定位方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术的一些实施例提供包括几个发射机和至少一个接收机的一种定位系统。每个发射机发送包括一唯一周期性重复成分的信号，并且接收机接收参考信号。基于所接收的参考信号，该定位系统按如下确认接收机的估计位置。对于在一组发射机中的每个发射机，该系统计算所接收的参考信号和发射机的周期性重复成分的复本之间的相位偏移。该系统还确认接收机的近似位置和该接收信号的近似接收时间。该系统然后使用确认的近似位置和时间、以及所计算的相位偏移来计算该组发射机的伪距。最后，该系统通过使用所计算的伪距确认接收机的估计位置。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及定位方法和装置。GPS卫星发送信号，从该信号中GPS接收机能够估计它们在地球上的位置。GPS卫星信号典型地包括以下成分(1)载波信号、(2)伪随机噪声(PRN)码、以及(3)导航数据。GPS卫星在两个载波频率上发送。第一载波频率是大约1575.42MHz，同时第二载波频率是大约1227.60MHz。第二载波频率主要用于军事应用。每颗卫星使用两个PRN码调制所述第一载波信号。第一个码是粗/捕获(C/A)码。该代码是称为码片(chip)的1023个元素的序列，并且它调制在大约1MHz速率上。该第二个码是精确(P)码，以7天周期重复并且调制在10MHz速率处。不同的PRN码会分配到不同的卫星，以区分由不同卫星发送的GPS信号。所述导航数据叠加在所述第一载波信号和所述PRN码上。该导航数据是作为5个帧的序列发送的。每帧是6秒长，并且它包含何时发送该帧的时间标记。导航数据帧也提供关于卫星时钟误差、卫星轨道(即，星历表数据)以及其它系统状态数据的信息。GPS卫星从在其高度、位置、以及速度上的监视星历表误差的监控站中接收它的星历表数据。基于由该GPS卫星发送的信号，GPS技术典型地通过使用三角测量法估计GPS接收机的位置，该方法典型地要求捕获并跟踪1.57542GHz频率上的至少四个卫星信号。GPS信号捕获经常涉及在各种相位偏移和多普勒(Doppler)频移的情况下，所接收的GPS信号与每颗卫星的C/A码之间的相关计算。码相位和相位延迟是相位偏移的其它叫法。对于每颗卫星，GPS捕获技术记录所计算的最大相关值和导致该值的相位偏移和多普勒频移。GPS捕获技术然后确认导致该所记录的最高相关值的几颗卫星(例如，四颗卫星)。在信号捕获之后，信号跟踪处理在与记录的这些卫星的相关值有关的相位偏移和多普勒值，解码来自所确认卫星的信号。具体地，该信号跟踪处理使用所确认卫星的所确认的相位偏移和多普勒值来提取每个所确认卫星的导航数据。部分提取的数据是所述时间标记信息。从提取的时间数据中，信号跟踪处理能够计算接收机和所确认的卫星之间的距离。特别地，能够通过从接收机收到卫星信号的时间减去卫星的发送时间(即卫星的提取的时间标记)来计算卫星的信号传输延迟(即，信号从卫星发送到接收机的时间)。而通过将卫星信号传输延迟乘以光速能够计算接收机和卫星之间的距离。接收机和卫星之间的估计或者精确的距离经常被称为该卫星的伪距(pseudorange)。在信号跟踪之后，三角测量处理典型地基于计算的卫星的伪距和位置来计算GPS接收机的位置。在信号捕获期间所确认的每颗卫星的位置是能够从该卫星的星历表数据中计算出的。理论上，三角测量要求仅计算三颗卫星的伪距和位置。然而，因为接收机时钟的不精确，三角测量法经常使用四颗卫星的伪距和位置。一些GPS系统还通过使用差分GPS技术提高其精度。这样的技术要求在已知位置处的差分GPS接收机的操作。不像使用定时信号计算其位置的常规GPS接收机，差分GPS接收机使用其已知的位置计算由于信号路径引起的定时误差。这些差分GPS接收机确定GPS信号所应该是的传送时间，并且将它们与它们实际所是进行比较。基于这些比较，差分GPS接收机产生中继到邻近的GPS接收机的“误差校正”因子。该GPS接收机然后将这些误差分解为它们的传输延迟的计算中的因子。信号跟踪有许多缺点。例如，它是计算密集的，并且由此耗费相当的时间。还有，当该时间标记嵌入在6秒长的导航数据帧中时，信号跟踪最坏需要6秒、并且平均需要3秒的GPS数据以提取所选卫星的时间标记。