專利名稱：衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法及衛(wèi)星信號(hào)接收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法及衛(wèi)星信號(hào)接收裝置。
背景技術(shù)：
GPS(Global Positioning System，全球定位系統(tǒng))作為利用定位用信號(hào)的定位系 統(tǒng)廣為人知，其被用于便攜式電話機(jī)及汽車導(dǎo)航系統(tǒng)等中內(nèi)置的GPS接收裝置。GPS接收裝 置進(jìn)行如下的位置計(jì)算處理根據(jù)多個(gè)GPS衛(wèi)星的位置及從各GPS衛(wèi)星到接收裝置之間的 偽距等信息，計(jì)算表示接收裝置的位置的三維坐標(biāo)值和時(shí)鐘誤差。GPS衛(wèi)星信號(hào)是使用作為擴(kuò)頻調(diào)制方式早就已知的CDMAKodeDivision Multiple Access，碼分多址)方式進(jìn)行擴(kuò)展調(diào)制的通信信號(hào)的一種。GPS衛(wèi)星發(fā)送GPS衛(wèi)星信號(hào)時(shí)的 頻率(載波頻率)是1.57M2[GHz]，然而，由于GPS衛(wèi)星及接收裝置的移動(dòng)而產(chǎn)生的多普勒 影響等，GPS接收裝置實(shí)際接收到的頻率并不一定與載波頻率一致。因此，GPS接收裝置為 了從接收信號(hào)中捕獲GPS衛(wèi)星信號(hào)而進(jìn)行頻率搜索，確定捕獲頻率。一般來說，捕獲頻率是這樣確定的使頻率及碼相位發(fā)生變化(頻率方向及相位 方向的相關(guān)運(yùn)算。也稱為頻率搜索及相位搜索)，同時(shí)進(jìn)行接收了 GPS衛(wèi)星信號(hào)的接收信號(hào) 與作為GPS衛(wèi)星信號(hào)的擴(kuò)展碼的復(fù)制碼的復(fù)制碼信號(hào)的相關(guān)運(yùn)算(例如專利文獻(xiàn)1)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開2007-256111號(hào)公報(bào)在頻率方向的相關(guān)運(yùn)算中，因GPS衛(wèi)星以高速移動(dòng)，所以不能忽視伴隨GPS衛(wèi)星移 動(dòng)產(chǎn)生的多普勒效應(yīng)的影響，在GPS接收裝置實(shí)際接收的頻率中可能包括由多普勒頻率引 起的較大的誤差。也會(huì)產(chǎn)生由GPS接收裝置內(nèi)的本地時(shí)鐘誤差(時(shí)鐘誤差)引起的頻率誤 差。因此，GPS接收裝置要在假定的頻率誤差范圍內(nèi)使頻率發(fā)生細(xì)微變化，同時(shí)進(jìn)行接收信 號(hào)及復(fù)制碼信號(hào)的相關(guān)運(yùn)算。這樣，存在如下的問題在頻率搜索上要花費(fèi)很多時(shí)間，且使 捕獲GPS衛(wèi)星信號(hào)的所需時(shí)間增大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于縮短捕獲衛(wèi)星信號(hào)所需的時(shí)間的新的衛(wèi)星信號(hào) 捕獲方法及衛(wèi)星信號(hào)接收裝置。為了解決上述問題，本發(fā)明第一方式的衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法包括使用接收來自定 位用衛(wèi)星的衛(wèi)星信號(hào)所得的第一接收信號(hào)至第三接收信號(hào)，生成對(duì)上述衛(wèi)星信號(hào)的擴(kuò)展碼 實(shí)施差動(dòng)后的差動(dòng)碼；進(jìn)行使用上述差動(dòng)碼和作為上述擴(kuò)展碼的復(fù)制碼的擴(kuò)展碼復(fù)制碼的 規(guī)定的相關(guān)處理，取得相關(guān)值；以及根據(jù)上述相關(guān)值捕獲上述衛(wèi)星信號(hào)。作為本發(fā)明其他方式，可以構(gòu)建衛(wèi)星信號(hào)接收裝置，所述衛(wèi)星信號(hào)接收裝置包括 接收部，接收來自定位用衛(wèi)星的衛(wèi)星信號(hào)；差動(dòng)部，使用通過上述接收部接收到的接收信號(hào) 和使該接收信號(hào)延遲規(guī)定的延遲時(shí)間的延遲信號(hào)，生成對(duì)上述衛(wèi)星信號(hào)的擴(kuò)展碼實(shí)施差動(dòng)后的差動(dòng)碼；相關(guān)處理部，進(jìn)行使用上述差動(dòng)碼和作為上述擴(kuò)展碼的復(fù)制碼的擴(kuò)展碼復(fù)制 碼的規(guī)定的相關(guān)處理，取得相關(guān)值；以及捕獲部，根據(jù)上述相關(guān)值捕獲上述衛(wèi)星信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的第一方式等，使用接收來自定位用衛(wèi)星的衛(wèi)星信號(hào)所得的第一接收 信號(hào)至第三接收信號(hào)，生成對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的擴(kuò)展碼實(shí)施差動(dòng)后的差動(dòng)碼。