CN115308778A - 一种gnss弱信号快速捕获方法和装置 - Google Patents

一种gnss弱信号快速捕获方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN115308778A
CN115308778A CN202210943075.8A CN202210943075A CN115308778A CN 115308778 A CN115308778 A CN 115308778A CN 202210943075 A CN202210943075 A CN 202210943075A CN 115308778 A CN115308778 A CN 115308778A
Authority
CN
China
Prior art keywords
satellite
signal
doppler
weak
weak signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210943075.8A
Other languages
English (en)
Inventor
刘朝英
李志成
马晓雯
衡总
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Core And Material Shanghai Technology Co ltd
Original Assignee
Core And Material Shanghai Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Core And Material Shanghai Technology Co ltd filed Critical Core And Material Shanghai Technology Co ltd
Priority to CN202210943075.8A priority Critical patent/CN115308778A/zh
Publication of CN115308778A publication Critical patent/CN115308778A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/24—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/24—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
    • G01S19/28—Satellite selection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/24—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
    • G01S19/30—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system code related

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

本发明涉及一种GNSS弱信号快速捕获方法和装置，方法包括：从捕获的强信号卫星中选出参考星；基于所述参考星的信号发射时刻和位置估计弱信号卫星的码相位；基于所述参考星的多普勒频移估计所述弱信号卫星的多普勒频移；基于卫星位置模糊度和卫星速度模糊度估计所述弱信号卫星的码相位范围和多普勒搜索范围；将所述弱信号卫星的码相位和多普勒频移作为中心值，根据所述弱信号卫星的码相位范围和多普勒搜索范围进行搜索，利用跟踪引擎捕获所述弱信号卫星。本发明能够加快弱星捕获，提高TTFF性能。

Description

一种GNSS弱信号快速捕获方法和装置
技术领域
本发明涉及卫星定位导航技术领域，特别是涉及一种GNSS弱信号快速捕获方法和装置。
背景技术
GNSS全球导航卫星系统，包括GPS、BDS、GLONASS、GAL、IRNSS、QZSS等，可提供精确的位置、时间、速度信息，在智能手机、穿戴产品、车机、交通运输等各行各业发挥着重要作用，然而，在城市峡谷、高架下、森林等环境下，由于受到多径误差影响，到达接收机设备的信号能量会大大衰减，使得信号捕获难度增大，信号捕获是指对卫星列表、载波多普勒和相位进行三维搜素的过程，接收机在信号跟踪之前，必须估计出可见卫星的载波多普勒和相位值，使得接收机接收的信号与初始复制的载波和C/A码较为一致，否则环路会失锁。
