[发明专利]信号接收器及其控制方法、以及采用其及方法的GPS设备

说明书

技术领域

本发明涉及信号接收器、用于控制信号接收器的方法、以及采用所述信号接收器及方法的GPS设备。

背景技术

用于从围绕地球运行的卫星接收信号并确定相应物体的当前位置的全球导航卫星系统(GNSS)已经被广泛使用。特别是，在GNSS之中，全球定位系统(GPS)已经是公知的。

在实践中，GPS接收器被设计成用于通过分析经由GPS天线从多个GPS卫星(例如，四个或更多个卫星)接收的卫星波来得到位置信息、基于位置信息来计算GPS导航系统的当前位置、以及将用于指示当前位置的位置数据输出给导航设备。换言之，GPS接收器从各卫星接收信号，并对所接收的信号进行解调以得到卫星轨道信息。随后，GPS接收器可以根据GPS卫星的轨道和时间信息以及所接收信号的延迟时间、使用联立方程得出GPS接收器的三维位置。GPS接收器的内部时钟与卫星时钟之间的差的任何影响均可以通过从四个或更多个GPS卫星接收信号来消除。

为了每隔预定时间间隔(例如，每隔一秒)将GPS接收器的当前位置通知给用户，连续跟踪来自GPS卫星的信号是方便的。通常，把要被GPS接收器用于定位计算的信号称为L1频带C/A(清除和捕获或者粗测距和捕获)码。换言之，该信号是通过如下方式得到的GPS信号：使用通过用码长为1023且码片速率为1.023MHz的伪随机噪声(PRN)码对50bps(比特每秒)的数据进行直接扩展而得到的信号、用二相相移键控(BPSK)方案对1575.42MHz的载波进行调制。因此，期望PRN码、载波以及数据的同步，以允许GPS接收器从GPS卫星接收信号。本领域中已经使用的典型GPS接收器使用锁相环(PLL)以用于GPS信号载波同步，并且PLL的数量应当对应于待接收信号的数量。

如以上所提到的，为了允许典型的GPS接收器使用来自GPS卫星的信号来执行定位计算，期望从四个或更多个GPS卫星接收信号。因此，期望至少有四个独立的PLL。在以下描述中，把可以在地球上的特定区域接收其信号的GPS卫星称为可见卫星，把这种卫星的数量称为“可见卫星数”。可见卫星数在开放天空区域中大于或等于10，但基于季节、时间、维度、经度以及地形而定(见例如B.Hofmann-Wellenhof、H.Lichtenegger以及J.Collins的“Global Positioning System：Theory and Practic”，Springer-Verlag，Tokyo.2005)。如果可以尽可能多地同时跟踪可见卫星，则即使当正在被跟踪的接收信号的一部分被建筑物和地理特征阻挡时，信号所来自的卫星数量不大于四的频率也会下降。这使得定位计算因可接收卫星数量的下降而中断的频率下降。用于执行同步保持信道处理以从一个GPS卫星接收一个信号的部件在以下描述中将被称为“同步保持信道(synchronization-holding channel)”。通常，在许多情形中，GPS接收器可以有八个或更多个同步保持信道。

发明内容

要提供给同步保持信道的时钟频率(在许多卫星中使用)在13至26MHz的范围内，以通过硬件实现同步保持信道。另一方面，同步保持信道中PLL进行处理的间隔可以为例如每毫秒一次(即，1KHz)，这相比于上述时钟频率而言是非常小的频率。在PLL的处理间隔期间要进行的处理只包括相位比较器的相位差计算以及环路滤波器的数据平滑处理，以使得这种处理根据处理的内容或规模可以在几乎10毫秒或更短的时间内完成。

虽然在PLL进行处理的间隔期间进行的处理的规模不是太大，但典型的GPS接收器也包括相位比较器和环路滤波器(等于同步保持信道的数量)。这意味着，同步保持信道数量的增加引起电路尺寸的增加。

因此，期望提供新型的、改进的信号接收器，用于控制信号接收器的方法，以及用于信号接收器的计算机介质产品。其中，两个或更多个同步保持信道共用一个相位比较器和一个环路滤波器，以避免电路尺寸因同步保持信道数量的增加而增加。

根据本发明的任意实施例，多个同步保持信道共用一个相位比较器和一个环路滤波器。因此，可以实现一种新型的、改进的信号接收器、用于接收信号的方法以及GPS设备，其能够防止因同步保持信道数量的增加而导致的电路侧增加。

在第一方面，一种信号接收器包括：输入部，其接收来自多个信道的相应多个信号；复用器单元，其从输入部接收所述多个信号并以时分方式选择所述多个信号中的一个信号；以及至少一个相位差检测器，其从复用器单元接收所选信号，所述至少一个相位差检测器的数量小于所述多个信道的数量。