DE102007016564B4

DE102007016564B4 - Verfahren und Vorrichtung für das Erfassen von Subframes von Satellitennavigationsdaten

Info

Publication number: DE102007016564B4
Application number: DE102007016564A
Authority: DE
Inventors: Kuan-I Li; Kung-Shuan Huang; Kun-Tso Chen
Original assignee: MediaTek Inc
Current assignee: MediaTek Inc
Priority date: 2007-01-05
Filing date: 2007-04-06
Publication date: 2010-01-21
Anticipated expiration: 2027-04-07
Also published as: CN102520421B; US7636060B2; JP2008170435A; CN101216545B; CN102520421A; US20080165057A1; TW200829944A; DE102007016564A1; CN101216545A; US20100045527A1; TWI386675B

Abstract

Ein Verfahren für das Erfassen von Subframes von Navigationsdaten eines Satelliten, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Empfangen eines aus Worten bestehenden Subframes, wobei die Worte in eine Vielzahl von Untereinheiten aufgeteilt sind;
Prüfen, ob die entsprechenden Untereinheiten gültig sind;
Erfassen der erforderlichen Untereinheiten von den gültigen Untereinheiten;
Bestimmen, ob die erforderlichen Untereinheiten von dem Subframe erfasst sind; und
Warten auf den beim nächsten Mal wiederholt übertragenen Subframe, wenn nicht alle erforderlichen Untereinheiten von dem Subframe erfasst wurden, um noch immer fehlende Untereinheiten zu erfassen.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf die Reduzierung der Zeit bis zur ersten Positionserkennung (TTFF) in Satellitenkommunikation, insbesondere auf ein neuartiges Verfahren für das Erfassen von Subframes von Satellitennavigationsdaten. Durch Verwendung dieses Verfahrens kann die TTFF-Leistung verbessert werden. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf einen Empfänger des Globalen Satellitennagivationssystems (GNSS), wobei das Verfahren für das Erfassen von Subframes implementiert wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Satellitenpositionierung wurde in zahlreichen Anwendungen umfassend verwendet. In Satellitenpositionierungssystemen wie dem Globalen Satellitennavigationssystem (GNSS) bedeutet ein Kaltstart, dass keine Information wie Empfängerposition, Beobachtungszeit, Satellitennavigationsinformation (z. B. Almanach oder Ephemeriden) verfügbar sind.
Als Hintergrundinformationen zur Satellitenpositionierung können die folgenden Druckschriften angeführt werden.
US 6,804,290 B1 bezieht sich auf ein Verfahren für das Erwerben von Signal Code Phasen. US 6,804,290 B1 offenbart, wie eine Korrelation eines Replica Codes mit dem empfangenen Segment auszuführen ist. Unter anderem wird ein Schritt offenbart, in dem die empfangene Signalsequenz mit einer vorbestimmten PN Signalsequenz eines Prozesses Segment für Segment verglichen wird, um eine Vielzahl von Korrelationssummen zu bestimmen. Ein Verfahren zum Erfassen von Subframes von Satellitennavigationsdaten wird in US 6,804,290 B1 jedoch nicht erwähnt.
EP 1 293 797 A1 bezieht sich auf ein Verfahren zum Ausführen einer Positionierung, in dem ein mit einem Repetition Code moduliertes und durch Satelliten (SV1–SV4) übertragenes Spread Spectrum Signal empfangen wird. Das Verfahren umfasst die Schritte des Erfassens des empfangenen, modulierten Spread Spectrum Signals und des Empfangens der Ephemeriden-Parameter von Satelliten, die für die Positionierung verwendet werden. In dem Verfahren wird eine Optimierungs-Phase durchgeführt, um die Kosten-Funktion zu minimieren. Als Kosten-Funktion wird ein Bruch-Operator verwendet, in dem wenigstens ein verbliebener Fehler als Argument des besagten Bruch-Operators eingesetzt wird. Damit geht es auch in der EP 1 293 797 A1 um Korrelationen und die Einengung des Korrelations-Bereichs, aber nicht um ein Verfahren zum Erfassen von Subframes von Satellitennavigationsdaten.
US 6,275,185 B1 stellt einen GPS-Empfänger bereit, welcher über eine kurze Zeit bis zum first-fix verfügt durch Vergleichen gemessener Bereichs-Geschwindigkeiten mit berechneten GPS Satelliten-Geschwindigkeiten, wobei die GPS Satelliten-Geschwindigkeiten auf der Grundlage der groben GPS Satelliten Orbital-Parameter berechnet werden, die zuvor im Speicher gespeichert wurden. Der GPS-Empfänger aus US 6,275,185 B1 berechnet Satelliten-Geschwindigkeiten aufgrund der groben Orbital-Parameter, misst Bereichs-Geschwindigkeiten und verwendet die Satelliten-Geschwindigkeiten mit den Bereichs-Geschwindigkeiten, um eine Geschwindigkeit eines Nutzers zu bestimmen, und integriert dann die Nutzer-Geschwindigkeit von einem letzten bekannten location fix. US 6,275,185 B1 offenbart nichts darüber, wie Subframes von Satellitennavigationsdaten zu erfassen sind.
