使用全球导航卫星系统卫星轨迹延伸数据的方法及装置

摘要

本发明提供一种使用全球导航卫星系统卫星轨迹延伸数据的方法及装置。其中使用全球导航卫星系统卫星轨迹延伸数据的装置包括：接口，用以获得卫星的至少一条卫星导航消息；以及微处理器，用以根据卫星导航消息确定计算条件，根据计算条件估计卫星轨迹预测模型的多个参数，从而建立已估计卫星轨迹预测模型，通过使用已估计卫星轨迹预测模型计算一组卫星轨迹延伸数据，并根据该组卫星轨迹延伸数据计算捕获辅助数据，以及通过使用捕获辅助数据捕获卫星的信号。本发明提供的使用全球导航卫星系统卫星轨迹延伸数据的方法及装置，当远程接收器无法与服务器建立连接时，无需执行开放式搜寻就能计算捕获辅助数据，因此显著降低对计算能力的要求。

说明书

技术领域

本发明有关于全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)的轨迹预测(trajectory prediction)，更特别地，有关于使用GNSS卫星轨迹延伸数据的方法及装置。

背景技术

对于全球导航卫星系统(例如GPS)接收器来说，灵敏度为主要的性能标准。首次定位时间(Time to First Fix，TTFF)对于接收器灵敏度而言为具有代表性的标准。为加速TTFF，发展出一种称为辅助全球定位系统(Assisted GlobalPositioning System，AGPS)的技术用以提高TTFF特性。在AGPS系统中，向远程接收器(remote receiver)提供辅助信息(assistant information)，以使该远程接收器能够在缩短的时间周期内确定卫星的位置。辅助信息当中一个重要的部分为卫星导航消息(satellite navigation message)，例如星历表(ephemeris)或卫星轨迹预测数据(satellite trajectory prediction data)。通过使用来自参考地面站(reference ground network stations)的大量测距观测数据(ranging observations)，可以实施轨道测定技术(orbit determination technology)以及卫星轨迹预测，其中，来自参考地面站的测距观测数据亦可简称为地面观测数据(groundobservations)。在实作中，地面观测数据的处理是复杂的，因此需要强大的计算能力来执行此处理。众所周知，由于卫星轨迹预测模型并不完美，所以在卫星轨迹延伸(satellite trajectory extension)中，即，卫星轨迹预测中，一定存在着一些预测误差。因此，不能无限地延伸卫星轨迹的预测。当前能够预测未来7至14日的卫星轨迹。

由于上述原因，仅有具有高计算能力的装置(例如服务器)，才足以支持卫星轨迹预测。该服务器计算已预测的卫星轨迹，并将已计算的卫星轨迹或等效数据组(equivalent data set)传送至AGPS服务器。然后，AGPS服务器通过连接将卫星轨迹预测或等效数据组提供给用户。依据现有的技术方案，在移动设备中，例如个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)、智能手机、GPS装置或类似装置，亦很难执行卫星轨迹预测。因此，本发明的目的之一在于提供一种可实施于且常驻(reside)于主处理器(host processor)上的使用GNSS卫星轨迹预测的方法与装置，其中该主处理器可嵌入移动设备中。

图10为现有技术的获得和使用捕获辅助(acquisition assistance，AA)数据以捕获卫星信号的流程表。如图10所示，已估计时间(步骤S1002)、远程接收器的概略用户位置(步骤S1004)和已估计卫星位置和速度(步骤S1006)均是基于卫星轨迹预测(例如服务器上的或来自广播星历表的长期轨道数据)进行计算，其中广播星历表的有效时期通常为两小时。随后远程接收器根据步骤S1010中的位置和时间信息计算AA数据。例如，对于远程接收器而言的卫星，远程接收器预测其可能的多普勒频移(Doppler shifts)。即，AA数据至少包括对于远程接收器而言的卫星的已预测多普勒频移。在GPS中，每颗卫星发射自身的频率为1575.42MHz的卫星信号。众所周知，由于相关的卫星运动，远程接收器观测到的卫星信号的频率将发生大约±4.5KHz的频偏。这就是所知的多普勒频移。然后，在步骤S1020中基于该AA数据，根据已估计位置和时间的精确度为卫星提供一个搜寻范围的窗口。该窗口为卫星定义多普勒频移的确定范围以及电码相位(即卫星信号的确定电码片)的范围。在步骤S1030中，在窗口的范围内，远程接收器使用AA数据捕获卫星信号，从而避免在太宽范围(即所有的多普勒频移和所有的电码相位)内搜寻卫星，这也称作开放式搜寻(open sky searching)。在步骤S1040中，从已捕获卫星信号中计算时域的虚拟距离和频域的多普勒频移，其中虚拟距离是卫星信号从卫星传送至远程接收器所需的时间。在步骤S1050中，确定已捕获卫星的数目是否超过四颗。如本领域所知，为了确定位置，必须使用至少四颗卫星。如果超过四颗，则在步骤S1060中可确定用户的位置(即远程接收器的位置)。否则，保持搜寻远程接收器(步骤S1070)，且流程返回至步骤S1020。

