Un procedimiento de procesado de las señales (SPS) de un sistema de posicionamiento por satélite,

comprendiendo el mencionado procedimiento: determinar un primer posible pico de correlación para un primer conjunto de señales SPS provenientes de un primer satélite SPS; determinar un segundo posible pico de correlación para el mencionado primer conjunto de señales SPS; derivar una medida que sea representativa de un tiempo de llegada del mencionado primer conjunto de señales SPS a partir de uno del mencionado primer pico de correlación posible y del mencionado segundo pico de correlación posible caracterizado por comprender, además: detectar (407) señales SPS con correlación cruzada, en el cual dicha etapa de detección de señales SPs con correlación cruzada comprende: examinar las intensidades de señal para pares de satélites fuertes y débiles para separaciones de señales, y verificar las correlaciones cruzadas examinando los Dopplers y fases de código relativas de los pares de satélites fuertes y débiles,y corregir señales SPS con correlación cruzada o eliminarlas (407) deotros procedimientos de medición

Referencia cruzada con solicitud relacionada

La presente solicitud es una continuación en parte de la solicitud en tramitación junto con la presente con número de serie 09/109.112, presentada el 2 de julio de 1998.

Campo de la invención

La presente invención se refiere en general al campo de sistemas de posicionamiento por satélite (SPS), tales como los receptores del sistema de posicionamiento global (GPS), y más en particular al procesamiento de señales SPS.

Antecedentes de la invención

Los receptores del sistema de posicionamiento global (GPS) determinan normalmente su posición calculando tiempos de llegada de señales transmitidas simultáneamente desde una multiplicidad de satélites GPS (o NAVSTAR) satélites. Estos satélites transmiten, como parte de su mensaje, tanto datos de posicionamiento de satélite como datos sobre el sincronismo de reloj, denominados datos de “efemérides”. El proceso de buscar y adquirir señales GPS, leer los datos de efemérides para una multiplicidad de satélites y calcular la ubicación del receptor a partir de estos datos lleva tiempo, requiriendo a menudo varios minutos. En muchos casos, este tiempo de procesamiento largo es inaceptable, y además, limita en gran medida a vida de la batería en aplicaciones portátiles miniaturizadas.

Los sistemas de recepción GPS tienen dos funciones principales. La primera es el cálculo de las pseudodistancias respecto a los diversos satélites GPS, y la segunda es el cálculo de la posición del receptor utilizando estas pseudodistancias y datos de efemérides y sincronismo de satélite. Las pseudodistancias son simplemente los tiempos de llegada de señales de satélite medidos por un reloj local. Esta definición de pseudodistancia se denomina a veces también fase de código. Las efemérides y datos de sincronismo de satélite se extraen a partir de la señal GPS una vez que se adquiere y se sigue la pista de la misma. Como se expuso anteriormente, la recopilación de esta información lleva normalmente un tiempo relativamente largo (de 30 segundos a varios minutos) y debe llevarse a cabo con un buen nivel de señal recibida para conseguir bajas tasas de error.

La mayoría de los receptores GPS utilizan procedimientos de correlación para calcular pseudodistancias. Estos procedimientos de correlación se realizan en tiempo real, a menudo con correladores de hardware. Las señales GPS contienen señales repetitivas de alta tasa denominadas secuencias pseudoaleatorias (PN). Los códigos disponibles para aplicaciones civiles se denominan códigos C/A, y tienen una tasa de inversión de fase binaria, o tasa de división en elementos de código, de 1,023 MHz y un periodo de repetición de 1023 elementos de código para un periodo de código de 1 milisegundo. Las secuencias de códigos pertenecen a una familia conocida como códigos Gold, y cada satélite GPS emite una señal con un único código Gold.

Para una señal recibida desde un satélite GPS dado, a continuación de proceso de conversión descendente a banda base, un receptor de correlación multiplica la señal recibida por una réplica almacenada del código Gold apropiado contenido dentro de su memoria local, y entonces integra, o filtra paso bajo, el producto con el fin de obtener una indicación de la presencia de la señal. Este proceso se denomina una operación de “correlación”. Ajustando secuencialmente el sincronismo relativo 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. La determinación inicial de la presencia de una salida de este tipo se denomina “adquisición”. Una vez que se produce la adquisición, el proceso entra en la fase de “seguimiento” en la que el sincronismo de la referencia local se ajusta en pequeñas cantidades con el fin de mantener una salida de correlación alta. La salida de correlación durante la fase de seguimiento puede verse como la señal GPS con el código pseudoaleatorio eliminado, o, en terminología común, “desensanchada”. Esta señal es de banda estrecha, con un ancho de banda acorde con una señal de datos modulada por desplazamiento de fase binaria (BPSK) de 50 bits por segundo que se superpone sobre la forma de onda GPS.

