一種確定設(shè)備的位置的方法以及一種實(shí)施該方法的設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種使用衛(wèi)星定位系統(tǒng)來確定設(shè)備的位置的方法，所述方法包括：(a)操作所述設(shè)備中的衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收器以收集多個(gè)信號(hào)組；并且，當(dāng)要確定所述設(shè)備的位置時(shí)，(b)處理信號(hào)組以確定所述組是否有可能包含來自所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的衛(wèi)星的信號(hào)；并且(c)如果在步驟(b)中確定所述信號(hào)組有可能包含來自所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的衛(wèi)星的信號(hào)，則處理所述信號(hào)組以計(jì)算所述設(shè)備的位置；(d)如果在步驟(b)中確定所述信號(hào)組不可能包含來自所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的衛(wèi)星的信號(hào)，則利用另一信號(hào)組來重復(fù)步驟(b)、(c)和(d)。
【專利說明】一種確定設(shè)備的位置的方法以及一種實(shí)施該方法的設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及便攜式設(shè)備或移動(dòng)設(shè)備，所述便攜式設(shè)備或移動(dòng)設(shè)備包括諸如衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收器的接收器，來自所述接收器的測量結(jié)果被用來提供所述設(shè)備的位置的測量結(jié)果O

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在許多老年人攜帶個(gè)人求助按鈕(PHB)或個(gè)人急救響應(yīng)系統(tǒng)(PERS)，他們能夠在他們需要緊急援助的情況下，例如當(dāng)他們跌倒時(shí)激活個(gè)人求助按鈕(PHB)或個(gè)人急救響應(yīng)系統(tǒng)(PERS)。監(jiān)測用戶的移動(dòng)并在檢測到跌倒的情況下自動(dòng)地觸發(fā)警報(bào)的自動(dòng)跌倒檢測器也是可用的。
[0003]這些設(shè)備(即，PHB、PERS以及跌倒檢測器)在其被激活時(shí)能夠經(jīng)由位于用戶附近(即，通常在用戶的家中)的基站單元啟動(dòng)到專用呼叫中心的固定電話呼叫，并且呼叫中心的人員能夠與用戶交談并安排在急救中要派送到用戶的援助。當(dāng)用戶是PHB/PERS服務(wù)的注冊(cè)用戶時(shí)，他們的家庭地點(diǎn)(或找到基站的其他地點(diǎn))將會(huì)是已知的，并且急救援助能夠由呼叫中心人員指向該地點(diǎn)。
[0004]然而，可以利用由用戶攜帶的移動(dòng)電話或其他移動(dòng)遠(yuǎn)程通信使能的設(shè)備以允許PHB、PERS或跌倒檢測器通過移動(dòng)遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)來啟動(dòng)到呼叫中心的呼叫的系統(tǒng)現(xiàn)在是可用的。這些設(shè)備有時(shí)被稱為移動(dòng)PERS(MPERS)設(shè)備并且能夠被用在存在蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋的任何地方。當(dāng)這些MPERS設(shè)備的典型用戶是老年人或者那些具有特定形式的身體或精神傷殘的人時(shí)，盡可能簡單的操作對(duì)于設(shè)備而言是重要的。因此，移動(dòng)遠(yuǎn)程通信功能優(yōu)選被集成到專用PHB或PERS吊墜，專用PHB或PERS吊墜由用戶佩戴并且通常僅具有單個(gè)激活按鈕或非常少量的手動(dòng)控制。在MPERS設(shè)備激活時(shí)，自動(dòng)地向設(shè)備中預(yù)設(shè)的呼叫中心號(hào)碼進(jìn)行呼口 H。
[0005]也期望這些MPERS設(shè)備能夠在諸如跌倒或用戶按下PHB以請(qǐng)求援助的事件發(fā)生時(shí)確定設(shè)備的(并且由此確定用戶的)地點(diǎn)并且能夠?qū)⒃摰攸c(diǎn)傳遞到呼叫中心或急救服務(wù)使得能夠容易地定位用戶。
[0006]目前，諸如GPS的衛(wèi)星定位系統(tǒng)是諸如MPERS設(shè)備的便攜式電子設(shè)備或移動(dòng)電子設(shè)備可獲得的最準(zhǔn)確的地點(diǎn)數(shù)據(jù)源之一。然而，存在許多與衛(wèi)星定位系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的缺陷。例如，當(dāng)設(shè)備在室內(nèi)、在濃密的樹葉下或在“都市峽谷”(即，許多高層建筑物)中時(shí)，可能不能從衛(wèi)星接收信號(hào)，使其無法獲得地點(diǎn)測量結(jié)果(有時(shí)被稱為“困境”)。衛(wèi)星定位系統(tǒng)也能夠容易在地點(diǎn)測量中出錯(cuò)，這能夠由于許多不同的原因，包括來自衛(wèi)星的信號(hào)在到達(dá)衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收器之前能夠由建筑物反射的“多重路徑”。這些錯(cuò)誤能夠使得所報(bào)告的地點(diǎn)距實(shí)際地點(diǎn)特定距離，有時(shí)甚至遠(yuǎn)至若干城市街區(qū)。關(guān)于衛(wèi)星定位系統(tǒng)的另一缺陷在于接收器在做出地點(diǎn)測量時(shí)消耗相當(dāng)大量的功率。
[0007]盡管衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收器能夠由設(shè)備的用戶手動(dòng)地激活以幫助減少功率消耗，但是當(dāng)在已知MPERS設(shè)備的精確地點(diǎn)有用的情況下特定事件發(fā)生時(shí)，(例如，在設(shè)備的用戶正在進(jìn)行緊急呼叫并且需要提供其精確地點(diǎn)的情況下，或者在設(shè)備的用戶遭受跌倒或其他事故并且設(shè)備被配置為自動(dòng)地為用戶請(qǐng)求援助的情況下)，激活衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收器并嘗試測量并不是沒有風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)榭赡懿荒塬@得設(shè)備的當(dāng)前地點(diǎn)的測量結(jié)果。
[0008]因此，在這種情況下，利用在丟失衛(wèi)星信號(hào)之前使用衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收器獲得的設(shè)備的最后已知地點(diǎn)(這有時(shí)被稱為“回溯”或“面包屑”)能夠是有用的。為此，衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收器必須連續(xù)地收集地點(diǎn)測量結(jié)果(這意味著接收器將快速耗盡設(shè)備的電池)，或者使用“面包屑”技術(shù)，在“面包屑”技術(shù)中，衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收器由設(shè)備選擇性地激活以間歇地接收衛(wèi)星定位系統(tǒng)信號(hào)并做出地點(diǎn)測量。因?yàn)榻邮掌鞑皇沁B續(xù)地被供電或活動(dòng)，所以在設(shè)備的功率消耗中存在特定程度的減少。如果接收器在其被激活時(shí)不能夠確定設(shè)備的地點(diǎn)，則最后獲取的地點(diǎn)測量結(jié)果(“面包屑”)被用作對(duì)設(shè)備的當(dāng)前地點(diǎn)的估計(jì)。
[0009]另一關(guān)注在于設(shè)備可能在這樣的地點(diǎn)中，在該地點(diǎn)中，來自移動(dòng)遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋差并且該移動(dòng)遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)僅允許以非常低的數(shù)據(jù)速率進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，這阻礙了快速地將大量地點(diǎn)數(shù)據(jù)從MPERS設(shè)備發(fā)送到呼叫中心或急救服務(wù)。因此，應(yīng)當(dāng)最小化從MPERS設(shè)備發(fā)送大量地點(diǎn)數(shù)據(jù)的需要。
