专利名称：用于定位系统的频率追踪方法及其装置的制作方法
用于定位系统的频率追踪方法及其装置技术领域
本发明有关于一种定位方法及其装置，特别是有关于一种定位系统的频率追踪方 法及其装置。
背景技术：
前苏联发射第一颗人造卫星史波尼克一号(SputnikI)，宣告人类进入太空时代， 对于太空资源的利用遂成为各国研究发展的重要课题。全球定位系统(globalpositioning system，简称GPS)源于美国海军的导航系统，其后美国国防部接续该计划，完成全球性以 卫星为定位工具的系统。
美国国防部将整个GPS计划分成三个阶段包括研发期、试验期与成熟期，计画迈 入成熟期后开放给民间运用。GPS因采行卫星(Mtellite)定位，又称为卫星定位系统 (SPS)，目前有32颗GPS卫星(高度两万公里，周期12小时)。
在接收卫星信号的过程中会产生许多偏差(bias)和误差(error)。偏差有一定 的特性，可以用数学模型表示，而误差是随机的性质，需以统计方式表示，这些偏差与误差 会影响卫星定位的准确性。其中一种重要的误差即是多重路径效应(multipath effect), 亦即接收天线除了直接接收到卫星的信号外，也可能接收到经天线周围地物反射的卫星信 号，两种信号到达天线的时间不同步，叠加在一起接收时，由于直视信号与多重路径信号间 存在时间差与相位、频率偏移量，会导致接收器无法估测出准确的频率。
尤其在高楼耸立巷道狭窄的都市中，多重路径效应非常严重，对测量 (measurement)品质有着高要求的全球定位系统来说是个严苛的挑战。然而，现有技术只针 对时间延迟上的多重路径做探讨处理，但在实际的环境中，多重路径往往夹带着频率偏差 (frequency offset)导致测距率(range-rate)的估算失真。
一个双路(two-path)的基频信号包括直视信号(light-of-sight，简称LOQ与多 重路径信号(multipath，简称MP)，此基频信号可表示为
r{t) = Axc{t —+ A2c(t - T2)ejW2'+02)
其中，c(t)为粗获取码(coarseacquisition code，简称 C/A 码)，而 Apf” τ” Q1分别为直视信号的信号强度、频率、延迟与相位，而A2、f2、τ2、θ 2分别为多重路径信号 的信号强度、频率、延迟与相位。
根据一同调时间Τ，对基频信号于一时间区间(k_l) T kT做一时间及载波恢复相 关t生白勺i十算(time-and-carrier recovered correlation)，可得其才画关f生(correlation) 结果如下
权利要求
1.一种用于定位系统的频率追踪方法，包括接收一基频信号，该基频信号包括一直视信号与一多重路径信号；根据多个等间距频率、该基频信号以及一信号平均能量产生一成本函数；以及根据该成本函数以产生一估计的直视信号频率。
2.如权利要求1所述的频率追踪方法，其特征在于，更包括根据一时间延迟参考点与 一同调时间产生该信号平均能量。
3.如权利要求1所述的频率追踪方法，其特征在于，更包括根据一累加次数产生该信 号平均能量。
4.如权利要求3所述的频率追踪方法，其特征在于，该基频信号的一讯杂比与该累加 次数相关。
5.如权利要求1所述的频率追踪方法，其特征在于，更包括根据该信号平均能量产生一累加能量。
6.如权利要求5所述的频率追踪方法，其特征在于，该产生该累加能量的一等间距频 率累加范围涵盖该直视信号频率与一多重路径信号频率。
7.如权利要求1所述的频率追踪方法，其特征在于，该产生该估计的直视信号频率的 步骤是利用多个参数维度的搜寻或非线性最小平方法则估计多个参数。
8.如权利要求1所述的频率追踪方法，其特征在于，更包括利用多个参数以产生该估 计的直视信号频率，该些参数包括该直视信号频率、一多重路径信号频率与一相关系数。
9.如权利要求8所述的频率追踪方法，其特征在于，该相关系数与该直视信号的一信 号强度、一延迟及一粗获取码的一自相关函数相关。
10.如权利要求1所述的频率追踪方法，其特征在于，该频率追踪方法是用于全球定位 系统的频率追踪。
11.一种用于定位系统的频率追踪装置，用以接收一基频信号，包括一第一乘法器，用以将该基频信号乘以一时间延迟参考点；多个第二乘法器，耦接于该第一乘法器，用以将该基频信号乘以多个等间距频率；多个相关器，分别耦接于该些第二乘法器；以及多个累加器，分别耦接于该些相关器，用以产生一信号平均能量。
12.如权利要求11所述的频率追踪装置，其特征在于，更包括一信号测距率估计装置， 耦接于该些累加器，用以根据该信号平均能量以产生一参数估计值。
13.如权利要求11所述的频率追踪装置，其特征在于，该信号测距率估计装置是利用 一处理器实现。
14.如权利要求11所述的频率追踪装置，其特征在于，该信号测距率估计装置包括一成本函数产生装置，用以产生一成本函数；以及一估计装置，耦接于该成本函数产生装置，用以根据该成本函数产生该参数估计值。
15.如权利要求14所述的频率追踪装置，其特征在于，该信号测距率估计装置更包括 一累加器，耦接于该成本函数产生装置，用以产生一累加能量。
16.如权利要求14所述的频率追踪装置，其特征在于，该成本函数相关于多个参数，该 些参数包括一相关系数、一直视信号频率及一多重路径信号频率。
17.一种用于定位系统的频率追踪方法，包括接收一基频信号，该基频信号包括一直视信号与一多重路径信号；以及 根据多个参数与该基频信号以获得一估计的直视信号频率。
18.如权利要求17所述的频率追踪方法，其特征在于，该些参数包括三个参数。
19.如权利要求17所述的频率追踪方法，其特征在于，该些参数包括四个参数。
20.如权利要求17所述的频率追踪方法，其特征在于，更包括利用多个等间距频率以 产生该些参数。
全文摘要
本发明公开了一种用于定位系统的频率追踪方法及其装置，包括接收一基频信号，该基频信号包括一直视信号与一多重路径信号；根据多个等间距频率、基频信号以及信号平均能量产生一成本函数；以及根据成本函数以产生估计的直视信号频率。
文档编号G01S1/02GK102033219SQ200910204989
公开日2011年4月27日 申请日期2009年9月29日 优先权日2009年9月29日
发明者何建纬, 杨子颐 申请人:晨星半导体股份有限公司, 晨星软件研发(深圳)有限公司