專利名稱：全球定位衛(wèi)星定位系統(tǒng)和全球定位衛(wèi)星定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及GPS定位系統(tǒng)和GPS定位方法，用于接收來自于衛(wèi)星的GPS信號，從而正確地檢測接收位置。
地球的周國有許多人造衛(wèi)星，從每個(gè)衛(wèi)星上連續(xù)發(fā)射完全相同的載波頻率1575.42GHZ的電波。該電波通過虛擬噪聲代碼相位調(diào)制后以分配給每個(gè)衛(wèi)星不同的代碼模式被分別接收。作為這種虛擬噪聲代碼公知的有可一般性公開使用的按所謂C/A代碼規(guī)則變化的代碼模式。另外，在用于定位時(shí)，使用者必需通過使C/A代碼的極性顛倒把由衛(wèi)星軌道信息和衛(wèi)星上的修正值、電離層的修正系數(shù)等信息構(gòu)成的導(dǎo)航數(shù)據(jù)搭載在上述電波上發(fā)射。
上述C/A代碼如

圖13所示，是把1023比特=1msec作為1PN幀，1個(gè)數(shù)據(jù)比特是由20PN幀組成的規(guī)則的信號。即，上述導(dǎo)航數(shù)據(jù)是50BPS,1000PN幀/秒的信號。
圖14是表示例如記載在美國專利第5663734號說明書中的現(xiàn)有技術(shù)中的GPS定位系統(tǒng)的方框圖，在圖中101是地面站，其裝備有GPS接收天線102和發(fā)射天線103,104是遠(yuǎn)距離裝置。
這個(gè)遠(yuǎn)距離裝置104包括把來自GPS接收天線105的RF變成IF的變頻器106，把來自該變頻器106的模擬信號變換成數(shù)字信號的A/D變換器107，存儲來自該A/D變換器107的輸出的存儲器(數(shù)字迅變存儲器)108，處理來自該存儲器108的信號的通用可編程的數(shù)字信號處理電路(以下簡稱DSP電路)109。
除此之外，還具有與裝備有與DSP電路109相連的程序EPROM110，混頻器111，電源調(diào)節(jié)器112、地址寫入電路113、微處理器114、RAM(存儲器)115、EEPROM116和發(fā)射接收天線117的微處理器114相連的調(diào)制解調(diào)器118。
下面說明上述系統(tǒng)的操作。
地面站101通過數(shù)據(jù)通訊線路119發(fā)送信息，向遠(yuǎn)距離裝置104發(fā)出指令并使其進(jìn)行定位，地面站101在發(fā)射該信息過程中發(fā)射有關(guān)目標(biāo)衛(wèi)星的多普勒數(shù)據(jù)。該多普勒數(shù)據(jù)具有衛(wèi)星數(shù)據(jù)信息的形式，并保持頻率信息的格式。這些信息對目標(biāo)衛(wèi)星進(jìn)行特別限定。這些信息通過作為遠(yuǎn)程裝置104的組成部分的調(diào)制解調(diào)器118接收，存儲在與微處理器114相連的存儲器108中。
微處理器114傳送DSP電路109，地址寫入電路113和調(diào)制解調(diào)器118之間的數(shù)據(jù)信息，控制遠(yuǎn)距離裝置104內(nèi)的電源的管理功能。
遠(yuǎn)距離裝置104對(例如來自地面站101的)GPS進(jìn)行處理和接受多普勒信息指示時(shí)，微處理器114使把RF變成IF的變頻器106,A/D變換器107和存儲器108處在工作狀態(tài)。這是通過電源調(diào)節(jié)器電路112和從由其控制的電源線120a經(jīng)120d供給功率完成的。借此在把來自經(jīng)天線105接收的GPS衛(wèi)星的信號下降變頻為IF頻率后進(jìn)行數(shù)字化，接著把持續(xù)100ms-1秒以上的數(shù)據(jù)組存儲在存儲器108中。
利用DSP電路109進(jìn)行分割區(qū)間計(jì)算，DSP電路109使用快速傅立葉變換(FFT)算法。借此可以通過迅速地完成在內(nèi)部生成的標(biāo)準(zhǔn)信號與接收信號之間許多次相關(guān)檢測，來非常快的進(jìn)行分割區(qū)間的計(jì)算?？焖俑盗⑷~變換算法同時(shí)并行地探測各GPS信號的出現(xiàn)時(shí)間，從而加快了計(jì)算進(jìn)程一旦DSP電路109完成了對各個(gè)目標(biāo)衛(wèi)星分割區(qū)間的計(jì)算，就把這個(gè)信息經(jīng)相互連接的總線122傳送給微處理器114。
接著，微處理器114利用調(diào)制解調(diào)器118把用于計(jì)算確定最終位置的分割區(qū)間數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)鏈路119傳送給地面站101。
除了分割數(shù)據(jù)之外，也可以把表示從存儲器108最初收集數(shù)據(jù)到通過通訊線路119發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)所經(jīng)過的時(shí)間的定時(shí)特性同時(shí)發(fā)送給地面站。這個(gè)定時(shí)特性可以提高進(jìn)行運(yùn)算的地面站101的能力。這就是借此可以在數(shù)據(jù)收集的時(shí)刻計(jì)算GPS衛(wèi)星位置的理由。
雖然調(diào)制解調(diào)器118通過數(shù)據(jù)通訊線路119進(jìn)行信息發(fā)送和接收，但為此目的也利用另一發(fā)送接收電線117。調(diào)制解調(diào)器118包括接收器和發(fā)射器，而且兩者可以在發(fā)送接收天線117上交替結(jié)合使用。同樣地面站101也可以為了發(fā)送/接收數(shù)據(jù)環(huán)信息而使用另外的天線103，從而可以在地面站101上經(jīng)過GPS接收天線10連續(xù)接收GPS信號。
在DSP電路109中進(jìn)行位置計(jì)算的必要時(shí)間達(dá)到數(shù)秒以下是期望的，但這由存儲在存儲器108中的數(shù)據(jù)量和DSP電路109或幾個(gè)DSP電路的速度來決定。
如上所述，存儲器108捕捉相應(yīng)比較長的時(shí)間內(nèi)的記錄，通過利用快速卷積法有效地處理這樣大的塊數(shù)據(jù)可以使處理接收電平低的信號(例如因固定建筑物、樹木等嚴(yán)重遮擋而使接收的電平下降時(shí)的信號)的能力提高。
對于可視的GPS衛(wèi)星的全部的排序域都是利用同一個(gè)中間轉(zhuǎn)換過的數(shù)據(jù)計(jì)算的。在信號振幅迅速變化(例如城市的障礙等)的狀態(tài)下，這將發(fā)揮出比連續(xù)跟蹤式的GPS接收機(jī)還高的性能。
下面參照圖13說明用上述DSP電路109進(jìn)行的信號處理。這個(gè)處理的目的是相對內(nèi)部產(chǎn)生的波形確定被接收的波形定時(shí)特性，為了進(jìn)一步提高靈敏度，對上述波形要經(jīng)長時(shí)間通常在從100ms至1S的時(shí)間內(nèi)處理。
