CN103969662A - 一种全球定位系统接收机的帧同步方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种全球定位系统接收机的帧同步方法及装置。其中的帧同步方法包括：对当前接收的卫星导航电文数据进行校验处理，直到校验出一个正确字为止；统计从上一次帧同步到当前帧同步之间的时间范围内经校验处理的子帧个数；根据上一次帧同步时对应的子帧号和所述子帧个数，确定当前帧同步时对应的子帧号；统计从上一次帧同步时到当前帧同步时之间的时间范围内经校验处理且无法构成一个完整的子帧的字个数；根据上一次帧同步时对应的字号和所述字个数，确定当前帧同步时对应的字号。根据本申请实施例，可以实现全球定位系统接收机的快速帧同步。

Description

一种全球定位系统接收机的帧同步方法及装置

技术领域

本发明涉及移动通信领域，特别是涉及一种全球定位系统接收机的帧同步方法及装置。

背景技术

随着全球定位系统(Global Position System，GPS)的快速发展，人们对GPS接收机的快速定位能力的要求越来越高。GPS接收机的快速定位能力主要由首次定位时间来衡量，根据GPS接收机开机上电时情况的不同，首次定位分为冷启动、湿启动和热启动三种模式，所谓冷启动模式是指在初次使用时、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公里以上距离时的启动。所谓温启动是指本次启动GPS接收机距离上次定位的时间超过两个小时的启动。所谓热启动模式是指本次启动GPS接收机距离上次定位的时间小于两个小时的启动。因为热启动是最常使用的一种模式，所以对于热启动模式下快速定位能力的要求是最高的。

在GPS接收机实现热启动的过程中，最关键的部分是实现帧同步，目前常常采用星历匹配法实现帧同步，该方法是根据当前接收到的卫星导航电文数据与GPS接收机上次成功定位时保存的卫星导航电文数据进行逐字比较，经比较当存在一个相同字时，即可得知当前接收的卫星导航电文数据的子帧号以及子帧内的字号，从而实现GPS接收机的帧同步。

由于在此方法中利用了GPS接收机上次定位成功后保存的卫星导航电文数据，其中该卫星导航电文数据具体包括卫星星历和历书，卫星星历一般是在卫星导航电文数据的第1、2、3帧，每一帧包含10个字，每个字包含30比特，则卫星星历共3(帧)*10(字)*30(比特)＝900个导航比特，而历书一般是在卫星导航电文数据的第4、5帧，每一帧包含10个字，每个字包含30比特，历书共2(帧)*10(字)*30(比特)＝600个导航比特。由于历书共有25页，每一个导航电文数据只能包含一页历书，因此，保存的导航电文数据共有25个，而25个导航电文数据共为20KB左右的数据量，所以采用现有技术中的帧同步方法，存在保存的数据量大，对比出正确字的过程耗时长，这将导致帧同步处理过程的耗时比较长，进而影响了GPS接收机的热启动速度，无法实现快速启动。

发明内容

为了解决上述问题，本发明目的在于提供一种全球定位系统接收机的帧同步方法及装置，以实现全球定位系统接收机的快速帧同步，进而提高接收机的热启动速度。

本申请提供了一种全球定位系统接收机的帧同步方法，应用于热启动模式下，包括：

对当前接收的卫星导航电文数据进行校验处理，直到校验出一个正确字为止；

统计从上一次帧同步时对应的子帧内的第一个字的接收时刻开始，到当前帧同步时正确字的接收时刻为止的时间范围内，经校验处理的子帧个数；

根据上一次帧同步时对应的子帧号和所述子帧个数，确定当前帧同步时对应的子帧号；

统计从上一次帧同步时对应的字的接收时刻开始，到当前帧同步时正确字的接收时刻为止的时间范围内，经校验处理且无法构成一个完整子帧的字个数；

根据上一次帧同步时对应的字号和所述字个数，确定当前帧同步时对应的字号。

优选的，所述统计从上一次帧同步时对应的子帧内的第一个字的接收时刻开始，到当前帧同步时正确字的接收时刻为止的时间范围内，经校验处理的子帧个数，包括：

获取上一次帧同步时对应的字的接收时刻T1和当前帧同步时正确字的接收时刻T2；

计算接收时刻T2与接收时刻T1之间的时间差值作为第一时间间隔；

计算上一次帧同步时对应的子帧内的第一个字的接收时刻与上一次帧同步时对应的字的接收时刻T1之间的时间间隔作为第二时间间隔；

计算所述第一时间间隔与所述第二时间间隔的和值与一个子帧占用的接收时间之间的比值，所述比值作为所述时间范围内经校验处理的子帧个数。

优选的，所述统计从上一次帧同步时对应的字的接收时刻开始，到当前帧同步时正确字的接收时刻为止的时间范围内经校验处理且无法构成一个完整子帧的字个数，包括：

获取上一次帧同步时对应的字的接收时刻T1和当前帧同步时正确字的接收时刻T2；

计算所述接收时刻T2与接收时刻T1之间的时间差值作为第一时间间隔；

利用所述第一时间间隔对一个子帧占用的接收时间进行取模运算处理得到模值，计算所述模值与一个字所占用的接收时间之间的比值，所述比值作为所述时间范围内经校验处理且无法构成一个完整子帧的字个数。