传统的弱信号捕获方法主要有两种，一种是通过延长捕获引擎相干积分时间和非相干积分时间，另一种是接收机处于定位状态的时候直接用跟踪引擎进行捕获。但是，通过延长捕获引擎相干积分时间和非相干积分时间，一方面需要接收机设备具备较大的运算量，捕获时间也随之加长，同时也会增大接收机基带的功耗，另一方面，由于GNSS导航数据中存在频繁的数据比特跳变问题，延长相干积分时间会带来数据跳变问题，延长非相干积分时间也会带来平方损耗。而直接用跟踪引擎进行捕获的方法需要接收机处于定位状态，大部分弱信号条件下捕获的卫星较少无法定位，所以无法直接使用跟踪引擎。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种GNSS弱信号快速捕获方法和装置，能够加快弱信号卫星捕获，提高TTFF性能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种GNSS弱信号快速捕获方法，包括以下步骤：
从捕获的强信号卫星中选出参考星；
基于所述参考星的信号发射时刻和位置估计弱信号卫星的码相位；
基于所述参考星的多普勒频移估计所述弱信号卫星的多普勒频移；
基于卫星位置模糊度和卫星速度模糊度估计所述弱信号卫星的码相位范围和多普勒搜索范围；
将所述弱信号卫星的码相位和多普勒频移作为中心值，根据所述弱信号卫星的码相位范围和多普勒搜索范围进行搜索，利用跟踪引擎捕获所述弱信号卫星。
所述从捕获的强信号卫星中选出参考星具体为：
利用捕获引擎捕获若干强信号卫星；
对每个所述强信号卫星进行子帧同步，并计算出每个所述强信号卫星的信号发射时刻；
遍历所有所述强信号卫星，判断所述强信号卫星是否有星历以及是否为地球静止轨道卫星；
当所述强信号卫星有星历且不是地球静止轨道卫星时，判断所述强信号卫星是否子帧同步成功；
当所述强信号卫星子帧同步成功时，判断所述强信号卫星的高度角是否大于角度预设值；
当所述强信号卫星的高度角大于角度预设值时，判断所述强信号卫星的信号强度是否大于强度预设值；
当所述强信号卫星的信号强度大于强度预设值时，判断所述强信号卫星的信号强度是否大于当前参考星的信号强度，或判断当前是否有参考星；
当所述强信号卫星的信号强度大于当前参考星的信号强度，或当前无参考星时，将所述强信号卫星选为参考星。
所述基于所述参考星的信号发射时刻和位置估计弱信号卫星的码相位具体为：
获取所述参考星的信号发射时刻以及所述参考星在信号发射时刻所处的位置；
根据所述参考星在信号发射时刻所处的位置计算所述参考星的卫地距，并计算所述参考星的信号传播时间；
计算所述参考星在信号发射时刻时所述弱信号卫星的位置；
根据所述弱信号卫星的位置计算所述弱信号卫星的卫地距，并计算所述弱信号卫星的信号传播时间；
根据所述参考星的信号发射时刻与所述参考星的信号传播时间之和等于所述弱信号卫星的信号发射时刻与所述弱信号卫星的信号传播时间之和，得到所述弱信号卫星的信号发射时刻；
根据所述弱信号卫星的信号发射时刻估计所述弱信号卫星的码相位。
所述基于所述参考星的多普勒频移估计所述弱信号卫星的多普勒频移时，根据Doppleri＝Dopplerref+fR-ref-fR-i计算弱信号卫星的多普勒频移，其中，Doppleri表示所述弱信号卫星的多普勒频移，Dopplerref表示所述参考星的多普勒频移，fR-ref表示接收机与所述参考星相对运动导致的频移，fR-i表示接收机与所述弱信号卫星相对运动导致的频移。
所述基于卫星位置模糊度和卫星速度模糊度估计所述弱信号卫星的码相位范围和多普勒搜索范围具体为：通过Rcodephase＝Rsatpos+Rrcvpos估计所述弱信号卫星的码相位范围，通过Rdoppler＝Rsatvel+Rrcvvel估计所述弱信号卫星的多普勒搜索范围，其中，Rcodephase表示所述弱信号卫星的码相位范围，Rsatpos表示卫星位置模糊度引起的范围值，Rrcvpos表示接收机位置模糊度引起的范围值，Rdoppler表示所述弱信号卫星的多普勒搜索范围，Rsatvel表示卫星速度模糊度引起的范围值，Rrcvvel表示接收机速度模糊度引起的范围值。
所述从捕获的强信号卫星中选出一颗参考星前，还包括：
利用捕获引擎捕获地球静止轨道卫星；
利用所述地球静止轨道卫星估计卫星的粗略多普勒频移。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：还提供一种GNSS弱信号快速捕获装置，包括：
