TW201423139A - 衛星定位方法、衛星虛擬距離計算裝置及其衛星虛擬距離計算方法 - Google Patents

衛星定位方法、衛星虛擬距離計算裝置及其衛星虛擬距離計算方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種衛星定位方法、衛星虛擬距離計算裝置及其衛星虛擬距離計算方法。該衛星虛擬距離計算裝置用以計算一衛星與一衛星定位接收機之間的一虛擬距離，其中該虛擬距離包含一整數電碼值及一小數電碼值。該衛星虛擬距離計算裝置包含一接收器及一電性連接至該接收器的處理器。該接收器用以自一衛星訊號擷取單元接收一電碼相位，且該處理器用以根據該電碼相位計算該小數電碼值。該處理器更用以界定一近似點位置，並根據該近似點位置與該小數電碼值計算該整數電碼值。該衛星定位方法用以定位該衛星定位接收機。

Description

衛星定位方法、衛星虛擬距離計算裝置及其衛星虛擬距離計算 方法
本發明提供一種衛星定位方法、衛星虛擬距離計算裝置及其衛星虛擬距離計算方法。更具體而言，本發明提供一種關於快速冷開機的衛星定位裝置的衛星定位方法、衛星虛擬距離計算裝置及其衛星虛擬距離計算方法。
由於衛星定位具有許多優勢，例如全球覆蓋率高(高達98%)、高精確度、快速、省時、應用廣泛、可移動定位等等，使得衛星定位早已成為室外定位的一項重要指標技術。
傳統的衛星定位接收機的定位程序可分為擷取、追蹤及定位三個程序。在擷取程序中，衛星定位接收機用以計算出天空中可視的衛星之電碼相位以及都卜勒位移。在追蹤程序中，衛星定位接收機用以使本地的訊號與衛星訊號同步，進而解出衛星星曆等參數，其中衛星星曆為後續定位程序中所不可或缺的參數，包含衛星的絕對發射時間以及衛星軌道資訊。在定位程序中，衛星定位接收機用以根據衛星星曆等參數，取得正確的衛星位置以及衛星與衛星定位接收機之間的虛擬距離，計算其所處的位置。
對於傳統的衛星定位接收機而言，一旦在追蹤程序中無法正常取得衛星星曆的資訊，將無法取得衛星的絕對發射時間以及衛星軌道資訊；而在缺乏衛星的絕對發射時間以及衛星軌道資訊的情況下，傳統的衛星定位接收機將無法取得正確的衛星位置以及衛 星與衛星定位接收機之間的虛擬距離，因而無法計算出使用者的定位位置。
傳統的衛星定位接收機可包含射頻前端單元、衛星訊號擷取單元、衛星訊號追蹤單元以及定位計算單元，其中射頻前端單元作為衛星及衛星定位接收機之間的通訊介面，而衛星訊號擷取單元、衛星訊號追蹤單元以及定位計算單元分別用以執行擷取、追蹤及定位三個程序。由於衛星傳送衛星星曆的傳輸率非常低(大約50bps)，故衛星訊號追蹤單元從衛星下載並處理一筆完整的衛星星曆資料(包含衛星的絕對發射時間以及衛星軌道資訊)，需要花費非常多的時間(大約30秒至數分鐘)。於是，傳統的衛星定位接收機普遍存有一個急需解決的問題，那就是首次定位(或稱為冷開機)的速度過慢，導致使用者等待時間過長，或影響到其應用層面。
有鑑於此，如何改善傳統的衛星定位接收機因其衛星訊號追蹤單元需花費過多的時間從衛星下載並處理一筆完整的衛星星曆而導致首次定位的速度過慢的問題，確為所屬技術領域中亟需克服的重要問題。
本發明的主要目的在於提供一種衛星定位方法、衛星虛擬距離計算裝置及其衛星虛擬距離計算方法。本發明提供的衛星定位方法、衛星虛擬距離計算裝置及其衛星虛擬距離計算方法可使傳統的衛星定位接收機在缺乏衛星星曆的情況下，直接計算出衛星與衛星定位接收機之間的虛擬距離及衛星的絕對發射時間，進而計 算出使用者(即衛星定位接收機)的定位位置。換言之，本發明提供的衛星定位方法、衛星虛擬距離計算裝置及其衛星虛擬距離計算方法可用以取代傳統的衛星定位接收機的衛星訊號追蹤單元或與之並存，因而已有效地改善因衛星訊號追蹤單元發費過多的時間從衛星下載並處理一筆完整的衛星星曆資料而導致首次定位的速度過慢的問題。
為達上述目的，本發明提供了一種衛星虛擬距離計算裝置，用以計算一衛星與一衛星定位接收機之間的一虛擬距離，其中該虛擬距離包含一整數電碼值及一小數電碼值。該衛星虛擬距離計算裝置包含一接收器及一電性連接至該接收器之處理器。該接收器用以自一衛星訊號擷取單元接收一電碼相位。該處理器用以執行下列操作：根據該電碼相位計算該小數電碼值；界定一近似點位置；以及根據該近似點位置與該小數電碼值計算該整數電碼值。
為達上述目的，本發明更提供了一種衛星虛擬距離計算方法，用以計算一衛星與一衛星定位接收機之間的一虛擬距離，其中該虛擬距離包含一整數電碼值及一小數電碼值。該衛星虛擬距離計算方法包含下列步驟：(a)使該衛星定位接收機之一接收器自該衛星定位接收機之一衛星訊號擷取單元接收一電碼相位；(b)使該衛星定位接收機之一處理器根據該電碼相位計算該小數電碼值，其中該處理器與該接收器電性連接；(c)使該處理器界定一近似點位置；以及 (d)使該處理器根據該近似點位置與該小數電碼值計算該整數電碼值。
為達上述目的，本發明更提供了一種衛星定位方法，用以定位一衛星定位接收機。該衛星定位接收機與複數個衛星之間各自具有一虛擬距離，其中各該虛擬距離包含一整數電碼值及一小數電碼值。該衛星定位方法包含下列步驟：(a)使該衛星定位接收機之一接收器自該衛星定位接收機之一衛星訊號擷取單元接收該等衛星其中之一的一電碼相位；(b)使該衛星定位接收機之一處理器根據該電碼相位計算一小數電碼值，其中該處理器與該接收器電性連接；(c)使該處理器界定一近似點位置；(d)使該處理器根據該近似點位置與該小數電碼值計算該整數電碼值；(e)重複該步驟(a)至該步驟(d)的步驟，以取得該等衛星與該衛星定位接收機之間的該等虛擬距離；以及(f)使該衛星定位接收機之一定位計算單元根據該等虛擬距離定位該衛星定位接收機，其中該定位計算單元與該處理器電性連接。
於參閱圖式及隨後描述的實施方式後，所屬技術領域具有通常知識者便可瞭解本發明的技術手段及相關實施態樣。
本發明的內容可透過以下實施例來解釋，但本發明的實施例並非用以限制本發明必須在如以下實施例中所述的任何特定的環境、應用或方式方能實施。因此，以下實施例的說明僅在於闡釋本發明，而非用以限制本發明。在以下實施例及圖式中，與本發明非直接相關的元件已省略而未繪示，且繪示於圖式中的各元件之間的尺寸比例僅為便於理解，而非用以限制為本發明實際的實施比例。
本發明的第一實施例如第1圖所示，其用以描繪一衛星定位接收機1。衛星定位接收機1包含一射頻前端單元11、一衛星訊號擷取單元13、一衛星虛擬距離計算裝置15及一定位計算單元17。衛星虛擬距離計算裝置15包含一接收器151及一處理器153，其中處理器153與接收器151電性連接。衛星定位接收機1的實施態樣可包含但不受限為：行動電話、個人數位助理(PDA)、數位相機、筆記型電腦、平板電腦等可藉由硬體、韌體或軟體等設置而具有衛星定位功能的裝置。
射頻前端單元11作為地球上可視衛星(未繪示於圖)及衛星定位接收機1之間的通訊介面，用以接收各衛星所傳送的訊號/資料，並視情況將該訊號/資料轉換為衛星訊號擷取單元13所需的訊號/資料形式。衛星訊號擷取單元13用以擷取射頻前端單元11自各衛星所接之衛星訊號，並計算各衛星所傳送的電碼相位(Code Phase)及都卜勒偏移量(Doppler Shift)等參數。定位計算單元17用以根據衛星虛擬距離計算裝置15所計算出的參數值，例如各衛星以及衛星定位接收機1之間的虛擬距離、各衛星的絕對發射 時間，計算出衛星定位接收機1目前所處的位置(即使用者的定位位置)。
原則上，實施例所述的射頻前端單元11、衛星訊號擷取單元13及定位計算單元17可視為傳統的衛星定位接收機中所包含的射頻前端單元、衛星訊號擷取單元及定位計算單元。因此，實施例所述的射頻前端單元11、衛星訊號擷取單元13及定位計算單元17的相關運作及功能已可為本領域具有通常知識者所理解，於此不多贅述。
與傳統的衛星定位接收機不同，在缺乏衛星訊號追蹤單元可提供衛星星曆的情況下，本實施例所述的衛星虛擬距離計算裝置15可直接計算出各衛星與衛星定位接收機1之間的虛擬距離及各衛星的絕對發射時間，進而使定位計算單元17計算出衛星定位接收機1目前所處的位置(即使用者的定位位置)。
各衛星與衛星定位接收機1之間的虛擬距離通常可以電碼作為衡量單位。一般而言，各衛星與衛星定位接收機1之間的虛擬距離約為67至86個電碼，其中一個電碼的時間單位為1毫秒(ms)。如此，電碼的總數與光速(約3×108公尺/秒)的乘積即為各衛星與衛星定位接收機1之間的虛擬距離，其中電碼的總數包含一小數電碼值與一整數電碼值。據此，一旦各衛星與衛星定位接收機1之間虛擬距離的該小數電碼值與該整數電碼值為已知，則各衛星與衛星定位接收機1之間的虛擬距離等同已知。
以下將進一步說明衛星虛擬距離計算裝置15計算各衛星與衛星定位接收機1之間的虛擬距離的相關運作。為了便於說明，以下 將以計算一衛星與衛星定位接收機1之間的虛擬距離為例，且本領域具通常知識者已可根據以下說明，輕易思及其他顆衛星與衛星定位接收機1之間的虛擬距離的計算方式。
衛星虛擬距離計算裝置15的接收器151用以自衛星訊號擷取單元13接收對應至該衛星的一電碼相位(未繪示於圖)，而處理器153用以根據該電碼相位計算該衛星與衛星定位接收機1之間的虛擬距離的該小數電碼值。根據該電碼相位計算該衛星與衛星定位接收機1之間的虛擬距離的該小數電碼值已可為本領域具通常知識者所知悉。換言之，該小數電碼值對於衛星虛擬距離計算裝置15而言為一已知的參數。
一般而言，衛星傳送電碼的電碼率為1023千赫茲(kHz)，而衛星定位接收機的電碼取樣率為16368千赫茲(kHz)。因此，處理器153只要將該電碼相位除以衛星定位接收機1的上述電碼取樣率，即可求得該衛星與衛星定位接收機1之間的該小數電碼值。舉例而言，假設該電碼相位為8074，則該小數電碼值等於8074/16368，也就是等於0.493毫秒。
衛星虛擬距離計算裝置15的處理器153更用以界定一近似點位置，並根據該近似點位置與該小數電碼值計算該衛星與衛星定位接收機1之間的虛擬距離的該整數電碼值。更具體而言，處理器153將執行下列操作以計算出該整數電碼值：對該近似點位置進行一線性化技術處理，例如計算該近似點位置的一泰勒展開式；基於該泰勒展開式，計算該近似點位置至該衛星的一單位向量矩陣；根據該單位向量矩陣及該小數電碼值計算出該衛星與衛星定 位接收機1之間的該虛擬距離的一估測小數電碼值；以及藉由一疊代演算法逼近該估測小數電碼值至該小數電碼值以計算出該整數電碼值。
以下將輔以數學表示式，進一步闡述處理器153計算出該整數電碼值的過程，惟以下說明並非用以限定本發明。首先，該衛星與衛星定位接收機1之間的一虛擬距離觀測方程式可表示如下：R u =ρ u +E (1)其中ρ u 表示為該衛星與衛星定位接收機1之間的一虛擬距離，E表示為一誤差值，且該誤差值可包含一電離層延遲誤差I、一對流層延遲誤差T、一時鐘誤差b及一系統隨機誤差ε等組合。一般而言，誤差所影響虛擬距離的誤差值是小於一完整電碼。換言之，各誤差已隱含於一完整電碼內。
根據幾何距離的觀念，該衛星與衛星定位接收機1之間的幾何距離ρ u 可表示如下： 其中(x u ,y u ,z u )表示為衛星定位接收機1所處的幾何位置，而(x i ,y i ,z i )表示為該衛星所處的幾何位置。此外，根據方程式(2)的幾何表示方式，該衛星與衛星定位接收機1之間的一虛擬距離觀測方程式可進一步表示如下：
處理器153可界定一近似點位置，該近似點位置至該衛星的幾何距離可表示如下： 其中該近似點位置的幾何位置(x 0,y 0,z 0)可為自由空間上的任一位置。較佳地，近似點位置B的幾何位置(x 0,y 0,z 0)可設定為落於該衛星的一可視範圍內，惟此設定並非用以限定本發明。
接著，處理器153可針對該近似點位置進行一線性化技術處理。其中，該線性化技術處理可為一泰勒展開式；該泰勒展開式可表示如下：
由於該近似點位置的幾何位置(x 0,y 0,z 0)至該衛星的單位向量可表示如下： 故方程式(5)所示的泰勒展開式可進一步表示如下：ρ u =ρ 0+g xi (x u -x 0)+g yi (y u -y 0)+g zi (z u -z 0) (7)
將方程式(7)帶入方程式(1)，則該衛星與衛星定位接收機1之間的虛擬距離觀測方程式可進一步表示如下：R u =ρ 0+g xi (x u -x 0)+g yi (y u -y 0)+g zi (z u -z 0)+E (8)
透過移項處理，方程式(8)可進一步表示如下： (9)
最後，方程式(9)可表示為一線性模型如下：(y-N)=GδX (10)其中y為該衛星與衛星定位接收機1之間的虛擬距離觀測量R u ，N為該近似點位置至該衛星的幾何距離ρ 0與誤差值E相加所得的和，G為該近似點位置的幾何位置(x 0,y 0,z 0)至該衛星的單位向量矩陣[g xi g yi g zi ]，δX為衛星定位接收機1所處的幾何位置(x u ,y u ,z u )與該近似點位置的幾何位置(x 0,y 0,z 0)之間的偏移量矩陣[x u -x 0 y u -y 0 z u -z 0]T。
透過方程式(10)的表示式，處理器153將可根據單位向量矩陣G及該小數電碼值計算出該衛星與衛星定位接收機1之間的幾何距離ρ u 的該估測小數電碼值。首先，處理器153可估測衛星定位接收機1所處的幾何位置(x u ,y u ,z u )與該近似點位置的幾何位置(x 0,y 0,z 0)之間的一估測偏移量矩陣如下：
然後，透過將方程式(11)帶入方程式(10)，處理器153即可根據單位向量矩陣G及該小數電碼值計算出該衛星與衛星定位接收機1之間的幾何距離ρ u 的該估測小數電碼值如下：D=G(G T G)-1 G T(y-N) (12)其中D即用以表示該估測小數電碼值。
在不考慮誤差值E的情況下，該衛星與衛星定位接收機1之間 的虛擬距離觀測量R u 即為該整數電碼值及該小數電碼值相加所得的和。換言之，該衛星與衛星定位接收機1之間的虛擬距離觀測量R u 與該整數電碼值相減所得的差即為該小數電碼值。由於處理器153可根據接收器151自衛星訊號擷取單元13所接收到對應至該衛星的該電碼相位，計算出該衛星與衛星定位接收機1之間的該小數電碼值，故該小數電碼值對於處理器153而言為一已知的參數。
至此，處理器153只需要再藉由一疊代演算法，逼近該估測小數電碼值至該小數電碼值，即可計算出該整數電碼值。以下將以最小平方疊代演算法進行說明，惟以下所述的最小平方疊代演算法非用以限定本發明。
具體而言，處理器153將執行下列操作：界定該估測小數電碼值與該小數電碼值的一平方差值；根據該平方差值，界定該整數電碼值的一成本函數(Cost Function)；以及根據該成本函數，疊代搜尋該平方差值的最小值以計算該整數電碼值。
首先，處理器153根據方程式(10)即及(12)，計算該估測小數電碼值與該小數電碼值相減所得的殘差向量如下：R=(y-N)-D=(y-N)-P(y-N) (13)其中P=G(G T G)-1 G T
當令(I-P)=Q，則方程式(13)可進一步表示如下：R=(y-N)Q (14)
接著，處理器153計算該估測小數電碼值與該小數電碼值相減 所得的殘差向量的平方，並據以界定該整數電碼值的一成本函數如下：c(N)=(y-N)T Q(y-N) (15)
最後，處理器153根據方程式(15)所示的成本函數，疊代搜尋該估測小數電碼值與該小數電碼值的平方差值的最小值，以計算出該整數電碼值，其中該整數電碼值的範圍為67至86。
至此，處理器153已可計算出該整數電碼值及該小數電碼值。於是，處理器153已求得該衛星與衛星定位接收機1之間的幾何距離ρ u 。對於衛星定位接收機1而言，該衛星發射的衛星訊號抵達衛星定位接收機1的時間為已知，故根據該抵達時間以及幾何距離ρ u ，處理器153可計算出該衛星發射衛星訊號的一絕對發射時間，並據以計算一衛星位置。於是，定位計算單元17已可自衛星虛擬距離計算裝置15接收計算出衛星定位接收機1目前所處的位置(即使用者的定位位置)所需要的各項參數，且不需要透過傳統的衛星訊號追蹤單元提供衛星星曆。
於其他實施例，本發明的衛星虛擬距離計算裝置15亦可與傳統的衛星訊號追蹤單元並存於衛星定位接收機1中。於首次定位(冷開機)的時候，由衛星虛擬距離計算裝置15提供定位計算單元17已計算出衛星定位接收機1目前所處的位置所需要的各項參數；爾後，可適應地切換由傳統的衛星訊號追蹤單元提供定位計算單元17已計算出衛星定位接收機1目前所處的位置所需要的各項參數，包含衛星星曆等等。換言之，本發明的衛星虛擬距離計算裝置15可取代傳統的衛星訊號追蹤單元或與之並存於衛星定位接收 機1中。
本發明的第二實施例如第2圖所示，其描繪一種衛星虛擬距離計算方法，用以計算一衛星與一衛星定位接收機之間的一虛擬距離，其中該虛擬距離包含一整數電碼值及一小數電碼值。本實施例所述的衛星定位接收機可視為第一實施例所述的衛星定位接收機1，且本實施例所述的衛星虛擬距離計算裝置可視為第一實施例所述的衛星虛擬距離計算裝置15。
如第2圖所示，於步驟S21，本實施例所述的衛星虛擬距離計算方法可使該衛星虛擬距離計算裝置之一接收器自該衛星虛擬距離計算裝置之一衛星訊號擷取單元接收一電碼相位。於步驟S23，本實施例所述的衛星虛擬距離計算方法可使該衛星虛擬距離計算裝置之一處理器根據該電碼相位計算該小數電碼值，其中該處理器與該接收器電性連接。於步驟S25，本實施例所述的衛星虛擬距離計算方法可使該處理器界定一近似點位置。於步驟S27，本實施例所述的衛星虛擬距離計算方法可使該處理器根據該近似點位置與該小數電碼值計算該整數電碼值。
於其他實施例，本實施例所述的步驟S27，可如第2A圖所示，更包含下列步驟：於步驟S271，本實施例所述的衛星虛擬距離計算方法可使該處理器對該近似點位置進行一線性化技術處理；於步驟S273，本實施例所述的衛星虛擬距離計算方法可使該處理器基於該線性化技術處理計算該近似點位置至該衛星的一單位向量矩陣；於步驟S275，本實施例所述的衛星虛擬距離計算方法可使該處理器根據該單位向量矩陣及該小數電碼值計算該虛擬距離的 一估測小數電碼值；以及於步驟S277，本實施例所述的衛星虛擬距離計算方法可使該處理器藉由一疊代演算法逼近該估測小數電碼值至該小數電碼值以計算該整數電碼值。
於其他實施例，本實施例所述的步驟S277，可如第2B圖所示，更包含下列步驟：於步驟S2771，本實施例所述的衛星虛擬距離計算方法可使該處理器界定該估測小數電碼值與該小數電碼值的一平方差值；於步驟S2773，本實施例所述的衛星虛擬距離計算方法可使該處理器根據該平方差值，界定該整數電碼值的一成本函數；以及於步驟S2775，本實施例所述的衛星虛擬距離計算方法可使該處理器根據該成本函數，疊代搜尋該平方差值的最小值以計算該整數電碼值。
除了上述步驟，本實施例所述的衛星虛擬距離計算方法亦能執行第一實施例所描述的所有操作及具備所對應的所有功能，且所屬技術領域具有通常知識者可直接了解本實施例所述的衛星虛擬距離計算方法如何基於第一實施例的揭露內容執行此等操作及具備此等功能，於此不再贅述。
本發明的第三實施例如第3圖所示，其描繪一種衛星定位方法，用以定位一衛星定位接收機，該衛星定位接收機與複數個衛星之間各自具有一虛擬距離，各該虛擬距離包含一整數電碼值及一小數電碼值。本實施例所述的衛星定位接收機可視為第一實施例所述的衛星定位接收機1，且本實施例所述的衛星虛擬距離計算裝置可視為第一實施例所述的衛星虛擬距離計算裝置15。
如第3圖所示，於步驟S31，本實施例所述的衛星定位方法可使 該衛星虛擬距離計算裝置之一接收器自該衛星虛擬距離計算裝置之一衛星訊號擷取單元接收該等衛星其中之一的一電碼相位。於步驟S32，本實施例所述的衛星定位方法可使該衛星虛擬距離計算裝置之一處理器根據該電碼相位計算一小數電碼值，其中該處理器與該接收器電性連接。於步驟S33，本實施例所述的衛星定位方法可使該處理器界定一近似點位置。於步驟S34，本實施例所述的衛星定位方法可使該處理器根據該近似點位置與該小數電碼值計算該整數電碼值。於步驟S35，本實施例所述的衛星定位方法可重複上述步驟(即步驟S31、步驟S32、步驟S33及步驟S34)，以取得該等衛星與該衛星定位接收機之間的該等虛擬距離。於步驟S36，本實施例所述的衛星定位方法可使該衛星定位接收機之一定位計算單元根據該等虛擬距離定位該衛星定位接收機，其中該定位計算單元與該處理器電性連接。
於其他實施例，本實施例所述的步驟S34，可如第3A圖所示，更包含下列步驟：於步驟S341，本實施例所述的衛星虛擬距離計算方法可使該處理器對該近似點位置進行一線性化技術處理；於步驟S343，本實施例所述的衛星虛擬距離計算方法可使該處理器基於該線性化技術處理計算該近似點位置至該衛星的一單位向量矩陣；於步驟S345，本實施例所述的衛星虛擬距離計算方法可使該處理器根據該單位向量矩陣及該小數電碼值計算該虛擬距離的一估測小數電碼值；以及於步驟S347，本實施例所述的衛星虛擬距離計算方法可使該處理器藉由一疊代演算法逼近該估測小數電碼值至該小數電碼值以計算該整數電碼值。
於其他實施例，本實施例所述的步驟S347，可如第3B圖所示，更包含下列步驟：於步驟S3471，本實施例所述的衛星虛擬距離計算方法可使該處理器界定該估測小數電碼值與該小數電碼值的一平方差值；於步驟S3473，本實施例所述的衛星虛擬距離計算方法可使該處理器根據該平方差值，界定該整數電碼值的一成本函數；以及於步驟S3475，本實施例所述的衛星虛擬距離計算方法可使該處理器根據該成本函數，疊代搜尋該平方差值的最小值以計算該整數電碼值。
除了上述步驟，本實施例所述的衛星虛擬距離計算方法亦能執行上述各實施例所描述的所有操作及具備所對應的所有功能，且所屬技術領域具有通常知識者可直接了解本實施例所述的衛星虛擬距離計算方法如何基於上述各實施例的揭露內容執行此等操作及具備此等功能，於此不再贅述。
綜上所述，本發明已提供了一種衛星定位方法、衛星虛擬距離計算裝置及其衛星虛擬距離計算方法。本發明提供的衛星定位方法、衛星虛擬距離計算裝置及其衛星虛擬距離計算方法可使傳統的衛星定位接收機在缺乏衛星星曆的情況下，直接計算出衛星與衛星定位接收機之間的虛擬距離及衛星的絕對發射時間，即可得知衛星位置，進而計算出使用者(即衛星定位接收機)的定位位置。換言之，本發明提供的衛星定位方法、衛星虛擬距離計算裝置及其衛星虛擬距離計算方法可用以取代傳統的衛星定位接收機的衛星訊號追蹤單元或與之並存，因而已有效地改善因衛星訊號追蹤單元發費過多的時間從衛星下載並處理一筆完整的衛星星曆 資料而導致首次定位的速度過慢的問題。
上述實施例所闡述的內容僅用以例舉本發明的部分實施態樣，以及闡釋本發明的技術特徵，並非用以限制本發明的實質保護範疇。因此，任何熟悉本技術領域者可輕易完成的改變或均等性的安排均屬於本發明所主張的範圍，且本發明的權利保護範圍實以申請專利範圍為準。
1‧‧‧衛星定位接收機
11‧‧‧射頻前端單元
13‧‧‧衛星訊號擷取單元
15‧‧‧衛星虛擬距離計算裝置
151‧‧‧接收器
153‧‧‧處理器
17‧‧‧定位計算單元
第1圖為本發明的第一實施例所述的衛星定位接收機1的示意圖；第2圖為本發明的第二實施例所述的衛星虛擬距離計算方法的流程圖；第2A圖及第2B圖為本發明的第二實施例所述的衛星虛擬距離計算方法的細部流程圖；第3圖為本發明的第三實施例所述的衛星定位方法的流程圖；以及第3A圖及第3B圖為本發明的第三實施例所述的衛星定位方法的細部流程圖。

Claims (12)

  1. 一種衛星虛擬距離計算裝置，用以計算一衛星與一衛星定位接收機之間的一虛擬距離，該虛擬距離包含一整數電碼值及一小數電碼值，該衛星虛擬距離計算裝置包含：一接收器，用以自一衛星訊號擷取單元接收一電碼相位；以及一處理器，與該接收器電性連接，並用以執行下列操作：根據該電碼相位計算該小數電碼值；界定一近似點位置；以及根據該近似點位置與該小數電碼值計算該整數電碼值。
  2. 如請求項1所述的衛星虛擬距離計算裝置，其中該處理器更執行下列操作：對該近似點位置進行一線性化技術處理；基於該線性化技術處理，計算該近似點位置至該衛星的一單位向量矩陣；根據該單位向量矩陣及該小數電碼值計算該虛擬距離的一估測小數電碼值；以及藉由一疊代演算法逼近該估測小數電碼值至該小數電碼值以計算該整數電碼值。
  3. 如請求項2所述的衛星虛擬距離計算裝置，其中該處理器藉由該疊代演算法執行下列操作：界定該估測小數電碼值與該小數電碼值的一平方差值；根據該平方差值，界定該整數電碼值的一成本函數(Cost Function)；以及根據該成本函數，疊代搜尋該平方差值的最小值以計算該整數電碼值。
  4. 如請求項1所述的衛星虛擬距離計算裝置，其中該近似點位置落於該衛星的一可視範圍內。
  5. 一種衛星虛擬距離計算方法，用以計算一衛星與一衛星定位接收機之間的一虛擬距離，該虛擬距離包含一整數電碼值及一小數電碼值，該衛星虛擬距離計算方法包含下列步驟：(a)使該衛星定位接收機之一接收器自該衛星定位接收機之一衛星訊號擷取單元接收一電碼相位；(b)使該衛星定位接收機之一處理器根據該電碼相位計算該小數電碼值，其中該處理器與該接收器電性連接；(c)使該處理器界定一近似點位置；以及(d)使該處理器根據該近似點位置與該小數電碼值計算該整數電碼值。
  6. 如請求項5所述的衛星虛擬距離計算方法，其中該步驟(d)更包含下列步驟：(d1)使該處理器對該近似點位置進行一線性化技術處理；(d3)使該處理器基於該線性化技術處理計算該近似點位置至該衛星的一單位向量矩陣；(d5)使該處理器根據該單位向量矩陣及該小數電碼值計算該虛擬距離的一估測小數電碼值；以及(d7)使該處理器藉由一疊代演算法逼近該估測小數電碼值至該小數電碼值以計算該整數電碼值。
  7. 如請求項6所述的衛星虛擬距離計算方法，其中該步驟(d7)更包含下列步驟：(d71)使該處理器界定該估測小數電碼值與該小數電碼值的一平方差值；(d73)使該處理器根據該平方差值，界定該整數電碼值的一成本函數；以及(d75)使該處理器根據該成本函數，疊代搜尋該平方差值的最小值以計算該整數電碼值。
  8. 如請求項5所述的衛星虛擬距離計算方法，其中該近似點位置落於該衛星的一可視範圍內。
  9. 一種衛星定位方法，用以定位一衛星定位接收機，該衛星定位接收機與複數個衛星之間各自具有一虛擬距離，各該虛擬距離包含一整數電碼值及一小數電碼值，該衛星定位方法包含下列步驟：(a)使該衛星定位接收機之一接收器自該衛星定位接收機之一衛星訊號擷取單元接收該等衛星其中之一的一電碼相位；(b)使該衛星定位接收機之一處理器根據該電碼相位計算一小數電碼值，其中該處理器與該接收器電性連接；(c)使該處理器界定一近似點位置；(d)使該處理器根據該近似點位置與該小數電碼值計算該整數電碼值；(e)重複該步驟(a)至該步驟(d)的步驟，以取得該等衛星與該衛星定位接收機之間的該等虛擬距離；以及(f)使該衛星定位接收機之一定位計算單元根據該等虛擬 距離定位該衛星定位接收機，其中該定位計算單元與該處理器電性連接。
  10. 如請求項9所述的衛星定位方法，其中該步驟(d)更包含下列步驟：(d1)使該處理器對該近似點位置進行一線性化技術處理；(d3)使該處理器基於該線性化技術處理計算該近似點位置至該衛星的一單位向量矩陣；(d5)使該處理器根據該單位向量矩陣及該小數電碼值計算該虛擬距離的一估測小數電碼值；以及(d7)使該處理器藉由一疊代演算法逼近該估測小數電碼值至該小數電碼值以計算該整數電碼值。
  11. 如請求項10所述的衛星定位方法，其中該步驟(d7)更包含下列步驟：(d71)使該處理器界定該估測小數電碼值與該小數電碼值的一平方差值；(d73)使該處理器根據該平方差值，界定該整數電碼值的一成本函數；以及(d75)使該處理器根據該成本函數，疊代搜尋該平方差值的最小值以計算該整數電碼值。
  12. 如請求項9所述的衛星定位方法，其中該近似點位置落於該衛星的一可視範圍內。
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