專利名稱：用來加速全球定位系統(tǒng)信號的關(guān)聯(lián)性處理的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于導(dǎo)航系統(tǒng)，尤其指一種應(yīng)用于接收器的數(shù)字處理方法與相關(guān)裝置，用來改進衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的缺點，這些衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)包含美國全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(Global Positioning System，簡稱GPS，亦即全球定位系統(tǒng))、俄羅斯全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(Russian Global Navigation Satellite System，GLONASS)、與歐洲伽利略系統(tǒng)(European Galileo System)。
背景技術(shù)：
公知GPS接收器包含天線及模擬前級(analogous front-end，AFE)，模擬前級之后連接一數(shù)字區(qū)域，包含專用的信號處理器以及數(shù)字中央處理器，數(shù)字中央處理器內(nèi)建有相關(guān)的程序、數(shù)據(jù)存儲器、以及外部數(shù)據(jù)接口控制器。天線與模擬前級攔截、選擇(帶通濾波)、及放大GPS信號，并將其轉(zhuǎn)換至中頻，其范圍在直流至數(shù)十個兆赫(MHz)之間。為了進行頻率轉(zhuǎn)換，模擬前級利用穩(wěn)定參考振蕩器的參考頻率，輸出在中頻的信號和伴隨噪聲的數(shù)字化取樣。取樣頻率根據(jù)奈奎斯準則來選擇，且對于粗測距/辨認碼(clear/acquisition，C/A)GPS信號成分而言，至少約2MHz以上。
GPs接收器的數(shù)字區(qū)包含數(shù)個關(guān)聯(lián)器頻道，用來平行的實施多個GPS衛(wèi)星信號的關(guān)聯(lián)性處理。GPS信號采用具有虛擬隨機噪聲碼(pseudo-randomnoise code)的相位偏移鍵控調(diào)制(phase shift keying modulation)，可參考”了解GPS的原理與應(yīng)用”(″Understanding GPSPrinciples andApplications.Edited by Elliott D.Kaplan.Artech House，Boston，London，1996)此書的第83頁至第97頁。所接收到的信號以一些信號變數(shù)特征化，例如信號的相位碼及其載波頻率，其中信號的相位碼的不確定性起因于信號到達接收器的時間為未知或非理想知曉；而信號的載波頻率的不確定性由未知或非理想的知曉的都卜勒頻率位移及參考振蕩器的頻率漂移所引起。GPS接收器的信號搜尋(即上述不確定性的解析度)相當耗費時間；在GPS的許多應(yīng)用上，皆需要可在信號接收相當困難的環(huán)境下快速的探測信號的接收器，例如，GPS信號相當微弱的室內(nèi)環(huán)境，或為都市中高樓大廈密集的環(huán)境。對于使用者要在盡可能短的時間內(nèi)鎖定第一位置的需求來說，或是以較短的第一定位時間(time-to-first-fix，TTFF)來減少耗電的角度來說，在最短的時間內(nèi)探測到微弱信號是很重要的。
在加速GPS接收器做GPS信號處理的方法中，首先可增加平行關(guān)聯(lián)器頻道的個數(shù)，在大部分的實際情況中相當有效。關(guān)于此點的說明，可參照美國專利第5,901,171號(Kohli et al.)，或PCT專利申請第2000/65751號(Abraham et al.)，或是其他市面上的GPS接收器。一般GPS接收器所使用的平行關(guān)聯(lián)器頻道的數(shù)目通常可為12個、24個或更多。增加平行關(guān)聯(lián)器頻道的個數(shù)以加速GPS接收器的信號處理將會面臨更多的限制，其來自與日俱增的硬件復(fù)雜度，以及增加的關(guān)聯(lián)器頻道所需的耗能。
另一種用來加速GPS接收器的信號處理的有效方法為以比即時處理還要更為快速的方式來處理信號，可見于美國專利第5,420,593號與第5,329,549號，其將信號與噪聲混合產(chǎn)生的混合信號中的數(shù)字取樣以即時速率寫入數(shù)字存儲器，復(fù)制數(shù)字取樣，及以極高速率在關(guān)聯(lián)器頻道中處理復(fù)制出的數(shù)字取樣。因此，在單位時間內(nèi)測試大量的復(fù)制信號取樣，使得加速信號搜尋的程序。用來執(zhí)行該方法的不同接收器可見于例如美國專利第5,901,171號、第6,091,785號、第6,044,105號、以及第6,300,899號等，皆可找到此種接收器的實施例。實施該方法雖然可得到較高的處理效率，但仍然會被實際執(zhí)行時的數(shù)字處理速率所限制住，受限于目前微電子技術(shù)的水平或是數(shù)字處理硬件所消耗的功率過大，無法負荷該方法的信號處理速率。
第三種加速GPS接收器的信號處理的有效方法執(zhí)行預(yù)備關(guān)聯(lián)性處理結(jié)果的(虛擬)平行頻譜分析，通過快速傅立葉轉(zhuǎn)換(Fast FourierTransformation，F(xiàn)FT)或離散傅立葉轉(zhuǎn)換(Discrete Fourier Transform，DFT)來執(zhí)行。
使用FFT來辨認GPS信號的方法可見于美國專利第4,701,934號、2007年1月31日 申請日期2006年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月25日
發(fā)明者安德雷·波契可夫斯基, 米凱爾·哥魯貝夫, 瑟蓋·波斯皮洛夫, 米凱爾·瓦西爾耶夫, 瓦萊麗·契斯提阿可夫, 米凱爾·科羅斯多夫, 瑟蓋·諾茲德拉契夫, 尼克萊·米凱洛夫, 比杰·賈拉里 申請人:快軌科技公司