencia medida y del Doppler estimado;

g) medir una diferencia de tiempo entre la señal de posicionamiento de referencia recibida y la señal de posicionamiento única recibida;

h) estimar un retardo de transmisión de la señal de referencia entre dicho transmisor de referencia y él mismo; y

i) ajustar la generación de dicha señal de posicionamiento única de acuerdo con la diferencia de tiempo medida y con el retardo estimado de transmisión de la señal de referencia,

en el que dicho dispositivo de la unidad de posicionamiento estima dicho Doppler y dicho retardo de transmisión de la señal de referencia a partir de datos de trayectoria para dicho transmisor de referencia, o datos de trayectoria para sí mismo, o para ambos, de tal manera que dicha señal de posicionamiento única se sincroniza cronológicamente con dicha señal de posicionamiento de referencia.

Preferiblemente, las etapas d) a f) se realizan repetidamente. En ciertas realizaciones, las etapas g) a i) se realizan repetidamente.

El transmisor de referencia mide preferiblemente datos de trayectoria por sí mismo utilizando uno o más de: un sistema de navegación inercial; posicionamiento de señales de satélites de un sistema global de navegación por satélite; o señales de posicionamiento de una red local de dispositivos de la unidad de posicionamiento sincronizados, y difunde esos datos de trayectoria. Preferiblemente, el dispositivo de la unidad de posicionamiento mide los datos de la trayectoria por sí mismo utilizando uno o más de: un sistema de navegación inercial; posicionamiento de señales de satélites de un sistema global de navegación por satélite; o señales de posicionamiento de una red local de dispositivos de la unidad de posicionamiento sincronizados. Los datos de trayectoria comprenden preferiblemente una o más de información de ubicación, información de velocidad e información de aceleración. En ciertas realizaciones, los datos de trayectoria comprenden predicciones de una o más de ubicación, velocidad y aceleración.

En ciertas realizaciones, el dispositivo de la unidad de posicionamiento utiliza una rutina predictiva para estimar el Doppler o el retardo de transmisión de la señal de referencia.

De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un método para generar coherencia de frecuencia entre una señal de posicionamiento de referencia generada por un transmisor de referencia y una señal de posicionamiento única generada por un dispositivo de la unidad de posicionamiento, en donde dicho dispositivo de la unidad de posicionamiento y dicho transmisor de referencia se mueven uno con respecto al otro, comprendiendo dicho método las etapas de dicho dispositivo de la unidad de posicionamiento de:

a) recibir e interpretar dicha señal de posicionamiento de referencia;

c) recibir e interpretar dicha señal de posicionamiento única;

e) estimar el Doppler asociado con el movimiento relativo; y

f) ajustar la frecuencia de dicho reloj de transmisor dirigido en una cantidad obtenida a partir de la diferencia de frecuencia medida y del Doppler estimado,

en donde dicho dispositivo de la unidad de posicionamiento estima dicho Doppler a partir de datos de trayectoria para dicho transmisor de referencia, o datos de trayectoria para sí mismo, o ambos, de tal manera que dicha señal de posicionamiento única tiene coherencia de frecuencia con dicha señal de posicionamiento de referencia.

Las etapas d) a f) se realizan preferiblemente de manera repetida.

El transmisor de referencia mide preferiblemente datos de trayectoria por sí mismo utilizando uno o más de: un sistema de navegación inercial; posicionamiento de señales de satélites de un sistema global de navegación por satélite; o señales de posicionamiento de una red local de dispositivos de la unidad de posicionamiento sincronizados, y difunde esos datos de trayectoria. Preferiblemente, el dispositivo de la unidad de posicionamiento mide los datos de la trayectoria por sí mismo utilizando uno o más de: un sistema de navegación inercial; posicionamiento de señales de satélites de un sistema global de navegación por satélite; o señales de posicionamiento de una red local de dispositivos de la unidad de posicionamiento sincronizados. Preferiblemente, los datos de trayectoria comprenden una o más de información de ubicación, información de velocidad e información de aceleración. En ciertas realizaciones, los datos de trayectoria comprenden predicciones de una o más de ubicación, velocidad y aceleración.

En ciertas realizaciones, el dispositivo de la unidad de posicionamiento utiliza una rutina predictiva para estimar el Doppler.

De acuerdo con un tercer aspecto de la presente invención, se proporciona un dispositivo de la unidad de posicionamiento para sincronizar cronológicamente una señal de posicionamiento única generada por dicho dispositivo de la unidad de posicionamiento con una señal de posicionamiento de referencia generada por un transmisor de referencia, en el que dicho dispositivo de la unidad de posicionamiento y dicho transmisor de referencia se mueven uno con respecto al otro, comprendiendo dicho dispositivo de la unidad de posicionamiento:

a) un medio para recibir e interpretar dicha señal de posicionamiento de referencia;

b) un medio para generar y transmitir dicha señal de posicionamiento única, en donde dicha señal de posicionamiento única está alineada con un reloj de transmisor dirigido;

c) un medio para recibir e interpretar dicha señal de posicionamiento única;

d) un medio para medir una diferencia de frecuencia entre la señal de posicionamiento de referencia recibida y la señal de posicionamiento única recibida;

e) un medio para estimar el Doppler asociado con el movimiento relativo;

f) un medio para ajustar la frecuencia de dicho reloj de transmisor dirigido en una cantidad obtenida a partir de la diferencia de frecuencia medida y del Doppler estimado;

g) un medio para medir una diferencia de tiempo entre la señal de posicionamiento de referencia recibida y la señal de posicionamiento única recibida;

h) un medio para estimar un retardo de transmisión de la señal de referencia entre dicho transmisor de referencia y él mismo; y

i) un medio para ajustar la generación de dicha señal de posicionamiento única de acuerdo con la diferencia de tiempo medida y con el retardo estimado de transmisión de la señal de referencia,

en donde dicho dispositivo de la unidad de posicionamiento estima dicho Doppler y dicho retardo de transmisión de la señal de referencia a partir de datos de trayectoria para dicho transmisor de referencia, o datos de trayectoria para sí mismo, o ambos, de modo que dicha señal de posicionamiento única se sincroniza cronológicamente con dicha señal de posicionamiento de referencia.

Preferiblemente, el dispositivo de la unidad de posicionamiento está adaptado para realizar las etapas d) a f) repetidamente. En ciertas realizaciones, el dispositivo de la unidad de posicionamiento está adaptado para realizar las etapas g) a i) repetidamente.

En realizaciones preferidas, el dispositivo de la unidad de posicionamiento está adaptado para medir datos de trayectoria por sí mismo utilizando uno o más de: un sistema de navegación inercial; posicionamiento de señales de satélites de un sistema global de navegación por satélite; o señales de posicionamiento de una red local de dispositivos de la unidad de posicionamiento sincronizados. Los datos de trayectoria comprenden preferiblemente una o más de información de ubicación, información de velocidad e información de aceleración. En ciertas realizaciones, los datos de trayectoria comprenden predicciones de una o más de ubicación, velocidad y aceleración.

En ciertas realizaciones, el medio para estimar el Doppler, o el medio para estimar el retardo de transmisión de la señal de referencia, está adaptado para utilizar una rutina predictiva.

De acuerdo con un cuarto aspecto de la presente invención, se proporciona un dispositivo de la unidad de posicionamiento para generar coherencia de frecuencia entre una señal de posicionamiento de referencia generada por un transmisor de referencia y una señal de posicionamiento única generada por dicho dispositivo de la unidad de posicionamiento, en el que dicho dispositivo de la unidad de posicionamiento y dicho transmisor de referencia se mueve uno con respecto al otro, comprendiendo dicho dispositivo de la unidad de posicionamiento:

c) un medio para recibir e interpretar dicha señal de posicionamiento única;

e) un medio para estimar el Doppler asociado con el movimiento relativo; y

f) un medio para ajustar la frecuencia de dicho reloj de transmisor dirigido en una cantidad obtenida a partir de la diferencia de frecuencia medida y del Doppler estimado,

en el que dicho dispositivo de la unidad de posicionamiento estima dicho Doppler a partir de datos de trayectoria para dicho transmisor de referencia, o datos de trayectoria para sí mismo, o ambos, de tal manera que dicha señal de posicionamiento única tiene coherencia de frecuencia con dicha señal de posicionamiento de referencia.

El dispositivo de la unidad de posicionamiento está adaptado preferiblemente para realizar las etapas d) a f) repetidamente.

En ciertas realizaciones, el medio para estimar el Doppler está adaptado para utilizar una rutina predictiva.

