CN111045033A - 全球导航卫星系统中辅助紧急情况的电子设备及方法、确定设备位置的方法 - Google Patents

Abstract

本文公开了一种在全球导航卫星系统中辅助紧急情况的方法及电子设备、确定设备位置的方法。在全球导航卫星系统中辅助紧急情况的方法包括：加载多个可用的卫星信号载波；针对所述多个可用的卫星信号载波中的每一个卫星信号载波，生成假设；基于所生成的假设，将所述多个可用的卫星信号载波组合成多个信号组合；以及确定是否用所述多个信号组合中的一个信号组合检测到了卫星信号。

Description

全球导航卫星系统中辅助紧急情况的电子设备及方法、确定 设备位置的方法

优先权

本申请要求于2018年10月12日在美国专利商标局提交并指定了序号62/745,033的美国临时专利申请以及于2018年12月26日在美国专利商标局提交并指定了序号16/232,781的美国非临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及优化紧急情况下全球导航卫星系统(GNSS)的性能的方法和系统。

背景技术

在移动设备中全球导航卫星系统(GNSS)的重要用途是当请求紧急服务(emergency service)(诸如美国的E-911)时获得定位。存在针对E-911应用的描述GNSS接收器必须通过的性能测试的标准。提高移动设备的用户利用紧急服务时紧急服务中定位的可用性、生成定位的速度以及定位的质量，是期望的。

发明内容

根据一个实施例，提供了一种方法。所述方法包括：加载多个可用的卫星信号载波；针对所述多个可用的卫星信号载波中的每一个，生成假设；基于所生成的假设，将所述多个可用的卫星信号载波组合成许多信号组合；以及确定是否用所述许多信号组合中的一种来检测卫星信号。

根据一个实施例，提供了一种电子设备。所述电子设备包括：全球导航卫星系统(GNSS)接收器；处理器；以及非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储着指令。当所述指令被执行时，所述指令使所述处理器：加载多个可用的卫星信号载波；针对所述多个可用的卫星信号载波中的每一个，生成假设；基于所生成的假设，将所述多个可用的卫星信号载波组合成许多信号组合；以及确定是否用所述信道信号组合中的一种来检测卫星信号。

根据一个实施例，提供了一种用于在GNSS中确定设备位置的方法。所述方法包括：基于所述设备上的第一设备位置确定过程的功耗来选择所述第一设备位置确定过程；使用所选择的第一设备位置确定过程来定位所述设备；当所述第一设备位置确定过程未能定位所述设备时，选择第二设备位置确定过程。所述第二设备位置确定过程具有比所述第一设备位置确定过程的功耗更高的功耗。

附图说明

根据结合附图的以下详细描述中，本公开的某些实施例的以上及其他方面、特征和优点将更显而易见，在附图中：

图1是根据实施例的相关的图表；

图2和图3是根据实施例的频率区间的图表；

图4是根据实施例的损耗与偏移的关系的图表；

图5是根据实施例的辅助紧急情况的方法的流程图；

图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13和图14是示出根据实施例的信号组合的图表；

图15、图16和图17是根据实施例的信号搜索空间的图表；

图18是根据实施例的在考虑电池寿命情况下用于设备定位的方法的流程图；以及

图19是根据实施例的网络环境中的电子设备的框图。

具体实施方式

在下文中，参考附图详细地描述本公开的实施例。应当注意的是，尽管在不同的附图中示出了相同的元件，然而它们将通过相同的附图标记来标明。在以下描述中，仅仅提供诸如详细配置和组件的具体细节以帮助全面理解本公开的实施例。因此，对于本领域的技术人员而言应当显而易见的是，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对本文描述的实施例做出各种变化和修改。另外，为了清楚和简明，省略对公知功能和构造的描述。下面描述的术语是考虑到本公开中的功能而定义的术语，并且根据用户、用户的意图或习惯可以是不同的。因此，应当基于贯穿本说明书中的内容来确定术语的定义。

本公开可以有各种修改和各种实施例，下面参考附图详细地描述实施例。然而，应当理解的是，本公开不限于这些实施例，而是包括本公开的范围内的所有修改、等同形式和替代方案。

尽管包括诸如第一、第二等的序数在内的术语可以被用于描述各种元件，然而结构元件不受术语限制。该术语仅用于将一个元件与另一元件区分开。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一结构元件可以被称为第二结构元件。类似地，第二结构元件还可以被称为第一结构元件。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关项目的任何和所有组合。

本文使用的术语仅仅用于描述本公开的各种实施例，而不旨在限制本公开。除非上下文另外清楚地规定，否则单数形式旨在包括复数形式。在本公开中，应当理解的是，术语“包括”或“具有”指示存在特征、数字、步骤、操作、结构元件、部件或其组合，而不排除存在或者添加一个或更多个其他特征、数字、步骤、操作、结构元件、部件或其组合的可能性。

除非不同地定义，否则本文使用的所有术语具有与由本公开所属的本领域的技术人员所理解的那些含义相同的含义。诸如常用词典中定义的那些的术语将被解释为具有与相关技术领域中的上下文含义相同的含义，并且除非在本公开中清楚地定义，否则不应被解释为具有理想或过度正式的含义。

根据一个实施例的电子设备可以是各种类型的电子设备中的一种。电子设备例如可以包括便携式通信设备(例如，智能电话)、计算机、便携式多媒体设备、便携式医疗设备、相机、可穿戴设备或家用电器。根据本公开的一个实施例，电子设备不限于上述的那些设备。

本公开中使用的术语不旨在限制本公开，而是旨在包括用于相应的实施例的各种变化、等同形式或替换。关于附图的描述，类似的附图标记可以用于指代类似或相关的元件。除非相关上下文另外清楚地指出，否则与项目相对应的名词的单数形式可以包括一种或更多种事物。如本文所使用的，如“A或B”、“A和B中的至少一个”、“A或B中的至少一个”、“A、B或C”、“A、B和C中的至少一个”以及“A、B或C中的至少一个”这样的短语中的每一个均可以包括在这些短语的对应一个中的一起枚举的项目的所有可能的组合。如本文所使用的，诸如“第1”、“第2”、“第一”和“第二”的术语可以用于区分对应组件和另一组件，但是不旨在在其他方面(例如，重要性或次序)上限制组件。意图是如果一个元件(例如，第一元件)在有或没有术语“在操作上”或“通信地”的情况下被称为“与”另一元件(例如，第二元件)“耦接”、“耦接到”另一元件、“与”另一元件“连接”或“连接到”另一元件，则表明该元件可以直接地(例如，有线地)、无线地或经由第三元件与另一元件耦接。

如本文所使用的，术语“模块”可以包括用硬件、软件或固件来实现的单元，并且可以与其他术语(例如，“逻辑”、“逻辑块”、“部件”和“电路”)互换地使用。模块可以是被适配为执行一个或更多个功能的单个集成组件或其最小单元或部件。例如，根据一个实施例，可以以专用集成电路(ASIC)的形式实现模块。

存在针对E-911应用的描述GNSS接收器必须通过的性能测试的标准。移动站A(MSA)测试和移动站B(MSB)测试是此类标准的两个示例，包括GNSS灵敏度和位置准确度这样的要素。MSA测试是手机标准测试的如下部分：GNSS接收器产生测量结果然后将它们发送到网络并且该网络随后使用那些测量结果来计算用户位置。在MSA测试中，GNSS接收器从网络得到辅助信息，而不是位置估计。接收器生成被发送回给网络的测量结果，而网络计算定位。MSB测试是手机标准测试的如下部分：GNSS接收器做出测量结果并且计算用户位置然后将该位置发送到网络。在MSB测试中，GNSS接收器从网络得到包括位置估计的辅助信息。接收器生成被发送回给网络的定位。

现有技术水平的GNSS接收器通常满足最低E-911测试标准，而本文公开的技术通过智能地对现代化信号进行积分大大地超过最低要求。该技术聚焦于全球定位卫星(GPS)信号，但是同样适用于其他GNSS系统。由于GNSS接收器当前未针对紧急情况对来自每个卫星的信号进行优化，所以该技术智能地组合GPS信号L1C/A、L1-C、L5-I和L5-Q，并且聚焦于各个卫星发射的信号。

在MSA和MSB中接收器操作有两个主要阶段。第一主要阶段是采集，在该阶段对精细辅助不确定性空间进行搜索以查看是否存在信号。第二主要阶段是跟踪，在该阶段进一步处理所找到的信号能量以产生距离(range)和距离变化率(range rate)测量结果。

针对利用GNSS辅助紧急情况存在两种基本类型的情形。第一种情形是模拟测试，所述模拟测试通常与接收到信号功率具有已知关系。一般地，除了在MSA/MSB多路径测试中外是没有多路径的，即便如此，多路径也是固定延迟而不会引起交叉衰落(cross fading)。一般而言，并没有多路径衰落，但是频率分集仍然在干扰性能方面具有重要的优势，其中例如，L1可能受到干扰但L5不会受到干扰。

第二种情形是现实世界操作。在现实世界操作中，接收到的功率对于每个卫星来说是不固定的并且可能大不相同。

在这两种情形下，期待具有相同载波频率的信号之间的相对发射功率是相对固定的。在L1中，例如，GPS C/A和L1-C_D,P信号具有已知的发射功率关系。在L5中，例如，L5-I和L5-Q信号具有已知的发射功率关系。而且，在现实世界情形下，期待具有相同载波频率的信号来展示相同的平坦衰落行为。

表1示出了有关GPS发射功率的数据。

表1

根据接口控制文件(ICD)，L1C/A发射功率比L1-C_P弱0.25dB。假定L1C/A数据流是未知的，这会将相干积分限制为20毫秒。当L1-C_P导频辅码是已知的时，对相干积分时间没有固有限制。因此，系统能够测量并存储L1C/A信号载波与L1-C_P信号载波之间的实际发射功率差并且使用该差来调整比率项。然而，L1-C_D数据信道发射功率可能未强到足以充当用于组合的候选(例如，被限制为10毫秒相干积分并且它在发射功率方面弱4.75dB)。L1-C导频信号和L1-C_D数据可能不需要组合。

图1是示出根据实施例的相关的图表100。在图表100中，线102表示L1C/A，线104表示L5，图表100示出了这些信号之间的相关的示例。这些信号是独立地生成的，具有不同的特征相关宽度。通常，将线102和线104的峰值与阈值相比较。如本文所公开的，以相干和非相干方式组合峰值以提高信噪比(SNR)，之后，将组合后的峰值与阈值相比较。一般而言，每个信号及其积分时间需要不同的阈值，并且经由模拟或数学公式预先计算阈值。图表100示出I相关的示例。也生成了等效Q相关，并且I和Q都存在于后面的组合等式中。这种情形还会导致L1相比于L5的显著衰落，并且反之亦然(L1和L5在发射频率上充分地分开，使得它们能够相对于彼此经历显著不同的信号衰落)。因此，对L1和L5信号进行组合，但是还可以在相关后分开进行查看。

卫星信号载波之间(诸如L1与L5之间)的交叉频率信号校验能够在紧急情况辅助期间具有显著影响。该校验过程覆盖由不良或有缺陷的测量结果产生的大量问题，包括干扰、互相关以及会导致错误的或显著偏斜的信号检测的其他机制。可以对所检测的距离的差和所检测的距离变化率的差进行限制。在模拟情形下，因为并未预计显著的多路径，所以距离和距离变化率的差限制可以是较少的。在现实世界情形下，距离和距离变化率的差限制被扩展为包括预期的多路径引发的距离延迟和载波频率偏移。

从采集和跟踪阶段发生不确定性。例如，在应用网络精细时间之后的时间不确定性和来自精确网络辅助的距离不确定性分别可以是±20微秒和±6000米。多路径引发的距离不确定性可以是0-1km。在应用网络精细频率之后的频率不确定性可以是大约0.1ppm，并且来自精确网络辅助的距离变化率不确定性在L1中可以是大约±158Hz，而在L5中可以是大约±118Hz。多路径引发的距离变化率不确定性可以包括大约±30ms^-1或大约±67mph的最大用户速度、在L1中大约±158Hz而在L5中大约±118Hz的多普勒不确定性Δf＝(Δv/c)·fc(基于用户速度(Δv)和光速(c)的单位为Hz的多普勒不确定性)。总距离不确定性可以是大约6500米，并且总距离变化率不确定性在L1中可以是大约316Hz而在L5中可以是大约236Hz。具有1/4芯片码延迟区间(bin)的示例采集参数包括在1/8芯片偏移处大约0.32dB的最大载波噪声密度比(CNO)损耗。在15Hz载波频率区间(20毫秒相干)情况下，最大CNO损耗在7.5Hz载波频率偏移处是大约0.32dB。

L5-I卫星信号和L5-Q卫星信号以相同的功率发射。假定L5-I数据流是未知的，则相干积分因此被限制为10毫秒。因为L5-Q导频辅码是已知的，所以对相干积分时间没有固有限制。因此，被相干地积分到10毫秒的L5-I信号能够与具有各种相干积分时间的L5-Q信号组合。这导致已实现的SNR增益、将要生成的所需数量的假设与由于接收器时钟动态特性和用户运动而导致的劣化之间的设计权衡。

图2是示出根据实施例的频率区间的图表200。图3是示出根据实施例的频率区间的图表300。增加相干积分时间需要增加的数量的频率区间。如图表200中所示，与10毫秒积分周期相关联的频率区间202比与20毫秒积分周期相关联的频率区间204少。此外，如图表300中所示，与10毫秒积分周期相关联的频率区间302比与40毫秒积分周期相关联的频率区间304少。由于晶体振荡器/温控晶体振荡器本身的漂移，100毫秒积分可以看到大约1dB降级。L5信号波长是大约0.25米。因此，如果用户在1秒内向或远离卫星移动1米，则那就是4个L5信号波长。在100毫秒积分中，那将产生0.4个波长或2.5Hz，损耗为大约0.9dB。对于20毫秒积分，损耗是大约0.04dB。对于40毫秒积分，损耗是大约0.14dB。L5-I与L5-Q之间的发射功率很可能保持接近于50/50。

图4是根据实施例的损耗与偏移的关系的图表400。在图表400中，线402跟踪在100毫秒情况下的CNO损耗与频率偏移的关系。CNO损耗在0频率偏移处最接近于0，并且跨越从大约-5.5Hz到5.5Hz的频率偏移，离散度是几乎均匀的。

图5是根据实施例的用于辅助紧急情况的方法的流程图500。在502处，采集可用的卫星信号载波。术语“卫星信号载波”可以与术语“卫星信号”互换地使用。可以逐个卫星地加载可用的卫星信号，并且可以基于单个信号可用性来初始化采集引擎。此信息可以经由网络辅助进行采集或者经由年历/星历表(Almanac/Ephemeris)数据解码预先存储在接收器中。卫星状态包括：1＝L1C/A上的人造卫星(SV)发射是没问题(ok)的，0＝L1C/A上的SV发射是有问题的(not ok)。对于所有信号，诸如L1C/A、L1-C_P和L5-Q，例如，SV可以是不好的(例如，状态0)，因为它并未在发射或者并未在发射健康信号，诸如L5-Q，其中所有GPS卫星由于其操作前状况而尚未将L5-Q作为正式“健康”信号来发射，但是因为信号没有任何问题(例如，L5-Q经由卫星的数据流状态不是正式健康的，但是可以很好地使用)，所以它可以被接收器使用。模式的选择或特别地是否使用100毫秒模式可以取决于用户动态特性(例如，经由MEMS传感器测量)。

在504处，生成假设。表2示出最大L1和L5采集假设。

表2

总非相干求和(NCS)假设所利用的存储器为仅L1C/A信号的情况的大约55倍。每秒更新过程需要附加存储器。如果存在显著的未知频率漂移，则可以利用20毫秒相干积分。相干求和是指I和Q对时间的积分，然而NCS是指信号幅度对时间的积分，其中幅度等于

表3

行号	信号类型	相对于L1C/A 20的SNR增益(dB)
			1	L1C/A 20	0
2	L1-C<sub>P</sub> 20	+0.25
			3	L1-C<sub>D</sub> 10	-4.75-1.5＝-6
4	L5-I 10	+0.6-1.5＝2.1
			5	L5-Q 20	+0.6
6	L5-Q 100	0.6+3.5＝4.1
			7	L1-C<sub>P</sub> 100	0.25+3.5＝3.75

表3示出可从未组合的信号获得的SNR。SNR增益是相对于L1C/A 20计算的。存在L1C/A 20的两个要素：在ICD(接口控制文件)中所定义的发射功率和20毫秒相干积分周期的使用。例如，第2行示出L1-C_P 20。L1-C ICD表明L1-C的L1-C_P分量是以标称功率比L1C/A多0.25dB被发射的，而L1-C的L1-C_D分量是以标称功率比L1C/A低4.5dB被发射的。

相干积分周期(在本公开中从10毫秒到100毫秒不等)的选择，可以由若干因素决定。较短的相干周期可以是优选的，因为能够通过较少的频率假设区间覆盖给定频率不确定性范围。较长的相干周期可以是优选的，因为它们产生较高的有效SNR。较长的相干周期可能受到用户动态特性和用户时钟运动限制(例如，持续100毫秒进行相干地积分在存在这些动态特性的情况下仍然是实用的)。相干积分的长度可能受限于未知数据比特的存在。对于L1C/A码，数据比特长度是20毫秒。对于L1-C_D码，数据比特长度是10毫秒。由于存在未知数据比特，在L1-C_D 10的情况下，在数据比特转换可能发生之前，相干积分的限制是10毫秒。可以通过提前知道数据比特来克服数据比特长度限制，并且这实际上是导频信号所允许的。

当在表3的最后列中示出两个数字时，第一数字表示相对于L1C/A的发射功率差，第二数字表示归因于相干周期比20毫秒长或短的增益/损耗。当相干周期是20毫秒时，来源于此的增益相对于L1C/A 20为0dB。当对信号进行组合时，相对于L1C/A 20，发射功率/相干周期与所得的SNR的差对于确定正确的比率是有影响的。

表4示出单个假设的生成。

表4

在表4中，M指示矢量的幅度，并且信号是在IQ平面中旋转的矢量。示例M生成可以是M_{L1C/A 20毫秒}＝√(I_{L1C/A 20毫秒} ²+Q_{L1C/A 20毫秒} ²)。

通过跨越相干周期对I和Q进行求和，给出相干积分为I_20毫秒＝∑_1..20I_1毫秒和Q_20毫秒＝∑_1..20Q_1毫秒，其中1毫秒I和Q相关通常由接收器匹配的滤波器输出。

信号在20毫秒之后的幅度是M_20毫秒＝√(I_20毫秒 ²+Q_20毫秒 ²)并且等效功率为P_20毫秒＝(I_20毫秒 ²+Q_20毫秒 ²)(对P或M求和是等效的)。M_20毫秒表示一个非相干求和周期，然后在预定义周期期间累积它们。使用1秒作为周期，NCS＝∑_1..N M_{L1C/A 20毫秒}，其中N＝50。

当比较相干10毫秒与20毫秒时，假定了整体积分周期(包括NCS)是相同的。因此，将10毫秒相干x 100与20毫秒相干x 50相比较。对相干积分周期进行加倍将SNR提高了3dB并且把具有相同的相干长度的两个NCS值相加将SNR提高了1.5dB。因此，将50x 20毫秒与100x 10毫秒相比较，20毫秒增加了3dB，但是所具有的NCS和的数量是一半，这样减去1.5dB，导致了1.5dB的净增益。

可以设置可能的信号假设组合，并且可以初始化积分周期模式(例如，20毫秒、100毫秒等)。基于可用的信号，采集引擎假设集对于每个卫星来说可以是显著不同的。由于有限的资源环境，可以首先以得到最佳信号为目的来设置采集引擎。

在506处，对信号进行组合。可以在跟踪阶段中执行组合。采集阶段强调信号能量检测。用于跟踪阶段的优化准则是不同的，此时的优化准则是为了提供质量最佳的测量结果。可通过组合采集阶段的相关和跟踪阶段的相关，来提高减损度量(impairment metric)性能。在没有多路径(例如，模拟情形)的环境中，多个信号能够组合信号能量以改进距离和距离变化率测量结果(例如，用适当的缩放来组合鉴别器输出)。能够取得独立的L1和L5测量结果并将其发送到导航引擎(在MSB情况下)，从而允许导航引擎对测量结果进行加权/去加权。最早到达的信号能量处理能够被独立地应用于L1信号和L5信号两者。最早到达的信号不一定是最好的，因为它可能具有边际CNO。L1测量结果和L5测量结果两者都会被发送到导航引擎以确定解决方案。可以在跟踪期间添加附加信号(诸如L2c)，所述附加信号对于采集具有很小的价值，但是在跟踪时提供了有益的分集。

一个频率下的信号能够用于维持另一频率下的跟踪(具有频率调节的交叉频率辅助)。例如，能够跟踪L5-Q，能够测量距离和距离变化率，并且为了辅助跟踪和测量过程可以将这些值馈送到L1-C/A。这允许在这些情况下缩减(narrowing)L1-C/A自动频率控制(AFC)、锁相环(PLL)，使得跟踪比常规阈值更敏感。示例阈值包括载波锁相阈值(对于L1C/A标称26dB-Hz，对于L5-Q降至<20dB-Hz)。这允许在以前不能测量L1C/A载波相位的情况下进行L1C/A载波相位的测量(并且对于L5反之亦然)。另一阈值可以包括数据解码阈值，对于L1-C/A和L5-I，所述数据解码阈值能够通过相干跟踪得到改善。另一阈值可以包括跟踪灵敏度阈值(例如，在能够假定伪静态相位的情况下短周期期间的dB级的改进)。L5的信号间隙能够被填充以维持对L1的跟踪并且反之亦然，包括载波相位维持(例如，使相对载波相位同步，然后L5在短时间内接管L1)。可能在一个信号上检测到信号丢失，然后能够立即换来来自另一信号的跟踪更新。这还允许短时间回溯跟踪维护。也就是说，一旦检测到环路错误，就通过其他频率信号填充最近的跟踪历史(例如允许1秒进入相位校正和距离校正的过去重建中)。这也允许一个频率上的周跳能够通过使用另一频率上的信号来修复(适用于精确点定位(PPP)和实时动态定位(RTK)技术)。

图6至图12是根据实施例的信号组合的图表。在图6中，图表600以线602描绘了20毫秒下独立地使用L1-C_P信号，以线604描绘了10毫秒的L1-C_D信号，以及以线606描绘了信号组合α(L1-C_D 10)+1.0(L1-C_P 20)。图表600示出此组合产生可忽略的增益。

图7的图表700以线702示出了20毫秒下的L1C/A信号，以线704示出了20毫秒下的L1-C_P信号，以及以706示出了信号702和信号704的非相干组合α(L1-C_D 20)+1.0(L1-C_P20)。图8的图表800以线802示出了20毫秒下的L1C/A信号，以线804示出了40毫秒下的L1-C_P信号，以及以线806示出了信号802和信号804的非相干组合α(L1-C_D 20)+1.0(L1-C_P 40)。图9的图表900以线902示出了20毫秒下的L1C/A信号，以线904示出了100毫秒下的L1-C_P信号，以及以线906示出了信号902和信号904的非相干组合α(L1-C_D 20)+1.0(L1-C_P 100)。

图10的图表1000以线1002示出10毫秒下的L5-I信号，以线1004示出了20毫秒下的L5-Q信号，以及以线1006示出了信号1002和信号1004的非相干组合α(L5-I 10)+1.0(L5-Q20)。图11的图表1100以线1102示出了10毫秒下的L5-I信号，以线1104示出了40毫秒下的L5-Q信号，以及以线1106示出了信号1102和信号1104的相干组合α(L5-I 10)+1.0(L5-Q40)。图12的图表1200示出了在线1202处的10毫秒下的L5-I信号，在线1204处的100毫秒下的L5-Q信号，以及在线1206处的信号1202和信号1204的相干组合α(L5-I 10)+1.0(L5-Q100)。

在图6至图12的图表中使用的α的值是功率比值并且可以经由模拟或数学上导出。

表5示出有关各种信号组合的数据。

表5

在表5中，词语“动态”被用于对用户位置和时钟运动最具抵抗力的组合。由于这些运动因素，较长的相干积分会导致较大的SNR损耗。可以经由外部传感器(例如加速度计)知道“静态”状况。100毫秒被示出为最大相干积分时间，但是对于静态用户积分周期可以更长，这样用户时钟噪声改善(减小)。如果用户位置动态特性是已知的(例如，经由内部测量单元(IMU))，则可将此运动馈送到相干积分过程中(例如，通过将用户运动投影到用户与特定卫星之间的矢量上)。由此，就允许较长的相干积分时间而言，这可以和静态情况一样好。

信号能够被相干地和非相干地组合。如上所述，能将L1C/A 20信号和L1-C_P 20信号非相干地组合为NCS_combine＝α(I_{L1C/A 20} ²+Q_{L1C/A 20} ²)+1.0(I_{L1-CP 20} ²+Q_{L1-CP 20} ²)。这导致大约1.6dB的SNR增益。L1-C_P以100比特/秒(的速率)被长度为1800比特的辅码覆盖，这是已知的并且可以被数据分条以允许较长的相干积分(包括20毫秒)的数据。知道数据比特还允许知道数据极性(例如，数据流是否反转)。在以上的NCS等式中，使用非相干组合，因为L1C/A数据比特是未知的。

如果数据比特是已知的，例如通过网络辅助或者接收器将来自过去观察结果的数据比特拼接在一起，则能将L1C/A 20信号和L1-C_P 20信号相干地组合为COH_combine＝[(βI_{L1C/A 20})+I_{L1-CP 20}]²+[(βQ_{L1C/A 20})+Q_{L1-CP 20}]²。β是优化SNR的MCR。能够经由模拟或数学公式确定β。

使以上公式有效的一个重要方面是必须知道L1C/A 20和L1-C_P的数据极性。如果不知道，则这些信号将相互抵消。通常经由前导数据比特提取L1C/A的数据极性。知道数据极性是不够的，并且还必须知道数据比特本身。以上相干组合等式还可以与其他相干或非相干信号形式组合。

相干组合在以上情况下导致大约3.28dB的提高的SNR，而非相干组合导致大约1.6dB的提高的SNR。除非两个信号相对于彼此具有载波相位锁定，否则相干组合是不可能的。在L1C/A和L1-C_P的情况下，它们在接收器处确实具有已知的载波相位关系，从而使得这成为可能。相干地组合来自不同频率的信号(例如，L1和L5)受到不同的相位旋转限制，并且这些信号在从发射器到接收器的信号飞行期间受到影响，通常在E-911类型场景中是未知的。

组合从同一卫星发出的多于两个信号是可能的。图13是示出根据实施例的多于两个信号的信号组合的图表1300。在图表1300中，20毫秒下的L1C/A信号(1302)、20毫秒下的L1C_P信号(1304)以及20毫秒下的L5-Q信号(1306)通过α(L5-Q 20)+0.94(L1C/A 20)+1.0(L1-C_P 20)来组合，如线1308所示。

图14是示出根据实施例的多于两个信号的信号组合的图表1400。在图表1400中，10毫秒下的L5-I信号(1402)、20毫秒下的L1C/A信号(1404)、100毫秒下的L1-C_P信号(1406)以及100毫秒下的L5-Q信号(1408)通过α(L5-I 10)+0.42(L1C/A 20)+1.0(L1-C_P 100)+1.08(L5-Q 100)来组合，如线1410所示。

表6示出有关多个信号组合的数据。

表6

再次参考图5，在508处，检测信号。在采集阶段和假设生成阶段期间，可以在积分周期内针对L1C/A、L1-C_P和L5-Q生成I和Q假设，并且可以针对各个信号和各个组合检查提前终止。可以存在总共六个信号组合：L1C/A、L1-C_P、L5-Q、L1C/A+L1-C_P、L1C/A+L5-Q、L1-C_P+L5-Q。可以确立阈值以用于检测提前终止，并且所述阈值可以基于低概率的假警报(例如，当假警报的概率确立时检测到的概率是固定的)。

在一些示例中，如果在检查各个信号和各个组合之后未检测到信号，则可以生成附加假设。例如，每秒生成一组新的扩展积分(EI)组合假设。作为示例，每个EI组合可以在给定时间段(例如，8秒)之后完成。在该时间段的第一秒期间，可以运行第一EI，并且在第一EI正在运行的同时，可以启动第二EI，诸如在该时间段的第二秒期间。因此，在此示例中，在8秒之后，8个EI正在运行。此过程在EI过程期间提供针对CNO变化的保护，并且可以取决于参数而利用替代时间段。

在测试组合假设之前，可以通过找到每个信号的最大功率并组合那些最大功率来组合信号的峰值。图15是示出根据实施例的功率峰值的图表1500。在图表1500中，描绘了具有功率峰值1502的L5-Q信号的整个搜索空间。图15示出高CNO信号，其中该信号相对于背景噪声是突出的。随着CNO在挑战性环境中下降，信号在二维搜索空间内的功率变得更不太明显。图16和图17是根据实施例的搜索空间的图。在图16和图17中，示出了可能难以在信号自己的搜索空间内识别功率峰值。

再次参考图5，在510处，跟踪信号。如果检测到信号组合，则可以将该组合置于跟踪中，并且跟踪可以包括多达六种组合。此外，可以为多个信号/信号组合设置多个跟踪。在载波AFC中组合跟踪提高了灵敏度，因为接收器灵敏度通常仅取决于AFC，使得在码跟踪中组合信号意义不大。可以对照减损度量来校验跟踪，并且如果检测到假跟踪，则对照来自SV的其他信号来对其进行交叉校验，并且丢弃任何其他假跟踪。在交叉校验的一个示例中，如果L1C/A跟踪指示交叉相关，则对照载波频率和码相位来对其校验。如果L1-C_P跟踪在频率/相位上接近，则它可能不是交叉相关跟踪(考虑到L1C/A相比于L1-C_P的大为不同的交叉相关特性)。如果未检测到错误跟踪，则可以形成距离和距离变化率测量结果。在MSA情况下，可以将测量结果发送回网络。

可以针对设备的电池寿命做出进一步考虑。因为上述的过程利用许多资源，所以期望的性能将包括不消耗所有电池寿命或者基于剩余电池寿命调整性能。例如，当需要在20秒内完成紧急情况位置检测(例如，10秒采集和10秒跟踪/测量形成)时，使用所有信号会在这个20秒过程期间消耗电池寿命的大约20％。然而，使用较少的信号，例如使用L1C/A和L1-C(这样在这个20秒过程期间使用电池寿命的10％)，或例如仅使用L1C/A(这样在这个20秒过程期间使用电池寿命的5％))，可节省电池寿命并且/或者优化位置检测。因此，当开始紧急情况位置检测时，可以确定电子设备的剩余电池寿命，并且可以基于剩余电池寿命确定信号的数量或要执行的检测过程。

图18是根据实施例的在考虑电池寿命情况下用于设备定位的方法的流程图1800。在流程图1800中所示的方法中，可以根据正被定位的设备的功耗，来利用使用以上假设生成和信号组合过程的位置确定过程。在1802处，开始紧急情况定位过程。在1804处，使用低功耗过程来尝试设备定位(例如，定位设备)。在这种情况下，虽然较高功耗过程是可用的，但是使用较低或最低功耗位置确定过程来确定设备的位置，是有可能的。在1806处，确定设备的位置。在1808处，如果不能用较低功耗过程确定设备定位，则使用较高功耗位置确定过程来确定设备的位置。

该方法可以包括存储在设备上的设备位置确定过程的预定列表，这些设备位置确定过程基于其功耗被分层排序。例如，可以将L1C/A过程指派给低功耗层，然而可以将组合多个信号的完整场景指派给更高功耗层。流程图1800中的方法可以重复，增加过程的分层排序列表中的层直到设备的位置被确定为止。组合多个信号使用了比单个信号更多的功率。这很大程度上是显然的。例如，L1C/A仅需要比L1C/A+L1-C_p的情况更少的功率，因为需要额外功率来生成L1-C_P假设。返回参考图6至图14，图6中的过程可以是低功耗过程，然而图14的过程可以是更高功耗过程。不同的应用可以影响层被应用的次序。E-911是相当多的电池电力可用(或者电话连接到充电端口)的一个示例。使用最高功耗层来使获得卫星测量结果(由此得到定位)的概率最大化。或者，不需要频繁的位置更新的动物跟踪应用可以受益于手动控制来选择层，从而允许根据情况来进行控制。

图19是根据一个实施例的网络环境1900中的电子设备1901的框图。参考图19，网络环境1900中的电子设备1901可以经由第一网络1998(例如，短距离无线通信网络)与电子设备1902进行通信，或者经由第二网络1999(例如，远距离无线通信网络)与电子设备1904或服务器1908进行通信。电子设备1901可以经由服务器1908与电子设备1904进行通信。电子设备1901可以包括处理器1920、存储器1930、输入设备1950、声音输出设备1955、显示设备1960、音频模块1970、传感器模块1976、接口1977、触觉模块1979、相机模块1980、电源管理模块1988、电池1989、通信模块1990、用户识别模块(SIM)1996或天线模块1997。在一个实施例中，可以从电子设备1901中省略这些组件的至少一个(例如，显示设备1960或相机模块1980)，或者可以将一个或多个其他组件添加到电子设备1901。在一个实施例中，可以将一些组件实现为单个集成电路(IC)。例如，可以将传感器模块1976(例如，指纹传感器、虹膜传感器或照度传感器)嵌入在显示设备1960(例如，显示器)中。

处理器1920可以执行例如软件(例如，程序1940)以控制与处理器1920耦接的电子设备1901的至少一个其他组件(例如，硬件或软件组件)，并且可以执行各种数据处理或计算。作为数据处理或计算的至少一部分，处理器1920可以在易失性存储器1932中加载从另一组件(例如，传感器模块1976或通信模块1990)接收到的命令或数据，处理存储在易失性存储器1932中的命令或数据，并且将所得到的数据存储在非易失性存储器1934中。处理器1920可以包括主处理器1921(例如，中央处理单元(CPU)或应用处理器(AP))和辅助处理器1923(例如，图形处理单元(GPU)、图像信号处理器(ISP)、传感器集线器处理器或通信处理器(CP))，所述辅助处理器1923可以独立于主处理器1921或者与主处理器1921相结合地操作。另外地或者作为另外的选择，辅助处理器1923可以被适配为比主处理器1921消耗更少的功率，或者执行特定功能。辅助处理器1923可以被实现为与主处理器1921分开或者是主处理器1921的一部分。

辅助处理器1923可以在主处理器1921处于非活动(例如，休眠)状态时代替主处理器1921或者在主处理器1921处于活动状态(例如，执行应用)时与主处理器1921一起控制与电子设备1901的组件当中的至少一个组件(例如，显示设备1960，传感器模块1976或通信模块1990)有关的功能或状态中的至少一些。根据一个实施例，可以将辅助处理器1923(例如，图像信号处理器或通信处理器)实现为功能上与辅助处理器1923有关的另一组件(例如，相机模块1980或通信模块1990)的一部分。

存储器1930可以存储由电子设备1901的至少一个组件(例如，处理器1920或传感器模块1976)使用的各种数据。各种数据可以包括例如软件(例如，程序1940)以及与其有关的命令的输入数据或者输出数据。存储器1930可以包括易失性存储器1932和非易失性存储器1934。

程序1940可以作为软件被存储在存储器1930中，并且可以包括例如操作系统(OS)1942、中间件1944或应用1946。

输入设备1950可以从电子设备1901的外部(例如，用户)接收要由电子设备1901的其他组件(例如，处理器1920)使用的命令或数据。输入设备1950可以包括例如麦克风、鼠标或键盘。

声音输出设备1955可以将声音信号输出到电子设备1901的外部。声音输出设备1955可以包括例如扬声器或听筒。扬声器可以被用于一般目的，诸如播放多媒体或录音，并且听筒可以被用于接收来电。根据一个实施例，听筒可以被实现为与扬声器分开或者是扬声器的一部分。

显示设备1960可以在视觉上向电子设备1901的外部(例如，用户)提供信息。显示设备1960可以包括例如显示器、全息图设备或投影仪以及用于控制显示器、全息图设备和投影仪中的对应的一个的控制电路。根据一个实施例，显示设备1960可以包括被适配为检测触摸的触摸电路，或被适配为测量通过触摸所引发的力的强度的传感器电路(例如，压力传感器)。

音频模块1970可以将声音转换成电信号并且反之亦然。根据一个实施例，音频模块1970可以经由输入设备1950获得声音，或者经由声音输出设备1955或与电子设备1901直接地(例如，有线地)或以无线方式耦合的外部电子设备1902的耳机输出声音。

传感器模块1976可以检测电子设备1901的操作状态(例如，功率或温度)或电子设备1901外部的环境状态(例如，用户的状态)，然后生成与所检测到的状态相对应的电信号或数据值。传感器模块1976可以包括例如手势传感器、陀螺仪传感器、大气压力传感器、磁传感器、加速度传感器、握持传感器、接近传感器、颜色传感器、红外(IR)传感器、生物计量传感器、温度传感器、湿度传感器或照度传感器。

接口1977可以支持电子设备1901要用来与外部电子设备1902直接地(例如，有线地)或者以无线方式耦合的一种或多种指定的协议。根据一个实施例，接口1977可以包括例如高清晰度多媒体接口(HDMI)、通用串行总线(USB)接口、安全数字(SD)卡接口或音频接口。

连接端子1978可以包括连接器，电子设备1901可以经由所述连接器与外部电子设备1902以物理方式连接。根据一个实施例，连接端子1978可以包括例如HDMI连接器、USB连接器、SD卡连接器或音频连接器(例如，耳机连接器)。

触觉模块1979可以将电信号转换成机械刺激(例如，振动或移动)或电刺激，所述机械刺激或电刺激可以由用户经由触觉感觉或动觉感觉辨识。根据一个实施例，触觉模块1979可以包括例如电机、压电元件或电激励器。

相机模块1980可以捕获静止图像或运动图像。根据一个实施例，相机模块1980可以包括一个或更多个透镜、图像传感器、图像信号处理器或闪光灯。

电源管理模块1988可以管理供应给电子设备1901的电力。可以将电源管理模块1988实现为例如电源管理集成电路(PMIC)的至少一部分。

电池1989可以向电子设备1901的至少一个组件供应电力。根据一个实施例，电池1989可以包括例如不可再充电的原电池、可再充电的蓄电池或燃料电池。

通信模块1990可以支持在电子设备1901与外部电子设备(例如，电子设备1902、电子设备1904或服务器1908)之间建立直接(例如，有线)通信信道或无线通信信道并且通过所建立的通信信道执行通信。通信模块1990可以包括一个或更多个通信处理器，所述通信处理器可独立于处理器1920(例如，AP)操作并且支持直接(例如，有线)通信或无线通信。根据一个实施例，通信模块1990可以包括无线通信模块1992(例如，蜂窝通信模块、短距离无线通信模块或全球导航卫星系统(GNSS)通信模块)或有线通信模块1994(例如，局域网(LAN)通信模块或电力线通信(PLC)模块)。这些通信模块中的对应的一个可以经由第一网络1998(例如，短距离通信网络，诸如Bluetooth^TM、无线保真(Wi-Fi)直连或红外数据协会(IrDA)的标准)或第二网络1999(例如，远距离通信网络，诸如蜂窝网络、因特网或计算机网络(例如，LAN或广域网(WAN))与外部电子设备进行通信。这些各种类型的通信模块可以作为单个组件(例如，单个IC)被实现，或者可以作为彼此分开的多个组件(例如，多个IC)被实现。无线通信模块1992可以使用存储在用户识别模块1996中的用户信息(例如，国际移动用户身份(IMSI))来对通信网络(诸如第一网络1998或第二网络1999)中的电子设备1901进行识别和认证。

天线模块1997可以向电子设备1901的外部(例如，外部电子设备)发射信号或电力或者从电子设备1901的外部(例如，外部电子设备)接收信号或电力。根据一个实施例，天线模块1997可以包括一个或更多个天线，并且由此，适于在通信网络(诸如第一网络1998或第二网络1999)中使用的通信方案的至少一个天线可以例如由通信模块1990(例如，无线通信模块1992)选择。然后可以经由所选择的至少一个天线在通信模块1990与外部电子设备之间发射或者接收信号或电力。

上述组件中的至少一些可以相互耦合并且经由外围设备间通信方案(例如，总线、通用输入和输出(GPIO)、串行外围接口(SPI)或移动工业处理器接口(MIPI))在其之间传送信号(例如，命令或数据)。

根据一个实施例，可以经由与第二网络1999耦合的服务器1908在电子设备1901与外部电子设备1904之间发送或者接收命令或数据。电子设备1902和1904中的每一个均可以是与电子设备1901相同的类型或不同的类型的设备。可以在外部电子设备1902、1904或1908中的一个或多个处执行要在电子设备1901处执行的操作中的全部或一些。例如，如果电子设备1901应当自动地或者响应于来自用户或另一设备的请求而执行功能或服务，则电子设备1901并不执行该功能或该服务，而是可以请求一个或更多个外部电子设备执行该功能或该服务的至少一部分，或者电子设备1901除了执行该功能或该服务之外，还可以请求一个或更多个外部电子设备执行该功能或该服务的至少一部分。接收到请求的一个或更多个外部电子设备可以执行所请求的该功能或该服务的至少一部分或与请求有关的附加功能或附加服务，并且将执行的结果传输(transfer)到电子设备1901。电子设备1901可以在对结果进行进一步处理或不对结果进行进一步处理的情况下，来提供结果作为对请求的应答的至少一部分。例如，为此，可以使用云计算、分布式计算或客户端-服务器计算技术。

一个实施例可以作为软件(例如，程序1940)被实现，所述软件包括被存储在存储介质(例如，内部存储器1936或外部存储器1938)中的一个或更多个指令，所述存储介质可由机器(例如，电子设备1901)读取。例如，电子设备1901的处理器可以调用存储在存储介质中的一个或更多个指令中的至少一个指令，并且在处理器的控制下使用或不使用一个或更多个其他组件来执行所述至少一个指令。因此，可以操作机器来根据所调用的至少一个指令来执行至少一个功能。一个或更多个指令可以包括由编译器生成的代码或可由解释器执行的代码。可以以非暂态存储介质的形式提供机器可读存储介质。术语“非暂态”指示存储介质是有形设备，而不包括信号(例如，电磁波)，但是此术语不在数据被半永久地存储在存储介质中与数据被暂时存储在存储介质中之间区分。

根据一个实施例，可以在计算机程序产品中包含并提供本公开的方法。可以将计算机程序产品作为产品在卖方与买方之间交易。计算机程序产品可以被以机器可读存储介质(例如，紧凑盘只读存储器(CD-ROM))的形式分发，或者经由应用商店(例如，PlayStore^TM)在线分发(例如，下载或者上传)，或者直接地在两个用户设备(例如，智能手机)之间分发。如果被在线分发，则该计算机程序产品的至少一部分可以临时生成或者至少临时存储在机器可读存储介质中，所述机器可读存储介质是诸如制造商的服务器、应用商店的服务器或中继服务器的存储器。

根据一个实施例，上述组件中的每个组件(例如，模块或程序)可以包括单个实体或多个实体。可以省略上述组件中的一个或更多个，或者可以添加一个或更多个其他组件。作为另外的选择或附加地，可以将多个组件(例如，模块或程序)集成到单个组件中。在这种情况下，集成组件仍然可以以与所述多个组件中的每一个组件的一个或更多个功能由所述多个组件中的对应的一个组件在集成之前执行的方式相同或类似的方式执行它们。可以顺序地、并行地、重复地或启发式地执行由模块、程序或另一组件执行的操作，或者可以以不同的次序执行或者省略这些操作中的一个或更多个，或者可以添加一个或更多个其他操作。

尽管已在本公开的详细描述中描述了本公开的某些实施例，然而在不脱离本公开的范围的情况下，可以以各种形式修改本公开。因此，不应仅仅基于所描述的实施例来确定本公开的范围，而是相反应基于所附权利要求及其等同形式来确定本公开的范围。

Claims (20)

1.一种在全球导航卫星系统中辅助紧急情况的方法，所述方法包括：

加载多个可用的卫星信号载波；

针对所述多个可用的卫星信号载波中的每一个卫星信号载波，生成假设；

基于所生成的假设，将所述多个可用的卫星信号载波组合成多个信号组合；以及

确定是否用所述多个信号组合中的一个信号组合检测到了卫星信号。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：当确定检测到了所述卫星信号时，跟踪所述卫星信号。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，跟踪所述卫星信号还包括：对照减损度量来校验所跟踪的卫星信号并且基于所述减损度量来确定所跟踪的卫星信号是否是错误跟踪。

4.根据权利要求3所述的方法，还包括：当确定所跟踪的卫星信号为真时，形成距离和距离变化率测量结果。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括：当确定未检测到所述卫星信号时，形成多个扩展积分组合假设。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述多个扩展积分组合假设包括第一扩展积分组合假设和第二扩展积分组合假设，并且其中，在所述第一扩展积分组合假设运行时启动所述第二扩展积分组合假设。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，基于最大组合比权重，将所述多个可用的卫星信号载波组合成所述多个信号组合。

8.一种电子设备，所述电子设备包括：

全球导航卫星系统接收器；

处理器；以及

非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储指令，当所述指令被执行时，所述指令使所述处理器执行以下操作：

加载多个可用的卫星信号载波；

针对所述多个可用的卫星信号载波中的每一个卫星信号载波，生成假设；

基于所生成的假设，将所述多个可用的卫星信号载波组合成多个信号组合；以及

确定是否用所述多个信号组合中的一个信号组合检测到了卫星信号。

9.根据权利要求8所述的电子设备，其中，当所述指令被执行时，还使所述处理器在确定检测到了所述卫星信号时，跟踪所述卫星信号。

10.根据权利要求9所述的电子设备，其中，当所述指令被执行时，还使所述处理器对照减损度量来校验所跟踪的卫星信号并且基于所述减损度量来确定所跟踪的卫星信号是否是错误跟踪。

11.根据权利要求10所述的电子设备，其中，当所述指令被执行时，还使所述处理器在确定所跟踪的卫星信号为真时，形成距离和距离变化率测量结果。

12.根据权利要求8所述的电子设备，其中，当所述指令被执行时，还使所述处理器在确定未检测到所述卫星信号时，形成多个扩展积分组合假设。

13.根据权利要求12所述的电子设备，其中，所述多个扩展积分组合假设包括第一扩展积分组合假设和第二扩展积分组合假设，并且其中，在所述第一扩展积分组合假设运行时启动所述第二扩展积分组合假设。

14.根据权利要求8所述的电子设备，其中，基于最大组合比权重，将所述多个可用的卫星信号载波组合成所述多个信号组合。

15.根据权利要求8所述的电子设备，还包括电池，并且其中，所述假设是基于所述电池的剩余电池寿命而生成的。

16.一种用于在全球导航卫星系统中确定设备位置的方法，包括：

基于所述设备上的第一设备位置确定过程的功耗来选择所述第一设备位置确定过程；

使用所选择的第一设备位置确定过程来定位所述设备；以及

当所述第一设备位置确定过程未能定位所述设备时，选择第二设备位置确定过程，

其中，所述第二设备位置确定过程的功耗高于所述第一设备位置确定过程的功耗。

17.根据权利要求16所述的方法，还包括：

使用所选择的第二设备位置确定过程来定位所述设备；以及

当所述第二设备位置确定过程未能定位所述设备时，选择第三设备位置确定过程，

其中，所述第三设备位置确定过程的功耗高于所述第二设备位置确定过程的功耗。

18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第一设备位置确定过程和所述第二设备位置确定过程均选自：基于每个过程所需的功耗而分层排序的过程的预定列表。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所选择的第一设备位置确定过程是所述预定列表所包括的过程中的需要最少的功耗量的过程。

20.根据权利要求16所述的方法，其中，基于所述设备的剩余电池寿命来选择所述第一设备位置确定过程。

Images