CN109669197A - 一种用于北斗接收机热启动快速定位的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于北斗接收机热启动快速定位的方法，包括以下步骤：北斗接收机估计当前开机时刻；当接收机完成子码同步测得码相位并进入子帧同步状态后，根据导航电文构筑卫星信号发射时刻方程；根据北斗卫星轨道高度和当前开机时刻，构筑信号传输时间约束条件；通过卫星信号发射时刻方程和信号传输时间约束条件求解卫星信号发射时刻；根据卫星信号发射时刻和关机前储存的星历信息，进行热启动定位解算，得到热启动定位结果。不需要等待子桢同步就能得到卫星信号发射时刻，减少了子桢同步过程的至少18秒时间，大幅度缩减热启动的时间；同时，仅仅通过卫星信号发射时刻方程和信号传输时间约束条件即可得到卫星信号发射时刻，简单易实现。

Description

一种用于北斗接收机热启动快速定位的方法

技术领域

本发明属于接收机技术领域，涉及一种用于北斗接收机热启动快速定位的方法。

背景技术

在卫星完成位同步以后，仍需等待子桢同步才能得到卫星信号发射时间，进而解算得到接收机位置，而子桢同步耗时约18秒甚至更多。针对这个问题，目前采用的解决方法为，利用接收机关机前的位置，关机前保存星历和本地实时时钟，推算卫星发射时刻。

但是，上述方法的算法复杂，公式多，计算难度大；同时，对接收机实时时钟精度要求高，要求接收机实时时钟(Real Time Clock)精度优于10毫秒，否则热启动会失效；并且对接收机位置有约束，要求接收机实际位置相比关机前位置误差在15km以内。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种用于北斗接收机热启动快速定位的方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种用于北斗接收机热启动快速定位的方法，包括以下步骤：

步骤1：北斗接收机估计当前开机时刻；

步骤2：当接收机完成子码同步测得码相位并进入子帧同步状态后，根据导航电文构筑卫星信号发射时刻方程；

步骤3：根据北斗卫星轨道高度和所述当前开机时刻，构筑信号传输时间约束条件；通过所述卫星信号发射时刻方程和所述信号传输时间约束条件求解卫星信号发射时刻；

步骤4：根据所述卫星信号发射时刻和关机前储存的星历信息，进行热启动定位解算，得到热启动定位结果。

本发明进一步的改进在于：

北斗接收机为北斗B1C接收机。

步骤1的具体方法为：

通过接收机实时时钟记录上次关机到当前开机的时间间隔，并根据上次关机时接收机记录的上次关机时刻，估计当前开机时刻t_u，t_u＝上次关机到当前开机的时间间隔+上次关机时刻。

步骤2中的卫星信号发射时刻方程为：

t^(s)＝18*SOH+c

其中：t^(s)为卫星信号发射时刻，SOH为导航电文的下一桢起始沿的小时内秒计数，c表示码相位在一帧导航电文中的位置，其中，b为一帧导航电文子码的个数，CP为码相位。

步骤3中的信号传输时间约束条件为：

根据北斗卫星轨道高度和所述当前开机时刻，构筑信号传输时间约束条件：

0.06<t_u-t^(s)≤0.013

将卫星信号发射时刻方程与信号传输时间约束条件并列求解，得到卫星信号发射时刻：

其中，round代表四舍五入取整数。

北斗接收机为北斗B2a接收机。

步骤1的具体方法为：

通过接收机实时时钟记录上次关机到当前开机的时间间隔，并根据上次关机时接收机记录的上次关机时刻，估计当前开机时刻t_u，t_u＝上次关机到当前开机的时间间隔+上次关机时刻。

步骤2中的卫星信号发射时刻方程为：

t^(s)＝3*SOW+c

其中：t^(s)为卫星信号发射时刻，SOW为导航电文的下一桢起始沿的小时内秒计数，c表示码相位在一帧导航电文中的位置，其中，b为一帧导航电文子码的个数，CP为码相位。

步骤3中的信号传输时间约束条件为：

根据北斗卫星轨道高度和所述当前开机时刻，构筑信号传输时间约束条件：

0.06<t_u-t^(s)≤0.013

将卫星信号发射时刻方程与信号传输时间约束条件并列求解，得到卫星信号发射时刻：

其中，round代表四舍五入取整数。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

通过导航电文构筑卫星信号发射时刻方程，并根据北斗卫星轨道高度和所述当前开机时刻和当前开机时刻给出信号传输时间约束条件即卫星信号发射时刻约束方程，通过卫星信号发射时刻方程和卫星信号发射时刻约束方程即可求得卫星信号发射时刻，通过卫星信号发射时刻和关机前储存的星历信息，即可进行热启动定位解算，进而得到热启动定位结果。相较于传统的需要等待子桢同步才能得到卫星信号发射时间的方法，减少了子桢同步过程的时间；其中，B1C子桢同步需要18秒，B2a子桢同步需要3秒；大幅度缩减热启动的时间；同时，仅仅通过卫星信号发射时刻方程和信号传输时间约束条件即可得到卫星信号发射时刻，简单易实现。仅要求接收机实时时钟的要求精度优于9秒即可(北斗B2a接收机为1.5秒)，相较于其他方案的10毫秒，使接收机时钟的可选性得到了极大的提升。不需要使用接收机关机前的位置，相较于现有方法要求接收机实际位置相比关机前位置误差在15km以内的限制条件，本方法的适应性更强。采用本方法进行热启动，启动成功率近100％，极大的提高了热启动的成功率。

