专利名称：受触发的卫星定位的制作方法
技术领域：
本发明涉及在诸如全球定位系统(GPS)的卫星定位系统中处理信号的方法。特别 地，本发明涉及针对脱机处理记录卫星广播以确定位置的系统。
背景技术：
全球定位系统是由网络组成的基于卫星的导航系统，该网络含有多达32个在六 个不同轨道面中的轨道卫星(被称为宇宙飞船“SV”)。系统设计需要M个卫星，但是更多 的卫星提供更好的覆盖。这些卫星不断地移动，仅在不到M个小时内就环绕地球完成两次 完整的轨道运动。由卫星传送的GPS信号是以通常被认为是直接序列扩频的形式，其中直接序列扩 频使用以规则方式不断重复的伪随机码。这些卫星用不同的扩展码广播多个信号，其中扩 展码包括免费提供给公众的粗略/获取码或C/A码，以及通常为军事应用预留的受限精确 码或P码。C/A码是每毫秒重复的1，023位长的伪随机码广播，其具有1. 023MHz的码片率。 每个卫星发送允许其被唯一识别的不同C/A码。数据消息通过每个卫星在C/A码上调制，且包含重要信息，诸如发射卫星的详细 轨道参数(被称为星历表)、关于卫星时钟中的错误的信息、卫星的状态(健康或不健康)、 当前日期、及时间。信号的这部分对于确定精确位置的GPS接收器至关重要。每个卫星本 身只发射星历表及详细时钟校正参数，因此独立的GPS接收器必须处理其想要在位置计算 中使用的每个卫星的数据消息的合适部分。数据消息还包含所谓的年历，其包括关于所有其他卫星的较不精确信息且不被频 繁更新。年历数据允许GPS接收器在一天中的任何时候估计每个GPS卫星应在哪里，使得 该接收器可更有效地选择搜寻哪些卫星。每个卫星发射显示系统中每个卫星的轨道信息的 年历数据。传统GPS接收器读取所发射的数据消息并保存用于持续使用的星历表、年历及其 他数据。该信息也可用来设定(或校正)GPS接收器中的时钟。为了确定位置，GPS接收器比较卫星发射信号的时间与该信号被该GPS接收器接 收的时间。时间差告诉GPS接收器该特定卫星相距多远。通过组合来自多个卫星的距离测 量，位置可通过三边测量来获得。以三个卫星的最小值，GPS接收器可确定纬度/经度位置 (2D定位)。以四个或更多卫星，GPS接收器可确定包括纬度、经度及高度的3D位置。从卫 星接收的信息也可以用来设定(或校正)GPS接收器中的时钟。通过处理来自卫星的信号的明显的多普勒频移(Doppler shift)，GPS接收器也可 精确地提供运行速度及方向(称为“对地速度”及“地面航迹”)。几乎所有目前的GPS接收器通过在来自卫星的信号到达时“实时”处理这些信号 来工作，从而在当前时间报告装置的位置。这样的“传统” GPS接收器总是包括-适于接收GPS信号的天线，-模拟RF电路(通常称为GPS前端)，被设计成将所期望的信号放大、过滤及下混(mix down)到中频(IF)，使得其可以通常为几MHz量级的采样率通过合适的模数(A/D)转 换器，-数字信号处理硬件，其对由A/D转换器产生的IF数据样本执行相关处理，正常情 况下与某一形式的微控制器组合，该微控制器执行对于控制信号处理硬件及计算所期望的 定位而言必要的“高阶”处理。较不熟知的概念“储存与稍后处理”(也被称为“捕获与处理”)也已被研究。这 涉及将由传统天线及模拟RF电路收集的IF数据样本储存在某一形式的内存中，该储存步 骤发生在于某一稍后时间(秒、分、小时或甚至天)及通常在处理资源较大的某一其他位置 将其处理之前。捕获与处理的方法相比于传统GPS接收器的关键优点是捕获装置的成本及功率 消耗保持最小，因为在捕获时不需要完成数字信号处理，并且抓取(grab)可非常短(例如 100ms)。若当有关卫星数据(星历表等)可经由某一其他方法获得时完成后续信号处理， 则该方法也消除了在捕获装置中译码来自SV的(非常慢的)数据消息的需求，而在许多情 况下这会导致不可接受的长时间地启动传统装置。

