專利名稱：實現(xiàn)衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置高靈敏度和快速首次定位的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，更具體地涉及一種實現(xiàn)衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置高靈敏 度和快速首次定位的方法。
背景技術(shù)：
全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)近幾年已經(jīng)被廣泛用在移動裝置的定位和導(dǎo)航領(lǐng)域。 目前，GNSS包含美國的全球定位系統(tǒng)(GPS)、俄羅斯的格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GL0NASS)、 中國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(COMPASS)、及歐盟的伽利略衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GALILEO)，可用衛(wèi)星 數(shù)目達(dá)到100顆以上。在GNSS系統(tǒng)中對衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置進(jìn)行定位的基本原理是，首先測 量出已知位置的導(dǎo)航衛(wèi)星與衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置之間的距離，然后綜合多顆導(dǎo)航衛(wèi)星的數(shù)據(jù) 來獲取衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置的具體位置。在目前的GNSS系統(tǒng)中，衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置根據(jù)來自 至少四顆導(dǎo)航衛(wèi)星的導(dǎo)航電文來確定其自身的具體位置(如圖1所示)。隨著GNSS應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)展，對衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置的靈敏度要求也越來越高， 高靈敏度的接收性能可以令衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置在室內(nèi)或者其他衛(wèi)星信號較弱的場景下仍 然能夠?qū)崿F(xiàn)定位和跟蹤，從而大大拓展了 GNSS的使用范圍。對于GNSS系統(tǒng)中大多數(shù)衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置而言，靈敏度指標(biāo)包括多個場景下的 指標(biāo)，分別為跟蹤靈敏度、捕獲靈敏度、以及初始啟動靈敏度。目前，例如在GPS系統(tǒng)中，已 經(jīng)可以實現(xiàn)跟蹤靈敏度在-160dBm以下的衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置，同時，初始啟動的靈敏度和 捕獲靈敏度也分別可以達(dá)到_142dBm和-148dBm以下。衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置首先需要完成對來自導(dǎo)航衛(wèi)星的衛(wèi)星信號的捕獲，完成捕獲所 需要的最低信號強(qiáng)度為捕獲靈敏度；在捕獲之后能夠維持對衛(wèi)星信號跟蹤所需要的最低信 號強(qiáng)度為跟蹤靈敏度。為了實現(xiàn)定位，衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置還需要解調(diào)導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航 電文，相應(yīng)的，解調(diào)導(dǎo)航電文所需要的最低信號強(qiáng)度為電文解碼靈敏度。在以上定義中，跟 蹤靈敏度最高，捕獲靈敏度次之，電文解碼靈敏度最差。衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置的首次定位時間(TTFF)是指在該裝置從系統(tǒng)啟動到完成第一 次成功的定位計算所花費(fèi)的時間。衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置的首次定位時間與該裝置的諸上述靈 敏度有密切關(guān)系。高靈敏度(High Sensitivity)和快速首次定位能力(fast TTFF)是對目前和將 來的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的共同要求。但目前的GNSS系統(tǒng)中的導(dǎo)航電文的設(shè)計直接導(dǎo)致現(xiàn) 有的衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置在高靈敏度和快速定位方面的能力受到制約。這可以說是目前的全 球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的導(dǎo)航電文的先天不足。在現(xiàn)有的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)中，所有導(dǎo)航衛(wèi)星播 發(fā)的導(dǎo)航電文有效期(或更新間隔)都較短，通常只有幾個小時(<=4小時)，也就是說， 在這段時間之內(nèi)，相同的導(dǎo)航電文被重復(fù)播發(fā)，超過這段時間導(dǎo)航電文內(nèi)容將會被更新，然 后再被重復(fù)播發(fā)。在先前接收到的衛(wèi)星星歷的有效期內(nèi)，衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置不需要接收到新的衛(wèi)星 星歷即可進(jìn)行定位計算，因而首次定位時間得以縮短。但如果先前接收到的衛(wèi)星星歷已失效，該裝置的首次定位計算只能在成功接收衛(wèi)星星歷之后才可以進(jìn)行，因而首次定位時間 將取決于衛(wèi)星星歷接收所花費(fèi)的時間。而衛(wèi)星星歷接收成功與否，以及所花費(fèi)的時間又取 決于衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置接收到的衛(wèi)星信號的強(qiáng)度。所以，導(dǎo)航電文有效期與首次定位時間 和導(dǎo)航接收裝置的靈敏度有著直接關(guān)系。為了克服現(xiàn)有衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)導(dǎo)航電文有效期太短這樣的制約，額外的地面或者空 間輔助系統(tǒng)被廣泛采用。但無一例外，額外開發(fā)和維護(hù)費(fèi)用昂貴，并且仍然有局限。綜上所述，需要提供一種簡單可行，并且能夠從根本上方便實現(xiàn)衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝 置高靈敏度和快速首次定位的方法顯得非常必要。