De acuerdo con un quinto aspecto de la presente invención, se proporciona un método para determinar la posición de un receptor de posición itinerante en una red de ubicación que comprende uno o más transmisores de referencia y uno o más dispositivos de la unidad de posicionamiento, en el que como mínimo uno de dichos dispositivos de posicionamiento los dispositivos unitarios se mueven con respecto a un transmisor de referencia como resultado del movimiento de sí mismo o de un transmisor de referencia, comprendiendo dicho método las etapas de:

a) cada uno de dichos uno o más transmisores de referencia genera y transmite una señal de posicionamiento de referencia de acuerdo con la base de tiempo de dichos uno o más transmisores de referencia;

b) cada uno de los como mínimo un dispositivo de la unidad de posicionamiento que se mueve con respecto a un transmisor de referencia:

i) recibir e interpretar una o más señales de posicionamiento de referencia;

ii) generar y transmitir una señal de posicionamiento única, en la que dicha señal de posicionamiento única se alinea con un reloj de transmisor dirigido;

iii) recibir e interpretar dicha señal de posicionamiento única;

iv) medir una diferencia de frecuencia entre cada una de las una o más señales de posicionamiento de referencia recibidas y la señal de posicionamiento única recibida;

v) estimar el Doppler asociado con el movimiento relativo;

vi) ajustar la frecuencia de dicho reloj de transmisor dirigido en una cantidad obtenida a partir de la diferencia de frecuencia medida y del Doppler estimado;

vii) medir una diferencia de tiempo entre cada una de las una o más señales de posicionamiento de referencia recibidas y la señal de posicionamiento única recibida;

viii) estimar un retardo de transmisión de la señal de referencia entre cada uno de dichos uno o más transmisores de referencia y él mismo; y

ix) ajustar la generación de dicha señal de posicionamiento única de acuerdo con la diferencia de tiempo medida y con el retardo estimado de transmisión de la señal de referencia,

en donde cada uno de dichos como mínimo un dispositivo de la unidad de posicionamiento que se mueve con respecto a un transmisor de referencia estima dicho Doppler y dicho retardo de transmisión de la señal de referencia a partir de los datos de trayectoria para dicho transmisor de referencia, o de los datos de trayectoria para sí mismo, o ambos, de tal manera que dicha señal de posicionamiento única está sincronizada cronológicamente con dicha una o más señales de posicionamiento de referencia; y

c) dicho receptor de posición itinerante:

recibe las señales de posicionamiento únicas sincronizadas cronológicamente, o la una o más señales de posicionamiento de referencia, o ambas; y

posteriormente calcula su propia posición.

Preferiblemente, las etapas b) iv) a b) vi) se realizan repetidamente. En ciertas realizaciones, las etapas b) vii) a b) ix) se realizan repetidamente.

En realizaciones preferidas, cada transmisor de referencia o dispositivo de la unidad de posicionamiento que se está moviendo mide datos de trayectoria por sí mismo utilizando uno o más de: un sistema de navegación inercial; posicionamiento de señales de satélites de un sistema global de navegación por satélite; o señales de posicionamiento de una red local de dispositivos de la unidad de posicionamiento sincronizados, y difunde esos datos de trayectoria. Los datos de trayectoria comprenden, preferiblemente, una o más de información de ubicación, información de velocidad e información de aceleración. En ciertas realizaciones, los datos de trayectoria comprenden predicciones de una o más de ubicación, velocidad y aceleración.

En ciertas realizaciones, cada uno de los como mínimo un dispositivo de la unidad de posicionamiento que se mueve con respecto a un transmisor de referencia utiliza una rutina predictiva para estimar el Doppler o el retardo de transmisión de la señal de referencia. En ciertas realizaciones, el receptor de posición móvil utiliza una rutina predictiva para estimar las ubicaciones o velocidades de cada dispositivo de la unidad de posicionamiento o transmisor de referencia que se está moviendo.

De acuerdo con un sexto aspecto de la presente invención, se proporciona un sistema de posicionamiento para permitir que un receptor de posición itinerante determine su propia posición, comprendiendo dicho sistema de posicionamiento una red de localización y un receptor de posición itinerante, comprendiendo dicha red de localización:

a) uno o más transmisores de referencia, cada uno configurado para generar y transmitir una señal de posicionamiento de referencia de acuerdo con la base de tiempo de dichos uno o más transmisores de referencia; y

b) uno o más dispositivos de la unidad de posicionamiento, como mínimo uno de los cuales se mueve con respecto a un transmisor de referencia como resultado del movimiento de sí mismo o de un transmisor de referencia, comprendiendo cada uno de esos dispositivos de la unidad de posicionamiento:

i) un medio para recibir e interpretar una o más señales de posicionamiento de referencia;

ii) un medio para generar y transmitir una señal de posicionamiento única, en donde dicha señal de posicionamiento única está alineada con un reloj de transmisor dirigido;

iii) un medio para recibir e interpretar dicha señal de posicionamiento única;

iv) un medio para medir una diferencia de frecuencia entre cada una de las señales de posicionamiento de referencia recibidas y la señal de posicionamiento única recibida;

v) un medio para estimar el Doppler asociado con el movimiento relativo;

vi) un medio para ajustar la frecuencia de dicho reloj de transmisor dirigido en una cantidad obtenida a partir de la diferencia de frecuencia medida y del Doppler estimado;

vii) un medio para medir una diferencia de tiempo entre cada una de las señales de posicionamiento de referencia recibidas y la señal de posicionamiento única recibida;

viii) un medio para estimar un retardo de transmisión de la señal de referencia entre dicho como mínimo un transmisor de referencia y él mismo; y

ix) un medio para ajustar la generación de dicha señal de posicionamiento única de acuerdo con la diferencia de tiempo medida y con el retardo estimado de transmisión de la señal de referencia,

en el que ese dispositivo de la unidad de posicionamiento estima dicho Doppler y dicho retardo de transmisión de la señal de referencia a partir de datos de trayectoria para dicho transmisor de referencia, o datos de trayectoria para sí mismo, o ambos, de tal manera que dicha señal de posicionamiento única se sincroniza cronológicamente con dicha una o más señales de posicionamiento de referencia;

c) dicho receptor de posición itinerante comprende:

i) un medio para recibir señales de posicionamiento únicas sincronizadas cronológicamente o señales de posicionamiento de referencia, o ambas; y

ii) un medio para calcular posteriormente su propia posición.

Preferiblemente, cada dispositivo de la unidad de posicionamiento que se mueve con respecto a un transmisor de referencia está adaptado para realizar las etapas b) iv) a b) vi) repetidamente. En ciertas realizaciones, cada dispositivo de la unidad de posicionamiento que se mueve con respecto a un transmisor de referencia está adaptado para realizar las etapas b) vii) a b) ix) repetidamente.

Preferiblemente, cada transmisor de referencia o dispositivo de la unidad de posicionamiento que se está moviendo está adaptado para medir datos de trayectoria por sí mismo utilizando uno o más de: un sistema de navegación inercial; posicionamiento de señales de satélites de un sistema global de navegación por satélite; o señales de posicionamiento de una red local de dispositivos de la unidad de posicionamiento sincronizados, y para difundir esos datos de trayectoria. Los datos de trayectoria comprenden preferiblemente una o más de información de ubicación, información de velocidad e información de aceleración. En ciertas realizaciones, los datos de trayectoria comprenden predicciones de una o más de ubicación, velocidad y aceleración.

En ciertas realizaciones, el medio para estimar el Doppler, o el medio para estimar el retardo de transmisión de la señal de referencia, está adaptado para utilizar una rutina predictiva. En ciertas realizaciones, el receptor de posición móvil está adaptado para utilizar una rutina predictiva para estimar las ubicaciones o velocidades de cada dispositivo de la unidad de posicionamiento o transmisor de referencia que se está moviendo.

De acuerdo con un séptimo aspecto de la presente invención, se proporciona un dispositivo de la unidad de posicionamiento de acuerdo con el tercer aspecto, cuando se utiliza en una red de localización para determinar la posición de un receptor de posición móvil.

