TW201339614A - 導航比特邊界確定裝置和方法、接收機以及衛星導航定位方法 - Google Patents

導航比特邊界確定裝置和方法、接收機以及衛星導航定位方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供了一種導航比特邊界確定裝置和方法、接收機以及衛星導航定位方法。該導航比特邊界確定裝置包括：一第一計算模組，在與一北斗非地球靜止軌道衛星信號對應的一北斗非地球靜止軌道衛星的一星曆已知的情況下，根據該星歷計算該北斗非地球靜止軌道衛星的一位置；一第二計算模組，根據該導航比特邊界確定裝置的一位置、該北斗非地球靜止軌道衛星的該位置以及該北斗非地球靜止軌道衛星信號的一接收時間計算該北斗非地球靜止軌道衛星信號的一發射時間；以及一確定模組，根據該發射時間，確定該北斗非地球靜止軌道衛星信號的一導航比特邊界。

Description

導航比特邊界確定裝置和方法、接收機以及衛星導航定位方法
本發明係有關一種衛星導航定位領域，尤其是一種導航比特邊界確定裝置和方法、接收機以及衛星導航定位方法。
隨著電子工業以及電腦技術的不斷發展，衛星導航定位技術得到了廣泛的應用，並對人們的日常生活、軍事等各個方面產生了重要影響。目前，全世界共有4套衛星導航定位系統：中國的北斗、美國的全球定位系統、俄羅斯的“格洛納斯”以及歐洲的“伽利略”。其中，美國的全球定位系統是最早建成、也是目前發展較為成熟的衛星導航定位系統。
衛星導航定位系統通常包括空間端、地面端和使用者端三部分。空間端一般包括多顆在軌衛星；地面端主要是由主控站、注入站和監測站等若干個地面站所組成的監控系統；而使用者端通常是指嵌有資料處理軟體的接收機，接收衛星信號以及利用這些信號進行定位和導航等處理。
現有的利用北斗非地球靜止軌道衛星進行定位和導航的技術在定位和導航的過程中，由於北斗非地球靜止軌道衛星信號中的導航資料每1毫秒就可能會出現比特符號翻轉，為避免比特符號翻轉帶來的信噪比損失，北斗非地球靜止軌道衛星信號的連續積分時間短，導致捕獲靈敏度低。此外，需要對捕獲到的北斗非地球靜止軌道衛星信號 進行比特同步。由於比特同步需要花費一定時間，因此會使得北斗非地球靜止軌道衛星不能快速參與定位和導航。
本發明提供了一種導航比特邊界確定裝置，包括：一第一計算模組，在與一北斗非地球靜止軌道衛星信號對應的一北斗非地球靜止軌道衛星的一星曆已知的情況下，根據該星歷計算該北斗非地球靜止軌道衛星的一位置；一第二計算模組，根據該導航比特邊界確定裝置的一位置、該北斗非地球靜止軌道衛星的該位置以及該北斗非地球靜止軌道衛星信號的一接收時間計算該北斗非地球靜止軌道衛星信號的一發射時間；以及一確定模組，根據該發射時間，確定該北斗非地球靜止軌道衛星信號的一導航比特邊界。
本發明還提供了一種導航比特邊界確定方法，包括：接收一北斗非地球靜止軌道衛星信號，並記錄接收該北斗非地球靜止軌道衛星信號的一接收時間；接收透過一全球定位系統定位所得到的一使用者位置和一全球定位系統時鐘，並利用該全球定位系統時鐘校準一本地時鐘；根據與該北斗非地球靜止軌道衛星信號對應的一北斗非地球靜止軌道衛星的一星歷計算該北斗非地球靜止軌道衛星的一位置；根據該使用者位置、該北斗非地球靜止軌道衛星的該位置以及該北斗非地球靜止軌道衛星信號的該接收時間，計算該北斗非地球靜止軌道衛星信號的一發射時間；以及根據該發射時間，確定該北斗非地球靜止軌道衛 星信號的一導航比特邊界。
本發明還提供了一種全球定位系統/北斗雙模接收機，包括：一全球定位系統接收機，以及一北斗衛星接收機，包括一導航比特邊界確定裝置，根據確定的一導航比特邊界以確定一北斗非地球靜止軌道衛星信號的一連續積分時間，並根據該連續積分時間和該導航比特邊界捕獲和跟蹤該北斗非地球靜止軌道衛星信號，其中，該全球定位系統接收機提供該導航比特邊界確定裝置的一位置。