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上所述的一個或多個問題，本發(fā)明提供了一種新穎的實現(xiàn)衛(wèi)星導(dǎo) 航接收裝 置高靈敏度和快速首次定位的方法。根據(jù)本發(fā)明實施例的實現(xiàn)衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置高靈敏度和快速首次定位的方法，包 括全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)所包含的地面控制中心創(chuàng)建更新間隔為24小時的導(dǎo)航電文并上傳 至全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)所包含的每顆導(dǎo)航衛(wèi)星；全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)所包含的每顆導(dǎo)航衛(wèi)星向 地面重復(fù)播發(fā)更新間隔為24小時的導(dǎo)航電文；以及在更新間隔為24小時的導(dǎo)航電文的每 個更新間隔內(nèi)，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)所包含的每個衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置利用接收到的更新間隔 為24小時的導(dǎo)航電文和全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)中對于其可見的導(dǎo)航衛(wèi)星與其之間的觀測距離 來確定其當(dāng)前位置。其中，更新間隔為24小時的導(dǎo)航電文至少包括以下內(nèi)容參考時刻、衛(wèi)星時鐘改 正參數(shù)、衛(wèi)星星歷、電離層信息、系統(tǒng)時間參數(shù)、地球指向參數(shù)以及衛(wèi)星歷書。具體地，衛(wèi)星 星歷至少包括以下內(nèi)容以笛卡爾坐標(biāo)系來描述導(dǎo)航衛(wèi)星在參考時刻所處位置的位置參 數(shù)、以笛卡爾坐標(biāo)系來描述導(dǎo)航衛(wèi)星在參考時刻的運(yùn)行速度的速度參數(shù)、以及太陽光壓參 數(shù)(1或多個)；系統(tǒng)時間參數(shù)用于將全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)時間與世界協(xié)調(diào)時相關(guān)聯(lián)以及將全 球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)時間與其他全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)時間相關(guān)聯(lián)；地球指向參數(shù)用于提供地心固 定坐標(biāo)系與地心慣性坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)；衛(wèi)星時鐘改正參數(shù)至少包括以下內(nèi)容參考 時刻衛(wèi)星鐘偏差、衛(wèi)星鐘漂移、以及衛(wèi)星鐘漂移率。其中，可以通過地心固定坐標(biāo)系中的笛卡爾坐標(biāo)方式或地心慣性坐標(biāo)系中的笛卡 爾坐標(biāo)方式來描述導(dǎo)航衛(wèi)星在參考時刻所處的位置和運(yùn)行速度。衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置可以直 接從全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)中的一個或多個導(dǎo)航衛(wèi)星接收更新間隔為24小時的導(dǎo)航電文，也 可以通過有線或無線方式從地面輔助系統(tǒng)獲取更新間隔為24小時的導(dǎo)航電文。在本發(fā)明中，衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置在導(dǎo)航電文的每個更新間隔內(nèi)只需要下載一次導(dǎo) 航電文，就可以在剩余時間(即使在極弱信號條件下)使用所下載的導(dǎo)航電文來確定導(dǎo)航 衛(wèi)星的位置，并幫助對衛(wèi)星信號的跟蹤。相對于使用現(xiàn)有導(dǎo)航電文的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，本 發(fā)明大大提高了衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置的靈敏度和快速定位能力。


從下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
的描述中可以更好地理解本發(fā)明，其 中
圖1示出了 GNSS系統(tǒng)中的衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置同時接收來自四顆導(dǎo)航衛(wèi)星的導(dǎo)航 電文的情景的示意圖；圖2示出了 GPS系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)的邏輯框圖；圖3示出了衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置完成首次定位的過程的邏輯視圖；圖4示出了 AGPS系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)的邏輯框圖；
圖5示出了 GPS系統(tǒng)使用的導(dǎo)航電文的一個基本單位的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的導(dǎo)航電文的一個基本單位的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面將詳細(xì)描述本發(fā)明各個方面的特征和示例性實施例。下面的描述涵蓋了許多 具體細(xì)節(jié)，以便提供對本發(fā)明的全面理解。但是，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是， 本發(fā)明可以在不需要這些具體細(xì)節(jié)中的一些細(xì)節(jié)的情況下實施。下面對實施例的描述僅僅 是為了通過示出本發(fā)明的示例來提供對本發(fā)明更清楚的理解。本發(fā)明絕不限于下面所提出 的任何具體配置和算法，而是在不脫離本發(fā)明的精神的前提下覆蓋了相關(guān)元素、部件和算 法的任何修改、替換和改進(jìn)。下面以GPS系統(tǒng)為例，詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明實施例的實現(xiàn)衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置高靈 敏度和快速首次定位的方法。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，諸如COMPASS系統(tǒng)、GL0NASS 系統(tǒng)和GALILEO系統(tǒng)之類的其他GNSS系統(tǒng)的工作原理與GPS系統(tǒng)的工作原理相類似，所以 下文中結(jié)合GPS系統(tǒng)所作的說明同樣適用于這些GNSS系統(tǒng)。