CN104407365A - 导航比特同步方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种导航比特同步方法，包括：接收多个导航定位信号；在多个时间点提供多个计数值C；将所述的导航定位信号解调为导航消息，其包括卫星时钟误差信息、星历信息；根据包括在所述导航消息中的信息，计算时间值T；基于所述多个时间点的时间值T和计数值C计算多个参数Ak，基于所述的参数Ak确定所述时间值T和计数值C之间的关系函数；基于所述关系函数和当前计数值C'确定预估时间值T'；基于所述的预估时间值T'，确定当前导航定位信号的比特边界。根据本发明，可以实现提高导航比特同步的准确程度。

Description

导航比特同步方法
技术领域
本发明涉及一种导航比特同步方法。
背景技术
基于测距码的卫星导航接收机在进行卫星信号的捕获、跟踪之后，对卫星信号进行比特同步处理，即从接收信号中找到数据比特的边沿，从而进行子帧同步，数据解调，获得信号的导航电文和发射时间，并最终实现导航定位。
比特同步是伪距解算的基础，比特同步的实现是一个随机过程，卫星导航接收机通常会有一定的概率发生比特同步错误，而比特同步错误将引入整数个毫秒的错误，1ms错误相当于约300km的伪距测量误差，比特同步影响伪距观测量的精度和首次定位时间，故比特同步的精度和效率直接影响了最终的定位精度和冷启动首次定位时间。
比较常见的比特同步方法是采用Parkinson等人提出的直方图法。直方图法通过统计相关器输出的前后数据的符号变化来进行检测，相关器的累积时间为Gold码序列的周期1ms。共有20个候选的比特边界，经过一段时间的统计，如果某个候选位置的符号变化次数明显多于其他候选位置，则认为这个候选位置就是比特边界。后来Kokkonen等人又提出了一种新的比特同步方法，称之为K-P法。这种方法把每个候选位置之后的连续20个数据进行累积，求包络得到相应的比特能量，再把比特能量通过一段时间的累积，获得对应20个位置中比特能量最大的位置，即比特边界的位置。另外，在载波频率偏差大于25Hz的时候，两种方法都无法进行正确的比特边界检测，因此，又提出了一种基于相位差分的比特同步方法。
然而，在现有的上述比特同步技术中，存在这样的问题。当卫星导航接收机关机一段时间之后重启时，本地时钟的准确程度已经不足以用来确定导航比特的边界。为了解决这个问题，本文提出了一种导航比特同步方法，可以有效地解决上述问题，提供准确的比特同步。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：如何实现准确的导航比特同步。为此，本发明提出一种导航比特同步方法，可充分地解决由于现有技术的限制和缺陷导致的一个或多个问题。
本发明另外的优点、目的和特性，一部分将在下面的说明书中得到阐明，而另一部分对于本领域的普通技术人员通过对下面的说明的考察将是明显的或从本发明的实施中学到。通过在文字的说明书和权利要求书及附图中特别地指出的结构可实现和获得本发明目的和优点。
本发明提供了一种导航比特同步方法，包括以下步骤：
接收多个导航定位信号；
在多个时间点提供多个计数值C；
将所述的导航定位信号解调为导航消息，其包括卫星时钟误差信息、星历信息；
根据包括在所述导航消息中的信息获取在所述多个时间点的时间值T；
基于所述多个时间点的时间值T和计数值C计算多个参数Ak，基于所述的参数Ak确定所述时间值T和计数值C之间的关系函数，其中，T(C)＝Ak×Ck；其中，C表示在选定时间点处提供的计数值，T(C)表示在所述选定时间点处的GNSS时间值，Ak表示所述多个参数中的一个参数，n表示正整数；
基于所述关系函数和当前计数值C'确定预估时间值T'，其中， T ′ ( C ′ ) = Σ k = 0 n A k × C ′ k ;
基于所述的预估时间值T'，确定当前卫星导航信号的比特边界。
优选的，所述计算多个参数Ak具体包括：储存在多个时间点提供的所述多个计数值C；储存指示所述多个时间点的多个时间值T，其中所述时间值T是根据导航消息计算的；基于所述多个时间点的时间值T和计数值C计算多个参数Ak。
优选的，所述的确定预估时间值T'具体包括：在获取当前导航定位信号之前，持续提供计数值；当获取到当前的导航定位信号时，基于所述关系函数和当前计数值C'确定预估时间值T'。
优选的，所述的导航定位信号是GNSS信号。
优选的，还提供时钟信号，响应于时钟信号的每个时钟脉冲，所述计数值C加1。
附图说明
图1为根据本发明实施例的卫星导航接收机的结构示意图。
图2为根据本发明实施例的导航比特同步方法的流程图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。
如图1所示，根据本发明实施例的卫星导航接收机包括信号接收单元、时钟单元和处理单元。信号接收单元包括天线和射频前端。天线用于从信号源获取多个卫星导航信号，信号源可以是例如一个或多个卫星。射频前端用于将通过天线所接收的无线信号进行放大以及下变频，射频前端的输出信号被传送到处理单元。时钟单元包括计数器和时钟信号产生单元。计数器用于提供计数值C。时钟信号产生单元用于提供时钟信号以驱动计数器，信号产生单元例如可以是振荡器。具体的，响应于时钟信号的每个时钟脉冲，计数器的计数值加1。处理单元与信号接收单元和时钟单元连接，用于根据计数值C计算预估时间值T'，从而当卫星导航接收机在关机一段时间后重启时，处理单元能够基于所述的预估时间值T'确定当前接收的卫星导航信号的导航比特边界。处理单元包括信号处理模块、MCU模块以及存储模块，通过所述的信号处理模块、MCU模块以及存储模块，处理单元能够获取、跟踪以及解调卫星导航信号。
当例如是GNSS接收机的卫星导航接收机开机后，信号接收单元接收多个导航定位信号。处理单元的信号处理模块获取卫星导航信号，并将所述导航定位信号解调为导航消息。MCU模块根据所述导航消息计算时间值T，并且根据所述时间值T确定以后接收的卫星导航信号的导航比特边界。同时，响应于时钟信号的每个时钟脉冲，时钟单元将计数值C加1。从而，对应于一时间点的时间值T和在该时间点生成的计数值C之间的关系函数可以被确定。基于所确定的关系函数，MCU能够根据计数器提供的当前计数值C计算出预估时间值T'。卫星导航接收机能够根据该预估时间值T'确定出导航比特边界，从而实现对于卫星导航信号的获取、跟踪和解调。
图2示出了根据本发明实施例的导航比特同步方法的流程图。
接收多个导航定位信号。在多个时间点提供多个计数值C。
将所述的导航定位信号解调为导航消息，其包括卫星时钟误差信息、星历信息
根据包括在所述导航消息中的信息获取在所述多个时间点的时间值T。
储存在多个时间点提供的所述多个计数值C，储存指示所述多个时间点的多个时间值T。基于所述多个时间点的时间值T和计数值C计算多个参数Ak，基于所述的参数Ak确定所述时间值T和计数值C之间的关系函数，其中，T(C)＝Ak×Ck；其中，C表示在选定时间点处提供的计数值，T(C)表示在所述选定时间点处的GNSS时间值，Ak表示所述多个参数中的一个参数，n表示正整数。
在获取当前导航定位信号之前，持续提供计数值。当获取到当前的导航定位信号时，基于所述关系函数和当前计数值C'确定预估时间值T'，其中， T ′ ( C ′ ) = Σ k = 0 n A k × C ′ k .
基于所述的预估时间值T'，确定当前导航定位信号的比特边界。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，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，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种导航比特同步方法，包括以下步骤：
接收多个导航定位信号；
在多个时间点提供多个计数值C；
将所述的导航定位信号解调为导航消息，其包括卫星时钟误差信息、星历信息；
根据包括在所述导航消息中的信息获取在所述多个时间点的时间值T；
基于所述多个时间点的时间值T和计数值C计算多个参数Ak，基于所述的参数Ak确定所述时间值T和计数值C之间的关系函数，其中，T(C)＝Ak×Ck；其中，C表示在选定时间点处提供的计数值，T(C)表示在所述选定时间点处的GNSS时间值，Ak表示所述多个参数中的一个参数，n表示正整数；
基于所述关系函数和当前计数值C'确定预估时间值T'，其中， T ′ ( C ′ ) = Σ k = 0 n A k × C ′ k ;
基于所述的预估时间值T'，确定当前信号的比特边界。
2.根据权利要求1所述的导航比特同步方法，其特征在于，所述计算多个参数Ak具体包括：
储存在多个时间点提供的所述多个计数值C；
储存指示所述多个时间点的多个时间值T，其中所述时间值T是根据导航消息计算的；
基于所述多个时间点的时间值T和计数值C计算多个参数Ak。
3.根据权利要求1所述的导航比特同步方法，其特征在于，所述的确定预估时间值T'具体包括：
在获取当前导航定位信号之前，持续提供计数值；
当获取到当前的导航定位信号时，基于所述关系函数和当前计数值C'确定预估时间值T'。
4.根据权利要求1所述的导航比特同步方法，其特征在于，所述的导航定位信号是GNSS信号。
5.根据权利要求1所述的导航比特同步方法，其特征在于，还提供时钟信号，响应于时钟信号的每个时钟脉冲，所述计数值C加1。
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