АППАРАТУРА ПЕРЕДАЧИ НАВИГАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ, СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ НАВИГАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ И АППАРАТУРА ПРЕДОСТАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ
HARDWARE FOR TRANSMISSION OF NAVIGATION SIGNALS, METHOD OF TRANSMISSION OF NAVIGATION SIGNALS AND HARDWARE FOR OUTPUT OF LOCATION DATA

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к технологии для предоставления информации местоположения, а также к аппаратуре передачи навигационных сигналов и к способу передачи навигационных сигналов для передачи навигационных сигналов. Более конкретно, настоящее изобретение относится к технологии для предоставления информации местоположения даже в окружении вне досягаемости сигнала, передаваемого из спутника, испускающего сигнал определения местоположения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
GPS (глобальная система определения местоположения) известна в качестве традиционной системы определения местоположения. Спутник (в дальнейшем называемый "GPS-спутником"), передающий сигнал, используемый для GPS (в дальнейшем называемый "GPS-сигналом"), летает на высоте приблизительно 20000 км от земли. Посредством приема и демодуляции сигнала, испускаемого из GPS-спутника, пользователь может измерять расстояние между GPS-спутником и пользователем. Следовательно, если между землей и GPS-спутником отсутствуют препятствия, возможно определение местоположения с использованием сигнала, испускаемого из GPS-спутника. Тем не менее, предположим использование GPS в городских условиях. Зачастую может иметь место то, что сигнал, испускаемый из GPS-спутника, не может быть принят посредством аппаратуры предоставления информации местоположения пользователя вследствие препятствия в виде множества отдельно стоящих высоких зданий. Дополнительно, преломление или отражение сигнала посредством здания может вызывать ошибку при измерении расстояния с использованием сигнала, и, как результат, точность определения местоположения зачастую ухудшается.
Хотя известна технология для того, чтобы принимать в комнате слабый GPS-сигнал, который проходит через стену или крышу, состояние приема является нестабильным, и точность определения местоположения является низкой.
В вышеприведенном описании, в качестве примера описано определение местоположения с использованием GPS. Тем не менее, явление, описанное выше, является, в целом, распространенным в системах определения местоположения с использованием спутников. Спутниковая система определения местоположения не ограничена GPS, и она может включать в себя такие системы, как российская ГЛОНАСС (глобальная навигационная спутниковая система) и европейская Galileo.
Технология, связанная с предоставлением информации местоположения, раскрывается, например, в выложенном патенте (Япония) № 2006-67086 (патентный документ 1).
Согласно технологии, раскрытой в выложенном патенте (Япония) № 2006-67086, тем не менее, считывающее или записывающее устройство является уникальным для системы для предоставления информации местоположения и страдает от отсутствия универсальности. Чтобы предотвращать помехи, необходимо ограничивать передаваемый выходной сигнал, и, следовательно, область, в которой может приниматься информация местоположения, является ограниченной, и трудно непрерывно получать информацию местоположения. Дополнительно, требуется большое число передатчиков для того, чтобы покрывать глобальную область.
Дополнительно, в связи с обнаружением или уведомлением относительно информации местоположения, можно определять местоположение источника передачи сигналов, если телефонный вызов выполняется из стационарного телефона, поскольку местоположение стационарного телефона известно заранее. Тем не менее, широкое применение портативных телефонов делает мобильную связь все более распространенной, и становится все более затруднительным сообщать информацию местоположения вызывающего абонента, в отличие от случая стационарного телефона. С другой стороны, что касается экстренных вызовов, законодательством предусмотрена необходимость включать информацию местоположения в вызов с портативного телефона.
Традиционный портативный телефон, имеющий функцию определения местоположения, получает информацию местоположения, в котором может приниматься сигнал из спутника, и, следовательно, можно сообщать положение портативного телефона. Тем не менее, если невозможно принимать радиоволну, к примеру, в подземном торговом комплексе или в помещении, информация местоположения не может быть получена посредством традиционной технологии определения местоположения.
В связи с вышеизложенным, может рассматриваться технология, в которой множество передатчиков, выполненных с возможностью испускания сигналов, аналогичных GPS-сигналу, размещаются в помещении, чтобы находить положение на основе принципа трилатерации, аналогичного GPS (например, см. выложенный патент (Япония) № 2000-180527 (патентный документ 2)). Такой подход, тем не менее, требует, чтобы передатчики синхронизировались со временем, увеличивая затраты передатчиков.
Изобретение, раскрытое в патентном документе 2, относится к технологии уменьшения влияния многолучевого распространения и т.п. за счет использования того факта, что объекты, которые блокируют или отражают радиоволны, размещаются в предписанных положениях относительно направления перемещения приемного терминала для определения местоположения.
Дополнительно, выложенный патент (Япония) № 2007-278756 (патентный документ 3) раскрывает технологию упрощения конфигурации системы для определения местоположения в помещении и повышения точности определения местоположения посредством управления мощностью передачи в помещении и посредством передачи информации местоположения в формате, совместимом с GPS-сигналом в помещении, а не упомянутой выше трилатерацией.
СПИСОК БИБЛИОГРАФИЧЕСКИХ ССЫЛОК
ПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА
PTL 1. Выложенный патент (Япония) номер 2006-67086
PTL 2. Выложенный патент (Япония) номер 2000-180527
PTL 3. Выложенный патент (Япония) номер 2007-278756
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Техническая задача
В общем, тем не менее, приемный терминал для определения местоположения перемещается в произвольных направлениях в помещение, и отражение в помещении и т.п. усложняет распространение радиоволн. Следовательно, даже когда устанавливается дорогой передатчик, к примеру, описанный в патентном документе 2, могут возникать ошибки приблизительно в 10 м.
Дополнительно, согласно технологии патентного документа 3, хотя точность определения местоположения может поддерживаться, значительно упрощая конфигурацию находящегося в помещении передатчика, стабильность приема сигналов может ухудшаться в окружении с сильным влиянием многолучевого распространения.
В частности, в окружении с многолучевым распространением, скорость обнаружения сигналов понижается, или становится трудным поддерживать ранее обнаруженные сигналы в состоянии синхронизма вследствие влияния нулевой точки.
Настоящее изобретение осуществлено для того, чтобы разрешать вышеописанные проблемы, и его цель заключается в том, чтобы предоставлять систему предоставления информации местоположения, предоставляющую информацию местоположения посредством повышения стабильности приема сигналов, даже в окружении со значительным затуханием при многолучевом распространении в месте вне досягаемости радиоволны из спутника, испускающего сигнал определения местоположения.
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ
Согласно аспекту, настоящее изобретение предоставляет аппаратуру передачи навигационных сигналов, предоставляемую на земле, для передачи навигационного сигнала в приемник, выполненный с возможностью определения местоположения посредством приема спутникового сигнала определения местоположения с расширенным спектром из спутника. Аппаратура передачи навигационных сигналов включает в себя: первую и вторую передающие антенны; модуль формирования сообщений, формирующий сигнал сообщения с информацией местоположения, включенный в навигационный сигнал; и модуль модуляции, модулирующий сигнал сообщения посредством процесса модуляции, включающего в себя расширение спектра, на основе кодов расширения спектра последовательности, идентичной последовательности спутникового сигнала определения местоположения, выделенного заранее аппаратуре передачи навигационных сигналов, для формирования первого и второго навигационных сигналов. Модуль модуляции выполняет процесс модуляции с использованием любого из первого и второго навигационных сигналов в качестве объекта демодуляции при каждом приеме посредством приемника. Аппаратура передачи навигационных сигналов дополнительно включает в себя передающий модуль, передающий первый и второй навигационные сигналы с первой и второй передающих антенн, соответственно.
Предпочтительно, модуль модуляции включает в себя: модуль формирования первого кода для формирования первого кода из кодов расширения спектра идентичной последовательности; первый модуль расширения спектра для выполнения расширения спектра для сигнала сообщения с помощью первого кода, чтобы формировать первый навигационный сигнал; модуль формирования второго кода для формирования второго кода из кодов расширения спектра идентичной последовательности, отличающегося от первого кода; и второй модуль расширения спектра для выполнения расширения спектра для сигнала сообщения с помощью второго кода, чтобы формировать второй навигационный сигнал.
Модуль модуляции включает в себя: модуль формирования кода расширения спектра для формирования конкретного кода из кодов расширения спектра идентичной последовательности; первый модуль расширения спектра для выполнения расширения спектра для сигнала сообщения с помощью конкретного кода, чтобы формировать первый навигационный сигнал; модуль задержки для задержки сигнала сообщения на предписанный период времени; и второй модуль расширения спектра для выполнения расширения спектра для вывода из модуля задержки с помощью конкретного кода, чтобы формировать второй навигационный сигнал.
Предпочтительно, модуль модуляции включает в себя модуль формирования кода расширения спектра для формирования конкретного кода из кодов расширения спектра идентичной последовательности и модуль расширения спектра для выполнения расширения спектра для сигнала сообщения с помощью конкретного кода. Передающий модуль передает выходные сигналы модуля расширения спектра в качестве первого и второго навигационных сигналов последовательно и обособленно с любой из первой и второй передающих антенн.
Предпочтительно, информация местоположения включает в себя данные, представляющие, по меньшей мере, широту, долготу и высоту над уровнем моря.
Согласно другому аспекту, настоящее изобретение предоставляет способ передачи навигационного сигнала передатчика, предоставляемого на земле, для передачи навигационного сигнала в приемник, выполненный с возможностью определения местоположения посредством приема спутникового сигнала определения местоположения с расширенным спектром из спутника. Способ передачи навигационных сигналов включает в себя этапы: формирования сигнала сообщения с информацией местоположения, включенного в навигационный сигнал; и модуляции сигнала сообщения посредством процесса модуляции, включающего в себя расширение спектра, на основе кодов расширения спектра последовательности, идентичной последовательности спутникового сигнала определения местоположения, выделенного заранее передатчику, для формирования первого и второго навигационных сигналов. В процессе модуляции любой из первого и второго навигационных сигналов используется в качестве объекта демодуляции при каждом приеме посредством приемника. Способ дополнительно включает в себя этап передачи первого и второго навигационных сигналов с первой и второй передающих антенн, соответственно.
Предпочтительно, этап формирования первого и второго навигационных сигналов включает в себя: формирование первого кода из кодов расширения спектра идентичной последовательности; выполнение расширения спектра для сигнала сообщения с помощью первого кода, чтобы формировать первый навигационный сигнал; формирование второго кода из кодов расширения спектра идентичной последовательности, отличающегося от первого кода; и выполнение расширения спектра для сигнала сообщения с помощью второго кода, чтобы формировать второй навигационный сигнал.
Предпочтительно, этап формирования первого и второго навигационных сигналов включает в себя: формирование конкретного кода из кодов расширения спектра идентичной последовательности; выполнение расширения спектра для сигнала сообщения с помощью конкретного кода, чтобы формировать первый навигационный сигнал; задержку сигнала сообщения на предписанный период времени; и выполнение расширения спектра для задержанного сигнала сообщения с помощью конкретного кода, чтобы формировать второй навигационный сигнал.
Предпочтительно, этап формирования первого и второго навигационных сигналов включает в себя: формирование конкретного кода из кодов расширения спектра идентичной последовательности; формирование последовательности псевдослучайных чисел; выполнение расширения спектра для сигнала сообщения с помощью конкретного кода, чтобы формировать первый навигационный сигнал; и выполнение расширения спектра для сигнала сообщения с помощью конкретного кода, чтобы формировать второй навигационный сигнал. Этап передачи включает в себя этап передачи первого и второго навигационных сигналов последовательно и обособленно с любой из первой и второй передающих антенн на основе псевдослучайных чисел.
Предпочтительно, информация местоположения включает в себя данные, представляющие, по меньшей мере, широту, долготу и высоту над уровнем моря.
Согласно еще одному дополнительному аспекту, настоящее изобретение предоставляет аппаратуру предоставления информации местоположения, выполненную с возможностью определения местоположения посредством приема спутникового сигнала определения местоположения с расширенным спектром из спутника, предоставления информации местоположения с использованием множества сигналов определения местоположения в качестве сигналов с расширенным спектром из аппаратуры передачи навигационных сигналов, предоставляемой на земле, передаваемых с использованием разнесенной передачи. Аппаратура предоставления информации местоположения включает в себя: приемный модуль для приема сигналов с расширенным спектром; модуль хранения, сохраняющий комбинации множества кодов расширения спектра последовательности, идентичной последовательности спутникового сигнала определения местоположения, для сигнала определения местоположения; модули демодуляции, предоставляемые параллельно друг с другом, для выполнения процессов корреляции обычным образом и параллельно для комбинаций множества кодов расширения спектра, для идентификации и демодуляции множества сигналов определения местоположения, передаваемых с использованием разнесенной передачи; и модуль определения для вычисления, если идентифицируется и демодулируется множество сигналов определения местоположения, информации местоположения из любого идентифицированного множества сигналов определения местоположения.
Предпочтительно, модуль демодуляции включает в себя первый модуль коррелятора для выполнения процесса корреляции с помощью первого кода из кодов расширения спектра идентичной последовательности, второй модуль коррелятора для выполнения процесса корреляции с помощью второго кода, отличающегося от первого кода, из кодов расширения спектра идентичной последовательности, и модуль управления, реализующий такое управление, что с использованием синхронизации по времени одного из первого и второго модулей коррелятора, который раньше устанавливает контур синхронизации, выполняется процесс синхронизации для другого из них.
Предпочтительно, модуль демодуляции включает в себя модуль задержки для задержки принимаемого сигнала с расширенным спектром на обозначенный период времени, первый модуль коррелятора для выполнения процесса корреляции с помощью первого кода из кодов расширения спектра идентичной последовательности, второй модуль коррелятора для выполнения процесса корреляции с помощью второго кода из кодов расширения спектра идентичной последовательности и модуль управления, реализующий такое управление, что с использованием кода расширения спектра одного из первого и второго модулей коррелятора, который раньше устанавливает контур синхронизации, выполняется процесс синхронизации для другого из них для сигнала, задержанного на предписанный период времени посредством модуля задержки.
