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专利名称：Gnss接收器和定位方法
技术领域：
本发明涉及一种GNSS接收器和定位方法，该GNSS接收器和定位方法从全球导航卫星系统(GNSS)的在轨卫星接收用于定位的信号。
背景技术：
卫星导航(GNSS)是一种导航系统，其中从飞机捕获三个导航卫星(GNSS在轨卫星)(以下称为“GNSS卫星”)以获取距各GNSS卫星的距离并且随后使用来自第四个导航卫星的信号设定时间，从而使得可以获得飞机的三维飞行位置。卫星导航包括全球定位系统(GPS)、GALILEO 等。
例如，为移动单元配备GNSS接收器以测量该移动单元的位置和速度。例如，GNSS接收器从多个GNSS卫星接收无线电波以计算该多个GNSS卫星距该GNSS接收器的各自的距离，从而基于计算的伪距来定位配备有GNSS接收器的移动单元。从GNSS卫星发射的信号以某个时间段的延迟到达GNSS接收器，在该时间段期间无线电波传播了每个GNSS卫星和GNSS接收器之间的距离。因此，当获得了关于多个GNSS卫星的、无线电波传播所需的时间段时，可以通过定位计算获得GNSS接收器的位置。例如，GNSS接收器的伪距计算单元使用从多个GNSS卫星发射的无线电波来获得从每个GNSS卫星到GNSS接收器的伪距。随后，定位计算单元基于伪距计算单元获得的伪距来获得GNSS接收器的位置。GNSS接收器捕获GNSS卫星并且随后检查从GNSS卫星接收到的信号与C/A码复制信号之间的相关，从而检测相关峰。例如，通过调整C/A码复制信号的相位，获得了 C/AH复制信号与从GNSS卫星接收到的信号之间的相关峰。GNSS接收器根据相关峰的相位延迟来获得GNSS卫星和GNSS接收器之间的伪距。基于伪距来获得GNSS接收器的位置。然而，即使当GNSS接收器成功捕获GNSS卫星时，GNSS接收器不仅可以从GNSS卫星接收直接波，而且还可以接收从诸如高楼的建筑物反射或衍射的无线电波。从GNSS卫星传送的无线电波被反射或衍射并且通过多个传播路径被接收的现象被称为多路径。多路径的影响引起了 GNSS接收器和GNSS卫星之间的伪距的误差。伪距的误差引起了定位误差。GNSS接收器中的定位误差的起因之一是多路径的影响。用于减少多路径影响的方法之一可以是多路径误差减少技术，诸如窄相关器。使用该多路径误差减少技术可以减少伪距的误差。由于可以减少伪距的误差，因此可以减少定位误差。图I示出了 GNSS接收器的示例。来自GNSS卫星的无线电波通过天线被输入到高频处理单元2。高频处理单元2处理通过天线接收的高频模拟信号。卫星捕获单元4基于高频处理单元2处理的信号来捕获GNSS卫星。相关器单元6检查从卫星捕获单元4捕获的GNSS卫星接收到的信号与C/A码复制信号之间的相关，从而检测相关峰。图2示出了由相关器单元6执行的处理的示例。在图2中，横坐标轴表示芯片，并且纵坐标轴表示相关值的信号强度水平。例如，在相关器中，执行跟踪使得早(E)和迟(L)之间的宽度(以下称为“间距”)是I个码片并且相关值之间的信号强度水平差是零。在图2中，执行相位控制使得I码片间距的两端处的相关值的信号强度水平(由O. 5E和O. 5L指示)彼此相等。该间距的中心是跟踪点。C/A码复制信号的相位被调整以使跟踪点最大，从而获得跟踪点的最大值P (称为“相关峰”)。由于多路径的影响，跟踪点的最大值可以向早侧或迟侧偏离。为了减少多路径的影响，在跟踪之后，使间距变窄，并且获得更接近与由I码片间距获得的相关峰对应的码片的码片处的相关值的信号强度水平(由NE和NL指示)。执行相位控制，使得NE等于NL。间距的中心是跟踪点。C/A码复制信号的相位被调整以使跟踪点最大，从而获得相关峰。伪距计算单元8基于当相关器单元6使间距变窄时检测到的相关峰的相位延迟来获得GNSS接收器和GNSS卫星之间的伪距。当间距变窄并且随后获得更接近与由I码片间距获得的相关峰对应的码片的码片处的相关值的信号强度水平时，通过相位控制的相关值的变化是小的，因为NE和NL接近相关峰。当从GNSS卫星接收到的无线电波的信号水平减少并且因此噪声的影响增加时，由 于通过相位控制的相关值的小变化，噪声的接收信号水平可以高于NE或NL的信号水平。当噪声的接收信号水平高于NE或NL的信号水平时，不可能获得更接近与由I码片间距获得的相关峰对应的码片的码片处的相关值，尽管间距变窄。当不能获得相关值时，可能丢失跟踪的GNSS卫星。当卫星跟踪丢失时，有必要再次从卫星捕获开始执行处理，并且有可能在卫星捕获期间不能执行定位。由于其间不能执行定位，因此定位速率降低。

发明内容
