CN100562762C - 用于定位全球定位系统相关峰值信号的方法和系统 - Google Patents

用于定位全球定位系统相关峰值信号的方法和系统 Download PDF

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Abstract

提供了一种全球定位系统(GPS)接收器，包括转换器，用于将所接收的GPS信号转换为同步(I)和正交相位(Q)数字信号；相关器，用于生成预期代码，并且利用所述预期代码使I和Q数字信号相关，以便输出抽头的采样I值和采样Q值；滤波器，用于将采样I值和采样Q值滤波为经修改的I值和经修改的Q值，并且对经修改的I值和经修改的Q值求和，以输出变量数据；存储器，对于存储所述变量数据；域变换器，用于对变量数据执行域变换以便输出变换了的值；以及比较器，用于将变换了的值与阈值比较，以便确定在所述抽头处是否存在峰值。

Description

用于定位全球定位系统相关峰值信号的方法和系统
技术领域
本发明基本涉及一种全球定位系统(GPS)，具体来讲，涉及一种在GPS中使用的接收器及其方法。
背景技术
全球定位系统(GPS)接收器通过计算距多个GPS卫星的距离以及从多个GPS通信卫星同时发送的信号到达的相对时间来确定其位置。这些卫星发送作为它们部分消息的卫星定位数据以及有关时钟定时的数据，其中所述卫星定位数据包括伪随机代码。
利用所接收的伪随机代码，GPS接收器确定到不同GPS通信卫星的伪距离，并且利用这些伪距离和卫星定时以及有关时钟定时(clock timing)的数据来计算接收器的位置。所述伪距离是从每个卫星接收的信号和本地时钟信号之间测量的时间延迟值。通常，会接收来自于四个或更多卫星的GPS信号。一旦探测到并且跟踪卫星，就从GPS信号中提取有关时钟定时的卫星数据和特征数据(signature data)。采集GPS信号可以花费最多几秒钟的时间，并且必须利用足够强的所接收的信号来完成，以便实现低的误码率。
GPS信号包含称为伪随机(PN)码的高速重复信号。将适用于民用的代码称作C/A(粗糙/采集，coarse/acquisition)代码，并且具有1.023MHz的二元反相速率，或称为“分片”速率，以及1微秒代码周期的1023片的重复周期。所述代码序列属于通称为Gold码的系列，并且每个GPS通信卫星利用唯一的Gold码来广播信号。
大多数的GPS接收器使用相关法来计算伪距离。相关器将所接收的信号乘以包含在本地存储器内的适当Gold码的存储副本，然后对结果进行积分以获得相关性或者采样值，其用作表示卫星信号的存在。通过相对于所接收的信号顺序地调节此存储副本的相对定时，并且观察相关性输出，所述接收器可以确定所接收的信号和本地时钟之间的时间延迟。将存在这种输出的原始确定称为“采集”。一旦进行采集，所述过程进入“跟踪”阶段，其中少量地调节本地基准时间以便维护高度相关输出。
全球定位卫星系统使用多个卫星(星群)来同时向接收器发送信号，以允许通过测量这样多重信号之间到达的时间差异来定位接收器的位置。总的来说，由于来自不同卫星的信号使用几乎彼此正交的不同伪随机分布代码，因此它们彼此间不会有很明显的干扰。这样低的干扰条件取决于彼此类似的所接收的信号的功率级(振幅)。
为了减少采集时间，GPS接收器使用数个信道来处理信号，所述信号可能来自多个卫星。每个信道包括多个相关性抽头(tap)，以供相关性操作之用。通常，将在每个相关性抽头处接收到的数据存储在存储器中。处理那些所存储的数据并且使其相关。存储器的大小与信道和抽头的数目成比例。为了减少采集时间，需要存储器具有足够的容量和速度。然而，随着存储器构成比率在GPS接收器中的增加，使GPS接收器小型化已经变得越来越难。
图1示出了传统的GPS接收器的框图，所述GPS接收器具有天线1、下变频器2、本机振荡器3和A/D变换器4、接收器信道5、接收器处理器6、导航处理器7和用户接口8。在操作中，天线1从卫星星群通过空中传输来接收信号。下变频器2通过将所述信号与本机振荡器3生成的本机振荡信号混合、将在天线1处接收的高频信号转换为较低的中频(IF)信号。A/D转换器4将模拟IF信号转换为数字信号，以便由接收器信道5处理。由接收器信道5、接收器处理器6和导航处理器7处理在接收器信道5接收的IF信号。所述接收器信道5具有N个信道，并且所述N个信道可以由厂商设定。接收器处理器6的基本功能包括为每个卫星生成多个伪距离，并且利用每个信道的同步(I)和正交相位(Q)数据来执行相关性操作。所述导航处理器7利用不同卫星的不同伪距离来设定位置值。所述用户接口8用于显示位置数据。
