CN101770012B - 全球定位系统的精准取样频率的取得方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全球定位系统(GPS)的精准取样频率的取得方法，应用于一GPS接收器。首先，利用GPS接收器的射频模块接收至少一卫星的卫星信号。再以一固定时间间隔计算卫星信号的多个电码延迟，并计算所得到所有电码延迟中所有相邻两电码延迟之间的时间差以得到多个时间差。然后，计算所有得到的时间差的平均值。最后，计算平均值的1000倍与固定时间间隔的比值来得到误差值，并且将射频模块的规格取样频率加上误差以得到新取样频率。

Description

全球定位系统的精准取样频率的取得方法

技术领域

本发明涉及一种全球定位系统(global positioning system；GPS)，特别是涉及一种全球定位系统的精准取样频率的取得方法。 

背景技术

全球卫星导航系统也称为全球定位系统(GPS)。全球定位系统已从以前仅限于军事用途与工业用途，随着科技的不断进步，开始开发其应用在各种民生用途上。一般来说，GPS的产品主要是指应用于各种用途的GPS接收器，例如：航空、航海用途的接收器、汽车导航设备、用于登山、休闲的手持式接收器等类型的通讯产品。而一般GPS产品的组成部分主要包括了内部的天线、芯片组，以及外部的按键、显示面板等相关零组件。 

GPS接收器是利用环绕在地球周围的卫星进行位置确定。一般，GPS接收器需要取得至少三颗卫星的信号，才能计算出当前位置的经纬坐标。当GPS接收器要取得目前的位置时，GPS接收器会比较从每颗卫星所传送来的时间。而这些时间的差距可告诉GPS接收器，其与每颗卫星距离多远，即可以求得当前位置。 

GPS接收器利用振荡器例如：温度补偿石英振荡器(temperaturecompensated crystal oscillator，TCXO)等，来作为运作时所需的参考频率源。换言之，GPS接收器利用振荡器来产生。 

然而，由于振荡器的制造质量不一致，以及多次使用后振荡器的损耗，因使常会导致实际产生的取样频率与振荡器的规格所给定的取样频率不一致。于现有技术上，于追踪卫星时，利用延迟锁相回路(delay locked loop，DLL)于每笔数据逐一补偿取样频率的误差。然而，GPS接收器即必须耗费相当多的时间于卫星追踪上。并且，限制了GPS接收器的应用。 

发明内容 

本发明所要解决的技术问题在于提供一种全球定位系统的精准取样频率的取得方法，用于解决现有技术的每笔数据逐一补偿取样频率的误差所产生的一个或多个问题。 

为了实现上述目的，本发明提供了全球定位系统的精准取样频率的取得方法，应用于一全球定位系统(GPS)接收器。此GPS接收器具有一射频模块(radio frequency，RF)，其特征在于，该取得方法的步骤包括： 

利用该射频模块接收来自至少一卫星的至少一卫星信号； 

以一固定时间间隔计算该卫星信号的多个电码延迟； 

计算该多个电码延迟中所有相邻两电码延迟之间的时间差，以得到多个时间差； 

计算所有得到的该时间差的一平均值； 

计算该平均值的1000倍与该固定时间间隔的比值，以得到一误差值；以及 

将该射频模块的一规格取样频率加上该误差值以得到一新取样频率。 

所述的全球定位系统的精准取样频率的取得方法，其中，该固定时间间隔为1ms(毫秒)。 

所述的全球定位系统的精准取样频率的取得方法，其中，还包括： 

存储得到的该新取样频率。 

所述的全球定位系统的精准取样频率的取得方法，其中，该规格取样频率为该射频模块的规格所给定的取样频率。 

所述的全球定位系统的精准取样频率的取得方法，其中，当该卫星的数量为多个时，该利用该射频模块接收来自至少一卫星的至少一卫星信号的步骤，还包括利用该射频模块于不同时间点接收来自不同卫星的卫星信号的步骤。 

综上所述，根据本发明的全球定位系统的精准取样频率的取得方法应用于GPS接收器时，可提供GPS接收器相对于规格所给定的取样频率较为精准的取样频率，以致于GPS接收器可直接以正确的取样频率进行卫星信号的取样。换言之，应用本发明一实施例的GPS接收器可以较为精准的取样频率进行搜寻卫星信号的取样。如此一来，即可有效地缩短GPS接收器的卫星追踪时间，并且可得更精准的时间信息。再者，GPS接收器可直接利用精准的取样频率执行更多样化的卫星追踪模式，例如：跳跃式追踪卫星、在GPS接收器的暖开机或热开机时快速搜寻电码延迟(code delay)范围等。 