本發明還提供了一種衛星導航定位方法，包括：一利用導航比特邊界確定方法實現一導航定位處理，其中，該導航比特邊界確定方法包括：確定一北斗非地球靜止軌道衛星信號的一導航比特邊界；根據該導航比特邊界確定該北斗非地球靜止軌道衛星信號的一連續積分時間；根據該連續積分時間和該導航比特邊界捕獲和跟蹤該北斗非地球靜止軌道衛星信號。
以下將對本發明的實施例給出詳細的說明。雖然本發明將結合實施例進行闡述，但應理解這並非意指將本發明限定於這些實施例。相反地，本發明意在涵蓋由後附申請專利範圍所界定的本發明精神和範圍內所定義的各種變化、修改和均等物。
此外，在以下對本發明的詳細描述中，為了提供針對本發明的完全的理解，提供了大量的具體細節。然而，於本技術領域中具有通常知識者將理解，沒有這些具體細 節，本發明同樣可以實施。在另外的一些實例中，對於大家熟知的方法、程序、元件和電路未作詳細描述，以便於凸顯本發明之主旨。
一般來說，根據已知先驗資訊的不同，接收衛星信號以及利用這些衛星信號進行定位和導航等處理的接收機的啟動模式可分為三種，即熱啟動、溫啟動和冷啟動。其中，熱啟動是指在有衛星星曆、粗略接收機位置和精確衛星時鐘資訊的情況下的開機啟動，通常接收機在熱啟動模式下從開機到定位一般需要1秒到幾秒左右；溫啟動是指在具有有效衛星曆書、粗略接收機位置和時鐘資訊的情況下的開機啟動，通常接收機在溫啟動模式下從開機到定位一般需要30秒左右；而冷啟動則是指在沒有任何可用的衛星資訊(包括衛星星曆、曆書、歷史接收機位置和時鐘資訊)的情況下的開機啟動，例如，初次使用、重新開關機(例如，電池耗盡所致)導致星曆資訊丟失、距離上次定位時間太久以及接收機位置移動超過一定距離等情況下的開機啟動，通常接收機在冷啟動模式下從開機到定位一般需要45秒左右。
通常，在溫啟動或冷啟動等情況下，接收機在根據北斗非地球靜止軌道衛星信號進行定位和導航等處理的過程中，都需要經歷捕獲和比特同步的過程。若能知道導航資料的比特邊界，不僅可以實現對北斗非地球靜止軌道衛星信號的較長時間的連續積分、提高捕獲靈敏度且省去了比特同步的時間，有助於使得北斗非地球靜止軌道衛星快速參與定位和導航。
本發明提出了一種北斗非地球靜止軌道衛星信號的導航比特邊界確定裝置，包括時鐘模組，提供時鐘信號；北斗衛星信號接收模組，接收北斗非地球靜止軌道衛星信號並記錄其接收時間；位置接收與時鐘校正模組，接收透過全球定位系統定位所得到的導航比特邊界確定裝置的位置和全球定位系統時鐘，以及利用所接收的全球定位系統時鐘校準時鐘模組；第一計算模組，在與北斗非地球靜止軌道衛星信號對應的北斗非地球靜止軌道衛星的星曆已知的情況下，根據星歷計算北斗非地球靜止軌道衛星的位置；第二計算模組，根據導航比特邊界確定裝置的位置、北斗非地球靜止軌道衛星的位置以及北斗非地球靜止軌道衛星信號的接收時間計算北斗非地球靜止軌道衛星信號的發射時間；確定模組，根據北斗非地球靜止軌道衛星信號的發射時間，確定北斗非地球靜止軌道衛星信號的導航比特邊界；以及儲存模組，儲存北斗非地球靜止軌道衛星的星曆、導航比特邊界確定裝置的位置以及北斗衛星信號接收模組接收的北斗非地球靜止軌道衛星信號及其接收時間。
以下結合圖1~圖4詳細描述根據本發明的實施例的北斗非地球靜止軌道衛星信號的導航比特邊界確定裝置。
圖1是示意性地示出根據本發明的實施例的北斗非地球靜止軌道衛星信號的導航比特邊界確定裝置的一種示例結構的方塊圖。如圖1所示，導航比特邊界確定裝置100包括時鐘模組110、北斗衛星信號接收模組120、位置接收與時鐘校正模組130、第一計算模組140、第二計算模組 150、確定模組160和儲存模組170。
如圖1所示，導航比特邊界確定裝置100中的時鐘模組110提供時鐘信號(也即“本地時鐘”)。
北斗衛星信號接收模組120接收北斗非地球靜止軌道衛星信號，以及根據時鐘模組110所提供的時鐘信號確定北斗非地球靜止軌道衛星信號的接收時間，並記錄接收時間。其中，北斗衛星信號接收模組120所接收的所有資料(例如，北斗非地球靜止軌道衛星信號)以及所記錄的北斗非地球靜止軌道衛星信號的接收時間都可儲存在儲存模組170中，以供其他模組在處理或計算中調用。
