FI98412C - Kooditon GPS-paikannusmenetelmä sekä laitteisto kooditonta paikannusta varten - Google Patents

Description

98412

Kooditon GPS-paikannusmenetelmä sekä laitteisto kooditonta paikannusta varten

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen yksi johdannon mukainen menetelmä kooditonta GPS-paikannusta varten.

5 Keksinnön kohteena on myös laitteisto kooditonta GPS-pai-kannusta varten.

Satelliittipaikannusjärjestelmä (Global Positioning System, GPS) perustuu 24 maata kiertävän satelliitin lähettämien signaalien laskentaan. Tyypillisin tapa kyseisen pai-10 kannusjärjestelmän käyttöön on koodatun GPS-signaalin käyttö, jolloin paikannettava laite purkaa vähintään neljän satelliitin lähettämän koodin ja saa näin tarkan sijaintinsa satelliitin lähettämän koodatun tiedon ja tarkan aika-tiedon yhdistelmänä. Tämä järjestely on tarkka ja tehokas, 15 mutta ei sovellu edullisiin yksikköhintoihin perustuviin laitteisiin, kuten esimerkiksi kertakäyttötuotteina käytettäviin radiosondeihin tai kuluttajakäyttöön tarkoitettuun elektroniikkaan. Koodin purkaminen vaatii runsaasti laskentatehoa ja tekee näin paikannuslaitteesta kalliin ja 20 monimutkaisen.

Tunnetaan myös ns. kooditon paikannusmenetelmä, jossa vai- heavainnettu GPS-signaali neliöidään ja näin saadaan aikaan . kohinaan sekoittuneet sinimuotoiset GPS-signaalit, joiden • · . . taajuus vaihtelee dopplersiirtymän vaikutuksesta aina • · · *·· * 25 lähettävän satelliitin mukaan. Kun satelliittien ratatiedot • · · • · · *·* * tunnetaan, pystytään vastaanotettujen taajuuksien perus teella määrittelemään vastaanottajan sijainti. Ongelmana • · : tässä koodittomassa menetelmässä on se, että kyseisten : signaalien signaalikohinasuhde on hyvin heikko ja lisäksi 3 0 sijainnin määritteleminen dopplersiirtyneistä signaaleista *.,! on laskennallisesti suhteellisen raskasta. Eräissä tunne- ;· tuissa sondiratkaisuissa kyseinen neliöity kohinallinen • V signaali lähetetty sellaisenaan maa-asemalle. Tämä menette- . : ly vaatii leveän lähetyskaistan ja lisäksi signaali on 35 hyvin altis häiriöille heikon signaalikohinasuhteensa vuoksi.

98412 2 Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä kuvatun tekniikan heikkoudet ja luoda aivan uusi kooditon GPS-pai-kannusmenetelmä ja -laitteisto.

Keksintö perustuu siihen, että GPS-signaalin dopplertaa-5 juudet ilmaistaan vaihelukitun silmukan avulla jo paikannettavassa laitteessa ja lähetetään ne edelleen käsiteltäviksi digitaalisessa muodossa.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 10 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön mukaiselle laitteistolle puolestaan on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 7 tunnusmerkkiosassa .

Keksinnöllä saavutetaan huomattavia etuja.

15 Keksinnön mukaisessa ratkaisussa GPS-signaalista muodostetut doppler-taajuudet saadaan tehokkaasti erotetuksi voimakkaasta kohinasta. Digitaalisessa muodossa olevat taajuu-: ” det voidaan lähettää luotettavasti hyvin kapealla taajuus- kaistalla edelleen käsittelyä varten. Erityisen edullista 20 edellä esitetyt piirteet ovat radiosondien yhteydessä, ·:*·: jolloin sondiosan elektroniikasta voidaan tehdä hyvin i ·*; edullinen ja myös kevyt. Edullisena ratkaisuna keksinnön • · · · mukaista järjestelyä voidaan käyttää myös kulutuselekt- roniikan laitteisiin, jolloin GPS-laitteiden yleinen hinta- . . 25 taso laskee.

• · · • e · • · · « • · · • · · *·’ ‘ Keksintöä ryhdytään tarkastelemaan oheisten kuvioiden ! mukaisten suoritusesimerkkien avulla.

« I

Kuvio la esittää lohkokaaviona yhtä keksinnön mukaisen ratkaisun sovellusta radiosondiympäristössä.

30 Kuvio Ib esittää graafisesti GPS-signaalin spektriä.

98412 3

Kuvio 2 esittää lohkokaaviona neliöintisilmukkaa.

Kuvio 3 esittää lohkokaaviona Costas-silmukan mallia.

Kuvio 4 esittää yleislohkokaaviona GPS-vastaanottimen alku-päätä, joka on varustettu neliöllisellä ilmaisimella.

5 Kuvio 5 esittää lohkokaaviota GPS-vastaanottimen alkupäästä, joka on varustettu I/Q-ilmaisimella.

Kuvio 6 on yksityiskohtaisempi lohkokaavio keksinnön mukaisesta vastaanottimen alkupään piiristä.

Kuvio 7 on yleislohkokaavio yhdestä keksinnön mukaisesta 10 koodittomasta GPS-vastaanottimesta.

Kuvio 8 on yksityiskohtaisempi lohkokaavio kuvion 7 vaihe-lukituslohkosta.

Kuvio 9 on lohkokaavio yhdestä keksinnön mukaisesta vaihe-lukitusta silmukasta.

• « - " 15 Kuvio 10 on yksityiskohtaisempi lohkokaavioesitys kuvion 9 piiristä.

·"*: Keksinnön mukainen paikannusjärjestelmä on tarkoitettu j käytettäväksi laitteistoissa, joissa joko kustannus- vir- «·» · rankulutus tai painosyistä ei sijainnin selvitykseen tar- 20 vittavaa laskentaa toteuteta GPS-signaalin vastaanottavassa . . laitteessa, vaan signaali lähetetään edelleen käsiteltäväk- • · · . *”.* si erilliselle maa- tai tukiasemalle. Erityisen edullinen • · ♦ • · · *. keksinnön mukainen laitteisto on radiosondien nopeuden • · · • selvittämisen yhteydessä. Tällöin sijaintitieto saadaan 25 halutessa integroimalla nopeustietoa.

« II» * Kuvion la mukaisesti radiosondisovelluksessa paikannettava yksikkö, sondi 2 vastaanottaa vähintään neljän satelliitin 4 GPS-signaalin. Sondissa keksinnön mukaisesti poistetaan 4 98412 GPS-koodi ja ilmaistaan satelliitien kantoaaltotaajuudet, jotka satelliitien liikkeiden vuoksi ovat doppler-siirty-neet. Taajuudet lähetetään digitaalisessa muodossa ra-diovastaanottimelle 6, josta ilmaistu signaali edelleen 5 etenee laskentalohkoon 8, jossa tapahtuu differentiaalinen paikannus ja nopeudenlaskenta. Kun laskentalohkoon 8 syötetään vielä satelliiteista 4 vastaanotettu ja koodillisessa vastaanottimessa 10 ilmaistu satelliittien paikkatieto, saadaan laskentalohkon ulostulona paikannettavan liikkuvan 10 yksikön, tässä tapauksessa sondin 2 nopeus ja paikkavekto-rit. Sondia 2, kuten myös muita mahdollisia keksinnön mukaisia paikannuksen kohteita, esimerkiksi vesi-, maa- ja ilmakulkuneuvoja, kutsutaan yleisesti paikannettaviksi yksiköiksi.

15 Kuvion Ib mukaisesti GPS-signaali muodostuu kahdesta mikro-aaltotaajuisesta signaalista L2 ja LI, joista keksinnön mukaisesti kiinnostavampi on Ll-signaali, joka sisältää C/A koodin. Signaalin LI C/A-koodin sisältävän osan kaistanleveys on 2,046 MHz ja keskitaajuus 1575,42 MHz. Signaali on 20 moduloitu vaiheavainnuksella ja keksinnön mukaisesti tämä avainnus poistetaan ja saadaan sinimuotoisia kantoaaltoja, : joissa on doppler-siirtymiä joko kuvion 2 mukaisella neli- ,, öinnillä tai kuvion 4 mukaisella Costas-silmukalla.

·;··· Kuvion 2 mukaisessa neliöintipiirissä kertojalla 1 GPS-taa- j 25 juus sekoitetaan sopivasti alemmalle taajuudelle ja signaa- • · · · li kaistanpäästösuodatetaan suodattimessa 3. Tämän jälkeen • · · signaalin GPSr-koodaus poistetaan neliöimällä signaali neli- , , öintipiirissä 5 ja signaali suodatetaan kaistanpääs- « · · tösuodattimessa 7 alipäästö- tai nollataajuuskomponentit • · · *·] * 30 sekä näin edelleen rajoitetaan signaalin kaistaa signaali- kohinasuhteen parantamiseksi. Kaistanpäästösuodattimen jäl-keen on GPS-signaalin kantoaalto saatu paljastetuksi. Signaali voidaan nyt syöttää normaaliin vaihelukittuun silmuk-• ·' kaan joka muodostuu vaiheilmaisimesta 9, silmukkasuodat- * ' 35 timesta 11 sekä jänniteohjatusta oskillaattorista 13.

5 9F£1?

Kuvion 3 piiri on toinen vaihtoehtoinen tapa poistaa GPS-signaalin koodi ja näin paljastaa signaalin kantoaalto.

Piiri tunnetaan Costas-silmukkana ja myöskin I/Q-silmukka-na. Piiri muodostuu kahdesta erillisestä haarasta, joissa 5 kummassakin haarassa on kertojapiirit 15 ja 17 ja näitä seuraavat alipäästösuodattimet 19 ja 21. Alipäästösuodatin-ten ulostulot kerrotaan keskenään kertojassa 23, alipäästö-suodatetaan edelleen suodattimena 25, jonka jälkeen signaali johdetaan jänniteohjattuun oskillaattoriin 27, jonka 10 ulostulo puolestaan johdetaan kertojapiireihin 15 ja 17 siten, että alemman haaran piiriin 17 johdettuun signaaliin muodostetaan vaihe-ero, jonka suuruus on π/2. Kuvion 4 konfiguraatiossa oleva piiri pyrkii seuraamaan sisääntulossaan olevaa yhtä moduloitua kantoaaltoa ja toimii näin 15 vaihelukitun silmukan tapaan. Sisääntulevan kantoaallon paikallisesti tuotettu versio saadaan jänniteohjatun oskillaattorin 27 ulostulosta.

Kuviossa 4 on esitetty yleisellä tasolla neliöintipiirillä varustetun GPS-vastaanottimen alkupää. Likimain 1,5 giga-20 herzin signaali vastaanotetaan antennilla 29 ja kaistan- päästösuodatetaan suodattimena 31. Kaistanpäästösuodatinta i 31 tarvitaan kohinatehon rajoittamiseksi sekä peilitaajuis- t ten signaalien vaimentamiseksi. Signaali vahvistetaan :"i esivahvistimella 33 ennen sen siirtämistä alemmalle taajuu- ·:··· 25 delle sekoittimella 35. Tämän jälkeen signaali suodatetaan • toisella kaistanpäästösuodattimella 37, jolla on kaksi tar- • « » · »;. koitusta. Ensinnäkin se poistaa ei-halutut sekoittimen • · · tulotermit ja toiseksi se rajoittaa neliöintipiiriin 39 , , saapuvaa kohinatehoa. Kaistanpäästösuodattimen 37 kaistan- • · * •;j.* 30 leveyden tulisi olla mahdollisimman pieni kohinatehon i i · ‘ minimoimiseksi. Toisaalta, sen kaistanleveyden tulisi olla riittävän suuri, jotta se läpäisisi BPSK-signaalien spekt-rin vähäisillä säröillä.

Kuvion 5 mukaisesti I/Q-ilmaisimella toteutettu GPS-vas-35 taanotin on esivahvistimeen 33 saakka kuvion 4 mukainen.

Tämän jälkeen signaalin tie jakaantuu kahteen haaraan, 6 98412 joissa kummassakin haarassa on kertojat 41 ja 43, joita molempia seuraavat alipäästösuodattimet 45 ja 47. Kertoja-piirien 41 ja 43 toinen tulotermi saadaan oskillaattorista 49 siten, että alempaan signaalihaaraan signaali syötetään 5 vaihe-erolla π/2. Suodatinten 45 ja 47 tarkoituksena on poistaa sekoituksen tulotermit, jotka ovat noin kaksi kertaa radiotaajuuden suuruiset. Alipäästösuodatinten tulisi läpäistä modulointikaistaleveys suhteellisen muuttumattomana ja näin niiden optimikaistaleveys on lähellä 10 modulointikaistaleveyttä. Koska signaalit ovat nyt alipääs-tötyyppiä, optimaalinen kaistaleveys GPS-C/A-koodille on 1 MHz:n läheisyydessä. Suodatuksen jälkeen signaalit kerrotaan toisinaan kertojassa 51, jolloin modulointikomponen-tit (=koodaus) poistuvat. Vaikka I/Q-tyyppinen vastaanotin 15 vaatii enemmän laitteistokomponentteja, on se houkutteleva vaihtoehto siksi, että sen suodattimet ovat alipäästötyyp-piset ja siten helpommin toteutettavat. Kun edellä esitettyä I/Q-tyypin kooditonta vastaanotinta verrataan kuvion 3 mukaiseen Costas-silmukkaan, huomataan että suurin ero 20 näiden piirien välillä on kuvion 5 piiristä puuttuva takaisinkytkentä, jonka tilalla on kiinteä paikallisoskil-laattori 49. Koska keksinnön mukaisessa ratkaisussa ollaan t ; ' kiinnostuttu dopplertaajuuksista, toisin sanoen erosta nimelliskantotaajuuden ja todellisen keskitaajuuden välil-ί’Ί 25 lä, mikäli siirrämme paikallisoskillaattorin taajuutta pienellä määrällä nimellistaajuudesta, voimme käyttää ; ·': Costas-silmukan virhesignaalia mitattuna suureena. Dopp- «M · ,Τ. lertaajuudet voivat olla positiivisia tai negatiivisia riippuen satelliitin liikkeestä vastaanottimen antenniin . . 30 nähden. Mikäli paikallisoskillaattorin taajuus olisi yhtä * « · *!*.’ suuri nimellisen kantoaaltotaajuuden kanssa olisivat saata- ' · « \ * vat erotustaajuudet negatiivisia tai positiivisia. Koska 1 : ainoastaan taajuuden itseisarvoa voi mitata, on paikal- lisoskillaattorin taajuuden erottava nimellisestä kantoaal-35 totaajuudesta suurimman odotettavan doppler-taajuuden ‘ mukaisesti, jotta erotustaajuudet olisivat kaikissa tilan teissa positiivisia. Kun siirtymätaajuutta valitaan tulee huomata, että Costas-silmukan virhesignaali on kaksinker- 7 98412 täinen virhetaajuuteen nähden. Siksi siirtymä tulee valita siten, että se on ainakin kaksi kertaa oletetun maksimidop-plertaajuuden suuruinen. Keksinnön mukaisessa piiriratkaisussa on toteutettu molemmat edellä kuvatut toimintamah-5 dollisuudet koodinpoiston suhteen. Niinpä se voi toimia sekä neliöllisessä että I/Q-toimintamuodossa. Sillä on analoginen sisäänmeno, joka näytteytetään ja muutetaan digitaaliseen muotoon käyttäen 1 bitin A/D-muunninta, toisin sanoen komparaattoria.

10 Kuvion 6 mukaisesti 1/Q-toimintamuodon piiri käsittää kaksi haaraa, I-haaran 53 ja Q-haaran 55. Ensin analoginen signaali saapuu kussakin haarassa komparattoriin 57, joka näytteyttää signaalin käyttäen näytteenottotaajuutta 51,2 MHz ja muuttaa signaalin 1 bitin digitaaliseen muotoon.

15 Digitaalinen datavirta suodatetaan ja desimoidaan ensimmäisessä liukuvan keskiarvon (Running Sum) suodattimessa 59, joka on kolmannen kertaluvun suodatin suodattaen luvulla 16. Desimoinnin jälkeen data suodatetaan FIR (Finite Impulse Response)-suodattimessa 61, joka on alipäästösuodatin 20 joka rajoittaa signaalin kaistan 1 MHz alapuolelle. Suodatuksen jälkeen kaksi datavirtaa (I ja Q) tuodaan yhdis-tysyksikköön 63. Yhdistyspiiri 63 valitsee missä toimin-.·. tamuodossa piiri toimii. Yhdistelypiiri 63 toimii siten,

t I I

että I/Q-toimintamuodossa molemmat haarat pääsevät kerto- *“*.25 jaan 65 ja neliöllisessä toimintamuodossa vain I-haara 53 « · · · | pääsee lohkoon 65, mutta tässä tapauksessa kertojan 65 • · · · f * * molempiin sisäänmenoihin. Kun data on neliöity, mikä tapah- • « :.ί ! tuu näytetaajuudella 3,2 MHz, se suodatetaan ja desimoidaan • · « V : edelleen FIR-2 suodattimessa 67, sarjamuotoisessa neljännen 30 asteen liukuvan keskiarvon (RS) suodattimessa 69 ja FIR-3 : suodattimessa 71. Tämä osa desimoi signaalin luvulla 64, • · · · aiheuttaen kokonaisdesimointisuhteen etupään datatiellä luvuksi 1024. Näin lopullinen näytetaajuus on tarkasti 50 KHz. Alipäästösuodattimen 71 jälkeen on IIR-ylipäästösuodin ‘...'35 73, jonka tarkoituksena on poistaa neliöinnin tai kompa- raattorien aiheuttamat DC-komponentit. IIR-suodattimen 73 rajataajuus on asetettu 500 Hz:n paikkeille, joten käytet- 8 tavissa oleva signaalikaistaleveys alkupäässä on n. 24 KHz. Q-haara 55 voidaan jättää piiristä kokonaisuudessaan pois, mikäli piiriä käytetään vain neliöllistävässä toimintamuodossa.

5 Kuvio 7 esittää yleislohkokaaviota keksinnön mukaisesta laitteistosta, jossa GPS-koodi poistetaan neliöllisellä menetelmällä. Kuvion mukaisesti radiotaajuusosassa 77 signaali esivahvistetaan ja taajuus kerrotaan alemmalle taajuusalueelle ja lisäksi signaali alipäästösuodatetaan.

10 Etuastelohkossa 79 signaali digitoidaan, neliöidään ja kaistanpäästösuodatetaan ja suodatuksen jälkeen signaali ilmaistaan vaihelukoilla lohkossa 81. Koko järjestelmää ohjaa ohjauslohko 83.

Kuviossa 8 on kuvattu yksityiskohtaisemmin kuvion 7 lohkoa 15 81. Kahdeksankanavainen vaihelukko-osa 81 on vastaanottimen ydinosa ja se kykenee etsimään kahdeksan satelliitin dopp-lersiirtyneet kantotaajuudet samanaikaisesti. Loogisesti vaihelukko-osa 81 koostuu kahdeksasta erillisestä vaihe-lukitusta kanavasta, mutta fyysisesti vaihelukittu osa on 20 toteutettu ajallisesti multipleksoidusta datatiestä 83, jolla on tilamuuttujat kahdeksalle kanavalle sekä kontrol-liosasta 85 joka huolehtii tunnistus- ja seurantatoimin-noista. PLL-osan ohjaus 87 muodostaa laiteohjaussignaalit vaihelukitulle dataväylälle 83 ja ulostuloyksikkÖ 89 kerää • « 25 datan lähetettäväksi maa-asemalle ja lähettää datan joko RS232 muodossa binaarisena virtana tai FSK moduloituna ··* analogisena signaalina.

• ·

Kuvion 9 mukaisesti vaihelukitussa silmukassa on kaksi • ς f#j · erillistä suodatinta 91 ja 93. Itse asiassa kyseinen rat- 30 kaisu edustaa neljännen asteen vaihelukittua silmukkaa.

Silmukan kolmas integraattori on sijoitettu jänniteohjat-tuun oskillaattoriin 95, joka edustaa ylimääräistä keski-taajuuden ohjausta perinteisiin VCO-ratkaisuihin nähden. Vaihelukittu silmukka voidaan jakaa kahteen osaan. Lyhyen :·\:35 ajan säätö yrittää seurata sisääntulevan signaalin vaihetta 98412 9 ja se käsittää ensimmäisen kertaluvun suodattimen 91 ja jänniteohjatun oskillaattorin 95 ensimmäisen integraattorin vaiheen säätöä varten. Vakiotaajuutta varten tämä ratkaisu riittäisi. Periaatteessa toisen kertaluokan silmukka voi 5 seurata sisääntulevia signaaleja jopa siinä tapauksessa, että on olemassa vakiosuuruinen taajuussiirtymä, mutta kun silmukka siirtyy toimimaan luonnollisen taajuusalueensa ulkopuolelle, toisin sanoen jänniteohjatun oskillaattorin keskitaajuuden ulkopuolelle, tämä aiheuttaa silmukalle 10 rasitteita ja se putoaa helposti lukituksesta ulos. Tilanne on vielä pahempi kun sisääntulotaajuus ei ole vakiosuuruinen kuten on laita GPS-signaalien kanssa, jolloin taajuussiirtymä helposti aiheuttaa vaihelukitun silmukan putoamisen verrattain kapeasta lukitustilasta. Tästä syystä keski-15 taajuuden säätö on tarpeen. Ulommainen säätösilmukka, joka koostuu jälkimmäisestä alipäästösuodattimesta 93 ja VCO:n 95 toisesta integraattorista, huolehtii hitaammalla säädöllä siitä, että vaihelukitun silmukan keskitaajuus seuraa satelliitin taajuutta. Ulommainen säätösilmukka tekee 20 vaihelukitusta silmukasta neljännen asteen säätösilmukan. Mikäli satelliitti hukataan, on vaiheilmaisimelta 103 tuleva signaali kohinaa, jonka keskiarvo on likipitäen nolla, joten suodattimien 91 ja 93 jälkeen silmukan säätö-arvoksi tulee nolla. Koska VCO:n 95 integraattorit ovat .25 ideaalisia, ne pitävät VCO:n keskitaajuuden paikallaan ja **“. jos satelliitti hukattiin vain väliaikaisesti, se todennä- ···· köisesti saadaan kohta taas kiinni. Erityisesti sondisovel- «il; luksissa väliaikainen hukkaaminen on tyypillistä suuren • · .·· kohinan ja sondin heilumisen vuoksi. Kuvion 9 mukaisesti V *30 piiri käsittää amplitudikoherentin ilmaisimen 97 ja ali- päästösuodattimen 99 sekä komparaattorin 101. Koherentin : amplitudi-ilmaisimen 97 vertailusignaali on siirretty 90° • · · · vaiheilmaisimen 103 vaiheesta ja tämä aiheuttaa lukitun signaalin signaalitason maksimoinnin piirissä 97 samalla ’35 kun se minimoi vaiheilmaisimen 103 ulostulon. Komparaatto-« · *·;·' rilla 101 on säädettävä kynnysarvo hystereesityyppistä toimintaa varten kohinaisille signaaleille.

10 98412

Kuviossa 10 on esitetty yksityiskohtaisemmin kuvion 9 lohkokaaviota. Rekisterin 109 arvo w0 on keskitaajuus ja lohkon 107 ulostulo averaged_det on näytteistetty, alipääs-tösuodattimella 105 alipäästösuodatettu amplitudiarvo, joka 5 kertoo satelliitin signaalin tasosta.

Kuvion 10 piirin ohjaus, kuvion 8 lohko 85 on jaettavissa kolmeen toiminnallisesti erilliseen ryhmään. Ohjaus toteutetaan ohjelmallisesti.

Ensiksi piirin tulee löytää 4 ensimmäistä satelliittia 10 mahdollisimman nopeasti. Tämä toteutetaan säätämällä silmukan kaistaleveyttä siten, että kaistaleveys pidetään lukitussa tilassa mahdollisimman pienenä kohinan minimoimiseksi ja pyyhkäisytilassa kaistaleveyttä kasvatetaan pyyhkäisyn nopeuttamiseksi.

15 Toiseksi vaihelukitulle silmukalle on toteutettu seuranta-algoritmi, joka seuraa löydettyjen satelliittien signaali-tasoja ja päättelee milloin signaali on hukattu ja aloittaa tällöin signaalin uudelleen etsimisen. Algoritmissa on signaalin huonon signaalikohinasuhteen vuoksi tärkeää, että 20 ei lähdetä liian aikaisin etsimään uutta satelliittia vaan varmistetaan, että satelliitti on todellakin hukattu. Tähän tarkoitukseen algoritmissa käytetään aikalaskureita.

• * · 4 ··«·

Kolmanneksi huolehditaan ohjelmallisesti siitä, että vaihe-lukituslohkon eri kanavat seuraavat eri satelliitteja.

:·· 25 Ilman tätä ohjausta olisi todennäköistä, että kaikki kana-\* * vat hakeutuisivat seuraamaan muutamaa signaaliltaan voimak kainta satelliittia.

• c • · * · · • ·· ·

Keksinnön mukaisesti doppler-taajuuksia sisältävä data siirretään tyypillisesti 1200 bittiä/sekunti käyttäen 10 30 bitin synkronista toimintamuotoa yhden aloitus- kahdeksan data- ja yhden stop-bitin avulla.

Vaikka keksintö soveltuu erityisen hyvin radiosondien pai- 11 98412 kannukseen ja nopeuden mittaukseen, on se sovellettavissa niin kulkuvälineiden paikannukseen kuin myös nykyisin yleistyneiden kannettavien paikannuslaitteiden yhteyteen.

Vaikka kuviossa 6 on esitetty digitaalinen tapa purkaa GPS-5 signaalin koodaus, voidaan koodin purku toteuttaa keksinnön puitteissa myös analogiatekniikalla.

Koko keksinnön mukainen vastaanotin poislukien RF-osa voidaan valmistaa yhdelle integroidulle piirille. Yksi toimiva valmistustapa on esimerkiksi 0,8 μιη:η CMOS prosessi.

• · • ·♦ · ♦ ··· ♦ t • · · « • » • · · « « * • · · • « ♦ • « · • · · • « • · * • · · • · · · I i >”: I t «

< I

Claims (12)

98412

1. Kooditon GPS-paikannusmenetelmä, jossa menetelmässä paikannettavaan yksikköön (2) vastaanotetaan GPS-signaalit useista satelliiteista (4), poistetaan signaalien GPS- 5 koodit ja lähetetään kantoaaltosignaalit paikannettavan yksikön (2) ulkopuolelle käsittelyä varten paikannettavan yksikön (2) sijainnin ja/tai nopeuden selvittämiseksi, tunnettu siitä että, kantoaaltojen signaalitaajuudet ilmaistaan vaihelukitulla silmukalla, ja ilmaistut signaali) lit lähetetään digitaalisessa muodossa paikannettavan yksikön (2) ulkopuolelle edelleen käsittelyä varten.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että ennen GPS-koodin purkua signaali digitoidaan.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet- t u siitä, että GPS-koodin poistoon käytetään digitaalista neliöintiä.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä että GPS-koodin poistoon käytetään digitaalista ·' 2 0 I/Q-menetelmää. ·*··β

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, ··«· * ‘ tunnettu siitä että kantoaaltotaajuudet ilmaistaan * vähintään kolmannen asteen vaihelukitulla silmukalla. • · i c

* * · · : : 6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, 25 tunnettu siitä että perättäisistä nopeustiedoista lasketaan GPS-signaalin vastaanottaneen laitteiston (2) si- ··· · jainti.

7. Paikannettavaan yksiköön (2) sijoitettu laitteisto kooditonta GPS-paikannusta varten, joka laitteisto käsittää 30 elimet GPS-signaalin vastaanottamiseksi (29) useista eri satelliiteista (4), suodatus- ja vahvistuselimet (31,33) 98412 signaalien suodattamiseksi ja vahvistamiseksi, sekoituseli-met (35) signaalitaajuuden alentamiseksi käsittelyä varten, koodinpoistoelimet (39) GPS-signaalin koodin poistamiseksi, ja elimet (89) signaalin lähettämiseksi edelleen paikannet-5 tavan yksikön (2) sijainnin ja/tai nopeuden selvittämiseksi, tunnettu siitä, että laitteisto käsittää vaihe-lukitun silmukan (81) ilmaistujen signaalien muuttamiseksi digitaalisessa muodossa oleviksi taajuuksiksi lähetettäväksi eteenpäin käsittelyä varten.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laitteisto, tunnet- t u siitä, että se käsittää signaalitiellä ennen koodin-poistoelimiä (39) analogia/digitaalimuuntimen signaalin muuttamiseksi digitaaliseen muotoon ja koodinpoistoelin (39) on digitaalinen elin.

9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laitteisto, tunnet- t u siitä, että koodinpoistoelin (39) on neliöllinen koo-dinpoistaja.

10. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että koodinpoistoelin (39) on I/Q- 20 koodinpoistaja.

11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laitteis- *'**. to, tunnettu siitä, että vaihelukittu silmukka (81) ···· . on vähintään kolmatta astetta. « « < • · l " i ...

··· 12. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen laitteisto, ·. · * 25 tunnettu siitä, että AD-muunnin on yksibittinen komparaattori (57). • . . • « · • ·♦ ♦ « < i 98412