首先，給出隨后將要用到的GPS系統(tǒng)中的一些常用術(shù)語的說明衛(wèi)星星歷的更新間隔(即，衛(wèi)星星歷的兩次內(nèi)容更新之間的時間間隔)，在該段時 間內(nèi)，衛(wèi)星星歷所包含的參數(shù)不變，只需接收一次便可用于該時段內(nèi)的每次啟動定位計算。 此外，因為導(dǎo)航電文的內(nèi)容不變，這樣就極有利于來幫助導(dǎo)航信號的跟蹤。在GPS系統(tǒng)中， 衛(wèi)星星歷的更新間隔一般為2小時。衛(wèi)星星歷的有效期，在該段時間內(nèi)，根據(jù)衛(wèi)星星歷所包含的參數(shù)而計算得到的衛(wèi) 星軌道和星載時鐘精度滿足導(dǎo)航定位要求。衛(wèi)星星歷的有效期也可以稱為衛(wèi)星星歷的使用 壽命。在GPS系統(tǒng)中，衛(wèi)星星歷的有效期一般為2-4小時。也就是說，利用2小時前接收到 的衛(wèi)星星歷計算得出的衛(wèi)星軌道和星載時鐘通常精度應(yīng)該有保障，但不能用來幫助導(dǎo)航信 號的跟蹤，因為新播發(fā)的星歷內(nèi)容已經(jīng)發(fā)生了變化。衛(wèi)星星歷的重復(fù)間隔，在該段時間內(nèi)，包含同樣內(nèi)容的衛(wèi)星星歷被反復(fù)播發(fā)。在 GPS系統(tǒng)中，衛(wèi)星星歷的重復(fù)間隔為30秒。圖2示出了 GPS系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)的邏輯框圖。如圖2所示，GPS系統(tǒng)包括空間部 分202、地面控制部分204、以及用戶設(shè)備部分206。空間部分202由均勻分布在傾角約為55°的6個軌道面上(每個軌道面4顆)的 24顆導(dǎo)航衛(wèi)星組成。導(dǎo)航衛(wèi)星的分布使得任何時間在地球上的任何地方都可觀測到4顆以 上導(dǎo)航衛(wèi)星。在GPS系統(tǒng)中，用戶設(shè)備部分所有的導(dǎo)航定位信息都是依據(jù)導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)送的 衛(wèi)星星歷計算得到的。衛(wèi)星星歷實際上是描述導(dǎo)航衛(wèi)星的運(yùn)動軌道的一系列參數(shù)。地面控制部分(也稱為地面控制中心)204由1個主控制站、5個監(jiān)測站、以及3個 地面控制站組成。監(jiān)測站均裝配有精密的原子鐘和能夠連續(xù)測量所有可見的導(dǎo)航衛(wèi)星的接收機(jī)。監(jiān)測站將取得的衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)(包括電離層和氣象數(shù)據(jù))經(jīng)過初步處理后傳送到主 控制站。主控制站從各監(jiān)測站收集跟蹤數(shù)據(jù)，計算出導(dǎo)航衛(wèi)星的軌道和時鐘參數(shù)，然后將結(jié) 果送到3個地面控制站。地面控制站在每顆導(dǎo)航衛(wèi)星運(yùn)行至其上空時，把這些導(dǎo)航數(shù)據(jù)及 主控制站指令注入到導(dǎo)航衛(wèi)星。這種注入對每顆導(dǎo)航衛(wèi)星每天一次，并在導(dǎo)航衛(wèi)星離開地 面控制站作用范圍之前進(jìn)行最后的注入。
用戶設(shè)備部分206即衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置。其主要功能是捕獲按一定衛(wèi)星截止角選 擇的待測導(dǎo)航衛(wèi)星的導(dǎo)航信號，并跟蹤這些導(dǎo)航衛(wèi)星的運(yùn)行。當(dāng)衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置捕獲到 跟蹤的導(dǎo)航衛(wèi)星的導(dǎo)航信號后，就可測量出其接收天線至該導(dǎo)航衛(wèi)星的偽距離和距離的變 化率，進(jìn)而解調(diào)出該導(dǎo)航衛(wèi)星的軌道參數(shù)等數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置可按定 位解算方法進(jìn)行定位計算，計算出用戶所在地理位置的經(jīng)緯度、高度、速度、時間等信息。具 體地說，衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置根據(jù)所選擇的待測導(dǎo)航衛(wèi)星的導(dǎo)航信號所攜帶的導(dǎo)航電文和其 與這些導(dǎo)航衛(wèi)星之間的觀測距離來確定用戶(即，衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置)的具體位置信息。根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置自身時間的精確度以及衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置先前在上電時 收集的衛(wèi)星星歷的可用性，衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置可能經(jīng)歷冷啟動、暖啟動或熱啟動過程(大 多數(shù)情況下是暖啟動)。當(dāng)暖啟動時，衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置通常不具有可用的有效衛(wèi)星星歷， 而只是粗略地知道其自身時間。在周圍環(huán)境比較空曠的情況下，衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置通常需 要花費(fèi)數(shù)百毫秒的時間來捕獲導(dǎo)航信號。而在例如處于城市峽谷地帶或室內(nèi)等信號較弱的 環(huán)境中的情況下，衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置在捕獲導(dǎo)航信號之前，可能需要花費(fèi)更長的時間(例 如，數(shù)十秒)來完成時間、頻率、和信號強(qiáng)度域的三維搜索。一旦捕獲到導(dǎo)航信號，衛(wèi)星導(dǎo)航 接收裝置立即開始對導(dǎo)航信號進(jìn)行追蹤，并在接入導(dǎo)航信號后立即開始進(jìn)行與導(dǎo)航衛(wèi)星之 間的比特同步。圖3示出了衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置完成首次定位的過程的邏輯視圖。由于信號強(qiáng)度和 算法效率的不同，這個過程可能需要花費(fèi)數(shù)百毫秒到數(shù)秒的時間。衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置在處 于空曠環(huán)境的情況下，需要花費(fèi)大約18秒的時間來下載完整的衛(wèi)星星歷，而在處于信號較 弱的環(huán)境的情況下則需要花費(fèi)數(shù)分鐘的時間來下載完整的衛(wèi)星星歷或者根本無法完成對 于完整的衛(wèi)星星歷的下載。衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置完成對來自3 4顆導(dǎo)航衛(wèi)星的衛(wèi)星星歷的 下載后，可以立即確定出其所處的具體位置。