CN108732598B - 一种gnss接收机及其时间确定方法 - Google Patents

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Abstract

一种GNSS接收机及其时间确定方法，所述GNSS接收机包括：蜂窝通信模块，用于接收基站发送的信号帧，根据信号帧的边缘产生触发信号，并解析信号帧以确定信号帧的边缘对应的第一时间；GNSS模块，通过硬件直连从所述蜂窝通信模块接收触发信号，并利用第二时间、接收到触发信号时的第三时间以及接收到时间信息时的第四时间进行计算，以确定GNSS接收机的当前时间，第二时间由蜂窝通信模块根据第一时间确定并发出，时间信息由蜂窝通信模块根据信号帧确定并发出；其中，第一时间和第二时间以所述基站的本地时间为基准，所述第三时间和第四时间以所述GNSS接收机的本地时间为基准。通过本发明提供的方案能够更精准的确定接收机时间。

Description

一种GNSS接收机及其时间确定方法
技术领域
本发明涉及卫星通信技术领域，具体地涉及一种GNSS接收机及其时间确定方法。
背景技术
随着全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，简称GNSS，以下简称GNSS系统)的快速发展和普及，搭载有GNSS接收机的手机等电子设备可以基于所述GNSS系统方便、快捷的进行精准定位。例如，所述GNSS接收机可以接收所述GNSS系统中多颗卫星发射的无线测距信号来实现对自身的实时定位、授时、导航等功能。
而为了实现上述功能，所述GNSS接收机需要能够捕获并跟踪上所述系统的卫星信号。现有的GNSS接收机可以根据GNSS接收机时间结合其他一系列参数来较准确的估计出系统中各卫星的可见状态及其相应的码相位和频率参数，从而有效缩小搜索范围。
当所述GNSS接收机停止工作时，现有技术普遍通过实时时钟(Real-time Clock，简称RTC)计数的方式来维护接收机时间，以便电子设备能够继续基于所述系统实现定位、导航等功能。但是，实时时钟的精度较低，经过较长时间后会产生较大误差。在大多数情况下，实时时钟计数辅助确定接收机时间的方案只适用于计算卫星的星空图，无法用于精确估计卫星的码相位及多普勒频移。
另一方面，现有技术中还有一种GNSS接收机可以通过网络辅助的方式来提升定位的速度和灵敏度。例如，GNSS接收机可以根据辅助全球定位系统(Aided GlobalPositioning System，简称AGPS)中服务器下发的信息来辅助确定接收机时间。但是，这样的方案在实际应用中，由于服务器能够提供的时间精度不足(通常在秒级)而难以直接利用，只能进行码片的全范围搜索。
在现阶段，大多数情况下，现有技术没有提供一种有效的方案能够更精准的确定接收机时间，以减少接收机时间与卫星时间的误差，甚至在GNSS接收机不工作时，仍能确保对接收机时间的计算准确度，从而有利于电子设备更精准、更快速的捕获卫星。
发明内容
本发明解决的技术问题是如何更精准的确定和维护接收机时间，以便电子设备更准确、快速的捕获卫星。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种GNSS接收机，包括：蜂窝通信模块，用于接收基站发送的信号帧，根据所述信号帧的边缘产生触发信号，并解析所述信号帧以确定所述信号帧的边缘对应的第一时间；GNSS模块，通过硬件直连从所述蜂窝通信模块接收所述触发信号，并利用第二时间、接收到所述触发信号时的第三时间以及接收到时间信息时的第四时间进行计算，以确定接收到所述GNSS接收机的当前时间，所述第二时间由所述蜂窝通信模块根据所述第一时间确定并发出，所述时间信息由所述蜂窝通信模块根据所述信号帧确定并发出；其中，所述第一时间和第二时间以所述基站的本地时间为基准，所述第三时间和第四时间以所述GNSS接收机的本地时间为基准。
可选地，所述GNSS模块包括用于利用所述触发信号对所述第二时间进行修正的时间估计模块，所述时间估计模块包括：误差确定子模块，用于根据所述GNSS模块接收到所述触发信号时的第五时间以及所述第二时间确定误差，所述第五时间以GNSS时间为基准；补偿子模块，用于根据所述误差对所述第二时间进行修正；其中，所述GNSS模块确定所述当前时间的过程是利用修正后的第二时间进行的。
可选地，所述第五时间是根据所述第三时间、所述GNSS模块接收到所述卫星信息时的第六时间以及所述GNSS模块接收到所述卫星信息时的第七时间确定的，所述第六时间以GNSS时间为基准，所述第七时间以所述GNSS接收机的本地时间为基准，所述卫星信息由GNSS卫星发送。
可选地，所述第五时间采用如下公式进行计算：Tpgs_1＝Tgps-(Tg3-Tg1)；其中，所述Tpgs_1为所述第五时间，所述Tgps为所述第六时间，所述Tg3为所述第七时间，所述Tg1为所述第三时间。
可选地，所述根据所述误差对所述第二时间进行修正是指：修正后的第二时间等于所述第二时间和所述误差之和。
可选地，所述GNSS接收机还包括：本地时钟模块，用于为所述蜂窝通信模块和GNSS模块提供本地时钟，以确定所述GNSS接收机的本地时间。