附图说明

图1为本发明的方法流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，本发明一种用于北斗接收机热启动快速定位的方法，包括以下步骤：

步骤1：北斗接收机估计当前开机时刻；

步骤2：当接收机完成子码同步测得码相位并进入子帧同步状态后，根据导航电文构筑卫星信号发射时刻方程；

步骤3：根据北斗卫星轨道高度和所述当前开机时刻，构筑信号传输时间约束条件；通过卫星信号发射时刻方程和信号传输时间约束条件求解卫星信号发射时刻；

步骤4：根据卫星信号发射时刻和关机前储存的星历信息，进行热启动定位解算，得到热启动定位结果。

当接收机为北斗B1C接收机，包括以下步骤：

步骤1：北斗接收机估计当前开机时刻；通过实时时钟记录上次关机到当前开机的时间间隔，并根据上次关机时接收机记录的上次关机时刻，估计当前开机时刻t_u，t_u＝上次关机到当前开机的时间间隔+上次关机时刻。

步骤2：当接收机完成子码同步测得码相位并进入子帧同步状态后，根据导航电文构筑卫星信号发射时刻方程；其中，卫星信号发射时刻方程为：

t^(s)＝18*SOH+c

其中：t^(s)为卫星信号发射时刻，SOH为导航电文的下一桢起始沿的小时内秒计数，c表示码相位在一帧导航电文中的位置，其中，b为一帧导航电文子码的个数，CP为码相位，c可在接收机进入子帧同步状态后直接得到。

步骤3：根据北斗卫星轨道高度和所述当前开机时刻，构筑信号传输时间约束条件；通过卫星信号发射时刻方程和信号传输时间约束条件求解卫星信号发射时刻；

信号传输时间约束条件为：

根据北斗卫星轨道高度和所述当前开机时刻，构筑信号传输时间约束条件：

0.06<t_u-t^(s)≤0.013

将卫星信号发射时刻方程与信号传输时间约束条件并列求解，得到卫星信号发射时刻：

其中，round代表四舍五入取整数，例如：round(1.5)＝2,round(4.3)＝4,round(3.6)＝4,round(13.6)＝14等；这里的数值仅仅是为了说明round的含义。

步骤4：根据卫星信号发射时刻和关机前储存的星历信息，进行热启动定位解算，得到热启动定位结果。

本发法可以适用于现有的北斗B1C或北斗B2a接收机，或其他北斗接收机，均可以进行热启动快速定位。

开发板实验表明，关机2小时以内再次开机，北斗B1C接收机使用本方法和常规热启动的热启动首次定位时长如表1所示：

表1使用本方法和常规方式进行热启动的热启动首次定位时长

关机时长(分钟)	使用本方法热启动首次定位时长(秒)	常规方式热启动首次定位时长(秒)
			1	1	20
30	2	19
			60	2	19.5
90	2	19
			120	2	20

通过上表可以看出，使用本方法热启动首次定位时长相较于常规方式热启动首次定位时长具有大幅度的减少，减少时间接近18s。

当接收机为北斗B2a接收机，包括以下步骤：

步骤1：北斗接收机估计当前开机时刻；具体为：通过接收机实时时钟记录上次关机到当前开机的时间间隔，并根据上次关机时接收机记录的上次关机时刻，估计当前开机时刻t_u，t_u＝上次关机到当前开机的时间间隔+上次关机时刻。

步骤2：当接收机完成子码同步测得码相位并进入子帧同步状态后，根据导航电文构筑卫星信号发射时刻方程；卫星信号发射时刻方程为：

t^(s)＝3*SOW+c

其中：t^(s)为卫星信号发射时刻，SOW为导航电文的下一桢起始沿的小时内秒计数，c表示码相位在一帧导航电文中的位置，其中，b为一帧导航电文子码的个数，CP为码相位。

步骤3：根据北斗卫星轨道高度和所述当前开机时刻，构筑信号传输时间约束条件；通过卫星信号发射时刻方程和信号传输时间约束条件求解卫星信号发射时刻；

信号传输时间约束条件为：

根据北斗卫星轨道高度和所述当前开机时刻，构筑信号传输时间约束条件：

0.06<t_u-t^(s)≤0.013

将卫星信号发射时刻方程与信号传输时间约束条件并列求解，得到卫星信号发射时刻：

其中，round代表四舍五入取整数。

步骤4：根据卫星信号发射时刻和关机前储存的星历信息，进行热启动定位解算，得到热启动定位结果。

开发板实验表明，关机2小时以内再次开机，北斗B2a接收机使用本方法和常规热启动的热启动首次定位时长相比，从最少3秒的时间减少为1～2秒，在一定程度上实现了接收机热启动快速定位。

