CN100554995C - Gps终端、gps定位系统和gps定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种GPS终端、GPS定位系统和GPS定位方法。其中的GPS定位方法，包括：接收一个GPS信号并检测一个接收的电场的强度的步骤；如果接收到的电场强，则选择根据该GPS信号由一个GPS终端获得的导航数据，并且如果接收到的电场弱，则选择根据该GPS信号从一个外部系统获得的导航数据的步骤；根据所述选择的导航数据检测该GPS终端的位置的步骤。

Description

GPS终端、GPS定位系统和GPS定位方法

本申请是申请号为00120175.1、申请日为2000年5月24日、发明名称为“GPS定位系统和GPS定位方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及GPS终端、GPS定位系统和GPS定位方法，用于接收来自于卫星的GPS信号，从而正确地检测接收位置。

背景技术

地球的周围有许多人造卫星，从每个卫星上连续发射完全相同的载波频率1575.42GHZ的电波。该电波通过虚拟噪声代码相位调制后以分配给每个卫星不同的代码模式被分别接收。作为这种虚拟噪声代码公知的有可一般性公开使用的按所谓C/A代码规则变化的代码模式。另外，在用于定位时，使用者必需通过使C/A代码的极性颠倒把由卫星轨道信息和卫星上的修正值、电离层的修正系数等信息构成的导航数据搭载在上述电波上发射。

上述C/A代码如图13所示，是把1023比特＝1msec作为1PN帧，1个数据比特是由20PN帧组成的规则的信号。即，上述导航数据是50BPS，1000PN帧/秒的信号。

图14是表示例如记载在美国专利第5663734号说明书中的现有技术中的GPS定位系统的方框图，在图中101是地面站，其装备有GPS接收天线102和发射天线103，104是远距离装置。

这个远距离装置104包括：把来自GPS接收天线105的RF变成IF的变频器106，把来自该变频器106的模拟信号变换成数字信号的A/D变换器107，存储来自该A/D变换器107的输出的存储器(数字迅变存储器)108，处理来自该存储器108的信号的通用可编程的数字信号处理电路(以下简称DSP电路)109。

除此之外，还具有与装备有与DSP电路109相连的程序EPROM110，混频器111，电源调节器112、地址写入电路113、微处理器114、RAM(存储器)115、EEPROM116和发射接收天线117的微处理器114相连的调制解调器118。

下面说明上述系统的操作。

地面站101通过数据通讯线路119发送信息，向远距离装置104发出指令并使其进行定位，地面站101在发射该信息过程中发射有关目标卫星的多普勒数据。该多普勒数据具有卫星数据信息的形式，并保持频率信息的格式。这些信息对目标卫星进行特别限定。这些信息通过作为远程装置104的组成部分的调制解调器118接收，存储在与微处理器114相连的存储器108中。

微处理器114传送DSP电路109，地址写入电路113和调制解调器118之间的数据信息，控制远距离装置104内的电源的管理功能。

远距离装置104对(例如来自地面站101的)GPS进行处理和接受多普勒信息指示时，微处理器114使把RF变成IF的变频器106，A/D变换器107和存储器108处在工作状态。这是通过电源调节器电路112和从由其控制的电源线120a经120d供给功率完成的。借此在把来自经天线105接收的GPS卫星的信号下降变频为IF频率后进行数字化，接着把持续100ms-1秒以上的数据组存储在存储器108中。

利用DSP电路109进行分割区间计算，DSP电路109使用快速傅立叶变换(FFT)算法。借此可以通过迅速地完成在内部生成的标准信号与接收信号之间许多次相关检测，来非常快的进行分割区间的计算。快速傅立叶变换算法同时并行地探测各GPS信号的出现时间，从而加快了计算进程。

一旦DSP电路109完成了对各个目标卫星分割区间的计算，就把这个信息经相互连接的总线122传送给微处理器114。

接着，微处理器114利用调制解调器118把用于计算确定最终位置的分割区间数据，经过数据链路119传送给地面站101。

除了分割数据之外，也可以把表示从存储器108最初收集数据到通过通讯线路119发射数据时所经过的时间的定时特性同时发送给地面站。这个定时特性可以提高进行运算的地面站101的能力。这就是借此可以在数据收集的时刻计算GPS卫星位置的理由。

虽然调制解调器118通过数据通讯线路119进行信息发送和接收，但为此目的也利用另一发送接收电线117。调制解调器118包括接收器和发射器，而且两者可以在发送接收天线117上交替结合使用。同样地面站101也可以为了发送/接收数据环信息而使用另外的天线103，从而可以在地面站101上经过GPS接收天线10连续接收GPS信号。