[0010]因此，存在改進(jìn)現(xiàn)有面包屑技術(shù)以最大化電池壽命并減少用戶必須再充電或更換電池的頻率，同時(shí)最大化在需要時(shí)設(shè)備能夠提供準(zhǔn)確的地點(diǎn)或位置測量結(jié)果的幾率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種使用衛(wèi)星定位系統(tǒng)來確定設(shè)備的位置的方法，所述方法包括:(a)操作所述設(shè)備中的衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收器以收集多個(gè)信號(hào)組；并且，當(dāng)要確定所述設(shè)備的位置時(shí)，(b)處理信號(hào)組以確定所述組是否有可能包含來自所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的衛(wèi)星的信號(hào)；并且(C)如果在步驟(b)中確定所述信號(hào)組有可能包含來自所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的衛(wèi)星的信號(hào)，則處理所述信號(hào)組以計(jì)算所述設(shè)備的位置；(d)如果在步驟(b)中確定所述信號(hào)組不可能包含來自所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的衛(wèi)星的信號(hào)，則利用另一信號(hào)組來重復(fù)步驟(b)、(c)和(d)。因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明處理信號(hào)組以確定所述組是否有可能包含來自衛(wèi)星的信號(hào)需要比完全處理所述信號(hào)以確定所述設(shè)備的位置少得多的處理和功率，所以所述設(shè)備在需要時(shí)能夠收集并評(píng)價(jià)采樣信號(hào)組的有用性，同時(shí)最大化所述設(shè)備的電池壽命。
[0012]優(yōu)選地，所述另一信號(hào)組是在步驟(b)中處理的所述信號(hào)組之前收集的信號(hào)組。這導(dǎo)致所述方法“回溯”通過所收集的采樣信號(hào)組直到找到能夠用來確定所述設(shè)備的位置的組。
[0013]優(yōu)選地，步驟(b)包括在所述信號(hào)組中搜索由所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星使用的碼。每個(gè)碼通常對(duì)于所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的特定衛(wèi)星是唯一的。在所述方法被應(yīng)用于GPS的情況下，所述碼是PRN碼。
[0014]優(yōu)選地，步驟(b)包括確定與所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的在收集所述信號(hào)組時(shí)預(yù)計(jì)觀察到所述設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星相關(guān)聯(lián)的所述碼。這意味著沒有浪費(fèi)處理功率和時(shí)間來查找與不可能觀察到所述設(shè)備的衛(wèi)星相關(guān)聯(lián)的碼。
[0015]確定所述碼的所述步驟能夠包括從查找表中獲得所述碼，這減少了由所述設(shè)備確定所述碼所需的處理。
[0016]在優(yōu)選實(shí)施例中，步驟(b)還包括:(i)將所確定的所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的所述一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星的碼相乘在一起以形成組合的碼；(ii)將所述信號(hào)組的窗中的子集乘以所組合的碼；并且(iii)分析步驟(ii)的輸出以確定在所組合的碼與所述窗中的所述信號(hào)組之間是否存在任何匹配。組合所述碼以形成組合的碼意味著能夠最小化單獨(dú)的乘法運(yùn)算的數(shù)目。
[0017]在備選實(shí)施例中，步驟(b)包括:(i)將所述信號(hào)組的窗中的子集乘以所確定的碼中的一個(gè)；(ii)針對(duì)所確定的碼中的每個(gè)重復(fù)步驟(i)將步驟(i)的每次迭代的輸出相乘在一起；并且(iv)分析步驟(iii)的輸出以確定在所確定的碼中的任意與所述窗中的所述信號(hào)組之間是否存在任何匹配。
[0018]在任一實(shí)施例中，所述窗能夠跨越持續(xù)時(shí)間等于碼的持續(xù)時(shí)間的整數(shù)N倍的信號(hào)的子集，其中，N= 1,2,3, -.N，有利地，N大于1，因?yàn)檫@由于在所述采樣信號(hào)組的更大部分中搜索所述碼而改進(jìn)所述方法的靈敏度。
[0019]優(yōu)選地，分析的所述步驟包括:利用低通濾波器對(duì)所述輸出進(jìn)行濾波；確定經(jīng)低通濾波的輸出的幅度、功率或均方根RMS ;將所確定的幅度、功率或RMS與閾值進(jìn)行比較；并且在所確定的幅度、功率或RMS超過所述閾值的情況下確定在所確定的碼中的一個(gè)與所述窗中的所述信號(hào)組之間存在匹配。
[0020]在一些實(shí)施例中，所述閾值是固定值。然而，在優(yōu)選實(shí)施例中，所述閾值是基于所述信號(hào)組中的噪聲的水平來調(diào)節(jié)的。
[0021]優(yōu)選地，如果在分析的所述步驟中確定在所確定的碼與所述窗中的所述信號(hào)組之間不存在匹配，則步驟(b)還包括將所述窗沿著所述信號(hào)組移動(dòng)第一量并針對(duì)所移動(dòng)的窗中的信號(hào)的子集重復(fù)相乘的所述步驟。優(yōu)選地，所述第一量對(duì)應(yīng)于由衛(wèi)星發(fā)送多達(dá)一比特的碼所花費(fèi)的時(shí)間。
[0022]如果在分析的所述步驟中確定在所確定的碼與所述窗中的所述信號(hào)組之間存在匹配，并且步驟(b)需要找到兩個(gè)或更多個(gè)匹配，則步驟(b)還包括將所述窗沿著所述信號(hào)組移動(dòng)第二量并針對(duì)所移動(dòng)的窗中的信號(hào)的子集重復(fù)相乘的所述步驟。優(yōu)選地，所述第二量對(duì)應(yīng)于或基本上對(duì)應(yīng)于由衛(wèi)星發(fā)送碼所花費(fèi)的時(shí)間。
[0023]在一些實(shí)施例中，步驟(C)包括將有可能包含來自所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的衛(wèi)星的信號(hào)的所述信號(hào)組發(fā)送到遠(yuǎn)程終端，并且其中，由所述遠(yuǎn)程終端來執(zhí)行對(duì)所述信號(hào)組的處理以計(jì)算所述設(shè)備的位置。備選地，步驟(C)中的處理能夠由所述設(shè)備來執(zhí)行。
[0024]優(yōu)選地，步驟(a)包括激活所述設(shè)備中的所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收器預(yù)定時(shí)間段并對(duì)所接收的信號(hào)進(jìn)行采樣以生成信號(hào)組。優(yōu)選地，激活所述設(shè)備中的所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收器包括激活所述接收器中的電路以將接收的高頻模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成中頻數(shù)字信號(hào)。
[0025]在一些實(shí)施例中，步驟(a)包括在距對(duì)上一信號(hào)組的收集的預(yù)定時(shí)間間隔到期之后操作所述設(shè)備中的所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收器以收集信號(hào)組?；蛘撸襟E(a)能夠包括估計(jì)所述設(shè)備距收集最近的信號(hào)組時(shí)移動(dòng)的距離，并且在所估計(jì)的距離移動(dòng)超過閾值時(shí)操作所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收器以收集另一信號(hào)組。
