用于使用公共覆蓋碼的gnss系統(tǒng)的交叉關(guān)聯(lián)減輕算法
【專(zhuān)利說(shuō)明】
【背景技術(shù)】
[0001]在全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)中，人造衛(wèi)星(SV)傳輸信號(hào)，信號(hào)通過(guò)接收器接收。對(duì)于每一顆SV來(lái)說(shuō)，SV和接收器都產(chǎn)生一個(gè)相同的偽隨機(jī)噪聲(PRN)碼。針對(duì)每顆SV所生成的所述代碼是不一樣的，但其彼此并非正交。在檢測(cè)到信號(hào)后，接收器可以將信號(hào)與一組PRN碼中的每一者進(jìn)行交叉關(guān)聯(lián)?；诮徊骊P(guān)聯(lián)的結(jié)果，接收器可以估計(jì)是哪個(gè)SV傳輸了信號(hào)，以及信號(hào)從SV傳播到接收器所需的時(shí)間。接收器然后可以使用一組這些估值，每個(gè)估值都與一個(gè)不同的信號(hào)和SV相關(guān)聯(lián)，來(lái)估計(jì)接收器與所述組中每顆SV之間的距離。基于這些差異和SV的已知位置，接收器可以估計(jì)它的位置。
[0002]在許多GNSS中，所有的SV共享相同頻帶。取決于傳播條件，接收器處的SV的功率會(huì)存在很大的差別。在試圖檢測(cè)可能來(lái)自弱SV的信號(hào)時(shí)，接收器可能會(huì)錯(cuò)誤地將來(lái)自強(qiáng)SV的信號(hào)泄漏識(shí)別為來(lái)自另外一個(gè)不同的SV。這會(huì)導(dǎo)致對(duì)來(lái)自第二顆SV的信號(hào)的錯(cuò)誤“檢測(cè)”，有損位置估值的準(zhǔn)確性。
[0003]多種“掩碼”技術(shù)可以用于減少錯(cuò)誤檢測(cè)。在這些例子中，據(jù)估計(jì)，如果一或多個(gè)條件得到滿足，弱信號(hào)可歸因于在強(qiáng)信號(hào)和所討論的PRN碼之間的交叉關(guān)聯(lián)(由于信號(hào)的非正交的性質(zhì))。然而，如果條件太嚴(yán)格，那么這些技術(shù)會(huì)妨礙使用信息性信號(hào)來(lái)估計(jì)接收器的位置。這樣會(huì)增加位置估計(jì)時(shí)間和/或降低位置估計(jì)準(zhǔn)確性。
[0004]這些后果在信號(hào)不僅被PRN碼調(diào)制還被覆蓋碼調(diào)制的GNSS中更明顯，其中，覆蓋碼可以造成的情況為強(qiáng)SV信號(hào)會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的交叉關(guān)聯(lián)值，其在寬頻域上具有多個(gè)PRN碼。因此，為了避免錯(cuò)誤SV檢測(cè)，掩碼技術(shù)可以擴(kuò)展條件，在所述條件下SV信號(hào)可歸因于強(qiáng)SV信號(hào)。這增加了位置估計(jì)方面的時(shí)間與準(zhǔn)確性損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]提供技術(shù)以改進(jìn)對(duì)來(lái)自弱人造衛(wèi)星(SV)的信號(hào)的檢測(cè)，特別是在使用覆蓋碼的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)的背景下。檢測(cè)到的弱信號(hào)可以首先試探性地與弱SV偽隨機(jī)噪聲(PRN)碼相關(guān)聯(lián)以及試探性地與強(qiáng)信號(hào)相關(guān)聯(lián)。這些關(guān)聯(lián)最終是排他的。對(duì)檢測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行修改，以去除固定覆蓋碼或者與弱SV PRN碼相關(guān)聯(lián)的覆蓋碼。執(zhí)行在檢測(cè)到的弱信號(hào)與PRN碼的重復(fù)字符串(例如，重復(fù)字符串總計(jì)為20ms或更長(zhǎng))之間的交叉關(guān)聯(lián)。然后對(duì)交叉關(guān)聯(lián)圖進(jìn)行分析以檢測(cè)指示兩個(gè)信號(hào)中的位之間的對(duì)準(zhǔn)或不對(duì)準(zhǔn)的特性。
[0006]例如，對(duì)于每一個(gè)信號(hào)，可以識(shí)別在時(shí)間上變化的覆蓋碼貢獻(xiàn)?？梢远x經(jīng)組合覆蓋碼貢獻(xiàn)，使得當(dāng)覆蓋碼貢獻(xiàn)彼此相同的時(shí)候，經(jīng)組合貢獻(xiàn)在時(shí)間上是恒定的。經(jīng)組合貢獻(xiàn)可以進(jìn)行變換。如果在變換中的峰值不接近零赫茲，那么可以推斷出兩個(gè)覆蓋碼貢獻(xiàn)中的位不對(duì)準(zhǔn)。作為另一實(shí)例，覆蓋碼貢獻(xiàn)可以是交叉關(guān)聯(lián)的。如果在關(guān)聯(lián)圖中的峰值不接近t = 0，那么可以推斷出兩個(gè)覆蓋碼貢獻(xiàn)中的位不對(duì)準(zhǔn)。
[0007]如果確定(例如，或推斷出)位沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)，那么可以進(jìn)一步推斷，弱信號(hào)和強(qiáng)信號(hào)來(lái)源于不同的SV(而不是說(shuō)弱信號(hào)是強(qiáng)信號(hào)的副產(chǎn)物)。因而，兩個(gè)信號(hào)都可以用于估計(jì)接收器的位置。
[0008]在一些實(shí)施例中，提供了用于評(píng)估GNSS信號(hào)的方法。存取由GNSS接收器接收的第一 GNSS信號(hào)和由GNSS接收器接收的第二 GNSS信號(hào)中的每一者。所述第二 GNSS信號(hào)可以具有比在第一 GNSS信號(hào)中的時(shí)間波動(dòng)更弱的時(shí)間波動(dòng)。估計(jì)第一 GNSS信號(hào)中的序列與第二 GNSS信號(hào)中的對(duì)應(yīng)序列信號(hào)之間的延遲，且將延遲與閾值進(jìn)行比較。在確定延遲超出所述閾值后，使用第一 GNSS信號(hào)和第二 GNSS信號(hào)兩者估計(jì)位置。
[0009]在一些實(shí)施例中，提供了用于評(píng)估GNSS信號(hào)的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可以包含經(jīng)配置以接收第一 GNSS信號(hào)和接收第二 GNSS信號(hào)的GNSS接收器。所述第二 GNSS信號(hào)可以具有比第一 GNSS信號(hào)中的時(shí)間波動(dòng)更弱的時(shí)間波動(dòng)。所述系統(tǒng)還可以包含代碼貢獻(xiàn)分析器，所述代碼貢獻(xiàn)分析器經(jīng)配置以估計(jì)第一 GNSS信號(hào)中的序列與第二 GNSS信號(hào)中的對(duì)應(yīng)序列信號(hào)之間的延遲且將所述延遲與閾值進(jìn)行比較。所述系統(tǒng)可以進(jìn)一步包含位置估計(jì)器，所述位置估計(jì)器經(jīng)配置以在通過(guò)代碼貢獻(xiàn)分析器確定延遲超出閾值后使用第一 GNSS信號(hào)和第二GNSS信號(hào)兩者估計(jì)位置。
[0010]在一些實(shí)施例中，提供用于評(píng)估GNSS信號(hào)的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可以包含用于接收第一 GNSS信號(hào)和用于接收第二 GNSS信號(hào)的裝置。所述第二 GNSS信號(hào)可以具有比第一 GNSS信號(hào)中的時(shí)間波動(dòng)更弱的時(shí)間波動(dòng)。所述系統(tǒng)也可包含用于估計(jì)第一 GNSS信號(hào)中的序列與第二 GNSS信號(hào)中的對(duì)應(yīng)序列信號(hào)之間的延遲的裝置以及將所述延遲與閾值進(jìn)行比較的裝置。所述系統(tǒng)可以進(jìn)一步包含用于在確定延遲超出閾值后使用第一 GNSS信號(hào)和第二 GNSS信號(hào)兩者估計(jì)位置的裝置。
[0011]在一些實(shí)施例中，提供了含有程序指令的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)媒體，所述程序指令在被處理器執(zhí)行時(shí)，使得所述處理器執(zhí)行一種方法。所述方法可以包含存取由GNSS接收器接收的第一 GNSS信號(hào)和存取由GNSS接收器接收的第二 GNSS信號(hào)。所述第二 GNSS信號(hào)可以具有比第一 GNSS信號(hào)中的時(shí)間波動(dòng)更弱的時(shí)間波動(dòng)。所述方法也可包含估計(jì)第一 GNSS信號(hào)中的序列與第二 GNSS信號(hào)中的對(duì)應(yīng)序列信號(hào)之間的延遲以及將所述延遲與閾值進(jìn)行比較。所述方法可以進(jìn)一步包含在確定延遲超出閾值后使用第一 GNSS信號(hào)和第二 GNSS信號(hào)兩者估計(jì)位置。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1說(shuō)明其中接收器可以接收來(lái)自一組人造衛(wèi)星(SV)的信號(hào)以估計(jì)其位置的實(shí)例。
[0013]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例、移動(dòng)裝置105中實(shí)現(xiàn)位置估計(jì)功能的實(shí)例性部件的框圖。
[0014]圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例、用于識(shí)別產(chǎn)生所接收信號(hào)的SV的過(guò)程的流程圖。
[0015]圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例、用于確定兩個(gè)覆蓋貢獻(xiàn)是否相對(duì)于彼此偏移的過(guò)程的流程圖。
[0016]圖5A和圖5B示出了說(shuō)明對(duì)偏移或未偏移覆蓋貢獻(xiàn)的分析的仿真實(shí)例。
[0017]圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例、用于確定兩個(gè)覆蓋貢獻(xiàn)是否相對(duì)于彼此偏移的過(guò)程的流程圖。
