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專利名稱：導(dǎo)航數(shù)據(jù)獲取和信號(hào)后處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)，具體上涉及用于位置求解的設(shè)備，其中，數(shù)據(jù)獲取和信 號(hào)處理在時(shí)間和空間上分離，并且所述位置求解不是實(shí)時(shí)需要的并且可以被批處理。
背景技術(shù)：
一般來說，期望全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)接收機(jī)提供定位，所述定位或者是通過 緯度、經(jīng)度和高度來描述，或者是通過地圖上的圖標(biāo)來描述。作為副產(chǎn)品，GNSS接收機(jī)也可 以提供速度、航向和很準(zhǔn)確的時(shí)間信息。全自動(dòng)的GNSS接收機(jī)——沒有從外部源獲得的任 何種類的時(shí)間、位置、多普勒或者歷書(almanac)輔助信息——在搜索來自軌道衛(wèi)星的快速 改變的信號(hào)中可能僅在相當(dāng)大的延遲后才產(chǎn)生第一方位(fix)。在全自動(dòng)GNSS接收機(jī)中獲得最初定位所需要的長(zhǎng)時(shí)間可能消耗便攜設(shè)備中的大 量電池電力。在許多應(yīng)用中，GNSS接收機(jī)必需保持開啟，從而可獲得更新的定位來與照片 和其他對(duì)象相關(guān)聯(lián)。無線接收機(jī)的靈敏度是接收機(jī)工作所需要的最小射頻信號(hào)強(qiáng)度的測(cè)量。在自動(dòng) GNSS接收機(jī)中，所接收的信號(hào)強(qiáng)度必需足夠好以能夠?qū)νㄟ^衛(wèi)星廣播的導(dǎo)航消息數(shù)據(jù)進(jìn)行 解調(diào)。輔助GNSS接收機(jī)需要少得多的時(shí)間來獲得最初方位，因?yàn)槎嗥绽招畔ⅰv書、時(shí) 間和星歷表都在輔助數(shù)據(jù)中被移交，而不必從通過衛(wèi)星廣播的信號(hào)中獲得。在累加器中的 相關(guān)處理增益允許對(duì)于微弱得被深埋在噪聲中的信號(hào)獲得偽距。因此，如果不必對(duì)導(dǎo)航消 息進(jìn)行解調(diào)，則效果是GNSS接收機(jī)具有大得多的靈敏度。事實(shí)上，一些輔助GNSS接收機(jī)如 此靈敏以至于它們可以在室內(nèi)和船的甲板下工作。在定位嘗試之前需要GNSS輔助，并且可以通過到服務(wù)器的活動(dòng)數(shù)據(jù)連接、信標(biāo)或 者通過綜合輔助來獲得GNSS輔助。用于產(chǎn)生綜合輔助的任何數(shù)據(jù)的最大期限將僅僅為幾 天。其后，需要重新建立到服務(wù)器的另一個(gè)數(shù)據(jù)連接以獲得新的信息。綜合輔助還需要獲 得用戶的大致位置，因此輔助信息可以被構(gòu)造為特別相關(guān)和有用。例如，多普勒信息是獨(dú)特 的小區(qū)域特有的，因此用戶在哪個(gè)區(qū)域?qū)τ诹私庑枰l(fā)送什么信息來說變得很重要。一般來說，非輔助和輔助接收機(jī)都是昂貴的，因?yàn)樗鼈兺ǔＰ枰獙Ｓ糜布磉M(jìn)行 信號(hào)相關(guān)。在GNSS接收機(jī)與其他設(shè)備集成的情況下，其通常不共享數(shù)據(jù)獲取設(shè)備中的已有 存儲(chǔ)器。通常一秒一次地計(jì)算位置，而這不可能為快速移動(dòng)的設(shè)備和應(yīng)用提供足夠的空間 分辨率。
發(fā)明內(nèi)容
簡(jiǎn)而言之，本發(fā)明的導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)施例包括無線接收機(jī)，用于導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)的數(shù)據(jù) 獲取；存儲(chǔ)器，其中存儲(chǔ)那些信號(hào)的采樣；以及后處理單元，用于對(duì)所述存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)進(jìn) 行重放和信號(hào)處理，以當(dāng)所述無線接收機(jī)獲取了初始導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)時(shí)提取所述無線接收機(jī) 的初始定位。本發(fā)明的導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，當(dāng)需要輔助信息但是此時(shí)不能獲得輔助信 息時(shí)可以獲得定位。本發(fā)明的導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)施例的另一優(yōu)點(diǎn)在于，即使當(dāng)接收機(jī)此時(shí)未被操作足夠長(zhǎng)的 時(shí)間時(shí)也可以獲得定位。本發(fā)明的導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)施例的再一優(yōu)點(diǎn)在于，即使當(dāng)接收機(jī)未被操作長(zhǎng)于一秒時(shí)也 可以獲得定位。本發(fā)明的導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)施例的又一優(yōu)點(diǎn)在于，可以在消耗便攜單元中的電池很少的 電力情況下來獲得定位。本發(fā)明的導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)施例的另一優(yōu)點(diǎn)在于，可以以定位之間的很短的時(shí)間間隔來 獲得一系列定位，所述很短的時(shí)間間隔可以是毫秒數(shù)量級(jí)，這與傳統(tǒng)設(shè)備中通常為一秒不 同。在閱讀了各個(gè)附圖中說明的優(yōu)選實(shí)施例的以下詳細(xì)描述之后，本發(fā)明的這些和其 他目的和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將無疑變得顯而易見。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)實(shí)施例的功能框圖，所述系統(tǒng)實(shí)施例包括至少一個(gè)GNSS數(shù)據(jù) 獲取單元和一個(gè)后處理器；圖2是本發(fā)明的GNSS數(shù)據(jù)獲取單元實(shí)施例的功能框圖；圖3A-3C是在本發(fā)明的組合實(shí)施例中的GNSS數(shù)據(jù)獲取單元和存儲(chǔ)器的三種不同 配置的功能框圖；以及圖4是本發(fā)明的方法實(shí)施例的流程圖，其中，多普勒頻移測(cè)量用于解決整周模糊 度，并且對(duì)于最初定位提供更快的時(shí)間。
