专利名称：抗干扰增强的全球定位系统信号接收的制作方法
技术领域：
本公开一般涉及导航，具体地，涉及使用全球定位系统(GPS)信号用于导航。更具体地，本公开涉及在使用全球定位卫星信号导航时减少干扰效果的方法和设备。
背景技术：
卫星系统用于提供位置和时间信息，该时间信息可在地球上几乎任何地方接收，只要无障碍视线提供给足够若干传输这些信号的卫星。这些类型的卫星系统也称为全球定位卫星系统(GNSS)。全球定位系统(GPS)是全球导航卫星系统的特殊示例。全球定位系统接收器用这些信号通常识别其位置。接收器的位置可通过计算从这些信号传输的信号到达的相对时间计算识别的。这些信号包括含传输消息的卫星位置的消息和时钟计时信息。时钟计时信息用于识别消息发送的时间。 基于来自卫星的全球定位系统信号识别位置的接收器的使用已经变得普遍。这些类型的接收器可在不同物体中发现，如汽车、卡车、轮船、飞机和其他类型的平台上。然而，接收信号的接收器可发生干扰。干扰可由不同原因引起。这些原因可包括例如，障碍或阻断信号的物体、背景射频信号、使用全球定位系统卫星的频率有意传输射频信号、以及其他原因。干扰可以是这样的，来自这些卫星的信号可被阻断和/或降级，以便接收器不能识别使用信号的接收器的位置。例如，当接收器在飞机中时，如果干扰降低接收器获得具有足够识别飞机位置的质量的信号的能力，则对来自卫星的全球定位系统信号的依赖性使得导航困难且精度较低，其中信号质量如所需的一样精确。结果，飞机可包括其他类型的定位系统，如在全球定位系统信号不可用或不具备所需质量时实现辅助的惯性导航单元。其他系统不具有所需精度，增加飞机成本，和/或可增加飞机重量。进一步，使用具有增加灵敏度的接收器检测和使用全球定位系统信号可以是某些情形中有作用的解决方案。然而，使用灵敏度增加的接收器可更昂贵并可以不希望的方式增加系统的重量和/或尺寸。因此，具有考虑至少某些上述问题以及可能的其他问题的方法和设备是有利的。
发明内容
在一个有利实施例中，提供了识别接收器位置的方法。包含导航信息的若干第一射频信号在接收器接收。第一射频信号的若干是从若干平台发送的，该平台经配置从全球定位系统中多个卫星接收第二射频信号。接收器的位置是用从该若干的第一射频信号识别的若干距离和若干角度以及若干用于该若干平台的位置识别的。另一个有利实施例中，设备包括信号处理系统。信号处理系统经配置接收若干第一射频信号，其包括导航信息。该若干的第一射频信号是从若干平坦发送的，该平坦经配置从多个源接收第二射频信号。信号处理系统经配置用从该若干第一射频信号识别的若干距离和若干角度以及若干用于该若干平坦的位置识别信号处理系统的位置。在另一个有利实施例中，提供了采集存在干扰区域中全球定位系统信号的方法。全球定位系统信号是在与移动平台关联的接收器接收的。全球定位系统信号是从全球定位系统内卫星发送的。包括导航信息的射频信号是在接收器接收的。导航信息包括第一数据消息。射频信号是从经配置从全球定位系统内卫星接收全球定位系统信号的平台发送的。关于接收器位置和运动的信息是用平台的位置和用若干距离和若干角度识别的接收器的位置更新的，其中所述距离和角度是用射频信号识别的。全球定位系统信号中第二数据消息是用第一数据消息消除的。第一数据消息和第二数据消息基本相同。全球定位系统信号是用关于接收器的位置和运动并关联无第二数据消息的全球定位系统信号中第一伪随机码和接收器生成的第二伪随机码的信息采集的。本发明的特征、功能、和优点可在本公开的不同实施例中独立实现，或可在其他实施例中组合，其中进一步的细节可参考下面的说明和附图看出。
本发明有利实施例的新颖特征在权利要求中给出。然而，有利实施例以及优选使用模式、进一步的目的、以及其中的优点可通过参考下面结合附图的本公开的有利实施例的详细描述得到最佳理解，其中图I是根据有利实施例的导航环境的示图；图2是根据有利实施例的导航环境的示图；图3是根据有利实施例的处理信号的信号处理系统的示图；图4是根据有利实施例接收平坦上系统发生信息的流程图；图5是根据有利实施例的接收器的示图；图6是根据有利实施例的发射器的示图；图7是根据有利实施例识别接收器位置的流程图；以及图8是根据有利实施例有干扰时处理全球定位系统信号的流程图。
具体实施例方式不同的有利实施例认识到并考虑若干不同的需要考虑的事项。例如，不同的有利实施例认识到并考虑一个解决方案可涉及在地面站从全球定位系统卫星接收信号。这些地面站从全球定位系统卫星广播该数据到具有不同轨道的卫星，从而以可避免干扰的方式将这些信号转发给接收器。卫星可以是低地球轨道(LEO)卫星。不同有利实施例认识到和考虑地面站利用来自全球定位系统卫星和低地球轨道卫星的信号的载波相位测量发生信号。该信息经低地球轨道卫星相比全球定位系统卫星传输功率较高的功率传播。以该方式，不同的有利实施例认识到并考虑接收器能够基于这些较高功率的信号识别其位置。不同的有利实施例也认识到和考虑该类型系统可使用多于所需的元件。不同的有利实施例认识到并考虑借助地面站和低地球轨道卫星，接收器可碰到干扰的位置需要额外设备。在需要的位置提供地面站和低地球轨道卫星比理想的更昂贵且更困难。不同的有利实施例认识到并考虑另一个解决方案可涉及使用天线系统，其操纵或选择零(null)位置或区域。天线系统使用多重天线，如相控阵列天线，和来自其他天线特定相的组合信号从而产生一定区域的更大或更低的灵敏度。零区域是较低灵敏度的区域。零区域可在产生引起干扰信号的方向上产生。结果，天线系统对干扰灵敏度较低。不同的有利实施例认识到并考虑，虽然在存在多个干扰源时，该解决方案可减少干扰影响，但零区域的若干可基于阵列中元件的若干限制。结果，当存在多重干扰源时，天线系统不能按需要减少干扰的影响。