基于A-GPS接收机的帧同步方法、装置及A-GPS接收机制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于A‑GPS接收机的帧同步方法、装置及A‑GPS接收机。其利用网络下发的参考时间辅助强信号卫星的帧同步，并利用已完成帧同步的强信号卫星的信号发射时间信息实现弱信号卫星的快速帧同步，从而能够保证在信号能量高和低的环境中都能够快速完成帧同步，并能够快速获取可靠的周内时TOW。

Frame synchronization method, device and A-GPS receiver based on A-GPS receiver

The invention provides a frame synchronization method, a device and a A GPS receiver based on a A GPS receiver. The frame synchronization of the strong signal satellite is assisted by the reference time of the network, and the fast frame synchronization of the weak signal satellite is realized by using the signal transmitting time information of the strong signal satellite which has been completed, which can ensure the fast completion of frame synchronization in the environment of high and low signal energy, and can be quickly obtained. TOW in the week.

【技术实现步骤摘要】
基于A-GPS接收机的帧同步方法、装置及A-GPS接收机
本专利技术涉及GPS定位
，尤其涉及一种基于A-GPS接收机的帧同步方法、装置及A-GPS接收机。
技术介绍
GPS接收机捕获到卫星信号后必须完成卫星信号的帧同步，才能进行卫星电文信息解码及定位解算。在正常室外开阔环境下，GPS接收机捕获跟踪卫星信号完成后需要大概6秒左右时间解码周内时TOW(TimeOfWeek)完成卫星信号帧同步以获取卫星信号的发射时间，之后再需要18～30秒的时间进行卫星电文信息的解码，由此可见，GPS接收机的首次定位时间TTFF(TimeToFirstFix)一般都在30秒以上。A-GPS接收机通过从网络请求获取卫星电文信息，省去通过跟踪卫星解码电文信息的时间开销，从而能够实现快速的定位。网络服务器不仅提供卫星电文信息，还提供A-GPS接收机接入网络服务器时该网络服务器测得的A-GPS接收机参考位置坐标信息和当前网络服务器的协调世界时UTC(Coordinateduniversaltime)，以及该参考位置当前时刻天空中可见卫星的列表。A-GPS接收机收到网络服务器下发的坐标信息和时间信息只能作为参考信息。现有的A-GPS接收机使用接收到的坐标信息和时间信息为参考计算可见卫星的捕获参数信息，提高卫星的捕获效率，接收机捕获跟踪上卫星信号后仍然需要解码帧头电文字和TOW电文字，并在随后的帧头字解码校验后才完成帧同步校验，实现可靠的帧同步，获取卫星信号的发射时间。这种通过解码原始电文比特的形式需要连续10个电文字校验通过才能实现可靠的帧同步。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在如下技术问题：现有的A-GPS接收机实现可靠的帧同步，需要通过解码原始电文比特，完成连续10个电文字校验通过。在环境开阔的环境中这种方案能够实现帧同步的目的，但是在城市峡谷或者有遮挡的地方，信号功率低的卫星，电文误码率高的情况下，要实现连续10个电文字共300个比特解码正确比较困难，而且经常会出现长时间无法完成帧同步的现象。
技术实现思路
