TWI384768B - 高精確度衛星訊號接收控制器、相關校正模組及方法 - Google Patents

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TWI384768B TW097149659A TW97149659A TWI384768B TW I384768 B TWI384768 B TW I384768B TW 097149659 A TW097149659 A TW 097149659A TW 97149659 A TW97149659 A TW 97149659A TW I384768 B TWI384768 B TW I384768B
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Andrey Bochkovskiy
Hsin Min Peng
Tsai Hsin Tsai
Chun Hsien Wu
Ping Hsin Kan
Yu Tai Chang
Steve Wiyi Yang
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Mstar Semiconductor Inc
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    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
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Description

高精確度衛星訊號接收控制器、相關校正模組及方法
本發明係有關於衛星訊號接收系統校正模組以及其校正方法，特別有關於，利用非溫度補償型石英震盪器(Temperature-Compensated Crystal Oscillator，TCXO)而能實現高精確度衛星訊號接收控制器、相關校正模組及方法。
一般而言，全球衛星定位系統(GPS，global positioning system)的接收器都需要精確的時脈頻率來執行探測(acquisition)或目前航向追尋(track)的動作。一般而言，這樣的時脈頻率皆是以石英震盪器(XTAL)來提供。然而，石英震盪器所提供之時脈訊號的頻率，會隨著溫度的不同而有不同的誤差。如第1圖所示，石英震盪器原本之溫度和頻率差異的關係會呈現如曲線S1 的圖形，然而因為製程或石英震盪器的影響，S1 可能會產生平移的現象而形成曲線S2 ，亦即溫度-頻率差異關係一致，但同一溫度下的頻率差異已經有所不同；或者，亦有可能整個溫度和頻率差異的關係被大幅改變，而呈現如曲線S3 的圖形。普通石英震盪器在溫度-40~85℃之頻率變動率高達15~30ppm(parts per million)。
因此在高精確度衛星定位系統之接收器中，皆會以溫度補償型石英震盪器來隨著溫度提供頻率補償過的時脈訊號，溫度補償型石英震盪器所震盪的頻率具有約0.5ppm的溫度穩定性。然而，溫度補償型石英震盪器之價格往往高出普通的石英震盪器，也就是非溫度補償型石英震盪器，數倍之譜，因此會造成成本上的額外負擔。要能夠有效率地量產具有相當可靠度的高精確度衛星定位系統之接收器，也是重要課題。
因此，本發明之一目的為提供高精確度衛星訊號接收控制器、校正模組以及其校正方法，其可不使用溫度補償型石英震盪器而能補償不同溫度下石英震盪器之頻率差異。
本發明揭露一種高精確度衛星訊號接收電路控制器，包含：溫度腳位、頻率合成器、類比數位轉換器、衛星定位系統接收模組以及控制單元，頻率合成器耦接至外部非溫度補償型石英震盪器，產生震盪頻率訊號給衛星定位系統接收模組；溫度腳位耦接至外部熱敏電阻，接收類比溫度訊號；類比數位轉換器將類比溫度輸出轉換成數位溫度；以及控制單元，耦接至類比數位轉換器，更新溫度/頻率差異資料，溫度/頻率差異資料可以代表溫度/頻率差異函數，或者利用內插插補所需的溫度/頻率差異資料，其中，控制單元耦接至類比數位轉換器及衛星定位系統接收模組，衛星定位系統接收模組送出複數個衛星時間差異量與複數個衛星頻率差異量給控制單元，控制單元根據衛星時間差異量與衛星頻率差異量產生一震盪頻率調整量給衛星定位系統接收模組，以補償衛星定位之精確度，以及控制單元適應性更新溫度/頻率差異資料。當控制單元根據衛星時間差異量與衛星頻率差異量決定目前處於微弱訊號之無訊號狀態下時，控制單元根據該數位溫度以及溫度/頻率差異資料估測震盪頻率調整量。
本發明亦揭露一種利用非溫度補償震盪訊號進行高精確度衛星定位之方法，包含步驟接收非溫度補償之震盪頻率；決定是否處於微弱訊號之無訊號狀態；以及根據環境溫度以及溫度/差異頻率資料，估測震盪頻率調整量。
根據上述之實施例，可以利用低成本的非溫度補償型石英震盪器實現高精確度全球衛星訊號接收系統。
在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含」係為開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。以外，「耦接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述第一裝置耦接於第二裝置，則代表第一裝置可直接電氣連接於第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至第二裝置。
第2圖繪示了根據本發明之一實施例的衛星訊號接收系統校正模組之方塊圖以及此校正模組運用於一衛星訊號接收系統之示意圖。衛星訊號接收系統校正模組200包含溫度感測器201、類比數位轉換器203、控制單元205(其包含適應性補償單元207)以及非揮發性記憶體209。溫度感測器201量測衛星訊號接收系統校正模組200之第一溫度T1 ，經過類比數位轉換器203將第一溫度T1 轉換成數位輸出，類比數位轉換器203可以為低成本的逐次逼進型類比數位轉換器(Successive Approximation Register ADC，SARADC)，量測單元206用以量測溫度感測器201與類比數位轉換器203的特性以產生溫度特性參數TS_CP與類比數位轉換特性參數ADC_CP，例如包括位移與斜率參數。上述之溫度特性參數TS_CP與類比數位轉換器特性參數ADC_CP會被儲存在非揮發性記憶體209中供後續使用，此外一參考溫度/頻率差異函數Sn ，亦即初始的S曲線，亦會被儲存至非揮發性記憶體209中。類比數位轉換器特性參數ADC_CP可以包含增益、偏差，可表示成：
增益=(C2-C1)/(Vr2-Vr1)
偏差=輸入為0時的輸出值；或者
偏差=
其中，C1、C2為輸入為Vr1、Vr2之輸出。
首先，進入初步校正模式，控制單元205會依據參考溫度/頻率差異函數Sn 以及衛星資料(其取得方法將於以後詳述)、第一溫度T1 以及頻率偏移量fbias 求得於第一溫度T1 下的頻率差異。然後，進入通常訓練模式，求出適應性補償單元207在第一溫度T1 下的頻率差異後，可再利用類比數位轉換器特性參數ADC_CP、參考溫度/頻率差異函數Sn 、第一溫度T下的頻率差異以及不同於第一溫度T1 的其他溫度將參考溫度/頻率差異函數Sn 更新成正確的溫度/頻率差異函數，亦即將S-曲線更新成正確的S-曲線。然後控制單元會利用更新過的溫度/頻率差異函數產生一頻率調整量Δfxo 。這些元件之詳細動作將於底下說明。
當衛星訊號接收系統校正模組200使用在衛星訊號接收系統202時，將頻率調整量Δfxo 提供至衛星定位系統接收模組211。衛星定位系統接收模組211可接收來自天線212的衛星訊號，其通常包含RF預先放大器、RF降頻器(down converter)、中頻濾波器、關聯器(correlator)、累積器(accumulator)等。非溫度補償型石英震盪器213產生一頻率f的時脈訊號給頻率合成器215之後，頻率合成器215分別產生頻率f1 以及頻率f2 的時脈訊號給衛星定位系統接收模組211以及頻率誤差計算器217。頻率誤差計算器217會根據頻率f2 的時脈訊號以及來自高精確度時脈訊號源219之具有頻率fr 的參考時脈訊號產生頻率偏移量(fbias )。頻率偏移量fbias 可以直接傳送到控制單元205，而儲存於非揮發性記憶體209。
第3圖繪示了使用根據本發明之一實施例的衛星訊號接收控制器302的校正示意圖。衛星訊號接收控制器302係為第2圖之衛星訊號接收系統202中除了外掛元件，例如非溫度補償型石英震盪器213及/或非揮發性記憶體209為外掛，可以整合實施為積體電路控制器302。在初步校正模式下，例如在衛星訊號接收控制器302在製造後未出廠前的校正模式，衛星訊號接收控制器302係耦接至參考衛星訊號接收控制器301，參考衛星訊號接收控制器301係耦接至溫度補償型振盪器307，參考衛星訊號接收控制器301配合溫度補償型振盪器307可以運作為高精確度衛星訊號接收系統，例如為可以市面販售的高精確度衛星訊號接收系統。衛星訊號接收控制器302接收參考時脈訊號做校正的時脈參考，參考時脈訊號可以由第2圖中提到的高精確度時脈訊號源219或者溫度補償型振盪器307所提供，以排除環境變化之影響。參考衛星訊號接收控制器301透過天線303接收衛星訊號，並由此衛星訊號得到衛星資料SData與原子鐘時間ST後，將此衛星資料SData與原子鐘時間ST饋送給衛星訊號接收控制器302，例如藉由USB、UART等等介面。然後衛星訊號接收控制器302可根據此衛星資料鎖定至衛星，鎖定之後便可得到在第一溫度T1 下的頻率調整量，頻率差異值可以利用參考時脈訊號與非溫度補償型石英震盪器213之時脈於一預定時間內的計數值CNT1與CNT2表示：
頻率調整量=(CNT1-CNT2)/CNT2*106
衛星訊號接收控制器302和參考衛星訊號接收控制器301可以存在於不同的溫度，舉例而言，精密溫度感測器305耦接於衛星訊號接收控制器302，感測參考衛星訊號接收控制器301之第二溫度T2 並將此數據傳送到衛星訊號接收控制器302，衛星訊號接收控制器302參考第二溫度T2 以及本身的第一溫度T1 之關係來鎖定至衛星以精確求得第一溫度T1 下的頻率差異值。應注意到，精密溫度感測器305主要在提供精確的環境溫度給衛星訊號接收控制器302進行校正，此精密溫度感測器305也可以直接耦接於伺服裝置309，將環境溫度報告給伺服裝置309。於此實施例中，衛星訊號接收控制器302和參考衛星訊號接收控制器301可耦接至伺服裝置309，並透過伺服裝置309進行資料的傳送，伺服裝置309可以是一台個人電腦。
第4圖繪示了使用根據本發明之一實施例的控制單元之運作示意圖，其係說明了衛星訊號接收系統校正模組在通常訓練模式時的動作。如第4圖所示，當第一溫度T1 時的頻率差異被確定後，適應性補償單元207可根據類比數位轉換器特性參數ADC_CP、參考溫度/頻率差異函數、第一溫度T1 下的頻率差異以及不同於第一溫度T1 之溫度Tn 執行一自回歸(recursive)濾波動作以產生頻率校正參數，並根據該頻率校正參數決定來更新儲存於非揮發性記憶體209中的參考溫度/頻率差異函數，例如以3階5階函數係數表示，或者實現為複數個校正資料，應用時以簡單的內插電路估測之。適應性補償單元205更會估測各頻道(channel)的預估頻率差異Δfc1 、Δfc2 、Δfc3 ，並將其送至一頻率/相位控制迴路401，頻率/相位控制迴路401會根據各頻道的預估頻率差異Δfc1 、Δfc2 、Δfc3 產生相對應的多個預估頻率差異Δf1 、Δf2 、Δf3 。
頻率偏移偵測器403會根據多個預估頻率差異Δf1 、Δf2 、Δf3 產生頻率偏移參數offset與可信度參數rms，且適應性補償單元207依據頻率偏移參數offset與可信度參數rms決定是否依據頻率校正參數更新參考溫度/頻率差異函數。上述的溫度Tn 係表示跟第一溫度T1不同的溫度，每到一個不同的Tn ，適應性補償單元根據Tn 對參考溫度/頻率差異函數做不同的更新。因此，若可給予更多不同的Tn ，則溫度/頻率差異函數(即S曲線)便可被更新得更完整。而適應性補償單元207可根據下列條件中至少其一來決定是否更新參考溫度/頻率差異函數：
1.　頻率校正參數是否落於一預定數值範圍內，例如：太大或太小則不更新。
2.　溫度Tn 是否落於一預定溫度範圍內，例如：太大或太小則不更新。
3.　參考溫度/頻率差異函數之更新頻率是否落於一預定更新頻率範圍內，例如：若更新頻率太頻繁則不更新。
4.　根據接連量測到的兩個Tn 之差異決定是否更新該參考溫度/頻率差異函數。
適應性補償單元205係執行自回歸濾波動作，自回歸濾波動作係指多數不完全及包含雜訊的資料中，估計動態系统的狀態。在本實施例中，可使用卡爾曼濾波器(Kalman filter)來實現適應性補償單元207，可以藉由自回歸濾波動作收歛補償溫度所造成的誤差，隨著時間增加、參考資料量增加，就可以收歛逼近頻率差異與溫度間的關係，補償準確度也愈高。
須注意的是，在上述實施例中，雖然皆以方塊圖模式、也就是硬體方式來描述根據本發明之實施例的衛星訊號接收系統校正模組，但並不表示上述實施例中的元件皆須以硬體方式實現，舉例而言，控制單元205可以是內嵌型微處理器搭配運作對應的軟體程式，以實現以上實施例之運作。
第5圖繪示了根據本發明之一實施例的衛星訊號接收系統校正方法，其係對應於衛星訊號接收系統在初步校正模式時的動作，在步驟501，量測衛星訊號接收系統中之類比數位轉換器的特性，以產生一類比數位轉換器特性參數。在步驟503，量測衛星訊號接收系統之第一溫度，亦可視為量測類比數位轉換器之溫度，以產生溫度特性參數，例如為溫度感測器所量測之溫度偏移量。在步驟505，提供參考時脈訊號，以產生粗略頻率偏移量。在步驟505，根據衛星資料、原子鐘時間、衛星訊號接收系統中震盪器之頻率偏移量及第一溫度進行定位以求得於第一溫度下的精確的頻率調整量，也就是震盪器之頻率與衛星原子鐘間的精確頻率差異。
第6圖繪示了根據本發明之實施例的衛星訊號接收系統校正方法，其係對應於衛星訊號接收系統在通常訓練模式時的動作，在步驟601，提供第一溫度下，待測衛星訊號接收系統之頻率調整量。其中一種作法為：利用第5圖所示的衛星訊號接收系統校正方法取得第一溫度下的頻率調整量。在步驟603，量測衛星訊號接收系統之第二溫度。在步驟605，載入衛星訊號接收系統之類比數位轉換器的類比數位轉換器特性參數與溫度特性參數。在步驟607，載入參考溫度/頻率差異資料，例如代表參考溫度/頻率差異函數。在步驟609，根據衛星資料、震盪器之頻率偏移量、類比數位轉換器特性參數、參考溫度/頻率差異函數、第一溫度下的頻率調整量以及第二溫度執行一自回歸濾波動作以產生頻率校正參數。在步驟611，依據頻率校正參數更新參考溫度/頻率差異函數。
第7圖繪示根據本發明之實施例將頻率調整量Δfxo 施用於衛星訊號接收系統中時間/載波迴路701之示意圖。時間/載波迴路701接收一中頻訊號，以補償時間延遲、載波頻率差異以及相位誤差等。時間/載波迴路701包含關聯器(correlator)704、705、707、709、累積器(accumulator)711、713、715、FLL/PLL鑑頻器(discriminator)717、DLL鑑頻器719、DLL迴路721、加法器723、729、碼產生器725、FLL/PLL迴路濾波器727、載波數值控制振盪器(Numerical Control Oscillator)731、以及sinθ/cosθ產生器733等。這些元件之詳細動作以及結構為熟知此項技藝者所知悉，故在此不再贅述。須注意的是，這些元件僅用於舉例說明產生頻率調整量Δfxo 之後的應用運作實施例，而非用以限定本發明。根據前述實施例所產生的頻率調整量Δfxo 會跟預測出的都普勒頻率作相減動作後，傳送至載波數值控制振盪器731以進行後續補償動作。
第8圖繪示根據本發明之另一實施例的衛星訊號接收控制器802，包括類比數位轉換器803、控制單元805、衛星定位系統接收模組811及頻率合成器815。類比數位轉換器803耦接於外部的熱敏電阻816，熱敏電阻816可以提供精準的類比溫度訊號，經過類比數位轉換器803用以將類比溫度輸出轉換成數位溫度，類比數位轉換器803可以為低成本的逐次逼進型類比數位轉換器。衛星定位系統接收模組811耦接於外部天線812，接收多顆衛星訊號；衛星訊號接收控制器802耦接於非溫度補償型石英震盪器813，利用非溫度補償型石英震盪器813耦接於頻率合成器815產生震盪訊號fxo 供衛星定位系統接收模組811之運作。
如此架構下，雖然增加了些許熱敏電阻816之成本，但是卻可以增進量產的便利性，甚至無需利用第3圖之測試系統與流程，例如無需饋入外部的精確參考時脈，讓衛星訊號接收控制器802掃描所有頻率緩慢收斂頻率，也可以達到利用低成本的非溫度補償型石英震盪器813實現高精確度全球衛星定位。類似前述實施例所揭式，衛星訊號接收控制器802耦接於非揮發性記憶體809，例如快閃記憶體。控制單元805包含量測單元806與適應性補償單元807，量測單元806校正類比數位轉換器803之類比數位轉換校正參數，適應性補償單元807適應性補償非溫度補償型石英震盪器813所產生的震盪訊號之頻率誤差。應注意到，衛星訊號接收控制器802由獨立的腳位耦接於以上外接元件。非揮發性記憶體809儲存類比數位轉換校正參數與溫度/頻率差異函數，控制單元805可以藉由每次量測更新溫度/頻率差異函數，使得衛星訊號接收控制器802保持在最佳精確度，並縮短每次開機運作的時間。
第9圖繪示根據本發明之實施例的第8圖衛星定位系統接收模組811與控制單元805間的運作方塊圖，衛星定位系統接收模組811包含射頻電路910、基頻電路920、量測引擎(measurement engine，簡稱ME)930、定位引擎(positioning engine，簡稱PE)940，控制單元805負責提供震盪頻率調整量Δfxo ，給基頻電路920進行時間參數與頻率參數之補償；定位引擎940送出定位結果；基頻電路920送出複數個衛星時間(code，或稱碼)差異量Δτi 與複數個衛星頻率差異量Δfi 給控制單元805，當衛星定位系統接收模組811可以正常接收到衛星訊號時，控制單元805根據衛星時間差異量Δτi 與衛星頻率差異量Δfi 產生震盪頻率調整量Δfxo ；當控制單元805根據衛星時間差異量Δτi 與衛星頻率差異量Δfi 決定目前衛星訊號處於微弱訊號(weak signal)之無訊號狀態下時，控制單元805根據偵測溫度，例如來自第8圖，以及溫度/差異頻率函數估測(estimate)頻率差異量Δfi 給基頻電路920進行時間參數與頻率參數之補償，使得衛星定位系統可以維持高精確度衛星定位之運作。
第10圖繪示根據本發明之實施例的利用非溫度補償震盪訊號進行高精確度衛星定位之方法流程圖，於步驟1010，接收一非溫度補償之震盪頻率；於步驟1020產生複數個衛星時間差異量Δτi 與複數個衛星頻率差異量Δfi ；於步驟1030，根據衛星時間差異量Δτi 與衛星頻率差異量Δfi 決定目前衛星訊號是否處於微弱訊號之無訊號狀態下？若衛星時間差異量Δτi 與衛星頻率差異量Δfi 顯示目前衛星訊號處於微弱訊號之無訊號狀態下，前進至步驟1040，根據環境溫度以及溫度/差異頻率資料，可以代表一函數，估測震盪頻率調整量Δfi 進行時間參數與頻率參數之補償；若否，前進至步驟1050，直接產生震盪頻率調整量Δfxo ；於步驟1060，根據環境溫度與震盪頻率調整量適應性更新溫度/差異頻率資料，例如利用卡爾曼濾波器根據環境溫度與該震盪頻率調整量進行適應性更新。
本發明揭露一種高精確度衛星訊號接收電路控制器，包含：溫度腳位、頻率合成器、類比數位轉換器、衛星定位系統接收模組以及控制單元，頻率合成器耦接至外部非溫度補償型石英震盪器，產生震盪頻率訊號給衛星定位系統接收模組；溫度腳位耦接至外部熱敏電阻，接收類比溫度訊號；類比數位轉換器將類比溫度輸出轉換成數位溫度；以及控制單元，耦接至類比數位轉換器，根據數位溫度更新溫度/頻率差異資料，溫度/頻率差異資料可以代表溫度/頻率差異函數，或者利用內插插補所需的溫度/頻率差異資料，其中，控制單元耦接至類比數位轉換器及衛星定位系統接收模組，衛星定位系統接收模組送出複數個衛星時間差異量與複數個衛星頻率差異量給該控制單元，控制單元根據衛星時間差異量與衛星頻率差異量產生一震盪頻率調整量給衛星定位系統接收模組，以補償衛星定位之精確度，以及控制單元根據數位溫度適應性更新一溫度/頻率差異資料。當控制單元根據衛星時間差異量與衛星頻率差異量決定目前處於微弱訊號之無訊號狀態下時，控制單元根據該數位溫度以及溫度/頻率差異資料估測震盪頻率調整量。
本發明亦揭露一種利用非溫度補償震盪訊號進行高精確度衛星定位之方法，包含步驟接收非溫度補償之震盪頻率；決定是否處於微弱訊號之無訊號狀態；根據環境溫度以及溫度/差異頻率資料，估測震盪頻率調整量；以及利用卡爾曼濾波器根據環境溫度與該震盪頻率調整量進行適應性更新。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
200．．．衛星訊號接收系統校正模組
201．．．溫度感測器
203、803．．．類比數位轉換器
205、805．．．控制單元
206、806．．．量測單元
207、807．．．適應性補償單元
209、809．．．非揮發性記憶體
211、811．．．衛星定位系統接收模組
212、812．．．天線
213、813．．．非溫度補償型石英震盪器
215、815．．．頻率合成器
217．．．頻率誤差計算器
219．．．高精確度時脈訊號源
301、802．．．衛星訊號接收控制器
302、902．．．衛星訊號接收控制器
212、303、912．．．天線
305．．．精密溫度感測器
307．．．溫度補償型振盪器
309．．．伺服裝置
401．．．頻率/相位控制迴路
403．．．頻率偏移偵測器
701．．．時間/載波迴路
704~709．．．關聯器
711~715．．．累積器
717．．．FLL/PLL鑑頻器
719．．．DLL鑑頻器
721．．．DLL迴路
723、729．．．加法器
725．．．碼產生器
727．．．FLL/PLL迴路濾波器
731．．．載波數值控制振盪器
733．．．sinθ/cosθ產生器
816．．．熱敏電阻
910．．．射頻電路
920．．．基頻電路
930．．．量測引擎
940．．．定位引擎
第1圖繪示了習知技術中石英震盪器之溫度/頻率差異關係圖。
第2圖繪示了根據本發明之一實施例的衛星訊號接收系統校正模組之方塊圖以及此校正模組運用於一衛星訊號接收系統之示意圖。
第3圖繪示了使用根據本發明之一實施例的衛星訊號接收系統校正模組之衛星訊號接收系統的校正示意圖。
第4圖繪示了使用根據本發明之一實施例的控制單元之運作示意圖。
第5圖繪示了根據本發明之實施例的衛星訊號接收系統校正方法，其係對應於衛星訊號接收系統在初步校正模式時的動作。
第6圖繪示了根據本發明之實施例的衛星訊號接收系統校正方法，其係對應於衛星訊號接收系統在通常訓練模式時的動作。
第7圖繪示了當根據本發明之衛星訊號接收系統校正模組求出頻率調整量Δfxo 後，衛星訊號接收系統如何使用此頻率調整量Δfxo 的示意圖。
第8圖繪示了在通常訓練模式中，決定初始定位之搜尋範圍之方塊圖。
第9圖繪示了根據本發明之另一實施例的衛星訊號接收控制器。
第10圖繪示根據本發明之實施例的第9圖中衛星定位系統接收模組與控制單元間的運作方塊圖。
200．．．衛星訊號接收系統校正模組
201．．．溫度感測器
203．．．類比數位轉換器
205．．．控制單元
206．．．量測單元
207．．．適應性補償單元
209．．．非揮發性記憶體
211．．．衛星定位系統接收模組
212．．．天線
213．．．非溫度補償型石英震盪器
215．．．頻率合成器
217．．．頻率誤差計算器
219．．．高精確度時脈訊號源

Claims (36)

  1. 一種衛星訊號接收系統校正方法，使用於一待測衛星訊號接收系統，該待測衛星訊號接收系統包含一類比數位轉換器以及一非溫度補償型石英震盪器，該衛星訊號接收系統校正方法包含：(a)量測該類比數位轉換器的特性以產生一類比數位轉換器特性參數；(b)量測該待測衛星訊號接收系統之一第一溫度以產生一溫度特性參數；(c)提供一參考時脈訊號以產生一頻率偏移量；以及(d1)根據一衛星資料及一原子鐘時間進行定位；(d2)接收衛星頻率差異、衛星碼差異，並根據該頻率偏移量、該衛星頻率差異以及該衛星碼差異求得該第一溫度下的一頻率調整量。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之衛星訊號接收系統校正方法，更包含：提供一參考衛星訊號接收系統以獲得該衛星資料及該原子鐘時間；以及量測該參考衛星訊號接收系統之一第二溫度；其中該步驟(d1)係根據該第一溫度以及該第二溫度求得該第一溫度下的該頻率調整量。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之衛星訊號接收系統校正方法，更包含：使用該參考衛星訊號接收系統接收一衛星訊號；使用該參考衛星訊號接收系統根據該衛星訊號求得該衛星資料；以及使該待測衛星訊號接收系統根據該衛星資料鎖定到至少一衛星；其中該步驟(d1)在該待測衛星訊號接收系統鎖定到該至少一衛星後，根據該至少一衛星之一衛星訊號求得該第一溫度下的該頻率調整量。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之衛星訊號接收系統校正方法，更包含量測溫度特性參數之步驟。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之衛星訊號接收系統校正方法，其中該類比數位轉換器的特性包含該類比數位轉換器的增益或頻率偏移。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之衛星訊號接收系統校正方法，更包含：(e)提供該待測衛星訊號接收系統一第三溫度；(f)根據該類比數位轉換器特性參數、該參考溫度/頻率差異函數、該第一溫度下的該頻率調整量以及該第三溫度執行一自回歸濾波動作以產生頻率校正參數； (g)根據該頻率校正參數更新該參考溫度/頻率差異函數。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之衛星訊號接收系統校正方法，其中該自回歸濾波動作係使用一卡爾曼濾波器(kalman filter)執行。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之衛星訊號接收系統校正方法，其中該步驟(f)更產生一可信度參數，且該步驟(g)更依據該可信度參數決定是否依據該頻率校正參數更新該參考溫度/頻率差異函數。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之衛星訊號接收系統校正方法，其中該步驟(g)更包含根據下列條件中至少其一來決定是否更新該參考溫度/頻率差異函數：該頻率校正參數是否落於一預定數值範圍內、該第三溫度是否落於一預定溫度範圍內以及該參考溫度/頻率差異函數之更新頻率是否落於一預定更新頻率範圍內。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之衛星訊號接收系統校正方法，更包含提供該待測衛星訊號接收系統一第四溫度，且該步驟(g)更依據該第四溫度與該第三溫度之差距決定是否更新該參考溫度/頻率差異函數。
  11. 如申請專利範圍第6項所述之衛星訊號接收系統校正方法，更包 含：根據該第三溫度以及被更新的參考溫度/頻率差異函數決定將該待測衛星訊號接收系統鎖定到該至少一衛星之定位搜尋範圍(search range)資訊。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之衛星訊號接收系統校正方法，更包含：利用該定位搜尋範圍資訊進行開迴路追尋(open loop tracking)處理。
  13. 一種衛星訊號接收系統校正方法，使用於一待測衛星訊號接收系統，該待測衛星訊號接收系統包含一類比數位轉換器以及一非溫度補償型石英震盪器，該衛星訊號接收系統校正方法包含：(a)提供一第一溫度下，該待測衛星訊號接收系統之頻率調整量；(b)提供該衛星訊號接收系統一第二溫度；(c)量測該類比數位轉換器之一類比數位轉換器特性參數；(d)取得一參考溫度/頻率差異函數；(e)根據一衛星資料、一精確頻率值、該類比數位轉換器特性參數、該參考溫度/頻率差異函數、該第一溫度下的該頻率調整量以及該第二溫度執行一自回歸濾波動作以產生頻率校正參數；以及(f)依據該頻率校正參數更新該參考溫度/頻率差異函數。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之衛星訊號接收系統校正方法，其 中該自回歸濾波動作係使用一卡爾曼濾波器執行。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之衛星訊號接收系統校正方法，其中該步驟(g)更產生一可信度參數，且該步驟(f)更依據該可信度參數決定是否依據該頻率校正參數更新該參考溫度/頻率差異函數。
  16. 如申請專利範圍第13項所述之衛星訊號接收系統校正方法，更包含提供該待測衛星訊號接收系統一第三溫度，且該步驟(f)更依據該第三溫度與該第二溫度之差距決定是否更新該參考溫度/頻率差異函數。
  17. 如申請專利範圍第13項所述之衛星訊號接收系統校正方法，更包含：根據該第三溫度以及被更新的參考溫度/頻率差異函數決定將該待測衛星訊號接收系統鎖定到該至少一衛星之定位搜尋範圍資訊。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之衛星訊號接收系統校正方法，更包含：利用該定位搜尋範圍資訊進行開迴路追尋處理。
  19. 一種衛星訊號接收系統校正模組，包含一第一溫度感測器，用以量測該衛星訊號接收系統之一第一溫 度；一類比數位轉換器，耦接於該第一溫度感測器；一量測單元，用以量測該類比數位轉換器的特性以產生一類比數位轉換器特性參數；以及一控制單元，用以接收一參考溫度/頻率差異函數，並根據一衛星資料、一精確頻率值、該第一溫度、該參考時脈訊號以及該參考溫度/頻率差異函數求得於該第一溫度下的頻率調整量，其中該量測單元係整合於或獨立於該控制單元。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之衛星訊號接收系統校正模組，更包含：一參考衛星訊號接收系統；以及一第二溫度感測器，整合於或獨立於該第一溫度感測器，用以量測該參考衛星訊號接收系統之一第二溫度；其中該控制單元係根據該第一溫度以及該第二溫度求得該第一溫度下的該頻率調整量。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之衛星訊號接收系統校正模組，其中該參考衛星訊號接收系統接收一衛星訊號並根據該衛星訊號求得衛星資料，且該待測衛星訊號接收系統根據該衛星資料鎖定到至少一衛星，其中該控制單元在該待測衛星訊號接收系統鎖定到該至少一衛星後，根據該至少一衛星之一衛星訊號求得該第一溫度下的該頻率調整量。
  22. 如申請專利範圍第20項所述之衛星訊號接收系統校正模組，其中該參考衛星訊號接收系統具有一溫度控制震盪器，且該頻率偏移量係根據該震盪器以及該溫度控制震盪器而產生。
  23. 如申請專利範圍第19項所述之衛星訊號接收系統校正模組，其中該類比數位轉換器的特性包含該類比數位轉換器的增益或偏移。
  24. 如申請專利範圍第19項所述之衛星訊號接收系統校正模組，其中該第一溫度感測器更量測該待測衛星訊號接收系統之一第三溫度，且該控制單元更包含：一適應性補償單元，根據該類比數位轉換器特性參數、該參考溫度/頻率差異函數、該第一溫度下的該頻率調整量以及該第三溫度執行一自回歸濾波動作以產生一頻率校正參數，且該適應性補償單元更依據該頻率校正參數更新該參考溫度/頻率差異函數。
  25. 如申請專利範圍第24項所述之衛星訊號接收系統校正模組，其中該自回歸濾波動作係使用一卡爾曼濾波器執行。
  26. 如申請專利範圍第24項所述之衛星訊號接收系統校正模組，更包含一頻率偏移偵測器以根據該頻率校正參數產生一可信度參數，且該適應性補償單元更依據該可信度參數決定是否依據該頻率校正參數更新該參考溫度/頻率差異函數。
  27. 如申請專利範圍第24項所述之衛星訊號接收系統校正模組，該第一溫度感測器更偵測該待測衛星訊號接收系統一第四溫度，且該適應性補償單元更依據該第四溫度與該第三溫度之差距決定是否更新該參考溫度/頻率差異函數。
  28. 如申請專利範圍第24項所述之衛星訊號接收系統校正模組，其中該控制單元根據該第三溫度以及被更新的參考溫度/頻率差異函數決定將該待測衛星訊號接收系統鎖定到該至少一衛星之定位搜尋範圍資訊。
  29. 如申請專利範圍第28項所述之衛星訊號接收系統校正模組，其中該控制單元利用該定位搜尋範圍資訊進行開迴路追尋處理。
  30. 一種衛星訊號接收系統，包含：一類比數位轉換器；一控制單元，用以接收一第一溫度之一頻率調整量；一第一溫度感測器，用以量測該衛星訊號接收系統之一第二溫度；一量測單元，用以量測該類比數位轉換器之一類比數位轉換器特性參數以及該第一溫度感測器之一溫度特性參數；一適應性補償單元，接收衛星頻率差異、衛星碼差異，並根據該頻率調整量、該衛星頻率差異以及該衛星碼差異產生一頻率校正參數以適應性更新該參考溫度/頻率差異函數。
  31. 如申請專利範圍第30項所述之衛星訊號接收系統，其中該自回歸濾波動作係使用一卡爾曼濾波器執行。
  32. 如申請專利範圍第30項所述之衛星訊號接收系統，更包含一頻率偏移偵測器以根據該頻率校正參數產生一可信度參數，且該適應性補償單元更依據該可信度參數決定是否依據該頻率校正參數更新該參考溫度/頻率差異函數。
  33. 如申請專利範圍第30項所述之衛星訊號接收系統，其中該適應性補償單元更包含根據下列條件中至少其一來決定是否更新該參考溫度/頻率差異函數：該頻率校正參數是否落於一預定數值範圍內、該第三溫度是否落於一預定溫度範圍內以及該參考溫度/頻率差異函數之更新頻率是否落於一預定更新頻率範圍內。
  34. 如申請專利範圍第30項所述之衛星訊號接收系統，該第一溫度感測器更偵測該待測衛星訊號接收系統一第四溫度，且該適應性補償單元更依據該第四溫度與該第三溫度之差距決定是否更新該參考溫度/頻率差異函數。
  35. 如申請專利範圍第30項所述之衛星訊號接收系統，其中該控制單元根據該第三溫度以及被更新的參考溫度/頻率差異函數決定將該待測衛星訊號接收系統鎖定到該至少一衛星之定位搜 尋範圍資訊。
  36. 如申請專利範圍第35項所述之衛星訊號接收系統，其中該控制單元利用該定位搜尋範圍資訊進行開迴路追尋處理。
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Families Citing this family (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7948769B2 (en) 2007-09-27 2011-05-24 Hemisphere Gps Llc Tightly-coupled PCB GNSS circuit and manufacturing method
US7885745B2 (en) 2002-12-11 2011-02-08 Hemisphere Gps Llc GNSS control system and method
US8190337B2 (en) 2003-03-20 2012-05-29 Hemisphere GPS, LLC Satellite based vehicle guidance control in straight and contour modes
US8634993B2 (en) 2003-03-20 2014-01-21 Agjunction Llc GNSS based control for dispensing material from vehicle
US8140223B2 (en) 2003-03-20 2012-03-20 Hemisphere Gps Llc Multiple-antenna GNSS control system and method
US8138970B2 (en) 2003-03-20 2012-03-20 Hemisphere Gps Llc GNSS-based tracking of fixed or slow-moving structures
US8265826B2 (en) 2003-03-20 2012-09-11 Hemisphere GPS, LLC Combined GNSS gyroscope control system and method
US8686900B2 (en) 2003-03-20 2014-04-01 Hemisphere GNSS, Inc. Multi-antenna GNSS positioning method and system
US8594879B2 (en) 2003-03-20 2013-11-26 Agjunction Llc GNSS guidance and machine control
US8271194B2 (en) * 2004-03-19 2012-09-18 Hemisphere Gps Llc Method and system using GNSS phase measurements for relative positioning
US9002565B2 (en) 2003-03-20 2015-04-07 Agjunction Llc GNSS and optical guidance and machine control
US8583315B2 (en) 2004-03-19 2013-11-12 Agjunction Llc Multi-antenna GNSS control system and method
US7835832B2 (en) 2007-01-05 2010-11-16 Hemisphere Gps Llc Vehicle control system
USRE48527E1 (en) 2007-01-05 2021-04-20 Agjunction Llc Optical tracking vehicle control system and method
US8311696B2 (en) 2009-07-17 2012-11-13 Hemisphere Gps Llc Optical tracking vehicle control system and method
US8000381B2 (en) 2007-02-27 2011-08-16 Hemisphere Gps Llc Unbiased code phase discriminator
US7808428B2 (en) 2007-10-08 2010-10-05 Hemisphere Gps Llc GNSS receiver and external storage device system and GNSS data processing method
WO2009100463A1 (en) 2008-02-10 2009-08-13 Hemisphere Gps Llc Visual, gnss and gyro autosteering control
US8018376B2 (en) 2008-04-08 2011-09-13 Hemisphere Gps Llc GNSS-based mobile communication system and method
US8217833B2 (en) 2008-12-11 2012-07-10 Hemisphere Gps Llc GNSS superband ASIC with simultaneous multi-frequency down conversion
US8386129B2 (en) 2009-01-17 2013-02-26 Hemipshere GPS, LLC Raster-based contour swathing for guidance and variable-rate chemical application
US8085196B2 (en) * 2009-03-11 2011-12-27 Hemisphere Gps Llc Removing biases in dual frequency GNSS receivers using SBAS
US8301098B2 (en) * 2009-06-24 2012-10-30 Marvell World Trade Ltd. System and transceiver clocking to minimize required number of reference sources in multi-function cellular applications including GPS
US8401704B2 (en) 2009-07-22 2013-03-19 Hemisphere GPS, LLC GNSS control system and method for irrigation and related applications
US8174437B2 (en) 2009-07-29 2012-05-08 Hemisphere Gps Llc System and method for augmenting DGNSS with internally-generated differential correction
US8334804B2 (en) 2009-09-04 2012-12-18 Hemisphere Gps Llc Multi-frequency GNSS receiver baseband DSP
US8649930B2 (en) 2009-09-17 2014-02-11 Agjunction Llc GNSS integrated multi-sensor control system and method
US8140038B2 (en) * 2009-10-14 2012-03-20 Issc Technologies Corp. Adaptive receivers
US8548649B2 (en) 2009-10-19 2013-10-01 Agjunction Llc GNSS optimized aircraft control system and method
US8766736B2 (en) * 2010-02-01 2014-07-01 Tacettin Isik Methods of frequency versus temperature compensation of existing crystal oscillators
US20110188618A1 (en) * 2010-02-02 2011-08-04 Feller Walter J Rf/digital signal-separating gnss receiver and manufacturing method
ES2425538T3 (es) * 2010-02-04 2013-10-16 Astrium Gmbh Método para auto-calibración de las desviaciones de frecuencias
US8583326B2 (en) 2010-02-09 2013-11-12 Agjunction Llc GNSS contour guidance path selection
JP5604756B2 (ja) * 2011-04-08 2014-10-15 日本電気株式会社 静止衛星によるデータ収集システム
US8729977B2 (en) 2012-06-12 2014-05-20 Qualcomm Incorporated Compensation for crystal frequency using multiple temperatures
US20140004887A1 (en) * 2012-06-29 2014-01-02 Qualcomm Incorporated Crystal oscillator calibration
US9088391B2 (en) * 2012-07-06 2015-07-21 Imagination Technologies, Llc Temperature compensated carrier offset correction of a received signal
JP5947145B2 (ja) * 2012-08-09 2016-07-06 京セラ株式会社 携帯通信端末、情報表示プログラムおよび情報表示方法
JP6320068B2 (ja) 2013-03-29 2018-05-09 キヤノン株式会社 情報処理装置、ネットワークカメラ及びシステム
KR101467314B1 (ko) 2013-10-29 2014-12-01 성균관대학교산학협력단 부분상관함수에 기초한 ｂｏｃ 상관함수 생성 방법, ｂｏｃ 신호 추적 장치 및 이를 이용한 대역 확산 신호 수신 시스템
GB2521461B (en) * 2013-12-20 2020-08-19 St Microelectronics Res & Dev Ltd Frequency error
CN105717520A (zh) * 2016-03-22 2016-06-29 湖南北云科技有限公司 一种gps l2c导频信号接收装置及方法
US9867135B1 (en) * 2017-02-06 2018-01-09 Mediatek Inc. Frequency-generating circuit and communications apparatus
CN115941150B (zh) * 2022-10-20 2023-09-29 深圳市金科泰通信设备有限公司 时钟输出方法、时钟模块、电子设备及存储介质
CN117031377B (zh) * 2023-08-10 2024-05-14 河北大学 一种霍尔式电流传感器的自动校准系统及方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5940027A (en) * 1997-09-30 1999-08-17 Rockwell International Corporation High accuracy low power GPS time source

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5654718A (en) * 1994-10-06 1997-08-05 Garmin Corporation GPS receiver device and method for calibrating a temperature uncompensated crystal oscillator
US5854605A (en) * 1996-07-05 1998-12-29 Trimble Navigation Limited GPS receiver using data bit timing to achieve a fast time to first fix
US5864315A (en) * 1997-04-07 1999-01-26 General Electric Company Very low power high accuracy time and frequency circuits in GPS based tracking units
JP2000331007A (ja) * 1999-05-18 2000-11-30 Nec Corp ブックマーク管理システム、方法及び記録媒体
AU2003219841A1 (en) * 2002-02-22 2003-09-09 Global Locate, Inc. Method and apparatus for compensating an oscillator in a location-enabled wireless device
CN1762091A (zh) * 2003-03-17 2006-04-19 精工爱普生株式会社 振荡器的特性自动补偿装置、特性自动补偿方法、特性自动补偿程序以及定位信号接收机
JP2005071164A (ja) * 2003-08-26 2005-03-17 Seiko Epson Corp ブックマーク管理方法
US8041701B2 (en) * 2004-05-04 2011-10-18 DG FastChannel, Inc Enhanced graphical interfaces for displaying visual data
JP2006031379A (ja) * 2004-07-15 2006-02-02 Sony Corp 情報提示装置及び情報提示方法
US7375681B1 (en) * 2005-09-01 2008-05-20 Woo Arthur N Hardware curve flattening of crystal oscillator temperature drift followed by software compensation for residual offset
US7148761B1 (en) * 2005-11-29 2006-12-12 Mediatek Inc. GPS receiver devices and compensation methods therefor

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5940027A (en) * 1997-09-30 1999-08-17 Rockwell International Corporation High accuracy low power GPS time source

Also Published As

Publication number Publication date
TW200935765A (en) 2009-08-16
US8223070B2 (en) 2012-07-17
JP2011515725A (ja) 2011-05-19
CN101692124B (zh) 2013-04-24
CN101692124A (zh) 2010-04-07
US20090262018A1 (en) 2009-10-22

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