可选地，所述第二时间由所述蜂窝通信模块根据所述第一时间确定是指：所述蜂窝通信模块根据所述信号帧从所述基站传输到所述GNSS接收机的传输时间修正所述第一时间，以获得所述第二时间。
可选地，所述传输时间是根据所述基站和所述GNSS接收机之间的距离确定的。
可选地，所述第二时间等于所述第一时间和所述传输时间之和。
可选地，根据所述当前时间确定对卫星的搜索范围。
本发明实施例还提供一种GNSS接收机的时间确定方法，包括：蜂窝通信模块接收基站发送的信号帧，根据所述信号帧的边缘产生触发信号，并解析所述信号帧以确定所述信号帧的边缘对应的第一时间；GNSS模块通过硬件直连从所述蜂窝通信模块接收所述触发信号，并利用第二时间、接收到所述触发信号时的第三时间以及接收到时间信息时的第四时间进行计算，以确定所述GNSS接收机的当前时间，所述第二时间由所述蜂窝通信模块根据所述第一时间确定并发出，所述时间信息由所述蜂窝通信模块根据所述信号帧确定并发出；其中，所述第一时间和第二时间以所述基站的本地时间为基准，所述第三时间和第四时间以所述GNSS接收机的本地时间为基准。
可选地，所述利用所述触发信号对所述第二时间进行修正包括：误差确定子模块根据所述GNSS模块接收到所述触发信号时的第五时间以及所述第二时间确定误差，所述第五时间以GNSS时间为基准；补偿子模块根据所述误差对所述第二时间进行修正；其中，所述GNSS模块确定所述当前时间的过程是利用修正后的第二时间进行的。
可选地，所述第五时间是根据所述第三时间、所述GNSS模块接收到所述卫星信息时的第六时间以及所述GNSS模块接收到所述卫星信息时的第七时间确定的，所述第六时间以GNSS时间为基准，所述第七时间以所述GNSS接收机的本地时间为基准，所述卫星信息由GNSS卫星发送。
可选地，所述第二时间由所述蜂窝通信模块根据所述第一时间确定是指：所述蜂窝通信模块根据所述信号帧从所述基站传输到所述GNSS接收机的传输时间修正所述第一时间，以获得所述第二时间。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
GNSS接收机包括的蜂窝通信模块和GNSS模块硬件直连，所述蜂窝通信模块接收基站发送的信号帧，根据所述信号帧的边缘产生触发信号，并解析所述信号帧以确定所述信号帧的边缘对应的第一时间；所述GNSS模块通过所述硬件直连从所述蜂窝通信模块接收所述触发信号，并利用第二时间、接收到所述触发信号时的第三时间以及接收到时间信息时的第四时间进行计算，以确定所述GNSS接收机的当前时间，所述第二时间由所述蜂窝通信模块根据所述第一时间确定并发出，所述时间信息由所述蜂窝通信模块根据所述信号帧确定并发出；其中，所述第一时间和第二时间以所述基站的本地时间为基准，所述第三时间和第四时间以所述GNSS接收机的本地时间为基准。较之现有技术所采用的带有蜂窝通信模块的GNSS接收机，本发明的技术方案将所述蜂窝通信模块和GNSS模块通过硬件直连，以尽可能消除两个模块间通过硬件直连进行信息传递时的时延，进而精准确定所述GNSS接收机的当前时间(即所述接收机时间)。
进一步，所述GNSS接收机还包括时间估计模块，以利用所述触发信号对所述第二时间进行修正。本领域技术人员理解，当所述基站的本地时间与所述卫星的卫星时间存在误差时，或者，当所述基站的本地时间与所述卫星的卫星时间所参考的基准不相同时，基于本方案确定的所述当前时间可能存在偏差，因而可以通过所述时间估计模块对所述第二时间进行修正，并基于修正后的第二时间确定所述当前时间。
进一步，所述GNSS接收机根据所述当前时间确定对所述卫星的搜索范围，由于基于本发明的技术方案能够更精准的确定所述当前时间，使得配置有本发明所述GNSS接收机的电子设备能够更准确、快速的捕获卫星。
附图说明
图1是本发明的第一实施例的一种GNSS接收机的结构示意图；
图2是本发明第二实施例的一种GNSS接收机的时间确定方法的流程图。
具体实施方式
本领域技术人员理解，如背景技术所言，现有的GNSS接收机可以通过GNSS模块对接收到的卫星信息直接进行解析，以获得所述卫星信息中包含时间信息(所述时间信息用于确定所述卫星的卫星时间，所述卫星时间也可称为GNSS时间)，进而以此维护所述GNSS接收机的接收机时间(也可称为当前时间)，以确保所述GNSS接收机的接收机时间和所述卫星的卫星时间保持高度同步。而当所述GNSS接收机无法直接从所述卫星信息中解析获得所述卫星时间时(如手机关闭了定位功能，即所述GNSS模块停止工作时)，理想状态下，所述GNSS接收机的本地时间应与所述卫星时间同步，所述GNSS接收机以其本地时钟为基准确定的当前时间应当与所述GNSS卫星的卫星时间一致。
但是，现有的GNSS接收机在GNSS模块停止工作时，主要通过实时时钟(Real-timeClock，简称RTC)来维护所述GNSS接收机的本地时间，由于所述实时时钟的精度较低，经过较长时间后，会产生较大的误差，导致所述GNSS接收机的本地时间和所述卫星时间不同步，使得以所述本地时间为基准确定的接收机时间与所述卫星时间存在偏差。因而，需要借助蜂窝网络来辅助确定所述接收机时间。
然而，对于现有的带有蜂窝通信模块的GNSS接收机，其借助蜂窝网络辅助确定的所述接收机时间的精度不足，不利于所述GNSS接收机准确快速的捕获卫星。
