PROCEDIMIENTOS Y APARATOS PARA CALCULAR MEDIANTE UN RECEPTOR DE LOCALIZACION MEDIANTE SATELITES (SPS) UN DOPPLER APROXIMADO A PARTIR DE UNA LOCALIZACION APROXIMADA OBTENIDA DE UNA FUENTE DE INFORMACION DE UN SISTEMA CELULAR DE TELECOMUNICACIONES.

EN OTRO ASPECTO DE LA INVENCION, SE UTILIZA UNA SEÑAL DE REFERENCIA PARA PROPORCIONAR UNA SEÑAL DE OSCILADOR LOCAL QUE ES UTILIZADA PARA OBTENER SEÑALES SPS EN UN RECEPTOR SPS. ESTA SEÑAL DE REFERENCIA ES EXTRAIDA DE UNA SEÑAL DE DATOS MODULADA SOBRE UNA FRECUENCIA PORTADORA. ESTA SEÑAL DE DATOS ES TRANSMITIDA DEL SITIO DE UNA RADIO CELULAR QUE ESTA EN COMUNICACION CON EL RECEPTOR SPS QUE TIENE UN RECEPTOR DE COMUNICACIONES DE TIPO CELULAR

Receptor GPS mejorado que utiliza un enlace de comunicaciones.

1. Campo de la invención

La presente invención se refiere a receptores capaces de determinar información de posición de satélites y se refiere, en particular, a los receptores que encuentran aplicación en sistemas de posicionamiento por satélite (SPS) tales como los sistemas de posicionamiento global (GPS) por satélite de los US.

2. Técnica anterior

Los receptores GPS determinan normalmente su posición calculando tiempos relativos de llegada de señales transmitidas simultáneamente desde múltiples satélites GPS (o NAVSTAR). Estos satélites transmiten, como parte de su mensaje, tanto datos de posicionamiento de satélite como datos sobre temporización del reloj, denominados datos de "efemérides". El proceso de buscar y adquirir señales GPS, leer los datos de efemérides para múltiples satélites y calcular la ubicación del receptor a partir de estos datos consume mucho tiempo, siendo necesarios frecuentemente varios minutos. En muchos casos, este tiempo prolongado de procesado es inaceptable y, además, limita notablemente la vida de la batería en aplicaciones portátiles microminiaturizadas.

Otra limitación de los receptores GPS actuales es que su funcionamiento se limita a situaciones en las que múltiples satélites están claramente a la vista, sin obstáculos, y en las que una antena de buena calidad está posicionada correctamente para recibir dichas señales. Como tales, normalmente son inservibles en aplicaciones portátiles, montadas en el cuerpo; en áreas en las que existe una obstrucción significativa por follaje o edificios; y en aplicaciones dentro de edificios.

Existen dos funciones principales de los sistemas de recepción GPS: (1) cálculo de las pseudodistancias a los diversos satélites GPS, y (2) cálculo de la posición de la plataforma de recepción usando estas pseudodistancias y datos de temporización y efemérides de los satélites. Las pseudodistancias son simplemente los retardos de tiempo medidos entre la señal recibida desde cada satélite y un reloj local. Los datos de efemérides y temporización de los satélites se extraen de la señal GPS una vez que la misma es adquirida y se ha realizado un seguimiento de ella. Tal como se ha mencionado anteriormente, la captación de esta información ocupa normalmente un tiempo relativamente prolongado (entre 30 segundos y varios minutos) y se debe lograr con buen nivel de la señal recibida para conseguir tasas bajas de errores.

Prácticamente todos los receptores GPS conocidos utilizan métodos de correlación para calcular pseudodistancias. Estos métodos de correlación se realizan en tiempo real, frecuentemente con correladores de hardware. Las señales GPS contienen señales repetitivas de alta velocidad denominadas secuencias pseudoaleatorias (PN). A los códigos disponibles para las aplicaciones civiles se les denominan códigos C/A, y presentan una velocidad de inversión de fase binaria, o velocidad de "transmisión de segmentos", de 1,023 MHz y un periodo de repetición de 1.023 segmentos para un periodo del código de 1 milisegundo. Las secuencias del código pertenecen a una familia conocida como códigos Gold. Cada satélite GPS radiodifunde una señal con un código Gold exclusivo.

Para una señal recibida desde un satélite GPS determinado, tras un proceso de conversión en sentido descendente a banda base, un receptor de correlación multiplica la señal recibida por una réplica almacenada del código Gold apropiado contenido en su memoria local, y a continuación integra, o filtra por pasobajo, el producto para obtener una indicación de la presencia de la señal. A este proceso se le denomina operación de "correlación". Ajustando secuencialmente la temporización relativa de esta réplica almacenada con respecto a la señal recibida, y observando la salida de correlación, el receptor puede determinar el retardo de tiempo entre la señal recibida y un reloj local. A la determinación inicial de la presencia de dicha salida se le denomina "adquisición". Una vez que se produce la adquisición, el proceso entra en la fase de "seguimiento" en la que se ajusta la temporización de la referencia local en cantidades pequeñas para mantener una salida de correlación elevada. La salida de correlación durante la fase de seguimiento se puede considerar como la señal GPS con el código pseudoaleatorio eliminado, o, en terminología común, "demodulado en ensanchamiento". Esta señal es de banda estrecha, con un ancho de banda acorde a una señal de datos modulada por desplazamiento binario de fase de 50 bits por segundo que está superpuesta sobre la forma de onda GPS.

