專利名稱：用于在全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)中獲取信號(hào)的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)中獲取信號(hào)的方法。
背景技術(shù)：
在諸如全球定位系統(tǒng)(GPS)之類的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)中，衛(wèi)星星座的每個(gè)衛(wèi)星廣播一個(gè)攜帶時(shí)間和日期信息的信號(hào)，由于是從安裝在衛(wèi)星上的原子鐘得到的，因此這種時(shí)間和日期信息非常精確。在下文中將這種信號(hào)稱作導(dǎo)航信號(hào)。導(dǎo)航信號(hào)是通過(guò)偽隨機(jī)擴(kuò)頻碼對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制的結(jié)果，并且在可應(yīng)用的情況下也通過(guò)導(dǎo)航消息對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制。擴(kuò)頻碼用于區(qū)分不同的導(dǎo)航信號(hào)。
導(dǎo)航終端的接收機(jī)必須從至少三顆衛(wèi)星獲取導(dǎo)航信號(hào)，以便確定該導(dǎo)航終端在全球絕對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)中的三維空間中的位置。
如果不能精確地知道世界時(shí)間(universal time)，則導(dǎo)航終端的接收機(jī)必須獲取第四個(gè)導(dǎo)航信號(hào)。
實(shí)際上，利用由所獲取的信號(hào)所攜帶的信息進(jìn)行的復(fù)雜計(jì)算能夠使得終端確定其位置，并因此解決定位問(wèn)題。
這不是本發(fā)明想要解決的問(wèn)題，本發(fā)明要解決的問(wèn)題是獲取由可視衛(wèi)星所發(fā)送的信號(hào)的問(wèn)題。
在所說(shuō)的定位過(guò)程之前的初始階段中，終端獲取由衛(wèi)星廣播的導(dǎo)航信號(hào)，以便能夠利用這些信號(hào)進(jìn)行定位過(guò)程的計(jì)算。本發(fā)明涉及該初始階段，其可以稱為導(dǎo)航信號(hào)獲取階段，并且也涉及計(jì)算。
本發(fā)明涉及通過(guò)稱作導(dǎo)航終端的接收機(jī)終端獲取由衛(wèi)星發(fā)送的GNSS信號(hào)。
GNSS信號(hào)的獲取需要進(jìn)行時(shí)間和頻率掃描，以將所接收的信號(hào)在是信噪比(S/N)的函數(shù)的特定時(shí)間段上與所需信號(hào)的副本相關(guān)。低S/N比需要較長(zhǎng)的相關(guān)時(shí)間，這導(dǎo)致較高的頻率步進(jìn)分辨率(stepresolution)，并且因此針對(duì)相同的多普勒(Doppler)動(dòng)態(tài)范圍(多普勒現(xiàn)象與衛(wèi)星和/或終端的移動(dòng)相關(guān)聯(lián))要掃描更多數(shù)目的頻率。
然而，相關(guān)時(shí)間還受到終端的頻率基準(zhǔn)的精確度的限制。
在下文中將載波頻率和擴(kuò)頻碼相對(duì)于一個(gè)頻率和時(shí)間基準(zhǔn)的相位稱為導(dǎo)航信號(hào)調(diào)諧參數(shù)。
導(dǎo)航終端在獲取導(dǎo)航信號(hào)中的主要問(wèn)題是將要執(zhí)行的處理操作的數(shù)目，這個(gè)數(shù)目與信噪比成反比。
針對(duì)這一問(wèn)題的第一種現(xiàn)有技術(shù)的解決方案增加了在每個(gè)終端中并行操作的相關(guān)器的數(shù)目。這種解決方案的缺點(diǎn)是增加了電子電路的邏輯復(fù)雜性，并且增加了接收機(jī)的消耗(dissipation)。
第二種現(xiàn)有技術(shù)的解決方案利用基站來(lái)向終端提供輔助，其中基站通過(guò)將可視衛(wèi)星的身份和用于與這些衛(wèi)星相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)航信號(hào)的調(diào)諧參數(shù)傳送給終端來(lái)提供輔助。
