加速GPS信号捕获的实时时钟电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种加速ＧＰＳ信号定位的高精度实时时钟电路，包括下述模块：一个在预定速率下生成周期时钟脉冲的低功率振荡器；一个Ｎ－比特计数器，对上述低功率振荡器作出响应，每秒生成一个脉冲信号；一个Ｍ－比特计数器，对上述每秒生成的一个脉冲信号作出响应，生成一个明确的时钟计数；一个快速存储器，用于ＧＰＳ接收机关机时防止数据丢失；一个备用电源用于保持上述各模块的正常运行；其特征在于，还包括一个触发器，该触发器的一个输入接口连接ＧＰＳ接收机的接收器时基至导航跟踪处理器的连线上；另一个输入接口连接Ｎ－比特计数器；输出接口连接导航跟踪处理器３；该触发器用于每毫秒对Ｎ－比特计数器的数据进行读取。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种全球定位系统(GPS)接收机的实时时钟电路。具体 说是一种加速GPS信号定位的一种实时时钟电路。
技术介绍
GPS准确的定位需要本地接收机具有精确的实时时间。我们要获得伪距测 量相关的准确的卫星位置，并且需要获得GPS接收机和每个卫星之间的信号传 输时间来确定伪距的测量值。GPS信息的时钟时间是在卫星上精确同步的绝对 时间信号。接收机性能指标中最重要的就是定位时间，而且在许多关键的领域， 定位时间是至关重要的。接收机的定位时间长短是由接收机本身的设计决定 的，并且是用户选择GPS接收机要考虑的关键因素。现有的GPS接收机通常使用只有1秒分辨率的实时时钟电路，而且无法和 GPS接收器内部时基精确同步。从而一旦设备上电，该GPS接收机被迫直接从 卫星信号中重新获得时间。而且市场上定位时间最短的GPS接收机在上电以后 一般也要10-15秒才能完成第一个定位信息。专利技术内本技术的目的是提供一种加速GPS信号定位的高精度实时时钟电路。 本技术是采取如下技术方案予以实现的:一种加速GPS信号捕获的实时时钟电路，包括下述模块一个在预定速率下生成周期时钟脉冲的低功率振荡器； 一个N-比特计数器，对上述低功率振荡器作出响应，每秒生成一个脉冲信号；一个M-比特计数器，对上述每秒生成的一个脉冲信号作出响应，生成一 个朋确的时钟计数；一个快速存储器，用于GPS接收机关机时防止数据丢失；一个备用电源用于保持上述各模块的正常运行；其特征在于，还包括一个触发器，该触发器的一个输入接口连接GPS接收 机的接收器时基至导航跟踪处理器的连线上；另一个输入接口连接N-比特计 数器；输出接口连接导航跟踪处理器3;该触发器用于每毫秒对N-比特计数器 的数据进行读取。在上述方案中，还可包括一个设置在低功耗振荡器旁的温度传感器，该 温度传感器连接到GPS接收机的导航跟踪处理器;所述的快速存储器为非易失 性存储器。本技术在接收机可以获得卫星的位置和时间精确值时，GPS接收机给 改进的实时时钟电路传递一个时间参考信号。 一旦精确时间值在接收机中同 步下来，这个值会在位置误差方面有个很小的影响；直到接收机再次从卫星 测量时重新收集精确GPS时间。因此这个绝对时间也就是GPS接收机的接收器 时基中未知的时钟偏差在上电之后可以成为一个精确的时间参数，并且在位 置计算开始前避免从卫星广播数据中获得精确时间，因此縮短了定位时间。 本技术利用改进的实时时钟电路可以在接收机已经启动的情况下，使定 位时间縮短到l秒以内。附图说明图1显示了GPS接收机的设计框图，突出现有接收机的实时时钟电路。 图2显示了本技术改进的实时时钟电路结构框图。具体实施方式如图1所示，现有的GPS接收机的实时时钟电路包括一个运行在相对低频 率(32.768kHz)的低功率(0.5mW)振荡器5、 一个快速存储器9、 2个产生1 秒计数的计数器6， 7， 一个独立的备用电源8用来保持实时时钟电路各模块的 正常运行。外围GPS接收机包括一个射频处理模块1，将射频信号变成基带信号；一 个数字信号处理块2，用来对数字信号执行高速信号处理，例如同步和CDMA 信号解扩，估计和去除信号多普勒或载波相位等； 一个导航跟踪处理器3，进 行有关的控制，导航跟踪处理器3也用数字信号处理技术控制软件中的获取和跟踪函数。当得到GPS卫星位置后，接收机用卫星的已解码精确时间来推断接收器时 基4的时间偏差，在获得位置信号后，精确时间作为导航的一个计算结果，也 可以在导航跟踪处理器3中计算出来。现有的减少定位时间的主要困难是不能 精确的预测时间。