專利名稱：全球定位系統(tǒng)的精準(zhǔn)取樣頻率的取得方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種全球定位系統(tǒng)(global positioning system ;GPS)，特別是涉及 一種全球定位系統(tǒng)的精準(zhǔn)取樣頻率的取得方法。
背景技術(shù)：
全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)也稱為全球定位系統(tǒng)(GPS)。全球定位系統(tǒng)已從以前僅限于軍 事用途與工業(yè)用途，隨著科技的不斷進(jìn)步，開始開發(fā)其應(yīng)用在各種民生用途上。 一般來說， GPS的產(chǎn)品主要是指應(yīng)用于各種用途的GPS接收器，例如航空、航海用途的接收器、汽車導(dǎo) 航設(shè)備、用于登山、休閑的手持式接收器等類型的通訊產(chǎn)品。而一般GPS產(chǎn)品的組成部分主 要包括了內(nèi)部的天線、芯片組，以及外部的按鍵、顯示面板等相關(guān)零組件。
GPS接收器是利用環(huán)繞在地球周圍的衛(wèi)星進(jìn)行位置確定。 一般，GPS接收器需要取 得至少三顆衛(wèi)星的信號(hào)，才能計(jì)算出當(dāng)前位置的經(jīng)緯坐標(biāo)。當(dāng)GPS接收器要取得目前的位 置時(shí)，GPS接收器會(huì)比較從每顆衛(wèi)星所傳送來的時(shí)間。而這些時(shí)間的差距可告訴GPS接收 器，其與每顆衛(wèi)星距離多遠(yuǎn)，即可以求得當(dāng)前位置。 GPS接收器利用振蕩器例如溫度補(bǔ)償石英振蕩器(temperaturecompensated crystal oscillator,TCX0)等，來作為運(yùn)作時(shí)所需的參考頻率源。換言之，GPS接收器利用 振蕩器來產(chǎn)生。 然而，由于振蕩器的制造質(zhì)量不一致，以及多次使用后振蕩器的損耗，因使常會(huì)導(dǎo) 致實(shí)際產(chǎn)生的取樣頻率與振蕩器的規(guī)格所給定的取樣頻率不一致。于現(xiàn)有技術(shù)上，于追蹤 衛(wèi)星時(shí)，利用延遲鎖相回路(delay locked loop, DLL)于每筆數(shù)據(jù)逐一補(bǔ)償取樣頻率的誤 差。然而，GPS接收器即必須耗費(fèi)相當(dāng)多的時(shí)間于衛(wèi)星追蹤上。并且，限制了GPS接收器的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種全球定位系統(tǒng)的精準(zhǔn)取樣頻率的取得 方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)的每筆數(shù)據(jù)逐一補(bǔ)償取樣頻率的誤差所產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè)問題。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了全球定位系統(tǒng)的精準(zhǔn)取樣頻率的取得方法，應(yīng) 用于一全球定位系統(tǒng)(GPS)接收器。此GPS接收器具有一射頻模塊(radio frequency,RF)， 其特征在于，該取得方法的步驟包括 利用該射頻模塊接收來自至少一衛(wèi)星的至少一衛(wèi)星信號(hào)；
以一固定時(shí)間間隔計(jì)算該衛(wèi)星信號(hào)的多個(gè)電碼延遲； 計(jì)算該多個(gè)電碼延遲中所有相鄰兩電碼延遲之間的時(shí)間差，以得到多個(gè)時(shí)間差；
計(jì)算所有得到的該時(shí)間差的一平均值； 計(jì)算1000倍的該平均值與該固定時(shí)間間隔的比值，以得到一誤差值；以及 將該射頻模塊的一規(guī)格取樣頻率加上該誤差值以得到一新取樣頻率。 所述的全球定位系統(tǒng)的精準(zhǔn)取樣頻率的取得方法，其中，該固定時(shí)間間隔為lms (毫秒)。 所述的全球定位系統(tǒng)的精準(zhǔn)取樣頻率的取得方法，其中，還包括
