專利名稱：直接捕獲精確碼gps信號的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及全球定位系統(tǒng)(GPS)，特別涉及捕獲來自衛(wèi)星的GPS信號。
背景技術(shù)：
全球定位系統(tǒng)(GPS)是一種衛(wèi)星導航系統(tǒng)，設(shè)計成能在世界的幾乎任何位置提供位置、速度和時間信息。GPS由美國國防部開發(fā)，現(xiàn)在包括一個有24顆運作中的衛(wèi)星的星座。
GPS提供兩種級別的服務標準定位服務和精確定位服務。標準定位服務(SPS)是一種可供所有GPS用戶使用的定位和定時服務。SPS利用粗捕獲偽隨機碼(C/A碼)和導航數(shù)據(jù)消息。SPS提供水平100米(95％)、垂直156米(95％)的相對、可預測定位精度，時間轉(zhuǎn)換精度不超出340納秒(95％)。
精確定位服務(PPS)是一種高精度的軍用定位、速度和定時服務，它可供經(jīng)授權(quán)用戶在全球范圍內(nèi)連續(xù)使用。PPS利用精確碼(P碼)，將其主要設(shè)計成供美國軍方使用?？墒褂肞碼的軍方用戶設(shè)備提供至少水平22米(95％)、垂直27.7米的可預測定位精度，轉(zhuǎn)換為國際標準時間(UTC)的時間精度不超出200納秒(95％)。
GPS衛(wèi)星以兩個L波段頻率(L1＝1575.42MHz及L2＝1227.6MHz)發(fā)射三個偽隨機噪聲(PRN)測距碼，并使用。衛(wèi)星發(fā)射的C/A碼為在GPS L1載波信號上雙相調(diào)制的1023位偽隨機二進制序列，碼速率為1.023MHz，其碼重復周期為1毫秒。
衛(wèi)星發(fā)射的P碼為一個非常長的雙相調(diào)制的偽隨機二進制序列，大約為1014位，碼速率為10.23MHz，該序列在267天內(nèi)不會重復。每個GPS衛(wèi)星發(fā)射P碼序列的一個唯一的“一周”片段，并在每個星期復位該序列。被稱為Y碼的第三種碼，是一種與P碼聯(lián)合使用的加密序列，用于提高安全性和防欺騙性。P碼和Y碼均可在L1頻率和L2頻率上。
已經(jīng)設(shè)計了多種的接收器，用于對衛(wèi)星發(fā)射的信號進行解碼，以確定位置、速度或時間。一般情況下，為了對GPS信號進行譯解及計算出最終位置，接收器必須捕獲來自視野內(nèi)一個或多顆衛(wèi)星的GPS信號，測量及跟蹤所接收的信號，并從這些信號中恢復導航數(shù)據(jù)。
搜索和捕獲GPS信號、及計算接收器位置的過程會耗費時間。例如，要捕獲攜帶C/A碼的GPS信號，移動裝置通常執(zhí)行GPS信號與內(nèi)部存儲的C/A碼序列的滑動(free-running)相關(guān)?；蛘?，移動裝置可以在一段持續(xù)時間收集GPS信號的快照，以捕獲整個序列，即長于1毫秒，并通過使所緩沖信號與所存儲C/A碼序列相關(guān)來計算該衛(wèi)星的一個時間偏移量(偽距)。
除了碼序列之外，每顆衛(wèi)星發(fā)射一個導航消息，其中包括稱作“星歷”的數(shù)據(jù)，例如其軌道參數(shù)、時鐘狀態(tài)、系統(tǒng)時間和狀態(tài)消息。在為衛(wèi)星計算出偽距之后，移動裝置提取星歷數(shù)據(jù)，并根據(jù)為衛(wèi)星計算出的偽距和從衛(wèi)星接收到的星歷數(shù)據(jù)計算最終位置。
輔助定位捕獲是一種已經(jīng)用于商業(yè)級移動裝置中的技術(shù)，用以加速C/A碼的捕獲過程。根據(jù)該方法，將C/A碼的捕獲過程分配在移動裝置和網(wǎng)絡之間。定位輔助服務器作為一個基準GPS接收器，諸如一個蜂窩基站，持續(xù)在一個固定位置運轉(zhuǎn)。當一個移動裝置希望捕獲一個C/A碼時，該移動裝置與定位服務器進行通信，及請求包括星歷數(shù)據(jù)在內(nèi)的輔助信息。移動裝置利用此星歷數(shù)據(jù)加速用于捕獲C/A碼的相關(guān)過程。具體而言，移動裝置能夠根據(jù)接收自輔助服務器的星歷數(shù)據(jù)估算時間偏移量，從而減少需要執(zhí)行的相關(guān)數(shù)目。
捕獲P碼比捕獲C/A碼需要更多的計算。出于各種實際目的，P碼序列是非重復的。換言之，緩沖整個P碼序列是不可行的，對于一個給定衛(wèi)星，P碼序列一周復位一次。為此，軍用級別的GPS接收器經(jīng)常利用C/A碼來加速捕獲P碼。換言之，移動裝置首先捕獲C/A碼以便從信號中提取星歷數(shù)據(jù)。該裝置利用從C/A碼提取出來的星歷數(shù)據(jù)來加速捕獲P碼的相關(guān)過程。
不過，即使在利用C/A碼捕獲信號時，此過程通常也需要數(shù)分鐘。在很多情況下，不能接受這一較長的處理時間，及進一步，較長的處理時間會極大地限制便攜式應用的電池壽命。所述捕獲過程在在弱信號或干擾環(huán)境中會變得更為困難。

發(fā)明內(nèi)容
一般說來，本發(fā)明是針對用于直接、有效地捕獲來自GPS衛(wèi)星的P碼信號的技術(shù)。換言之，可以不需要首先捕獲來自衛(wèi)星的C/A碼信號而捕獲P碼信號。
例如，在一個具體實施例中，一個系統(tǒng)包括一個輔助服務器，用于跟蹤來自全球定位系統(tǒng)(GPS)衛(wèi)星的信號，并自該信號產(chǎn)生捕獲輔助數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)進一步包括一個移動裝置，其用以接收來自該輔助服務器的捕獲輔助數(shù)據(jù)，并根據(jù)該捕獲輔助數(shù)據(jù)捕獲來自該衛(wèi)星的P碼信號。所述捕獲輔助數(shù)據(jù)可以包括為衛(wèi)星指示一個P碼偽隨機碼序列的初始時間偏移量的起點周時數(shù)據(jù)。移動裝置可以包括一個用于根據(jù)該起點周時數(shù)據(jù)就地產(chǎn)生一個基準偽隨機碼序列的基準信號產(chǎn)生器。該輔助服務器可以跟蹤及自C/A碼信號或P碼信號產(chǎn)生捕獲輔助數(shù)據(jù)。移動裝置和輔助服務器可以通過一種有線或無線通信鏈路耦合。
在另一具體實施例中，一種方法包括接收來自一個輔助服務器的捕獲輔助數(shù)據(jù)，并根據(jù)該捕獲輔助數(shù)據(jù)確定與一顆衛(wèi)星信號相關(guān)的P碼偽隨機碼序列的時間偏移量。
在另一具體實施例中，一種設(shè)備包括一根天線，用于接收來自全球定位系統(tǒng)(GPS)衛(wèi)星的信號；及一個無線調(diào)制解調(diào)器，用于接收來自輔助服務器的捕獲輔助數(shù)據(jù)。該設(shè)備進一步包括一個基準信號產(chǎn)生器，用以根據(jù)該捕獲輔助數(shù)據(jù)產(chǎn)生一個基準偽隨機碼序列；及一個處理器，用于根據(jù)該捕獲輔助數(shù)據(jù)為與該信號相關(guān)的P碼偽隨機碼序列確定一個時間偏移量。
在另一具體實施例中，一種計算機可讀媒體包含指令，該等指令使一個可編程處理器接收來自輔助服務器的捕獲輔助數(shù)據(jù)，及使該可編程處理器根據(jù)該捕獲輔助數(shù)據(jù)確定與一顆衛(wèi)星信號相關(guān)的P碼偽隨機碼序列的時間偏移量。
本發(fā)明的一個或多個具體實施例的細節(jié)列于附圖和以下說明中。本發(fā)明的其它特點、目的和優(yōu)點由說明、繪圖和權(quán)利要求可以明了。


圖1是說明一種示例系統(tǒng)的方塊圖，在此系統(tǒng)中，一個移動裝置利用輔助信息直接捕獲P碼GPS信號。
圖2是說明該移動裝置的一個示例具體實施例的方塊圖。
圖3是說明該移動裝置操作的示例模式的流程圖。
圖4是進一步說明根據(jù)該等技術(shù)為一給定衛(wèi)星計算偽距的示范過程的流程圖。
