卫星定位信号接收装置的制作方法

本技术涉及一种卫星定位信号接收装置。更具体地，本技术涉及一种使用多个频段的卫星观测信息执行定位的卫星定位信号接收装置。

背景技术：

现如今以美国的全球定位系统(gps)为代表的卫星定位系统已在汽车导航系统、智能手机等中变得广泛，并且位置信息在日常生活中变得更加不可或缺。除美国的gps外，日本的qzss、俄罗斯的glonass、中国的北斗、欧洲的伽利略(galileo)以及其他独特的卫星定位系统已在全球标准化并运行。这些卫星定位系统被统称为全球导航卫星系统(gnss)。

至于在这种卫星定位系统中接收卫星定位信号的接收装置(gnss接收装置或卫星定位信号接收装置)，仅支持单个频段的接收装置被广泛地使用。在支持两个或更多个频段的接收装置的情况下，可以获得各种优点。例如，已经提出了一种其中接收两个频段的导航信号的卫星导航装置，并且伪距的真实值基于在多个频率中测量出的每个伪距来获得(例如，参见专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：专利申请公开号2008-51567

技术实现要素：

本发明要解决的问题

在上述现有技术中，以多个频率测量伪距，以减少在伪距的真实值中包含的噪声分量。然而，在该现有技术中，对于多个频段的每一个独立地设置高频电路(rf电路)，并且对于同一接收装置中的多个信道设置支持多个频段的卫星捕获和跟踪电路。因此，存在的问题是，rf电路的数目随频段的数目而增加，并且随着要接收的卫星信号的数目增加，卫星处理单元的数目也增加。此外，卫星捕获、卫星跟踪、以及导航数据解码也需要支持新的现代化的gnss信号，这就带来了一个问题，即卫星处理单元本身的电路尺寸显著增大，并且该增大的电路尺寸使得将来难以支持多频率。

本技术是鉴于这种情况而创建的，并且目的在于在卫星定位信号接收装置中可以根据所需的频段数目实现逐步添加，该卫星定位信号接收装置使用多个频段的卫星观测信息执行定位。

问题的解决方案

本技术是为了解决上述问题而提出的，本技术的第一方面是一种卫星定位信号接收装置，包括：至少一个卫星定位信号接收电路，该卫星定位信号接收电路支持单个频段、接收卫星定位信号、并生成卫星观测信息，其中，每个卫星定位信号接收电路包括同步控制接口和卫星信息传输接口，该同步控制接口使卫星定位信号接收电路彼此同步，该卫星信息传输接口在卫星定位信号接收电路之间共享卫星观测信息，并且基于卫星观测信息执行定位。这带来了卫星定位信号接收电路彼此同步和卫星观测信息共享的效果。

此外，在第一方面中，同步控制接口可以包括作为具有一秒周期的矩形脉冲信号的输出信号和复位生成矩形脉冲信号的脉冲计数器的外部复位输入信号，并且每个卫星定位信号接收电路可以基于外部复位输入信号来复位脉冲计数器，并且基于脉冲计数器的计数时间来复位参考时间计数器，该参考时间计数器对卫星定位信号接收电路的参考时间进行计数。这带来的效果是参考时间计数器基于脉冲计数器的计数时间被复位。

此外，在第一方面中，同步控制接口可以包括对卫星定位信号接收电路的参考时间进行计数的参考时间计数器的复位输出信号和用于参考时间计数器的外部复位输入信号，并且每个卫星定位信号接收电路可以基于外部复位输入信号复位参考时间计数器，并且基于参考时间计数器的计数时间输出复位输出信号。这带来了参考时间计数器基于外部复位输入信号被复位效果。

此外，在第一方面中，每个卫星定位信号接收电路可以基于生成具有一秒周期的矩形脉冲信号的脉冲计数器的计数时间来复位参考时间计数器，该参考时间计数器对卫星定位信号接收电路的参考时间进行计数，以代替同步控制接口实现与矩形脉冲信号的时间准确度的同步。这带来的效果是，在未设置同步控制接口的情况下实现与矩形脉冲信号的时间准确度的同步。

此外，在第一方面中，卫星信息传输接口可以是有线接口。此外，在这种情况下，卫星信息传输接口可以是有线串联接口。此外，卫星信息传输接口可以是无线接口。

此外，在第一方面中，在卫星定位信号接收电路当中，接收第一频段以外的频段的卫星定位信号接收电路可以使用从接收第一频段的卫星定位信号接收电路中获得的卫星观测信息来执行卫星捕获。这带来的效果是使用从另一卫星定位信号接收电路中获得的卫星观测信息来执行卫星捕获。

此外，在第一方面中，每个卫星定位信号接收电路可以包括彼此独立的天线。这带来了实现分集效果和gnss罗盘的效果。

此外，本技术的第二方面是一种卫星定位信号接收装置，包括第一卫星定位信号接收电路和第二卫星定位信号接收电路，其中，第一卫星定位信号接收电路和第二卫星定位信号接收电路中的每个包括：高频处理单元，支持单个频段并且将高频信号转换为数字信号；参考时间计数器，对参考时间进行计数；以及数字信号处理单元，根据参考时间基于数字信号执行卫星捕获和卫星跟踪，第一卫星定位信号接收电路和第二卫星定位信号接收电路的参考时间计数器彼此同步地对参考时间进行计数，第二卫星定位信号接收电路获取与第一卫星定位信号接收电路不同的第二频段的卫星观测信息，且将所获取的卫星观测信息供应至第一卫星定位信号接收电路，并且第一卫星定位信号接收电路获取与第二卫星定位信号接收电路不同的第一频段的卫星观测信息，并使用多个频段的卫星观测信息执行定位，该多个频段的卫星观测信息包括从第二卫星定位信号接收电路供应的第二频段的卫星观测信息。这带来的效果是使用由多个卫星定位信号接收电路获取的多条卫星观测信息来执行定位。