为了解决这一技术问题，本申请发明人通过分析发现，可以利用基站定位的方式来提升蜂窝网络提供给所述GNSS接收机的时间精度，尤其在所述GNSS接收机的本地时间不准确时，可以通过所述基站的本地时间来校正所述GNSS接收机的接收机时间，其中，所述基站自身配置有时钟源，其对应的本地时间与所述卫星时间保持同步。
具体地，对于采用本发明实施例的技术方案的GNSS接收机，其包括的蜂窝通信模块和GNSS模块通过硬件直连，所述蜂窝通信模块接收基站发送的信号帧，根据所述信号帧的边缘产生触发信号，并解析所述信号帧以确定所述信号帧的边缘对应的第一时间；所述GNSS模块通过所述硬件直连从所述蜂窝通信模块接收所述触发信号，并利用第二时间、接收到所述触发信号时的第三时间以及接收到时间信息时的第四时间进行计算，以确定所述GNSS接收机的当前时间，所述第二时间由所述蜂窝通信模块根据所述第一时间确定并发出，所述时间信息由所述蜂窝通信模块根据所述信号帧确定并发出；其中，所述第一时间和第二时间以所述基站的本地时间为基准，所述第三时间和第四时间以所述GNSS接收机的本地时间为基准。
本领域技术人员理解，本发明实施例的技术方案将所述蜂窝通信模块和GNSS模块通过硬件直连，以消除两个模块间进行信息传递时的时延，进而精准确定所述GNSS接收机的当前时间(即所述接收机时间)。
进一步，所述GNSS接收机还包括时间估计模块，以利用所述触发信号对所述第二时间进行修正。本领域技术人员理解，当所述基站的本地时间与所述卫星的卫星时间存在误差时，或者，当所述基站的本地时间与所述卫星的卫星时间所参考的基准不相同时，基于本方案确定的所述当前时间可能存在偏差，因而可以通过所述时间估计模块对所述第二时间进行修正，并基于修正后的第二时间确定所述当前时间。
进一步，所述GNSS接收机根据所述当前时间确定对所述卫星的搜索范围，由于基于本发明的技术方案能够更精准的确定所述当前时间，使得配置有本发明所述GNSS接收机的电子设备能够更准确、快速的捕获卫星。
为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图1是本发明的第一实施例的一种GNSS接收机的结构示意图。其中，所述GNSS接收机9可以是能够与全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，简称GNSS，以下简称GNSS系统)连接并接收其卫星信息的装置；所述GNSS接收机9可以安装于电子设备(如手机、IPAD等)内，以便所述电子设备通过所述GNSS接收机9捕获所述GNSS系统中的卫星，进行对所述电子设备自身进行定位。
具体地，在本实施例中，所述GNSS接收机9包括蜂窝通信模块5，用于接收基站1发送的信号帧，根据所述信号帧的边缘产生触发信号，并解析所述信号帧以确定所述信号帧的边缘对应的第一时间；GNSS模块6，通过硬件直连a从所述蜂窝通信模块5接收所述触发信号，并利用第二时间、接收到所述触发信号时的第三时间以及接收到时间信息时的第四时间进行计算，以确定所述GNSS接收机9的当前时间，所述第二时间由所述蜂窝通信模块5根据所述第一时间确定并发出，所述时间信息由所述蜂窝通信模块5根据所述信号帧确定并发出；其中，所述第一时间和第二时间以所述基站1的本地时间为基准，所述第三时间和第四时间以所述GNSS接收机9的本地时间为基准。进一步地，所述基站1可以是蜂窝基站，其可以以所述卫星2的卫星时间为时间基准，即所述基站1和卫星2的时间保持同步；或者，所述基站1虽然不以所述卫星2的卫星时间作为时间基准，但两者的时间精度保持在同一量级。例如，对于码分多址(Code Division Multiple Access，简称CDMA)基站或者CDMA2000基站，其可以以10us为精度量级与所述卫星2保持时间同步；而对于时分同步码分多址(TimeDivision-Synchronous Code Division Multiple Access，简称TD-SCDMA)基站，则可以以3us为精度量级与所述卫星2保持时间同步；对于长期演进(Long Term Evolution，简称LTE)基站，可以以1us甚至微秒为精度量级与所述卫星2保持时间同步。在一个非限制性实施例中，所述基站1也可以搭载GNSS接收机(图中未示出)，以更精准的将所述卫星2的卫星时间作为其时间基准。
进一步地，所述蜂窝通信模块5可以通过射频模块3接收所述基站1发送的所述信号帧。
进一步地，所述信号帧包括时间信息，其以所述基站1的本地时间为基准，相应的，对所述信号帧解析后确定的所述第一时间也是以所述基站1的本地时间为基准的。在一个优选例中，所述第一时间可以是所述蜂窝通信模块5接收到所述信号帧的边缘时的基站时间(以下记作T1)，由于所述基站1将所述卫星2的卫星时间作为其时间基准，因而所述第一时间也可以理解为所述信号帧的边缘对应的卫星时间。
本领域技术人员理解，本实施例所述时间信息可以与前述由所述GNSS卫星2(以下简称卫星2)发送的卫星信息中的时间信息不相同，其中，前者由所述基站1发送，所述蜂窝通信模块5可以据此解析确定所述第一时间；而后者则由所述卫星2发送，所述GNSS接收机9可以据此确定所述卫星的卫星时间。