发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种处理来自卫星定位系统的信号的方法，其使用 依据除了第一触发信号的定时以外的第一触发信号的一个或更多个参数的处理方法。捕获与处理卫星定位在多种应用中是有用的。处理或使用所记录的数据样本的最 佳方式可能从一种应用到另一种应用有所变化。因此，若特定抓取(区块)的目的是已知 的，则这可提供关于如何最佳处理数据的线索。通过使用有关用于使数据样本的区块被捕 获的触发或请求的信息，针对讨论中的特定应用，可优化数据样本的捕获和/或处理。在本发明的一个实施方式中，所述处理可包括使用依据一个或更多个参数的处理 方法处理卫星广播的数据样本的区块，以至少得出位置信息。第一触发信号的一个或更多个所记录的参数可包括下列至少一个识别触发的来 源装置的信息；以及触发的来源装置的参数。在触发信号是来自某一关联硬件部分的请求的情况下，该装置及其目的的知识提 供有用的上下文，根据该上下文做出关于处理数据样本的最合适方式的推断。来源装置可以是照相机，来源装置的参数可包括下列至少一个识别闪光灯 (flash)是否已被开启(fire)的信息；孔径值；焦距值；缩放值；亮度值；曝光时间；物距； 识别方向的信息；以及识别场景类型的信息。来源装置是照相机的事实可表明所期望的应用是图像的地理标记 (geo-tagging)。在这种情况下，目标通常是使用所储存的数据样本的区块计算对应于拍摄 给定照片的位置的定位。在照片被拍摄时的照相机参数的知识可用来推断有关其被捕获的 环境的信息，这可进而授权特定方法来估计位置。来源装置可包括下列至少一个运动传感器；加速度传感器；以及方向传感器。第一触发信号的一个或更多个参数可包括下列至少一个触发的日期/时间；距 离测量；罗盘方向；加速度测量；高度测量；脚步数目；以及车轮的转数。关于与记录数据样本的区块相关联的物理环境的所感测的信息可提供关于所得出的位置信息的目的应用或计算该信息的最佳装置的有用指针。该方法可进一步包括使用第二触发信号的一个或更多个所记录的参数处理所记 录的区块，以得出额外信息。正如关于与捕获区块相关联的触发的信息可提供关于合适处理方法的有用指针 一样，从其他触发(例如，在感兴趣的区块不久之前或之后的触发)收集的信息可进一步加 强对上下文的理解。有利地，处理所记录的区块可包括依据第一触发信号的所记录的参数启动 (launch)软件应用。最相关程序可根据抓取的语义含义来选择。这使得在没有来自使用者的额外输入 的情况下能够进行有效处理，并保证所有信息被充分利用。有利地，处理所记录的区块可包括使用第一触发信号的所记录的参数来简化位置 信息的得出。基于触发信号的细节知识，各种推断是可能的。例如，若时间或位置的粗略估计可 被推断，则可使卫星信号样本的处理实质上更有效。在本发明的另一个实施方式中，所述处理可包括根据触发信号记录卫星广播的数 据样本的区块，所述记录的至少一个参数依据触发信号的一个或更多个参数。立即知道触发信号的细节可允许针对环境优化捕获参数。例如，一些应用可能要 求更高程度的鲁棒性，而其他应用可能指示捕获条件很可能是有利的。该方法可进一步包括将所记录的数据样本的区块提供给处理器，以至少得出位置 fn息ο所述记录的至少一个第一参数可以是所记录的数据样本的数目。以此方式，例如，针对根据触发类型的预期环境条件，可优化抓取的长度。将抓取 长度保持为最小值减小了接收器中的功率消耗与储存开销。同时，针对完成捕获，使用者只 需要等待最小量的时间。当根据样本计算定位时，短抓取也可减小稍后的处理负担。触发信号的至少一个第二参数可包括下列至少一个识别触发的来源装置的信 息；以及触发的来源装置的参数。在触发信号是来自某一关联硬件部分的请求的情况下，该装置及其目的的知识提 供有用的上下文，根据该上下文做出关于记录数据样本的最合适方式的推断。来源装置可以是照相机，来源装置的参数可包括下列至少一个识别闪光灯是否 已被开启的信息；孔径值；焦距值；缩放值；亮度值；曝光时间；物距；识别方向的信息；以 及识别场景类型的信息。在照片被拍摄时的照相机参数的知识可用来推断关于其被捕获的环境的信息，这 可进而授权一组特定的最佳记录参数。来源装置可包括下列至少一个运动传感器；加速度传感器；以及方向传感器。触发信号的至少一个第二参数可包括下列至少一个触发的日期/时间；距离测 量；加速度测量；脚步数目；以及车轮的转数。