具體實(shí)施例方式圖1表示本發(fā)明的系統(tǒng)實(shí)施例，在此通過總標(biāo)號(hào)100來指代。系統(tǒng)100包括獨(dú)立 的GNSS數(shù)據(jù)獲取單元102，其收集從GNSS衛(wèi)星傳輸內(nèi)容采樣的原始數(shù)字化射頻(RF)或者 中頻(IF)數(shù)據(jù)。數(shù)個(gè)GNSS數(shù)據(jù)獲取單元102可以用于獨(dú)立地收集對(duì)應(yīng)于操作其的位置和 時(shí)間的GNSS衛(wèi)星傳輸內(nèi)容，并且單個(gè)GNSS數(shù)據(jù)獲取單元102可以在不同的時(shí)間被部署到 不同的位置——如果對(duì)其的時(shí)間安排是合乎實(shí)際的。單個(gè)或多個(gè)后處理器104然后可以用于分別地批處理原始數(shù)字化RF或者IF數(shù)據(jù) 采樣。當(dāng)收集到對(duì)應(yīng)的原始數(shù)字化RF或者IF數(shù)據(jù)采樣時(shí)，將至少提取相應(yīng)的GNSS數(shù)據(jù)獲 取單元102的位置。后處理器104也可以用于提取關(guān)于GNSS數(shù)據(jù)獲取單元102的移動(dòng)的 速度、時(shí)間和其他導(dǎo)航數(shù)據(jù)以及過去訪問過的位置，所述GNSS數(shù)據(jù)獲取單元102對(duì)應(yīng)于所 收集的原始數(shù)字化RF或者IF數(shù)據(jù)采樣。
輔助信息消息106可以由外部GNSS輔助服務(wù)器提供，所述外部GNSS輔助服務(wù)器 包括與收集和報(bào)告所述原始數(shù)字化RF或者IF數(shù)據(jù)采樣的位置和時(shí)間相關(guān)的輔助信息。這 樣的輔助信息可能像差分校正所需要的信息一樣簡(jiǎn)便，或者可能像進(jìn)行快速高靈敏度的室 內(nèi)GNSS定位所需要的完整的歷書、星歷表、多普勒和時(shí)間信息一樣艱巨。所述輔助信息也 可以包括在數(shù)據(jù)消除技術(shù)中使用的、通過衛(wèi)星廣播的原始數(shù)據(jù)位。這樣的輔助信息消息106 可以由因特網(wǎng)服務(wù)器基于預(yù)訂而提供。
在收集了原始數(shù)字化RF或者IF數(shù)據(jù)采樣之后并在這些采樣需要被處理來進(jìn)行位 置求解之前的任何時(shí)間，可以良好地接收輔助信息消息106。可以在任何適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)介質(zhì)或者通信設(shè)備上向后處理器104提供來自每個(gè)獨(dú)立 的GNSS數(shù)據(jù)獲取單元102的原始數(shù)字化RF或者IF數(shù)據(jù)采樣。所述任何適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)介質(zhì) 或者通信設(shè)備諸如USB驅(qū)動(dòng)器、SD卡、因特網(wǎng)、電話、無線設(shè)備等。這樣的提供是單向的，并 且不必實(shí)時(shí)地進(jìn)行。對(duì)于所涉及的提供延遲沒有任何實(shí)際限制。根據(jù)某個(gè)標(biāo)識(shí)設(shè)備來標(biāo)注 原始數(shù)字化RF或者IF數(shù)據(jù)采樣，以便將它們彼此相區(qū)別。在對(duì)于某個(gè)第三方有某種意義的時(shí)間和位置收集原始數(shù)字化RF或者IF數(shù)據(jù)采 樣。所述位置諸如拍攝照片或者視頻幀的位置。所述標(biāo)識(shí)設(shè)備用于將原始數(shù)字化RF或者 IF數(shù)據(jù)采樣和它們的最后位置解與所述照片或者視頻幀的創(chuàng)建相關(guān)聯(lián)。例如對(duì)于識(shí)別和盤 點(diǎn)所拍攝的對(duì)象或者使能視頻幀的時(shí)間同步來說，精確地知道何處和何時(shí)拍攝這些照片或 者視頻幀可能是重要的。GNSS數(shù)據(jù)獲取單元102包括微波天線108、射頻(RF)前端110，用于從軌道衛(wèi)星 接收GNSS信號(hào)并且將它們下變頻為中頻(IF)。數(shù)字化器112用于對(duì)RF、IF或者基帶進(jìn)行 采樣，并且其收集原始數(shù)據(jù)以存儲(chǔ)在非易失性歸檔存儲(chǔ)器(archive memory) 114中。非易 失性歸檔存儲(chǔ)器114可以是閃速存儲(chǔ)器類型，如在USB驅(qū)動(dòng)器和SD卡中通常使用的那些類型。定時(shí)器116限制RF 110和數(shù)字化器112何時(shí)被操作和用來收集原始數(shù)據(jù)以存儲(chǔ) 在歸檔存儲(chǔ)器114中，以及被操作和使用多長(zhǎng)時(shí)間。操作的長(zhǎng)度可以非常短，小于一秒。這 有助于延長(zhǎng)電池118的壽命。所收集的數(shù)據(jù)可以甚至是短達(dá)一毫秒的記錄，因?yàn)镚NSS數(shù)據(jù) 獲取單元102將能夠反復(fù)播放所述采樣，以進(jìn)行用于獲取和跟蹤所需要的所有載波和碼搜 索。GNSS數(shù)據(jù)獲取單元102還將能夠應(yīng)用成百甚至上千的軟件相關(guān)器，因?yàn)橹胤藕拖嚓P(guān)不 必實(shí)時(shí)地進(jìn)行。輔助信息消息106還將有助于能夠從一毫秒那么短的采樣記錄中提取有用 的導(dǎo)航解。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，整個(gè)GNSS數(shù)據(jù)獲取單元102可以被內(nèi)置在存儲(chǔ)卡或者USB 驅(qū)動(dòng)器中，并且所述存儲(chǔ)卡或者USB驅(qū)動(dòng)器可以被插到照相機(jī)中。所述照相機(jī)然后觸發(fā) GNSS數(shù)據(jù)獲取單元102，并且其獲得的原始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)采樣將通過ID標(biāo)注而與所創(chuàng)建的圖像 相關(guān)聯(lián)。所述存儲(chǔ)卡或者USB驅(qū)動(dòng)器然后在某個(gè)時(shí)間之后被移除并被提供給后處理器104， 以獲得所拍攝的圖像的位置解。后處理器104包括輸入120，用于接收所收集的GNSS數(shù)據(jù)采樣；以及基帶數(shù)字信 號(hào)處理器(DSP) 122，用于從經(jīng)下變頻的GNSS傳輸內(nèi)容的數(shù)字化采樣中提取導(dǎo)航位置解。