图2示出了图1的接收器信道5中N个信道之一的框图。将从图1的A/D变换器4接收的数字IF信号送到同步/正交相位乘法器10中，其中将所述IF信号与同步正弦映射11和正交相位余弦映射12、或者正交相位正弦映射11和同步余弦映射12生成的信号相乘，其每个也由数值码振荡器(NCO)19生成。同步/正交相位乘法器10的输出是对应于正弦映射11相位的同步IF信号以及对应于余弦映射12相位的正交相位IF信号，或者，同步/正交相位乘法器10的输出是对应于正弦映射11相位的正交相位IF信号以及对应于余弦映射12相位的同步IF信号。所述接收器处理器6生成用于控制NCO 19生成多普勒频率的数值码。所述接收器处理器6还生成时钟控制信号输入，以编码NCO 18来联锁PN代码发生器16。与卫星相关联的伪随机代码由PN代码发生器16生成。所述PN代码由代码移相器17移位并输出至多个相关器13。通过比较PN代码相位移与从同步/正交相位乘法器10接收到的I和Q数据、利用相关器13执行相关性操作。将相关的I和Q数据从相关器13输出到积分器14，其中将相关的I和Q值进行积分。将积分的值、亦称采样值存储在存储器15中。通常，在给定的工作期间、诸如每个抽头1微秒的期间，接收器信道5的N个信道的每个信道在存储器15中存储积分器14采样的所有采样值。当收集预定数量的采样时，将采样值转送到FFT单元20，其中执行快速傅里叶变换以便确定此抽头是否存在峰值(相关性)。如果存在峰值，那么接收器处理器6从所述抽头中提取频率和代码值信息，以计算采集的伪距离。
如果确定在采样的抽头中不存在峰值，那么为每个抽头重复采样、相关性和FFT处理，直到定位峰值抽头。
由此过程可以看出，需要将大量数据存储在接收器存储器15中。由此，需要存储器具有足够的容量。此外，由于需要访问存储器数据以便进行处理，所以存储器存取时间成为影响采集速度以及接收器性能的一个重要因素。
发明内容
提供了一种全球定位系统(GPS)接收器，包括变换器，用于将所接收的GPS信号变换为同步(I)和正交相位(Q)数字信号；相关器，用于生成预期代码，并且使I和Q数字信号与所述预期代码相关联，以便输出抽头的采样的I值和采样的Q值；滤波器，用于将采样的I值和采样的Q值滤波为经修改的I值和经修改的Q值，并且对经修改的I值和经修改的Q值求和，以输出变量数据；存储器，用于存储所述变量数据；域变换器，用于对变量数据执行域变换以便输出变换了的值；比较器，用于将变换了的值与阈值比较，以便确定在所述抽头是否存在峰值。
在当前的采样I值或者Q值具有与紧挨的在前采样I值或者采样Q值不同的符号时，通过将采样的I值或者采样的Q值指定为正值来修改采样的I值和采样的Q值。
优选的是，所述经修改的I值和经修改的Q值是各个采样I值和采样Q值的分数减小，所述分数减小对于采样I值和采样Q值来说是相同的，其中所述分数减小是二分之一。
依照本发明的一方面，所述滤波器包括一对延迟元件和一对一位比较器，其中所述延迟元件延迟采样的I值和采样的Q值的符号位，以便输出在前符号值，并且所述一位比较器将当前采样的Q值的符号与在前符号值比较，以便在当前和在前符号值不同时，提供正值输出，其中所述滤波器还包括加法器，用于执行操作并且对经修改的I值与经修改的Q值进行求和，包括符号位。
优选的是，所述域变换器是快速傅里叶变换器。所述存储器还存储因具有峰值而被标识的抽头的采样I和Q值，其中所述存储器是SRAM和DRAM之一。
依照本发明的另一个方面，提供了一种全球定位系统(GPS)接收器，包括变换器，用于将所接收的抽头的GPS信号变换为同步(I)和正交相位(Q)数字信号；相关器，用于使I和Q数字信号与预期代码相关联，以便输出采样的I值和采样的Q值，每个采样的I值和采样的Q值都具有表示方向的符号位；滤波器，用于滤波采样的I值和采样的Q值的至少所述符号位，并且根据采样的I值和采样的Q值的符号位中方向改变数目来确定在所述抽头处是否存在潜在的峰值；域变换器，用于对从被确定具有潜在峰值的抽头的采样的I值和采样的Q值导出的数据执行域变换并且输出变换了的值；以及比较器，用于将变换了的值与阈值比较，以便确定在所述抽头处是否存在峰值。还提供了存储器以用于存储从被确定具有潜在峰值的抽头的采样I值和采样Q值中导出的数据，其中所述存储器是SRAM和DRAM之一。
优选的是，通过将修改了符号的I值与修改了符号的Q值相加、可以从采样的I值和采样的Q值导出所述数据，其中在当前采样的I值或者Q值具有与紧挨的在前采样I值或者采样Q值不同的符号时，通过将采样的I值或者采样的Q值指定为正值来滤波采样的I值和采样的Q值。所述滤波的I值和滤波的Q值可以是各个采样的I值和采样的Q值的分数减小，所述分数减小对于采样的I值和采样的Q值两者来说是相同的。所述滤波器包括一对延迟元件和一对一位比较器，其中所述延迟元件延迟采样的I值和采样的Q值的符号位，以便输出在前符号值，并且所述一位比较器将当前采样的Q值的符号与在前符号值比较，以便在当前和在前符号值不同时提供正值输出。
