CN106197410A - 用于准确捕获惯性传感器数据的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于准确捕获惯性传感器数据的方法和装置。本文中所公开的主题内容涉及一种用于接收由适配成检测移动设备关于多个坐标轴的物理运动的多个传感器生成的多个信号的系统和方法。所接收到的信号中的至少一个信号被数字化的时间被延迟以提供所接收到的多个信号关于共同的时间点被同步的数字化版本的输出。

Description

用于准确捕获惯性传感器数据的方法和装置

本申请是国际申请日为2010年5月28日、国际申请号为PCT/US2010/036669、中国申请号为201080024983.2、发明名称为“用于通过补偿信号通道之间的相对处理延迟来准确捕获惯性传感器数据的方法和装置”的专利申请的分案申请。

背景

领域：

本文所公开的主题内容涉及移动设备的惯性传感器数据的捕获和处理。

信息：

移动设备的运动可以被追踪以确定该移动设备在特定时间点的位置、取向和速度。如果移动设备关于3个坐标轴的加速度或运动能被确定和测量，则此类信息可被用来估计当前位置、取向和速度。这些坐标轴可以关于彼此正交并且可被用来代表三维空间。

为了精确地估计位置、取向和速度，测量沿或绕一个或更多个坐标轴的线性加速度和/或旋转率可能是有用的。如果来自多个传感器的传感器测量被同时处理，则可作出精确的确定。如果利用模拟传感器，则来自此类模拟传感器的模拟输出信号可在进行其他处理之前先藉由例如模数转换来转换成数字格式。特定的模拟传感器可生成响应于加速度的原始信号，并且可先对这样的原始信号进行滤波后才提供模拟信号以供进一步处理。不同的传感器可能利用具有不同的相关联处理延迟的滤波器。例如，加速计可生成原始信号并随后在输出模拟信号之前花费例如1.0微秒来对这样的原始信号进行滤波。另一方面，陀螺仪可能生成原始信号并随后在诸如举例而言1.5微秒之类的不同时间量里对这样的原始信号进行滤波。因此，在以上示例中，一旦感测到将自身表示为设备的同时加速和旋转的物理事件，此类加速计就会比此类陀螺仪基于相同的检出物理事件输出模拟信号的时间早0.5微秒输出模拟信号。

附图简述

将参照以下附图来描述非限定性和非穷尽性特征，其中类似参考标号贯穿各种附图指代类似部分。

图1A示出根据一个方面的关于如由加速计测得的标量值、标量值序列、或时变函数(M_X,M_Y,M_Z)来表示线性运动的坐标系(x,y,z)。

图1B示出根据一个方面的关于如由陀螺仪测得的标量值、标量值序列、或时变函数(R_τ,R_ψ)来表示旋转运动的坐标系(τ,ψ)。

图2是根据一种实现的惯性导航系统的示意图。

图3解说了根据一种具体实现的采样器。

图4解说了根据一种实现的解说各种处理延迟、采样周期和采样后延迟的时间线。

图5解说了根据一种实现的用于生成在时间上对准的数字输出信号的方法。

图6是根据一个方面的移动站的示意图。

概述

在一种特定实现中，提供了一种方法，其中从适配成检测移动设备关于多个坐标轴的物理运动的多个传感器接收多个信号。这些信号中的至少一个信号被数字化的时间被延迟以提供所接收到的多个信号关于共同的时间点被同步的数字化版本的输出。然而应领会，这仅是示例实现，且可采用其他实现而不会脱离所要求保护的主题内容。

详细描述

贯穿本说明书引述的“一个示例”、“一个特征”、“一示例”或“一特征”意指结合该特征和/或示例所描述的特定特征、结构或特性被包括在所要求保护的主题内容的至少一个特征和/或示例中。由此，短语“在一个示例中”、“一示例”、“在一个特征中”或“一特征”贯穿本说明书在各处的出现并非必然全部引述相同特征和/或示例。此外，这些特定特征、结构或特性可在一个或更多个示例和/或特征中加以组合。

高性能的基于卫星定位系统(SPS)的导航系统在SPS信号很弱或缺失的场景中可依赖于运动传感器来提供对移动设备的准确的位置和速度估计。此过程统称为“航位推算”。各种传感器可被用来提供数据。多轴加速度和旋转信息可由加速计和陀螺仪提供给计算引擎，该计算引擎随后基于初始条件而并非单纯依赖于SPS信号来估计移动设备的当前位置和速度。高性能系统还可采用额外的传感器来监视各种传感器的温度、海拔和磁航向以辅助进行导航估计。一般而言，模拟传感器信号被滤波以移除噪声、被缓冲、数字化并传递到计算引擎上。如果数字化的采样由于先前的模拟处理所引入的各种延迟或采样机制本身的非并发本质而造成时间失准，那么在此捕获过程中就可能引入显著误差。

