專利名稱：Gps接收機(jī)和相關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及操作GPS接收機(jī)以便通過(guò)處理在一個(gè)積分(integration)時(shí)間周期上接收的信號(hào)而獲得GPS信號(hào)的方法，該方法包括在兩個(gè)離散值之間轉(zhuǎn)換接收機(jī)的積分時(shí)間周期的步驟。
背景技術(shù)：
GPS裝置用于提供準(zhǔn)確的位置信息并且日益隨著移動(dòng)通信裝置一起用于在任意特定時(shí)間獲得通信裝置的地理位置的相對(duì)準(zhǔn)確的確定。GPS接收機(jī)裝置用于獲得從衛(wèi)星星座中發(fā)送的GPS信號(hào)，并且一般通過(guò)采用三個(gè)獨(dú)立的GPS信號(hào)根據(jù)預(yù)定的捕獲策略來(lái)計(jì)算接收機(jī)的位置。這種策略可以包括確定搜索哪一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星；確定其中處理每個(gè)衛(wèi)星信號(hào)的特定積分時(shí)間；和識(shí)別期望獲得所需信號(hào)的可接受的時(shí)間周期。一個(gè)這樣的因素(即，處理接收信號(hào)所需的積分時(shí)間)將根據(jù)輸入信號(hào)的強(qiáng)度而不同。例如，在強(qiáng)信號(hào)條件下，用于每個(gè)衛(wèi)星的1ms范圍中的積分時(shí)間對(duì)于檢測(cè)和信號(hào)捕獲能夠證明是可接受的，而在GPS信號(hào)可能會(huì)一定程度被衰減的環(huán)境中，例如，在森林、建筑區(qū)和一般封閉的區(qū)域中，將需要較長(zhǎng)的積分時(shí)間來(lái)獲得補(bǔ)償這樣的衰減所需要的處理增益。當(dāng)前的GPS接收機(jī)用于在1和10ms之間的積分周期上處理接收到的GPS信號(hào)。
但實(shí)際上，目前大多數(shù)GPS接收機(jī)只提供1ms的合適功能來(lái)積分，已建議提供這樣的接收機(jī)控制結(jié)構(gòu)，使得如果在預(yù)定周期(例如，10秒)之后檢測(cè)到不足的衛(wèi)星信號(hào)，則積分時(shí)間增加到例如10ms。
US-A-6133873公開了用于自適應(yīng)處理GPS信號(hào)以試圖優(yōu)化GPS信號(hào)的初始捕獲的方法，其中如果在預(yù)定的積分時(shí)間內(nèi)未正確接收GPS信號(hào)，則在接收信號(hào)的另一嘗試之前增加積分時(shí)間。
同樣，已提出對(duì)于捕獲提供一個(gè)預(yù)定的最大時(shí)限，使得如果在該預(yù)定的周期內(nèi)未檢測(cè)到衛(wèi)星，則促使用戶指示GPS接收機(jī)是否可能處于例如室內(nèi)的一個(gè)位置處，在這樣的位置中不可能實(shí)現(xiàn)GPS信號(hào)的接收，因此不必浪費(fèi)進(jìn)一步的電池電源來(lái)試圖捕獲信號(hào)。
一般地，GPS系統(tǒng)中位置的計(jì)算在不同的環(huán)境中發(fā)生改變并且移動(dòng)到一個(gè)新的環(huán)境在系統(tǒng)中會(huì)引起延遲，同時(shí)用標(biāo)準(zhǔn)的積分時(shí)間計(jì)算新的位置。以這樣的方式，積分時(shí)間并不是最佳的并且這能夠在信號(hào)捕獲中導(dǎo)致不利的延遲和電池電源的浪費(fèi)。
雖然人們認(rèn)為只有通過(guò)增加積分時(shí)間從而允許GPS接收機(jī)在經(jīng)歷不良信號(hào)捕獲條件時(shí)的操作能克服上述現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，但是這樣的策略能證明是不利的，即，對(duì)于積分時(shí)間的每次增加，捕獲時(shí)間呈指數(shù)率增加。因此，如果積分時(shí)間增加10的因子，則捕獲時(shí)間有可能增加100的因子，接收機(jī)電路的能量消耗也是如此。
