CN101446632A - 实现快速gps定位的脉冲启动方法 - Google Patents

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CN101446632A CNA2007101709994A CN200710170999A CN101446632A CN 101446632 A CN101446632 A CN 101446632A CN A2007101709994 A CNA2007101709994 A CN A2007101709994A CN 200710170999 A CN200710170999 A CN 200710170999A CN 101446632 A CN101446632 A CN 101446632A
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张连江
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Abstract

本发明根据GPS的原理对其定位的启动过程进行优化，从而缩短启动时间达到快速定位的目的。为了实现上述目的，本发明包括如下步骤：步骤一、GPS接收机冷启动；步骤二、GPS接收机进入睡眠模式并启动脉冲工作模式；步骤三、GPS接收机更新卫星信息；步骤四、启动定时器，定时周期为T，T小于2小时，进入定时计数状态，若计数溢出，则定时计数器清零，并发出脉冲信号，回到步骤三。本发明的效果是，GPS接收机在初次启动后只有睡眠模式和导航模式两种状态，其中热启动是它们之间的唯一的通道，从而解决了冷启动和温启动耗时的问题。

Description

实现快速GPS定位的脉冲启动方法
技术领域
本发明涉及GPS技术，尤其涉及一种实现快速GPS定位的脉冲启动方法。
背景技术
GPS是NAVSTAR/GPS(Navigation Satell ite Timing and Ranging/GlobalPositioning System)的简称，是由美国国防部研制的导航卫星测距与授时、定位和导航系统，由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成，这24颗卫星等间隔分布在6个互成60度的轨道面上，这样的卫星配置基本上保证了地球任何位置均能同时观测到至少4颗GPS卫星。GPS由三部分构成：一是GPS卫星(空间部分)：21颗工作卫星，3颗备用卫星；二是地面支撑系统(地面监控部分)：1个主控站，3个注入站，5个监测站；三是GPS接收机(用户部分)：接收GPS卫星发射信号，以获得必要的导航和定位信息，经数据处理，完成导航和定位工作。GPS接收机硬件一般由主机、天线和电源组成。
GPS的基本工作原理是：卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息，用户接收到这些信息后，经过计算求出接收机的三维位置，三维方向以及运动速度和时间信息。
GPS要实时完成定位和授时功能，需要4个参数：经度、纬度、高度和用户时钟与GPS主钟标准时间的时刻偏差，所以需要接受4颗卫星的位置。若用户已知自己的确切位置，那么接受1颗卫星的数据也可以完成定时。
如图1所示，设(x，y，z)为接收机的位置，(xn，yn，zn)为已知卫星的位置，根据空间距离公式得到如下四个方程：
(x-x1)2+(y-y1)2+(z-z1)2＝C2(T+ΔT-T1-τ1)2
(x-x2)2+(y-y2)2+(z-z2)2＝C2(T+ΔT-T2-τ2)2
(x-x3)2+(y-y3)2+(z-z3)2＝C2(T+ΔT-T3-τ3)2
(x-x4)2+(y-y4)2+(z-z4)2＝C2(T+ΔT-T4-τ4)2
则解上列方程组就可以得到x，y，z和标准时间T：其中：ΔT为用户时钟与GPS主钟标准时间的时差；Tn为卫星n所发射信号的发射时间；τn为卫星n上的原子钟与GPS主钟标准时间的时差。
带有GPS功能的手持设备越来越受到欢迎，给人们的出行或异地旅游带来的极大的方便。随着人们对生活质量的要求提高，出门远行已是变的越来越时尚。因此人们对GPS的依赖和要求也越来越高，目前市场上的GPS产品存在着启动比较慢的一个问题，这个问题和很多因素有关，
GPS接收机开机定位的启动方式分为冷启动、温启动和热启动三种：
A)冷启动：初次使用时；电池耗尽导致星历信息丢失时；或者关机状态下将接收机移动1000公里以上距离时启动采用的方式。
B)温启动：距离上次定位的时间超过两个小时的启动方式。
C)热启动：距离上次定位的时间小于两个小时的启动方式。
这三种启动方式中冷启动耗时最长，温启动其次，热启动最快。
根据GPS的启动方式的规定和限制，在冷启动时，只要星历信息丢失或关机状态下移动过1000公里就必须重新启动去找到至少4颗卫星，这个时间比较长；而且如果信号不好，那就耗时更多了。因为地球的半径为6371公里，则周长为40055公里，天上有21颗工作的同步卫星，加上每两个相连卫星的交汇区，则每个卫星覆盖区稍大于40055/21＝1907公里，如图2所示，D1和D2约1907公里，也就是说在一颗卫星覆盖的范围内移动上1000公里就有可能到别的卫星覆盖范围了，由于这时是关机的状态，移动前的卫星的信息不能被及时更新，这样开机后就得不到当前卫星(x，y，z)的信息了，所以无法快速计算出自己的位置，就要重新搜索卫星直到重新找到卫星的信息(x，y，z)，这样启动时间就会很长。
发明内容
本发明要解决的技术问题是根据GPS的原理对其定位的启动过程进行优化，从而缩短启动时间达到快速定位的目的。
为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案，本发明包括如下步骤：
步骤一、GPS接收机冷启动；
步骤二、GPS接收机进入睡眠模式并启动脉冲工作模式；
步骤三、GPS接收机更新卫星信息；
步骤四、启动定时计数器，定时周期为T，进入定时计数状态，若计数溢出，则定时计数器清零，并发出脉冲信号，进入步骤三。
在步骤三或者步骤四中，若收到导航请求，则GPS接收机进入导航状态，等导航状态结束后重新进入步骤二。在GPS接收机中设置备用电池。
步骤四中所述的定时周期T小于2小时，且用户可自行设置。
本发明的有益效果是，GPS接收机在初次冷启动后只有睡眠模式和导航模式两种状态，其中热启动是它们之间的唯一的通道，从而解决了冷启动和温启动耗时的问题。
附图说明
图1卫星导航基本原理示意图
图2卫星覆盖范围示意图
图3本发明的脉冲启动方法的软件工作流程图
图4本发明的脉冲启动方法的脉冲信号示意图
具体实施方式
如图3所示，对现有技术在GPS不导航直接关机的做法进行调整，即不真正关机只是进入睡眠模式同时用脉冲的方式进行卫星矫正，这样保证随时都可获得4颗以上的卫星的星历(x，y，z)，具体步骤如下：
步骤一、GPS接收机冷启动；
步骤二、GPS接收机进入睡眠模式并启动脉冲工作模式；
步骤三、GPS接收机更新卫星信息；
步骤四、启动定时计数器，定时周期为T，周期T小于2小时，进入定时计数状态，若计数溢出，则定时计数器清零，并发出脉冲信号，进入步骤三。
在步骤三或者步骤四中，若收到导航请求，则GPS进入导航状态，等导航状态结束后重新进入步骤二。
同时，在GPS接收机中设置备用电池，避免GPS接收机因为断电而丧失星历信息。
只要软件按照本发明的上述步骤流程工作，GPS接收机初次冷启动后就不必再进入冷启动的模式。
图4是本发明的脉冲启动方法的脉冲信号示意图，每次更新卫星信息之间的周期T代表的睡眠模式时间小于2小时。
周期T小于2小时的原因是：根据GPS的协议，在距离上次定位的时间超过两个小时的启动就执行温启动的模式，这样的目的主要是防止用户在大于两小时内移动超过1000公里，即每小时大约500公里。超过1000公里后卫星的星历发生了变化，因此GPS终端需要对当前的卫星信息要更新，这样就会比直接启动导航系统多一个更新卫星的过程，这也就是叫它温启动的原因。所以把脉冲时间T规定小于两小时就可避开1000公里的温启动，这样又缩短了启动时间。
采用上述方案后，GPS接收机初次启动后就只有睡眠模式和导航模式两种状态了，其中热启动是它们之间的唯一的通道。
但由于周期T越小则耗电越大，所以根据不同系统，周期T的具体时间要有所调整。

Claims (5)

1、一种实现快速GPS定位的脉冲启动方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、GPS接收机冷启动；
步骤二、GPS接收机进入睡眠模式并启动脉冲工作模式；
步骤三、GPS接收机更新卫星信息；
步骤四、启动定时计数器，定时周期为T，进入定时计数状态，若计数溢出，则定时计数器清零，并发出脉冲信号，进入步骤三。
2、如权利要求1所述的实现快速GPS定位的脉冲启动方法，其特征在于，在步骤三或者步骤四中，若收到导航请求，则GPS接收机进入导航状态，等导航状态结束后重新进入步骤二。
3、如权利要求1所述的实现快速GPS定位的脉冲启动方法，其特征在于，所述定时周期T小于2小时。
4、如权利要求3所述的实现快速GPS定位的脉冲启动方法，其特征在于，所述定时周期T可由用户自行设置。
5、如权利要求1所述的实现快速GPS定位的脉冲启动方法，其特征在于，在GPS接收机中设置备用电池。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104730553A (zh) * 2015-03-13 2015-06-24 广东远峰电子科技有限公司 一种北斗导航快速辅助定位电路及其方法
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