US 2002/0186165 A1 offenbart ein System, welches grobe GPS Orbital-Parameter verwendet, um eine präzise GPS Position bereit zu stellen. In US 2002/0186165 A1 wurden die Orbital-Parameter bereits erhalten und diese Parameter werden zur Unterstützung der Positionierung verwendet. Das Verfahren gemäß US 2002/0186165 A1 misst Pseudobereiche von Nutzern aufgrund von GPS-Signalen, bestimmt eine grobe GPS-basierte Position des Nutzers aufgrund der Pseudobereiche und der Orbital-Parameter, berechnet erneut Pseudobereiche von Nutzern auf der Grundlage der groben GPS-basierten Nutzer-Position und der Orbital-Parameter und errechnet eine genauere GPS-basierte Nutzer-Position basierend auf den erneut berechneten Pseudobereichen von Nutzern. Damit unterscheidet sich die in US 2002/0186165 A1 offenbarte Methode grundlegend von der vorliegenden Erfindung gerichtet auf das Erfassen von Subframes von Satellitennavigationsdaten.
Für einen GNSS (z. B. GPS)-Empfänger ist Empfindlichkeit ein wichtiges Leistungskriterium. Die TTFF (Zeit bis zur ersten Positionserkennung) in der Kaltstart-Phase ist ein repräsentativer Richtwert für Empfänger-Empfindlichkeit. Für die Bestimmung einer dreidimensionalen Position sind zumindest vier Satelliten erforderlich. Die TTFF hängt von der Zeit ab, um Satellitensignale von zumindest vier sichtbaren Satelliten zu erfassen und um durch Demodulieren der Navigationsdaten die erforderlichen Ephemeriden herunterzuladen. Wenn die empfangene Signalenergie ausreichend stark ist, dauert das Erfassen der Satellitensignale einige Sekunden und das Erhalten der erforderlichen Ephemeride ungefähr 27 Sekunden. Bei schwacher Signalenergie nimmt sowohl das Erfassen der Satellitensignale als auch das Herunterladen der Ephemeriden mehr Zeit in Anspruch. Ungeachtet dessen, ob die Signalenergie stark oder schwach ist, ist es offensichtlich, dass die Zeit für das Erhalten von Ephemeriden ein vorrangiger Faktor für TTFF ist.
Die Satellitennavigationsdaten werden in Seiten übertragen. Fünf Subframes ergeben eine Seite (oder einen Frame). Jeder Subframe erfordert 6 Sekunden für das Übertragen. Dementsprechend sind 30 Sekunden für das Übertragen einer Seite erforderlich. Jeder Subframe enthält zehn Wörter, die später im Detail weiter beschrieben werden. 1 zeigt schematisch und allgemein die Datenstruktur von einer Seite von den Navigationsdaten. Satellitennagivationsdaten schließen Ephemeriden und den Almanach ein. Jeder Satellit sendet seine eigenen Ephemeriden. Zusätzlich überträgt jeder Satellit den Almanach von allen Satelliten, der eine Rohversion der Ephemeriden ist. Die wesentlichen Satellitenephemeriden und Uhrenparameter werden in Subframe 1, Subframe 2 und Subframe 3 übertragen. Der Almanach wird in Subframe 4 und Subframe 5 übertragen. Wie in 2 gezeigt, wird ein vollständiger Almanach in die Subframes 4 und 5 von 25 Seiten aufgeteilt. Für die Übertragung von 25 Seiten Navigationsdaten werden 12,5 Sekunden benötigt. Die in den Subframes 1–3 getragene Information ist für diese 25 Seiten dieselbe, wenn keine Aktualisierung auftritt. Anders gesagt wird die Information in den Subframes 1–3 einmal alle 30 Sekunden wiederholt. Es ist notwendig, die Subframes 1 bis 3 zu erfassen, um vollständige Ephemeriden des Satelliten zu erhalten. Im Allgemeinen werden die Ephemeriden von einem Satelliten alle zwei Stunden aktualisiert.
3 ist ein Flussdiagramm, das einen herkömmlichen Vorgang für das Erfassen von Ephemeriden zeigt. Der Vorgang startet in Schritt S10. Wenn ein Empfänger einen Subframe SF(i) (Schritt S20) empfängt, prüft der Empfänger die zehn Wörter von dem Subframe SF(i), um durch Prüfen der Parität von jedem Wort (Schritt S30) festzustellen, ob diese zehn Wörter korrekt sind. Wenn die Paritätsprüfung einen Fehler in einem der zehn Wörter anzeigt, wird dieser Subframe SF(i) entfernt. Wenn die zehn Wörter korrekt sind, dann wird der Subframe SF(i) in den nächsten Schritt übergehen. In Schritt S40 wird geprüft, ob dieser Subframe SF(i) einer der Subframes 1 bis 3 ist. In diesem Fall wird dieser Subframe SF(i) in einem Zwischenspeicher gespeichert, zusätzlich wird der Flag SF(i)_erfasst festgelegt (Schritt S50). In Schritt S60 wird geprüft, ob die Subframes 1 bis 3 alle erfasst wurden. Das heißt, dass geprüft wird, ob die vollständigen Ephemeriden erhalten wurden. In diesem Fall wird eine Navigationsdatenbank aktualisiert (Schritt S70). Andernfalls sollte der gesamte Vorgang wiederholt werden. Kurz gesagt wird bei einem Fehler in den zehn Wörtern eines empfangenen Subframes der Subframe entfernt. Wenn der Subframe der nächsten Seite unglücklicherweise auch einen Fehler aufweist, muss der Empfänger noch einmal weitere 30 Sekunden abwarten. Das führt zu beträchtlich langem Zeitaufwand und dadurch wird die TTFF-Leistung des Empfängers wesentlich beeinflusst.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen eines Verfahrens für das Erfassen von Subframes. Durch Verwendung des Verfahrens für das Erfassen von Subframes kann die Zeit für das Erfassen erforderlicher Daten wie Ephemeriden wesentlich reduziert und dadurch die TTFF-Leistung verbessert werden. Beispielsweise ist die vorliegende Erfindung für das Empfangen von Flimmern vorteilhaft. Wenn sich ein einen Empfänger tragendes Fahrzeug an einem Baum oder einem hohen Gebäude vorbeibewegt, können die Signale temporär nachlassen. Das Verfahren für das Erfassen von Subframes kann dem Empfänger ermöglichen, schnell die erforderlichen Daten innerhalb einer kürzeren Zeitspanne zu erfassen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen einer Vorrichtung für das Erfassen von Subframes. Die Vorrichtung für das Erfassen von Subframes implementiert das Verfahren für das Erfassen von Subframes, um innerhalb einer kürzeren Zeitspanne Ephemeriden zu erfassen.
Bei dem Verfahren für das Erfassen von Subframes der vorliegenden Erfindung wird ein Subframe von Navigationsdaten in kleinere Untereinheiten aufgeteilt. Jede Untereinheit wird geprüft und erfasst, wenn sie korrekt ist. Nachdem alle Untereinheiten von einem speziellen Subframe, die die erforderliche Information enthalten, erfasst worden sind, wird das Erfassen von diesem speziellen Subframe vervollständigt.
Die Vorrichtung für das Erfassen von Subframes gemäß der vorliegenden Erfindung führt das obige Verfahren für das Erfassen von Subframes aus. Wenn ein Subframe, der aus einer Vielzahl an Untereinheiten besteht, empfangen wird, prüft die erfindungsgemäße Vorrichtung für das Erfassen von Subframes jede Untereinheit von dem Subframe und erfasst die Untereinheit, wenn diese korrekt ist. Wenn alle Untereinheiten von dem Subframe, die die erforderliche Information enthalten, erfasst wurden, wird das Erfassen von diesem speziellen Subframe vervollständigt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische und allgemeine Darstellung, die die Datenstruktur einer Seite von Navigationsdaten zeigt.
2 ist eine schematische und allgemeine Darstellung, die die Datenstruktur von Navigationsdaten einschließlich Ephemeriden und Almanach zeigt.
3 ist ein Flussdiagramm, das einen herkömmlichen Vorgang für das Erfassen von Ephemeriden zeigt;
4 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen CNR und Wortfehlerrate zeigt;
5 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen Wortfehlerrate und Fehlerrate der Untereinheiten aus 10 Wörtern, 5 Wörtern und 2 Wörtern zeigt;
6 ist eine Darstellung, die die Datenstruktur eines TLW-Wortes und eines HOW-Wortes zeigt.
7A bis 7C sind Darstellungen, die jeweils die Datenstruktur der Subframes 1 bis 3 zeigen;
8 ist eine schematische und allgemeine Darstellung, die einen GPS-Empfänger zeigt.
9 ist ein Blockdiagramm, das eine Vorrichtung für das Erfassen von Subframes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
10 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren für das Erfassen von Subframes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
11 ist ein Flussdiagramm, das eine Ausführungsform des Verfahrens aus 10 zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wird wie folgt im Detail beschrieben.
Das Erfassen von Ephemeriden erfolgt durch das Erfassen der korrekten Subframes 1 bis 3 von Navigationsdaten. Wie erwähnt besteht ein Subframe aus 10 Wörtern. Die Wortfehlerrate (WER) steht in direktem Zusammenhang mit der Signalintensität. 4 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen WER und CNR (Kontrast-Rausch-Verhältnis) zeigt. Wie gezeigt ist die WER umso schlechter, desto niedriger CNR ist. Fällt CNR unter 30 dB-Hz ab, wird die WER erheblich ansteigen. Angenommen, die Einzelwortfehlerrate (WER) ist r, so liegt die 10-Wörter-Fehlerrate bei 1 – (1 – r)¹⁰. Beträgt CNR beispielsweise 30 dB-Hz, so liegt die 1-Wortfehlerrate bei ungefähr 0,04 und die 10-Wortfehlerrate bei 1 – (1 – 0,04)¹⁰ = 0,3352. Selbstverständlich ist die Fehlerrate wesentlich höher, wenn 10 Wörter als eine Untereinheit betrachtet werden. Dementsprechend kann ein Subframe in kleinere Untereinheiten aufgeteilt werden. Jede Untereinheit kann 1 Wort, 2 Wörter oder 5 Wörter aufweisen. Wie im oben beschriebenen Beispiel ergibt die Einzelwortfehlerrate r von 0,04 eine
10-Wörterfehlerrate = 1 – (1 – r)¹⁰ = 0,3352
5-Wörterfehlerrate = 1 – (1 – r)⁵ = 0,1846
2-Wörterfehlerrate = 1 – (1 – r)² = 0,0784
wobei die 1-Wortfehlerrate = r = 0,04 ist.
5 ist ein Diagramm, das die Verhältnisse der jeweiligen Fehlerraten für Wortgruppen von 2 Wörtern, 5 Wörtern oder 10 Wörtern im Vergleich zu der Wortfehlerrate zeigt. Wie hinsichtlich einer festen Wortfehlerrate ersichtlich ist, steigt die Fehlerrate, je mehr Wörter die Wortgruppe einschließt. Selbst bei niedriger Wortfehlerrate ist die Subframe-Fehlerrate (10 Wörter) sehr hoch. Dadurch ist es in dem herkömmlichen Schema für das Erfassen von Subframes wahrscheinlich, dass viele 30-Sekunden-Wiederholungen von dem Subframe abgewartet werden müssen, ehe alle korrekten Subframes 1 bis 3 erfasst worden sind.
Die vorliegende Erfindung stellt ein neuartiges Verfahren für das Erfassen notwendiger Subframes von den Navigationsdaten bereit. Bei dem Verfahren für das Erfassen von Subframes der vorliegenden Erfindung wird jeder Subframe in kleinere Untereinheiten unterteilt. Jede Untereinheit besteht aus 5 Wörtern, 2 Wörtern oder sogar aus lediglich 1 Wort. Der Empfänger prüft, ob eine Untereinheit korrekt ist. Wenn die Untereinheit korrekt ist (fehlerfrei), wird sie in einem Zwischenspeicher gespeichert. Nachdem jeweils alle Wörter der Subframes 1–3 erfasst worden sind, wird das Erfassen der Subframes 1 bis 3 vervollständigt. Nichtsdestotrotz sind einige Wörter der Subframes belegt und enthalten keine Information. Dann kann das Erfassen solcher belegter Wörter ausgelassen werden. Zusätzlich ist die in einigen speziellen Wörtern enthaltene Information eine gängige Information, die auch in Navigationsdaten von anderen Satelliten übertragen wird. Wenn die Information erhalten wurde, muss das dieselbe Information enthaltende Wort nicht erfasst werden.
Wie beschrieben werden die Navigationsdaten in einer Form von Seiten übertragen. Fünf Subframes ergeben eine Seite. Jeder Subframe besteht aus zehn Wörtern. Jedes Wort beinhaltet 6 Paritätsbits. Die ersten zwei Wörter von allen Subframes sind das Telemetrie (TLM)-Wort und das Hand-over-word (HOW)-Wort. 6 zeigt die Datenstruktur von dem TLM-Wort und dem HOW-Wort. Das TLM-Wort kann eine Präambel beinhalten, die für die Synchronisation verwendet wird. Das HOW-Wort beinhaltet die Subframe-ID (1, 2, 3, 4 und 5 oder 001, 010, 011, 100 und 101), um einen der fünf Subframes zu identifizieren. Die 7A bis 7C jeweils zeigen die Datenstruktur von den Subframes 1 bis 3 von den Navigationsdaten. Der Subframe 1 beinhaltet einen 10 Bit-Parameter IODC (Datenausgabe, Uhr) in Wort 8. Der Subframe 2 beinhaltet einen 8 Bit-Parameter IODE (Datenausgabe, Ephemeriden) in Wort 3 und auch der Subframe 3 beinhaltet einen 8-Bit-IODE in Wort 10. Wenn die zwei IODEs von den Subframes 2 und 3 und die 8 LSBs (niedrigwertigste Bits) von der IODC von Subframe 1 nicht zueinander passen, bedeutet dies, dass der Datensatz umgestellt wurde und neue Daten erfasst werden müssen. Das heißt, dass die zwei IODEs von den Subframes 2 und 3 und die 8 LSBs (niedrigwertigste Bits) von der IODC von Subframe 1 zu demselben Datensatz passen. Diese oben erwähnten Eigenschaften können für das Prüfen der Korrektheit des Erfassens von Subframes gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Die Details werden später weiter beschrieben.
8 zeigt den typischen Aufbau eines Empfängers eines GNSS-Systems wie GPS, Galileo und SBAS. Bei diesem Aufbau wird mittels einer Antenne 10 ein Satellitensignal empfangen und durch einen Vorverstärker 12 verstärkt, durch einen Abwärts-Konverter 14 zu der IF(Zwischenfrequenz)-Phase abwärts konvertiert. In dieser Phase liegt das empfangene Signal in analoger Form vor. Anschließend wird das empfangene Signal durch einen ADC (Analog-Digital-Konverter) 16 in Digitalform konvertiert. Der Empfänger schließt eine Vielzahl an Kanalkorrelatoren CH₁, CH₂ ... Ch_n 18 ein, die für das Ausführen der Signalkorrelation von jeweils mehreren Satellitensignalen gleichzeitig verwendet werden. Die korrelierten Signale werden in einen Empfängerprozessor 20 rückgeführt. In dem Empfängerprozessor 20 werden die Navigationsdaten einschließlich Ephemeriden und Almanach erfasst.
9 ist ein funktionelles Blockdiagramm, das schematisch eine Vorrichtung für das Erfassen von Subframes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. In der Praxis kann die Vorrichtung für das Erfassen von Subframes, insbesondere andere Komponenten als Speicher, innerhalb des Empfängerprozessors 20 in einer Hardware oder einer Hard- und Software verbindenden Form implementiert werden. Zusätzlich ist 10 ein Flussdiagramm, das allgemein ein Verfahren für das Erfassen von Subframes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Vorrichtung für das Erfassen von Subframes der vorliegenden Erfindung schließt einen Demodulator 201, der das Signal demoduliert, um Subframes von den Navigationsdaten (Schritt S20 in 10) zu erhalten, ein. Die Subframes werden zu einem Frame-Synchronisator 202 gesandt, um die Parität jedes Wortes des empfangenen Subframes (Schritt S30) zu prüfen. Zusätzlich identifiziert der Frame-Synchronisator 202 die ID von jedem demodulierten Subframe. In der vorliegenden Ausführungsform werden die Subframes 4 und 5 (SF4 und SF5) von einer Seite von Navigationsdaten direkt zu einer Navigationsdatenbank 205 weitergegeben. Wenn ein Subframe als einer der Subframes 1 bis 3 identifiziert ist, wird dieser Subframe an eine Entscheidungsvorrichtung 203 weitergegeben. Die Entscheidungsvorrichtung prüft die Untereinheiten von dem Subframe. Wie erwähnt kann die Untereinheit 5 Wörter, 2 Wörter oder ein Wort aufweisen, wenn ein Subframe aus 10 Wörtern besteht. Das heißt, die Größe von einer Untereinheit kann wie gewünscht definiert werden. Die gesamten Wörter von einem Subframe werden bevorzugt gleichmäßig in Untereinheiten aufgeteilt. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Wort-Untereinheit als ein Beispiel verwendet. Wenn die Entscheidungsvorrichtung 203 bestimmt, dass ein Wort gültig ist, sendet die Entscheidungsvorrichtung 203 dieses Wort an eine Datenbank 204 für das Erfassen von Subframes (Schritt S40). Die Vorrichtung für das Erfassen von Subframes führt auch einige schützende Prüfschemata an dem Subframe aus, wobei diesbezügliche Details später weiter beschrieben werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Datenbank 204 für das Erfassen von Subframes in drei Bereiche unterteilt. Diese drei Bereiche werden jeweils für das Erfassen von Wörtern von den Subframes 1 bis 3 (SF1, SF2 und SF3) verwendet. Nach dem vollständigen Erfassen aller Wörter von SF1~SF3, das heißt, die wortumfassende Information von jedem der SF1 bis SF3 wurde erfasst, werden die erfassten Subframes SF1, SF2 und SF3 für das Aktualisieren der Navigationsdatenbank 205 (Schritt S50) übertragen.
Wie erwähnt führt die Vorrichtung für das Erfassen von Subframes an jedem eingehenden Subframe einige schützende Prüfschemata aus. Der Frame-Synchronisator 202 prüft das TLM-Wort (Wort 1) und das HOW-Wort (Wort 2) von diesem Subframe. Das TLM-Wort besteht aus der Präambel-Information. Wenn das TLM-Wort fehlerhaft ist, dann wird der gesamte Subframe entfernt. Das heißt, es wird kein Wort von diesem Subframe erfasst. Das HOW (Wort 2) besteht aus der Subframe-ID, die anzeigt, welcher der Subframes SF1 bis SF5 dieser Subframe ist. Wenn der Subframe in der vorliegenden Ausführungsform SF4 oder SF5 ist, wird das Erfassen desselben durch einen Subframe gemäß dem Stand der Technik ausgeführt. Wenn der Subframe SF4 oder SF5 ist, prüft der Frame-Synchronisator 202 die Parität von jedem Wort von dem Subframe und gibt ihn an die Navigationsdatenbank 205 weiter, wenn alle Wörter von dem Subframe gültig sind. Wenn der Subframe durch Prüfen der Subframe-ID in dem HOW-Wort als einer von SF1 bis SF3 bestimmt wird, wird der Subframe an die Entscheidungsvorrichtung 203 weitergegeben. Normalerweise wird die Sequenz von den an die Entscheidungsvorrichtung 203 weitergegebenen Subframes SF1, SF2, SF3, SF1, SF2 ... sein, der Rest kann dementsprechend abgeleitet werden. Wenn die Subframe-ID beispielsweise als SF1, SF2, SF2 ... erscheint, bedeutet dies, dass ein Fehler vorliegt. Wenn sowohl das TLM-Wort als auch das HOW-Wort von dem Subframe gültig sind, dann können die anderen Wörter von diesem Subframe erfasst werden. Die anderen Wörter werden beispielsweise durch Paritätsprüfung geprüft und die korrekten Wörter erfasst, während die fehlerhaften Wörter nicht erfasst werden. Wie beschrieben müssen für denselben Datensatz IODC in Subframe 1 und IODE in den Subframes 2 und 3 zueinander passen. Ansonsten bedeutet dies, dass die Navigationsdaten aktualisiert wurden. Zu diesem Zeitpunkt sollten die in der Datenbank 204 für das Erfassen von Subframes gespeicherten Wörter gereinigt werden, und die gültigen Wörter von dem aktuellen Subframe werden erfasst und in der Datenbank 204 für das Erfassen von Subframes gespeichert. Weiterhin kann jeder Subframe einige belegte Wörter aufweisen. Diese belegten Wörter weisen keine Information auf. Beispielsweise sind die Wörter 4 bis 6 von Subframe 1 belegt und weisen keine Information auf. Dementsprechend ist es nicht notwendig, die Gültigkeit der Wörter 4 bis 6 von SF1 zu prüfen.
11 ist ein Flussdiagramm, das eine Ausführungsform des Verfahrens für das Erfassen von Subframes gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Es sei auch auf 9 Bezug genommen. Der Vorgang von dem Verfahren für das Erfassen von Subframes startet mit Schritt S1000. Der Demodulator 201 hat korrelierte Signale empfangen und demoduliert die Signale als Datensubframes (Schritt S1010). Die Subframes werden zu dem Frame-Synchronisator 202 übertragen. Der Frame-Synchronisator 202 prüft das TLM-Wort und das HOW-Wort von dem Subframe. Wie beschrieben wird der Subframe entfernt, wenn das TLM-Wort nicht korrekt ist. Weiterhin wird der Subframe durch Prüfen des HOW-Wortes identifiziert, um zu wissen, welcher der Subframes 1 bis 5 er ist. In Schritt S1023 wird bestimmt, ob der Subframe einer der Subframes 1 bis 3 ist (SF1~SF3). In diesem Fall wird ein weiteres Prüfen ausgeführt. Andernfalls bedeutet dies, dass der Subframe SF4 oder SF5 ist, dann werden die anderen Wörter (d. h. Wörter 3–10) von dem Subframe in Schritt S1030 geprüft. Üblicherweise werden diese Wörter durch Prüfen der Parität geprüft. Wenn die anderen Wörter alle korrekt sind, dann wird der Subframe (SF4 oder SF5) in der Navigationsdatenbank gespeichert (Schritt S1080). Andernfalls wird der Subframe nicht verwendet. Wenn der Subframe als einer von SF1 bis SF3 (Schritt S1023) bestimmt wird, wird der Subframe an die Entscheidungsvorrichtung 203 weitergegeben und danach das IOD-Wort geprüft. Das Prüfen des IOD-Wärters umfasst das Prüfen der Korrektheit von dem die IOD-Information aufweisenden Wort (Schritt S1025) und das Prüfen, ob die IODC von SF1 und die IODE von SF2, SF3 zueinander passen (Schritt S1026). In diesem Beispiel wird kein Erfassen von Untereinheiten (Erfassen von Wörtern) an dem Subframe ausgeführt, wenn das IOD-Wort nicht gültig ist. Wenn die IOD verändert wurde, das bedeutet, wenn die IODC und IODE nicht zueinander passen, setzt die Entscheidungsvorrichtung 203 in Schritt S1040 die Flags Worterfasst und SF_erfasst zurück. Das bedeutet, dass das Erfassen von Ephemeriden (SF1 bis SF3) neu gestartet werden soll und dass vorab erfasste Wörter und sogar Subframes entfernt werden sollen. In Schritt S1045 wird eine Zahl i als 3 festgelegt, da die ersten zwei Wörter von dem Subframe geprüft und erfasst worden sind. In Schritt S1050 wird das Wort[i] (i = 3~10) geprüft und Wort für Wort in der Datenbank 204 für das Erfassen von Subframes erfasst, wenn es korrekt ist (Schritte S1050, S1052, S1054, S1056). Nach Erfassen von Wort[i] wird davon der Flag Worterfasst festgelegt. Füllworte können ausgelassen werden. Wenn der Subframe beispielsweise als SF1 identifiziert wird, ist bekannt, dass Wort 4, Wort 5 und Wort 6 belegte Wörter sind und keine Information aufweisen. Dementsprechend kann das Prüfen von diesen Wörtern ausgelassen werden. Das kann durch Festlegen der Flags Worterfasst von diesen Wörtern erledigt werden. In Schritt S1060 bestimmt die Entscheidungsvorrichtung 203, ob Wort 3 bis Wort 10 von jedem der SF1 bis SF3 alle durch Prüfen der Flags Wort_erfasst erfasst wurden. Wenn bestimmt ist, dass beispielsweise die Wörter 3 bis 10 von SF1 alle erfasst wurden, legt die Entscheidungsvorrichtung 203 in Schritt S1065 den Flag SF_erfasst für SF1 fest. Es sei angemerkt, dass derartiges Prüfen in der vorliegenden Ausführungsform jederzeit ausgeführt wird. Das heißt, dass sobald alle Wörter von einem Subframe erfasst sind, der Flag SF_erfasst für diesen Subframe festgelegt wird. In Schritt S1070 bestimmt die Entscheidungsvorrichtung 203, ob SF1 bis SF3 alle durch Prüfen von den Flags SF_erfasst von SF1 bis SF3 erfasst wurden. Wenn SF1 bis SF3 erfasst worden sind, werden die erfassten Subframes für das Aktualisieren der Navigationsdatenbank 205 übertragen. Ansonsten wird die Vorrichtung für das Erfassen von Subframes den nächsten eingehenden Subframe abwarten. Der Vorgang endet in Schritt S1100. Der gesamte Vorgang wird wiederholt. Es sei angemerkt, dass auch weiteres rationales Prüfen in den Vorgang eingegliedert werden kann, um unnütze Information von Untereinheiten zu löschen.
Durch Verwendung der vorliegenden Erfindung kann die Zeit für das Erfassen von Ephemeriden erheblich reduziert werden. Deshalb kann die TTFF-Leistung von dem Empfänger verbessert werden, insbesondere bei schwachen Signalen oder Situationen, in denen Flimmern (instabiles Signal) empfangen wird.
Während die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt und im Detail beschrieben wurden, können Fachleute zahlreiche Modifikationen und Abänderungen vornehmen. Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist daher in einem darstellenden, jedoch nicht in einem restriktiven Sinn beschrieben. Es ist vorgesehen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese besonderen dargestellten Formen beschränkt werden soll und dass alle Modifikationen und Abänderungen, die das Wesen und Gebiet der vorliegenden Erfindung beibehalten, in den in den angehängten Ansprüchen definierten Schutzumfang fallen.

Claims

Ein Verfahren für das Erfassen von Subframes von Navigationsdaten eines Satelliten, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Empfangen eines aus Worten bestehenden Subframes, wobei die Worte in eine Vielzahl von Untereinheiten aufgeteilt sind; Prüfen, ob die entsprechenden Untereinheiten gültig sind; Erfassen der erforderlichen Untereinheiten von den gültigen Untereinheiten; Bestimmen, ob die erforderlichen Untereinheiten von dem Subframe erfasst sind; und Warten auf den beim nächsten Mal wiederholt übertragenen Subframe, wenn nicht alle erforderlichen Untereinheiten von dem Subframe erfasst wurden, um noch immer fehlende Untereinheiten zu erfassen.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei jede Untereinheit aus zumindest einem Wort besteht.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, das ferner nach dem Schritt des Empfangens einen Schritt des Prüfens eines TLM (Telemetrie)-Wortes von dem Subframe umfasst, wenn die TLM nicht gültig ist, wird der Subframe entfernt und keine Untereinheiten von dem Subframe werden erfasst.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, das ferner einen Schritt des Bestimmens, ob der empfangene Subframe ein Ephemeridendaten tragender Subframe ist, umfasst.