此外，在第二方面中，第二卫星定位信号接收电路的数字信号处理单元可以具有仅支持第二频段的电路配置。这带来了简化第二卫星定位信号接收电路的效果。

此外，在第二个方面，第一卫星定位信号接收电路和第二卫星定位信号接收电路中的每个还可以包括脉冲计数器，该脉冲计数器将具有一秒周期的矩形脉冲信号输出至外部，第二卫星定位信号接收电路的脉冲计数器可以由第一卫星定位信号接收电路的脉冲计数器复位，并且第一卫星定位信号接收电路和第二卫星定位信号接收电路中的每个可以根据脉冲计数器来复位参考时间计数器，以使第一卫星定位信号接收电路和第二卫星定位信号接收电路的参考时间计数器彼此同步。

此外，在第二方面中，第一卫星定位信号接收电路的参考时间计数器可以输出复位参考时间的参考时间复位信号，并且第一卫星定位信号接收电路和第二卫星定位信号接收电路的参考时间计数器可以根据参考时间复位信号复位该参考时间计数器，以使第一卫星定位信号接收电路和第二卫星定位信号接收电路的参考时间计数器彼此同步。

此外，在第二个方面，第一卫星定位信号接收电路和第二卫星定位信号接收电路中的每个还可以包括脉冲计数器，该脉冲计数器将具有一秒周期的矩形脉冲信号输出至外部，第二卫星定位信号接收电路的数字信号处理单元可以使用第二频段的卫星观测信息来执行定位，第二卫星定位信号接收电路的脉冲计数器可以基于使用第二频段的卫星观测信息的定位结果来校正，并且第一卫星定位信号接收电路和第二卫星定位信号接收电路中的每个可以根据脉冲计数器来复位参考时间计数器，以使第一卫星定位信号接收电路和第二卫星定位信号接收电路的参考时间计数器彼此同步。

此外，在第二方面中，第一卫星定位信号接收电路和第二卫星定位信号接收电路中的每个可以包括无线接口，第二频段的卫星观测信息通过该无线接口从第二卫星定位信号接收电路供应至第一卫星定位信号接收电路。这带来了减少第一卫星定位信号接收电路与第二卫星定位信号接收电路之间的配线数目的效果。

此外，在第二方面中，第一卫星定位信号接收电路可以将第一频段的卫星观测信息供应至第二卫星定位信号接收电路，并且第二卫星定位信号接收电路可以包括卫星观测值校正单元，该卫星观测值校正单元校正从第一卫星定位信号接收电路供应的第一频段的卫星观测信息，并且基于所校正的结果执行第二频段的卫星跟踪。这带来了简化卫星捕获所需的电路的效果。

此外，在第二方面中，第一卫星定位信号接收电路和第二卫星定位信号接收电路中的每个可以包括天线，通过该天线将高频信号供应至高频处理单元。这带来了使第一卫星定位信号接收电路和第二卫星定位信号接收电路的天线相互独立以实现分集效果和gnss罗盘的效果。

此外，在第二个方面，第三卫星定位信号接收电路，包括高频处理单元，参考时间计数器，并且还可以包括数字信号处理单元，其中，第一卫星定位信号接收电路和第三卫星定位信号接收电路的参考时间计数器可以彼此同步地对参考时间进行计数，第三卫星定位信号接收电路可以获取与第一卫星定位信号接收电路不同的第三频段的卫星观测信息，并且将所获取的卫星观测信息供应至第一卫星定位信号接收电路，并且第一卫星定位信号接收电路使用多个频段的卫星观测信息来执行定位，该多个频段的卫星观测信息包括从第三卫星定位信号接收电路供应的第三频段的卫星观测信息。这带来了进一步增加同时获取的卫星观测信息的效果。

此外，本技术的第三方面是一种卫星定位信号接收装置，包括：高频处理单元，支持单个频段并将高频信号转换为数字信号；数字信号处理单元，根据参考时间基于数字信号来执行卫星捕获和卫星跟踪；第一锁相环，按顺序地将不同频段的局部振荡器信号供应至高频处理单元；以及第二锁相环，独立于第一锁相环，并将时钟信号供应至高频处理单元的模数转换器和数字信号处理单元。这带来了通过在支持单个频段的高频处理单元与数字信号处理单元的频段之间按顺序切换来获取多个频段的卫星观测信息的效果。

本发明的效果

本技术产生的优异效果是可以在使用多个频段的卫星观测信息进行定位的卫星定位信号接收装置中能够根据所需的频段数目进行逐渐添加。这使得可以针对每个应用的电路成本和功耗实现优化。注意，这里描述的效果不一定是限制性的，并且本发明的效果可以是在本公开中描述的效果中的任何一个。

附图说明

[图1]是示出根据本技术的第一实施方式的卫星定位信号接收装置的配置示例的图。

[图2]是示出根据本技术的实施方式的卫星跟踪单元132的配置示例的图。

[图3]是示出根据本技术的第二实施方式的卫星定位信号接收装置的配置示例的图。

[图4]是示出根据本技术的第三实施方式的卫星定位信号接收装置的配置示例的图。

[图5]是示出根据本技术的第四实施方式的卫星定位信号接收装置的配置示例的图。

[图6]是示出根据本技术的第五实施方式的卫星定位信号接收装置的配置示例的图。

[图7]是示出根据本技术的第六实施方式的卫星定位信号接收装置的配置示例的图。

[图8]是示出根据本技术的第七实施方式的卫星定位信号接收装置的配置示例的图。

[图9]是示出根据本技术的第八实施方式的卫星定位信号接收装置的配置示例的图。

[图10]是示出根据本技术的第九实施方式的卫星定位信号接收装置的配置示例的图。

具体实施方式

下面将描述用于实施本技术的模式(以下称为“实施方式”)。将按照以下顺序进行描述。

1.第一实施方式(通过pps计数器复位接收机参考时间计数器的示例)