位置接收與時鐘校正模組130接收透過全球定位系統定位所得到的導航比特邊界確定裝置100的位置和全球定位系統時鐘，並利用所接收的全球定位系統時鐘校準時鐘模組110。其中，透過全球定位系統定位所得到的導航比特邊界確定裝置100的位置也可儲存在儲存模組170中。
例如，可透過一個外部的全球定位系統接收機獲得導航比特邊界確定裝置100的位置和全球定位系統時鐘，而位置接收與時鐘校正模組130則可從外部的全球定位系統接收機處接收這些資訊。其中，位置接收與時鐘校正模組130接收的上述資訊用以在後續處理中輔助確定北斗非地球靜止軌道衛星信號的導航比特邊界。
此外，在利用全球定位系統時鐘校準時鐘模組110的過程中，同時校正了北斗非地球靜止軌道衛星信號的接收時間。位置接收與時鐘校正模組130所獲得的資料可儲存在儲存模組170中。此外，儲存模組170中還可儲存導航 比特邊界確定裝置100中的各個模組在進行計算處理等過程中所需調用的資料，例如，計算中所需要的參數以及一些臨時資料等等。
圖2示意性地示出了根據本發明的實施例的北斗非地球靜止軌道衛星信號的導航比特邊界確定裝置100的一種示例性應用場景。如圖2所示，GP1~GP4是外部的全球定位系統接收機當前能夠搜到並正常接收其衛星廣播信號的4顆全球定位系統衛星，其位置座標分別是(X1，Y1，Z1)~(X4，Y4，Z4)，其中，外部的全球定位系統接收機的位置座標為(X0，Y0，Z0)。根據4顆全球定位系統衛星的位置以及衛星信號的傳輸時間等，可得到4個方程式，透過求解4個方程式即可獲得外部的全球定位系統接收機的位置座標(X0，Y0，Z0)。在本發明的一個實施例中，將外部的全球定位系統接收機放置在導航比特邊界確定裝置100附近，則可認為外部的全球定位系統接收機的位置即是導航比特邊界確定裝置100的位置，即導航比特邊界確定裝置100的位置座標為(X0，Y0，Z0)。
此外，在圖2所示的實施例中，示出了北斗非地球靜止軌道衛星N-G的數量為1的一種示例情況。如前所述，透過位置接收與時鐘校正模組130可接收到導航比特邊界確定裝置100的位置，也即，可獲得位置座標(X0，Y0，Z0)。此外，為了實現後續的處理，需要獲得北斗非地球靜止軌道衛星N-G的位置座標(X5，Y5，Z5)。可透過第一計算模組140獲得北斗非地球靜止軌道衛星N-G的位置座標(X5，Y5，Z5)。
如圖1所示，在一實施例中，第一計算模組140可在與北斗非地球靜止軌道衛星信號對應的北斗非地球靜止軌道衛星(例如，圖2所示的北斗非地球靜止軌道衛星N-G)的星曆已知的情況下，根據星歷計算北斗非地球靜止軌道衛星的位置。
其中，“北斗非地球靜止軌道衛星的星曆已知”是指衛星的星曆當前已事先獲得(例如，儲存在儲存模組170中)，而不需要重新獲得。例如，透過上次解調等操作獲得了這顆衛星的星曆，而且將其星曆儲存在儲存模組170中，這樣，這顆衛星的星曆則是已知的。
此外，在另一實施例中，第一計算模組140也可在與北斗非地球靜止軌道衛星信號對應的北斗非地球靜止軌道衛星(例如，圖2所示的北斗非地球靜止軌道衛星N-G)的星曆已知且有效的情況下，根據星歷計算北斗非地球靜止軌道衛星的位置。
其中，“北斗非地球靜止軌道衛星的星曆已知且有效”是指衛星的星曆當前已事先獲得並且尚處於有效期內。一般情況下，衛星星曆的有效期約為2小時。換言之，在北斗非地球靜止軌道衛星的星曆有效期為2小時的情況下，假如在本次定位之前的2小時內獲得過衛星的星曆，並且星曆尚保存在裝置中而未丟失，則可以認為衛星的星曆是“已知且有效”的。在這種情況下所進行的後續計算及處理，能夠使得計算的精度更高，計算結果更加準確。
由此，透過第一計算模組140的計算處理，即可獲得如圖2所示的北斗非地球靜止軌道衛星N-G的位置座標 (X5，Y5，Z5)。這樣，根據導航比特邊界確定裝置100的位置、北斗非地球靜止軌道衛星N-G的位置以及北斗非地球靜止軌道衛星信號的接收時間，可利用第二計算模組150計算北斗非地球靜止軌道衛星信號的發射時間。例如，可利用如圖3所示的結構實現第二計算模組150的計算處理。