進(jìn)行使用生成的差 動(dòng)碼及擴(kuò)展碼復(fù)制碼的規(guī)定的相關(guān)處理，取得相關(guān)值，并根據(jù)該相關(guān)值捕獲衛(wèi)星信號(hào)。使衛(wèi)星信號(hào)的擴(kuò)展碼發(fā)生差動(dòng)的差動(dòng)碼與接收信號(hào)的頻率無關(guān)，可利用第一至第 三這三種接收信號(hào)來產(chǎn)生。因此，通過進(jìn)行利用差動(dòng)碼及擴(kuò)展碼復(fù)制碼的相關(guān)處理，并根據(jù) 該相關(guān)值捕獲衛(wèi)星信號(hào)，從而可以不進(jìn)行頻率方向的相關(guān)運(yùn)算就能捕獲到衛(wèi)星信號(hào)，并可 縮短捕獲衛(wèi)星信號(hào)所需要的時(shí)間。根據(jù)本發(fā)明第一方式的衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法得到本發(fā)明的第二方式，在本發(fā)明的第 二方式中，也可以構(gòu)成為如下的衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法所述第二接收信號(hào)是與所述第一接收 信號(hào)相差時(shí)間τ的信號(hào)，所述第三接收信號(hào)是與所述第一接收信號(hào)相差時(shí)間2T的信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的第二方式，利用第一接收信號(hào)、與第一接收信號(hào)相差時(shí)間T的第二 接收信號(hào)及與第一接收信號(hào)相差時(shí)間2T的第三接收信號(hào)來生成差動(dòng)碼。例如，通過使用接 收信號(hào)(第一接收信號(hào))及使第一接收信號(hào)延遲而得到的兩種延遲信號(hào)(第二接收信號(hào)、 第三接收信號(hào))，從而可以簡(jiǎn)單地生成使衛(wèi)星信號(hào)的擴(kuò)展碼發(fā)生差動(dòng)的差動(dòng)碼。根據(jù)本發(fā)明第二方式的衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法得到本發(fā)明的第三方式，在本發(fā)明的第 三方式中，也可以構(gòu)成為如下的衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法生成所述差動(dòng)碼包括通過自乘所述 第二接收信號(hào)來計(jì)算復(fù)共軛；以及把所述第一接收信號(hào)、所述復(fù)共軛的信號(hào)、所述第三接收 信號(hào)相乘來計(jì)算所述差動(dòng)碼。根據(jù)本發(fā)明的第三方式，通過自乘第二接收信號(hào)來計(jì)算復(fù)共軛。通過把第一接收 信號(hào)、計(jì)算出的復(fù)共軛的信號(hào)、第三接收信號(hào)相乘來計(jì)算差動(dòng)碼。根據(jù)本發(fā)明第二方式或第三方式的衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法得到本發(fā)明的第四方式，在 本發(fā)明的第四方式中，也可以構(gòu)成為如下的衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法所述衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法還 包括使用所述第一接收信號(hào)、與所述第一接收信號(hào)相差時(shí)間T'的第四接收信號(hào)以及與 所述第一接收信號(hào)相差時(shí)間2T'的第五接收信號(hào)，生成第二差動(dòng)碼，其中，所述時(shí)間T'與 所述時(shí)間T不同；進(jìn)行使用所述第二差動(dòng)碼和所述擴(kuò)展碼復(fù)制碼的規(guī)定的相關(guān)處理，取得 第二相關(guān)值；以及根據(jù)所述相關(guān)值及所述第二相關(guān)值捕獲所述衛(wèi)星信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，使用第一接收信號(hào)、與第一接收信號(hào)相差時(shí)間T'的第四 接收信號(hào)以及與第一接收信號(hào)相差時(shí)間2T'的第五接收信號(hào)，生成第二差動(dòng)碼。進(jìn)行使用 第二差動(dòng)碼和擴(kuò)展碼復(fù)制碼的規(guī)定的相關(guān)處理，取得第二相關(guān)值，并根據(jù)相關(guān)值及第二相 關(guān)值捕獲衛(wèi)星信號(hào)。使用第四接收信號(hào)、第五接收信號(hào)生成第二種差動(dòng)碼，并使用通過使用 第二接收信號(hào)、第三接收信號(hào)而生成的差動(dòng)碼、及第二差動(dòng)碼來進(jìn)行相關(guān)處理，從而可以得 到互相獨(dú)立的多個(gè)相關(guān)值。通過根據(jù)得到的多個(gè)相關(guān)值來捕獲衛(wèi)星信號(hào)，從而可更高精度 地進(jìn)行衛(wèi)星信號(hào)的捕獲。根據(jù)本發(fā)明第一方式至第四方式中任一方式的衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法得到本發(fā)明的 第五方式，在本發(fā)明的第五方式中，也可以構(gòu)成為如下的衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法取得所述相關(guān) 值包括對(duì)所述擴(kuò)展碼復(fù)制碼實(shí)施差動(dòng)，生成差動(dòng)復(fù)制碼；以及把所述差動(dòng)碼和所述差動(dòng) 復(fù)制碼進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算。