2.第二实施方式(从机专用于l1的示例)

3.第三实施方式(接收机参考时间计数器直接复位的示例)

4.第四实施方式(从机也执行定位计算并校正从机自身pps计数器的示例)

5.第五实施方式(从从机至主机无线发送的数据的示例)

6.第六实施方式(仅对l1执行卫星捕获并且对l2和l5执行预测的示例)

7.第七实施方式(分集天线或gnss罗盘的示例)

8.第八实施方式(支持三个频率的示例)

9.第九实施方式(省略从机的示例)

<1.第一实施方式>

[卫星定位信号接收装置的配置]

图1是示出根据本技术的第一实施方式的卫星定位信号接收装置的配置示例的图。

卫星定位信号接收装置是在卫星定位系统(gnss)中接收卫星定位信号的接收装置。在gnss中，不同的信号标准被分配至多个频段。例如，gps使用诸如l1(1575.42mhz)、l2(1227.60mhz)以及l5(1176.45mhz)的频段。在支持这些频段的两个或更多个的情况下，可以获得以下优点。

首先，通过电离层延迟校正来提高位置准确度。即，由于电离层延迟取决于载波频率，所以观测两个或更多个频率中的信号能够实现对电离层延迟的估计和校正，从而减小由电离层引起的位置误差。

其次，缩短了实时运动学(rtk)和精确点定位(ppp)的初始化时间。rtk和ppp是通过使用载波相位来实现数厘米量级的极高准确度定位的技术，以测量卫星与接收机之间的距离。它们都存在由载波相位的整数部分的不确定性而引起的模糊性问题。整数部分的确定被称作初始化。通过使用两个或更多个频率的观测值，可以大大缩短该初始化所需的时间。因此，通常说rtk和ppp需要两个或两个以上的频率。

第三，提高了抗干扰性。即，由于频率分集的效果，提高了对在装置内部和外部生成的干扰波和故意干扰波的抵抗能力。

第四，现代化的gnss信号用于提高定位准确度、抗多径能力(multipathresistance)以及灵敏度。l5/e5频段也被称作现代化的gnss，并被期望通过加宽码片速率带宽和引入导频信道来提高定位准确度、抗多径能力、以及接收灵敏度，针对该频段的服务将在今后几年全面运行，并在接下来的几年内建立对应的卫星。

因此，在本技术的实施方式中，假设使用多个频段的卫星观测信息来执行定位。根据该第一实施方式的卫星定位信号接收装置包括两个gnss接收电路。一个是用作主机的gnss接收电路100，另一个是用作从机的gnss接收电路200。gnss接收电路100和200均支持不同的频率(均仅支持一个频率)，并且包括与一个频率相对应的rf电路110或210以及数字信号处理单元120或220。卫星定位信号接收装置整体上对l1和l2两个频率或l1和l5两个频率执行接收。gnss接收电路100和200相同，但是根据它们的作用仅在内部操作方面不同。因此，在以下描述中，将主要描述gnss接收电路100的内部配置，并且还将根据需要提及gnss接收电路200的内部配置。注意，gnss接收电路100和200是权利要求中描述的卫星定位信号接收电路的示例。

这些gnss接收电路100和200共享天线10和tcxo20。天线10接收卫星定位信号。由天线10接收到的卫星定位信号输入到后述的gnss接收电路100和200的rf电路。tcxo20是温度补偿晶体振荡器。振荡信号从tcxo20被供应至后述的gnss接收电路100和200的pll。

gnss接收电路100包括rf电路110和数字信号处理单元120。rf电路110接收从天线10输入的高频(rf)信号，并将接收到的信号供应至数字信号处理单元120作为数字信号。数字信号处理单元120基于从rf电路110供应的数字信号，执行卫星捕获、卫星跟踪等。注意，rf电路110是权利要求中描述的高频处理单元的示例。

所使用的rf电路110仅支持一个频率，该频率是l1、l2或l5段中的任何一个。这简化了电路配置。rf电路110包括lna111、pll112、mix113、lpf114、agc115、以及adc116。

lna111是对从天线10输入的rf信号进行放大的低噪声放大器(lna)。pll112是锁相环(pll)，该锁相环将tcxo20的参考频率相乘以产生l1、l2或l5段中的局部振荡信号、adc时钟以及dsp时钟。局部振荡信号供应至mix113、adc时钟供应至adc116、而dsp时钟供应至数字信号处理单元120。

mix113是使用从pll112供应的l1、l2或l5段中的局部振荡信号将放大的rf信号降频变换为if信号的混频器电路。lpf114是低通滤波器(lpf)，该滤波器针对l1、l2或l5段中的每个if信号抑制兴趣信号段之外的噪声。agc115是调整lpf114的输出的幅度的自动增益控制(agc)电路。

adc116是模数转换器(a/d转换器)，该模数转换器对agc115的输出进行采样并将该输出从模拟if信号转换为数字if信号。adc116的采样时钟作为adc时钟从pll112供应。

数字信号处理单元120包括数字前端121，卫星处理单元130、定位计算单元122、pps校正单元123、pps计数器124、接收机参考时间计数器125、以及串联接口128和129。

数字前端121对从rf电路110输入的l1、l2或l5段中的数字if信号执行预处理。即，数字前端121执行对基带信号的降频变换、使用低通滤波器抑制卫星信号频段外部的噪声、并输出l1、l2或l5段中的基带信号。