圖3是示意性地示出圖1中的第二計算模組150的一示例結構的方塊圖。如圖3所示，第二計算模組150可包括第一計算子模組310、第二計算子模組320和第三計算子模組330。
其中，第一計算子模組310可根據導航比特邊界確定裝置100的位置座標(X0，Y0，Z0)和北斗非地球靜止軌道衛星N-G的位置座標(X5，Y5，Z5)計算二者之間的距離r，也即，
得到了導航比特邊界確定裝置100與北斗非地球靜止軌道衛星N-G之間的距離r之後，第二計算子模組320可根據距離r計算北斗非地球靜止軌道衛星信號從北斗非地球靜止軌道衛星N-G傳輸到導航比特邊界確定裝置100的傳輸時間t，也即， 其中，上式中的c為光速。
由此，透過第一計算子模組310和第二計算子模組320 可得到北斗非地球靜止軌道衛星信號從北斗非地球靜止軌道衛星N-G傳輸到導航比特邊界確定裝置100所需要的傳輸時間t。第三計算子模組330可根據北斗衛星信號接收模組120所記錄的北斗非地球靜止軌道衛星信號的接收時間以及第二計算子模組320所計算的傳輸時間t，獲得北斗非地球靜止軌道衛星信號的發射時間。例如，用tr表示北斗非地球靜止軌道衛星信號的接收時間，用tt表示北斗非地球靜止軌道衛星信號的發射時間，則有tt=tr-t。
確定模組160即可根據北斗非地球靜止軌道衛星信號的發射時間tt確定北斗非地球靜止軌道衛星信號的導航比特邊界。
在本發明實施例中，北斗非地球靜止軌道衛星N-G可為北斗中圓地球軌道衛星，也可為北斗傾斜地球同步軌道衛星。
此外，在其他實施例中，“與北斗非地球靜止軌道衛星信號對應的北斗非地球靜止軌道衛星”的數量也可為多個，也即，“與北斗非地球靜止軌道衛星信號對應的北斗非地球靜止軌道衛星”可包括：一個或多個北斗中圓地球軌道衛星，或一個或多個北斗傾斜地球同步軌道衛星。在這種情況下，可利用導航比特邊界確定裝置100中各模組透過與上文所述相類似的方式對每顆衛星進行處理，以分別確定每一顆衛星所發出的衛星信號的導航比特邊界。
其中，北斗非地球靜止軌道衛星信號的導航比特速率為50bps(因此其導航比特資料週期為20ms)，二次編碼速率為1kbps，在其導航比特邊界未確定的情況下，對北斗 非地球靜止軌道衛星信號進行捕獲，則僅能採用連續積分時間為1ms的捕獲模式，導致捕獲靈敏度低。而在對北斗非地球靜止軌道衛星信號進行捕獲的過程中，若使用根據本發明的實施例的導航比特邊界確定裝置100確定北斗非地球靜止軌道衛星信號的導航比特邊界，則可在導航比特邊界確定的情況下採用相對較長的連續積分時間捕獲北斗非地球靜止軌道衛星信號，從而提高了捕獲靈敏度，並且省去了比特同步的時間，從而可使得北斗非地球靜止軌道衛星能夠更快地參與定位和導航。其中，所採用的“相對較長的連續積分時間”例如，可為[1ms,20ms]內的任意實數，優選情況下，可採用連續積分時間為20ms的捕獲模式完成捕獲。相比於連續積分時間為1ms的捕獲模式，採用更長的連續積分時間的捕獲模式能夠捕獲到更微弱的衛星信號，從而提高了捕獲靈敏度。
例如，根據所接收的北斗非地球靜止軌道衛星信號的“發射零時”(也即，北斗非地球靜止軌道衛星發射衛星信號的起始時間)t0，在得知接收北斗非地球靜止軌道衛星信號的接收時間為tr、發射時間為tt的情況下，則取的餘數x，透過計算t’=20ms-x，可知在t=tr+t’+k*20ms時刻所接收的北斗非地球靜止軌道衛星信號處於導航比特邊界的位置。其中，k為整數。
需要注意地是，在計算的餘數x時應保證tt和t0的時間的對應性，也即，將tt和t0換算到同一個授時系統 中再進行計算。例如，在tt經全球定位系統時鐘校準的情況下，可利用全球定位系統時鐘校準t0，然後再進行計算。