[0026]優(yōu)選地，在事件發(fā)生時(shí)將根據(jù)步驟(b)、(C)和(d)來確定所述設(shè)備的位置。在一些實(shí)施例中，所述事件能夠包括所述設(shè)備的用戶的跌倒、由用戶對(duì)所述設(shè)備上的求助按鈕的激活、當(dāng)由所述設(shè)備觸發(fā)警報(bào)時(shí)和/或當(dāng)所述設(shè)備不能夠以其他方式來確定其位置時(shí)。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其具有實(shí)現(xiàn)于其中的計(jì)算機(jī)可讀代碼，所述計(jì)算機(jī)可讀代碼被配置使得，在由適當(dāng)?shù)奶幚砥骰蛴?jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)，所述處理器或所述計(jì)算機(jī)被配置為執(zhí)行以上描述的方法。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種設(shè)備，所述設(shè)備包括:衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收器；以及處理器，其被配置為(a)操作所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收器以收集多個(gè)信號(hào)組；并且，當(dāng)要確定所述設(shè)備的位置時(shí):所述處理器被配置為(b)處理信號(hào)組以確定所述組是否有可能包含來自所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的衛(wèi)星的信號(hào)；并且(C)如果在(b)處確定所述信號(hào)組有可能包含來自所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的衛(wèi)星的信號(hào)，則使得能夠處理所述信號(hào)組以計(jì)算所述設(shè)備的位置；(d)如果在(b)處確定所述信號(hào)組不可能包含來自所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的衛(wèi)星的信號(hào)，則利用另一信號(hào)組來重復(fù)(b)、(c)和(d)。因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明處理信號(hào)組以確定所述組是否有可能包含來自衛(wèi)星的信號(hào)需要比完全處理所述信號(hào)以確定所述設(shè)備的位置少得多的處理和功率，所以所述設(shè)備在需要時(shí)能夠收集并評(píng)價(jià)采樣信號(hào)組的有用性，同時(shí)最大化所述設(shè)備的電池壽命。
[0029]優(yōu)選地，所述另一信號(hào)組是在(b)處由所述處理器處理的所述信號(hào)組之前收集的信號(hào)組。這導(dǎo)致所述處理器“回溯”通過所收集的采樣信號(hào)組直到找到能夠用來確定所述設(shè)備的位置的組。
[0030]優(yōu)選地，所述處理器被配置為在所述信號(hào)組中搜索由所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星使用的碼。每個(gè)碼通常對(duì)于所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的特定衛(wèi)星是唯一的。在所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收器是用于接收GPS信號(hào)的情況下，所述碼是PRN碼。
[0031]優(yōu)選地，所述處理器被配置為確定與所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的在收集所述信號(hào)組時(shí)預(yù)計(jì)觀察到所述設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星相關(guān)聯(lián)的所述碼。這意味著沒有浪費(fèi)處理功率和時(shí)間來查找與不可能觀察到所述設(shè)備的衛(wèi)星相關(guān)聯(lián)的碼。
[0032]所述處理器能夠通過從在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的查找表中獲得所述碼來確定所述碼，這減少了由所述設(shè)備確定所述碼所需的處理。
[0033]在優(yōu)選實(shí)施例中，所述處理器被配置為通過以下步驟處理信號(hào)組以確定所述組是否有可能包含來自所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的衛(wèi)星的信號(hào):(i)將所確定的所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的所述一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星的碼相乘在一起以形成組合的碼；(ii)將所述信號(hào)組的窗中的子集乘以所組合的碼；并且(iii)分析(ii)的輸出以確定在所組合的碼與所述窗中的所述信號(hào)組之間是否存在任何匹配。組合所述碼以形成組合的碼意味著能夠最小化單獨(dú)的乘法運(yùn)算的數(shù)目。
[0034]在備選實(shí)施例中，所述處理器被配置為通過以下步驟處理信號(hào)組以確定所述組是否有可能包含來自所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的衛(wèi)星的信號(hào):(i)將所述信號(hào)組的窗中的子集乘以所確定的碼中的一個(gè)；(ii)針對(duì)所確定的碼中的每個(gè)重復(fù)(i)將(i)的每次迭代的輸出相乘在一起；并且(iv)分析(iii)的輸出以確定在所確定的碼中的任意與所述窗中的所述信號(hào)組之間是否存在任何匹配。
[0035]在任一實(shí)施例中，所述窗能夠跨越持續(xù)時(shí)間等于碼的持續(xù)時(shí)間的整數(shù)N倍的信號(hào)的子集，其中，N= 1,2,3, -.N，有利地，N大于1，因?yàn)檫@由于在所述采樣信號(hào)組的更大部分中搜索所述碼而改進(jìn)所述算法的靈敏度。
[0036]優(yōu)選地，所述處理器被配置為:通過利用低通濾波器對(duì)所述輸出進(jìn)行濾波來分析(iii)的輸出；確定經(jīng)低通濾波的輸出的幅度、功率或均方根RMS ;將所確定的幅度、功率或RMS與閾值進(jìn)行比較；并且在所確定的幅度、功率或RMS超過所述閾值的情況下確定在所確定的碼中的一個(gè)與所述窗中的所述信號(hào)組之間存在匹配。
[0037]在一些實(shí)施例中，所述閾值是固定值。然而，在優(yōu)選實(shí)施例中，所述處理器被配置為基于所述信號(hào)組中的噪聲的水平來調(diào)節(jié)所述閾值。
[0038]優(yōu)選地，如果所述處理器根據(jù)對(duì)(iii)的輸出的分析而確定在所確定的碼與所述窗中的所述信號(hào)組之間不存在匹配，則所述處理器被配置為將所述窗沿著所述信號(hào)組移動(dòng)第一量并針對(duì)所移動(dòng)的窗中的信號(hào)的子集重復(fù)乘法運(yùn)算。優(yōu)選地，所述第一量對(duì)應(yīng)于由衛(wèi)星發(fā)送多達(dá)一比特的碼所花費(fèi)的時(shí)間。
[0039]如果所述處理器根據(jù)所述分析而確定在所確定的碼與所述窗中的所述信號(hào)組之間存在匹配，并且需要找到兩個(gè)或更多個(gè)匹配，則所述處理器還被配置為將所述窗沿著所述信號(hào)組移動(dòng)第二量并針對(duì)所移動(dòng)的窗中的信號(hào)的子集重復(fù)乘法運(yùn)算。優(yōu)選地，所述第二量對(duì)應(yīng)于或基本上對(duì)應(yīng)于由衛(wèi)星發(fā)送碼所花費(fèi)的時(shí)間。
[0040]優(yōu)選地，所述處理器能夠被配置為激活所述設(shè)備中的所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收器預(yù)定時(shí)間段，使得所述接收器生成信號(hào)組。優(yōu)選地，所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收器包括用于將接收的高頻模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成中頻數(shù)字信號(hào)的電路，并且所述處理器被配置為激活所述電路。
[0041]在一些實(shí)施例中，所述處理器被配置為在距對(duì)上一信號(hào)組的收集的預(yù)定時(shí)間間隔到期之后激活所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收器以收集信號(hào)組?；蛘撸鎏幚砟軌虮慌渲脼楣烙?jì)所述設(shè)備距收集最近的信號(hào)組時(shí)移動(dòng)的距離，并且在所估計(jì)的距離移動(dòng)超過閾值時(shí)激活所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收器以收集另一信號(hào)組。
[0042]優(yōu)選地，在事件發(fā)生時(shí)要確定所述設(shè)備的位置。在一些實(shí)施例中，所述事件能夠包括所述設(shè)備的用戶的跌倒、由用戶對(duì)所述設(shè)備上的求助按鈕的激活、當(dāng)由所述設(shè)備觸發(fā)警報(bào)時(shí)和/或當(dāng)所述設(shè)備不能夠以其他方式來確定其位置時(shí)。
[0043]在一些實(shí)施例中，所述處理器被配置為處理所述信號(hào)組來計(jì)算所述設(shè)備的位置。在備選實(shí)施例中，所述設(shè)備包括發(fā)送器或收發(fā)器電路，并且如果由所述處理器確定所述信號(hào)組有可能包含來自所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的衛(wèi)星的信號(hào)，則所述處理器被配置為將所述信號(hào)組經(jīng)由所述發(fā)送器或收發(fā)器電路發(fā)送到遠(yuǎn)程終端，使得所述遠(yuǎn)程終端能夠處理所述信號(hào)組以確定所述設(shè)備的位置。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0044]為了更好地理解本發(fā)明，并且為了更清楚地顯示如何可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，將僅通過舉例的方式做出對(duì)附圖的參考，在附圖中:
[0045]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的設(shè)備的框圖；
[0046]圖2是圖示根據(jù)本發(fā)明的收集面包屑數(shù)據(jù)的方法的流程圖；
[0047]圖3是圖示根據(jù)本發(fā)明的處理面包屑數(shù)據(jù)的方法的流程圖；
[0048]圖4是圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的實(shí)施來自圖3的步驟117的示范性方法的流程圖；并且
[0049]圖5是圖示根據(jù)圖4中的方法來執(zhí)行的處理的框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0050]盡管以下將參考使用全球定位系統(tǒng)(GPS)來確定設(shè)備的位置來描述本發(fā)明，但是應(yīng)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明可適用于任何其他類型的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)或衛(wèi)星定位系統(tǒng)(SPS)，例如GL0NASS或伽利略衛(wèi)星定位系統(tǒng)。
[0051]在圖1中示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示范性MPERS設(shè)備。然而應(yīng)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明能夠被實(shí)施在包括衛(wèi)星定位系統(tǒng)功能的任何類型的便攜式電子設(shè)備或移動(dòng)電子設(shè)備中，所述便攜式電子設(shè)備或移動(dòng)電子設(shè)備例如為移動(dòng)電話、智能手機(jī)、跌倒檢測器或車輛的導(dǎo)航設(shè)備。
[0052]MPERS設(shè)備2通常為能夠由用戶佩戴或攜帶的設(shè)備的形式。設(shè)備2能夠以具有用于繞用戶的頸放置的頸繩的吊墜的形式被提供，但是備選地，設(shè)備2能夠被配置為被佩戴在諸如手腕、腰部、軀干、骨盆或胸骨的用戶的身體的不同部分處或上，并且可以包括用于將用戶設(shè)備4附接到身體的該部分的適當(dāng)?shù)牟贾?例如，腰帶或皮帶)。
[0053]設(shè)備2包括軟件定義的GPS接收器，所述軟件定義的GPS接收器在優(yōu)選實(shí)施例中包括:硬件接收器前端4，其包括能夠接收由GPS衛(wèi)星發(fā)送的信號(hào)的天線5 ;以及GNSS接收器前端電路6，其被耦合到運(yùn)行實(shí)現(xiàn)對(duì)所接收的信號(hào)的處理的軟件的處理器8。接收器前端電路6能夠包括包含例如一個(gè)或多個(gè)帶通濾波器、低噪聲濾波器(Ina)、混合器以及模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器以供應(yīng)低中間頻率(IF)的高度集成GNSS無線電前端IC以及用于GPS或GNSS基帶信號(hào)處理的軟件實(shí)施方式的經(jīng)調(diào)整的接口。
[0054]無線電前端電路6基本上將從GPS衛(wèi)星接收的高頻GPS信號(hào)轉(zhuǎn)換成低中頻信號(hào)，同時(shí)保持所調(diào)制的信號(hào)結(jié)構(gòu)。這是要將頻率處于可用范圍，在所述可用范圍內(nèi)，能夠?qū)π盘?hào)進(jìn)行操作。
[0055]處理器8從接收器前端電路6接收原始IF GNSS信號(hào)并且在需要時(shí)(例如，當(dāng)需要確定設(shè)備2的位置時(shí))，執(zhí)行對(duì)信號(hào)的處理以確定來自GPS衛(wèi)星的信號(hào)是否存在。在一些實(shí)施例中，處理器8還能夠根據(jù)所檢測的GPS衛(wèi)星信號(hào)來確定設(shè)備2的位置和/或速度。
[0056]除了處理所接收的衛(wèi)星信號(hào)之外，處理器8控制對(duì)設(shè)備2的一般操作。
[0057]在備選實(shí)施例中，設(shè)備2能夠包括專用硬件GPS接收器模塊，所述專用硬件GPS接收器模塊包括對(duì)應(yīng)于接收器前端4的硬件以及用于處理所接收的信號(hào)以確定設(shè)備2的位置的對(duì)應(yīng)處理器。
[0058]在圖示的實(shí)施例中，設(shè)備2還包括被耦合到處理器8的收發(fā)器電路10以及用于與移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)無線通信的相關(guān)聯(lián)的天線12。收發(fā)器電路10能夠被用來在設(shè)備2與呼叫中心和/或急救服務(wù)之間建立語音通話和/或數(shù)據(jù)會(huì)話。
[0059]設(shè)備2還包括被連接到處理器8的存儲(chǔ)器模塊14，存儲(chǔ)器模塊14被用來存儲(chǔ)由GNSS接收器模塊4接收的原始IF GNSS信號(hào)，如以下將更詳細(xì)描述的。
[0060]在圖不的實(shí)施例中，設(shè)備2還包括一個(gè)或多個(gè)傳感器16, —個(gè)或多個(gè)傳感器16能夠被用來監(jiān)測設(shè)備2的用戶或設(shè)備2其自身以確定用戶可能需要援助或幫助的事件何時(shí)發(fā)生。適當(dāng)?shù)膫鞲衅?6包括:用于測量設(shè)備2的移動(dòng)和/或取向的傳感器，例如加速度計(jì)、磁力計(jì)或陀螺儀，其將對(duì)應(yīng)信號(hào)輸出到處理器8 ；以及用于測量用戶的健康狀態(tài)的傳感器，例如心率監(jiān)測器、血壓監(jiān)測器等。盡管在圖1中未示出，但是一個(gè)或多個(gè)傳感器16能夠被耦合到與處理器8相關(guān)聯(lián)的低功率處理器以處理和分析來自(一個(gè)或多個(gè))傳感器16的信號(hào)。
[0061]在該圖示的實(shí)施例中，MPERS設(shè)備2還包括個(gè)人求助按鈕(PHB) 18，用戶能夠使用個(gè)人求助按鈕(PHB) 18來快速呼救。然而應(yīng)認(rèn)識(shí)到，PHB 18不一定必須為按鈕的形式，而且其能夠例如是設(shè)備2的圖形用戶接口中的選項(xiàng)。
[0062]盡管在圖1中未示出，但是在一些實(shí)施例中，MPERS設(shè)備2能夠被配置為從其他類型的衛(wèi)星定位系統(tǒng)(例如，GL0NASS或伽利略)接收信號(hào)和/或能夠包括用于從其他源接收能夠被處理以確定設(shè)備2的位置的其他類型的信號(hào)(例如，W1-Fi信號(hào))的接收器。
[0063]如在背景部分中所描述的，為了幫助減輕“盲點(diǎn)問題”(S卩，在“盲點(diǎn)問題”中，當(dāng)GPS接收器模塊被激活并且需要確定設(shè)備的位置時(shí)沒有可用的GPS信號(hào))，設(shè)備能夠利用回溯算法，在所述回溯算法中，至少最近的位置測量結(jié)果被存儲(chǔ)并且該測量結(jié)果在位置的當(dāng)前測量結(jié)果不可獲得的情況下用作對(duì)設(shè)備的位置的估計(jì)。然而，在常規(guī)GPS接收器模塊中，或者甚至在根據(jù)面包屑算法來操作的GPS接收器模塊中，由根據(jù)面包屑算法必須在收集每組信號(hào)時(shí)計(jì)算設(shè)備的位置消耗的功率意味著當(dāng)前可用設(shè)備中的電池僅能夠持續(xù)幾周，然而，由于這樣的設(shè)備的典型用戶的性質(zhì)，將期望MPERS設(shè)備的電池持續(xù)若干月。因此，本發(fā)明提供對(duì)現(xiàn)有回溯和面包屑技術(shù)的改進(jìn)，所述改進(jìn)基本上減少了收集每個(gè)面包屑的數(shù)據(jù)所需的時(shí)間和電流的量，而沒有增加設(shè)備2的其他部分中所需的時(shí)間或電流。
[0064]圖2中的流程圖圖示根據(jù)本發(fā)明的收集面包屑數(shù)據(jù)的方法。
[0065]在步驟101中，當(dāng)要收集“面包屑”時(shí)，處理器8激活GNSS接收器前端電路6預(yù)定時(shí)間段并采樣所接收的信號(hào)。一旦已經(jīng)過去預(yù)定時(shí)間段，則停用GNSS接收器前端電路6。在本文中將在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)接收并采樣的信號(hào)組命名為“面包屑”。
[0066]激活GNSS接收器前端電路6能夠包括對(duì)電路6供電以令電路6接收并采樣原始信號(hào)數(shù)據(jù)，同時(shí)該采樣信號(hào)數(shù)據(jù)被供應(yīng)到處理器8和/或存儲(chǔ)器模塊14?；蛘撸邮掌髑岸穗娐?能夠維持在低功率模式中，在所述低功率模式中，其在不需要面包屑時(shí)不將信號(hào)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換或供應(yīng)到處理器8或存儲(chǔ)器模塊14，并且其在要收集面包屑時(shí)能夠被切換到“開啟”模式。