如上所建議的，GPS系統(tǒng)內(nèi)的位置計(jì)算相當(dāng)消耗能量并且也表示復(fù)雜的計(jì)算，即使在良好信號(hào)條件下，這也將花費(fèi)1-15秒范圍。因此，在采用機(jī)載電源的移動(dòng)裝置中尤其不希望過(guò)多的能量消耗。因?yàn)橛脩粼谌魏吻闆r下都希望盡可能快地獲得位置坐標(biāo)(fix)，所以長(zhǎng)的捕獲時(shí)間也是不希望的方面。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明試圖提供相對(duì)于公知的這樣的接收機(jī)和方法提供優(yōu)點(diǎn)的GPS接收機(jī)結(jié)構(gòu)及相關(guān)方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種操作如上定義的GPS接收機(jī)的方法，并且此方法的特征在于在積分時(shí)間周期的所述兩個(gè)離散值之間的轉(zhuǎn)換以響應(yīng)表示所述接收機(jī)所處的環(huán)境的信號(hào)的步驟。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)根據(jù)本地環(huán)境因素優(yōu)化積分時(shí)間來(lái)減少捕獲時(shí)間，并從而減少普遍的平均能量消耗和捕獲時(shí)間。在試圖優(yōu)化用于處理接收信號(hào)的積分時(shí)間周期中，由于接收機(jī)在適當(dāng)短的積分時(shí)間內(nèi)不首先試圖獲得位置坐標(biāo)，因此在不良信號(hào)條件下能減小能量浪費(fèi)和延遲，并且在強(qiáng)信號(hào)條件下通過(guò)沒(méi)有不必要地采用長(zhǎng)的積分時(shí)間也能減小能量浪費(fèi)和延遲。
權(quán)利要求2、3和4的特征證明在改善本發(fā)明對(duì)不同環(huán)境條件提供應(yīng)答的靈活性方面特別有利。
權(quán)利要求5能有利于地允許特別準(zhǔn)確、但容易修改的適當(dāng)積分時(shí)間周期的選擇，而權(quán)利要求6的特征有利地允許交替的和準(zhǔn)確的積分時(shí)間周期的控制。
權(quán)利要求8的特征在隨后能采用成功的捕獲策略以便在類似的環(huán)境條件下減少在要求信號(hào)捕獲時(shí)的未來(lái)能量開銷。
權(quán)利要求9的主題在改善用于識(shí)別環(huán)境條件的靈活性和簡(jiǎn)易性方面是有利的。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種GPS接收機(jī)，用于通過(guò)在積分時(shí)間周期上處理接收信號(hào)來(lái)捕獲GPS信號(hào)，所述接收機(jī)用于利用至少兩個(gè)離散積分時(shí)間周期之中的任一個(gè)操作并包括用于在所述的積分時(shí)間周期之間轉(zhuǎn)換的控制裝置，其特征在于，所述控制裝置對(duì)表示所述接收機(jī)所處的環(huán)境的信號(hào)作出響應(yīng)。
有利地，本發(fā)明能提供這樣一種接收機(jī)并包括用于根據(jù)上述任何一個(gè)或多個(gè)方法步驟操作的裝置。


下面將參照附圖僅以示例的方式進(jìn)一步描述本發(fā)明，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的移動(dòng)通信設(shè)備的示意方框圖；圖2是表示本發(fā)明另一實(shí)施例的示意方框圖；圖3是圖1的接收機(jī)在使用時(shí)和在兩個(gè)不同環(huán)境之間經(jīng)過(guò)時(shí)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
首先參照?qǐng)D1，示出一個(gè)移動(dòng)通信設(shè)備，諸如移動(dòng)電話10，包括用于與通信網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)(例如，基站天線14)交換通信信號(hào)的天線12。從天線12中發(fā)射的通信信號(hào)從收發(fā)信機(jī)16中傳送，該收發(fā)信機(jī)也用于接收從基站天線14發(fā)射給天線12的輸入通信信號(hào)。收發(fā)信機(jī)16連接到移動(dòng)電話10的其余功能性(functionality)，所述移動(dòng)電話在所示的示例中是標(biāo)準(zhǔn)的，并因此不再進(jìn)一步進(jìn)行描述。
移動(dòng)電話10也包括一個(gè)GPS天線18，該天線用于從衛(wèi)星20的星座接收GPS信號(hào)。輸入的GPS信號(hào)利用GPS天線18傳送給GPS接收機(jī)單元22，該GPS接收機(jī)單元又將這些信號(hào)傳送給處理單元24，該處理單元用于通過(guò)在積分時(shí)間周期內(nèi)處理接收的信號(hào)而獲得輸入GPS信號(hào)。輸入信號(hào)的這樣的積分包括對(duì)GPS信號(hào)進(jìn)行處理的一個(gè)方面，以獲得移動(dòng)電話10的位置坐標(biāo)。