在DSP电路109中进行位置计算的必要时间达到数秒以下是期望的，但这由存储在存储器108中的数据量和DSP电路109或几个DSP电路的速度来决定。

如上所述，存储器108捕捉相应比较长的时间内的记录，通过利用快速卷积法有效地处理这样大的块数据可以使处理接收电平低的信号(例如因固定建筑物、树木等严重遮挡而使接收的电平下降时的信号)的能力提高。

对于可视的GPS卫星的全部的排序域都是利用同一个中间转换过的数据计算的。在信号振幅迅速变化(例如城市的障碍等)的状态下，这将发挥出比连续跟踪式的GPS接收机还高的性能。

下面参照图13说明用上述DSP电路109进行的信号处理。这个处理的目的是相对内部产生的波形确定被接收的波形定时特性，为了进一步提高灵敏度，对上述波形要经长时间通常在从100ms至1S的时间内处理。

接收的GPS信(C/A代码)由1023码片＝1msec重复排序的随机样本(PN帧)组成并把连续的PN帧互相加起来。例如因为在1秒时间内存在1000个PN帧，所以使第1帧顺序地相加在第2帧上，把产生的结果加在第3帧上。如下面图15(A)～(E)所示那样顺次进行相加。结果获得1PN帧＝1023码片的持续时间的信号，如果把这个顺序相位与本地的基准顺序相比就可以确定两个顺序相位间的相对定时特性即排序域(虚拟距离)。

现有的GPS定位系统按上述构成。为了实现高灵敏度而进行称为接收GPS信号备用积分的相关计算前的信号处理，但在这个过程中，受到了因导航数据的极性颠倒引起的积分效果减少的影响。为了防止这个影响，上述备用积分在5～10PN帧进行。

包含在GPS接收信号中的C/A代码的相位随着导航数据的内容不同，在导航数据的各比特边界上存在相位极性颠倒的可能性。为此，因为在这样的处理中，C/A代码的极性随着导航数据变化，所以存在利用C/A代码的极性积分(累积相加)时，信号成分互相相消，使信噪比(S/N)不能提高的缺点。

即，不能检测到导航数据极性颠倒的分界点。

因此理论上积分个数有限，存在信噪比不能充分提高的问题。

另外，作为终端装置的远距离装置在进行位置测定(以下简称定位)处理时，每次都从地面站获得信息，计算出到各个可见卫星的虚拟距离，根据该虚拟距离把结果发送给服务器，检测终端装置，由于在定位时始终必需与服务器之间通讯，因此存在花费通讯费用的问题。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而提出的，目的是提供具有高信噪比的GPS定位系统和GPS定位方法，本发明的优点在于与外部装置的通讯即使在信噪比恶劣的情况也能进行，并且力图削减通讯费用，即使在房间内、建筑物遮挡下也能稳定接收。

按照本发明，首先提供GPS定位系统，该系统的特征在于，该GPS定位系统装备有从卫星接收含有各比特由若干个PN帧组成，各PN帧由规定模式的许多码片组成的导航数据的GPS信号并抽取导航数据和多普勒信息的外部装置，和通过通迅媒体与该外部装置相连并接收来自卫星的GPS信号的GPS终端装置，其特征在于：该GPS终端装置装备有：

对接收的GPS信号进行频率变换的频率变换电路；

把频率变换的GPS信号变换成对应的GPS数据的A/D变换器；

按规定时间间隔存储该GPS数据的存储器；

根据来自外部装置或内部的多普勒信息对已存储的数据进行多普勒修正的多普勒修正单元；

利用来自外部装置或内部的导航数据把已进行多普勒修正的数据系列顺次分割成相当上述导航数据的1个比特长度的数据块单元；

相对每个分割出的数据块对与每个PN代码相应的码片进行累加运算的单元；

输出对应每个数据块获得的累加结果和导航数据的比特相乘的若干个积的单元；

按每个码片的位置计算上述若干个乘积和的单元；

计算这个和与在GPS终端装置内部产生的该PN代码数据的相关性，以获得的相关峰位置为基础计算出GPS终端装置与上述卫星间的虚拟距离的单元。

GPS定位系统在相关峰值处在规定电平以下时，还可以将上述数据块分割位置移位送入上述叠加求和单元的单元。

上述移动数据块的分割位置的单元在时间上进一步移动数据块，以便使相关峰值达到最大，计算上述虚拟距离的单元也可以根据计算出的相关峰位置计算虚拟距离。

上述GPS终端装置装备有接收来自卫星的GPS信号并检测接收电场是否良好的电场检测单元，可以对上述数据块顺次分割的单元在接收电场良好的情况下，根据从上述接收的GPS信号抽取的导航数据分割多普勒校正的GPS数据，在接收电场不良的情况下根据从外部装置接收的导航数据分割多普勒修正的GPS数据。

