用于校正使用本地振荡器生成的本地信号的频率或相位的方法和系统技术方案

公开了一种定位设备(4)，包括接收测距信号的至少一个天线(14、16)诸如GNSS信号。设备包括用于提供本地频率或相位参考的本地振荡器(18)以及用于测量该设备的移动的惯性传感器(22)。处理器(36)被提供用于执行计算。该设备可以以已知或可预测频率或相位来接收第一参考信号。本地振荡器偏移确定模块(26)被提供为基于在第一参考源的方向上接收器的移动来计算接收到的频率或接收到的相位的偏移。本地信号发生器(28)然后可使用来自本地振荡器(18)的本地频率或相位参考、以及本地振荡器偏移确定模块(26)计算的偏移以使用本地信号发生器(28)提供本地信号。本地信号可与供定位计算器(34)执行的定位计算使用的接收到的测距信号相关联。

Method and system for correcting the frequency or phase of a local signal generated using a local oscillator

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于校正使用本地振荡器生成的本地信号的频率或相位的方法和系统
本专利技术涉及在用于提高使用本地振荡器生成的本地信号的频率稳定性的定位系统中执行的定位系统和方法。
技术介绍
本地振荡器是定位系统中的重要部件，诸如GNSS接收器。本地振荡器通常是低成本的部件，包括例如石英晶体。这些本地振荡器与高成本的本地振荡器(诸如原子钟)相比是相对不稳定的。但是，对于许多定位应用而言，这并不是特别重要，这是因为在GNSS定位计算中已校准了绝对时间，并且即使是低成本的本地振荡器，在比信号被相干积分所在的时间段更长的时间段内也能够实现稳定性。一些定位应用要求本地振荡器具有更高的稳定性。这在要求检测弱信号诸如可以在室内环境中被找到的那些弱信号的应用中是尤其重要的。如果要以足够的强度检测这些弱信号以用于定位计算，则它们需要很长的积分周期。为了使这些计算有效，在积分周期内实现本地振荡器稳定性是至关重要的。实现高本地振荡器稳定性的一种方式利用高成本的本地振荡器(诸如原子钟)替换低成本的石英晶体。这对于高成本定位设备是可能的，但是其对于诸如移动电话的消费产品是不切实际的。实现高本地振荡器稳定性的另一种方法是通过检测具有稳定频率的参考信号来识别并校正本地振荡器误差。例如，参考信号可以从使用原子钟作为本地振荡器的GNSS卫星接收。在由于卫星多普勒频移和卫星频率参考变化而引起的效果移除之后，接收信号可以充当能参照其对本地振荡器进行校正的参考。实际上，这可以允许将定位系统的本地振荡器锁定到卫星的本地振荡器(或基于卫星的本地振荡器来被索引)。该方法对于诸如在测量应用中被使用的那些静态接收器是有效的。然而，当其被应用于诸如移动电话(能到处自由移动)的消费产品时是无效的，这是因为该本地移动可能是其他误差的来源。本专利技术的目的是克服和减轻这些问题中的一部分。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面提供了定位系统，包括：本地振荡器，其用于提供本地频率或相位参考；接收器，其被配置为在第一参考方向上从第一参考源接收第一参考信号，第一参考信号具有接收到的频率和接收到的相位，其中第一参考源以已知的或可预测的频率或相位提供第一参考信号；运动模块，其被配置为提供在第一参考方向上所述接收器的测量出的或假定的移动；参考源运动确定模块，其被配置为提供在第一参考方向上所述第一参考源的移动；本地振荡器偏移确定模块，其被配置为基于在第一参考方向上所述接收器的测量出的或假定的移动和在第一参考方向上所述第一参考源的移动来计算接收到的频率或接收到的相位的偏移；以及本地信号发生器，其被配置为使用来自本地振荡器的本地频率或相位参考和由本地振荡器偏移确定模块计算的偏移来提供至少第一本地信号。以该方式，定位系统可以消除由本地振荡器中的不稳定性引入到第一本地信号的误差。在本地振荡器中的误差可以基于在第一参考方向上接收器和第一参考源的相对移动、通过消除被引入到接收到的相位或接收到的频率的影响而被隔离。因此，定位系统的本地振荡器可以被锁定到第一参考源的本地振荡器。这即使利用移动的接收器也可以实现，这是因为运动模块可以消除该本地移动导致的影响。通过提高使用本地振荡器所生成的本地信号的精度，移动的接收器可以提供比起将以其他方式成为可能的更长的信号的相干积分。这意味着在对本地振荡器的频率或相位进行校正之后，接收器的敏感度被显著提高了，以便可以在定位计算中检测并使用较弱的定位信号。理论上，当前布置可以基于已知的或可预测的第一参考源的频率或相位以及对接收到的频率或接收到的相位的校正而被用于校正本地振荡器的频率或相位。然而，实际上其通常足以计算接收到的频率或接收到的相位的偏移，并且在生成第一本地信号时应用该偏移。优选地，接收器被配置为从第一定位方向上的第一定位源接收第一定位信号。相关单元可以通过将第一本地信号与第一定位信号相关来提供第一相关信号。接收器可以从相应的定位源接收多个定位信号。