根據(jù)本發(fā)明的移動(dòng)電話包括附加的功能，上述功能在圖1中示出，參見從用于接收來(lái)自天線30的信號(hào)的積分控制器28導(dǎo)出的積分時(shí)間周期控制信號(hào)26。在圖1所示的示例中，天線30用于接收來(lái)自本地固定天線22的信號(hào)，該本地固定天線22用于發(fā)射信號(hào)，這些信號(hào)傳送用于識(shí)別本地環(huán)境的至少一個(gè)特征的數(shù)據(jù)。這樣的環(huán)境數(shù)據(jù)利用天線30接收并利用積分時(shí)間控制器28進(jìn)行處理，以使積分時(shí)間周期控制信號(hào)26用于以最適合本地環(huán)境的方式控制處理器24內(nèi)的積分時(shí)間周期，其中移動(dòng)電話10位于所述的本地環(huán)境內(nèi)并且該本地環(huán)境利用固定天線32來(lái)表示。
參照?qǐng)D2，示出本發(fā)明的另一替換實(shí)施例的另一示意方框圖，其中用相同的標(biāo)號(hào)表示與權(quán)利要求1中相同的特征。圖2表示移動(dòng)電話10’，在該移動(dòng)電話中以允許直接從用戶輸入的用戶接口的形式利用積分時(shí)間周期控制器28’導(dǎo)出積分時(shí)間周期控制信號(hào)26’。這樣，處理器24內(nèi)的積分時(shí)間周期中的正確響應(yīng)變化并不依賴于從本地固定天線輸入的信號(hào)。相反地，用戶自己能識(shí)別當(dāng)前的環(huán)境條件并將合適的數(shù)據(jù)輸入用戶接口28’，以生成合適的積分時(shí)間周期控制信號(hào)26’用于控制處理器24內(nèi)的積分時(shí)間周期。雖然此實(shí)施例依賴于用戶的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)來(lái)識(shí)別相應(yīng)的環(huán)境條件，但是與圖1的實(shí)施例的情況不同，本實(shí)施例并不依賴額外的外部通信鏈路。
現(xiàn)在參照?qǐng)D3，示出圖1的移動(dòng)電話10沿箭頭A的方向從第一環(huán)境B到第二環(huán)境C的移動(dòng)過(guò)程的示意圖，并且每個(gè)環(huán)境都呈現(xiàn)不同的特征，這些不同的特征根據(jù)本發(fā)明能有利地用于控制在處理器24內(nèi)采用的積分時(shí)間周期。例如，天線32’位于高的位置，有可能為衛(wèi)星星座提供清晰的視線，從而應(yīng)當(dāng)只需要相對(duì)短的積分時(shí)間周期來(lái)獲得準(zhǔn)確的位置坐標(biāo)。因此從天線32’發(fā)射的信號(hào)包括尋求以這種方式控制移動(dòng)電話10內(nèi)的積分時(shí)間周期的數(shù)據(jù)。但是，在環(huán)境C的區(qū)域中，其中環(huán)境C位于比環(huán)境B低的、更加掩蔽的位置，對(duì)衛(wèi)星星座的視線不可能象在位置B處獲得的一樣好，并因此包含在從天線32”發(fā)射的信號(hào)內(nèi)的數(shù)據(jù)用于控制移動(dòng)電話10內(nèi)的積分時(shí)間周期以增加允許獲得所需位置坐標(biāo)的時(shí)間周期。
如下面進(jìn)一步描述的，至少兩個(gè)不同積分時(shí)間周期中的每一個(gè)能形成可能多個(gè)信號(hào)捕獲簡(jiǎn)表(profile)之一的一部分。每個(gè)這樣的簡(jiǎn)表呈現(xiàn)采用各種依賴于環(huán)境條件的可能積分時(shí)間的預(yù)定捕獲策略，并且每個(gè)積分時(shí)間都具有相應(yīng)的預(yù)定時(shí)間限制，所述時(shí)間限制對(duì)于每個(gè)不同的積分時(shí)間周期能是不同的。在每個(gè)簡(jiǎn)表中能夠提供不同的操作模式，以提高設(shè)備的靈活性和靈敏性。因此，本發(fā)明能有效地提供呈現(xiàn)多個(gè)捕獲策略的GPS接收機(jī)設(shè)備，根據(jù)環(huán)境因素選擇捕獲策略，在這樣的情況中每個(gè)這樣的簡(jiǎn)表包括根據(jù)環(huán)境因素選擇的離散積分時(shí)間周期。