关于与记录数据样本的区块相关联的物理环境的所感测的信息可提供关于如何 做到最佳的有用指示。该方法可进一步包括记录触发信号的参数；以及将所记录的参数提供给处理系统。因此，触发参数可在线及脱机使用，其中在线使用在于确定如何最佳地捕获区块， 而脱机使用在于确定如何最佳地处理该区块。根据本发明的另一方面，提供用于处理来自卫星定位系统的信号的设备，其包括 用于使用依据除了第一触发信号的定时以外的第一触发信号的一个或更多个参数的处理 方法处理信号的处理装置。在一个实施方式中，处理装置可以是处理器，用于使用依据一个或更多个参数的 处理方法处理卫星广播的数据样本的区块的，以至少得出位置信息。在另一个实施方式中，处理装置是记录装置，用于根据触发信号记录卫星广播的 数据样本的区块，所述记录的至少一个参数依据触发信号的一个或更多个参数。因此，本发明的方法及设备可使用触发信息来控制数据捕获如何发生和/或如何 处理所捕获的数据。


现将参考附图通过举例的方式来描述本发明，其中图1示出根据本发明实施例的GPS接收器；图2示出根据一实施例的一种受触发的捕获与处理数据记录方法；以及图3示出根据一实施例的一种受触发的捕获与处理数据处理方法。
具体实施例方式本发明提供处理储存的卫星定位系统数据(诸如GPS数据)的方法。这些方法可 用在许多捕获与处理应用中，其中对于接收器而言将GPS信号处理能力移除，以及为此而 远程实施是所期望的。在一典型应用中，将IF数据样本的短区块(在以下描述中称为“抓取”)储存在内 存中的小捕获装置可随后将其IF数据抓取上载到共享中央计算机中，该中央计算机不仅 能执行必要的信号处理(校正等)，而且还能通过连接到一个或更多个传统GPS接收器来访 问最近卫星信息(星历表等)的数据库，所述GPS接收器将其接收的GPS数据消息的关键 部分中继(relay)给中央计算机。特别地，本发明支持捕获与处理应用，其中接收器包括用于根据一些激励触发捕 获的触发机制，或用于经由通信接口从其他装置接收类似的触发信号。因为这种接收器只 在触发请求捕获IF数据样本时才捕获IF数据样本，因此该接收器不浪费时间、能量及储存 空间来捕获及储存不必要的抓取。因此，与不断捕获周期抓取的装置相比较，功率消耗及储 存资源的使用被优化。就不需要为复信号处理硬件提供动力意义而言，该捕获与处理方法 已经是节能的；利用受触发的抓取，电池寿命可进一步延长。此外，触发保证抓取与触发该 抓取的事件的位置完全对应，这与替选“盲”(非受触发)周期抓取相反。然而，触发的可用性不仅用于减少抓取的数目。(明确地或隐含地)包含在触发中 的信息可用来指导受触发的抓取的记录和/或稍后的处理。现在描述本发明的第一方面，其中触发参数用于优化在接收器记录每个抓取。图1是用于实施根据本发明的方法的捕获与处理GPS接收器5的系统图。来自GPS卫星的信号通过天线10接收，然后完成典型地包括单元12中的放大、过滤及下混的组 合的传统模拟处理，该单元12由参考振荡器14 (正常情况下是温度补偿晶体)驱动，接着 在单元16中进行A/D转换。这是形成RF前端的传统无线电接收器电子设备。被实施为离散逻辑元件或具有关联固件的微处理器的控制器18控制由RF前端产 生的取样IF数据的捕获，该取样IF数据而后被储存在储存装置20 (例如快闪RAM、硬盘等) 中。其如此做的方式受使用者的设定(作为GUI 22的输入)和触发器M的影响。触发器 M可以是如图所示的内部触发器，或可响应从外部装置(未示出)接收的信号。优选地，控制器将RF前端、A/D转换器及储存装置保持在低功率待机状态，准备好 根据来自触发器的命令捕获数字化的样本。当装置被触发时，其记录来自RF前端的IF数据的短区块。默认抓取可以是例如 IOOms长。然而，包含在触发中的针对特定抓取的信息可使控制器18捕获较长或较短的 抓取。所使用的确切值可通过使用者经由⑶I 22来进一步调整。在不同的应用中，不同 长度的抓取会是合适的。因此，通过使用触发不仅产生抓取，而且隐含地调节抓取长度，接 收器可适用于变化的条件和要求。典型地，每个抓取可短于6s的子帧期间，且较佳地小于 500ms ο参考图2解释由控制器实施的逻辑。