CN101770015B - 得到全球定位系统信号的正确相位反转点的方法 - Google Patents

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Abstract

一种得到全球定位系统信号的正确相位反转点的方法，包含有连续接收多个卫星其中之一卫星信号；判读接收到的该卫星信号中的多个相位反转点；计算多个相位反转点中每两相邻的相位反转点之间的每一时间差；确认每一时间差是否均为20毫秒的整数倍；以及当每一时间差均为20毫秒的整数倍时，以多个相位反转点中的第一个相位反转点为起始点，以从卫星信号中每20毫秒撷取一笔数据。由找出卫星信号中多个正确的相位反转点以加快定位的速度，减少所需的定位时间。

Description

得到全球定位系统信号的正确相位反转点的方法
技术领域
本发明涉及一种得到全球定位系统信号的方法，特别涉及一种得到全球定位系统信号的正确相位反转点的方法。
背景技术
全球定位系统(Global Positioning System，GPS)是一个中距离圆型轨道卫星导航系统。它可以为地球表面绝大部分地区(98％)提供准确的定位、测速和高精度的时间标准。全球定位系统是由美国国防部研制和维护，可满足位于全球任何地方或近地空间的军事用户连续精确的确定三维位置、三维运动和时间的需要。该系统包括太空中的24颗GPS卫星；地面上的1个主控站、3个数据注入站和5个监测站及作为客户端的GPS接收机。最少只需其中4颗卫星，就能迅速确定客户端在地球上所处的位置及海拔高度；所能接收到的卫星数越多，译码出来的位置就越精确。
由于GPS具有不受天气影响、全球高覆盖率(98％)与可移动定位等特性，因此除了军事用途外，大量用于民生的导航(例如：飞机导航、船舶导航与行车导航等)与定位(例如：车辆防盗、移动通讯装置的定位等)等。
卫星经由反转信号的相位角(180度)，且每20毫秒会广播1bit的星历数据。也就是说，卫星信号中，每个相位反转点的时间间隔为20毫秒的倍数。但由于卫星是围绕着地球运转，因此全球定位系统在接收卫星所发出的卫星信号时，会随着卫星所在的位置而使得全球定位系统所接收到的卫星信号强弱不一，例如：卫星在全球定位系统的正上方时，信号较强，当卫星在靠近地平面时，信号会较弱。同时，卫星信号也会受到其它电磁辐射等干扰而使得全球定位系统的收讯不佳。因此在卫星信号微弱或是噪声大时，因干扰造成全球定位系统所接收到的卫星信号可能会有相位反转点不是20毫秒的倍数，而使得全球定位系统在解析卫星信号时，会做了误判的动作，需要反复耗时的重新接收卫星信号来定位，使得正确定位的时间拉长。
发明内容
本发明提供一种得到全球定位系统信号的正确相位反转点的方法，可以避免因为卫星信号微弱或噪声的影响，使得正确的定位时间拉长。
根据本发明所揭露的得到全球定位系统信号的正确相位反转点的方法包含有：连续接收多个卫星其中之一卫星信号；判读接收到的卫星信号中的多个相位反转点；计算多个相位反转点中每两相邻的相位反转点之间的每一时间差；确认每一时间差是否均为20毫秒的整数倍；以及当每一时间差均为20毫秒的整数倍时，以多个相位反转点中的第一个相位反转点为起始点，以从卫星信号中每20毫秒撷取一笔数据。
其中，每一相位反转点是由逻辑0变逻辑1或由逻辑1变逻辑0。
当时间差不均为20毫秒的整数倍时，则连续接收多个卫星中其中的另一卫星信号。
根据判读接收到的卫星信号中的多个相位反转点的步骤，判读接收到的卫星信号以得出一时间范围内的多个相位反转点。其中，时间范围可以是为1秒、2秒或是其它时间范围。