本发明提供了一种GNSS接收器和定位方法，该GNSS接收器和定位方法能够在减少多路径影响的同时提闻定位速率。本发明的第一方面提供了一种GNSS接收器。该GNSS接收器基于从GNSS卫星传送的定位信号来执行定位计算。该GNSS接收器包括第一相关峰检测单元，检测定位信号与C/A码复制信号之间的相关值的峰；第二相关峰检测单元，通过多路径误差减少技术来检测定位信号与C/A码复制信号之间的相关值的峰；信号强度检测单元，检测定位信号的信号强度；切换单元，当信号强度检测单元检测到的信号强度高于或等于预定阈值时，将定位信号输入到第二相关峰检测单元，并且当该信号强度低于预定阈值时，将定位信号输入到第一相关峰检测单元；伪距计算单元，基于由第一相关峰检测单元或第二相关峰检测单元检测到的相关峰来计算伪距；以及定位计算单元，基于由伪距计算单元计算的伪距来计算GNSS接收器的位置。此外，在根据第一方面的GNSS接收器中，第一相关峰检测单元可以使用第一相位间距来检测定位信号与C/A码复制信号之间的相关值的峰，并且第二相关峰检测单元可以使用比第一相位间距窄的第二相位间距来检测定位信号与C/A码复制信号之间的相关值的峰。此外，在根据第一方面的GNSS接收器中，当第一相关峰检测单元检测定位信号与C/A码复制信号之间的相关值的峰时，信号强度检测单元可以检测预定的第一相关值，并且当信号强度检测单元检测到的预定的第一相关值的信号强度高于或等于预定阈值时，切换单元可以将定位信号输入到第二相关峰检测单元，并且当第一相关值的信号强度低于预定阈值时，切换单元可以将定位信号输入到第一相关峰检测单元。此外，在根据第一方面的GNSS接收器中，当第二相关峰检测单元检测定位信号与C/A码复制信号之间的相关值的峰时，信号强度检测单元可以检测预定的第二相关值，并且当信号强度检测单元检测到的预定的第二相关值的信号强度高于或等于预定阈值时，切换单元可以将定位信号输入到第二相关峰检测单元，并且当预定的第二相关值的信号强度低于预定阈值时，切换单元可以将定位信号输入到第一相关峰检测单元。此外，在根据第一方面的GNSS接收器中，多路径误差减少技术可以包括窄相关器、早迟坡度、选通相关器和多路径估计延迟锁相环中的任何一种技术。本发明的第二方面提供了一种定位方法。该定位方法在GNSS接收器中使用，该GNSS接收器基于从GNSS卫星传送的定位信号来执行定位计算。该定位方法包括检测定位信号与C/A码复制信号之间的相关值的峰；通过多路径误差减少技术来检测定位信号与C/A码复制信号之间的相关值的峰；信号强度检测单元，检测定位信号的信号强度；当检测到的信号强度高于或等于预定阈值时，切换到检测第二相关峰，并且当检测到的信号强度 低于预定阈值时，切换到检测第一相关峰；基于检测到的第一相关峰或检测到的第二相关峰来计算伪距；以及基于计算的伪距来计算GNSS接收器的位置。此外，在根据第二方面的定位方法中，可以利用第一相位间距检测第一相关峰，并且可以利用比第一相位间距窄的第二相位间距检测第二相关峰。利用根据第一方面的GNSS接收器和根据第二方面的定位方法，可以在减少多路径的影响的同时提高定位速率。


下文将参照附图描述本发明的特征、优点以及技术和工业重要性，在附图中相同的附图标记表示相同的元件，其中图I是根据相关技术的GNSS接收器的功能框图的示例；图2是图示根据相关技术的检测定位信号与C/A码复制信号之间的相关的示例的视图；图3是图示根据本发明的实施例的由GNSS接收器接收到的无线电波的视图；图4是图示由多路径的影响引起的相关峰的误差的第一视图；图5是图示由多路径的影响引起的相关峰的误差的第二视图；图6是图示关于定位信号的不同信号强度水平的、检测定位信号与C/A码复制信号之间的相关的示例的视图；图7是当定位信号的信号强度水平窄时的、检测定位信号与C/A码复制信号之间的相关的不例的视图；图8是根据本发明的实施例的GNSS接收器的功能框图；图9是图示根据本发明的实施例的GNSS接收器中的相关值的阈值的视图；以及图10是示出根据本发明的实施例的GNSS接收器中使用的定位方法的流程图。
具体实施例方式接下来，将参照附图描述本发明的实施例。注意，在用于说明本实施例的所有附图中，相同的附图标记表示具有相同功能的部件，并且省略了重复的描述。根据本实施例的全球导航卫星系统(GNSS)包括GNSS卫星和GNSS接收器100。GNSS卫星绕地球轨道飞行。GNSS接收器100位于地球上并且可以在地球上移动。在本实施例中，GPS将被描述为GNSS的示例。本发明的方面可以应用于GPS以外的GNSS。GNSS恒定地朝向地球广播导航消息(卫星信号)。每个导航消息包含与GNSS卫星中的相应的一个卫星相关的卫星轨道信息(星历或历书)、时钟的校正值以及电离层校正因子。使用C/A码展开导航消息并且导航消息在LI载波(频率为1575. 42MHz)上恒定地朝向地球广播。此外，使用P码展开导航消息并且导航消息在L2载波(频率为1227. 6MHz)上恒定地朝向地球广播。
0037]LI载波是使用C/A码调制的正弦波和使用P码(精码)调制的余弦波的复合波，并且经历正交调制。此外，L2载波是使用P码调制的余弦波，并且经历正交调制。C/A码和P 码中的每个是伪噪声码，并且是其中-I和I不规则地和周期性地排列的码串。注意，当前约30个GNSS卫星在约20000km的高度处在地球上空绕地球轨道飞行，存在六个均倾斜55度的地球轨道平面并且四个或更多个GNSS卫星沿每个轨道平面均等地排列。因此，在地球上的任何位置，只要是在开放天空下，可以恒定地观察到至少五个或更多个GNSS卫星。GNSS接收器10例如配备用于移动单元。移动单元包括车辆、摩托车、列车、船舶、飞行器、机器人、诸如随着用户的移动而移动的移动终端的信息终端等。在本实施例中，GNSS接收器100配备用于作为移动单元的示例的车辆。图3示出了 GNSS接收器100接收到的无线电波。GNSS接收器100接收的信号可能受多路径影响。