GPS定位系统可以具有在接收电场良好的情况下根据从上述接收的GPS信号抽取的导航数据计算位置，在接收电场不良情况下根据从上述外部装置接受的导航数据和上述虚拟距离计算位置的位置计算单元。

GPS定位系统可以是根据由GPS终端装置计算的虚拟距离和由外部装置接收的导航数据计算位置的位置计算单元。

移动上述数据块的分割位置的单元在相关峰值处在规定电平以下时可以检测上述数据块的分割位置，也可以只移动预定的量检测相关峰的位置。

上述数据块的分割位置的移动量以开始前后很大，然后变小的移动量结束。

上述多普勒修正单元可以通过从外部装置或GPS终端装置本身获得的导航数据的多普勒信息对包含在接收到的GPS信号中的C/A代码进行多普勒修正。

上述多普勒修正单元也可以通过对接收到的GPS信号进行多普勒修正进而进行C/A代码的多普勒校正。

检测接收电场是否优良的接收电场检测单元也可以利用检测的电场电平使相关计算区间的长度变化。

检测接收电场是否优良的接收电场检测单元也可以根据接收电场的状态使相加区间的长度变化。

第二，按照本发明，提供一种从卫星接收含有各比特由若干个PN帧组成，各PN帧由规定模式的许多码片组成的导航数据的GPS信号并抽取导航数据和多普勒信息的外部装置以及通过通讯媒体连接并接收来自卫星的GPS信号的终端装置，其特征在于，所述的终端装置装备有：

对接收的GPS信号进行频率变换的频率变换电路；对频率变换后的GPS信号进行A/D变换使之成为对应的GPS数据的A/D变换器，按规定时间间隔存储GPS数据的存储器；根据来自外部装置或内部的多普勒信息对已存储的数据进行多普勒修正的多普勒修正单元，根据来自外部装置或内部的导航数据将多普勒校正过的数据系列按相当该导航数据的1个比特长度的数据块顺次分割的单元；按每个分割过的数据块对每个PN代码对应的每个码片进行累积相加运算的单元，将按每个数据块所获得的累积相加结果与对应的导航数据的比特相乘并输出若干个积的单元；按每个码片位置计算上述若干个积的和的单元；计算在该乘积和与在GPS终端装置内部产生的该PN代码数据的相关性，将所获得的相关峰值位置与计算获得的相关位置作为基础计算GPS终端装置与上述卫星间的虚拟距离的单元。

第三，按照本发明，提供一种GPS定位方法，该方法利用装备有从卫星接收GPS信号并抽取导航数据和多普勒数据的外部装置和通过外部装置与通讯媒体相连，接收来自卫星的GPS信号的终端装置，所述GPS信号包含各比特由若干个PN帧组成，各PN帧由规定模式的许多码片组成的导航数据。其特征在于该方法包括下述步骤：对接收到的GPS信号进行频率变换；将频率变换后的GPS信A/D变换成对应的GPS数据，按规定时间间隔存储该GPS数据；根据来自外部装置或GPS终端装置内部的多普勒信息对已存储的GPS数据进行多普勒修正，根据来自外部装置或GPS终端装置内部的导航数据将已经进行过多普勒修正的数据序列顺次，分割成相当该导航数据的1个比特长度的数据块；对每个分割的数据块中各PN代码长度对应的码片进行累积相加，把每个数据块获得的叠加求和结果与对应导航数据的比特相乘，并输出这些乘积，对上述那些乘积求和，计算该和与在GPS终端内部发生的该PN代码数据间的相关性，以获得的相关峰值位置为基础计算GPS终端与上述卫星间的虚拟距离。

