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一種加快衛(wèi)星導(dǎo)航接收機熱啟動定位速度的方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種加快衛(wèi)星導(dǎo)航接收機熱啟動定位速度的方法，包括步驟：獲取接收機上一次關(guān)機時的RTC時間TR1和時鐘相位TRP1；獲取接收機重新開機時的RTC時間TR2和時鐘相位TRP2；計算關(guān)機時間間隔ΔT，所述ΔT=(TR2-TR1)+(TRP2–TRP1)；根據(jù)所述關(guān)機時間間隔ΔT進(jìn)行熱啟動。該方法在傳統(tǒng)的單純利用RTC時間進(jìn)行熱啟動的基礎(chǔ)上，引進(jìn)了RTC時鐘相位，得出更為精確的關(guān)機時間間隔，并進(jìn)一步減少了系統(tǒng)時間誤差，從而提高了熱啟動的定位速度，改進(jìn)了傳統(tǒng)方法的不足。同時，本發(fā)明還提供一種加快衛(wèi)星導(dǎo)航接收機熱啟動定位速度的系統(tǒng)。
【專利說明】一種加快衛(wèi)星導(dǎo)航接收機熱啟動定位速度的方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域，特別涉及一種加快衛(wèi)星導(dǎo)航接收機熱啟動定位速度的方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]GNSS系統(tǒng)的一項重要應(yīng)用是提供已知當(dāng)前時間和可見星星歷及歷書等信息情況下的快速定位，一般叫這種應(yīng)用為熱啟動定位。熱啟動是衛(wèi)星導(dǎo)航接收機定位功能中非常重要的組成部分，其具體表現(xiàn)形式為接收機可以在停機后(一般為2小時內(nèi))重新開機，只需要非常短(一般為幾秒鐘)的時間，即可提供定位信息。熱啟動定位成功的非常重要的條件之一就是接收機時間的精準(zhǔn)度，時間精準(zhǔn)度越高則熱啟動定位速度越快位置越準(zhǔn)。
[0003]當(dāng)前的熱啟動技術(shù)，一般直接選取傳統(tǒng)RTC時間作為已知當(dāng)前時間這個條件，但是實際上這種傳統(tǒng)的RTC時間存在著兩種缺陷。一種缺陷來自于RTC晶振時鐘的不準(zhǔn)確性，另一種缺陷來自于RTC時鐘和系統(tǒng)時鐘的非同步性。第一種缺陷具有時間累積特性，熱啟動間隔時間越長其表現(xiàn)越嚴(yán)重；第二種缺陷則與熱啟動間隔時間無關(guān)，只是由于第一種缺陷時間累積特性的存在，它會相對的在啟動間隔時間較短的情況下表現(xiàn)得更具主導(dǎo)性。
[0004]傳統(tǒng)RTC時間的第二種缺陷，會導(dǎo)致系統(tǒng)獲取RTC時間時，不可避免的引入非同步誤差。忽略RTC時鐘和系統(tǒng)時鐘本身頻偏的因素，一般情況下，該誤差范圍為1個RTC時鐘周期。由于在接收機熱啟動算法中，需要獲取上一次關(guān)機前最后一次存儲的RTC時間和重新開機后的當(dāng)前的RTC時間兩個參量，該誤差范圍會擴(kuò)大為2個RTC時鐘周期，約為61us。這個誤差將導(dǎo)致接收機理論上無法直接判定碼相位邊界，也就無法直接實現(xiàn)熱啟動定位。
[0005]加快熱啟動定位時間的方法有多種多樣，著眼點各有不同，有從原始算法出發(fā)的，有從提高信號質(zhì)量出發(fā)的，有從改善解算算法出發(fā)的，有從提高硬件性能出發(fā)的。加快熱啟動定位速度的方法是無止境的，不能只采取一種方法，而應(yīng)該把盡量多的手段融合在一起。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]基于上述情況，本發(fā)明提供了一種加快衛(wèi)星導(dǎo)航接收機熱啟動定位速度的方法。該方法在傳統(tǒng)的單純利用RTC時間進(jìn)行熱啟動的基礎(chǔ)上，引進(jìn)了 RTC時鐘相位，得出更為精確的關(guān)機時間間隔，并進(jìn)一步減少了系統(tǒng)時間誤差，從而提高了熱啟動的定位速度，改進(jìn)了傳統(tǒng)方法的不足。