接收的GPS信(C/A代碼)由1023碼片=1msec重復(fù)排序的隨機(jī)樣本(PN幀)組成并把連續(xù)的PN幀互相加起來。例如因?yàn)樵?秒時(shí)間內(nèi)存在1000個(gè)PN幀，所以使第1幀順序地相加在第2幀上，把產(chǎn)生的結(jié)果加在第3幀上。如下面圖15(A)～(E)所示那樣順次進(jìn)行相加。結(jié)果獲得1PN幀=1023碼片的持續(xù)時(shí)間的信號，如果把這個(gè)順序相位與本地的基準(zhǔn)順序相比就可以確定兩個(gè)順序相位間的相對定時(shí)特性即排序域(虛擬距離)。
現(xiàn)有的GPS定位系統(tǒng)按上述構(gòu)成。為了實(shí)現(xiàn)高靈敏度而進(jìn)行稱為接收GPS信號備用積分的相關(guān)計(jì)算前的信號處理，但在這個(gè)過程中，受到了因?qū)Ш綌?shù)據(jù)的極性顛倒引起的積分效果減少的影響。為了防止這個(gè)影響，上述備用積分在5～10PN幀進(jìn)行。
包含在GPS接收信號中的C/A代碼的相位隨著導(dǎo)航數(shù)據(jù)的內(nèi)容不同，在導(dǎo)航數(shù)據(jù)的各比特邊界上存在相位極性顛倒的可能性。為此，因?yàn)樵谶@樣的處理中，C/A代碼的極性隨著導(dǎo)航數(shù)據(jù)變化，所以存在利用C/A代碼的極性積分(累積相加)時(shí)，信號成分互相相消，使信噪比(S/N)不能提高的缺點(diǎn)。
即，不能檢測到導(dǎo)航數(shù)據(jù)極性顛倒的分界點(diǎn)。
因此理論上積分個(gè)數(shù)有限，存在信噪比不能充分提高的問題。
另外，作為終端裝置的遠(yuǎn)距離裝置在進(jìn)行位置測定(以下簡稱定位)處理時(shí)，每次都從地面站獲得信息，計(jì)算出到各個(gè)可見衛(wèi)星的虛擬距離，根據(jù)該虛擬距離把結(jié)果發(fā)送給服務(wù)器，檢測終端裝置，由于在定位時(shí)始終必需與服務(wù)器之間通訊，因此存在花費(fèi)通訊費(fèi)用的問題。
本發(fā)明是為了解決上述問題而提出的，目的是提供具有高信噪比的GPS定位系統(tǒng)和GPS定位方法，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于與外部裝置的通訊即使在信噪比惡劣的情況也能進(jìn)行，并且力圖削減通訊費(fèi)用，即使在房間內(nèi)、建筑物遮擋下也能穩(wěn)定接收。
按照本發(fā)明，首先提供GPS定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)的特征在于，該GPS定位系統(tǒng)裝備有從衛(wèi)星接收含有各比特由若干個(gè)PN幀組成，各PN幀由規(guī)定模式的許多碼片組成的導(dǎo)航數(shù)據(jù)的GPS信號并抽取導(dǎo)航數(shù)據(jù)和多普勒信息的外部裝置，和通過通迅媒體與該外部裝置相連并接收來自衛(wèi)星的GPS信號的GPS終端裝置，其特征在于該GPS終端裝置裝備有對接收的GPS信號進(jìn)行頻率變換的頻率變換電路；把頻率變換的GPS信號變換成對應(yīng)的GPS數(shù)據(jù)的A/D變換器；按規(guī)定時(shí)間間隔存儲該GPS數(shù)據(jù)的存儲器；根據(jù)來自外部裝置或內(nèi)部的多普勒信息對已存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行多普勒修正的多普勒修正單元；利用來自外部裝置或內(nèi)部的導(dǎo)航數(shù)據(jù)把已進(jìn)行多普勒修正的數(shù)據(jù)系列順次分割成相當(dāng)上述導(dǎo)航數(shù)據(jù)的1個(gè)比特長度的數(shù)據(jù)塊單元；相對每個(gè)分割出的數(shù)據(jù)塊對與每個(gè)PN代碼相應(yīng)的碼片進(jìn)行累加運(yùn)算的單元；輸出對應(yīng)每個(gè)數(shù)據(jù)塊獲得的累加結(jié)果和導(dǎo)航數(shù)據(jù)的比特相乘的若干個(gè)積的單元；按每個(gè)碼片的位置計(jì)算上述若干個(gè)乘積和的單元；計(jì)算這個(gè)和與在GPS終端裝置內(nèi)部產(chǎn)生的該P(yáng)N代碼數(shù)據(jù)的相關(guān)性以獲得的相關(guān)峰位置為基礎(chǔ)計(jì)算出GPS終端裝置與上述衛(wèi)星間的虛擬距離的單元。
GPS定位系統(tǒng)在相關(guān)峰值處在規(guī)定電平以下時(shí)，還可以將上述數(shù)據(jù)塊分割位置移位送入上述疊加求和單元的單元。
上述移動(dòng)數(shù)據(jù)塊的分割位置的單元在時(shí)間上進(jìn)一步移動(dòng)數(shù)據(jù)塊，以便使相關(guān)峰值達(dá)到最大，計(jì)算上述虛擬距離的單元也可以根據(jù)計(jì)算出的相關(guān)峰位置計(jì)算虛擬距離。
上述GPS終端裝置裝備有接收來自衛(wèi)星的GPS信號并檢測接收電場是否良好的電場檢測單元，可以對上述數(shù)據(jù)塊順次分割的單元在接收電場良好的情況下，根據(jù)從上述接收的GPS信號抽取的導(dǎo)航數(shù)據(jù)分割多普勒校正的GPS數(shù)據(jù)，在接收電場不良的情況下根據(jù)從外部裝置接收的導(dǎo)航數(shù)據(jù)分割多普勒修正的GPS數(shù)據(jù)。
GPS定位系統(tǒng)可以具有在接收電場良好的情況下根據(jù)從上述接收的GPS信號抽取的導(dǎo)航數(shù)據(jù)計(jì)算位置，在接收電場不良情況下根據(jù)從上述外部裝置接受的導(dǎo)航數(shù)據(jù)和上述虛擬距離計(jì)算位置的位置計(jì)算單元。
GPS定位系統(tǒng)可以是根據(jù)由GPS終端裝置計(jì)算的虛擬距離和由外部裝置接收的導(dǎo)航數(shù)據(jù)計(jì)算位置的位置計(jì)算單元。
移動(dòng)上述數(shù)據(jù)塊的分割位置的單元在相關(guān)峰值處在規(guī)定電平以下時(shí)可以檢測上述數(shù)據(jù)塊的分割位置，也可以只移動(dòng)預(yù)定的量檢測相關(guān)峰的位置。
上述數(shù)據(jù)塊的分割位置的移動(dòng)量以開始前后很大，然后變小的移動(dòng)量結(jié)束。
上述多普勒修正單元可以通過從外部裝置或GPS終端裝置本身獲得的導(dǎo)航數(shù)據(jù)的多普勒信息對包含在接收到的GPS信號中的C/A代碼進(jìn)行多普勒修正。
上述多普勒修正單元也可以通過對接收到的GPS信號進(jìn)行多普勒修正進(jìn)而進(jìn)行C/A代碼的多普勒校正。
檢測接收電場是否優(yōu)良的接收電場檢測單元也可以利用檢測的電場電平使相關(guān)計(jì)算區(qū)間的長度變化。