存儲(chǔ)得到的該新取樣頻率。 所述的全球定位系統(tǒng)的精準(zhǔn)取樣頻率的取得方法，其中，該規(guī)格取樣頻率為該射 頻模塊的規(guī)格所給定的取樣頻率。 所述的全球定位系統(tǒng)的精準(zhǔn)取樣頻率的取得方法，其中，當(dāng)該衛(wèi)星的數(shù)量為多個(gè) 時(shí)，該利用該射頻模塊接收來自至少一衛(wèi)星的至少一衛(wèi)星信號(hào)的步驟，還包括利用該射頻 模塊于不同時(shí)間點(diǎn)接收來自不同該衛(wèi)星的該衛(wèi)星信號(hào)的步驟。 綜上所述，根據(jù)本發(fā)明的全球定位系統(tǒng)的精準(zhǔn)取樣頻率的取得方法應(yīng)用于GPS接 收器時(shí)，可提供GPS接收器相對于規(guī)格所給定的取樣頻率較為精準(zhǔn)的取樣頻率，以致于GPS 接收器可直接以正確的取樣頻率進(jìn)行衛(wèi)星信號(hào)的取樣。換言之，應(yīng)用本發(fā)明一實(shí)施例的GPS 接收器可以較為精準(zhǔn)的取樣頻率進(jìn)行搜尋衛(wèi)星信號(hào)的取樣。如此一來，即可有效地縮短GPS 接收器的衛(wèi)星追蹤時(shí)間，并且可得更精準(zhǔn)的時(shí)間信息。再者，GPS接收器可直接利用精準(zhǔn)的 取樣頻率執(zhí)行更多樣化的衛(wèi)星追蹤模式，例如跳躍式追蹤衛(wèi)星、在GPS接收器的暖開機(jī)或 熱開機(jī)時(shí)快速搜尋電碼延遲(code delay)范圍等。 以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。


圖1是顯示應(yīng)用本發(fā)明一實(shí)施例的全球定位系統(tǒng)(Global PositioningSystem ; GPS)接收器； 圖2是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的全球定位系統(tǒng)的精準(zhǔn)取樣頻率的取得方法的流程 圖； 圖3是顯示于根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的全球定位系統(tǒng)的精準(zhǔn)取樣頻率的取得方
法的流程圖；圖4是顯示應(yīng)用本發(fā)明另一實(shí)施例的全球定位系統(tǒng)接收器。
其中，附圖標(biāo)記
100全球定位系統(tǒng)(GPS)接收器110射頻(RF)模塊112天線130存儲(chǔ)單元150處理器170信號(hào)連接端口200軌道衛(wèi)星群212衛(wèi)星214衛(wèi)星216衛(wèi)星218衛(wèi)星400計(jì)算機(jī)430存儲(chǔ)單元
4
470 信號(hào)連接端口
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步更詳細(xì)的描述。
圖1是顯示應(yīng)用本發(fā)明一實(shí)施例的全球定位系統(tǒng)(global positioningsystem ; GPS)接收器。圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的全球定位系統(tǒng)的精準(zhǔn)取樣頻率的取得方 法。 參照圖1及圖2，此全球定位系統(tǒng)的精準(zhǔn)取樣頻率的取得方法可應(yīng)用于GPS接收器 100。 GPS接收器100可為一單機(jī)裝置，亦可與其它設(shè)備(例如行動(dòng)通訊設(shè)備、計(jì)算機(jī)
等)整合。 此GPS接收器100具有一射頻模i央(radio frequency, RF) 110。 首先，利用GPS接收器100的射頻模塊110經(jīng)由天線112接收來自軌道衛(wèi)星群200
