專(zhuān)利名稱(chēng)：向傳統(tǒng)導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)接收器中增加多系統(tǒng)功能的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及定位系統(tǒng)，更具體地說(shuō)，涉及使基于衛(wèi)星的導(dǎo)航信號(hào)接收器能夠支持多種衛(wèi)星系統(tǒng)的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著無(wú)線(xiàn)電和空間技術(shù)的發(fā)展，幾種基于衛(wèi)星的導(dǎo)航系統(tǒng)(B卩，衛(wèi)星定位系統(tǒng)或者說(shuō)“SPS”)已經(jīng)建立，并且更將在不遠(yuǎn)的將來(lái)投入使用。具有全球覆蓋的這些系統(tǒng)有時(shí)被稱(chēng)為全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(“GNSS”)。SPS接收器，比如利用也稱(chēng)為NAVSTAR的全球定位系統(tǒng)(“GPS”)的接收器，已變得普通。SPS和/或GNSS的其它例子包括但不限于美國(guó)(“U.S.”)海軍導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)(“NNSS”)(也稱(chēng)為 TRANSIT)、LORAN、Shoran、Decca、TACAN、NAVSTAR 的俄羅斯對(duì)應(yīng)物(稱(chēng)為全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(“GLONASS，，))、任何未來(lái)的西歐SPS，比如提出的“伽利略”計(jì)劃，或者任何其它現(xiàn)有或者未來(lái)系統(tǒng)，比如中國(guó)的“北斗”或者說(shuō)“指南針”系統(tǒng)。例如，在 GPS Theory and Practice (第 5 版修訂版，Hofmann-Wellenhof,Lichtenegger 和Collins, Springer-Verlag Wien NewYork, 2001)中說(shuō)明了 U.S.NAVSTAR GPS 系統(tǒng)。U.S.GPS系統(tǒng)由美國(guó)國(guó)防部建立和運(yùn)行。該系統(tǒng)利用在約11000英里的高度，以約12小時(shí)的周期繞地球運(yùn)行的24顆或者更多顆衛(wèi)星。這些衛(wèi)星被放置在6個(gè)不同的軌道中，以致在任意時(shí)候，在地球表面的任何位置看得見(jiàn)最少6顆衛(wèi)星，極區(qū)除外。每顆衛(wèi)星發(fā)射以原子鐘為基準(zhǔn)的時(shí)間和位置信號(hào)。典型的GPS接收器鎖定到該信號(hào)上并提取包含在其中的數(shù)據(jù)。通過(guò)利用來(lái)自足夠數(shù)目的衛(wèi)星的信號(hào)，GPS接收器能夠計(jì)算它的位置、速度、高度和時(shí)間。在位置/定位行業(yè)中，對(duì)代替只支持傳統(tǒng)導(dǎo)航系統(tǒng)，比如GPS的接收器的多系統(tǒng)接收器的需求日益增強(qiáng)。不過(guò)，如果沒(méi)有重大的硬件改變，那么很難使傳統(tǒng)GPS接收器支持多個(gè)導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)，因?yàn)槎鄶?shù)GPS接收器利用硬件相關(guān)器設(shè)計(jì)，從而在不修改硬件的情況下，不能處理其它導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)信號(hào)。另外，不同的系統(tǒng)利用不同的調(diào)制格式。例如，GLONASS把利用頻分多址接入(FDMA)方案進(jìn)行信號(hào)通信，這完全不同于GPS和伽利略系統(tǒng)使用的碼分多址接入(CDMA)方案。于是，多種通信信號(hào)的處理變得更依賴(lài)于硬件修改，以支持多系統(tǒng)功能。理想的是使傳統(tǒng)接收器能夠處理來(lái)自屬于不同種類(lèi)GNSS的衛(wèi)星的衛(wèi)星信號(hào)。不過(guò)，理想的是借助軟件升級(jí)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，而不必重新設(shè)計(jì)硬件。發(fā)明人未發(fā)現(xiàn)目前可用于實(shí)現(xiàn)多GNSS接收器的任何基于軟件的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供利用軟件升級(jí)，和借助新的/改進(jìn)的射頻(RF)芯片，使傳統(tǒng)GNSS接收器能夠支持多種GNSS的方法和設(shè)備。不需要完全重新設(shè)計(jì)導(dǎo)航主機(jī)芯片來(lái)支持所述多種GNSS。本發(fā)明提供一種經(jīng)濟(jì)有效的多GNSS解決方案，而不犧牲導(dǎo)航性能。為了促進(jìn)這些和其它方面，公開(kāi)一種確定導(dǎo)航接收器的位置的示例性方法，所述方法包括:在與包含在導(dǎo)航接收器中的導(dǎo)航主機(jī)芯片耦接的射頻(RF)芯片處接收來(lái)自第一全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)的第一導(dǎo)航信號(hào)；在RF芯片處接收來(lái)自第二 GNSS的第二導(dǎo)航信號(hào)，其中第二 GNSS是一種不同于第一 GNSS的GNSS ;使源于第二導(dǎo)航信號(hào)的數(shù)字化數(shù)據(jù)的測(cè)量時(shí)間和源于第一導(dǎo)航信號(hào)的數(shù)字化數(shù)據(jù)的測(cè)量時(shí)間同步；和利用從第一導(dǎo)航信號(hào)和第二導(dǎo)航信號(hào)獲得的同步并且處理后的測(cè)量數(shù)據(jù)，計(jì)算導(dǎo)航接收器的位置。