CN101349743A - 同步由全球定位信号传送的数据区段的方法及装置 - Google Patents

同步由全球定位信号传送的数据区段的方法及装置 Download PDF

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CN101349743A CNA2007101696424A CN200710169642A CN101349743A CN 101349743 A CN101349743 A CN 101349743A CN A2007101696424 A CNA2007101696424 A CN A2007101696424A CN 200710169642 A CN200710169642 A CN 200710169642A CN 101349743 A CN101349743 A CN 101349743A
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Abstract

本发明涉及一种用以对由全球定位信号传送的数据区段进行同步的方法及装置，每个数据区段包含多个数据单元，其中这些数据单元中的一个数据单元包含定义为承载时间信息的多个比特位置，方法包含：从特定数据区段中辨识特定数据单元；以及将特定数据单元的比特位置的多个比特与参考时间数据进行比较以同步全球定位信号的数据区段。因此，本发明的同步方法具有较高的效率并且可以减少定位时间。

Description

同步由全球定位信号传送的数据区段的方法及装置
技术领域
本发明有关于全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，以下简称GNSS)的接收方法，尤其有关于一种通过GNSS信号传送同步数据区段的接收器及其方法。
背景技术
一般来说，GNSS接收器用以从各个卫星接收通过GNSS信号传送的导航数据，例如，全球定位系统(Global Positioning system，以下简称GPS)接收器。根据接收到的来自不同卫星的导航数据便可立刻得知GNSS接收器的位置。以GPS接收器为例，在接收到GPS信号之后，GPS接收器必须对接收到的GPS信号进行解调制，然后再根据解调制后的GPS信号进行比特同步(bitsynchronization)以产生比特流。GPS接收器通过利用比特流中前导比特(preamble bits)对比特流执行子帧同步操作(subframes synchronization)以产生子帧，所以导航数据可以从子帧承载的信息中得到辨识。
然而，这样的做法却存在问题，子帧中的前导比特需在其它比特之前定位。也就是说，前导比特是子帧的开始比特。在GPS中前导比特为8个比特，而子帧具有300个比特，因此前导比特占据子帧中非常小的一部分。如果GPS接收器在开启后错过了前导比特，则需要等待几秒钟的时间以接收下一个子帧的前导比特以进行子帧同步操作。例如，最差的情况，如果GPS接收器由于任何前导比特的比特错误而错过了前导比特，则GPS接收器需要等待6秒钟以接收下一前导比特。因为传输每个字所需要的时间是0.6秒钟且每一子帧具有10个字，所以传输每个子帧需要6秒钟。因此，GPS接收器中的传统子帧同步方法不具有高效率。在这种情况下，GPS接收器开启后使用者还需要等待较长时间才能匹配到第一个前导比特。
发明内容
本发明提供一种用以对由全球定位信号传送的数据区段进行同步的方法以及接收器，用以减少定位时间。
本发明提供一种用以同步由全球定位信号传送的数据区段的方法，每个数据区段包含多个数据单元，其中这些数据单元中的一个数据单元包含定义来承载时间信息的多个比特位置，方法包含：从特定数据区段中辨识特定数据单元；以及将特定数据单元的比特位置的多个比特与参考时间数据进行比较以同步全球定位信号的数据区段。