如果有精确的时间可以避免收集卫星广播数据的过程，也 能预测编码相位到一个足够高的精度来大大减少全部编码相位搜索空间。一般情况下，普通GPS接收机需要执行以下几个步骤才能进行定位。表l GPS获得方位步骤<table>table see original document page 5</column></row><table>如表1所示，执行这些步骤的总时间为23到43秒(无存储的历书信息)和 5到13秒(有已存储的历书信息)。如图2所示，本技术GPS接收机的实时时钟电路是在图1实时时钟电路 的基础上增加了一个触发器11和一个设置在低功耗振荡器5上的温度传感器 10，触发器11的一个输入接口连接GPS接收机的接收器时基4至导航跟踪处理 器3的连线上，另一个输入接口连接N-比特计数器6，触发器ll的输出接口连 接导航跟踪处理器3;该触发器用于每毫秒对N-比特计数器6的数据进行读取。 温度传感器10可以设置在低功耗振荡器5的旁边，其输出连接GPS接收机的导 航跟踪处理器3，温度传感器10用于对低功耗振荡器5进行校准。触发器ll接口每毫秒从N-比特计数器6读取N个输出比特，触发器ll接口 的时钟信号由接收机时基4产生，因此在改进实时时钟的每lKHz边沿读取计 数。既然每lKHz边沿也能表示接收机测量历元，即可以用与测试历元相应的 内部lKHz中断来读取N-比特计数器6M-比特计数器7的数据来从实时时钟中 获取时间，这一步骤可以通过导航跟踪处理器3运行一定的软件来实现。图2 显示时间分辨率是可以达到l/32毫秒的。在普通接收机中，只能达到l秒时间 分辨率而且不能与接收机时基4同步。本技术中，当接收机可以得到卫星的位置和时间坐标时，从GPS接收 机传递一个精确的时间参考信号到实时时钟电路。实时时钟电路通过触发器 11可以每毫秒从N-比特计数器6中读取N个输出比特，这样就可以让实时时钟 电路的分辨精度维持在l/32毫秒上。当系统电源关闭时，实时时钟通过备用 电源8进行工作，通过低功率振荡器5的稳定输出，同样可以维持实时时间在一 个精确的等级上。精确GPS时间的最后一个已知值和相应的实时时钟计数值存 储在非易失性快速存储器9中。当重新上电时，快速存储器9将这个时间和实 时时钟电路的计数值传递回导航跟踪处理器3，就可以计算出当时的精确时 间。并且通过触发器ll每lKHz边沿来读取N-比特计数器来继续维持这个精确 时间。从而当GPS精确时间参考信号无效时可以提供一个较精确的时间参考。 一旦这个较精确的时间在接收机中确定下来，这个值对位置误测量的误差很 小， 一直到接收机再次从GPS卫星信号中可以再次接收到精确时间。因此，GPS 接收机的接收器时基4中的时间在上电之后可以精确的得到，也就避免了位置 计算开始前从卫星广播数据中获得精确时间，因此縮短了定位时间。改进的实时时钟电路可以大大縮短获取时间，因为它可以在关闭主电源 期间保持这个精确时间；或当GPS信号无效时，通过强制编码相位搜索算法直 接获得传播频谱信号，这个编码相位在可能存在的编码相位范围内(基于当 前精确时间，卫星已知位置，自从设备己经切断后的位置的估计值)。这充 分减少了搜索时间，即只要全部编码相位搜索空间的一小部分。这也允许除 去比特同步和消息同步过程，也就是需要从卫星获取当前时间的数据解码步 骤。通过本技术，在短期的电源消耗后接收机可以使定位时间縮短为l 秒左右。位置获取步骤，和完成这些步骤的相应时间，如表2所示表2 G本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加速ＧＰＳ信号捕获的实时时钟电路，包括下述模块：　　　　一个在预定速率下生成周期时钟脉冲的低功率振荡器；　　　　一个Ｎ－比特计数器，对上述低功率振荡器作出响应，每秒生成一个脉冲信号；　　　　一个Ｍ－比特计数器，对上述每秒生成的一个脉冲信号作出响应，生成一个明确的时钟计数；　　　　一个快速存储器，用于ＧＰＳ接收机关机时防止数据丢失；　　　　一个备用电源用于保持上述各模块的正常运行；　　　　其特征在于，还包括一个触发器，该触发器的一个输入接口连接ＧＰＳ接收机的接收器时基至导航跟踪处理器的连线上，另一个输入接口连接Ｎ－比特计数器，输出接口连接导航跟踪处理器３，该触发器用于每毫秒对Ｎ－比特计数器的数据进行读取。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王江安，张会锁，周文益，
申请(专利权)人：西安华迅微电子有限公司，
类型：实用新型
国别省市：87[中国|西安]