還公開(kāi)一種導(dǎo)航接收器，包括:接收來(lái)自第一全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)的第一導(dǎo)航信號(hào)和來(lái)自第二 GNSS的第二導(dǎo)航信號(hào)的射頻(RF)芯片，其中第二 GNSS是一種不同于第一 GNSS的GNSS ;和與RF芯片耦接的導(dǎo)航主機(jī)芯片，其中導(dǎo)航主機(jī)芯片使源于第二導(dǎo)航信號(hào)的數(shù)字化數(shù)據(jù)的測(cè)量時(shí)間和源于第一導(dǎo)航信號(hào)的數(shù)字化數(shù)據(jù)的測(cè)量時(shí)間同步；和利用從第一導(dǎo)航信號(hào)和第二導(dǎo)航信號(hào)獲得的同步并且處理后的測(cè)量數(shù)據(jù)，計(jì)算導(dǎo)航接收器的位置。在另一個(gè)方面，第二導(dǎo)航信號(hào)包含多個(gè)頻率通道，第二信號(hào)處理路徑包括用于每個(gè)頻率通道的先入先出(FIFO)數(shù)據(jù)路徑，和對(duì)應(yīng)的軟相關(guān)器實(shí)例。第一導(dǎo)航信號(hào)可包含傳統(tǒng)GNSS信號(hào)。在另一個(gè)方面，GNSS基帶控制器沿著用于傳統(tǒng)GNSS信號(hào)的第一信號(hào)處理路徑和用于非傳統(tǒng)GNSS信號(hào)的第二信號(hào)處理路徑，控制數(shù)字化數(shù)據(jù)的測(cè)量時(shí)間的同步。


結(jié)合附圖，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例的以下說(shuō)明，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的這些及其它方面和特征將變得明顯，其中:圖1是本發(fā)明的原理的示例性實(shí)現(xiàn)的方框圖；圖2圖解說(shuō)明傳統(tǒng)GPS接收器的示例性體系結(jié)構(gòu)；圖3按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例表示射頻芯片的組件；圖4-6按照本發(fā)明的各個(gè)方面圖解說(shuō)明數(shù)據(jù)分組化格式；圖7和8表不本發(fā)明的兩個(gè)不同實(shí)施例,其中傳統(tǒng)GNSS導(dǎo)航主機(jī)芯片能夠支持非傳統(tǒng)GNSS信號(hào)；和圖9是按照本發(fā)明的各個(gè)方面圖解說(shuō)明示例性的時(shí)間同步方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式概述下面參考附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，附圖是作為說(shuō)明性例子提供的，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明。特別地，下面的附圖和例子并不意圖把本發(fā)明的范圍局限于單個(gè)實(shí)施例，相反，通過(guò)交換一些或者全部說(shuō)明或者例示的元件，其它實(shí)施例也是可能的。此外，在本發(fā)明的一些元件可以部分或者完全利用已知組件來(lái)實(shí)現(xiàn)的情況下，將只說(shuō)明這些已知組件的為理解本發(fā)明所必需的那些部分，這些已知組件的其它部分的詳細(xì)說(shuō)明將被省略，以避免模糊本發(fā)明。除非另有說(shuō)明，否則顯然對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，描述成用軟件實(shí)現(xiàn)的實(shí)施例不應(yīng)局限于此，相反可包括用硬件，或者軟件和硬件的組合實(shí)現(xiàn)的實(shí)施例，反之亦然。在本說(shuō)明書(shū)中，顯示單數(shù)組件的實(shí)施例不應(yīng)被視為限制性的；相反，本發(fā)明意圖包含包括多個(gè)相同組件的其它實(shí)施例，反之亦然，除非明確地另有說(shuō)明。此外，申請(qǐng)人并不打算使說(shuō)明書(shū)或權(quán)利要求書(shū)中的任何用語(yǔ)被賦予不尋?；蛘咛厥獾暮x，除非明確地這樣提出。此外，本發(fā)明包含這里作為例示涉及的已知組件的現(xiàn)在和未來(lái)知道的等同物。注意在本申請(qǐng)中，用語(yǔ)“全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)”用作具有全球覆蓋率的提供自主地理空間定位的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(“sat nav”)的標(biāo)準(zhǔn)通稱(chēng)。在一些情況下，用語(yǔ)“GPS”被用于概括地表示任何傳統(tǒng)GNSS，包括正式稱(chēng)為全球定位系統(tǒng)的特定SPS，如在本申請(qǐng)的背景技術(shù)部分中介紹的那樣。類(lèi)似地，在一些情況下，用語(yǔ)“GLONASS”被用于概括地表示任何非傳統(tǒng)GNSS，包括正式稱(chēng)為GLONASS的特定SPS，如在本申請(qǐng)的背景技術(shù)部分中介紹的那樣。圖1圖解說(shuō)明用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性系統(tǒng)100。如圖1中所示，GPS衛(wèi)星(即，SV) 114、116、118和120分別廣播被手持機(jī)102中的接收器122接收的信號(hào)106、108、110和112，手持機(jī)102位于在相對(duì)接近地面104的某處的用戶(hù)位置處。