具体地，GNSS接收器100同时接收直接波和反射波。直接波可以直接接收自GNSS卫星。反射波以如下方式接收从GNSS卫星发射的无线电波被建筑物等反射。当同时接收直接波和反射波时，接收信号与C/A码复制信号的相关波形是直接波与C/A码复制信号之间的相关波形以及反射波与C/A码复制信号之间的相关波形的复合波形。图4和图5分别示出了当利用不同间距由相关器执行跟踪时获得的相关峰。在图4和图5中，横坐标轴表示码片，并且纵坐标轴表示相关值的信号强度水平。图4示出了其中间距宽的情况。图4示出了 I码片间距作为示例的情况。当间距是I码片时，例如，C/A码复制信号的相位被控制为使得O. 5E等于O. 5L。根据图4，与从包括直接波和反射波的接收信号与C/A码复制信号的相关波形获得的相关峰对应的码片位置相对于与从直接波与C/A码复制信号的相关波形获得的相关峰对应的码片位置在相位上延迟。就是说，在其中码相位延迟的方向上出现误差。由于在其中码相位延迟的方向上出现误差，因此计算的伪距比实际情况长。图5示出了其中间距窄的情况。图5示出了 O. I码片间距作为示例的情况。例如，当间距是O. I码片时，C/A码复制信号的相位被控制为使得NE等于NL。根据图5，与从包括直接波和反射波的接收信号与C/A码复制信号的相关波形获得的相关峰对应的码片位置相对于与从直接波与C/A码复制信号的相关波形获得的相关峰对应的码片位置在相位上延迟。这与其中间距宽的情况相同。然而，较之间距宽的情况，当间距窄时，与从包括直接波和反射波的接收信号与C/A码复制信号的相关波形获得的相关峰对应的码片位置同与从直接波与C/A码复制信号的相关波形获得的相关峰对应的码片位置之间的差是较小的。这是因为当间距窄时相位控制是在较接近相关峰的码片处执行的。由于上述差是小的，因此相关峰的相位延迟误差是小的。由于相关峰的相位延迟误差是小的，因此当间距窄时可以减少多路径的影响。将描述其中来自GNSS卫星的信号的信号强度水平低的情况。图6示出了当来自GNSS卫星的信号的信号强度水平高时以及当该信号强度水平低时的相关波形之间的比较。图6示出了直接波的相关波形的示例。然而，当包括反射波时获得了相似的相关波形。当信号强度水平高时，不论间距宽还是窄，获得了相关峰。另一方面，当信号强度水平低时，通过在宽间距的情况下控制C/A码复制信号的相位，可以获得相关峰；而在窄间距的情况下，即使通过调整C/A码复制信号的相位，仍不能获得相关峰。这是因为包括直接波和反射波的接收信号可能湮没在噪声中。图7示出了放大的当信号强度水平低时的相关波形。当信号强度水平低时，噪声 的影响增加。由于在窄间距的情况下噪声的影响增加，因此即使通过控制相位使得NE等于NL，仍不能获得相关峰。这是因为包括直接波和反射波的接收信号可能湮没在噪声中。在图7中所不的不例中，NL闻于相关峰。即使通过控制NE和NL的相位，仍不能获得相关峰，因此可能丢失跟踪的GNSS卫星。当丢失跟踪的GNSS卫星时，有必要再次从卫星捕获开始。这是因为，一旦进行到利用窄间距控制C/A码复制信号的相位的处理，就不可能返回到利用宽间距控制C/A码复制信号的相位的处理。GNSS接收器100观察接收信号与C/A码复制信号之间的相关值的强度。当GNSS接收器100已捕获GNSS卫星时，GNSS接收器100利用宽间距控制C/A码复制信号的相位。例如，利用I码片间距控制C/A码复制信号的相位，使得O. 5E等于O. 5L。当利用宽间距控制C/A码复制信号的相位时，观察接收信号的信号强度水平。GNSS接收器100确定接收信号的信号强度水平是否高于或等于预定信号强度水平。当确定结果指示接收信号的信号强度水平高于或等于预定信号强度水平时，使用多路径误差减少技术减少多路径误差。多路径误差减少技术包括窄相关器、早迟坡度、选通相关器和多路径估计延迟锁相环(MEDLL)中的任何一种技术。在本实施例中，窄相关器被用作示例；然而，可以使用如上文所述的另一多路径误差减少技术。此外，在本实施例中，接收信号与C/A码复制信号之间的相关值的信号强度水平被用作接收信号的水平。当确定相关值的信号强度水平高于或等于预定水平时，使用多路径误差减少技术减少多路径误差。不同于接收信号的信号强度水平，可以使用另一值来确定是否使用多路径误差减少技术减少多路径误差。例如，可以使用接收的SINR或接收的S/N。GNSS接收器100利用宽间距获得相关峰，并且随后利用窄间距控制C/A码复制信号的相位。例如，GNSS接收器100利用I码片间距作为宽间距获得相关峰，并且随后利用窄间距获得在较接近与相关峰对应的码片的码片处的相关值的信号强度水平。GNSS接收器100执行相位控制使得NE等于NL。间距的中心是跟踪点。调整C/A码复制信号的相位以便使跟踪点最大，从而获得相关峰。即使当正在利用窄间距控制C/A码复制信号的相位时，GNSS接收器100仍确定相关峰的信号强度水平是否高于或等于预定信号强度水平。例如，一个历元被用作单位，并且随后例如逐个历元地进行上述确定。当确定结果指示相关峰的信号强度水平低于预定信号强度水平时，切换控制以便利用宽间距获得相关峰。当正在利用窄间距控制C/A码复制信号的相位的同时，确定相关峰的信号强度水平低于预定信号强度水平时，处理被切换到利用宽间距控制C/A码复制信号的相位来获得相关峰的处理。