Breve descripción de los dibujos

A continuación, se describirá una realización preferida de la invención, solo a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos en los que:

la figura 1 ilustra la situación convencional de un transmisor de referencia estacionario, que difunde a un dispositivo de la unidad de posicionamiento estacionario que permite que el dispositivo de la unidad de posicionamiento sincronice sus señales de posicionamiento con la base de tiempo del transmisor de referencia;

la figura 2 ilustra un sistema de posicionamiento de la técnica anterior, que comprende un transmisor de referencia estacionario que difunde a una pluralidad de dispositivos de la unidad de posicionamiento estacionarios, y un receptor de posición móvil capaz de determinar una solución de posición de un solo punto utilizando señales de posicionamiento recibidas;

la figura 3 ilustra una situación cinemática de un transmisor de referencia que difunde a un dispositivo de la unidad de posicionamiento, donde el transmisor de referencia y el dispositivo de la unidad de posicionamiento se mueven uno con respecto al otro;

la figura 4 es un diagrama de flujo que muestra las etapas de un proceso de sincronización para plataformas móviles en una red de localización cinemática, de acuerdo con una realización de la presente invención;

la figura 5 es un diagrama de flujo que muestra las etapas de un proceso de sincronización para plataformas móviles en una red de localización cinemática, de acuerdo con otra realización de la presente invención; y

la figura 6 ilustra un sistema de posicionamiento de acuerdo con una realización de la presente invención, que comprende una red de ubicación cinemática en forma de una pluralidad de dispositivos de la unidad de posicionamiento que se mueven unos con respecto a otros, y un receptor de posición itinerante, capaz de calcular una solución de posición de un solo punto utilizando señales de posicionamiento recibidas.

Descripción detallada

Descripción general del proceso de sincronización de la técnica anterior

El proceso de bucle de seguimiento de tiempo (TLL) dado a conocer en detalle en el documento WO 03/038469 A1 mencionado anteriormente se explicará brevemente con referencia a la figura 1. Un dispositivo de la unidad de posicionamiento 2 en una ubicación fija y conocida con respecto a un sistema de coordenadas de referencia, tal como el sistema de coordenadas centradas en la Tierra, fijas en la Tierra(ECEF - Earth Centered Earth Fixed, en inglés), recibe una señal de posicionamiento de referencia 4 transmitida por un transmisor de referencia 6 en otra ubicación fija y conocida, y se sincroniza con la base de tiempo determinada por el reloj generado internamente 8 del transmisor de referencia. El dispositivo de la unidad de posicionamiento 2 incorpora un receptor 10, un transmisor 12, un reloj de transmisor dirigido 14 y una CPU 16, así como un oscilador 18, que proporciona una base de tiempo común para los otros componentes. Una vez que el dispositivo de la unidad de posicionamiento recibe una señal de posicionamiento de referencia 4 transmite una versión subordinada de una señal de posicionamiento 20 única de su transmisor 12, que es recibida por su receptor 10. Cada una de la señal de posicionamiento de referencia 4 y la señal de posicionamiento subordinada 20 tiene una componente de portadora, una componente de código pseudoaleatorio y una componente de datos, siendo el código pseudoaleatorio y los componentes de datos únicos para cada dispositivo. El receptor 10 recibe y muestrea simultáneamente la señal de posicionamiento de referencia 4 y la señal de posicionamiento subordinada 20 y mide una diferencia de fase de portadora integrada (ICP - Integrated Carrier Phase, en inglés) entre las dos señales. La CPU 16 pone a cero las mediciones de ICP de la señal de posicionamiento de referencia 4 y la señal de posicionamiento subordinada 20 en el receptor 10, y, a continuación, activa un bucle de control que aplica de manera continua correcciones al reloj del transmisor dirigido 14 para mantener la diferencia de ICP en cero, de tal manera que la señal de posicionamiento subordinada 20 logra y mantiene la coherencia de frecuencia con la señal de posicionamiento de referencia 4.

La coherencia de frecuencia es una etapa importante en el proceso de sincronización de TLL, porque la diferencia de tiempo observada entre los componentes pseudoaleatorios y de datos de las señales de posicionamiento subordinada y de referencia se vuelve constante una vez que las frecuencias portadoras de las dos señales están alineadas. Esta diferencia de tiempo comprende el retardo de transmisión, calculado a partir de la distancia geométrica conocida 22 entre la antena del dispositivo de la unidad de posicionamiento 21 y la antena del transmisor de referencia 23, y el desplazamiento de la base de tiempo (o desviación de tiempo) entre el reloj del transmisor dirigido por el dispositivo de la unidad de posicionamiento 14 y el reloj del transmisor de referencia 8. Este cálculo permite que las dos señales se alineen cronológicamente. En una realización preferida, el dispositivo de la unidad de posicionamiento logra la corrección de la desviación de tiempo en un proceso de dos etapas que comprende una variación aproximada del código pseudoaleatorio, es decir, sincroniza temporalmente el generador de código pseudoaleatorio de su transmisor 12 a una velocidad más rápida o más lenta, seguida de la aplicación de una compensación de frecuencia adicional al reloj del transmisor dirigido 14 durante un período de tiempo predeterminado. El retardo de tiempo de transmisión se puede tener en cuenta en cualquier etapa.

Cuando la señal de posicionamiento subordinada 20 tiene coherencia de frecuencia con la señal de posicionamiento de referencia 4 y está cronológicamente alineada con la base de tiempo del transmisor de referencia, está completamente sincronizada con la base de tiempo del transmisor de referencia y está representada por la señal de posicionamiento única transmitida 24. Es importante destacar que el procedimiento de diferenciación en el TLL elimina cualquier desviación de línea del receptor o retardo de grupo causado por la electrónica del receptor o las variaciones de temperatura. Con referencia a la figura 2, un aparato móvil en forma de receptor de posición itinerante 26 situado dentro de una red de localización que comprende un transmisor de referencia 6 y dispositivos de la unidad de posicionamiento sincronizados cronológicamente 2-1, 2-2 puede recibir señales de posicionamiento únicas 24-1, 24 2 de los dispositivos de la unidad de posicionamiento, o señales de posicionamiento de referencia 4 del transmisor de referencia 6 , o ambas, y calcula de manera autónoma soluciones de posición basadas en código y en portadora. De manera más general, un receptor de posición itinerante puede calcular soluciones de posición utilizando señales de posicionamiento de cualquier dispositivo de la unidad de posicionamiento sincronizado a la vista, posiblemente incluyendo el transmisor de referencia designado. Habitualmente, se requieren señales de tres o más dispositivos de la unidad de posicionamiento y/o transmisores de referencia, aunque en ciertas situaciones es posible calcular una solución de posición a partir de menos de tres señales de posicionamiento. Por ejemplo, si un receptor de posición móvil tiene un reloj de alta precisión con una relación conocida con la base de tiempo de una red de ubicación, puede calcular una solución de posición bidimensional a partir de solo dos señales de posicionamiento.

También es posible que un dispositivo de la unidad de posicionamiento reciba señales de posicionamiento de referencia de dos o más transmisores de referencia sincronizados en el tiempo. En esta configuración, las fuentes de error de la señal de referencia, tal como el retardo troposférico y de múltiples trayectorias, pueden ser promediadas entre los transmisores de referencia para mejorar la precisión de la base de tiempo. Más detalles de implementación de un sistema de posicionamiento sincronizado cronológicamente, por ejemplo, sobre la transmisión e interpretación de señales de posicionamiento de CDMA y sobre el hardware del dispositivo, se describen en la mencionada publicación de PCT WO 03/038469 A1. Tal como se describe en la misma, las señales de posicionamiento son habitualmente señales de radiofrecuencia (RF).

Limitación del proceso de sincronización de la técnica anterior

La figura 3 muestra una situación cinemática donde un transmisor de referencia 6 y un dispositivo de la unidad de posicionamiento 2 se mueven uno con respecto a otro, tal como se muestra en las flechas 28, 29, que representan el movimiento del transmisor de referencia y/o del dispositivo de la unidad de posicionamiento con respecto a un sistema de coordenadas de referencia. Este movimiento relativo tiene dos efectos perjudiciales sobre el proceso de sincronización de TLL descrito anteriormente. Primero y más obvio, la distancia 22 entre la antena del transmisor de referencia 23 y la antena del dispositivo de la unidad de posicionamiento 21, y por lo tanto el tiempo de transmisión de la señal de posicionamiento de referencia 4 , se vuelve variable. Esto afecta a la corrección de la base de tiempo necesaria para alinear cronológicamente la señal de posicionamiento única 24 del dispositivo de la unidad de posicionamiento 2 con la base de tiempo del transmisor de referencia 6. En segundo lugar, el movimiento relativo impone un cambio de frecuencia Doppler en la señal de posicionamiento de referencia 4 , que, desde la perspectiva del dispositivo de la unidad de posicionamiento 2 es indistinguible de la deriva de su oscilador 18. En general, el movimiento relativo provocará la frecuencia de la señal de posicionamiento de referencia recibida 4 variar, evitando que el proceso de diferenciación de ICP establezca correctamente la coherencia de frecuencia entre las dos señales de posicionamiento. En el contexto de un sistema de posicionamiento tal como se muestra en la figura 2 los errores de sincronización resultantes, junto con las ubicaciones variables en el tiempo de uno o más de los dispositivos de la unidad de posicionamiento 2-1,2-2 o el transmisor de referencia 6 , degradan gravemente las soluciones de posición calculadas por un receptor de posición itinerante 26.