参考星选择模块，用于从捕获的强信号卫星中选出参考星；
码相位估计模块，用于基于所述参考星的信号发射时刻和位置估计弱信号卫星的码相位；
多普勒频移估计模块，用于基于所述参考星的多普勒频移估计所述弱信号卫星的多普勒频移；
范围估计模块，用于基于卫星位置模糊度和卫星速度模糊度估计所述弱信号卫星的码相位范围和多普勒搜索范围；
捕获模块，用于将所述弱信号卫星的码相位和多普勒频移作为中心值，根据所述弱信号卫星的码相位范围和多普勒搜索范围进行搜索，利用跟踪引擎捕获所述弱信号卫星。
所述参考星选择模块包括：
卫星捕获单元，用于利用捕获引擎捕获若干强信号卫星；
计算模块，用于对每个所述强信号卫星进行子帧同步，并计算出每个所述强信号卫星的信号发射时刻；
第一判断单元，用于判断所述强信号卫星是否有星历以及是否为地球静止轨道卫星；
第二判断单元，用于在所述强信号卫星有星历且不是地球静止轨道卫星时，判断所述强信号卫星是否子帧同步成功；
第三判断单元，用于在所述强信号卫星子帧同步成功时，判断所述强信号卫星的高度角是否大于角度预设值；
第四判断单元，用于在所述强信号卫星的高度角大于角度预设值时，判断所述强信号卫星的信号强度是否大于强度预设值；
第五判断单元，用于在所述强信号卫星的信号强度大于强度预设值时，判断所述强信号卫星的信号强度是否大于当前参考星的信号强度，或判断当前是否有参考星；
选择单元，用于在所述强信号卫星的信号强度大于当前参考星的信号强度，或当前无参考星时，将所述强信号卫星选为参考星。
所述码相位估计模块包括：
获取单元，用于获取所述参考星的信号发射时刻以及所述参考星在信号发射时刻所处的位置；
第一计算单元，用于根据所述参考星在信号发射时刻所处的位置计算所述参考星的卫地距，并计算所述参考星的信号传播时间；
第二计算单元，用于计算所述参考星在信号发射时刻时所述弱信号卫星的位置；
第三计算单元，用于根据所述弱信号卫星的位置计算所述弱信号卫星的卫地距，并计算所述弱信号卫星的信号传播时间；
第四计算单元，根据所述参考星的信号发射时刻与所述参考星的信号传播时间之和等于所述弱信号卫星的信号发射时刻与所述弱信号卫星的信号传播时间之和，得到所述弱信号卫星的信号发射时刻；
码相位估计单元，根据所述弱信号卫星的信号发射时刻估计所述弱信号卫星的码相位。
所述多普勒频移估计模块根据Doppleri＝Dopplerref+fR-ref-fR-i计算弱信号卫星的多普勒频移，其中，Doppleri表示所述弱信号卫星的多普勒频移，Dopplerref表示所述参考星的多普勒频移，fR-ref表示接收机与所述参考星相对运动导致的频移，fR-i表示接收机与所述弱信号卫星相对运动导致的频移。
所述范围估计模块通过Rcodephase＝Rsatpos+Rrcvpos估计所述弱信号卫星的码相位范围，通过Rdoppler＝Rsatvel+Rrcvvel估计所述弱信号卫星的多普勒搜索范围，其中，Rcodephase表示所述弱信号卫星的码相位范围，Rsatpos表示卫星位置模糊度引起的范围值，Rrcvpos表示接收机位置模糊度引起的范围值，Rdoppler表示所述弱信号卫星的多普勒搜索范围，Rsatvel表示卫星速度模糊度引起的范围值，Rrcvvel表示接收机速度模糊度引起的范围值。
所述的GNSS弱信号快速捕获装置还包括：地球静止轨道卫星捕获单元，用于利用捕获引擎捕获地球静止轨道卫星；多普勒频移粗略估计单元，用于利用所述地球静止轨道卫星估计卫星的粗略多普勒频移。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明优先捕获地球静止轨道卫星后，利用地球静止轨道卫星估计卫星多普勒，初步缩小搜索范围，加速参考星捕获，在捕获引擎捕获参考星后，基于参考星对弱信号卫星(以下简称“弱星”)进行准确的多普勒和相位估计，同时消除时间不确定度和钟漂不确定度，减少搜素范围，通过跟踪引擎捕获弱星，加快弱星捕获，从而提高TTFF性能。
附图说明
图1是本发明第一实施方式涉及的主要模块的结构示意图；
图2是本发明第一实施方式的流程图；