此外，應當理解，以上所描述的根據北斗非地球靜止軌道衛星信號的發射時間以確定北斗非地球靜止軌道衛星信號的導航比特邊界的例子僅用於舉例說明，而不作為對本發明的限制，其他能夠根據北斗非地球靜止軌道衛星信號的發射時間以確定北斗非地球靜止軌道衛星信號的導航比特邊界的方式也應當包括在本發明的保護範圍內，在此不再贅述。
圖4示意性地示出了根據本發明的實施例的全球定位系統/北斗雙模接收機的方塊圖。
如圖4所示，全球定位系統/北斗雙模接收機500包括全球定位系統接收機510和北斗衛星接收機520，其中，北斗衛星接收機520中設置有導航比特邊界確定裝置522，導航比特邊界確定裝置522可採用如圖1所示的導航比特邊界確定裝置100的結構，並具有相同的功能，能夠達到類似的技術效果，在此省略其描述。北斗衛星接收機520可利用其中的導航比特邊界確定裝置522以確定北斗非地球靜止軌道衛星信號的導航比特邊界，並根據所確定的導航比特邊界以確定北斗非地球靜止軌道衛星信號的連續積分時間，也即，根據連續積分時間和導航比特邊界捕獲和跟蹤北斗非地球靜止軌道衛星信號，以實現對北斗衛星接收機的定位，而無需在定位的過程中進行比特同步。
此外，全球定位系統接收機510可採用現有的任意一 種市售全球定位系統接收機，全球定位系統接收機510能夠利用全球定位系統定位技術得到全球定位系統/北斗雙模接收機500的位置(也即，導航比特邊界確定裝置522的位置)、以及得到全球定位系統時鐘，從而可將得到的上述資訊提供給北斗衛星接收機520中的導航比特邊界確定裝置522。其中，為了確定全球定位系統/北斗雙模接收機500的三維空間座標，全球定位系統接收機510需要成功捕獲至少4顆全球定位系統衛星。
與現有的全球定位系統/北斗雙模接收機相比，根據本發明的實施例的全球定位系統/北斗雙模接收機500包括導航比特邊界確定裝置522。因此，根據本發明的實施例的全球定位系統/北斗雙模接收機500除了能夠像一般的全球定位系統/北斗雙模接收機一樣在單模工作模式下工作(也即，僅利用全球定位系統衛星進行定位和導航，或僅利用北斗衛星進行定位和導航)之外，還可利用透過全球定位系統定位所得到的資訊(例如，上述全球定位系統/北斗雙模接收機500的位置座標和全球定位系統時鐘)輔助確定北斗非地球靜止軌道衛星信號的導航比特邊界，進而可在不經歷比特同步的情況下而使用北斗非地球靜止軌道衛星信號進行定位和導航，節省了定位時間，同時還可透過確定的導航比特邊界實現對北斗非地球靜止軌道衛星信號的相對較長的連續積分，從而可捕獲到更微弱的衛星信號，提高了捕獲靈敏度，由此能夠改善接收機的性能。
圖5是示意性地示出根據本發明的實施例的北斗非地球靜止軌道衛星信號的導航比特邊界確定方法的一示例 性處理的流程600。
在步驟S610中，接收北斗非地球靜止軌道衛星信號，並記錄接收時間。
在步驟S620中，接收透過全球定位系統定位所得到的使用者位置和全球定位系統時鐘，以及利用所接收的全球定位系統時鐘校準本地時鐘。
在步驟S630中，判定與北斗非地球靜止軌道衛星信號對應的北斗衛星(也即北斗非地球靜止軌道衛星)的星曆是否已知，若已知，則執行步驟S640；否則執行步驟S670。
在步驟S640中，根據已知的星歷計算其對應的北斗非地球靜止軌道衛星的位置。
在步驟S650中，根據步驟S620中所接收到的使用者位置、步驟S640中所計算的北斗非地球靜止軌道衛星的位置以及步驟S610中所記錄的北斗非地球靜止軌道衛星信號的接收時間，計算北斗非地球靜止軌道衛星信號的發射時間。
在步驟S660中，根據在步驟S650中所確定的北斗非地球靜止軌道衛星信號的發射時間，即可確定北斗非地球靜止軌道衛星信號的導航比特邊界。其中，所確定的北斗非地球靜止軌道衛星信號的導航比特邊界，可在對北斗非地球靜止軌道衛星信號進行捕獲的過程中確定連續積分時間，連續積分時間可為[1ms,20ms]內的任意實數。
在步驟S670中，結束處理流程600。
此外，在另一實施例中，步驟S640中的計算過程中所使用的北斗非地球靜止軌道衛星的星曆是處於有效期內 的。由此，圖6示意性地示出了根據本發明的實施例的北斗非地球靜止軌道衛星信號的導航比特邊界確定方法的另一示例性處理的流程700。