Предпочтительно, информация местоположения включает в себя данные, представляющие, по меньшей мере, широту, долготу и высоту над уровнем моря.
ПРЕИМУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Посредством настоящего изобретения, появляется возможность предоставлять информацию местоположения без ухудшения точности даже в окружении со значительным влиянием затухания при многолучевом распространении в месте вне досягаемости радиоволны из спутника, испускающего сигнал определения местоположения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 показывает конфигурацию системы 10 предоставления информации местоположения.
Фиг.2 является схематичной иллюстрацией, показывающей состояние приема аппаратуры 100 предоставления информации местоположения, принимающей сигнал местоположения из находящегося в помещении передатчика 200 в соответствии с вариантом 1 осуществления.
Фиг.3 является иллюстрацией, показывающей схематичную конфигурацию и работу аппаратуры 100 предоставления информации местоположения в соответствии с вариантом 1 осуществления.
Фиг.4 является блок-схемой, показывающей аппаратную конфигурацию находящегося в помещении передатчика 200-1 в соответствии с вариантом 1 осуществления.
Фиг.5 схематично показывает способ хранения данных в EEPROM 243, предоставляемом в находящемся в помещении передатчике 200-1.
Фиг.6 является функциональной блок-схемой, иллюстрирующей конфигурацию модулятора 245a.
Фиг.7 показывает конфигурацию сигнала 500, испускаемого из передатчика, смонтированного на GPS-спутнике.
Фиг.8 является блок-схемой, показывающей аппаратную конфигурацию аппаратуры 100 предоставления информации местоположения.
Фиг.9 является диаграммой, представляющей процесс, выполняемый посредством модуля 414 управления, модуля 416 определения и находящегося в помещении модуля 434 определения местоположения.
Фиг.10A является иллюстрацией, представляющей принцип процесса для "интегрирования указывающих положение данных", описанного со ссылкой на фиг.9.
Фиг.10B является иллюстрацией, представляющей принцип процесса для "интегрирования указывающих положение данных", описанного со ссылкой на фиг.9.
Фиг.11 является схематичной иллюстрацией, показывающей принцип сигнала определения местоположения, передаваемого из находящегося в помещении передатчика 200 в соответствии с вариантом 2 осуществления.
Фиг.12 является иллюстрацией, показывающей схематичную конфигурацию и работу аппаратуры 100' предоставления информации местоположения в соответствии с вариантом 2 осуществления.
Фиг.13 является блок-схемой, показывающей аппаратную конфигурацию находящегося в помещении передатчика 200-1' в соответствии с вариантом 2 осуществления.
Фиг.14 является функциональной блок-схемой, иллюстрирующей конфигурацию модулятора 245a'.
Фиг.15 является диаграммой, представляющей процесс, выполняемый посредством модуля 414 управления, модуля 416 определения и находящегося в помещении модуля 434 определения местоположения.
Фиг.16 является схематичной иллюстрацией, показывающей состояние приема аппаратуры 100” предоставления информации местоположения, принимающей сигнал местоположения из находящегося в помещении передатчика 200” в соответствии с вариантом 3 осуществления.
Фиг.17 является блок-схемой, показывающей аппаратную конфигурацию находящегося в помещении передатчика 200-1” в соответствии с вариантом 3 осуществления.
Фиг.18 является функциональной блок-схемой, иллюстрирующей конфигурацию модулятора 245a”.
Фиг.19 показывает изменение во времени уровней сигнала, интегрированных посредством модулей 412.1-412.n интегрирования в аппаратуре 100 предоставления информации местоположения в соответствии с вариантом 3 осуществления.
Фиг.20 показывает пример мощности сигнала, полученной посредством пяти операций интегрирования модулей 412.1-412.n интегрирования в примере, показанном на фиг.19.
Фиг.21 является таблицей, указывающей периоды обособленного и прерывистого переключения выводов передаваемых сигналов и соответствующие преимущества и недостатки.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Далее, варианты осуществления настоящего изобретения описываются со ссылкой на чертежи. В последующем описании, идентичные компоненты обозначаются посредством идентичных ссылок с номерами. Их названия и функции также являются идентичными. Следовательно, их подробное описание не повторяется.
Вариант 1 осуществления
Фиг.1 показывает конфигурацию системы 10 предоставления информации местоположения. Ссылаясь на фиг.1, описывается система 10 предоставления информации местоположения в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. Система 10 предоставления информации местоположения включает в себя спутники 110, 111, 112 и 113 на основе GPS (глобальной системы определения местоположения), пролетающие на высоте 20000 метров над землей, испускающие сигналы для определения местоположения (в дальнейшем называемые "сигналами определения местоположения"), и аппаратуры 100-1-100-4 предоставления информации местоположения, выступающие в качестве аппаратур для предоставления информации местоположения. В частности, аппаратура предоставления информации местоположения работает в качестве аппаратуры приема навигационных сигналов, принимающей сигнал определения местоположения и предоставляющей пользователю информацию местоположения. Аппаратуры 100-1-100-4 предоставления информации местоположения, в общем, упоминаются как аппаратура 100 предоставления информации местоположения. Аппаратура 100 предоставления информации местоположения является, например, терминалом, имеющим традиционное устройство определения местоположения, таким как портативный телефон, автомобильную навигационную систему или другое мобильное устройство определения местоположения. В частности, аппаратура 100 предоставления информации местоположения принимает сигнал определения местоположения и на основе информации, включенной в принимаемый сигнал определения местоположения, вычисляет текущее положение аппаратуры 100 предоставления информации местоположения.
Здесь, сигнал определения местоположения представляет собой так называемый сигнал с расширенным спектром, и, в качестве примера, он представляет собой так называемый GPS-сигнал. Тем не менее, сигнал не ограничен GPS-сигналом. Далее, для простоты описания, система определения местоположения описывается с использованием GPS в качестве примера. Настоящее изобретение также является применимым к другим спутниковым системам определения местоположения (к примеру, Galileo и ГЛОНАСС).
Центральная частота сигнала определения местоположения, в качестве примера, составляет 1547,42 МГц. Частота расширения спектра сигнала определения местоположения, в качестве примера, составляет 1,023 МГц. Здесь, частота сигнала определения местоположения становится идентичной частоте сигнала C/A (приблизительного обнаружения и доступа) в полосе частот L1 существующей GPS. Это означает то, что может быть использован входной каскад существующей схемы приема сигналов определения местоположения (к примеру, схемы приема GPS-сигналов), и, следовательно, аппаратура 100 предоставления информации местоположения может принимать сигнал определения местоположения просто посредством изменения программного обеспечения для обработки сигналов из входного каскада без добавления новых аппаратных схем.
Сигнал определения местоположения может быть модулирован с помощью прямоугольной волны 1,023 МГц. В этом случае, если канал передачи данных модулированного сигнала является идентичным каналу передачи данных сигнала определения местоположения, запланированного для новой передачи в полосе частот L1, пользователь может принимать сигнал определения местоположения с использованием приемника, который может принимать и обрабатывать новый GPS-сигнал. Частота прямоугольной волны может отличаться от 1,023 МГц. Если модуляция должна выполняться с другой частотой, частота для модуляции определяется на основе компромисса с разделением спектра для недопущения помех демодулированного сигнала с существующим C/A-сигналом и/или другим сигналом.
GPS-спутник 110 имеет встроенный передатчик 120 для испускания сигнала определения местоположения. GPS-спутники 111, 112 и 113 имеют аналогичные встроенные передатчики 121, 122 и 123, соответственно.
Аппаратуры 100-2, 100-3 и 100-4 предоставления информации местоположения, имеющие функции, аналогичные функциям аппаратуры 100-1 предоставления информации местоположения, являются применимыми в местах, в которых прием радиоволн затруднен, к примеру, в здании 130, как описано далее. На потолке первого этажа здания 130 присоединяется находящийся в помещении передатчик 200-1. В частности, находящийся в помещении передатчик работает в качестве устройства передачи навигационных сигналов для передачи сигнала определения местоположения, включающего в себя информацию местоположения, в приемную сторону. Аппаратура 100-4 предоставления информации местоположения принимает сигнал определения местоположения, испускаемый из находящегося в помещении передатчика 200-1. Аналогично, находящиеся в помещении передатчики 200-2 и 200-3, соответственно, присоединены к потолкам второго и третьего этажей здания 130. Здесь, время каждого из находящихся в помещении передатчиков 200-1, 200-2 и 200-3 (в дальнейшем называемое "земным временем") может быть независимым от времени GPS-спутников 110, 111, 112 и 113 (в дальнейшем называемого "спутниковым временем") и не обязательно должно быть синхронизировано. Тем не менее, следует отметить, что спутниковое время должно синхронизироваться друг с другом. Следовательно, спутниковое время управляется посредством атомных часов, смонтированных на каждом спутнике. Предпочтительно, чтобы находящиеся в помещении передатчики 200-1, 200-2 и 200-3 были синхронизированы друг с другом по времени, т.е. по земному времени, по мере необходимости.
Сигнал с расширенным спектром, испускаемый в качестве сигнала определения местоположения из каждого передатчика GPS-спутников, формируется посредством модуляции навигационного сообщения с помощью кода PRN (псевдослучайного шума). Навигационное сообщение включает в себя временные данные, информацию об орбите, данные альманаха и ионосферные корректирующие данные. Каждый из передатчиков 120-123 дополнительно хранит данные (PRN-идентификатор (идентификационные данные)) для идентификации каждого из самих передатчиков 120-123 или для идентификации GPS-спутников, на которых смонтированы передатчики 120-123.
Аппаратура 100 предоставления информации местоположения имеет данные для формирования каждого кода псевдослучайного шума и генератор кода. После приема сигнала определения местоположения, аппаратура 100 предоставления информации местоположения выполняет процесс демодуляции, который описывается ниже, с использованием кодовой комбинации кода псевдослучайного шума, выделяемого передатчику каждого спутника или каждому находящемуся в помещении передатчику, посредством чего она может идентифицировать, из какого спутника или из какого находящегося в помещении передатчика испускается принимаемый сигнал. Дополнительно, новый GPS-сигнал включает PRN-идентификатор в данные, и, следовательно, можно предотвращать обнаружение и отслеживание сигналов с использованием ошибочной кодовой комбинации, которая вероятна, когда уровень приема является низким.
Передатчик, смонтированный на GPS-спутнике
Известна конфигурация передатчика, смонтированного на GPS-спутнике. Следовательно, далее вкратце описывается конфигурация передатчика, смонтированного на GPS-спутнике. Каждый из передатчиков 120, 121, 122 и 123 включает в себя атомные часы, устройство хранения, сохраняющее данные, колебательную схему, схему обработки для формирования сигнала определения местоположения, схему кодирования для кодирования с расширением спектра сигнала, сформированного посредством схемы обработки, и передающую антенну. Устройство хранения сохраняет навигационное сообщение, имеющее эфемериды, альманах каждого спутника, ионосферные корректирующие данные и т.п., и PRN-идентификатор.
Схема обработки формирует сообщение для передачи с использованием информации времени от атомных часов и различных данных, сохраненных в устройстве хранения.
Следует отметить, что кодовая комбинация для кода псевдослучайного шума для кодирования с расширением спектра задается заранее для каждого из передатчиков 120-123. Каждая кодовая комбинация отличается между передатчиками (т.е. между GPS-спутниками). Схема кодирования осуществляет расширение спектра сообщения с использованием кода псевдослучайного шума как такового. Каждый из передатчиков 120-123 преобразует таким образом кодированный сигнал в высокочастотный и испускает результирующий сигнал в пространство через передающую антенну.
Как описано выше, передатчики 120-123 испускают сигналы с расширенным спектром, не вызывающие критические помехи другим передатчикам. Здесь, отсутствие "критических помех" может быть обеспечено посредством такого ограничения уровня на выходе, чтобы предотвращать все помехи. Альтернативно, оно может быть реализовано посредством способа расширения спектра. Сигнал передается с использованием, например, несущей, упоминаемой как полоса частот L1. Каждый из передатчиков 120-123 испускает сигналы определения местоположения, имеющие идентичную частоту, например, в соответствии со способом связи с расширенным спектром. Следовательно, когда сигналы определения местоположения, передаваемые из соответствующих спутников, принимаются посредством аппаратуры 100-1 предоставления информации местоположения, соответствующие сигналы определения местоположения могут быть приняты без перекрестных помех.
Что касается сигналов определения местоположения из находящихся в помещении передатчиков на земле, аналогично сигналам, передаваемым из спутников, сигналы определения местоположения из множества находящихся в помещении передатчиков могут быть приняты без перекрестных помех.
Конфигурация находящегося в помещении передатчика 200
Фиг.2 является схематичной иллюстрацией, показывающей состояние приема аппаратуры 100 предоставления информации местоположения (аппаратуры 100-1-100-4 предоставления информации местоположения, в общем, упоминаются как аппаратура 100 предоставления информации местоположения), принимающей сигнал местоположения из находящегося в помещении передатчика 200 (находящиеся в помещении передатчики 200-1-200-3, в общем, упоминаются как находящийся в помещении передатчик 200) в соответствии с вариантом 1 осуществления.
Находящийся в помещении передатчик 200 устанавливается в стационарном положении, к примеру, на потолке и стене здания. С другой стороны, аппаратура 100 предоставления информации местоположения в виде пользовательского терминала, как предполагается, перемещается в помещение.
В общем, связь в системе связи становится нестабильной вследствие явления затухания, в частности, когда радиоволны отражаются посредством конструкций на стенах помещений. Следовательно, следующая конфигурация приспосабливается для находящегося в помещении передатчика 200, чтобы уменьшать, в качестве одного преимущества, нестабильность системы, являющуюся следствием многолучевого распространения.
Находящийся в помещении передатчик 200 имеет две передающих антенны TX-ANT1 и TX-ANT2, и из так называемого пространственного разнесения, используется разнесение при передаче. Передающие антенны TX-ANT1 и TX-ANT2 размещаются в физически удаленных положениях. Предпочтительное расстояние между двумя антеннами составляет приблизительно от нескольких десятков сантиметров до 1 м.
