專利名稱：具有搜索頻帶切換功能的gps接收機(jī)及終端設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是基于并且參考1999年12月3日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)No.11-344689。
本發(fā)明涉及一種GPS(全球定位系統(tǒng))接收機(jī)，該接收機(jī)通過(guò)在搜索頻帶上掃描中頻的GPS信號(hào)的信噪比，并且通過(guò)檢測(cè)在信噪比高于門限的最大值時(shí)的頻率，來(lái)從中頻的GPS衛(wèi)星信號(hào)中提取GPS數(shù)據(jù)。本發(fā)明還涉及一種利用GPS接收機(jī)的終端設(shè)備。
GPS接收機(jī)以及利用該GPS接收機(jī)的便攜式終端設(shè)備被用于通信。如圖7中的方框圖所示，每個(gè)GPS接收機(jī)1一般包括一個(gè)包含時(shí)鐘脈沖發(fā)生器的時(shí)鐘單元2，射頻(RF)單元3，數(shù)據(jù)提取單元4，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元5，數(shù)據(jù)計(jì)算單元6以及天線7。時(shí)鐘單元2在固定頻率上產(chǎn)生一個(gè)基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)，以便射頻(RF)單元3，數(shù)據(jù)提取單元4，數(shù)據(jù)計(jì)算單元6與該基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)同步地工作。
具體地說(shuō)，RF單元3將由天線7從GPS衛(wèi)星(未示出)上接收的射頻GPS信號(hào)與其本地振蕩信號(hào)相混合，以產(chǎn)生中頻的GPS信號(hào)。如圖8所示，數(shù)據(jù)提取單元4設(shè)置其中心頻率f1，該中心頻率與基準(zhǔn)頻率f0相差一個(gè)對(duì)應(yīng)于GPS衛(wèi)星的估計(jì)多普勒頻移的頻率。它也根據(jù)中心頻帶f1以及時(shí)鐘信號(hào)頻率中的最大變化(誤差)，來(lái)設(shè)置一個(gè)搜索頻帶fW1，該時(shí)鐘信號(hào)頻率中的變化是由于時(shí)鐘脈沖發(fā)生器的溫度變化引起的。
數(shù)據(jù)提取單元4在搜索頻帶fW1上掃描從RF單元3接收到的GPS信號(hào)的信噪比，并且檢測(cè)提供了高于預(yù)定門限信噪比的最大信噪比的頻率。這樣，數(shù)據(jù)提取單元4從中頻的GPS信號(hào)中提取GPS數(shù)據(jù)。所提取的數(shù)據(jù)暫時(shí)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元5中，并且用于數(shù)據(jù)計(jì)算單元6。數(shù)據(jù)提取單元4的上述操作是由來(lái)自數(shù)據(jù)計(jì)算單元6的控制指令來(lái)控制的。
應(yīng)該注意的是，由于時(shí)鐘脈沖發(fā)生器的老化，時(shí)鐘單元2的時(shí)鐘信號(hào)也會(huì)改變。隨著時(shí)鐘信號(hào)頻率變化或誤差(老化誤差)的增加，提供高于GPS信號(hào)門限Th的最大信噪比的頻帶不同于該搜索頻帶fW1，該GPS信號(hào)門限Th是由RF單元所產(chǎn)生。如圖9所示，在提供最大信噪比的頻率f2大大地不同于搜索頻帶fW1的情況下，最大信噪比的頻率不能被檢測(cè)到，導(dǎo)致了適當(dāng)提取GPS數(shù)據(jù)的失敗。
