專利名稱：一種衛(wèi)星導(dǎo)航定位方法及接收機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及星基導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種衛(wèi)星導(dǎo)航定位的方法及接收機(jī)。
背景技術(shù)：
星基導(dǎo)航定位系統(tǒng)尤其涉及地面接收機(jī)系統(tǒng)基于移動(dòng)通信輔助模式下的定位，該 系統(tǒng)主要包括GPS(Global Positioning Systems，全球定位系統(tǒng))、伽利略系統(tǒng)以及中國正 在組網(wǎng)的北斗定位系統(tǒng)。移動(dòng)通信系統(tǒng)定位功能對(duì)人們的生活非常重要，在美國聯(lián)邦通信委員會(huì)的推動(dòng) 下，蜂窩網(wǎng)定位技術(shù)正在迅速發(fā)展。目前該委員會(huì)的第一階段目標(biāo)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，正在全世界 許多地方迅速推廣，進(jìn)一步提高精度是第二階段的主要目標(biāo)。最近出現(xiàn)的AGPS(Assisted GPS,輔助全球衛(wèi)星定位系統(tǒng))技術(shù)是一種以GPS技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合了網(wǎng)絡(luò)基站信息和GPS 信息對(duì)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行定位的技術(shù)，該技術(shù)在滿足第二階段目標(biāo)的研究上產(chǎn)生了明顯的進(jìn)步。采用該技術(shù)對(duì)接收機(jī)進(jìn)行定位時(shí)，網(wǎng)絡(luò)將GPS衛(wèi)星信息如星歷表傳送給接收機(jī)， 接收機(jī)利用這些信息可以快速的搜索到有效的GPS衛(wèi)星，接收機(jī)直接從衛(wèi)星廣播中提取導(dǎo) 航數(shù)據(jù)和時(shí)間信息后，可以由網(wǎng)絡(luò)實(shí)體或接收機(jī)完成計(jì)算接收機(jī)位置的工作。然而，由于衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)度受建筑物的影響會(huì)大大衰減，在信號(hào)強(qiáng)度較弱的 地方如室內(nèi)無法直接從衛(wèi)星廣播中提取導(dǎo)航數(shù)據(jù)和時(shí)間信息，進(jìn)而也就無法對(duì)接收機(jī)進(jìn)行 定位。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供一種衛(wèi)星導(dǎo)航定位的方法及接收機(jī)，能夠當(dāng)衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)強(qiáng)度 較弱時(shí)對(duì)接收機(jī)進(jìn)行定位。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案如下一種衛(wèi)星導(dǎo)航定位的方法，包括在預(yù)設(shè)的衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)時(shí)間誤差范圍內(nèi)的不同時(shí)刻，獲得至少五顆衛(wèi)星的位置信 息及各所述衛(wèi)星到接收機(jī)的偽距；根據(jù)所述位置信息和所述偽距，求解所述不同時(shí)刻的接收機(jī)時(shí)鐘與全球定位系統(tǒng) GPS時(shí)間的時(shí)鐘偏差及所述接收機(jī)的位置；求解所述不同時(shí)刻的各衛(wèi)星的殘差并進(jìn)行比較，其中最小殘差對(duì)應(yīng)的接收機(jī)的位 置即為接收機(jī)的定位位置，其中，所述殘差為所述接收機(jī)到衛(wèi)星的真實(shí)距離與偽距的差。進(jìn)一步，通過接收到的各衛(wèi)星的輔助信息獲得所述至少五顆衛(wèi)星的位置信息，所 述輔助信息包括衛(wèi)星號(hào)，星歷的基準(zhǔn)時(shí)間、半長軸的平方根、偏心率、傾角、升交點(diǎn)經(jīng)度在每星期歷 元上、近地點(diǎn)幅角、平均近點(diǎn)角、傾角的變化率、升交點(diǎn)經(jīng)度的變化率、對(duì)平均運(yùn)動(dòng)的校正 值、對(duì)緯度幅角余弦的校正值、對(duì)緯度幅角正弦的校正值、對(duì)軌道半徑余弦的校正值、對(duì)軌 道半徑正弦的校正值、對(duì)傾角余弦的校正值、對(duì)傾角正弦的校正值、衛(wèi)星時(shí)鐘修正參數(shù)、衛(wèi)
