KR19990064130A - Gps신호를 처리하는 방법 및 gps수신기 - Google Patents
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Abstract
일실시예에서의 GPS 수신기는 인뷰 인공위성으로부터의 RF 주파수로 GPS 신호를 수신하는 안테나; 안테나에 연결되어 있고, 수신된 GPS 신호의 RF 주파수를 중간주파수(IF)로 감소시키는 다운 컨버터; 다운컨버터에 연결되어 있고, 샘플링된 IF GPS 신호를 만들기 위해 소정된 비율로 IF GPS 신호를 샘플링하는 디지타이저; 디지타이저에 연결되어있고, 샘플링된 IF GPS 신호(GPS 신호의 스냅숏)를 저장하는 메모리; 및 메모리에 연결되어 있고, 의사거리 정보를 제공하기 위해서, 저장된 명령하에서 작동하여 고속 푸리에 변형(FFT)을 샘플링된 IF GPS 신호상에서 수행하는 디지털 신호 프로세서(DSP)를 포함하고 있다. 또한, 전형적으로, 이 연산은 GPS 신호의 사전처리 및 사후처리를 포함하고 있다. 데이터의 스냅숏이 포착된 후 수신기의 프렌트 엔드는 전원다운된다. 또한 일실시예에서의 GSP 수신기는 다른 전원관리 특성을 포함하고, 다른 실시예에서, GPS 신호를 샘플링하는데 사용된 국부 발진기에서 오류에 대하여 수정할 수 있는 가능성을 포함하고 있다. 의사거리의 계산속도와 연산의 감도는 본 발명의 일실시예에서의 기지국과 같은 외부 소스로부터 수신기에 인뷰 인공위성의 도플러 주파수 시프트를 전송함으로써 향상된다.
Description
GPS수신기는 보통 다수의 GPS(또는 NAVSTAR) 인공위성에서 동시에 전송된 신호의 상대적인 도달시간을 계산하여 위치를 결정한다. 이 인공위성은 소위 "천체위치" 데이터인 클록 타이밍상의 데이터 뿐만아니라 양 인공위성 측위 데이터를 메시지의 일부로서 전송한다. GPS 신호를 탐색하고 포착하는 과정, 복수의 인공위성에 대한 천체위치 데이터를 판독하는 과정 및 이 데이터로 수신기의 위치를 계산하는 과정은 시간을 소모하고, 종종 몇분을 필요로 한다. 여러 경우에 긴처리 시간은 용납되지 않고, 더욱 더 초소형화 휴대 어플리케이션의배터리 수명을 크게 제한한다.
현재의 GPS수신기의 다른 제약은 방해물없이 명백하게 다수의 인 뷰(in view) 인공위성이 있는 장소에서 그리고 고품질 안테나가 이러한 신호를 수신하도록 적당히 위치조정되는 곳에서 그들의 동작은 제한된다는 것이다. 그것만으로, 그것은 보통 휴대 어플리케이션에서; 많은 잎 또는 빌딩 방해물이 있는 지역에서; 그리고 빌딩내 어플리케이션에서는 사용할수 없다.
GPS수신 시스템의 두가지 이론적인 함수가 있다: 여러 GPS 인공위성에서의 의사범위의 계산, 그리고 (2)이 의사거리, 인공위성 타이밍 및 천체위치 데이터를 이용한 수신플랫폼의 위치계산. 그 의사범위는 단순히 각각의 인공위성으로부터의 수신신호와 로컬 클록사이에서 측정된 시간 딜레이이다. 인공위성 천체와 타이밍 데이터는 그것이 포착되고 추적되면 GPS 신호로부터 추출된다. 상기된 바와같이 이 정보를 수집하는 것을 상대적으로 긴 시간 30초에서 몇분이 걸리고 낮은 오류율을 얻기위해 양호한 수신 신호레벨로 실행되어야 한다.
실제로, 공지된 GPS수신기는 의사거리를 계산하기 위해 상관관계 방법을 이용한다. 이러한 상관관계 방법은 종종 하드웨어 상관관계기로 실시간에 수행된다. GPS신호는 슈도랜덤(pseudorandom)(PN)시퀀스로 불리우는 고비율 반복신호를 포함하고 있다. 민간 어플리케이션에 이용가능한 코드는 C/A 코드라 불리우고, 1.023MHz의 바이너리 역상비 또는 "칩핑"비와 lmsec의 코드주기에 대한 1023칩의 반복주기를 가지고 있다. 그 코드 시퀀스는 골드 코드족에 속한다. 각각의 GPS인공위성은 하나의 골드코드를 가진 신호를 동보 통신한다.
주어진 인공위성으로부터 수신된 신호에 대하여, 베이스밴드에서의 다운컨버트 공정이 뒤따르고, 상관관계 수신기는 로컬메모리내에 포함된 적절한 골드코드의 저장된 레프리커(replica)에 그 수신된 신호를 곱하고, 그 신호의 실재표시를 얻기위해 그 곱한 값을 적분하거나 저주파 통과 필터한다. 이 공정은 "상관관계" 연산이라 한다. 그 수신된 신호에 비례하는 저장 레프리커의 비례 타이밍을 연속적으로 조절하고 그 상관관계 출력을 관측함으로써, 그 수신기는 수신된 신호와 로컬 클록사이의 타임 딜레이를 결정할수 있다. 이러한 출력실재의 초기 결정은 "포착과정"이라한다. 일단 포착 과정이 일어나면, 그 과정은 로컬 참조의 타이밍이 고상관관계 출력을 유지하기 위해 소량으로 조절되는 "추적"위상을 입력한다. 추적 위상동안의 상관관계 출력은 제거 또는 전문용어로 "데스프레드(despread)"된 세도랜덤 코드를 가진 GPS신호와 같이 보여질수 있다. 이 신호는 GPS 파형에 이중부가된 제2의 바이너리 위상 시프트 키형의 데이터 신호당 50비트와 통분할수 있는 대역을 가진 협대역이다.
상관관계 포착과정은 특히 수신된 신호가 약하면 시간이 많이 걸린다. 포착시간을 향상시키기 위해서 대부분의 GPS수신기는 상관관계 피크에 대하여 병렬조사를 가능하게 하는 복수의 상관관계기(보통 12개까지)를 이용한다.
일부 종래 GPS수신기는 수신된 GPS 신호의 도플러 주파수를 결정하기 위해 FFT기술을 사용했다. 그 수신기는 GPS 신호를 데스프레드하고 보통 10KMz-30KMz범위의 대역을 가진 협대역을 제공하기 위해 종래의 상관관계 연산을 이용한다. 그다음, 결과적인 협대역은 반송 주파수를 결정하기 위해 FFT알고리즘을 이용하여 푸리에(Fourier) 분석된다. 동시에 이러한 반송주파수의 결정은 로컬 PN 참조가 수신 신호의 올바른 위상에 조절되었음을 표시하고 반송주파수의 정확한 측정을 제공한다. 그 다음 이 주파수는 수신기의 추적 연산에 이용될수 있다.
존슨의 미국특허 5,420,592에서는 이동유니트보다는 중앙처리국에서 의사범위를 계산하기 위해 FFT알고리즘의 사용법을 설명하고 있다. 그 방법에 따라서, 스냅숏 데이터가 GPS수신기에 의해 수신되고 그 다음 데이터 링크를 통해 FFT처리를 받는 원격수신기에 전송된다. 그러나, 상기된 방법은 상관관계의 세트를 수행하기 위해 단지 하나의 정과역의 고속 푸리에 변형치(4개의 PN주기에 관련)를 계산한다.
본발명의 다음 설명에서와 같이 고감도 및 고처리속도는 특정의 사전처리 연산 및 사후처리 연산과 함께 다수의 FFT연산을 수행함으로써 실행될수 있다.
이 특허에서, 상관관계, 및 대조필터링 용어가 종종 이용된다. 두 개의 급수에 적용될때의 "상관관계" 용어는 급수의 합산이 뒤따르는 두 개의 급수의 관련수의 항 × 항 곱셈을 의미한다. 이것은 종종 "급수 상관관계"라 불리우고, 단수인 출력으로 끝난다. 일부예에서, 상관관계 연산의 연속은 데이터의 연속 그룹에서 수행된다.
종래에 일반적으로 사용된 것과 유사한 두 개의 급수에 적용되는 콘벌루션 용어는 길이 n의 임펄스 응답을 가진 제1급수에 대응하는 제2급수의 길이 m을 필터로 필터하는것과 같다. 그 결과는 길이 m+n-1의 제3급수이다. "대조필터링" 용어는 상기 필터가 제1급수의 시간 반전형 컬레 복소수인 임펄스 응답을 가진 연산을 필터하는 것 또는 콘벌루션에 관한 것이다. "고속 콘벌루션" 용어는 효과적인 방법으로 콘벌루션 연산을 계산하는 급수의 알고리즘을 지시하는데 이용된다.
일부는 상관관계와 콘벌루션 용어를 교체할수 있게 이용한다; 분명하게 상관관계 용어는 항상 상기 급수 상관관계 연산에 관한 것이다.
(관련출원)
이 출원은 동일 날짜와 동일인에 의해 출원된 두 개의 특허출원에 관련되어 있다; 이 두 개의 출원은: 통신링크를 이용한 개량 GPS수신기(1996. 3. 8에 출원된 출원번호 08/612,582); 전원 관리부를 갖춘 개량 GPS수신기(1996. 3. 8.에 출원된 출원 08/613,966)이다.
이 출원은 동일 발명자 노르먼 에프. 크라스너에 의한 우선권을 주장하고, 이 출원은 1995, 10. 9에 출원되어 60/005,318의 출원번호를 부여받은 "범지구 측위 인공 위성 시스템의 저소비전력 감도 의사범위 측정장치 및 방법"이다.
이 출원서류의 명세서 일부는 판권 보호를 받는 물질을 포함하고 있다. 판권자는 특허서류 또는 특허공보의 누군가에 의한 팩시밀리복사에 아무렇지 않고, 이것은 특허 및 상표청 특허 파일이나 기록에 나타나지만 무엇이든지간에 모든 판권을 보존한다.
본발명은 인공위성의 위치정보를 결정할수 있는 수신기에 관한 것이고, 특히, 범지구 측위 인공위성(GPS) 시스템으로 어플리케이션을 발견하는 수신기에 관한 것이다.
본발명은 동일 기호는 같은 요소를 지시하는 첨부 도면의 특성에서 제한되기 보다는 예시로서 설명되어 있다.
도 1a는 본발명의 방법을 이용한 원격 또는 이동 GPS수신 시스템의 주요 구성요소의 블록도 및 기지국과 원격 유닛사이에 존재할수 있는 데이터 링크를 도시하고 있다.
도 1b는 대체 GPS 이동 유닛의 블록도를 도시하고 있다.
도 1c는 다른 대체 GPS 이동유닛의 블록도를 도시하고 있다.
도 2a와 도 2b는 본발명의 일실시예인 수신기의 RF와 IF부에 두가지 선택을 제공한다.
도 3은 본발명의 발명에 따라 프로그래머블 DSP프로세서에 의해 수행되는 주요연산(예, 소프트웨어 연산)의 흐름도를 도시하고 있다.
도 4는 본발명의 방법에 따라 처리하는 여러 단계에서의 신호처리파형을 도시하고 있다.
도 5a는 본 발명의 일실시예의 기지국 시스템을 도시하고 있다.
도 5b는 본발명의 대체 실시예의 기지국 시스템을 도시하고 있다.
도 6은 본발명의 일측면에 따라 국부발진기 수정 및 측정부를 갖춘 GPS 이동 유닛을 도시하고 있다.
도 7은 본발명의 일실시예에 따른 이동유닛에 대한 전원 관리방법을 도시하는 흐름도이다.
본발명의 일실시예는 데이터 통신링크를 매개로하여 기지국에서 원격 유니트 또는 이동 GPS 유니트에 도플러를 포함한 GPS 인공위성정보를 전송하여 원격 GPS수신기의 위치를 결정하는 방법을 제공하고 있다. 원격유닛은 인공위성에서의 의사범위를 계속해서 계산하기 위해 인뷰 인공위성으로부터의 정보와 수신 GPS 신호를 이용한다. 그 다음, 계산된 의사거리는 원격유닛의 위치가 계산되는 기지국에 전송된다. 이 방법을 수행할수 있는 장치의 여러 실시예가 또한 설명되어 있다.
본발명의 다른 실시예는 인뷰 인공위성으로부터 GPS 신호를 수신하는 안테나를 갖춘 수신기; 및 수신된 GPS 신호의 RF주파수를 중간주파수(IF)로 감소시키는 다운컨버터를 제공한다. IF신호는 디지털화되고 수신기에서 추후 처리를 위해 메모리에 저장된다. 그 처리는 위상범위정보를 제공하기 위해 샘플 IF GPS 신호상에서 고속 콘버루션(예, FFT)연산을 수행하는데 필요한 명령을 실행하는 프로그램가능 디지털 신호 프로세서를 이용하여 본발명의 일실시예에서 실행된다. 또한, 전형적으로 이 연산은 GPS 신호의 저장된 버전 또는 GPS 신호의 사전처리 및 저장된 버전의 사전처리(고속 콘버루션에 앞서)와 사후처리(고속 콘벌루션후)를 포함하고 있다.
본발명의 또다른 실시예는 GPS수신기에 대한 전원관리방법을 제공하고, 전원 관리 특성을 갖춘 GPS수신기를 또한 제공한다.
전원방산은 인뷰 인공위성으로부터 GPS신호를 수신하고; 그 신호를 버퍼링하고; 그 다음 GPS수신기를 오프함으로써 전원 방산은 종래의 시스템보다 감소된다. 다른 전원관리특성이 설명되어 있다.
본발명은 매우 적은 전력 소모를 가지고 매우 낮은 수신신호레벨로 동작할수 있는 원격 하드웨어를 만드는 방식으로 이동체 또는 원격체의 위치를 계산하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 즉 전력소모는 감소되지만, 수신감도는 증가된다. 이것은 도 1a에 도시된 바와같이, 단독으로 위치한 기지국(10)에서 원격 또는 GPS이동유닛(20)으로의 도플러 정보의 전송 뿐만아니라 원격 수신기능의 구현이 가능해진다.
의사거리는 여러 상이한 방식으로 원격유닛의 지형 위치를 계산하는데 사용될수 있음을 알수 있다.
1. 방법 1: 인공위성 데이터 메시지를 기지국(10)으로부터 원격유닛(20)에 재전송함으로써, 원격유니트(20)는 위치를 계산하기 위해 이 정보를 의사거리 측정과 결합시킬수 있다. 예를들어 미국특허 5,365,450을 참조하라. 전형적으로 원격유닛(20)은 원격유닛(20)의 위치계산을 수행한다.
2. 방법 2: 원격유닛(20)은 종래에 일반적으로 실행되는 일반적인 방식으로 인공위성 천체 위치 데이터를 GPS 신호의 수신상태로부터 수집한다. 전형적으로 한두시간동안 유효한 이 데이터는 전형적으로 원격 유닛에서 위치계산을 완료하기 위해 의사거리측정과 결합될수 있다.
3. 방법 3: 원격유닛(20)은 위치계산을 완료하기 위해 인공위성 천체 위치 데이터와 이 정보를 결합시킬수 있는 기지국(10)에 통신링크(16)를 통해 의사거리를 전송할수 있다. 예를들어, 미국특허 5,225,842를 참조.
방법 1과 3에서 기지국(10)과 원격유닛(20)은 인터레스트(interest)의 모든 인공위성의 공통의 뷰(view)를 가지고 있고 GPS 슈도랜덤 코드의 반복비와 관련된 시간의 불명확성을 해결하기에 충분하게 서로 가까이 위치되어 있다. 이것은 1/2 × 광속 × PN 반복주기(1밀리초), 또는 약 150km의 기지국(10)과 원격유닛(20) 사이의 범위에 있다.
본발명을 설명하기 위해, 방법 3은 위치 계산을 완료하는데 이용된다고 가정된다. 그러나, 이 명세서를 재고하여, 본발명의 여러측면과 실시예는 다른 접근법 뿐만아니라 상기 3가지 방법중 하나로 사용될수 있다는 것을 당업자는 알 것이다. 예를들어, 방법 1의 변화에서 인공위성 천체 위치를 나타내는 데이터와 같은 인공위성 데이터 정보는 기지국에서 원격 유닛으로 전송될수 있고 이 인공위성데이터 정보는 원격유닛에 위도와 경도( 및 고도)를 제공하기 위해 본발명에 따라 버퍼형 GPS 신호로부터 계산되어 의사거리와 결합될수 있다. 원격 유닛으로부터 수신된 위치정보는 위도와 경도로 제한되어 있거나 원격유닛의 위도, 경도, 고도속도 및 베어링(bearing)을 포함한 광범위한 정보일수 있다는 것을 알수 있다. 더욱이, 본발명의 전원 관리측면 및/또는 국부 발진기 수정은 방법 1의 변화에서 이용될수 있다. 더욱이, 도플러 정보는 원격유닛(20)에 전송될수 있고 본발명의 측면에 따라 원격유닛(20)이 이용될수 있다.
방법 3에서, 기지국(10)은 도 1a에 도시된 바와같이 데이터 통신링크(16)를 통해서 전송된 메시지로 측정하라는 것을 원격유니트(20)에 명령한다. 기지국(10)은 이 메시지 내에서 인뷰의 특정 인공위성에 도플러 정보를 또한 보내고, 이것은 인공위성 데이터 정보 형식이다. 전형적으로, 이 도플러 정보는 주파수 정보의 포맷이고, 메시지는 또한 인뷰의 특정 인공위성의 식별 또는 다른 초기화 데이터를 전형적으로 상술할수 있다. 이 메시지는 원격유닛(20)의 부품이 분리모뎀(22)에 의해 수신되고 저소비전력 마이크로프로세서(26)에 연결된 메모리(30)에 저장된다. 그 마이크로프로세서(26)는 원격유닛처리요소(32-48)와 모뎀(22)사이의 데이터 정보 전송을 조정하고, 다음에 논의된 바와같이 원격수신기(20)내에서 전원 관리기능을 제어한다. 정상적으로 마이크로프로세서(26)는 의사거리 및/또는 다른 GPS 계산이 실행되고 있거나 대체 전원이 이용가능할때를 제외하고, 저소비전력 상태 또는 소비전력감소를 위해 대부분 또는 모든 원격유닛(20)의 하드웨어를 세트한다. 그러나, 그 모뎀의 수신기 부분은 기지국(10)이 원격유닛의 위치를 결정한 명령을 보냈는지를 결정하기 위해 최소한 주기적으로 켜진다(풀(full)전원).
이러한 도플러 정보의 요구되는 정밀한도는 높지 않기 때문에 상기 도플러 정보는 지속시간이 짧다. 예를들어, 10Hz정밀한도가 요구되고 최대 도플러가 약 ± 7KHz이면, 11비트워드는 각각의 인 뷰의 인공위성에 충분할 것이다. 8개의 인공위성이 뷰에 있다면, 모든 이러한 도플러를 상술하는데 88비트가 요구될수 있다. 이 정보의 사용은 이러한 도플러를 조사하기 위해 원격유닛(20)에 대한 요구를 제거시키고, 그것에 의해 10의 인자를 초과하는 것 만큼 처리시간을 감소시킨다. 또한, 도플러 정보의 사용은 GPS 이동유닛(20)이 GPS 신호의 샘플을 더 빠르게 처리하게 하고 이것은 위치정보를 계산하기 위해 프로세서(32)가 풀전원을 수신하여야 하는 시간의 양을 줄이는 경향이 있다. 이것은 단독으로 원격유닛(20)이 소모하는 전원을 줄이고, 감도를 향상시킨다. GPS메세지내의 데이터의 에퍼크(epoch)를 포함하여, 추가 정보가 또한 원격유닛(20)에 보내질수 있다.
수신된 데이터 링크신호는 정밀한반송주파수를 이용할수 있다. 아래에 설명된 도 6에 도시된 바와같이 원격수신기(20)는 이 반송주파수에 잠금하여 자체 기준 발진기를 측정하기 위해 자동 주파수 제어(AFC) 루프를 사용할수 있다. 수신된 신호로 20dB의 소음비에서 10msec 의 메시지 전송시간은 정상적으로 10Hz 또는 보다 나은 정밀한도로 AFC을 통해서 주파수 측정을 가능하게 할 수 있다. 전형적으로 이것은 본발명의 요구를 더 충족시킬 것이다. 이 특성은 또한 본발명의 고속 콘벌루션 방법을 이용하거나 종래대로 수행되는 위치 계산의 정확성을 높일 것이다.
본발명의 일실시예에서, 통신링크(16)는 쌍방향 페이저 시스템과 같이 상업적으로 이용가능한 협대역비 주파수 통신매개체이다. 이 시스템은 원격유닛(20)과 기지국(10) 사이에서 전송된 데이터의 양이 상대적으로 적은 일실시예에서 사용될수 있다. 다른 데이터와 도플러의 전송에 필요한 데이터의 양(예, 뷰내의 인공위성의 매칭된과 같은 초기데이터)은 상대적으로 작고, 유사하게 위치정보에 요구되는 데이터의 양(예, 의사거리)은 상대적으로 작다. 결과적으로 협대역 시스템이 이 실시예에 적합하다. 이것은 짧은 주기의 시간을 초과하여 상당량의 데이터의 전송을 요구하는 시스템과는 다르다; 이 시스템은 더 높은 대역비 주파수 통신 매개체를 요구할수 있다.
원격유닛(20)이 도플러정보와 함께 GPS 처리하는 명령(예, 기지국(10)으로부터)을 수신하면, 마이크로프로세서(26)는 RF-IF컨버터(42), 아날로그-디지털 컨버터(44) 및 디지털 스냅숏(snapshot) 메모리(46)를 배터리 및 전원 레큘레이터와 전원 스위치회로(36)(제어전원라인(21a, 21b, 21c, 21d))를 통해서 시동하여 풀 전원을 이 구성요소에 제공한다. 이것은 안테나(40)를 통해서 수신된 GPS 인공위성으로부터의 신호가 IF주파수로 다운컨버트되게 하고, 계속해서 디지털화된다. 그다음 100 밀리초에서 1초의 지속시간(또는 더 길게)에 전형적으로 대응하는 이러한 데이터의 연속 세트는 스냅숏 메모리(46)에 저장된다. 저장된 데이터의 양은 더 많은 데이터가 절전이 더 좋은 감도를 얻는 것보다 중요하지 않을 때 메모리(46)(더 좋은 감도를 얻기 위해)에 저장되도록 그리고, 더 적은 데이터가 절전이 감도보다 더 중요할 때 저장되도록 마이크로프로세서(26)에 의해 제어될수 있다. 전형적으로, GPS 신호가 부분적으로 방해될 때 감도는 더 중요하고, 풍부한 전원공급장치(예, 카 배터리)가 이용가능할 때 절전이 덜 중요하다. 이 데이터를 저장하는 메모리(46)의 어드레싱은 필드 프로그래머블 게이트 어레이 집적회로(48)에 의해 제어된다. GPS 신호의 다운 컨버션은 아래에서 추가로 논의되는 컨버터(42)에 국부 발진기 신호(39)를 제공하는 주파수 신시사이저(Synthesizer)(38)를 이용하여 실행된다.
언제나(스냅숏 메모리(46)가 인 뷰 인공위성으로부터의 디지털형 GPS 신호로 채워지는 동안), DSP 마이크로프로세서(32)는 저전력 소비 상태에서 유지될수 있음을 주지하라. RF-IF 컨버터(42) 및 아날로그-디지털 컨버터(44)는 의사거리 계산에 요구되는 데이터를 수집하고 저장하기에 충분한 시간의 짧은 주기동안 전형적으로 켜진다. 데이터 수집을 완료한후에 이 컨버터 회로는 꺼지거나 그렇지않으면 제어전원라인(21b, 21c)을 통해서 전력이 감소되고, 따라서, 실제 의사거리 계산동안에 추가 전력 방산에 도움이 되지 않는다. 그 다음, 그 의사거리 계산은 텍사스 인스트루먼트로부터의 TMS 320C30 집적회로에 예시된 바와같이, 일실시예에서, 보통의 프로그래머블 디지털 신호처리 IC32(DSP)를 이용하여 실행된다. 이 DSP(32)는 이러한 계산을 수행하기 전에 제어전력라인(21e)을 통해 마이크로프로세서(26) 및 회로(36)에 의해 작동전원상태로 있다.
이 DSP(32)는 특별주문의 디지털 신호처리 IC와 비교되는 보통의 프로그래머블의 일부 원격 GPS 유닛에 사용되는 다른것과 다르다. 더욱이, DSP(32)는 고속 푸리에 변형(FFT)알고리즘의 사용을 가능하게 하고, 국부적으로 발생된 기준과 수신 신호사이에서 다수의 상관관계 연산을 신속히 수행함으로써 의사범위의 매우 빠른 계산이 가능하다. 전형적으로 2046 이러한 상관관계는 각각의 수신된 GPS신호의 에포크(epoch)에 대해 조사 완료하는데 요구된다. 고속 푸리에 변형 알고리즘은 이러한 모든 위치의 동시 및 병렬 조사를 가능하게 하고, 종래의 접근법을 넘어서 10-100의 인자에 의한 요구 계산 프로세스를 촉진시킨다.
DSP(32)가 인 뷰 인공위성 각각에 대한 의사거리의 계산을 완료하면, 본발명의 일실시예에서, 이 정보를 상호접속버스(33)를 매개로하여 마이크로프로세서(26)에 이 정보를 전송한다. 이때에 마이크로프로세서(26)는 적절한 제어신호를 배터리와 전원 레큘레이터회로(36)에 보냄으로써 DSP(32)와 메모리(46)가 다시 저소비전력 상태를 들어갈 수 있다. 그 다음, 마이크로프로세서(26)는 최종 위치계산을 위해 데이터 링크(16)를 통해 기지국(10)에 의사거리 데이터를 전송하기 위해 모뎀(22)을 이용한다. 의사거리 데이터에 추가로, 버퍼(46)에서의 초기 데이터 수집으로부터의 붕괴시간을 데이터 링크(16)를 통한 데이터의 전송시간으로 지시하는 시간 태그(tag)는 기지국(10)에 동시에 전송될수 있다. 이 시간 태그는 데이터 수집시간에 GPS 인공위성위치의 계산을 가능하게 하므로, 위치 계산을 계산하는 기지국의 능력을 향상시킨다. 하나의 대안으로서, 상기 방법 1에 따라서, DSP(32)는 원격유닛의 위치(예, 위도, 위도 또는 경도, 경도 및 위도)를 계산하고 이 데이터를 마이크로프로세서(26)에 보내고, 이것은 유사하게 모뎀(22)을 통해서 기지국(10)에 이 데이터를 중계한다. 이 경우에 인공위성 데이터 메시지의 수신으로부터의 경과시간을 버퍼데이터 수집이 시작하는 시간으로 유지하는 DSP에 의해 위치계산은 용이해진다. 이것은 데이터 수집시간에 GPS 인공위성의 위치의 계산을 가능하게 하므로, 위치계산을 계산하는 원격유닛의 능력을 향상시킨다.
도 1a에 도시된 바와같이, 일실시예에서 모뎀(22)은 데이터 링크(16)를 통해 메시지를 수신하고 송신하기 위해 분리 안테나(24)를 이용한다. 모뎀(22)은 안테나(24)에 선택적으로 연결된 통신수신기와 통신송신기를 포함하고 있다는 것을 알수 있다. 유사하게, 기지국(10)은 데이터 링크 메시지를 송,수신하기 위해 분리 안테나(14)를 이용하고, 기지국(10)에서 GPS 안테나(12)를 통해 GPS 신호의 계속적인 수신을 가능하게 한다.
전형적인 예에서, DSP(32)의 위치 계산은 디지털 스낵숏 메모리(46)에 저장된 데이터의 양과 SDP 또는 일부 DSP의 속도에 따라 몇초 미만이 필요하다는 것을 알게 된다.
기지국(10)으로부터의 위치 계산명령이 드물면, 원격유닛(20)은 약간의 시간동안 고전력 소비회로를 단지 작동할 필요가 있다는 것을 상기로부터 알수 있다. 여러 상황에서 이러한 명령은 원격장비가 대략 그 시간의 1% 이하에서 고전력 방산상태로 작동되게 한다는 것을 알수 있다.
그 다음, 이것은 그렇지 않고 가능한 시간의 길이의 100배동안 배터리 동작을 가능하게 한다. 전원 관리동작의 성능에 필요한 프로그램 명령은 EEPROM(28) 또는 다른 적합한 기억매개체에 저장된다. 이 전원관리법은 상이한 전원 이용도 상태에 채택될수 있다. 예를들어, 기본시간이 이용가능할 때, 위치의 결정은 연속 베이시스(basis) 상에서 일어난다.
상기된 바와같이, 디지털 스냅숏 메모리(46)는 상대적으로 긴주기 시간에 대응하는 레코드를 캡쳐(capture)한다. 고속 콘버루션 방법을 이용한 큰 블록 데이터의 효과적인 처리는 본발명에 도움이 되고 저수신레벨로 신호를 처리한다(예, 빌딩, 나무등 부분 방해물로 인해 수신이 비약할 때). 인뷰 GPS 인공위성에 대한 모든 의사범위는 동일 버퍼 데이터를 이용하여 계산된다. 이것은 신호 진폭이 급격히 변하는 상황에서 연속적인 추적 GPS 수신기에 관한 향상된 성능을 제공한다.
도 1b에 도시된 약간 상이한 구현물은 마이크로프로세서(26)와 주변장치(RAM(30), EEPROM(28))를 필요없게 하고, 더 복잡한 FRGA(필드 프로그래머블 게이트 어레이)(49)내에 포함된 추가 회로소자의 기능을 대신한다.
이 경우에 FAGA(49), 저소비 전력 디바이스는 모뎀(22)에서 상호 접속부(19)를 통해 작동을 감지하여 DSP(32a)칩을 소생(wake-up)하는데 작용한다. 상호 접속부(19)는 모뎀을 DSP(32a)와 FPGA(19)에 연결시킨다. DSP 칩(32a)은 소생할 때 모뎀으로부터 데이터를 송,수신한다. 또한 DSP(32a) 는 전원 온/오프 명령을 회로(36)에 제공하는 스위치(36)와 배터리 및 전원 레귤레이터 에 연결된 상호 접속부(18)를 통해 전원 제어동작을 수행한다. DSP(32a) 는 도 7에 도시된 전원 관리방법에 따라, 상호 접속부(18)에 의해 회로 (36)에 제공된 전원 온/오프 명령을 통해, 상이한 구성요소에서의 전력을 감소시키거나 전원을 온시킨다. 회로(36)는 이러한 명령을 수신하고 선택적으로 전원을 상이한 구성요소에 제공한다. 회로(36)는 상호 접속부(17)를 통해 DSP(32a)를 소생시킨다. 회로(36)는 제어전원라인(21a, 21b, 21c, 21d, 21f)중 선택된 하나를 통해 전력을 선택적으로 스위칭하여 상이한 구성요소에 전력을 공급한다. 예를들어 컨버터(42)와 컨버터(44)에 전력을 공급하기 위해 라인(21b, 21c)을 통해 컨버터(42,44)에 전력이 공급된다. 유사하게 모뎀에서의 전력은 제어전원라인(21f)을 통해 공급된다.
저주파 크리스탈 발진기(47)는 메모리와 전원관리 FPGA(49)에 연결되어 있다. 일실시예에서 메모리와 전원관리 FPGA(49)는 저주파 발진기(47)를 포함한 절전 타이머를 포함하고 있다. FPGA(49)타이머가 완료할 때, FPGA(49)는 소생신호를 상호접속부(17)를 통해 DSP(32a) 에 보내고, 그 다음 DSP(32a) 는 전원 온/오프 명령을 배터리 및 전원 레귤레이터와 전원 스위치회로(36)에 제공하여 다른 회로소자를 소생시킬수 있다. 다른 회로소자는 위치결정연산(예, 의사거리와 같은 위치정보 또는 위도와 경도를 결정)을 수행하기 위해, 회로(36)의 제어하에 제어전력라인(21a, 21b, 21c, 21d, 21f)을 통해 전원이 들어온다. 위치결정 연산다음에 DSP(32a) 는 FPGA 타이머를 리셋하고 전원을 감소시키고, 또한 회로(36)는 도 7에 도시된 방법에 따라 다른 구성 요소에서의 전원을 감소시킨다. 단일 또는 복수의 배터리를 메모리와 전원관리 FPGA(49)와 DSP(32a)에 의해 제어되는 제어전력라인을 통해 모든 전원 제어회로에 전력을 제공할수 있다는 것을 알수 있다. 전력라인(21 b와같이)을 구성요소에서 제어하여 전원을 직접 감소시키기보다는 구성요소에 의해 소모된 전력은 구성요소(도 1b에서 상호 접속부(17)를 통한 DSP(32a)의 경우에서와같이)에 신호하여 전력을 감소시키거나 풀전원으로 소생시킴으로써 감소될수 있다는 것을 알수 있다; 이것은 종종 집적회로와 같은 구성요소가 구성요소의 전원 상태를 제어하는 입력을 가지고 있을 때, 그리고 그 구성요소가 전력소모를 제어하는데 필요한 내부논리(예, 구성요소의 여러 논리블록으로 전력을 감소시키는 논리)를 가지고 있을 때 가능하다. 메모리 및 전원관리 FPGA(49)는 데이터가 컨버터(44)로부터 메모리(46)에 저장되어 있을 때, 또는 DSP 구성요소(32a)가 메모리(46)로부터의 데이터를 판독하고 있을때의 동작을 어드레싱하는 것을 포함하여, 메모리 제어와 관리를 제공한다. FPGA(49)는 또한 필요하다면 메모리 리플레쉬와 같은 다른 메모리 기능을 제어할수 있다.
도 1c는 도 1a와 도 1b에 도시된 GPS 이동 유닛과 동일한 다수의 구성요소를 포함하고 있는 GPS 이동유닛의 본발명에 따른 다른 일실시예를 도시하고 있다. 더욱이, 도 1c에 도시된 GPS 이동유닛은 임의의 외부 전원 입력부(83)와 태양전지(79)뿐만아니라 복수의 배터리(81)로부터 전력을 받게 연결된 전력 레귤레이터 (77)를 포함하고 있다. 전원 레귤레이터(77)는 도 1c에 도시된 메모리와 전력관리 FPGA(49) 와 DSP(32a) 칩(32a)에 의해 관리되는 제어전력라인의 제어하에 모든 회로에 전력을 제공한다. 태양전지(79)는 종래의 재충전 기술을 이용하여 그 배터리를 재충전할수 있다. 태양전지(79)는 또한 배터리의 재충전에 추가로 GPS 이동유닛에 전력을 제공할수 있다. 도 1c에 도시된 실시예에서, FPGA(49)는 상호접속부(75)를 통해 DSP 칩(32a)에 소생신호를 제공한다; 이 신호는 DSP 칩(32a)에 대하여 설명된 여러 기능을 수행하기 위해 DSP 칩이 풀전원으로 되돌아가게 한다. 또한 DSP 칩은 상호접속부(19)를 통해 DSP 칩에 직접 연결된 모뎀(22)으로부터의 외부 명령부를 통해 풀전원상태에서 작동될수 있다.
또한, 도 1c는 GPS 이동유닛이 절전용으로 감도를 바꿀수 있는 본발명의 특징을 도시하고 있다. 여기서 서술된 바와같이, GPS 이동유닛의 감도는 메모리(46)에 저장된 버퍼형 GPS 신호의 양을 증가시켜 증가될수 있다. 이것은 더 많은 GPS신호를 포착하고 디지털화하고 메모리(46)에 이 데이터를 저장함으로써 행해진다. 증가된 버퍼링은 더 많은 전력소모를 야기하지만, GPS 이동유닛의 감도를 증가시킨다. 이 증가된 감도 모드는 증가된 감도를 입력하는 DSP 칩(32a)에 명령하기 위해 버스(19)에 연결된 GPS 유닛상의 전원모드 스위치(85)에 의해 선택될수 있다. 이 전원 모드 스위치(85)는 GPS 신호의 더 작은 스냅숏을 입수하고 메모리(46)에 더 작은 양의 GPS 신호를 저장함으로써 보다 더 절전하고, 보다 적은 감도를 제공하기 위해 DSP(32a)에 명령을 보내는 것을 야기할 수 있다. 이 전원 모드선택은 또한 기지국에서 모뎀(22)에 보내진 신호를 통해 일어나고 이것은 이 명령을 상호접속부(19)를 통해 DSP 칩(32a)에 전달한다는 것을 알수 있다.
이동 GPS 유닛용 RF-IF 주파수 컨버터와 디지털 시스템의 대표적인 예가 도 2a에 도시되어 있다. 1575.42 MHz 에서의 입력신호는 한계대역필터(bandlimiting filter: BPF)(50)와 저노이즈 증폭기(LNA)(52)를 관통하고 주파수 변환 스테이지에 보내진다. 이 스테이지에 사용된 국부 발진기(LO)(56) 2.048 MHz (또는 고조파)의 온도 보상형 크리스탈 발진기(TCXO)(60)에서 위상 잠금된다(PLL(58)를 통해). 바람직한 구현물에서, LO 주파수는 2991 X 0.512MHz 인 1531.392MHz 이다. 그 다음, 결과적인 IF 신호는 44.028MHz 에 중앙위치된다. 이 IF는 44MHz 근처의 저비용 구성요소의 이용도로 인해 바람직하다. 특히, 텔레비젼 어플리케이션에서 많이 이용되는 표면 가청음파 필터(SAW) 는 바로 이용가능하다. 물론, 다른 한계 대역 디바이스는 SAW디바이스 대신 사용될수 있다.
수신된 GPS신호는 IF신호를 만들기 위해 믹서(54)내의 LO신호와 혼합된다. 이 IF신호는 2MHz대역으로 정밀한 한계 대역하는 SAW 필터(64)를 관통하여, 그 신호를 베이스 밴드(4KHz의 중앙주파수, 미세하게) 근처에서 바꾸는 I/Q 다운 컨버터(68)에 보내진다. 이 다운 컨버터(68)용 국부 발진기 주파수는 1.024MHz의 43번째 고조파로써, 2.048MHz TCXO(60)으로부터 생기고 그것은 44.032MHz이다.
I/Q 다운컨버터(68)는 RF구성요소로서 일반적으로 상업적으로 이용가능하다. 전형적으로 이것은 두 개의 믹서와 저역 필터로 구성되어 있다. 이때에, 하나의 믹서의 입력 포트는 IF신호와 LO신호가 공급되고 다른 믹서의 입력 포트는 동일 IF신호와 90°만큼 전위된 LO신호 위상이 공급된다. 두 개의 믹서의 출력부는 관통 접속 및 왜곡 결과를 제거하기 위해 저역 필터된다.
도 2a에 도시된 바와같이 증폭기(62, 66)는 필요한 한계 대역 동작전과 후에 사용될수 있다.
I/Q다운 컨버터(68)의 두 개의 출력은 그 신호를 2.048MHz 에 샘플하는 두 개의 매칭된 A/D컨버터(44)에 보내진다. 대체 구현물은 A/D컨버터(44)를 비교기 (도시생략)로 대체하고, 각각은 들어오는 신호의 극성에 따라 데이터의 2가(1비트)의 시퀀스를 출력한다. 이 접근법을 다중레벨 A/D 컨버터에 상대적인 수신기 감도에서 약 1.96 dB의 손실을 초래한다는 것은 공지되어 있다. 그러나, 다음 스냅숏 메모리(46)에서의 감소된 메모리 요구로 뿐만아니라 비교기 A/D 컨버터의 사용으로 실제 비용이 절감될수 있다. 다운 컨버터와 A/D 시스템의 대체 구현물이 도 2b에 도시되어 있고 대역 샘플링 방법을 이용한다. 사용된 TCXO(70)은 4.096MHz의 주파수(또는 고조파)에 있다. TCXO출력은 샘플 클록으로서 A/D 컨버터(44) (또는 비교기)에서 사용될수 있다; 이것은 그 신호를 1.028MHz로 바꾸는데 작용한다. 이 주파수는 4.096MHz의 11번째 고조파와 44.028MHz의 입력 IF주파수 사이의 차이다. 결과적인 1.028MHz IF는 샘플링 유형 왜곡을 최소화하는 점에서 거의 이상적인 것으로 알려진 샘플 비율의 거의 41이다. 도 1a의 I/Q샘플링에 비교했을 때, 이 단일 샘플러는 두 개이기 보다는 하나의 채널 데이터를 제공하지만 그 비율의 두배이다. 더욱이, 그 데이터는 효과적으로 1.028MHz 의 IF에 있다. 그 다음, 0MHz에서의 I/Q 주파수 변환은 설명된 다음 공정에서 디지털 수단에 의해 구현될수 있다. 도 2a와 도 2b의 장치는 비용과 복잡성에서 경쟁력이 있다; 종종 구성요소 이용도는 바람직한 접근법을 지시한다. 그러나, 유사한 결과를 얻는데에 다른 수신기 구성이 사용될수 있다는 것은 당업자는 알 것이다.
다음 설명을 간단하게 하기 위해, 다음에 도 2a의 I/Q샘플링이 사용된다는 것과 스냅숏 메모리(46)는 2.048MHz에서의 디지털형 데이터의 두 개의 채널을 포함하고 있다고 가정하자.
DSP(32a)에서 수행된 신호처리의 세목은 도 3의 흐름도와 도 4A, 도 4B, 도 4C, 도 4D 및 도 4E 의 그림으로 이해될수 있다. 논의된 신호 처리를 수행하는 머신 코드, 또는 다른 적절한 코드는 EPROM(34)에 저장된다는 것을 당업자는 알 것이다. 다른 비휘발성 기억 디바이스가 또한 사용될수 있다. 그 처리의 목적은 국부적으로 발생된 파형에 관하여 수신 파형의 타이밍을 결정하는 것이다. 더욱이, 고감도를 얻기위해서, 이러한 파형의 매우 긴부분, 전형적으로 100밀리초에서 1초가 프로세스된다.
그 프로세싱을 이해하기 위해, 각각의 수신된 GPS 신호(C/A모드)는 일반적으로 "칩"이라 불리우는 1023심볼의 고비율(1MHz) 반복 슈도랜덤(PN)패턴으로부터 만들어진다는 것을 먼저 알게된다. 이 "칩"은 도 4A에 도시된 파형과 유사하다. 또, 이 패턴에 부가된 것은 50보드(baud)에서의 인공위성으로부터 전송된 낮은 비율의 데이터이다. 이 데이터 모두는 2MHz 대역폭에서 측정된 매우 낮은 신호대 노이즈 비율로 수신된다. 반송주파수와 모든 데이터 비율이 매우 정밀한하고, 데이터가 존재하지 않으면, 연속적인 프레임을 다른 것에 부가함으로써, 신호대 노이즈 비율은 크게 향상될수 있고, 데이터는 크게 감소된다. 예를들어, 1초의 주기를 넘는 1000PN프레임이 있다. 이러한 제1프레임은 다음 프레임에 매칭된 부가될 수 있고, 그 결과는 제3프레임에 부가된다. 기타 등등. 그 결과는 1023칩의 지속시간을 가진 신호이다. 그 다음, 이 시퀀스의 위상은 둘사이의 상대적인 타이밍을 결정하기 위해 로컬 기준시퀀스와 비교되고, 소위 의사거리를 만든다.
상기 프로세스는 일반적으로 상이한 인공위성으로부터의 GPS신호는 상이한 도플러 주파수를 가지고 있고, PN패턴은 다른 하나와 다르기 때문에 스냅숏 메모리(46)에 저장수신된 데이터의 동일 세트로부터 각각의 인 뷰의 인공위성에 대하여 분리하여 실행되어야 한다.
반송주파수는 신호 도플러 불명확성으로 인해 5MHz를 초과하여 알려질수 없다는 사실과 수신기 국부발진기 불명확성으로 인한 추가 양에 의해 상기 프로세스는 어렵게된다. 본발명의 일실시예에서, 이 도플러 불확실성은 인 뷰 인공위성으로부터의 모든 GPS 신호를 동시에 모니터하는 기지국(10)으로부터의 이러한 정보의 전송에 의해 제거된다. 따라서, 도플러 조사는 원격유닛(20)에서는 회피된다. 또한, 국부 발진기 불확실성은 도 6에 설명된 바와 같이, 기지국에서 원격 유닛으로의 통신신호를 사용하여 수행되는 AFC 연산에 의해 크게 감소된다(아마 50Hz 까지).
GPS 신호상에 초과부과된 50보드 데이터의 존재는 여전히 20m초의 주기를 넘어서 PN프레임의 간섭합산을 제한한다. 즉, 대부분의 20 프레임은 데이터 신호 반전이 추가 처리 이득율을 막기전에 간섭되게 더해진다. 다음 단락에서 설명되는 바와 같이, 추가 처리 이득율은 프레임의 크기(또는 크기의 제곱)의 합산 및 매칭된 필터링을 통해 얻을 수 있다.
도 3의 흐름도는 GPS 처리 연산을 초기화하는 기지국(10)으로부터의 명령(도3의 "고정 명령"(fix command))으로 단계(100)에서 시작한다. 이 명령은 인뷰의 각각의 인공위성에 대한 도플러 시프트를 통신링크(16)를 통해 보내는 것과 그 인공위성의 식별을 포함하고 있다. 단계(102)에서, 원격 유닛(20)은 기지국(10)으로부터 전송된 신호에 잠금하는 주파수에 의해 국부 발진기 시프트를 계산한다. 대안으로 원격 유닛에서 고급 온도 보상형 크리스탈 발진기를 이용할 수 있다. 예를 들어, 일반적으로, 소위 DCXO의 디지털 제어형 TCXO은 L1 GPS 신호에 대해 약 150Hz의 오류 또는 약 백만인수당 0.1인수의 정확성을 얻을 수 있다.
단계(104)에서, 원격 유닛의 마이크로프로세서(26)는 수신기 프런트 앤드(front end)(42), 아날로그-디지털 컨버터(44), 및 디지털 스냅숏 메모리(46)에서 전력을 켜고, C/A 코드의 지속시간 K PN 프레임의 데이터의 스냅숏을 수집하고, 여기서 K는 전형적으로 100-1000이다(100m초에서 1초 지속시간에 대응). 데이터의 충분한 양이 수집되었을 때, 마이크로프로세서(26)는 RF-IF 컨버터(42)와 A/D컨버터(44)를 끈다.
각각의 인공위성의 의사거리는 다음과 같이 교대로 계산된다. 먼저, 단계(106)에서 주어진 GPS 인공위성 신호가 처리되고, 대응 슈도랜덤 코드(PN)가 EPROM(34)로부터 검색된다. 간단히 논의된 바와 같이, 바람직한 PN 기억포맷은 실제로 1023PN 비트당 2048샘플의 비율로 샘플링되는 PN 코드의 푸리에 변형이다.
스냅숏 메모리(46)내의 데이터는 N 연속적인 PN 프레임의 블록으로 처리되고, 그것은 2048N 복소수의 샘플 블록이다(N는 5에서 10 범위에 있는 정수). 유사한 연산이 도 3의 하부루프(단계 108-124)에 도시된 각각의 블록상에서 수행된다. 즉, 이 루프는 처리된 각각의 GPS 신호에 대해 K/N 시간의 합으로 수행된다.
단계(108)에서, 그 블록의 2048N 데이터 워드는 수신기 국부 발진기의 드리프트 효과뿐만 아니라 신호 반송상의 도플러 효과를 제거하는 복소수 지수에 승산된다. 설명을 위해, 국부 발진기외에 기지국(10)으로부터 전송된 도플러 주파수가 feHz에 대응되게 오프셋(offset)된다고 가정하자. 그러면, 데이터의 사전곱셈은 함수 e-j2πfenT, n=[0, 1, 2, …, 2048N-1]+(B-1)×2048N의 형태를 취하고, 여기서 T=1/2.048MHz는 샘플링 주기이고, 블록수 B는 1에서 K/N의 범위에 있다.
다음, 단계(110)에서, 그 블록내 데이터의 N(전형적으로 10) 프레임의 이웃 그룹이 다른 것에 간섭하여 더해진다. 즉, 샘플 0, 2048, 4096, … 2048(N-1)-1은 함께 더해지고, 그 다음, 1,2049, 4097,... 2048(N-1)은 함께 더해진다. 등등. 이 점에서, 블록은 단지 2048 복소수 샘플을 포함한다. 이러한 합산연산에 의해 만들어진 파형의 예는 4PN 프레임의 경우에 대하여 도 4b에 설명되어 있다. 이 합산연산은 고속 콘벌루션 연산을 처리하는 사전처리 연산을 고려할 수 있다.
다음, 단계 112-118에서, 평균적인 프레임의 각각은 매칭된 필터링 연산으로 진행하고, 그 목적은 데이터 블럭내에 포함된 수신 PN 코드와 국부 발생 PN 기준 신호사이의 상대적인 타이밍을 결정하기 위한 것이다. 동시에, 샘플링 시간의 도플러 효과는 또한 보상된다. 이 연산은 일실시예에서, 현재 설명되는 바와 같이 순환 콘벌루션을 수행하는 방식으로 사용될 고속 푸리에 변형 알고리즘과 같은 고속 콘벌루션 연산의 사용에 의해 매우 빨라진다.
설명을 간단하게 하기 위해, 상기 도플러 보상은 초기에 무시된다. 수행되는 기본연산은 국부적으로 저장된 유사 기준 PN 블록에서 처리된 블록내의 데이터의 비교연산이다(2048 복소수 샘플). 그 비교연산은 데이터 블록의 각각의 요소를 기준의 대응 요소에 (복소수)곱하고 그 결과를 합산함으로써 실제로 행해진다. 이 비교연산은 "상관관계"로 불리운다. 그러나, 개별 상관관계는 데이터 블록의 하나의 특정 스타트 시간동안 행해지지만, 더 좋은 매칭을 제공할 수 있는 2048 가능 위치가 있다. 모든 가능 스타트 위치에 대한 모든 상관관계 연산의 세트는 "매칭된 필터링" 연산으로 불리운다. 완전 매칭된 필터링 연산은 바람직한 실시예에서 요구된다.
PN 블록의 다른 시간은 PN 기준을 순환 시프트하고 동일 연산을 재수행함으로써 테스트될 수 있다. 즉, PN 코드가 p(0)p(1)… p(2047)이면, 하나의 샘플에 의한 순환 시프트는 p(1)p(2) … p(2047)p(0)이다. 수정된 시퀀스는 데이터 블록이 샘플 P(1)로 시작하는 PN 신호를 포함하는지를 결정하는 것을 테스트한다. 유사하게, 그 데이터 블록은 샘플 p(2), p(3)등으로 시작할 수 있고, 각각은 기준 PN를 순환 시프트하고 그 테스트를 재수행함으로써 테스트된다. 테스트의 복합세트는 2048×2048=4,194,304 연산을 필요로 하고 각각은 복소수 승산과 덧셈을 요구한다는 것을 알 수 있다.
더 효과적이고 수학적으로 등가인 방법이 고속 푸리에 변형(FFT)을 이용하여 사용될 수 있고, 이것은 단지 대략 12×2048 복소수 곱셈을 요구하고 덧셈의 수를 두배한다. 이 방법에서, FFT는 단계(112)에서 데이터 블록이고 PN 블록이다. 데이터 블록의 FFT는 단계(114)에서 기준의 FFT 켤레 복소수에 곱셈되고, 그 결과는 단계(118)에서 역 푸리에 변형된다. 그래서 구해진 결과 데이터는 길이 2048이고, 모든 가능한 위치에 대하여 PN 블록과 데이터 블록의 상관관계 세트를 포함하고 있다. 각각의 정 또는 역의 FFT 연산은 P/2 log2P 연산을 필요로 하고, 여기서 P는 변형된 데이터의 사이즈이다(근2 FFT 알고리즘이 사용된다고 가정). 인터레스트(interest)의 경우에, B=2048, 그래서 각각의 FFT는 11×1024 복소수 곱셈을 필요로 한다. 그러나, PN 시퀀스의 FFT가 바람직한 실시예에서와 같이 EPROM(34)에 미리 저장되면, 이것의 FFT는 필터링 프로세스동안에 계산될 필요가 없다. 따라서, 정 FFT, 역 FFT, 및 FFT의 곱에 대한 복소수 곱셈의 총수는 (2×11+2)×1024=24576이고, 이것은 직접 상관관계를 넘어서 171의 인수의 저장이다. 도 4C는 매칭된 필터링 연산에 의해 만들어진 파형을 도시하고 있다.
본 발명의 바람직한 방법은 데이터의 2048 샘플이 1023 칩의 PN 주기를 받도록 샘플비를 이용한다. 이것은 길이 2048의 FFT 알고리즘의 이용을 가능하게 한다. 2 또는 4의 전력인 FFT 알고리즘은 다른 사이즈(및 2048=211)의 것보다 보통 훨씬 효과적이고 그래서, 그렇게 선택된 샘플링 비율은 처리속도를 상당히 향상시킨다. 적당한 순환 콘벌루션을 얻을 수 있도록 FFT의 샘플의 수는 하나의 PN 프레임에 대한 샘플의 수와 같다는 것이 바람직하다. 즉, 이 조건은 상기된 바와 같이, PN 코드의 모든 순환시프트 버젼에 반하여 데이터 블록의 테스트를 가능하게 한다. "오버랩(overlap)공제" 또는 "오버랩 덧셈" 콘벌루션으로 공지된 한 세트의 대체 방법은 FFT 사이즈가 하나의 PN 프레임 길이의 수와 다른 샘플의 수를 늘리도록 선택되면 이용될 수 있다. 이 접근법은 바람직한 구현물에 대하여 상기 계산의 수가 대략 두배 필요하다.
상기 프로세스는 고속 콘벌루션 연산을 제공하기 위해 다수의 샘플비와 함께 사이즈를 변화시키는 다수의 FFT 알고리즘을 이용함으로써 수정될 수 있다는 것을 당업자는 알 것이다. 더욱이, 한 세트의 고속 콘벌루션 알고리즘은 존재하고, 또한 요구되는 계산의 수가 간단한 상관관계에서 요구되는 B2이기보다는 Blog2B에 비례하는 고유 특성을 가지고 있다. 이 알고리즘의 다수는 표준기준, 예를 들어, H. J. 너스바머, "고속 푸리에 변형과 콘벌루션 알고리즘" 뉴욕, 스프링거 베라그 C1982로 열거된다. 이런 알고리즘의 중요한 예는 아가월-쿨레이 알고리즘, 분할 내포(nesting)알고리즘, 재귀적 다항식 내포 알고리즘, 및 원오 그레드-푸리에 알고리즘이고, 이중 첫번째 3개는 콘벌루션을 수행하는데 사용되고, 후자는 푸리에 변형을 수행하는데 사용된다. 이 알고리즘들은 상기 바람직한 방법의 대체에 사용될 수 있다.
단계(116)에 사용된 시간 도플러 보상의 방법이 여기에 설명된다. 바람직한 실시예에서, 이용된 샘플비는 국부 발진기의 불안정성 뿐만아니라 수신된 GPS 신호상의 도플러 효과로 인해 PN 프레임당 2048 샘플에 정확히 대응하지 않을 수 있다. 예를 들어, 도플러 시프트는 ±2700nsec/sec의 딜레이 오류에 도움이 될 수 있다고 알려져 있다. 이 효과를 보상하기 위해, 상기의 처리된 데이터의 블록은 이러한 오류를 보상하기 위해 시간 시프트될 필요가 있다. 예로서, 처리된 블록 사이즈가 5pn 프레임(5msec)에 대응하면, 하나의 블록에서 다른 블록으로의 시간 시프트는 ±13.5sec 만큼 될 수 있다. 더 작은 시간 시프트는 국부 발진기의 불안정성으로부터 야기된다. 이 시프트는 단일 블록에 의해 요구되는 시간 시프트의 곱만큼 데이터의 연속블록을 시간 시프트함으로써 보상될 수 있다. 즉, 블록당 도플러시간 시프트가 d이면, 블록은 nd만큼 시간 시프트되고, n=0, 1, 2, …이다.
일반적으로, 이 시간 시프트는 샘플의 단편이다. 디지털 신호 처리방법을 직접 이용하여 이 연산을 수행하는 것은 비정수 신호 보간법의 이용을 포함하고 높은 계산 버든(burden)을 초래한다. 본 발명에서 바람직한 방법인 대체 접근법은 고속 푸리에 변형 함수내에 그 처리를 추가하는 것이다. d초의 시간 시프트는 푸리에 변형 함수에 e-j2πfd를 곱한 것과 같다고 알려져 있고, 여기서 f는 가변주파수이다. 따라서 타임 시프트는 데이터 블록의 FFT에 n=0, 1, 2, …, 1023인 e-j2πnd/T f와 n=1-24, 1025, …, 2047인 e-j2π(n-2048)d/Tf를 곱함으로써 실행될 수 있고, 여기서 Tf는 PN 프레임 지속시간(1밀리초)이다. 이 보상은 단지 약 8%를 FFT 처리와 관련된 처리시간에 더한다. 이 보상은 OHz에 걸친 위상 보상의 연속을 보장하기 위해 1/2씩 나누어진다.
매칭된 필터링 연산이 완료한 후, 블록의 복소수의 크기 또는 제곱크기는 단계(120)에서 계산된다. 하나의 선택은 거의 잘 작용할 것이다. 이 연산은 50HZ 데이터 위상 반전의 효과(도4d에 도시) 및 남아있는 저주파 캐리어 오류를 제거한다. 그 다음, 2048 샘플의 블록은 단계(122)에서 처리된 앞전 블록의 합에 더해진다. 단계(122)는 단계 112-118이 제공하는 고속 콘벌루션 연산을 뒤따르는 사후처리 연산을 고려할 수 있다. 이것은 모든 K/N 블록이 단계(124)에서의 결정 블록에 의해 도시된 바와 같이, 2048 샘플중 하나의 블록이 남는 시간에 의사거리가 계산되는 것으로부터 처리될 때까지 계속된다. 도 4e는 합산 연산후의 최종 파형을 도시하고 있다.
의사거리 결정은 단계(126)에서 일어난다. 하나의 피크는 국부적으로 계산된 노이즈 레벨위에서 조사된다. 이러한 피크가 발견되면, 블록의 시작에 관한 발생시간은 특정 PN 코드와 관련된 의사거리와 관련 GPS 인공위성을 나타낸다.
보간 루틴은 샘플비와 관련된 것보다 더 큰 정확성으로(2.048MHZ) 피크의 위치를 찾기 위해 단계(126)에서 이용된다. 그 보간 루틴은 원격수신기(20)의 RF/IF부에 사용된 종래의 대역 필터링에 의존한다. 고급필터는 4 샘플과 같은 베이스 폭을 가진 거의 삼각형의 피크를 초래할 수 있다. 이 조건하에서, 평균 진폭의 공제다음에(DC 베이스라인의 제거), 가장 큰 두개의 진폭은 더 정확하게 피크 위치를 결정하는데 사용될 수 있다. 이 진폭을 Ap와 AP+1로 가정하고, 보편성없이, 여기서 Ap≥AP+1이고 p는 그 피크진폭의 지수이면, Ap에 대응하는 것에 관한 피크의 위치는 공식으로 제공될 수 있다: 피크위치= p+Ap/(Ap+AP+1). 예를 들어, Ap=Ap+1이면, 피크 위치는 p+0.5 즉, 두 샘플의 지수사이의 중간이 된다. 일부 상황에서, 대역 필터량은 대략 그 피크가 되고 세점 다항식 보간이 더 적합할 수 있다.
진행 처리에서, 한계치에 사용된 국부 노이즈 기준은 이러한 가장 큰 일부 피크를 제거한 후, 최종 평균 블록내의 모든 데이터를 평균화함으로써 계산될 수 있다.
의사거리가 탐색되면, 그 처리는 이러한 모든 인공위성이 처리되지 않았다면, 인뷰의 다음 인공위성에 대해 유사한 방식으로 단계(128)에서 계속된다. 이러한 모든 인공위성에 대한 처리를 완료하여, 그 프로세스는 의사거리 데이터가 통신링크(16)를 통해서 기지국(10)에 전송되고, 원격 유닛의 최종 위치계산이 수행되는 단계(130)에서 계속된다(방법 301 사용된다고 가정). 최종적으로, 단계(132)에서 원격 유닛(20)의 대다수의 회로소자는 저소비전력 상태에 있고, 다른 처리연산을 수행하기 위해 새로운 명령을 기다리고 있다.
도 3에 도시된 상기 신호 처리의 요약이 여기에 설명될 것이다. 하나 또는 다수의 인뷰 GPS 인공위성으로부터 GPS 신호는 원격 GPS 유닛상의 안테나를 사용하여 원격 GPS 유닛에 수신된다. 이 신호는 디지털화되어 원격 GPS 유닛의 버퍼에 저장된다. 이 신호를 저장한 후, 프로세서는 사전처리, 고속 콘벌루션 처리, 및 사후 처리 연산을 수행한다. 이 처리 연산은:
a) 그 저장된 데이터를 지속시간이 GPS 신호내에 포함된 슈도랜덤(PN)코드의 프레임 주기의 곱과 같은 직렬의 연속 블록으로 나누어지는 단계;
b) 각각의 블록에 대하여, 데이터의 연속적인 서브블록과 함께 간섭되게 합산함으로써 슈도랜덤 코드 주기의 지속시간과 같은 길이로 데이터 압축 블록을 만드는 사전처리 단계를 수행하고, 서브블록은 하나의 pn 프레임과 같은 지속시간을 가지고; 이 합산 단계는 서브블록의 각각의 대응 샘플수가 다른 하나에 더해지는 것을 의미하는 단계;
c) 각각의 압축 블록에 대하여, 데이터의 블록내에 포함된 수신 완료 PN 코드 및 국부적으로 발생된 PN 기준 신호 사이의 상대적인 타이밍을 결정하기 위해, 고속 콘벌루션 기술을 이용하는 매칭된 필터링 연산을 수행하는 단계;
d) 상기 매칭된 필터링 연산으로부터 발생된 결과상의 제곱 크기 연산을 수행함으로써 의사거리를 결정하고, 피크를 만들기 위해 제곱 크기 데이터의 블록을 함께 합산함으로써 모든 블록에 대한 제곱 크기 데이터를 데이터의 단일 블록으로 결합시킴으로써 이것을 사후 처리하는 단계;
그리고 e) 디지털 보간 방법을 이용하여 고정밀한 데이터의 상기 단일 블록의 피크의 위치를 탐색하고, 여기서 그 위치는 데이터 블록의 시작에서 상기 피크로의 거리이고, 그 위치는 처리된 슈도 랜덤 시퀀스에 대응하는 GPS 인공위성에서의 의사거리를 나타내는 단계를 포함하고 있다.
전형적으로, 버퍼 GPS 신호를 처리하는데 사용된 고속 콘벌루션 기술은 고속 푸리에 변형(FFT)이고 그 콘벌루션의 결과는 제1 결과를 만들기 위해 압축 블록의 포워드 변형의 결과와 슈도랜덤 시퀀스의 포워드 변형의 사전저장 표현을 계산하고, 그 다음 그 결과를 회복하기 위해 제1결과의 역변형을 수행함으로써 만들어진다. 또한, 도플러 유도 시간 딜레이와 국부 발진기 유도 시간 오류는 정과 역 고속 푸리에 변형 연산사이에 인서트함으로써 데이터의 각각의 압축 블록상에서 보상의 효과는 위상 대 샘플수는 블록에 요구되는 딜레이 보상에 대응되게 조정되는 복소수 지수에의 압축 블록의 포워드 FFT의 곱셈이다.
앞선 실시예에서, 각각의 인공위성으로부터의 GPS 신호의 처리는 병렬보다는 시간을 초과하여 연속적으로 일어난다. 대체 실시예에서, 모든 인뷰 인공위성으로부터의 GPS 신호는 시간과 병렬 방식으로 함께 처리될 수 있다.
여기서, 기지국(10)이 인터레스트의 모든 인공위성의 공통의 뷰를 가지고 있고, C/A PN 코드의 반복주기와 관련된 불명확성을 피하기 위해 원격 유닛(20)에서의 범위에 충분히 근접하다고 가정된다. 90마일의 범위는 이 기준을 만족할 것이다. 기지국(10)은 인뷰의 모든 인공위성이 고정밀한도로 연속적으로 포착되도록 GPS 수신기와 좋은 지형 위치를 가지고 있다고 가정된다. 기지국(10)의 일부 설명된 실시예는 이동 GPS 유닛에 대한 위도 및 경도와 같은 위치정보를 계산하기 위해 기지국에서의 컴퓨터와 같은 데이터 처리 구성요소의 사용을 도시하고 있지만, 각각의 기지국(10)은 이동 GPS 유닛으로 부터의 의사거리와 같은 수신된 정보를 위도와 경도의 계산을 실제로 수행하는 중앙위치 또는 일부 중앙 위치에 거의 중계할 수 있다. 이 방식으로, 이 중계 기지국의 비용과 복잡성은 각각의 중계국에서 데이터 처리 유닛과 관련 구성요소를 제거함으로써 감소될 수 있다. 중앙 위치에서 수신기(예, 통신위성 수신기)와 데이터 처리 유닛과 관련 구성요소를 포함할 수 있다. 더욱이, 특정 실시예에서, 기지국은 도플러 정보를 원격 유닛에 전송하는 인공위성이 될 수 있다는 점에서 가상이 될 수 있고, 그것에 의해 전송 셀에서의 기지국을 대리 실행한다.
도 5a와 도 5b는 본 발명의 따른 기지국의 두가지 실시예를 도시하고 있다. 도 5a에 도시된 기지국에서 GPS 수신기(501)는 GPS 안테나(501a)를 통해 GPS 신호를 수신한다. 종래의 GPS 수신기가 될 수 있는 GPS 수신기(501)는 GPS 신호에 상대적으로 전형적으로 타임되는 타임형 기준 신호를 제공하고, 또한 인뷰의 인공위성에 관한 도플러 정보를 제공한다. 이 GPS 수신기(501)는 이 기준에 위상잠금하고 시간 기준 신호(510)를 수신하는 통제 국부 발진기(505)에 연결되어 있다. 이 통제 국부 발진기(505)는 변조기(505)에 제공되어 있는 출력을 가지고 있다. 또한, 변조기(506)는 다른 인공위성 데이터 정보 신호(511) 및/또는 GPS 이동 유닛의 인뷰의 각각의 인공위성에 대한 도플러 데이터 정보 신호를 수신한다. 변조기(506)는 변조된 신호(513)를 송신기(503)에 제공하기 위해 도플러 및/또는 다른 인공위성 데이터 정보를 통제 국부 발진기(505)로부터 수신된 국부 발진기 신호로 변조한다. 송신기(503)는 도플러 정보와 같은 인공위성 데이터 정보를 송신기의 안테나(503a)를 통해 GPS 이동 유닛에 전송하기 위해 데이터 처리 유닛이 송신기(503)의 동작을 제어할 수 있도록 상호 접속부(514)를 매개로 하여 데이터 처리 유닛(502)에 연결되어 있다. 이런 방식으로, GPS 이동 유닛은 GPS 수신기(501)가 소스인 도플러 정보를 수신할 수 있고, 또한 도 6에 도시된 GPS 이동 유닛내의 국부 발진기를 측정하는데 사용될 수 있는 고정밀한 국부 발진기 캐리어 신호를 수신할 수 있다.
도 5a에 도시된 기지국은 또한 통신 안테나(504a)를 통해 원격 또는 GPS 이동 유닛으로부터 통신 신호를 수신하도록 연결된 수신기(504)를 포함하고 있다. 안테나(504a)는 하나의 안테나로 종래 방식으로 송신기와 수신기 모두로서 쓸수 있도록 송신기의 안테나(503a)와 동일 안테나인 것을 알 수 있다. 수신기(504)는 종래의 컴퓨터 시스템일 수 있는 데이터 처리 유닛(502)에 연결되어 있다. 처리 유닛(502)은 또한 GPS 수신기(511)로부터 도플러 및/또는 다른 인공위성 데이터 정보를 수신하기 위해 상호접속부(512)를 포함하고 있다. 이 정보는 수신기(504)를 통해 이동유닛으로부터 수신된 의사거리정보 또는 다른 정보를 처리하는데 이용될 수 있다. 이 데이터 처리 유닛(502)은 종래의 CRT일 수 있는 디스플레이 디바이스(508)에 연결되어있다. 데이터 처리 유닛(502)은 디스플레이(508)에 맵(map)을 디스플레이하는데 사용되는 GIS(지형 정보 시스템)소프트웨어(예, 캘리포니아, 산타클라라의 스트러티직 맵핑 인코퍼레이티드의 아트라스 GIS)를 포함한 대용량 기억 디바이스(507)에 연결되어 있다. 디스플레이 맵을 사용하여, 이동 GPS 유닛의 위치가 디스플레이 맵에 관하여 디스플레이상에 보일 수 있다.
도 5b에 도시된 대체 기지국은 도 5a에 도시된 다수의 동일 구성요소를 포함하고 있다. 그러나, 도플러 및/또는 다른 인공위성 데이터 정보를 GPS 수신기로부터 얻기보다는, 도 5b의 기지국은 종래대로 통신위성링크 또는 라디오 링크로부터 얻은 도플러 및/또는 다른 인공위성 데이터 정보(552)의 소스를 포함하고 있다. 이 도플러 및/또는 인공위성 정보는 상호접속부(553)를 통해 변조기(506)에 전달된다. 도 5b에 도시된 변조기(506)의 다른 입력은 세슘 표준 국부 발진기와 같은 기준성 국부 발진기로부터의 발진기 출력 신호이다. 이 기준 국부 발진기(551)는 정밀한 반송 주파수를 제공하고, 도플러 및/또는 다른 인공위성 데이터 정보를 변조하여, 송신기(503)를 통해 이동 GPS 유닛에 전송한다.
도 6은 도 1a에 도시된 안테나(24)와 유사한 통신 채널 안테나(601)를 통해 수신된 정밀한 반송 주파수 신호를 이용한 본 발명의 GPS 이동 유닛의 일실시예를 도시하고 있다. 안테나(601)는 도 1A의 모뎀(22)와 유사한 모뎀(602)에 연결되어 있고, 이 모뎀(602)은 본 발명의 일실시예에 따라서 여기서 설명된 기지국에 의해 보내진 정밀한 반송 주파수 신호에 잠금하는 자동 주파수 제어회로(603)에 연결되어 있다. 자동 주파수 제어회로(603)는 출력(604)을 제공하고, 이것은 전형적으로, 정밀한 반송 주파수에서의 주파수로 잠금된다. 이 신호(604)는 상호접속부(608)를 통해 GPS 국부 발진기(606)의 출력에 비교기(605)에 의해 비교된다. 비교기(605)에 의한 비교의 결과는 주파수 신시사이저(609)에 제공된 오류수정신호(610)이다. 이 방식으로, 주파수 신시사이저(609)는 상호 접속부(612)를 통해 고급의 측정 국부 발진기 신호를 GPS 다운 컨버터(614)에 제공한다. 상호접속부(612)를 통해 제공된 신호는 도 1a상의 상호접속부(39)에 의해 컨버터(42)에 제공된 국부 발진기 신호와 유사하다; 또한 컨버터(42)는 GPS 신호를 수신하는 GPS 안테나(613)에 연결된 GPS 다운 컨버터(614)와 유사하다는 것을 알 수 있다. 대체 실시예에서, 비교기(605)에 의한 비교의 결과는 도 1a에 도시된 DSP 칩(32)과 유사한 DSP 구성 요소(620)에서의 오류 수정으로서 상호접속부(610a)를 통한 출력이 될 수 있다. 이 예에서, 주파수 신시사이저(609)에 제공될 수 있는 오류수정신호(610)는 없다. 자동 주파수 제어회로는 위상 잠금 루프 또는 주파수 잠금 루프 또는 블럭 위상 추정기(estimator)를 포함하여 다수의 종래기술을 사용하여 구현될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 전력 관리의 특정 시퀀스를 설명하고 있다. 절전하기 위한 다수의 공지된 방법이 있다는 것을 알 수 있다. 이것은 특정 구성요소에서 전력을 완전히 차단하거나 다른것이 아닌 것을 제외하고 구성요소의 임의 회로를 끄는 것뿐만 아니라, 동기적으로 클록된 구성요소에 제거된 클록을 느리게 하는 것을 포함하고 있다. 예를 들어, 위상 잠금 루프와 발진기 회로는 작동과 안정화 시간을 요구하고 그래서 설계자는 이 구성요소를 완전히(또는 모두)전력소모를 내리는 것을 결정하지 못한다는 것을 알 수 있다. 도 7에 도시된 예는 시스템의 여러 구성요소가 전력감소된 상태로 초기화되고 놓여있는 단계(701)에서 시작한다. 주기적으로 또는 소정의 주기중 하나로, 모뎀(22)내의 통신수신기는 명령이 기지국(10)으로부터 보내졌는지를 결정하기 위해 풀 전력으로 발전된다. 이것은 단계(703)에서 일어난다. 기지국으로부터의 위치 정보에 대하여 단계(705)에서 요청이 수신되면, 모뎀(22)은 단계(707)에서 전원 관리 회로에 알린다. 이때에, 모뎀(22)내의 통신 수신기는 소정의 주기 시간동안 꺼지거나 나중에 주기적으로 다시 켜지도록 꺼질 수 있다; 이것은 단계(709)로서 도시되어 있다. 통신수신기는 그 때에 꺼지기보다는 풀전원상태로 유지된다는 것을 알 수 있다. 그 다음, 단계(711)에서, 전원 관리 회로는 컨버터(42)와 아날로그-디지털 컨버터(44)를 전력상승시켜 이동 유닛의 GPS 수신기 부분을 풀전원으로 반전시킨다; 주파수 발진기(38)가 또한 전력 되면, 이 때에 구성요소는 전력 상승되고 풀 전원으로 반전되고 일부 시간을 안정화시킨다. 그 다음, 단계(713)에서, 구성요소(38, 42, 44)를 포함한 GPS 수신기는 GPS 신호를 수신한다. 이 GPS 신호는 GPS 수신기가 단계(711)에서 풀 전원으로 반전될 때 또한 풀전원으로 반전된 메모리(46)에서 버퍼된다. 스냅숏 정보의 수집이 완료된 후, GPS 수신기는 단계(717)에서 전력 감소된 상태로 반전된다; 이것은 전형적으로 메모리(46)가 풀 전원으로 유지되는 동안 컨버터(42, 44)에 대한 전력을 감소시키는 것을 포함하고 있다. 그 다음, 단계(719)에서, 처리시스템은 풀 전원으로 반전된다; 일 실시예에서, 이것은 DSP 칩(32)에 풀전원을 공급하는 것을 포함하고 있다; 그러나, 도 1C에 도시된 실시예의 경우와 같이, DSP 칩(32)이 또한 전원관리기능을 제공하고 있으면, DSP 칩(32a)은 전형적으로 단계(707)에서 풀 전원으로 반전된다는 것을 알 수 있다. 마이크로프로세서(26)가 전원 관리기능을 수행하는 도 1A에 도시된 실시예에서, DSP 칩(32)과 같은 처리 시스템은 단계(719)에서 풀전원으로 반전될 수 있다. 단계(721)에서, GPS 신호는 도 3에 도시된 것과 같이, 본 발명의 방법에 따라 처리된다. 그 다음, GPS 신호의 처리를 완료한 후에, 처리시스템은 단계(23)에서 도시된 전력 감소된 상태에 있다(처리 시스템이 또한 상기된 전원관리를 제어하지 않으면). 그 다음, 단계(725)에서, 모뎀(22)내의 통신 송신기는 단계(727)에서 처리 GPS 신호를 기지국(10)에 역으로 전송하기 위해 풀 전원으로 반전된다. 의사거리 정보 또는 위도 및 경도 정보와 같은 처리 GPS 신호의 전송을 완료한 후에, 통신 송신기는 단계(729)에서 전력감소된 상태로 반전되고, 전원관리 시스템은 단계(731)에서 소정의 주기시간과 같은 주기시간의 딜레이를 기다린다. 이 딜레이 다음에, 모뎀(22)내의 통신 수신기는 요청이 기지국으로부터 보내졌는지를 결정하기 위해 풀전원으로 반전된다.
본 발명의 장치와 방법이 GPS 인공위성을 기준으로 설명되었지만, 본 티칭(teaching)은 인공위성과 슈도라이트(Pseudolite)의 결합체 또는 슈도라이트를 이용한 측위 시스템에 동일하게 적용할 수 있다는 것을 알 수 있다. 슈도라이트는 일반적으로 GPS 시간으로 동기화된 L 밴드 반송 신호상에서 변조된 PN 코드(GPS 신호와 유사)를 동보 통신하는 기지국의 송신기이다. 각각의 송신기는 원격 수신기에 의해 식별가능하기 때문에 PN 코드만을 할당될 수 있다. 슈도라이트는 터널, 광산, 빌딩 또는 폐쇄지역과 같이, 궤도 인공위성으로부터의 GPS 신호가 이용불가능한 상황에서 유용하다. 여기에 사용된 "인공위성" 용어는 슈도라이트와 동등한 것 또는 슈도라이트를 포함하고자하고, 여기서 사용된 GPS 신호의 용어는 슈도라이트 또는 슈도라이트와 동등한 것으로부터의 GPS형 신호를 포함하고자 한다.
논의되는 바와 같이, 본 발명은 미국 범지구 측위 인공위성(GPS) 시스템상의 어플리케이션을 기준으로 설명되었다. 그러나, 이 방법은 유사한 인공위성 측위 시스템과 특히 러시아 글로나스(Glonass) 시스템에 동일하게 이용될 수 있다는 것을 분명하다. 먼저, 상이한 인공위성의 방사가 상이한 슈도랜덤 코드를 이용하기 보다는 약간 상이한 반송 주파수를 이용하여 서로 다르다는 점에서 글로나스 시스템은 GPS 시스템과 다르다. 이 상황에서, 실제로 앞서 설명된모든 회로소자와 알고리즘은 새로운 인공위성의 방사를 처리할 때, 데이터를 처리하는데 상이한 지수형의 승산기를 사용한다는 것을 제외하고 이용가능하다. 이 연산은 어떠한 추가처리연산 없이도 도 3의 박스(108)의 도플러 수정 연산과 조합될 수 있다. 이 상황에서 단지 하나의 PN 코드가 필요하고 블록(106)을 제거할 수 있다. 여기서 사용된 "GPS" 용어는 러시아 글로나스 시스템을 포함하여 이러한 대체 인공위성 측위 시스템을 포함한다.
도 1a, 도 1b, 도 1c는 디지털 신호를 처리하는 다수의 논리블록(예, 도 1a에서의 46, 32, 34, 26, 30, 28)을 설명하고 있지만, 이러한 블록의 일부 또는 모두는 하나의 집적회로에 함께 집적될 수 있고, 이러한 회로의 DSP 부분의 프로그래머블 특성을 여전히 유지한다. 이러한 구현물은 저소비전력 및 저비용 감도의 어플리케이션에서 중요할 수 있다.
도 3의 연산의 일부 또는 하나의 DSP 프로세서의 프로그래머블 특성을 가지면서 전체 처리 속도를 증가시키기 위해 배선 논리에 의해 수행될 수 있다는 것을 또한 알 수 있다. 예를 들어, 블록(108)의 도플러 수정 가능성은 디지털 스냅숏 메모리(46)와 DSP IC(32) 사이에 배치될 수 있는 전용 하드웨어에 의해 수용될 수 있다. 또한, 일부 DSP는 더 큰 처리력을 제공하기 위해 하나의 원격 유닛으로 함께 사용될 수 있다. GPS 데이터 신호의 프레임의 복수세트를 수집하고(샘플), 각 세트의 프레임의 수집간의 시간을 고려하여 도 3에 도시된 각 세트를 처리하는 것이 가능하다는 것을 알 수 있다.
본 발명의 실시예의 일예인 데몬스트레이션 시스템은 이 방법과 알고리즘을 사용하여 가능한 향상된 감도를 도시할뿐만 아니라 여기서 설명된 방법과 알고리즘의 연산을 확인하도록 만들어져 있다. 그 데몬스트레이션 시스템은 게이지 어플라이드 사이언스, 인코퍼레이티드의 디지타이저(digitizer) 버퍼 보드가 뒤따르는 GEC 플레세이 세미컨덕터의 GPS 안테나와 RF 다운 컨버터로 구성되어있다. 안테나와 다운 컨버터는 도 1a의 38, 40, 42 및 44의 기능을 수행하고 디지타이저 버퍼는 도 1a의 44, 46, 및 48의 기능을 수행한다. 신호처리는 윈도우 95 운용 시스템하에서 작동하는 펜티엄 마이크로프로세서를 이용한 IBM PC 호환성 컴퓨터에서 수행되었다. 이것은 메모리 주변 장치(34)와 DSP칩(32)의 기능을 대리 실행한다. 인뷰의 인공위성에 대한 도플러 정보는 마이크로프로세서(22, 24, 25, 26)와 모뎀의 기능을 대리 실행하기 위해 신호처리루틴에서의 입력으로서 신호처리 소프트웨어에 제공되었다.
이 데몬스트레이션 시스템에 대한 알고리즘은 MATLAB 프로그래밍 언어를 사용하여 개발되었다. 방해물의 다양한 상황에서 습득된 라이브(Live) GPS 신호상에서 다수의 테스트가 수행된다. 이 테스트는 데몬스트레이션 시스템의 감도 성능은 일부 상업적인 GPS 수신기의 감도성능보다 실제로 낫다는 것이 확인되었고, 그것은 동시에 테스트되었다. 부록 A는 이 테스트에 사용되었던 MATLAB 머신 코드의 상세한 리스트를 제공하고 본 발명의 고속 콘벌루션 연산의 예이다(예, 도3).
앞선 명세서에서, 본 발명은 특정 실시예를 기준으로 설명되었다. 그러나, 첨부된 청구항에 설명된 본 발명의 사상과 범위를 벗어남이 없이 여러 수정과 변경이 될 수 있다는 것은 분명할 것이다. 따라서, 명세서와 도면은 제한되기보다는 예시적이다.
(부록 1a)
(부록 1b)
(부록 1c)
(부록 1d)
(부록 1e)
(부록 1f)
(부록 1g)
(부록 1h)
(부록 1i)
(부록 1j)
(부록 1k)
Claims (204)
- RF 주파수로 뷰 인공위성으로부터 GPS 신호를 수신하는 안테나;상기 안테나에 연결되고, 상기 수신된 GPS 신호의 RF 주파수를 중간 주파수(IF)로 내리는 다운컨버터;상기 다운컨버터에 연결되고 IF GPS 신호를 수신하고, 소정 비율로 IF GPS 신호를 샘플링하여 샘플링된 IF GPS 신호를 발생시키는 디지타이저;상기 디지타이저에 연결되어, 샘플링된 IF GPS 신호를 저장하는 메모리; 및상기 메모리에 연결되어 고속 콘벌루션을 실행하는 디지털 신호 프로세서(DSP)를 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기.
- 제 1 항에 있어서, 통신 안테나 및 상기 통신 안테나와 상기 DSP에 연결되어 인공위성 데이터 정보를 포함한 데이터 신호를 수신하는 수신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기.
- 제 2 항에 있어서, 상기 인공위성 데이터 정보는 상기 GPS 수신기를 고려하여 인공위성의 도플러 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기.
- 제 3 항에 있어서, 상기 인공위성 데이터 정보는 상기 GPS 수신기를 고려하여 다수의 인공위성 식별 정보 및 상기 GPS 수신기를 고려하여 상기 다수의 인공위성중 각각의 인공위성에 대한 다수의 대응 도플러 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기.
- 제 2 항에 있어서, 상기 인공위성 데이터 정보는 천체 위치를 표시하는 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기.
- 제 1 항에 있어서,상기 다운컨버터에 연결되고, 제 1 기준 신호를 공급하는 국부 발진기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기.
- 제 2 항에 있어서, 상기 다운컨버터에 연결되어 제1 기준 신호를 공급하는 국부 발진기를 더 포함하고, GPS 신호를 포착하는데 사용되는 상기 국부 발진기로부터 상기 제1 기준 신호를 조정하는데 사용되는 정밀한 반송 주파수 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기.
- 제 3 항에 있어서, 상기 고속 콘벌루션 동작은 의사거리 정보를 제공하고, 상기 DSP는 상기 도플러 정보를 사용하는 상기 샘플링된 IF GPS 신호를 보정하는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 다운컨버터에 연결되어, 상기 IF GPS 신호들이 상기 메모리에 저장된 후, 상기 다운컨버터 및 상기 디지타이저에 의해 전원 소비를 감소시키는 전원 관리 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기.
- 제 8 항에 있어서, 상기 DSP에 연결되어 상기 의사거리 정보를 전송하는 송신기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기.
- 제 2 항에 있어서, 상기 DSP에 연결되어 위도 및 경도 정보를 전송하는 송신기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기.
- 뷰 인공위성으로부터 GPS 신호를 수신하는 단계;샘플링된 GPS 신호를 발생하기 위해 소정 비율로 상기 GPS 신호를 디지털화하는 단계;상기 샘플링된 GPS 신호를 메모리에 저장하는 단계;상기 GPS 수신기에서 상기 샘플링된 GPS 신호의 고속 콘벌루션 동작을 수행하여 상기 샘플링된 GPS 신호를 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기 사용 방법.
- 제 12 항에 있어서, 인공위성 데이터 정보를 포함한 데이터 신호를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기 사용 방법.
- 제 13 항에 있어서, 상기 인공위성 데이터 정보는 상기 GPS 수신기를 고려하여 인공위성의 도플러 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기 사용 방법.
- 제 14 항에 있어서, 상기 도플러 정보는 상기 샘플링된 GPS 신호를 보정하는데 사용되고, 상기 처리 단계는 사전처리단계 및 사후처리단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기 사용 방법.
- 제 15 항에 있어서, 상기 고속 콘벌루션 동작은 의사거리 정보를 제공하고, 상기 처리 단계는 사전처리 및 사후 처리 동작을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기 사용 방법.
- 제 13 항에 있어서, 상기 인공위성 데이터 정보는 인공위성에 대한 천체 위치를 표시하는 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기 사용 방법.
- 제 17 항에 있어서, 상기 고속 콘벌루션 동작은 의사거리 정보를 제공하고 상기 천체위치 및 상기 의사거리 정보는 상기 GPS 수신기의 위도 및 경도를 계산하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기 사용 방법.
- 제 18 항에 있어서, 상기 위도 및 경도는 상기 GPS 수신기의 사용자에게 디스플레이되는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기 사용 방법.
- 제 18 항에 있어서, 상기 위도 및 경도는 상기 GPS 수신기에 의해 송신되는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기 사용 방법.
- 제 12 항에 있어서, 상기 GPS 신호는 슈도라이트(pseudolite)로부터 발생되는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기 사용 방법.
- 제 12 항에 있어서, 상기 GPS 신호는 궤도 인공위성으로부터 발생되는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기 사용 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 GPS 신호는 슈도라이트로부터 발생되는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기 사용 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 GPS 신호는 궤도 인공위성으로부터 발생되는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기 사용 방법.
- GPS 수신기에서 의사거리를 결정하는 방법에 있어서:다운컨버터에 연결된 안테나를 사용하는 하나 이상의 인 뷰 GPS 인공위성으로부터, 슈도랜덤 시퀀스를 포함하는 GPS 신호를 수신하는 단계;디지털 스냅숏 메모리에 수신된 GPS 신호를 버퍼링하는 단계;디지털 신호 프로세서에서 하나 이상의 인 뷰 GPS 인공위성에 대한 버퍼링된 GPS 신호를 처리하는 단계;간격이 GPS 신호에 포함된 슈도랜덤(PN)코드의 다중 프레임 주기와 동일한 일련의 인접 블록으로 버퍼링된 데이터를 감속하는 단계;각각의 블록에 대하여, 각각의 서브블록의 대응하는 샘플수는 서로 가산되고, 하나의 PN 프레임과 동일한 간격을 가진 데이터의 연속적인 서브블록을 서로 가산하여 슈도랜덤 코드 주기의 간격과 같은 길이로 압축된 데이터 블록을 발생하는 단계;각각의 압축된 블록에 대하여, 상기 콘벌루션은 고속 콘벌루션 알고리즘을 사용하여 실행되고, 상기 콘벌루션은 결과를 발생하며, 처리중인 GPS 인공위성의 슈도랜덤 시퀀스(PRS)에 대하여 압축된 블록 데이터의 콘벌루션을 실행하는 단계;크기-제곱 데이터를 발생하기 위해 각각의 상기 콘벌루션으로부터 생성된 결과로 크기-제곱 연산을 실행하는 단계;콘벌루션으로부터의 각각의 크기-제곱의 대응하는 샘플수는 서로 가산되고, 그러한 크기-제곱 데이터의 블록들을 서로 가산하여 모든 블록에 대하여 단일 블록의 데이터로 상기 크기-제곱 데이터를 결합시키는 단계; 및데이터 블록의 시점에서 피크치까지의 거리이고, 처리중인 PRS에 대응하는 GPS 인공위성의 의사거리를 나타내며, 디지털 보간법을 사용하여 고정밀한도로 상기 단일 데이터 블록의 피크치 위치를 탐색하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 25 항에 있어서, 버퍼링된 GPS 신호를 처리하는데 사용된 고속 콘벌루션 알고리즘은 고속 푸리에 변환(FFT)이고, 콘벌루션의 결과는, 제1 결과를 발생하기 위해 PRS의 순변환의 결과를 계산하고 그 다음 상기 결과를 복구하기 위해 상기 제1 결과의 역변환을 수행하여 발생되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 25 항에 있어서, 버퍼링된 GPS 신호를 처리하는데 사용된 고속 콘벌루션 알고리즘은 위노그라드(Winograd) 알고리즘인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 26 항에 있어서, 시간 지연이 감소된 도플러 효과 및 시간 에러가 감소된 국부 발진기는 순방향 및 역방향 고속 푸리에 변환 동작사이에 삽입되어 각각의 압축된 데이터 블록에 대하여 보정되고, 샘플수 대 위상을 나타내는 복합 지수에 의해 상기 압축된 블록의 순방향 FFT는 상기 블록에 필요한 지연 보정에 대응하여 조절되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 25 항에 있어서, 디지털 신호 프로세서는 저장된 명령을 실행하는 범용 프로그램가능한 디지털 신호 프로세싱 칩인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 25 항에 있어서, 버퍼링된 GPS 신호를 처리하는데 사용된 고속 콘벌루션 알고리즘은 아가월-쿨리(Agarwal-Cooley) 알고리즘인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 25 항에 있어서, 버퍼링된 GPS 신호를 처리하는데 사용된 고속 콘벌루션 알고리즘은 분할 네스팅 알고리즘인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 25 항에 있어서, 버퍼링된 GPS 신호를 처리하는데 사용된 고속 콘벌루션 알고리즘은 반복적인 다항식 네스팅 알고리즘인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 25 항에 있어서,상기 피크치가 소정의 임계치를 초과하는지를 결정하여 상기 피크치가 유효하다는 것을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 원격 센서의 위치를 결정하기 위해 GPS 인공위성을 사용하는 추적 방법에 있어서:다수의 인 뷰 GPS 인공위성으로부터 상기 원격 센서에 GPS 신호를 수신하고 저장하는 단계;저장된 GPS 신호를 고속 콘벌루션 기술을 사용하여 디지털 신호 처리 단계를 포함하는, 센서에서 상기 GPS 신호를 사용하는 의사거리를 계산하는 단계;상기 센서로부터 GPS 인공위성 천체 위치 데이터가 제공되는 기지국으로 상기 의사거리를 송신하는 단계; 및상기 의사거리를 수신하고 상기 센서에 대하여 지형 위치를 게산하기 위해 상기 기지국에서 상기 의사거리와 상기 인공위성 천체 위치를 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 추적 방법.
- 제 34 항에 있어서, 의사거리를 계산하는 단계는:수신된 GPS 신호를 메모리에 저장하는 단계;디지털 신호 프로세서에서 하나 이상의 인 뷰 GPS 인공위성에 대한 저장된 GPS 신호를 처리하는 단계;간격이 GPS 신호에 포함된 슈도랜덤(PN)코드의 다중 프레임 주기와 동일한 일련의 인접 블록으로 버퍼링된 데이터를 감속 단계;각각의 블록에 대하여, 하나의 PN 프레임과 동일한 간격을 가진 데이터의 연속적인 서브블록을 서로 가산하여 슈도랜덤 코드 주기의 간격과 같은 길이로 압축된 데이터 블록을 발생하는 단계;각각의 압축된 블록에 대하여, 데이터의 블록내에 포함된 수신된 PN 코드와 국부 발생된 PN 기준 신호사이의 관련 타이밍을 결정하기 위해 상기 고속 콘벌루션 기술을 사용하는 매치된 필터링 동작을 실행하는 단계;상기 매치된 필터링 동작으로부터 생성된 결과에 대한 크기-제곱 연산을 실행하여 상기 의사거리를 결정하고, 위치가 디지털 보간법을 사용하여 결정되고 상기 의사거리에 대응하는 피크치를 발생하기 위해 크기-제곱 데이터의 상기 블록들을 서로 가산하여 단일 데이터 블록으로 모든 블록에 대한 상기 크기-제곱 데이터를 결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 추적 방법.
- 제 35 항에 있어서, 상기 매치된 필터링 동작은,콘벌루션의 결과를 발생하기 위해 상기 콘벌루션은 상기 고속 콘벌루션 알고리즘을 사용하여 실행되고, 처리중인 GPS 인공위성의 슈도랜덤 시퀀스(PRS)에 대하여 압축된 블록 데이터의 콘벌루션을 실행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 추적 방법.
- 제 36 항에 있어서, 버퍼링된 GPS 신호를 처리하는데 사용된 고속 콘벌루션 알고리즘은 고속 푸리에 변환(FFT)이고 콘벌루션의 결과는 PRS의 순방향 변환의 기저장된 표시에 의해 상기 압축된 블록의 순방향 변환을 계산하여 발생되어 제1 결과를 발생하고 그후 상기 제1 결과의 역변환을 실행하여 상기 결과를 복구하는 것을 특징으로 하는 추적 방법.
- GPS 수신기용 실행 코드를 가진 컴퓨터 프로그램을 포함한 컴퓨터 판독 매체에 있어서, 상기 컴퓨터 프로그램은:슈도랜덤(PN) 코드를 포함한 GPS 신호를 인 뷰 인공위성으로부터 수신하는 제1 명령;샘플링된 GPS 신호를 발생하기 위해 소정 비율로 상기 GPS 신호를 디지털화하는 제2 명령;상기 샘플링된 GPS 신호를 메모리에 저장하는 제3 명령; 및상기 샘플링된 GPS 신호에서 고속 콘벌루션 연산을 실행하여 상기 샘플링된 GPS 신호를 처리하고, 상기 PN 코드와 국부적으로 발생된 PN 기준 신호간에 관련 타이밍을 결정하기 위해 매치된 필터링 동작을 포함하는 제4 명령을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 매체.
- 제 12 항에 있어서, 상기 GPS 신호는 다중의 1.024 MHz 비율로 샘플링되어 상기 샘플링된 GPS 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 소정 비율은 다중의 1.024 MHz인 것을 특징으로 하는 GPS 수신기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 DSP은 사전처리 및 사후처리 동작을 또한 실행하는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기.
- 제 41 항에 있어서, 상기 사전 처리 동작은 상기 고속 콘벌루션 이전에 발생되고 상기 사후처리 동작은 상기 고속 콘벌루션 이후에 발생되는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기.
- 제 42 항에 있어서, 상기 사전처리 동작은 상기 인 뷰 인공위성으로부터 신호의 도플러 이동 보정을 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기.
- 제 42 항에 있어서, 상기 사전처리 동작은 압축된 샘플을 제공하기 위해 상기 샘플된 IF GPS 신호부들을 서로 가산하는 것을 포함하고 상기 고속 콘벌루션은 상기 압축된 샘플의 콘벌루션을 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기.
- 제 44 항에 있어서, 상기 고속 콘벌루션은 다수의 결과를 발생하고 상기 사전처리 동작은 상기 다수의 결과를 서로 가산하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기.
- 제 45 항에 있어서, 상기 다수의 결과는 다수의 크기 제곱을 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기.
- 원격 센서의 위치를 결정하는 GPS 인공위성 사용 방법에 있어서:다수의 인 뷰 GPS 인공위성으로부터 상기 원격 센서에서 GPS 신호를 수신하고 저장하는 단계;저장된 GPS 신호에서 고속 콘벌루션 기술을 사용하는 디지털 신호 처리 단계를 포함하고, 센서에서 상기 GPS 신호를 사용하는 의사범위를 계산하는 단계;다수의 인공위성에 대한 천체위치를 표시하는 데이터를 포함하는 인공위성 데이터 정보의 송신신호를 수신하는 단계;상기 인공위성 데이터 정보와 상기 의사거리를 사용하여 센서에서 위치 정보를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 47 항에 있어서, 상기 송신신호는 기지국에서 오는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 47 항에 있어서, 상기 송신신호는 상기 다수의 인공위성으로부터의 송신신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 47 항에 있어서, 상기 위치 정보는 기지국으로 송신되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 48 항에 있어서, 상기 기지국으로부터 정밀한 반송 주파수 신호를 수신하는 단계; 상기 기지국으로부터 상기 정밀한 반송 주파수를 자동으로 고정시키는 단계; 및 상기 정밀한 반송 주파수 신호로 상기 원격 센서내의 국부 발진기를 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 49 항에 있어서, 상기 원격 센서는, 다수의 인공위성 천체 위치 표시 데이터를 포함하는 상기 송신 신호를 수신하는 GPS 수신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 47 항에 있어서, 의사거리를 계산하는 단계는:수신된 GPS 신호를 메모리에 저장하는 단계;디지털 신호 프로세서에서 하나 이상의 인 뷰 GPS 인공위성에 대한 저장된 GPS 신호를 처리하는 단계;간격이 GPS 신호에 포함된 슈도랜덤(PN)코드의 다중 프레임 주기와 동일한 일련의 인접 블록으로 버퍼링된 데이터를 감속 단계;각각의 블록에 대하여, 하나의 PN 프레임과 동일한 간격을 가진 데이터의 연속적인 서브블록을 서로 가산하여 슈도랜덤 코드 주기의 간격과 같은 길이로 압축된 데이터 블록을 발생하는 단계;각각의 압축된 블록에 대하여, 데이터의 블록내에 포함된 수신된 PN 코드와 국부 발생된 PN 기준 신호사이의 관련 타이밍을 결정하기 위해 상기 고속 콘벌루션 기술을 사용하는 매치된 필터링 동작을 실행하는 단계;상기 매치된 필터링 동작으로부터 생성된 결과에 대한 크기-제곱 연산을 실행하여 상기 의사거리를 결정하고, 위치가 디지털 보간법을 사용하여 결정되고 상기 의사거리에 대응하는 피크치를 발생하기 위해 크기-제곱 데이터의 상기 블록들을 서로 가산하여 단일 데이터 블록으로 모든 블록에 대한 상기 크기-제곱 데이터를 결합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 53 항에 있어서, 상기 매치된 필터링 동작은,콘벌루션의 결과를 발생하기 위해 상기 콘벌루션은 상기 고속 콘벌루션 알고리즘을 사용하여 실행되고, 처리중인 GPS 인공위성의 슈도랜덤 시퀀스(PRS)에 대하여 압축된 블록 데이터의 콘벌루션을 실행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 54 항에 있어서, 버퍼링된 GPS 신호를 처리하는데 사용된 고속 콘벌루션 알고리즘은 고속 푸리에 변환(FFT)이고 콘벌루션의 결과는 PRS의 순방향 변환의 기정장된 표시에 의해 상기 압축된 블록의 순방향 변환을 계산하여 발생되어 제1 결과를 발생하고 그후 상기 제1 결과의 역변환을 실행하여 상기 결과를 복구하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 47 항에 있어서, 상기 계산 단계는, 상기 고소 콘벌루션 기술 이전에 사전처리 동작을 실행하는 단계 및 상기 고속 콘벌루션 기술 이후에 사후처리 동작을실행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 56 항에 있어서, 상기 고속 콘벌루션 기술은, 매치된 필터링 동작을 포함하고, 상기 GPS 신호는 메모리의 일련의 인접 블록에 저장되고, 각각의 블록에 대하여 상기 사전처리 단계는 데이터의 연속 서브블록들을 서로 가산하여 압축된 데이터블록을 발생시키는 단계를 포함하고, 상기 사후처리단계는 상기 매치된 필터링 동작으로부터 발생된 결과 표시를 서로 부가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 34 항에 있어서, 상기 기지국으로부터 정밀한 반송 주파수 신호를 수신하는 단계; 상기 기지국으로부터 상기 정밀한 반송 주파수를 자동으로 고정시키는 단계; 및 상기 정밀한 반송 주파수 신호로 상기 원격 센서내의 국부 발진기를 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 34 항에 있어서, 상기 계산 단계는, 상기 고소 콘벌루션 기술 이전에 사전처리 동작을 실행하는 단계 및 상기 고속 콘벌루션 기술 이후에 사후처리 동작을실행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 59 항에 있어서, 상기 고속 콘벌루션 기술은, 매치된 필터링 동작을 포함하고, 상기 GPS 신호는 메모리의 일련의 인접 블록에 저장되고, 각각의 블록에 대하여 상기 사전처리 단계는 데이터의 연속 서브블록들을 서로 가산하여 압축된 데이터블록을 발생시키는 단계를 포함하고, 상기 사후처리단계는 상기 매치된 필터링 동작으로부터 발생된 결과 표시를 서로 부가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 7 항에 있어서, 상기 인공위성 데이터 정보는 상기 GPS 수신기를 고려한 다수의 인공위성 식별 정보 및 상기 GPS 수신기를 고려한 상기 다수의 인공위성중 각각의 인공위성에 대한 다수의 대응 도플러 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기.
- 제 7 항에 있어서, 상기 다운컨버터에 연결되어, 상기 IF GPS 신호들이 상기 메모리에 저장된 후, 상기 다운컨버터 및 상기 디지타이저에 의해 전원 소비를 감소시키는 전원 관리 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기.
- GPS 수신기용 전원 관리 방법에 있어서:상기 GPS 수신기에서 인 뷰 인공위성으로부터의 GPS 신호를 수신하는 단계;상기 GPS 신호를 버퍼링하는 단계; 및상기 GPS 수신기에 의해 소비되는 전원을 감속시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 63 항에 있어서:처리된 GPS 신호를 공급하기 위해 처리 시스템에서 상기 GPS 신호를 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 64 항에 있어서, 상기 처리된 GPS 신호는 의사거리 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 65 항에 있어서, 상기 GPS 수신기를 고려하여 인공위성의 도플러 정보를 상기 GPS 수신기에서 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 66 항에 있어서, 상기 의사거리 정보를 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 64 항에 있어서, GPS 수신기에 의해 소비되는 전원을 감소시키는 상기 단계는 상기 GPS 신호의 상기 버퍼링한후 발생되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 64 항에 있어서, 상기 처리된 GPS 신호는 상기 GPS 수신기의 위도 및 경도를 제공하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 64 항에 있어서, 상기 처리 단계는 메모리에 버퍼링되는 상기 GPS 신호에서 고속 콘벌루션 동작을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 70 항에 있어서, 디지털 신호 프로세서(DSP)는 상기 처리를 실행하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 70 항에 있어서, 상기 메모리에 버퍼링되는 상기 GPS 신호의 양은 전원 감소로 감도를 바꾸기 위해 가변될 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 72 항에 있어서, 작은 상기 GPS 신호는 더 많은 전원을 세이브하기 위해 버퍼링되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 66 항에 있어서, 상기 처리 방법은 메모리에서 버퍼링되는 상기 GPS 신호로 고속 콘벌루션 동작을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 74 항에 있어서, 디지털 신호 프로세서(DSP)는 상기 처리를 실행하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 74 항에 있어서, 상기 메모리에 버퍼링되는 상기 GPS 신호의 양은 전원 감소로 감도를 바꾸기 위해 가변될 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 76 항에 있어서, 작은 상기 GPS 신호는 더 많은 전원을 세이브하기 위해 버퍼링되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 66 항에 있어서, 통신 수신기는 상기 도플러 정보를 수신하고, 상기 방법은 상기 도플러 정보를 수신한 후 일 주기동안 상기 통신 수신기에 의해 소비되는 전원을 줄이는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 78 항에 있어서, 상기 주기는 미리 정해진 것을 특징으로 하는 방법.
- 상기 의사거리 정보를 송신한 후 상기 의사거리 정보를 송신하는 송신기에 의해 소비된 전원을 감소시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 64 항에 있어서, 통신 수신기는 인공위성 데이터 정보를 수신하고, 상기 방법은 상기 인공위성 데이터 정보를 수신한 후 일 주기동안 상기 통신 수신기에 의해 소비되는 전원을 줄이는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 81 항에 있어서, 상기 인공위성 데이터 정보는 인공위성에 대한 천체 위치를 표시하는 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 82 항에 있어서, 상기 주기는 미리 정해진 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 82 항에 있어서:상기 GPS 수신기에서 통신 송신기에 의해 위치 정보를 송신하는 단계를 더 포함하고, 상기 통신 송신기에 의해 소비된 전원은 상기 위치 정보을 송신한 후 감소되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 84 항에 있어서, 상기 위치 정보는 위도와 경도를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 64 항에 있어서, 상기 GPS 수신기에서 통신 송신기에 의해 위치 정보를 송신하는 단계, 및 상기 위치 정보 송신후 상기 통신 송신기에 의해 소비되는 전원을 감소시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 64 항에 있어서, 상기 처리된 GPS 신호를 제공한 후 상기 처리 시스템에 의해 소비되는 전원을 감소시키는 단게를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- GPS 수신기를 가진 시스템에 의해 소비되는 전원을 관리하는 방법에 있어서:인 뷰 인공위성으로부터의 GPS 신호를 상기 GPS 수신기에서 수신하는 단계;인공위성 데이터 정보를 표시하는 데이터를 포함하는 신호를 상기 GPS 수신기에 연결된 통신 수신기에서 수신하는 단계;위치 정보를 표시하는 통신 송신기 정보로부터 송신하는 단계;상기 GPS 수신기에 연결된 처리 시스템에 의해 상기 GPS 신호를 처리하는 단계;상기 GPS 수신기, 상기 통신 수신기 및 상기 통신 송신기로 구성된 그룹으로부터 선택된 요소에 의해 소비되는 전원을 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 88 항에 있어서, 상기 처리 시스템에 의해 소비되는 전원이 감소되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 88 항에 있어서, 상기 전원 감소 단계는 오프 상태 또는 저전원 상태중 하나에 상기 요소를 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 90 항에 있어서, 상기 저전원 상태는, 상기 요소로의 전원이 감소되지 않을 때 낮은 클록 주파수에서 상기 요소를 클록킹(clocking)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 88 항에 있어서, 상기 GPS 신호를 메모리에 버퍼링하는 단계를 더 포함하고, 상기 인공위성 데이터 정보는 상기 GPS 수신기를 고려하여 인공위성의 도플러 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 88 항에 있어서, 상기 전원 감소 단계 후, 상기 요소는 전원 감소 상태에 있고, 상기 통신 수신기를 통해 신호를 수신하면서 정상 전원 상태로 상기 요소를 복귀시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 93 항에 있어서, 상기 요소는 상기 통신 수신기이고, 상기 전원 감소 단계는 주기동안 상기 통신 수신기용 전원을 감소시키는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 94 항에 있어서, 상기 주기는 미리 정해진 것을 특징으로 하는 방법.
- 감소된 전원 상태를 가진 GPS 이동 유닛의 시스템에 있어서,GPS 신호를 수신하는 GPS 수신기;상기 GPS 수신기에 연결되어 인공위성 데이터 정보를 포함하는 신호를 수신하는 통신 수신기;상기 GPS 수신기에 연결되어 상기 GPS 신호를 처리하는 처리 시스템;상기 처리 시스템에 연결되어 상기 GPS 이동 유닛에 대한 위치 정보를 표시한 정보를 송신하는 통신 송신기; 및상기 통신 수신기에 연결되어, 상기 GPS 수신기, 상기 통신 수신기, 상기 처리 시스템, 및 상기 통신 송신기로 구성된 그룹으로부터 선택되고 감소된 전원 상태에 있는 요소에 의해 소비되는 전원을 감소시키는 전원 관리 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 감소된 전원 상태를 가진 GPS 이동 유닛에 있어서,인 뷰 인공위성으로부터 GPS 신호를 수신하는 수신기;상기 GPS 신호를 표시하는 데이터를 저장하기 위해 상기 수신기에 연결된 메모리;상기 메모리에 연결되고, 처리된 GPS 신호를 제공하기 위해 상기 GPS 신호를 처리하는 프로세서;상기 프로세서에 연결되고, 상기 GPS 이동 유닛에 의해 소비되는 전원을 감소시키는 전원 관리 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 이동 유닛.
- 제 97 항에 있어서, 상기 전원 관리 회로에 연결된 통신수신기 및 통신 송신기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 이동 유닛.
- 제 97 항에 있어서, 상기 전원 관리 회로는 상기 프로세서에 의해 소비되는 전원을 감소시키는 것을 특징으로 하는 GPS 이동 유닛.
- 제 96 항에 있어서, 상기 요소가 상기 감소된 전원 상태에 있은 후, 상기 전원 관리 회로는 상기 통신 수신기로부터 신호를 수신한 후 정상 전원 상태로 상기 요소를 복귀시키는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제 96 항에 있어서, 상기 GPS 이동 유닛이 상기 감소된 전원 상태에 있은 후, 상기 전원 관리 회로는 상기 통신 수신기로부터 신호를 수신한 후 증가된 전원 소비로 상시 GPS 이동 유닛을 복귀시키는 것을 특징으로 하는 GPS 이동 유닛.
- 제 97 항에 있어서, 배터리 및 태양 전지 및 전원 레귤레이터는 상기 배터리 및 상기 태양 전지 및 상기 전원 관리 회로와 연결되고, 상기 태양 전지는 상기 배터리를 충전시키는 것을 특징으로 하는 GPS 이동 유닛.
- 제 102 항에 있어서, 제2 배터리는 상기 전원 레귤레이터에 연결되고, 상기 태양 전지가 상기 배터리를 충전할 때, 상기 제2 배터리는 상기 GPS 이동 유닛으로 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 GPS 이동 유닛.
- 제 97 항에 있어서:상기 수신기와 상기 전원 관리 회로에 연결된 제1 제어 전원 연결;상기 메모리와 상기 전원 관리 회로에 연결된 제2 제어 전원 연결을 더 포함하고, 상기 전원 관리 회로는, 상기 제1 제어 전원 연결을 통해 상기 수신기로 공급된 전원을 제어하고 상기 제2 제어 전원 연결을 통해 상기 메모리에 공급된 전원을 제어하여 전원을 줄이는 것을 특징으로 하는 GPS 이동 유닛.
- 제 97 항에 있어서, 상기 전원 관리 회로는 마이크로프로세서와 다수의 전원 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 이동 유닛.
- 제 97 항에 있어서, 상기 전원 관리 회로는 디지털 신호 처리 요소에 전원 제어 로직을 포함하고 상시 프로세서는 상기 디지털 신호 처리 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 이동 유닛.
- 제 106 항에 있어서, 상기 전원 관리 회로는 상기 전원 제어 로직에 연결된 다수의 전원 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 이동 유닛.
- 제 96 항에 있어서, 배터리 및 태양 전지 및 전원 레귤레이터는 상기 배터리 및 상기 태양 전지 및 상기 전원 관리 회로에 연결되는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제 97 항에 있어서, 상기 GPS 수신기를 고려하여 인공위성의 도플러 정보를 포함하는 인공위성 데이터 정보를 수신하는 통신 수신기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 이동 유닛.
- 제 97 항에 있어서, 상기 GPS 이동 유닛이 감소된 전원 상태이 있은 후, 상기 전원 관리 회로는 상기 GPS 이동 유닛을 증가된 전원 소비 상태로 복귀시키는 것을 특징으로 하는 GPS 이동 유닛.
- 제 97 항에 있어서, 인공위성의 천체 위치를 표시화는 데이터를 포함한 인공위성 데이터 정보를 수신하는 통신 수신기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 이동 유닛.
- 제 96 항에 있어서:상기 GPS 수신기와 상기 전원 관리 회로에 연결된 제1 제어 전원 연결을 더 포함하고;여기서, 상기 전원 관리 회로는 상기 제1 제어 전원 연결을 통해 상기 GPS 수신기로 공급된 전원을 제어하여 전원을 줄이는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제 96 항에 있어서, 상기 전원 관리 회로는 마이크로프로세서와 다수의 전원 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제 96 항에 있어서, 상기 전원 관리 회로는 디지털 신호 처리 요소에 전원 제어 로직을 포함하고 상시 프로세서는 상기 디지털 신호 처리 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제 114 항에 있어서, 상기 전원 관리 회로는 상기 전원 제어 로직에 연결된 다수의 전원 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제 96 항에 있어서, 상기 인공위성 데이터 정보는 상기 GPS 수신기를 고려하여 인공위성의 도플러 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제 96 항에 있어서, 상기 처리 시스템에 연결되어 상기 GPS 신호를 저장하는 버퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제 96 항에 있어서, 상기 인공위성 데이터 정보는 인공위성에 대한 천체위치를 표시하는 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제 97 항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 GPS 신호 표시로 고속 콘벌루션 동작을 실행하여 상기 GPS 신호를 처리하는 GPS 이동 유닛.
- 제 119 항에 있어서, 상기 GPS 신호를 상기 메모리에 저장한 후, 상기 수신기에 의해 소비되는 전원이 감소되는 것을 특징으로 하는 GPS 이동 유닛.
- 제 119 항에 있어서, 상기 GPS 신호의 사전처리 동작은 상기 고속 콘벌루션 동작을 실행하기 전에 실행되는 것을 특징으로 하는 GPS 이동 유닛.
- 제 121 항에 있어서, 상기 고속 콘벌루션 동작의 결과의 사후처리 동작은 상기 고속 콘벌루션 동작을 실행한 후 실행되는 것을 특징으로 하는 GPS 이동 유닛.
- 감소된 전원 상태를 가진 GPS 이동 유닛의 시스템에 있어서:GPS 신호를 수신하는 GPS 수신기;상기 GPS 수신기에 연결되어 인공위성 데이터 정보를 포함하는 신호를 수신하는 통신 수신기;상기 GPS 수신기에 연결되어 상기 GPS 신호를 처리하는 처리 시스템;상기 처리 시스템에 연결되어 상기 GPS 이동 유닛에 대한 위치 정보를 표시한 정보를 송신하는 통신 송신기; 및상기 전원 관리 회로에 의해 감소된 전원 상태에 있는 요소에 연결되고, 상기 GPS 수신기, 상기 통신 수신기, 상기 처리 시스템, 및 통신 송신기로 구성된 그룹으로부터 선택된 상기 요소에 의해 소비되는 전원을 감소시키는 전원 관리 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제 123 항에 있어서, 상기 전원 관리 회로는 타이머를 포함하고, 상기 타이머는 상기 전원 관리 회로에 주기적인 타이밍 신호를 공급하여 상기 요소에 충분한 전원 상태를 제공하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제 61 항에 있어서, 상기 요소는 소정 주기동안 감소된 전원 상태로 있고 그후 충분한 전원 상태로 복귀하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제 123 항에 있어서, 상기 처리 시스템에 연결되어 상기 GPS 신호를 저장하는 버퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제 126 항에 있어서, 상기 요소과 상기 전원 관리 회로에 연결된 제1 제어 전원 연결을 더 포함하고, 상기 전원 관리 회로는 상기 제1 제어 전원 연결을 통해 상기 요소에 제공된 전원을 제어하여 전원을 감소시키는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제 126 항에 있어서, 상기 전원 관리 회로는 마이크로프로세서와 다수의 전원 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제 126 항에 있어서, 상기 전원관리 회로는 디지털 신호 처리 요소에 전원 제어 로직을 포함하고 상기 처리 시스템은 상기 디지털 신호 처리 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제 129 항에 있어서, 상기 전원 관리 회로는 상기 전원 제어 로직에 연결된 다수의 전원 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제 126 항에 있어서, 상기 인공위성 데이터 정보는 상기 GPS 수신기를 고려하여 인공위성의 도플러 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제 126 항에 있어서, 상기 인공위성 데이터 정보는 인공위성에 대한 천체위치를 표시하는 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제 126 항에 있어서, 상기 처리 시스템은 상기 GPS 신호의 표시로 고속 콘벌루션 동작을 실행하여 상기 GPS 신호를 처리하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제 133 항에 있어서,상기 GPS 신호를 상기 버퍼에 저장한 후, 상기 통신 수신기에 의해 소비된 전원이 감소되는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제 133 항에 있어서, 상기 GPS 신호에서 처리 동작은 상기 고속 콘벌루션 동작을 실행하기 전에 실행되는 것을 특징으로 하는 사스템.
- 제 135 항에 있어서, 상기 고속 콘벌루션 동작의 결과에서 처리 동작은 상기 고속 콘벌루션 동작을 실행한 후 실행되는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제 97 항에 있어서, 상기 수신기에 연결되어 제1 기준 신호를 공급하는 국부 발진기 및 상기 국부 발진기에 연결되어 상기 GPS 신호를 요청하는데 사용되는 상기 국부 발진기를 측정하기 위해 정밀한 반송 주파수 신호를 공급하는 통신 수신기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 이동 유닛.
- 제 131 항에 있어서, 상기 수신기에 연결되어 제1 기준 신호를 공급하는 국부 발진기 및 상기 국부 발진기에 연결되어 상기 GPS 신호를 요청하는데 사용되는 상기 국부 발진기를 측정하기 위해 정밀한 반송 주파수 신호를 공급하는 통신 수신기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 원격 유닛의 위치를 결정하는 방법에 있어서:상기 원격 유닛에서, 상기 원격 유닛을 고려하여 인공위성의 도플러 정보를 수신하는 단계; 및상기 도플러 정보를 사용하여 상기 인공위성에 대한 위치 정보를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 139 항에 있어서, 기지국으로부터 상기 원격 유닛으로 상기 인공위성의 상기 도플러 정보를 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 140 항에 있어서, 상기 도플러 정보는 상기 기지국에서 GPS 수신기로부터 얻어지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 140 항에 있어서, 상기 위치 정보는, 상기 인공위성을 포함하고, 상기 원격 유닛을 고려하여 다수의 인공위성까지의 의사거리를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 140 항에 있어서, 상기 위치 정보는 상기 원격 유닛의 위치를 가리키는 위도와 경도를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 142 항에 있어서, 상기 원격 유닛으로부터 상기 기지국으로 상기 의사거리를 송신하는 단계를 더 포함하고, 여기서 상기 기지국은 상기 원격 유닛의 위치를 가리키는 위도와 경도를 게산하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 142 항에 있어서, 상기 인공위성의 인공위성 데이터 정보를 상기 원격 유닛으로 송신하는 단계를 더 포함하며, 상기 인공위성 데이터 정보는 상기 인공위성의 천체위치를 표시하는 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 143 항에 있어서, 상기 인공위성의 인공위성 데이터 정보를 상기 원격 유닛에 송신하는 단계를 더 포함하고, 상기 인공위성 데이터 정보는 상기 인공위성의 천체위치를 표시하는 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 이동 유닛의 위치를 제공하기 위해 GPS 신호를 표시하는 데이터를 사용하는 이동 유닛에 있어서, 상기 이동 유닛은:상기 이동 유닛내에 있고, 상기 이동 유닛을 고려하여 인공위성의 도플러 정보를 수신하기 위해 통신 링크를 통하여 연결 가능한 수신기;상기 이동 유닛내에 있고,상기 도플러 정보를 사용하여 상기 인공위성에 대한 위치 정보를 계산하고 상기 도플러 정보를 수신하기 위해 상기 수신기에 연결된 처리 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 유닛.
- 이동 GPS 유닛으로 통신 링크를 제공하는 기지국을 사용하는 방법에 있어서:상기 이동 GPS 유닛을 고려하여 인공위성의 도플러 정보를 결정하는 단계;상기 이동 GPS 유닛을 고려하여 상기 인공위성의 상기 도플러 정보를 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 148 항에 있어서, 상기 도플러 정보는 상기 인공위성으로부터 상기 기지국으로 GPS 신호의 도플러 시프트를 표시하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 149 항에 있어서, 상기 도플러 정보는 상기 인공위성으로부터 상기 이동 GPS 유닛으로 GPS 신호의 도플러 시프트를 대략 표시하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 148 항에 있어서, 상기 도플러 정보는 상기 기지국에서 GPS 수신기로부터 얻어지며, 상기 도플러 정보는 상기 인공위성으로부터 상기 기지국으로 GPS 신호의 도플러 시프트를 표시하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 151 항에 있어서, 상기 도플러 정보는 상기 인공위성으로부터 상기 이동 GPS 유닛으로 GPS 신호의 도플러 시프트를 대략 표시하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 152 항에 있어서:상기 이동 GPS 유닛으로부터 위치 정보를 수신하는 단계를 더 포함하고, 상기 위치 정보는 상기 기지국에서 수신되고, 상기 기지국은 상기 이동 GPS 유닛의 위치를 표시하는 위도와 경도를 얻는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 153 항에 있어서, 상기 인공위성을 포함하고, 상기 위치 정보는 상기 이동 GPS 유닛을 고려하여 다수의 인공위성까지의 의사거리를 포함하며, 상기 기지국은 상기 의사거리로부터 상기 위도 및 경도를 계산하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 153 항에 있어서, 상기 위치정보는 상기 위도와 경도를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 148 항에 있어서:상기 인공위성에 대한 천체위치를 표시하는 데이터를 포함하는 인공위성 데이터 정보를 상기 이동 GPS 유닛으로 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 139 항에 있어서, 처리 유닛은 상기 인공위성으로부터 GPS 신호의 토플러 시프트에 대하여 보상하기 위해 상기 도플러 정보를 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 147 항에 있어서, 상기 처리 유닛은 상기 인공위성으로부터 GPS 신호의 토플러 시프트에 대하여 보상하기 위해 상기 도플러 정보를 사용하는 것을 특징으로 하는 이동 유닛.
- 제 158 항에 있어서, 상기 통신 링크는 무선 주파수 통신 매체를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 유닛.
- 제 158 항에 있어서:상기 처리 유닛에 연결되어 상기 위치 정보를 송신하는 송신기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 유닛.
- 제 160 항에 있어서, 상기 위치 정보는 상기 이동 유닛을 고려하여 다수의 인공위성까지 의사거리를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 유닛.
- 제 160 항에 있어서, 상기 위치 정보는 상기 이동 유닛의 위치를 가리키는 위도와 경도를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 유닛.
- 제 158 항에 있어서, 상기 처리 유닛은 디지털 신호 처리 집적 회로(DSP)를 포함하고 상기 DSP는 고속 콘벌루션 알고리즘을 사용하는 상기 도플러 정보와 상기 GPS 신호를 처리하는 것을 특징으로 하는 이동 유닛.
- 제 163 항에 있어서, 상기 처리 유닛에 연결되어 상기 위치 정보를 송신하는 송신기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 유닛.
- 제 147 항에 있어서, 상기 수신기는 상기 인공위성과 다른 소스로부터 상기 인공위성의 인공위성 데이터 정보를 수신하기 위해 동작가능하며, 상기 인공위성 데이터 정보는 상기 인공위성에 대한 천체 위치를 표시한 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 유닛.
- 이동 GPS 유닛에 통신 링크를 제공하는 기지국에 있어서:상기 이동 GPS 유닛을 고려하여 인공위성의 도플러 정보 소스;상기 도플러 정보의 상기 소스에 연결되어 상기 통신 링크를 통해 상기 도플러 정보를 상기 이동 GPS 유닛으로 송신하는 송신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
- 제 166 항에 있어서, 상기 도플러 정보의 상기 소스는, 상기 기지국에 연결되고 상기 인공위성에 대하여 이미 계산된 대략의 도플러 정보를 저장하는 저장 유닛인 것을 특징으로 하는 기지국.
- 제 166 항에 있어서:상기 이동 GPS 유닛으로부터 위치 정보를 수신하는 수신기;상기 수신기에 연결된 프로세서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
- 제 166 항에 있어서, 상기 도플러 정보는 상기 인공위성으로부터 상기 기지국으로 GPS 신호의 도플러 시프트를 표시하는 것을 특징으로 하는 기지국.
- 제 169 항에 있어서, 상기 도플러 정보는 상기 인공위성으로부터 상기 이동 GPS 유닛으로 GPS 신호의 도플러 시프트를 대략 표시하는 것을 특징으로 하는 기지국.
- 제 166 항에 있어서, 상기 도플러 정보는 상기 기지국에서 GPS 수신기를 포함하는 상기 소스로부터 얻어지며 상기 인공위성으로부터 상기 기지국으로 GPS 신호의 도플러 시프트를 표시하는 것을 특징으로 하는 기지국.
- 제 171 항에 있어서, 상기 도플러 정보는 상기 인공위성으로부터 상기 이동 GPS 유닛으로 GPS 신호의 도플러 시프트를 대략 표시하는 것을 특징으로 하는 기지국.
- 제 168 항에 있어서, 상기 위치 정보는 상기 기지국에서 수신되고, 상기 기지국은 상기 이동 GPS 유닛의 위치를 가리키는 위도와 경도를 얻을 수 있는 것을 특징으로 하는 기지국.
- 제 173 항에 있어서, 상기 위치 정보는, 상기 인공위성을 포함하고, 상기 이동 GPS 유닛을 고려하여 다수의 인공위성까지 의사 거리를 포함하고, 상기 기지국의 상기 프로세서는 상기 의사 거리로부터 위도와 경도를 계산하는 것을 특징으로 하는 기지국.
- 제 173 항에 있어서, 상기 위치 정보는 상기 위도와 경도를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
- 제 166 항에 있어서, 상기 송신기는 상기 GPS 유닛으로 상기 인공위성의 인공위성 데이터 정보를 송신하고, 상기 인공위성 데이터 정보는 상기 인공위성에 대한 천체 위치를 표시하는 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
- 제 169 항에 있어서, 상기 기지국과 상기 이동 GPS 유닛은 서로 대략 150 Km내에 있는 것을 특징으로 하는 기지국.
- 이동 GPS 수신기에서 국부 발진기를 조정하는 방법에 있어서:상기 정밀한 반송 주파수 신호를 공급하는 소스로부터 정밀한 반송 주파수 신호를 수신하는 단계;상기 정밀한 반송 주파수 신호를 자동으로 고정하고 기준 신호를 공급하는 단계;GPS 신호를 요청하는데 사용되는 상기 국부 발진기를 상기 기준 신호로 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 178 항에 있어서, 상기 수신 단계는 통신 링크를 동해 통신된 인공위성 데이터 정보를 포함한 데이터 신호로부터 상기 정밀한 반송 주파수 신호를 뽑아내는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 179 항에 있어서, 상기 인공위성 데이터 정보는 상기 이동 GPS 수신기를 고려하여 인공위성의 도플러 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 179 항에 있어서, 상기 인공위성 데이터 정보는 인공위성에 대한 천체위치를 나타내는 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 179 항에 있어서, 상기 통신 링크는 양방향 페이저 링크 또는 셀룰라 전화 링크 또는 개인 통신 시스템 또는 특수 이동 무선 장치 또는 무선 패킷 데이터 시스템으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 179 항에 있어서, 상기 통신 링크는 무선 주파수 통신 매체인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 178 항에 있어서, 상기 주파수 제어 로직은 위상 고정 루프 또는 주파수 고정 루프 또는 블록 위상 에스티메이터(estimator)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 184 항에 있어서, 상기 국부 발진기를 조정하기 위해 상기 기준 신호는 상기 국부 발진기에 의해 제공된 주파수와 비교되는 기준 주파수를 공급하는 것을 특징으로 하는 방법.
- GPS 신호를 수신하는 제1안테나;상기 GPS 신호를 상기 다운컨버터로 공급하는 상기 안테나와 연결된 다운 컨버터;상기 다운컨버터와 연결되고, 제1 주파수로부터 제2 주파수로 상기 GPS 신호를 변환시키기 위해 상기 다운컨버터로 제1 기준 신호를 공급하는 국부 발진기.상기 정밀한 반송 주파수 신호를 공급하는 소스로부터 정밀한 반송 주파수 신호를 수신하는 제2 안테나;상기 제2 안테나에 연결되고, 상기 국부 발진기의 제1 기준 신호를 조정하기 위해 상기 GPS 신호를 요청하는데 사용되는 상기 국부 발진기로 제2 기준 신호를 공급하는 자동 주파수 제어(AFC) 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 GPS 수신기.
- 제 186 항에 있어서, 상기 AFC 회로와 상기 국부 발진기에 연결되고, 상기 국부 발진기로부터 상기 제1 기준 신호의 주파수를 조정하기 위해 상기 제1 기준 신호와 상기 제2 기준 신호를 비교하는 비교기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 GPS 수신기.
- 제 187 항에 있어서, 상기 AFC 회로는 상기 제2 안테나에 연결되는 수신기와 연결된 위상 고정 루프를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 GPS 수신기.
- 제 186 항에 있어서, 상기 제2 안테나에 연결되고, 상기 제2 안테나로부터 상기 정밀한 반송 주파수 신호를 수신하고, 상기 제2 안테나를 통해 통신된 인공위성 데이터 정보를 포함하는 데이터 신호와 함께 상기 정밀한 반송 주파수 신호를 수신하는 수신기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 GPS 수신기.
- 제 189 항에 있어서, 상기 인공위성 데이터 정보는 상기 이동 GPS 수신기를 고려하여 인공위성의 도플러 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 GPS 수신기.
- 제 190 항에 있어서, 상기 인공위성 데이터 정보는 상기 이동 GPS 수신기를 고려하여 다수의 인공위성의 식별 정보 및 상기 GPS 수신기를 고려하여 상기 다수의 인공위성중 각각의 인공위성에 대한 대응하는 다수의 도플러 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 GPS 수신기.
- 제 189 항에 있어서, 상기 인공위성 데이터 정보는 인공위성에 대한 천체위치를 표시하는 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 GPS 수신기.
- 이동 GPS 수신기의 국부 발진기를 조정하기 위해 기지국을 사용하는 방법에 있어서:정밀한 주파수를 가진 제1 기준 신호를 발생하는 단계;정밀한 반송 주파수 신호를 공급하기 위해 상기 제1 기준 신호를 데이터 신호로 변조하는 단계;정밀한 반송 주파수 신호는 상기 이동 GPS 수신기의 국부 발진기를 조정하는데 사용되고, 상기 국부 발진기는 GPS 신호를 요청하는데 사용되며, 상기 GPS 수신기로 상기 정밀한 반송 주파수 신호를 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 193 항에 있어서, 상기 데이터 신호는 상기 GPS 수신기를 고려하여 인공위성의 도플러 정보를 포함하는 인공위성 데이터 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 193 항에 있어서, 상기 데이터 신호는 인공위성에 대한 천체위치를 표시하는 데이터를 포함하는 인공위성 데이터 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 원격 유닛의 위치를 결정하는 방법에 있어서:도플러를 포함하고, 데이터 링크를 통해 기지국으로부터 원격 유닉으로 GPS 인공위성 정보를 송신하는 단계;상기 원격 유닛에서 상기 인공위성 정보와 인 뷰 인공위성으로부터의 GPS 신호를 수신하는 단계;원격 유닛에서, 상기 인 뷰 인공위성까지의 의사거리를 계산하는 단계;상기 데이터 링크를 통해 상기 원격 유닉으로부터 상기 기지국으로 상기 의사거리를 송신하는 단계; 및상기 기지국에서, 상기 의사거리를 이용하여 상기 원격 유닛의 위치를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 상기 이동 GPS 수신기의 국부발진기를 조정하기 위해 이동 GPS 수신기에서 사용하기 위한 조정 신호를 공급하는 기지국에 있어서,정밀한 주파수를 가진 제1 기준 신호에 대한 제1 소스;정밀한 반송 주파수 신호를 공급하고, 인공위성 데이터 정보의 상기 제1 소스와 제2 소스에 연결된 변조기;상기 변조기에 연결되고, 상기 GPS 신호를 요청하는데 사용되는 상기 국부 발진기를 조정하는 상기 정밀한 반송 주파수 신호를 상기 이동 GPS 수신기로 송신하는 송신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
- 제 197 항에 있어서, 상기 인공위성 데이터 정보는 상기 이동 GPS 수신기를 고려하여 인공위성의 도플러 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
- 제 197 항에 있어서, 상기 인공위성 데이터 정보는 상기 이동 GPS 수신기를 고려하여 인공위성에 대한 천체위치를 표시하는 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
- 제 197 항에 있어서, 상기 송신기에 연결되고, 상기 송신기에 명령하여 상기 이동 GPS 수신기로 송신하게 하는 프로세서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
- 제 200 항에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 이동 GPS 수신기를 고려하여 다수의 인공위성을 결정하고 상기 다수의 인공위성중 각각의 인공위성에 대한 상기 인공위성 데이터 정보를 얻으며, 송신기에 명령하여 상기 다수의 인공위성의 식별 정보와 상기 인공위성 데이터 정보를 상기 이동 GPS 수신기로 송신하게 하는 것을 특징으로 하는 기지국.
- 제 201 항에 있어서, 상기 인공위성 데이터 정보는 상기 다수의 인공위성에 대한 도플러 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
- 제 201 항에 있어서, 상기 인공위성 데이터 정보는 상기 다수의 인공위성에 대한 천체위치를 표시하는 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
- 제 143 항에 있어서, 상기 위치 정보는 상기 원격 유닛의 고도를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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