專利名稱：全球定位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括發(fā)送全球定位系統(tǒng)(GPS)電波的至少1顆GPS衛(wèi)星和通過(guò)接收該電波來(lái)計(jì)算自身位置信息的GPS終端的GPS系統(tǒng)，特別是涉及一種當(dāng)由于宇宙雜音和大氣雜音使到達(dá)GPS終端的電波出現(xiàn)劣化時(shí)，能控制接收狀態(tài)使其為最佳化狀態(tài)的GPS系統(tǒng)。
GPS(全球定位系統(tǒng))的地表上的到達(dá)電波強(qiáng)度是近乎一定(約-130dBm)的，一般情況下，進(jìn)行GPS終端無(wú)線部的設(shè)計(jì)要使其對(duì)該電波強(qiáng)度具有最佳工作狀態(tài)。但實(shí)際上電波強(qiáng)度因太陽(yáng)雜音等宇宙雜音以及降雨的影響等所造成的大氣衰減雜音等而發(fā)生變化，而且，還存在因其他系統(tǒng)而產(chǎn)生的干擾波等，這些也對(duì)到達(dá)電波強(qiáng)度產(chǎn)生影響。
因此，當(dāng)在GPS終端的無(wú)線電部所接收的GPS電波受到了這些外來(lái)雜音的影響時(shí)，就會(huì)發(fā)生該GPS終端不能正確地檢測(cè)自己所在位置等問(wèn)題。
為解決所述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種GPS系統(tǒng)，該系統(tǒng)即使GPS終端的無(wú)線部分接收到受外來(lái)雜波影響的GPS無(wú)線電波也能確保GPS終端的位置的精確識(shí)別。
本發(fā)明的另一目的是，即使GPS終端的無(wú)線部分接收到受外來(lái)雜波影響的GPS無(wú)線電波，也能優(yōu)化GPS無(wú)線電波的接收操作。
而且，本發(fā)明的目的還在于提供一種當(dāng)由其他系統(tǒng)所產(chǎn)生的外來(lái)雜音等對(duì)GPS電波施加了干擾時(shí)，GPS終端能檢測(cè)出該外來(lái)雜音并加以去除的GPS系統(tǒng)。
通過(guò)下面的描述，本發(fā)明的上述和其它目的將變得更加清晰。根據(jù)本發(fā)明第一方面的一種全球定位系統(tǒng)(GPS)包括(a)接收GPS衛(wèi)星所發(fā)送的GPS電波，并根據(jù)該GPS電波所傳送的信息來(lái)計(jì)算出自身位置信息的至少一個(gè)GPS終端；
(b)檢測(cè)由于宇宙雜音和大氣雜音的影響所造成的所述GPS衛(wèi)星接收的GPS電波的劣化，并把表示該意圖的控制信息發(fā)送給所述各GPS裝置的GPS基站；所述至少一個(gè)GPS終端根據(jù)從所述GPS基站接收的所述控制信息，使GPS電波的接收狀態(tài)最佳化。
因此，即使在地球表面上GPS無(wú)線電波的強(qiáng)度(即，在地球表面的到達(dá)的無(wú)線電波的場(chǎng)強(qiáng))因某些外部噪音或干擾電波造成變差，GPS終端也能夠以較佳狀態(tài)接收所發(fā)送的無(wú)線電波。
在本發(fā)明的系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施方案中，所述至少一個(gè)終端包括消除由于外來(lái)雜波造成的GPS電波劣化的功能。
在本發(fā)明的系統(tǒng)的另一優(yōu)選實(shí)施方案中，所述至少一個(gè)GPS終端包括接收從所述GPS基站發(fā)射的控制信息的接收機(jī)；放大在GPS電波中包含的信號(hào)的放大器；控制所述放大器增益的增益控制器；增益控制器根據(jù)在控制信號(hào)中包含的有關(guān)GPS電波的劣化的信息調(diào)整放大器的增益。
在這個(gè)實(shí)施方案中，較好的是所述增益控制部件通過(guò)增大提供給所述放大器的電流來(lái)提高所述放大器的增益。
在本發(fā)明的系統(tǒng)的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述至少一個(gè)GPS終端包括接收從所述GPS基站發(fā)射的控制信號(hào)的接收機(jī)，放大在GPS電波中包含的信號(hào)的放大器，控制所述放大器增益的增益控制器。增益控制器根據(jù)在控制信號(hào)中包含的有關(guān)GPS電波的劣化的信息調(diào)整放大器的增益。所述增益控制部件增加放大器的增益以降低放大器的阻抗，并且限制放大器外圍電路的帶寬，從而抑制放大器輸出的雜波成分。
在這個(gè)實(shí)施方案中，較好的是還包括設(shè)置在所述放大器之后的一附加的放大器。其中該附加的放大器的增益是以防止所述這些放大器的總增益過(guò)量的方式控制的。
