[发明专利]使用关于卫星定位系统的辅助数据的方法和装置

说明书

本申请是申请日为2001年3月20日申请号为第01809746.4号发明名称为“使用关于卫星定位系统的辅助数据的方法和装置”的中国专利申请的分案申请。

发明领域

本发明涉及能够确定卫星的位置信息的接收机，尤其涉及在诸如美国全球定位系统(GPS)之类的卫星定位系统(SPS)中得到应用的接收机。

相关申请

本发明涉及并因此要求同一发明人Leonid Sheynblat的两个临时申请的申请日的利益。第1个临时申请是名为“Methods and Apparatus for UsingAssistance data Relating to Satellite Position Systems”的2000年3月20日申请的序列号60/190,600。第2个申请是名为“Methods and Apparatusfor Using Satellite Status information in Satellite PositioningSystems”的2000年8月25日申请的序列号60/228,258。

发明背景

GPS接收机通常通过计算由多重的GPS卫星同时发送的信号的到达时间来确定其位置。作为其消息的一部分，这些卫星发送卫星定位数据以及所谓“天文历”数据的时钟定时数据。搜索和获取GPS信号、读取多重的卫星的天文历数据以及从该数据中计算接收机的位置的处理是耗费时间的，常常要求几分钟。在许多情况下，该冗长的处理时间是不可接受的，而且大大地限制了小型化的便携应用中电池的寿命。

GPS接收系统有两个主要功能。第1个是对各种GPS卫星的伪距的计算，而第2个是对使用这些伪距和卫星定时及天文历数据对接收机的位置的计算。所述伪距仅仅是由本地时钟测量的卫星信号的到达时间。有时也把伪距的这种定义称为编码相位。一旦获取并跟踪GPS信号，从该信号中提取卫星天文历和定时数据。如上所述，收集该信息通常花费相对较长的时间(30秒至几分钟)，并必须用较佳的接收信号电平来完成，以便获得较低的差错率。

大多数GPS接收机利用相关法来计算伪距。通常用硬件相关器实时地进行这些相关法。GPS信号包含被称为伪随机(PN)序列的高速率重复信号。把可用于民用的编码称为C/A(粗略/捕获)编码，并且所述编码具有1.023MHz的二进制相位反转速率或“码片分割”速率，以及对于1毫秒的编码周期具有1023个码片的重复速率。所述编码序列属于被称为金码的系列，并且每个GPS卫星用唯一的金码广播信号。

对于所接收的来自给定GPS卫星的信号，在下变频处理到基带之后，相关接收机用所存储的包含于其本地存储器中的适当的金码的副本乘以所接收的信号，然后对乘积进行积分或低通滤波，以便获得对信号的出现的指示。把该处理称为“相关”操作。通过相对于所接收的信号顺序地调整所存的副本的相对定时，以及观察相关输出，接收机能够确定所接收的信号和本地时钟之间的时间延迟。把这样一个输出的出现的最初确定称为“捕获”。一旦捕获发生，处理进入“跟踪”阶段，在其中少量地调整本地基准的定时，以便维持高相关输出。可以把跟踪阶段期间的相关输出看作消除了伪随机码的GPS信号，或看作通用术语中的“解扩展”。该信号是窄带的，具有与每秒50比特的叠加于GPS波形之上的二进制相移键控(BPSK)数据相当的带宽。

所述相关捕获处理是非常耗时的，尤其当如果所接收的信号是弱的。为了改进捕获时间，大多数GPS接收机利用多重相关器(一般多达36个)，它允许并行搜索相关峰值。

由于卫星信号是视线式的，从而可由金属或其它物质阻隔，把常规GPS接收装置典型地设计成接收开放空间中的GPS信号。改进的GPS接收机提供允许在屋内，或在弱多径信号或纯粹反射信号的情况下跟踪GPS卫星信号的信号灵敏度。然而，捕获这样弱的GPS信号的能力一般引起其它问题。例如，对强和弱信号的同时跟踪可引起接收机锁定到互相关的信号，该信号不是真正的信号。可捕获较强的互相关的峰值而不是发现弱的真正的峰值。跟踪弱的卫星信号不保证它是直接信号。该弱信号可以是经反射的信号或是直接和间接信号的组合。把组合的信号称为多径信号。经反射的信号的路径典型地比直接信号的路径长。路径长度中的这种差异致使典型地延迟了反射信号的到达时间测量，或者致使对应的编码相位测量包含正偏差。所述偏差的大小一般与反射信号和直接信号之间的相对延迟成比例。可能缺乏直接信号分量使得现存的多径缓解技术(诸如窄相关器或选通相关器之类)过时。