用于全球定位系统(gps)接收机的滤波的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本公开总体上涉及全球定位系统(GPS)的领域，具体地说，涉及在GPS接收机中估 计位置的滤波技术。
【背景技术】
[0002] 对于标准移动或动态GPS设备，例如使用载波相位测量进行增量（delta)距离 (range)定位的典型方法使用一秒的增量距离间隔，其与用户速度和位置的常规Kalman滤 波器状态的典型更新步骤一致。
【附图说明】
[0003] 图1描述根据本公开各个方面和原理的方位/位置估计信息系统的概述。
[0004] 图2示出根据本公开各个方面和原理的示例性增量距离测量模块的框图。
[0005] 图3描绘根据本公开各个方面和原理的在不同时间处用户的位置与移动卫星之间 的几何关系的不例。
[0006] 图4示出根据本公开各个方面和原理的一个估计滤波器的实现架构的示例。
[0007] 图5示出根据本公开各个方面和原理的另一估计滤波器的实现架构的示例。
【具体实施方式】
[0008] 在以下的描述中，相同组件已经给定相同标号，而无论它们是否示出于不同实施 例中。为了以清楚并且简明的方式示出本公开实施例，附图可以不一定按比例，并且可以通 过稍微示意性形式示出特定特征。关于一个实施例所描述和/或示出的特征可以通过相同 方式或通过相似方式用在一个或多个其它实施例中和/或与其它实施例的特征的组合中或 替代其它实施例的特征。
[0009] 根据本公开的各个方面和实施例，描述一种用于增量距离和滤波器(或滤波技术） 的测量模型。可以基于与具有比用于增量距离测量的典型时间段(例如，一秒)更长或延长 (例如，达N个时期(epoch)或时刻）的时间段有关的载波信号相位值来测量增量距离或距离 差值。因此，根据各个实施例的增量距离可以看作"延长的增量距离"。此外，增量距离可以 是"在时间上重叠的"，因为:距离或相位值可以存储在移位寄存器中，然后从移位寄存器访 问距离或相位值作为延迟的相位值，以用于增量距离计算。可以通过来自PLL的新的相位测 量，每个时期(例如，一秒)更新移位寄存器，由此按例如一秒的定期更新速率计算增量距离 并且将其提供给滤波器。
[0010]此外，根据各个实施例，滤波器或滤波技术可以基于Kalman滤波器或滤波技术，但 与滤波器关联的状态可以不同于用于GPS接收机的Kalman滤波器中所使用的典型位置和速 度状态。例如，可以使用具有两个位置状态或位置状态和扩展的速度状态的滤波器。该滤波 器可以包括或关联于用于存储多个后验状态值的移位寄存器以及用于存储后验误差协方 差值的移位寄存器，并且滤波器的每个时期或每个估计周期传播所述移位寄存器。该增量 距离测量模型和滤波器已经表现出性能优于使用一秒间隔的常规滤波器并且其改善的状 态与常规用户速度和单个位置一致。
[0011] 根据本公开一个方面，所提出的是一种包括增量距离测量(DRM)模块和滤波器的 设备。DRM模块可以被配置为:测量与第一时刻有关的第一距离值和与第二时刻有关的第二 距离值之间的距离差值，其中，第一距离值和第二距离值指示分别在第一时刻和第二时刻 时的设备与导航卫星之间的空间关系。第一时刻与第二时刻之间的时间段(例如，N个时期 或秒)可以大于更新距离值的周期间隔（例如，等于一个时期或秒）。此外，距离差值可以至 少部分地基于与卫星关联的载波信号在第一时刻时的相位与该载波信号在第二时刻时的 相位的差。在多个相继时刻处确定的载波信号的相位可以存储在移位寄存器中。更新距离 值的周期间隔可以包括对载波信号的新的相位进行采样的周期间隔，并且第一时刻与第二 时刻之间的时间段大于对载波信号的新的相位进行采样的周期间隔。
[0012] 滤波器可以被配置为:对于第一（估计或滤波）周期，至少基于距离差值和设备的 位置的先前估计来计算设备的位置的当前估计。例如，对于该第一周期，滤波器可以至少基 于距离差值以及第一位置和第二位置的先验估计以及卫星与第一位置之间的视线(LOS)距 离矢量（即，LOS距离和角度)和/或卫星与第二位置之间的LOS距离矢量，来计算设备的第一 位置的当前估计和设备的第二位置的当前估计。滤波器也可以利用与第一位置和第二位置 有关的误差协方差的先验估计来计算第一位置当前估计和第二位置当前估计，并且提供与 第一位置和第二位置有关的误差协方差的当前估计。