进一步，不同有利的实施例也认识到并考虑该类型天线系统具有不理想的尺寸、配置、和重量。因此不同的有利实施例提供识别接收器位置的方法和设备。包括导航信息的若干第一射频信号是在接收器接收的。第一若干的射频信号是从经配置从全球定位系统内多个卫星接收第二射频信号的若干平台发送的。接收器的位置是用从该若干第一射频信号识别的若干距离和若干角度以及若干用于该若干平台的位置识别的。在这些所示示例中，射频信号是通过多个平台以允许与目标平台关联的接收器识 别多个平台位置的方式发射的。现在参考图1，其根据有利实施例示出导航环境。如图所示，导航环境100包括平台102。在该示例性示例中,平台102包括具有接收器的目标平台。在所述示例中，具有接收器的目标平台采取无人飞行工具104的形式。如图所示，无人飞行工具104可接收全球定位系统卫星114、116、118、和120传输的全球定位系统信号106、108、110、和112。无人飞行工具104使用全球定位系统信号106、108、110、和112识别其位置。无人飞行工具104的位置被用于执行导航操作。例如，无人飞行工具104的位置可由无人飞行工具104用来从特定位置飞行到目标位置或沿特定路径飞行。在这些所示示例中，当存在干扰122时，无人飞行工具104不能用全球定位系统信号106、108、110、和112识别其位置。干扰122可由干扰源124发生。在不同的有利实施例中，诸如飞机126和飞机128的平台辅助无人飞行工具104识别无人飞行工具104的位置。在所示示例中，飞机126和飞机128能够接收全球定位系统信号 106、108、110、和 112。飞机126可在射频信号130中发送从这些全球定位系统信号获得的信息到无人飞行工具104。以类似方式，飞机128也接收全球定位系统信号106、108、110、和112并在射频信号132中发送第二全球定位系统信息到无人飞行工具104。射频信号130和射频信号132是以一定强度和/或一定方向传输的，以便无人飞行工具104能够使用该信息识别其位置。在这些所示示例中，射频信号130包括从全球定位系统信号106、108、110、和112获得的信息。以类似方式，射频信号132也包括来自全球定位系统信号106、108、110、和112
的信息。此外，无人飞行根据104能够识别飞机126和飞机128相对无人飞行工具104的距离和/位置。例如，无人飞行工具104经配置用射频信号130测量无人飞行工具104相对飞机126的距离和角度，并用射频信号132测量无人飞行工具104相对飞机128的距离和角度。借助该信息和来自全球定位系统信号的信息，无人飞行工具104可识别其位置，并从全球定位系统信号恢复其他信息，即使存在干扰122。
下面参考图2，其根据有利实施示出导航环境的方框图。图I中导航环境100是该图中导航环境200的一个实施的示例。如图所示，导航环境200包括接收平台202和若干平台204。如本文所用，“若干项”表示一个或更多项。例如，“若干平台”表示一个或更多
Tno在这些所示示例中，接收平台202可以是移动平台。进一步，若干平台204也可以是一个或更多移动平台。移动平台可采取，例如但不限于，飞机、喷气式飞机、直升飞机、无人飞行工具、客机、货机、卫星、太空交通工具、潜艇、个人承载工具(personnel carrier) >地面交通工具、坦克、卡车、无人地面交通工具、列车、汽车、公共汽车、水上船只、或某些其他合适类型的平台。例如，在一个有利实施例中，接收平台202采取图I中无人飞行工具104的形式，其具有采取图I中飞机126和飞机128形式的若干平台204。 在这些示出的示例中，接收器206与接收平台202关联。第一元件，如接收器206可通过固定到第二元件、结合到第二元件、焊接到第二元件、束缚到第二元件、和/或以某些其他合适方式连接到第二元件而当作与第二元件关联，如接收平台202。该第一元件也可用第三元件连接到第二元件。第一元件也可通过形成为第二元件的零件和/或延伸件而当作与第二元件关联。接收器206经配置接收若干平台204发送的若干第一射频信号205。进一步，接收器206经配置接收由不同源发送的若干第二射频信号207。第二射频信号207可以是例如由全球定位系统212中多个卫星210发送的全球定位系统信号208。如本文所用，“多个项”表示两个或更多项。例如，“多个卫星”表示两个或更多卫星。这些示例中，多个卫星210可以更具体地是全球定位系统卫星。接收器206可以接收多个卫星210中一个或更多相应卫星发送的一个或更多全球定位系统信号208。在某些情形中，可以在接收器206所处的区域碰到干扰214。干扰214可由若干源发生。这些源可以包括任何这类设备，其可阻挡、降级、和/或引入不希望的噪声到在接收器206接收的若干全球定位系统信号208。当全球定位系统信号208在有干扰214的区域中接收时，接收器206不能用全球定位系统信号208按需要准确识别接收器206的位置216。在描述的示例中，接收器206可用若干平台204提供的信息识别接收器206的位置。例如，接收器206接收包括导航信息220的若干第一射频信号205，其由若干平台204发送。导航信息220包括用于识别接收器206相对若干平台204的位置216。通过识别接收器206的位置，也可识别接收平台202的位置。作为一个示例性示例，接收器206接收若干平台204中平台226发送的射频信号224。射频信号224是射频电磁波，其形式为单脉冲雷达信标信号、射频信号、或某些其他合适形式。在该示例性示例中，射频信号224是由与平台226关联的发射器225发送的并在天线系统228接收。发射器225可包括若干天线227。