作为一个变化例，当所述基站1未将所述卫星2的卫星时间作为其时间基准，而是采用与所述卫星时间保持在同一量级的其他时间基准时，也即基站1采用的时间基准与卫星2的卫星时间存在偏差时，则可以根据两个时间基准的对应关系进行转化，以获得所述信号帧的边缘对应的卫星时间。
进一步地，所述蜂窝通信模块5在检测到所述信号帧的边缘时，还通过硬件直连a向所述GNSS模块6发送触发信号，所述GNSS模块6基于所述GNSS接收机9的本地时间记录检测到所述信号帧的边缘的时刻(即所述第三时间，以下记作Tg1)。
本领域技术人员理解，由于所述蜂窝通信模块5和GNSS模块6是通过硬件直连的，使得两者间传递信号的时延非常小，可以忽略不计。优选地，所述第三时间可以理解为所述蜂窝通信模块5接收到所述信号帧的边缘时的本地时间，其中，所述本地时间为所述GNSS接收机9的本地时间。在一个优选例中，所述GNSS接收机还可以包括本地时钟模块10，其用于为所述蜂窝通信模块5和GNSS模块6提供本地时钟，以确定所述GNSS接收机9的本地时间。例如，所述本地时钟模块10可以是温度补偿晶体振荡器(Temperature Compensate X’talcrystal Oscillator，简称TCXO)。优选地，所述蜂窝通信模块5和GNSS模块6共用所述本地时钟模块10作为时钟源。
进一步地，所述蜂窝通信模块5还可以基于所述信号帧对频偏进行估计，从而得到所述本地时钟模块10对应的钟漂(clkDrift)信息以及相应的模糊度。本领域技术人员理解，由于所述GNSS模块6和蜂窝通信模块5共用所述本地时钟模块10作为时钟源，因而所述GNSS模块6可以基于所述蜂窝通信模块5确定的所述钟漂信息对卫星2的多普勒频移进行估计，以便所述GNSS接收机9捕获所述卫星2。
进一步地，所述第二时间(以下记作T2)可以是考虑了所述基站1和GNSS接收机9之间的距离之后，所述蜂窝通信模块5接收到所述信号帧的边缘时的基站时间，基于所述第二时间确定的当前时间可以更进一步地提高采用本发明实施例的技术方案进行时间辅助的精度。在一个优选例中，所述蜂窝通信模块5可以根据所述信号帧从所述基站1传输到所述GNSS接收机9的传输时间(以下记作deltaT)修正所述第一时间，以获得所述第二时间，其中，所述传输时间是根据所述基站1和所述GNSS接收机9之间的距离确定的。例如，所述第二时间、第一时间以及传输时间三者之间的关系可以基于如下公式表示：
T2＝T1+deltaT；
其中，所述T2为第二时间，所述T1为第一时间，所述deltaT为传输时间。
进一步地，所述传输时间可以根据所述信号帧的传输速度以及所述基站1和GNSS接收机9之间的距离确定，其中，所述基站1的位置可以预先确定，所述GNSS接收机9的位置则可以通过基站定位技术来确定。例如，可以基于如下公式确定所述传输时间：
Figure BDA0001270027490000091
其中，所述deltaT为传输时间，所述(X1,Y1,Z1)为所述基站1的位置坐标，所述(X2,Y2,Z2)为所述GNSS接收机9的位置坐标，所述c为光速。需要指出的是，在实际应用中，基于现有的基站定位技术确定的所述GNSS接收机9的位置坐标可以是所述GNSS接收机9的概略坐标，其具体实施方式可以参考现有技术，在此不予赘述。
进一步地，所述蜂窝通信模块5在接收到所述信号帧后，将所述信号帧中包含的时间信息发送给所述GNSS模块6；并在检测到所述信号帧的边缘时，通过硬件直连a向所述GNSS模块6发送所述触发信号。
进一步地，所述第三时间(以下记作Tg1)可以是所述GNSS模块6接收到所述触发信号时的本地时间；所述第四时间(以下记作Tg2)可以是所述GNSS模块6接收到所述时间信息时的本地时间。
本领域技术人员理解，本实施例可以适用于所述GNSS模块6无法从所述卫星2发送的卫星信息中直接解析获得所述卫星2的卫星时间的情形，为了避免以所述GNSS接收机9的本地时钟模块10为基准的本地时间与所述卫星2的卫星时间不同步，更为了提高时间辅助的精度，采用本实施例的GNSS接收机9优选地基于所述基站1的本地时间来辅助确定所述GNSS接收机9的当前时间(即所述接收机时间，以下记作Tcur)。
进一步地，本实施例通过硬件直连a向所述GNSS模块6传输所述触发信号，由于所述硬件直连a的信号传输时延可以忽略不计，所以所述蜂窝通信模块5和GNSS模块6能够以所述触发信号(即所述信号帧的边缘)为基准保持时间同步；又由于所述基站1与所述卫星2是时间同步的，所以所述当前时间可以基于如下公式表示：
Tcur＝T2+(Tg2-Tg1)；
其中，所述Tcur为所述当前时间，所述T2为所述第二时间，所述Tg2为所述第四时间，所述Tg1为所述第三时间。
进一步地，所述GNSS接收机9可以根据所述当前时间、所述钟漂信息以及其他GNSS接收机相关信息推算所述卫星2的估计参数，进而基于所述模糊度来确定搜索范围，以捕获所述卫星2。