用 于DSP 122的各種市售的單芯片解決方案包括STMicroelectronics的Vespucci STA2051 GPS控制器，但是使用相關(guān)器124的軟件實(shí)現(xiàn)可以是有益的。諸如軟件GPS接收機(jī)(SGR)這樣的軟件無線電(SDR)應(yīng)用是可商業(yè)獲得的，其將運(yùn)行在個(gè)人計(jì)算機(jī)上，并且使用從RF傳 感器獲得的數(shù)據(jù)來工作。所述軟件無線電(SDR)應(yīng)用諸如NAVSYS公司(Colorado Springs 公司)的SGR和PC/104標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。重放存儲(chǔ)器126允許使用各種頻率和碼相位假定來反復(fù)播放所收集的GNSS 數(shù)據(jù) 采樣，以搜索和跟蹤記錄的人造衛(wèi)星。當(dāng)在所收集的GNSS數(shù)據(jù)采樣的每次重放中提取更多 的信息時(shí)，從這些重放中搜集和累積的提取信息128用于改善所述搜索和跟蹤。最后的結(jié) 果是位置解的輸出130，所述位置解可以然后用于外部應(yīng)用132中。可以向外部應(yīng)用提供其他信息段134，諸如數(shù)碼照片或者視頻文件。所述外部應(yīng)用 可以將位置解與這些其他信息段相關(guān)聯(lián)。圖2表示本發(fā)明的實(shí)施例中的GNSS數(shù)據(jù)獲取單元200。GNSS數(shù)據(jù)獲取單元200 包括天線202、RF時(shí)鐘204、RF前端206、用于將采樣數(shù)字化為IF數(shù)據(jù)流的模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 208、存儲(chǔ)器接口 210、大容量存儲(chǔ)單元212、實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC) 214、微控制器216、計(jì)算機(jī) 接口 218、用于便攜操作的電池220，以及電源管理器222。其還可以包括諸如加速計(jì)和羅盤 這樣的慣性制導(dǎo)部件，以向在操作期間獲得的信息予以補(bǔ)充。RF前端206用于調(diào)諧天線202接收的、來自GNSS衛(wèi)星的RF信號(hào)。這些信號(hào)例如 被下變頻為中頻(IF)(可以是幾MHz)、基帶DC(零中頻接收機(jī))或者非常接近0(近零IF 接收機(jī))。在第一種情況下，輸出將是單個(gè)信號(hào)，而在零IF或者近零IF的情況下，產(chǎn)生同 相(I)和正交(Q)信號(hào)以用于采樣。隨著未來技術(shù)的發(fā)展，可能在不進(jìn)行任何下變頻的情 況下，例如在初始RF頻率處獲得采樣。通過單或者雙ADC 208來對(duì)模擬信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣和數(shù)字化。每次采樣中的采樣 頻率和ADC位的數(shù)量是預(yù)定的。典型的是一位的ADC。ADC208的輸出是速率為每秒幾兆比 特(MBPS)的數(shù)據(jù)流。所述數(shù)據(jù)流通過存儲(chǔ)器接口 210(通常是具有特定附加控制邏輯的先入先出 (FIFO)緩沖器)，并且最后存儲(chǔ)在大容量存儲(chǔ)設(shè)備212中。大容量存儲(chǔ)設(shè)備212通常是NAND 閃速存儲(chǔ)器芯片或者硬盤驅(qū)動(dòng)器。通常是USB接口的計(jì)算機(jī)接口 218允許向個(gè)人計(jì)算機(jī)或 者其他設(shè)備傳送所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。RTC 214提供了用于與每個(gè)數(shù)據(jù)獲取塊相關(guān)聯(lián)的時(shí)間標(biāo)記。RTC 214通常使用 32. 768kHz的晶振，其可以保持連續(xù)地運(yùn)行，因?yàn)檫@樣的鐘表晶振消耗很少的功率。可替代 地，RTC定時(shí)器可以包括某種形式的溫度補(bǔ)償(TCXO)，以便改善在數(shù)據(jù)獲取設(shè)備的工作溫 度范圍上的時(shí)鐘頻率容差。獲取時(shí)間標(biāo)記的準(zhǔn)確度越高，進(jìn)行信號(hào)處理來獲得明確的定位 的任務(wù)越容易。雖然是有幫助的，但是不嚴(yán)格要求包括RTC 214。如果不使用RTC，則可以以其他 某種方式來獲得時(shí)間信息，以幫助對(duì)數(shù)據(jù)捕獲進(jìn)行時(shí)間標(biāo)記。或者，如果不使用時(shí)間標(biāo)記， 則可以隨后從所捕獲的數(shù)據(jù)中提取時(shí)間。如果獲取單元200在數(shù)據(jù)捕獲時(shí)連接到計(jì)算機(jī)或者網(wǎng)絡(luò)，則可以從外部獲得時(shí) 間標(biāo)記信息。可以使用其他無線信號(hào)——諸如由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院(National
Institute of Standards and Technology (NIST))廣播的WffV時(shí)間-來獲得精確的時(shí)間
信息。其他不太直接的方法從普通的廣播信號(hào)提取時(shí)間信息。如果根本未提供時(shí)間標(biāo)記，則系統(tǒng)借助于從GNSS數(shù)據(jù)捕獲提取時(shí)間信息。如果捕獲時(shí)間窗口足夠長(zhǎng)，例如至少6秒長(zhǎng)，則將捕獲GNSS子幀的開始。并且，如果RF信號(hào)足夠 強(qiáng)以允許導(dǎo)航消息的解調(diào)，則來自GNSS系統(tǒng)的星期時(shí)間(TOW)信息可以被解調(diào)，以提供非 常精確的時(shí)間標(biāo)記。
