CN108242992A - 基于a-gps接收机的帧同步方法、装置及a-gps接收机 - Google Patents

基于a-gps接收机的帧同步方法、装置及a-gps接收机 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于A‑GPS接收机的帧同步方法、装置及A‑GPS接收机。其利用网络下发的参考时间辅助强信号卫星的帧同步，并利用已完成帧同步的强信号卫星的信号发射时间信息实现弱信号卫星的快速帧同步，从而能够保证在信号能量高和低的环境中都能够快速完成帧同步，并能够快速获取可靠的周内时TOW。

Description

基于A-GPS接收机的帧同步方法、装置及A-GPS接收机
技术领域
本发明涉及GPS定位技术领域，尤其涉及一种基于A-GPS接收机的帧同步方法、装置及A-GPS接收机。
背景技术
GPS接收机捕获到卫星信号后必须完成卫星信号的帧同步，才能进行卫星电文信息解码及定位解算。在正常室外开阔环境下，GPS接收机捕获跟踪卫星信号完成后需要大概6秒左右时间解码周内时TOW(Time Of Week)完成卫星信号帧同步以获取卫星信号的发射时间，之后再需要18～30秒的时间进行卫星电文信息的解码，由此可见，GPS接收机的首次定位时间TTFF(Time To First Fix)一般都在30秒以上。
A-GPS接收机通过从网络请求获取卫星电文信息，省去通过跟踪卫星解码电文信息的时间开销，从而能够实现快速的定位。网络服务器不仅提供卫星电文信息，还提供A-GPS接收机接入网络服务器时该网络服务器测得的A-GPS接收机参考位置坐标信息和当前网络服务器的协调世界时UTC(Coordinated universal time)，以及该参考位置当前时刻天空中可见卫星的列表。
A-GPS接收机收到网络服务器下发的坐标信息和时间信息只能作为参考信息。现有的A-GPS接收机使用接收到的坐标信息和时间信息为参考计算可见卫星的捕获参数信息，提高卫星的捕获效率，接收机捕获跟踪上卫星信号后仍然需要解码帧头电文字和TOW电文字，并在随后的帧头字解码校验后才完成帧同步校验，实现可靠的帧同步，获取卫星信号的发射时间。这种通过解码原始电文比特的形式需要连续10个电文字校验通过才能实现可靠的帧同步。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下技术问题：
现有的A-GPS接收机实现可靠的帧同步，需要通过解码原始电文比特，完成连续10个电文字校验通过。在环境开阔的环境中这种方案能够实现帧同步的目的，但是在城市峡谷或者有遮挡的地方，信号功率低的卫星，电文误码率高的情况下，要实现连续10个电文字共300个比特解码正确比较困难，而且经常会出现长时间无法完成帧同步的现象。
发明内容
本发明提供的基于A-GPS接收机的帧同步方法、装置及A-GPS接收机，利用网络下发的参考时间辅助强信号卫星的帧同步，并利用已完成帧同步的强卫星的信号发射时间信息实现弱信号卫星的帧同步，从而能够保证在信号能量高和低的环境中都能够快速完成帧同步，并能够快速获取可靠的周内时TOW。
第一方面，本发明提供一种基于A-GPS接收机的帧同步方法，应用于A-GPS接收机，所述A-GPS接收机包括跟踪模块、奇偶校验模块、交接字判断模块、强星帧同步模块、参考星选择模块、参考星信号发射时间获取模块、参考星位置计算模块、参考星钟差纠正信息获取模块、参考位置获取模块、第一距离计算模块、弱星位置计算模块、弱星钟差纠正信息获取模块、第二距离计算模块、弱星信号发射时间获取模块、弱星帧同步模块和定位解算模块，所述方法包括：
所述跟踪模块以50个原始电文比特/秒的发送速度发送原始电文比特至所述奇偶校验模块；
所述奇偶校验模块对每秒内接收到的所述50个原始电文比特得到通过奇偶校验的30个原始电文比特，并发送所述通过奇偶校验的30个原始电文比特至所述交接字判断模块；
所述交接字判断模块判断接收到的所述通过奇偶校验的30个原始电文比特是否为交接字，若是，则将判断得出的交接字发送至所述强星帧同步模块，若否，则跳转至所述奇偶校验模块准备下一个通过奇偶校验的30个原始电文比特；
所述强星帧同步模块按照交接字电文校验逻辑从所述判断得出的交接字中提取周内时，根据网络下发的参考时间获取参考周内时，并将提取的周内时和所述参考周内时作差，如果二者差值的绝对值小于等于第一预设值，则向所述参考星选择模块发送已完成强星帧同步的指示消息，如果二者差值的绝对值大于所述第一预设值，则跳转至所述奇偶校验模块准备下一个通过奇偶校验的30个原始电文比特；
所述参考星选择模块根据接收到的所述已完成强星帧同步的指示消息，从所有完成帧同步的强星中选择信号能量最强的卫星作为参考星；
所述参考星信号发射时间获取模块根据所述强星帧同步模块提取的周内时和所述奇偶校验模块提供的所述参考星当前子帧内的比特数以及所述跟踪模块提供的码相位得到所述参考星的信号发射时间；
所述参考星位置计算模块计算所述参考星在当前信号发射时间下的坐标；
所述参考星钟差纠正信息获取模块从网络获取电文信息中提取的所述参考星的钟差纠正信息；
所述参考位置获取模块接收网络下发的A-GPS接收机的参考位置坐标；
