一種縮短gnss接收裝置首次定位時間的方法和系統(tǒng)的制作方法【專利摘要】本發(fā)明提供一種縮短GNSS接收裝置首次定位時間的方法，所述方法包括：捕獲衛(wèi)星信號，獲取衛(wèi)星信號的整毫秒邊界信息；對相鄰整毫秒邊界內數(shù)據(jù)進行相干積分，獲得相干積分值；根據(jù)所述相干積分值確定導航比特邊界，并同時對相干積分符號進行存儲；確定比特邊界后，進行導航比特調解，獲得最終的比特符號；收集衛(wèi)星星歷，并完成定位解算。采用本發(fā)明的技術方案后，能在相對較小的資源開銷和不需要額外的建設成本基礎上，有效的縮短GNSS接收裝置的首次定位時間，提高接收裝置的定位效率?！緦＠f明】一種縮短GNSS接收裝置首次定位時間的方法和系統(tǒng)【
技術領域：
】[0001]本發(fā)明涉及衛(wèi)星導航信號處理【
技術領域：
】，尤其涉及一種縮短GNSS接收裝置首次定位時間的方法和系統(tǒng)?！?br>背景技術：
】[0002]全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)(GlobalNavigationSatelliteSystem,GNSS)利用導航衛(wèi)星進行定時、定位和測距，能在全世界范圍內實現(xiàn)全天候、全方位連續(xù)為海上、陸地和空中的用戶提供實時高精度的三維空間、速度和時間信息。目前，GNSS包含了美國的GPS、俄羅斯的GL0NASS、歐盟的Galileo系統(tǒng)、中國的北斗導航系統(tǒng)，以GPS系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)主要由三部分組成，即空間部分、地面控制部分和用戶裝置部分?？臻g部分由24顆衛(wèi)星組成，分布在6個道平面上。地面控制部分由負責管理、協(xié)調整個地面控制系統(tǒng)的工作的主控站、在主控站的控制下，向衛(wèi)星注入尋電文的地面天線、作為數(shù)據(jù)自動收集中心的監(jiān)測站和通訊輔助系統(tǒng)組成。用戶裝置部分主要由GPS接收機和衛(wèi)星天線組成。[0003]欲準確地利用衛(wèi)星定位技術計算出遠程接收器的位置，需要精確得知全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)的3個或4個衛(wèi)星的星鐘(clock)及軌道信息，而GNSS接收裝置一般可由每一衛(wèi)星每30秒重復廣播的星歷信息(ephemerisinfomation)來取得所需的信息內容。然而，由于會有許多因素影響著衛(wèi)星軌道(orbit)，全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)廣播的星歷信息的有效期通常僅在接下來的2至4小時中維持有效。[0004]因此，若GNSS接收裝置已持續(xù)一段時間無法接收更新的星歷信息(可能是因為被關閉(turnedoff)或是停用(disabled)),當遠程接收器重新啟動(reactivate)時,任何之前已儲存的星歷信息將會失效(invalid)，以及在遠程接收器能夠開始計算其目前位置(currentposition)之前，需要先從衛(wèi)星取得更新的信息。啟動遠程接收器到計算出目前位置之間的延遲(delay)稱為首次定位時間(TimeToFirstFix,TTFF)。由于任何的延遲都會影響使用者的使用，全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)(例如，全球定位系統(tǒng)(GlobalPositioningSystem,GPS))最重要的任務之一即是針對遠程接收器來延長或預測軌道的星歷以加速首次定位時間。