传感器捕获系统可包括多个传感器，每个传感器提供响应于诸如运动之类的感测到的事件的信号。在一种实现中，如本文中所讨论的，传感器捕获系统可包括六个独立通道，每个通道对应于来自特定传感器的输出信号。与使用单个捕获通道来对传感器信号进行时间复用的一些系统不同，如本文中所讨论的系统可提供对关键传感器信号的并发或同时捕获。在时间复用系统中，举例而言，从多个模拟传感器至例如采样器可能有单个通信通道，并且来自此类传感器的模拟信号可按时间复用方式被发送给采样器。在这样的时间复用系统中，因捕获对应于不同时间点的导航传感器信号而导致的小误差可能会随着时间推移而累积起来并导致移动设备的最终估计位置、取向和速度的不准确。一般而言，这些误差可通过经由内插器在数字域中重构合意的传感器信号并重新采样以使得采样对应于相同的时间点来避免。然而，这样的办法会引入额外的复杂度、功耗和等待时间，这对于惯性航位推算而言可能一般是难以接受的。在如本文中所讨论的系统中，可用高功率效率的方式来避免由于传感器采样的时间失准造成的误差。此外，作为外部滤波的结果被引入的传感器通道之间的任何系统延迟可通过恰当地调整个体通道的采样瞬间来有效地消除。非导航传感器信号(例如，用于测量温度或压力的信号，这里仅列举了许多可能的可测量条件中的两个)仍可由现有通道按时间复用方式来捕获，因为这样的传感器数据一般变化缓慢并且只会被间接用于导航解的计算，从而结果得到的误差对于大多数实践应用而言是可忽略的。

如本文中所讨论的一种实现可充分减小或消除因传感器采样的时间失准导致的误差。这样的实现与采用时间交织和后续信号处理来重新对准采样的其他实现相比还可避免复杂度、节省功率，且最重要的是避免等待时间。

根据一些实现，一种移动站可包括具有各种传感器的惯性导航系统，这些传感器诸如是三个陀螺仪以检测绕三个坐标轴的角旋转率，以及三个加速计以检测沿这些坐标轴中的一个或更多个坐标轴的方向上的线性加速度。来自这些传感器的测量可被用来确定移动站从先前时间点到当前时间点的位置、取向和速度变化。这样的信息例如可用在地图绘制应用中以直观地向用户显示这样的移动站位于具有已知位置的地图上的何处。

具有这样的惯性导航传感器的移动站可包括附加传感器，诸如温度计、气压计或能够提供对例如可能影响其他传感器的性能的因素的测量的任何其他类型的传感器。这些附加传感器可用于例如对运动传感器进行校准。在一种实现中，从加速计获得的测量例如可能依赖于获得此类测量时的环境温度或大气压。例如，在温暖的温度和/或高大气压下获得的测量会包括与在较冷温度和/或较低大气压下获得的测量不同的加速度幅度。因此，在基于从加速计和陀螺仪获得的传感器读数来确定移动站的当前位置、取向和速度时，可以利用来自例如温度计或气压计的这些测量。

诸如加速计和陀螺仪之类的传感器可生成模拟信号，这些模拟信号随后可被转换成数字格式以供后续处理。可从来自每个传感器的经对准的数字采样获得结果，其中这些数字采样被对准以使得这些传感器之一的特定采样与从其他传感器的模拟信号获得的数字采样在时间上匹配。

六通道数字化仪可被用来同时对来自六个传感器的模拟信号进行采样。由六个传感器——诸如三个加速计和三个陀螺仪——中的每个传感器生成的模拟信号可被提供给这样的六通道数字化仪的六个输入通道中的每一个。应领会，在一些实现中，可以利用不同数目的输入通道，诸如七个输入通道。在七通道数字化仪中，代表例如温度或大气压的模拟信号可在第七通道中输入。

数字化仪可对输入模拟信号进行采样并将每个模拟输入信号转换成各自相应的数字输出信号。数字化仪可包括例如六个不同的采样单元，从而六个输入模拟信号可被同时采样。数字化仪可包括六个输出通道，每个相应的输出通道提供数字输出信号。这样的数字输出信号可跨例如一条或更多条总线传送给处理器或其他控制器以供后续处理。例如，处理器可利用这些输出数字信号来确定移动设备的当前位置、取向和速度。

