[发明专利]全球定位卫星定位系统和全球定位卫星定位方法

说明书

本发明涉及GPS定位系统和GPS定位方法，用于接收来自于卫星的GPS信号，从而正确地检测接收位置。

地球的周国有许多人造卫星，从每个卫星上连续发射完全相同的载波频率1575.42GHZ的电波。该电波通过虚拟噪声代码相位调制后以分配给每个卫星不同的代码模式被分别接收。作为这种虚拟噪声代码公知的有可一般性公开使用的按所谓C/A代码规则变化的代码模式。另外，在用于定位时，使用者必需通过使C/A代码的极性颠倒把由卫星轨道信息和卫星上的修正值、电离层的修正系数等信息构成的导航数据搭载在上述电波上发射。

上述C/A代码如图13所示，是把1023比特=1msec作为1PN帧，1个数据比特是由20PN帧组成的规则的信号。即，上述导航数据是50BPS,1000PN帧/秒的信号。

图14是表示例如记载在美国专利第5663734号说明书中的现有技术中的GPS定位系统的方框图，在图中101是地面站，其装备有GPS接收天线102和发射天线103,104是远距离装置。

这个远距离装置104包括：把来自GPS接收天线105的RF变成IF的变频器106，把来自该变频器106的模拟信号变换成数字信号的A/D变换器107，存储来自该A/D变换器107的输出的存储器(数字迅变存储器)108，处理来自该存储器108的信号的通用可编程的数字信号处理电路(以下简称DSP电路)109。

除此之外，还具有与装备有与DSP电路109相连的程序EPROM110，混频器111，电源调节器112、地址写入电路113、微处理器114、RAM(存储器)115、EEPROM116和发射接收天线117的微处理器114相连的调制解调器118。

下面说明上述系统的操作。

地面站101通过数据通讯线路119发送信息，向远距离装置104发出指令并使其进行定位，地面站101在发射该信息过程中发射有关目标卫星的多普勒数据。该多普勒数据具有卫星数据信息的形式，并保持频率信息的格式。这些信息对目标卫星进行特别限定。这些信息通过作为远程装置104的组成部分的调制解调器118接收，存储在与微处理器114相连的存储器108中。

微处理器114传送DSP电路109，地址写入电路113和调制解调器118之间的数据信息，控制远距离装置104内的电源的管理功能。

远距离装置104对(例如来自地面站101的)GPS进行处理和接受多普勒信息指示时，微处理器114使把RF变成IF的变频器106,A/D变换器107和存储器108处在工作状态。这是通过电源调节器电路112和从由其控制的电源线120a经120d供给功率完成的。借此在把来自经天线105接收的GPS卫星的信号下降变频为IF频率后进行数字化，接着把持续100ms-1秒以上的数据组存储在存储器108中。

利用DSP电路109进行分割区间计算，DSP电路109使用快速傅立叶变换(FFT)算法。借此可以通过迅速地完成在内部生成的标准信号与接收信号之间许多次相关检测，来非常快的进行分割区间的计算。快速傅立叶变换算法同时并行地探测各GPS信号的出现时间，从而加快了计算进程

一旦DSP电路109完成了对各个目标卫星分割区间的计算，就把这个信息经相互连接的总线122传送给微处理器114。

接着，微处理器114利用调制解调器118把用于计算确定最终位置的分割区间数据，经过数据链路119传送给地面站101。

除了分割数据之外，也可以把表示从存储器108最初收集数据到通过通讯线路119发射数据时所经过的时间的定时特性同时发送给地面站。这个定时特性可以提高进行运算的地面站101的能力。这就是借此可以在数据收集的时刻计算GPS卫星位置的理由。

虽然调制解调器118通过数据通讯线路119进行信息发送和接收，但为此目的也利用另一发送接收电线117。调制解调器118包括接收器和发射器，而且两者可以在发送接收天线117上交替结合使用。同样地面站101也可以为了发送/接收数据环信息而使用另外的天线103，从而可以在地面站101上经过GPS接收天线10连续接收GPS信号。

在DSP电路109中进行位置计算的必要时间达到数秒以下是期望的，但这由存储在存储器108中的数据量和DSP电路109或几个DSP电路的速度来决定。

如上所述，存储器108捕捉相应比较长的时间内的记录，通过利用快速卷积法有效地处理这样大的块数据可以使处理接收电平低的信号(例如因固定建筑物、树木等严重遮挡而使接收的电平下降时的信号)的能力提高。