在這個(gè)實(shí)施方案中，較好的是還包括設(shè)置在所述放大器之后的一個(gè)帶通濾波器。其中所述帶通濾波器的通頻帶是以抑制該放大器的輸出中的雜波成分的方式控制的。
在這個(gè)實(shí)施方案中，還包括設(shè)置在GPS天線和所述放大器之間的一個(gè)帶通濾波器。其中所述帶通濾波器的通頻帶是以抑制該放大器的輸出中的雜波成分的方式控制的。
在本發(fā)明的系統(tǒng)的另外一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，還包括用于消除所述放大器的雜波成分的一個(gè)雜波消除器。
在這個(gè)實(shí)施方案中，較好的是所述雜波消除器通過(guò)檢測(cè)干擾電波的峰值頻率識(shí)別干擾電波的雜波頻帶。其中雜波消除器消除所述雜波頻帶。
在這個(gè)實(shí)施方案中，所述雜波消除器包括消除高于一給定電平的所述放大器的雜波成分的功能。
根據(jù)本發(fā)明第二方面的一種全球定位系統(tǒng)終端包括(a)用于接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的GPS電波并產(chǎn)生一個(gè)輸出的天線；(b)用于放大所述天線的輸出并產(chǎn)生一個(gè)輸出的無(wú)線部分；(c)一解碼器，其用于將射頻部分的輸出解碼，并根據(jù)在接收的無(wú)線電波中包含的信息產(chǎn)生所述終端的定位信息；(d)用于控制射頻部分的增益的一個(gè)增益控制器；其中射頻部分接收有關(guān)由于基站發(fā)射的外來(lái)雜波造成的GPS電波的劣化的控制信號(hào)；增益控制器以這樣一種方式控制射頻部分，即所述終端對(duì)于GPS電波的接收操作是根據(jù)接收的所述控制信號(hào)優(yōu)化的。
下面，簡(jiǎn)單說(shuō)明附圖。


圖1是表示本發(fā)明GPS終端概略構(gòu)成的圖。
圖2是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的工作情況的系統(tǒng)構(gòu)成圖。
圖3是表示由大氣衰減雜音等所造成的地面到達(dá)電波強(qiáng)度劣化的一個(gè)例子的圖。
圖4是表示由大氣衰減雜音等所造成的地面到達(dá)電波強(qiáng)度劣化的其他例子的圖。
圖5是以GPS無(wú)線部為中心來(lái)詳細(xì)表示本發(fā)明第一實(shí)施例的GPS終端構(gòu)成的方框圖。
圖6A和6B是表示本發(fā)明實(shí)施例的工作流程的程序框圖。
圖7用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的工作情況的系統(tǒng)構(gòu)成圖。
圖8A是表示根據(jù)圖7的第二實(shí)施例的系統(tǒng)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的一功能方塊圖，其中詳細(xì)地示出了GPS無(wú)線部分的結(jié)構(gòu)。
圖8B是示出圖7的第二實(shí)施例的系統(tǒng)中的各個(gè)功能塊的輸出的電功率譜。
圖9A是表示在沒(méi)有干擾波存在時(shí)，在圖7的第二實(shí)施例的系統(tǒng)中的放大器輸入端的電功率譜。
圖9B是表示在沒(méi)有干擾波存在時(shí)，在圖7的第二實(shí)施例的系統(tǒng)中的放大器輸出端的電功率譜。
圖9C是表示在存在某些干擾波時(shí)，在圖7的第二實(shí)施例的系統(tǒng)中的放大器輸入端的電功率譜。
圖9D是表示在存在某些干擾波時(shí)，在圖7的第二實(shí)施例的系統(tǒng)中的放大器輸出端的電功率譜。
圖10是表示圖7所示本發(fā)明第二實(shí)施例的GPS系統(tǒng)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的方框圖，其中詳細(xì)畫出了GPS無(wú)線部的結(jié)構(gòu)。
圖11是表示圖7的本發(fā)明第二實(shí)施例的工作流程圖。
圖12是表示本發(fā)明第三實(shí)施例的全球定位系統(tǒng)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的方框圖，其中詳細(xì)畫出了GPS無(wú)線部的結(jié)構(gòu)。
圖13A和13B是分別用來(lái)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的干擾波消除工作的示意圖。
圖14是示出圖1的第一實(shí)施例的變化的功能方塊圖，其中在GPS天線和前置放大器之間設(shè)置了一個(gè)附加的通帶濾波器。
