用于減少首次定位時(shí)間的gnss接收器和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于減少首次定位時(shí)間的GNSS接收器和系統(tǒng)。該GNSS接收器通過利用諸如AM或FM電臺信號、電視信號等的現(xiàn)有輻射機(jī)會(huì)信號的特性來減少首次定位時(shí)間，以減小與振蕩器頻率和相位相關(guān)聯(lián)的不確定度，并且還利用歷書和電池備用日期和時(shí)間來確定可見衛(wèi)星并且減小與多普勒效應(yīng)相關(guān)聯(lián)的不確定度。該接收器可以基于一組信號頻率使用多個(gè)機(jī)會(huì)信號來確定該接收器所在的城市或局部區(qū)域，并且還通過基于接收器處的相應(yīng)機(jī)會(huì)信號的頻率與信號的標(biāo)稱廣播頻率之差估計(jì)偏差來減小振蕩器頻率的搜索不確定度。
【專利說明】用于減少首次定位時(shí)間的GNSS接收器和系統(tǒng)
[0001]本申請是原案申請?zhí)枮?00980118340.1的發(fā)明專利申請(國際申請?zhí)?PCT/CA2009/000702，申請日:2009年5月22日，發(fā)明名稱:利用機(jī)會(huì)信號和輔助信息來減少首次定位時(shí)間的GNSS接收器)的分案申請。
[0002]相關(guān)申請的交叉引用
[0003]本申請要求Jonathan Ladd和Ptrick Fenton在2008年5月22日遞交的美國臨時(shí)專利申請第 61/055189 號 “GNSS RECEIVER USING SIGNALS OF OPPORTUNITY ANDASSISTANCE INFORMATION TO REDUCE THE TIME TO FIRST FIX”的優(yōu)先權(quán)，通過引用將該美國臨時(shí)專利申請并入于此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0004]本發(fā)明總體上涉及用于減少首次定位時(shí)間(time to first fix)和接收器射頻(RF)帶寬兩者的GNSS接收器和操作該GNSS接收器的方法。
【背景技術(shù)】
[0005]當(dāng)捕獲GNSS衛(wèi)星信號時(shí)，接收器執(zhí)行對涉及與衛(wèi)星選擇、多普勒頻率以及接收器振蕩器頻率有關(guān)的不確定度的搜索。一般來說，該搜索涉及循環(huán)遍歷所有可能的衛(wèi)星選擇，并且針對各衛(wèi)星連續(xù)試驗(yàn)可能的頻率和碼相位延遲，以嘗試獲得衛(wèi)星信號的頻率和碼鎖定。對于頻率和碼相位延遲的各個(gè)組合，該接收器確定相關(guān)功率，以檢查是否已經(jīng)捕獲衛(wèi)星信號。因?yàn)槊恳粋€(gè)衛(wèi)星發(fā)送獨(dú)特的碼，并且與相對于該接收器的不同相對運(yùn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)，所以該處理必須按搜索策略針對每一個(gè)衛(wèi)星都執(zhí)行。因此這種窮盡式搜索非常耗時(shí)。
[0006]與衛(wèi)星選擇有關(guān)的不確定度可以通過使用軌道衛(wèi)星的有效歷書、來自由接收器振蕩器驅(qū)動(dòng)的時(shí)鐘的真實(shí)時(shí)刻、以及接收器的近似位置來求解。根據(jù)該歷書、時(shí)刻和位置信息，接收器可以確定可見衛(wèi)星，并且計(jì)算它們的期望多普勒頻偏。然而，大部分接收器在下電周期后，不保持有效的位置或足夠準(zhǔn)確的時(shí)間。在沒有歷書、準(zhǔn)確時(shí)間并且也沒有有效位置的情況下，接收器必須在其搜索策略中循環(huán)遍歷所有可能的衛(wèi)星，如上所述。即使具有歷書以及足夠準(zhǔn)確的時(shí)間和位置信息，該搜索仍經(jīng)受時(shí)鐘頻率不確定度，這甚至使更受限的搜索策略耗時(shí)。而且，如果接收器在下電期間移動(dòng)，則對于計(jì)算可見衛(wèi)星和/或期望多普勒頻率來說，保留的位置可能不再足夠有效。