本专利技术提供的基于A-GPS接收机的帧同步方法、装置及A-GPS接收机，利用网络下发的参考时间辅助强信号卫星的帧同步，并利用已完成帧同步的强卫星的信号发射时间信息实现弱信号卫星的帧同步，从而能够保证在信号能量高和低的环境中都能够快速完成帧同步，并能够快速获取可靠的周内时TOW。第一方面，本专利技术提供一种基于A-GPS接收机的帧同步方法，应用于A-GPS接收机，所述A-GPS接收机包括跟踪模块、奇偶校验模块、交接字判断模块、强星帧同步模块、参考星选择模块、参考星信号发射时间获取模块、参考星位置计算模块、参考星钟差纠正信息获取模块、参考位置获取模块、第一距离计算模块、弱星位置计算模块、弱星钟差纠正信息获取模块、第二距离计算模块、弱星信号发射时间获取模块、弱星帧同步模块和定位解算模块，所述方法包括：所述跟踪模块以50个原始电文比特/秒的发送速度发送原始电文比特至所述奇偶校验模块；所述奇偶校验模块对每秒内接收到的所述50个原始电文比特得到通过奇偶校验的30个原始电文比特，并发送所述通过奇偶校验的30个原始电文比特至所述交接字判断模块；所述交接字判断模块判断接收到的所述通过奇偶校验的30个原始电文比特是否为交接字，若是，则将判断得出的交接字发送至所述强星帧同步模块，若否，则跳转至所述奇偶校验模块准备下一个通过奇偶校验的30个原始电文比特；所述强星帧同步模块按照交接字电文校验逻辑从所述判断得出的交接字中提取周内时，根据网络下发的参考时间获取参考周内时，并将提取的周内时和所述参考周内时作差，如果二者差值的绝对值小于等于第一预设值，则向所述参考星选择模块发送已完成强星帧同步的指示消息，如果二者差值的绝对值大于所述第一预设值，则跳转至所述奇偶校验模块准备下一个通过奇偶校验的30个原始电文比特；所述参考星选择模块根据接收到的所述已完成强星帧同步的指示消息，从所有完成帧同步的强星中选择信号能量最强的卫星作为参考星；所述参考星信号发射时间获取模块根据所述强星帧同步模块提取的周内时和所述奇偶校验模块提供的所述参考星当前子帧内的比特数以及所述跟踪模块提供的码相位得到所述参考星的信号发射时间；所述参考星位置计算模块计算所述参考星在当前信号发射时间下的坐标；所述参考星钟差纠正信息获取模块从网络获取电文信息中提取的所述参考星的钟差纠正信息；所述参考位置获取模块接收网络下发的A-GPS接收机的参考位置坐标；所述第一距离计算模块根据所述参考星在当前信号发射时间下的坐标、所述参考星的钟差纠正信息和所述A-GPS接收机的参考位置坐标计算所述参考星至所述A-GPS接收机的参考位置之间的距离；所述弱星位置计算模块计算弱星在所述参考星当前信号发射时间下的坐标；所述弱星钟差纠正信息获取模块从网络获取电文信息中提取的所述弱星的钟差纠正信息；所述第二距离计算模块根据所述弱星在所述参考星在当前信号发射时间下的坐标、所述弱星的钟差纠正信息和所述A-GPS接收机的参考位置坐标计算所述弱星至所述A-GPS接收机的参考位置之间的距离；所述弱星信号发射时间获取模块根据所述参考星与所述弱星在信号传播时间上的差值以及所述参考星的信号发射时间得到所述弱星的信号发射时间；所述弱星帧同步模块根据所述弱星的信号发射时间计算所述弱星当前的周内时以及所述弱星当前子帧内的比特数，以完成弱星帧同步；所述定位解算模块使用所有完成帧同步的卫星进行位置、速度和时间的定位解算。可选地，所述奇偶校验模块根据所述50个原始电文比特得到通过奇偶校验的30个原始电文比特，包括：所述奇偶校验模块从所述50个原始电文比特中按照接收的先后顺序选取30个原始电文比特进行奇偶校验；如果所选取的30个原始电文比特没有通过奇偶校验，则从剩余的原始电文比特中按照接收的先后顺序选取1个原始电文比特添加到上次选取的30个原始电文比特末尾，同时删除30个原始电文比特中的第1个原始电文比特，重新进行奇偶校验，直至得到通过奇偶校验的30个原始电文比特。可选地，所述强星帧同步模块根据网络下发的参考时间获取参考周内时包括：接收网络下发的参考时间；利用以下公式获取参考周内时：Ref_TOW＝Ref_Time/6秒；其中，Ref_TOW为参考周内时，Ref_Time为网络下发的参考时间。可选地，所述参考星信号发射时间获取模块根据所述强星帧同步模块提取的周内时和所述奇偶校验模块提供的所述参考星当前子帧内的比特数以及所述跟踪模块提供的码相位得到所述参考星的信号发射时间利用以下公式进行：RefSat_TranTime＝TOW*6000+比特数*20+码相位，其中，RefSat_TranTime为所述参考星的信号发射时间，TOW为所述提取的周内，所述码相位为所述跟踪模块输出的测量值。可选地，所述第一距离计算模块根据以下公式得到所述参考星至所述A-GPS接收机的参考位置之间的距离：RefSat_RcvRange＝sqrt((x1-x2)2+(y1-y2)2+(z1-z2)2)+Ref_ClkErr；其中，RefSat_RcvRange为所述参考星至所述A-GPS接收机的参考位置之间的距离，(x1，y1，z1)为所述参考星在当前信号发射时间下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于A‑GPS接收机的帧同步方法，应用于A‑GPS接收机，其特征在于，所述A‑GPS接收机包括跟踪模块、奇偶校验模块、交接字判断模块、强星帧同步模块、参考星选择模块、参考星信号发射时间获取模块、参考星位置计算模块、参考星钟差纠正信息获取模块、参考位置获取模块、第一距