專利名稱：利用認(rèn)知基的序貫信號(hào)搜索策略的衛(wèi)星基定位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及無線通信系統(tǒng)，具體地涉及衛(wèi)星基定位系統(tǒng)。
衛(wèi)星基導(dǎo)航系統(tǒng)可向全世界用戶提供精確、三維的位置信息。然而，先有技術(shù)的衛(wèi)星基導(dǎo)航系統(tǒng)使用耗時(shí)的搜索處理來確定位置信息。當(dāng)用戶在移動(dòng)或者處于緊急情況下要求立即幫助時(shí)，導(dǎo)航系統(tǒng)中耗時(shí)的搜索處理尤其是不希望的。


圖1示明一個(gè)周知的衛(wèi)星基導(dǎo)航系統(tǒng)，稱為全球定位系統(tǒng)(GPS)10。GPS10中包括多顆衛(wèi)星12-j和至少一個(gè)GPS接收機(jī)14，這里，j=1，2，…，n。每顆衛(wèi)星12-j以已知的速度Vj繞地球旋轉(zhuǎn)，并與其它衛(wèi)星12-j之間具有已知的距離。每顆衛(wèi)星12-j發(fā)送一個(gè)GPS信號(hào)11-j，它包括有應(yīng)用一個(gè)獨(dú)特的偽隨機(jī)噪聲(PN-j)碼對(duì)一個(gè)已知頻率f的載波調(diào)制后的一種已調(diào)制信號(hào)，以及與具體的衛(wèi)星12-j相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)航數(shù)據(jù)(ND-j)。其中，PN-j碼中包括有一個(gè)獨(dú)特的PN碼片序列，導(dǎo)航數(shù)據(jù)ND-j中包括有衛(wèi)星識(shí)別符、定時(shí)信息以及諸如仰角αj和方位角φj的軌道數(shù)據(jù)。圖2示明GPS信號(hào)11-j的一個(gè)典型的20ms幀，它包含有20個(gè)PN-j碼的整體序列以及一個(gè)導(dǎo)航數(shù)據(jù)ND-j序列。
GPS接收機(jī)14中包含接收GPS信號(hào)11-j用的天線15，檢測(cè)GPS信號(hào)11-j用的多個(gè)相關(guān)器16-k(k=1，2，…，m)，以及具有軟件的處理器17，軟件應(yīng)用了導(dǎo)航數(shù)據(jù)ND-j來確定一個(gè)位置。GPS接收機(jī)14通過PN-j碼來檢測(cè)GPS信號(hào)11-j。檢測(cè)GPS信號(hào)11-j時(shí)涉及一種相關(guān)性處理，其中，應(yīng)用相關(guān)器16-k在載波頻率方面和代碼相位方面對(duì)PN-j碼進(jìn)行搜索。實(shí)施這種相關(guān)性處理時(shí)，是將調(diào)制到一個(gè)復(fù)制的載波信號(hào)上的移相復(fù)制PN-j碼，與接收到的GPS信號(hào)11-j進(jìn)行實(shí)時(shí)的相乘，而后實(shí)施積分和轉(zhuǎn)儲(chǔ)處理。
在載波頻率方面，GPS接收機(jī)14是復(fù)制諸載波信號(hào)來匹配到達(dá)GPS接收機(jī)14的諸GPS信號(hào)之頻率的。然而，由于多普勒效應(yīng)，所發(fā)送的GPS信號(hào)11-j的頻率f，在此GPS信號(hào)11-j到達(dá)GPS接收機(jī)14之前會(huì)改變一個(gè)未知量Δfj，也就是，每個(gè)GPS信號(hào)11-j當(dāng)它到達(dá)GPS接收機(jī)14時(shí)將會(huì)是頻率f+Δfj?？紤]到這多普勒效應(yīng)，GPS接收機(jī)14應(yīng)在范圍為f+Δfmin到f+Δfmax的頻譜fspec域內(nèi)復(fù)制諸載波信號(hào)，直至所復(fù)制的載波信號(hào)之頻率與接收到的GPS信號(hào)11-j之頻率相匹配；這里，Δfmin和Δfmax是GPS信號(hào)11-j所受到之頻率變化的最小值和最大值，那是由于信號(hào)從衛(wèi)星12-j到GPS接收機(jī)14的行程中因多普勒效應(yīng)而造成的；顯然，Δfmin≤Δfj≤Δfmax。
在代碼相位方面，GPS接收機(jī)14復(fù)制出與每顆衛(wèi)星12-j相關(guān)聯(lián)的諸獨(dú)特的PN-j碼。使得復(fù)制的PN-j碼的相位在代碼相位譜Rj(spec)上移位，直至以復(fù)制的PN-j碼調(diào)制的復(fù)制載波信號(hào)終究地與GPS接收機(jī)14接收到的GPS信號(hào)11-j具有相關(guān)性，這里，每個(gè)代碼相位譜Rj(spec)中包括有對(duì)于關(guān)聯(lián)的PN-j碼之每一個(gè)可能的相位移動(dòng)。當(dāng)GPS信號(hào)11-j被相關(guān)器16-k檢測(cè)到時(shí)，由GPS接收機(jī)14從檢測(cè)到的GPS信號(hào)11-j中抽取出導(dǎo)航數(shù)據(jù)ND-j，應(yīng)用這導(dǎo)航數(shù)據(jù)ND-j來確定GPS接收機(jī)14的位置，這是本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)周知的。