“初始化系统”步骤30包括选择默认抓取应 为多长。然后控制器进入其短时间地等待触发信号的循环(步骤32)。若没有接收到触发， 则控制器检查使用者是否已命令数据记录停止。可替选地，若接收到触发，则一个抓取的 GPS IF数据以根据该触发选择的参数在步骤36中储存。然后控制器返回到其检查触发及 停止指令的循环。一旦记录完成，步骤38监控数据是否可被下载，以及步骤40涉及将记录 的抓取上载到PC以用于后续处理。在步骤34和步骤36触发抓取可以是同步的，但是优选 是异步的，使得抓取在收到时立即被捕获，而没有任何额外的延迟。该方法可用于各种应用中。例如，在数码摄影应用中，拍摄照片或记录电影剪辑可 触发捕获与处理GPS接收器捕获IF抓取。该接收器可整合到照相机，或可设置作为外部附 件。在后一种情况下，接收器通过通信链接连接到照相机，该通信链接允许触发信号从照相 机传送到接收器。标准照相机热靴(hot-shoe)(通常用于连接和同步外部闪光灯单元与照 相机的种类)可用于这一目的。值得注意的是，尽管作为一般规则，触发与捕获IF抓取之间 的密切同步是期望的，但是在一些情况下，使拍摄照片和捕获抓取的任务交错或稍微偏移 可能是有利的。例如，为了使与卫星信号的干扰最小化，抓取可在闪光灯开启之前或之后而 非同时记录一因为由闪光灯的放电产生的脉冲噪声否则可能损坏所接收的IF数据样本。GPS接收器根据照相机在触发后提供的信息捕获数据样本。例如，若照相机通知接 收器闪光灯已被开启且到物体的距离(通过自动聚焦系统测量)很小，则接收器可推断照 片是在室内拍摄的可能性增加。在室内实现可靠的卫星定位一般更加困难，因为建筑材料 使来自卫星的无线电信号衰减。在这种情况下，接收器可增加受触发的抓取的长度，以为预 期较差的信号条件提供增加的鲁棒性。与传统“实时”GPS相比，捕获与处理范例的一个缺点是在捕获抓取时，不知道信噪 比(SNR)对于足够多数的卫星而言是否足够高以得到定位。传统GPS接收器可能在获取卫 星数据信号时遇到类似的问题，但是至少在其发生时知道信号的损耗，因为所有处理都“在 线”执行。一种缓和低SNR的影响的方式是处理所接收信号的较长期间。不幸的是，对于捕获与处理接收器而言，信号损耗只在后来，在储存的样本被处理时才暴露一而到此时该问 题已不可能通过捕获额外的样本来补救。因此在两者之间有固有折中，一方面，捕获对实现 必要的鲁棒性足够长的抓取，而另一方面，使捕获的时间、功率及储存开销最小化。因此触 发的参数(在这个例子中为闪光灯及焦距)是有价值的信息来源，利用该信息来源使折中 适应于给定环境集合。其他照相机参数可用于推断。孔径、曝光时间、光测量或亮度水平的知识可同样用 于预测照片是在室内还是在室外拍摄。此外，许多现代照相机并入诸如“室内”、“室外”、“风 景”或“肖像”的用户可选模式，这些模式用于优化照相机捕获参数。当触发GPS抓取时，这 些模式可用作上下文信息的甚至更直接的来源。除影响抓取长度之外，照相机参数还可用于以其他方式影响捕获。例如，为了提高 可靠性，整合在照相机中的GPS接收器可并入分集式天线。在这种情况下，该照相机提供的 方向信息可用来基于哪个天线很可能在该方向上接收最强信号的知识来选择天线中的一 个。在其他应用中，改变不同捕获参数可能是合适的。例如，可改变模数转换16的采 样率或位分辨率以提供可变的鲁棒性、功率消耗、精确性及抗干扰性。对本领域技术人员显 而易见的是，在采样率及分辨率的参数与抓取长度的参数之间存在固有的设计妥协。同样地，在其他应用中，不同指针将是适当的。例如，在高尔夫地理标记应用中，抓 取可用每个挥杆动作(可能通过高尔夫球杆中的传感器自动检测)触发。已知高尔夫挥杆 极有可能是室外事件，因此可减小抓取的长度。另一方面，当骑自行车时，推断可依据速度估计。抓取的捕获可通过固定数目的车 轮旋转来触发(值得注意的是，这自然是有用的，因为捕获抓取的速率自动地适应前进速 度)；也通过测量在触发之间花费的时间，可得到平均速度的粗略估计。