[0013] 在另一示例中，对于第一周期，滤波器被配置为:至少基于距离差值以及位置差和 第二位置的先验估计以及卫星与第一位置之间的视线（LOS)距离矢量和/或卫星与第二位 置之间的LOS距离矢量，来计算设备的第一位置与设备的第二位置之间的位置差的当前估 计以及设备的第二位置的当前估计。滤波器可以进一步基于与位置差和第二位置有关的误 差协方差的先验估计来计算位置差的当前估计和第二位置的当前估计。滤波器还可以被配 置为:提供与位置差和第二位置有关的误差协方差的当前估计。
[0014] 根据本公开另一方面，提出一种可以由处理器实现或执行的方法，并且所述方法 可以包括:测量与第一时刻有关的第一距离值和与第二时刻有关的第二距离值之间的距离 差值，其中，第一距离值和第二距离值指示分别在第一时刻和第二时刻时的设备与导航卫 星之间的空间关系。第一时刻与第二时刻之间的时间段可以大于更新距离值的周期间隔。 距离差值可以至少基于与卫星关联的载波信号在第一时刻时的相位与该载波信号在第二 时刻时的相位的差。在多个相继时刻处确定的载波信号的相位可以存储在移位寄存器中。 更新距离值的周期间隔可以包括对载波信号的新的相位进行采样的周期间隔，并且第一时 刻与第二时刻之间的时间段大于对载波信号的新的相位进行采样的周期间隔。
[0015] 所述方法还可以包括:对于第一估计周期，至少基于距离差值以及设备的位置的 先验估计来计算设备的位置的当前估计。例如，对于第一估计周期，对当前估计的计算可以 包括:计算设备的第一位置的当前估计和设备的第二位置的当前估计，其中，至少基于距离 差值以及第一位置和第二位置的先验估计来计算第一位置当前估计和第二位置当前估计。
[0016] 在另一示例中，对于第一估计周期，对当前估计的计算可以包括:计算设备的第一 位置与设备的第二位置之间的位置差的当前估计以及设备的第二位置的当前估计，其中， 至少基于距离差值以及位置差和第二位置的先验估计来计算位置差的当前估计和第二位 置的当前估计。
[0017] 根据本公开另一方面，提供一种包括计算机可执行指令的计算机可读介质。指令 当由处理器执行时使得处理器实现本公开中所提出的一个或多个方法和/或设备功能。
[0018] 这些和其它特征和特性以及操作方法、结构和各部分的组合的有关要素的功能以 及制造的经济性将在参照附图考虑以下描述和所附权利要求时变得更清楚，所有附图形成 该说明书的一部分，其中，相同标号在各个附图中指定对应部分。然而，应明确理解，附图的 目的仅是说明和描述，而非意图作为权利要求的限制的限定。如说明书和权利要求中使用 的那样，单数形式"一个"、"某个"以及"这个"包括复数指代，除非上下文另外清楚地明令。
[0019] 图1描绘根据本公开各个方面和原理的位置估计和跟踪系统100的概述。系统100 的架构包括:无线设备102;以及存储与方位有关的辅助/协助信息的多个辅助/协助数据 源，被配置为:使用射频(RF)信号或经由数据网络(例如，基于互联网协议(IP)的网络(例如 互联网））与设备102进行通信。在一些实施例中，协助数据源中的一个或多个可以是一个或 多个蜂窝网络的一部分并且部署在一个或多个蜂窝网络内，一个或多个蜂窝网络使用来自 协助数据源的数据将基于方位的服务提供给它们的订户/用户。此外，在系统100中，设备 102和协助数据源能够与GPS卫星或GPS卫星106a-106x("卫星106"）的星座进行通信，以接 收具有与位置/方位有关的信息的RF信号，基于此，设备102能够根据需要计算其位置(例 如，对于基于方位的服务和应用）。通常，系统100及其部件以及在其中执行的基于方位的服 务和应用可以与全球导航卫星系统和全球定位系统（例如，GNSS、GPS、GLONASS、Galileo、 C0MPASS、BEID0U等）、基于辅助的卫星/定位系统(例如，安全用户平面方位(SUPL)系统)和/ 或不同的增强系统(例如，基于卫星的增强系统(SBAS)等)有关。
