專利名稱：衛(wèi)星導(dǎo)航接收機以及利用衛(wèi)星導(dǎo)航接收機進行定位的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)，尤指一種衛(wèi)星導(dǎo)航接收機以及利用衛(wèi)星導(dǎo)航j(luò)妄收才幾進行定位的方法。
背景技術(shù)：
全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System, GPS系統(tǒng))是一種用于向GPS接收機提供位置信息的衛(wèi)星系統(tǒng)。GPS系統(tǒng)包括至少24顆繞地周期大約為12小時的地球衛(wèi)星和若干地面控制站。
GPS衛(wèi)星廣播的數(shù)據(jù)被稱為導(dǎo)航電文。導(dǎo)航電文包含有星歷、歷書、衛(wèi)星時間(衛(wèi)星上時鐘的時間)以及衛(wèi)星時間相對于GPS系統(tǒng)時間(其在整個系統(tǒng)中作為參考的標準時間)的時間差。衛(wèi)星時間相對于GPS系統(tǒng)時間的時間差相對固定，并預(yù)先存儲于GPS接收機內(nèi)。GPS接收機可以根據(jù)衛(wèi)星時間、前一時刻的定位結(jié)果以及預(yù)存的衛(wèi)星時間相對于GPS系統(tǒng)時間的時間差獲得GPS系統(tǒng)時間。前 一 時刻的定位結(jié)果是指通過對GPS接收機進行定位而得到的某個前 一 時刻的位置?；谠摱ㄎ唤Y(jié)果，可以根據(jù)衛(wèi)星和GPS接收機之間的距離決定 一 個傳輸延時。將GPS衛(wèi)星時間、傳輸延時和時間差相加，1更能獲得GPS系統(tǒng)時間。
導(dǎo)航電文由 一 系列的導(dǎo)航比特所構(gòu)成。每個比特的結(jié)尾處同時也是下一個比特的開始處，此處被稱為導(dǎo)航比特邊界。導(dǎo)航電文以幀結(jié)構(gòu)進行傳送，每幀的長度是1500比特。每傳送一個比特需要大約20毫秒，每傳送一個幀需要大概30秒。每個幀被劃分為5個子幀，每個子幀包含300個導(dǎo)航比特。每個衛(wèi)星都根據(jù)自己的衛(wèi)星時間，在每分鐘和每半分鐘時開始傳送一個幀。
在傳送之前，導(dǎo)4元電文先與一個高碼率的偽隨才幾碼(Pseudo-Random Noise, PRN碼)調(diào)制，然后再與 一 個高頻載波〗言號調(diào)制。
在GPS接收機上，接收到的GPS信號首先被下變頻到期望的頻率，然后在一個預(yù)設(shè)的采樣率下進行數(shù)字化轉(zhuǎn)換。變頻和數(shù)字化后的信號即數(shù)字中頻信號。數(shù)字中頻信號通過剝離載波信號和偽隨機碼進行解調(diào)，從而恢復(fù)導(dǎo)航電文。為了獲得導(dǎo)航電文里的信息，GPS接收機需要判定導(dǎo)航比特邊界。
GPS接收機需要獲得至少4個衛(wèi)星的信息以計算GPS接收機的當前位置。GPS接收機從開機到計算出當前位置所需要的時間:被稱為首次定位時間(Time To First Fix, TTFF )。
圖1所示為現(xiàn)有沖支術(shù)的一種GPS接收才幾100的方框示意圖。GPS接收機100被劃分為主系統(tǒng)域102和實時時鐘域104。
在主系統(tǒng)域102中，通過天線106接收GPS信號，并傳送到射頻前端108。射頻前端108通過采樣時鐘110對GPS信號進行變頻和數(shù)字化轉(zhuǎn)換，以得到數(shù)字中頻信號?；鶐幚韱卧?12在控制單元114的控制下處理數(shù)字中頻信號，以實現(xiàn)衛(wèi)星信號的捕獲、跟蹤和定位等多種功能。主系統(tǒng)域102中的部件由系統(tǒng)電源116供電。
在實時時鐘域104中，本地時間時鐘120用于驅(qū)動實時時鐘電路124。實時時鐘電路124提供本地時間(例如，用于指示當前的年、月、日、時、分、秒)。實時時刮，域104中的部件由電池126供電。
一般來講，實時時鐘電路124提供的本地時間精度較低，只具有秒級的精度。當GPS接收機100處于關(guān)^L狀態(tài)，實時時鐘電路124由電池126供電并持續(xù)提供本地時間。當GPS接收機100開機時，具有秒級精度的本地時間可以用于判斷衛(wèi)星的可見性，即判斷哪些衛(wèi)星對于GPS接收機100是可見。GPS接收機100開始捕獲GPS衛(wèi)星信號。為了獲得GPS衛(wèi)星信號中的導(dǎo)航電文信息以計算當前位置，GPS接收機100需要判定導(dǎo)航電文的導(dǎo)航比特邊界。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中的方法，判定導(dǎo)航比特邊界需要產(chǎn)生多個積分結(jié)果，每個積分結(jié)果對應(yīng)一個可能的比特邊界位置。然后通過比較各個積分結(jié)果判定比特邊界位置。這種傳統(tǒng)方法耗時較長，因此首次定位時間會相對較長。