本发明还提供一种用以同步由全球定位信号传送的数据区段的接收器，每个数据区段包含多个数据单元，其中所述的多个数据单元中的数据单元包含定义来承载时间信息的多个比特位置，接收器包含：数据单元检查电路，用以从特定数据区段中辨识特定数据单元；以及同步电路，耦接至数据单元检查电路，用以将特定数据单元的比特位置的多个比特与参考时间数据进行比较以同步全球定位信号的数据区段。
因此，本发明的同步方法具有较高的效率并且可以减少定位时间。
附图说明
图1为根据本发明实施例的GNSS接收器的方块图。
图2为GPS导航数据中子帧内容的格式的示意图。
图3为图2中子帧内容的TLM字以及HOW字的格式的示意图。
图4为图1中GNSS接收器的操作流程图。
具体实施方式
请参考图1，图1为根据本发明实施例的GNSS接收器100的方块图。如图1所示，GNSS接收器100包含数据单元检查电路105，同步电路110以及内部时间数据产生器115，其中内部时间数据产生器115包含内部时间源120以及时间转换器125。GNSS接收器100同步化由GNSS信号传送的数据区段，其中每个数据区段包含多个数据单元。数据单元包含多个已定义为承载时间信息的比特位置(bit positions)。数据单元检查电路105用以从GNSS信号中的特定数据区段辨识特定数据单元。同步电路110用以比较内部时间数据产生器115产生的参考时间数据与特定数据单元中比特位置的比特以同步GNSS信号中的数据区段。同步电路110确定在特定数据单元中比特位置的比特所表示的一个数值是否落入预定范围，此预定范围对应参考时间数据。如果上述数值落入预定范围，则同步电路110根据特定数据单元对数据区段进行同步。如果需要考虑准确度，则同步电路110可改变以确定在特定数据单元中比特位置的比特所表示的数值是否与参考时间数据匹配。如果上述数值与参考时间数据匹配，则同步电路110根据特定数据单元对数据区段进行同步。
在本实施例中，GNSS信号即为GPS信号，数据区段即为子帧。数据单元为子帧中的字，时间信息为周时(time of week，TOW)计数消息(countmessage)。也就是说，特定数据单元为交接字(hand over word，HOW)，并且特定数据单元的比特位置所表示的数值为HOW字中TOW计数消息。本实施例所揭露的方法也可应用至其它基于GLONASS导航系统、北斗导航系统、伽利略定位系统或是其它已提出的导航系统的GNSS接收器。这些变化均属于本发明的范畴。
以GPS导航数据来说，GPS导航数据中的帧包含五种子帧，分别为子帧1-子帧5，其中每个子帧包含遥感勘测(TLM)字，HOW字以及其它用以定义不同卫星轨道参数的字，其中TLM字包含前导比特。请一起参考图2以及图3，图2为GPS导航数据中子帧内容200的格式的示意图，图3为图2中子帧1内容200的TLM字205以及HOW字210的格式的示意图。子帧内容200包含10个字，每个字具有30比特，承载用于不同操作的信息。例如，由子帧1专有的WN比特承载的信息为周数(week number)，每个字中由比特P传送的信息用以进行同位校验。如图3所示，TLM字205包含前导比特，预留比特以及校验比特。HOW字210包含TOW比特，表示TOW计数消息(截头)，用以定义子帧识别(ID)比特，校验比特以及其它不同的旗标(flag)比特。因此，参考时间数据(其比特数量与TOW的比特数量相同)，可以用作与TOW比特比较的参考。例如，当GNSS接收器100错过TLM字205的前导比特但没有错过所有的TLM字205时，GNSS接收器100同样可以迅速地通过将参考时间数据与HOW字210的TOW比特进行比较，以对信息帧内容200执行子帧同步操作，而不用等待至下一子帧内容的下一前导比特。
