[发明专利]用基础设施协助卫星导航的接收机以及方法

说明书

本申请是申请号为02106557.8、申请日为2002年2月28日、发 明名称为“用基础设施协助卫星导航的接收机以及方法”的发明专利 申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及卫星导航接收机和系统，具体而言涉及这样一种低价 格的现场设备，它获得由网络提供的与精确时间和频率的有关信息的 辅助，从而缩短首次定位时间(time-to-first-fix)，提高精度， 以及降低制造成本。

背景技术

在这里将2000年10月11日提交，序列号是09/687044，标题是 “卫星导航接收机和方法”的美国专利申请引入作为参考。

全球定位系统(GPS)接收机利用从通常是三个或者更多的地球轨 道卫星收到的信号来确定位置和速度这样的导航数据。在全球范围内 都可以收到GPS信号而不需要任何费用，现在已经越来越多和更加经 常地将它用来确定汽车的位置，其精度达到一个街区的大小或者更好。 双载频GPS接收机通常都跟踪与GPS卫星相关的一对无线电载波L1和 L2，以便从这些载波上调制的P码产生累积的增量距离测量结果(ADR)， 并且与此同时还跟踪L1C/A代码以便产生代码相位测量结果。所分配 的载波频率L1是1575.42MHz，载波频率L2是1227.78MHz。便宜的 接收机通常只接收一个频率的载波，因此没有足够的信息用来计算作 为位置误差出现的本地对流层和电离层信号传播延迟。在这些频率上， 无线电载波信号以视线方式传播。因此建筑物、山和地平线会阻挡信 号传播，多径反射会造成干扰而使得不能良好地进行接收。

地球轨道上GPS卫星群中的每一个卫星以码分多址(CDMA)方式 发射32个唯一识别码中的一个。从而，使所有GPS卫星都能够在同样 的频率上以扩频方式发射信号，这个频率要加上或者减去由于卫星存 在相对运动而产生的多普勒频移。通过将1023个“码片”代码跟预先 分配给每个GPS卫星的32个伪随机数(PRN)序列代码中的一个进行 相关运算，可以从得到的混合信号和噪声中找出某些卫星。这些代码 没有必要以同相的方式发射。因此，一开始为了“找到”GPS卫星需要 搜索各个载波频率，为此要将多普勒频移和本地晶体振荡器的不精确 性考虑在内。这一搜索还需要用1023个不同的代码相位和20个或者 更多可能的相关代码模板对代码进行匹配处理。

最大的不确定性来源于开机的时候本地振荡器频率的随机性。因 此，视在多普勒频率的搜索范围很大。知道实际的多普勒频率并不会 有很大的帮助，因为本地振荡器有可能跟它自己的标称值相差很远。

从用户的角度来看，现有技术中的GPS接收机至少有两项工作特 性不那么尽如人意。这些传统的接收机在室内常常会停止工作，因为 建筑物将本地信号场强降低到低于接收机的最大灵敏度。并且在冷启 动的时候，大多数接收机都需要很长时间来产生定位结果。

GPS接收机所要进行的大量计算要求有很高的时钟速度和大量昂 贵的存储器。这些因素导致硬件成本很高。制造商和用户喜欢更轻巧 的导航解决方案，它们能够使用便宜的平台，或者共享为了其它应用 而已经存在平台。

因特网还提供一种方式，用来让单个的GPS接收机能监视它所在 区域的差分修正数据，并且将计算量很大的计算任务交给具有高性能 处理器的区域网络服务器。

SnapTrack有限公司(San Jose，CA)是一个无线辅助GPS(WAG) 的提供商。可以从移动无线网络提取时间、频率和近似的位置数据来 帮助导航接收机处理GPS信号。这种技术在已转让给SnapTrack的多 项美国专利中都进行了描述，这些专利包括：5945944，5663734， 5781156，5825327，5831574，5841396，5812087，5874914，5884214 等等。另外，还可以参考第6078290号美国专利。

发明内容

因此本发明的一个目的是提供一种卫星导航接收机，它能够在室 内信号强度非常低的情况之下工作。

本发明的另外一个目的是提供一种卫星导航接收机，它在每次冷 启动以后能够非常迅速地进行定位。

本发明的再一个目的是提供一种便宜的卫星导航系统。

本发明的又一个目的是提供一种能够跟因特网连接的卫星导航系 统。