如果所捕獲的GNSS信號(hào)太微弱，則TOW不能被直接地解調(diào)，并且在信號(hào)處理期間 必需采用其他數(shù)據(jù)對(duì)準(zhǔn)技術(shù)。如果這產(chǎn)生了模糊結(jié)果，則隨后可以使用傳統(tǒng)方法來對(duì)數(shù)種 時(shí)間可能性進(jìn)行篩選。可以通過AC適配器或者通過USB或者其他計(jì)算機(jī)接口從外部提供工作電力和電 池充電電力。電池220可以是可再充電的。數(shù)據(jù)獲取單元200可以是單獨(dú)的單用途設(shè)備，或者可以被內(nèi)置在諸如照相機(jī)、攝 像機(jī)、錄音機(jī)、數(shù)據(jù)記錄器和播放機(jī)、存儲(chǔ)卡、WLAN附件、膝上型計(jì)算機(jī)、便攜計(jì)算設(shè)備、PDA 等的其他設(shè)備中。可以如當(dāng)用戶按下按鈕時(shí)手動(dòng)地，或者在特定的預(yù)編程時(shí)間處例如通過RTC 214 自動(dòng)地觸發(fā)以下數(shù)據(jù)獲取處理接通電源和收集并向存儲(chǔ)器記錄數(shù)字化采樣的數(shù)據(jù)流。單 個(gè)觸發(fā)事件、一系列觸發(fā)事件或者定期的觸發(fā)事件都可以被編程來響應(yīng)來自傳感器的信 號(hào)。例如，當(dāng)加速度超過某個(gè)預(yù)定門限值時(shí)從加速計(jì)觸發(fā)。或者當(dāng)環(huán)境溫度超過某個(gè)設(shè)定 點(diǎn)時(shí)通過恒溫器觸發(fā)。這些觸發(fā)事件也可以通過其他獨(dú)立的設(shè)備來計(jì)算或者轉(zhuǎn)發(fā)。外部觸發(fā)事件的其他示例包括當(dāng)從另一設(shè)備進(jìn)行的數(shù)據(jù)捕獲發(fā)生時(shí)，當(dāng)使用照 相機(jī)拍攝畫面時(shí)，在電影記錄開始時(shí)，當(dāng)語音記錄事件發(fā)生時(shí)，當(dāng)向存儲(chǔ)器寫入某個(gè)數(shù)據(jù) 時(shí)，當(dāng)寫入特定類型的數(shù)據(jù)時(shí)，當(dāng)所寫的數(shù)據(jù)超過特定數(shù)量時(shí)等。可以通過有線、無線、光學(xué)、聲音等方式來傳送觸發(fā)事件。例如，照相機(jī)閃光燈的閃 光將是一種有用的方式，用于當(dāng)隨后需要針對(duì)所拍攝的畫面計(jì)算位置解時(shí)觸發(fā)數(shù)據(jù)獲取。在一些應(yīng)用中，所述獲取單元被配置來持續(xù)地存儲(chǔ)GNSS原始IF數(shù)據(jù)。可以使用循 環(huán)緩沖器架構(gòu)，其中，舊數(shù)據(jù)被新進(jìn)入的數(shù)據(jù)重寫，從而允許所述單元總是保存多達(dá)由可用 存儲(chǔ)量限制的特定大小的更新的數(shù)據(jù)。在這種情況下，可以使用觸發(fā)事件來停止獲取處理， 這與之前示例中開始獲取處理相反。獲取收集的實(shí)際結(jié)束可以是觸發(fā)立即結(jié)束，或者是在 觸發(fā)后的預(yù)定時(shí)間間隔之后結(jié)束。在具體應(yīng)用中可能需要甚至更精心設(shè)計(jì)的觸發(fā)機(jī)制。例 如，可以使用雙信號(hào)手段，其中，第一信號(hào)用于供給(arm)觸發(fā)，而第二信號(hào)表示實(shí)際觸發(fā)。圖3A-3C表示用于封裝和操作像圖2那樣的GNSS數(shù)據(jù)獲取單元的三種不同的有 用配置。在圖3A中，組合設(shè)備300包括微控制器302與大容量存儲(chǔ)設(shè)備304。可以發(fā)出觸 發(fā)306以使得GNSS數(shù)據(jù)獲取單元308收集原始采樣310并對(duì)原始采樣310進(jìn)行數(shù)字化，所 述原始采樣310將被存放在大容量存儲(chǔ)設(shè)備304中，大容量存儲(chǔ)設(shè)備304的主要功能可以 是存儲(chǔ)其他類似的數(shù)據(jù)，諸如數(shù)碼照片、電影或者聲音文件。在圖3B中，存儲(chǔ)卡320被裝備來發(fā)出無線觸發(fā)322，所述無線觸發(fā)322將被GNSS 數(shù)據(jù)獲取單元324接收。所述觸發(fā)將使得原始采樣被收集和數(shù)字化，以存放到內(nèi)部大容量 存儲(chǔ)設(shè)備326中。在圖3C中，存儲(chǔ)卡330具有其本身的大容量存儲(chǔ)設(shè)備332。來自存儲(chǔ)卡 330的無線觸發(fā)334被GNSS數(shù)據(jù)獲取單元336接收，以使得原始采樣被收集和數(shù)字化，以存 放到臨時(shí)存儲(chǔ)器緩沖器338中。所收集和經(jīng)數(shù)字化的原始采樣然后通過無線連接340被傳 送到存儲(chǔ)卡330和大容量存儲(chǔ)設(shè)備332。一旦原始GNSS IF數(shù)據(jù)被GNSS數(shù)據(jù)獲取單元存儲(chǔ)并且被轉(zhuǎn)發(fā)到后處理單元，則需要處理所述數(shù)據(jù)以便可以提取定位。第一步驟是進(jìn)行一個(gè)人造衛(wèi)星(多個(gè)人造衛(wèi)星)搜索。 為了成功地檢測(cè)來自每個(gè)人造衛(wèi)星的很微弱的信號(hào)，在進(jìn)入的信號(hào)和所述信號(hào)的本地拷貝 之間進(jìn)行信號(hào)相關(guān)。針對(duì)每個(gè)人造衛(wèi)星記錄的信號(hào)將由于不同的人造衛(wèi)星位置和相對(duì)的接 近速度而導(dǎo)致具有不同的碼相位和不同的多普勒頻移。因此，可能的碼相位和多普勒頻移 的每種組合將用于定義假定二值組(bin)。在每個(gè)人造衛(wèi)星的碼和頻率搜索期間，將對(duì)于每 個(gè)假定二值組重復(fù)所述相關(guān)處理，直到檢測(cè)到相關(guān)器輸出中的峰值。這些峰值指示已經(jīng)發(fā) 現(xiàn)了正確的碼相位和多普勒頻率二值組。在傳統(tǒng)的GNSS接收機(jī)中，滿足實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理要求是很有挑戰(zhàn)性的。因此，通常使 用被集成到GNSS接收機(jī)中的專用硬件來實(shí)現(xiàn)相關(guān)處理。
在本發(fā)明的大多數(shù)實(shí)施例中，對(duì)于相關(guān)處理而言都沒有實(shí)時(shí)方面的壓力，并且可 以使用便宜得多的相關(guān)器。例如，可以通過外部可用的個(gè)人計(jì)算機(jī)來執(zhí)行軟件相關(guān)器。一般的導(dǎo)航接收機(jī)信號(hào)處理可以由以下設(shè)備來執(zhí)行主機(jī)處理器、諸如Intel的 MMX協(xié)處理器的專用協(xié)處理器，或者諸如圖形處理器單元(GPU)的外圍控制器。鑒于GPU 能夠很有效率地處理簡(jiǎn)單的重復(fù)并行操作，所以使用GPU進(jìn)行這種類型的計(jì)算極其有吸引 力。大多數(shù)個(gè)人計(jì)算機(jī)GPU廠商——諸如ATI和NVidia——提供了應(yīng)用編程接口(API)， 來將它們的處理器用作通用單元。另一種選擇是向在因特網(wǎng)上的服務(wù)器上傳原始GNSS IF 數(shù)據(jù)，以用于信號(hào)處理本身，或者解析和重新分發(fā)到以分布式計(jì)算架構(gòu)連接到因特網(wǎng)的數(shù) 個(gè)專用服務(wù)器或者通用計(jì)算機(jī)器。這可以顯著縮短用于計(jì)算每個(gè)定位所需要的時(shí)間，因?yàn)?可以使用各種專家?guī)旌蛯Ｓ脦?kù)。