本发明公开了一种利用具有波束赋形能力的天线的卫星信号采集。信号采集方法包括：包括：识别一列可用的波束图案，一天线单元被构形用以提供该列可用的波束图案；通过控制所述天线单元以在每一迭代中利用该列可用的波束图案中的一个波束图案迭代地搜索卫星信号；确定在每一迭代中是否探测到一卫星信号；当在每一迭代中探测到所述卫星信号时，收集产生所述卫星信号的一卫星的星历数据；和根据收集的所述的星历数据，控制用于卫星信号采集的所述天线单元的波束赋形操作。
识别一天线单元被构形用以识别的一列可用的波束图案，所述天线单元包括至少一个波束赋形天线；
通过控制所述天线单元以在每一迭代中利用该列可用的波束图案中的一个波束图案迭代地搜索卫星信号；
当在每一迭代中探测到所述卫星信号时，收集产生所述卫星信号的一卫星的星历数据；和根据收集的所述的星历数据，控制用于卫星信号采集的所述天线单元的操作，其中所述至少一个波束赋形天线根据所述星历数据进行配置。
当至少一预定数量的卫星的所述星历数据已被成功收集时，终止所述迭代地搜索步骤。
当该列可用的波束图案已被用尽时，终止或重复所述迭代地搜索步骤。
4.权利要求1所述的方法，其中，所述天线单元被构形用以接收由若干GPS卫星发送的全球定位系统(GPS)信号。
5.权利要求4所述的方法，其中，该列可用的波束图案的总和大体覆盖所述天线单元上面的整个天空。
一天线单元，所述天线单元包括至少一个波束赋形天线，和至少一个与所述天线单元通信连接的处理器，该至少一个处理器被构形用以：识别一天线单元被构形用以识别的一列可用的波束图案；
通过控制所述天线单元以在每一迭代中利用该列可用的波束图案中的一个波束图案迭代地搜索卫星信号；
当在每一迭代中探测到所述卫星信号时，收集产生所述卫星信号的一卫星的星历数据；和根据收集的所述的星历数据，控制用于卫星信号采集的所述天线单元的操作，其中所述至少一个波束赋形天线根据所述星历数据进行配置。
7.权利要求6所述的接收器，其中，所述至少一个处理器进一步被构形用以：当至少一预定数量的卫星的所述星历数据已被成功收集时，终止所述迭代地搜索。
8.权利要求6所述的接收器，其中，至少一个处理器进一步被构形用以：当该列可用的波束图案已被用尽时，终止或重复所述迭代地搜索。
9.权利要求6所述的接收器，其中，所述天线单元被构形用以接收由若干GPS卫星发送的全球定位系统(GPS)信号。
10.权利要求9所述的接收器，其中，所述天线单元包括至少一个可控接收图案天线(CRPA)。
11.权利要求10所述的接收器，其中，该列可用的波束图案的总和大体覆盖所述天线单元上面的整个天空。
12.权利要求11所述的接收器，其中，所述波束图案在GPS L1频率。
13.权利要求6所述的接收器，还包括：一非瞬时性处理器可读存储器，其被构形用以存储收集的所述星历数据。
14.一种全球定位系统(GPS)接收器，包括：一天线单元，所述天线单元包括至少一个波束赋形天线；和至少一个与所述天线单元通信连接的处理器，该至少一个处理器被构形用以：识别一天线单元被构形用以识别的一列可用的波束图案；
通过控制所述天线单元以利用该列可用的波束图案中的一个波束图案在每一迭代中迭代地搜索GPS信号；
当在每一迭代中探测到所述GPS信号时，收集产生所述GPS信号的一GPS卫星的星历数据；和根据收集的所述的星历数据，控制用于GPS信号采集的所述天线单元的操作，其中所述至少一个波束赋形天线根据所述星历数据进行配置。
15.权利要求14所述的GPS接收器，其中，该至少一个处理器进一步被构形用以：当至少一预定数量的GPS卫星的所述星历数据已被成功收集时，终止所述迭代地搜索。
16.权利要求14所述的GPS接收器，其中，该至少一个处理器进一步被构形用以：当该列可用的波束图案已被用尽时，终止或重复所述迭代地搜索。
