基于数字信号处理器全球定位系统处理器的内存减少方法技术方案

根据本发明专利技术提出一种用于ＧＰＳ接收机中（图４）确定位置的方法与装置。该装置包括：第一开关（４０２），第一开关（４０２）接收数字ＧＰＳ数据，第一内存（４０９），与第一内存并联的第二内存（４１０），第一开关（４０２）选择向第一内存或第二内存写入数字ＧＰＳ数据，第二开关（４１６）选择从第一内存（４０９）或第二内存（４１０）中读取数字ＧＰＳ数据，其中ＧＰＳ信号处理（１４０）是当第二内存被写入时从第一内存（４０９）中读取数字ＧＰＳ数据，而当第一内存被写入时，从第二内存（４１０）中读取数字ＧＰＳ数据，其中第一内存（４０９）与第二内存（４１０）允许数字ＧＰＳ数据被实时处理。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及GPS接收机，尤其是涉及与基站一并运行的GPS接收机。GPS接收机可以在三维空间确定位置方位(positional fix)。这可通过接收到四颗或更多颗GPS卫星信号来实现。每个接收到的卫星信号都包含唯一一个与特定的卫星相关的标识符。这些标识符代码通常被称为(戈登)Gold码，使得GPS接收机可以识别从不同的卫星传送来的信号。信号中还包括包含诸如轨道布局和卫星时间(所有的GPS卫星信号都包含一个公共的同步时间)在内的卫星星历表。该时间信号允许GPS接收机检测接收的时间，并由此测量信号的传输时间。然后，通过传输时间可使GPS接收机确定到卫星的距离(称为伪距)。附图说明图1中表示了到一颗卫星的伪距D。伪距没有给出到一个特定地点的简单距离。从一颗特定卫星到GPS接收机的伪距可表示了地球上的一个圆(如果卫星在正上方)，或者更可能地，表示一个弧，例如在地球曲面上的一条抛物线。图2表示三颗GPS卫星A、B与C。每颗卫星产生一条伪距曲线，三条曲线交于一点。这三条(或更多)曲线可以用来解出交点的位置方位(即接收机的位置方位)。三颗这样的GPS卫星可以确定在地球表面上的位置，而四颗则产生一个三维的确定信息。另一个重要的卫星特征是多普勒(Doppler)特征。当电磁波源相对于接收机运动时，电磁波的频率升高或降低。这被称为Doppler效应。Doppler效应由GPS接收机观测，当GPS卫星位于地平线上低仰角时最为明显。在正上方的GPS卫星(图2中的卫星A)相对于观测者几乎不动(即零Doppler效应)，而以与卫星A相同速度运行的卫星B在地平线上的位置较低，相对于观测者运动速度较快。因此，每颗卫星相对于地面上的一点以不同的速度运动，结果就产生了唯一的Doppler特征。因此，卫星C的Doppler信号远比卫星B的大。这些Doppler信号可以用来计算用户的速度矢量。GPS卫星发送GPS接收机利用的信号，包括识别数据、卫星位置数据(星历表数据)和卫星时钟校正数据。GPS信号中包括一个具有码片速率为1.023Mhz(即重复间隔为0.001秒)的、长度为1023比特的Gold扩展码进行双相位调制的载波信号。它还被各数据位以每秒50比特(BPS)的速率进行调制(速率传输为每个数据位20毫秒)。50BPS的数据包含确定GPS时间(即GPS卫星时钟的时间)的信息和确定地理位置的信息。GPS信号的数据中包含的详细信息可以参考“Interface ControlDocument ICD-GPS-200，revised in 1991，publised by RockwellInternational Corporation”(Rockwell国际公司出版的1991修正版《接口控制文件ICD-GPS-200》)，该文件在此被引用结合进来。现有技术的GPS接收机100如图3所示，Krasner的美国专利No.5,663,734中对其进行详细介绍。现有技术的GPS接收机100包括一个天线102、一个降频器105、一个参考振荡器107、一个时钟发生器112、一个模数转换器(A/D)114、一个动态随机存取(DRAM)内存118、一个内存序列发生器122、一个混频器127、一个数字控制振荡器(NOC)133、一个双端口堆栈RAM136、一个数字信号处理器(DSP)140和一个本地DSP结果RAM144。现有技术的GPS接收机100的天线102接收GPS信号，并将其降频为中频信号(IF信号)。IF信号被送入A/D 114，将其变换为数字GPS信号。然后，得到的数字GPS信号连续存储入DRAM118。现有技术的DRAM118非常大，典型情况下包含约16Mbit(16兆比特)内存。