專(zhuān)利名稱(chēng)：時(shí)延測(cè)量的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般設(shè)計(jì)時(shí)延測(cè)量。它尤其但非排他地適用于要求準(zhǔn)確測(cè)量擴(kuò)頻無(wú)
線電信號(hào)的抵達(dá)時(shí)間的系統(tǒng)，具體地，適用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)接 收機(jī)，對(duì)于該接收機(jī)時(shí)間測(cè)量是必須的且理想的是應(yīng)對(duì)收到無(wú)線電信號(hào)中由環(huán) 境反射(即多徑現(xiàn)象)導(dǎo)致的畸變不敏感。
現(xiàn)有技術(shù)的描述
很多年來(lái)，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出擴(kuò)頻無(wú)線電信號(hào)用于測(cè)距應(yīng)用。 一個(gè)公知的示例是 全球定位系統(tǒng)(GPS)，其包括發(fā)射導(dǎo)航擴(kuò)頻無(wú)線電信號(hào)的若干地球軌道衛(wèi)星。 這些導(dǎo)航無(wú)線電信號(hào)是用與GPS系統(tǒng)時(shí)間同步的衛(wèi)星專(zhuān)用偽隨機(jī)噪聲(PRN) 碼序列同步調(diào)制的L頻帶載波。這使得CPS接收機(jī)能夠通過(guò)測(cè)量來(lái)自特定衛(wèi) 星的信號(hào)傳輸和其抵達(dá)接收機(jī)之間的時(shí)間差來(lái)對(duì)該衛(wèi)星進(jìn)行測(cè)距估計(jì)。然后通 過(guò)將測(cè)得時(shí)間差與光速相乘來(lái)將該時(shí)間差轉(zhuǎn)換成其等價(jià)距離。繼續(xù)根據(jù)三角測(cè) 量原理，如果能夠確定三個(gè)衛(wèi)星測(cè)距值中的最小值，則接收機(jī)能夠基于嵌入在 導(dǎo)航消息"背載('piggy-backed)"中調(diào)制射頻載波的PRN頂部的衛(wèi)星位置推 導(dǎo)出其位置。
為了確定時(shí)間差，GPS接收機(jī)將本地生成的PRN序列與由碼通信衛(wèi)星發(fā) 射的序列對(duì)準(zhǔn)。當(dāng)實(shí)現(xiàn)并保持完全對(duì)準(zhǔn)時(shí)，本地PRN生成過(guò)程被認(rèn)為與信號(hào) 發(fā)射衛(wèi)星的過(guò)程同步。因此，可從本地PRN生成過(guò)程的內(nèi)部狀態(tài)推斷出衛(wèi)星 信號(hào)的傳輸時(shí)間，且可根據(jù)接收機(jī)內(nèi)的本地時(shí)鐘測(cè)量所需的時(shí)間差。由于成本 和尺寸考慮因素，很多GPS接收機(jī)僅使用便宜的本地時(shí)鐘源，這必然遠(yuǎn)不及 駐留在衛(wèi)星中的時(shí)鐘源準(zhǔn)確和穩(wěn)定。然而，本地時(shí)鐘的這種降低的精確度能夠 通過(guò)在接收機(jī)位置確定程序中包括附加衛(wèi)星測(cè)量來(lái)容易地校準(zhǔn)。換言之，利用 可用的四個(gè)衛(wèi)星測(cè)距值的最小值，能夠容易地確定接收機(jī)位置和接收機(jī)本地時(shí)
4本地生成的PRN碼與發(fā)射的衛(wèi)星信號(hào)的對(duì)準(zhǔn)一般包括以下步驟(a)捕 獲衛(wèi)星PRN碼和(b)跟蹤該碼。捕獲步驟一般包括接收機(jī)進(jìn)行一系列相關(guān)測(cè) 量，即將收到經(jīng)調(diào)制信號(hào)與本地生成的在時(shí)間上相隔PRN碼序列的單個(gè)碼片 或半碼片的副本迸行互相關(guān)。這通常被稱(chēng)為碼相搜索操作。如果互相關(guān)之一顯 示超過(guò)預(yù)置閾值的值一一該預(yù)置閾值通常被設(shè)置成比背景噪聲基底高操作余 量，則該搜索終止。與該搜索終止相關(guān)測(cè)量值相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)碼相是關(guān)于本地生 成的PNR碼的粗略對(duì)準(zhǔn)。此后，開(kāi)始跟蹤程序。這樣做的目的是將來(lái)自捕獲 階段的量值高達(dá)半碼片的可能粗略對(duì)準(zhǔn)誤差減少到接近零，并維持從那時(shí)起的 相位同步。
跟蹤操作一般使用延遲鎖定環(huán)路(DLL)來(lái)將本地PRN碼相與傳入信號(hào) 的相位鎖定。DLL的操作需要指示本地生成和收到碼序列之間的非零相位差的 存在和極性的反饋誤差信號(hào)。通常，在接收機(jī)內(nèi)進(jìn)行一對(duì)早相關(guān)測(cè)量和晚相關(guān) 測(cè)量，且在兩個(gè)相關(guān)測(cè)量之間使用減法運(yùn)算以形成鑒相器以供產(chǎn)生該反饋信 號(hào)。傳統(tǒng)上，用于進(jìn)行這種相位誤差檢測(cè)的本地生成的早和晚PRN序列對(duì)之 間的時(shí)間間隙的值是一碼片，但越來(lái)越趨向于采用"較窄"的時(shí)間間隙來(lái)獲得 改進(jìn)性能，尤其是在收到信號(hào)因同一衛(wèi)星廣播信號(hào)從環(huán)境的某些附加反射而畸 變時(shí)。
盡管期望GPS接收機(jī)僅從其視野內(nèi)的每個(gè)導(dǎo)航衛(wèi)星接收直接路徑(即， 視線LOS)信號(hào)，但在很多應(yīng)用情況下這很難實(shí)現(xiàn)。 一般而言實(shí)際上，收到信 號(hào)不僅包括來(lái)自接收機(jī)視野中的衛(wèi)星的LoS信號(hào)，還包括來(lái)自同一衛(wèi)星的沿不 同路徑傳播并且從環(huán)境反射到接收機(jī)的一組多徑信號(hào)。多徑信號(hào)在直接路徑信 號(hào)之后抵達(dá)接收機(jī)并與直接路徑信號(hào)組合以形成不利地影響DLL環(huán)路操作的 畸變版本，從而可能導(dǎo)致衛(wèi)星傳輸碼相和本地生成的碼序列的碼相之間的同步 偏移量。這種同步偏移量直接貢獻(xiàn)于測(cè)量衛(wèi)星和接收機(jī)之間的距離時(shí)的測(cè)距誤 差，從而導(dǎo)致接收機(jī)定位與真實(shí)接收機(jī)位置之間有通常幾米至幾十米大小的偏 差。