通过建立这些定位源的范围，定位系统可以计算接收器的定位。另外，或者作为定位的替代方案，定位系统可以提供诸如速度、旋转或时间坐标的输出。接收器还可以从第二参考方向上的第二参考源接收第二参考信号。第二参考信号的接收到的频率或接收到的相位的偏移可以基于在第二参考方向上接收器的测量出的或假定的移动和在第二参考方向上第二参考源的移动而计算。因此，多个参考源可以被用于计算针对本地振荡器的频率或相位的相应的偏移值。使用多个参考源实现的结果可以通过平均或本领域技术人员将想到的任何其他数学方法来结合。该方法可以显著提高由定位系统中的本地振荡器提供的频率参考的稳定性。通过在对应于对接收到的信号进行相干积分的周期的时间段内计算或估计本地振荡器的偏移(或偏移的时间序列)，可以在超过1秒的时间段内提供对接收到的信号的相干积分。接收器能自由地在其环境中移动并且仍提供本地振荡器频率的偏移。优选地，在至少第一参考方向上接收器的测量出的或假定的移动是可变的。接收器可以在第一参考方向上静止一段时间。然而，这对于本专利技术的有效操作来说是完全没有必要的。优选地，接收器是自由移动的以便其不被固定在其环境中的位置。优选地，本地振荡器偏移确定模块被配置为计算作为时间的函数的接收到的频率或接收到的相位的多个偏移值或偏移值的序列。因此，本地振荡器偏移确定模块能够计算以下向量，其可包括能够表示随时间变化的本地振荡器的行为中的变化的数千偏移值。这可以允许移除由于具有变化的频率偏移的本地振荡器引起的误差，该频率偏移在定位信号的相干积分所需的时间段内以不可预测的方式变化。优选地，定位系统包括被配置为提供在第一方向上定位设备的测量出的移动的惯性传感器。有利地，定位系统还包括运动补偿单元，其被配置为基于在第一定位方向上接收器的测量出的或假定的移动来提供对第一本地信号、第一定位信号、和第一相关信号的至少一个的运动补偿。以这种方式，可以在使信号相关之前将运动补偿应用于第一定位信号、本地信号或其组合。在相关之后，运动补偿也可以被应用于相关信号。通过在接收器和第一定位源之间延伸的第一定位方向上提供运动补偿，可以实现沿着该方向接收到的信号的优先增益。因此，接收器和第一定位源之间的视线信号将优先于在不同方向上接收到的反射信号接收增益。在GNSS接收器中，这可以导致定位精度的显著增加，这是因为非视线信号(例如，反射信号)被显著抑制。即使该信号的绝对功率小于非视线信号的绝对功率，也可以实现视线信号的最强相关性。第一参考源可以是地面发射器。例如，第一远程源可以是蜂窝发射器或DAB、DVB-T或模拟广播。重要地，第一参考源应该具有稳定并且可预测的频率或相位。在第一参考源中的本地振荡器应该至少比定位系统中的本地振荡器更加稳定。第一参考源可以是第一卫星。该卫星可以是GNSS卫星，其具有原子本地振荡器(具有高稳定性)。定位系统可以包括参考源选择模块，其被配置为基于确定有可能在接收器和第一参考源之间提供直接视线来选择第一参考源。多个参考源可以是可获得的，并且这些参考源中的若干个参考源可以能够操作为第一参考源。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种定位系统，包括：/n本地振荡器，其用于提供本地频率或相位参考；/n接收器，其被配置为从第一参考方向上的第一参考源接收第一参考信号，所述第一参考信号具有接收到的频率和接收到的相位，其中，所述第一参考源以已知或可预测的频率或相位提供所述第一参考信号；/n运动模块，其被配置为提供在所述第一参考方向上所述接收器的测量出的或假定的移动；/n参考源运动确定模块，其被配置为提供在所述第一参考方向上所述第一参考源的移动；/n本地振荡器偏移确定模块，其被配置为基于在所述第一参考方向上所述接收器的测量出的或假定的移动和在所述第一参考方向上所述第一参考源的移动来计算接收到的频率或接收到的相位的偏移；以及/n本地信号发生器，其被配置为使用来自所述本地振荡器的本地频率或相位参考、以及由所述本地振荡器偏移确定模块计算的所述偏移，来至少提供第一本地信号。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170706 GB 1710894.5;20171127 US 15/822,4751.一种定位系统，包括：
本地振荡器，其用于提供本地频率或相位参考；
接收器，其被配置为从第一参考方向上的第一参考源接收第一参考信号，所述第一参考信号具有接收到的频率和接收到的相位，其中，所述第一参考源以已知或可预测的频率或相位提供所述第一参考信号；
运动模块，其被配置为提供在所述第一参考方向上所述接收器的测量出的或假定的移动；
参考源运动确定模块，其被配置为提供在所述第一参考方向上所述第一参考源的移动；
本地振荡器偏移确定模块，其被配置为基于在所述第一参考方向上所述接收器的测量出的或假定的移动和在所述第一参考方向上所述第一参考源的移动来计算接收到的频率或接收到的相位的偏移；以及
本地信号发生器，其被配置为使用来自所述本地振荡器的本地频率或相位参考、以及由所述本地振荡器偏移确定模块计算的所述偏移，来至少提供第一本地信号。