还提供了一种处理全球定位系统(GPS)信号以便定位的方法，包括从一个或多个卫星接收GPS信号；将所接收的GPS信号变换为抽头的同步(I)和正交相位(Q)数字信号；生成预期代码并且使所述I和Q数字信号与所述预期代码相关联，以便输出采样的I值和采样的Q值；将采样的I值和采样的Q值滤波为经修改的I值和经修改的Q值，并且对经修改的I值和经修改的Q值求和，以输出变量数据；在存储器中存储所述变量数据；对所述变量数据执行域变换以便输出变换了的值；以及将变换了的值与阈值进行比较，以便确定在所述抽头处是否存在峰值。
在当前采样的I值或者Q值具有与紧挨的在前采样的I值或者采样的Q值不同的符号时，通过将采样的I值或者采样的Q值指定为负值来修改采样的I值和采样的Q值。所述经修改的I值和经修改的Q值可以是各个采样的I值和采样的Q值的分数减小，所述分数减小对于采样的I值和采样的Q值两者来说是相同的，其中所述分数减小是二分之一。滤波步骤可以包括延迟采样的I值和采样的Q值的符号位以便输出在前符号值，并且将当前采样的Q值的符号与在前符号值相比较，以便在当前和在前符号值不同时提供负值输出，并且还包括将修改了的I值与经修改的Q值求和，包括所述符号位。
所述方法还包括在存储器中存储因具有峰值而被标识的抽头的采样I和Q值，并且清除其它抽头的采样的I和Q值。
还提供了用于处理全球定位系统(GPS)信号的另一个方法，包括将所接收的抽头的GPS信号变换为同步(I)和正交相位(Q)数字信号；使I和Q数字信号与预期代码相关联，以便输出采样的I值和采样的Q值，每个采样的I值和采样的Q值都具有表示方向的符号位；滤波采样的I值和采样的Q值的至少所述符号位，并且根据采样的I值和采样的Q值的符号位中方向改变数目来确定在所述抽头处是否存在潜在峰值；对从被确定具有潜在峰值的抽头的采样的I值和采样的Q值导出的数据执行域变换并且输出变换了的值；以及将变换了的值与阈值进行比较，以便确定在所述抽头处是否存在峰值。
优选的是，所述方法还包括在存储器中存储从被确定具有潜在峰值的抽头的采样I值和采样Q值导出的数据。
依照本发明的又一个方面，还提供了一种程序存储设备，所述程序存储设备具有处理器可执行的存储代码以便执行用于处理GPS信号的方法步骤，所述方法包括使I和Q数字信号与预期代码相关联以便输出采样的I值和采样的Q值，每个采样的I值和采样的Q值都具有表示方向的符号位；滤波采样的I值和采样的Q值的至少所述符号位，并且根据采样的I值和采样的Q值的符号位中方向改变数目来确定在所述抽头处是否存在潜在峰值；对从被确定具有潜在峰值的抽头的采样的I值和采样的Q值导出的数据执行域变换并且输出变换了的值；以及将变换了的值与阈值进行比较，以便确定在所述抽头处是否存在峰值。
附图说明
当参照附图阅读实施例的详细描述时，本发明的实施例将变得更加清楚，其中：
图1示出了传统的GPS接收器的框图；
图2示出了图1的接收器信道5中N个信道之一的框图；
图3示出了依照本发明实施例的GPS接收器的框图；
图4示出了图3的滤波器30的示范性实现方式；
图5示出了图3的滤波器30的另一个示范性实现方式；
图6示出了图3的滤波器30的又一个示范性实现方式；
图7示出了表I上列出的16组I和Q抽样值；
图8示出了表II上列出的16组I和Q抽样值；
图9是依照本发明实施例的处理GPS信号的方法流程图；
图10是依照本发明实施例的处理GPS信号的方法流程图；
图11是依照本发明实施例的处理GPS信号的方法流程图；以及
图12是示出了从无峰值抽头(表I)和峰值抽头(表III)的表I到III中提取的分数变化值的图表。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细说明本发明的优选实施例。应该注意的是，为举例和说明简单起见，相同的参考标记用于指定相同的或等效的部件或部分。
图3示出了依照本发明实施例的GPS接收器的框图。除了滤波器30外，图3中所示接收器的部件执行图2的部件的上述功能。将所述滤波器30配置为接收从积分器14输出的采样的I和Q值。依照本发明的至少一个实施例，所述滤波器30修改采样的I和Q值，从而选择从采样值减去的数据集以存储在存储器15中。依照本发明的另一个实施例，所述滤波器30提取采样的I和Q值的相关性特征，并且根据筛选过程有选择地存储所述I和Q值或者经修改的I和Q值。被确定不具有峰值的抽头的I和Q采样值被清除，并且不将它们存储在存储器中。由于减少了数据集并且还减少了对存储器15的容量要求，因此使FFT单元20处理所存储的数据以便确定是否存在峰值抽头的操作更加有效，借此减小了存储器15的功耗和物理尺寸。