根据本发明所揭露的得到全球定位系统信号的正确相位反转点的方法，先行连续接收一卫星信号以得到多个相位反转点，再计算多个相位反转点中每两相邻的相位反转点之间的每一时间差是否均为20毫秒的整数倍。当每两相邻的相位反转点之间的时间差均为20毫秒的整数倍时，即可得到全球定位系统信号的正确相位反转点。再以第一个相位反转点为起始点，从卫星信号中每20毫秒取一笔数据即可得到卫星信号中正确的导航数据。本发明所揭露的得到全球定位系统信号的正确相位反转点的方法，可以在卫星信号微弱或噪声大的影响下，仍可以得到卫星信号中正确的相位反转点，可以加快定位的速度，减少所需的定位时间。
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为根据本发明的得到全球定位系统信号的正确相位反转点的方法流程图；
图2为根据本发明的具有多个相位反转点的卫星信号示意图；以及
图3为根据本发明的具有多个正确相位反转点的卫星信号示意图。
其中，附图标记
A相位反转点
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
图1为根据本发明的得到全球定位系统信号的正确相位反转点的方法流程图。
请参照图1，根据本发明的得到全球定位系统信号的正确相位反转点的方法包含有：连续接收多个卫星其中之一卫星信号(步骤21)；判读接收到的该卫星信号中的多个相位反转点(步骤22)；计算多个相位反转点中每两相邻的相位反转点之间的每一时间差(步骤23)；确认每一时间差是否均为20毫秒的整数倍(步骤24)；当每一时间差均为20毫秒的整数倍时，以多个相位反转点中的第一个相位反转点为起始点，以从卫星信号中每20毫秒撷取一笔数据(步骤26)；以及当每一时间差不均为20毫秒的整数倍时，重回到步骤21，连续接收多个卫星中其中的另一卫星信号(步骤25)。
得到全球定位系统信号的正确相位反转点的方法：第一步骤(步骤21)先行以一频率范围搜寻多个卫星(例如：搜寻到三个卫星，可以得知全球定位系统所在位置的经纬度；搜寻到四个卫星，可以得知全球定位系统的经纬度与海拔高度等)。当全球定位系统搜寻到多个卫星后，以能接收最大强度的卫星信号的追踪频率来接收搜寻到的卫星其中之一卫星所发出的卫星信号。其中，卫星信号是以电磁波的方式在空中传播，当全球定位系统接收卫星信号后，会解析卫星信号中所含的导航数据，由判读卫星信号中相位的变化来转化成由0与1组合成的二位数字信号来呈现导航数据。
接着第二步骤(步骤22)判读接收到的卫星信号的多个相位反转点21(如图2所示)。请参照图2，卫星信号中的相位变化转化成0与1组合成的二位数字信号，由图中可看出卫星信号中具有多个代表数字信号1与数字信号0之间的切换点，亦即每一相位反转点A可由逻辑0变逻辑1，也可以由逻辑1变逻辑0。其中，可以是判读接收到的卫星信号于一时间范围内的多个相位反转点A。此时间范围可以是为1秒、2秒或是其它时间范围。此外，亦可是判读接收到的卫星信号中特定数量的相位反转点A。此特定数量可为5-20个，亦可为20个以上。
因此第三步骤(步骤23)计算多个相位反转点中每两相邻的相位反转点之间的每一时间差。由于卫星每20毫秒会广播1bit的星历数据，亦即卫星每秒广播50bit的数据。也就是说，卫星信号中，每个相位反转点的时间间隔应为20毫秒的倍数。但由于卫星是围绕着地球运转，因此全球定位系统在接收卫星所发出的卫星信号时，会随着卫星所在的位置而使得全球定位系统所接收到的卫星信号强弱不一，例如：卫星在全球定位系统的正上方时，信号较强，当卫星在靠近地平面时，信号会较弱。同时，卫星信号也会受到其它电磁辐射等干扰而使得全球定位系统的收讯不佳。
因此在卫星信号微弱或是噪声大时，造成全球定位系统所接收到的卫星信号可能会有相位反转点不是20毫秒的倍数。如图2所示，因为卫星信号微弱或是噪声大，造成全球定位系统所接收到的卫星信号在20毫秒的间隔时间有数个相位反转的变化。使得全球定位系统在解析卫星信号时，会做了误判的动作，而接收了错误的导航信息，需要反复耗时的重新接收卫星信号来定位，使得正确定位的时间拉长。