已經(jīng)開(kāi)發(fā)出多種技術(shù)用來(lái)使歸因于多徑效應(yīng)的誤差最小化。在減輕 DS-CDMA (直接序列碼分多址)通信中的多徑干擾的上下文中，已經(jīng)出版了對(duì)這些技術(shù)的檢測(cè)和考察研究(Elena Simona Lohan等人的題為"Highly Efficient Techniques for Mitigating the Effects of Multipath Propagation in DS-CDMA Delay Estimation (用于減輕DS-CDMA延遲估計(jì)中的多徑傳播的影 響的高效技術(shù))"，IEEE無(wú)線通信學(xué)報(bào)，第4巻第1號(hào)，2005年1月)。集 中在GPS接收機(jī)應(yīng)用，美國(guó)專(zhuān)利第580卯64、 5495499、 5390207和5101416 號(hào)己經(jīng)論述了窄的早減晚相關(guān)器的使用。美國(guó)專(zhuān)利第5414729、 5692008、 5615232號(hào)和R. D. J. Van Nee、 J. Siereveld、 P. C. Fenton和B. R. Townsend的 題為"The multipath estimating delay locked loop: Approaching theoretical accuracy limits (多徑估計(jì)延遲鎖定環(huán)路逼近理論準(zhǔn)確度極限)"，IEEE定 位導(dǎo)航系統(tǒng)會(huì)議記錄，第1巻，1994年，第246-251頁(yè)，提出了利用早相關(guān)器 和晚相關(guān)器估計(jì)LoS信號(hào)傳播時(shí)間的方法，且在文獻(xiàn)中通常將這種方法稱(chēng)為 MEDLL (多徑估計(jì)DLL)算法。MEDLL方法通過(guò)估計(jì)測(cè)得陣列位置處相關(guān) 曲線的畸變并通過(guò)迭代從該畸變推斷一個(gè)或多個(gè)反射信號(hào)的量值和相位來(lái)明 確地估計(jì)多徑誤差貢獻(xiàn)。
在進(jìn)一步的發(fā)展中，專(zhuān)利申請(qǐng)WO2004/093339和CA 2006/02540448以及 Patrick C. Fenton禾卩Jason Jones的題為"The Theory and Performance of NovAtel Inc.'s Vision Correlator (NovAtel公司的視覺(jué)相關(guān)器的理論和性能)"，ION GNSS 會(huì)議，2005長(zhǎng)灘，加利福尼亞州，將MEDLL中采用的方法擴(kuò)展到具體安排的相 關(guān)測(cè)量，它得到表示沖激形狀的相關(guān)累加的陣列而非常規(guī)的三角形PRN校正結(jié) 果。在Fenton等人的出版物中這種沖激形狀的相關(guān)變體被稱(chēng)為"視覺(jué)相關(guān)器"。 特定注意降低常規(guī)的早減晚碼相誤差鑒別器對(duì)多徑干擾的敏感性，很多專(zhuān)利和 專(zhuān)利申請(qǐng)已經(jīng)公開(kāi)了帶有修改的相關(guān)裝置的特定碼相誤差鑒別器。示例包括 US-A-6603803 (部署了選通相關(guān)器陣列)；US-A-5966403和US-A-6804927 (詳 細(xì)描述了用于抑制或降低多徑信號(hào)的貢獻(xiàn)的若干個(gè)建議的加權(quán)窗函數(shù))； EP-A-0892277 (使用稱(chēng)為空白PRN碼的以碼轉(zhuǎn)變邊緣為中心的特殊加權(quán)窗)； WO-A-9637789 (使用對(duì)稱(chēng)或合起來(lái)平均為0的非對(duì)稱(chēng)類(lèi)型的多徑減少窗)； 以及US-A-5808582 (使用以碼片邊界為中心的窄"W形"相關(guān)窗和子類(lèi)窄"W 形"相關(guān)窗的線性組合)。以上不同的多徑減少技術(shù)全部基于相關(guān)概念，并且 在應(yīng)對(duì)GPS接收機(jī)的困難的多徑干擾問(wèn)題中已經(jīng)取得不同程度的成功。對(duì)于具有更低復(fù)雜度的解決方案、處理受限輸入信號(hào)帶寬(窄帶寬接收機(jī))以及更
好的性能，尤其是當(dāng)存在附近的反射信號(hào)時(shí)(即，在GPS C/APRN碼的情形 中高達(dá)幾十納秒等級(jí)的短延遲)，仍存在挑戰(zhàn)。
在與常規(guī)的相關(guān)概念顯著不同的方法中，美國(guó)專(zhuān)利第6539320號(hào)公開(kāi)了一 種用于確定主基準(zhǔn)信號(hào)與其延遲副本之間的延遲的技術(shù)，在本文中稱(chēng)為互相 關(guān)。該方法穩(wěn)健且在硬件中相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)。在專(zhuān)利申請(qǐng)EP-A-1596220中已經(jīng) 提出- -種系統(tǒng)，該系統(tǒng)更適合于其中故障檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)提供高分辨率能力用于區(qū) 分緊密間隔的多個(gè)障礙的應(yīng)用。在檢測(cè)無(wú)線電信號(hào)反射對(duì)象的上下文中，在
2006年10月23日提交的國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)No.PCT/GB06/003944中提出了在處理 偽二進(jìn)制波形中使用互相關(guān)的其它方面。
發(fā)明領(lǐng)域
在所附權(quán)利要求中闡述了本發(fā)明的各方面。
根據(jù)一個(gè)方面，提供一種處理其間具有延遲的第一和第二相對(duì)應(yīng)的信號(hào)的 方法，至少第一信號(hào)是具有碼片邊界的不規(guī)則二進(jìn)制信號(hào)，該方法包括對(duì)第 二信號(hào)的樣本求和以獲得一值，這些樣本是分別基本上在相對(duì)于相應(yīng)碼片邊界 的時(shí)間的預(yù)定時(shí)延處獲得的，該碼片邊界位于第一信號(hào)的具有相同狀態(tài)的比特 之間；以及重復(fù)采樣以獲得針對(duì)彼此相差小于碼片邊界之間的間隔的不同預(yù)定 時(shí)延的其它值，從而獲得該值如何根據(jù)預(yù)定時(shí)延改變的表示，該表示包含與時(shí) 延相關(guān)聯(lián)的電平變化，該時(shí)延承載與第一和第二信號(hào)之間的延遲的預(yù)定關(guān)系。
當(dāng)引入的預(yù)定延遲匹配信號(hào)之間的延遲時(shí)，求和的樣本將在對(duì)應(yīng)于預(yù)定類(lèi) 型的碼片邊界的時(shí)間產(chǎn)生由第二信號(hào)的電平確定的值，因此該值將可預(yù)測(cè)地不 同于平均電平。然而，當(dāng)引入的預(yù)定延遲顯著不同于信號(hào)之間的延遲時(shí)，樣本 將是不相關(guān)的，因?yàn)榈?一信號(hào)是無(wú)規(guī)則的，且優(yōu)選是隨機(jī)的(在本文中該術(shù)語(yǔ) 用于包括偽隨機(jī))，因此它們的和將表示平均值。通過(guò)檢查值的表示，有可能 定位平均值和預(yù)定差值之間或兩個(gè)預(yù)定的不同值之間的變化，因此發(fā)現(xiàn)信號(hào)之 間的延遲。