相關(guān)器16-k在結(jié)構(gòu)上要能夠遍歷頻譜fspec和代碼相位譜Rj(spec)并行地搜索多個(gè)PN-j碼。換言之，多個(gè)相關(guān)器16-k之每一個(gè)都專有地用于搜索在f+Δfmin到f+Δfmax頻率之間每個(gè)可能頻率的特定PN-j碼，以及對(duì)該P(yáng)N-j碼搜索每個(gè)可能的頻率。當(dāng)一個(gè)相關(guān)器16-k完成其搜索一個(gè)PN-j碼時(shí)，該相關(guān)器16-k便在f+Δfmin到f+Δfmax頻率之間每個(gè)可能頻率上搜索另一個(gè)PN-j碼，并對(duì)該P(yáng)N-j碼搜索每個(gè)可能的相位移動(dòng)。這一處理繼續(xù)下去，直至全部PN-j碼共同地被這多個(gè)相關(guān)器16-k全搜索到。例如，假定有12顆衛(wèi)星12-j，則應(yīng)獲得12個(gè)獨(dú)特的PN-j碼。如果GPS接收機(jī)14內(nèi)有6個(gè)相關(guān)器16-k，則GPS接收機(jī)14將應(yīng)用其6個(gè)相關(guān)器16-k來同時(shí)搜索出兩組6個(gè)不同的PN-j碼。具體地，相關(guān)器16-k先搜索前6個(gè)PN-j碼，也就是，相關(guān)器16-1搜索PN-1，相關(guān)器16-2搜索PN-2，等等。完成對(duì)前6個(gè)PN-j碼的搜索之后，相關(guān)器16-k再搜索后6個(gè)PN-j碼，也就是，相關(guān)器16-1搜索PN-7，相關(guān)器16-2搜索PN-8，等等。
對(duì)于每個(gè)搜索到的PN-j碼，相關(guān)器16-k針對(duì)這PN-j碼的每一種頻率和相移組合實(shí)施一次積分和轉(zhuǎn)儲(chǔ)處理。例如，假定頻譜fspec中對(duì)于載波信號(hào)包括有50個(gè)可能的頻率，并且用于一個(gè)PN-j碼的代碼相位譜Rj(spec)中包括2046個(gè)可能的半碼片相移，則為了對(duì)該P(yáng)N-j碼搜索頻率和半碼片相移的每-種可能組合，相關(guān)器16-k隨后需實(shí)施102，300次積分。相關(guān)器16-k的典型積分時(shí)間是1毫秒，當(dāng)天線15能清楚地看到天空，或者對(duì)衛(wèi)星12-j有直接視線時(shí)，1毫秒時(shí)間通常足以供GPS接收機(jī)14檢測(cè)到GPS信號(hào)11-j。因此，針對(duì)上面的例子，對(duì)于一個(gè)PN-j碼來說，一個(gè)相關(guān)器16-k搜索頻率和半碼片相移的每一種可能組合將需要102.3秒時(shí)間。
然而，GPS接收機(jī)現(xiàn)在一般安裝在往往不能夠清楚地見到天空的移動(dòng)電話或其它類型的移動(dòng)通信裝置內(nèi)。因此，GPS接收機(jī)14往往不能清楚地見到天空。在此情況下，由GPS接收機(jī)14接收到的GPS信號(hào)11-j的信噪比，比之GPS接收機(jī)14確實(shí)清楚地見到天空時(shí)的信噪比，典型地要低得多，這使得GPS接收機(jī)14檢測(cè)GPS信號(hào)11-j更加困難。為了對(duì)較弱的信噪比進(jìn)行補(bǔ)償和增高對(duì)GPS信號(hào)11-j的檢測(cè)能力，可以使相關(guān)器16-k在構(gòu)成上有較長(zhǎng)的積分時(shí)間。這種情況下，充分的積分時(shí)間應(yīng)大約是1秒。因此，針對(duì)上面的例子，對(duì)于一個(gè)PN-j碼來說，一個(gè)相關(guān)器16-k搜索頻率和半碼片相移的每一種可能組合將需要102，300秒時(shí)間。更長(zhǎng)的積分時(shí)間將導(dǎo)致測(cè)GPS信號(hào)11-j要更長(zhǎng)的探獲時(shí)間。較長(zhǎng)的探獲時(shí)間是人們所不希望的。
已開發(fā)了無線輔助式GPS(WAG)系統(tǒng)，使GPS接收機(jī)在構(gòu)成上具有短的或長(zhǎng)的積分時(shí)間以促進(jìn)對(duì)GPS信號(hào)11-j的檢測(cè)。WAG系統(tǒng)是通過使相關(guān)器16-k搜索GPS信號(hào)11-j時(shí)要實(shí)施的積分次數(shù)減少，從而促進(jìn)檢測(cè)GPS信號(hào)11-j的。積分次數(shù)減少是借助于使搜索頻率的范圍和代碼相位的范圍減窄。具體地，WAG系統(tǒng)中將對(duì)于GPS信號(hào)11-j的搜索限于一個(gè)特定頻率上或一些特定頻率上，并將代碼相位的范圍限制得小于代碼相位譜Rj(spec)。
