[发明专利]定时校准方法

说明书

本发明一般涉及无线通信系统，更特别地，涉及使用无线通信系统的地理定位。

基于卫星的导航系统向全世界的用户提供了准确的、三维位置信息。但是，现有技术的、基于卫星的导航系统利用了用于决定位置信息的一个需要花费很多时间的搜寻过程。在导航系统中，特别是当这个用户正在移动中或者处于需要一个紧急援助的危急情形中时，需要花费很多时间的搜寻过程就不能够令人满意。

图1描述了一个众所周知的、基于卫星的导航系统，这称作全球定位系统(GPS)10。GPS 10包括多个卫星12-j，和至少一个GPS接收器14，其中j＝1，2，…，n。每一个卫星12-j以一个已知的速度vj围绕地球旋转，并且与其它卫星12-j之间距离一已知距离。每一个卫星12-j发送一个GPS信号11-j，这个GPS信号包括具有使用与这个特定的卫星12-j相关的一个唯一伪随机噪声(PN-j)代码和导航数据(ND-j)调制的一个已知频率f的一个载波信号，其中PN-j代码包括一个唯一的PN码片序列，并且导航数据ND-j包括一个卫星标识符，星历表信息和轨道数据，例如仰角α_j和方位角_j。图2描述了一个GPS信号11-j的一个典型的20毫秒帧，这个帧包括20个全PN-j代码序列和一系列导航数据ND-j。

GPS接收器14包括用于接收GPS信号11-j的一个天线15，多个用于检测GPS信号11-j的相关器16-k，和用于使用导航数据ND-j来决定一个位置的具有软件的一个处理器17，其中k＝1，2，…，m。GPS接收器16经过PN-j代码来检测GPS信号11-j。检测GPS信号11-j包括其中相关器16-k被用于在一个载波频率空间和一个代码相位空间中搜寻PN-j代码的一个相关过程。这样一个相关过程被实现为被调制到一个复制载波信号上的一个相移复制PN-j代码和接收GPS信号11-j的一个实时乘积，其后是一个积分和转存的过程。

在载波频率空间中，GPS接收器14将载波信号进行复制，以在当GPS信号11-j到达GPS接收器14时与它们的频率进行匹配。但是，因为多普勒效应，在GPS信号11-j到达GPS接收器14以前，GPS信号11-j发送所使用的频率f被改变了一个未知的数量Δf_j-即，当每一个GPS信号11-j到达GPS接收器14时，其频率应为f+Δf_j。为了处理多普勒效应，GPS接收器14在一个从f+Δf_min到f+Δf_max的频率范围f_spec内复制载波信号，直到所复制载波信号的频率与所接收的GPS信号11-j的频率相匹配，其中Δf_min和Δf_max是因为多普勒效应，GPS信号11-j从卫星12-j到达GPS接收器14时所经历的GPS信号频率改变的最小值和最大值，即，Δf_min＜＝Δf_j＜＝Δf_max。

在代码相位空间中，GPS接收器14复制与每一个卫星12-j相关的唯一PN-j代码。所复制PN-j代码的相位被偏移经过相位频谱R_j(spec)，直到被复制PN-j代码所调制的所复制的载波信号与GPS接收器14所接收的GPS信号11-j(如果完全)相关，其中每一个代码相位频谱R_j(spec)包括相关PN-j代码的每一个可能的相位偏移。当GPS信号11-j被相关器16-k所检测到时，GPS接收器14从所检测的GPS信号11-j中提取导航数据ND-j，并且使用这个导航数据ND-j来决定GPS接收器14的一个位置，这在该领域内所众所周知的。