中一衛(wèi)星212的衛(wèi)星信號(hào)(步驟310)。 然后，以一固定時(shí)間間隔計(jì)算此衛(wèi)星212的衛(wèi)星信號(hào)的多個(gè)電碼延遲(code delay)(步驟320)。即，每固定時(shí)間間隔計(jì)算一次電碼延遲。 并且，計(jì)算前一步驟所得到所有電碼延遲中所有相鄰兩電碼延遲之間的時(shí)間差， 來得到多個(gè)時(shí)間差(步驟330)。 然后，計(jì)算所有得到的時(shí)間差的平均值(步驟340)。 計(jì)算1000倍的平均值與固定時(shí)間間隔的比值來得到誤差值，并且將射頻模塊110 的規(guī)格取樣頻率加上誤差以得到新取樣頻率，如下列公式一 (步驟350)。
F， = F+mean(ds) X 1000+ dt公式一 其中，F(xiàn)'為新取樣頻率、F為規(guī)格取樣頻率、ds為相鄰兩電碼延遲之間的時(shí)間差、 mean(ds)為所有相鄰兩電碼延遲之間的時(shí)間差的平均值、而dt為固定時(shí)間間隔。
于此，射頻模塊110的規(guī)格取樣頻率為射頻模塊110的規(guī)格所給定的取樣頻率。固 定時(shí)間間隔可設(shè)定為1ms (毫秒)。 于此，GPS接收器100可還具有存儲(chǔ)單元130，以存儲(chǔ)求得的新取樣頻率(步驟 360) 如此一來，GPS接收器IOO于定位時(shí)，即可以存儲(chǔ)新取樣頻率，進(jìn)行衛(wèi)星信號(hào)的取 樣。并且，GPS接收器100還可直接利用精準(zhǔn)的取樣頻率進(jìn)行跳躍式追蹤衛(wèi)星、或在暖開機(jī) 或熱開機(jī)時(shí)快速搜尋電碼延遲(code delay)范圍等更多樣化的衛(wèi)星追蹤模式。
于此，還可選取不同時(shí)間不同衛(wèi)星以重復(fù)執(zhí)行步驟310、步驟330和步驟350，以得 到大量的數(shù)據(jù)(即時(shí)間差)來計(jì)算平均值。 參照圖3，在完成步驟330后，會(huì)先確認(rèn)數(shù)據(jù)量是否足夠(步驟370)，即是否計(jì)算 完所有時(shí)間差。 于此，可通過設(shè)定欲計(jì)算的衛(wèi)星的數(shù)量(即衛(wèi)星信號(hào)的數(shù)量)，或是設(shè)定欲取得的 數(shù)據(jù)的數(shù)量(即時(shí)間差的數(shù)量)來決定是否計(jì)算完所有時(shí)間差。 以設(shè)定欲計(jì)算的衛(wèi)星的數(shù)量來說，當(dāng)完成一顆衛(wèi)星的衛(wèi)星信號(hào)的電碼延遲的所有 時(shí)間差計(jì)算后，可先確認(rèn)是否達(dá)到欲計(jì)算的衛(wèi)星的數(shù)量。若達(dá)到，則接續(xù)執(zhí)行步驟340，以
5將所有求得的時(shí)間差取平均，來得到平均值。若未達(dá)到，則接續(xù)搜尋下一顆衛(wèi)星214(步驟 380)，然后返回步驟310，以接收衛(wèi)星214的衛(wèi)星信號(hào)。 進(jìn)而，再以同樣的固定時(shí)間間隔計(jì)算衛(wèi)星214的衛(wèi)星信號(hào)的多個(gè)電碼延遲(步驟 320)，并且計(jì)算所有相鄰兩電碼延遲之間的時(shí)間差以得到多個(gè)時(shí)間差(步驟330)。而后，再 次確認(rèn)是否達(dá)到欲計(jì)算的衛(wèi)星的數(shù)量。若達(dá)到，則接續(xù)執(zhí)行步驟340，以將所有求得的時(shí)間 差取平均，來得到平均值。若仍未達(dá)到，則再接續(xù)搜尋下一顆衛(wèi)星216/218 (步驟380)，然后 返回執(zhí)行步驟310、步驟320、步驟330和步驟370。如此反復(fù)執(zhí)行，直到達(dá)到欲計(jì)算的衛(wèi)星 的數(shù)量后，才接續(xù)執(zhí)行步驟340，以將所有求得的時(shí)間差取平均，來得到平均值。