圖5說明代表P碼GPS信號的數(shù)字數(shù)據(jù)的一個示例對準。
圖6是一個定時圖表，其說明根據(jù)時間不確定性數(shù)值由該移動裝置利用重疊保存方法執(zhí)行的示例相關(guān)操作。
圖7是一個說明當時間不確定性數(shù)值相對較大時示例捕獲過程的流程圖。
圖8是一個說明用于捕獲多顆衛(wèi)星的自適應捕獲過程的流程圖。
具體實施例方式
圖1是一個說明示例系統(tǒng)2的方塊圖，在該系統(tǒng)中，移動裝置4利用捕獲輔助數(shù)據(jù)直接捕獲來自衛(wèi)星8的P碼GPS信號6。具體而言，一個輔助服務器10連續(xù)監(jiān)控并跟蹤來自衛(wèi)星8的GPS信號6，并根據(jù)該等信號準備及維持捕獲輔助數(shù)據(jù)。例如，輔助服務器10可以跟蹤一個P碼GPS信號或一個C/A碼信號，并從該信號中提取捕獲輔助數(shù)據(jù)。此捕獲輔助數(shù)據(jù)可能包括衛(wèi)星8中每一顆衛(wèi)星的起點周時(TOW)信息。此外，該捕獲輔助數(shù)據(jù)可以進一步包括從該等信號6中所提取的星歷數(shù)據(jù)，諸如當前視野內(nèi)的衛(wèi)星8的衛(wèi)星(S.V.)識別、時鐘狀態(tài)、系統(tǒng)時間、每顆衛(wèi)星的多普勒頻移、狀態(tài)消息，等等。
輔助服務器10將該捕獲輔助數(shù)據(jù)傳遞給移動裝置4，如此處的描述，該裝置利用該捕獲輔助數(shù)據(jù)直接而高效地捕獲P碼信號，而不需要首先捕獲C/A碼信號。例如，移動裝置4利用TOW信息，為衛(wèi)星6中的每顆衛(wèi)星選擇P碼序列內(nèi)的初始時間偏移量。移動裝置4在相關(guān)過程中將該初始時間偏移量用作該序列內(nèi)的起始位置。這樣，移動裝置4通常可以顯著縮短捕獲過程，及可以捕獲來自衛(wèi)星6的P碼信號，而不需要首先捕獲來自該等衛(wèi)星的C/A碼。
在捕獲P碼信號后，移動裝置4計算其位置、速度或其它GPS數(shù)據(jù)?；蛘撸苿友b置4可以將偽距數(shù)據(jù)傳遞給輔助服務器10。根據(jù)這些偽距數(shù)據(jù)，再加上關(guān)于當前星歷數(shù)據(jù)的知識，輔助服務器10為移動裝置4計算出位置、速度或其它GPS數(shù)據(jù)，并將所計算的GPS數(shù)據(jù)傳遞給移動裝置4。
移動裝置4可以是能夠接收GPS信號及計算GPS數(shù)據(jù)的各種移動GPS接收器中的任一種。示例包括手持GPS接收器、安裝于一個運載工具上的GPS接收器，運載工具包括飛機、汽車、坦克、船只，等等。
輔助服務器10和移動裝置4可以使用多種傳統(tǒng)有線或無線協(xié)議中的任意一種通過鏈路5通信，鏈路5可以是一個無線鏈路、一個硬件接口(如串行端口或并行端口)、以太網(wǎng)連接，等等。一種常見的無線通信協(xié)議是碼分多址(CDMA)，在這種協(xié)議中，通過一個射頻(RF)頻譜同時進行多個通信。其它示例包括全球移動通信系統(tǒng)(GSM)，其利用窄帶時分多址傳輸數(shù)據(jù)；及通用分組無線業(yè)務(GPRS)。在一些具體實施例中，移動裝置4可以將GPS接收器和無線通信裝置集成在一起用于語音或數(shù)據(jù)通信。
輔助服務器10可以包括一個具有固定位置的高性能GPS接收器。例如，可以將輔助服務器10耦合到一個無線通信基站，用于與移動裝置4進行順暢的通信。
圖2是一個更加詳細說明一個示例移動裝置4的方塊圖。一般情況下，移動裝置4包括一根GPS天線20、降頻器22、頻率合成器24、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)26、存儲器28、數(shù)字信號處理器(DSP)30和基準信號產(chǎn)生器31，用于接收和捕獲GPS信號6。此外，移動裝置4包括無線調(diào)制解調(diào)器32和RF天線34，用于同輔助服務器10進行通信。
降頻器22通過GPS天線20接收來自衛(wèi)星8的信號6，及將該等信號與由頻率合成器24產(chǎn)生的一個信號混頻，用以將該等信號由L波段頻率轉(zhuǎn)換為用于處理的基帶頻率。降頻器22可以首先將該等信號轉(zhuǎn)換為一個中頻進行調(diào)理，然后再將經(jīng)調(diào)理的信號轉(zhuǎn)換為基帶頻率?；蛘撸殿l器22可以實施一種零中頻(ZIF)結(jié)構(gòu)，用于將L波段的頻率直接轉(zhuǎn)換為基帶。
ADC26對基帶信號進行采樣，以產(chǎn)生該信號的數(shù)字化表示，然后將該數(shù)字數(shù)據(jù)的快照存儲在存儲器28中。例如，存儲器28可以存儲連續(xù)的一套數(shù)字化數(shù)據(jù)，其通常對應于該基帶信號的100毫秒到1秒或者更長的持續(xù)，時間供數(shù)字信號處理器30在捕獲過程中使用。
數(shù)字信號處理器(DSP)30通過無線調(diào)制解調(diào)器32和RF天線34與輔助服務器10進行通信。盡管在圖2中未做說明，但無線調(diào)制解調(diào)器32通常包括一個降頻器和一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于處理接收自RF天線34的RF信號。盡管GPS和蜂窩通信可以共用一個天線，但是優(yōu)先選用分離的天線，因為蜂窩通信與GPS信號通常使用不同的RF波段。
數(shù)字信號處理器(DSP)30通過RF天線34接收來自輔助服務器10包括起點周時信息的捕獲輔助數(shù)據(jù)，及存儲該信息，以在捕獲過程中使用。數(shù)字信號處理器(DSP)30可以將該信息存儲在存儲器28、內(nèi)部芯片內(nèi)存儲器或其它適當?shù)挠嬎銠C可讀媒體內(nèi)。此外，數(shù)字信號處理器(DSP)30通常根據(jù)取自計算機可讀媒體內(nèi)的可執(zhí)行指令進行操作。所述媒體的示例包括隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、非易失隨機訪問存儲器(NVRAM)、電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)、閃存，等等。盡管是參考數(shù)字信號處理器進行描述的，但在移動裝置4中也可以使用其它形式的嵌入式處理器或控制器。
DSP30將接收自輔助服務器10的起點周時(TOW)信息傳遞給基準信號產(chǎn)生器31，其利用該TOW信息產(chǎn)生基準信號33，用于與存儲器28中存儲的GPS信號數(shù)據(jù)相關(guān)?；鶞市盘柈a(chǎn)生器31可以由數(shù)字電路實現(xiàn)，或者采用數(shù)字信號處理器(DSP)30程序特征的形式。
圖3是進一步說明移動裝置4的操作的流程圖。為加速捕獲過程，移動裝置4通過無線調(diào)制解調(diào)器32和RF天線34從輔助服務器10接收捕獲輔助數(shù)據(jù)(42)。捕獲輔助數(shù)據(jù)包括衛(wèi)星8中每顆衛(wèi)星的TOW信息，及可包括附加星歷數(shù)據(jù)，諸如當前視野內(nèi)的衛(wèi)星8的衛(wèi)星(S.V.)識別、時鐘狀態(tài)、系統(tǒng)時間、每顆衛(wèi)星的多普勒頻移、狀態(tài)消息，等等。