檢測接收電場是否優(yōu)良的接收電場檢測單元也可以根據(jù)接收電場的狀態(tài)使相加區(qū)間的長度變化。
第二，按照本發(fā)明，提供一種從衛(wèi)星接收含有各比特由若干個(gè)PN幀組成。各PN幀由規(guī)定模式的許多碼片組成的導(dǎo)航數(shù)據(jù)的GPS信號并抽取導(dǎo)航數(shù)據(jù)和多普勒信息的外部裝置以及通過通訊媒體連接并接收來自衛(wèi)星的GPS信號的終端裝置，其特征在于，所述的終端裝置裝備有對接收的GPS信號進(jìn)行頻率變換的頻率變換電路；對頻率變換后的GPS信號進(jìn)行A/D變換使之成為對應(yīng)的GPS數(shù)據(jù)的A/D變換器，按規(guī)定時(shí)間間隔存儲GPS數(shù)據(jù)的存儲器；根據(jù)來自外部裝置或內(nèi)部的多普勒信息對已存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行多普勒修正的多普勒修正單元，根據(jù)來自外部裝置或內(nèi)部的導(dǎo)航數(shù)據(jù)將多普勒校正過的數(shù)據(jù)系列按相當(dāng)該導(dǎo)航數(shù)據(jù)的1個(gè)比特長度的數(shù)據(jù)塊順次分割的單元；按每個(gè)分割過的數(shù)據(jù)塊對每個(gè)PN代碼對應(yīng)的每個(gè)碼片進(jìn)行累積相加運(yùn)算的單元，將按每個(gè)數(shù)據(jù)塊所獲得的累積相加結(jié)果與對應(yīng)的導(dǎo)航數(shù)據(jù)的比特相乘并輸出若干個(gè)積的單元；按每個(gè)碼片位置計(jì)算上述若干個(gè)積的和的單元；計(jì)算在該乘積和與在GPS終端裝置內(nèi)部產(chǎn)生的該P(yáng)N代碼數(shù)據(jù)的相關(guān)性，將所獲得的相關(guān)峰值位置與計(jì)算獲得的相關(guān)位置作為基礎(chǔ)計(jì)算GPS終端裝置與上述衛(wèi)星間的虛擬距離的單元。
第三，按照本發(fā)明，提供一種GPS定位方法，該方法利用裝備有從衛(wèi)星接收GPS信號并抽取導(dǎo)航數(shù)據(jù)和多普勒數(shù)據(jù)的外部裝置和通過外部裝置與通訊媒體相連，接收來自衛(wèi)星的GPS信號的終端裝置，所述GPS信號包含各比特由若干個(gè)PN幀組成，各PN幀由規(guī)定模式的許多碼片組成的導(dǎo)航數(shù)據(jù)。其特征在于該方法包括下述步驟對接收到的GPS信號進(jìn)行頻率變換；將頻率變換后的GPS信A/D變換成對應(yīng)的GPS數(shù)據(jù)，按規(guī)定時(shí)間間隔存儲該GPS數(shù)據(jù)；根據(jù)來自外部裝置或GPS終端裝置內(nèi)部的多普勒信息對已存儲的GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行多普勒修正，根據(jù)來自外部裝置或GPS終端裝置內(nèi)部的導(dǎo)航數(shù)據(jù)將已經(jīng)進(jìn)行過多普勒修正的數(shù)據(jù)序列順次，分割成相當(dāng)該導(dǎo)航數(shù)據(jù)的1個(gè)比特長度的數(shù)據(jù)塊；對每個(gè)分割的數(shù)據(jù)塊中各PN代碼長度對應(yīng)的碼片進(jìn)行累積相加，把每個(gè)數(shù)據(jù)塊獲得的疊加求和結(jié)果與對應(yīng)導(dǎo)航數(shù)據(jù)的比特相乘，并輸出這些乘積，對上述那些乘積求和，計(jì)算該和與在GPS終端內(nèi)部發(fā)生的該P(yáng)N代碼數(shù)據(jù)間的相關(guān)性，以獲得的相關(guān)峰值位置為基礎(chǔ)計(jì)算GPS終端與上述衛(wèi)星間的虛擬距離。
圖1是說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式1的GPS定位系統(tǒng)和GPS定位方法的使用狀態(tài)概要的方框圖。
圖2是表在圖1中示出的終端裝置的具體構(gòu)成的方框圖；圖3是表示圖2的終端裝置比較詳細(xì)的方框圖。
圖4是說明本地服務(wù)器操作的程序圖。
圖5是說明在GPS定位系統(tǒng)的CPU26中的操作程序圖。
圖6是說明在CPS定位系統(tǒng)中的CPU27的操作程序圖。
圖7是說明在GPS定位系統(tǒng)中的CPU28的操作程序圖。
圖8是表示GPS信號(C/A代碼信號)的數(shù)據(jù)圖。
圖9是說明GPS信號(C/A代碼信號)結(jié)構(gòu)的圖。
圖10是說明檢測導(dǎo)航數(shù)據(jù)極性顛倒分界點(diǎn)的方法說明圖。
圖11是說明檢測導(dǎo)航數(shù)據(jù)極性顛倒分界點(diǎn)的方法的方框圖。
圖12是關(guān)于2次相加結(jié)果與C/A代碼之間的相關(guān)結(jié)果(相關(guān)峰值數(shù)據(jù))的處理的詳細(xì)說明圖。
圖13是C/A代碼的說明圖。
圖14是表示現(xiàn)有技術(shù)中的GPS定位系統(tǒng)構(gòu)成的方框圖。
圖15是在現(xiàn)有技術(shù)中的GPS定位系統(tǒng)中的C/A代碼檢出方式的說明圖。
下面說明本發(fā)明的一種實(shí)施方式。
圖1是說明本發(fā)明的實(shí)施方式1的GPS定位系統(tǒng)的操作狀態(tài)概要的方框圖，在圖1中，1是目標(biāo)衛(wèi)星，2是裝備有設(shè)置在接收來自目標(biāo)衛(wèi)星1的GPS信號的視域良好的環(huán)境中的接收天線3并作為從接收的GPS信號中抽取導(dǎo)航數(shù)據(jù)和多普勒數(shù)據(jù)的外部裝置的本地服務(wù)器，4是通過無線或有線通訊媒體5與本地服務(wù)器2連接的終端裝置，該終端裝置4裝備有效接收來自衛(wèi)星1的GPS信號的接收天線6。
下面概要地說明操作。
首先，上述本地服務(wù)器2在從設(shè)置在視域良好的環(huán)境下的接收天線3接收到GPS信號時(shí)，判斷S/N比是否良好之后(步驟ST1)進(jìn)行多普勒數(shù)據(jù)計(jì)算(步驟ST2)，進(jìn)行GPS導(dǎo)航數(shù)據(jù)計(jì)算(步驟ST3)。
接著，終端裝置4檢測通過接收天線6接收的電場強(qiáng)度(步驟ST4)，判斷接收的電場是否良好(步驟ST5)，如為是，則在終端裝置一側(cè)抽取導(dǎo)航數(shù)據(jù)和多普勒數(shù)據(jù)(步驟ST6)。如果為否，則從本地服務(wù)器2抽取必要的導(dǎo)航數(shù)據(jù)和多普勒數(shù)據(jù)(步驟7)。并根據(jù)上述檢測出的接收電場強(qiáng)度，確定存儲區(qū)間和計(jì)算區(qū)間，將接收的GPS信號存儲在存儲器中(步驟ST8)。
