Выбор порогового значения и усиления для спутникового навигационного приемника

Выбор порогового значения и усиления для спутникового навигационного приемника

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится, в общем случае, к измерениям с дискретизацией сигнала, которые подвержены помехам, и, в частности, к выбору порогового значения и к дискретизации для обеспечения улучшенного функционирования спутникового навигационного приемника при наличии сигналов помех в глобальной спутниковой навигационной системе, ГСНС (GNSS).

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В приемниках глобальной спутниковой навигационной системы (ГСНС), такой как, например, Глобальная система определения местоположения (GPS), используют средства измерения расстояния, которые основаны на навигационных сигналах прямой видимости, широковещательную передачу которых осуществляют со спутников. Приемник измеряет время прихода одного или большего количества широковещательных сигналов. Это измерение времени прихода сигнала содержит операцию измерения времени на основании участка сигнала, закодированного кодом грубого определения местоположения объектов (coarse acquisition, C/A), именуемого псевдодальностью, и операцию измерения фазы.

Наличие сигналов помех может ухудшать отношение сигнал-шум (ОСШ) одного или большего количества навигационных сигналов ГСНС. На Фиг.2 проиллюстрированы помехи 200 от незатухающих волн (CW). Помехи 200 от незатухающих волн могут рассматриваться как сигнал помехи, в этом случае - синусоидальный сигнал, наложенный на сигнал 210 с разнесением по спектру, используемый в соответствующем сигнале ГСНС. Перед выполнением корреляции сигнала 210 с разнесением по спектру в приемнике амплитуда сигнала помехи часто является значительно большей, чем амплитуда сигнала 210 с разнесением по спектру. При корреляции выполняют обращение разнесения энергии сигнала ГСНС по спектру и разнесение энергии сигнала помехи по спектру, который, следовательно, становится шумоподобным. Если дополнительный шум от сигнала помехи, для которого выполнено обращение разнесения по спектру, является большим, чем фоновый тепловой шум 212 окружающей среды, то ОСШ принятого сигнала ГСНС уменьшается.

ОСШ сигнала ГСНС изменяется при изменении локальной амплитуды сигнала помехи. Кроме того, фоновый тепловой шум 212 маскирует сигнал 210 с разнесением по спектру. Однако, когда сигнал 210 с разнесением по спектру является дискретизированным, то его легче зарегистрировать в максимумах и минимумах сигнала помехи, где скорость изменения сигнала помехи почти равна нулю. Сигнал 210 с разнесением по спектру сложнее распознать в максимуме величины скорости изменения сигнала помехи.

В одном из обычных подходов для защиты от помех была использована трехуровневая дискретизация 214 на основании амплитуды сигнала помехи, при этом во время обработки сигналов в приемнике используют выборки вблизи максимумов и минимумов сигнала помехи. Выборкам, попадающим на максимумы, количество которых составляет от 10% до 20% от всех выборок, присваивают весовые коэффициенты, равные +1, а выборкам, попадающим на минимумы, количество которых составляет от 10% до 20% от всех выборок, присваивают весовые коэффициенты, равные -1. Остальные выборки не учитывают, присваивая им весовые коэффициенты, равные 0.

Однако в этом обычном подходе к решению проблемы регистрации с защитой от помех могут возникать затруднения в получении желательных совокупностей выборок. Следовательно, существует потребность в создании усовершенствованной схемы регистрации с защитой от помех в приемниках глобальной спутниковой навигационной системы (ГСНС).

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Описано спутниковое навигационное устройство, содержащее универсальный (гибкий) радиочастотный (РЧ) приемник. Приемник принимает сигнал, содержащий, по меньшей мере, первый сигнал с разнесением по спектру из первого спутника. Приемник имеет первый канал, содержащий аналого-цифровой преобразователь (АЦП), предназначенный для выборки и дискретизации сигнала, и схему автоматической регулировки усиления (АРУ), предназначенную для регулировки усиления сигнала. Аналого-цифровой преобразователь имеет первое не равное нулю пороговое значение дискретизации и второе не равное нулю пороговое значение дискретизации. Схема АРУ регулирует усиление в соответствии с первым не равным нулю пороговым значением дискретизации, создавая первую заранее заданную вероятность P ₁ наличия выборки, не равной нулю. Второе не равное нулю пороговое значение дискретизации может соответствовать второй заранее заданной вероятности P₂ наличия выборки, не равной нулю. Сигнал усиливают с использованием коэффициента усиления и выполняют его дискретизацию с использованием второго не равного нулю порогового значения дискретизации для уменьшения влияния сигнала помех на приемник при произвольном отношении мощности сигнала помех к мощности шума приемника.