為捕獲P碼GPS信號，移動裝置4從衛(wèi)星8接收GPS信號，并將該等信號的快照存儲在存儲器28中(44)。接著，移動裝置4利用各個發(fā)射衛(wèi)星8的TOW信息捕獲每個P碼信號。具體而言，基準信號產(chǎn)生器31根據(jù)捕獲的當前衛(wèi)星8TOW信息就地產(chǎn)生信號33，以攜帶基準P碼序列(46)。換言之，信號33可以根據(jù)捕獲的衛(wèi)星8TOW信息攜帶P碼序列的一個子集。例如，基準信號產(chǎn)生器31可以根據(jù)該TOW信息，在P碼序列內(nèi)選擇一個初始時間偏移量，及產(chǎn)生P碼序列的一個子集，該子集自初始時間偏移量改進或圍繞初始時間偏移量。輔助服務器10可以一種基于時間的格式(如小時:分:秒)傳遞該TOW信息，也可以將該TOW信息作為P碼序列內(nèi)的一個碼片偏移量進行傳遞。
用于捕獲C/A碼的傳統(tǒng)系統(tǒng)使用的基準序列長度對應于序列碼的一幀，即C/A碼的1023個碼片，與此傳統(tǒng)系統(tǒng)不同，由基準信號33所攜帶的P碼序列長度可能遠遠超出快照存儲器28中存儲的數(shù)據(jù)量。此外，DSP30可以根據(jù)靈敏度要求和一個與接收自輔助服務器10的TOW信息相關(guān)的初始時間不確定性數(shù)值調(diào)整存儲器28中所存快照的尺寸。例如，在一些情況下，其可能就足以緩沖100ms的數(shù)據(jù)，但卻使用長度為1秒或更長的基準信號33，其中1秒代表TOW信息的不確定性。
接著，數(shù)字信號處理器(DSP)30通過使基準信號33與存儲器28中所存GPS信號的數(shù)字化快照的相關(guān)來為衛(wèi)星計算時間偏移量(偽距)(47)。如下文所詳述，數(shù)字信號處理器(DSP)30利用了快速傅里葉轉(zhuǎn)換(FFT)算法，該算法通過執(zhí)行在就地產(chǎn)生的基準信號33和存儲器28中所存數(shù)據(jù)之間的大量相關(guān)運算來非?？焖俚赜嬎愠鰝尉唷＞唧w而言，F(xiàn)FT算法允許同時及并行搜索所有這些位置，因而當所需相關(guān)數(shù)量很大時，可以加速所需的運行過程，比傳統(tǒng)方法快幾個數(shù)量級。
如上所指出，存儲器28捕獲相應于一段相對較長時期的數(shù)字化數(shù)據(jù)流。利用快速卷積方法對這一大型數(shù)據(jù)區(qū)塊進行高效處理有助于提高在低接收水平下(例如，當因為建筑物、樹或其它障礙物的部分阻擋而使接收較差時)處理信號6的能力。數(shù)字信號處理器(DSP)30利用存儲器28中這一相同的緩沖數(shù)據(jù)為可見GPS衛(wèi)星8計算偽距，GPS衛(wèi)星8通常是繞地球軌道運行的24顆衛(wèi)星中的八顆。在信號振幅快速變化的情況下(如市區(qū)阻擋條件下)，與傳統(tǒng)連續(xù)跟蹤GPS接收器相比，所述方法可以提供改良的性能。
一旦數(shù)字信號處理器30為視野內(nèi)衛(wèi)星8的每一個完成了偽距計算(48)，它就根據(jù)為每顆衛(wèi)星8所計算得出的偽距以及由輔助服務器10向移動裝置4提供的星歷信息來計算移動裝置4的位置(49)?；蛘撸瑪?shù)字信號處理器(DSP)30可以通過調(diào)制解調(diào)器32將該等偽距傳遞給輔助服務器10，該服務器提供一個最終位置計算。
圖4是進一步說明為一顆給定衛(wèi)星計算偽距的示范過程流程圖。一旦得到了GPS信號的快照和來自輔助服務器10的捕獲輔助信息，數(shù)字信號處理器(DSP)將所捕獲的數(shù)據(jù)和產(chǎn)生的由信號33攜帶的基準PN碼序列同步(50)。與C/A碼捕獲技術(shù)不同，為了直接捕獲P碼GPS信號，可能會要求數(shù)字信號處理器(DSP)30處理一定范圍的碼相位，其超出了一個數(shù)據(jù)位的長度。相應地，與首先捕獲C/A碼再捕獲P碼的傳統(tǒng)GPS接收器不同，移動裝置4直接由存儲器28中所存的P碼快照建立位同步。換言之，因為C/A碼序列在一個單一數(shù)據(jù)位中重復多次，傳統(tǒng)GPS接收器不需要為了捕獲目的而關(guān)注位邊沿同步。但是，在直接捕獲P碼中的一個困難就是出于各種實際原因，P碼序列是非重復的。相應地，存儲器28中所存被發(fā)射GPS信號的位周期在整個快照中重復數(shù)次，但沒有重復碼相位。
為了將存儲器28中所存的數(shù)字化數(shù)據(jù)與基準信號產(chǎn)生器31所產(chǎn)生的碼序列同步，數(shù)字信號處理器(DSP)30將一個時間不確定性數(shù)值與接收自輔助服務器10的TOW信息相關(guān)聯(lián)。更具體地說，移動裝置4將某些時間不確定性與接收自輔助服務器10的TOW信息相關(guān)聯(lián)，數(shù)字信號處理器(DSP)30將該時間不確定性表示為一個時間間隔。由于一些因素(如輔助服務器10與移動裝置4之間的通信延遲)的影響，接收自輔助服務器10的TOW可能與移動裝置4的實際TOW不同。此外，對于不同的通信系統(tǒng)，它也會發(fā)生變化。例如，CDMA系統(tǒng)可能具有一個固有范圍的時間延遲，而其它通信系統(tǒng)可能會具有不同的時間延遲。
一般說來，數(shù)字信號處理器(DSP)30根據(jù)所接收的TOW信息和時間不確定性使數(shù)字化GPS信號和基準信號33同步。具體而言，數(shù)字信號處理器(DSP)30首先為存儲器28中所存數(shù)字化數(shù)據(jù)內(nèi)的第一個位邊沿估算一個位置。可以利用50比特/秒的數(shù)據(jù)傳輸來計算該等位邊沿。相應地，從該周開始時算起，每20ms出現(xiàn)一個位邊沿。給定一個10.23MHz的碼片速率，每204600個碼片出現(xiàn)一次位邊沿。
數(shù)字信號處理器(DSP)30根據(jù)所做出的判定和時間不確定性，忽略儲存器28中所存數(shù)字化數(shù)據(jù)開頭的若干碼片以及在由基準信號產(chǎn)生器31產(chǎn)生的PN碼序列開頭的若干碼片，在第一個位邊沿處或之前開始相關(guān)過程。這樣，數(shù)字信號處理器(DSP)30利用自輔助服務器10傳遞過來的TOW信息和相關(guān)時間不確定性，就地產(chǎn)生一個基準P碼序列，并使所產(chǎn)生的序列與在存儲器28中所存的數(shù)據(jù)位同步。這樣，數(shù)字信號處理器(DSP)30保證了在相關(guān)過程期間，為整個位周期中的碼片維持正確極性。
圖5說明了存儲器28中所存數(shù)據(jù)快照的示例對準，假定TOW介于自例行當前TOW te的0至δ秒內(nèi)，并假定δ相對很小(小于一個數(shù)據(jù)位)。換言之，δ代表自輔助服務器10接收到的TOW相對于由移動裝置4所接收P碼GPS信號的實際TOW的時間不確定性。
如圖所示，te+δ代表在快照起點處的碼相位，t0代表快照內(nèi)的第一個位邊沿。假定已經(jīng)產(chǎn)生一個在時間te+δ開始的PN序列，如圖5中所示的假設(shè)，數(shù)字信號處理器(DSP)30在開始存儲器28以及開始PN序列(如剛定義的那樣)時忽略若干樣本，這些樣本對應于從te+δ到t0的時間。一種等價的方法是在時間t0開始該PN序列(符合并由m的初始位邊界限定)，及通過將一些等價于時間間隔te+δ-t0的樣本編入原始數(shù)據(jù)緩沖序列而產(chǎn)生一個新的緩沖。這些技術(shù)保證了PN序列總是具有一個數(shù)據(jù)位之內(nèi)的樣本。
為了處理延遲te+δ到te+2δ的數(shù)據(jù)，這些技術(shù)在開始快照和PN基準時刪除一些樣本，其等于從te+2δ到t0的時間。同樣，數(shù)字信號處理器(DSP)30可以在時間t0開始PN基準，并向存儲器28中編入等于te+2δ-t0的一些樣本?？梢园凑疹愃七^程處理下一個延遲范圍te+2δ至te+3δ，以及尺寸為δ的后續(xù)范圍。