此外，上述傳統(tǒng)方法還要求接收到的G P S衛(wèi)星信號的信噪比(Signal Noise Ratio, SNR )必須高于 一 個閾值(比如26db-Hz)。因此，對于信號強度較弱的GPS衛(wèi)星信號，GPS接收機1 OO也許不能從導(dǎo)航電文中獲得相關(guān)信息，從而增加首次定4立時間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種衛(wèi)星導(dǎo)航接收機，該衛(wèi)星導(dǎo)航接收機至少包括一個計數(shù)器和與所述計數(shù)器相連的控制單元。其中，所述計數(shù)器由 一參考時鐘頻率的參考時鐘信號驅(qū)動，并產(chǎn)生計數(shù)值；所述控制單元通過比較在 一 段時間內(nèi)計數(shù)器的計數(shù)值的增量和在該段時間內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)時間的增量，計算一個指示校準后的參考時鐘頻率的校準值，并根據(jù)所述校準值產(chǎn)生導(dǎo)航系統(tǒng)時間計算值。本發(fā)明的所述衛(wèi)星導(dǎo)航接收機還根據(jù)所述導(dǎo)航系統(tǒng)時間計算值，以判定導(dǎo)航比特邊界。
本發(fā)明所述的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機，所述控制單元通過計算在所述導(dǎo)航系統(tǒng)時間的一段時間內(nèi)所述計數(shù)值的平均刷新率，產(chǎn)生所述校準值。
本發(fā)明所述的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機，所述控制單元根據(jù)所述計數(shù)值的平均刷新率產(chǎn)生所述導(dǎo)航系統(tǒng)時間計算值。
本發(fā)明所述的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機，根據(jù)所述導(dǎo)航系統(tǒng)時間計算值判定衛(wèi)星可見性。
本發(fā)明所述的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機，還包括與所述控制單元相連的采樣時鐘，用于把接收到的衛(wèi)星信號進行數(shù)字化轉(zhuǎn)換，且所述參考時鐘信號由所述采樣時鐘提供。
本發(fā)明所述的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機，還包括與所述控制單元相連的實時時鐘電路，用于提供本地時間，且所述控制單元根據(jù)所述本地時間判斷所述計數(shù)值是否正確。
本發(fā)明所述的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機，還包括與所述控制單元相連的采樣時鐘，用于把接收到的衛(wèi)星信號進行數(shù)字化轉(zhuǎn)換，且所述實時時鐘電路由所述采樣時鐘所驅(qū)動。
本發(fā)明還提供一種利用衛(wèi)星導(dǎo)航接收機進行定位的方法，所述利用衛(wèi)星導(dǎo)航接收機進行定位的方法至少包括下列步驟產(chǎn)生具有參考時鐘頻率的參考時鐘信號；在導(dǎo)航系統(tǒng)時間的一
段時間內(nèi)，對所述參考時鐘信號的時鐘脈沖計數(shù)，以產(chǎn)生指示校準后的參考時鐘頻率的校準值；根據(jù)所述校準值產(chǎn)生導(dǎo)航系統(tǒng)時間計算值；及利用所述導(dǎo)航系統(tǒng)時間計算值計算所述衛(wèi)星導(dǎo)航接收機的當前位置。
本發(fā)明所述的利用衛(wèi)星導(dǎo)航接收機進行定位的方法，還包括根據(jù)所述導(dǎo)航系統(tǒng)時間計算值判定導(dǎo)航比特邊界。
本發(fā)明所述的利用衛(wèi)星導(dǎo)航接收機進行定位的方法，還包括根據(jù)所述導(dǎo)航系統(tǒng)時間計算值判定衛(wèi)星可見性。
本發(fā)明所述的利用衛(wèi)星導(dǎo)航接收機進行定位的方法，還包括用所述參考時鐘信號驅(qū)動計數(shù)器，以產(chǎn)生計數(shù)值；及通過比較 一 段時間內(nèi)所述計數(shù)值的增量和該段時間內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)時間的增量產(chǎn)生所述校準值。本發(fā)明所述的利用衛(wèi)星導(dǎo)航接收機進行定位的方法，還包
括根據(jù)所述導(dǎo)航系統(tǒng)時間的一段時間內(nèi)的所述計數(shù)值的平均 刷新率產(chǎn)生所述校準值。
本發(fā)明所述的利用衛(wèi)星導(dǎo)航接收機進行定位的方法，還包 括根據(jù)所述計數(shù)值的平均刷新率產(chǎn)生所述導(dǎo)航系統(tǒng)時間計算值。
本發(fā)明所述的利用衛(wèi)星導(dǎo)航接收機進行定位的方法，還包 括利用采樣時鐘對接收到的衛(wèi)星信號進行數(shù)字化轉(zhuǎn)換；及利 用所述采樣時鐘產(chǎn)生所述參考時鐘信號。
本發(fā)明所述的利用衛(wèi)星導(dǎo)航接收機進行定位的方法，還包 括利用實時時鐘電路產(chǎn)生本地時間；及才艮據(jù)所述本地時間判 斷所述計數(shù)值是否正確。