手持機(jī)102可以是個(gè)人導(dǎo)航裝置(PND，例如，來(lái)自Garmin，TomTom等)，或者可以是具有內(nèi)置GPS功能的蜂窩電話(huà)機(jī)或其它種類(lèi)的電話(huà)機(jī)(例如，iPhone、黑莓、安卓智能電話(huà)機(jī))，或者嵌入了跟蹤應(yīng)用(例如，Trimble的汽車(chē)跟蹤，F(xiàn)edEx的包裹或車(chē)隊(duì)管理跟蹤，兒童定位器跟蹤應(yīng)用等)中的任何GPS裝置。接收器122可以利用硬件和/或軟件的任何組合來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括按照本發(fā)明修改和/或補(bǔ)充以功能，并且這里更詳細(xì)說(shuō)明的GPS芯片集，比如來(lái)自SiRF Technology的SiRFstarIII GSD3tw 或 SiRFstar GSC3e，和來(lái)自 Broadcom Corp.的 BCM4750。更特別地，在受到本說(shuō)明書(shū)的教導(dǎo)之后，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將能夠了解如何通過(guò)用本發(fā)明的導(dǎo)航解決方案改進(jìn)技術(shù)修改和/或補(bǔ)充這樣的芯片集和/或軟件，來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。本發(fā)明的新穎特征之一在于采用軟件方式向傳統(tǒng)的基帶處理硬件增加非傳統(tǒng)衛(wèi)星系統(tǒng)基帶處理能力。本發(fā)明人認(rèn)識(shí)到歸因于非傳統(tǒng)衛(wèi)星系統(tǒng)信號(hào)的特有特征，非傳統(tǒng)衛(wèi)星系統(tǒng)信號(hào)難以用純軟件處理，非傳統(tǒng)衛(wèi)星系統(tǒng)信號(hào)的特有特征可能不同于為其而優(yōu)化傳統(tǒng)接收器的傳統(tǒng)衛(wèi)星系統(tǒng)信號(hào)。例如，GLONASS信號(hào)利用FDMA，而傳統(tǒng)GPS接收器是為CDMA處理而優(yōu)化的。為了解決這個(gè)問(wèn)題，在本發(fā)明中，解決方案被分成兩個(gè)主要部分:第一部分是通道專(zhuān)用的混頻器，它是作為RF芯片的一部分在硬件中實(shí)現(xiàn)的；第二部分是碼相關(guān)器，它可以在接收器的主機(jī)芯片內(nèi)用純軟件實(shí)現(xiàn)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到借助微小的系統(tǒng)特有的修改，按照大體和本發(fā)明中建立GLONASS支持相同的方式，僅僅利用軟件升級(jí)，也能夠支持除GLONASS外的系統(tǒng)，例如，中國(guó)正在開(kāi)發(fā)的北斗衛(wèi)星系統(tǒng)。相對(duì)于常規(guī)系統(tǒng)和方法，本發(fā)明提供一些截然不同的優(yōu)點(diǎn)。不需要重新設(shè)計(jì)新的主機(jī)芯片來(lái)支持GLONASS、北斗或其它GNSS。只需要軟件升級(jí)和新的RF芯片。在傳統(tǒng)GPS接收器上支持多GNSS功能的額外成本較低，而導(dǎo)航性能應(yīng)足夠好。傳統(tǒng)GPS接收器體系結(jié)構(gòu)圖2中描述了傳統(tǒng)GPS接收器系統(tǒng)的典型體系結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)包含耦接到GPS接收器主機(jī)芯片202的GPS RF芯片212。GPS接收器主機(jī)芯片202具有兩個(gè)主要組件:GPS基帶/數(shù)字信號(hào)處理(DSP)部分204，和中央處理器(CPU) 206。GPS RF芯片212經(jīng)特定的數(shù)據(jù)接口 214，把數(shù)字化GPS基帶信號(hào)數(shù)據(jù)發(fā)送給在GPS接收器主機(jī)芯片202內(nèi)的GPS先入先出(FIFO)數(shù)據(jù)通道216。GPS相關(guān)器218和GPS基帶處理模塊220處理GPSFIF0216中的數(shù)據(jù)，從而解調(diào)導(dǎo)航比特和產(chǎn)生測(cè)量數(shù)據(jù)，測(cè)量數(shù)據(jù)經(jīng)通信鏈路222被傳送給GPS基帶控制器模塊210。GPS基帶控制器模塊210還能夠經(jīng)通信鏈路224，控制GPS基帶處理模塊(220)的行為，和/或提供輔助數(shù)據(jù)。依據(jù)GPS基帶控制器模塊210中的進(jìn)一步處理，數(shù)據(jù)被發(fā)送給位置_速度-時(shí)間(PVT)計(jì)算模塊208。PVT計(jì)算模塊208計(jì)算和輸出位置、速度和時(shí)間信息，供其它應(yīng)用使用。在這些模塊中，數(shù)據(jù)接口 214、GPS FIF0216、GPS相關(guān)器218和GPS基帶處理模塊220包含集成電路(1C)，即，是在硬件中實(shí)現(xiàn)的，其中GPS基帶控制器210和PVT計(jì)算模塊208包含在CPU206中運(yùn)行的軟件模塊。改進(jìn)的RF芯片體系結(jié)構(gòu)為了使傳統(tǒng)GPS體系結(jié)構(gòu)支持GLONASS (和/或其它種類(lèi)的GNSS)，需要重新設(shè)計(jì)RF芯片。不過(guò)，在這里說(shuō)明的示例性實(shí)施例中描述的方案中，主機(jī)芯片只需要軟件升級(jí)。圖3中描述了重新設(shè)計(jì)的RF芯片體系結(jié)構(gòu)。來(lái)自天線(xiàn)的RF信號(hào)(表示成“RF In”)包含GPS頻帶和GLONASS頻帶，它進(jìn)入GPS模擬模塊和GLONASS模擬模塊302。