定位方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术的几个实施例提供了一种包含多个发射机和至少一个接收机的定位系统。基于由接收机接收到的参考信号，该定位系统识别某区域内接收机的估计位置。在一些实施例中，该系统在该区域内选择一个或多个位置。对于每一个特定的选择位置，该系统在不存在或存在干扰的情况下，计算一个度量值，该度量值量化接收信号和接收机期待在特定位置处接收到的信号之间的相似性。然后，基于计算出的度量值或值，该系统识别接收机的估计位置。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

在很多应用中，必须估计对象在其环境中的位置。至今，已经提出了用于这种任务的多种定位系统。全球定位系统(GPS)就是这种系统之一。该系统包含围绕地球运行的多个卫星。它还包含地球上的GPS接收机、监测站和差分GPS接收机。
技术介绍
GPS卫星发送信号，GPS接收机能够根据这些信号估计其在地球上的位置。GPS卫星信号典型地包含以下组成部分(1)载波信号，(2)伪随机噪声(PRN，pseudorandom noise)码和(3)导航数据。GPS卫星在两个载波频率上发送信号。第一个载波频率大约是1575.42MHz，第二个大约是1227.60MHz。第二个载波频率主要用于军事应用。每颗卫星使用两种PRN码来调制第一载波信号。第一种码是粗捕获(C/A，coarse acquisition)码，该码以每1023比特进行重复，并且在1MHz速率进行调制。第二种码是精确(P，precise)码，该码以每七天为周期进行重复，并且在10MHz速率进行调制。不同的PRN码被分配给不同的卫星，以便区分由不同的卫星发送的GPS信号。导航数据被叠加到第一载波信号和PRN码之上。导航数据被作为帧序列发送。该数据指定卫星发送当前导航序列的时间。导航数据还提供关于卫星的时钟错误、卫星的轨道(即星历表(ephemeris)数据)和其他系统状态数据的信息。GPS卫星从监测站接收其星历表数据，该监测站监测GPS卫星的高度、位置和速度中的星历表错误。基于由GPS卫星发送的信号，当前GPS技术典型地通过三角测量法来估计GPS接收机的位置。这种方法典型地需要捕获和跟踪至少四个1.57542GHz频率的卫星信号。传统GPS捕获技术试图通过在各种码相位和多普勒频移频率，执行由GPS接收机接收的GPS信号与每颗卫星的C/A码之间的IQ相关性计算，从而识别强的卫星信号。对于每颗卫星，捕获技术记录计算出的最大IQ值以及计算出此值的码相位和多普勒频移频率。在完成IQ计算之后，传统捕获技术选择得出所记录的最高IQ值的至少四颗卫星，用来在与所记录的IQ值相关的码相位和多普勒值进行跟踪。在捕获信号之后，信号跟踪方法提取由选择的卫星发送的导航数据，以便估计所选卫星的伪距(pseudo range)，即接收机和所选卫星之间的距离。如上所述，每个被跟踪卫星的导航数据指定了该卫星的发送时间。因此，通过从接收机接收到卫星信号的时间中减去卫星的发送时间，就能够计算出卫星信号的传输延迟(即信号从卫星发送到接收机的时间)。依次地，通过将所选择卫星的传输延迟乘以光速，就能够计算出接收机和所选卫星之间的距离。传统的三角测量技术基于选择卫星的伪距和位置来计算GPS接收机的位置。这些技术能够根据星历表数据来计算每个所选择卫星的位置。理论上，三角测量仅需要计算三颗卫星的伪距和位置。但是，由于时间测量的不精确，GPS系统通常计算四颗卫星的伪距和位置。一些GPS系统还通过使用差分GPS技术来提高其精确度。该技术需要已知位置的差分GPS接收机的操作。与使用定时信号来计算其位置的一般GPS接收机不同，差分GPS接收机使用其已知位置来计算由于信号传输路径引起的定时错误。这些差分GPS接收机确定GPS信号的发送时间应该是多少，然后将其与实际上的发送时间进行比较。基于这些比较结果，差分GPS接收机产生“纠错”因子，并且将其发送给邻近的GPS接收机。GPS接收机然后将这些错误因子用于其传输延迟的计算。现有GPS技术具有几种缺陷。例如，为了执行其三角测量计算，这些技术典型地需要从四颗卫星捕获信号。但是，在某些位置不能够总是捕获到四颗卫星的信号。例如，在装置内部或植被下面，卫星信号会衰减到传统信号捕获技术不能够检测到的电平。