Proceso de sincronización cinemática

Por lo tanto, se deduce que, en un entorno cinemático con plataformas móviles, tal como una red de ubicación que comprende una pluralidad de dispositivos de la unidad de posicionamiento móvil, uno de los cuales puede ser un transmisor de referencia designado, el proceso de sincronización descrito anteriormente debe ser modificado para tener en cuenta el movimiento relativo entre los dispositivos de la unidad de posicionamiento y/o el transmisor de referencia. Un ejemplo de un entorno cinemático es una pluralidad de dispositivos de la unidad de posicionamiento montados en vehículos, por ejemplo, para servicios de emergencia o con fines policiales. En otro ejemplo, una plataforma móvil, tal como un avión puede, después de determinar su posición utilizando señales de posicionamiento de una red sincronizada de dispositivos de la unidad de posicionamiento fijos terrestres de manera convencional, buscar unirse a la red sincronizando su propia señal de posicionamiento única con la base de tiempo de la red. En este caso, la plataforma móvil podría tratar cualquiera de los dispositivos de la unidad de posicionamiento sincronizados terrestres, o un dispositivo de la unidad de posicionamiento sincronizado en otra plataforma móvil, como transmisor de referencia. En otro ejemplo más, uno o más dispositivos de la unidad de posicionamiento fijos terrestres podrían utilizar como referencia la señal de posicionamiento de un satélite no geoestacionario tal como un satélite de GPS.

Para los propósitos de la presente memoria descriptiva, se hará referencia al proceso de sincronización modificado como un proceso de seguimiento ‘bucle de seguimiento de tiempo cinemático’ (TLL cinemático). Este proceso se describirá en términos de sincronizar cronológicamente una señal de posicionamiento única generada por un dispositivo de la unidad de posicionamiento con una señal de posicionamiento de referencia generada por un transmisor de referencia, en donde el dispositivo de la unidad de posicionamiento y el transmisor de referencia se mueven uno con respecto al otro. En realizaciones preferidas, el transmisor de referencia es en sí mismo un dispositivo de la unidad de posicionamiento. Una vez que un dispositivo de la unidad de posicionamiento determinado se sincroniza con la base de tiempo de una red de ubicación, puede transmitir la base de tiempo de la red a otros dispositivos de la unidad de posicionamiento que no tienen una vista clara del transmisor de referencia designado.

Debería ser evidente que los términos “moverse unos con respecto a otros”, “movimiento relativo”, y similares, cuando son aplicados a un transmisor de referencia y un dispositivo de la unidad de posicionamiento, abarcan una serie de situaciones. Por ejemplo, con respecto a un sistema de coordenadas de referencia, el transmisor de referencia puede estar en una ubicación fija y el dispositivo de la unidad de posicionamiento en movimiento, o viceversa, o ambos se pueden mover independientemente.

Un proceso de TLL cinemático de acuerdo con una realización de la invención se describe con referencia a la figura 3 y al diagrama de flujo de la figura 4 que muestra una serie de etapas realizadas por un dispositivo de la unidad de posicionamiento que busca sincronizar su señal de posicionamiento con la de un transmisor de referencia con el que se encuentra en un estado de movimiento relativo. En la etapa 30 un dispositivo de la unidad de posicionamiento 2 recibe e interpreta una señal de posicionamiento de referencia 4 generada por un transmisor de referencia 6. En la etapa 32 el dispositivo de la unidad de posicionamiento genera una versión subordinada de una señal de posicionamiento única 20 alineada con su reloj de transmisor dirigido 14. Antes de hacerlo, la CPU del dispositivo de la unidad de posicionamiento 16 preferiblemente dirige el reloj del transmisor en una alineación aproximada de tiempo y frecuencia con la señal de posicionamiento de referencia recibida 4. En la etapa 34 la señal de posicionamiento subordinada 20 es recibida e interpretada por el receptor del dispositivo de la unidad de posicionamiento 10. Una diferencia de frecuencia entre la señal de posicionamiento de referencia recibida 4 y la señal de posicionamiento subordinada recibida 20 se mide en la etapa 36, por ejemplo, diferenciando las mediciones de fase de portadora integradas de ambas señales medidas durante un período predeterminado, o midiendo un desplazamiento de frecuencia instantáneo. En la etapa 38 el dispositivo de la unidad de posicionamiento estima el Doppler asociado con el movimiento relativo entre el transmisor de referencia y él mismo, tal como se describe a continuación en la sección “Estimación del Doppler”. La diferencia de frecuencia se corrige a continuación en la etapa 40 para dar cuenta del Doppler, por ejemplo, eliminando el Doppler estimado de la diferencia de frecuencia medida. Esto produce una diferencia de frecuencia corregida indicativa de la deriva de frecuencia del dispositivo de la unidad de posicionamiento 2 y, por tanto, de la diferencia de frecuencia y fase entre la señal de posicionamiento de referencia 4 y la señal de posicionamiento subordinada 20. La deriva de frecuencia del dispositivo de la unidad de posicionamiento puede ser causada, por ejemplo, por la deriva de su oscilador 18 o por fluctuaciones de temperatura o tensión. En la etapa 42 el dispositivo de la unidad de posicionamiento ajusta la frecuencia de su reloj de transmisor dirigido 14 en una cantidad obtenida a partir de la diferencia de frecuencia corregida calculada en la etapa 40, que, en consecuencia, ajusta la generación de la señal de posicionamiento subordinada del dispositivo de la unidad de posicionamiento 20.

Las dos señales de posicionamiento 4, 20 ahora están alineadas en frecuencia, es decir, son coherentes en frecuencia, con una precisión limitada por la precisión de la estimación del Doppler. Para evitar que las frecuencias se desalineen por la deriva posterior del dispositivo de la unidad de posicionamiento, es decir, para mantener la coherencia de frecuencia, las etapas 36, 38, 40 y 42 deben ser realizadas repetidamente, tal como representa el bucle de control 44. En realizaciones preferidas, la alineación de frecuencia se realiza a través de un bucle cerrado dentro de la CPU 16 del dispositivo de la unidad de posicionamiento que aplica repetidamente correcciones al reloj del transmisor dirigido 14 en base a mediciones repetidas de diferenciación de ICP y estimaciones de Doppler.

Alternativamente, la alineación de frecuencia se realiza midiendo el desplazamiento de frecuencia entre la señal de posicionamiento de referencia recibida 4 y la señal de posicionamiento subordinada 20 en el receptor 10, corrigiéndolo para el Doppler estimado y, a continuación, alimentándolo directamente al reloj del transmisor dirigido 14 para crear el llamado “Sistema de seguimiento de frecuencia” (FTS - Frequency Tracking System, en inglés). El reloj del transmisor dirigido simplemente emula el desplazamiento de frecuencia de la señal de posicionamiento de referencia entrante, corregido para la estimación del Doppler. Este método requiere el oscilador del dispositivo de la unidad de posicionamiento 18 para ser común entre el receptor 10 y transmisor 12 (como es el caso en la figura 3) y, en general, es menos preciso que el método de bucle cerrado preferido porque los errores de modo común, causados por ejemplo por variaciones de temperatura, no se diferencian.

Una vez que se ha establecido la coherencia de frecuencia, la diferencia de tiempo entre la señal de posicionamiento de referencia 4 y la señal de posicionamiento subordinada 20 se puede medir con precisión para eliminar cualquier desviación de tiempo entre el transmisor de referencia 6 y el dispositivo de la unidad de posicionamiento 2. En la etapa 46 el dispositivo de la unidad de posicionamiento mide una diferencia de tiempo entre la señal de posicionamiento de referencia y la señal de posicionamiento subordinada recibida e interpretada en las etapas 30 y 34 respectivamente, y en la etapa 47 el dispositivo de la unidad de posicionamiento estima la distancia actual 22 entre la antena del transmisor de referencia 23 y la antena del dispositivo de la unidad de posicionamiento 21. Desde esta distancia estimada el dispositivo de la unidad de posicionamiento 2 calcula en la etapa 48 una estimación del retardo de transmisión de la señal de referencia (es decir, tiempo de vuelo) dividiendo la distancia estimada por la velocidad de la luz. Métodos para estimar la distancia 22 se analizan a continuación en la sección ‘Estimación del retardo de transmisión’. En ciertas realizaciones, el valor de la velocidad de la luz se determina teniendo en cuenta el efecto de la atmósfera, es decir, el retardo troposférico, que normalmente reduce la velocidad de vacío de la luz en aproximadamente 300 ppm. En una realización particular, el retardo troposférico se estima utilizando medidas de temperatura, presión y humedad relativas en el transmisor de referencia y en el dispositivo de la unidad de posicionamiento.

