CN1450359A - Gps接收机中的实时时钟 - Google Patents

Abstract

一个导航卫星接收机包括一个从属于GPS系统的高精确的时间基础的实时时钟。在这期间，修正的次数和运行的温度都被跟踪。假定当实时时钟不能从属于GPS时间基础时，运行的温度将受到以后的频率错误的最大的影响。当接收机被断电，实时时钟仍然保持有效。自由振荡的频率根据温度进行修正。下次接收机被加电，用在其它接收机初始化的过程中可立即获得在一天中时间的精确度高于一毫秒。

Description

GPS接收机中的实时时钟

发明领域

本发明涉及导航卫星接收机，尤其涉及通过减少接收机刚开始工作的时间不确定性来提高导航卫星接收机第一定位时间的方法和系统。

现有技术

全球定位系统(GPS)接收机使用从在一个星群中的几个地面轨道运行卫星接收的信号来决定用户的位置和速度，及其它的导航数据。现有技术中的导航接收机在刚开启时不知道其所处何处，其晶体振荡器出错误到什么程度，不知道当时的时间。所有这些必须被查找并且要锁定到卫星传输，这样搜索由可能性组成。为节省时间首先搜索的最大可能性。

高灵敏度的GPS接收机当起始时间或者频率的不确定度很大的情况下是一个问题。当信号能量极其微弱时查找信号能量需要更小的步距，每个步距停留的时间更长。这样具备一个更好的对本地参考振荡器的启动估计能够提高第一定位时间。

具有信号电平高于-145dbm的GPS接收机能够容易地跟踪一个强大的GPS人造卫星(SV)以解码NAV-数据。这样能够产生SV的天文历书和其位置。之后，需要从硬件码相位(codephase)形成总伪范围。通常的GPS接收机决定整数毫秒和所谓的z计数。

当信号电平大约在-145dbm至-150dbm之间，一个实际的高灵敏度的GPS接收机能使用模式匹配的手段为一个任何地方的定位得到一个z计数和整数毫秒。

自动锁定并且跟踪一个或者多个人造卫星(SV’s)的GPS接收机，知道非常高精度的时间。这是因为GPS系统使用的设置时间和频率的基准是基于原子时钟的。由SV’s发送的粗略捕获在传输波长的(C/A)每隔1毫秒重复1次，这样关于一个GPS接收机正在观察哪个毫秒存在一个基本的模糊点，如果整数毫秒已知，例如，时间已知多于一个毫秒，那么整数模糊点不必解答。Z计数是已知的。跳过步距查找z计数并且设置整数毫秒能够节省极大量的在经过冷启动后，提供其第一次导航解答定位的GPS接收机中的时间和工作数据。

发明概述

本发明的目的在于，通过在单元断电后保持一直对时间的跟踪为加快一个导航卫星接收机的初始化提供实时时钟。

本发明的另一个目的在于，提供一个为缩短导航设备初始化所需的时间的方法和系统。

本发明的另一个目的在于，提供一个廉价的卫星导航系统。

简单地，本发明中一个导航卫星接收机的实施例中包括一个从属于GPS系统的高精确时间基础的实时时钟。在这些时间中，修正量和运行温度都被跟踪。假定当实时时钟不能从属于GPS时间基础时，运行的温度将受到以后的频率错误的最大的影响。当接收机被断电时，实时时钟仍然保持有效。自由振荡的频率根据温度进行修正。下次接收机被加电，可立即获得在一天中时间的精确度高于1毫秒用在其它接收机初始化的过程中。

本发明的一个益处在于，提供一个处理在导航卫星接收机中加快初始化时间的方法和系统。

本发明的另一个益处在于避免为查找z计数和整数毫秒而在GPS接收机中使用更困难的处理和计算。

本发明还有其它的目的和益处将无疑对经过阅读下文中在不同附图中表示的优选实施例的详细描述的本领域的普通技术人员来说是显而易见的。

附图说明

附图1表示本发明中的网络系统实施例的功能方框图，其中一个服务器支持一个用户与因特网进行信息通信。

附图2表示本发明中的一个导航平台实施例的功能方框图。

优选实施例的描述

附图1表示了一个网络系统100，在本发明的实施例中，该系统包括一个参考站服务器系统102，一个GPS测量平台104，一个层间计算机网络106就好像因特网。服务器系统102包括一个导航卫星接收机，已经自动锁定并且跟踪导航人造卫星(SV’s)108，110和112的一个星座。这些人造卫星中的一些对于GPS测量平台104是可见的。导航卫星的另一个星座，包括114和116对于用户系统104是可见的。GPS测量平台104包括其本身的导航测量接收机，但是其尚未锁定并正在跟踪导航卫星112，114和116的星群。

一般的，本发明中有四种GPS测量平台实施例，它们根据相对于服务器运行的独立性进行分类。一个自动的用户在得到来自服务器106的仅仅最小的帮助的情况下能够运行和为用户提供导航解法，例如，差分修正数据。一个半自动的用户需要更多的帮助，例如，简化天文历书和时间偏移的计算的多项式模型。一个瘦客户停止所有的在服务器106中的导航计算，并且主要提供的仅仅是来自于SV星座观测点所观察的测量值。如果一个用户在那里并想进行观察，导航解法被反馈到用户进行本地显示。

第四种用户类型是高精度的GPS接收机，作为用户104连接，在这里称OMNI。这里对第四种类型感兴趣。

附图2表示本发明中一个OMNI-用户导航卫星接收机网络实施例，在这里用标号200表示。OMNI-用户导航卫星接收机网络包括至少一个由一个网络服务器204支持的导航平台202。

每个GPS测量平台202典型的包括一个GPS天线206，一个低噪声放大器(LNA)208，一个GPS表面声波(SAW)滤波器210，一个射频(RF)专用集成电路(ASIC)212，及一个中频(IF)声表面波滤波器214，一个数字信号处理器(DSP)216，一个参考晶体振荡器218，一个参考晶体温度传感器220。

一个自动的用户222能够在几乎不能得到服务器204的帮助下为一个用户运行和提供导航解法。一个半自动的用户224需要帮助，例如，多项式模式用于简化天文历书和时偏计算。一个瘦客户226不在其本地主机进行导航解法处理。其停止在服务器204上所有的导航计算，主要的仅仅提供来自于SV星座观测点观测的测量值。如果一个本地用户想要看结果，导航解法被反馈进行本地显示。在一个瘦客户226中，DSP是同其它的非GPS应用设备共享的部分，如所指的，用户不需要多线程应用程序，仅仅执行简单的程序循环。

一个OMNI用户227几乎完全自动的运行，但是周期的从计算机网络上收集一个完整的历表(ephemeredes)。该用户还在断电期间继续运行以保持定位的不确定度，当重新加电时sigmaPos低于150-km。这些条件允许高灵敏度的操作，即更好的查找步骤用于发现信号功率，及每一个步骤都有长暂停。如果晶体振荡器218使用借助温度传感器220得到的温度测量值进行软件补偿，OMNI用户227还将更有益处。一个实时时钟(RTC)保持运行其精确度高于每次导航平台202加电时实时的一毫秒。

本地参考振荡器晶体振荡器218具有作为温度的函数变化的频率偏移误差。参考晶体温度传感器220用于测量本地参考振荡器晶体振荡器218的温度。第一个用处是收集数据，当导航平台202初始化和跟踪SV’s时在生产校准中建立曲线。下一个用处是提供一个给定值，这样一个九级的多项式方程能够在当导航平台202初始化和试图自动锁定它的第一个SV时根据存储的系数计算。

服务器204典型的包括若干参考站天线228和230，其提供GPS信号输入到一个参考状态管理器232中。一个本地服务器234能够为半自动的用户224，瘦客户226，OMNI-用户227提供支持信息以提高第一定位时间和定位解法的质量。在OMNI-用户227运行在高灵敏度模式的情况下，被服务器204收集和转发的ephemerid信息使在来自于SV’s的信号电平低于-150dbm下任何的定位成为可能。

一个本发明中的方法实施例，决定怎么样及什么时候服务器204与一个OMNI用户进行联系，例如，用户104和导航平台202。因为每个字节的通信花费是很高的或者网络仅仅是周期可访问的，在很多情况下服务器联系必须是不经常的并且最小化的。

当信号强度高时，z-计数和BTT真正的被收集NAV数据测量。BTT用于清除任何代码相位的滚动。通常地，次20毫秒的部分应一致。BTT中存在比Z-计数中大的噪声。另一方面，z-计数可以在代码相位滚动附近时间的短期中被停止一毫秒。

OMNI用户需要一个好的时间源来将总的时间降低到一毫秒之内。50HZ的NAV数据能够被用于进行一个模式匹配且间接地查找时间。这样当一个z-计数不能被解调时能够提供一个具有一个适当时间源的GPS接收机。如果在模式匹配中存在足够的可信度，一个SV中的整数毫秒，intms都能被确定。

如果开始时间不确定，总的时间超过正负10毫秒，所谓的大deltaT(DT)必须用在解决定位上。这样将需要SV’s的数目增加1。一个网格定位方法能够用于当位置不确定，sigmaPos低于150km并且SV’s中的intMs不可用的时候。一个非z定位类型用于当总时间高于10毫秒时。

一个完整的GPS历书，highAccAlm由服务器用卫星历表而非所有的GPS SV’s的历书发送。另一个完整的GPS历书，mixAccAlm由服务器发送并包括目前没有跟踪的SV’s中的更久的卫星历表(ephemeredes)。

更可取的，实现一个WW服务的服务器，其具有持续的对GPS星座的观测力。并且具有足够空间间隔的参考站，同时观察全世界的所有SV’s。服务器204表示一个本地服务器，LA服务器，其仅仅具有观察一个次组的完整的GPS SV-星座的一个或多个参考站。因此，一个LA服务器不能提供highAccAlm，只能提供mixAccAlm。

开启之后，历书将包括ephemeredes其是实际的历书。经过12小时周期，一些历书将被基于卫星历表的卫星历表代替。

来自GPS SV’s的NAV数据能够被直接的收集直到信号电平低至-145dbm。因此，卫星历表，z-计数和BTT能以这个电平获得。在该电平的SV’s能够独立于服务器运行，并且能够用于一个不需要开始位置的精确性的定位，例如，任何地点的定位。模式匹配必须在-145dbm时开始执行，直到低至-150dbm时。一个z-计数或者intMs因此能够得到，所以SV能被用于任何地点的定位。当然，在这个信号电平上，卫星历表需要通过网络106从服务器102中获得，或是另外的替换的资源。低于-150dbm信号电平，NAV数据对于模式匹配不足以可用，NAV数据必须从服务器102或204中获得，具有这样微弱信号的SV’s仅仅在当不确定度低于150km时参与定位。

在初始化SV搜集过程中，不需要卫星历表等级的精确度。一个历书或者降级的卫星历表，足以预计重新定位所需的数据。卫星历表等级的精确度对于定位来说也不需要。为定位使用的卫星历表的年限定义一个时限。如果作为时间函数的精确度降级被适当地模型化，这种阈值可被放宽松，并且仍然保持可信的定位。年限的界限能作为一个可控制的参数，所以用户可以选择希望的执行等级。

在第一次定位和设置时间时需要来自于服务器102的NAV数据子帧数据。这之后，子帧数据不再被用户104需要。被用户104解码的NAV数据被发送到服务器102中用于模式匹配。

当存在具有信号电平都高于-145dbm的三个或更多的SV’s时，对于一个OMNI用户104来说不需要一个服务器连接。如果必须收集卫星历表，第一定位时间(TTFF)将更长。在一些方面，以前收集的卫星历表可以使用。

当先前收集的SV’s的卫星历表可以利用，并且sigmapos少于150km时，一个OMNI用户104不需要一个服务器连接。需要的SV’s的最少数目取决于总时间(SigmaTime)。时间的不确定可以通过一个对温度漂移进行软件补偿的实时时钟(RTC)来降低。所以需要三个有RTC的SV’s，四个没有RTC的SV’s。

另外的，解决一个定位将需要OMNI用户104与服务器102进行联系并且请求一定的信息。当SV’s信号在-145dbm至-150dbm之间并且sigmapos大于150km时，需要NAV数据子帧。这些SV’s要参与到第一次定位中需要intMS。如果仅仅三个-145dbm或者更微弱的SV’s是可用的，并且没有其它更好的精确时间，模式匹配装置可以使用。那么一个所谓的具有四颗SV’s的非z-计数定位被应用。

当SV’s信号没有强于-145dbm且它们的卫星历表超时，必须请求一个卫星历表。在这种情况下，期望一个最快的TTFF的可能性。

一个主程序应用能够周期的开启GPS接收机并且得到定位。这样决定了距上一次定位接收机移动了多远的距离，或者简单的决定是否GPS接收机已经离开了一个预定的区域。在两次定位之间的时间间隔可以选择以保持sigmapos处于150km之内，所以intMs不被那些低于-145dbm的微弱的SV’s所需要。这样扩展了在不需要一个服务器连接以请求NAV数据子帧的情况下保持高灵敏度定位的能力。服务器请求的定时是自适应的。当存在足够的性能需要提供一个静态的用户/服务器连接。

OMNI用户必须评估其具有的数据，数据的年限，捕获成功的可能性，例如，SV’s的数目和信号电平。OMNI用户然后决定是否进行连接和请求什么数据。自适应性能够被禁止，服务器连接通过明确的命令进行。一个主应用程序可以决定每隔一个小时建立一个服务器连接。因此，每隔5分钟进行一次定位，第十二次定位时建立服务器连接。

当主应用程序收集数据然后将其通过通用API’s接口送入用户时，能使用一个广播类型的卫星历表服务。用户被准予在会话期间的任何时间与服务器进行连接。

在定位之前用户典型的具有的时间不确定度大于一毫秒。这样一个通常的对代码相位的查找在第一次定位之前进行。第一次定位之后或者使用RTC重新启动后，用户具有的时间的不确定度低于1毫秒。在这种情况下，用户能够缩小代码搜查窗口。即使用户具有来自测量的z-计数的时间，用户仍然必须查找代码不确定度的所有的1023个码片。

关键地，在本发明所有的实施例中，DSP 216的一部分(附图2)保持在断电后有效并在用户对话之中维持作为时间源。在断电期间，对于射频ASIC 212，ASIC 212，采样时钟，采样存储和OSM电源是真正的关闭的，但是对于晶体振荡器218来说电源是保持有效的，对DSP216有一毫秒的中断间隔使得DSP可以进行处理。

在将最后一次定位计算的时间维持一个相对长的期间直到下一次GPS对话时，用户202具有振荡器稳定性的优势。

用户根据经验决定能够达到的精确度。经过决定用户可以从一个方位设置时间，然后在一个给定的关闭时间停止跟踪。之后用户重新跟踪并使用测量的Z计数作为显示时钟已经计时多久的指示。在定位中用户进行的时钟调整将告诉我们关于GPS时间时钟已经计时了多久。

这项技术需要用户保持晶体振荡器218和DSP 216的电源。需要用户有能力即使当设备在表面上已被断电时保持GPS电路的电源。

在一个通常的关闭电路中，当全部的固件状态机空闲，所有的int1活动将中断。用户将停止自动的输出，即int 0的活动也将停止。在这一点，甚至不需要任何的后台的动作，DSP 216完成自己的任务后开始进入暂停模式。暂停模式是一个DSP 216的特殊低功耗的特征，其保持无效直到出现一个中断DSP便自动跳到中断服务程序。

当毫秒中断到达，DSP 216重新启动开始工作，推进所有的计时器，包括通过一毫秒的GPS时间估计。当退出中断DSP 216将返回到暂停模式。

用户必须输出绝对的时间。这样不论何时GPS-TOW(很短的时间内)从604799滚动到0，用户应该增加一周的计数。目前用户不能在DSP 216上保持绝对的GPS星期，所以特征必须加入RTC模式。当然DSP 216的处理中没有一个需要星期数的。它仅仅被包括用于提供在DSP 216之外的绝对GPS时间。用户也将受益于维持了终止时间的可变性，即在重新启动时可由用户读取。

当又一个GPS对话开始进行时一个周期完成，在这时，用户将请求恢复持续的时间信息输出并且用户将能够观察是否DSP 216开启还是断开，是否在该时间中具有可信度。因此，用户将必须构造一个偏移和漂移不确定度，其能够被用户用来决定怎样使用来自DSP 216的时间。

当用户发送一个时间调整，还将发送一个估计的时间设置的精确度。这个精确度被DSP 216接受。精度将在DSP 216中依照一个关于温度的晶体稳定的模式自动的传播。如果存在更多的温度的改变，偏移和漂移不确定度应该以更高的速度传播。当然如果温度是稳定的，不确定度以一个更慢的速度传播。

当用户完成一个对话，它将同DSP 216通信以结束所有的GPS跟踪功能。这样将停止RF ASIC 212，停止所有的GPS状态机。用户可以选择深睡眠模式或者RTC模式。如果选择了深睡眠模式，用户将关闭晶体振荡器218。当然，如果选了RTC模式，用户保持振荡器工作。

用户还可以请求DSP 216维持其毫秒时钟。还能决定关闭任何设备，包括如果希望产生最低的功耗可以关闭毫秒时钟。大部分功率消耗在仅仅当晶体管的状态发生变化，因此，如果所有的电路关闭，消耗是最小的。在深睡眠模式，当DSP 216检测深睡眠并遇到暂停的命令时振荡器也被关闭。

如果用户关闭DSP 216但是请求毫秒的选项，那么固件停止所有的它能够停止的模式，但是保持毫秒和振荡器有效。用户还停止自动输出时间消息以保证DSP 216尽可能处于静态。

在嵌入式的应用中，可能在没有适当的关闭程序下关闭电源。理想的，用户将从用户正利用的应用中得到关闭请求。这样启动在下表中的一串事件。

用户接收一个来自主机应用程序的希望关闭GPS的请求；用户向DSP 216发送消息关闭所有的GPS跟踪发动机(ODSM，IDSM，TSM)用户发送优选的DSP 216的断电模式并等待该动作的回应。如果希望最低功耗模式，请求深睡眠模式。如果希望最多信息，请求RTC模式。用户刷新其串连缓冲器中的所有数据。用户完成处理的所有事件，因此，后置蓄电池的键存储器元件成为静态的；后置蓄电池数据被存储；用户将消息返回到主机应用程序，及其处于关闭安全状态；主机释放用户应用。

当断电以一个控制的方式发生时这个处理过程是优选的方法。

还有可能发生一个无序的断电过程。在这种情况，主机应用程序在执行断电处理之前突然地停止用户程序。例如，DSP 216不能适当地关闭，或者电源从系统中取消。当有人移动蓄电池或者蓄电池不能够提供足够的电流以保持适当地操作电平时将发生上述情况。

如果DSP 216仍然通电，一个检测逻辑将检测是否同用户的通信终止。如果是，DSP 216进行自己的断电顺序。如果DSP 216简单的断电，当重新开启时，它将处在系统默认的状态没有问题。当然，存在一个冒险，即用户正在向后置蓄电池文件中的一部分进行写入，在此时数据可能被破坏。一个变量可能被写入标记以显示DSP 216被适当地关闭。如果在开始数据被读时变量没有设置，那么数据被认为无效，被明显地设置成一个无效的状态。

在加点过程中，开始用户应用程序，使DSP 216开始其工作并请求时间状态。这样也立即开始DSP 216中的TCO。当时间状态被接收，如果时间状态无效，用户将其本身的偏移和漂移不确定度设置为未知状态。以这种方式，任何后置蓄电池数据或来自于服务器的数据能够为最小的总和完成的自己运作。GPS时间也将在该点设置为零，直到用户询问了它的其它信息源。

如果时间状态有效，那么用户拷贝时间不确定度数据并根据这些数据初始化内部数据结构。如果可利用来自其它源的更好的数据，那么当这些数据可用时能够运作这些不确定度。用户读关于后置蓄电池数据的状态。吸收具备数据有效标记的设置的数据部分。然后用户准备估计其可用信息，开始向服务器请求数据。

在有序的断电中，如果选择了RTC模式，时间数据被发送到DSP216中。等待应答是断电过程的一部分。如果在断电过程中仅仅发送时间数据，用户发生一个无序的断电，其中对于DSP 216保持通电。在这种情况中，RTC模式将不起作用，DSP 216继续运行。状态机仍然运行，时间信息将丢失。

在用户和DSP 216之间优选一个周期握手模式。如果握手失败，DSP 216仍然通电，DSP 216必须使自己处于一个静态。

如果计时数据能够被周期的发送，用户仍然保持时间有效。当然，计时数据的维持将在计算上花很高代价，所以用户需要将这些计算改编成具有低的优先权。

接下来的时间和不确定度维持方程式可用在设计中。在一些方面，用户能够从一个位置定位，z-计数，模式匹配，或者其它源，例如一个不同的实时时钟，或者一个服务器迟滞时间估计器中得到时间信息。用户能产生每个数据源偏移和漂移精确度的模型。计算中偏移使用meter，漂移使用m/s。使用的一个SCXO模型有m/s单位。在预定位中，用户通常计算伪范围，伪范围速度，然后转换到有64th芯片的硬件单元和载波NCO单元。这样，如用户希望直接使用DSP 216中的数字，用户将必须转涣到NCO单元中。

Drift(m/s)/λ(m/cycle)*bits/Hz

＝drift*(1575.42e6/2.99792458e8)*224/528,000

＝drift*166.9789113

Drift NCO units(bits/Hz)＝drift(m/s)*166.9789113

用户将周期的发送下面的基本数据设置：

1.目前的具有LSB为2-6的m单位的偏移(bfix)

2.目前的具有LSB为2-12的m/s单位的漂移(dfix)

3.在具有LSB为2-6的m单位的偏移总和(σbf)

4.在具有一个LSB为1毫秒的毫秒单位中毫秒总和(σmillisecond)

5.在具有LSB为2-12的m/s单位的漂移总和(σdf)

6.最接近具有LSB的计数单位的漂移(TCOfix)估计的TCO的测量

7.和确切的偏移和所有其它参数对应的的Msec16

因为频率的不确定度，用户仅仅有一个参数σdf。当然，因为时间的不确定度，用户选择在两个参数下工作。在许多情况下，第一次定位之前，时间不确定度是很多毫秒，这样用户宁愿中断时间的不确定度成为两个部分：多个毫秒部分和子毫秒部分。

不同源偏移和漂移的精确度

定位类型或者信息源	毫秒总和(σmillisecond)(毫秒)	偏移总和(σbf)(m)	漂移总和(σdf)(m/s)
				来自DSP 216RTC	从最初发送到DSP216的数据计算	从最初发送到DSP216的数据计算	从最初发送到DSP216的数据计算
来自RTC或者用户设备的近似时间	1000	300,000	基于SCXO可用性或者来自后置蓄电池的估计
				来自服务器的近似时间	1000	300,000	基于SCXO可用性或者来自后置蓄电池的估计
来自服务器的精确时间	总和服务(在服务器迟滞逻辑计算)最好是10-20msec	300,000	基于SCXO可用性或者来自后置蓄电池的估计
				来自模式匹配的时间	10+.(存在时间	300,000	基于SCXO可用性或者来自后

	错误的很小的可能性)		置蓄电池的估计
				来自z-计数的时间	10	300, 000	基于SCXO可用性或者来自后置蓄电池的估计
来自非z-计数的时间	＞＞10.可以达到500，但是是一个几何和meas噪声的运作	TDOP*σmeasPR相悖的状态：偏移总和小，毫秒总和更大	TDOP*σmeasPRR具有好的测量值，＜＜10m/s(室内)＜＜1m/s(室外)
				来自定位的时间解决来自模式匹配，z-计数，或者DSP216 RTC模式或者可信的服务器时间中的时间线性的错误	0	TDOP*σmeasPR相目悖的状态：偏移总和小，毫秒总和更大	TDOP*σmeasPRR具有好的测量值，＜＜10m/s(室内)＜＜1m/s(室外)

传播方程根据TCO和先前的漂移更新了漂移，传播具有漂移的偏移，当偏移超过+/-1/2毫秒时调整毫秒，更新漂移不确定度，更新偏移不确定度。为了传播偏移和偏移总和，用户将需要更新漂移和漂移总和。根本上，偏移是漂移的积分，偏移总和是漂移总和的积分。

用户基于在定位中的漂移数据和目前TCO读数估计漂移和目前TCO数据。

DriftHat＝function(drift at fix，SCXO drift atfix，current SCXO drift)

具有一个漂移估计的偏移被传播。当偏移超过+/-1/2msec，用户调整DSP 216毫秒以便毫秒保持准确。

Bias＝bias+driftHat*dtIf(bias＞millisecond/2){Bias-＝millisecondadjust DSP 216 millisecond+1 millisecond}else if(bias＜-millisecond/2){bias+＝millisecondadjust DSP 216 millisecond-one millisecond}

用户基于在定位中的漂移更新漂移总和，根据目前TCO更新目前漂移模型。

Driftsigma(t)＝function(drift sigma at fix，SCXO sigmaat fix，current SCXO sigma)

用户传播作为漂移不确定度积分的偏移的不确定度。

Biassigma＝biassigmaAtFix+integral(driftsigma(t))*dt

当下一个对话开始，用户返回偏移，漂移和总和。有希望的，偏移总和将变得比10或20毫秒更少，意味着用户实际上可以在不依靠任何时间源的情况下进行定位。

因此，根据观测值定义了下列参数：

1.δ(tfix)＝dfix-dSCXO(tfix)。这个带符号的参数在定位时间被测量并表示在定位时间中的模型错误。其保持常量直到重新开始又一个处理。

2.δ(tnow)＝dSCXO(tnow)-dSCXO(tfix)。这是一个带符号的参数表示定位时间模型的变化。

第一个目的地是传播具有最好漂移估计的偏移。当然，用户也要求估计的偏移总和是实际的偏移错误的最小上届(LUB)。以这种方式，因为用户传播偏移总和，它将保持足够小，以便经过一段时间之后，总和表示用户能够使用偏移计算定位。相反的表示，如果偏移总和太大，那么用户不能确信地使用偏移估计计算定位。

在定位期间测量的漂移无疑是用户拥有的最好的估计。只要温度维持在定位温度附近，用户应该使用定位漂移作为传播源。这也将产生最小的漂移总和，因此，偏移总和将逐渐减慢，帮助产生LUB标准。

相反的，当距上一次定位的时间很长，用户趋向丢失在定位漂移中作为一个参考点的可信度，用户更愿变迁到完整的模型数据。然而，用户必须使用更大的总和进行传播。

在这两种极端之间，逻辑上将这两种源(定位和模型)混合在一起。根据经验，用户已经知道漂移轨道长时间稍稍地偏移SCXO模型是常见的。当然，一天一天地，偏移高于或者低于模型同样的可能出现。如果用户将数据混合在一起，并尽可能的依靠定位偏移，以产生目前时间的偏移，那么用户有希望获得一个更精确的漂移，并且也在一个更小的漂移总和中有反映。

一个主要的观测符号是[δ(tfix)]，在定位时间中测量的和模型的漂移不同。假定用户将对定位中使用的测量值，也对定位本身执行一些完整的检测。例如，如果计算的速度趋于零，这可能是一个稳定的点，可能多普勒效应测量错误很小。因此，用户将假定从定位中测量的漂移具有很高的可信度。由于使用室内测量值的降级将影响定位的漂移总和。从这个观测点，用户将在近期的测量数据中得到更大的可信度。

晶体的年限或震动将趋向产生一个晶体和模型之间的偏移。用户必须接受测量数据和模型数据之间存在的差异。用户将开发一种方法传播具有漂移和漂移总和的偏移和偏移总和，其具有对测量数据更强的加权但是随着测量时间的增加逐渐地向模型数据汇聚。

定义一个简单的公式使得在定位中估计的漂移向来自SCXO漂移估计数据迁移。用户将通过一个匹配的简单的参数控制迁移的速度。

用户将混合两种漂移估计，一个是基于目前TCO的SCXO模型，另一个是调制的定位漂移。调整的定位漂移仅仅是修正因为当前时间和定位时间对在模型中的变化的定位的漂移。

调制的定位漂移：

da(tk)＝d(tfix)+dSCXO(tk)-dSCXO(tfix)

