專利名稱：一種快速獲得偽距的方法
技術領域：
本發明涉及GPS定位的技術領域，尤其涉及快速定位的技術領域。
背景技術：
GPS終端定位最少需要如下要素:星歷、GPS時間、偽距。為了縮短首次定位的時間，一般的做法是縮短獲取星歷的時間和縮短獲取GPS時間的時間。在輔助定位技術中，輔助服務器向終端提供的信息可以包括星歷、GPS時間、衛星的仰角方位角、參考位置，衛星的多普勒頻率等。目前技術中快速獲取星歷的辦法大概有兩種:其一，使用保存的歷史星歷；其二，使用輔助系統快速傳輸星歷。而快速獲取GPS時間的方法大概也有兩種:其一，使用RTC計時，GPS啟動時直接讀取RTC時間；其二，通過輔助系統獲取GPS時間。通過使用這些方法，使GPS首次定位時間從幾十秒縮短至幾秒，而這幾秒中內，GPS主要在獲取各衛星的偽距。其中，偽距的真實含義為各衛星到達接收機的時間差，忽略偽距數值的大小，只關心各個值之間的差。比如四顆衛星的偽距分別為:lmS、2mS、5mS、3mS，各個數字加減一個常數后不影響定位結果。故上面的偽距也可寫作:0mS、lmS、4mS、2mS，我們稱這兩種寫法對應的偽距相同。目前，獲取偽距的主要步驟包括:1.終端捕獲衛星的頻率和相位；2.終端跟蹤衛星的頻率和相位，并輸出導航比特；3.終端對導航比特使用校驗或者尋找子幀幀頭的辦法進行同步；4.同步后即可計算衛星的相對偽距；這種傳統的方法讓用戶必須等待幾秒時間才能獲得首次定位結果。如果想更快速的獲得定位結果，這種方法就無能為力了。

發明內容
為了便于發明內容的敘述，先做如下說明:1.按照光速為30萬公里計算，同一時刻，距離150公里的兩個終端對于同一顆衛星的偽距相差不會大于0.5ms。2.由于衛星靠近或遠離終端的分速度不會超過1KM/S，在根據說明I的介紹，同一個終端對于同一衛星的偽距在150秒內變化量不會超過0.5ms。3.基于上面兩項說明，多數情況下，我們很容易達到條件:由I和2所共同引起的偽距變化不會大于0.5ms。下面敘述中默認滿足該條件。本發明針對背景所述的一些不足，同時根據上述的說明，提出了一種快速獲得衛星偽距的方法，以縮短首次定位時間。其方案如下:1.終端獲得誤差小于0.5ms的粗略偽距。2.終端分析衛星信號，獲得相位值，使用相位值計算精確偽距中的小數部分。3.終端使用精確偽距的小數部分調整如上的粗略偽距，以獲得精確的實際偽距。
其中，步驟I獲得粗略偽距的方法可以是:輔助定位系統中的服務器端實時跟蹤衛星并實時更新、記錄衛星的偽距，當終端請求輔助定位時，服務器端向用戶定位終端發送偽距信息作為終端自身的粗略偽距。由于服務器端的接收機距離用戶終端的距離一般不會超過100KM，且發送時間延遲不會超過10S，所以該粗略偽距的精度可以比0.5ms精度更精確。其中，步驟I獲得粗略偽距的方法也可以是:根據衛星的星歷和GPS時間計算出衛星的位置，并根據用戶終端的參考位置計算用戶終端和衛星之間的距離，轉換為以毫秒表示的偽距。這里的用戶終端的參考位置可以是終端自身保存的一些歷史位置，也可以是輔助服務器向用戶終端發送的參考位置。這里的GPS時間可以是用戶終端計時的RTC時間，也可以是輔助服務器向用戶終端發送的當前GPS時間。由于輔助服務器提供的參考位置一般為位置服務器的位置，其距離用戶的距離一般不會超過100KM，且發送時間延遲不會超過10S，而用戶終端自身保存的歷史位置多數情況下也可以認為在100KM之內，且GPS時間的傳輸延遲和RTC時間的精度也不會超過10S，所以該粗略偽距的精度可以比0.5ms精度更精確。其中，步驟2分析衛星的信號的具體方法為捕獲衛星信號，得到對應的衛星的相位值，并進行跟蹤，當跟蹤模塊有大于等于四顆衛星在跟蹤，各個衛星同一時刻的相位值可以作為計算精確偽距所用的相位值；如果支持多顆衛星并行捕獲，且所有需要捕獲的衛星幾乎在同一時刻完成捕獲，則捕獲到的相位值可作為計算精確偽距所用的相位值。其中，步驟3的調整粗略偽距的方法可以如下:A.從各個粗略偽距中選出一個作為參考偽距，記錄各個粗略偽距和參考偽距的小數部分之差；B.用各個衛星捕獲的相位計算精確偽距對應的小數部分，并代替粗略偽距的小數部分，選擇和步驟A相同的參考偽距，同樣記錄各個偽距和參考偽距的小數部分之差；C.將步驟A記錄的偽距小數部分之差和步驟B記錄的偽距小數部分之差進行比較，如果步驟A的偽距差與步驟B的偽距差相差大于0.5ms,則整數部分加Ims ;如果步驟A的偽距差與步驟B的偽距差相差小于-0.5ms,則整數部分減lms。其中，步驟B調整了小數部分，而步驟C調整了整數部分。通過使用本發明的技術方法，定位終端的用戶不再需要等待幾秒鐘的過程，開機后立即可以定位，大大節省了首次啟動的時間。而且，本發明還可以使用在降低功耗的方面。有如此快的啟動速度就不怕省電模式對定位的影響了，可以有更長的時間讓模塊處于關閉階段。根據本發明，還可以設計一種只有捕獲模塊的借助輔助信息的導航定位終端。具體實現方案方案I在沒有輔助的情況下，假設GPS終端設有RTC時鐘，且保存有歷史可用星歷、歷書和歷史定位位置，假設有4顆衛星，RTC時間準確，且上次位置和當前位置相差在50公里之內，偽距表示范圍在0-20ms之內，方法為從全部偽距中找出一個最小偽距，然后各個偽距全部減去該最小偽距,得到0-20ms范圍內的偽距。則快速啟動時,獲得偽距的具體方法為:1.根據歷書計算當前時刻各個衛星的仰角，判斷衛星是否可見，下面的步驟只針對可見衛星；
