[发明专利]使用有向天线的高敏感度GPS设备

说明书

背景

配备全球定位系统(GPS)接收机的电子设备可依赖于由多个GPS卫星传送的信号来确定该电子设备的位置。GPS卫星信号中的每一者可以用标识卫星信号的源卫星的因卫星而异的编码来传送。GPS接收机可通过以下方式来计算电子设备的位置：标识进行广播的GPS卫星、解码卫星信号、并且对从经解码的信号中提取的数据执行一系列计算。

在一些情况下，电子设备的GPS接收机在获取GPS卫星信号时可能遇到困难。例如，与环境中存在的背景射频噪声相比，由GPS卫星传送的GPS信号可能相对很弱。此外，GPS信号可能被地形特征(如建筑物和自然形成物)阻隔或反射。例如，建筑物结构(如天花板和屋顶)可衰减GPS信号，从而导致GPS信号在室内环境中的损失。GPS接收机放大弱GPS信号的能力可能受限，因为任何放大也可能将环境中存在的背景射频噪声放大。因此，电子设备可能被迫退后到辅助地理定位技术，如蜂窝通信信号三角测量、惯性位置逼近、使用Wi-Fi签名、或使用调频(FM)无线电信号来确定电子设备的位置。

概述

本文描述了以下技术：使用电子设备的高增益有向天线以在数个时间区间期间在多个方向上获取来自GPS卫星的GPS信号，并将这些GPS信号相组合以确定电子设备的位置。高增益有向天线可包括能够连贯地获得来自多个方向的GPS信号的多个天线元件。所获得的GPS信号可以是不包括由常规GPS导航单元使用以计算位置的可解码定位数据(如时间戳或星历数据)的部分信号。相反，本技术可以使用(在多个时间区间期间从足够数量的卫星获取的)部分GPS信号的码相位来计算位置。

在至少一个实施例中，电子设备使用天线来在多个方向上执行顺序扫描以寻找GPS信号。电子设备进一步分析从该多个方向获得的GPS信号以确定所获取的GPS卫星的数量。GPS信号提供所获取的GPS卫星的码相位。在所获取的GPS卫星的数量满足阈值时，电子设备基于所获取的GPS卫星的码相位来计算该电子设备的位置。

因此，本技术使配备GPS定位器的电子设备能够使用受GPS信号衰减影响的室内环境或其他环境中存在的弱GPS信号。使用弱GPS信号的能力可以使电子设备能够运行(否则不能有效地运作的)位置管理应用。例如，这样的应用可包括导航应用、清单应用、个人跟踪应用，等等。使用经衰减的GPS信号查明位置的能力在辅助位置信息源(例如，蜂窝通信信号Wi-Fi签名、FM信号，等等)不可用的情况下可能尤其有用，或被用来提供地面真值以剖析空间来启用辅助位置解决方案。

提供本概述是为了以简化的形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些概念。本概述并不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。

附图简述

参考附图来描述具体实施方式。在附图中，附图标记最左边的数字标识该附图标记首次出现的附图。在不同的附图中使用相同的附图标记来指示相似或相同的项。

图1是解说用于使用高增益有向天线来获取GPS信号以使得GPS信号可被用来确定位置的示例方案的框图。

图2是示出包括获取GPS信号的高增益有向天线和使用GPS信号来确定位置的GPS定位器的电子设备的示例组件的说明性示图。

图3是解说用于使用通过高增益有向天线获取的多个GPS信号来确定位置的示例过程的流程图。

图4是解说用于确定在一时间区间期间获取的卫星的数量的示例过程的流程图，在该时间区间期间高增益有向天线被定向在特定方向上。

详细描述

本文描述了用于使用电子设备的高增益有向天线以在数个时间区间期间在多个方向上获取来自GPS卫星的GPS信号，并将这些GPS信号相组合以确定电子设备的位置。高增益有向天线可包括能够连贯地获得来自多个方向的GPS信号的多个天线元件。所获得的GPS信号可以是不包括由常规GPS导航单元使用以计算位置的可解码定位数据(如时间戳或星历数据)的部分信号。相反，本技术可以依赖于(在多个时间区间期间从足够数量的卫星获取的)部分GPS信号所指示的码相位信息来计算位置。