天线227的若干可包括若干全方向天线，如单极天线。具体地，发射器225可形成经配置发送射频信号224的单脉冲雷达信标。在某些情形中，射频信号224可采取射频束的形式。在这些示例性示例中，天线系统228与接收器206关联。更具体地，天线系统228连接到与接收器206关联的信号处理系统229。如上所述，接收器206中天线系统228和信号处理系统229彼此电连接从而形成接收器206。如本文所用，当第一元件，如天线系统228电连接到第二元件时，如信号处理系统229，第一元件连接到第二元件，以便电信号可从第一元件发送到第二元件，第二元件到第一元件，或这两种组合。第一元件可电连接到第二元件，而无需这两个元件之间的额外元件。进一步，第一元件也可通过一个或更多其它元件电连接到第二元件。例如，一个电子设备可无需第一电子设备和第二电子设备之间的任何额外电子设备电连接到第二电子设备。在某些情形中，另一个电子设备可出现在彼此电连接的两个电子设备之间。如上所述，天线系统228包括若干天线230。若干天线230可包括相控阵列天线和至少一个受控福射天线(CRPA)、微补片天线(micropatch antenna)、四臂螺旋天线(quadrifilar helix antenna)、具有螺线缝隙阵列的天线、和其他合适类型天线。受控福 射天线可包括多个经配置减小干扰214的天线。如本文所用，短语“至少一个”在与列表项一起使用时，表示可使用一个或更多列表项的不同组合，且仅一个项是必须的。例如，“项A、项B、和项C中至少一个”可包括但不限于项A、或项A和项B。该示例也包括项A、项B、和项C、或项B和项C。在其他示例中，“至少一个”可以是，例如但不限于两个项A、一个项B、以及10个项C、四个项B和七个项C、以及其他合适组合。进一步，在这些描述的示例中，若干天线230中一部分可经配置接收全球定位系统信号208，而若干天线230中另一部分可经配置接收若干第一射频信号205。在这些示出的示例中，根据特定实施，信号处理系统229包括至少一个处理器单元、数字信号处理器、若干集成电路、和/或某些其他合适类型的信号处理系统。处理器单元是硬件并可以是若干处理器、多处理器核、或某些其他类型的处理器。而且，处理器单元可用若干异质处理器系统实施，其中主处理器与在单个芯片上的副处理器一起出现。接收器206中信号处理系统229接收射频信号224作为数字信号并处理该数字信号。如上所述，信号处理系统229识别接收器206相对平台226的若干角度232。在这些示例性示例中，若干角度232可包括接收器206相对平台226的仰角和方位角。进一步，射频信号224中导航信息220包括时序信息234和位置信息236。时序信息234指示射频信号224从平台226发送的时间。信号处理系统229使用时序信息234识别时间238。时间238是射频信号224从平台226到天线系统228的时间量。在这些示例性示例中，信号处理系统229使用时间238识别接收器206和平台226之间的距离240。距离240也可称为接收器206和平台226之间的范围。此外，信号处理系统229用导航信息220中位置信息236识别平台226的位置241。位置信息236可包括平台226代表的平台226的位置241。例如，平台226可用第二射频信号207识别平台226的位置241，该第二射频信号可从全球定位系统212中多个卫星210接收。换句话说，平台226可用由多个卫星210中至少一部分发送的至少一部分全球定位系统信号208识别位置241。在这些描述的示例中，平台226将位置241设置在平台226发送到接收器206的射频信号224中导航信息220中位置信息236中。信号处理系统229使用平台226的若干角度232、距离240、和位置241从而识别位置接收平台202相对平台226的位置216。在这些示例中，信号处理系统229识别的位置216可估计接收器206限度平台226的实际位置。此外，当出现干扰214时，在接收器206接收的全球定位系统信号208可降级和/或比理想的有更多噪声。接收器206可使用若干第一射频信号205中的导航信息220从而处理全球定位系统信号208。例如，干扰214可引起从多个卫星210中卫星246接收的全球定位系统信号244的噪声比理想的多。全球定位系统信号244包括数据消息248和叠加在载波信号251上的伪随机码253。载波信号251可以是具有所选载频的正弦波形。数据消息248是每秒50比特(bps) 二进制数据流。数据消息248也可称为导航消息。伪随机码253包括伪随机二进制序列，其在全球定位系统信号244中重复。例如，伪随机码253可以是用于全球定位系统244的粗捕获(C/A)码，其包括频率约为I. 023兆比特每秒(Mbit/s)的约1023比特。
当接收器206碰到干扰214时，干扰214可使得接收器206捕获和/或跟踪全球定位系统信号244比理想更难。捕获全球定位系统信号244包括对准或同步化伪随机码253和接收器206发生的伪随机码250。接收器206生成的伪随机码250可基本与伪随机码253相同。进一步，当全球定位系统信号244由接收器206捕获时，接收器206可处理数据消息248和/或全球定位系统信号244中其他合适的信息。跟踪全球定位系统信号244包括锁定到全球定位系统信号244。接收器206可使用射频信号224中导航信息220捕获和/或跟踪全球定位系统信号244。在一个例示性示例中，由平台226发送的射频信号224中导航信息220包括数据消息252。在该例示性示例中，数据消息252基本与数据消息248相同。换句话说，数据消息252可与从卫星246接收的全球定位系统信号中数据消息基本相同。