模塊302還至少具有第一級(jí)的下變頻能力。GPS模擬模塊302把RF信號(hào)下變頻成中頻(IF)。GPS信號(hào)隨后經(jīng)過(guò)IF濾波器304，和模-數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)模塊306。A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字樣本在GPS數(shù)據(jù)處理模塊中被處理，GPS數(shù)據(jù)處理模塊把輸入的GPS樣本處理成傳統(tǒng)GPS基帶模塊308支持的格式。所述處理包括混頻和抽取/插值。模塊308的輸出被發(fā)送給分組器326?？蛇x地，可向數(shù)字處理模塊308增加抗干擾功能，以致整個(gè)系統(tǒng)能夠增強(qiáng)抗干擾性能，而不必重新設(shè)計(jì)GPS接收器主機(jī)芯片。對(duì)GLONASS信號(hào)來(lái)說(shuō)，可在模擬模塊310中執(zhí)行額外一級(jí)下變頻。GLONASS IF濾波器模塊312、ADC模塊314和數(shù)字處理模塊316分別等價(jià)于GPS功能模塊304、306和308。為了維持GPS和GLONASS信號(hào)之間的定時(shí)，從相同的時(shí)鐘源獲得GPS ADC時(shí)鐘和GLONASS ADC時(shí)鐘。時(shí)鐘信號(hào)被標(biāo)記為adc-clk。GLONASS數(shù)字處理模塊316借助表示成324-1到324-N (假定存在N個(gè)通道)的多個(gè)GLONASS通道專(zhuān)用的模塊，處理輸入的GLONASS數(shù)字樣本。GLONASS通道的對(duì)應(yīng)頻率通道數(shù)(FCN)是標(biāo)準(zhǔn)的。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，F(xiàn)CN跨越-7到+6，每個(gè)FCN具有約500kHz的單獨(dú)帶寬，結(jié)果對(duì)復(fù)采樣來(lái)說(shuō)，產(chǎn)生約3.7MHz的總帶寬要求。復(fù)采樣指的是兩個(gè)不同但是相關(guān)的波束的同時(shí)采樣，結(jié)果產(chǎn)生隨后被視為復(fù)數(shù)的樣本對(duì)。復(fù)采樣通常用在其中輸入信號(hào)最初是帶通信號(hào)，并將利用低通技術(shù)來(lái)處理的數(shù)字信號(hào)處理方案中。模塊316的輸出信號(hào)被8fx復(fù)采樣，其中fx是非常接近于1.023MHz的頻率值。還可以向模塊316增加GLONASS信號(hào)的抗干擾功能。模塊316輸出的全頻帶GLONASS信號(hào)隨后被發(fā)送給多個(gè)GLONASS通道專(zhuān)用的模塊324。每個(gè)GLONASS通道專(zhuān)用的模塊在混頻器處混合輸入信號(hào)和本地的可配置NC0(數(shù)控振蕩器)，以把一個(gè)特定的GLONASS通道信號(hào)轉(zhuǎn)換成零中頻。該零中頻信號(hào)隨后在抽取器中被抽取成Ifx復(fù)采樣率。對(duì)第一通道來(lái)說(shuō)，混頻器、NCO和抽取器分別被標(biāo)記成318-1、322-1和320-1。如圖3中所示，這些組件包含在每個(gè)GLONASS通道專(zhuān)用的模塊中。每個(gè)GLONASS通道專(zhuān)用的模塊的輸出是關(guān)于對(duì)應(yīng)GLONASS通道的零中頻的Ifx復(fù)采樣數(shù)據(jù)。GLONASS通道的數(shù)目由RF芯片的帶寬決定。每個(gè)GLONASS通道的NCO值可由主機(jī)芯片通過(guò)數(shù)據(jù)接口配置。
GPS信號(hào)和來(lái)自不同GLONASS通道的所有信號(hào)被發(fā)送給分組器326，分組器326把接收的數(shù)據(jù)分組成具有特定格式的分組，隨后把分組化的數(shù)據(jù)發(fā)送給能夠接收和傳送分組化的數(shù)據(jù)的適當(dāng)分組化接口(比如圖7中的接口 750)。分組化接口可以是傳統(tǒng)GPS接收器主機(jī)支持的任何標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口。例如，安全數(shù)字輸入輸出(SDIO )、通用串行總線(xiàn)(USB )和串行外圍接口( SPI)都是可能的分組化接口?？砂凑?2比特對(duì)齊格式對(duì)GLONASS數(shù)據(jù)進(jìn)行分組。由于GLONASS被Ifx復(fù)采樣，因此格式是32比特同相(I)數(shù)據(jù)后面接著32比特正交(Q)數(shù)據(jù)。常常在導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用中，2比特量化可能就足夠了。圖4描述出自分組器326的輸出數(shù)據(jù)流328的數(shù)據(jù)分組。在圖4中，X和Y是指示有效負(fù)載的長(zhǎng)度的任意數(shù)字，其中X和Y的比取決于GPS信號(hào)的采樣頻率(fs_gps)和GLONASS信號(hào)的采樣頻率(fs_glonass)?？梢韵驁?bào)頭中增加時(shí)間戳，以保持連續(xù)定時(shí)信息(如果在分組化接口中發(fā)生數(shù)據(jù)丟失的話(huà))，以及在GPS和GLONASS信號(hào)之間保持定時(shí)同步。圖4中所示的數(shù)據(jù)的每個(gè)組合的分組包含GPS字段404。該分組還包含若干GLONASS字段406-1到406_n (假定存在“η”個(gè)GLONASS通道)，每個(gè)GLONASS字段對(duì)應(yīng)于一個(gè)GLONASS通道。還存在包含每個(gè)分組的標(biāo)識(shí)信息的報(bào)頭字段402。