CN105301950A - 使用gnss的移动设备中的utc时间的快速估计 - Google Patents

Abstract

本发明公开了使用GNSS的移动设备中的UTC时间的快速估计。描述一种用于估计协调通用时间（UTC）的方法。该方法涉及通过卫星导航接收器来接收由全球导航卫星服务（GNSS）卫星广播的信号。信号编码第一周时间（TOW）值。方法还涉及从存储在本地存储器处的时间参数值估计第一周数（WN）值和UCT与GNSS卫星的机载时钟的参考时间之间的第一关系（OFFSET）。方法从第一TOW值、第一WN值和第一OFFSET确定UTC的第一估计。

Description

使用GNSS的移动设备中的UTC时间的快速估计

技术领域

本公开一般涉及卫星导航***，并且更具体来说，涉及使用卫星导航***来提供协调通用时间（UTC）。

背景技术

移动车辆内的远程信息处理单元为用户提供与远程信息处理服务提供商（TSP）的连接。TSP为用户提供服务阵列，范围从紧急呼叫处理和盗窃车辆修复到诊断监控、全球导航***辅助的位置识别、地图服务和逐向导航辅助。远程信息处理单元通常是在用户购买配备远程信息处理的车辆时在销售点提供和启动。一旦被提供和启动，则远程信息处理单元可以由用户用来从TSP获得远程信息处理服务，诸如本文描述的那些服务。

TSP所提供的一个服务是基于全球导航卫星***（GNSS）的导航服务。GNSS是指代基于多个卫星星座中的任一个的全球定位网络的通用术语，包括例如全球定位***（GPS）星座。基于GNSS的导航服务的特定实例是提供从车辆的当前位置或备选的开始位置到指定目的地的逐向（TBT）导向。

配备有GNSS接收器的远程信息处理单元可以使用由GNSS卫星广播的信号来以高精确度计算协调通用时间（UTC）。GNSS卫星持续广播信号，信号在被处理时提供信号被发射的时间（如由卫星的机载时钟所测量）和信号被发射的位置。远程信息处理单元可以使用由信号提供的信息来以高精确度计算UTC，并且由此维持高度精确的机载时钟。

发明内容

本文描述一种用于估计协调通用时间（UTC）的方法，该方法包括：通过卫星导航接收器来接收由全球导航卫星服务（GNSS）的GNSS卫星广播的编码第一周时间（TOW）值的信号；从存储在卫星导航接收器处的时间参数值估计第一周数（WN）值和UCT与卫星的机载时钟的参考时间之间的第一关系（OFFSET）；从第一TOW值、第一WN值和第一OFFSET值确定UTC的第一估计。

本文描述一种用于估计协调通用时间（UTC）的装置，该装置包括：天线，所述天线配置成接收由全球导航卫星***（GNSS）卫星广播的第一信号并且将信号传输到数字接收器，其中第一信号含有周时间（TOW）值；数字接收器，所述数字接收器配置成从天线接收第一信号、将第一信号转换成数字形式并且将数字形式的第一信号传输到信号数据累积缓存器；处理器，所述处理器配置成分析存储在信号数据累积缓存器处的数据、确定TOW值存储在信号数据累积缓存器处、将TOW值写入到当前时间信息缓存器、访问代表第一周数（WN）估计和UCT与卫星的机载时钟的参考时间之间的第一关系（OFFSET）的估计的数据、以及从第一TOW值、第一WN值和第一OFFSET确定UTC的第一估计；以及第一存储器，所述第一存储器包括信号数据累积缓存器和当前时间信息缓存器。

本发明包括以下方案：

1.一种用于估计协调通用时间（UTC）的方法，所述方法包括：

通过卫星导航接收器来接收由全球导航卫星服务（GNSS）的GNSS卫星广播的编码第一周时间（TOW）值的信号；

从存储在卫星导航接收器处的时间参数值估计第一周数（WN）值和UCT与卫星的机载时钟的参考时间之间的第一关系（OFFSET）；

从第一TOW值、第一WN值和第一OFFSET值确定UTC的第一估计。

2.如方案1所述的方法，其进一步包括在接收由GNSS卫星广播的编码第一TOW值的信号之前：

通过卫星导航接收器来接收由GNSS的卫星广播的编码第二TOW值、第二WN值和第二OFFSET的信号；

确定已经丢失卫星导航接收器与GNSS的卫星之间的连接；以及

响应于确定已经丢失连接，将第二TOW值、第二WN值和第二OFFSET存储在非易失性存储器处；

其中存储在非易失性存储器处的第二TOW值、第二WN值和第二OFFSET被用来确定存储在卫星导航接收器处的时间参数值。

3.如方案1所述的方法，其中所述UTC的第一估计精确到一秒内。

4.如方案3所述的方法，其中在卫星导航接收器接收由GNSS卫星广播的信号之后小于750秒内确定UTC的第一估计。

5.如方案3所述的方法，其中在卫星导航接收器接收由GNSS卫星广播的信号之后小于30秒内确定UTC的第一估计。

6.如方案1所述的方法，其中所述GNSS是美国全球定位***（GPS）并且所述卫星的机载时钟的参考时间是GPS时间（GPST）。

7.如方案1所述的方法，其进一步包括将第一TOW值存储在数据缓存器处。

8.如方案1所述的方法，其进一步包括将代表由GNSS卫星广播的信号的数据存储在数据缓存器处。

9.如方案8所述的方法，其进一步包括确定数据缓存器含有TOW值，其中确定UTC的第一估计通过确定数据缓存器含有TOW值来触发。

10.如方案2所述的方法，其中存储在卫星导航接收器处的时间参数值通过响应于由振荡器产生的信号来将第二TOW值、第二WN值以及第二OFFSET增量来确定。

11.一种用于估计协调通用时间（UTC）的装置，所述装置包括：

天线，配置成接收由全球导航卫星***（GNSS）卫星广播的第一信号并且将信号传输到数字接收器，其中第一信号含有周时间（TOW）值；

所述数字接收器配置成从天线接收第一信号、将第一信号转换成数字形式并且将数字形式的第一信号传输到信号数据累积缓存器；

处理器，配置成分析存储在信号数据累积缓存器处的数据、确定TOW值存储在信号数据累积缓存器处、将TOW值写入到当前时间信息缓存器、访问代表第一周数（WN）估计和UCT与卫星的机载时钟的参考时间之间的第一关系（OFFSET）的估计的数据、以及从第一TOW值、第一WN值和第一OFFSET确定UTC的第一估计；以及

第一存储器，包括：

配置成存储代表信号的数据的信号数据累积缓存器；以及

当前时间信息缓存器。

12.如方案11所述的装置，其进一步包括非易失性存储器，非易失性存储器配置成存储时间参数的值；

其中天线被进一步配置成接收由全球导航卫星***（GNSS）卫星广播的第二信号并且将信号传输到数字接收器，其中第二信号含有第二TOW值、第二WN值和第二OFFSET，

其中数字接收器被进一步配置成从天线接收第二信号、将第二信号转换成数字形式并且将数字形式的第二信号传输到信号数据累积缓存器；以及

其中处理器被进一步配置成确定已经丢失与第二GNSS卫星的连接并且将第二TOW值、第二WN值和第二OFFSET写入到非易失性存储器。

13.如方案12所述的装置，其中UTC的第一估计精确到一秒内。

14.如方案13所述的装置，其中处理器被配置成在由天线从GNSS卫星接收第一信号之后小于750秒内确定UTC的估计。

15.如方案13所述的装置，其中处理器被配置成在由天线从GNSS卫星接收第一信号之后小于750秒内确定UTC的估计。

16.如方案11所述的装置，其中GNSS是美国全球定位***（GPS）并且卫星的机载时钟的参考时间是GPS时间（GPST）。

17.如方案11所述的装置，其中处理器被进一步配置成将第一WN值和第一OFFSET写入到当前时间信息缓存器。

18.如方案11所述的装置，其中处理器被进一步配置成将第一TOW值存储在当前时间信息缓存器处。

19.如方案11所述的装置，其中当前时间信息缓存器被分段成用于TOW值、WN值、OFFSET和UTC值的部分。

20.如方案11所述的装置，其进一步包括配置成输出当前时间信息缓存器的内容的输出发射器。

附图说明

虽然随附权利要求特别阐述本发明的特征，但是本发明连同其目标和优点可以从结合附图进行的以下详细描述得到最佳理解，附图中：

图1是可用于所描述的原理的实施的移动车辆通信***的操作环境的示意图；

图2是示出由车辆的远程信息处理单元实施的用于在获取GNSS卫星之后在短时间量内以高精确度估计UTC的过程的流程图；

图3是示出远程信息处理单元从由GNSS卫星广播的信号确定UTC时间、丢失与卫星的连接、和重新获取卫星以及在重新获取之后在短时间量内以高精确度估计UTC的程序的流程图；以及

图4是配置成在与GNSS重新连接的短时间量内以高精确度计算UTC的远程信息处理单元的卫星导航部件的方框图。

具体实施方式

本发明的实施预期通过利用存储在非易失性存储器处的数据连同从全球导航卫星***（GNSS）卫星接收到的信号来在短时间量内以高精确度计算协调通用时间（UTC）。

GNSS卫星广播的信号包括由卫星的机载时钟进行的传输信号的时间的测量。然而，卫星的机载时钟并不从UTC获得其时间，而是设置为另一个参考时间。因此，卫星所广播的信号也将指示卫星的机载时钟被设置成的参考时间与UTC之间的差异。例如，GPS卫星广播指示GPS时标（即，全球定位***时间（GPST））与UTC时标之间的偏差的信号。GPST和UTC在一月00:00:00同步（61980），但是由于地球的旋转而偏离分开。具体来说，UTC说明由于地球旋转导致的闰秒，而GPST是不说明闰秒的连续原子时标。偏离的量值大约是每年二分之一秒到1秒，即，GPST与UTC之间的偏差每1至2年改变约一秒。GPS卫星每750秒广播GPST与UTC之间的偏差的当前值。本发明的实施预期将GPST与UTC之间的偏差的最近广播值存储在持久的存储器位置处。除了GPST与UTC之间的偏差（OFFSET）值之外，GPS卫星广播的时间包括关于周数（WN）的值和关于周时间（TOW）的值。可以从WN值、TOW值和OFFSET值计算阳历日期。

先前技术的用于从GNSS广播信号计算UTC的***和方法需要大量时间来以高精确度计算UTC。例如，先前技术的用于从GPS广播信号计算UTC的标准方法在获取卫星之后需要至少6秒来从由所获取的卫星广播的信号解码TOW值、需要至少30秒来解码WN并且需要至少750秒来解码GPS-UTC偏差（OFFSET）。因此，先前技术的***和方法在获取GNSS的第一卫星之后需要约30秒来将UTC计算精确到二十秒内并且需要750秒来将UTC计算精确到一秒内。

