利用MEMS在移动电话中改进GPS信号处理的系统和方法技术方案

技术编号:2652107 阅读:150 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
一种在卫星定位系统中用在用户移动终端(U)中的接收机(R),所述卫星定位系统具有卫星星座(S),所述接收机(R)从卫星捕获与所述移动终端(U)位置相关的数据。MEMS器件(M)被集成到所述接收机(R),并且适于检测所述移动终端(U)的速度的绝对值(*↓[u]),并且随后将所述绝对值提供给所述接收机(R)。还提供了这样的装置,其用于通过所述接收机(R)或为所述接收机(R),计算与所述移动终端速度的向量分量(V↓[ux],V↓[uy],V↓[uz])的相应值,该值使得有可能捕获与所述用户速度相关的多普勒效应。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及移动终端的定位。更具体地,本专利技术涉及一方面通过使用微机电传感器(以下称为MEMS)捕获处于运动中的移动终端的速度信息,并且将这样捕获的信息用于卫星定位系统中所使用的定位处理操作,从而定位所述移动终端,所述定位处理操作例如根据全球定位系统或伽利略定位系统的处理。
技术介绍
在无线通信系统——尤其是移动通信系统——通常可得到的各种服务中,有效定位无线或移动终端的位置最近变得越来越重要。使用术语“移动终端”是为了涵盖广义上的这样的终端诸如,蜂窝电话系统(例如GSM、GPRS或UMTS)中的任何不同已知类别的终端,在运动中能够建立无线通信的设备(例如,移动计算机或个人数字助理或类似设备),以及在陆地、空中或海洋(分别例如汽车、飞机或船)上的其他移动对象。在用于提供定位移动终端的可能性的已知技术中,全球定位系统(以下称GPS)和伽利略定位系统是公知的。在以下描述中,为了简明,仅参考GPS。然而,应注意,本专利技术并不限于该系统,而是可以等同地用于例如伽利略定位系统的其他卫星定位系统。非常基本地,GPS使用具有相对于地球的已知坐标的卫星星座。所述卫星中的每一个都可以以广播的形式发射信号,该信号中包含可以用于确定移动终端的位置的信息。为了能够确立所述移动终端的位置,发射的信息实际上是由所述移动终端从各个卫星接收的。由于GRS是移动终端定位应用中的公知技术,因此没有必要进一步详细描述。但是,在移动终端定位过程中GRS具有某些缺陷。其中的一个缺陷是,不同的大气层可能在发射自卫星的信号中引入波动。另一问题是卫星相对于移动终端的可见性偶尔缺乏。在本领域中,当来自卫星的信号广播可以到达移动终端而不会被传输路径上的任何障碍物阻挡时,就认为“可见性”存在。因此,如果移动终端移到卫星可见性被(例如高建筑物)阻挡的区域,那么信号不能到达该移动终端,于是该移动终端可能没有能力捕获并处理所述数据。与GPS应用相关联的另一缺陷是多普勒效应,其涉及到移动单元所接收信号的频率相对于该信号被发射的初始频率有变化。因此,多普勒效应造成接收信号精确性方面的某些问题,并且因此引起定位处理中的精度不足的风险。为了克服以上缺陷,已知某些解决方案。通常,这些解决方案被指示使用辅助站,辅助站的位置是固定且已知的,并且能够接收来自卫星的、与其附近的移动终端所接收的信号相同的信号。因此,在所接收信号质量退化的情况下,可以在从所接收信号导出的不精确结果与已知的辅助站的准确位置之间进行比较。从所述比较捕获误差因子,所述误差因子于是被发送给移动终端。于是,也获取并处理相同信号的移动终端,可以在其本身的数据处理中考虑所述误差因子,从而捕获更加精确的结果。但是,这种类型的解决方案具有这样的缺陷,即增加了移动终端的处理需要,这样占用了移动终端资源的重要部分,于是引起了该终端低效率运行的风险。减少在移动终端上处理所获数据的负担的已知解决方案是所谓的辅助GPS(或AGPS)。根据AGPS所提供的解决方案,获取与处理卫星所广播的数据的一部分任务由固定的“辅助”单元来执行。根据AGPS所提供的解决方案,辅助单元获取数据,并将数据处理到一定完整水平,否则这要由移动终端来获取和处理。尽管辅助单元与移动终端通常不在相同区域,但辅助单元的确知道移动终端的大致位置,并且能够将其本身从卫星获取的信息与有关移动终端大致位置的信息组合,并且如此加工出有助于被该移动终端处理的部分信息,而该移动终端不必使其自己的资源专用于捕获相同结果。尽管AGPS系统中的辅助单元在很大程度上减少了移动单元要执行的数据处理量,但还剩有相当大的处理需求要由移动单元来执行。为了较好地解释减少所述数据处理工作量的需要,在此参考GPS系统中地基本数据处理。