[0007]—種加快衛(wèi)星導(dǎo)航接收機熱啟動定位速度的方法，包括步驟:包括步驟:獲取接收機上一次關(guān)機時的RTC時間TK1和時鐘相位TKP1 ;獲取接收機重新開機時的RTC時間ΤΚ2和時鐘相位1^2 ;計算關(guān)機時間間隔ΛΤ，所述ΛΤ = (TE2-TE1) + (TEP2 - ΤΕΡ1);根據(jù)所述關(guān)機時間間隔進(jìn)行熱啟動。
[0008]所述關(guān)機時間間隔還包含其誤差δ = δ1+δ2;其中，SiSRTC時鐘晶振頻偏累積誤差；\為RTC時鐘與系統(tǒng)時鐘的非同步誤差，其誤差范圍為[_(TSYS1+TSYS2)/2，+ (Tsys1+TSYS2)/2]，TSYS1表示關(guān)機前的系統(tǒng)時鐘周期，TSYS2重新開機后的系統(tǒng)時鐘周期。
[0009]所述RTC時間TK =m*TKrc，其中TKrc表示一個RTC時鐘周期，m表示該時刻相對于時間零點參考點的時間段內(nèi)所包含的RTC時鐘周期的個數(shù)；所述RTC時鐘相位TKP=n*TSYS，其中TSYS表示一個系統(tǒng)時鐘周期，η表示該時刻相對于當(dāng)前RTC周期起始參考點的時間段內(nèi)所包含的系統(tǒng)時鐘周期的個數(shù)；所述TKT。^ N*TSYS，取Ν為大于2的整數(shù)。
[0010]一種加快衛(wèi)星導(dǎo)航接收機熱啟動定位速度的系統(tǒng)，包括:RTC數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取接收機上一次關(guān)機時的RTC時間TK1和時鐘相位TKP1與接收機重新開機時的RTC時間ΤΚ2和時鐘相位ΤΚΡ2 ;數(shù)據(jù)處理模塊，用于計算關(guān)機時間間隔ΛΤ = (TE2 -TE1) + (TEP2 - TEP1)；熱啟動定位模塊，根據(jù)所述關(guān)機時間間隔ΛΤ進(jìn)行熱啟動定位。
[0011]所述關(guān)機時間間隔還包含其誤差δ = δ1+δ2;其中，SiSRTC時鐘晶振頻偏累積誤差?入為RTC時鐘與系統(tǒng)時鐘的非同步誤差，其不確定范圍為[_(TSYS1+TSYS2)/2，+ (Tsys1+TSYS2)/2]，TSYS1表示關(guān)機前的系統(tǒng)時鐘周期，TSYS2重新開機后的系統(tǒng)時鐘周期。
[0012]這里，所述RTC時間TK=m*TKrc，其中TKTC表示一個RTC時鐘周期，m表示該時刻相對于時間零點參考點的時間段內(nèi)所包含的RTC時鐘周期的個數(shù)；所述RTC時鐘相位ΤκP=n*TSYS,其中TSYS表示一個系統(tǒng)時鐘周期,η表示該時刻相對于當(dāng)前RTC周期起始參考點(一般選取上升沿或下降沿)的時間段內(nèi)所包含的系統(tǒng)時鐘周期的個數(shù)；所述TKT。^ N*TSYS，為體現(xiàn)該方法的優(yōu)勢，取N為大于2的整數(shù)。
[0013]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明改進(jìn)了傳統(tǒng)的單純利用RTC時間進(jìn)行熱啟動的不足。通過引進(jìn)RTC時鐘相位，獲取關(guān)機前及開機后的RTC時間和時鐘相位，得出了更為精確的關(guān)機時間間隔，并進(jìn)一步減少了系統(tǒng)時間誤差，從而提高了熱啟動的定位速度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的一種加快衛(wèi)星導(dǎo)航接收機熱啟動定位速度的方法實施例的流程示意圖；
圖2是本發(fā)明的RTC時鐘與系統(tǒng)時鐘關(guān)系示意圖；
圖3是本發(fā)明的接收機關(guān)機前的RTC時鐘與系統(tǒng)時鐘關(guān)系示意圖；
圖4是本發(fā)明的接收機重新開機后的RTC時鐘與系統(tǒng)時鐘關(guān)系示意圖；