由于格式和傳統(tǒng)GPS數(shù)據(jù)相同，因此組合的分組中的GPS信號(hào)是利用2比特量化實(shí)采樣的。GPS字段中的數(shù)據(jù)如圖5中所示被格式化。在圖5中，時(shí)間軸表示成502，沿著時(shí)間軸502排列同相(I)樣本506-1到506-N。每個(gè)樣本506包含若干分量508,每個(gè)分量508具有對(duì)應(yīng)的符號(hào)/量值(SGN/MAG)組合510。表510表示SGN/MAG組件00、01、10和11的對(duì)應(yīng)映射值。每個(gè)GLONASS通道字段中的數(shù)據(jù)如圖6中所示被格式化。在圖6中，時(shí)間軸被表示成602，沿著時(shí)間軸602，從606-a-l和606_b_l —直到606_a_n和606_b_n (假定存在η個(gè)GLONASS字段)，相繼排列同相(I)樣本606-a和正交(Q)樣本606-b。每個(gè)同相(I)樣本606-a包含各具有對(duì)應(yīng)的符號(hào)/量值(SGN/MAG)組合610_a的若干分量608_a。每個(gè)正交(Q)樣本606-b包含各具有對(duì)應(yīng)的符號(hào)/量值(SGN/MAG)組合610_b的若干分量608_b。由于GLONASS信號(hào)是在主機(jī)中用純軟件處理的，因此如表604中所示的2比特編碼映射不同于(表504中所示的)GPS使用的2比特編碼映射。GNSS接收器的軟件升級(jí)圖7中描述了升級(jí)的GNSS接收器體系結(jié)構(gòu)。在該體系結(jié)構(gòu)中，從硬件數(shù)據(jù)接口 714到GPS FIF0716的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)路徑被斷開(kāi)(如該數(shù)據(jù)路徑中的“X”所示)，而GLONASS信號(hào)數(shù)據(jù)來(lái)自新的GNSS RF芯片712，并經(jīng)過(guò)某個(gè)分組化標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口 750進(jìn)入接收器主機(jī)芯片702。這不同于圖3中所示的結(jié)構(gòu)。代替經(jīng)接口 714接收從RF芯片到GPS FIFO的數(shù)據(jù)，主機(jī)芯片702通過(guò)分組化數(shù)據(jù)接口 750接收GPS+GL0NASS分組數(shù)據(jù)，并將其保存在動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)緩沖器(未明確示出)中。GNSS數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器752處理輸入的分組，并把GPS字段數(shù)據(jù)發(fā)送給GPS FIF0716,FIF0716是傳統(tǒng)GPS基帶模塊702中的靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)的一部分。該數(shù)據(jù)路徑是利用直接存儲(chǔ)器存取(DMA)通道實(shí)現(xiàn)的。GNSS數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器752把GLONASS字段數(shù)據(jù)發(fā)送給存在于DRAM中的不同GLONASSFIFO通道(一起示于模塊754中)。每個(gè)FIFO處理來(lái)自一個(gè)GLONASS通道的數(shù)據(jù)。
GPS FIFO中的GPS數(shù)據(jù)由主機(jī)芯片702中的傳統(tǒng)GPS基帶/DSP模塊704處理。GLONASS FIFO中的GLONASS數(shù)據(jù)由GLONASS軟相關(guān)器756處理，軟相關(guān)器756是本發(fā)明的獨(dú)特特征。軟相關(guān)器756產(chǎn)生Ims累加結(jié)果。由于GLONASS數(shù)據(jù)是32比特對(duì)齊和互補(bǔ)編碼的，因此可以相當(dāng)?shù)偷腃PU負(fù)荷(稱(chēng)為MIPS消耗)，利用純軟件處理GLONASS數(shù)據(jù)。在該處理中，每個(gè)GLONASS通道具有一個(gè)FIF0，和CPU706內(nèi)的運(yùn)行時(shí)軟件中的一個(gè)對(duì)應(yīng)的軟相關(guān)器實(shí)例。GLONASS基帶處理模塊758處理來(lái)自軟相關(guān)器756的Ims累加結(jié)果，以進(jìn)行跟蹤環(huán)路和采集處理。在模塊758中還進(jìn)行導(dǎo)航比特解調(diào)。該模塊還可以配置軟件相關(guān)器756，包括提供開(kāi)始相關(guān)樣本指針、碼初始相位、碼頻率、載波初始相位和載波頻率。GLONASS基帶處理模塊758將輸出測(cè)量結(jié)果和解調(diào)的導(dǎo)航比特。測(cè)量結(jié)果包括每個(gè)通道的樣本指針、碼相位、碼頻率、載波相位和載波頻率。GNSS基帶控制器710是圖2中所示的傳統(tǒng)GPS基帶控制器210的更新版。模塊710中的升級(jí)包括GLONASS信號(hào)處理能力?？刂破?10處理從GLONASS基帶處理模塊758發(fā)送的GLONASS測(cè)量結(jié)果和導(dǎo)航比特，以及從處理GPS信號(hào)的GPS基帶處理模塊720發(fā)送的GPS測(cè)量結(jié)果和導(dǎo)航比特。GPS FIF0716、GPS相關(guān)器718和GPS基帶處理模塊720基本上類(lèi)似于在圖2的傳統(tǒng)GPS體系結(jié)構(gòu)中所示的模塊216、218和220。GNSS基帶控制器710還可按照某些狀態(tài)轉(zhuǎn)變，控制GPS基帶處理模塊720和GLONASS基帶處理模塊758的行為。