這種技術(shù)可用于測(cè)量信號(hào)之間的延遲。如果該技術(shù)涉及僅響應(yīng)于第一信號(hào) 中具有相同狀態(tài)的比特之間的碼片邊界獲得的樣本，則獲得以下稱(chēng)為類(lèi)型b的表示。這具有各位置處的前沿和后沿，可確定前沿和后沿之一或兩者并將其用 來(lái)發(fā)現(xiàn)信號(hào)之間的延遲。前沿和后沿被廣泛分離，在某些系統(tǒng)中這有利于減少 在檢測(cè)邊沿時(shí)由于噪聲和帶寬限制引起的問(wèn)題。
如果該技術(shù)涉及響應(yīng)于第一信號(hào)中具有相同狀態(tài)的比特之間的碼片邊界 且還響應(yīng)于不同狀態(tài)之間的碼片邊界獲得的樣本，則獲得以下稱(chēng)為類(lèi)型C的表 示。這在各位置處具有更近但基本上更高的前沿和后沿，因此實(shí)現(xiàn)比使用類(lèi)型 b表示受到的影響更小的時(shí)延確定。
在兩種情形中，可通過(guò)推導(dǎo)出不能簡(jiǎn)單地通過(guò)對(duì)樣本求和獲得但相反通過(guò) 對(duì)時(shí)間分離的樣本之間的差求和獲得的值來(lái)獲得邊沿增強(qiáng)，從而有效執(zhí)行差 分。因此，例如每個(gè)所選碼片邊界可導(dǎo)致兩個(gè)時(shí)間分離的樣本被推導(dǎo)出，且其 間的差相加到響應(yīng)于先前碼片邊界累加的值。或者，可從來(lái)自下一引入延遲的 樣本減去為每個(gè)引入延遲獲得的樣本。作為另一個(gè)替換，在采樣之前第二信號(hào) 可被求導(dǎo)。
如果上述技術(shù)通過(guò)僅使用相反狀態(tài)的比特之間的碼片邊界來(lái)修改，則獲得
以下稱(chēng)為類(lèi)型a的表示。這類(lèi)似于利用先前提出的技術(shù)獲得的表示，諸如2006 年10月23日提交的國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)No.PCT/GB06/003944中描述的(參見(jiàn)

圖15a 和b)。盡管這些表示是有用的，但類(lèi)型b和類(lèi)型c表示避免了類(lèi)型a表示的 某些問(wèn)題，諸如早負(fù)側(cè)凸起的存在。
本發(fā)明可有利地用于處理GPS和其它類(lèi)型定位系統(tǒng)中的信號(hào)，例如用于跟 蹤環(huán)路相位誤差鑒別器，以供DLL碼對(duì)準(zhǔn)或從多徑污染恢復(fù)LoS信號(hào)時(shí)基。
附圖簡(jiǎn)述
現(xiàn)在將參考附圖作為示例描述體現(xiàn)本發(fā)明的裝置，附圖中
圖1是典型的現(xiàn)有技術(shù)GPS接收機(jī)結(jié)構(gòu)的框圖2示出一碼片間隔的早減晚相關(guān)鑒別器函數(shù)；
圖3是示出多徑干擾如何導(dǎo)致跟蹤偏移量的示例。
圖4是用于PRN碼的碼片邊界事件類(lèi)型；
圖5示出當(dāng)使用PRN碼片事件的不同組合時(shí)的主輸出函數(shù)；
圖6示出當(dāng)使用PRN碼片事件的不同組合時(shí)的沖激 出函數(shù);圖7示出信號(hào)帶寬對(duì)基于PRN碼片事件的輸出函數(shù)上的影響； 圖8是LoS恢復(fù)算法流程圖9示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的GPS接收機(jī)；
圖10示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的GPS接收機(jī)；
圖11示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的GPS接收機(jī)；
圖12示出可在本發(fā)明的實(shí)施例中使用的主輸出信號(hào)處理器；
圖13是示出圖12的處理器的操作的示圖；以及
圖14示出可在本發(fā)明的實(shí)施例中使用的沖激輸出信號(hào)處理器。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述
將在處理傳入GPS導(dǎo)航信號(hào)和進(jìn)行LoS信號(hào)的信號(hào)抵達(dá)時(shí)間測(cè)量的上下 文中描述本發(fā)明。然而，很多替換實(shí)現(xiàn)是可能的。
圖1是示出用于處理傳入信號(hào)的GPS接收機(jī)的典型現(xiàn)有技術(shù)接收機(jī)結(jié)構(gòu) 的簡(jiǎn)化框圖。在這里，為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，假設(shè)PRN碼類(lèi)型為公共民用C/A (C/A = 粗略接入或民用接入)碼。只要關(guān)注信號(hào)處理方面，圖中核心組件就是多個(gè)等 同的信道。每個(gè)信道通過(guò)配置PRN碼發(fā)生器以產(chǎn)生與該給定衛(wèi)星相對(duì)應(yīng)的碼 序列來(lái)跟蹤給定衛(wèi)星。如圖所示，收到射頻信號(hào)在下變頻之后被采樣且樣本被 饋送至多個(gè)信道以供獨(dú)立的信道化處理，由于GPS系統(tǒng)中使用的PRN碼之間 的正交特性，該獨(dú)立的信道化處理是可能的。
在每個(gè)接收機(jī)信道中基本上有兩個(gè)閉環(huán) 一個(gè)用于跟蹤PRN碼而另一個(gè)用
于跟蹤經(jīng)下變頻的載波相位。載波跟蹤一般采用科斯塔斯鎖相環(huán)(PLL)結(jié)構(gòu)， 其中準(zhǔn)時(shí)相關(guān)器的輸出被用于推導(dǎo)出反正切型相位誤差信號(hào)以驅(qū)動(dòng)環(huán)路(措辭 "準(zhǔn)時(shí)"在此處表示所使用的碼與PRN生成器的基準(zhǔn)時(shí)間精確對(duì)準(zhǔn)，而沒(méi)有 故意的偏移量)。對(duì)于碼跟蹤環(huán)路，碼相誤差鑒別器被用于產(chǎn)生對(duì)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)信號(hào)， 目的是使本地PRN生成器與傳入的衛(wèi)星信號(hào)同步，這通常通過(guò)DLL裝置。傳 統(tǒng)上，該鑒別器由早減晚相關(guān)器對(duì)形成，且本地生成碼和接收的碼之間有一碼 片的時(shí)間間隙，即，用于早相關(guān)器的本地生成的碼和用于晚相關(guān)器的本地生成 的碼被故意相對(duì)于PRN生成器的基準(zhǔn)時(shí)間移位成提早半碼片和延遲半碼片。 由此獲得的鑒別器函數(shù)具有圖2所示的形狀。如果傳入信號(hào)的時(shí)基落在具有---