在處于弱信號環(huán)境的情況下，信號獲取和衛(wèi)星 星歷下載都需要花費(fèi)較長時間，從而使得導(dǎo)航衛(wèi)星接收裝置需要花費(fèi)相當(dāng)長的時間來實現(xiàn) 首次定位；而在處于空曠環(huán)境的情況下，導(dǎo)航衛(wèi)星接收裝置快速實現(xiàn)首次定位的主要障礙 則在于衛(wèi)星星歷下載的時間耗費(fèi)(通常18秒左右)。輔助GPS系統(tǒng)(AGPS)是一種用于改善GPS系統(tǒng)快速首次定位能力的技術(shù)。圖4 示出了 AGPS系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)的邏輯框圖。如圖4所示，在AGPS系統(tǒng)中，廣域參考網(wǎng)(Wide Area Reference Network，簡稱WARN) 402接收來自導(dǎo)航衛(wèi)星的導(dǎo)航電文，并提供給服務(wù)移 動定位中心(Serving Mobile Location Center，簡稱 SMLC) 404 ;SMLC 504 對導(dǎo)航電文進(jìn) 行處理，并且在接收到來自衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置的請求時通過移動交換中心(MSC)406和無 線網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC)408將從導(dǎo)航電文中獲取的衛(wèi)星星歷提供給衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置。也就 是說，AGPS系統(tǒng)為衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置提供了一個處于地面上的衛(wèi)星星歷來源，從而節(jié)省了 衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置從導(dǎo)航衛(wèi)星下載衛(wèi)星星歷的時間，進(jìn)而顯著縮短了衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置實 現(xiàn)首次定位的時間。由于當(dāng)前使用的衛(wèi)星星歷的使用壽命僅為2 4個小時，所以當(dāng)衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置無法從導(dǎo)航衛(wèi)星直接下載衛(wèi)星星歷但具有與AGPS系統(tǒng)之間的移動通信網(wǎng)絡(luò) 連接時，SMLC需要基于來自每個衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置的請求，每2個小時向衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝 置發(fā)送一次衛(wèi)星星歷。另外，AGPS系統(tǒng)還可以向衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置提供諸如精確時間，可 見的導(dǎo)航衛(wèi)星的列表、每顆導(dǎo)航衛(wèi)星的多普勒頻率、編碼相位、特定時間的位置等有助于加 快衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置獲取導(dǎo)航信號的信息。衛(wèi)星星歷擴(kuò)展(EE)也是一種用于改善GPS系統(tǒng)的快速定位能力的技術(shù)。具體地， EE技術(shù)基于由衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置或AGPS中的WARN下載的衛(wèi)星星歷，通過衛(wèi)星定軌和時鐘 擬合等技術(shù)另外生成一種有效期達(dá)數(shù)天的衛(wèi)星星歷來取代由導(dǎo)航衛(wèi)星廣播的衛(wèi)星星歷，從 而使得衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置在一段時間內(nèi)可以利用EE技術(shù)所生成的有效期 達(dá)數(shù)天的衛(wèi)星星 歷來實現(xiàn)首次定位而無需從導(dǎo)航衛(wèi)星下載。利用AGPS和EE技術(shù)，衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置完成首次定位所需的時間可以從數(shù)十秒 縮短到數(shù)秒甚至縮短到1秒以內(nèi)。在周圍環(huán)境比較空曠的情況下，GPS衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置接收到的導(dǎo)航衛(wèi)星信號強(qiáng) 度一般介于_130dBm至-125. 5dBm之間。然而，在一些極端情況下，例如在處于城市峽谷、 樹葉遮蔽、或室內(nèi)等信號較弱的環(huán)境下，由于信號反射、阻礙、穿透等原因，最終到達(dá)衛(wèi)星導(dǎo) 航接收裝置的接收天線的導(dǎo)航信號會被衰減_30dB或者更多。在這種環(huán)境下，具有一般追 蹤能力的衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置將無法工作，所以需要一種具有更高靈敏度的衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝 置。當(dāng)導(dǎo)航信號的信號強(qiáng)度下降到一定程度時，衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置將很難追蹤導(dǎo)航信 號和下載衛(wèi)星星歷。首先，設(shè)計用于一般信號強(qiáng)度的信號追蹤參數(shù)不再能夠用來獲取進(jìn)行 信號檢測或維持信號追蹤所需的足夠增益。其次，誤比特率(BER)隨著信號強(qiáng)度的衰減急 劇變差，從而使得即使維持了信號追蹤也無法對導(dǎo)航電文成功解碼。衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置的靈敏度主要取決于兩個方面一是衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置前端整 個信號通路的增益和噪聲性能，二是基帶部分的算法性能。在基帶信號處理中，為了獲得足 以進(jìn)行信號檢測的信噪比(SNR)的處理增益，需要進(jìn)行聯(lián)合的相干和非相干累積。然而，非 相干累積受到方脈沖成形衰減(SL)的影響。等式(1)給出了聯(lián)合相干和非相干累積的處 理增益的近似。對于固定的總累積周期T1,增加相干周期Tc比增加非相干周期能夠更有效 地得到更高的處理增益。然而，在不知道導(dǎo)航比特的情況下，相干累積被限制在1比特周期 內(nèi)，即由于GPS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)率為50bps所以相干累積被限制在20ms內(nèi)。為了將靈敏度改善 到-160dBm，需要在多個比特上進(jìn)行相干累積。所以，需要利用有效的導(dǎo)航比特和比特邊界 來進(jìn)行數(shù)據(jù)去除。因此，如果先前收集的導(dǎo)航比特依然有效，則可以使用這些導(dǎo)航比特，或 者可以使用包括衛(wèi)星星歷和歷書在內(nèi)的來自AGPS的新的導(dǎo)航電文來倒轉(zhuǎn)導(dǎo)航比特。