2.終端根據RTC時間和衛星星歷計算衛星的位置；3.計算上次的用戶位置和各個衛星位置的距離，并轉換為以毫秒表示的偽距值。假設轉換后結果為
；4.假設并選擇第一個偽距為參考偽距，則計算得到小數部分的差為
；5.對可見的衛星進行捕獲，得到衛星的多普勒頻率和相位值，并注冊跟蹤；6.當有4顆以上的衛星在跟蹤時，在同一時刻記錄各跟蹤衛星的相位值，假設該相位值以1023chip為周期,一個周期為lms,且相位值的單位為chip ；7.根據“相位值/1023”計算精確偽距的小數部分，假設結果分別為
，選擇和步驟3同一個衛星的偽距作為參考偽距，其小數部分的差為
；8.使用步驟7計算的小數部分代替步驟3的小數部分，結果為
；9.步驟4的小數部分差和步驟7的小數部分差進行比較，其中最后一個偽距差
0.62ms與-0.37ms相差0.99ms，大于0.5ms，則將整數部分加I。其最終調整后的偽距為:
；方案2假設啟動過程使用AGPS系統，其方法如下:1.輔助信息服務器根據提供參考位置、GPS時間、星歷，以及衛星的仰角方位角、
多普勒頻率；2.終端根據GPS時間和衛星星歷計算衛星的位置；3.終端計算參考位置和各個衛星之間的距離，并轉換為單位為ms對應的偽距值；4.后面的步驟和方案I的步驟4到步驟9 一致；方案3假設GPS終端的捕獲模塊可以同時捕獲多顆衛星，則方法可以如下:1.同方案I的步驟I到步驟4 ；2.GPS終端的捕獲模塊對4顆可見衛星進行并行捕獲，幾乎同時分別得到各個衛星的相位值，此相位值作為計算精確偽距的小數部分使用的相位值；3.后面的步驟和方案I的步驟7到步驟9 一致；
權利要求
1.一種快速得到衛星偽距的方法，其特征在于具體方法如下: A.終端獲得比0.5ms精度更精確的各個衛星的粗略偽距； B.終端分析GPS信號，得到各個衛星相位值； C.終端使用相位值計算精確偽距的小數部分，并對上述的粗略偽距進行調整獲得精確的偽距。
2.根據權利要求1所述的步驟A，其特征在于:粗略的相對偽距是AGPS的服務器端的接收機實時跟蹤衛星所得的偽距。
3.根據權利要求1所述的步驟A，其特征在于:粗略的相對偽距是根據參考位置、GPS時間和星歷數據計算得到衛星到參考位置的偽距。
4.根據權利要求3所述的參考位置，其特征在于:具體為終端自身保存的歷史位置。
5.根據權利要求3所述的參考位置，其特征在于:具體為AGPS過程輔助服務器提供的參考位置。
6.根據權利要求3所述的GPS時間，其特征在于:具體為終端自身的RTC時間。
7.根據權利要求3所述的GPS時間，其特征在于:具體為AGPS過程中服務器提供的GPS時間。
8.根據權利要求1所述的步驟B，其特征在于:終端通過捕獲得到多顆衛星的相位。
9.根據權利要求1所述的步驟B，其特征在于:終端經過捕獲和跟蹤衛星，獲得衛星同一時刻的相位。
10.根據權利要求1所述的步驟C，其特征在于調整過程具體包括: D.從各個粗略偽距中選出一個作為參考偽距，并記錄各個偽距和參考偽距的小數部分之差； E.用各個衛星捕獲的相位計算精確偽距的小數部分，并代替粗略偽距對應的小數部分，得到新的偽距，選擇和步驟D相同的參考偽距，記錄各個偽距和參考偽距的小數部分之差; F.將步驟D記錄的小數部分之差和步驟E記錄的小數部分之差進行比較，如果步驟D的偽距差與步驟E的偽距差相差大于0.5ms，則步驟E得到的偽距的整數部分減Ims ;如果步驟D的偽距差與步驟E的偽距差相差小于-0.5ms，則步驟E得到的偽距的整數部分加lms。
全文摘要
本發明是一種快速獲取偽距的方法，主要用于GPS的啟動過程中縮短首次定位時間的方法，其方法包括獲得精度在0.5ms范圍以內的粗略偽距；分析GPS信號，得到衛星的相位值；根據相位值計算精確偽距對應的小數部分；使用精確的偽距對應的小數部分對粗略偽距進行微調，得到當前時刻當前位置的精確偽距。使用本發明后，開機后立即可以定位，大大節省了首次啟動的時間。而且，在低功耗設計方面，由于有如此快的啟動速度，可以有更長的時間讓模塊處于關閉階段。根據本發明，還可以設計一種只有捕獲模塊的借助輔助信息的導航定位終端。
文檔編號G01S19/33GK103197329SQ20121000496
公開日2013年7月10日 申請日期2012年1月6日 優先權日2012年1月6日
發明者楊海珠 申請人:楊海珠