圖3示明一個(gè)WAG系統(tǒng)20，包含有一個(gè)WAG服務(wù)器22、多個(gè)基站23和至少一個(gè)WAG客戶機(jī)24。WAG服務(wù)器22中包括一個(gè)具有天線27的GPS接收機(jī)26，天線27安裝在能清楚地看到天空的一個(gè)已知的固定位置上。由于天線27能清楚地看到天空，GPS接收機(jī)26中的相關(guān)器在結(jié)構(gòu)上可典型地具有短的積分時(shí)間。WAG服務(wù)器22在工作中可通過有線或無線接口與基站23進(jìn)行通信。每個(gè)基站23具有一個(gè)已知位置，可向位于與基站23關(guān)聯(lián)的地理區(qū)域或小區(qū)25內(nèi)的WAG客戶機(jī)24提供通信業(yè)務(wù)，這里的每個(gè)小區(qū)25有已知范圍，并劃分成多個(gè)區(qū)段。WAG客戶機(jī)24中包括一個(gè)GPS接收機(jī)28以及或許一個(gè)移動(dòng)電話27，它一般地在運(yùn)動(dòng)和/或處于能否看清楚天空的未知位置上。GPS接收機(jī)28內(nèi)的相關(guān)器在構(gòu)成上典型地具有長(zhǎng)的積分時(shí)間。注意，名詞“移動(dòng)電話”目的在于說明此處的應(yīng)用場(chǎng)合，對(duì)它應(yīng)認(rèn)作為包括了、而不是限制于此一種的通信裝置。
圖4的流程圖300示明了WAG系統(tǒng)20的工作。在步驟310中，WAG服務(wù)器應(yīng)用它的GPS接收機(jī)26通過多顆衛(wèi)星12-j的GPS信號(hào)11-j對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行檢測(cè)。從每個(gè)檢測(cè)到的衛(wèi)星12-j中WAG服務(wù)器22獲得下列信息衛(wèi)星12-j的識(shí)別符和頻率fj；代碼相位；與檢測(cè)到的衛(wèi)星12-j關(guān)聯(lián)的仰角αj和方位角φj，這里，仰角αj定義為從WAG服務(wù)器22或客戶機(jī)24到一顆衛(wèi)星12-j的直視線與該直視線在水平面上一條投影線之間的夾角，方位角φj定義為該直視線在水平面上的該投影線與朝北方向在水平面上一條投影線之間的夾角。參見圖5，它示明了對(duì)應(yīng)于衛(wèi)星12-j和一個(gè)WAG服務(wù)器22或WAG客戶機(jī)24的仰角αj和方位角φj。
在步驟315中，WAG服務(wù)器22從當(dāng)前與之通信的或者服務(wù)于WAG客戶機(jī)24的基站23上接收區(qū)段信息，這里，區(qū)段信息指明了WAG客戶機(jī)24當(dāng)前所在的一個(gè)區(qū)段。在步驟320中，WAG服務(wù)器22根據(jù)已知的服務(wù)著的基站的位置，與該服務(wù)的基站關(guān)聯(lián)的小區(qū)范圍以及WAG客戶機(jī)24當(dāng)前所在的區(qū)段，對(duì)WAG客戶機(jī)24的位置作出一個(gè)初始的估計(jì)。在一個(gè)實(shí)施例中，WAG服務(wù)器22初始這樣估計(jì)，WAG客戶機(jī)24的位置處于該區(qū)段內(nèi)的一個(gè)參考點(diǎn)上，比如大約是區(qū)段中心的點(diǎn)上。另一個(gè)實(shí)施例中，WAG服務(wù)器22應(yīng)用周知的正向鏈路三角測(cè)量技術(shù)初始地估計(jì)WAG客戶機(jī)24的位置。
在步驟330中，對(duì)于每個(gè)檢測(cè)到的衛(wèi)星12-j，WAG服務(wù)器22應(yīng)用從檢測(cè)到的GPS信號(hào)11-j中獲得的信息預(yù)測(cè)參考點(diǎn)上的一個(gè)頻率fj(r)，以及一個(gè)代碼相位搜索范圍Rj(sect)，該搜索范圍Rj(sect)中包括有能到達(dá)WAG客戶機(jī)24當(dāng)前所在區(qū)段內(nèi)任何地方的GPS信號(hào)11-j之所有可能的代碼相位。在步驟340中，WAG服務(wù)器22向服務(wù)的基站23傳送一個(gè)搜索消息，這里，該搜索消息包括有對(duì)于每一個(gè)檢測(cè)到的衛(wèi)星12-j來說所涉及的相關(guān)的PN-j碼、預(yù)測(cè)的頻率fj(r)和代碼相位搜索范圍Rj(sect)等信息。