下面，參照附圖來(lái)概略說(shuō)明本發(fā)明GPS系統(tǒng)的工作情況，以使本發(fā)明的各特征更加明確。
本發(fā)明的特征是當(dāng)由于太陽(yáng)雜音等宇宙雜音以及降雨等的影響等所造成的大氣衰減雜音等的影響，使從GPS衛(wèi)星接收的GPS電波中表示其強(qiáng)度的GPS地面到達(dá)電波強(qiáng)度劣化時(shí)，利用GPS基站檢測(cè)此時(shí)的電波狀況，使用攜帶電話網(wǎng)等將表示該意圖的信息發(fā)送給有關(guān)GPS終端。GPS終端接收有關(guān)信息，根據(jù)電波狀況來(lái)進(jìn)行控制，使GPS無(wú)線部?jī)?nèi)的放大器增益等最佳化，并使位置信息的計(jì)算精度不發(fā)生劣化。
而且，在本發(fā)明中，GPS還自己檢出其他系統(tǒng)干擾GPS電波的外來(lái)雜音，即使在其他系統(tǒng)造成的外來(lái)雜音干擾GPS電波的情況下，也可以防止位置信息計(jì)算精度的劣化。
用圖1來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的構(gòu)成。圖1是表示本發(fā)明GPS終端概略構(gòu)成的圖。CPU4按照儲(chǔ)存在ROM6中的程序?qū)嵤?duì)通信部分(由攜帶電話天線8、攜帶電話無(wú)線部9以及調(diào)制解調(diào)部10構(gòu)成)、顯示部11、GPS部分(由GPS天線1、GPS無(wú)線部2、GPS譯碼器3以及增益控制器5構(gòu)成)進(jìn)行控制等，對(duì)整個(gè)裝置實(shí)施控制。
ROM6儲(chǔ)存使整個(gè)裝置工作的程序以及地圖信息等。把RAM7作為工作余額來(lái)使用。調(diào)制解調(diào)部10以及攜帶電話無(wú)線部9提供通過(guò)攜帶電話天線8，利用攜帶電話網(wǎng)來(lái)連接GPS基站和國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)的部件。
GPS基站捕捉到遭受因太陽(yáng)雜音等宇宙雜音以及降雨的影響等所造成的大氣衰減雜音等影響的GPS電波的情況時(shí)，通過(guò)攜帶電話將該電波情況從GPS基站發(fā)送到GPS終端，通過(guò)攜帶電話天線8、攜帶電話無(wú)線部9以及調(diào)制解調(diào)部10把表示該情況的信息通知CPU4。CPU4根據(jù)有關(guān)情況信息，使用增益控制器5把GPS無(wú)線部2控制在最佳狀態(tài)上。
這樣一來(lái)，在本發(fā)明中，當(dāng)GPS基站在電波狀況中檢出雜音時(shí)，通過(guò)把該電波狀況通知GPS終端，GPS終端按照電波狀況將GPS無(wú)線部2控制在最佳狀態(tài)上，能以最佳狀態(tài)來(lái)接收來(lái)自GPS衛(wèi)星的電波。用GPS無(wú)線部2接收的數(shù)據(jù)通過(guò)GPS天線1以及GPS無(wú)線部2輸入GPS譯碼器3，在此計(jì)算出緯度和精度信息，作為現(xiàn)在的位置信息通知CPU4。利用CPU4的命令把該計(jì)算出的位置信息作為地圖信息顯示到顯示部11上。
而且，在本發(fā)明中，通過(guò)利用國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)依存型GPS系統(tǒng)，也可以不用GPS譯碼器3，而是用位置信息服務(wù)器來(lái)實(shí)施對(duì)現(xiàn)在位置的緯度和精度信息的計(jì)算工作。而且，用顯示部11所顯示的地圖信息不僅可以從ROM6中呼出，而且也可以使用攜帶電話網(wǎng)從國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)等處下載。有關(guān)根據(jù)該國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)依存型GPS系統(tǒng)以及國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)等的地圖信息下載方法為眾所周知，所以在此省略其說(shuō)明。
實(shí)施例1下面，根據(jù)圖2來(lái)說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例1的工作情況。圖2是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例1工作情況的系統(tǒng)構(gòu)成圖。在圖2中，GPS衛(wèi)星12把GPS電波發(fā)送到地球上。當(dāng)由于太陽(yáng)雜音等宇宙雜音以及降雨的影響等所造成的大氣衰減雜音13等的影響使地面到達(dá)電波強(qiáng)度發(fā)生劣化時(shí)，在GPS基站16一側(cè)判斷電波強(qiáng)度劣化。通過(guò)攜帶電話網(wǎng)14把該信息從GPS基站16發(fā)送到GPS終端15。