[0007]與多普勒頻率和接收器振蕩器頻率有關(guān)的不確定度要求搜索針對多普勒頻率擴(kuò)展±4kHz，針對振蕩器頻率擴(kuò)展± 12kHz。振蕩器頻率不確定度的量值是接收器中使用的振蕩器類型或定時(shí)晶體的函數(shù)。振蕩器越精確(通常也越貴)，它所生成的頻率中的不確定度就越小。GNSS接收器中使用的典型振蕩器因溫度和老化效應(yīng)而具有百萬分之五到百萬分之十(5到IOppm)的頻率不確定度，IOppm等于附加±16kHz的多普勒不確定度。
[0008]對付多普勒不確定度和振蕩器頻率不確定度與相位不確定度中的任一個(gè)或全部兩個(gè)導(dǎo)致更長的首次定位時(shí)間(TTFF)，TTFF是GNSS接收器獲得位置解所需的時(shí)間，并且典型地涉及捕獲和跟蹤來自至少四個(gè)GNSS衛(wèi)星的信號。振蕩器頻率不確定度還要求更寬的射頻(RF)帶寬用于跟蹤，從而因?qū)F干擾信號的敏感性增大而不利地影響了對更弱衛(wèi)星信號的跟蹤。
[0009]為了減少TTFF，已知現(xiàn)有的GPS接收器，如Eshenbach的美國專利5663735中所描述的接收器，可以利用調(diào)制到專用無線電信號上的數(shù)據(jù)，舉例來說，如調(diào)制到美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)協(xié)會(huì)(NIST)無線電信號上的時(shí)間通告。GPS接收器利用該時(shí)間通告來確定調(diào)制到正在捕獲的GPS衛(wèi)星信號上的兩個(gè)數(shù)據(jù)比特之間的轉(zhuǎn)變時(shí)間，進(jìn)而確定GPS時(shí)間。而且，GPS接收器還可以使用調(diào)制到NIST無線電信號上的頻率信息來去除接收器振蕩器頻率中的不確定度，盡管振蕩器驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘的相位不確定度仍存在。然而，伴隨這種GPS接收器的問題之一是，NIST無線電信號在某些位置可能不可用。而且，即使NIST無線電信號可用，調(diào)制到該信號上的內(nèi)容也不提供GPS接收器可以直接用于估計(jì)其位置的信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]GNSS接收器利用現(xiàn)有輻射機(jī)會(huì)信號(如AM或FM無線電信號、電視信號等)的特性，來減小與振蕩器頻率相關(guān)聯(lián)的不確定度和振蕩器驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘相位不確定度。而且，GNSS接收器利用形式為所存儲(chǔ)歷書軌道衛(wèi)星和電池備用日期和時(shí)間的輔助信息，來減小與多普勒效應(yīng)相關(guān)聯(lián)的不確定度。
[0011]GNSS接收器還可以使用多個(gè)機(jī)會(huì)信號的特性來確定該接收器所在的城市或局部區(qū)域，以便提供足夠準(zhǔn)確的位置估計(jì)(在100千米之內(nèi))，以使能夠使用歷書。該接收器例如可以基于一組信號頻率來確定所述城市或局部區(qū)域，這將在下面更詳細(xì)地討論。
[0012]一旦獲知GNSS接收器所在的城市或局部區(qū)域，該GNSS接收器就可以使用地區(qū)機(jī)會(huì)信號的標(biāo)稱或公布頻率，來確定對振蕩器頻偏的估計(jì)。GNSS接收器由此確定遠(yuǎn)程接收器處的機(jī)會(huì)信號的頻率與該機(jī)會(huì)信號的標(biāo)稱頻率之差，并將該差用作對振蕩器頻偏的估計(jì)，以消除或至少大大減小關(guān)聯(lián)的± 12kHz的搜索不確定度。
[0013]另外，GNSS接收器可以使用城市或區(qū)域位置信息和所存儲(chǔ)的時(shí)間和日期來進(jìn)入存儲(chǔ)的歷書，并且確定可見衛(wèi)星，由此將窮盡式衛(wèi)星搜索縮減為僅針對當(dāng)前可見衛(wèi)星進(jìn)行搜索。而且，該接收器還可以計(jì)算關(guān)聯(lián)的估計(jì)多普勒頻偏，以消除或至少大大減小針對多普勒效應(yīng)的±4kHz的搜索擴(kuò)展。