在步驟350中，服務(wù)的基站23向WAG客戶機(jī)24傳送該搜索消息；并在步驟360中，由WAG客戶機(jī)24并行地搜索在該搜索消息中指明的各顆衛(wèi)星12-j。具體地，WAG客戶機(jī)24將應(yīng)用其各個(gè)相關(guān)器在搜索消息所指明的代碼相位搜索范圍Rj(sect)的界限內(nèi)，于預(yù)測(cè)的頻率fj(r)上同時(shí)地搜索每一個(gè)GPS信號(hào)11-j。因此，積分次數(shù)將減少到在代碼相位搜索范圍Rj(sect)界限內(nèi)的預(yù)測(cè)頻率fj(r)值。然而，WAG客戶機(jī)24中GPS接收機(jī)28的積分時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)這個(gè)搜索時(shí)間仍然可設(shè)想到它是耗時(shí)的。因此，特別是當(dāng)GPS接收機(jī)內(nèi)相關(guān)器在結(jié)構(gòu)上積分時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，存在著能促進(jìn)檢測(cè)衛(wèi)星12-j的需求。
本發(fā)明是應(yīng)用序貫搜索技術(shù)來促進(jìn)檢測(cè)衛(wèi)星信號(hào)的一種方法和裝置。本發(fā)明根據(jù)搜索消息中的信息應(yīng)用一種序貫搜索技術(shù)序貫地搜索衛(wèi)星信號(hào)。結(jié)合搜索消息中的信息隨之應(yīng)用先前搜索衛(wèi)星信號(hào)期間的積累的信息，以有效地減少GPS接收機(jī)搜索其它衛(wèi)星信號(hào)所需的區(qū)域和代碼相位搜索范圍。
在一個(gè)實(shí)施例中，GPS接收機(jī)根據(jù)下面的一個(gè)或幾個(gè)準(zhǔn)則應(yīng)用其多個(gè)相關(guān)器搜索在一個(gè)搜索消息中指明的一顆第一衛(wèi)星；使相關(guān)器的利用最大化；使搜索時(shí)間最小化；以及使涉及GPS接收機(jī)位置的信息量最大化。隨后，GPS接收機(jī)根據(jù)檢測(cè)第一衛(wèi)星得到的信息以及下面的一個(gè)或幾個(gè)準(zhǔn)則應(yīng)用其相關(guān)器搜索在該搜索消息中指明的一顆第二衛(wèi)星使相關(guān)器的利用最大化；使搜索時(shí)間最小化；以及結(jié)合由第一衛(wèi)星發(fā)送的信號(hào)中得到的信息之應(yīng)用，使涉及該GPS接收機(jī)位置的附加信息量最大。根據(jù)檢測(cè)第一和第二衛(wèi)星所得到的信息檢測(cè)GPS接收機(jī)可能所在的一個(gè)區(qū)域。這樣的區(qū)域典型地是一個(gè)如此的區(qū)域，它比之GPS接收機(jī)當(dāng)前所在區(qū)段的大小要小得多。根據(jù)該預(yù)測(cè)的區(qū)域，對(duì)搜索消息中指明的其余的衛(wèi)星預(yù)測(cè)代碼相位搜索范圍Rj(pred)。其優(yōu)點(diǎn)在于，預(yù)測(cè)的代碼相位搜索范圍Rj(pred)較窄于搜索消息中指明的代碼相位搜索范圍Rj(sect)。GPS接收機(jī)應(yīng)用該搜索消息中指明的預(yù)測(cè)的代碼相位搜索范圍和頻率來實(shí)施對(duì)兩顆或更多顆其余的衛(wèi)星的并行搜索。在檢測(cè)到搜索消息中指明的某些或全部衛(wèi)星之后，應(yīng)用所檢測(cè)到的衛(wèi)星發(fā)送的信號(hào)中的導(dǎo)航數(shù)據(jù)，可以估計(jì)出GPS接收機(jī)的位置。
參照下面的敘述、權(quán)利要求書和附圖，將能較好地理解本發(fā)明的特性、觀點(diǎn)和長(zhǎng)處。附圖中，圖1示明稱為全球定位系統(tǒng)(GPS)的一個(gè)周知的衛(wèi)星基導(dǎo)航系統(tǒng)；圖2示明一個(gè)GPS信號(hào)的典型的20ms幀；圖3示明一個(gè)無線輔助式GPS(WAG)系統(tǒng)；圖4示明一個(gè)流程圖，表示出圖3中WAG系統(tǒng)的工作；圖5示明對(duì)應(yīng)于一顆衛(wèi)星和一個(gè)WAG服務(wù)器或WAG客戶機(jī)的仰角αj和方位角φj；以及圖6是一個(gè)流程圖，表明按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中應(yīng)用的一種序貫搜索技術(shù)。
這里，參照前述的WAG系統(tǒng)來說明本發(fā)明。然而，不應(yīng)當(dāng)認(rèn)作這對(duì)本發(fā)明施加了任何形式的限制。