Как описано далее, сигналы с передающих антенн TX-ANT1 и TX-ANT2 передают данные идентичного содержимого, при этом сигналы имеют конфигурации, которые могут различаться посредством аппаратуры 100 предоставления информации местоположения. В находящемся в помещении передатчике 200 приспосабливается так называемый множественный доступ с кодовым разделением каналов, и, следовательно, сигналы, передаваемые с соответствующих антенн, имеют идентичную частоту.
Тем не менее, следует отметить, что в находящемся в помещении передатчике 200 в соответствии с вариантом 1 осуществления, различные коды могут использоваться для сигналов, передаваемых с передающих антенн TX-ANT1 и TX-ANT2, так что сигнал с одной из антенн может быть выбран посредством аппаратуры 100 предоставления информации местоположения.
В находящемся в помещении передатчике 200, в общем, можно использовать не только разнесение при передаче, но также и разнесение при приеме в качестве системы разнесения. Тем не менее, находящийся в помещении передатчик 200 по варианту 1 осуществления, не приспосабливает разнесение при приеме. Это обусловлено тем, что система разнесения при приеме требует предоставления множества антенн на стороне приемного терминала, и, следовательно, разнесение при передаче является более преимущественным с точки зрения затрат, удобства использования и портативности.
Число антенн, используемых для разнесения при передаче, не ограничено двумя, и если обобщать, может быть использовано множество антенн, т.е. две или более антенн (3, 4...).
В способе разнесения при передаче, приспосабливаемом посредством находящегося в помещении передатчика 200 по варианту 1 осуществления, множество антенн предоставляется на передающей стороне, и только одна антенна предоставляется на приемной стороне. Чтобы отличать множество передаваемых сигналов, находящийся в помещении передатчик 200 использует взаимно-корреляционное свойство псевдослучайного шума (PRN) в качестве кода расширения спектра для расширенного спектра (в дальнейшем называемого "PRN-кодом"), чтобы реализовывать высокую избирательность по сигналам.
Фиг.3 является иллюстрацией, показывающей схематичную конфигурацию и работу аппаратуры 100 предоставления информации местоположения в соответствии с вариантом 1 осуществления.
Ссылаясь на фиг.3, аппаратура 100 предоставления информации местоположения принимает в приемной антенне RX-ANT сигналы определения местоположения, которые являются сигналами с расширенным спектром, кодированными с помощью различных кодов (здесь, кодов PRN 180 и 181), и передаются через передающие антенны TX-ANT1 и TX-ANT2 из находящегося в помещении передатчика 200. То, какой код расширения спектра должен выделяться какому коду расширения спектра из находящегося в помещении передатчика 200, не ограничено примером, показанным на фиг.3. При проектировании системы необходимо, чтобы выделялись различные коды, с тем чтобы сигнал определения местоположения из спутника мог отличаться от сигнала определения местоположения из находящегося в помещении передатчика 200.
Сигналы определения местоположения, принятые посредством приемной антенны RX-ANT, преобразуются в сигналы в основной полосе посредством входного каскада 102. Здесь, входной каскад 102 включает в себя фильтр для извлечения высокочастотных принимаемых сигналов, схему усилителя для усиления высокочастотных сигналов, преобразователь с понижением частоты и аналого-цифровой преобразователь.
Посредством корреляторов 110.1-110.n, обнаруживается корреляция между сигналом из входного каскада 102 и сигналом-репликой кода расширения спектра. PRN-коды, используемые в качестве кодов расширения спектра, заранее сохраняются в аппаратуре 100 предоставления информации местоположения в качестве приемной стороны. Следовательно, аппаратура 100 предоставления информации местоположения выполняет процесс корреляции параллельно для множества PRN-кодов, которые могут быть переданы из находящегося в помещении передатчика 200. В конфигурации, показанной на фиг.3, только коррелятор 110.1, соответствующий коду PRN 180, и коррелятор 110.2, соответствующий коду PRN 181, показаны в качестве типичных примеров. Фактически, чтобы реализовывать прозрачное определение местоположения, когда аппаратура 100 предоставления информации местоположения перемещается снаружи внутрь здания, например, корреляторы 110.1-110.n предоставляются в достаточном числе для того, чтобы реализовывать параллельный процесс корреляции не только для кодов расширения спектра, выделяемых заранее находящимся в помещении передатчикам 200, но также и для кодов расширения спектра, выделяемых заранее движущимся по орбите Земли GPS-спутникам. Предпочтительно, корреляторы 110.1-110.n предоставляются в числе, равном сумме числа кодов расширения спектра, выделяемых заранее находящимся в помещении передатчикам 200, и числа кодов расширения спектра, выделяемых заранее движущимся по орбите Земли GPS-спутникам, и эти корреляторы выполняют операции корреляции параллельно.
В качестве примера, один коррелятор 110.1 содержит число модулей коррелятора, идентичное числу соответствующих кодов расширения спектра (PRN-кодов) PRN 180, которые могут представлять собой выборки в качестве временной задержки (для сигнала в m элементарных сигналов, число, соответствующее 2m элементарных сигналов для каждой 1/2 элементарных сигнала), и процесс корреляции выполняется параллельно для каждой временной задержки.
В частности, аппаратура 100 предоставления информации местоположения выполняет поиск каждого из PRN-кодов передаваемых сигналов независимо и асинхронно. Если сначала обнаруживается один PRN-код, она пытается обнаруживать другой PRN-код посредством другого коррелятора (модуля коррелятора) с использованием его контура синхронизации. Если существует какой-либо синхронизированный разнесенный сигнал, возможно очень быстрое обнаружение.
Дополнительно, предоставляются битовые декодеры 414.1-414.n согласно корреляторам 110.1-110.n.
Если обнаруживается PRN-код, сигналы из корреляторов 110.1-110.n после этого декодируются посредством битовых декодеров 414.1-414.n, предоставляемых согласно корреляторам 110.1-110.n. На основе обнаруженного сигнала определения местоположения, модуль 416 определения определяет то, находится аппаратура 100 предоставления информации местоположения внутри или снаружи здания. Дополнительно, модуль 416 определения также определяет то, передан или нет принимаемый сигнал с использованием способа разнесения. Подробности последующего процесса, выполняемого для определения местоположения, описываются ниже.
Следовательно, аппаратура 100 предоставления информации местоположения может определять 1) то, какому коду расширения спектра соответствует принимаемый сигнал определения местоположения, и 2) является принимаемый сигнал сигналом определения местоположения из GPS-спутника или сигналом определения местоположения из находящегося в помещении передатчика 200, за очень короткий период времени.
Модуль 414.m управления отслеживанием устанавливает и поддерживает контур синхронизации на основе сигналов из битовых декодеров 414.1-414.n.
Здесь, предполагается, что сигналы определения местоположения из находящегося в помещении передатчика 200 кодируются с расширением спектра посредством кодов PRN 180 и PRN 181, и, следовательно, сигналы определения местоположения из корреляторов 110.1 и 110.2, соответствующих этим сигналам, обнаруживаются за короткое время, и устанавливается синхронизация. Когда первый пакет данных полностью принимается и определяется как корректный посредством контроля по четности, пакет данных, прошедший такой контроль по четности, сравнивается с пакетными данными другого канала (соответствующего другому модулю коррелятора). Если данные являются одинаковыми, соответствующие PRN-номера выделяются каналам разнесенного приема.
Как результат, аппаратура 100 предоставления информации местоположения выбирает один из сигналов двух каналов, в которых устанавливается синхронизация, и тем самым реализует определение местоположения.
Аппаратная конфигурация находящегося в помещении
передатчика 200-1
Фиг.4 является блок-схемой, показывающей аппаратную конфигурацию находящегося в помещении передатчика 200-1 в соответствии с вариантом 1 осуществления. Далее, ссылаясь на фиг.4, описывается находящийся в помещении передатчик 200-1.
Находящийся в помещении передатчик 200-1 включает в себя: беспроводной интерфейс (в дальнейшем называемый "беспроводным интерфейсом") 210; блок 240 цифровой обработки; блок 230 ввода-вывода опорного синхросигнала (в дальнейшем называемый "блоком ввода/вывода опорного синхросигнала"), электрически соединенный с блоком 240 цифровой обработки для предоставления опорного синхросигнала для операций различных частей схемы; блок 250 аналоговой обработки, электрически соединенный с блоком 240 цифровой обработки; передающие антенны TX-ANT1 и TX-ANT2 (не показаны), электрически соединенные с блоком 250 аналоговой обработки для передачи сигналов для определения местоположения; и источник питания (не показан) для предоставления потенциала электропитания в различные части находящегося в помещении передатчика 200-1.
Источник питания может предоставляться в находящемся в помещении передатчике 200-1, либо может приниматься внешнее электропитание.
Интерфейс беспроводной связи
Беспроводной интерфейс 210 является интерфейсом для беспроводной связи, для приема внешних команд, приема параметров настройки или программных данных (к примеру, микропрограммного обеспечения) снаружи или для передачи данных наружу по мере необходимости, посредством беспроводной связи с использованием связи через поле ближней зоны, такой как технология Bluetooth, PHS (система персональных мобильных телефонов) или портативная телефонная сеть.
Поскольку находящийся в помещении передатчик 200-1 фактически имеет беспроводной интерфейс 210, даже когда он монтируется на потолке здания, например, можно изменять данные местоположения (данные, представляющие место, в котором монтируется находящийся в помещении передатчик 200-1), которые должны передаваться из находящегося в помещении передатчика 200-1, или поддерживать другой способ связи посредством изменения микропрограммного обеспечения.
Хотя беспроводной интерфейс допускается в настоящем варианте осуществления, также возможен проводной интерфейс, если с выгодой разрешены затруднения от прокладки проводов и установки в намеченном месте монтажа.
Блок цифровой обработки
Блок 240 цифровой обработки включает в себя: процессор 241 для управления работой находящегося в помещении передатчика 200-1 в ответ на команду из беспроводного интерфейса 210 или в соответствии с программой; RAM (оперативное запоминающее устройство) 242, установленное в процессоре 241 для сохранения программы или программ, выполняемых посредством процессора 241; EEPROM (электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство) 243 для сохранения параметров настройки и т.п. из данных из беспроводного интерфейса 210; программируемую пользователем вентильную матрицу (в дальнейшем обозначается как "FPGA") 245 для формирования сигналов в основной полосе, которые должны быть переданы из находящегося в помещении передатчика 200-1, под управлением процессора 241; EEPROM 244 для сохранения микропрограммного обеспечения FPGA 245 из данных из беспроводного интерфейса 210; и цифро-аналоговые преобразователи (в дальнейшем называемые "цифро-аналоговыми преобразователями") 247.1 и 247.2 для изменения сигналов в основной полосе, выводимых из FPGA 245, на аналоговые сигналы и применения сигналов к блоку 250 аналоговой обработки.
В частности, блок 240 цифровой обработки формирует данные в качестве источника сигналов, передаваемых посредством находящегося в помещении передатчика 200-1 в качестве сигналов определения местоположения. Исходные данные подвергаются процессу расширения спектра с использованием различных кодов расширения спектра для передающих антенн TX-ANT1 и TX-ANT2, как описано выше. Блок 240 цифровой обработки передает сформированные данные в качестве двух потоков битов в блок 250 аналоговой обработки.
Хотя не ограничено конкретным образом, микропрограммно-реализованная программа, сохраненная в EEPROM 244, загружается в FPGA 245, когда FPGA 245 включается. Информация микропрограммно-реализованной программы (битовые потоковые данные) загружается в конфигурационное запоминающее устройство, реализованное посредством SRAM (статического оперативного запоминающего устройства) в FPGA 245. Отдельные битовые данные из загруженных битовых потоковых данных должны представлять собой источник информации схемы, реализованной в FPGA 245, и настраивают ресурсы, предоставляемые в FPGA 245, таким образом, что они реализуют схему, указываемую посредством микропрограммно-реализованной программы. Поскольку FPGA 245 является независимой от аппаратных средств, и конфигурационные данные предоставляются снаружи, может быть реализована высокая универсальность и гибкость.
Дополнительно, процессор 241 сохраняет следующее в качестве параметров, заданных в находящемся в помещении передатчике 200-1, в SRAM 246 (регистр) FPGA 245, на основе данных, сохраненных в EEPROM 243, в соответствии с внешней командой, принимаемой из беспроводного интерфейса 210:
1) псевдокод расширения спектра (PRN-код);
2) идентификатор передатчика;
3) координаты передатчика; и
4) сообщение (приведенное к формату, идентичному формату навигационного сообщения из спутника, в FPGA 245).
Программа для работы процессора 241 также заранее сохраняется в EEPROM 243, и когда находящийся в помещении передатчик 200-1 активируется, программа считывается из EEPROM 243 и передается в RAM 242.
Устройство хранения для сохранения программы или данных не ограничено EEPROM 243 или 244. Может быть использовано устройство хранения, по меньшей мере, выполненное с возможностью сохранения данных энергонезависимым способом или RAM (оперативное запоминающее устройство) с поддержкой резервного аккумуляторного питания, которое может сохранять сохраненные данные, даже при отключении питания. Если данные вводятся снаружи, может быть использовано любое устройство хранения, которое дает возможность записи данных. Структура данных EEPROM 243 описывается ниже.
Блок цифровой обработки
Блок 250 аналоговой обработки модулирует несущую на 1,57542 ГГц с использованием двух потоков битов, выводимых из блока 240 цифровой обработки, чтобы формировать передаваемый сигнал, и выводит его в две передающих антенны TX-ANT1 и TX-ANT2, соответственно. Сигналы испускаются в качестве разнесенных сигналов с передающих антенн TX-ANT1 и TX-ANT2.