Аналого-цифровой преобразователь может производить вывод диапазона значений, соответствующих 2, 3, 4 или 5-битовой дискретизации. Первое не равное нулю пороговое значение дискретизации соответствует первому диапазону выходных значений, а второе не равное нулю пороговое значение дискретизации соответствует второму диапазону выходных значений. В аналого-цифровом преобразователе также может быть использована справочная таблица, содержащая первое соответствие и второе соответствие, при этом не равные нулю выборки в первом соответствии определяют на основании первого не равного нулю порогового значения дискретизации, а не равные нулю выборки во втором соответствии определяют на основании второго не равного нулю порогового значения дискретизации.

Первый канал может содержать схему коррекции смещения постоянной составляющей, предназначенную, по существу, для уменьшения смещения постоянной составляющей в сигнале. Приемник также может содержать схему гашения, которая суммирует несколько событий, когда соответствующая выборка сигнала превышает пороговое значение в течение некоторого промежутка времени и, по меньшей мере, временно отключает приемник в том случае, если количество событий превышает некоторое значение. Этим пороговым значением может являться значение, в восемь раз превышающее первое не равное нулю пороговое значение дискретизации. Приемник может быть повторно включен после того, как количество событий является меньшим, чем это значение.

Первый канал может содержать схему преобразования с понижением частоты, которая осуществляет преобразование сигнала из сигнала первой несущей частоты в сигнал в полосе частот, близкой к полосе частот исходных сигналов. Сигнал в полосе частот, близкой к полосе частот исходных сигналов, содержит сигнал второй несущей частоты, по существу, меньшей, чем одна четверть частоты выборки. Приемник также может содержать схему фазовращателя, предназначенную для выполнения вращения фазы в комплексной области для дискретизированных квадратурных выборок сигнала в полосе частот, близкой к полосе частот исходных сигналов, таким образом, чтобы остаточная погрешность была, по существу, равномерно распределенной по фазовым углам от 0 до 360° и, следовательно, чтобы ее среднее значение было, по существу, равным нулю в интервале интегрирования, соответствующем первому сигналу с разнесением по спектру. В схеме фазовращателя может использоваться справочная таблица для выполнения вращения фазы в комплексной области.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Дополнительные задачи и отличительные признаки настоящего изобретения станут более очевидными из приведенного ниже подробного описания и из прилагаемой формулы изобретения при их рассмотрении совместно с чертежами, на которых изображено следующее:

На Фиг.1 изображена схема, на которой проиллюстрирована глобальная спутниковая навигационная система (ГСНС) с сигналами, прошедшими по прямому пути, и с сигналом многолучевого распространения.

На Фиг.2 проиллюстрированы помехи от незатухающих волн (CW) в сигнале с разнесением по спектру.

На Фиг.3A изображена блок-схема, на которой проиллюстрированы компоненты в канале приемника ГСНС.

На Фиг.3Б изображена блок-схема, на которой проиллюстрированы компоненты в канале приемника ГСНС.

На Фиг.4 изображена блок-схема, на которой проиллюстрирована обработка принятых сигналов в приемнике ГСНС.

На Фиг.5 проиллюстрировано распределение совокупности выборки.

На Фиг.6 изображен график зависимости вычисленного ухудшения отношения сигнал/шум (ОСШ) на выходе от мощности сигнала помехи от незатухающих волн.

На Фиг.7 изображен график, на котором приведено сравнение вычисленного ухудшения ОСШ на выходе как функции сигнала помехи от незатухающих волн для теоретического оптимума и варианта осуществления подхода с регистрации защит от помех.

На Фиг.8 изображена блок-схема, на которой проиллюстрирована схема гашения.

На Фиг.9 изображена блок-схема, на которой проиллюстрирована схема привязки по времени.

На Фиг.10 изображена блок-схема, на которой проиллюстрирована схема запуска и остановки.

На Фиг.11 изображена блок-схема, на которой проиллюстрирован генератор несущей с цифровым управлением, ГЦУ (NCO).