在该例示性示例中，平台226可接收由卫星246发送的全球定位系统信号244，并标识数据消息252为全球定位系统信号244中数据消息248。在其他例示性示例中，数据消息252可从与卫星246不同的源发送到平台226。该源可以是多个卫星210中的不同卫星、地面站、蜂窝塔、控制站、飞机、无人飞行工具、船只、陆上车辆、或某些其他合适平台。作为一个示例性示例，平台226可从多个卫星210中另一个卫星接收全球定位系统信号，其包括数据消息252。当存在干扰214时，信号处理系统229可使用数据消息252处理从卫星246接收的全球定位系统信号244。特别地，当对齐全球定位系统信号244中伪随机码253和接收器206发生的伪随机码250从而捕获全球定位系统信号244时，数据消息252可用于补偿数据消息248。该类型补偿可称为数据擦除。在这些例示性示例中，位置216是用射频信号224和平台226的位置241识别的。接收器206使用位置216和惯性数据255更新关于接收器206的位置216和运动257的信息。与接收平台202关联的惯性导航系统254生成惯性数据255。惯性导航系统254可包括惯性测量单元256。惯性测量单元256发生关于速度、加速度、和/或角旋转的数据，以及关于作用于接收器206和接收平台202的重力数据。惯性测量单元256可以高速率发生惯性数据255，该速率可倾向于漂移。换句话说，惯性测量单元256可以高速率发生和更新数据，但数据精度可随时间减小。信号处理系统229识别的位置216可与来自惯性测量单元256的惯性数据255结合使用，从而提高接收器206和接收平台202的实际位置和运动257的更精确的估计。以该方式，不同的有利实施例在世界任何地方提供特定系统辅助全球定位系统接收器，如接收器206。若干平台204可发送若干第一射频信号205到任何碰到干扰的接收器，如干扰214。在某些情形中，若干平台204可移动到请求辅助发送若干第一射频信号205到接收器的接收器附近的位置。现在参考图3，其示出根据有利实施例的信号处理系统处理信号。在图3中，信号处理系统229是以这样的方式描述的，其中可实施图2中信号处理系统229。信号处理系统229经配置接收和处理信号300。信号300在图2中接收器206的信号处理系统229的通道中接收。信号300可以是数字形式的全球定位系统信号。
在该示例性示例中，信号300是图2中全球定位系统信号244。具体地，信号300是全球定位系统信号244，其已经下变换为中间频率(I/F)并从模拟信号转换为数字信号。进一步，在该示例中，信号300包括载波信号251，图2中伪随机码253和数据消息248以数字形式叠加到其上。如图所示，信号处理系统229包括载波发生器302、乘法器304、调节单元310、数据消息单元312、乘法器311，、关联单元314、代码发生器316、控制环单元318、和处理单元320。在示例性示例中，载波发生器302发生载波信号322。载波信号322具有基于预期载波信号251的频率和/或相位选择的载波频率和/或相位。以该方式，载波信号322可以是信号300中载波信号251的估值。在某些情形中，载波信号322可以称为载波信号251的拷贝。载波信号322的相位和/或频率是基于调节单元306生成的调节323进行调节的。调节323是基于动态信息325生成的，且动态信息325是由信息发生器308发生的。动态信息325包括关于接收器206的位置216和运动257的信息，该接收器206是用图2中平台226发送的射频信号224和/或图2中惯性测量单元256发生的惯性数据255识别的。在某些情形中，当惯性测量单元256不能提供所需质量的惯性信息时，信息发生器308可使用由射频信号224识别的位置216识别动态信息325。例如，图2中，若干平台204的一个或更多平台可发送若干第一射频信号205中一个或更多射频信号到接收器206。这些多重射频信号可用于获得关于接收器206的信息，和/或关于动态接收器206经历的信息。进一步，在发生动态信息325中，信息发生器308为信号300考虑沿接收器206和生成全球定位系统信号244的卫星246之间视线的坐标。此外，信息发生器308考虑惯性测量单兀356和接收器206的天线系统228的相位中心之间矢量。该矢量可称为杠杆臂。对于惯性测量单元256检测的角旋转和线性角速度，信息发生器308使用杠杆臂识别天线系统228的相位中心的位移。沿到卫星246的视线坐标中的位移提供给调节单元306。调节单元306使用该信息调节载波发生器302发生的载波信号322的频率。在乘法器304，载波信号322乘以信号300生成修改的信号324。以信号300乘以载波信号322基本从信号300中消除信号300中载波信号251从而形成修改的信号324。当载波信号251除去时，伪随机码253和数据消息248保持在修改的信号324中。