以設(shè)定欲取得的數(shù)據(jù)的數(shù)量來說，當(dāng)完成一顆衛(wèi)星的衛(wèi)星信號(hào)的電碼延遲的所有 時(shí)間差計(jì)算后，可先確認(rèn)計(jì)算得的時(shí)間差的數(shù)量是否達(dá)到預(yù)定數(shù)量(即，大于或等于預(yù)定 數(shù)量)。若達(dá)到，則接續(xù)執(zhí)行步驟340，以將所有求得的時(shí)間差取平均，來得到平均值。若未 達(dá)到，則接續(xù)搜尋下一顆衛(wèi)星214 (步驟380)，然后返回步驟310，以接收衛(wèi)星214的衛(wèi)星信 號(hào)。 進(jìn)而，再以同樣的固定時(shí)間間隔計(jì)算衛(wèi)星214的衛(wèi)星信號(hào)的多個(gè)電碼延遲(步驟 320)，并且計(jì)算所有相鄰兩電碼延遲之間的時(shí)間差以得到多個(gè)時(shí)間差(步驟330)。而后，再 次確認(rèn)計(jì)算得的時(shí)間差的數(shù)量是否達(dá)到預(yù)定數(shù)量。若達(dá)到，則接續(xù)執(zhí)行步驟340，以將所有 求得的時(shí)間差取平均，來得到平均值。若仍未達(dá)到，則再接續(xù)搜尋下一顆衛(wèi)星216/218 (步 驟380)，然后返回執(zhí)行步驟310、步驟320、步驟330和步驟370。如此反復(fù)進(jìn)行，直到計(jì)算 得的時(shí)間差的數(shù)量達(dá)到預(yù)定數(shù)量后，才接續(xù)執(zhí)行步驟340，以將所有求得的時(shí)間差取平均， 來得到平均值。 再者，針對步驟320，亦可預(yù)先設(shè)定每顆衛(wèi)星212/214/216/218欲得到電碼延遲的 數(shù)量，或欲計(jì)算電碼延遲的時(shí)間范圍。然后，于步驟320中，再依據(jù)預(yù)先設(shè)定好的欲得到電 碼延遲的數(shù)量，以固定時(shí)間間隔取得此衛(wèi)星的預(yù)定數(shù)量的電碼延遲?；蛘呤牵罁?jù)預(yù)先設(shè)定 好的欲計(jì)算電碼延遲的時(shí)間范圍，以固定時(shí)間間隔取得此衛(wèi)星于此預(yù)設(shè)的時(shí)間范圍內(nèi)的電 碼延遲。 于此，可通過軟件或固件程序內(nèi)建于GPS接收器100的存儲(chǔ)單元130中，再由GPS 接收器100的處理器150執(zhí)行內(nèi)建的軟件或固件程序來實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的全球定位系統(tǒng)的 精準(zhǔn)取樣頻率的取得方法。其中，存儲(chǔ)單元130可由一個(gè)或數(shù)個(gè)存儲(chǔ)器而實(shí)現(xiàn)。
當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的全球定位系統(tǒng)的精準(zhǔn)取樣頻率的取得方法以軟件或固件程序內(nèi) 建于GPS接收器100時(shí)，可通過定時(shí)或特定狀況(例如電源重置，即更換電池等狀況)觸 發(fā)的方式來啟動(dòng)新取樣頻率的計(jì)算，以確保存儲(chǔ)于存儲(chǔ)單元130內(nèi)的新取樣頻率為精準(zhǔn)取 樣頻率。亦可設(shè)計(jì)選項(xiàng)由使用者自行啟動(dòng)執(zhí)行新取樣頻率的計(jì)算。 此外，參照圖4，根據(jù)本發(fā)明的全球定位系統(tǒng)的精準(zhǔn)取樣頻率的取得方法亦可以軟 件程序安裝于獨(dú)立的計(jì)算機(jī)400上，即安裝存儲(chǔ)于存儲(chǔ)單元430內(nèi)。通過GPS接收器IOO 的信號(hào)連接端口 170與計(jì)算機(jī)400上相對應(yīng)的信號(hào)連接端口 470直接或間接連接以信號(hào)連 結(jié)GPS接收器100與其外部的計(jì)算機(jī)400。然后，執(zhí)行安裝于外部計(jì)算機(jī)400上的軟件程序 以運(yùn)用GPS接收器100的射頻模塊110來完成新取樣頻率的計(jì)算，進(jìn)而將計(jì)算得的新取樣 頻率存儲(chǔ)于GPS接收器100的存儲(chǔ)單元130，以致于GPS接收器100可使用此新取樣頻率進(jìn) 行各種衛(wèi)星追蹤與定位。