再次參考圖4，在使所捕獲數(shù)據(jù)與所產(chǎn)生的基準PN碼序列同步之后(50)，數(shù)字信號處理器(DSP)30，例如，可通過乘以一個多普勒載波校正指數(shù)對載波執(zhí)行多普勒校正(52)。接下來，數(shù)字信號處理器(DSP)30利用FFT運算實施匹配濾波。在此過程中，數(shù)字信號處理器(DSP)30，例如，可通過乘以一個多普勒載波校正指數(shù)對基帶信號執(zhí)行多普勒校正(54)。
一般情況下，該相關(guān)過程數(shù)字信號處理器(DSP)30對多個多普勒假設(shè)(“頻率接收器”)執(zhí)行多普勒搜索，以確定一個峰值。例如，輔助服務器10可以給出一顆衛(wèi)星的1000 Hz多普勒指示(indication)?；谠摱嗥绽罩甘?，數(shù)字信號處理器(DSP)30分配一個頻率增量，如50HZ，這將有效地在載波頻率周圍建立許多頻率接收器。數(shù)字信號處理器(DSP)30對該等頻率接收器執(zhí)行相關(guān)運算，直到檢測到一個峰值。
對于每個接收器，數(shù)字信號處理器(DSP)30將基準信號33和存儲器28中的快照數(shù)據(jù)分為L個區(qū)塊，其中最大區(qū)塊的尺寸小于數(shù)據(jù)位周期(204600個P碼碼片)加上所接收TOW相對于P碼GPS信號實際TOW的估算時間不確定性。數(shù)字信號處理器(DSP)30對每個區(qū)塊執(zhí)行匹配濾波運算，以確定存儲器28中所包含快照數(shù)據(jù)與基準信號33所攜帶PN碼序列之間的相對定時。同時，數(shù)字信號處理器(DSP)30可以補償對采樣時間的多普勒頻移影響。數(shù)字信號處理器(DSP)30可以通過應用目前所述FFT算法的快速卷積運算來極大地縮短這些運算的計算時間。
對于每個區(qū)塊，數(shù)字信號處理器(DSP)30計算快照數(shù)據(jù)的FFT和基準信號33的FFT。數(shù)字信號處理器(DSP)30在進行多普勒校正之后，將快照與基準信號的復共軛相乘。當時間偏移量等于GPS信號的相對延遲時，假定在對應于兩個序列的延遲時發(fā)生，此結(jié)果有一個相關(guān)峰值。數(shù)字信號處理器(DSP)30為相關(guān)延遲集合計算數(shù)據(jù)的大小，并對許多積分區(qū)塊的大小進行求和，也稱作后檢測和個數(shù)。
如圖6所示，數(shù)字信號處理器(DSP)30通過對長度為N的數(shù)據(jù)區(qū)塊求卷積來執(zhí)行FFT，其中N為存儲器28中所存快照數(shù)據(jù)的長度，它由數(shù)字信號處理器(DSP)30根據(jù)與接收自輔助服務器10的TOW信息相關(guān)的時間不確定性數(shù)值設(shè)定。數(shù)字信號處理器(DSP)30以N-M個零對基準信號的區(qū)塊進行補零，其中M代表位周期。這樣，對基準區(qū)塊所補零的長度就是與TOW相關(guān)的時間不確定性的函數(shù)。
此外，數(shù)字信號處理器(DSP)30以一種重疊保存方法將超出每個位邊界的數(shù)據(jù)加到前一個區(qū)塊，如圖6所示，其中M等于非零基準P碼碼片的個數(shù)，N等于FFT尺寸，通常為218＝262144個碼片，B等于數(shù)據(jù)位尺寸——204600個P碼碼片。如下所述，通常M≤B。
例如，如果R(0)是PN碼對應于時間t0的數(shù)值，D(0)是存儲器28中第一個數(shù)據(jù)字，如前所述當對準第一個位邊沿時，數(shù)字信號處理器(DSP)30執(zhí)行以下程序?qū)Φ谝粋€數(shù)據(jù)區(qū)塊求卷積Ref Block 0＝[R(0，1，2，…，M-1)Zeros(1，N-M)]，其中M＜NData Block 0＝D(0，1，2，…，N-1)。
為提高靈敏度，數(shù)字信號處理器(DSP)30對接下來的L個(重疊)數(shù)據(jù)區(qū)塊求卷積，計算大小，并將這些大小與以前數(shù)據(jù)區(qū)塊求和Ref Block 1＝[R(B+
)Zeros(1，N-M)]Data Block 1＝D(B+
)……對L個數(shù)據(jù)區(qū)塊繼續(xù)此運算。
Ref Block L-1＝[R(j×B+
) Zeros(1，N-M)]Data Block L-1＝D(j×B+
)， 其中j＝2，3，...L-1輸出數(shù)據(jù)的尺寸為N，但是因為重疊保存卷積的特性，只有前N-M個樣本(或“延遲”)中沒有包括由圓周卷積得到的混淆項(alias term)。通常，數(shù)字信號處理器(DSP)30僅保留這些項。當偏移基準序列與數(shù)據(jù)序列的相對定時，重復整個過程可以確定其它延遲。
應注意，因為僅處理了20ms中的M/10.23×106s，所以可能會丟失一些處理。這是因為基準信號的M個非零樣本，它們與每個數(shù)據(jù)位的前M個樣本相對應(總數(shù)據(jù)位尺寸為204600)。相對于在某一時間處理所有數(shù)據(jù)位的情況，其結(jié)果是可能會損失大約10log(M/204600)dB的靈敏度。
可以通過幾種方法來克服這一損失。如果在進行幅度平方運算之前執(zhí)行兩次卷積(而不是對以上的每一步執(zhí)行一次卷積)，及將結(jié)果相加，那么可以獲得額外能量。第二次卷積可以利用改變后的基準信號和數(shù)據(jù)區(qū)塊。第一組基準信號和數(shù)據(jù)區(qū)塊的處理過程以確定在左側(cè)的M個基準樣本和N個數(shù)據(jù)樣本開始，如圖6所示，在此稱作卷積OA。卷積OB消除了以上損失，及利用在位周期0的漸變周期結(jié)束時開始的基準數(shù)據(jù)，在位周期0的結(jié)束時結(jié)束。
換言之，204600的數(shù)據(jù)樣本M(總數(shù)為B-M，B＝204600)將被補充N+M-B個零值樣本，以產(chǎn)生N個總基準樣本。此數(shù)據(jù)區(qū)塊將利用在時間M開始的緩沖數(shù)據(jù)，及包括N個總樣本。然后將卷積0B的結(jié)果加到0A的結(jié)果上。利用204600個樣本的整個數(shù)據(jù)位周期，此結(jié)果給出了完整的卷積。再次提請注意，為了避免時間混淆曲解，通常僅保存這個卷積的前N-M個樣本。
一種效率可能更高的方法是利用尺寸為204600的FFT。在此技術(shù)中，漸變周期(shaded period)M將與位周期B相同。這一方法省去對一個位周期內(nèi)的所有數(shù)據(jù)執(zhí)行兩次卷積的必要。但是，實施這種非標準尺寸可能比執(zhí)行基數(shù)2FFT更為復雜。
而另一種方法可以是以較低的速率對數(shù)據(jù)進行采樣，以便M個數(shù)據(jù)樣本等于一個位周期。但是，這樣由于帶寬變窄而可能導致?lián)p失一些靈敏度?；蛘撸瑢τ诘扔谝粋€數(shù)據(jù)位的尺寸，可以用此速率的兩倍速率對數(shù)據(jù)進行采樣，然后再執(zhí)行FFT。但是，這一方法所需要的計算時間和存儲容量可能都會增加。
再次參考圖4，在應用匹配濾波運算之后，數(shù)字信號處理器(DSP)30執(zhí)行峰值檢測(56)，以確定所捕獲衛(wèi)星的時間偏移量(58)。具體而言，數(shù)字信號處理器(DSP)30計算自FFT技術(shù)所提取的M個樣本的大小，然后將這些大小加到一個正在運行的緩沖中。數(shù)字信號處理器(DSP)30繼續(xù)這一過程，其次數(shù)等于后檢測和的數(shù)目。應注意，F(xiàn)FT產(chǎn)生N個輸出樣本，但是由于基準區(qū)塊補零的原因，處理增益實際上是M的函數(shù)。然后數(shù)字信號處理器(DSP)30計算正在運行緩沖的均值，并從自身緩沖中減去。接下來，數(shù)字信號處理器(DSP)30計算RMS噪聲，正在運行緩沖中設(shè)定的一個閾值等于該RMS的k倍。數(shù)字信號處理器(DSP)30可以選擇該閾值，以避免出現(xiàn)噪聲尖峰可能大于閾值的情況，這種情況通常被稱作“虛警”。
