PROCEDIMIENTO Y APARATO PARA AUMENTAR LA SENSIBILIDAD DE UN RECEPTOR DE SATELITE DE POSICIONAMIENTO GLOBAL.

Un procedimiento para mejorar la sensibilidad de un receptor GPS,

que incluye las etapas de:

a) recibir una señal GPS desde un satélite GPS;

b) determinar si el receptor tiene una fuente para la sincronización a tiempo GPS;

c) correlacionar la señal GPS recibida con una señal generada localmente codificada con un código particular asociado con un satélite particular durante cada uno de una pluralidad de periodos de código;

d) si hay una fuente para la sincronización a tiempo GPS, entonces:

i. determinar los límites de una pluralidad de periodos de código;

ii. integrar los resultados de correlación sobre una pluralidad de periodos de código; y

iii. determinar que se recibió una señal desde el satélite particular si el resultado de integración es mayor que un valor umbral; y

e) si no hay ninguna fuente para la sincronización a tiempo GPS, entonces:

i. realizar una transformada del dominio del tiempo al de la frecuencia sobre un resultado de la correlación y

ii. analizar la salida del dominio de la frecuencia para determinar si se recibió una señal desde el satélite particular

Tipo: Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: W9920341US.

Solicitante: QUALCOMM INCORPORATED.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 5775 MOREHOUSE DRIVE,SAN DIEGO, CALIFORNIA 92121.

Inventor/es: SOLIMAN, SAMIR, S., GLAZKO, SERGUEI,A., AGASHE,PARAG,A.

Fecha de Publicación: .

Fecha Concesión Europea: 21 de Octubre de 2009.

Clasificación PCT:

  • G01S1/00 FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01S LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION; DETERMINACION DE LA DISTANCIA O DE LA VELOCIDAD MEDIANTE EL USO DE ONDAS DE RADIO; LOCALIZACION O DETECCION DE PRESENCIA MEDIANTE EL USO DE LA REFLEXION O RERRADIACION DE ONDAS DE RADIO; DISPOSICIONES ANALOGAS QUE UTILIZAN OTRAS ONDAS.Balizas o sistemas de balizas que transmiten señales que tienen una o más características que pueden ser detectadas por receptores no direccionales y que definen direcciones, posiciones o líneas de posición fijas con relación a los transmisores de las balizas; Receptores asociados a ellas (fijación de la posición mediante la coordinación de una pluralidad de determinaciones de líneas de posición o direcciones G01S 5/00).

Clasificación antigua:

  • G01S1/04 G01S […] › G01S 1/00 Balizas o sistemas de balizas que transmiten señales que tienen una o más características que pueden ser detectadas por receptores no direccionales y que definen direcciones, posiciones o líneas de posición fijas con relación a los transmisores de las balizas; Receptores asociados a ellas (fijación de la posición mediante la coordinación de una pluralidad de determinaciones de líneas de posición o direcciones G01S 5/00). › Detalles.
PROCEDIMIENTO Y APARATO PARA AUMENTAR LA SENSIBILIDAD DE UN RECEPTOR DE SATELITE DE POSICIONAMIENTO GLOBAL.

Fragmento de la descripción:

Procedimiento y aparato para aumentar la sensibilidad de un receptor de satélite de posicionamiento global.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un procedimiento y un aparato para determinar la posición de un dispositivo basándose en información difundida desde un satélite y, más específicamente, a un procedimiento y un aparato para aumentar la sensibilidad de un receptor de sistema de posicionamiento global.

Técnica anterior

El uso de un sistema de posicionamiento global (GPS) para determinar la ubicación de personas y objetos está cada vez más extendido. Los automóviles, teléfonos inalámbricos y otros dispositivos están diseñándose para incluir receptores de sistema de posicionamiento global. Estos receptores se usan para recibir señales desde satélites. Estas señales recibidas proporcionan información que permite al receptor determinar la ubicación del receptor sobre la Tierra con relativamente gran precisión. Las señales que se reciben desde los satélites normalmente son bastante débiles. Por lo tanto, con el fin de determinar la posición del receptor, el receptor debe ser lo suficientemente sensible como para recibir estas señales débiles e interpretar la información representada por éstas.

Según el formato que se use para un GPS de este tipo, las señales transmitidas por cada satélite se codifican para distinguir las señales transmitidas por un satélite de las señales transmitidas por los demás satélites en el sistema. Los códigos que se asignan a cada satélite se seleccionan de modo que el receptor pueda aplicar una señal recibida que incluya una señal transmitida desde un satélite particular y un código particular asociado con el satélite particular a un "correlador" y que sólo se emita la energía de la señal que se codifica con ese código particular del correlador.

