具有改进的导航电文的GNSS无线电信号制造技术

GNSS无线电信号包括作为一系列帧发送的导航电文，每个帧由多个子帧组成，每个子帧包含足够用于计算卫星位置和卫星时钟误差的星历和时钟校正数据(DECH)的第一集合。每个子帧还包含与DECH的第一集合相比更精简、但足够用于以较低程度的精度来计算卫星位置和卫星时钟误差的DECH的第二集合，每个子帧中存在DECH的第二集合的至少两个副本，使得两个连续副本之间的定时差异不超过所述子帧的持续时间的70％。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有改进的导航电文的GNSS无线电信号
本专利技术涉及卫星无线电导航
本专利技术涉及由卫星发送的无线电导航信号(在下文中称为“GNSS无线电信号”或“GNSS信号”)，具体地说，涉及通过这些信号向用户接收机传送的导航电文(messagedenavigation)以便启用或促进所述接收机的地理定位。
技术介绍
GNSS信号(“空间信号”段)是GNSS(“全球导航卫星系统”)空间基础设施与其各个用户段之间的主要接口。在这个方面，其对于在给定环境和使用情境(usecontext)中的用户可获得的性能起到了重要作用。这是因为性能是所使用的接收算法(取决于使用情境)和到达用户的信号的质量(受传播状况的影响)的结果。信号的频谱特性和时间特性(例如载波频率、功率或调制(PRN、BPSK、BOC速率)参数)基本确定了互操作性、跟踪和干扰以及多径鲁棒性等方面的性能。导航电文本身也是性能的主导因素。其在内容方面，而且借助于其结构，在可用性(鲁棒性)和延迟(或者响应性)方面，确定了服务。除其它之外，导航电文包含来自发送卫星的星历(éphéméride)和时钟校正数据(“DECH”)的一集合。该DECH的集合是指足以允许接收机计算卫星位置和卫星时钟误差的一数据集合。导航电文对捕获性能，尤其是捕获时间(也称为“首次定位时间”)做出了重要贡献。然而，GNSS信号及其导航电文的设计也是各种预期服务要求与内容(例如，并且对于伽利略(Galileo)系统来说：开放服务(OS)、生命安全(SoL)、搜索和救援返回链路消息(SARRLM)等)，有时是冲突的性能目标(响应性和鲁棒性)、以及操作约束或技术约束(互操作性、卫星的质量(masse)/消耗/体积等)之间妥协的结果。因此，与GPSC/A信号相比，伽利略E1OS和GPSL1C信号并入了多种变化：新的导航电文结构、PRN码、优化的调制方案等。两种信号尤其针对开放服务，主要是旨在用于消费者接收机，并且通常操作在困难的环境(例如，城市峡谷)中。然而，这两个信号在其设计上显著不同：L1CGPS信号仅针对开放服务，而伽利略OS信号被设计成既处理开放服务又提供实时完整性数据(SoL)和SAR返回链路信道(SARRLM)。因此，伽利略电文不仅包含星历和时间(时钟校正)数据条目，而且包含另外的数据条目。
技术实现思路
本专利技术的目标是：在允许在不具有可用的先前星历和时钟数据条目的接收机(例如，因为其没有得到辅助或是部分得到辅助的)中的捕获时间减少的方面改进导航电文。根据本专利技术，一种GNSS无线电信号包括作为一系列帧发送的导航电文，每个帧由多个子帧组成，每个子帧包含足够用于计算卫星位置和卫星时钟误差的星历和时钟校正数据(DECH)的第一集合。每个子帧还包含与DECH的第一集合相比更精简(即，大小较小)、但足够用于以较低程度的精度(与DECH的第一集合可能进行的计算相比)来计算所述卫星位置和卫星时钟误差的DECH的第二集合，每个子帧中存在DECH的第二集合的至少两个副本，使得两个连续副本之间的定时差异不超过所述子帧的持续时间的70％。虽然现有或计划的导航电文在每个子帧中包含DECH的单个集合，但本专利技术提出了一种导航电文，其中，每个子帧包含不那么庞大的DECH的第二集合的至少两个副本。鉴于DECH的第二集合的两个连续副本之间的定时差异不超过所述子帧的持续时间的70％，使得用于收集DECH的一完整集合的最大等待时间(在最坏情况下，假定对导航电文成功解码)基本短于所述子帧的持续时间。因此，在非辅助模式中操作的接收机将例如能够更快地对其正在监测的卫星进行定位，从而确定接收机位置。将指出的是：将只可能以较低程度的精度(例如，以大约一百米的不确定度而不是几米的不确定度)来对卫星进行定位。基于这种卫星位置的地理定位因此将受到较高水平的不确定度的影响。然而，如果接收和信噪比状况允许，在最坏情况下(假定对导航电文成功解码)，一旦大致等于子帧的持续时间的一时间段已经流逝，鉴于DECH的第一集合将是可用的，则这种增加的不确定度将仅是短暂的。将理解的是：用户将察觉到平均等待时间(在启动接收机之后)会极大地减小。将指出的是：除了DECH的第一集合之外，DECH的第二集合经由相同的传输信道(导航电文)进行广播。因此，接收机可以在不需要经由另一个渠道(A-GNSS)接收辅助数据的情况下减少其从冷机状态(froid)起的捕获时间。优选地，DECH的第二集合的两个连续副本之间的定时差异不超过所述子帧的持续时间的60％。根据本专利技术的优选实施例，每个子帧被划分成页，每页包含数据字。DECH的第一集合散布在每个子帧中的多个字上，而DECH的第二集合的每个副本存在于每个子帧中的单个字中。优选地，包含DECH的第二集合的所述至少两个副本的页以基本相等的间距散布在子帧中。星历数据的第二集合的格式可以是静态的，即不随时间变化。或者，当发送导航电文时，可以动态地修改格式。在该情况下，必须经由某种通信信道来向接收机通知当前的格式。例如，可以从多个预先定义的格式中选择DECH的第二集合的格式，导航电文包括所选择的格式的指示符。导航电文还可以指定DECH的第二集合的格式(如果格式是根据当前的系统要求来自由确定的，则这尤其有用)。优选地，DECH的该第二集合至少表示六个轨道参数、参考时间、卫星时钟偏差连同卫星时钟漂移。在该情况下，DECH的第二集合与DECH的第一集合的最重要的参数相对应，可选地使用另一种量化。或者，DECH的第二集合可以采取描述卫星轨道和时钟误差的数学模型的参数集合的形式，所述数学模型不同于星历和时钟校正数据的第一集合所基于的数学模型。本专利技术的一个方面涉及一种GNSS定位方法。所述方法包括：(a)接收如上文所描述的多个GNSS无线电信号；所述接收至少包括伪距离的确定以及对GNSS信号的导航电文的监测；(b)以每个监测的导航电文中的DECH的第二集合为基础来计算卫星位置和卫星时钟误差；以及(c)以所确定的伪距离与所计算出的卫星位置和卫星时钟误差为基础来确定用户位置。所述方法还优选地包括：记录DECH的第一集合，并且一旦其可用就以DECH的第一集合为基础来重新计算卫星位置和卫星时钟误差。然后可以以更加精确的星历和时钟数据为基础来重新确定用户位置。本专利技术的另一个方面涉及一种GNSS接收机，所述GNSS接收机包括存储器单元，所述存储器单元包含具有指令的计算机程序，当所述计算机程序由所述GNSS接收机运行时，所述指令使所述GNSS接收机执行上文所描述的方法。最后，本专利技术的一个方面涉及一种计算机程序，所述计算机程序包括指令，当所述计算机程序由GNSS接收机运行时，所述指令使所述GNSS接收机执行上文所描述的方法。附图说明本专利技术的其它区别性特征和特性将以参照所附的附图进行说明的方式，通过下文给出的对某些有利的实施例的详细描述来展现，其中：图1是在E1-B信号分量上提供的伽利略I/NAV无线电导航信号的结构的图示；图2是示出了所讨论的示例中DECH的第二集合相对于DECH的第一集合的读取时间的减少的曲线图；图3是示出了用于确定精简DECH的格式的方法的图示。具体实施方式下面所讨论的本专利技术的实施例是基于在伽利略导航系统的E1-B分量(E1OS信号的数据信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种GNSS无线电信号，包括作为一系列帧发送的导航电文，每个帧由多个子帧组成，每个子帧包含足够用于计算卫星位置和卫星时钟误差的星历和时钟校正数据的第一集合，其特征在于：每个子帧还包含与星历和时钟校正数据的所述第一集合相比更精简、但足够用于以较低程度的精度来计算所述卫星位置和所述卫星时钟误差的星历和时钟校正数据的第二集合，每个子帧中存在星历和时钟校正数据的所述第二集合的至少两个副本，使得两个连续副本之间的定时差异不超过所述子帧的持续时间的70％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.11 FR 12566941.一种发送GNSS无线电信号的方法，其中所述GNSS无线电信号包括作为一系列帧发送的导航电文，每个帧由多个子帧组成，每个子帧包含足够用于计算卫星位置和卫星时钟误差的星历和时钟校正数据的第一集合，其特征在于：每个子帧还包含与星历和时钟校正数据的所述第一集合相比更精简、但足够用于以较低程度的精度来计算所述卫星位置和所述卫星时钟误差的星历和时钟校正数据的第二集合，每个子帧中存在星历和时钟校正数据的所述第二集合的至少两个副本，使得两个连续副本之间的定时差异不超过所述子帧的持续时间的70％。2.根据权利要求1所述的方法，其中，两个连续副本之间的所述定时差异不超过所述子帧的持续时间的60％。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，每个子帧被划分成页，每页包含数据字，其中，星历和时钟校正数据的所述第一集合散布在每个子帧中的多个字上，并且其中，星历和时钟校正数据的所述第二集合的每个副本存在于每个子帧中的单个字中。4.根据权利要求3所述的方法，其中，包含星历和时钟校正数据的所述第二集合的所述至少两个副本的页以基本相等的间距散布在所述子帧中。5.根据权利要求1所述的方法，其中，星历和时钟校正数据的所述第二集合的格式是不随时间变化的。6.根据权利要求1所述的方法，其中，星历和时钟校正数据的所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·格勒利耶，L·里斯，
申请(专利权)人：法国国家太空研究中心，
类型：发明
国别省市：法国;FR