附图说明

图1是说明根据本发明的实施方式1的GPS定位系统和GPS定位方法的使用状态概要的方框图。

图2是表在图1中示出的终端装置的具体构成的方框图；

图3是表示图2的终端装置比较详细的方框图。

图4是说明本地服务器操作的程序图。

图5是说明在GPS定位系统的CPU26中的操作程序图。

图6是说明在CPS定位系统中的CPU27的操作程序图。

图7是说明在GPS定位系统中的CPU28的操作程序图。

图8是表示GPS信号(C/A代码信号)的数据图。

图9是说明GPS信号(C/A代码信号)结构的图。

图10是说明检测导航数据极性颠倒分界点的方法说明图。

图11是说明检测导航数据极性颠倒分界点的方法的方框图。

图12是关于2次相加结果与C/A代码之间的相关结果(相关峰值数据)的处理的详细说明图。

图13是C/A代码的说明图。

图14是表示现有技术中的GPS定位系统构成的方框图。

图15是在现有技术中的GPS定位系统中的C/A代码检出方式的说明图。

具体实施方式

下面说明本发明的一种实施方式。

图1是说明本发明的实施方式1的GPS定位系统的操作状态概要的方框图，在图1中，1是目标卫星，2是装备有设置在接收来自目标卫星1的GPS信号的视域良好的环境中的接收天线3并作为从接收的GPS信号中抽取导航数据和多普勒数据的外部装置的本地服务器，4是通过无线或有线通讯媒体5与本地服务器2连接的终端装置，该终端装置4装备有效接收来自卫星1的GPS信号的接收天线6。

下面概要地说明操作。

首先，上述本地服务器2在从设置在视域良好的环境下的接收天线3接收到GPS信号时，判断S/N比是否良好之后(步骤ST1)进行多普勒数据计算(步骤ST2)，进行GPS导航数据计算(步骤ST3)。

接着，终端装置4检测通过接收天线6接收的电场强度(步骤ST4)，判断接收的电场是否良好(步骤ST5)，如为是，则在终端装置一侧抽取导航数据和多普勒数据(步骤ST6)。如果为否，则从本地服务器2抽取必要的导航数据和多普勒数据(步骤7)。并根据上述检测出的接收电场强度，确定存储区间和计算区间，将接收的GPS信号存储在存储器中(步骤ST8)。

接着对接收的GPS信号进行多普勒修正(步骤ST9)，把该数据分割成导航数据的比特长度，根据计算出的由相关峰值位置检测器(步骤ST10)计算出相关值达到最大的那一点，并将该数据作为虚拟距离。根据这个虚拟距离和上述抽取的导航数据进行位置计算(步骤ST14)。

如上所述，按照该实施方式1，通过判断接收电场是否良好，可以构成仅在接收场不良情况下与本地服务器2进行通讯的结构，所以可以大幅度减少通讯费用。

图2是表示在上述图1中示出的终端装置4的具体构成的方框图，7是接收电路，8和9是模/数变换电路(以下简称A/D)，11是接收电场强度检测单元，12是存储器(DRAM)，13是计算处理单元，14是在与本地服务器2之间通过电波进行数据发送接收而设置在无线装置15上的天线，16是连接在无线装置15上的调制解调器(或TA)，17是配置在调制解调器16与总线18之间的输出电路。

上述接收电路7具有：在输出端分别与带通滤波器19和24相连的降频变频器20，基准振荡器21，合成混频器22，把该合成混频器22的输出频率分频输出时钟信号的分频器23，I/Q变换器25。上述计算处理单元13具有：分别连续在总线18上的CPU26、CPU27、CPU28，连接在总线18上的存储器(RAM)29，连接在CPU27上的DSP30，各CPU26～CPU28上分别配置存储器(ROM)26a～28a。

图3是更详细说明图2的构成图，凡与图2相同的部分用同一标号，并省略重复的说明。本地服务器2具有GPS基准接收单元31，抽取包含在GPS数据中的导航数据的导航数据抽取单元32，多普勒信息计算单元33，信号合成单元36，信号发射接收单元37。

终端装置4具有：根据接收电场强度检测单元11的输出确定存储空间和相关计算区间的确定单元41，与存储区S相连的导航数据抽取单元43，通过开关单元47与通讯媒体S相连的数据发送/接收单元48，与导航数据抽取单元43的输出和数据发送/接收单元48的输出相连的多普勒信息抽取单元45，与存储区H相连的多普勒修正单元46，与数据发送/接收单元48的输出相连的导航数据抽取单元49，计算存储区V的输出与C/A代码发生器51的输出之间相关性并求出虚拟距离的相关峰值位置检测单元52，根据求出的虚拟距离和来自存储区V的导航数据计算位置的位置计算单元57。

从上述导航数据抽取单元43到位置计算单元57的各单元没有分开独立地设置，这些单元的功能由具有CPU26～CPU28和DSP30的计算处理单元13来执行。另外，图示的例子是为了简要说明而示出了3个CPU，实际上可以只用1个CPU来完成。

下面说明操作。

图4是说明本地服务器2的操作的程序图。在本地服务器2中，首先由GPS基准接收单元31接收GPS信号(步骤ST16)，接着由多普勒信息计算单元33计算多普勒数据，(步骤ST17)，同时由导航数据抽取单元32抽取GPS导航数据(步骤ST18)，然后由信号合成单元6合成。当终端4有数据请求时，就把上述多普勒数据和导航数据从信号发送/接收单元37传送给终端装置4一侧(步骤ST19)。