На Фиг.12 изображена блок-схема, на которой проиллюстрированы компоненты приемника ГСНС.

На Фиг.13 изображена схема последовательности операций, на которой проиллюстрирован способ действия приемника ГСНС.

На Фиг.14 изображена блок-схема, на которой проиллюстрирована схема коррекции смещения постоянной составляющей в приемнике ГСНС.

На Фиг.15 изображена блок-схема, на которой проиллюстрирована схема автоматической регулировки усиления (АРУ) в приемнике ГСНС.

Аналогичные номера позиций относятся к аналогичным элементам на нескольких из всех чертежей.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ниже приведена ссылка на варианты осуществления изобретения, примеры которых проиллюстрированы на сопроводительных чертежах. В приведенном ниже подробном описании изложены многочисленные конкретные подробности для обеспечения глубокого понимания настоящего изобретения. Однако для обычного специалиста в данной области техники очевидно, что настоящее изобретение может быть реализовано на практике без этих конкретных подробностей. В других случаях подробное описание известных способов, процедур, компонентов и схем не приведено, чтобы не затруднять понимание особенностей вариантов осуществления изобретения из-за излишних подробностей.

Описано спутниковое навигационное устройство, содержащее универсальный (гибкий) РЧ-приемник, предназначенный для приема одного или большего количества сигналов с разнесением по спектру из первого спутника, который имеет улучшенные характеристики защиты от помех. Варианты осуществления приемника обеспечивают прием сигнала, содержащего, по меньшей мере, первый сигнал с разнесением по спектру из первого спутника. Приемник имеет первый канал, содержащий аналого-цифровой преобразователь (АЦП), предназначенный для выборки и дискретизации сигнала, и схему автоматической регулировки усиления (АРУ), предназначенную для регулировки усиления сигнала. Аналого-цифровой преобразователь имеет первое не равное нулю пороговое значение дискретизации, соответствующее первой заранее заданной вероятности P ₁ не нулевой выборки, которую также именуют первой активностью, и второе не равное нулю пороговое значение дискретизации, соответствующее второй заранее заданной вероятности P₂ наличия не нулевой выборки, которую также именуют второй активностью. Схема АРУ может регулировать усиление в соответствии с первым не равным нулю пороговым значением дискретизации. Сигнал может быть усилен с использованием коэффициента усиления и дискретизирован с использованием второго не равного нулю порогового значения дискретизации для уменьшения влияния мешающего сигнала или сигнала помех на приемник при произвольном отношении мощности сигнала помех к мощности шума приемника. Путем управления статистикой выборок вместо регулирования амплитуды сигнала и путем полезного использования некоторых случайных статистических свойств гауссова шума и сигналов с помехами приемник позволяет получать желательные совокупности выборок и, следовательно, достигнуть улучшенных характеристик защиты от помех.

В вариантах осуществления спутникового навигационного устройства подразумевают, что термин "навигация" включает в себя определение местонахождения или позиции, что также известно как определение местоположения. Термин "навигация" следует интерпретировать как определение того, где именно находится спутниковое навигационное устройство относительно системы отсчета, которая, по меньшей мере, частично обеспечена спутниками в глобальной спутниковой навигационной системе (ГСНС). При навигации также может производиться определение времени в спутниковом навигационном устройстве, по меньшей мере, частично, по сигналам из одного или из большего количества спутников в ГНСС. Глобальными спутниковыми навигационными системами (ГСНС) являются в том числе Глобальная система определения местоположения (GPS), Глобальная орбитальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС), система определения местоположения GALILEO, Европейская геостационарная система навигационного покрытия (EGNOS), Система расширенного района приема дифференциальных поправок (WAAS), Многофункциональная спутниковая система приема дифференциальных поправок для транспорта (MSAS), Квазизенитная спутниковая система (QZSS), так же как сеть StarFire фирмы "NavCom Technology, Inc.", но эти примеры не являются ограничивающим признаком.

За исключением системы ГЛОНАСС спутники ГСНС используют способы множественного доступа с кодовым разделением (МДКР) для уменьшения межспутниковых помех. Спутники, не входящие в состав системы ГЛОНАСС, осуществляют широковещательную передачу сигналов на несущих частотах сигнала в L диапазоне частот и используют псевдослучайные коды разнесения сигнала по спектру. В системе ГЛОНАСС для обеспечения защиты от межспутниковых помех используют множественный доступ с частотным разделением (МДЧР). Каждый спутник системы ГЛОНАСС использует один и тот же код разнесения сигнала по спектру. За исключением диаметрально противоположных спутников, расположенных на одной и той же орбите на противоположных сторонах Земли, каждый спутник имеет свой собственный диапазон частот. Диаметрально противоположные спутники могут совместно использовать один и тот же диапазон частот.

