CN109765585A - 一种卫星星历预测方法、卫星定位方法和装置、存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种卫星星历预测方法、卫星定位方法和装置、存储介质，所述卫星星历预测方法包括：获取卫星导航数据和参考点位置坐标，所述卫星导航数据包括历书数据、传播数据；根据获取的参考点位置坐标和历书数据预测可见卫星；使用预测的可见卫星的传播数据预测卫星星历。本申请通过根据参考点位置坐标和卫星导航数据预测可见卫星和卫星星历，减少了设备的CPU使用率和电流消耗，节约了系统资源，且获得的卫星星历在未来较长一段时间内都是有效的。

Description

一种卫星星历预测方法、卫星定位方法和装置、存储介质

技术领域

本发明实施例涉及但不限于卫星通信技术领域，特别涉及一种卫星星历预测方法、卫星定位方法和装置、存储介质。

背景技术

目前，全球卫星导航定位系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)由美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、中国的BeiDou以及欧盟的Galileo组成。初次定位时间(TimeTo First Fix，TTFF)是用户对GNSS接收机性能的最直观体验，也是评判GNSS接收机优劣的重要因素。通常情况下，GNSS接收机的TTFF取决于通过无线电频率从至少四颗可见卫星获取卫星信号的时间以及通过解调卫星导航数据(此处的卫星导航数据包含卫星星历和历书数据)下载导航信息的时间。但是，当GNSS接收机工作在室内、密集城区等各种信号条件恶劣的环境中时，获取卫星信号的时间和下载导航信息的时间都会增加，从而使得GNSS接收机的TTFF时间变长。

通过使用卫星星历来协助GNSS接收机定位，可以提高GNSS接收机的灵敏度，提供卫星星历的方法包括：

(1)从第三方辅助GNSS服务器(例如谷歌Google或诺基亚Nokia服务器)实时接收卫星星历：由邻近接收机站或由网络参考接收机站同时观察到实时传送的当前广播星历表，并将观察到的所有当前广播星历表都转发到数据中心的服务器上。

一般在任何特定时间，GNSS接收机都是处于只能看到整个卫星星座的一小部分的位置，因此，当前广播星历表只属于一小部分可见卫星的星历表，通过部分星历表协助GNSS接收机定位，节约了系统的资源。但是，当前广播星历表仅在四个小时内有效，一旦当前广播星历表的有效期届满，GNSS接收机就需要再重新检索当前广播星历表。

(2)在GNSS接收机上预测卫星星历：从服务器接收包含轨道、时钟和地球定向参数(Earth Orientation Parameter，EOP)的传播数据并利用传播数据进行卫星星历预测，所述传播数据由服务器根据从全球GNSS服务网络定期接收的精确的星历表生成。

通过该方法预测的卫星星历在未来较长一段时间里(一般为14天或28天)是有效的，因此，GNSS接收机不需要经常检索传播数据，以便进行卫星星历预测。但是，该方法利用全卫星(即整个卫星星座中的所有卫星)的传播数据对全卫星的星历表进行预测，使GNSS接收机的预测过程占用了大量的设备资源，如中央处理器(Central Processing Unit，CPU)使用率、电流消耗等。

发明内容

本发明实施例提供了一种卫星星历预测方法、卫星定位方法和装置、存储介质，能够减少设备的资源占用且获得的卫星星历在未来较长一段时间内都是有效的。

本发明实施例的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供了一种卫星星历预测方法，包括：

获取卫星导航数据和参考点位置坐标，所述卫星导航数据包括历书数据、传播数据；

根据获取的参考点位置坐标和历书数据预测可见卫星；

使用预测的可见卫星的传播数据预测卫星星历。

在一实施例中，所述获取参考点位置坐标，包括：

通过有线或无线通信网络接收服务器发送的基站信息表，所述基站信息表包括多个基站的基站标识符和基站位置坐标信息；

确定自身当前所属基站的基站标识符，在所述基站信息表中查找所述确定的基站标识符对应的基站位置坐标；

将查找到的基站位置坐标作为参考点位置坐标。

在一实施例中，所述基站包括以下至少之一：蜂窝通信系统中的小区基站、无线局域网WLAN通信系统中的无线保真WiFi接入点站。

在一实施例中，所述参考点为位置坐标预先已知且与自身所属装置的距离在预设范围内的点。

在一实施例中，所述根据获取的参考点位置坐标和历书数据预测可见卫星，包括：

根据所述获取的参考点位置坐标和历书数据，计算整个卫星星座中所有卫星的仰角；

选择仰角超过预设的仰角阈值的卫星作为预测的可见卫星。

在一实施例中，所述历书数据包括整个卫星星座中所有卫星的低精度轨道参数和状态信息；

所述传播数据包含整个卫星星座中所有卫星的轨道、时钟和地球定向参数EOP信息。

本发明实施例还提供了一种存储介质，所述存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如以上任一项所述的卫星星历预测方法的步骤。

本发明实施例还提供了一种卫星星历预测装置，包括处理器及存储器，其中：所述处理器用于执行存储器中存储的程序，以实现如以上中任一项所述的卫星星历预测方法的步骤。

本发明实施例还提供了一种卫星定位方法，包括：

获取卫星导航数据和参考点位置坐标，所述卫星导航数据包括历书数据和传播数据；

根据获取的参考点位置坐标和历书数据预测可见卫星；

使用预测的可见卫星的传播数据预测卫星星历；

使用预测的卫星星历进行定位。

本发明实施例还提供了一种存储介质，所述存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如以上任一所述的卫星定位方法的步骤。

本发明实施例还提供了一种卫星定位装置，包括处理器及存储器，其中：所述处理器用于执行存储器中存储的程序，以实现如以上任一所述的卫星定位方法的步骤。

本发明实施例还提供了一种卫星星历预测装置，包括数据获取模块、卫星预测模块和星历预测模块，其中：

数据获取模块，用于获取卫星导航数据和参考点位置坐标，所述卫星导航数据包括历书数据、传播数据；

卫星预测模块，用于根据获取的参考点位置坐标和历书数据预测可见卫星；

星历预测模块，用于使用预测的可见卫星的传播数据预测卫星星历。

本发明实施例还提供了一种卫星定位装置，包括数据获取模块、卫星预测模块、星历预测模块和定位模块，其中：

数据获取模块，用于获取卫星导航数据和参考点位置坐标，所述卫星导航数据包括历书数据、传播数据；

卫星预测模块，用于根据获取的参考点位置坐标和历书数据预测可见卫星；

星历预测模块，用于使用预测的可见卫星的传播数据预测卫星星历；

定位模块，用于使用预测的卫星星历进行定位。

本发明实施例的技术方案，具有如下有益效果：

本发明实施例提供的卫星星历预测方法、卫星定位方法和装置、存储介质，通过根据参考点位置坐标和卫星导航数据预测可见卫星和卫星星历，减少了设备的CPU使用率和电流消耗，节约了系统资源，且获得的卫星星历在未来较长一段时间内都是有效的。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例的一种卫星星历预测方法的流程示意图；

图2为本发明实施例的一种卫星定位方法的流程示意图；

图3为本发明实施例的一种卫星星历预测装置的结构示意图；

图4为本发明实施例的一种卫星定位装置的结构示意图；

图5为本发明实施例的一种卫星星历预测方法和卫星定位方法的实际应用场景示意图；

图6为图5中的无线设备b预测出的潜在可见卫星示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。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特征可以相互任意组合。

如图1所示，根据本发明实施例的一种卫星星历预测方法，包括如下步骤：

步骤101：获取卫星导航数据和参考点位置坐标，所述卫星导航数据包括历书数据、传播数据；

在本发明的一实施例中，所述历书数据包括整个卫星星座中所有卫星的低精度轨道参数和状态信息。

在本发明的一实施例中，所述传播数据包含整个卫星星座中所有卫星的轨道、时钟和EOP信息。

在本发明的一实施例中，所述步骤101中的获取参考点位置坐标，包括：

通过有线或无线通信网络接收服务器发送的基站信息表，所述基站信息表包括多个基站的基站标识符和基站位置坐标信息；

确定自身当前所属基站的基站标识符，在所述基站信息表中查找所述确定的基站标识符对应的基站位置坐标；

将查找到的基站位置坐标作为参考点位置坐标。

在本实施例的一示例中，所述基站包括以下至少之一：蜂窝通信系统中的小区基站、无线局域网(Wireless Local Area Network，WLAN)通信系统中的无线保真(WirelessFidelity，WiFi)接入点站或其它任意类型的基站。

在本发明的一实施例中，所述参考点为位置坐标预先已知且与自身所属装置的距离在预设范围内的点。

在本发明的一实施例中，所述步骤101中的获取卫星导航数据，包括：

通过有线或无线通信网络请求从服务器接收卫星导航数据；

通过有线或无线通信网络接收服务器发送的卫星导航数据。

步骤102：根据获取的参考点位置坐标和历书数据预测可见卫星；

在本发明的一实施例中，所述步骤102具体包括：

根据所述获取的参考点位置坐标和历书数据，计算整个卫星星座中所有卫星的仰角；

选择仰角超过预设的仰角阈值的卫星作为预测的可见卫星。

在本实施例的一示例中，所述预设的仰角阈值为5度。

步骤103：使用预测的可见卫星的传播数据预测卫星星历。

需要说明的是，本发明强调的是根据参考点位置坐标和卫星导航数据预测可见卫星和卫星星历，至于步骤103中如何使用预测的可见卫星的传播数据预测卫星星历，可以通过现有技术中的算法进行实现，本发明对此并不做限制。

在本发明的另一实施例中，如果没有获取到参考点位置坐标，则使用整个卫星星座中所有卫星的传播数据进行卫星星历预测过程。

本发明实施例还提供了一种存储介质，所述存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如以上任一项所述的卫星星历预测方法的步骤。

本发明实施例还提供了一种卫星星历预测装置，包括处理器及存储器，其中：所述处理器用于执行存储器中存储的程序，以实现如以上任一项所述的卫星星历预测方法的步骤。

如图2所示，根据本发明实施例的一种卫星定位方法，包括如下步骤：

步骤201：获取卫星导航数据和参考点位置坐标，所述卫星导航数据包括历书数据和传播数据；

在本发明的一实施例中，所述历书数据包括整个卫星星座中所有卫星的低精度轨道参数和状态信息。

在本发明的一实施例中，所述传播数据包含整个卫星星座中所有卫星的轨道、时钟和EOP信息。

在本发明的一实施例中，所述步骤201中的获取参考点位置坐标，包括：

通过有线或无线通信网络接收服务器发送的基站信息表，所述基站信息表包括多个基站的基站标识符和基站位置坐标信息；

确定自身当前所属基站的基站标识符，在所述基站信息表中查找所述确定的基站标识符对应的基站位置坐标；

将查找到的基站位置坐标作为参考点位置坐标。

在本实施例的一示例中，所述基站包括以下至少之一：蜂窝通信系统中的小区基站、WLAN通信系统中的WiFi接入点站或其它任意类型的基站。

在本发明的一实施例中，所述参考点为位置坐标预先已知且与自身所属装置的距离在预设范围内的点。

在本发明的一实施例中，所述步骤201中的获取卫星导航数据，包括：

通过有线或无线通信网络请求从服务器接收卫星导航数据；

通过有线或无线通信网络接收服务器发送的卫星导航数据。

步骤202：根据获取的参考点位置坐标和历书数据预测可见卫星；

在本发明的一实施例中，所述步骤202具体包括：

根据所述获取的参考点位置坐标和历书数据，计算整个卫星星座中所有卫星的仰角；

选择仰角超过预设的仰角阈值的卫星作为预测的可见卫星。

在本实施例的一示例中，所述预设的仰角阈值为5度。

步骤203：使用预测的可见卫星的传播数据预测卫星星历；

需要说明的是，本发明强调的是根据参考点位置坐标和卫星导航数据预测可见卫星和卫星星历，至于步骤203中如何使用预测的可见卫星的传播数据预测卫星星历，可以通过现有技术中的算法进行实现，本发明对此并不做限制。

在本发明的另一实施例中，如果没有获取到参考点位置坐标，则使用整个卫星星座中所有卫星的传播数据进行卫星星历预测过程。

步骤204：使用预测的卫星星历进行定位。

需要说明的是，本发明强调的是根据参考点位置坐标和卫星导航数据预测可见卫星和卫星星历，至于步骤204中如何使用预测的卫星星历进行定位，可以通过现有技术中的算法进行实现，本发明对此并不做限制。

本发明实施例还提供了一种存储介质，所述存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如以上任一项所述的卫星定位方法的步骤。

本发明实施例还提供了一种卫星定位装置，包括处理器及存储器，其中：所述处理器用于执行存储器中存储的程序，以实现如以上任一项所述的卫星定位方法的步骤。

如图3所示，根据本发明实施例的一种卫星星历预测装置，包括数据获取模块301、卫星预测模块302和星历预测模块303，其中：

数据获取模块301，用于获取卫星导航数据和参考点位置坐标，所述卫星导航数据包括历书数据、传播数据；

卫星预测模块302，用于根据获取的参考点位置坐标和历书数据预测可见卫星；

星历预测模块303，用于使用预测的可见卫星的传播数据预测卫星星历。

在本发明的一实施例中，所述历书数据包括整个卫星星座中所有卫星的低精度轨道参数和状态信息。

在本发明的一实施例中，所述传播数据包含整个卫星星座中所有卫星的轨道、时钟和EOP信息。

在本发明的一实施例中，所述数据获取模块301的获取参考点位置坐标，包括：

通过有线或无线通信网络接收服务器发送的基站信息表，所述基站信息表包括多个基站的基站标识符和基站位置坐标信息；

确定自身当前所属基站的基站标识符，在所述基站信息表中查找所述确定的基站标识符对应的基站位置坐标；

将查找到的基站位置坐标作为参考点位置坐标。

在本实施例的一示例中，所述基站包括以下至少之一：蜂窝通信系统中的小区基站、WLAN通信系统中的WiFi接入点站或其它任意类型的基站。

在本发明的一实施例中，所述参考点为位置坐标预先已知且与所述卫星星历预测装置的距离在预设范围内的点。

在本发明的一实施例中，所述数据获取模块301的获取卫星导航数据，包括：

通过有线或无线通信网络请求从服务器接收卫星导航数据；

通过有线或无线通信网络接收服务器发送的卫星导航数据。

在本发明的一实施例中，所述卫星预测模块302具体用于：

根据所述获取的参考点位置坐标和历书数据，计算整个卫星星座中所有卫星的仰角；

选择仰角超过预设的仰角阈值的卫星作为预测的可见卫星。

在本实施例的一示例中，所述预设的仰角阈值为5度。

需要说明的是，本发明强调的是根据参考点位置坐标和卫星导航数据预测可见卫星和卫星星历，至于星历预测模块303如何使用预测的可见卫星的传播数据预测卫星星历，可以通过现有技术中的算法进行实现，本发明对此并不做限制。

在本发明的另一实施例中，如果数据获取模块301没有获取到参考点位置坐标，则通知星历预测模块303使用整个卫星星座中所有卫星的传播数据进行卫星星历预测过程。

如图4所示，根据本发明实施例的一种卫星定位装置，包括数据获取模块401、卫星预测模块402、星历预测模块403和定位模块404，其中：

数据获取模块401，用于获取卫星导航数据和参考点位置坐标，所述卫星导航数据包括历书数据、传播数据；

卫星预测模块402，用于根据获取的参考点位置坐标和历书数据预测可见卫星；

星历预测模块403，用于使用预测的可见卫星的传播数据预测卫星星历；

定位模块404，用于使用预测的卫星星历进行定位。

需要说明的是，此处的数据获取模块401、卫星预测模块402、星历预测模块403与前文的数据获取模块301、卫星预测模块302、星历预测模块303原理相同，此处不再赘述。

本发明强调的是根据参考点位置坐标和卫星导航数据预测可见卫星和卫星星历，至于定位模块404如何使用预测的卫星星历进行定位，可以通过现有技术中的算法进行实现，本发明对此并不做限制。

图5为应用本申请的卫星星历预测方法和卫星定位方法的场景示意图。如图5所示，安装GNSS接收机的一个或多个无线设备(例如，设备a、设备b和设备c)在不同的位置可以通过有线或无线通信网络从服务器请求接收卫星导航数据和基站位置数据，此处的卫星导航数据包括历书数据、传播数据，基站位置数据包含基站标识符和基站位置坐标信息。基站可以是蜂窝通信系统的小区基站，也可以是WLAN通信系统的WiFi接入点站。所述历书数据包括整个卫星星座中每颗卫星的低精度轨道参数和状态信息；所述传播数据包括整个卫星星座中每颗卫星的轨道、时钟和EOP信息。

假设安装了GNSS接收机的无线设备b需要确定当前位置，从蜂窝通信系统或WLAN通信系统中检索基站标识符。无线设备b可以通过在接收的基站位置数据中查找检索到的基站标识符对应的基站位置，将获得的基站位置作为参考位置。参考位置可以看作是无线设备b的粗略位置。

利用所述参考位置和接收到的历书数据，无线设备b可以计算出全卫星的卫星仰角，从而可以通过选择卫星仰角超过预设的仰角阈值(例如，5度)的卫星来预测潜在的可见卫星。图6说明了GNSS接收机选定的部分卫星的一个例子。如图6所示，根据所述参考位置和接收到的历书数据，GPS的sv3、sv17、sv18，以及GLONASS的sv12、sv15被选定为可见卫星。

应当指出，如果无线设备b无法获得参考位置，则未执行潜在可见卫星的预测。换言之，传统的卫星星历预测被执行，即利用整个卫星星座中每颗卫星(即GPS的32颗卫星以及GLONASS的24颗卫星)的传播数据进行卫星星历的预测过程。

无线设备b一旦获得预测的潜在可见卫星，就可以根据获得的潜在可见卫星的传播数据，进行卫星星历预测过程。如图6所示，这里的GNSS接收机只使用5颗卫星的传播数据执行星历表预测过程。因此，用于实现预测过程的设备的CPU使用率和电流消耗等资源大幅减少。

无线设备b通过部分预测的卫星星历确定当前位置。

本申请根据参考位置和历书数据预测潜在可见卫星，然后根据预测的潜在可见卫星的传播数据进行卫星星历预测，最后利用预测的可见卫星的卫星星历协助GNSS接收机确定当前位置。与传统的卫星星历预测方法相比，本申请在GNSS接收机上实现了部分星历表的预测过程，减少了设备的CPU使用率和电流消耗等资源，且获得的卫星星历在未来较长一段时间内都是有效的。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现，相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种卫星星历预测方法，其特征在于，包括：

获取卫星导航数据和参考点位置坐标，所述卫星导航数据包括历书数据、传播数据；

根据获取的参考点位置坐标和历书数据预测可见卫星；

使用预测的可见卫星的传播数据预测卫星星历。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取参考点位置坐标，包括：

通过有线或无线通信网络接收服务器发送的基站信息表，所述基站信息表包括多个基站的基站标识符和基站位置坐标信息；

确定自身当前所属基站的基站标识符，在所述基站信息表中查找所述确定的基站标识符对应的基站位置坐标；

将查找到的基站位置坐标作为参考点位置坐标。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基站包括以下至少之一：蜂窝通信系统中的小区基站、无线局域网WLAN通信系统中的无线保真WiFi接入点站。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参考点为位置坐标预先已知且与自身所属装置的距离在预设范围内的点。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据获取的参考点位置坐标和历书数据预测可见卫星，包括：

根据所述获取的参考点位置坐标和历书数据，计算整个卫星星座中所有卫星的仰角；

选择仰角超过预设的仰角阈值的卫星作为预测的可见卫星。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述历书数据包括整个卫星星座中所有卫星的低精度轨道参数和状态信息；

所述传播数据包含整个卫星星座中所有卫星的轨道、时钟和地球定向参数EOP信息。

7.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如权利要求1至6中任一项所述的卫星星历预测方法的步骤。

8.一种卫星星历预测装置，其特征在于，包括处理器及存储器，其中：所述处理器用于执行存储器中存储的程序，以实现如权利要求1至6中任一项所述的卫星星历预测方法的步骤。

9.一种卫星定位方法，其特征在于，包括：

获取卫星导航数据和参考点位置坐标，所述卫星导航数据包括历书数据和传播数据；

根据获取的参考点位置坐标和历书数据预测可见卫星；

使用预测的可见卫星的传播数据预测卫星星历；

使用预测的卫星星历进行定位。

10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如权利要求9所述的卫星定位方法的步骤。

11.一种卫星定位装置，其特征在于，包括处理器及存储器，其中：所述处理器用于执行存储器中存储的程序，以实现如权利要求9所述的卫星定位方法的步骤。

12.一种卫星星历预测装置，其特征在于，包括数据获取模块、卫星预测模块和星历预测模块，其中：

数据获取模块，用于获取卫星导航数据和参考点位置坐标，所述卫星导航数据包括历书数据、传播数据；

卫星预测模块，用于根据获取的参考点位置坐标和历书数据预测可见卫星；

星历预测模块，用于使用预测的可见卫星的传播数据预测卫星星历。

13.一种卫星定位装置，其特征在于，包括数据获取模块、卫星预测模块、星历预测模块和定位模块，其中：

数据获取模块，用于获取卫星导航数据和参考点位置坐标，所述卫星导航数据包括历书数据、传播数据；

卫星预测模块，用于根据获取的参考点位置坐标和历书数据预测可见卫星；

星历预测模块，用于使用预测的可见卫星的传播数据预测卫星星历；

定位模块，用于使用预测的卫星星历进行定位。