请参考图4，图4为图1中GNSS接收器100的操作流程图。详细操作描述如下：
步骤400：开始。
步骤405：对GPS导航数据执行比特同步操作以产生比特流。
步骤410：每次从比特流中获得一个比特，例如，每20毫秒从比特流中获得一个比特。
步骤415：：是否有任一同步装置符合某个子帧完全校验，如果有一个同步装置符合某个子帧完全校验，则表示同步装置记录前导比特/TOW比特的比特位置是用以进行子帧同步的有效方法，则跳至步骤450，否则，GNSS接收器100将接收到的比特作为一个字的最后比特以进行同位校验，用以获得来自比特流的字，跳至步骤420。
步骤420：是否通过同位校验？如果通过同位校验，则表示通过同位校验获得特定字，然后进行步骤425，否则进行步骤410。
步骤425：特定字中是否具有前导比特？如果特定字中具有前导比特，则特定字为TLM字，并且进行步骤430为子帧同步操作提供同步装置。否则，如果没有匹配到前导比特，则特定字仍有可能是HOW字，其中HOW字中的TOW比特可以用来进行子帧同步化，进行步骤435。
步骤430：创建同步装置A以记录前导比特的比特位置以进行子帧完全校验。
步骤435：参考时间数据是否有效？如果是，则进行步骤440，如果不是，则进行步骤410。
步骤440：由特定数据单元比特位置处的比特所表示的数值是否落入对应于参考时间数据的预定范围或者是否与TOW比特所表示的数值相匹配？如果是，则进行步骤445，否则，则进行步骤410。
步骤445：创建同步装置B以记录TOW比特的比特位置以进行子帧完全校验。
步骤450：结束。
子帧的完全校验用以检查创建的同步装置A/B是否将比特流的前导比特/TOW比特的比特位置进行记录。这是由于GPS信号所承载的信息会因为噪声而产生错误。如果不进行子帧的完全校验，则可能导致由错误信息所表示的比特数值会变成前导比特或TOW比特所表示的比特数值。因此，通过子帧的完全校验，则可以确定创建的同步装置A/B所记录的是比特流中的前导比特/TOW比特的比特位置，而不是由错误信息所表示的比特位置。以同步装置A的子帧的完全校验为例，GNSS接收器100记录与特定字相邻的另一字的TOW比特，并且检查由同步装置A记录的下一子帧同一比特位置的比特是否与前导比特匹配。因为如果同步装置A确定特定字为TLM字，下一子帧的TOW比特的比特位置则可以定位。GNSS接收器100还可检查下一子帧的TOW比特所表示的数值是否等于当前子帧的TOW比特所表示的数值加一。
简言之，当对同步装置B进行子帧的完全校验，GNSS接收器100可以检查WN比特所表示的数值对子帧1是否有效。GNSS接收器100也可以检查下一子帧在起始位置处的比特是否与前导比特匹配，并检查下一子帧的TOW比特所表示的数值是否匹配由GNSS接收器100记录的TOW比特所表示的数值加一。当然，这些子帧完全校验并非用以限制本发明，其它校验方法也可用于本发明。除此之外，子帧完全校验方法比较灵活，因此可在上述步骤中修改或去除。
需要注意的是，以上实施例所述的参考时间数据是内部时间源120与时间转换器125之间协作的结果。内部时间源120提供参考时钟以产生参考时钟信息，时间转换器125将参考时钟信息转换成参考时间数据。例如，参考时钟可以是实时时钟(real time clock，RTC)振荡电路。参考时钟信息是实时的。时间转换器125将RTC振荡电路输出的实时时钟转换成参考时间数据。然而，在其它实施例中，如果内部时间数据产生器(不包括在GNSS接收器100中)可以直接产生参考时间数据，则可以不需要内部时间数据产生器115，所以其可以从GNSS接收器100中除去。GNSS接收器100可以直接从外部时间数据产生器中获得参考时间数据。

