[发明专利]定位信号取样的方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于在确定感兴趣事件的位置中所使用的数据样本 的储存或涉及用于确定装置跟随的路径的数据样本的储存，例如卫星 定位系统(诸如全球定位系统(GPS))的数据样本。

背景技术

全球定位系统是基于卫星的导航系统，该系统由在6个不同的 轨道平面内的多达32个轨道卫星(被称为太空载具(space vehicle)， “SV”)的网络组成。该系统设计需要24个卫星，但是更多的卫星会 提供改进的覆盖范围(coverage)。这些卫星不断地移动，使得两个完 整的轨道恰在24小时内环绕地球。

由卫星发射的GPS信号是一般被称为直接序列展频(DSSS)的 形式，该直接序列展频使用以常规的方式连续不断地重复的伪随机码 (pseudo-random code)。卫星广播具有不同展频码的几个信号，该展 频码包括免费提供给公众的粗略/撷取(Coarse/Acquisition)码(C/A 码)、以及通常预留作军事上应用的被限制的精确码(Precise code) (P码)。C/A码是1023位长的伪随机码，其以1.023MHZ的码率 (chipping code)广播，每毫秒重复一次。每个卫星发送允许被唯一识 别的不同的C/A码。

数据讯息由每个卫星在C/A码之上调制，且包含重要信息，诸 如发射卫星的详细轨道参数(被称为星历(ephemeris))、关于卫星的时 钟误差的信息、卫星的状态(正常或不正常)、当前日期、及时间。信 号的该部分对GPS接收器确定准确的位置是必不可少的。每个卫星 仅针对其本身发射星历及详细的时钟修正参数，因此独立的 (unaided)GPS接收器必须处理其想要在定位计算中使用的每个卫星 的数据讯息的适当的部分。

数据讯息还包含所谓的天文年历(almanac)，其包含关于所有其 它卫星的较不准确的信息且较少被更新。年历数据允许GPS接收器 在全天的任意时间估计每个GPS卫星应该在的位置，使得该接收器 可以选择哪个卫星来搜寻更有效率。每个卫星发射显示系统中的每个 卫星的轨道信息的天文年历数据。

传统的GPS接收器读取发射的数据讯息且保存星历、天文年历 及其它常用的数据。该信息还可被用来设定(或修正)GPS接收器内的 时钟。

为了确定位置，GPS接收器将卫星发射信号的时间与该信号被 GPS接收器接收的时间相比较。该时间差告诉GPS接收器该特定卫 星距离多远。通过结合从多个卫星的距离测量，可通过三边测量法 (trilateration)而获得位置。利用最少三个卫星，GPS接收器可确定纬 度/经度位置(2D定位)。利用四个或更多个卫星，GPS接收器可确定 包括纬度、经度，及高度的3D位置。从卫星接收到的信息还可被用 来设定(或修正)GPS接收器内的时钟。

通过处理来自卫星的信号的明显的多普勒位移(Doppler shift)， GPS接收器还可准确地提供行进的速度及方向(称之为“地面速度” 与“地面轨迹”)。

几乎所有当前的GPS接收器都通过在来自卫星的信号进入时 “实时地”处理该信号和报告该装置在当前时间的位置而工作。这种 “传统的”GPS接收器总是包含：

-适于接收GPS信号的天线，

-模拟射频(RF)电路(通常被称为GPS前端)，其被设计来对期望 的信号进行放大、滤波、及向下混合到中频(IF)，从而使得它们可以 以正常的约几MHz的采样率(sample rate)通过适当的模拟至数字 (A/D)转换器，

-数字信号处理硬件，其对A/D转换器产生的IF数据样本执行 相关处理，通常与执行对控制该信号处理硬件及计算期望的定位很必 要的“更高级别”的处理的某一形式的微控制器相结合。

不甚出名的“捕获且稍后处理(Capture and Process Later)”的概 念也已被研究。这涉及在稍后的时间(几秒、几分钟、几小时或甚至 几天)且通常在处理资源更多的某一其它的位置处理传统的天线及模 拟RF电路所收集的IF数据样本之前，将它们存储在某一形式的内 存中。