專利名稱：包含gps接收機的移動設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種移動設(shè)備，包括諸如移動電話這樣的移動通信設(shè)備，該設(shè)備包含一個GPS接收機和一個報警器。
提供一個GPS接收機是眾所周知的，在該接收機中連續(xù)產(chǎn)生復(fù)制的GPS衛(wèi)星偽隨機噪聲(PRN)編碼信號，并且它與接收到的GPS信號進行相關(guān)，以便于捕獲該信號。通常，由于復(fù)制碼可能具有不同于被接收GPS信號的編碼相位，并且由于接收機和軌道衛(wèi)星之間的多普勒頻移產(chǎn)生了一個不同頻率，因此使用了二維碼頻率/相位掃描，這種掃描最終導(dǎo)致輸入的PRN碼，其頻率和編碼相位與本地生成的復(fù)制品相同。如果檢測到編碼，則該編碼被捕獲和追蹤，并且可以對偽范圍信息進行檢索，通過使用傳統(tǒng)的導(dǎo)航算法，可以從該信息中計算出接收機的位置。
進一步已知的是，提供了一個與這種GPS接收機相結(jié)合的移動蜂窩電話，用于使蜂窩電話網(wǎng)絡(luò)運營商能夠確定發(fā)起呼叫的位置，特別是向應(yīng)急服務(wù)發(fā)起緊急呼叫的位置。當(dāng)然對緊急呼叫來說，合乎需要的是，呼叫位置盡快可用，然而，從GPS接收機還不能使用最新天文歷數(shù)據(jù)的“冷啟動”開始，或是更糟的，從GPS接收機還不具有最新歷書的“出廠冷啟動”開始，首次定位時間(TTFF)可能是在30秒和5分鐘之間的任何位置上。
為了減少TTFF，可以為GPS接收機提供基站輔助，以便于更快的捕獲到GPS信號。這種輔助包括基站為接收機提供精密載波頻率參考信號，用于校準(zhǔn)GPS接收機使用的本地振蕩器；并提供關(guān)于最新衛(wèi)星歷書的數(shù)據(jù)消息以及天文歷數(shù)據(jù)，通過該數(shù)據(jù)可以判定處于可視位置的衛(wèi)星的多普勒頻移；以及當(dāng)前PRN編碼相位。通過這些輔助，有可能只對一個很窄的頻率范圍以及目標(biāo)PRN編碼占用的已知編碼相位進行掃描，由此減少需要被檢查的編碼情況數(shù)量，從而減少用于編碼捕獲的時間?；据o助在美國專利5841396和5874914中被進一步描述，在這里將其引入作為參考。
需要被檢查的編碼情況，其數(shù)量上的實質(zhì)性減少使得每次檢查的停留時間能夠增加，而不會顯著影響總的捕獲時間。這么做的好處在于，停留時間的增加提高了捕獲微弱GPS信號的可能性。舉個例子，對單獨的編碼情況或停留來說，相關(guān)可能發(fā)生在一個10ms的周期上，這與大約10個PRN編碼的重復(fù)(C/A模式)是等價的，相關(guān)也可能發(fā)生在一個更長的周期上，例如100ms到1s，這相當(dāng)于由單個10ms相關(guān)周期被不相干地相加而得到，如在美國專利5874914中所公開的那樣。上述操作的結(jié)果是，始終對GPS信號進行的捕獲和追蹤，以便于用室內(nèi)的移動GPS接收機獲取定位變得更為可行，在這里通常信號接收都是很微弱的。這一點非常重要，因為許多用移動電話向緊急服務(wù)播打的電話都是在室內(nèi)進行的。
Odagiri等人的美國專利5905460中公開了一種手表，它包含一個GPS接收機和一個報警器裝置，該裝置采用了蜂鳴器的形式，并且它響應(yīng)于手表處于可以接收GPS信號的位置(第3欄第31到33行)以及GPS定位計算已完成的時間(第3欄第7到12行)而發(fā)出聲音。美國專利5905460還公開了報警器在以下一系列事件中發(fā)出聲響判定“波動”的接收條件不好，其次，手表佩帶者被確定為正在行走，再者，波動接收操作停止，最后，已經(jīng)過了預(yù)定時間或行走距離(附

圖11和12，并參考第7欄第117行至第8欄第17行)。這種報警器的用途表現(xiàn)在減少手表的功率損耗上(第1欄第64行至第2欄第11行)。
本發(fā)明的一個目的是為微弱的GPS信號，例如在室內(nèi)被接收的那些信號的捕獲和追蹤提供幫助。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種移動裝置，它包括一個GPS接收機和一個聲頻報警器，該報警器被配置成在GPS接收機的運行期間，響應(yīng)于GPS接收機的不良性能，或是有害或不利于GPS接收機性能的事件而發(fā)聲。舉例來說，該報警器可以對GPS接收機無法捕獲或追蹤GPS信號，或是無法獲得或保持定位做出響應(yīng)，從而發(fā)出聲音。
