[發明專利]使用有向天線的高敏感度GPS設備

在審

• 申請號: 201480060131.7
• 申請日: 2014-10-27
• 公開（公告）號: CN105723241A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發明（設計）人: J·劉;G·R·德讓;N·B·皮里安塔;Y·金;E·哈特;S·M·S·尼爾瓊
• 申請（專利權）人: 微軟技術許可有限責任公司
• 主分類號: G01S19/28
• 分類號: G01S19/28;G01S19/36;G01S19/42
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳小剛

背景

配備全球定位系統(GPS)接收機的電子設備可依賴于由多個GPS衛星傳送的信號來確定該電子設備的位置。GPS衛星信號中的每一者可以用標識衛星信號的源衛星的因衛星而異的編碼來傳送。GPS接收機可通過以下方式來計算電子設備的位置：標識進行廣播的GPS衛星、解碼衛星信號、并且對從經解碼的信號中提取的數據執行一系列計算。

在一些情況下，電子設備的GPS接收機在獲取GPS衛星信號時可能遇到困難。例如，與環境中存在的背景射頻噪聲相比，由GPS衛星傳送的GPS信號可能相對很弱。此外，GPS信號可能被地形特征(如建筑物和自然形成物)阻隔或反射。例如，建筑物結構(如天花板和屋頂)可衰減GPS信號，從而導致GPS信號在室內環境中的損失。GPS接收機放大弱GPS信號的能力可能受限，因為任何放大也可能將環境中存在的背景射頻噪聲放大。因此，電子設備可能被迫退后到輔助地理定位技術，如蜂窩通信信號三角測量、慣性位置逼近、使用Wi-Fi簽名、或使用調頻(FM)無線電信號來確定電子設備的位置。

概述

本文描述了以下技術：使用電子設備的高增益有向天線以在數個時間區間期間在多個方向上獲取來自GPS衛星的GPS信號，并將這些GPS信號相組合以確定電子設備的位置。高增益有向天線可包括能夠連貫地獲得來自多個方向的GPS信號的多個天線元件。所獲得的GPS信號可以是不包括由常規GPS導航單元使用以計算位置的可解碼定位數據(如時間戳或星歷數據)的部分信號。相反，本技術可以使用(在多個時間區間期間從足夠數量的衛星獲取的)部分GPS信號的碼相位來計算位置。

在至少一個實施例中，電子設備使用天線來在多個方向上執行順序掃描以尋找GPS信號。電子設備進一步分析從該多個方向獲得的GPS信號以確定所獲取的GPS衛星的數量。GPS信號提供所獲取的GPS衛星的碼相位。在所獲取的GPS衛星的數量滿足閾值時，電子設備基于所獲取的GPS衛星的碼相位來計算該電子設備的位置。

因此，本技術使配備GPS定位器的電子設備能夠使用受GPS信號衰減影響的室內環境或其他環境中存在的弱GPS信號。使用弱GPS信號的能力可以使電子設備能夠運行(否則不能有效地運作的)位置管理應用。例如，這樣的應用可包括導航應用、清單應用、個人跟蹤應用，等等。使用經衰減的GPS信號查明位置的能力在輔助位置信息源(例如，蜂窩通信信號Wi-Fi簽名、FM信號，等等)不可用的情況下可能尤其有用，或被用來提供地面真值以剖析空間來啟用輔助位置解決方案。

提供本概述是為了以簡化的形式介紹將在以下詳細描述中進一步描述的一些概念。本概述并不旨在標識所要求保護主題的關鍵特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保護主題的范圍。

附圖簡述

參考附圖來描述具體實施方式。在附圖中，附圖標記最左邊的數字標識該附圖標記首次出現的附圖。在不同的附圖中使用相同的附圖標記來指示相似或相同的項。

圖1是解說用于使用高增益有向天線來獲取GPS信號以使得GPS信號可被用來確定位置的示例方案的框圖。

圖2是示出包括獲取GPS信號的高增益有向天線和使用GPS信號來確定位置的GPS定位器的電子設備的示例組件的說明性示圖。

圖3是解說用于使用通過高增益有向天線獲取的多個GPS信號來確定位置的示例過程的流程圖。

圖4是解說用于確定在一時間區間期間獲取的衛星的數量的示例過程的流程圖，在該時間區間期間高增益有向天線被定向在特定方向上。

詳細描述

本文描述了用于使用電子設備的高增益有向天線以在數個時間區間期間在多個方向上獲取來自GPS衛星的GPS信號，并將這些GPS信號相組合以確定電子設備的位置。高增益有向天線可包括能夠連貫地獲得來自多個方向的GPS信號的多個天線元件。所獲得的GPS信號可以是不包括由常規GPS導航單元使用以計算位置的可解碼定位數據(如時間戳或星歷數據)的部分信號。相反，本技術可以依賴于(在多個時間區間期間從足夠數量的衛星獲取的)部分GPS信號所指示的碼相位信息來計算位置。