混合型全球定位系统接收方法、接收装置及系统.pdf

本发明公开了一种混合型全球定位系统接收方法、接收装置及系统，它们不但可以降低制造成本，而且可以提高定位精确度。GPS接收装置包含：射频前端电路、关联性电路、探测引擎及接口控制单元，射频前端电路接收GPS卫星讯号并将其转换为数字基频讯号；关联性电路耦接至射频前端电路，用以对数字基频讯号进行关联运算产生关联运算结果；探测引擎耦接至关联性电路，根据关联运算结果探测卫星讯号之接收功率；接口控制单元，耦接至探测引擎，提供低速接口以传输GPS中间数据，GPS中间数据包含码槽、频率槽、导航数据、本地系统时间以及GPS时间，接口控制单元包含内存接口单元，用以耦接至随机存取内存。

1.  一种全球定位系统接收装置，其特征在于，它包含：
一射频前端电路，用以接收一全球定位系统卫星讯号并将该全球定位系统卫星讯号转换为一数字基频讯号；
一关联性电路，耦接至该射频前端电路，用以对该数字基频讯号进行关联运算产生一关联运算结果；
一探测引擎，耦接至该关联性电路，用以根据该关联运算结果探测该卫星讯号的接收功率；以及
一接口控制单元，耦接至该探测引擎，用以传输一全球定位系统中间数据。

2.  如权利要求1所述的全球定位系统接收装置，其特征在于，该全球定位系统接收装置根据该关联运算结果与该卫星讯号的接收功率产生该全球定位系统中间数据。

3.  如权利要求1所述的全球定位系统接收装置，其特征在于，该全球定位系统中间数据包含一码槽、一频率槽、一导航数据、一本地系统时间以及一全球定位系统时间。

4.  如权利要求3所述的全球定位系统接收装置，其特征在于，该导航数据包含一年历及一星历。

5.  如权利要求1所述的全球定位系统接收装置，其特征在于，该关联性电路包含一关联器与一伪随机码产生器，该关联器耦接至该伪随机码产生器，该伪随机码产生器根据一码槽及一频率槽产生一伪随机码，该关联器接收该些数字基频讯号与该伪随机码进行关联运算以产生该关联运算结果。

6.  如权利要求1所述的全球定位系统接收装置，其特征在于，该探测引擎包含：
一傅利叶转换器，用以将该关联运算结果进行傅利叶转换；以及
一功率计算器，耦接至该傅利叶转换器，用以计算该卫星讯号的接收功率。

7.  如权利要求6所述的全球定位系统接收装置，其特征在于，该探测引擎还包含：一累加器，耦接至该功率计算器，用以累加该卫星讯号的接收功率；以及一门坎值侦测器，耦接至该累加器，用以判断该累加的接收功率是否超过一门坎值。

8.  如权利要求7所述的全球定位系统接收装置，其特征在于，该累加器具有一致能讯号以控制该累加器致能与否。

9.  如权利要求7所述的全球定位系统接收装置，其特征在于，该探测引擎具有一致能讯号以控制该探测引擎致能与否。

10.  如权利要求1所述的全球定位系统接收装置，其特征在于，该接口控制单元经由一传输接口耦接至一主机，该主机可经由该接口控制单元控制该全球定位系统接收装置运作于一搜寻模式、一追踪模式以及一开回路模式。

11.  如权利要求10所述的全球定位系统接收装置，其特征在于，该传输接口系下列其中之一：一序列周边接口、一通用异步收发机接口、一集成电路间接口及一直接内存存取接口。

12.  如权利要求10所述的全球定位系统接收装置，其特征在于，该主机包含一微处理器，用以根据该全球定位系统中间数据执行一定位软件运算。

13.  如权利要求1所述的全球定位系统接收装置，其特征在于，该探测引擎系于频域上探测该卫星讯号的接收功率。

14.  一种混合型全球定位系统接收方法，其特征在于，它包含：
接收复数个全球定位系统卫星讯号；
将该些全球定位系统卫星讯号转换为复数个数字基频讯号；
将各数字基频讯号与一伪随机码进行相关运算；
计算该些全球定位系统卫星讯号的接收功率，以辨识出相关于该些全球定位系统卫星讯号的复数个全球定位系统卫星；以及
产生一全球定位系统中间数据。