一旦后處理已經(jīng)發(fā)現(xiàn)所有的人造衛(wèi)星，則進(jìn)行碼相位和多普勒頻移的更精細(xì)的測(cè) 量。碼相位測(cè)量的準(zhǔn)確度對(duì)于獲得良好的偽距并且由此獲得準(zhǔn)確的定位而言是關(guān)鍵的。用于準(zhǔn)確測(cè)量碼相位的一種具體方法是首先將信號(hào)與制成的偽噪聲(PN)拷貝序 列相關(guān)，偽噪聲(PN)序列對(duì)于每個(gè)人造衛(wèi)星是獨(dú)特的。當(dāng)在進(jìn)入的PN序列的碼相位和PN 拷貝的碼相位之間的時(shí)間對(duì)準(zhǔn)是精確的時(shí)，當(dāng)查看產(chǎn)生的信號(hào)的頻譜時(shí)，將看到對(duì)應(yīng)于多 普勒頻移的線。如果碼相位對(duì)準(zhǔn)不是精確的，則將觀察到通過PN序列的碼片率(對(duì)于GPS C/A碼而言為1. 023MHz)相間隔的其他頻譜線。當(dāng)任何未對(duì)準(zhǔn)增大時(shí)，其他頻率分量的幅度 也增大。因此，可以通過選擇最小化較高頻頻譜線分量的幅度的碼對(duì)準(zhǔn)來確定正確地碼相 位。在后處理中的下一個(gè)步驟是求解導(dǎo)航方程(方程1)，即有三個(gè)用戶位置量和一個(gè) 絕對(duì)接收機(jī)時(shí)鐘偏差量是未知量的方程組。在傳統(tǒng)的手段中，假定人造衛(wèi)星位置是已知的， 因?yàn)橐坏┟總€(gè)衛(wèi)星的正確發(fā)送時(shí)間是已知的，則在導(dǎo)航消息中的歷書和星歷表描述了它們 在哪里。因?yàn)橛兴膫€(gè)未知量，因此將需要測(cè)量來自至少四個(gè)人造衛(wèi)星的測(cè)值來確定位置。 每個(gè)人造衛(wèi)星的測(cè)量對(duì)4元聯(lián)立方程(4-way simultaneousequation)中問題的一方面有 貢獻(xiàn)。因?yàn)榭梢詼y(cè)量偽距，所以假定偽距是已知的。偽距表示用戶和每個(gè)人造衛(wèi)星之間的 距離加上對(duì)于所有人造衛(wèi)星的公共偏移。從碼相位測(cè)量和每個(gè)人造衛(wèi)星的發(fā)送時(shí)間確定偽距。對(duì)于關(guān)注的每個(gè)衛(wèi)星#j:Pj =II Pj -U Il +c.(tu -Stj)(1)
其中，ρ j是人造衛(wèi)星#j的偽距——根據(jù)精細(xì)碼相位和發(fā)送時(shí)間提取來測(cè)量；c是光速——已知； 是用戶位置——未知，要被確定；巧是人造衛(wèi)星#j的位置——從星歷表和時(shí)間信息獲得；tu是接收機(jī)公共時(shí)鐘時(shí)間偏移——未知，要被確定；并且δ tj是人造衛(wèi)星#j的時(shí)鐘偏移校正——基于星歷表信息。需要關(guān)于每個(gè)人造衛(wèi)星的兩段信息來確定它們?cè)谌魏我粋€(gè)時(shí)刻的位置。所述信息 即作為定義人造衛(wèi)星軌道模型的一組參數(shù)的星歷表；以及發(fā)送用于測(cè)量的信號(hào)的對(duì)應(yīng)時(shí) 間。每個(gè)人造衛(wèi)星的發(fā)送時(shí)間的確定對(duì)于求解導(dǎo)航方程系統(tǒng)是關(guān)鍵的。可以通過下述 方式來識(shí)別發(fā)送時(shí)間分析進(jìn)入的信號(hào)的數(shù)據(jù)序列，并且確定該特定部分適配在由衛(wèi)星每 毫秒發(fā)射的整個(gè)偽隨機(jī)碼序列中的何處。或者，所述發(fā)送時(shí)間可以作為額外的未知量被包 括在導(dǎo)航方程系統(tǒng)的求解中。在第一種情況下，問題基本上在于將所接收的信號(hào)的碼序列與預(yù)期的信號(hào)的碼序 列的部分對(duì)準(zhǔn)。如果數(shù)據(jù)獲取單元102(圖1)例如在相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間窗口上捕獲數(shù)據(jù)，則在 其采樣中可能已經(jīng)收集了能夠求解發(fā)送時(shí)間秘密的足夠信息。例如，如果信號(hào)電平足夠強(qiáng) 從而允許可靠的數(shù)據(jù)解碼，并且如果數(shù)據(jù)捕獲有至少6秒長(zhǎng)，則由后處理單元104解調(diào)的數(shù) 據(jù)例如應(yīng)當(dāng)具有星期時(shí)間(TOW)的時(shí)間標(biāo)記。這將明確地允許發(fā)送時(shí)間的確定。如果數(shù)據(jù)捕獲窗口較小但是仍然足夠長(zhǎng)從而包含數(shù)個(gè)數(shù)據(jù)位(對(duì)于GPS C/A碼， 每個(gè)有20毫秒)，并且如果當(dāng)數(shù)據(jù)捕獲發(fā)生時(shí)在時(shí)間窗口中發(fā)生數(shù)據(jù)位轉(zhuǎn)變，則傳統(tǒng)的數(shù) 據(jù)對(duì)準(zhǔn)技術(shù)可以用于不同的對(duì)準(zhǔn)假設(shè)。諸如圖1中的106這樣的任何輔助服務(wù)器應(yīng)當(dāng)能夠 提供GNSS廣播數(shù)據(jù)位序列信息。這樣的數(shù)據(jù)位序列也可以用于數(shù)據(jù)消除技術(shù)的搜索處理中，并且進(jìn)一步增大相關(guān) 處理的處理增益。雖然是計(jì)算密集型的，但是這種技術(shù)可以將接收機(jī)的靈敏度提高到超過 傳統(tǒng)的輔助GNSS接收機(jī)的水平。存在在數(shù)據(jù)時(shí)間窗口中未捕獲到數(shù)據(jù)位轉(zhuǎn)變的情況。對(duì)于GPS C/A碼而言，當(dāng)在 GNSS信號(hào)結(jié)構(gòu)的子幀4或者5期間發(fā)生數(shù)據(jù)獲取時(shí)，這是特別關(guān)鍵的。在一些情況下，這些 沒有位轉(zhuǎn)變的時(shí)間窗口可能長(zhǎng)于一秒。在這些情況下，不能將數(shù)據(jù)對(duì)準(zhǔn)技術(shù)用于發(fā)送時(shí)間 提取目的。如果時(shí)間標(biāo)記信息對(duì)于確定在很可能沒有位轉(zhuǎn)變的時(shí)間間隔中是否發(fā)生觸發(fā)事 件而言足夠準(zhǔn)確，則微控制器216例如可以將數(shù)據(jù)獲取處理延遲到很可能發(fā)生位轉(zhuǎn)變的時(shí) 間窗口。可替代地，可以執(zhí)行雙數(shù)據(jù)捕獲，第一數(shù)據(jù)捕獲發(fā)生在觸發(fā)時(shí)，第二數(shù)據(jù)捕獲隨后 發(fā)生在更有利的時(shí)間窗口期間的時(shí)間內(nèi)。第二數(shù)據(jù)捕獲可以被分析以提取精確的時(shí)間信 息。