优选的，通过以下方式获取上一次帧同步时对应的字的接收时刻T1和当前帧同步时正确字的接收时刻T2，包括：

提取上一次帧同步时刻TimeLast、上一次帧同步时不能组成一个完整字的导航比特所占用的接收时间BitRemainTime、上一次帧同步时已接收的且未满一个数据接收单位的卫星导航电文数据所占用的接收时间MsProcessedLast；

按照公式T1＝TimeLast-BitRemianTime-MsProcessedLast计算得到上一次帧同步时对应的字的接收时刻T1；

提取当前帧同步时校验出正确字的时刻TimeNow、当前帧同步时接收到的卫星导航电文数据的总比特数BitsCount、当前帧同步时正确字的第一个导航比特在总比特数中位置数index和当前帧同步时接收的且未满一个数据接收单位的卫星导航电文数据所占用的接收时间MsProcessedNow；

按照公式T2＝TimeNow-(BitsCount-index)×BitTime-MsProcessedNow计算得到当前帧同步时正确字的接收时刻T2，其中BitTime为一个导航比特占用的接收时间。

优选的，通过以下方式获取上一次帧同步时对应的字的接收时刻T1和当前帧同步时正确字的接收时刻T2，包括：

提取上一次帧同步时保存的对应的字的接收时刻T1和当前帧同步时保存的正确字的接收时刻T2。

优选的，所述根据上一次帧同步时对应的子帧号和所述子帧个数，确定当前帧同步时对应的子帧号，包括：

提取上一次帧同步时对应的子帧号和统计的子帧个数；

计算所述提取的子帧号与所述子帧个数之间的和值，利用所述和值对一个导航电文包含的子帧个数进行取模运算得到模值，所述模值作为当前帧同步时对应的子帧号。

优选的，所述根据上一次帧同步时对应的字号和所述字个数，确定当前帧同步时对应的字号，包括：

提取上一次帧同步时对应的字号和所述字个数；

计算所述提取的字号与所述字个数之间的和值，利用所述和值对一个子帧包含的字个数进行取模运算得到模值，所述模值作为当前帧同步时对应的字号。

优选的，所述对当前接收的卫星导航电文数据进行校验处理，校验出一个正确字之后，还包括：

对所述正确字的下一个字进行校验；

若校验正确，确定所述正确字的校验结果是正确的并停止校验，否则，确定所述正确字的校验结果是错误的并继续校验，直到校验出连续两个字正确为止。

优选的，所述确定当前帧同步时的字号之后，还包括：

统计从上一次帧同步时对应的子帧内的第一个字的接收时刻开始，到当前帧同步时正确字的接收时刻为止的时间范围内，经校验处理的周时间个数；

计算上一次帧同步时对应的周时间计数值和所述周时间个数之间的和值，计算所述和值与当前帧同步时对应的子帧号之间的差值，所述差值作为当前帧同步时对应的周时间计数值，以便进行卫星的伪距值计算。

本申请还提供了一种全球定位系统接收机的帧同步装置，应用于热启动模式下，包括：

第一校验模块，用于对当前接收的卫星导航电文数据进行校验处理，直到校验出一个正确字为止；

统计帧数模块，用于统计从上一次帧同步时对应的子帧内的第一个字的接收时刻开始，到当前帧同步时正确字的接收时刻为止的时间范围内，经校验处理的子帧个数；

确定帧号模块，用于根据上一次帧同步时对应的子帧号和所述子帧个数，确定当前帧同步时对应的子帧号；

统计字数模块，用于统计从上一次帧同步时对应的字的接收时刻开始，到当前帧同步时正确字的接收时刻为止的时间范围内经校验处理且无法构成一个完整子帧的字个数；

确定字号模块，用于根据上一次帧同步时对应的字号和所述字个数，确定当前帧同步时对应的字号。

由上述实施例可以看出：对当前接收的卫星导航电文数据进行校验处理，校验出一个正确字时，统计上一次帧同步时对应的子帧的接收时刻至当前帧同步时正确字的接收时刻之间的时间范围内，经校验处理的子帧个数，利用上一次帧同步时对应的子帧号以及统计的子帧个数，计算出当前帧同步时对应的子帧号，统计上一次帧同步时对应的字的接收时刻至当前帧同步时正确字的接收时刻之间的时间范围内，经校验处理的字个数，利用上一次帧同步时对应的字号以及统计的个数，计算出当前帧同步时对应的字号，即，通过计算可以确定当前帧同步时对应的子帧和对应的字，实现全球定位系统接收机的快速帧同步。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例一揭示的一种全球定位系统接收机的帧同步方法的方法流程图；

图2为本申请实施例二揭示的一种全球定位系统接收机的帧同步方法的方法流程图；

图3为本申请实施例二揭示的一种统计子帧个数方法的方法流程图；

图4为本申请实施例三揭示的一种全球定位系统接收机的帧同步装置的装置结构图；

图5为本申请实施例四揭示的一种全球定位系统接收机的帧同步装置的装置结构图；

图6为本申请揭示的全球定位系统接收机帧同步计算参数的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

实施例一

请参阅图1，其为本申请实施例一揭示的一种全球定位系统接收机的帧同步方法的方法流程图，该方法应用于热启动模式下，包括以下步骤：

步骤101：对当前接收的卫星导航电文数据进行校验处理，直到校验出一个正确字为止；

全球定位系统中的卫星会不断地发送的卫星导航电文数据，接收机负责接收卫星发送的导航电文数据，接收机对于接收到的卫星导航电文数据逐字的进行校验，校验接收到的数据是否是一个正确的字，如果校验出正确的字则停止校验处理。

在本步骤中，可以采用现有的正确字校验方法进行校验，本发明实施例对所采用的校验方法并不进行限定。

步骤102：统计从上一次帧同步时对应的子帧内的第一个字的接收时刻开始，到当前帧同步时正确字的接收时刻为止的时间范围内，经校验处理的子帧个数；

例如：由于全球定位系统接收机在每一次实现帧同步时，都是与接收到的卫星导航电文数据中的某一个子帧的某一个字相对应的。所以，在帧同步时就会有相对应的子帧以及相对应的字。比如：全球定位系统接收机上一次帧同步时对应的子帧的子帧号为4，步骤102具体为：从上一次帧同步时对应的帧号为4的子帧内的第一个字的接收时刻开始到当前帧同步时正确字的接收时刻为止的时间间隔内经校验处理的子帧个数。当计算出时间间隔和卫星导航电文数据中一个子帧的接收时间为6000ms，可以直接计算出时间间隔内的子帧个数。

步骤103：根据上一次帧同步时对应的子帧号和所述子帧个数，确定当前帧同步时的子帧号；

例如：当上一次帧同步时对应的子帧号为4，在步骤102中所确定的时间范围内所处理的子帧个数为9，计算子帧号4与子帧个数9之和为13，一个卫星导航电文数据是由五个子帧组成的，卫星不断地发送卫星导航电文数据，对于接收机而言，不断地接收子帧号从1～5循环的导航数据，子帧号的循环个数为5，计算13对5取模结果为3，可确定当前帧同步时对应的子帧号为3。

步骤104：统计从上一次帧同步时对应的字的接收时刻开始，到当前帧同步时正确字的接收时刻为止的时间范围内，经校验处理且无法构成一个完整子帧的字个数；

例如：当上一次帧同步时对应的子帧号为4以及对应的字号为8时，从上一次帧同步时对应的字号为8的字的接收时刻开始，到当前帧同步时候正确字的接收时刻为止的时间间隔内，统计经校验处理且无法构成一个完整子帧的字个数。一般情况下，在全球定位系统中导航电文数据中一个完整的子帧包含10个字，每个字包含30个导航比特，每个导航比特占用的时间长度为20毫秒，一个子帧所占的接收时间为6000毫秒，一个字所占的接收时间为600毫秒。则可以统计出在步骤104所确定的时间范围内，经校验处理且无法构成一个完整子帧的字个数。

步骤105：根据上一次帧同步时对应的字号和所述字个数，确定当前帧同步时对应的字号。

一个卫星导航电文数据是由五个子帧组成的，每个子帧是由10个字组成，卫星不断地发送卫星导航电文数据，对于接收机而言，就是不断地接收字号从1～10循环的导航数据，根据上一次帧同步时对应的字号和上一次帧同步至当前帧同步时的时间间隔内所处理的字个数，可以确定出当前帧同步时对应的字号。例如：当上一次帧同步时对应的字号为8，在时间范围内所处理的字个数为96，计算字号与字个数之和为8+96＝104，字号的循环个数为10，计算104对10取模为4，确定出当前帧同步时对应的字号为4。

优选的，所述对当前接收的卫星导航电文数据进行校验处理，校验出一个正确字之后，还包括：对所述正确字的下一个字进行校验；若校验正确，确定所述正确字的校验结果是正确的并停止校验，否则，确定所述正确字的校验结果是错误的并继续校验，直到校验出连续两个字正确为止。

由上述实施例可以看出，根据上一次帧同步时对应的子帧号以及上一次帧同步至当前帧同步的时间间隔内所处理的子帧个数，可以确定出当前帧同步时对应的子帧号，再根据上一次帧同步时对应的字号以及上一次帧同步至当前帧同步的时间间隔内所处理的字个数，就能够确定出当前帧同步时对应的字号。即，只需要知道上一次帧同步时对应的子帧号和字号，无需获取卫星星历和历数，就能够确定出当前帧同步时对应的子帧号和字号，从而实现全球定位系统接收机在热启动模式下的快速帧同步。

实施例二

为了更详细的描述本申请，本申请实施例二提供了的一种全球定位系统接收机的帧同步方法，以具体的帧同步过程为例进行描述。请参阅图2，其为本申请实施例二揭示的另一种全球定位系统接收机的帧同步方法的方法流程图，包括以下步骤：

步骤201：对当前接收的卫星导航电文数据进行校验处理，直到校验出一个正确字为止；

全球定位系统接收机接收到卫星发送的卫星导航电文数据后，逐比特地进行校验处理，校验接收到数据是否是正确的字，当校验出一个正确的字时停止校验。校验正确的字是指，校验接收到的导航比特，是否是一个完整的字，如果是，表示校验出一个正确的字，否则，表示当前校验的导航比特不是一个正确的字，继续进行校验处理。

步骤202：统计从上一次帧同步时对应的子帧内的第一个字的接收时刻开始，到当前帧同步时正确字的接收时刻为止的时间范围内，经校验处理的子帧个数；

优选的，步骤202包括：步骤202A～步骤202D，具体如图3的一种统计子帧个数方法的方法流程图所示。

在图3的各个步骤中的所需的计算参数具体如图6的全球定位系统接收机帧同步计算参数示意图所示。

步骤202A：获取上一次帧同步时对应的字的接收时刻T1和当前帧同步时正确字的接收时刻T2；

步骤202B：计算接收时刻T2与接收时刻T1之间的时间差值作为第一时间间隔；

例如：上一次帧同步时对应的子帧号为3以及对应的字号为6，上一次帧同步时字号为6的字接收时刻T1为1000毫秒，当前帧同步时正确字的接收时刻T2为90000毫秒，根据获取到的接收时刻T1和接收时刻T2，计算T2-T1的差值，即为90000-1000＝89000毫秒，可知第一时间间隔为89000毫秒。

步骤202C：计算上一次帧同步时对应的子帧内的第一个字的接收时刻与所述上一次帧同步时对应的字的接收时刻T1之间的时间间隔作为第二时间间隔；

例如：当上一次帧同步时对应的子帧号为3以及对应的字号为6，计算上一次帧同步时子帧号为3的子帧内的第1个字的接收时刻与第6个字的接收时刻之间的时间间隔，一般情况下，一个字包含30个比特，一个比特的接收时间是20毫秒，可知一个字的接收时间是600毫秒，第1个字到第6个字共接收了6个字的导航数据，则计算出第二时间间隔为600×6＝3600毫秒。

步骤202D：计算所述第一时间间隔与所述第二时间间隔的和值与一个子帧占用的接收时间之间的比值，所述比值作为所述时间范围内经校验处理的子帧个数。

计算第一时间间隔89000毫秒与第二时间间隔3600毫秒的时间和为92600毫秒。一个子帧包含10个字，一个字占用的时间间隔为600毫秒，一个子帧占用的时间间隔为6000毫秒，计算92600与6000之间的比值为15，得到所述时间范围内经校验处理的子帧个数为15。

步骤203：根据上一次帧同步时对应的子帧号和所述子帧个数，确定当前帧同步时对应的子帧号；

优选的，步骤203包括：步骤203A和步骤203B，

步骤203A：提取上一次帧同步时对应的子帧号和统计的子帧个数；

例如，提取上一次帧同步时对应的子帧号为3以及统计的子帧个数为15。

步骤203B：计算所述提取的子帧号与所述子帧个数之间的和值，利用所述和值对一个导航电文包含的子帧个数进行取模运算得到模值，所述模值为当前帧同步时的子帧号。

当上一次帧同步时的子帧号为3以及经步骤202统计的子帧个数为15时，由于每一个卫星导航电文数据都包含5个子帧，对于接收机而言，接收到的导航数据是以子帧个数为5的循环数进行循环的；计算(3+15)％5＝3可确定出当前帧同步的子帧号为3，其中运算符号％表示取模运算。

步骤204：统计从上一次帧同步时对应的字的接收时刻开始，到当前帧同步时正确字的接收时刻为止的时间范围内，经校验处理且无法构成一个完整子帧的字个数；

优选的，步骤204包括：步骤204A～步骤204C：

步骤204A：获取上一次帧同步时对应的字的接收时刻T1和当前帧同步时正确字的接收时刻T2；

步骤204B：计算所述接收时刻T2与接收时刻T1之间的时间差值作为第一时间间隔；

例如：上一次帧同步时对应的子帧号为3，字号为6，上一次帧同步时接收到字号为6的字的数据时接收时刻T1为1000毫秒，当前帧同步时正确字的接收时刻T2为90000毫秒。计算出第一时间间隔为90000-1000＝89000毫秒。

步骤204C：利用所述第一时间间隔对一个子帧占用的接收时间进行取模运算处理得到模值，计算所述模值与一个字所占用的接收时间之间的比值，所述比值作为所述时间范围内经校验处理且无法构成一个完整子帧的字个数。

由于一个子帧占用的接收时间为6000毫秒，取模运算89000％6000＝5000处理后得到模值为5000，而一个字占用的接收时间为600毫秒，计算5000/600的到比值为8，则可知无法构成一个完整子帧的字个数为8。

步骤205：根据上一次帧同步时对应的字号和所述字个数，确定当前帧同步时对应的字号。

优选的，步骤205包括：步骤205A和步骤205B：

步骤205A：提取上一次帧同步时对应的字号和所述字个数；

提取到上一次帧同步时对应的字号为6，所述字个数为8。

步骤205B：计算所述提取的子帧内的字号与所述字个数之间的和值，利用所述和值对一个子帧包含的字个数进行取模运算得到模值，所述模值作为当前帧同步时的字号。

例如，计算字号6与字个数8的和值，即，6+8＝14，由于一个子帧包含的字个数为10，可知利用取模运算14％10＝4，可知模值为4，确定当前帧同步时对应的字号为4。

优选的，通过以下方式获取上一次帧同步时对应的字的接收时刻T1和当前帧同步时正确字的接收时刻T2，包括：S1～S4，其中，所需参数如图6所示的全球定位系统接收机帧同步计算参数示意图所示。

S1：提取上一次帧同步时刻TimeLast、上一次帧同步时不能组成一个完整字的导航比特所占用的接收时间BitRemainTime、上一次帧同步时已接收的且未满一个数据接收单位的卫星导航电文数据所占用的接收时间MsProcessedLast；

需要说明的是：由于全球定位系统基带的不同，一个数据接收单位大小也可能不相同，一般情况下，全球定位系统接收机是以28个导航比特为一个数据接收单位进行输出的，即，一个数据接收单位为28个导航比特。

MsProcessedLast表示的是上一次帧同步时已接收的且未满一个数据接收单位的卫星导航电文数据所占用的接收时间，并且MsProcessedLast的值可以通过接收机中的软件记录直接读取出来。以一个数据接收单位为28个导航比特为例，每个导航比特占用的接收时间为20毫秒，则MsProcessedLast最大值应该小于560毫秒。

S2：按照公式T1＝TimeLast-BitRemianTime-MsProcessedLast计算得到上一次帧同步时对应的字的接收时刻T1；

例如：提取到上一次帧同步时的参数分别是：TimeLast＝2000ms、BitRemainTime＝500ms、MsProcessedLast＝500ms；利用上述参数按照公式S2中给出的公式计算出T1＝2000-500-500＝1000ms。

S3：提取当前帧同步时校验出正确字的时刻TimeNow、当前帧同步时接收到的卫星导航电文数据的总比特数BitsCount、当前帧同步时正确字的第一个导航比特在总比特数中位置数index和当前帧同步时接收的且未满一个数据接收单位的卫星导航电文数据所占用的接收时间MsProcessedNow；

S4：按照公式T2＝TimeNow-(BitsCount-index)×BitTime-MsProcessedNow计算得到当前帧同步时接收到正确字的时刻T2，其中BitTime为一个导航比特占用的接收时间。

需要说明的是，一个导航比特占用的接收时间BitTime为20毫秒。

例如：提取到TimeNow＝91000ms、BitsCount＝4145、index＝4115、MsProcessedNow＝400ms；计算出当前帧同步时接收到正确字的接收时刻T2＝91000-(4145-4115)×20-400＝90000ms。

或者，优选的，还可以通过以下方式获取上一次帧同步时对应的字的接收时刻T1和当前帧同步时正确字的接收时刻T2，具体为：

直接提取上一次帧同步时保存的对应的字的接收时刻T1和当前帧同步时保存的正确字的接收时刻T2。

例如，上一次帧同步时保存的字的接收时刻T1＝1000ms，当前帧同步时保存的正确字的接收时刻T2＝90000。

优选的，在步骤201：对当前接收的卫星导航电文数据进行校验处理，校验出一个正确字之后，还包括：对所述正确字的下一个字进行校验；若校验正确，确定所述正确字的校验结果是正确的并停止校验，否则，确定所述正确字的校验结果是错误的并继续校验，直到校验出连续两个字正确为止。

优选的，在步骤205：确定当前帧同步时的字号之后，还包括：

统计从上一次帧同步时对应的子帧内的第一个字的接收时刻开始到当前帧同步时正确字的接收时刻为止的时间范围内，经校验处理的周时间个数；

计算上一次帧同步时对应的周时间计数值和所述周时间个数之间的和值，计算所述和值与当前帧同步时对应的子帧号之间的差值，所述差值作为当前帧同步时对应的周时间计数值，以便进行卫星的伪距值计算。

由上述实施例可以看出，利用上一次帧同步时对应的子帧号和对应的字号，在当前帧同步时校验出正确字时，通过计算处理可得出当前帧同步时对应子帧号和对应的字号，从而实现全球定位系统接收机在热启动模型下的快速帧同步。

实施例三

与上述实施例一中的一种全球定位系统接收机的帧同步方法相对应，本申请实施例三还提供了一种全球定位系统接收机的帧同步装置。请参阅图4，其为本申请实施例三揭示的一种全球定位系统接收机的帧同步装置的装置结构图，该装置包括：第一校验模块301、统计帧数模块302、确定帧号模块303、统计字数模块304和确定字号模块305。下面结合该装置的工作原理进一步介绍其内部结构以及连接关系。

第一校验模块301，用于对当前接收的卫星导航电文数据进行校验处理，直到校验出一个正确字为止；

统计帧数模块302，用于统计从上一次帧同步时对应的子帧内的第一个字的接收时刻开始，到当前帧同步时正确字的接收时刻为止的时间范围内，经校验处理的子帧个数；

确定帧号模块303，用于根据上一次帧同步时对应的子帧号和所述子帧个数，确定当前帧同步时对应的子帧号；

统计字数模块304，用于统计从上一次帧同步时对应的字的接收时刻开始，到当前帧同步时正确字的接收时刻为止的时间范围内经校验处理且无法构成一个完整子帧的字个数；

确定字号模块305，用于根据上一次帧同步时对应的字号和所述字个数，确定当前帧同步时对应的字号。

优选的，还包括：第二校验模块，用于对第一校验模块校验的正确字的下一个字进行校验；确定模块，用于当第二校验模块校验的字为正确时，确定所述第一校验模块校验的正确字的校验结果是正确的并停止校验，否则，确定所述第一校验模块校验的正确字的校验结果是错误的并继续校验，直到校验出连续两个字正确为止。

由上述实施例可以看出，根据上一次帧同步时对应的子帧号以及上一次帧同步至当前帧同步的时间间隔内所处理的子帧个数，就能够确定出当前帧同步时对应的子帧号，再根据上一次帧同步时对应的字号以及上一次帧同步至当前帧同步的时间间隔内所处理的字个数，就能够确定出当前帧同步时对应的字号。即，只需要知道上一次帧同步时对应的子帧号和字号，无需获取卫星星历和历数，就能够确定出当前帧同步时对应的子帧号和字号，从而实现全球定位系统接收机在热启动模式下的快速帧同步。

实施例四

与实施例二中的一种全球定位系统接收机的帧同步方法相对应，本申请实施例四还提供了一种全球定位系统接收机的帧同步装置。请参阅图5，其为本申请实施例四揭示的一种全球定位系统接收机的帧同步装置的装置结构图，该装置包括：第一校验模块401、统计帧数模块402、确定帧号模块403、统计字数模块404和确定字号模块405。下面结合该装置的工作原理进一步介绍其内部结构以及连接关系。

第一校验模块401，用于对当前接收的卫星导航电文数据进行校验处理，直到校验出一个正确字为止；

统计帧数模块402，用于统计从上一次帧同步时对应的子帧内的第一个字的接收时刻开始，到当前帧同步时正确字的接收时刻为止的时间范围内，经校验处理的子帧个数；

确定帧号模块403，用于根据上一次帧同步时对应的子帧号和所述子帧个数，确定当前帧同步时对应的子帧号；

统计字数模块404，用于统计从上一次帧同步时对应的字的接收时刻开始，到当前帧同步时正确字的接收时刻为止的时间范围内经校验处理且无法构成一个完整子帧的字个数；

确定字号模块405，用于根据上一次帧同步时对应的字号和所述字个数，确定当前帧同步时对应的字号。

优选的，统计帧数模块402，包括：

获取模块，用于获取上一次帧同步时对应的字的接收时刻T1和当前帧同步时正确字的接收时刻T2；

第一时间模块，用于计算接收时刻T2与接收时刻T1之间的时间差值作为第一时间间隔；

第二时间模块，用于计算上一次帧同步时对应的子帧内的第一个字的接收时刻到保存的字的接收时刻T1之间的时间间隔作为第二时间间隔；

计算帧数模块，用于计算所述第一时间间隔与所述第二时间间隔的和值与一个子帧占用的接收时间之间的比值，所述比值作为所述时间范围内经校验处理的子帧个数。

优选的，统计字数模块404，包括：

获取模块，用于获取上一次帧同步时对应的字的接收时刻T1和当前帧同步时正确字的接收时刻T2；

第一时间模块，用于计算所述接收时刻T2与接收时刻T1之间的时间差值作为第一时间间隔；

计算字数模块，用于利用所述第一时间间隔对一个子帧占用的接收时间进行取模运算处理得到模值，计算所述模值与一个字所占用的接收时间之间的比值，所述比值作为所述时间范围内经校验处理且无法构成一个完整子帧的字个数。

优选的，获取模块包括：第一提取子模块，用于提取上一次帧同步时刻TimeLast、上一次帧同步时不能组成一个完整字的导航比特所占用的接收时间BitRemainTime、上一次帧同步时已接收的且未满一个数据接收单位的卫星导航电文数据所占用的接收时间MsProcessedLast；

第一计算子模块，按照公式T1＝TimeLast-BitRemianTime-MsProcessedLast计算得到上一次帧同步时对应的字的接收时刻T1；

第二提取子模块，用于提取当前帧同步时校验出正确字的时刻TimeNow、当前帧同步时接收到的卫星导航电文数据的总比特数BitsCount、当前帧同步时正确字的第一个导航比特在总比特数中位置数index和当前帧同步时接收的且未满一个数据接收单位的卫星导航电文数据所占用的接收时间MsProcessedNow；

第二计算子模块，用于按照公式

T2＝TimeNow-(BitsCount-index)×BitTime-MsProcessedNow计算得到当前帧同步时接收到正确字的时刻T2，其中BitTime为一个导航比特占用的接收时间。

或者，优选的，获取模块，包括：第三提取子模块，用于提取上一次帧同步时保存的对应字的接收时刻T1和当前帧同步时保存的正确字的接收时刻T2。

优选的，确定帧号模块403，包括：帧数据子模块，用于提取上一次帧同步时对应的子帧号和统计的子帧个数；确定帧号子模块，用于计算所述提取的子帧号与所述子帧个数之间的和值，利用所述和值对一个导航电文包含的子帧个数进行取模运算得到模值，所述模值为当前帧同步时对应的子帧号。

优选的，确定字号模块405，包括：字数据子模块，用于提取上一次帧同步时对应的字号和所述字个数；确定字号子模块，用于计算所述提取的字号与所述字个数之间的和值，利用所述和值对一个子帧包含的字个数进行取模运算得到模值，所述模值作为当前帧同步时对应的字号。

优选的，还包括：第二校验模块，用于对第一校验模块校验的正确字的下一个字进行校验；确定模块，用于当第二校验模块校验的字为正确时，确定所述第一校验模块校验的正确字的校验结果是正确的并停止校验，否则，确定所述第一校验模块校验的正确字的校验结果是错误的并继续校验，直到校验出连续两个字正确为止。

优选的，还包括：统计周时间个数模块，用于统计从上一次帧同步时对应的子帧内的第一个字的接收时刻开始到当前帧同步时正确字的接收时刻为止的时间范围内，经校验处理的周时间个数；确定模块，用于计算上一次帧同步时对应的周时间计数值和所述周时间个数之间的和值，计算所述和值与当前帧同步时对应的子帧号之间的差值，所述差值作为当前帧同步时对应的周时间计数值，以便进行卫星的伪距值计算。

由上述实施例可以看出，利用上一次帧同步时对应的子帧号和字号，在当前帧同步校验出正确字时，通过计算得知当前帧同步时对应的子帧号和字号，节约了帧同步时间，进而实现全球定位系统接收机的快速帧同步。

以上对本发明所提供的一种全球定位系统接收机的帧同步方法及装置进行了详细介绍，本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种全球定位系统接收机的帧同步方法，其特征在于，应用于热启动模式下，包括：

对当前接收的卫星导航电文数据进行校验处理，直到校验出一个正确字为止；

统计从上一次帧同步时对应的子帧内的第一个字的接收时刻开始，到当前帧同步时正确字的接收时刻为止的时间范围内，经校验处理的子帧个数；

根据上一次帧同步时对应的子帧号和所述子帧个数，确定当前帧同步时对应的子帧号；

统计从上一次帧同步时对应的字的接收时刻开始，到当前帧同步时正确字的接收时刻为止的时间范围内，经校验处理且无法构成一个完整子帧的字个数；

根据上一次帧同步时对应的字号和所述字个数，确定当前帧同步时对应的字号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述统计从上一次帧同步时对应的子帧内的第一个字的接收时刻开始，到当前帧同步时正确字的接收时刻为止的时间范围内，经校验处理的子帧个数，包括：

获取上一次帧同步时对应的字的接收时刻T1和当前帧同步时正确字的接收时刻T2；

计算接收时刻T2与接收时刻T1之间的时间差值作为第一时间间隔；

计算上一次帧同步时对应的子帧内的第一个字的接收时刻与上一次帧同步时对应的字的接收时刻T1之间的时间间隔作为第二时间间隔；

计算所述第一时间间隔与所述第二时间间隔的和值与一个子帧占用的接收时间之间的比值，所述比值作为所述时间范围内经校验处理的子帧个数。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述统计从上一次帧同步时对应的字的接收时刻开始，到当前帧同步时正确字的接收时刻为止的时间范围内经校验处理且无法构成一个完整子帧的字个数，包括：

获取上一次帧同步时对应的字的接收时刻T1和当前帧同步时正确字的接收时刻T2；

计算所述接收时刻T2与接收时刻T1之间的时间差值作为第一时间间隔；

利用所述第一时间间隔对一个子帧占用的接收时间进行取模运算处理得到模值，计算所述模值与一个字所占用的接收时间之间的比值，所述比值作为所述时间范围内经校验处理且无法构成一个完整子帧的字个数。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，通过以下方式获取上一次帧同步时对应的字的接收时刻T1和当前帧同步时正确字的接收时刻T2，包括：

提取上一次帧同步时刻TimeLast、上一次帧同步时不能组成一个完整字的导航比特所占用的接收时间BitRemainTime、上一次帧同步时已接收的且未满一个数据接收单位的卫星导航电文数据所占用的接收时间MsProcessedLast；

按照公式T1＝TimeLast-BitRemianTime-MsProcessedLast计算得到上一次帧同步时对应的字的接收时刻T1；

提取当前帧同步时校验出正确字的时刻TimeNow、当前帧同步时接收到的卫星导航电文数据的总比特数BitsCount、当前帧同步时正确字的第一个导航比特在总比特数中位置数index和当前帧同步时接收的且未满一个数据接收单位的卫星导航电文数据所占用的接收时间MsProcessedNow；

按照公式T2＝TimeNow-(BitsCount-index)×BitTime-MsProcessedNow计算得到当前帧同步时正确字的接收时刻T2，其中BitTime为一个导航比特占用的接收时间。

5.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，通过以下方式获取上一次帧同步时对应的字的接收时刻T1和当前帧同步时正确字的接收时刻T2，包括：

提取上一次帧同步时保存的对应的字的接收时刻T1和当前帧同步时保存的正确字的接收时刻T2。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据上一次帧同步时对应的子帧号和所述子帧个数，确定当前帧同步时对应的子帧号，包括：

提取上一次帧同步时对应的子帧号和统计的子帧个数；

计算所述提取的子帧号与所述子帧个数之间的和值，利用所述和值对一个导航电文包含的子帧个数进行取模运算得到模值，所述模值作为当前帧同步时对应的子帧号。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据上一次帧同步时对应的字号和所述字个数，确定当前帧同步时对应的字号，包括：

提取上一次帧同步时对应的字号和所述字个数；

计算所述提取的字号与所述字个数之间的和值，利用所述和值对一个子帧包含的字个数进行取模运算得到模值，所述模值作为当前帧同步时对应的字号。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对当前接收的卫星导航电文数据进行校验处理，校验出一个正确字之后，还包括：

对所述正确字的下一个字进行校验；

若校验正确，确定所述正确字的校验结果是正确的并停止校验，否则，确定所述正确字的校验结果是错误的并继续校验，直到校验出连续两个字正确为止。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定当前帧同步时的字号之后，还包括：

统计从上一次帧同步时对应的子帧内的第一个字的接收时刻开始，到当前帧同步时正确字的接收时刻为止的时间范围内，经校验处理的周时间个数；

计算上一次帧同步时对应的周时间计数值和所述周时间个数之间的和值，计算所述和值与当前帧同步时对应的子帧号之间的差值，所述差值作为当前帧同步时对应的周时间计数值，以便进行卫星的伪距值计算。

10.一种全球定位系统接收机的帧同步装置，其特征在于，应用于热启动模式下，包括：

第一校验模块，用于对当前接收的卫星导航电文数据进行校验处理，直到校验出一个正确字为止；

统计帧数模块，用于统计从上一次帧同步时对应的子帧内的第一个字的接收时刻开始，到当前帧同步时正确字的接收时刻为止的时间范围内，经校验处理的子帧个数；

确定帧号模块，用于根据上一次帧同步时对应的子帧号和所述子帧个数，确定当前帧同步时对应的子帧号；

统计字数模块，用于统计从上一次帧同步时对应的字的接收时刻开始，到当前帧同步时正确字的接收时刻为止的时间范围内经校验处理且无法构成一个完整子帧的字个数；

确定字号模块，用于根据上一次帧同步时对应的字号和所述字个数，确定当前帧同步时对应的字号。