TW201411168A - 衛星信號接收機及其星曆更新方法 - Google Patents

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Abstract

本發明實施例公開了一種衛星信號接收機及其星曆更新方法。衛星信號接收機包括一指示模組，以預設的一第一時間間隔發出一星曆更新指示；一信號處理模組，回應於該星曆更新指示，對一衛星進行捕獲、跟踪和解調，並下載相應的一衛星資料；以及一更新模組，回應於該星曆更新指示，根據下載之相應的該衛星資料更新該衛星信號接收機中的一星曆。

Description

衛星信號接收機及其星曆更新方法
本發明係關於一種衛星導航技術領域，特別是一種衛星信號接收機及其星曆更新方法。
全球定位系統(Global Positioning System，GPS)或北斗衛星導航系統(BeiDou Navigation Satellite System，BD)通常每2小時更新一次星曆。另一方面，現有的，例如，全球定位系統接收機或北斗衛星導航系統接收機等的衛星信號接收機，只有在工作狀態下才下載衛星資料，並根據下載的衛星資料更新衛星信號接收機中的星曆。如果全球定位系統接收機或北斗衛星導航系統接收機中的星曆已超過2小時未更新，則認為星曆無效且不能用於準確定位，如果衛星信號接收機中的星曆超過24小時未更新，則認為星曆無效。
如果接收機在長時間不工作(例如，休眠超過24小時)的情况下重新開始工作，由於接收機中的星曆已無效，因此只能採用冷啟動或溫啟動的模式重新啟動接收機，需要耗費較長的時間重新對衛星進行捕獲、跟踪和解調，因此定位所需的時間較長，並且功耗較大。
本發明提供了一種衛星信號接收機，包括：一指示模組，以預設的一第一時間間隔發出一星曆更新指示；一信號處理模組，回應於該星曆更新指示，對一衛星進行捕獲、跟踪和解調，並下載相應的一衛星資料；以及一更新模組，回應於該星曆更新指示，根據下載之相應的該衛星資料更新該衛星信號接收機中的一星曆。
本發明還提供了一種衛星信號接收機的星曆更新方法， 包括：以預設的一第一時間間隔發出一星曆更新指示；回應於該星曆更新指示，對一衛星進行捕獲、跟踪和解調，並下載相應的一衛星資料；以及回應於該星曆更新指示，根據下載之相應的該衛星資料更新一衛星信號接收機中的一星曆。
本發明實施例提供的衛星信號接收機及其星曆更新方法，透過以設定的時間間隔下載並更新星曆，保證了衛星信號接收機即使處於休眠狀態也總是儲存有最新的星曆，進而衛星信號接收機在每次啟動時均能够實現快速、精確的定位且功耗較低。
1‧‧‧接收機
10‧‧‧星曆
11‧‧‧指示模組
12‧‧‧信號處理模組
13‧‧‧更新模組
14‧‧‧儲存模組
15‧‧‧定位模組
16‧‧‧信號強度判斷模組
17‧‧‧計數模組
18‧‧‧即時時鐘
121‧‧‧捕獲單元
122‧‧‧跟踪單元
123‧‧‧解調單元
600‧‧‧方法流程圖
S10-S40‧‧‧步驟
700‧‧‧方法流程圖
S21-S23‧‧‧步驟
800‧‧‧方法流程圖
S51-S53‧‧‧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所示為根據本發明一實施例提供的衛星信號接收機(以下簡稱為接收機)的方塊圖。
圖2所示為根據本發明另一實施例提供的接收機的方塊圖。
圖3所示為根據本發明又一實施例提供的接收機的方塊圖。
圖4所示為根據本發明再一實施例提供的接收機的方塊圖。
圖5所示為根據本發明再一實施例提供的接收機的方塊圖。