Se apreciará que la diferencia de tiempo medida, compensada por el retardo de transmisión de la señal de referencia estimada, proporciona una estimación de la corrección de reloj necesaria para alinear el dispositivo de la unidad de posicionamiento 2 con la base de tiempo del transmisor de referencia 6. En consecuencia, en la etapa 50 la generación de la señal de posicionamiento subordinada es ajustada de acuerdo con la diferencia de tiempo medida y con el retardo estimado de transmisión para lograr la alineación cronológica entre la señal de posicionamiento de referencia 4 y la señal de posicionamiento subordinada 20. En una realización, el ajuste se realiza compensando la frecuencia del reloj dirigido del dispositivo de la unidad de posicionamiento 14 durante un período de tiempo obtenido a partir de la diferencia de tiempo y del retardo estimado de la transmisión, mientras que el bucle de control de seguimiento de frecuencia con corrección del Doppler 44 está temporalmente desconectado. Esto efectivamente varía la señal de posicionamiento subordinada 20 a tiempo. Se observa que las estimaciones del Doppler aún deben ser medidas y corregidas mientras el bucle de control está desconectado. En una realización alternativa, el ajuste se realiza girando el generador de código PRN del transmisor del dispositivo de la unidad de posicionamiento 12 la cantidad requerida de fase de código (chips), es decir, sincronizar temporalmente el generador de códigos de PRN a una velocidad más rápida o más lenta, mientras se mantiene el bucle de seguimiento de frecuencia corregido por Doppler 44. En otras realizaciones adicionales, el ajuste se realiza mediante una combinación de estos procedimientos, por ejemplo, un cambio aproximado que involucra al generador de código de PRN seguido de un desplazamiento de frecuencia.

Una vez que se han establecido la coherencia de frecuencia y la alineación cronológica, la señal de posicionamiento subordinada 20 se declara sincronizada cronológicamente con la señal de posicionamiento de referencia 4 y se convierte en la señal de posicionamiento única transmitida por el dispositivo de la unidad de posicionamiento 24. A continuación, el dispositivo de la unidad de posicionamiento 2 pasa a formar parte de la red de ubicación sincronizada, de manera que sus señales de posicionamiento puedan ser utilizadas por receptores de posición itinerantes para determinar soluciones precisas de posición de un solo punto tal como se describe a continuación. El dispositivo de la unidad de posicionamiento sincronizada también puede transmitir la base de tiempo de la red a otros dispositivos de la unidad de posicionamiento que buscan entrar en la red.

Tal como se mencionó anteriormente, para mantener la coherencia de frecuencia entre las señales de posicionamiento de referencia y subordinada, la parte de alineación de frecuencia del proceso de sincronización, es decir, las etapas 36, 38, 40 y 42 en la figura 4, deben ser realizadas repetidamente, tal como se muestra en el bucle de control 44. En realizaciones preferidas, la parte de alineación cronológica del proceso, es decir, las etapas 46, 47, 48 y 50 en la figura 4, solo se realiza una vez. Sin embargo, puede ser ventajoso realizar la alineación cronológica repetidamente, tal como lo representa el bucle de control 52, por ejemplo, para mantener un control de la alineación cronológica o para reparar los deslizamientos del ciclo.

Para completar, se observa que es posible que la parte de alineación cronológica del proceso de sincronización se realice antes que la parte de alineación de frecuencia.

Como en el proceso de sincronización de bucle de seguimiento de tiempo de la técnica anterior, también es posible que un dispositivo de la unidad de posicionamiento reciba señales de posicionamiento de referencia de dos o más transmisores de referencia sincronizados en el tiempo. Nuevamente, esta configuración permite promediar las fuentes de error de la señal de referencia, tales como el retardo de múltiples trayectorias y troposférico, entre transmisores de referencia, para mejorar la precisión de la base de tiempo. Sin embargo, en el contexto de la presente invención, también permite promediar errores en la estimación de cambios del Doppler inducidos por movimiento y variaciones de retardo de transmisión.

Volviendo al diagrama de flujo de la figura 4, se apreciará que la etapa de estimación del Doppler 38 se podría realizar en cualquier momento antes de que se corrija la diferencia de frecuencia en la etapa 40. Por ejemplo, se podría realizar antes de la etapa de medición de la diferencia de frecuencia 36, o incluso antes de que se reciba e interprete la señal de posicionamiento de referencia en la etapa 30. Una vez que las frecuencias se han alineado en la etapa 42 por primera vez, con el fin de mantener el seguimiento de frecuencia utilizando el bucle de control 44 sería conveniente estimar el Doppler inmediatamente antes o después de la etapa de medición de la diferencia de frecuencia 36.

De manera similar, existe una flexibilidad considerable en el orden de las etapas en la parte de alineación temporal del proceso de TLL cinemático, tal como se muestra en la figura 4. Por ejemplo, la etapa de estimación de distancia 47 se podría realizar antes de la etapa de medición de la diferencia de tiempo 46, o incluso antes de la etapa de ajuste de frecuencia 42.

Un proceso de TLL cinemático de acuerdo con otra realización de la invención se describe con referencia al diagrama de flujo que se muestra en la figura 5 y al aparato que se muestra en la figura 3. Como en la figura 4, el diagrama de flujo de la figura 5 ilustra una serie de etapas realizados por un dispositivo de la unidad de posicionamiento 2 buscando sincronizar su señal de posicionamiento con la de un transmisor de referencia 6 con el que se encuentra en un estado de movimiento relativo. En la etapa 30 un dispositivo de la unidad de posicionamiento 2 recibe e interpreta una señal de posicionamiento de referencia 4 generada por un transmisor de referencia 6. En la etapa 32 el dispositivo de la unidad de posicionamiento genera una versión subordinada de una señal de posicionamiento única 20 alineada con su reloj de transmisor dirigido 14, preferiblemente después de que el reloj del transmisor haya sido dirigido a una alineación aproximada de tiempo y frecuencia con la señal de posicionamiento de referencia recibida 4 , y en la etapa 34 la señal de posicionamiento subordinada 20 es recibida e interpretada por el receptor del dispositivo de la unidad de posicionamiento 10. En la etapa 38 el dispositivo de la unidad de posicionamiento estima el Doppler asociado con el movimiento relativo entre el transmisor de referencia y él mismo, tal como se describe a continuación en la sección ‘Estimación del Doppler’, a continuación, en la etapa 54 la señal de posicionamiento de referencia se corrige para el Doppler. Una diferencia de frecuencia entre la señal de posicionamiento de referencia corregida para el Doppler y la señal de posicionamiento subordinada recibida se mide en la etapa 56, por ejemplo, diferenciando las mediciones de fase de portadora integradas de ambas señales medidas durante un período predeterminado, o midiendo un desplazamiento de frecuencia instantáneo. En la etapa 58 el dispositivo de la unidad de posicionamiento ajusta la frecuencia de su reloj de transmisor dirigido 14 en una cantidad obtenida a partir de la diferencia de frecuencia calculada en la etapa 56, que, en consecuencia, ajusta la generación de la señal de posicionamiento subordinada del dispositivo de la unidad de posicionamiento 20.

Las dos señales de posicionamiento 4, 20 ahora están alineadas en frecuencia, es decir, son coherentes en frecuencia. Para evitar que las frecuencias se desalineen por la deriva posterior del dispositivo de la unidad de posicionamiento, las etapas 38, 54, 56 y 58 deben ser realizadas repetidamente, tal como representa el bucle de control 60. La parte de alineación cronológica del proceso de TLL cinemático, es decir, las etapas 46, 47, 48 y 50, junto con el bucle de control opcional 52, procede de la misma manera que se describe con referencia a la figura 4.

Existe una flexibilidad considerable con respecto al orden de las etapas en la parte de alineación de frecuencia de la figura 5. Por ejemplo, la etapa de estimación del Doppler 38 podría ocurrir antes de que se reciba e interprete la señal de posicionamiento de referencia en la etapa 30, o la estimación y corrección del Doppler, etapas 38 y 54, se podría realizar antes de que la señal de posicionamiento subordinada sea generada, recibida e interpretada en las etapas 32 y 34.