9碼片的時(shí)間寬度的圖2中的中心斜線的吸和區(qū)(pull-inregion)，則DLL環(huán)路
應(yīng)能夠使本地PRN生成器與傳入信號(hào)同步。環(huán)路的穩(wěn)定平衡點(diǎn)在中心斜線的 零值點(diǎn)處，其具有在不存在多徑信號(hào)時(shí)強(qiáng)制PRN生成器的相位與傳入衛(wèi)星信 號(hào)的相位一致的效果。
如果傳入信號(hào)包含來(lái)自接收機(jī)信道試圖跟蹤的衛(wèi)星的多個(gè)副本，則這些副 本的每一個(gè)都將對(duì)早減晚鑒別器輸出起作用，從而導(dǎo)致對(duì)DLL環(huán)路起作用的 復(fù)合函數(shù)波形。圖3示出LoS信號(hào)鑒別器函數(shù)和被延遲且縮放(包括極性)的 反射信號(hào)的重疊的復(fù)合函數(shù)波形的示例。顯然，復(fù)合波形中的DLL環(huán)路操作 的平衡零值點(diǎn)已經(jīng)從對(duì)應(yīng)于LoS信號(hào)的時(shí)基點(diǎn)的位置遠(yuǎn)遠(yuǎn)地偏離。結(jié)果，只要 多徑條件維持不變，跟蹤環(huán)路就產(chǎn)生本地生成的PRN碼序列的靜止偏移量誤 。
在GPS接收機(jī)中可采用三種方法來(lái)使多徑現(xiàn)象帶來(lái)的不利影響最小化
，設(shè)計(jì)和使用對(duì)DLL環(huán)路中的多徑副本相對(duì)不敏感的改進(jìn)的碼相誤差鑒別 器。目的是如果可能的話消除跟蹤偏移量，或者將跟蹤偏移限制到DLL機(jī)構(gòu) 內(nèi)的小范圍中，使得在給定環(huán)境的情況下，結(jié)果得到的測(cè)距測(cè)量誤差保持在較 小級(jí)別；
，估計(jì)影響并補(bǔ)償由DLL跟蹤時(shí)間偏移量導(dǎo)致的多徑引起的測(cè)距誤差。本 質(zhì)上，這種方法處理與DLL環(huán)路無(wú)關(guān)且在DLL環(huán)路外部的時(shí)基偏移量問(wèn)題， 且由于測(cè)距測(cè)量間隔很長(zhǎng)的事實(shí)， 一般比DLL環(huán)路控制更新更不頻繁地進(jìn)行 估計(jì)；
，以上兩種方法的組合。
本發(fā)明中公開(kāi)的本質(zhì)技術(shù)可應(yīng)用到上述方法的每一種中。
該技術(shù)涉及事件驅(qū)動(dòng)信號(hào)提取和觀測(cè)窗內(nèi)的累加。在本文描述的特定示例 中，關(guān)注的事件是本地PRN生成器的碼片邊界。根據(jù)碼片值和在PRN碼的相 應(yīng)碼片邊界處是否發(fā)生值的擺動(dòng)，可將這些進(jìn)一步編組成以下子類(lèi)上轉(zhuǎn)變 (UT)、下轉(zhuǎn)變(DT)、正不轉(zhuǎn)變(PNT)和負(fù)不轉(zhuǎn)變(NNT)。參見(jiàn)圖4。
圖12示出可使用根據(jù)本發(fā)明的信號(hào)處理器來(lái)響應(yīng)于本地PRN碼中的事件 實(shí)現(xiàn)時(shí)延測(cè)量的信號(hào)處理器。將參考圖13描述圖12的處理器的操作的原理。
由本地碼生成器生成的示例性基準(zhǔn)PRN碼在圖13的頂部示出。在其下示出的是從收到信號(hào)提取的PRN碼，其具有相對(duì)于基準(zhǔn)PRN碼的未知時(shí)延。在 去除某些類(lèi)型事件之后(在適當(dāng)?shù)那闆r下)，響應(yīng)于與本地基準(zhǔn)PRN碼中的 碼片邊界相對(duì)應(yīng)的事件采樣收到PRN信號(hào)。本地PRN碼中的每個(gè)所選事件導(dǎo) 致對(duì)傳入PRN信號(hào)獲取多個(gè)相互延遲的樣本。
圖13示出其中僅使用上轉(zhuǎn)變(UT)和下轉(zhuǎn)變(DT)事件的示例。如圖 13的上部所示，每個(gè)這種事件觸發(fā)對(duì)相應(yīng)時(shí)間窗中的傳入信號(hào)獲取多個(gè)樣本。 窗寬度優(yōu)選等于或大于間隔碼片邊界的兩倍。因此，優(yōu)選地，相鄰碼片邊界的 窗將交迭。對(duì)于8MHz的帶寬，優(yōu)選以16MHz的速率獲取樣本，使得如果碼 片邊界之間的間隔約為lpS，則在相鄰碼片邊界之間的間隔中至少有約10-20 個(gè)樣本。
在wl、 w2、 ...、 wN處示出時(shí)間窗。這些窗的每一個(gè)內(nèi)的樣本以相對(duì)于相 應(yīng)碼片邊界的不同時(shí)延獲取。假設(shè)其它窗與同一類(lèi)型的事件相對(duì)應(yīng)，對(duì)在特定 的相對(duì)時(shí)延上獲取的樣本與其它窗中的相應(yīng)樣本求和。從由UT事件觸發(fā)的樣 本的累積值中減去由DT事件觸發(fā)的樣本的累積值。圖13的下部示出針對(duì)若 千窗中的每一個(gè)，該窗內(nèi)的樣本值的表示連同所有窗中的樣本值的最終累積和 的表示。
在圖13所示的示例中，因?yàn)轫憫?yīng)于本地PRN碼中所檢測(cè)的轉(zhuǎn)變進(jìn)行采樣， 所以通過(guò)對(duì)樣本求和而形成的最終表示表現(xiàn)出在表示本地PRN碼信號(hào)和輸入 PRN信號(hào)之間的延遲的位置(相對(duì)于本地PRN碼中的事件時(shí)基)處的極值之 間的轉(zhuǎn)變。
圖12示出用于執(zhí)行采樣和組合操作的處理器的實(shí)現(xiàn)?；旧峡蓪⑾惹岸?義的互相關(guān)PRN碼片事件(UT、 DT、 PNT禾QNNT)視為由事件時(shí)基和符號(hào) 指示組成。這些在接收機(jī)內(nèi)關(guān)于本地PRN生成器基準(zhǔn)時(shí)間本地地生成。處理 器包括累加器Acc和多個(gè)延遲元件D的陣列，這些延遲單元的每一個(gè)都將收 到信號(hào)延遲與基帶輸入樣本時(shí)鐘之間的間隔相對(duì)應(yīng)的量。處理器的控制信號(hào)也 與采樣時(shí)鐘同步。
每個(gè)所選的碼片事件被傳送到與門(mén)的一個(gè)輸入，然后經(jīng)由延遲D傳送到 與門(mén)的反相輸入。與門(mén)的輸出因此產(chǎn)生用于每個(gè)所選碼片事件的使能沖激。 輸入信號(hào)(x)的基帶樣本通過(guò)恒定延遲電路CD延遲以遞送到累加器Acc。
11經(jīng)延遲的樣本又被符號(hào)反相框SI反相，使得經(jīng)反相的樣本能夠選擇地遞送到 累加器Acc。
該裝置使得每個(gè)碼片事件生成使得陣列中的第一累加器根據(jù)由遞送到累 加器的輸入端處的開(kāi)關(guān)的符號(hào)選擇信號(hào)所表示的事件類(lèi)型來(lái)采樣輸入信號(hào)X或 其反相的使能沖激。