必須將基站的時(shí)間/頻率基準(zhǔn)廣播給終端，以使這些終端可以利用輔助信息?；九c終端通過(guò)由蜂窩連接或其他連接提供的射頻(RF)鏈路進(jìn)行通信，以使得能夠傳送輔助信息和時(shí)間/頻率同步信息。
第二種解決方案的缺點(diǎn)是射頻鏈路對(duì)干擾的敏感性，特別是在傳輸時(shí)間/頻率基準(zhǔn)時(shí)尤其如此。而且，這種類型的鏈路需要特別寬的帶寬用于傳輸精確的時(shí)間/頻率同步(將時(shí)間同步到幾十毫微秒內(nèi)需要100MHz量級(jí)的帶寬)。
此外，即使提供輔助的基站與其所輔助的終端一樣對(duì)干擾敏感，該基站也必須首先從可視衛(wèi)星獲取導(dǎo)航信號(hào)。
因此，當(dāng)信噪比較低時(shí)并且在可接受的時(shí)間段內(nèi)(幾十秒的量級(jí))獲取導(dǎo)航信號(hào)仍然是個(gè)問(wèn)題。獲取階段意味著與信噪比成反比的大量處理負(fù)擔(dān)。
因此，如果信噪比較低，沒(méi)有一種現(xiàn)有技術(shù)的解決方案可以取得令人滿意的導(dǎo)航信號(hào)獲取性能(就獲取時(shí)間、非獲取的概率、錯(cuò)誤獲取的概率、所需的計(jì)算能力而言)。
本發(fā)明所解決的問(wèn)題是，在不管信噪比如何并且不增加導(dǎo)航終端的計(jì)算能力的情況下，改善導(dǎo)航信號(hào)獲取階段的性能的問(wèn)題。
本發(fā)明通過(guò)構(gòu)造鄰近終端的網(wǎng)絡(luò)，解決了上述問(wèn)題，其中鄰近終端經(jīng)由射頻鏈路信道進(jìn)行通信，為完成用于實(shí)現(xiàn)獲取階段的計(jì)算而進(jìn)行協(xié)作。
如果終端之間分隔開(kāi)擴(kuò)頻碼調(diào)制的幾個(gè)波長(zhǎng)(定義為“碼片”長(zhǎng)度)，則這些終端是“鄰近的(nearby)”。例如，在GPS中，對(duì)于1.023MHz的調(diào)制頻率的碼片長(zhǎng)度為300m。
與現(xiàn)有的方法相比，這一解決方案在不增加獲取階段的持續(xù)時(shí)間的情況下取得了所需要的靈敏度、以及針對(duì)干擾的健壯性和快速的獲取。
這一解決方案還為將進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的新進(jìn)終端(incoming terminal)調(diào)諧(tune)到該網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)調(diào)諧到的導(dǎo)航信號(hào)提供了一種本地且自主的輔助。
反過(guò)來(lái)，網(wǎng)絡(luò)也可以繼承已由進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的新進(jìn)終端獲取到的調(diào)諧參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明更特別地包括一種通過(guò)導(dǎo)航終端獲取由全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)的衛(wèi)星廣播的導(dǎo)航信號(hào)的方法，所述方法包括·經(jīng)由通信信道在多個(gè)鄰近終端之間傳送信息，所述多個(gè)鄰近終端具有形成公共基準(zhǔn)的時(shí)間和頻率同步，并因此形成一個(gè)同步的網(wǎng)絡(luò)；以及
·在所得到的網(wǎng)絡(luò)的終端之間進(jìn)行協(xié)作，以確定來(lái)自每顆可視衛(wèi)星的導(dǎo)航信號(hào)相對(duì)于公共時(shí)間和頻率基準(zhǔn)的調(diào)諧參數(shù)，所述協(xié)作包括-管理對(duì)終端各自資源的共享，使得每個(gè)終端都參與在確定導(dǎo)航信號(hào)調(diào)諧參數(shù)中所涉及的計(jì)算；以及-通過(guò)所述通信信道傳輸所得到的導(dǎo)航信號(hào)調(diào)諧參數(shù)結(jié)果，以便網(wǎng)絡(luò)的終端調(diào)諧到來(lái)自可視衛(wèi)星的信號(hào)。
管理資源共享包括根據(jù)每個(gè)終端的資源分配一個(gè)或多個(gè)掃描任務(wù)。
分配掃描任務(wù)包括共享一個(gè)全局時(shí)間和頻率掃描空間。
共享所述全局時(shí)間和頻率掃描空間包括使多個(gè)范圍交迭。
