CN107179541A - 一种获取卫星信号传输时间的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种获取卫星信号传输时间的方法和装置，包括：接收机根据用于定位的卫星上一次的传输时间估算用于定位的卫星中的预设卫星本次的传输时间。

Description

一种获取卫星信号传输时间的方法和装置

技术领域

本文涉及但不限于导航接收技术，尤指一种获取卫星信号传输时间的方法和装置。

背景技术

全球导航卫星系统(GNSS，Global Navigation Satellite System)泛指所有通过太空中的卫星来实现用户定位的系统。近些年在定位、导航、测绘等领域，GNSS已经有了非常广泛的应用，如车载导航可以规划出行路线，桥梁建设可以利用GNSS来实现高精度测绘等等。可以说，日常的工作和生活已经离不开卫星定位系统。目前规模较大的GNSS系统包括：美国国防部研制的全球定位系统(GPS，Global Positioning System)、我国研发的北斗导航卫星系统(BDS，BeiDou Navigation Satellite System)、欧盟的伽利略卫星导航系统(GALILEO，Galileo Satellite Navigation System)以及俄罗斯的格洛纳斯卫星系统(GLONASS，Global Navigation Satellite System)。其中，美国的GPS起步较早，是目前覆盖范围最广、用户数量最多的导航系统。我国的BDS虽然起步较晚，但近年来多次发射卫星，目前已经可以在亚洲板块投入使用。本文主要在GPS中进行讨论，但并不排除拓展到其他导航系统中。

GPS主要包括捕获、跟踪、同步和定位解算等几大过程。定位解算过程是整个定位过程的最后一个环节，直接输出用户的坐标、其性能的好坏会直接影响到定位结果的准确性。定位解算过程可以分解为卫星坐标和卫星速度的计算、伪距的计算以及最终的伪距定位、定速、定时等子过程。其中，卫星坐标和卫星速度的计算直接关系到后续伪距定位、定速、定时方程中卫星坐标参数的正确性。所以，正确的计算卫星坐标和卫星速度是实现精确定位的重要前提。

图1为相关技术中定位解算过程的流程图。如图1所示，接收机在进行定位解算过程中至少需要接收四个卫星的卫星信号。

接收机在完成捕获、跟踪、同步后，得到每一个卫星的测距码相位(CP，C/A Phase)和卫星信号。

对于用于定位的每一个卫星，根据得到的卫星信号和CP计算发射时间；

假设用于定位的卫星中的预设卫星的传输时间为78毫秒(ms)；

对于用于定位的卫星中的其他每一个卫星，计算计算得到的发射时间与预设卫星的发射时间之差得到发射时间差，计算78ms和计算得到的发射时间差之和得到传输时间；

对于用于定位的每一个卫星，计算传输时间和光速之积得到伪距，根据卫星信号中的星历参数计算发射时间卫星在WGS-84(Word Geodetic System1984)坐标系中的坐标，根据传输时间和发射时间卫星在WGS-84坐标系中的坐标计算接收时间卫星在WGS-84坐标系中的坐标；

根据多个卫星的伪距和接收时间卫星在WGS-84坐标系中的坐标计算接收时间接收机在WGS-84坐标系中的坐标。

相关技术中，1ms的卫星信号传输时间的误差所带来的卫星坐标的误差为1.4米左右。实际的预设卫星的卫星信号传输时间在67ms到86ms之间(特殊情况可能会超出该范围)，也就是说一般情况下预设卫星的坐标可能为引起大约14米的误差。在伪距计算过程中，由于光速c很大，10ms的传输时间误差引入的伪距误差更大，如此大的卫星坐标误差和伪距误差会引起很大的定位误差，难以满足要求。

发明内容

本发明实施例提出了一种获取卫星信号传输时间的方法和装置，能够提高传输时间的精度。

本发明实施例提出了一种获取卫星信号传输时间的方法，包括：

接收机根据用于定位的卫星上一次的传输时间估算用于定位的卫星中的预设卫星本次的传输时间。

可选的，还包括：

所述接收机根据所述预设卫星本次的传输时间计算用于定位的其他每一个卫星本次的传输时间。

可选的，还包括：

所述接收机根据所述用于定位的每一个卫星本次的传输时间计算以下的任意一个或多个：

所述用于定位的每一个卫星本次的伪距、本次接收时间所述用于定位的每一个卫星的坐标、本次接收时间所述接收机的坐标。

可选的，所述接收机根据预设卫星本次的传输时间计算用于定位的其他每一个卫星本次的传输时间包括：

所述接收机根据本次接收到的用于定位的每一个卫星的卫星信号计算所述用于定位的每一个卫星本次的发射时间；

所述接收机根据所述预设卫星本次的传输时间和所述用于定位的每一个卫星本次的发射时间计算用于定位的其他每一个卫星本次的传输时间。

可选的，该方法之前还包括：

所述接收机根据上一次接收到的用于定位的每一个卫星的卫星信号计算所述用于定位的每一个卫星上一次的发射时间；

所述接收机根据所述预设卫星上一次的传输时间和所述用于定位的每一个卫星上一次的发射时间计算用于定位的其他每一个卫星上一次的传输时间。

可选的，该方法之前还包括：

所述接收机将预设传输时间作为所述预设卫星上一次的传输时间。

可选的，所述接收机根据预设卫星上一次/本次的传输时间和用于定位的每一个卫星上一次/本次的发射时间计算用于定位的其他每一个卫星上一次/本次的传输时间包括：

所述接收机按照公式计算用于定位的其他每一个卫星上一次/本次的传输时间；

其中，t_k为所述用于定位的其他卫星的第k个卫星上一次/本次的传输时间，τ为所述预设卫星上一次/本次的传输时间，为所述用于定位的其他卫星的第k个卫星上一次/本次的发射时间，为所述预设卫星上一次/本次的发射时间，k为大于或等于1的整数。

可选的，所述接收机根据用于定位的卫星上一次的传输时间估算用于定位的卫星中的预设卫星本次的传输时间包括：

所述接收机按照公式或或或计算所述预设卫星本次的传输时间；

其中，t₀为所述预设卫星上一次的传输时间，w₀为所述预设卫星的权重，t_k为所述用于定位的其他卫星的第k个卫星上一次的传输时间，τ为所述预设卫星本次的传输时间，N为所述用于定位的其他卫星的个数，w_k为所述用于定位的其他卫星的第k个卫星的权重。

本发明实施例还提出了一种获取卫星信号传输时间的装置，包括：

第一计算模块，用于根据用于定位的卫星上一次的传输时间估算用于定位的卫星中的预设卫星本次的传输时间。

可选的，还包括：

第二计算模块，用于根据所述预设卫星本次的传输时间计算用于定位的其他每一个卫星本次的传输时间。

可选的，还包括：

第三计算模块，用于根据所述用于定位的每一个卫星本次的传输时间计算以下的任意一个或多个：

所述用于定位的每一个卫星本次的伪距、本次接收时间所述用于定位的每一个卫星的坐标、本次接收时间所述接收机的坐标。

可选的，所述第二计算模块具体用于：

根据本次接收到的用于定位的每一个卫星的卫星信号计算所述用于定位的每一个卫星本次的发射时间；根据所述预设卫星本次的传输时间和所述用于定位的每一个卫星本次的发射时间计算用于定位的其他每一个卫星本次的传输时间。

可选的，还包括：

第二计算模块，用于根据上一次接收到的用于定位的每一个卫星的卫星信号计算所述用于定位的每一个卫星上一次的发射时间；根据所述预设卫星上一次的传输时间和所述用于定位的每一个卫星上一次的发射时间计算用于定位的其他每一个卫星上一次的传输时间。

可选的，所述第二计算模块还用于：

将预设传输时间作为所述预设卫星上一次的传输时间。

可选的，所述第一计算模块具体用于：

按照公式或或或估算所述预设卫星本次的传输时间；

其中，t₀为所述预设卫星上一次的传输时间，w₀为所述预设卫星的权重，t_k为所述用于定位的其他卫星的第k个卫星上一次的传输时间，τ为所述预设卫星本次的传输时间，N为所述用于定位的其他卫星的个数，w_k为所述用于定位的其他卫星的第k个卫星的权重。

与相关技术相比，本发明实施例的技术方案包括：接收机根据用于定位的卫星上一次的传输时间估算用于定位的卫星中的预设卫星本次的传输时间。通过本发明实施例的方案，提高了传输时间的精度。

进一步地，接收机根据用于定位的每一个卫星本次的传输时间计算以下的任意一个或多个：用于定位的每一个卫星本次的伪距、本次接收时间用于定位的每一个卫星的坐标、本次接收时间所述接收机的坐标，提高了定位精度。

附图说明

下面对本发明实施例中的附图进行说明，实施例中的附图是用于对本发明的进一步理解，与说明书一起用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限制。

图1为相关技术中定位解算过程的流程图；

图2为本发明实施例一种获取卫星信号传输时间的方法的流程图；

图3为本发明实施例一种获取卫星信号传输时间的装置的结构组成示意图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本发明作进一步的描述，并不能用来限制本发明的保护范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的各种方式可以相互组合。

参见图2，本发明实施例提出了一种获取卫星信号传输时间的方法，包括：

步骤200、接收机根据用于定位的卫星上一次的传输时间估算用于定位的卫星中的预设卫星本次的传输时间。包括：

接收机按照公式或或或计算预设卫星本次的传输时间；

其中，t₀为所述预设卫星上一次的传输时间，w₀为所述预设卫星的权重，t_k为用于定位的其他卫星的第k个卫星上一次的传输时间，τ为预设卫星本次的传输时间，N为用于定位的其他卫星的个数，w_k为用于定位的其他卫星的第k个卫星的权重。

可选的，该方法还包括：

步骤201、接收机根据所述预设卫星本次的传输时间计算用于定位的其他每一个卫星本次的传输时间。包括：

接收机根据本次接收到的用于定位的每一个卫星的卫星信号计算用于定位的每一个卫星本次的发射时间；接收机根据预设卫星本次的传输时间和用于定位的每一个卫星本次的发射时间计算用于定位的其他每一个卫星本次的传输时间。

其中，接收机根据本次接收到的用于定位的每一个卫星的卫星信号计算用于定位的每一个卫星本次的发射时间包括：

接收机按照公式计算预设卫星本次的发射时间，按照公式计算用于定位的每一个其他卫星本次的发射时间。

其中，TOW₀为预设卫星的周内时，为本次接收到的预设卫星的卫星信号中上一子帧交接字中的截短周内时的计数和6之间的乘积，w₀为本次接收到的预设卫星的卫星信号中数据码的字数，每个字包括30个比特，b₀为本次接收到的预设卫星的卫星信号的当前字中的比特数，每一比特时长为20毫秒(ms)，c₀为本次接收到的预设卫星的C/A码数，C_P0为本次接收到的预设卫星的CP的长度，C/A码的周期为1ms。

其中，TOW_k为用于定位的其他卫星的第k个卫星的周内时，为本次接收到的第k个卫星的卫星信号中上一子帧交接字中的截短周内时的计数和6之间的乘积，w_k为本次接收到的第k个卫星的卫星信号中数据码的字数，每个字包括30个比特，b_k为本次接收到的第k个卫星的卫星信号的当前字中的比特数，每一比特时长为20毫秒(ms)，c_k为本次接收到的第k个卫星的C/A码数，C_Pk为本次接收到的第k个卫星的CP的长度，C/A码的周期为1ms。

其中，接收机根据预设卫星本次的传输时间和用于定位的每一个卫星本次的发射时间计算用于定位的其他每一个卫星本次的传输时间包括：

接收机按照公式计算用于定位的其他每一个卫星本次的传输时间；

其中，t_k为用于定位的其他卫星的第k个卫星本次的传输时间，τ为预设卫星本次的传输时间，为用于定位的其他卫星的第k个卫星本次的发射时间，为预设卫星本次的发射时间，k为大于或等于1的整数。

可选的，该方法之前还包括：

接收机根据上一次接收到的用于定位的每一个卫星的卫星信号计算用于定位的每一个卫星上一次的发射时间；接收机根据预设卫星上一次的传输时间和用于定位的每一个卫星上一次的发射时间计算用于定位的其他每一个卫星上一次的传输时间。

其中，接收机根据上一次接收到的用于定位的每一个卫星的卫星信号计算用于定位的每一个卫星上一次的发射时间包括：

接收机按照公式计算预设卫星上一次的发射时间，按照公式计算用于定位的每一个其他卫星上一次的发射时间。

其中，TOW₀为预设卫星的周内时，为上一次接收到的预设卫星的卫星信号中上一子帧交接字中的截短周内时的计数和6之间的乘积，w₀为上一次接收到的预设卫星的卫星信号中数据码的字数，每个字包括30个比特，b₀为上一次接收到的预设卫星的卫星信号的当前字中的比特数，每一比特时长为20毫秒(ms)，c₀为上一次接收到的预设卫星的C/A码数，C_P0为上一次接收到的预设卫星的CP的长度，C/A码的周期为1ms。

其中，TOW_k为用于定位的其他卫星的第k个卫星的周内时，为上一次接收到的第k个卫星的卫星信号中上一子帧交接字中的截短周内时的计数和6之间的乘积，w_k为上一次接收到的第k个卫星的卫星信号中数据码的字数，每个字包括30个比特，b_k为上一次接收到的第k个卫星的卫星信号的当前字中的比特数，每一比特时长为20毫秒(ms)，c_k为上一次接收到的第k个卫星的C/A码数，C_Pk为上一次接收到的第k个卫星的CP的长度，C/A码的周期为1ms。

其中，接收机根据预设卫星上一次的传输时间和用于定位的每一个卫星上一次的发射时间计算用于定位的其他每一个卫星上一次的传输时间包括：

接收机按照公式计算用于定位的其他每一个卫星上一次的传输时间；

其中，t_k为用于定位的其他卫星的第k个卫星上一次的传输时间，τ为预设卫星上一次的传输时间，为用于定位的其他卫星的第k个卫星上一次的发射时间，为预设卫星上一次的发射时间，k为大于或等于1的整数。

可选的，该方法之前还包括：

接收机将预设传输时间作为所述预设卫星上一次的传输时间。

其中，预设传输时间可以是78ms附近的任意一个值。

可选的，该方法还包括：

接收机根据所述用于定位的每一个卫星本次的传输时间计算以下的任意一个或多个：

用于定位的每一个卫星本次的伪距、本次接收时间用于定位的每一个卫星的坐标、本次接收时间接收机的坐标。

其中，按照公式ρ＝(t_u-t^(s))c＝tc计算用于定位的每一个卫星本次的伪距ρ。

其中，c为光速，t_u为本次接收时间，t为用于定位的每一个卫星本次的传输时间。

其中，接收机按照公式计算本次接收时间预设卫星在WGS-84坐标系中的坐标，按照公式计算本次接收时间用于定位的其他卫星的第k个卫星在WGS-84坐标系中的坐标。

其中，为本次接收时间预设卫星在WGS-84坐标系中的坐标，为地球的自转角速度，(x₀，y₀，z₀)为本次发射时间预设卫星在WGS-84坐标系中的坐标。

为本次接收时间用于定位的其他卫星的第k个卫星在WGS-84坐标系中的坐标，(x_k，y_k，z_k)为本次发射时间用于定位的其他卫星的第k个卫星在WGS-84坐标系中的坐标。

其中，(x₀，y₀，z₀)和(x_k，y_k，z_k)根据接收到的卫星信号中的星历参数计算得到，具体如何计算可以采用本领域技术人员的公知技术实现，并不用于限定本发明的保护范围，这里不再赘述。

参见图3，本发明实施例还提出了一种获取卫星信号传输时间的装置，包括：

第一计算模块，用于根据用于定位的卫星上一次的传输时间估算用于定位的卫星中的预设卫星本次的传输时间。

本发明实施例的装置中，还包括：

第二计算模块，用于根据预设卫星本次的传输时间计算用于定位的其他每一个卫星本次的传输时间。

本发明实施例的装置中，还包括：

第三计算模块，用于根据用于定位的每一个卫星本次的传输时间计算以下的任意一个或多个：

用于定位的每一个卫星本次的伪距、本次接收时间用于定位的每一个卫星的坐标、本次接收时间接收机的坐标。

本发明实施例的装置中，第二计算模块具体用于：

根据本次接收到的用于定位的每一个卫星的卫星信号计算用于定位的每一个卫星本次的发射时间；根据预设卫星本次的传输时间和用于定位的每一个卫星本次的发射时间计算用于定位的其他每一个卫星本次的传输时间。

本发明实施例的装置中，还包括：

第二计算模块，用于根据上一次接收到的用于定位的每一个卫星的卫星信号计算用于定位的每一个卫星上一次的发射时间；根据预设卫星上一次的传输时间和用于定位的每一个卫星上一次的发射时间计算用于定位的其他每一个卫星上一次的传输时间。

本发明实施例的装置中，第二计算模块还用于：

将预设传输时间作为预设卫星上一次的传输时间。

本发明实施例的装置中，第一计算模块具体用于：

按照公式或或或估算预设卫星本次的传输时间；

其中，t₀为所述预设卫星上一次的传输时间，w₀为所述预设卫星的权重，t_k为用于定位的其他卫星的第k个卫星上一次的传输时间，τ为预设卫星本次的传输时间，N为用于定位的其他卫星的个数，w_k为用于定位的其他卫星的第k个卫星的权重。

需要说明的是，以上所述的实施例仅是为了便于本领域的技术人员理解而已，并不用于限制本发明的保护范围，在不脱离本发明的发明构思的前提下，本领域技术人员对本发明所做出的任何显而易见的替换和改进等均在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种获取卫星信号传输时间的方法，其特征在于，包括：

接收机根据用于定位的卫星上一次的传输时间估算用于定位的卫星中的预设卫星本次的传输时间。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

所述接收机根据所述预设卫星本次的传输时间计算用于定位的其他每一个卫星本次的传输时间。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：

所述接收机根据所述用于定位的每一个卫星本次的传输时间计算以下的任意一个或多个：

所述用于定位的每一个卫星本次的伪距、本次接收时间所述用于定位的每一个卫星的坐标、本次接收时间所述接收机的坐标。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述接收机根据预设卫星本次的传输时间计算用于定位的其他每一个卫星本次的传输时间包括：

所述接收机根据本次接收到的用于定位的每一个卫星的卫星信号计算所述用于定位的每一个卫星本次的发射时间；

所述接收机根据所述预设卫星本次的传输时间和所述用于定位的每一个卫星本次的发射时间计算用于定位的其他每一个卫星本次的传输时间。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该方法之前还包括：

所述接收机根据上一次接收到的用于定位的每一个卫星的卫星信号计算所述用于定位的每一个卫星上一次的发射时间；

所述接收机根据所述预设卫星上一次的传输时间和所述用于定位的每一个卫星上一次的发射时间计算用于定位的其他每一个卫星上一次的传输时间。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该方法之前还包括：

所述接收机将预设传输时间作为所述预设卫星上一次的传输时间。

7.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述接收机根据预设卫星上一次/本次的传输时间和用于定位的每一个卫星上一次/本次的发射时间计算用于定位的其他每一个卫星上一次/本次的传输时间包括：

所述接收机按照公式计算用于定位的其他每一个卫星上一次/本次的传输时间；

其中，t_k为所述用于定位的其他卫星的第k个卫星上一次/本次的传输时间，τ为所述预设卫星上一次/本次的传输时间，为所述用于定位的其他卫星的第k个卫星上一次/本次的发射时间，为所述预设卫星上一次/本次的发射时间，k为大于或等于1的整数。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述接收机根据用于定位的卫星上一次的传输时间估算用于定位的卫星中的预设卫星本次的传输时间包括：

所述接收机按照公式或或或计算所述预设卫星本次的传输时间；

其中，t₀为所述预设卫星上一次的传输时间，w₀为所述预设卫星的权重，t_k为所述用于定位的其他卫星的第k个卫星上一次的传输时间，τ为所述预设卫星本次的传输时间，N为所述用于定位的其他卫星的个数，w_k为所述用于定位的其他卫星的第k个卫星的权重。

9.一种获取卫星信号传输时间的装置，其特征在于，包括：

第一计算模块，用于根据用于定位的卫星上一次的传输时间估算用于定位的卫星中的预设卫星本次的传输时间。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括：

第二计算模块，用于根据所述预设卫星本次的传输时间计算用于定位的其他每一个卫星本次的传输时间。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，还包括：

第三计算模块，用于根据所述用于定位的每一个卫星本次的传输时间计算以下的任意一个或多个：

所述用于定位的每一个卫星本次的伪距、本次接收时间所述用于定位的每一个卫星的坐标、本次接收时间所述接收机的坐标。

12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第二计算模块具体用于：

根据本次接收到的用于定位的每一个卫星的卫星信号计算所述用于定位的每一个卫星本次的发射时间；根据所述预设卫星本次的传输时间和所述用于定位的每一个卫星本次的发射时间计算用于定位的其他每一个卫星本次的传输时间。

13.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括：

第二计算模块，用于根据上一次接收到的用于定位的每一个卫星的卫星信号计算所述用于定位的每一个卫星上一次的发射时间；根据所述预设卫星上一次的传输时间和所述用于定位的每一个卫星上一次的发射时间计算用于定位的其他每一个卫星上一次的传输时间。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述第二计算模块还用于：

将预设传输时间作为所述预设卫星上一次的传输时间。

15.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述第一计算模块具体用于：

按照公式或或或估算所述预设卫星本次的传输时间；

其中，t₀为所述预设卫星上一次的传输时间，w₀为所述预设卫星的权重，t_k为所述用于定位的其他卫星的第k个卫星上一次的传输时间，τ为所述预设卫星本次的传输时间，N为所述用于定位的其他卫星的个数，w_k为所述用于定位的其他卫星的第k个卫星的权重。