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。 

附图说明

图1是显示应用本发明一实施例的全球定位系统(Global PositioningSystem；GPS)接收器； 

图2是根据本发明一实施例的全球定位系统的精准取样频率的取得方法的流程图； 

图3是显示于根据本发明另一实施例的全球定位系统的精准取样频率的取得方法的流程图； 

图4是显示应用本发明另一实施例的全球定位系统接收器。 

其中，附图标记： 

100    全球定位系统(GPS)接收器 

110    射频(RF)模块 

112    天线 

130    存储单元 

150    处理器 

170    信号连接端口 

200    轨道卫星群 

212    卫星 

214    卫星 

216    卫星 

218    卫星 

400    计算机 

430    存储单元 

470    信号连接端口 

具体实施方式 

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步更详细的描述。 

图1是显示应用本发明一实施例的全球定位系统(global positioning system；GPS)接收器。图2是显示根据本发明一实施例的全球定位系统的精准取样频率的取得方法。 

参照图1及图2，此全球定位系统的精准取样频率的取得方法可应用于GPS接收器100。 

GPS接收器100可为一单机装置，亦可与其它设备(例如：行动通讯设备、计算机等)整合。 

此GPS接收器100具有一射频模块(radio frequency，RF)110。 

首先，利用GPS接收器100的射频模块110经由天线112接收来自轨道卫星群200中一卫星212的卫星信号(步骤310)。 

然后，以一固定时间间隔计算此卫星212的卫星信号的多个电码延迟(code delay)(步骤320)。即，每固定时间间隔计算一次电码延迟。 

并且，计算前一步骤所得到所有电码延迟中所有相邻两电码延迟之间的时间差，来得到多个时间差(步骤330)。 

然后，计算所有得到的时间差的平均值(步骤340)。 

计算平均值的1000倍与固定时间间隔的比值来得到误差值，并且将射频模块110的规格取样频率加上误差以得到新取样频率，如下列公式一(步骤350)。 

F’＝F+mean(ds)×1000÷dt  公式一 

其中，F’为新取样频率、F为规格取样频率、ds为相邻两电码延迟之间的时间差、mean(ds)为所有相邻两电码延迟之间的时间差的平均值、而dt为固定时间间隔。 

于此，射频模块110的规格取样频率为射频模块110的规格所给定的取样频率。固定时间间隔可设定为1ms(毫秒)。 

于此，GPS接收器100可还具有存储单元130，以存储求得的新取样频率(步骤360) 

如此一来，GPS接收器100于定位时，即可以存储新取样频率，进行卫星信号的取样。并且，GPS接收器100还可直接利用精准的取样频率进行跳跃式追踪卫星、或在暖开机或热开机时快速搜寻电码延迟(code delay)范围等更多样化的卫星追踪模式。 

于此，还可选取不同时间不同卫星以重复执行步骤310、步骤330和步骤350，以得到大量的数据(即时间差)来计算平均值。 

参照图3，在完成步骤330后，会先确认数据量是否足够(步骤370)，即是否计算完所有时间差。 

于此，可通过设定欲计算的卫星的数量(即卫星信号的数量)，或是设定欲取得的数据的数量(即时间差的数量)来决定是否计算完所有时间差。 

以设定欲计算的卫星的数量来说，当完成一颗卫星的卫星信号的电码延迟的所有时间差计算后，可先确认是否达到欲计算的卫星的数量。若达到，则接续执行步骤340，以将所有求得的时间差取平均，来得到平均值。若未达到，则接续搜寻下一颗卫星214(步骤380)，然后返回步骤310，以接收卫星214的卫星信号。 

进而，再以同样的固定时间间隔计算卫星214的卫星信号的多个电码延迟(步骤320)，并且计算所有相邻两电码延迟之间的时间差以得到多个时间差(步骤330)。而后，再次确认是否达到欲计算的卫星的数量。若达到，则接续执行步骤340，以将所有求得的时间差取平均，来得到平均值。若仍未达到，则再接续搜寻下一颗卫星216/218(步骤380)，然后返回执行步骤310、步骤320、步骤330和步骤370。如此反复执行，直到达到欲计算的卫星的数量后，才接续执行步骤340，以将所有求得的时间差取平均，来得到平均值。 

以设定欲取得的数据的数量来说，当完成一颗卫星的卫星信号的电码延迟的所有时间差计算后，可先确认计算得的时间差的数量是否达到预定数量(即，大于或等于预定数量)。若达到，则接续执行步骤340，以将所有求得的时间差取平均，来得到平均值。若未达到，则接续搜寻下一颗卫星214(步骤380)，然后返回步骤310，以接收卫星214的卫星信号。 

