用于確定表面聲波濾波器的傳播時間的方法和設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于GNSS(全球導航衛星系統)衛星定位的接收器領域。更具體地，本發明致力于通過評估接收器內并且尤其是該接收器的信道濾波器內的衛星信號的傳播時間，來減少可能會影響由該接收器傳送的定位數據的誤差。
[0002]本發明尤其適用于由GPS(全球定位系統)、格洛納斯(Glonass)系統、伽利略(Galileo)系統以及其他類似的使用衛星的定位系統所傳輸的信號的接收器。
【背景技術】
[0003]衛星定位接收器使用由環繞地球的軌道中的多個衛星所傳輸的信號。
[0004]尤其是通過多個信道(每個信道與衛星相關聯)可建立起對衛星的跟蹤(對衛星信號的跟蹤)。
[0005]每顆衛星通過將偽隨機擴頻碼與包括衛星上的星歷數據及其他數據的導航信息(即，限定其軌道和變化的作為時間函數的元素)結合，在一個或多個給定的頻率上傳輸相位調制信號。
[0006]通過衛星進行的定位測量由每顆衛星傳輸的射頻信號的傳播。這些傳播時間乘以信號的傳輸速度得到衛星-接收器距離(本領域技術人員廣泛地稱之為“偽距離”)。與通過星歷數據計算的衛星的位置相關聯的這些距離使得能夠計算接收器的位置以及接收器的時鐘相對于衛星的時鐘的偏差。
[0007]因為射頻信號沿行進路徑的傳播速率不是恒定的，尤其在電離層中，由于傳播時間的延長會使計算的距離失真。為了實質地減少影響傳播時間的誤差，必須進行被稱為雙頻校正的校正。這個校正使用由各個衛星在兩個不同頻帶上傳輸的兩個信號的傳播時間的差異。
[0008]測量的傳播時間的差異還包括接收器內傳播時間的差異，由于是在兩個單獨的路徑上處理兩個信號，所以在接收器內傳播時間的差異是非零的。關于與接收器相關的傳播時間差異的不確定性(雖然限制到幾納秒)在雙頻校正后轉化為幾米的定位誤差。這一傳播時間差異的不確定性與以下事實相關:不同接收器的傳播時間不是恒定的，傳播時間與溫度相關以及還會受到接收器老化的影響。
[0009]對GNSS接收器的傳播時間并由此對關于傳播時間的差異的不確定性的主要貢獻者是信道濾波器。信道濾波器是用于對所有能夠使接收器飽和的帶外寄生信號進行強衰減的無線電接收器的基本部件。這一濾波器通常是表面聲波(SAW，Surface Acoustic Waves)濾波器，這是由于表面聲波濾波器在選擇性、相位線性、體積、重量等方面具有眾多優勢。
[0010]在雙頻校正之后，如果確切地知道SAW濾波器的TP值(標稱值，隨溫度和老化而改變)，就能夠顯著地減小使用SAW濾波器的GNSS接收器的定位誤差。
[0011]目前所使用的方案如下:
[0012]通過對來自同一基底(晶圓)的濾波器進行排序來降低傳播時間的分散；
[0013]通過在維護維修和檢修(maintienen condit1ns operat1nnelles, MC0)階段期間進行新的校準來補償由于老化而產生的傳播時間的漂移。
[0014]然而，盡管在生產時進行排序，仍然有必要為大誤差估算(處于GNSS系統自身的精確度的量級)做好準備以便能夠跟蹤SAW濾波器的時間和溫度特性。
【發明內容】
[0015]本發明的目的在于通過更多地了解穿過接收器的信道濾波器的傳播時間來提高GNSS接收器的精確度。
[0016]為達到上述目的，本發明根據第一方面提出了一種用于衛星定位系統的接收器，該接收器包括:
[0017]包括輸入換能器和輸出換能器的信道濾波器，其中，由衛星傳輸并由接收器接收的信號的傳播沿著與輸入換能器和輸出換能器之間的直接傳遞對應的直接路徑行進，并且由于所述輸入換能器和所述輸出換能器上的多重反射沿著與2n+l倍的直接路徑對應的間接路徑行進，其中η是大于等于I的整數；
[0018]信道濾波器下游的跟蹤回路，該跟蹤回路受控于控制相關器，該控制相關器以由衛星傳輸的信號的擴頻碼與由接收器產生的所述擴頻碼的本地副本之間的相關峰值為中心;
[0019]其特征在于，該接收器包括:
[0020]移位寄存器，其被配置為產生互相移位的所述擴頻碼的數個本地副本以便覆蓋時間窗口，所述時間窗口與穿過所述信道濾波器的直接傳播的經估計傳播時間的不確定性的兩倍相對應；
[0021]第二相關器，其相對于控制相關器偏移一時間，所述時間與穿過所述信道濾波器的直接傳播的經估計時間的兩倍相對應，所述第二相關器被配置為在由衛星傳輸的信號的擴頻碼與由移位寄存器產生的本地副本之間進行相關處理，并且檢測相關峰值，所述相關峰值對應于由衛星傳輸并且在信道濾波器內沿三重間接路徑傳播的信號的獲取。
[0022]該接收器的優選的但非限制性的方面如下:
[0023]接收器還包括計算機，該計算機被配置為使用控制相關器的相關峰值計算到衛星的偽距離和使用第二相關器的相關峰值計算到衛星的偽距離，所述計算機還被配置為通過將前述偽距離之間的差值除以2，來計算穿過所述信道濾波器的直接傳播的傳播時間；
[0024]控制相關器和第二相關器在積分時間上對相關結果求積分，第二相關器的積分時間比控制相關器的積分時間長。