通过切换到利用宽间距控制C/A码复制信号的相位来获得相关峰的处理，可以避免由于不能利用窄间距控制C/A码复制信号的相位的情形引起的相位不可控。这是因为，当不能执行相位控制时，假设相关峰的信号强度水平低，并且当相关峰的信号强度水平低时，将处理切换到利用宽间距控制C/A码复制信号的相位来获得相关峰的处理。由于处理被切换到利用宽间距控制C/A码复制信号的相位来获得相关峰的处理，因此可以避免由于利用窄间距控制C/A码复制信号的相位的处理的延续引起的C/A码复制信号的相位不可控。由于允许C/A码复制信号的相位控制，因此不再丢失跟踪的GNSS卫星。由于不再丢失跟踪的GNSS卫星，因此可以提高定位速率。这是因为没有必要再次从卫星捕获开始执行处理。图8示出了 GNSS接收器100。 GNSS接收器100包括天线102。天线102接收从GNSS卫星传送的无线电波。天线102接收到的无线电波作为高频信号被输入到高频处理单元104。 GNSS接收器100包括高频处理单元104。高频处理单元104连接到天线102。高频处理单元104将来自天线102的高频信号转换成中频信号。中频信号被输入到卫星捕获单元106。GNSS接收器100包括卫星捕获单元106。卫星捕获单元106连接到高频处理单元104。卫星捕获单元106基于从高频处理单元104输入的中频信号来捕获GNSS卫星。GNSS接收器100包括切换单元108。切换单元108连接到卫星捕获单元106。切换单元108根据卫星捕获单元106捕获的GNSS卫星来切换中频信号的输入目标。GNSS接收器100包括多路径误差减少单元110。多路径误差减少单元110连接到切换单元108。多路径误差减少单元110检查从切换单元108输入的中频信号与C/A码复制信号之间的相关，从而检测相关峰。根据相关峰的信号强度水平来切换用于检测相关峰的码片间距。例如，当相关峰高于或等于预定相关值阈值时，利用宽间距获得相关峰的处理被切换到利用窄间距获得相关峰的处理。此外，当正在利用窄间距执行获得相关峰的处理的同时，相关峰低于预定相关值阈值时，处理被切换到利用宽间距获得相关峰的处理。换言之，切换用于利用宽间距获得相关峰的控制和用于利用窄间距获得相关峰的控制。多路径误差减少单元110包括相位控制跟踪处理单元1102。相位控制跟踪处理单元1102连接到切换单元108。相位控制跟踪处理单元1102检查从切换单元108输入的中频信号和C/A码复制信号之间的相关，从而检测相关峰。当检测到相关峰时，利用宽间距控制C/A码复制信号的相位。例如，相位控制跟踪处理单元1102利用I码片间距控制C/A码复制信号的相位，从而获得相关峰。I码片是示例，并且可以适当地改变。相位控制跟踪处理单元1102将相关峰输入到伪距计算单元114和信号强度水平确定单元112。多路径误差减少单元110包括多路径减少单元1104。多路径减少单元1104连接到切换单元108。多路径减少单元1104检查从切换单元108输入的中频信号和C/A码复制信号之间的相关，从而检测相关峰。当检测到相关峰时，利用窄间距控制C/A码复制信号的相位(执行跟踪)。例如，相位控制跟踪处理单元1102利用O. I码片间距控制C/A码复制信号的相位，从而获得相关峰。O. I码片是示例，并且可以适当地改变。多路径减少单元1104将相关峰输入到伪距计算单元114和信号强度水平确定单元112。GNSS接收器100包括信号强度水平确定单元112。信号强度水平确定单元112连接到多路径误差减少单元110和切换单元108。当从多路径误差减少单元110输入的相关峰的信号强度水平高于或等于预定相关值阈值时，信号强度水平确定单元112指令切换单元108将中频信号输入到多路径减少单元1104。此外，当当从多路径误差减少单元110输入的相关峰的信号强度水平低于预定相关值阈值时，信号强度水平确定单元112指令切换单元108将中频信号输入到相位控制跟踪处理单元1102。图9示出了相关峰的相关值随时间的变化的示例。图9示出了相关值阈值的设定的示例。基于是否可以以利用窄间距控制C/A码复制信号的相位的方式检测相关峰来设定相关值阈值。随着相关峰减少，检测相关峰更加困难。在图9中所示的示例中，随着时间的消逝，相关峰的相关值逐渐减少并且随后从某个时间逐渐增加。当确定从相位控制跟踪处理单元1102或多路径减少单元1104输入的相关峰的信号强度水平低于相关值阈值时，相 关峰信号强度水平确定单元112确定应通过利用宽间距控制C/A码复制信号的相位来检测相关峰。这是因为假设不可能利用窄间距控制C/A码复制信号的相位。当确定应通过利用宽间距控制C/A码复制信号的相位来检测相关峰时，信号强度水平确定单元112指令切换单元108将从卫星捕获单元106输入的中频信号输入到相位控制跟踪处理单元1102。另一方面，当确定相关峰的信号强度水平高于或等于相关值阈值时，相关峰信号强度水平确定单元112确定应通过利用窄间距控制C/A码复制信号的相位来检测相关峰。这是因为假设可以利用窄间距控制C/A码复制信号的相位。当确定应通过利用窄间距控制C/A码复制信号的相位来检测相关峰时，信号强度水平确定单元112指令切换单元108将从卫星捕获单元106输入的中频信号输入到多路径减少单元1104。GNSS接收器100包括伪距计算单元114。