共享所述頻率掃描空間包括將在其中有可能接收到來(lái)自可視衛(wèi)星的導(dǎo)航信號(hào)的頻率范圍劃分為多個(gè)子集。
共享所述時(shí)間掃描空間包括將在其中有可能找到對(duì)由可視衛(wèi)星所發(fā)送的載波進(jìn)行調(diào)制的擴(kuò)頻碼相對(duì)于時(shí)間基準(zhǔn)的相位的時(shí)間范圍劃分為多個(gè)子集。
在一個(gè)實(shí)施方式中，資源共享有利地由主終端進(jìn)行管理，該主終端適于在所有可用的計(jì)算資源之間最佳地劃分以及分發(fā)在執(zhí)行導(dǎo)航信號(hào)獲取階段中所涉及的處理；通過(guò)通信信道進(jìn)行的傳輸有利地包括傳輸網(wǎng)絡(luò)的終端的部分處理結(jié)果，以便網(wǎng)絡(luò)的主終端確定導(dǎo)航信號(hào)調(diào)諧參數(shù)；以及通過(guò)通信信道進(jìn)行的傳輸有利地包括將導(dǎo)航信號(hào)調(diào)諧參數(shù)從主終端傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)的其他終端以輔助所有終端調(diào)諧到可視衛(wèi)星。
在該實(shí)施方式的變型中，管理資源共享涉及一個(gè)主要的主終端以及一個(gè)或多個(gè)次要的主終端，這些次要的主終端適于在該主要的主終端不可用的情況下替代該主要的主終端。
所述信息的傳送還包括傳送輔助信息，諸如可視衛(wèi)星的身份、可視衛(wèi)星的調(diào)諧信號(hào)(即頻率和碼相位)以及如果使用了導(dǎo)航消息，則導(dǎo)航消息。
所述信息的傳送也包括管理終端到網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)入和終端從網(wǎng)絡(luò)的退出，以及評(píng)估終端的接近度，并且所述輔助是從網(wǎng)絡(luò)對(duì)新進(jìn)終端的輔助或從新進(jìn)終端對(duì)網(wǎng)絡(luò)的輔助。
所述輔助可以包括由遠(yuǎn)程基站向網(wǎng)絡(luò)傳送導(dǎo)航消息。
在本方法的變型中，所述信息的傳送包括中繼服務(wù)，其使得經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)的終端(其因此附加提供傳輸中繼功能)在網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程終端之間實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)路由。
終端的時(shí)間同步可以使用絕對(duì)時(shí)間基準(zhǔn)或相對(duì)時(shí)間基準(zhǔn)。
本發(fā)明還提供一種衛(wèi)星導(dǎo)航終端，其適于使用全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)并包括-收發(fā)信機(jī)，使得衛(wèi)星導(dǎo)航終端能夠經(jīng)由通信信道與包括其他鄰近終端的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，以傳輸信息使得所述終端能夠協(xié)作以獲取由任何可視衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航信號(hào)；-時(shí)間/頻率基準(zhǔn)，用于與網(wǎng)絡(luò)的其他終端進(jìn)行時(shí)間和頻率同步；-計(jì)算模塊，適于執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)獲取階段任務(wù)以獲取來(lái)自可視衛(wèi)星的導(dǎo)航信號(hào)；-管理模塊，用于管理所傳送的信息，以控制計(jì)算模塊根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的終端所傳送的信息來(lái)確定需要執(zhí)行的任務(wù)。
收發(fā)信機(jī)還適于發(fā)送或接收輔助信息。
管理模塊可以具有用于所得到網(wǎng)絡(luò)的傳輸中繼功能。
時(shí)間/頻率基準(zhǔn)可以由微型原子鐘來(lái)提供。