本發(fā)明所述的利用衛(wèi)星導(dǎo)航接收機進行定位的方法，還包 括利用采樣時鐘對接收到的衛(wèi)星信號進行數(shù)字化轉(zhuǎn)換；及利 用所述采樣時鐘驅(qū)動所述實時時鐘電^各。
本發(fā)明還提供一種衛(wèi)星導(dǎo)航接收機，其至少包括射頻前 端，用于把接收到的衛(wèi)星信號的頻率轉(zhuǎn)換到期望的頻率；與所 述射頻前端相連的時鐘，用于產(chǎn)生具有參考時鐘頻率的參考時 鐘信號；與所述射頻前端相連的基帶處理單元，用于捕獲和跟
蹤衛(wèi)星信號，并計算所述衛(wèi)星導(dǎo)航接收機的定位結(jié)果；及與所 述基帶處理單元相連的控制單元，用于在導(dǎo)航系統(tǒng)時間的一段 時間內(nèi)對所述參考時鐘信號的時鐘脈沖進行計數(shù)，以產(chǎn)生指示 校準后的參考時鐘頻率的校準值，所述控制單元還根據(jù)所述校 準值產(chǎn)生導(dǎo)航系統(tǒng)時間計算值，其中，所述基帶處理單元利用 所述導(dǎo)航系統(tǒng)時間計算值計算所述衛(wèi)星導(dǎo)航接收機的當前定位 結(jié)果。
本發(fā)明所述的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機，還包括計數(shù)器，所述計數(shù)器由所述參考時鐘信號所驅(qū)動，并產(chǎn)生計數(shù)值，其中，所述 控制單元通過比較該l殳時間內(nèi)所述計數(shù)值的增量和該段時間內(nèi) 所述導(dǎo)航系統(tǒng)時間的增量，產(chǎn)生所述校準值。
本發(fā)明所述的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機，所述控制單元根據(jù)以下等
式計算所述校準值
—一 g尸s—r/鵬"-g尸s—r/氣,
其中，/w,代表所述校準值，Co""吣代表在第二時間點上的第二 計數(shù)值，C。柳f 代表在第一時間點上的第一計數(shù)值，—77柳 代 表在第二時間點上的第二導(dǎo)航系統(tǒng)時間，GR^77w^代表在第一 時間點上的第 一導(dǎo)航系統(tǒng)時間。
本發(fā)明所述的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機，所述控制單元根據(jù)以下等 式產(chǎn)生所述導(dǎo)航系統(tǒng)時間計算值
C; —77氣+^-^-^ ,
其中G尸S-77me。代表在第三時間點上的第三導(dǎo)^元系統(tǒng)時間，Onm^^ 代表在第四時間點上的第四計數(shù)值，Cw"妙。代表在第三時間點
上的第三計數(shù)值，,。_(代表所述校準值，cz;代表與第四計數(shù)值
對應(yīng)的所述導(dǎo)航系統(tǒng)時間計算值。
本發(fā)明所述的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機，所述基帶處理單元根據(jù)所 述導(dǎo)航系統(tǒng)時間計算值判定導(dǎo)航比特邊界。
本發(fā)明所述的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機，所述基帶處理單元根據(jù)所 述導(dǎo)航系統(tǒng)時間計算值判定衛(wèi)星可見性。
本發(fā)明所述的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機，所述接收到的衛(wèi)星信號由 所述時鐘進行數(shù)字化轉(zhuǎn)換。
本發(fā)明所述的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機，還包括與所述控制單元
相連的實時時鐘電路，用于提供本地時間，其中，所述控制單元根據(jù)所述本地時間判斷所述計數(shù)值是否正確。
本發(fā)明所述的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機，所述接收到的衛(wèi)星信號由 所述時鐘進行數(shù)字化轉(zhuǎn)換，并且所述實時時鐘電路由所述時鐘 所驅(qū)動。
采用本發(fā)明所述的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機以及利用衛(wèi)星導(dǎo)航接收 機進行定位的方法，通過產(chǎn)生導(dǎo)航系統(tǒng)時間計算值，并根據(jù)所 述導(dǎo)航系統(tǒng)時間計算值，以判定導(dǎo)航比特邊界，可以縮短首次 定位時間。


圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)的一種GPS接收機的方框示意圖； 圖2所示為根據(jù)本發(fā)明 一 個實施例的GPS接收機的方框示 意圖3所示為根據(jù)本發(fā)明 一 個實施例的GPS接收機的方框示 意圖4所示為根據(jù)本發(fā)明 一 個實施例的GPS接收機的方框示
