[發(fā)明專利]一種北斗接收機(jī)及其熱啟動方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210237406.2
• 申請日: 2012-07-09
• 公開（公告）號: CN102778683A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄧中亮;劉競超;楊磊;尹露;席岳;李曉敏;詹中偉;王冠一;董慧
• 申請（專利權(quán)）人: 北京郵電大學(xué)
• 主分類號: G01S19/13
• 分類號: G01S19/13;G01S19/27
• 代理公司: 北京三高永信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11138
• 代理人: 王希剛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及北斗導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種北斗接收機(jī)及其熱啟動方法。

背景技術(shù)

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，逐步向著高精度，高靈敏度，快速定位以及高動態(tài)導(dǎo)航方向發(fā)展。其中衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的快速定位能力是接收機(jī)應(yīng)用的重要指標(biāo)之一，在突發(fā)事件及軍用領(lǐng)域的地位尤為重要。首次定位時間（TTFF）是指接收機(jī)啟動后到獲得第一個定位結(jié)果所需要經(jīng)歷的時間，在不同啟動情況下，接收機(jī)的平均首次定位時間是不同的，短則幾秒，長則60秒。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)(GNSS，Global?Navigation?Satellite?System)是一種以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電導(dǎo)航系統(tǒng)，也是一個采用偽隨機(jī)噪聲碼進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制的通信系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)致力于向全球用戶提供高質(zhì)量的定位、導(dǎo)航和授時服務(wù)，包括開放服務(wù)和授權(quán)服務(wù)兩種方式。開放服務(wù)是向全球免費提供定位、測速和授時服務(wù)，定位精度10米，測速精度0.2米/秒，授時精度10納秒。授權(quán)服務(wù)是為有高精度、高可靠衛(wèi)星導(dǎo)航需求的用戶，提供定位、測速、授時和通信服務(wù)以及系統(tǒng)完好性信息。

北斗系統(tǒng)的基本定位原理是將高空中的運動的衛(wèi)星瞬間位置作為已知的標(biāo)校點數(shù)據(jù)，然后通過接收機(jī)測算各顆衛(wèi)星距離用戶的距離，采用空間距離后方交會的方法，確定待測點的位置。接收機(jī)通過接收衛(wèi)星發(fā)出的信息，解算出信號的發(fā)射時刻，然后用本地時間減去信號發(fā)射時刻，得到衛(wèi)星信號從離開衛(wèi)星到到達(dá)用戶位置所用的傳播時間，此時間段乘以光速就得到衛(wèi)星到用戶的距離。在得到4顆以上的衛(wèi)星位置以及其到用戶的距離后，就可以解算出用戶的精確位置。接收機(jī)的啟動過程需要經(jīng)過盲捕獲、跟蹤、比特同步、子幀同步、解調(diào)導(dǎo)航電文的過程，其中捕獲階段最少需要2秒，跟蹤及比特同步需要0.5秒，子幀同步需要6秒，解析星歷需要20-30秒，定位解算需要1秒，因此整個啟動時間大概40秒左右。如果在信號較弱的城市環(huán)境，由于信號差導(dǎo)致誤碼率增大，跟蹤不穩(wěn)定等因素會使首次啟動時間大大的加長，影響用戶使用，甚至在突發(fā)情況下造成財產(chǎn)和人員損失。

基于此，現(xiàn)有技術(shù)中提出了一種輔助北斗技術(shù)，輔助北斗技術(shù)與輔助GPS技術(shù)原理一樣，為一種通信技術(shù)，是一種結(jié)合網(wǎng)絡(luò)基站信息和北斗衛(wèi)星信息對移動臺進(jìn)行定位的技術(shù)，既利用北斗衛(wèi)星系統(tǒng)，又利用移動基站，可以在2代的G、C網(wǎng)絡(luò)和3G網(wǎng)絡(luò)中使用?，F(xiàn)有的捕獲算法如并行碼相位搜索，并行頻率搜索等算法，在采用大塊相關(guān)器設(shè)計的方式下可以加強(qiáng)接收機(jī)的信號捕獲速度，有利于提高首次定位時間（TTFF），然而即使接收機(jī)捕獲到了信號，可是因為載波環(huán)在對微弱信號進(jìn)行數(shù)據(jù)解調(diào)的誤碼率很高，所以接收機(jī)需要很長時間才能或者根本不可能正確、完整的從實時衛(wèi)星信號中解調(diào)出導(dǎo)航電文。因而具有大量相關(guān)器資源的接收機(jī)在室內(nèi)環(huán)境中還是需要很長時間才能實現(xiàn)定位，有時根本不可能完成定位。如果外界能將接收機(jī)在信號捕獲與定位解算過程中所需的接收機(jī)位置、時間、可見星序列、各顆可見星的時鐘校正參數(shù)、星歷、相對碼相位延時量、多普勒頻移及各種誤差校正等數(shù)據(jù)信息提供給接收機(jī)，那么根據(jù)這些信息，接收機(jī)可以免除從接收到的衛(wèi)星信號中實時的解調(diào)出星歷參數(shù)的必要，從而加快信號捕獲速度和一個良好的TTFF性能。我們把這種由外界提供接收機(jī)信號捕獲與定位所需的信息數(shù)據(jù)的方式和技術(shù)成為輔助北斗技術(shù)。這種輔助技術(shù)一直以來都是通過各種數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)將衛(wèi)星星歷等輔助信息數(shù)據(jù)提供給接收機(jī)，比如內(nèi)嵌在手機(jī)中的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)可以通過無線通信網(wǎng)絡(luò)獲得輔助信息。

輔助北斗技術(shù)的缺點在于：由于需要無線通信網(wǎng)絡(luò)接收系統(tǒng)，成本較高，并且會帶來信號的干擾，影響本來就較弱的衛(wèi)星信號。輔助技術(shù)只能提供可見星的多普勒等信息提高了捕獲的速度，可見星的衛(wèi)星星歷，省去了解析星歷的時間，但是只能把TTFF提高到6s左右，為了進(jìn)行定位解算，還需要進(jìn)行子幀同步過程。

現(xiàn)有技術(shù)中還包括一種溫啟動技術(shù)，是指接收機(jī)沒有有效星歷但是卻掌握著誤差小于5分鐘的當(dāng)前時間、誤差小于100km的當(dāng)?shù)匚恢靡约坝行v書情況下的啟動。根據(jù)所擁有的這些信息資源，接收機(jī)可以大致的確定三維搜索范圍，從而為信號的快速捕獲創(chuàng)造一個良好的條件，然而定位計算所必需的星歷參數(shù)仍要靠實時的解調(diào)接收信號中的導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)比特而一步步獲得。

溫啟動技術(shù)的啟動時間較長，一般需要40s左右，仍然不能滿足北斗接收機(jī)快速啟動的要求。

在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中的北斗接收機(jī)啟動方案均不能滿足快速啟動的要求，亟需要一種北斗接收機(jī)快速啟動的方法。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明實施例提供了一種北斗接收機(jī)及其熱啟動方法。所述技術(shù)方案如下：