GPS数据处理中最复杂地阶段之一是获取阶段。复杂性源自基于扩频技术的GPS信号的属性。获取基于与伪随机噪声码相关的能量的时间(相位)和频率搜索。移动终端使用相关技术来搜索这些频率和相位码。一旦找到了码,就重复该过程以找到进一步的码,直到所有相位和频率码都被搜索和选择出来。码的选择包括积分过程,这是指在全部所获取的数据中对所选频率和相位码的每一组合进行积分的处理。如可以理解的那样,对典型数量的频率和相移的全部搜索和选择过程可以包括大量操作。频率搜索总是遭受以下多个不精确因素的影响●接收机的本地振荡器的不稳定性;●由卫星造成的多普勒效应;●由用户移动终端造成的多普勒效应;如果采用允许如上所述捕获辅助数据的AGPS模式,那么前两个影响基本上可以被消除。第三个因素,即用户数据中的不精确性,非常不利,这是因为它把不确定性引入频率搜索,而为了信号能量检测必须测试多个频率假定。事实上,即使在使用AGPS模式时,为了捕获从辅助单元提供的辅助数据捕获好的帮助,进行长的相干积分过程——在20ms范围内,是值得做的。这意味着在频率搜索中使用相对很窄的频隙。对于给定的频率偏差,必须对所有频隙进行能量研究,随着隙越来越窄,频隙数量越来越多,也就是说隙的数量=总频率偏差/隙宽在另一方面,很难具有用户速度的先验信息,以及由此对每一卫星的用户多普勒效应的先验信息,这是因为这需要复杂设备的实现。在获取过程的典型例子中,卫星速度可以表达为 V→s=(Vx,Vy,Vz)|]]>;并且引起的多普勒可以表达为 ,其中f0是中心频率,例如在GPS情况下的1576MHz; 是在用户和卫星之间的一元向量并且c是光速。在AGPS的情况下,频率搜索的实现已经考虑了卫星多普勒信息。但是,存在着由用户多普勒效应造成的附加偏差。这意味着频率搜索必须考虑信息中的偏差,其归因于用户多普勒效应,用户多普勒效应有以下表达式给出 ,其中 是用户速度。在高灵敏度接收机的情况下,捕获被设计使得相干累积时间(积分)通常大约为20ms。用于搜索的频隙跨度与相干积分值成反比,即δf=12Tcoh]]>,其中Tcoh是相干积分持续时间值。因此,对于20ms的积分时间,所用频隙是25Hz。假设用户接收机正在以100km/hr即约27m/s的速度——例如在汽车中——运动;那么对于低仰角的卫星,由于用户多普勒效应的偏差将约为270Hz。这意味着对于水平运动的接收机,捕获是通过对于处在非常低的仰角的卫星的11个频隙(270用户多普勒/25隙)完成的。因此,期望提供一种解决方案,根据其可以由移动终端或为移动终端捕获由GPS或AGPS系统中的卫星广播的定位数据,从而使得移动终端资源使用尽可能最小。
技术实现思路
以上目的通过使用本专利技术提出的解决方案来实现,根据本专利技术,可以使用常规MEMS,以便捕获与移动终端速度相关的信息,并且所述信息接着被用于定位数据处理。更具体地说,本专利技术提出将MEMS用于获得用户速度模量的信息(速度模量(speed module)指的是表示用户速度的向量的绝对值)。根据本专利技术,移动终端中的接收机配备有能够提供用户速度模量的简单MEMS。该信息可以比速度本身(三维向量)更容易找到,这是因为它处理速度向量的绝对值,而不处理速度的向量分量的方向。通过这种方式,在捕获阶段,对用户速度的估计将需要较少的捕获操作,并且使得捕获过程更简单。换句话说,当多个卫星被用户获得时,得本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种在卫星定位系统中用在用户移动终端(U)中的接收机(R),所述卫星定位系统具有卫星星座(S),所述接收机(R)适于从卫星捕获与所述移动终端(U)位置相关的数据,其特征在于,所述接收机配备有基于从捕获至少两个卫星而获得的信息计算所述移动终端速度的装置,其中计算所述移动终端速度的所述装置包括MEMS器件(M),所述MEMS器件适于检测所述移动终端(U)的速度的绝对值(*↓[u]),并且将所述绝对值提供给所述接收机(R);其特征还在于,所述接收机(R)配备有通过所述接收机(R)或为所述接收机(R)计算所述移动终端速度的向量分量(V↓[ux],V↓[uy],V↓[uz])的相应值的装置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员:M莫内拉B洛贝
申请(专利权)人:阿尔卡特朗讯公司
类型:发明
国别省市:FR[法国]

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