较高速度可能意味 着具有较好卫星接收的开阔区域，从而授权较短的抓取，而较低速度可能意味着拥塞、较差 的卫星接收以及相应较长的抓取(这可能同样适用于越野，例如在具有自然障碍的茂密森 林中，以及在人口稠密的城市环境中)。值得注意的是，速度可仍然用来控制记录的参数，即 使触发没有链接到固定的前进距离。例如，定时捕获的频率增加可根据速度增加的触发指 示而增加。优选地，触发信号的参数可与每个IF抓取一起储存。在许多应用中，在捕获抓取 时记录额外的信息在本质上是有用的一例如，在以上强调的打高尔夫情况下，高尔夫球手 会有兴趣记录用于特定挥杆的球杆。此外，这些记录的参数可稍后用来适应处理样本的后 处理方法。所储存的参数可与用来影响捕获处理的那些参数相同，或可以不同。现在描述本发明的第二方面，其中触发的记录参数用来优化从接收器上载后的每 个抓取的处理。图3示出根据本发明实施例的处理方法。这可通过例如处理所记录的IF抓取的 个人计算机实施。在步骤50，所记录的抓取从接收器5被上载，以及在步骤52，上载包括详细参数信 息的所记录的触发。每个上载操作可利用包括有线、无线或红外链接的任一可用通信链接。 典型地，该链接对于步骤50和步骤52是共用的。在步骤54，计算机从诸如可通过因特网访问的数据库获得GPS卫星的星历表数据。从独立来源(所记录的IF抓取除外)得到全部星历表数据带来很多利益。其可使位 置估计能够自最小长度的抓取得到，或使计算机能够用最小的处理努力如此做(如以下较 详细描述的)。然后计算机迭代上载的抓取及关联的触发，从而基于上载的触发的参数在步骤56 选择抓取，及在步骤58识别最合适的软件应用以启动和/或最合适的计算策略以得到定 位。在步骤60，抓取如在步骤58所确定的那样被处理，且所选择的应用被启动。在步骤60，针对每个抓取的处理确定位置估计。该处理对本领域技术人员而言是 熟知的。其本质上涉及搜索尽可能多SV的信号的IF样本，接着估计那些信号的飞行时间 并进行三边测量以得出位置。在这一阶段，所下载的星历表数据可用来指导该搜索。例如， 知道捕获抓取的时间以及每个SV随着时间逝去的位置，仅某些SV对于在给定位置的接收 器而言是可见的。因此，一旦对应于其中一个SV的信号被发现，不能同时可见的其他SV的 数目就可根据该搜索来估计。连续的抓取可被连续地处理。根据连续的抓取可表示邻近的位置和时间，这允许 搜索进一步受到限制。例如，在一个抓取中发现的SV信号很有可能存在于序列中在前和随 后的抓取中一搜索可按优先顺序处理这些SV。精化搜索策略是一种所储存的触发参数可增强处理的方式。返回到上述数字照相 机应用，照片可能以给定的捕获时间(由照相机的内部时钟确定)在“夜晚”模式中拍摄。 通过作出关于照相机使用者的国内时区的假设，捕获照片的位置(从而关联的IF抓取)可 立即被限定到地球的在该捕获时间是夜晚的部分。然后这可与星历表数据一起用来推断哪 些卫星数据信号可存在于该抓取中。除推断绝对位置估计之外，触发信息也可用来作出相对推断。例如，触发可能与诸 如自行车车轮旋转的固定数目的距离测量相关联。然后可假设这种距离触发的抓取离开在 前(或随后)的抓取不超过给定的固定距离。该知识甚至可在极端情况下用于在针对较长 序列中的一个抓取的卫星获取失败时，针对该抓取得到定位。可能位置的轨迹会受到以紧 接已失败的抓取之前和之后触发的抓取为中心、具有固定半径的两个圆的交点的限制。值 得注意的是，即使捕获抓取不直接由车轮旋转触发，假如旋转的数目连同抓取一起被记录， 则仍然可实现相同的结果。距离信息可从位置传感器(至于上述的自行车车轮传感器)得到，在一些情况下， 也可从加速度传感器得到。在跑鞋的情况下，例如，加速度计可用来在预定数目的脚步间隔 后触发IF抓取。因为，随着时间的逝去，平均步幅可被假定成大体恒定，步幅的数目可用来 在处理连续抓取时设定类似的最大距离半径以估计位置。在其他情况下，在存在运动的任何时间触发抓取都可能是合适的。相反地，若在 受触发的抓取之间没有检测到运动，则处理可能有足够的信心相信连续的样本涉及同一位置。即使不能得到距离或速度的精确测量，在给定活动的环境中触发抓取的仅有知识 也可用在样本的后续处理中。例如，在骑自行车或跑步的环境中，在抓取之间的时间可连同 关于活动动态的一般假设一起用于得到差分位置的粗略估计。