(1)雖然AGPS和EE技術(shù)可以改善衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置的靈敏度和首次定位能力，但是 它們也存在一些局限性。在AGPS技術(shù)中，由于衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置需要通過移動交換中心和無線網(wǎng)絡(luò)控制 器等移動通信網(wǎng)絡(luò)中的通信設(shè)備來從服務(wù)移動定位中心接收衛(wèi)星星歷，所以當(dāng)處于既沒有 被移動網(wǎng)絡(luò)所覆蓋、也無法直接從導(dǎo)航衛(wèi)星下載衛(wèi)星星歷的區(qū)域(例如森林、峽谷等)時，衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置也無法從AGPS系統(tǒng)獲取衛(wèi)星星歷。因此，AGPS系統(tǒng)功能的實現(xiàn)受到衛(wèi) 星導(dǎo)航接收裝置所在的移動通信網(wǎng)絡(luò)的連通性的限制。同時，建立和維護(hù)AGPS系統(tǒng)也需要 耗費(fèi)大量的資金和精力。另外，EE技術(shù)不能提供用于加快衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置獲取導(dǎo)航信號的輔助信息，也 不能提高衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置對導(dǎo)航信號的跟蹤靈敏度。EE技術(shù)可以在服務(wù)器上實現(xiàn)，也可 以在衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置自身設(shè)備上實現(xiàn)。當(dāng)EE技術(shù)在服務(wù)器上實現(xiàn)(例如在AGPS系統(tǒng)中 實現(xiàn))時，衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置需要通過例如有線或無線通信網(wǎng)絡(luò)從服務(wù)器上獲取服務(wù)器通 過EE技術(shù)生成的有效期達(dá)數(shù)天的衛(wèi)星星歷，因此EE技術(shù)的實現(xiàn)受到衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置所 在通信網(wǎng)絡(luò)的連通性的限制，并且服務(wù)器的建立和維護(hù)也需要耗費(fèi)大量的資金和經(jīng)歷。此 外，對于EE技術(shù)在衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置自身設(shè)備上實現(xiàn)的情況下，受到本地地球指向參數(shù)的 有效性、本地下載的衛(wèi)星星歷的數(shù)量和/或質(zhì)量等的限制。另外，AGPS和EE技術(shù)只有在某些先決條件(諸如，網(wǎng)絡(luò)連通性和數(shù)據(jù)可用性)下 有用。換句話說，如果諸如網(wǎng)絡(luò)連通性和數(shù)據(jù)可用性等的先決條件不能被滿足(這種情況 在日常生活中經(jīng)常發(fā)生)，也無法利用AGPS和EE技術(shù)來實現(xiàn)衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置的快速定位 和高敏感度。GPS、AGPS以及EE技術(shù)的先天缺陷的主要原因在于現(xiàn)有導(dǎo)航電文的設(shè)計。圖5示 出了 GPS系統(tǒng)使用的導(dǎo)航電文的一個基本單位的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，導(dǎo)航電文的基 本單位是長1500比特的主幀，傳輸速率是50比特/秒，750秒鐘傳送完畢一個主幀。其中， 一個主幀包括5個子幀，第1、2、3子幀每30秒鐘重復(fù)一次，內(nèi)容每2小時更新一次，內(nèi)容有 效期為4小時，包括衛(wèi)星星歷的信息，為對導(dǎo)航接收裝置進(jìn)行定位所必需。第4、5子幀則提 供衛(wèi)星歷書的信息，內(nèi)容一般每6天更新一次，其內(nèi)容僅在導(dǎo)航衛(wèi)星注入新的導(dǎo)航數(shù)據(jù)后 才得以更新。在弱信號環(huán)境下，單獨(dú)的衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置很難追蹤如此頻繁的星歷更新。在過 去兩個小時內(nèi)正常工作，并不意味著衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置可以在接下來的兩個小時內(nèi)正常工 作，如果不能按時下載星歷的話。兩小時前接收到的導(dǎo)航電文不能在接下來的兩個小時中 被用作改善衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置的追蹤靈敏度的輔助數(shù)據(jù)。對于正常信號條件下的啟動，如 果第1子幀的開頭部分被丟失，則衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置必需等待30秒才能獲取下一個第1子 幀，以下載完整的衛(wèi)星星歷。4小時前的成功啟動并不會有助于縮短下一次啟動時的首次定 位時間(TTFF)，因為需要再次花時間下載衛(wèi)星星歷。在某種程度上說，以上所述的各種技術(shù) 的所有努力都只是試圖通過克服現(xiàn)有衛(wèi)星星歷的有限使用壽命(2-4小時)較短的缺陷來 改善衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置的靈敏度和快速定位能力。衛(wèi)星星歷的使用壽命越長，越不需要上 述的各種輔助技術(shù)。為了實現(xiàn)衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置的高靈敏度和快速首次定位，本發(fā)明試圖提出一種內(nèi) 容更新速度盡可能低、內(nèi)容重復(fù)率盡可能高、星歷內(nèi)容盡可能短、而星歷壽命盡可能長的導(dǎo) 航電文。在GPS系統(tǒng)中，現(xiàn)有導(dǎo)航電文主要包括衛(wèi)星星歷、衛(wèi)星時鐘改正參數(shù)、電離層信息 (由Klobuchar電離層改正模型表示)、協(xié)調(diào)世界時(UTC)參數(shù)、以及全部衛(wèi)星的概略星歷 (艮P，記載有關(guān)所有導(dǎo)航衛(wèi)星的概略軌道的信息的衛(wèi)星歷書)等信息。其中，電離層信息、 UTC參數(shù)(用于將GPS系統(tǒng)時間與協(xié)調(diào)世界時相關(guān)聯(lián))、以及全部衛(wèi)星的概略星歷等通常僅需要以6天的時間間隔進(jìn)行更新即可；并且由于導(dǎo)航衛(wèi)星采用了精確度在士1X10_12 士 1X10—13的原子鐘，所以在不引入顯著誤差的情況下可以每隔12小時或者以更長的時間 間隔對衛(wèi)星時鐘改正參數(shù)進(jìn)行更新。