用户定义混合的漂移估计：

d^(tk)＝[1-α]*da(tk)+α*dSCXO(tk)

注意到用户混合参数α有两个漂移估计。这个参数提供，

1.当tk＝tfix，那么用户希望d^(tk)＝da(tk)。这需要α＝0。

2.当tk＞＞tfix，那么用户希望d^(tk)＝da(tk)。这需要α＝1。

因此，定义参数N，计时滤波器的计数已经更新，

定义：

N1＝1，                            if k＝1

Nk＝K                              if K＜＝NMAX

Nk＝Nmax                           if K＞NMAX

用户也希望能使用整数数学执行乘法运算，用户定义：

α＝Nk/2M

1-α＝(2M-Nk)/2M

NMAX＝2M

用户仅仅需要指定的一个参数M，变化的速度被完全的定义。

M	NMAX＝终值秒	终值小时
			8	256	.071
10	1025	.284
			12	4096	1.14
14	16368	4.55
			16	65536	18.2

同样的公式用于漂移总和。

σd(tk)＝[1-α]*σfix+α*σSCXO(tk)

模型每秒钟被更新，这样一秒中存在一次隐含的乘法，用户可根据下式更新偏移：

b(tk)＝b(tk-1)+d^(tk)

用户也以更新偏移总和作为偏移总和的整体，这样一秒中存在一个隐含的乘法，如下：

σb(t1)＝σbfix

σb(tk)＝σb(tk-1)+σd(tk)

晶体振荡器218和DSP 216硬件能用于核对模型的精确度的验证，也能选择修正时间常数。实际的DSP 216硬件跟踪至少一个卫星，以便用户能常常测量实际的偏移和漂移。用户通过线性化的实际位置周围的伪范围和伪范围速度进行工作，如下：

a.LPR＝intms*cmsec+codePhase-rangeHat-corr

b.LPRR＝rangeRate-rangeRateHat

c.The model is that LPR＝biasTrue and LPRR＝driftTrue

第一次测量，用户设置接收机时钟项为使LPR和LPRR无效。LPR的任何部件大于+/-1/2毫秒就进行毫秒时钟调整。剩余的子毫秒部分是启动偏移。经过第一次调整，用户开始根据SCXO数据和上文给出的方程式形成偏移和漂移。如果偏移超出+/-1/2毫秒的范围，用户照例进行时钟调整。LPR和LPRR将为我们提供实际的偏移和漂移而方程式将提供估计的偏移和漂移。同样，只要存在测量的z-计数，如果用户使用实际的intMs修正而不是假定的70，用户将具有实际的毫秒时间错误。

尽管本发明已经按照目前的优选实施例进行了描述，还应该理解透露的内容不能仅仅被上述有限的描述解释。经过对上述描述的阅读，各种对本发明的替换和修改对于这些本领域的普通技术人员来说无疑的是显而易见的。因此，意味着附加权利要求被解释为覆盖了所有的全部在本发明的“实质”的精神和范围中的替换和修改。

Claims (4)

1.一个导航卫星接收机的更快速初始化的方法，该方法包括步骤：

用一个晶体振荡器保持子毫秒时间精确度；

当一个包括晶体振荡器的导航平台已经获得并且跟踪人造卫星时，设置晶体振荡器原子基准的精确度；

在所述导航平台表面上的电源断开期间测量所述晶体振荡器的温度；

当所述导航平台没有跟踪人造卫星时，根据在测量温度步骤中获得的数据修正一个所述晶体振荡器的自由振荡时间；

在下一个定位之前，提供子毫秒精确时间给所述导航平台；

其中，整数毫秒和z计数不必由其它的方法决定。

2.如权利要求1所述的方法，还包括步骤：当所述导航平台已经获得并且跟踪人造卫星时可以导出原子标准精确时间期间，为所述晶体振荡器设置一个温度漂移模型。

3.如权利要求1所述的方法，其中：保持的步骤中包括在通常的断电过程中保持数字信号处理器中一个实时时钟部分的有效。

4.如权利要求1所述的方法，其中：保持的步骤中包括在通常的断电过程中，以有效的数字信号处理器中一个部分处理毫秒中断。

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