El proceso de adquisición de correlación lleva mucho tiempo, especialmente si las señales recibidas son débiles. Para mejorar el tiempo de adquisición, la mayoría de los receptores GPS utilizan una multiplicidad de correladores (normalmente hasta 36), lo que permite una búsqueda en paralelo de picos de correlación.

El equipamiento de recepción GPS convencional se diseña normalmente para recibir señales GPS en espacios abiertos puesto que las señales de satélite son de línea de visión y por tanto pueden bloquearse mediante metal y otros materiales. Receptores GPS mejorados proporcionan una sensibilidad de señal que permite seguir la pista de señales GPS de satélite en interiores, o en presencia de señales multitrayectoria débiles o señales que son reflexiones puras. Sin embargo, la capacidad de adquirir tales señales GPS débiles, provoca normalmente otros problemas. Por ejemplo, el seguimiento simultáneo de señales fuertes y débiles puede provocar que el receptor capte una señal con correlación cruzada, que no es una señal verdadera. En lugar de encontrar un pico verdadero débil, puede adquirirse un pico con correlación cruzada más fuerte. El seguimiento de una señal de satélite débil no garantiza que sea una señal directa. Esta señal débil puede se una señal reflejada o una combinación de señales directas e indirectas. Las señales combinadas se denominan como señales multitrayectoria. La trayectoria de la señal reflejada es normalmente más larga que la trayectoria de la señal directa. Esta diferencia en la longitud de trayectoria provoca que se retrase la medición del tiempo de llegada de la señal reflejada o que la medición de fase de código correspondiente contenga una desviación positiva. En general, la magnitud de la desviación es proporcional al retardo relativo entre las trayectorias reflejada y directa. La posible ausencia de una componente de señal directa hace obsoletas las técnicas de mitigación de multitrayectoria existentes (tales como un correlador estrecho o un correlador estroboscópico).

El documento WO 98/08319 A1 enseña un procedimiento de procesamiento de señales SPS que comprende la determinación de múltiples picos de correlación en señales SPS y la privación de información temporal procedente de estos picos de correlación. Sin embargo, la medición que representa un tiempo de llegada de selaes SPs basadas en una detección de máscara de ancho de pico necesita ser mejorada.

Por lo tanto, es deseable proporcionar un algoritmo de procesamiento de medición que utilice óptimamente diversos tipos de datos disponibles para conseguir una solución de localización óptima.

Sumario de la invención

Se describe un procedimiento y un aparato para el procesamiento de medición de señales SPS. En una realización de la presente invención, se reciben una pluralidad de señales GPS desde una pluralidad de satélites GPS correspondiente en un receptor GPS. El entorno de señal correspondiente a la ubicación en la que está ubicado el receptor GPS se caracteriza para producir datos de entorno de señal. En una realización ejemplar, se busca en una fuente de información, tal como una base de datos con base en una red celular para recuperar los datos de entorno de señal dada una ubicación aproximada del receptor GPS. Esta ubicación aproximada puede especificarse por una ubicación de un emplazamiento de celda que está en comunicación de radio celular con un dispositivo de comunicación celular que está ubicado conjuntamente con el receptor GPS. Se definen uno o más parámetros relacionados con características de señal de las señales de satélite. Se determinan valores umbral para los parámetros utilizando los datos de entorno de señal. Se miden fases de código correspondientes a tiempos de llegada de señales de satélite respectivas desde la pluralidad de satélites. Se evalúan datos que representan tiempos de llegada medidos utilizando valores umbral para los parámetros para producir un conjunto de tiempos de llegada a partir de los que se calcula una solución de ubicación para el receptor GPS.