所述第一距离计算模块根据所述参考星在当前信号发射时间下的坐标、所述参考星的钟差纠正信息和所述A-GPS接收机的参考位置坐标计算所述参考星至所述A-GPS接收机的参考位置之间的距离；
所述弱星位置计算模块计算弱星在所述参考星当前信号发射时间下的坐标；
所述弱星钟差纠正信息获取模块从网络获取电文信息中提取的所述弱星的钟差纠正信息；
所述第二距离计算模块根据所述弱星在所述参考星在当前信号发射时间下的坐标、所述弱星的钟差纠正信息和所述A-GPS接收机的参考位置坐标计算所述弱星至所述A-GPS接收机的参考位置之间的距离；
所述弱星信号发射时间获取模块根据所述参考星与所述弱星在信号传播时间上的差值以及所述参考星的信号发射时间得到所述弱星的信号发射时间；
所述弱星帧同步模块根据所述弱星的信号发射时间计算所述弱星当前的周内时以及所述弱星当前子帧内的比特数，以完成弱星帧同步；
所述定位解算模块使用所有完成帧同步的卫星进行位置、速度和时间的定位解算。
可选地，所述奇偶校验模块根据所述50个原始电文比特得到通过奇偶校验的30个原始电文比特，包括：
所述奇偶校验模块从所述50个原始电文比特中按照接收的先后顺序选取30个原始电文比特进行奇偶校验；如果所选取的30个原始电文比特没有通过奇偶校验，则从剩余的原始电文比特中按照接收的先后顺序选取1个原始电文比特添加到上次选取的30个原始电文比特末尾，同时删除30个原始电文比特中的第1个原始电文比特，重新进行奇偶校验，直至得到通过奇偶校验的30个原始电文比特。
可选地，所述强星帧同步模块根据网络下发的参考时间获取参考周内时包括：
接收网络下发的参考时间；
利用以下公式获取参考周内时：Ref_TOW＝Ref_Time/6秒；
其中，Ref_TOW为参考周内时，Ref_Time为网络下发的参考时间。
可选地，所述参考星信号发射时间获取模块根据所述强星帧同步模块提取的周内时和所述奇偶校验模块提供的所述参考星当前子帧内的比特数以及所述跟踪模块提供的码相位得到所述参考星的信号发射时间利用以下公式进行：RefSat_TranTime＝TOW*6000+比特数*20+码相位，其中，RefSat_TranTime为所述参考星的信号发射时间，TOW为所述提取的周内，所述码相位为所述跟踪模块输出的测量值。
可选地，所述第一距离计算模块根据以下公式得到所述参考星至所述A-GPS接收机的参考位置之间的距离：
RefSat_RcvRange＝sqrt((x1-x2)2+(y1-y2)2+(z1-z2)2)+Ref_ClkErr；
其中，RefSat_RcvRange为所述参考星至所述A-GPS接收机的参考位置之间的距离，(x1，y1，z1)为所述参考星在当前信号发射时间下的坐标，(x2，y2，z2)为所述A-GPS接收机的参考位置坐标，Ref_ClkErr为所述参考星的钟差纠正信息。
可选地，所述第二距离计算模块根据以下公式得到所述弱星至所述A-GPS接收机的参考位置之间的距离：
CurSat_RcvRange＝sqrt((x2-x3)2+(y2-y3)2+(z2-z3)2)+Cur_ClkErr；
CurSat_RcvRange为所述弱星至所述A-GPS接收机的参考位置之间的距离，(x2，y2，z2)为所述A-GPS接收机的参考位置坐标，(x3，y3，z3)为所述弱星在所述参考星当前信号发射时间下的坐标，Cur_ClkErr为所述弱星的钟差纠正信息。
可选地，所述弱星信号发射时间获取模块根据以下公式得到所述弱星的信号发射时间：
CurSat_TranTime＝RefSat_TranTime+Diff_TranTime；
其中，CurSat_TranTime为所述弱星的信号发射时间，RefSat_TranTime为所述参考星的信号发射时间，Diff_TranTime为所述参考星与所述弱星在信号传播时间上的差值；
其中，Diff_TranTime通过RefSat_RcvRange与CurSat_RcvRange之间差值除以光速得到的。
第二方面，本发明提供一种基于A-GPS接收机的帧同步装置，位于A-GPS接收机，所述装置包括跟踪模块、奇偶校验模块、交接字判断模块、强星帧同步模块、参考星选择模块、参考星信号发射时间获取模块、参考星位置计算模块、参考星钟差纠正信息获取模块、参考位置获取模块、第一距离计算模块、弱星位置计算模块、弱星钟差纠正信息获取模块、第二距离计算模块、弱星信号发射时间获取模块、弱星帧同步模块和定位解算模块；
所述跟踪模块，用于以50个原始电文比特/秒的发送速度发送原始电文比特至所述奇偶校验模块；
所述奇偶校验模块，用于对每秒内接收到的所述50个原始电文比特得到通过奇偶校验的30个原始电文比特，并发送所述通过奇偶校验的30个原始电文比特至所述交接字判断模块；
所述交接字判断模块判断，用于接收到的所述通过奇偶校验的30个原始电文比特是否为交接字，若是，则将判断得出的交接字发送至所述强星帧同步模块，若否，则跳转至所述奇偶校验模块准备下一个通过奇偶校验的30个原始电文比特；
所述强星帧同步模块，用于按照交接字电文校验逻辑从所述判断得出的交接字中提取周内时，根据网络下发的参考时间获取参考周内时，并将提取的周内时和所述参考周内时作差，如果二者差值的绝对值小于等于第一预设值，则向所述参考星选择模块发送已完成强星帧同步的指示消息，如果二者差值的绝对值大于所述第一预设值，则跳转至所述奇偶校验模块准备下一个通过奇偶校验的30个原始电文比特；
