接收機(jī)和判斷衛(wèi)星星歷或歷書有效性的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種接收機(jī)和判斷衛(wèi)星星歷或歷書有效 性的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 北斗（BeiDou，簡稱BD)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國正在實(shí)施的自主研發(fā)、獨(dú)立運(yùn)行的全 球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，其與美國的全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System,簡稱GPS)、俄羅 斯的格羅納斯（Glonass)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、歐盟的伽利略（Galileo)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)并稱為全 球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。
[0003] 全球定位接收機(jī)能為用戶提供高精度的位置、速度和時(shí)間信息，這些都是以接收 機(jī)能正確接收到導(dǎo)航衛(wèi)星的星歷或歷書為前提的。目前的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，例如GPS、Glonass 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、Galileo衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等的衛(wèi)星的導(dǎo)航電文都有各自的 校驗(yàn)機(jī)制，但都存在漏檢的情況，即檢測不出一些錯(cuò)誤星歷或歷書。一旦出現(xiàn)星歷錯(cuò)誤，將 會(huì)導(dǎo)致衛(wèi)星位置、速度、鐘差等異常，從而使得最終的定位結(jié)果異常。衛(wèi)星的歷書出錯(cuò)則可 能導(dǎo)致衛(wèi)星的可見性判斷、捕獲頻段等出錯(cuò)。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)的星歷和歷書收集主要是依靠導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)的校驗(yàn)機(jī)制來判斷導(dǎo)航電 文是否有效，對于漏檢的情況尚無有效的解決方法，即目前校驗(yàn)機(jī)制的精度不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種接收機(jī)和判斷衛(wèi)星星歷或歷書有效性的 方法，以提高接收機(jī)的定位、測速及衛(wèi)星預(yù)報(bào)的效率和精度。
[0006] 本發(fā)明提供了一種接收機(jī)，該接收機(jī)包括：基帶單元，用于獲得定位衛(wèi)星的導(dǎo)航電 文，將所述導(dǎo)航電文解碼得到所述定位衛(wèi)星的星歷或歷數(shù)，并根據(jù)所述星歷或歷書中包含 的參數(shù)信息，檢查所述星歷或歷書的有效性；以及計(jì)算單元，耦合于所述基帶單元，用于接 收有效的星歷或歷書，并根據(jù)有效的星歷或歷書中包含的參數(shù)信息，進(jìn)行定位、測速或衛(wèi)星 預(yù)報(bào)。
[0007] 本發(fā)明還提供了一種判斷衛(wèi)星星歷或歷書有效性的方法，該判斷方法包括：接收 定位衛(wèi)星的導(dǎo)航電文，并解碼出所述定位衛(wèi)星的星歷或歷書；根據(jù)所述星歷或歷書中包含 的參數(shù)信息檢查該星歷或歷書的有效性；以及選擇有效的星歷或歷書，進(jìn)行定位、測速或衛(wèi) 星預(yù)報(bào)。
[0008] 本發(fā)明提供的接收機(jī)和判斷衛(wèi)星星歷和歷書有效性的方法，使接收機(jī)能夠根據(jù)衛(wèi) 星星歷或歷書包含的參數(shù)信息對衛(wèi)星星歷或歷書的有效性進(jìn)行檢查，并選擇出有效的星歷 或歷書進(jìn)行定位、測度或衛(wèi)星預(yù)報(bào)，因此，提高了接收機(jī)的定位、測速及衛(wèi)星預(yù)報(bào)的效率和 精度。
【附圖說明】
[0009] 圖1所示為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的接收機(jī)的結(jié)構(gòu)圖；
[0010] 圖2所示為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的判斷衛(wèi)星星歷信息有效性的方法流程圖；
[0011] 圖3所示為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的導(dǎo)航衛(wèi)星的軌道示意圖；
[0012] 圖4所示為根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的判斷衛(wèi)星星歷或歷書信息有效性的方法 流程圖；
[0013] 圖5所示為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的導(dǎo)航衛(wèi)星到地球表面?zhèn)鬏斁嚯x的示意圖；
[0014] 圖6所示為根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的判斷衛(wèi)星星歷或歷書信息有效性的方法 流程圖；
[0015] 圖7所示為根據(jù)本發(fā)明再一個(gè)實(shí)施例的判斷衛(wèi)星星歷或歷書信息有效性的方法 流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 以下將對本發(fā)明的實(shí)施例給出詳細(xì)的參考。盡管本發(fā)明通過這些實(shí)施方式進(jìn)行闡 述和說明，但需要注意的是本發(fā)明并不僅僅只局限于這些實(shí)施方式。相反，本發(fā)明涵蓋所附 權(quán)利要求所定義的發(fā)明精神和發(fā)明范圍內(nèi)的所有替代物、變體和等同物。
[0017] 另外，在以下對本發(fā)明的詳細(xì)描述中，為了提供針對本發(fā)明的完全的理解，闡明了 大量的具體細(xì)節(jié)。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，沒有這些具體細(xì)節(jié)，本發(fā)明同樣可以實(shí)施。 在另外的一些實(shí)施例中，對于大家熟知的方案、流程、兀件和電路未作詳細(xì)描述，以便于凸 顯本發(fā)明的主旨。
[0018] 本發(fā)明實(shí)施例的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)包括但不限于BD衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、GPS系統(tǒng)、Glonass 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)以及Galileo衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。本發(fā)明的實(shí)施例中，將接收機(jī)能夠接收到衛(wèi)星 信號的衛(wèi)星稱之為定位衛(wèi)星。以BD衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為例，BD衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)包括九顆BD衛(wèi)星， 在2020年的規(guī)劃中，BD衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將具有30顆可用衛(wèi)星。如果接收機(jī)能夠接收到六顆 BD衛(wèi)星的BD衛(wèi)星信號，則將該六顆BD衛(wèi)星稱之為BD定位衛(wèi)星。
[0019] 圖1所示為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的接收機(jī)100的結(jié)構(gòu)圖。
[0020] 在一個(gè)實(shí)施例中，接收機(jī)100包括天線110、射頻信號處理單元120、基帶單元130 和計(jì)算單元140。
[0021] 在一個(gè)實(shí)施例中，天線110用于接收上述衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中衛(wèi)星發(fā)射的衛(wèi)星信號。 射頻信號處理單元120將天線110接收到的衛(wèi)星信號轉(zhuǎn)換為基帶單元130可處理的中頻信 號。在一個(gè)實(shí)施例中，天線110接收到的衛(wèi)星信號是高頻模擬信號，射頻信號處理單元120 將該高頻模擬信號經(jīng)過濾波、頻率處理(如頻率搬移）以及模數(shù)轉(zhuǎn)換等操作，轉(zhuǎn)換成基帶單 元130可以處理的中頻信號，并輸出給基帶單元130。
[0022] 基帶單元130包括捕獲跟蹤單元131和解碼器132。在一個(gè)實(shí)施例中，基帶單元 130接收射頻信號處理單元120輸出的指示衛(wèi)星信號的中頻信號，并根據(jù)接收到的中頻信 號的定位衛(wèi)星的可見性、性能以及所處環(huán)境等因素來為其分配資源。其中，該資源既包括硬 件方面的捕獲通道、跟蹤通道等，也包括軟件方面的CPU系統(tǒng)資源等。捕獲跟蹤單元131對 分配有資源的定位衛(wèi)星進(jìn)行捕獲、跟蹤，并根據(jù)捕獲、跟蹤到的各定位衛(wèi)星的信息產(chǎn)生對應(yīng) 于各定位衛(wèi)星的導(dǎo)航電文。解碼器132接收導(dǎo)航電文，并從導(dǎo)航電文中解碼出定位衛(wèi)星的 衛(wèi)星信息。衛(wèi)星信息包含星歷、歷書、電離層參數(shù)以及時(shí)間參數(shù)等。解碼器132根據(jù)定位衛(wèi) 星的星歷和歷書中的信息，判斷該定位衛(wèi)星的星歷和歷書的有效性。若判斷出該定位衛(wèi)星 的星歷和歷書有效，則將該定位衛(wèi)星的有效的星歷和歷書用于接收機(jī)的定位計(jì)算和測速計(jì) 算；若判斷出該定位衛(wèi)星的星歷和歷書無效，則丟棄該定位衛(wèi)星的衛(wèi)星信息。
[0023] 導(dǎo)航電文按幀傳送，每幀電文包含1500個(gè)二進(jìn)制碼元，周期為30s ;每幀又分為5 個(gè)子幀，每個(gè)子幀都包含300個(gè)二進(jìn)制碼，周期6s。每個(gè)子幀又分為10個(gè)字，這樣一個(gè)字 就包含30個(gè)二進(jìn)制碼，其最后6個(gè)比特是奇偶校驗(yàn)位，用以檢查傳送信號是否出錯(cuò)，并糾正 單個(gè)錯(cuò)誤，故通常稱為糾錯(cuò)碼。第1、2、3個(gè)子幀中含有該衛(wèi)星的廣播星歷和衛(wèi)星鐘修正參 數(shù)，為了提高導(dǎo)航精度，其內(nèi)容每小時(shí)更新一次；第4、5幀是空中全部衛(wèi)星的歷書，各有25 頁，它的內(nèi)容僅在地面注入站注入新的導(dǎo)航數(shù)據(jù)后才更新；完整的導(dǎo)航衛(wèi)星信息由25幀數(shù) 據(jù)組成，由于傳播速度為50bit/s，所以全部播完需要12. 5分鐘。歷書是從導(dǎo)航電文中提取 的，所以每12. 5分鐘的導(dǎo)航電文才能得到一組完整的歷書。
[0024] 星歷與歷書都是表示衛(wèi)星運(yùn)行的參數(shù)。星歷只是當(dāng)前接收機(jī)觀測到的衛(wèi)星的精確 位置，用于定位；歷書包括全部衛(wèi)星的大概位置，用于衛(wèi)星預(yù)報(bào)。
[0025] 計(jì)算單元140從基帶單元130接收定位衛(wèi)星的有效的星歷和歷書，從中獲取包括 坐標(biāo)信息、速度信息、頻率信息等衛(wèi)星信息，并根據(jù)該衛(wèi)星信息計(jì)算接收機(jī)100的位置信息 和速度信息。
[0026] 計(jì)算單元140計(jì)算出接收機(jī)100的位置信息和速度信息后,將這些信息轉(zhuǎn)換為標(biāo) 準(zhǔn)的國際海洋電子協(xié)會(huì)（National Marine Electronics Association，簡稱NMEA)信號并 傳送給用戶應(yīng)用端200,方便用戶獲取和應(yīng)用接收機(jī)110的位置信息和速度信息。
[0027] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，接收機(jī)100具有檢查定位衛(wèi)星的星歷或歷書有效性的功能， 可以判斷出有效的星歷或歷書，并剔除掉錯(cuò)誤的星歷或歷書，避免了接收機(jī)定位結(jié)果或衛(wèi) 星預(yù)報(bào)結(jié)果的異常。從而提高了定位、測速及衛(wèi)星預(yù)報(bào)的精度和效率。
[0028] 在一個(gè)實(shí)施例中，接收機(jī)100可以根據(jù)前后兩次接收到的具有同一時(shí)間標(biāo)志的星 歷或歷書的參數(shù)信息是否一致，來判斷該星歷或歷書是否有效。
[0029] 下面以北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為例說明星歷和歷書包含的參數(shù)信息。表1所示為北 斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的星歷參數(shù)表。表2所示為北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的歷書參數(shù)表。GPS系統(tǒng)、 Glonass衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)以及Galileo衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的星歷和歷書的參數(shù)表與北斗衛(wèi)星導(dǎo)航 系統(tǒng)的類似。
[0030] 表1北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的星歷參數(shù)表
[0031]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種接收機(jī)，用于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航應(yīng)用中，其特征在于，所述接收機(jī)至少包括： 基帶單元，用于獲得定位衛(wèi)星的導(dǎo)航電文，將所述導(dǎo)航電文解碼得到所述定位衛(wèi)星的 星歷或歷書，并根據(jù)所述星歷或歷書中包含的參數(shù)信息檢查所述星歷或歷書的有效性；以 及