触发参数也可与外在信息组合，以作出推断。例如，在高尔夫地理标记应用中，抓 取可用每次挥杆(这可由高尔夫球杆中的传感器自动检测到)触发。当样本稍后被处理时，使用者常去的高尔夫场地的外在知识可用作位置估计过程的起点。再次，通过减小初始模 糊度，可快速并以最小长度的抓取计算精确的位置估计。除帮助导出位置估计以外，一种根据本发明的方法可帮助选择合适的软件应用以 吸收得出的GPS位置。因此，当抓取已被照相机触发时，照片地理标记应用可被启动，从而 可能查找地理信息系统(GIS)数据库，以为照片分配位置名称。同样地，对于受高尔夫挥杆 动作触发的抓取而言，可启动分析该回合的表现、记录所使用的高尔夫球杆(及所获得的 相关距离)以及自动计算得分一甚至包括如从专业GIS数据库下载的针对该场地的标准杆 数信息的程序。当一个捕获与处理GPS接收器被多个不同的传感器或装置共享(也就是说，可被 触发)时，在多个软件程序中选择的能力将特别有益。因此，在高尔夫场地上捕获的照片可 通过照片管理软件自动地处理，而高尔夫挥杆数据可通过高尔夫软件处理。尽管事实是不同的软件可能是合适的，但是与不同的触发相关联的邻近抓取可交 叉参考，以便最佳地利用可用信息。例如，不仅散布在高尔夫挥杆中的照片很可能在高尔夫 场地上被拍摄(如上所述，使位置能够启动加载)，而且这些照片可通过照片管理软件被语 义标明“高尔夫”类别。这些是可如何基于上下文使用第二、额外的触发来进一步增强处理 所捕获的IF数据的两个例子。第一触发(照相机触发)与照片本身相关联，而额外的触发 与高尔夫挥杆相关联。这些触发可基于其时间邻近来交叉参考或链接。处理与照片相关联 的数据样本以得出位置可用高尔夫场地是很可能的发生地的知识来启动加载。在另一例子 中，第一触发(照相机触发)依然用来启动照片管理软件应用。然后第二(高尔夫)触发 用来推断照片的环境，使得其通过该软件被标明或分类为“高尔夫照片”。如上所述，基于关联的触发的知识改良处理IF抓取通常由连续消除模糊度以限 制可能有效的GPS位置估计的范围组成。为了完整性，现在更详细地描述用于消除模糊度 的合适技术。为了辨别来自特定卫星的信号，有必要产生已知该卫星在使用中的C/A码的副 本，并使该副本对准，使得其与进入信号同步，主要由于信号在从卫星到接收器的行进过程 中的飞行时间，所以进入信号被延迟未知数量(通常约0. 07s)。一般而言，不可能精确地预 测使副本与进入信号同步所必要的对准，因此需要某种形式的搜索，其中依次尝试一些对 准，并选择最佳匹配。评估一些候选对准的过程通常被实施为依次针对每个卫星的已接收 信号与已知C/A码之间的相关函数，以确定该已接收信号是否包括具有来自特定SV的C/A 码的元素。必须针对多个相对定时计算相关函数，当相关峰值被发现时，这对应于特定定时 和特定SV。所发现的定时依次对应于离开SV的特定距离。所确定的码相位(即相关函数的峰值的定时)揭示了用于在距离计算中使用的精 确定时信息。然而，因为该码每毫秒被重复，所以还需要确定粗略定时。典型地，在传统实 时接收器中，较不频繁地重复的数据元素用于较粗略的定时评估(即以使GPS时间能够被 得出)，诸如50bps数据消息的个别位及其特定部分，诸如子帧前导码或子帧转换字。相关函数被执行的整合周期确定可如何容易地识别用特定代码编码的信号；一般 而言，整合周期越长，针对给定信号强度报告的校正码相位应越可靠。检测到的信号越弱， 整合周期需要越长以实现同等程度的可靠性。短抓取可使码相位测量能够被获得。然而，单独的码相位测量是模糊的(如上所述)一其指示延迟是一 ms中的哪一部分，而不是整数数目的ms。因此，例如IOOms的IF数 据的单一抓取本身不包含用以计算不模糊的位置的足够信息。大概位置(或时间)可用来更有效地给出更好的结果。例如，如果单一抓取不具 有其他信息，则在每个可能的码相位及载波频率上搜索所有32个SV很可能是必要的。需 要被搜索的载波频率范围的大小通过GPS前端中的振荡器的质量(具有Ippm误差的振荡 器会针对Ll信号导致IF中1. 5kHz的误差)以及信号上的可能的多普勒频移(从地球表 面观察到的SV正常具有在+/-4kHz范围内的多普勒频移，接收器的运动可使该频移增加) 来驱动。位置估计可减少定位所需的处理。特别地，大概的位置知识可用来克服如上所 讨论的码相位测量的定时模糊度。因为无线电信号在Ims内行进大约300km，所以知道在 150km半径范围内的位置就意味着应根本不存在模糊度。即使位置估计不在该150km精度 范围内，其仍可帮助处理信号，因为仍然可能确定在观察范围内的SV。这意味着可减少相关 性计算。众所周知，位置估计可从SV信号的明显多普勒频移得出。尽管这是不精确的，但 是其不会遭受与飞行时间估计相关联的模糊度问题。因此，使用多普勒频移的大概定位可 用来消除伪距(pseudo-range)测量的模糊度，进而得出精确位置。同样地，时间估计可用来直接估计定时模糊度。若在类似时间由同一装置记录的一些抓取将被处理，则在一个抓取中的SV检测 使同一 SV很可能在其他抓取中可被检测到。此外，一旦已知存在的一个SV，就可排除已知 在地球另一侧上的任何SV。此外，因为给定SV的载波频率相当缓慢地改变，知道一个抓取 中的载波频率可用来预测在时间上接近的抓取中的载波频率，从而可能限制要完成的频率 搜索的大小。最后，依据可以多么精确地确定抓取之间的时间差，可预测数据消息中的位 置，位边缘的位置或者甚至来自一个抓取的码相位；使搜索更容易和/或更可靠的所有信 肩、ο如上所解释的，为了建立定位/定速，有必要获得SV的精确轨道参数及其机载时 钟的误差；这通过星历表数据传送。这些通过SV广播作为每隔30s重复的正常数据消息的 一部分。尽管在理论上可能从大量短IF抓取中提取该数据，但是实际上使一个或更多个参 考工作站收集该数据并填充可被想要处理抓取的任一 PC访问的数据库更加有效。本发明也依赖于针对抓取的捕获与根据触发参数处理抓取而推断各自参数的能 力。这些可基于规则(如在以上描述中给出的例子中)，或者其可基于更先进的统计推断方 法。本领域技术人员容易想到合适的推断方法。已针对(单一频率)GPS描述本发明，但是其他GNSS系统(GLONASS、Galileo等) 是类似的。事实上，这些技术也可适用于多频率系统。GPS在若干不同的频率上发射。当前，民用使用者仅对单一频率感兴趣，但是针对 其他公众可用的频率的计划被很好地推进并可被例如Galileo覆盖。捕获与处理接收器可 通过以下过程对其进行处理a)并行分别捕获每个频率(使用多个RF前端或具有多个并行信号路径的单一 RF 前端)b)串行分别捕获每个频率(只需要单一前端，该单一前端可被切换/编程，以在所选择的频率(例如，具有不同的带宽和过滤设置)之间移动)c)通过使用下混所有频率以产生在同一 IF信号中具有不同的频率的单一输出的 前端而同时捕获所有频率，较其在被传输时偏移较小数量。GL0NASS针对不同卫星使用略微不同的发射频率。例如，通过以较高采样率捕获整 个带宽来实现针对GL0NASS的储存&处理接收器。以上给出以所使用的高尔夫球杆的形式储存与触发有关的参数的例子。较一般 地，本发明的一方面涉及与所捕获的图像一起提供这种额外数据，使得可使用额外数据对 图像进行处理或分类。该额外数据可直接涉及触发(如在所使用的高尔夫球杆的例子中那 样，因为高尔夫挥杆动作形成触发)，但是其也可涉及其他时间相关的参数，时间相关的参 数不直接涉及触发。其中的一个例子是温度。这使图像能够通过温度被分类，例如作为通 过天气条件对图像进行分类的一种方式。大气压力(来自气压计)也可与图像一起被记录作为通过天气条件对图像进行分 类的可替选方式。众所周知，与所捕获的图像一起记录涉及照相机的操作情况的参数，诸如时间、透 镜设置、照相机闪光灯设置、照相机型号、图像大小等。本发明的这一方面记录涉及外部参 数的额外信息，其中这些外部参数邻近照相机但不从照相机设置得出，且因此独立于照相 机的配置。对于温度的例子，可能不需要专用温度传感器一取而代之，温度可从照相机内的 依赖温度的电路元件(例如电压控制的振荡器)的操作情况得出。该额外信息可用于显示 或分类图像。各种其他的修改对于本领域技术人员而言是显而易见的。
权利要求