17.权利要求14所述的GPS接收器，还包括：一非瞬时性处理器可读存储器，其被构形用以存储收集的所述星历数据。
利用具备波束赋形能力的天线的卫星信号采集
技术领域
[0001] 本发明涉及无线通信技术领域，尤其是一种利用具有波束赋形能力的天线的[0002] 卫星信号采集。
背景技术
[0003] 卫星导航系统，如全球定位系统（GPS），利用卫星给GPS接收器提供位置和时间信息。然而，在最初的卫星信号的接收过程中，GPS接收器都可能不具备很精确的时间、卫星历书、和必要的用户位置信息来完成天线的波束赋形操作以采集卫星信号。GPS接收器可能因此默认“搜索天空”操作模式以搜索GPS接收器上面天空中所有可用的卫星。
[0004] GPS接收器通常不会通过操作其天线增益模式的方式，而是通过传递的方式模拟一全方位的增益模式来执行“搜索天空”操作模式。应当注意，然而，以此种方式提供的模拟全方位增益模式经常出现明显的增益降低，即使在没有干扰信号的情况下，依然会抑制GPS接收器的采集卫星信号的能力。对于安装在航空设备上的天线，尤其是嵌入到航空设备外壳上的天线，这种问题将会尤其明显。
发明内容
[0005] 一方面，此处公开的发明构思的实施例涉及一种信号采集方法，该信号采集方法包括：识别一列可用的波束图案，一天线单元被构形用以提供该列可用的波束图案；通过控制所述天线单元以在每一迭代中利用该列可用的波束图案中的一个波束图案迭代地搜索卫星信号；确定在每一迭代中是否探测到一卫星信号；当在每一迭代中探测到所述卫星信号时，收集产生所述卫星信号的一卫星的星历数据；和根据收集的所述的星历数据，控制用于卫星信号采集的所述天线单元的波束赋形操作。
[0006] 另一方面，此处公开的发明构思的实施例涉及一种接收器，该接收器包括：一天线单元，和至少一个与所述天线单元通信连接的处理器，该至少一个处理器被构形用以：识别一天线单元被构形用以识别的一列可用的波束图案；通过控制所述天线单元以在每一迭代中利用该列可用的波束图案中的一个波束图案迭代地搜索卫星信号；确定在每一迭代中是否探测到一卫星信号；当在每一迭代中探测到所述卫星信号时，收集产生所述卫星信号的一卫星的星历数据；和根据收集的所述的星历数据，控制用于卫星信号采集的所述天线单元的波束赋形操作。
[0007] 另一方面，此处公开的发明构思的实施例涉及一种GPS接收器。该GPS接收器包括：一天线单元；和至少一个与所述天线单元通信连接的处理器，该至少一个处理器被构形用以：识别一天线单元被构形用以识别的一列可用的波束图案；通过控制所述天线单元以利用该列可用的波束图案中的一个波束图案在每一迭代中迭代地搜索GPS信号；确定在每一迭代中是否探测到一GPS信号；当在每一迭代中探测到所述GPS信号时，收集产生所述GPS信号的一GPS卫星的星历数据；和根据收集的所述的星历数据，控制用于GPS信号采集的所述天线单元的波束赋形操作。
[0008] 应当理解，前文总说明和下文详细描述仅仅是示例和示范性的，不应该限制权利要求的范围。引入并作为说明书一部分的附图，仅仅是本发明所公开的示范性的实施例，与总说明一起描述本发明的概念。
附图说明
[0009] 通过参考下列附图，本领域技术人员可更好理解此处公开的发明构思的许多用途和优点，其中：
[0010] 图1是根据本发明公开的实施例所述的卫星信号接收器的方框图；
[0011] 图2是通过卫星信号接收器的天线单元形成的波束图案的示意图；
[0012] 图3是通过卫星信号接收器的图2所示天线单元形成的波束图案总和的示意图；
[0013] 图4是根据此处公开的发明构思的实施例所述的卫星信号采集方法的流程图。
具体实施方式
[0014] 此处公开的发明构思的实施例将在附图中进行详细说明。