它還可向GPS基帶處理模塊720和/或GLONASS基帶處理模塊758提供輔助數(shù)據(jù)。與其在圖2中所示的傳統(tǒng)芯片中的功能相似，PVT計(jì)算模塊708計(jì)算和輸出位置、速度和時(shí)間信息，供其它應(yīng)用使用。在傳統(tǒng)GPS主機(jī)芯片中增加GLONASS信號(hào)處理能力的備選體系結(jié)構(gòu)還涉及維持用于GPS信號(hào)的傳統(tǒng)2比特ADC接口，而GLONASS信號(hào)經(jīng)分組化接口被送入主機(jī)中。圖8中描述了這種備選結(jié)構(gòu)。就這種備選結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，不需要具有從GNSS數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器852中的DRAM到GPSFIF0816的DMA路徑，因?yàn)樵诋?dāng)前的片上系統(tǒng)(SoC)結(jié)構(gòu)中不存在這樣的路徑。元件802，804，806，808，810，814，816，818，820，852，854，856 和 858 在功能方面大體類(lèi)似于關(guān)于圖 7 表示和說(shuō)明的元件 702，704，706，708，710，714，716，718，720，752，754，756和758。RF芯片812可以稍微不同于RF芯片712。RF芯片812中的GPS信號(hào)部分811B和其它非傳統(tǒng)GNSS信號(hào)(比如GLONASS信號(hào))部分81IA分離。分組化數(shù)據(jù)接口 850可以?xún)H從部分81IA接收數(shù)據(jù)，而傳統(tǒng)GPS數(shù)據(jù)(不一定被分組)經(jīng)傳統(tǒng)2比特ADC接口到數(shù)據(jù)接口814。圖7和8中所示的體系結(jié)構(gòu)只是兩個(gè)說(shuō)明性的示例性實(shí)施例，可以設(shè)想許多其它變化，而不脫離本發(fā)明的范圍和原理。不同種類(lèi)的GNSS測(cè)量的同步圖9表示描述在傳統(tǒng)和非傳統(tǒng)GNSS信號(hào)之間，使測(cè)量時(shí)間同步的示例性方法的流程圖900，其中傳統(tǒng)和非傳統(tǒng)GNSS信號(hào)被用于尋找定位解。通常，取決于平臺(tái)，來(lái)自?xún)煞N不同GNSS系統(tǒng)的測(cè)量結(jié)果是按照各種方案同步的，比如利用出自第一種GNSS的分組報(bào)頭的時(shí)間戳，和利用計(jì)數(shù)器作為從第二種GNSS中提取對(duì)應(yīng)測(cè)量結(jié)果的時(shí)間快照；利用首次定位后(post-first-fix)的時(shí)間差作為這兩種GNSS之間的基準(zhǔn),等等。為了進(jìn)行GPS/GL0NASS組合定位，必須使來(lái)自GPS和GLONASS的測(cè)量同步于相同時(shí)間。在圖7中所示的示例性體系結(jié)構(gòu)中，由于GPS基帶處理模塊720是用硬件實(shí)現(xiàn)的，因此該實(shí)施例利用GPS信號(hào)的測(cè)得時(shí)間作為基準(zhǔn)來(lái)尋找對(duì)應(yīng)GLONASS時(shí)間測(cè)量結(jié)果。為了實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步，GPS基帶處理模塊720和GLONASS基帶處理模塊758都為不同的GLONASS通道保持FIFO寫(xiě)指針和若干FIFO讀指針(步驟902)。按照GPS/GL0NASS采樣率，使這些指針的值和相同的標(biāo)尺對(duì)齊(步驟904)。使FIFO寫(xiě)指針與分組報(bào)頭中的時(shí)間戳對(duì)齊。在GLONASS基帶處理模塊758中，存在保存多個(gè)最近的測(cè)量結(jié)果的緩沖器，每個(gè)測(cè)量結(jié)果集具有對(duì)應(yīng)于測(cè)量時(shí)間的FIFO寫(xiě)指針。當(dāng)存在要發(fā)送給控制器的GPS測(cè)量結(jié)果時(shí)，GPS基帶處理模塊觸發(fā)GNSS基帶控制器710 (步驟906)。當(dāng)被觸發(fā)時(shí)，GNSS基帶控制器獲得GPS測(cè)量結(jié)果，并更新與測(cè)量結(jié)果對(duì)應(yīng)的FIFO寫(xiě)指針值(步驟908)。隨后，GNSS基帶控制器710搜索GLONASS測(cè)量結(jié)果緩沖器，以找出其FIFO寫(xiě)指針值最接近GPS FIFO寫(xiě)指針值的測(cè)量結(jié)果(步驟910)。當(dāng)在步驟912中找到最接近的匹配時(shí)，搜索停止，并且然后使GPS和GLONASS測(cè)量在時(shí)間上同步(步驟914)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)理解雖然在上面的多數(shù)示例性實(shí)施例中，GLONASS被用作非傳統(tǒng)GNSS系統(tǒng)，不過(guò)本發(fā)明的范圍并不僅僅局限于GLONASS。例如，借助適當(dāng)?shù)能浖?jí)，傳統(tǒng)導(dǎo)航芯片也可支持中國(guó)正在建立的稱(chēng)為“北斗”的衛(wèi)星系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)改變第二下變頻器的本地振蕩器(LO)頻率，GNSS芯片的RF模擬部分也可接收北斗信號(hào)。由于北斗信號(hào)不是FDMA的，因此只需要把GLONASS數(shù)字下變頻器通道之一用于北斗信號(hào)處理。另外，由于北斗碼片速率為2.046MHz，這意味帶寬約為4MHz，抽取后的采樣率應(yīng)為4fx，而不是lfx。