15.  如权利要求14所述的全球定位系统接收方法，其特征在于，该全球定位系统中间数据，包括一码槽、一频率槽、一导航数据、一本地系统时间以及一全球定位系统时间。

16.  如权利要求14所述的全球定位系统接收方法，其特征在于，它更包含一将该全球定位系统中间数据经由一低速传输接口传送至一主机的步骤，该低速传输接口系下列其中之一：一序列周边接口、一通用异步收发机接口、一集成电路间接口及一直接内存存取接口。

17.  一种混合型全球定位系统，其特征在于，它包含：
一天线；
一全球定位系统接收装置，耦接至该天线，用以接收复数个卫星射频讯号及产生一全球定位系统中间数据；以及
一具有一微处理器的主机，经由一低速传输接口耦接至该全球定位系统接收装置，
其中，该主机利用该微处理器根据该全球定位系统中间数据执行定位运算。

18.  如权利要求17所述的混合型全球定位系统，其特征在于，该低速传输接口系下列其中之一：一序列周边接口、一通用异步收发机接口、一集成电路间接口及一直接内存存取接口。

19.  如权利要求17所述的混合型全球定位系统，其特征在于，该主机可透过该低速传输接口控制该全球定位系统接收装置运作于一搜寻模式、一追踪模式以及一开回路模式。

20.  如权利要求17所述的混合型全球定位系统，其特征在于，该全球定位系统中间数据包含一码槽、一频率槽、一导航数据、一本地系统时间以及一全球定位系统时间。

混合型全球定位系统接收方法、接收装置及系统
技术领域
本发明涉及一种全球定位系统(global positioning system，GPS)，尤指一种混合型GPS接收方法、接收装置及系统。
背景技术
利用GPS来进行定位及导航，已是广泛使用的技术，而目前在GPS接收器的设计上，主要有两种习用的解决方案。第一种解决方案中，GPS接收器对于所接收的GPS卫星讯号完全利用硬件电路进行射频前端(radio frequencyfront end)处理及执行辨识GPS卫星所需的运算，本身需要具有专属的微处理器及内存，以执行GPS算法软件，来产生位置、速度及时间等信息；然而，此解决方案由于需使用专属的微处理器及内存，因此制造成本偏高，并且所制造出来的芯片面积大且电路运作没有弹性，不利于整合在讲究轻薄短小的可携式电子装置中。
更进一步地，纯硬件的GPS接收器的硬件设计十分复杂。若使用时域解决方案，熟知GPS领域的人士可以了解到直接利用时域进行相关运算，将牵涉到1023个码芯片(code chip)的运算，每次长度为2048，另外还需要同相讯号I、正交讯号Q、正负号与振幅等位，总共约需要8Mbits大小的内存储存空间。若使用频域解决方案，熟知GPS领域的人士可以了解到时域的相关运算将对应至频域的乘法运算，但是在将时域讯号取样转换至频域函数时，需要复杂的快速傅利叶转换器(Fast Fourier Transform，简称FFT)，等到频域乘法运算完毕后，又需要复杂的逆快速傅利叶转换器(inverse Fast Fourier Transform，简称FFT-1)，将结果转换至时域，以2048取样点分辨率为例，典型地需要2048*2点的FFT与2048点的FFT-1硬件。两种方式显然都需要大量的硬件支持，导致芯片面积无法有效缩小。
第二种解决方案中，GPS接收器仅执行GPS卫星讯号的接收及射频前端处理，而后续的处理工作，像是执行辨识GPS卫星所需的运算及产生位置、速度及时间等信息，完全交由高等级微处理器及海量存储器执行有关的软件来达成，此种软件取向的解决方案所处理的数据量极大，会大幅增加GPS接收器的运算、储存及电力上的负担，其实时(real time)反应能力、精确度与成本并不理想。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种混合型全球定位系统接收方法，另外还提供了一种全球定位系统接收装置以及一种混合型全球定位系统，一方面它们可利用外接主机的既有资源以降低制造成本，并缩小GPS接收装置之体积，以利整合于可携式电子装置中；另一方面可藉由硬件电路执行辨识GPS卫星所需之运算，以提高定位精确度，并减少外接主机的运算、储存及电力上的负担。
为了解决以上技术问题，本发明提供了以下几种方案。
本发明揭露一种GPS接收装置，它包含：射频前端电路、关联性电路、探测引擎及接口控制单元，射频前端电路接收GPS卫星讯号并将其转换为数字基频讯号；关联性电路耦接至射频前端电路，用以对数字基频讯号进行关联运算产生关联运算结果；探测引擎耦接至关联性电路，根据关联运算结果于频域探测卫星讯号的接收功率；接口控制单元，耦接至探测引擎，提供低速双向传输接口以传输GPS中间(intermediate)数据，GPS中间数据包含码槽、频率槽、导航数据、本地系统时间以及GPS时间，接口控制单元包含内存接口单元，用以耦接至随机存取内存。
本发明揭露一种混合型GPS系统，包含：天线、GPS接收装置及具有微处理器的主机，GPS接收装置，耦接至天线，用以接收卫星讯号及产生GPS中间数据；主机经由低速双向传输接口耦接至GPS接收装置，使得主机利用微处理器根据GPS中间数据执行定位运算。
本发明另揭露一种GPS接收方法，包含：接收GPS卫星讯号；将GPS卫星讯号转换为数字基频讯号；将各数字基频讯号与伪随机码进行相关运算；计算GPS卫星讯号的接收功率，以辨识出相关于GPS卫星讯号的GPS卫星；以及产生GPS中间数据，其包含码槽、频率槽、导航数据、本地系统时间以及GPS时间。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明的一较佳实施例的混合型GPS系统的方块图。
图2是根据本发明的一较佳实施例的GPS接收装置的详细电路图。
图3是图2中GPS接收装置运作于封闭回路的电路图。
图4是本发明的一较佳实施例的GPS接收方法流程图。
图式的图号说明：
10：GPS接收装置     11：天线
12：射频前端电路    13：关联性电路
14：探测引擎        16：接口控制单元
17：传输接口        18：主机
180：微处理器       182：记忆装置
200：GPS接收装置    210：天线
220：射频前端电路     230：关联性电路
232：关联器           234：伪随机码产生器
240：探测引擎         242：傅利叶转换器
244：功率计算器       246：累加器
248：门坎值侦测器     250：内存
260：接口控制单元     262：内存接口单元
270：传输接口         310：微控制器
40~45：本发明的一较佳实施例的GPS接收方法流程
具体实施方式
图1是本发明的一较佳实施例的混合型全球定位(GPS)系统方块图，其中，GPS接收装置10包含射频前端电路12、关联性电路13、探测(acquisition)引擎14及接口控制单元16。天线11从复数个GPS卫星接收复数个GPS卫星讯号，射频前端电路12则对GPS卫星讯号执行模拟放大、降频、模拟至数字转换等动作，以转换为数字基频讯号。关联性电路13依据该些数字基频讯号，执行复数个相关(correlation)运算，探测引擎14依据该些相关运算的结果探测接收GPS卫星讯号的功率强度，关联性电路13与探测引擎14经过多次的递归运算，辨识出发射该些GPS卫星讯号的复数个GPS卫星。在全球定位系统中，每个GPS卫星具有独特的展频码(spreading code，如C/A码(Coarse/Acquisitioncode))，内含于各自发射的GPS卫星讯号中，而关联性电路13与探测引擎14经过多次的递归运算产生GPS卫星的重要信息，包括重要参数码槽(code bin)、频率槽(frequency bin)、导航数据、原始数据以及本地系统时间。关联性电路13可利用码槽及频率槽与每一数字基频讯号分别执行相关运算；探测引擎14执行探测及追踪卫星讯号，以锁定有效的GPS卫星的讯号。导航数据包含所辨识出的GPS卫星的卫星信息，如年历(almanac)及星历(ephemeris)，以供后续进行定位时使用。较佳地，辨识出至少四个GPS卫星，就能利用其发射的卫星讯号来进行定位。
GPS接收装置10透过接口控制单元16受控于主机18的控制，可以将GPS接收装置10所产生的GPS中间数据，包括重要参数码槽(code bin)、频率槽(frequency bin)、导航数据(navigation data)、原始数据(raw data)以及本地系统时间，选择性地经由传输接口17传送至主机18；而主机18透过接口控制单元16控制GPS接收装置10的硬件运作。主机18包含既有的微处理器180及记忆装置182。微处理器180可依据运作时需求并依据传输接口17所送来的GPS中间资料，进行定位(position)运算，根据GPS接收装置10所产生的码槽及频率槽参数，控制GPS接收装置10进行探测及/或追踪运作，码槽及频率槽参数系为十分重要的参数，其精确度影响到后续定位的准确性，举例而言，码槽的精确度希望在±1/2芯片(chip)，而频率槽的精确度在±500赫兹(Hz)，根据图1的架构，藉由主机18的控制，使得GPS接收装置10运作到达所要的精确度；然后，交由微处理器180进行定位运算，由可信赖(reliable)的GPS中间数据的导航数据与本地系统时间，测量出GPS接收装置10至各个所辨识GPS卫星间的距离，并依据测量结果进行精确定位，甚至测速、导航或定时等。记忆装置182提供微处理器180运作时所需的储存空间以及微处理器180进行量测运算与定位运算所需的韧体储存空间，例如随机存取内存(RAM)、只读存储器(ROM)或闪存。
藉由图1的架构，GPS接收装置10可与主机18共享主机18的资源，如微处理器180及内存182，以执行精确定位，并可节省硬件成本。换言之，主机18的资源并非专供GPS目的使用，而可随着主机18本身的设计而有其它不同用途。举例而言，主机18可为可携式电子装置，例如但不限于手机、个人数字助理(PDA)或笔记型计算机等，而微处理器180及内存182即为该可携式电子装置本所具有的组件。GPS接收装置10利用硬件的关联性电路13与探测引擎14执行运算量极大的相关、探测及追踪卫星讯号递归运作，可大幅减少GPS接收装置10与主机18间的传输数据量，因此传输接口17可使用一般微处理器180所采用的低速双向传输接口，例如但不限于序列周边接口(Serial PeripheralInterface，简称SPI)、通用异步收发器(Universal AsynchronousReceiver/Transmitter，简称UART)界面、集成电路间(Inter-IntegratedCircuit，简称I2C)接口、GPIO或直接内存存取(Direct Memory Access，简称DMA)接口等等，因此，图1的架构可应用于多种不同的微处理器平台，并达到理想的定位精确度。
较佳地，微处理器180经由传输接口17发出控制讯号至接口控制单元16，以控制GPS接收装置10的运作，举例而言，控制讯号控制GPS接收装置10的运作，例如启动或停止GPS接收装置10的运作，或者命令GPS接收装置10进入或离开睡眠状态。
图2是根据本发明的一较佳实施例的全球定位(GPS)接收装置200的详细电路图，GPS接收装置200包含射频前端电路220、关联性电路230、探测引擎240及接口控制单元260。天线210从复数个GPS卫星接收复数个GPS卫星讯号，射频前端电路220对GPS卫星讯号执行模拟放大、降频、模拟至数字转换等动作，以转换为数字基频讯号Sin。关联性电路230依据数字基频讯号Sin，执行相关运算，探测引擎240依据相关运算的结果经过多次的递归运算，辨识出GPS卫星。关联性电路230包含关联器232与伪随机码产生器(pseudo random codegenerator)234，伪随机码产生器234接收码槽、频率槽参数，以提供对应的伪随机码(又称粗调探测码，C/A码)供关联器232对基频讯号Sin执行相关运算，较佳地，GPS接收装置200包含复数个相同的关联性电路230以对复数个GPS卫星讯号分别进行关联性运算。于此实施例中，探测引擎240于频域上探测卫星讯号的接收功率，探测引擎240包含64点傅利叶转换器242、功率计算器244、累加器(accumulator)246以及门坎值侦测器(threshold detector)248，关联性电路230所产生的相关运算的结果送进傅利叶转换器242进行傅利叶转换，以将相关运算的时域结果转换至频域，功率计算器244将频域结果平方以获得卫星讯号的接收功率；累加器246可以经由致能讯号EN1决定致能与否，当致能累加器24之时，可以将多次卫星讯号的功率累加起来改善微弱卫星讯号的接收功率，当禁能累加器24之时，则探测引擎240计算单次卫星讯号之功率；经过门坎值侦测器248侦测此区卫星讯号的接收功率是否超过门坎值，并将相关结果透过内存接口单元262储存至内存250中，例如是随机存取内存、闪存或者静态随机存取内存，并可藉由直接内存存取(DMA)方式快速存取内存250中的数据，较佳地，GPS接收装置200与静态随机存取内存250整合成集成电路(integrated circuit，IC)；接口控制单元260则提供主机端(未示出)存取与观察GPS接收装置200的运算结果，以及控制GPS接收装置200的运作模式。熟知此技艺的人士可以了解依据GPS接收装置200的电路架构可以进一步依照本发明的构想简化硬件电路复杂度，一般而言，GPS接收电路需要搜寻引擎与追踪引擎两种独立电路，而且需要多达2048*2点的傅利叶转换器才能达到所需要的高精确度GPS定位，例如码槽的精确度希望在±1/2芯片，而频率槽的精确度在±500Hz，GPS接收装置200的电路架构可以实现搜寻引擎与追踪引擎的两种硬件运作。举例而言，一开始主机端(未示出)经由接口控制单元260下令GPS接收装置200运作于搜寻模式，以运算出所有码槽与频率槽的卫星讯号功率，根据卫星讯号功率的大小判断出对应的卫星讯号是否存在，并储存其对应正确卫星讯号功率的码槽与频率槽；主机端则在预定时间之后经由接口控制单元260来读取储存的码槽与频率槽是否为正确可信赖，在此预定时间内，主机端可以自行运行其工作，例如主机为手机，因此GPS接收装置200与主机可以发挥其各自的最大运作效率，较佳地，GPS接收装置200藉由致能讯号EN1禁能累加器246的运作，并藉由64点傅利叶转换器运算快速地找到此卫星的码槽与频率槽的大略位置。当主机端判断码槽与频率槽为正确可信赖后，可经由接口控制单元260令GPS接收装置200运作于追踪模式，举例而言，GPS接收装置200可藉由致能讯号EN2禁能探测引擎240的运作，直接利用关联性电路230的输出数据进行封闭回路(closed-loop)微调码槽与频率槽，亦即探测引擎240直接旁通(bypass)关联性电路230的输出，换言之，由于GPS接收装置200于搜寻模式已经粗略掌握码槽与频率槽的大略位置，于追踪模式下以小刻度方式运算小区域的卫星讯号能量分部，例如码槽的精确度在±1/2芯片，而频率槽的精确度在±500Hz的范围内，微调码槽与频率槽的精确度，进一步提高卫星定位的精确度；图3是图2中GPS接收装置200运作于封闭回路与微控制器310间的协同运作电路方块图，于上述实施例中，经过搜寻模式之后，码槽的精确度已经落在±1/2芯片，而频率槽的精确度在±500Hz的范围内，主机端可经由接口控制单元260令GPS接收装置200运作于追踪模式，此时，微控制器310将±1/2芯片范围内所代表的三个码槽值馈送进关联性电路230，藉由致能讯号EN2禁能探测引擎240的运作，使得探测引擎240直接旁通关联性电路230的输出而将结果储存至内存250中，微控制器310再经由接口控制单元260将对应±1/2芯片范围内所代表的三个码槽值所运算的结果取还分析，而更新码槽与频率槽参数，回路运作而锁住码槽与频率槽，最终产生精确的码槽与频率槽结果。微控制器310例如为8051微处理器，应注意到，根据本发明所揭示的实施例，所需的微控制器310为低阶的微控制器即可完成相关工作，毋需习知技艺的高阶专属处理器。
另一方面，主机可经由接口控制单元260监控GPS接收装置200的运作状态，举例而言，主机可定时经由接口控制单元260读取码槽与频率槽以及一相关的变异数(variance)，判断目前此卫星定位的准确度，举例而言，若变异数值不符合标准，例如超出某门坎值，则判定码槽与频率槽不符合精确度要求。更进一步，主机可经由接口控制单元260令GPS接收装置200运作于开回路(open loop)模式，举例而言，GPS接收装置200藉由致能讯号EN2致能探测引擎240的运作，并藉由致能讯号EN1致能累加器246的运作，可以提供开回路运作模式，此模式非常有利于卫星讯号微弱的环境，例如大都市的高楼林立的环境下的咖啡厅，当主机察觉GPS接收装置200定位准确度不佳时，可经由接口控制单元260令GPS接收装置200从追踪模式切换至开回路模式，可以再以大刻度方式观察卫星讯号的强弱分布，并可适当地设定累加器246功率累加次数，因此可以大幅提升卫星微弱讯号环境的定位能力。
于此实施例中，GPS接收装置200提供精简的GPS接收电路架构，并提供主机端藉由传输接口270控制GPS接收装置200的搜寻模式、追踪模式与开回路模式等等弹性运作，而且主机端可藉由传输接口270与接口控制单元260存取GPS接收装置200的重要数据，应注意到，传输接口270可利用低速的传输接口即可实现本发明，举例而言，但不限于SPI接口、UART接口、I2C接口、GPIO接口或DMA接口等等。主机亦可令GPS接收装置200的关联性电路230输出关联性运算结果储存(dump)并读取之，亦即观察时域的原始数据(raw data)，判断其卫星讯号是否正常接收运作。
更进一步说明GPS接收装置200的电路架构可以简化傅利叶转换器的硬件数量，亦可达到高精确度定位的需求。于此实施例中系以64点傅利叶转换器242予以实现，但不应以此限制本发明。傅利叶转换器的数量可以配合GPS接收装置200的整体硬件架构予以精简，详细说明如下。假设希望利用Nr点傅利叶转换器，实现频率槽的精确度在±500Hz，而码槽的精确度±1/2芯片：
fr＝fss/Nr         -------------------(式一)
fs/Ns＝fss/Nss     -------------------(式二)
Nr/N_ss＝T          -------------------(式三)
其中，fr为频率分辨率，fss为1毫秒内的次取样频率，fs为模拟前端电路的取样频率，Ns为对应取样频率fs的取样数，Nss为对应取样频率fss的次取样数，T则为对应Nr点取样数所需的时间，单位为毫秒。于GPS接收装置200电路设计时，可以定义所欲之硬件规格，达到所欲之定位精确度，举例而言，以卫星定位有1024个芯片而言，周期为1毫秒，码槽的精确度±1/2芯片，相当于Ns＝2048点取样，取样频率fs为2.048Mhz，频率分辨率fr为500Hz，Nr代表64点傅利叶转换器，则根据式一、式二、式三，可得到fss＝32Khz，Nss＝32点，T为2毫秒。依照此规格设计的GPS接收装置200电路，即可利用64点傅利叶转换器实现码槽的精确度±1/2芯片、频率槽的精确度在±500Hz的定位精确度，而模拟前端电路对模拟讯号取样产生取样频率为fs＝2.048Mhz的数据，举例而言，可以利用降取样器(down converter)(未示出)将原始较高频率取样的数据精确地降频为想要的2.048Mhz的数据，每毫秒产生Ns＝2048个取样，对应的次取样频率fss＝32Khz，每毫秒产生次取样数NSS＝32点，代表在这样的硬件设计架构下，每毫秒产生32个次取样数，而Nr＝64点，因此T＝Nr/Nss＝2毫秒才会产生64个次取样数，亦即图2中GPS接收装置200的经取样的数字基频讯号Sin数据频率为fs＝2.048Mhz，而关联性电路230每1毫秒产生32个次取样关联性结果，探测引擎240可以每2毫秒利用64点傅利叶转换器242对64点时域的关联性结果进行频域讯号转换，即可达到所欲的定位精确度：码槽的精确度±1/2芯片、频率槽的精确度在±500Hz的定位精确度。
图4系本发明的一较佳实施例的GPS接收方法流程图，于步骤40，接收复数个GPS卫星讯号；于步骤41，将该些GPS卫星讯号转换为数字基频讯号；于步骤42，将各数字基频讯号与一伪随机码进行相关运算；于步骤43，依据该些相关运算的结果，藉由傅利叶转换计算接收功率，以辨识出发射该些GPS卫星讯号的复数个GPS卫星；于步骤44，产生GPS中间数据，包括码槽、频率槽、导航数据、原始数据、本地系统时间以及GPS时间；于步骤45，响应于一请求命令，将GPS中间数据经由传输接口传送至一主机，传输接口可以为，例如但不限于，SPI接口、UART接口、I²C接口或DMA接口。
以上所述系利用较佳实施例详细说明本发明，而非限制本发明的范围。熟知此技艺人士皆能明了，可根据以上实施例的揭示而做出诸多可能变化，仍不脱离本发明的精神和范围。