图4示出了图3的滤波器30的示范性实现方式。将来自于积分器14的采样的I和Q值输出，输入到一对延迟元件23、24和符号位比较器25、26中。为了举例说明本发明的实施例，将采样的I和Q值选择为16位的，将采样期间选择为1微秒，并且选择每个采样帧为16个采样。将理解的是，在不脱离本发明的情况下，可以使用不同的位数、采样期间以及采样帧。如图4所示，将均表示采样的I和Q值加一个符号位的16位数据的每一个都输入至滤波器30的n个抽头的其中一个。抽头0的电路在图4中示出。将符号位输入至延迟元件23，在将所述符号位输入符号位比较器25之前，所述延迟元件23将所述符号位延迟达一个时钟周期之久。所述符号位比较器25将在前采样I数据与当前采样I数据的符号值进行比较。如果当前符号位不同于在前符号位，那么所述符号位比较器25输出表示正数的逻辑0。所述延迟元件24和符号位比较器26对采样Q数据执行上述功能。由此，根据采样数据相对于时间的方向来依照它们的符号(或者方向)修改采样I和Q数据。将经修改的I和Q数据输入到累加器27，其中添加包括它们符号位的经修改的I和Q数据。累加的数据是‘变量数据’。
依照本实施例，根据经修改的I和Q值累加的16个变量数据被输出以便存储在存储器15中。然后，FFT单元20使用所存储的数据来执行傅里叶变换以便确定在此抽头中是否存在实际峰值。优选的是，所述符号位比较器25和26通过利用同或(xnor)逻辑来实现。将理解的是，所述符号位比较器还可以利用异或(xor)逻辑来实现，并且在这种实施例中，所述比较将会产生负值(逻辑1)。当所述当前采样值和在前采样值具有相同的符号并利用xnor逻辑、或者当所述当前采样值和在前采样值具有不同的符号并利用xor逻辑时，计数器28计数逻辑1的数目。如果此抽头没有形成峰值，对下一个抽头重复上述过程。
图5示出了依照本发明可替代实施例的图3的滤波器30的另一个示范性实现方式。参见图5，每当在累加器27中根据经修改的I和Q值的累加产生负值时，将逻辑1信号输出到计数器28，以便对此抽头增加计数。在每个抽头的数据采样开始时，将计数器28复位为0。当完成采样帧、例如16个采样时，在逻辑电路29中将最后的计数与预置阈值比较。如果计数值超过预置阈值，例如比16超出12，那么来自于抽头0的数据被认为是潜在峰值。在此情况下，将所述抽头的采样的I和Q值存储在存储器15中。然后，由FFT单元20处理所存储的数据，并且接收器处理器6确定是否在该抽头中存在峰值。如果任何特定抽头的计数值都没有超过预置阈值，那么不将采样的I和Q值、经修改的I和Q数据以及变量数据存储在存储器15中。可以将这些数据清除。
图6示出了依照本发明可替代实施例的图3的滤波器30的又一个示范性实现方式。参见图6，当指示计数值超过当前阈值时，如逻辑29所确定的那样，输出来自于累加器27的变量数据的输出以便存储在存储器15中，而不是采样的I和Q值。依照此实施例，存储潜在峰值抽头的变量数据并且由FFT单元20和接收器处理器6进行处理。由此，存储在存储器15中的数据集是从积分器14输出的采样的I和Q值的进一步的减小。
表I列出了从抽头接收到的示范性数据以及依照本发明实施例的滤波器30处理的数据。
表I在不存在峰值抽头情况下的变量值生成表
  I(同相采样值)   Q(正交相位采样值)   I+Q   I’修改值   Q’修改值   变量值I’+Q’   计数值((I’+Q’)的符号位值)
  1   174   -6   168   -174   -6   -180   1
  2   -214   280   66   214   -280   494   0
  3   360   -88   272   88   88   448   0
  4   -297   154   -143   397   154   451   0
  5   353   43   396   353   -43   310   0
  6   -84   289   205   84   -289   -205   1
  7   -95   -255   -350   -95   255   160   0
  8   -4   -172   -176   -4   -172   -176   1
  9   153   158   311   153   158   311   0
  10   -11   -267   -278   11   267   278   0
  11   -267   -19   -286   -267   -19   -286   1
  12   -44   -152   -196   -44   -152   -196   1
  13   324   182   506   324   182   506   0
  14   -346   21   -325   346   -21   325   0
  15   -167   -24   -188   -167   24   -143   1
  16   20   -276   -256   20   -276   -256   1
  1的数量   7
