CN105068100A - 卫星导航辅助定位系统 - Google Patents

Abstract

卫星导航辅助定位系统，涉及卫星导航定位。设有星历服务器和接收机；星历服务器设有参考站和数据服务中心，参考站设有原始数据采集模块和数据传输控制模块；数据服务中心设有基本项和扩展项，基本项设有数据存储模块、格式转换模块、基本项数据传输控制模块、用户接入控制模块和数据获取模块，扩展项设有星历推算模块、卫星定规模块、扩展项数据传输控制模块；所述接收机设有芯片和外围控制模块，芯片设有长星历推算模块、辅助星系存储模块、热启动信息计算模块和芯片数据传输控制模块；外围控制模块设有移动网络连接模块、A-GNSS协议模块、服务器接入控制模块、GPS/北斗卫星信号接收处理模块和外围控制数据传输控制模块。

Description

卫星导航辅助定位系统

技术领域

本发明涉及卫星导航定位，尤其是涉及一种卫星导航辅助定位系统。

背景技术

卫星导航辅助定位系统是一种由外界提供接收机信号捕获与定位所需的信息数据的方式和技术，可以加快接收机信号捕获过程、缩短首次定位时间，也可以提高接收机的捕获跟踪灵敏度。卫星导航辅助定位系统一直以来主要是通过各种数据通信网络将GNSS卫星星历等辅助信息数据提供给接收机，一方面使用参考站网络收集卫星辅助信息并通过数据通信网络播发，另一方面移动网络也可为接收机提供粗略的位置、时间等信息。

在卫星导航辅助定位系统提供星历、时间和接收机粗略位置的条件下，接收机的所有启动形式通常都变成热启动，于是首次定位一般可在5s内完成。卫星导航辅助定位系统支持的接收机不但可以极大地减小信号捕获中的搜索范围，而且又不必为了从卫星信号中实时地获取星历参数而连续运行，因此可大大降低接收机的功耗。

卫星导航辅助定位系统工作原理如图1所示，参考站网络通过持续性接收所有导航卫星A信号收集实时卫星星历、钟差等信息存储至星历服务器11，并通过移动网络播发，部分星历服务器具备预测未来一段时间卫星精确星历的功能，所预测的星历数据也可通过移动网络播发；针对有移动网络接入的接收机12，移动网络基站P(如CDMA、GSM、3G-UMTS、4G等)可提供接收机时间、频率以及粗略位置等信息。

接收机利用卫星星历和自身的时间、频率、位置的粗略值，可计算粗略的卫星信号传播时间与运动速度，缩小信号捕获过程中多普勒频率与扩频码相位的搜索范围，有效降低捕获时间；在捕获卫星信号后，无须等待星历完整解调就可实现定位，有效缩短首次定位时间。

中国专利CN101206254B公开一种涉及辅助卫星导航系统及全球定位系统GPS接收机，尤旨一种主要应用于室内环境下的高灵敏度导航接收机及其高灵敏度卫星导航定位技术的室内定位全球定位系统接收机及辅助卫星导航定位系统。该系统至少包括：终端接收机、参考接收机、定位服务器和通信网，各装置组合为一整体的室内定位系统，整个系统分为高灵敏度卫星导航接收机和网络辅助系统；该方法通过微弱信号条件的单点定位与强信号条件的连续定位相结合的定位方式；主要解决整体硬件实现的有机结合等有关技术问题。

中国专利CN101806902B公开一种北斗卫星导航定位系统接收机，包括依次连接的低功耗的低噪放单元、一次混频单元、二次正交混频解调单元和带通滤波单元，对北斗卫星信号进行两级混频后产生中频输出信号；其印刷电路板采用多层布线，将易受干扰的信号在中间层中进行屏蔽，且所述接收机采用3.3V电源供电，其电子元件采用小封装晶体。

发明内容

本发明的目的在于提供接收机利用辅助信息实现快速定位，有效缩短定位时间的一种卫星导航辅助定位系统。

本发明设有星历服务器和接收机；

所述星历服务器设有参考站和数据服务中心，参考站设有原始数据采集模块和数据传输控制模块；数据服务中心设有基本项和扩展项，基本项设有数据存储模块、格式转换模块、基本项数据传输控制模块、用户接入控制模块和数据获取模块，扩展项设有星历推算模块、卫星定规模块、扩展项数据传输控制模块；

所述接收机设有芯片和外围控制模块，芯片设有长星历推算模块、辅助星系存储模块、热启动信息计算模块和芯片数据传输控制模块；外围控制模块设有移动网络连接模块、A-GNSS协议模块、服务器接入控制模块、GPS/北斗卫星信号接收处理模块和外围控制数据传输控制模块。

所述原始数据采集模块的输入端采集卫星A的原始数据，原始数据采集模块的输出端接数据传输控制模块的输入端，数据传输控制模块的输出端接基本项数据传输控制模块，格式转换模块分别与数据存储模块和基本项数据传输控制模块连接；数据获取模块分别与用户接入控制模块和基本项数据传输控制模块连接；卫星定规模块与星历推算模块和扩展项数据传输控制模块连接，扩展项数据传输控制模块与基本项数据传输控制模块连接；辅助星系存储模块分别与长星历推算模块和芯片数据传输控制模块连接，热启动信息计算模块与芯片数据传输控制模块连接，所述A-GNSS协议模块分别与移动网络连接模块和服务器接入控制模块连接，服务器接入控制模块与外围控制数据传输控制模块连接；GPS/北斗卫星信号接收处理模块的输出端接外围控制数据传输控制模块的输入端，外围控制数据传输控制模块与芯片数据传输控制模块连接。

与现有的卫星导航辅助定位系统相比，本发明具有以下突出优点：

1.精度高：在较好的条件下，定位精度能达到5～30m。

2.定位时间短：完成一次定位只需几秒。

3.可靠性强：即便在数据通信软件无法连接的情况下，接收机同样可以实现快速定位。

4.可对接收机进行远程监听。

5.如遇紧急情况，如抢劫，可按下安装隐蔽的紧急求助按钮，系统自动给已设定好的手机发送紧急求助短信。

6.可在突发紧急情况下发命令对接收机进行远程控制。

7.可对接收机进行时实追踪，系统自动保存历史轨迹。

附图说明

图1为A-GNSS的工作原理图。

图2为本发明实施例的星历服务器模块组成示意图。

图3为本发明实施例的接收机模块组成示意图。

具体实施方式

以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。

参见图2和3，本发明实施例设有星历服务器和接收机；

所述星历服务器设有参考站和数据服务中心，参考站设有原始数据采集模块111和数据传输控制模块112；数据服务中心设有基本项和扩展项，基本项设有数据存储模块1211、格式转换模块1212、基本项数据传输控制模块1213、用户接入控制模块1214和数据获取模块1215，扩展项设有星历推算模块1221、卫星定规模块1222、扩展项数据传输控制模块1223；

所述接收机设有芯片21和外围控制模块22，芯片21设有长星历推算模块211、辅助星系存储模块212、热启动信息计算模块213和芯片数据传输控制模块214；外围控制模块22设有移动网络连接模块221、A-GNSS协议模块222、服务器接入控制模块223、GPS/北斗卫星信号接收处理模块224和外围控制数据传输控制模块225。

所述原始数据采集模块111的输入端采集卫星A的原始数据，原始数据采集模块111的输出端接数据传输控制模块112的输入端，数据传输控制模块112的输出端接基本项数据传输控制模块1213，格式转换模块1212分别与数据存储模块1211和基本项数据传输控制模块1213连接；数据获取模块1215分别与用户接入控制模块1214和基本项数据传输控制模块1213连接；卫星定规模块1222与星历推算模块1221和扩展项数据传输控制模块1223连接，扩展项数据传输控制模块1223与基本项数据传输控制模块1213连接；辅助星系存储模块212分别与长星历推算模块211和芯片数据传输控制模块214连接，热启动信息计算模块213与芯片数据传输控制模块214连接，所述A-GNSS协议模块222分别与移动网络连接模块221和服务器接入控制模块223连接，服务器接入控制模块223与外围控制数据传输控制模块225连接；GPS/北斗卫星信号接收处理模块224的输出端接外围控制数据传输控制模块225的输入端，外围控制数据传输控制模块225与芯片数据传输控制模块214连接。

在图2中，参考站服务器的基本工作为原始数据采集和数据传输控制，参考站服务器接收并存储参考接收机实时输出的原始数据，将其按特定格式以特定频率打包发送至数据服务中心。数据服务中心的基本工作包括原始数据获取、多站数据整合并存储、数据格式转换、数据传输控制以及用户接入控制。在有卫星精密位置观测数据的前提下可扩展精密星历推算功能，在有同步多参考站观测数据的前提下可扩展卫星精密定轨功能。精密历推算包含自建式长星历计算，仅使用卫星广播星历推算未来3天内的有效星历，不依赖于卫星的精密位置观测信息，使用的是GNSS卫星自身广播的星历数据推算长星历，适用于无网络数据连接或者无法获得精密星历的场景；精密历推算同时也包含高精度星历校准，使用卫星广播星历对从星历服务器上获得的高精度星历进行校正，延长其有效期至30天。

在图3中，接收机芯片内部需完成的工作包括长星历推算、热启动信息计算、辅助信息存储和数据传输控制等。长星历推算包含自建式长星历计算，仅使用卫星广播星历推算未来3天内的有效星历；也包含高精度星历校准，使用卫星广播星历对从星历服务器上获得的高精度星历进行校正，延长其有效期至30天。热启动信息计算指利用辅助数据计算热启动的载波频率和扩频码相位搜索范围。辅助信息存储指对长星历等辅助数据在BBRAM内的读写操作。数据传输控制指与外围控制模块进行通信，获取辅助数据。外围控制模块主要完成服务器接入控制、数据传输控制、移动网络连接和A-GNSS协议栈实现工作。服务器接入控制实现接收机模块与星历服务器的接入、控制连接频率与通信时间；数据传输控制实现接收机与星历服务器间的数据通信、外围控制模块与接收机芯片的数据通信；移动网络连接完成接收机模块与移动网络(GSM、CDMA、3G、4G等)的通信连接控制；A-GNSS协议主要实现不同制式的移动网络A-GNSS通信协议标准，从移动网络基站获取A-GNSS的基本辅助数据(包括时间、频率和粗略位置等)。

Claims (1)

1.卫星导航辅助定位系统，其特征在于设有星历服务器和接收机；

所述星历服务器设有参考站和数据服务中心，参考站设有原始数据采集模块和数据传输控制模块；数据服务中心设有基本项和扩展项，基本项设有数据存储模块、格式转换模块、基本项数据传输控制模块、用户接入控制模块和数据获取模块，扩展项设有星历推算模块、卫星定规模块、扩展项数据传输控制模块；

所述接收机设有芯片和外围控制模块，芯片设有长星历推算模块、辅助星系存储模块、热启动信息计算模块和芯片数据传输控制模块；外围控制模块设有移动网络连接模块、A-GNSS协议模块、服务器接入控制模块、GPS/北斗卫星信号接收处理模块和外围控制数据传输控制模块；

所述原始数据采集模块的输入端采集卫星A的原始数据，原始数据采集模块的输出端接数据传输控制模块的输入端，数据传输控制模块的输出端接基本项数据传输控制模块，格式转换模块分别与数据存储模块和基本项数据传输控制模块连接；数据获取模块分别与用户接入控制模块和基本项数据传输控制模块连接；卫星定规模块与星历推算模块和扩展项数据传输控制模块连接，扩展项数据传输控制模块与基本项数据传输控制模块连接；辅助星系存储模块分别与长星历推算模块和芯片数据传输控制模块连接，热启动信息计算模块与芯片数据传输控制模块连接，所述A-GNSS协议模块分别与移动网络连接模块和服务器接入控制模块连接，服务器接入控制模块与外围控制数据传输控制模块连接；GPS/北斗卫星信号接收处理模块的输出端接外围控制数据传输控制模块的输入端，外围控制数据传输控制模块与芯片数据传输控制模块连接。