所述参考星选择模块，用于根据接收到的所述已完成强星帧同步的指示消息，从所有完成帧同步的强星中选择信号能量最强的卫星作为参考星；
所述参考星信号发射时间获取模块，用于根据所述强星帧同步模块提取的周内时和所述奇偶校验模块提供的所述参考星当前子帧内的比特数以及所述跟踪模块提供的码相位得到所述参考星的信号发射时间；
所述参考星位置计算模块，用于计算所述参考星当前信号发射时间的坐标；
所述参考星钟差纠正信息获取模块，用于从网络获取电文信息中提取的所述参考星的钟差纠正信息；
所述参考位置获取模块，用于接收网络下发的A-GPS接收机的参考位置坐标；
所述第一距离计算模块，用于根据所述参考星在当前信号发射时间下的坐标、所述参考星的钟差纠正信息和所述A-GPS接收机参考位置坐标计算所述参考星至所述A-GPS接收机的参考位置之间的距离；
所述弱星位置计算模块，用于计算弱星在所述参考星当前信号发射时间下的坐标；
所述弱星钟差纠正信息获取模块，用于从网络获取电文信息中提取的所述弱星的钟差纠正信息；
所述第二距离计算模块，用于根据所述弱星在所述参考星当前信号发射时间下的坐标以及所述弱星的钟差纠正信息和所述A-GPS接收机参考位置坐标计算所述弱星至所述A-GPS接收机的参考位置之间的距离：
所述弱星信号发射时间获取模块，用于根据所述参考星与弱星在信号传播时间上的差值以及所述参考星的信号发射时间得到所述弱星的信号发射时间；
所述弱星帧同步模块，用于根据所述弱星的信号发射时间计算所述弱星当前的周内时以及所述弱星当前子帧内的比特数，以完成弱星帧同步；
所述定位解算模块，用于使用所有完成帧同步的卫星进行位置、速度和时间的定位解算。
可选地，所述奇偶校验模块，用于从所述50个原始电文比特中按照接收的先后顺序选取30个原始电文比特进行奇偶校验；如果所选取的30个原始电文比特没有通过奇偶校验，则从剩余的原始电文比特中按照接收的先后顺序选取1个原始电文比特添加到上次选取的30个原始电文比特末尾，同时删除30个原始电文比特中的第1个原始电文比特，重新进行奇偶校验，直至得到通过奇偶校验的30个原始电文比特。
可选地，所述强星帧同步模块，用于接收网络下发的参考时间；
还用于利用以下公式获取参考周内时：Ref_TOW＝Ref_Time/6秒；
其中，Ref_TOW为参考周内时，Ref_Time为网络下发的参考时间。
可选地，所述参考星信号发射时间获取模块，用于根据以下公式得到所述参考星的信号发射时间：
RefSat_TranTime＝TOW*6000+比特数*20+码相位，其中，RefSat_TranTime为所述参考星的信号发射时间，TOW为所述提取的周内时，所述码相位为所述跟踪模式输出的测量值。
可选地，所述第一距离计算模块根据以下公式得到所述参考星至所述A-GPS接收机的参考位置之间的距离：
RefSat_RcvRange＝sqrt((x1-x2)2+(y1-y2)2+(z1-z2)2)+Ref_ClkErr；
其中，RefSat_RcvRange为所述参考星至所述A-GPS接收机的参考位置之间的距离，(x1，y1，z1)为所述参考星在当前信号发射时间下的坐标，(x2，y2，z2)为所述A-GPS接收机的参考位置坐标，Ref_ClkErr为所述参考星的钟差纠正信息。
可选地，所述第二距离计算模块根据以下公式得到所述弱星至所述A-GPS接收机的参考位置之间的距离：
CurSat_RcvRange＝sqrt((x2-x3)2+(y2-y3)2+(z2-z3)2)+Cur_ClkErr；
CurSat_RcvRange为所述弱星至所述A-GPS接收机的参考位置之间的距离，(x2，y2，z2)为所述A-GPS接收机的参考位置坐标，(x3，y3，z3)为所述弱星在所述参考星当前信号发射时间下的坐标，Cur_ClkErr为所述弱星的钟差纠正信息。
可选地，所述弱星信号发射时间获取模块根据以下公式得到所述弱星的信号发射时间：
CurSat_TranTime＝RefSat_TranTime+Diff_TranTime；
其中，CurSat_TranTime为所述弱星的信号发射时间，RefSat_TranTime为所述参考星的信号发射时间，Diff_TranTime为所述参考星与所述弱星在信号传播时间上的差值；
其中，Diff_TranTime通过RefSat_RcvRange与CurSat_RcvRange之间差值除以光速得到的。
第三方面，本发明提供一种A-GPS接收机，所述A-GPS接收机包括上述任一项所述的基于A-GPS接收机的帧同步装置。
本发明实施例提供的基于A-GPS接收机的帧同步方法、装置及A-GPS接收机，与现有技术相比，一方面，其利用网络下发的参考时间辅助强信号卫星的帧同步，即利用网络下发的参考时间对周内时进行校验，以得到可靠的周内时TOW；另一方面，其利用已完成帧同步的强卫星的信号发射时间信息来计算弱卫星信号发射时间，实现弱信号卫星的帧同步，从而能够保证在信号能量高和低的环境中都能够快速完成帧同步，并能够快速获取可靠的周内时TOW。
附图说明
图1为本发明一实施例基于A-GPS接收机的帧同步方法的流程图；