如圖6所示，處理流程700中的步驟S710~S730相當於處理流程600中的步驟S610~S630；處理流程700中的步驟S750~S780相當於處理流程600中的步驟S640~S670。處理流程700與處理流程600的不同之處在於在步驟S730與步驟S750之間增加了步驟S740，也即，在步驟S730中判定“與北斗非地球靜止軌道衛星信號對應的北斗非地球靜止軌道衛星的星曆”為已知的情況下，繼續在步驟S740中判定星曆是否處於其有效期內，並且，在處於有效期內的情況下執行步驟S750，在未處於有效期內的情況下執行步驟S780。
在步驟S780中，結束處理流程700。
步驟S650的處理可採用如圖7所示的步驟S810~S830實現。
在步驟S810中，根據步驟S620中所接收到的使用者位置以及根據步驟S640中所計算的北斗非地球靜止軌道衛星的位置，計算使用者與北斗非地球靜止軌道衛星之間的距離。
在步驟S820中，根據步驟S810所獲得的使用者與北斗非地球靜止軌道衛星之間的距離，計算北斗非地球靜止軌道衛星信號從北斗非地球靜止軌道衛星到使用者的傳輸時間。
在步驟S830中，根據步驟S820所計算的傳輸時間， 以及根據步驟S610中所記錄的北斗非地球靜止軌道衛星信號的接收時間，計算北斗非地球靜止軌道衛星信號的發射時間。
其中，步驟S810、S820和S830的具體計算過程分別可以參考上文中結合圖3所描述的第一計算子模組310、第二計算子模組320和第三計算子模組330的功能和處理，在此不詳述。
由此，透過步驟S650的處理(例如，透過步驟S810~S830的具體處理)可獲得北斗非地球靜止軌道衛星信號的發射時間。
需要說明的是，根據本發明的實施例的北斗非地球靜止軌道衛星信號的導航比特邊界確定方法中的各步驟的處理或子處理，可具有能夠實現上文中所描述的導航比特邊界確定裝置的單元、子單元、模組或子模組的操作或功能的處理過程，並且能夠達到類似的技術效果，在此省略其描述。
此外，本發明的實施例還提供了一種衛星導航定位方法，包括僅利用北斗衛星(例如，北斗靜止軌道或非靜止軌道衛星)所實現的導航定位處理(也即，一般的北斗衛星接收機所執行的導航定位處理，以下簡稱“北斗單模導航定位處理”)，還包括利用如上所述的北斗非地球靜止軌道衛星信號的導航比特邊界確定方法所實現的導航定位處理(以下簡稱“輔助式導航定位處理”)。
其中，上述的“輔助式導航定位處理”包括：利用上述導航比特邊界確定方法確定北斗非地球靜止軌道衛星 信號的導航比特邊界，並根據所確定的導航比特邊界確定捕獲北斗非地球靜止軌道衛星信號的連續積分時間，以利用北斗非地球靜止軌道衛星實現對使用者的定位，而無需在定位的過程中進行比特同步，縮短了定位時間，而且可採用較長的連續積分時間捕獲和跟蹤北斗非地球靜止軌道衛星信號，提高了捕獲靈敏度和跟蹤靈敏度。
此外，在另一種實現方式中，上述根據本發明的實施例的衛星導航定位方法除了包括“北斗單模導航定位處理”和“輔助式導航定位處理”兩種處理之外，還可包括“GPS單模導航定位處理”，也即，一般的GPS接收機所執行的導航定位處理(僅利用GPS衛星信號實現衛星導航和定位處理)。在這種情況下，“輔助式導航定位處理”可透過“GPS單模導航定位處理”中所獲得的資料(例如，上述的使用者位置等)以確定北斗非地球靜止軌道衛星信號的導航比特邊界。在本實現方式中，上述三種處理之間可根據使用者需要或實際環境而進行切換。
本發明實施例提供的導航比特邊界確定裝置和方法、接收機以及衛星導航定位方法，能夠利用GPS定位資訊輔助確定北斗非地球靜止軌道衛星信號的導航比特邊界，在冷啟動或溫啟動等情況下，不需要經歷比特同步即可實現定位，使得北斗非地球靜止軌道衛星能夠快速地參與定位和導航外，還可採用更長的積分時間以捕獲北斗非地球靜止軌道衛星信號，因此能夠捕獲到更微弱的衛星信號，從而提高了捕獲靈敏度。