圖6是一個(gè)流程圖600，表明按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中應(yīng)用的一種序貫搜索技術(shù)。在步驟605中，WAG客戶機(jī)24從對(duì)它服務(wù)的基站23或WAG服務(wù)器22中接收一個(gè)搜索消息。本發(fā)明中，該搜索消息包括有對(duì)于每一個(gè)檢測(cè)到的衛(wèi)星12-j來說所涉及的下列信息相關(guān)的PN-j碼；WAG客戶機(jī)24當(dāng)前所在區(qū)段/小區(qū)內(nèi)一個(gè)參考點(diǎn)上預(yù)測(cè)的頻率fj(r)；代碼相位搜索范圍Rj(sect)，其中包括由衛(wèi)星12-j傳送的、并到達(dá)WAG客戶機(jī)24當(dāng)前所在區(qū)段/小區(qū)內(nèi)的一個(gè)GPS信號(hào)11-j之所有可能的相移；以及軌道數(shù)據(jù)，包括仰角αj和方位角φj。
在步驟610中，WAG客戶機(jī)24選擇出在該搜索消息中所指明的一顆第一衛(wèi)星12-j進(jìn)行搜索。WAG客戶機(jī)24應(yīng)用一組第一衛(wèi)星選擇準(zhǔn)則中的一個(gè)或幾個(gè)準(zhǔn)則來選擇該第一衛(wèi)星12-j。在一個(gè)實(shí)施例中，該組第一衛(wèi)星選擇準(zhǔn)則如下(1)使相關(guān)器的利用最大化；(2)使搜索時(shí)間最小化；以及(3)使關(guān)于WAG客戶機(jī)24(或者GPS接收機(jī)或天線15)之位置的信息量最大。使相關(guān)器最大地利用的第一準(zhǔn)則涉及到可應(yīng)用的那樣多的相關(guān)器能同時(shí)地搜索一顆衛(wèi)星12-j。使搜索時(shí)間最小的第二準(zhǔn)則涉及到減少每個(gè)相關(guān)器要執(zhí)行的積分次數(shù)，比如每個(gè)相關(guān)器執(zhí)行一次積分。減少每個(gè)相關(guān)器要執(zhí)行的積分次數(shù)，實(shí)質(zhì)上意味著搜索這樣一顆衛(wèi)星12-j，它具有的、在搜索消息中所指明的相關(guān)代碼相位搜索范圍Rj為最小。
關(guān)于使WAG客戶機(jī)24之位置的信息量最大的第三準(zhǔn)則，涉及到當(dāng)檢測(cè)時(shí)選定的一顆衛(wèi)星12-j，它可以指明區(qū)段中WAG客戶機(jī)24所在的一個(gè)區(qū)域。例如，檢測(cè)時(shí)具有小的仰角αj的一顆衛(wèi)星12-j將指明區(qū)段中WAG客戶機(jī)24所在的一條窄的地帶，而具有大的仰角αj的一顆衛(wèi)星12-j將指明WAG客戶機(jī)24所在的一條較寬的地帶。
選定了要搜索的一顆第一衛(wèi)星12-j之后，在步驟620中，WAG客戶機(jī)24應(yīng)用對(duì)于第一衛(wèi)星12-j之搜索消息中指明的頻率fj(r)和代碼相位搜索范圍Rj(sect)搜索該第一衛(wèi)星12-j。檢測(cè)到第一衛(wèi)星12-j之后，在步驟630中，WAG客戶機(jī)24應(yīng)用從該第一衛(wèi)星12-j發(fā)送之GPS信號(hào)11-j中抽取出的信息，如本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)所周知地，預(yù)測(cè)WAG客戶機(jī)24可能所在的一個(gè)第一區(qū)域。該第一預(yù)測(cè)的區(qū)域典型地是WAG客戶機(jī)24當(dāng)前所在區(qū)段內(nèi)的一條地帶或一個(gè)小的區(qū)域。這樣的計(jì)算以后應(yīng)用來縮窄對(duì)后續(xù)的衛(wèi)星搜索中的代碼相位搜索范圍Rj。
在步驟640中，WAG客戶機(jī)24應(yīng)用該搜索消息采拾一顆第二衛(wèi)星12-j進(jìn)行搜索。WAG客戶機(jī)24應(yīng)用一組第二衛(wèi)星選擇準(zhǔn)則中的一個(gè)或幾個(gè)準(zhǔn)則來選擇該第二衛(wèi)星12-j。在一個(gè)實(shí)施例中，該組第二衛(wèi)星選擇準(zhǔn)則如下(1)使相關(guān)器的利用最大化；(2)使搜索時(shí)間最小化；以及(3)當(dāng)結(jié)合第一搜索的結(jié)果進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，使涉及到WAG客戶機(jī)24(或者GPS接收機(jī)14或天線15)之位置的附加信息量最大。這第一和第二準(zhǔn)則與步驟610中的第一和第二準(zhǔn)則是相同的。第三準(zhǔn)則涉及一顆第二衛(wèi)星12-j，它會(huì)形成一個(gè)與第一預(yù)測(cè)區(qū)域至少相交、而畢竟相交的一個(gè)區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，所選定的第二衛(wèi)星12-j是這樣一顆衛(wèi)星12-j，它與第一衛(wèi)星12-j之間相對(duì)于WAG服務(wù)器22或WAG客戶機(jī)24形成一個(gè)大約90°的夾角，這里，WAG服務(wù)器22或WAG客戶機(jī)24是指其最高點(diǎn)。應(yīng)用第一和第二衛(wèi)星所關(guān)聯(lián)的兩個(gè)方位角φj之間的差值，可以確定出第一和第二衛(wèi)星12-j與WAG服務(wù)器22或WAG客戶機(jī)24之間的夾角。