这些要求依次又降低了定位处理的速度。最终，信号跟踪和数据的可靠解码要求比捕获所需的更高的信号功率。当在室内或者城市环境中GPS信号受到削弱时，这成为一个明显的障碍。由此，需要一种能够快速地确认GPS接收机的位置的全球定位系统。还需要一种仅需要少量接收的GPS数据来确认GPS接收机位置的的全球定位系统。更一般地，需要一种解决一些或者全部上述需要的一种定位系统。附图说明图1说明接收GPS信号并从该GPS信号中产生大量数字采样的信号处理电路；图2说明从由所述信号处理电路产生的数字采样中确定GPS接收机的位置的处理；图3说明一种定位系统；图4说明计算在特定发送时间的GPS卫星的近似位置的处理；图5说明“经过”一近似位置的一卫星和未“经过”该近似位置的另一卫星；图6说明确认经过一近似位置的卫星的处理；图7说明计算几颗卫星的相位偏移的处理；图8说明GPS接收机从几颗GPS卫星中接收的码段的类型；图9说明用于计算伪距的处理；图10说明由GPS接收机接收的PRN码、由该GPS接收机存储的该码的复本、以及该复本的相移变形。本专利技术的一些实施例是从接收机所接收的“参考信号”中确定接收机的位置的定位系统。当用于本文中时，参考信号意指从中可以推导出位置信息的任何类型的信号。由此，该参考信号可能是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”)信号、或者从中可以推导出位置信息的任何其它信号。然而，在下述实施例中，该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接收机典型地接收作为由环绕地球轨道的GPS卫星发送的几个信号的复合信号的GPS信号。这样的GPS卫星信号的特征是在
技术介绍
部分中描述的。GPS接收机可以是独立装置、可以是另一移动设备(例如，个人数字助手(“PDA”)、无线电话、等)的一部分、或者可以通信连接到另一移动装置(例如，经由它的专利所有人Springboard连接到Handsping Visor PDA)。在申请于2000年12月4日、具有序列号09/730324、标题为“Method andApparatus for Determining Location Using a Thin-Client Device″的美国专利申请中，描述了GPS接收机的几个这样的结构。该申请(即，申请于2000年12月4日、具有序列号09/730324、标题为“Method and Apparatus forDetermining Location Using a Thin-Client Device”的美国专利申请)的公开综述于此作为参考。一些实施例通过(1)从由接收机接收的GPS参考信号中最初产生K数字采样s1、...、sK，并且然后(2)利用该数字化的GPS参考数据来估计GPS接收机的位置。该GPS接收机典型地执行数字化操作。还有，在一些实施例中，GPS接收机仅数字化所接收GPS信号的一部分。以下参考图1将描述GPS接收机能够用来产生这样的采样的信号处理电路的例子。一些实施例通过利用能够被(1)完全由GPS接收机执行、(2)完全由与GPS接收机通信的另一设备和计算机执行、或者(3)部分地由GPS接收机、部分地由与GPS接收机通信的另一装置和计算机执行的定位处理，从而数字化的参考数据中估计GPS接收机的位置。在一些实施例中，定位处理计算一组卫星的伪距而不执行关于接收的GPS参考数据的信号跟踪。在这些实施例中，该处理为该组中的每颗卫星计算所接收的参考信号的采样和该卫星的PRN码的复本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全球定位方法，包括：ａ）使用全球定位系统（“ＧＰＳ”）接收机接收ＧＰＳ信号；ｂ）计算ＧＰＳ卫星的伪距（ｐｓｅｕｄｏｒａｎｇｅ）而不执行关于所接收的ＧＰＳ信号的信号跟踪；以及ｃ）使用所计算的伪距确认ＧＰＳ接收机的估计位置。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁周，本杰明范罗伊，约翰奇奇克利斯，
申请(专利权)人：伊纳维斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]