圖7是當與接收自輔助服務器10的TOW相關(guān)的時間不確定性較大時，即當時間不確定性超過了一個數(shù)據(jù)位周期M時示例捕獲過程的流程圖。如上所述，基準信號產(chǎn)生器31利用捕獲輔助數(shù)據(jù)就地產(chǎn)生一個包含基準偽隨機碼的信號33(60)，并通過使基準信號33與GPS信號的數(shù)字化快照的相關(guān)來檢測峰值(62)。如上所述，對于每顆衛(wèi)星，數(shù)字信號處理器(DSP)30在多個多普勒“接收器”上執(zhí)行多普勒搜索，以確定一個峰值。例如，輔助服務器10可以給出一顆衛(wèi)星的1000Hz多普勒指示?；诖硕嗥绽罩甘荆瑪?shù)字信號處理器(DSP)30分配一個頻率增量，如50HZ，這將有效地圍繞載波頻率建立許多頻率接收器。
如果在所有多普勒假設(shè)上均未檢測到峰值(64)，數(shù)字信號處理器(DSP)30將通過將基準P碼相對于所儲存的快照數(shù)據(jù)“滑動”N-M個碼片來執(zhí)行一個附加搜索，其中N代表區(qū)塊尺寸，M代表位周期(70)。在滑動該基準P碼后，數(shù)字信號處理器(DSP)30重復該組卷積運算，以確定是否可以在任何接收器中找到一個峰值(62)。如果在所有多普勒假設(shè)中均未檢測到峰值，就繼續(xù)移動基準P碼，直到所有時間不確定性范圍被耗盡(66)。應注意，對于基準P碼的每一次滑動，數(shù)字信號處理器(DSP)30如前所述的那樣將快照重新同步至下一個數(shù)據(jù)位邊界。數(shù)字信號處理器(DSP)30持續(xù)此過程，直到搜索了所有衛(wèi)星(74)，及計算出最終位置(76)。
圖8是一個說明用于捕獲多顆衛(wèi)星的自適應捕獲過程的流程圖。如上所述，基準信號產(chǎn)生器31就地產(chǎn)生信號33(80)，并通過使基準信號33與GPS信號數(shù)字化快照相關(guān)來檢測峰值(82)。
如上所述，對于每顆衛(wèi)星，數(shù)字信號處理器(DSP)30搜索多個多普勒“接收器”，以確定一個峰值。為了減少所搜索接收器的數(shù)目，數(shù)字信號處理器(DSP)30首先利用一個較短的積分時間來搜索該等衛(wèi)星之一，例如一個被輔助服務器10指示位于頭頂上方的衛(wèi)星。對于此衛(wèi)星和積分時間，如上所述，數(shù)字信號處理器(DSP)30對一組多普勒接收器中的每一個執(zhí)行搜索。例如，數(shù)字信號處理器(DSP)30可以在一個中間接收器開始搜索，并向外進行，直到搜索完所有的接收器(例如，接收器頻率偏移量0、偏移量-50Hz、偏移量+50Hz、偏移量-100Hz，偏移量+100Hz，等等)。每次搜索將自基于FFT的匹配濾波器運算中產(chǎn)生一組輸出。如果任何輸出超過了一個檢測閾值(84)，數(shù)字信號處理器(DSP)30將表明一個初步檢測，并存儲該檢測結(jié)果，如當前的多普勒頻移、時間偏移量，等等(88)。當確定一個檢測后，數(shù)字信號處理器(DSP)30檢驗相鄰多普勒頻移的測量，以確定是否發(fā)現(xiàn)對這些偏移量的檢測，以及當前多普勒的信號強度是否相對于相鄰多普勒最大，以此來判斷該檢測是否有效(90)。如果發(fā)現(xiàn)了這樣一個最大值，并且輸出信噪比(SNR)的測量足夠高，以致產(chǎn)生良好地偽距測量結(jié)果，例如，SNR高于一個閾值，那么數(shù)字信號處理器(DSP)30結(jié)束對該給定衛(wèi)星的處理。
如果沒有找到檢測(沒有90的分支)，那么數(shù)字信號處理器(DSP)30為該給定衛(wèi)星使用一個較長的積分時間，并重復此過程，直到檢測到一個峰值，或者直到達到最大積分時間(92)。
一旦捕獲一顆衛(wèi)星，數(shù)字信號處理器(DSP)30利用該衛(wèi)星的實際多普勒信息縮小后續(xù)衛(wèi)星的搜索空間。具體而言，在捕獲一顆衛(wèi)星之后，數(shù)字信號處理器(DSP)30將所捕獲衛(wèi)星的多普勒頻移作為一個初始頻率偏移量。這是利用了以下事實特定的誤差源(如本振漂移)對于多顆衛(wèi)星信號的處理可能是相同的。于是，利用類似于搜索第一顆衛(wèi)星信號的方式搜索第二顆衛(wèi)星的信號，及如果所做出的檢測具有合適的輸出信噪比(SNR)，那么就結(jié)束對此衛(wèi)星的處理。如果對多顆衛(wèi)星做出檢測，那么可以使用它們多普勒頻移的均值或加權(quán)值(以信噪比(SNR)為權(quán)值)來初始化對其它衛(wèi)星的多普勒搜索。數(shù)字信號處理器(DSP)30持續(xù)此過程，直到搜索到所有衛(wèi)星(94)，并計算出最終位置(96)。
舉例說明，如果初始搜索時間為50ms，為該衛(wèi)星所確定的多普勒頻移為0，那么數(shù)字信號處理器(DSP)可能只需要通過搜索三個多普勒假設(shè)(接收器)，即當前接收器和兩個相鄰接收器就可以實現(xiàn)此結(jié)果。將此結(jié)果與一個利用1秒積分時間和9次多普勒進行的搜索對比，于是搜索時間的縮短結(jié)果等于1s/50ms×9bins/3bins，其等于減少了60∶1的計算數(shù)目。此外，即使是對于較弱的衛(wèi)星信號，正確初始化多普勒頻移也可以大體上節(jié)省處理時間。
作為一種變化，數(shù)字信號處理器(DSP)30可以在增加積分時間之前對所有多普勒和所有衛(wèi)星搜索一給定積分時間。當沒有關(guān)于哪些衛(wèi)星信號為較佳(例如對應于天空中更高衛(wèi)星的信號)的先驗(priori)知識時，，這一點可能非常有利?；蛘?，一旦對衛(wèi)星、多普勒和積分時間的一個給定組合做出了檢測，那么可以對該給定衛(wèi)星和多普勒增加積分時間，直到信噪比(SNR)超出一個閾值，這表示足夠的偽距精度。于是，數(shù)字信號處理器(DSP)30可以類似地通過改變積分時間來分析該衛(wèi)星的相鄰多普勒。因為可以在不需要附加存儲并且不會損失先前處理過數(shù)據(jù)的情況下增大積分時間，所以這一方法可能是有優(yōu)勢的。
已經(jīng)描述了本發(fā)明的各種具體實施例。這些與其它具體實施例包括在權(quán)利要求的范圍中。
權(quán)利要求
1.一種方法，其包括從一個輔助服務器接收捕獲輔助數(shù)據(jù)；及根據(jù)所述捕獲輔助數(shù)據(jù)為與來自一顆衛(wèi)星的信號相關(guān)的P碼偽隨機碼序列確定一個時間偏移量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括根據(jù)所述時間偏移量確定移動裝置的一個位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述捕獲輔助數(shù)據(jù)包括指示所述P碼序列的一個初始時間偏移量的起點周時數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中一個時間偏移量的確定包括根據(jù)接收自所述輔助服務器的起點周時信息就地產(chǎn)生一個基準偽隨機碼序列。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中一個基準偽隨機碼序列的產(chǎn)生包括產(chǎn)生所述基準偽隨機碼序列，用以包括所述P碼序列中的在所述初始時間偏移量開始的連續(xù)偽隨機碼。