[0025]根據第二方面，本發明涉及一種在衛星定位系統的接收器中確定由衛星傳輸的信號的傳播時間的方法，接收器包括:
[0026]包括輸入換能器和輸出換能器的信道濾波器，其中，由衛星傳輸并由接收器接收的信號的傳播沿著與輸入換能器和輸出換能器之間的直接傳遞對應的直接路徑行進，并且由于所述輸入換能器和所述輸出換能器上的多重反射沿著與2η+1倍的直接路徑對應的間接路徑行進，其中η是大于等于I的整數；
[0027]信道濾波器下游的跟蹤回路，該跟蹤回路受控于控制相關器，該控制相關器以由衛星傳輸的信號的擴頻碼與由接收器產生的所述代碼的本地副本之間的相關峰值為中心;
[0028]其特征在于，該方法應用以下步驟:
[0029]產生互相移位的所述擴頻碼的數個本地副本以便覆蓋時間窗口，所述時間窗口與穿過所述信道濾波器的直接傳播的經估計傳播時間的不確定性的兩倍相對應；
[0030]借助于相對于所述控制相關器偏移一時間的第二相關器，來在由衛星傳輸的信號的擴頻碼與由移位寄存器產生的本地副本之間進行相關處理，并且檢測相關峰值，所述時間與穿過所述信道濾波器的直接傳播的經估計時間的兩倍相對應，所述相關峰值對應于由衛星傳輸并且在信道濾波器內沿三重間接路徑傳播的信號的獲取。
【附圖說明】
[0031]本發明的其他方面，目的和優勢將通過閱讀以下對優選實施例的詳細描述而變得清楚，詳細描述參考附圖以非限定性示例的方式給出，在附圖中:
[0032]圖1為表面聲波濾波器的簡化示意圖；
[0033]圖2示出了信號在根據圖1的濾波器內沿單一和三重路徑的傳播；以及
[0034]圖3為示出了依照本發明的GNSS接收器的示意圖。
【具體實施方式】
[0035]本發明的第一方面涉及一種用于衛星定位的GNSS接收器。結合圖1和圖2，這種接收器按常規包括信道濾波器，信道濾波器典型地為表面聲波濾波器(SAW)(在下述部分中對SAW的非限制性引用將作為示例)，表面聲波濾波器使得能夠在被蝕刻在石英基板上的兩個換能器TE，Ts之間選擇性地傳輸聲波。電聲轉換和聲電轉換通過位于輸入和輸出換能器TE，Ts處的壓電效應得到。
[0036]由于換能器不是完善的，因此建立起聲波的數個傳播路徑T1-T3。例如，由衛星傳輸并由接收器接收的信號E在SAW濾波器中沿與輸入和輸出換能器TE，1之間的直接傳遞對應的直接路徑Tl傳播以給出輸出信號SI。
[0037]由于輸入換能器和輸出換能器TE，Ts上的多重反射Rl，R2 (失配)，信號E沿與2n+l倍的直接路徑對應的間接路徑進行傳播，其中η是大于等于I的整數。與路徑Τ1，Τ2與Τ3的和對應的三重路徑提供了輸出信號S3，該輸出信號S3具有較直接路徑的信號SI低的水平，典型地具有大約30dB的水平。
[0038]本發明提出將GNSS信號的時間測量能力與形成來源于間接路徑的信號的SAW濾波器的缺陷相結合以便確定其傳播時間。如下面給出的詳細描述，一旦衛星信號已被跟蹤，本發明就更具體地提出確定該衛星信號的單一路徑和三重路徑的偽距離，然后通過將這些偽距離相減并將所得的結果除以2來推斷出SAW濾波器的傳播時間。這些偽距離之間的差值有效地對應于三重路徑中由信號S3行進的附加路徑，即圖2中所示的T2+T3。
[0039]GNSS信號的波形通過設計使得能夠測量該GNSS信號在對其進行傳輸的衛星與對其進行接收的接收器之間的傳播時間。通過二進制偽隨機序列進行擴頻的GNSS信號的載體可被檢測到，只要對處于同一頻率并通過同一序列擴頻的本地信號進行了相關處理。此夕卜，本地信號的擴頻序列必須與接收到的衛星信號的擴頻序列同步。結合這些條件，本地信號的代碼的位置(通常稱為偽距離)是傳播時間的圖像。使用來自至少四顆衛星的導航信息的數據，能夠根據這些偽距離確定接收器的位置。
[0040]參照附圖3，在信道濾波器的SAW濾波器的下游的GNSS接收器按照常規包括多個跟蹤信道，每個跟蹤信道與衛星相關聯，并且每個信道中具有由至少一個控制相關器Cl控制的跟蹤回路，其中至少一個控制相關器Cl以由衛星傳輸的信號Ssat的擴頻碼與由集成在接收器內的副本信號發生器Gl產生的所述擴頻碼的本地副本Ski之間的相關峰值為中心。
[0041]事實上，已知每個跟蹤信道包括三個相關器，即被供給擴頻碼的準時副本的相關器(所謂的“及時”相關器)、被供給擴頻碼的D/2碼片向前(en avance)偏移副本的相關器(所謂的“超前”相關器)以及被供給擴頻碼的D/2碼片向后(en retard)偏移的相關器(所謂的“滯后”相關器)。代碼的跟蹤回路通過將代碼副本的產生置于特征函數“超前”減去“滯后”的“零點”使“及時”相關器永久地保持在相關峰值上。在本說明書中，“及時”相關器被稱為術語控制相關器。
[0042]由此，信道的跟蹤回路使得能夠沿著信號路徑并通過計算機C(這里描述的計算機C還要負責確保對跟蹤回路的控制)跟蹤信號，推斷與信號在SAW濾波器內的單一路徑對應的到衛星的偽距離。
[0043]根據本發明，當跟蹤衛星信號(信號路徑)時，本發