GPS終端15根據(jù)所接收的命令，由CPU4使用增益控制器5來(lái)控制GPS無(wú)線部2內(nèi)的放大器增益，使其以最佳狀態(tài)來(lái)接收GPS電波。
在此，把信號(hào)成分的減少和雜音成分的增加這兩個(gè)要因作為所接收電波產(chǎn)生劣化的主要原因。圖3示出了對(duì)GPS終端15的輸入無(wú)線信號(hào)的信號(hào)成分的功率電平和它的雜波成分之間的關(guān)系，其中信號(hào)電平LS下降到LS’。圖4示出了與圖3相同的關(guān)系，其中雜波成分電平LN上升到LN’。
如圖3所示，輸入信號(hào)初始具有功率電平LS的信號(hào)成分和功率電平LN的雜波成分。由于在GPS無(wú)線部2中放大器放大信號(hào)先于解調(diào)，所以它具有放大電平LSA的信號(hào)成分和放大電平LNA的雜波成分?！癓SR”表示調(diào)制所需的輸入信號(hào)電平。
如果初始信號(hào)成分降低到具有功率電平LS’，放大信號(hào)成分具有放大的電平LSA’，在此LSA’與LS’的差值是AdB。因此，劣化的信號(hào)成分的電平LSA’比解調(diào)所需的電平LSR低。這意味著信號(hào)成分的電平需要提高AdB，換句話說(shuō)，在GPS無(wú)線部分2中的放大器的增益需要增加AdB。
另一方面，如圖4所示，如果初始雜波成分升高以具有從LN到LN’的功率電平，放大的雜波成分具有放大的電平LNA’，這里“LCNR”是所需要的載波與雜波比(C/N)。因此，增加的雜波成分的電平LNA’高于解調(diào)所需的C/N比BdB。這意味著雜比成分的電平需要降低，換句話說(shuō)，需要抑制雜波成分而又不降低GPS無(wú)線部2中的放大器的增益。
一般情況下，放大器的增益以及NF(噪聲指數(shù))隨流動(dòng)在構(gòu)成GPS無(wú)線部2的放大器中的基準(zhǔn)電流而變化。如基準(zhǔn)電流增加，則放大器的增益增加，同時(shí)放大器的直流阻抗降低，所以交流阻抗降低，NF降低。
而且，一般情況下，雜音N用N＝KBT來(lái)表示。在此，K為波爾茲曼常數(shù)，T為絕對(duì)溫度，B為頻帶寬度。因K為一定值，T為環(huán)境溫度，所以N與B有比例關(guān)系，越限制頻帶寬度B，雜音N越低。一般接收機(jī)的放大器，越限制通頻帶，放大率越低，所以為了獲得必要的增益必須進(jìn)一步增加電流。而且，初級(jí)放大器對(duì)接收機(jī)自身的S/N比具有主控作用，通過(guò)降低其NF就能改善S/N比。
在一般的GPS系統(tǒng)中，在地表上的到達(dá)電波強(qiáng)度為近乎一定(大約130dBm)的狀態(tài)，GPS終端放大器的基準(zhǔn)電流、增益、NF以及頻帶等相對(duì)于該到達(dá)電波強(qiáng)度為最佳狀態(tài)。在GPS終端的構(gòu)成方面，如果使放大器中流動(dòng)的電流超過(guò)所需值以上，就會(huì)降低裝置電池的使用壽命，所以是不適當(dāng)?shù)摹?br> 因此，可以根據(jù)需要來(lái)改變提供給放大器的電流值，當(dāng)由于外來(lái)雜音的影響使信號(hào)成分減少時(shí)，只要根據(jù)其狀態(tài)增加電流，使放大器整體增益提高，就能使接收機(jī)常以最佳狀態(tài)來(lái)接收衛(wèi)星發(fā)送的電波。
而且，當(dāng)由于外來(lái)雜音的影響而使雜音成分增加時(shí)，通過(guò)使提供給放大器的電流增加來(lái)降低NF，而且，當(dāng)該放大器具有限制頻帶用的外圍電路時(shí)，由于電流增加，頻帶受到限制，所以雜音電平降低。此時(shí)，如果因?yàn)樘峁┙o放大器的電流增加而使放大率增大到需要值以上時(shí)，只要減小提供給下一級(jí)以后的放大器的電流，接收機(jī)作為一個(gè)整體來(lái)設(shè)定最佳放大率，就能使接收機(jī)常以最佳狀態(tài)來(lái)接收衛(wèi)星發(fā)送的電波。
圖5是進(jìn)一步詳細(xì)表示本發(fā)明實(shí)施例的GPS無(wú)線部2構(gòu)成例的方框圖。作為根據(jù)本實(shí)施例的GPS終端的接收機(jī)構(gòu)成，為了方便起見(jiàn)，采用一般的雙超外差方式。而且，在本發(fā)明中，也可以采用單超外差方式或直接變換方式。而且，圖6A和6B是表示本發(fā)明工作流程的程序框圖。下面，參照?qǐng)D5以及圖6A和6B對(duì)本發(fā)明一實(shí)施例的工作情況進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