圖6所示為根據本發明一實施例提供的接收機星曆更新的方法流程圖。
圖7所示為根據本發明另一實施例提供的接收機星曆更新的方法流程圖。
圖8所示為根據本發明又一實施例提供的接收機星曆更新的方法流程圖。
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、程式、元件和電路未作詳細描述，以便於凸顯本發明之主旨。
圖1所示為本發明一個實施例提供的接收機1的方塊圖，接收機1包括指示模組11、信號處理模組12和更新模組13。
指示模組11以設定的時間間隔發出星曆更新指示至信號處理模組12和更新模組13。信號處理模組12根據來自指示模組11的星曆更新指示對衛星進行捕獲、跟踪和解調，並下載相應的衛星資料。更新模組13根據來自指示模組11的星曆更新指示，利用信號處理模組12下載的衛星資料更新接收機1中的星曆10。
具體而言，指示模組11可基於即時時鐘(Real Time Clock，RTC)18以設定的時間間隔發出星曆更新指示。通常，即使接收機1的外部電源發生斷電，接收機1內的即時時鐘可在例如，接收機1中的電池等的備用電源的驅動下繼續保持有效。因此，指示模組11可基於接收機1的即時時鐘每隔一定的時間間隔發出星曆更新指示。
此外，指示模組11還可基於來自外部系統的即時時鐘發出星曆更新指示。例如，在接收機1應用於例如，攝影機等數位產品中的情况下，可將攝影機的即時時鐘作為指示模組11發出星曆更新指示的時鐘基礎，前提是攝影機的即時時鐘也不會因外部電源的關斷而間斷。
衛星信號接收機以設定的時間間隔下載並更新星曆，保證了衛星信號接收機即使處於休眠狀態也可儲存有最新的星曆，進而使得在每次啟動時均能够實現快速定位。並且，使用者還可結合實際的定位精度需求和實際的功耗要求靈活設定時間間隔的長短，以實現定位速度、定位精度與功耗等之間的最佳平衡。
例如，考慮到衛星每2小時更新一次星曆，通常將發出星曆更新指示的時間間隔設置為2小時。具體而言，指示模組11每 隔2小時發出一次星曆更新指示，相應地信號處理模組12每隔2小時下載並更新一次星曆，以使得接收機1中總儲存有最新的星曆，因此任何時候啟動接收機1都能够實現快速定位。
在將星曆更新指示的時間間隔設置為2小時的情况下，本發明實施例提供的接收機1在每次啟動時只需1秒鐘就能够定位，而且能够提高捕獲和跟踪的靈敏度。這是因為，若下載星曆的時間間隔為2小時，則所記錄的導航比特邊界依然有效，對全球定位系統接收機而言，就可直接做連續積分時間為20毫秒的捕獲和跟踪，進而縮短了定位時間並提高了靈敏度。而對於北斗衛星導航系統接收機而言，就可直接做2毫秒的連續積分以對地球靜止軌道衛星進行捕獲和跟踪或者直接做20毫秒的連續積分以對中地球軌道/傾斜地球同步軌道衛星進行捕獲和跟踪，進而也縮短了定位時間並提高了靈敏度。
另一方面，考慮到有些應用對定位精度的要求不高，可適當地將發出星曆更新指示的時間間隔設置得大一些。例如，在將接收機1應用於攝影機的情况下，拍攝的照片或視頻中所顯示的地點可不必精確到公尺級，而是顯示大致位置就可滿足使用者的需求，因此可優選地將發出星曆更新指示的時間間隔設置為大於2小時，進而達到降低功耗的效果。
然而，如先前技術部分所述，如果星曆超過24小時未更新，則在衛星接收機啟動時將需要耗費較長的時間進行捕獲和跟踪，使得定位的時間也很長。因此，發出星曆更新指示的時間間隔不宜超過24小時。
圖2所示為本發明另一個實施例提供的接收機1的方塊圖。圖2與圖1中標號相同的元件具有相同或相似的功能。圖2所示的接收機1還包括儲存模組14和定位模組15。
儲存模組14儲存信號處理模組12下載的衛星資料。定位模組15在信號處理模組12可解調的衛星個數大於或等於3顆的情况下，根據信號處理模組12下載的衛星資料進行定位計算，以確定接收機1的當前位置。通常，定位計算需要至少4顆衛星。當信號處理模 組12可解調的衛星個數為3顆時，定位模組15可將地球作為1顆衛星與可解調的3顆衛星一同進行定位以確定接收機1的當前位置。
考慮到在起始位置已知的情况下進行定位計算，不僅可達到快速收斂的有益效果，而且還能够根據起始位置計算當前的可見衛星，减少搜索衛星的數目。優選地，定位模組15在星曆更新的同時根據下載的衛星資料計算接收機1的當前位置，並將計算出的當前位置作為起始位置儲存在儲存模組14中。
換言之，儲存模組14不僅儲存信號處理模組12下載的衛星資料，還儲存更新模組13更新後的星曆以及定位模組15計算出的接收機1的當前位置，且將當前位置作為後續進行定位計算時的起始位置。相應地，在後續進行定位計算時，定位模組15可根據下載的衛星資料和儲存模組14中儲存的起始位置進行定位計算。
圖3所示為本發明又一實施例提供的接收機1的方塊圖。圖3與圖1中標號相同的元件具有相同或相似的功能。圖3所示的接收機1中的信號處理模組12具體包括捕獲單元121、跟踪單元122以及解調單元123。
捕獲單元121回應於來自指示模組11的星曆更新指示進行衛星捕獲。跟踪單元122回應於來自指示模組11的星曆更新指示對捕獲的衛星進行跟踪。解調單元123回應於來自指示模組11的星曆更新指示對跟踪到的衛星進行解調，並下載相應的衛星資料，以使得更新模組13可根據下載的衛星資料更新星曆10。
圖4所示為本發明再一實施例提供的接收機1的方塊圖。圖4與圖3中標號相同的元件具有相同或相似的功能。圖4所示的接收機1還包括信號强度判斷模組16。
信號强度判斷模組16判斷接收機1接收到的衛星信號的强度是否低於預設臨限值。如果信號强度判斷模組16判斷接收機1接收到的衛星信號的强度低於預設臨限值，則更新模組13不回應星曆更新指示。
其中，信號强度判斷模組16進行判斷的依據可根據實 際經驗靈活設定。例如，信號强度判斷模組16可根據捕獲單元121捕獲成功的模式或者跟踪單元122計算出的信號强度判斷接收機1接收到的衛星信號的强度是否低於預設臨限值，以確定當前接收機1處於何種環境以及是否有利於解調衛星。例如，如果當前有大於4顆衛星的捕獲模式都是20×1或者20×3，則認為當前接收機1處於較好的信號環境，可進行解調，且更新模組13基於所解調出的衛星資料更新星曆10；否則認為信號環境較差，則接收機1再次進入休眠狀態，即更新模組13不回應星曆更新指示，並等待被下次星曆更新指示喚醒。或者，如果跟踪到的衛星中有4顆衛星的信號强度都大於-148毫瓦分貝數，則認為信號環境較好，並繼續進行後續操作；否則認為信號環境較差，則接收機1再次進入休眠狀態。
圖5所示為本發明再一實施例提供的接收機1的方塊圖。圖5與圖4中標號相同的元件具有相同或相似的功能。圖5所示的接收機1還包括計數模組17。其中，計數模組17累計連續不被更新模組13回應的星曆更新指示的數量。
如果計數模組17累計得到的連續不被更新模組13回應的星曆更新指示的數量達到預設值，則說明接收機1持續處於衛星信號較弱的環境中。例如，當接收機1在處於，例如，室內等的有遮擋的環境中時，衛星信號較弱。在這種情况下，如果指示模組11依然按原定的時間間隔發出星曆更新指示喚醒信號處理模組12和更新模組13，則會產生不必要的功耗。因此，優選地，在接收機1判斷為處於衛星信號較弱的環境中時，指示模組11適當延長發出星曆更新指示的時間間隔。
具體而言，當計數模組17累計得到的連續不被更新模組13回應的星曆更新指示的數量達到預設值時，可判斷為接收機1可能持續位於有遮擋的環境中，則指示模組11將延長發出星曆更新指示的時間間隔以儘量降低由不必要地喚醒導致的功耗，並使計數模組17的計數值重置為0。
圖6所示為根據本發明一實施例提供的衛星信號接收 機的星曆更新的方法流程圖600。
在步驟S10中，以預設的時間間隔發出星曆更新指示，其中，時間間隔優選為2個小時。
在步驟S20中，回應於星曆更新指示對衛星進行捕獲、跟踪和解調，並下載相應的衛星資料。
在步驟S30中，回應於星曆更新指示利用下載的衛星資料更新接收機中的星曆。
在步驟S40中，在星曆更新完畢後，進入等待狀態，直到預設的時間間隔後再次執行步驟S10。
圖7所示為根據本發明另一實施例提供的衛星信號接收機的星曆更新的方法流程圖700。圖7與圖6中標號相同的步驟執行相同或相似的功能。
在步驟S21中，回應於星曆更新指示進行衛星捕獲，並對捕獲的衛星進行跟踪。
在步驟S22中，根據在步驟S21中捕獲成功的模式或跟踪過程中計算出的信號强度，判斷衛星信號接收機接收到的衛星信號的强度是否大於預設臨限值，如果接收到的衛星信號的强度大於預設臨限值則執行步驟S23，否則執行步驟S40。
在步驟S23中，回應於星曆更新指示對跟踪到的衛星進行解調，並下載相應的衛星資料。
圖8所示為根據本發明又一實施例提供的衛星信號接收機的星曆更新的方法流程圖800。圖8與圖7中標號相同的步驟執行相同或相似的功能。
在步驟S51中，在步驟S22中判斷接收到的衛星信號的强度不大於預設臨限值的情况下，不回應於星曆更新指示，不進入更新步驟，累計連續不回應於星曆更新指示的計數值加1。
在步驟S52中，判斷計數值是否大於預設值，如果計數值不大於預設值則執行步驟S40，否則執行步驟S53。
在步驟S53中，適當延長發出星曆更新指示的時間間 隔以儘量降低功耗，並且將累計的計數值重置為0。
考慮到在起始位置已知的情况下進行定位計算，不僅可達到快速收斂的有益效果，而且還能够根據起始位置計算當前的可見衛星，减少搜索衛星的數目。因此，對於上述等衛星信號接收機的星曆更新方法，優選地，在執行更新步驟S30的同時，還執行根據下載的衛星資料計算衛星信號接收機的當前位置的定位計算，並儲存計算出的當前位置作為後續進行定位計算時的起始位置。
本發明的實施例不僅適用於雙模接收機也適用於單模接收機。而且不僅適用於全球定位系統接收機及北斗衛星導航系統接收機，還適用於格羅納斯(Glonass)接收機以及伽利略(Galileo)接收機。
本技術領域中具有通常知識者可以理解實現上述實施例方法中的全部或部分流程，是可透過計算機程式指示相關的硬體完成，所述的程式可儲存於一電腦可讀取儲存介質中，在程式執行時，可包括如上述各方法的實施例的流程。其中，所述的電腦可讀取儲存介質可為磁碟、光盤及唯讀記憶體(Read-Only Memory，ROM)或隨機存取記憶體(Random Access Memory，RAM)等。
上文具體實施方式和附圖僅為本發明之常用實施例。顯然，在不脫離申請專利範圍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。本技術領域中具有通常知識者應該理解，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。
1‧‧‧接收機
10‧‧‧星曆
11‧‧‧指示模組
12‧‧‧信號處理模組
13‧‧‧更新模組
18‧‧‧即時時鐘

Claims (13)

  1. 一種衛星信號接收機，包括：一指示模組，以預設的一第一時間間隔發出一星曆更新指示；一信號處理模組，回應於該星曆更新指示，對一衛星進行捕獲、跟踪和解調，並下載相應的一衛星資料；以及一更新模組，回應於該星曆更新指示，根據下載之相應的該衛星資料更新該衛星信號接收機中的一星曆。
  2. 如申請專利範圍第1項的衛星信號接收機，其中，該信號處理模組包括：一捕獲單元，回應於該星曆更新指示，對該衛星進行捕獲；一跟踪單元，回應於該星曆更新指示，對捕獲到的該衛星進行跟踪；以及一解調單元，回應於該星曆更新指示，對跟踪到的該衛星進行解調，並下載相應的該衛星資料。
  3. 如申請專利範圍第2項的衛星信號接收機，還包括：一信號强度判斷模組，根據該捕獲單元捕獲成功的一模式或該跟踪單元計算出的一信號强度，判斷該衛星信號接收機接收到的一衛星信號的一强度是否低於一預設臨限值，如果該信號强度判斷模組判斷接收到的該衛星信號的該强度低於該預設臨限值，則該更新模組不回應該星曆更新指示。
  4. 如申請專利範圍第3項的衛星信號接收機，還包括：一計數模組，累計連續不被該更新模組回應的該星曆更新指示的一數量，在該數量達到一預設值時，該指示模組以比該第一時間間隔長的一第二時間間隔發出該星曆更新指示，並且該數量重置為0。
  5. 如申請專利範圍第1項的衛星信號接收機，還包括：一定位模組，根據下載之相應的該衛星資料計算該衛星信號接收機的一當前位置，以作為後續進行一定位計算時的一起始位置。
  6. 如申請專利範圍第1項的衛星信號接收機，其中，還包括：一即時時鐘，該指示模組基於該即時時鐘以該第一時間間隔發出該星曆更新指示。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項的衛星信號接收機，其中，該第一時間間隔小於或等於2小時。
  8. 一種衛星信號接收機的星曆更新方法，包括：以預設的一第一時間間隔發出一星曆更新指示；回應於該星曆更新指示，對一衛星進行捕獲、跟踪和解調，並下載相應的一衛星資料；以及回應於該星曆更新指示，根據下載之相應的該衛星資料更新一衛星信號接收機中的一星曆。
  9. 如申請專利範圍第8項的星曆更新方法，其中，對該衛星進行捕獲、跟踪和解調，並下載相應的該衛星資料的步驟包括：回應於該星曆更新指示，對該衛星進行捕獲；回應於該星曆更新指示，對捕獲到的該衛星進行跟踪；以及回應於該星曆更新指示，對跟踪到的該衛星進行解調，並下載相應的該衛星資料。
  10. 如申請專利範圍第9項的星曆更新方法，還包括：根據捕獲該衛星成功的一模式或跟踪該衛星計算出的一信號强度，判斷該衛星信號接收機接收到的一衛星信號的一强度是否低於一預設臨限值，如果判斷接收到的該衛星信號的該 强度低於該預設臨限值，則不回應於該星曆更新指示，不更新該衛星信號接收機中的該星曆。
  11. 如申請專利範圍第10項的星曆更新方法，還包括：累計連續不回應於該星曆更新指示的一數量，在累計該數量達到一預設值時，以比該第一時間間隔長的一第二時間間隔發出該星曆更新指示，並且將該數量重置為0。
  12. 如申請專利範圍第8項的星曆更新方法，還包括：根據下載之相應的該衛星資料計算該衛星信號接收機的一當前位置，以作為後續進行一定位計算時的一起始位置。
  13. 如申請專利範圍第9至12項中任一項的星曆更新方法，其中，該第一時間間隔小於或等於2小時。
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