在由接收使能沖激和符號(hào)選擇信號(hào)的延遲電路D引起的延遲時(shí)間之后，
由下一累加器實(shí)施相同操作。然后在進(jìn)一步的延遲之后由其余累加器重復(fù)該操 作。因此，每個(gè)碼片事件在窗口周期中觸發(fā)對(duì)多個(gè)樣本的獲取(以相對(duì)于碼片
事件的不同延遲)。每個(gè)累加器Acc累加傳入信號(hào)樣本，且累加器Acc陣列的 結(jié)果在累加時(shí)間周期的末端形成輸出；然后累加器進(jìn)行清零動(dòng)作，為新的"累 加和清除"工作循環(huán)作準(zhǔn)備。
考慮到設(shè)計(jì)對(duì)準(zhǔn)問(wèn)題而使用"恒定延遲"組件。其任務(wù)是將本地PRN生 成器時(shí)基移位到處理器觀測(cè)窗中的指定位置。還應(yīng)指出因?yàn)閳D12中的事件輸 入與基帶樣本時(shí)鐘同步，所以樣本時(shí)基接近真實(shí)PRN碼片時(shí)基，且具有高達(dá) -個(gè)樣本時(shí)鐘的可能延遲。這是因?yàn)?，PRN碼片時(shí)鐘一般與樣本時(shí)鐘異步。對(duì) 丁-累加循環(huán)中大量?jī)A向于晚的近似，對(duì)互相關(guān)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)學(xué)凈效應(yīng)是PRN碼 片時(shí)基位置在觀測(cè)窗中被移位成提早0.5樣本間隙，且這應(yīng)被考慮以獲取更準(zhǔn) 確的結(jié)果。
當(dāng)出現(xiàn)碼片事件時(shí)，圖12中的"使能"信號(hào)對(duì)一個(gè)樣本時(shí)鐘周期有效。 它于"符號(hào)選擇"信號(hào)合作以利用加或減來(lái)影響累加。延遲元件實(shí)現(xiàn)在感興趣 的區(qū)域中提取輸入信號(hào)的功能。
圖5示出在假設(shè)理想的無(wú)限傳入信號(hào)帶寬和適當(dāng)?shù)挠^測(cè)窗大小的情況下 對(duì).爭(zhēng)個(gè)PRN碼序列(即無(wú)多徑副本)的特性處理器輸出結(jié)果。在圖中示出三 個(gè)輸入波形，每個(gè)波形利用PRN碼片事件的不同選擇來(lái)獲取。具體地，圖中 的情況a)對(duì)應(yīng)于圖13的示例，并且是在關(guān)于本地生成的PRN碼序列(在圖中 標(biāo)記為"RefPRN碼")發(fā)生上轉(zhuǎn)變(以加法累加)或下轉(zhuǎn)變(以減法累加) 事件時(shí)對(duì)傳入信號(hào)執(zhí)行累加獲取的，且累加公式用符號(hào)表示為(UT-DT);情 況b)對(duì)應(yīng)于類(lèi)似的累加過(guò)程但僅將PNT和NNT事件(在圖中將公式符號(hào)表示 為(PNT-NNT));情況c)是前兩種情況的組合，且使用所有的事件，并且特定的累加公式符號(hào)表示為UT + PNT-DT-PNT，即a)和b)中的波形的有效 和。為了方便起見(jiàn)，這三種情況在本文中被分別選擇地稱(chēng)為類(lèi)型a、類(lèi)型b和 類(lèi)型c表示。
累加器陣列元件的長(zhǎng)度限定所實(shí)現(xiàn)的處理器的觀測(cè)窗的大小。精確大小是 取決于任務(wù)的，且應(yīng)該長(zhǎng)至足以避免使感興趣的特征落在范圍之外。對(duì)于某些 情況，可具有比感興趣程度稍差的預(yù)期區(qū)中的單個(gè)樣本更長(zhǎng)的間隙，諸如圖5 所示的方波的零區(qū)以及頂部區(qū)域的中間。
盡管用于樣本捕獲的事件基于本地生成的PRN碼，但包含相同序列的傳 入信號(hào)在輸出表示中由具有彼此相對(duì)固定的偏移量的正向沿和負(fù)向沿顯示。因 此，該表示的導(dǎo)數(shù)將總是具有狄拉克函數(shù)形式的主要分量，狄拉克函數(shù)指示傳 入PRN信號(hào)序列的相對(duì)時(shí)基，如圖6所示。當(dāng)在傳入信號(hào)中存在多徑分量時(shí)， 所得到的輸出表示是經(jīng)縮放和延遲的相應(yīng)個(gè)體分量輸出函數(shù)的疊加。為了方便 起見(jiàn)，我們將圖5中的表示稱(chēng)為主表示，圖6中其導(dǎo)數(shù)形狀為沖激表示。
注意，圖6的沖激表示的情況c)提供了與情況a)相同的時(shí)基指示沖激，但 不具有后者的早側(cè)凸起。這在解決LoS信號(hào)檢測(cè)問(wèn)題時(shí)有的兩方面優(yōu)勢(shì)。首先， 它使檢測(cè)問(wèn)題更簡(jiǎn)單，因?yàn)椴还躄oS信號(hào)的功率是否高于它的被延遲的多徑副 本的功率，最早的高于噪聲電平的信號(hào)沖激將是LoS信號(hào)。第二，它減少了對(duì) LoS時(shí)基沖激的可能干擾信號(hào)的數(shù)量，因此那些相對(duì)于LoS信號(hào)剛好被延遲約 一個(gè)碼元的收到副本現(xiàn)在在該時(shí)基點(diǎn)基本上貢獻(xiàn)零能量(是實(shí)際上感興趣的問(wèn) 題，因?yàn)閷?duì)于輸入信號(hào)接收機(jī)總是具有有限帶寬)。與情況c)相比，可將圖中 的情況b)等價(jià)地視為沒(méi)有早側(cè)凸起，但一般不是優(yōu)選的，因?yàn)闆_激大小僅是前 者的--半，因此更易受到噪聲影響。然而，由于在時(shí)基信令沖激(左側(cè)的一個(gè)) 和其相應(yīng)的稍后(右側(cè))沖激之間的較寬間隙，所以它是用于窄帶低成本接收 機(jī)的考慮項(xiàng)，其中這些沖激的能量隨時(shí)間擴(kuò)展。前沿和后沿的寬度分布可輔助 邊沿檢測(cè)?？蓮娜我粋€(gè)沿或兩個(gè)沿的位置確定時(shí)延。
如果期望使用沖激表示，則這可通過(guò)施加差分算子來(lái)作為主表示的后處理 來(lái)獲得，或者可通過(guò)使用諸如圖14所示的處理器代替圖12所示的處理器直接 獲得。圖14所示的裝置基本上與圖12相同，但輸入信號(hào)x的樣本被施加到減 法器SB的正輸入端然后經(jīng)由延遲電路D施加到負(fù)輸入端，使得減法器的輸出
13有效地輸入樣本的差分。累加器因此接收輸入樣本的導(dǎo)數(shù)(或其符號(hào)反相)， 而不是樣本本身。
事件輸入包含"正常"時(shí)基分支以及來(lái)自其"△"延遲版本。該裝置與圖 12相同，但優(yōu)選的是施加到由與門(mén)的反相輸入端接收的信號(hào)的"△"延遲的值 小于等于基帶樣本時(shí)鐘周期。在概念上，利用較窄的"△"值，沖激表示將更 好地接近主表示的理想導(dǎo)數(shù)。然而，這實(shí)際上通過(guò)以下事實(shí)平衡"A"越窄，
則越少的實(shí)際非同步PRN生成器碼片時(shí)基事件落在控制圖14中的累加器的使