如果搜索頻帶的設(shè)置與最大老化誤差相一致，則搜索頻帶將不得不被設(shè)置得很寬。結(jié)果，數(shù)據(jù)提取單元4要求更長(zhǎng)的周期，以在加寬的搜索頻帶上掃描信噪比。與利用GPS接收機(jī)的終端設(shè)備消耗更少電能的要求相反，該GPS接收機(jī)1需要更多的電能。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種GPS接收機(jī)以及一種利用該GPS接收機(jī)的便攜式終端設(shè)備，即使當(dāng)基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)的頻率變化時(shí)，它也能夠從中頻的GPS信號(hào)中精確地提取GPS數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，GPS接收機(jī)包括一個(gè)時(shí)鐘單元、一個(gè)射頻單元以及一個(gè)數(shù)據(jù)提取單元。數(shù)據(jù)提取單元在搜索頻帶上掃描由射頻單元所產(chǎn)生的GPS信號(hào)的信噪比，并且在所搜索的頻帶中檢測(cè)出GPS信號(hào)的信噪比高于門限比時(shí)的頻率，以從該GPS信號(hào)中提取GPS數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)提取單元在正常模式中將該搜索頻帶設(shè)置成第一頻帶，在頻帶校正模式中將該搜索頻帶設(shè)置成第二頻帶。第一頻帶具有根據(jù)GPS衛(wèi)星的估計(jì)多普勒頻移而確定的第一中心頻率，以及根據(jù)基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)頻率中依賴于溫度的最大變化而確定的帶寬。第二頻帶具有根據(jù)基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)頻率中依賴于老化的最大變化而確定的帶寬。
而且，在頻帶校正模式之后，數(shù)據(jù)提取單元還將該搜索頻帶設(shè)置成第三頻帶。第三頻帶具有在第二中心頻率附近的中心頻率，由于在第二校正模式的第二搜索頻帶上掃描信噪比的結(jié)果，該第三頻帶提供了高于門限的最大檢測(cè)信噪比。第三搜索頻帶具有與第一搜索頻帶相同的帶寬，或者比第一搜索帶寬窄的帶寬。
從正常模式到頻帶校正模式的模式切換可以由用戶手工實(shí)現(xiàn)，或者根據(jù)在正常模式中掃描到的信噪比或時(shí)鐘脈沖發(fā)生器的使用周期來(lái)自動(dòng)切換。
本發(fā)明的上述以及其他目的，特征和優(yōu)點(diǎn)通過(guò)下文的詳細(xì)描述并參照附圖而變得清楚。其中

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的利用GPS接收的便攜式終端設(shè)備的方框圖；圖2是示出正常模式下在GPS信號(hào)的頻率與GPS信號(hào)的信噪比之間相互關(guān)系的特性圖；圖3是示出頻帶校正模式下在GPS信號(hào)的頻率與GPS信號(hào)的信噪比之間相互關(guān)系的特性圖；圖4是示出當(dāng)頻帶校正模式被實(shí)現(xiàn)時(shí)，在GPS信號(hào)的頻率與GPS信號(hào)的信噪比之間相互關(guān)系的特性圖；圖5是示出在頻帶校正模式之后，當(dāng)模式返回道正常模式時(shí)，在GPS信號(hào)的頻率與GPS信號(hào)的信噪比之間相互關(guān)系的特性圖；圖6是示出在頻帶校正模式之后，當(dāng)模式返回道正常模式時(shí)，在GPS信號(hào)的頻率與GPS信號(hào)的信噪比之間另一種相互關(guān)系的特性圖；圖7是示出根據(jù)相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)的GPS接收機(jī)的方框圖；圖8是示出在相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)中，在GPS信號(hào)的頻率與GPS信號(hào)的信噪比之間相互關(guān)系的特性圖；圖9是示出當(dāng)在相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)生老化誤差時(shí)，在GPS信號(hào)的頻率與GPS信號(hào)的信噪比之間相互關(guān)系的特性圖。
本發(fā)明將參照一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行描述，如圖1所示，GPS接收機(jī)1結(jié)合于便攜式終端設(shè)備11中。GPS接收機(jī)1以與圖7中現(xiàn)有技術(shù)類似的方式構(gòu)成。GPS接收機(jī)1基本上以如參照現(xiàn)有技術(shù)所描述的類似方式工作，并且施加數(shù)據(jù)到CPU 12。