[0018]圖7A到7B示出導(dǎo)致當(dāng)?shù)谝缓偷诙盘?hào)兩者都來(lái)源于單顆SV時(shí)可以被觀察到的變量值的仿真結(jié)果的實(shí)例。
[0019]圖8說(shuō)明了一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0020]在一些實(shí)施例中，所公開(kāi)的系統(tǒng)、裝置和方法提高檢測(cè)來(lái)自人造衛(wèi)星(SV)的弱功率信號(hào)的能力。圖1示出其中接收器(例如，移動(dòng)裝置105中的接收器)可以接收來(lái)自一組SV 110的信號(hào)以估計(jì)它的位置的實(shí)例。移動(dòng)裝置105可以包含用戶115很可能隨身攜帶并可以與本文所述的SV 110通信的任何裝置。移動(dòng)裝置105可以包含，例如，電話、智能手機(jī)、電子裝置或膝上型電腦。在一些實(shí)例中，非移動(dòng)裝置和/或車(chē)輛配件可以用來(lái)代替移動(dòng)裝置105。
[0021]SV 110可以是一或多個(gè)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)，例如北斗系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)(GPS)或伽利略El的組成部分。每顆SV可以傳輸信號(hào)，所述信號(hào)可以包含通過(guò)GNSS數(shù)據(jù)位、偽隨機(jī)噪聲(PRN)碼(例如，對(duì)于給定SV是唯一的)且也可能通過(guò)覆蓋碼(例如，紐曼-霍夫曼碼)調(diào)制的載波信號(hào)(例如，正弦信號(hào))。PRN碼可以在整條信號(hào)中重復(fù)自身(例如，在與一個(gè)GNSS數(shù)據(jù)位對(duì)應(yīng)的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行完整周期)。例如，PRN碼可以具有每秒
2.046兆芯片的速率且每毫秒一次地重復(fù)自身，并且每個(gè)GNSS數(shù)據(jù)位可以具有整數(shù)個(gè)毫秒的持續(xù)時(shí)間。覆蓋碼可以具有比PRN碼的速率更慢的速率(例如，IkHz)。
[0022]接收器還可以產(chǎn)生一或多個(gè)代碼(例如，一或多個(gè)PRN碼)并可以存取覆蓋碼。因此，接收器可以試圖基于本地生成的PRN碼和接收的信號(hào)中的PRN碼之間的時(shí)間延遲以識(shí)別自身和SV之間的距離。這可以首先要求估計(jì)是哪顆SV傳輸了所述信號(hào)，這可以通過(guò)使一組本地生成的PRN碼中的每一者與所述信號(hào)交叉關(guān)聯(lián)并識(shí)別與較強(qiáng)交叉關(guān)聯(lián)相關(guān)聯(lián)的SV來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，中等強(qiáng)度的交叉關(guān)聯(lián)可以由于以下兩個(gè)因素之一:(I)本地生成的PRN碼和弱信號(hào)中的PRN碼之間的準(zhǔn)確匹配；或(2)本地生成的PRN碼和強(qiáng)信號(hào)中的PRN碼之間的不準(zhǔn)確匹配。最佳的位置檢測(cè)取決于區(qū)分這些情形。
[0023]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例、移動(dòng)裝置105中實(shí)現(xiàn)位置估計(jì)功能的實(shí)例性部件的框圖。移動(dòng)裝置105可以包含GNSS接收器205，所述接收器205經(jīng)配置以接收來(lái)自GNSS衛(wèi)星110的信號(hào)。時(shí)間跟蹤器210可以將時(shí)間與接收的信號(hào)相關(guān)聯(lián)。時(shí)間可以包含，例如，絕對(duì)時(shí)間或本地時(shí)間。時(shí)間跟蹤器210可以包含時(shí)鐘，例如晶體振蕩器參考時(shí)鐘。
[0024]接收的信號(hào)可以傳輸?shù)娇纱嫒∫唤MPRN碼的潛在SV識(shí)別器215。每一 PRN碼可以由本地PRN碼生成器220生成并可以與SV相關(guān)聯(lián)。潛在SV識(shí)別器215可以將接收的信號(hào)與每個(gè)生成的PRN碼交叉關(guān)聯(lián)并獲得比較度量(例如，交叉關(guān)聯(lián)圖中的最大值)。一或多個(gè)潛在的SV可以基于所述度量被識(shí)別。例如，潛在SV識(shí)別器215可以將與一定閾值之上的比較度量相關(guān)聯(lián)的所有SV識(shí)別為潛在的SV。
[0025]對(duì)于每一顆潛在的SV，潛在時(shí)間延遲也可以基于接收的信號(hào)中的PRN碼與由PRN碼生成器220在本地生成的與潛在的SV相關(guān)聯(lián)的PRN碼之間的時(shí)差來(lái)確定。在一個(gè)實(shí)例中，時(shí)間延遲可以基于交叉關(guān)聯(lián)圖中峰值的X-位置來(lái)估計(jì)。潛在時(shí)間延遲可以存儲(chǔ)在潛在延遲數(shù)據(jù)庫(kù)225中，所述潛在