一種導(dǎo)航衛(wèi)星信號接收機(jī)及其冷啟動(dòng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航定位領(lǐng)域，更具體地，涉及一種導(dǎo)航衛(wèi)星信號接收機(jī)及其冷啟動(dòng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)(Global Navigat1n Satellite System，GNSS)是一種以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電導(dǎo)航系統(tǒng)。衛(wèi)星不間斷地發(fā)送自身的星歷參數(shù)和時(shí)間信息，用戶接收到這些信息后，經(jīng)過計(jì)算求出接收機(jī)的三維位置，三維方向以及運(yùn)動(dòng)速度和時(shí)間信息。
以全球定位系統(tǒng)(Global Posit1ning System，GPS)為例，空間部分使用24顆高度約2.02萬千米的衛(wèi)星組成衛(wèi)星星座。21+3顆衛(wèi)星均為近圓形軌道，運(yùn)行周期約為11小時(shí)58分，分布在六個(gè)軌道面上(每軌道面四顆)，軌道傾角為55度。衛(wèi)星的分布使得在全球的任何地方，任何時(shí)間都可觀測到四顆以上的衛(wèi)星，并能保持良好定位解算精度的幾何圖形(DOP)0
[0003]全球定位系統(tǒng)或北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BeiDou Navigat1n Satellite System，BDS)，通常每2小時(shí)更新一次星歷。另一方面，現(xiàn)有的諸如GPS接收機(jī)或BD接收機(jī)等的衛(wèi)星信號接收機(jī)只有在工作狀態(tài)下才下載衛(wèi)星數(shù)據(jù)，并根據(jù)所下載的衛(wèi)星數(shù)據(jù)更新衛(wèi)星信號接收機(jī)中的星歷。如果接收機(jī)要在長時(shí)間不工作(例如休眠超過24小時(shí))的情況下重新開始工作，由于接收機(jī)中的星歷/歷書已無效，因此只能采用冷啟動(dòng)或溫啟動(dòng)的模式來啟動(dòng)接收機(jī)。冷啟動(dòng)需要重新對衛(wèi)星進(jìn)行捕獲、跟蹤和解調(diào)，并收集到完整的星歷，從而定位所需的時(shí)間較長，甚至?xí)L達(dá)30到80秒，并且功耗較大。
[0004]以GPS導(dǎo)航衛(wèi)星為例，每顆導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航電文由不同的幀組成，而在發(fā)送的每幀電文中，又由數(shù)個(gè)子幀組成。其中每幀導(dǎo)航電文長1500比特，共劃分為5個(gè)子幀，每個(gè)子幀長300比特，每個(gè)比特長20ms。每一個(gè)子幀由10個(gè)字組成，每個(gè)字長30比特，且每個(gè)字的最后6個(gè)比特是奇偶校驗(yàn)碼。
[0005]導(dǎo)航衛(wèi)星信號接收機(jī)的啟動(dòng)模式一般分為三種:冷啟動(dòng)、溫啟動(dòng)和熱啟動(dòng)。冷啟動(dòng)是指接收機(jī)內(nèi)部沒有存儲時(shí)鐘信息、衛(wèi)星星歷、歷書、歷史接收機(jī)位置的情況下的開機(jī)啟動(dòng)，從開機(jī)啟動(dòng)到第一次定位一般需要40s左右；溫啟動(dòng)和熱啟動(dòng)分別利用了接收機(jī)內(nèi)部存儲的有效歷書和星歷，可以將開機(jī)啟動(dòng)到第一次定位的時(shí)間縮短至30秒左右和2秒左右。
[0006]目前接收機(jī)的冷啟動(dòng)模式，其接收通道在幀同步完成以后，開始收集星歷子幀數(shù)據(jù)，當(dāng)收集齊一個(gè)子幀(300個(gè)比特)的數(shù)據(jù)后，將整個(gè)子幀存儲至星歷存儲區(qū)，然后繼續(xù)等待收集完整下一個(gè)子幀。由于每次存儲至星歷存儲區(qū)的數(shù)據(jù)是以子幀為單位，浪費(fèi)了幀同步成功前的不完整星歷數(shù)據(jù)，耗費(fèi)了更多的時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問題。
[0008]本發(fā)明的首要目的是克服現(xiàn)有導(dǎo)航衛(wèi)星信號接收機(jī)冷啟動(dòng)時(shí)耗費(fèi)時(shí)間長的缺陷，提供一種快速的導(dǎo)航衛(wèi)星信號接收機(jī)的冷啟動(dòng)方法。
[0009]本發(fā)明的進(jìn)一步目的是提供一種能夠快速冷啟動(dòng)的導(dǎo)航衛(wèi)星信號接收機(jī)。
[0010]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種導(dǎo)航衛(wèi)星信號接收機(jī)的冷啟動(dòng)方法，所述方法包括以下步驟:
S1:接收多顆衛(wèi)星的導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)并對其進(jìn)行位同步，對位同步后的導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲；
52:對導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)進(jìn)行幀同步，在完成幀同步后，獲取當(dāng)前子幀的TOW和子幀號；
53:根據(jù)當(dāng)前子幀號確定前一子幀的子幀號，如果前一子幀的子幀號為1、2或3，則對前一子幀的導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)進(jìn)行反向搜索得到部分星歷數(shù)據(jù)，并存儲到星歷存儲區(qū)；
S4:繼續(xù)接收導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)，并將導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)中的星歷數(shù)據(jù)存儲到星歷存儲區(qū)，在獲得完整的第1、第2和第3子幀的星歷數(shù)據(jù)后，對星歷數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，獲取全部星歷參數(shù)；
S5:當(dāng)獲取到預(yù)設(shè)顆數(shù)的衛(wèi)星的星歷參數(shù)后，開始進(jìn)行定位。
[0011]在一種優(yōu)選的方案中，所述星歷存儲區(qū)包括TOW存儲區(qū)、子幀數(shù)據(jù)區(qū)和子幀標(biāo)記區(qū)；
所述TOW存儲區(qū)存儲TOW ；
所述子幀數(shù)據(jù)區(qū)分別存儲第1、第2和第3子幀的星歷數(shù)據(jù)；
所述子幀標(biāo)記區(qū)與子幀數(shù)據(jù)區(qū)相對應(yīng)，標(biāo)記對應(yīng)子幀內(nèi)的有效數(shù)據(jù)位和子幀完整性。
[0012]在一種優(yōu)選的方案中，所述方法還包括:步驟S4中，獲得完整的第1、第2和第3子幀的星歷數(shù)據(jù)的方法為:根據(jù)星歷存儲區(qū)中已經(jīng)存儲的星歷數(shù)據(jù)標(biāo)定出缺失的比特位數(shù)，繼續(xù)接收導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)，如果導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)中的星歷數(shù)據(jù)不是已經(jīng)存儲的不完全子幀的星歷數(shù)據(jù)，則存儲該子幀完整的星歷數(shù)據(jù)到星歷存儲區(qū)對應(yīng)的子幀內(nèi)；如果導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)中的星歷數(shù)據(jù)是已經(jīng)存儲的不完全子幀的星歷數(shù)據(jù)，則結(jié)合已存儲的星歷數(shù)據(jù)，合成完整子幀，從而得到完整的第1、第2和第3子幀的星歷數(shù)據(jù)。
[0013]在一種優(yōu)選的方案中，所述方法還包括:步驟S5中，獲取到3或4顆衛(wèi)星的星歷參數(shù)后，計(jì)算衛(wèi)星位置和速度，再結(jié)合偽距、多普勒測量的時(shí)間和信息解算得到接收機(jī)位置信息，完成導(dǎo)航衛(wèi)星信號接收機(jī)的冷啟動(dòng)至第一次定位的過程。
[0014]在一種優(yōu)選的方案中，所述方法還包括:在接收導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)之前，檢查接收機(jī)內(nèi)部本地時(shí)鐘的有效性，如果本地時(shí)鐘有效，則讀取接收機(jī)內(nèi)部存儲的星歷的有效時(shí)限與本地時(shí)鐘進(jìn)行比較，若接收機(jī)內(nèi)部存儲的星歷在有效時(shí)限內(nèi)，進(jìn)入熱啟動(dòng)模式；如果接收機(jī)內(nèi)部存儲的星歷超出有效時(shí)限，則讀取接收機(jī)內(nèi)部存儲的歷書的有效時(shí)限與本地時(shí)鐘進(jìn)行比較，如果本地歷書在有效時(shí)限內(nèi)，進(jìn)入溫啟動(dòng)模式；如果接收機(jī)本地時(shí)鐘的時(shí)間無效，或者接收機(jī)內(nèi)部存儲的星歷和歷書均超出各自的有效時(shí)限，此時(shí)接收機(jī)進(jìn)入冷啟動(dòng)模式。
[0015]在一種優(yōu)選的方案中，所述導(dǎo)航衛(wèi)星信號接收機(jī)為GPS導(dǎo)航衛(wèi)星信號接收機(jī)、北斗導(dǎo)航衛(wèi)星信號接收機(jī)或GPS-北斗雙模導(dǎo)航衛(wèi)星信號接收機(jī)。
[0016]—種導(dǎo)航衛(wèi)星信號接收機(jī)，所述導(dǎo)航衛(wèi)星信號接收機(jī)包括:
接收通道:接收通道的數(shù)目為多個(gè)，各個(gè)接收通道分別用于接收不同導(dǎo)航衛(wèi)星的導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)，并且對導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)進(jìn)行位同步和幀同步，在完成幀同步后，獲取當(dāng)前子幀的TOff和子幀號； 數(shù)據(jù)處理單元:用于根據(jù)當(dāng)前子幀號確定前一子幀的子幀號，如果前一子幀的子幀號為1、2或3，則對前一子幀的數(shù)據(jù)進(jìn)行反向搜索得到部分星歷數(shù)據(jù)，并存儲到星歷存儲區(qū)，并且將后續(xù)接收的導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)中的星歷數(shù)據(jù)存儲到星歷存儲區(qū)，直至獲取到完整的第1、第2和第3子幀的星歷數(shù)據(jù)；
解算單元:用于根據(jù)獲得的完整的第1、第2和第3子幀的星歷數(shù)據(jù)，對星歷數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，獲取全部星歷參數(shù)，并且根據(jù)星歷參數(shù)計(jì)算衛(wèi)星位置和速度，再結(jié)合偽距、多普勒測量的時(shí)間和信息，解算得到導(dǎo)航衛(wèi)星信號接收機(jī)的位置信息。
[0017]在一種優(yōu)選的方案中，所述星歷存儲區(qū)的數(shù)目為多個(gè)，對應(yīng)設(shè)置于各個(gè)接收通道中。
[0018]在一種優(yōu)選的方案中，所述星歷存儲區(qū)包括TOW存儲區(qū)、子幀數(shù)據(jù)區(qū)和子幀標(biāo)記區(qū)；
所述TOW存儲區(qū)存儲TOW ；
所述子幀數(shù)據(jù)區(qū)分別存儲第1、第2和第3子幀的星歷數(shù)據(jù)；
所述子幀標(biāo)記區(qū)與子幀數(shù)據(jù)區(qū)相對應(yīng)，標(biāo)記對應(yīng)子幀內(nèi)的有效數(shù)據(jù)位和子幀完整性。
[0019]在一種優(yōu)選的方案中，所述導(dǎo)航衛(wèi)星信號接收機(jī)為GPS導(dǎo)航衛(wèi)星信號接收機(jī)、北斗導(dǎo)航衛(wèi)星信號接收機(jī)或GPS-北斗雙模導(dǎo)航衛(wèi)星信號接收機(jī)。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果是:
在一般的冷啟動(dòng)方式中，當(dāng)幀同步完成后，導(dǎo)航衛(wèi)星信號接收機(jī)開始收集導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)，然后以子幀為單位進(jìn)行存儲，在收集導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)的過程中，幀同步成功前的導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)被丟棄，這樣會浪費(fèi)一定的時(shí)間。本發(fā)明導(dǎo)航衛(wèi)星信號接收機(jī)的冷啟動(dòng)方法，在幀同步成功后，保留幀同步完成前所有已經(jīng)收集到的導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)比特，對其進(jìn)行有效利用，節(jié)約了時(shí)間，提高了接收機(jī)冷啟動(dòng)的速度。本發(fā)明導(dǎo)航衛(wèi)星信號接收機(jī)是上述冷啟動(dòng)方法實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，本發(fā)明導(dǎo)航衛(wèi)星信號接收機(jī)和冷啟動(dòng)方法結(jié)合實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)航衛(wèi)星信號接收機(jī)的快速冷啟動(dòng)。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明導(dǎo)航衛(wèi)星信號接收機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖2為典型的導(dǎo)航衛(wèi)星信號接收機(jī)從啟動(dòng)到第一次定位的流程圖。
[0023]圖3為本發(fā)明導(dǎo)航衛(wèi)星信號接收機(jī)冷啟動(dòng)方法的流程圖。
[0024]圖4為本發(fā)明中收集星歷存儲區(qū)缺失數(shù)據(jù)位的方法流程圖。
[0025]圖5為說明本發(fā)明的星歷存儲區(qū)的存儲結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]附圖僅用于示例性說明，不能理解為