首先，在GPS基站16測(cè)定GPS電波的接收狀態(tài)(步驟S01)。如以上所述的那樣，接收電波的劣化狀態(tài)有因?yàn)樾盘?hào)成分減少的劣化，或因?yàn)殡s音成分增加的劣化，GPS基站16判斷是否存在這些電波狀態(tài)的劣化(步驟S02)。當(dāng)判斷接收電波有劣化時(shí)(步驟S02為“是”)，判斷其劣化的主要原因(步驟S03)。
當(dāng)用步驟S03判斷為信號(hào)成分減少時(shí)(此時(shí)，如圖3所示，假定為AdB劣化)，向攜帶電話網(wǎng)發(fā)送改善命令，使之在步驟S06改善AdB，GPS終端15接收該命令(步驟S10)。
而且，關(guān)于接收來(lái)自攜帶電話網(wǎng)的電波，因?yàn)橐呀?jīng)作了說(shuō)明，所以在此省略。利用CPU4的命令把AdB的改善命令送到增益控制器5，增加提供給前置放大器22、降頻變頻器24、降頻變頻器26以及中頻放大器28中任意一個(gè)的電流(步驟S11)，把放大器的增益提高AdB(步驟S12)。
而且，在步驟S03中，當(dāng)把電波劣化的主要原因判斷為雜波成分增加時(shí)(此時(shí)，如圖4所示，假定為BdB劣化)。從GPS基站16向攜帶電話網(wǎng)發(fā)送改善命令，使之在步驟S08改善BdB，GPS終端15接收該命令(步驟S13)。利用CPU4的命令把BdB的改善命令送到增益控制器5，通過(guò)利用增益控制器5來(lái)增加流向前置放大器22的電流(步驟S14)降低前置放大器22內(nèi)的阻抗，而且，還把電流提供給前置放大器22所具有的外圍電路來(lái)限制頻帶，所以NF被抑制(步驟S15)。
下面，判斷以降低NF為目的而增加的電流是否已使放大器增益增加到了所需值以上(步驟S16)。在該判斷中，如果判斷增益增加到了所需值以上(步驟S16為“是”)，利用CPU4的命令，使用增益控制器5來(lái)減少流向降頻變頻器24、降頻變頻器26以及中頻放大器28中任意一個(gè)的電流(步驟S17)，控制使之不要明顯地超過(guò)如圖4所示的解調(diào)所需的信號(hào)電平。
而且，在步驟S02的判斷中，在電波狀況不劣化的情況下(步驟S02為“否”)，以為不必為了能確保GPS終端所希望的信號(hào)電平以及C/N，而進(jìn)行增大接收機(jī)放大器增益以及降低放大器的NF等工作，就能使之處在最佳狀態(tài)，所以照原樣工作(步驟S18)。
如以上所說(shuō)明的那樣，當(dāng)在GPS電波狀況中檢測(cè)出劣化時(shí)，接收檢測(cè)出劣化的GPS基站16的命令，在GPS終端15一側(cè)，通過(guò)控制放大器的基準(zhǔn)電流，根據(jù)環(huán)境將接收機(jī)放大器的增益、NF以及頻帶等控制在最佳狀態(tài)。在本發(fā)明中，當(dāng)GPS電波的接收狀況中產(chǎn)生劣化時(shí)，能根據(jù)需要來(lái)實(shí)施電流增加等措施，所以沒(méi)有白白地使電池壽命縮短等弊端。
而且，在本實(shí)施例中，最然是通過(guò)控制供給放大器的電流來(lái)把GPS電波的接收狀態(tài)控制在最佳狀態(tài)，但作為改善NF的其他方法，也可以通過(guò)控制插入放大器(前置放大器22、中頻放大器28)之間的BPF23、25、27(帶通濾波器)的頻帶來(lái)降低NF。作為能控制頻帶的濾波器，也可以使用電流控制的不可逆倒相器濾波器、SCF(開關(guān)電容濾波器)。有關(guān)這些說(shuō)明，因?yàn)槭潜娝苤募夹g(shù)，所以在此省略。
而且，雖然本實(shí)施例是把BPF23、25、27插入到前置放大器22、中頻放大器28之間來(lái)構(gòu)成的，但是本發(fā)明并不局限于此構(gòu)成，也可以在GPS天線1和前置放大器22之間再增加一個(gè)BPS來(lái)構(gòu)成，如圖14所示。在所述實(shí)施例中，為了降低NF而限制BPS23、25、27的頻帶，但在該構(gòu)成中，也可以只限制插入到GPS天線1和前置放大器22之間的BPS頻帶。
實(shí)施例2下面，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例2。
圖7示出了本發(fā)明第二實(shí)施例的全球定位系統(tǒng)，它具有與圖2系統(tǒng)相同的結(jié)構(gòu)，并且圖中畫有來(lái)自其他系統(tǒng)的干擾波。
