[發明專利]一種全球定位系統衛星搜索調度方法

有效

• 申請號: 200810056631.X
• 申請日: 2008-01-23
• 公開（公告）號: CN101493511A
• 公開（公告）日: 2009-07-29
• 發明（設計）人: 鄭睿;陳杰
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G01S1/02
• 分類號: G01S1/02;G01S5/02;G01S5/14
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 周國城

技術領域

本發明涉及全球衛星定位與導航領域，例如GPS系統，尤其涉及一種用于全球定位系統接收機的衛星搜索調度方法的領域。

背景技術

全球衛星定位與導航系統，例如全球定位系統(GPS)，包括一組發送GPS信號的一個衛星星座(又被稱為Navstar衛星)，該GPS信號能被接收機用來確定該接收機的位置。衛星軌道被安排在多個平面內，以便在地球上任何位置都能從至少四顆衛星接收該種信號。更典型的情況是，在地球上絕大多數地方都能從六顆以上衛星接收該種信號。

每一顆GPS衛星所傳送的GPS信號都是直接序列擴頻信號。商業上使用的信號與標準定位服務(SPS)有關，而且被稱之為粗碼(C/A碼)的直接序列二相擴頻信號，在1575.42MHz的載波下，具有每秒1.023兆碼片的速率。偽隨機噪聲(PN)序列長度是1023個碼片，對應于1毫秒的時間周期。每一顆衛星發射不同的PN碼(Gold碼)，使得信號能夠從幾顆衛星同時發送，并由一接收機同時接收，相互間幾乎無干擾。術語“衛星星號”和這個PN碼相關，可以用以標示不同的GPS衛星。

GPS的調制信號是導航電文(又被稱為D碼)和PN碼的組合碼。導航電文的速率為每秒50比特。D碼的基本單位是一個1500比特的主幀，主幀又分為5個300比特的子幀。其中子幀一包含了標識碼，星種數據齡期，衛星時鐘修正參數信息。子幀二和子幀三包含了實時的GPS衛星星歷(ephemeris)，星歷是當前導航定位信息的最主要內容。利用子幀一至子幀三的信息即可以實現定位，完成定位的基本任務。子幀四和子幀五包含了1-32顆衛星的健康狀況，UTC校準信息和電離層修正參數及1-32顆衛星的歷書(almanac)。歷書是衛星星歷參數的簡化子集，用于預測相對于接收機的可見衛星及其多普勒頻偏。歷書每12.5分鐘廣播一次，壽命為一周，可延長至2個月。

GPS接收機的主要目標之一是確定PN碼的到達時間。術語“GPS到達之間”指GPS衛星PN碼到達GPS接收機的時間。這是通過將本地產生的PN參考信號與接收的信號相比并且“滑動”本地基準直至與接收信號在時間上對齊來完成的。通過稱之為“相關”的相乘和積分過程，將這兩個信號相互比較。當兩個信號在時間上是對齊時，輸出的結果為最大。

術語“GPS啟動時間”是衡量GPS基帶處理芯片性能的重要指標之一。GPS啟動時間包括熱啟動時間、溫啟動時間和冷啟動時間。術語“啟動時間”是指GPS接收機從上電到輸出首次定位結果的時間差。術語“熱啟動時間”是指在已知接收機位置和GPS衛星星歷情況下的啟動時間。術語“溫啟動時間”是指在已知接收機位置、用戶時間及GPS衛星歷書的啟動時間。術語“冷啟動時間”是指在無任何先驗信息的啟動時間。

術語“GPS重捕時間”是衡量GPS基帶處理芯片性能的重要指標之一。術語“重捕時間”是指GPS接收機在正常跟蹤GPS衛星并定位的情況下，因各種原因衛星信號缺失，進而信號重現，從信號重現得時刻起，到重新捕獲衛星時刻的時間差。類似的，術語“重定位時間”是指GPS接收機在正常跟蹤GPS衛星并定位的情況下，因各種原因衛星信號缺失，進而信號重現，從信號重現得時刻起，到重新定位的時間差。

GPS接收機經常遇到GPS信號缺失的情況，特別是在GPS接收機運動和遮擋物較多的情況下。一個典型的場合是城市中行駛的車載GPS定位接收機。行駛的車輛經常遭遇各種橋梁、建筑物、隧道等遮擋物的遮擋，使接收機無法接收到足夠信噪比的GPS信號。這些信號缺失的時間長度往往從秒級到數分鐘不等。信號缺失之后重新出現時，GPS接收機的重捕和重定位時間是GPS用戶關心的核心性能之一，因而吸引了相當多的研究。

發明內容

本發明提出了一種引用于全球定位系統接收機的衛星搜索調度方法。

該方法包括以下步驟：

更新衛星信息；

根據衛星信息為衛星分類；

對于遮擋衛星，則對其實施維持重捕；

對于非遮擋衛星，則使用歸類衛星概率調度；

利用衛星信息預測衛星信噪比；

根據預測信噪比使用選擇不同靈敏度捕獲方法對調度衛星進行搜索。

進一步地，衛星信息包括該衛星是否被遮擋。

進一步地，衛星信息包括該衛星的仰角，方位角。

進一步地，衛星信息包括該衛星信號的多普勒頻偏，PN碼碼相位。

進一步地，衛星信息包括該衛星信號的強度。