En la realización que se muestra en la figura 5, la estimación del Doppler se aplica a la señal de posicionamiento de referencia recibida antes de que se mida la diferencia de frecuencia en la etapa 56, mientras que, en la realización mostrada en la figura 4, la estimación del Doppler se aplica a la diferencia de frecuencia. No obstante, lo que es más importante, el resultado final es el mismo: la frecuencia del reloj dirigido 14 es ajustada en una cantidad obtenida a partir de la estimación del Doppler y la diferencia de frecuencia medida, para alinearla con la frecuencia del reloj del transmisor de referencia 8. En otra realización más, la alineación de frecuencia se logra inicialmente corrigiendo con el Doppler la señal de posicionamiento de referencia recibida, tal como se muestra en la figura 5, a continuación, se mantiene corrigiendo repetidamente con el Doppler la diferencia de frecuencia, tal como se muestra en el bucle de control 44 en la figura 4. De manera general, por lo tanto, la alineación de frecuencia continúa con las siguientes etapas del dispositivo de la unidad de posicionamiento 2 :

(i) recibir e interpretar la señal de posicionamiento de referencia 4 ;

(ii) generar y transmitir la señal de posicionamiento subordinada 20;

(iii) recibir e interpretar la señal de posicionamiento subordinada;

(iv) medir la diferencia de frecuencia entre la señal de posicionamiento de referencia recibida y la señal de posicionamiento subordinada recibida;

(v) estimar el Doppler asociado con el movimiento relativo entre el transmisor de referencia 6 y el dispositivo de la unidad de posicionamiento 2 ; y

(vi) ajustar la frecuencia del reloj del transmisor dirigido 14 en una cantidad obtenida a partir de la diferencia de frecuencia medida y del Doppler estimado.

Estimación del Doppler

Debido a que el Doppler es, en general, indistinguible de la deriva del reloj, el aspecto de coherencia de frecuencia del proceso de sincronización cronológica cinemática descrito anteriormente depende de que el dispositivo de la unidad de posicionamiento del sujeto sea capaz de estimar el Doppler impuesto a la señal de posicionamiento de referencia por el movimiento relativo de uno con respecto a otro y el transmisor de referencia (etapa 38 en la figura 4 o la figura 5). En realizaciones preferidas, el dispositivo de la unidad de posicionamiento estima este Doppler a partir de los datos de la trayectoria para el transmisor de referencia, o los datos de la trayectoria para sí mismo, o ambos, donde los datos de la trayectoria habitualmente comprenden información sobre uno o más de ubicación, velocidad y aceleración. En el caso más general, el dispositivo de la unidad de posicionamiento y el transmisor de referencia se moverán con respecto a un sistema de coordenadas de referencia tal como el sistema de coordenadas de ECEF, por ejemplo, si está montado en vehículos dedicados a una operación de búsqueda y salvamento, en cuyo caso el dispositivo de la unidad de posicionamiento requiere datos de trayectoria tanto para el transmisor de referencia como para él mismo.

En ciertas realizaciones, donde un transmisor de referencia 6 y un dispositivo de la unidad de posicionamiento 2 están ambos en plataformas móviles, cada unidad contiene preferiblemente un dispositivo de seguimiento 62 tal como se muestra en la figura 3 para medir uno o más de la ubicación, la velocidad y la aceleración. Cada dispositivo de seguimiento 62 puede ser, por ejemplo, un sistema de navegación inercial (INS - Inertial Navigation System, en inglés), un receptor de GPS para recibir señales de posicionamiento de satélites de un sistema de navegación por satélite global, o un receptor para recibir señales de posicionamiento de una red local de dispositivos de la unidad de posicionamiento sincronizados, que pueden ser estacionarios o estar en plataformas móviles. Alternativamente, un dispositivo de seguimiento puede ser una combinación de estos u otros sistemas, tal como un INS dirigido por GPS. Haciendo referencia a la figura 3, se observa que el receptor 10 de un dispositivo de la unidad de posicionamiento 2 podría ser programado para calcular soluciones de posición, además de contribuir al proceso de sincronización dinámica descrito anteriormente. En este caso el receptor 10 puede servir como dispositivo de seguimiento 62. Del mismo modo, si el transmisor de referencia 6 es en sí mismo un dispositivo de la unidad de posicionamiento, su receptor podría ser programado para calcular soluciones de posición, por ejemplo, utilizando señales de GPS y, por lo tanto, sirven como un dispositivo de seguimiento 62. En este contexto, se observa que las soluciones de posición, también conocidas como soluciones de PVT, calculadas por un receptor de posicionamiento habitualmente contienen información de ubicación, velocidad y tiempo.

Los sistemas de navegación inercial tienen la ventaja de trabajar en entornos en los que las señales de posicionamiento externas no son fiables o no están disponibles. Sin embargo, incluso los mejores sistemas de este tipo experimentan derivas con el tiempo, por lo que preferiblemente estarían apoyados por un receptor de posicionamiento o similar para recalibrar el INS en ocasiones cuando hay señales de posicionamiento externas disponibles, por ejemplo, desde satélites de GPS o una red sincronizada de dispositivos de la unidad de posicionamiento. Como alternativa a los dispositivos de seguimiento internos 62, se podría utilizar un medio de seguimiento externo, tal como un sistema basado en láser, para medir datos de trayectoria para el transmisor de referencia y/o el dispositivo de la unidad de posicionamiento y proporcionar esos datos al dispositivo de la unidad de posicionamiento. En un aspecto amplio, se puede utilizar cualquier medio adecuado para medir datos de trayectoria y proporcionar esos datos al dispositivo de la unidad de posicionamiento.

En ciertas realizaciones, no se requiere un dispositivo de seguimiento en uno u otro del transmisor de referencia y el dispositivo de la unidad de posicionamiento. Por ejemplo, si un dispositivo de la unidad de posicionamiento está recibiendo una señal de posicionamiento de referencia de un satélite de GPS, que es efectivamente un transmisor de referencia en una plataforma móvil, los datos de efemérides transmitidos de manera rutinaria por el satélite serán suficientes para que el dispositivo de la unidad de posicionamiento determine los datos de la trayectoria para el satélite. Alternativamente, el dispositivo de la unidad de posicionamiento puede saber a priori el movimiento del transmisor de referencia designado. En realizaciones en las que solo el dispositivo de la unidad de posicionamiento 2 está en una plataforma móvil, por ejemplo, una aeronave que busca unirse a una red de ubicación fija en la tierra, el transmisor de referencia 6 no necesita contener un dispositivo de seguimiento. Asimismo, el dispositivo de la unidad de posicionamiento no requerirá un dispositivo de seguimiento si siempre va a ser estacionario.

En ciertas realizaciones en las que el transmisor de referencia 6 está en una plataforma en movimiento, mide sus datos de trayectoria a una cierta velocidad (la primera velocidad de medición) utilizando su dispositivo de seguimiento 62, y difunde esa información como parte de la componente de datos de su señal de posicionamiento de referencia 4 a una determinada velocidad de actualización (la primera velocidad de actualización). El dispositivo de la unidad de posicionamiento 2 mide sus propios datos de trayectoria a una cierta velocidad (la segunda velocidad de medición) a través de su propio dispositivo de seguimiento 62, y demodula los datos correspondientes para el transmisor de referencia 6 de la señal de posicionamiento de referencia 4. En realizaciones preferidas, el dispositivo de la unidad de posicionamiento también difunde sus datos de trayectoria como parte de la componente de datos de su señal de posicionamiento única 24 a una cierta velocidad de actualización (la segunda velocidad de actualización), para el beneficio de un receptor de posición itinerante que utiliza la señal de posicionamiento única para sus cálculos de solución de posición, u otros dispositivos de la unidad de posicionamiento que buscan unirse a la red. Si el ancho de banda de la componente de datos de una señal de posicionamiento es insuficiente para transmitir datos de trayectoria a la velocidad de actualización requerida, el transmisor de referencia y/o el dispositivo de la unidad de posicionamiento podrían transmitir sus datos de trayectoria respectivos a través de enlaces de datos separados (no mostrados en la figura 3).