[0014]首次定位時(shí)間(TTFF)由此顯著減少，因?yàn)樵摻邮掌鲀H針對可見衛(wèi)星進(jìn)行搜索，并且搜索窗口不再需要滿足與多普勒效應(yīng)和振蕩器頻率相關(guān)聯(lián)的較大不確定度。
[0015]當(dāng)跟蹤時(shí)，GNSS接收器可以鎖相至機(jī)會(huì)信號的載波，并且使用電臺或電視臺時(shí)鐘來穩(wěn)定接收器振蕩器。GNSS接收器接著可以在跟蹤期間使用更窄的頻帶，這允許接收器跟蹤更弱的GNSS信號。
[0016]該GNSS接收器可以被包括在使用GNSS基站接收器的系統(tǒng)中，該GNSS基站接收器具有已知位置和對于局部區(qū)域的至少大部分的足夠清楚的天空視野。該GNSS基站接收器可以向遠(yuǎn)程接收器提供導(dǎo)航消息數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)符號邊界信息。該遠(yuǎn)程接收器利用該數(shù)據(jù)和邊界信息來執(zhí)行數(shù)據(jù)“擦除”，這允許在捕獲期間使用更長的累積時(shí)段，由此捕獲更弱的衛(wèi)星信號。另外，該GNSS基站接收器可以向遠(yuǎn)程GNSS接收器提供城市或局部區(qū)域信息作為輔助信息，并且該GNSS接收器接著可以確定哪些機(jī)會(huì)信號在該區(qū)域中，并且/或者使用該信息連同所存儲(chǔ)時(shí)機(jī)和日期來進(jìn)入歷書。該基站接收器還可以向該遠(yuǎn)程接收器提供地區(qū)機(jī)會(huì)信號的更精確的廣播頻率和/或發(fā)送器的位置，以改進(jìn)性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面，參照附圖對本發(fā)明進(jìn)行描述，其中:
[0018]圖1是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的GNSS接收器的功能框圖；和
[0019]圖2是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的系統(tǒng)的功能框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]參照圖1，遠(yuǎn)程GNSS接收器22被例示為通過可以是有線(虛線所示)或無線的連接部26連接至通信網(wǎng)絡(luò)24，舉例來說，如因特網(wǎng)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)。該遠(yuǎn)程接收器包括一個(gè)或更多個(gè)處理器20、振蕩器25以及振蕩器驅(qū)動(dòng)時(shí)刻時(shí)鐘21，這些組成部分執(zhí)行GNSS信號捕獲和跟蹤，并且按已知方式提供位置解。另外，該遠(yuǎn)程接收器包括電池備用實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)27和存儲(chǔ)器23，電池備用實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC) 27在下電周期保持當(dāng)前時(shí)間和日期，存儲(chǔ)器23包含GNSS衛(wèi)星信息的歷書。實(shí)時(shí)時(shí)鐘利用低功率振蕩器和低功率定時(shí)保持邏輯按已知方式操作，在下電周期利用相對較少的電池電力來保持當(dāng)前時(shí)間和日期。利用歷書(大約一年不更新比較好)和當(dāng)前時(shí)間和日期來減少首次定位時(shí)間，如下更詳細(xì)討論的。
[0021]遠(yuǎn)程接收器22包括射頻(RF)前端28，該RF前端28接收來自GNSS衛(wèi)星(在該圖中用標(biāo)號10總表示)的信號，并且還接收從多個(gè)高功率輻射器(如本地電臺和電視臺發(fā)送器、Beacon或Loran發(fā)送器等)(在該圖中用標(biāo)號30總表不)廣播的信號。因其信號質(zhì)量、已知發(fā)送位置以及連續(xù)廣播而被選擇的廣播信號是“機(jī)會(huì)信號”，即，按各種頻率并且出于諸如發(fā)送隨機(jī)會(huì)話或?qū)υ捘康亩鴱V播的信號。這與GNSS信號相反，GNSS信號例如由GNSS衛(wèi)星按相同頻率廣播并且攜帶特定碼。而且，與已知系統(tǒng)相反，當(dāng)前系統(tǒng)利用機(jī)會(huì)信號的特性，而不利用調(diào)制到廣播信號上的數(shù)據(jù)或信息內(nèi)容。當(dāng)前系統(tǒng)例如不利用廣播信號中包含的發(fā)送時(shí)刻信息。在下面將這種高功率輻射器30稱為“S0P發(fā)送器”。