图3是本发明第一实施方式中选择参考星的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的第一实施方式涉及一种GNSS弱信号快速捕获方法，该方法基于图1所示的主要模块实现，其中，包括基带信号处理模块和定位模块，基带信号处理模块包含捕获、跟踪、位同步、观测量提取，捕获是指利用捕获引擎进行卫星、载波频率、码相位三维搜索的过程，当捕获到信号后，可以粗略的估计卫星的信号参数，初始化接收机跟踪环路开始跟踪信号，接收机处于跟踪阶段后，需要完成位同步，即从接收机数据中找到比特边缘，然后进行比特提取和观测量提取，并将提取的比特数据及观测量发送给定位模块。定位模块主要包含卫星电文解码模块、位置速度解算模块、授时模块、信息预测及基带控制模块。电文解算模块处理基带上报的码流，进行帧同步和电文参数解码，获取卫星星历、历书。位置及速度解算模块利用码相位及多普勒观测值，采用最小二乘或卡尔曼滤波计算得到终端的位置、速度以及精确的时间信息，授时模块将解算的时间信息、钟漂信息改正到授时时钟，对齐到UTC整秒输出秒脉冲，信息预测及基带模块准确估计卫星信息，用于对基带进行控制。整个方法如图2所示，具体包括以下步骤：
步骤201，利用捕获引擎优先捕获地球静止轨道卫星，地球静止轨道卫星高度角较高，在亚太地区，基本上任何室外场景下都存在可见的地球静止轨道卫星，可利用捕获引擎多通道优先捕获地球静止轨道卫星。
步骤202，利用捕获到的地球静止轨道卫星估计卫星(包括强信号卫星和弱信号卫星)的粗略多普勒。接收机钟漂是多普勒的主要影响因素，其不确定度导致多普勒频移1500hz以上，由于地球静止轨道卫星相对地球静止，卫星和接收机相对速度可以忽略不计，因此，地球静止轨道卫星多普勒频移粗略等于接收机钟漂。其他卫星的多普勒频移可用卫星和接收机相对速度+接收机钟漂估计，搜索范围可缩小到200hz以内，如此可加速参考星的捕获。
步骤203，利用捕获引擎捕获25db以上的强信号卫星(以下简称“强星”)，城市峡谷、高架下、立交桥下、森林等弱信号条件基本都能满足存在至少一颗强星(25db以上)可见条件，基于步骤202得到的粗略多普勒，可以快速捕获到强星。
步骤204，对捕获引擎捕获的强星进行子帧同步，各系统的卫星导航电文都设置了同步字，子帧同步就是指在比特数据中找到同步字，找到同步字后继而可以获取到周内秒和帧内比特数，再加上观测量的码相位就可以计算出卫星的发射时间；不同的卫星导航系统计算发射时间有所区别，以GPS系统为例，计算公式为：
Figure BDA0003786537360000071
卫星发射时间的单位为秒(s)，其中，TOW为上一子帧交接字的截短的周内时计数乘以6，在当前子帧中，接收机已接收到W个字，一个字为30个比特，在当前字中，已接收到B个比特，一个比特为20ms，在当前比特中，已接收到C个C/A码周期，且当前周期的码相位CP，C/A码周期为1ms，共1023个码片。
步骤205，选择和更新参考星，参考星需帧同步成功，且能量大于25db，高度角大于15度，由于地球静止轨道卫星误差较大，参考星优先选择非地球静止轨道卫星，当捕获到更高能量卫星且满足以上条件则更新参考星，具体流程如图3所示，具体为：
遍历所有所述强信号卫星，判断所述强信号卫星是否有星历以及是否为地球静止轨道卫星；当所述强信号卫星有星历且不是地球静止轨道卫星时，判断所述强信号卫星是否子帧同步成功；当所述强信号卫星子帧同步成功时，判断所述强信号卫星的高度角是否大于角度预设值；当所述强信号卫星的高度角大于角度预设值时，判断所述强信号卫星的信号强度是否大于强度预设值；当所述强信号卫星的信号强度大于强度预设值时，判断所述强信号卫星的信号强度是否大于当前参考星的信号强度，或判断当前是否有参考星；当所述强信号卫星的信号强度大于当前参考星的信号强度，或当前无参考星时，将所述强信号卫星选为参考星。本实施方式仅采用一颗信号强度最大的卫星作为参考星，其能够有效避免其他卫星带来误差。
步骤206，基于所述参考星的信号发射时刻和位置估计弱信号卫星的码相位，具体如下：
1)根据步骤204中的方式计算参考星的信号发射时刻
Figure BDA0003786537360000072
2)计算参考星在信号发射时刻时所在的位置
Figure BDA0003786537360000073
该位置可以根据星历计算得到；
3)根据得到的位置
Figure BDA0003786537360000074
计算参考星的卫地距
Figure BDA0003786537360000075
从而得到参考星的信号传播时间
Figure BDA0003786537360000076
该信号传播时间的计算方式为：
Figure BDA0003786537360000077
Vlight为光速；
4)利用星历计算出参考星在信号发射时刻时弱信号卫星i的卫星位置
Figure BDA0003786537360000078