伪距计算单元114连接到多路径误差减少单元110。伪距计算单元114基于从多路径误差减少单元110输入的相关峰来获得伪距。例如，伪距计算单元114计算相关峰的相位延迟，从而获得伪距。伪距计算单元114将伪距输入到定位计算单元116。GNSS接收器100包括定位计算单元116。定位计算单元116连接到伪距计算单元114。定位计算单元116基于在导航消息中包含的卫星轨道信息来计算GNSS卫星当前在世界坐标中的位置。注意，GNSS卫星是人造卫星之一，因此GNSS卫星的移动在包括地球重心的特定平面(轨道平面)内。此外，GNSS卫星的轨道形成在地球重心处具有一个焦点的椭圆，并且通过依次进行Ifepler方程的数值计算可以计算GNSS卫星在轨道平面中的位置。此夕卜，通过考虑GNSS卫星的轨道平面和世界坐标的赤道平面之间的旋转关系，将GNSS卫星在轨道平面中的位置转换成三维旋转坐标GNSS卫星的位置，可以获得GNSS卫星的位置。注意，世界坐标以地球重心为原点，由在赤道平面内彼此垂直的X轴和Y轴以及与X轴和Y轴两者均垂直的Z轴定义。定位计算单元116基于计算的卫星位置以及从伪距计算单元114输入的计算的伪距来对GNSS接收器100的位置进行定位。可以使用针对三个GNSS卫星分别获得的卫星伪距和卫星位置，基于三角测量的原理来得到GNSS接收器100的位置。当三角测量的原理来得到GNSS接收器100的位置时，卫星伪距均包括时间误差，因此使用所获得的关于第四个GNSS卫星的卫星伪距和卫星位置来去除时间误差分量。定位计算单元110输出当前位置。注意，关于GNSS卫星的位置的定位方法不限于这种单独定位；定位方法可以是干涉测量定位(其中一起使用安装在已知点处的固定站处的接收数据的模式)。在干涉测量定位的情况下，使用例如由固定站和GNSS接收器100分别获得的伪距的单相差或双相差来对GNSS接收器100的位置进行定位。图10示出了 GNSS接收器100的操作。GNSS接收器100确定卫星捕获是否已完成(步骤S1002)。例如，从GNSS卫星传送的无线电波经由天线102被输入到高频处理单元104。高频处理单元104将来自天线102的高频信号转换成中频信号。中频信号被输入到卫星捕获单元106，并且卫星捕获单元106基于该中频信号捕获GNSS卫星。
GNSS接收器100检查来自在步骤S1002中捕获的GNSS卫星的定位信号与C/A码复制信号之间的相关(步骤S1004)。GNSS接收器100利用宽间距执行相位控制，使得该间距的两端处的相关值的信号强度水平彼此相等。例如，紧接GNSS接收器100启动之后，切换单元108将从卫星捕获单元106输入的信号输出到相位控制跟踪处理单元1102。相位控制跟踪处理单元1102检查输入信号与C/A码复制信号之间的相关。相位控制跟踪处理单元1102利用宽间距控制C/A码复制信号的相位。例如，执行相位控制使得宽间距的两端处的相关值的信号强度水平彼此相等。例如，执行相位控制使得I码片间距的两端处的相关值的信号强度水平(O. 5E和O. 5L)彼此相等。GNSS接收器100执行相位控制使得与O. 5E对应的码片和与O. 5L对应的码片之间的中心码片处的相关值变为最大值。GNSS接收器100确定O. 5E和O. 5L是否彼此相等并且最大值(相关峰)P是否高于O. 5E或O. 5L (步骤S1006)。例如，相位控制跟踪处理单元1102执行相位控制使得I码片间距的两端处的相关值的信号强度水平彼此相等，并且调整C/A码复制信号的相位使得该间距中心的跟踪点变为最大。相位控制跟踪处理单元1102确定I码片间距的两端处的相关值的信号强度水平是否彼此相等(O. 5E=0. 5L)并且作为跟踪点的最大值的相关峰P是否高于O. 5E或O. 5L (P>0. 5E或O. 5L)。当确定I码片间距的两端处的相关值的信号强度水平彼此相等并且作为跟踪点的最大值的相关峰P高于O. 5E或O. 5L时(步骤S1006中的“是”)，GNSS接收器100确定相关峰P的信号强度水平是否高于相关值阈值(步骤S1008)。例如，相位控制跟踪处理单元1102将相关峰P的信号强度水平输入到信号强度水平确定单元112。信号强度水平确定单元112确定从相位控制跟踪处理单元1102输入的相关峰P的信号强度水平是否高于或等于相关值阈值。通过确定相关峰P的信号强度水平高于或等于相关值阈值，确定是否可以利用窄间距控制C/A码复制信号的相位。另一方面，当在步骤S1006中没有确定I码片间距的两端处的相关值的信号强度水平彼此相等并且作为跟踪点的最大值的相关峰P高于O. 5E或O. 5L时(步骤S1006中的“否”)，GNSS接收器100确定是否已发生超时(步骤S1010)。例如，相位控制跟踪处理单元1102确定是否已发生超时。当没有确定已发生超时时(步骤S1010中的“否”)，处理返回到步骤S1004。在超时发生之前，相位控制跟踪处理单元1102继续检查来自在步骤S1002中捕获的GNSS卫星的定位信号与C/A码复制信号之间的相关的处理以及确定I码片间距的两端处的相关值的信号强度水平是否彼此相等并且作为跟踪点的最大值的相关峰P是否高于O. 5E或O. 5L的处理。换言之，继续跟踪。当确定超时已发生时(步骤S1010中的“是”)，处理返回到步骤S1002。