[0022]遠(yuǎn)程接收器22可以利用機(jī)會(huì)信號來直接確定該接收器位于哪個(gè)城市或區(qū)域。該遠(yuǎn)程接收器由此針對機(jī)會(huì)信號進(jìn)行掃描，并檢查哪個(gè)城市或地區(qū)例如具有在利用同一組頻率進(jìn)行發(fā)送的電臺和電視發(fā)送器。
[0023]SOP發(fā)送器30的位置通常已知或者可以根據(jù)由注冊機(jī)構(gòu)(舉例來說，如美國聯(lián)邦通信委員會(huì)或FCC)提供的信息而容易地確定。該信息可以例如通過因特網(wǎng)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)24獲得，或者保留在存儲(chǔ)器23中，作為所存儲(chǔ)區(qū)域地圖的一部分。網(wǎng)絡(luò)24還可以向遠(yuǎn)程接收器提供可用地區(qū)機(jī)會(huì)信號的列表，或者該接收器可以例如基于接收器處信號的場強(qiáng)和/或載頻的穩(wěn)定性等來選擇特定機(jī)會(huì)信號。另選的是，用戶可以通過用戶接口(未示出)(舉例來說，如鍵盤或屏面)向接收器提供可用地區(qū)機(jī)會(huì)信號的列表。類似的是，用戶可以通過用戶接口向接收器提供機(jī)會(huì)信號發(fā)送器的位置。附加地或另選地，用戶可以向接收器提供操作的城市或局部區(qū)域。
[0024]應(yīng)注意到，廣播信號具有足夠低的頻率和更高的信號功率以具有優(yōu)異的建筑物穿透性。因而，遠(yuǎn)程接收器不需要具有特別好的天空視野，但卻必須具有相對好的選定廣播機(jī)會(huì)信號的接收性。而且，使用這種低頻信號允許接收器利用可配置前端濾波器(如充電電容濾波器或數(shù)字FIR濾波器)來掃描，以尋找最佳候選機(jī)會(huì)信號。[0025]一旦遠(yuǎn)程接收器22確定了城市或局部區(qū)域，由此確定了至少100千米之內(nèi)的近似位置，該遠(yuǎn)程接收器就可以使用所存儲(chǔ)歷書以及所存儲(chǔ)時(shí)間和日期信息來確定哪些衛(wèi)星可見并且還估計(jì)衛(wèi)星多普勒頻偏。這消除或大大減小了在搜索GNSS衛(wèi)星信號方面關(guān)聯(lián)的±4kHz的不確定度。
[0026]遠(yuǎn)程接收器還可以利用機(jī)會(huì)信號來減小與振蕩器頻偏相關(guān)聯(lián)的± 12kHz的不確定度。該接收器由此確定其調(diào)諧成接收強(qiáng)機(jī)會(huì)信號的頻率與該機(jī)會(huì)信號的標(biāo)稱或公布頻率之差。一種機(jī)會(huì)信號例如可以是名義上按1030kHz發(fā)送的無線電臺，并且接收器可以調(diào)諧成稍微不同的頻率來接收信號。該接收器接著使用所接收頻率與標(biāo)稱頻率之差，作為所估計(jì)的接收器振蕩器頻率誤差或偏差。該接收器還可以針對其它局部強(qiáng)機(jī)會(huì)信號進(jìn)行同樣的操作，并且基于接收器處的相應(yīng)頻率與標(biāo)稱頻率之間的平均差，估計(jì)其振蕩器頻偏。接著，可以使用所估計(jì)偏差來基本上消除典型地與未知振蕩器頻偏相關(guān)聯(lián)的關(guān)聯(lián)±12kHz搜索窗口擴(kuò)展，盡管時(shí)刻時(shí)鐘相位不確定度仍然存在。
[0027]遠(yuǎn)程接收器由此可以利用所存儲(chǔ)歷書以及時(shí)間和日期信息，和基于地區(qū)機(jī)會(huì)信號估計(jì)的振蕩器頻偏，來顯著減小其首次定位時(shí)間(TTFF)。