意圖5所示為根據(jù)本發(fā)明 一 個實施例的GPS接收機的方框示
意圖6所示為根據(jù)本發(fā)明 一 個實施例的GPS接收機的工作流程圖。
具體實施例方式
以下通過對本發(fā)明的一些實施例結(jié)合其附圖的描述，可以 進一步理解本發(fā)明的目的、具體結(jié)構(gòu)特征和優(yōu)點。
以下將對本發(fā)明的實施例給出詳細的參考。盡管本發(fā)明通 過這些實施方式進行闡述和說明，但需要注意的是本發(fā)明并不只局限于這些實施方式。相反，本發(fā)明涵蓋權(quán)利要求所定義的 發(fā)明精神和發(fā)明范圍內(nèi)的所有替代物、變體和等同物。
另外，為了更好地說明本發(fā)明，在下文的具體實施方式
中 給出了眾多的具體細節(jié)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，沒有這些具 體細節(jié)，本發(fā)明同樣可以實施。在另外一些實例中，對于大家 熟知的方法、手續(xù)、元件和電路未作詳細描述，以便于凸顯本 發(fā)明的主旨。
圖2所示為根據(jù)本發(fā)明 一 個實施例的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) (Satellite Navigation System, SNS )才妻4丈才凡(t匕3口，GPS4妾4丈才幾 200 )的方框示意圖。GPS接收機200可以劃分為主系統(tǒng)域202 和實時時4f i或204。
在主系統(tǒng)域202中，天線206接收來自衛(wèi)星的信號(比如GPS 信號)，并將此信號傳送至射頻前端208。在射頻前端208處， GP S信號下變頻到期望的頻率，并由采樣時鐘210以預(yù)定的采樣 頻率進行數(shù)字化轉(zhuǎn)換，從而得到數(shù)字中頻信號?；鶐幚韱卧?212在控制單元214的控制下對數(shù)字中頻信號進行處理，以實現(xiàn) 對GPS信號的捕獲、跟蹤以及計算GPS接收機200的當前位置。 控制單元214可以包括但不限于中央處理器(CPU)或微控制單 元(MCU)。在圖2所示的實施例中，控制單元214獨立于基帶 處理單元212之外。在其他的實施例中，控制單元214也可以集 成于基帶處理單元212之中。主系統(tǒng)域202中的部件由第一電源 (如系統(tǒng)電源216)供電。
在實時時鐘域204中，本地時間產(chǎn)生器228為GPS接收機200 提供時間信息。在一個實施例中，本地時間產(chǎn)生器228包括輔助 時鐘230、計凄i器218、本地時間時鐘220、實時時鐘電路224。 其中，輔助時鐘230用于產(chǎn)生具有參考時鐘頻率的參考時鐘信 號。計數(shù)器218由輔助時鐘230驅(qū)動，以產(chǎn)生計數(shù)值。本地時間時鐘220產(chǎn)生本地時間時鐘信號，用于驅(qū)動實時時鐘電路224。 在 一 個實施例中，輔助時鐘2 3 0產(chǎn)生的參考時鐘信號的每 一 個時 鐘脈沖會使得計數(shù)器218的計數(shù)值加1 。
實時時鐘電路224提供本地時間(例如，指示當前的年、月、
判斷GPS衛(wèi)星的可見性，也可以用來判斷計數(shù)值是否正確。比 如，如果根據(jù)本地時間，在一革殳預(yù)定的時間內(nèi)，計數(shù)值超過了 一個預(yù)設(shè)的范圍，則該計數(shù)值可能是錯誤的。實時時鐘域204 中的部件由第二電源(如電池226 )供電。
盡管參考時鐘信號的參考時鐘頻率可能具有一個標稱值， 在該頻率的標稱值和該頻率的真實值之間通常具有 一 個差值 (或稱偏移)。該差值會隨時間累計，所以用參考時鐘信號測量 一段時間的長短所產(chǎn)生的誤差會逐漸增大。本發(fā)明通過產(chǎn)生一 個校準值，能夠校準參考時鐘頻率。該校準值能指示校準后的 參考時鐘頻率。在一個實施例中，控制單元214通過比較在一段 時間內(nèi)計數(shù)器218的計數(shù)值的增量和在該段時間內(nèi)GPS系統(tǒng)時 間的增量來計算該校準值。GPS系統(tǒng)時間可以用傳統(tǒng)的方法根 據(jù)導(dǎo)航電文信息和先前的定位結(jié)果獲得?？刂茊卧?14還能夠根 據(jù)該校準值產(chǎn)生 一個GPS系統(tǒng)時間計算值。GPS系統(tǒng)時間計算 值可以在計算定位結(jié)果的過程之中使用，從而縮短GPS接收機
200的首次定位時間。
控制單元214監(jiān)測G P S系統(tǒng)時間和計數(shù)器218的計數(shù)值，并
計算校準值X，"。校準值/_。指示校準后的參考時鐘頻率。在
一個實施例中，通過計算GPS系統(tǒng)時間的一l殳時間內(nèi)計數(shù)值的
平均刷新率來得到校準值/_",如等式(1)所示在等式(l)中，C卯"^;代表在第一時間點Tm上的第一計數(shù) 值，GPS-77w^代表在第 一 時間點Tm上的第一 GPS系統(tǒng)時間， C做"吣代表在第二時間點Tn上的第二計數(shù)值，GPS — 77^"代表在第 二時間點Tn上的第二 GPS系統(tǒng)時間。GPS系統(tǒng)時間—77^ 和 (7/^_77柳 可以由GPS接收機200根據(jù)導(dǎo)航電文信息和先前的定位