Das Verfahren gemäß Anspruch 4, das ferner das Bestimmen, ob alle Subframes, die einen Satz Ephemeridendaten tragen, erfasst wurden, umfasst.
Das Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei eine Subframe-ID von dem Subframe geprüft wird, um zu sehen, ob der Subframe ein Ephemeridendaten tragender Subframe ist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Subframe als erfasst gilt, wenn die erforderlichen Untereinheiten von dem Subframe erfasst wurden.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, das ferner das Bestimmen, ob eine Aktualisierung in den Navigationsdaten auftritt, und das Verwerfen von alten Untereinheiten, die beim Auftreten einer Aktualisierung erfasst wurden, umfasst.
Das Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei die IOD (Datenausgabe)-Information geprüft wird, um zu bestimmen, ob eine Aktualisierung aufgetreten ist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Schritt des Prüfens zunächst das Prüfen des TLM-Wortes und des HOW-Wortes von dem Subframe umfasst, wenn sowohl das TLM-Wort als auch das HOW-Wort korrekt sind, dann die anderen Teile von dem Subframe geprüft werden, ansonsten wird der Subframe entfernt und keine Untereinheiten von dem Subframe werden erfasst.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die belegten Wörter nicht geprüft werden.
Eine Vorrichtung für das Erfassen von Subframes von Navigationsdaten eines Satelliten, wobei jeder Subframe aus Wörtern besteht, die in Untereinheiten aufgeteilt sind und wobei die Vorrichtung folgendes umfasst: eine Navigationsdatenbank für das Speichern von Subframes der Navigationsdaten; eine Datenbank für das Erfassen von Subframes; und einen Prozessor, der einen Subframe prüft, der bestimmt, ob der Subframe einer der Subframes ist, die der Erfassung der Untereinheiten unterzogen werden sollen, der den Subframe an die Navigationsdatenbank weitergibt, wenn er keiner Erfassung der Untereinheiten unterzogen werden soll, der bestimmt, ob die entsprechenden Untereinheiten eines Subframes, der der Erfassung der Untereinheiten unterzogen werden soll, gültig sind, und der die gültigen Untereinheiten von dem Subframe in der Datenbank für das Erfassen von Subframes speichert, wobei der Subframe übertragen wird, um die Navigationsdatenbank zu aktualisieren, nachdem die Datenbank für das Erfassen von Subframes alle erforderlichen Untereinheiten von einem der Subframes erfasst hat.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei die Subframes, die der Erfassung der Untereinheiten unterzogen werden, für die Aktualisierung der Navigationsdatenbank gemeinsam übertragen werden, nachdem alle erforderlichen Untereinheiten dieser Subframes erfasst wurden.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei eine belegte Untereinheit von dem Subframe nicht als eine erforderliche Untereinheit betrachtet wird.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei der Prozessor prüft, ob in den Navigationsdaten eine Aktualisierung auftritt, und anzeigt, alte Untereinheiten, die bei einer Aktualisierung in der Datenbank für das Erfassen von Subframes erfasst worden waren, zu verwerfen.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 15, wobei der Prozessor IOD (Datenausgabe)-Information von dem Subframe prüft, um zu bestimmen, ob eine Aktualisierung aufgetreten ist.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei der Prozessor eine Subframe-ID von dem Subframe prüft, um zu bestimmen, ob er der Erfassung der Untereinheiten unterzogen werden soll.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei der Prozessor bestimmt, dass der Subframe ein Subframe ist, der der Erfassung der Untereinheiten unterzogen werden soll, wenn der Subframe Ephemeridendaten trägt.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei der Prozessor Untereinheiten von dem Subframe entfernt und nicht erfasst, wenn nicht sowohl das TLM-Wort als auch das HOW-Wort von dem Subframe korrekt sind.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei die Untereinheit zumindest ein Wort umfasst.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei der Prozessor folgendes umfasst: einen Frame-Synchronisator, der prüft, um zu bestimmen, ob der Subframe einer der Subframes ist, die der Erfassung der Untereinheiten unterzogen werden sollen, und der den Subframe an die Navigationsdatenbank weitergibt, wenn er nicht der Erfassung der Untereinheiten unterzogen werden soll; und eine Entscheidungsvorrichtung, die von dem Frame-Synchronisator den Subframe, der der Erfassung der Untereinheiten unterzogen werden soll, empfängt, die bestimmt, ob die entsprechenden Untereinheiten von dem Subframe gültig sind, und die die gültigen Untereinheiten von dem Subframe in der Datenbank für das Erfassen von Subframes speichert.