用在全球定位系统接收机中的互相关减轻方法和装置制造方法及图纸

描述了减轻全球定位系统（ＧＰＳ）接收机中对接收到的卫星信号的互相关信号影响的方法和装置。ＧＰＳ搜索模式结构用于检测ＳＶ信号并标识潜在的互相关。ＧＰＳ搜索模式具有不同的积分长度和不同的灵敏感度。检测后，测量被输入数据库，用于进一步处理。描述了几个互相关测试。例如，描述了“主瓣”互相关测试，它表明当多普勒差值在干扰ＳＶ信号和目标ＳＶ信号之间非零且为１ｋＨｚ的倍数时出现的最显著互相关。选择和使用合适的Ｃ／Ｎｏ和多普勒门限或掩码来标识主瓣互相关。宽多普勒掩码被用于计及ＢＰＳＫ数据比特调制引起的对互相关的影响。描述了“可变Ｃ／Ｎｏ”互相关测试，它考虑到了当干扰ＳＶ和目标ＳＶ之间的多普勒差值高时对互相关的影响。“强”互相关检测被用于检测两个或多个信号在编码相位和多普勒频率内彼此落得很近时产生的组合互相关。当多个ＳＶ进发地发送在多普勒频率上相对近但不足够近以产生非常强能量的互相关峰值时，使用“宽多普勒”检测。描述了抢占式互相关检测，它描述了在ＳＶ信号搜索过程中早期执行互相关测试。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
背景相关申请本申请要求美国临时申请号为60/395217、2002年8月10日公开的专利的优先权。领域本专利技术一般涉及全球定位系统(GPS)接收机的领域，尤其涉及用于减轻GPS接收机中卫星信号干扰的方法和装置。背景众所周知，全球定位系统(GPS)设计领域中，GPS接收机通过计算相对的信号到达时间(TOA)而确定它们的位置，所述信号同时从绕地球而行的多个GPS卫星(这里也称为空间飞行器(SV))被发送。如相关美国专利中所述，GPS卫星发送卫星定位数据和时钟定时数据(此数据在GPS领域被称为“星历”数据)，所述美国专利号为6236354，于2001年5月22日发表在Krasner上(此后称为‘354专利)，通过引用被完全结合于此。如结合的‘354专利中所述，GPS接收机确定到多个GPS空间飞行器(SV)的伪范围，并且使用所计算的伪范围和卫星定时/星历数据来计算接收机的位置。伪范围是从每个SV接收的信号与本地时钟信号之间测量的时间延时值。一旦获取和跟踪GPS信号则从GPS信号提取星历和定时数据，。获得GPS信号需要几分钟，必须使用足够强度的接收信号来完成，以便达到低差错率。GPS SV发送称为L1(主要频率)和L2(次要频率)的两个载波频率。每个SV发送的载波频率通过具有伪随机噪声(PRN)码的扩频码和导航数据消息调制，所述伪随机噪声码(这里也被称为PN序列)对于每个SV唯一。所有SV使用相同的两个载波频率发送，然而由于唯一的PRN码调制，它们的信号通常彼此干扰不严重。因为每个GPS SV被分配给一个唯一的PRN码，而且因为所有PRN码序列几乎彼此不相关，所以SN信号能使用皆知的码分多址(CDMA)数据传输技术被分离并且解码。可供民用GPS应用的PRN码被称为C/A(粗/捕获)码，并且具有1.023MHz的二元反相速率或者“码片形成”速率，以及对于1毫秒的编码周期有1023个“码片”的重复周期。术语“码片”和“码片形成”速率代替术语“比特”而被使用，来指示PRN码中不包含数据信息。码序列属于称为“Gold”码的系列，而且每个GPS卫星广播一个具有唯一Gold码的信号。简言之，对于从给定GPS卫星接收的信号，接收机将接收信号与它的本地存储器内包含的适当Gold码的存储复制品相乘，然后将乘积积分，以便获得信号存在的指示。此过程被称为“相关”操作。通过连续地调整此存储复制品相对于接收信号的相对定时以及观察相关输出，接收机能确定接收信号和本地时钟之间的时间延时。最初确定此输出的存在被称为信号的“捕获”。一旦信号捕获发生，则此过程进入“跟踪”阶段，其中以小量调整本地参考的定时，以便维持高的相关输出。为了捕获和跟踪与几个其它SV在相同视野内的一个SV，GPS接收机通常为期望的SV和复制载波信号一起复制PRN码，包括载波频率中多普勒漂移造成的多普勒效应。因此，GPS信号的捕获和跟踪过程是“二维”(码和载波)信号复制过程，其中SV PRN码和载波频率被复制。例如，当捕获和跟踪“码相位”维内的SV信号时，GPS接收机首先复制SV发送的、要被捕获的PRN码，然后GPS接收机移动复制码的相位，直到它与SV PRN码相关。当GPS接收机复制码的相位与引入的SV PRN码的相位匹配时，最大相关发生。