[0028]遠(yuǎn)程接收器22還可以鎖相至本地電臺或電視機(jī)會(huì)信號的載波，并且使用電臺或電視臺時(shí)鐘來穩(wěn)定接收器振蕩器25。例如，遠(yuǎn)程接收器可以使用電視信號的過零或定時(shí)脈沖，來穩(wěn)定接收器振蕩器25。接著，因?yàn)樾旁氡入S著使用窄帶而增大，所以該接收器可以使用該窄帶跟蹤循環(huán)來跟蹤更弱的GNSS信號。而且，通過保持鎖相至地區(qū)機(jī)會(huì)信號，該接收器可以使用廉價(jià)的振蕩器，但仍實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的跟蹤。
[0029]下面，參照圖2，供與遠(yuǎn)程接收器22 —起使用的系統(tǒng)包括GNSS基站接收器32，該GNSS基站接收器32在該系統(tǒng)所覆蓋的區(qū)域的至少一部分上具有清楚的天空視野，從而可以容易捕獲并跟蹤GNSS衛(wèi)星信號。該基站接收器具有根據(jù)可見GNSS衛(wèi)星信號確定的或者另選地在安裝期間例如通過手持GPS裝置、測量以及/或通過使用拓?fù)涞貓D而確定的已知位置?；窘邮掌鞑东@并跟蹤來自可見GNSS衛(wèi)星的信號，并且可以向遠(yuǎn)程接收器提供GNSS時(shí)間和/或頻率信息，以輔助該遠(yuǎn)程接收器減少TTFF。該GNSS基站接收器在圖中被示出為連接至通信網(wǎng)絡(luò)24。另選的是，基站接收器32可以被設(shè)置成直接向接收器22發(fā)送信號和/或直接從接收器22接收信號。
[0030]另選地或附加地，GNSS基站接收器32利用其同步至GNSS頻率的振蕩器，可以測量機(jī)會(huì)信號的精確廣播頻率，并且直接或者通過通信網(wǎng)絡(luò)24向遠(yuǎn)程GPS接收器22發(fā)送載頻。利用該頻率信息，遠(yuǎn)程接收器可以通過鎖相至強(qiáng)機(jī)會(huì)信號的精確廣播頻率而更精確地控制其振蕩器頻率。
[0031]而且，使用精確頻率消除了關(guān)聯(lián)多普勒頻率不確定度。通常，AM/FM臺按相對于它們的標(biāo)稱廣播分配頻率偏差百萬分之一或之二的頻率廣播機(jī)會(huì)信號。對于捕獲GNSS信號來說，百萬分之二的廣播頻率誤差將導(dǎo)致±3kHz的多普勒頻率不確定度，而使用GNSS基站確定的精確頻率則消除了這種不確定度。
[0032]另外，GPS基站接收器32可以向遠(yuǎn)程接收器22提供歷書，從而該遠(yuǎn)程接收器不需要在下電周期保持歷書。而且，GNSS基站接收器可以向遠(yuǎn)程接收器提供針對各個(gè)可見GNSS衛(wèi)星的導(dǎo)航消息和數(shù)據(jù)符號邊界。該數(shù)據(jù)符號邊界是GNSS衛(wèi)星發(fā)送導(dǎo)航消息中的數(shù)據(jù)符號的時(shí)間。利用該數(shù)據(jù)符號和符號邊界信息，遠(yuǎn)程接收器可以將所接收衛(wèi)星信號的數(shù)據(jù)“擦除”，即，該接收器可以補(bǔ)償相關(guān)操作期間的對應(yīng)相位變化。這種擦除允許遠(yuǎn)程接收器在更長時(shí)段期間累積相關(guān)測量，即，超出數(shù)據(jù)符號邊界時(shí)間累積。該接收器由此可以捕獲更弱的GNSS信號，如被多徑弱化或者被建筑物或葉子阻擋的信號。
[0033]而且，可以早于接收器可從GNSS衛(wèi)星信號捕獲消息的時(shí)間而使導(dǎo)航消息可用于遠(yuǎn)程接收器，這允許遠(yuǎn)程接收器更準(zhǔn)確地確定在TTFF期間計(jì)算位置解所需的GNSS衛(wèi)星的位置。利用導(dǎo)航消息，遠(yuǎn)程接收器通?？梢杂?jì)算出比該接收器利用來自歷書的信息計(jì)算出的衛(wèi)星位置更準(zhǔn)確的衛(wèi)星位置。
[0034]遠(yuǎn)程接收器22還可以或者替代地利用基站接收器32以可見衛(wèi)星、星歷表信息、多普勒頻偏等的形式提供的輔助信息，基于所接收的GNSS信號和/或一個(gè)或更多個(gè)機(jī)會(huì)信號來快速確定150米內(nèi)的位置。利用該輔助信息，遠(yuǎn)程接收器不需要再花費(fèi)時(shí)間來使用歷書。遠(yuǎn)程接收器還可以基于RTC時(shí)間和日期信息并且利用機(jī)會(huì)信號的特性來確定至少幾微秒內(nèi)的時(shí)刻。因此，遠(yuǎn)程接收器除了如上所述確定其振蕩器時(shí)鐘頻偏以外，還可以確定其時(shí)鐘21的相位偏差，并且基于已知GNSS衛(wèi)星碼片發(fā)送時(shí)間來提前其PRN碼搜索。該碼搜索提前例如將碼搜索從1000個(gè)碼片減少到10個(gè)碼片，由此減少了執(zhí)行該搜索所用的時(shí)間。該碼搜索提前對于較長PRN碼特別有用。
