專利名稱：Gps接收器以及相關的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種包括GPS天線和GPS RF前端的GPS接收器，其包括用于采樣所接收到的GPS信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換器；以及用于輸出該GPS信號采樣的處理器。
本發(fā)明進一步涉及一種提供定位(position fix)的相應方法，包括步驟從GPS接收器接收GPS信號采樣，并處理該GPS信號采樣，以確定定位；并且涉及一種計算機程序、計算機可讀存儲介質(zhì)以及用于其的設備。
背景技術：
Akos等人的論文“Real-time software radio architectures forGPS receivers”(GPS World，2001年7月)公開了“軟件GPS”，其中其通過與模擬或離散硬連線組件相對的可編程微處理器或數(shù)字信號處理器來完成許多GPS信號處理。如該論文的圖2中所述，提供了一種簡化的GPS接收器，包括GPS天線以及用于GPS信號預處理(包括濾波、放大和降頻轉(zhuǎn)換)和模數(shù)轉(zhuǎn)換的GPS RF前端。然后將從該GPS接收器輸出的GPS信號采樣饋送到運行適當GPS信號處理軟件的現(xiàn)代PC或膝上電腦，以處理該GPS信號，確定定位。該論文的作者已經(jīng)將該GPS接收器當作“插件”模塊，即“道爾芯片(Dongle)”型裝置，其因為結(jié)構簡單，制造成本低廉，從而便于廣泛的采用。當然，駐留于該PC中的該GPS信號處理軟件本身復制也很便宜。
無論采用何種具體GPS接收器結(jié)構和GPS信號處理軟件配置，當然都希望該GPS接收器的輸出與該GPS信號處理軟件兼容。換言之，由于該GPS接收器與GPS信號處理軟件之間的接口屬性是已知的，其中一個或兩個都可以彼此配合來進行設計。例如，該GPS信號處理軟件可以被配置用來處理由該GPS接收器輸出的格式、速率和分辨率的GPS信號采樣。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供一種前述類型的GPS接收器，其中該處理器連同輔助信息一起輸出(特別是輸出到外部裝置)該GPS信號采樣，該輔助信息直接或間接地描述該GPS信號采樣和/或包含在其中的該GPS信號的特征。
根據(jù)本發(fā)明，也提供一種提供定位的方法，包括步驟從GPS接收器連同輔助信息一起接收GPS信號采樣，該輔助信息描述該GPS信號采樣和/或包含在其中的該GPS信號的特征；以及使用該輔助信息來處理該GPS信號采樣，以確定定位。并且提供一種計算機程序、計算機可讀存儲介質(zhì)和用于其的設備。
本發(fā)明人已經(jīng)認識到未來軟件GPS系統(tǒng)并不必須具有它們的GPS接收器(即該GPS天線和GPS RF前端部分)和它們彼此配合設計的GPS信號處理軟件。本發(fā)明提供一種機制，通過其可以建立接收該輔助信息的GPS信號處理軟件，并然后使其適應特定GPS接收器的輸出的特征。這樣就使得特定的GPS信號處理軟件能夠處理從各種GPS接收器輸出的信號，并且其甚至可以通過不同的公司設計和/或制造。


現(xiàn)在將參照附圖僅僅通過范例的形式來描述本發(fā)明，該附圖示意性地描述了與GPS接收器連接的膝上PC，它們都是根據(jù)本發(fā)明進行工作的。
具體實施例方式
參照該附圖，該膝上PC通過USB PC端口和相應的線纜與包括GPSRF前端Rx和GPS天線的該GPS接收器10連接。雖然該GPS接收器可以是“道爾芯片”類型的裝置，從而省掉電纜，但是該線纜便于將該GPS接收器(包括該天線)固定在突出的位置上，從而增加獲取GPS信號的機會。例如，如果在室內(nèi)工作時，人們可以將該GPS接收器放置地靠近窗戶。
當進行工作的時候，該GPS接收器通過其天線接收NAVSTAR SPS GPS信號，并且對它們進行預處理，典型地是通過無源帶通濾波以減少帶外RF干擾，預放大，降頻轉(zhuǎn)換到中間頻率(IF)以及模數(shù)轉(zhuǎn)換。所得到的該GPS信號采樣包含該IF信號，其保持被調(diào)制，還包含來自該可用衛(wèi)星的所有信息。
根據(jù)本發(fā)明，該GPS信號采樣連同描述該GPS信號采樣和/或包含在其中的該GPS信號的特征的輔助信息一起從該GPS接收器通過USB鏈接輸出到PC存儲器(未示出)中。