在表I中，在列I和Q中示出了从积分器14输出的以及在滤波器30处接收的采样的I和Q值的16个采样。在列I′和Q′中分别示出了经修改的I和Q值。如其中所示，在I和Q的当前采样值和在前采样值之间存在符号变化时，将每个采样值的符号指定为正值。通过延迟元件23和符号比较器25对采样的I值修改I和Q值，通过延迟元件24和符号比较器26对所述Q采样值修改I和Q值。通过累加器27添加经修改的I和Q值、即I′和Q′以输出变化值。在表I中，在标记为变化值(I′+Q′)的列中示出了此总和。考虑到I′和Q′值的符号，在累加器27中的求和操作添加了I′和Q′的数值。当每次出现从累加器27输出负值时，将转换发送到计数器28以便增加计数器值。如表I计数值行所示，来自于此抽头的数据的计数值比16个采样的帧超出了7个。这样表示在经修改的I′和Q′采样值的总和中存在7个负值。表I示出了不具有峰值的抽头的数据。
本领域普通技术人员将能意识到的是，当抽头中存在峰值时，采样的I和Q值将表现为两个集群，一个用于采样的I值而一个用于采样的Q值。图7示出了采样的I和Q值在零轴周围沿不同方向摆动。本领域普通技术人员观察图7中所示的曲线将会意识到，下面将研究的抽头不具有峰值。
依照本发明的实施例并且如表I所示，计数值是采样的I和Q值在零轴之间方向变化次数的测量。由此，可以将超过十六(16)数据集的七个(7)计数看作是具有这样的数据点的数据集，所述数据点在零轴周围沿不同方向摆动，并且不远离所述零轴而聚集。根据16超过7的计数值，可以将所述抽头视为不具有峰值的抽头。
表II
I(同相采样值)   Q(正交相位采样值)   I+Q   I’经修改的值   Q’经修改值   变量值I’+Q’   计数值(I’+Q’D的符号值)
  1   11000   389   11389   -11000   -389   -11389   1
  2   11100   -363   10737   -11100   363   -10737   1
  3   11300   -717   10583   -11300   -717   -12017   1
  4   10900   -1670   9230   -10900   -1670   -12570   1
  5   10800   -2620   8180   -10800   -2620   -13420   1
  6   10700   -2990   7710   -10700   -2290   -13690   1
  7   10500   -3440   7060   -10500   -3440   -13940   1
  8   10200   -4440   5760   -10200   -4440   -14640   1
  9   9920   -5300   4620   -9920   -5300   -15220   1
  10   9790   -5220   4570   -9790   -5220   -15010   1
  11   9240   -6000   3240   -9240   -6000   -15240   1
  12   8670   -6910   1760   -8670   -6910   -15580   1
  13   8200   -7410   740   -8200   -7410   -15610   1
  14   8070   -7460   610   -8070   -7460   -15530   1
  15   7240   -8120   -880   -7240   -8120   -15360   1
  16   6590   -8870   -2280   -6590   -8870   -15460   1
  1的数量
表II示出了来自于具有峰值的抽头的采样I和Q值。正如可以从表II看出的那样，贯穿16个采样、很大程度上将采样的I和Q值沿相同的方向聚集。还可以看出的是，基本上贯穿在I和Q采样值的方向方面几乎没有改变的I′和Q信号的16个采样，当由图4中所示的滤波器修改时，经修改的I和Q采样值(I′和Q)产生具有负号的经修改的I和Q值。因此，累加器27(I′+Q′)的输出产生较大的负值，其大大高于所述零轴而被聚集。由于每个变化值(I′+Q′)是负的，所以对计数器计数16次以便产生计数值16。由此认为所述抽头具有峰值。
图8示出了表I I上列出的采样的I和Q值的图表。能够看出存在两个数据集群，一个是用于I采样值的而另一个是用于Q采样值的。
依照本发明的实施例，为了确定在特定抽头处是否存在峰值，将变化值(I′+Q′)存储在存储器15中，并且由FFT单元20处理存储的变化值，以便搜索峰值的存在。当与预先确定以便定义峰值存在的值进行比较时，可以通过由FFT单元20变换所述变化值来确定峰值的存在。当确定峰值存在于抽头中时，从采样的I和Q值中提取频率、代码值以及相位偏移，并且计算伪距离。
作为选择，为了进一步减少数据集，在其将由滤波器30和FFT单元20滤波和处理之前，可以通过分数乘法器来减小采样的I和Q值，诸如通过1/2、1/4乘法器等等。所述乘法器(未示出)可以是滤波器30的一部分，或者设置在积分器14和滤波器30之间。