接著對接收的GPS信號進(jìn)行多普勒修正(步驟ST9)，把該數(shù)據(jù)分割成導(dǎo)航數(shù)據(jù)的比特長度，根據(jù)計(jì)算出的由相關(guān)峰值位置檢測器(步驟ST10)計(jì)算出相關(guān)值達(dá)到最大的那一點(diǎn)，并將該數(shù)據(jù)作為虛擬距離。根據(jù)這個(gè)虛擬距離和上述抽取的導(dǎo)航數(shù)據(jù)進(jìn)行位置計(jì)算(步驟ST14)。
如上所述，按照該實(shí)施方式1，通過判斷接收電場是否良好，可以構(gòu)成僅在接收場不良情況下與本地服務(wù)器2進(jìn)行通訊的結(jié)構(gòu)，所以可以大幅度減少通訊費(fèi)用。
圖2是表示在上述圖1中示出的終端裝置4的具體構(gòu)成的方框圖，7是接收電路，8和9是模/數(shù)變換電路(以下簡稱A/D)，11是接收電場強(qiáng)度檢測單元，12是存儲器(DRAM),13是計(jì)算處理單元，14是在與本地服務(wù)器2之間通過電波進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送接收而設(shè)置在無線裝置15上的天線，16是連接在無線裝置15上的調(diào)制解調(diào)器(或TA)，17是配置在調(diào)制解調(diào)器16與總線18之間的輸出電路上述接收電路7具存在輸出端分別與帶通濾波器19和24相連的降頻變頻器20，基準(zhǔn)振蕩器21，合成混頻器22，把該合成混頻器22的輸出頻率分頻輸出時(shí)鐘信號的分頻器23,I/Q變換器25。上述計(jì)算處理單元13具有分別連續(xù)在總線18上的CPU26、CPU27、CPU28，連接在總線18上的存儲器(RAM)29，連接在CPU27上的DSP30，各CPU26～CPU28上分別配置存儲器(ROM)26a～28a。
圖3是更詳細(xì)說明圖2的構(gòu)成圖，凡與圖2相同的部分用同一標(biāo)號，并省略重復(fù)的說明。本地服務(wù)器2具有GPS基準(zhǔn)接收單元31，抽取包含在GPS數(shù)據(jù)中的導(dǎo)航數(shù)據(jù)的導(dǎo)航數(shù)據(jù)抽取單元32，多普勒信息計(jì)算單元33，信號合成單元36，信號發(fā)射接收單元37。
終端裝置4具有根據(jù)接收電場強(qiáng)度檢測單元11的輸出確定存儲空間和相關(guān)計(jì)算區(qū)間的確定單元41，與存儲區(qū)S相連的導(dǎo)航數(shù)據(jù)抽取單元43，通過開關(guān)單元47與通訊媒體S相連的數(shù)據(jù)發(fā)送/接收單元48，與導(dǎo)航數(shù)據(jù)抽取單元43的輸出和數(shù)據(jù)發(fā)送/接收單元48的輸出相連的多普勒信息抽取單元45，與存儲區(qū)H相連的多普勒修正單元46，與數(shù)據(jù)發(fā)送/接收單元48的輸出相連的導(dǎo)航數(shù)據(jù)抽取單元49，計(jì)算存儲區(qū)V的輸出與C/A代碼發(fā)生器51的輸出之間相關(guān)性并求出虛擬距離的相關(guān)峰值位置檢測單元52，根據(jù)求出的虛擬距離和來自存儲區(qū)V的導(dǎo)航數(shù)據(jù)計(jì)算位置的位置計(jì)算單元57。
從上述導(dǎo)航數(shù)據(jù)抽取單元43到位置計(jì)算單元57的各單元沒有分開獨(dú)立地設(shè)置，這些單元的功能由具有CPU26～CPU28和DSP30的計(jì)算處理單元13來執(zhí)行。另外，圖示的例子是為了簡要說明而示出了3個(gè)CPU，實(shí)際上可以只用1個(gè)CPU來完成。
下面說明操作。
圖4是說明本地服務(wù)器2的操作的程序圖。在本地服務(wù)器2中，首先由GPS基準(zhǔn)接收單元31接收GPS信號(步驟ST16)，接著由多普勒信息計(jì)算單元33計(jì)算多普勒數(shù)據(jù)，(步驟ST17)，同時(shí)由導(dǎo)航數(shù)據(jù)抽取單元32抽取GPS導(dǎo)航數(shù)據(jù)(步驟ST18)，然后由信號合成單元6合成。當(dāng)終端4有數(shù)據(jù)請求時(shí)，就把上述多普勒數(shù)據(jù)和導(dǎo)航數(shù)據(jù)從信號發(fā)送/接收單元37傳送給終端裝置4一側(cè)(步驟ST19)。
圖5～圖7是說明在GPS定位系統(tǒng)的各個(gè)CPU中的操作的程序圖。在終端裝置4一側(cè)，首先在CPU26一側(cè)，通過天線6接收GPS信號(步驟ST21)，接收頻率變換電路20通過經(jīng)合成混頻器22供給的基準(zhǔn)振蕩器21的振動(dòng)頻率把該接收到的GPS信號變換成規(guī)定頻率后，由I/Q變換單元22將該接收頻率電路20的輸出進(jìn)行I/Q變換(步驟ST22)，取出I信號和Q信號，由A/D變換電路8,9進(jìn)行A/D變換。
另外，由接收電場強(qiáng)度檢測單元11檢測這時(shí)的接收電場強(qiáng)度，選擇電場電平1(超微弱)，電場電平2(微弱)，電場電平3(正常)(步驟ST23～步驟ST25)，對應(yīng)這些選擇的電場電平，由存儲區(qū)間和相關(guān)計(jì)算的區(qū)間確定單元41確定存儲區(qū)間τ1，存儲區(qū)間τ2，存儲區(qū)間τ3(步驟ST26～步驟ST28)，在確定的區(qū)間(時(shí)間)存儲器12的存儲區(qū)S中不斷更新存儲通過上述A/D變換電路8,9的GPS信號(步驟ST29)。
導(dǎo)航數(shù)據(jù)抽取單元43讀出存儲區(qū)S的內(nèi)容后抽取導(dǎo)航數(shù)據(jù)。由多普勒信息抽取單元45從來自導(dǎo)航數(shù)據(jù)單元43的信號中抽取多普勒信息，再通過數(shù)據(jù)接收單元48從來自本地服務(wù)器2的信號中抽取多普勒信息，并存儲在存儲區(qū)D中。多普勒修正單元46讀取存儲區(qū)D的數(shù)據(jù)(步驟ST30)，將存儲區(qū)S的數(shù)據(jù)進(jìn)行多普勒修正后，存儲在存儲區(qū)H中(步驟ST31)。
接著在CPU27側(cè)讀取存儲電場強(qiáng)度的存儲區(qū)L的內(nèi)容(步驟ST32)，如電場電平是3，則讀取來自導(dǎo)航數(shù)據(jù)抽取單元43的導(dǎo)航數(shù)據(jù)存儲的存儲區(qū)V的數(shù)據(jù)(步驟ST32b)，另外，如電場電平是1或2(超微弱或微弱)，則從通過發(fā)送/接收單元48和導(dǎo)航數(shù)據(jù)抽取單元49存儲來自本地服務(wù)器的導(dǎo)航數(shù)據(jù)的存儲區(qū)V讀取數(shù)據(jù)(步驟ST32a)。再相應(yīng)上述指定的存儲區(qū)間τ1，存儲區(qū)間τ2和存儲區(qū)間τ3的區(qū)間從存儲區(qū)H讀取GPS信號，和從存儲區(qū)V讀取規(guī)定的導(dǎo)航數(shù)據(jù)(步驟ST33)。相關(guān)峰值位置檢測單元52通過來自存儲區(qū)V的規(guī)定的導(dǎo)航數(shù)據(jù)對來自存儲區(qū)H的GPS信號按該導(dǎo)航數(shù)據(jù)的比特長度分割后形成數(shù)據(jù)塊，將各數(shù)據(jù)塊內(nèi)(即導(dǎo)航數(shù)據(jù)的各比特內(nèi))的20個(gè)PN幀的各對應(yīng)碼片相加，取這些求和結(jié)果與導(dǎo)航數(shù)據(jù)對應(yīng)的比特的積，在所有存儲區(qū)間τ1，存儲區(qū)間τ2，存儲區(qū)間τ3的區(qū)間對這些乘積求和形成C/A代碼，然后在上述所有區(qū)間內(nèi)進(jìn)行該C/A代碼與由C/A代碼發(fā)生單元51發(fā)生的C/A代碼的相關(guān)計(jì)算(步驟ST34)。關(guān)于該處理將在以后描述。