La figura 1 es una ilustración del sincronismo de una parte de una señal 101 transmitida desde un satélite de posicionamiento global, tal como los que se usan normalmente en la actualidad. La señal 101 transmitida que se muestra en la figura 1 se codifica con un código particular que tiene una duración de 1 milisegundo (es decir, el "periodo de código"). Cada periodo de código, la señal se modula con el código (es decir, el código y la señal de información que van a transmitirse están de manera lógica y exclusiva combinados en puerta lógica O). Inicialmente, el receptor determina si la señal que está transmitiéndose desde un satélite particular está recibiéndose. Esto normalmente se denomina "adquirir" un satélite. Esto se realiza intentando "correlacionar" la señal recibida con el código asociado con ese satélite particular (es decir, introduciendo la señal recibida y el código particular en el correlador para ver si alguna parte de la energía en la señal recibida se codificó con el código particular). Con el fin de que la señal de entrada y el código se correlacionen, el periodo de código de la señal que se recibe y el código con el que se compara la señal recibida deben estar muy alineados en el tiempo. La figura 1 muestra tres intentos de correlacionar la señal 101 recibida con un código asociado con un satélite particular. En el primer intento, el código 102a empieza tras el comienzo del periodo 103 de código de la señal 101 recibida. Por lo tanto, este primer intento de correlacionar la señal recibida con el código particular fracasará.

En un segundo intento de correlacionar la señal 101 recibida con el código 102b particular (que tiene el mismo valor que el código 102a, pero está desplazado en el tiempo), el código está desplazado a un punto posterior en el tiempo con respecto al comienzo del periodo 103 de código. Sin embargo, el comienzo del periodo de código de la señal recibida y el comienzo del código 102 todavía no están alineados. Por lo tanto, aunque está comparándose el código correcto con la señal recibida, el sincronismo no está alineado. Por consiguiente, el intento de correlacionar la señal recibida con el código particular fracasa de nuevo.

En el tercer intento, el comienzo del código 102c se alinea con el comienzo de un periodo 103 de código. El código particular es el mismo que el código con el que la señal recibida se codificó y el periodo 104 de código se alinea con el código 102c. Por lo tanto, la correlación entre el código particular y la señal recibida tendrá éxito, suponiendo que la señal que se codificó con el código particular se recibe con la suficiente intensidad como para permitir detectar la correlación.

Sin embargo, en muchos casos, la señal que se transmite desde un satélite no es suficientemente intensa. Esto puede deberse al hecho de que la cantidad de interferencia es demasiado grande o la señal está atenuada por obstáculos, tales como edificios, vegetación, etc. Por lo tanto, puede que la correlación no se detecte, aunque el sincronismo sea correcto y se seleccione el código correcto.

Un modo que se ha propuesto para mejorar la sensibilidad del receptor es añadir la potencia que se transmite en varios periodos de código juntos y entonces intentar correlacionar la suma de estos periodos de código con el código particular de interés. Además de la falta de sensibilidad, no se conoce el momento en que comienzan los periodos de código. Por lo tanto, debe realizarse la misma función de búsqueda que se ilustró en la figura 1 y describirse en el texto adjunto. Esta búsqueda requiere una cantidad de tiempo relativamente grande.

Un procedimiento que se ha propuesto para manejar la cantidad de tiempo requerido para determinar la alineación de los periodos de código requiere que se tomen varias muestras para varios "periodos de muestra de código". Un periodo de muestra de código es un periodo de tiempo que tiene la misma duración que el periodo de código, pero que puede no estar alineado con un periodo de código. El mismo número de muestras se toma para cada periodo de muestra de código (por ejemplo, 1 milisegundo). Muestras correspondientes desde cada uno de estos periodos de muestra de código de 1 milisegundo se suman entonces entre sí para formar un periodo de muestra de código compuesto de 1 milisegundo. La figura 3 es una ilustración de cuatro periodos 301, 302, 303, 304 de código que se muestrean 15 veces cada uno. Las 15 muestras de cada uno de los cuatro periodos 301, 302, 303, 304 de código se suman para formar un periodo 305 de muestra de código compuesto. Debe entenderse que cada uno de tales periodos 301, 302, 303, 304 debe comenzar un número entero de periodos de código separados y preferiblemente cada uno de los periodos de este tipo es adyacente en el tiempo respecto a uno de los demás periodos de este tipo para formar un flujo contiguo de muestras.

El periodo de muestra de código compuesto se transforma entonces desde el dominio del tiempo al dominio de la frecuencia. Es decir, se realiza una transformada desde el dominio del tiempo al dominio de la frecuencia, tal como una transformada de Fourier, sobre las muestras que constituyen el periodo de muestra de código compuesto. El resultado del dominio de la frecuencia se multiplica entonces por una representación del dominio de la frecuencia del código particular con el que va a correlacionarse la señal recibida. Entonces se realiza sobre este producto una transformada desde el dominio de la frecuencia al dominio del tiempo, tal como una transformada de Fourier inversa. El resultado del dominio del tiempo proporciona una indicación en cuanto a la diferencia de tiempo relativa entre el comienzo de los periodos de muestra de código y el comienzo de los periodos de código reales de la señal recibida, suponiendo que la señal recibida tiene energía suficiente que se ha codificado con el código particular.

