專(zhuān)利名稱(chēng)：全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)記錄裝置及其相關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及GPS數(shù)據(jù)記錄裝置及其相關(guān)方法，特別是涉及可儲(chǔ)存GPS 數(shù)據(jù)并重復(fù)播放的GPS數(shù)據(jù)記錄裝置及其相關(guān)方法。
背景技術(shù)：
全3求衛(wèi)星定位系統(tǒng)(Global Positioning System, GPS)由美國(guó)政府所 開(kāi)發(fā)，整個(gè)系統(tǒng)可大致上分成下列三個(gè)部分太空衛(wèi)星部分、地面管制部分 以及使用者接收機(jī)。太空衛(wèi)星部分由24顆衛(wèi)星所組成，分成六個(gè)軌道，運(yùn) 行于約20200公里的高空，繞行地球一周約12小時(shí)。每個(gè)衛(wèi)星均持續(xù)著發(fā) 射載有衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)及時(shí)間的無(wú)線電波，提供地球上的各種接收機(jī)來(lái)應(yīng)用。 地面管制部分為了追蹤及控制上述衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)所設(shè)置的地面管制站，主要工作 為負(fù)責(zé)修正與維護(hù)每個(gè)衛(wèi)星能保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)的各項(xiàng)參數(shù)數(shù)據(jù)，以確保每個(gè)衛(wèi) 星都能提供正確的信息給使用者接收機(jī)來(lái)接收。使用者接收機(jī)用以追蹤所有 的GPS衛(wèi)星，并實(shí)時(shí)地計(jì)算出接收機(jī)所在位置的坐標(biāo)、移動(dòng)速度及時(shí)間。一 般民間所能擁有及應(yīng)用的系統(tǒng)就是使用者接收機(jī)的部分。其計(jì)算原理為 每個(gè)太空衛(wèi)星在運(yùn)行時(shí)，任一時(shí)刻都有一個(gè)坐標(biāo)值來(lái)代表其位置所在(已知 值)，接收機(jī)所在的位置坐標(biāo)為未知值，而太空衛(wèi)星的信息在傳送過(guò)程中所 需耗費(fèi)的時(shí)間可經(jīng)由比對(duì)衛(wèi)星時(shí)鐘與接收機(jī)內(nèi)的時(shí)鐘來(lái)計(jì)算，將此時(shí)間差值 乘以電波傳送速度(一般定為光速)，就可計(jì)算出太空衛(wèi)星與使用者接收機(jī)間 的距離，如此就可依三角向量關(guān)系得到一個(gè)相關(guān)的方程式。 一般的接收機(jī)就 是依上述原理來(lái)計(jì)算出所在位置的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，每接收到一顆衛(wèi)星就可列出一 個(gè)相關(guān)的方程式，因此在至少收到三顆衛(wèi)星后，即可計(jì)算出平面坐標(biāo)(經(jīng)煒 度)值，收到四顆則加上高程值，五顆以上還可提高準(zhǔn)確度，這就是GPS的 基本定位原理。更詳細(xì)的GPS技術(shù)內(nèi)容可參閱各衛(wèi)星導(dǎo)航制造商所提供的 GPS手冊(cè)。除了車(chē)用導(dǎo)航系統(tǒng)之外，GPS也逐漸使用在其它的電子產(chǎn)品上，因此GPS 數(shù)據(jù)的測(cè)量及根據(jù)GPS數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)成為各家廠商的重要課題。 一般而言，已知做法多是以GPS仿真系統(tǒng)編寫(xiě)出GPS信號(hào)數(shù)據(jù)。然而，真實(shí)世界的GPS信 號(hào)受到各式各樣的影響及干擾， 一般GPS仿真系統(tǒng)所能仿真的范圍有限，故 由仿真系統(tǒng)所產(chǎn)生的GPS信號(hào)與真實(shí)世界的GPS信號(hào)間存有不小的差異。發(fā)明內(nèi)容因此本發(fā)明的目的之一為提供一種GPS數(shù)據(jù)記錄裝置，其可儲(chǔ)存GPS 數(shù)據(jù)，并在需要時(shí)讀取儲(chǔ)存的GPS數(shù)據(jù)。本發(fā)明的實(shí)施例披露了一種GPS數(shù)據(jù)記錄裝置，包括 一儲(chǔ)存裝置；以 及一處理電路，耦接至該儲(chǔ)存裝置，該處理電路包括 一取樣器，用以對(duì)一 GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行取樣；以及， 一打包處理器，用以對(duì)該取樣后的GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行 打包處理，以產(chǎn)生一數(shù)據(jù)包，該打包處理器也可對(duì)該數(shù)據(jù)包進(jìn)行解包處理； 其中，該數(shù)據(jù)包儲(chǔ)存于該儲(chǔ)存裝置。本發(fā)明還披露了一種GPS數(shù)據(jù)記錄方法，包含取得至少一GPS數(shù)據(jù)； 對(duì)該GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行取樣；將取樣后的該GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行打包處理以產(chǎn)生一數(shù)據(jù) 包；以及儲(chǔ)存該數(shù)據(jù)包。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的GPS數(shù)據(jù)記錄裝置的電路圖。 圖2示出了圖1中所示的處理電路的一實(shí)施例。附圖符號(hào)說(shuō)明100 GPS數(shù)據(jù)記錄裝置103處理電^各105儲(chǔ)存裝置107射頻模擬前端模塊109基頻電^各113車(chē)速檢測(cè)模塊115同步秒脈沖模塊117慣性導(dǎo)航系統(tǒng)200 FPGA電路201取樣模塊203打包處理器 205總線207靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 209 DDR控制器 211動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 213 FPGA控制器具體實(shí)施方式
在說(shuō)明書(shū)及權(quán)利要求中使用了某些詞匯來(lái)指稱(chēng)特定的組件。本領(lǐng)域技術(shù) 人員應(yīng)可理解，硬件制造商可能會(huì)用不同的名詞來(lái)稱(chēng)呼同一個(gè)組件。本說(shuō)明 書(shū)及權(quán)利要求并不以名稱(chēng)的差異來(lái)作為區(qū)分組件的方式，而是以組件在功能 上的差異來(lái)作為區(qū)分的準(zhǔn)則。在整篇說(shuō)明書(shū)及權(quán)利要求中所提及的"包含" 為一開(kāi)放式的用語(yǔ)，故應(yīng)解釋成"包含但不限定于"。以外，"耦接" 一詞在 此包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接 于一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電氣連接于該第二裝置，或通過(guò)其 它裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的GPS數(shù)據(jù)記錄裝置100的電路圖。 如圖1所示，GPS數(shù)據(jù)記錄裝置100包含一處理電路103以及一儲(chǔ)存裝置105。 處理電路103耦接至儲(chǔ)存裝置105,用以將收到的GPS數(shù)據(jù)儲(chǔ)存至儲(chǔ)存裝置 105，也可自儲(chǔ)存裝置105讀取GPS數(shù)據(jù)并傳輸。在一實(shí)施例中，處理電路 103將GPS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)包的形態(tài)儲(chǔ)存在儲(chǔ)存裝置105,并可自儲(chǔ)存裝置 105讀取數(shù)據(jù)包并還原成原始GPS數(shù)據(jù)。而在另一實(shí)施例中，處理電路103 對(duì)GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行取樣后，再儲(chǔ)存至儲(chǔ)存裝置105。處理電路103可耦接至一射頻模擬前端模塊(RF AFE) 107以及一基頻電 路(Baseband) 109。射頻模擬前端模塊107接收GPS射頻信號(hào)RF并將GPS 射頻信號(hào)RF轉(zhuǎn)換成一 GPS數(shù)據(jù)，其中此GPS數(shù)據(jù)可載于一中頻(IF)信號(hào)上， 而處理電路103接收GPS數(shù)據(jù)并將其儲(chǔ)存至儲(chǔ)存裝置105?；l電路109耦 接于處理電路103，用來(lái)處理來(lái)自處理電路103的GPS數(shù)據(jù)。由于射頻模擬 前端模塊107以及基頻電路109的操作及結(jié)構(gòu)屬于已知技術(shù)的范疇，故在此 不再贅述。除了 GPS數(shù)據(jù)之外，儲(chǔ)存裝置1Q5也可儲(chǔ)存其它外部定位輔助信息。舉例而言，GPS數(shù)據(jù)記錄裝置IOO可還包含一接收單元111，其耦接至儲(chǔ)存裝 置105，用以接收外部定位輔助信息并將外部定位輔助信息儲(chǔ)存至儲(chǔ)存裝置 105。在此實(shí)施例中，接收單元111可耦接至一車(chē)速檢測(cè)模塊113、 一同步秒 脈沖模塊(PPS) 115或是一慣性導(dǎo)航系統(tǒng)117。車(chē)速檢測(cè)模塊113可為檢測(cè)輪 胎轉(zhuǎn)速的模塊如Wheel Tic等。同步秒脈沖才莫塊115可用以提供精準(zhǔn)的脈沖 信號(hào)，而慣性導(dǎo)航系統(tǒng)117可為陀螺儀或加速儀等， 一般在被定位目標(biāo)失去 信號(hào)時(shí)協(xié)助定位。這些裝置所提供的外部定位輔助信息可儲(chǔ)存至儲(chǔ)存裝置 105,并與GPS數(shù)據(jù)一起被讀出并處理。接收單元111也可整合至處理電路 103中。通過(guò)上述系統(tǒng)，可記錄真實(shí)的GPS數(shù)據(jù)(利用處理電路103將GPS數(shù)據(jù) 儲(chǔ)存至儲(chǔ)存裝置105),并在需要時(shí)將其播放出來(lái)(利用處理電路103將GPS 數(shù)據(jù)從儲(chǔ)存裝置讀取出來(lái)，并傳輸至基頻處理電路109作處理)。理所當(dāng)然 的，記錄的GPS數(shù)據(jù)可不斷重復(fù)播放。如此一來(lái)，可記錄不同時(shí)間地點(diǎn)的GPS 數(shù)據(jù)，并重復(fù)播放以做不同的測(cè)試，藉此可大幅增加測(cè)試GPS相關(guān)組件時(shí)的 方便性和可重復(fù)性。圖2示出了圖1中所示的處理電路103的一實(shí)施例。如圖2所示，處理 電路103包含一FPGA (Field Programmable Gate Array,現(xiàn)場(chǎng)可程序邏輯 門(mén)陣列)電路200、 一動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM) 211以及一 FPGA控制器 213。 FPGA電路200包含一取樣模塊201、 一打包處理器203、 一總線205、 一靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM) 207，以及一DDR控制器209。 FPGA控制器213 具有一句柄以控制FPGA電路200的操作。取樣模塊201用以對(duì)射頻模擬前 端模塊107輸出的GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行取樣，經(jīng)取樣后的GPS數(shù)據(jù)再由打包處理器 203處理以產(chǎn)生數(shù)據(jù)包，最后數(shù)據(jù)包會(huì)被儲(chǔ)存至儲(chǔ)存裝置105，當(dāng)要使用GPS 數(shù)據(jù)時(shí)，打包處理器203可將數(shù)據(jù)包進(jìn)行解包操作，以還原GPS數(shù)據(jù)。靜 態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器207作為FPGA電路200將數(shù)據(jù)包儲(chǔ)存至儲(chǔ)存裝置105時(shí) 以及自儲(chǔ)存裝置105解包時(shí)的緩沖器。動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器211作為數(shù)據(jù)包 被還原成GPS數(shù)據(jù)后，欲輸出時(shí)的緩沖器。DDR控制器209則用以控制動(dòng)態(tài) 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器211。在此實(shí)施例中，打包處理器203使用總線205跟靜態(tài) 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器207以及DDR控制器209作溝通與傳輸，但并非用以限定本 發(fā)明，而靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器207以及動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器211也可依成本 或設(shè)計(jì)考慮而被省略。須注意的是，圖2僅簡(jiǎn)示一些主要組件， 一些本領(lǐng)域技術(shù)人員可輕易得知的詳細(xì)組件并未示出。舉例來(lái)說(shuō)，取樣器201和射頻模 擬前端模塊107之間可具有一連接器連接兩組件，而靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 207和儲(chǔ)存裝置105之間可具有一 USB接口和一 USB控制器以作為傳輸數(shù)據(jù) 之用。圖2所示的電路僅用以舉例，并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可 利用其它電路結(jié)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)相同的功效，其也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。根據(jù)上述的電路，可記錄真實(shí)的GPS數(shù)據(jù)，并在需要時(shí)重復(fù)播放GPS數(shù) 據(jù)，可用來(lái)在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試GPS接收器等組件，不須到實(shí)驗(yàn)室外實(shí)測(cè)，大幅增 加了測(cè)試GPS相關(guān)組件的便利性。而且，不需要使用昂貴的GPS仿真系統(tǒng)編 寫(xiě)與實(shí)際環(huán)境信號(hào)有差異的GPS數(shù)據(jù)，不僅可節(jié)省成本,.也可減少編寫(xiě)的仿 真GPS數(shù)據(jù)和真實(shí)的GPS數(shù)據(jù)的誤差。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變 化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種GPS數(shù)據(jù)記錄裝置，包含一儲(chǔ)存裝置；以及一處理電路，耦接至該儲(chǔ)存裝置，用以對(duì)至少一GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行取樣后，再將其儲(chǔ)存至該儲(chǔ)存裝置。
2. 如權(quán)利要求1所述的GPS數(shù)據(jù)記錄裝置，其中該處理電路可自該儲(chǔ) 存裝置讀取該GPS數(shù)據(jù)。
3. 如權(quán)利要求2所述的GPS數(shù)據(jù)記錄裝置，其中， 一基頻電路，耦接 于該處理電路，用來(lái)處理該處理電路所輸出的該GPS數(shù)據(jù)。
4. 如權(quán)利要求1所述的GPS數(shù)據(jù)記錄裝置，還包含一射頻模擬前端模 塊，耦接至該處理電路，用以接收一GPS射頻信號(hào)以轉(zhuǎn)換成該GPS數(shù)據(jù)。
5. 如權(quán)利要求1所述的GPS數(shù)據(jù)記錄裝置，其中該處理電路包括 一取樣器，用以對(duì)該GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行取樣。
6. 如權(quán)利要求5所述的GPS數(shù)據(jù)記錄裝置，其中該處理電路還包括 一打包處理器，用以對(duì)取樣后的該GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行打包處理，以及對(duì)打包處理后的該GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行解包處理。
7. 如權(quán)利要求1所述的GPS數(shù)據(jù)記錄裝置，還包含一接收單元，耦接 至該儲(chǔ)存裝置，用以接收外部定位輔助信息并將該外部定位輔助信息儲(chǔ)存至 該儲(chǔ)存裝置。
8. 如權(quán)利要求7所述的GPS數(shù)據(jù)記錄裝置，其中該外部定位輔助信息 來(lái)自 一車(chē)速檢測(cè)模塊、 一同步秒脈沖模塊或一慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。
9. 一種GPS數(shù)據(jù)記錄裝置，包含 一儲(chǔ)存裝置；以及一處理電路，耦接至該儲(chǔ)存裝置，該處理電路包括 一取樣器，用以對(duì)一GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行取樣；以及一打包處理器，用以對(duì)該取樣后的GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行打包處理，以產(chǎn)生一數(shù) 據(jù)包，該打包處理器也可對(duì)該數(shù)據(jù)包進(jìn)行解包處理； 其中，該數(shù)據(jù)包儲(chǔ)存于該儲(chǔ)存裝置。
10. 如權(quán)利要求9所述的GPS數(shù)據(jù)記錄裝置，還包含一射頻模擬前端模 塊，耦接至該處理電路，用以接收一GPS射頻信號(hào)并將該GPS射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成該GPS數(shù)據(jù)。
11. 如權(quán)利要求9所述的GPS數(shù)據(jù)記錄裝置，其還包含 一基頻電路，耦接于該處理電路，用來(lái)處理該處理電路解包后的該GPS數(shù)據(jù)。
12. 如權(quán)利要求9所述的GPS數(shù)據(jù)記錄裝置，還包含一接收單元，耦接 至該儲(chǔ)存裝置，用以接收外部定位輔助信息并將該外部定位輔助信息儲(chǔ)存至 該儲(chǔ)存裝置。
13. 如權(quán)利要求12所述的GPS數(shù)據(jù)記錄裝置，其中該外部定位輔助信 息來(lái)自一車(chē)速檢測(cè)模塊、 一同步秒脈沖(pps)模塊或一慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。
14. 一種GPS數(shù)據(jù)記錄方法，包含 取得至少一GPS數(shù)據(jù)；對(duì)該GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行取樣；將取樣后的該GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行打包處理以產(chǎn)生一數(shù)據(jù)包；以及 儲(chǔ)存該數(shù)據(jù)包。
15. 如權(quán)利要求14所述的GPS數(shù)據(jù)記錄方法，還包含 讀取儲(chǔ)存的該數(shù)據(jù)包；以及對(duì)該數(shù)據(jù)包進(jìn)行解包后輸出。
16. 如權(quán)利要求14所述的GPS數(shù)據(jù)記錄方法，還包含 將一 GPS射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成該GPS數(shù)據(jù)。
17. 如權(quán)利要求14所述的GPS數(shù)據(jù)記錄方法，還包含 接收外部定位輔助信息并儲(chǔ)存該外部定位輔助信息。
18. 如權(quán)利要求17所述的GPS數(shù)據(jù)記錄方法，其中該外部定位輔助信 息來(lái)自 一車(chē)速檢測(cè)模塊、 一同步秒脈沖模塊或一慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。
全文摘要
一種GPS數(shù)據(jù)記錄裝置，包括一儲(chǔ)存裝置；以及一處理電路，耦接至該儲(chǔ)存裝置，該處理電路包括一取樣器，用以對(duì)一GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行取樣；以及，一打包處理器，用以對(duì)該取樣后的GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行打包處理，以產(chǎn)生一數(shù)據(jù)包，該打包處理器也可對(duì)該數(shù)據(jù)包進(jìn)行解包處理；其中，該數(shù)據(jù)包儲(chǔ)存于該儲(chǔ)存裝置。
文檔編號(hào)G01S19/13GK101334466SQ20071012706
公開(kāi)日2008年12月31日 申請(qǐng)日期2007年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月28日
發(fā)明者安德烈·波契可夫斯基, 尼克萊·米凱洛夫, 歇爾給·波斯皮洛夫, 甘秉鑫, 賈比杰, 黃俊明 申請(qǐng)人:晨星半導(dǎo)體股份有限公司