專利名稱：Gps rf前端及提供位置定位的相關(guān)方法、存儲(chǔ)器介質(zhì)及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種GPSRF前端，該GPSRF前端包括用于接收GPS 信號(hào)的天線、對(duì)接收的GPS信號(hào)進(jìn)行采樣的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、以及用于輸 出GPS信號(hào)樣本的接口電路；以及提供位置定位的方法和相應(yīng)的存儲(chǔ) 器介質(zhì)及裝置。
背景技術(shù)：
Akos等人的"Real —time software radio architectures for GPS receivers" (GPS World 2001年9月)公開(kāi)了 "software GPS"，其中，通
過(guò)與模擬或分立硬件組件相對(duì)的可編程微處理器或數(shù)字信號(hào)處理器實(shí) 現(xiàn)大部分的GPS信號(hào)處理。如該文圖2中所示出，提供了一種簡(jiǎn)單化的 GPS接收機(jī)，該GPS接收機(jī)包括GPS天線和用于GPS信號(hào)預(yù)處理(包 括濾波、放大和降頻轉(zhuǎn)換)的GPS RF前端以及模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。然后， 將從GPS接收機(jī)輸出的GPS信號(hào)樣本饋送至運(yùn)行處理GPS信號(hào)的適當(dāng) 的GPS信號(hào)處理軟件的現(xiàn)代PC或膝上型電腦以確定位置定位。本文的 作者將該GPS接收機(jī)設(shè)想為"插入式"模塊，即，"dongle"型設(shè)備 (由于其簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)而使制造成本低廉，因此容易受到廣泛采納)。并 且，當(dāng)然，駐留在PC上的GPS信號(hào)處理軟件本質(zhì)上也易于復(fù)制。
對(duì)于所有的GPS接收機(jī)，來(lái)自GPSRF前端的GPS信號(hào)采樣率是影 響性能的因素，并且存在期望在數(shù)字域精確表征接收的GPS信號(hào)的高 采樣率的自然趨勢(shì)。然而，采樣率越高，所消耗的處理資源越多，這 對(duì)于軟件GPS構(gòu)架尤為重要，由于其直接影響存儲(chǔ)器和CPU使用，并
因此影響便攜式設(shè)備的電池壽命。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種GPSRF前端，其特征在于上述類型的該GPS RF前端通過(guò)被配置為改變輸出的GPS信號(hào)樣本的采樣分辨率(特 別是根據(jù)從GPS RF前端的外部接收的指令)。
根據(jù)本發(fā)明還提供了一種提供位置定位的方法，該方法包括的步 驟為接收從GPSRF前端輸出的至少兩組具有不同采樣分辨率的GPS 信號(hào)樣本，并處理這些GPS信號(hào)樣本以確定位置定位；以及相應(yīng)的計(jì) 算機(jī)程序，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)其介質(zhì)及裝置。
該方法還包括的步驟向GPSRF前端發(fā)布指令以改變輸出的GPS 信號(hào)樣本的采樣分辨率，并且在這這種情況下，該指令是基于GPS信 號(hào)樣本的處理模式(例如，諸如信號(hào)捕獲或信號(hào)跟蹤)而理想化作出 的。
發(fā)明者已經(jīng)意識(shí)到，不總是需要精確地表征接收的數(shù)字域GPS信 號(hào)所需的高采樣率來(lái)處理GPS信號(hào)，并且一些處理模式不需要這樣的 高采樣率。因此，通過(guò)切換至較低的采樣率，可以最小化存儲(chǔ)器和CPU 的使用并延長(zhǎng)便攜式設(shè)備中的電池壽命。


參照附圖，僅通過(guò)示例將描述本發(fā)明，附圖l示意性地示出了均 根據(jù)本發(fā)明操作的連接至GPS接收機(jī)的膝上型PC。
具體實(shí)施例方式
參考附圖1 ，膝上型PC經(jīng)由USB PC端口和相應(yīng)的電纜連接至GPS 接收機(jī)IO，該GPS接收機(jī)由GPS前端Rx和GPS天線組成。盡管GPS接收 可以是"dongle"類型的設(shè)備，由此可以省略電纜，但是電纜便于GPS 接收機(jī)(包括天線)放置在突出位置上，因而增加捕獲GPS信號(hào)的機(jī) 會(huì)。例如，如果在室內(nèi)操作的話，可以靠近窗口放置GPS接收機(jī)。
當(dāng)操作時(shí)，GPS接收機(jī)通過(guò)其天線接收NAVSTAR SPS GPS信號(hào)并 對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，典型地，通過(guò)無(wú)源帶通濾波以最小化頻帶外 的RF干擾、預(yù)放大、降頻轉(zhuǎn)換至中頻(IF)、以及模/數(shù)轉(zhuǎn)換。得到的 GPS信號(hào)樣本包含保持調(diào)制的IF信號(hào)，還包含來(lái)自可用衛(wèi)星的所有信 息。經(jīng)由鏈接PC存儲(chǔ)器(未示出)的USB鏈路從GPS接收機(jī)輸出GPS 信號(hào)樣本。然后，使用基于膝上型PC的GPS信號(hào)處理軟件，處理GPS 信號(hào)樣本，從而為了從PC位置導(dǎo)出偽距離信息的目的出發(fā)捕獲GPS信 號(hào)，根據(jù)該偽距離信息可以使用傳統(tǒng)導(dǎo)航算法確定PC位置。這樣的 GPS信號(hào)捕獲和偽距離處理是公知的，例如，見(jiàn)GPS Principles and Applications (編者，Kaplan) ISBN 0-89006-793腸7 Artech House。
根據(jù)本發(fā)明，GPSRF前端被配置為改變輸出的GPS信號(hào)樣本的采 樣分辨率。
例如，從接收的頻率和接收的GPS信號(hào)的碼相位是未知的"冷啟 動(dòng)"出發(fā)，捕獲GPS信號(hào)涉及在較寬的頻率/碼相位窗口搜索GPS片狀 碼，這需要大量計(jì)算。由于計(jì)算量與采樣率成正例，在冷啟動(dòng)期間， 使用相對(duì)低的采樣率盡可能有效地獲得GPS信號(hào)。
隨后，當(dāng)已經(jīng)捕獲并正在跟蹤到GPS信號(hào)時(shí)，可以增加采樣率來(lái) 更精確地表征接收的數(shù)字域的GPS信號(hào)。這可以更加精確測(cè)量偽距離， 并因此實(shí)現(xiàn)更精確的定位。
理想情況下，GPS前端可接收來(lái)自軟件GPS處理引擎的指令以改 變其采樣率。當(dāng)改變采樣率時(shí)，在GPSRF前端信號(hào)處理中必須要進(jìn)行 匹配調(diào)整。例如，可以改變IF頻率并改變?yōu)V波響應(yīng)以優(yōu)化GPS輸出。
對(duì)于任何給定的采樣率，優(yōu)化的GPS RF前端信號(hào)處理將是基本設(shè) 計(jì)的主要內(nèi)容。這可以簡(jiǎn)單到僅具有單條線/引腳，當(dāng)被高電平驅(qū)動(dòng)時(shí) 改變前端內(nèi)的除法器/乘法器的值，隨后驅(qū)動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換器。備選地，可 以將多個(gè)幾乎完整的前端容納在一起，每一個(gè)前端以不同的頻率規(guī)劃 運(yùn)行，并且在任一時(shí)間內(nèi)僅使用一個(gè)前端。實(shí)際中，利用可編程的頻 率除法器/乘法器和濾波器塊， 一些中間實(shí)現(xiàn)是很可能的。
盡管在膝上型PC的環(huán)境下說(shuō)明了本發(fā)明，但是本發(fā)明理所應(yīng)當(dāng)同 樣可應(yīng)用于能夠支持GPS信號(hào)處理軟件的其它裝置，以及可以連接根 據(jù)本發(fā)明的GPS接收機(jī)的其它裝置。例如，諸如PDA和電話的移動(dòng)設(shè) 備可以采用本發(fā)明；或諸如TV或TV機(jī)頂盒的通用固定目標(biāo)也可以采 用本發(fā)明。
同樣，盡管在上述示例中GPS接收機(jī)和GPS信號(hào)處理軟件之間的連接是完全有線連接的，但是可以設(shè)想采用無(wú)線鏈路。
最后，盡管在NAVSTAR GPS (當(dāng)前由美國(guó)國(guó)防部開(kāi)發(fā)并操作的 基于全天候、空間的導(dǎo)航系統(tǒng))的環(huán)境下描述了本發(fā)明，但是將理解 的是，本發(fā)明同樣可應(yīng)用于包括GLONASS和Galileo及其組合的全球