修改的信号324包括同相(I)和正交(Q)采样的数据。在示例性示例中，仅描述修改信号的同相处理。如下所述，修改信号324的类似处理也可用于正交采样数据。如上所述，修改的信号324可发送到可变延迟单元310。可变延迟单元310发生延迟信号330，该延迟信号是时间延迟的修改信号。可变延迟单元310延迟发送修改信号324到乘法器311，直到数据消息332由数据消息单元312发送到乘法器311。以该方式，数据消息332和延迟信号330基本同时达到乘法器311。在示例性示例中，图2中数据消息332可从射频信号224中导航信息220中数据消息252获得。图2中，数据消息252，且因此数据消息332基本与全球定位系统信号244中数据消息248基本相同。在其他示例性示例中，数据消息332可以是从某些其他合适源获得的数据消息248的拷贝或副本。数据消息332和延迟的信号330基本同时达到乘法器311并在乘法器311相乘。 该乘法生成最终信号334。换句话说，数据消息332用于除去延迟信号330中的数据消息248，而伪随机码253保留在最终信号334中。数据消息248的除去称为数据擦除。最终信号334和代码发生器316生成的伪随机码335 —起发送到关联单元314。代码发生器316生成伪随机码335作为伪随机码253，接收全球定位系统信号244的卫星246已知该伪随机码253。发送到关联单元314的伪随机码335可当作伪随机码253的副本。伪随机码335沿早期路径336、即时路径337、和后期路径338发送到关联单元314，从而为最终信号334生成早期和后期关联值。换句话说，代码生成器316以相对最终信号334的一定时序发送伪随机码335到关联单元314，从而试图对齐伪随机码335和最终信号334中伪随机码253。该时序可基于从调节单元306发送到代码发生器316的调节333调节。关联单元314使用整合和关联技术生成关联信号339。与存在数据消息248相比，当消息248没有出现在最终信号334中时，发生最终信号334整合的时间段延长。当存在数据消息248时，整合时间段可限制在上限20毫秒，因为数据消息248具有50比特每秒的速率。由于数据消息248除去，所以整合时间段可延长超出20毫秒限制。关联的信号339发送到控制环单元318，其发送信号以便由信号处理系统229进一步处理。控制环单元318基于关联的信号339确定在最终信号334和伪随机码335之间是否存在理想关系。当最终信号334中伪随机码335和伪随机码253在所选公差内基本对齐或同步，存在理想关系。对于所选整合时间段上的关联信号339，关联信号339与这类对齐的整合产生早期关联值和后期关联值基本相等和相反的值。当最终信号334和伪随机码335之间不存在所需关联时，控制环单元318发送调节340到代码发生器316和调节342到载波发生器302。发送到代码发生器316的调节340可相对伪随机码335发送到关联单元314的先前时序推进或延迟伪随机码335。发送到载波发生器302的调节342可用于改变载波信号322的频率和/或相位。当最终信号334和伪随机码335之间存在所需关联时，信号344被发送到信号处理系统229中处理单元320以便进一步处理。处理单元320可使用数据消息单元312提供的信号344和数据消息332中至少一个伪随机码253，从而识别何时全球定位系统信号244被卫星246发送和何时全球定位系统信号244被接收器206接收。当然，该处理考虑了接收器206的时钟误差以及可变延迟单元310产生的延迟。以该方式，卫星246发送的全球定位系统信号244可以用信号处理系统229捕获和/或跟踪。图2中导航环境200和图3中信号处理系统229的示图不是为了暗示物理或架构局限于可实施有利实施例的方式。也可使用除了和/或取代所示元件的其他元件。某些元件不是必须的。而且，提供的方框示出某些功能元件。当在另一个有利实施例中实施时，一个或更多这些方框可组合和/或分成不同方框。例如，在某些例示性示例中，第二射频信号207可从多个卫星210之外的源接收。例如，第二射频信号207可从源发送，该源包括但不限于飞机、无人飞行工具、船只、地面 站、控制站、和/或其他合适类型的源。地面站可以是建筑物或传输第二射频信号207的某些其他合适类型的静止平台。在其他示例性示例中，上述之外的额外类型的信息可包括在导航信息220中。例如，导航信息220可包括发送射频信号的若干平台204中平台身份和/或其他合适信息。此外，在某些情形中，上述之外的其他处理单元可存在于信号处理系统229中。例如，可存在其他元件用于和信号300的处理并行处理其他全球定位系统信号。在其他示例性示例中，调节单元306可仅使用从若干由若干平台204发送的第一射频信号205获得的信息从而调节323，并可不使用由图2中惯性测量单元256提供的惯性信息。在不同的有利实施例中，信号处理系统229可以软件、硬件、或两者组合实施。当使用软件时，由过程执行的操作可以程序代码实施，该程序代码经配置在处理器单元上运行。当采用硬件时，硬件可包括操作执行所示过程中操作的电路。在这些示例性示例中，硬件可采取电路系统、集成电路、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件、或经配置执行若干操作的某些其他合适类型的硬件的形式。借助可编程逻辑器件，该器件经配置执行若干操作。该设备可在以后的时间配置或可永久配置执行该若干的操作。可编程逻辑器件的示例包括可编程逻辑阵列、可编程阵列逻辑、现场可编程逻辑阵列、现场可编程门阵列、和其他合适硬件器件。此外，处理可以与无机元件集成的有机元件执行和/或可包括排除人类的全部有机元件。现在参考图4，其示出根据有利实施例的接收平台携载的系统生成的信息处理流程。在示例性示例中，接收平台400是图2中接收平台202的一个实施例的示例。如图所示，接收平台400包括相控阵列天线402、单脉冲信标接收器404、全球定位系统天线406、全球定位系统接收器408、惯性测量单元410、导航等式单元(navigationequation unit) 412、减法器 414、减法器 416、和 Kalman 滤波器 418。相控阵列天线402可以是图2中天线系统228中若干天线之一。相控阵列天线402发送射频信号420到单脉冲信标接收器404。单脉冲信标接收器404经配置使用射频信号420和射频信号420中信息识别接收平台400的位置。