[0067]應(yīng)認(rèn)識(shí)到，面包屑應(yīng)當(dāng)是有足夠長度的以允許處理器運(yùn)行適當(dāng)?shù)腉NSS處理軟件或其他GNSS或GPS接收器后端電路來處理面包屑并在獲得面包屑時(shí)確定設(shè)備2的位置(假設(shè)GPS衛(wèi)星信號(hào)存在于面包屑中)。面包屑的適當(dāng)長度在從10ms到200ms的范圍內(nèi)，盡管應(yīng)認(rèn)識(shí)到能夠收集更長或更短的面包屑。當(dāng)然，應(yīng)認(rèn)識(shí)到，GNSS接收器前端電路6活動(dòng)得越長(并且面包屑越長)，消耗越多的功率和內(nèi)存，所以面包屑長度是最小化功率消耗的需要與獲得有可能在其中找到GPS衛(wèi)星信號(hào)的足夠長的采樣信號(hào)組的需要之間的權(quán)衡。
[0068]所接收的信號(hào)能夠以從2MHz到8MHz的范圍內(nèi)的速率被采樣，其中，每個(gè)采樣為I到4比特長(盡管應(yīng)認(rèn)識(shí)到，能夠使用其他速率和/或比特長)。因此，在面包屑長度在10ms到200ms的范圍內(nèi)的情況下，每個(gè)面包屑的大小將為25kB到800kB。能夠期望在存儲(chǔ)器模塊14中存儲(chǔ)幾十或幾百個(gè)面包屑，所以存儲(chǔ)器模塊14應(yīng)當(dāng)能夠存儲(chǔ)至少2500kB到80000kB的數(shù)據(jù)。
[0069]將采樣信號(hào)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器模塊14中(步驟103)。在該階段，沒有對(duì)采樣信號(hào)執(zhí)行進(jìn)一步的處理(即，采樣信號(hào)不被處理以確定GPS衛(wèi)星信號(hào)是否存在于采樣信號(hào)中或確定設(shè)備2的位置)。這對(duì)于MPERS設(shè)備尤其有利，因?yàn)槲恢脺y量僅在事件發(fā)生時(shí)需要，并且因此最小化在收集和存儲(chǔ)面包屑數(shù)據(jù)中耗費(fèi)的功率。在示范性實(shí)施例中，對(duì)于當(dāng)活動(dòng)時(shí)使用10mA并且每天收集大約一百個(gè)10ms的面包屑的硬件接收器前端4而言，硬件接收器前端4的平均功率消耗將是大約12 μ A。這相較于將使用mA范圍內(nèi)的功率的正常操作(即，不使用面包屑算法)的GNSS接收器，以及相較于不從衛(wèi)星接收信號(hào)并且以搜索模式操作(所以，恒定地使用大約30mA)的接收器更優(yōu)。
[0070]在步驟103之后，處理器8等待直到要收集下一面包屑(步驟105)，并且當(dāng)要收集下一面包屑時(shí)，所述方法返回到步驟101。連續(xù)的面包屑的收集之間的時(shí)間將通過由處理器8運(yùn)行的面包屑算法來確定。在一些情況下，能夠在固定的時(shí)間間隔之后收集面包屑，但是在其他優(yōu)選的情況下，面包屑算法能夠是動(dòng)態(tài)的并且能夠基于設(shè)備自對(duì)先前面包屑的收集以來的移動(dòng)量來設(shè)置面包屑之間的間隔(例如，僅在設(shè)備2中的移動(dòng)傳感器16指示設(shè)備2已經(jīng)距收集先前面包屑的地方移動(dòng)超過預(yù)定距離時(shí)收集新面包屑)。
[0071]圖2中的方法重復(fù)直到設(shè)備2被激活或者，例如設(shè)備2在基于家庭的單元的范圍內(nèi)，在所述基于家庭的單元中在任何時(shí)候不需要額外的地點(diǎn)信息。這可以在用戶激活PHB18時(shí)、在設(shè)備2確定用戶可能已經(jīng)遭受跌倒時(shí)或者在其他警報(bào)子系統(tǒng)激活設(shè)備2時(shí)發(fā)生。
[0072]在圖3中示出了根據(jù)本發(fā)明的處理面包屑數(shù)據(jù)的方法。在步驟111中，確定其中需要設(shè)備2的位置測量的事件是否已經(jīng)發(fā)生。如果不是，則不采取動(dòng)作(步驟113)。
[0073]如果設(shè)備2的位置測量需要借助于所存儲(chǔ)的面包屑，則由處理器8從存儲(chǔ)器模塊14檢索最近的面包屑(即，在存儲(chǔ)器模塊14中最近存儲(chǔ)的采樣信號(hào)組)(步驟115)。
[0074]此時(shí)，設(shè)備2能夠?qū)⒚姘紨?shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程地點(diǎn)，在所述遠(yuǎn)程地點(diǎn)能夠使用復(fù)雜處理算法使用所有可獲得的輔助數(shù)據(jù)(例如，GPS年鑒的最近版本以及其他數(shù)據(jù))來處理所述面包屑數(shù)據(jù)以確定設(shè)備2的位置。然而，面包屑數(shù)據(jù)將能夠不包含來自GPS衛(wèi)星的所需的信號(hào)，所以將該面包屑發(fā)送到遠(yuǎn)程地點(diǎn)將有效地浪費(fèi)設(shè)備2中的功率。因此，處理器8搜索所檢索的采樣信號(hào)組以確定采樣信號(hào)是否包含來自一個(gè)或多個(gè)GPS衛(wèi)星的信號(hào)。
[0075]優(yōu)選地，處理器8僅搜索采樣信號(hào)組的一部分(例如，涵蓋Ims到1ms的時(shí)間的樣本，其對(duì)應(yīng)于由GPS衛(wèi)星發(fā)送的偽隨機(jī)噪聲(PRN)碼I到10)，因?yàn)樵诙唐诘乃阉髦?，如果沒有找到來自GPS衛(wèi)星的信號(hào)，則在所述組中的剩余的采樣信號(hào)中存在用于確定設(shè)備2的位置的有效數(shù)據(jù)的可能性變得太低。由處理器8搜索的采樣信號(hào)組的一部分可以在面包屑的開始處或在面包屑的開始后的特定位置處。僅搜索采樣信號(hào)組的一部分意味著最小化在評(píng)估面包屑的有用性中消耗的功率。
[0076]如果確定在所檢索的采樣信號(hào)組中存在來自一個(gè)或多個(gè)(優(yōu)選兩個(gè)或更多個(gè))GPS衛(wèi)星的信號(hào)(步驟119)，則處理采樣信號(hào)組以便計(jì)算在收集采樣信號(hào)組時(shí)設(shè)備2的位置(步驟121)。
[0077]在優(yōu)選實(shí)施例中，距MPERS設(shè)備2遠(yuǎn)程地執(zhí)行步驟121。在這種情況下，一旦在步驟119中確定在采樣信號(hào)組中存在來自一個(gè)或多個(gè)GPS衛(wèi)星的信號(hào)，則MPERS設(shè)備2經(jīng)由收發(fā)器電路10和天線12將采樣數(shù)據(jù)組發(fā)送到遠(yuǎn)程地點(diǎn)(例如，用戶的家中的MPERS設(shè)備2的基站單元、與MPERS設(shè)備2相關(guān)聯(lián)的呼叫中心或急救服務(wù))。在該地點(diǎn)運(yùn)行適當(dāng)?shù)能浖驅(qū)Ｓ肎NSS接收器后端電路的處理器執(zhí)行對(duì)面包屑數(shù)據(jù)的所需的處理以計(jì)算設(shè)備2的位置。優(yōu)選對(duì)面包屑數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程處理，因?yàn)槠湓试S使用更強(qiáng)大的技術(shù)和輔助數(shù)據(jù)來處理采樣信號(hào)組以計(jì)算設(shè)備2的位置。
[0078]或者，步驟121能夠由MPERS設(shè)備2其自身來執(zhí)行。在這種情況下，處理器8能夠處理采樣信號(hào)組以計(jì)算MPERS設(shè)備2的位置(或者，設(shè)備2能夠被提供有適當(dāng)?shù)暮蠖穗娐?。之后能夠經(jīng)由移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器電路10和天線12將所計(jì)算的位置從MPERS設(shè)備2發(fā)送到所需的目的地。
[0079]返回到步驟119，如果在由處理器8搜索的所檢索的采樣信號(hào)組的部分中沒有找到GPS衛(wèi)星信號(hào)，則所述方法轉(zhuǎn)到步驟123，在步驟123中，采樣信號(hào)組被丟棄并且從存儲(chǔ)器模塊14檢索下一最近的采樣信號(hào)組。所述方法之后返回到步驟117并且搜索新檢索的采樣信號(hào)組以確定是否存在來自一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星的信號(hào)。
[0080]因此，步驟123實(shí)施“回溯”流程，所述“回溯”流程被用來找到包含有效GPS衛(wèi)星信號(hào)的最近的采樣信號(hào)組。
