[發明專利]衛星導航接收機以及利用衛星導航接收機進行定位的方法

有效

• 申請號: 200910161741.7
• 申請日: 2009-08-07
• 公開（公告）號: CN101655547A
• 公開（公告）日: 2010-02-24
• 發明（設計）人: 余曉光;杜珣弤;黃海權
• 申請（專利權）人: 凹凸電子（武漢）有限公司
• 主分類號: G01S1/02
• 分類號: G01S1/02;G01S5/14
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所
• 代理人: 劉新宇;王 璐

技術領域

本發明涉及一種衛星導航技術，尤指一種衛星導航接收機以及利用衛星導航接收機進行定位的方法。?

背景技術

全球定位系統(Global?Positioning?System，GPS系統)是一種用于向GPS接收機提供位置信息的衛星系統。GPS系統包括至少24顆繞地周期大約為12小時的地球衛星和若干地面控制站。?

GPS衛星廣播的數據被稱為導航電文。導航電文包含有星歷、歷書、衛星時間(衛星上時鐘的時間)以及衛星時間相對于GPS系統時間(其在整個系統中作為參考的標準時間)的時間差。衛星時間相對于GPS系統時間的時間差相對固定，并預先存儲于GPS接收機內。GPS接收機可以根據衛星時間、前一時刻的定位結果以及預存的衛星時間相對于GPS系統時間的時間差獲得GPS系統時間。前一時刻的定位結果是指通過對GPS接收機進行定位而得到的某個前一時刻的位置。基于該定位結果，可以根據衛星和GPS接收機之間的距離決定一個傳輸延時。將GPS衛星時間、傳輸延時和時間差相加，便能獲得GPS系統時間。?

導航電文由一系列的導航比特所構成。每個比特的結尾處同時也是下一個比特的開始處，此處被稱為導航比特邊界。導航電文以幀結構進行傳送，每幀的長度是1500比特。每傳送一個比特需要大約20毫秒，每傳送一個幀需要大概30秒。每個幀被劃分為5個子幀，每個子幀包含300個導航比特。每個衛星都?根據自己的衛星時間，在每分鐘和每半分鐘時開始傳送一個幀。在傳送之前，導航電文先與一個高碼率的偽隨機碼(Pseudo-Random?Noise，PRN碼)調制，然后再與一個高頻載波信號調制。?

在GPS接收機上，接收到的GPS信號首先被下變頻到期望的頻率，然后在一個預設的采樣率下進行數字化轉換。變頻和數字化后的信號即數字中頻信號。數字中頻信號通過剝離載波信號和偽隨機碼進行解調，從而恢復導航電文。為了獲得導航電文里的信息，GPS接收機需要判定導航比特邊界。?

GPS接收機需要獲得至少4個衛星的信息以計算GPS接收機的當前位置。GPS接收機從開機到計算出當前位置所需要的時間被稱為首次定位時間(Time?To?First?Fix，TTFF)。?

圖1所示為現有技術的一種GPS接收機100的方框示意圖。GPS接收機100被劃分為主系統域102和實時時鐘域104。?

在主系統域102中，通過天線106接收GPS信號，并傳送到射頻前端108。射頻前端108通過采樣時鐘110對GPS信號進行變頻和數字化轉換，以得到數字中頻信號。基帶處理單元112在控制單元114的控制下處理數字中頻信號，以實現衛星信號的捕獲、跟蹤和定位等多種功能。主系統域102中的部件由系統電源116供電。?

在實時時鐘域104中，本地時間時鐘120用于驅動實時時鐘電路124。實時時鐘電路124提供本地時間(例如，用于指示當前的年、月、日、時、分、秒)。實時時鐘域104中的部件由電池126供電。?

一般來講，實時時鐘電路124提供的本地時間精度較低，只具有秒級的精度。當GPS接收機100處于關機狀態，實時時鐘電路124由電池126供電并持續提供本地時間。當GPS接收機100開機時，具有秒級精度的本地時間可以用于判斷衛星的可見性，即判斷哪些衛星對于GPS接收機100是可見。GPS接收機100開始捕獲GPS衛星信號。為了獲得GPS衛星信號中的導航電文信息以計算當前位置，GPS接收機100需要判定導航電文的導航比特邊界。

根據現有技術中的方法，判定導航比特邊界需要產生多個積分結果，每個積分結果對應一個可能的比特邊界位置。然后通過比較各個積分結果判定比特邊界位置。這種傳統方法耗時較長，因此首次定位時間會相對較長。?

此外，上述傳統方法還要求接收到的GPS衛星信號的信噪比(Signal?Noise?Ratio，SNR)必須高于一個閾值(比如26db-Hz)。因此，對于信號強度較弱的GPS衛星信號，GPS接收機100也許不能從導航電文中獲得相關信息，從而增加首次定位時間。?

發明內容