В частности, два сигнала, выводимые из цифро-аналогового преобразователя 247 блока 240 цифровой обработки, преобразуются с повышением частоты посредством преобразователей 252.1 и 252.2 с повышением частоты, проходят через полосовые фильтры (BPF) 253.1 и 253.2 и усилители 254.1 и 254.2, так что они имеют усиленными только сигналы предписанной полосы частот, снова преобразуются с повышением частоты посредством преобразователей 255.1 и 255.2 с повышением частоты, и сигналы предписанной полосы частот принимаются посредством фильтров 256.1 и 256.2 SAW (на основе поверхностной акустической волны). Затем, результирующие сигналы испускаются с передающих антенн TX-ANT1 и TX-ANT2.
Синхросигнал, используемый в преобразователях 252.1 и 252.2 с повышением частоты и преобразователях 255.1 и 255.2 с повышением частоты, является синхросигналом, предоставляемым из блока 230 ввода/вывода опорного синхросигнала в эту FPGA 245 и удвоенным посредством удвоителя 251.
Таким образом, сигнал, имеющий конфигурацию, идентичную конфигурации сигнала для определения местоположения от спутника, испускается, в способе разнесения, из находящегося в помещении передатчика 200-1. Здесь, содержимое сигнала не является идеально совпадающим с содержимым сигнала определения местоположения, испускаемого из спутника. Пример конфигурации сигнала, испускаемого из находящегося в помещении передатчика 200-1, описывается ниже.
Хотя FPGA245 используется в качестве модуля арифметической обработки для реализации обработки цифровых сигналов в цифровом процессоре 240 в вышеприведенном описании, другой модуль арифметической обработки может быть использован при условии, что он может изменять функцию модуляции беспроводного устройства посредством программного обеспечения.
Дополнительно, хотя синхросигнал (Clk) предоставляется из блока 240 цифровой обработки в блок 250 аналоговой обработки на фиг.4, он может предоставляться непосредственно из блока 230 ввода/вывода опорного синхросигнала в блок 250 аналоговой обработки.
В настоящем варианте осуществления, блок 240 цифровой обработки и блок 250 аналоговой обработки показаны отдельно для прояснения описания. Тем не менее, физически эти блоки могут быть смонтированы на одном кристалле.
Блок ввода/вывода опорного синхросигнала
Блок 230 ввода/вывода опорного синхросигнала предоставляет синхросигнал для задания работы блока 240 цифровой обработки или синхросигнал для формирования несущей в блок 240 цифровой обработки.
В "режиме внешней синхронизации", блок 230 ввода/вывода опорного синхросигнала предоставляет, через задающий генератор 234, синхросигнал в блок 240 цифровой обработки на основе сигнала синхронизации, применяемого из генератора внешнего синхросигнала к порту 220 внешней синхронизирующей линии связи.
В "режиме внешнего синхросигнала" блок 230 ввода/вывода опорного синхросигнала выбирает внешний синхросигнал, применяемый к порту 221 внешнего синхросигнала посредством мультиплексора 232, устанавливается синхронизация между внешним синхросигналом и синхросигналом, выводимым из схемы 233 на основе PLL (контура фазовой синхронизации), и синхронизированный синхросигнал предоставляется в блок 240 цифровой обработки и т.п.
С другой стороны, в "режиме внутреннего синхросигнала", блок 230 ввода/вывода опорного синхросигнала выбирает внутренний синхросигнал, сформированный посредством генератора 231 внутреннего синхросигнала, посредством мультиплексора 232, устанавливается синхронизация между внутренним синхросигналом и синхросигналом, выводимым из схемы 233 на основе PLL (контура фазовой синхронизации), и синхронизированный синхросигнал предоставляется в блок 240 цифровой обработки и т.п.
Следует отметить, что посредством сигнала, выводимого из процессора 241 через беспроводной интерфейс 210, может отслеживаться внутреннее состояние (например, "управляющий PLL-сигнал") передатчика. Беспроводной интерфейс 210 также может принимать ввод других данных, которые должны испускаться из находящегося в помещении передатчика 200-1. Упомянутые другие данные включают в себя, например, данные, указывающие место, в котором устанавливается находящийся в помещении передатчик 200-1 (данные местоположения), и это могут быть текстовые данные. Если находящийся в помещении передатчик 200-1 устанавливается в торговой точке, такой как универмаг, например, рекламные данные могут вводиться в качестве упомянутых других данных в находящийся в помещении передатчик 200-1.
При вводе в находящийся в помещении передатчик 200-1, кодовая комбинация псевдокода расширения спектра (PRN-код) записывается в предварительно заданной области EEPROM 243. После этого, записанный PRN-идентификатор включается в сигналы для определения местоположения. Другие данные также записываются в области, предоставленные заранее в соответствии с типом данных, в EEPROM 243.
В вышеприведенном описании, два сигнала, передаваемые с двух передающих антенн, описываются как синхронизированные на передающей стороне. Желательно, чтобы частота сигнала, кодовый период и временное распределение данных, которые должны быть мультиплексированы, были полностью синхронизированы, как описано выше, поскольку отслеживание упрощается во время обнаружения сигналов на стороне приемника. Если устанавливается синхронизация одного из сигналов, очень быстрое обнаружение другого сигнала является возможным с идентичным временем и частотой. Такая синхронизация также является преимущественной во время согласующего восстановления после потери сигнала, вызываемой посредством многолучевого распространения. Тем не менее, временная синхронизация этих двух сигналов, не является абсолютно необходимой. Если они несинхронизированы, можно устанавливать синхронизацию двух каналов на приемной стороне.
Структура данных, сохраненных в EEPROM 243
Ссылаясь на фиг.5, описывается структура данных, сохраненных в EEPROM 243 находящегося в помещении передатчика 200-1.
Фиг.5 является концептуальной иллюстрацией, показывающей способ хранения данных в EEPROM 243, предоставляемом в находящемся в помещении передатчике 200-1. EEPROM 243 включает в себя области 310 в 340 для сохранения данных.
Область 300 сохраняет идентификатор передатчика, в качестве номера для идентификации передатчика. Идентификатор передатчика представляет собой, например, цифры и/или буквенные символы либо другую комбинацию, записанную энергонезависимым способом в запоминающем устройстве, когда изготавливается передатчик.
PRN-идентификатор псевдокода расширения спектра, выделенного передатчику, сохраняется в области 310. Название передатчика сохраняется в качестве текстовых данных в области 320.
Кодовые комбинации двух псевдокодов расширения спектра, выделенных передатчику, сохраняются в области 330. Кодовая комбинация псевдокода расширения спектра выбирается из множества конечного числа кодовых комбинаций, выделенных заранее системе предоставления информации местоположения в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, среди числа кодовых комбинаций, принадлежащих последовательности, идентичной последовательности псевдокодов расширения спектра для спутников. Кодовая комбинация отличается от кодовой комбинации псевдокода расширения спектра, выделенной каждому спутнику.
Число кодовых комбинаций псевдокода расширения спектра, выделяемых для настоящей системы предоставления информации местоположения, является конечным. Число находящихся в помещении передатчиков отличается в зависимости от размеров места установки передатчиков или конструкции места установки (например, номера этажа здания). Может быть использовано множество находящихся в помещении передатчиков в числе, превышающем число кодовых комбинаций. Следовательно, может быть множество передатчиков, имеющих идентичную кодовую комбинацию псевдокода расширения спектра. В этом случае, веб-узел установки передатчиков, имеющих идентичную кодовую комбинацию, может быть определен с учетом выводимого сигнала. Это предотвращает одновременный прием множества сигналов определения местоположения с использованием идентичной кодовой комбинации псевдокода расширения спектра посредством идентичной аппаратуры предоставления информации местоположения.
Данные местоположения для указания местоположения, в котором устанавливается находящийся в помещении передатчик 200-1, сохраняются в области 340. Данные местоположения представляются, в качестве примера, как комбинация широты, долготы и высоты над уровнем моря. В области 320, в дополнение или вместо данных местоположения, может быть сохранен адрес или название здания. В настоящем изобретении, данные, которые могут отдельно идентифицировать местоположение, в котором устанавливается находящийся в помещении передатчик 200-1, к примеру, "комбинация широты, долготы и высоты над уровнем моря", "комбинация адреса и название здания" или "комбинация широты, долготы и высоты над уровнем моря и адреса и названия здания", в общем, упоминаются как "указывающие положение данные".
Здесь, PRN-идентификатор, название устройства связи, кодовая комбинация псевдокода расширения спектра и указывающие положение данные могут быть изменены на другие данные, вводимые через беспроводной интерфейс 210.
Конфигурация FPGA 245
Далее, описывается схема, реализованная посредством FPGA 245, показанной на фиг.4.
Фиг.6 является функциональной блок-схемой, показывающей, из схем, реализованных посредством FPGA 245, модулятор 245a для модуляции сигнала в основной полосе кода C/A (приблизительного обнаружения и доступа) в качестве сигнала определения местоположения, переносимого по полосе частот L1 (1575,42 МГц) несущей текущего GPS-сигнала в, соответствии с его форматом сигнала.
Если должна быть выполнена модуляция в соответствии с сигналом в основной полосе L1C-кода в качестве сигнала определения местоположения, используемого в полосе частот L1 новой спутниковой системы определения местоположения (например, квазизенитной спутниковой системы Японии), FPGA 245 программируется так, что она имеет конфигурацию, соответствующую модуляции сигналов двух фаз (I-фазы и Q-фазы), которые подвергаются квадратурной модуляции. Следовательно, хотя одна последовательность кодов определения местоположения показана в качестве примера на фиг.6, квадратурная модуляция двух последовательностей осуществляется в "новой спутниковой системе определения местоположения", упомянутой выше. Настоящее изобретение также является применимым к таким примерам с использованием множества последовательностей.
Здесь, допустим, что модуляция BPSK (на основе двухпозиционной фазовой манипуляции) выполняется для C/A-кода, а модуляция QPSK (на основе квадратурной фазовой манипуляции) выполняется для L1C-кода. Как уточняется в последующем описании, способ модуляции для преобразования цифрового значения в аналоговый сигнал не ограничен BPSK или QPSK, и может быть использован любой другой способ, который может быть реализован посредством FPGA 245.
Далее в качестве примера описывается конфигурация для формирования сигнала в основной полосе C/A-кода, и пример, показанный на фиг.6, по существу, имеет конфигурацию BPSK-модулятора. Тем не менее, следует отметить, что в соответствии со способами модуляции, переменно реализованными посредством модулятора 245a, схемы могут программироваться независимо для соответствующих способов.
Ссылаясь на фиг.6, модулятор 245a включает в себя: регистры 2462 и 2464 PRN-кодов, принимающие и сохраняющие PRN-коды, сохраненные в EEPROM 243; и регистры 2466 и 2468 кодов сообщений, принимающие и сохраняющие данные сообщений в соответствии с форматом сигнала C/A-кода из формирователя данных сообщений (не показан), на основе данных местоположения, сохраненных в EEPROM 243.
Здесь, в регистры 2462 и 2464 PRN-кодов вводятся PRN-коды, заданные в EEPROM 243, снаружи, а в регистрах 2466 и 2468 кодов сообщений сохраняются данные различных кодов расширения спектра (PRN-кодов), соответственно.
Модулятор 245a дополнительно включает в себя: умножитель 2452, умножающий последовательные во времени данные, считываемые из регистра 2462 PRN-кодов, на последовательные во времени данные, считываемые из регистра 2466 кодов сообщений; умножитель 2454, умножающий последовательные во времени данные, считываемые из регистра 2464 PRN-кодов, на последовательные во времени данные, считываемые из регистра 2468 кодов сообщений; FIR-фильтр 2460, выступающий в качестве полосового фильтра для вывода из умножителя 2452; и FIR-фильтр 2461, выступающий в качестве полосового фильтра для вывода из умножителя 2454.
Модулятор 245a дополнительно включает в себя: схему 2472 диспетчера синхросигнала для формирования опорного модулирующего синхросигнала в соответствии с форматом сигнала на основе синхросигнала из блока 230 ввода/вывода опорного синхросигнала; таблицу 2474 поиска, выводящую данные, соответствующие предварительно установленной синусоидальной волне, синхронно с сигналом из схемы 2472 диспетчера синхросигнала; умножитель 2463, умножающий сигнал, соответствующий синусоидальной волне, выводимой из таблицы 2474 поиска, на сигнал из FIR-фильтра 2460; умножитель 2465, умножающий сигнал, соответствующий синусоидальной волне, выводимой из таблицы 2474 поиска, на сигнал из FIR-фильтра 2461; и выходные буферы 2470.1 и 2470.2 для буферизации и вывода сигналов из умножителей 2463 и 2465 в цифро-аналоговые преобразователи 247.1 и 247.2, соответственно.
Здесь, если модулятор 245a фактически выполнен с возможностью иметь схемную конфигурацию, которая выводит сигнал, совместимый с текущим GPS-сигналом (сигнал, совместимый с L1 C/A-кодом: совместимый L1 C/A-сигнал) посредством микропрограммного обеспечения FPGA 245, модулятор 245a модулирует информацию "широты, долготы и высоты над уровнем моря" передатчика в качестве сообщения и тем самым формирует BPSK-модулированный сигнал. Здесь, "совместимый сигнал" означает сигнал, который имеет стандартный формат сигнала, и, следовательно, может приниматься посредством стандартного входного каскада посредством приемника. "Информация высоты над уровнем моря" представляет высоту местоположения, в котором устанавливается находящийся в помещении передатчик 200. Она может представлять собой данные высоты над уровнем моря или номера этажа здания, или номера подземного этажа. Альтернативно, "информация высоты над уровнем моря" представлять собой данные (идентификатор этажа) для идентификации этажа здания.
Структура данных сигнала, передаваемого из находящегося
в помещении передатчика 200-1
Далее в качестве примера описывается структура сигнала, совместимого с C/A-кодом полосы частот L1, переносящего сообщение, сформированное посредством формирователя 245b данных сообщений.
Совместимый L1 C/A-сигнал
Ссылаясь на фиг.7, описывается сигнал определения местоположения, передаваемый из передатчика. Фиг.7 показывает структуру сигнала 500, испускаемого посредством передатчика, смонтированного на GPS-спутнике. Сигнал 500 формируется из пяти субкадров в 300 битов, т.е. субкадров 510-550. Субкадры 510-550 многократно передаются посредством передатчика. Субкадры 510-550 включают в себя 300 битов и передаются на скорости передачи битов в 50 битов в секунду (битов в секунду). Следовательно, в этом примере, каждый субкадр передается через 6 секунд.
Первый субкадр 510 включает в себя объем 511 служебной информации на транспортировку в 30 битов, информацию 512 времени в 30 битов и данные 513 сообщений в 240 битов. Информация 512 времени, в частности включает в себя информацию времени, полученную в то время, когда формируется субкадр 510, и идентификатор субкадра. Здесь, идентификатор субкадра представляет идентификационный номер для отличения первого субкадра 510 от других субкадров. Данные 513 сообщений включают в себя номер GPS-недели, информацию синхросигнала, информацию работоспособности GPS-спутника и информацию точности движения по орбите.
Второй субкадр 520 включает в себя объем 521 служебной информации на транспортировку в 30 битов, информацию 522 времени в 30 битов и данные 523 сообщений в 240 битов. Информация 522 времени имеет структуру, идентичную структуре информации 512 времени первого субкадра 510. Данные 523 сообщений включают в себя эфемериды. Здесь, эфемериды (широковещательные эфемериды) представляют информацию об орбите спутника, испускающего сигнал определения местоположения. Эфемериды являются высокоточной информацией, обновленной последовательно посредством управляющей станции, осуществляющей контроль за спутниковой навигацией.
Третий субкадр 530 имеет структуру, идентичную структуре второго субкадра 520. В частности, третий субкадр 530 включает в себя объем 531 служебной информации на транспортировку в 30 битов, информацию 532 времени в 30 битов и данные 533 сообщений в 240 битов. Информация времени имеет структуру, идентичную структуре информации 512 времени первого субкадра 510. Данные 533 сообщений включают в себя эфемериды.
Четвертый субкадр 540 включает в себя объем 541 служебной информации на транспортировку в 30 битов, информацию 542 времени в 30 битов и данные 543 сообщений в 240 битов. В отличие от других данных 513, 523 и 533 сообщений, данные 543 сообщений включают в себя информацию альманаха, сводку информации работоспособности спутника, информацию ионосферной задержки, параметр UTC (всемирного координированного времени) и т.п.
Пятый субкадр 550 включает в себя объем 551 служебной информации на транспортировку в 30 битов, информацию 552 времени в 30 битов и данные 5553 сообщений в 240 битов. Данные 5553 сообщений включают в себя информацию альманаха и сводку информации работоспособности спутника. Данные 543 и 553 сообщений состоят из 25 страниц, и на каждой странице задаются различные фрагменты информации, описанные выше. Здесь, информация альманаха представляет схематичную орбиту спутников, и она включает в себя информацию не только соответствующего спутника, но также и информацию всех GPS-спутников. Когда передача субкадров 510-550 повторяется 25 раз, процесс возвращается на первую страницу, и испускание идентичных фрагментов информации начинается заново.
Субкадры 510-550 передаются из каждого из передатчиков 120, 121 и 122. Когда субкадры 510-550 принимаются посредством аппаратуры 100 предоставления информации местоположения, положение аппаратуры 100 предоставления информации местоположения вычисляется на основе каждого фрагмента информации обслуживания/управляющей информации, включенной в объем 511-551 служебной информации на транспортировку, информацию 512-552 времени и данные 513-553 сообщений.
Сигнал 560 имеет длину данных, идентичную длине каждых из данных 513-553 сообщений, включенных в субкадры 510-550. Сигнал 560 отличается от субкадров 510-550 тем, что вместо информации об орбите, представленной в качестве эфемерид (данных 523, 533 сообщений), он имеет данные, представляющие положение источника испускания сигнала 560.
В частности, сигнал 560 включает в себя PRN-идентификатор 561 из 6 битов, идентификатор передатчика 562 из 15 битов, значение 563 координаты X, значение 564 координаты Y, значение 565 координаты Z, коэффициент 566 коррекции высоты над уровнем моря (Zhf), адрес 567 и резервную область 568. Сигнал 560 передается из находящихся в помещении передатчиков 200-1, 200-2 и 200-3 вместо данных 513-553 сообщений, включенных в субкадры 510-550.
PRN-идентификатор 561 является идентификационным номером кодовых комбинаций группы псевдошумовых кодов, выделенных заранее передатчикам (например, находящимся в помещении передатчикам 200-1, 2003 и 200-3) в качестве источника испускания сигнала 560. Хотя PRN-идентификатор 561 отличается от идентификационного номера кодовых комбинаций группы псевдошумовых кодов, выделенных соответствующим передатчикам, смонтированным на GPS-спутниках, он представляет собой номера, выделенные кодовым комбинациям, сформированным из последовательности кодов идентичной последовательности. Когда аппаратура предоставления информации местоположения получает любую из кодовых комбинаций псевдошумовых кодов, выделенных находящимся в помещении передатчикам, из принимаемого сигнала 560, появляется возможность указывать то, соответствует сигнал субкадру 510-550, передаваемому из спутника, или сигналу 560, передаваемому из находящегося в помещении передатчика.
Значение 563 координаты X, значение 564 координаты Y и значение 565 координаты Z являются данными, представляющими положение, в котором монтируется находящийся в помещении передатчик 200-1. Значение 563 координаты X, значение 564 координаты Y и значение 565 координаты Z, в качестве примера, указывают широту, долготу и высоту над уровнем моря, соответственно. Коэффициент коррекции высоты над уровнем моря 566 используется для коррекции высоты над уровнем моря, указываемой посредством значения 565 координаты Z. Коэффициент 566 коррекции высоты над уровнем моря не является существенным элементом данных. Следовательно, если точность, превышающая высоту над уровнем моря, указываемую посредством значения 565 координаты Z, является необязательной, коэффициент может не использоваться. В этом случае, например, нулевые данные сохраняются в области, выделенной коэффициенту 566 коррекции высоты над уровнем моря.
В качестве примера, "адрес и название здания", "рекламные данные", "информация дорожного движения", "прогноз погоды" или "экстренная информация" могут выделяться в резервной области 568, и могут выделяться другие данные.
Как описано выше, сигнал, передаваемый из находящегося в помещении передатчика 200, может быть "совместимым сигналом L1C", который соответствует сигналу определения местоположения из нового спутника определения местоположения.
Конфигурация аппаратуры 100-1 предоставления информации местоположения (приемника)
Ссылаясь на фиг.8, описывается аппаратура 100 предоставления информации местоположения. Фиг.8 является блок-схемой, показывающей аппаратную конфигурацию аппаратуры 100 предоставления информации местоположения.
Аппаратура 100 предоставления информации местоположения включает в себя антенну 402, схему 404 RF (радиочастотного) входного каскада, электрически соединенную с антенной 402, преобразователь 406 с понижением частоты, электрически соединенный со схемой 404 входного RF-каскада, A/D (аналого-цифровой) преобразователь 408, электрически соединенный с преобразователем 406 с понижением частоты, процессор 412 основной полосы, принимающий сигнал из аналого-цифрового преобразователя 408 и выполняющий обработку корреляции, запоминающее устройство 420, электрически соединенное с процессором 412 основной полосы, навигационный процессор 430, электрически соединенный с процессором 412 основной полосы, и дисплей 440, электрически соединенный с навигационным процессором 430.
Процессор 412 основной полосы включает в себя: модули 410.1-410.n коррелятора, электрически соединенные с аналого-цифровым преобразователем 408; осцилляторы 411.1-411.n с программным управлением (NCO) для предоставления синхросигналов в качестве опорного уровня для временного распределения процесса корреляции посредством модулей 410.1-410.n коррелятора, соответственно; и модули 412.1-412.n интегрирования, принимающие сигналы из модулей 410.1-410.n коррелятора, соответственно, и выполняющие интегрирование в течение предписанного периода времени.
Процессор 412 основной полосы дополнительно включает в себя модуль 414 управления, декодирующий сигналы из модулей 412.1-412.n интегрирования и управляющий работой модулей 410.1-410.n коррелятора, NCO 411.1-411.n и модулей 412.1-412.n интегрирования на основе программного обеспечения, сохраненного в запоминающем устройстве 420.
В общем, процессор 412 основной полосы выполняет процесс корреляции с учетом доплеровского эффекта принимаемых сигналов и выполняет не только поиск PRN-кода и его компонента задержки, но также и поиск частоты, посредством управления частотами NCO 411.1-411.n, под управлением модуля 414 управления.
В примере, показанном на фиг.8, модули 410.1-410.n коррелятора и модули 412.1-412.n интегрирования могут быть реализованы аппаратно-независимыми от процессора 412 основной полосы. Альтернативно, функции модулей 410.1-410.n коррелятора и модулей 412.1-412.n интегрирования могут быть реализованы посредством программного обеспечения.
Запоминающее устройство 420 включает в себя множество областей для сохранения кодовых комбинаций PRN-кодов в качестве данных для идентификации каждого источника испускания сигнала определения местоположения. В качестве примера, согласно аспекту, когда используется 48 кодовых комбинаций, запоминающее устройство 420 включает в себя области 421-1-421-48, как показано на фиг.8. Согласно другому аспекту, когда используется большее число кодовых комбинаций, большее число областей предоставляется в запоминающем устройстве 420. Напротив, также возможно то, что используется меньшее число кодовых комбинаций, чем областей, предоставляемых в запоминающем устройстве 420.
Рассмотрим пример, в котором используются 48 кодовых комбинаций. Здесь, если 24 спутника используются для спутниковой системы определения местоположения, 24 экземпляра идентификационных данных для идентификации соответствующих спутников и 12 экземпляров резервных данных сохраняются в областях 421-1-421-36. Здесь, в области 421-1, например, сохраняется кодовая комбинация псевдошумового кода для первого спутника. Посредством считывания кодовой комбинации отсюда и выполнения процесса взаимной корреляции с принимаемым сигналом, становятся возможными отслеживание сигнала и расшифровка навигационного сообщения, включенного в сигнал. Хотя здесь в качестве примера описан способ, в котором кодовая комбинация сохраняется и считывается, также возможен способ, в котором кодовая комбинация формируется посредством генератора кодовых комбинаций. Генератор кодовых комбинаций реализуется, например, посредством комбинирования двух регистров с обратной связью. Структура и работа генератора кодовых комбинаций легко понимается специалистами в данной области техники. Следовательно, его подробное описание не повторяется в данном документе.
Аналогично, кодовые комбинации псевдошумового кода, выделенные находящимся в помещении передатчикам, выдающим сигналы определения местоположения, сохраняются в областях 421-37-421-48. Например, кодовые комбинации псевдошумового кода, выделенные первому находящемуся в помещении передатчику, сохраняются в областях 421-37 и 421-38. Предпочтительно, чтобы то, какие коды расширения спектра (PRN-коды) выделяются в качестве набора для одного находящегося в помещении передатчика, заранее сохранялось в запоминающем устройстве 420. Если такое выделение заранее сохраняется, обнаружение двух каналов может выполняться за меньший период времени.
В настоящем варианте осуществления, находящиеся в помещении передатчики, имеющие 12 кодовых комбинаций, являются применимыми. Здесь, находящиеся в помещении передатчики могут размещаться таким образом, что находящиеся в помещении передатчики, имеющие идентичную кодовую комбинацию, не размещаются в пределах покрытия одной аппаратуры предоставления информации местоположения. Посредством такой компоновки, появляется возможность устанавливать больше 6 находящихся в помещении передатчиков на одном этаже здания 130.
Навигационный процессор 430 включает в себя: модуль 416 определения, определяющий источник испускания сигнала определения местоположения на основе данных, выводимых из модуля 414 управления, определяющий то, передан или нет принимаемый сигнал определения местоположения посредством разнесенной передачи, и управляющий работой модуля 414 управления; модуль 432 определения местоположения вне помещения для измерения положения вне помещения аппаратуры 100 предоставления информации местоположения на основе сигнала, выводимого из модуля 416 определения, на основе программного обеспечения, сохраненного в запоминающем устройстве 420; и находящийся в помещении модуль 434 для извлечения информации, представляющей положение в помещении аппаратуры 100 предоставления информации местоположения, на основе данных, выводимых из модуля 416 определения.
Антенна 402 может принимать сигналы определения местоположения, испускаемые из GPS-спутников 110, 111 и 112, соответственно, и сигнал определения местоположения, испускаемый из находящегося в помещении передатчика 200-1. Дополнительно, когда аппаратура 100 предоставления информации местоположения реализована как портативный телефон, антенна 420 может передавать/принимать сигнал для беспроводного телефона или данные для обмена данными, помимо упомянутых выше сигналов.
Фильтр и схема LNA (малошумящего усилителя) схемы 404 входного RF-каскада принимают сигналы, принятые посредством антенны 402, и выполняют процесс уменьшения уровня шума или фильтрации для вывода сигналов только в предварительно заданной полосе пропускания. Сигнал, выводимый из схемы 404 входного RF-каскада, вводится в преобразователь 406 с понижением частоты.
Преобразователь 406 с понижением частоты усиливает сигнал, выводимый из схемы 404 входного RF-каскада, и выводит его в качестве промежуточного частотного сигнала. Сигнал вводится в аналого-цифровой преобразователь 408. Аналого-цифровой преобразователь 408 выполняет цифровое преобразование входного промежуточного частотного сигнала в цифровые данные. Цифровые данные вводятся в модули 410.1-410.n коррелятора.
Модули 410.1-410.n коррелятора выполняют процесс корреляции между принимаемым сигналом и кодовой комбинацией, считываемой посредством модуля 414 управления из запоминающего устройства 420.
Каждый из модулей 410.1-410.n коррелятора одновременно выполняет согласование между принимаемым сигналом определения местоположения и кодовыми комбинациями, сформированными для демодуляции сигнала определения местоположения, на основе вывода управляющего сигнала из модуля 414 управления.
В частности, модуль 414 управления выдает команду в каждый из модулей 410.1-410.n коррелятора, чтобы формировать кодовые комбинации (комбинации-реплики), отражающие задержку (со сдвинутой кодовой фазой), возможно испытываемую в псевдошумовом коде. Команда приводит к комбинациям "число спутников*2*1,023" (длина кодовой комбинации используемого псевдошумового кода) для текущей GPS. Каждый из модулей 410.1-410.n коррелятора формирует на основе команды, применяемой к нему, кодовые комбинации, имеющие различные кодовые фазы, с использованием кодовой комбинации псевдошумового кода, заданного для каждого спутника. Затем, из этого следует, что из всех сформированных кодовых комбинаций, предусмотрена одна комбинация, которая совпадает с кодовой комбинацией псевдошумового кода, используемого для модуляции принимаемого сигнала определения местоположения. Следовательно, посредством подготовки заранее модулей коррелятора в необходимом числе для процесса согласования с использованием соответствующих кодовых комбинаций в форме параллельных модулей 410.1-410.n коррелятора, кодовая комбинация псевдошумового кода может указываться за очень короткий период времени. Этот процесс аналогично является применимым, когда аппаратура 100 предоставления информации местоположения принимает сигнал из находящегося в помещении передатчика. Следовательно, даже когда пользователь аппаратуры 100 предоставления информации местоположения остается в помещении, информация местоположения может быть получена за очень короткий период времени.
В частности, параллельные модули 410.1-410.n коррелятора выполнены с возможностью выполнения, параллельно, процесса согласования между кодовой комбинацией псевдошумовых кодов, заданных для каждого из спутников, и вплоть до всех кодовых комбинаций псевдошумовых кодов, заданных для каждого из находящихся в помещении передатчиков. Даже когда коллективное согласование для всех кодовых комбинаций псевдошумовых кодов, заданных для спутников и находящихся в помещении передатчиков, не выполняется вследствие взаимосвязи между числом модулей коррелятора и числом кодовых комбинаций псевдошумовых кодов, выделенных спутникам и находящимся в помещении передатчикам, время, необходимое для того, чтобы обнаруживать информацию местоположения, может быть значительно уменьшено через параллельную обработку посредством множества модулей коррелятора.
Здесь, спутники и находящиеся в помещении передатчики передают сигналы с использованием идентичного способа связи технологии с расширенным спектром, и идентичная последовательность кодовых комбинаций псевдошумовых кодов может выделяться спутникам и находящимся в помещении передатчикам. Следовательно, параллельные модули коррелятора могут быть использованы и для сигналов, передаваемых из спутников, и для сигналов, передаваемых из находящихся в помещении передатчиков. Таким образом, процесс приема может выполняться параллельно без необходимости различения между ними.
С использованием каждой кодовой комбинации параллельные модули 410.1-410.n коррелятора отслеживают сигнал определения местоположения, принимаемый посредством аппаратуры 100 предоставления информации местоположения, и указывают кодовую комбинацию, которая имеет последовательность, совпадающую с битовой последовательностью сигнала определения местоположения. Как следствие, указывается кодовая комбинация псевдошумового кода, и, следовательно, модуль 416 определения может определять то, из какого спутника или из какого находящегося в помещении передатчика передан принимаемый сигнал определения местоположения. Если принимаемый сигнал определения местоположения передается из находящегося в помещении передатчика, модуль 416 определения также определяет то, передан или нет сигнал определения местоположения с использованием разнесенной передачи. Дополнительно, аппаратура 100 предоставления информации местоположения может демодулировать и расшифровывать сообщение с использованием указанной кодовой комбинации.
В частности, модуль 416 определения выполняет такое определение, как описано выше, и передает данные в соответствии с результатом определения в навигационный процессор 430. Модуль 416 определения определяет то, является или нет PRN-идентификатор, включенный в принимаемый сигнал определения местоположения, PRN-идентификатором, выделенным передатчику, такому как находящийся в помещении передатчик 200-1, отличному от передатчика, смонтированного на GPS-спутнике.
Здесь, описывается пример, в котором 24 GPS-спутника используются в системе определения местоположения. Здесь, используются 36 псевдошумовых кодов, включающих в себя резервные коды. В этом примере, PRN-01-PRN-24 используются в качестве номеров (PRN-идентификаторов) для идентификации соответствующих GPS-спутников, и PRN-25-PRN-36 используются в качестве номеров для идентификации резервных спутников. Резервный спутник означает спутник, запущенный помимо первоначально запущенных спутников. В частности, такой спутник может запускаться в случае, если сбоит GPS-спутник или передатчик и т.п., смонтированный на GPS.
Дополнительно, предполагается, что 12 кодовых комбинаций псевдошумового кода выделяются передатчикам, таким как находящийся в помещении передатчик 200-1 и т.п., отличным от передатчиков, смонтированных на GPS-спутниках. Здесь, числа, отличающиеся от PRN-идентификаторов, выделенных спутникам, например, PRN-37-PRN-48, выделяются соответствующим передатчикам. Следовательно, из этого вытекает то, что в настоящем примере, существует 48 PRN-идентификаторов. Здесь, PRN-37~PRN-48 выделяются находящимся в помещении передатчикам в соответствии с компоновкой находящихся в помещении передатчиков. Следовательно, если используемый передаваемый выходной сигнал не является достаточно сильным, чтобы вызывать помехи сигналов, испускаемых из каждого из находящихся в помещении передатчиков, идентичный PRN-идентификатор может использоваться для различных находящихся в помещении передатчиков. Эта компоновка дает возможность использования большего числа передатчиков, чем PRN-идентификаторов, выделенных для передатчиков на земле.
Следовательно, модуль 416 определения обращается к кодовой комбинации 422 псевдошумового кода, сохраненного в запоминающем устройстве 420, чтобы определять то, совпадает или нет кодовая комбинация, полученная из принимаемого сигнала определения местоположения, с кодовой комбинацией, выделенной находящемуся в помещении передатчику. Если эти кодовые комбинации совпадают, модуль 416 определения определяет то, что сигнал определения местоположения испущен из находящегося в помещении передатчика. В противном случае, модуль 416 определения определяет то, что сигнал испущен из GPS-спутника, и определяет, в отношении кодовых комбинаций, сохраненных в запоминающем устройстве 402, то, какому GPS-спутнику выделена полученная кодовая комбинация. Хотя описан пример, в котором для определения используется кодовая комбинация, определение может выполняться посредством сравнения других данных. Например, для определения может использоваться сравнение с использованием PRN-идентификатора.
Если принимаемый сигнал испускается из каждого GPS-спутника, модуль 416 определения передает данные, полученные из указанного сигнала, в модуль 432 определения местоположения вне помещения. Данные, полученные из сигнала, включают в себя навигационное сообщение. Если принимаемый сигнал испускается из находящегося в помещении передатчика 200-1 и т.п., модуль 416 определения передает данные, полученные из сигнала, в находящийся в помещении модуль 434 определения местоположения. Данные представляют значения координат, заранее заданные, в качестве данных для указания местоположения находящегося в помещении передатчика 200-1. Согласно другому аспекту, может быть использован номер, идентифицирующий передатчик.
В навигационном процессоре 430 модуль 432 определения местоположения вне помещения выполняет процесс для вычисления местоположения аппаратуры 100 предоставления информации местоположения на основе данных, передаваемых из модуля 416 определения. В частности, с использованием данных, включенных в сигналы, испускаемые из трех или более (предпочтительно, четырех или более) GPS-спутников, модуль 432 определения местоположения вне помещения вычисляет время распространения каждого сигнала и на основе результата вычисления находит положение аппаратуры 100 предоставления информации местоположения. Процесс выполняется посредством известного способа спутникового определения местоположения. Процесс может легко пониматься специалистами в данной области техники, и, следовательно, его подробное описание не повторяется в данном документе.
С другой стороны, в навигационном процессоре 430, находящийся в помещении модуль 434 выполняет процесс определения местоположения, когда аппаратура 100 предоставления информации местоположения существует в помещении, на основе данных, выводимых из модуля 416 определения. Как описано ниже, находящийся в помещении передатчик 200-1 испускает сигнал определения местоположения, включающий в себя данные (указывающие положение данные) для указания местоположения. Следовательно, если аппаратура 100 предоставления информации местоположения принимает этот сигнал, данные могут быть взяты из сигнала, и данные могут быть использованы в качестве положения аппаратуры 100 предоставления информации местоположения. Находящийся в помещении модуль 434 определения местоположения выполняет этот процесс. Данные, вычисленные посредством модуля 432 определения местоположения вне помещения или находящегося в помещении модуля 434 определения местоположения, используются для отображения на дисплее 440. В частности, данные включаются в данные для отображения изображения, и изображение, представляющее измеренное положение или отображающее местоположение, в котором устанавливается находящийся в помещении передатчик 200-1, формируется и отображается на дисплее 440.
Аппаратура 100 предоставления информации местоположения имеет модуль 450 связи для обмена данными с внешними модулями, например, с сервером предоставления информации местоположения (не показан), под управлением модуля 414 управления.
В конфигурации, показанной на фиг.8, хотя не ограничено конкретным образом, при обработке сигналов от приема сигнала определения местоположения до формирования информации, которая должна отображаться на дисплее, антенна 402, схема 404 входного RF-каскада, преобразователь 406 с понижением частоты и аналого-цифровой преобразователь 408 реализуются посредством аппаратных средств, а процессы процессора 412 основной полосы и навигационного процессора 430 могут выполняться посредством программы, сохраненной в запоминающем устройстве 420. Процессы модулей 410.1-410.n коррелятора и модули 412.1-412.n интегрирования могут быть реализованы посредством программного обеспечения вместо аппаратных средств.
Последовательность операций обработки определения местоположения в помещении
Фиг.9 представляет процесс, выполняемый посредством модуля 414 управления, модуля 416 определения и находящегося в помещении модуля 434 определения местоположения.
Если посредством модуля 416 определения определяется то, что код расширения спектра обнаруженного сигнала определения местоположения является любым из кодов, возможно выделенных находящемуся в помещении передатчику 200, находящийся в помещении модуль 434 выполняет процесс для операции определения местоположения из процессов, показанных на фиг.9.
Если посредством модуля 416 определения определяется то, что код расширения спектра обнаруженного сигнала определения местоположения является любым из кодов, возможно выделенных заранее GPS-спутнику, модуль 432 определения местоположения вне помещения измеряет текущее положение аппаратуры 100 предоставления информации местоположения посредством процесса, идентичного процессу стандартного определения положения по GPS. Ветвь для выполнения стандартной обработки GPS-сигналов не показана на фиг.9.
Ссылаясь на фиг.9, когда начинается процесс приема (этап S100), под управлением модуля 414 управления модули 410.1-410.n коррелятора выполняют процесс корреляции для возможных кодов расширения спектра (PRN-кодов), так что модуль 414 управления выполняет процессы обнаружения и синхронизации параллельно. В качестве примера, в настоящем варианте осуществления, находящийся в помещении передатчик 200 выполняет процессы поиска и обнаружения параллельно и асинхронно на двух каналах CH1 и CH2, которые соответствуют сигналам, передаваемым с передающих антенн TX-ANT1 и TX-ANT2 (этапы S102, S104). Здесь, "канал" означает тракт связи между одной передающей антенной и аппаратурой 100 предоставления информации местоположения, причем этому каналу соответствует модуль коррелятора. Дополнительно, "асинхронно" означает, что процесс приема выполняется без установления конкретной связи или соответствия между информацией, связанной со временем приема в процессе отслеживания и обнаружения для одного кода расширения спектра, и информацией, связанной со временем приема в процессе отслеживания и обнаружения для другого кода расширения спектра.
Процесс поиска и обнаружения фактически продолжается под управлением модуля 414 управления до тех пор, пока не завершается обнаружение, и не устанавливается контур синхронизации для любого из каналов (этапы S106, S108).
Если контур синхронизации устанавливается рано для одного из каналов CH1 и CH2, и если посредством модуля 416 определения определяется то, что канал соответствует сигналу определения местоположения из находящегося в помещении передатчика 200, модуль 414 управления выполняет процесс поиска и обнаружения, синхронный с этой синхронизацией по времени для другого канала CH2 (этап S110). В частности, с использованием информации, связанной со временем приема кода расширения спектра, используемого для установления контура синхронизации в одном канале, выполняется процесс отслеживания и обнаружения при условии, что код расширения спектра другого канала также имеет временную задержку, соответствующую времени приема.
Если аппаратура 100 предоставления информации местоположения заранее сохраняет то, какие коды расширения спектра образуют пару для одного находящегося в помещении передатчика, и если успешно обнаруживается один канал, то может быть известным то, какой PRN-код соответствует другому каналу. Таким образом, становится возможным более быстрое обнаружение другого канала.
После этого, если определено то, что успешно синхронизированный канал соответствует сигналу определения местоположения из находящегося в помещении передатчика 200, модуль 416 определения определяет то, установлена или нет синхронизация в обоих каналах в пределах предписанного периода времени (этап S112).
Если посредством модуля 416 определения определяется то, что два канала оба успешно синхронизируются, процесс переходит к этапам S114 и S116.
Если посредством модуля 416 определения определяется то, что синхронизация устанавливается не в обоих каналах, модуль 414 управления выполняет процесс для отслеживания и обнаружения для кода расширения спектра другого канала независимо от канала, синхронизация которого установлена, т.е. независимо от информации, связанной со временем приема канала, который успешно синхронизируется (этап S118). Таким образом, если синхронизация выполнена успешно в другом канале, или если синхронизация другого канала не устанавливается в пределах предписанного периода времени, процесс переходит к следующим этапам S114 и S116.
Затем, модуль 414 управления декодирует сигналы одного пакета, независимо и поканально, для обнаруженных каналов (этапы S114, S116). Модуль 414 управления выполняет контроль по четности для декодированных сигналов (этапы S122, S124), и если контур синхронизации устанавливается в обоих каналах, продолжает прием и декодирование сигналов одного пакета до тех пор, пока оба канала не проходят успешно контроль по четности.