由上，采用第一实施例的方案，能够有效利用基站定位提升蜂窝网络(也可称为蜂窝通信网络)提供给所述GNSS接收机的时间精度；并且，GNSS和蜂窝通信网络共用时钟以利用所述蜂窝通信网络估计得到所述GNSS接收机的本地时钟的钟漂信息；进一步地，所述GNSS接收机的蜂窝通信模块和GNSS模块通过硬件直连，能够有效消除两者间进行信息传递时的时延，从而更精准的确定和维护所述接收机时间，有利于所述GNSS接收机更快速、准确的捕获卫星。
本申请发明人进一步分析发现，前述第一实施例的技术方案是建立在所述基站1和所述卫星2能够保持时间同步的基础上的，即在实施所述第一实施例的技术方案时，需要确保所述基站1以所述卫星2的卫星时间作为时间基准，或者，虽然不以所述卫星时间为时间基准，但时间精度需要与所述卫星2的时间精度保持在同一量级。而在实际应用中，所述基站1的时间基准可能并不是所述卫星2的卫星时间，或者，虽然所述基站1以所述卫星时间作为时间基准，但是所述基站1在做卫星时间与蜂窝网络信号调制进行同步操作时，可能会引入系统偏差(以下记作△T)，这就导致采用第一实施例的方案确定的当前时间可能仍与所述卫星2标准的卫星时间存在偏差。
因而，需要对所述第二时间进行修正，以消除所述系统偏差对所述当前时间的影响。具体地，仍参考图1，对如何修正所述第二时间，以及基于修正后的第二时间确定所述当前时间的具体过程做具体阐述。
在一个优选例中，所述GNSS模块6还可以包括时间估计模块7，其用于利用所述触发信号对所述第二时间进行修正，其中，所述时间估计模块7可以包括误差确定子模块(图中未示出)，其用于根据所述GNSS模块6接收到所述触发信号时的第五时间(以下记作Tpgs_1)以及所述第二时间确定误差(也可称为系统偏差，以下记作△T)，所述第五时间以GNSS时间(也可称为卫星时间)为基准。进一步地，所述时间估计模块7还可以包括补偿子模块(图中未示出)，用于根据所述误差对所述第二时间进行修正；其中，上述第一实施例中所述GNSS模块6确定所述当前时间的过程是利用修正后的第二时间进行的。
进一步地，所述第五时间可以是根据所述第三时间、所述GNSS模块6接收到所述卫星信息时的第六时间(以下记作Tgps)以及所述GNSS模块6接收到所述卫星信息时的第七时间(以下记作Tg3)确定的，所述第六时间以GNSS时间为基准，所述第七时间以所述GNSS接收机9的本地时间为基准，所述卫星信息由所述GNSS卫星2发送。具体地，所述GNSS模块6中的时间估计模块7可以通过射频模块8接收来自所述卫星2的测距信号(即所述为卫星信息)，进而通过位置、速度和时间(Position Velocity and Time，简称PVT)解算来确定精准的接收机时间，所述GNSS模块6还可以进而通过所述本地时钟模块10推算所述触发信号对应的卫星时间，并将其推算获得的所述触发信号对应的卫星时间和基于前述第一实施例确定的所述当前时间一同输入至所述时间估计模块7，以实时跟踪所述蜂窝通信模块5的时间误差。
例如，所述GNSS接收机9采用前述第一实施例的技术方案，解析所述基站1发送的信号帧中的时间信息，结合所述基站定位技术确定所述第二时间，并将所述第二时间发送给所述时间估计模块7。另一方面，所述GNSS接收机9还通过所述射频模块8接收所述卫星2发送的测距信号和导航电文，组成伪距、多普勒原始观测量以及解得所述卫星2的位置信息；然后基于这些信息，根据最小二乘算法(或卡尔曼滤波算法)，计算所述GNSS接收机9当前的位置、速度以及所述第六时间，而所述GNSS接收机9接收到所述卫星信息时的本地时间即为所述第七时间。
本领域技术人员理解，当所述基站1与所述卫星2的时间同步时，应存在如下等式：
Tg3-Tg1＝Tgps-Tpgs_1；
其中，所述Tpgs_1为所述第五时间，所述Tgps为所述第六时间，所述Tg3为所述第七时间，所述Tg1为所述第三时间。即所述GNSS接收机9接收到所述卫星信息时的本地时间与接收到所述触发信号时的本地时间之差，应当等于所述GNSS接收机9接收到所述卫星信息时的卫星时间与接收到所述触发信号时的卫星时间之差。
基于前述等式，可以计算获得所述第五时间。本领域技术人员理解，所述第五时间是基于所述卫星2的卫星信息中的时间信息确定的，所述GNSS模块6接收到所述触发信号时的卫星时间；而所述第二时间则是基于所述基站1的信号帧中的时间信息确定的，所述GNSS模块6接收到所述信号帧的边缘(即所述触发信号)时的基站时间。优选地，所述时间估计模块7对所述第五时间和第二时间进行滤波估计，以确定所述系统偏差。例如，可以基于如下线性模型对所述第五时间和第二时间进行滤波处理：
Figure BDA0001270027490000121
其中，所述τ为待估计的第二时间，所述
Figure BDA0001270027490000122
表示相应的时间变化率，所述ω为模型误差(如可以假定为高斯白噪声)，所述Ts为测量时间间隔(也可称为测量频率)，所述τMeasurement为所述第五时间，所述ε为观测误差。
优选地，基于所述线性模型，可以构造一个时间相关的卡尔曼滤波器，通过所述第五时间来估计所述第二时间和时间变化率，经所述卡尔曼滤波器滤波输出的所述第二时间的估计误差就是所述系统偏差。
进一步地，在确定了所述系统偏差后，所述GNSS模块6可以根据其对所述第二时间进行修正，所述修正后的第二时间可以基于如下公式表示：
T2＝T1+deltaT+△T；
