CN1952683A

CN1952683A - 导航信号接收设备和导航信号接收方法

Info

Publication number: CN1952683A
Application number: CNA2006101086715A
Authority: CN
Inventors: 柴田智哉; 前田裕昭
Original assignee: NEC Space Technologies Ltd
Current assignee: NEC Space Technologies Ltd
Priority date: 2005-07-29
Filing date: 2006-07-28
Publication date: 2007-04-25
Also published as: JP4778277B2; US20070024497A1; JP2007033345A

Abstract

一种导航信号接收设备，用于根据从人造卫星发送的导航信号来确定位置，该设备包括：(a)定位单元，以第一时间间隔从导航信号采样距离数据；(b)平均单元，以比第一时间间隔的速率低的第二时间间隔对距离数据进行平均；以及(c)定位处理单元，根据由平均单元平均的距离数据来计算位置。

Description

导航信号接收设备和导航信号接收方法

技术领域

本发明涉及导航信号接收设备和导航信号接收方法，特别涉及具有减少多径误差的导航信号接收设备和导航信号接收方法。本发明能够广泛应用于诸如GPS(全球定位系统)接收器、GALILEO接收器或GLONASS(全球导航卫星系统)接收器等导航信号接收设备。

背景技术

导航信号接收设备用于接收来自诸如GPS卫星等卫星的导航信号，并且由此测量出信号源和导航信号接收设备之间的距离。不过，在市区等中，除了有来自卫星的直射波以外，因建筑物、地面等的反射而产生的多径波也到达导航信号接收设备。因此，在导航信号接收设备中，需要将直射波和多径波结合起来进行处理。因此，导航信号接收设备计算出不同于最初距离的一个距离，从而引起多径误差的发生。

因此，目前形成了用于减少多径误差的各种记录。相关技术文献1(日本专利未决公开第2000-266836号，具体是第6至7页、图2、图3)提出了一种技术，用于防止由诸如汽车导航设备等移动站的运动速度较低时生成的多径引起的定位误差。相关技术文献1关注这样一个事实，即当来自GPS卫星的无线电波被反射时产生的波的波动周期(衰减带宽)与移动站的运动速度成正比。此外，相关技术文献1还关注由多径引起的定位误差与DLL(延迟锁定环)的环路带宽之间的关系。因此，相关技术文献1提出了一种技术，其能够改变DLL的环路带宽，并且同时缩窄DLL的环路带宽，从而防止由移动站的运动速度较低时生成的多径引起的定位误差。因此，相关技术文献1提出在不提高采样频率并且同时不添加硬件的情况下对多径进行补偿。

不过，诸如相关技术文献1中所述的已知的多径误差减少技术也有它的局限。具体地说，如果多径波的强度是直射波的约十分之一，则当使用没有多径误差减少技术的定位技术时，会发生具有最大值约为15m的多径误差；甚至当使用具有最可能多径误差减少技术的定位技术时，仍然具有约1.5m的多径误差。

其原因在于多径误差和多径长度之间的关系显示出振荡行为。术语“多径长度”是指作为由建筑物或地面等所反射的导航信号的结果，相对于当从卫星直接接收时的距离而延伸的测量长度。图4示出了多径误差和多径长度之间的典型关系。横坐标表示多径长度；纵坐标表示多径误差。在图4中，示出了两个典型实例。在典型实例1中，如实线所示，随着多径长度的增加，显示出振荡行为的多径误差的幅度变大。在典型实例2中，如虚线所示，不管多径长度如何，显示出振荡行为的多径误差的幅度几乎不变。如图4所示，在这两种情况下，多径误差都具有根据多径长度进行振荡的特性。

不过，在现有的多径减少技术中，没有考虑针对显示出这种振荡行为的多径误差的任何措施。因此，如上所述，根据相关技术，由于受到这种振荡的影响，多径误差无法减少到1.5m或更小。

发明内容

考虑到相关技术方法和结构的前述和其他典型问题、缺点和劣势，本发明的典型特征是提出一种用于减少多径误差的导航信号接收设备和导航信号接收方法。

根据本发明的导航信号接收设备用于根据从人造卫星发送的导航信号来确定位置，该设备包括：(a)定位单元，以第一时间间隔从导航信号采样距离数据，(b)平均单元，以比第一时间间隔的速率低的第二时间间隔对距离数据进行平均，以及(c)定位处理单元，根据由平均单元平均的距离数据来计算位置。

根据本发明的导航信号接收方法用于根据从人造卫星发送的导航信号来确定位置，该方法包括(a)以第一时间间隔从导航信号采样距离数据，(b)以比第一时间间的隔速率低的第二时间间隔对距离数据进行平均，以及(c)根据平均的距离数据来计算位置。

这样，在根据本发明的导航信号接收设备和导航信号接收方法中，距离数据以第一时间间隔被采样，并且然后以比第一时间间隔的速率低的第二时间间隔被平均。因此，根据本发明，可以通过平均操作来提高准确度，因为通过使用第一时间间隔来加速对从卫星发送的导航信号进行采样的周期，可以增加距离数据的样本数，并且通过使用第二时间间隔来对样本数增加的距离数据进行平均。因此，根据本发明的导航信号接收设备和导航信号接收方法具有肯定能够减少显示出振荡行为的多径误差的影响的有利效果。

附图说明

从下面结合附图的详细讲述中，本发明的典型方面、特征和优势更加明显，其中：

图1为框图，示出了根据本发明的实施例1的导航信号接收设备的示意结构图；

图2为框图，示出了如图1所示的导航信号接收设备的典型内部结构；

图3A为概念示图，以示意的形式示出了如图2所示的高速距离测量电路的操作；

图3B为概念示图，以示意的形式示出了如图2所示的平均电路的操作；以及

图4示出了多径误差和多径路径之间的典型关系。

具体实施方式

下面将参考附图来详细讲述实施本发明的各典型方面。下面所述的各典型方面仅示出了用于理解本发明的示意性实例，并且本发明的权利要求并不限于这些典型方面。

下面参考附图来详细讲述根据本发明的实施例1的导航信号接收设备的结构。

图1为框图，示出了根据本发明的实施例1的导航信号接收设备的示意性结构图。示出了导航信号接收设备10作为例子，其中该设备作为GPS接收器，根据从起人造卫星作用的GPS(全球定位系统)卫星发送的定位信息来进行操作。导航信号接收设备10包括距离测量单元11、定位处理单元12和天线13。天线13接收导航信号，该导航信号包括有从GPS卫星发送的距离数据。距离测量单元11以给定的速率对接收到的导航信号进行采样，以提取距离数据。定位处理单元12使用提取的距离数据来计算位置。参考图1，举例来说，可以将输出速率设置为1Hz。不过，为了更容易地理解本发明，这里示出了一个典型情况；本发明并不只限于该值。

在实施例1中，示出了从GPS卫星接收导航信号的例子。不过，本发明并不仅限于GPS接收器，而是类似地可应用到诸如GALILEO接收器或GLONASS(全球导航卫星系统)接收器等导航信号接收设备。

图2为框图，示出了如图1所示的导航信号接收设备10的典型内部结构。如图2所示，距离测量单元11包括高速距离测量电路11A和平均电路11B。

参考图2，高速距离电路11A以高速时间间隔对包含显示出振荡行为的多径误差的距离数据进行采样，并且将采样数据作为高速距离数据输出到平均电路11B。同时，平均电路11B以低速时间间隔对以高速率从高速距离测量电路11A输出的高速距离数据进行平均，并且将平均数据作为低速距离数据输出到定位处理单元12。定位处理单元12使用低速距离数据来计算位置。

参考图2，举例来说，可以将高速时间间隔设置为1,000Hz，并且将低速时间间隔设置为1Hz。不过，为了更容易地理解本发明，这里示出了一个典型情况；本发明并不仅限于这些值。例如，可以将高速时间间隔设置为几百Hz或更大，并且可以将低速时间间隔设置为10Hz或更小。

如图2所示的高速距离测量电路11A、平均电路11B和定位处理单元12的内部结构可以是通常所使用的那些，因此这里省略了对它们的解释。

下面参考图3A和3B来讲述如图2所示的距离测量单元11中的高速距离测量电路11A和平均电路11B的操作。

图3A和3B为概念示图，以示意的形式示出了如图2中的本发明的实施例1所示的高速距离测量电路11A和平均电路11B的操作。高速距离测量电路11A以预定的高速时间间隔、以高速度对包括有从天线13发送的距离数据的导航信号进行采样。在图2中，作为典型的高速，采用1000Hz的周期，即每1毫秒1次。因此，如图3A所示，由于受到多径误差的影响，从高速距离测量电路11A输出到平均电路11B的高速距离数据是振荡信号。

同时，平均电路11B以预定的低速时间间隔来对以高速时间间隔从高速距离测量电路11A输出的高速距离数据进行平均处理。在图2中，作为典型的低速，采用1Hz的周期，即每1秒1次。因此，在图2的例子中，在平均电路11B中，以高速距离数据的每1000个样本为单位进行平均处理。因此，如图3B所示，根据图3A所示的包含多径误差的振荡信号产生通过平均处理而稳定的信号。然后，该低速距离数据被输出到定位处理单元12。

以此方式，根据本发明的实施例1，在以高速时间间隔先进行采样之后，以低速时间间隔对高速距离数据进行平均，并且将平均的低速距离数据输出到定位处理单元12。因此，根据本发明的实施例1，如图4所示，可以减少显示出与多径长度有关的振荡行为的多径误差的影响。因此，本发明的实施例1可以根据更加准确的距离数据来计算位置。

这里，优选情况下将应用到高速距离测量电路11A的高速时间间隔加速，以便提高平均电路11B中的平均处理的效果。这是因为，当被平均的距离数据的样本数增加时，相应地增加了可靠性。此外，为了提高其效果，可将信号跟踪控制的带宽设置得较宽。因此，高速距离数据的样本数增加。同时，优选情况下将应用到平均电路11B的低速时间间隔减少到允许实时处理的时间间隔。采用上述配置，可以以可行的时间间隔来获得减少了多径误差影响的准确距离数据。

此外，假定本发明的实施例1的导航信号接收设备10被应用到诸如汽车等移动站的导航。优选情况下将平均电路11B中的低速时间间隔设置为用于允许实时处理的导航的时间间隔。同时，优选情况下将高速距离测量电路11A中的高速时间间隔设置为可获得能够减少根据多径长度显示出振荡行为的多径误差影响的样本数的时间间隔。采用上述配置，能够以用于允许实时处理的导航的时间间隔来获得具有减少了多径误差影响的准确距离数据。

如上所述，根据本发明的实施例1，通过加速距离测量电路中的测量，并且将平均电路放置在距离测量电路的后面的级，可以增加距离数据的样本数，从而提高平均效果。因此，本发明的实施例1具有肯定能够减少显示出振荡行为的多径误差影响的有利效果。因此，本发明的实施例1具有能够根据更准确的距离数据来计算位置的有利效果。

另外，根据本发明的实施例1，在以高速进行采样之后，对距离数据进行平均，然后进行输出。因此，对于汽车导航和移动导航等，提供的有利效果在于，能够以允许实时处理的可行时间间隔来获得距离数据。

本发明的实施例1可以广泛应用到诸如GPS接收器、GALILEO接收器或GLONAS接收器等导航信号接收设备。

尽管结合一定的典型实施例对本发明进行了讲述，但可以理解的是本发明所包括的主题并不限于这些具体实施例。相反，本发明可以包括所有替代物，改进和等价物，只要包括在本发明的权利要求的精神主旨和范围。

此外，本发明人的目的是保留本发明的所有等价物，即使在后来的审查期间对权利要求进行了修订。

Claims

1.一种导航信号接收设备，用于根据从人造卫星发送的导航信号来确定位置，该设备包括：

定位单元，以第一时间间隔从导航信号采样距离数据；

平均单元，以比第一时间间隔的速率低的第二时间间隔对距离数据进行平均；以及

定位处理单元，根据由平均单元平均的距离数据来计算位置。

2.如权利要求1所述的导航信号接收设备，其中第一时间间隔是用于减少由显示出振荡行为的多径波引起的定位误差的时间间隔。

3.如权利要求1所述的导航信号接收设备，其中第二时间间隔是允许对移动站进行跟踪的时间间隔。

4.如权利要求3所述的导航信号接收设备，其中移动站用于导航。

5.如权利要求1所述的导航信号接收设备，其中第一时间间隔是几百Hz或更大。

6.如权利要求1所述的导航信号接收设备，其中第二时间间隔是10Hz或更小。

7.如权利要求1所述的导航信号接收设备，其中第一时间间隔是第二时间间隔的几十倍或更大。

8.如权利要求1所述的导航信号接收设备，进一步包括：

天线，接收导航信号以便在定位单元对距离数据进行采样。

9.一种导航信号接收方法，用于根据从人造卫星发送的导航信号来确定位置，该方法包括：

以第一时间间隔从导航信号采样距离数据；

以比第一时间间隔的速率低的第二时间间隔对距离数据进行平均；以及

根据平均的距离数据来计算位置。

10.如权利要求9所述的导航信号接收方法，其中第一时间间隔是用于减少由显示出振荡行为的多径波引起的定位误差的时间间隔。

11.如权利要求9所述的导航信号接收方法，其中第二时间间隔是允许对移动站进行跟踪的时间间隔。

12.如权利要求11所述的导航信号接收方法，其中移动站用于导航。

13.如权利要求9所述的导航信号接收方法，其中第一时间间隔是几百Hz或更大。

14.如权利要求9所述的导航信号接收方法，其中第二时间间隔是10Hz或更小。

15.如权利要求9所述的导航信号接收方法，其中第一时间间隔是第二时间间隔的几十倍或更大。

16.如权利要求9所述的导航信号接收方法，进一步包括：

接收导航信号，以便以第一时间间隔对距离数据进行采样。