在有效星历表不存在的状况之下，远程接收器需要AGPS中服务器的辅助。该服务器为远程接收器提供有关于位置和时间的必要数据，从而该远程接收器可计算该AA数据以提高TTFF的性能。如果远程接收器以任何方式都无法与服务器建立连接，则远程接收器就无法计算该AA数据，且必须执行开放式搜寻(例如，使用所有的电码相位和多普勒频移搜寻开放空间的所有卫星)。众所周知，开放式搜寻将耗费大量时间，从而负面地影响TTFF。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种使用GNSS卫星轨迹延伸数据的方法及装置。

本发明提供一种使用全球导航卫星系统卫星轨迹延伸数据的方法，该方法使用于移动设备中，包括：获得卫星的至少一条卫星导航消息；根据该已获得卫星导航消息确定计算条件；根据该计算条件估计卫星轨迹预测模型的多个参数，从而建立已估计卫星轨迹预测模型；通过使用该已估计卫星轨迹预测模型计算一组卫星轨迹延伸数据；根据该组卫星轨迹延伸数据计算捕获辅助数据；以及通过使用该捕获辅助数据捕获该卫星的信号。

本发明另提供一种使用全球导航卫星系统卫星轨迹延伸数据的装置，该装置使用于移动设备中，包括：接口，用以获得卫星的至少一条卫星导航消息；以及微处理器，用以根据该卫星导航消息确定计算条件，根据该计算条件估计卫星轨迹预测模型的多个参数，从而建立已估计卫星轨迹预测模型，通过使用该已估计卫星轨迹预测模型计算一组卫星轨迹延伸数据，并根据该组卫星轨迹延伸数据计算捕获辅助数据，以及通过使用该捕获辅助数据捕获该卫星的信号。

本发明提供的使用GNSS卫星轨迹延伸数据的方法及装置，当远程接收器无法与服务器建立连接时，无需执行开放式搜寻就能计算AA数据，因此显著降低对计算能力的要求。

附图说明

图1为根据本发明的移动设备100的概要示意图；

图2为根据本发明的用于预测卫星轨迹延伸数据的方法流程图；

图3为用于移动设备100的各种卫星导航消息源的概要示意图；

图4为图1的主机装置30所获得的卫星导航消息片段的示意图；

图5为显示通过图3所示的主机装置30收集的TOE(2)至TOE(2n)的全部卫星消息片段的示意图；

图6为显示由卫星导航消息所获得的卫星弧信息的示意图；

图7为用于计算一组卫星轨迹延伸数据的简化作用力模型方案的流程图；

图8为用于计算轨迹的已调整轨道模型方案的流程图；

图9为根据本发明一个实施例的使用卫星轨迹延伸数据捕获卫星的方法流程图；

图10为现有技术的获得和使用捕获辅助数据以捕获卫星信号的流程表。

具体实施方式

在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。所属技术领域的技术人员应可理解，制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异作为区分准则。在通篇说明书及权利要求中所提及的“包含”为开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段。藉由以下的较佳实施例的叙述并配合全文的图1至图9说明本发明，但以下叙述中的装置、组件与方法、步骤乃用以解释本发明，而不应当用来限制本发明。