便攜式終端設(shè)備11的構(gòu)成還帶有中央處理器(CPU 12)，手工操作單元14，顯示單元15，用于與蜂窩電話(未示出)連接的接口(IF)單元16，用于與其他外部設(shè)備連接的接口(IF)單元17，以及存儲(chǔ)器單元18 。
當(dāng)操作單元14的按鍵由用戶操作時(shí)，操作單元14向CPU 12施加按鍵操作信號(hào)。操作單元14用于控制操作模式，即GPS接收機(jī)的正常模式以及頻帶校正模式。CPU 12根據(jù)來(lái)自于操作單元14的按鍵操作檢測(cè)信號(hào)，利用解碼按鍵操作來(lái)執(zhí)行程控處理。顯示單元15在接收到來(lái)自于CPU 12的顯示命令時(shí)顯示信息。IF單元16具有用于蜂窩電話的接口功能，并且在該蜂窩電話被連接時(shí)，控制與該蜂窩電話的通信。IF單元17具有用于諸如個(gè)人電腦的其他外部終端設(shè)備的接口功能，并且控制與外部終端設(shè)備的通信。存儲(chǔ)器單元18存儲(chǔ)各種信息，諸如地圖數(shù)據(jù)，個(gè)人數(shù)據(jù)，時(shí)間表數(shù)據(jù)或者類似數(shù)據(jù)。
在操作時(shí)，CPU 12確定正常模式或者頻帶校正模式是否由操作單元所指示。當(dāng)操作單元14沒(méi)有做出特定操作時(shí)，CPU 12可以確定該模式為正常模式。
在正常模式中，數(shù)據(jù)計(jì)算單元6將正常操作模式命令施加到數(shù)據(jù)提取單元4。如圖2所示，數(shù)據(jù)提取單元4設(shè)置一個(gè)第一中心頻率f1，該中心頻率與基準(zhǔn)頻率f0相差一個(gè)預(yù)定頻率，該預(yù)定頻率對(duì)應(yīng)于GPS衛(wèi)星的估計(jì)多普勒頻移。數(shù)據(jù)提取單元4還設(shè)置一個(gè)第一搜索頻帶fW1，以使第一中心頻率f1位于第一搜索頻帶fW1的中心。
搜索頻帶fW1可以以如下公式計(jì)算，假定由時(shí)鐘脈沖發(fā)生器的與溫度相關(guān)的變化所引起的最大誤差α1為±0.05ppm。
fW1=1575.42MHz×0.5ppm×2=1575.42Hz這樣，數(shù)據(jù)提取單元4在搜索頻帶fW1上掃描從RF單元3接收到的中頻的GPS信號(hào)的信噪比，并且檢測(cè)出高于門限Th的頻率以及最大值。該頻率被示為圖2搜索頻帶fW1的中心頻率。數(shù)據(jù)提取單元4接著從檢測(cè)頻率的GPS信號(hào)中提取數(shù)據(jù)。
在操作單元14以預(yù)定方式操縱的校正模式中，CPU 12向數(shù)據(jù)計(jì)算單元6施加校正命令，該數(shù)據(jù)計(jì)算單元6又控制數(shù)據(jù)提取單元，以校正搜索頻帶。如圖3所示，數(shù)據(jù)提取單元4設(shè)置一個(gè)中心頻率f1，該中心頻率與基準(zhǔn)頻率f0相差一個(gè)預(yù)定頻率，該預(yù)定頻率對(duì)應(yīng)于GPS衛(wèi)星的估計(jì)多普勒頻移。數(shù)據(jù)提取單元4還設(shè)置一個(gè)第二搜索頻帶fW2，以使第一中心頻率f1位于搜索頻帶fW2的中心。在頻帶校正模式中，第二搜索頻帶fW2不是由時(shí)鐘脈沖發(fā)生器的依賴于溫度的誤差確定的，而是由老化誤差確定的，即由時(shí)鐘脈沖發(fā)生器的使用周期的誤差或變化確定的。
搜索頻帶fW2可以以如下公式計(jì)算，假定由時(shí)鐘脈沖發(fā)生器的與時(shí)間相關(guān)的變化所引起的最大誤差α2為±2.0ppm。該頻帶fW2大約是第一頻帶fW1的四倍。
FW2=1575.42MHz×2.0ppm×2=6301.68Hz這樣，數(shù)據(jù)提取單元4在搜索頻帶fW2上掃描從RF單元3接收到的中頻的GPS信號(hào)的信噪比，并且檢測(cè)出提供高于門限Th的最大值信噪比的頻率。該頻率被示為圖2搜索頻帶fW2的中心頻率。數(shù)據(jù)提取單元4接著從檢測(cè)頻率的GPS信號(hào)中提取數(shù)據(jù)。