当已发生超时时，确定不可能执行卫星跟踪，并且随后再次执行卫星捕获。例如，卫星捕获单元106基于来自GNSS卫星的信号执行卫星捕获。当确定基于来自GNSS卫星的信号执行卫星捕获时，信号强度水平确定单元112向切换单元108输入用于指令卫星捕获单元106再次执行卫星捕获的命令(以下称为“卫星重新捕获命令”)。切换单元108根据来自信号强度水平确定单元112的命令将卫星重新捕获命令输入到卫星捕获单元106。卫星捕获单元106根据从切换单元108输入的卫星重新捕获命令再次执行卫星捕获。当在步骤S1008中确定相关峰P的信号强度水平高于或等于相关值阈值时(步骤S1008中的“是”)，GNSS接收器100利用窄间距控制C/A码复制信号的相位。例如，执行相位控制使得窄间距的两端处的相关值的信号强度水平彼此相等(步骤S1012)。例如，执行 相位控制使得O. I码片间距的两端处的相关值的信号强度水平(NE和NL)彼此相等。通过执行相位控制使得窄间距的两端处的相关值的信号强度水平彼此相等，可以获得在较接近与利用I码片间距获得的相关峰对应的码片的码片处的相关值的信号强度水平(NE和NL)。例如，当信号强度水平确定单元112确定从相位控制跟踪处理单元1102输入的相关峰P的信号强度水平高于或等于相关值阈值时，信号强度水平确定单元112指令切换单元108将从卫星捕获单元106输入的信号输入到多路径减少单元1104。作为指令的结果，来自卫星捕获单元106的信号被输入到多路径减少单元1104。多路径减少单元1104检查输入信号与C/A码复制信号之间的相关。多路径减少单元1104利用窄间距控制C/A码复制信号的相位。例如，执行相位控制使得O. I码片间距的两端处的相关值的信号强度水平(NE和NL)彼此相等。执行相位控制使得NE等于NL，并且调整C/A码复制信号的相位以使在间距中心的跟踪点最大。GNSS接收器100确定相关峰P的信号强度水平是否高于或等于相关值阈值(步骤S1014)。例如，多路径减少单元1104将相关峰P的信号强度水平输入到信号强度水平确定单元112。信号强度水平确定单元112确定从多路径减少单元1104输入的相关峰P的信号强度水平是否高于或等于相关值阈值。当确定相关峰P的信号强度水平高于或等于相关值阈值时(步骤S1014中的“是”)，处理返回到步骤S1012。GNSS接收器100利用窄间距控制C/A码复制信号的相位，从而继续检测相关峰的处理。例如，多路径减少单元1104通过控制C/A码复制信号的相位来检查C/A码复制信号与来自切换单元108的输入信号的相关。多路径减少单元1104利用窄间距控制C/A码复制信号的相位。另一方面，当没有确定相关峰P的信号强度水平高于或等于相关值阈值时，就是说，当相关峰P的信号强度水平低于相关值阈值时(步骤S1014中的“否”)，处理返回到步骤S1004。GNSS接收器100通过利用宽间距控制C/A码复制信号的相位来检测相关。例如，多路径减少单元1104将相关峰P的信号强度水平输入到信号强度水平确定单元112。当信号强度水平确定单元112确定相关峰的信号强度水平低于相关值阈值时，信号强度水平确定单元112指令切换单元108将从切换单元108输入的信号输入到相位控制跟踪处理单元1102。切换单元108根据指令将从卫星捕获单元106输入的信号输入到相位控制跟踪处理单元1102。相位控制跟踪处理单元1102通过控制C/A码复制信号的相位来检查C/A码复制信号与输入信号之间的相关。相位控制跟踪处理单元1102利用宽间距控制C/A码复制信号的相位。在图10中所示的流程图中，主要描述了获得相关峰的处理；然而，还与获得相关峰的处理并行地执行定位计算。例如，当在步骤S1006中确定I码片间距的两端处的相关值的信号强度水平彼此相等并且作为跟踪点的最大值的相关峰P高于O. 5E或O. 5L时(步骤S1006中的“是”)，相位控制跟踪处理单元1102将相关峰输入到伪距计算单元114。伪距计算单元114基于从相位控制跟踪处理单元1102输入的相关峰来获得伪距。伪距被输入到定位计算单元116。定位计算单元116基于计算的卫星位置和从伪距计算单元114输入的计算的伪距来对GNSS接收器100的位置进行定位。
此外，例如，当在步骤S1014中确定相关峰P的信号强度水平高于或等于相关值阈值时，多路径减少单元1104将相关峰P输入到伪距计算单元114。伪距计算单元114基于从多路径减少单元1104输入的相关峰来获得伪距。伪距被输入到定位计算单元116。定位计算单元116基于计算的卫星位置和从伪距计算单元114输入的计算的伪距来对GNSS接收器100的位置进行定位。在本实施例中，当相位控制跟踪处理单元1102利用宽间距控制C/A码复制信号的相位时，信号强度水平确定单元112可以确定预定相关值的信号强度水平是否高于相关值阈值。例如，同样适用的是，确定宽间距的两端处的相关值的信号强度水平是否高于相关值阈值。该相关值阈值可以不同于在确定相关峰时使用的相关值阈值。当宽间距的两端处的相关值的信号强度水平经历确定操作时，相位控制跟踪处理单元1102将宽间距的两端处的相关值的信号强度水平输入到信号强度水平确定单元112。此外，当多路径减少单元1104利用窄间距控制C/A码复制信号的相位以检测相关时，信号强度水平确定单元112可以确定预定相关值的信号强度水平是否高于相关值阈值。