图2为本发明一实施例基于A-GPS接收机的帧同步装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种基于A-GPS接收机的帧同步方法，应用于A-GPS接收机，所述A-GPS接收机包括跟踪模块、奇偶校验模块、交接字判断模块、强星帧同步模块、参考星选择模块、参考星信号发射时间获取模块、参考星位置计算模块、参考星钟差纠正信息获取模块、参考位置获取模块、第一距离计算模块、弱星位置计算模块、弱星钟差纠正信息获取模块、第二距离计算模块、弱星信号发射时间获取模块、弱星帧同步模块和定位解算模块，如图1所示，所述方法包括：
S11、所述跟踪模块以50个原始电文比特/秒的发送速度发送原始电文比特至所述奇偶校验模块。
S12、所述奇偶校验模块对每秒内接收到的所述50个原始电文比特得到通过奇偶校验的30个原始电文比特，并发送所述通过奇偶校验的30个原始电文比特至所述交接字判断模块。
优选地，所述奇偶校验模块从所述50个原始电文比特中按照接收的先后顺序选取30个原始电文比特进行奇偶校验；如果所选取的30个原始电文比特没有通过奇偶校验，则从剩余的原始电文比特中按照接收的先后顺序选取1个原始电文比特添加到上次选取的30个原始电文比特末尾，同时删除30个原始电文比特中的第1个原始电文比特，重新进行奇偶校验，直至得到通过奇偶校验的30个原始电文比特。
S13、所述交接字判断模块判断接收到的所述通过奇偶校验的30个原始电文比特是否为交接字，若是，则将判断得出的交接字发送至所述强星帧同步模块，若否，则跳转至所述奇偶校验模块准备下一个通过奇偶校验的30个原始电文比特。
S14、所述强星帧同步模块按照交接字电文校验逻辑从所述判断得出的交接字中提取周内时，根据网络下发的参考时间获取参考周内时，并将提取的周内时和所述参考周内时作差，如果二者差值的绝对值小于等于第一预设值，则向所述参考星选择模块发送已完成强星帧同步的指示消息，如果二者差值的绝对值大于所述第一预设值，则跳转至所述奇偶校验模块准备下一个通过奇偶校验的30个原始电文比特。
优选地，所述第一预设值为1。
优选地，所述强星帧同步模块根据网络下发的参考时间获取参考周内时包括：
接收网络下发的参考时间；
利用以下公式获取参考周内时：Ref_TOW＝Ref_Time/6秒；
其中，Ref_TOW为参考周内时，Ref_Time为网络下发的参考时间。
S15、所述参考星选择模块根据接收到的所述已完成强星帧同步的指示消息，从所有完成帧同步的强星中选择信号能量最强的卫星作为参考星。
S16、所述参考星信号发射时间获取模块根据所述强星帧同步模块提取的周内时和所述奇偶校验模块提供的所述参考星当前子帧内的比特数以及所述跟踪模块提供的码相位得到所述参考星的信号发射时间。
优选地，RefSat_TranTime＝TOW*6000+比特数*20+码相位，其中，RefSat_TranTime为所述参考星的信号发射时间，TOW为所述提取的周内，所述码相位为所述跟踪模块输出的测量值。
S17、所述参考星位置计算模块计算所述参考星在当前信号发射时间下的坐标。
S18、所述参考星钟差纠正信息获取模块从网络获取电文信息中提取的所述参考星的钟差纠正信息。
S19、所述参考位置获取模块接收网络下发的A-GPS接收机的参考位置坐标。
S20、所述第一距离计算模块根据所述参考星在当前信号发射时间下的坐标、所述参考星的钟差纠正信息和所述A-GPS接收机的参考位置坐标计算所述参考星至所述A-GPS接收机的参考位置之间的距离。
优选地，RefSat_RcvRange＝sqrt((x1-x2)2+(y1-y2)2+(z1-z2)2)+Ref_ClkErr；
其中，RefSat_RcvRange为所述参考星至所述A-GPS接收机的参考位置之间的距离，(x1，y1，z1)为所述参考星在当前信号发射时间下的坐标，(x2，y2，z2)为所述A-GPS接收机的参考位置坐标，Ref_ClkErr为所述参考星的钟差纠正信息。
S21、所述弱星位置计算模块计算弱星在所述参考星当前信号发射时间下的坐标。
S22、所述弱星钟差纠正信息获取模块从网络获取电文信息中提取的所述弱星的钟差纠正信息。
S23、所述第二距离计算模块根据所述弱星在所述参考星在当前信号发射时间下的坐标、所述弱星的钟差纠正信息和所述A-GPS接收机的参考位置坐标计算所述弱星至所述A-GPS接收机的参考位置之间的距离。
可选地，CurSat_RcvRange＝sqrt((x2-x3)2+(y2-y3)2+(z2-z3)2)+Cur_ClkErr；
CurSat_RcvRange为所述弱星至所述A-GPS接收机的参考位置之间的距离，(x2，y2，z2)为所述A-GPS接收机的参考位置坐标，(x3，y3，z3)为所述弱星在所述参考星当前信号发射时间下的坐标，Cur_ClkErr为所述弱星的钟差纠正信息。
S24、所述弱星信号发射时间获取模块根据所述参考星与所述弱星在信号传播时间上的差值以及所述参考星的信号发射时间得到所述弱星的信号发射时间。
优选地，CurSat_TranTime＝RefSat_TranTime+Diff_TranTime；
其中，CurSat_TranTime为所述弱星的信号发射时间，RefSat_TranTime为所述参考星的信号发射时间，Diff_TranTime为所述参考星与所述弱星在信号传播时间上的差值；
