[发明专利]用于卫星定位系统(SPS)信号测量值处理的方法和装置

说明书

本申请是2007年3月20日提交的申请号为200710089630.0，申请名称为《用于卫星定位系统(SPS)信号测量值处理的方法和装置》的分案申请的分案申请，该分案申请是2000年1月24日提交的申请号为00805127.5，申请名称为《用于卫星定位系统(SPS)信号测量值处理的方法和装置》的申请的分案申请。

参照相关发明

该申请是1998年7月2号提交的、序号为09/109,112待批申请的部分连续。

技术领域

本发明一般涉及卫星定位系统的领域，例如全球定位系统(GPS)接收机，以及更特别地涉及处理SPS信号。

背景技术

全球定位系统(GPS)接收机通常通过计算信号到达的时间确定它们的位置，这些信号是从多个GPS(或NAVSTAR)卫星中同时发送的。这些卫星发送作为它们部分信息的卫星定位数据和时钟定时数据，所有叫作“天文历”数据。搜索和捕获GPS信号、读多个卫星的天文历数据以及从这些数据中计算出接收机位置的过程是消耗时间的，通常需要几分钟。在很多情况下，这么长的处理时间是不能接受的，此外，在小型化的便携式应用中它还大大地限制了电池的寿命。

GPS接收系统有两个主要功能。第一个是计算各种各样卫星的伪距，第二个是用这些伪距和卫星的定时和天文历数据计算接收机的位置。伪距只是本地时钟测量的卫星信号到达的时间。伪距的定义有时也叫作代码相位。一旦捕获或追踪到GPS信号就从中提取出卫星天文历和定时数据。如上所述，收集该信息通常需要相当长的时间(30秒到几分钟)，而且为了得到低差错率必须由较好的接收信号电平完成。

大部分GPS接收机利用相关法计算伪距。通常用硬件相关器实时执行这些相关法。GPS信号包括高重复率的信号叫作伪随机序列。民用的代码叫作C/A(粗略/捕获)代码，且具有1.023MHz的二进制反相率或“码片”率，以及对于每一毫秒的代码周期有1023片码片的重复期。该代码序列属于金代码(Gold code)族，每个GPS卫星发送一个信号连同一个唯一的金代码。

对于从给出的GPS卫星接收到的信号，在变成基带的下变频过程之后，相关接收机用适当金代码的已存复制品乘接收信号，该金代码包含在其本地存储器中，然后积分或低通滤波该结果，以得到有信号存在的指示。该过程叫作“相关”操作。通过按时调整与接收信号相关的已存复制品的相对定时，和观察相关输出，接收机能确定接收信号和本地时钟的延迟时间。对于该输出存在的初始确定叫作“捕获”。一旦发生捕获，该过程进入“追踪”阶段，其中为了保持高相关输出本地参考的定时要作很小的调整。追踪阶段的相关输出可以认为是移去伪随机代码的GPS信号，或者用一般的术语“去扩展”。该信号是窄带的，带宽相当于50bit每秒二进制移相键控(BPSK)数据信号，它叠加在GPS的波形上。

相关捕获过程很耗时，尤其在接收信号很弱时。为了改进捕获时间，大部分GPS接收机利用多个相关器(典型的接近36个)，它允许并行搜索相关峰值。

典型地将相关GPS接收装置设计成在开放空间接收GPS信号，因为卫星信号是直视形的，因此会被金属和其它材料挡住。改良的GPS接收机提供的信号灵敏度，允许室内跟踪GPS卫星信号，或者在存在很弱的多路径信号和全反射信号下跟踪。但是捕获这些弱信号的能力引起了其它问题。例如，同时追踪强弱信号可能使接收机锁定到一个不是真正信号的互相关信号。可能捕获一个较强的互相关峰值，而不是找出较弱的真正峰值。追踪一个较弱的卫星信号不能保证它是直接信号。该弱信号可能是反射信号或是直接信号和间接信号的组合。该组合信号被看做是多路径信号。反射信号的路径通常比直接信号的路径长。该路径长度的不同使反射信号到达时间的测量值被延迟了，或者使相应代码相位的测量值包含一个正向的偏移。一般偏移量的大小与反射和直接路径间的相关延迟成比例。直接信号分量的可能缺少使现有的多路径缓和技术(例如窄相关器或选通相关器)作废。

因此令人满意的是提供一种最佳地利用各种已有数据得到最佳位置结果的测量值处理算法。

发明内容