一种利用GEO卫星缩短卫星接收机热启动时间的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用GEO卫星缩短卫星接收机热启动时间的方法，属于无线电导航定位技术领域，包括：在卫星接收机中预存非GEO卫星发射时刻相较于GEO卫星发射时刻的差值；获取GEO卫星信号的发射时刻；推算非GEO卫星的发射时刻；计算伪距和卫星位置；定位解算，得到卫星接收机的位置和钟差；利用计算出的钟差修正卫星接收机的本地时间，完成热启动。本发明专利技术的热启动方法不仅解决了卫星接收机在既没有通讯网络，也没有本地时钟RTC情况下的快速热启动问题，而且通过缩短热启动时间，可以使得卫星接收机实现快速定位。收机实现快速定位。收机实现快速定位。

【技术实现步骤摘要】
一种利用GEO卫星缩短卫星接收机热启动时间的方法


[0001]本专利技术属于无线电导航定位
，具体地说，是涉及一种利用GEO卫星缩短卫星接收机热启动时间的方法。

技术介绍

[0002]无线电导航技术，又称卫星导航技术，北斗卫星导航系统是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设运行的全球卫星导航系统，可以为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航、测速和授时服务。
[0003]现阶段，北斗卫星导航系统的建设已经发展到北斗三号卫星导航系统（以下称北斗三号系统）。北斗三号系统采用3GEO+3IGSO+24MEO的星座构成模式，即，由24颗地球中圆轨道卫星(MEO)、3颗倾斜地球同步轨道卫星(IGSO)和3颗地球静止轨道卫星(GEO)组成。卫星与卫星之间具备通讯能力，可以在没有地面站支持的情况下自主运行。北斗三号具有以下特点：一是空间段采用三种轨道卫星组成混合星座，与其他卫星导航系统相比，高轨卫星更多，抗遮挡能力更强，尤其对于低纬度地区性能特点更为明显；二是可提供多个频点的导航信号，能够通过多频信号组合使用等方式提高服务精度；三是融合了导航与通信能力，具有实时导航、快速定位、精确授时、位置报告和短报文通信服务五大功能。
[0004]首次定位时间(Time to First Fix，TTFF)是卫星接收机十分关键的性能指标,也直接影响着用户对定位产品的使用体验。影响卫星接收机首次定位时间的主要因素是卫星接收机的热启动时间。卫星接收机热启动过程需要经过信号捕获、跟踪、位同步、帧同步、定位结算过程。其中，捕获阶段需要2秒，跟踪和位同步需要0.5秒，帧同步需要6秒，定位结算需要1秒，因此，整个热启动时间大约需要10秒，导致用户等待的时间较长。
[0005]为了缩短卫星接收机的热启动时间，现有技术主要采用两种解决方案：其一是，辅助北斗技术，即，利用无线通讯网络为接收机提供信号捕获及定位所需的信息数据。其缺点是，无线通讯网络依赖地面基站，通常只能应用于城市中，范围有限，成本较高。
[0006]其二是，利用卫星接收机内的本地时钟RTC重构信号发射时间，即，在卫星接收机中配置实时时钟（RTC）芯片，利用RTC芯片获取本地时钟。其缺点是，即使卫星接收机在关机状态下，RTC芯片也一直需要供电维持，使用条件受到限制。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种利用GEO卫星缩短卫星接收机热启动时间的方法，解决了在既没有无线通讯网络，又没有本地时钟RTC的情况下，卫星接收机的快速热启动问题。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种利用GEO卫星缩短卫星接收机热启动时间的方法，包括：在卫星接收机中预存n颗非GEO卫星发射时刻相较于某一颗GEO卫星发射时刻的差
值D_EpochVal(i)，i=1,2，
……
，n，n≥3；在卫星接收机热启动时，接收所述GEO卫星发射的导航电文，从中获取周内秒SOW信息，并根据所述周内秒SOW信息确定出卫星接收机的本地时间RecvSec；接收所述GEO卫星发射的子帧信息，计算所述子帧信息的发射时刻的毫秒部分T_EpochVal[GEO]；利用卫星接收机跟踪环路信息获取所述子帧信息的发射时刻的毫秒以下部分CodeTime[GEO]；计算所述子帧信息的发射时刻TrTime[GEO]：TrTime[GEO]=floor(RecvSec)+T_EpochVal[GEO]+CodeTime[GEO]；其中，floor(RecvSec)表示取卫星接收机的本地时间RecvSec中的周内秒；在第i颗所述非GEO卫星进入跟踪阶段时，推算第i颗非GEO卫星的信号发射时刻的毫秒部分T_EpochVal[非GEO
i
]：T_EpochVal[非GEO
i
]=T_EpochVal[GEO]+D_EpochVal(i)；利用卫星接收机跟踪环路信息获取第i颗非GEO卫星的信号发射时刻的毫秒以下部分CodeTime[非GEO
i
]；计算所述第i颗非GEO卫星的信号发射时刻TrTime[非GEO
i
]：TrTime[非GEO
i
]=floor(RecvSec)+T_EpochVal[非GEO
i
]+CodeTime[非GEO
i
]；计算所述GEO卫星和所述n颗非GEO卫星的伪距及卫星位置；利用计算出的伪距和卫星位置构建观测方程，进行定位解算，得到卫星接收机的位置和钟差；利用所述钟差修正卫星接收机的本地时间RecvSec，完成热启动。
[0009]在本申请的一些实施例中，由于卫星接收机在关机后，其本地时间RecvSec不再更新，因此在卫星接收机再次开机时，本地时间RecvSec是不准确的，需要对其进行更新，具体更新方法为：从接收到的GEO卫星信号中提取周内秒SOW；估算所述GEO卫星的信号传播时间t0；计算卫星接收机的本地时间RecvSec=SOW+t0；卫星接收机在本地时间RecvSec更新后，以更新后的本地时间RecvSec为起始点，利用本地晶振继续计时。
[0010]在本申请的一些实施例中，由于GEO是地球静止轨道卫星，其与地球之间的距离是固定，因此可以估算出GEO卫星信号的大约传播时间t0，本申请配置t0=0.075秒。利用GEO卫星信号传播时间t0的估算值确定出的卫星接收机本地时间RecvSec可能会存在误差，这个误差可以在后续的定位解算过程中，利用计算得到的钟差进行修正，进而保证卫星接收机在开机后的正常使用期间的本地时间RecvSec是准确的。
[0011]在本申请的一些实施例中，由于卫星的伪距是通过计算卫星信号的接收时间与发射时间的差值来获得的，例如：所述GEO卫星的伪距计算公式可以表示为：PrTime[GEO]=RecvSec
‑
TrTime[GEO]；第i颗非GEO卫星的伪距计算公式可以表示为：PrTime[非GEO
i
]=RecvSec
‑
TrTime[非GEO
i
]。由于在计算卫星的信号发射时刻TrTime[GEO]、TrTime[非GEO
i
]时，使用到了卫星接收机的本地时间周内秒floor(RecvSec)，而卫星接收机的本地时间
RecvSec是通过卫星发射信号中的周内秒SOW+0.075s计算得到的，因此在取floor(RecvSec)时，可能存在+1s的误差，这个误差可以在计算伪距PrTime=RecvSec
‑
TrTime时进行判断，进而对计算出的伪距进行修正。例如：在PrTime[GEO]<0时，可以修正PrTime[GEO]= PrTime[GEO]+1；在PrTime[非GEO
i
]<0时，可以修正PrTime[非GEO
i
]=PrTime[非GEO
i
]+1。
[0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用GEO卫星缩短卫星接收机热启动时间的方法，其特征在于，包括：在卫星接收机中预存n颗非GEO卫星发射时刻相较于某一颗GEO卫星发射时刻的差值D_EpochVal(i)，i=1,2，
……
，n，n≥3；在卫星接收机热启动时，接收所述GEO卫星发射的导航电文，从中获取周内秒SOW信息，并根据所述周内秒SOW信息确定出卫星接收机的本地时间RecvSec；接收所述GEO卫星发射的子帧信息，计算所述子帧信息的发射时刻的毫秒部分T_EpochVal[GEO]；利用卫星接收机跟踪环路信息获取所述子帧信息的发射时刻的毫秒以下部分CodeTime[GEO]；计算所述子帧信息的发射时刻TrTime[GEO]：TrTime[GEO]=floor(RecvSec)+T_EpochVal[GEO]+CodeTime[GEO]；其中，floor(RecvSec)表示取卫星接收机的本地时间RecvSec中的周内秒；在第i颗所述非GEO卫星进入跟踪阶段时，推算第i颗非GEO卫星的信号发射时刻的毫秒部分T_EpochVal[非GEO
i
]：T_EpochVal[非GEO
i
]=T_EpochVal[GEO]+D_EpochVal(i)；利用卫星接收机跟踪环路信息获取第i颗非GEO卫星的信号发射时刻的毫秒以下部分CodeTime[非GEO
i
]；计算所述第i颗非GEO卫星的信号发射时刻TrTime[非GEO
i
]：TrTime[非GEO
i
]=floor(RecvSec)+T_EpochVal[非GEO
i
]+CodeTime[非GEO
i
]；计算所述GEO卫星和所述n颗非GEO卫星的伪距及卫星位置；利用计算出的伪距和卫星位置构建观测方程，进行定位解算，得到卫星接收机的位置和钟差；利用所述钟差修正卫星接收机的本地时间RecvSec，完成热启动。2.根据权利要求1所述的利用GEO卫星缩短卫星接收机热启动时间的方法，其特征在于，在根据所述周内秒SOW确定卫星接收机的本地时间RecvSec的过程中，包括：估算所述GEO卫星的信号传播时间t0；计算卫星接收机的本地时间RecvSec=SOW+t0；卫...

【专利技术属性】
技术研发人员：董蔺，曲春凯，张岩，周胜洪，陈晓智，安亮亮，王翀，王雪松，张玉国，郭建，姜丽颖，姜陶然，刘海龙，侯现钦，
申请(专利权)人：青岛杰瑞自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：