在步驟645中，WAG客戶機(jī)24基于第一預(yù)測(cè)的區(qū)域?qū)Φ诙l(wèi)星12-j之搜索消息中指明的代碼相位搜索范圍Rj(sect)加以再規(guī)定或縮窄。此后，再規(guī)定或縮窄的代碼相位搜索范圍Rj(sect)稱之為“預(yù)測(cè)的代碼相位搜索范圍Rj(pred)”。第二衛(wèi)星的預(yù)測(cè)的代碼相位搜索范圍Rj(pred)中包括有由第二衛(wèi)星傳送以及到達(dá)該第一預(yù)測(cè)的區(qū)域的GPS信號(hào)11-j之所有可能的相位移動(dòng)。由于第一預(yù)測(cè)的區(qū)域是WAG客戶機(jī)24當(dāng)前所在區(qū)段內(nèi)的一條地帶或一個(gè)小區(qū)域，所以相應(yīng)地預(yù)測(cè)的代碼相位搜索范圍Rj(pred)比之第二衛(wèi)星的搜索消息中原來指明的相應(yīng)的代碼相位搜索范圍Rj(sect)要窄些。
在步驟650中，WAG客戶機(jī)24應(yīng)用對(duì)于第二衛(wèi)星12-j之搜索消息中指明的頻率fj(r)以及預(yù)測(cè)的代碼相位搜索范圍Rj(pred)搜索第二衛(wèi)星12-j。檢測(cè)到第二衛(wèi)星12-j之后，在步驟655中，WAG客戶機(jī)24應(yīng)用從第二衛(wèi)星12-j傳送的GPS信號(hào)11-j中抽取出的信息預(yù)測(cè)WAG客戶機(jī)24可能所在的一個(gè)第二區(qū)域。與第一預(yù)測(cè)的區(qū)域類同，第二預(yù)測(cè)的區(qū)域典型地是WAG客戶機(jī)24當(dāng)前所在的一條地帶或一個(gè)小的區(qū)域。
第一和第二預(yù)測(cè)區(qū)域的相交有效地減小了WAG客戶機(jī)24可能所在的搜索區(qū)域的大小。在步驟660中，WAG客戶機(jī)24應(yīng)用搜索消息中指明的相交區(qū)域和代碼相位搜索范圍Rj(sect)預(yù)測(cè)搜索消息中指明的其余衛(wèi)星12-j之預(yù)測(cè)的代碼相位搜索范圍Rj(pred)，由此促進(jìn)了對(duì)其余衛(wèi)星12-j的檢測(cè)。此種預(yù)測(cè)的代碼相位搜索范圍Rj(sect)中包括有由搜索消息指明的、由其余衛(wèi)星傳送的以及到達(dá)相交區(qū)域內(nèi)任何地方的GPS信號(hào)11-j方面的代碼相位參數(shù)。
在步驟670中，WAG客戶機(jī)24在對(duì)于其余衛(wèi)星12-j之預(yù)測(cè)的代碼相位搜索范圍Rj(pred)的界限內(nèi)搜索其余的衛(wèi)星12-j。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，WAG客戶機(jī)24應(yīng)用其相位器對(duì)兩顆或多顆其余的衛(wèi)星12-j實(shí)施并行搜索。檢測(cè)到其余的衛(wèi)星12-j之后，在步驟680中，WAG客戶機(jī)24應(yīng)用從至少三顆衛(wèi)星12-j傳送的GPS信號(hào)11-j中抽取出的導(dǎo)航數(shù)據(jù)ND-j，象本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)所周知的那樣，計(jì)算出它的位置。
這里，參照某些實(shí)施例說明了本發(fā)明，包括這樣一個(gè)實(shí)施例，其中序貫地搜索第一、第二衛(wèi)星以及其余衛(wèi)星的全部或某幾顆。其它的實(shí)施例也是可能的。例如，本發(fā)明的序貫搜索中可以包羅這樣的GPS接收機(jī)28，它先并行地搜索第一和第二衛(wèi)星，然后并行地搜索其余衛(wèi)星的全部或某幾顆。本發(fā)明也可應(yīng)用于非GPS的衛(wèi)星基導(dǎo)航系統(tǒng)，或是非衛(wèi)星基導(dǎo)航系統(tǒng)。因此，本發(fā)明不應(yīng)當(dāng)被限制于這里公開的各種實(shí)施例中。
權(quán)利要求
1．一種檢測(cè)多個(gè)信號(hào)的方法，包括步驟應(yīng)用第一組參數(shù)搜索一個(gè)第一信號(hào)；應(yīng)用第二組參數(shù)搜索一個(gè)第二信號(hào)；以及應(yīng)用第三組參數(shù)以及在檢測(cè)到第一和第二信號(hào)之后得到的信息搜索其它信號(hào)。
2．權(quán)利要求1的方法，其中，應(yīng)用多個(gè)相關(guān)器序貫地搜索第一、第二和其它信號(hào)。
3．權(quán)利要求1的方法，其中，搜索第二信號(hào)的步驟中包括應(yīng)用在檢測(cè)第一信號(hào)后得到的信息。