数字化仪还可包括与每个输入信号相关联的若干个延迟元件。这些延迟元件可被用来延迟特定模拟输入信号被数字化的时间。这些延迟元件可被用来确保由相应各个输出通道提供的相应各个数字输出信号在时间上关于彼此对准。因此，第一模拟输入信号被数字化的时间可被延迟以与第二模拟输入信号被数字化的时间同步。这些数字输出信号可按此方式在时间上对准以确保可为移动设备确定准确的位置、取向和速度。由于线性加速度和角速率可能在短时间段上急剧变化，因此使来自相异输出通道的这些数字输出信号在时域中对准以使得一数字输出信号的特定采样与不同数字输出信号的特定采样对应于相同时间点可能是有利的。

可以利用这样的延迟是由于不同传感器在将模拟信号提供给数字化仪之前可能招致不同的处理延迟。处理延迟有差异的原因可能是由于不同传感器所使用的不同滤波方法。例如，加速计可能包括在输出模拟信号之前迅速对信号进行滤波的滤波器。另一方面，陀螺仪可能包括在输出模拟信号之前较慢地处理信号的滤波器。而且，应领会，相同传感器类型的不同传感器可能具有不同的处理延迟。例如，第一陀螺仪可能使用与第二陀螺仪不同的滤波器，因此第一陀螺仪的处理时间可能不同于第二陀螺仪的处理时间。

在一个示例中，事件可能发生在时间t。第一传感器可能在时间t感测到事件并在该事件之后3.0μs或即在时间t+3.0μs输出第一模拟信号。另一方面，第二传感器可能在时间t感测到相同的事件并在该事件之后1.2μs或即在时间t+1.2μs输出第二模拟信号。为了确保该第一和第二模拟信号关于共同的时间点被数字化，第一模拟信号可在第二信号被数字化之后1.8μs时被数字化。因此，第一模拟信号和第二模拟信号两者的数字化版本可在时间上关于发生在时间t的相同事件对准。

如果这些处理延迟是先验已知的，则数字化仪的延迟元件可被编程以使对输入模拟信号的数字化充分延迟，从而使得相应的数字输出信号在时域中关于诸如检出加速度之类的所感测到的事件对准。替换地，数字化仪可包括控制线以基于所确定的处理延迟在运行时编程各种延迟。

尽管以上描述中大多数是针对六通道数字化仪的，但应领会，在一些实现中可利用六个以上或六个以下的输入通道。在例如利用第七输入通道来提供代表温度的模拟信号的情况下，此类信号可被数字化并经由第七输出线从数字化仪输出。

一种实现可利用六个不同的向模数转换器提供输出模拟信号的传感器。这样的实现可将这些传感器耦合到复用器，该复用器又耦合到模数转换器。在这样的系统中，一次只能对一个输入信号进行采样，并且这样的复用器可被用来选择要在总线上将哪个输入模拟信号传送给模数转换器。然而，使用单个模数转换器的缺点在于被采样的信号在时间上没有对准，这是由于模数采样器不能在特定时间点对一个以上模拟输入信号进行采样。

另一种实现可利用例如包含三个陀螺仪的第一集成电路和包含三个加速计的第二集成电路。这样的第一或第二集成电路可包括芯片内的单个模数转换器并且可提供输出数字信号。然而，这样的系统的缺点在于：在特定时间只能对来自特定集成电路的这三个传感器之一的信号进行采样。换言之，特定集成电路的所有三个传感器可利用相同的模数转换器，从而这三个内部传感器的输出数字信号因此在时间上没有对准。

一种其他实现可利用既有信号传感器又有采样器的集成电路，以使得一旦感测到诸如加速度之类的事件，就由该集成电路提供数字信号。如果有六个传感器，则可由六个分别的采样器生成六个数字输出信号。然而，这样的实现的缺点在于：一旦发生了采样，就无法同步由每个具有传感器的集成电路生成数字输出信号的输出时基。例如，如果这些传感器之一利用具有与不同传感器不同的处理延迟的滤波器，则数字输出信号可能没有在时间上恰当地对准，且基于数字输出信号演算出的位置、取向和速度可能不精确。

因此，如本文中所讨论的实现可提供六(或以上)通道数字化仪以接收输入模拟信号并对这些信号进行采样以生成数字输出信号。数字化仪可经历选定的延迟以使这些信号被数字化的时间延迟，从而确保相应的数字输出信号代表在时间上相同的瞬间发生的模拟事件。这样的数字化仪可提供稳健的惯性导航系统，用于以相对较高的准确度检测移动设备在特定时间点的位置、取向和速度。

如本文中所讨论的，加速计可被用于感测重力方向以及该加速计所体验到的任何其它线性力。陀螺仪可被用于测量航向变化和旋转。气压计或气压传感器可被用于测量大气压。高度计可被用于测量标高的变化。然而，应当理解，这些仅是特定实现中可以使用的传感器的示例，且所要求保护的主题内容在这方面不受限定。