En realizaciones preferidas, el transmisor de referencia 6 o el dispositivo de la unidad de posicionamiento 2 , o ambos, miden sus datos de trayectoria a velocidades de 10 Hz o más, más preferiblemente, de 100 Hz o más, y actualizan de manera rutinaria los componentes de datos de sus señales de posicionamiento 4, 24 con los datos de trayectoria medidos más recientemente. Se prefieren velocidades de medición y actualización más altas para un seguimiento más preciso del transmisor de referencia y del dispositivo de la unidad de posicionamiento, particularmente en situaciones en las que cualquiera de ellos se mueve de manera rápida o errática. En ciertas realizaciones, las velocidades de medición y actualización son ajustables; por ejemplo, si el transmisor de referencia o el dispositivo de la unidad de posicionamiento percibe que su movimiento se está volviendo más / menos errático, puede aumentar / reducir la velocidad a la que mide sus datos de trayectoria, o aumentar / reducir la velocidad a la que actualiza la componente de datos de su señal de posicionamiento. En ciertas realizaciones, las respectivas velocidades de medición y actualización son iguales, mientras que en otras realizaciones la respectiva velocidad de actualización es menor que la respectiva velocidad de medición.

En realizaciones preferidas, los datos de trayectoria para el transmisor de referencia o el dispositivo de la unidad de posicionamiento, o ambos, medidos por los respectivos dispositivos de seguimiento 62, comprenden como mínimo información de ubicación y velocidad. Recordando que la velocidad es una cantidad vectorial, es decir, velocidad y dirección, la información de velocidad es en general suficiente para que un dispositivo de la unidad de posicionamiento 2 obtenga una estimación del movimiento relativo entre él y un transmisor de referencia 6 , y por lo tanto el Doppler impuesto sobre la señal de posicionamiento de referencia 4. Sin embargo, debido al retardo de transmisión que surge de la distancia 22 entre el transmisor de referencia y el dispositivo de la unidad de posicionamiento, la información de velocidad transmitida por el transmisor de referencia y recibida por el dispositivo de la unidad de posicionamiento puede no haber sido medida en el mismo tiempo Epoch que la velocidad medida más recientemente del propio dispositivo de la unidad de posicionamiento. En consecuencia, pueden ser necesarios procedimientos más sofisticados para estimar el Doppler con suficiente precisión. En un ejemplo, un transmisor de referencia podría utilizar una rutina predictiva, basada en un filtro de Kalman o un algoritmo de mínimos cuadrados, por ejemplo, para calcular predicciones de su ubicación y/o velocidad, y transmitir esas predicciones en la componente de datos de su señal de posicionamiento de referencia o mediante un enlace de datos independiente. De manera similar, un dispositivo de la unidad de posicionamiento podría utilizar una rutina predictiva para calcular predicciones de su ubicación y/o velocidad para la transmisión. En otro ejemplo, el dispositivo de la unidad de posicionamiento podría recibir información de ubicación o velocidad instantánea (es decir, no predictiva) y utilizar una rutina predictiva para estimar la velocidad relativa entre él mismo y el transmisor de referencia y, en consecuencia, el Doppler impuesto sobre la señal de posicionamiento de referencia recibida, en un instante dado.

En ciertas realizaciones, los datos de trayectoria para el transmisor de referencia o el dispositivo de la unidad de posicionamiento, o ambos, también incluyen información de aceleración. En ciertas realizaciones, el transmisor de referencia o el dispositivo de la unidad de posicionamiento, o ambos, miden la aceleración utilizando sus respectivos dispositivos de seguimiento 62 e incorporar esa información en sus datos de trayectoria. En otras realizaciones, el dispositivo de la unidad de posicionamiento infiere la aceleración a partir de información de velocidad recientemente medida o recibida. Se apreciará que aún más información, por ejemplo, la velocidad de cambio de aceleración en el tiempo, se podría medir y transmitir como parte de los datos de trayectoria para el transmisor de referencia o el dispositivo de la unidad de posicionamiento, o ambos.

A la inversa, en situaciones en las que el movimiento del transmisor de referencia o del dispositivo de la unidad de posicionamiento es gradual o altamente predecible, puede ser suficiente que los datos de la trayectoria contengan información de ubicación sola, transmitida a una velocidad de actualización adecuada, en cuyo caso el dispositivo de la unidad de posicionamiento obtiene las velocidades respectivas a partir de información de ubicación recientemente medida o recibida. En ciertas realizaciones, el transmisor de referencia o el dispositivo de la unidad de posicionamiento monitorizan su propio movimiento y deciden cuánta información (por ejemplo, solo ubicación, o ubicación y velocidad, o ubicación, velocidad y aceleración) necesita ser incluida en sus datos de trayectoria, con qué frecuencia se deben medir los datos de la trayectoria o la frecuencia con la que se deben actualizar los datos de la trayectoria para su difusión.

Para completar, se observa que el método descrito anteriormente abarca los casos especiales en los que el transmisor de referencia o el dispositivo de la unidad de posicionamiento está en una ubicación fija con respecto a un sistema de coordenadas de referencia. Por ejemplo, si el transmisor de referencia está estacionario en una ubicación conocida por el dispositivo de la unidad de posicionamiento, puede que no sea necesario que el transmisor de referencia mida o difunda ningún dato de trayectoria, o puede hacerlo solo a una velocidad de actualización lenta, por ejemplo, 0,1 Hz. En este caso, el Doppler se determina solo a partir de los datos de trayectoria del dispositivo de la unidad de posicionamiento. Por el contrario, si el dispositivo de la unidad de posicionamiento está estacionario en una ubicación conocida, el Doppler puede ser estimado a partir de los datos de trayectoria del transmisor de referencia solo, y el dispositivo de la unidad de posicionamiento solo necesita medir y difundir datos de la trayectoria a una velocidad de actualización lenta, si es que lo hace. Sin embargo, en el caso más general, ambos dispositivos se moverán y el Doppler será estimado utilizando los datos de trayectoria de ambos.

Estimación del retardo de transmisión

En la porción de sincronización de tiempo del proceso de TLL cinemático tal como se ha descrito anteriormente con referencia a las figuras 4 y 5, en la etapa 48 el dispositivo de la unidad de posicionamiento estima el retardo de transmisión de la señal de referencia (es decir, el tiempo de vuelo) en base a la velocidad de la luz y a la distancia estimada 22 entre la antena del transmisor de referencia y la antena del dispositivo de la unidad de posicionamiento, obtenida en la etapa 47. En general, esto requiere el conocimiento de las ubicaciones del transmisor de referencia y el dispositivo de la unidad de posicionamiento, que pueden formar parte de los datos de trayectoria medidos, por ejemplo, utilizando dispositivos de seguimiento 62. De manera similar a la situación con la estimación del Doppler, el transmisor de referencia o el dispositivo de la unidad de posicionamiento pueden utilizar una rutina predictiva, tal como un filtro de Kalman o mínimos cuadrados para calcular las predicciones de su ubicación para la difusión. Alternativamente, el dispositivo de la unidad de posicionamiento podría recibir información de ubicación instantánea (es decir, no predictiva) del transmisor de referencia, y utilizar una rutina predictiva para estimar la distancia 22 entre él mismo y el transmisor de referencia. En ciertas realizaciones, los datos de trayectoria del transmisor de referencia incluyen información de velocidad, además de información de ubicación, para permitir que el dispositivo de la unidad de posicionamiento estime la ubicación instantánea del transmisor de referencia. En otras realizaciones, el dispositivo de la unidad de posicionamiento calcula una estimación en base a la información de ubicación recibida recientemente.

Tal como se explicó anteriormente, el valor de la velocidad de la luz se puede determinar teniendo en cuenta el retardo troposférico.