結(jié)果，用傳統(tǒng)的方法獲得。
當GPS接收機200關(guān)機后，系統(tǒng)電源216停止對主系統(tǒng)域202
里的部件供電。由電池226供電的本地時間產(chǎn)生器228能夠繼續(xù)
運作。計數(shù)器218的計數(shù)值在輔助時鐘230產(chǎn)生的參考時鐘信號
每個時鐘脈沖的作用下持續(xù)增加。
當GPS接收機200再次開機，控制單元214根據(jù)計數(shù)值的平
均刷新率產(chǎn)生GPS系統(tǒng)時間計算值。在一個實施例中，GPS系
統(tǒng)時間計算值根據(jù)第三GPS系統(tǒng)時間、第三計數(shù)值、第四計數(shù)
值和校準值/,。,，通過等式(2)產(chǎn)生
Cr,G尸S 77附^+^-^-^
p — f f o 、
在等式(2)中，。""^。代表在第三時間點T。上的第三計數(shù) 值，—T7脂。代表在第三時間點T。上的第三GPS系統(tǒng)時間， Co""r 代表在第四時間點Tp上的第四計數(shù)值，/ 根據(jù)等式(1 ) 得到。GPS系統(tǒng)時間GP、77me?？梢杂蒅PS接收機200根據(jù)導(dǎo)航電 文信息和先前的定位結(jié)果，用傳統(tǒng)的方法獲得。CTp代表C。""/^ 代表在第四時間點Tp上的GPS系統(tǒng)時間計算值，CTp與第四計數(shù)
值C畫欣p相對應(yīng)o
在等式(1)和(2)中，時間點Tm、 Tn和T。是GPS接收機
200關(guān)機之前的時間點。時間點Tn晚于時間點Tm。時間點Tp是
GPS接收機200關(guān)機再開機之后的時間點。時間點T?？梢耘c時間
點Tn重疊，也可以早于或晚于時間點Tn。GPS接收機200再開機之后，GPS系統(tǒng)時間計算值CTp可以 根據(jù)等式(1 )和(2)得到。GPS系統(tǒng)時間計算值CTp可以具有 比實時時鐘電路224產(chǎn)生的本地時間高得多的精度。因此，根據(jù) GPS系統(tǒng)時間計算值CTp、預(yù)存的衛(wèi)星時間相對于GPS系統(tǒng)時間 的時間差，可以推導(dǎo)出衛(wèi)星時間計算值。根據(jù)該衛(wèi)星時間計算 值，進一步判定導(dǎo)航電文的比特邊界。GPS系統(tǒng)時間計算值CTp 也可以用于其他用途，比如判斷衛(wèi)星的可見性。
每個衛(wèi)星都根據(jù)自己的衛(wèi)星時間，在每分鐘和每半分鐘時 開始傳送一個幀。每個導(dǎo)航比特的持續(xù)時間為20毫秒(ms)。 因為已知衛(wèi)星時間相對于GPS系統(tǒng)時間的時間差，因此衛(wèi)星時 間計算值可以根據(jù)GPS系統(tǒng)時間計算值得到。根據(jù)GPS系統(tǒng)時 間計算值CTp，可以判定導(dǎo)航電文的比特邊界，從而避免了現(xiàn) 有技術(shù)中耗時的積分和比較過程，因而縮短了 GPS接收機200 的首次定位時間。
圖3所示為根據(jù)本發(fā)明 一 個實施例的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收機 (比如GPS接收機300 )的方框示意圖。圖3中與圖2編號相同的 部件具有類似的功能，為簡明起見在此不做重復(fù)描述。對于圖3 所示的GPS接收機300，其本地時間產(chǎn)生器328還包括采樣時鐘 210。當GPS接收機300處于開機狀態(tài)時，采樣時鐘210可以用來 對接收到的GPS信號進行數(shù)字化轉(zhuǎn)換。采樣時鐘210由電池226 供電。無論GPS接收機300處于開機狀態(tài)還是關(guān)機狀態(tài)，采樣時 鐘210都可以持續(xù)產(chǎn)生參考時鐘信號以驅(qū)動計數(shù)器218。從而圖2 中所示的輔助時鐘230可以省去，系統(tǒng)成本得以節(jié)省。
圖4所示為根據(jù)本發(fā)明 一 個實施例的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收機 (比如GPS接收才幾400)的方框示意圖。圖4中與圖2和圖3編號 相同的部件具有類似的功能，為簡明起見在此不做重復(fù)描述。 對于圖4所示的GPS接收機400，采樣時鐘210持續(xù)驅(qū)動計數(shù)器218和實時時鐘電路424 。實時時鐘電路424產(chǎn)生本地時間(例如， 指示當前的年、月、日、時、分、秒)。如此，圖3中所示的本 地時間時鐘220可以省去，系統(tǒng)成本得以進一 步節(jié)省。