图5～图7是说明在GPS定位系统的各个CPU中的操作的程序图。在终端装置4一侧，首先在CPU26一侧，通过天线6接收GPS信号(步骤ST21)，接收频率变换电路20通过经合成混频器22供给的基准振荡器21的振动频率把该接收到的GPS信号变换成规定频率后，由I/Q变换单元22将该接收频率电路20的输出进行I/Q变换(步骤ST22)，取出I信号和Q信号，由A/D变换电路8，9进行A/D变换。

另外，由接收电场强度检测单元11检测这时的接收电场强度，选择电场电平1(超微弱)，电场电平2(微弱)，电场电平3(正常)(步骤ST23～步骤ST25)，对应这些选择的电场电平，由存储区间和相关计算的区间确定单元41确定存储区间τ1，存储区间τ2，存储区间τ3(步骤ST26～步骤ST28)，在确定的区间(时间)存储器12的存储区S中不断更新存储通过上述A/D变换电路8，9的GPS信号(步骤ST29)。

导航数据抽取单元43读出存储区S的内容后抽取导航数据。由多普勒信息抽取单元45从来自导航数据单元43的信号中抽取多普勒信息，再通过数据接收单元48从来自本地服务器2的信号中抽取多普勒信息，并存储在存储区D中。多普勒修正单元46读取存储区D的数据(步骤ST30)，将存储区S的数据进行多普勒修正后，存储在存储区H中(步骤ST31)。

接着在CPU27侧读取存储电场强度的存储区L的内容(步骤ST32)，如电场电平是3，则读取来自导航数据抽取单元43的导航数据存储的存储区V的数据(步骤ST32b)，另外，如电场电平是1或2(超微弱或微弱)，则从通过发送/接收单元48和导航数据抽取单元49存储来自本地服务器的导航数据的存储区V读取数据(步骤ST32a)。再相应上述指定的存储区间τ1，存储区间τ2和存储区间τ3的区间从存储区H读取GPS信号，和从存储区V读取规定的导航数据(步骤ST33)。相关峰值位置检测单元52通过来自存储区V的规定的导航数据对来自存储区H的GPS信号按该导航数据的比特长度分割后形成数据块，将各数据块内(即导航数据的各比特内)的20个PN帧的各对应码片相加，取这些求和结果与导航数据对应的比特的积，在所有存储区间τ1，存储区间τ2，存储区间τ3的区间对这些乘积求和形成C/A代码，然后在上述所有区间内进行该C/A代码与由C/A代码发生单元51发生的C/A代码的相关计算(步骤ST34)。关于该处理将在以后描述。

然后，在时间上移动导航数据，以便使相关峰值达到最大，把通过反复同样的相关计算获得的相关峰值位置作为导航数据的极性颠倒的分界点和虚拟距离(步骤ST36，S37)。

随后输出根据导航数据和虚拟距离进行的自身位置计算结果。

在CPU28侧，读取存储区L的内容(步骤ST41)，判断电场电平是否在3以上(步骤ST42)，如果是yes，则断开开关47，使其不与本地服务器2相连，从而不会读取数据(步骤ST43)。如果是NO，则接通开关47，从本地服务器2进行数据读取(步骤ST44)，将导航数据存储在存储区VS中，多普勒信息通过多普勒信息抽取单元45存储在相应电场电平的区间存储区D中(步骤ST45)。

如上所述，按照这个实施方式1，判断接收电场是否良好，可以构成只有在接收电场不良时才能与本地服务器进行通讯的结构，所以可以大幅度减少通讯费用，同时通过相关峰值位置检测单元，将由多个码片构成的规则C/A代码按每个周期与同一码片位置的值累加求和，把该累加求和结果的增减分界点作为数据求和开始位置，因为具有能进行C/A代码求和的结构，所以可以消除在用已有技术中的技术进行数据积分(累加求和)时，因信号成分互相相消而克服了灵敏度(S/N)不能充分提高的缺点，从而可以确定检测出被噪声掩埋的C/A代码和虚拟距离，获得高灵敏度的GPS定位系统。

下面就相关峰值位置检测单元52的实施例进行详细描述。

在这个实施例中，把由多个码片构成的规则C/A代码在任何位置按导航数据的1个比特长的数据块分割。将各数据块内的PN帧的同一码片位置的值累加求和，根据检测的导航数据或从本地服务器接受的导航数据将这个累加求和的结果与极性组合相加，用该相加结果和C/A代码进行相关计算，把获得的相关峰值位置作为数据求和开始位置。