而在计算多个相位反转点中每一相邻的两相位反转点之间的时间差时，可以取至少5个、10个或20个以上的相位反转点来计算每两相邻的相位反转点之间的时间差。计算时间差时所取的相位反转点的总数若是太少，当因为卫星信号微弱或大噪声的影像所造成错误的相位反转点在所取的数目范围外时，则还是有可能会有误判的可能。计算时间差时所取的相位反转点的总数若是太多，则会拉长定位时间，并可能造成系统的负荷。因此，可依据全球定位系统的使用区域来决定计算得数量。即，可依据全球定位系统的使用区域来决定搜寻相位反转点的数量或时间范围。
所以第四步骤(步骤24)要确认多个相位反转点中每两相邻的相位反转点之间的时间差是否均为20毫秒的整数倍。第五步骤(步骤25)当时间差不均为20毫秒的整数倍时，表示所接收的卫星的信号微弱或有较大噪声影响，因此重回到第一步骤(步骤21)，改成连续接收多个卫星中的另一个卫星的卫星信号，以避免持续接收信号较弱的卫星的卫星信号，而延长了正确定位的时间。
当确认多个相位反转点中每两相邻的相位反转点之间的时间差均为20毫秒的整数倍后，亦即所取的卫星信号具有正确的相位反转点后(如图3所示，相邻相位反转点A之间的时间差均为20毫秒的整数倍)，则进行第五步骤，以从卫星信号撷取出导航数据。
第六步骤(步骤26)以多个相位反转点A中的第一个相位反转点A为起始点开始从卫星信号中每20毫秒撷取一笔数据。如图3所示，当相邻相位反转点A之间的时间差均为20毫秒的整数倍时，可取得卫星信号中的正确的导航数据10010....。
于此，得到全球定位系统信号的正确相位反转点的方法可应用于具有全球定位系统的电子装置，例如手机、笔记型计算机等携带式电子装置。其中，具有全球定位系统的电子装置可具有一天线与一处理器。天线用以接收多个卫星的卫星信号。处理器用以在接收卫星信号后判读多个相位反转点并计算每一相邻两相位反转点之间的时间差等。
根据本发明所揭露的得到全球定位系统信号的正确相位反转点的方法，应用于全球定位系统，先行连续接收一卫星信号以得到多个相位反转点，再计算多个相位反转点中每两相邻的相位反转点之间的每一时间差是否均为20毫秒的整数倍。当每两相邻的相位反转点之间的时间差均为20毫秒的整数倍时，即可得到全球定位系统信号的正确相位反转点。再以第一个相位反转点为起始点，从卫星信号中每20毫秒取一笔数据即可得到卫星信号中正确的导航数据。本发明所揭露的得到全球定位系统信号的正确相位反转点的方法，可以在卫星信号微弱或噪声大的影响下，仍可以得到卫星信号中正确的相位反转点，可以加快定位的速度，减少所需的定位时间。
当然，本发明还可有其它多种实施例，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 (4)

1.一种得到全球定位系统信号的正确相位反转点的方法，其特征在于，包含有：
连续接收多个卫星中其中之一卫星信号；
判读接收到的该卫星信号中的多个相位反转点；
计算该多个相位反转点中每两相邻的相位反转点之间的每一时间差；
确认每一该时间差是否均为20毫秒的整数倍；以及
若是，以该多个相位反转点中的第一个相位反转点为起始点，以从该卫星信号中每20毫秒撷取一笔数据，该时间差不均为20毫秒的整数倍时，则连续接收该多个卫星中其中的另一该卫星信号。
2.根据权利要求1所述的得到全球定位系统信号的正确相位反转点的方法，其特征在于，每一该相位反转点由逻辑0变逻辑1，或由逻辑1变逻辑0。
3.根据权利要求1所述的得到全球定位系统信号的正确相位反转点的方法，其特征在于，判读接收到的该卫星信号中的多个相位反转点的步骤，为判读接收到的该卫星信号以得出一时间范围内的多个相位反转点。
4.根据权利要求3所述的得到全球定位系统信号的正确相位反转点的方法，其特征在于，该时间范围是为1秒。
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