如實(shí)施例1所說(shuō)明的那樣，我們知道，如果由于太陽(yáng)雜音等宇宙雜音以及降雨等的影響等所造成的大氣衰減雜音等對(duì)GPS到達(dá)電波的影響較小，在地表上的到達(dá)電波強(qiáng)度為近乎一定(大約-130dBm)的狀態(tài)。
而且，即使在接收大氣衰減雜音等的影響時(shí)，也與實(shí)施例1相同，把GPS無(wú)線部2的狀態(tài)控制在最佳狀態(tài)上。在該狀態(tài)下，采用一般的無(wú)線部構(gòu)成(雙超外差方式)時(shí)，如圖8A所示，低噪音放大器(LNA)32、第一降頻變頻器34、第二降頻變頻器以及IF放大器38的輸出分別要求功率譜具有如圖8B所示的它們的峰值電平La、Lb、Lc和Ld。
尤其是當(dāng)沒(méi)有干擾電波存在時(shí)，輸入GPS電波具有如圖9A所示的期望的信號(hào)頻譜，IF放大器38的輸出具有圖9B所示的所期望的放大的信號(hào)頻譜。在這種情況下，放大器38的輸出不會(huì)超過(guò)它的飽和電平。當(dāng)有一些干擾電波存在時(shí)，輸入GPS電波不僅具有期望的信號(hào)頻譜，而且還具有不想要的雜波頻譜，如圖9C所示。通常，雜波頻譜具有比信號(hào)頻譜更高的峰值電平。因此，在這種情況下，放大器38的放大的輸出中的雜波成分達(dá)到它的飽和電平，同時(shí)信號(hào)成分保持在一個(gè)低電平，如圖9D所示。這意味著放大器38輸出的放大的信號(hào)成分低于它的所期望的電平。第二實(shí)施例的系統(tǒng)解決了這個(gè)問(wèn)題。
圖10是表示實(shí)施例2的GPS終端15概略構(gòu)成的方框圖，除GPS無(wú)線部2A之外，其與圖5的結(jié)構(gòu)相同。省略與實(shí)施例1相同的部分，以GPS無(wú)線部2A的工作情況為中心進(jìn)行說(shuō)明。
圖10的GPS無(wú)線部12包括放大GPS線路頻帶的射頻放大器41(一般，LNA稱作低噪音放大器)；把GPS線路頻率降到基本頻帶的降頻變頻器42；用于消除進(jìn)行了掃描的雜音的程序?yàn)V波器43；提供對(duì)GPS線路頻率進(jìn)行干擾的雜音頻率掃描以及用于把GPS線路頻率降到基本頻帶的本機(jī)頻率的PLL電路44；雜音除去后，用于把信號(hào)放大到解調(diào)所需信號(hào)頻譜電平的放大器45。
而且，設(shè)定降頻變頻器42，使之包含與射頻放大器41之間的級(jí)間濾波器，還包含多個(gè)降頻變頻器。而且，設(shè)定程序?yàn)V波器43，使之包含判斷功率電平的比較器，能夠控制濾波器的頻帶特性、中心頻率以及濾波器的類型。而且，如實(shí)施例1所說(shuō)明的那樣，設(shè)定增益控制器5，使之能控制射頻放大器41以及降頻變頻器42的增益等。
圖11是表示本發(fā)明實(shí)施例2工作流程的程序框圖。首先，與實(shí)施例1相同，把接收機(jī)的增益等控制在最佳狀態(tài)(步驟S21)。而且，作為程序?yàn)V波器43的初期狀態(tài)，利用CPU4作為寬頻帶的BPF(帶通濾波器)進(jìn)行控制，使GPS線路頻帶能通過(guò)，而且，利用CPU4控制PLL電路44的頻率，使GPS線路的中心頻率能混合下降。
在下面的流程中，判斷被控制在最佳狀態(tài)的放大器所輸出的信號(hào)電平是否為希望值(步驟S22)。在此，判斷放大器輸出信號(hào)的電平，由包含在程序?yàn)V波器43中的比較器來(lái)實(shí)施，并將其結(jié)果送到CPU4。當(dāng)包含在放大器輸出信號(hào)中的信號(hào)成分電平低于給定的希望值時(shí)(步驟S22為否)，在CPU4一側(cè)判斷干擾波被輸入到GPS頻帶內(nèi)(步驟S23)，使用PLL電路44開始干擾波的掃描(步驟S24)。
此時(shí)，利用CPU4把程序?yàn)V波器43控制在窄頻帶帶通濾波器上，利用程序?yàn)V波器43包含的比較器特定峰值頻率。變更PLL電路44的比較頻率(步驟S25、S27)，當(dāng)能特定干擾波雜音頻率時(shí)(步驟S26為“是”)，使PLL電路44的比較頻率返回初始值。此時(shí)，把程序?yàn)V波器43控制在消除該雜音頻帶的帶阻濾波器(BEF帶阻濾波器)和使信號(hào)頻帶通過(guò)的帶通濾波器的復(fù)合濾波器上，只消除雜音成分的頻帶。
而且，作為該程序?yàn)V波器的其他實(shí)施例，也可以只把使GPS線路頻帶通過(guò)的寬頻帶帶通濾波器以及用于雜音成分掃描的窄頻帶濾波器作為固定濾波器，而只控制抑制雜音頻帶成分的BEF。而且，在程序?yàn)V波器中，使用適應(yīng)濾波器、能用所提供的電流值來(lái)改變頻帶或中心頻率的旋轉(zhuǎn)濾波器、以及SCF(開關(guān)電容濾波器)等；因?yàn)檫m應(yīng)濾波器、旋轉(zhuǎn)濾波器、以及開關(guān)電容濾波器為公知技術(shù)，所以省略其說(shuō)明。