通常需要这样大的内存来捕获1秒的GPS数据。一旦DRAM118内存储了整1秒的采样数据，就要被一个可编程的信号处理器读出并处理，以为存储在DRAM118内的所有可见卫星信号抽取出信号伪距和Doppler移动特性。1秒的数字式GPS数据段是按照顺序方式事后处理的(post-processed)。现有技术的方案中没有对接收到的信号进行实时处理。其原因之一是通过存储大量的GPS数据采样信号(即1秒)，DSP140无需具有跟踪输入数据的吞吐量。典型的情况下，现有技术的GPS接收机100的运行方式是采集1秒的采样信号，然后用3到10秒处理采样信号。在处理时间段内，接收到的GPS信号干脆不处理或不利用。这样的GPS定位结果自然比较粗糙。定位信息在时间上有一个延迟，而且不能适应经常的位置变化，而这在移动场合的应用中尤其重要。这些缺点在将定位信息用于采集数据时尤为尖锐，例如地理勘探或农业取样等应用。现有技术的另一个缺点是大规模的DRAM118导致GPS接收机增加了不必要的花费或在GPS接收机中包含设备。例如，这样的设备可能是一个蜂窝电话或寻呼机。在现有技术的处理方案中，为了处理4到8颗卫星的数据(一般情况下，地球上任何地点在任何时间都有4到8颗卫星可见)，按照顺序方式运行的现有技术的GPS接收机需要一个吞吐量达到500MIP(每秒百万条指令)的处理器。这当然是一个非常高的吞吐量要求，如果用这样的处理器将会非常昂贵并且产生大量的热。因此，在现有技术中，存在对具有减少内存要求并实时处理接收到的GPS数据的GPS接收机的需求。根据本专利技术的第二个方面，提出一种GPS接收机装置。该装置包括第一开关，第一开关接收数字GPS数据，第一内存，与第一内存并联的第二内存，第一开关选择向第一内存或第二内存写入数字GPS数据，第二开关选择从第一内存或第二内存中取出数字GPS数据，连接到第二开关上的混频器，混频器进一步与数字控制振荡器连接，向数字控制振荡器提供预先确定的Doppler特征信号，混频器能够从数字GPS数据中分离出Doppler特征信号，与混频器相连的堆栈RAM，堆栈RAM能够累积预先确定的来自混频器的数字GPS数据的时间间隔，连接到堆栈RAM上的数字信号处理器，数字信号处理器能够接收数字GPS数据并为每个可见的GPS卫星产生伪距和Doppler特征信号，其中GPS信号处理方式是当第二内存被写入时从第一内存中读取数字GPS数据，而当第一内存被写入时，从第二内存中读取数字GPS数据，第一内存与第二内存允许数字GPS数据的实时处理。根据本专利技术的第三个方面，提出一个GPS接收机装置。该装置包括第一开关，第一开关接收数字GPS数据，第一内存，与第一内存并联的第二内存，第一开关选择向第一内存或第二内存写入数字GPS数据，第二开关选择从第一内存或第二内存中取出数字GPS数据，连接到第二开关上的混频器，混频器进一步与数字控制振荡器连接，向数字控制振荡器提供预先确定的Doppler特征信号，混频器能够从数字GPS数据中分离出Doppler特征信号，与混频器相连的堆栈RAM，堆栈RAM能够累积预先确定的来自混频器的数字GPS数据的时间间隔，连接到堆栈RAM上的多个并联的相关器，多个并联的相关器从一个基站接收多个预先确定的Gold码，其中每个Gold码都是唯一的并对应于一个可见的GPS卫星，多个并联的相关器中的每个相关器都可将相对于数字GPS与一个唯一Gold码相关联，连接到多个并联的相关本文档来自技高网...

【技术保护点】
尽管已图示并介绍了本专利技术的特定的实施例，应当理解本专利技术不受其限制，对于本领域普通技术人员来说，在不背离由权利要求书限定的本专利技术的主旨和范围的情况下，可以进行许多修改、改变、变化、替换和等同替换；一种ＧＰＳ接收机数据存储装置，其包括： 第一开关，所述第一开关接收数字ＧＰＳ数据； 第一内存； 与所述第一内存并联的第二内存，所述第一内存和所述第二内存被所述第一开关选择写入所述数字ＧＰＳ数据；和 可以在所述第一内存和所述第二内存之间选择读出所述数字ＧＰＳ数据的第二开关； 其中ＧＰＳ信号处理在所述第二内存被写入时从所述第一内存读取数字ＧＰＳ数据，在所述第一内存被写入时从所述第二内存读取数字ＧＰＳ数据。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯迈克尔金，
申请(专利权)人：摩托罗拉公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]