目前對首次定位時間的改進主要集中在衛(wèi)星星歷收集的時間優(yōu)化上，例如一種一般性方法為采用服務器(server)持續(xù)收集過去許多天的星歷信息并計算延長的(extended)衛(wèi)星軌道及星鐘信息。由于計算軌道具相當?shù)膹碗s度且需要有一定的精確度(往往會應用擾動(perturbed)力學模型(forcemodel)來處理所接收的星歷信息)，所以需要在具有強大運算能力的中央服務器(centralserver)中使用特殊軟件，以持續(xù)估測接下來許多天的延長的軌道(extendedtrajectory),并能保持估測結果在可接受的誤差范圍(acceptableerrorlimit)內。每當GNSS接收裝置重新啟動時,遠程接收器可通過互聯(lián)網(wǎng)(Internet)或無線通信系統(tǒng)(wirelesscommunicationsystem)來從中央服務器接收延長的軌道信息，取代廣播的衛(wèi)星信息(而不是等待衛(wèi)星的重復廣播)，而大幅地縮短首次定位時間。還有另一種一般性方法為采用服務器連續(xù)地(continuously)收集并提供目前正在使用中的全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)的軌道及星鐘數(shù)據(jù)(其在接下來的一段延長時間中會是有效的)，并將其提供給GNSS接收裝置，然而，此解決方法需要GNSS接收裝置與服務器有連續(xù)的或至少經(jīng)常性(frequent)的連接，并且遠程接收器需要具有足夠的數(shù)據(jù)儲存容量。[0005]而事實上，GNSS接收裝置的首次定位時間由三個部分組成:衛(wèi)星信號捕獲時間，比特同步時間，星歷收集時間。也就說，對首次定位時間的改進，還可以對衛(wèi)星信號捕獲時間，比特同步時間的改進或者對三個部分的優(yōu)化改進。[0006]附圖1給出了GNSS衛(wèi)星信號的結構示意:GNSS信號由循環(huán)播放的五個子幀組成，對于衛(wèi)星首次定位而言，需要收集前三個子幀中包含的星歷信息和導航比特邊界。[0007]101為信號子幀流，五個子幀循環(huán)播放，每個子幀持續(xù)6秒時間；102為子幀結構，每個子幀由300個導航比特組成；103為導航比特結構，每個導航比特長度為20毫秒；104為偽碼結構，偽碼碼長視不同的衛(wèi)星系統(tǒng)而定(GPS為1023，北斗II為2046)，總的持續(xù)時間為I毫秒；而GNSS接收機的信號處理流程為:1.通過搜索偽碼相位，找到信號的整毫秒邊界；2.在整毫秒邊界位置開始相干積分；3.在連續(xù)的整毫秒積分值的基礎上進行比特同步，其目的是確定每個導航比特的起始邊界；4.在導航比特邊界位置開始進行相干積分，積分長度為一個導航比特長度(20毫秒)，具體操作可以是從導航比特邊界處作20個整毫秒累加，避免重復計算；5.根據(jù)20毫秒相干積分值的符號確定導航比特(正值對應0，負值對應I)；6.收集前三個子幀的導航比特序列解析星歷；7.定位解算。[0008]從上面7個步驟的描述不難看出，每一步的輸入信息，都是上一步的輸出結果，因為時間上的因果關系，所以接收機在首次定位時間為上述步驟消耗時間的總和，也就是說，理論上存在對上述步驟進行合理的統(tǒng)籌優(yōu)化，以減少首次定位時間的可能性，而本發(fā)明正是基于這樣的研究思路，提出的一種新的縮短GNSS接收裝置首次定位時間的方法和系統(tǒng)?！?br/>發(fā)明內容】[0009]本發(fā)明的目的是提供一種縮短GNSS接收裝置首次定位時間的方法和系統(tǒng)，能夠有效縮短GNSS接收裝置首次定位時間。[0010]本發(fā)明提供一種縮短GNSS接收裝置首次定位時間的方法，所述方法包括:捕獲衛(wèi)星信號，獲取衛(wèi)星信號的整毫秒邊界信息；對相鄰整毫秒邊界內數(shù)據(jù)進行相干積分，獲得相干積分值；根據(jù)所述相干積分值確定導航比特邊界，并同時對相干積分符號進行存儲；確定比特邊界后，進行導航比特調解，獲得最終的比特符號；收集衛(wèi)星星歷，并完成定位解算。[0011]更進一步，所述對相鄰整毫秒邊界內數(shù)據(jù)進行相干積分的長度為I毫秒。[0012]更進一步，所述的導航比特邊界是指從每連續(xù)的20個整毫秒邊界中確定的導航比特邊界。[0013]更進一步，所述比特調解是指從比特邊界的位置開始進行長度為20毫秒的符號累加，得到所述最終的比特符號。[0014]更進一步，所述最終的比特符號，如果是負號，對應的導航比特為I;如果是正號，對應的導航比特為O。[0015]更進一步，所述GNSS接收裝置為北斗2代接收裝置。[0016]本發(fā)明還提供一種應用所述縮短GNSS接收裝置首次定位時間方法的縮短GNSS接收裝置首次定位時間系統(tǒng)。[0017]更進一步，所述對相鄰整毫秒邊界內數(shù)據(jù)進行相干積分的長度為I毫秒。[0018]更進一步，所述的導航比特邊界是指從每連續(xù)的20個整毫秒邊界中確定的導航比特邊界。[0019]更進一步，所述比特調解是指從比特邊界的位置開始進行長度為20毫秒的符號累加，得到所述最終的比特符號。[0020]更進一步，所述最終的比特符號，如果是負號，對應的導航比特為I;如果是正號，對應的導航比特為O。[0021]更進一步，所述GNSS接收裝置為北斗2代接收裝置。[0022]采用本發(fā)明的技術方案后，能在相對較小的資源開銷和不需要額外的建設成本基礎上，有效的縮短GNSS接收裝置的首次定位時間，提高接收裝置的定位效率。[0023]【專利附圖】【附圖說明】[0024]圖1是GNSS衛(wèi)星信號的一般結構示意圖；圖2是本發(fā)明實施例實現(xiàn)裝置結構框圖；圖3是本發(fā)明實施例流程示意圖?！揪唧w實施方式】[0025]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。[0026]圖1是GNSS衛(wèi)星信號的一般結構示意圖；圖2是本發(fā)明實施例實現(xiàn)裝置結構框圖；圖3是本發(fā)明實施例流程不意圖。[0027]在本發(fā)明實施例中，如附圖2所示，201為衛(wèi)星信號捕獲單元，完成可見衛(wèi)星捕獲工作，輸出所捕獲的衛(wèi)星信號的整毫秒邊界信息。該單元可以有各種不同的方法實現(xiàn)，該單元與本方案描述的工作原理無直接關系，所以不需要詳細說明。[0028]202為積分單元，其作用是根據(jù)捕獲單元獲得的整毫秒邊界信息，對整毫秒邊界內的數(shù)據(jù)進行長度為I暈秒的相干積分，輸出相干積分值。[0029]203為導航比特同步單元，該單元從202的運算結果中獲得相干積分值來確定導航比特邊界，衛(wèi)星信號的時長為I毫秒。根據(jù)GNSS衛(wèi)星信號的特點，衛(wèi)星星歷通過導航比特傳播，每個導航比特的長度為20毫秒，本單元所要完成的工作便是從每連續(xù)的20個整毫秒邊界中確定導航比特的邊界，且，在不知道比特邊界的前提下，因為沒有解調的起始位置，205還不能開始工作。[0030]204為存儲單元，在203工作的同時，205已經(jīng)可以獲取整毫秒信號的相干積分結果了，但是在不知道導航比特邊界的情況下系統(tǒng)暫時不能對其進行解調處理。所以該單元將所有整毫秒相干積分的符號進行存儲，符號為正號或者負號，假設203需要的處理的時間為η秒鐘，那么即存儲了η秒鐘的符號數(shù)據(jù)，以便在，203確定導航比特邊界之后，205直接調用相干積分符號數(shù)據(jù)用于解調導航比特和收集星歷，從而省去了重新獲取整毫秒相干積分符號的時間。[0031]205為比特解調單元，該單元的作用是從導航比特邊界位置開始進行長度為20毫秒的符號累加，得到最終的比特符號，如果為負對應的導航比特為1，如果為正，對應的導航比特為O。[0032]206為星歷收集單元，根據(jù)GNSS衛(wèi)星信號的幀結構特點，本單元從205中獲取導航比特，收集信號前三個子幀中的導航比特序列數(shù)據(jù)來解析星歷。[0033]207為定位解算單元，利用206的星歷信息進行定位解算。[0034]附圖3是本發(fā)明實施例的流程示意圖:衛(wèi)星信號捕獲301后，對衛(wèi)星信號進行相干積分302，然后進行導航比特同步303的同時，對相干積分302輸出的相干積分符號存儲304,當導航比特同步303結束后,利用導航比特同步303得到的導航比特邊界和相干積分符號存儲304中存儲的相干積分符號進行導航比特調解305，得到最終的比特符號，再進行星歷收集306后，進行定位解算307，得到最終的定位結果，完成首次定位。[0035]需要說明的是303和304并行執(zhí)行；305的執(zhí)行起點為303的執(zhí)行結束點；304的執(zhí)行時間由303的執(zhí)行時間決定，即304存儲的數(shù)據(jù)長度為303執(zhí)行時間；本方案節(jié)省的時間長度等于303執(zhí)行的時間。[0036]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內?！緳嗬蟆?.一種縮短GNSS接收裝置首次定位時間的方法，其特征在于，所述方法包括:捕獲衛(wèi)星信號，獲取衛(wèi)星信號的整毫秒邊界信息；對相鄰整毫秒邊界內數(shù)據(jù)進行相干積分，獲得相干積分值；根據(jù)所述相干積分值確定導航比特邊界，并同時對相干積分符號進行存儲；確定比特邊界后，進行導航比特調解，獲得最終的比特符號；收集衛(wèi)星星歷，并完成定位解算。2.根據(jù)權利要求1所述的縮短GNSS接收裝置首次定位時間的方法，其特征在于，所述對相鄰整暈秒邊界內數(shù)據(jù)進行相干積分的長度為I暈秒。3.根據(jù)權利要求1和2所述的縮短GNSS接收裝置首次定位時間的方法，其特征在于，所述的導航比特邊界是指從每連續(xù)的20個整毫秒邊界中確定的導航比特邊界。4.根據(jù)權利要求1所述的縮短GNSS接收裝置首次定位時間的方法，其特征在于，所述比特調解是指從比特邊界的位置開始進行長度為20毫秒的符號累加，得到所述最終的比特符號。5.根據(jù)權利要求1和4所述的縮短GNSS接收裝置首次定位時間的方法，其特征在于，所述最終的比特符號，如果是負號，對應的導航比特為I;如果是正號，對應的導航比特為O06.根據(jù)權利要求1至5所述的縮短GNSS接收裝置首次定位時間的方法，其特征在于，所述GNSS接收裝置為北斗2代接收裝置。7.一種應用如權利要求1所述方法的縮短GNSS接收裝置首次定位時間的系統(tǒng)。8.根據(jù)權利要求7所述的縮短GNSS接收裝置首次定位時間的系統(tǒng)，其特征在于，所述對相鄰整暈秒邊界內數(shù)據(jù)進行相干積分的長度為I暈秒。9.根據(jù)權利要求7-8所述的縮短GNSS接收裝置首次定位時間的系統(tǒng)，其特征在于，所述的導航比特邊界是指從每連續(xù)的20個整毫秒邊界中確定的導航比特邊界。10.根據(jù)權利要求7所述的縮短GNSS接收裝置首次定位時間的方法，其特征在于，所述比特調解是指從比特邊界的位置開始進行長度為20毫秒的符號累加，得到所述最終的比特符號。11.根據(jù)權利要求7和10所述的縮短GNSS接收裝置首次定位時間的系統(tǒng)，其特征在于，所述最終的比特符號，如果是負號，對應的導航比特為I;如果是正號，對應的導航比特為O。12.根據(jù)權利要求7至11所述的縮短GNSS接收裝置首次定位時間的系統(tǒng)，其特征在于，所述GNSS接收裝置為北斗2代接收裝置?！疚臋n編號】G01S19/27GK103472464SQ201210182847【公開日】2013年12月25日申請日期:2012年6月6日優(yōu)先權日:2012年6月6日【發(fā)明者】毛磊申請人:東莞市泰斗微電子科技有限公司