而且，眾所周知，在GPS等中所使用的頻譜擴(kuò)散，即使頻帶內(nèi)的頻譜多少有些欠缺，也能通過(guò)逆擴(kuò)散來(lái)順利地解調(diào)。干擾波雜音成分消除之后，利用放大器45把信號(hào)成分放大到所需的電平(步驟S29)，利用圖10中的GPS譯碼器3來(lái)解調(diào)，檢測(cè)出位置信息。
實(shí)施例3下面，說(shuō)明實(shí)施例3。在實(shí)施例3中，如圖7所示，當(dāng)其他系統(tǒng)等造成的雜音17干擾GPS終端15所接收的GPS電波時(shí)，以與實(shí)施例2所不同的方式來(lái)消除干擾雜音。
圖12是表示實(shí)施例3的全球定位系統(tǒng)中的終端15的結(jié)構(gòu)(概略構(gòu)成的方框圖)。在圖12中，終端15具有與圖2的終端相同的結(jié)構(gòu)，然而，消除干擾雜波的方法與第二實(shí)施例是不同的。圖12中所示的終端的結(jié)構(gòu)除GPS無(wú)線部2B之外，是與圖10中的該結(jié)構(gòu)相同的。在此省略與實(shí)施例1、2中相同部分的說(shuō)明，就有關(guān)MSW濾波器50的部分進(jìn)行說(shuō)明。在實(shí)施例3中，不進(jìn)行根據(jù)PLL電路的雜音頻率掃描和根據(jù)程序?yàn)V波器的雜音頻帶消除工作，而是利用MSW濾波器50來(lái)進(jìn)行同樣的工作。
MSW濾波器50是用來(lái)消除給定頻帶中一定電平以上成分的濾波器。如果輸入的GPS電波不僅有所要求的信號(hào)頻譜，而且也有所不想要的雜波頻譜，如圖13A所示，在輸入信號(hào)中的雜波成分被MSW濾波器50選擇地消除，如圖13B所示。然后放大器45放大MSW濾波器50的輸出。放大器45的輸出被送到GPS譯碼器3，在那里被解調(diào)以產(chǎn)生衛(wèi)星12發(fā)送的定位信息。
如同以上說(shuō)明所明確的那樣，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)由于太陽(yáng)雜音等宇宙雜音以及降雨的影響等所造成的大氣衰減雜音等干擾GPS電波時(shí)，通過(guò)GPS基站檢測(cè)出GPS地面到達(dá)電波強(qiáng)度的劣化，并將該情況通過(guò)攜帶電話網(wǎng)發(fā)送給各GPS終端，各GPS終端就能根據(jù)所接收的信息進(jìn)行控制，使GPS電波接收最佳化。
而且，根據(jù)本發(fā)明，在由其他系統(tǒng)造成的外來(lái)雜音等對(duì)GPS電波進(jìn)行了干擾的情況下，能檢測(cè)并消除該外來(lái)雜音。
本發(fā)明不限于上面所描述的第一到第三實(shí)施例，GPS部分還可以有提供相同或相似功能的除所示實(shí)施例中的那些結(jié)構(gòu)之外的其它結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明被描述的同時(shí)，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到對(duì)于本領(lǐng)域的熟練者來(lái)說(shuō)，在沒(méi)有脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，是能夠做出改變和改動(dòng)的。因此本發(fā)明的范圍是以所附權(quán)利要求確定的。
權(quán)利要求
1.一種全球定位系統(tǒng)(GPS)，其特征是包括(a)接收GPS衛(wèi)星所發(fā)送的GPS電波，并根據(jù)該GPS電波所傳送的信息來(lái)計(jì)算出自身位置信息的至少一個(gè)GPS終端；(b)檢測(cè)由于宇宙雜音和大氣雜音的影響所造成的所述GPS衛(wèi)星接收的GPS電波的劣化，并把表示該意圖的控制信息發(fā)送給所述各GPS裝置的GPS基站；所述至少一個(gè)GPS終端根據(jù)從所述GPS基站接收的所述控制信息，使GPS電波的接收狀態(tài)最佳化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GPS系統(tǒng)，其特征是所述至少一個(gè)終端包括消除由于外來(lái)雜波造成的GPS電波劣化的功能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GPS系統(tǒng)，其特征是所述至少一個(gè)GPS終端包括接收從所述GPS基站發(fā)射的控制信息的接收機(jī)；放大在GPS電波中包含的信號(hào)的放大器；控制所述放大器增益的增益控制器；增益控制器根據(jù)在控制信號(hào)中包含的有關(guān)GPS電波的劣化的信息調(diào)整放大器的增益。