根據(jù)本發(fā)明的第五方式，對(duì)擴(kuò)展碼復(fù)制碼實(shí)施差動(dòng)，生成差動(dòng)復(fù)制碼，并把差動(dòng)碼 和差動(dòng)復(fù)制信號(hào)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算。把通過使衛(wèi)星信號(hào)的擴(kuò)展碼發(fā)生差動(dòng)而生成的差動(dòng)碼、與 使擴(kuò)展碼復(fù)制碼發(fā)生差動(dòng)而生成的差動(dòng)復(fù)制碼相乘，從而可以適當(dāng)?shù)玫接糜诓东@衛(wèi)星信號(hào) 的相關(guān)值。根據(jù)本發(fā)明第二方式至第四方式中任一方面的衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法得到本發(fā)明的 第六方式，在本發(fā)明的第六方式中，也可以構(gòu)成為如下的衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法所述擴(kuò)展碼復(fù) 制碼包括第一擴(kuò)展碼復(fù)制碼、與所述第一擴(kuò)展碼復(fù)制碼相差所述時(shí)間2T的第二擴(kuò)展碼復(fù) 制碼，取得所述相關(guān)值包括通過把所述第一擴(kuò)展碼復(fù)制碼和所述第二擴(kuò)展碼復(fù)制碼相乘， 從而生成對(duì)所述擴(kuò)展碼復(fù)制碼實(shí)施差動(dòng)后的差動(dòng)復(fù)制碼；以及把所述差動(dòng)碼和所述差動(dòng)復(fù) 制碼進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算。根據(jù)本發(fā)明的第六方式，通過把第一擴(kuò)展碼復(fù)制碼和與第一擴(kuò)展碼復(fù)制碼相差時(shí) 間2T的第二擴(kuò)展碼復(fù)制碼相乘，從而生成對(duì)擴(kuò)展碼復(fù)制碼實(shí)施差動(dòng)后的差動(dòng)復(fù)制碼。把差 動(dòng)碼和差動(dòng)復(fù)制碼進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算。根據(jù)本發(fā)明第一方式至第四方式中任一方式的衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法得到本發(fā)明的 第七方式，在本發(fā)明的第七方式中，也可以構(gòu)成為如下的衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法取得所述相關(guān) 值包括根據(jù)所述差動(dòng)碼預(yù)測(cè)所述擴(kuò)展碼；以及把作為預(yù)測(cè)到的擴(kuò)展碼的預(yù)測(cè)碼與所述擴(kuò) 展碼復(fù)制碼進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算。根據(jù)本發(fā)明的第七方式，根據(jù)差動(dòng)碼預(yù)測(cè)擴(kuò)展碼。把作為預(yù)測(cè)到的擴(kuò)展碼的預(yù)測(cè) 碼與擴(kuò)展碼復(fù)制碼進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算。通過根據(jù)差動(dòng)碼適當(dāng)?shù)仡A(yù)測(cè)擴(kuò)展碼，從而可提高對(duì)預(yù)測(cè) 碼及擴(kuò)展碼復(fù)制碼的相關(guān)運(yùn)算的正確性。根據(jù)本發(fā)明第一方式至第七方式中任一方式的衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法得到本發(fā)明的 第八方式，在本發(fā)明的第八方式中，也可以構(gòu)成為如下的衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法所述衛(wèi)星信號(hào) 捕獲方法還包括通過錯(cuò)開所述接收信號(hào)的相位并進(jìn)行所述規(guī)定的相關(guān)處理來搜索相關(guān)峰 值，捕獲所述衛(wèi)星信號(hào)是根據(jù)所述相關(guān)峰值來捕獲所述衛(wèi)星信號(hào)，而不需要錯(cuò)開頻率地搜 索相關(guān)峰值來捕獲衛(wèi)星信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的第八方式，通過錯(cuò)開接收信號(hào)的相位并進(jìn)行規(guī)定的相關(guān)處理來搜索 相關(guān)峰值。根據(jù)相關(guān)峰值來捕獲衛(wèi)星信號(hào)，而不需要錯(cuò)開頻率地搜索相關(guān)峰值來捕獲衛(wèi)星 信號(hào)。通過進(jìn)行使用差動(dòng)碼和擴(kuò)展碼復(fù)制碼的相關(guān)處理而得到的相關(guān)值是與對(duì)接收信號(hào)進(jìn) 行頻率方向的搜索而得到的相關(guān)值相等的相關(guān)值。因此，無需頻率方向的搜索，就可以縮短 現(xiàn)有技術(shù)中頻率方向搜索中所消耗的時(shí)間。


