导航数据获取和信号后处理制造技术

导航系统包括：无线接收机，用于导航卫星信号的数据获取；存储器，其中存储那些信号的采样；以及后处理单元，用于对所述存储器中的数据进行重放和信号处理，以当所述无线接收机获取了初始导航卫星信号时提取所述无线接收机的初始定位。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及导航卫星系统，具体上涉及用于位置求解的设备，其中，数据获取和信 号处理在时间和空间上分离，并且所述位置求解不是实时需要的并且可以被批处理。
技术介绍
一般来说，期望全球导航卫星系统(GNSS)接收机提供定位，所述定位或者是通过 纬度、经度和高度来描述，或者是通过地图上的图标来描述。作为副产品，GNSS接收机也可 以提供速度、航向和很准确的时间信息。全自动的GNSS接收机——没有从外部源获得的任 何种类的时间、位置、多普勒或者历书(almanac)辅助信息——在搜索来自轨道卫星的快速 改变的信号中可能仅在相当大的延迟后才产生第一方位(fix)。在全自动GNSS接收机中获得最初定位所需要的长时间可能消耗便携设备中的大 量电池电力。在许多应用中，GNSS接收机必需保持开启，从而可获得更新的定位来与照片 和其他对象相关联。无线接收机的灵敏度是接收机工作所需要的最小射频信号强度的测量。在自动 GNSS接收机中，所接收的信号强度必需足够好以能够对通过卫星广播的导航消息数据进行 解调。辅助GNSS接收机需要少得多的时间来获得最初方位，因为多普勒信息、历书、时 间和星历表都在辅助数据中被移交，而不必从通过卫星广播的信号中获得。在累加器中的 相关处理增益允许对于微弱得被深埋在噪声中的信号获得伪距。因此，如果不必对导航消 息进行解调，则效果是GNSS接收机具有大得多的灵敏度。事实上，一些辅助GNSS接收机如 此灵敏以至于它们可以在室内和船的甲板下工作。在定位尝试之前需要GNSS辅助，并且可以通过到服务器的活动数据连接、信标或 者通过综合辅助来获得GNSS辅助。用于产生综合辅助的任何数据的最大期限将仅仅为几 天。其后，需要重新建立到服务器的另一个数据连接以获得新的信息。综合辅助还需要获 得用户的大致位置，因此辅助信息可以被构造为特别相关和有用。例如，多普勒信息是独特 的小区域特有的，因此用户在哪个区域对于了解需要发送什么信息来说变得很重要。一般来说，非辅助和辅助接收机都是昂贵的，因为它们通常需要专用硬件来进行 信号相关。在GNSS接收机与其他设备集成的情况下，其通常不共享数据获取设备中的已有 存储器。通常一秒一次地计算位置，而这不可能为快速移动的设备和应用提供足够的空间 分辨率。
技术实现思路
简而言之，本专利技术的导航系统实施例包括无线接收机，用于导航卫星信号的数据 获取；存储器，其中存储那些信号的采样；以及后处理单元，用于对所述存储器中的数据进 行重放和信号处理，以当所述无线接收机获取了初始导航卫星信号时提取所述无线接收机 的初始定位。本专利技术的导航系统实施例的优点在于，当需要辅助信息但是此时不能获得辅助信 息时可以获得定位。本专利技术的导航系统实施例的另一优点在于，即使当接收机此时未被操作足够长的 时间时也可以获得定位。本专利技术的导航系统实施例的再一优点在于，即使当接收机未被操作长于一秒时也 可以获得定位。本专利技术的导航系统实施例的又一优点在于，可以在消耗便携单元中的电池很少的 电力情况下来获得定位。本专利技术的导航系统实施例的另一优点在于，可以以定位之间的很短的时间间隔来 获得一系列定位，所述很短的时间间隔可以是毫秒数量级，这与传统设备中通常为一秒不 同。在阅读了各个附图中说明的优选实施例的以下详细描述之后，本专利技术的这些和其 他目的和优点对于本领域技术人员将无疑变得显而易见。