綜上所述，根據(jù)本發(fā)明的全球定位系統(tǒng)的精準(zhǔn)取樣頻率的取得方法應(yīng)用于GPS接 收器時(shí)，可提供GPS接收器相對于規(guī)格所給定的取樣頻率較為精準(zhǔn)的取樣頻率，以致于GPS 接收器可直接以正確的取樣頻率進(jìn)行衛(wèi)星信號(hào)的取樣。換言之，應(yīng)用本發(fā)明一實(shí)施例的GPS 接收器可以較為精準(zhǔn)的取樣頻率進(jìn)行搜尋衛(wèi)星信號(hào)的取樣。如此一來，即可有效地縮短GPS 接收器的衛(wèi)星追蹤時(shí)間，并且可得更精準(zhǔn)的時(shí)間信息。再者，GPS接收器可直接利用精準(zhǔn)的 取樣頻率執(zhí)行更多樣化的衛(wèi)星追蹤模式，例如跳躍式追蹤衛(wèi)星、在GPS接收器的暖開機(jī)或 熱開機(jī)時(shí)快速搜尋電碼延遲(code delay)范圍等。 當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟 悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變 形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種全球定位系統(tǒng)的精準(zhǔn)取樣頻率的取得方法，應(yīng)用于一GPS接收器，該GPS接收器具有一射頻模塊，其特征在于，該取得方法的步驟包括利用該射頻模塊接收來自至少一衛(wèi)星的至少一衛(wèi)星信號(hào)；以一固定時(shí)間間隔計(jì)算該衛(wèi)星信號(hào)的多個(gè)電碼延遲；計(jì)算該多個(gè)電碼延遲中所有相鄰兩電碼延遲之間的時(shí)間差，以得到多個(gè)時(shí)間差；計(jì)算所有得到的該時(shí)間差的一平均值；計(jì)算1000倍的該平均值與該固定時(shí)間間隔的比值，以得到一誤差值；以及將該射頻模塊的一規(guī)格取樣頻率加上該誤差值以得到一新取樣頻率。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全球定位系統(tǒng)的精準(zhǔn)取樣頻率的取得方法，其特征在于，該 固定時(shí)間間隔為lms。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全球定位系統(tǒng)的精準(zhǔn)取樣頻率的取得方法，其特征在于，還 包括存儲(chǔ)得到的該新取樣頻率。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全球定位系統(tǒng)的精準(zhǔn)取樣頻率的取得方法，其特征在于，該 規(guī)格取樣頻率為該射頻模塊的規(guī)格所給定的取樣頻率。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全球定位系統(tǒng)的精準(zhǔn)取樣頻率的取得方法，其特征在于，當(dāng) 該衛(wèi)星的數(shù)量為多個(gè)時(shí)，該利用該射頻模塊接收來自至少一衛(wèi)星的至少一衛(wèi)星信號(hào)的步 驟，還包括利用該射頻模塊于不同時(shí)間點(diǎn)接收來自不同該衛(wèi)星的該衛(wèi)星信號(hào)的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種全球定位系統(tǒng)(GPS)的精準(zhǔn)取樣頻率的取得方法，應(yīng)用于一GPS接收器。首先，利用GPS接收器的射頻模塊接收至少一衛(wèi)星的衛(wèi)星信號(hào)。再以一固定時(shí)間間隔計(jì)算衛(wèi)星信號(hào)的多個(gè)電碼延遲，并計(jì)算所得到所有電碼延遲中所有相鄰兩電碼延遲之間的時(shí)間差以得到多個(gè)時(shí)間差。然后，計(jì)算所有得到的時(shí)間差的平均值。最后，計(jì)算1000倍的平均值與固定時(shí)間間隔的比值來得到誤差值，并且將射頻模塊的規(guī)格取樣頻率加上誤差以得到新取樣頻率。
文檔編號(hào)G01S1/04GK101770012SQ200810187779
公開日2010年7月7日 申請日期2008年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月31日
發(fā)明者陳宏升 申請人:華晶科技股份有限公司