[0035]在此描述的GNSS接收器和系統(tǒng)具有通過利用RTC時(shí)間和日期，并且利用作為合適歷書信息的廣播機(jī)會(huì)信號的特性以及SOP發(fā)送器的已知位置來減少TTFF的優(yōu)點(diǎn)。SOP發(fā)送器的已知位置可以是軌道而非固定位置。例如，SOP發(fā)送器可以從移動(dòng)平臺(如汽車、飛機(jī)、輪船或衛(wèi)星)發(fā)送，假使該發(fā)送器的位置和速度矢量可以由系統(tǒng)確定的話。對于衛(wèi)星發(fā)送器，例如，軌道星歷表參數(shù)必須可以容易地獲得。遠(yuǎn)程接收器可以是移動(dòng)或固定位置接收器。
[0036]接收器的一個(gè)或更多個(gè)處理器可以被設(shè)置為單一處理器，確定位置解和振蕩器頻偏的操作可以采用硬件、軟件或固件來執(zhí)行，并且遠(yuǎn)程接收器和基站接收器包括用來執(zhí)行捕獲和跟蹤操作的已知硬件、軟件或固件，包括用于進(jìn)行相關(guān)測量、生成局部碼等的硬件、軟件或固件。這些處理器可以被編程成，利用作為計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令而提供的程序來執(zhí)行所述操作和/或操作硬件等。RTC可以用在下電周期保持時(shí)間和日期的其它已知裝置來代替。所述RTC或裝置可以另選地或附加地由另選的能量源(舉例來說，如大電容器)來加電。
【權(quán)利要求】
1.一種GNSS接收器，該GNSS接收器包括: 射頻前端，該射頻前端用于接收GNSS衛(wèi)星信號和包含隨機(jī)內(nèi)容的機(jī)會(huì)信號，所述射頻前端包括一個(gè)或更多個(gè)可配置前端濾波器，所述一個(gè)或更多個(gè)可配置前端濾波器掃描廣播信號以調(diào)諧至機(jī)會(huì)信號； 振蕩器，該振蕩器用于捕獲并跟蹤所述GNSS衛(wèi)星信號；以及 一個(gè)或更多個(gè)處理器，所述一個(gè)或更多個(gè)處理器被配置為: 處理選擇的機(jī)會(huì)信號，并且基于由所述射頻前端確定的所述選擇的機(jī)會(huì)信號中的一個(gè)或更多個(gè)機(jī)會(huì)信號的頻率與所述選擇的機(jī)會(huì)信號中的一個(gè)或更多個(gè)機(jī)會(huì)信號的標(biāo)稱廣播頻率之差來估計(jì)針對所述振蕩器的頻偏，和 利用所估計(jì)的針對所述振蕩器的頻偏來減小用于捕獲所述GNSS衛(wèi)星信號的搜索窗□。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GNSS接收器，其中，所述一個(gè)或更多個(gè)處理器還基于多個(gè)機(jī)會(huì)信號的廣播頻率和機(jī)會(huì)信號發(fā)送器位置信息來確定所述接收器的估計(jì)位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GNSS接收器，該GNSS接收器還包括: 用于保持當(dāng)前時(shí)間和日期的實(shí)時(shí)時(shí)鐘， 用于存儲(chǔ)歷書的存儲(chǔ)器，并且 所述一個(gè)或更多個(gè)處理器確定可見衛(wèi)星，并且基于所述接收器的估計(jì)位置、存儲(chǔ)的所述歷書以及所述當(dāng)前時(shí)間和日期，來估計(jì)與來自所述可見衛(wèi)星的信號相關(guān)聯(lián)的多普勒頻偏，并且利用所估計(jì)的多普勒頻偏來進(jìn)一步減小所述搜索窗口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的GNSS接收器，其中，所述一個(gè)或更多個(gè)處理器基于多個(gè)機(jī)會(huì)信號的廣播頻率和機(jī)會(huì)信號發(fā)送器位置信息來確定所述接收器的所述估計(jì)位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的GNSS接收器，該GNSS接收器還包括針對通信網(wǎng)絡(luò)的連接部，所述網(wǎng)絡(luò)通過所述連接部向所述接收器提供所述機(jī)會(huì)信號發(fā)送器位置信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的GNSS接收器，其中，所述接收器從可用機(jī)會(huì)信號列表中選擇所述機(jī)會(huì)信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的GNSS接收器，其中，所述網(wǎng)絡(luò)連接部提供因特網(wǎng)接入。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GNSS接收器，其中，所述一個(gè)或更多個(gè)處理器將用于進(jìn)行信號捕獲和跟蹤的振蕩器鎖相至所述機(jī)會(huì)信號中的一個(gè)機(jī)會(huì)信號，以提供對所述GNSS信號的窄帶跟蹤。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GNSS接收器，該GNSS接收器還包括: 用于保持當(dāng)前時(shí)間和日期的實(shí)時(shí)時(shí)鐘；并且 所述一個(gè)或更多個(gè)處理器還被配置為基于保持的所述當(dāng)前時(shí)間和所述機(jī)會(huì)信號的定時(shí)特性來確定與GNSS時(shí)間的偏差在幾微秒內(nèi)的時(shí)間，并且基于已知GNSS衛(wèi)星碼片發(fā)送時(shí)間來提前碼搜索。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GNSS接收器，其中，所述一個(gè)或更多個(gè)處理器基于接收器處信號的場強(qiáng)和載頻的穩(wěn)定性中的一個(gè)或更多個(gè)來選擇所述機(jī)會(huì)信號。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GNSS接收器，其中，所述一個(gè)或更多個(gè)可配置前端濾波器是充電電容濾波器或數(shù)字FIR濾波器中的一個(gè)或更多個(gè)。
12.—種GNSS接收器，該GNSS接收器包括:射頻前端，該射頻前端用于接收GNSS衛(wèi)星信號和包含隨機(jī)內(nèi)容的機(jī)會(huì)信號，所述射頻前端包括一個(gè)或更多個(gè)可配置前端濾波器，所述一個(gè)或更多個(gè)可配置前端濾波器掃描廣播信號以調(diào)諧至機(jī)會(huì)信號， 振蕩器，該振蕩器用于在捕獲和跟蹤所述GNSS衛(wèi)星信號中使用；以及 一個(gè)或更多個(gè)處理器，所述一個(gè)或更多個(gè)處理器被配置為: 選擇一個(gè)或更多個(gè)機(jī)會(huì)信號，處理所選擇的機(jī)會(huì)信號，并且將所述振蕩器鎖相至所選擇的機(jī)會(huì)信號中的一個(gè)機(jī)會(huì)信號，和 利用窄帶來跟蹤所述GNSS衛(wèi)星信號。
13.一種用于減少首次定位時(shí)間的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括: GNSS基站接收器，該GNSS基站接收器用于捕獲和跟蹤GNSS衛(wèi)星信號并且提供輔助信息； 遠(yuǎn)程GNSS接收器，該遠(yuǎn)程GNSS接收器具有: 射頻前端，該射頻前端用于接收GNSS衛(wèi)星信號和包含隨機(jī)內(nèi)容的機(jī)會(huì)信號，所述射頻前端包括一個(gè)或更多個(gè)可配置前端濾波器，所述一個(gè)或更多個(gè)可配置前端濾波器掃描廣播信號以調(diào)諧至機(jī)會(huì)信號； 網(wǎng)絡(luò)連接部，該網(wǎng)絡(luò)連接部用于接收來自所述GNSS基站接收器的輔助信息； 振蕩器，該振蕩器用于在捕獲并跟蹤所述GNSS衛(wèi)星信號中使用；以及 一個(gè)或更多個(gè)處理器，所述一個(gè)或更多個(gè)處理器被配置為: 選擇一個(gè)或更多個(gè)機(jī)會(huì)信號，處理所選擇的機(jī)會(huì)信號，基于由所述射頻前端確定的所選擇的機(jī)會(huì)信號中的一個(gè)或更多個(gè)機(jī)會(huì)信號的頻率與所述一個(gè)或更多個(gè)機(jī)會(huì)信號的廣播頻率之差來估計(jì)針對所述振蕩器的頻偏，和 利用所估計(jì)的針對所述振蕩器的頻偏來減小用于捕獲所述GNSS衛(wèi)星信號的搜索窗□。