图1为根据本发明的移动设备100的概要示意图。移动设备100包括用以接收GNSS卫星信号的天线10以及如本领域所广泛知晓的GNSS接收器20。移动设备100进一步包括主机装置(host device)30，其中，主机装置30可以为PDA、移动电话、便携式多媒体播放器、GPS装置或类似装置的主机部分。主机装置30包括I/O接口32、微处理器35以及存储器37。请参照图2，图2为根据本发明的用于预测卫星轨迹延伸数据的方法流程图。在步骤S201中，GNSS接收器20经由天线10收集广播(broadcasting)的GNSS卫星导航消息，例如，广播的星历表及/或历书信息以及卫星位置状态向量及/或卫星速度状态向量。GNSS接收器20将卫星导航消息传送至主机装置30。GNSS接收器20可以仅传递卫星导航消息至主机装置30，且嵌入于主机装置30的微处理器35对该卫星导航消息进行译码。作为选择，GNSS接收器20可以直接对卫星导航消息进行译码，并将已译码卫星导航消息传递至主机装置30。随后，已捕获的已译码卫星导航消息储存于存储器37中。其它的与卫星关联的信息全部预先储存于主机装置30的存储器37中。其它的与卫星关联的信息可以是，例如，卫星几何信息(satellite geometricinformation)、地球定向信息(earth orientation information)、坐标转换信息(coordinates transformation information)、地球重力模型信息(例如JGM3、EGM96...等)、太阳系星历表(例如JPL DE200或DE405)以及潮汐模型(tidalmodel)。

图3为用于移动设备100的各种卫星导航消息源的概要示意图。如图3所示，移动设备100亦可以从外部捕获卫星导航消息。除了经由天线10接收广播的星历表以及历书之外，主机装置30还经由网络或无线通信由外部源获得用于预测卫星轨迹延伸数据的信息。其中外部源可以为，例如，轨道数据库服务器50或另一移动设备110。需注意的是，移动设备100的主机装置30亦能够基于其所保存的历史信息来预测卫星轨迹延伸数据。在执行卫星轨迹延伸数据预测之前，微处理器35亦可以检查来自不同消息源(例如，经由天线10而接收的广播的星历表以及来自另一移动设备110的信息)的卫星导航消息之间的一致性(consistency)。

图4为图1的主机装置30所获得的卫星导航消息片段(segment)的示意图。在图4中，阴影标记表示获得相应时间间隔的卫星导航消息片段。图4显示了主机装置30接收的广播星历表。例如，如图4中所示，对于卫星PRN01而言，已经获得TOE(2)(即时间t₂至t₄的星历表)和TOE(2k)(即时间t_2k至t_2k+2的星历表)的星历表片段。也就是说，已经知晓两个离散时间间隔的卫星消息。对于另一卫星PRN02而言，已经获得TOE(2k)以及TOE(2n)的星历表片段。对于另一卫星PRN32而言，已经获得TOE(0)等星历表片段。众所周知，星历表的轨道精确度要优于历书的轨道精确度。因此，只有在邻近历书时间(time of almanac，TOA)内的历书可以被使用。微处理器35随后可以使用已知的卫星导航消息来预测卫星轨迹的延伸部分。通常，多个离散的星历表片段可以提供更加完整的卫星导航消息数据组。但是，即使仅获得一个星历表片段，也可以预测延伸轨迹。相反，如果已知全部的星历表片段及/或历书片段，则可以预测出延伸时间更长且精度更好的卫星延伸轨迹。图5为显示通过图3所示的主机装置30收集的TOE(2)至TOE(2n)的全部卫星消息片段的示意图。通过图1所示的主机装置30去收集TOE(2)至TOE(2n)的全部卫星消息片段是困难的。然而，经由附加源(additionalsource)的帮助，例如，另一移动设备110或者轨道数据库服务器50，则图3所示的主机装置30可以比较容易地收集到全部卫星消息片段。

请参考图2，在步骤S203中，微处理器35根据卫星导航消息逐个地计算卫星弧(satellite arcs)。卫星弧表示对应于一个星历表或者历书片段的时间间隔内的卫星轨迹的片段。众所周知，星历表每两个小时就进行更新。如果在星历表时间t_2k至t_2k+2之间的任意时间开启GNSS接收器20，一旦GNSS接收器20“命中”卫星(即，捕获卫星)，则获得在TOE(2k)周期期间的星历表。也就是说，如果接收到时间间隔TOE(2k)的星历表，则可获得t_2k至t_2k+2期间的卫星弧。

