專利名稱：用來(lái)加速全球定位系統(tǒng)信號(hào)的關(guān)聯(lián)性處理的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于導(dǎo)航系統(tǒng)，尤其指一種應(yīng)用于接收器的數(shù)字處理方法與相關(guān)裝置，用來(lái)改進(jìn)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的缺點(diǎn)，這些衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)包含美國(guó)全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(Global Positioning System，簡(jiǎn)稱GPS，亦即全球定位系統(tǒng))、俄羅斯全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(Russian Global Navigation Satellite System，GLONASS)、與歐洲伽利略系統(tǒng)(European Galileo System)。
背景技術(shù)：
公知GPS接收器包含天線及模擬前級(jí)(analogous front-end，AFE)，模擬前級(jí)之后連接一數(shù)字區(qū)域，包含專用的信號(hào)處理器以及數(shù)字中央處理器，數(shù)字中央處理器內(nèi)建有相關(guān)的程序、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、以及外部數(shù)據(jù)接口控制器。天線與模擬前級(jí)攔截、選擇(帶通濾波)、及放大GPS信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換至中頻，其范圍在直流至數(shù)十個(gè)兆赫(MHz)之間。為了進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換，模擬前級(jí)利用穩(wěn)定參考振蕩器的參考頻率，輸出在中頻的信號(hào)和伴隨噪聲的數(shù)字化取樣。取樣頻率根據(jù)奈奎斯準(zhǔn)則來(lái)選擇，且對(duì)于粗測(cè)距/辨認(rèn)碼(clear/acquisition，C/A)GPS信號(hào)成分而言，至少約2MHz以上。
GPs接收器的數(shù)字區(qū)包含數(shù)個(gè)關(guān)聯(lián)器頻道，用來(lái)平行的實(shí)施多個(gè)GPS衛(wèi)星信號(hào)的關(guān)聯(lián)性處理。GPS信號(hào)采用具有虛擬隨機(jī)噪聲碼(pseudo-randomnoise code)的相位偏移鍵控調(diào)制(phase shift keying modulation)，可參考”了解GPS的原理與應(yīng)用”(″Understanding GPSPrinciples andApplications.Edited by Elliott D.Kaplan.Artech House，Boston，London，1996)此書(shū)的第83頁(yè)至第97頁(yè)。所接收到的信號(hào)以一些信號(hào)變數(shù)特征化，例如信號(hào)的相位碼及其載波頻率，其中信號(hào)的相位碼的不確定性起因于信號(hào)到達(dá)接收器的時(shí)間為未知或非理想知曉；而信號(hào)的載波頻率的不確定性由未知或非理想的知曉的都卜勒頻率位移及參考振蕩器的頻率漂移所引起。GPS接收器的信號(hào)搜尋(即上述不確定性的解析度)相當(dāng)耗費(fèi)時(shí)間；在GPS的許多應(yīng)用上，皆需要可在信號(hào)接收相當(dāng)困難的環(huán)境下快速的探測(cè)信號(hào)的接收器，例如，GPS信號(hào)相當(dāng)微弱的室內(nèi)環(huán)境，或?yàn)槎际兄懈邩谴髲B密集的環(huán)境。對(duì)于使用者要在盡可能短的時(shí)間內(nèi)鎖定第一位置的需求來(lái)說(shuō)，或是以較短的第一定位時(shí)間(time-to-first-fix，TTFF)來(lái)減少耗電的角度來(lái)說(shuō)，在最短的時(shí)間內(nèi)探測(cè)到微弱信號(hào)是很重要的。
在加速GPS接收器做GPS信號(hào)處理的方法中，首先可增加平行關(guān)聯(lián)器頻道的個(gè)數(shù)，在大部分的實(shí)際情況中相當(dāng)有效。關(guān)于此點(diǎn)的說(shuō)明，可參照美國(guó)專利第5,901,171號(hào)(Kohli et al.)，或PCT專利申請(qǐng)第2000/65751號(hào)(Abraham et al.)，或是其他市面上的GPS接收器。一般GPS接收器所使用的平行關(guān)聯(lián)器頻道的數(shù)目通常可為12個(gè)、24個(gè)或更多。增加平行關(guān)聯(lián)器頻道的個(gè)數(shù)以加速GPS接收器的信號(hào)處理將會(huì)面臨更多的限制，其來(lái)自與日俱增的硬件復(fù)雜度，以及增加的關(guān)聯(lián)器頻道所需的耗能。
另一種用來(lái)加速GPS接收器的信號(hào)處理的有效方法為以比即時(shí)處理還要更為快速的方式來(lái)處理信號(hào)，可見(jiàn)于美國(guó)專利第5,420,593號(hào)與第5,329,549號(hào)，其將信號(hào)與噪聲混合產(chǎn)生的混合信號(hào)中的數(shù)字取樣以即時(shí)速率寫(xiě)入數(shù)字存儲(chǔ)器，復(fù)制數(shù)字取樣，及以極高速率在關(guān)聯(lián)器頻道中處理復(fù)制出的數(shù)字取樣。因此，在單位時(shí)間內(nèi)測(cè)試大量的復(fù)制信號(hào)取樣，使得加速信號(hào)搜尋的程序。用來(lái)執(zhí)行該方法的不同接收器可見(jiàn)于例如美國(guó)專利第5,901,171號(hào)、第6,091,785號(hào)、第6,044,105號(hào)、以及第6,300,899號(hào)等，皆可找到此種接收器的實(shí)施例。實(shí)施該方法雖然可得到較高的處理效率，但仍然會(huì)被實(shí)際執(zhí)行時(shí)的數(shù)字處理速率所限制住，受限于目前微電子技術(shù)的水平或是數(shù)字處理硬件所消耗的功率過(guò)大，無(wú)法負(fù)荷該方法的信號(hào)處理速率。
第三種加速GPS接收器的信號(hào)處理的有效方法執(zhí)行預(yù)備關(guān)聯(lián)性處理結(jié)果的(虛擬)平行頻譜分析，通過(guò)快速傅立葉轉(zhuǎn)換(Fast FourierTransformation，F(xiàn)FT)或離散傅立葉轉(zhuǎn)換(Discrete Fourier Transform，DFT)來(lái)執(zhí)行。
使用FFT來(lái)辨認(rèn)GPS信號(hào)的方法可見(jiàn)于美國(guó)專利第4,701,934號(hào)、2007年1月31日 申請(qǐng)日期2006年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月25日
發(fā)明者安德雷·波契可夫斯基, 米凱爾·哥魯貝夫, 瑟蓋·波斯皮洛夫, 米凱爾·瓦西爾耶夫, 瓦萊麗·契斯提阿可夫, 米凱爾·科羅斯多夫, 瑟蓋·諾茲德拉契夫, 尼克萊·米凱洛夫, 比杰·賈拉里 申請(qǐng)人:快軌科技公司