作為進(jìn)一步發(fā)展，本發(fā)明能存儲(chǔ)包括不同衛(wèi)星捕獲策略的多個(gè)簡(jiǎn)表。這樣的簡(jiǎn)表能包括下列記錄對(duì)于每個(gè)衛(wèi)星，使用的積分時(shí)間和持續(xù)時(shí)間。因此，這些記錄能用于限定多個(gè)程序，利用這些程序能開始捕獲GPS信號(hào)。每個(gè)簡(jiǎn)表能適用于不同的用戶環(huán)境，并且由用戶通過(guò)適當(dāng)?shù)挠脩艚涌诨蚶脧闹T如通信業(yè)務(wù)基站的遠(yuǎn)程設(shè)備獲得的控制信號(hào)能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)表選擇。
有利地，GPS設(shè)備隨后通過(guò)參考成功位置坐標(biāo)的歷史記錄或例如通過(guò)從本地廣播業(yè)務(wù)接收這樣的數(shù)據(jù)能知道什么是可能的最好捕獲策略。
然后，通過(guò)選擇最適于環(huán)境的捕獲策略，而不是盲目地使用通用策略，GPS設(shè)備呈現(xiàn)實(shí)現(xiàn)減少能量消耗和捕獲時(shí)間的潛力。
用戶能選擇有關(guān)GPS設(shè)備的許多公知的通用簡(jiǎn)表之一，諸如室內(nèi)、室外、郊外等或諸如菲利普研究實(shí)驗(yàn)室等的更具體簡(jiǎn)表。這利用常規(guī)的用戶接口能夠?qū)崿F(xiàn)。
另一個(gè)實(shí)施例用于使得用戶的設(shè)備能從另一設(shè)備或基站接收識(shí)別本地環(huán)境的數(shù)據(jù)。例如，本地環(huán)境的估計(jì)能基于日期和一天中時(shí)間的信息，例如，如果已識(shí)別這是星期一早晨8:15，則能確定用戶有可能在上班的路上，并因此能確定在預(yù)定位置的線路上，而且呈現(xiàn)預(yù)定的環(huán)境條件。
利用手機(jī)通過(guò)以前成功的位置坐標(biāo)能知道這些簡(jiǎn)表內(nèi)的合適參數(shù)，諸如積分時(shí)間。即，如果首先利用盲目策略得到一個(gè)位置坐標(biāo)，并且有可能將一個(gè)環(huán)境與該位置相關(guān)聯(lián)，則能相應(yīng)地更新簡(jiǎn)表，并且手機(jī)隨后知道對(duì)于該用戶平時(shí)位置的最優(yōu)簡(jiǎn)表。這有可能是非常有用的，因?yàn)閷?duì)于每個(gè)接收機(jī)而言GPS接收機(jī)的靈敏性當(dāng)然不同，而此獲知過(guò)程優(yōu)化用于用戶手機(jī)中的特定接收機(jī)的簡(jiǎn)表。同樣，在所有的用戶GPS設(shè)備之中，這些簡(jiǎn)表能被共享或定期被更新。
或者，這些簡(jiǎn)表利用某一本地業(yè)務(wù)(諸如Bluetooth beaconnetwork(藍(lán)牙信標(biāo)網(wǎng)絡(luò)))能被廣播給用戶。
簡(jiǎn)表也能夠表示在混合設(shè)備中使用的模式，例如是使用硬件相關(guān)器還是軟件(快照記錄)類型方案來(lái)獲得GPS衛(wèi)星。硬件相關(guān)器相對(duì)能量消耗要求并且在需要小的積分時(shí)間時(shí)更合適，而軟件相關(guān)器對(duì)于更長(zhǎng)的積分時(shí)間是更合適的。
在下表中示出了具有兩種模式的相對(duì)簡(jiǎn)單的簡(jiǎn)表的一個(gè)示例。

對(duì)于多模式而言，此簡(jiǎn)表只包含環(huán)境標(biāo)志(tag)和相應(yīng)的積分時(shí)間與時(shí)間限制，其中該標(biāo)志可以是通用的或者是特定的，并且在時(shí)間限制之后模式將改變。一個(gè)簡(jiǎn)表可以存儲(chǔ)比此多的信息，并且能存儲(chǔ)在與環(huán)境標(biāo)志相關(guān)聯(lián)時(shí)可能認(rèn)為是有用的任何信息。例如，有可能基于衛(wèi)星在空中的高度和位置，通過(guò)對(duì)于不同的衛(wèi)星規(guī)定不同的積分時(shí)間，能夠使簡(jiǎn)表更復(fù)雜。同樣，在某些高度上的一些衛(wèi)星有可能具有比其他衛(wèi)星更強(qiáng)的信號(hào)。一般情況，衛(wèi)星的高度越高，其能提供的信號(hào)就越強(qiáng)，并且比其他較低高度的衛(wèi)星要求更少的積分時(shí)間。
權(quán)利要求
1.操作GPS接收機(jī)以便通過(guò)在積分時(shí)間周期上處理接收的信號(hào)來(lái)獲得GPS信號(hào)的一種方法，該方法包括在兩個(gè)離散值之間轉(zhuǎn)換接收機(jī)的積分時(shí)間周期的步驟，并且其特征在于，在所述的兩個(gè)離散值之間轉(zhuǎn)換以響應(yīng)表示所述接收機(jī)所處的環(huán)境的信號(hào)的步驟。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述接收機(jī)采用預(yù)定的操作簡(jiǎn)表，并且所述的至少兩個(gè)離散積分時(shí)間周期形成所述簡(jiǎn)表的一部分。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，還采用多個(gè)不同的簡(jiǎn)表。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述多個(gè)簡(jiǎn)表之中的每一個(gè)簡(jiǎn)表包括各自不同組的積分時(shí)間周期。
5.如權(quán)利要求1-4之一所述的方法，其中用于控制所述轉(zhuǎn)換步驟的控制信號(hào)利用用戶接口來(lái)傳送，以允許所述接收機(jī)的用戶的直接輸入。
6.如權(quán)利要求1-4之一所述的方法，其中從遠(yuǎn)程信號(hào)生成裝置中發(fā)送用于控制所述轉(zhuǎn)換步驟的所述控制信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中從信號(hào)發(fā)射機(jī)中接收所述控制信號(hào)，所述信號(hào)發(fā)射機(jī)包括附加的通信設(shè)備、基站或藍(lán)牙信標(biāo)網(wǎng)絡(luò)。
8.如權(quán)利要求1-7之一所述的方法，還包括記錄成功捕獲策略并將其與特定的環(huán)境條件相關(guān)聯(lián)以備將來(lái)參考的步驟。
9.如權(quán)利要求1-8之一所述的方法，其中根據(jù)基于時(shí)間表示信號(hào)對(duì)本地環(huán)境的估計(jì)來(lái)推導(dǎo)用于控制所述轉(zhuǎn)換步驟的控制信號(hào)。
10.如權(quán)利要求1-9之一所述的方法，還包括確定成功捕獲策略以允許在多個(gè)GPS接收機(jī)之間共享這樣的策略的步驟。
11.如權(quán)利要求1-10之一所述的方法，還包括將信號(hào)-捕獲簡(jiǎn)表從諸如基站的遠(yuǎn)程設(shè)備、其他設(shè)備和/或藍(lán)牙信標(biāo)網(wǎng)絡(luò)傳送給接收機(jī)的步驟。
12.如權(quán)利要求1-11之一所述的方法，還包括確定是使用硬件相關(guān)器還是軟件相關(guān)器來(lái)捕獲所需信號(hào)的步驟。
13.一種GPS接收機(jī)，用于通過(guò)在積分時(shí)間周期上處理接收的信號(hào)來(lái)獲得GPS信號(hào)，所述接收機(jī)用于利用至少兩個(gè)離散積分時(shí)間周期之中的任意一個(gè)積分時(shí)間周期來(lái)操作，并包括用于在所述積分時(shí)間周期之間轉(zhuǎn)換的控制裝置，而且其特征在于，所述控制裝置響應(yīng)表示所述接收機(jī)所處的環(huán)境的信號(hào)。
14.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，還包括用于執(zhí)行權(quán)利要求1-12之一所述步驟的裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供操作GPS接收機(jī)以便通過(guò)在積分時(shí)間周期上處理接收的信號(hào)來(lái)獲得GPS信號(hào)的方法，包括在兩個(gè)離散值之間轉(zhuǎn)換接收機(jī)的積分時(shí)間周期的步驟，其中在所述兩個(gè)離散值之間轉(zhuǎn)換的所述控制步驟響應(yīng)表示所述接收機(jī)所處的環(huán)境的信號(hào)。
文檔編號(hào)G01S1/00GK1636147SQ02817956
公開日2005年7月6日 申請(qǐng)日期2002年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月13日
發(fā)明者A·C·卡斯維爾, S·R·多萊伊 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司