這個(gè)精確的時(shí)間可以然后用于通過確定在第一和第二數(shù)據(jù)捕獲之間過去的時(shí)間量來將 對(duì)于GNSS信號(hào)的第一數(shù)據(jù)捕獲安排(line up)到一毫秒——PN碼的持續(xù)時(shí)間一一內(nèi)。因 此，可以通過分析第二數(shù)據(jù)捕獲以提取精細(xì)的定時(shí)信息而精確地確定在觸發(fā)時(shí)進(jìn)行的第一 數(shù)據(jù)捕獲的地理位置。如果時(shí)間標(biāo)記對(duì)于確定在不利的時(shí)間窗口期間是否發(fā)生觸發(fā)而言不夠準(zhǔn)確，或者如果根本沒有時(shí)間標(biāo)記，則可以將數(shù)據(jù)捕獲持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)以提高在數(shù)據(jù)捕獲中發(fā)生位轉(zhuǎn)變 的概率。這在存儲(chǔ)器空間方面具有高成本，因?yàn)榭赡苄枰东@占有數(shù)秒的數(shù)據(jù)。可以在多 個(gè)相對(duì)短的時(shí)間窗口期間發(fā)生獲取。這些窗口間將在時(shí)間上適當(dāng)?shù)叵嚅g隔，以最大化在這 些時(shí)間窗口至少之一中發(fā)生位轉(zhuǎn)變的概率。如果之前數(shù)據(jù)獲取允許的發(fā)送時(shí)間提取和時(shí)間 標(biāo)記信息對(duì)于確定較早和當(dāng)前的數(shù)據(jù)捕獲之間的時(shí)間間隔而言足夠準(zhǔn)確，則可以通過將從 較早的數(shù)據(jù)捕獲獲得的發(fā)送時(shí)間加上時(shí)間標(biāo)記差來確定當(dāng)前數(shù)據(jù)捕獲的發(fā)送時(shí)間。與時(shí)間 標(biāo)記的最大不可預(yù)測(cè)時(shí)間漂移相關(guān)聯(lián)的、在這兩個(gè)數(shù)據(jù)捕獲之間的時(shí)間間隔將確定這種技 術(shù)是否可以提供具有時(shí)間提取目的所需要的足夠準(zhǔn)確度的傳播時(shí)間另一種非常不同的手段是將發(fā)送時(shí)間作為未知量包括在求解導(dǎo)航方程系統(tǒng)中。在 這種情況下，重要的是知道在正被使用的人造衛(wèi)星中的傳播延遲在整數(shù)毫秒上的粗略差 另O。以這種方式，與每個(gè)人造衛(wèi)星的獨(dú)立未知量不同，在所有的人造衛(wèi)星中可以用單個(gè)未知 量來表示發(fā)送時(shí)間。因此，在導(dǎo)航方程系統(tǒng)中的未知量的數(shù)量從4提高到5。因此，現(xiàn)在至 少需要5個(gè)人造衛(wèi)星來求解所述方程系統(tǒng)。用于確定來自每個(gè)人造衛(wèi)星的傳播時(shí)間上的粗略差別的一種方式是具有相鄰者 的粗略位置信息。這通常需要離實(shí)際位置不超過150千米，以提供明確的傳播時(shí)間差信息。 由人造衛(wèi)星發(fā)送的PRN碼序列每毫秒重復(fù)，并且該信號(hào)將在該時(shí)間內(nèi)傳播300千米。如果 位置不確定性大于其一半，即150千米，則變得需要在粗略傳播時(shí)間差上嘗試不同的假設(shè)。 在傳統(tǒng)輔助GNSS系統(tǒng)中，這種粗略的位置信息被稱為ζ計(jì)數(shù)(z-coimt)或者整數(shù)毫秒，并 且通過不必求解所謂的整周模糊度問題而節(jié)省了大量的時(shí)間和工作。在傳統(tǒng)的手段中，一旦已經(jīng)通過求解偽距方程系統(tǒng)而確定了用戶位置，則使用多 普勒頻率方程系統(tǒng)來確定用戶的速度和接收機(jī)時(shí)鐘的頻率偏移。本發(fā)明的實(shí)施例假定當(dāng)使用多普勒頻率方程系統(tǒng)時(shí)用戶速度是可忽略的。粗略的 時(shí)間標(biāo)記用于人造衛(wèi)星位置和速度的確定。多普勒頻移測(cè)量可以替代地被反向使用以求解 大致的用戶位置。然后可以在偽距方程中使用這個(gè)有利開始來計(jì)算位置解，因此可以非常 迅速地獲得最后的準(zhǔn)確位置。但是，因?yàn)槎嗥绽疹l移測(cè)量不像碼相位測(cè)量那樣準(zhǔn)確，并且因?yàn)檎谑褂么致詴r(shí) 間信息，因此得到的所計(jì)算的位置不像從偽距方程獲得的位置那樣準(zhǔn)確。但是，在許多情況 下，用戶位置的多普勒頻移測(cè)量確定對(duì)于用作隨后用于確定在人造衛(wèi)星中的粗略傳播時(shí)間 差的粗略位置而言將足夠準(zhǔn)確。至少，對(duì)于將粗略傳播時(shí)間差假設(shè)限制在小得多的可能性 內(nèi)而言將足夠準(zhǔn)確。一旦獲得粗略位置，則可以使用偽距方程來確定精細(xì)的定位和絕對(duì)的發(fā)送時(shí)間。 在碼相位和人造衛(wèi)星時(shí)鐘偏移的任何校正之后，可以將發(fā)送時(shí)間取整為毫秒的最近整數(shù) 倍，或者如果位轉(zhuǎn)變時(shí)刻是已知的則將其取整為20毫秒的最近倍數(shù)。也可以使用數(shù)據(jù)對(duì)準(zhǔn) 技術(shù)來將發(fā)送時(shí)鐘偏移20毫秒的其他倍數(shù)。一旦獲得了經(jīng)調(diào)整的發(fā)送時(shí)間，則可以通過使 用固定發(fā)送時(shí)間求解導(dǎo)航方程系統(tǒng)來進(jìn)一步改善位置確定。用于每個(gè)關(guān)注的人造衛(wèi)星#j的多普勒頻移方程系統(tǒng)是，
fTjWu-PjW “
其中，c是光速；。是人造衛(wèi)星#j 的載波頻移，其包括多普勒頻移，并且根據(jù)精細(xì)的頻率信息來測(cè) 量；々是人造衛(wèi)星#j的發(fā)送載波頻率(1. 57542-GHz減去Ll頻帶的人造衛(wèi)星時(shí)鐘頻 率誤差)，其是已知的；&是從星歷表和時(shí)間信息獲得的人造衛(wèi)星#j的向量速度；J是用戶速度，其被假定為0 ； 是用戶位置，其是要確定的主要未知量；瓦是人造衛(wèi)星#j的位置，其可以從星歷表和時(shí)間信息來獲得；并且‘是RF時(shí)鐘頻率偏移，其是要確定的未知量，這樣的技術(shù)可以用于在沒有位置輔助的情況下將接收機(jī)的靈敏度提高到與提供 了位置輔助的傳統(tǒng)輔助GNSS接收機(jī)相同的水平。所述技術(shù)也可以用在用于獨(dú)立載波輔助 (carrier-independent assistance)的其他傳統(tǒng)輔助GNSS接收機(jī)中，其中通常未提供位 置輔助，例如用在蜂窩電話應(yīng)用中，其中輔助提供者未訪問服務(wù)小區(qū)信息或者不知道服務(wù) 蜂窩基站的坐標(biāo)。圖4表示方法400，用于即使在沒有位置輔助信息的情況下也改善產(chǎn)生最初定位 所需的時(shí)間并且減少所需的工作。方法400包括兩個(gè)部分，在一個(gè)部分中使用如上所述的 多普勒頻移測(cè)量來找出粗略位置，并且在第二部分中使用所找出的粗略位置來輔助偽距方 程的求解。具體上，步驟402獲得需要輸入到方程