通过导航电文构筑卫星信号发射时刻方程，并根据北斗卫星轨道高度和所述当前开机时刻和当前开机时刻给出信号传输时间约束条件即卫星信号发射时刻约束方程，通过卫星信号发射时刻方程和卫星信号发射时刻约束方程即可求得卫星信号发射时刻，通过卫星信号发射时刻和关机前储存的星历信息，即可进行热启动定位解算，进而得到热启动定位结果。相较于传统的需要等待子桢同步才能得到卫星信号发射时间的方法，减少了子桢同步过程的时间；其中，B1C子桢同步需要18秒，B2a子桢同步需要3秒，大幅度缩减热启动的时间，将热启动首次定位时长缩减至1～2s；同时，仅仅通过卫星信号发射时刻方程和信号传输时间约束条件即可得到卫星信号发射时刻，简单易实现。仅要求接收机实时时钟的要求精度优于9秒即可(北斗B2a接收机为1.5秒)，相较于其他方案的10毫秒，使接收机时钟的可选性得到了极大的提升。不需要使用接收机关机前的位置，相较于现有方法要求接收机实际位置相比关机前位置误差在15km以内的限制条件，本方法的适应性更强。采用本方法进行热启动，启动成功率近100％，极大的提高了热启动的成功率。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于北斗接收机热启动快速定位的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：北斗接收机估计当前开机时刻；

步骤2：当接收机完成子码同步测得码相位并进入子帧同步状态后，根据导航电文构筑卫星信号发射时刻方程；

步骤3：根据北斗卫星轨道高度和所述当前开机时刻，构筑信号传输时间约束条件；通过所述卫星信号发射时刻方程和所述信号传输时间约束条件求解卫星信号发射时刻；

步骤4：根据所述卫星信号发射时刻和关机前储存的星历信息，进行热启动定位解算，得到热启动定位结果。

2.根据权利要求1所述的用于北斗接收机热启动快速定位的方法，其特征在于，所述北斗接收机为北斗B1C接收机。

3.根据权利要求2所述的用于北斗接收机热启动快速定位的方法，其特征在于，所述步骤1的具体方法为：

通过接收机实时时钟记录上次关机到当前开机的时间间隔，并根据上次关机时接收机记录的上次关机时刻，估计当前开机时刻t_u，t_u＝上次关机到当前开机的时间间隔+上次关机时刻。

4.根据权利要求2所述的用于北斗接收机热启动快速定位的方法，其特征在于，所述步骤2中的卫星信号发射时刻方程为：

t^(s)＝18*SOH+c

其中：t^(s)为卫星信号发射时刻，SOH为导航电文的下一桢起始沿的小时内秒计数，c表示码相位在一帧导航电文中的位置，其中，b为一帧导航电文子码的个数，CP为码相位。

5.根据权利要求2所述的用于北斗接收机热启动快速定位的方法，其特征在于，所述步骤3中的信号传输时间约束条件为：

根据北斗卫星轨道高度和所述当前开机时刻，构筑信号传输时间约束条件：

0.06<t_u-t^(s)≤0.013

将所述卫星信号发射时刻方程与所述信号传输时间约束条件并列求解，得到卫星信号发射时刻：

其中，round代表四舍五入取整数。

6.根据权利要求1所述的用于北斗接收机热启动快速定位的方法，其特征在于，所述北斗接收机为北斗B2a接收机。

7.根据权利要求6所述的用于北斗接收机热启动快速定位的方法，其特征在于，所述步骤1的具体方法为：

通过接收机实时时钟记录上次关机到当前开机的时间间隔，并根据上次关机时接收机记录的上次关机时刻，估计当前开机时刻t_u，t_u＝上次关机到当前开机的时间间隔+上次关机时刻。

8.根据权利要求6所述的用于北斗接收机热启动快速定位的方法，其特征在于，所述步骤2中的卫星信号发射时刻方程为：

t^(s)＝3*SOW+c

其中：t^(s)为卫星信号发射时刻，SOW为导航电文的下一桢起始沿的小时内秒计数，c表示码相位在一帧导航电文中的位置，其中，b为一帧导航电文子码的个数，CP为码相位。

9.根据权利要求6所述的用于北斗接收机热启动快速定位的方法，其特征在于，所述步骤3中的信号传输时间约束条件为：

根据北斗卫星轨道高度和所述当前开机时刻，构筑信号传输时间约束条件：

0.06<t_u-t^(s)≤0.013

将所述卫星信号发射时刻方程与所述信号传输时间约束条件并列求解，得到卫星信号发射时刻：

其中，round代表四舍五入取整数。