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，進一步包括數(shù)字化所述信號，以產(chǎn)生一個數(shù)字數(shù)據(jù)流；緩沖一定量的數(shù)字數(shù)據(jù)；及使所述緩沖數(shù)字數(shù)據(jù)與所述就地產(chǎn)生的基準碼序列相關(guān)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，進一步包括根據(jù)一個與接收自所述輔助服務器的起點周時信息相關(guān)的時間不確定性數(shù)值設(shè)定緩沖的數(shù)字數(shù)據(jù)量。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述不確定性數(shù)值包括一個預定的不確定性數(shù)值。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中使所述緩沖數(shù)字數(shù)據(jù)同所述就地產(chǎn)生的基準碼序列相關(guān)之步驟包括使所述數(shù)字數(shù)據(jù)與所述基準偽隨機碼序列同步。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中使所述數(shù)字數(shù)據(jù)與所述基準偽隨機碼序列同步包括估算存儲器內(nèi)所存數(shù)字數(shù)據(jù)內(nèi)的一個第一位邊沿；及根據(jù)所估算的第一位邊沿和與接收自所述輔助服務器的起點周時信息相關(guān)的一個時間不確定性數(shù)值，忽略所述數(shù)字數(shù)據(jù)內(nèi)的若干碼片和所述基準偽隨機碼序列內(nèi)的若干碼片。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中使所述緩沖數(shù)字數(shù)據(jù)與所述就地產(chǎn)生的基準碼序列相關(guān)之步驟包括將所述基準碼序列和數(shù)字數(shù)據(jù)分為尺寸為N的區(qū)塊，其中區(qū)塊的尺寸N小于與所述信號相關(guān)的數(shù)據(jù)位周期M加上與所接收的起點周時信息相關(guān)的一個時間不確定性數(shù)值。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中將所述基準碼序列和所述數(shù)字數(shù)據(jù)分為多塊包括自所述基準碼序列形成具有M個碼片和N-M個補零的區(qū)塊。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中使所述緩沖數(shù)字數(shù)據(jù)與所述就地產(chǎn)生的基準碼序列的相關(guān)包括對所述區(qū)塊中的每一個區(qū)塊都應用一次匹配濾波運算，以產(chǎn)生一個具有相對于所述基準碼序列的一個時間偏移量的相關(guān)峰值。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，進一步包括當所述相關(guān)峰值低于一個峰值閾值時，將所述基準碼相對于所述信號的數(shù)字數(shù)據(jù)滑動N-M個碼片，其中N代表區(qū)塊尺寸，M代表位周期；及重復所述匹配濾波運算。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中將所述基準碼相對于所述數(shù)字數(shù)據(jù)滑動包括重復滑動所述基準碼，并執(zhí)行所述相關(guān)過程，直到為所述基準碼所移動的碼片總數(shù)目超出一個與接收自所述輔助服務器的起點周時信息相關(guān)的時間不確定性數(shù)值。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括對多個多普勒假設(shè)執(zhí)行一次多普勒搜索，以便為所述信號確定一個多普勒頻移；及將所述多普勒頻移作為捕獲來自后續(xù)衛(wèi)星的信號的一個初始頻率偏移量。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，進一步包括利用一個第一積分時間，對一組多普勒接收器(doppler bins)中的每一個執(zhí)行多普勒搜索，以產(chǎn)生一組輸出；及當根據(jù)這組輸出沒有檢測到有效峰值時，增大所述積分時間并重復所述過程。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，進一步包括當所述輸出中的任意一個超出一個檢測閾值時，表明一個初步檢測；儲存與所述初步檢測相關(guān)的一個當前多普勒頻移；及通過檢測當前多普勒接收器的相鄰多普勒接收器的輸出來驗證所述初步檢測。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中驗證所述初步檢測包括檢驗所述相鄰多普勒頻移的輸出，以確定當前多普勒頻移的信號強度相對于相鄰多普勒頻移是否為最大。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述捕獲輔助數(shù)據(jù)包括自一個移動裝置對視野內(nèi)衛(wèi)星的識別、所述衛(wèi)星的起點周時數(shù)據(jù)、所述衛(wèi)星的多普勒信息、頻率同步信息和該衛(wèi)星的位置信息。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括將所述時間偏移量傳遞向所述輔助服務器；及從所述輔助服務器接收位置數(shù)據(jù)。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括根據(jù)所述時間偏移量計算一個位置。
23.一種方法，包括從一個輔助服務器接收捕獲輔助數(shù)據(jù)，其中所述捕獲輔助數(shù)據(jù)識別一組衛(wèi)星，并包括起點周時數(shù)據(jù)，起點周時數(shù)據(jù)指明所述衛(wèi)星中每顆衛(wèi)星的P碼偽隨機碼序列的初始時間偏移量；接收來自所述衛(wèi)星的信號；數(shù)字化所述信號，以產(chǎn)生一個數(shù)字數(shù)據(jù)流；緩沖一定數(shù)量的數(shù)字數(shù)據(jù)；根據(jù)所述衛(wèi)星的個別初始時間偏移量就地為所述衛(wèi)星產(chǎn)生基準P碼偽隨機碼序列；使所述數(shù)字數(shù)據(jù)與所述基準碼序列的相關(guān)，以確定具有個別時間偏移量的相關(guān)峰值；及根據(jù)所述時間偏移量為一個移動裝置確定一個位置。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中使所述數(shù)字數(shù)據(jù)與所述就地產(chǎn)生的基準碼序列的相關(guān)包括估算存儲器內(nèi)存儲的數(shù)字數(shù)據(jù)內(nèi)的一個第一位邊沿；及根據(jù)所估算的第一位邊沿和與接收自所述輔助服務器的起點周時信息相關(guān)的一個時間不確定性數(shù)值，忽略所述數(shù)字數(shù)據(jù)內(nèi)的若干碼片和所述基準偽隨機碼序列中每一序列內(nèi)的若干碼片。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中使所述緩沖數(shù)字數(shù)據(jù)與所述就地產(chǎn)生的基準碼序列相關(guān)之步驟包括將所述基準碼序列和數(shù)字數(shù)據(jù)分為尺寸為N的區(qū)塊，其中區(qū)塊的尺寸N小于與所述信號相關(guān)的數(shù)據(jù)位周期M加上與所接收的起點周時信息相關(guān)的一個時間不確定性數(shù)值，并且其中所述基準碼序列的區(qū)塊具有M個碼片和N-M個補零。