1.一种处理来自卫星定位系统的信号的方法，该方法使用依据除了第一触发信号的定 时以外的第一触发信号的一个或更多个参数的处理方法。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述处理包括使用依据所述一个或更多个参数的 处理方法处理卫星广播的数据样本的区块，以至少得出位置信息。
3.如权利要求2所述的方法，在处理所述区块的步骤之前包括从记录所述区块的便携式装置接收该区块；以及接收所述第一触发信号的一个或更多个参数。
4.如权利要求3所述的方法，还包括使用第二触发信号的一个或更多个参数处理所记 录的区块。
5.如权利要求3或4所述的方法，其中，处理所记录的区块包括依据所述第一触发信号 的参数启动软件应用。
6.如权利要求3至5中任一项所述的方法，其中，处理所记录的区块包括使用所述第一 触发信号的参数，以简化所述位置信息的得出。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述处理包括根据所述触发信号记录卫星广播的 数据样本的区块，所述记录的至少一个参数依据所述触发信号的一个或更多个参数。
8.如权利要求7所述的方法，还包括将所记录的数据样本的区块提供给处理器，以至 少得出位置信息。
9.如权利要求7或8所述的方法，其中，所述记录的至少一个参数是所记录的数据样本 的数目。
10.如任一前述权利要求所述的方法，其中，所述第一触发信号的一个或更多个参数包 括下列至少一个识别所述触发的来源装置的信息；以及所述触发器的来源装置的参数。
11.如权利要求10所述的方法，其中，所述来源装置是照相机，以及所述来源装置的参 数包括下列至少一个识别闪光灯是否已被开启的信息；孔径值；焦距值；缩放值；亮度值； 曝光时间；物距；识别方向的信息；以及识别场景类型的信息。
12.如权利要求10或11所述的方法，其中，所述来源装置包括下列至少一个运动传 感器；加速度传感器；以及方向传感器。
13.如任一前述权利要求所述的方法，其中，所述触发信号的一个或更多个参数包括下 列至少一个距离测量；加速度测量；脚步数目；以及车轮的转数。
14.如权利要求8或9所述的方法，还包括记录所述第一触发信号的参数；以及将所记录的参数提供给所述处理器。
15.如权利要求14所述的方法，还包括使用如权利要求3至6中任一项所述的方法处 理所记录的数据样本的区块。
16.一种计算机程序，包括计算机程序代码装置，所述计算机程序代码装置用于在所述 程序在计算机上运行时，执行如权利要求1至15中任一项所述的方法中的所有步骤。
17.如权利要求16所述的计算机程序，被体现在计算机可读介质上。
18.一种用于处理来自卫星定位系统的信号的设备，包括处理装置，所述处理装置用于 使用依据除了第一触发信号的定时以外的第一触发信号的一个或更多个参数的处理方法 处理所述信号。
19.如权利要求18所述的设备，其中，所述处理装置是处理器，用于使用依据所述一个 或更多个参数的处理方法处理卫星广播的数据样本的区块，以至少得出位置信息。
20.如权利要求19所述的设备，还包括第一接收装置，用于从记录所述数据样本的区块的便携式装置接收所述数据样本的区块；第二接收装置，用于接收所述第一触发信号的一个或更多个参数。
21.如权利要求18所述的装置，其中，所述处理装置是记录装置，用于根据所述触发信 号记录卫星广播的数据样本的区块，所述记录的至少一个参数依据所述触发信号的一个或 更多个参数。
22.如权利要求21所述的装置，还包括用于记录所述触发信号的参数的记录装置。
全文摘要
一种处理来自卫星定位系统的信号的方法。该方法包括使用依据除了第一触发信号的定时以外的第一触发信号的一个或更多个参数的处理方法。该处理方法可包括控制如何捕获及储存数据和/或随后如何处理数据。
文档编号G01S19/14GK102077110SQ200980124045
公开日2011年5月25日 申请日期2009年4月23日 优先权日2008年4月25日
发明者安德鲁·T.·于尔, 约翰·彼得斯, 约翰内斯·H.·斯特朗 申请人:U布洛克斯股份公司