然而，由于GPS系統(tǒng)中的衛(wèi)星星歷(下文中稱為GPS 星歷)是以頻繁變化的開普勒軌道參數(shù)和軌道攝動修正量來描述導(dǎo)航衛(wèi)星的運(yùn)行軌道的， 所以導(dǎo)航電文需要頻繁更新，導(dǎo)致衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置在每次進(jìn)行冷啟動或暖啟動時都需要 重新下載導(dǎo)航電文。根據(jù)本發(fā)明實施例提出了這樣的一種導(dǎo)航電文，其可以包括以下內(nèi)容衛(wèi)星時鐘 改正參數(shù)、衛(wèi)星星歷、電離層信息、系統(tǒng)時間參數(shù)、地球指向參數(shù)以及衛(wèi)星歷書。其中，衛(wèi)星 時鐘改正參數(shù)、電離層信息、以及衛(wèi)星歷書與現(xiàn)有的GPS導(dǎo)航電文中的類似。系統(tǒng)時間參數(shù) 用于將GPS系統(tǒng)時間與世界協(xié)調(diào)時相關(guān)聯(lián)以及將GPS系統(tǒng)時間與其他GNSS系統(tǒng)時間相關(guān) 聯(lián)。地球指向參數(shù)用于提供地心固定坐標(biāo)系與地心慣性坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。衛(wèi)星星歷 至少包括以笛卡爾坐標(biāo)系來描述導(dǎo)航衛(wèi)星在參考時刻所處位置的位置參數(shù)、以笛卡爾坐標(biāo) 系來描述導(dǎo)航衛(wèi)星在參考時刻的運(yùn)行速度的速度參數(shù)、以及太陽光壓參數(shù)(例如，2個太陽 光壓參數(shù))。表1給出了根據(jù)本發(fā)明實施例的導(dǎo)航電文的內(nèi)容列表。表 1 根據(jù)本發(fā)明實施例的導(dǎo)航電文的更新間隔和有效期均為24小時。根據(jù)本發(fā)明實 施例的導(dǎo)航電文在衛(wèi)星時鐘改正參數(shù)、電離層信息、以及衛(wèi)星歷書方面相對于目前GPS采 用的導(dǎo)航電文沒有變化，而衛(wèi)星星歷僅包括7-8個參數(shù)(目前GPS衛(wèi)星星歷至少包括12個 參數(shù)，其中6個開普勒參數(shù)，6個諧波系數(shù))，系統(tǒng)時間參數(shù)包括2個參數(shù)(目前GPS衛(wèi)星星 歷僅包括1個UTC參數(shù))，地球指向數(shù)據(jù)則包括地球極移和(UT1-UTC)等信息。在對GPS系統(tǒng)實施本發(fā)明時，假設(shè)GPS系統(tǒng)采用的數(shù)據(jù)傳輸速率(50bps)和導(dǎo)航 電文每個子幀長度不變(300比特)的情況下，根據(jù)本發(fā)明實施例的導(dǎo)航電文的一個基本單位，通過數(shù)據(jù)壓縮可望包括在4個子幀，其中衛(wèi)星星歷僅占用2個子幀的長度。衛(wèi)星導(dǎo)航接 收裝置一般只需要12秒即可完成衛(wèi)星星歷的下載。即使在丟失了第一個衛(wèi)星星歷子幀的 情況下，衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置也只需要24秒即可完成衛(wèi)星星歷的下載。圖6示出了根據(jù)本發(fā) 明實施例的導(dǎo)航電文的一個基本單位的結(jié)構(gòu)示意圖。對于現(xiàn)有的GNSS系統(tǒng)(例如GPS和GL0NASS)，分布于全球的衛(wèi)星地面跟蹤站每天 連續(xù)采集對衛(wèi)星的距離和方位等觀測信息，然后匯總到一個數(shù)據(jù)處理中心，并用來計算精 確的衛(wèi)星軌道?；谟^測時段的精確衛(wèi)星軌道，數(shù)據(jù)處理中心能夠準(zhǔn)確預(yù)報未來一段時間 內(nèi)(數(shù)小時至幾天)的衛(wèi)星軌道。對于GPS，其地面數(shù)據(jù)處理中心將預(yù)報的衛(wèi)星軌道分成多 個時段(每隔2-4小時)，并且將每個時段的衛(wèi)星軌道通過擬合，用一套多普勒參數(shù)及多項 攝動參數(shù)來表示。而采用本發(fā)明提出的導(dǎo)航電文，GPS系統(tǒng)的地面控制中心在完成對觀測 時段的衛(wèi)星軌道的精確計算后，不需要直接預(yù)報未來一段時間的衛(wèi)星軌道。取而代之的方 法是，選取觀測時段最末端所確定的精確軌道點的信息，包括該時刻的衛(wèi)星位置、速度、以 及所估算出的太陽光壓參數(shù)，并將這些參數(shù)作為新的星歷參數(shù)，再加上其他有關(guān)參數(shù)，一起 生成新的導(dǎo)航電文。在接收到導(dǎo)航衛(wèi)星播發(fā)的衛(wèi)星星歷后，衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置首先計算在導(dǎo)航信號離 開導(dǎo)航衛(wèi)星的衛(wèi)星天線的瞬間導(dǎo)航衛(wèi)星所處的位置和速度，以及星載時鐘的誤差；接著根 據(jù)衛(wèi)星星歷提供的導(dǎo)航衛(wèi)星的衛(wèi)星軌道在參考時刻的初始位置和速度信息(以及太陽光 壓參數(shù))，通過軌道數(shù)值積分的方法來計算其他時刻導(dǎo)航衛(wèi)星的位置和速度。下面描述根據(jù)參考時刻的初始位置和速度信息以及光壓參數(shù)，計算其他時刻導(dǎo)航 衛(wèi)星的位置和速度的處理。具體地，假設(shè)在某一參考時刻、，導(dǎo)航衛(wèi)星的位置如等式(2)所 示為A，速度如等式(3)所示為，加速度如等式(4)所示為t?？梢愿鶕?jù)導(dǎo)航衛(wèi)星在該時刻 to的位置、速度以及加速度，從該時刻、到時刻t通過對速度的一重積分和對加速度的二 重積分，獲取導(dǎo)航衛(wèi)星在時間t的位置r(t)，如等式(5)所示。 其中等式(4)中前半部分表示地心引力引起的加速度，a(.)表示在時刻t的攝動 加速度，P0表示光壓參數(shù)，GM表示地球引力常數(shù)。在空間運(yùn)行的導(dǎo)航衛(wèi)星，其在任意時刻t的加速度主要由其所處位置決定。施加 于衛(wèi)星的外力主要包括地球引力，太陽和月球的引力，以及太陽光對導(dǎo)航衛(wèi)星太陽板的輻 射壓力(太陽光壓)。前面3項可以根據(jù)衛(wèi)星所處位置，通過已有的內(nèi)置于衛(wèi)星導(dǎo)航接收 裝置里的模型數(shù)據(jù)庫精確計算；而太陽光壓的相關(guān)參數(shù)，則需要導(dǎo)航電文提供。通過這些 參數(shù)，可以精確計算出因太陽光對導(dǎo)航衛(wèi)星太陽板的輻射所產(chǎn)生的加速度。對于從參考時 刻到時刻t的數(shù)值積分，需要選取特定積分時間步長，和特定階數(shù)的龍格-庫塔和亞旦斯等 積分器來實現(xiàn)。積分步長和積分器的階數(shù)選取依賴對于計算精度和計算量的折中和權(quán)衡。 數(shù)值積分只能得到以積分步長為間隔的每個積分時間點的不連續(xù)的導(dǎo)航衛(wèi)星的位置和速度，如果需要積分時段內(nèi)任意時刻導(dǎo)航衛(wèi)星的位置和速度，則要采用拉格朗日等方法進(jìn)行 插值。軌道數(shù)值積分是在地心慣性坐標(biāo)系(ECI)中進(jìn)行，而衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置的定位計 算在地心固定坐標(biāo)系(ECEF)中進(jìn)行。如果衛(wèi)星星歷提供的初始位置和速度是處于ECEF坐 標(biāo)系，則需要在數(shù)值積分前轉(zhuǎn)換到ECI坐標(biāo)系，而且通過數(shù)值積分的軌道還需要重新轉(zhuǎn)換 到回ECEF坐標(biāo)系。這兩個過程正好相反，從ECEF到ECI轉(zhuǎn)換可以通過如下公式表示的矩