图9依照本发明实施例举例说明了根据抽头接收的数据确定是否存在峰值的处理流程。如图所示，依照本发明此实施例的接收器接收抽头处的I和Q值，步骤71。在步骤72，将积分的相关值(采样值)的N个采样输出到滤波器30。依照本例证性的实施例，N等于16并且积分期间是1微秒。在步骤73，在滤波器30处接收采样的I和Q值。在步骤74，当在前采样值与当前采样值存在符号方面的不同时，修改采样的I和Q值以便使其具有正值。在步骤75，通过累加器27添加经修改的I和Q值。当在步骤76达到I和Q值对的N个采样时，将累加的经修改的I和Q值(变化值)存储在存储器15中(步骤77)。在步骤78，通过FFT单元20处理所存储的数据，并且将FFT变换了的值与给定阈值进行比较以便确定最大值是否是峰值(步骤79)。然后，当所述值对于代码NCO 18的相位偏移是最大值时，存储所述I和Q值(步骤80)。当在步骤81确定存在峰值时，在步骤83，导航处理器7计算伪距离、相位偏移等等。当在步骤81不存在峰值时，过程返回到步骤71以确定下一个搜索频率和编码延迟值(步骤82)。
依照本发明的另一个实施例，使用来自于图5的计数器28的计数值以及表I和II中所示的计数值来确定在相应的抽头处是否存在峰值。当在抽头处存在峰值时，计数值将接近于采样的数目以及采样的I和Q值的数目。在此实施例中，峰值抽头的计数值将接近16。由此，可以设置例如14的阈值，并且如果计数值超过14，就可以作出判定：在当前抽头存在峰值。依照此实施例，将采样的I和Q值存储在存储器15中以便处理。可以确定被发现计数值没有超过阈值的抽头的采样I和Q值不具有峰值，并且不将相应的I和Q采样值存储在存储器15中。这些I和Q采样值不用于采集操作，并且将它们清除。
图10示出了依照此实施例的示范性处理流程。如图所示，在步骤91，接收器接收抽头的I和Q值。将积分的相关值(采样值)的N个采样输出到滤波器30。在步骤93，在滤波器30处接收采样的I和Q值。在步骤94，当在前采样值与当前采样值存在符号方面的不同时，修改采样的I和Q值以便使其具有正值。在步骤95，在累加器27处添加经修改的I和Q值。当在步骤96达到I和Q值对的N个采样时，在步骤97，在逻辑29中将计数器值与预置阈值进行比较。如果计数值等于或者超过预置阈值，那么认为所述的抽头是潜在具有峰值的抽头。在此实例中，将采样的I和Q值存储在存储器15中(步骤92)。在步骤78，通过FFT单元20处理所存储的数据，并且将FFT变换了的值与给定的峰值阈值进行比较以便确定在所述抽头处是否存在峰值(步骤99)。当在步骤110确定存在峰值时，在步骤120执行用于计算伪距离、相位偏移等等的后续处理。当在步骤110不存在峰值时，过程返回到步骤91以确定下一个搜索频率和编码延迟值(步骤130)。
图11示出了依照此实施例的示范性处理流程。如图所示，依照本发明此实施例的接收器接收抽头处的I和Q值，步骤211。在步骤212，将积分的相关值(采样值)的N个采样输出到滤波器15。依照此例证性的实施例，N等于16并且积分期间是1微秒。在步骤213，在滤波器30处接收采样的I和Q值。在步骤214，当在前采样值与当前采样值存在符号方面的不同时，修改采样的I和Q值以便使其具有正值。在步骤215，通过累加器27添加经修改的I和Q值。当在步骤216达到I和Q值对的N个采样时，在步骤217，在逻辑29中将计数器值与预置阈值进行比较。如果计数值等于或者超过预置阈值，那么认为所述的抽头是潜在具有峰值的抽头。在此实例中，将累加的I和Q值存储在存储器15中(步骤218)。在步骤219，通过FFT单元20处理所存储的数据，并且将FFT变换了的值与给定的峰值阈值进行比较以便确定在所述抽头处是否存在峰值(步骤220)。然后，当所述值对于代码NCO 18的相位偏移是最大值时，存储I和Q值(步骤221)。当在步骤222确定存在峰值时，在步骤223执行用于计算伪距离、相位偏移等等的后续处理。当在步骤222不存在峰值时，确定下一个搜索频率和编码延迟值(步骤224)，并且返回到步骤211。依照本发明的可替代实施例，如上所述利用滤波器30和计数器28，使用计数值来确定在所述抽头处是否存在潜在峰值。当确定所述抽头是潜在峰值时，不象先前实施例那样存储采样的I和Q值，而是将变化值(I′+Q′)存储在存储器15中。然后，由FFT单元20处理所存储的数据，以便确定在所述抽头处是否存在峰值。依照此实施例，确定为不具有潜在峰值的抽头的采样I和Q值和变化值(I′+Q′)不被存储在存储器15中，并且不处理这些数据。所述存储器15是半导体存储器，优选的是SRAM和DRAM之一。
为了进一步减少待存储到存储器15中的数据集，可以在滤波器15处理它们之前，通过将采样的I和Q值乘以分数来减少，诸如乘以1/2，1/4等。在将这些值输入到图4的累加器27以前，可以执行所述乘法器/移相器(未示出)。表II示出了具有峰值的抽头的采样I和Q值，分数化的经修改的I和Q值，变化值(I1/2+Q1/2)以及计数值。
