專利名稱：用于定位系統(tǒng)的頻率追蹤方法及其裝置的制作方法
用于定位系統(tǒng)的頻率追蹤方法及其裝置技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明有關(guān)于一種定位方法及其裝置，特別是有關(guān)于一種定位系統(tǒng)的頻率追蹤方 法及其裝置。
背景技術(shù)：
前蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造衛(wèi)星史波尼克一號(hào)(SputnikI)，宣告人類進(jìn)入太空時(shí)代， 對(duì)于太空資源的利用遂成為各國(guó)研究發(fā)展的重要課題。全球定位系統(tǒng)(globalpositioning system，簡(jiǎn)稱GPS)源于美國(guó)海軍的導(dǎo)航系統(tǒng)，其后美國(guó)國(guó)防部接續(xù)該計(jì)劃，完成全球性以 衛(wèi)星為定位工具的系統(tǒng)。
美國(guó)國(guó)防部將整個(gè)GPS計(jì)劃分成三個(gè)階段包括研發(fā)期、試驗(yàn)期與成熟期，計(jì)畫邁 入成熟期后開放給民間運(yùn)用。GPS因采行衛(wèi)星(Mtellite)定位，又稱為衛(wèi)星定位系統(tǒng) (SPS)，目前有32顆GPS衛(wèi)星(高度兩萬(wàn)公里，周期12小時(shí))。
在接收衛(wèi)星信號(hào)的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生許多偏差(bias)和誤差(error)。偏差有一定 的特性，可以用數(shù)學(xué)模型表示，而誤差是隨機(jī)的性質(zhì)，需以統(tǒng)計(jì)方式表示，這些偏差與誤差 會(huì)影響衛(wèi)星定位的準(zhǔn)確性。其中一種重要的誤差即是多重路徑效應(yīng)(multipath effect), 亦即接收天線除了直接接收到衛(wèi)星的信號(hào)外，也可能接收到經(jīng)天線周圍地物反射的衛(wèi)星信 號(hào)，兩種信號(hào)到達(dá)天線的時(shí)間不同步，疊加在一起接收時(shí)，由于直視信號(hào)與多重路徑信號(hào)間 存在時(shí)間差與相位、頻率偏移量，會(huì)導(dǎo)致接收器無(wú)法估測(cè)出準(zhǔn)確的頻率。
尤其在高樓聳立巷道狹窄的都市中，多重路徑效應(yīng)非常嚴(yán)重，對(duì)測(cè)量 (measurement)品質(zhì)有著高要求的全球定位系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是個(gè)嚴(yán)苛的挑戰(zhàn)。然而，現(xiàn)有技術(shù)只針 對(duì)時(shí)間延遲上的多重路徑做探討處理，但在實(shí)際的環(huán)境中，多重路徑往往夾帶著頻率偏差 (frequency offset)導(dǎo)致測(cè)距率(range-rate)的估算失真。
一個(gè)雙路(two-path)的基頻信號(hào)包括直視信號(hào)(light-of-sight，簡(jiǎn)稱LOQ與多 重路徑信號(hào)(multipath，簡(jiǎn)稱MP)，此基頻信號(hào)可表示為
r{t) = Axc{t —+ A2c(t - T2)ejW2'+02)
其中，c(t)為粗獲取碼(coarseacquisition code，簡(jiǎn)稱 C/A 碼)，而 Apf” τ” Q1分別為直視信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度、頻率、延遲與相位，而A2、f2、τ2、θ 2分別為多重路徑信號(hào) 的信號(hào)強(qiáng)度、頻率、延遲與相位。
根據(jù)一同調(diào)時(shí)間Τ，對(duì)基頻信號(hào)于一時(shí)間區(qū)間(k_l) T kT做一時(shí)間及載波恢復(fù)相 關(guān)t生白勺i十算(time-and-carrier recovered correlation)，可得其才畫關(guān)f生(correlation) 結(jié)果如下
權(quán)利要求
1.一種用于定位系統(tǒng)的頻率追蹤方法，包括接收一基頻信號(hào)，該基頻信號(hào)包括一直視信號(hào)與一多重路徑信號(hào)；根據(jù)多個(gè)等間距頻率、該基頻信號(hào)以及一信號(hào)平均能量產(chǎn)生一成本函數(shù)；以及根據(jù)該成本函數(shù)以產(chǎn)生一估計(jì)的直視信號(hào)頻率。
2.如權(quán)利要求1所述的頻率追蹤方法，其特征在于，更包括根據(jù)一時(shí)間延遲參考點(diǎn)與 一同調(diào)時(shí)間產(chǎn)生該信號(hào)平均能量。
3.如權(quán)利要求1所述的頻率追蹤方法，其特征在于，更包括根據(jù)一累加次數(shù)產(chǎn)生該信 號(hào)平均能量。
4.如權(quán)利要求3所述的頻率追蹤方法，其特征在于，該基頻信號(hào)的一訊雜比與該累加 次數(shù)相關(guān)。
5.如權(quán)利要求1所述的頻率追蹤方法，其特征在于，更包括根據(jù)該信號(hào)平均能量產(chǎn)生一累加能量。
6.如權(quán)利要求5所述的頻率追蹤方法，其特征在于，該產(chǎn)生該累加能量的一等間距頻 率累加范圍涵蓋該直視信號(hào)頻率與一多重路徑信號(hào)頻率。
7.如權(quán)利要求1所述的頻率追蹤方法，其特征在于，該產(chǎn)生該估計(jì)的直視信號(hào)頻率的 步驟是利用多個(gè)參數(shù)維度的搜尋或非線性最小平方法則估計(jì)多個(gè)參數(shù)。
8.如權(quán)利要求1所述的頻率追蹤方法，其特征在于，更包括利用多個(gè)參數(shù)以產(chǎn)生該估 計(jì)的直視信號(hào)頻率，該些參數(shù)包括該直視信號(hào)頻率、一多重路徑信號(hào)頻率與一相關(guān)系數(shù)。
9.如權(quán)利要求8所述的頻率追蹤方法，其特征在于，該相關(guān)系數(shù)與該直視信號(hào)的一信 號(hào)強(qiáng)度、一延遲及一粗獲取碼的一自相關(guān)函數(shù)相關(guān)。
10.如權(quán)利要求1所述的頻率追蹤方法，其特征在于，該頻率追蹤方法是用于全球定位 系統(tǒng)的頻率追蹤。
11.一種用于定位系統(tǒng)的頻率追蹤裝置，用以接收一基頻信號(hào)，包括一第一乘法器，用以將該基頻信號(hào)乘以一時(shí)間延遲參考點(diǎn)；多個(gè)第二乘法器，耦接于該第一乘法器，用以將該基頻信號(hào)乘以多個(gè)等間距頻率；多個(gè)相關(guān)器，分別耦接于該些第二乘法器；以及多個(gè)累加器，分別耦接于該些相關(guān)器，用以產(chǎn)生一信號(hào)平均能量。
12.如權(quán)利要求11所述的頻率追蹤裝置，其特征在于，更包括一信號(hào)測(cè)距率估計(jì)裝置， 耦接于該些累加器，用以根據(jù)該信號(hào)平均能量以產(chǎn)生一參數(shù)估計(jì)值。
13.如權(quán)利要求11所述的頻率追蹤裝置，其特征在于，該信號(hào)測(cè)距率估計(jì)裝置是利用 一處理器實(shí)現(xiàn)。
14.如權(quán)利要求11所述的頻率追蹤裝置，其特征在于，該信號(hào)測(cè)距率估計(jì)裝置包括一成本函數(shù)產(chǎn)生裝置，用以產(chǎn)生一成本函數(shù)；以及一估計(jì)裝置，耦接于該成本函數(shù)產(chǎn)生裝置，用以根據(jù)該成本函數(shù)產(chǎn)生該參數(shù)估計(jì)值。
15.如權(quán)利要求14所述的頻率追蹤裝置，其特征在于，該信號(hào)測(cè)距率估計(jì)裝置更包括 一累加器，耦接于該成本函數(shù)產(chǎn)生裝置，用以產(chǎn)生一累加能量。
16.如權(quán)利要求14所述的頻率追蹤裝置，其特征在于，該成本函數(shù)相關(guān)于多個(gè)參數(shù)，該 些參數(shù)包括一相關(guān)系數(shù)、一直視信號(hào)頻率及一多重路徑信號(hào)頻率。
17.一種用于定位系統(tǒng)的頻率追蹤方法，包括接收一基頻信號(hào)，該基頻信號(hào)包括一直視信號(hào)與一多重路徑信號(hào)；以及 根據(jù)多個(gè)參數(shù)與該基頻信號(hào)以獲得一估計(jì)的直視信號(hào)頻率。
18.如權(quán)利要求17所述的頻率追蹤方法，其特征在于，該些參數(shù)包括三個(gè)參數(shù)。
19.如權(quán)利要求17所述的頻率追蹤方法，其特征在于，該些參數(shù)包括四個(gè)參數(shù)。
20.如權(quán)利要求17所述的頻率追蹤方法，其特征在于，更包括利用多個(gè)等間距頻率以 產(chǎn)生該些參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于定位系統(tǒng)的頻率追蹤方法及其裝置，包括接收一基頻信號(hào)，該基頻信號(hào)包括一直視信號(hào)與一多重路徑信號(hào)；根據(jù)多個(gè)等間距頻率、基頻信號(hào)以及信號(hào)平均能量產(chǎn)生一成本函數(shù)；以及根據(jù)成本函數(shù)以產(chǎn)生估計(jì)的直視信號(hào)頻率。
文檔編號(hào)G01S1/02GK102033219SQ200910204989
公開日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2009年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
發(fā)明者何建緯, 楊子頤 申請(qǐng)人:晨星半導(dǎo)體股份有限公司, 晨星軟件研發(fā)(深圳)有限公司