圖5所示為根據(jù)本發(fā)明 一個實施例的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收機 (比如GPS接收機500 )的方框示意圖。圖5中與圖4編號相同的 部件具有類似的功能，為簡明起見在此不做重復(fù)描述。對于圖5 所示的GPS接收機500，主系統(tǒng)域202中的部件和實時時鐘域204 中的部件由第一電源(如系統(tǒng)電源216)供電。開關(guān)502連接于 主系統(tǒng)域202和系統(tǒng)電源216之間。當GPS接收才幾500開機時，主 系統(tǒng)域202中的部件和實時時鐘域204中的部件由系統(tǒng)電源216 供電。當GPS4妾收才幾500關(guān)沖幾時，開關(guān)502斷開，主系統(tǒng)域202 被停止供電，而實時時鐘域204中的部件仍然得到系統(tǒng)電源216 的持續(xù)供電。因此，圖4中的第二電源(電池226)可以省去，系 統(tǒng)成本得以進一步節(jié)省。
圖6所示為根據(jù)本發(fā)明 一 個實施例的GPS接收機的工作流 程圖600。圖6中示出的各具體步驟僅為示意。本發(fā)明還可以用 與圖6類似的步驟實現(xiàn)。圖6將結(jié)合圖2、圖3、圖4、圖5進行描 述。
在步驟602中，用 一個時鐘產(chǎn)生具有參考時鐘頻率的參考時 鐘信號。該時鐘可以是圖2中的輔助時鐘230或是圖3中的采樣時 鐘210。
在步驟604中，利用傳統(tǒng)方法，根據(jù)先前的定位結(jié)果和導(dǎo)航^ 電文信息獲得GPS系統(tǒng)時間。
在步驟606中，通過在GPS系統(tǒng)時間的一段時間內(nèi)對參考時 鐘信號的時鐘脈沖進行計數(shù)得到指示校準后的參考時鐘頻率的 校準值。在一個實施例中，計數(shù)器218由參考時鐘信號驅(qū)動，通 過比較 一 段時間內(nèi)計數(shù)值的增量和該段時間內(nèi)G P S系統(tǒng)時間的增量得到校準值。
在步驟608中，根據(jù)校準值產(chǎn)生GPS系統(tǒng)時間計算值。
在步驟610中，在計算GPS接收機當前位置的過程中利用該 GPS系統(tǒng)時間計算值，以縮短首次定位時間。在一個實施例中， GPS系統(tǒng)時間計算值用于產(chǎn)生衛(wèi)星時間計算值。衛(wèi)星時間計算 值用于判定導(dǎo)航比特邊界。在另一個實施例中，GPS系統(tǒng)時間 計算值用于判斷衛(wèi)星的可見性。
如前所述，本發(fā)明披露了一種衛(wèi)星導(dǎo)航接收機。該衛(wèi)星導(dǎo) 航接收機能夠校準本地產(chǎn)生的參考時鐘信號的參考時鐘頻率。 在 一 個實施例中，該衛(wèi)星導(dǎo)航接收機用參考時鐘信號驅(qū)動計數(shù) 器，通過比較一段時間內(nèi)計數(shù)值的增量和該段時間內(nèi)GPS系統(tǒng) 時間的增量得到指示校準后的參考時鐘頻率的校準值。根據(jù)該 校準值可以得到GPS系統(tǒng)時間計算值。當衛(wèi)星導(dǎo)航接收機再次 開機時，根據(jù)GPS系統(tǒng)時間計算值，導(dǎo)航電文中的導(dǎo)航比特邊 界可以迅速得到判定，乂人而縮短首次定位時間。
在此使用的措辭和表達都是用于說明而非限制，使用這些 措辭和表達并不將在此圖示和描述的特性的任何等同物(或部 分等同物)排除在發(fā)明范圍之外，在權(quán)利要求的范圍內(nèi)可能存 在各種修改。其它的修改、變體和替換物也可能存在。因此， 權(quán)利要求旨在涵蓋所有此類等同物。
權(quán)利要求
1.一種衛(wèi)星導(dǎo)航接收機，其特征在于，所述衛(wèi)星導(dǎo)航接收機至少包括計數(shù)器，所述計數(shù)器由具有一參考時鐘頻率的參考時鐘信號驅(qū)動，并產(chǎn)生計數(shù)值；及與所述計數(shù)器相連的控制單元，所述控制單元通過比較在一段時間內(nèi)所述計數(shù)器的計數(shù)值的增量和在該段時間內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)時間的增量，計算得到一個指示校準后的參考時鐘頻率的校準值，并根據(jù)所述校準值產(chǎn)生導(dǎo)航系統(tǒng)時間計算值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機，其特征在于， 所述控制單元通過計算在導(dǎo)航系統(tǒng)時間的一段時間內(nèi)所述計數(shù) 值的平均刷新率，產(chǎn)生所述校準值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機，其特征在于， 所述控制單元根據(jù)所述計數(shù)值的平均刷新率產(chǎn)生所述導(dǎo)航系統(tǒng) 時間計算值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機，其特征在于， 所述衛(wèi)星導(dǎo)航接收機根據(jù)所述導(dǎo)航系統(tǒng)時間計算值判定導(dǎo)航比 特邊界。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機，其特征在于， 所述衛(wèi)星導(dǎo)航接收機根據(jù)所述導(dǎo)航系統(tǒng)時間計算值判定衛(wèi)星可 見性。