權(quán)利要求
一種導(dǎo)航系統(tǒng)，包括無線接收機(jī)，用于導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)的數(shù)據(jù)獲取；歸檔存儲(chǔ)器，在所述歸檔存儲(chǔ)器中將那些信號(hào)的采樣存儲(chǔ)為采樣記錄；以及后處理單元，用于對(duì)所述歸檔存儲(chǔ)器中的所述采樣記錄進(jìn)行重放和信號(hào)處理，以當(dāng)所述無線接收機(jī)獲取了初始導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)時(shí)提取所述無線接收機(jī)的初始定位；其中，所述無線接收機(jī)和歸檔存儲(chǔ)器與所述后處理單元分離，并且僅僅在一個(gè)方向上非實(shí)時(shí)地傳送所述采樣記錄。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，如果速度或者加速度被確定為超過某個(gè)門限值， 則所述后處理單元濾出文件信息或者使用標(biāo)注的人工信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括數(shù)字媒體記錄，其與所述無線接收機(jī)獲取所述導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)并且在所述歸檔存儲(chǔ)器中 存儲(chǔ)所述采樣記錄的時(shí)間和位置相關(guān)聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括非實(shí)時(shí)的輔助信息，其被提供給所述后處理單元，并且所述非實(shí)時(shí)的輔助信息與所述 無線接收機(jī)獲取所述導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)并且在所述歸檔存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)所述采樣記錄的時(shí)間和 位置相關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括所述后處理單元可用的重放存儲(chǔ)器，所述重放存儲(chǔ)器用于重復(fù)地重放從所述歸檔存儲(chǔ) 器傳送的所述采樣記錄。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述后處理單元通過下述方式來準(zhǔn)確地測(cè)量碼 相位首先將所接收的信號(hào)與制成的偽噪聲(PN)拷貝序列進(jìn)行相關(guān)，并且當(dāng)在進(jìn)入的PN序 列的碼相位和所述PN拷貝的碼相位之間的時(shí)間對(duì)準(zhǔn)精確時(shí)，則查看產(chǎn)生的信號(hào)的頻譜來 找到對(duì)應(yīng)于多普勒頻移的線，而如果碼相位對(duì)準(zhǔn)不精確，則觀察到通過所述PN序列的碼片 率相間隔的其他頻譜線，由于隨著任何未對(duì)準(zhǔn)增大，其他頻率分量的幅度也增大，所以可以 通過選擇最小化較高頻率的頻譜線分量的幅度的碼對(duì)準(zhǔn)來確定正確的碼相位。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，重新處理任何初始數(shù)據(jù)以重新計(jì)算在收集時(shí)間 窗口中的時(shí)刻處的位置，并且使用非常精細(xì)的測(cè)量時(shí)刻間隔來確定新的用戶位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，在時(shí)間上相間隔的方位的不同時(shí)間偏移用于估 計(jì)RTC頻率偏移信息，以進(jìn)一步改善時(shí)間標(biāo)記信息，并且用于根據(jù)時(shí)間標(biāo)記相距最近的時(shí) 鐘校準(zhǔn)時(shí)刻有多遠(yuǎn)和根據(jù)所估計(jì)的最差情況時(shí)鐘漂移來估計(jì)RTC時(shí)間標(biāo)記不確定性。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GNSS數(shù)據(jù)獲取單元，還包括用戶設(shè)備，其能夠向所述后處理單元提供粗略位置輔助信息，并且用于允許用戶從許 多候選位置中選擇粗略的用戶位置。
10.一種全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)數(shù)據(jù)獲取單元，包括射頻(RF)前端，用于獲取導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)；數(shù)字采樣器，用于獲得所述導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)的數(shù)字采樣；定時(shí)器，用于限制將所述RF前端和數(shù)字采樣器操作多長(zhǎng)時(shí)間；以及歸檔存儲(chǔ)器，用于向采樣記錄中封裝和存儲(chǔ)在有限時(shí)間期間獲得的I和Q數(shù)字采樣。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的GNSS數(shù)據(jù)獲取單元，還包括所獲得的所述數(shù)字采樣與獨(dú)立對(duì)象的關(guān)聯(lián)，所述獨(dú)立對(duì)象在所述有限時(shí)間期間與接收 機(jī)同時(shí)存在并且接近所述接收機(jī)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的GNSS數(shù)據(jù)獲取單元，還包括標(biāo)注，用于將所獲得的所述數(shù)字采樣與照片相關(guān)聯(lián)，所述照片在所述有限時(shí)間期間與 接收機(jī)同時(shí)存在并且接近所述接收機(jī)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的GNSS數(shù)據(jù)獲取單元，還包括循環(huán)緩沖器，其被布置在所述歸檔存儲(chǔ)器中，其中，用進(jìn)入的新數(shù)據(jù)重寫舊數(shù)據(jù)，由此 允許所述單元總是保存更新的數(shù)據(jù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的GNSS數(shù)據(jù)獲取單元，還包括來自外部源的觸發(fā)，其將使得開始或者停止收集所述數(shù)字采樣。