[發(fā)明專利]獲取導(dǎo)航比特流的方法和裝置、GPS接收機(jī)及其定位方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910158461.0
• 申請(qǐng)日: 2009-06-30
• 公開（公告）號(hào): CN101937074A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余曉光;黃海權(quán);鄒景華;李林;俞波;張衛(wèi)華;陸列
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 凹凸電子(武漢)有限公司
• 主分類號(hào): G01S5/14
• 分類號(hào): G01S5/14;G01S1/02
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 康建峰;苗迎華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及全球定位系統(tǒng)(GPS)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種用于從GPS衛(wèi)星信號(hào)中獲取導(dǎo)航比特流的方法和裝置、GPS接收機(jī)及其定位方法。

背景技術(shù)

隨著汽車及電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)生活需求的提高，全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)得到了廣泛的應(yīng)用，越來越多的人開始使用GPS接收機(jī)和導(dǎo)航系統(tǒng)。GPS接收機(jī)在車載導(dǎo)航和移動(dòng)消費(fèi)電子等領(lǐng)域得到迅速發(fā)展。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大和使用群體的迅速增加，使用者對(duì)GPS接收機(jī)的功能和性能提出了越來越多的要求。

如圖1所示，傳統(tǒng)的GPS接收機(jī)100主要包括天線110、前置放大器120、射頻/中頻(RF/IF)變換器130、模數(shù)(A/D)變換器140、數(shù)字基帶處理器150、導(dǎo)航處理器160以及控制顯示單元170。GPS衛(wèi)星發(fā)射的射頻(RF)信號(hào)通過天線110接收下來，并通過一個(gè)無源的帶通濾波器進(jìn)行濾波，以減小帶外射頻干擾。接著前置放大器120對(duì)濾波后的RF信號(hào)進(jìn)行預(yù)放大，射頻/中頻(RF/IF)變換器130將射頻下變頻為中頻(IF)。再用A/D變換器140對(duì)IF信號(hào)進(jìn)行采樣和數(shù)字化，得到數(shù)字中頻信號(hào)(也稱為數(shù)字基帶信號(hào))并將數(shù)字中頻信號(hào)送入數(shù)字基帶處理器150進(jìn)行處理。數(shù)字基帶處理器150主要完成以下功能：捕獲衛(wèi)星，跟蹤衛(wèi)星，對(duì)導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)信號(hào)實(shí)行解調(diào)，以解調(diào)出導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)；進(jìn)行偽距測(cè)量，載波相位測(cè)量及多普勒頻移測(cè)量。導(dǎo)航處理器160根據(jù)提取的偽距和頻率測(cè)量信息進(jìn)行定位結(jié)算，給出用戶的位置、速度和時(shí)間(PVT)信息。最后，通過控制顯示單元170在屏幕上顯示出用戶的PVT信息。GPS接收機(jī)定位的基本條件是跟蹤至少4顆GPS衛(wèi)星的信號(hào)，收集到4顆衛(wèi)星的星歷信息。

首次定位時(shí)間(Time?to?First?Fix，TTFF)是指GPS接收機(jī)從開機(jī)到首次定位所需要的時(shí)間，是衡量GPS接收機(jī)性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。使用者通常希望在GPS接收機(jī)開機(jī)后很短的時(shí)間內(nèi)便可以定位。

根據(jù)不同的已知先驗(yàn)信息，GPS接收機(jī)的啟動(dòng)模式可分為冷啟動(dòng)(coldstart)、溫啟動(dòng)(warm?start)和熱啟動(dòng)(hot?start)三種，其中冷啟動(dòng)是指GPS接收機(jī)在無任何已知信息(包括衛(wèi)星星歷、歷書、歷史接收機(jī)位置和時(shí)鐘信息)的條件下啟動(dòng)，溫啟動(dòng)是指在具有有效衛(wèi)星歷書、粗略接收機(jī)位置和時(shí)鐘信息的條件下開機(jī)啟動(dòng)，而熱啟動(dòng)則是指在有衛(wèi)星星歷、粗略接收機(jī)位置和精確GPS時(shí)鐘信息的條件下開機(jī)啟動(dòng)。

圖2示意性地示出了現(xiàn)有GPS接收機(jī)在上述三種啟動(dòng)模式下的定位流程。如圖2所示，GPS接收機(jī)在冷啟動(dòng)模式下從開機(jī)到定位一般需要經(jīng)歷如下幾個(gè)過程：衛(wèi)星信號(hào)的捕獲(acquisition)、衛(wèi)星信號(hào)的跟蹤(track)、導(dǎo)航電文比特同步(navigation?data?bit?synchronization)、導(dǎo)航電文子幀同步(navigation?data?subframe?synchronization)(其也可稱為導(dǎo)航電文幀同步)、衛(wèi)星星歷收集(satellite?ephemeris?gathering)和定位輸出(fixing?andoutputting)。目前，市場(chǎng)上普通GPS接收機(jī)的冷啟動(dòng)TTFF均在40s左右。

而在溫啟動(dòng)和熱啟動(dòng)模式下，由于存在一定的先驗(yàn)信息，GPS接收機(jī)的首次定位流程略有不同。如圖2所示，除了不需要捕獲全部衛(wèi)星的信號(hào)，GPS接收機(jī)在溫啟動(dòng)模式下從開機(jī)到定位同樣也要經(jīng)歷衛(wèi)星信號(hào)的跟蹤、導(dǎo)航電文比特同步、導(dǎo)航電文子幀同步、衛(wèi)星星歷收集和定位輸出等過程。GPS接收機(jī)在熱啟動(dòng)模式下從啟動(dòng)到定位時(shí)，由于存在精確的GPS時(shí)鐘信息，可以省掉比特同步過程，并且由于存在衛(wèi)星星歷信息，可以省掉幀同步及星歷收集過程。

在傳統(tǒng)GPS接收機(jī)在冷啟動(dòng)和/或溫啟動(dòng)模式下進(jìn)行定位的過程中，由于衛(wèi)星信號(hào)的捕獲、跟蹤、同步和解調(diào)均需串行完成，使得GPS接收機(jī)在開機(jī)后無法迅速地定位以獲得當(dāng)前位置信息。因此，如何提高GPS定位的TTFF性能仍然是目前亟待解決的問題之一。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上情況，本發(fā)明提出了一種用于從GPS衛(wèi)星信號(hào)中獲取導(dǎo)航比特流的方法和裝置、GPS接收機(jī)及其定位方法。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法和裝置能夠改善在冷啟動(dòng)和/或溫啟動(dòng)模式下進(jìn)行GPS定位時(shí)的TTFF性能。