使用基于膝上PC的GPS信號處理軟件和該輔助信息，然后處理該GPS信號采樣，從而可以獲得GPS信號，以得到偽距離信息，使用常規(guī)導航算法就可以從該偽距離信息中確定出該PC的位置。這種GPS信號獲取和偽距離處理是熟知的，例如參見GPS Principles andApplications(Editor，Kaplan)ISBN 0-89006-793-7Artech House。
該輔助信息可以包括下列與該GPS接收器本身相關的信息■該GPS接收器的類型和/或標識。如果該GPS信號處理軟件可以訪問將該GPS接收器的類型和/或標識映射到從該特定的GPS接收器輸出的GPS信號采樣和/或該特定的GPS接收器用來接收的該GPS信號的特征的數(shù)據(jù)庫，那么可以通過這種GPS信號處理軟件間接地使用該GPS接收器的類型和/或標識來處理該GPS信號采樣。
與該GPS接收器接收到的該GPS信號相關的信息■所接收的該GPS信號的類型和/或標識。特定的GPS接收器可以被設計用來接收不同的GPS信號，和/或工作于例如由用戶使用該GPS接收器的用戶輸入裝置直接選擇的一個或多個工作模式；■所接收的GPS信號的格式；■所接收的GPS信號的中心頻率；■所接收的GPS信號的帶寬；與該GPS接收器輸出的該GPS采樣相關的信息■所輸出的GPS信號的載波頻率。所接收的該GPS信號典型地會通過該GPS接收器被降頻轉(zhuǎn)換到中間頻率(IF)；■所輸出的GPS信號的帶寬。這應該對應于通過該GPS接收器完成的濾波；■所輸出的GPS信號的采樣格式；■所輸出的GPS信號的采樣速率；
■所輸出的GPS信號的采樣分辨率；■圖像符號；也就是所接收的該GPS信號的頻率增加是否會導致該輸出GPS信號采樣載波頻率的增加還是減少；■振蕩器類型和/或振蕩器穩(wěn)定性參數(shù)；例如，該GPS接收器的振蕩器是否具有溫度補償，并且如果有就是精確參數(shù)，如果沒有就是誤差參數(shù)；■天線類型；例如，表示該有效波束圖。
在適當?shù)臅r候，該輔助信息也可以包括與上述任何一個的精度相關的信息。
可能在該膝上PC與該GPS接收器之間至少需要某種初始化，例如通過該膝上電腦的操作系統(tǒng)檢測該GPS接收器的存在來觸發(fā)。這可以包括在發(fā)送GPS信號采樣到該膝上PC之前進行輔助信息的交換，從而使得該GPS軟件能夠正確地接收該數(shù)據(jù)，并允許該GPS信號處理軟件能夠選擇優(yōu)選的配置。
雖然已經(jīng)結(jié)合膝上PC描述了本發(fā)明，但是其當然可以同樣地應用于能夠支持GPS信號處理軟件的其它設備，并且根據(jù)本發(fā)明的GPS接收器可以與其連接。例如，本發(fā)明可以結(jié)合移動裝置、諸如PDA和移動電話，或者通常是固定的物體、諸如TV或TV機頂盒一起使用。
而且，雖然上述范例中該GPS接收器與該GPS信號處理軟件之間的連接都是有線的，但是其可以考慮到包含無線鏈接。
進一步，附圖中所示的該GPS接收器可以配置有用戶輸入裝置，用戶可以使用其直接選擇多個工作模式中的一個。例如，該用戶可以改變與該GPS接收器所接收到的GPS信號相關的特性，諸如如果存在用于該目標信號的超過一個的可能頻率，希望該GPS接收器在何中心頻率接收GPS信號。在替換的范例中，該用戶可以改變與由該GPS接收器輸出的GPS采樣相關的特性，諸如以何種速率或分辨率輸出該GPS信號采樣。
如上所述，可以通過該GPS接收器輸出與該GPS接收器的振蕩器相關的信息，以輔助基于該膝上PC的GPS信號處理軟件。振蕩器通常具有對應于制造公差的表明的工作頻率范圍，但是很可能的是，落入該范圍內(nèi)的實際工作頻率非常穩(wěn)定。如果單獨校準該GPS接收器中的這種振蕩器，可以將該校準信息或其衍生物(例如GPS信號采樣輸出頻率的隨后變化)提供給該GPS信號處理軟件。該GPS信號處理軟件實際上可以通過分析所接收GPS信號頻率的該GPS接收器測量來自己執(zhí)行該校準。一旦已經(jīng)確定定位，就可以可信地確定所接收的該GPS信號的頻率，并因此量化該GPS接收器的測量誤差。然后可以將該誤差上載到該GPS接收器，并存儲在所謂的閃存中，從而該GPS接收器隨后可以輸出該校準信息，以輔助GPS信號處理軟件執(zhí)行定位。
