CN2854622Y

CN2854622Y - 实现在微弱信号环境下gps定位的系统

Info

Publication number: CN2854622Y
Application number: CNU2005201449601U
Authority: CN
Inventors: 俞波; 李程; 程明强; 李世杰; 杨西全; 曾毅
Original assignee: O2Micro China Co Ltd
Current assignee: Maishi Electronic Shanghai Ltd
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2007-01-03
Anticipated expiration: 2015-12-22

Abstract

本实用新型公开一种实现微弱信号环境下GPS定位的系统。该系统包括辅助基站和GPS接收机。辅助基站预测出接收机将要接收到的GPS信号中的导航数据。GPS接收机包括射频前端、捕获模块和位置计算模块。射频前端接收GPS信号并将其转换为中频信号。捕获模块将中频信号与辅助基站预测的导航数据、GPS接收机产生的本地载波和本地伪随机噪声码执行连续相关运算，获得伪随机噪声码的相移。位置计算模块基于预测的导航数据和伪随机噪声码的相移，计算GPS接收机的位置。预测的导航数据可以去除中频信号中的导航数据，消除导航比特符号翻转带来的信噪比损失，实现中频信号长时间的连续积分，以提高信噪比。

Description

实现在微弱信号环境下GPS定位的系统

技术领域

本实用新型涉及GPS定位的系统，特别是涉及实现在室内等微弱信号环境下GPS定位的系统。

背景技术

全球定位系统(GPS)已经在民用和军用领域中得到了广泛应用，如用于定位、导航和其他与定位有关的需求。实际上，GPS广泛应用的基础是GPS接收机，其接收由GPS卫星发出的GPS信号。

GPS信号是由GPS卫星在L1或L2频率发送的扩频信号。当前民用GPS接收机通常使用L1频率(1575.42MHZ)。L1载波上发送的几个信号为：粗捕获码(C/A码)、P码和导航数据。卫星轨道的详细数据包含在导航数据中。C/A码主要用于民用接收机中的定位用途。C/A码用于判断伪距(伪距为受各种GPS误差影响的距离)。C/A码是一种伪随机噪声码(PRN码)，经C/A码编码后的射频信号成为扩频信号。每个卫星都有唯一的一个C/A码，并且反复循环该C/A码。C/A码是—个0和1(二进制)序列。每个0或1被认为是一个“码片”。C/A码有1023码片长，并以每秒1.023兆码片的速率发送，即C/A码的一个周期持续1毫秒。本领域的普通技术人员可以认为“码片”是数据长度或时间长度的单元。每个码片也可认为具有两个状态：+1和-1。导航数据也是一个0和1(二进制)序列，并以每秒50比特的速率发送。

为实现定位，GPS接收机需要捕获来自至少四颗卫星的GPS信号，解调出四个GPS信号的导航数据。来自不同卫星的GPS信号通过不同的信道传播。通常，GPS接收机同时处理来自几个信道的GPS信号。每个GPS信号都有一个具有不同起始时间的C/A码和不同的多普勒频移量。因此，为搜索某个卫星信号，GPS接收机通常进行二维搜寻，在每个可能的频率上对每个起始时间不同的C/A码进行搜索。此处的“不同起始时间”可以理解为C/A码相位延时的结果。在GPS接收机中，采用捕获方法搜索C/A码的起始点以及载波的频率，特别是信号的多普勒频移。为搜索在某个特定频率点和特定的C/A码延时处的信号是否存在，GPS接收机被调谐到该频率，并且GPS信号与本地C/A码进行相关运算，C/A码的延时量与GPS信号到达接收机的时间有关。若没有搜索到信号，则继续搜索具有下一个可能延时的C/A码。通常，C/A码的每个可能的延时通过移动C/A码1/2码片而得到。由于C/A码包括1023码片，所以搜索一个固定频率需要检测2046个可能的延时。全部可能的延时检测完之后，继续搜索下一个可能的频率。由于不知道准确的多普勒频移，因此需要在上千个可能的频率上进行搜索，捕获过程的进度很慢。

图1示意了现有技术的GPS接收机100的结构框图。通常，GPS接收机包括两部分：射频前端模块110以及基带信号处理单元120。GPS卫星传来的GPS信号由天线112接收，通过RF调谐器114和频率合成器116，接收到的信号从GPS信号转换为具有期望输出频率的信号。然后，模拟/数字转换器(ADC)118以预定采样频率将转换的信号数字化。经转换并且数字化的信号被认为是中频信号。该中频信号接着传送到包括几个信号处理阶段的基带信号处理单元120。中频信号传送到捕获模块122，多普勒频移搜索和C/A码相移搜索在捕获模块122中进行。在捕获阶段，通过中频信号和C/A码进行的相关运算完成对中频信号的积分。跟踪模块124使用载波跟踪环和码跟踪环跟踪GPS信号，从而获取GPS信号中包含的导航数据。接着，导航数据计算模块126和位置计算模块128利用导航数据计算接收机的位置。

如上所述，通常需要捕获到四颗卫星发出的GPS信号才能计算出GPS接收机的位置。在室外及天空开阔度较佳的环境下不难做到这一点。但是在室内或其他信号屏蔽的环境下，由于GPS信号非常微弱，传统单机(stand-alone)模式下的接收机在室内不能捕获到四颗卫星的GPS信号，无法实现定位。为了实现室内环境下定位，GPS接收机的灵敏度必须达到-155dBm，甚至超过-160dBm，这样就需要对GPS信号做长时间的连续积分，如1秒的时间。GPS信号的连续积分通过GPS信号与接收机产生的本地C/A码进行的相关运算来完成。然而，由于GPS信号中的导航数据每20毫秒就可能会出现比特符号翻转，为了避免比特符号翻转带来的信噪比损失，连续积分时间不能太长，一般只能取10毫秒以内，因而不能满足接收机在室内定位所需的灵敏度。此外，由于搜索是基于多普勒频移和C/A码的二维搜索，对GPS信号做长时间的连续积分，对应的频率分辨率(即频率步进)低，因此在多普勒频移范围内(一般为+/-5Khz)进行搜索时，搜索速度很慢，从而影响接收机定位的时间。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种在微弱信号环境下利用GPS信号定位的系统，其可以实现GPS信号的长时间连续积分，以提高信噪比。

为实现上述目的，本实用新型提供一种实现微弱信号环境下GPS定位的系统。该系统包括辅助基站和GPS接收机。辅助基站包括预测模块，其预测出接收机将要在某一特定时刻从卫星接收到的GPS信号中的导航数据。GPS接收机包括射频前端和基带信号处理单元。基带信号处理单元包括捕获模块和位置计算模块。射频前端在所述某一特定时刻接收来自所述卫星的GPS信号并将其转换为中频信号。捕获模块将中频信号与辅助基站预测的导航数据、GPS接收机产生的本地载波和本地伪随机噪声码执行连续相关运算，获得伪随机噪声码的相移，位置计算模块基于预测的导航数据和伪随机噪声码的相移，计算GPS接收机的位置。

与现有技术相比，本实用新型的辅助基站的预测模块可以预测出GPS接收机将要在某一特定时刻接收到的GPS信号中的导航数据，利用该预测的导航数据与中频信号作相乘运算，去除中频信号中的导航数据，就可以消除导航比特符号翻转带来的信噪比损失，从而实现中频信号长时间的连续积分，使信噪比得到提高。

附图说明

本实用新型的其它特性和优点将在以下详细描述并结合图示的说明中更为明显，其中相同数字表示相同元件，并且其中：

图1是现有GPS接收机的结构框图。

图2是本实用新型GPS定位系统的示意性结构图。

图3是图2所示GPS定位系统中的GPS接收机和AGPS辅助基站的详细结构框图。

图4是本实用新型一个实施例的GPS接收机的捕获模块的结构框图。

图5是本实用新型一个实施例的GPS接收机的跟踪模块的结构框图。

图6是本实用新型一个实施例的GPS接收机定位过程的流程图。

具体实施方式

图2是本实用新型GPS定位系统200的结构图。该定位系统200包括若干个GPS卫星202、GPS接收机204、AGPS辅助基站206和无线基站208。卫星202发射GPS信号给GPS接收机204和AGPS辅助基站206。在本实施例中，GPS接收机204和AGPS辅助基站206接收四颗卫星202发射的GPS信号。AGPS辅助基站206根据先前接收到的GPS信号，预测相关的辅助信息，如未来一段时间内的导航数据、多普勒频移和多普勒频移的变化率等。辅助信息经由无线基站208发送给GPS接收机204。GPS接收机204在辅助信息的帮助下可以实现室内或其他信号屏蔽环境下的定位。关于GPS接收机204的定位处理将在下文中作详细描述。

图3是图2中GPS接收机204和AGPS辅助基站206的详细结构框图。GPS接收机204和AGPS辅助基站206接收同一颗GPS卫星202在同一时刻发射的GPS信号。GPS信号包括载波、伪随机噪声码和导航数据，其中伪随机噪声码(C/A码)和导航数据调制在载波上。GPS接收机204包括两部分：射频前端210以及基带信号处理单元220。射频前端210与图1揭示的射频前端110的结构一致，为简明起见，这里不再赘述。射频前端210接收GPS卫星202传来的GPS信号并将其转换为中频(IF)信号。该中频信号接着传送到包括几个信号处理阶段的基带信号处理单元220。基带信号处理单元220包括捕获模块222、跟踪模块224、后处理模块226、位置计算模块228、时钟同步单元230和实时时钟(RTC)232，这些模块的结构和功能将在下文中逐一描述。

AGPS辅助基站206包括预测模块242和实时时钟(RTC)244。预测模块242相关的时间信息由实时时钟244指示。AGPS辅助基站206接收GPS卫星202传来的GPS信号。GPS信号中一帧完整的GPS导航数据包含1500比特数据，由5个子帧构成，而每个子帧的大部分比特具有变化频度小，可预测性和周期重复性。因此，AGPS辅助基站206的预测模块242可以根据先前接收到的来自某一颗卫星的导航数据，预测出同一颗卫星将要在未来某一时刻T₀发射的GPS信号中的导航数据，并且预测出GPS接收机204收到同一颗卫星在T₀发射的GPS信号的时刻T₁。预测的接收时刻T₁由以下公式得到：T₁＝T₀+Δt₀，其中Δt₀是GPS信号从卫星传输到GPS接收机204的时间差，由卫星与GPS接收机204的相对距离决定。由于AGPS辅助基站206和GPS接收机204之间的距离远小于GPS接收机204和卫星之间的距离，因此，Δt₀近似等于GPS信号从卫星传输到AGPS辅助基站206的时间差。预测模块242还根据先前接收到的来自卫星的导航数据，预测出由于卫星和GPS接收机204之间的相对移动引起的GPS信号的多普勒频移和多普勒频移的变化率。AGPS辅助基站206把预测到的导航数据、多普勒频移和多普勒频移的变化率送给接收机204的捕获模块222。在较佳实施例中，预测的导航数据、多普勒频移和多普勒频移的变化率在GPS接收机204收到T₀时刻发射的GPS信号之前发送给GPS接收机204，并且存储在捕获模块222的辅助信息存储器302(图4所示)中，以此弥补网络传输所带来的时间差。

在捕获模块222，将预测的导航数据与中频信号作相乘运算，去除中频信号中的导航数据，就可以消除导航比特符号翻转带来的信噪比损失，从而实现中频信号长时间的连续积分，以提高信噪比。中频信号的连续积分通过中频信号与预测的导航数据、GPS接收机204产生的本地载波和本地C/A码在捕获模块222中进行的连续相关运算来完成。AGPS辅助基站206预测出GPS接收机204收到GPS信号时的多普勒频移值，以此调节接收机204产生的本地载波的频率，从而不需要在多普勒频移范围内进行搜索，加快捕获进程。由于多普勒频移随时间变化，当连续积分时间较长时，如秒级以上，多普勒频移的变化就成为一个不容忽视的问题，AGPS辅助基站206提供给GPS接收机204的预测的多普勒频移的变化率，可以使多普勒频移随时间推移而调整，从而提高连续相关运算(连续积分)的精确度，提高信噪比。

GPS接收机204在AGPS辅助基站206的辅助下实现室内等微弱信号环境下的定位。为提高定位精度，需要对GPS接收机204和AGPS辅助基站206作RTC时钟同步处理，也就是说，GPS接收机204和AGPS辅助基站206的RTC都需要GPS授时。时钟同步单元230根据卫星时钟修正RTC 232。在本实施例中，根据可见卫星的个数，采用不同的时钟同步处理方案。这里的“可见卫星”是指GPS接收机204可以将该卫星信号的导航数据解调出来的卫星。当可见卫星的个数为1-3颗时，时钟同步处理采用如下方案：1)AGPS辅助基站206和GPS接收机204接收同一颗卫星202发射的同一帧导航数据，实时时钟244和232分别记下各自的本地接收时间T_BS和T_GPS；2)辅助基站206将其接收到的导航数据和对应的本地接收时间T_BS发送给GPS接收机204；3)辅助基站206从接收到的导航数据中解码出卫星坐标和卫星发射时间，根据辅助基站206和卫星之间的伪距，获得卫星至辅助基站206的传输时间差；将卫星发射时间和传输时间差相加，得到一个接收时间，基于该接收时间和本地接收时间T_BS，辅助基站206修正自己的实时时钟244；和4)GPS接收机204根据自己接收到的导航数据中包括的卫星发射时间和辅助基站206提供的卫星至辅助基站206的传输时间差，得到一个接收时间，GPS接收机204基于该接收时间和本地接收时间T_GPS，校正GPS接收机204的实时时钟232。辅助基站206和接收机204的实时时钟的钟差可以控制在1毫秒内。

当没有可见卫星时，即GPS接收机204不能把任何一颗卫星信号的导航数据解调出来时，时钟同步处理采用如下方案：辅助基站206提供辅助信息给GPS接收机204，辅助信息包括预测的GPS接收机204将要从卫星202接收到的GPS信号中的导航数据、GPS接收机204收到该GPS信号的时刻、GPS信号的多普勒频移和多普勒频移的变化率；将GPS接收机204的所有信道配置成捕获同一颗卫星202发射的GPS信号；利用预测的导航数据在每个信道内捕获GPS信号以获得GPS信号的本地接收时间；基于GPS信号的本地接收时间和预测的接收时间，校正GPS接收机204的实时时钟232。在本实用新型的一个实施例中，捕获GPS信号以获得GPS信号的本地接收时间可以通过以下方式得到：1)将GPS信号转换为中频信号；2)产生本地载波和本地伪随机噪声码；3)将预测的导航数据对齐中频信号的起始点；4)将所述中频信号与预测的导航数据、本地载波和本地伪随机噪声码执行预定时间长度的连续相关运算，例如，该预定时间长度是1s；5)偏移本地伪随机噪声码的相位；6)重复步骤4)和5)，直到从相关运算结果中搜索到一个峰值；7)如果未搜索到峰值，将预测的导航数据相对于中频信号的起始点偏移一段时间，如1毫秒；8)重复步骤4)至7)；9)将预测的导航数据相对于中频信号的起始点偏移20毫秒，重复步骤4)和5)，直至搜索到一个峰值；和10)基于搜索到峰值时的伪随机噪声码的相移和预测的导航数据的偏移，获得GPS信号的本地接收时间。在该捕获过程中，利用辅助信息中的多普勒频移和多普勒频移的变化率对本地载波频率随时间进行调整。

GPS接收机204在跟AGPS辅助基站206作完时钟同步后，即完成GPS授时后，由GPS接收机204的实时时钟232指示中频信号在捕获模块222中作连续相关运算的起始时刻Tstart。在本实施例中，该起始时刻是AGPS辅助基站206预测的GPS接收机204收到GPS信号的时刻T₁。一般而言，GPS接收机204和AGPS辅助基站206与GPS卫星的时钟同步只能精确到1毫秒内。因此，启动连续相关运算的起始时刻可以精确到T₁的毫秒级。1毫秒内的精度则可以从连续相关运算所得的C/A码相位偏移得到。

图4是本实用新型一个实施例的捕获模块222的结构框图。捕获模块222包括：从积分器300-0(又称相关器0)到积分器300-2045(又称相关器2045)连续编号的2046个并行积分器(又称并行相关器)、辅助信息存储器302、产生本地C/A码的PRN码产生器304、产生本地载波的本地振荡器306和搜索模块308。如前所述，辅助信息存储器302中存储的辅助信息包括预测的接收机204将要在某一特定时刻从卫星接收到的GPS信号中的导航数据、该特定时刻的多普勒频移和多普勒频移的变化率。预测的多普勒频移和多普勒频移的变化率调节本地振荡器306产生的本地载波的频率。如前所述，射频前端210将在所述特定时刻从卫星接收到的GPS信号转换为中频信号。每个积分器300将中频信号与预测的导航数据、本地载波和本地C/A码执行连续相关运算，实现对中频信号在预定时间长度的连续积分，如1秒钟的积分时间，求出中频信号与本地C/A码的互相关值。对中频信号进行1秒钟的连续积分，可以得到-160dBm的灵敏度。在积分器300-0，连续积分运算包括将中频信号乘以预测的导航数据，去除中频信号中的导航数据；将去除导航数据后的中频信号、本地载波和本地C/A码执行连续积分。连续积分运算结果，即中频信号与本地C/A码的互相关值，接着被发送到搜索模块308。搜索模块308判断连续积分运算结果是否超出一个预定门限，判断是否捕获到GPS信号并且找到特定多普勒频移和C/A码相移。在本实施例中，为找到C/A码的起始点，对于每次C/A码的搜索，将C/A码偏移1/2码片。在积分器300-1，执行类似的相关运算，不同的只是送到积分器300-1的C/A码被偏移1/2码片。偏移模块310用于将C/A码偏移1/2码片。如前所述，一个C/A码周期包括1023个码片。因此，对于某个频率，完成整个周期的C/A码相位搜索需要2046次连续积分运算。应当认识到，本实用新型旨在通过去除中频信号中的导航数据，完成对中频信号长时间的连续积分，实现GPS接收机在室内等微弱信号环境下的定位。在对C/A码搜索过程中，每次对C/A码的偏移并不局限于本实施例中的1/2码片，也可以采用1/4码片、1码片等偏移量。这样，积分器的个数也随之改变。

如果搜索模块308确认捕获到GPS信号，例如载波的频率误差在1Hz以内，C/A码相位误差为1/2码片，跟踪模块224进入跟踪状态，使本地C/A码和本地载波跟踪GPS信号中的C/A码和载波的变化，从而获取精确的C/A码相移和多普勒频移。如图5所示是本实用新型一个实施例的跟踪模块224的结构框图。跟踪模块224将捕获模块222输出的捕获结果作为初始的C/A码相移和多普勒频移来跟踪GPS信号(中频信号)。通常，跟踪模块224包括载波跟踪环和C/A码跟踪环，分别对GPS信号中的载波和C/A码进行实时跟踪。C/A码跟踪环包括积分模块402、鉴相器404、滤波器406、PRN码数字控制振荡器(NCO)408、PRN码产生器410和控制器412。根据捕获模块222输出的C/A码相移，控制器412控制PRN码NCO 408使PRN码产生器410产生一个本地C/A码，该本地C/A码和输入的中频信号在积分模块402中进行积分。积分模块402的输出经过鉴相器404和滤波器406的处理，调整PRN码NCO 408以产生一个控制信号来调节PRN码产生器410产生的本地C/A码，使本地C/A码的相位与GPS信号中的C/A码相位保持同相。本实用新型不需要启动载波跟踪环，而是利用多普勒频移的变化率来跟踪载波，获得精确的多普勒频移值。GPS信号的多普勒频移可以根据以下公式得到：f_n+1＝f_n+k×t；其中f_n是某个时刻的多普勒频移，f_n+1是与f_n间隔时间t的这一时刻的多普勒频移，k是辅助基站206预测的在时间间隔t内有效的多普勒频移的变化率。在跟踪的初始阶段，利用捕获模块222输出的多普勒频移和辅助基站206提供的预测的多普勒频移的变化率跟踪载波。在经过一段较短的时间后，则通过软件配置接口416将辅助基站206预测的多普勒频移和多普勒频移的变化率提供给控制器412来跟踪载波，其中该时间取决于软件配置的速度。载波数字控制振荡器(NCO)412基于多普勒频移和多普勒频移的变化率，产生与GPS信号中载波同步的本地信号。在完成对GPS信号的跟踪后，获得精确的C/A码相移和多普勒频移。

再参照图3，GPS接收机204的后处理模块226接收预测的导航数据和跟踪模块224输出的C/A码相移和多普勒频移。后处理模块226对预测的导航数据做完帧同步之后，解码预测的导航数据，提取出卫星坐标。在本实用新型的另一个实施例中，辅助基站206对预测的导航数据进行解码得到卫星坐标，直接发送给位置计算模块228。此外，由于卫星坐标是当前时刻的函数，因此，在本实用新型的又一个实施例中，根据接收机204或辅助基站206的RTC232或244提供的准确的当前时刻值和接收机204或辅助基站206存储的卫星星历也可以得到卫星在当前时刻的坐标。

根据定位方程

\sqrt{{(x_{i} - x)}^{2} + {(y_{i} - y)}^{2} + {(z_{i} - z)}^{2}} = c \times (Δt + n_{b} + τ_{{cd}_{i}} + Δ T_{i}),

位置计算模块228可以计算出GPS接收机204的位置。上述方程中，x_i、y_i、z_i表示第i个卫星的坐标；x、t、z表示需要获得的GPS接收机204的位置坐标；c是光速；Δt表示GPS接收机204的本地时钟和卫星时钟的钟差；n_b表示其中一个卫星的GPS信号到GPS接收机204的延迟时间；τ_cdi表示对应第i个卫星信号的C/A码的相移；ΔT_i表示第i个卫星的GPS信号到GPS接收机204相对于n_b的时间差。若将上述方程中的Δt+n_b看作一个未知数X，只要知道四颗卫星的位置坐标以及τ_cdi和ΔT_i，就可以计算出接收机的位置。如上所述，将预测的某颗卫星发射的GPS信号中的导航数据进行解码就可以得到该颗卫星的位置坐标。在捕获到某颗卫星发射的GPS信号后就可以得到该颗卫星信号的C/A码相移τ_cdi。根据接收机204的RTC 232收到对应GPS信号的时间戳(TimeStamp)，可以得到不同卫星信号到达GPS接收机204的时间差ΔT_i。

在本实用新型的另一个实施例中，若GPS接收机204的实时时钟232已经校准，即GPS接收机204已经进行过一次定位，且前一次开机已收到来自AGPS辅助基站206的一帧完整的数据，下一次开机可以不向AGPS辅助基站206申请提供辅助信息，利用自己保存的有效的历史辅助信息，接收机204自己预测将要接收到的GPS信号中的导航数据等辅助信息。这里“有效的历史辅助信息”是指GPS接收机204从AGPS辅助基站206收到的一帧完整的数据在2小时内都是有效的。因此，采用AGPS辅助模式还是接收机自辅助模式来实现GPS接收机204在室内等微弱信号环境下的定位，需要在开机时确认GPS接收机204内是否保存有有效的历史辅助信息。如果存在有效的历史辅助信息，接收机204自己预测辅助信息。如果不存在有效的历史辅助信息，向AGPS辅助基站206申请提供辅助信息。

图6是本实用新型一个实施例的GPS接收机204定位过程的流程图。GPS接收机204支持单机(Stand-alone)模式、自辅助模式和AGPS辅助模式的定位。在步骤500，开始启动GPS接收机204。接收机204在步骤502进入传统的单机模式来捕获卫星的GPS信号。在步骤504，判断是否成功捕获到至少四颗卫星的GPS信号。如果判定捕获成功，在步骤506进入跟踪状态，启动码跟踪环和载波跟踪环对GPS信号进行跟踪，得到精确的C/A码相移和多普勒频移。在步骤508，监测码跟踪环和载波跟踪环的环路是否失锁。若判定环路未失锁，在步骤510作比特同步处理，实现对GPS信号中导航数据的解调。在步骤512，确认是否需要卫星星历。如果确认需要卫星星历，在步骤514解码导航数据得到卫星星历。在步骤516，根据卫星星历中的卫星坐标和捕获得到的C/A码相移，计算GPS接收机204的位置。若步骤504判定在单机模式下未能成功捕获到至少四颗卫星的GPS信号，则接收机204在步骤518搜索自己是否保存有有效的历史辅助信息。如果存在有效的历史辅助信息，GPS接收机204在步骤520启动自辅助模式，利用该有效的历史辅助信息，预测其将要从卫星接收到的GPS信号中的导航数据、多普勒频移和多普勒频移的变化率。在步骤522，利用预测的导航数据等辅助信息捕获卫星的GPS信号。在步骤524，判断是否成功捕获到至少四颗卫星的GPS信号。如果判定捕获成功，在步骤526进入跟踪状态，启动码跟踪环对GPS信号进行跟踪，得到精确的C/A码相移；无需启动载波跟踪环，利用多普勒频移的变化率跟踪载波。在步骤528，监测码跟踪环的环路是否失锁。若判定环路未失锁，执行如上所述的步骤512、514和516。如果GPS接收机204在步骤518未搜索到自己保存有有效的历史辅助信息，则在步骤530启动AGPS辅助模式。在步骤532向辅助基站206申请提供辅助信息，辅助信息包括预测的导航数据、多普勒频移和多普勒频移的变化率。利用辅助信息，在步骤522捕获卫星的GPS信号。接着执行如上所述的步骤526、528、512和516。上述的各个步骤可以通过例如计算设备的运算部分执行一系列机器可读指令来实现。

这里采用的术语和表述方式只是用于描述，并不应局限于这些术语和表述。使用这些术语和表述并不意味着排除任何示意和描述(或其中部分)的等效特征，应认识到可能存在的各种修改也应包含在权利要求范围内。其他修改、变化和替换也可能存在。相应的，权利要求应视为覆盖所有这些等效物。

Claims

1.一种实现微弱信号环境下GPS定位的系统，其特征在于，所述系统包括：

辅助基站，该辅助基站包括预测模块，其预测出接收机将要在某一特定时刻从卫星接收到的GPS信号中的导航数据；和

GPS接收机，其包括射频前端和基带信号处理单元，基带信号处理单元包括捕获模块和位置计算模块，射频前端在所述某一特定时刻接收来自所述卫星的GPS信号并将其转换为中频信号，捕获模块将中频信号与辅助基站预测的导航数据、GPS接收机产生的本地载波和本地伪随机噪声码执行连续相关运算，获得伪随机噪声码的相移，位置计算模块基于预测的导航数据和伪随机噪声码的相移，计算GPS接收机的位置。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述基带信号处理单元包括将GPS接收机和卫星作时钟同步处理的时钟同步单元。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述基带信号处理单元包括指示所述连续相关运算起始时刻的实时时钟。