Если устанавливается контур синхронизации для двух каналов, и оба канала проходят контроль по четности, модуль 416 определения сравнивает содержимое данных в пакетах, принимаемых через два канала (этап S126).
Если содержимое данных в пакетах обоих каналов является одинаковым, модуль 416 определения определяет то, что они переданы из находящегося в помещении передатчика 200 посредством разнесенной передачи и приняты посредством отдельных каналов, и надлежащим образом уведомляет находящийся в помещении модуль 434. С другой стороны, если содержимое данных в пакетах не совпадает, модуль определения определяет то, что сигналы определения местоположения принимаются из двух различных находящихся в помещении передатчиков, и надлежащим образом уведомляет находящийся в помещении модуль 434.
Когда принимаются сигналы, передаваемые посредством разнесенной передачи, находящийся в помещении модуль 434 выбирает один из двух каналов и на основе сигнала определения местоположения, принимаемого посредством выбранного канала, получает информацию местоположения из указывающих положение данных в сообщении (этап S128) и выводит результат определения местоположения (этап S132). Здесь, для "выбора канала", из двух каналов выбирается тот, который имеет более высокую интенсивность. Хотя не ограничено, если интенсивность сигналов определения местоположения из находящихся в помещении передатчиков 200 задается отличающейся между передатчиками, сигнал, передаваемый из находящегося в помещении передатчика 200, может быть выполнен с возможностью включать в себя информацию (информацию интенсивности), указывающую ранг (например, любой из четырех рангов) интенсивности радиоволны, заданный на стороне передатчика. Затем, интенсивность принимаемой радиоволны может быть нормализована на основе информации интенсивности, и на основе нормализованного сигнала может быть выбран сигнал того канала, который определяется как имеющий более высокую интенсивность.
Альтернативно, хотя не ограничено, при "выборе канала" может быть выбран канал, через который принимаются сигналы, имеющие более низкую частоту ошибок.
С другой стороны, если принимаются сигналы, передаваемые из независимых отдельных находящихся в помещении передатчиков, находящийся в помещении модуль 434 интегрирует указывающие положение данные двух каналов (этап S130) и выводит результат определения местоположения (этап S132).
Здесь, хотя не ограничено, интегрирование указывающих положение данных может осуществляться посредством вычисления местоположения средней точки между данными местоположения двух находящихся в помещении передатчиков.
Не всегда обязательно сравнивать данные на основе декодированных сигналов одного пакета, и данные могут сравниваться с небольшой единицей данных. В качестве примера, для сравнения могут использоваться биты конкретного диапазона после конкретного числа битов от заголовка пакета.
Фиг.10A и 10B показывают принципы процесса для "интегрирования указывающих положение данных", описанного со ссылкой на фиг.9.
Во-первых, ссылаясь на фиг.10A, допустим, что аппаратура 100 предоставления информации местоположения (приемник) готова принимать сигналы определения местоположения из двух находящихся в помещении передатчиков 200.1 и 200.2, оба из которых имеют интенсивности не ниже предписанного уровня.
Здесь, фиг.10B представляет процесс, выполняемый посредством модулей 410.1-410.n коррелятора, модуля 416 определения и находящегося в помещении модуля 434, в конфигурации по фиг.8.
Во-первых, для модулей 410.1-410.n коррелятора, работающих параллельно, если определено то, что принимаются разнесенные сигналы из двух находящихся в помещении передатчиков 200.1 и 200.2, из сигналов определения местоположения соответствующих находящихся в помещении передатчиков выбирается сигнал, имеющий более высокую интенсивность, аналогично процессу на этапе S128. Здесь, интенсивность сигнала может быть нормализована для выбора.
Затем, находящийся в помещении модуль 434 указывает соответствующие положения на основе сигналов определения местоположения из двух находящихся в помещении передатчиков 200.1 и 200.2. Затем, определяется то, что аппаратура 100 предоставления информации местоположения существует в положении, распределенном пропорционально посредством отношения интенсивности между положениями двух находящихся в помещении передатчиков 200.1 и 200.2. В частности, определяется, что аппаратура 100 предоставления информации местоположения существует в положении, распределенном пропорционально посредством обратного соотношения, так что из двух положений, разделенная пропорционально точка существует ближе к стороне, имеющей более высокую интенсивность сигнала. Так же, здесь может быть использована нормализованная интенсивность сигнала.
Посредством такого процесса, как описано выше, становится возможным стабильный прием сигналов в помещении. Дополнительно, даже в помещении информация местоположения может содержать стабильную точность приблизительно нескольких метров.
Земное время (время передатчика, такого как находящийся в помещении передатчик 200-1) и спутниковое время могут быть независимыми друг от друга, и синхронизация является необязательной. Следовательно, затраты на изготовление находящихся в помещении передатчиков существенно не возрастают. Дополнительно, после начала работы системы предоставления информации местоположения, необязательно устанавливать временную синхронизацию находящихся в помещении передатчиков, и, следовательно, работа не представляет сложностей.
Каждый сигнал, испускаемый из каждого находящегося в помещении передатчика, включает в себя информацию непосредственно для указания местоположения, в котором устанавливается передатчик. Следовательно, необязательно вычислять информацию местоположения на основе сигналов, испускаемых из множества спутников, и, следовательно, информация местоположения может быть извлечена из сигнала, испускаемого из одного передатчика.
Дополнительно, когда принимается сигнал, испускаемый из одного находящегося в помещении передатчика, может указываться положение, в котором принимается сигнал. Следовательно, по сравнению с другой традиционной системой определения местоположения, к примеру, GPS, система для предоставления положения может быть реализована простым способом.
Здесь, аппаратура 100 предоставления информации местоположения не требует специализированных аппаратных средств для приема сигнала, испускаемого посредством находящегося в помещении передатчика 200, и она может быть реализована посредством аппаратных средств для реализации традиционной системы определения местоположения с использованием программного обеспечения для обработки сигналов. Следовательно, необязательно разрабатывать с нуля аппаратные средства для применения технологии настоящего варианта осуществления, и следовательно, может предотвращаться повышение затрат аппаратуры 100 предоставления информации местоположения, что способствует расширению ее применения. Дополнительно, может предоставляться аппаратура предоставления информации местоположения, которая не увеличивает или усложняет размер схем.
В частности, запоминающее устройство 420 аппаратуры 100 предоставления информации местоположения хранит PRN-идентификатор, заданный заранее для находящегося в помещении передатчика и/или спутника. Аппаратура 100 предоставления информации местоположения работает на основе программы для процесса определения, на основе PRN-идентификатора, того, испускается принимаемая радиоволна из спутника или из находящегося в помещении передатчика. Программа реализуется посредством модуля арифметической обработки, к примеру, процессора основной полосы. Альтернативно, схемный элемент для определения может быть изменен на схемный элемент, включающий в себя функции, реализованные посредством программы, посредством которых может формироваться аппаратура 100 предоставления информации местоположения.
Если аппаратура 100 предоставления информации местоположения реализована как портативный телефон, полученная информация может храниться в энергонезависимом запоминающем устройстве 420, таком как флэш-память. В ходе испускания с портативного телефона данные, хранимые в запоминающем устройстве 420, могут быть переданы в назначение. Посредством такого подхода, информация местоположения источника испускания, т.е. информация местоположения, полученная посредством аппаратуры 100 предоставления информации местоположения в качестве портативного телефона из находящегося в помещении передатчика, передается в базовую станцию, которая ретранслирует связь. Базовая станция хранит информацию местоположения в качестве записи связи, вместе с датой и временем приема. Если назначением является контактный номер для экстренных вызовов (110 в Японии), информация местоположения источника испускания может сообщаться непосредственно. Таким образом, аналогично традиционному уведомлению относительно источника испускания экстренного вызова со стационарного телефона, становится возможным уведомление относительно источника испускания из мобильного объекта.
Система предоставления информации местоположения в соответствии с настоящим вариантом осуществления использует сигнал с расширенным спектром в качестве сигнала для определения местоположения. Передача этого сигнала может понижать электрическую мощность в расчете на каждую частоту, и, следовательно, управление радиоволной может быть проще по сравнению с традиционным тегом RF. Как результат, упрощается структура системы предоставления информации местоположения.
Можно изменять заданные параметры находящегося в помещении передатчика 200-1 после установки посредством беспроводного интерфейса 210. Следовательно, из фрагментов информации, передаваемых в качестве сообщения, "рекламные данные", "информация дорожного движения", "прогноз погоды" и "экстренная информация" могут перезаписываться в реальном времени и предоставляться в приемник. Таким образом, могут быть реализованы различные услуги. Помимо этого, может быть перезаписано само микропрограммное обеспечение FPGA 245 для обработки сигналов находящегося в помещении передатчика 200-1. Следовательно, идентичные аппаратные средства могут быть использованы для различных способов связи (способов модуляции и т.п.) различных систем определения местоположения.
Вариант 2 осуществления
Фиг.11 является схематичной иллюстрацией, показывающей принцип сигнала определения местоположения, передаваемого из находящегося в помещении передатчика 200' в соответствии с вариантом 2 осуществления.
В находящемся в помещении передатчике 200' по варианту 2 осуществления, один PRN-код используется для двух передающих антенн TX-ANT1 и TX-ANT2, и выбор сигнала выполняется с использованием характеристики автокорреляции кода.
В частности, частоты и синхронизация времени передачи сигналов с двух передающих антенн TX-ANT1 и TX-ANT2 поддерживаются, в то время как кодовый период одного из каналов передачи задерживается посредством, по меньшей мере, на два элементарных сигнала. Величина задержки должна задаваться и фиксироваться в системе. Такое ограничение должно обычно накладываться как на передающей, так и приемной стороне системы.
Далее приводится описание при условии, что величина задержки задается равной минимальному числу в 2 элементарных сигнала (например, 2 мкс).
В общем, когда передаются идентичные коды, на приемной стороне возникает явление, аналогичное затуханию при многолучевом распространении. Тем не менее, если существует задержка в один или более элементарных сигналов между двумя сигналами в приемном терминале, в корреляторе возникают два независимых пика корреляции. Типично, величина задержки в многолучевом распространении составляет порядка нескольких нс, и трудно разделять пики корреляции. В находящемся в помещении передатчике 200' по варианту 2 осуществления, величина задержки задается равной 2 элементарным сигналам или более, чтобы обеспечивать разделение пиков корреляции.
Фиг.12 является иллюстрацией, показывающей схематичную конфигурацию и работу аппаратуры 100' предоставления информации местоположения в соответствии с вариантом 2 осуществления.
Она отличается от конфигурации аппаратуры 100 предоставления информации местоположения в соответствии с вариантом 1 осуществления, показанным на фиг.3, главным образом, в следующих аспектах.
Во-первых, в аппаратуре 100' предоставления информации местоположения в соответствии с вариантом 2 осуществления, модуль 414.m управления отслеживанием реализует такое управление, при котором сигнал-реплика кода расширения спектра, сформированного для процесса корреляции в корреляторе 110.2, задерживается на предписанную величину задержки относительно коррелятора 110.1. Модуль 414.m управления отслеживанием выполняет аналогичный процесс задержки для пар (наборов) корреляторов, соответствующих другим кодам расширения спектра.
Дополнительно, в аппаратуре 100' предоставления информации местоположения в соответствии с вариантом 2 осуществления, когда сначала обнаруживаются коды расширения спектра, корреляторы 110.1-110.n выполняют процесс обнаружения для различных кодов расширения спектра, соответственно, и если обнаруживается один код расширения спектра, и устанавливается контур синхронизации, каждые два коррелятора образуют набор, и каждый набор используется для отслеживания и обнаружения идентичного PRN-кода. В качестве примера, корреляторы 110.1 и 110.2 используются для отслеживания и обнаружения одного кода PRN 180.
Тем не менее, следует отметить, что модуль 414.m управления отслеживанием определяет величину задержки таким образом, что из двух корреляторов, образующих набор, один (коррелятор 110.1) отслеживает и устанавливает синхронизацию сигнала, задержанного на величину задержки, предварительно заданную посредством системы, например, на 2 элементарных сигнала, от другого (коррелятора 110.2).
Здесь, если устанавливается контур синхронизации одного канала, информация частоты контура синхронизации для вхождения в синхронизацию с сигналом (частоты гетеродина, такого как PLL-осциллятор, используемый для формирования сигнала-реплики с синхронизированным кодом расширения спектра) передается в другой канал. Таким образом, становится возможной быстрая синхронизация двух каналов.
За исключением этого аспекта, конфигурация аппаратуры 100' предоставления информации местоположения в соответствии с вариантом 2 осуществления является идентичной конфигурации аппаратуры 100 предоставления информации местоположения в соответствии с вариантом 1 осуществления, и, следовательно, ее описание не повторяется.
Аппаратная конфигурация находящегося в помещении передатчика 200' в соответствии с вариантом 2 осуществления является идентичной аппаратной конфигурации находящегося в помещении передатчика 200 в соответствии с вариантом 1 осуществления, за исключением конфигурации в FPGA 245.
Фиг.13 является функциональной блок-схемой, иллюстрирующей первый пример конфигурации модулятора 245a' для модуляции сигнала в основной полосе C/A-кода текущего GPS-сигнала в соответствии с его форматом сигнала, из схем, реализованных посредством FPGA 245.
Первое отличие от конфигурации модулятора 245a в соответствии с вариантом 1 осуществления, показанным на фиг.6, состоит в том, что регистры 2462 и 2464 PRN-кодов принимают и сохраняют идентичный PRN-код, сохраненный в EEPROM 243. Второе отличие от конфигурации модулятора 245a в соответствии с вариантом 1 осуществления, показанным на фиг.6, состоит в том, что предоставляется устройство 2467 задержки для задержки сигнала, выводимого в выходной буфер 2470.2, на вышеописанную величину задержки.
За исключением этих аспектов, конфигурация является идентичной конфигурации модулятора 245a в соответствии с вариантом 1 осуществления, и, следовательно, ее описание не повторяется.
Фиг.14 является функциональной блок-схемой, иллюстрирующей второй пример конфигурации модулятора 245a' для модуляции сигнала в основной полосе C/A-кода текущего GPS-сигнала в соответствии с его форматом сигнала, из схем, реализованных посредством FPGA 245.
Ссылаясь на фиг.14, отличие от первого примера конфигурации, показанной на фиг.13, состоит в том, что регистр 2464 PRN-кодов и умножитель 2454 опускаются, и выходной сигнал умножителя 2452 вводится в устройство 2467 задержки.
За исключением этого аспекта, конфигурация является идентичной конфигурации по фиг.13, и, следовательно, ее описание не повторяется.
Конфигурация аппаратуры 100' предоставления информации местоположения в соответствии с вариантом 2 осуществления является, по существу, идентичной конфигурации аппаратуры 100 предоставления информации местоположения в соответствии с вариантом 1 осуществления, описанным со ссылкой на фиг.8, за исключением того, что при управлении отслеживанием время формирования сигналов-реплик управляется по-иному в модулях 410.1-410.n коррелятора, как описано со ссылкой на фиг.12.
Последовательность операций обработки определения местоположения в помещении
Фиг.15 является диаграммой, представляющей процесс, выполняемый посредством модуля 414 управления, модуля 416 определения и находящегося в помещении модуля 434 определения местоположения, который соответствует фиг.9 варианта 1 осуществления.
Ссылаясь на фиг.15, когда начинается процесс приема (этап S200), под управлением модуля 414 управления модули 410.1-410.n коррелятора выполняют процесс корреляции для возможных кодов расширения спектра (PRN-кодов), так что модуль 414 управления выполняет процессы обнаружения и синхронизации параллельно. В качестве примера, в настоящем варианте осуществления, находящийся в помещении передатчик 200 выполняет процессы поиска и обнаружения параллельно и асинхронно на двух каналах CH1 и CH2, которые соответствуют сигналам, передаваемым с передающих антенн TX-ANT1 и TX-ANT2 (этапы S202, S204).
Процесс поиска и обнаружения фактически продолжается под управлением модуля 414 управления до тех пор, пока не завершается обнаружение, и не устанавливается контур синхронизации для любого из каналов (этапы S206, S208).
Если контур синхронизации устанавливается рано для одного из каналов CH1 и CH2, и если посредством модуля 416 определения определяется то, что канал соответствует сигналу определения местоположения из находящегося в помещении передатчика 200, модуль 414 управления выполняет процесс поиска и обнаружения, при котором время задержки соответствующего одного из устройств 409.1-409.n переменной задержки задано таким образом, чтобы предоставлять задержку в предписанное время для PRN-кода, который является идентичным PRN-коду с установленной синхронизацией (этап S210). В частности, с использованием информации, связанной со временем приема кода расширения спектра, используемого для установления контура синхронизации в одном канале, и с использованием информации PRN-кода, процесс отслеживания и обнаружения выполняется при условии, что код расширения спектра другого канала имеет дополнительную временную задержку, соответствующую предписанному времени, во время приема.
Если устанавливается контур синхронизации одного канала, PRN-код и информация частоты контура синхронизации для вхождения в синхронизацию с сигналом (частоты гетеродина, такого как PLL-осциллятор, используемый для формирования сигнала-реплики с синхронизированным кодом расширения спектра) передается в другой канал. Таким образом, становится возможной быстрая синхронизация двух каналов. Дополнительно, поскольку предписанная величина задержки сохраняется в аппаратуре 100 предоставления информации местоположения, если обнаруживается один канал, возможно быстрое обнаружение другого канала.
После этого, если определено то, что успешно синхронизированный канал соответствует сигналу определения местоположения из находящегося в помещении передатчика 200, модуль 416 определения определяет то, установлена или нет синхронизация в обоих каналах в пределах предписанного периода времени (этап S212).
Последующие этапы S214-S232 процесса являются идентичными этапам S114-S132 процесса из варианта 1 осуществления, и, следовательно, их описание не повторяется.
Посредством такого процесса, как описано выше, становится возможным стабильный прием сигналов в помещении. Дополнительно, даже в помещении информация местоположения может содержать стабильную точность приблизительно нескольких метров.
Помимо этого, реализуются преимущества, аналогичные преимуществам, достигаемым посредством варианта 1 осуществления.
Вариант 3 осуществления
Фиг.16 является схематичной иллюстрацией, показывающей состояние приема аппаратуры 100” предоставления информации местоположения, принимающей сигнал местоположения из находящегося в помещении передатчика 200” в соответствии с вариантом 3 осуществления.
В находящемся в помещении передатчике 200”, передающие антенны TX-ANT1 и TX-ANT2 размещаются в физически удаленных положениях. Предпочтительное расстояние между двумя антеннами составляет приблизительно от нескольких десятков сантиметров до 1 м. Также в этом варианте осуществления, число передающих антенн не ограничено двумя, и, в общем, необходимо, чтобы предоставлялось множество антенн.
Находящийся в помещении передатчик 200” в соответствии с вариантом 3 осуществления передает, с двух антенн, сигналы определения местоположения, идентичные по частоте, в последовательности несущих, PRN-кода и кодовой временной синхронизации. Тем не менее, следует отметить, что сигналы с двух антенн передаются обособленно и прерывисто.
Принимающая система может иметь идентичную аппаратную конфигурацию, идентичную аппаратной конфигурации аппаратуры 100 предоставления информации местоположения варианта 1 осуществления, показанного на фиг.8, чтобы пользоваться характеристиками системы. Тем не менее, следует отметить, что модуль 414 управления и модуль 416 определения выполняют процессы, как описано далее.
Находящийся в помещении передатчик 200'' в соответствии с вариантом 3 осуществления разрешает проблему нестабильной связи, являющейся следствием явления затухания, вызываемого посредством радиоволн, отражаемых посредством конструкций на стенах помещений, главным образом, посредством такой модификации в конфигурации стороны передатчика.
Фиг.17 является блок-схемой, показывающей аппаратную конфигурацию находящегося в помещении передатчика 200-1” в соответствии с вариантом 3 осуществления.
Конфигурация находящегося в помещении передатчика 200-1” в соответствии с вариантом 3 осуществления отличается от конфигурации находящегося в помещении передатчика 200' по варианту 2 осуществления в следующих аспектах.
Во-первых, находящийся в помещении передатчик 200-1” в соответствии с вариантом 3 осуществления имеет такую конфигурацию, в которой поток битов, кодированный с расширением спектра посредством одного PRN-кода, выводится из FPGA 245, и, помимо этого, выводятся сигналы Sigsw и /Sigsw для управления вышеуказанной "обособленной и прерывистой" передачей. Здесь, сигналы Sigsw и /Sigsw являются взаимно комплементарными сигналами.
Дополнительно, в находящемся в помещении передатчике 200-1” в соответствии с вариантом 3 осуществления, сигнал, выводимый из SAW 256.1, передается с передающих антенн TX-ANT1 и TX-ANT2 обособленно и прерывисто посредством переключающих схем 258.1 и 258.2, которые управляются посредством сигналов Sigsw и /Sigsw, соответственно.
За исключением этих аспектов, конфигурация является идентичной конфигурации находящегося в помещении передатчика 200' в соответствии с вариантом 2 осуществления, и, следовательно, ее описание не повторяется.
Фиг.18 является функциональной блок-схемой, иллюстрирующей конфигурацию модулятора 245a” для модуляции сигнала в основной полосе C/A-кода текущего GPS-сигнала в соответствии с его форматом сигнала, из схем, реализованных посредством FPGA 245, показанной на фиг.17.
Конфигурация модулятора 245a” в соответствии с вариантом 3 осуществления отличается от конфигурации модулятора 245a' в соответствии с вариантом 2 осуществления, показанного на фиг.14, тем, что она включает в себя регистр 2476 PN-кода для считывания и сохранения начального значения псевдошумового кода (называемого "PN-кодом"), отличающегося от значения, используемого для процесса расширения спектра из EEPROM 243, и последовательного вывода битовых сигналов PN-кода последовательно во времени в качестве сигнала Sigsw, и инвертор 2478, принимающий, инвертирующий и выводящий выходной сигнал регистра 2476 PN-кода.
PN-код работает с битовым синхросигналом с единицей в 2 элементарных сигнала для PRN-кода, используемого для процесса расширения спектра, и выходные сигналы в передающие антенны переключаются надлежащим образом. Вследствие такой конфигурации сигналы определения местоположения одновременно не передаются с передающих антенн TX-ANT1 и TX-ANT2, и в любое время одна из антенн передает сигнал.
Сигналы/Sigsw и Sigsw, управляющие передачей с антенн, могут быть любыми переменными сигналами, которые инвертируются с идентичным временным соотношением. Более предпочтительно, тем не менее, сигналы/Sigsw и Sigsw, управляющие передачей с антенн, формируются из PN-кода, как описано выше, причем этот PN-код является случайным кодом, и среднее интегрированное значение значений кодов равно 0, если предполагается, что сформированные биты 1 и 0 соответствуют -1 и 1. Тем не менее, следует отметить, что сигналы, управляющие переключающими схемами 258.1 и 258.2, должны иметь слабую корреляцию с PRN-кодом, используемым для процесса расширения спектра. Вследствие таких характеристик PN-кода частота передачи сигналов определения местоположения с передающей антенны TX-ANT1 становится равной частоте передачи сигналов определения местоположения с передающей антенны TX-ANT2.
Модулятор 245a” также выводит сигнал, совместимый с текущим GPS-сигналом (сигнал, совместимый с L1 C/A-кодом: совместимый L1 C/A-сигнал) посредством микропрограммного обеспечения FPGA 245. В частности, модулятор 245a'' модулирует информацию "широты, долготы и высоты над уровнем моря" передатчика в качестве сообщения и тем самым формирует BPSK-модулированный сигнал.
Переключающие схемы 258.1 и 258.2 выводят сигнал из SAW 256.1 в соответствующую передающую антенну TX-ANT1 или TX-ANT2, если сигналы Sigsw и /Sigsw имеют H-уровень, и прекращают вывод, если сигналы имеют L-уровень.
Фиг.19 показывает изменение во времени уровней сигнала, интегрированных посредством модулей 412.1-412.n интегрирования в аппаратуре 100 предоставления информации местоположения в соответствии с вариантом 3 осуществления.
Вследствие влияния затухания при многолучевом распространении аппаратура 100 предоставления информации местоположения принимает сигналы с передающих антенн TX-ANT1 и TX-ANT2 нестабильно. На чертеже толстая линия представляет сигнал с передающей антенны TX-ANT1, а тонкая линия представляет сигнал с передающей антенны TX-ANT2. Ширина линии представляет интенсивность принимаемого сигнала. Незаполненная часть (пропущенная часть) представляет, что прием выполнен с ошибкой вследствие затухания и т.п.
В примере, показанном на фиг.19, предполагается, что по мере того, как перемещается аппаратура 100 предоставления информации местоположения, окружение приема существенно изменяется, и прием выполняется с ошибкой в некоторых случаях интегрирования посредством модулей 412.1-412.n интегрирования.
Фиг.20 показывает пример мощности сигнала, полученной посредством пяти операций интегрирования модулей 412.1-412.n интегрирования в примере, показанном на фиг.19.
Фиг.21 является таблицей, указывающей периоды обособленного и прерывистого переключения выводов передаваемых сигналов и соответствующие преимущества и недостатки.
Поскольку сигналы, передаваемые с двух передающих антенн, являются идентичными, интегрирование может выполняться без необходимости различения между сигналами с передающих антенн TX-ANT1 и TX-ANT2.
В этой конфигурации, смещение мощности не возникает относительно передаваемого C/A-кода. Как показано на фиг.18, при формировании C/A-кода посредством регистра 2466 кодов сообщений через умножитель 2452 должна рассматриваться корреляция во время передачи с двух антенн. Здесь, сигнал из регистра 2466 кодов сообщений является очень медленным по сравнению с C/A-кодом, и влияние корреляции является очень низким.
С другой стороны, PN-код просто управляет мощностью передачи с двух антенн. В общем, мощность сигнала, принимаемая посредством аппаратуры 100 предоставления информации местоположения, является результатом комбинирования (фазового синтеза) периода повторения множества путей отражения. Если аппаратура перемещается, число путей и мощность также изменяется. Соответственно, мощность, возникающая на приемной стороне аппаратуры 100 предоставления информации местоположения, должна быть очень сложной, с наличием периодичности и случайности. Чтобы ослаблять корреляцию с такой случайностью и периодичностью, переключающие схемы 258.1 и 258.2 управляются посредством псевдошумового кода.
Здесь, процесс интегрирования посредством модулей 412.1-412.n интегрирования является процессом, традиционно выполняемым в общем GPS-приемнике. Следовательно, система в соответствии с вариантом 3 осуществления является преимущественной в том, что, по существу, принимающая система не требует изменений или модификаций.
Хотя настоящее изобретение подробно описано и проиллюстрировано, очевидно, что оно служит только в качестве иллюстрации и примера и не должно восприниматься в качестве ограничения, при этом объем настоящего изобретения интерпретируется только посредством прилагаемой формулы изобретения.
СПИСОК НОМЕРОВ ССЫЛОК
10 - система предоставления информации местоположения,
110, 111, 112 - GPS-спутники,
120, 121, 122 - передатчики,
100, 100-1, 100-2, 100-3, 100-4 - аппаратуры предоставления информации местоположения,
130 - здание, 200, 200-1, 200-2, 200-3,
1110 - находящиеся в помещении передатчики,
210 - беспроводной интерфейс,
220 - порт внешней синхронизирующей линии связи,
221 - порт внешнего синхросигнала,
230 - блок ввода/вывода опорного синхросигнала,
240 - блок цифровой обработки,
241 - процессор,
242 - RAM,
243, 244 - EEPROM,
245 - FPGA,
250 - блок аналоговой обработки, TX-ANT1, TX-ANT2 - передающие антенны, RX-ANT - приемная антенна.