[发明专利]卫星定位系统信号搜索方法和装置

说明书

相关申请

本专利申请要求于2008年12月9日提交且题为“Method for Improving Time to First Fix in a Navigation System(用于改善导航系统中的首次锁定时间的方法)”的共审待批的美国临时专利申请61/121,133的权益和优先权，并且其通过引用整体纳入于此。

背景

1.领域

本文中所公开的主题内容涉及电子设备，尤其涉及供在接收卫星定位系统(SPS)信号的电子设备中使用的方法和装置。

2.信息

当今日益流行的无线技术包括导航系统和类似地配置的设备，尤其是那些捕获来自卫星定位系统(SPS)的信号的设备，其中卫星定位系统(SPS)可以例如包括全球定位系统(GPS)和/或一个或更多个其他类似的全球导航卫星系统(GNSS)和/或地区性导航系统(例如，日本上空的准天顶卫星系统(QZSS)、印度上空的印度地区性导航卫星系统(IRNSS)、中国上空的北斗、等等)。至少部分地基于所捕获到的SPS信号，此类设备可以自己和/或在其他设备的帮助下估计当前位置和/或建立其他位置/导航信息。例如，通常可以相当准确地确定估计伪距信息、估计地理位置、估计海拔高度和/或估计速度。

在这样的设备可以确定此类信息之前，支持定位过程的SPS接收机需要捕获充分数目的SPS信号。由此，SPS接收机需要进行某种形式的起动过程，期间搜索并捕获SPS信号。在某些示例搜索过程期间，可以使SPS接收机能执行波形相关(correlation)和/或允许在收到RF信号内标识出特定SPS信号的其他类似过程，其中收到RF信号可能还包括噪声和/或一个或更多个其他信号。为了在收到RF信号内搜索由特定卫星发射的SPS信号，可以使SPS接收机能将此收到RF信号的采样波形部分与本地生成的副本SPS信号波形(例如，与该特定卫星相关联的PN码的部分或全部)相比较。例如，相关(correlation)过程可以测试多个码相位和多普勒假言。该假言测试一般称为对卫星的搜索，并且一旦关于特定信号的相对码相位和多普勒被标识出，就认为捕获到该卫星。在捕获之后，可以实现较简单的跟踪过程以更新该卫星的码相位和多普勒。一旦被捕获，SPS信号中所载带的信息就可被访问。例如，在美国全球定位系统(GPS)中，导航消息中的信息能被访问。此信息可以包括诸如星历和历书信息之类的卫星轨道信息、时基信息、卫星健康状况信息等等。

取决于设备的境况/状态，可以有若干不同的起动过程可被选择性地采用。此类起动过程往往涉及该设备的以往使用情况以及当前通信环境。例如，如果设备在起动时不具有关于位置和/或时间的有效信息，那么可以采用“冷”起动过程。例如，如果设备不具有关于自己当前位置的信息(例如，该设备在旧金山断电并且在伦敦再次通电，但没有访问关于自己新位置的信息的途径)和/或如果该设备不具有关于当前时间的信息(例如，设备时钟先前断电并且没有备用电源)，则该设备将不知道有哪些定位卫星在视野中。如果该设备从未完全启动过或者未被启动达给定的时间段、或者在出于其他原因(例如，遭受存储器放电、或者经历电池更换、软件升级、维修、等等)而可能无法估计粗略的位置和/或SPS时间或者以其他方式有足够信息可用以便有可能缩限要搜索的SPS信号的列表的情况下，则可以发生冷起动。在现有的冷起动过程中，设备可以按顺序或随机的次序来搜索卫星，并且当搜索到达恰好在视野中的卫星并且来自该卫星的信号在接收机处的强度足可供捕获时，就捕获到首颗卫星。相应地，“冷”起动过程在搜索各种SPS信号之时可能要为首次锁定时间(TTFF)花费一些时间(例如，几分钟或者更多)。

相反，如果设备能够估计粗略的位置和/或SPS时间，或者能够以其他方式得到足够的可用信息，那么就可能缩限要被搜索的SPS信号的列表。此类信息可以涉及先前的使用情况(例如，先前位置)、可以由用户输入、和/或可以由一个或更多个其他设备在通信链路上提供。有了此类信息，就可以例如采用可减少TTFF的“暖”或“热”起动过程。因此，通过某些示例“暖”或“热”起动过程，SPS接收机将能够估计或以其他方式以某种概率来确定可能在头顶上的、并且更有可能从其接收到SPS信号的SPS卫星。结果，可按某种方式缩限要搜索的SPS信号的列表以集中在由据信落在视野中的卫星所发射的SPS信号上，尤其是集中在具有较大期望信号强度(例如，来自头顶上的卫星)的SPS信号上。

概述