本发明的实施利用机载振荡器和非易失性存储空间来使得能够在没有GNSS连接的一段时期之后进行WN和OFFSET的机载估计。例如，设备经历与GPS卫星的连接并且接收和存储由GPS卫星广播的TOW、WN和OFFSET的值的时间周期随后可能是设备无法连接到GPS卫星并且因此不能接收和存储关于GPST参数的值的时间周期。不存在连接的时间周期可能是例如由设备被断电、设备进入休眠或者设备移动到GPS卫星广播的信号太弱而不能确认GPST参数值或者设备以其他方式不能接收或解码由GPS卫星广播的信号所导致。没有GNSS连接的时间周期的长度可以由机载振荡器所提供的值（COUNT）指示。当重新建立GNSS连接时，可以从存储的GPST参数值（即，最后由设备接收到的TOW、WN和OFFSET的值）并且从值COUNT估计当前WN。本发明的实施预期使用多种低成本、高漂移时钟中的任一个来提供值COUNT。本发明的实施可以在无需精确的时钟的情况下估计当前的实时WN值。因此，设备不需要精确的机载时钟（它们通常是昂贵的）。

本发明的***和方法需要约6秒来从由GNSS卫星广播的信号解码TOW值，但是可以从解码出的TOW将UTC计算精确到1秒内。

在论述本发明的细节之前，提供示例性远程信息处理***的简要概述以指导读者。图1示意性地描绘用于执行本发明的示例性环境。将了解，所描述的环境是实例，而并不暗示关于使用其他环境来实践本发明的任何限制。参照图1，示出可以用于本发明的***和方法的通信***100的实例，并且该通信***通常包括车辆102、无线运营商***104、陆地网络106和远程信息处理服务提供商（TSP）的通信中心108。车辆102包括用于确定车辆的位置的卫星导航部件132。应了解，诸如图1中所示的***的整体架构、设置和操作以及个别部件通常是本领域中已知的。因此，以下段落提供一个此类示例性信息***100的简要概述。然而，本发明的***和方法也可以在其他环境中执行。

车辆102是移动车辆，诸如摩托车、汽车、卡车、休闲车（RV）、船、飞机等，并且配备有使得其能够通过***100通信的适合的硬件和软件。具体来说，车辆102由周期性地需要再充电的电动机驱动。此外，图1中通常示出的车辆硬件110包括远程信息处理单元114、麦克风116、扬声器118和连接到远程信息处理单元114的按钮和/或控制件120。网络连接或车辆总线122操作地联接到远程信息处理单元114。适合的网络连接的实例包括控制器域网（CAN）、面向媒体的***转移（MOST）、局域互连网（LIN）、以太网以及其他适当的连接，诸如符合已知ISO、SAE和IEEE标准和规范（仅举几例）的那些网络。

远程信息处理单元114是通过其与通信中心108的通信来提供多种服务的机载设备，并且通常包括电子处理设备128、一种或多种类型的电子存储器130、移动无线部件124、多功能天线126以及卫星导航部件132。卫星导航部件132能够以高精确度确定车辆的位置。例如，卫星导航部件可以确定车辆位于具体道路上的具体点处。在一个实例中，多功能天线126包括在电子处理设备128内执行的计算机程序和/或软件例程组，并且以这些形式来执行。

远程信息处理单元114通过与通信中心108的通信来提供多种服务。远程信息处理单元114包括电子处理器128、电子存储器130、包括移动无线芯片集的移动无线部件124、双功能天线126和卫星导航部件132。在一个实例中，移动无线部件124包括存储传递到处理设备128并且由其执行的计算机程序和/或计算机可执行指令集或例程的组的电子存储器。移动无线部件124构成远程信息处理单元114的网络访问设备（NAD）。

远程信息处理单元114为用户提供扩展的/可扩展服务集。这些服务的实例包括：基于GNSS的映射/位置识别、逐向导向以及结合卫星导航部件132提供的其他导航相关服务。远程信息处理单元114还提供安全气囊展开通知以及结合遍布车辆定位的各种碰撞和/或冲撞传感器界面模块156和碰撞传感器158提供的其他紧急情况或道路救援相关服务。

GNSS导航服务是例如基于由卫星导航部件132提供的车辆的地理位置信息来实施。远程信息处理单元114的用户例如输入目的地信息，并且可以基于目的地信息和由卫星导航部件132确定的车辆的当前位置以路线计算的适当时间来计算到目的地的路线。逐向（TBT）导向可以进一步在对应于卫星导航部件132的显示屏上和/或通过经由车辆音频部件154提供的声音导向来提供。路线计算相关的处理可以在远程信息处理单元114处执行或者可以在通信中心108处执行。

GNSS服务利用由作为GNSS的一部分的多个GNSS卫星中的一个或多个（诸如GNSS卫星166）广播的信号。在各个实施中，GNSS卫星166可以是作为美国NAVSTAR全球定位***（GPS）的部件的中度地球轨道（MEO）卫星、俄罗斯GLONASS或者欧洲伽利略定位***。本发明的替代实施预期卫星导航***包括从其接收运营商信号的不具有全球覆盖的卫星。在一些此类实施中，卫星导航***可以称为区域卫星导航***。GNSS卫星166所广播的信号可以是长波段中的射频（RF）信号。例如，RF信号可以集中在以下频率：1176.45MHz(L5)、1227.60MHz(L2)、1381.05MHz(L3)以及1575.42MHz(L1)。RF广播信号可以由伪噪声（PRN）代码（诸如黄金代码）来调制。由PRN代码调制的运营商信号可以被表达为正弦波的线性组合。

远程信息处理单元114还支持信息娱乐相关的服务，由此音乐、网页、电影、电视节目、视频游戏和/或其他内容由通过车辆总线122和音频总线112操作地连接到远程信息处理单元114的信息娱乐中心136下载。在一个实例中，下载的内容被存储以供当前或稍后播放。

如本领域技术人员应了解，功能的上述列表决不是远程信息处理单元114的所有能力的详尽列表，而仅是远程信息处理单元114提供的一些服务的说明。除了以上描述的那些之外，远程信息处理单元114还可以包括本领域技术人员已知的若干部件。

