一種北斗二代多接收機分布式信號捕獲方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于北斗二代衛(wèi)星導(dǎo)航接收機上的捕獲方法：針對精碼的多接收機分布式捕獲技術(shù)。該技術(shù)在無法捕獲衛(wèi)星民用碼的場景下應(yīng)用，可成倍加快對精碼的捕獲速度。該技術(shù)依賴于多個衛(wèi)星接收機的協(xié)同工作，前提條件是以“分布式接收機實時通信協(xié)議”互聯(lián)（協(xié)議聲明在另一份發(fā)明專利中，互聯(lián)介質(zhì)可以是雙絞線、光纖、紅外線收發(fā)器等，通過集線器連為網(wǎng)絡(luò)）。該技術(shù)的主要特征在于，捕獲衛(wèi)星之前，N個接收機通過協(xié)商獲得平均時鐘，以此為基準(zhǔn)，將衛(wèi)星碼相位/多普勒搜索區(qū)域分割成N個部分，并分配給各個接收機進行捕獲搜索運算。
【專利說明】一種北斗二代多接收機分布式信號捕獲方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到全球衛(wèi)星導(dǎo)航【技術(shù)領(lǐng)域】，主要涉及到北斗二代衛(wèi)星導(dǎo)航接收機的捕獲技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]在衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域，信號的捕獲分為民用碼和專用碼，又稱粗碼和精碼。GPS系統(tǒng)的民用碼叫C/A碼，精碼叫作P碼，軍用的精碼叫作M碼。北斗2號系統(tǒng)也有相似信號分類。通常的，粗碼的定位精度不如精碼，但其在干擾小的時候捕獲需時短，且精度可滿足民用需求，因此絕大部分的民用設(shè)備都是使用的粗碼。但精碼的優(yōu)勢在于抗干擾能力強，信噪比高，串?dāng)_效應(yīng)小等特點。在民用信號質(zhì)量不好或不可用的情況下，具備精碼的捕獲跟蹤能力的接收設(shè)備就有重要作用了。
[0003]傳統(tǒng)的接收設(shè)備如果不具備精碼直捕功能，則必須先捕獲粗碼以獲得同步，再捕獲精碼；或者通過外部授時接口獲得精確時間，再捕獲精碼。
[0004]精碼直捕需要兩個前提條件:1.接收設(shè)備的本地時鐘誤差不能太大，例如要求在I秒以內(nèi)；2.接收設(shè)備要有比捕獲粗碼強得多的計算能力，來對精碼的相位和多普勒進行搜索運算。以目前的便攜設(shè)備技術(shù)能力來看，滿足以上條件的直捕時間最長為數(shù)分鐘。而在多數(shù)時候，條件I比條件2更難滿足，普通RTC時鐘的晶振誤差會讓設(shè)備在數(shù)月之內(nèi)超出I秒誤差。而擴大信號搜索的時間范圍又意味著搜索時間消耗成倍增加。尤其對于動態(tài)場景而言，過長的搜索時間可能導(dǎo)致信號根本捕獲不到。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]多接收機分布式直接捕獲技術(shù)通過并行運算，加速了精碼的直捕過程。其步驟為:
1.多個接收機通過“分布式接收機實時通信協(xié)議”互聯(lián)組成網(wǎng)絡(luò)，可通過雙絞線/光纖/紅外收發(fā)器等介質(zhì)連到集線器上；
2.接收機相互協(xié)商本地時鐘，剔除明顯偏差的之后獲取平均時鐘；
3.接收機以平均時鐘為基礎(chǔ)劃分捕獲搜索區(qū)域，大動態(tài)場景應(yīng)用中，區(qū)域邊界可設(shè)置
重疊；
4.接收機按劃分給自己的搜索區(qū)域進行捕獲運算；
5.成功捕獲到信號的接收機通過網(wǎng)絡(luò)廣播該信號的相位和多普勒，讓其它接收機也立刻捕獲上該信號；
6.任何一個接收機成功定位后，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有接收機可共享星歷及更新本地時鐘。
[0006]該技術(shù)至少從3個層面上改善了傳統(tǒng)接收機的直捕性能。1.同等運算能力的N個接收機并行運算，最長捕獲時間接近單個接收機的1/N;2.通過聯(lián)網(wǎng)協(xié)商平均時鐘可減少個體誤差過大的影響；3.任何一個接收機捕獲到信號，則其它接收機都可通過網(wǎng)絡(luò)共享?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0007]為了更清楚地說明本發(fā)明實施的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中的所需要使用的附圖做簡單的介紹。顯而易見地，下面描述的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動力的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0008]圖1為I個接收機搜索到衛(wèi)星信號需要58次運算的時間示意圖；
圖2為4個接收機只需要3次運算的時間示意圖。
【具體實施方式】
[0009]本發(fā)明闡述的技術(shù)主要涵蓋多個接收機通過專用網(wǎng)絡(luò)進行分布式并行計算的概念，并不限制接收機的計算能力、容量、物理聯(lián)接媒介、使用場景等具體實施細(xì)節(jié)。
[0010]一般來說，新設(shè)備可直接把該技術(shù)集成進來，而現(xiàn)有的接收設(shè)備可通過增加模組、改造硬件來實現(xiàn)這個技術(shù)；聯(lián)網(wǎng)方式考慮電磁緘默，可選擇有線通訊，例如雙絞線或光纖，不考慮隱蔽也可使用紅外線收發(fā)甚至WiFi。
[0011]捕獲衛(wèi)星之前，N個接收機通過協(xié)商獲得平均時鐘，以此為基準(zhǔn)，將衛(wèi)星碼相位/多普勒搜索區(qū)域分割成N個部分，并分配給各個接收機進行捕獲搜索運算。
[0012]現(xiàn)結(jié)合附圖1和圖2進行說明:如圖1所示簡化的例子，I個接收機搜索到衛(wèi)星信號需要58次運算的時間；而圖2中的4個接收機只需要3次運算的時間。
[0013]以下舉例說明一種具體實施例:
場景:地質(zhì)小組總共有4臺接收機，均帶有分布式直捕功能。以及一個4 口集線器。由于太陽風(fēng)暴的影響，粗碼難以進行捕獲和跟蹤，需要對精碼進行直接捕獲。
[0014]聯(lián)接:4臺接收機通過雙絞線連接到集線器(星型連接)，組成接收機網(wǎng)絡(luò)。接收機根據(jù)分布式實時協(xié)議進行協(xié)商，獲得平均時鐘。
[0015]捕獲:4臺接收機按照本機識別號分配一顆衛(wèi)星的精碼搜索區(qū)域。理論上，最長搜索時間應(yīng)為單臺接收機的1/4。
[0016]共享:其中一臺接收機捕獲并跟蹤上精碼之后，廣播此相位多普勒信息給其它三臺接收機。至此，網(wǎng)絡(luò)中的所有接收機都捕獲到了這顆衛(wèi)星。
[0017]上述本發(fā)明實施例所述方法適用于中國北斗二代、美國GPS、俄羅斯GL0NASS以及歐洲Galineo衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的接收機。
[0018]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)包括在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種北斗二代多接收機分布式信號捕獲方法，其特征在于，包括:通過專利協(xié)議令多個接收機聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，協(xié)商本地時間(可剔除偏差明顯的時間)，并以此為基礎(chǔ)對衛(wèi)星信號搜索區(qū)域進行并行運算。
2.如權(quán)利要求1所述的北斗二代多接收機分布式信號捕獲方法，其特征在于，通過實時網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議恢復(fù)、校正網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的導(dǎo)航接收機或類似設(shè)備的本地時鐘。
【文檔編號】G01S19/30GK103616704SQ201310640494
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月12日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請人:成都海亨利科技有限公司