5)基于弱星i的卫星位置
Figure BDA0003786537360000079
计算弱星i的卫地距
Figure BDA00037865373600000710
从而得到弱星i的信号传播时间
Figure BDA00037865373600000711
其计算方式为：
Figure BDA00037865373600000712
6)由于参考星和其他所有卫星接收时间一致，根据公式
Figure BDA0003786537360000081
可以得到弱星i的信号发射时刻
Figure BDA0003786537360000082
7)根据弱星i的信号发射时刻
Figure BDA0003786537360000083
计算弱星i的码相位，码相位是指信号发射时间比特以下的部分，当
Figure BDA0003786537360000084
则
Figure BDA0003786537360000085
弱星i的码相位的计算公式为Codephase＝A*bitlen，其中，A＝B-(int)B，
Figure BDA0003786537360000086
interval为接收机采样间隔，由基带上报，一般为1秒，bitlen为1比特的长度，(int)为取整操作。
接收机时间是影响码相位估计的重要因素，上述方法不需要获取接收机的准确时间，大大提高了码相位的估计精度。
步骤207，基于所述参考星的多普勒频移估计所述弱信号卫星的多普勒频移。多普勒频移是由于接收机和卫星的相对运动以及接收机钟漂共同引起的，可用如下公式表示：
Doppler＝-fR-sat+fclkDrift
式中，Doppler表示多普勒频移，fR-sat表示接收机和卫星运动引起的频移，fclkDrift表示接收机钟差引起的钟漂。
由于参考星和弱星的接收机钟差引起的钟漂是相同的，因此可以得到
Doppleri＝Dopplerref+fR-ref-fR-i
其中，Doppleri表示所述弱信号卫星的多普勒频移，Dopplerref表示所述参考星的多普勒频移，fR-ref表示接收机与所述参考星相对运动导致的频移，fR-i表示接收机与所述弱信号卫星相对运动导致的频移。该计算方式可以消除接收机钟差引起的钟漂带来的影响，提高了多普勒频移估计的准确度。
步骤208，基于卫星位置模糊度和卫星速度模糊度估计所述弱信号卫星的码相位范围和多普勒搜索范围。本步骤中，通过Rcodephase＝Rsatpos+Rrcvpos估计所述弱信号卫星的码相位范围，通过Rdoppler＝Rsatvel+Rrcvvel估计所述弱信号卫星的多普勒搜索范围。
其中，Rcodephase表示所述弱信号卫星的码相位范围，Rsatpos表示卫星位置模糊度引起的范围值，Rrcvpos表示接收机位置模糊度引起的范围值，Rdoppler表示所述弱信号卫星的多普勒搜索范围，Rsatvel表示卫星速度模糊度引起的范围值，Rrcvvel表示接收机速度模糊度引起的范围值。
值得一提的是，步骤206-步骤208中的部分计算需要弱星存在辅助数据，辅助数据包括辅助星历或历书、位置。这些辅助数据可以来源于ANGSS或者接收机的闪存flash。
步骤209，配置参数使能跟踪引擎进行搜索，该步骤将估计的弱星的码相位和多普勒频移配置给跟踪引擎作为中心值，然后根据弱星的码相位范围和多普勒搜索范围进行左右搜索，基于参考星的估计值准确度较高，跟踪引擎可快速捕获到弱星信号，相比于捕获引擎的灵敏度更高。
不难发现，本发明在捕获引擎捕获参考星后，基于参考星对弱星进行准确的多普勒和相位估计，同时消除时间不确定度和钟漂不确定度，减少搜素范围，通过跟踪引擎捕获弱星，加快弱星捕获，从而提高TTFF性能。
本发明的第二实施方式涉及一种GNSS弱信号快速捕获装置，包括：参考星选择模块，用于从捕获的强信号卫星中选出一颗参考星；码相位估计模块，用于基于所述参考星的信号发射时刻和位置估计弱信号卫星的码相位；多普勒频移估计模块，用于基于所述参考星的多普勒频移估计所述弱信号卫星的多普勒频移；范围估计模块，用于基于卫星位置模糊度和卫星速度模糊度估计所述弱信号卫星的码相位范围和多普勒搜索范围；捕获模块，用于将所述弱信号卫星的码相位和多普勒频移作为中心值，根据所述弱信号卫星的码相位范围和多普勒搜索范围进行搜索，捕获所述弱信号卫星。
