[發(fā)明專利]事件位置確定

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980152078.2
• 申請日: 2009-12-03
• 公開（公告）號: CN102265173A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發(fā)明（設計）人: 克里斯·馬歇爾
• 申請（專利權）人: U布洛克斯股份公司
• 主分類號: G01S5/00
• 分類號: G01S5/00
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識產(chǎn)權代理有限公司 11112
• 代理人: 陳源;張?zhí)焓?/td>

技術領域

本發(fā)明涉及與諸如GPS之類的衛(wèi)星定位系統(tǒng)結合地確定感興趣事件的位置的方法。

背景技術

全球定位系統(tǒng)是基于衛(wèi)星的導航系統(tǒng)，該系統(tǒng)由在6個不同的軌道平面內(nèi)的多達32個軌道衛(wèi)星(被稱為太空載具(space?vehicle)，“SV”)的網(wǎng)絡組成。該系統(tǒng)設計需要24個衛(wèi)星，但是更多的衛(wèi)星會提供改進的覆蓋范圍(coverage)。這些衛(wèi)星不斷地移動，使得兩個完整的軌道恰在24小時內(nèi)環(huán)繞地球。

由衛(wèi)星發(fā)射的GPS信號是一般被稱為直接序列展頻(DSSS)的形式，該直接序列展頻使用以常規(guī)的方式連續(xù)不斷地重復的偽隨機碼(pseudo-random?code)。衛(wèi)星廣播具有不同展頻碼的幾個信號，該展頻碼包括免費提供給公眾的粗略/擷取(Coarse/Acquisition)碼或C/A碼、以及通常預留作軍事上應用的被限制的精確碼(Precise?code)或P碼(P-code)。C/A碼是1023位長的偽隨機碼，其以1.023MHZ的碼率(chipping?code)廣播，每毫秒重復一次。每個衛(wèi)星發(fā)送允許被唯一識別的不同的C/A碼。

數(shù)據(jù)訊息由每個衛(wèi)星在C/A碼之上調(diào)制，且包含重要信息，諸如發(fā)射衛(wèi)星的詳細軌道參數(shù)(被稱為星歷(ephemeris))、關于衛(wèi)星的時鐘誤差的信息、衛(wèi)星的狀態(tài)(正常或不正常)、當前日期，及時間。信號的該部分對GPS接收器確定準確的位置是必不可少的。每個衛(wèi)星僅針對其本身發(fā)射星歷及詳細的時鐘修正參數(shù)，因此獨立的(unaided)GPS接收器必須處理其想要在定位計算中使用的每個衛(wèi)星的數(shù)據(jù)訊息的適當?shù)牟糠帧?/p>

數(shù)據(jù)訊息還包含所謂的天文年歷(almanac)，其包含關于所有其它衛(wèi)星的較不準確的信息且較少被更新。年歷數(shù)據(jù)允許GPS接收器在全天的任意時間估計每個GPS衛(wèi)星應該在的位置，使得該接收器可以選擇哪個衛(wèi)星來搜尋更有效率。每個衛(wèi)星發(fā)射顯示系統(tǒng)中的每個衛(wèi)星的軌道信息的天文年歷數(shù)據(jù)。

傳統(tǒng)的GPS接收器讀取發(fā)射的數(shù)據(jù)訊息且保存星歷、天文年歷及其它常用的數(shù)據(jù)。該信息還可被用來設定(或修正)GPS接收器內(nèi)的時鐘。

為了確定位置，GPS接收器將衛(wèi)星發(fā)射信號的時間與該信號被GPS接收器接收的時間相比較。該時間差告訴GPS接收器該特定衛(wèi)星距離多遠。通過結合來自多個衛(wèi)星的距離測量，可通過三邊測量法(trilateration)而獲得位置。利用最少三個衛(wèi)星，GPS接收器可確定緯度/經(jīng)度位置(2D定位)。利用四個或更多個衛(wèi)星，GPS接收器可確定包括緯度、經(jīng)度，及高度的3D位置。從衛(wèi)星接收到的信息還可被用來設定(或修正)GPS接收器內(nèi)的時鐘。

通過處理來自衛(wèi)星的信號的明顯的多普勒位移(Doppler?shift)，GPS接收器還可準確地提供行進的速度及方向(稱之為“地面速度”與“地面軌跡”)。

幾乎所有當前的GPS接收器都通過在來自衛(wèi)星的信號進入時“實時地”處理該信號而工作，報告該裝置在當前時間的位置。這種“傳統(tǒng)的”GPS接收器總是包含：

-適于接收GPS信號的天線，

-模擬射頻(RF)電路(通常被稱為GPS前端)，其被設計來對期望的信號進行放大、濾波、及向下混合到中頻(IF)，從而使得它們可以以正常的約幾MHz的采樣率(sample?rate)通過適當?shù)哪M至數(shù)字(A/D)轉換器，

-數(shù)字信號處理硬件，其對A/D轉換器產(chǎn)生的IF數(shù)據(jù)樣本執(zhí)行相關處理，通常與執(zhí)行對控制該信號處理硬件及計算期望的定位很必要的“更高級別”的處理的某一形式的微控制器相結合。

不甚出名的“捕獲且稍后處理(Capture?and?Process?Later)”的概念也已被研究。這涉及在稍后的時間(幾秒、幾分鐘、幾小時或甚至幾天)且通常在處理資源更多的某一其它的位置處理傳統(tǒng)的天線及模擬RF電路所收集的IF數(shù)據(jù)樣本之前，將它們存儲在某一形式的內(nèi)存中。

存儲且稍后處理的方法相對于傳統(tǒng)的GPS接收器的主要優(yōu)點在于，由于在捕獲時無需進行數(shù)字信號處理，因此捕獲裝置的成本及功耗被保持為最小值，且捕獲時間可以非常短(例如，100ms)。如果在可以通過某種其他方法獲得相關的衛(wèi)星數(shù)據(jù)(星歷等)的情況下完成后續(xù)的信號處理，該方法還無需在捕獲裝置中譯碼(非常慢)來自SV的數(shù)據(jù)訊息，該譯碼在很多情況下會導致不能接受長的時間來啟動(start?up)傳統(tǒng)裝置。

在電池供電的便攜裝置的情況下，GPS系統(tǒng)的一個問題是，其可能漏電從而導致短電池壽命。