圖1是GPS衛(wèi)星信號(hào)捕獲原理的說明圖；圖2是GPS衛(wèi)星信號(hào)捕獲原理的說明圖；圖3是GPS衛(wèi)星信號(hào)捕獲原理的說明圖；圖4是GPS衛(wèi)星信號(hào)捕獲原理的說明圖；圖5是GPS衛(wèi)星信號(hào)捕獲原理的說明圖；圖6是GPS衛(wèi)星信號(hào)捕獲原理的說明圖；圖7是GPS衛(wèi)星信號(hào)捕獲原理的說明圖8是GPS衛(wèi)星信號(hào)捕獲原理的說明圖；圖9是示出便攜式電話機(jī)的功能結(jié)構(gòu)的框圖；圖10是示出基帶處理電路部的電路結(jié)構(gòu)的一例的圖；圖11是示出接收信號(hào)差動(dòng)電路部的電路結(jié)構(gòu)的一例的圖；圖12是示出復(fù)制碼信號(hào)差動(dòng)電路部的電路結(jié)構(gòu)的一例的圖；圖13是示出基帶處理的流程的流程圖；圖14是示出碼相位檢測(cè)處理的流程的流程圖；圖15是示出變形例中的衛(wèi)星信號(hào)捕獲部的電路結(jié)構(gòu)的一例的圖；圖16是示出變形例中的衛(wèi)星信號(hào)捕獲部的電路結(jié)構(gòu)的一例的圖；以及圖17是示出變形例中的衛(wèi)星信號(hào)捕獲部的電路結(jié)構(gòu)的一例的圖。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖來說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。下面對(duì)將本發(fā)明適用于接收、捕獲 從GPS(Global Positioning System，全球定位系統(tǒng))衛(wèi)星發(fā)送來的GPS衛(wèi)星信號(hào)的GPS接 收裝置(衛(wèi)星信號(hào)接收裝置)進(jìn)行說明?？蛇m用本發(fā)明的實(shí)施方式不僅限于下面的實(shí)施方 式。1.原理首先，對(duì)GPS接收裝置執(zhí)行的GPS衛(wèi)星信號(hào)捕獲處理(衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法)的原 理進(jìn)行說明。GPS衛(wèi)星是定位用衛(wèi)星的一種，在地球外圍的六個(gè)軌道面上分別配置有四顆以上 的衛(wèi)星，原則上其使用方式是，根據(jù)幾何學(xué)的配置，在地球上的任何地方總是可以觀測(cè)到四 顆以上的衛(wèi)星。GPS衛(wèi)星將歷書或星歷表等導(dǎo)航信息包含在GPS衛(wèi)星信號(hào)中進(jìn)行發(fā)送。GPS衛(wèi)星 信號(hào)是一種使用作為擴(kuò)展碼之一的CA(Course andAcquisition，粗獲)碼，根據(jù)作為擴(kuò)頻 方式公知的CDMA(碼分多址)方式調(diào)制的1.57M2[GHz]的通信信號(hào)。CA碼是將1023碼片 的碼長(zhǎng)作為IPN幀的、重復(fù)周期為Ims的偽隨機(jī)噪聲碼，對(duì)每一個(gè)衛(wèi)星都不同。雖然將在GPS衛(wèi)星發(fā)送GPS衛(wèi)星信號(hào)時(shí)的頻率(載波頻率)預(yù)定為1. 57542 [GHz]， 但是受GPS衛(wèi)星和GPS接收裝置的移動(dòng)而產(chǎn)生的多普勒效應(yīng)的影響等，GPS接收裝置在接 收GPS衛(wèi)星信號(hào)時(shí)的頻率不一定與載波頻率一致。因此，現(xiàn)有的GPS接收裝置要進(jìn)行頻率 搜索(使頻率反復(fù)變化而進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算的搜索)及相位搜索(使相位反復(fù)變化而進(jìn)行相關(guān) 運(yùn)算的搜索)，頻率搜索是用于從接收信號(hào)中捕獲GPS衛(wèi)星信號(hào)的頻率方向的相關(guān)運(yùn)算，相 位搜索是相位方向相關(guān)運(yùn)算。由于與本實(shí)施方式特別相關(guān)的是頻率搜索，因此，以下對(duì)頻率 搜索進(jìn)行說明。例如，受多普勒效應(yīng)影響，假定接收頻率以載波頻率為中心在士5[kHz]范圍內(nèi) 變化的情況下，在以載波頻率即1.57M2[GHz]為中心的士5[kHz]的范圍內(nèi)，例如每次以 100 [Hz]這樣微小量使頻率發(fā)生變化來進(jìn)行頻率搜索。這時(shí)，由于必須在頻率的假定誤差范 圍內(nèi)對(duì)頻率進(jìn)行拉網(wǎng)式搜索，因此，產(chǎn)生了計(jì)算量增大且捕獲GPS衛(wèi)星信號(hào)所需的時(shí)間也 增加的問題。鑒于上述問題，本發(fā)明人提出了如下全新的方法不進(jìn)行上述拉網(wǎng)式的頻率搜索，在多普勒頻率未知的情況下，在短時(shí)間內(nèi)捕獲GPS衛(wèi)星信號(hào)。