[發明專利]基于云計算的低功耗北斗接收機及其定位方法

無效

• 申請號: 201310233726.5
• 申請日: 2013-06-13
• 公開（公告）號: CN103323866A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 姜小波;梁祥泰
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01S19/34
• 分類號: G01S19/34;H04W84/18;G01S19/42
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本發明涉及一種北斗接收機及其定位方法，尤其是一種基于云計算的低功耗北斗接收機及其定位方法，屬于北斗接收機云計算領域。

背景技術

近年來，智能手機和平板電腦的興起，特別是目前非常熱門的基于位置服務(LBS)，更是刺激了衛星導航接收機全民普及的趨勢，衛星導航接收機已經成為智能手機、平板電腦等便攜式設備的標準配置。

便攜式設備所用的北斗接收機需要完成衛星信號的捕獲，跟蹤，導航電文的提取，定位解算等流程，由于衛星星歷數據的傳輸速率很低，以D1導航電文格式為例，數據速率僅50bps，因此獨立的北斗接收機需要連續接收完整的星歷數據才能完成定位，此過程至少耗時30秒。此外，接收機的捕獲跟蹤模塊需要連續工作才能保持對衛星信號的跟蹤，因此便攜式設備的北斗接收芯片很難周期性的工作以降低功耗。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述現有技術的缺陷，提供了一種可以大大減少用戶端工作時間，且大幅降低用戶端功耗的基于云計算的低功耗北斗接收機。

本發明的另一目的在于提供一種基于云計算的低功耗北斗接收機的定位方法。

本發明的目的可以通過采取如下技術方案達到：

基于云計算的低功耗北斗接收機，其特征在于：所述北斗接收機包括通過移動通信網絡相連的用戶端和云端，其中：

所述用戶端，用于采集北斗衛星信號以及與云端進行通信；所述與云端進行通信的內容為向云端發送定位請求與中頻數據以及接收云端發送的定位結果。

所述云端，用于更新和維護北斗星歷數據庫和基站的信息表以及與用戶端進行通信；所述與用戶端進行通信的內容為接收用戶端發送的定位請求與中頻數據，對中頻數據進行信號捕獲處理，獲取用戶端采集的衛星信號的碼相位和多普勒頻移，結合北斗星歷數據庫中的導航電文，計算出用戶端的位置，并把位置信息發送回到用戶端。

作為一種優選方案，所述用戶端為移動終端，包括射頻前端模塊、控制器模塊、數據緩沖模塊和無線數據傳輸模塊，其中：

所述射頻前端模塊，用于通過天線接收北斗衛星信號并把北斗衛星信號頻段的高頻信號下變頻由ADC轉換器采樣為中頻數據；

所述控制器模塊，用于將中頻數據寫入數據緩沖模塊與讀取數據緩沖模塊的中頻數據；

所述數據緩沖模塊，用于存儲中頻數據；該模塊是一個讀寫時鐘異步的雙端口FIFO，數據輸入位寬為Nbit，數據輸出位寬為Mbit，寫時鐘由中頻數據的采樣時鐘反相所得，讀時鐘跟無線數據傳輸模塊的數據傳輸速率一致，其中N、M為自然數。

所述無線數據傳輸模塊，用于向云端發送中頻數據與接收云端發送的定位結果。

本發明的另一目的可以通過采取如下技術方案達到：

基于云計算的低功耗北斗接收機的定位方法，其特征在于包括以下步驟：

1)用戶端在默認狀態下，其各個模塊處于低功耗模式，當用戶端向云端發送定位請求時，執行步驟2)。

2)用戶端的射頻前端模塊開始輸出中頻數據，在控制器模塊的控制下把中頻數據寫入數據緩沖模塊中，與此同時，控制器模塊讀取數據緩沖模塊的中頻數據，與時間標簽、當前通信基站ID形成數據包，并通過無線數據傳輸模塊把數據包發送到云端；

3)云端接收到用戶端的定位請求后，開始接收用戶端發送的數據包，當用戶端的數據包發送完畢后關閉射頻前端模塊，等待云端的響應；

4)云端對接收到的數據包進行處理，提取出時間標簽、基站ID和中頻數據，采用粗時間導航方法，實現用戶端位置的解算；

5)云端向用戶端發送定位結果；

6)當用戶端通過無線數據傳輸模塊接收到定位結果，則完成一次定位，進入低功耗模式，則返回步驟1)等待下一次的定位請求；當用戶端等待的時間大于某個設定的閾值，仍無收到云端的響應，則返回步驟2)重新進行中頻數據采集與發送。

作為一種優選方案，步驟4)所述云端采用粗時間導航方法，實現用戶端位置的解算，具體如下：

a)根據當前通信基站ID，查表得知基站的CGCS2000大地坐標系坐標，再根據時間標簽計算出該時刻可見的衛星數以及衛星的位置信息；

b)計算出基站和各衛星之間的距離及信號傳輸時間，把傳輸時間用毫秒表示，取其整數部分；

c)對中頻數據進行衛星信號捕獲處理，得到各衛星的碼相位及其代表的傳輸時間毫秒數的小數部分，結合步驟b)中整數部分，并加入北斗星歷數據庫中的延遲修正項，得到衛星信號到用戶端的總傳輸時間T_r；