上文具體實施方式和附圖僅為本發明之常用實施 例。顯然，在不脫離權利要求書所界定的本發明精神和發明範圍的前提下可以有各種增補、修改和替換。本領域技術人員應該理解，本發明在實際應用中可根據具體的環境和工作要求在不背離發明準則的前提下在形式、結構、佈局、比例、材料、元素、元件及其它方面有所變化。因此，在此披露之實施例僅用於說明而非限制，本發明之範圍由後附申請專利範圍及其合法等同物界定，而不限於此前之描述。
100‧‧‧導航比特邊界確定裝置
110‧‧‧時鐘模組
120‧‧‧北斗衛星信號接收模組
130‧‧‧位置接收與時鐘校正模組
140‧‧‧第一計算模組
150‧‧‧第二計算模組
160‧‧‧確定模組
170‧‧‧儲存模組
310‧‧‧第一計算子模組
320‧‧‧第二計算子模組
330‧‧‧第三計算子模組
500‧‧‧全球定位系統/北斗雙模接收機
510‧‧‧全球定位系統接收機
520‧‧‧北斗衛星接收機
522‧‧‧導航比特邊界確定裝置
600‧‧‧處理流程
S610-S670‧‧‧步驟
700‧‧‧處理流程
S710-S780‧‧‧步驟
S810-S830‧‧‧步驟
以下結合附圖和具體實施例對本發明的技術方法進行詳細的描述，以使本發明的特徵和優點更為明顯。其中：
圖1所示為根據本發明的實施例的北斗非地球靜止軌道衛星信號的導航比特邊界確定裝置的一種示例結構的方塊圖。
圖2所示為根據本發明的實施例的北斗非地球靜止軌道衛星信號的導航比特邊界確定裝置的一種示例應用場景圖。
圖3所示為圖1中的第二計算模組的一示例結構的方塊圖。
圖4所示為根據本發明的實施例的全球定位系統/北斗雙模接收機的結構簡圖。
圖5所示為根據本發明的實施例的北斗非地球靜止軌道衛星信號的導航比特邊界確定方法的一示例性處理的流程圖。
圖6所示為根據本發明的實施例的北斗非地球靜止軌 道衛星信號的導航比特邊界確定方法的另一示例性處理的流程圖。
圖7所示為如圖5所示的步驟S650或如圖6所示的步驟S760的一示例性處理的流程圖。
100‧‧‧導航比特邊界確定裝置
110‧‧‧時鐘模組
120‧‧‧北斗衛星信號接收模組
130‧‧‧位置接收與時鐘校正模組
140‧‧‧第一計算模組
150‧‧‧第二計算模組
160‧‧‧確定模組
170‧‧‧儲存模組

Claims (18)

  1. 一種導航比特邊界確定裝置，包括：一第一計算模組，在與一北斗非地球靜止軌道衛星信號對應的一北斗非地球靜止軌道衛星的一星曆已知的情況下，根據該星歷計算該北斗非地球靜止軌道衛星的一位置；一第二計算模組，根據該導航比特邊界確定裝置的一位置、該北斗非地球靜止軌道衛星的該位置以及該北斗非地球靜止軌道衛星信號的一接收時間計算該北斗非地球靜止軌道衛星信號的一發射時間；以及一確定模組，根據該發射時間，確定該北斗非地球靜止軌道衛星信號的一導航比特邊界。
  2. 如申請專利範圍第1項的導航比特邊界確定裝置，其中，該第一計算模組在與該北斗非地球靜止軌道衛星信號對應的該北斗非地球靜止軌道衛星的該星曆已知且有效的情況下，根據該星歷計算該北斗非地球靜止軌道衛星的該位置。
  3. 如申請專利範圍第1或2項的導航比特邊界確定裝置，其中，該確定模組所確定的該導航比特邊界確定在對該北斗非地球靜止軌道衛星信號進行捕獲的一過程中的一連續積分時間。
  4. 如申請專利範圍第3項的導航比特邊界確定裝置，其中，該連續積分時間是[1ms,20ms]內的一任意實數。
  5. 如申請專利範圍第1或2項的導航比特邊界確定裝置，其中，該第二計算模組包括：一第一計算子模組，根據該導航比特邊界確定裝置的該位置和該北斗非地球靜止軌道衛星的該位置，計算該導航比特邊界確定裝置與該北斗非地球靜止軌道衛星之間的一距離；一第二計算子模組，根據該距離計算該北斗非地球靜止軌道衛星信號從該北斗非地球靜止軌道衛星到該導航比特邊界確定裝置的一傳輸時間；以及一第三計算子模組，根據該北斗非地球靜止軌道衛星信號的該接收時間和該傳輸時間，計算該北斗非地球靜止軌道衛星信號的該發射時間。
  6. 如申請專利範圍第1或2項的導航比特邊界確定裝置，其中，該北斗非地球靜止軌道衛星包括：一或多個北斗中圓地球軌道衛星；以及一或多個北斗傾斜地球同步軌道衛星。
  7. 如申請專利範圍第1或2項的導航比特邊界確定裝置，還包括：一時鐘模組，提供一時鐘信號；一北斗衛星信號接收模組，接收該北斗非地球靜止軌 道衛星信號，並記錄接收該北斗非地球靜止軌道衛星信號的該接收時間；以及一位置接收與時鐘校正模組，接收透過一全球定位系統定位所得到的該導航比特邊界確定裝置的該位置和一全球定位系統時鐘，以及利用該全球定位系統時鐘校準該時鐘模組。
  8. 如申請專利範圍第7項的導航比特邊界確定裝置，還包括：一儲存模組，儲存該北斗非地球靜止軌道衛星的該星曆、該導航比特邊界確定裝置的該位置以及該北斗衛星信號接收模組接收的該北斗非地球靜止軌道衛星信號及該接收時間。
  9. 一種全球定位系統/北斗雙模接收機，包括：一全球定位系統接收機，以及一北斗衛星接收機，包括如申請專利範圍1至8中任一項的導航比特邊界確定裝置，根據確定的一導航比特邊界以確定一北斗非地球靜止軌道衛星信號的一連續積分時間，並根據該連續積分時間和該導航比特邊界捕獲和跟蹤該北斗非地球靜止軌道衛星信號，其中，該全球定位系統接收機提供該導航比特邊界確定裝置的一位置。
  10. 一種導航比特邊界確定方法，包括： 接收一北斗非地球靜止軌道衛星信號，並記錄接收該北斗非地球靜止軌道衛星信號的一接收時間；接收透過一全球定位系統定位所得到的一使用者位置和一全球定位系統時鐘，並利用該全球定位系統時鐘校準一本地時鐘；根據與該北斗非地球靜止軌道衛星信號對應的一北斗非地球靜止軌道衛星的一星歷計算該北斗非地球靜止軌道衛星的一位置；根據該使用者位置、該北斗非地球靜止軌道衛星的該位置以及該北斗非地球靜止軌道衛星信號的該接收時間，計算該北斗非地球靜止軌道衛星信號的一發射時間；以及根據該發射時間，確定該北斗非地球靜止軌道衛星信號的一導航比特邊界。
  11. 如申請專利範圍第10項的導航比特邊界確定方法，其中，該北斗非地球靜止軌道衛星的該星曆處於其有效期內。
  12. 如申請專利範圍第10或11項的導航比特邊界確定方法，其中，該導航比特邊界確定在對該北斗非地球靜止軌道衛星信號進行捕獲的一過程中的一連續積分時間。
  13. 如申請專利範圍第12項的導航比特邊界確定方法， 其中，該連續積分時間是[1ms,20ms]內的一任意實數。
  14. 如申請專利範圍第10或11項的導航比特邊界確定方法，其中，根據該使用者位置、該北斗非地球靜止軌道衛星的該位置以及該北斗非地球靜止軌道衛星信號的該接收時間計算該北斗非地球靜止軌道衛星信號的該發射時間包括：根據該使用者位置和該北斗非地球靜止軌道衛星的該位置，計算該使用者與該北斗非地球靜止軌道衛星之間的一距離；根據該距離，計算該北斗非地球靜止軌道衛星信號從該北斗非地球靜止軌道衛星到該使用者的一傳輸時間；以及根據該北斗非地球靜止軌道衛星信號的該接收時間和該傳輸時間，計算該北斗非地球靜止軌道衛星信號的該發射時間。
  15. 如申請專利範圍第10或11項的導航比特邊界確定方法，其中，該北斗非地球靜止軌道衛星包括：一或多個北斗中圓地球軌道衛星；以及一或多個北斗傾斜地球同步軌道衛星。
  16. 一種衛星導航定位方法，包括：利用如申請專利範圍11至15中任一項的導航比特邊 界確定方法實現一導航定位處理，其中，該導航比特邊界確定方法包括：確定一北斗非地球靜止軌道衛星信號的一導航比特邊界；根據該導航比特邊界確定該北斗非地球靜止軌道衛星信號的一連續積分時間；根據該連續積分時間和該導航比特邊界捕獲和跟蹤該北斗非地球靜止軌道衛星信號。
  17. 如申請專利範圍第16項的衛星導航定位方法，還包括：僅利用多個全球定位系統衛星信號實現該導航定位處理。
  18. 如申請專利範圍第16項的衛星導航定位方法，還包括：僅利用多個北斗衛星信號實現該導航定位處理。
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