Soluciones de posición

Pasando a continuación a la figura 6, se ilustra un sistema de posicionamiento que comprende una red de ubicación cinemática en forma de una pluralidad de dispositivos de la unidad de posicionamiento sincronizados 2-1, 2-2, 2-3, como mínimo uno de los cuales se mueve en relación con un sistema de coordenadas de referencia, tal como el sistema de coordenadas centradas en la Tierra, fijas en la Tierra (ECEF) tal como se muestra en las flechas 29-1,29 2 y 29-3, y un receptor de posición itinerante 26 capaz de recibir señales de posicionamiento 24-1,24-2, 24-3 de los dispositivos de la unidad de posicionamiento. Las señales de posicionamiento de los dispositivos de la unidad de posicionamiento móviles se sincronizan cronológicamente con las señales de posicionamiento de referencia de uno o más transmisores de referencia por medio del proceso de TLL cinemático descrito anteriormente, y, en realizaciones preferidas, cada transmisor de referencia es en sí mismo un dispositivo de la unidad de posicionamiento cuyas señales pueden ser utilizadas por el receptor de posición itinerante. En general, el receptor de posición móvil, por supuesto, también se moverá. El receptor de posición itinerante también debe poder recibir datos de trayectoria de los dispositivos de la unidad de posicionamiento que se mueven con respecto al sistema de coordenadas de referencia, de manera que pueda determinar o predecir las ubicaciones de los dispositivos de la unidad de posicionamiento según se requiera, para calcular el código y/o las soluciones de posición basadas en portadora a partir del código pseudoaleatorio y/o de las componentes de la portadora de las señales de posicionamiento. Esto es similar a los sistemas de GPS convencionales, donde los receptores de posición itinerantes utilizan efemérides de satélite en sus cálculos de solución de posición. Los datos de trayectoria pueden incluir, por ejemplo, información sobre una o más de ubicación, velocidad y aceleración, o predicciones de las mismas. En ciertas realizaciones, los dispositivos de la unidad de posicionamiento incorporan sus datos de trayectoria en los componentes de datos de sus señales de posicionamiento, mientras que en otras realizaciones difunden sus datos de trayectoria a través de enlaces de datos separados. En realizaciones preferidas, el receptor de posición itinerante 26 utiliza una rutina predictiva, basada en un filtro de Kalman o en mínimos cuadrados, por ejemplo, para estimar las ubicaciones, velocidades y/o aceleraciones de los dispositivos de la unidad de posicionamiento y/o del transmisor de referencia en un instante dado.

Aunque la invención se ha descrito con referencia a ejemplos específicos, los expertos en la técnica apreciarán que la invención puede ser realizada de muchas otras maneras que caen dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método llevado a cabo en un dispositivo de la unidad de posicionamiento (2), de sincronizar cronológicamente una señal de posicionamiento única (24) generada por un dispositivo de la unidad de posicionamiento (2) con una señal de posicionamiento de referencia (4) generada por un transmisor de referencia (6), comprendiendo dicho método las etapas de dicho dispositivo de la unidad de posicionamiento (2) de:

a) recibir e interpretar dicha señal de posicionamiento de referencia (4);

b) generar y transmitir una señal de posicionamiento única (24), en donde dicha señal de posicionamiento única (24) está alineada con un reloj de transmisor dirigido (14);

c) recibir e interpretar dicha señal de posicionamiento única (24);

d) medir una diferencia de frecuencia entre la señal de posicionamiento de referencia recibida (4) y la señal de posicionamiento única recibida (24);

g) medir una diferencia de tiempo entre la señal de posicionamiento de referencia recibida (4) y la señal de posicionamiento única recibida (24);

h) estimar un retardo de transmisión de la señal de referencia entre dicho transmisor de referencia (6) y él mismo; y i) ajustar la generación de dicha señal de posicionamiento única (24) de acuerdo con la diferencia de tiempo medida y con el retardo estimado de transmisión de la señal de referencia,

caracterizado por que dicho dispositivo de la unidad de posicionamiento (2) y dicho transmisor de referencia (6) se mueven uno con respecto al otro, y dicho método comprende además las etapas de:

e) estimar el Doppler asociado con el movimiento relativo; y

f) ajustar la frecuencia de dicho reloj de transmisor dirigido (14) en una cantidad obtenida a partir de la diferencia de frecuencia medida y del Doppler estimado;

en donde dicho dispositivo de la unidad de posicionamiento (2) estima dicho Doppler y dicho retardo de transmisión de la señal de referencia a partir de los datos de trayectoria para dicho transmisor de referencia (6), o los datos de trayectoria para sí mismo, o ambos, de tal manera que dicha señal de posicionamiento única (24) está sincronizada cronológicamente a dicha señal de posicionamiento de referencia (4).

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que las etapas d) a f) se realizan repetidamente.

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado por que las etapas g) a i) se realizan repetidamente.

4. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dicho transmisor de referencia (6) mide los datos de trayectoria por sí mismo utilizando un dispositivo de seguimiento (62) que comprende uno o más de: un sistema de navegación inercial; un receptor, para recibir señales de posicionamiento de satélites de un sistema de navegación global por satélite; o un receptor, para recibir señales de posicionamiento desde una red local de dispositivos de la unidad de posicionamiento sincronizados, y difunde esos datos de trayectoria.

5. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dicho dispositivo de la unidad de posicionamiento (2) mide los datos de trayectoria por sí mismo utilizando un dispositivo de seguimiento (62) que comprende uno o más de: un sistema de navegación inercial; un receptor, para recibir señales de posicionamiento de satélites de un sistema de navegación global por satélite; o un receptor, para recibir señales de posicionamiento de una red local de dispositivos de la unidad de posicionamiento sincronizados.

6. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dichos datos de trayectoria comprenden una o más de información de ubicación, información de velocidad e información de aceleración.

7. Un método de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por que dichos datos de trayectoria comprenden predicciones de una o más de ubicación, velocidad y aceleración.

8. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dicho dispositivo de la unidad de posicionamiento (2) utiliza una rutina predictiva para estimar dicho Doppler, o para estimar dicho retardo de transmisión de la señal de referencia.

9. Un dispositivo de la unidad de posicionamiento (2) para sincronizar cronológicamente una señal de posicionamiento única (24) generada por dicho dispositivo de la unidad de posicionamiento (2) con una señal de posicionamiento de referencia (4) generada por un transmisor de referencia (6), comprendiendo dicho dispositivo de la unidad de posicionamiento (2):

a) un medio (10) para recibir e interpretar dicha señal de posicionamiento de referencia (4);

b) un medio (12) para generar y transmitir dicha señal de posicionamiento única (24), en donde dicha señal de posicionamiento única (24) está alineada con un reloj de transmisor dirigido (14);

c) un medio (10) para recibir e interpretar dicha señal de posicionamiento única (24);

d) un medio (10) para medir una diferencia de frecuencia entre la señal de posicionamiento de referencia recibida (4) y la señal de posicionamiento única recibida (24);

g) un medio para medir una diferencia de tiempo entre la señal de posicionamiento de referencia recibida (4) y la señal de posicionamiento única recibida (24);

h) un medio para estimar un retardo de transmisión de la señal de referencia entre dicho transmisor de referencia (6) y él mismo; y

i) un medio para ajustar la generación de dicha señal de posicionamiento única (24) de acuerdo con la diferencia de tiempo medida y con el retardo estimado de transmisión de la señal de referencia,

caracterizado por que dicho dispositivo de la unidad de posicionamiento (2) y dicho transmisor de referencia (6) se mueven uno con respecto al otro, y dicho dispositivo de la unidad de posicionamiento comprende, además:

e) un medio para estimar el Doppler asociado con el movimiento relativo; y

f) un medio para ajustar la frecuencia de dicho reloj de transmisor dirigido (14) en una cantidad obtenida a partir de la diferencia de frecuencia medida y del Doppler estimado;

10. Dispositivo de la unidad de posicionamiento (2) de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado por que dicho dispositivo de la unidad de posicionamiento (2) está adaptado para realizar las etapas d) a f) repetidamente.

11. Un dispositivo de la unidad de posicionamiento (2) de acuerdo con la reivindicación 9 o la reivindicación 10, caracterizado por que dicho dispositivo de la unidad de posicionamiento (2) está adaptado para realizar las etapas g) a i) repetidamente.

12. Un dispositivo de la unidad de posicionamiento (2) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado por que dicho dispositivo de la unidad de posicionamiento (2) está adaptado para medir datos de trayectoria por sí mismo utilizando un dispositivo de seguimiento (62) que comprende uno o más de: un sistema de navegación inercial (62); un receptor, para recibir señales de posicionamiento de satélites de un sistema de navegación global por satélite; o un receptor, para recibir señales de posicionamiento de una red local de dispositivos de la unidad de posicionamiento sincronizados.

13. Dispositivo de la unidad de posicionamiento (2) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado por que dichos datos de trayectoria comprenden una o más de información de ubicación, información de velocidad e información de aceleración.

14. Dispositivo de la unidad de posicionamiento (2) de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado por que dichos datos de trayectoria comprenden predicciones de una o más de ubicación, velocidad y aceleración.

15. Dispositivo de la unidad de posicionamiento (2) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 14, caracterizado por que dicho medio para estimar dicho Doppler, o dicho medio para estimar dicho retardo de transmisión de la señal de referencia, está adaptado para utilizar una rutina predictiva.

16. La utilización de un dispositivo de la unidad de posicionamiento (2) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 15 en una red de ubicación (2-1,2-2, 2-3) para determinar la posición de un receptor de posición itinerante (26).