在以下的說明中，使用了多種 變量來說明，某變量“A”在時(shí)間“t”的值用“A(t)”表示。需要按通常方法進(jìn)行相位方向的 搜索?？捎孟率舰艁肀硎綠PS接收裝置在時(shí)間“t”接收的接收信號(hào)“r(t)”。式1r(t) = I(t)+iQ(t)= CA(t) · eiut…⑴在式⑴中，“I(t)”和“Q(t)”分別表示接收信號(hào)“r(t)”的IQ成分。即，“I(t)”表 示接收信號(hào)“r (t) ”的同相成分(實(shí)部)，“Q(t) ”表示“r (t) ”的正交成分(虛部)。"CA(t)，， 表示GPS衛(wèi)星信號(hào)的CA碼，是“+1”或“_1”的任一個(gè)值?！癳iut”是表示輸送GPS衛(wèi)星信號(hào) 的載波的項(xiàng)。在式⑴中，“ω”是接收信號(hào)的頻率，通過式⑵表示。式2ω = ω。+cod...⑵其中，“ ω。”是GPS衛(wèi)星信號(hào)的載波頻率，“ ω d”是多普勒頻率。將式(1)的兩邊二乘后，可以得到式(3)。式3r(t)2 = CA(t)2 · e2iMt= e2iut…(3) ‘…八⑴”是“+廣或“-廣，因此利用了‘…六⑴2 = 1”的性質(zhì)。 接著，如果計(jì)算式(3)的復(fù)共軛(使復(fù)數(shù)的虛部符號(hào)反轉(zhuǎn)而得出)，從而導(dǎo)出式⑷。式4{r(t)2}* = e-2iut…⑷復(fù)共軛用上標(biāo)“*”表示。另一方面，考慮到比接收信號(hào)“r(t) ”滯后相當(dāng)于規(guī)定時(shí)間T的信號(hào)“r(t-T) ”和 比接收信號(hào)“r(t) ”快了相當(dāng)于規(guī)定時(shí)間T的信號(hào)“r(t+T) ”，如果把這些信號(hào)相乘，則導(dǎo)出 式⑶。式5r(t-T) · r(t+T)= CA (t-T) · e1 ω (t_T) · CA (t+T) · e1 ω (t+T)= CA(t-T) · CA(t+T) · θ2 ω — (5)在本實(shí)施方式中，把對(duì)由1023碼片構(gòu)成的CA碼進(jìn)行采樣時(shí)的采樣時(shí)間間隔稱為 “時(shí)鐘”，一時(shí)鐘的經(jīng)過時(shí)間用“Τ”表示。采樣的時(shí)間間隔(即時(shí)間Τ)既可以是相當(dāng)于一碼 片的時(shí)間間隔，也可以是把一碼片更細(xì)化后所得的時(shí)間間隔。用式(4)和式(5)可導(dǎo)出式(6)。式6w (t) = CA (t-T) · CA (t+T)= r (t-T) · r (t+T) · θ_2 ω
= r (t-T) ‘ r (t+T) · |r(t)2}*…(6)在式(6)中，"w (t) ”是用比CA碼‘‘CA (t) ”滯后一時(shí)鐘的CA碼‘‘CA (t-T) ”和比 CA碼“CA (t) ”快了 一時(shí)鐘的CA碼“CA (t+T) ”的乘積表示的碼。在本實(shí)施方式中，將用該 "w (t) ”表示的碼稱為CA碼的“差動(dòng)碼”。從式(6)可看出，CA碼的差動(dòng)碼 ⑴”是用時(shí)間不同的多個(gè)信號(hào)“r(t-T)”、 “r(t+T)"S“{r(t)2:T”的乘積來表示的。它意味著僅通過接收信號(hào)(式(6)中為r (t+T))、 將接收信號(hào)延遲一時(shí)鐘(時(shí)間Τ)而得的第一延遲信號(hào)(式(6)中為Ira)2}*)和將接收信 號(hào)延遲兩時(shí)鐘(時(shí)間2T)而得的第二延遲信號(hào)(式(6)中為r (t-T))，就能生成CA碼的差 動(dòng)碼的信號(hào)。特征點(diǎn)在于，包括接收信號(hào)的頻率“ ω，，的項(xiàng)“e_2iut”是由接收信號(hào)的自乘的復(fù)共 軛的信號(hào)“ Ira)2}*”來替代的。由此，通過進(jìn)行利用差動(dòng)碼 ⑴，，的相關(guān)處理，從而就能 得到如同進(jìn)行頻率方向的相關(guān)運(yùn)算這樣的效果，且也可以不依賴接收信號(hào)的頻率“ ω ”而捕 獲到GPS衛(wèi)星信號(hào)。換言之，不論多普勒頻率“ω/’為何值，都不用頻率方向的相關(guān)運(yùn)算， 而僅進(jìn)行相位方向的相關(guān)運(yùn)算即可。雖然以“ω/’是多普勒頻率的情況進(jìn)行說明，但也可包括多普勒頻率以外的所有 頻率誤差。比如，也可以包括GPS接收裝置內(nèi)的本地時(shí)鐘誤差(時(shí)鐘誤差)引起的頻率誤 差。這是因?yàn)椴徽摗?ω/’為何值不進(jìn)行頻率搜索都能捕獲到GPS衛(wèi)星信號(hào)。本發(fā)明人提出了執(zhí)行利用了上述差動(dòng)碼“w(t)，，的相關(guān)處理來捕獲GPS衛(wèi)星信號(hào) 的兩種方法。下面，對(duì)這兩種方法進(jìn)行詳細(xì)說明。1. 1使CA碼復(fù)制碼發(fā)生差動(dòng)的方法第一種方法是如下的方法使CA碼復(fù)制碼發(fā)生差動(dòng)，生成差動(dòng)復(fù)制碼 (differential replica code) “wK (t) ”，從而進(jìn)行差動(dòng)碼“w (t) ” 與差動(dòng)復(fù)制碼“wK (t) ” 的 相關(guān)運(yùn)算，計(jì)算相關(guān)值。