Un problema que tiene este enfoque es que la información que la señal recibida representa, cambia el estado de la señal recibida a intervalos regulares que son varias veces más largos que el periodo de código. Por ejemplo, en el sistema GPS que se usa normalmente en los Estados Unidos, el contenido de una señal transmitida desde un satélite tiene una longitud de bit de 20 periodos de código (es decir, 20 ms). Esto tiene el efecto de invertir potencialmente el estado de la energía que se representa mediante los códigos cada 20 milisegundos. La figura 2 ilustra el sincronismo de un bit con respecto a un periodo de código. Si la energía en la señal recibida durante un periodo de código cuando el valor de bit es igual a un "uno" lógico se añade a la energía recibida cuando el valor de bit es igual a un "cero" lógico, la energía total será igual a...

 


Reivindicaciones:

1. Un procedimiento para mejorar la sensibilidad de un receptor GPS, que incluye las etapas de:

    a) recibir una señal GPS desde un satélite GPS;
    b) determinar si el receptor tiene una fuente para la sincronización a tiempo GPS;
    c) correlacionar la señal GPS recibida con una señal generada localmente codificada con un código particular asociado con un satélite particular durante cada uno de una pluralidad de periodos de código;
    d) si hay una fuente para la sincronización a tiempo GPS, entonces:

i. determinar los límites de una pluralidad de periodos de código;

ii. integrar los resultados de correlación sobre una pluralidad de periodos de código; y

iii. determinar que se recibió una señal desde el satélite particular si el resultado de integración es mayor que un valor umbral; y

    e) si no hay ninguna fuente para la sincronización a tiempo GPS, entonces:

i. realizar una transformada del dominio del tiempo al de la frecuencia sobre un resultado de la correlación y

ii. analizar la salida del dominio de la frecuencia para determinar si se recibió una señal desde el satélite particular.

2. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la fuente para la sincronización a tiempo GPS comprende información en una señal desde una red inalámbrica.

3. El procedimiento según la reivindicación 2, que comprende además medir el retardo de ida y vuelta desde el receptor GPS a una estación base y de vuelta para ajustar para un desplazamiento de sincronismo entre el tiempo GPS y el tiempo proporcionado por la señal.

4. El procedimiento según la reivindicación 2, que comprende además recibir una identidad de estación base desde la red inalámbrica.

5. El procedimiento según la reivindicación 1, que comprende además ajustar una frecuencia de la señal generada localmente.

6. El procedimiento según la reivindicación 1, que comprende además corregir el correlador para tener en cuenta un desplazamiento de frecuencia.

7. El procedimiento según la reivindicación 1, que comprende además determinar un patrón de bits que se sabe que se produce en la señal de satélite.

8. El procedimiento según la reivindicación 1, que comprende además ajustar un oscilador del receptor GPS.

9. El procedimiento según la reivindicación 1, que comprende además determinar ubicaciones relativas de límites de una pluralidad de periodos de código a partir de la transformada del dominio del tiempo al de la frecuencia.

10. Un receptor (400, 500, 600, 700) que comprende:

    a) medios para recibir (405, 505, 605, 705) una señal GPS desde un satélite GPS;
    b) medios para determinar (403, 503, 603, 703) si el receptor tiene una fuente para la sincronización a tiempo GPS;
    c) medios para correlacionar (407, 507, 607, 707) la señal GPS recibida con una señal generada localmente codificada con un código particular asociado con un satélite particular durante cada uno de una pluralidad de periodos de código;
    d) si hay una fuente para la sincronización a tiempo GPS, entonces:

i. medios para determinar los límites (403, 503, 603, 703) de una pluralidad de periodos de código;

ii. medios para integrar (403, 503, 603, 703) los resultados de correlación sobre una pluralidad de periodos de código; y

iii. medios para determinar (403, 503, 603, 703) que se recibió una señal desde el satélite particular si el resultado de integración es mayor que un valor umbral; y

    e) si no hay ninguna fuente para la sincronización a tiempo GPS, entonces:

i. medios para realizar una transformada (511, 611, 711) del dominio del tiempo al de la frecuencia sobre un resultado de la etapa de correlación; y

ii. medios para analizar (503, 603, 703) la salida del dominio de la frecuencia para determinar si se recibió una señal desde el satélite particular.

11. El receptor según la reivindicación 10, que comprende además medios para recibir (401, 501, 701) una fuente para la sincronización a tiempo GPS desde una red inalámbrica.

12. El receptor según la reivindicación 10, que comprende además medios para determinar ubicaciones relativas de límites de una pluralidad de periodos (503, 603, 703) de código a partir de la transformada del dominio del tiempo al de la frecuencia.


 

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