CN1877358B - Gps接收机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种GPS接收机，当在相关处理之前进行相干处理时，不必使用从外部取得的导航电文，就可校正C/A码的极性反转，并可对C/A码进行积累相加。在对从GPS卫星接收的GPS信号进行积累处理后，使用在内部生成的C/A码的复制品进行相关处理的GPS接收机中，在积累处理中，在接收的GPS信号上累计多个累计用信号，并就该累计的结果进行积累相加，各个累计用信号是预测基于导航电文的GPS信号的调制而在内部生成的信号。

Description

GPS接收机
技术领域
本发明涉及利用GPS接收机进行的处理，尤其涉及在相关处理之前进行的相干处理。
背景技术
在GPS接收机中，对于构成接收的GPS信号的C/A(Clear andAcquisition或Coarse and Access：粗捕获码)码，基于GPS接收机的内部时钟，将生成的C/A码进行时间位移，同时逐渐累计，并进行相关处理，将累计的结果为最大时的时间的移位量作为GPS信号的到达时间。但是，当GPS信号的强度较微弱时(即，当C/A码的强度较微弱时)，不能判断上述累计的结果中哪个是最大的。因此，在高灵敏度的GPS接收机中，即使GPS信号的强度较微弱，也应该可以判断出上述累计的结果中哪个最大，在相关处理之前进行相干处理，对C/A码进行积累相加并使其变大。
但是，在作为该相干处理的对象的C/A码上，对概略星历(Almanac)数据或精密星历(Ephemeris)数据等的导航电文进行编码。而且，该导航电文以C/A码的20个周期为一位。从而，C/A码有每20个周期就极性反转的可能性，如果将C/A码简单地进行积累相加，则产生由该极性反转引起的相抵，从而不能得到高灵敏度。
因此，目前，有这样一种发明，在对C/A码进行积累相加之前，基于被接收的GPS信号调制的导航电文或从外部取得的导航电文来校正C/A码的极性反转(专利文献1、专利文献2)。
专利文献1：日本特开2000-193735号公报
专利文献2：日本特开2001-349935号公报
但是为根据GPS信号取得导航电文，需要花费时间。
而且，例如，往往存在第三代移动通信方式(3G)等的、不由外部向GPS接收机提供导航电文的情况。
发明内容
本发明的目的在于提供这样一种GPS接收机，在相关处理之前进行相干处理时，不用使用从外部取得的导航电文，就可校正C/A码的极性反转，并可以将C/A码积累相加。
上述目的通过根据发明的第一方面的GPS接收机来实现，在对从GPS卫星接收的GPS信号进行积累处理后，使用在内部生成的C/A码的复制品进行相关处理的GPS接收机中，其中，在上述积累处理中，在接收的GPS信号上累计多个累计用信号，并就该累计的结果进行积累相加，各个累计用信号是预测基于导航电文的GPS信号的调制而在内部生成的信号。
根据发明第一方面的构成，上述GPS接收机可在相关处理之前，在接收的GPS信号上累计内部生成的多个累计用信号。如上所述，GPS信号是根据导航电文调制的信号，预测基于导航电文的GPS信号的调制而生成多个上述累计用信号，任意的一个累计用信号与调制后的GPS信号一致。
因此，当进行相干处理时，即使GPS信号的强度较微弱，也可以不用使用从外部取得的导航电文，就可校正(补正)C/A码的极性反转。因此，根据本发明第一方面，即使在不从外部提供导航电文的情况下，也可以提供高灵敏度的GPS接收机。
上述的目的可以通过根据本发明第二方面的GPS接收机来实现，该GPS接收机包括：接收单元，接收由(根据)导航电文调制的GPS信号；累计用信号生成单元，预测基于导航电文的GPS信号的调制，生成位组合格式相互不同的多个累计用信号，并使各个累计用信号的相位分别各偏离规定间隔；累计单元，在利用上述接收单元接收的GPS信号上分别累计上述累计用信号；以及积累相加单元，对于从上述累计单元输出的信号进行积累相加。
根据本发明第二方面的构成，预测基于导航电文的GPS信号的调制，生成位组合格式相互不同的多个累计用信号，各个累计用信号的相位分别各偏离规定间隔，在接收的GPS信号上累计该生成的多个累计用信号。上述累计用信号中任意的一个(某一个)与基于导航电文调制后的GPS信号位组合格式大体相同。
因此，根据本发明第二方面的构成，在接收的GPS信号上累计与该接收的GPS信号的位组合格式大体相同的信号，此时，可校正C/A码的极性反转，该C/A码构成接收的GPS信号。
因此，根据本发明第二方面的构成，即使对从累计单元输出的多个信号中的任一个进行积累相加，也不会产生C/A码的相抵。
由此，根据本发明第二方面的构成，在进行相干处理时，不使用从外部取得的导航电文，就可校正C/A码的极性反转。因此，根据本发明第二方面，即使不从外部提供导航电文时，也可提供高灵敏度的GPS接收机。
根据本发明第三方面的GPS接收机，在本发明第二方面的基础上，上述规定间隔为大于等于C/A码的一个周期，且小于导航电文的一位长。
如果上述规定间隔小于C/A码的一个周期，则在接收的GPS信号上累计的信号的数量增多，所以，相干处理所需要的时间变长，相干处理效率低。而且，如果上述规定间隔大于等于导航电文的一位，则不能生成与接收的GPS信号的位组合格式大体相同的信号，所以即使对接收的GPS信号和生成的信号进行累计，也不能在接收的GPS信号中校正C/A码的极性反转，造成时间的浪费，相干处理也变得没有效率。如本发明第三方面，如使上述规定间隔为大于等于C/A码的一个周期、且小于导航电文的一位长，则可高效地进行相干处理。
根据本发明第四方面的GPS接收机，在本发明第二方面或第三方面的任一方面的构成的基础上，由上述积累相加单元进行积累相加的区间大于等于导航电文的一位长。
根据本发明第四方面的构成，因为使由上述积累相加单元进行积累相加的区间大于等于导航电文的一位长，所以即使接收的GPS信号的强度较微弱，也可通过积累相加增大，取得关联。
根据本发明的第五方面，在本发明第二方面至第四方面中的任一方面的构成的基础上，利用从上述积累相加单元输出的多个信号进行相关处理。
根据本发明的第五方面，在进行相干处理时，即使接收的GPS信号的强度较微弱，但不使用从外部取得的导航电文，也可校正C/A码的极性反转。因此，根据本发明的第五方面，即使在不从外部提供导航电文时，也可对强度较微弱的GPS信号进行相关处理，从而提供高灵敏度的GPS接收机。
附图说明
图1根据本发明的实施例的GPS接收机的局部示意图。
图2是在相干处理部2中，在积累相加前进行的处理的示意图。
图3是在相干处理部2中，在积累相加前进行的处理的示意图。
具体实施方式
下面，参照附图，对用于实施本发明的最优实施例进行说明。
图1是本发明的实施例所涉及的GPS接收机的局部示意图。
如图1所示，作为本发明的实施例涉及的GPS接收机的局部，包括天线1和相干处理部2。天线1是接收单元的一个例子。而且，相干处理部2是累计用信号生成单元、累计单元及积累相加单元的一个例子。
在如图1所示的GPS接收机中，从GPS卫星发送的GPS信号通过天线1接收，直接地或通过一些结构输入到相干处理部2中。根据导航电文调制C/A码，该C/A码构成上述GPS信号。
输入到相干处理部2中的GPS信号进行图2说明的规定处理后，进行积累相加，并从相干处理部2输出。对于相干处理部2输出的信号，进行相关处理。此外，省略对于积累相加的方法的详细的说明。
在GPS接收机的内部生成的C/A码的复制品和在相干处理部2进行积累相加得到的结果之间，GPS接收机进行取得关联的相关处理。
图2和图3表示在相干处理部2中进行积累相加前的处理的图。如图2和图3所示，为更容易地理解本发明，将导航电文编码为2位，或使导航电文的一位长为20毫秒。
在相干处理部2中，在进行积累相加前，分别向接收的GPS信号(下面称为“接收信号”)累计在如图2所示的内部生成的16个信号(信号1、信号2、......信号16)。信号1至信号16是累计用信号的一个例子。
而且，对于接收信号和信号1的累计的结果、接收信号和信号2的累计的结果、......、接收信号和信号16的累计结果的各个结果进行积累相加。
如图2和图3所示，信号1至4、信号5至8、信号9至12、以及信号13至16，相互间位组合格式不同。而且，如图2及图3所示，信号1、信号2、信号3及信号4的相位各偏离5毫秒，同样地，信号9、信号10、信号11及信号12的相位也各偏离5毫秒，信号13、信号14、信号15及信号16的相位也各偏离5毫秒。
因为导航电文是以2位进行编码，所以接收信号的位组合格式是(00)、(01)、(10)、(11)中的任一种，在GPS接收机通过天线1接收接收信号的时刻，不能得知接收信号是采用这些位组合格式中的哪一种位组合格式。但是，如果将图2及图3所示的信号1至4、信号5至8、信号9至12及信号13至16这样的4种位组合格式分别累计至接收信号，则可以将信号1至4、信号5至8、信号9至12、及信号13至16中的任一个作为与接收信号相同的位组合格式的信号，向接收信号进行累计。
即，信号1至16是预测基于导航电文的GPS信号的调制而生成的信号。
而且，GPS接收机在利用天线1接收接收信号的时刻，不知道接收信号的相位。因此，信号1至16在任意的时刻(timing)向接收信号进行累计。但是，信号1至4的相位各偏离5毫秒，信号5至8的相位也各偏离5毫秒，信号9至12的相位也各偏离5毫秒，信号13至16的相位也各偏离5毫秒。因此，可在和接收信号相位大体一致的定时下，将信号1至16中的任一个累计于接收信号。
如上面所作说明，GPS接收机在利用天线1接收接收信号的时刻不知道接收信号的位组合格式及相位。但是，信号1至16中的至少一个信号是与接收信号位组合格式相同、与接收信号的相位大体一致的信号。因此，如果在接收信号上分别累计信号1至16，则可计算在16个累计中的至少一个累计中的与接收信号位组合格式相同、且与接收信号的相位大体一致的信号和接收信号的乘积。因此，根据本实施例，可以在16个累计结果中的至少一个累计结果中，校正C/A码的极性反转。因此，当对16个累计结果分别进行积累相加时，因为其中至少一个不与C/A码相抵而被积累相加，所以从相干处理部2输出的积累相加后的16个信号中的至少一个是以抑制C/A码的相抵的形式而被进行相干处理的。
如上所述，本实施例涉及的GPS接收机，在相关处理之前，在接收的GPS信号上分别累计在内部生成的多个信号，通过对该累计的结果进行积累相加，不使用被接收的GPS信号调制的导航电文(根据导航电文调制接收的GPS信号)或从外部取得的导航电文，就可校正C/A码的极性反转。因此，根据本实施方式所涉及的GPS接收机，即使没有从外部提供导航电文，也可以实现高灵敏度。
此外，在上述说明中，在接收信号上分别累计信号1至4、信号5至8、信号9至12及信号13至16这样的4种位组合格式。但是，只有信号1至4和信号13至16为极性相反。因此，只有信号1至4和接收信号的累计结果与信号13至16和接收信号的累计结果极性相反，所以，只要使用信号1至4和信号13至16中的任一方，就可在相关处理中取得关联。此点对于信号5至8和信号9至12也相同。如果将信号1至4和信号5至8中的任一个及信号9至12和信号13至16中的任一个的2种位组合格式累计于接收信号，则与将信号1至4、信号5至8、信号9至12及信号13至16这样的4种位组合格式分别累计于接收信号的情况相比较，因为GPS接收机的计算处理量减少，所以可以减轻对于GPS接收机的负荷。
而且，在上述说明中，采用相同位组合格式的多个信号相位各偏离5毫秒，成为4个信号，这样一来，与各偏离1毫秒的情况相比较，不用在GPS接收机中设置具有较大处理能力的CPU或具有较大容量的存储器，也可以校正C/A码的极性反转。但是，在此情况下，累计的定时各偏离5毫秒，当每次发生位的反转时，最大可造成-3dB的劣化。但是，实际上，也有位组合格式不变的情况，如果该概率为50％，则劣化约为-2dB。而且，如果累计的定时的偏离平均为2.5毫秒，则劣化为-0.9dB，作为整体可得到约+5dB的效果。
此外，以上说明的实施例从使本发明易于理解的角度进行了说明，当然，本发明并不仅限于上述的实施方式。
例如，在上述的实施方式中，对导航电文以2位进行编码，但在本发明中，导航电文也可以以任意位进行编码。在本发明中，当以N位对导航电文进行编码时，将2N种位组合格式的信号的相位分别偏离规定间隔，向接收信号进行累计。
而且，例如，在上述的实施例中，虽然信号1至4的相位各偏离5毫秒，但这是因为考虑使导航电文的一位长为20毫秒，或协调抑制C/A码的相抵的效果和相干处理所需要的时间，本发明并不限定信号1至4的相位的偏离。从协调抑制C/A码的相抵的效果和相干处理所需要时间的角度考虑则优选信号1至4的相位的偏离大于等于C/A码的一个周期，且小于导航电文的一位长，但在本发明中，包括将某种位组合格式的信号进行相位偏离并累计至接收信号的所有的GPS接收机。上述对于信号5至8、信号9至12及信号13至16也可以说是同样的。此外，例如，如果使相同的位组合格式的信号各偏离4毫秒，则生成20个信号(称为信号1a至20a)。此种情况，信号1a至5a以相同的位组合格式各偏离4毫秒，信号6a至10a以相同的位组合格式各偏离4毫秒，信号11a至15a以相同的位组合格式各偏离4毫秒，信号16a至20a以相同的位组合格式各偏离4毫秒。
而且，本发明不对积累相加的区间作任何的限定，如果使该区间大于等于导航电文的一位长，接收的GPS信号的强度虽然微弱，但通过积累相加而增大，所以可以取得关联。此外，例如，在本实施例中，如果使导航数据(导航电文)的一位长为20毫秒，积累相加的区间为40毫秒，则与积累相加的区间为10毫秒的情况相比较，灵敏度提高6dB(4倍)，不相干的时间为十六分之一。这样，在本实施例中，即使积累相加的单位为导航电文的2位长，也可校正C/A码的极性反转，所以可在比现有技术短的时间内充分地进行相干处理。因此，可以在GPS接收机的电路规模、动作频率数、存储器大小等上实现节约，与上述成比例的，可缩减成本和功耗。
附图标记说明
1天线
2相干处理部

Claims (3)

1.一种GPS接收机，其特征在于包括：
接收单元，接收由导航电文调制的GPS信号；
位组合格式信号生成单元，对于表示由导航电文进行的GPS信号的调制的多个位组合格式中的各个，使该位组合格式的相位按规定间隔偏离，从而生成通过将所述导航电文的1位长按所述规定间隔划分而得的数量的位组合格式信号，其中，所述规定间隔大于等于C/A码的1周期，且所述规定间隔不足所述导航电文的1位长；
累计单元，对由所述位组合格式信号生成单元生成的所述多个位组合格式信号中的各个累计通过所述接收单元接收的GPS信号；以及
积累相加单元，对于从所述累计单元输出的信号进行积累相加。
2.根据权利要求1所述的GPS接收机，其特征在于，
所述位组合格式信号生成单元对包括处于极性反转关系的位组合格式在内的多个位组合格式中的各个生成所述位组合格式信号，所述累计单元在利用所述接收单元接收的GPS信号上，累计针对处于极性反转关系的所述位组合格式中的一种极性的位组合格式所生成的所述位组合格式信号。
3.一种GPS接收机的控制方法，其特征在于，
接收由导航电文调制的GPS信号；
对于表示由导航电文进行的GPS信号的调制的多个位组合格式中的各个，使该位组合格式的相位按规定间隔偏离，从而生成通过将所述导航电文的1位长按所述规定间隔划分而得的数量的位组合格式信号，其中，所述规定间隔大于等于C/A码的1周期，且所述规定间隔不足所述导航电文的1位长；
对生成的所述多个位组合格式信号中的各个累计所述接收到的GPS信号；以及
对作为所述累计的结果的信号进行积累相加。
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