Claims (16)

1.一种用以同步由全球定位信号传送的数据区段的方法，各所述的多个数据区段包含多个数据单元，其中所述的多个数据单元中的数据单元包含定义为承载时间信息的多个比特位置，所述的方法包含：
从特定数据区段中辨识特定数据单元；以及
将所述的特定数据单元的多个比特位置的多个比特与参考时间数据进行比较以同步所述的全球定位信号的所述的多个数据区段。
2.根据权利要求1所述的用以同步由全球定位信号传送的数据区段的方法，其特征在于，所述的全球定位信号是GPS信号，所述的多个数据区段是多个子帧，以及所述的时间信息是周时消息。
3.根据权利要求1所述的用以同步由全球定位信号传送的数据区段的方法，其特征在于，所述的全球定位信号由全球定位接收器接收，且所述的方法更包含：
利用所述的全球定位接收器的内部时间数据产生器产生所述的参考时间数据。
4.根据权利要求3所述的用以同步由全球定位信号传送的数据区段的方法，其特征在于，利用所述的内部时间数据产生器产生所述的参考时间数据的步骤包含：
提供内部时间源，并利用所述的内部时间源产生参考时钟信息；以及
将所述的参考时钟信息转换成所述的参考时间数据。
5.根据权利要求3所述的用以同步由全球定位信号传送的数据区段的方法，其特征在于，利用所述的全球定位接收器的所述的内部时间数据产生器以产生所述的参考时间数据的步骤包含：
从所述的全球定位接收器的外部时间源获取参考时钟信息；以及
将所述的参考时钟信息转换成所述的参考时间数据。
6.根据权利要求1所述的用以同步由全球定位信号传送的数据区段的方法，其特征在于，所述的全球定位信号由全球定位接收器接收，且所述的方法更包含：
从所述的全球定位接收器的外部时间数据产生器获取所述的参考时间数据。
7.根据权利要求1所述的用以同步由全球定位信号传送的数据区段的方法，其特征在于，将所述的特定数据单元的多个比特位置的多个比特与参考时间数据进行比较的步骤包含：
确定由所述的特定数据单元的所述的多个比特位置的所述的多个比特所表示的数值是否落入预定范围，所述的预定范围对应于所述的参考时间数据；以及
如果所述的数值落入所述的预定范围，根据所述的特定数据单元同步所述的多个数据区段。
8.根据权利要求1所述的用以同步由全球定位信号传送的数据区段的方法，其特征在于，将所述的特定数据单元的所述的多个比特位置的多个比特与参考时间数据进行比较的步骤包含：
确定由所述的特定数据单元的所述的多个比特位置的所述的多个比特所表示的数值是否与所述的参考时间数据匹配；以及
如果所述的数值与所述的参考时间数据匹配，根据所述的特定数据单元同步所述的多个数据区段。
9.一种用以同步由全球定位信号传送的数据区段的接收器，各所述的多个数据区段包含多个数据单元，其中所述的多个数据单元中的数据单元包含定义为承载时间信息的多个比特位置，所述的接收器包含：
数据单元检查电路，用以从特定数据区段中辨识特定数据单元；以及
同步电路，耦接至所述的数据单元检查电路，用以将所述的特定数据单元的所述的多个比特位置的多个比特与参考时间数据进行比较以同步所述的全球定位信号的所述的多个数据区段。
10.根据权利要求9所述的用以同步由全球定位信号传送的数据区段的接收器，其特征在于，所述的全球定位信号是GPS信号，所述的多个数据区段是多个子帧，以及所述的时间信息是周时消息。
11.根据权利要求9所述的用以同步由全球定位信号传送的数据区段的接收器，其特征在于，所述的用以同步由全球定位信号传送的数据区段的接收器更包含：
内部时间数据产生器，耦接至所述的同步电路，用以产生所述的参考时间数据。
12.根据权利要求11所述的用以同步由全球定位信号传送的数据区段的接收器，其特征在于，所述的内部时间数据产生器包含：
内部时间源，用以提供参考时钟以产生参考时钟信息；以及
时间转换器，耦接至所述的内部时间源，用以将所述的参考时钟信息转换成所述的参考时间数据。
13.根据权利要求11所述的用以同步由全球定位信号传送的数据区段的接收器，其特征在于，所述的内部时间数据产生器从全球定位接收器的外部时间源获取参考时钟信息，并将所述的参考时钟信息转换成所述的参考时间数据。
14.根据权利要求9所述的用以同步由全球定位信号传送的数据区段的接收器，其特征在于，所述的用以同步由全球定位信号传送的数据区段的接收器更包含：从全球定位接收器的外部时间数据产生器获取所述的参考时间数据。
15.根据权利要求9所述的用以同步由全球定位信号传送的数据区段的接收器，其特征在于，所述的同步电路确定由所述的特定数据单元的所述的多个比特位置的所述的多个比特所表示的数值是否落入预定范围，所述的预定范围对应于所述的参考时间数据；并且如果所述的数值落入所述的预定范围，根据所述的特定数据单元同步所述的多个数据区段。
16.根据权利要求9所述的用以同步由全球定位信号传送的数据区段的接收器，其特征在于，所述的同步电路确定由所述的特定数据单元的所述的多个比特位置的所述的多个比特所表示的数值是否与所述的参考时间数据匹配；并且如果所述的数值与所述的参考时间数据匹配，根据所述的特定数据单元同步所述的多个数据区段。
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