[0081]在步驟117中由處理器8執(zhí)行的搜索允許快速且有效地評(píng)估面包屑數(shù)據(jù)以確定是否值得發(fā)送或進(jìn)一步處理該數(shù)據(jù)以計(jì)算設(shè)備2的位置。備選是:對(duì)于處理器8或GPS模塊4而言，嘗試根據(jù)最近的采樣信號(hào)組對(duì)設(shè)備2的位置的完全計(jì)算(這可能需要要從呼叫中心發(fā)送的諸如GPS年鑒數(shù)據(jù)的輔助數(shù)據(jù)以便完成計(jì)算并且這將顯著地消耗更多功率)，或者對(duì)于MPERS設(shè)備2而言，將多個(gè)面包屑的數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程地點(diǎn)，這需要MPERS設(shè)備2具有與移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的良好數(shù)據(jù)鏈接并且因此也消耗大量功率。
[0082]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，在運(yùn)行步驟115之前并且在事件發(fā)生之后從存儲(chǔ)器模塊14檢索最近的采樣信號(hào)組之前，設(shè)備2能夠嘗試使用GNSS接收器前端電路6和在處理器8上運(yùn)行的軟件來獲得當(dāng)前位置測量結(jié)果。如果不能夠使用GNSS接收器來確定設(shè)備2的位置(例如，在設(shè)備2在室內(nèi)或在“都市峽谷”中并且在沒有衛(wèi)星觀察到設(shè)備2的情況下)，則設(shè)備2能夠嘗試使用備選測量技術(shù)，例如使用W1-Fi收發(fā)器來識(shí)別附近的W1-Fi網(wǎng)絡(luò)或通過使用移動(dòng)手機(jī)三角測量來確定其位置。只有在設(shè)備2不能夠使用GPS或這些其他技術(shù)來確定位置的情況下，設(shè)備2將根據(jù)本發(fā)明來執(zhí)行圖3中的方法并處理面包屑數(shù)據(jù)。該實(shí)施例具有設(shè)備2能夠在利用面包屑數(shù)據(jù)之前嘗試獲得當(dāng)前位置測量的優(yōu)點(diǎn)。
[0083]以下參考圖4和5描述用于運(yùn)行步驟117的示范性方法。圖4是用來在采樣信號(hào)中搜索來自GPS衛(wèi)星的信號(hào)的方法的流程圖并且圖5是圖示處理步驟的框圖。在圖4的第一步驟，步驟131中，參數(shù)i(其被用來表示在采樣信號(hào)中找到的與來自GPS衛(wèi)星的信號(hào)相匹配/符合的編號(hào))被初始化為O并且參數(shù)j (表示在面包屑數(shù)據(jù)上執(zhí)行的相乘和移動(dòng)操作的編號(hào))也被初始化為O。
[0084]GPS衛(wèi)星使用擴(kuò)頻碼(PRN碼)來廣播其信號(hào)，這意味著信號(hào)被擴(kuò)展成噪聲信號(hào)并且不可由常規(guī)功率測量來檢測。因此，需要備選方法以便以簡單且低功率的方式來檢測在采樣信號(hào)組中是否存在GPS衛(wèi)星信號(hào)。具體而言，在采樣信號(hào)中執(zhí)行對(duì)預(yù)計(jì)觀察到設(shè)備2的GPS衛(wèi)星的串行搜索。
[0085]如已知的，使用每個(gè)衛(wèi)星唯一的偽隨機(jī)噪聲(PRN)碼來擴(kuò)展來自每個(gè)GPS衛(wèi)星的信號(hào)，所述偽隨機(jī)噪聲(PRN)碼每Ims重復(fù)一次。GPS衛(wèi)星中的每個(gè)的PRN碼彼此正交。因此，在圖4的第二步驟(步驟133)中，確定預(yù)計(jì)觀察到設(shè)備2的一個(gè)或多個(gè)GPS衛(wèi)星的PRN碼。
[0086]優(yōu)選地，設(shè)備2具有列舉了在存儲(chǔ)器模塊14中存儲(chǔ)的GPS衛(wèi)星的地點(diǎn)、時(shí)間和軌道(以及對(duì)應(yīng)PRN碼)的表格，根據(jù)所述表格處理器8能夠在任何具體時(shí)間使用對(duì)設(shè)備2的位置的粗略估計(jì)來確定最有可能觀察到設(shè)備2的衛(wèi)星。所述表格能夠?qū)?yīng)于GPS年鑒數(shù)據(jù)或從GPS年鑒數(shù)據(jù)中導(dǎo)出。對(duì)設(shè)備2的位置的粗略估計(jì)能夠?qū)?yīng)于(使用GPS、W1-F1、手機(jī)三角測量或以其他方式獲得的)最近計(jì)算的位置測量結(jié)果，或者對(duì)應(yīng)于用戶的家庭地點(diǎn)(如果知道的話)。每個(gè)衛(wèi)星在大面積內(nèi)可見，對(duì)設(shè)備2的位置的估計(jì)不需要特別精確(例如，精確到最近10km是可接受的)。
[0087]之后，一旦確定PRN碼，則優(yōu)選將其相乘在一起以生成單個(gè)(組合的)PRN碼(步驟135)。這也能夠在圖5中看出，在圖5中，預(yù)計(jì)在視野中的GPS衛(wèi)星的PRN碼50被乘法器52組合。通常多達(dá)六個(gè)衛(wèi)星可以預(yù)計(jì)觀察到設(shè)備2，并且因此，在優(yōu)選實(shí)施例中，在步驟135中將三到六個(gè)之間的PRN碼相乘在一起以生成單個(gè)(組合的)PRN碼。確定相乘在一起的碼的數(shù)目是在下面的步驟中檢測衛(wèi)星信號(hào)所需的處理時(shí)間與對(duì)那些信號(hào)的靈敏度之間的權(quán)衡?？紤]越多的衛(wèi)星(即，越多的PRN碼被相乘在一起)，使處理足夠靈敏以檢測衛(wèi)星信號(hào)所需的整合時(shí)間越長。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，將三個(gè)PRN碼相乘在一起提供處理時(shí)間與靈敏度之間的良好平衡。在少于六個(gè)衛(wèi)星的PRN碼要被相乘在一起的情況下，能夠隨機(jī)地選擇六個(gè)衛(wèi)星的子集的PRN碼，或者能夠基于預(yù)計(jì)在收集面包屑時(shí)在天空中最高的衛(wèi)星來選擇它們(因?yàn)槟切┬l(wèi)星較不可能被建筑物或其他障礙物所掩蓋)。
[0088]應(yīng)認(rèn)識(shí)到，能夠離線執(zhí)行步驟133和135 (即，不一定要在設(shè)備2需要確定其位置的事件已經(jīng)發(fā)生時(shí)執(zhí)行步驟133和135)，并且將組合的PRN碼存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器模塊14中以供后續(xù)使用。
[0089]在已經(jīng)確定組合的PRN碼之后，使用組合的PRN碼來搜索形成面包屑的采樣信號(hào)組以確定是否存在來自其PRN碼形成組合的PRN碼的衛(wèi)星中的一個(gè)或多個(gè)的信號(hào)。在特定實(shí)施例中，該搜索通過將組合的PRN碼的每比特乘以采樣信號(hào)組中的每個(gè)樣本來執(zhí)行(步驟137)。該乘法運(yùn)算類似于在解擴(kuò)信號(hào)中執(zhí)行的(盡管不完全是，因?yàn)椤敖鈹U(kuò)”是使用組合的PRN碼來完成的)。
[0090]具體而言，組合的PRN碼中的每個(gè)比特與持續(xù)時(shí)間為T的時(shí)間窗中的采樣信號(hào)組的子集中的每個(gè)樣本相乘，其中，T等于組合的PRN碼的持續(xù)時(shí)間的整數(shù)N倍。T通常為1，即，時(shí)間窗的持續(xù)時(shí)間與組合的PRN碼的持續(xù)時(shí)間相同，盡管更高的T值改進(jìn)算法的靈敏度，因?yàn)樵谝粋€(gè)乘法運(yùn)算中在面包屑的更大部分中搜索組合的PRN碼。首先，能夠“定位”窗使得窗中的第一樣本為面包屑中的第一樣本。然而，在可獲得來自采樣信號(hào)組的先前搜索的信息的情況下，能夠預(yù)測PRN碼有可能符合的位置，所以應(yīng)認(rèn)識(shí)到，能夠基于該信息來包圍在后續(xù)乘法運(yùn)算期間的采樣信號(hào)組上的窗的初始位置。該乘法運(yùn)算也在圖5中被圖示，其中，采樣信號(hào)組54與由乘法器52輸出的組合的PRN碼一起被提供給乘法器56。
[0091]應(yīng)認(rèn)識(shí)到，為了使采樣信號(hào)組54與組合的PRN碼相乘，采樣信號(hào)組的采樣速率必須與組合的PRN碼的速率相匹配。這可以在步驟101處通過接收器前端電路6將原始載頻信號(hào)下變換到低IF頻率并且之后以與PRN碼的發(fā)送速率相匹配的速率對(duì)IF頻率信號(hào)進(jìn)行采樣來實(shí)現(xiàn)。
[0092]在步驟137中的乘法運(yùn)算之后，評(píng)價(jià)乘法運(yùn)算的結(jié)果以確定在組合的PRN碼與窗中的采樣信號(hào)之間是否存在匹配(步驟139)。乘法運(yùn)算的結(jié)果表示解擴(kuò)信號(hào)的低頻IF正弦信號(hào)，所述解擴(kuò)信號(hào)的低頻IF正弦信號(hào)包括來自其PRN碼已經(jīng)被用來形成組合的PRN碼的衛(wèi)星中的每個(gè)的載波信號(hào)。如果組合的PRN碼的主要部分與窗中的采樣信號(hào)組在時(shí)間上相匹配或符合，則理想情況下具有較大幅度(表示來自(一個(gè)或多個(gè))衛(wèi)星的信號(hào))的一個(gè)(接近于零的)頻率保留。如果衛(wèi)星信號(hào)存在于采樣信號(hào)中，則信號(hào)的幅度將增加。
[0093]由于多普勒效應(yīng)，該正弦信號(hào)的頻率能夠在正在移動(dòng)的設(shè)備2中被移動(dòng)1kHz并且對(duì)于靜止的設(shè)備2而言被移動(dòng)5kHz。當(dāng)采樣信號(hào)上的乘法運(yùn)算窗與信號(hào)中的PRN碼完美地符合時(shí)最大幅度將出現(xiàn)。然而，實(shí)際上，只有采樣信號(hào)的部分將與組合的PRN碼的不同部分符合。因此，(在以5kHz到1kHz進(jìn)行低通濾波之后)獲取功率或幅度測量，其在大部分和/或多部分符合的情況下將顯示明顯增加。
[0094]因此，為了確定匹配的程度，對(duì)乘法運(yùn)算步驟的結(jié)果進(jìn)行低通濾波(如在圖5中由低通濾波框58所示出的)以提取該低頻信號(hào)，并且計(jì)算所述低頻信號(hào)的幅度、功率或均方根(RMS)中的一個(gè)或多個(gè)(圖5中的框60)。在比較框64中將幅度、功率或RMS測量的結(jié)果與閾值62進(jìn)行比較。如果幅度、功率或RMS測量結(jié)果超過閾值62，則已經(jīng)找到構(gòu)成組合的PRN碼的PRN碼中的一個(gè)或多個(gè)與采樣信號(hào)之間的匹配或符合。
[0095]在一些實(shí)施例中，閾值62是固定值。要由具體設(shè)備2使用的閾值將至少部分由設(shè)備2中的硬件的特性(例如，前端電路6的增益)來確定。所述閾值也能夠取決于采樣信號(hào)中存在的噪聲水平。因此，在備選實(shí)施例中，閾值62能夠在設(shè)備2的使用期間基于所接收的信號(hào)中的噪聲的水平來調(diào)節(jié)。這是因?yàn)閷?duì)于從GPS衛(wèi)星接收的信號(hào)而言，“信號(hào)”水平(即，所接收的信號(hào)的有用部分的強(qiáng)度)相較于噪聲水平(即，所接收的信號(hào)中的其他一切的強(qiáng)度)是極其小的，這意味著增加噪聲影響接收器4的靈敏度。為了提供盡可能靈敏的接收器以便在常規(guī)噪聲與衛(wèi)星信號(hào)包含的噪聲之間進(jìn)行區(qū)分，應(yīng)當(dāng)根據(jù)采樣信號(hào)中存在的噪聲水平來調(diào)整閾值62。能夠確定噪聲水平的平均幅度，并且將其用作閾值的基/零點(diǎn)。
[0096]將比較框64的輸出傳遞到?jīng)Q策框66。如果幅度、功率或RMS測量結(jié)果沒有超過閾值62，則沒有找到對(duì)于組合的PRN碼與窗中的當(dāng)前采樣信號(hào)組的匹配。
[0097]在步驟141中，將參數(shù)j (表示在面包屑數(shù)據(jù)上執(zhí)行的相乘和移動(dòng)操作的數(shù)目)增1，并且將j的值與閾值j lWt進(jìn)行比較(步驟143)。如果j的值小于閾值，則所述方法前進(jìn)到步驟145，在步驟145中，決策框66令采樣信號(hào)上的窗沿著面包屑數(shù)據(jù)54移動(dòng)預(yù)定量。在移動(dòng)窗之后，所述方法返回步驟137，在步驟137中，將所移動(dòng)的窗中的采樣信號(hào)組與組合的PRN碼相乘。
[0098]如果j的值等于或大于閾值，則已經(jīng)完成預(yù)定數(shù)量的相乘和移動(dòng)操作(B卩，步驟137、139和145的循環(huán))，而沒有找到組合的PRN碼與形成面包屑的采樣信號(hào)之間的匹配，并且能夠確定當(dāng)前面包屑不可能包含有用的GPS衛(wèi)星信號(hào)(步驟147)。在這種情況下，返回到圖3中的流程圖，步驟119中的確定的輸出是負(fù)的并且從存儲(chǔ)器模塊14中檢索下一最近的面包屑(步驟123)。如以上關(guān)于步驟117所描述的，優(yōu)選只搜索I到1ms的面包屑數(shù)據(jù)，在這種情況下相應(yīng)地確定閾值jlWt。期望以這種方式對(duì)面包屑數(shù)據(jù)進(jìn)行有限搜索，因?yàn)樵诙唐诘乃阉髦?例如，I到1ms的面包屑數(shù)據(jù))，如果沒有找到來自GPS衛(wèi)星的信號(hào)，則在所述組中的剩余的采樣信號(hào)中存在用于確定設(shè)備2的位置的有效數(shù)據(jù)的可能性變得太低。
[0099]返回到步驟145，在優(yōu)選實(shí)施例中，將窗沿著面包屑數(shù)據(jù)移動(dòng)PRN碼的半個(gè)比特。因?yàn)镻RN碼是每Ims完整被發(fā)送的1023比特的序列，將窗移動(dòng)PRN碼比特的一半意味著將窗沿著面包屑中的采樣信號(hào)移動(dòng)大約488ns。然而應(yīng)認(rèn)識(shí)到，能夠?qū)⒋耙苿?dòng)備選量，例如PRN碼比特的四分之一或者整個(gè)PRN碼比特?；蛘撸軌?qū)⒋把刂蓸有盘?hào)移動(dòng)整數(shù)數(shù)量的采樣信號(hào)，其中，所述整數(shù)根據(jù)用來生成采樣信號(hào)的采樣速率和要將窗移動(dòng)的時(shí)間量來確定。
[0100]如果幅度、功率或RMS測量結(jié)果超過閾值62，則有可能已經(jīng)在面包屑數(shù)據(jù)中找到來自其PRN碼形成組合的PRN碼的GPS衛(wèi)星中的一個(gè)或多個(gè)的信號(hào)。因此，在步驟149中，將參數(shù)i增I (參數(shù)i指示在采樣信號(hào)與組合的PRN碼之間找到的匹配的數(shù)目)，并且在步驟151中確定是否已經(jīng)在面包屑數(shù)據(jù)中找到用于處理器8來確定面包屑包含有效或有用的GPS衛(wèi)星信號(hào)的足夠數(shù)量的匹配。
[0101]在圖示的實(shí)施例中，所需匹配的數(shù)目是兩個(gè)，所以如果i小于2，則所述方法前進(jìn)到步驟153，在步驟153中，將采樣信號(hào)上的窗沿著面包屑數(shù)據(jù)移動(dòng)大約一個(gè)整的PRN碼長度(例如，lms)。所述方法之后返回到步驟137，在步驟137中，將所移動(dòng)的窗中的采樣信號(hào)組與組合的PRN碼相乘以嘗試找到組合的PRN碼與采樣信號(hào)之間的另外的匹配。
[0102]如果找到與面包屑數(shù)據(jù)的兩個(gè)或更多個(gè)匹配或者當(dāng)找到與面包屑數(shù)據(jù)的兩個(gè)或更多個(gè)匹配時(shí)(即，在步驟151中i等于或大于2)，則能夠確定當(dāng)前面包屑有可能包含有效或有用的GPS衛(wèi)星信號(hào)(步驟155)，并且在面包屑上執(zhí)行圖3中的步驟121。
[0103]然而，應(yīng)認(rèn)識(shí)到，在備選實(shí)施例中，可以足夠識(shí)別組合的PRN碼與采樣信號(hào)之間的單個(gè)匹配，在這種情況下，步驟149、151和153能夠被省略。還應(yīng)認(rèn)識(shí)到，可以期望在斷定面包屑包含有效或有用的GPS衛(wèi)星信號(hào)之前找到與采樣信號(hào)的超過兩個(gè)匹配。
[0104]如以上所描述的，在步驟135中，多個(gè)PRN碼被組合以產(chǎn)生組合的PRN碼。這樣做以減少需要搜索的面包屑中的采樣信號(hào)的數(shù)量，因?yàn)槠湓黾恿?PRN碼中的一個(gè)的部分將與乘法運(yùn)算窗中的采樣信號(hào)的部分相匹配的幾率。
[0105]在備選實(shí)施例中，步驟135能夠被省略。在該實(shí)施例中，將在步驟133中識(shí)別的PRN碼中的每個(gè)單獨(dú)地與乘法運(yùn)算窗中的采樣信號(hào)相乘(類似于步驟137)，并且每個(gè)乘法運(yùn)算的結(jié)果其本身相乘在一起。所述結(jié)果之后被處理，如圖5中示出的(即，在獲取幅度、功率或RMS測量結(jié)果之前被低通濾波)。盡管該實(shí)施例去除步驟135的需要，但是將窗中的采樣信號(hào)單獨(dú)地乘以PRN碼中的每個(gè)增加了所需處理的總體量，并且因此導(dǎo)致比圖示的實(shí)施例略高的功率消耗。
[0106]在前面的段落中描述的圖示的實(shí)施例或者備選實(shí)施例中，優(yōu)選在所述方法的步驟中的每個(gè)期間只使用簡單的功能以便最小化所需的處理以及因此最小化所消耗的功率。例如，在乘法運(yùn)算步驟中，將組合的PRN碼中的每個(gè)比特與采樣信號(hào)中的每1-4比特樣本相乘。另外或備選地，低通濾波框58能夠?yàn)榛?e階低通濾波器(basic 2e order low passfilter)，和/或RMS測量功能(框60)能夠被限制。
[0107]因?yàn)樵谂c來自GPS衛(wèi)星的PRN碼同步接收的信號(hào)中存在干擾信號(hào)的幾率非常低，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)以上描述的簡單算法在檢測GPS衛(wèi)星信號(hào)中足夠可靠。所述算法提供了一種從大量面包屑中選擇有效的GPS數(shù)據(jù)的非?？焖佟⒌凸β是业蛷?fù)雜度的方式，并且其中，面包屑數(shù)據(jù)將要被發(fā)送到遠(yuǎn)程地點(diǎn)以進(jìn)行完全位置處理，所述算法將要由設(shè)備2發(fā)送的數(shù)據(jù)量減少到少量的面包屑，進(jìn)一步改進(jìn)了設(shè)備2的功率消耗。
[0108]因此提供了一種改進(jìn)的面包屑技術(shù)，其最大化電池壽命并減少用戶必須再充電或更換設(shè)備中的電池的頻率，同時(shí)最大化在需要時(shí)設(shè)備能夠提供準(zhǔn)確或合理的最近地點(diǎn)或位置測量結(jié)果的幾率。
[0109]盡管在附圖和上述描述中已經(jīng)詳細(xì)說明并描述了本發(fā)明，但這樣的說明和描述被認(rèn)為是說明性或示范性的并非限制性的；本發(fā)明不限于所公開的實(shí)施例。
[0110]通過研究附圖、說明書和權(quán)利要求書，本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)踐所主張的本發(fā)明的過程中，能夠理解和實(shí)現(xiàn)所公開的實(shí)施例的變型。在權(quán)利要求中，“包括”一詞不排除其他元件或步驟，并且量詞“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)。單個(gè)處理器或其他單元可以實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求中記載的若干項(xiàng)目的功能。在互不相同的從屬權(quán)利要求中記載特定措施并不指示不能有利地使用這些措施的組合。計(jì)算機(jī)程序可以存儲(chǔ)/分布在與其他硬件一起提供或作為其他硬件的部分提供的諸如光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì)的適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)上，但是計(jì)算機(jī)程序也可以以其他的形式分布，例如經(jīng)由因特網(wǎng)或其他有線或無線的遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)。權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不得被解釋為對(duì)其范圍的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種使用衛(wèi)星定位系統(tǒng)來確定設(shè)備的位置的方法，所述方法包括: (a)操作所述設(shè)備中的衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收器以收集多個(gè)信號(hào)組；并且當(dāng)要確定所述設(shè)備的位置時(shí): (b)處理信號(hào)組以確定所述組是否有可能包含來自所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的衛(wèi)星的信號(hào)；并且 (c)如果在步驟(b)中確定所述信號(hào)組有可能包含來自所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的衛(wèi)星的信號(hào)，則處理所述信號(hào)組以計(jì)算所述設(shè)備的位置； (d)如果在步驟(b)中確定所述信號(hào)組不可能包含來自所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的衛(wèi)星的信號(hào)，則利用另一信號(hào)組來重復(fù)步驟(b)、(c)和(d)。
2.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中，所述另一信號(hào)組是在步驟(b)中處理的所述信號(hào)組之前收集的信號(hào)組。
3.如權(quán)利要求1或2中所述的方法，其中，步驟(b)包括在所述信號(hào)組中搜索由所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星使用的碼。
4.如權(quán)利要求3中所述的方法，其中，步驟(b)包括: 確定與在收集所述信號(hào)組時(shí)所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的預(yù)計(jì)觀察到所述設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星相關(guān)聯(lián)的所述碼。
5.如權(quán)利要求4中所述的方法，其中，步驟(b)還包括: (i)將所確定的所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的所述一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星的碼相乘在一起以形成組合的碼； (?)將所述信號(hào)組的窗中的子集乘以所組合的碼；并且 (iii)分析步驟(ii)的輸出以確定在所組合的碼與所述窗中的所述信號(hào)組之間是否存在任何匹配。
6.如權(quán)利要求4中所述的方法，其中，步驟(b)包括: (i)將所述信號(hào)組的窗中的子集乘以所確定的碼中的一個(gè)； (?)針對(duì)所確定的碼中的每個(gè)重復(fù)步驟(i)； (iii)將步驟(i)的每次迭代的輸出相乘在一起；并且 (iv)分析步驟(iii)的輸出以確定在所確定的碼中的任意與所述窗中的所述信號(hào)組之間是否存在任何匹配。
7.如權(quán)利要求5或6中所述的方法，其中，所述窗跨越持續(xù)時(shí)間等于碼的持續(xù)時(shí)間的整數(shù)N倍的信號(hào)的子集，其中，N = 1，2，3，....。
8.如權(quán)利要求5、6或7中所述的方法，其中，分析的所述步驟包括: 利用低通濾波器對(duì)所述輸出進(jìn)行濾波； 確定經(jīng)低通濾波的輸出的幅度、功率或均方根RMS ； 將所確定的幅度、功率或RMS與閾值進(jìn)行比較；并且 在所確定的幅度、功率或RMS超過所述閾值的情況下確定在所確定的碼中的一個(gè)與所述窗中的所述信號(hào)組之間存在匹配。
9.如權(quán)利要求8中所述的方法，其中，所述閾值是基于所述信號(hào)組中的噪聲的水平來調(diào)節(jié)的。
10.如權(quán)利要求5到9中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，如果在分析的所述步驟中確定在所確定的碼與所述窗中的所述信號(hào)組之間不存在匹配，則步驟(b)還包括: 將所述窗沿著所述信號(hào)組移動(dòng)第一量并針對(duì)所移動(dòng)的窗中的信號(hào)的子集重復(fù)相乘的所述步驟。
11.如權(quán)利要求10中所述的方法，其中，所述第一量對(duì)應(yīng)于由衛(wèi)星發(fā)送多達(dá)一比特的碼所花費(fèi)的時(shí)間。
12.如權(quán)利要求5到11中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，如果在分析的所述步驟中確定在所確定的碼與所述窗中的所述信號(hào)組之間存在匹配，并且步驟(b)需要找到兩個(gè)或更多個(gè)匹配，則步驟(b)還包括: 將所述窗沿著所述信號(hào)組移動(dòng)第二量并針對(duì)所移動(dòng)的窗中的信號(hào)的子集重復(fù)相乘的所述步驟。
13.如權(quán)利要求12中所述的方法，其中，所述第二量對(duì)應(yīng)于或基本上對(duì)應(yīng)于由衛(wèi)星發(fā)送碼所花費(fèi)的時(shí)間。
14.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，具有實(shí)現(xiàn)于其中的計(jì)算機(jī)可讀代碼，所述計(jì)算機(jī)可讀代碼被配置使得，在由適當(dāng)?shù)奶幚砥骰蛴?jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)，所述處理器或所述計(jì)算機(jī)被配置為執(zhí)行如權(quán)利要求1到13中的任一項(xiàng)所述的方法。
15.一種設(shè)備，包括: 衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收器； 處理器，其被配置為: (a)操作所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收器以收集多個(gè)信號(hào)組；并且 當(dāng)要確定所述設(shè)備的位置時(shí): (b)處理信號(hào)組以確定所述組是否有可能包含來自所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的衛(wèi)星的信號(hào)；并且 (c)如果在(b)處確定所述信號(hào)組有可能包含來自所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的衛(wèi)星的信號(hào)，則使得能夠處理所述信號(hào)組以計(jì)算所述設(shè)備的位置； (d)如果在(b)處確定所述信號(hào)組不可能包含來自所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的衛(wèi)星的信號(hào)，則利用另一信號(hào)組來重復(fù)(b)、(c)和(d)。
【文檔編號(hào)】G01S19/30GK104350393SQ201380030126
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年6月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月8日
【發(fā)明者】W·A·M·A·M·范登敦根 申請(qǐng)人:皇家飛利浦有限公司