CN104237904B - 用于从多个gnss卫星系统同时接收信号的接收机 - Google Patents

用于从多个gnss卫星系统同时接收信号的接收机 Download PDF

Info

Publication number
CN104237904B
CN104237904B CN201410262182.XA CN201410262182A CN104237904B CN 104237904 B CN104237904 B CN 104237904B CN 201410262182 A CN201410262182 A CN 201410262182A CN 104237904 B CN104237904 B CN 104237904B
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
gnss
satellite
nco
signals
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201410262182.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN104237904A (zh
Inventor
G.伦南
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Publication of CN104237904A publication Critical patent/CN104237904A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104237904B publication Critical patent/CN104237904B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/33—Multimode operation in different systems which transmit time stamped messages, e.g. GPS/GLONASS
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42—Determining position
    • G01S19/421—Determining position by combining or switching between position solutions or signals derived from different satellite radio beacon positioning systems; by combining or switching between position solutions or signals derived from different modes of operation in a single system
    • G01S19/426—Determining position by combining or switching between position solutions or signals derived from different satellite radio beacon positioning systems; by combining or switching between position solutions or signals derived from different modes of operation in a single system by combining or switching between position solutions or signals derived from different modes of operation in a single system

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

本发明描述了一种用于同时接收和处理来自多个导航卫星系统星座的多颗卫星的信号的方法、接收机和移动终端。在所述方法中，来自多个导航卫星系统的卫星信号被转换成中频，并且一起地被从模拟信号转换为数字信号，但随后根据每个导航卫星系统在数字域中而被分离出来。

Description

用于从多个GNSS卫星系统同时接收信号的接收机
相关申请的交叉引用
本申请请求于2013年6月12日提交的美国临时专利申请No.61/834,143的优先权益，其全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明总体上与从卫星导航系统接收信号有关，更具体地，与从多个全球导航卫星系统(GNSS)星座的卫星同时接收信号有关。
背景技术
卫星导航系统向地球上的接收机提供定位和时钟信息。每个系统具有其自身的环绕地球的卫星星座，并且，为了计算其位置，地球上的接收机使用系统星座的“在视野内”(即在上方的天空中)的卫星。全球导航卫星系统(GNSS)经常被用来通称这样的系统，即使这样的导航卫星系统包括区域的和增强的系统—即系统并不是真正的“全球的”。除非另有明确标注，否则本文中使用的术语“GNSS”覆盖任何类型的导航卫星系统，而不管全球与否。
在计划中的以及现在运行中的GNSS系统的数目正在增加。广为人知的、广泛使用的，并且真正全球化的美国全球定位系统(GPS)已经被另一个全球系统，俄罗斯的格洛纳斯(GLONASS)系统加入，并且现在正在被欧洲的伽利略和中国的北斗(其第二代也被称为指南针)系统加入—它们中的每一个都有，或者将具有其环绕全球的自身的卫星星座。区域性的系统(那些不是全球化的，但是旨在覆盖全球的某个特定区域)包括现在正在发展中的日本的准天顶卫星系统(QZSS)和印度区域导航卫星系统(IRNSS)。增强的系统通常也是区域性的，并且在例如来自地面站和/或额外的导航辅助的消息方面“增强”现有GNSS系统。这些包括广域增强系统(WAAS)、欧洲同步卫星导航覆盖服务(EGNOS)、多功能卫星增强系统(MSAS)、和GPS辅助地理增强导航(GAGAN)。区域性的GNSS系统，例如QZSS，也可作为增强系统运行。
所述四个正在运行的或者即将运行的真正“全球性”的GNSS，即，GPS，格洛纳斯，伽利略和北斗，正在提供，和/或者将要提供空前数量的在上空的卫星，通过这些卫星GNSS接收机能够使用每个GNSS系统发送的“开放服务”信道计算其位置。GPS发送开放服务L1信号，并且截止2012年12月在其星座内具有32颗工作卫星，其构成了24颗运营卫星，其中，4颗卫星在6个不同的轨道平面上，这保证任意时刻在地球上的任何一点的上空至少有6颗卫星。格洛纳斯发送开放服务L1信号，并且截止2013年7月在其星座中有29颗卫星，其中，23颗是运营卫星。伽利略发送开放服务E1信号，并且计划有30颗卫星，分布在3个轨道平面上，并且预期可以保证任意时刻在“大多数位置”的上空将有6-8颗卫星。北斗-2，也被称为指南针，发送开放服务B1信号，并且在其星座内将有35颗卫星。
因此，在不远的将来，任意时刻在一个GNSS接收机的上空可以有最少30和最多超过50颗卫星是可用的—如果该GNSS接收机能够从全部4个GNSS系统接收信号。然而，不同的GNSS系统使用不同的信号构成，并且它们中的多数使用不同的频率，使得在没有过度功耗和/或者接收装置复杂性的情况下从全部4个GNSS星座中的卫星同时接收信号很困难。
因此，需要一个解决方案来使GNSS接收机可以从全部4个GNSS星座同时接收卫星信号，而不需要过度的功耗和/或者过度的设备复杂性。
发明内容
本发明至少解决上述问题和缺点，并且至少提供以下所述的优点。根据本发明的一个方面，GNSS接收机被配置来从多个GNSS星座同时接收信号。根据本发明的另一个方面，单个的模拟接收链在GNSS接收机中被用来从多个GNSS星座同时接收和处理信号。根据本发明的又一个方面，来自多个GNSS星座的信号只有在包含来自多个GNSS星座的全部信号的接收信号已经被从模拟转换到数字之后才被从彼此分离出来。
根据本发明的一个方面，提供了用于使卫星导航系统中的接收机从多个卫星系统星座接收多颗卫星的信号的方法，其包括接收包含来自多个卫星系统星座中的多颗卫星的传输物(transmission)的射频(RF)信号；通过将RF信号与本地振荡器导出信号LORF混频，将包含来自多个卫星系统星座中的多颗卫星的传输物的RF信号转换成包含来自多个卫星系统星座中的多颗卫星的传输物的中频(IF)信号；以采样率fs对IF信号进行采样，将模拟IF信号转换成数字IF信号；以及，对于每个卫星系统，通过将数字IF信号与数控振荡器(NCO)的输出信号fNCO-GNSS混频，把卫星系统的卫星信号从数字IF信号中分离出来，NCO输出信号fNCO-GNSS具有与卫星系统中的卫星的传输频率被转换到IF之后的中心相对应的频率。
根据本发明的另一个方面，提供了卫星导航系统接收机中的接收链，包括：接收机，其被配置来接收包含来自多个卫星系统星座中的多颗卫星的传输物的射频(RF)信号；复混频器，其被配置来将接收的RF信号与本地振荡器导出信号LORF进行混频，产生包含来自多个卫星系统星座中的多颗卫星的传输物的中频(IF)信号输出；模数转换器(ADC)，其被配置来以采样率fs对IF信号进行采样，将模拟IF信号转换为数字IF信号；以及，复混频器，其被配置来将数字IF信号与数控振荡器(NCO)输出的信号fNCO-GNSS进行混频，所述NCO输出信号fNCO-GNSS具有与多个卫星系统中的目标卫星系统中的卫星的IF处的传输频率的中心相对应的频率，从而将目标卫星系统的卫星的信号从数字IF信号中分离出来。
根据本发明的另一个方面，提供了卫星导航系统中的接收机，包括：一个或者多个处理器，以及至少一个非暂时性的有程序指令记录在其上的计算机可读介质，所述程序指令配置来使所述一个或者多个处理器控制一个或者多个步骤的执行，这些步骤有：接收包含来自多个卫星系统星座中的多颗卫星的传输物的射频(RF)信号；通过将RF信号与本地振荡器导出信号LORF进行混频，将包含来自多个卫星系统星座中的多颗卫星的传输物的RF信号转换成包含来自多个卫星系统星座中的多颗卫星的传输物的中频(IF)信号；以采样率fs对IF信号进行采样，将模拟IF信号转换成数字IF信号；以及，对于每一个卫星系统，通过将数字IF信号与数控振荡器(NCO)输出信号fNCO-GNSS进行混频，将卫星系统的卫星的信号从数字IF信号中分离出来，所述NCO输出信号fNCO-GNSS具有与卫星系统中的卫星的传输频率被转换成IF后的中心相对应的频率。
根据本发明的另一个方面，提供了能够从多个导航卫星系统星座的多颗卫星接收信号的移动终端，包括：接收机，其被配置来接收包含来自多个导航卫星系统GNSS1–GNSSn的多颗卫星的信号的射频(RF)信号；复混频器，其被配置来将接收的RF信号与本地振荡器导出信号LORF进行混频，产生包含来自多个导航卫星系统GNSS1–GNSSn的多颗卫星的信号的中频(IF)信号输出；模数转换器(ADC)，其被配置来以采样率fs对IF信号进行采样，以将模拟IF信号转换成数字IF信号；以及，多个复混频器，每个复混频器i被配置来将数字IF信号与数控振荡器(NCO)输出信号fNCO-GNSSi进行混频，NCO输出信号fNCO-GNSSi具有与多个导航卫星系统GNSS1-GNSSn中的卫星系统GNSSi中的卫星的IF处的传输频率的中心相对应的频率，据此，多个复混频器能够将多个导航卫星系统GNSS1-GNSSn的每一个中的卫星信号从数字IF信号中分离出来。
附图说明
通过以下结合附图的详细描述，本发明的某些实施例的上述和其他方面、特征和优点将变得更加明显，其中：
图1A示出了根据本发明的实施例的，用于从四个GNSS星座接收和处理信号的GNSS系统的接收链；
图1B是根据本发明的实施例的，从四个GNSS星座接收和处理信号的方法的流程图；
图1C是根据本发明的实施例的，选择使用哪个GNSS星座来用于GNSS计算的方法的流程图；
图2A是示出由GPS、伽利略、格洛纳斯和北斗系统星座(GPS/Gal/GLO/Bei)中的卫星发射的，和从它们接收到的信号的图形；
图2B是根据本发明的实施例的，表示GPS/Gal/GLO/Bei的卫星发射的信号和本地振荡器(LO)的频率LORF的视图；
图3A是根据本发明的实施例的，表示通过频率转换产生的GPS/Gal/GLO/Bei的中频(IF)信号和中心IF频率fc的视图；
图3B是根据本发明的实施例的，表示通过频率转换产生的重叠GPS/Gal/GLO/BeiIF信号的视图；
图3C是根据本发明的实施例的，示出通过频率转换产生的重叠GPS/Gal/GLO/BeiIF信号的视图；
图4A示出了根据本发明的实施例的，用于从GPS/Gal/GLO/Bei星座接收和处理信号的GNSS系统的接收链；
图4B示出了根据本发明的实施例的，在图4A中的信号分离模块440的元件；
图4C示出了根据本发明的实施例的，在图4B中的信号分离器440A/B-440D使用的复混频器441。
图5A是根据本发明的实施例的，在图4A中的IF滤波器423的频率响应；以及
图5B是根据本发明的实施例的，在图4A中的IF滤波器加上可选带通滤波器的频率响应。
具体实施方式
将参照附图，在下文中对本发明的各个实施例进行详细描述，其中，相似的附图标记通常用于通篇指代相似的元件。在下面的描述中，出于解释的目的，许多的具体细节被详细的阐释，从而对所要求保护的主要内容提供全面的理解。然而，显而易见的是，所要求保护的主要内容可以在没有这些具体细节的情况下被实施。在其他情况下，结构和设备是以框图的形式被示出，以便于描述所要求保护的主题。
一般来讲，本申请与具有最小化的电路和最大化的灵活性的、同时从多个GNSS星座，以及增强系统的卫星接收和处理信号的GNSS接收机有关。更具体地，本发明的实施例包括以下特征的组合：
(1)单个的射频(RF)/中频(IF)接收链，用于从多个GNSS星座的卫星接收信号，同时在采样之前降低IF的带宽到最小值，其也以最低的速率执行；
(2)能够处理全部复GNSS信号的数字电路，使得GNSS系统信号的每个根据其自身的信号特点(包括L-波段载波发射频率和扩频码)被最佳地分离；
(3)具有基于选择哪个GNSS系统信号来用于接收而可以被启用和禁用的元件的数字电路；以及
(4)可选的带阻滤波器，可被用于进一步降低GNSS接收机对于干扰信号的灵敏度。
图1A示出了根据本发明的实施例的，用于从四个GNSS星座接收和处理信号的GNSS系统的接收链。具体地，天线110从GPS、伽利略、格洛纳斯和北斗系统(下文中，“GPS/Gal/GLO/Bei”)中的卫星接收信号。将参照图2A-2B来描述那些所接收的信号，RF信号115，的特点。图2A是示出由GPS/Gal/GLO/Bei星座中的卫星发射的，和从它们接收到的信号的图形。当然，正如将被本领域中的普通技术人员所理解的，图2A示出了接收到的GPS/Gal/GLO/Bei信号的简化版本。例如，与所有的信号一样，这些信号总是连同噪声一起被接收，并且，事实上，当GPS信号被接收到时是低于热噪声本底的。GNSS信号和系统的这个和其他众所周知的细节被排除在本文的描述之外，以免使描述变得不必要的复杂。
如图2A和2B中所示，北斗开放服务信号B1210具有的标称中心频率为1561.098MHz，其中，1dB带宽约为4.092MHz(指信号的功率在该带宽处下降1dB)，其在图2B的图示中，以表示标称频率的单一线条，以及表示1dB下降带宽的方块来显示。北斗开放服务信号B1的最新的接口控制文件(ICD)是“北斗导航卫星系统信号空间接口控制文件(BEIDOU NAVIGATION SATELLITE SYSTEM SIGNAL IN SPACE INTERFACE CONTROLDOCUMENT)”，其日期为2012年12月，其全文通过引用的方式特此并入。
GPS L1信号220和伽利略E1信号225在图2A和2B中重叠，因为它们共享相同的标称中心频率1575.42MHz，但是图2A中更暗的区域显示了伽利略信号225与GPS信号220的不同之处。GPS最新的ICD是“全球定位系统主管系统工程与集成接口规范(GLOBAL POSITIONINGSYSTEMS DIRECTORATE SYSTEMS ENGINEERING&INTEGRATION INTERFACE SPECIFICATION)”(IS-GPS-200G)，其日期是2013年1月31日，其全文通过引用的方式特此并入。伽利略最新的IDC是“伽利略开放服务信号空间接口控制文件(GALILEO OPEN SERVICE SIGNAL IN-SPACEINTERFACE CONTROL DOCUMENT)”(Galileo OS SIS ICD)1.1版，其日期是2010年9月，其全文通过引用的方式特此并入。
格洛纳斯L1信号230B具有的标称中心频率为1602MHz，但是，在其目前的形态，格洛纳斯使用频分复用(FDM)，而不是码分复用(CDM)来区分它的卫星信号。更具体地，格洛纳斯具有14个L1/L2卫星信道，其中，中心传输频率为从中心频率1602MHz偏移+0.5625MHz的倍数。在图2A中示出的格洛纳斯230A信号是+6卫星信道，其具有的中心频率为1605.375MHz，此处将其用来表示格洛纳斯全部FDM信道的最高传输频率。格洛纳斯未来的形态可能使用CMD来区分其卫星信号。与其他GNSS信号一样，利用对于本领域的普通技术人员来讲是显而易见的修改，本发明的原理同样适用于现在的形态和未来任何的形态。在图2B中示出的格洛纳斯230B信号是被全部14个中心在1602MHz附近的FDM信道所覆盖的带宽的图示。因为其使用FDM来区分信道，所以所述全部格洛纳斯信道(格洛纳斯信号230B)的图示具有比其他GNSS信号更宽的带宽，大约为8MHz。格洛纳斯L1和L2信号的最新的公开可获得的IDC英文文件是“全球导航卫星系统接口控制文件(the GLOBAL NAVIGATIONSATELLITE SYSTEM INTERFACE CONTROL DOCUMENT)”(版本5.1)，其日期为2008年，其全文通过引用的方式特此并入。
回到图1A，已经被天线110接收的GPS/Gal/GLO/Bei信号RF115(在图2B中示为210、220、225和230B)被输入到频率转换单元120中。频率转换在无线接收中是非常广为人知的过程，并涉及到将接收到的更高频率的信号，本文中称为“射频”或者“RF”信号，转换为更低的频率，本文中称为“中频”或者“IF”。执行频率转换的理由很多，主要的其中之一是在更低的频率可以更容易地操作和处理信号。该频率转换是通过将RF信号与本地振荡器(LO)产生的信号混频来实施，其中LO信号的频率在本文中被指定为为LORF。当在执行频率转换时，有许多方法和变化是可能的，以及在频率转换之前、期间和之后在接收链中可能发生的阶段和步骤对于本领域中的普通技术人员来讲是众所周知的，并且不需要在此处进一步解释。
如图2B中所示，根据本发明的实施例，所选择的LORF大概处于所需的4个GPS/Gal/GLO/Bei GNSS信号的中间。更具体地，LORF被标称选择为1547fx，其中，本地振荡器的频率fx＝1.0230625MHz，因此LORF＝1582.6776875MHz，如图2B中所示。
因为LORF信号是复的，即，具有同相(I)和正交(Q)分量，频率转换模块120的输出也是复的，其由图1A中的双线条的IF输出信号125来表示。图1A中所有的复信号都用双线条来表示。
图3A-3B是频率转换模块120输出的GPS/Gal/GLO/Bei IF信号125的图示和图形。在将RF信号115与LORF信号混频之后，得到的IF信号125现在的中心在一个低得多的IF中心频率fc附近，其以图3A中所示的中心零线来表示。示出了IF输出信号125的图3A的频谱是复的，其具有正的和负的频率分量。然而，在实际应用中，正的和负的频率会折叠到彼此之上，导致图3B中所示的叠加信号。更具体地，图3A中所示的中心在-22MHz附近的北斗信号210实际上的中心在图3B中的+22MHz附近，导致它们与图3B中的中心在19.5MHz附近的格洛纳斯信号230B重叠。图3C示出了根据幅度(dB)的格洛纳斯230A(+6格洛纳斯卫星信道)与北斗210的重叠。
回到图1A，频率转换模块120输出的IF信号125接来下被输入到模数转换器(ADC)130中。再一次的，模数转换是对于本领域中的普通技术人员来讲是一个众所周知的过程，并且很显然的涉及到模拟信号到数字信号的转换，这意味着信号现在由1和0来代表。执行模数转换的理由很多，主要的其中之一是在数字域中可以更容易地操作和处理信号。当在模数转换时，有许多方法和变化是可能的，以及在模数转换之前、期间和之后在接收链中可能发生的阶段和步骤对于本领域中的普通技术人员来讲是众所周知的，并且不需要在此处进一步解释。
一旦被转换到数字域中，IF信号125(仍然是复的，如图1A中的双线条所示)被输入到信号分离模块140中，其包含GPS信号分离器140A、伽利略信号分离器140B、格洛纳斯信号分离器140C、和北斗信号分离器140D。每个信号分离器140A-140B-140C-140D从ADC130接收相同的数字信号输出。部分地因为数字输出是复的，即，具有I和Q分量，图3B和3C中所示的信号的明显的重叠能够被GPS信号分离器140A、伽利略信号分离器140B、格洛纳斯信号分离器140C、和北斗信号分离器140D中的数字电路解开。关于信号分离模块140的进一步细节将在下文中参照图4B和4C中所示的信号分离模块140的具体的实施例来讨论。
GPS信号分离器140A、伽利略信号分离器140B、格洛纳斯信号分离器140C、和北斗信号分离器140D分别分离出GPS、伽利略、格洛纳斯和北斗信号，并且将它们输出，从而分离出的信号能够被用于适合每个GNSS系统的导航处理和计算。一般来讲，每个信号分离器分离出自己目标GNSS系统的卫星信号。