報警器也可以被配置成對在不利于GPS接收機性能的范圍內(nèi)的GPS接收機的移動做出響應(yīng)，從而發(fā)出聲音，包括加速和更高階的移動。舉個例子，為了測量GPS接收機的加速，該接收機可以包含一個加速計，由此報警器被配置成響應(yīng)于加速計的輸出而發(fā)聲。
無論哪種情況，報警器的用途都是使用戶注意到GPS接收機正在工作，并且它正處于不良性能之下或是經(jīng)歷一個事件，例如搖動或振動，該事件使得不良性能更有可能出現(xiàn)。人們期望的是，聽到警報的用戶會想起使GPS接收機更為靜止和/或處于一個更為顯著的位置，以便于增加微弱的GPS信號被捕獲和追蹤的機會，從而完成位置測定。
為了避免引起疑問，上述對“GPS接收機的操作”所做的參考，其意圖是包含對GPS信號所嘗試的捕獲以及捕獲之后的信號跟蹤，如果使用的是數(shù)字GPS接收機，那么還包括對GPS信號進行取樣。
根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種移動裝置，它包括一個數(shù)字GPS接收機和一個報警器，該報警器被配置成在對接收到的GPS信號進行取樣之前的一個預(yù)定時間被激活，根據(jù)本發(fā)明，進一步提供了一個移動通信設(shè)備，它包括一個被安排與基站進行雙向通信的通信發(fā)射機和接收機，一個GPS接收機以及一個報警器，其中包括可視或聲頻報警器，該報警器被配置成響應(yīng)于設(shè)備接收到的發(fā)自基站的請求而激活，該請求是要求設(shè)備返回GPS偽距測量值或是使用GPS接收機得到的定位。
現(xiàn)在，本發(fā)明將以用于蜂窩電話網(wǎng)絡(luò)中的包含GPS接收機的移動蜂窩電話的實施例作為實例，并結(jié)合對附圖的參考而被描述，其中圖1示意性顯示了根據(jù)本發(fā)明的移動蜂窩電話MS1。
圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的移動蜂窩電話，它被注冊到一個蜂窩電話網(wǎng)絡(luò)基站BS上，從而便于電話和對應(yīng)蜂窩電話網(wǎng)絡(luò)(未示出)之間經(jīng)由該基站的話音和數(shù)據(jù)通信。數(shù)據(jù)通信意味著包括發(fā)送文本消息(例如使用短消息服務(wù)(SMS)協(xié)議)和接入互聯(lián)網(wǎng)(例如使用WAP或i-mode協(xié)議)。該移動電話包括一個連接到通信天線10的通信發(fā)射機(Tx)和接收機(Rx)12，它受微處理器(μc)13控制，用于與它所注冊的基站BS進行通信，該電話還包括一個揚聲器15和一個顯示器16。由于這種用于在蜂窩電話網(wǎng)絡(luò)中進行雙向通信的電話，其設(shè)計和制造都是眾所周知的，因此這里將不再對未直接涉及本發(fā)明的那些部分進行更為詳細描述。
除了傳統(tǒng)的移動電話組件之外，電話MS還包括一個連接到GPS天線11并受微處理器13控制的GPS接收機(GPS Rx)14。GPS信號可以被取樣、存儲(通常稱作獲得一個“快照”)和處理，以便于得到偽距信息，使用傳統(tǒng)的導(dǎo)航算法可以從該信息中確定移動電話的位置。這種用于GPS信號捕獲、追蹤和位置測定的方法是眾所周知的，例如，在Artech出版社出版的，ISBN號為0-89006-793-7的“GPS原理和應(yīng)用”一書中(編者Kaplan)。
除了傳統(tǒng)的蜂窩電話網(wǎng)絡(luò)基站組件之外，基站BS還包括一個GPS天線、接收機以及微處理器(未示出)，實際上它們連續(xù)不斷的工作，由此基站總是具有最新的GPS衛(wèi)星信息。該信息中包括目前哪一個軌道衛(wèi)星能被看到(這種衛(wèi)星很可能為電話與相關(guān)的用于連貫宏蜂窩區(qū)的基站以及旁邊的掩星所共有)；GPS數(shù)據(jù)消息包含最新的歷書和天文歷數(shù)據(jù)，以及基站觀察到的多普勒頻移和GPS衛(wèi)星信號的當(dāng)前編碼相位。眾所周知，如果移動蜂窩電話MS的用戶發(fā)起一個緊急呼叫，那么基站BS可以把這個信息提供給電話，由此只需對一個很窄的頻率范圍以及已知目標(biāo)PRN編碼所占用的編碼相位進行掃描，以確?？焖俚木幋a捕獲和TTFF。然后將這個信息從電話回送到基站，接著直達應(yīng)急服務(wù)經(jīng)營者，在美國，應(yīng)急服務(wù)經(jīng)營者被稱作公共安全應(yīng)答點(PSAP)。
為了輔助對微弱的GPS信號的捕獲和追蹤并且根據(jù)本發(fā)明，移動蜂窩電話MS的微處理器13被配置成在GPS接收機的工作期間響應(yīng)于GPS接收機的不良性能，或者有害或可能不利于GPS接收機性能的事件，使用揚聲器15來發(fā)出警告。其中包括了以下GPS接收機無法執(zhí)行的任何一件事·捕獲GPS信號·追蹤GPS信號·獲得定位·保持定位電話MS還包括一個加速計17，它能夠向微處理器輸出一個信號，指示電話受到的加速作用，例如用戶揮動和振動電話。對任何超出預(yù)定閾值的移動來說，假定超出閾值的這種移動會對GPS接收機的性能產(chǎn)生不良影響，那么微處理器都會啟動報警器。
正如前面所提到的那樣，報警器的用途是使用戶注意到GPS接收機正在工作，并且它有可能正處于多半是因為揮動或振動電話而造成的不良性能之下。實際上聲頻報警器可以非常簡單，例如是一個蜂鳴器，也可以更復(fù)雜并包含預(yù)先錄制的口頭指令，以改變移動通信設(shè)備的位置，以制止移動該移動通信設(shè)備，或是用于約束移動該移動通信設(shè)備。它可以利用一個專用揚聲器，或是共用常規(guī)移動電話上的耳機揚聲器或振鈴器。
在上述結(jié)構(gòu)的備選結(jié)構(gòu)中，微處理器可以被配置成·響應(yīng)于電話對發(fā)自基站的請求的接收，激活一個報警器，使設(shè)備返回GPS偽距測量值或是使用GPS接收機得到的定位。
·在對接收到的GPS信號進行取樣之前的一個預(yù)定時間激活報警器。
不論發(fā)生那一種情況，如上所述，該警報都是可以被聽到或看到的，其中包括文本或圖示指令，該警報在移動通信設(shè)備的顯示器上被顯示，或者作為一個單獨的燈光/指示符或是所有這些的組合；所期望的是，能夠提醒用戶使GPS接收機更為靜止和/或?qū)⑵渲糜谝粋€更為顯著的位置，以便于增加微弱的GPS信號的機會。
關(guān)于前者，報警器有可能是第一種情況，其中用戶察覺到GPS接收機正設(shè)法運行，由此意識到避免或者至少約束移動電話的移動，以便于為信號的捕獲和追蹤提供幫助的重要性。關(guān)于后者，設(shè)想收到報警器通知的用戶至少會暫時使接收機保持靜止，這樣片刻之后得到的快照將不具有破壞性移動所造成的降級。
本發(fā)明是結(jié)合了使用二維碼頻率/相位掃描的GPS體系結(jié)構(gòu)來描述的，通常它與先減后(early-minus-later)的相關(guān)方法有關(guān)。然而，為了得到PRN編碼，可以使用信號捕獲的快速卷積方法，特別是那些包含快速傅里葉變換(FFT)的方法。這種卷積方法在IEEE 1991 NationalAerospace and Electronics Conference NAECON 1991的第1卷第98頁到105頁，Robert G Davenport所發(fā)表的名為“FFT processing of directsequence spreading codes using modern DSP microprocessors(使用中等DSP微處理器對直接序列擴展碼的FFT處理)”文件中，以及美國專利5,663,734中被描述。本發(fā)明的方法同樣可應(yīng)用這種卷積方法。
通過閱讀本公開，對熟練技術(shù)人員來說，其他的修改都是顯而易見的，并且這些修改還可以包含其他特性，這些特性在GPS接收機及其組件部分的設(shè)計、制造和使用中都是已知的，它們可用于取代或補充在這里已經(jīng)被描述的特征。盡管在這個申請中，權(quán)利要求已被闡述為特征的特定組合，但是應(yīng)該理解，本申請的內(nèi)容，其范圍還包括任何新穎特征或是在這里被明確或隱含公開的特性的任何新穎組合，無論它是否涉及與當(dāng)前在任何權(quán)利要求中所要求的發(fā)明相同，無論它是否減少了任何或所有與本發(fā)明所解決的問題相同的問題。申請人據(jù)此通知，新的權(quán)利要求可以被闡述為這種特征和/或這些特征在本申請或由此導(dǎo)出的任何進一步申請的執(zhí)行過程中的組合。