单脉冲信标接收器404经配置使用射频信号420和射频信号420中信息识别接收平台400的位置。单脉冲信标接收器404生成位置数据422并发送位置数据422到全球定位系统接收器408。在该示例性示例中，全球定位系统接收器408是图2和3中信号处理系统229的一种实施的示例。全球定位系统接收器408也从全球定位系统天线406接收全球定位系统信号424。全球定位系统天线406可以是图2中天线系统228中若干天线230之一。进一步，全球定位系统接收器408也从导航等式单元412接收惯性数据426。导航等式单元412基于从惯性测量单元410接收的数据428发生惯性数据426。进一步，导航等式单元412也生成导航解(navigation solution) 430。导航解430可包括,例如关于接收平台400的位置和运动的信息，其可显示给接收平台400的操作员和/或以某些其他合适方式使用。全球定位系统接收器408使用惯性数据426、位置数据422、和全球定位系统信号424发生位置测量432。单脉冲信标接收器404用射频信号420发生位置测量。在例示性示例中，在减法器414，从导航解430中减去位置测量432从而生成输出 436。在减法器416，从导航解430中减去位置测量434从而生成输出438。如图所示，输出436和438都被发送到Kalman滤波器418作为输入。Kalman滤波器418使用这些输入生成调节440。调节440被发送到导航等式单元412以便用于调节导航解430。现在参考图5，其示出根据有利实施例的接收器。在示例性示例中，接收器500是图2中接收器206的一个实施的示例。如图所示，接收器500包括外壳502和与外壳502关联的天线系统504。在所示示例中，天线系统504包括相控阵列天线508。相控阵列天线508位于外壳502的一侧506。相控阵列天线508经配置接收射频信号，如图2中若干第一射频信号205和/或第二射频信号207。下面参考图6，其示出根据有利实施例的发射器。在示例性示例中，发射器600是一种形式的示例，其中可实施图2中平台226的发射器225。如图所示，发射器600包括单脉冲天线602和单脉冲天线604。进一步，发射器600包括电子系统606。电子系统606经配置发生射频信号，该射频信号由单极天线602和单极天线604发射。例如，电子系统606可包括若干印刷电路板(PCB)，其经配置数字控制和调制射频信号，以及控制电压。现在参考图7，其示出根据有利实施例描述的识别接收器位置的过程。图7中示出的过程可在图2中的导航环境200中实施。具体地，该过程可用图2中接收器206实施。该过程从在接收器接收若干第一射频信号(操作700)开始。在操作700中，该若干的第一射频信号可包括导航信息。该若干的第一射频信号可从若干平台发送到接收器。该若干的平台经配置接收第二射频信号，其具有来自全球定位系统中多个卫星的导航信息。然后，该过程识别该若干平台中每个平台的位置，从而为从每个平台发送的射频信号中每个平台，用导航信息中位置信息形成若干位置(操作702)。然后过程识别到该若干平台中每个平台的距离，从而用该若干的第一射频信号形成若干距离(操作704)。然后，过程识别接收器相对该若干平台中每个平台的仰角和方位角，从而用该若干第一射频信号形成若干角度(操作706)。然后，该过程用该若干平台的该若干的位置、接收器和该若干平台之间的该若干的距离、以及接收器相对该若干平台的该若干角度识别接收器的位置(操作708)，然后工艺结束。以该方式，接收器用该若干射频信号识别接收器的位置。下面参考图8，其根据有利实施例示出有干扰存在时处理全球定位系统信号的流程图。图8中所示的过程可在图2中导航环境200中实施。具体地，该过程可用与图2中接收平台关联的接收器206实施。该过程从监视来自所选卫星的全球定位系统信号的处理开始(操作800)。然后过程确定是否存在干扰(操作802)。当接收平台处于存在干扰的区域时，则干扰存在。如果干扰不存在，则过程返回到操作800。否则，如果存在干扰，则过程发送请求接收来自存在干扰区域之外的任何平台的射频信号(操作804)。射频信号用于辅助处理来自所选卫星的全球定位系统信号。在操作804中，请求可以一个或更多射频信号的形式发送。在其他示例性示例中，在操作804中，请求可以是从干扰区域之外的平台接收一个以上的射频信号。 然后过程从平台接收射频信号(操作806)。射频信号包括导航信息，如平台的位置信息、时序信息、和第一数据消息。第一数据消息是从所选卫星发送到平台的全球定位系统信号获得的。在示例性示例中，平台可位于存在干扰的区域之外。然后，过程使用射频信号中提供的导航信息识别接收器的位置(操作808)。在该示例性示例中，识别操作808中接收器的位置可用，例如图7中操作702-708执行。然后过程用接收器识别的位置更新关于接收器位置和运动的动态信息(操作809)。在某些示例性示例中，动态信息也可用例如由图2中惯性测量单元256生成的惯性数据更新。惯性数据可包括，关于接收器速度、接收器加速度、作用于接收器的重力、接收器角旋转、和/或其他合适数据的信息。然后在处理全球定位系统信号过程中，过程使用动态信息调节全球定位系统信号的相位和/或频率(操作810)。然后过程识别射频信号中第一数据消息，其基本与接收器接收的全球定位系统信号中数据消息相同(操作812)。在处理全球定位系统信号过程中，该过程使用从射频信号识别的第一数据消息除去全球定位系统信号中第二数据消息(操作814)。然后，过程使用动态信息并关联全球定位系统信号中无第二数据消息的第一伪随机码和接收器生成的第二伪随机码采集全球定位系统信号(操作816)。然后过程跟踪全球定位系统信号(操作818)，然后过程结束。