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中使所述緩沖數(shù)字數(shù)據(jù)與所述就地產(chǎn)生的基準碼序列相關(guān)之步驟包括對所述區(qū)塊中的每一個都執(zhí)行一次匹配濾波運算，以產(chǎn)生一個具有相對于所述基準碼序列的一個時間偏移量的相關(guān)峰值。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，進一步包括當一個給定衛(wèi)星的相關(guān)峰值低于一個峰值閾值時，將一給定衛(wèi)星的基準碼相對于所述信號的數(shù)字數(shù)據(jù)滑動N-M個碼片，其中N代表區(qū)塊尺寸，M代表位周期；及對所述給定衛(wèi)星重復所述匹配濾波運算。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中相對于所述數(shù)字數(shù)據(jù)滑動所述基準碼包括重復滑動所述基準碼，并執(zhí)行所述匹配濾波運算，直到對所述基準碼所移動的碼片總數(shù)目超出一個與接收自所述輔助服務器的起點周時信息相關(guān)的時間不確定性數(shù)值。
29.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，進一步包括利用一第一積分時間，對一組多普勒假設(shè)中的每一個執(zhí)行多普勒搜索，以便為所述信號中的第一個產(chǎn)生一組輸出；及當所述輸出中的任意一個超過一個檢測閾值時，表明一個初步檢測；儲存與所述初步檢測相關(guān)的一個當前多普勒頻移；通過檢測所述相鄰多普勒頻移的輸出驗證所述初步檢測，以確定當前多普勒頻移的信號強度相對于相鄰多普勒頻移是否為最大；及將所述多普勒頻移作為捕獲來自后續(xù)衛(wèi)星的信號的一個初始頻率偏移量。
30.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括將所述時間偏移量傳遞給所述服務器；及從所述服務器接收位置數(shù)據(jù)。
31.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，進一步包括對多個多普勒假設(shè)執(zhí)行一次多普勒搜索，為所述信號中的第一個信號確定一個多普勒頻移量；及將所述多普勒頻移量作為一個初始頻率偏移量，用于對所述其它衛(wèi)星中的至少一個執(zhí)行一次多普勒搜索。
32.一種方法，包括從服務器接收捕獲輔助數(shù)據(jù)；及根據(jù)所述捕獲輔助數(shù)據(jù)直接捕獲來自一顆衛(wèi)星的P碼信號，而不用首先捕獲來自所述衛(wèi)星的C碼信號。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中所述捕獲輔助數(shù)據(jù)包括指示所述P碼信號的一個初始時間偏移量的起點周時數(shù)據(jù)。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，進一步包括根據(jù)從所述輔助服務器接收的起點周時數(shù)據(jù)就地產(chǎn)生一個基準偽隨機碼序列。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中直接捕獲所述P碼信號包括根據(jù)所述起點周時數(shù)據(jù)使所述P碼信號與所述就地產(chǎn)生的基準碼序列的相關(guān)。
36.一種系統(tǒng)，包括一個輔助服務器，用于跟蹤來自一個全球定位系統(tǒng)(GPS)衛(wèi)星的一個信號，并由所述信號產(chǎn)生捕獲輔助信息；及一個移動裝置，用以接收來自所述輔助服務器的捕獲輔助數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述捕獲輔助數(shù)據(jù)捕獲來自所述衛(wèi)星的一個P碼信號。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其中所述捕獲輔助數(shù)據(jù)包括指示一個P碼偽隨機碼序列中的一個初始時間偏移量的所述衛(wèi)星起點周時數(shù)據(jù)。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，其中所述移動裝置包括一個基準信號產(chǎn)生器，用于根據(jù)所述起點周時數(shù)據(jù)就地產(chǎn)生一個基準偽隨機碼序列。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其中所述移動裝置根據(jù)所述捕獲輔助信號使所述信號與所述基準偽隨機碼序列的相關(guān)，以確定所述信號相對于所述碼序列的一個實際時間偏移量。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，其中所述移動裝置存儲與所述起點周時信息相關(guān)的一個時間不確定性數(shù)值，并根據(jù)所述時間不確定性數(shù)值使所述信號與所述基準偽隨機碼的相關(guān)。
41.根據(jù)權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其中所述輔助服務器耦合到一個蜂窩通信系統(tǒng)的基站。
42.根據(jù)權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其中所述輔助服務器追蹤一個C/A碼信號，并自所述C/A碼信號產(chǎn)生所述輔助信息。
43.根據(jù)權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其中所述輔助服務器追蹤一個P碼信號，并自所述P碼信號產(chǎn)生所述輔助信息。
44.一種設(shè)備，包括一根天線，用于接收來自一顆衛(wèi)星的一個信號；一個無線調(diào)制解調(diào)器，用于接收來自一個輔助服務器的捕獲輔助數(shù)據(jù)；一個基準信號產(chǎn)生器，用于根據(jù)所述捕獲輔助數(shù)據(jù)產(chǎn)生一個基準偽隨機碼序列；及一個處理器，用于根據(jù)所述捕獲輔助數(shù)據(jù)為與所述信號相關(guān)的一個P碼偽隨機碼序列確定一個時間偏移量。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的設(shè)備，其中所述處理器根據(jù)所述時間偏移量確定一個移動裝置的位置。
46.根據(jù)權(quán)利要求44所述的設(shè)備，其中所述捕獲輔助數(shù)據(jù)包括指示P碼序列的一個初始時間偏移量的起點周時數(shù)據(jù)。
47.根據(jù)權(quán)利要求44所述的設(shè)備，進一步包括一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于自所述GPS信號產(chǎn)生一個數(shù)字數(shù)據(jù)流；及一個媒體，用于緩沖一定數(shù)量的所述數(shù)字數(shù)據(jù)。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的設(shè)備，其中所述處理器根據(jù)一個與接收自所述輔助服務器的起點周時信息相關(guān)的時間不確定性數(shù)值設(shè)定緩沖數(shù)字數(shù)據(jù)的量。
49.根據(jù)權(quán)利要求47所述的設(shè)備，其中所述處理器使所述緩沖數(shù)字數(shù)據(jù)與所述就地產(chǎn)生的基準碼序列相關(guān)，用以為所述信號確定一個相關(guān)峰值。