權(quán)利要求
1.一種移動設(shè)備，包括一個GPS接收機和一個聲頻報警器，該報警器被配置成在操作GPS接收機期間，響應(yīng)于GPS接收機的不良性能，或是有害或可能不利于GPS接收機性能的事件而發(fā)聲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該報警器被配置成響應(yīng)于GPS接收機無法捕獲或追蹤GPS信號而發(fā)聲。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該報警器被配置成響應(yīng)GPS接收機無法獲得或保持定位而發(fā)聲。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該報警器被配置成響應(yīng)于在不利于GPS接收機性能的范圍內(nèi)GPS接收機的移動而發(fā)聲。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的設(shè)備，其中該報警器被配置成響應(yīng)于GPS接收機的加速而發(fā)聲。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的設(shè)備，其中GPS接收機還包括一個加速計，用于測量GPS接收機的加速，由此報警器被配置成響應(yīng)于加速計的輸出而發(fā)聲。
7.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的設(shè)備，其中聲頻報警器包含預(yù)先錄制的口頭指示，用于改變該移動通信設(shè)備的位置，以制止移動該移動通信設(shè)備，或是用于約束移動該移動通信設(shè)備。
8.一種移動設(shè)備，包括一個數(shù)字GPS接收機和一個報警器，該報警器被配置成在對接收到的GPS信號進行取樣之前的預(yù)定時間激活。
9.一種移動通信設(shè)備，包括一個被安排與基站進行雙向通信的發(fā)射機和接收機，一個GPS接收機和一個報警器，該報警器被配置成響應(yīng)于該設(shè)備對發(fā)自基站的請求的接收而激活，該請求是使設(shè)備返回GPS偽距測量值或是使用GPS接收機得到的定位。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9的設(shè)備，其中報警器是一個聲頻報警器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其中聲頻報警器包含預(yù)先錄制的口頭指示，用于改變該移動通信設(shè)備的位置，以制止移動該移動通信設(shè)備，或是用于約束移動該移動通信設(shè)備。
12.根據(jù)權(quán)利要求8或9的設(shè)備，還包括一個顯示器，其中警報是顯示在該顯示器上的可視報警。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的設(shè)備，其中可視報警包含指示，用于改變該移動通信設(shè)備的位置，以制止移動該移動通信設(shè)備，或是用于約束移動該移動通信設(shè)備。
全文摘要
公開了一種移動設(shè)備(MS)，它包括一個GPS接收機(14)和一個聲頻報警器(13，15)，該報警器被配置成在GPS接收機的運行過程中，響應(yīng)于GPS接收機的不良性能，或是有害或可能不利于GPS接收機性能的事件而發(fā)聲。該報警器可以對GPS接收機無法捕獲或追蹤GPS信號，或是無法得到或保持定位做出響應(yīng)，從而發(fā)出聲音。該報警器還可以響應(yīng)于在不利于GPS接收機性能的范圍內(nèi)的接收機的移動而發(fā)聲，包括加速和更高階的移動。
文檔編號H04B7/26GK1455875SQ02800148
公開日2003年11月12日 申請日期2002年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月23日
發(fā)明者S·R·多利, A·T·于勒 申請人:皇家菲利浦電子有限公司