车辆通信使用无线电传输来建立无线运营商***104内的通信信道，从而使得语音和/或数据传输通过通信信道发生。车辆通信通过用于语音通信的移动无线部件124和用于数据传输和接收的多功能天线126来实现。例如，与由车辆102经过的道路的坡度有关的数据可以由远程信息处理单元114通过多功能天线126传输到通信中心108。类似地，与TBT导向中包括的路段的坡度有关的数据可以由通信中心108通过多功能天线126传输到远程信息处理单元114。

为了使得能够通过通信信道进行成功的数据传输，多功能天线126应用一些形式的编码或调制以转换数字数据从而使得其可以通过集成在移动无线部件124中的声码器或语言编译码器来通信。提供可接受的数据速率和位错的任何适合的编码或调制技术可以用于本发明的方法。多功能天线126服务卫星导航部件132和移动无线部件124。

麦克风116为驾驶者或其他车辆乘客提供用于输入语言或其他听觉命令的装置，并且可以配备利用本领域中已知的人/机界面（HMI）技术的嵌入式语音处理单元。相反，扬声器118将语言输出提供给车辆乘客并且可以是特别专用于远程信息处理单元114的单独扬声器或者可以是车辆音频部件137的一部分。在任一种情况下，麦克风116和扬声器118使得车辆硬件110和通信中心108能够通过可听语言与乘客通信。

车辆硬件还包括配置成使得车辆乘客能够启动或啮合车辆硬件部件110中的一个或多个的一个或多个按钮或控制件120。例如，按钮120中的一个是电子下压按钮，所述按钮在被压下时开始与通信中心108（无论其是现场顾问148还是自动呼叫应答***）的语音通信。在另一个实例中，按钮120中的一个在被下压时开始紧急服务。

音频部件137操作地连接到车辆总线122和音频总线112。音频部件137通过音频总线112接收模拟信息，从而将其呈现为声音。通过车辆总线122接收数字信息。音频部件137独立于信息娱乐中心136提供AM和FM广播、CD、DVD和多媒体功能。音频部件137含有扬声器***，或者替代地通过车辆总线122和/或音频总线112上的仲裁来利用扬声器118。

车辆碰撞和/或冲撞检测传感器界面133操作地连接到车辆总线122。碰撞传感器135通过碰撞和/或冲撞检测传感器界面133将与车辆冲撞的严重性有关的信息提供到远程信息处理单元114，诸如冲击的角度和所承受的力的量。

连接到各个传感器界面模块134的车辆传感器139操作地连接到车辆总线122。车辆传感器139包括具有但不限于以下各项的能力的传感器：确定电池的电荷状态（例如，作为总电荷容量的百分比）、电池的充电状态（即，电池当前是否正在被充电），以及电池被充电的当前速率（例如，作为每单位时间充电的容量的百分比的改变速率）。车辆传感器139还可以包括但不限于陀螺仪、加速计、磁强计、发射检测和/或控制传感器等。传感器界面模块134可以包括动力总成控制、气候控制和车身控制（仅举几例）。

无线运营商***104可以是蜂窝电话***或者在车辆硬件110与陆地网络106之间传输信号的任何其他适合的无线***。根据一个实例，无线运营商***104包括一个或多个蜂窝塔138、基站和/或移动交换中心（MSC）140以及将无线***104与陆地网络106相连接所需的任何其他联网部件。移动交换中心可以包括远程数据服务器。

如本领域技术人员所了解，各种蜂窝塔/基站/MSC布置是可能的，并且可以与无线***104（本文也称为“蜂窝网络”）一起使用。例如，基站和蜂窝塔可以共同位于相同地点，或者它们可以远程地定位，单个基站可以联接到各个蜂窝塔，并且各个基站可以与单个MSC联接（仅列举几个可能布置）。优选地，语言编译码器或声码器可以集成在一个或多个基站中，但是取决于无线网络的特定架构，其也可以集成在移动交换中心或一些其他网络部件内。

陆地网络106是例如常规的基于陆地的电信网络，其连接到一个或多个固定电话并且将无线运营商网络104连接到通信中心108。例如，陆地网络106包括公共交换电话网络（PSTN）和/或互联网协议（IP）网络，如本领域技术人员所了解。当然，陆地网络106的一个或多个段是以标准有线网络、光纤或其他光学网络、电缆网络、其他无线网络（诸如无线局域网（WALN））或者提供宽带无线访问（BWA）的网络或者其组合的形式来实施。

远程信息处理服务提供商的通信中心108被设计成为车辆硬件110提供若干不同的***后端功能，并且根据在此示出的实例，通常包括一个或多个开关142、服务器144、数据库146、现场顾问148以及本领域技术人员已知的各种其他电信和计算机设备150。这些各种呼叫中心部件例如通过网络连接或总线152（诸如以上结合车辆硬件110所描述的网络连接或总线）彼此联接。开关142（其可以是专用交换分机（PBX）开关）路由进入的信号，从而使得语音传输通常被发送到现场顾问148或者自动应答***，并且数据传输被传递到调制解调器或者电信和计算机设备150的其他零件以用于解调和进一步信号处理。

电信和计算机设备150包括优选地包括如先前阐述的编码器的调制解调器，并且可以连接到各个设备，诸如应用服务器144和数据库146。例如，数据库146可以被设计成存储用户配置文件记录或者任何其他相关的用户信息。尽管所示实例已经被描述为其将结合人工呼叫中心来使用，但是将了解，通信中心108可以是任何中心或远程设施、人工或非人工的、移动或固定的、需要将语音和数据交换至其或者从其交换语音和数据。

数据库146的一部分存储与远程信息处理单元114的身份有关的信息。例如，对于程序中登记的每个车辆而言，数据库146可以存储对应于车辆的远程信息处理单元的用户身份模块（SIM）的集成电路卡标识符（ICCID）、对应于集成到车辆的远程信息处理单元中的网络访问设备（NAD）的国际移动设备身份（IMEI）、移动标识号码（MIN）、电子序列号（ESN）、移动设备标识符（MEID）、与车辆的远程信息处理单元的SIM卡相关的国际移动用户身份（IMSI）、移动设备号码（MDN）、移动站国际用户目录号码（MSISDN）、服务集标识符（SSID）、媒体访问控制（MAC）地址以及与车辆的远程信息处理单元相关的互联网协议（IP）地址。与隶属于特定远程信息处理单元114的用户有关的额外信息也可以存储在数据库146中。例如，与用户相关的账单信息可以存储在数据库146中。可以存储在数据库146的信息的先前实例并非详尽的，并且额外领域的数据也可以存储在数据库146。

服务器144与数据库146和远程信息处理单元（诸如远程信息处理单元114）界面连接。服务器144具有可以配置成从远程信息处理单元（诸如远程信息处理单元114）请求和接收信息的处理器。在一些实施中，服务器144所请求和接收的信息随后被存储在数据库146中。例如，服务器144可以请求与在特定时间周期期间车辆102经过的一系列路段和由车辆102计算出的每个路段上的道路坡度有关的信息。

一般而言，并非意欲限制权利要求，图1描绘的示例性环境可以由可以从由GNSS卫星所广播的信号解码出的TOW值将UTC估计精确到一秒内的***和方法使用。本文描述的***和方法预期在没有GNSS连接的周期期间通过存储在非易失性存储器空间上的数据进行GNSS时间值参数的快速机载估计。当重新建立GNSS连接时，***和方法可以快速地将UTC的值估计精确到一秒内。

图2是示出由车辆的远程信息处理单元实施的用于在获取GNSS卫星之后在短时间量内以高精确度估计UTC的过程的流程图。在200，卫星导航部件132通过远程信息处理单元114的多功能天线126获取GNSS卫星166。

在202，作为卫星导航部件132的部件的处理器确定是否最近从自卫星166接收到的信号解码出周时间（TOW）值。在一些实施中，如果在过程的先前迭代期间，卫星导航部件132的信号处理器识别出从由GNSS卫星166广播并且由卫星导航部件132的接收器接收的信号提取出的数据作为TOW值，则过程确定最近解码出TOW值。

双模式天线126必须接收由卫星166广播的RF波持续有限的时间周期以获取识别TOW值所必需的最小数据量。因此，从由双模式天线126接收到的RF波获得的数据可以存储在存储器（例如数据缓存器）中，以在必要的情况下用于图2中描绘的过程的多个迭代。在一些实施中，TOW值获得模块可以查询在回路的每次迭代时存储从由双模式天线126接收到的RF波获得的数据的存储器位置并且输出指示是否最近解码出TOW值的信号。

如果最近解码出TOW值，则过程进行到203，其中将TOW值写入到当前时间信息数据缓存器。在一些实施中，当前时间信息数据缓存器被实施为卫星导航部件132或其部件的存储器部件中或存储器模块中的固定位置。如果过程在202确定最近未解码出TOW值，则过程进行到204。

在卫星166是GPSGNSS的构件的实施中，由卫星导航部件132的接收器接收到的信号构成由卫星广播的GPS导航消息。GPS导航消息被以射频（RF）波的形式编码，所述RF波需要产生有限长度的时间并且由GNSS卫星的广播天线传输并且由GPS接收器的天线（诸如多功能天线126）接收。由于GPS导航消息的格式和携带其的信号的性质，所以多功能天线126必须接收RF信号持续至少六秒以接收从其解码TOW值的足够的数据。因此，当其获得卫星导航部件132时，在获取GNSS卫星166之后至少6秒识别出由GNSS卫星166广播的TOW值。

在204，卫星导航部件132的处理器确定是否最近从由卫星166广播的信号解码出周数（WN）值。在一些实施中，如果在过程的先前迭代期间，卫星导航部件132的信号处理器识别出从由GNSS卫星166广播并且由卫星导航部件132的接收器接收的信号提取出的数据作为WN值，则过程确定最近解码出WN值。

双模式天线126必须接收由卫星166广播的RF波持续有限的时间周期以获取识别WN值所必需的最小数据量。因此，从由双模式天线126接收到的RF波获得的数据可以存储在存储器（例如数据缓存器）中，以在必要的情况下用于图2中描绘的过程的多个迭代。在一些实施中，WN值获得模块可以查询在回路的每次迭代时存储从由双模式天线126接收到的RF波获得的数据的存储器位置并且输出指示是否最近解码出WN值的信号。在卫星166是GPSGNSS的构件的实施中，双模式天线126必须接收由卫星166广播的RF波持续至少30秒，以获取识别WN值所必需的最小数据量。

如果过程在204确定最近解码出WN值，则过程进行到205，其中将从卫星166接收到的WN值存储在当前时间信息数据缓存器中。如果在204最近未解码出WN值，则过程进行到208。

在206，卫星导航部件132确定本地WN值是否可获得。如果在建立其中执行图2中描绘的过程的GNSS连接周期之前，从在先前GNSS连接周期期间由GNSS卫星广播的信号解码出的WN值被存储在非易失性存储器中，则本地WN值可获得。从在先前连接周期期间接收到的信号解码出的WN值可以从非易失性存储器传输到卫星导航部件132的处理器高速缓存器，从而使得在206可以快速地确认本地WN值的可获得性。本地存储在设备处的具体的数值的WN值是从由GNSS卫星在卫星导航部件与GNSS之间的先前连接周期期间广播的信号解码出的WN值并且从由机载时钟提供的值COUNT来确定，所述值COUNT是从接收到在先前GNSS连接周期期间获得的WN值开始经过的时间的估计。

如果过程在206确定本地WN值可获得，则过程进行到207，其中将本地WN值写入到当前时间信息数据缓存器。如果过程在206确定WN值未储存在非易失性存储器中，则过程进行到208。

在208，卫星导航部件132的处理器确定是否最近从由卫星166广播的信号解码出关于卫星的机载时钟被设置到的参考时间与UTC之间的差异（OFFSET）的值。在一些实施中，如果在过程的先前迭代期间，卫星导航部件132的信号处理器识别出从由卫星导航部件132的接收器接收到的信号提取出的数据作为OFFSET值，则过程在204确定最近从由卫星166广播的信号解码出OFFSET值。

与TOW和WN值一样，双模式天线126必须接收由卫星166广播的RF波持续有限的时间周期以获取识别OFFSET值所必需的最小数据量。因此，从由双模式天线126接收到的RF波获得的数据可以存储在存储器（例如数据缓存器）中，以在必要的情况下用于图2中描绘的过程的多个迭代。在一些实施中，OFFSET值获得模块可以查询在回路的每次迭代时存储从由双模式天线126接收到的RF波获得的数据的存储器位置并且输出指示是否最近解码出OFFSET值的信号。在卫星166是GPSGNSS的构件的实施中，双模式天线126必须接收由卫星166广播的RF波持续至少750秒，以获取识别OFFSET值所必需的最小数据量。

如果过程在208确定接收到OFFSET值，则过程进行到209，其中将从卫星166接收到的OFFSET值存储在当前时间信息数据缓存器中。如果在208未接收到OFFSET值，则过程进行到210。

在210，卫星导航部件132确定本地OFFSET值是否可获得。如果在建立其中执行图2中描绘的过程的GNSS连接周期之前，从在先前GNSS连接周期期间由GNSS卫星广播的信号解码出的OFFSET值被存储在非易失性存储器中，则本地OFFSET值可获得。从在先前连接周期期间接收到的信号解码出的OFFSET值可以从非易失性存储器传输到卫星导航部件132的处理器高速缓存器，从而使得在210可以快速地确认本地OFFSET值的可获得性。本地存储在设备处的具体的数值的OFFSET值可以从由GNSS卫星在卫星导航部件与GNSS之间的先前连接周期期间广播的信号解码出的OFFSET值并且从由机载时钟提供的值COUNT来确定。值COUNT是从接收到在先前GNSS连接周期期间获得的OFFSET值开始经过的时间的估计。

如果过程在210确定本地OFFSET值可获得，则过程进行到211，其中将本地OFFSET值写入到当前时间信息数据缓存器。如果过程在210确定本地OFFSET值不可获得，则过程进行到212。

在212，过程在返回到200之前输出数据缓存器的内容。在各个实施中，过程可以将当前时间信息数据缓存器的内容输出到各个接收器。例如，过程可以将内容输出到用来设置用于车辆的机载时间的存储器地址。过程还可以将内容输出到卫星导航部件132的GPS位置计算处理器模块。卫星导航部件132的GPS位置计算处理器模块进行的当前UTC的计算也可以是图2中描绘的过程的组成部分，例如作为212的组成部分。

本发明的多种实施可以包括与图2中描绘的过程的过程流程的偏离。在一些实施中，如果在202最近未解码出TOW值，则过程可以返回到200。在这些实施中，可以将从本地振荡器确定的值和存储在数据缓存器中的TOW值写入到存储在当前时间信息数据缓存器中的TOW值上。类似地，在各个实施中，如果在204最近未解码出WN值，则过程可以返回到200，并且如果在208最近未解码出OFFSET值，则过程可以返回到200。在这些实施中，可以从由振荡器输出的值中的任一个或组合、在过程的不同迭代期间写入到当前时间信息数据缓存器的TOW值的比较以及存储在当前时间信息数据缓存器处的WN和OFFSET值来确定WN和OFFSET值，并且可以将这些WN和OFFSET值写入到存储在当前时间信息数据缓存器处的WN和OFFSET值上。

在一些实施中，可以在203、205、207、209和211中的任一个计算UTC的估计，并且将其写入到当前时间信息数据缓存器。也可以在203、205、207、209和211中的任一个计算UTC误差范围并且将其存储在数据缓存器处。在一些实施中，如果在206和210，WN和OFFSET的本地值不可获得，则过程可以在进行之前将零值写入到当前时间信息数据缓存器。类似地，如果WN和OFFSET的本地值不可获得，则过程可以在206和210记录指示，并且紧邻输出当前时间信息数据缓存器的内容之前在212将零值写入数据缓存器。

在203、205、207、209和211中的任一个，替代实施可以使用其中以识别值的起源（即，GNSS卫星166或本地存储器）的标题或其他标识符来写入TOW、WN或OFFSET的值的过程。在这些实施中，可以在212使用标题或标识符来确定信息传输到的接收器的身份。

本发明的实施还可以消除图2中描绘的过程流程的某些部分或者有条件地横穿过程的某些部分。例如，过程可以绕过步骤204至211持续某些数量的迭代并且仅周期性地进行这些步骤。例如，过程可以按以下次序进行：202、203、206、207、210、211。这个简短的过程可以限制在设备未连接到GNSS的周期之后设备已经重新获取与GNSS的连接的情况下所需的计算步骤。

作为开始步骤，一些实施可以确定设备正在重新获取与GNSS的连接并且触发简短的过程的执行。此过程可以例如由以下序列所代表的流程来定义：206、207、210、211、202、203、212。此过程流程将使得设备能够作为初始步骤确定不必确定是否已识别出最近解码的WN和OFFSET的值或者等待接收广播信号中的这些值。相反，过程流程将加速GNSS时间值参数传输例如到处理器以供UTC计算。

在过程的各个阶段，实施可以从数据缓存器（例如，当前时间信息数据缓存器）清除数据。例如，当确定存储在存储代表从GNSS卫星166接收到的信号的数据的数据缓存器中的数据识别出TOW值、WN值或OFFSET值时，过程可以指示可以清除该数据缓存器。

图3是示出远程信息处理单元从由GNSS卫星广播的信号确定UTC时间、丢失与卫星的连接、并且重新获取卫星以及在重新获取之后在短时间量内以高精确度估计UTC的程序的流程图。在300，卫星导航部件132获取GNSS卫星166。获取是通过双模式天线126接收由GNSS卫星166广播的信号来实现。

在302，卫星导航部件132确定在由GNSS卫星166广播的信号中携带的周时间（TOW）的值。此外，卫星导航部件132可以确定接收到携带TOW值的广播信号的时间的值。接收到广播信号的时间可以由车辆的机载时钟来测量。从由GNSS卫星广播的信号确定TOW值可以包括：由双模式天线126接收射频（RF）波信号，将RF波信号传输到换能器，将由RF波携带的数据记录在数据缓存器中，分析存储在数据缓存器中的数据以确定是否接收到TOW值，以及将TOW值传输到处理器或处理模块。在304，卫星导航部件132将TOW值记录在数据缓存器中，并且可选地也记录接收到携带TOW的广播信号的时间的测量值。

在306，卫星导航部件132确定在由GNSS卫星166广播的信号中携带的周数（WN）的值。此外，卫星导航部件132可以确定接收到携带WN值的广播信号的时间的值。接收到广播信号的时间可以由车辆的机载时钟来测量。从由GNSS卫星广播的信号确定WN值可以包括：由双模式天线126接收射频（RF）波信号，将RF波信号传输到换能器，将由RF波携带的数据记录在数据缓存器中，分析存储在数据缓存器中的数据以确定是否接收到WN值，以及将WN值传输到处理器或处理模块。在308，卫星导航部件132将WN值记录在数据缓存器中，并且可选地也记录接收到携带WN的广播信号的时间的测量值。

在310，卫星导航部件132确定卫星的机载时钟被设置成的参考时间与UTC之间的差异（OFFSET）值的值。此外，卫星导航部件132可以确定接收到携带OFFSET值的广播信号的时间的值。接收到广播信号的时间可以由车辆的机载时钟来测量。从由GNSS卫星广播的信号确定OFFSET值可以包括：由双模式天线126接收射频（RF）波信号，将RF波信号传输到换能器，将由RF波携带的数据记录在数据缓存器中，分析存储在数据缓存器中的数据以确定是否接收到OFFSET值，以及将OFFSET值传输到处理器或处理模块。在312，卫星导航部件132将OFFSET值记录在数据缓存器中，并且可选地也记录接收到携带OFFSET值的广播信号的时间的测量值。

在314，过程检测与GNSS卫星166的连接的丢失。在316，过程将数据缓存器的内容（例如，TOW、WN、OFFSET、UTC的值、UTC误差范围以及接收到携带这些值的信号的时间）传输到非易失性存储器。非易失性存储器可以是卫星导航部件132的非易失性存储器元件或存储器130的非易失性部分。存储在非易失性存储器处的关于TOW、WN、OFFSET、UTC的值、UTC误差范围以及信号接收时间可以称为连接丢失时间值，因为它们符合卫星导航部件132与GNSS之间的连接的丢失。在316，过程还可以开始机载计数器。在一些实施中，机载计数器在开始时存储零的值，并且持续更新所存储的值以使得其始终维持代表从其开始时经过的时间的值。在一些实施中，机载计数器响应于从振荡器接收到信号而被增量。

在316，GNSS卫星166由卫星导航部件132重新获取。在318，过程利用存储在非易失性存储器处的连接丢失时间值和由机载计数器测量出的时间（例如，关于从在302、306和310接收连接丢失时间值开始并且在316以重新获取GNSS结束的时间间隔中的每一个的长度的值（COUNT））以估计当前WN值和当前OFFSET值。当前WN值和当前OFFSET值可以通过将从时间间隔的长度确定的值添加到TOW、WN和OFFSET的存储值来估计。在318计算出的值被用作本地WN和OFFSET值并且可以持续地增量以维持更新的COUNT值。在320，卫星导航部件132确定在由GNSS卫星166广播的信号中携带的周时间（TOW）的值。在一些实施中，在步骤318之前执行步骤320。

在322，过程从在320确定的TOW值和在318估计的本地WN和OFFSET值确定UTC时间。以此方式，过程可以在不需要等待从GNSS卫星接收这些值的情况下将UTC时间估计精确到一秒内。

图4是配置成在与GNSS重新连接的短时间量内以高精确度计算UTC的远程信息处理单元114的卫星导航部件132的方框图。卫星导航部件132包括接收器402、信号处理器404、信号数据累积数据缓存器406、处理器408、当前时间参数缓存器410以及传输器412。

接收器402被配置成接收从双模式天线126接收到并且最初由GNSS卫星166广播的信号。接收器被进一步配置成将信号引导至信号处理器404。

信号处理器404被配置成从天线接收信号并且将信号转换成数字形式，例如产生数字表示或数字化或者由天线接收的信号。信号处理器404还可以被配置成识别时间值参数（例如，TOW值或WN值）的信号的数字形式的组成部分。信号处理器404还被配置成将代表由天线接收到的信号的数据写入到信号数据累积数据缓存器406。信号处理器可以识别数据累积缓存器中对应于特定时间值参数的特定位置。

信号数据累积数据缓存器406被配置成存储由卫星广播并且由天线402接收到的信号的数字表示。信号数据累积数据缓存器406可以由易失性或非易失性存储器部件形成，并且可以被划分为用于存储代表TOW值、WN值、OFFSET值以及其他值中的每一个的数据的不同段。

处理器408被配置成分析存储在信号数据累积数据缓存器406处的数据，并且确定存储在信号数据累积数据缓存器处的数据是否指定时间参数值，例如TOW值或WN值。处理器408被进一步配置成将时间参数值写入到时间参数值缓存器410。处理器408还被配置成从时间参数值估计UTC值并且访问存储时间参数值的非易失性存储器。

时间参数值缓存器410被配置成存储代表各种时间参数的数据，例如TOW值、WN值和UTC值。时间参数值缓存器410可以由易失性或非易失性存储器部件形成，并且可以被划分为用于存储代表TOW值、WN值、OFFSET值、UTC值以及UTC误差范围的每一个的数据的不同段。

传输器被配置成传输来自卫星导航部件132的数据。传输器可以连接到卫星导航部件132内的其他处理模块，并且直接地或间接地连接到远程信息处理单元114的其他部件，诸如存储器130和处理器128。

本领域技术人员将了解，本文描述的各种机器实施的过程和步骤的执行可以通过存储在有形计算机可读媒体（例如，RAM、ROM、PROM、易失性、非易失性或者其他电子存储器机构）上的计算机可执行推荐的计算化地执行来发生。因此，例如，由远程信息处理单元114执行的操作可以根据存储的推荐或安装在远程信息处理单元114上的应用程序来执行，并且在呼叫中心执行的操作可以根据存储的推荐或安装在呼叫中心的应用程序来执行。

因此，预期本发明的其他实施在细节方面可以与以上实例不同。因此，对本发明的所有参考意欲参考在描述的那个点处论述的本发明的特定实例，而并不意欲暗示对本发明的范围的更广泛的任何限制。相对于某些特征的区别和批评的任何语言意欲指示不偏好那些特征，而并不将其从本发明的范围完全排除，除非另有指示。

在描述本发明的上下文中（特别是以下权利要求的上下文中）术语“一”、“一个”和“所述”以及类似参考的使用应解释为覆盖单数和复数，除非本文另有指示或由上下文清楚地否认。术语“包括”、“具有”、“包含”和“含有”应解释为开放式术语（即，意味着“包括但不限于”），除非另有注释。本文的值的范围的叙述仅意欲用作个别地指代属于该范围内的每个单独值的速记方法，除非本文另有指示，并且每个单独的值被并入到说明书中，如同其在本文个别地叙述一样。本文描述的所有方法可以任何适合的次序执行，除非本文另有指示或者由上下文清楚地否认。本文提供的任何和所有实例或者示例性语言（例如，“诸如”）的使用仅意欲更好地说明本发明而并不对本发明的范围强加限制，除非另有要求。说明书中的语言不应解释为将任何非要求的元件指示为对于实践本发明而言必要的。

因此，本发明包括如由适用法律允许的随附权利要求中叙述的主题的所有修改和等效物。此外，本发明涵盖上述元件在所有其变体中的任何组合，除非本文另有指示或者由上下文清楚地否认。

Claims (10)

1.一种用于估计协调通用时间（UTC）的方法，所述方法包括：

通过卫星导航接收器来接收由全球导航卫星服务（GNSS）的GNSS卫星广播的编码第一周时间（TOW）值的信号；

从存储在卫星导航接收器处的时间参数值估计第一周数（WN）值和UCT与卫星的机载时钟的参考时间之间的第一关系（OFFSET）；

从第一TOW值、第一WN值和第一OFFSET值确定UTC的第一估计。

2.如权利要求1所述的方法，其进一步包括在接收由GNSS卫星广播的编码第一TOW值的信号之前：

通过卫星导航接收器来接收由GNSS的卫星广播的编码第二TOW值、第二WN值和第二OFFSET的信号；

确定已经丢失卫星导航接收器与GNSS的卫星之间的连接；以及

响应于确定已经丢失连接，将第二TOW值、第二WN值和第二OFFSET存储在非易失性存储器处；

其中存储在非易失性存储器处的第二TOW值、第二WN值和第二OFFSET被用来确定存储在卫星导航接收器处的时间参数值。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述UTC的第一估计精确到一秒内。

4.如权利要求3所述的方法，其中在卫星导航接收器接收由GNSS卫星广播的信号之后小于750秒内确定UTC的第一估计。

5.如权利要求3所述的方法，其中在卫星导航接收器接收由GNSS卫星广播的信号之后小于30秒内确定UTC的第一估计。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述GNSS是美国全球定位***（GPS）并且所述卫星的机载时钟的参考时间是GPS时间（GPST）。

7.如权利要求1所述的方法，其进一步包括将第一TOW值存储在数据缓存器处。

8.如权利要求1所述的方法，其进一步包括将代表由GNSS卫星广播的信号的数据存储在数据缓存器处。

9.如权利要求8所述的方法，其进一步包括确定数据缓存器含有TOW值，其中确定UTC的第一估计通过确定数据缓存器含有TOW值来触发。

10.一种用于估计协调通用时间（UTC）的装置，所述装置包括：

天线，配置成接收由全球导航卫星***（GNSS）卫星广播的第一信号并且将信号传输到数字接收器，其中第一信号含有周时间（TOW）值；

所述数字接收器配置成从天线接收第一信号、将第一信号转换成数字形式并且将数字形式的第一信号传输到信号数据累积缓存器；

处理器，配置成分析存储在信号数据累积缓存器处的数据、确定TOW值存储在信号数据累积缓存器处、将TOW值写入到当前时间信息缓存器、访问代表第一周数（WN）估计和UCT与卫星的机载时钟的参考时间之间的第一关系（OFFSET）的估计的数据、以及从第一TOW值、第一WN值和第一OFFSET确定UTC的第一估计；以及

第一存储器，包括：

配置成存储代表信号的数据的信号数据累积缓存器；以及

当前时间信息缓存器。