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的GNSS數(shù)據(jù)獲取單元，其中如果時(shí)間標(biāo)記信息對(duì)于確定在很可能沒有位轉(zhuǎn)變的時(shí)間間隔中是否發(fā)生觸發(fā)事件而 言足夠準(zhǔn)確，則使用設(shè)備來將數(shù)據(jù)獲取延遲到更可能發(fā)生位轉(zhuǎn)變的時(shí)間窗口。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的GNSS數(shù)據(jù)獲取單元，其中雙數(shù)據(jù)捕獲包括在所述觸發(fā)的時(shí)刻進(jìn)行的第一捕獲，和隨后在更有利的時(shí)間窗口期間 的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行的第二捕獲，所述第二捕獲被分析來提取精確的時(shí)間信息，并且這樣的精確 時(shí)間用于通過確定在第一和第二數(shù)據(jù)捕獲之間過去的時(shí)間量來將對(duì)于GNSS信號(hào)的所述第 一數(shù)據(jù)捕獲安排到一毫秒——PN碼的持續(xù)時(shí)間——內(nèi)，因此，能夠通過分析所述第二數(shù)據(jù) 捕獲以提取精細(xì)的定時(shí)信息而精確地確定在所述觸發(fā)的時(shí)刻進(jìn)行的所述第一數(shù)據(jù)捕獲的 地理位置。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的GNSS數(shù)據(jù)獲取單元，其中如果時(shí)間標(biāo)記對(duì)于確定在不利的時(shí)間窗口期間是否發(fā)生觸發(fā)而言不夠準(zhǔn)確，或者如果 根本沒有時(shí)間標(biāo)記，則將數(shù)據(jù)捕獲持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)以提高在數(shù)據(jù)捕獲中發(fā)生位轉(zhuǎn)變的概率， 并且獲取能夠在時(shí)間上相間隔的多個(gè)相對(duì)短的時(shí)間窗口期間發(fā)生，以便最大化在至少一個(gè) 所述時(shí)間窗口中發(fā)生位轉(zhuǎn)變的概率。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的GNSS數(shù)據(jù)獲取單元，其中如果之前數(shù)據(jù)獲取允許的發(fā)送時(shí)間提取和時(shí)間標(biāo)記信息對(duì)于確定在較早數(shù)據(jù)捕獲和 當(dāng)前數(shù)據(jù)捕獲之間的時(shí)間間隔而言足夠準(zhǔn)確，則通過將從所述較早數(shù)據(jù)捕獲獲得的發(fā)送時(shí) 間加上時(shí)間標(biāo)記差來確定所述當(dāng)前數(shù)據(jù)捕獲的發(fā)送時(shí)間，并且與時(shí)間標(biāo)記的最大不可預(yù)測(cè) 時(shí)間漂移相關(guān)聯(lián)的、在這兩個(gè)數(shù)據(jù)捕獲之間的時(shí)間間隔將確定是否可以為傳播時(shí)間提供針 對(duì)時(shí)間提取的足夠準(zhǔn)確度。
19.一種用于確定用戶位置的方法，包括從采樣自軌道導(dǎo)航衛(wèi)星的信號(hào)獲得多普勒頻移測(cè)值；求解c·~-T^-= ,—丨丨-Ciu， Jtj丨丨"-巧丨1其中，c是光速；fj是人造衛(wèi)星#j的載波頻移，其包括多普勒頻移，并且根據(jù)精細(xì)的頻率信息來測(cè)量； 是人造衛(wèi)星#j的發(fā)送載波頻率，其是已知的；巧是從星歷表和時(shí)間信息獲得的人造衛(wèi)星#j的向量速度； ι 是用戶速度，其被假定為O ； M是用戶位置，其是要確定的主要未知量；A是所述人造衛(wèi)星捫的位置，其從星歷表和時(shí)間信息來獲得；并且是RF時(shí)鐘頻率偏移，其是要確定的未知量； 從用戶位置獲得所述軌道導(dǎo)航衛(wèi)星的偽距測(cè)值； 然后求解Py =IIPj-u\\ +c.{tu-5tj)，其中，P j是人造衛(wèi)星#j的偽距——根據(jù)精細(xì)的碼相位和發(fā)送時(shí)間提取來測(cè)量； c是光速——已知量； 是用戶位置——要被確定的未知量；式是所述人造衛(wèi)星#j的位置——從星歷表和時(shí)間信息來獲得； tu是接收機(jī)公共時(shí)鐘時(shí)間偏移——要被確定的未知量；并且 δ tj是人造衛(wèi)星#j的時(shí)鐘偏移校正——基于星歷表信息；以及輸出用戶位置解。
20. 一種全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)數(shù)據(jù)獲取單元，包括 存儲(chǔ)卡，用于存儲(chǔ)數(shù)字媒體記錄；射頻(RF)前端，用于獲取導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)，并且被全部布置在所述存儲(chǔ)卡中； 數(shù)字采樣器，用于獲得所述導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)的數(shù)字化采樣，并且被全部布置在所述存儲(chǔ) 卡中；定時(shí)器，用于限制將所述RF前端和數(shù)字采樣器操作多長(zhǎng)時(shí)間，并且被全部布置在所述 存儲(chǔ)卡中；以及歸檔存儲(chǔ)器，用于向采樣記錄中封裝和存儲(chǔ)在有限時(shí)間期間獲得的所述數(shù)字化采樣， 并且被全 部布置在所述存儲(chǔ)卡中。
全文摘要
導(dǎo)航系統(tǒng)包括無線接收機(jī)，用于導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)的數(shù)據(jù)獲取；存儲(chǔ)器，其中存儲(chǔ)那些信號(hào)的采樣；以及后處理單元，用于對(duì)所述存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行重放和信號(hào)處理，以當(dāng)所述無線接收機(jī)獲取了初始導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)時(shí)提取所述無線接收機(jī)的初始定位。
文檔編號(hào)G01S1/00GK101971046SQ200880117437
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2008年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月25日
發(fā)明者J·R·B·曼托瓦尼 申請(qǐng)人:天空標(biāo)注器有限責(zé)任公司