50.根據(jù)權(quán)利要求47所述的設(shè)備，其中所述處理器使所述數(shù)字數(shù)據(jù)與所述基準偽隨機碼序列同步。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的設(shè)備，其中所述處理器通過對存儲于存儲器中的數(shù)字數(shù)據(jù)中的第一位邊沿的估算使所述數(shù)字數(shù)據(jù)與所述基準偽隨機碼同步，并根據(jù)所估算的第一位邊沿和與接收自所述輔助服務器的起點周時信號相關(guān)的一個時間不確定性數(shù)值，忽略所述數(shù)字數(shù)據(jù)中的若干碼片和所述基準偽隨機碼序列中的若干碼片。
52.根據(jù)權(quán)利要求47所述的設(shè)備，其中所述處理器將所述基準碼序列和所述數(shù)字數(shù)據(jù)分為尺寸為N的區(qū)塊，其中所述區(qū)塊尺寸N小于與所述信號相關(guān)的一個數(shù)據(jù)位周期M加上與所接收起點周時信息相關(guān)的一個時間不確定性數(shù)值，并使所述緩沖數(shù)字數(shù)據(jù)與所述就地產(chǎn)生的基準碼序列的相關(guān)，以確定一個相關(guān)峰值。
53.根據(jù)權(quán)利要求52所述的設(shè)備，其中所述處理器從所述基準碼序列形成具有M個碼片和N-M個補零的區(qū)塊。
54.根據(jù)權(quán)利要求52所述的設(shè)備，其中所述處理器在所述相關(guān)峰值低于一個峰值閾值時，將所述基準碼相對于所述信號的數(shù)字數(shù)據(jù)滑動N-M個碼片，其中N代表所述區(qū)塊尺寸，M代表所述位周期；并重復所述匹配濾波運算。
55.根據(jù)權(quán)利要求54所述的設(shè)備，其中所述處理器重復滑動所述基準碼并執(zhí)行所述相關(guān)過程，直到所述基準碼的移動的碼片總數(shù)超出與接收自所述輔助服務器的起點周時信息相關(guān)的一個時間不確定性數(shù)值。
56.根據(jù)權(quán)利要求44所述的設(shè)備，其中所述處理器對若干多普勒假設(shè)執(zhí)行多普勒搜索，用以為所述信號確定一個多普勒頻移，并將所述多普勒頻移用作捕獲來自后續(xù)衛(wèi)星的信號的初始頻率偏移量。
57.根據(jù)權(quán)利要求56所述的設(shè)備，其中所述處理器利用一個第一積分時間對一組多普勒接收器中的每一個執(zhí)行多普勒搜索，以產(chǎn)生一組輸出，及當根據(jù)該組輸出未檢測到有效峰值時，增大積分時間并重復所述過程。
58.根據(jù)權(quán)利要求57所述的設(shè)備，其中所述處理器在所述輸出中的任何一個大于一個檢測閾值時表明一個初步檢測，存儲與所述初步檢測相關(guān)的當前多普勒頻移，并通過檢驗相鄰多普勒頻率的輸出來驗證所述初步檢測的有效性。
59.根據(jù)權(quán)利要求44所述的設(shè)備，其中所述捕獲輔助數(shù)據(jù)包括一個移動裝置視野內(nèi)衛(wèi)星的識別、所述衛(wèi)星的起點周時數(shù)據(jù)、所述衛(wèi)星的多普勒信息、頻率同步信息，及所述衛(wèi)星的位置信息。
60.根據(jù)權(quán)利要求44所述的設(shè)備，其中所述處理器包括一個數(shù)字信號處理器(DSP)。
61.一種計算機可讀媒體，包括指令，用于使一個可編程處理器從一個輔助服務器接收捕獲輔助數(shù)據(jù)；及根據(jù)所述捕獲輔助數(shù)據(jù)為與來自一顆衛(wèi)星的信號相關(guān)的P碼偽隨機碼序列確定一個時間偏移量。
62.根據(jù)權(quán)利要求61所述的計算機可讀媒體，其中所述指令使所述處理器根據(jù)所述時間偏移量確定一個移動裝置的位置。
63.根據(jù)權(quán)利要求61所述的計算機可讀媒體，其中所述捕獲輔助數(shù)據(jù)包括指示P碼序列的一個初始時間偏移量的起點周時數(shù)據(jù)。
64.根據(jù)權(quán)利要求63所述的計算機可讀媒體，其中所述指令使所述處理器根據(jù)接收自所述輔助服務器的起點周時數(shù)據(jù)就地產(chǎn)生一個基準偽隨機碼序列。
65.根據(jù)權(quán)利要求63所述的計算機可讀媒體，其中所述指令使所述處理器根據(jù)與接收自所述輔助服務器的起點周時信息相關(guān)的一個時間不確定性數(shù)值，設(shè)定用來代表所述信號的緩沖數(shù)字數(shù)據(jù)量。
66.根據(jù)權(quán)利要求64所述的計算機可讀媒體，其中所述指令使所述處理器估算存儲器內(nèi)所存數(shù)字數(shù)據(jù)中的一個第一位邊沿；及根據(jù)所估算的第一位邊沿和與接收自所述輔助服務器的起點周時信息相關(guān)的一個時間不確定性數(shù)值，忽略所述數(shù)字數(shù)據(jù)內(nèi)的若干碼片和所述基準偽隨機碼序列內(nèi)的若干碼片。
67.根據(jù)權(quán)利要求64所述的計算機可讀媒體，其中所述指令使所述處理器將所述基準碼序列和所述數(shù)字數(shù)據(jù)分為尺寸為N的區(qū)塊，其中所述區(qū)塊尺寸N小于與所述信號相關(guān)的一個數(shù)據(jù)位周期M加上與所接收起點周時信息相關(guān)的一個時間不確定性數(shù)值，并使所述緩沖數(shù)字數(shù)據(jù)與所述就地產(chǎn)生的基準碼序列相關(guān)，以確定一個相關(guān)峰值。
68.根據(jù)權(quán)利要求67所述的計算機可讀媒體，其中所述指令使所述處理器自所述基準碼序列形成具有M個碼片和N-M個補零的區(qū)塊。
69.根據(jù)權(quán)利要求67所述的計算機可讀媒體，所述指令使所述處理器在所述相關(guān)峰值低于一個峰值閾值時，將所述基準碼相對于所述信號的數(shù)字數(shù)據(jù)滑動N-M個碼片，其中N代表所述區(qū)塊尺寸，M代表所述位周期；并重復所述匹配濾波運算。
70.根據(jù)權(quán)利要求69所述的計算機可讀媒體，所述指令使所述處理器重復滑動所述基準碼并執(zhí)行所述相關(guān)過程，直到所述基準碼的滑動碼片總數(shù)超出與接收自所述輔助服務器起點周時信息相關(guān)的一個時間不確定性數(shù)值。
全文摘要
一般情況下，本發(fā)明是關(guān)于不需要首先捕獲C/A碼而直接捕獲P碼的技術(shù)。例如，在一個具體實施例中，一個系統(tǒng)包括一個輔助服務器，用于跟蹤來自一顆全球定位系統(tǒng)(GPS)衛(wèi)星的P碼信號，并由所述信號產(chǎn)生捕獲輔助信息。所述系統(tǒng)進一步包括一個移動裝置，用以接收來自所述輔助服務器的捕獲輔助數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述捕獲輔助數(shù)據(jù)捕獲來自所述衛(wèi)星的P碼信號。所述捕獲輔助數(shù)據(jù)可以包括起點周時(time－of－week)數(shù)據(jù)，用以為衛(wèi)星指示一個P碼偽隨機碼序列的初始時間偏移量。所述移動裝置可以包括一個基準信號產(chǎn)生器，用于根據(jù)所述起點周時數(shù)據(jù)就地產(chǎn)生一個基準偽隨機碼序列。
文檔編號G01S1/00GK1695069SQ03803346
公開日2005年11月9日 申請日期2003年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月8日
發(fā)明者安東尼·莫羅, 諾曼·F·克拉斯納 申請人:高通股份有限公司