[发明专利]应用动态积分技术的卫星基定位系统

说明书

本发明一般涉及无线通信系统，具体涉及卫星基定位系统。

卫星基导航系统可向全世界用户提供精确、三维的位置信息。然而，先有技术的卫星基导航系统使用耗时的搜索处理来确定位置信息。当用户在移动或者处于紧急情况下要求立即帮助时，导航系统中耗时的搜索处理尤其是不希望的。

图1示明一个周知的卫星基导航系统，称为全球定位系统(GPS)10。GPS10中包含多颗卫星12-j和至少一个GPS接收机14，这里j=1，2，…，n。每颗卫星12-j以已知的速度V；绕地球旋转，并与其它卫星12-j之间具有已知的距离。每颗卫星12-j发送一个GPS信号11-j，它包括有：应用一个独特的伪随机噪声(PN-j)码对一个已知频率f的载波信号调制后的一种已调制信号，以及与具体的卫星12-j相关联的导航数据(ND-j)。其中，PN-j码中包括有一个独特的PN码片序列，导航数据ND-j中包括有卫星识别符、定时信息以及诸如仰角α_j和方位角φ_j的轨道数据。图2示明GPS信号11-j的一个典型的20ms帧，它包括有20个PN-j码的整体序列以及一个导航数据ND-j序列。

GPS接收机14中包含：接收GPS信号11-j用的天线15，检测GPS信号11-j用的多个相关器16-k(k=1，2，…，m)，以及具有软件的处理器17，软件应用了导航数据ND-j来确定一个位置。GPS接收机14通过PN-j码来检测GPS信号11-j。检测GPS信号11-j时涉及一种相关性处理，其中，应用相关器16-k在载波频率方面和代码相位方面对PN-j码进行搜索。实施这种相关性处理时，是将调制到一个复制的载波信号上的移相复制PN-j码，与接收到的GPS信号11-j进行实时的相乘，而后实施积分和转储处理。

在载波频率方面，GPS接收机14是复制诸载波信号来匹配到达GPS接收机14的诸GPS信号之频率的。然而，由于多普勒效应，所发送的GPS信号11-j的频率f，在此GPS信号11-j到达GPS接收机14之前会改变一个未知量△f；也就是，每个GPS信号11-j当它到达GPS接收机14时将会是频率f+△f_i。考虑到这多普勒效应，GPS接收机14应在范围为f+△f_min到f+△f_max的频谱f_spec域内复制诸载波信号，直至所复制的载波信号之频率与接收到的GPS信号11-j之频率相匹配；这里，△f_min和△f_max是GPS信号11-j所受到之频率变化的最小值和最大值，那是由于信号从卫星12-j到GPS接收机14的行程中因多普勒效应而造成的；显然，△f_min≤△f_j≤△f_max。

在代码相位方面，GPS接收机14复制出与每颗卫星12-j相关联的诸独特的PN-j码。使得复制的PN-j码的相位在代码相位谱R_j(spec)上移位，直至以复制的PN-j码调制的复制载波信号终究地与GPS接收机14接收到的GPS信号11-j具有相关性，这里，每个代码相位谱R_j(spec)中包括有对于关联的PN-j码之每一个可能的相位移动。当GPS信号11-j被相关器16-k检测到时，由GPS接收机14从检测到的GPS信号11-j中抽取出导航数据ND-j，应用这导航数据ND-j来确定GPS接收机14的位置，这是本技术领域内周知的。