图8示出了导航数据长为M比特时的各PN帧数据与码片数据的关系。

在此，导航数据比特1如图所示由20PN帧组成，而1个PN帧由1023个码片组成。多普勒修正后存储的GPS信号的1PN帧(C/A代码＝PN代码)由1023个码片组成。

GPS信号的各PN帧由1023个码片组成，为了在用A/D变换器数字化时，根据取样理论忠实传送信息，而有必要用几倍以上的频率取样。为此在存储区S和存储器V中的采样数据由码片数倍以上的样品数组成。

例如1023个码片被作为1023×2i(例如i＝1，2和3)个采样值被存储)。

在以下的说明中，为了简化起见，根据标准说明C/A代码码片单位。

在图5中，CPU26根据从存储器得到的多普勒信息(每个卫星的多普勒频率移动)等对每个卫星进行多普勒修正(步骤ST30，步骤ST31)。将这些值存储在存储区H中，对于已由图5的CPU27进行多普勒修正过的信号而言，将由多个码片构成的规则C/A代码在任意位置上分割成导航数据的1个比特长的数据块，从每个数据块的开头位置开始顺次以PN帧(＝1023码片)单位对每个分散的采样位置(＝1023×2i，i＝1，2，3)，对导航数据的1比特(＝20帧，＝20×1023码片)长度只相加一次。这样总共可获得1023×2i个求和值。

存储的GPS数据是这些PN帧重复和连续出现的规则的数据。而根据导航数据的各比特(相当20ms)的极性使C/A代码的相位颠倒。C/A代码的相位颠倒时的先头部分与导航数据变化时的导航数据的比特的先头部分一致。

在图9中示出导航数据长度为M比特时的关系图。在图中，d(ij，k)表示导航数据的第k个比特的第j个PN帧的第i个码片的样本数据。将该数据存储在与规定时间相当(在本实施例中是导航数据为M份比特)的存储器中。存储的数据不能区分出是从GPS信号的哪个码片开始。图10是存储在存储器中的数据处理的说明图。根据外部或内部导航数据分割GPS信号(C/A代码)，然后把分割成份比特的导航数据存储在存储器中。将从任意部分读取的导航数据M份比特的C/A代码码片存储在合计为1023×20×M码片存储器中。

图10以20×M行×1023列的行列形式示出了这时输入存储器的数据。在此数据的第一行第1023列以下的码片数据是第2行第1列的数据。同样第2行第1023列以下的数据是第3行第1列的数据。重复这个排列直到20×M行1023列。

利用从外部或内部获得的导航数据分割任意的GPS信号(导航数据)时，这个先头部分与存储在存储器中的GPS信号相位颠倒的先头部分(在GPS信号中存在的真导航数据的先头部分)通常不一致。

这个相关峰值位置检测单元通过以下方法使上述的两个先头部分非常一致。

下面就图11进行具体说明。

首先，在图10中利用根据导航数据比特Dk分割的20行1023列的行列的数据计算下式：

S1(D1)＝d(1，1，1)+d(2，1，1)+d(3，1，1)+......+d(20，1，1)

S2(D1)＝d(1，2，1)+d(2，2，1)+d(3，2，1)+......+d(20，2，1)

S3(D1)＝d(1，3，1)+d(2，3，1)+d(3，3，1)+......+d(20，3，1)

S1(D1)＝d(1，i，1)+d(2，i，1)+d(3，i，1)+......+d(20，i，1)

S1023(D1)＝d(1，1023，1)+d(2，1023，1)+......+d(20，1023，1)

接着分别取S1(D1)，S2(D1)，......Si(D1)，......S1023(D1)与数据比特D1(＝-1或+1)的积；

获得D1×S1(D1)，D1×S2(D1)，......D1×Si(D1)，......D1×S1023(D1)。

再利用下式计算由导航数据比特分割的数据；

S1(D2)＝d(1，1，2)+d(2，1，2)+d(3，1，2)+......+d(20，1，2)

S2(D2)＝d(1，2，2)+d(2，2，2)+d(3，2，2)+......+d(20，2，2)

S3(D2)＝d(1，3，2)+d(2，3，2)+d(3，3，2)+......+d(20，3，2)

Si(D2)＝d(1，i，2)+d(2，i，2)+d(3，i，2)+......+d(20，i，2)

S1023(D2)＝d(1，1023，2)+d(2，1023，2)+......+d(20，1023，2)