如上文所表明的，图1A是涉及到根据本发明的实施例的系统中的组件的高等级抽象，并且对于GNSS接收链来讲是需要的，和/或者首选的许多元件和级因为对于本领域中的普通技术人员来讲是众所周知的而被省略，以使描述明晰。例如，在频率转换模块120和ADC130之前和之后需要某些放大和滤波，但是因为其对于本领域中的普通技术人员来讲是众所周知的所以没有在图1A中显示出来。放大和滤波中的一些在下文中参照图4A，4B和4C中示出的具体的实施例来讨论。一般来讲，本领域中的那些普通技术人员应当理解的是，在特定GNSS接收机的接收链中的本发明的具体实施将总会涉及到许多除了图1A中所示的那些以外的、众所周知的接收链元件。
图1B是根据本发明的实施例的，从多个GNSS星座接收和处理信号的方法的流程图。在步骤150中，来自n个GNSS系统GNSS1–GNSSn中的卫星的星座的GNSS信号被GNSS接收机所接收。在步骤155中，接收到的RF信号被频率转换模块120转换为IF信号(使用LORF)。在步骤160中，包含来自全部GNSS系统GNSS1–GNSSn的信号的IF信号125被ADC130从模拟转换为数字。在步骤180中，仍然组合在一起的GNSS1–GNSSn数字信号被信号分离模块140分离出用于独立的GNSS系统GNSSi中的每个的信号。在步骤185中，由信号分离模块140输出的为每个独立GNSS系统GNSSi而被分离出来的信号根据它们相应的GNSS信令结构和协议被独立处理，用于GNSS计算，并且然后多-GNSS导航解决方案被计算(使用来自全部GNSS系统GNSS1–GNSSn的信号所产生出的全部信息)。如图1B中步骤185外的虚线箭头所表示的，接下来会发生什么取决于所涉及的特定的实施和系统。然而，对于大多数GNSS系统而言是真实的是，步骤150-155-160-180-185最有可能被连续和/或间歇性的重复，以(尤其是用于)更新位置信息。使所述方法在步骤185之后“结束”是一个误导性的简化。图1C是在特定的多-GNSS系统中，在步骤180和步骤185的之前和之后可能发生的步骤的示例。
图1C是根据本发明的实施例的，选择哪个GNSS星座来用于GNSS计算的方法的流程图。在步骤170中，其信号将用于导航/定位计算的GNSS星座被选择(即，从可能的GNSS1–GNSSn中选择的子集GNSSs)。如将被本领域的普通技术人员所理解地，什么子集GNSSs被选中，以及系统什么时候将要进行选择以选取少于全部可能的GNSS系统可以取决于许多不同的度量，其可以根据特定的实施例被选择、混合和变化。例如，要最小化GNSS接收机的功耗，和/或者如果GNSS信号条件好，系统可以选择限制对一个或者两个GNSS系统的信号处理。作为系统何时可以选择(或者自动选择)少于全部可用的GNSS系统，或者选择单个GNSS系统的另一个例子是对于该特定的GNSS系统或多个系统而言何时存在通过其他通信信道可用的增强的信息。例如，如果增强的GNSS信息，例如当前的GPS/格洛纳斯星历表通过可用的蜂窝网络是可获得的，具有可用增强的信息的GNSS系统或者多个系统可以被选中。作为选择参数的例子，系统可以选择当前视野中有最多卫星的GNSS系统(或者，从之前的例子中，具有可用的增强的信息的GNSS系统)。这个例子的变化可以包括考虑了如对视野中具有最多卫星的GNSS系统中的卫星的维护和保养的因素。作为选择参数的另一个例子是区域授权可以被应用。例如，中国可以授权北斗作为中国内部货运卡车的主要导航资源。
在步骤173中，步骤170中没有选中的那些GNSS星座的信号分离组件被关闭(即，任何选中的子集GNSSs以外的GNSS1–GNSSn)。例如，如果GPS、伽利略、和格洛纳斯在步骤170中被选中，则北斗信号分离器140D中的组件在步骤173中被关闭。在步骤180中(等同于图1B中的步骤180)，所选中的子集的信号被分离出来，如参照图1A和1B所讨论的(即，被选中的子集中的每个独立信号被分离出来)。接着之前的例子，在步骤180中，被选中的GPS、伽利略、和格洛纳斯信息可以被信号分离模块140分离并且输出，而北斗的组件保持禁用。在步骤185中(等同于图1B中的步骤185)，由信号分离模块140输出的分离出的信号根据它们各自的信令结构和协议而被独立地处理，以用于GNSS计算，并且然后使用从选择的星座的信号产生出来的全部信息来计算多-GNSS导航解决方案。接着之前的例子，由信号分离模块140分离出来和输出的GPS、伽利略、和格洛纳斯信号根据它们各自的GNSS信令结构和协议被独立的处理，以用于GNSS计算，并且然后计算多-GNSS导航解决方案(使用从卫星的选择的GPS、伽利略、和格洛纳斯星座的信号产生出来的全部信息)。
下一步，步骤185中计算的多-GNSS导航解决方案作用在图1C的步骤191和195中。在步骤191中，确定所述多-GNSS导航解决方案是否满足特定的最小阈值条件，其可以是，例如，是否达到了某等级的精确度。步骤191的目的是确定是否应该由选中的子集GNSSs来继续进行GNSS计算，或者一个或者多个当前未选中/未使用的GNSS系统是否应该被添加到GNSS计算中，以达到，例如，更高的精确度。该分析可以独立地从系统的其余部分(利用独立的准则)来执行，或者可以由当前正在使用GNSS导航解决方案并且要求特定等级的精确度的应用来提供。如本领域中普通技术人员所熟知的，有许多的精确度的度量，其中的组合有时被称为用于特定的GNSS接收机和/或者导航/定位应用的估计位置误差(EPE)。
如果在步骤191中没有满足最小阈值，所述方法返回到步骤175并且在步骤175中打开一个或者多个未选中的，因此是关闭的信号分离器140X(即，选择一个或者多个之前在步骤170中未选中的，导致它/它们的信号分离器140X在步骤173中被关闭的GNSS星座)。显然，如果所有可能的GNSS星座正在被使用(即，全部的信号分离器140A,….,Z已经被打开)，步骤175被跳过。在一个实施例中，步骤175每次只打开一个GNSS星座。例如，如果只有GPS信号被分离出来并且处理(即，如果GPS是当前唯一选中的GNSS)，并且在步骤191中没有满足最小阈值，只有一个GNSS星座，例如，伽利略星座，在步骤175中被打开以用于补充的处理和计算。如果，在一些将来的点上，同时使用GPS和伽利略星座再次没有满足步骤191中的最小阈值，则另一个GNSS星座，例如，格洛纳斯在当所述方法返回到步骤175的时候被打开。在这样一个实施例中，要打开的GNSS星座的列表可以是预定的，可以由GNSS接收机确定(例如，基于接收到的信号)，和/或者由GNSS接收机所在的系统确定(例如，地面站可以基于当前条件确定优先顺序，并且将列表发送给所有配置的GNSS接收机)。在其他设想的实施例中，当执行步骤175时，GNSS接收机和/或者系统可以考虑多个因素，包括，例如，GNSS接收机当前的功率情况(在GNSS接收机是便携式并且是靠电池运作的实施例中，例如在移动终端中)。一旦一个或者多个GNSS星座在步骤175中被打开，所述方法返回步骤180和185，以分离出并且处理当前运行的GNSS信号从而再次计算多-GNSS解决方案。
如果在步骤191中满足了最小阈值，在步骤193中确定多-GNSS导航解决方案是否已经达到和/或者超过了特定的最大阈值条件，其可以是，例如，是否达到超过当前所需的等级的精确度。步骤191的目的是确定是否应该由所有选中的子集GNSSs来继续GNSS计算，或者一个或者多个当前选中的GNSS信号分离器是否应该被关闭，以，例如，节省电力和/或者减少计算资源使用量。最大阈值条件不限于作为多-GNSS导航解决方案的一个条件，并且可以由，例如，GNSS元件当前消耗的总功率的百分比来代替。
如果没有满足步骤193中的最大阈值，所述方法返回到步骤180，分离出选中的子集GNSSs的GNSS信号，并且计算新的多-GNSS导航解决方案。该实施例假定系统当前被设置为连续生成GNSS导航解决方案；然而，在其他实施例中不是这样的。例如，整个GNSS接收链在其他实施例中可以被关闭，以节省能源，直到需要新的多-GNSS解决方案，从而有效地结束该方法的无限迭代。在一些实施例中，所述循环可以以预定的间隔来做，以节省能源(例如，每1ms)。在其他实施例中，所述方法可以在迭代某个次数之后，返回到步骤170(而不是步骤180)，从而允许重新选择子集GNSSs。在移动终端中实现的实施例中，起始选择的子集GNSSs在工厂被预设好(例如，初始化选择一个GNSS系统，例如GPS)，然后所述方法主要包括根据需要或者由移动终端现场优选地打开和关闭各种其他的GNSS信号分离模块140A,…..,Z——意味着返回到步骤170是根据此类实施例的，通过移动终端对方法的有效复位。
如果满足了步骤193中的最大阈值，所述方法返回到步骤177中来关闭，或者“取消选择”一个或者多个当前选中的，因此是打开的信号分离器140X(即，减去一个或者多个当前在子集GNSSs中的GNSS星座，导致它/它们的信号分离器140X在步骤173中被关闭)。显然，如果只有一个GNSS星座正在被使用(即，当前只有一个信号分离器140X被打开)，步骤177被跳过。在一个实施例中，步骤177每次只关闭一个GNSS星座。例如，如果GPS、伽利略、和格洛纳斯信号正在被分离出来并且被处理(即，GNSS＝GPS、伽利略、格洛纳斯)，并且在步骤193中满足了最大阈值，只有一个GNSS星座，例如，格洛纳斯星座，在步骤177中被取消选择。如果在未来某点，最大阈值再次在步骤193中被满足，则另一个GNSS星座，例如，伽利略在方法返回到步骤177时被关闭。在这样一个实施例中，要被取消选择，即，关闭的GNSS星座的列表可以是预定的，可以由GNSS接收机确定(例如，基于接收到的信号)，和/或者由GNSS接收机所在的系统来确定(例如，地面站可以基于当前条件确定优先次序，并且将列表发送给所有配置的GNSS接收机)。在其他设想的实施例中，在执行步骤177时，GNSS接收机和/或者系统可以考虑许多因素，包括，例如，GNSS接收机当前的功率情况(在GNSS接收机是便携式并且是靠电池运作的实施例中，例如在移动终端中)。一旦一个或者多个GNSS星座在步骤177中被取消选择，所述方法返回步骤173，以关闭被取消选择的GNSSs的信号分离器，并且然后处理当前运行的GNSS信号，来再次计算多-GNSS解决方案。
与步骤191和193同时地和/或者与其分别地，来自步骤185的多-GNSS导航解决方案在步骤195中被输出到系统。在多数实施例中，这将意味着提供所述多-GNSS导航解决方案给当前正在使用GNSS导航/定位信息的应用。此应用可以拒绝该多-GNSS导航解决方案(例如，由于精确度不足)，并且此拒绝可以在步骤191和193中被用来作为分析的一部分，如上文中所讨论的。在步骤195之后，一些事情可以作为整体而发生在系统中，这取决于特定的实施例——可能的变化对于本领域的技术人员而言是众所周知的和/或者可以由其实现——如步骤195向外的虚线所表示的。
类似于图1A，图1B和1C中示出的方法应当被理解为概念框架，省略了与解释本发明无关的细节。在一些实施例中，一个或者多个步骤可以基本上同时地被执行(特别是在一个或者多个步骤是一个不断重复的循环的一部分的实施例中)。图1B和1C所示方法的一个或者多个步骤可以被融合到一起，和/或者单个步骤可以被进一步划分为子步骤。如本领域中的普通技术人员所熟知的，如何将一个或者多个步骤融合、分离，和/或者以别的方式实现(是以硬件、软件，还是以硬件和软件的结合)取决于多个因素。这将通过例子在下文中参照图4A、4B和4C讨论特定的实施例来说明。
根据本发明的实施例，图4A示出了用于能够从GPS/Gal/GLO/Bei星座接收和处理信号的GNSS系统的接收链。天线410从GPS、伽利略、格洛纳斯和北斗系统的卫星接收信号，它们特点已经在上文中参照图1A、2A和2B被讨论。接收到的GPS/Gal/GLO/Bei信号被输入到预放大和滤波413中。该预放大和(初始)滤波过程对于无线接收领域的普通技术人员是众所周知的，并且在GNSS信号的情况下涉及对从20,000公里外的卫星接收到的信号进行增强——可以这么说，使它们响亮到足以被听到。此外，粗糙的滤波过程将很可能随之而来，以将所需的GNSS信号从其余的频谱中隔离出来。当执行预防大和滤波时可能存在的许多方法和变化，以及在预防大和滤波之前、期间和之后在接收链中可能发生的阶段和步骤对于本领域中的普通技术人员来讲是众所周知的，并且不需要在此处进一步解释。
在预防大和初始滤波之后，接收到的GPS/Gal/GLO/Bei GNSS信号被输入到复混频器420中。复混频器420将GPS/Gal/GLO/Bei GNSS信号与复的LORF进行混频，如上文中参照图1A和3A-3C所讨论的，产生复的、并且是中频(IF)的信号。如图4A所示，所述复的LORF信号源自于产生系统定时信号的本地振荡器(LO)450。图4A和4B中的全部定时信号都由虚线表示。LO450产生特定频率(fx)参考信号，其被用来作为其他定时信号的基准。如本领域中普通技术人员所熟知的，LO实际输出的频率可能太高，因此需要通过分频器的方法来降低，以获得需要的fx频率参考信号。此外，为了产生LORF信号，其可能通常地比本地振荡器或者参考频率大很多倍，频率为fx的时钟信号实际上是倍频到需要的频率。这样做的技术对于本领域中的普通技术人员来讲是众所周知的，并且除了其他方法之外其包括，例如，锁相环(PLL)。同样是本领域技术人员所熟知的，尽管“本地振荡器”通常指示LO信号的产生在实际应用中一般是由多个元件来执行，并且也可以包括外部定时信号的输入，以用于例如，跟踪或者其他目的。
在图4A的实施例中，fx＝1.0230625MHz，其被倍频器451倍频了1547倍，产生了1547fx＝1582.6776875MHz。然而，这个信号不是复的，需要通过将该信号乘以90°相移来生成正交(Q)分量，其由模块453完成。因此，被输入到复混频器420的模块453的输出是具有I和Q分量并且频率为1547fx＝1582.6776875MHz的LORF信号。如本领域中的普通技术人员所熟知的，这只是从LO fx信号产生1547fx复信号的许多方法中的一个。
复混频器420的输出，即，复LORF信号和接收到的、放大和滤波后的GPS/Gal/GLO/Bei GNSS信号的混合被输入到IF滤波器423中。作为带通滤波器的IF滤波器423的目的是缩窄输入信号，以用于进一步的处理(特别是用于模数转换过程)，并且，如本领域中的普通技术人员所熟知的，其可以由链中的多个分量滤波器组成。在图4A的实施例中，IF滤波器423具有如图5A中所示的频率响应。图5A中的频率响应是高通双零点巴特沃斯滤波器的结果，拐点频率为5.2MHz。图5B显示了当带阻滤波器，即，拐点频率为23.7MHz，且1dB阻带为从9MHz到19MHz的3阶切比雪夫滤波器被添加到图5A中所示的频率响应的滤波器之后的频率响应。这是有益的，因为，可以看到，具有图5B中所示频率响应的滤波器有效地从复混频器420隔离了GPS/Gal/GLO/Bei信号，如图3C中所示。在模数转换过程之前消除GPS/Gal/GLO/Bei信号区域外的所有信号是期望的，以在转换之前消除任何大的干扰，因为在转换之后没有办法来消除这种干扰，从而导致永远无法恢复的C/NO(载波与噪声谱密度的比值)损失。
回到图4A，IF滤波器423输出的信号下一步被输入到可变增益放大器(VGA)425中，以在模数转换过程之前进一步放大。VGA425至少部分地由自动增益控制(AGC)460所控制，AGC连续地沿着接收链监测信号，从而维持全系统的幅度在恒定电平上。VGA425放大后的输出被输入到模数转换器(ADC)430中，其目的已经在上文中参照图1A讨论过。
在图4A中，ADC430的采样率(fs)是fs＝48fx＝49.107MHz，其中，与LORF信号一样，用于采样的时钟信号源自参考频率(fx)信号，其被倍频器452倍频了48倍。采样是模拟信号转换为数字信号的基本过程，并且两倍于待采样的模拟信号的最高频率分量的奈奎斯特采样率是ADC，例如430的最小采样率。因此，对于49.107MHz的采样率，捕捉到的信号带宽大约为24.5MHz，对于适应图3C中所示的GPS/Gal/GLO/Bei的带宽是足够的。如本领域中的普通技术人员所熟知的，ADC的采样率应该总是比最小值更高，至少，在这个特定的情况下，留出足够的频率空间给实际可实现的滚降IF滤波器，例如具有图5B中所示频率响应的带阻滤波器。
在图4A所示的实施例中，已经被以49.107MHz采样的ADC430输出的复数字信号被输入到信号分离模块440中，其包含GPS/伽利略信号分离器440A/B、格洛纳斯信号分离器440C、和北斗信号分离器440D。每个独立的模块从ADC430接收相同的数字输入。如前文中提到的，GPS和伽利略信号分离器已经被部分结合到分离器440A/B中，因为发射的GPS和伽利略信号共享相同的频段。因此，不同于其他的信号分离器，GPS/伽利略信号分离器440A/B具有两个输出，一个用于GPS，一个用于伽利略。图4A中的GPS/伽利略信号分离器440A/B的一部分已经被虚线分离，从而表示在GPS/伽利略信号分离器440A/B中，而不再格洛纳斯和北斗信号分离器440C和440D中的额外的元件。如同图1A，，GPS/伽利略信号分离器440A/B、格洛纳斯信号分离器440C、和北斗信号分离器440D分别地分离出GPS、伽利略、格洛纳斯、和北斗信号，并且输出被用于导航处理和计算的信号。
图4B示出了根据本发明的实施例的，图4A的GPS/伽利略信号分离器440A/B、格洛纳斯信号分离器440C，和北斗信号分离器440D中的组件的细节。一般来讲，每个信号分离器440包括：将ADC430的输出(含有数字形式的全部GNSS信号)向下混合到特定的GNSS载波频率(最终基于初始的GNSS卫星中心传输频率)的复混频器441，以及匹配特定GNSS扩频码生成带宽的低通滤波器(LPF)447。其定时信号输入最终来自LO450的数控振荡器(NCO)443提供适当的频率混合信号给复混频器441。
更具体地，在GPS/伽利略信号分离器440A/B中，NCO443A/B接收定时信号输入48fx(其最终来自于LO450)，并且输出频率7fx(NCO的细节在下文参照表1进一步讨论)的复数字信号。7fx＝7.1614375MHz＝GPS/伽利略信号在IF域中的大致中心频率，即，图3B和3C中的GPS/伽利略IF信号220/225的中心，其通过将GPS/伽利略RF信号与复LORF在混频420中混频所产生。这个由NCO443A/B输出的频率7fx的定时信号被馈入复混频器441A/B中，在其中与ADC430的输出(含有数字形式的全部GNSS信号)混频。已经有效地被“向下混频”到GPS/伽利略(IF)载波频率的复混频器441A/B的输出通过频谱反转单元445A/B，其从频谱的“负侧”“反转”GPS/伽利略IF信号220/225，如图3A中所示。在实际中，这可以通过简单地反转NCO443A/B输出的数字信号的Q分量的符号来完成。
一旦由频谱反转单元445A/B反转后，复数字信号被伽利略LPF447B滤波，其与伽利略扩频码生成带宽4.092MHz(采样后的空到空频谱)相匹配。因此，伽利略LPF447B的输出是复数字形式下的伽利略信号，加上将被移除的剩余的载波频率偏移(即，-96.25kHz和多普勒和振荡器偏移项)，以使伽利略信号准备进一步由GNSS系统400处理。为了产生相应的GPS输出，伽利略LPF447B的输出被输入到GPS LPF447A中，其与GPS扩频码生成的只有2.046MHz(采样后的空到空频谱)的带宽相匹配。因此，伽利略LPF447B在信号路径中被放置在GPSLPF447A之前，因为伽利略LPF447B的输出将仍然含有GPS信号在其中。GPS LPF447A的输出是复数字形式下的GPS信号，加上将被移除的剩余的载波频率偏移(即，-96.25kHz＝发射频率-LORF+NCO输出频率＝1575.42MHz-1582.6776875MHz+7×1.0230625MHz＝-0.09625MHz)，以使GPS信号准备进一步由GNSS系统400处理。如本领域中的普通技术人员所熟知的，有其他的需要被移除的频率偏移，例如多普勒偏移和取决于实施例的其他可能的振荡器偏移；然而，这些众所周知的GNSS系统的共性特征/问题将不会被讨论，从而避免在不必要的细节上模糊本发明。
在每个信号分离器440中，数控振荡器NCO443是生成同步(即，锁定的)离散时间，波形的离散数值表示的数字信号发生器。NCO一般包含两个部分：相位累加器(PA)，其在每个时钟样本添加频率控制值，以及相位到放大器转换器(PAC)，其使用PA频率控制值来产生相应的幅度样本。在这个实施例中，PAC使用了查找表(LUT)来将幅度值匹配到PA输出的相位值。在其他实施例中，PAC可以使用内插以及LUT来提供更好的精确度和降低相位误差噪声。在另外更进一步的实施例中，除了LUT之外的其他方法可能被使用，包括使用数学算法，如幂级数，特别是在软件NCO中。
在图4B中所示的根据本发明的实施例的GPS/伽利略信号分离器440A/B中，NCO443A/B使用了LUT，其值显示在下文的表1中。一般地，NCO443的LUT必须把时钟速率转换成需要的复的振荡器频率(其为复的是因为它含有I和Q分量)。换一种方式，在时钟的每个点，该表提供具有所需频率的I和Q两种波形的周期中的点。对于GPS/伽利略NCO441A/B，LUT提供I(cos)和Q(sin)值给与频率为7fx的复数字信号相对应的48fx时钟的每个点。
如上文表1中所示，sin和cos的值是NCO443A/B的输出，其被输入到复混频器441A/B中与ADC430的输出进行混频。一般地(即，对于全部的信号分离器)，复混频器441具有图4C中所示的组件、输入和输出。包含全部的GNSS信号的ADC430的数字输出在左手侧被输入，其具有同相分量(IADC-IF)和正交分量(QADC-IF)。具有同相分量(INCO-GNSS＝本文表中的cos)和正交分量(QNCO-GNSS＝本文表中的sin)的NCO443的输出在图4C的顶部被输入。一旦由复混频器组件处理(对于本领域中的普通技术人员来讲是众所周知的)，那些输入信号变成了对于那个特定GNSS的处于基带的输出复数字信号，即，该数字信号具有同相分量(IGNSS-BB)和正交分量(QGNSS-BB)，如图4C中右边所示的输出。
利用图4B的格洛纳斯信号分离器440C来继续，NCO443C接收定时信号输入48fx(其最终来自于LO450)，并且输出频率为18.5fx＝18.92665625MHz＝在IF域的格洛纳斯信号的中心发射频率的复数字信号，即，图3B中的格洛纳斯IF信号230B的中心，其通过将格洛纳斯RF信号与复LORF在混频器420中混频产生。这个由NCO440C输出的频率为18.5fx的定时信号被馈入复混频器441C中，在其中该信号与ADC430的输出(含有数字形式的全部GNSS信号)混频。已经有效地被“向下混频”到格洛纳斯(IF)载波频率的复混频器441C的输出被直接输入到与格洛纳斯扩频码生成的1.022MHz(采样后的空对空频率)带宽相匹配的格洛纳斯LPF447C中。NCO443C的格洛纳斯数字输出不需要GPS、伽利略和北斗信号所需的频谱反转，因为格洛纳斯IF信号230B已经在IF频谱的“正”侧，如图3A中所示。格洛纳斯LPF447C的输出是复数字形式的格洛纳斯信号，其准备进一步被GNSS系统400处理。类似于GPS和/或伽利略信号，复数字形式的格洛纳斯信号也含有剩余的载波频率偏移＝发送频率-LORF+NCO输出频率；然而，其确切的量和计算取决于14个格洛纳斯信道的哪一个被发送。在任何情况下，类似于其他GNSS输出，格洛纳斯的偏移将被移除，以使格洛纳斯信号准备进一步被GNSS系统400处理。
在图4B所示的根据本发明的实施例的格洛纳斯信号分离器440C中，NCO443C使用LUT，其值如下文表2所示。格洛纳斯NCO443C的LUT必须把48fx时钟速率转换成需要的具有频率18.5fx的复数字信号。为了产生整数数目的周期，格洛纳斯NCO443C的LUT含有超过2个周期所产生的I和Q值，因此有两倍多的值，即，2×48fx＝96个值，在其中，经过一个96fx周期18.5fx信号变成37fx信号。
利用图4B中的北斗信号分离器440D来继续，北斗NCO430D接收时钟信号输入48fx(其最终来自于LO450)，并且输出复的数字信号，其频率为21fx＝21.4843125MHz＝北斗信号在IF域的大致中心发射频率，即，图3B和3C中所示的北斗IF信号210的中心，其在混频器420中通过将北斗RF信号与复的LORF混频来产生。这个由NCO443D输出的频率为21fx的定时信号被馈入复混频器441D中，在其中，该信号与ADC430的输出(含有数字形式的全部GNSS信号)混频。已经有效地被“向下混频”到北斗(IF)载波频率的复混频器441D的输出通过频谱反转单元445D，其从频谱的“负侧”“反转”北斗IF信号210，如图3A中所示。在实际中，这可以通过简单地反转NCO443D输出的数字信号的Q分量的符号来完成。一旦通过频谱反转单元445D反转后，复数字信号被北斗LPF447D滤波，其匹配北斗扩频码生成的1.022MHz(采样后的空到空频率)带宽。因此，北斗LPF447D的输出是复数字形式的北斗信号，加上将被移除的剩余的载波频率偏移(即，-95.375kHz＝发送频率-LORF+NCO输出频率＝1561.098MHz-1582.6776875MHz+21×1.0230625MHz＝-0.095375MHz)，以使北斗信号准备进一步被GNSS系统400处理。
在图4B所示的根据本发明的实施例的北斗信号分离器440D中，NCO443D使用LUT，其值如下文表3所示。
在本发明的其他实施例中，进一步的数字滤波可以被使用，以大量减少各种GNSS信号流，从而降低，例如，后续处理速率或者内存需求。
因此，如上文所示，本发明的实施例提供了对于来自多个GNSS星座的卫星的信号的单个RF/IF接收链，其中，该接收链在信号受到同样以最低速率执行的ADC采样之前也将IF信号的带宽降低到最小值。本发明的实施例也是可扩展的——更少的或者更多的GNSS信号分离器可以用在系统中，并且那些独立的模块可以根据需要被打开或者关闭。一般地，数字电路能够处理包含全部复GNSS信号的输入，使得GNSS信号的信号的每个适当地根据其自身的信号特点(包括L-频段载波发射频率和扩频码)被分离。此外，带通/带阻滤波器被描述，其当在ADC采样之前被添加到接收链时，将从数字信号中消除干扰信号，以此降低GNSS接收机对干扰信号的灵敏度。
虽然一些实施例已经被描述，然而，应该理解到在不脱离本发明范围的情况下可以做出各种修改。因此，对于本领域中的普通技术人员来讲显而易见的是，本发明并不限于所描述的实施例，而是可以涵盖被所附权利要求和其等同物所覆盖的一切。

Claims (26)

1.一种用于使卫星导航系统中的接收机接收来自多个卫星系统星座的多颗卫星的信号的方法，包含：
接收包含来自多个卫星系统星座中的多颗卫星的传输物的射频(RF)信号；
通过将RF信号与本地振荡器导出信号LORF混频，将包含来自多个卫星系统星座中的多颗卫星的传输物的该RF信号转换成包含来自多个卫星系统星座中的多颗卫星的传输物的模拟中频(IF)信号；
以采样率fs对IF信号进行采样，将模拟IF信号转换成数字IF信号；以及
对于每个卫星系统，通过将数字IF信号与数控振荡器(NCO)输出信号fNCO-GNSS混频，把卫星系统的卫星信号从数字IF信号中分离出来，NCO输出信号fNCO-GNSS具有与卫星系统中的卫星的传输频率被转换到中频之后的中心相对应的频率。
2.如权利要求1所述的方法，其中，LORF、fs、和fNCO-GNSS的每个是参考频率fx的倍数。
3.如权利要求2所述的方法，其中，参考频率fx是由接收机中的本地振荡器产生的定时信号的除数。
4.如权利要求1所述的方法，其中，LORF基本上处于多个卫星系统星座所使用的所有传输频率的中心。
5.如权利要求1所述的方法，其中，在对IF信号采样之前，该方法进一步包含：
对IF信号进行带通滤波，带通被设置为高于多个卫星系统星座的IF处的传输的最高频率，以及低于多个卫星系统星座的IF处的传输的最低频率。
6.如权利要求5所述的方法，其中，在对IF信号采样之前，该方法进一步包含：
对IF信号进行带阻滤波，带阻被设置在多个卫星系统星座的IF处的传输的频率之间。
7.如权利要求1所述的方法，其中，对于每一个卫星系统，将卫星系统的卫星信号从数字IF信号中分离出来进一步包含：
对数字IF信号与NCO输出信号fNCO-GNSS的混频输出进行低通滤波，低通的带宽为卫星系统的卫星传输的信号的带宽。
8.如权利要求1所述的方法，进一步包含：
从多个卫星系统中选择一个或者多个卫星系统；以及
对于在选择步骤中没有被选中的多个卫星系统中的任何一个，不执行分离出信号的步骤。
9.如权利要求8所述的方法，进一步包含：
当通过处理选中的卫星系统的分离出来的信号而计算出的导航解决方案不能满足精度阈值时，选择一个或者多个之前未选中的卫星系统，使得现在对该一个或者多个现在选中的、之前未选中的卫星系统也执行分离出信号的步骤。
10.一种卫星导航系统接收机中的接收链，包含：
接收机，其被配置来接收包含来自多个卫星系统星座中的多颗卫星的传输物的射频(RF)信号；
第一复混频器，其被配置来将接收的RF信号与本地振荡器导出信号LORF进行混频，产生包含来自多个卫星系统星座中的多颗卫星的传输物的模拟中频(IF)信号输出；
模数转换器(ADC)，其被配置来以采样率fs对IF信号进行采样，以将模拟IF信号转换为数字IF信号；以及
第二复混频器，其被配置来将数字IF信号与数控振荡器(NCO)输出信号fNCO-GNSS进行混频，所述NCO输出信号fNCO-GNSS具有与多个卫星系统的目标卫星系统中的卫星的IF处的传输频率的中心相对应的频率，从而将目标卫星系统的卫星的信号从数字IF信号中分离出来。
11.如权利要求10所述的接收链，其中，被配置来将数字IF信号与数控振荡器(NCO)输出信号fNCO-GNSS进行混频的第二复混频器是多个复混频器中的一个，并且其中：
多个复混频器中的每一个被配置来将数字IF信号与数控振荡器(NCO)输出信号fNCO-GNSSi进行混频，所述NCO输出信号fNCO-GNSSi具有与多个卫星系统GNSS1-GNSSn中的卫星系统GNSSi中的卫星的IF处的传输频率的中心相对应的频率，据此，多个复混频器将多个卫星系统GNSS1-GNSSn的每一个中的卫星信号从数字IF信号中分离出来。
12.如权利要求11所述的接收链，进一步包含：
带通滤波器，其被配置来在IF信号被输入ADC之前对其滤波，带通被设置为高于多个卫星系统星座的IF处的传输的最高频率，以及低于多个卫星系统星座的IF处的传输的最低频率。
13.如权利要求11所述的接收链，进一步包含：
带阻滤波器，其被配置来在IF信号被输入ADC之前对其滤波，带阻被设置在多个卫星系统星座的IF处的传输的频率之间。
14.如权利要求11所述的接收链，进一步包含：
多个低通滤波器，包括用于被配置来将数字IF信号与NCO输出信号fNCO-GNSSi进行混频的多个复混频器中的每一个的至少一个低通滤波器，所述至少一个低通滤波器的带宽为卫星系统GNSSi的卫星所传输的信号的带宽。
15.如权利要求11所述的接收链，其中，输出信号fNCO-GNSSi的NCO使用查找表。
16.如权利要求15所述的接收链，其中，参考频率fx是由接收机中的本地振荡器产生的定时信号的除数，并且LORF、fs、和fNCO-GNSS的每个都是fx的倍数。
17.如权利要求16所述的接收链，其中，fx＝1.0230625MHz，LORF＝1547fx＝1582.6776875MHz，以及fs＝48fx＝49.107MHz。
18.如权利要求17所述的接收链，其中，GNSSi是全球定位系统GPS和伽利略系统中的至少一个，用于NCOGPS/Galileo的输入时钟信号是48fx＝49.107MHz，并且用于输出信号fNCO-GPS/Galileo的查找表包含：
19.如权利要求17所述的接收链，其中，GNSSi是格洛纳斯(GLONASS)系统，用于NCOGLONASS的输入时钟信号是48fx＝49.107MHz，并且用于输出信号fNCO-GLONASS的查找表包含：
20.如权利要求17所述的接收链，其中，GNSSi是北斗系统，用于NCOBeiDou的输入时钟信号是48fx＝49.107MHz，并且用于输出信号fNCO-BeiDou的查找表包含：
21.一种在卫星导航系统中的接收机，包含：
一个或者多个处理器；以及
至少一个有程序指令记录在其上的非暂时性计算机可读介质，所述程序指令被配置来使一个或者多个处理器控制执行一个或者多个以下步骤：
接收包含来自多个卫星系统星座中的多颗卫星的传输物的射频(RF)信号；
通过将RF信号与本地振荡器导出信号LORF混频，将包含来自多个卫星系统星座中的多颗卫星的传输物的该RF信号转换成包含来自多个卫星系统星座中的多颗卫星的传输物的模拟中频(IF)信号；
以采样率fs对IF信号进行采样，将模拟IF信号转换成数字IF信号；以及
对于每个卫星系统，通过将数字IF信号与数控振荡器(NCO)输出信号fNCO-GNSS混频，把卫星系统的卫星信号从数字IF信号中分离出来，NCO输出信号fNCO-GNSS具有与卫星系统中的卫星的传输频率被转换到IF之后的中心相对应的频率。
22.一种能够从多个导航卫星系统星座接收多颗卫星的信号的移动终端，包含：
接收机，其被配置来从多个导航卫星系统GNSS1-GNSSn接收包含多颗卫星信号的射频(RF)信号；
复混频器，其被配置来将接收的RF信号与本地振荡器导出信号LORF混频，产生包含来自多个导航卫星系统GNSS1-GNSSn的多颗卫星的信号的模拟中频(IF)信号输出；
模数转换器(ADC)，其被配置来以采样率fs对IF信号进行采样，进而将模拟IF信号转换为数字IF信号；以及
多个复混频器，每个复混频器i被配置来将数字IF信号与数控振荡器(NCO)输出信号fNCO-GNSSi进行混频，NCO输出信号fNCO-GNSSi具有与多个导航卫星系统GNSS1-GNSSn中的导航卫星系统GNSSi中的卫星的IF处的传输频率的中心相对应的频率，据此，所述多个复混频器能够从数字IF信号中将多个导航卫星系统GNSS1-GNSSn的每一个中的卫星的信号分离出来。
23.如权利要求22所述的移动终端，其中，选择多个导航卫星系统GNSS1-GNSSn中的一个或者多个导航卫星系统的子集，并且其中与不在选中的导航卫星系统子集中的任何导航卫星系统相对应的复混频器被禁用。
24.一种用于使接收机从多个卫星系统星座接收信号的方法，包含：
从一组卫星系统星座GNSS1-GNSSn中选择一个或者多个卫星系统星座的子集GNSSs，其中，接收机包含被配置用于从一组卫星系统星座GNSS1-GNSSn中的每一个的卫星中分离信号的电路；
对于子集GNSSs中的每个卫星系统，通过将数字IF信号与数控振荡器(NCO)输出信号fNCO-GNSS混频，将卫星系统的卫星的信号从数字中频(IF)信号中分离出来，NCO输出信号fNCO-GNSS具有与卫星系统中的卫星的传输频率被转换到IF之后的中心相对应的频率；
使用分离出的信号计算导航/定位解决方案；以及
当计算的导航/定位解决方案不能满足最小阈值时，从一组卫星系统星座GNSS1-GNSSn中增加一个或者多个先前未选择的卫星系统星座到子集GNSSs中；以及
当一个或者多个条件超出了最大阈值时，从子集GNSSs中移除一个或者多个先前选中的卫星系统星座。
25.如权利要求24所述的方法，其中，所述最小阈值是所计算的导航/定位解决方案的特定程度的精度。
26.如权利要求24所述的方法，其中，所述最大阈值是接收机电路用于分离出信号所消耗的功率的特定百分比和接收机系统中剩余的总功率的特定百分比中的至少一个。
CN201410262182.XA 2013-06-12 2014-06-12 用于从多个gnss卫星系统同时接收信号的接收机 Active CN104237904B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361834143P 2013-06-12 2013-06-12
US61/834,143 2013-06-12
US14/012,258 2013-08-28
US14/012,258 US9482760B2 (en) 2013-06-12 2013-08-28 Receiver for simultaneous reception of signals from multiple GNSS satellite systems

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104237904A CN104237904A (zh) 2014-12-24
CN104237904B true CN104237904B (zh) 2018-07-17

Family

ID=52018777

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410262182.XA Active CN104237904B (zh) 2013-06-12 2014-06-12 用于从多个gnss卫星系统同时接收信号的接收机

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9482760B2 (zh)
JP (1) JP6377963B2 (zh)
KR (1) KR102265654B1 (zh)
CN (1) CN104237904B (zh)

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103412317A (zh) * 2013-08-15 2013-11-27 上海司南卫星导航技术有限公司 实现gnss卫星信号转换为基带信号功能的射频电路结构
US10670730B2 (en) * 2014-04-24 2020-06-02 Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg Measuring system and measuring method for model based generation of global navigation satellite system signals
US9632184B2 (en) * 2014-05-02 2017-04-25 Qualcomm Incorporated Systems and methods for managing the coexistence of a GNSS receiver and a RAT transceiver
US10094934B2 (en) * 2014-09-03 2018-10-09 Honeywell International Inc. Method for the geographical selection of global navigation satellite system elements
CN105319564A (zh) * 2014-12-26 2016-02-10 上海华测导航技术股份有限公司 一种将卫星信号分为八频点进行处理的方法
CN105891861A (zh) * 2015-10-21 2016-08-24 乐卡汽车智能科技（北京）有限公司 一种定位方法及装置
DE102016201980A1 (de) * 2015-11-12 2017-05-18 Continental Teves Ag & Co. Ohg System zum Plausibilisieren von Satellitensignalen globaler Navigationssysteme
US10809385B2 (en) * 2016-02-19 2020-10-20 Topcon Positioning Systems, Inc. Methods and receivers for processing GNSS signals
WO2017142434A1 (en) * 2016-02-19 2017-08-24 Limited Liability Company "Topcon Positioning Systems" Methods and receivers for processing gnss signals
US10174175B2 (en) 2016-06-06 2019-01-08 Baxter International Inc. Methods of improving adhesion of non-di-(2-ethylhexyl)phthalate polyvinyl chloride to an acrylic- or ABS-based polymer
US10775511B2 (en) 2017-02-13 2020-09-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for improving GNSS accuracy via path identification
KR20180097048A (ko) 2017-02-22 2018-08-30 국방과학연구소 계층 다상 부호를 사용한 신호구조의 서비스 멀티플렉싱 시스템 및 방법
US10768311B2 (en) 2017-12-27 2020-09-08 Samsung Electronics Co., Ltd System and method for combining signals for improved performance in challenging environment
US10768310B2 (en) 2018-01-03 2020-09-08 Samsung Electronics Co., Ltd System and method for providing code modification for multipath improvement in GNSS receivers
US10746882B2 (en) 2018-02-21 2020-08-18 Samsung Electronics Co., Ltd GNSS receiver performance improvement via long coherent integration
US10725183B2 (en) 2018-02-22 2020-07-28 Samsung Electronics Co., Ltd GNSS multipath mitigation via pattern recognition
US11330803B2 (en) 2018-03-14 2022-05-17 Protect Animals with Satellites, LLC Corrective collar utilizing geolocation technology
US11463071B2 (en) * 2018-04-23 2022-10-04 Samsung Electronics Co,. Ltd Asymmetrical filtering to improve GNSS performance in presence of wideband interference
EP3889647A1 (en) * 2020-03-30 2021-10-06 Polar Electro Oy Positioning of wearable training computer
CN113805196B (zh) * 2021-09-08 2024-05-28 Oppo广东移动通信有限公司 Gnss射频模组及电子设备
KR102439737B1 (ko) * 2021-12-14 2022-09-02 서울대학교 산학협력단 멀티 gnss를 이용한 위치 추적 시스템 및 방법
CN114355402B (zh) * 2021-12-29 2023-01-20 北京卫星信息工程研究所 星载多维gnss-s雷达系统与舰船目标探测方法
CN114630271A (zh) * 2022-03-15 2022-06-14 北京小米移动软件有限公司 定位方法、装置、电子设备和存储介质
CN114721019B (zh) * 2022-03-29 2024-06-11 长安大学 基于gps双频信号的雪水当量估计方法及装置
CN116165687B (zh) * 2023-03-27 2024-02-20 福建金石电子有限公司 一种基于北斗卫星授时变模gps的方法及装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7999732B2 (en) * 2007-05-01 2011-08-16 Nobuhiro Kishimoto Method and system for GPS position measuring and frequency error detecting method
CN102540219A (zh) * 2010-12-31 2012-07-04 和芯星通科技(北京)有限公司 全球卫星导航系统信号的接收方法及接收机
CN102914783A (zh) * 2012-08-14 2013-02-06 中国科学院国家授时中心 Caps/gps双模接收机

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5101416A (en) * 1990-11-28 1992-03-31 Novatel Comunications Ltd. Multi-channel digital receiver for global positioning system
JP3874912B2 (ja) * 1996-11-06 2007-01-31 アンテルユニヴェルシテール・ミクロ−エレクトロニカ・サントリュム・ヴェー・ゼッド・ドゥブルヴェ スペクトル拡散信号の受信変換方法とその装置
JP2002296336A (ja) * 2001-03-29 2002-10-09 Clarion Co Ltd 複数のメッセージを選択可能なｇｐｓレシーバ
US6891880B2 (en) * 2001-05-18 2005-05-10 Global Locate, Inc. Method and apparatus for performing signal correlation
US7286592B2 (en) * 2004-02-24 2007-10-23 Nokia Mobile Phones, Ltd. Method and apparatus for receiving a signal
US7664206B2 (en) * 2005-07-29 2010-02-16 Sirf Technology, Inc. GPS front end having an interface with reduced data rate
EP1783512B1 (en) 2005-11-03 2009-12-23 Qualcomm Incorporated Multiband receiver for Global Navigation Satellite Systems (GNSS) signals
US7764226B1 (en) * 2006-04-07 2010-07-27 Topcon Gps, Llc Universal digital channel for receiving signals of global navigation satellite systems
JP5342120B2 (ja) * 2007-09-07 2013-11-13 日本無線株式会社 衛星信号受信装置
US8044853B2 (en) * 2007-12-20 2011-10-25 Qualcomm Incorporated Navigation receiver
US20100141519A1 (en) 2008-12-04 2010-06-10 Rodal Eric Method and system for a single rf front-end for gps, galileo, and glonass
US8334804B2 (en) * 2009-09-04 2012-12-18 Hemisphere Gps Llc Multi-frequency GNSS receiver baseband DSP
US8410979B2 (en) * 2010-01-25 2013-04-02 Qualcomm Incorporated Digital front end in system simultaneously receiving GPS and GLONASS signals
US8587477B2 (en) * 2010-01-25 2013-11-19 Qualcomm Incorporated Analog front end for system simultaneously receiving GPS and GLONASS signals
US8427366B2 (en) 2010-07-27 2013-04-23 Texas Instruments Incorporated Dual frequency receiver with single I/Q IF pair and mixer

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7999732B2 (en) * 2007-05-01 2011-08-16 Nobuhiro Kishimoto Method and system for GPS position measuring and frequency error detecting method
CN102540219A (zh) * 2010-12-31 2012-07-04 和芯星通科技(北京)有限公司 全球卫星导航系统信号的接收方法及接收机
CN102914783A (zh) * 2012-08-14 2013-02-06 中国科学院国家授时中心 Caps/gps双模接收机

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
一种应用于全球导航卫星系统接收机的低功耗宽带压控振荡器;尹喜珍等;《电子与信息学报》;20120430;第34卷(第4期);第1002-1006页 *

Also Published As

Publication number Publication date
US9482760B2 (en) 2016-11-01
US20140368379A1 (en) 2014-12-18
CN104237904A (zh) 2014-12-24
KR102265654B1 (ko) 2021-06-17
JP2015001525A (ja) 2015-01-05
JP6377963B2 (ja) 2018-08-22
KR20140145070A (ko) 2014-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104237904B (zh) 用于从多个gnss卫星系统同时接收信号的接收机
US5640424A (en) Direct downconverter circuit for demodulator in digital data transmission system
KR100327035B1 (ko) 무선단말기및무선단말기작동방법
US8022872B2 (en) Positioning receiver
FR2749668A1 (fr) Recepteur de signaux de satellites avec filtre d'extrapolation de position
CN104459735B (zh) 北斗星基高精度差分服务接收装置
JPH04309879A (ja) 広域位置判定システム・デジタル・レシーバ
WO2008105778A2 (en) Generalized high performance navigation system
RU2428714C2 (ru) Универсальная высокоэффективная навигационная система
EP0767388A1 (fr) Récepteur large bande à mesure de distance par signaux de code pseudo-aléatoire
CN207114769U (zh) 基于低轨卫星星座和c波段信号的新型卫星导航系统
RU2009117768A (ru) Приемник gps (варианты) и способ извлечения амплитуды и псевдодоплеровской фазы сигнала
CN104734640A (zh) 一种变频电路及接收机板卡
CN110174684A (zh) 全球导航卫星系统接收机及其操作方法
ES2747253T3 (es) Módulo receptor de GNSS de alta precisión para dispositivo móvil modular
Barrak et al. RF subsampling GNSS receiver: Potential advantages and feasibility study
CN204465459U (zh) 一种变频电路及接收机板卡
AU2012201547B2 (en) Generalized high performance navigation system
CN106772473B (zh) 一种实现导航跟踪的方法和装置
Wu et al. Interference analysis among modernized GNSS
RU2258940C1 (ru) Спутниковая система для определения местоположения судов и самолетов, потерпевших аварию
Liu et al. A GEO satellite positioning testbed based on labview and STK
Joo et al. E1 acquisition and tracking of the first four Galileo IOV satellites in Korea
Dionisio et al. gLab a fully software tool to generate, process and analyze GNSS signals
Kao et al. A DSP/FPGA design for the acquisition and tracking of GIOVE-A signals

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant