CN101315421A

CN101315421A - 一种生成a-gps定位终端所需的加快捕获卫星信号的信息的方法

Info

Publication number: CN101315421A
Application number: CNA2008100065833A
Authority: CN
Inventors: （请求不公开姓名）
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-03-13
Filing date: 2008-03-13
Publication date: 2008-12-03

Abstract

一种生成A－GPS定位终端所需的加快捕获卫星信号的信息的方法，适用于在A－GPS定位系统中实现A－GPS定位终端迅速定位及提高定位终端检测GPS信号灵敏度的情景。A－GPS服务器通过预测，计算出A－GPS定位终端在未来某时刻将要接收到的卫星信号状况信息，将该信息作为辅助信息发给A－GPS定位终端，定位终端根据该信息在指定时刻迅速捕获卫星信号。此方法使A－GPS定位终端不用再对GPS卫星信号进行大量的码相关和载波相关的运算，大大简化了A－GPS定位终端的结构；此方法还显著加快了A－GPS定位终端的首次定位时间及定位终端检测GPS信号的灵敏度，适用于紧急定位和移动定位等场景。

Description

一种生成A-GPS定位终端所需的加快捕获卫星信号的信息的方法

技术领域

本发明涉及一种生成A-GPS定位终端所需的加快捕获卫星信号的信息的方法。

背景技术

传统的GPS定位测量，GPS接收机一般要实施以下主要作业程序：检校接收机的自身性能；依据不同的GPS卫星具有不同的伪噪声码，通过捕获和跟踪卫星的伪噪声码，实现GPS信号的获取和识别；下载卫星导航电文，获取卫星位置信息、电离层参数、伪距等信息；根据所获得的信息计算出GPS接收机的位置。

传统的GPS定位，对卫星信号的捕获，需要以下两步才能到位：第一步，逐元搜索，迫使伪噪声码，即C/A码步入跟踪区间；第二步精细调节，用双跟踪环路解译出卫星导航电文，即D码。由于GPS接收机定位前要完成如上操作，使得传统GPS定位存在以下缺点：

(1)需要的相关器多，由于要对32颗卫星都进行遍历，因此每个GPS接收机所需要的相关器数量很多，使GPS接收机设备复杂。

(2)首次定位时间长，由于捕获C/A码需要进行逐元搜索，因此需要的定位时间较长。

(3)在卫星环境条件差的情况下难以定位，由于GPS接收机需要自己下载卫星导航电文，如果GPS接收机在移动中或获取卫星信号中断后，卫星导航电文很难续传，需要重新下载，因此若信号接收不连续则很难定位。

发明内容

针对以上背景技术中提到的问题，本发明的目的在于提供一种生成A-GPS定位终端所需的加快捕获卫星信号的信息的方法。该方法具体包括以下步骤：

A.A-GPS定位终端向A-GPS服务器请求获取定位辅助信息，并将其初始位置信息发给A-GPS服务器；

B.AGPS服务器收到A-GPS定位终端的请求及终端初始位置信息后，开始为A-GPS终端准备辅助信息，该辅助信息是指未来某个时刻t终端将会检测到的各GPS卫星发射的恰好到达终端初始位置附近的信息，内容包括GPS码脉冲序列及多普勒频移等参数；

C.A-GPS服务器从A-GPS参考网络获取卫星导航电文信息，计算出终端在t时刻将收到的卫星信号从卫星发送出的时刻t″，再计算出t″时刻的卫星发送信号的相关辅助定位信息；

D.A-GPS服务器将该辅助定位信息传给A-GPS定位终端，A-GPS定位终端根据该辅助定位信息即可在t时刻迅速捕获卫星信号，测量出有关伪距的信息，这样就完成了终端对卫星信号的加快捕获的辅助过程；

对于步骤D计算辅助定位信息的过程，该发明还包括以下步骤：

E.A-GPS服务器从A-GPS参考网络获取所有卫星的导航电文信息，根据这些信息计算出卫星在t时刻的位置，并预测出终端所处位置的可见卫星范围；

F.A-GPS服务器计算出A-GPS定位终端与各颗可见卫星之间的伪距，从而得到卫星信号从卫星到终端的传播时间，进而得到终端在t时刻将收到的卫星信号从卫星发送出的时刻t″；

G.A-GPS服务器计算t″时刻的卫星发送信号的相关辅助定位信息；

与传统的GPS定位相比，该A-GPS定位方法，A-GPS服务器为A-GPS定位终端预先计算出其上空的卫星状况，因此，A-GPS定位终端不用遍历32颗卫星；同时，A-GPS服务器为A-GPS定位终端预测出其即将搜索到的C/A码码片信息，因此A-GPS定位终端不需要对C/A码进行逐元搜索；A-GPS定位终端不用下载卫星导航电文，将导航电文的处理和定位计算集中放到A-GPS定位服务器进行，这样使终端的结构简单，定位速度快。

下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。

附图简要说明

图1为辅助信息计算的交互流程图。

图2为辅助参数计算的示意图。

具体实施方式

本发明的辅助信息计算流程如图1所示：首先，A-GPS定位终端向A-GPS服务器请求获取定位辅助信息，并将其初始位置信息发给A-GPS服务器；A-GPS服务器收到A-GPS定位终端的请求及终端初始位置信息后，从A-GPS参考网络获取卫星导航电文信息，计算出终端在t时刻将收到的卫星信号从卫星发送出的时刻t″，再计算出t″时刻的卫星发送信号的相关辅助定位信息；A-GPS服务器将该辅助定位信息传给A-GPS定位终端，A-GPS定位终端根据该辅助定位信息即可在t时刻迅速捕获卫星信号，测量出有关伪距的信息，这样就完成了终端对卫星信号的加快捕获的辅助过程。

下面结合图1详细描述本发明的算法。

步骤1，A-GPS定位终端向A-GPS服务器请求获取定位辅助信息，并将其初始位置信息发给A-GPS服务器；

步骤2，A-GPS服务器根据A-GPS定位终端发给A-GPS服务器的初时位置信息，结合当前的网络通信状况，预测出辅助信息的传播时延，即预测出A-GPS定位终端将在未来的t时刻获得辅助信息，并开始搜寻卫星信号；

步骤3，A-GPS服务器根据A-GPS服务器传递的导航电文信息计算出卫星在t时刻的位置，并预测出终端所处位置的可见卫星范围，即终端在t时刻能够见到哪些卫星；

步骤4，计算出在t时刻终端可见的卫星与终端所在的小区基站之间的伪距P，从而得到信号传播时间tau，既而可求得信号的发送时刻t″，具体计算公式如下：

P = \sqrt{(x^{2} + {x_{u}}^{2}) + (y^{2} + {y_{u}}^{2}) + (z^{2} + {z_{u}}^{2})}

tau＝P/c (1)

t″＝t-tau

其中，P为卫星与终端所在的小区基站之间的伪距；(x，y，z)为卫星在t时刻的位置；(x_u，y_u，z_u)为小区基站的位置；c为光速。

步骤5，计算出终端可见的卫星在t″时刻的信号状况，即生成传给终端的加快捕获卫星信号的相关辅助信息。辅助信息包括且不限于如下几项参数，具体参数计算方法如下：

(1)CP：Code Phase，即码相位。1个C/A码包括1023个码片，C/A码相位表示某时刻到下一个C/A码之间所包含的码片数目，如图2所示，该值表示了精确的时间信息计算公式如下，其中floor表示取整运算。

CP＝floor((1-(t″×1000-floor(t″×1000)))×1023) (2)

(2)ICP：Integer Code Phase，即整码相位。表示某时刻处于D码的第几个bit位置。由于1bit的D码包括20个C/A码周期，每个C/A码周期为1ms。所以，有如下公式，其中，mod表示整除运算。

ICP＝mod(floor(t″×1000)，20) (3)

(3)GBN：GPS Bit number，即GPS比特数。计算公式如下：

GBN＝mod(floor(floor(t″×1000)/20)，4) (4)

(4)CPSW：Code Phase Search Window，即码相位搜索窗口，给出了终端搜索码片信息的范围，一般将此值设为1023，终端将在整个C/A码周期内搜索。

(5)Azimuth：卫星方位角。计算方法如下：

A = \arctan \frac{y}{x} - - - (5)

其中，A表示基站P到卫星的方位角；(x，y，z)为卫星的位置；

(6)Elevation：卫星高度角。计算方法如下：

E = \arctan \frac{z}{\sqrt{x^{2} + y^{2}}} - - - (6)

其中，E表示基站P到卫星的高度角；(x，y，z)为卫星的位置；

附图2以具体数值为例，示意了以上各个参数的计算过程。

步骤6，A-GPS服务器将预测时刻t和该时刻的辅助定位信息通过无线网络传给A-GPS定位终端；

步骤7，A-GPS定位终端根据该辅助定位信息在t时刻迅速捕获卫星信号，测量出有关伪距的信息，即实现了终端加快捕获卫星信号的过程；

采用本发明内容，大大简化了GPS定位终端的结构，提高了其定位的速度和性能，此方案的发明是A-GPS核心技术的具体实现。

综上所述，尽管结合上述实施例对本发明作了简要的说明，然而这仅仅是为了用于说明的目的，上述实施例不被解释为对本发明的范围的限制，在不脱离本发明的精神和附加权利要求所定义的范围的前提下，本领域普通技术人员可以做各种修改和替换。

Claims

1.一种生成A-GPS定位终端所需的加快捕获卫星信号的信息的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

B.A-GPS服务器收到A-GPS定位终端的请求及终端初始位置信息后，开始为A-GPS终端准备辅助信息，该辅助信息是指未来某个时刻t终端将会检测到的各GPS卫星发射的恰好到达终端初始位置附近的信息，内容包括GPS码脉冲序列及多普勒频移等参数；

D.A-GPS服务器将该辅助定位信息传给A-GPS定位终端，A-GPS定位终端根据该辅助定位信息即可在t时刻迅速捕获卫星信号，测量出有关伪距的信息，这样就完成了终端对卫星信号的加快捕获的辅助过程。

2.如权利要求1所述的步骤C的辅助信息计算方法，其特征在于，该发明还包括以下步骤：

G.A-GPS服务器计算t″时刻的卫星发送信号的相关辅助定位信息。

3.如权利要求1和2所述的A-GPS定位系统，其特征还在于，只要采用和GPS定位系统工作原理相似的系统都可以使用，例如：俄罗斯的GLONASS系统，欧洲的伽利略系统，中国的北斗系统等。

4.如权利要求1和2所述的A-GPS服务器与A-GPS定位终端的信息交互所用到的无线网络，包括所有可以实现远程无线通信的系统，例如：GSM/GPRS网络、CDMA/CDMA1x网络、无线电台等。