表III
  I(同相采样值)   Q(正交相位采样值)   I’/2比较值   Q’/2比较值   I’/2+Q’/2   变量值((I’/2+Q’/2))的符号值
  1   11000   389   -5500   -194.5   -5694.5   1
  2   11100   -363   -5550   181.5   -5368.5   1
  3   11300   -717   -5650   -358.5   -6008.5   1
  4   10900   -1670   -5450   -835   -6285   1
  5   10800   -2620   -5400   -1310   -6710   1
  6   10700   -2990   -5350   -1495   -6845   1
  7   10500   -3440   -5250   -1720   -6970   1
  8   10200   -4440   -5100   -2220   -7320   1
  9   9920   -5300   -4960   -2650   -7610   1
  10   9790   -5220   -4895   -2610   -7505   1
  11   9240   -6000   -4620   -3000   -7620   1
  12   8670   -6910   -4335   -3455   -7790   1
  13   8200   -7410   -4100   -3705   -7805   1
  14   8070   -7460   -4035   -3730   -7765   1
  15   7240   -8120   -3620   -4060   -7680   1
  16   6590   -8870   -3295   -4435   -7730   1
  1的数量   16
图12是示出了从无峰值抽头(表I)和峰值抽头(表III)的表I到III中提取的分数变化值的图表。能够看出，峰值抽头的趋势是远离所述零轴聚集的，而无峰值抽头的趋势具有在零轴周围沿不同方向摆动的值。
本领域普通技术人员易于理解的是，虽然示出了本发明的滤波器的实施例，并且利用电路元件来描述，但是所述滤波器可以由软件来实现，或者通过使用存储装置来实现，所述存储装置具有处理器可执行的存储代码，并且当执行代码时，可以实现如上描述的滤波功能。所述存储装置优选的是闪存和ROM之一。
虽然已经在此参照附图描述了本发明的例证性实施例，但是应该理解的是，本发明不局限于那些具体实施例，在不脱离本发明的范围或者精神的情况下，本领域中的普通技术人员可以从中做出各种其它改变和修改。

Claims (31)

1.一种全球定位系统接收器，包括：
转换器，用于将所接收的GPS信号转换为同步I和正交相位Q数字信号；
相关器，用于生成预期代码，并且使I和Q数字信号与所述预期代码相关联，以便输出抽头的采样I值和采样Q值；
滤波器，用于对采样I值和采样Q值进行滤波为经修改的I值和经修改的Q值，并且对经修改的I值和经修改的Q值求和，以输出变量数据；
存储器，用于存储所述变量数据；
域变换器，用于对变量数据执行域变换以便输出变换了的值；以及
比较器，用于将变换了的值与阈值比较，以便确定在所述抽头处是否存在峰值。
2.如权利要求1所述的接收器，其中，在当前的采样I值或者Q值具有与紧挨的在前采样I值或者采样Q值不同的符号时，通过将采样I值或者采样Q值指定为正值来修改采样I值和采样Q值。
3.如权利要求1所述的接收器，其中，所述经修改的I值和经修改的Q值能够是各个采样I值和采样Q值的分数减小，所述分数减小对于采样I值和采样Q值两者来说是相同的。
4.如权利要求3所述的接收器，其中，所述分数减小是二分之一。
5.如权利要求1所述的接收器，其中，所述滤波器包括一对延迟元件和一对一位比较器，其中所述延迟元件延迟采样I值和采样Q值的符号位，以便输出在前符号值，并且所述一位比较器将当前采样Q值的符号与在前符号值比较，以便在当前和在前符号值不同时提供正值输出。
6.如权利要求5所述的接收器，其中，所述滤波器还包括加法器，用于对经修改的I值以及经修改的Q值执行包括符号位在内的求和操作。
7.如权利要求1所述的接收器，其中，所述域变换器是快速傅里叶变换器。
8.如权利要求1所述的接收器，其中，所述存储器还存储被识别为具有峰值的抽头的采样I和Q值。
9.如权利要求1所述的接收器，其中，所述存储器是SRAM和DRAM之一。
10.一种全球定位系统接收器，包括：
转换器，用于将所接收的抽头的GPS信号转换为同步I和正交相位Q数字信号；
相关器，用于使I和Q数字信号与预期代码相关联，以便输出采样I值和采样Q值，每个采样I值和采样Q值都具有表示方向的符号位；
滤波器，用于滤波采样I值和采样Q值的至少所述符号位，并且根据采样I值和采样Q值的符号位中方向改变数目来确定在所述抽头处是否存在潜在峰值；
域变换器，用于对从被确定具有潜在峰值的抽头的采样I值和采样Q值中导出的数据执行域变换并且输出变换了的值；以及
比较器，用于将变换了的值与阈值比较，以便确定在所述抽头处是否存在峰值。
11.如权利要求10所述的接收器，还包括存储器，用于存储来自被确定具有潜在峰值的抽头的采样I值和采样Q值的数据。
12.如权利要求11所述的接收器，其中，所述存储器是SRAM和DRAM之
13.如权利要求10所述的接收器，其中，所述数据通过将修改了符号的I值加到修改了符号的Q值上得自采样I值和采样Q值。
14.如权利要求10所述的接收器，其中，在当前的采样I值或者Q值具有与紧挨的在前采样I值或者采样Q值不同的符号时，通过将采样I值或者采样Q值指定为正值来滤波采样I值和采样Q值。
15.如权利要求14所述的接收器，其中，所述滤波的I值和滤波的Q值能够是各个采样I值和采样Q值的分数减小，所述分数减小对于采样I值和采样Q值两者来说是相同的。
16.如权利要求10所述的接收器，其中，所述滤波器包括一对延迟元件和一对一位比较器，其中所述延迟元件延迟采样I值和采样Q值的符号位，以便输出在前符号值，并且所述一位比较器将当前采样Q值的符号与在前符号值比较，以便在当前和在前符号值不同时提供正值输出。
17.一种用于处理全球定位系统信号以便确定位置的方法，包括：
接收来自于一个或多个卫星的GPS信号；
将所接收的GPS信号转换为抽头的同相I和正交相位Q数字信号；
生成预期代码并且使所述I和Q数字信号与所述预期代码相关联，以便输出采样I值和采样Q值；
将采样I值和采样Q值滤波为经修改的I值和经修改的Q值，并且对经修改的I值和经修改的Q值求和，以输出变量数据；
在存储器中存储所述变量数据；
对变量数据执行域变换以便输出变换了的值；并且
将变换了的值与阈值进行比较，以便确定在所述抽头处是否存在峰值。
18.如权利要求17所述的方法，其中，在当前采样I值或者Q值具有与紧挨的在前采样I值或者采样Q值不同的符号时，通过将采样I值或者采样Q值指定为负值来修改采样I值和采样Q值。
19.如权利要求17所述的方法，其中，所述经修改的I值和经修改的Q值能够是各个采样I值和采样Q值的分数减小，所述分数减小对于采样I值和采样Q值两者来说是相同的。
20.如权利要求19所述的方法，其中，所述分数减小是二分之一。
21.如权利要求17所述的方法，其中，所述滤波步骤包括延迟采样I值和采样Q值的符号位以便输出在前符号值，并且将当前采样Q值的符号与在前符号值比较，以便在当前和在前符号值不同时提供负值输出。
22.如权利要求21所述的方法，其中，所述滤波步骤还包括对经修改的I值和经修改的Q值执行包括符号位在内的求和。
23.如权利要求17所述的方法，其中，所述域变换是快速傅里叶变换。
24.如权利要求17所述的方法，还包括在存储器中存储被识别为具有峰值的抽头的采样I和Q值，并且清除其它抽头的采样I和Q值。
25.一种用于处理全球定位系统信号的方法，包括：
将所接收的GPS信号转换为同步I和正交相位Q数字信号；
使I和Q数字信号与预期代码相关联，以便输出采样I值和采样Q值，每个采样I值和采样Q值都具有表示方向的符号位；
滤波采样I值和采样Q值的至少所述符号位，并且根据采样I值和采样Q值的符号位中方向改变数目来确定在所述抽头处是否存在潜在峰值；
对从被确定具有潜在峰值的抽头的采样I值和采样Q值中导出的数据执行域变换并且输出变换了的值；以及
将变换了的值与阈值进行比较，以便确定在所述抽头处是否存在峰值。
26.如权利要求25所述的方法，还包括在存储器中存储得自被确定具有潜在峰值的抽头的采样I值和采样Q值的数据。
27.如权利要求26所述的方法，其中，所述存储器是SRAM和DRAM之一。
28.如权利要求25所述的方法，其中，所述数据通过将修改了符号的I值加到修改了符号的Q值上得自采样I值和采样Q值。
29.如权利要求25所述的方法，其中，在当前采样I值或者Q值具有与紧挨的在前采样I值或者采样Q值不同的符号时，通过将采样I值或者采样Q值指定为正值来滤波采样I值和采样Q值。
30.如权利要求25所述的方法，其中，所述滤波的I值和滤波的Q值能够是各个采样I值和采样Q值的分数减小，所述分数减小对于采样I值和采样Q值两者来说是相同的。
31.如权利要求25所述的方法，其中，所述滤波步骤包括延迟采样I值和采样Q值的符号位以便输出在前符号值，并且将当前采样Q值的符号与在前符号值比较，以便在当前和在前符号值不同时提供正值输出。
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