图6为显示由卫星导航消息所获得的卫星弧信息的示意图，其中，卫星导航消息是例如图4所示的卫星PRN01所获得的广播星历表。每一实曲线表示获得相应时间间隔期间的星历表及/或历书，这称为卫星弧。虚曲线表示近似的卫星轨迹。如图6所示，已知TOE(2)(即t₂至t₄)以及TOE(2k)(即t_2k至t_2k+2)期间的卫星弧信息，随后，可以采用多种方案处理一组轨迹延伸数据。例如，可以将TOE(2)与TOE(2k)的卫星弧结合起来以仿真相应的虚曲线部分。在此，可以忽略TOE(2)与TOE(2k)之间的卫星弧，或者，如果有必要的话，可以通过内插机制提取该卫星弧。随后，通过使用上述信息，可以预测TOE(2k)之后延伸的卫星弧。

卫星弧可表示为位置/速度/时间(position，velocity，and time，PVT)类型或者开普勒元素(Keplerian element)类型。在轨道测定中，将使用椭圆轨道作为例子进行描述，其中，定义椭圆轨道特性的轨道元素(orbital element)包括六个开普勒轨道元素。该六个开普勒轨道元素分别为：半长轴(semi-major axis)元素“a”，其定义轨道尺寸；离心率(eccentricity)元素“e”，其定义轨道形状；倾角(inclination)元素“i”，其定义为轨道面相对于地球赤道面所夹幅角；近地点幅角(argument of perigee)元素“ω”，其定义为轨道上相对于地球表面的轨道最低点；升交点赤经(right ascension of ascending node)元素“Ω”，其定义卫星于地球赤道平面上升和下降轨道位置；以及真/平近点离角(true/meananomaly)元素“v”，其定义卫星于轨道面上相对于近地点(perigee)所夹的幅角，目的在于描述于轨道面上的位置。因为位置/速度向量及开普勒轨道元素之间具有一一对应的关系，所以可以通过位置及速度向量来计算开普勒轨道元素。本发明可使用参考时间(epoch time)上的卫星位置及速度或者在相同参考时间上的六个开普勒轨道元素来计算(propagate)卫星轨道延伸数据。

请再次参考图2，在步骤S203中，微处理器35亦确定卫星轨迹预测模型的计算条件(propagating condition)。通过微处理器35调整卫星轨迹预测模型的计算条件，可找到卫星轨迹预测模型的一优化状态。下文将描述两种作为本发明实施例的卫星轨迹预测模型。需注意的是，这些实施例仅是为了说明本发明的举例，而不应作为对于本发明的限制。第一种卫星轨迹预测模型称作简化作用力模型(compact force model)，第二种称为调整轨道模型(adjusted orbit model)。

用于描述人造地球卫星的通用轨道模型的运动方程式可用如下方程式(1)表示：

$\stackrel{\stackrel{..}{\to }}{r}=-\mathrm{GM}\frac{\overrightarrow{r}}{r^3}+\overrightarrow{a}---\left(1\right)$

其中，第一个术语代表中心重力(central gravity)，术语为整体扰动加速度(totalperturbing acceleration)。GM为重力常数与地球质量的乘积，为卫星的地球中心半径(geocentric radius)的位置向量。一般来说，二阶差分方程系统不能解析地(analytically)求得，因为求出解析解的过程非常复杂。因此，可利用简化扰动力模型或调整轨道模型并透过计算算法(propagation algorithm)来求得近似解。用于简化作用力模型以及调整轨道模型的方程式均可由方程式(1)导出。

实际上，必须针对每一卫星与每一个子区间的卫星弧分别估计简化作用力模型或调整轨道模型。因此，通过下述方案执行步骤S205以及步骤S207。在步骤S205中，微处理器35根据计算条件以及与卫星关联的信息去估计卫星轨迹预测模型的多个参数。简化作用力模型通过多个扰动力(component)成分参数化，而得到多个参数，且该多个参数与该多个扰动力成分相关联。换言之，在简化作用力模型中，可通过各项扰动力成分计算而得到该多个参数。然而，在调整轨道模型中，调整轨道模型也通过多个轨道参数而参数化，其中轨道参数代表一系列未知参数，这些未知参数定义轨道运动方程式。上述两种方法均将在下文做详细描述。其中文中所提及的储存在存储器37中的与卫星关联的信息(例如卫星几何信息、坐标转换信息、卫星质量及体积等)可用于对参数进行优化。