离计算模块、弱星位置计算模块、弱星钟差纠正信息获取模块、第二距离计算模块、弱星信号发射时间获取模块、弱星帧同步模块和定位解算模块，所述方法包括：所述跟踪模块以50个原始电文比特/秒的发送速度发送原始电文比特至所述奇偶校验模块；所述奇偶校验模块对每秒内接收到的所述50个原始电文比特得到通过奇偶校验的30个原始电文比特，并发送所述通过奇偶校验的30个原始电文比特至所述交接字判断模块；所述交接字判断模块判断接收到的所述通过奇偶校验的30个原始电文比特是否为交接字，若是，则将判断得出的交接字发送至所述强星帧同步模块，若否，则跳转至所述奇偶校验模块准备下一个通过奇偶校验的30个原始电文比特；所述强星帧同步模块按照交接字电文校验逻辑从所述判断得出的交接字中提取周内时，根据网络下发的参考时间获取参考周内时，并将提取的周内时和所述参考周内时作差，如果二者差值的绝对值小于等于第一预设值，则向所述参考星选择模块发送已完成强星帧同步的指示消息，如果二者差值的绝对值大于所述第一预设值，则跳转至所述奇偶校验模块准备下一个通过奇偶校验的30个原始电文比特；所述参考星选择模块根据接收到的所述已完成强星帧同步的指示消息，从所有完成帧同步的强星中选择信号能量最强的卫星作为参考星；所述参考星信号发射时间获取模块根据所述强星帧同步模块提取的周内时和所述奇偶校验模块提供的所述参考星当前子帧内的比特数以及所述跟踪模块提供的码相位得到所述参考星的信号发射时间；所述参考星位置计算模块计算所述参考星在当前信号发射时间下的坐标；所述参考星钟差纠正信息获取模块从网络获取电文信息中提取的所述参考星的钟差纠正信息；所述参考位置获取模块接收网络下发的A‑GPS接收机的参考位置坐标；所述第一距离计算模块根据所述参考星在当前信号发射时间下的坐标、所述参考星的钟差纠正信息和所述A‑GPS接收机的参考位置坐标计算所述参考星至所述A‑GPS接收机的参考位置之间的距离；所述弱星位置计算模块计算弱星在所述参考星当前信号发射时间下的坐标；所述弱星钟差纠正信息获取模块从网络获取电文信息中提取的所述弱星的钟差纠正信息；所述第二距离计算模块根据所述弱星在所述参考星在当前信号发射时间下的坐标、所述弱星的钟差纠正信息和所述A‑GPS接收机的参考位置坐标计算所述弱星至所述A‑GPS接收机的参考位置之间的距离；所述弱星信号发射时间获取模块根据所述参考星与所述弱星在信号传播时间上的差值以及所述参考星的信号发射时间得到所述弱星的信号发射时间；所述弱星帧同步模块根据所述弱星的信号发射时间计算所述弱星当前的周内时以及所述弱星当前子帧内的比特数，以完成弱星帧同步；所述定位解算模块使用所有完成帧同步的卫星进行位置、速度和时间的定位解算。...

【技术特征摘要】
1.一种基于A-GPS接收机的帧同步方法，应用于A-GPS接收机，其特征在于，所述A-GPS接收机包括跟踪模块、奇偶校验模块、交接字判断模块、强星帧同步模块、参考星选择模块、参考星信号发射时间获取模块、参考星位置计算模块、参考星钟差纠正信息获取模块、参考位置获取模块、第一距离计算模块、弱星位置计算模块、弱星钟差纠正信息获取模块、第二距离计算模块、弱星信号发射时间获取模块、弱星帧同步模块和定位解算模块，所述方法包括：所述跟踪模块以50个原始电文比特/秒的发送速度发送原始电文比特至所述奇偶校验模块；所述奇偶校验模块对每秒内接收到的所述50个原始电文比特得到通过奇偶校验的30个原始电文比特，并发送所述通过奇偶校验的30个原始电文比特至所述交接字判断模块；所述交接字判断模块判断接收到的所述通过奇偶校验的30个原始电文比特是否为交接字，若是，则将判断得出的交接字发送至所述强星帧同步模块，若否，则跳转至所述奇偶校验模块准备下一个通过奇偶校验的30个原始电文比特；所述强星帧同步模块按照交接字电文校验逻辑从所述判断得出的交接字中提取周内时，根据网络下发的参考时间获取参考周内时，并将提取的周内时和所述参考周内时作差，如果二者差值的绝对值小于等于第一预设值，则向所述参考星选择模块发送已完成强星帧同步的指示消息，如果二者差值的绝对值大于所述第一预设值，则跳转至所述奇偶校验模块准备下一个通过奇偶校验的30个原始电文比特；所述参考星选择模块根据接收到的所述已完成强星帧同步的指示消息，从所有完成帧同步的强星中选择信号能量最强的卫星作为参考星；所述参考星信号发射时间获取模块根据所述强星帧同步模块提取的周内时和所述奇偶校验模块提供的所述参考星当前子帧内的比特数以及所述跟踪模块提供的码相位得到所述参考星的信号发射时间；所述参考星位置计算模块计算所述参考星在当前信号发射时间下的坐标；所述参考星钟差纠正信息获取模块从网络获取电文信息中提取的所述参考星的钟差纠正信息；所述参考位置获取模块接收网络下发的A-GPS接收机的参考位置坐标；所述第一距离计算模块根据所述参考星在当前信号发射时间下的坐标、所述参考星的钟差纠正信息和所述A-GPS接收机的参考位置坐标计算所述参考星至所述A-GPS接收机的参考位置之间的距离；所述弱星位置计算模块计算弱星在所述参考星当前信号发射时间下的坐标；所述弱星钟差纠正信息获取模块从网络获取电文信息中提取的所述弱星的钟差纠正信息；所述第二距离计算模块根据所述弱星在所述参考星在当前信号发射时间下的坐标、所述弱星的钟差纠正信息和所述A-GPS接收机的参考位置坐标计算所述弱星至所述A-GPS接收机的参考位置之间的距离；所述弱星信号发射时间获取模块根据所述参考星与所述弱星在信号传播时间上的差值以及所述参考星的信号发射时间得到所述弱星的信号发射时间；所述弱星帧同步模块根据所述弱星的信号发射时间计算所述弱星当前的周内时以及所述弱星当前子帧内的比特数，以完成弱星帧同步；所述定位解算模块使用所有完成帧同步的卫星进行位置、速度和时间的定位解算。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述奇偶校验模块根据所述50个原始电文比特得到通过奇偶校验的30个原始电文比特，包括：所述奇偶校验模块从所述50个原始电文比特中按照接收的先后顺序选取30个原始电文比特进行奇偶校验；如果所选取的30个原始电文比特没有通过奇偶校验，则从剩余的原始电文比特中按照接收的先后顺序选取1个原始电文比特添加到上次选取的30个原始电文比特末尾，同时删除30个原始电文比特中的第1个原始电文比特，重新进行奇偶校验，直至得到通过奇偶校验的30个原始电文比特。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述强星帧同步模块根据网络下发的参考时间获取参考周内时包括：接收网络下发的参考时间；利用以下公式获取参考周内时：Ref_TOW＝Ref_Time/6秒；其中，Ref_TOW为参考周内时，Ref_Time为网络下发的参考时间。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参考星信号发射时间获取模块根据所述强星帧同步模块提取的周内时和所述奇偶校验模块提供的所述参考星当前子帧内的比特数以及所述跟踪模块提供的码相位得到所述参考星的信号发射时间利用以下公式进行：RefSat_TranTime＝TOW*6000+比特数*20+码相位，其中，RefSat_TranTime为所述参考星的信号发射时间，TOW为所述提取的周内，所述码相位为所述跟踪模块输出的测量值。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一距离计算模块根据以下公式得到所述参考星至所述A-GPS接收机的参考位置之间的距离：RefSat_RcvRange＝sqrt((x1-x2)2+(y1-y2)2+(z1-z2)2)+Ref_ClkErr；其中，RefSat_RcvRange为所述参考星至所述A-GPS接收机的参考位置之间的距离，(x1，y1，z1)为所述参考星在当前信号发射时间下的坐标，(x2，y2，z2)为所述A-GPS接收机的参考位置坐标，Ref_ClkErr为所述参考星的钟差纠正信息。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二距离计算模块根据以下公式得到所述弱星至所述A-GPS接收机的参考位置之间的距离：CurSat_RcvRange＝sqrt((x2-x3)2+(y2-y3)2+(z2-z3)2)+Cur_ClkErr；CurSat_RcvRange为所述弱星至所述A-GPS接收机的参考位置之间的距离，(x2，y2，z2)为所述A-GPS接收机的参考位置坐标，(x3，y3，z3)为所述弱星在所述参考星当前信号发射时间下的坐标，Cur_ClkErr为所述弱星的钟差纠正信息。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述弱星信号发射时间获取模块根据以下公式得到所述弱星的信号发射时间：CurSat_TranTime＝RefSat_TranTime+Diff_TranTime；其中，CurSat_TranTime为所述弱星的信号发射时间，RefSat_TranTime为所述参考星的信号发射时间，Diff_TranTime为所述参考星与所述弱星在信号传播时间上的差值；其中，Diff_TranTime通过RefSat_RcvRange与CurSat_RcvRange之间差值除...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹中伟，李志成，
申请(专利权)人：展讯通信上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31