4．權(quán)利要求1的方法，其中，第一、第二和其它信號(hào)各與獨(dú)特的代碼相關(guān)聯(lián)，第一、第二和第三組參數(shù)指明了搜索第一、第二和其它信號(hào)時(shí)至少的一個(gè)頻率和多個(gè)代碼相位搜索范圍。
5．權(quán)利要求4的方法，其中，檢測(cè)出第一和第二信號(hào)后得到的信息應(yīng)用來再規(guī)定在第三組參數(shù)中指明的一個(gè)或幾個(gè)代碼相位搜索范圍。
6．權(quán)利要求1的方法，其中，第一、第二和第三組參數(shù)都基于一個(gè)初始位置估計(jì)。
7．權(quán)利要求1的方法，包括附加步驟應(yīng)用檢測(cè)第一和第二信號(hào)得到的信息以及檢測(cè)其它信號(hào)得到的信息，確定出一個(gè)位置。
8．一種檢測(cè)衛(wèi)星信號(hào)的方法，包括步驟以一個(gè)天線接收一個(gè)搜索消息，它指明了多顆衛(wèi)星和多組參數(shù)；應(yīng)用第一組參數(shù)對(duì)搜索消息中指明的第一衛(wèi)星傳送的第一信號(hào)進(jìn)行搜索；應(yīng)用第二組參數(shù)對(duì)搜索消息中指明的第二衛(wèi)星傳送的第二信號(hào)進(jìn)行搜索；以及應(yīng)用第三組參數(shù)及檢測(cè)出第一和第二信號(hào)后得到的信息對(duì)搜索消息中指明的其它衛(wèi)星傳送的其它信號(hào)進(jìn)行搜索。
9．權(quán)利要求8的方法，其中，應(yīng)用多個(gè)相關(guān)器來序貫地搜索第一、第二和其它信號(hào)。
10．權(quán)利要求8的方法，其中，各組參數(shù)指示出搜索消息中指明的多顆衛(wèi)星之每一顆用的至少一個(gè)頻率和多個(gè)代碼相位搜索范圍、以及各仰角和方位角。
11．權(quán)利要求10的方法，其中，搜索消息中指明的頻率基于一個(gè)初始的天線位置估計(jì)。
12．權(quán)利要求10的方法，其中，搜索消息中指明的多個(gè)代碼相位搜索范圍包括了到達(dá)天線當(dāng)前所在區(qū)段內(nèi)的第一、第二和其它信號(hào)之所有可能的相位移動(dòng)。
13．權(quán)利要求10的方法，其中，第一衛(wèi)星是這樣一顆衛(wèi)星，它的仰角比之搜索消息中指明的其它衛(wèi)星所關(guān)聯(lián)的大多數(shù)仰角要小。
14．權(quán)利要求10的方法，其中，第二衛(wèi)星是這樣一顆衛(wèi)星，它與第一衛(wèi)星相對(duì)于天線形成一個(gè)大約90度的角度。
15．權(quán)利要求8的方法，包括附加步驟基于一組第一衛(wèi)星選擇準(zhǔn)則中的至少一個(gè)準(zhǔn)則，選定第一衛(wèi)星。
16．權(quán)利要求15的方法，其中，該組第一衛(wèi)星選擇準(zhǔn)則中包括有使相關(guān)器的利用最大化；使搜索時(shí)間最小化；以及關(guān)于天線位置的信息量最大化。
17．權(quán)利要求8的方法，包括附加步驟基于一組第二衛(wèi)星選擇準(zhǔn)則中的至少一個(gè)準(zhǔn)則，選定第二衛(wèi)星。
18．權(quán)利要求17的方法，其中，該組第二衛(wèi)星選擇準(zhǔn)則中包括有使相關(guān)器的利用最大化；使搜索時(shí)間最小化；以及結(jié)合與第一信號(hào)中抽取出的信息一起應(yīng)用時(shí)使關(guān)于天線位置之附加信息量最大化。
19．權(quán)利要求8的方法，其中，將檢測(cè)出第一信號(hào)后得到的信息應(yīng)用來搜索第二信號(hào)。
20．權(quán)利要求8的方法，包括附加步驟應(yīng)用從第一信號(hào)中得到的信息預(yù)測(cè)天線當(dāng)前所在的一個(gè)第一區(qū)域。
21．權(quán)利要求20的方法，包括附加步驟應(yīng)用第一預(yù)測(cè)的區(qū)域?qū)τ诘诙l(wèi)星再規(guī)定搜索消息中指明的代碼相位搜索范圍。
22．權(quán)利要求21的方法，其中，將對(duì)于第二衛(wèi)星再規(guī)定的代碼相位搜索范圍應(yīng)用來搜索第二衛(wèi)星。
23．權(quán)利要求22的方法，其中，第二衛(wèi)星是這樣一顆衛(wèi)星，它提供出一個(gè)信息，用于預(yù)測(cè)天線當(dāng)前所在的一個(gè)至少與第一區(qū)域相交的第二區(qū)域。
24．權(quán)利要求22的方法，包括附加步驟應(yīng)用檢測(cè)出第二信號(hào)后得到的信息，預(yù)測(cè)天線當(dāng)前所在的一個(gè)第二區(qū)域。
25．權(quán)利要求24的方法，包括附加步驟基于第一與第二區(qū)域之間的相交，對(duì)于其它衛(wèi)星中的至少一顆再規(guī)定搜索消息中指定的代碼相位搜索范圍。