其中，所述T2为修正后的第二时间，所述T1为所述第一时间，所述deltaT为所述传输时间，所述△T为所述系统偏差。
进一步地，所述GNSS模块6还可以基于所述修正后的第二时间确定所述当前时间。
在本发明实施例的一个典型的应用场景中，共采用了三个时间基准：基站时间、卫星时间(也可称为GNSS时间)和本地时间，其中，所述基站时间由所述基站1提供，所述卫星时间由所述卫星2提供，所述本地时间由所述GNSS接收机9的本地时钟模块10提供。当所述GNSS接收机9无法从所述卫星的卫星信息中直接解析获得所述卫星时间时，为免单独基于所述GNSS接收机9的本地时间确定所述接收机时间时出现偏差，可以借助所述基站1的基站时间来辅助确定所述接收机时间。
具体地，所述GNSS接收机9接收所述基站1发送的信号帧，并通过所述蜂窝通信模块5确定所述信号帧的边缘对应的基站时间(即所述第一时间，以下记作T1)，还将所述信号帧中包括的时间信息发送给所述GNSS模块6；并且，所述蜂窝通信模块5在检测到所述信号帧的边缘时，还通过硬件直连a向所述GNSS模块6发送触发信号。进一步地，所述蜂窝通信模块5还根据所述基站1和所述GNSS接收机9之间的距离确定所述信号帧的传输时间(以下记作deltaT)，从而更精准的确定所述信号帧的边缘对应的基站时间(即所述第二时间，以下记作T2)，其中所述第二时间、第一时间以及传输时间三者间的关系可以表示为T2＝T1+deltaT。
当所述GNSS模块6接收到所述蜂窝通信模块5发送的时间信息时，记录接收到所述时间信息时的本地时间(即所述第四时间，以下记作Tg2)；当所述GNSS模块6通过硬件直连a接收到所述触发信号时，还记录此时的本地时间(即所述第三时间，以下记作Tg1)。由于所述蜂窝通信模块5和GNSS模块6是通过硬件直连的，触发信号由所述蜂窝通信模块5传递至GNSS模块6的传输用时可以忽略不计，从而基于所述第三时间和第四时间，确定以所述触发信号为标准点(零点)时所述GNSS接收机9接收到所述时间信息的本地时间(即Tg2-Tg1)。
在确定了所述第二时间以及GNSS接收机9接收到所述时间信息时的本地时间后，可以根据两者确定所述GNSS接收机9的当前时间(以下记作Tcur，也可称为所述接收机时间)，其中，所述当前时间、第二时间以及GNSS接收机9接收到所述时间信息的本地时间三者间的关系可以表示为公式：Tcur＝T2+Tg2-Tg1，此即为借助于所述基站1确定的所述GNSS接收机9的当前时间。
本领域技术人员理解，前述应用场景在实际应用时，是建立在所述基站1以所述卫星2的卫星时间为时间基准的基础上的，或者，虽然不以所述卫星时间为时间基准，但所述基站时间的时间精度与所述卫星时间的时间精度保持在同一量级。当所述基站时间的时间基准不是所述卫星时间时，或者，虽然所述基站时间的时间基准是所述卫星时间，但所述基站1在对所述卫星时间与蜂窝网络信号调制进行同步操作时，可能引入系统偏差(以下记作△T)。即所述基站1的基站时间可能与所述卫星时间不同步，因而需要进一步校正。
在另一个典型的应用场景中，所述第三时间、第七时间、第六时间以及第五时间之间的关系可以基于公式Tg3-Tg1＝Tgps-Tpgs_1表示，其中，所述Tpgs_1为所述第五时间，其为所述GNSS模块6接收到触发信号时的卫星时间；所述Tgps为所述第六时间，其为所述GNSS模块6接收到所述卫星信息时的卫星时间；所述Tg3为所述GNSS模块6接收到所述卫星信息时的本地时间。当所述基站时间与所述卫星时间同步时，根据前述公式计算获得的所述第五时间应当与所述第二时间相等，则对两者滤波处理，得到的结果就是所述系统偏差△T。
进一步地，所述GNSS模块6可以根据所述系统偏差对所述第二时间进行修正，以获得更精准的当前时间。
本领域技术人员理解，需要指出的是，用于计算所述第六时间的卫星信息可以是所述GNSS模块6历史上接收到的卫星信息，而非必须是当前时刻的卫星信息；而前述用于计算所述当前时间的所述卫星信息则是实时的。这是由于在计算所述第六时间时，需要根据所述卫星信息中的时间信息直接解析获得最准确的卫星时间，因而，当当前时刻的卫星信息无法解析获得所述卫星时间时，可以根据所述GNSS模块6历史上接收到的，能够解析获得所述卫星时间的卫星信息中，距今最近的卫星信息确定所述第六时间。而在确定所述当前时间时，则无论当前时刻的所述卫星信息能否解析获得所述卫星时间，本发明实施例的技术方案均根据其确定所述第二时间，进而确定所述当前时间。
图2是本发明的第二实施例的一种GNSS接收机的时间确定方法的流程图。其中，所述GNSS接收机可以是上述图1所述的GNSS接收机9。下面结合图1和图2对所述时间确定方法的流程作具体阐述。
具体地，在本实施例中，首先执行步骤S101，蜂窝通信模块5接收基站1发送的信号帧，根据所述信号帧的边缘产生触发信号，并解析所述信号帧以确定所述信号帧的边缘对应的第一时间；
然后执行步骤S102，GNSS模块6通过硬件直连2从所述蜂窝通信模块5接收所述触发信号，并利用第二时间、接收到所述触发信号时的第三时间以及接收到时间信息时的第四时间进行计算，以确定所述GNSS接收机的当前时间，所述第二时间由所述蜂窝通信模块5根据所述第一时间确定并发出，所述时间信息由所述蜂窝通信模块5根据所述信号帧确定并发出。