然后，在時(shí)間上移動(dòng)導(dǎo)航數(shù)據(jù)，以便使相關(guān)峰值達(dá)到最大，把通過反復(fù)同樣的相關(guān)計(jì)算獲得的相關(guān)峰值位置作為導(dǎo)航數(shù)據(jù)的極性顛倒的分界點(diǎn)和虛擬距離(步驟ST36,S37)。
隨后輸出根據(jù)導(dǎo)航數(shù)據(jù)和虛擬距離進(jìn)行的自身位置計(jì)算結(jié)果。
在CPU28側(cè)，讀取存儲區(qū)L的內(nèi)容(步驟ST41)，判斷電場電平是否在3以上(步驟ST42)，如果是yes，則斷開開關(guān)47，使其不與本地服務(wù)器2相連，從而不會(huì)讀取數(shù)據(jù)(步驟ST43)。如果是NO，則接通開關(guān)47，從本地服務(wù)器2進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取(步驟ST44)，將導(dǎo)航數(shù)據(jù)存儲在存儲區(qū)VS中，多普勒信息通過多普勒信息抽取單元45存儲在相應(yīng)電場電平的區(qū)間存儲區(qū)D中(步驟ST45)。
如上所述，按照這個(gè)實(shí)施方式1，判斷接收電場是否良好，可以構(gòu)成只有在接收電場不良時(shí)才能與本地服務(wù)器進(jìn)行通訊的結(jié)構(gòu)，所以可以大幅度減少通訊費(fèi)用，同時(shí)通過相關(guān)峰值位置檢測單元，將由多個(gè)碼片構(gòu)成的規(guī)則C/A代碼按每個(gè)周期與同一碼片位置的值累加求和，把該累加求和結(jié)果的增減分界點(diǎn)作為數(shù)據(jù)求和開始位置，因?yàn)榫哂心苓M(jìn)行C/A代碼求和的結(jié)構(gòu)，所以可以消除在用已有技術(shù)中的技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)積分(累加求和)時(shí)，因信號成分互相相消而克服了靈敏度(S/N)不能充分提高的缺點(diǎn)，從而可以確定檢測出被噪聲掩埋的C/A代碼和虛擬距離，獲得高靈敏度的GPS定位系統(tǒng)。
下面就相關(guān)峰值位置檢測單元52的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
在這個(gè)實(shí)施例中，把由多個(gè)碼片構(gòu)成的規(guī)則C/A代碼在任何位置按導(dǎo)航數(shù)據(jù)的1個(gè)比特長的數(shù)據(jù)塊分割。將各數(shù)據(jù)塊內(nèi)的PN幀的同一碼片位置的值累加求和，根據(jù)檢測的導(dǎo)航數(shù)據(jù)或從本地服務(wù)器接受的導(dǎo)航數(shù)據(jù)將這個(gè)累加求和的結(jié)果與極性組合相加，用該相加結(jié)果和C/A代碼進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，把獲得的相關(guān)峰值位置作為數(shù)據(jù)求和開始位置。
圖8示出了導(dǎo)航數(shù)據(jù)長為M比特時(shí)的各PN幀數(shù)據(jù)與碼片數(shù)據(jù)的關(guān)系。
在此，導(dǎo)航數(shù)據(jù)比特1如圖所示由20PN幀組成，而1個(gè)PN幀由1023個(gè)碼片組成。多普勒修正后存儲的GPS信號的1PN幀(C/A代碼=PN代碼)由1023個(gè)碼片組成。
GPS信號的各PN幀由1023個(gè)碼片組成，為了在用A/D變換器數(shù)字化時(shí)，根據(jù)取樣理論忠實(shí)傳送信息，而有必要用幾倍以上的頻率取樣。為此在存儲區(qū)S和存儲器V中的采樣數(shù)據(jù)由碼片數(shù)倍以上的樣品數(shù)組成。
例如1023個(gè)碼片被作為1023×2i(例如i=1,2和3)個(gè)采樣值被存儲)。
在以下的說明中，為了簡化起見，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)說明C/A代碼碼片單位。
在圖5中，CPU26根據(jù)從存儲器得到的多普勒信息(每個(gè)衛(wèi)星的多普勒頻率移動(dòng))等對每個(gè)衛(wèi)星進(jìn)行多普勒修正(步驟ST30，步驟ST31)。將這些值存儲在存儲區(qū)H中，對于已由圖5的CPU27進(jìn)行多普勒修正過的信號而言，將由多個(gè)碼片構(gòu)成的規(guī)則C/A代碼在任意位置上分割成導(dǎo)航數(shù)據(jù)的1個(gè)比特長的數(shù)據(jù)塊，從每個(gè)數(shù)據(jù)塊的開頭位置開始順次以PN幀(=1023碼片)單位對每個(gè)分散的采樣位置(=1023×2i,i=1,2,3)，對導(dǎo)航數(shù)據(jù)的1比特(=20幀，=20×1023碼片)長度只相加一次。這樣總共可獲得1023×2i個(gè)求和值存儲的GPS數(shù)據(jù)是這些PN幀重復(fù)和連續(xù)出現(xiàn)的規(guī)則的數(shù)據(jù)。而根據(jù)導(dǎo)航數(shù)據(jù)的各比特(相當(dāng)20ms)的極性使C/A代碼的相位顛倒。C/A代碼的相位顛倒時(shí)的先頭部分與導(dǎo)航數(shù)據(jù)變化時(shí)的導(dǎo)航數(shù)據(jù)的比特的先頭部分一致。
在圖9中示出導(dǎo)航數(shù)據(jù)長度為M比特時(shí)的關(guān)系圖。在圖中，d(ij,k)表示導(dǎo)航數(shù)據(jù)的第k個(gè)比特的第j個(gè)PN幀的第i個(gè)碼片的樣本數(shù)據(jù)。將該數(shù)據(jù)存儲在與規(guī)定時(shí)間相當(dāng)(在本實(shí)施例中是導(dǎo)航數(shù)據(jù)為M份比特)的存儲器中。存儲的數(shù)據(jù)不能區(qū)分出是從GPS信號的哪個(gè)碼片開始。圖10是存儲在存儲器中的數(shù)據(jù)處理的說明圖。根據(jù)外部或內(nèi)部導(dǎo)航數(shù)據(jù)分割GPS信號(C/A代碼)，然后把分割成份比特的導(dǎo)航數(shù)據(jù)存儲在存儲器中。將從任意部分讀取的導(dǎo)航數(shù)據(jù)M份比特的C/A代碼碼片存儲在合計(jì)為1023×20×M碼片存儲器中。