26．權(quán)利要求25的方法，其中，應(yīng)用再規(guī)定的代碼相位搜索范圍，對(duì)搜索消息中指明的其它衛(wèi)星中的至少一顆進(jìn)行搜索。
27．權(quán)利要求8的方法，其中，多個(gè)相關(guān)器都是屬于一個(gè)GPS接收機(jī)的全部相關(guān)器。
28．一種接收機(jī)，包括一個(gè)用以接收信號(hào)的天線；用以選擇一個(gè)第一衛(wèi)星信號(hào)的裝置，基于一組第一衛(wèi)星選擇準(zhǔn)則中的至少一個(gè)準(zhǔn)則進(jìn)行搜索；用以選擇一個(gè)第二衛(wèi)星信號(hào)的裝置，基于一組第二衛(wèi)星選擇準(zhǔn)則中的至少一個(gè)準(zhǔn)則進(jìn)行搜索；以及多個(gè)相關(guān)器，在構(gòu)成上可序貫地應(yīng)用第一組參數(shù)搜索第一衛(wèi)星信號(hào)，應(yīng)用第二組參數(shù)搜索第二衛(wèi)星信號(hào)，并應(yīng)用第三組參數(shù)以及檢測(cè)出第一和第二衛(wèi)星信號(hào)后得到的信息搜索其它的衛(wèi)星信號(hào)，其中，第一、第二和第三組參數(shù)指明了至少一個(gè)頻率和多個(gè)代碼相位搜索范圍。
29．權(quán)利要求28的接收機(jī)，還包括基于檢測(cè)出第一衛(wèi)星信號(hào)后獲得的信息，用以預(yù)測(cè)一個(gè)第一區(qū)域的裝置。
30．權(quán)利要求29的接收機(jī)，還包括應(yīng)用第一區(qū)域?qū)Φ诙M參數(shù)中指明的代碼相位搜索范圍進(jìn)行再規(guī)定的一個(gè)裝置，其中，應(yīng)用第二組參數(shù)中指明的再規(guī)定的代碼相位搜索范圍由多個(gè)相關(guān)器搜索第二衛(wèi)星信號(hào)。
31．權(quán)利要求30的接收機(jī)，還包括基于檢測(cè)出第二衛(wèi)星信號(hào)后獲得的信息，用以預(yù)測(cè)一個(gè)第二區(qū)域的裝置。
32．權(quán)利要求31的接收機(jī)，還包括應(yīng)用第一和第二區(qū)域?qū)Φ谌M參數(shù)中指定的代碼相位搜索范圍進(jìn)行再規(guī)定的一個(gè)裝置，其中，應(yīng)用第三組參數(shù)中再規(guī)定的代碼相位搜索范圍由多個(gè)相關(guān)器搜索其它衛(wèi)星信號(hào)。
33．權(quán)利要求28的接收機(jī)，其中，第一、第二和第三組參數(shù)指明了搜索第一、第二和其它衛(wèi)星信號(hào)時(shí)用的至少一個(gè)頻率和多個(gè)代碼相位搜索范圍。
34．權(quán)利要求28的接收機(jī)，還包括用以對(duì)具有頻率范圍為f+Δfmin至f+Δfmax的載波信號(hào)進(jìn)行復(fù)制的一個(gè)裝置，其中，Δfmin和Δfmax是由于多普勒效應(yīng)而第一、第二和其它衛(wèi)星信號(hào)將受到的頻率變化之最小值和最大值。
35．權(quán)利要求28的接收機(jī)，還包括用以復(fù)制第一、第二和其它衛(wèi)星信號(hào)所關(guān)聯(lián)之代碼的一個(gè)裝置。
36．權(quán)利要求28的接收機(jī)，還包括應(yīng)用檢測(cè)出第一和第二衛(wèi)星信號(hào)后得到的信息，對(duì)第三組參數(shù)中指明的代碼相位搜索范圍進(jìn)行再規(guī)定的一個(gè)裝置。
37．權(quán)利要求28的接收機(jī)，還包括應(yīng)用檢測(cè)出第一衛(wèi)星信號(hào)后得到的信息，對(duì)第二組參數(shù)中指明的代碼相位搜索范圍進(jìn)行再規(guī)定的一個(gè)裝置。
全文摘要
公開了一種方法和裝置,應(yīng)用一種序貫搜索技術(shù)以促進(jìn)對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的檢測(cè)。序貫搜索技術(shù)是一種認(rèn)知基技術(shù),它基于搜索消息和先前搜索期間積累的信息序貫地進(jìn)行搜索,有效地減小了GPS接收機(jī)搜索衛(wèi)星信號(hào)時(shí)所用的區(qū)域和代碼相位搜索范圍,從而增強(qiáng)了對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的檢測(cè)能力。
文檔編號(hào)G01S5/00GK1287274SQ0012684
公開日2001年3月14日 申請(qǐng)日期2000年9月6日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月7日
發(fā)明者達(dá)仁(音譯), 喬瓦尼·萬努塞 申請(qǐng)人:朗迅科技公司