能信號(hào)的兩個(gè)同步碼片(近似)事件之間。這又可導(dǎo)致在抑制沖激互相關(guān)觀測(cè)
窗中的相應(yīng)的PRN碼片時(shí)基位置時(shí)某些不利的統(tǒng)計(jì)學(xué)變量。因此，在實(shí)際實(shí)現(xiàn) 中需要"△"時(shí)間間隙和采樣速率之間的可感覺(jué)到的折衷?；蛘撸槍?duì)窄"△" 間隙情況，可采用內(nèi)插濾波器來(lái)提升進(jìn)入處理器的輸入信號(hào)的數(shù)據(jù)率。
其它的裝置也是可能的。例如，可替代地通過(guò)以下步驟獲得沖激表示-
i) 使用一對(duì)間隔小的使能沖激代替單個(gè)使能沖激，并且將符號(hào)選擇信號(hào)安 排成在每對(duì)使能沖激之間反相。因此，每個(gè)碼片事件將導(dǎo)致每個(gè)累加器接收輸 入信號(hào)x的第一采樣，然后是輸入信號(hào)x的略微時(shí)延以及反相的第二采樣。因 此，累加器將有效地累加輸入信號(hào)的差分。或者
ii) 可從相鄰累加器的輸出中減去每個(gè)累加器的輸出，因此有效地對(duì)主表 示求導(dǎo)以獲得沖激表示。
無(wú)論使用何種技術(shù)，沖激表示包括連續(xù)的值，這些值分別表示由特定類(lèi)型 的所選事件觸發(fā)的第一和第二樣本之間的差的和，與每個(gè)其它類(lèi)型的所選事件 (如果有的話)的相應(yīng)和相組合。
正如將要描述的，圖12的處理器和/或圖14的處理器可用于在例如GPS 接收機(jī)中的時(shí)延測(cè)量。在任意情況下，檢查輸出表示以確定表示收到信號(hào)中的 事件組合的電平變化的位置(即相對(duì)延遲)，這指示本地和收到信號(hào)之間的延 遲。
優(yōu)選地，類(lèi)型c沖激互相關(guān)函數(shù)用于通過(guò)最早沖激峰位置檢測(cè)算法估計(jì) LoS信號(hào)時(shí)基。通常這可通過(guò)從左到右搜索沖激互相關(guān)輸出中的最早高于噪聲 電平的峰位置來(lái)實(shí)現(xiàn)。因?yàn)榕c常規(guī)相關(guān)技術(shù)相比，濾波器沖激響應(yīng)的能量集中 強(qiáng)烈地以時(shí)基點(diǎn)為中心，所以多徑信號(hào)的不利效應(yīng)被顯著最小化，且僅限定于非常接近的延遲信號(hào)副本的組分。
然而，在主表示的情形中，準(zhǔn)確的時(shí)延測(cè)量還涉及檢測(cè)邊沿的精確位置， 或者在沖激表示的情形中涉及檢測(cè)尖峰的精確位置。
在實(shí)際系統(tǒng)中接收機(jī)的信號(hào)帶寬總是受到限制。假設(shè)8MHz輸入信號(hào)帶寬， 圖7示出GPS PRN-1碼序列上的互相關(guān)結(jié)果，這事實(shí)上是帶寬有限的濾波器的 沖激響應(yīng)和無(wú)限帶寬PRN信號(hào)的相應(yīng)互相關(guān)函數(shù)之間的巻積的等效結(jié)果。為了 簡(jiǎn)便起見(jiàn)，在圖中僅包括類(lèi)型c表示。將該圖與圖5c)和6c)中的無(wú)限輸入信 號(hào)帶寬進(jìn)行比較，顯而易見(jiàn)的是接收機(jī)濾波器在修整互相關(guān)輸出函數(shù)中起顯著 作用。主互相關(guān)函數(shù)中的激蕩效應(yīng)和斜坡邊沿使其在確定傳入信號(hào)的時(shí)基點(diǎn)時(shí) 與它的沖激形狀等價(jià)方案相比不便于起作用。此外，帶寬有限的濾波器的存在 可能導(dǎo)致互相關(guān)函數(shù)的前沿斜率或LoS信號(hào)沖激受到某些接近的多徑副本(在 存在時(shí))的影響。這使得期望有一種在沖激形狀由于某些接近的多徑信號(hào)而"偏 斜"時(shí)恢復(fù)LoS時(shí)基的方法。
為了使來(lái)自接近的延遲信號(hào)副本的多徑干擾的問(wèn)題減輕，優(yōu)選使用本地化 擬合算法來(lái)從其中最早的沖激形狀可能已經(jīng)由于多徑信號(hào)副本的存在而偏斜 的表示中恢復(fù)LoS沖激峰時(shí)基點(diǎn)。
為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，假設(shè)在基帶中信號(hào)帶寬有限的濾波器的沖激響應(yīng)是對(duì)稱(chēng) 的，實(shí)際中通常也是這樣的。將該算法擴(kuò)展到覆蓋非對(duì)稱(chēng)濾波器沖激響應(yīng)是可 能的，但需要增加擬合參數(shù)向量的維度。
將帶寬有限的濾波器沖激響應(yīng)表示為f (t);其中f(t)甚至與其中心t=0對(duì) 稱(chēng)。然后類(lèi)型c沖激表示根據(jù)重疊描述為
外)=H- r,) - ",/(r - r, - 7;)] + "(/) m》1( 1)
/=0
其中ra是收到信號(hào)的數(shù)量，包括LoS信號(hào)及其延遲的副本，n(t)是表示中 的噪聲項(xiàng)，Tc是PRN碼片持續(xù)時(shí)間，ai是第i個(gè)分量的幅度衰減，且Ti是其相 應(yīng)時(shí)基。假設(shè)接收機(jī)已經(jīng)知道預(yù)存儲(chǔ)表或其解析公式形式的有效濾波器沖激響 應(yīng)f (t)。實(shí)際上這可通過(guò)設(shè)計(jì)分析或通過(guò)進(jìn)行校準(zhǔn)測(cè)量來(lái)建立。
所公開(kāi)的算法的基本思想是利用三路徑模型代替全范圍的分量分解在接 收機(jī)互相關(guān)輸出的最早峰值位置周?chē)M(jìn)行感興趣的區(qū)域的曲線擬合，如下所 述。這一方法的優(yōu)點(diǎn)是它可能避免獲取公式(1)的右側(cè)的精確去巻積解的一般較難的、計(jì)算不清楚且成本高的問(wèn)題，公式(1) 一般包含未知數(shù)量的分量。
這種簡(jiǎn)化是可能的因?yàn)閷?duì)于GPS和其它飛行時(shí)間檢測(cè)應(yīng)用，僅需要LoS信號(hào)的
時(shí)基信息。
以向量形式表示三路徑模型的參數(shù)
《=[t0, t,， t2， a0, ah a2]T， t?！磘i〈T2 (2)
然后可基于以下公式從本地化擬合提取LoS時(shí)基估計(jì)f。
f。(！)《"f:;(/ —。,-i>,/(/-r,)]2& (3)
在(3)中，區(qū)間[tp-R,，tp + Rh]定義最早峰值位置tp周?chē)臄M合區(qū)。通過(guò) 設(shè)置H二Rh它可以是對(duì)稱(chēng)的，或者通過(guò)選擇不同值而不對(duì)稱(chēng)。區(qū)域的大小一般 應(yīng)在傳入信號(hào)帶寬的倒數(shù)的1-1.4倍之間，即沖激函數(shù)主凸起的0至0帶寬的 約50%-70%。加權(quán)函數(shù)w(t)被包括以在擬合過(guò)程中微調(diào)重點(diǎn)，通常在峰2位置 附近，但可將其簡(jiǎn)單地設(shè)置成1。公式(3)中的項(xiàng)i",/(卜"表示對(duì)于區(qū)間[tp