进而，再以同样的固定时间间隔计算卫星214的卫星信号的多个电码延迟(步骤320)，并且计算所有相邻两电码延迟之间的时间差以得到多个时间差(步骤330)。而后，再次确认计算得的时间差的数量是否达到预定数量。若达到，则接续执行步骤340，以将所有求得的时间差取平均，来得到平均值。若仍未达到，则再接续搜寻下一颗卫星216/218(步骤380)，然后返回执行 步骤310、步骤320、步骤330和步骤370。如此反复进行，直到计算得的时间差的数量达到预定数量后，才接续执行步骤340，以将所有求得的时间差取平均，来得到平均值。 

再者，针对步骤320，亦可预先设定每颗卫星212/214/216/218欲得到电码延迟的数量，或欲计算电码延迟的时间范围。然后，于步骤320中，再依据预先设定好的欲得到电码延迟的数量，以固定时间间隔取得此卫星的预定数量的电码延迟。或者是，依据预先设定好的欲计算电码延迟的时间范围，以固定时间间隔取得此卫星于此预设的时间范围内的电码延迟。 

于此，可通过软件或固件程序内建于GPS接收器100的存储单元130中，再由GPS接收器100的处理器150执行内建的软件或固件程序来实现根据本发明的全球定位系统的精准取样频率的取得方法。其中，存储单元130可由一个或数个存储器而实现。 

当根据本发明的全球定位系统的精准取样频率的取得方法以软件或固件程序内建于GPS接收器100时，可通过定时或特定状况(例如：电源重置，即更换电池等状况)触发的方式来启动新取样频率的计算，以确保存储于存储单元130内的新取样频率为精准取样频率。亦可设计选项由使用者自行启动执行新取样频率的计算。 

此外，参照图4，根据本发明的全球定位系统的精准取样频率的取得方法亦可以软件程序安装于独立的计算机400上，即安装存储于存储单元430内。通过GPS接收器100的信号连接端口170与计算机400上相对应的信号连接端口470直接或间接连接以信号连结GPS接收器100与其外部的计算机400。然后，执行安装于外部计算机400上的软件程序以运用GPS接收器100的射频模块110来完成新取样频率的计算，进而将计算得的新取样频率存储于GPS接收器100的存储单元130，以致于GPS接收器100可使用此新取样频率进行各种卫星追踪与定位。 

综上所述，根据本发明的全球定位系统的精准取样频率的取得方法应用于GPS接收器时，可提供GPS接收器相对于规格所给定的取样频率较为精准的取样频率，以致于GPS接收器可直接以正确的取样频率进行卫星信号的取样。换言之，应用本发明一实施例的GPS接收器可以较为精准的取样频率进行搜寻卫星信号的取样。如此一来，即可有效地缩短GPS接收器的卫星追踪时间， 并且可得更精准的时间信息。再者，GPS接收器可直接利用精准的取样频率执行更多样化的卫星追踪模式，例如：跳跃式追踪卫星、在GPS接收器的暖开机或热开机时快速搜寻电码延迟(code delay)范围等。 

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。 

Claims (5)

1.一种全球定位系统的精准取样频率的取得方法，应用于一GPS接收器，该GPS接收器具有一射频模块，其特征在于，该取得方法的步骤包括：

利用该射频模块接收来自至少一卫星的至少一卫星信号；

以一固定时间间隔计算该卫星信号的多个电码延迟；

计算该多个电码延迟中所有相邻两电码延迟之间的时间差，以得到多个时间差；

计算所有得到的该时间差的一平均值；

计算该平均值的1000倍与该固定时间间隔的比值，以得到一误差值；以及

将该射频模块的一规格取样频率加上该误差值以得到一新取样频率。

2.根据权利要求1所述的全球定位系统的精准取样频率的取得方法，其特征在于，该固定时间间隔为1ms。

3.根据权利要求1所述的全球定位系统的精准取样频率的取得方法，其特征在于，还包括：

存储得到的该新取样频率。

4.根据权利要求1所述的全球定位系统的精准取样频率的取得方法，其特征在于，该规格取样频率为该射频模块的规格所给定的取样频率。

5.根据权利要求1所述的全球定位系统的精准取样频率的取得方法，其特征在于，当该卫星的数量为多个时，该利用该射频模块接收来自至少一卫星的至少一卫星信号的步骤，还包括利用该射频模块于不同时间点接收来自不同卫星的卫星信号的步骤。

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