使用地面數字廣播信號和全球定位系統信號的定位技術的制作方法

專利名稱：使用地面數字廣播信號和全球定位系統信號的定位技術的制作方法
技術領域：
本發明系關于定位技術，具體為使用地面數字廣播信號和全球定位系統衛星信號的定位技術。
背景技術：
全球定位系統(GPS)是當前應用最廣的一種定位系統。GPS衛星通常位于距離地表20千米的高空。GPS信號經過如此長的距離到達地面后強度大大減弱。在開闊地表和晴朗天氣的條件下，GPS接收器所需的最低靈敏度一般為-130dBm。在市區或者室內環境下，GPS接收器的靈敏度可能需要-155dBm到-160dBm，甚至-160dBm以上才能正常進行定位工作。而且，在市區或室內環境下，GPS信號遇到反射、封鎖以及由于其本身的多徑效應，定位精度和性能都將大大降低。
由于兩個主流標準即數字音頻廣播(DAB)和數字視頻廣播(DVB)/先進電視系統委員會(ATSC)的執行，地面模擬音頻廣播和模擬視頻廣播技術實現數字化，包括DAB、DVB和ATSC系統的地面數字廣播系統(T-DBS)不論是在信號傳輸強度還是在信號傳輸距離上都獲得了GPS所無法比擬的優勢。而且，T-DBS信號在L1載頻層的穿透能力比GPS信號要強得多。T-DBS可用于諸如地下室、樓梯道和地下停車場這些GPS定位無法正常工作的場所。而且，在市區由于高樓林立使得GPS定位結果可靠性下降，可以使用T-DBS作為輔助。因此，本發明之主旨即在于提供一種使用T-DBS信號和GPS信號的混合定位技術。

發明內容
本發明提供了一種使用T-DBS信號和GPS衛星信號的用于定位的接收器。該接收器包括一個第一調諧器、一個第二調諧器、一個信號檢測器、一個混合信號處理單元、一個測量數據處理單元和一個輔助數據處理單元。第一調諧器用于將GPS信號從其初始頻率轉換為中間頻率(IF)。第二調諧器用于將DBS信號轉換為中間頻率。信號檢測器可以檢測到GPS信號和DBS信號的存在并測量其信號強度，最后根據測量結果輸出一個信號用于選擇定位模式。混合信號處理單元可以從多種定位模式中選擇一種并得出發射機的位置以及各個信號到達接收器的時間差。測量數據處理單元連接到混合信號處理單元，用于根據發射機的位置得出接收器的位置以及計算信號到達的時間差。輔助數據處理單元連接到混合信號處理單元，當接收器工作于輔助模式時，該輔助數據處理單元從輔助基站接收輔助數據并提供給混合信號處理單元。上述多個定位模式包括獨立GPS定位模式、輔助GPS(AGPS)定位模式、DBS輔助GPS定位模式，GPS輔助DBS定位模式、獨立DBS定位模式以及輔助DBS定位模式。
本發明還提供了一種使用GPS信號和DBS信號的定位方法。該方法之步驟包括使用接收器中的一個信號檢測器檢測GPS信號是否存在；使用該信號檢測器檢測DBS信號是否存在；如果GPS信號存在則測定其信號強度；如果DBS信號存在則測定其信號強度；提供多個定位模式；根據檢測到的信號及其信號強度，使用接收器中的信號處理單元從上述多個定位模式中選擇一個；使用所選擇的定位模式測定接收器的位置。上述多個定位模式包括獨立GPS定位模式、輔助GPS(AGPS)定位模式、DBS輔助GPS定位模式，GPS輔助DBS定位模式、獨立DBS定位模式以及輔助DBS定位模式。


結合相應的附圖，以下對本發明典型實施例的描述將使得本發明之優點顯而易見。
圖1為一種定位系統的簡化模式；圖2為使用本發明實施例的一種使用GPS和/或DBS信號的混合定位系統之示意圖；圖3為使用本發明實施例的一種典型GPS/DBS接收器的塊圖；
圖4為本發明之典型實施例中DAB信號的一個傳輸幀；圖5為本發明之典型實施例中model-I模式下DAB信號的一個傳輸幀之詳細格式；圖6為本發明之典型實施例中DVB信號兆幀的兆幀標識包；圖7為本發明之典型實施例中ATSC信號的一幀；圖8為使用本發明之實施例中使用GPS和DBS信號的定位方法流程圖。
具體實施例方式
圖1為一種定位系統的簡化模式。該定位系統包括多個無線傳輸基站(102、104、106和108)，一個接收基站即移動接收器110，以及一個可選的參考基站112(也叫輔助服務器、輔助基站或者固定監測站)。GPS系統中，為了計算用戶位置，接收器至少需要從四個不同的傳輸基站中接收位置信息。圖1中簡單表示為S0 102，S1 104，S2 106和S3 108，各自位置分別為(x0，y0，z0)，(x1，y1，z1)(x2，y2，z2)和(x3，y3，z3)。圖1中給出了上述四個傳輸基站、參考基站和移動接收器的坐標。根據空間坐標的計算公式，可以得到以下方程組(x0-x)2+(y0-y)2+(z0-z)2=c×(τcd0)(x1-x)2+(y1-y)2+(z1-z)2=c×(τcd1)(x2-x)2+(y2-y)2+(z2-z)2=c×(τcd2)(x3-x)2+(y3-y)2+(z3-z)2=c×(τcd3)---(1)]]>其中τcdi為一個無線信號(例如GPS信號或者T-DBS信號)從傳輸基站到達接收器的時間。
假定tjm(m∈
)為無線信號開始傳輸的時刻，tin(n∈
)為無線信號到達接收器的時刻，可以得到以下方程組(2)接收器
(x0-x)2+(y0-y)2+(z0-z)2=c×(tj0-ti0)(x1-x)2+(y1-y)2+(z1-z)2=c×(tj1-ti1)(x2-x)2+(y2-y)2+(z2-z)2=c×(tj2-ti2)(x3-x)2+(y3-y)2+(z3-z)2=c×(tj3ti3)]]>和c×(tj0-ti0)=c×(tj0+0-ti0)=c×(tj0+0-(ti0+0))c×(τj1-ti1)=c×(tj0+ΔT1-ti1)=c×(tj0+ΔT1-(ti0+ΔTx1))c×(τj2-ti2)=c×(tj0+ΔT2-ti2)=c×(tj0+ΔT2-(ti0+ΔTx2))c×(τj3-ti3)=c×(tj0+ΔT3-ti3)=c×(tj0+ΔT3-(ti0+ΔTx3))]]>于是得到(x0-x)2+(y0-y)2+(z0-z)2=c×(tj0+0-(ti0+0))(x1-x)2+(y1-y)2+(z1-z)2=c×(tj0+ΔT1-(ti0+ΔTx1))(x2-x)2+(y2-y)2+(z2-z)2=c×(tj0+ΔT2-(ti0+ΔTx2))(x3-x)2+(y3-y)2+(z3-z)2=c×(tj0+ΔT3-(ti0+ΔTx3))---(2)]]>其中tj0-ti0為一個無線信號從指定的傳輸基站(S0)到達接收器的時間，ΔTi為傳輸基站i和指定的參考基站的傳輸時間差。ΔTxi為來自傳輸基站i的信號到達接收器的時刻和來自指定參考基站的信號到達接收器的時刻之差。使M＝tj0-tt0，根據方程組(2)可以得到以下方程組(3)接收器(x0-x)2+(y0-y)2+(z0-z)2=c×(M)(x1-x)2+(y1-y)2+(z1-z)2=c×(M+ΔT1-ΔTx1)(x2-x)2+(y2-y)2+(z2-z)2=c×(M+ΔT2-ΔTx2)(x3-x)2+(y3-y)2+(z3-z)2=c×(M+ΔT3-ΔT3)---(3)]]>如方程組(3)所示，如果(x0，y0，z0)，(x1，y1，z1)(x2，y2，z2)，(x3，y3，z3)，ΔTi和ΔTxi為已知，就可得出(x，y，z)和M的值，進而計算得知用戶坐標。換言之，對于一個定位系統(GPS或者T-DBS)來說，如果已知無線信號的傳輸時間差(ΔTi)和接收無線信號的時刻之差(ΔTxi)，且各個傳輸基站的位置可根據所接收的信號或者本地數據庫得知，就可以確定接收器的絕對位置。
對于GPS系統來說，通常所有GPS信號都是幾乎同步傳輸(所有GPS衛星同步傳輸信號的同一幀，實際上各個衛星的傳輸時間略微有所不同，不過接收器可以根據衛星位置表進行校正)，也就是說ΔTi≈0(i∈
)。因此，接收器的三維位置實際上可以根據接收器接收到GPS信號的時間差和所接收的GPS信號中包含的導航數據使用方程組(3)計算得出。
對于地面數字廣播系統來說，單頻網建立以后，如果網絡可以保證所有發射塔(transmission tower)同步傳輸信號的同一幀(發射塔可以使用GPS時間進行同步)，那么接收器接收到發射塔發出的信號后可以使用與GPS系統一樣的定位原理根據方程組(3)計算出用戶位置。如果網絡無法保證同步傳輸信號，各個傳輸基站傳輸信號時存在時間差，這個時間差就會導致定位誤差。如果需要高精確度定位，就可能需要一個參考基站(也叫固定監測站)來提供信息以便于計算ΔTi(i∈
)，如圖1所示。ΔTi可以根據以下方程組(4)計算參考基站(x0-xf)2+(y0-yf)2+(z0-zf)2=c×(tjf0-ti0)=c×(tjf0-(ti0+0))(x1-xf)2+(y1-yf)2+(z1-zf)2=c×(tjf1-ti1)=c×(tjf0+ΔT1-(ti0+ΔTx1))(x2-xf)2+(y2-yf)2+(z2-zf)2=c×(tjf2-ti2)=c×(tjf0+ΔT2-(ti0+ΔTx2))(x3-xf)2+(y3-yf)2+(z3-zf)2=c×(tjf3-ti3)=c×(tjf0+ΔT3-(ti0+ΔTx3))---(4)]]>其中(xf，yf，zf)為參考基站的位置信息。四個未知數tjf0，ΔT1，ΔT2，和ΔT3可以從方程組(4)中計算得出。ΔTi已知后，方程組(3)就可求解，得知用戶的位置。
圖2為使用本發明實施例的一種使用GPS信號和/或DBS信號的混合定位系統200的示意圖。該混合定位系統包括多個GPS衛星(SV0 202，SV1 204，SV2 206和SV3 208)，多個DBS發射機(210，212和214)，一個GPS/DBS接收器220，一個輔助服務器216以及一個基站218。GPS衛星用于傳輸GPS信號，其中包括了導航數據。輔助服務器216位于開闊的戶外環境中。因此，輔助服務器216接收到的GPS信號強度一般要比接收器接收到的信號強度大。使用此較強的GPS信號，輔助服務器216可以測量各個GPS衛星的多普勒頻移以及它們的多普勒頻移變化率。測量所得的數據從輔助服務器216傳輸給基站218。基站218可以向接收器220提供GPS輔助數據以提高其性能。接收器220接收到GPS信號和GPS輔助數據并確定用戶位置。另外，輔助服務器216還可以從DBS發射機0 210、1 212和2 214接收DBS信號，DBS信號中的DBS數據表明了各個DBS發射機的坐標。根據DBS發射機210、212和214的坐標和輔助服務器216的坐標，傳輸時間差(ΔTi)就可使用方程組(4)計算得出。接收器220從各個DBS發射機接收到DBS信號，并從輔助服務器216接收輔助數據。本領域技術人員理解，GPS系統需要四個以上的GPS衛星傳輸信號才能確定用戶位置，而DBS系統則需要三個以上的DBS發射機以確定用戶位置。需要注意的是，GPS衛星和DBS發射機的數目并不限于圖2所示數目，在不背離本發明精神的前提下，在不同實施例中該數目可以有所變化。
DBS/GPS接收器220可以根據應用環境來選擇從GPS衛星接收GPS信號或者從DBS發射機接收DBS信號。當接收器工作于輔助模式下時，還將使用輔助數據。本發明提供了多種定位模式。接收器220可以根據所接收到的信號強度或者工作環境在各種定位模式之間切換。上述定位模式包括獨立GPS定位模式、輔助GPS(AGPS)定位模式、DBS輔助GPS定位模式，GPS輔助DBS定位模式、獨立DBS定位模式以及輔助DBS定位模式。以下將對各個定位模式分別作詳細描述。
獨立GPS定位模式獨立GPS定位模式適用于開闊地表和戶外環境的常見應用。接收器至少從4個GPS衛星接收到GPS信號。如本領域技術人員所熟知，接收器從接收到的信號中提取出坐標信息并測定接收GPS信號的時間差。根據方程組(3)可以計算得出用戶位置。
輔助GPS(AGPS)定位模式該模式下，接收器接收和使用GPS信號，并從輔助基站(即圖2中的輔助服務器216)接收GPS輔助數據。AGPS模式中輔助數據用于捕獲和跟蹤，輔助內容包括多普勒頻移，多普勒頻移變化率和導航數據。在輔助數據的幫助下，接收器可以實現長時間的連續積分，獲得比較高的擴頻增益。但是，使用輔助數據要求有精確的GPS時間。因此，接收器在工作于AGPS模式之前必須執行一個關鍵步驟時鐘同步。換言之，在使用輔助數據之前接收器的時間必須與GPS時間一致。實現時鐘同步的方法之一是使用大量的并行相關器來根據一個特定的GPS信號執行相關。獲取該特定GPS信號后，接收器開始搜索并從其它GPS衛星上獲取更多GPS信號。該方法的缺點在于輔助數據傳輸過程中可能發生的網絡延遲將會產生嚴重影響。較長的網絡延遲將帶來巨大的運算任務。而且，當網絡延遲未知時，時鐘同步方法本身也會耗費大量的時間。因此，為提高效率，AGPS模式要求網絡延遲較短，并使用大量的并行相關器。
DBS輔助GPS定位模式根據本發明的一個實施例，DBS信號可以用于輔助AGPS定位，可以大幅削減用于時鐘同步的時間從而提高AGPS性能。舉例來說，當DBS信號為DVB信號或者DAB信號時，其幀格式中里包含有時間同步標簽(STS)，它以100ns為時間單位，可以確定下一個兆幀的發送時間。由于DBS信號從傳輸基站到接收器的距離通常不超過75千米，傳輸延遲小于75Km/300,000Km/s＝0.25ms。該延遲時間很短，因此可以用來實現AGPS模式下的時鐘同步，進而可以在室內環境中實現精確和快速的定位。DBS輔助GPS定位模式比傳統的AGPS模式在首次定位時間(TTFF)性能方面具有非常明顯的優勢，尤其是DVB/DAB發射機數量有限時。
GPS輔助DBS定位模式該模式適用于DBS發射機和可見的GPS衛星數量都不足時，比如2個DBS發射機和3個可見GPS衛星。在此情況下，接收器220同時接收DBS信號和GPS信號。因此，這種定位模式也稱為混合定位模式。需要說明的是，傳輸基站(DBS發射機和GPS衛星)的總數不應小于5。其原因在于混合使用兩種定位模式將引入一個新的未知量(兩個系統之間的傳輸時間差)。在方程組(3)中，4個傳輸基站的坐標本來足以計算出x，y，z和M這4個未知數，但是引入新的未知量后，就需要一個額外的方程來計算該未知量。因此，需要至少5個傳輸基站提供坐標信息，方程組(3)也需要相應作出修改。通過混合分析GPS信號和DVB/DAB信號后，可以確定用戶位置。
獨立DBS定位模式在諸如隧道或者地下停車場這類GPS衛星不可見的環境中，只能使用獨立DBS定位模式。獨立DBS定位模式至少需要3個DVB/DAB發射機來進行二維定位。在此模式下不需要參考基站。
輔助DBS定位模式為提高DBS定位精度，可以使用DBS輔助基站來提供精確的時鐘信息。比如，輔助基站接收到同一個DVB/DAB信號并根據發射機和輔助基站的坐標計算傳輸時間差ΔTi。接收器可獲得接收時間差(信號到達的時間差)ΔTxi并根據方程組(3)計算出用戶位置。
圖3為使用本發明實施例的典型GPS/DBS接收器的塊圖。需要注意的是該接收器與圖2中所示的GPS/DBS接收器220是一致的。該接收器包括一個GPS射頻調諧器302，一個DBS射頻調諧器304，一個GPS/DBS輔助數據處理單元306，一個GPS/DBS混合信號處理單元308，一個GPS/DBS信號檢測器310，一個GPS/DBS測量數據處理單元312和一個位置輸出單元314。
GPS射頻調諧器302用于接收GPS信號，將其轉換為中間頻率(IF)信號并將中間頻率信號發送給一個基帶處理單元303。DBS射頻調諧器304用于接收DBS信號并轉化為IF信號。
GPS/DBS混合信號處理單元308用于獲取、跟蹤和解調GPS IF信號和/或DBS IF信號并提取出表明相應發射機位置的導航數據或者DBS數據。GPS/DBS混合信號處理單元308還可測量接收到GPS/DBS信號的時間差(即ΔTxi)(或者時間戳)。根據方程組(3)中的(x0，y0，z0)，(x1，y1，z1)，(x2，y2，z2)和(x3，y3，z3)，GPS/DBS混合信號處理單元308輸出ΔTxi和導航數據和/或DBS數據。GPS/DBS測量數據處理單元312用于求解方程組(3)并輸出用戶的坐標、速率、時間及其它相關信息。GPS/DBS信號檢測器310可檢測接收到的GPS和/或DBS信號的信噪比(SNR)。該信噪比信息發送至GPS/DBS混合信號處理單元308用于定位模式選擇，具體選擇過程此前已述。根據上述SNR信息，配置GPS/DBS混合信號處理單元308工作于GPS信號處理模式(對應獨立GPS定位模式和AGPS定位模式)、DBS信號處理模式(對應獨立DBS定位模式和輔助DBS定位模式)或者混合信號處理模式(對應DBS輔助GPS定位模式和GPS輔助DBS定位模式)。通常賦予每種定位模式一個優先值，一般獨立GPS定位模式和AGPS定位模式的優先值較高。
GPS/DBS輔助數據處理單元306可同步處理GPS信號和DBS信號，或單獨處理其中的一種。實際操作中，GPS/DBS信號檢測器310可以檢測到哪種類型的信號強度較大并根據檢測結果選擇相應的定位模式。例如，如果未檢測到DBS信號，而且是在郊區，接收器就會切換到GPS信號處理模式。如果檢測到的GPS信號非常微弱，而且處于高樓林立的市區，接收器就會切換到DBS信號處理模式。以上兩種模式都可以從輔助基站接收輔助數據以提高定位性能。需要說明的是，在本發明的一個實施例中，GPS/DBS混合信號處理單元308內部包括了兩個硬件模塊用于處理GPS IF信號和DBS IF信號。當進入輔助模式時，GPS/DBS輔助數據處理單元306開始工作。GPS/DBS輔助數據處理單元306可接收GPS輔助數據和/或DBS輔助數據并將經過處理的輔助數據傳輸給GPS/DBS混合信號處理單元308。位置輸出單元314負責根據上一級312的輸出來輸出標準化的定位結果。
以下對于圖4至圖7的描述集中于如何將T-DBS信號用于定位。圖4為一個DAB信號的一個傳輸幀。該DAB-T(地面數字音頻廣播)信號使用編碼正交頻分多路復用(COFDM)調制。在model-I模式(DAB傳輸幀結構的一種)下，廣播節目的內容使用1.536M的帶寬，由1536個載波來傳輸。音頻數據使用MPEG-II標準編碼。圖4即為model-I模式下一個DAB-T信號的幀結構。該幀中包含的數據來自三個數據源同步信道、快速信息信道和主業務信道。
圖5為model-I模式下的DAB信號的一個傳輸幀詳細結構。不論采用何種DAB模式，來自同步信道的信息總是占用頭2個正交頻分復用(OFDM)符號。來自快速信息信道和主業務信道的數據所需的OFDM符號數則與傳輸模式有關。舉例來說，在model-I模式下，快速信息信道的信息占據3個OFDM符號，主業務信道的信息則占據72個OFDM符號。詳細的幀結構如圖5所示。在model-I模式下，每個傳輸幀都由76個OFDM符號組成，其周期為96ms。
DAB信號包括兩個部分主要信號s(t)和可選信號sTII(t)(TII為發射機標識符)。DAB信號為s(t)和sTII(t)之和。實際上，在第一個OFDM符號傳輸的期間，sTII(t)就已經傳輸了，也就是說，第一個OFDM符號中記載了sTII(t)信息。
接收到DAB信號以后，執行OFDM解調。經過幀同步以后，就可以獲取發射機發送的來自同步信道的信息，即提取TII信息。經過信道解碼以后，就可以獲取發射機發送的來自快速信息信道的信息。
使用DAB信號定位的原理如下1.獲取TII信號，方法上面已經給出。
2.獲取發射機的主標識符和子標識符。主標識符和子標識符對應發射機的標識號碼。從接收到的TII信號可以找出此發射臺使用的載波對。該載波對分別對應參數P和C，P等于主標識符的值，C為子標識符的值。
3.獲取FIG 0/22(快速信息組)。FIG 0/22包括了發射機的位置信息。快速信息信道分為多個快速信息塊(FIB)，快速信息塊又分為多個快速信息組(FIG)。通過過濾FIB可以得到FIG 0/22。當同時滿足條件FIG類型＝＝(000)和FIG擴展＝＝(10110)時，就可以過濾出FIG 0/22；4.獲取發射機的精確位置(x1，y1，z1)。主標識符和子標識符對應的發射機的精確位置信息可以從FIG 0/22中獲取。
5.確定ΔTxi。由于每個發射機的位置都是唯一的，每個主標識符和子標識符的值也是唯一的。因此，TII信號中相應的載波對也是唯一的。通過本地產生的載波對和從接收到的信號中濾出的載波對進行相關即可獲得DAB信號的時間差。(ΔTxi)。
6.計算用戶位置。由于(x1，y1，z1)和ΔTxi已知，根據方程組(3)可以計算出用戶位置。
以上步驟中1-5是在圖3所示GPS/DBS混合信號處理單元308中完成，步驟6在圖3所示GPS/DBS測量數據處理單元312中完成。
圖6為DVB信號的兆幀中的一個兆幀標識包。DVB-T(地面數字視頻廣播)信號使用COFDM調制。在2K模式(2048個正交載波)下，可以選擇6M、7M或者8M帶寬使用1512個載波傳輸數據。而且，DVB-T還可為8K模式(8192個載波)提供支持。與DVB-T類似的還有一個DVB-H，支持移動信號接收。DVB-H支持4K模式。DVB-H和DVB-T都是基于地面DVB系統的。對于一個地面DVB單頻網來說，兆幀標識包(MIP)在單頻網適配器中插入傳輸流(TS)。MIP表明了兆幀中第一個包開始傳輸(同步時間戳，STS)。其格式如圖6所示。
該格式包括多個段，如傳輸包頭，同步ID，指針(pointer)，周期中斷標志，同步時間戳，Tx標識符等等。由于包頭的特征字節是0×15，可以據此過濾出MIP。同步ID用于表明單頻網絡的存在，其特征字節為0×00。雙字節的指針表明兩個MIP之間的TS包個數。周期中斷標志(PF)表明MIP消息是否是周期性傳輸。同步時間戳表示下一個兆幀從單頻網適配器輸出的時間與標準GPS時間的差。Tx標識符表明接收的信號來自哪個發射機。
使用DVB信號定位的原理如下1.接收一個OFDM信號，經過同步和信道解碼之后根據包頭過濾出MIP消息；2.根據同步ID確定是否需要使用參考基站的輔助信息。如果單頻網存在，同步時間戳即為方程組(3)中ΔTi(i∈[1，3])的值，否則需要參考基站的輔助信息來獲取ΔTi的值；
3.根據Tx標識符確定每個發射塔的標識碼。通過查閱數據庫可以得知發射塔的地理坐標[(x0，y0，z0)，(x1，y1，z1)，(x2，y2，z2)，(x3，y3，z3)]。
4.獲取接收多徑DVB無線信號的接收時間差ΔTxi(i∈[1，3])。
圖7為ATSC信號的一幀。ATSC信號根據殘余邊帶調制法則使用8邊帶(ATSC 8-VSB)進行調制，符號碼率為10.762237。ATSC信號使用幀格式進行傳輸，幀結構如圖7所示。每個ATSC幀由624個段組成，包括域同步段和數據段。每個段包括832個符號。兩種類型的段都包含相同的由四個符號組成的段同步頭{-1，1，1，-1}。根據ATSC標準，段同步頭的周期為77.3微秒。ATSC定位原理使用段同步頭來實現定位。在建立單頻網的時候，為了確定所接收信號的信號源和測量該信號，在ATSC信號中使用了RF水印信號。當ATSC 8-VSB承載RF水印信號時，該水印信號有兩個功能。一是確定所接收信號的信號源。另一功能是測量所接收信號的各項特征。該水印信號使用Kasami序列。實際上，Kasami序列是使用三層PN碼的。ATSC定位原理即是利用了Kasami序列和域同步段來實現定位。
使用ATSC信號的定位原理如下1.接收ATSC 8-VSB，解調該ATSC 8-VSB信號，執行模數轉換，執行相關來提取Kasami序列；2.將Kasami序列中的信息與發射機數據庫中的信息相比較，獲取發射機的地理坐標；3.由于SFN網絡中所有發射機同步傳輸信號，傳輸時間差為0(ΔTi＝0)；4.由于每幀的域同步段中包含的信息為接收方已知，通過對域同步段進行相關可以得到接收時間差(ΔTxi)；5.由于x1，y1，z1，ΔT1和ΔTxi已知，根據方程組(3)可以得知接收器位置。
圖8為使用本發明實施例的一種使用GPS和DBS信號的定位方法流程圖。接收器中的信號檢測器檢測GPS信號802是否存在，檢測DBS信號804是否存在。如果檢測到GPS信號，則信號檢測器進一步確定GPS信號806的信號強度，比如信噪比。如果檢測到DBS信號，則信號檢測器進一步確定DBS信號808的信號強度，比如信噪比。接收器中的信號處理單元根據檢測到的信號810及其強度可從多個定位模式中選擇一種。如果未檢測到GPS信號，接收器進入獨立DBS定位模式。如果GPS信號不可見但是需要進行精確定位，接收器進入輔助DBS定位模式。如果未檢測到DBS信號，接收器進入獨立GPS定位模式。如果未檢測到DBS信號而需要較高的接收器性能，則進入輔助GPS(AGPS)定位模式。如果可見的GPS衛星和DBS發射機的數目都有限，接收器進入GPS輔助DBS定位模式。如果GPS信號微弱(特別是當GPS信號微弱且DBS發射機數量有限時)，接收器使用DBS信號，進入DBS輔助GPS定位模式。可選的定位模式之前已經詳述。根據所選的定位模式，接收器可確定接收器的位置812。
本文之用詞和表達皆為描述性而非限制性，故并不排斥本文所描述和圖示的特性之等同物(或部分等同物)，在權利要求書所界定的范圍內可以有各種修改。也可能存在其它修改、變化和替換。因此，權利要求書旨在涵蓋所有等同物。
權利要求
1.一種從發射機接收無線信號用于計算位置的接收器，其特征在于，包括一個第一調諧器，用于將全球定位系統(GPS)信號從初始頻率轉換為中間頻率(IF)，該GPS信號具有一定的信號強度；一個第二調諧器，用于將數字廣播系統(DBS)信號轉換為第二中間頻率，該DBS信號具有一定的信號強度；一個信號檢測單元，用于檢測GPS信號和DBS信號并測定所檢測到信號的信號強度，根據測定的信號強度，該信號檢測單元輸出一個信號用于選擇定位模式；一個混合信號處理單元，與第一調諧器、第二調諧器和信號檢測單元保持通訊，該混合信號處理單元可從多個定位模式中選擇一個并確定發射機的位置和接收器所接收的每個信號到達接收器的時間差；一個測量數據處理單元，該測量數據處理單元連接到混合信號處理單元，根據發射機位置和信號到達接收器的時間差可確定接收器的位置信息。
2.根據權利要求1所述之接收器，其特征在于，所述DBS信號為數字音頻廣播信號。
3.根據權利要求1所述之接收器，其特征在于，所述DBS信號為數字視頻廣播信號。
4.根據權利要求1所述之接收器，其特征在于，所述DBS信號為先進電視系統委員會(ATSC)信號。
5.根據權利要求1所述之接收器，其特征在于，還包括一個連接到混合信號處理單元的輔助數據處理單元，用于從輔助基站接收輔助數據并為混合信號處理單元提供輔助數據以便于接收器在選擇輔助定位模式時進行進一步的信號處理。
6.根據權利要求5所述之接收器，其特征在于，所述輔助數據包括GPS輔助數據。
7.根據權利要求5所述之接收器，其特征在于，所述輔助數據包括DBS輔助數據。
8.根據權利要求5所述之接收器，其特征在于，所述多個定位模式包括一個第一輔助定位模式，該輔助定位模式在輔助GPS(AGPS)定位模式中使用DBS信號提供時間同步信息以減少所需的同步時間，混合信號處理單元根據輔助數據和DBS信號使用GPS信號來進行定位。
9.根據權利要求8所述之接收器，其特征在于，所述多個定位模式還包括輔助GPS定位模式，混合信號處理單元根據輔助數據使用GPS信號進行定位。
10.根據權利要求8所述之接收器，其特征在于，所述多個定位模式還包括獨立GPS定位模式，混合信號處理單元僅處理GPS信號。
11.根據權利要求1所述之接收器，其特征在于，所述多個定位模式還包括第二輔助定位模式，該輔助定位模式用于發射DBS信號的發射機數量和傳輸GPS信號的發射機數量都有限時，該模式使用GPS信號輔助DBS定位，混合信號處理單元同時使用DBS信號和GPS信號進行定位。
12.根據權利要求1所述之接收器，其特征在于，所述多個定位模式還包括一種DBS定位模式，當信號檢測器無法檢測到GPS信號時使用該DBS定位模式，混合信號處理單元僅處理DBS信號。
13.根據權利要求7所述之接收器，其特征在于，所述多個定位模式還包括輔助DBS定位模式，混合信號處理單元根據輔助DBS信號使用DBS信號進行定位。
14.一種使用GPS信號和DBS信號的定位方法，其中GPS信號和DBS信號各自有一個信號強度，所述方法的步驟包括通過接收器中的信號檢測器檢測GPS信號是否存在；通過接收器中的信號檢測器檢測DBS信號是否存在；如果檢測到GPS信號，確定其信號強度；如果檢測到DBS信號，確定其信號強度；根據檢測到的信號及其信號強度，信號處理單元從多個定位模式中選擇一個；根據所選擇的定位模式確定接收器位置。
15.根據權利要求14所述之方法，其特征在于，所述DBS信號包括數字音頻廣播信號。
16.根據權利要求14所述之方法，其特征在于，所述DBS信號包括數字視頻廣播信號。
17.根據權利要求14所述之方法，其特征在于，所述DBS信號包括先進電視系統委員會信號。
18.根據權利要求14所述之方法，其特征在于，還包括提供輔助數據以提高接收器的定位性能。
19.根據權利要求18所述之方法，其特征在于，所述輔助數據包括GPS輔助數據。
20.根據權利要求18所述之方法，其特征在于，所述輔助數據包括DBS輔助數據。
21.根據權利要求18所述之方法，其特征在于，所述多個定位模式包括一個第一輔助定位模式，該輔助定位模式在輔助GPS(AGPS)定位模式中使用DBS信號為接收器提供時間同步信息以減少所需的同步時間，接收器根據輔助數據和DBS信號使用GPS信號來進行定位。
22.根據權利要求18所述之方法，其特征在于，所述多個定位模式還包括輔助GPS定位模式，接收器根據輔助數據使用GPS信號進行定位。
23.根據權利要求18所述之方法，其特征在于，所述多個定位模式還包括獨立GPS定位模式，接收器僅處理GPS信號。
24.根據權利要求14所述之方法，其特征在于，所述多個定位模式還包括第二輔助定位模式，該輔助定位模式用于發射DBS信號的發射機數量和傳輸GPS信號的發射機信號都有限時，該模式使用GPS信號輔助DBS定位，接收器同時使用DBS信號和GPS信號進行定位。
25.根據權利要求14所述之方法，其特征在于，所述多個定位模式還包括一種DBS定位模式，當信號檢測器無法檢測到GPS信號時使用該DBS定位模式，接收器僅處理DBS信號。
26.根據權利要求20所述之方法，其特征在于，所述多個定位模式還包括一種輔助DBS定位模式，接收器根據輔助DBS信號使用DBS信號來進行定位。
全文摘要
本發明提供了一種使用全球定位系統(GPS)信號和數字廣播系統(DBS)信號的定位方法。該方法之步驟包括使用接收器中的信號檢測器檢測GPS信號是否存在，使用該信號檢測器檢測DBS信號是否存在，如果檢測到GPS信號則確定其信號強度，如果檢測到DBS信號則確定其信號強度，根據檢測到的信號及其強度使用接收器中的信號處理單元從多種定位模式中選擇一種，根據所選則的定位模式確定接收器的位置。上述多個定位模式包括獨立GPS定位模式、輔助GPS(AGPS)定位模式、DBS輔助GPS定位模式，GPS輔助DBS定位模式、獨立DBS定位模式以及輔助DBS定位模式。
文檔編號G01S1/00GK1976531SQ200610138130
公開日2007年6月6日 申請日期2006年11月10日 優先權日2005年11月15日
發明者石游玉, 程明強, 吉翠釵 申請人:美國凹凸微系有限公司