附图说明图1是本专利技术的系统实施例的功能框图，所述系统实施例包括至少一个GNSS数据 获取单元和一个后处理器；图2是本专利技术的GNSS数据获取单元实施例的功能框图；图3A-3C是在本专利技术的组合实施例中的GNSS数据获取单元和存储器的三种不同 配置的功能框图；以及图4是本专利技术的方法实施例的流程图，其中，多普勒频移测量用于解决整周模糊 度，并且对于最初定位提供更快的时间。具体实施例方式图1表示本专利技术的系统实施例，在此通过总标号100来指代。系统100包括独立 的GNSS数据获取单元102，其收集从GNSS卫星传输内容采样的原始数字化射频(RF)或者 中频(IF)数据。数个GNSS数据获取单元102可以用于独立地收集对应于操作其的位置和 时间的GNSS卫星传输内容，并且单个GNSS数据获取单元102可以在不同的时间被部署到 不同的位置——如果对其的时间安排是合乎实际的。单个或多个后处理器104然后可以用于分别地批处理原始数字化RF或者IF数据 采样。当收集到对应的原始数字化RF或者IF数据采样时，将至少提取相应的GNSS数据获 取单元102的位置。后处理器104也可以用于提取关于GNSS数据获取单元102的移动的 速度、时间和其他导航数据以及过去访问过的位置，所述GNSS数据获取单元102对应于所 收集的原始数字化RF或者IF数据采样。辅助信息消息106可以由外部GNSS辅助服务器提供，所述外部GNSS辅助服务器 包括与收集和报告所述原始数字化RF或者IF数据采样的位置和时间相关的辅助信息。这 样的辅助信息可能像差分校正所需要的信息一样简便，或者可能像进行快速高灵敏度的室 内GNSS定位所需要的完整的历书、星历表、多普勒和时间信息一样艰巨。所述辅助信息也 可以包括在数据消除技术中使用的、通过卫星广播的原始数据位。这样的辅助信息消息106 可以由因特网服务器基于预订而提供。 在收集了原始数字化RF或者IF数据采样之后并在这些采样需要被处理来进行位 置求解之前的任何时间，可以良好地接收辅助信息消息106。可以在任何适当的存储介质或者通信设备上向后处理器104提供来自每个独立 的GNSS数据获取单元102的原始数字化RF或者IF数据采样。所述任何适当的存储介质 或者通信设备诸如USB驱动器、SD卡、因特网、电话、无线设备等。这样的提供是单向的，并 且不必实时地进行。对于所涉及的提供延迟没有任何实际限制。根据某个标识设备来标注 原始数字化RF或者IF数据采样，以便将它们彼此相区别。在对于某个第三方有某种意义的时间和位置收集原始数字化RF或者IF数据采 样。所述位置诸如拍摄照片或者视频帧的位置。所述标识设备用于将原始数字化RF或者 IF数据采样和它们的最后位置解与所述照片或者视频帧的创建相关联。例如对于识别和盘 点所拍摄的对象或者使能视频帧的时间同步来说，精确地知道何处和何时拍摄这些照片或 者视频帧可能是重要的。GNSS数据获取单元102包括微波天线108、射频(RF)前端110，用于从轨道卫星 接收GNSS信号并且将它们下变频为中频(IF)。数字化器112用于对RF、IF或者基带进行 采样，并且其收集原始数据以存储在非易失性归档存储器(archive memory) 114中。非易 失性归档存储器114可以是闪速存储器类型，如在USB驱动器和SD卡中通常使用的那些类型。定时器116限制RF 110和数字化器112何时被操作和用来收集原始数据以存储 在归档存储器114中，以及被操作和使用多长时间。操作的长度可以非常短，小于一秒。这 有助于延长电池118的寿命。所收集的数据可以甚至是短达一毫秒的记录，因为GNSS数据 获取单元102将能够反复播放所述采样，以进行用于获取和跟踪所需要的所有载波和码搜 索。GNSS数据获取单元102还将能够应用成百甚至上千的软件相关本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导航系统，包括：无线接收机，用于导航卫星信号的数据获取；归档存储器，在所述归档存储器中将那些信号的采样存储为采样记录；以及后处理单元，用于对所述归档存储器中的所述采样记录进行重放和信号处理，以当所述无线接收机获取了初始导航卫星信号时提取所述无线接收机的初始定位；其中，所述无线接收机和归档存储器与所述后处理单元分离，并且仅仅在一个方向上非实时地传送所述采样记录。