所述参考星选择模块包括：卫星捕获单元，用于利用捕获引擎捕获若干强信号卫星；计算模块，用于对每个所述强信号卫星进行子帧同步，并计算出每个所述强信号卫星的信号发射时刻；第一判断单元，用于判断所述强信号卫星是否有星历以及是否为地球静止轨道卫星；第二判断单元，用于在所述强信号卫星有星历且不是地球静止轨道卫星时，判断所述强信号卫星是否子帧同步成功；第三判断单元，用于在所述强信号卫星子帧同步成功时，判断所述强信号卫星的高度角是否大于角度预设值；第四判断单元，用于在所述强信号卫星的高度角大于角度预设值时，判断所述强信号卫星的信号强度是否大于强度预设值；第五判断单元，用于在所述强信号卫星的信号强度大于强度预设值时，判断所述强信号卫星的信号强度是否大于当前参考星的信号强度，或判断当前是否有参考星；选择单元，用于在所述强信号卫星的信号强度大于当前参考星的信号强度，或当前无参考星时，将所述强信号卫星选为参考星。
所述码相位估计模块包括：获取单元，用于获取所述参考星的信号发射时刻以及所述参考星在信号发射时刻所处的位置；第一计算单元，用于根据所述参考星在信号发射时刻所处的位置计算所述参考星的卫地距，并计算所述参考星的信号传播时间；第二计算单元，用于计算所述参考星在信号发射时刻时所述弱信号卫星的位置；第三计算单元，用于根据所述弱信号卫星的位置计算所述弱信号卫星的卫地距，并计算所述弱信号卫星的信号传播时间；第四计算单元，根据所述参考星的信号发射时刻与所述参考星的信号传播时间之和等于所述弱信号卫星的信号发射时刻与所述弱信号卫星的信号传播时间之和，得到所述弱信号卫星的信号发射时刻；码相位估计单元，根据所述弱信号卫星的信号发射时刻估计所述弱信号卫星的码相位。
所述多普勒频移估计模块根据Doppleri＝Dopplerref+fR-ref-fR-i计算弱信号卫星的多普勒频移，其中，Doppleri表示所述弱信号卫星的多普勒频移，Dopplerref表示所述参考星的多普勒频移，fR-ref表示接收机与所述参考星相对运动导致的频移，fR-i表示接收机与所述弱信号卫星相对运动导致的频移。
所述范围估计模块通过Rcodephase＝Rsatpos+Rrcvpos估计所述弱信号卫星的码相位范围，通过Rdoppler＝Rsatvel+Rrcvvel估计所述弱信号卫星的多普勒搜索范围，其中，Rcodephase表示所述弱信号卫星的码相位范围，Rsatpos表示卫星位置模糊度引起的范围值，Rrcvpos表示接收机位置模糊度引起的范围值，Rdoppler表示所述弱信号卫星的多普勒搜索范围，Rsatvel表示卫星速度模糊度引起的范围值，Rrcvvel表示接收机速度模糊度引起的范围值。
所述的GNSS弱信号快速捕获装置还包括：地球静止轨道卫星捕获单元，用于利用捕获引擎捕获地球静止轨道卫星；多普勒频移粗略估计单元，用于利用所述地球静止轨道卫星估计卫星的粗略多普勒频移。

Claims (10)

1.一种GNSS弱信号快速捕获方法，其特征在于，包括以下步骤：
从捕获的强信号卫星中选出一颗参考星；
基于所述参考星的信号发射时刻和位置估计弱信号卫星的码相位；
基于所述参考星的多普勒频移估计所述弱信号卫星的多普勒频移；
基于卫星位置模糊度和卫星速度模糊度估计所述弱信号卫星的码相位范围和多普勒搜索范围；
将所述弱信号卫星的码相位和多普勒频移作为中心值，根据所述弱信号卫星的码相位范围和多普勒搜索范围进行搜索，利用跟踪引擎捕获所述弱信号卫星。
2.根据权利要求1所述的GNSS弱信号快速捕获方法，其特征在于，所述从捕获的强信号卫星中选出一颗参考星具体为：
利用捕获引擎捕获若干强信号卫星；
对每个所述强信号卫星进行子帧同步，并计算出每个所述强信号卫星的信号发射时刻；遍历所有所述强信号卫星，判断所述强信号卫星是否有星历以及是否为地球静止轨道卫星；
当所述强信号卫星有星历且不是地球静止轨道卫星时，判断所述强信号卫星是否子帧同步成功；
当所述强信号卫星子帧同步成功时，判断所述强信号卫星的高度角是否大于角度预设值；
当所述强信号卫星的高度角大于角度预设值时，判断所述强信号卫星的信号强度是否大于强度预设值；
当所述强信号卫星的信号强度大于强度预设值时，判断所述强信号卫星的信号强度是否大于当前参考星的信号强度，或判断当前是否有参考星；
当所述强信号卫星的信号强度大于当前参考星的信号强度，或当前无参考星时，将所述强信号卫星选为参考星。
3.根据权利要求1所述的GNSS弱信号快速捕获方法，其特征在于，所述基于所述参考星的信号发射时刻和位置估计弱信号卫星的码相位具体为：
获取所述参考星的信号发射时刻以及所述参考星在信号发射时刻所处的位置；
根据所述参考星在信号发射时刻所处的位置计算所述参考星的卫地距，并计算所述参考星的信号传播时间；
计算所述参考星在信号发射时刻时所述弱信号卫星的位置；