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的GPS系統(tǒng)，其特征是所述增益控制部件通過(guò)增大提供給所述放大器的電流來(lái)提高所述放大器的增益。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GPS系統(tǒng)，其特征是所述至少一個(gè)GPS終端包括接收從所述GPS基站發(fā)射的控制信號(hào)的接收機(jī)，放大在GPS電波中包含的信號(hào)的放大器，控制所述放大器增益的增益控制器；增益控制器根據(jù)在控制信號(hào)中包含的有關(guān)GPS電波的劣化的信息調(diào)整放大器的增益；所述增益控制部件增加放大器的增益以降低放大器的阻抗，并且限制放大器外圍電路的帶寬，從而抑制放大器輸出的雜波成分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GPS系統(tǒng)，其特征是還包括設(shè)置在所述放大器之后的一附加的放大器；其中該附加的放大器的增益是以防止所述這些放大器的總增益過(guò)量的方式控制的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的GPS系統(tǒng)，其特征是還包括設(shè)置在所述放大器之后的一個(gè)帶通濾波器；其中所述帶通濾波器的通頻帶是以抑制該放大器的輸出中的雜波成分的方式控制的。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的GPS系統(tǒng)，其特征是還包括設(shè)置在GPS天線和所述放大器之間的一個(gè)帶通濾波器；其中所述帶通濾波器的通頻帶是以抑制該放大器的輸出中的雜波成分的方式控制的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GPS系統(tǒng)，其特征是還包括用于消除所述放大器的雜波成分的一個(gè)雜波消除器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的GPS系統(tǒng)，其特征是所述雜波消除器通過(guò)檢測(cè)干擾電波的峰值頻率識(shí)別干擾電波的雜波頻帶；其中雜波消除器消除所述雜波頻帶。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的GPS系統(tǒng)，其特征是所述雜波消除器包括消除高于一給定電平的所述放大器的雜波成分的功能。
12.一種全球定位系統(tǒng)終端，其特征是包括(a)用于接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的GPS電波并產(chǎn)生一個(gè)輸出的天線；(b)用于放大所述天線的輸出并產(chǎn)生一個(gè)輸出的無(wú)線部；(c)一解碼器，其用于將射頻部分的輸出解碼，并根據(jù)在接收的無(wú)線電波中包含的信息產(chǎn)生所述終端的定位信息；(d)用于控制射頻部分的增益的一個(gè)增益控制器；其中射頻部分接收有關(guān)由于基站發(fā)射的外來(lái)雜波造成的GPS電波的劣化的控制信號(hào)；增益控制器以這樣一種方式控制射頻部分，即所述終端對(duì)于GPS電波的接收操作是根據(jù)接收的所述控制信號(hào)優(yōu)化的。
全文摘要
一種GPS系統(tǒng),當(dāng)由于宇宙雜音和大氣雜音13等的影響,而使GPS終端15所接收的GPS電波中的表示其強(qiáng)度的GPS地面到達(dá)電波強(qiáng)度產(chǎn)生劣化時(shí),利用GPS基站16檢測(cè)此時(shí)的電波狀況,使用攜帶電話網(wǎng)14等把表示該意圖的信息發(fā)送到GPS終端15。GPS終端15接收有關(guān)信息,根據(jù)電波狀況進(jìn)行控制,使GPS無(wú)線部?jī)?nèi)的放大器增益等最佳化。在因宇宙雜音和大氣雜音使GPS終端的到達(dá)電波出現(xiàn)劣化時(shí)進(jìn)行控制,使接收狀態(tài)最佳化。
文檔編號(hào)G01S1/00GK1344943SQ0111592
公開日2002年4月17日 申請(qǐng)日期2001年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月31日
發(fā)明者藤井友宏 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社