最后，雖然已經(jīng)結(jié)合由美國國防部開發(fā)并目前使用的基于全氣象、空間的導航系統(tǒng)NAVSTAR GPS描述了本發(fā)明，但是應該理解的是，本發(fā)明可以同樣地應用于其它全球定位系統(tǒng)，包括GLONASS和Galileo以及其混合體。
權利要求
1.一種包括GPS天線和GPS RF前端的GPS接收器，其包括用于采樣所接收到的GPS信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換器；以及用于連同直接或間接地描述該GPS信號采樣和/或包含在其中的該GPS信號的特征的輔助信息一起輸出該GPS信號采樣的處理器。
2.根據(jù)權利要求1的GPS接收器，其中該GPS信號采樣和輔助信息被輸出到外部裝置。
3.根據(jù)權利要求1的GPS接收器，其中該輔助信息包括與該GPS接收器的類型或標識相關的信息。
4.根據(jù)權利要求1的GPS接收器，其中該輔助信息包括與該GPS接收器所接收的該GPS信號相關的信息。
5.根據(jù)權利要求4的GPS接收器，其中該輔助信息包括所接收的該GPS信號的類型或標識，或者所接收的該GPS信號的格式、中心頻率或帶寬。
6.根據(jù)權利要求1的GPS接收器，其中該輔助信息包括與該GPS接收器所輸出的該GPS采樣相關的信息。
7.根據(jù)權利要求6的GPS接收器，其中該輔助信息包括所輸出的該GPS信號載波頻率或帶寬、該GPS信號采樣格式、速率或分辨率、圖像符號、振蕩器類型或振蕩器穩(wěn)定性參數(shù)、或者該天線類型。
8.根據(jù)權利要求1的GPS接收器，進一步包括用戶輸入裝置，用戶使用其可以直接地選擇該GPS接收器的多個工作模式中的一個。
9.一種提供定位的方法，包括步驟■從GPS接收器接收GPS信號采樣以及描述該GPS信號采樣和/或包含在其中的該GPS信號的特征的輔助信息；以及■使用該輔助信息來處理該GPS信號，以確定定位。
10.根據(jù)權利要求9的方法，其中該GPS信號是擴展頻譜信號；并且其中該輔助信息用來輔助對該GPS擴展頻譜信號進行去擴展。
11.根據(jù)權利要求9的方法，其中從外部裝置接收該GPS信號采樣和輔助信息。
12.根據(jù)權利要求9的方法，其中該輔助信息包括與該GPS接收器的類型或標識相關的信息。
13.根據(jù)權利要求9的方法，其中該輔助信息包括與該GPS接收器所接收的該GPS信號相關的信息。
14.根據(jù)權利要求13的方法，其中該輔助信息包括所接收的該GPS信號的類型或標識，或者所接收GPS信號的格式、中心頻率或帶寬。
15.根據(jù)權利要求9的方法，其中該輔助信息包括與該GPS接收器所輸出的該GPS采樣相關的信息。
16.根據(jù)權利要求15的方法，其中該輔助信息包括所輸出的該GPS信號載波頻率或帶寬、該GPS信號采樣格式、速率或分辨率、圖像符號、振蕩器類型或振蕩器穩(wěn)定性參數(shù)、或者該天線類型。
17.一種計算機程序，包括用于執(zhí)行根據(jù)權利要求9至16的任何一個的方法的指令。
18.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上記錄有包含用于執(zhí)行根據(jù)權利要求9至16的任何一個的方法的指令的數(shù)據(jù)。
19.一種配置用來執(zhí)行根據(jù)權利要求9至16的任何一個的方法的設備。
20.根據(jù)權利要求19的設備，其配置用來與權利要求1至8中的任何一個所述類型的GPS接收器連接。
全文摘要
公開了一種GPS接收器(10)，包括GPS天線和包括用于采樣所接收到的GPS信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的GPS RF前端；以及用于連同直接或間接地描述該GPS信號采樣和/或包含在其中的該GPS信號的特征的輔助信息一起輸出該GPS信號采樣的處理器，包括輸出到外部裝置。而且公開了一種提供定位的相應方法，以及計算機程序、計算機可讀存儲介質(zhì)和用于此的設備。
文檔編號G01S1/00GK1875289SQ200480032544
公開日2006年12月6日 申請日期2004年11月3日 優(yōu)先權日2003年11月8日
發(fā)明者S·湯森, A·T·于爾, S·R·多利 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司