在一个实施例中，公开的设备包括信号处理器系统229，其经配置接收包括导航信息220的若干第一射频信号205。在一个变体中，该若干的第一射频信号205是从经配置从多个源接收第二射频信号207的若干平台204发送的；和识别信号处理系统229的位置216。例如,用从该若干第一射频信号识别的若干距离和若干角度232和该若干平台204的若干位置识别位置216。在一个变体中，天线系统228包括至少一个相控阵列天线、受控辐射天线(CRPA)、微补片天线、四臂螺旋天线、具有螺线缝隙阵列的天线。在又一个变体中，信号处理系统229包括至少一个处理器单元、数字信号处理器、和若干集成电路。在又一个变体中，可以有接收平台202，其中接收平台202是与惯性测量单元256关联的可移动平台202，且其中移动平台202是从飞机、喷气式飞机、直升飞机、无人飞行工具、客机、货机、卫星、太空交通工具、潜艇、个人承载工具、地面交通工具、坦克、卡车、无人地面交通工具、列车、汽车、公共汽车、水上船只中选择的一种。在又一个可替换变体中，多个源是从卫星(246)、全球定位系统卫星、飞机、无人飞行根据、船只、陆上车辆、控制站、蜂窝塔、和地面站中选择的。如上面示图和文字说明，本发明公开了在存在干扰214的区域采集全球定位系统224信号的方法。在一个变体中，该方法可包括在与移动平台202关联的接收器中接收全球定位系统信号244的步骤，其中全球定位系统信号212是从全球定位系统212中的卫星246发送的；还包括在接收器206接收包含导航信息220的射频信号224。在一个可替换变体中，导航信息220包括第一数据消息248，而射频信号224是从平台202发送的，该平台经配置从全球定位系统212中卫星接收全球定位系统信号244。在另一个变体中，该方法可进一步包括用平台202的位置216和接收器206的位置216更新关于位置216和接收器206运动的信息，平台202的位置216和接收器206的位置216是用若干距离和若干角度232识别的，该若干距离和若干角度232是用射频信号识 别的；该方法还包括使用第一数据消息从全球定位系统信号244中除去第二数据消息252，其中第一数据消息248和第二数据消息252基本相同。在又一个变体中，该方法可进一步包括使用关于接收器206的位置216和运动的信息，并关联无第二数据消息252的全球定位系统244中第一伪随机码与接收器206发生的第二伪随机码250，从而采集全球定位系统信号244的步骤。此外，考虑到附图和文字说明，本发明公开的方法用于识别接收器的位置216。该方法可包括在接收器206接收包含导航信息220的若干第一射频信号205的步骤，其中该若干的第一射频信号205是从若干平台204发送的，该平台204经配置从全球定位系统212中的多个卫星210接收第二射频信号207。此外，该方法可包括用从该若干的第一射频信号205和该若干平台204的若干位置识别的若干距离和若干角度识别接收器206的位置216。在一个变体中，接收步骤可包括在与接收器206关联的天线系统228，接收该若干的含导航信息220的第一射频信号205，其中该若干的第一射频信号205是从该若干的平台204发送的。在一个变体中，该若干的平台204经配置从全球定位系统212中多个卫星210接收具有导航信息220的第二射频信号207，其中第二射频信号207包括多个卫星210的位置和第二射频信号被发送的时间。不同实施例中流程图和方框图示出有利实施例中设备和方法某些可能实施的架构、功能、和操作。这方面，流程图或方框图中每个块可表示模块、区段、功能、和/或部分操作或步骤。例如，一个或更多方框可实施为程序代码、硬件、或程序代码与硬件的组合。当实施为硬件时，硬件可采取集成电路的形式，该集成电路被制造或配置执行流程图或方框图中一个或更多操作。在有利实施例的某些替换实施中，方框中指出的功能可不以图中给出的顺序发生。例如，在某些情形中，连续示出的两个方框可基本同时执行，或方框有时可以相反顺序执行，这取决于涉及的功能。而且，除了流程图或方框图中所示的方框，还可加入其他方框。因此，不同的有利实施例提供识别接收器位置的方法和设备。在接收器接收包括导航信息的若干第一射频信号。第一署名的射频信号是从若干平台发送的，该平台经配置从全球定位系统中多个卫星接收第二射频信号。接收器的位置是用若干距离和若干角度识别的，该若干距离和若干角度是从该若干的第一射频信号和用于该若干平台的若干位置识别的。不同的有利实施例的描述是为例示和描述的目的给出的，而非为了穷举或限制实施例为公开的形式。许多修改和变化对本领域技术人员来说是明显的。进一步，与其他有 利实施例相比，不同有利实施例可提供不同的优点。所选和描述的实施例是为了最佳解释本实施例的原理，实际应用，和使得本领域其他人员能够理解具有不同修改的不同实施例的公开，这些修改适合于考虑的特定应用。
权利要求
1.一种识别接收器位置(216)的方法，所述方法包括 在接收器(206)接收包含导航信息(220)的若干第一射频信号(205),其中所述若干第一射频信号(205)是从若干平台(204)发送的，所述若干平台(204)经配置从全球定位系统(212)中多个卫星(210)接收第二射频信号(207);以及 用从所述若干第一射频信号(205)识别的若干距离和若干角度和所述若干平台(204)的若干位置识别所述接收器(206)的位置(216)。