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機，其特征在于， 所述衛(wèi)星導(dǎo)航接收機還包括與所述控制單元相連的采樣時鐘，用于把接收到的衛(wèi)星信 號進行數(shù)字化轉(zhuǎn)換，且所述參考時鐘信號由所述采樣時鐘提供。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機，其特征在于， 所述衛(wèi)星導(dǎo)航接收機還包括與所述控制單元相連的實時時鐘電路，用于提供本地時間，且所述控制單元根據(jù)所述本地時間判斷所述計數(shù)值是否正確。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機，其特征在于， 所述衛(wèi)星導(dǎo)航接收機還包括與所述控制單元相連的釆樣時鐘，用于把接收到的衛(wèi)星信 號進行數(shù)字化轉(zhuǎn)換，且所述實時時鐘電路由所述采樣時鐘所驅(qū) 動。
9. 一種利用衛(wèi)星導(dǎo)航接收機進行定位的方法，其特征在于，所述利用衛(wèi)星導(dǎo)航接收機進行定位的方法至少包括下列步驟 產(chǎn)生具有參考時鐘頻率的參考時鐘信號；在導(dǎo)航系統(tǒng)時間的一段時間內(nèi)，對所述參考時鐘信號的時 鐘脈沖計數(shù)，以產(chǎn)生指示校準后的參考時鐘頻率的校準值； 根據(jù)所述校準值產(chǎn)生導(dǎo)航系統(tǒng)時間計算值；及 利用所述導(dǎo)航系統(tǒng)時間計算值計算所述衛(wèi)星導(dǎo)航接收機的 當前位置。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的利用衛(wèi)星導(dǎo)航接收機進行定位的 方法，其特征在于，所述的利用衛(wèi)星導(dǎo)航接收機進行定位的方 法還包纟舌根據(jù)所述導(dǎo)航系統(tǒng)時間計算值判定導(dǎo)航比特邊界。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的利用衛(wèi)星導(dǎo)航接收機進行定位的 方法，其特征在于，所述的利用衛(wèi)星導(dǎo)航接收機進行定位的方 法還包括根據(jù)所述導(dǎo)航系統(tǒng)時間計算值判定衛(wèi)星可見性。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的利用衛(wèi)星導(dǎo)航接收機進行定位的 方法，其特征在于，所述的利用衛(wèi)星導(dǎo)航接收機進行定位的方 法還包括用所述參考時鐘信號驅(qū)動計數(shù)器，以產(chǎn)生計數(shù)值；及 通過比較一段時間內(nèi)計數(shù)值的增量和該段時間內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)時間的增量產(chǎn)生所述校準值。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的利用衛(wèi)星導(dǎo)航接收機進行定位的 方法，其特征在于，所述的利用衛(wèi)星導(dǎo)航接收機進行定位的方 法還包括根據(jù)所述導(dǎo)航系統(tǒng)時間的一段時間內(nèi)的所述計數(shù)值的平均 刷新率產(chǎn)生所述校準值。
14. 根據(jù)斥又利要求13所述的利用衛(wèi)星導(dǎo)力充接收才幾進行定位 的方法，其特征在于，所述的利用衛(wèi)星導(dǎo)航接收機進行定位的 方法還包括根據(jù)所述計數(shù)值的平均刷新率產(chǎn)生所述導(dǎo)航系統(tǒng)時間計算值。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的利用衛(wèi)星導(dǎo)航接收機進行定位的 方法，其特征在于，所述的利用衛(wèi)星導(dǎo)航接收機進行定位的方 法還包括利用采樣時鐘對接收到的衛(wèi)星信號進行數(shù)字化轉(zhuǎn)換；及 利用所述采樣時鐘產(chǎn)生所述參考時鐘信號。
16. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的利用衛(wèi)星導(dǎo)航接收機進行定位的 方法，其特征在于，所述的利用衛(wèi)星導(dǎo)航接收機進行定位的方 法還包括利用實時時鐘電路產(chǎn)生本地時間；及根據(jù)所述本地時間判斷所述計數(shù)值是否正確。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的利用衛(wèi)星導(dǎo)航接收機進行定位 的方法，其特征在于，所述的利用衛(wèi)星導(dǎo)航接收機進行定位的 方法還包括利用采樣時鐘對接收到的衛(wèi)星信號進行數(shù)字化轉(zhuǎn)換；及 利用所述采樣時鐘驅(qū)動所述實時時鐘電路。