2.根据权利要求1所述的定位系统，其中，所述运动模块包括惯性传感器，其被配置为提供在第一参考方向上所述接收器的测量出的移动。


3.根据权利要求1或2所述的定位系统，其中，所述接收器被配置为从第一定位方向上的第一定位源接收第一定位信号，并且其中，所述系统包括相关单元，所述相关单元被配置为通过将所述第一本地信号与所述第一定位信号相关来提供第一相关信号。


4.根据权利要求3所述的定位系统，还包括运动补偿单元，其被配置为基于在第一定位方向上所述接收器的测量出的或假定的移动对所述第一本地信号、所述第一定位信号、和所述第一相关信号中的至少一个提供运动补偿。


5.根据前述权利要求中的任一项所述的定位系统，其中，所述第一参考源为地面发射器。


6.根据前述权利要求中的任一项所述的定位系统，其中，所述第一参考源为第一参考卫星。


7.根据权利要求6所述的定位系统，其包括参考源选择模块，所述参考源选择模块被配置为基于对所述第一参考卫星的仰角与阈值的比较来选择所述第一参考卫星。


8.根据前述权利要求中的任一项所述的定位系统，包括参考源选择模块，其被配置为基于确定能沿着不受阻碍的路径在接收器处接收所述第一参考信号来选择所述第一参考源。


9.根据权利要求4所述的定位系统，其中，所述运动模块被配置为基于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉姆齐·法拉格，尼古拉斯·库罗纳奥，马克·克罗克特，彼得·杜菲特史密斯，
申请(专利权)人：焦点定位有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB