TWI526707B - 偽距誤差估算方法和系統 - Google Patents
偽距誤差估算方法和系統 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI526707B TWI526707B TW102140718A TW102140718A TWI526707B TW I526707 B TWI526707 B TW I526707B TW 102140718 A TW102140718 A TW 102140718A TW 102140718 A TW102140718 A TW 102140718A TW I526707 B TWI526707 B TW I526707B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- time
- spreading
- spreading code
- code
- codes
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 23
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 17
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 4
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 4
- 238000005311 autocorrelation function Methods 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 3
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- -1 elements Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- 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
- G01S19/13—Receivers
- G01S19/20—Integrity monitoring, fault detection or fault isolation of space segment
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- 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
- G01S19/03—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers
- G01S19/09—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers providing processing capability normally carried out by the receiver
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- 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
- G01S19/13—Receivers
- G01S19/22—Multipath-related issues
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
- G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
- G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
- G01S19/40—Correcting position, velocity or attitude
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- 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
- G01S19/13—Receivers
- G01S19/23—Testing, monitoring, correcting or calibrating of receiver elements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Security & Cryptography (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
- Navigation (AREA)
- Signal Processing (AREA)
Description
本發明係關於一種偽距測量技術領域,特別是一種校正偽距的偽距誤差估算方法和系統。
全球定位系統(Global Positioning System,GPS)的定位過程需要測量本地全球定位系統的位置與衛星之間的大致距離,此距離可稱為偽距。在無線通道中,由於反射或者折射等原因,衛星與本地全球定位系統之間的信號經由多種不同的路徑傳輸,這些路徑稱為多徑。在本地全球定位系統成功捕獲並且跟蹤衛星發射的中頻信號後(例如,本地擴頻碼與中頻信號中的資料對準時),本地全球定位系統基於中頻信號中的資料可計算本地全球定位系統與衛星之間的偽距。然而,計算所得的偽距包含了因多徑而引起的誤差。
本發明提供了一種偽距誤差估算方法,包括:根據獲取到的多個衛星的一中頻信號資料產生對應於該多個衛星中之一衛星的多個擴頻碼;基於該中頻信號資料對該多個擴頻碼進行一自相關運算得出多個自相關值,其中,該多個擴頻碼包括一第一對準擴頻碼、相對於該第一對準擴頻碼前移了的多個前移擴頻碼和相對於該第一對準擴頻碼後移了的多個後移擴頻碼;獲取該第一對準擴頻碼的一第一碼片偏移時間和該多個自相關值中一最大自相關值對應的一第二對準擴頻碼的一第二碼片偏移時間;以及根據該第一碼片偏移時間、該第二碼片偏移時間和該多個自相關值計算該衛星的一偽距誤差。
本發明還提供了一種偽距誤差估算系統,包括:一自相
關值產生電路,根據獲取到的多個衛星的一中頻信號資料產生對應於該多個衛星中之一衛星的多個擴頻碼,並且基於該中頻信號資料對該多個擴頻碼進行一自相關運算得出多個自相關值,其中,該多個擴頻碼包括一第一對準擴頻碼、相對於該第一對準擴頻碼前移了的多個前移擴頻碼和相對於該第一對準擴頻碼後移了的多個後移擴頻碼;以及一誤差估算電路,耦接至該自相關值產生電路,獲取該第一對準擴頻碼的一第一碼片偏移時間和該多個自相關值中一最大自相關值對應的一第二對準擴頻碼的一第二碼片偏移時間,並且根據該第一碼片偏移時間、該第二碼片偏移時間和該多個自相關值計算該衛星的一偽距誤差。
與習知技術相比,本發明提供的偽距誤差估算方法和系
統消除了偽距誤差對偽距測量的影響,增加了偽距測量設備的偽距計算精確度,並提高了偽距測量設備的偽距計算速度。
100‧‧‧偽距測量設備
102‧‧‧中頻信號
104‧‧‧偽距計算系統
106‧‧‧時間差
108‧‧‧校正偽距
110‧‧‧誤差估算系統
112‧‧‧自相關值產生電路
114‧‧‧自相關值
116‧‧‧誤差估算電路
220‧‧‧相干積分歸零電路
222‧‧‧位元同步解調和訊號雜訊比評估電路
224‧‧‧鎖相迴路和鎖頻迴路電路
226‧‧‧求模電路
228‧‧‧累加器
230‧‧‧靜態隨機存取記憶體
232‧‧‧非相干積分歸零電路
234‧‧‧多工器
236‧‧‧延遲鎖定迴路電路
238‧‧‧乘法器
240‧‧‧乘法器
242‧‧‧本地載波信號
402-406‧‧‧曲線
550‧‧‧處理器
552‧‧‧儲存單元
600‧‧‧方法流程圖
602-608‧‧‧步驟
以下結合附圖和具體實施例對本發明的技術方法進行詳細的描述,以使本發明的特徵和優點更為明顯。其中:圖1所示為根據本發明一實施例的偽距測量設備的結構示意圖。
圖2所示為根據本發明一實施例的偽距誤差估算系統的結構示意圖。
圖3所示為根據本發明一實施例的計算時間差所進行的自相關運算的中頻信號資料和多個擴頻碼的組合示意圖。
圖4所示為根據本發明一實施例的自相關值與碼片時間軸上的時間的關係示意圖。
圖5所示為根據本發明一實施例的誤差估算電路的結構示意圖。
圖6所示為根據本發明一實施例的偽距誤差估算方法的流程圖。
以下將對本發明的實施例給出詳細的說明。雖然本發明將結合實施例進行闡述,但應理解這並非意指將本發明限定於這些實施例。相反地,本發明意在涵蓋由後附申請專利範圍所界定的本發明精
神和範圍內所定義的各種變化、修改和均等物。
此外,在以下對本發明的詳細描述中,為了提供針對本發明的完全的理解,提供了大量的具體細節。然而,於本技術領域中具有通常知識者將理解,沒有這些具體細節,本發明同樣可以實施。在另外的一些實例中,對於大家熟知的方法、程序、元件和電路未作詳細描述,以便於凸顯本發明之主旨。
圖1所示為根據本發明一實施例的偽距測量設備100的結構示意圖。偽距測量設備100包括誤差估算系統110和耦接至誤差估算系統110的偽距計算系統104。誤差估算系統110(例如,迴路跟蹤器)可接收來自多個衛星的中頻信號102,從中頻信號102中獲取多個衛星的中頻信號資料,並根據中頻信號資料計算指示偽距誤差的時間差106。偽距計算系統104利用基帶的捕獲和跟蹤迴路等方法粗略計算本地全球定位系統位置與衛星之間的粗算偽距,根據時間差106計算偽距誤差(例如,將時間差106乘以信號傳播速度可得出偽距誤差),並且從粗算偽距中去除偽距誤差得到校正偽距108。其中,信號傳播速度可為全球定位系統信號在衛星和本地全球定位系統之間的傳播速度(例如,光速,或光速與大氣層、空氣灰塵及空氣濕度等相關因素結合所得的速度)。其中,誤差估算系統110包括一自相關值產生電路112和耦接至自相關值產生電路112的一誤差估算電路116。自相關值產生電路112根據獲取到的多個衛星的中頻信號資料產生對應於多個衛星中之一個衛星的多個擴頻碼(Coarse/Acquisition code),基於中頻信號資料對多個擴頻碼進行自相關運算(或自相關函數運算),以得出多個自相關值(或自相關函數值)114。自相關運算將結合圖2進行具體描述。誤差估算電路116根據自相關值114計算指示偽距誤差的時間差106。因此,偽距計算系統104可根據計算所得的偽距誤差校正粗算偽距,得到校正偽距108。
在圖1所示的實施例中,誤差估算電路116將計算所得的時間差106提供給偽距計算系統104,偽距計算系統104根據時間差106計算偽距誤差並且校正粗算偽距。然而,本發明並不以此為限,
在另一實施例中,誤差估算電路116將計算所得的時間差106乘以信號傳播速度以計算偽距誤差,並將偽距誤差提供給偽距計算系統104。偽距計算系統104根據偽距誤差校正粗算偽距。
圖2所示為根據本發明一實施例的偽距誤差估算系統110的結構示意圖。圖2將結合圖1、圖3和圖4進行描述。在圖2的實施例中,誤差估算系統110的自相關值產生電路112可為一種迴路跟蹤器。在另一實施例中,自相關值產生電路112可為另一種結構的電路。如圖2所示,自相關值產生電路112(例如,信號迴路跟蹤器)包括相干積分歸零電路220、位元同步解調和訊號雜訊比評估電路222、鎖相迴路和鎖頻迴路電路224、求模電路226、(一個位元週期的)累加器228、靜態隨機存取記憶體230、非相干積分歸零電路232、多工器234、延遲鎖定迴路電路236、乘法器238以及乘法器240。
在一個實施例中,自相關值產生電路112接收中頻信號102,截取中頻信號102中的一段資料(例如,一個導航位元週期的資料)並儲存。自相關值產生電路112基於已儲存的一段資料與延遲鎖定迴路電路236產生的多個移位擴頻碼進行自相關運算或自相關函數運算。舉例說明,自相關值產生電路112將已儲存的一段資料乘以本地載波信號242(包括兩個正交載波信號:一個正弦信號sin和一個餘弦信號cos)產生乘積結果,再將乘積結果與延遲鎖定迴路電路236產生的每個擴頻碼進行內積運算以產生內積結果的同相分量I和正交分量Q。例如,相干積分歸零電路220產生內積結果的同相分量I和正交分量Q,並將同相分量I和正交分量Q提供給求模電路226。求模電路226
對同相分量I和正交分量Q進行求模運算(例如,)得出自
相關值114。
如上所述,延遲鎖定迴路電路236可產生多個移位擴頻碼,與已儲存的一段資料進行的上述自相關運算。這些移位擴頻碼包括第一對準擴頻碼P、相對於第一對準擴頻碼P前移了的多個前移擴頻碼E1-EN1和相對於第一對準擴頻碼P後移了的多個後移擴頻碼L1-LN2,其中,N1和N2為正整數。在一個實施例中,自相關值產生電路112
透過跟蹤中頻信號102中的資料獲得與中頻信號資料對準的第一對準擴頻碼P。在一個實施例中,在前移擴頻碼E1-EN1、第一對準擴頻碼P和後移擴頻碼L1-LN2中,相鄰的兩個擴頻碼之間的時間間隔為一個或多個本地時脈週期。本地時脈週期可為對中頻信號102的中頻信號資料進行採樣的採樣時脈週期。自相關值產生電路112基於中頻信號資料分別對前移擴頻碼E1-EN1、第一對準擴頻碼P和後移擴頻碼L1-LN2進行自相關運算,以得出多個自相關值114。
圖3所示為根據本發明一實施例的計算指示偽距誤差的時間差106所進行的自相關運算的中頻信號資料和多個擴頻碼的組合示意圖。其中,中頻信號資料可為上述已儲存的一段資料,多個擴頻碼可包括第一對準擴頻碼P、前移擴頻碼E1-E16及後移擴頻碼L1-L16。圖3將結合圖2和圖4進行描述。
在圖3的實施例中,一個擴頻碼包可包括1023個碼片C1-C1023。在一個實施例中,一個碼片時間由衛星發射系統決定,例如,一個碼片時間為(1×10-6/1.23)秒。每個碼片所包含的採樣點個數(例如,資料的位元數)取決於本地時脈的採樣頻率。舉例說明,本地時脈的採樣頻率可為16.3676MHz,但不以此為限。因此每個碼片包括近似16個本地時脈的採樣點。
如圖3和圖4所示,前移擴頻碼E1相對於第一對準擴
頻碼P移位了(例如,前移了十六分之一個碼片時間,或者前
移了一個位元的資料;C表示一個碼片時間單位),而前移擴頻碼E1與第一對準擴頻碼P的自相關值可由圖4的曲線404中的圓點E1表
示;前移擴頻碼E2相對於第一對準擴頻碼P移位了(例如,前
移了十六分之二個碼片時間,或者前移了兩個位元的資料),而前移擴頻碼E2與第一對準擴頻碼P的自相關值可由圖4的曲線404中的圓點
E2表示;前移擴頻碼E3-E16以此類推。同理,後移擴頻碼L1相對於第一對準擴頻碼P移位了(例如,後移了十六分之一個碼片時間,或者後移了一個位元的資料),而後移擴頻碼L1與第一對準擴頻碼P的自相關值可由圖4的曲線404中的圓點L1表示;後移擴頻碼L2相對於第一對準擴頻碼P移位了(例如,後移了十六分之二個碼片時間,或者後移了兩個位元的資料),而後移擴頻碼L2與第一對準擴頻碼P的自相關值可由圖4的曲線404中的圓點L2表示;後移擴頻碼L3-L16以此類推。自相關值產生電路112分別將第一對準擴頻碼P、前移擴頻碼E1-E16和後移擴頻碼L1-L16與相同的中頻信號資料(例如,上述已儲存的一段資料)進行自相關運算,以得出多個自相關值114。
有利之處在於,誤差估算電路116接收自相關值114,擬合自相關值114與擴頻碼的碼片偏移時間的關係曲線,並且根據關係曲線計算指示偽距誤差的時間差106。對時間差106的計算無需透過改變自相關值產生電路112的結構實現,簡化了誤差估算系統110的結構且降低了成本。對關係曲線的擬合過程將結合圖2-圖4進行描述。
圖4所示為根據本發明一實施例的自相關值與碼片時間軸上的時間的關係示意圖。圖4將結合圖2和圖3進行描述。在圖4中,橫軸為碼片時間軸,橫軸上的值表示擴頻碼的碼片偏移時間;縱軸為自相關值軸,縱軸上的值表示不同擴頻碼對應的自相關值。曲線402表示在理想情況下(例如,本地全球定位系統在搜尋信號時不存在多徑的影響),理想自相關值與碼片時間軸上的時間的關係曲線。如曲線402所示,理想情況下的第一對準擴頻碼P與中頻信號資料的自相關值最大,在碼片時間軸上的時間位置為0C。曲線404表示在實際情況下
(例如,本地全球定位系統在搜尋信號時存在多徑的影響),計算所得的自相關值114與碼片時間軸上的時間的關係曲線的一個示例。如曲線404所示,由於多徑的影響,自相關值產生電路112透過跟蹤中頻信號102中的資料獲得的第一對準擴頻碼P可能與計算所得的最大自相關值對應的擴頻碼存在時差。曲線406表示誤差估算電路116透過擬合方法產生的自相關值114與碼片時間軸上的時間的關係的一個曲線函數(例如,抛物線函數)。
在一個實施例中,延遲鎖定迴路電路236產生在碼片時間軸上相對於第一對準擴頻碼P前移了的多個前移擴頻碼E1-E16和後移了的多個後移擴頻碼L1-L16。自相關值產生電路112將中頻信號102的中頻信號資料與第一對準擴頻碼P、前移擴頻碼E1-E16及後移擴頻碼L1-L16進行自相關運算得出多個自相關值,這些自相關值可由曲線404上的圓點P、E1-E16及L1-L16分別表示。
誤差估算電路116可確定第一對準擴頻碼P的第一碼片偏移時間。在曲線404的示例中,第一對準擴頻碼P的第一碼片偏移
時間對應於碼片時間軸的時間位置。誤差估算電路116在多個
自相關值中獲得最大自相關值,確定最大自相關值對應的移位擴頻碼(以下稱為第二對準擴頻碼)的第二碼片偏移時間。在曲線404的示例中,最大自相關值對應的第二對準擴頻碼為後移擴頻碼L2,其第二碼片偏移時間對應於碼片時間軸的時間位置0C。誤差估算電路116可根據第一碼片偏移時間、第二碼片偏移時間和上述計算所得的多個自相關值計算第一對準擴頻碼P、前移擴頻碼E1-E16及後移擴頻碼L1-L16對應的衛星的偽距誤差。
更具體而言,誤差估算電路116選擇相對於第二對準
擴頻碼前移了的一個或多個前移擬合擴頻碼和相對於第二對準擴頻碼後移了的一個或多個後移擬合擴頻碼。例如,誤差估算電路116選擇在碼片時間軸上相對於第二對準擴頻碼(例如,後移擴頻碼L2)前移了的一個或多個前移擬合擴頻碼(例如,後移擴頻碼L1、第一對準擴頻碼P等)和相對於第二對準擴頻碼後移了的一個或多個後移擬合擴頻碼(例如,後移擴頻碼L3和L4等)。誤差估算電路116根據第二碼片偏移時間(例如,對應於時間位置0C)、第二對準擴頻碼對應的自相關值、前移擬合擴頻碼的碼片偏移時間(例如,對應於時間位置、等)、前移擬合擴頻碼對應的自相關值、後移擬合擴頻碼的碼片偏移時間(例如,對應於時間位置、等)以及後移擬合擴頻碼對應的自相關值計算指示自相關值與碼片偏移時間的關係的多個參數。這些參數可確定一曲線函數(例如,抛物線函數)。
舉例說明,誤差估算電路116在曲線404的碼片時間軸上選擇相對於第二對準擴頻碼(例如,後移擴頻碼L2)等間距前移的一個或多個前移擬合擴頻碼(例如,後移擴頻碼L1和第一對準擴頻碼P)和等間距後移的一個或多個後移擬合擴頻碼(例如,後移擴頻碼L3和L4),以確定一個抛物線函數的參數。在前移擬合擴頻碼、第二對準擴頻碼和後移擬合擴頻碼中,相鄰的兩個擴頻碼之間的時間間隔為一個或多個本地時脈週期(例如,上述採樣時脈週期)。
更具體而言,如曲線406所示,誤差估算電路116以第二碼片偏移時間對應的時間位置為座標原點(由0C表示),在座標原點的左邊選擇兩個前移擬合擴頻碼(例如,後移擴頻碼L1和第一對
準擴頻碼P),並在座標原點的右邊選擇兩個後移擬合擴頻碼(例如,後移擴頻碼L3和L4)。在曲線406的碼片時間軸上,第一對準擴頻碼P及後移擴頻碼L1-L4對應的時間位置分別為、、0C、和。第一對準擴頻碼P及後移擴頻碼L1-L4對應的自相關值分別為y1-y5。
二次抛物線函數可由如下方程式表達:y=ax2+bx+c (1)
其中,x表示擴頻碼對應的時間位置;y表示自相關值;參數a、b和c可確定此二次抛物線函數。
將第一對準擴頻碼P及後移擴頻碼L1-L4對應的時間位置x和自相關值y帶入方程式(1)中可得以下多個方程式:
用矩陣形式表示為:
可得如下矩陣方程式:
因此,可求得二次抛物線函數(1)的參數a、b和c的值分別為:a=18.2857142857143×(2×y1-y2-2×y3-y4+2×y5)
b=-1.6×(2×y1+y2-y4-2×y5)
c=-0.0285714285714286×(3×y1-12×y2-17×y3-12×y4+3×y5)
透過以上運算,可產生指示自相關值與碼片時間軸上時間的關係的二次抛物線函數。
此外,誤差估算電路116計算二次抛物線函數的最大值對應的對應偏移時間。例如,透過對二次抛物線函數進行求導為零的
運算,可得出二次抛物線函數的最大值為。最大值對應的對應偏移
時間為。在曲線406的示例中,誤
差估算電路116計算出二次抛物線函數的最大值(例如,由圓點M表示)對應的對應偏移時間為-0.12C。
除此之外,誤差估算電路116還計算二次抛物線函數的最大值的對應偏移時間(例如,對應於曲線406上的時間位置-0.12C)和第一對準擴頻碼P的第一碼片偏移時間(例如,對應於曲
線404上的時間位置)的時間差106。
更具體而言,誤差估算電路116計算第二碼片偏移時間(例如,對應於曲線404中時間位置0C)和第一碼片偏移時間(例
如,對應於曲線404中的時間位置)的第一時間偏差。第一時
間偏差在圖4所示的實施例中為。誤差估算電路116還計算二次
抛物線函數的最大值的對應偏移時間(例如,對應於曲線406中的時間位置-0.12C)和第二碼片偏移時間(例如,對應於曲線406中的時間位置0C)的第二時間偏差。第二時間偏差在圖所示4的實施例中為-0.12C。誤差估算電路116將第一時間偏差和第二時間偏差疊加求得
時間差(例如,)。如上所述,在一個實施
例中,一個碼片的時間為(1×10-6/1.23)秒,則在圖4所示的實施例中,
時間差ΔT可約等於秒。計算所得的時間差
可指示偽距誤差。
因此,圖1中所示的偽距計算系統104可透過將時間差乘以全球定位系統信號傳播速度的方式得出偽距誤差,進而從粗算偽距中去除偽距誤差得出校正偽距108。有利之處在於,無論在本地全球定位系統的射頻前端具有相對較大或較小的頻寬情況下,偽距測量設備100均可計算出偽距誤差從而提高對偽距計算的精確度。而且,由於誤差估算系統110是基於相對較小的數量(例如,小於等於33個)的擴頻碼進行自相關運算以計算偽距誤差,誤差估算系統110可相對比較快速地計算出偽距誤差,從而提高了偽距測量設備100對偽距的計算
計算速度。
圖5所示為根據本發明一實施例的誤差估算電路116的結構示意圖。圖5將結合圖1-圖4進行描述。如圖5所示,誤差估算電路116包括處理器550和儲存單元552。處理器550可為一種微控制器或微處理器,但不以此為限。儲存單元552是一種非暫態電腦可讀儲存媒介,用以儲存電腦可讀指令。在一個實施例中,當處理器550執行儲存單元552中的電腦可讀指令時,使得處理器550進行上述誤差估算電路116的操作,例如,確定最大自相關值對應的第二對準擴頻碼、計算第二對準擴頻碼和第一對準擴頻碼的時間偏差、擬合曲線函數及計算指示偽距誤差的時間差等。
圖6所示為根據本發明一實施例的偽距誤差估算的方法流程圖600。儘管圖6公開了某些具體的步驟,但這些步驟僅是示例性的。換言之,本發明適合執行與圖6類似或等同的其他步驟。圖6將結合圖1-圖5進行描述。
在步驟602中,自相關值產生電路112根據獲取到的多個衛星的中頻信號資料產生對應於多個衛星中之一個衛星的多個擴頻碼。多個擴頻碼包括第一對準擴頻碼P、相對於第一對準擴頻碼P前移了的多個前移擴頻碼E1-EN1和相對於第一對準擴頻碼P後移了的多個後移擴頻碼L1-LN2。
在步驟604中,自相關值產生電路112基於中頻信號資料對多個前移擴頻碼E1-EN1、第一對準擴頻碼P及多個後移擴頻碼L1-LN2進行自相關運算得出多個自相關值114。
在步驟606中,誤差估算電路116獲取第一對準擴頻碼P的第一碼片偏移時間(例如,對於曲線404中的時間位置
)和多個自相關值114中之最大自相關值對應的第二對準擴頻
碼(例如,後移擴頻碼L2)的第二碼片偏移時間(例如,對應於曲線404中的時間位置0C)。
在步驟608中,誤差估算電路116根據第一碼片偏移時間、第二碼片偏移時間和多個自相關值計算一個衛星的偽距誤差。以圖4的曲線404和406為例,誤差估算電路116計算第二碼片偏移時間(例如,對應於曲線404中的時間位置0C)和第一碼片偏移時間(例如,對應於曲線404中的時間位置)得到第一時間偏差為。誤差估算電路116還根據自相關值y1-y5計算出上述二次抛物線函數的最大值對應的對應偏移時間為-0.12C,並求得第二時間偏差為-0.12C。因此,誤差估算電路116透過疊加第一時間偏差和第二時間偏差得出指示偽距誤差的時間差為。在一個實施例中,誤差估算電路116可進一步地將時間差乘以全球定位系統信號在衛星和本地全球定位系統之間的傳播速度(例如,光速,或光速與大氣層、空氣灰塵及空氣濕度等相關因素結合所得的速度)。但本發明不以此為限,在另一實施例中,誤差估算電路116可將時間差的值提供給單獨的處理器或控制器,由處理器或控制器執行偽距誤差的計算。
本發明實施例提供的偽距誤差估算方法和系統簡化了偽距誤差估算系統的結構,降低了偽距誤差估算系統的成本,增加了偽距測量設備的偽距計算精確度,並提高了偽距測量設備的偽距計算速度。本發明的偽距誤差估算方法和系統可應用於各種全球定位系統的通信和定位中。
上文具體實施方式和附圖僅為本發明之常用實施例。顯然,在不脫離申請專利範圍所界定的本發明精神和發明範圍的前提下可以有各種增補、修改和替換。本技術領域中具有通常知識者應該理
解,本發明在實際應用中可根據具體的環境和工作要求在不背離發明準則的前提下在形式、結構、佈局、比例、材料、元素、元件及其它方面有所變化。因此,在此披露之實施例僅用於說明而非限制,本發明之範圍由後附申請專利範圍及其合法等同物界定,而不限於此前之描述。
102‧‧‧中頻信號
106‧‧‧時間差
110‧‧‧誤差估算系統
112‧‧‧自相關值產生電路
116‧‧‧誤差估算電路
220‧‧‧相干積分歸零電路
222‧‧‧位元同步解調和訊號雜訊比評估電路
224‧‧‧鎖相迴路和鎖頻迴路電路
226‧‧‧求模電路
228‧‧‧累加器
230‧‧‧靜態隨機存取記憶體
232‧‧‧非相干積分歸零電路
234‧‧‧多工器
236‧‧‧延遲鎖定迴路電路
238‧‧‧乘法器
240‧‧‧乘法器
242‧‧‧本地載波信號
Claims (16)
- 一種偽距誤差估算方法,包括:根據獲取到的多個衛星的一中頻信號資料產生對應於該多個衛星中之一衛星的多個擴頻碼;基於該中頻信號資料對該多個擴頻碼進行一自相關運算得出多個自相關值,其中,該多個擴頻碼包括一第一對準擴頻碼、相對於該第一對準擴頻碼前移了的多個前移擴頻碼和相對於該第一對準擴頻碼後移了的多個後移擴頻碼;獲取該第一對準擴頻碼的一第一碼片偏移時間和該多個自相關值中一最大自相關值對應的一第二對準擴頻碼的一第二碼片偏移時間;以及根據該第一碼片偏移時間、該第二碼片偏移時間和該多個自相關值計算該衛星的一偽距誤差。
- 如申請專利範圍第1項的方法,還包括:利用一迴路跟蹤器獲得該第一對準擴頻碼。
- 如申請專利範圍第1項的方法,其中,在該多個前移擴頻碼、該第一對準擴頻碼和該多個後移擴頻碼中,相鄰的兩個擴頻碼之間的一時間間隔為一或多個時脈週期。
- 如申請專利範圍第1項的方法,其中,根據該第一碼片偏移時間、該第二碼片偏移時間和該多個自相關值計算該衛星的該偽距誤差的步驟包括:選擇相對於該第二對準擴頻碼前移了的一或多個前移擬合擴頻碼和相對於該第二對準擴頻碼後移了的一或多個後移擬合擴頻碼;根據該第二碼片偏移時間、該第二對準擴頻碼對應的一自相關值、該前移擬合擴頻碼的一碼片偏移時間、該前移擬合擴 頻碼對應的一自相關值、該後移擬合擴頻碼的一碼片偏移時間和該後移擬合擴頻碼對應的一自相關值計算指示該多個自相關值與多個碼片偏移時間的一關係的多個參數;計算該多個參數確定的一曲線函數的一最大值對應的一對應偏移時間;確定該對應偏移時間和該第一碼片偏移時間的差以獲得指示該偽距誤差的一時間差;以及將該時間差乘以一信號傳播速度得出該偽距誤差。
- 如申請專利範圍第4項的方法,其中,在該一或多個前移擬合擴頻碼、該第二對準擴頻碼和該一或多個後移擬合擴頻碼中,相鄰的兩個擴頻碼之間的一時間間隔為一或多個時脈週期。
- 如申請專利範圍第4項的方法,其中,該多個參數確定的該曲線函數包括一抛物線函數。
- 如申請專利範圍第6項的方法,其中,選擇相對於該第二對準擴頻碼前移了的該一或多個前移擬合擴頻碼和相對於該第二對準擴頻碼後移了的該一或多個後移擬合擴頻碼的步驟包括:選擇相對於該第二對準擴頻碼等間距前移的該一或多個前移擬合擴頻碼和等間距後移的該一或多個後移擬合擴頻碼以確定該抛物線函數的該多個參數。
- 如申請專利範圍第4項的方法,其中,確定該對應偏移時間和該第一碼片偏移時間的差以獲得指示該偽距誤差的該時間差的步驟包括:計算該第二碼片偏移時間和該第一碼片偏移時間的一第一時間偏差; 計算該對應偏移時間和該第二碼片偏移時間的一第二時間偏差;以及將該第一時間偏差和該第二時間偏差疊加求得該時間差。
- 一種偽距誤差估算系統,包括:一自相關值產生電路,根據獲取到的多個衛星的一中頻信號資料產生對應於該多個衛星中之一衛星的多個擴頻碼,並且基於該中頻信號資料對該多個擴頻碼進行一自相關運算得出多個自相關值,其中,該多個擴頻碼包括一第一對準擴頻碼、相對於該第一對準擴頻碼前移了的多個前移擴頻碼和相對於該第一對準擴頻碼後移了的多個後移擴頻碼;以及一誤差估算電路,耦接至該自相關值產生電路,獲取該第一對準擴頻碼的一第一碼片偏移時間和該多個自相關值中一最大自相關值對應的一第二對準擴頻碼的一第二碼片偏移時間,並且根據該第一碼片偏移時間、該第二碼片偏移時間和該多個自相關值計算該衛星的一偽距誤差。
- 如申請專利範圍第9項的偽距誤差估算系統,其中,該自相關值產生電路分別將該多個擴頻碼與相同的該中頻信號資料進行該自相關運算得出該多個自相關值。
- 如申請專利範圍第9項的偽距誤差估算系統,還包括:一迴路跟蹤器,獲得該第一對準擴頻碼。
- 如申請專利範圍第9項的偽距誤差估算系統,其中,在該多個前移擴頻碼、該第一對準擴頻碼和該多個後移擴頻碼中,相鄰的兩個擴頻碼之間的一時間間隔為一或多個時脈週期。
- 如申請專利範圍第9項的偽距誤差估算系統,其中,該誤差估算電路選擇相對於該第二對準擴頻碼前移了的一或多個前移擬合擴頻碼和相對於該第二對準擴頻碼後移了的一或多個 後移擬合擴頻碼,根據該第二碼片偏移時間、該第二對準擴頻碼對應的一自相關值、該前移擬合擴頻碼的一碼片偏移時間、該前移擬合擴頻碼對應的一自相關值、該後移擬合擴頻碼的一碼片偏移時間和該後移擬合擴頻碼對應的一自相關值計算指示該多個自相關值與多個碼片偏移時間的一關係的多個參數,計算該多個參數確定的一曲線函數的一最大值對應的一對應偏移時間,確定該對應偏移時間和該第一碼片偏移時間的差以獲得表示該偽距誤差的一時間差,並且將該時間差乘以一信號傳播速度得出該偽距誤差。
- 如申請專利範圍第13項的偽距誤差估算系統,其中,在該一或多個前移擬合擴頻碼、該第二對準擴頻碼和該一或多個後移擬合擴頻碼中,相鄰的兩個擴頻碼之間的一時間間隔為一或多個時脈週期。
- 如申請專利範圍第13項的偽距誤差估算系統,其中,該多個參數確定的該曲線函數包括一抛物線函數,該誤差估算電路選擇相對於該第二對準擴頻碼等間距前移的該一或多個前移擬合擴頻碼和等間距後移的該一或多個後移擬合擴頻碼以確定該抛物線函數的該多個參數。
- 如申請專利範圍第13項的偽距誤差估算系統,其中,該誤差估算電路計算該第二碼片偏移時間和該第一碼片偏移時間的一第一時間偏差,計算該對應偏移時間和該第二碼片偏移時間的一第二時間偏差,並且將該第一時間偏差和該第二時間偏差疊加求得該時間差。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310199808.2A CN104181553A (zh) | 2013-05-24 | 2013-05-24 | 伪距误差估算方法和系统 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW201445165A TW201445165A (zh) | 2014-12-01 |
TWI526707B true TWI526707B (zh) | 2016-03-21 |
Family
ID=51935368
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW102140718A TWI526707B (zh) | 2013-05-24 | 2013-11-08 | 偽距誤差估算方法和系統 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20140348275A1 (zh) |
JP (1) | JP2014228540A (zh) |
KR (1) | KR20140138037A (zh) |
CN (1) | CN104181553A (zh) |
TW (1) | TWI526707B (zh) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3483632A1 (en) * | 2017-11-09 | 2019-05-15 | Septentrio N.V. | Method for correcting a pseudorange in a receiver for satellite navigation |
CN109828293B (zh) * | 2017-11-23 | 2020-09-11 | 北京紫光展锐通信技术有限公司 | 一种信号处理方法及其相关设备 |
CN110557191B (zh) * | 2019-09-05 | 2021-05-11 | 东南大学 | 一种低轨卫星移动通信系统中的终端定位方法及装置 |
CN111596321B (zh) * | 2020-05-29 | 2022-04-01 | 武汉大学 | 利用非差改正数的多gnss多路径误差恒星日滤波方法及系统 |
Family Cites Families (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3783022B2 (ja) * | 1991-09-12 | 2006-06-07 | シグナヴ プロプライエタリー リミテッド | 広域位置測定システム用受信機 |
JP2000269856A (ja) * | 1999-03-15 | 2000-09-29 | Ricoh Co Ltd | 相関ピーク検出回路 |
US6608589B1 (en) * | 1999-04-21 | 2003-08-19 | The Johns Hopkins University | Autonomous satellite navigation system |
JP4149079B2 (ja) * | 1999-04-27 | 2008-09-10 | 古野電気株式会社 | 擬似雑音符号位相検出装置 |
JP2001036429A (ja) * | 1999-07-19 | 2001-02-09 | Furuno Electric Co Ltd | 擬似雑音符号位相検出装置 |
JP2001281318A (ja) * | 2000-03-28 | 2001-10-10 | Matsushita Electric Works Ltd | Gps受信装置における疑似雑音符号の検出方法およびその装置 |
US6331836B1 (en) * | 2000-08-24 | 2001-12-18 | Fast Location.Net, Llc | Method and apparatus for rapidly estimating the doppler-error and other receiver frequency errors of global positioning system satellite signals weakened by obstructions in the signal path |
US7006556B2 (en) * | 2001-05-18 | 2006-02-28 | Global Locate, Inc. | Method and apparatus for performing signal correlation at multiple resolutions to mitigate multipath interference |
CA2387891A1 (en) * | 2001-06-08 | 2002-12-08 | Asulab S.A. | Radiofrequency signal receiver with means for correcting the effects of multipath signals, and method for activating the receiver |
JP2004015539A (ja) * | 2002-06-07 | 2004-01-15 | Mitsubishi Electric Corp | タイミング追尾装置 |
MXPA05000474A (es) * | 2002-07-10 | 2005-04-19 | Qualcomm Inc | Metodo y aparato de mitigacion de correlacion cruzada para utilizarse en un receptor del sistema de posicionamiento global. |
US7096132B2 (en) * | 2002-10-17 | 2006-08-22 | Qualcomm Incorporated | Procedure for estimating a parameter of a local maxima or minima of a function |
JP2004219076A (ja) * | 2003-01-09 | 2004-08-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Gps受信機 |
DE60324613D1 (de) * | 2003-12-26 | 2008-12-18 | Zte Corp | Mehrweggesuchverfahren eines Codemultiplex-Mehrfachzugriffsystem |
US7064709B1 (en) * | 2005-03-17 | 2006-06-20 | Rf Micro Devices, Inc. | System and method for GPS navigation before signal bit synchronization |
JP2007256110A (ja) * | 2006-03-23 | 2007-10-04 | Seiko Epson Corp | 測位装置、測位装置の制御方法、測位装置の制御プログラム、測位装置の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 |
JP2007256112A (ja) * | 2006-03-23 | 2007-10-04 | Seiko Epson Corp | 測位装置、測位装置の制御方法、測位装置の制御プログラム、測位装置の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 |
US7570206B2 (en) * | 2006-03-23 | 2009-08-04 | Seiko Epson Corporation | Positioning device, positioning control method, positioning control program, and computer-readable recording medium having positioning control program recorded thereon |
JP2008252162A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Mitsubishi Electric Corp | 拡散信号受信装置 |
US8571088B2 (en) * | 2007-11-12 | 2013-10-29 | Qualcomm Incorporated | Suppression of multipath effects for received SPS signals |
JP5104295B2 (ja) * | 2007-12-26 | 2012-12-19 | セイコーエプソン株式会社 | コード位相算出方法、プログラム及びコード位相算出装置 |
JP2009229065A (ja) * | 2008-03-19 | 2009-10-08 | Toyota Motor Corp | 移動体用測位装置 |