18. —種衛(wèi)星導(dǎo)航接收機，其特征在于，所述衛(wèi)星導(dǎo)航接收機至少包括射頻前端，用于把接收到的衛(wèi)星信號的頻率轉(zhuǎn)換到期望的 頻率；與所述射頻前端相連的時鐘，用于產(chǎn)生具有參考時鐘頻率 的參考時鐘信號；與所述射頻前端相連的基帶處理單元，用于捕獲和跟蹤衛(wèi) 星信號，并計算所述衛(wèi)星導(dǎo)航接收機的定位結(jié)果；及與所述基帶處理單元相連的控制單元，用于在導(dǎo)航系統(tǒng)時 間的一段時間內(nèi)對所述參考時鐘信號的時鐘脈沖進行計數(shù)，以 產(chǎn)生指示校準后的參考時鐘頻率的校準值，所述控制單元還根 據(jù)所述校準值產(chǎn)生導(dǎo)航系統(tǒng)時間計算值，其中，所述基帶處理 單元利用所述導(dǎo)航系統(tǒng)時間計算值計算所述衛(wèi)星導(dǎo)航接收機的 當前定位結(jié)果。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機，其特征在于， 所述衛(wèi)星導(dǎo)航接收機還包括計數(shù)器，所述計數(shù)器由所述參考時鐘信號所驅(qū)動，并產(chǎn)生 計數(shù)值，其中，所述控制單元通過比較該段時間內(nèi)所述計數(shù)值 的增量和該段時間內(nèi)所述導(dǎo)航系統(tǒng)時間的增量，產(chǎn)生所述校準 值。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機，其特征在于， 所述控制單元根據(jù)以下等式計算所述校準值義。匿'=GPS — 77膨 - G尸S _ 77氣, 其中，義。自代表所述校準值，。""^ 代表在第二時間點上的第二 計數(shù)值，C卯"/氣代表在第一時間點上的第一計數(shù)值，77眺 代 表在第二時間點上的第二導(dǎo)航系統(tǒng)時間，GP5^77w^代表在第一 時間點上的第 一 導(dǎo)航系統(tǒng)時間。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機，其特征在于， 所述控制單元根據(jù)以下等式產(chǎn)生所述導(dǎo)航系統(tǒng)時間計算值CTp = GPS 一 77氣+ ^-^-^ ,其中GPS-77靴。代表在第三時間點上的第三導(dǎo)航系統(tǒng)時間，C卯她G 代表在第四時間點上的第四計數(shù)值，。""^。代表在第三時間點 上的第三計數(shù)值，X。，,代表所述校準值，cj;代表與第四計數(shù)值 對應(yīng)的所述導(dǎo)航系統(tǒng)時間計算值。
22. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機，其特征在于， 所述基帶處理單元根據(jù)所述導(dǎo)航系統(tǒng)時間計算值判定導(dǎo)航比特邊界o
23. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機，其特征在于， 所述基帶處理單元根據(jù)所述導(dǎo)航系統(tǒng)時間計算值判定衛(wèi)星可見性。
24. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機，其特征在于， 所述接收到的衛(wèi)星信號由所述時鐘進行數(shù)字化轉(zhuǎn)換。
25. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機，其特征在于， 所述衛(wèi)星導(dǎo)航接收機還包括與所述控制單元相連的實時時鐘電路，用于提供本地時間， 其中，所述控制單元根據(jù)所述本地時間判斷所述計數(shù)值是否正 確。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機，其特征在于， 所述接收到的衛(wèi)星信號由所述時鐘進行數(shù)字化轉(zhuǎn)換，并且所述 實時時4中電3各由所述時4中所驅(qū)動。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種衛(wèi)星導(dǎo)航接收機以及利用衛(wèi)星導(dǎo)航接收機進行定位的方法，該衛(wèi)星導(dǎo)航接收機包含計數(shù)器和控制單元，其中，該計數(shù)器由具有一參考時鐘頻率的參考時鐘信號所驅(qū)動，該控制單元通過比較在一段時間內(nèi)計數(shù)器的計數(shù)值的增量和在該段時間內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)時間的增量計算得到指示校準后的參考時鐘頻率的校準值，然后由該控制單元根據(jù)該校準值產(chǎn)生一個導(dǎo)航系統(tǒng)時間計算值。采用本發(fā)明的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機以及利用衛(wèi)星導(dǎo)航接收機進行定位的方法可以有效地縮短首次定位時間。
文檔編號G01S1/02GK101655547SQ20091016174
公開日2010年2月24日 申請日期2009年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月8日
發(fā)明者余曉光, 杜珣弤, 黃海權(quán) 申請人:凹凸電子(武漢)有限公司