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-11-25 60/989,945一种导航系统，包括无线接收机，用于导航卫星信号的数据获取；归档存储器，在所述归档存储器中将那些信号的采样存储为采样记录；以及后处理单元，用于对所述归档存储器中的所述采样记录进行重放和信号处理，以当所述无线接收机获取了初始导航卫星信号时提取所述无线接收机的初始定位；其中，所述无线接收机和归档存储器与所述后处理单元分离，并且仅仅在一个方向上非实时地传送所述采样记录。2.根据权利要求1所述的系统，其中，如果速度或者加速度被确定为超过某个门限值， 则所述后处理单元滤出文件信息或者使用标注的人工信息。3.根据权利要求1所述的系统，还包括数字媒体记录，其与所述无线接收机获取所述导航卫星信号并且在所述归档存储器中 存储所述采样记录的时间和位置相关联。4.根据权利要求1所述的系统，还包括非实时的辅助信息，其被提供给所述后处理单元，并且所述非实时的辅助信息与所述 无线接收机获取所述导航卫星信号并且在所述归档存储器中存储所述采样记录的时间和 位置相关。5.根据权利要求1所述的系统，还包括所述后处理单元可用的重放存储器，所述重放存储器用于重复地重放从所述归档存储 器传送的所述采样记录。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述后处理单元通过下述方式来准确地测量码 相位首先将所接收的信号与制成的伪噪声(PN)拷贝序列进行相关，并且当在进入的PN序 列的码相位和所述PN拷贝的码相位之间的时间对准精确时，则查看产生的信号的频谱来 找到对应于多普勒频移的线，而如果码相位对准不精确，则观察到通过所述PN序列的码片 率相间隔的其他频谱线，由于随着任何未对准增大，其他频率分量的幅度也增大，所以可以 通过选择最小化较高频率的频谱线分量的幅度的码对准来确定正确的码相位。7.根据权利要求1所述的系统，其中，重新处理任何初始数据以重新计算在收集时间 窗口中的时刻处的位置，并且使用非常精细的测量时刻间隔来确定新的用户位置。8.根据权利要求1所述的系统，其中，在时间上相间隔的方位的不同时间偏移用于估 计RTC频率偏移信息，以进一步改善时间标记信息，并且用于根据时间标记相距最近的时 钟校准时刻有多远和根据所估计的最差情况时钟漂移来估计RTC时间标记不确定性。9.根据权利要求1所述的GNSS数据获取单元，还包括用户设备，其能够向所述后处理单元提供粗略位置辅助信息，并且用于允许用户从许 多候选位置中选择粗略的用户位置。10.一种全球导航卫星系统(GNSS)数据获取单元，包括射频(RF)前端，用于获取导航卫星信号；数字采样器，用于获得所述导航卫星信号的数字采样；定时器，用于限制将所述RF前端和数字采样器操作多长时间；以及归档存储器，用于向采样记录中封装和存储在有限时间期间获得的I和Q数字采样。11.根据权利要求10所述的GNSS数据获取单元，还包括所获得的所述数字采样与独立对象的关联，所述独立对象在所述有限时间期间与接收 机同时存在并且接近所述接收机。12.根据权利要求10所述的GNSS数据获取单元，还包括标注，用于将所获得的所述数字采样与照片相关联，所述照片在所述有限时间期间与 接收机同时存在并且接近所述接收机。13.根据权利要求10所述的GNSS数据获取单元，还包括循环缓冲器，其被布置在所述归档存储器中，其中，用进入的新数据重写旧数据，由此 允许所述单元总是保存更新的数...

【专利技术属性】
技术研发人员：JRB曼托瓦尼，
申请(专利权)人：天空标注器有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]