當(dāng)由于時(shí)鐘脈沖發(fā)生器的老化而使由時(shí)鐘單元2所產(chǎn)生的基準(zhǔn)時(shí)鐘的頻率發(fā)生變化時(shí)，提供最大信噪比的頻率將不同于第二頻率f2，例如如圖4所示。然而，當(dāng)搜索頻帶寬得足以容納這種頻偏時(shí)，頻率f2可以在第二搜索頻帶fW2上掃描信噪比而檢測(cè)到。
在該校正模式一旦已經(jīng)被設(shè)置之后，模式被切換回正常模式時(shí)，數(shù)據(jù)提取單元4將搜索頻帶的中心頻率設(shè)置到第二頻率f2，該頻率在校正模式中提供最大信噪比。而且，數(shù)據(jù)提取單元4將第三頻帶fW3設(shè)置在第二中心頻率f2附近，如圖5所示。第三搜索頻帶的寬度是根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)頻率中依賴于時(shí)間的最大誤差來(lái)確定的，該時(shí)鐘信號(hào)頻率中依賴于時(shí)間的最大誤差是由時(shí)鐘脈沖發(fā)生器中溫度的變化引起的。
這樣，數(shù)據(jù)提取單元4在搜索頻帶fW3上掃描從RF單元3接收到的中頻的GPS信號(hào)的信噪比(SNR)，并且檢測(cè)出提供高于門限Th的最大信噪比的頻率。該頻率被示為圖5搜索頻帶fW1的中心頻率。數(shù)據(jù)提取單元4接著從檢測(cè)頻率的GPS信號(hào)中提取數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，不僅依賴于老化的誤差可以由頻帶校正模式補(bǔ)償，而且信噪比掃描時(shí)間以及電能都可以被節(jié)省，因?yàn)轭l帶校正模式只有在被指示時(shí)才實(shí)現(xiàn)。而且，一旦頻帶校正模式已經(jīng)被運(yùn)行，可以利用較少的時(shí)間以及電能來(lái)精確實(shí)現(xiàn)信噪比掃描，因?yàn)樵陬l帶校正模式之后，搜索頻帶是根據(jù)依賴于溫度的誤差而再次設(shè)置的。
在上述實(shí)施例中，可以實(shí)現(xiàn)多種變化。
例如，第三頻帶fW3可以設(shè)置成較窄的頻帶fW3，如圖6所示，該第三頻帶fW2與由溫度變化所引起的頻率中的最大誤差相一致。CPU 12可以被編程為自動(dòng)設(shè)置校正模式，而無(wú)需操縱操作單元14，例如通過(guò)監(jiān)視時(shí)鐘脈沖發(fā)生器的使用周期或者通過(guò)監(jiān)視信噪比的幅度。時(shí)鐘信號(hào)可以通過(guò)數(shù)據(jù)提取單元4提供給數(shù)據(jù)計(jì)算單元6。GPs數(shù)據(jù)可以從一個(gè)頻率中提取，該頻率不同于提供最大信噪比的頻率，只要在搜索頻帶上掃描到的信噪比超過(guò)門限Th。當(dāng)提供最大信噪比的頻率不能在搜索頻帶中檢測(cè)到時(shí)，即當(dāng)該頻率位于搜索頻帶之外時(shí)，這尤其有利。
而且，第一搜索頻帶fW1可以被設(shè)置成使其中心頻率在第一中心頻率f1附近，第三搜索頻帶可以被設(shè)置成使其中心頻率在第二中心頻率f2附近，該第二中心頻率提供高于門限Th的最大信噪比。最大誤差α1和α2可以根據(jù)時(shí)鐘脈沖發(fā)生器的類型來(lái)設(shè)置。
權(quán)利要求
1．一種GPS接收機(jī)，用于接收從GPS衛(wèi)星所發(fā)送的GPS信號(hào)，其包括用于產(chǎn)生一個(gè)基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘脈沖發(fā)生器；與時(shí)鐘信號(hào)可同步地操作的射頻裝置，其接收從GPS衛(wèi)星發(fā)送的射頻的GPS信號(hào)，并且產(chǎn)生中頻的GPS信號(hào)；數(shù)據(jù)提取單元，用于在搜索頻帶上掃描所產(chǎn)生的GPS信號(hào)的信噪比，并且在所搜索的頻帶中檢測(cè)出所產(chǎn)生的GpS信號(hào)的信噪比高于門限比時(shí)的頻率，以從所產(chǎn)生的GPS信號(hào)中提取GPS數(shù)據(jù)；其中數(shù)據(jù)提取單元在正常模式中將該搜索頻帶設(shè)置成第一頻帶，在頻帶校正模式中將該搜索頻帶設(shè)置成第二頻帶；第一頻帶具有根據(jù)GPS衛(wèi)星的估計(jì)多普勒頻移而確定的第一中心頻率，以及根據(jù)基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)頻率中依賴于溫度的最大變化而確定的帶寬；第二頻帶具有根據(jù)基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)頻率中依賴于老化的最大變化而確定的帶寬。