En otra realización de la invención, el entorno de señal correspondiente a la ubicación en la que está ubicado un receptor GPS se caracteriza para producir datos... [Seguir leyendo]

1.Un procedimiento de procesado de las señales (SPS) de un sistema de posicionamiento por satélite, comprendiendo el mencionado procedimiento:

determinar un primer posible pico de correlación para un primer conjunto de señales SPS provenientes de un primer satélite SPS;

determinar un segundo posible pico de correlación para el mencionado primer conjunto de señales SPS;

derivar una medida que sea representativa de un tiempo de llegada del mencionado primer conjunto de señales SPS a partir de uno del mencionado primer pico de correlación posible y del mencionado segundo pico de correlación posible

caracterizado por comprender, además:

detectar (407) señales SPS con correlación cruzada, en el cual dicha etapa de detección de señales SPs con correlación cruzada comprende:

examinar las intensidades de señal para pares de satélites fuertes y débiles para separaciones de señales, y

verificar las correlaciones cruzadas examinando los Dopplers y fases de código relativas de los pares de satélites fuertes y débiles,y

corregir señales SPS con correlación cruzada o eliminarlas (407) deotros procedimientos de medición.

2.Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el mencionado segundo pico de correlación posible sigue en el tiempo al mencionado primer pico de correlación posible.

3.Un procedimiento según la reivindicación 2, en el que el mencionado segundo pico de correlación posible es el resultado de una señal SPS reflejada.

4.Un procedimiento como en la reivindicación 3, en el que la mencionada medida que representa el mencionado tiempo de llegada se deriva a partir del mencionado primer pico de correlación posible.

5.Un procedimiento como en la reivindicación 2, que comprende, además:

transmitir desde un receptor SPS (20) que recibe el mencionado primer conjunto de señales SPS una identificación de que se han determinado el mencionado primer pico de correlación posible y el mencionado segundo pico de correlación posible.

6.Un procedimiento como en la reivindicación 2 que comprende, además:

identificar una salida de correlación de pico ancha y descartar la mencionada salida de correlación de pico ancha de las mediciones usadas para determinar una información de la posición para un receptor SPS (20) que recibió el mencionado primer conjunto de señales SPS.

7.Un procedimiento como en la reivindicación 5 que comprende, además:

recibir en un sistema de procesado remoto (10) la mencionada medición representativa del mencionado tiempo de llegada y recibir la mencionada identificación, estando acoplado el mencionado sistema de procesado remoto (10) de manera que pueda comunicar con el mencionado receptor SPS (20) a través de una red de radiofrecuencia celular.

8.Aparato (20) para procesar señales de un sistema (SPS) de posicionamiento por satélites , comprendiendo dicho aparato:

medios medio para determinar un primer posible pico de correlación para un primer conjunto de señales SPS recibidas desde un primer satélite SPS; medios para determinar un segundo posible pico de correlación para el mencionado primer conjunto de señales SPS;

medios para derivar una medición que representa un tiempo de llegada de un primer conjunto de señales PS de uno de dicho primer pico de correlación posible o dicho segundo pico de correlación posible,

caracterizado por comprender, además:

medios para detectar (407) señales SPS con correlación cruzada, en el cual dichos medios para detectar señales SPS con correlación cruzada están configuradas para

examinar intensidades de señal para pares de satélites fuertes y débiles para separaciones de señales, y

verificar las correlaciones cruzadas examinando los Dopplers y fases de código relativas de los pares de satélites fuertes y débiles,y

medios para corregir señales SPS con correlación cruzada o eliminarlas (407) deotros procedimientos de medición.

9.Aparato según la reivindicación 8, en el que el mencionado segundo pico de correlación posible sigue en el tiempo al mencionado primer pico de correlación posible.

10.Aparato según la reivindicación 9, en el que el mencionado segundo pico de correlación posible es el resultado de una señal SPS reflejada.

11.Aparato según la reivindicación 10, en el que la mencionada medición que representa el mencionado tiempo de llegada se deriva a partir del mencionado primer pico de correlación posible.

12.Aparato según la reivindicación 9, que comprende, además:

medios (22), (24) para transmitir desde un receptor SPS (20) que recibe el mencionado primer conjunto de señales SPS una identificación de que se han determinado el mencionado primer pico de correlación posible y el mencionado segundo pico de correlación posible.

13.Aparato según la reivindicación 9 que comprende, además:

medios para identificar una salida de correlación de pico ancha y descartar la mencionada salida de correlación de pico ancha de las mediciones usadas para determinar una información de la posición para un receptor SPS (20) que recibió el mencionado primer conjunto de señales SPS.

14.Aparato según la reivindicación 12 que comprende, además:

medios (14) para recibir en un sistema de procesado remoto (10) la mencionada medición representativa del mencionado tiempo de llegada y recibir la mencionada identificación, estando acoplado el mencionado sistema de procesado remoto (10) de manera que pueda comunicar con el mencionado receptor SPS (20) a través de una red de radiofrecuencia celular.