在步骤S207中，微处理器35通过使用计算条件以及简化作用力模型或调整轨道模型的参数来使用计算单元(propagator)(图1未示)来计算一组卫星轨迹延伸数据，其中计算单元由微处理器35中建立的一组程序实施。在实作中，一组卫星轨迹延伸数据分为多个轨迹片段，并且通过逐个地整合该多个轨迹片段而计算。换言之，该组卫星轨迹延伸数据包括多个时间周期数据。每一时间周期的时间长度至少为一小时。

在步骤S209中，微处理器35检查已计算的卫星轨迹延伸数据的有效性。如果已计算的卫星轨迹延伸数据是有效的，则在步骤S211中，微处理器35发送该已计算的卫星轨迹延伸数据至GNSS接收器20，用于下一次捕获或追踪卫星。首先，将卫星轨迹延伸数据转换为等效数据并储存，然后在后续启动时将卫星轨迹延伸数据或等效数据发送至GNSS接收器20。检查有效性的另一优点在于当传递至卫星时，可以排除由于轨迹延伸数据过时(aged)而引起的错误。这样的错误可导致轨迹延伸数据与真实轨道的偏离与差异。透过有效性检查也可防止轨迹延伸数据的误差过大以及限制误差的增长。

图7为用于计算一组卫星轨迹延伸数据的简化作用力模型方案的流程图。在本发明的一个实施例中，对方程式(1)中的扰动术语作了更加详细地介绍，并且使用简化作用力模型以汇总(summarize)作用于GNSS卫星上的各种加速度。简化作用力模型对影响卫星轨迹的作用力进行近似，并据此用以计算卫星轨迹。上述作用力包括地球重力成分F_Gravity、多体作用力(n-body force)成分F_N-body、太阳辐射压力成分F_Srad、地球辐射压力成分F_Erad、海洋潮汐引力成分F_{Ocen_tide}、固体潮汐引力成分F_{Sold_tide}以及相关重力成分F_relat。在简化作用力模型中，方程式(1)变化为如下方程式(2)：

$\stackrel{\stackrel{..}{\to }}{r}=-\mathrm{GM}\frac{\overrightarrow{r}}{r^3}+-{\overrightarrow{a}}_{N-\mathrm{bod}}+-{\overrightarrow{a}}_{\mathrm{Srad}}+-{\overrightarrow{a}}_{\mathrm{Erad}}+{\overrightarrow{a}}_{\mathrm{Ocean}\_\mathrm{tide}}+{\overrightarrow{a}}_{\mathrm{Sold}\_\mathrm{tide}}+{\overrightarrow{a}}_{\mathrm{relat}}+...---\left(2\right)$

这些作用力成分在方程式(2)中通过加速度成分表示。为了更加精确地获得近似解，整个计算区间[t₀，t_f]可以依用户指定的长度而分成数个子区间。首先在步骤S702中，由已获得的卫星导航消息计算出至少一卫星弧。然后，在步骤S705中，根据已知卫星弧确定计算条件。即，选择一个卫星位置。在第一子区间中，先由步骤S203或步骤S702中确定的卫星位置中导出计算条件。之后，在任意一个后续区间中，计算条件则由先前子区间的近似解导出。在本发明的另一实施例中，微处理器35可以仅由已收集的卫星导航消息计算出一个卫星位置作为计算条件，而不是计算对应于卫星导航消息的所有卫星弧。

在步骤S710中，使用对应于已选择的卫星位置的作用力成分来估计简化作用力模型F(X*，t_i)的多个参数，其中在任意参考时间(reference epoch)t_k，X*可以通过六个开普勒轨道元素代替。此外，简化作用力模型的参数，例如各项作用力成分，亦需要考虑与卫星关联的信息来进行估计，其中与卫星关联的信息包括卫星几何信息以及坐标转换信息等，其中坐标转换信息包含地球定向因子(earth orientation factor)以及天球与地球系统(celestial and terrestrial system)之间的坐标转换参数。然后，在步骤S730中产生运动方程式并在步骤S740中，通过简化作用力模型的计算单元对该运动方程式进行计算以在步骤S750中产生卫星轨迹延伸数据片段X*(t_i+1)。卫星轨迹延伸数据片段X*(t_i+1)表示从时间t_i至时间t_i+1的轨迹。随后，在步骤S760中微处理器35检查参考时间t_i+1是否为预设时间周期的最后参考时间t_f。如果不是，则在步骤S765中，微处理器35设置i＝i+1。即，微处理器35将计算卫星轨迹延伸数据的下一片段。在计算预设周期期间t₀至t_f的所有卫星轨迹延伸数据片段之后，获得全部延伸的卫星轨迹X*(t)(步骤S770)。在步骤S750中，X*(t)是卫星绕地球轨迹或轨道的近似数值解。因此，X*(t)实际上为参考轨迹。出于快速计算考虑，参考轨迹用于短期轨迹延伸(short-term trajectory extension)。否则，通过调整模型算法，参考轨迹可用于更长并且更精确的延伸。

一旦所需的信息充分，微处理器35就可开始计算延伸的轨迹。例如，如果GNSS接收器20仅在短时间内接收到广播的卫星导航消息，即使GNSS接收器20之后与卫星信号失去联系，微处理器35也可为延伸的轨迹区段计算出卫星轨迹延伸数据。如果另外有卫星消息输入，则微处理器35将会重新计算延伸的轨迹。如前所述，微处理器35可以基于储存其中的旧数据计算卫星轨迹延伸数据。

如前所述，除了简化作用力模型外，调整轨道模型亦可用于预测卫星轨迹。图8为用于计算轨迹的已调整轨道模型方案的流程图。通常来讲，轨道是运动轨道方程的唯一(特别)解。已调整轨道模型使用一系列未知的轨道参数来定义卫星轨迹，从而描述卫星的运动。轨道参数限定为n个参数，包括轨道的六个开普勒轨道元素以及额外的动力参数(dynamic parameter)。在已调整轨道模型中，额外的动力参数q_m描述作用于GNSS卫星上的额外扰动加速度。对于已调整轨道模型，方程式(1)变为如下方程式(3)：

$\stackrel{\stackrel{..}{\to }}{r}=-\mathrm{GM}\frac{\overrightarrow{r}}{r^3}+\overrightarrow{a}(a,e,i,\Omega ,w,u,q_1,q_2,...,q_m)---\left(3\right)$

其中未知参数{p_i}＝{a，e，i，Ω，w，u，q₁，q₂，...，q_m}可以定义为轨道的特别解。在时间t₀的六个开普勒轨道元素(或相应的位置及速度状态向量)可由计算条件决定。

如上文所述，方程式(3)中给出的额外参数q_m为动力参数，对于每一卫星弧以及每一单独的卫星都需要估计这些动力参数以获得可靠的轨道符合程度(orbital fit)。例如，在GNSS轨道确定中，额外的动力参数可以限定为作用于GNSS卫星的额外扰动加速度及/或谐波周期加速度(harmonic periodicacceleration)，其中谐波周期加速度可以为正弦和余弦形式。在高阶的轨道测定中，用户可能希望额外再使用更多其它的随机参数对轨道进行参数化以提高轨道精度。

如图8所示，由卫星导航消息计算卫星弧信息(步骤S805)，卫星导航消息例如是广播的星历表及/或历书。微处理器35随后根据卫星弧信息确定用于轨道参数的计算条件(步骤S810)。在步骤S820中，微处理器35基于该计算条件执行轨道确定，并且对轨道参数进行求解，其中轨道参数的求解是由方程式(3)导出。卫星轨迹预测模型参数的估计亦考虑与卫星关联的信息，其中与卫星关联的信息包括卫星几何信息以及坐标转换信息等，其中坐标转换信息例如是地球定向因子以及天球与地球系统之间的坐标转换参数。在步骤S830中，微处理器35检查解得的卫星弧是否适合由已获得的卫星导航消息所计算得到的卫星弧。如果不适合，则返回步骤S810以调整模型，即调整轨道参数。再一次运行以上过程。如果确定二者适合良好，则在步骤S850中通过计算单元(图1未示)执行轨迹延伸数据的计算。例如，该计算可以通过数值积分(numerical integration)加以实施。随后，在步骤S860中，获得整组的轨迹延伸数据X*(t₀:t_f)。

根据本发明，即使当与主机装置30耦接或合并的GNSS接收器20与卫星信号切断联系，在主机装置30的微处理器35中亦可以完成卫星轨迹预测，其中微处理器35的计算能力尚不及个人计算机。

图9为根据本发明一个实施例的使用卫星轨迹延伸数据捕获卫星的方法流程图。在本实施例中，移动设备可以工作在两个模式中，其中该移动设备(例如如上所述的移动设备100)具有卫星预测轨迹延伸的功能。在第一模式中，接收一个有效广播的星历表，然后使用该星历表计算AA数据。在第二模式中，该有效的星历表或其它等效信息是不存在的。在此状况下，移动设备100可使用卫星轨迹延伸数据计算该AA数据，其中该移动设备100每秒产生该卫星轨迹延伸数据。将在下文做进一步详细描述。然而，在另一实施例中，如果有效的星历表是存在的，则移动设备100可一直使用卫星轨迹延伸数据计算该AA数据，其中该移动设备100每秒产生该卫星轨迹延伸数据。

请合并参考图9和图1。在此以图1所示的移动设备100为例。移动设备100试图因此进行定位。在步骤S910中，如果移动设备100能接收一颗卫星的广播星历表，则将已接收的广播星历表输入至主机装置30的微处理器35中，其中该广播星历表通常在两小时内有效。在步骤S915中，检查已接收的广播星历表以确定其是否在有效时期内。通常，广播星历表的有效时期为两小时。在步骤S940中，如果该广播星历表是有效的，则随后使用该广播星历表确定卫星的已估计时间和位置(和速度)以及移动设备100的概略位置。在步骤S950中使用在步骤S940中获得的数据(即卫星的已估计时间、位置和速度以及移动设备100的概略位置)去计算AA数据。在步骤S970中，使用AA数据辅助卫星信号的捕获。

在步骤S915中，如果确定该广播星历表是无效的(例如该广播星历表过期)或甚至该广播星历表是不存在的，则使用卫星轨迹延伸数据或等效的数据，其中如上所述，该移动设备100每秒产生该卫星轨迹延伸数据。然后进入步骤S930。将在下文做进一步详细描述。

在步骤S921中，捕获卫星导航消息。在此，卫星导航消息可为任何一种卫星导航消息，例如天文历、星历表(过期或未过期)或接收至其它外部源的相关数据。在此状况下，预先接收该等数据并将其储存在移动设备100中。如上所述，也可使用获得至旧捕获的历史信息，例如，储存在移动设备100中的信息。在步骤S923中，根据已捕获的卫星导航消息确定计算条件。在步骤S925中，选择一个卫星轨迹预测模型，并根据该计算条件估计该卫星轨迹预测模型的参数，以基于已选择的卫星轨迹预测模型和参数确立一个已估计的卫星轨迹预测模型。在步骤S927中，微处理器35通过使用已估计的卫星轨迹预测模型计算一组卫星轨迹延伸数据。在步骤S930中，微处理器35提取该卫星轨迹延伸数据或等效数据，其中该等效数据是从该卫星轨迹延伸数据中导出的。在步骤S935中，进一步检查该等数据是否存在且有效。如果不存在，在步骤S960中设置一个标记，该标记表示该卫星轨迹延伸数据不存在。否则，在步骤S940中使用该卫星轨迹延伸数据确定已估计时间和卫星的位置以及用户的概略位置(即移动设备100的概略位置)，其中该移动设备100每秒产生该卫星轨迹延伸数据。在步骤S950中使用在步骤S940中获得的数据(即卫星的已估计时间、卫星的位置以及用户的概略位置)去计算AA数据。在步骤S970中，使用AA数据辅助卫星信号的捕获。

上述的实施例仅用来列举本发明的实施方式，以及阐释本发明的技术特征，并非用来限制本发明的范畴。任何所属技术领域的技术人员依据本发明的精神而轻易完成的改变或均等性安排均属于本发明所主张的范围，本发明的权利范围应以权利要求为准。