[0015] 此处公开的发明构思的实施例涉及利用该卫星信号采集技术的卫星信号采集方法和接收装置。更具体地说，波束赋形电子天线可以被构形用以最优方式展开波束，以提供最大的天空覆盖区域和明显的增益提升，当搜索卫星时，允许符合此处公开的发明构思的接收器被构形用以利用电子天线的波束赋形能力。
[0016] 参考图1，是根据此处公开的发明构思所述实施例构型的接收装置100的方框图。为了说明目的，在以下所述的实施例中，会对全球定位系统（GPS）做特定地引用。应当理解，无论如何，该接收器100和其所使用的信号采集方法对接收其它类型的信号同样适用，而不会超出此处所公开的发明构思的范围。
[0017] 如图1所示，该接收器100可以包括与处理单元104通信连接的天线单元102。该处理单元104可以包括一个或多个处理器，其被构形用以控制天线单元102的操作并处理天线单元102接收的信号。可预期的，该一个或多个处理器可以被用作专用处理装置、专用集成电路（ASICs）、现场编程门阵列（FPGAs）或者各种其它类型的处理器或处理装置。
[0018] 天线单元102可包括一个或多个具备波束赋形能力的天线。该天线单元102的波束赋形能力可以允许天线单元102形成若干波束图案。对于GPS接收器的情形，例如，该天线单元102可以包括一个可控接收图案天线（CRPA）。
[0019] 图2是描述不同波束图案的一个图例，利用示例性天线单元102为GPS L1频率提供波束图案。为了说明目的，本发明描述了一个典型的连接在天线单元102与处理单元104之间的十六波束的例子，其中，十六波束中的八个可以被用于GPS L1频率，其余8个可以用于GPS L2频率。应当注意，图2只描述了GPS L1频率，因为GPS L1频率是用于GPS 卫星发射C/A码以达到信号采集的目的。应当理解，该波束图案可以提供给其它的频率，而不会超出此处所公开的发明构思的范围。还可以理解，该天线单元102可能形成不同于图2（在数量和/或覆盖区域方面）所示的波束图案，而不会超出此处所公开的发明构思的范围。
[0020] 为了说明目的，然而，假设天线单元102能够为GPS L1频率提供如图2所示的八个标记为A-H的波束图案。应当注意，图2所示的每一个特定的波束图案主要集中在一个相对小范围的空间，如图3所示的所有波束图案A-H提供的覆盖区域的总和可有效地大体覆盖天线单元102上方的整个天空。因此，不是利用天线单元102以传递模式提供全方位的增益模式来搜索天空，而是在一定的时间内利用迭代过程迭代地搜索卫星信号的一个波束图案，直到想要得到的卫星信号被成功采集和/或直到所有有效波束图案被用尽。在某些实施例中，该迭代地搜索过程可以重复直到至少期望数量的卫星信号被采集到。
[0021] 应当注意，假如有时利用全方位模式来搜索卫星信号的一个波束图案，允许天线单元102在给定部分的空间相比同样部分空间提供的增益产生更显著的增益。应当注意，提供更多增益可有效提高接收器100采集卫星信号的能力，且任何有限覆盖区域的不足可以得到有效的缓解，迭代过程的结果是，最终覆盖和全方位模式可以覆盖的大体相同的区域。因此，其对构型天线单元102执行上述迭代搜索过程是有益的。
[0022] 图4是描述卫星信号采集方法400流程图，在卫星信号采集过程中，该方法可以被处理单元104利用以控制天线单元102操作。总体参考图1-4，在步骤402，天线单元102提供的一列可用的波束图案A-H可以被识别。步骤404可被迭代地执行来激活上述列的波束图案以外的一个特定波束图案，从而达到搜索卫星信号目的。如果步骤406确定利用步骤404中激活的特定波束图案没有探测到卫星信号，步骤404可以重复激活上述列的波束图案以外的其它波束图案。另一方面，假如利用步骤404中激活的特性的波束图案探测到卫星信号，卫星108的星历数据产生的卫星信号可以在步骤408中被收集和储存在一个或多个非瞬时性处理器可读存储器106中。该方法400可从步骤404重复，直到所有可用的波束图案被用尽，或直到至少一个预先设定数量的卫星的星历数据被成功收集到（例如，GPS接收器的四个或更多的卫星），其中，该方法400在步骤410被终止。接着，收集到的各种卫星的星历数据，可在步骤412中被用于控制采集卫星信号的天线单元102的波束赋形动作。
[0023] 可预期，只要在信号采集的过程中，接收器100位置和姿态保持相对静止或确定，卫星信号采集方法400就可使用。应当注意，安装在航空设备上的GPS接收器100可以毫无顾虑地利用卫星信号采集方法400，因为GPS接收器100在航空设备（因此，GPS接收器100被安装在航空器上）的位置和姿态被认为是相对静止的一段时间内，能够完成信号采集过程。还应当注意，即使航空器在信号采集的过程中非常迅速地改变它的位置，通过补偿该航空器的位置和/或姿态的变化（例如，利用惯性导航系统或同地协作的类似系统来确定），该卫星信号采集方法400仍然适用。
[0024] 应当理解，上述例子中特定引用的GPS接收器仅仅是一个实施例，而不应该限制本发明权利要求的范围。可预期的，任何卫星信号接收器100利用具备波束赋形能力的天线单元102都可以实现卫星信号采集方法400，而不会超出此处公开的发明构思的范围。还应当理解，安装在航空器上的接收器的特定引用是一个实施例，而不应该限制本发明权利要求的范围。可预期的，符合此处公开的发明构思的接收器100构型可用于各种移动设备和/或平台，而不会超出此处公开的发明构思的范围。
[0025] 应当理解，上述例子中特定引用的GPS卫星仅仅是一个实施例。可预期的，符合此处公开的发明构思的接收器100可用于从其它类型的卫星和/或卫星星座，包括绕近地轨道（LEO）绕行的卫星上采集信号。还可预期的，符合此处公开的发明构思的接收器100构型可用于其它类型的系统（除导航系统外）。例如，支持一个或多个卫星的双向数据传输的通讯系统可利用一个或多个接收器100，而不会超出此处公开的发明构思的范围。还可预期的，接收器100适用于搜索来源于初卫星信号的其它资源的信号，而不会超出此处公开的发明构思的范围。
[0026] 进一步的，应当理解，特定引用的天线单元102的十六波束可以形成GPS L1频率的八个波束图案以促进卫星信号的采集，仅仅是一个实施例。可预期的，天线单元102能够形成比八个或更多或更少的波束图案，被用于促进卫星信号的采集，而不会超出此处公开的发明构思的范围。在某些情况下，形成具备更近角距的更多波束图案的能力可能会增长。
[0027] 应当理解，此处公开发明构思实施例可以软件、硬件或固件包形式方便地实施。这样的固件包可以是计算机程序产品，该计算机程序产品具有包含存储计算机代码的计算机可读存储媒介，该计算机程序产品可用于编程计算机来执行此发明公开的功能和过程。该计算机可读的媒介包括但不限于任何形式常见软盘、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、磁卡或光卡，或任何其它用于存储电子指令的合适媒介。
[0028] 应当理解，过程中公开的步骤中特定的命令和顺序是方法典范的一个例子。应当理解，在该过程中特定步骤的命令和顺序可以重新排列，而而不会超出此处公开的发明构思的范围。附属的方法权利要求在实施例命令中呈现了各个步骤的元素，且并不意味着是对呈现的特定命令或顺序的限制。
[0029] 应当相信，此处公开发明和相应许多优势可通过前文说明被理解，很明显，在各部件形状、构造和排列上可做各种各样变化，而不脱离此处公开发明构思范围或者牺牲掉它们材料优势。前文所述形状仅仅是典型实施例，下述权利要求的目的包括这样的变化。