圖10以20×M行×1023列的行列形式示出了這時(shí)輸入存儲器的數(shù)據(jù)。在此數(shù)據(jù)的第一行第1023列以下的碼片數(shù)據(jù)是第2行第1列的數(shù)據(jù)。同樣第2行第1023列以下的數(shù)據(jù)是第3行第1列的數(shù)據(jù)。重復(fù)這個(gè)排列直到20×M行1023列。
利用從外部或內(nèi)部獲得的導(dǎo)航數(shù)據(jù)分割任意的GPS信號(導(dǎo)航數(shù)據(jù))時(shí)，這個(gè)先頭部分與存儲在存儲器中的GPS信號相位顛倒的先頭部分(在GPS信號中存在的真導(dǎo)航數(shù)據(jù)的先頭部分)通常不一致。
這個(gè)相關(guān)峰值位置檢測單元通過以下方法使上述的兩個(gè)先頭部分非常一致。
下面就圖11進(jìn)行具體明。
首先，在圖10中利用根據(jù)導(dǎo)航數(shù)據(jù)比特Dk分割的20行1023列的行列的數(shù)據(jù)計(jì)算下式S1(D1)=d(1,1,1)+d(2,1,1)+d(3,1,1)+……+d(20,1,1)S2(D1)=d(1,2,1)+d(2,2,1)+d(3,2,1)+……+d(20,2,1)s3(D1)=d(1,3,1)+d(2,3,1)+d(3,3,1)+……+d(20,3,1)S1(D1)=d(1,i,1)+d(2,i,1)+d(3,i,1)+……+d(20,i,1)S1023(D1)=d(1,1023,1)+d(2,1023,1)+……+d(20,1023,1)接著分別取S1(D1),S2(D1),……Si(D1),……S1023(D1)與數(shù)據(jù)比特D1(=-1或+1)的積；獲得D1×S1(D1),D1×s2(D1),……D1×Si(D1)……D1×S1023(D1)。
再利用下式計(jì)算由導(dǎo)航數(shù)據(jù)比特分割的數(shù)據(jù)；S1(d2)=d(1,1,2)+d(2,1,2)+d(3,1,2)+……+d(20,1,2)S2(D2)=d(1,2,2)+d(2,2,2)+d(3,2,2)+……+d(20,2,2)S3(D2)=d(1,3,2)+d(2,3,2)+d(3,3,2)+……+d(20,3,2)Si(D2)+d(1,i,2)+d(2,i,2)+d(3,i,2)+……+d(20,i,2)S1023(D2)=d(1,1023,2)+d(2,1023,2)+……+d(20,1023,2)接著分別取S1(D2),S2(D2),……Si(D2),……S1023(D2)與數(shù)據(jù)比特D2(=-1或+1)的積；獲得D2×S1(D2)D2×S2(D2)……D2×Si(D2),……D2×S1023(D2)。
同樣，用下式計(jì)算由導(dǎo)航數(shù)據(jù)DM分割的數(shù)據(jù)S1(DM)=d(1,1,M)+d(2,1,M)+d(3,1,M)+……+d(20,1,M)s2(DM)=d(1,2,M)+d(2,2,M)+d(3,2,M)+……+d(20,2,M)S3(DM)=d(1,3,M)+d(2,3,M)+d(3,3,M)+……+d(20,3,M)Si(DM)=d(1,i,M)+d(2,i,M)+d(3,i,M)+……+d(20,i,M)S1023(DM)=d(1,1023,M)+d(2,1023,M)+……+d(20,1023,M)再分別取S1(DM),S2(DM),……Si(DM),……S1023(DM)與數(shù)據(jù)比特DM(=-1或+1)的積；獲得DM×S1(DM),DM×S2(DM),……,DM×Si(DM),……,DM×S1023(DM)。
然后，計(jì)算以下各式C1=D1×S1(D1)D2×S1(D2)+……DM×S1(DM)
C2=D1×S2(D1)+D2×S2(D2)+……DM×S2(DM)C3=D1×S3(D1)+D2×S3(D2)+……DM×S3(DM)C4=D1×S4(D1)+D2×S4(D2)+……DM×S4(DM)C1023=D1×S1023(D1)+D2×S1023(D2)+……+DM×S1023(DM)在此進(jìn)行由1023個(gè)數(shù)據(jù)C1、C2、C3、C4……,C1023組成的數(shù)據(jù)群與在內(nèi)部產(chǎn)生的C/A代碼的1023個(gè)的相關(guān)計(jì)算(步驟ST34)。
相關(guān)計(jì)算值的精度，隨著采樣點(diǎn)選取的增加而增加。在圖12中示出了為提高相關(guān)峰位置精度方法選取相當(dāng)在1個(gè)比特取2個(gè)采樣點(diǎn)的例子，其中(a)是真正的峰值處于采樣點(diǎn)中央的情況，(b)是真正的峰值稍微偏離采樣點(diǎn)的情況，(c)是真正的峰值與采樣點(diǎn)一致的情況。根據(jù)Xp=p2/(p1+p2)·τ/2求出峰值位置Xp(偏離采樣點(diǎn)的局部位置)，式中τ是相當(dāng)一個(gè)比特的長度。
然后判斷相關(guān)峰值是否在規(guī)定值以上(步驟ST51)。如果步驟ST51判斷結(jié)果為是則作為微調(diào)模式。
即一邊使導(dǎo)航數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)塊的分割位置)移動(dòng)微小量+Δn碼片，-Δn碼片一邊求出該峰值變得更大的收劍點(diǎn)(步驟ST52)。
如果步驟53求出的是收斂點(diǎn)，則求出上述相關(guān)峰位置Xp，將該峰值最大位置(虛擬距離)對應(yīng)于衛(wèi)星編號存儲起來(步驟ST54)。
如果步驟ST53為否，則邊移動(dòng)微小量+Δn碼片，-Δn碼片邊重復(fù)導(dǎo)航數(shù)據(jù)位置的微調(diào)，在步驟ST53中重復(fù)進(jìn)行到收斂為止，如果收斂在規(guī)定值內(nèi)，則求出上述相關(guān)峰值位置Xp，并將該峰值最大位置(虛擬距離)對應(yīng)于衛(wèi)星編號存儲起來(步驟ST54)。
另外，如上述步驟ST51的判斷結(jié)果為否，則邊使檢測相關(guān)峰值位置用的導(dǎo)航數(shù)據(jù)順次移動(dòng)每1份數(shù)據(jù)直到相關(guān)峰值達(dá)到規(guī)定電平以上，重復(fù)進(jìn)行步驟ST34，步驟ST57直到步驟ST51判斷結(jié)果為是時(shí)為止在這個(gè)重復(fù)循環(huán)過程中，如在步驟ST56中該移動(dòng)范圍超過已規(guī)定的值，則在步驟ST58中核查多普勒校正值是否正常。如果多普勒校正值在規(guī)定值以內(nèi)，在步驟ST59中再次讀取并核查修正多普勒校正值，重復(fù)進(jìn)行步驟ST34和ST54。最后如在步驟ST58中多普勒校正值超過已規(guī)定值，則認(rèn)為在該衛(wèi)星上檢測不出衛(wèi)星編號，將檢測結(jié)案存儲起來，然后求其它衛(wèi)星的虛擬距離(步驟ST60)。