其中，Diff_TranTime通过RefSat_RcvRange与CurSat_RcvRange之间差值除以光速得到的。
S25、所述弱星帧同步模块根据所述弱星的信号发射时间计算所述弱星当前的周内时以及所述弱星当前子帧内的比特数，以完成弱星帧同步。
具体地，将所述弱星的信号发射时间除以6秒，其中，得到的商的整数部分即为所述弱星当前的周内时；
将所述弱星的信号发射时间对6秒进行取余数运算得到的值乘以1000转化为毫秒单位后除以20毫秒，其中，得到的商的整数部分即为所述弱星当前子帧内的比特数。S26、所述定位解算模块使用所有完成帧同步的卫星进行位置、速度和时间的定位解算。
本发明实施例提供的基于A-GPS接收机的帧同步方法，与现有技术相比，一方面，其利用网络下发的参考时间辅助强信号卫星的帧同步，即利用网络下发的参考时间对周内时进行校验，以得到可靠的周内时TOW；另一方面，其利用已完成帧同步的强卫星的信号发射时间信息来计算弱卫星信号发射时间，实现弱信号卫星的帧同步，从而能够保证在信号能量高和低的环境中都能够快速完成帧同步，并能够快速获取可靠的周内时TOW。
本发明实施例还提供一种基于A-GPS接收机的帧同步装置，位于A-GPS接收机，所述装置包括跟踪模块31、奇偶校验模块32、交接字判断模块33、强星帧同步模块34、参考星选择模块35、参考星信号发射时间获取模块36、参考星位置计算模块37、参考星钟差纠正信息获取模块38、参考位置获取模块39、第一距离计算模块40、弱星位置计算模块41、弱星钟差纠正信息获取模块42、第二距离计算模块43、弱星信号发射时间获取模块44、弱星帧同步模块45和定位解算模块46。
所述跟踪模块31，用于以50个原始电文比特/秒的发送速度发送原始电文比特至所述奇偶校验模块。
所述奇偶校验模块32，用于对每秒内接收到的所述50个原始电文比特得到通过奇偶校验的30个原始电文比特，并发送所述通过奇偶校验的30个原始电文比特至所述交接字判断模块。
优选地，所述奇偶校验模块32，用于从所述50个原始电文比特中按照接收的先后顺序选取30个原始电文比特进行奇偶校验；如果所选取的30个原始电文比特没有通过奇偶校验，则从剩余的原始电文比特中按照接收的先后顺序选取1个原始电文比特添加到上次选取的30个原始电文比特末尾，同时删除30个原始电文比特中的第1个原始电文比特，重新进行奇偶校验，直至得到通过奇偶校验的30个原始电文比特。
所述交接字判断模块判断33，用于接收到的所述通过奇偶校验的30个原始电文比特是否为交接字，若是，则将判断得出的交接字发送至所述强星帧同步模块34，若否，则跳转至所述奇偶校验模块32准备下一个通过奇偶校验的30个原始电文比特。
所述强星帧同步模块34，用于按照交接字电文校验逻辑从所述判断得出的交接字中提取周内时，根据网络下发的参考时间获取参考周内时，并将提取的周内时和所述参考周内时作差，如果二者差值的绝对值小于等于第一预设值，则向所述参考星选择模块35发送已完成强星帧同步的指示消息，如果二者差值的绝对值大于所述第一预设值，则跳转至所述奇偶校验模块32准备下一个通过奇偶校验的30个原始电文比特。
优选地，所述第一预设值为1。
优选地，所述强星帧同步模块，用于接收网络下发的参考时间；
还用于利用以下公式获取参考周内时：Ref_TOW＝Ref_Time/6秒；
其中，Ref_TOW为参考周内时，Ref_Time为网络下发的参考时间。
所述参考星选择模块35，用于根据接收到的所述已完成强星帧同步的指示消息，从所有完成帧同步的强星中选择信号能量最强的卫星作为参考星。
所述参考星信号发射时间获取模块36，用于根据所述强星帧同步模块34提取的周内时和所述奇偶校验模块32提供的所述参考星当前子帧内的比特数以及所述跟踪模块31提供的码相位得到所述参考星的信号发射时间。
优选地，RefSat_TranTime＝TOW*6000+比特数*20+码相位，其中，RefSat_TranTime为所述参考星的信号发射时间，TOW为所述提取的周内时，所述码相位为所述跟踪模式输出的测量值。
所述参考星位置计算模块37，用于计算所述参考星在当前信号发射时间下的坐标。
所述参考星钟差纠正信息获取模块38，用于从网络获取电文信息中提取的所述参考星的钟差纠正信息。
所述参考位置获取模块39，用于接收网络下发的A-GPS接收机的参考位置坐标。
所述第一距离计算模块40，用于根据所述参考星在当前信号发射时间下的坐标、所述参考星的钟差纠正信息和所述A-GPS接收机参考位置坐标计算所述参考星至所述A-GPS接收机的参考位置之间的距离。
优选地，RefSat_RcvRange＝sqrt((x1-x2)2+(y1-y2)2+(z1-z2)2)+Ref_ClkErr；
其中，RefSat_RcvRange为所述参考星至所述A-GPS接收机的参考位置之间的距离，(x1，y1，z1)为所述参考星在当前信号发射时间下的坐标，(x2，y2，z2)为所述A-GPS接收机的参考位置坐标，Ref_ClkErr为所述参考星的钟差纠正信息。
所述弱星位置计算模块41，用于计算弱星在所述参考星当前信号发射时间下的坐标。
所述弱星钟差纠正信息获取模块42，用于从网络获取电文信息中提取的所述弱星的钟差纠正信息。
所述第二距离计算模块43，用于根据所述弱星在所述参考星当前信号发射时间下的坐标以及所述弱星的钟差纠正信息和所述A-GPS接收机参考位置坐标计算所述弱星至所述A-GPS接收机的参考位置之间的距离。
优选地，CurSat_RcvRange＝sqrt((x2-x3)2+(y2-y3)2+(z2-z3)2)+Cur_ClkErr；
CurSat_RcvRange为所述弱星至所述A-GPS接收机的参考位置之间的距离，(x2，y2，z2)为所述A-GPS接收机的参考位置坐标，(x3，y3，z3)为所述弱星在所述参考星当前信号发射时间下的坐标，Cur_ClkErr为所述弱星的钟差纠正信息。
所述弱星信号发射时间获取模块44，用于根据所述参考星与弱星在信号传播时间上的差值以及所述参考星的信号发射时间得到所述弱星的信号发射时间。
优选地，CurSat_TranTime＝RefSat_TranTime+Diff_TranTime；
其中，CurSat_TranTime为所述弱星的信号发射时间，RefSat_TranTime为所述参考星的信号发射时间，Diff_TranTime为所述参考星与所述弱星在信号传播时间上的差值；
其中，Diff_TranTime通过RefSat_RcvRange与CurSat_RcvRange之间差值除以光速得到的。
所述弱星帧同步模块45，用于根据所述弱星的信号发射时间计算所述弱星当前的周内时以及所述弱星当前子帧内的比特数，以完成弱星帧同步。
具体地，将所述弱星的信号发射时间除以6秒，其中，得到的商的整数部分即为所述弱星当前的周内时；
将所述弱星的信号发射时间对6秒进行取余数运算得到的值乘以1000转化为毫秒单位后除以20毫秒，其中，得到的商的整数部分即为所述弱星当前子帧内的比特数。
所述定位解算模块46，用于使用所有完成帧同步的卫星进行位置、速度和时间的定位解算。
本发明实施例提供的基于A-GPS接收机的帧同步装置，与现有技术相比，一方面，其利用网络下发的参考时间辅助强信号卫星的帧同步，即利用网络下发的参考时间对周内时进行校验，以得到可靠的周内时TOW；另一方面，其利用已完成帧同步的强卫星的信号发射时间信息来计算弱卫星信号发射时间，实现弱信号卫星的帧同步，从而能够保证在信号能量高和低的环境中都能够快速完成帧同步，并能够快速获取可靠的周内时TOW。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种基于A-GPS接收机的帧同步方法，应用于A-GPS接收机，其特征在于，所述A-GPS接收机包括跟踪模块、奇偶校验模块、交接字判断模块、强星帧同步模块、参考星选择模块、参考星信号发射时间获取模块、参考星位置计算模块、参考星钟差纠正信息获取模块、参考位置获取模块、第一距离计算模块、弱星位置计算模块、弱星钟差纠正信息获取模块、第二距离计算模块、弱星信号发射时间获取模块、弱星帧同步模块和定位解算模块，所述方法包括：
所述跟踪模块以50个原始电文比特/秒的发送速度发送原始电文比特至所述奇偶校验模块；
所述奇偶校验模块对每秒内接收到的所述50个原始电文比特得到通过奇偶校验的30个原始电文比特，并发送所述通过奇偶校验的30个原始电文比特至所述交接字判断模块；
所述交接字判断模块判断接收到的所述通过奇偶校验的30个原始电文比特是否为交接字，若是，则将判断得出的交接字发送至所述强星帧同步模块，若否，则跳转至所述奇偶校验模块准备下一个通过奇偶校验的30个原始电文比特；
所述强星帧同步模块按照交接字电文校验逻辑从所述判断得出的交接字中提取周内时，根据网络下发的参考时间获取参考周内时，并将提取的周内时和所述参考周内时作差，如果二者差值的绝对值小于等于第一预设值，则向所述参考星选择模块发送已完成强星帧同步的指示消息，如果二者差值的绝对值大于所述第一预设值，则跳转至所述奇偶校验模块准备下一个通过奇偶校验的30个原始电文比特；
所述参考星选择模块根据接收到的所述已完成强星帧同步的指示消息，从所有完成帧同步的强星中选择信号能量最强的卫星作为参考星；
所述参考星信号发射时间获取模块根据所述强星帧同步模块提取的周内时和所述奇偶校验模块提供的所述参考星当前子帧内的比特数以及所述跟踪模块提供的码相位得到所述参考星的信号发射时间；
所述参考星位置计算模块计算所述参考星在当前信号发射时间下的坐标；
所述参考星钟差纠正信息获取模块从网络获取电文信息中提取的所述参考星的钟差纠正信息；
所述参考位置获取模块接收网络下发的A-GPS接收机的参考位置坐标；
所述第一距离计算模块根据所述参考星在当前信号发射时间下的坐标、所述参考星的钟差纠正信息和所述A-GPS接收机的参考位置坐标计算所述参考星至所述A-GPS接收机的参考位置之间的距离；
所述弱星位置计算模块计算弱星在所述参考星当前信号发射时间下的坐标；
所述弱星钟差纠正信息获取模块从网络获取电文信息中提取的所述弱星的钟差纠正信息；
所述第二距离计算模块根据所述弱星在所述参考星在当前信号发射时间下的坐标、所述弱星的钟差纠正信息和所述A-GPS接收机的参考位置坐标计算所述弱星至所述A-GPS接收机的参考位置之间的距离；
所述弱星信号发射时间获取模块根据所述参考星与所述弱星在信号传播时间上的差值以及所述参考星的信号发射时间得到所述弱星的信号发射时间；
所述弱星帧同步模块根据所述弱星的信号发射时间计算所述弱星当前的周内时以及所述弱星当前子帧内的比特数，以完成弱星帧同步；