-R,，tp + Rh] (1)中表達(dá)的沖激互相關(guān)的三路徑模型逼近。注意，在該模型中 忽略晚側(cè)凸起，因?yàn)閬?lái)自它們的貢獻(xiàn)因至少接近1碼片延遲以及沖激函數(shù)f(t) 的一般尖銳沖激能量集中而在LoS時(shí)基位置的附近基本上為0。
(3)中的最小化過(guò)程暗示六維優(yōu)化。這可通過(guò)定義和采用"偏斜函數(shù)" 來(lái)簡(jiǎn)化成向量空間[To， Tp T2]中的三維搜索，該偏斜函數(shù)使得衰減(ao， a,， a2)的確定能夠利用最小均方或其它適當(dāng)技術(shù)對(duì)給定的一組延遲參數(shù)(t。， t,， t2)單獨(dú)進(jìn)行。
通過(guò)假設(shè)所估計(jì)的時(shí)基點(diǎn)To是互相關(guān)輸出X(t)中的LoS分量沖激的真實(shí) 時(shí)基點(diǎn)(即在主凸起的中心)并相對(duì)于假設(shè)的LoS時(shí)基To以相等的時(shí)間間隔 執(zhí)行X(t)的減法，來(lái)形成"偏斜函數(shù)"y(k):
y(k) = X(t。 - k5)國(guó)X(t。 + ks)，kH, 2,…，n;且n^min(R,， Rh) (4)
其中A是數(shù)字化采樣時(shí)間間隔。在感興趣的區(qū)域中用其三路徑模型逼近替 換X(t)并將新的噪聲項(xiàng)表示為u(k)，得到
yW 藝",/(r0 - r, - M)-藝a,/(r0 - r, + M) + ) (5a)
,=0 ,=0
其中f (t)是對(duì)稱(chēng)的，來(lái)自LoS信號(hào)的貢獻(xiàn)是0，所以y(k)被簡(jiǎn)化為僅有 由兩個(gè)延遲的多徑分量導(dǎo)致的偏斜項(xiàng)(因此選擇名稱(chēng)"偏斜函數(shù)")少("-《",[/(r() _ r, - M)- /(r。 - r, + (5b)
根據(jù)"偏斜函數(shù)"(5b)，因?yàn)閒(t)是已知的且在搜索過(guò)程中給出(Tl， t2)，所以可獲得(al; a2)上的解
/0"。 - r, +
(6)
該最小化的解是簡(jiǎn)單的，且可利用最小平方法或任何其它適當(dāng)優(yōu)化技術(shù)有
效地完成。此后，在給出(TQ， T,， T2)的現(xiàn)有fe^]的條件下，可簡(jiǎn)單地利
用線性回歸獲得ao的估計(jì)
"0 =
AXr。 + AS) — ￡ 3,/(r0 — r, + A;。
(7)
利用"偏斜函數(shù)"概念，圖8將延遲空間搜索操作算法示為流程圖。因?yàn)?在沖激互相關(guān)輸出中的LoS信號(hào)組分上的多徑干擾確定被限于三路徑模型的接
近信號(hào)副本T(^T^T2，所以算法的搜索空間大大減少。這與To上的最初的估 計(jì)已經(jīng)精確的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合且使得算法能夠以適中的計(jì)算要求用于實(shí)時(shí)操作。
圖9示出根據(jù)本發(fā)明的GPS接收機(jī)的實(shí)施例。
對(duì)于載波跟蹤，諸如圖12所示的處理器用于生成類(lèi)型c表示，由此本地 牛.成的PRN信號(hào)和接收的PRN碼之間的延遲可根據(jù)所得沖激的前沿的位置來(lái)確 定(參見(jiàn)圖5c)。表示時(shí)延的輸出被施加到載波跟蹤塊用于跟蹤載波相位。它 還以本身已知的方式用于導(dǎo)出導(dǎo)航小型數(shù)據(jù)恢復(fù)塊中的導(dǎo)航消息。時(shí)基估計(jì)器 塊從表示本地碼和所接收的PRN碼之間的延遲的類(lèi)型c主表示處理器接收表示 本地PRN碼的時(shí)基的信號(hào)和其它信號(hào)，并根據(jù)這些計(jì)算用于信道的所需時(shí)基信 號(hào)。優(yōu)選地，通過(guò)使用參考圖8描述的曲線擬合程序改進(jìn)時(shí)基估計(jì)。
該實(shí)施例保留用于PRN碼跟蹤DLL環(huán)路的常規(guī)的早減晚相關(guān)器鑒別器。因 此，當(dāng)存在多徑信號(hào)副本時(shí)PRN碼生成器本身可以處于一偏移量上。這在時(shí)基 估計(jì)器塊輸出時(shí)基之前被減小，該時(shí)基估計(jì)器塊從類(lèi)型c處理器獲取輸入并從 PRN碼生成器獲取本地P腦基準(zhǔn)時(shí)基。事件處理器輸出也用于輸入提取和載波 PLL環(huán)路相位跟蹤。有多個(gè)選擇可用于從事件處理器輸出導(dǎo)出所需的信號(hào)用于 這些任務(wù)。其中，作為一個(gè)示例，累加與一碼片長(zhǎng)度的時(shí)間窗相對(duì)應(yīng)的處理器
17輸出樣本，從類(lèi)型C主表示中的本地基準(zhǔn)時(shí)基點(diǎn)開(kāi)始，將得到與來(lái)自常規(guī)的準(zhǔn) 時(shí)相關(guān)器的等價(jià)的輸出信號(hào)一一因此對(duì)于該示例能夠以與常規(guī)準(zhǔn)時(shí)相關(guān)器相 類(lèi)似的方式執(zhí)行跟蹤和數(shù)據(jù)提取。
圖IO示出其中使用類(lèi)型C表示的另一個(gè)實(shí)施例，在這種情形中，通過(guò)常 規(guī)的準(zhǔn)時(shí)相關(guān)器執(zhí)行載波跟蹤，但響應(yīng)于根據(jù)來(lái)自例如圖14所示的處理器的 類(lèi)型C沖激表示輸出推導(dǎo)出的延遲測(cè)量執(zhí)行時(shí)基估計(jì)和導(dǎo)航消息恢復(fù)。
圖11示出其中采樣類(lèi)型c和類(lèi)型a表示的又一個(gè)實(shí)施例。這類(lèi)似于圖10， 但響應(yīng)于來(lái)自例如圖12所示的處理器的類(lèi)型a主表示輸出執(zhí)行載波跟蹤。應(yīng) 當(dāng)注意，類(lèi)型a主表示提供用于監(jiān)測(cè)碼片形狀從而監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的故障的常規(guī)手段。 另外，碼環(huán)路DLL鑒別器和導(dǎo)航消息數(shù)據(jù)恢復(fù)可被安排成從類(lèi)型a主表示導(dǎo)出 其值，作為圖中所示的替換裝置。