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述輔助信息是所述機(jī)會(huì)信號的廣播頻率。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述GNSS基站接收器被鎖相至GNSS頻率時(shí)，由所述GNSS基站接收器確定廣播頻率。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中，所述廣播頻率是所述機(jī)會(huì)信號的標(biāo)稱廣播頻率。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中， 所述輔助信息是機(jī)會(huì)信號發(fā)送器的位置，并且 所述一個(gè)或更多個(gè)處理器基于多個(gè)機(jī)會(huì)信號的廣播頻率和機(jī)會(huì)信號發(fā)送器位置信息來確定所述接收器的所述估計(jì)位置。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中， 所述輔助信息是導(dǎo)航消息和消息比特定時(shí)，并且 所述一個(gè)或更多個(gè)處理器從所接收的GNSS衛(wèi)星信號中擦除所述導(dǎo)航消息，并且使用占用了多個(gè)消息比特的相關(guān)間隔，來捕獲所述GNSS衛(wèi)星信號。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中， 所述輔助信息包括可見GNSS衛(wèi)星列表、關(guān)聯(lián)多普勒頻偏、星歷表信息中的一個(gè)或更多個(gè)，并且 所述遠(yuǎn)程接收器使用所述輔助信息，來縮減針對可見衛(wèi)星的搜索，并且基于所述多普勒頻偏進(jìn)一步減小所述搜索窗口。
20.根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中，所述遠(yuǎn)程接收器還包括: 用于保持當(dāng)前時(shí)間和日期的實(shí)時(shí)時(shí)鐘；并且 所述一個(gè)或更多個(gè)處理器還被配置為基于保持的所述當(dāng)前時(shí)間和所述機(jī)會(huì)信號的定時(shí)特性來確定與GNSS時(shí)間的偏差在幾微秒內(nèi)的時(shí)間，并且基于已知GNSS衛(wèi)星碼片發(fā)送時(shí)間來提前碼搜索。
21.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中， 所述輔助信息包括當(dāng)前時(shí)間和日期、估計(jì)城市或區(qū)域位置信息以及歷書，并且所述一個(gè)或更多個(gè)處理器利用所述輔助信息來確定可見衛(wèi)星和關(guān)聯(lián)估計(jì)多普勒頻偏，并且利用所估計(jì)的偏差來進(jìn)一步減小所述搜索窗口。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述一個(gè)或更多個(gè)處理器: 將在捕獲和跟蹤所述GNSS信號中使用的振蕩器鎖相至所述機(jī)會(huì)信號中的一個(gè)機(jī)會(huì)信號，并且 縮窄為跟蹤 所述GNSS衛(wèi)星信號所使用的頻帶。
23.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述網(wǎng)絡(luò)連接部是無線的、有線的、或無線的和有線的二者。
【文檔編號】G01S19/23GK103777217SQ201410058090
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2009年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2008年5月22日
【發(fā)明者】喬納森·拉德, 帕特里克·C·芬頓 申請人:諾瓦特公司