一种GNSS弱信号快速捕获方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种GNSS弱信号快速捕获方法和装置，方法包括：从捕获的强信号卫星中选出参考星；基于所述参考星的信号发射时刻和位置估计弱信号卫星的码相位；基于所述参考星的多普勒频移估计所述弱信号卫星的多普勒频移；基于卫星位置模糊度和卫星速度模糊度估计所述弱信号卫星的码相位范围和多普勒搜索范围；将所述弱信号卫星的码相位和多普勒频移作为中心值，根据所述弱信号卫星的码相位范围和多普勒搜索范围进行搜索，利用跟踪引擎捕获所述弱信号卫星。本发明专利技术能够加快弱星捕获，提高TTFF性能。性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
一种GNSS弱信号快速捕获方法和装置


[0001]本专利技术涉及卫星定位导航
，特别是涉及一种GNSS弱信号快速捕获方法和装置。

技术介绍

[0002]GNSS全球导航卫星系统，包括GPS、BDS、GLONASS、GAL、IRNSS、QZSS等，可提供精确的位置、时间、速度信息，在智能手机、穿戴产品、车机、交通运输等各行各业发挥着重要作用，然而，在城市峡谷、高架下、森林等环境下，由于受到多径误差影响，到达接收机设备的信号能量会大大衰减，使得信号捕获难度增大，信号捕获是指对卫星列表、载波多普勒和相位进行三维搜素的过程，接收机在信号跟踪之前，必须估计出可见卫星的载波多普勒和相位值，使得接收机接收的信号与初始复制的载波和C/A码较为一致，否则环路会失锁。
[0003]传统的弱信号捕获方法主要有两种，一种是通过延长捕获引擎相干积分时间和非相干积分时间，另一种是接收机处于定位状态的时候直接用跟踪引擎进行捕获。但是，通过延长捕获引擎相干积分时间和非相干积分时间，一方面需要接收机设备具备较大的运算量，捕获时间也随之加长，同时也会增大接收机基带的功耗，另一方面，由于GNSS导航数据中存在频繁的数据比特跳变问题，延长相干积分时间会带来数据跳变问题，延长非相干积分时间也会带来平方损耗。而直接用跟踪引擎进行捕获的方法需要接收机处于定位状态，大部分弱信号条件下捕获的卫星较少无法定位，所以无法直接使用跟踪引擎。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种GNSS弱信号快速捕获方法和装置，能够加快弱信号卫星捕获，提高TTFF性能。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种GNSS弱信号快速捕获方法，包括以下步骤：
[0006]从捕获的强信号卫星中选出参考星；
[0007]基于所述参考星的信号发射时刻和位置估计弱信号卫星的码相位；
[0008]基于所述参考星的多普勒频移估计所述弱信号卫星的多普勒频移；
[0009]基于卫星位置模糊度和卫星速度模糊度估计所述弱信号卫星的码相位范围和多普勒搜索范围；
[0010]将所述弱信号卫星的码相位和多普勒频移作为中心值，根据所述弱信号卫星的码相位范围和多普勒搜索范围进行搜索，利用跟踪引擎捕获所述弱信号卫星。
[0011]所述从捕获的强信号卫星中选出参考星具体为：
[0012]利用捕获引擎捕获若干强信号卫星；
[0013]对每个所述强信号卫星进行子帧同步，并计算出每个所述强信号卫星的信号发射时刻；
[0014]遍历所有所述强信号卫星，判断所述强信号卫星是否有星历以及是否为地球静止
轨道卫星；
[0015]当所述强信号卫星有星历且不是地球静止轨道卫星时，判断所述强信号卫星是否子帧同步成功；
[0016]当所述强信号卫星子帧同步成功时，判断所述强信号卫星的高度角是否大于角度预设值；
[0017]当所述强信号卫星的高度角大于角度预设值时，判断所述强信号卫星的信号强度是否大于强度预设值；
[0018]当所述强信号卫星的信号强度大于强度预设值时，判断所述强信号卫星的信号强度是否大于当前参考星的信号强度，或判断当前是否有参考星；
[0019]当所述强信号卫星的信号强度大于当前参考星的信号强度，或当前无参考星时，将所述强信号卫星选为参考星。
[0020]所述基于所述参考星的信号发射时刻和位置估计弱信号卫星的码相位具体为：
[0021]获取所述参考星的信号发射时刻以及所述参考星在信号发射时刻所处的位置；
[0022]根据所述参考星在信号发射时刻所处的位置计算所述参考星的卫地距，并计算所述参考星的信号传播时间；
[0023]计算所述参考星在信号发射时刻时所述弱信号卫星的位置；
[0024]根据所述弱信号卫星的位置计算所述弱信号卫星的卫地距，并计算所述弱信号卫星的信号传播时间；
[0025]根据所述参考星的信号发射时刻与所述参考星的信号传播时间之和等于所述弱信号卫星的信号发射时刻与所述弱信号卫星的信号传播时间之和，得到所述弱信号卫星的信号发射时刻；
[0026]根据所述弱信号卫星的信号发射时刻估计所述弱信号卫星的码相位。
[0027]所述基于所述参考星的多普勒频移估计所述弱信号卫星的多普勒频移时，根据Doppler
i
＝Doppler
ref
+f
R
‑
ref
‑
f
R
‑
i
计算弱信号卫星的多普勒频移，其中，Doppler
i
表示所述弱信号卫星的多普勒频移，Doppler
ref
表示所述参考星的多普勒频移，f
R
‑
ref