Используя Глобальную систему определения местоположения (GPS) в качестве примера, спутники осуществляют широковещательную передачу навигационных сигналов на несущей частоте L1 сигнала, равной 1575,42 МГц, и на несущей частоте L2 сигнала, равной 1227,6 МГц. Запланирована передача третьего сигнала системы GPS на несущей частоте L5 сигнала, равной 1176,45 МГц. В системе GALILEO запланировано предоставление сигналов на частотах L1 и L5 (также именуемых E5A) и дополнительных сигналов на частотах 1207,14 МГц (E5B) и 1278,75 МГц (E6). Система GALILEO также будет предоставлять дополнительные сигналы с различными кодами разнесения сигнала по спектру на несущей частоте L1 сигнала. В системе QZSS планируют предоставлять сигналы, совместимые с системой GPS, на несущих частотах L1, L2 и L5 сигнала. В системе QZSS также планируют предоставлять сигналы на пока еще не определенной несущей частоте L6 сигнала. Спутники в системах WAAS, EGNOS и MSAS предоставляют сигналы, подобные сигналам системы GPS, на несущей частоте L1 сигнала, и запланировано предоставление второго сигнала на несущей частоте L5 сигнала.

В сети StarFire, которая функционирует, по меньшей мере, частично в качестве линии связи, используют каналы шириной 840 Гц в диапазоне частот между 1525 МГц и 1560 МГц. Сеть StarFire обеспечивает передачу данных со скоростью 1200 закодированных битов в секунду.

В системе ГЛОНАСС широковещательную передачу сигналов осуществляют в диапазонах частот от 1598,0635 МГц до 1605,375 МГц (L1) и от 1242,9375 до 1248,625 МГц (L2). Диапазоны частот сигналов в системе ГЛОНАСС перекрывают высокочастотную часть соответствующих диапазонов частот сигналов в системах GPS и GALILEO.

На Фиг.1 проиллюстрирован составной сигнал, принимаемый устройством 110 в одном из вариантов осуществления ГСНС 100. Этот составной сигнал содержит один или большее количество сигналов 114, широковещательную передачу которых производит один или большее количество спутников, а также сигнал 116 многолучевого распространения, отраженный от объекта 112. Как описано выше, каждый из сигналов 114 содержит, по меньшей мере, один сигнал с разнесением по спектру, соответствующий, по меньшей мере, одному спутнику.

На Фиг.3A проиллюстрированы компоненты в одном из вариантов осуществления схемы 300 подканала в первом канале приемника в устройстве 110 (Фиг.1). Прием составного сигнала осуществляет входная схема, содержащая одну или большее количество антенн. Входные сигналы из антенны могут быть усилены или не усилены (пассивный режим), и в маршрутизаторе, имеющемся во входной схеме, может быть выполнено объединение одной или множества частот для каждого антенного соединителя. В вариантах осуществления изобретения с антенной без усиления или с наличием длинного соединителя или кабеля между антенной и маршрутизатором входная схема может содержать каскад первичного усиления. По меньшей мере, часть составного сигнала 310 направляют в один или в большее количество каналов. Каждый из каналов содержит одну или большее количество схем подканалов, например, схему 300 подканала. Схема 300 подканала производит прием соответствующей полосы диапазона частот, по меньшей мере, в одном сигнале с разнесением по спектру, соответствующем, по меньшей мере, первому спутнику в по меньшей мере части составного сигнала 310.

Составной сигнал 310 подают в фильтр 312 с низким уровнем потерь, предназначенный для того, чтобы не пропускать зеркальные сигналы и внеполосные помехи. Перед подачей сигнала в фильтр 312 он также может быть усилен в усилителе (на чертеже не показан) и/или отфильтрован в фильтре (на чертеже не показан). В вариантах осуществления изобретения с наличием первичного малошумящего усилителя во входных электронных схемах это усиление может отсутствовать. Выполняют преобразование, по меньшей мере, части сигнала с понижением частоты до промежуточной частоты (ПЧ) с использованием одного или большего количества модуляторов, например, смесителя 314. В некоторых вариантах осуществления изобретения ПЧ является общей для одного или большего количества схем дополнительных подканалов. При преобразовании с понижением частоты в смесителе 314 подмешивают первый опорный сигнал, имеющий соответствующую первую несущую частоту или частоту первого гетеродина (LO), генерация которого осуществлена генератором 318 сигнала.

Генерация первого опорного сигнала может быть осуществлена на основании одного или большего количества тактовых сигналов, которые могут быть сгенерированы генератором 316 опорной частоты. Каждая схема подканала в приемнике имеет уникальную первую частоту гетеродина, посредством которой соответствующей схеме подканала, такой как схема 300 подканала, разрешают принимать соответствующую полосу частот, по меньшей мере, в одном сигнале с разнесением по спектру из первого спутника. Схемы подканала могут принимать один или большее количество тактовых сигналов, по меньшей мере, из одного общего генератора опорной частоты, имеющегося в приемнике. В других вариантах осуществления изобретения общий генератор опорной частоты может отсутствовать. Генератор 316 опорной частоты может содержать одну или большее количество схем фазовой автоподстройки частоты, схем автоматической подстройки по задержке и/или схем интерполяции.

После преобразования с понижением частоты сигнал на промежуточной частоте (ПЧ) проходит через фильтр 320 с высокой добротностью, такой как фильтр на поверхностных акустических волнах, который предотвращает наложение сигналов и появление сигналов помех и не пропускает внеполосные помехи. Наличие фильтра 320 с высокой добротностью может позволить, чтобы другие фильтры в канале 300, например, выполняющие предварительную селективную фильтрацию на входе, имели более низкую точность, может позволить проще реализовать схему 330 автоматической регулировки усиления (АРУ) и может также позволить выполнять дискретизацию с меньшим количеством битов в аналого-цифровых преобразователях 338. Фильтры в схемах подканалов, например фильтр 320, определяют ширину полосы частот обработки сигналов для сигнала в приемнике. Вследствие этого эти фильтры, например фильтр 320, помогают определить общие характеристики обработки сигналов в приемнике. В некоторых вариантах осуществления изобретения фильтры, например фильтр 320, могут иметь центральную частоту, по существу, равную ПЧ, и ширину полосы пропускания большую, чем ширина полосы частот, приблизительно равная ширине полосы частот первого спутника. В некоторых вариантах осуществления изобретения ширина полосы пропускания (полоса пропускания на уровне 3 дБ) одного или большего количества фильтров, например фильтра 320, может быть большей, чем, приблизительно, 30 МГц (с двух сторон). В некоторых вариантах осуществления изобретения ширина полосы пропускания (полоса пропускания на уровне 3 дБ) одного или большего количества фильтров, например, фильтра 320, может находиться в пределах диапазона частот от, приблизительно, 30 МГц до, приблизительно, 32 МГц включительно (с двух сторон). В варианте осуществления изобретения, который приведен в качестве примера, фильтр 320 может быть эквивалентным 6 или большему количеству комплексных полюсов. Для подканала, соответствующего сигналам из сети StarFire, фильтр 320 также может иметь центральную частоту, по существу, равную ПЧ. Однако в этом случае ширина полосы пропускания фильтра 320 может быть равной 200 кГц, так как сигнал в сети StarFire использует меньшую ширину полосы частот.

Путем обеспечения того, что ширина полосы пропускания фильтров, например, фильтра 320, является, по меньшей мере, незначительно большей, чем фильтрация, применяемая для вещаемых сигналов одним или более спутниками ГСНС, не происходит потерь содержимого сигнала и обеспечивается подавление внеполосных помех в максимально возможной степени. Если ширина полосы пропускания фильтров в одном или большем количестве спутников будет увеличена в будущем, то ширина полосы пропускания одного или большего количества фильтров, например фильтра 320, также может быть увеличена для того, чтобы не происходило потерь содержимого сигнала. Это может обеспечить возможность улучшенной коррекции сигнала 116 многолучевого распространения (Фиг.1) и/или улучшенные характеристики слежения для приемника.

Преобразование сигнала в одной или в большем количестве схем подканалов, например, в схеме 300 подканала, в сигнал в полосе частот, по существу, близкой к полосе частот исходных сигналов (нулевая частота), осуществляют с использованием одного или большего количества модуляторов, например, смесителей 322. При преобразовании с понижением частоты в смесителях 322 подмешивают вторые опорные сигналы, каждый из которых имеет вторую частоту несущей или гетеродина, и которые являются по существу квадратурными друг к другу созданные генератором 324 квадратурных сигналов. Генерация второго опорного сигнала может быть осуществлена на основании, по меньшей мере, одного тактового сигнала из генератора 316 опорной частоты и/или из общего генератора опорной частоты. По существу, полоса частот, близкая к полосе частот исходных сигналов, может содержать частоты, по существу, меньшие, чем одна четверть частоты выборки в аналого-цифровых преобразователях 338. В некоторых вариантах осуществления изобретения полоса частот, по существу, близкая к полосе частот исходных сигналов, может содержать частоты, меньшие, чем, приблизительно, 100 кГц.

Преобразование с понижением частоты до полосы частот, по существу, близкой к полосе частот исходных сигналов, фактически вводит преднамеренный доплеровский сдвиг частоты. Один из способов реализации этого состоит в установке несущей частоты, по меньшей мере, одного тактового сигнала таким образом, чтобы она была выше, приблизительно, на 40 промилле (частей на миллион). Этот сдвиг обеспечивает то, что все I-выборки (синфазные) и Q-выборки (квадратурные) из аналого-цифровых преобразователей 338 имеют явный положительный доплеровский сдвиг частоты, что упрощает конструкцию генераторов сигналов, например, генераторов с цифровым управлением (ГЦУ), в схемах обработки сигналов, например, в устройстве 342 обработки сигналов. Этот сдвиг также обеспечивает то, что края цифровых выборок распределены по случайному закону относительно привязки во времени краев битов кода, по меньшей мере, в одном сигнале с разнесением по спектру, по меньшей мере, из первого спутника.

В вариантах осуществления изобретения, которые приведены в качестве примеров, генератор 316 опорной частоты имеет номинальную несущую частоту сигнала, равную 16,36864 МГц. Она является на 39,101 МГц или, приблизительно, на 40 промилле большей, чем основная частота Глобальной системы определения местоположения (GPS), равная 10,23 МГц, умноженная на коэффициент 1,6. Несущая частота, по меньшей мере, одного тактового сигнала из генератора 316 опорной частоты может изменяться в течение его времени существования еще на 10 промилле вследствие изменения характеристик в результате устаревания и/или изменений температуры. В других вариантах осуществления изобретения, которые приведены в качестве примеров, генератор 316 опорной частоты может содержать кварцевый генератор с термостабилизацией, КГТС (TCXO), и/или кварцевый генератор со стабилизацией по напряжению, КГСН (VCXO).

Промежуточная частота, первая частота гетеродина и вторая частота гетеродина могут сохранить когерентные зависимости между кодом и несущими частотами сигнала, используемыми в сигналах ГСНС. Для всех сигналов ГСНС на каждый бит кода приходится, по существу, целое число периодов несущей. Выбранные частоты преобразования с понижением частоты, то есть соответствующая первая частота гетеродина и соответствующая вторая частота гетеродина, могут сохранять эти зависимости. Однако следует отметить, что эти зависимости являются нечувствительными к доплеровским сдвигам частоты, вызванным движением спутник - приемник, опорным сигналом, ошибками в тактовом сигнале в спутнике или в приемнике, и/или к преднамеренному доплеровскому сдвигу частоты, рассмотренному выше. Как описано ниже, в приемнике целесообразно используют это свойство.

ПЧ и вторая частота гетеродина могут являться, по существу, идентичными частотами, кратными частоте, по меньшей мере, соответствующего тактового сигнала из общего генератора опорной частоты, имеющегося в приемнике, и/или из генератора 316 опорной частоты. Пренебрегая источниками доплеровского сдвига (которые упомянуты выше), сумма двух частот преобразования с понижением частоты, то есть соответствующей первой частоты гетеродина и второй частоты гетеродина, в каждой из схем подканалов может быть, по существу, равной соответствующей несущей частоте сигнала, которая соответствует соответствующему диапазону частот, по меньшей мере, в одном сигнале с разнесением по спектру из первого спутника. Например, диапазон частот L1 в Глобальной системе определения местоположения (GPS) имеет номинальную несущую частоту сигнала, равную 1575,42 МГц, которая эквивалентна 154·10,23 МГц. В тех вариантах осуществления изобретения, в которых приемник 200 (Фиг.2) использует тактовый сигнал из генератора 316 опорной частоты с частотой N₁ ·10,23 МГц, генерацию первого и второго сигналов гетеродина осуществляют из этого тактового сигнала. Соответствующие частоты этих гетеродинов могут подчиняться нескольким зависимостям, которые гарантируют то, что диапазон, измеренный путем отслеживания несущей частоты, является, по существу, тем же самым, что и диапазон, измеренный путем отслеживания кода. Несущие частоты для каждого из сигналов L-диапазона могут также быть выражены в виде N₀ ·154. (N₀=154 для L1, 120 для L2, 115 для L5, 118 для E5A и 125 для E6). Частоту первого сигнала гетеродина создают путем умножения опорного тактового сигнала на A, то есть LO₁=A·N₁ ·10,23 МГц. Частота второго сигнала гетеродина, по существу, равна ПЧ, и ее создают путем умножения опорного тактового сигнала на B, то есть LO₂=B·N1·10,23 МГц. Множители A и B выбраны таким образом, что они подчиняются следующей зависимости: s·(N₀-A·N₁)=B·N₂, где s=1 для преобразования с понижением частоты при частоте гетеродина меньшей, чем центральная частота сигнала (low-side down conversion), и s=-1 для преобразования с понижением частоты при частоте гетеродина большей, чем центральная частота сигнала (high-side down conversion). Например, если для преобразования сигнала на частоте L1 в ПЧ, равную 13,7·10,23 МГц (=140 151 МГц), сначала используют преобразование с понижением частоты при частоте гетеродина большей, чем центральная частота сигнала, то значение s равно -1, а значение B·N₁ равно 154+13,7 или 167,7. Если же вместо этого используют преобразование с понижением частоты при частоте гетеродина меньшей, чем центральная частота сигнала, то значение s равно 1, а значение B·N₁ равно 154 - 13,7 или 140,3. Для каждой из частот ГСНС может быть использован различный множитель A. Одинаковая ПЧ и одинаковый множитель B могут использоваться для всех частот. Следует отметить, что, в некотором смысле, преобразование при частоте гетеродина большей, чем центральная частота сигнала, создает ПЧ с отрицательной частотой, но фильтры в приемнике и при последующих преобразованиях с понижением частоты работают одинаковым образом для положительных и отрицательных частот.

В одной или в большем количестве схем подканалов для сигналов из сети StarFire квадратурная регистрация (детектирование) может не использоваться. Частота второго сигнала гетеродина может быть отрегулирована ступенчато с шагом, приблизительно 21 Гц, для того чтобы частота второго сигнала гетеродина совпадала с центральной частотой канала связи StarFire. Контроллер в приемнике, схема первого канала и/или одна из схем подканалов, например схема 300 подканала, могут последовательно программировать генератор 324 сигнала на подходящие частоты, соответствующие каждому возможному диапазону частот StarFire, для обнаружения наличия соответствующего сигнала. Следует отметить следующее: при обработке сигналов StarFire может отсутствовать необходимость в поддержании особых зависимостей между кодом и несущими частотами сигнала, вследствие чего может иметься большая свобода выбора соответствующей частоты первого сигнала гетеродина и соответствующей частоты второго сигнала гетеродина.

После преобразования с понижением частоты до полосы частот, близкой к полосе частот исходных сигналов, синфазный сигнал и сигнал со сдвигом по фазе подают в фильтры 326 нижних частот для удаления нежелательных спектральных компонент. Сигналы усиливают на основании коэффициентов усиления, определенных с использованием схемы 330 АРУ, выборка и дискретизация которых выполнены в аналого-цифровых преобразователях 338, для создания синфазных I-выборок и Q-выборок со сдвигом по фазе. I-выборки и Q-выборки обрабатывают в устройстве 342 обработки сигналов. В устройстве 342 обработки сигналов могут быть использованы значения, хранящиеся в справочной таблице 344. Схема 330 АРУ и аналого-цифровые преобразователи 338 могут быть сконфигурированы и/или отрегулированы логическим устройством 334 управления с использованием значений, хранящихся в справочной таблице 336. Более подробное описание конфигурирования и/или выбора коэффициентов усиления и пороговых значений дискретизации для АЦП приведено ниже.

В некоторых вариантах осуществления изобретения ПЧ частота первого сигнала гетеродина и/или частота второго сигнала гетеродина в одном или в большем количестве схем подканалов, например в схеме 300 подканала, могут быть регулируемыми и/или конфигурируемыми. Это реализовано путем регулировки и/или путем изменения конфигурации, по меньшей мере, одного генератора сигнала, например генератора 318 сигнала, с использованием контроллера в приемнике, схемы первого подканала и/или одной из схем подканалов, например схемы 300 подканала. Например, может быть реализована ступенчатая регулировка частоты второго сигнала гетеродина в опорном сигнале из генератора 324 квадратурных сигналов с шагом в несколько сотен герц (Гц). При адаптации или реконфигурации ПЧ может быть выполнена регулировка или перестройка, по меньшей мере, одного из следующих элементов: фильтра 320, фильтров 326, смесителей 322 и/или смесителя 314. Следует отметить, что ранее описанная зависимость между кодом и несущей может быть сохранена для навигационных сигналов при изменении ПЧ. Для некоторых сигналов связи, например в StarFire, эта зависимость может быть сохранена или может быть не сохранена.

Посредством того, что обеспечена возможность перестройки ПЧ, частоты первого гетеродина и/или частоты второго гетеродина, ПЧ может быть перестроена таким образом, что принимает значение в диапазоне от, приблизительно, 100 МГц до, приблизительно, 350 МГц включительно. Варианты осуществления изобретения, в которых ПЧ, частота первого сигнала гетеродина и/или частота второго сигнала гетеродина являются регулируемыми, могут обеспечивать возможность динамической перестройки одной или большего количества схем подканалов на ПЧ в этом диапазоне, включая его крайние значения. Конфигурируемая или адаптируемая ПЧ предоставляет дополнительные степени свободы конструкции. Эти степени свободы могут предоставлять возможность изменения ПЧ в одном или в большем количестве подканалов для удовлетворения требованиям, предъявляемым компонентами, например, фильтрами 312, 320 и/или 326, генератором 318 сигнала, генератором 324 квадратурных сигналов и/или смесителями 314 и 322. Например, если во время срока службы приемника, установленного при его производстве, один или большее количество компонентов становятся устаревшими, или если становятся доступными один или большее количество более подходящих компонентов, соответствующих иному диапазону ПЧ, то ПЧ может быть изменена путем перестройки или адаптации частоты первого сигнала гетеродина и/или частоты второго сигнала гетеродина в одной или в большем количестве схем подканалов. В вариантах осуществления изобретения, которые приведены в качестве примеров, ПЧ может быть равной 140 МГц, 160 МГц и/или 200 МГц, так как эти значения могут соответствовать техническим условиям для дешевых фильтров и смесителей, которые были разработаны для телефонных аппаратов сотовой связи.

В других вариантах осуществления изобретения схема 300 подканала может иметь меньшее или большее количество компонентов. Функции двух или большего количества компонентов могут быть реализованы в одном компоненте. В альтернативном варианте функции некоторых компонентов могут быть реализованы в дополнительных экземплярах компонентов или в компонентах, расположенных в ином месте в приемнике. Несмотря на то что на Фиг.3A проиллюстрирована одна схема 300 подканала, в некоторых вариантах осуществления изобретения может содержаться большее количество схем подканалов. В некоторых вариантах осуществления изобретения в одной или в большем количестве схем подканалов может не использоваться квадратурное детектирование и выборка. Вместо этого сигнал может быть преобразован в полосу частот, близкую к полосе частот исходных сигналов, в одном или в большем количестве смесителей с использованием второго опорного сигнала, имеющего вторую несущую частоту или частоту гетеродина.

На Фиг.3Б проиллюстрирован вариант осуществления схемы 360 подканала. Вертикальная линия 362 соответствует схеме 346 детектирования, показанной на Фиг.3A. Для надлежащего функционирования схемы 360 подканала желательно наличие одинакового количества положительных и отрицательных выборок АЦП из аналого-цифровых преобразователей 338. Если среднее значение выборок, выполненных АЦП, не равно нулю, то они содержат смещение, также именуемое смещением постоянной составляющей, которое во время процесса (432 и 434 на Фиг.4) корреляции кода будет преобразовано в доп