优选地，所述第一时间和第二时间以所述基站的本地时间为基准，所述第三时间和第四时间以所述GNSS接收机的本地时间为基准。
进一步地，所述蜂窝通信模块5根据所述信号帧从所述基站1传输到所述GNSS接收机9的传输时间修正所述第一时间，以获得所述第二时间。
进一步地，所述步骤S102还可以包括步骤：利用所述触发信号对所述第二时间进行修正。在一个优选例中，所述GNSS模块6确定所述当前时间的过程可以是利用修正后的第二时间进行的。
进一步地，所述利用所述触发信号对所述第二时间进行修正可以包括步骤：误差确定子模块根据所述GNSS模块6接收到所述触发信号时的第五时间以及所述第二时间确定误差，所述第五时间以GNSS时间为基准；补偿子模块根据所述误差对所述第二时间进行修正。
优选地，所述第五时间是根据所述第三时间、所述GNSS模块6接收到所述卫星信息时的第六时间以及所述GNSS模块6接收到所述卫星信息时的第七时间确定的，所述第六时间以GNSS时间为基准，所述第七时间以所述GNSS接收机9的本地时间为基准，所述卫星信息由GNSS卫星2发送。
关于本实施例中所述GNSS接收机9各模块的具体功能和执行逻辑，可以参照图1中的相关描述，在此不予赘述。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于以计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘或光盘等。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (12)

1.一种GNSS接收机，其特征在于，包括：
蜂窝通信模块，用于接收基站发送的信号帧，根据所述信号帧的边缘产生触发信号，并解析所述信号帧以确定所述信号帧的边缘对应的第一时间；
GNSS模块，通过硬件直连从所述蜂窝通信模块接收所述触发信号，并利用第二时间、接收到所述触发信号时的第三时间以及接收到时间信息时的第四时间进行计算，以确定所述GNSS接收机的当前时间，所述第二时间由所述蜂窝通信模块根据所述第一时间确定并发出，所述时间信息由所述蜂窝通信模块根据所述信号帧确定并发出；
其中，所述第一时间和第二时间以所述基站的本地时间为基准，所述第三时间和第四时间以所述GNSS接收机的本地时间为基准；
所述GNSS模块包括用于利用所述触发信号对所述第二时间进行修正的时间估计模块，所述时间估计模块包括：
误差确定子模块，用于对第五时间和所述第二时间进行滤波估计，以确定系统偏差，所述第五时间是基于卫星的卫星信息中的时间信息确定的所述GNSS模块接收到所述触发信号时的卫星时间，所述第二时间是基于所述基站的信号帧中的时间信息确定的所述GNSS模块接收到所述触发信号时的基站时间；
补偿子模块，用于根据所述系统偏差对所述第二时间进行修正；
其中，所述GNSS模块确定所述当前时间的过程是利用修正后的第二时间进行的。
2.根据权利要求1所述的GNSS接收机，其特征在于，所述第五时间是根据所述第三时间、所述GNSS模块接收到卫星信息时的第六时间以及所述GNSS模块接收到所述卫星信息时的第七时间确定的，所述第六时间以GNSS时间为基准，所述第七时间以所述GNSS接收机的本地时间为基准，所述卫星信息由GNSS卫星发送。
3.根据权利要求2所述的GNSS接收机，其特征在于，所述第五时间采用如下公式进行计算：
Tpgs_1＝Tgps-(Tg3-Tg1)；其中，所述Tpgs_1为所述第五时间，所述Tgps为所述第六时间，所述Tg3为所述第七时间，所述Tg1为所述第三时间。
4.根据权利要求1所述的GNSS接收机，其特征在于，所述根据所述误差对所述第二时间进行修正是指：修正后的第二时间等于所述第二时间和所述误差之和。
5.根据权利要求1所述的GNSS接收机，其特征在于，还包括：
本地时钟模块，用于为所述蜂窝通信模块和GNSS模块提供本地时钟，以确定所述GNSS接收机的本地时间。
6.根据权利要求1所述的GNSS接收机，其特征在于，所述第二时间由所述蜂窝通信模块根据所述第一时间确定是指：所述蜂窝通信模块根据所述信号帧从所述基站传输到所述GNSS接收机的传输时间修正所述第一时间，以获得所述第二时间。
7.根据权利要求6所述的GNSS接收机，其特征在于，所述传输时间是根据所述基站和所述GNSS接收机之间的距离确定的。
8.根据权利要求6所述的GNSS接收机，其特征在于，所述第二时间等于所述第一时间和所述传输时间之和。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的GNSS接收机，其特征在于，根据所述当前时间确定对卫星的搜索范围。
10.一种GNSS接收机的时间确定方法，其特征在于，包括：
蜂窝通信模块接收基站发送的信号帧，根据所述信号帧的边缘产生触发信号，并解析所述信号帧以确定所述信号帧的边缘对应的第一时间；
GNSS模块通过硬件直连从所述蜂窝通信模块接收所述触发信号，并利用第二时间、接收到所述触发信号时的第三时间以及接收到时间信息时的第四时间进行计算，以确定所述GNSS接收机的当前时间，所述第二时间由所述蜂窝通信模块根据所述第一时间确定并发出，所述时间信息由所述蜂窝通信模块根据所述信号帧确定并发出；
