CN1384369A - 具有用于改进信号的接收动态的装置的射频信号接收机 - Google Patents

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Abstract

用于接收射频信号特别是GPS类型的接收机包括接收和整形装置(3),对射频信号进行频率变换以产生中间信号(IF);相关级(7),由几个相关信道(7’)构成,用于接收中间信号以便将它们在工作信道回路中与要被搜索和跟踪的可视发射源的频率载波和特定码拷贝相关,每个信道装备有一个相关器(8),其中至少一个积分器计数器(28,29,30,31)能够在相关信号的每个确定的积分周期(TD)的末尾提供一个二进制输出字(IES,ILS,QES,QLS),其值与一个确定的检测阈值相比,允许检测被搜索和跟踪的发射源的存在或不存在;连接到相关级的微处理器装置(12),用于在相关之后,处理从射频信号中提取的数据。

Description

具有用于改进信号的接收动态的装置的射频信号接收机
技术领域
本发明涉及用于由发射机源发射的射频信号的接收机，特别是涉及GPS类型的接收机。接收机具有用于例如当信号被障碍物屏蔽时，改进所述信号的接收动态(dynamic)的装置。
背景技术
在目前的GPS导航系统中，24个卫星被放置在靠近地球表明上20,200千米的距离的轨道中，在每个相对于赤道偏移55度的6个轨道平面上。由一个卫星在返回到地球上的相同点之前进行在轨道中的完整旋转所用的时间大约是12个小时。轨道中的卫星的分布允许一个陆地GPS接收机从至少四个可视卫星接收GPS信号，以确定例如其位置、速度和当地时间。
在民用中，轨道中的每个卫星发射由在1.57542GHz上的载频L1构成的射频信号，在其上，在每个卫星所特有的1.023MHz的伪随机PRN码以及一个50Hz的GPS消息被调制。GPS消息含有来自发射卫星的尤其是对于计算X、Y、Z位置、速度和时间有用的历书日和历书数据。
特别是金色码类型的PRN码(伪随机噪声)，对于每个卫星是不同的。该金色码是由每毫秒重复的1023个码片构成的数字信号。该重复周期还由术语金色码“时段(epoch)”定义。应当指出，一个码片采取关于一个比特的值1或0。不过，GPS技术中的码片不同于用于定义一个数据单元的比特。
为32个卫星识别号定义的金色码具有正交特性。通过将它们彼此相关，相关结果给出接近0的一个值。这样，该特性允许源自几个卫星的同时在同一个频率上发射的几个射频信号在相同的GPS接收机的几个信道中被独立处理。
目前，在几个日常活动中，便携式或特别是包括在车辆中的GPS接收机被用于允许导航数据提供给用户。该数据促使向着希望目标的定向，并允许用户知道他们的方位。此外，便携式GPS接收机是较小的尺寸，以便使得它们还能被包括在能够由人容易传送的物体中，如蜂窝电话或手表中。不过，在这些小尺寸的物体中，因为这些物体是由电池或小尺寸的蓄电池供电，所以通常需要最小化由接收机所消耗的能量。
为了特别是确定一个GPS接收机的位置和时间相关的数据，该GPS接收机需要接收由至少四个可视卫星发射的射频信号。不过，接收机能够通过个别锁定到可视卫星中的一个上来接收对于每个卫星特有的历书数据。
如图1所象征性表示的，GPS接收机1包括天线2，用于接收由至少四个可视卫星S1到S4所发射的射频信号SV1到SV4。不过，确定的射频信号能够在它们的路径上遇到各种障碍物，如例如能够破坏由所述接收机的信号接收的树木A。如图1所示，信号SV1到SV3的该屏蔽结果是在接收机中设置为工作的用于搜索和跟踪卫星S1和S3的相关信道可能瞬间丢失所述信号SV1和SV3。这样，卫星搜索和跟踪阶段中的接收机无法提取计算其位置所需要的信息，这是一个缺点。
当便携式GPS接收机在例如公路车辆中运动时，该现象也可能出现。在这种情况下，对于排列在公路旁的多棵树片刻屏蔽由所述移动接收机接收的来自确定的可视卫星的射频信号是常见的。随着被屏蔽信号的丢失，为了锁定到至少四个可视卫星上，所述接收机必须执行一个新搜索和跟踪。这样，用于确定位置、速度和时间的所有操作都被减慢。
关于快速恢复由于诸如树木或隧道这样的障碍物所导致的丢失信号，欧洲专利文件No.0 429 783公开了一种用于置于特别是车辆中的GPS接收机跟踪GPS类型卫星信号的方法。只要障碍物离去，所述接收机就在尽可能阻止信号被树木屏蔽的最高仰角处搜索卫星。卫星信号的频率被划分成为频段，其中每个频段被分配给相关信道中的一个，以加速所述卫星的接收。这样，几个相关信道被用于相同的卫星。
不过，为了迅速搜索在最高仰角的相同卫星，必须锁定到相同卫星上的信道被以不同方式配置，即使所述卫星被迅速找到，这也是一个缺点。当信号起源自没有最高仰角的可视卫星时，没有提供用于阻止由于通过一个诸如树木的障碍物而被减弱的信号的瞬间丢失的方法。
发明内容
本发明的一个目的是提供射频信号接收机，特别是GPS类型的接收机，其阻止由该接收机的至少一个信道接收的信号的瞬间丢失，所述信号被它们的路径上的一个障碍物所屏蔽，所述接收机克服了现有技术接收机的缺点。
所述接收机包括具有用于射频信号的频率变换以产生中间信号的接收和整形装置；由几个相关信道构成的一个相关级，用于接收中间信号，以便在操作信道控制回路中，将它们与要被搜索和跟踪的可视发射源的载频和特定码拷贝(replica)相关，每个信道被提供有一个相关器，其中至少一个积分器计数器能够在被相关信号的每个已确定积分周期的末尾提供一个二进制输出字，其值与一个确定的检测阈值相比，允许检测要被搜索和跟踪的可视发射源的存在或不存在；以及连接到相关级用于在相关之后处理从射频信号中提取的数据的微处理器装置。在GPS接收机的情况下，从信号中提取的数据特别是GPS消息和伪距。
利用上述接收机来达到这个以及其它目的，所述接收机的特征在于：微处理器装置被安排来配置至少一个与用于搜索和/或跟踪相同的可视发射源的工作信道之一平行放置的未用信道，该未用信道被配置，以便其积分器计数器的积分周期不同于工作信道的积分器计数器的积分周期。
所述接收机的一个优点是，它能够通过改变被定义为未用信道的积分器计数器的时间或积分周期来调整接收机的检测灵敏度。这样，未用信道被配置来搜索和跟踪与工作信道之一相同的发射源，如卫星。
如果未用信道的积分器计数器的积分周期大于常规的积分周期，则该未用信道的积分器计数器将在正常的无障碍物操作中成为饱和的。在这种情况下，只有来自正常配置的信道的数据才被微处理器装置考虑。相反，当信号由于通过障碍物或瞬间中断而被减弱时，具有其较大积分周期的未用信道能够设法检测到卫星的存在。微处理器检测被以标准方式配置的工作信道的信号丢失，以从未用信道中提取数据。
本发明接收机的另一个优点是，由于未用信道被与一个正常配置的信道平行连接，所以即使来自一个可视卫星的射频信号在其路径上被一个障碍物屏蔽，本发明的接收机也允许快速的位置计算。一旦所选择的工作信道之一不再检测到特定的卫星被跟踪或者从搜索被选择信道的开始，未用信道能够与所选择的工作信道之一平行连接。
理论上，从获得阶段的开始，微处理器装置能够自动选择被以标准方式配置的与利用一个较大积分周期配置的另一个未用信道平行连接的一个第一信道。为了锁定到一个相同的可视卫星，一个以上的未用信道可以被与一个被选择信道平行连接。
未用信道的积分周期最好是以常规方式配置的信道的积分周期的两倍。连接到被选择的工作信道的一个或多个未用信道最好保持在预期由被选择信道的信号丢失的所有时间中打开。不过，为了节约能量，希望只是周期地打开一个或多个未用信道，或者只在确定的卫星上打开。
发射卫星的特定伪随机码的重复长度被用作用于定义在正常无障碍物的工作模式中的信道的积分周期的基础。积分器计数器的尺寸依赖于定义接收机动态的伪随机码的长度。
接收机必须包括比可视卫星数更多数量的信道。这使得正常操作中未用的信道被在预期由信道中的一个接收的信号的任何屏蔽中不同地配置。
将一个未用信道与工作信道之一连接以阻止信号的瞬间丢失的另一个优点是，保证由微处理器装置从工作信道中提取数据的连续性。
本发明接收机的另一个优点是，它还能够为每个信道提供一个控制器，以便为微处理器装置减轻用于搜索和跟踪卫星的所有同步任务。这使得能够在所有这些卫星搜索和工作阶段中，减少从工作信道到微处理器的多数据传送。
本发明的射频信号接收机当然也能够用于GLONASS或GALILEO类型的卫星导航系统中。同样，所述接收机能够用于例如CDMA(码分多址)类型的移动电话网中。在这种情况下，发射源不再是卫星，而是电话网的基本小区，并且被处理的数据涉及听得见或易读的消息。
附图说明
根据连同附图所做的实施例的以下描述可以显而易见具有用于改进信号接收动态的装置的射频信号接收机的目的、优点和特征，在附图中：
已被引用的图1表示从至少四个卫星接收信号的GPS类型的射频信号接收机，所述四个卫星中的两个被障碍物屏蔽；
图2示意地表示根据本发明的射频信号接收机的各个部分；
图3示意地表示根据本发明的接收机的相关级的一个信道的相关器的各元件；以及
图4表示在积分器计数器的输出端的二进制字值作为积分时间的函数的图。
具体实施方式
在下面的描述中，只以简化的方式来提及本领域技术人员熟知的特别是GPS类型的射频信号接收机的几个元件。下文描述的接收机最好是GPS接收机。但是，它能够被用于GLONASS或GALILEO导航系统或者任何其它导航系统或者在移动电话网中。
如图1所示，四个可视卫星S1到S4发射射频信号SV1到SV4。这四个卫星的信号SV1到SV4对于GPS接收机1能够提取用于计算其位置、速度和/或时间的所有信息是必须的。不过，在所述射频信号的路径中，诸如树木A的各种障碍物可能破坏由接收机1的相关信道对所述信号的检测。所示的射频信号SV1和SV3必须通过一个障碍物以便被接收机1的天线2接收。在卫星S1和S3的搜索和跟踪阶段中的相关信道因此可能瞬间丢失信号SV1和SV3。为了阻止被所述障碍物屏蔽的信号的丢失，下面描述的用于改进接收动态的装置被提供在GPS接收机中。
为了根据佩带手表的人的需要而提供位置、速度和当地时间，GPS接收机能够优选地被安装到诸如该手表的一个便携式物体中。由于手表具有一个小尺寸的蓄电池或者电池，所以在GPS接收机的操作过程中，功率消耗必须尽可能的小。
当然，GPS接收机可以安装到其它小尺寸以及低功耗的便携式对象中，如也安装有蓄电池或电池的便携式电话。
图2中示意地示出了GPS接收机1。它包括接收和整形装置，用于将天线2提供的射频信号3进行频率变换，以产生中间信号IF；由12个信道7’构成的用于接收中间信号IF的相关级7；将每个信道连接到各自的缓冲区寄存器11的数据传送总线10；以及最终将每个缓冲区寄存器连接到微处理器装置12的数据总线13。
中间信号IF最好是以复数形式由在整形装置3提供的大约为400kHz的频率上的同相信号分量I和两相信号分量Q构成。复数中间信号IF在图2中由与一条与定义了2比特的斜线相交的实线表示。
接收机1中可用的信道7’的数量必须高于地球上任何点处可视卫星的最大数量，以便保持确定数量的未用信道。这些未用信道被用于与工作信道平行连接，以如下文特别参考图3和4所描述的，由这些信道来阻止信号瞬间丢失。
传统上，在接收装置3中，第一电子电路4’将所有频率为1.57542GHz的射频信号中的第一个变换成为例如179MHz的频率。然后，第二电子电路IF 4”执行双变换，以首先将GPS信号变换到4.76MHz的频率，最后通过在4.36MHz上抽样而变换到例如400kHz的频率。这样，在大约400kHz频率上抽样和量化的中间复数信号IF被提供给相关级7的信道7’。
为了频率变换操作，一个时钟信号发生器5构成用于射频信号3的部分接收和整形装置。该发生器例如装备有一个石英振荡器，其未示出在大约17.6MHz频率处被校准。两个时钟信号CLK和CLK16特别提供给相关级7和微处理器装置12，以为这些元件的所有操作定时钟。第一个时钟频率CLK可以有4.36MHz的值，而为了节约能量消耗，第二个时钟频率对于相关级的大部分可以固定在4.36MHz的1/16，即272.5kHz。
应当指出，可以使用放置在相关级中的一个除法器来代替在接收装置3中与时钟信号发生器5集成而获得时钟信号CLK16。
第二个电路4”提供的信号在一半情况中给出不同奇偶性的信号(+1和-1)。因此，对于接收机中GPS信号的解调操作，必须考虑该奇偶性。在一个替代实施例中，第二个电路4”能够为同相分量以及两相分量给出分布在2个输出比特上的信号(+3；+1；-1；-3)。
在本发明的GPS接收机的情况中，具有对于载频的1比特量化的中间信号IF被提供给相关级，即使该量化产生载信噪比(SNR)上大约3dB的额外损耗。
每个信道的寄存器11能够接收源自微处理器装置的配置数据或参数。每个信道能够通过寄存器来发射关于GPS消息的数据、PRN码的状态、涉及多普勒效应的频率增量、伪距以及在相关和锁定到一个特定卫星上之后的其它数据。
缓冲区寄存器11由几种类型的寄存器构成，例如命令和状态寄存器、用于信道的NCO(数字控制振荡器)振荡器的寄存器、伪距寄存器、能量寄存器、载波和代码的偏移寄存器和增量寄存器以及测试寄存器。应当指出，这些寄存器在相关级中能够累积数据，以便用于卫星的获得和跟踪过程中，而无需自动传送到微处理器。
在一个替代实施例中，假设放置在寄存器单元中的确定数据对于每个信道是共同的，则可以为所有信道7’设计寄存器11的一个单独块。
相关级7的每个信道7’包括旨在通过一个专用方法设置为操作的一个相关器8和一个控制器9，所述方法特别是用于获得卫星信号和跟踪由信道检测到的卫星的信号处理算法。
每个信道的控制器9除了其它的之外，还包括一个存储器单元、一个算术单元、一个数据比特同步单元、一个相关器控制单元和一个中断单元，其在图1中不可视。存储器单元特别由用于存储瞬时数据的RAM存储器构成。RAM存储器以非规则或者规则结构分配。算术单元特别执行加法、减法、乘法、累加和移位操作。
因此，在相关级的每个各自信道中独立获得用于检测到的卫星的所有获得和跟踪操作，相关级以比特平行结构，其中在一个时钟脉冲中获得几个比特的计算。数字信号在1kHz上，这允许以不太高的频率速率独立处理载频和PRN码控制回路的所述信号的处理。当一个信道锁定到一个卫星时，电路对打算给随后计算的GPS数据流同步。
这样，在所有相关步骤中，利用微处理器装置12的数据传送不再出现。传送到微处理器的相关级7的每个信道7’的相关的唯一结果特别是在50Hz频率上的GPS消息。这导致电流消耗的大大减小。
因此，微处理器装置12最好是包括瑞士EM Microelectronic-Marin的一个8比特CoolRISC-816微处理器。该处理器由4.36MHz的一个时钟信号提供时钟。微处理器装置12还包括未示出的存储器装置，其中存储涉及所述卫星的位置、它们的金色码以及能够被陆地GPS接收机接收的信息的所有信息。
在所有的卫星搜索和跟踪过程中，工作信道7’将中断信号INT1到INT12发送到微处理器，以提示该微处理器可以提取。微处理器一接收到中断信号，通常就在所有信道中寻找要被提取的数据从中发起的信道。该数据可以涉及例如配置参数、GPS消息、PRN码的状态、由于多普勒效应而引起的频率增量、伪距离、用于中断接收装置的模式、积分器计数器的状态以及其它信息。
由于几个中断信号INT1到INT12可以同时出现，所以微处理器装置12还可以包括一个用于操作信道7’的优先级解码器。因此，微处理器可以直接访问一个根据一个确定优先级顺序发射中断信号的优先级信道。
在未示出的另一个实施例中，优先级解码器还可以集成在相关级中。
一个单独的半导体基底可以含有具有寄存器、优先级解码器、微处理器的相关级的全部，并且还可能含有部分时钟信号发生器。
当接收机1设置为操作时，由微处理器装置12配置相关级7的几个信道7’。每个信道的配置在于在那里引入相对于要被搜索和跟踪的一个特定卫星的载频和PRN码的不同参数。在一个正常操作模式中，每个信道被不同地配置，用于搜索和跟踪其自己的卫星。由于工作信道只锁定到可视卫星上，所以保留了几个未用信道。
已知确定的可视卫星在水平面上位于低于其它卫星的位置。因此，障碍物瞬间减弱来自这些卫星的射频信号的可能性就大于对于那些位于对着天顶(zenith)的卫星。在这种情况下，将被配置来克服由所选择信道的信号瞬间丢失的未用信道与锁定到这种卫星上的所选择信道平行放置是敏感的。
如图3和4所示，与所选择信道平行放置的一个或多个未用信道允许获得一个更大的卫星检测窗口，从而获得对于卫星信号的更大的接收动态。如果来自所述卫星的信号不再被障碍物屏蔽，则这些未用的信道趋于饱和，从而不能够被使用。相反，信号一被减弱，微处理器装置就能够使用由操作代替丢失了被跟踪的卫星的所选择信道的未用信道提供的数据。
图3表示相关器8，其一部分用于PRN码控制回路，另一部分用于载频控制回路。相关器8在相关级7的每个信道7’中是相同的，但是在每个信道中被不同地配置。关于该相关器的各个元件的更多细节，读者可以参考Phillip Ward的书“Understanding GPS Principles andApplications(理解GPS原理及应用)”(由Elliott D.Kaplan编辑，Artech House Publishers，美国，1996，版本号ISBN 0-89006-793-7)的第五章的教导(特别是图5.8和5.13)。
参考图3，由一条与定义了两比特的一条斜线交叉的实线在图中表示的中间信号IF是由1比特同相信号分量和1比特两相信号分量Q构成的复数信号(I+iQ)。所述中间信号IF已经被抽样和量化，并且首先通过载波的第一个混频器20。混频器或乘法器21将信号IF与内部产生的载频拷贝(replica)的余弦减去i乘以内部产生的载频拷贝的正弦相乘，以便从复数信号中提取同相信号I，而混频器或乘法器22将信号IF与内部产生的载频拷贝的负正弦减去i乘以内部产生的载频拷贝的余弦相乘，以便从复数信号中提取两相信号Q。
所述正弦和余弦信号源自拷贝信号的COS/SIN表的块45。在第一个混频器20中的所述第一个步骤的目的是从承载GPS消息的信号中提取载频。
在所述操作之后，在工作或打开的信道中必须找到来自一个要被获得的信道的信号的PRN码与在对应于所需要的卫星的所述信道中产生的PRN码的等价。为此，同相和两相信号通过第二个混频器23，以便将信号I和Q与PRN码的一个早先拷贝和一个后来拷贝相关，以获得四个被相关的信号。在相关级的每个信道中，只有早先和后来拷贝被保留，而不考虑准时的拷贝。这使得相关元件的数量最小化。不过，通过将准时分量从码控制回路中清除，大约2.5dB的信噪比中的损失被观察到。
混频器或乘法器24从一个2比特寄存器36接收信号I和早先拷贝信号E，并提供一个相关的早先同相信号。混频器或乘法器25从寄存器36接收信号I和后来拷贝信号L，并提供一个相关的后来同相信号。混频器或乘法器26接收两相信号Q和早先信号E，并提供一个相关的早先两相信号。最后，混频器或乘法器27接收信号Q和后来拷贝信号L，并提供一个后来两相信号。在本发明的实施例中，早先拷贝E和后来拷贝L之间的漂移或偏移是半个码片，这意味着一个中央准时分量P的漂移是1/4个码片。为了简化，可以例如使用XOR逻辑门来做乘法器。
四个相关信号的每一个进入作为预检测元件的积分器计数器28、29、30、31中的一个，它们的二进制输出字IES、ILS、QES和QLS被表示在10个比特上。积分器计数器的输出端的二进制字的比特数定义接收机的接收动态。它被定义为能够共计1023，其等于PRN码的码片数。由微处理器装置在一个搜索的开始所选择的一个信道的积分器计数器28、29、30、31中的每一个被配置来每毫秒提供一组完整的二进制字IES、ILS、QES和QLS。
相反，当选择连接一个未用信道平行于一个已选择信道时，该未用信道被配置，以便其积分器计数器的积分周期大于标准积分周期。这样，微处理器装置将信号STC发送到每个积分器计数器，以要求它在大于1毫秒的周期上计数。优选地，未用信道的积分周期被固定在标准积分周期的两倍，但是当然，它可以固定在时间TD的一个整数倍(图4)。
这样，积分器计数器的积分周期中的变化允许接收机的灵敏度被调整，即信号接收动态被增加。因此，由接收机接收的弱射频信号在积分周期末尾有更多的机会在每个积分器计数器的检测阈值之上。因此，被配置的未用信道比被常规配置的所选择信道有更多的跟踪一个其信号被一个障碍物所屏蔽的卫星的机会。
检测阈值被选择，以便考虑射频信号是“噪音”的情况下，检测一个被搜索或跟踪的卫星的存在或不存在。
这些积分器之后的回路中的所有操作出现在信号在1kHz的频率上的比特平行结构中。为了清除要被解调的有用信号的噪音的一部分，只有8个最高有效位被用于数字信号处理链的剩余部分。
在图中由一条与定义8比特的一条斜线交叉的实线来表示的二进制输出字IES、ISL、QES和QLS进入一个码回路鉴别器32并进入一个码回路滤波器33。码回路鉴别器执行计算信号IES、ILS、QES和QLS的能量的操作。在码鉴别器中获得在确定数量的N个(例如16个循环)积分周期中的值的累加。因此，微处理器装置还将信号STC施加到鉴别器32，用于与所选择信道平行放置的未用信道。
鉴别器是不相干的，并且是延迟锁定环(DLL)类型的。它特别是由一个8比特乘法器和一个20比特累加器构成。在这个鉴别器上，从载频回路中产生一个相关，这是因为在由卫星发射信号过程中，多普勒效应不仅在载频上被感觉到，也在载频上调制的PRN码上被感觉到。将载波带到码回路鉴别器对应于将载频漂移增量除以1540。
根据鉴别器的被过滤结果，由28比特NCO振荡器施加一个相位增量到PRN码发生器35上，以便它发送PRN码比特序列到寄存器36，以进行一个新相关。这个28比特NCO的频率分辨率是大约16mHz(对于一个4.36MHz的时钟频率)。
控制器处理回路的各种结果，以便它能够协调获得和跟踪操作。一旦有同步并且锁定到需要的卫星上，值IES和ILS就被引入到一个解调元件50，该解调元件能够将50Hz的数据消息在1比特上通过数据输入和输出寄存器提供到微处理器装置。除了消息之外，微处理器装置还采用特别是涉及在缓冲区寄存器中进入的伪距的信息，以便计算X、Y和Z位置、速度和精确的本地时间。
不再详细描述上述的任何一个元件，这是因为假定这些对于本领域的技术人员是普通知识。
信号IES和ILS在加法器37中的和被用于创建信号IPS，而信号QES和QLS在加法器中的和被用于创建信号QPS，二者都由8比特表示。这些二进制字被以1kHz的频率引入载波回路鉴别器42(包络检测)，以计算在一个载波回路滤波器43之前的信号的能量。鉴别器特别是由一个8比特乘法器和一个20比特累加器构成。它是频率和相位锁定环类型的。
在频率鉴别器上执行一个平均操作，以便提高载波跟踪回路的鲁棒性和精确度。鉴别器中提供的累加持续N个循环，例如16个循环，其对应于16毫秒。微处理器装置还将信号STC施加到鉴别器42上，用于被与所选择信道平行放置的未用信道。
根据鉴别器的结果，并且在通过滤波器之后，载波的24比特NCO振荡器44接收到一个频率工具(implement)(库(bin))，用于校正载频拷贝。这个24比特NCO具有大约260mHz的频率分辨率。
尽管载波跟踪回路只在卫星信号存在的确认之后被更新，但是在跟踪过程中，码和载波的两个控制或束缚被同步。
应当知道，在由卫星发射的射频信号的过程中，多普勒效应对于所述信号在载频和PRN码上都有影响，这意味着码和载波控制回路被互相连接，以获得PRN码级以及在接收机接收的载频的更好的调整精确度。
在每个相关时段，PRN码相位被延迟1个码片的步长。这允许码被及时偏移，以便找到卫星相位漂移。一旦卫星已经被找到，包括出现在载波的一个控制回路中的多普勒效应的载频就必须被校正。除了多普勒效应之外，还必须考虑内部振荡器的精确度的缺乏与电离层效应。这些在码和载波回路中被校正的错误对应于±7.5kHz的频率漂移。
由于射频信号在经过一个障碍物之后可能会有中断，所以必须在所选择的工作信道上进行中断检查。一旦所述信道不再提供来自其加法器计数器的高于一个确定卫星检测阈值的二进制字，来自被平行放置的未用信道的数据就被微处理器装置考虑。由于积分周期不再在未用信道中，所以它必须有更多的检测来自可视卫星的被障碍物减弱的信号的机会。
图4示例地表示在加法器计数器的积分期间，二进制字值作为积分时间的函数的图。在理想情况下，对于特别是码拷贝与中间信号有一个完全相关，一个加法器计数器的输出二进制字达到最大，即2n或1023，在积分周期TD末尾有一个PRN码拷贝。在该积分周期的末尾，计数器被复位成零，以执行一个新的积分计数步骤。
对于本发明，被选择用于搜索和跟踪可视卫星的信道具有固定在1毫秒的积分周期。相反，与所选择信道平行连接的未用信道被用一个更大的积分周期来配置，最好是大约2毫秒。不过，大多数时间，在跟踪一个可视卫星过程中，在周期TD末尾的二进制值在最大容量值和一个确定的阈值等级之间。在每个时钟脉冲T1或CLK，积分器计数器增加或减少作为它接收的相关信号的函数的二进制字。
如果一个障碍物出现在一个可视卫星的由接收机的一个被选择信道所接收的信号的路径上，则该信道的加法器计数器将在每个积分周期TD的末尾提供其值低于阈值等级的二进制字。通过增加加法器计数器的积分周期，信道就有更多避免丢失被障碍物屏蔽的信号的机会。
如上所述，关于所述卫星的位置、它们的金色码的以及能够被陆地GPS接收机观察到的所有信息都被存储在微处理器装置的存储器中。通常，在开始的时候，接收机的所有信道被以常规方式配置，以便每个搜索和跟踪一个特定卫星。不过，在第一个阶段之后，只有一个确定数量的设置为工作的信道被锁定到一个可视卫星。因此，在这个步骤之后，保留了几个被去激活或未用的信道。
随后，微处理器装置能够重新激活未用信道，以便阻止在可视卫星跟踪阶段中的所选择信道的信号丢失。为此，如上定义的这些未用信道每个都被与一个各自的工作信道平行放置。未用信道被用一个比工作信道的大的积分周期来配置，以便提高信号接收动态。理论上，未用信道只与锁定到可能使得信号被障碍物屏蔽的可视卫星上的信道平行连接。
在另一个方法中，还可以设计连接未用信道，以便一旦接收机被打开，它就以常规方式只配置能够锁定到一个特定的可视卫星的信道。之后，至少一个未用信道被平行于工作信道中的一个而连接，以阻止由障碍物屏蔽所致的信号瞬间丢失。
如果GPS接收机被安装到一个装备有电池或蓄电池的低功耗便携式对象中，则通常不需要打开所有信道。每个锁定到一个特定可视卫星的至少四个信道足以提供数据给微处理器，用于计算位置、速度和/或时间。这四个信道被以常规方式配置。这样，根据本发明，希望配置另外的未用信道，每个与一个各自的具有一个更大积分周期的被选择信道平行放置。
几个信道还可以被不同地平行配置，以便搜索和/或跟踪可能将其射频信号被这些信号的路径上的障碍物屏蔽的相同卫星。每个信道可以由微处理器装置来配置，以具有不同于它们的积分器计数器的积分时间。同样，如果微处理器装置观察到所述信道不再检测到来自被跟踪的可视卫星的射频信号，则可能增大一个工作信道的积分器计数器的积分周期。
根据以上描述可知，在不偏离所附权利要求定义的本发明范围的条件下，可以有接收机，特别是GPS类型接收机的多种不同实施例。

Claims (10)

1.用于由发射源发射的射频信号的接收机，特别是GPS类型的接收机，所述接收机包括：
-接收和整形装置(3)，对射频信号进行频率变换，以产生中间信号(IF)，
-相关级(7)，由几个相关信道(7’)构成，用于接收中间信号，以便将它们在工作信道控制回路中与要被搜索和跟踪的可视发射源的频率载波和特定码拷贝相关，每个信道装备有一个相关器(8)，其中至少一个积分器计数器(28，29，30，31)能够在被相关信号的每个确定的积分周期(TD)的末尾提供一个二进制输出字(IES，ILS，QES，QLS)，其值与一个确定的检测阈值相比，允许检测被搜索和跟踪的发射源的存在或不存在，
-连接到相关级的微处理器装置(12)，用于在相关之后，处理从射频信号中提取的数据，所述接收机的特征在于：微处理器装置被安排来配置与用于搜索和/或跟踪相同的可视发射源的工作信道中的一个平行放置的至少一个未用信道，未用信道被配置，以便其积分器计数器的积分周期不同于工作信道的积分器计数器的积分周期。
2.根据权利要求1的接收机，用于接收由卫星发射的射频信号，其特征在于：相关级(7)包括在数量上比可视卫星多的相关信道，以便至少一个未用信道能够被平行于用于搜索和/或跟踪相同的特定可视卫星的一个工作信道而放置。
3.根据权利要求2的接收机，其特征在于信道数大于或等于12。
4.根据权利要求1的接收机，其特征在于几个未用信道被配置为其中的每一个都平行于工作信道中的一个而连接，每个未用信道的积分器计数器的积分周期大于各自工作信道的积分器计数器的积分周期。
5.根据权利要求1的接收机，用于接收由卫星发射的射频信号，其特征在于工作在搜索和/或跟踪阶段的可视卫星中的一个信道的积分器计数器的积分周期等于发射卫星的特定码的重复周期，并且在于一个被配置平行于工作信道而连接的一个未用信道的积分器计数器的积分周期大于特定码重复周期，并且最好是等于所述重复周期的两倍。
6.根据权利要求1的接收机，其特征在于一组数据输入和输出寄存器(11)被放置作为相关级(7)和微处理器装置(12)之间的接口，以便接收由微处理器发射到相关级的数据和由相关级为微处理器提供的数据。
7.根据权利要求6的接收机，其特征在于一组寄存器(11)被提供给相关级(7)的每个信道(7’)。
8.根据权利要求1的用于接收由卫星发射的射频信号的接收机，其特征在于，在每个信道中，包括一个数字信号处理算法的控制器(9)与相关器(8)相关，以便当信道(7’)被设置为操作时，允许独立于微处理器装置(12)而独立执行搜索和跟踪卫星的所有同步任务。
9.根据权利要求1的用于接收由卫星发射的射频信号的接收机，其特征在于，每个信道接收由一个同相信号分量(I)和一个两相信号分量(Q)构成的复数中间信号，在于信道的每个相关器包括：
-第一混频器(20)，用于将同相信号分量与一个第一载频拷贝相关，并且用于将两相信号分量与一个相对于第一载频拷贝偏移90°的第二载频拷贝相关；
-第二混频器(23)，用于将第一混频器的输出同相信号与一个第一早先特定码拷贝并与一个第二后来特定码拷贝相关，并且用于将第一混频器的两相输出信号与第一早先拷贝和第二后来拷贝相关，并且在于每个信道的四个积分器计数器(28，29，30，31)接收来自第二个混频器的被相关的输出信号，以便每个提供一个二进制输出字，其值与确定的检测阈值等级相比，允许检测一个被搜索和跟踪的卫星的存在或不存在。
10.根据权利要求1的接收机，其特征在于在积分器计数器之后，每个信道相关器包括载波校正控制回路中的一个载波鉴别器(42)以及在码校正控制回路中的一个码鉴别器(32)，每个鉴别器被微处理器装置(12)配置来在比积分周期大N倍的鉴别器周期上考虑积分器计数器的输出值，其中N是一个整数，一个平行于一个工作信道而连接的未用信道的鉴别器周期大于工作信道的鉴别器周期，最好是等于所述鉴别器周期的两倍。
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