El proceso de adquisición por correlación consume mucho tiempo, especialmente si las señales recibidas son débiles. Para mejorar el tiempo de adquisición, muchos receptores GPS utilizan múltiples correladores (típicamente hasta 12) lo cual permite una búsqueda paralela de picos de correlación.

En la patente US nº 4.445.118, a la que se hace referencia como "patente de Taylor", se describe otro planteamiento para mejorar el tiempo de adquisición. Este planteamiento usa la transmisión de información Doppler desde una estación base de control hacia una unidad receptora GPS remota con el fin de colaborar en la adquisición de la señal GPS. Aunque este planteamiento sí mejora el tiempo de adquisición, la información Doppler es transmitida desde una estación base a un receptor GPS móvil por un sistema de transmisión de punto a punto, y no existe ninguna indicación sobre cómo se obtiene esta información Doppler.

En la patente de Taylor se describe también un planteamiento para mejorar la precisión de la determinación de la posición por una unidad de receptora GPS remota. En la patente de Taylor, se transmite una referencia de frecuencia estable hacia una unidad receptora GPS remota desde una estación base con el fin de eliminar una fuente de error debida a un oscilador local de baja calidad en la unidad receptora GPS remota. Este método usa una señal especial modulada por desplazamiento de frecuencia (FSK) que se debe situar en frecuencia muy próxima a la frecuencia de la señal GPS. Tal como se muestra en la figura 4 de la patente de Taylor, la señal FSK especial está aproximadamente 20 MHz por debajo de la señal GPS de 1.575 MHz que es recibida también por el receptor para demodular las señales de satélite GPS provenientes de los satélites GPS con el fin de extraer datos de posición de satélite. Por otra parte, el planteamiento descrito en la patente de Taylor usa un mecanismo de rechazo de modo común en el que cualquier error en el oscilador local (mostrado como L.O.52) del receptor aparecerá tanto en el canal GPS como en el canal de referencia y, por lo tanto, será anulado. No se produce ningún intento de detectar o medir este error. A este planteamiento se le hace referencia en ocasiones como funcionamiento homodino. Aunque este planteamiento proporciona algunas ventajas, el mismo requiere que los dos canales sean fuertemente coincidentes, incluyendo una fuerte coincidencia en frecuencia. Por otra parte, este planteamiento requiere que ambas frecuencias permanezcan fijas, de manera que no son compatibles con este planteamiento técnicas de saltos de frecuencia o sintonización de frecuencia (canalización).

La patente US nº 5.365.450 da a conocer un receptor GPS y un receptor SPS combinados, en los que el oscilador local se calibra usando mediciones Doppler de una señal de satélite SPS.

El documento JP 02 196976 da a conocer un receptor GPS, en el que la estabilidad de largo plazo de un oscilador local económico se compensa usando una señal síncrona de un receptor de señales de tiempo de radiocomunicaciones (JJY).

El documento GB 2 299 225 da a conocer un contador registrador de consumo de bienes de uso común que comprende un transceptor que se comunica con una estación base, en el que los datos modulados sobre una señal recibida desde la estación base se usan para ajustar la frecuencia del oscilador local del transceptor.

Sumario de la invención

En un aspecto de la presente invención, se describe un método para proporcionar una señal de oscilador local en un receptor móvil de un sistema de posicionamiento por satélite. El método incluye la recepción de una señal que tiene una frecuencia portadora y una señal de datos modulada sobre la frecuencia portadora, la extracción de una señal de referencia a partir de la señal de datos modulada sobre la frecuencia portadora, y el uso de la señal de referencia para proporcionar una señal de oscilador local con el fin...

1. Método para proporcionar una señal de oscilador local en un receptor móvil de un sistema de posicionamiento por satélite (SPS), comprendiendo dicho método:

caracterizado porque la señal es una señal celular recibida de un emplazamiento celular a través de un emplazamiento celular, comprendiendo además el método:

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha señal de datos modulada sobre dicha frecuencia portadora comprende una secuencia pseudoaleatoria.

3. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha señal funciona o bien en un sistema de acceso múltiple por división de código, o bien en un sistema de acceso múltiple por división de tiempo.

4. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha etapa (604) de extracción comprende engancharse automáticamente a dicha señal de datos modulada sobre dicha frecuencia portadora.

5. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha etapa (606) de uso comprende la comparación de dicha señal de referencia con una señal de oscilador generada por un oscilador local en dicho receptor SPS.

6. Método según la reivindicación 1 caracterizado porque dicha etapa (606) de uso comprende el suministro de dicha señal de referencia a un sintetizador (112, 212) de frecuencias y la generación de dicha señal de oscilador local a partir de dicha señal de referencia y dicho sintetizador (112, 212) de frecuencias.

7. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha señal de oscilador se calibra mediante dicha señal de referencia para proporcionar dicha señal de oscilador local.

8. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha señal de datos modulada sobre dicha frecuencia portadora es una señal digital.

9. Receptor móvil de un sistema de posicionamiento por satélite (SPS) y receptor de comunicaciones combinados, comprendiendo dicho receptor SPS y dicho receptor de comunicaciones:

caracterizados porque la señal es una señal celular recibida de un emplazamiento celular a través de un enlace celular, comprendiendo además dicho receptor SPS y dicho receptor de comunicaciones:

10. Receptor SPS y receptor de comunicaciones combinados según la reivindicación 9, caracterizados porque comprenden además:

11. Receptor SPS y receptor de comunicaciones combinados según la reivindicación 9, caracterizados porque dicha señal de referencia se genera mediante enganche a dicha señal de datos.