各種修改是可能的。在所述的示例中，為了方便起見(jiàn)第一 (本地生成的) 和第二 (收到)信號(hào)是雙極性的，但這并不是必須的。兩個(gè)信號(hào)均是二進(jìn)制， 但這也不是必須的。例如，第一信號(hào)可通過(guò)硬限制模擬信號(hào)來(lái)導(dǎo)出。因此，盡 管信號(hào)對(duì)應(yīng)，因?yàn)樗鼈兙哂衅ヅ涞氖录g隔的系列事件，但它們?cè)谄渌矫婵?能不同。所述實(shí)施例以并行方式操作，因?yàn)閱为?dú)的組件用于相應(yīng)引入延遲。然 而，可使用串行配置，其中相同累加器與可變延遲電路一起使用。在所述的實(shí) 施例中，使用PNT和NNT碼片邊界，因?yàn)檫@提高了信噪比，但它不是必須的。 同樣，在獲得類(lèi)型c表示時(shí)，并非必須使用UT和DT邊界。
權(quán)利要求
1.一種處理其間具有延遲的第一和第二相對(duì)應(yīng)的信號(hào)的方法，至少所述第一信號(hào)是具有碼片邊界的不規(guī)則二進(jìn)制信號(hào)，所述方法包括對(duì)所述第二信號(hào)的樣本求和以獲得一值，所述樣本是分別基本上在相對(duì)于相應(yīng)碼片邊界的時(shí)間的預(yù)定延遲時(shí)間處獲得的，所述碼片邊界位于所述第一信號(hào)的具有相同狀態(tài)的比特之間；以及重復(fù)所述采樣以獲得針對(duì)彼此相差小于碼片邊界之間的間隔的不同預(yù)定時(shí)延的其它值，以獲得所述值如何根據(jù)所述預(yù)定時(shí)延改變的表示，所述表示包含與時(shí)延相關(guān)聯(lián)的電平變化，所述時(shí)延承載與所述第一和第二信號(hào)之間的延遲的預(yù)定關(guān)系。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，僅響應(yīng)于所述相同狀態(tài)的比 特之間的碼片邊界獲得所述求和的樣本。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述值表示響應(yīng)于第一狀態(tài) 的比特之間的碼片邊界獲得的樣本的和減去響應(yīng)于第二狀態(tài)的比特之間的碼 片邊界獲取的樣本的和。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，響應(yīng)于相同狀態(tài)的比特之間 的碼片邊界以及響應(yīng)于不同狀態(tài)的比特之間的碼片邊界獲得所述求和的樣本。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述值表示響應(yīng)于第一狀態(tài) 的比特之間的碼片邊界和響應(yīng)于有第一類(lèi)型的狀態(tài)轉(zhuǎn)變的位置處的碼片邊界 獲得的樣本的和，減去響應(yīng)于第二狀態(tài)的比特之間的碼片邊界和響應(yīng)于有第二 類(lèi)型的狀態(tài)轉(zhuǎn)變的位置處的碼片邊界獲得的樣本和。
6. 如以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，每個(gè)值表示時(shí) 間分離的樣本對(duì)之間的差的和，所述電平變化包括沖激。
7. 如以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，包括將曲線擬 合算法施加到所述電平變化以確定相關(guān)聯(lián)的引入延遲的步驟。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述曲線擬合算法使用三路 徑模型。
9. 時(shí)延測(cè)量設(shè)備，包括根據(jù)以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)的用于處理第一和第二信號(hào)的裝置以及響應(yīng)于所述電平變化以提供表示所述第一和第二信號(hào)之 間的延遲的信號(hào)的裝置。
10. —種無(wú)線電接收機(jī)，具有本地PRN碼生成器和如權(quán)利要求9所述的時(shí)延測(cè)量設(shè)備，所述時(shí)延測(cè)量設(shè)備被安排成測(cè)量由所述碼生成器生成的碼和從 收到無(wú)線電信號(hào)獲得的碼之間的時(shí)延。
11. 如權(quán)利要求10所述的無(wú)線電接收機(jī)，其特征在于，所述無(wú)線電接收 機(jī)是具有多個(gè)信道和如權(quán)利要求9所述的時(shí)延測(cè)量設(shè)備的GPS接收機(jī)，所述 時(shí)延測(cè)量設(shè)備用于測(cè)量每個(gè)信道中本地生成的PRN碼和根據(jù)來(lái)自相應(yīng)衛(wèi)星的 信號(hào)獲得的碼之間的時(shí)延。
12. 包括用于執(zhí)行權(quán)利要求1-8中的任一項(xiàng)的方法的裝置的設(shè)備。
13. 如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，包括用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要 求2或權(quán)利要求3的方法的裝置和用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求4或權(quán)利要求5的方 法的裝置。
14. 如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，包括能夠執(zhí)行或適用于執(zhí) 行根據(jù)權(quán)利要求2或權(quán)利要求3的方法以及根據(jù)權(quán)利要求4或權(quán)利要求5的方 法的裝置。
全文摘要
一種處理其間具有延遲的第一和第二相對(duì)應(yīng)的信號(hào)的方法，至少所述第一信號(hào)是具有碼片邊界的二進(jìn)制信號(hào)，該方法包括在第一和第二信號(hào)之間引入多個(gè)不同延遲，連續(xù)的延遲量彼此相差小于碼片邊界之間的間隔，并且對(duì)于每個(gè)引入延遲，對(duì)至少在第一信號(hào)的具有相同狀態(tài)的比特之間的碼片邊界的時(shí)間點(diǎn)獲得的第二信號(hào)的樣本求和，從而獲得一值；由此獲得值如何根據(jù)引入延遲變化的表示，該表示包含與引入延遲相關(guān)聯(lián)的電平變化，該引入延遲承載與第一和第二信號(hào)之間的延遲的預(yù)定關(guān)系。
文檔編號(hào)G01S19/30GK101646955SQ200880010052
公開(kāi)日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2008年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月30日
發(fā)明者N·陳 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社