[发明专利]用于校正使用本地振荡器生成的本地信号的频率或相位的方法和系统

说明书

公开了一种定位设备(4)，包括接收测距信号的至少一个天线(14、16)诸如GNSS信号。设备包括用于提供本地频率或相位参考的本地振荡器(18)以及用于测量该设备的移动的惯性传感器(22)。处理器(36)被提供用于执行计算。该设备可以以已知或可预测频率或相位来接收第一参考信号。本地振荡器偏移确定模块(26)被提供为基于在第一参考源的方向上接收器的移动来计算接收到的频率或接收到的相位的偏移。本地信号发生器(28)然后可使用来自本地振荡器(18)的本地频率或相位参考、以及本地振荡器偏移确定模块(26)计算的偏移以使用本地信号发生器(28)提供本地信号。本地信号可与供定位计算器(34)执行的定位计算使用的接收到的测距信号相关联。

技术领域

本发明涉及在用于提高使用本地振荡器生成的本地信号的频率稳定性的定位系统中执行的定位系统和方法。

背景技术

本地振荡器是定位系统中的重要部件，诸如GNSS接收器。本地振荡器通常是低成本的部件，包括例如石英晶体。这些本地振荡器与高成本的本地振荡器(诸如原子钟)相比是相对不稳定的。但是，对于许多定位应用而言，这并不是特别重要，这是因为在GNSS定位计算中已校准了绝对时间，并且即使是低成本的本地振荡器，在比信号被相干积分所在的时间段更长的时间段内也能够实现稳定性。

一些定位应用要求本地振荡器具有更高的稳定性。这在要求检测弱信号诸如可以在室内环境中被找到的那些弱信号的应用中是尤其重要的。如果要以足够的强度检测这些弱信号以用于定位计算，则它们需要很长的积分周期。为了使这些计算有效，在积分周期内实现本地振荡器稳定性是至关重要的。

实现高本地振荡器稳定性的一种方式利用高成本的本地振荡器(诸如原子钟)替换低成本的石英晶体。这对于高成本定位设备是可能的，但是其对于诸如移动电话的消费产品是不切实际的。

实现高本地振荡器稳定性的另一种方法是通过检测具有稳定频率的参考信号来识别并校正本地振荡器误差。例如，参考信号可以从使用原子钟作为本地振荡器的GNSS卫星接收。在由于卫星多普勒频移和卫星频率参考变化而引起的效果移除之后，接收信号可以充当能参照其对本地振荡器进行校正的参考。实际上，这可以允许将定位系统的本地振荡器锁定到卫星的本地振荡器(或基于卫星的本地振荡器来被索引)。该方法对于诸如在测量应用中被使用的那些静态接收器是有效的。然而，当其被应用于诸如移动电话(能到处自由移动)的消费产品时是无效的，这是因为该本地移动可能是其他误差的来源。

本发明的目的是克服和减轻这些问题中的一部分。

发明内容

根据本发明的一个方面提供了定位系统，包括：本地振荡器，其用于提供本地频率或相位参考；接收器，其被配置为在第一参考方向上从第一参考源接收第一参考信号，第一参考信号具有接收到的频率和接收到的相位，其中第一参考源以已知的或可预测的频率或相位提供第一参考信号；运动模块，其被配置为提供在第一参考方向上所述接收器的测量出的或假定的移动；参考源运动确定模块，其被配置为提供在第一参考方向上所述第一参考源的移动；本地振荡器偏移确定模块，其被配置为基于在第一参考方向上所述接收器的测量出的或假定的移动和在第一参考方向上所述第一参考源的移动来计算接收到的频率或接收到的相位的偏移；以及本地信号发生器，其被配置为使用来自本地振荡器的本地频率或相位参考和由本地振荡器偏移确定模块计算的偏移来提供至少第一本地信号。

以该方式，定位系统可以消除由本地振荡器中的不稳定性引入到第一本地信号的误差。在本地振荡器中的误差可以基于在第一参考方向上接收器和第一参考源的相对移动、通过消除被引入到接收到的相位或接收到的频率的影响而被隔离。因此，定位系统的本地振荡器可以被锁定到第一参考源的本地振荡器。这即使利用移动的接收器也可以实现，这是因为运动模块可以消除该本地移动导致的影响。通过提高使用本地振荡器所生成的本地信号的精度，移动的接收器可以提供比起将以其他方式成为可能的更长的信号的相干积分。这意味着在对本地振荡器的频率或相位进行校正之后，接收器的敏感度被显著提高了，以便可以在定位计算中检测并使用较弱的定位信号。