本發(fā)明還提供一種衛(wèi)星導(dǎo)航終端的網(wǎng)絡(luò)，其適于使用全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)并適于執(zhí)行上述用于獲取來(lái)自任何可視衛(wèi)星的導(dǎo)航信號(hào)的方法，所述網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)上面所描述的終端。
通過(guò)閱讀以下借助于說(shuō)明性且非限制性的示例以及參考附圖所給出的描述，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將變得非常明顯。


圖1是適于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的獲取方法的終端的網(wǎng)絡(luò)的示圖。
圖2是本發(fā)明的終端的示圖。
具體實(shí)施例方式
如下文中所展現(xiàn)的，本發(fā)明的獲取方法通過(guò)構(gòu)造終端的網(wǎng)絡(luò)并共享這些終端的資源以及在某些情形下結(jié)合使獲取簡(jiǎn)單化的雙向輔助(從網(wǎng)絡(luò)到進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的新進(jìn)終端或從進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的新進(jìn)終端到網(wǎng)絡(luò))，提高了獲取的性能。在信噪比很低的情況下也可以由基站提供輔助。
本發(fā)明方法通過(guò)一種在下文中描述的同步導(dǎo)航終端的網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
圖1中示出的導(dǎo)航終端T1-Tn代表本發(fā)明意義下的形成網(wǎng)絡(luò)R的鄰近終端。網(wǎng)絡(luò)R由在時(shí)間上和在頻率上同步并且能夠通過(guò)構(gòu)成通信信道C的射頻鏈路傳送信息的多個(gè)終端形成。
終端TE代表進(jìn)入該網(wǎng)絡(luò)的新進(jìn)終端，并且終端TS代表離開(kāi)該網(wǎng)絡(luò)的退出終端(outgoing terminal)。全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的衛(wèi)星S1從網(wǎng)絡(luò)R看可視，而衛(wèi)星Sn不可視。
現(xiàn)在參考圖2，即導(dǎo)航終端Tn的示圖。
圖1中表示的每個(gè)終端T1-Tn都基于圖2的示圖。
因此，每個(gè)終端都配備有使其能夠在該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)進(jìn)行通信的收發(fā)信機(jī)E/R以及超穩(wěn)定的時(shí)間/頻率基準(zhǔn)H，例如微型原子鐘。
每個(gè)終端還具有無(wú)線導(dǎo)航設(shè)備RN，該無(wú)線導(dǎo)航設(shè)備RN特別地包括相關(guān)計(jì)算模塊MC，模塊MC能夠執(zhí)行在從可視衛(wèi)星獲取導(dǎo)航信號(hào)時(shí)涉及的標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)計(jì)算。然而，根據(jù)本發(fā)明，每個(gè)終端的模塊MC并不執(zhí)行所有的計(jì)算，如下文所說(shuō)明的，這些計(jì)算將在該網(wǎng)絡(luò)的終端之間進(jìn)行劃分。
無(wú)線導(dǎo)航設(shè)備RN是常規(guī)的設(shè)備，并且因此在此不對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)描述。根據(jù)本發(fā)明，終端附加地包括管理模塊MG，該模塊MG用于管理在該網(wǎng)絡(luò)上經(jīng)由通信信道C傳送的信息I。
終端之間的通信使得可以對(duì)輔助信息和與該網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)終端的資源可用性有關(guān)的信息I進(jìn)行傳輸。
管理模塊MG利用由其終端接收到的信息來(lái)控制計(jì)算模塊MC，以便通過(guò)共享計(jì)算資源在終端之間進(jìn)行協(xié)作，從而實(shí)現(xiàn)獲取由可視衛(wèi)星發(fā)送的信號(hào)的階段。
資源共享體現(xiàn)為對(duì)覆蓋全局時(shí)間和頻率掃描空間的計(jì)算任務(wù)的共享。
例如，這些計(jì)算可以劃分為n個(gè)任務(wù)P1-Pn，每個(gè)任務(wù)對(duì)應(yīng)于一個(gè)時(shí)間/頻率掃描范圍。具有較多計(jì)算資源的終端可以負(fù)責(zé)多個(gè)處理任務(wù)。為了能夠考慮到關(guān)于終端的時(shí)間/頻率同步的不確定性以及終端之間的距離對(duì)所估計(jì)的擴(kuò)頻碼的相對(duì)相位的影響，兩個(gè)在時(shí)間上或在頻率上相鄰的掃描范圍可以共享一個(gè)交迭區(qū)域。
考慮到多普勒效應(yīng)，頻率掃描范圍對(duì)應(yīng)于在其中有可能接收到導(dǎo)航信號(hào)的載波的頻率范圍Fmin-Fmax的一個(gè)子集。
時(shí)間掃描范圍對(duì)應(yīng)于將在其中有可能找到以擴(kuò)頻碼周期為模的所接收的導(dǎo)航信號(hào)的擴(kuò)頻碼相對(duì)于時(shí)間基準(zhǔn)的相位的時(shí)間段劃分為多個(gè)子集。
在一個(gè)實(shí)際的實(shí)施方式中，以上述方式構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)的終端之一成為主終端。在這種情況下，該主終端的管理模塊MG根據(jù)所接收的信息對(duì)任務(wù)到每個(gè)終端的分配作出決定。
優(yōu)選地，主終端以一種協(xié)調(diào)的方式管理該網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)終端的資源，在所有可用的計(jì)算資源之間，對(duì)執(zhí)行導(dǎo)航信號(hào)獲取階段中所涉及的處理操作進(jìn)行最佳的劃分以及分發(fā)。
該網(wǎng)絡(luò)的終端通過(guò)通信信道傳輸部分處理結(jié)果以便網(wǎng)絡(luò)的主終端確定導(dǎo)航信號(hào)調(diào)諧參數(shù)。隨后，主終端能夠通過(guò)通信信道向網(wǎng)絡(luò)中的其他終端傳輸導(dǎo)航信號(hào)調(diào)諧參數(shù)以便輔助所有終端調(diào)諧到可視衛(wèi)星。
一個(gè)不同的實(shí)施方式使用一個(gè)主要的主終端以及一個(gè)或多個(gè)次要的主終端。在這種情況下，這些次要的主終端冗余地執(zhí)行由該主要的主終端所執(zhí)行的操作(資源分配和調(diào)諧參數(shù)選擇)，以便監(jiān)控該主要的主終端并能夠在該主要的主終端變得不可用時(shí)(發(fā)生故障或離開(kāi)網(wǎng)絡(luò))接管其操作。
可以通過(guò)終端之間的仲裁來(lái)選擇同步網(wǎng)絡(luò)的主終端，這些終端出于這種目的而通過(guò)通信信道進(jìn)行通信。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，可以在多次信息交換以協(xié)調(diào)終端之后分配資源，其中每個(gè)終端在不了解每個(gè)其他終端的可用性的情況下承擔(dān)一個(gè)或多個(gè)任務(wù)的職責(zé)。
基于所使用的時(shí)間基準(zhǔn)，可以以兩種方式完成該網(wǎng)絡(luò)的終端的時(shí)間同步。時(shí)間基準(zhǔn)可以是絕對(duì)的或相對(duì)的。
在絕對(duì)時(shí)間基準(zhǔn)的情況下，終端有權(quán)使用世界時(shí)間基準(zhǔn)。
在相對(duì)時(shí)間基準(zhǔn)的情況下，終端各自具有通過(guò)(例如在RF鏈路上)發(fā)送脈沖實(shí)現(xiàn)同步的本地時(shí)間基準(zhǔn)。
實(shí)際上，操作如下-如果該網(wǎng)絡(luò)的終端并且因此該網(wǎng)絡(luò)本身沒(méi)有調(diào)諧到可視衛(wèi)星，則對(duì)終端所執(zhí)行的操作進(jìn)行協(xié)調(diào)以具有交迭的掃描范圍來(lái)分發(fā)獲取導(dǎo)航信號(hào)所需的處理操作。
-然后，在通信信道上廣播相關(guān)結(jié)果以及有關(guān)該導(dǎo)航信號(hào)的獲取階段的結(jié)論。
-該網(wǎng)絡(luò)的所有終端利用這些調(diào)諧參數(shù)完成到導(dǎo)航信號(hào)的調(diào)諧。
-隨后該網(wǎng)絡(luò)調(diào)諧到可視衛(wèi)星。
-對(duì)于每個(gè)新的可視衛(wèi)星重復(fù)上述步驟。
-當(dāng)終端進(jìn)入已調(diào)諧到可視衛(wèi)星的網(wǎng)絡(luò)時(shí)，該終端可以得益于由該網(wǎng)絡(luò)提供的輔助，該輔助包括可視衛(wèi)星的身份、碼相位和頻率輔助。因此，對(duì)于新進(jìn)終端，在給定其與網(wǎng)絡(luò)其他終端的接近度和時(shí)間/頻率調(diào)諧的精確度的情況下，由于只需要掃描在作為由網(wǎng)絡(luò)提供輔助的結(jié)果所得到的值周圍的很少幾個(gè)時(shí)間/頻率值，所以獲取非常迅速。
-反過(guò)來(lái)，已經(jīng)以上述方式構(gòu)造的網(wǎng)絡(luò)可以得益于由新進(jìn)終端針對(duì)該網(wǎng)絡(luò)還沒(méi)有調(diào)諧到的衛(wèi)星而預(yù)先估計(jì)的調(diào)諧參數(shù)。在這種情況下，是網(wǎng)絡(luò)從由新進(jìn)終端所提供的輔助中獲益。
在本發(fā)明方法的一個(gè)用在S/N比很低(例如低于35dBHz)的情況下的不同實(shí)施方式中，通過(guò)一個(gè)具有較好S/N比(例如50dBHz的量級(jí))的遠(yuǎn)程站SB來(lái)傳送從衛(wèi)星接收的導(dǎo)航消息，相干相關(guān)時(shí)間可以擴(kuò)展超過(guò)導(dǎo)航消息調(diào)制的符號(hào)周期(在GPS的情況下為20ms)。在這種情況下，終端必須具有用于存儲(chǔ)所接收信號(hào)樣本的緩沖器，以便離線消除導(dǎo)航消息的調(diào)制。
然后根據(jù)離基準(zhǔn)站的距離，可知導(dǎo)航消息比特轉(zhuǎn)換時(shí)間在幾分之一毫秒以內(nèi)。因此與轉(zhuǎn)換時(shí)間周圍的保護(hù)時(shí)間相一致，以考慮到關(guān)于時(shí)間同步的不確定性以及基站與終端之間的距離，該網(wǎng)絡(luò)的終端可以將相干相關(guān)時(shí)間在導(dǎo)航消息(在GPS的情況下為20ms)的多個(gè)比特時(shí)間上擴(kuò)展。
因此，在這一實(shí)施方式中，同樣具有很精確的時(shí)間同步的遠(yuǎn)程基站SB通過(guò)傳送導(dǎo)航消息(即對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制的第二信號(hào))為網(wǎng)絡(luò)提供輔助。接著，終端能夠從所接收的信號(hào)中去掉該信號(hào)并在導(dǎo)航消息調(diào)制的多個(gè)符號(hào)周期上進(jìn)行相干積分。
這一實(shí)施方式消除了比特時(shí)間限制，并且然后在GPS的情況下積分周期可以大于20ms。
在本發(fā)明方法的一個(gè)不同實(shí)施方式中，終端還可以具有傳輸中繼功能，以便突破傳輸信道范圍的限制。因此，創(chuàng)立中繼服務(wù)以在網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)終端相距太遠(yuǎn)時(shí)提供點(diǎn)到點(diǎn)的路由。
與標(biāo)準(zhǔn)GNSS接收機(jī)相比，在終端中使用超穩(wěn)定的時(shí)間/頻率基準(zhǔn)(諸如原子鐘)顯著地增加了相關(guān)時(shí)間。
此外，由于在多個(gè)終端之間共享計(jì)算負(fù)擔(dān)，所以在不直接增加終端級(jí)的計(jì)算能力的情況下，本發(fā)明的方法減少了獲取時(shí)間，增加了相關(guān)時(shí)間，并因此提高了靈敏度。
本發(fā)明的方法還實(shí)現(xiàn)了針對(duì)干擾的健壯性、快速的獲取以及在用于時(shí)間同步的時(shí)間基準(zhǔn)是絕對(duì)基準(zhǔn)時(shí)執(zhí)行定位(即確定地點(diǎn))所需衛(wèi)星數(shù)目的減少(從4顆減少到3顆)。
因該時(shí)間基準(zhǔn)眾所周知，因此本發(fā)明改善了確定地點(diǎn)的精確度。
權(quán)利要求
1.一種用于通過(guò)導(dǎo)航終端獲取由全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)的衛(wèi)星廣播的導(dǎo)航信號(hào)的方法，所述方法包括·經(jīng)由通信信道在多個(gè)鄰近終端之間傳送信息，所述多個(gè)鄰近終端在時(shí)間和頻率上同步，并因此形成一個(gè)同步的網(wǎng)絡(luò)；以及·在所述網(wǎng)絡(luò)的終端之間進(jìn)行協(xié)作，以確定來(lái)自每顆可視衛(wèi)星的所述導(dǎo)航信號(hào)相對(duì)于它們的公共時(shí)間和頻率基準(zhǔn)的調(diào)諧參數(shù)，所述協(xié)作包括-管理對(duì)所述終端各自資源的共享，使得每個(gè)終端都參與用于確定所述導(dǎo)航信號(hào)調(diào)諧參數(shù)的計(jì)算；以及-通過(guò)所述通信信道傳輸所得到的所述導(dǎo)航信號(hào)調(diào)諧參數(shù)結(jié)果，以便所述網(wǎng)絡(luò)的所述終端調(diào)諧到來(lái)自所述可視衛(wèi)星的信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲取方法，其中管理資源共享包括根據(jù)每個(gè)終端的所述資源分配一個(gè)或多個(gè)掃描任務(wù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的獲取方法，其中分配掃描任務(wù)包括共享一個(gè)全局時(shí)間和頻率掃描空間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的獲取方法，其中共享所述全局時(shí)間和頻率掃描空間包括使多個(gè)范圍交迭。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的獲取方法，其中共享所述頻率掃描空間包括將在其中有可能接收到來(lái)自可視衛(wèi)星的所述導(dǎo)航信號(hào)的頻率范圍劃分為多個(gè)子集。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的獲取方法，其中共享所述時(shí)間掃描空間包括將在其中有可能找到對(duì)由可視衛(wèi)星發(fā)送的載波進(jìn)行調(diào)制的所述擴(kuò)頻碼相對(duì)于時(shí)間基準(zhǔn)的相位的時(shí)間范圍劃分為多個(gè)子集。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲取方法，其中-由主終端管理資源共享，所述主終端適于在所有可用的計(jì)算資源之間最佳地劃分以及分發(fā)在執(zhí)行導(dǎo)航信號(hào)獲取階段中涉及的處理；-通過(guò)所述通信信道進(jìn)行的傳輸包括傳輸所述網(wǎng)絡(luò)的所述終端的部分處理結(jié)果，以便所述網(wǎng)絡(luò)的所述主終端確定所述導(dǎo)航信號(hào)調(diào)諧參數(shù)；以及-通過(guò)所述通信信道進(jìn)行的傳輸包括將導(dǎo)航信號(hào)調(diào)諧參數(shù)從所述主終端傳輸?shù)剿鼍W(wǎng)絡(luò)的其他終端以輔助所有終端調(diào)諧到所述可視衛(wèi)星。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的獲取方法，其中管理資源共享涉及一個(gè)主要的主終端以及一個(gè)或多個(gè)次要的主終端，所述次要的主終端適于在所述主要的主終端不可用的情況下替代所述主要的主終端。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲取方法，其中所述信息的傳送還包括傳送輔助信息，諸如所述可視衛(wèi)星的身份、所述可視衛(wèi)星的所述調(diào)諧信號(hào)(即頻率和碼相位)以及所述導(dǎo)航消息，如果使用了導(dǎo)航消息的話。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的獲取方法，其中所述信息的傳送包括管理終端對(duì)所述網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)入和終端從所述網(wǎng)絡(luò)的退出，以及評(píng)估終端的接近度，并且所述輔助是從所述網(wǎng)絡(luò)對(duì)新進(jìn)終端的輔助或從新進(jìn)終端對(duì)所述網(wǎng)絡(luò)的輔助。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的獲取方法，其中所述輔助包括由遠(yuǎn)程基站向所述網(wǎng)絡(luò)傳送所述導(dǎo)航消息。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲取方法，其中所述信息的傳送包括中繼服務(wù)，其使得經(jīng)由所述網(wǎng)絡(luò)的終端在所述網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程終端之間實(shí)現(xiàn)信息的點(diǎn)到點(diǎn)路由，所述網(wǎng)絡(luò)的終端因此附加提供傳輸中繼功能。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲取方法，其中所述終端的所述時(shí)間同步可以是絕對(duì)的或相對(duì)的。
14.一種衛(wèi)星導(dǎo)航終端，適于使用全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)并包括-收發(fā)信機(jī)，使得所述衛(wèi)星導(dǎo)航終端能夠經(jīng)由通信信道與包括其他鄰近終端的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，以傳輸信息使得所述終端能夠協(xié)作以獲取由任何可視衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航信號(hào)；-時(shí)間/頻率基準(zhǔn)，用于與所述網(wǎng)絡(luò)的其他終端進(jìn)行時(shí)間和頻率同步；-計(jì)算模塊，適于執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)獲取階段任務(wù)以獲取來(lái)自可視衛(wèi)星的導(dǎo)航信號(hào)；-管理模塊，用于管理所傳送的信息，以控制所述計(jì)算模塊，以根據(jù)由所述網(wǎng)絡(luò)的所述終端所傳送的信息來(lái)確定需要執(zhí)行的所述任務(wù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的導(dǎo)航終端，其中所述收發(fā)信機(jī)適于發(fā)送或接收輔助信息。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的導(dǎo)航終端，其中所述管理模塊具有用于所得到網(wǎng)絡(luò)的傳輸中繼功能。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的導(dǎo)航終端，其中所述時(shí)間/頻率基準(zhǔn)由微型原子鐘來(lái)提供。
18.一種衛(wèi)星導(dǎo)航終端的網(wǎng)絡(luò)，適于使用全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)并適于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于獲取來(lái)自任何可視衛(wèi)星的導(dǎo)航信號(hào)的方法，所述網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求14所述的終端。
全文摘要
公開(kāi)了一種用于通過(guò)導(dǎo)航終端獲取由全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)的衛(wèi)星廣播的導(dǎo)航信號(hào)的方法。通信信道使得鄰近終端能夠交換信息并構(gòu)成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，以提供輔助并使得終端能夠通過(guò)共享其各自的資源以及參與在執(zhí)行獲取階段中所涉及的計(jì)算操作來(lái)進(jìn)行協(xié)作，其中獲取階段用于調(diào)諧到來(lái)自可視衛(wèi)星的導(dǎo)航信號(hào)。本方法可以應(yīng)用于任何全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G01S5/14GK1877359SQ200610087909
公開(kāi)日2006年12月13日 申請(qǐng)日期2006年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月7日
發(fā)明者亞恩·奧斯特 申請(qǐng)人:阿爾卡特公司