定位系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1、一種GPS RF前端，包括天線，用于接收GPS信號(hào)；模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于對(duì)接收的GPS信號(hào)進(jìn)行采樣；以及接口電路，用于輸出GPS信號(hào)樣本；其特征在于，所述GPS RF前端被配置為改變輸出的GPS信號(hào)樣本的采樣分辨率。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1的GPS RF前端，其中，根據(jù)從GPSRF前端的外部接收的指令來(lái)改變輸出的GPS信號(hào)樣本的采樣分辨率。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1的GPSRF前端，其中，通過(guò)在輸出之前放棄最 初捕獲的一些樣本來(lái)改變輸出的GPS信號(hào)樣本的采樣分辨率。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1的GPSRF前端，還包括模擬信號(hào)處理裝置， 用于對(duì)接收的GPS信號(hào)進(jìn)行濾波并將GPS信號(hào)降頻轉(zhuǎn)換至中頻以進(jìn)行 采樣；其中濾波和/或降頻轉(zhuǎn)換隨著采樣分辨率的改變而改變。
5、 一種提供位置定位的方法，所述方法包括以下步驟 接收從GPSRF前端輸出的至少兩組GPS信號(hào)樣本，所述至少兩組GPS信號(hào)樣本具有不同的采樣分辨率；處理這些GPS信號(hào)樣本以確定位置定位。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，還包括以下步驟向GPS RF前端發(fā)布指令以改變輸出的GPS信號(hào)樣本的采樣分辨率。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中，基于GPS信號(hào)樣本的處理模式 來(lái)構(gòu)造用于改變GPS信號(hào)樣本的采樣分辨率的GPS RF前端的指令。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中，GPS信號(hào)樣本的處理模式是信號(hào)捕獲或信號(hào)跟蹤。
9、 一種計(jì)算機(jī)程序，包括用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求5到8任一項(xiàng)的方法的指令。
10、 一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器介質(zhì)記 錄了包含執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求5到8任一項(xiàng)的方法的指令的數(shù)據(jù)。
11、 一種被配置為執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求5到8任一項(xiàng)的方法的裝置。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll的裝置，所述裝置被配置為連接至根據(jù)權(quán)利要求1到4任一項(xiàng)的類型的GPS RF前端。
全文摘要
公開(kāi)了一種GPS RF前端，該GPS RF前端包括用于接收GPS信號(hào)的天線、對(duì)接收的GPS信號(hào)進(jìn)行采樣的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、以及用于輸出GPS信號(hào)樣本的接口電路。GPS RF前端被配置為改變輸出的GPS信號(hào)樣本的采樣分辨率。還公開(kāi)了一種提供位置定位的相應(yīng)方法，以及具有相同功能的存儲(chǔ)器介質(zhì)和裝置。
文檔編號(hào)G01S1/00GK101438183SQ200780016672
公開(kāi)日2009年5月20日 申請(qǐng)日期2007年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月8日
發(fā)明者克里斯托弗·B·馬歇爾, 安德魯·T·尤爾, 布里安·D·揚(yáng), 紹爾·R·都萊 申請(qǐng)人:Nxp股份有限公司