圖5是本發(fā)明的一種加快衛(wèi)星導(dǎo)航接收機熱啟動定位速度的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0015]以下結(jié)合其中的較佳實施方式對本發(fā)明方案進(jìn)行詳細(xì)闡述。圖1中示出了本發(fā)明一種加快衛(wèi)星導(dǎo)航接收機熱啟動定位速度的方法實施例的流程示意圖。
[0016]如圖1所示，本實施例中的方法包括步驟:
S101:獲取接收機上一次關(guān)機時的RTC時間TK1和時鐘相位TKP1。
[0017]接收機定時存儲熱啟動所需要的信息，包括用戶位置、速度和各可見星星歷及歷書等信息，特別的應(yīng)當(dāng)包括RTC時間TK1和時鐘相位TKP1。這些信息應(yīng)當(dāng)存儲到非易失存儲器中，以保證接收機關(guān)機后這些信息不會丟失。
[0018]如圖2所示，RTC時間Τκ可以表示為TK=m*TKTC，其中TKrc表示一個RTC時鐘周期，m表示該時亥ij相對于時間零點參考點的時間段內(nèi)所包含的RTC時鐘周期的個數(shù)；RTC時鐘相位TKP,可以表示成TKP=n*TSYS，其中TSYS表示一個系統(tǒng)時鐘周期,η表示該時刻相對于當(dāng)前RTC周期起始參考點(一般選取上升沿或下降沿)的時間段內(nèi)所包含的系統(tǒng)時鐘周期的個數(shù)；Τκτ。?N*TSYS,為體現(xiàn)該方法的優(yōu)勢，取Ν為大于2的整數(shù)。
[0019]如圖3所示，表示的是關(guān)機前RTC時鐘和系統(tǒng)時鐘的關(guān)系圖，此時系統(tǒng)時鐘周期為T
丄SYS1°
[0020]S102:獲取接收機重新開機時的RTC時間TK2和時鐘相位ΤΚΡ2。
[0021]接收機在關(guān)機狀態(tài)下應(yīng)當(dāng)保證RTC時間正常工作，以維持接收機的本地時間。當(dāng)接收機重新開機時，獲取當(dāng)前的RTC時間ΤΚ2和時鐘相位ΤΚΡ2。
[0022]如圖4所示，表示的是重新開機后RTC時鐘和系統(tǒng)時鐘的關(guān)系圖，此時系統(tǒng)時鐘周期為TSYS2。
[0023]S103:計算關(guān)機時間間隔ΛΤ。
[0024]接收機一般情況下的RTC時鐘和系統(tǒng)時鐘是非同步的，而且一般滿足以下關(guān)系:TETC?N*TSYS，取N為大于2的整數(shù)。接收機總是通過系統(tǒng)時鐘間接地獲取RTC時間，這樣就存在時鐘非同步誤差。
[0025]由于傳統(tǒng)RTC時間統(tǒng)計的是RTC時鐘周期數(shù)，即傳統(tǒng)RTC時間TK=m*TKTC，因此無論獲取RTC時間時實際時間處在同一個RTC時鐘周期的任何相位，所獲得的RTC時間是一樣的。這種情況下，單次獲取RTC時間的非同步誤差范圍是(_TKTe/2?+TKTe/2)，兩次獲取RTC時間求其間隔的誤差范圍就是(_TRTC； + TETC) ο此時，
其關(guān)機時間間隔ΛΤ = (ΤΕ2 -ΤΕ1)；
其關(guān)機時間間隔誤差δ = δ 1+ δ 2 ； δ 2=(-TETC?+ TETC)。
[0026]其中δ i為RTC時鐘晶振頻偏累積誤差，時間越短其影響越不明顯，由于時鐘頻偏誤差是系統(tǒng)必然存在的誤差，這里不做展開闡述。。δ 2為RTC時鐘與系統(tǒng)時鐘的非同步誤差，關(guān)機時間間隔越短其影響越明顯，本發(fā)明主要解決這個問題。
[0027]為了減少時鐘非同步誤差，本發(fā)明引入了 RTC時鐘相位。其主要方法是利用高頻的系統(tǒng)時鐘以一個RTC時鐘周期為周期進(jìn)行計數(shù)，即TKP=n*TSYS。這樣，接收機在獲取RTC時間的同時，也能獲取對應(yīng)時刻的RTC時鐘相位。采用本發(fā)明的方法后，
其關(guān)機時間間隔 ΛΤ = (TE2 -TE1) + (TEP2 - TEP1)；
其關(guān)機時間間隔誤差:5 = 5^5^5 2=[-(TSYS1+TSYS2)/2, +(TSYS1+TSYS2)/2]。
[0028]如圖3所示，TSYS1為關(guān)機前的系統(tǒng)時鐘周期；如圖4所示，TSYS2為重新開機后的系統(tǒng)時鐘周期。
[0029]對比本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)使用的方法，由于一般情況下有 Trtc〉〉TSYS1，TRTC >> TSYS2, TETC- (Tetc+Tetc) /2>> (TSYS1+TSYS2)/2，
因此非同步誤差可以變得非常小，關(guān)機時間間隔Λ T的精度得到了提高。
[0030]S104:根據(jù)關(guān)機時間間隔Δ Τ進(jìn)行熱啟動。
[0031]利用較精確的關(guān)機時間間隔，結(jié)合關(guān)機前記錄的可見星星歷等信息，可以計算得到較精確的衛(wèi)星信號發(fā)射時間，并進(jìn)一步計算獲得較精確的衛(wèi)星當(dāng)前位置。利用較精確的衛(wèi)星當(dāng)前位置結(jié)合接收機捕獲跟蹤功能，實現(xiàn)較快速的熱啟動定位。
[0032]作為更好的實施方式，利用S103求得的關(guān)機時間間隔誤差δ，還可以進(jìn)一步確定跟蹤所需進(jìn)行的跟蹤同步類型。跟蹤同步類型的確定，以GPS為例:
1、時間誤差小于6s，可以直接同步導(dǎo)航電文子幀，需要跟蹤進(jìn)行導(dǎo)航比特同步； 2、時間誤差小于20ms，可以直接同步導(dǎo)航比特，需要跟蹤進(jìn)行C/Α碼同步；
3、時間誤差小于1ms，可以直接同步C/Α碼，需要跟蹤進(jìn)行C/Α碼相位同步；
4、時間誤差小于lus，可以直接同步C/Α碼相位。
[0033]由于跟蹤同步C/Α碼相位、C/Α碼、導(dǎo)航比特和數(shù)據(jù)幀所需的時間時逐步增長的，所以關(guān)機時間間隔誤差越小則跟蹤同步所需花費的時間就越少。
[0034]實現(xiàn)跟蹤同步后，就可以進(jìn)一步進(jìn)行精確的偽距和多普勒頻率計算。獲取了上述的衛(wèi)星當(dāng)前位置、偽距和多普勒頻率計算等的結(jié)果后，系統(tǒng)即可以實現(xiàn)快速熱啟動定位。
[0035]圖5中示出了本發(fā)明的一種加快衛(wèi)星導(dǎo)航接收機熱啟動定位速度的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]一種加快衛(wèi)星導(dǎo)航接收機熱啟動定位速度的系統(tǒng)，包括:RTC數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取接收機上一次關(guān)機時的RTC時間TK1和時鐘相位TKP1與接收機重新開機時的RTC時間ΤΚ2和時鐘相位ΤΚΡ2 ;數(shù)據(jù)處理模塊，用于計算關(guān)機時間間隔ΛΤ = (TE2 -TE1) + (TEP2 - TEP1)；熱啟動定位模塊，根據(jù)所述關(guān)機時間間隔ΛΤ和誤差δ進(jìn)行衛(wèi)星當(dāng)前位置、偽距、多普勒等一系列運算，進(jìn)行熱啟動定位。
[0037]所述關(guān)機時間間隔還包含關(guān)機時間間隔誤差δ = δ 1+ δ 2 ;其中，δ i為RTC時鐘晶振頻偏累積誤差；\為RTC時鐘與系統(tǒng)時鐘的非同步誤差，其誤差范圍為[_(TSYS1+TSYS2)/2，+ (Tsys1+TSYS2)/2]，TSYS1表示關(guān)機前的系統(tǒng)時鐘周期，TSYS2重新開機后的系統(tǒng)時鐘周期。
[0038]所述RTC時間Τκ，可以表示為TK=m*TKrc，其中TKTC表示一個RTC時鐘周期，m表示該時刻相對于時間零點參考點的時間段內(nèi)所包含的RTC時鐘周期的個數(shù)；所述RTC時鐘相位TKP，可以表示成TKP=n*TSYS，其中TSYS表示一個系統(tǒng)時鐘周期，η表示該時亥lj相對于當(dāng)前RTC周期起始參考點(一般選取上升沿或下降沿)的時間段內(nèi)所包含的系統(tǒng)時鐘周期的個數(shù)；所述TKT。^ N*TSYS，為體現(xiàn)該方法的優(yōu)勢，取N為大于2的整數(shù)。
[0039]本系統(tǒng)應(yīng)用了本發(fā)明實施例的方法，帶來的好處與方法實施例中的內(nèi)容相同，此處不再展開描述。
[0040]以上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種加快衛(wèi)星導(dǎo)航接收機熱啟動定位速度的方法，其特征在于，包括步驟:獲取接收機上一次關(guān)機時的RTC時間Tki和時鐘相位Tkpi ;獲取接收機重新開機時的RTC時間Tk2和時鐘相位Tkp2 ;計算關(guān)機時間間隔AT，所述AT = (Te2-Tei) + (TKP2 - Tkpi);根據(jù)所述關(guān)機時間間隔Λ T進(jìn)行熱啟動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加快衛(wèi)星導(dǎo)航接收機熱啟動定位速度的方法，其特征在于:所述關(guān)機時間間隔AT還包含關(guān)機時間間隔誤差δ = δ1+δ2;其中，S1 SRTC時鐘晶振頻偏累積誤差；S 2為RTC時鐘與系統(tǒng)時鐘的非同步誤差，其誤差范圍為[_(TSYS1+TSYS2)/2，+ (Tsysi+Tsys2)/2]，Tsysi表示關(guān)機前的系統(tǒng)時鐘周期，Tsys2重新開機后的系統(tǒng)時鐘周期。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加快衛(wèi)星導(dǎo)航接收機熱啟動定位速度的方法，其特征在于:所述RTC時間Tk =m*TKrc，其中Τκτ。表示一個RTC時鐘周期，m表示該時刻相對于時間零點參考點的時間段內(nèi)所包含的RTC時鐘周期的個數(shù)；所述RTC時鐘相位TKP=n*TSYS，其中Tsys表示一個系統(tǒng)時鐘周期，η表示該時刻相對于當(dāng)前RTC周期起始參考點的時間段內(nèi)所包含的系統(tǒng)時鐘周期的個數(shù)；所述TKT。^ N*TSYS，取N為大于2的整數(shù)。
4.一種加快衛(wèi)星導(dǎo)航接收機熱啟動定位速度的系統(tǒng)，其特征在于，包括:RTC數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取接收機上一次關(guān)機時的RTC時間Tki和時鐘相位Tkpi與接收機重新開機時的RTC時間Tk2和時鐘相位TKP2;數(shù)據(jù)處理模塊，用于計算關(guān)機時間間隔AT = (TE2 - Tei) +(Tkp2-Tkpi);熱啟動定位模塊，根據(jù)所述關(guān)機時間間隔AT進(jìn)行熱啟動定位。
5.根據(jù)權(quán)利要求5所述的加快衛(wèi)星導(dǎo)航接收機熱啟動定位速度的系統(tǒng)，其特征在于:所述關(guān)機時間間隔還包含關(guān)機時間間隔誤差δ = δ1+δ2;其中，S1SRTC時鐘晶振頻偏累積誤差；S2為RTC時鐘與系統(tǒng)時鐘的非同步誤差，其范圍為[_(TSYS1+TSYS2)/2，+ (Tsysi+Tsys2)/2]，Tsysi表示關(guān)機前的系統(tǒng)時鐘周期，Tsys2重新開機后的系統(tǒng)時鐘周期。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的加快衛(wèi)星導(dǎo)航接收機熱啟動定位速度的系統(tǒng)，其特征在于:所述RTC時間Tk =m*TKrc，其中Τκτ。表示一個RTC時鐘周期，m表示該時刻相對于時間零點參考點的時間段內(nèi)所包含的RTC時鐘周期的個數(shù)；所述RTC時鐘相位TKP=n*TSYS，其中Tsys表示一個系統(tǒng)時鐘周期，η表示該時刻相對于當(dāng)前RTC周期起始參考點的時間段內(nèi)所包含的系統(tǒng)時鐘周期的個數(shù)；所述TKT。^ N*TSYS，取N為大于2的整數(shù)。
【文檔編號】G01S19/13GK104316935SQ201410541744
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月15日
【發(fā)明者】吳加興 申請人:泰斗微電子科技有限公司