适用的是，确定窄间距的两端处的相关值的信号强度水平是否高于相关值阈值。该相关值阈值可以不同于在确定相关峰时使用的相关值阈值。当窄间距的两端处的相关值的信号强度水平经历确定操作时，多路径减少单元1104将窄间距的两端处的相关值的信号强度水平输入到信号强度水平确定单元112。此外，信号强度水平确定单元112可以确定实时相关值的信号强度水平。此外，信号强度水平确定单元112可以计算在恒定时间间隔期间从相位控制跟踪处理单元1102或多路径减少单元1104输入的相关值的平均值并且随后可以确定该平均值是否高于相关值阈值。此外，信号强度水平确定单元112可以积累在恒定时间间隔期间从相位控制跟踪处理单元1102或多路径减少单元1104输入的相关值并且随后可以确定积累值是否高于相关值阈值。根据本实施例，确定相关值的信号强度水平是否高于或等于用于确定是否利用窄间距控制C/A码复制信号的相位的相关值阈值。当确定相关值的信号强度水平低于相关值阈值时，确定不能通过利用窄间距控制C/A码复制信号的相位来检测相关峰，因此处理被切换到通过利用宽间距控制C/A码复制信号的相位来检测相关峰的处理。处理被切换到利用宽间距的相关检测，因此这不会导致利用窄间距控制C/A码复制信号的相位的处理继续使得禁止C/A码复制信号的相位控制的情形。由于C/A码复制信号的相位控制未被禁止，因此可以减少丢失卫星跟踪的可能性。另一方面，当确定相关值的信号强度水平高于或等于相关值阈值时，确定可以通过利用窄间距控制C/A码复制信号的相位来检测相关峰，因此处理被切换到通过利用窄间距控制C/A码复制信号的相位来检测相关峰的处理。处理被切换到通过利用窄间距控制C/A码复制信号的相位来检测相关峰的处理，因此可以减少多路径的影响。根据本实施例，提供了基于从GNSS卫星传送的定位信号来执行定位计算的GNSS接收器。该GNSS接收器包括第一相关峰检测单元，其用作相位控制跟踪处理单元并且检测定位信号与C/A码复制信号之间的相关值的峰；第二相关峰检测单元，其用作多路径减少单元并且通过多路径误差减少技术来检测定位信号与C/A码复制信号之间的相关值的峰；信号强度检测单元，其用作相位控制跟踪处理单元、多路径减少单元和信号强度水平确·定单元并且检测定位信号的信号强度；切换单元，当信号强度检测单元检测到的信号强度高于或等于预定阈值时，将定位信号输入到第二相关峰检测单元，并且当该信号强度低于预定阈值时，将定位信号输入到第一相关峰检测单元；伪距计算单元，基于由第一相关峰检测单元或第二相关峰检测单元检测到的相关峰来计算伪距；以及定位计算单元，基于由伪距计算单元计算的伪距来计算GNSS接收器的位置。确定定位信号的信号强度是否高于或等于用于确定是否可以利用窄间距控制C/A码复制信号的相位的阈值。当确定信号强度水平低于阈值时，处理切换到通过利用宽间距控制C/A码复制信号的相位来检测相关峰的处理；然而，确定信号强度高于或等于阈值时，处理切换到通过利用窄间距控制C/A码复制信号的相位来检测相关峰的处理。通过切换到宽间距，可以减少丢失卫星跟踪的可能性。通过切换到窄间距，可以减少多路径的影响。此外，第一相关峰检测单元利用第一相位间距来检测定位信号与C/A码复制信号之间的相关值的峰，并且第二相关峰检测单元利用比第一相位间距窄的第二相位间距来检测定位信号与C/A码复制信号之间的相关值的峰。通过利用比第一相位间距窄的第二相位间距来检测定位信号与C/A码复制信号之间的相关值的峰，可以减少多路径的影响。此外，当第一相关峰检测单元检测定位信号与C/A码复制信号之间的相关值的峰时，信号强度检测单元检测预定的第一相关值，并且当信号强度检测单元检测到的预定的第一相关值的信号强度高于或等于预定阈值时，切换单元将定位信号输入到第二相关峰检测单元，并且当第一相关值的信号强度低于预定阈值时，切换单元将定位信号输入到第一相关峰检测单元。当检测定位信号与C/A码复制信号之间的相关值的峰时，检测预定的第一相关值。换言之，可以使用第一相关值作为信号强度。可以基于第一相关值在利用宽间距检测相关峰和利用窄间距检测相关峰之间进行切换。此外，当第二相关峰检测单元检测定位信号与C/A码复制信号之间的相关值的峰时，信号强度检测单元检测预定的第二相关值，并且当信号强度检测单元检测到的预定的第二相关值的信号强度高于或等于预定阈值时，切换单元将定位信号输入到第二相关峰检测单元，并且当预定的第二相关值的信号强度低于预定阈值时，切换单元将定位信号输入到第一相关峰检测单元。当检测定位信号与C/A码复制信号之间的相关值的峰时，检测预定的第二相关值。换言之，可以使用第二相关值作为信号强度。可以基于第二相关值在利用宽间距检测相关峰和利用窄间距检测 相关峰之间进行切换。此外，多路径误差减少技术可以包括窄相关器、早迟坡度、选通相关器和多路径估计延迟锁相环中的任何一种技术。通过窄相关器、早迟坡度、选通相关器和多路径估计延迟锁相环中的任何一种技术，可以减少多路径的影响。根据本实施例，提供了基于从GNSS卫星传送的定位信号来执行定位计算的GNSS接收器中使用的定位方法。该定位方法包括第一相关峰检测步骤，检测定位信号与C/A码复制信号之间的相关值的峰；第二相关峰检测步骤，通过多路径误差减少技术来检测定位信号与C/A码复制信号之间的相关值的峰；信号强度检测步骤，检测定位信号的信号强度；切换步骤，当检测到的信号强度高于或等于预定阈值时，切换到第二相关峰检测步骤，并且当信号强度低于预定阈值时，切换到第一相关峰检测步骤；伪距计算步骤，基于在第一相关峰检测步骤或第二相关峰检测步骤中检测到的相关峰来计算伪距；以及定位计算步骤，基于在伪距计算步骤中计算的伪距来计算GNSS接收器的位置。如上文所述，参照具体实施例描述了本发明的方面；然而，以上实施例仅是说明性的，并且本领域技术人员可以理解各种修改、变更、替选、更换等。为了易于描述，使用功能框图描述了根据本发明的实施例的装置；然而，该装置可以通过硬件、软件或者它们的组合实施。本发明的方面不限于以上实施例；在不偏离本发明的精神的情况下，本发明的方面涵盖各种修改、变更、替选、更换等。仅出于说明性目的参照示例实施例描述了本发明。应当理解，该描述并非是无遗漏的或者旨在限制本发明的形式，并且本发明可以适于在其他系统或应用中使用。本发明的范围涵盖本领域技术人员可以设想的各种修改和等同布置。
权利要求
1.ー种基于从GNSS卫星传送的定位信号来执行定位计算的GNSS接收器，其特征在于所述GNSS接收器包括 第一相关峰检测单元，用于检测所述定位信号与C/A码复制信号之间的相关值的峰；第二相关峰检测单元，用于通过多路径误差減少技术来检测所述定位信号与所述C/A码复制信号之间的相关值的峰； 信号強度检测单元，用于检测所述定位信号的信号強度； 切换单元，用于当所述信号強度检测单元检测到的信号強度高于或等于预定阈值吋，将所述定位信号输入到所述第二相关峰检测单元，并且用于当所述信号強度低于所述预定阈值时，将所述定位信号输入到所述第一相关峰检测单元； 伪距计算单元，用于基于由所述第一相关峰检测单元或所述第二相关峰检测单元检测到的相关峰来计算伪距；以及 定位计算单元，用于基于由所述伪距计算单元计算的伪距来计算所述GNSS接收器的位置。
2.根据权利要求I所述的GNSS接收器，其中 所述第一相关峰检测单元使用第一相位间距来检测所述定位信号与所述C/A码复制信号之间的相关值的峰，以及 所述第二相关峰检测单元使用比所述第一相位间距窄的第二相位间距来检测所述定位信号与所述C/A码复制信号之间的相关值的峰。
3.根据权利要求2所述的GNSS接收器，其中 当所述第一相关峰检测单元检测所述定位信号与所述C/A码复制信号之间的相关值的峰时，所述信号強度检测单元检测预定的第一相关值，以及 当所述信号強度检测单元检测到的所述预定的第一相关值的信号強度高于或等于预定阈值时，所述切换単元将所述定位信号输入到所述第二相关峰检测单元，并且当所述第一相关值的信号強度低于所述预定阈值时，所述切换単元将所述定位信号输入到所述第一相关峰检测单元。
4.根据权利要求2或3所述的GNSS接收器，其中 当所述第二相关峰检测单元检测所述定位信号与所述C/A码复制信号之间的相关值的峰时，所述信号強度检测单元检测预定的第二相关值，以及 当所述信号強度检测单元检测到的所述预定的第二相关值的信号強度高于或等于预定阈值时，所述切换単元将所述定位信号输入到所述第二相关峰检测单元，并且当所述预定的第二相关值的信号強度低于所述预定阈值时，所述切换单元将定位信号输入到所述第一相关峰检测单元。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的GNSS接收器，其中所述多路径误差減少技术包括窄相关器、早迟坡度、选通相关器和多路径估计延迟锁相环中的任何ー种技木。
6.ー种在GNSS接收器中使用的定位方法，所述GNSS接收器基于从GNSS卫星传送的定位信号来执行定位计算，所述定位方法的特征在于包括 检测作为所述定位信号与C/A码复制信号之间的相关值的峰的第一相关峰； 通过多路径误差減少技术来检测作为所述定位信号与所述C/A码复制信号之间的相关值的峰的第二相关峰；检测所述定位信号的信号強度； 当检测到的信号強度高于或等于预定阈值时，切换到检测所述第二相关峰，并且当检测到的信号強度低于所述预定阈值时，切换到检测所述第一相关峰； 基于检测到的第一相关峰或检测到的第二相关峰来计算伪距；以及 基于计算的伪距来计算所述GNSS接收器的位置。
7.根据权利要求6所述的定位方法，其中 利用第一相位间距检测所述第一相关峰；以及 利用比所述第一相位间距窄的第二相位间距检测所述第二相关峰。
全文摘要
一种GNSS接收器包括第一相关峰检测单元(1102)，检测定位信号与C/A码复制信号之间的相关值的峰；第二相关峰检测单元(1104)，通过多路径误差减少技术来检测相关值的峰；信号强度检测单元(110、112)，检测定位信号的信号强度；切换单元(108)，当信号强度高于或等于阈值时，将定位信号输入到第二相关峰检测单元(1104)，并且当信号强度低于阈值时，将定位信号输入到第一相关峰检测单元(1102)；伪距计算单元(114)，基于检测到的相关峰来计算伪距；以及定位计算单元(116)，基于伪距来计算GNSS接收器的位置。
文档编号G01S19/37GK102834733SQ201180017029
公开日2012年12月19日 申请日期2011年3月28日 优先权日2010年4月6日
发明者山本拓也, 门胁美德, 柳内昭宏, 佐藤洋 申请人:丰田自动车株式会社