[發明專利]用于在接收定位信號時增加相干積分長度的方法和設備

有效

• 申請號: 200580046234.9
• 申請日: 2005-11-17
• 公開（公告）號: CN101099089A
• 公開（公告）日: 2008-01-02
• 發明（設計）人: 彼得·加爾;克里斯托弗·帕特里克
• 申請（專利權）人: 高通股份有限公司
• 主分類號: G01S1/00
• 分類號: G01S1/00
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 王允方;劉國偉

技術領域

本發明涉及通過使用無線定位信號來計算移動裝置的位置的設備和方法，例如GPS系統。?

背景技術

不僅對于海上船只或邊遠地區的探險者來說，而且對于在日常生活中使用手機的任何人來說，位置定位裝置都變得越來越普及。與個人位置定位裝置的普及相關的手機數目增加已促進用于獲取用以確定位置的信號的快速、高靈敏度方法的開發。?

位置定位技術通常利用從已知位置同時發射的無線定位信號。在GPS系統中，這些定位信號在已知時間以預定義頻率從多種衛星同時發射。在地面上，GPS接收器從其天空視角內的每一衛星獲取定位信號。定位信號到達的時間以及視角內衛星的準確位置和信號從每一衛星發射的準確時間用于對GPS接收器的位置進行三角測量。?

定位信號(且尤其是GPS信號)包括高速率重復信號或“代碼”，稱為偽隨機(PN)序列?？捎糜诿裼玫拇a稱為C/A代碼，且具有1.023MHz的二進制相位反轉速率或“修整(chipping)”速率，和對于1毫秒的代碼周期有1023個碼片的重復周期。GPS系統中的偽隨機序列屬于稱為“金色碼”的族群。每一GPS衛星以其唯一的金色碼用載波頻率同時廣播信號。?

在接收器處，觀察處于載波頻率的電磁能，且此觀察到的能量經處理以搜索來自可能在視場中的任何GPS衛星的信號的可能存在。在接收器進行觀察時，特定GPS代碼和相位延遲是未知的。接收器的目的是在觀察到的能量中識別關于載波頻率的GPS代碼，并確定每一識別的GPS代碼的相位延遲。然而，因為GPS代碼和相位延遲初始是未知的，所以通常采用如下方法：假設第一GPS代碼且接著依次測試許多相位假定，直到已經識別GPS信號或確定GPS信號不存在為止。接著對可能在視場中的每一其它GPS衛星重復此過程。?

由于許多因素的原因，從GPS衛星接收定位信號可能比較難。舉例來說，GPS信號是以相對較低的功率且從較遠距離發射的。當GPS信號從地球軌道行進到接收器時，其初始低功率已顯著減小，使得信號在接收器處極其微弱。?

另一問題涉及可能影響定位信號中的一者或一者以上的頻率誤差。舉例來說，由于?多普勒效應的原因，載波頻率可能隨著時間而略微移位。在接收器中，振蕩器和接收并處理信號的其它電子裝置可在頻率中引入誤差(例如，略微移位)，這可使接收變復雜。如果頻率移位是恒定的，那么可使用傅立葉變換(例如，FFT)方法；然而，當此頻率移位隨著時間變化時導致進一步的復雜性；即，當頻率移位并非隨著觀察時間(數據塊)恒定時。為了處理時變頻率誤差的問題，通常將用于相干處理的數據塊的長度(相干長度)限于一秒鐘的若干分之幾(例如，20毫秒)；否則，頻率誤差可能使系統靈敏度顯著降級。為了在可能存在頻率移位時增加系統靈敏度，可在許多時間周期(例如，五到二十個)中完成許多連續相干處理操作，且將結果以非相干方式加在一起以提供對一秒或一秒以上的周期中的信號的指示。如果存在可在較長時間周期中執行單個相干處理操作的可用系統，即，如果可顯著增加相干積分長度，那么這將是個顯著的優點。?

發明內容

本文描述一種用于增加用于接收和處理以預定頻率從多個發射器發射的一個或一個以上定位信號的相干積分長度的方法和設備，所述定位信號用于確定接收器的位置。每一定位信號包含唯一地識別發射所述信號的發射器的周期性重復序列。?

為了補償在接收器中進行觀察和處理之后定位信號中可能發生的頻率漂移，關于頻率漂移作出一個或一個以上假設，在一個實施例中，所述假設接著與觀察到的數據組合并被處理。這允許較長的相干積分長度，其可顯著減少處理時間和/或提供更精確的結果。具體來說，通過在信號處理中應用頻率漂移假設，可以減少不相干積分的長度為代價同時保持總積分長度不變來增加相干積分的長度，其凈作用是信號檢測靈敏度的增加。?

明確地說，揭示一種方法和設備，其利用長相干積分周期來接收以預定載波頻率從多個發射器中的一者發射的定位信號。所述定位信號包含唯一地識別發送所述定位信號的發射器的參考信號。所述方法包括：在接收器處，觀察處于大約所述載波頻率的電磁能量，并存儲指示所述觀察到的電磁能量的數據。在預定義時段中觀察所述數據，以界定可能經受未知頻率漂移的數據塊。假設發射器中的一者，借此假設所述多個唯一參考信號中的一者。假設頻率漂移，且響應于所述假設的頻率漂移，接收器在多個相移上搜索所述數據塊與所述假設的參考信號之間的匹配。如果找到匹配的信號，那么接收器就確定相位延遲和計時信息，否則接收器就重復循環先前的步驟，直到找到匹配的信號為止，或直到已滿足預定的退出標準為止。?