表示接收机与所述参考星相对运动导致的频移，f
R
‑
i
表示接收机与所述弱信号卫星相对运动导致的频移。
[0028]所述基于卫星位置模糊度和卫星速度模糊度估计所述弱信号卫星的码相位范围和多普勒搜索范围具体为：通过R
codephase
＝R
satpos
+R
rcvpos
估计所述弱信号卫星的码相位范围，通过R
doppler
＝R
satvel
+R
rcvvel
估计所述弱信号卫星的多普勒搜索范围，其中，R
codephase
表示所述弱信号卫星的码相位范围，R
satpos
表示卫星位置模糊度引起的范围值，R
rcvpos
表示接收机位置模糊度引起的范围值，R
doppler
表示所述弱信号卫星的多普勒搜索范围，R
satvel
表示卫星速度模糊度引起的范围值，R
rcvvel
表示接收机速度模糊度引起的范围值。
[0029]所述从捕获的强信号卫星中选出一颗参考星前，还包括：
[0030]利用捕获引擎捕获地球静止轨道卫星；
[0031]利用所述地球静止轨道卫星估计卫星的粗略多普勒频移。
[0032]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：还提供一种GNSS弱信号快速捕获装置，包括：
[0033]参考星选择模块，用于从捕获的强信号卫星中选出参考星；
[0034]码相位估计模块，用于基于所述参考星的信号发射时刻和位置估计弱信号卫星的
码相位；
[0035]多普勒频移估计模块，用于基于所述参考星的多普勒频移估计所述弱信号卫星的多普勒频移；
[0036]范围估计模块，用于基于卫星位置模糊度和卫星速度模糊度估计所述弱信号卫星的码相位范围和多普勒搜索范围；
[0037]捕获模块，用于将所述弱信号卫星的码相位和多普勒频移作为中心值，根据所述弱信号卫星的码相位范围和多普勒搜索范围进行搜索，利用跟踪引擎捕获所述弱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种GNSS弱信号快速捕获方法，其特征在于，包括以下步骤：从捕获的强信号卫星中选出一颗参考星；基于所述参考星的信号发射时刻和位置估计弱信号卫星的码相位；基于所述参考星的多普勒频移估计所述弱信号卫星的多普勒频移；基于卫星位置模糊度和卫星速度模糊度估计所述弱信号卫星的码相位范围和多普勒搜索范围；将所述弱信号卫星的码相位和多普勒频移作为中心值，根据所述弱信号卫星的码相位范围和多普勒搜索范围进行搜索，利用跟踪引擎捕获所述弱信号卫星。2.根据权利要求1所述的GNSS弱信号快速捕获方法，其特征在于，所述从捕获的强信号卫星中选出一颗参考星具体为：利用捕获引擎捕获若干强信号卫星；对每个所述强信号卫星进行子帧同步，并计算出每个所述强信号卫星的信号发射时刻；遍历所有所述强信号卫星，判断所述强信号卫星是否有星历以及是否为地球静止轨道卫星；当所述强信号卫星有星历且不是地球静止轨道卫星时，判断所述强信号卫星是否子帧同步成功；当所述强信号卫星子帧同步成功时，判断所述强信号卫星的高度角是否大于角度预设值；当所述强信号卫星的高度角大于角度预设值时，判断所述强信号卫星的信号强度是否大于强度预设值；当所述强信号卫星的信号强度大于强度预设值时，判断所述强信号卫星的信号强度是否大于当前参考星的信号强度，或判断当前是否有参考星；当所述强信号卫星的信号强度大于当前参考星的信号强度，或当前无参考星时，将所述强信号卫星选为参考星。3.根据权利要求1所述的GNSS弱信号快速捕获方法，其特征在于，所述基于所述参考星的信号发射时刻和位置估计弱信号卫星的码相位具体为：获取所述参考星的信号发射时刻以及所述参考星在信号发射时刻所处的位置；根据所述参考星在信号发射时刻所处的位置计算所述参考星的卫地距，并计算所述参考星的信号传播时间；计算所述参考星在信号发射时刻时所述弱信号卫星的位置；根据所述弱信号卫星的位置计算所述弱信号卫星的卫地距，并计算所述弱信号卫星的信号传播时间；根据所述参考星的信号发射时刻与所述参考星的信号传播时间之和等于所述弱信号卫星的信号发射时刻与所述弱信号卫星的信号传播时间之和，得到所述弱信号卫星的信号发射时刻；根据所述弱信号卫星的信号发射时刻估计所述弱信号卫星的码相位。4.根据权利要求1所述的GNSS弱信号快速捕获方法，其特征在于，所述基于所述参考星的多普勒频移估计所述弱信号卫星的多普勒频移时，根据Doppler
i
＝Doppler
ref
+f
R
‑
ref
‑
f
R
‑
i
计算弱信号卫星的多普勒频移，其中，Doppler
i
表示所述弱信号卫星的多普勒频移，
Doppler
ref
表示所述参考星的多普勒频移，f
R
‑
ref
表示接收机与所述参考星相对运动导致的频移，f
R
‑
i
表示接收机与所述弱信号卫星相对运动导致的频移。5.根据权利要求1所述的GNSS弱信号快速捕获方法，其特征在于，所述从捕获的强信号卫星中选出一颗参考星前，还包括：利用捕获引擎捕获地球静止轨道卫星；利用所述地球静止轨道卫星估计卫星的粗略多普勒频移。6.一种GNSS弱信号快速捕获装置，其特征在于，包括：参考星选择模块，用于从捕获的强信号卫星中选出一颗参考星；...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘朝英，李志成，马晓雯，衡总，
申请(专利权)人：芯与物上海技术有限公司，
类型：发明
国别省市：