US8525727B2 (en) * | 2009-12-29 | 2013-09-03 | Texas Instruments Incorporated | Position and velocity uncertainty metrics in GNSS receivers |
JP2011247637A (ja) * | 2010-05-24 | 2011-12-08 | Furuno Electric Co Ltd | 受信機、復調方法およびプログラム |
CN102680985B (zh) * | 2012-05-25 | 2014-11-05 | 北京航空航天大学 | 在全球导航卫星系统中抑制多径信号的鉴相方法 |
-
2013
- 2013-05-24 CN CN201310199808.2A patent/CN104181553A/zh active Pending
- 2013-11-08 TW TW102140718A patent/TWI526707B/zh active
-
2014
- 2014-04-09 US US14/248,699 patent/US20140348275A1/en not_active Abandoned
- 2014-05-15 KR KR20140058391A patent/KR20140138037A/ko not_active Application Discontinuation
- 2014-05-15 JP JP2014101246A patent/JP2014228540A/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW201445165A (zh) | 2014-12-01 |
CN104181553A (zh) | 2014-12-03 |
US20140348275A1 (en) | 2014-11-27 |
KR20140138037A (ko) | 2014-12-03 |
JP2014228540A (ja) | 2014-12-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI526707B (zh) | 偽距誤差估算方法和系統 | |
CN106291614B (zh) | 用于在多路径环境中跟踪卫星无线电导航信号的装置 | |
WO2016050055A1 (zh) | 一种信号捕获方法、装置及计算机存储介质 | |
CA2622484A1 (en) | Apparatus for and method of correlating to rising chip edges | |
US9705667B2 (en) | Tracking of signals with at least one subcarrier | |
TW201512689A (zh) | 用於處理組合式導航信號的方法、裝置及製品 | |
US11187810B2 (en) | Global navigation satellite system (GNSS) signal tracking | |
US20170003399A1 (en) | Gnss receiver calculating a non-ambiguous discriminator to resolve subcarrier tracking ambiguities | |
KR101567697B1 (ko) | AltBOC 상관함수 생성 방법, AltBOC 신호 추적 방법 및 AltBOC 신호 추적 장치 | |
CN109564293B (zh) | 用于全球导航卫星系统(gnss)信号跟踪的装置和方法 | |
US9989646B2 (en) | Electronic receiver with open-loop correlators for mitigating the multipath interference, and method for estimating an alignment error | |
KR102237331B1 (ko) | 수신된 위성 무선-네비게이션 신호를 상관하는 방법 및 그 방법을 구현하는 상관 디바이스 | |
Cheong et al. | Assisted-GPS based snap-shot GPS receiver with FFT-accelerated collective detection: Time synchronisation and search space analysis | |
Schreiber et al. | Time difference measurement algorithm for TDOA positioning system using RTL-SDR | |
KR101032735B1 (ko) | 소프트웨어형 gps 프로세서모듈을 통한 실시간 gps 신호추적용 gps 수신기 | |
JP2008252162A (ja) | 拡散信号受信装置 | |
CN104422939A (zh) | 用于关联从导航卫星系统接收到的信号的方法和装置 | |
KR101467323B1 (ko) | 부분상관함수에 기초한 cboc(6,1,1/11) 신호를 위한 비모호 상관함수 생성 방법, cboc 신호 추적 장치 및 이를 이용한 위성 항법 신호 수신 시스템 | |
KR101236115B1 (ko) | 코드 추적 장치 및 방법 | |
EP2806290A1 (en) | Systems and methods for estimating pseudorange errors | |
JP2012122884A (ja) | コード追尾方法、測位信号受信方法、コード追尾プログラム、測位信号受信プログラム、コード追尾装置、測位信号受信装置、および移動端末 |