圖1是該第一種方法的原理的說明圖。圖1示出了表示各種碼的時(shí)序變化的表。 最上面表示CA碼“CA(t) ”，第二行表示CA碼的差動(dòng)碼 (t) ”，第三行表示CA碼復(fù)制碼 "CAE(t) ”，第四行表示差動(dòng)復(fù)制碼“wK(t) ”，最下面表示CA碼的差動(dòng)碼“w(t) ”與CA碼復(fù)制 碼的差動(dòng)碼“ (t)，，的乘積值“g(t) ”。首先，利用時(shí)刻“t-T”的CA碼復(fù)制碼“CAk(t-T) ”和時(shí)刻“t+T”的CA碼復(fù)制碼 “CAK(t+T)”，根據(jù)式(7)算出時(shí)間“t”的差動(dòng)復(fù)制碼‘、⑴”。式7wE(t) = CAe(t-T) · CAk(t+T)…(7)錯(cuò)開差動(dòng)復(fù)制碼“ wK (t) ”的相位“ At”，同時(shí)進(jìn)行差動(dòng)碼“w(t) ”和差動(dòng)復(fù)制碼 “wK(t+At)”的相關(guān)運(yùn)算。在本實(shí)施方式中，CA碼復(fù)制碼的相位用“At”表示。準(zhǔn)確地說， CA碼復(fù)制碼的相位換算成時(shí)間的值是“ Δ t”。具體地說，根據(jù)式⑶算出相關(guān)值“P (At) ”。式8
--i 2]C-!(/ -Τ)·CA(f + Τ)“CAH(t- T + Λι)·CAlt{f + T + At) | -“(K)
V #J"g(t) ”是時(shí)刻“t”的差動(dòng)碼“w(t)，，與差動(dòng)復(fù)制碼“wK(t+A t)，，的乘積值。算出 的相位“At”的相關(guān)值用“P ( Δ t) ”表示。在使差動(dòng)復(fù)制碼“wK(t)，，的相位“ At”變化的同時(shí)，算出相關(guān)值"P(At) ”。檢測(cè) 相關(guān)值“P ( Δ t) ”變?yōu)樽畲蟮南辔弧?At”。把檢測(cè)出的相位“ Δ t”確定為該GPS衛(wèi)星信號(hào)的 碼相位。參照?qǐng)D2和圖3，對(duì)第一種方法的具體實(shí)例進(jìn)行說明。在此，以將接收信號(hào)的CA碼 的時(shí)序變化表示為“CA(t) = 1，-1，-1，1，-1，1，…”的情況為例進(jìn)行說明。作為捕獲對(duì)象 的GPS衛(wèi)星信號(hào)的CA碼是已知的，CA碼復(fù)制碼的時(shí)序變化也用“CAk (t) = 1,-1,-1,1,-1, 1，…”來表示，進(jìn)行說明。(i) CA碼復(fù)制碼的相位為“At = 0”的情況圖2示出以CA碼復(fù)制碼的相位設(shè)定為“ At = 0”時(shí)的計(jì)算結(jié)果的一個(gè)例子。如 果用“CA(t-l)”及“CA(t+l)”，根據(jù)式(6)來算出差動(dòng)碼 ⑴”，則可得到“w(t) = (N/ A),-1,-1,1,1, (Ν/Α),…”?！?N/A)”部分因?yàn)楦鶕?jù)圖來看前后的CA碼的值不明，所以其 是未記載的部分。如果用“CAK(t_l) ”及“CAK(t+l) ”，根據(jù)式(7)算出差動(dòng)復(fù)制碼‘、⑴”，則可得到 "wE(t) = (Ν/Α), -1, -1,1,1, (Ν/Α),…”。接著，通過把CA碼的差動(dòng)碼 (t)，，與差動(dòng)復(fù)制碼“wK(t) ”相乘，從而得到乘積值 "g(t) = (Ν/Α), 1,1,1,1, (Ν/Α),…”。這時(shí)，比如只取出‘‘g(2)” ‘‘g(5)”這部分來計(jì)算 相關(guān)值“P(At = 0)”，則相關(guān)值變?yōu)椤癙(At = 0) = (1+1+1+1)2 = 16”，可得到大的值。這 是因?yàn)?，從圖2可知，CA碼“CA(t) ”的相位和CA碼復(fù)制碼“CAK(t-l) ”的相位正好完全一 致，乘積值“ g (t)，，全部都是“ 1 ”。(ii)CA碼復(fù)制碼相位為“ Δ t = 1”時(shí)圖3示出了 CA碼復(fù)制碼的相位設(shè)定為“ At = 1”時(shí)的計(jì)算結(jié)果。與⑴的情況相 同，如果對(duì)差動(dòng)復(fù)制碼“ (t)”進(jìn)行計(jì)算，則可得到“wK(t) = (Ν/Α), 1,-1,-1,1, (Ν/Α)，…”。 這時(shí)，比如如果只著眼于“g⑵” “g(5) ”部分，并計(jì)算相關(guān)值“P( At = 1) ”，則相關(guān)值變 為“ P(At = 1) = (-1+1-1+1)2 = 0”，則可得到小的值。如從圖3可知的那樣，這是因?yàn)橛?于CA碼“CA(t)，，的相位與CA碼復(fù)制碼“CAK(t-l)，，的相位偏離，所以乘積值“g(t)，，反復(fù) “-1 ”和“ 1 ”，計(jì)算和時(shí)互相抵消了。這里，雖然只圖示了在(i) At = O及(ii) At = 1這兩個(gè)情況下的結(jié)果，但無論使 相位“At”怎樣變化地進(jìn)行計(jì)算，都不會(huì)比⑴At = O時(shí)的相關(guān)值“P(At = 0)”大。如 果相位不是正好一致，則這是因?yàn)槌朔e值“g⑴，，中混有“-1，，和“ 1 ”，互相抵消了的緣故。 由此，在使相位“ Δ t”變化的同時(shí)，計(jì)算相關(guān)值“P ( Δ t) ”，通過檢測(cè)相關(guān)值“P ( Δ t) ”變?yōu)樽?大的相位“ At”，從而能正確地檢測(cè)碼相位。1-2.根據(jù)差動(dòng)碼“w (t) ”預(yù)測(cè)原CA碼的預(yù)測(cè)方法第二種方法是如下的方法根據(jù)差動(dòng)碼“w(t)”來預(yù)測(cè)(推測(cè))接收信號(hào)的CA碼 "CA(t) ”，并進(jìn)行使用預(yù)測(cè)到的CA碼“CAP(t) ”(預(yù)測(cè)CA碼)的相關(guān)運(yùn)算，從而計(jì)算相關(guān)值。圖4是該第二種方法的說明圖。在圖4的表中，最上面表示接收信號(hào)的CA碼"CA(t) ”，第二行表示CA碼的差動(dòng)碼 (t) ”。第三行表示預(yù)測(cè)CA碼“CAP(t) ”，第四行表示 CA碼的復(fù)制碼即CA碼復(fù)制碼“CAK(t) ”。最下面表示預(yù)測(cè)CA碼與CA碼復(fù)制碼的乘積值 "f (t) = CAp (t) · · CAk ⑴”。首先，進(jìn)行利用了差動(dòng)碼“W(t) ”的時(shí)序變化的預(yù)測(cè)處理來預(yù)測(cè)接收信號(hào)的CA碼。 具體地說，設(shè)定 KCAp(IhCApQ)) = (1,1), (1,-1), (-1,1), (-1，-1)}這四個(gè)組合作為時(shí) 刻“ 1，，的預(yù)測(cè)CA碼“CAP (1)，，與時(shí)刻“2”的預(yù)測(cè)CA碼“CAP⑵，，組合。對(duì)于設(shè)定的四個(gè)組合中的每個(gè)組合，分別從時(shí)刻“1”開始依次進(jìn)行把預(yù)測(cè)CA 碼"CAp (t) ”與差動(dòng)碼"w (t+1) = CA (t) X CA (t+2) ”相乘而獲得的值作為預(yù)測(cè)CA碼 "CAP(t+2) ”的運(yùn)算，對(duì)各時(shí)刻“t”的預(yù)測(cè)CA碼“CAP(t) ”進(jìn)行運(yùn)算。具體地說，按“CAP(3) =CAp(I) · · w(2)'\"CAP(4) = CAp(2) · · w(3)，，、‘‘CAP(5) = CAp(3) · .w(4)”、…這樣的 順序依次對(duì)預(yù)測(cè)CA碼“ CAp (t)，，進(jìn)行運(yùn)算。根據(jù)運(yùn)算式"CAp(t+2) = CAp (t) · · w(t+l) = CAp (t) · · CA(t) · · CA (t+2)，，來 進(jìn)行CA碼的預(yù)測(cè)。它的根據(jù)如下=CA碼的預(yù)測(cè)正確時(shí)，“CAP (t) = CA (t) ”、“CAP(t) X CA (t) =1”成立，因此上述的運(yùn)算式變?yōu)椤癈AP(t+2) = CA (t+2)，，，CA碼與預(yù)測(cè)CA碼相等。這時(shí)，對(duì)四個(gè)組合分別運(yùn)算預(yù)測(cè)CA碼“CAP(t)”，則對(duì)應(yīng)四個(gè)組合中的任一個(gè)組合 而運(yùn)算出的預(yù)測(cè)CA碼“CAP(t)，，與接收信號(hào)的CA碼“CA(t)，，正好一致。然而，因?yàn)镃A碼 “ CA (t) ”不明，所以無法得知哪個(gè)組合是正確的。因此，對(duì)對(duì)應(yīng)四個(gè)各組合而運(yùn)算出的預(yù)測(cè)CA碼“CAP(t)”進(jìn)行與CA碼復(fù)制碼 "CAE(t) ”之間的相關(guān)運(yùn)算。S卩，對(duì)預(yù)測(cè)CA碼“CAP(t) ”，在使CA碼復(fù)制碼“CAK(t) ”的相位 “ Δ t ”發(fā)生變化的同時(shí)，進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，從而計(jì)算出相關(guān)值。具體而言，根據(jù)下式(9)計(jì)算相關(guān)值"P(At) ”。式9
權(quán)利要求
1.一種衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法，其特征在于，包括使用接收來自定位用衛(wèi)星的衛(wèi)星信號(hào)所得的第一接收信號(hào)至第三接收信號(hào)，生成對(duì)所 述衛(wèi)星信號(hào)的擴(kuò)展碼實(shí)施差動(dòng)后的差動(dòng)碼；進(jìn)行使用所述差動(dòng)碼和作為所述擴(kuò)展碼的復(fù)制碼的擴(kuò)展碼復(fù)制碼的規(guī)定的相關(guān)處理， 取得相關(guān)值；以及根據(jù)所述相關(guān)值捕獲所述衛(wèi)星信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法，其特征在于， 所述第二接收信號(hào)是與所述第一接收信號(hào)相差時(shí)間T的信號(hào)， 所述第三接收信號(hào)是與所述第一接收信號(hào)相差時(shí)間2T的信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法，其特征在于， 生成所述差動(dòng)碼包括通過自乘所述第二接收信號(hào)來計(jì)算復(fù)共軛；以及把所述第一接收信號(hào)、所述復(fù)共軛的信號(hào)、所述第三接收信號(hào)相乘來計(jì)算所述差動(dòng)碼。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法，其特征在于， 所述衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法還包括使用所述第一接收信號(hào)、與所述第一接收信號(hào)相差時(shí)間T'的第四接收信號(hào)以及與所 述第一接收信號(hào)相差時(shí)間2T'的第五接收信號(hào)，生成第二差動(dòng)碼，其中，所述時(shí)間T'與所 述時(shí)間T不同；進(jìn)行使用所述第二差動(dòng)碼和所述擴(kuò)展碼復(fù)制碼的規(guī)定的相關(guān)處理，取得第二相關(guān)值；以及根據(jù)所述相關(guān)值及所述第二相關(guān)值捕獲所述衛(wèi)星信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法，其特征在于， 取得所述相關(guān)值包括對(duì)所述擴(kuò)展碼復(fù)制碼實(shí)施差動(dòng)，生成差動(dòng)復(fù)制碼；以及 把所述差動(dòng)碼和所述差動(dòng)復(fù)制碼進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法，其特征在于，所述擴(kuò)展碼復(fù)制碼包括第一擴(kuò)展碼復(fù)制碼、與所述第一擴(kuò)展碼復(fù)制碼相差所述時(shí)間2T 的第二擴(kuò)展碼復(fù)制碼， 取得所述相關(guān)值包括通過把所述第一擴(kuò)展碼復(fù)制碼和所述第二擴(kuò)展碼復(fù)制碼相乘，從而生成對(duì)所述擴(kuò)展碼 復(fù)制碼實(shí)施差動(dòng)后的差動(dòng)復(fù)制碼；以及把所述差動(dòng)碼和所述差動(dòng)復(fù)制碼進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法，其特征在于， 取得所述相關(guān)值包括根據(jù)所述差動(dòng)碼預(yù)測(cè)所述擴(kuò)展碼；以及把作為預(yù)測(cè)到的所述擴(kuò)展碼的預(yù)測(cè)碼與所述擴(kuò)展碼復(fù)制碼進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法，其特征在于，所述衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法還包括通過錯(cuò)開所述接收信號(hào)的相位并進(jìn)行所述規(guī)定的相關(guān) 處理來搜索相關(guān)峰值，捕獲所述衛(wèi)星信號(hào)是根據(jù)所述相關(guān)峰值來捕獲所述衛(wèi)星信號(hào)，而不需要錯(cuò)開頻率地搜 索相關(guān)峰值來捕獲衛(wèi)星信號(hào)。
9. 一種衛(wèi)星信號(hào)接收裝置，其特征在于，包括 接收部，接收來自定位用衛(wèi)星的衛(wèi)星信號(hào)；差動(dòng)部，使用通過所述接收部接收到的接收信號(hào)和使該接收信號(hào)延遲規(guī)定的延遲時(shí)間 的延遲信號(hào)，生成對(duì)所述衛(wèi)星信號(hào)的擴(kuò)展碼實(shí)施差動(dòng)后的差動(dòng)碼；相關(guān)處理部，進(jìn)行使用所述差動(dòng)碼和作為所述擴(kuò)展碼的復(fù)制碼的擴(kuò)展碼復(fù)制碼的規(guī)定 的相關(guān)處理，取得相關(guān)值；以及捕獲部，根據(jù)所述相關(guān)值捕獲所述衛(wèi)星信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于縮短捕獲衛(wèi)星信號(hào)所需時(shí)間的衛(wèi)星信號(hào)捕獲方法及衛(wèi)星信號(hào)接收裝置。在基帶處理電路部(20)的衛(wèi)星信號(hào)捕獲部(21)中，接收了從GPS衛(wèi)星發(fā)送的GPS衛(wèi)星信號(hào)的接收信號(hào)r(t)在接收信號(hào)差動(dòng)電路部(211)中被差動(dòng)，生成CA碼的差動(dòng)碼信號(hào)w(t-T)。由復(fù)制碼信號(hào)發(fā)生部(213)生成的復(fù)制碼信號(hào)CAR(t)在復(fù)制碼信號(hào)差動(dòng)電路部(215)中被差動(dòng)，生成差動(dòng)復(fù)制碼信號(hào)wR(t-T)。在相關(guān)處理部(217)中進(jìn)行差動(dòng)碼信號(hào)w(t-T)和差動(dòng)復(fù)制碼信號(hào)wR(t-T)的相關(guān)處理，相關(guān)值P(Δt)輸出到CPU 25。利用CPU 25進(jìn)行基于相關(guān)值P(Δt)的GPS衛(wèi)星信號(hào)捕獲。
文檔編號(hào)G01S19/30GK102081161SQ201010568318
公開日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月30日
發(fā)明者山形整功, 照內(nèi)則生 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社