所述定位解算模块使用所有完成帧同步的卫星进行位置、速度和时间的定位解算。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述奇偶校验模块根据所述50个原始电文比特得到通过奇偶校验的30个原始电文比特，包括：
所述奇偶校验模块从所述50个原始电文比特中按照接收的先后顺序选取30个原始电文比特进行奇偶校验；如果所选取的30个原始电文比特没有通过奇偶校验，则从剩余的原始电文比特中按照接收的先后顺序选取1个原始电文比特添加到上次选取的30个原始电文比特末尾，同时删除30个原始电文比特中的第1个原始电文比特，重新进行奇偶校验，直至得到通过奇偶校验的30个原始电文比特。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述强星帧同步模块根据网络下发的参考时间获取参考周内时包括：
接收网络下发的参考时间；
利用以下公式获取参考周内时：Ref_TOW＝Ref_Time/6秒；
其中，Ref_TOW为参考周内时，Ref_Time为网络下发的参考时间。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参考星信号发射时间获取模块根据所述强星帧同步模块提取的周内时和所述奇偶校验模块提供的所述参考星当前子帧内的比特数以及所述跟踪模块提供的码相位得到所述参考星的信号发射时间利用以下公式进行：RefSat_TranTime＝TOW*6000+比特数*20+码相位，其中，RefSat_TranTime为所述参考星的信号发射时间，TOW为所述提取的周内，所述码相位为所述跟踪模块输出的测量值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一距离计算模块根据以下公式得到所述参考星至所述A-GPS接收机的参考位置之间的距离：
RefSat_RcvRange＝sqrt((x1-x2)2+(y1-y2)2+(z1-z2)2)+Ref_ClkErr；
其中，RefSat_RcvRange为所述参考星至所述A-GPS接收机的参考位置之间的距离，(x1，y1，z1)为所述参考星在当前信号发射时间下的坐标，(x2，y2，z2)为所述A-GPS接收机的参考位置坐标，Ref_ClkErr为所述参考星的钟差纠正信息。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二距离计算模块根据以下公式得到所述弱星至所述A-GPS接收机的参考位置之间的距离：
CurSat_RcvRange＝sqrt((x2-x3)2+(y2-y3)2+(z2-z3)2)+Cur_ClkErr；
CurSat_RcvRange为所述弱星至所述A-GPS接收机的参考位置之间的距离，(x2，y2，z2)为所述A-GPS接收机的参考位置坐标，(x3，y3，z3)为所述弱星在所述参考星当前信号发射时间下的坐标，Cur_ClkErr为所述弱星的钟差纠正信息。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述弱星信号发射时间获取模块根据以下公式得到所述弱星的信号发射时间：
CurSat_TranTime＝RefSat_TranTime+Diff_TranTime；
其中，CurSat_TranTime为所述弱星的信号发射时间，RefSat_TranTime为所述参考星的信号发射时间，Diff_TranTime为所述参考星与所述弱星在信号传播时间上的差值；
其中，Diff_TranTime通过RefSat_RcvRange与CurSat_RcvRange之间差值除以光速得到的。
8.一种基于A-GPS接收机的帧同步装置，位于A-GPS接收机，其特征在于，所述装置包括跟踪模块、奇偶校验模块、交接字判断模块、强星帧同步模块、参考星选择模块、参考星信号发射时间获取模块、参考星位置计算模块、参考星钟差纠正信息获取模块、参考位置获取模块、第一距离计算模块、弱星位置计算模块、弱星钟差纠正信息获取模块、第二距离计算模块、弱星信号发射时间获取模块、弱星帧同步模块和定位解算模块；
所述跟踪模块，用于以50个原始电文比特/秒的发送速度发送原始电文比特至所述奇偶校验模块；
所述奇偶校验模块，用于对每秒内接收到的所述50个原始电文比特得到通过奇偶校验的30个原始电文比特，并发送所述通过奇偶校验的30个原始电文比特至所述交接字判断模块；
所述交接字判断模块判断，用于接收到的所述通过奇偶校验的30个原始电文比特是否为交接字，若是，则将判断得出的交接字发送至所述强星帧同步模块，若否，则跳转至所述奇偶校验模块准备下一个通过奇偶校验的30个原始电文比特；
所述强星帧同步模块，用于按照交接字电文校验逻辑从所述判断得出的交接字中提取周内时，根据网络下发的参考时间获取参考周内时，并将提取的周内时和所述参考周内时作差，如果二者差值的绝对值小于等于第一预设值，则向所述参考星选择模块发送已完成强星帧同步的指示消息，如果二者差值的绝对值大于所述第一预设值，则跳转至所述奇偶校验模块准备下一个通过奇偶校验的30个原始电文比特；
所述参考星选择模块，用于根据接收到的所述已完成强星帧同步的指示消息，从所有完成帧同步的强星中选择信号能量最强的卫星作为参考星；