特定实现可采用加速计和陀螺仪(“gyros”)来提供6个轴的可观察性(x,y,z,τ,ψ)。加速计可感测线性运动(即，在诸如水平面之类的平面中的速度变化)。可参照至少两个轴来测量速度变化。在存在重力的情况下，这样的加速计还能提供对物体的倾斜(侧滚或俯仰)的测量。由此，有了单个3D加速度计，物体在笛卡尔坐标空间(x,y,z)中的活动就能被感测，并且重力方向能被感测以估计该对象的侧滚(τ)和俯仰由于加速计也许不能容易地在物体的线性活动与倾斜之间加以区分，因此可以使用陀螺仪来测量关于(x,y,z)坐标的旋转，即侧滚(τ)和俯仰及平摇(ψ)，后者有时被称作方位角或航向。

线性加速计、陀螺仪、和/或一个或更多个气压计可被整合到便携式电子设备中以提供胜任的方次的可观察性。图1A示出关于如由加速计110测得的标量值、标量值序列、或时变函数(M_X,M_Y,M_Z)来表示线性运动的坐标系(x,y,z)。一些加速计110可以提供幅值，而其他加速计可能仅简单地提供不带幅值的运动指示。加速计110可测量沿关于一个、两个或三个线性方向的线的线性运动(矢量M)，这些线性方向往往用笛卡尔坐标(x,y,z)来述及。例如，一维加速计110可提供测量以指示沿x轴的线性运动。二维加速计110可提供测量以指示在沿x轴和y轴两者的平面中的线性运动，而三维加速计110可提供测量以指示在沿x、y和z轴的3维空间中的线性运动。三维加速计110可包括二维加速计与一维加速计的组合，或可包括三个一维加速计。加速计110可提供线性加速度(以表示距离每单位时间平方的单位计；例如，[m/s²])、或线性速度变化(以表示距离每单位时间的单位计；例如，[m/s])形式的测量。线性运动(矢量M)可由矢量形式M＝M_XX+M_YY+M_ZZ的三个值来表示，其中(M_X,M_Y,M_Z)是幅值、标量值、标量值序列、或时变函数，而(X,Y,Z)是关于笛卡尔坐标系(x,y,z)的原点的单位矢量。一般而言，如本文中所描述的加速计可包括用于检测活动并生成指示沿这样的加速计的这一个、两个或三个轴的线性运动的信息的感测装置。替换地，可使用非笛卡尔坐标系，诸如与设备的机体架对准的坐标系。在特定实施例中，坐标系可定义相互正交的轴。

图1B示出关于如由陀螺仪120测得的标量值、标量值序列、或时变函数(R_τ,R_ψ)来表示旋转运动的坐标系(τ,ψ)。在此，陀螺仪120可测量关于一个、两个或三个轴的旋转运动(矢量R)。在一种特定实现中，陀螺旋转可以是以坐标(τ,ψ)的形式来测量的，其中tau(τ)表示平摇或即关于z轴的旋转，phi表示侧滚或即关于x轴的旋转，而psi(ψ)表示俯仰或即关于y轴的旋转。在另一种实现中，陀螺仪120可包括用以提供指示关于第一轴的旋转运动的测量的一维陀螺仪。在另一种实现中，陀螺仪120可包括用以提供指示关于第一轴和第二轴的旋转运动的测量的二维陀螺仪。类似地，在另一种实现中，陀螺仪120可包括用以提供指示关于第一、第二和第三轴的旋转运动的测量的三维陀螺仪。此类三维陀螺仪可包括二维陀螺仪与一维陀螺仪的组合，或可包括三个一维陀螺仪。陀螺仪120可以提供角速度(以表示角度每单位时间上的变化的单位计；例如，[rad/s])、或角度变化(以表示角度的单位计；例如，[rad])形式的测量。旋转活动(矢量R)可以由矢量形式的三个标量值、标量值序列、或时变函数来表示，其中其中(R_τ,R_ψ)为标量值、标量值序列、或时变函数，并且其中(τ,ψ)是关于旋转坐标系(τ,ψ)的单位矢量。在特定实现中，如本文中所描述的陀螺仪可包括用于检测活动并产生指示关于该陀螺仪的一个、两个或三个轴的角运动的信息的感测装置。