換句話(huà)說(shuō)，用于接收北斗信號(hào)的主機(jī)芯片的體系結(jié)構(gòu)基本上與用于GLONASS的主機(jī)芯片相同，除了需要僅僅一個(gè)FIFO通道之外。雖然參考優(yōu)選實(shí)施例，詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明，不過(guò)對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，顯然可以作出形式和細(xì)節(jié)方面的各種變化和修改，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。所附的權(quán)利要求包含所有這樣的變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種確定導(dǎo)航接收器的位置的方法，所述方法包括: 在與包含在所述導(dǎo)航接收器中的導(dǎo)航主機(jī)芯片耦接的射頻RF芯片處接收來(lái)自第一全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GNSS的第一導(dǎo)航信號(hào)； 在所述RF芯片處接收來(lái)自第二 GNSS的第二導(dǎo)航信號(hào)，其中第二 GNSS是與第一 GNSS不同類(lèi)型的GNSS ； 使來(lái)自第二導(dǎo)航信號(hào)的數(shù)字化數(shù)據(jù)的測(cè)量時(shí)間和來(lái)自第一導(dǎo)航信號(hào)的數(shù)字化數(shù)據(jù)的測(cè)量時(shí)間同步；和 利用從第一導(dǎo)航信號(hào)和第二導(dǎo)航信號(hào)獲得的同步并且處理后的測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算所述導(dǎo)航接收器的位置。
2.按照權(quán)利要求1所述的方 法，其中第一GNSS是全球定位系統(tǒng)(GPS)。
3.按照權(quán)利要求2所述的方法，其中第二GNSS是GLONASS和北斗之一。
4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中第二導(dǎo)航信號(hào)包含多個(gè)頻率通道。
5.按照權(quán)利要求4所述的方法，其中同步步驟還包括: 為第一導(dǎo)航信號(hào)保持寫(xiě)指針； 為第二導(dǎo)航信號(hào)的每個(gè)頻率通道保持寫(xiě)指針和多個(gè)讀指針； 當(dāng)從第一導(dǎo)航信號(hào)獲得新的測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，向基帶控制器發(fā)送觸發(fā)信號(hào)； 根據(jù)所述觸發(fā)信號(hào)更新第一導(dǎo)航信號(hào)的所述寫(xiě)指針的值； 搜索第二導(dǎo)航信號(hào)的寫(xiě)指針，以識(shí)別與第一導(dǎo)航信號(hào)的寫(xiě)指針的更新值基本上匹配的寫(xiě)指針值；和 使從第二導(dǎo)航信號(hào)獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)與從第一導(dǎo)航信號(hào)獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)同步。
6.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中利用相同的時(shí)鐘源處理模擬混頻和控制采樣時(shí)間，以數(shù)字化來(lái)自第一導(dǎo)航信號(hào)和第二導(dǎo)航信號(hào)的模擬信號(hào)。
7.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中利用包含在所述RF芯片中的分組器，將來(lái)自第一導(dǎo)航信號(hào)和第二導(dǎo)航信號(hào)的數(shù)據(jù)分組在組合數(shù)據(jù)分組中。
8.按照權(quán)利要求7所述的方法，其中在所述組合數(shù)據(jù)分組的報(bào)頭中包含時(shí)間戳以保持連續(xù)定時(shí)信息，從而對(duì)分組化數(shù)據(jù)接口中的數(shù)據(jù)丟失進(jìn)行計(jì)數(shù)。
9.按照權(quán)利要求7所述的方法，其中分組化數(shù)據(jù)接口將組合數(shù)據(jù)分組發(fā)送給數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器，所述數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器將來(lái)自第一導(dǎo)航信號(hào)的數(shù)據(jù)路由到第一信號(hào)處理路徑，并且將來(lái)自第二導(dǎo)航信號(hào)的數(shù)據(jù)路由到第二信號(hào)處理路徑。
10.按照權(quán)利要求9所述的方法，其中第二信號(hào)處理路徑包括軟相關(guān)器。
11.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中利用包含在所述RF芯片中的分組器，將來(lái)自第二導(dǎo)航信號(hào)的各個(gè)頻率通道的數(shù)據(jù)分組在數(shù)據(jù)分組中，而來(lái)自第一導(dǎo)航信號(hào)的數(shù)據(jù)保持分開(kāi)。
12.按照權(quán)利要求11所述的方法，其中分組化數(shù)據(jù)接口將所述數(shù)據(jù)分組發(fā)送給數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器，所述數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器將來(lái)自第二導(dǎo)航信號(hào)的數(shù)據(jù)路由到第二信號(hào)處理路徑，而分開(kāi)的數(shù)據(jù)接口將來(lái)自第一導(dǎo)航信號(hào)的數(shù)據(jù)路由到第一信號(hào)處理路徑。
13.按照權(quán)利要求12所述的方法，其中第二信號(hào)處理路徑包括軟相關(guān)器。
14.一種導(dǎo)航接收器，包括: 接收來(lái)自第一全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GNSS的第一導(dǎo)航信號(hào)，和來(lái)自第二 GNSS的第二導(dǎo)航信號(hào)的射頻RF芯片，其中第二 GNSS是與第一 GNSS不同類(lèi)型的GNSS ;和 與RF芯片耦接的導(dǎo)航主機(jī)芯片，其中導(dǎo)航主機(jī)芯片使來(lái)自第二導(dǎo)航信號(hào)的數(shù)字化數(shù)據(jù)的測(cè)量時(shí)間和來(lái)自第一導(dǎo)航信號(hào)的數(shù)字化數(shù)據(jù)的測(cè)量時(shí)間同步；并利用從第一導(dǎo)航信號(hào)和第二導(dǎo)航信號(hào)獲得的同步并且處理后的測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算所述導(dǎo)航接收器的位置。
15.按照權(quán)利要求14所述的導(dǎo)航接收器，其中所述導(dǎo)航主機(jī)芯片包括用于第一導(dǎo)航信號(hào)的第一信號(hào)處理路徑；和用于第二導(dǎo)航信號(hào)的第二信號(hào)處理路徑。
16.按照權(quán)利要求15所述的導(dǎo)航接收器，其中GNSS基帶控制器耦接到第一信號(hào)處理路徑和第二信號(hào)處理路徑，以沿著第一信號(hào)處理路徑和第二信號(hào)處理路徑，控制數(shù)字化數(shù)據(jù)的測(cè)量時(shí)間的同步。
17.按照權(quán)利要求15所述的導(dǎo)航接收器，其中第二導(dǎo)航信號(hào)包含多個(gè)頻率通道，并且第二信號(hào)處理路徑包括用于每個(gè)頻率通道的先入先出(FIFO)數(shù)據(jù)路徑和對(duì)應(yīng)的軟相關(guān)器實(shí)例。
18.按照權(quán)利要求15所述的導(dǎo)航接收器，其中第一導(dǎo)航信號(hào)包含單個(gè)頻率通道，并且第一信號(hào)處理路徑包括先入先出(FIFO)數(shù)據(jù)路徑和基于硬件的相關(guān)器。
19.按照權(quán)利要求15所述的導(dǎo)航接收器，其中利用包含在RF芯片中的分組器，將來(lái)自第一導(dǎo)航信號(hào)和第二導(dǎo)航信號(hào)的數(shù)據(jù)分組在組合數(shù)據(jù)分組中。
20.按照權(quán)利要求19所述的導(dǎo)航接收器，其中分組化數(shù)據(jù)接口把組合數(shù)據(jù)分組發(fā)送給數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器，所述數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器將來(lái)自第一導(dǎo)航信號(hào)的數(shù)據(jù)路由到第一信號(hào)處理路徑，并且將來(lái)自第二導(dǎo)航信號(hào)的數(shù)據(jù)路由到第二信號(hào)處理路徑。
21.按照權(quán)利要求15所述的導(dǎo)航接收器，其中利用包含在所述RF芯片中的分組器，將來(lái)自第二導(dǎo)航信號(hào)的各個(gè)頻率通道的數(shù)據(jù)分組在數(shù)據(jù)分組中，而來(lái)自第一導(dǎo)航信號(hào)的數(shù)據(jù)保持分開(kāi)。
22.按照權(quán)利要求21所述的導(dǎo)航接收器，其中分組化數(shù)據(jù)接口將數(shù)據(jù)分組發(fā)送給數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器，所述數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器將來(lái)自第二導(dǎo)航信號(hào)的數(shù)據(jù)路由到第二信號(hào)處理路徑，而分開(kāi)的數(shù)據(jù)接口將來(lái)自第一導(dǎo)航信號(hào)的數(shù)據(jù)路由到第一信號(hào)處理路徑。
全文摘要
公開(kāi)了向傳統(tǒng)導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)接收器中增加多系統(tǒng)功能，即使基于衛(wèi)星的導(dǎo)航信號(hào)接收器能夠支持多種全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)的方法和設(shè)備。利用軟件升級(jí)，和借助新的/改進(jìn)的射頻(RF)芯片，傳統(tǒng)GNSS接收器能夠支持多種GNSS。不需要完全重新設(shè)計(jì)導(dǎo)航主機(jī)芯片來(lái)支持所述多種GNSS。本發(fā)明提供一種經(jīng)濟(jì)有效的多GNSS解決方案，而不犧牲導(dǎo)航性能。GNSS基帶控制器沿著用于傳統(tǒng)GNSS信號(hào)的第一信號(hào)處理路徑和用于非傳統(tǒng)GNSS信號(hào)的第二信號(hào)處理路徑，控制數(shù)字化數(shù)據(jù)的測(cè)量時(shí)間的同步。
文檔編號(hào)G01S19/33GK103149579SQ20121051924
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月6日
發(fā)明者杭大明, 邱宗德, 唐銳, D·巴比奇 申請(qǐng)人:Csr技術(shù)股份有限公司