上述步驟ST34，步驟ST51～步驟ST59是為使相關(guān)峰值位置明顯而進(jìn)行的處理。
如上所述，按照本實(shí)施方式，將由許多比特組成的連續(xù)的PN幀和規(guī)則的C/A代碼在任意位置分割成導(dǎo)航數(shù)據(jù)的1個(gè)比特長度的數(shù)據(jù)塊，然后對分割的各數(shù)據(jù)塊中的PN值的同一碼片位置的值進(jìn)行累加求和，然后根據(jù)GPS終端裝置檢測的導(dǎo)航數(shù)據(jù)或從本地服務(wù)器獲得的導(dǎo)航數(shù)據(jù)結(jié)合極性對該累加求和結(jié)果進(jìn)行求和，用該求和結(jié)果和C/A代碼進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。通過把獲得的相關(guān)峰位置作為數(shù)據(jù)和開始位置，可以不會(huì)受導(dǎo)航數(shù)據(jù)極性變化影響地、高效地對C/A代碼進(jìn)行累加求和，即使在例如隧道，建筑物中等接收靈敏低的場所中，也能可靠地接收C/A代碼。
如果以上說明的本發(fā)明GPS定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)能搭載在移動(dòng)式電話機(jī)上，用從存儲器讀出的地圖數(shù)據(jù)顯示由GPS定位系統(tǒng)檢測的位置，則可以獲得即使在遂道、建筑物中等接收靈敏度低的場所中也能有效使用的精度極高且具有導(dǎo)航功能的移動(dòng)式電話機(jī)。
如上所述，按照本發(fā)明，在檢測電場強(qiáng)度時(shí)，因?yàn)榫哂兄辉陔妶鰪?qiáng)度弱時(shí)才能通過外部裝置和通信手段獲取數(shù)據(jù)的構(gòu)成，所以與經(jīng)常與外部裝置進(jìn)行通訊的現(xiàn)有技術(shù)相比，具有能大幅度降低通信費(fèi)用的效果。
另外，因?yàn)楸景l(fā)明的構(gòu)成能把由許多碼片組成的連續(xù)的PN幀和規(guī)則的C/A代碼在任意位置上，按導(dǎo)航數(shù)據(jù)比特長度分割，然后對每個(gè)分割的C/A代碼的同一碼片位置值累加求和，根據(jù)本身檢測的導(dǎo)航數(shù)據(jù)或從本地服務(wù)器獲取的導(dǎo)航數(shù)據(jù)對該累加求和的結(jié)果進(jìn)行極性求和運(yùn)算，用這個(gè)求和結(jié)果和C/A代碼進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，把獲得的相關(guān)峰位置作為數(shù)據(jù)求和開始位置，所以不會(huì)受導(dǎo)航數(shù)據(jù)極性變化的影響，結(jié)果是，可以可靠地檢測被噪聲掩蓋的C/A代碼，還可以提高S/N。
因此，適用于移動(dòng)式電話機(jī)，即在在建筑物中，地下鐵的月臺上等靈敏度低的場所也具有能確實(shí)接收C/A代碼的效果。由于具有能根據(jù)接收電場的狀態(tài)改變求和區(qū)間的構(gòu)成，所以與上述各點(diǎn)互相結(jié)合，就具有能比較可靠地接收C/A代碼的效果。
作為其它的實(shí)施方式，當(dāng)然也可以利用FFT計(jì)算或IFFT計(jì)算進(jìn)行高速計(jì)算。
作為其它的實(shí)施方式，也可以用本身產(chǎn)生的C/A代碼與接收的C/A代碼的一致的個(gè)數(shù)或一致度代替上述的相關(guān)計(jì)算。
權(quán)利要求
1．一種GPS定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)裝備有從衛(wèi)星接收含有導(dǎo)航數(shù)據(jù)的GPS信號，然后抽取接收的導(dǎo)航數(shù)據(jù)和多普勒信息的外部裝置和通過通訊媒體與該外部裝置連接并接收來自衛(wèi)星的GPS信號的終端裝置，所述的導(dǎo)航數(shù)據(jù)的各比特由若干個(gè)PN幀組成，各PN幀由規(guī)定模式的若干碼片組成；其特征在于該GPS終端裝置裝備有對接收的GPS信號進(jìn)行頻率變換的頻率變換電路；把頻率變換的GPS信號變換成對應(yīng)的GPS數(shù)據(jù)的A/D)變換器；按規(guī)定時(shí)間間隔存儲該GPS數(shù)據(jù)的存儲器。根據(jù)來自外部裝置或內(nèi)部的多普勒信息對已存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行多普勒修正的多普勒修正單元；利用來自外部裝置或內(nèi)部的導(dǎo)航數(shù)據(jù)把已進(jìn)行多普勒修正的數(shù)據(jù)系列順次分割成相當(dāng)上述導(dǎo)航數(shù)據(jù)的1個(gè)比特長度的數(shù)據(jù)塊的單元；對每個(gè)分割出的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行對應(yīng)每個(gè)PN代碼的碼片進(jìn)行累加的單元輸出將每個(gè)數(shù)據(jù)塊獲得的累加結(jié)果與對應(yīng)的導(dǎo)航數(shù)據(jù)比特相乘的若干個(gè)乘積輸出單元；按每個(gè)碼片位置計(jì)算上述若干個(gè)乘積和的單元；計(jì)算這個(gè)和與在GPS終端裝置內(nèi)部產(chǎn)生的該P(yáng)N代碼數(shù)據(jù)的相關(guān)性，以獲得的相關(guān)的峰位置為基礎(chǔ)求出GPS終端裝置與上述衛(wèi)星間的虛擬距離的單元。
2．如權(quán)利要求1所述的GPS定位系統(tǒng)，其特征在于還具有當(dāng)相關(guān)峰值在規(guī)定水平以下時(shí)，移動(dòng)上述數(shù)據(jù)塊的分割位置并提供給上述求和計(jì)算單元的單元。
3．如權(quán)利要求2所述的GPS定位系統(tǒng)，其特征在于上述數(shù)據(jù)塊的分割位置移動(dòng)單元進(jìn)一步在時(shí)間上移動(dòng)數(shù)據(jù)塊以便使上述相關(guān)峰值變成最大，計(jì)算上述虛擬距離的單元根據(jù)計(jì)算出的相關(guān)峰值位置，計(jì)算虛擬距離。
4．如權(quán)利要求1所述的GPS定位系統(tǒng)，其特征在于上述GPS終端裝置裝備有接收來自衛(wèi)星的GPS信號并檢測接收電場是否良好的接收電場檢測單元，在接收電場良好的情況下，分割上述數(shù)據(jù)塊的單元根據(jù)從上述接收到的GPS信號抽取的導(dǎo)航數(shù)據(jù)順次分割補(bǔ)償過的多普勒GPS數(shù)據(jù)，在上述接受電場不良情況下通過從外部裝置接收的導(dǎo)航數(shù)據(jù)分割多普勒校正過多普勒的GPS數(shù)據(jù)。