针对每个卫星设置一个卫星处理单元130，并且该卫星处理单元130对l1、l2或l5段中的任何一个中的输入基带信号执行卫星信号捕获、跟踪、导航数据的解码、以及卫星观测值的获取。要捕获的卫星的id被按顺序地分配至卫星处理单元130，该卫星处理单元130获取与该卫星相对应的导航数据和卫星观测值。现有技术通常需要与通过使卫星的数目乘以频段的数目而获得的数目相对应的卫星处理单元的数目。在本实施方式中，可以通过将频率的数目限制为仅一个来减少卫星处理单元的数目。每个卫星处理单元130包括卫星捕获单元131、卫星跟踪单元132、卫星观测值获取单元133、以及导航数据解码器134。

卫星捕获单元131基于输入基带信号与卫星特定码序列之间的相关检测来捕获卫星信号，并且输出具有最大相关值的载波频率偏移和码相位作为捕获结果。

卫星跟踪单元132主要执行与卫星特定码的相关处理、码定时同步、载波同步、导航数据的比特同步以及前导同步(preamblesynchronization)，并且以基带信号的采样周期的准确度再现卫星时间。稍后将描述卫星跟踪单元132的详细配置示例。

卫星观测值获取单元133获取从卫星跟踪单元132输出的卫星观测值。卫星观测值获取单元133根据从接收机参考时间计数器125供应的锁存脉冲，与相同时钟同时地获取从卫星跟踪单元132输出的所有卫星处理单元的卫星观测值。

导航数据解码器134将从卫星跟踪单元132输出的且与卫星时间同步的解调信号解码为导航数据。

pps计数器124以时钟周期的准确度对与gnss时间同步的一秒周期进行计数。pps计数器124将具有一秒周期的矩形脉冲信号(1脉冲每秒(pps))输出至外部。1pps输出被用在外部通信模块等中以用于时间同步。此外，可通过外部复位输入来复位pps计数器124。

除了至外部的输出108之外，gnss接收电路100的1pps输出还连接到gnss接收电路200的pps计数器224的外部复位。因此，gnss接收电路200的pps计数器224由gnss接收电路100的1pps的上升沿复位。这使两者的pps计数器124和224同步。

如上所述，gnss接收电路100和200都使用相同的tcxo20作为参考频率来生成dsp时钟，使得两个时钟以小于一个时钟的准确度同步，并且它们的pps计数器124和224也以小于一个时钟的准确度同步。

pps校正单元123使用时间信息和通过上述定位计算获得的tcxo频率偏移来校正由tcxo频率偏移引起的pps计数器124的一秒周期和相位的波动。

接收机参考时间计数器125对接收机(gnss接收电路100)的参考时间进行计数。在开始向数字信号处理单元120供应电力和时钟之后，接收机参考时间计数器125在所供应的时钟的周期中无休止地自行运行。接收机参考时间计数器125用作卫星捕获和跟踪中的处理定时和码相位检测的参考计数器，并且还用于伪距计算。

此外，接收机参考时间计数器125还生成锁存脉冲，该锁存脉冲供应卫星观测值获取单元133获取卫星观测值时的定时。为了每秒使用卫星观测值进行定位计算，在1秒或更短的固定周期内生成锁存脉冲。

注意，接收机参考时间计数器125是权利要求中描述的参考时间计数器的示例。

gnss接收电路100和200的接收机参考时间计数器125和接收机参考时间计数器225可以分别在接通电源之后仅复位一次，在对应的pps计数器124或224已达到预定计数的定时接通该电源。由于接收机参考时间计数器125和225是自由运行计数器，一旦它们同时复位，则它们此后继续相同地递增计数(countup)。因此，类似于pps计数器124和224，两个接收机参考时间以小于一个时钟的准确度同步。

以这种方式，通过同步gnss接收电路100和200的两个接收机参考时间，它们的获取卫星观测值的定时也会同步，并且两个频率的卫星观测值从而可以同时被获取。

串联接口129将通过定位计算而获得的接收机的时间、位置以及速度输出到外部主计算机、通信模块等。串联接口129包括通用异步接收机/发射机(uart)、集成电路(i2c)等。

例如1pps输出108、定位计算单元122、pps校正单元123以及串联接口129的功能被集成在作为主机的gnss接收电路100中。因此，作为从机的gnss接收电路200的1pps输出208、定位计算单元222、pps校正单元223以及串联接口229无效。图中阴影块和点状信号线表示其功能和信号无效且未激活。

本实施方式示出了两个频率的分配示例，在该示例中主机对l1信号执行卫星捕获和卫星跟踪，并且从机对l2或l5信号执行卫星捕获和卫星跟踪。这仅是示例，即使在分配相反的情况下，也可以类似地实现双频定位。

gnss接收电路200的l2或l5导航数据和卫星观测值经由串联接口228传递到gnss接收电路100。gnss接收电路100经由串联接口128(而不是从输出定位结果的串联接口129)接收l2或l5导航数据和卫星观测值，并将它们输入到定位计算单元122。

定位计算单元122通过使用由卫星处理单元130获得的导航数据和卫星观测值作为输入来执行定位计算，并且输出接收机(gnss接收电路100)的tcxo20的时间、位置、速度以及频率偏移。gnss接收电路100的定位计算单元122使用自身获取的l1导航数据和卫星观测值、以及从gnss接收电路200传递的l2或l5导航数据和卫星观测值来执行定位计算。即，定位计算单元122对使用l1、l2或l5中的任何一个的单频定位、使用l1和l2的双频定位或使用l1和l5的双频定位中的任何一个执行定位计算。

这里，在存在来自三个或三个以上的卫星的数据的情况下，基于从导航数据获得的卫星位置和包括在卫星观测值中的伪距，可以通过三边测量原理获得接收机位置(纬度、经度以及高度)。实际上，接收机的时间误差也是未知的，所以通过使用来自四个或四个以上的卫星的数据求解联立方程，可以同时获得与gnss时间同步的正确接收机时间和接收机位置。

类似地，根据从导航数据获得的卫星速度和包括在卫星观测值中的载波频率偏移，通过使用来自四个或四个以上的卫星的数据求解联立方程，可以获得tcxo20的接收机速度和频率偏移。

[卫星跟踪单元的配置]

图2是示出根据本技术的实施方式的卫星跟踪单元132的配置示例的图。

卫星跟踪单元132主要执行与卫星特定码的相关处理、码定时同步、载波同步、导航数据的比特同步以及前导同步，并且以基带信号的采样周期的准确度再现卫星时间。

伪距计算单元660通过在卫星时间计数器650的卫星时间与接收机参考时间计数器125的接收机参考时间之间取等于或小于一秒的位数的计数器差，来估计卫星信号的传播时间。然后，通过将卫星信号的估计出的传播时间乘以光速来估计卫星与接收机之间的传播距离。估计处的传播距离在这里被称为伪距，因为与实际几何距离相比，该距离包括由于接收机的tcxo频率偏移和电路延迟引起的误差、以及由于电离层、对流层、多路径等引起的误差。通过上述定位计算尽可能地消除了这些误差原因，并且计算出了接收机位置。

另一方面，与卫星时间同步的解调信号输入到后续导航数据解码器134，并且导航数据被解码。

码定时同步是用于与扩展码调制(spreadcodemodulation)的定时(相位)同步的处理。该码定时同步由定时误差检测器621、码同步环路滤波器622、码同步数字控制振荡器(nco)623、码发生器624以及相关器613实现。这里，使用作为卫星捕获的结果而获得的码相位作为初始值来形成反馈环路，使得码定时误差收敛到零，并且执行码定时同步。

此外，载波同步是用于与载波同步的处理。该载波同步由用于基带信号的载波误差检测器(载波频率和相位误差检测器)631、载波同步环路滤波器632、载波同步nco633以及乘法器612来实现。这里，使用作为卫星捕获的结果而获得的载波频率偏移作为初始值来形成反馈环路，使得载波误差收敛到零，并且执行载波同步。输出通过该载波同步获得的载波的频率偏移和相位、以及上述伪距作为卫星观测值。

比特同步由比特同步单元641执行。此外，由前导同步单元642执行前导同步。

[效果]

以这种方式，根据本技术的第一实施方式，可以通过连接各自仅支持一个频率的gnss接收电路100和200来实现双频定位。这使得卫星定位信号接收装置的灵活设计能够实现。例如，对于仅需要单频定位的应用，接收装置可以被配置为仅有一个支持一个频率的接收电路。此外，对于需要通过双频定位的高准确度的应用，接收装置可以被配置有各自支持一个频率的两个接收电路。这使得针对每个应用的电路成本和功耗的更加可扩展的优化可以实现。

<2.第二实施方式>

图3是示出根据本技术的第二实施方式的卫星定位信号接收装置的配置示例的图。

第二实施方式与上述第一实施方式的不同之处在于，作为从机的gnss接收电路200支持仅一个频率(l1)。即，卫星捕获单元231和卫星跟踪单元232支持仅一个频率(l1)，并且l1导航数据和卫星观测值从gnss接收电路200被传递到gnss接收电路100。

以这种方式，根据本技术的第二实施方式，gnss接收电路200支持仅一个频率(l1)，使得与上述第一实施方式相比，可以进一步降低整个卫星定位信号接收装置的电路成本和功耗。此时，与上述第一实施方式相比，虽然gnss接收电路的类型的数目增加了，但可以增加仅需要l1的单频定位的应用的选项的数目，这种应用是当前被最广泛地使用。因此，可以进一步提高针对每个应用的电路成本和功耗的可扩展性。

<3.第三实施方式>

图4是示出根据本技术的第三实施方式的卫星定位信号接收装置的配置示例的图。

第三实施方式与上述第一实施方式的不同之处在于，接收机参考时间计数器125和225可以直接同步，而不使用pps计数器124或224。

省略了pps计数器124或224的外部复位和从pps计数器124或224到接收机参考时间计数器125或225的复位。相反，添加到接收机参考时间计数器125和225的外部复位输入和复位输出。即，接收机参考时间计数器125和225附加地设置有在预定计数定时仅输出一次复位信号的功能和复位它们自己的计数器的功能，该功能由外部复位输入触发。

从接收机参考时间计数器125输出的复位信号输入到接收机参考时间计数器225的外部复位。此外，接收机参考时间计数器125将复位信号循环回成它自身的外部复位信号。这使接收机参考时间计数器125和225同时复位，并且它们的接收机参考时间同步。

第三实施方式是同步gnss接收电路100和200的两个接收机时间的方法的另一形式，并且要所实现的其它功能和效果与上述第一实施方式的功能和效果类似。

<4.第四实施方式>

图5是示出根据本技术的第四实施方式的卫星定位信号接收装置的配置示例的图。

第四实施方式与上述第一实施方式的不同之处在于，省略了用于使主机/从机pps计数器同步的机制，该同步由gnss接收电路100的1pps触发。相反，gnss接收电路200还执行l2或l5定位计算，并校正gnss接收电路200自身的pps计数器224。因此，gnss接收电路100和200分别基于它们的pps计数器124和224同步接收机参考时间。

在这种情况下，接收机参考时间的同步和双频定位需要等待，直到gnss接收电路100和200两者完成定位计算并且1pps的时间准确度充分稳定。另一方面，可以省去pps计数器124和224的外部复位端子以及gnss接收电路100与200之间的1pps配线。即，从布局的观点来看，存在不需要设置额外接口的优点。

<5.第五实施方式>

图6是示出根据本技术的第五实施方式的卫星定位信号接收装置的配置示例的图。

第五实施方式与上述第四实施方式的不同之处在于，不是通过有线而是通过无线方式将数据从gnss接收电路200发送到gnss接收电路100。因此，在第五实施方式中，在串联接口128或228之后添加无线接口126或226以及无线传输天线31或32。

第五实施方式使用无线通信以进一步减少主机/从机配线的数目，从而增加gnss接收电路100和200的布局的灵活性。

<6.第六实施方式>

图7是示出根据本技术的第六实施方式的卫星定位信号接收装置的配置示例的图。

第六实施方式与上述第一实施方式在以下几点上不同。首先，在卫星处理单元130中，卫星捕获单元131仅支持l1。此外，在卫星处理单元230中，添加了频率/延迟校正单元235。此外，卫星处理单元130还保持接收机参考时间(锁存时间)，卫星观测值获取单元133在该接收机参考时间已获取卫星观测值。此外，由gnss接收电路100获取的l1卫星观测值和锁存时间经由串联接口128和228传递到gnss接收电路200。

已知一种方法，在该方法中通过利用l2和l5传输帧与l1传输帧同步的事实，使用l1卫星跟踪结果来执行l2和l5卫星捕获的方法。使用这种方法消除了对单独支持l2或l5的卫星捕获的需要，l2的码序列长度是l1的码序列长度的10倍，且l5的码序列长度和码带是l1的码序列长度和码带(codeband)的10倍。因此，可以避免l2或l5卫星捕获的电路尺寸和功耗的增加。第六实施方式是使用这种l1辅助实现l2或l5卫星捕获的示例。

由gnss接收电路100获取的l1卫星观测值和锁存时间输入到gnss接收电路200的频率/延迟校正单元235，并且考虑l1与l2或l5之间的载波频率差以及自锁存时间起经过的时间来校正卫星观测值。由于l2或l5卫星捕获信息可以根据校正后的卫星观测值(载波频率偏移和码相位)来预测，因此可以使用该预测值来跟踪l2或l5卫星。

具体地，通过以下处理来校正卫星观测值并且预测l2或l5卫星捕获信息。首先，在自锁存时间起经过的时间足够小并且所经过的时间内的多普勒频率的变化可以忽略的情况下，假设l1载波频率为fl1、l2或l5载波频率为flx，并且包括在卫星观测值中的l1载波频率偏移为δfl1，如下式所示计算l2或l5载波频率偏移的预测值δflx。

δflx＝δfl1×flx/fl1

另一方面，在所经过的时间内的多普勒频率的变化不能忽略的情况下，根据多个连续样本的卫星观测值来获得载波频率偏移的变化率rfl1。然后，假设所经过的时间为δt，δt为自锁存时间到卫星跟踪开始时的接收机参考时间，则通过下式计算δflx。

δflx＝(δfl1+rfl1·δt)×flx/fl1

此外，通过根据包括在卫星观测值中的伪距恢复锁存时的卫星时间，来获得l1比特边界和子帧边界。然后，通过使与此同步的l2或l5传输帧的相位提前所经过的时间，可以获得l2或l5码相位的预测值。

这样，根据本技术的第六实施方式，由于l2或l5卫星跟踪可以使用l1卫星观测值来执行，因此可以避免由于单独支持l2或l5的捕获而引起的用于卫星捕获的电路尺寸的增大，并且可以进一步降低电路成本。

<7.第七实施方式>

图8是示出根据本技术的第七实施方式的卫星定位信号接收装置的配置示例的图。

第七实施方式与上述第一实施方式的不同之处在于，gnss接收电路100的天线11和gnss接收电路200的天线12是分开设置的。

通过将天线11和12彼此间隔一个或多个载波的波长布置，消除了空间相关性，并且可以获得分集效应。即，gnss接收电路100和200从不同的天线11和12捕获和跟踪相同频段的卫星信号，该卫星信号是l1、l2或l5中的任一个，并且从这两个中选择具有更好的解调质量的卫星观测值，并且所选择的卫星观测值用于定位计算。这使得能够实现更稳定的单频定位性能。

此外，通过将两个天线11和12彼此隔开一定距离布置以形成基线矢量，天线11和12可以用作使用单频的gnss罗盘，该单个频率是l1、l2或l5中的任何一个。gnss罗盘是应用rtk原理的载波定位技术，并且可以高准确度获得基线矢量的方位角。

<8.第八实施方式>

图9是示出根据本技术的第八实施方式的卫星定位信号接收装置的配置示例的图。

第八实施方式与上述第一实施方式的不同之处在于，为了支持三个频率，添加了支持一个频率的另一gnss接收电路300作为第二从机。然后，第八实施方式的不同之处还在于，另一串联接口127被添加到gnss接收电路100，使来自gnss接收电路300的数据也可以被接收。

作为三个频率的分配的示例，示出了一示例，在该示例中，l1分配到gnss接收电路100(主机)、l2分配到gnss接收电路200(第一从机)、l5分配到gnss接收电路300(第二从机)。

gnss接收电路100由于1pps连接至gnss接收电路300作为外部复位，也可以与gnss接收电路300同步。此外，gnss接收电路100使用通过自身获取的l1导航数据和卫星观测值、从gnss接收电路200发送的l2导航数据和卫星观测值、以及从gnss接收电路300发送的l5导航数据和卫星观测值。这使定位计算单元122也使用三个频率l1、l2以及l5执行定位计算。

通过支持三频，与支持两个频相比，频率分集的效果可以进一步增强，并且提高了抗干扰性，并且实现了更稳定的定位性能。此外，在应用于rtk或ppp的情况下，与支持两个频率相比，可以进一步缩短初始化时间。

<9.第九实施方式>

图10是示出根据本技术的第九实施方式的卫星定位信号接收装置的配置示例的图。

与上述第一实施方式相比，在第九实施方式中，仅有一个gnss接收电路(仅gnss接收电路100)作为主机，并且省略了主机/从机接口。然后，由于不需要主机/从机同步，因此没有从pps计数器124到接收机参考时间计数器125的复位信号。此外，在rf电路110中，用于生成adc时钟和dsp时钟的pll118独立于用于生成l1、l2或l5段中的局部振荡信号的pll117而设置。

在这种配置中，第九实施方式的卫星定位信号接收装置在l1卫星与l2或l5卫星之间按顺序地切换的同时执行捕获和跟踪。

在rf电路110中，独立地设置pll117和118以分别用于局部振荡信号的生成和时钟的生成。这允许连续地维持与数字时钟的同步，而独立于局部振荡频率的切换。注意，pll117是权利要求中描述的第一锁相环的示例。此外，pll118是权利要求中描述的第二锁相环的示例。

数字信号处理单元120首先捕获并跟踪l1卫星，并且卫星观测值和锁存时间用于生成l2或l5捕获的预测值。接下来，在将rf电路110的局部振荡频率切换到l2或l5之后，使用先前所生成的预测值来开始l2或l5卫星跟踪。

以这种方式，根据本技术的第九实施方式，不可能支持双频的同时观测或双频定位，但是可以以最小的电路成本支持l1、l2或l5中的任何一个的单频定位，而不需要针对l2或l5添加卫星捕获电路或卫星处理单元。即，可以提高抗干扰性，并且可以通过使用现代化的gnss信号来提高位置准确度、抗多径能力以及灵敏度。

[摘要]

如上所述，在本技术的实施方式中，包括了仅支持一个频率的一个或多个gnss接收电路，并且设置了同步接收电路的同步控制接口和用于在接收电路之间共享卫星观测信息的传输接口。这使得针对两个或更多个频率的一个频率定位或多频率定位可以实现。gnss接收电路的数目可以根据频段的所需数目逐步增加，以优化每种应用的电路成本和功耗。

注意，上述实施方式示出了用于实施本技术的示例，并且实施方式中的事项与权利要求中指定本发明的事项相对应。类似地，权利要求中指定本发明的事项与具有相同名称的本技术的实施方式中的事项相对应。然而，本技术不限于实施方式，并且在不脱离实施方式的要旨的情况下可以通过对实施方式进行多种修改来实现。

注意，本文描述的效果仅仅是说明性的而不是限制性的，并且可以获得其它效果。

注意，本技术也可以如下所述配置。

(1)一种卫星定位信号接收装置，包括至少一个卫星定位信号接收电路，该卫星定位信号接收电路支持单个频段、接收卫星定位信号、并生成卫星观测信息，

其中，每个卫星定位信号接收电路包括同步控制接口和卫星信息传输接口，该同步控制接口使卫星定位信号接收电路彼此同步，该卫星信息传输接口在卫星定位信号接收电路之间共享卫星观测信息，并且

基于卫星观测信息执行定位。

(2)根据(1)所述的卫星定位信号接收装置，其中，

同步控制接口包括输出信号和外部复位输入信号，该输出信号是具有一秒周期的矩形脉冲信号，该外部复位输入信号复位生成矩形脉冲信号的脉冲计数器，并且

每个卫星定位信号接收电路基于外部复位输入信号复位脉冲计数器，并且基于脉冲计数器的计数时间复位参考时间计数器，该参考时间计数器对卫星定位信号接收电路的参考时间进行计数。

(3)根据(1)所述的卫星定位信号接收装置，其中，

同步控制接口包括参考时间计数器的复位输出信号和用于参考时间计数器的外部复位输入信号，该参考时间计数器对卫星定位信号接收电路的参考时间进行计数，并且

每个卫星定位信号接收电路基于外部复位输入信号来复位参考时间计数器，并基于参考时间计数器的计数时间输出复位输出信号。

(4)根据(1)所述的卫星定位信号接收装置，其中，

每个卫星定位信号接收电路基于生成具有一秒周期的矩形脉冲信号的脉冲计数器的计数时间来复位参考时间计数器，该参考时间计数器对卫星定位信号接收电路的参考时间进行计数，以代替同步控制接口实现与矩形脉冲信号的时间准确度的同步。

(5)根据(1)至(4)中任一项所述的卫星定位信号接收装置，其中，

卫星信息传输接口为有线接口。

(6)根据(5)所述的卫星定位信号接收装置，其中，

卫星信息传输接口为有线串联接口。

(7)根据(1)至(4)中任一项所述的卫星定位信号接收装置，其中，

卫星信息传输接口为无线接口。

(8)根据(1)所述的卫星定位信号接收装置，其中，

在卫星定位信号接收电路当中，接收第一频段以外的频段的卫星定位信号接收电路使用从接收第一频段的卫星定位信号接收电路中获得的卫星观测信息来执行卫星捕获。

(9)根据(1)所述的卫星定位信号接收装置，其中，

每个卫星定位信号接收电路包括彼此独立的天线。

(10)一种卫星定位信号接收装置，包括第一卫星定位信号接收电路和第二卫星定位信号接收电路，

其中，第一卫星定位信号接收电路和第二卫星定位信号接收电路中的每个包括：高频处理单元，支持单个频段并且将高频信号转换为数字信号；参考时间计数器，对参考时间进行计数；以及数字信号处理单元，根据参考时间基于数字信号执行卫星捕获和卫星跟踪，

第一卫星定位信号接收电路和第二卫星定位信号接收电路的参考时间计数器彼此同步地对参考时间进行计数，

第二卫星定位信号接收电路获取与第一卫星定位信号接收电路不同的第二频段的卫星观测信息，并且将所获取的卫星观测信息供应至第一卫星定位信号接收电路，并且

第一卫星定位信号接收电路获取与第二卫星定位信号接收电路不同的第一频段的卫星观测信息，并且使用多个频段的卫星观测信息执行定位，所述多个频段的卫星观测信息包括从第二卫星定位信号接收电路供应的第二频段的卫星观测信息。

(11)根据(10)所述的卫星定位信号接收装置，其中，

第二卫星定位信号接收电路的数字信号处理单元具有仅支持第二频段的电路配置。

(12)根据(10)所述的卫星定位信号接收装置，其中，

第一卫星定位信号接收电路和第二卫星定位信号接收电路中的每个还包括脉冲计数器，该脉冲计数器将具有一秒周期的矩形脉冲信号输出至外部，

第二卫星定位信号接收电路的脉冲计数器由第一卫星定位信号接收电路的所述脉冲计数器复位，并且

第一卫星定位信号接收电路和第二卫星定位信号接收电路中的每个根据脉冲计数器来复位参考时间计数器，以使第一卫星定位信号接收电路和第二卫星定位信号接收电路的参考时间计数器彼此同步。

(13)根据(10)所述的卫星定位信号接收装置，其中，

第一卫星定位信号接收电路的参考时间计数器输出复位参考时间的参考时间复位信号，并且

第一卫星定位信号接收电路和第二卫星定位信号接收电路的参考时间计数器根据参考时间复位信号复位该参考时间计数器，以使第一卫星定位信号接收电路和第二卫星定位信号接收电路的参考时间计数器彼此同步。

(14)根据(10)所述的卫星定位信号接收装置，其中，

第一卫星定位信号接收电路和第二卫星定位信号接收电路中的每个还包括脉冲计数器，该脉冲计数将具有一秒周期的矩形脉冲信号输出至外部，

第二卫星定位信号接收电路的数字信号处理单元使用第二频段的卫星观测信息执行定位，

第二卫星定位信号接收电路的脉冲计数器基于使用第二频段的卫星观测信息的定位结果而校正，并且

第一卫星定位信号接收电路和第二卫星定位信号接收电路中的每个根据脉冲计数器复位参考时间计数器，以使第一卫星定位信号接收电路和第二卫星定位信号接收电路的参考时间计数器彼此同步。

(15)根据(10)至(14)中任一项所述的卫星定位信号接收装置，其中，

第一卫星定位信号接收电路和第二卫星定位信号接收电路中的每个包括无线接口，第二频段的卫星观测信息通过该无线接口从第二卫星定位信号接收电路供应至第一卫星定位信号接收电路。

(16)根据(10)所述的卫星定位信号接收装置，其中，

第一卫星定位信号接收电路将第一频段的卫星观测信息供应至第二卫星定位信号接收电路，并且

第二卫星定位信号接收电路包括卫星观测值校正单元，该卫星观测值校正单元校正从第一卫星定位信号接收电路供应的第一频段的卫星观测信息，并且基于所校正的结果执行第二频段的卫星跟踪。

(17)根据(10)所述的卫星定位信号接收装置，其中，

第一卫星定位信号接收电路和第二卫星定位信号接收电路中的每个包括天线，高频信号通过该天线被供应至高频处理单元。

(18)根据(10)所述的卫星定位信号接收装置，还包括：

第三卫星定位信号接收电路，包括高频处理单元、参考时间计数器以及数字信号处理单元，

其中，第一卫星定位信号接收电路和第三卫星定位信号接收电路的参考时间计数器彼此同步地对参考时间进行计数，

第三卫星定位信号接收电路获取与第一卫星定位信号接收电路不同的第三频段的卫星观测信息，并且将所获取的卫星观测信息供应至第一卫星定位信号接收电路，并且

第一卫星定位信号接收电路使用多个频段的卫星观测信息来执行定位，该多个频段的卫星观测信息包括从第三卫星定位信号接收电路供应的第三频段的卫星观测信息。

(19)一种卫星定位信号接收装置，包括：

高频处理单元，支持单个频段并将高频信号转换为数字信号；

数字信号处理单元，根据参考时间基于数字信号来执行卫星捕获和卫星跟踪；

第一锁相环，按顺序地将不同频段的局部振荡器信号供应至高频处理单元；以及

第二锁相环，独立于第一锁相环，并将时钟信号供应至高频处理单元的模数转换器和数字信号处理单元。

参考标记列表

10至12、31、32天线

100、200、300gnss接收电路

108、208、3081pps输出

110、210、310高频电路(rf电路)

111、211、311低噪声放大器(lna)

112、117、118、212、312锁相环(pll)

113、213、313混频器电路(mix)

114、214、314低通滤波器(lpf)

115、215、315自动增益控制(agc)

116、216、316模数转换器(adc)

120、220、320数字信号处理单元

121、221、321数字前端

122、222、322定位计算单元

123、223、323pps校正单元

124、224、324pps计数器

125、225、325接收机参考时间计数器

126、226无线接口

127至129、227至229、327串联接口

130、230、330卫星处理单元

131、231卫星捕获单元

132、232卫星跟踪单元

133、233卫星观测值获取单元

134、234导航数据解码器

135、235频率/延迟校正单元

612乘法器

613相关器

621定时误差检测器

622码同步环路滤波器

623码同步nco

624码发生器

632载波同步环路滤波器

633载波同步nco

641比特同步单元

642前导同步单元

650卫星时间计数器

660伪距计算单元。