陣Cecefeci來完成 其中，矩陣A，B，C，D分別描述地球極移，地球自轉(zhuǎn)，章動和進(jìn)動。由根據(jù)本發(fā)明實 施例的衛(wèi)星星歷提供的E0P (表1)可用來生成對地球極移和自轉(zhuǎn)進(jìn)行描述的A和B矩陣。在利用根據(jù)本發(fā)明實施例提供的導(dǎo)航電文的GPS系統(tǒng)中，地面控制中心創(chuàng)建導(dǎo)航 電文并上傳至每顆導(dǎo)航衛(wèi)星；每顆導(dǎo)航衛(wèi)星向地面重復(fù)播發(fā)該導(dǎo)航電文；每個衛(wèi)星導(dǎo)航接 收裝置根據(jù)該導(dǎo)航電文以及其自身與對于其可見的導(dǎo)航衛(wèi)星之間的觀測距離來確定其當(dāng) 前位置。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到的是，衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置可以是一種實時系統(tǒng)，也可以 是一種利用接收到的導(dǎo)航電文對其自身的運(yùn)行線路進(jìn)行回放處理的設(shè)備。衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝 置可以直接接收來自于導(dǎo)航衛(wèi)星的更新間隔(或有效期)為24小時的導(dǎo)航電文，也可以從 其他地面輔助系統(tǒng)通過有線或無線數(shù)據(jù)傳輸方式或網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，甚至通過數(shù)據(jù)拷貝介質(zhì)，間 接獲取更新間隔(或有效期)為24小時的導(dǎo)航電文。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，盡 管本發(fā)明以一種更新間隔(或有效期)為24小時的導(dǎo)航電文為例進(jìn)行了說明，但是利用其 他更新間隔(或有效期)比現(xiàn)有系統(tǒng)中導(dǎo)航電文的更新間隔(或有效期)更長的導(dǎo)航電文 來實現(xiàn)衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置的高靈敏度和快速首次定位的方法也應(yīng)該包括在本發(fā)明保護(hù)的 范圍中。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，盡管以上以GPS為例對本發(fā)明進(jìn)行了說明， 但是以上提出的更新間隔(或有效期)為24小時的導(dǎo)航電文以及利用該導(dǎo)航電文實現(xiàn)衛(wèi) 星導(dǎo)航接收裝置的高靈敏度和快速定位的方法同樣適用于諸如COMPASS系統(tǒng)、GL0NASS系 統(tǒng)和GALILEO系統(tǒng)之類的其他GNSS系統(tǒng)中。當(dāng)使用根據(jù)本發(fā)明實施例的導(dǎo)航電文時，衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置在導(dǎo)航電文的每個更 新間隔(24小時)內(nèi)只需要下載一次導(dǎo)航電文，就可以在剩余時間使用所下載的導(dǎo)航電文 來確定導(dǎo)航衛(wèi)星的當(dāng)前位置。在處于信號較弱的環(huán)境中的情況下，由于衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置 已經(jīng)接收到了有效的導(dǎo)航電文，所以無需借助地面上的任何輔助系統(tǒng)來間接獲取有效的導(dǎo) 航電文，所以單獨(dú)的衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置的快速定位能力和高靈敏度相當(dāng)于借助了 AGPS系 統(tǒng)的衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置。另外，利用根據(jù)本發(fā)明實施例的導(dǎo)航電文的衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置的 定位能力和靈敏度不會受到諸如移動通信網(wǎng)絡(luò)的連通性和數(shù)據(jù)可用性等方面的限制。以上已經(jīng)參考本發(fā)明的具體實施例來描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員均了 解，可以對這些具體實施例進(jìn)行各種修改、組合和變更，而不會脫離由所附權(quán)利要求或其等 同物限定的本發(fā)明的精神和范圍。根據(jù)需要可以用硬件或軟件來執(zhí)行步驟。注意，在不脫離本發(fā)明范圍的前提下，可 向本說明書中給出的流程圖添加步驟、從中去除步驟或修改其中的步驟。一般來說，流程圖只是用來指示用于實現(xiàn)功能的基本操作的一種可能的序列。本發(fā)明的實施例可利用編程的通用數(shù)字計算機(jī)、利用專用集成電路、可編程邏輯 器件、現(xiàn)場可編程門陣列、光的、化學(xué)的、生物的、量子的或納米工程的系統(tǒng)、組件和機(jī)構(gòu)來 實現(xiàn)。一般來說，本發(fā)明的功能可由本領(lǐng)域已知的任何手段來實現(xiàn)?？梢允褂梅植际交蚵?lián) 網(wǎng)系統(tǒng)、組件和電路。數(shù)據(jù)的通信或傳送可以是有線的、無線的或者通過任何其他手段。還將意識到，根據(jù)特定應(yīng)用的需要，附圖中示出的要素中的一個或多個可以按更 分離或更集成的方式來實現(xiàn)，或者甚至在某些情況下被去除或被停用。實現(xiàn)可存儲在機(jī) 器可讀介質(zhì)中的程序或代碼以允許計算機(jī)執(zhí)行上述任何方法，也在本發(fā)明的精神和范圍之 內(nèi)。此外，附圖中的任何信號箭頭應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為僅是示例性的，而不是限制性的，除非另 有具體指示。當(dāng)術(shù)語被預(yù)見為使分離或組合的能力不清楚時，組件或者步驟的組合也將被 認(rèn)為是已經(jīng)記載了。
1權(quán)利要求
一種實現(xiàn)衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置高靈敏度和快速首次定位的方法，包括全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)所包含的地面控制中心創(chuàng)建更新間隔為24小時的導(dǎo)航電文并上傳至所述全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)所包含的每顆導(dǎo)航衛(wèi)星；所述全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)所包含的每顆導(dǎo)航衛(wèi)星向地面重復(fù)播發(fā)所述更新間隔為24小時的導(dǎo)航電文；以及在所述更新間隔為24小時的導(dǎo)航電文的每個更新間隔內(nèi)，所述全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)所包含的每個衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置利用接收到的所述更新間隔為24小時的導(dǎo)航電文和所述全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)中對于其可見的導(dǎo)航衛(wèi)星與其之間的觀測距離來確定其當(dāng)前位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置高靈敏度和快速首次定位的方法，其 特征在于，所述更新間隔為24小時的導(dǎo)航電文至少包括以下內(nèi)容參考時刻，衛(wèi)星時鐘改 正參數(shù)、衛(wèi)星星歷、電離層信息、系統(tǒng)時間參數(shù)、地球指向參數(shù)以及衛(wèi)星歷書。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的實現(xiàn)衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置高靈敏度和快速首次定位的方法， 其特征在于，所述衛(wèi)星星歷至少包括以下內(nèi)容以笛卡爾坐標(biāo)系來描述導(dǎo)航衛(wèi)星在參考時 刻所處位置的位置參數(shù)、以笛卡爾坐標(biāo)系來描述導(dǎo)航衛(wèi)星在參考時刻的運(yùn)行速度的速度參 數(shù)、以及太陽光壓參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的實現(xiàn)衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置高靈敏度和快速首次定位的方法，其 特征在于，所述系統(tǒng)時間參數(shù)用于將所述全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)時間與世界協(xié)調(diào)時相關(guān)聯(lián)以及 將所述全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)時間與其他全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)時間相關(guān)聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的實現(xiàn)衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置高靈敏度和快速首次定位的方法， 其特征在于，所述地球指向參數(shù)用于提供地心固定坐標(biāo)系與地心慣性坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換參 數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的實現(xiàn)衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置高靈敏度和快速首次定位的方法，其 特征在于，所述衛(wèi)星時鐘改正參數(shù)至少包括以下內(nèi)容參考時刻衛(wèi)星鐘偏差、衛(wèi)星鐘漂移、 以及衛(wèi)星鐘漂移率。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的實現(xiàn)衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置高靈敏度和快速首次定位的方法，其 特征在于，以地心固定坐標(biāo)系中的笛卡爾坐標(biāo)方式或地心慣性坐標(biāo)系中的笛卡爾坐標(biāo)方式 來描述導(dǎo)航衛(wèi)星在參考時刻所處的位置和運(yùn)行速度。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的實現(xiàn)衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置高靈敏度和快速首次定位的方法，其 特征在于，所述衛(wèi)星星歷包括1或多個太陽光壓參數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的實現(xiàn)衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置高靈敏度和快速首次定 位的方法，其特征在于，所述衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置直接從所述全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)中的一個或 多個導(dǎo)航衛(wèi)星接收所述更新間隔為24小時的導(dǎo)航電文，或者通過有線或無線方式從地面 輔助系統(tǒng)獲取所述更新間隔為24小時的導(dǎo)航電文。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于實現(xiàn)衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置高靈敏度和快速首次定位的方法。該方法包括全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)所包含的地面控制中心生成更新間隔為24小時的導(dǎo)航電文并上傳至每顆導(dǎo)航衛(wèi)星，由每顆導(dǎo)航衛(wèi)星向衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置重復(fù)播發(fā)更新間隔為24小時的導(dǎo)航電文；在更新間隔為24小時的導(dǎo)航電文的每個更新間隔內(nèi)，衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置只需要在強(qiáng)信號條件下接收到一次完整的星歷，即便當(dāng)前時刻衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置處于極弱信號條件下不能接收到衛(wèi)星星歷，也可以利用先前接收到的衛(wèi)星星歷和當(dāng)前每顆可視的導(dǎo)航衛(wèi)星至本衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置的觀測距離來實現(xiàn)快速首次定位。本發(fā)明可以大大提高衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置的靈敏度和快速首次定位能力。
文檔編號G01S19/42GK101858981SQ20101014984
公開日2010年10月13日 申請日期2010年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月10日
發(fā)明者張文濤, 維克托·林 申請人:馬維爾國際貿(mào)易有限公司