[發明專利]一種基于北斗地球同步衛星的快速定位方法

有效

• 申請號: 201610131787.4
• 申請日: 2016-03-09
• 公開（公告）號: CN105549054B
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 茍娟
• 申請（專利權）人: 成都華力創通科技有限公司
• 主分類號: G01S19/42
• 分類號: G01S19/42
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙) 51124
• 代理人: 李凌峰

本發明涉及衛星導航定位技術，目的是為了解決傳統的GNSS接收機在熱啟動過程中，高精度時間獲取難度大，斷電一段時間后時間精度無法滿足熱啟動要求的問題。本發明提供一種基于北斗地球同步衛星的快速定位方法，包括如下步驟：首先，對接收的中頻數據進行衛星信號捕獲，并對捕獲到的衛星信號進行載波頻率與相位的跟蹤，獲得定位所需的觀測量；然后，根據跟蹤結果對地球同步衛星信號進行位同步處理及幀同步處理，得到地球同步衛星信號的發送時刻后進一步獲得接收機的當前導航系統時刻，并根據當前導航系統時間獲得各個衛星的準確發送時刻；最后，根據衛星的星歷、歷書、電離層參數及UTC參數，通過定位結算模塊進行快速定位。本發明適用于北斗導航定位。

技術領域

本發明涉及衛星導航定位技術，特別涉及一種基于北斗地球同步衛星的定位方法。

背景技術

全球定位導航GNSS接收機已經普遍用于軍事以及我們的日常生活中。作為衡量GNSS接收機性能的關鍵指標之一，首次定位時間(TTFF)的各種應用場景的提升，將會更好地適應各種需求。

GNSS接收機定位的幾個必要因素為：跟上不少于4顆衛星，并且獲得這些衛星的星歷、發送時間和多普勒測量值。所以實現快速定位實際上就是實現不少于4顆衛星的快速捕獲跟蹤，并且快速獲得這些衛星的測量信息。

傳統GNSS接收機熱啟動定義為：重啟時能獲得高精度的時間(一般誤差不超過0.5ms)，有粗略的接收機位置信息(一般誤差不超過150km)，至少4顆衛星星歷沒有過期。這種方案下接收機熱啟動的TTFF時間大約是1s，但是這種方案最大的難度在于高精度時間的獲取。一般采用32K RTC獨立供電來獲取時間，但是由于晶振自身的特性，這種方案下斷電約30分鐘，時間精度就不能滿足熱啟動要求，而且要求RTC一直不能斷電，接收機的設計復雜度也更高。

發明內容

本發明的目的是為了解決傳統的GNSS接收機在熱啟動過程中，高精度時間獲取難度大，斷電一段時間后時間精度無法滿足熱啟動要求的問題。

為達到上述目的，本發明提供一種基于北斗地球同步衛星的快速定位方法，包括如下步驟：

根據衛星的優先級關系、衛星偽碼及頻率指定捕獲策略對接收的中頻數據進行衛星信號捕獲，并對捕獲到的衛星信號進行載波頻率與相位的跟蹤，獲得定位所需的觀測量，所捕獲的衛星信號至少包含4顆衛星，其中至少有一顆為地球同步衛星；

根據跟蹤結果對地球同步衛星信號進行位同步處理及幀同步處理，得到地球同步衛星信號的發送時刻后進一步獲得接收機的當前導航系統時刻，并根據當前導航系統時間獲得各個衛星的準確發送時刻；

根據衛星導航系統的協議格式，解析得到衛星的星歷、歷書、電離層參數及UTC參數，并通過定位結算模塊得到接收機的位置、速度及本地時間。

一種優選的方案是，所述捕獲策略為快速傅里葉并行捕獲策略，進行捕獲時，捕獲3顆地球同步衛星的衛星信號及3顆非地球同步衛星的衛星信號。

具體地，所述接收機的當前導航系統時間Tr’根據公式

Tr'＝Ts+D/C

計算獲得，其中，Ts為地球同步衛星信號的發送時間，D為地球同步衛星到接收機的傳輸距離，C為光速。

具體地，所述衛星到接收機的傳輸距離通過公式

計算獲得，其中，其中Sx、Sy、Sz為地球同步衛星在ECEF坐標下的位置，根據發送時間和地球同步衛星星歷獲得，Ux、Uy、Uz是接收機在ECEF坐標下的位置，根據接收機位置獲得。

具體地，所述衛星的準確發送時間Ts根據公式

T_s＝mod(T_s'，1ms)+T_1ms