5．如權(quán)利要求4所述的GPS定位系統(tǒng)，其特征在于具有在接受電場良好的情況下，根據(jù)從上述接收到GPS信號中抽出的導(dǎo)航數(shù)據(jù)、上述計(jì)算位置，在接受電場不良情況下根據(jù)從上述外部裝置接收的導(dǎo)航數(shù)據(jù)和上述虛擬距離計(jì)算位置的位置計(jì)算器。
6．如權(quán)利要求1所述的GPS定位系統(tǒng)，其特征在于根據(jù)求出的GPS終端進(jìn)行位置計(jì)算的位置計(jì)算單元。
7．如權(quán)利要求1所述的GPS定位系統(tǒng)，其特征在于移動(dòng)上述數(shù)據(jù)塊的分割位置的單元，在相關(guān)峰值處在規(guī)定水平以下時(shí)，使上述數(shù)據(jù)塊的分割位置只移動(dòng)予先確定的量，以便能檢測相關(guān)峰位置。
8．如權(quán)利要求2所述的GPS定位系統(tǒng)，其特征在于使上述數(shù)據(jù)塊的分割位置的移動(dòng)量以開始前后變大，然后變小的狀態(tài)結(jié)束。
9．如權(quán)利要求1所述的GPS定位系統(tǒng)，其特征在于上述多普勒修正單元對包含在接收的GPS信號中的C/A代碼通過從外部裝置或GPS終端裝置本身得到的導(dǎo)航數(shù)據(jù)的多普勒信息進(jìn)行多普勒修正。
10．如權(quán)利要求1所述的GPS定位系統(tǒng)，其特征在于上述多普勒校正單元通過對接收到的GPS信號進(jìn)行多普勒修正完成C/A代碼的多普勒修正。
11．如權(quán)利要求4所述的GPS定位系統(tǒng)，其特征在于檢測接收電場是否優(yōu)良的接收電場檢測單元通過檢測電場電平改變相關(guān)計(jì)算區(qū)間的長度。
12．如權(quán)利要求4所述的GPS定位系統(tǒng)，其特征在于檢測接收電場是否優(yōu)良的接收電場檢測單元，根據(jù)接收電場的狀態(tài)改變相加區(qū)間的長度。
13．一種GPS終端裝置，該終端裝置通過從衛(wèi)星接收GPS信號并抽取導(dǎo)航數(shù)據(jù)和多普勒數(shù)據(jù)的外部裝置與通訊媒體相連接并接收來自衛(wèi)星的GPS信號，所述的GPS信號包含各比特由若干個(gè)PN幀組成，各PN幀由規(guī)定模式的若干個(gè)碼片組成的導(dǎo)航數(shù)據(jù)；該終端裝置裝備有對接收的GPS信號進(jìn)行頻率變換的頻率變換電路；把頻率變換的GPS信號A/D變換成對應(yīng)的GPS數(shù)據(jù)的A/D)變換器；按規(guī)定時(shí)間間隔存儲GPS數(shù)據(jù)的存儲器；根據(jù)來自外部裝置或內(nèi)部的多普勒信息對已存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行多普勒修正的多普勒修正單元；利用來自外部裝置或內(nèi)部的導(dǎo)航數(shù)據(jù)將經(jīng)多普勒校正過的數(shù)據(jù)串按相當(dāng)該導(dǎo)航數(shù)據(jù)的1個(gè)比特長度的數(shù)據(jù)塊順次分割的單元；對每個(gè)分割過的數(shù)據(jù)塊中各PN代碼的對應(yīng)碼片進(jìn)行累加運(yùn)算的單元；將在每個(gè)數(shù)據(jù)塊中獲得的累加運(yùn)算結(jié)果與對應(yīng)的導(dǎo)航數(shù)據(jù)比特相乘后所得到的多個(gè)乘積輸出的單元；按每個(gè)碼片位置計(jì)算上述若干個(gè)乘積和的單元；計(jì)算這個(gè)和與在GPS終端裝置內(nèi)部形成的該P(yáng)N編碼數(shù)據(jù)的相關(guān)性在求出獲得的相關(guān)峰值的同時(shí)求出GPS終端裝置與上述衛(wèi)星間的虛擬距離的單元
14．一種GPS定位方法，該方法利用裝備有從衛(wèi)星接收GPS信號并抽取導(dǎo)航數(shù)據(jù)和多普勒數(shù)據(jù)的外部裝置和通過該外部裝置與通訊媒體相連，接收來自衛(wèi)星的GPS信號的終端裝置，所述的GPS信號包含由若干個(gè)PN幀組成的各比特，由各PN幀確定的規(guī)定模式的許多碼片組成的導(dǎo)航數(shù)據(jù)，該方法包括下述步驟對接收到的GPS信號進(jìn)行頻率變換將頻率變換后的GPS信號A/D變換成對應(yīng)的GPS數(shù)據(jù)；根據(jù)來自外部裝置或GPS終端裝置內(nèi)部的多普勒信息對存儲的GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行多普勒修正；利用來自外部裝置或GPS終端裝置內(nèi)部的導(dǎo)航數(shù)據(jù)對經(jīng)多普勒校正過的數(shù)據(jù)串按相當(dāng)該導(dǎo)航數(shù)據(jù)的一個(gè)比特的長度的數(shù)據(jù)塊順次分割；按每個(gè)已分割的數(shù)據(jù)塊對每個(gè)PN代碼長度對應(yīng)的碼片進(jìn)行累加求和。將每個(gè)分割過的數(shù)據(jù)塊獲得的累加求和結(jié)果與相對應(yīng)的導(dǎo)航數(shù)據(jù)的比特相乘后輸出若干個(gè)乘積；計(jì)算上述若干個(gè)乘積的和，計(jì)算這些和與在GPS終端裝置內(nèi)部產(chǎn)生的該P(yáng)N代碼數(shù)據(jù)的相關(guān)性并以獲得的相關(guān)峰值位置為基礎(chǔ)，計(jì)算GPS終端裝置與上述衛(wèi)星間的虛擬距離。
全文摘要
因?yàn)橐延屑夹g(shù)中不檢測數(shù)據(jù)極性顛倒的界限而限制了PN幀的積分個(gè)數(shù),從而使靈敏度(S/N)不能明顯提高,另外,由于終端裝置經(jīng)常從外部裝置獲得多普勒信息,而存在置于側(cè)部時(shí)也必需與外部裝置之間進(jìn)行通訊,從而引起花通訊費(fèi)用的問題。解決的方案是從用相關(guān)峰位置檢測單元確定的極性顛倒分界點(diǎn)開始,對處在構(gòu)成導(dǎo)航數(shù)據(jù)的各比特的若干個(gè)PN幀對應(yīng)位置上的各碼片求和而形成C/A代碼,通過進(jìn)行該C/A代碼與由GPS終端裝置內(nèi)部產(chǎn)生的C/A代碼進(jìn)行相關(guān)計(jì)算求出虛擬距離。在由接收電場強(qiáng)度檢測單元檢測的接收電場良好的場合,根據(jù)GPS終端裝置抽取的導(dǎo)航數(shù)據(jù)計(jì)算所述位置,在接收電場不良的場合,根據(jù)從外部裝置接收的導(dǎo)航數(shù)據(jù)和上述虛擬距離計(jì)算位置。
文檔編號G01S5/02GK1325029SQ0012017
公開日2001年12月5日 申請日期2000年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月24日
發(fā)明者上田文夫, 平田誠一郎 申請人:三菱電機(jī)株式會(huì)社