当复制码的相位在进入的SV PRN码的任何一边偏移多于一个码片时，最小相关发生。GPS接收机也检测“载波相位”维中SV发送信号。GPS接收机通过复制包括相对载波频率的多普勒漂移的SV载波频率而完成载波相位维捕获和跟踪。众所周知，多普勒引起的效应是由于接收机和SV之间的直视线相对动态变化。如果在码相位(或范围相位)维捕获和跟踪过程期间，接收机不同时调整(或调谐)它的复制载波信号以便复制载波信号与期望的SV载波的频率匹配，则码相位维内的信号相关过程由于GPS接收机产生的频率响应滚降特性而严重衰减。这具有结果接收机决不会捕获SV。而且，如果由于SV码和载波频率在初始搜索过程期间被成功复制而使SV信号在开始时就被成功捕获，但接收机随后失去对SV载波频率的跟踪，则接收机也失去码跟踪。因此，在载波多普勒频率维中(即，载波相位维中)，GPS接收机通过首先搜索期望SV的载波多普勒频率，然后跟踪SV载波多普勒状态而完成载波匹配(也称为“扫掠”)。通常GPS接收机通过调整它的复制载波频率生成器的额定载波频率以补偿SV载波信号上由接收机和SV之间的直视线相对动态变化造成的多普勒引起效应，来执行此过程。全球定位系统使用多重卫星来进发地向GPS接收机发送信号，以允许通过测量多个发送信号之间的到达时间的差异而定位接收机。一般，从不同的卫星发送的信号彼此干扰不严重，因为它们使用不同的PRN码，所述PRN码对于每个卫星唯一，其中PRN码几乎彼此正交。较低的干扰条件取决于彼此相似的接收信号的功率电平(幅度)。然而在某些操作条件下，一个或多个卫星信号相对于其它卫星信号被大大削弱。例如，这样的操作条件可以由某些卫星信号的阻塞引起，如发生在城市峡谷环境中。在这些条件下，强GPS信号的存在引起的干扰降低检测和跟踪较弱GPS信号的能力。如关于GPS系统的一优秀篇章中所描述，所述篇章标题为“UnderstandingGPS Principle and Applications”、Elliott D.Kaplan编辑、1996年由ArtechHouse出版，并且被结合于此来使用它关于GPS系统和接收机(后面称为“Kaplan”篇章)的原理，因为GPS C/A-码长度在1023码片处是一种折中，互相关属性(即，唯一的PRN码之间的互相关)在某些操作条件下可能差。下面的表1示出了对于任何两个码之间都是零多普勒差的互相关功率。表1从结合的Kaplan篇章的表4.7(出现在115页)中选出，但它已经被修订可以反映专利技术者执行的仿真结果。如GPS接收者设计技术中所公知，当干扰的SV在目标SV的搜索频率相关的某些频率上发送时，产生互相关激励。如下面的表1所示，当多普勒频率为0Hz，互相关功率选用三个特定值之一，所述特定值与较强SV的功率相关(假定对于两个SV码片边界被同步)。C/A码互相关函数具有峰值电平，对于任何两个码之间都是0多普勒差值的最大自相关所述峰值电平可能差到-24dB。 表1 C/A码最大互相关功率(0多普勒差值)因为C/A码具有1ms的周期，当干扰SV和目标SV之间的多普勒差值是1kHz的倍数时，最有效的互相关发生。在其它频率上也有较弱的互相关。下面表2(从结合的Kaplan篇章的116页上表4.8复制而得)示出多普勒差值为1、2、3、4和5kHz的互相关分布。如表2中所示，当多普勒差值非零并且为1kHz的倍数时，最差情况的互相关功率为-21.1dB(相对于干扰SV)。 表2 对于具有非零多普勒频率差值(1kHz的多普勒差值增量)的两个SV的C/A码最大互相关功率在某些多普勒差值和天线增益条件下，此互相关可以引起虚假的捕获。例如，如结合的Kaplan篇章中所描述，非期望SV可能具有大约比期望的SV C/A码信号强7dB的C/A码信号。如果期望的SV在地平线上低，则存在增加的多径损失，以及降低的GPS接收机天线增益，这导致典型的4db的纯损失。如果不希望的SV的仰角较高，本文档来自技高网...

【技术保护点】
减轻全球定位系统（ＧＰＳ）接收机中对接收到的卫星信号上互相关信号的影响的方法和装置，包括步骤：ａ）从相应的和相关的多个ＧＰＳ卫星飞机器（ＳＶ）接收多个卫星信号；ｂ）检测ＳＶ信号；以及ｃ）标识潜在的互相关。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：MC罗赫，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]