接着分别取S1(D2)，S2(D2)，......Si(D2)，......S1023(D2)与数据比特D2(＝-1或+1)的积；

获得D2×S1(D2)，D2×S2(D2)，......D2×Si(D2)，......D2×S1023(D2)。

同样，用下式计算由导航数据DM分割的数据：

S1(DM)＝d(1，1，M)+d(2，1，M)+d(3，1，M)+......+d(20，1，M)

S2(DM)＝d(1，2，M)+d(2，2，M)+d(3，2，M)+......+d(20，2，M)

S3(DM)＝d(1，3，M)+d(2，3，M)+d(3，3，M)+......+d(20，3，M)

Si(DM)＝d(1，i，M)+d(2，i，M)+d(3，i，M)+......+d(20，i，M)

S1023(DM)＝d(1，1023，M)+d(2，1023，M)+......+d(20，1023，M)

再分别取S1(DM)，S2(DM)，......Si(DM)，......S1023(DM)与数据比特DM(＝-1或+1)的积；

获得DM×S1(DM)，DM×S2(DM)，......，DM×Si(DM)，......，DM×S1023(DM)。

然后，计算以下各式：

C1＝D1×S1(D1)+D2×S1(D2)+......DM×S1(DM)

C2＝D1×S2(D1)+D2×S2(D2)+......DM×S2(DM)

C3＝D1×S3(D1)+D2×S3(D2)+......DM ×S3(DM)

C4＝D1×S4(D1)+D2×S4(D2)+......DM×S4(DM)

C1023＝D1×S1023(D1)+D2×S1023(D2)+......+DM×S1023(DM)

在此进行由1023个数据C1、C2、C3、C4......，C1023组成的数据群与在内部产生的C/A代码的1023个的相关计算(步骤ST34)。

相关计算值的精度，随着采样点选取的增加而增加。在图12中示出了为提高相关峰位置精度方法选取相当在1个比特取2个采样点的例子，其中(a)是真正的峰值处于采样点中央的情况，(b)是真正的峰值稍微偏离采样点的情况，(c)是真正的峰值与采样点一致的情况。根据XP＝p2/(p1+p2)·τ/2求出峰值位置XP(偏离采样点的局部位置)，式中τ是相当一个比特的长度。

然后判断相关峰值是否在规定值以上(步骤ST51)。如果步骤ST51判断结果为是，则作为微调模式。

即一边使导航数据(数据块的分割位置)移动微小量+Δn码片，-Δn码片一边求出该峰值变得更大的收剑点(步骤ST52)。

如果步骤53求出的是收敛点，则求出上述相关峰位置XP，将该峰值最大位置(虚拟距离)对应于卫星编号存储起来(步骤ST54)。

如果步骤ST53为否，则边移动微小量+Δn码片，-Δn码片边重复导航数据位置的微调，在步骤ST53中重复进行到收敛为止，如果收敛在规定值内，则求出上述相关峰值位置XP，并将该峰值最大位置(虚拟距离)对应于卫星编号存储起来(步骤ST54)。

另外，如上述步骤ST51的判断结果为否，则边使检测相关峰值位置用的导航数据顺次移动每1份数据直到相关峰值达到规定电平以上，重复进行步骤ST34，步骤ST57直到步骤ST51判断结果为是时为止。在这个重复循环过程中，如在步骤ST56中该移动范围超过已规定的值，则在步骤ST58中核查多普勒校正值是否正常。如果多普勒校正值在规定值以内，在步骤ST59中再次读取并核查修正多普勒校正值，重复进行步骤ST34和ST54。最后如在步骤ST58中多普勒校正值超过已规定值，则认为在该卫星上检测不出卫星编号，将检测结案存储起来，然后求其它卫星的虚拟距离(步骤ST60)。

上述步骤ST34，步骤ST51～步骤ST59是为使相关峰值位置明显而进行的处理。

如上所述，按照本实施方式，将由许多比特组成的连续的PN帧和规则的C/A代码在任意位置分割成导航数据的1个比特长度的数据块，然后对分割的各数据块中的PN值的同一码片位置的值进行累加求和，然后根据GPS终端装置检测的导航数据或从本地服务器获得的导航数据结合极性对该累加求和结果进行求和，用该求和结果和C/A代码进行相关计算。通过把获得的相关峰位置作为数据和开始位置，可以不会受导航数据极性变化影响地、高效地对C/A代码进行累加求和，即使在例如隧道，建筑物中等接收灵敏低的场所中，也能可靠地接收C/A代码。

如果以上说明的本发明GPS定位系统的结构能搭载在移动式电话机上，用从存储器读出的地图数据显示由GPS定位系统检测的位置，则可以获得即使在遂道、建筑物中等接收灵敏度低的场所中也能有效使用的精度极高且具有导航功能的移动式电话机。