同样，传统技术以去耦方式来检测GPS卫星的码相位(即它们单独检测每颗卫星的码相位)。这种方法也考虑了很多不可能的码相位候选者。此外，这种方法不能够降低由于卫星之间的干扰而引起的寄生峰值。当一些卫星信号被极大地衰减而其他信号未被衰减时，这种干扰尤其存在问题。因此，需要一种具有提高的灵敏度的全球定位系统，该系统能够在引起高的信号衰减的环境中操作。还需要一种能够降低由于卫星之间的干扰而引起的寄生峰值的全球定位系统。此外，还需要一种能够以相对少量的数据来执行其位置检测操作的全球定位系统。更一般地说，需要一种能够满足一些或全部上述需要的定位系统。
技术实现思路
本专利技术的几个实施例提供了一种包含多个发射机和至少一个接收机的定位系统。基于由接收机接收到的参考信号，该定位系统在某区域内识别接收机的估计位置。在一些实施例中，该系统在该区域内选择一个或多个位置。对于每一个特定的选择位置，该系统在没有或存在干扰的情况下，计算量化接收信号和接收机期待在特定位置处接收到的信号之间的相似性的度量值。然后，基于计算出的度量值或值，该系统识别接收机的估计位置。附图说明本专利技术的新颖特征在所附权利要求中阐述。但是，以说明为目的，以下附图中说明了本专利技术的几个实施例。图1示出接收GPS信号并且产生该GPS信号的数字抽点的信号处理电路；图2示出根据由该信号处理电路产生的数字抽点来估计GPS接收机位置的处理；图3示出一种定位系统；图4示出计算GPS卫星在特定发送时间的近似位置的处理；图5示出一个“经过”近似位置的卫星和另一个未“经过”近似位置的卫星；图6示出识别近似位置上空的卫星的处理；图7示出计算由于卫星的运动而引起的多普勒频移值的处理；图8示出如何根据卫星的总速度来计算卫星朝向近似位置的速度；图9-11示出本专利技术的实施例中考察的三种类型的区域；和图12示出计算对于不同假设的对数似然比以及识别导致最大对数似然比的位置的处理。具体实施例方式本专利技术提供一种定位方法和装置。在以下的说明中，将以说明为目的阐述大量细节。但是，本领域普通技术人员应该认识到，在不利用这些特定细节的情况下，也能够实践本专利技术。例如，以下将参照全球定位系统来说明本专利技术的一些实施例。本领域普通技术人员应该理解，本专利技术的其他实施例可用于其他类型的定位系统中。在其他示例中，以方框图形式示出已知结构和装置，以便不使不必要的细节模糊对本专利技术的说明。本专利技术的一些实施例是能够根据由接收机接收到的“参考信号”来确定接收机位置的定位系统。正如在本实施例中所使用的一样，参考信号是指可以从中得到位置信息的任何类型的信号。因此，参考信号可以是GPS(“全球定位系统”)信号、CDMA(“码分多址”)信号、GSM(“全球移动通信系统”)信号、TDMA(“时分多址”)信号、CDPD(“蜂窝数字分组数据”，cellular digitalpacket data)信号，或者能够得出位置信息的任何其他信号。在以下说明的实施例中，参考信号是能够用于估计GPS接收机位置的GPS信号。在地球上，GPS接收机通常接收GPS信号，该信号是由围绕地球运行的GPS卫星发送的几个信号组成的。以上，已经在背景部分中说明了这种GPS信号的特性。一些实施例通过以下步骤来估计GPS接收机的位置(1)开始，数字化由接收机接收到的参考GPS信号，然后(2)使用数字化的GPS参考数据来估计GPS接收机的位置。GPS接收机典型地执行数字化操作。同样，在一些实施例中，GPS接收机仅数字化接收到的GPS信号的一部分，以便获本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，用于根据由接收机接收到的参考信号，识别所述接收机在某区域内的估计位置，所述方法包括以下步骤：ａ）选择所述区域内的一个位置；ｂ）计算一个度量值，该度量值量化所述接收信号和对于所选位置的期望信号之间的相似性；以及　 　ｃ）基于计算结果，确定是否将所选位置识别为所述估计位置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：本杰明范罗伊，约翰奇奇克里斯，安德鲁乔，
申请(专利权)人：SiRF技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]