一种GPS接收机双模热启动快速定位方法技术

本发明专利技术涉及一种GPS接收机双模热启动快速定位方法，包括：利用实时时钟RTC估计本地当前时刻、信号发射时刻，利用已存储的先验信息估算卫星位置和伪距；利用伪距和跟踪环路中读取的时间信息，重构信号发射时刻；依据双模热启动策略选择热启动定位解算模式，即当重构信号发射时刻与真实的发射时刻之间的误差小于10ms时，选用4状态模式进行热启动定位解算，得到热启动定位结果；当重构信号发射时刻与真实的发射时刻之间误差大于10ms时，选用5状态模式进行热启动定位解算，得到热启动定位结果。本发明专利技术适用的时间误差范围很大，对重构的信号发射时刻估计精度要求低；本发明专利技术热启动成功率高。

【技术实现步骤摘要】
一种GPS接收机双模热启动快速定位方法
本专利技术涉及卫星导航
，尤其是一种GPS接收机双模热启动快速定位方法。
技术介绍
随着卫星导航技术的快速发展，用户对于GPS接收机的首次定位时间要求越来越高，特别是车载导航领域、军事领域,首次定位时间的长短与接收机的启动模式、定位算法和数据处理等息息相关。GPS接收机的启动模式有冷启动、温启动和热启动三种模式，每一种启动模式分别对应一种或多种定位算法，其中冷启动的首次定位时间最长，首次定位至少需要20秒以上的时间；热启动模式的首次定位时间最短。国外Sirf、U-Blox公司的主流导航产品热启动首次定位时间已达到1秒以内。近年来国内对热启动也开展了研究，并取得了不错的成果，热启动的首次定位时间已达到3秒以内。热启动算法的核心是对卫星信号发射时刻的估计，因此接收机中通常具有一个不掉电的存储器和实时时钟(RTC，Real-timeclock)用于存储时间信息和计量关机时刻。对于RTC而言，虽然短时间内的计时精度稳定，但是仍存在一个计时偏差，不同型号产品的RTC的偏差是不同的，同一型号下的RTC在不同环境条件下的偏差也是不同的。4状态的热启动方法要求时间误差必须小于10ms，否则热启动算法失效，这对RTC的计时精度要求比较苛刻，并且大大降低了热启动的成功率；5状态的热启动方法计算量较大，在时间误差小于10ms时使用5状态热启动方法又会消耗更多的资源用于不必要的计算。因此单一热启动快速定位算法无法使性能发挥到最优，选择什么模式的热启动快速定位算法不是一个绝对的选择，而是需要依据具体情况而定。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够克服现有单一方法的缺陷，提高热启动首次定位的成功率，保证定位精度的GPS接收机双模热启动快速定位方法。为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种GPS接收机双模热启动快速定位方法，该方法包括下列顺序的步骤：(1)利用实时时钟RTC估计本地当前时刻、信号发射时刻，利用已存储的先验信息估算卫星位置和伪距；(2)利用伪距和跟踪环路中读取的时间信息，重构信号发射时刻；(3)依据双模热启动策略选择热启动定位解算模式，即当重构信号发射时刻与真实的发射时刻之间的误差小于10ms时，选用4状态模式进行热启动定位解算，得到热启动定位结果；当重构信号发射时刻与真实的发射时刻之间误差大于10ms时，选用5状态模式进行热启动定位解算，得到热启动定位结果。所述步骤(1)具体是指：实时时钟RTC记录上次关机到下一次开机之间的时间间隔，那么下次开机时刻估计值为TTOR，则估计的信号发射时刻为：所述先验信息是指星历，利用信号发射时刻和星历计算卫星位置再依据GPS接收机上次关机时的用户位置u得到估算的伪距为：所述步骤(2)具体是指：估计的信号传输时间TTOF为：其中，为伪距，C为光速；热启动时，如果达到比特同步，则：TTOT＝TTOT0+△SatClock,etc(TTOT0)(4)TstartNavBit＝TstartNavBitInit-△SatClock,etc(TstartNavBitInit)(7)其中，TstartNavBitInit为最后一个完整比特的末尾，即最后一个不完整比特的起始时刻的初始值；TstartNavBit为第一个不完整CA码起始时刻修正后结果；TTOT为信号发射时刻；为卫星的位置；△SatClock,etc(TTOT0)为TTOT0时刻下对原子钟时间的修正值；△SatClock,etc(TstartNavBitInit)为TstartNavBitInit时刻下对原子钟时间的修正值；TTOT0为TTOT未修正值时的值；round()为向下取整；为导航比特起始位置CA码历元计数；为最后一个完整比特处的码历元计数；为不完整比特中的整码片计数；τNav为一个导航比特持续的时间；τCode为一个完整CA码持续时间；τchip为一个完整码片的持续时间；在步骤(3)中所述4状态模式的公式如下：其中，为重构发射时刻的卫星位置，ρN为伪距，u为用户位置，c为光速；tu为用户接收机时钟相对于原子钟的钟差。在步骤(3)中所述5状态模式的公式如下：其中，为重构发射时刻的卫星位置，为重构发射时刻的卫星速度，上表N为卫星号；τ为重构发射时刻与真实发射时刻的差值，ρN为伪距，u为用户位置，c为光速；tu为用户接收机时钟相对于原子钟的钟差。由上述技术方案可知，本专利技术的优点在于：第一，本专利技术适用的时间误差范围很大，对重构的信号发射时刻估计精度要求低；第二，本专利技术热启动成功率高。附图说明图1本专利技术的方法流程图；图2为4状态热启动定位的位置误差图；图3为5状态热启动定位的位置误差图；图4为双模热启动定位的位置误差图。具体实施方式如图1所示，一种GPS接收机双模热启动快速定位方法，该方法包括下列顺序的步骤：(1)利用实时时钟RTC估计本地当前时刻、信号发射时刻，利用已存储的先验信息估算卫星位置和伪距；(2)利用伪距和跟踪环路中读取的时间信息，重构信号发射时刻；跟踪环路是起到跟踪输入信号作用的反馈电路；(3)依据双模热启动策略选择热启动定位解算模式，即当重构信号发射时刻与真实的发射时刻之间的误差小于10ms时，选用4状态模式进行热启动定位解算，得到热启动定位结果；当重构信号发射时刻与真实的发射时刻之间误差大于10ms时，选用5状态模式进行热启动定位解算，得到热启动定位结果。真实的发射时刻在非热启动模式下是通过解调卫星信号解析出来的，在热启动模式下是解析不出来的，这里作为一个理想时间参照标准。所述步骤(1)具体是指：实时时钟RTC记录上次关机到下一次开机之间的时间间隔，那么下次开机时刻估计值为TTOR，则估计的信号发射时刻为：所述先验信息是指星历，利用信号发射时刻和星历计算卫星位置再依据GPS接收机上次关机时的用户位置u得到估算的伪距为：所述步骤(2)具体是指：估计的信号传输时间TTOF为：其中，为伪距，C为光速；热启动时，如果达到比特同步，则：TTOT＝TTOT0+△SatClock,etc(TTOT0)(4)TstartNavBit＝TstartNavBitInit-△SatClock,etc(TstartNavBitInit)(7)其中，TstartNavBitInit为最后一个完整比特的末尾，即最后一个不完整比特的起始时刻的初始值；TstartNavBit为第一个不完整CA码起始时刻修正后结果；TTOT为信号发射时刻；为卫星的位置；△SatClock,etc(TTOT0)为TTOT0时刻下对原子钟时间的修正值；△SatClock,etc(TstartNavBitInit)为TstartNavBitInit时刻下对原子钟时间的修正值；TTOT0为TTOT未修正值时的值；round()为向下取整；为导航比特起始位置CA码历元计数；为最后一个完整比特处的码历元计数；为不完整比特中的整码片计数；τNav为一个导航比特持续的时间，即20ms；τCode为一个完整CA码持续时间，即1ms；τchip为一个完整码片的持续时间，即1/1023ms。步骤(2)所述的时间信息包括在步骤(3)中所述4状态模式的公式如下：其中，为重构发射时刻的卫星位置，ρN为伪距，u为用户位置，c为光速本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种GPS接收机双模热启动快速定位方法，该方法包括下列顺序的步骤：(1)利用实时时钟RTC估计本地当前时刻、信号发射时刻，利用已存储的先验信息估算卫星位置和伪距；(2)利用伪距和跟踪环路中读取的时间信息，重构信号发射时刻；(3)依据双模热启动策略选择热启动定位解算模式，即当重构信号发射时刻与真实的发射时刻之间的误差小于10ms时，选用4状态模式进行热启动定位解算，得到热启动定位结果；当重构信号发射时刻与真实的发射时刻之间误差大于10ms时，选用5状态模式进行热启动定位解算，得到热启动定位结果。

【技术特征摘要】
1.一种GPS接收机双模热启动快速定位方法，该方法包括下列顺序的步骤：(1)利用实时时钟RTC估计本地当前时刻、信号发射时刻，利用已存储的先验信息估算卫星位置和伪距；(2)利用伪距和跟踪环路中读取的时间信息，重构信号发射时刻；(3)依据双模热启动策略选择热启动定位解算模式，即当重构信号发射时刻与真实的发射时刻之间的误差小于10ms时，选用4状态模式进行热启动定位解算，得到热启动定位结果；当重构信号发射时刻与真实的发射时刻之间误差大于10ms时，选用5状态模式进行热启动定位解算，得到热启动定位结果。2.根据权利要求1所述的GPS接收机双模热启动快速定位方法，其特征在于：所述步骤(1)具体是指：实时时钟RTC记录上次关机到下一次开机之间的时间间隔，那么下次开机时刻估计值为TTOR，则估计的信号发射时刻为：所述先验信息是指星历，利用信号发射时刻和星历计算卫星位置再依据GPS接收机上次关机时的用户位置u得到估算的伪距为：3.根据权利要求1所述的GPS接收机双模热启动快速定位方法，其特征在于：所述步骤(2)具体是指：估计的信号传输时间TTOF为：其中，为伪距，C为光速；热启动时，如果达到比特同步，则：TTOT＝TTOT0+△SatClock,etc(TTOT0)(4)

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡佳楠，李寅寅，王佩生，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十八研究所，
类型：发明
国别省市：安徽,34