[0020] 在本公开的上下文中，辅助或协助数据源可以包括能够存储并且（向无线设备)提 供关联的（蜂窝）网络和/或一个或多个卫星的与方位和时间有关的信息（例如，卫星106的 星历信息）的任何设备或装置。在一些实施例中，源可以是使用协助数据和卫星106将基于 方位的服务提供给它们的订户/用户的无线网络(例如，全球移动通信系统(GSM)网络、通用 分组无线电服务(GPRS)网络、第三代(3G)网络、包括长期演进(LTE)网络或WiMAX网络的第 四代(4G)网络、Wi-Fi网络或任何另外蜂窝/无线网络）的一部分并且部署在其内。因此，系 统100的协助数据源可以实现为蜂窝网络中的辅助GPS(A-GPS)或辅助GNSS(A-GNSS)服务器 (下文中称为"A-GPS服务器"），其通过与A-GPS服务器集成的基准GPS接收机(未示出)接收、 监控、处理并且存储来自卫星106的GPS信号。
[0021] 在一些实施例中，与方位有关的辅助信息包括基准(或粗略或原始)位置信息、基 于网络时间的基准(或粗略或原始)时间信息、GPS数据和时间信息、卫星的轨道信息(例如， 星历数据）、一组卫星的基准和状态信息（例如，历书-轨道方位和伪随机二进制序列(PN或 PRN码））、电离层参数或其组合。
[0022] 在本公开的上下文中，设备102指代可以经由无线信号与其它设备进行通信并且 可以通过无线方式(或经由有线网络)与协助数据源和卫星106进行连接并且通信的任何设 备。这些设备可以包括(例如具有GPS接收机的）定位设备，并且可以实现为例如膝上型设 备、移动设备、蜂窝/智能电话、游戏设备、平板计算机、启用无线的病患监控设备、个人通信 系统(PCS)设备、个人数字助理(PDA)、个人音频设备(PAD)、便携式导航设备和/或被配置为 传递包括与方位有关的信号的无线信号的任何其它电子启用无线的设备，或实现于其内。
[0023]因此，设备102可以被配置有各种部件，例如处理器、存储器、显示屏、相机、输入设 备以及基于通信的元件。基于通信的元件可以包括例如被配置为经由无线连接或有线连接 传递并且发送/接收信息的天线、接口、收发机、调制/解调和另外电路。基于通信的元件可 以被配置为支持各种网络技术和协议，包括但不限于GSM、GPRS、CDMA、WCDMA、3G、4G(LTES WiMAX)、蓝牙、定位/导航(GPS)技术、Wi-Fi、以太网、近场通信(NFC)和/或其它网络技术和 协议。设备102还可以包括总线基础架构和/或其它互连手段，以在上述各个部件与通信元 件之间进行连接并且传递信息。
[0024]设备102(和/或其它系统部件）的处理器可以是内核处理或计算单元的一部分，被 配置为接收并且处理输入数据、信号和指令，提供输出和/或控制根据本公开实施例的设备 102的其它部件。这些处理元件可以包括微处理器、存储器控制器、存储器和其它部件。微处 理器可以还包括缓存存储器(例如SRAM)，其连同存储器一起可以是用于存储指令和数据的 存储器层级的一部分。微处理器还可以包括一个或多个逻辑模块(例如，现场可编程门阵列 (FPGA)或其它逻辑阵列）。
[0025] 设备102(和/或系统100的其它部件）的存储器可以采取动态存储设备的形式，所 述动态存储设备耦合到总线基础架构并且被配置为存储信息、指令以及待由各个设备/部 件的关联处理器或控制器执行的应用程序。一些或所有存储器可以实现为双列直插式存储 器模块（DIMM)，并且可以是以下类型的存储器中的一个或多个：静态随机存取存储器 (SRAM)、突发SRAM或同步突发SRAM(BSRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、快速页面模式 DRAM(FPM DRAM)、增强DRAM(EDRAM)、扩展数据输出RAM(ED0 RAM)、扩展数据输出DRAM(ED0 DRAM)、突发扩展数据输出DRAM(ffiD0 DRAM)、增强DRAM(EDRAM)、同步DRAM(SDRAM)、 JEDECSRAM、PCI00 SDRAM、双数据率SDRAM(DDR SDRAM)、增强SDRAM(ESDRAM)、同步链路DRAM (SLDRAM)、直接Rambus DRAM(DRDRAM)、铁电RAM(FRAM)或任何另外类型的存储器设备。设备 1