在一个示例中，三维加速计110和三维陀螺仪120(例如，陀螺仪120)提供六个轴的可观察性(x,y,x,τ,ψ)。两个三维加速计110也可提供六个轴的可观察性(x₁,y₁,x₁,x₂,y₂,x₂)。可以使用维度约简的传感器来感测较少轴的线性和/或旋转活动。例如，二维加速计110和二维陀螺仪120可以提供四个轴的可观察性(x,y,τ,)。本文中所描述的技术可以实现测量一个或更多个维度的单传感器或多传感器移动设备。

图2是根据一种实现的惯性导航系统200的示意图。这样的惯性导航系统200可被包含在移动设备内，诸如蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、或任何其他便携式设备。这样的惯性导航系统200可被适配成确定移动设备在特定时间点的位置、取向和速度。惯性导航系统200可包括数个传感器，诸如第一加速计202、第二加速计204、第三加速计206、第一陀螺仪208、第二陀螺仪210、和第三陀螺仪212，其中每一者可向数字化仪220提供代表诸如线性加速度或角速率之类的感测到的事件的模拟信号。第一加速计202、第二加速计204和第三加速计206中的每一者可适配成感测沿预定义线性轴的线性加速度。第一陀螺仪208、第二陀螺仪210和第三陀螺仪212中的每一者可被适配成感测关于预定义线性轴的角速率。

还可包括其他传感器，诸如温度计214、气压计、或能够测量条件的任何其他附加传感器216。温度计214和附加传感器216各自可生成相应的模拟信号并且与复用器218处于通信状态，该复用器218适配成在特定时间选择性地将输入模拟信号之一传送给数字化仪220。

第一加速计202可将代表沿第一预定义轴的感测到的加速度的模拟信号提供给数字化仪220的第一延迟元件222。第一延迟元件222可延迟将来自第一加速计的模拟信号提供给第一采样器224的时间。第一延迟元件被用于确保第一采样器224接收第一模拟信号的时间关于其他模拟输入信号被提供给各自的采样器的时间在时间上对准。

可在数字化仪220内利用延迟以计及向数字化仪220提供模拟信号的各种传感器间有所不同的处理延迟。例如，第一加速计202可以包括各种滤波器，这些滤波器迄至提供模拟信号的时间可能引入了处理延迟。另一方面，第一陀螺仪208可以包括其自己的滤波器，这些滤波器也可能引入与第一加速计202的处理延迟或许不同的处理延迟。可以利用使对模拟输入信号进行采样的时间延迟来允许由具有较长处理延迟的传感器供应的模拟信号在时间上“赶上”其他模拟输入信号。使用这样的延迟可确保基于模拟输入信号的数字输出信号在时间上对准。

在一个示例中，事件可能发生在时间t。第一传感器可能感测到事件并在该事件之后3.0μs或即在时间t+3.0μs输出第一模拟信号。另一方面，第二传感器可能感测到事件并在该事件之后1.2μs或即在时间t+1.2μs输出第二模拟信号。第三传感器可能感测到事件并在该事件之后1.7μs或即在时间t+1.7μs输出第三模拟信号。为了确保该第一、第二和第三模拟信号关于共同的时间点被数字化，第一模拟信号可在第二信号被数字化之后1.8μs时被数字化。第三模拟信号可在第二模拟信号的这种数字化发生之后0.5μs时被数字化。

回到图2，数字化仪220可包括采样器和延迟元件以处理一些或所有模拟输入信号。第二延迟元件228和第二数字化仪230可被用于将来自第二加速计204的模拟信号数字化并输出与由第一采样器224输出的第一数字输出信号在时间上对准的第二数字输出信号。类似地，第三延迟元件232和第三采样器234可被用于将来自第三加速计206的模拟信号数字化并输出第三数字输出信号。第四延迟元件236和第四采样器238可被用于将来自第一陀螺仪208的模拟信号数字化并输出第四数字输出信号。第五延迟元件240和第五采样器242可被用于将来自第二陀螺仪210的模拟信号数字化并输出第五数字输出信号。第六延迟元件244和第六采样器246可被用于将来自第三陀螺仪212的模拟信号数字化并输出第六数字输出信号。数字化仪可包括调度器250或控制器来为这些延迟元件设置各种延迟量。

复用器218可将来自温度计214或附加传感器216的模拟信号提供给第七采样器，该第七采样器可将该模拟信号转换成第七数字输出信号。诸如温度或气压之类的某些条件可能变化相对缓慢。因此，可能不需要延迟元件来延迟这样的模拟输入信号被采样以产生第七数字输出信号的时间。

一旦接收到第一到第七数字输出信号，处理器226或其他某个处理器、控制器或计算引擎就可确定移动设备的当前位置、取向和速度。在一种特定实现中，处理器226可包括数字信号处理器(DSP)。代表温度或大气压的该第七数字输出信号例如可被用于调整在确定这样的位置、取向和速度信息时利用的某些数学加权。例如，温度或气压可能会影响诸如加速计或陀螺仪之类的传感器的工作性能。

缓冲器225可被用于存储与每个输入模拟信号相对应的数字输出信号。缓冲器225可被用于例如以时间复用的方式将这些数字输出信号提供给处理器226。在一种实现中，可能有多个去往缓冲器225的输入通道，并且有一个或更多个去往处理器226的输出通道。在图2中所示的示例中，有一个去往处理器226的输出通道。尽管图2中示出了缓冲器225，但是应领会，例如可以利用诸如并行锁存器之类的其他电路系统来存储与每个输入模拟信号相对应的数字输出信号。

图3解说了根据一种特定实现的采样器300。如图所示，采样器300可包括各种元件，诸如采样元件305、时钟310和控制器315。应当领会，采样器300内还可以包括附加的或不同的元件。控制器315可控制采样元件305对输入模拟信号进行采样并生成输出数字信号。时钟310可被用于指示例如何时要对输入模拟信号取采样。

图4解说了根据一种实现的解说各种处理延迟和采样期的时间线400。图4解说了六个输入信号，例如第一到第六模拟输入信号。在时间“0”，发生诸如检测到加速度或其他运动之类的事件。一旦检测到，传感器即可生成原始信号，该原始信号可被滤波并随后被输出。如以上所讨论的，这样的滤波例如可能引入处理延迟。第一模拟输入信号在被输出到采样器之前可能经历处理延迟405。如果第一模拟信号是在没有任何附加延迟的情况下被采样的，则采样器将在可以时间S₁为中心发生的采样期410期间对第一模拟输入信号进行采样以生成第一数字输出信号。可对第二和第三模拟输入信号执行相似的过程以确保第二和第三数字输出信号对应于第二和第三模拟信号在时间“0”处的数字化版本。

第四和第五模拟输入信号可能在比处理延迟405要长的处理延迟420之后提供。在不增添任何附加延迟的情况下，这些输入模拟信号将在以时间S₂为中心的采样期425期间被采样以生成第四和第五数字输出信号。第六模拟输入信号可能在长处理延迟435之后提供，该长处理延迟435可能比处理延迟405或420更长。在不增添任何附加延迟的情况下，采样器将在以时间S₃为中心的采样期440期间对第六模拟输入信号进行采样以生成第六输出信号。

图4解说了由于在感测到事件之时与将模拟输入信号提供给数字化仪之时之间的处理延迟上的差异故而在时间上没有对准的数字输出信号。如图所示，头三个模拟输入信号的采样期的中点为S₁，第四和第五模拟输入信号的采样期的中点为S₂，而第六模拟输入信号的采样期的中点为S₃。为了确保这些模拟输入信号关于共同的时间点被采样，对末三个模拟输入信号的采样可被延迟，以使得所有六个模拟输入信号的数字化版本在时间上关于在相同时间——例如时间“0”——感测到的事件对准。因此，头三个模拟输入信号可例如在时间t被数字化。第四和第五模拟信号可在时间段(S₂-S₁)期间的第一延迟450之后被数字化。第六模拟信号可在时间段(S₃-S₁)期间的第二延迟460之后被数字化。这些延迟因此可被用来确保所有六个模拟输入信号的数字化版本在时间上关于相同的感测到的事件对准。

图5解说了根据一种实现的用于生成在时间上对准的数字输出信号的方法500。首先，在操作505，可从适配成检测移动设备关于多个坐标轴的物理运动的多个传感器捕获多个模拟信号。这样的物理运动可包括例如沿一个或更多个坐标轴的加速度或绕一个或更多个此类坐标轴的角加速度。

接下来，在操作510，可在与这多个模拟信号中的一个或更多个相关联的一个或更多个延迟之后将这多个模拟信号数字化，以生成关于相对于检测到该物理运动而言共同的时间点同步的多个输出数字信号。这些数字输出信号随后可被处理以确定移动设备的位置、取向和速度。

图6示出了MS 600的特定实现，其中无线电收发机(Tx/Rx)606可适配成用诸如话音或数据之类的基带信息调制RF载波信号以将基带信息调制到RF载波上，以及解调经调制的RF载波以获得这样的基带信息。天线610可适配成在无线通信链路上传送经调制的RF载波并且在无线通信链路上接收经调制的RF载波。

基带处理器608可适配成将来自CPU 602的基带信息提供给收发机606以供在无线通信链路上传输。在此，CPU 602可从用户接口616内的输入设备获得这样的基带信息。基带处理器608还可适配成将来自收发机606的基带信息提供给CPU 602以供通过用户接口616内的输出设备传输。

MS 600可包括数字化仪622以将从各种传感器输入的模拟信号转换成数字输出信号。缓冲器624可存储这些数字输出信号并选择性地将这些数字输出信号提供给CPU 602以进行后续处理。

用户接口616可包括多个用于输入或输出诸如话音或数据之类的用户信息的设备。这样的设备可包括例如键盘、显示屏、话筒、以及扬声器。

SPS接收机(SPS Rx)612可适配成通过SPS天线614接收来自SUV的传输并将其解调，并且将经解调信息提供给相关器(correlator)618。相关器618可被适配成从由接收机612提供的信息推导相关函数。例如对于给定的PN码，相关器618可如上所解说的那样产生相关函数，该相关函数定义在摆放码相搜索窗的码相范围上，并且定义在多普勒频率假言范围上。如此，可根据所定义的相干和非相干积分参数来执行个体的相关。

相关器618还可适配成从与收发机606所提供的导频信号有关的信息推导与导频有关的相关函数。此信息可被订户站用于捕获无线通信服务。

信道解码器620可被适配成将从基带处理器608接收到的信道码元解码成底层源比特。在其中信道码元包括经卷积编码的码元的一个示例中，这样的信道解码器可包括Viterbi解码器。在其中信道码元包括卷积码的串行或并行级联的第二示例中，信道解码器620可包括turbo解码器。

存储器604可适配成存储机器可读指令，这些指令是可执行指令，以执行已描述或建议的过程、示例、实现、或其示例中的一项或更多项。CPU 602可适配成访问并执行这样的机器可读指令。通过执行这些机器可读指令，CPU 602可指导相关器618分析由相关器618提供的SPS相关函数、从其峰值推导测量、以及确定对位置的估计是否足够准确。然而，这些仅仅是在特定方面中可由CPU执行的任务的示例，并且所要求保护的主题内容在这些方面并不受限定。

在特定示例中，在订户站处的CPU 602可如以上所解说的那样至少部分地基于从各SV接收到的信号来估计该订户站的位置。CPU 602还可适配成如以上根据特定示例所解说的那样至少部分地基于在第一收到信号中检测出的码相来确定用于捕获第二收到信号的码搜索范围。

如本文中所讨论的方法、系统和装置可被用于处理由适配成检测诸如移动设备沿或绕一个或更多个坐标轴的线性加速度或角速率之类的运动的传感器生成的信号。这些信号可被数字化并且可引入延迟以确保数字输出信号在其被输出以供后续处理时是关于时间对准的。这些时间对准的数字输出信号可被用于例如确定移动设备的当前位置、取向和速度。

以下详细描述的一些部分是以对存储在特定装置或专用计算设备或平台的存储器内的二进制数字信号的操作的算法或符号表示的形式来给出的。在本具体说明书的上下文中，术语“特定装置”或诸如此类包括通用计算机——只要其被编程为依照来自程序软件的指令执行特定功能。算法描述或符号表示是被信号处理或相关领域的普通技术人员用来向该领域中其他技术人员传达其工作实质的技术的示例。算法在此并且一般被认为是通往期望结果的自相容的操作序列或类似信号处理。在本上下文中，操作或处理涉及对物理量的物理操纵。通常，尽管并非必需，这些量可采取能被存储、转移、组合、比较或以其他方式操纵的电或磁信号的形式。

业已证明，有时主要出于常用的原因，将此类信号称为比特、数据、值、元素、码元、字符、项、数、数字或诸如此类是方便的。然而应理解，所有这些或类似术语将与恰适物理量相关联且仅仅是便利的标签。除非另外明确声明，否则如从以下讨论可明了的，应领会，本说明书通篇使用诸如“处理”、“计算”、“演算”、“确定”或诸如此类的术语的讨论是指诸如专用计算机或类似专用电子计算设备等特定装置的动作或过程。因此，在本说明书的上下文中，专用计算机或类似专用电子计算设备能够操纵或变换信号，这些信号在典型情况下被表示为该专用计算机或类似专用电子计算设备的存储器、寄存器或其他信息存储设备、传输设备、或显示设备内的物理电子或磁量。

本文中描述的方法体系取决于根据特定特征和/或示例的应用可以藉由各种手段来实现。例如，此类方法体系可在硬件、固件、软件、和/或其组合中实现。在硬件实现中，例如，处理单元可在一个或更多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、电子设备、设计成执行本文中所描述的功能的其他设备单元、和/或其组合内实现。

虽然已解说和描述了目前认为是示例特征的内容，但是本领域技术人员将理解，可作出其他各种改动并且可换用等效技术方案而不会脱离所要求保护的主题内容。此外，可作出许多改动以使特定境况适应于所要求保护的主题内容的教导而不会脱离本文中所描述的中心思想。因此，所要求保护的主题内容并非旨在被限定于所公开的特定示例，相反，如此要求保护的主题内容还可包括落入所附权利要求及其等效技术方案的范围内的所有方面。

Claims (30)

1.一种方法，包括：

接收由配置成检测移动设备关于多个坐标轴的物理运动的多个传感器生成的多个模拟信号；以及

使用模拟延迟元件基于所述多个传感器中的一个或更多个传感器的预定义处理延迟来延迟所接收到的信号中的至少一个信号被数字化的时间以提供所接收到的多个信号关于共同的时间点被同步的数字化版本的输出。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括将所述多个信号数字化。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述共同的时间点对应于检测到所述移动设备的所述物理运动。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个坐标轴包括三个坐标轴。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个信号对应于沿所述多个坐标轴中的至少一个坐标轴的线性加速度、或沿所述多个坐标轴中的至少一个坐标轴的旋转率中的至少一者。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括捕获一个或更多个代表测得温度的信号。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括基于所接收到的多个信号的所述数字化版本来确定所述移动设备的位置、取向和速度中的至少一者。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括至少部分地基于测得温度来修改所述确定所述移动设备的位置、取向和速度中的至少一者。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个信号包括模拟信号。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括将所接收到的多个信号的所述数字化版本存储在存储器缓冲器中。

11.一种系统，包括：

多个传感器，配置成检测移动设备关于多个坐标轴的物理运动并生成与所述物理运动相对应的多个模拟信号；以及

一个或更多个延迟元件，用于使用模拟延迟元件基于所述多个传感器中的一个或更多个传感器的预定义处理延迟来延迟所接收到的信号中的至少一个信号被数字化的时间以提供所接收到的多个信号关于共同的时间点被同步的数字化版本的输出。

12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，还包括用于将所述多个信号数字化的数字化仪。

13.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述共同的时间点对应于检测到所述移动设备的所述物理运动。

14.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述多个坐标轴包括三个坐标轴。

15.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述多个信号对应于沿所述多个坐标轴中的至少一个坐标轴的线性加速度、或沿所述多个坐标轴中的至少一个坐标轴的旋转率中的至少一者。

16.如权利要求11所述的系统，其特征在于，还包括配置成检测温度的温度传感器。

17.如权利要求11所述的系统，其特征在于，还包括用于基于所接收到的多个信号的所述数字化版本来确定所述移动设备的位置、取向和速度中的至少一者的专用装置。

18.如权利要求11所述的系统，其特征在于，还包括配置成至少部分地基于测得温度来修改对所述移动设备的位置、取向和速度中的所述至少一者的确定的专用装置。

19.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述多个信号包括模拟信号。

20.如权利要求11所述的系统，其特征在于，还包括用于存储所接收到的多个信号的所述数字化版本的存储器缓冲器。

21.一种设备，包括：

用于接收由配置成检测移动设备关于多个坐标轴的物理运动的多个传感器生成的多个模拟信号的装置；以及

用于使用模拟延迟元件基于所述多个传感器中的一个或更多个传感器的预定义处理延迟来延迟所接收到的信号中的至少一个信号被数字化的时间以提供所接收到的多个信号关于共同的时间点被同步的数字化版本的输出的装置。

22.如权利要求21所述的设备，其特征在于，还包括用于将所述多个信号数字化的装置。

23.如权利要求21所述的设备，其特征在于，所述共同的时间点对应于检测到所述移动设备的所述物理运动。

24.如权利要求21所述的设备，其特征在于，所述多个坐标轴包括三个坐标轴。

25.如权利要求21所述的设备，其特征在于，所述多个信号对应于沿所述多个坐标轴中的至少一个坐标轴的线性加速度、或沿所述多个坐标轴中的至少一个坐标轴的旋转率中的至少一者。

26.如权利要求21所述的设备，其特征在于，还包括用于捕获一个或更多个代表检出温度的信号的装置。

27.如权利要求21所述的设备，其特征在于，还包括用于基于所接收到的多个信号的所述数字化版本来确定所述移动设备的位置、取向和速度中的至少一者的装置。

28.如权利要求27所述的设备，其特征在于，所述用于确定所述移动设备的位置、取向和速度中的所述至少一者的装置配置成至少部分地基于测得温度来修改所述确定所述移动设备的位置、取向和速度中的至少一者。

29.如权利要求21所述的设备，其特征在于，所述多个信号包括模拟信号。

30.如权利要求21所述的设备，其特征在于，还包括用于将所接收到的多个信号的所述数字化版本存储在存储器缓冲器中的装置。