其中，所述第一时间和第二时间以所述基站的本地时间为基准，所述第三时间和第四时间以所述GNSS接收机的本地时间为基准；
所述方法还包括：
利用所述触发信号对所述第二时间进行修正，所述GNSS模块确定所述当前时间的过程是利用修正后的第二时间进行的；
其中，所述利用所述触发信号对所述第二时间进行修正包括：
对第五时间和所述第二时间进行滤波估计，以确定系统偏差，所述第五时间是基于卫星的卫星信息中的时间信息确定的所述GNSS模块接收到所述触发信号时的卫星时间，所述第二时间是基于所述基站的信号帧中的时间信息确定的所述GNSS模块接收到所述触发信号时的基站时间；
根据所述系统偏差对所述第二时间进行修正。
11.根据权利要求10所述的时间确定方法，其特征在于，所述第五时间是根据所述第三时间、所述GNSS模块接收到卫星信息时的第六时间以及所述GNSS模块接收到所述卫星信息时的第七时间确定的，所述第六时间以GNSS时间为基准，所述第七时间以所述GNSS接收机的本地时间为基准，所述卫星信息由GNSS卫星发送。
12.根据权利要求10所述的时间确定方法，其特征在于，所述第二时间由所述蜂窝通信模块根据所述第一时间确定是指：所述蜂窝通信模块根据所述信号帧从所述基站传输到所述GNSS接收机的传输时间修正所述第一时间，以获得所述第二时间。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111929704B (zh) * 2020-09-28 2021-01-05 展讯通信（上海）有限公司 导航接收机、导航信息确定方法及相关装置
CN112327335B (zh) * 2020-11-04 2022-09-27 展讯通信（上海）有限公司 Gnss接收机和卫星捕获跟踪方法
CN113568300B (zh) * 2021-09-22 2022-01-04 深圳心派科技有限公司 Gps授时方法、装置、电子设备以及存储介质

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1620827A (zh) * 2001-12-12 2005-05-25 诺基亚有限公司 用于把蜂窝通信系统同步到gps时间的方法、设备和系统
CN101390294A (zh) * 2005-05-10 2009-03-18 高通股份有限公司 使用多通信模式用户设备使基站同步

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6678510B2 (en) * 2001-02-05 2004-01-13 Nokia Mobile Phones Ltd. Method, apparatus and system for GPS time synchronization using cellular signal bursts
US6865380B2 (en) * 2001-02-05 2005-03-08 Nokia Corporation Method, apparatus and system for frequency stabilization using cellular signal bursts
US20040010368A1 (en) * 2002-07-10 2004-01-15 Logan Scott Assisted GPS signal detection and processing system for indoor location determination
US9363633B2 (en) * 2010-02-22 2016-06-07 Nokia Technologies Oy Accurate GNSS time handling in dual/multi-SIM terminals
CN102316420A (zh) * 2011-10-24 2012-01-11 北京邮电大学 基于lte的多播单频网的拆分方法
CN102983899B (zh) * 2012-11-30 2014-12-03 哈尔滨工业大学 基于天线协同的蜂窝系统上行链路干扰抑制方法
CN103401621B (zh) * 2013-07-30 2015-07-01 北京交通大学 高铁高架桥场景下基于簇延迟线的分区混合信道建模方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1620827A (zh) * 2001-12-12 2005-05-25 诺基亚有限公司 用于把蜂窝通信系统同步到gps时间的方法、设备和系统
CN101868025A (zh) * 2001-12-12 2010-10-20 高通股份有限公司 用于把蜂窝通信系统同步到gps时间的方法、设备和系统
CN101390294A (zh) * 2005-05-10 2009-03-18 高通股份有限公司 使用多通信模式用户设备使基站同步

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