如上所述，按照本发明，在检测电场强度时，因为具有只在电场强度弱时才能通过外部装置和通信手段获取数据的构成，所以与经常与外部装置进行通讯的现有技术相比，具有能大幅度降低通信费用的效果。

另外，因为本发明的构成能把由许多码片组成的连续的PN帧和规则的C/A代码在任意位置上，按导航数据比特长度分割，然后对每个分割的C/A代码的同一码片位置值累加求和，根据本身检测的导航数据或从本地服务器获取的导航数据对该累加求和的结果进行极性求和运算，用这个求和结果和C/A代码进行相关计算，把获得的相关峰位置作为数据求和开始位置，所以不会受导航数据极性变化的影响，结果是，可以可靠地检测被噪声掩盖的C/A代码，还可以提高S/N。

因此，适用于移动式电话机，即在在建筑物中，地下铁的月台上等灵敏度低的场所也具有能确实接收C/A代码的效果。由于具有能根据接收电场的状态改变求和区间的构成，所以与上述各点互相结合，就具有能比较可靠地接收C/A代码的效果。

作为其它的实施方式，当然也可以利用FFT计算或IFFT计算进行高速计算。

作为其它的实施方式，也可以用本身产生的C/A代码与接收的C/A代码的一致的个数或一致度代替上述的相关计算。

Claims (3)

1.一种GPS定位方法，包括：

接收一个GPS信号并检测一个接收到的电场的强度的步骤；

如果接收到的电场强，则选择根据该GPS信号由一个GPS终端获得的导航数据，并且如果接收到的电场弱，则选择根据该GPS信号从一个外部系统获得的导航数据的选择步骤；

根据所述选择的导航数据检测该GPS终端的位置的位置计算步骤；

从一个GPS信号获取具有极性的数据的数据获取步骤；

基于从该GPS信号获得的导航数据或从所述外部系统基于该GPS获得的导航数据改变该极性，并且对于对应于一个C/A代码长度的每个部分计算在对应于相同的比特位置处的所述数据的累加和的数据处理步骤；

计算所述处理的结果和C/A代码之间的相关的相关计算步骤；及

根据从所述相关计算步骤获得的相关峰值位置来计算该GPS终端和对应于所述C/A代码的一个卫星之间的虚拟距离的虚拟距离计算步骤。

2.一种GPS终端，包括：

一个用于所接收信号的接收电场检测器，用于接收一个GPS信号并检测一个接收到的电场的强度；

一个选择部分，用于如果接收到的电场强，则选择根据该GPS信号由一个GPS终端获得的导航数据，并且如果接收到的电场弱，则选择根据该GPS信号从一个外部系统获得的导航数据；

一个位置计算部分，用于根据所述选择的导航数据检测该GPS终端的位置；

一个数据获取部分，用于从一个GPS信号获取具有极性的数据；

一个数据处理部分，用于基于从该GPS信号获得的导航数据或从所述外部系统基于该GPS获得的导航数据改变该极性，并且对于对应于一个C/A代码长度的每个部分计算在对应于相同的比特位置处的所述数据的累加和；

一个相关计算部分，用于计算所述处理的结果和C/A代码之间的相关；及

一个虚拟距离计算部分，用于根据从所述相关计算部分获得的相关峰值位置，计算该GPS终端和对应于所述C/A代码的一个卫星之间的虚拟距离。

3.一种GPS定位系统，包括一个外部系统，用于从一个GPS信号获得导航数据，和一个GPS终端，能够接收来自所述外部系统的导航数据，

所述GPS终端包括：

一个用于所接收信号的接收电场检测器，用于接收一个GPS信号并检测一个接收到的电场的强度；

一个选择部分，用于如果接收到的电场强，则选择根据该GPS信号由所述GPS终端获得的导航数据，并且如果接收到的电场弱，则选择根据该GPS信号从所述外部系统获得的导航数据；

一个位置计算部分，用于根据所述选择的导航数据检测该GPS终端的位置；

一个数据获取部分，用于从一个GPS信号获取具有极性的数据；

一个数据处理部分，用于基于从该GPS信号获得的导航数据或从所述外部系统基于该GPS获得的导航数据改变该极性，并且对于对应于一个C/A代码长度的每个部分计算在对应于相同的比特位置处的所述数据的累加和；

一个相关计算部分，用于计算所述处理的结果和C/A代码之间的相关；及

一个虚拟距离计算部分，用于根据从所述相关计算部分获得的相关峰值位置，计算该GPS终端和对应于所述C/A代码的一个卫星之间的虚拟距离。

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