2.根据权利要求I所述的方法，其中所述识别步骤包括 用从所述平台(202)接收的所述若干第一射频信号(205)的射频信号(224)中所述导航信息(220)识别所述若干平台(204)中平台(202)的位置(216)； 用所述射频信号(224)识别到所述平台(202)的距离(240)从而形成所述若干距离； 识别所述接收器(206)相对所述平台(202)的仰角和方位角，从而形成所述若干角度(232);以及 用所述平台(202)的所述位置(216)、到所述平台(202)的所述距离(240)、所述接收器(206)相对所述平台(202)的所述仰角和方位角，识别所述接收器(206)相对所述平台(202)的所述位置(216)。
3.根据权利要求I所述的方法，进一步包括 在存在干扰(214)的区域内的所述接收器(206)接收所述若干第二射频信号(207)。
4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括 识别从所述若干平台(204)中平台(202)发送到所述接收器(206)的所述若干第一射频信号(205)中第一射频信号(224)中所述导航信息(220)中的第一数据消息(248);以及 使用所述第一数据消息(248)，除去从所述多个卫星(210)中卫星(246)发送到所述接收器(206)的所述若干第二射频信号(207)中第二射频信号(224)中的第二数据消息(252)，其中所述第一数据消息(248)和所述第二数据消息(252)基本相同。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述卫星(246)是第一卫星(246)，而所述若干第二射频信号(207)中第三射频信号(224)中第一数据消息(248)被发送到平台(202)，所述若干第二射频信号(207)从所述多个卫星(210)中第二卫星(246)被发送到平台(202)。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述用第一数据消息(248)除去所述第二射频信号(224)中所述第二数据消息(232)的步骤持续一时间段用于执行所述第二射频信号(224)的整合，所述第二射频信号(224)从所述多个卫星(210)中所述卫星(246)被发送到所述接收器(206)。
7.根据权利要求I所述的方法，其中所述接收器(206)与移动平台(202)关联，并进一步包括用所述接收器(206)的位置(216)和与所述移动平台(202)关联的惯性测量单元(256)生成的惯性数据(255)中至少一个更新关于所述接收器(206)的所述位置(216)和运动的信息。
8.根据权利要求I所述的方法，其中所述接收步骤包括 在与所述接收器(206)关联的天线系统(228)接收包括所述导航信息(220)的所述若干第一射频信号(205)，其中所述若干第一射频信号(205)是从所述若干平台(204)发送的，所述若干平台(204)经配置从所述全球定位系统(212)中所述多个卫星(210)接收具有所述导航信息(220)的所述第二射频信号(207)，其中所述第二射频信号(207)包括所述多个卫星(210)的位置和所述第二射频信号(207)被发送的时间。
9.根据权利要求I所述的方法，其中所述导航信息(220)包括时序信息、位置信息(236)和数据消息(248)中至少一个。
10.根据权利要求I所述的方法，其中所述接收器(206)的所述位置(216)在存在干扰(214)的区域内，且所述若干平台(204)的所述若干位置在存在所述干扰(214)的所述区域之外。
11.根据权利要求I所述的方法，其中所述若干第一射频信号(205)中射频信号(224)是单脉冲雷达信标信号。
12.根据权利要求7所述的方法，其中关于所述接收器(206)的所述位置(216)和所述运动的所述信息包括接收器位置(216)、接收器(206)速度、接收器(206)加速度、接收器(206)的角度旋转、以及作用于接收器(206)的重力中至少一个，并进一步包括 在处理所述射频信号(224)的过程中在所述接收器(206)调节从所述多个卫星(210)中卫星(246)接收的射频信号(224)的相位。
13.根据权利要求I所述的方法，其中所述若干平台(204)中平台(202)是从飞机、喷气式飞机、直升飞机、无人飞行工具、客机、货机、卫星、太空交通工具、潜艇、个人承载工具、地面交通工具、坦克、卡车、无人地面交通工具、列车、汽车、公共汽车、水上船只中选择的一种。
14.一种设备,其包括 信号处理系统(229)，其经配置接收包括导航信息(220)的若干第一射频信号(205)，其中所述若干第一射频信号(205)是从若干平台(204)发送的，所述若干平台(204)经配置从多个源接收第二射频信号(207);并用若干距离和若干角度(232)和所述若干平台(204)的若干位置识别所述信号处理系统(229)的位置(216)，所述若干距离和若干角度(232)是从所述若干第一射频信号识别的。
15.根据权利要求14所述的设备，进一步包括 天线系统(228)，其连接到所述信号处理系统(229)，其中所述天线系统(228)和信号处理系统(229)形成与接收平台(202)关联的接收器(206)，且其中所述天线系统(228)经配置接收从所述若干平台(204)发送的所述若干第一射频信号(205)。
全文摘要
本发明涉及识别接收器位置的方法和设备。包含导航信息的若干第一射频信号在接收器被接收。该若干第一射频信号是从若干平台发送的，所述平台经配置从全球定位系统中多个卫星接收第二射频信号。接收器的位置是用从所述若干第一射频信号识别的若干距离和若干角度和所述若干平台的若干位置识别的。
文档编号G01S19/21GK102749630SQ20121011691
公开日2012年10月24日 申请日期2012年4月19日 优先权日2011年4月19日
发明者D·W·布雷克 申请人:波音公司