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的GPS接收機(jī)，其中在頻帶校正模式之后，數(shù)據(jù)提取單元還將該搜索頻帶設(shè)置成第三頻帶，第三頻帶具有在第二中心頻率附近的中心頻率，由于在頻帶校正模式的第二搜索頻帶上掃描信噪比的結(jié)果，該第二中心頻率提供了高于門限的最大檢測(cè)信噪比。
3．根據(jù)權(quán)利要求2的GPS接收機(jī)，其中第三搜索頻帶具有與第一搜索頻帶相同的帶寬。
4．根據(jù)權(quán)利要求2的GPS接收機(jī)，其中第三搜索頻帶具有比第一搜索頻帶窄的帶寬。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的GPS接收機(jī)，其中第一頻帶的帶寬是根據(jù)基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)的頻率中依賴于溫度的最大變換來(lái)確定的，第二頻帶的帶寬是根據(jù)基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)的頻率中依賴于老化的最大變換來(lái)確定的。
6．根據(jù)權(quán)利要求1的GPS接收機(jī)，還包括用于手工指示模式從正常模式切換到頻帶校正模式的手工操作裝置。
7．根據(jù)權(quán)利要求1的GPS接收機(jī)，還包括根據(jù)在正常模式中掃描到的信噪比，自動(dòng)指示模式從正常模式切換到頻帶校正模式的自動(dòng)操作裝置。
8．根據(jù)權(quán)利要求1的GPS接收機(jī)，還包括根據(jù)時(shí)鐘脈沖發(fā)生器的使用周期，自動(dòng)指示模式從正常模式切換到頻帶校正模式的自動(dòng)操作裝置。
9．根據(jù)權(quán)利要求1的GPS接收機(jī)，其中射頻裝置，其將接收的GPS接收機(jī)與本地振蕩信號(hào)相混合，以產(chǎn)生生成的GPS信號(hào)。
10．一種具有權(quán)利要求1的GPS接收機(jī)的終端設(shè)備，其包括數(shù)據(jù)處理裝置，其連接到數(shù)據(jù)提取裝置，用以處理所提取的GPS數(shù)據(jù)。
全文摘要
一種終端設(shè)備具有接收來(lái)自GPS衛(wèi)星的GPS信號(hào)的接收機(jī)。該終端設(shè)備具有一個(gè)用于指示GPS接收機(jī)操作模式的操作單元,GPS接收機(jī)包括一個(gè)時(shí)鐘單元、一個(gè)射頻單元以及一個(gè)數(shù)據(jù)提取單元。數(shù)據(jù)提取單元通過(guò)在搜索頻帶上掃描每種頻率的信噪比,以提取GPS數(shù)據(jù)。當(dāng)頻帶校正單元是由操作單元指示時(shí),數(shù)據(jù)提取單元將其搜索頻帶從第一頻帶切換到第二頻帶,第一頻帶是根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)頻率中依賴于溫度的最大變化而確定的,第二頻帶是根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)頻率中依賴于老化的最大變化而確定的。
文檔編號(hào)G01S1/04GK1304216SQ00134289
公開日2001年7月18日 申請(qǐng)日期2000年11月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月3日
發(fā)明者武藤勝?gòu)? 山森修, 五十君克己 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Ntt杜可莫