本发明专利技术涉及利用辅助计算的卫星定位。一种从卫星信号样本计算定位的方法。该方法包括：获得在第一定位的计算(120a)期间所产生的第一参考信息，所述第一定位为卫星定位接收器(5)在第一时间所计算的位置；获得在第二定位的计算(120b)期间所产生的第二参考信息，所述第二定位为所述接收器(5)在第二时间所计算的位置；接收所述接收器在第三时间所产生的一组卫星信号样本或源自该组卫星信号样本的距离测量值；以及处理(140)该组样本或所述距离测量值以计算第三定位。在第一和第二定位的计算期间所产生的参考信息辅助所述处理(140)。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及全球导航卫星系统(GNSS)的接收器和处理该接收器所接收的卫星信号的方法。本专利技术尤其涉及全球定位系统(GPS)。
技术介绍
GPS是由6个不同轨道平面中的高达32颗轨道卫星(称为航天器，“SV”)的网络所组成的基于卫星的导航系统。系统设计需要24颗卫星，但更多的卫星提供增加的覆盖范围。卫星不停地移动，仅在不到24小时内产生围绕地球的两个完整轨道。卫星所发射的GPS信号为俗称的直接序列扩频的形式，直接序列扩频使用以规则方式不断重复的伪随机码。卫星利用不同的扩频码广播若干信号，所述不同的扩频码包括免费向公众提供的粗/捕获码或C/A码和通常为军事应用保留加密的精码或P码。C/A码为以I. 023MHz的码片率广播的每一毫秒重复一次的1023位长的伪随机码。每个卫星发射 可以唯一确定该卫星的独特的C/A码。每个卫星将数据消息调制在C/A码的顶部，该数据消息包括重要信息，例如发射卫星的详细的轨道参数(称为星历)、卫星时钟内的误差信息、卫星的状态(正常或不正常)、当前日期和时间。该信息对于GPS接收器确定精确位置来说是至关重要的。每个卫星仅发射其自身的星历和详细的时钟修正参数，因此独立的GPS接收器必须处理其打算在位置计算中使用的每个卫星的适当部分的数据消息。数据消息也包括所谓的历书，历书包括关于全部其它卫星的不太精确的信息且不频繁更新。历书数据使GPS接收器能够估计每个GPS卫星在一天的任何时间所应在的位置，使得接收器可以更有效地选择搜索哪些卫星。每个卫星发射示出系统中每个卫星的轨道信息的历书数据。常见的实时GPS接收器读取所发射的数据消息并保存星历、历书和其它数据，为不断使用做准备。为了确定位置，GPS接收器将卫星发射信号的时间与该GPS接收器接收信号的时间进行比较。时间差告诉GPS接收器该特定卫星有多远。那个卫星的星历使GPS接收器能够精确地确定该卫星的位置。通过结合多个卫星的距离测量值和多个卫星的位置，使用三边测量法可以获得位置。最少利用三个卫星，GPS接收器可以确定纬度/经度位置(二维定位)。利用四个或更多卫星，GPS接收器可以确定包括纬度、经度和高度的三维位置。从卫星接收的信息也可以用于设置(或校准)GPS接收器内的实时时钟(RTC)。通过处理来自卫星的信号的明显的多普勒频移，GPS接收器也可以精确地提供行进的速度和方向(分别指“地面速度”和“地面轨迹”)。来自卫星的完整的数据信号包括37500位的导航电文，该导航电文以50bps发射要花费12. 5分钟。将数据信号分成25个30s的巾贞,每巾贞具有1500位且将每巾贞分成5个6s的子帧。将每个6s的子帧分成10个30位的字。定位所需要的全部信息(星历等)包含在每帧内，因此GPS接收器从所谓的冷启动开始，通常将花费约30s来产生定位。这通常被称为“首次定位时间”(TTFF)。第一子帧给出时钟校正数据，第二子帧和第三子帧给出星历数据，历书数据在第四子帧和第五子帧中。SV全部以相同的频率广播。为了区分来自特定卫星的信号，接收器需要产生已知为该卫星所使用的C/A码的副本并校准该副本，使得该副本与 输入信号同步，主要由于所述信号在该卫星传输至接收器的传输时间(通常约0. 07s)，该输入信号将被延迟未知量。通常，接收器不可能精确地预测使得该副本与输入信号同步所需要的校准，所以需要某种形式的搜索，依次尝试大量校准并选择最佳的匹配。评估大量的候选校准的这个过程通常被称为相关，因为接收器依次执行接收信号与每个卫星的已知C/A码之间的相关函数，以确定所述接收信号是否包括具有来自特定SV的C/A码的部分。必须对于多个相关计时计算该相关函数，且当找到相关峰时，该相关峰对应于特定计时和特定SV。所找到的计时又对应于距所述SV的特定距离。由于接收器所观测的卫星信号的表观频率将变化，所以对于每个卫星的C/A码的搜索是复杂的。变化的主要起源是卫星移动所导致的多普勒效应；接收器移动所导致的多普勒效应；以及接收器的频率合成器内的本地振荡器(LO)单元的漂移和偏移。这意味着，C/A码的穷尽搜索要求对于频移范围中的每一频移，在相位(瞬时)位移的范围内计算该相关函数。因为该相关过程从信号中去除扩频码，所以相关过程有时被称为“解扩”。所确定的码相位，即相关函数的峰值处的计时，显示了距离计算中使用的精确的计时信息。然而，由于每毫秒都重复该码，所以也需要确定粗略计时。典型地，低频重复的数据成分用于较粗略的计时估计(即，以使得能获得GPS时间)，例如50bps的数据消息的各比特及其特定部分例如子帧头或子帧转换字。总之，因为码相位和粗略计时信息确定来自卫星的消息的传输时间，所以码相位和粗略计时信息包括“伪距”。该传输时间与以光速c传输的距离有关。因为卫星的时钟和接收器的RTC之间的相对偏移是未知的，所以这为“伪”距或相对距离(而不是真实距离)。然而，相对于全部卫星，该偏移是相同的(因为全部卫星的时钟是同步的)；所以，一组不同的卫星的伪距为三边测量法计算计算提供足够的信息，以确定唯一的定位。大多数GPS接收器通过“实时”处理来自卫星的信号(即在收到所述信号时处理该信号)、报告当时该设备的位置的方式工作。这样的“传统的”GPS接收器总是包括-天线，适用于接收GPS信号，-模拟射频(RF)电路(通常称为GPS前端)，其被设计成将期望信号放大、滤波并缩混到中频(IF)，使得它们可以以通常约为几MHz的采样率通过适当的模拟-数字(A/D)转换器，-数字信号处理(DSP)硬件，其对A/D转换器所产生的IF数据样本进行相关处理，DSP硬件通常结合某种形式的微控制器，所述微控制器进行控制信号处理硬件和计算期望定位所必需的“更高级别”处理。也已经研究较少为大众所熟知的“存储和较迟的处理”(也称且以下称为“捕获和处理”)的概念。这涉及将传统天线和模拟RF电路所采集的IF数据样本存储在某种形式的存储器内，之后，在较迟的某时间(几秒、几分钟、几小时或甚至几天)之后、且通常在处理资源更大和/或接收器不由电池供电的某其它位置处处理所存储的IF数据样本。这意味着，捕获和处理接收器比实时接收器简单很多。仅需要存储短的样本片段，例如，IOOms 200ms的数据值。不再需要解码来自每个SV的(很慢的)数据消息；不需要进行相关和确定伪距；且不需要进行用于获得定位的三边测量法计算。因此，可以除去传统接收器的数字信号处理硬件的大部分，降低复杂度和成本。也显著降低电力消耗，产生更长的电池寿命。也提出了包括计算定位所需的DSP硬件的其它捕获和处理接收器。在一种模式中，这样的设备接收、采样GPS信号，并将GPS信号存储在存储器中，但不处理所述GPS信号。当切换到分隔模式时，该设备停止接收信号，而开始处理之前所存储的那些样本。这种设备适用于产生可追溯的(retrospective)轨迹,或移动的历史记录,例如在用户旅行回来之后
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供一种从卫星信号样本计算定位的方法，该方法包括获得在第一定位的计算期间所产生的第一参考信息，所述第一定位为卫星定位接收器在第一时间所计算的位置；获得在第二定位的计算期间所产生的第二参考信息，所述第二定位为所述接收器在第二时间所计算的位置；接收所述接收器在第三时间本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种从卫星信号样本计算定位的方法，所述方法包括：获得在第一定位的计算(120a)期间所产生的第一参考信息，所述第一定位为卫星定位接收器(5)在第一时间所计算的位置；获得在第二定位的计算(120b)期间所产生的第二参考信息，所述第二定位为所述接收器(5)在第二时间所计算的位置；接收所述接收器在第三时间所产生的一组卫星信号样本或源自该组卫星信号样本的距离测量值；以及处理(140)该组样本或所述距离测量值以计算第三定位，其中，在所述第一定位的计算和所述第二定位的计算期间所产生的所述参考信息辅助所述处理(140)。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁·于尔，伊恩·西蒙斯，理查德·霍兹沃思，
申请(专利权)人：瑞士优北罗股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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