4星時(shí)鐘修正參數(shù)、衛(wèi)星時(shí)鐘修正參數(shù)、衛(wèi)星時(shí)鐘修正參數(shù)、衛(wèi)星的群延遲差、衛(wèi)星的健康狀 況、獲得輔助信息時(shí)的GPS時(shí)間。進(jìn)一步，所述獲得各衛(wèi)星到接收機(jī)的偽距包括根據(jù)預(yù)先獲得的所述各衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)到達(dá)參考服務(wù)器的傳輸時(shí)間，確定所述各 衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)到達(dá)所述接收機(jī)的傳輸時(shí)間；根據(jù)所述各衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)到達(dá)所述接收機(jī)的傳輸時(shí)間及光速確定所述各衛(wèi)星 到所述接收機(jī)的偽距。進(jìn)一步，所述求解所述不同時(shí)刻的接收機(jī)時(shí)鐘與全球定位系統(tǒng)GPS時(shí)間的時(shí)鐘偏 差及所述接收機(jī)的位置，包括根據(jù)所述各所述衛(wèi)星到接收機(jī)的偽距與各所述衛(wèi)星到所述接收機(jī)的真實(shí)距離的 關(guān)系，獲得偽距方程組；對(duì)所述偽距方程組中的接收機(jī)的位置和時(shí)鐘偏差圍繞接收機(jī)的位置近似值和時(shí) 鐘偏差預(yù)測值進(jìn)行級(jí)數(shù)展開；在所述進(jìn)行級(jí)數(shù)展開后的方程組中消除非線性項(xiàng)；根據(jù)消除非線性項(xiàng)后的方程組和已知的所述至少五顆衛(wèi)星的位置信息及所述各 所述衛(wèi)星到接收機(jī)的偽距，求解所述接收機(jī)的位置近似值和時(shí)鐘偏差預(yù)測值；利用求解出的所述位置近似值和時(shí)鐘偏差預(yù)測值對(duì)所述偽距方程組進(jìn)行迭代運(yùn) 算，直至迭代運(yùn)算后獲得的位置近似值與上一次迭代運(yùn)算后獲得的位置近似值的差值小于 門限值，則根據(jù)迭代運(yùn)算獲得的位置近似值和時(shí)鐘偏差預(yù)測值確定接收機(jī)時(shí)鐘與GPS時(shí)間 的時(shí)鐘偏差及所述接收機(jī)的位置。進(jìn)一步，所述門限值為IX 10_5。進(jìn)一步，所述預(yù)設(shè)的衛(wèi)星發(fā)射時(shí)間誤差范圍內(nèi)的不同時(shí)刻具體為，所述預(yù)設(shè)的衛(wèi) 星發(fā)射時(shí)間誤差范圍內(nèi)的每一毫秒。一種接收機(jī)，包括獲取模塊，用于在預(yù)設(shè)的衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)時(shí)間誤差范圍內(nèi)的不同時(shí)刻，獲得至少五 顆衛(wèi)星的位置信息及各所述衛(wèi)星到接收機(jī)的偽距；求解模塊，用于根據(jù)所述位置信息和所述偽距，求解所述不同時(shí)刻的接收機(jī)時(shí)鐘 與全球定位系統(tǒng)GPS時(shí)間的時(shí)鐘偏差及所述接收機(jī)的位置；確定模塊，用于求解所述不同時(shí)刻的各衛(wèi)星的殘差并進(jìn)行比較，其中最小殘差對(duì) 應(yīng)的接收機(jī)的位置即為接收機(jī)的定位位置，其中，所述殘差為所述接收機(jī)到衛(wèi)星的真實(shí)距 離與偽距的差。進(jìn)一步，所述獲取模塊通過接收到的各衛(wèi)星的輔助信息獲得所述至少五顆衛(wèi)星的 位置信息，所述輔助信息包括衛(wèi)星號(hào)，星歷的基準(zhǔn)時(shí)間、半長軸的平方根、偏心率、傾角、升交點(diǎn)經(jīng)度在每星期歷 元上、近地點(diǎn)幅角、平均近點(diǎn)角、傾角的變化率、升交點(diǎn)經(jīng)度的變化率、對(duì)平均運(yùn)動(dòng)的校正 值、對(duì)緯度幅角余弦的校正值、對(duì)緯度幅角正弦的校正值、對(duì)軌道半徑余弦的校正值、對(duì)軌 道半徑正弦的校正值、對(duì)傾角余弦的校正值、對(duì)傾角正弦的校正值、衛(wèi)星時(shí)鐘修正參數(shù)、衛(wèi) 星時(shí)鐘修正參數(shù)、衛(wèi)星時(shí)鐘修正參數(shù)、衛(wèi)星時(shí)鐘修正參數(shù)、衛(wèi)星的群延遲差、衛(wèi)星的健康狀 況、獲得輔助信息時(shí)的GPS時(shí)間。
進(jìn)一步，所述獲取模塊通過偽距獲取單元獲得各衛(wèi)星到接收機(jī)的偽距，所述偽距 獲取單元包括時(shí)間獲取子單元，用于根據(jù)預(yù)先獲得的所述各衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)到達(dá)參考服務(wù)器的 傳輸時(shí)間，確定所述各衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)到達(dá)所述接收機(jī)的傳輸時(shí)間；偽距獲取子單元，用于根據(jù)所述各衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)到達(dá)所述接收機(jī)的傳輸時(shí)間及 光速確定所述各衛(wèi)星到所述接收機(jī)的偽距。進(jìn)一步，所述求解模塊包括方程組獲取單元，用于根據(jù)所述各所述衛(wèi)星到接收機(jī)的偽距與各所述衛(wèi)星到所述 接收機(jī)的真實(shí)距離的關(guān)系，獲得偽距方程組；第一求解單元，用于對(duì)所述偽距方程組中的接收機(jī)的位置和時(shí)鐘偏差圍繞接收機(jī) 的位置近似值和時(shí)鐘偏差預(yù)測值進(jìn)行級(jí)數(shù)展開；近似單元，用于在所述進(jìn)行級(jí)數(shù)展開后的方程組中消除非線性項(xiàng)；第二求解單元，用于根據(jù)消除非線性項(xiàng)后的方程組和已知的所述至少五顆衛(wèi)星的 位置信息及所述各所述衛(wèi)星到接收機(jī)的偽距，求解所述接收機(jī)的位置近似值和時(shí)鐘偏差預(yù) 測值；迭代處理單元，用于利用求解出的所述位置近似值和時(shí)鐘偏差預(yù)測值對(duì)所述偽距 方程組進(jìn)行迭代運(yùn)算，直至迭代運(yùn)算后獲得的位置近似值與上一次迭代運(yùn)算后獲得的位置 近似值的差值小于門限值，則根據(jù)迭代運(yùn)算獲得的位置近似值和時(shí)鐘偏差預(yù)測值確定接收 機(jī)時(shí)鐘與GPS時(shí)間的時(shí)鐘偏差及所述接收機(jī)的位置?，F(xiàn)有技術(shù)中由于在弱信號(hào)環(huán)境中，接收機(jī)無法接收全部導(dǎo)航數(shù)據(jù)使得接收機(jī)的位 置無法確定，而本發(fā)明實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了在室內(nèi)等信號(hào)強(qiáng)度較弱的環(huán)境中，通過依靠衛(wèi)星的位 置信息及衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)的相關(guān)時(shí)間，最終確定了較為精確的接收機(jī)位置，實(shí)現(xiàn)了對(duì)接收機(jī) 的定位。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用 的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其 他的附圖。圖1是本發(fā)明實(shí)施例一種衛(wèi)星導(dǎo)航定位的方法流程圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例一種獲得衛(wèi)星位置的方法流程圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例一種獲得衛(wèi)星到接收機(jī)偽距的方法流程圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例一種求解接收機(jī)位置的方法流程圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例一種對(duì)接收機(jī)定位的方法流程圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例一種接收機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例一種偽距獲取單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本發(fā)明實(shí)施例一種求解模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員能進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征及技術(shù)內(nèi)容，請(qǐng)參閱以下有關(guān) 本發(fā)明的詳細(xì)說明與附圖，附圖僅提供參考與說明，并非用來限制本發(fā)明。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行描述。參照?qǐng)D1，為本發(fā)明實(shí)施例一種衛(wèi)星導(dǎo)航定位的方法流程圖。該方法可以包括步驟101，在預(yù)設(shè)的衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)時(shí)間誤差范圍內(nèi)的不同時(shí)刻，獲得至少五顆衛(wèi)星 的位置信息及各所述衛(wèi)星到接收機(jī)的偽距。其中，衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)的時(shí)間誤差范圍可以根據(jù)具體情況進(jìn)行評(píng)估設(shè)定，比如6S， 該誤差范圍內(nèi)的不同時(shí)刻也可根據(jù)衛(wèi)星的運(yùn)行速度等參量進(jìn)行設(shè)定，如果誤差范圍設(shè)定為 6S，對(duì)應(yīng)的該誤差范圍內(nèi)的不同時(shí)刻可以縮小到1ms，也就是說在該6S內(nèi)的每一毫秒都獲 取至少五顆衛(wèi)星的位置信息及各所述衛(wèi)星到接收機(jī)的偽距，用于后續(xù)接收機(jī)位置的計(jì)算， 那么每一毫秒就會(huì)對(duì)應(yīng)一個(gè)接收機(jī)位置計(jì)算結(jié)果，通過最終的比較可以確定最精確的接收 機(jī)位置也即接收機(jī)的定位位置。具體的獲取過程請(qǐng)參照后續(xù)實(shí)施例的描述。步驟102，根據(jù)所述位置信息和所述偽距，求解所述不同時(shí)刻的接收機(jī)時(shí)鐘與GPS 時(shí)間的時(shí)鐘偏差及所述接收機(jī)的位置。根據(jù)上一步驟中獲得的衛(wèi)星的位置信息和衛(wèi)星到接收機(jī)的偽距，以及偽距與衛(wèi)星 到接收機(jī)真實(shí)距離之間的關(guān)系，可以進(jìn)一步求解出時(shí)鐘偏差及所述接收機(jī)的位置，該求解 過程中為了方便運(yùn)算，可以采用多種近似方法或其它處理方法，請(qǐng)參見后續(xù)實(shí)施例。由于上 一步驟中獲得了不同時(shí)刻的衛(wèi)星位置信息和偽距，在本步驟中獲得的時(shí)鐘偏差和接收機(jī)的 位置也有多個(gè)值，均對(duì)應(yīng)不同的時(shí)刻，然后轉(zhuǎn)入下一步驟以確定最精確的接收機(jī)位置也即 接收機(jī)的定位位置。步驟103，求解所述不同時(shí)刻的各衛(wèi)星的殘差并進(jìn)行比較，其中最小殘差對(duì)應(yīng)的接 收機(jī)的位置即為接收機(jī)的定位位置。其中，所述殘差為所述接收機(jī)到衛(wèi)星的真實(shí)距離與偽距的差。通過上一步驟的求解，在得到多個(gè)接收機(jī)的位置后，通過計(jì)算衛(wèi)星到接收機(jī)的真 實(shí)距離與對(duì)應(yīng)偽距的差可以獲得多個(gè)殘差值，通過比較殘差來確定接收機(jī)的定位位置。現(xiàn)有技術(shù)中由于在弱信號(hào)環(huán)境中，接收機(jī)無法接收全部導(dǎo)航數(shù)據(jù)使得接收機(jī)的位 置無法確定，而本發(fā)明實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了在室內(nèi)等信號(hào)強(qiáng)度較弱的環(huán)境中，通過依靠衛(wèi)星的位 置信息及衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)的相關(guān)時(shí)間，最終確定了較為精確的接收機(jī)位置，實(shí)現(xiàn)了對(duì)接收機(jī) 的定位。下面通過具體的實(shí)施例分別對(duì)上述步驟進(jìn)行詳細(xì)說明。參照?qǐng)D2，為本發(fā)明實(shí)施例一種獲得衛(wèi)星位置的方法流程圖。該方法可以包括步驟201，接收機(jī)向參考服務(wù)器發(fā)送提取衛(wèi)星信息的請(qǐng)求。其中，參考服務(wù)器的有效覆蓋范圍是方圓120公里，在每一個(gè)有效的范圍內(nèi)設(shè)置 一個(gè)參考服務(wù)器即可，不必過分密集，但也不能過少。所在接收機(jī)及參考服務(wù)器所處環(huán)境的 衛(wèi)星信號(hào)的強(qiáng)度不能低于_165dbm，一般在這種條件下才能捕獲得到至少5顆衛(wèi)星的信號(hào)， 才能夠滿足定位的要求。
步驟202，接收參考服務(wù)器發(fā)送的用于確定衛(wèi)星位置的輔助信息。該輔助信息中可以包含參考服務(wù)器接收請(qǐng)求后提取衛(wèi)星信息的GPS時(shí)刻，其中還 可以包含信號(hào)的延時(shí)時(shí)間，該延時(shí)時(shí)間也就確定了衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)的時(shí)間誤差，如6S。該輔助信息中除了包含上述時(shí)間信息，還包括了當(dāng)前時(shí)刻在當(dāng)前區(qū)域內(nèi)的各種參 數(shù)，包括衛(wèi)星號(hào)，星歷的基準(zhǔn)時(shí)間t。e，半長軸的平方根^ ,偏心率E，傾角、(在t。e時(shí))，升 交點(diǎn)經(jīng)度Qci在每星期歷元上，近地點(diǎn)幅角ω (在t。e時(shí))，平均近點(diǎn)角Mtl (在t。e時(shí))，傾角 的變化率iodt，升交點(diǎn)經(jīng)度的變化率Ω ‘，對(duì)平均運(yùn)動(dòng)的校正值，對(duì)緯度幅角余弦的校正 值Cw。，對(duì)緯度幅角正弦的校正值Cws，對(duì)軌道半徑余弦的校正值(；。，對(duì)軌道半徑正弦的校正 值C ，對(duì)傾角余弦的校正值Cie,對(duì)傾角正弦的校正值Cis，衛(wèi)星時(shí)鐘修正參數(shù)af^，衛(wèi)星時(shí)鐘 修正參數(shù)，衛(wèi)星時(shí)鐘修正參數(shù)af2，衛(wèi)星時(shí)鐘修正參數(shù)t。。，衛(wèi)星的群延遲差tgd，衛(wèi)星的健 康狀況，衛(wèi)星的位置(在用戶請(qǐng)求時(shí)刻的ECEF坐標(biāo))等。步驟203，確定當(dāng)前GPS時(shí)刻至少五顆衛(wèi)星的位置信息。根據(jù)各衛(wèi)星的星歷及當(dāng)前的GPS時(shí)刻即可確定當(dāng)前時(shí)刻各衛(wèi)星的位置，該確定過 程為現(xiàn)有技術(shù)，此處不再贅述。該位置可以直接用于后續(xù)接收機(jī)位置的計(jì)算。本實(shí)施例中，通過向參考服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求來獲取各衛(wèi)星的信息進(jìn)而確定各衛(wèi)星的 位置信息，為后續(xù)在室內(nèi)等信號(hào)強(qiáng)度較弱的環(huán)境中接收機(jī)位置的計(jì)算提供了依據(jù)，具體的 即為后續(xù)偽距方程組的計(jì)算提供了已知量。參照?qǐng)D3，為本發(fā)明實(shí)施例一種獲得衛(wèi)星到接收機(jī)偽距的方法流程圖。其中，偽距就是由衛(wèi)星發(fā)射的測距碼信號(hào)到達(dá)GPS接收機(jī)的傳播時(shí)間乘以光速所 得出的量測距離，由于衛(wèi)星時(shí)鐘、接收機(jī)時(shí)鐘的誤差以及無線電信號(hào)經(jīng)過電離層和對(duì)流層 中的延遲，實(shí)際測出的距離與衛(wèi)星到接收機(jī)的幾何距離有一定差值，因此一般稱量測出的 距離為偽距。該方法可以包括步驟301，根據(jù)預(yù)先獲得的所述各衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)到達(dá)參考服務(wù)器的傳輸時(shí)間，確 定所述各衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)到達(dá)所述接收機(jī)的傳輸時(shí)間。以4顆衛(wèi)星為例，根據(jù)各衛(wèi)星和參考服務(wù)器的位置可以得到各衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)到達(dá) 參考服務(wù)器的傳輸時(shí)間，該時(shí)間為已知量，將這四顆衛(wèi)星對(duì)應(yīng)的傳輸時(shí)間記為tr_timel =Aa, tr_time2 = Bb, tr_time3 = Ce, tr_time4 = Dd 其中，A，B, C, D 代表各顆衛(wèi)星傳輸 時(shí)間的毫秒部分；a，b，c，d代表衛(wèi)星傳輸時(shí)間的毫秒內(nèi)部分。假設(shè)各衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)到接收機(jī)的偽距傳輸時(shí)間分別為tr_timel' =A' a' , tr_ time2' =B' b' , tr_time3' =C' c' , tr_time4' =D' d' ；A'，B'，C'，D'，分別 代表偽距時(shí)間的毫秒部分，a'，b' ,c'，d'分別代表偽距時(shí)間的毫秒內(nèi)部分。則各衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)到接收機(jī)的偽距傳輸時(shí)間的求解過程如下1.以第1顆衛(wèi)星的傳輸時(shí)間為基準(zhǔn)Aa-Bb =、Aa-Cc = t2Aa-Dd = t32.以第一顆星為基準(zhǔn)，即A' a'為正確的偽距對(duì)應(yīng)時(shí)間A' a' -B' b' = t/A' a' -C' c' = t2'
A' a' -D' d' = t3'由于參考服務(wù)器的有效覆蓋范圍是方圓120公里，在每一個(gè)有效的范圍內(nèi)設(shè)置一 個(gè)參考服務(wù)器，在此范圍之內(nèi)利用輔助信息進(jìn)行后續(xù)衛(wèi)星偽距的求解才具有有效性。把范 圍限制在120公里的目的是為了區(qū)分1毫秒時(shí)間的模糊度，從而比較可靠的得到各顆衛(wèi)星 的偽距。由于每個(gè)接收機(jī)到所屬范圍內(nèi)的參考服務(wù)器距離均不超過120公里，根據(jù)信號(hào)的 傳輸速度(光速)可推知、和、'、t2和t2'以及、和、'應(yīng)該相差在0.5毫秒以內(nèi)。故可以如下計(jì)算衛(wèi)星到達(dá)用戶接收機(jī)的偽距已知量Aa，Bb，Ce，Dd，A'a' , b' , c' , d'，其中 a' , b' , c' , d'為得到的 C/A碼相位值代表的毫秒內(nèi)時(shí)間數(shù)值。A' a' -trb'計(jì)算得到的最接近的整數(shù)，即為B'，以毫秒為單位A' a' -t2-c'計(jì)算得到的最接近的整數(shù)，即為C'，以毫秒為單位A' a' -t3-d'計(jì)算得到的最接近的整數(shù)，即為D'，以毫秒為單位由此所確定的A' a' ,B' b' , C' c' ,D' d'，即可以作為當(dāng)前4顆衛(wèi)星的偽 距傳輸?shù)臅r(shí)間。步驟302，根據(jù)所述各衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)到達(dá)所述接收機(jī)的傳輸時(shí)間及光速確定所 述各衛(wèi)星到所述接收機(jī)的偽距。根據(jù)確定出的偽距傳輸時(shí)間A' a' ,B' b'，C' c'，D' d'，分別再乘以光速 就得到了當(dāng)前4顆衛(wèi)星到接收機(jī)的偽距。本實(shí)施例中，通過獲得偽距傳輸時(shí)間進(jìn)而確定各衛(wèi)星到接收機(jī)的偽距，為后續(xù)在 室內(nèi)等信號(hào)強(qiáng)度較弱的環(huán)境中接收機(jī)位置的計(jì)算提供了依據(jù)，具體的即為后續(xù)偽距方程組 的計(jì)算提供了已知量。通過上述實(shí)施例中確定的各衛(wèi)星位置和各衛(wèi)星到接收機(jī)的偽距，可以根據(jù)偽距和 真實(shí)距離之間的關(guān)系式求解不同時(shí)刻的接收機(jī)時(shí)鐘與GPS時(shí)間的時(shí)鐘偏差及接收機(jī)的位 置，因?yàn)椴煌瑫r(shí)刻對(duì)應(yīng)的求解過程均類似，下面以其中某一時(shí)刻的求解過程為例進(jìn)行說明。參照?qǐng)D4，為本發(fā)明實(shí)施例一種求解接收機(jī)位置的方法流程圖。該方法可以包括步驟401，根據(jù)所述各所述衛(wèi)星到接收機(jī)的偽距與各所述衛(wèi)星到所述接收機(jī)的真 實(shí)距離的關(guān)系，獲得偽距方程組。由于接收機(jī)時(shí)鐘與GPS時(shí)間具有時(shí)鐘偏差，所以衛(wèi)星到接收機(jī)的偽距和衛(wèi)星到接 收機(jī)的真實(shí)距離具有一定的差值，該差值即上述時(shí)鐘偏差與信號(hào)傳輸速度即光速的乘積， 則由此獲得的偽距方程組即為
權(quán)利要求
1.一種衛(wèi)星導(dǎo)航定位的方法，其特征在于，包括在預(yù)設(shè)的衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)時(shí)間誤差范圍內(nèi)的不同時(shí)刻，獲得至少五顆衛(wèi)星的位置信息及 各所述衛(wèi)星到接收機(jī)的偽距；根據(jù)所述位置信息和所述偽距，求解所述不同時(shí)刻的接收機(jī)時(shí)鐘與全球定位系統(tǒng)GPS 時(shí)間的時(shí)鐘偏差及所述接收機(jī)的位置；求解所述不同時(shí)刻的各衛(wèi)星的殘差并進(jìn)行比較，其中最小殘差對(duì)應(yīng)的接收機(jī)的位置即 為接收機(jī)的定位位置，其中，所述殘差為所述接收機(jī)到衛(wèi)星的真實(shí)距離與偽距的差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過接收到的各衛(wèi)星的輔助信息獲得所 述至少五顆衛(wèi)星的位置信息，所述輔助信息包括衛(wèi)星號(hào)，星歷的基準(zhǔn)時(shí)間、半長軸的平方根、偏心率、傾角、升交點(diǎn)經(jīng)度在每星期歷元 上、近地點(diǎn)幅角、平均近點(diǎn)角、傾角的變化率、升交點(diǎn)經(jīng)度的變化率、對(duì)平均運(yùn)動(dòng)的校正值、 對(duì)緯度幅角余弦的校正值、對(duì)緯度幅角正弦的校正值、對(duì)軌道半徑余弦的校正值、對(duì)軌道半 徑正弦的校正值、對(duì)傾角余弦的校正值、對(duì)傾角正弦的校正值、衛(wèi)星時(shí)鐘修正參數(shù)、衛(wèi)星時(shí) 鐘修正參數(shù)、衛(wèi)星時(shí)鐘修正參數(shù)、衛(wèi)星時(shí)鐘修正參數(shù)、衛(wèi)星的群延遲差、衛(wèi)星的健康狀況、獲 得輔助信息時(shí)的GPS時(shí)間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲得各衛(wèi)星到接收機(jī)的偽距包括根據(jù)預(yù)先獲得的所述各衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)到達(dá)參考服務(wù)器的傳輸時(shí)間，確定所述各衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)到達(dá)所述接收機(jī)的傳輸時(shí)間；根據(jù)所述各衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)到達(dá)所述接收機(jī)的傳輸時(shí)間及光速確定所述各衛(wèi)星到所 述接收機(jī)的偽距。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述求解所述不同時(shí)刻的接收機(jī)時(shí)鐘與 全球定位系統(tǒng)GPS時(shí)間的時(shí)鐘偏差及所述接收機(jī)的位置，包括根據(jù)所述各所述衛(wèi)星到接收機(jī)的偽距與各所述衛(wèi)星到所述接收機(jī)的真實(shí)距離的關(guān)系， 獲得偽距方程組；對(duì)所述偽距方程組中的接收機(jī)的位置和時(shí)鐘偏差圍繞接收機(jī)的位置近似值和時(shí)鐘偏 差預(yù)測值進(jìn)行級(jí)數(shù)展開；在所述進(jìn)行級(jí)數(shù)展開后的方程組中消除非線性項(xiàng)；根據(jù)消除非線性項(xiàng)后的方程組和已知的所述至少五顆衛(wèi)星的位置信息及所述各所述 衛(wèi)星到接收機(jī)的偽距，求解所述接收機(jī)的位置近似值和時(shí)鐘偏差預(yù)測值；利用求解出的所述位置近似值和時(shí)鐘偏差預(yù)測值對(duì)所述偽距方程組進(jìn)行迭代運(yùn)算，直 至迭代運(yùn)算后獲得的位置近似值與上一次迭代運(yùn)算后獲得的位置近似值的差值小于門限 值，則根據(jù)迭代運(yùn)算獲得的位置近似值和時(shí)鐘偏差預(yù)測值確定接收機(jī)時(shí)鐘與GPS時(shí)間的時(shí) 鐘偏差及所述接收機(jī)的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述門限值為1X10—5。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)的衛(wèi)星發(fā)射時(shí)間誤差范圍內(nèi)的 不同時(shí)刻具體為，所述預(yù)設(shè)的衛(wèi)星發(fā)射時(shí)間誤差范圍內(nèi)的每一毫秒。
7.一種接收機(jī)，其特征在于，包括獲取模塊，用于在預(yù)設(shè)的衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)時(shí)間誤差范圍內(nèi)的不同時(shí)刻，獲得至少五顆衛(wèi) 星的位置信息及各所述衛(wèi)星到接收機(jī)的偽距；求解模塊，用于根據(jù)所述位置信息和所述偽距，求解所述不同時(shí)刻的接收機(jī)時(shí)鐘與全 球定位系統(tǒng)GPS時(shí)間的時(shí)鐘偏差及所述接收機(jī)的位置；確定模塊，用于求解所述不同時(shí)刻的各衛(wèi)星的殘差并進(jìn)行比較，其中最小殘差對(duì)應(yīng)的 接收機(jī)的位置即為接收機(jī)的定位位置，其中，所述殘差為所述接收機(jī)到衛(wèi)星的真實(shí)距離與 偽距的差。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的接收機(jī)，其特征在于，所述獲取模塊通過接收到的各衛(wèi)星的 輔助信息獲得所述至少五顆衛(wèi)星的位置信息，所述輔助信息包括衛(wèi)星號(hào)，星歷的基準(zhǔn)時(shí)間、半長軸的平方根、偏心率、傾角、升交點(diǎn)經(jīng)度在每星期歷元 上、近地點(diǎn)幅角、平均近點(diǎn)角、傾角的變化率、升交點(diǎn)經(jīng)度的變化率、對(duì)平均運(yùn)動(dòng)的校正值、 對(duì)緯度幅角余弦的校正值、對(duì)緯度幅角正弦的校正值、對(duì)軌道半徑余弦的校正值、對(duì)軌道半 徑正弦的校正值、對(duì)傾角余弦的校正值、對(duì)傾角正弦的校正值、衛(wèi)星時(shí)鐘修正參數(shù)、衛(wèi)星時(shí) 鐘修正參數(shù)、衛(wèi)星時(shí)鐘修正參數(shù)、衛(wèi)星時(shí)鐘修正參數(shù)、衛(wèi)星的群延遲差、衛(wèi)星的健康狀況、獲 得輔助信息時(shí)的GPS時(shí)間。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的接收機(jī)，其特征在于，所述獲取模塊通過偽距獲取單元獲得 各衛(wèi)星到接收機(jī)的偽距，所述偽距獲取單元包括時(shí)間獲取子單元，用于根據(jù)預(yù)先獲得的所述各衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)到達(dá)參考服務(wù)器的傳輸 時(shí)間，確定所述各衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)到達(dá)所述接收機(jī)的傳輸時(shí)間；偽距獲取子單元，用于根據(jù)所述各衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)到達(dá)所述接收機(jī)的傳輸時(shí)間及光速 確定所述各衛(wèi)星到所述接收機(jī)的偽距。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的接收機(jī)，其特征在于，所述求解模塊包括方程組獲取單元，用于根據(jù)所述各所述衛(wèi)星到接收機(jī)的偽距與各所述衛(wèi)星到所述接收 機(jī)的真實(shí)距離的關(guān)系，獲得偽距方程組；第一求解單元，用于對(duì)所述偽距方程組中的接收機(jī)的位置和時(shí)鐘偏差圍繞接收機(jī)的位 置近似值和時(shí)鐘偏差預(yù)測值進(jìn)行級(jí)數(shù)展開；近似單元，用于在所述進(jìn)行級(jí)數(shù)展開后的方程組中消除非線性項(xiàng)；第二求解單元，用于根據(jù)消除非線性項(xiàng)后的方程組和已知的所述至少五顆衛(wèi)星的位 置信息及所述各所述衛(wèi)星到接收機(jī)的偽距，求解所述接收機(jī)的位置近似值和時(shí)鐘偏差預(yù)測 值；迭代處理單元，用于利用求解出的所述位置近似值和時(shí)鐘偏差預(yù)測值對(duì)所述偽距方程 組進(jìn)行迭代運(yùn)算，直至迭代運(yùn)算后獲得的位置近似值與上一次迭代運(yùn)算后獲得的位置近似 值的差值小于門限值，則根據(jù)迭代運(yùn)算獲得的位置近似值和時(shí)鐘偏差預(yù)測值確定接收機(jī)時(shí) 鐘與GPS時(shí)間的時(shí)鐘偏差及所述接收機(jī)的位置。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例提供一種衛(wèi)星導(dǎo)航定位的方法及接收機(jī)。所述衛(wèi)星導(dǎo)航定位的方法，包括在預(yù)設(shè)的衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)時(shí)間誤差范圍內(nèi)的不同時(shí)刻，獲得至少五顆衛(wèi)星的位置信息及各所述衛(wèi)星到接收機(jī)的偽距；根據(jù)所述位置信息和所述偽距，求解所述不同時(shí)刻的接收機(jī)時(shí)鐘與全球定位系統(tǒng)GPS時(shí)間的時(shí)鐘偏差及所述接收機(jī)的位置；求解所述不同時(shí)刻的各衛(wèi)星的殘差并進(jìn)行比較，其中最小殘差對(duì)應(yīng)的接收機(jī)的位置即為接收機(jī)的定位位置，其中，所述殘差為所述接收機(jī)到衛(wèi)星的真實(shí)距離與偽距的差。本發(fā)明實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了在室內(nèi)等信號(hào)強(qiáng)度較弱的環(huán)境中，通過依靠衛(wèi)星的位置信息及衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)的相關(guān)時(shí)間，最終確定了較為精確的接收機(jī)位置，實(shí)現(xiàn)了對(duì)接收機(jī)的定位。
文檔編號(hào)G01S5/14GK102004237SQ200910194748
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2009年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月28日
發(fā)明者余超, 朱秋芳, 楊詩明, 賈廣沂, 陳紅芳 申請(qǐng)人:上海伽利略導(dǎo)航有限公司