所述参考星信号发射时间获取模块，用于根据所述强星帧同步模块提取的周内时和所述奇偶校验模块提供的所述参考星当前子帧内的比特数以及所述跟踪模块提供的码相位得到所述参考星的信号发射时间；
所述参考星位置计算模块，用于计算所述参考星当前信号发射时间的坐标；
所述参考星钟差纠正信息获取模块，用于从网络获取电文信息中提取的所述参考星的钟差纠正信息；
所述参考位置获取模块，用于接收网络下发的A-GPS接收机的参考位置坐标；
所述第一距离计算模块，用于根据所述参考星在当前信号发射时间下的坐标、所述参考星的钟差纠正信息和所述A-GPS接收机参考位置坐标计算所述参考星至所述A-GPS接收机的参考位置之间的距离；
所述弱星位置计算模块，用于计算弱星在所述参考星当前信号发射时间下的坐标；
所述弱星钟差纠正信息获取模块，用于从网络获取电文信息中提取的所述弱星的钟差纠正信息；
所述第二距离计算模块，用于根据所述弱星在所述参考星当前信号发射时间下的坐标以及所述弱星的钟差纠正信息和所述A-GPS接收机参考位置坐标计算所述弱星至所述A-GPS接收机的参考位置之间的距离：
所述弱星信号发射时间获取模块，用于根据所述参考星与弱星在信号传播时间上的差值以及所述参考星的信号发射时间得到所述弱星的信号发射时间；
所述弱星帧同步模块，用于根据所述弱星的信号发射时间计算所述弱星当前的周内时以及所述弱星当前子帧内的比特数，以完成弱星帧同步；
所述定位解算模块，用于使用所有完成帧同步的卫星进行位置、速度和时间的定位解算。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述奇偶校验模块，用于从所述50个原始电文比特中按照接收的先后顺序选取30个原始电文比特进行奇偶校验；如果所选取的30个原始电文比特没有通过奇偶校验，则从剩余的原始电文比特中按照接收的先后顺序选取1个原始电文比特添加到上次选取的30个原始电文比特末尾，同时删除30个原始电文比特中的第1个原始电文比特，重新进行奇偶校验，直至得到通过奇偶校验的30个原始电文比特。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述强星帧同步模块，用于接收网络下发的参考时间；
还用于利用以下公式获取参考周内时：Ref_TOW＝Ref_Time/6秒；
其中，Ref_TOW为参考周内时，Ref_Time为网络下发的参考时间。
11.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述参考星信号发射时间获取模块，用于根据以下公式得到所述参考星的信号发射时间：
RefSat_TranTime＝TOW*6000+比特数*20+码相位，其中，RefSat_TranTime为所述参考星的信号发射时间，TOW为所述提取的周内时，所述码相位为所述跟踪模式输出的测量值。
12.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一距离计算模块根据以下公式得到所述参考星至所述A-GPS接收机的参考位置之间的距离：
RefSat_RcvRange＝sqrt((x1-x2)2+(y1-y2)2+(z1-z2)2)+Ref_ClkErr；
其中，RefSat_RcvRange为所述参考星至所述A-GPS接收机的参考位置之间的距离，(x1，y1，z1)为所述参考星在当前信号发射时间下的坐标，(x2，y2，z2)为所述A-GPS接收机的参考位置坐标，Ref_ClkErr为所述参考星的钟差纠正信息。
13.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第二距离计算模块根据以下公式得到所述弱星至所述A-GPS接收机的参考位置之间的距离：
CurSat_RcvRange＝sqrt((x2-x3)2+(y2-y3)2+(z2-z3)2)+Cur_ClkErr；
CurSat_RcvRange为所述弱星至所述A-GPS接收机的参考位置之间的距离，(x2，y2，z2)为所述A-GPS接收机的参考位置坐标，(x3，y3，z3)为所述弱星在所述参考星当前信号发射时间下的坐标，Cur_ClkErr为所述弱星的钟差纠正信息。
14.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述弱星信号发射时间获取模块根据以下公式得到所述弱星的信号发射时间：
CurSat_TranTime＝RefSat_TranTime+Diff_TranTime；
其中，CurSat_TranTime为所述弱星的信号发射时间，RefSat_TranTime为所述参考星的信号发射时间，Diff_TranTime为所述参考星与所述弱星在信号传播时间上的差值；
其中，Diff_TranTime通过RefSat_RcvRange与CurSat_RcvRange之间差值除以光速得到的。
15.一种A-GPS接收机，其特征在于，所述A-GPS接收机包括权利要求8至14中任一项所述的基于A-GPS接收机的帧同步装置。
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