[發(fā)明專利]用于衛(wèi)星定位系統(tǒng)的校準(zhǔn)和校正系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910141395.6
• 申請(qǐng)日: 2003-12-10
• 公開（公告）號(hào): CN101604010A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 諾曼·F·克拉斯納
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 高通股份有限公司
• 主分類號(hào): G01S1/02
• 分類號(hào): G01S1/02;G01S5/14
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 戴開良;王 英

本專利申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2003年12月10日，最早優(yōu)先權(quán)為2002年12 月13日的第200380105804.8號(hào)專利申請(qǐng)(PCT/US2003/039495)的分案申 請(qǐng)。

相關(guān)申請(qǐng)

本申請(qǐng)要求2002年12月13日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)No.60/433,138 的優(yōu)先權(quán)。

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種通過使用無線信號(hào)來計(jì)算移動(dòng)設(shè)備的位置的裝置和方 法，如GPS系統(tǒng)。

技術(shù)背景

基于GPS的現(xiàn)有定位技術(shù)使用多個(gè)衛(wèi)星的網(wǎng)絡(luò)，這些衛(wèi)星在已知時(shí)間 在預(yù)定的GPS頻率上發(fā)射信號(hào)。地面上的GPS接收機(jī)測(cè)量來自可被“看到” 的天空中的每個(gè)衛(wèi)星的信號(hào)的到達(dá)時(shí)間。信號(hào)的到達(dá)時(shí)間以及衛(wèi)星的確切 位置和從各衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)的確切時(shí)間被用于對(duì)該GPS接收機(jī)的位置進(jìn)行三 角測(cè)量。標(biāo)準(zhǔn)的GPS接收機(jī)包括本地振蕩器，其用于接收來自衛(wèi)星的GPS 信號(hào)。

對(duì)來自GPS衛(wèi)星的信號(hào)的獲取對(duì)GPS接收機(jī)的本地振蕩器中的頻率變 化非常敏感。很多因素會(huì)造成使GPS信號(hào)的獲取變得困難。以相對(duì)低的功 率發(fā)射GPS信號(hào)，并且GPS衛(wèi)星處于地球軌道中。在GPS信號(hào)到達(dá)地面 之前，其起始的低功率已經(jīng)被大大降低了，這使得信號(hào)非常弱。結(jié)果是， 如果GPS接收機(jī)的本振頻率即使稍微偏離GPS頻率，那么有效地接收GPS 信號(hào)也將變得困難且耗時(shí)。

在很多包括GPS接收系統(tǒng)的通信系統(tǒng)中，存在有一個(gè)主本地振蕩器， 被稱為“參考本地振蕩器”。該參考本地振蕩器的輸出信號(hào)被依次饋送到一 個(gè)或多個(gè)頻率合成電路中，所述頻率合成電路依次產(chǎn)生處于其他頻率上的 另外的信號(hào)，該另外的信號(hào)被提供給該系統(tǒng)中的各電路。作為一個(gè)示例， 對(duì)GPS接收系統(tǒng)而言，使用其額定輸出頻率為16.368MHz的參考本地振 蕩器是常見的。該振蕩器的輸出通常被饋送給頻率合成電路，該頻率合成 電路使用該參考頻率來產(chǎn)生處于1575.42MHz附近的本振頻率，隨后在用 于將輸入GPS信號(hào)轉(zhuǎn)換為接近基帶的下變頻電路中使用該本振頻率。同樣， 該參考振蕩器的輸出可用于合成一個(gè)采樣時(shí)鐘，其頻率通常為1.023MHz 的倍數(shù)，其中，該采樣時(shí)鐘用作對(duì)接近基帶的轉(zhuǎn)換后的GPS信號(hào)進(jìn)行采樣 的數(shù)字化電路的一部分。同樣，在蜂窩電話接收機(jī)中，參考振蕩器的振蕩 頻率經(jīng)常在10MHz至20MHz范圍內(nèi)(取決于設(shè)計(jì))，該振蕩頻率用于產(chǎn) 生另外的頻率，以對(duì)信號(hào)進(jìn)行下變頻和采樣。

在一些情況下，對(duì)GPS系統(tǒng)而言，采用如美國專利No.5,841,396、 6,421,002等中披露的頻率校準(zhǔn)方法是有利的。在一種方法中，測(cè)量蜂窩電 話的本地振蕩器(VCTCXO)的平均頻率，然后，使用該平均頻率來校準(zhǔn) GPS接收機(jī)的振蕩器的頻率誤差。該VCTCXO通常被頻率鎖定到非常穩(wěn)定 的所接收的蜂窩信號(hào)。另一種方法是將該GPS振蕩器頻率鎖定到蜂窩電話 的本地振蕩器。如果該蜂窩電話振蕩器的短期穩(wěn)定性差，那么后一種方法 的性能會(huì)受到影響。此種蜂窩電話振蕩器的穩(wěn)定性取決于許多因素，如蜂 窩電話設(shè)計(jì)和平臺(tái)移動(dòng)。

所述校準(zhǔn)方法有時(shí)會(huì)存在性能問題，包括：

(A)由于與蜂窩電話發(fā)射機(jī)開/關(guān)相關(guān)的加熱/致冷而引起的頻率“競(jìng)爭(zhēng) (racing)”問題；

(B)還是由于與蜂窩電話發(fā)射機(jī)開/關(guān)相關(guān)的電壓波動(dòng)而引起的頻率 變化；以及

(C)由于環(huán)境影響引起的其他加熱/致冷情況。

雖然在靜止或以相對(duì)低的速度(如步行速度)移動(dòng)的平臺(tái)中，上述校 準(zhǔn)測(cè)量方法可以充分地工作，但是，在車用中所觀察到的蜂窩振蕩器的快 速頻率波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致校準(zhǔn)性能的惡化。也就是說，由于蜂窩振蕩器被頻率鎖 定到網(wǎng)絡(luò)，所以所接收的蜂窩信號(hào)的頻率中的快速波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致很大的校準(zhǔn) 誤差。例如，當(dāng)車輛接近服務(wù)小區(qū)基站然后經(jīng)過該基站時(shí)，這樣的快速波 動(dòng)就會(huì)發(fā)生。在這個(gè)短時(shí)間內(nèi)，所觀察的來自該小區(qū)基站的直接導(dǎo)頻信號(hào) 的頻率會(huì)在大約一秒或幾秒內(nèi)從大的正多普勒頻率(如+100Hz)快速地變 化到大的負(fù)多普勒頻率(如-100Hz)。所接收的蜂窩載波頻率中的快速變化， 結(jié)合蜂窩電話發(fā)射機(jī)的開或關(guān)，會(huì)導(dǎo)致頻率鎖定校準(zhǔn)方法的效率惡化。

發(fā)明內(nèi)容