根据所述弱信号卫星的位置计算所述弱信号卫星的卫地距，并计算所述弱信号卫星的信号传播时间；
根据所述参考星的信号发射时刻与所述参考星的信号传播时间之和等于所述弱信号卫星的信号发射时刻与所述弱信号卫星的信号传播时间之和，得到所述弱信号卫星的信号发射时刻；
根据所述弱信号卫星的信号发射时刻估计所述弱信号卫星的码相位。
4.根据权利要求1所述的GNSS弱信号快速捕获方法，其特征在于，所述基于所述参考星的多普勒频移估计所述弱信号卫星的多普勒频移时，根据Doppleri＝Dopplerref+fR-ref-fR-i计算弱信号卫星的多普勒频移，其中，Doppleri表示所述弱信号卫星的多普勒频移，Dopplerref表示所述参考星的多普勒频移，fR-ref表示接收机与所述参考星相对运动导致的频移，fR-i表示接收机与所述弱信号卫星相对运动导致的频移。
5.根据权利要求1所述的GNSS弱信号快速捕获方法，其特征在于，所述从捕获的强信号卫星中选出一颗参考星前，还包括：
利用捕获引擎捕获地球静止轨道卫星；
利用所述地球静止轨道卫星估计卫星的粗略多普勒频移。
6.一种GNSS弱信号快速捕获装置，其特征在于，包括：
参考星选择模块，用于从捕获的强信号卫星中选出一颗参考星；
码相位估计模块，用于基于所述参考星的信号发射时刻和位置估计弱信号卫星的码相位；
多普勒频移估计模块，用于基于所述参考星的多普勒频移估计所述弱信号卫星的多普勒频移；
范围估计模块，用于基于卫星位置模糊度和卫星速度模糊度估计所述弱信号卫星的码相位范围和多普勒搜索范围；
捕获模块，用于将所述弱信号卫星的码相位和多普勒频移作为中心值，根据所述弱信号卫星的码相位范围和多普勒搜索范围进行搜索，利用跟踪引擎捕获所述弱信号卫星。
7.根据权利要求6所述的GNSS弱信号快速捕获装置，其特征在于，所述参考星选择模块包括：
卫星捕获单元，用于利用捕获引擎捕获若干强信号卫星；
计算模块，用于对每个所述强信号卫星进行子帧同步，并计算出每个所述强信号卫星的信号发射时刻；
第一判断单元，用于判断所述强信号卫星是否有星历以及是否为地球静止轨道卫星；
第二判断单元，用于在所述强信号卫星有星历且不是地球静止轨道卫星时，判断所述强信号卫星是否子帧同步成功；
第三判断单元，用于在所述强信号卫星子帧同步成功时，判断所述强信号卫星的高度角是否大于角度预设值；
第四判断单元，用于在所述强信号卫星的高度角大于角度预设值时，判断所述强信号卫星的信号强度是否大于强度预设值；
第五判断单元，用于在所述强信号卫星的信号强度大于强度预设值时，判断所述强信号卫星的信号强度是否大于当前参考星的信号强度，或判断当前是否有参考星；
选择单元，用于在所述强信号卫星的信号强度大于当前参考星的信号强度，或当前无参考星时，将所述强信号卫星选为参考星。
8.根据权利要求6所述的GNSS弱信号快速捕获装置，其特征在于，所述码相位估计模块包括：
获取单元，用于获取所述参考星的信号发射时刻以及所述参考星在信号发射时刻所处的位置；
第一计算单元，用于根据所述参考星在信号发射时刻所处的位置计算所述参考星的卫地距，并计算所述参考星的信号传播时间；
第二计算单元，用于计算所述参考星在信号发射时刻时所述弱信号卫星的位置；
第三计算单元，用于根据所述弱信号卫星的位置计算所述弱信号卫星的卫地距，并计算所述弱信号卫星的信号传播时间；
第四计算单元，根据所述参考星的信号发射时刻与所述参考星的信号传播时间之和等于所述弱信号卫星的信号发射时刻与所述弱信号卫星的信号传播时间之和，得到所述弱信号卫星的信号发射时刻；
码相位估计单元，根据所述弱信号卫星的信号发射时刻估计所述弱信号卫星的码相位。
9.根据权利要求6所述的GNSS弱信号快速捕获装置，其特征在于，所述多普勒频移估计模块根据Doppleri＝Dopplerref+fR-ref-fR-i计算弱信号卫星的多普勒频移，其中，Doppleri表示所述弱信号卫星的多普勒频移，Dopplerref表示所述参考星的多普勒频移，fR-ref表示接收机与所述参考星相对运动导致的频移，fR-i表示接收机与所述弱信号卫星相对运动导致的频移。
10.根据权利要求6所述的GNSS弱信号快速捕获装置，其特征在于，还包括：地球静止轨道卫星捕获单元，用于利用捕获引擎捕获地球静止轨道卫星；多普勒频移粗略估计单元，用于利用所述地球静止轨道卫星估计卫星的粗略多普勒频移。
CN202210943075.8A 2022-08-08 2022-08-08 一种gnss弱信号快速捕获方法和装置 Pending CN115308778A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210943075.8A CN115308778A (zh) 2022-08-08 2022-08-08 一种gnss弱信号快速捕获方法和装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210943075.8A CN115308778A (zh) 2022-08-08 2022-08-08 一种gnss弱信号快速捕获方法和装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115308778A true CN115308778A (zh) 2022-11-08

Family

ID=83859826

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210943075.8A Pending CN115308778A (zh) 2022-08-08 2022-08-08 一种gnss弱信号快速捕获方法和装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115308778A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2482099B1 (en) System and method for reducing ambiguities in received SPS signals
US8593342B2 (en) Utilizing SBAS signals to improve GNSS receiver performance
US20100253578A1 (en) Navigation data acquisition and signal post-processing
US8026847B2 (en) System and/or method for acquisition of GNSS signals
RU2432584C2 (ru) Способ определения координат мобильного приемника спутниковой радионавигационной системы (срнс)
CN101755223B (zh) 无定时信息的导航定位
RU2625819C1 (ru) Способ вспомогательного захвата в приемнике объединенной навигационной системы
JP2013518260A (ja) Ｇｎｓｓ受信機用ナビゲーション・データ・ビット同期システム、方法、およびコンピュータ・プログラム
JP5996577B2 (ja) 受信されたｓｐｓ信号の時間基準を入手するシステムおよび方法
CN103176189A (zh) 高灵敏度卫星导航接收机的远近效应抑制器及其方法
CN101937089A (zh) 用于在定位系统中弱数据位同步的方法和装置
US8494094B2 (en) Demodulation of data collected prior to bit edge detection
CN2854622Y (zh) 实现在微弱信号环境下gps定位的系统
Schamus et al. Real-time software GPS receiver
CN115308778A (zh) 一种gnss弱信号快速捕获方法和装置
US20140077990A1 (en) Method and System for Utilizing Reduced Functionality Processing Channels in a GNSS Receiver
EP2397869A1 (en) Image pickup apparatus, image pickup method, and program
CN104407365B (zh) 导航比特同步方法
CN117630996A (zh) 定位方法、装置、设备及存储介质
Schmid Pedestrian navigation by means of an assistance network

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination