一种卫星导航电文处理方法及GPS接收机

摘要

本发明公开了一种卫星导航电文处理方法及GPS接收机，解决了现有技术中接收机获取卫星导航电文过程中帧同步时间较长，从而使接收完整卫星星历的时间较长，导致GPS接收机的首次定位时间的延时问题，本发明有效提高了卫星导航电文帧同步的速度，从而加快了卫星星历解析的速度。本发明实施例的方法包括：S1：对捕获跟踪到的第一颗卫星进行完整帧同步处理；S2：对后续捕获跟踪到的卫星采用字校验对齐帧同步处理；S3：对进行完整帧同步处理和采用字校验对齐帧同步处理之后获取到的帧字进行解析并获取坐标信息。

说明书

技术领域

本发明实施例涉及导航通讯技术领域，具体涉及一种卫星导航电文处理方法及GPS接收机。

背景技术

GPS(GlobalPositioningSystem,全球定位系统)接收机一个重要的性能指标是接收机启动后输出当前坐标的快慢，即首次定位时间(TimeToFirstFix,TTFF)，包括了对卫星信号的捕获、跟踪、位同步、帧同步、数据解调、导航电文译码以及定位解算的一系列过程。根据接收机启动时所掌握的各种数据信息状况的不同，接收机的启动方式一般可以分为三种：冷启动、暖启动和热启动方式。

其中，当处于冷启动或暖启动方式时，接收机并不知道当前的时间及其所处的位置，并且在其存储器上也没有保存任何有效卫星星历。因此，GPS接收机只能处于盲捕状态，即它只能在整个GPS卫星星座中逐个依次搜索所有卫星。在获得了至少4颗卫星的伪距测量值及其星历参数后，才能完成对接收机坐标的三维定位解算。卫星星历数据包含在卫星导航电文的第1、2、3子帧当中，要解析卫星星历数据，需要首先完成对这些导航电文的帧字进行完整帧同步处理。

然而，上述提及的至少需要跟踪4颗卫星，再进行帧同步处理获取整个星历之后才能获取GPS接收机的首次定位，才能进行后续的导航卫星在某个瞬时的准确坐标的现有技术，影响了卫星星历解析的速度，从而使GPS接收机的首次定位时间变长。

发明内容

本发明实施例提供了一种卫星导航电文处理方法及GPS接收机，解决了现有技术中接收机获取卫星导航电文过程中帧同步时间较长，从而使接收完整卫星星历的时间较长，导致GPS接收机的首次定位时间的延时问题，本发明有效提高了卫星导航电文帧同步的速度，从而加快了卫星星历解析的速度。

本发明实施例提供的一种卫星导航电文处理方法，包括：

S1：对捕获跟踪到的第一卫星进行完整帧同步处理；

S2：对后续捕获跟踪到的卫星进行字校验对齐帧同步处理；

S3：对所述进行完整帧同步处理和所述进行校验帧同步处理之后获取到的帧字进行解析并获取坐标信息。

优选地，

所述步骤S1之前还包括：

判断所述接收机的启动模式，若为冷启动，则根据PRN号依次进行所述第一颗卫星的捕获跟踪，若为暖启动，则根据历书信息对可见的所述第一颗卫星的进行优先捕获跟踪。

优选地，

所述完整帧同步处理为在接收到的导航比特中进行搜索8位同步码和导航电文字校验处理。

优选地，

所述步骤S2具体包括：

对后续捕获跟踪到的卫星的导航比特依次进行搜索电文字校验的所述校验帧同步处理；

对每一个所述导航比特的帧字与完成所述完整帧同步处理的所述第一卫星或所述校验帧同步处理的所述卫星的按照预置电文对齐方式处理。

优选地，

所述对每一个所述导航比特的帧字与完成所述完整帧同步处理的所述第一卫星或所述校验帧同步处理的所述卫星的按照预置电文对齐方式处理具体包括：

通过取模运算确定完成所述完整帧同步处理的所述第一卫星或所述校验帧同步处理的所述卫星的帧字位置；

对所述帧字位置按照导航比特数目按字进行回退处理，所述导航比特数目为完成所述完整帧同步处理的所述第一卫星或所述校验帧同步处理的所述卫星的导航比特数目。

优选地，

所述步骤S3具体包括：

对所述进行完整帧同步处理和所述进行校验帧同步处理之后获取到的校验正确的帧字进行依次解析并获取坐标信息。

本发明实施例中提供的一种GPS接收机，包括：

第一同步单元，用于对捕获跟踪到的第一卫星进行完整帧同步处理；

第二同步单元，用于对后续捕获跟踪到的卫星进行校验帧同步处理；

解析单元，用于对所述进行完整帧同步处理和所述进行校验帧同步处理之后获取到的校验正确的帧字进行依次解析并获取坐标信息。

优选地，

所述的GPS接收机还包括：

模式确定单元，用于判断所述接收机的启动模式，若为冷启动，则根据PRN号依次进行所述第一颗卫星的捕获跟踪，若为暖启动，则根据历书信息对可见的所述第一颗卫星的进行优先捕获跟踪。

优选地，

所述第二同步单元具体包括：

第二同步子单元，用于所述接收机对后续捕获跟踪到的卫星的导航比特依次进行搜索电文字校验的所述校验帧同步处理；

对齐子单元，用于对每一个所述导航比特的帧字与完成所述完整帧同步处理的所述第一卫星或所述校验帧同步处理的所述卫星的按照预置电文对齐方式处理。

优选地，

所述对齐子单元具体包括：

运算模块，用于通过取模运算确定完成所述完整帧同步处理的所述第一卫星或所述校验帧同步处理的所述卫星的帧字位置；

确定模块，用于对所述帧字位置按照导航比特数目个字进行回退处理，并确定当前帧字位置，所述导航比特数目为完成所述完整帧同步处理的所述第一卫星或所述校验帧同步处理的所述卫星的导航比特数目。

本发明实施例中提供的一种卫星导航电文处理方法及GPS接收机，其中方法包括：S1：对捕获跟踪到的第一卫星进行完整帧同步处理；S2：对后续捕获跟踪到的卫星进行校验帧同步处理；S3：对进行完整帧同步处理和进行校验帧同步处理之后获取到的帧字进行解析并获取坐标信息。本实施例中，通过仅对第一个捕获跟踪到的卫星进行完整帧同步处理，再对之后捕获跟踪到的卫星进行校验帧同步处理，再解析校验正确后的帧字获取坐标信息的设计，解决了现有技术中为完成GPS接收机的首次定位，至少需要跟踪4颗卫星并进行完整帧同步处理之后才能开始解析卫星的星历，从而导致GPS接收机的首次定位时间的延时问题，本发明能够加快了卫星星历解析的速度。

附图说明

图1为本发明一种卫星导航电文处理方法的第一实施例流程图；

图2为本发明一种卫星导航电文处理方法的第二实施例流程图；

图3为本发明的卫星导航电文对齐方式的示意图；

图4为本发明一种GPS接收机的一个实施例的结构示意图；

图5为本发明一种GPS接收机的另一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

PRN是伪随机噪声码(pseudorandomnoisecode)的缩写，C/A码和P码均为伪码，在GPS导航系统中又称为测距码，卫星导航所用的伪噪声码，是噪声通讯的成功实践。

本发明实施例提供了一种卫星导航电文处理方法及GPS接收机，解决了现有技术中接收机获取卫星导航电文过程中帧同步时间较长，从而使接收完整卫星星历的时间较长，导致GPS接收机的首次定位时间的延时问题，本发明有效提高了卫星导航电文帧同步的速度，从而加快了卫星星历解析的速度。

请参阅图1，本发明实施例中的一种卫星电文处理方法的第一实施例包括：

S1：对捕获跟踪到的第一卫星进行完整帧同步处理；

本是实施例中，当需要对开机进行导航以确定坐标位置时，首先需要对捕获跟踪到的第一卫星进行完整帧同步处理，需要说明的是，前述的进行完整帧同步处理可以是对捕获跟踪到的第一颗卫星，在接收到的导航比特中按搜索8位同步码及字校验的方式完成正常帧同步。捕获跟踪到的第一颗卫星是指接收机从上电开始后进入工作状态所跟踪到的卫星。

S2：对后续捕获跟踪到的卫星进行校验帧同步处理；

当对捕获跟踪到的第一卫星进行完整帧同步处理之后，需要对后续捕获跟踪到的卫星进行校验帧同步处理，可以理解的是，前述的进行校验帧同步处理为在后续捕获跟踪到的卫星做帧同步时，在接收到的导航比特中直接搜索导航电文字进行连续两个字校验，且校验正确的位置。

S3：对进行完整帧同步处理和进行校验帧同步处理之后获取到的帧字进行解析并获取坐标信息。

当对后续捕获跟踪到的卫星进行校验帧同步处理之后，需要对进行完整帧同步处理和进行校验帧同步处理之后获取到的帧字进行解析并获取坐标信息。

需要说明的是，本发明实施例可以应用于GPS导航系统，同样也可以应用于中国北斗(BeiDou)系统、伽利略(Galileo)系统以及GLONASS等全球导航卫星系统(GNSS)。

本实施例中，通过仅对第一个捕获跟踪到的卫星进行完整帧同步处理，再对之后捕获跟踪到的卫星进行校验帧同步处理，再解析校验正确后的帧字获取坐标信息的设计，解决了现有技术中接收机获取卫星导航电文过程中帧同步时间较长，从而使接收完整卫星星历的时间较长，导致GPS接收机的首次定位时间的延时问题，本发明有效提高了卫星导航电文帧同步的速度，从而加快了卫星星历解析的速度。

上面是对导航电文处理方法的过程进行详细的描述，下面将对后续捕获跟踪到的卫星进行校验帧同步处理的过程进行详细的描述，请参阅图2，本发明实施例中的一种卫星导航电文处理方法的第二实施例包括：

201、判断接收机的启动模式，若为冷启动，则执行步骤202，若为暖启动，则执行步骤203；

本实施例中，当需要对开机进行导航以确定坐标位置时，首先需要判断接收机的启动模式，若为冷启动，则执行步骤202，若为暖启动，则执行步骤203。

202、根据PRN号依次进行卫星的捕获跟踪；

当判断接收机的启动模式为冷启动时，则根据PRN号依次进行卫星的捕获跟踪，可以理解的是，前述的PRN号可以是对于冷启动由于没有任何先验信息，GPS接收机例如可以从PRN号为1至32的卫星依次进行捕获。

203、根据历书信息对可见的卫星进行优先捕获跟踪；

当判断接收机的启动模式为暖启动时，则根据历书信息对可见的卫星的进行优先捕获跟踪，需要说明的是，暖启动方式由于利用历书信息可以计算出卫星大致的位置，因此需要对可见卫星进行优先捕获跟踪。

204、对捕获跟踪到的第一卫星进行完整帧同步处理；

本实施例中，当步骤202和203对第一颗卫星的进行捕获跟踪之后，首先需要对捕获跟踪到的第一卫星进行完整帧同步处理，需要说明的是，前述的进行完整帧同步处理可以是对捕获跟踪到的第一颗卫星，在接收到的导航比特中按搜索8位同步码及字校验的方式完成正常帧同步。捕获跟踪到的第一颗卫星是指接收机从上电开始后进入工作状态所跟踪到的卫星。

可以理解的是，前述的盲捕模式将在后续的实施例中进行详细的描述，此次具体不再赘述。

205、对后续捕获跟踪到的卫星的导航比特依次进行搜索导航电文字校验的校验帧同步处理；

当对捕获跟踪到的第一卫星进行完整帧同步处理之后，需要对后续捕获跟踪到的卫星进行校验帧同步处理，可以理解的是，前述的进行校验帧同步处理为在后续捕获跟踪到的卫星做帧同步时，在接收到的导航比特中直接搜索导航电文字进行连续两个字校验，且校验正确的位置。

206、对每一个导航比特的帧字与完成完整帧同步处理的第一卫星或校验帧同步处理的卫星的按照预置电文对齐方式处理；

当对后续捕获跟踪到的卫星进行校验帧同步处理之后，需要对每一个导航比特的帧字与完成完整帧同步处理的第一卫星或校验帧同步处理的卫星的按照预置电文对齐方式处理，需要说明的是，前述的导航电文字进行连续两个字校验，且校验正确之后，搜索到字校验正确的位置后，需要与已经完成帧同步的卫星的导航比特字做对齐分析，并确定当前卫星导航电文的帧字位置以完成帧同步，可以理解的是，若当前没有完成帧同步的卫星，则执行步骤204按照完整帧同步处理，即搜索8位同步码及校验的方式完成正常帧同步处理。

必须说明的是，请参阅图3所示，前述的预置电文对齐方式处理过程如下：

A)前述的完成完整帧同步处理的第一卫星或校验帧同步处理的卫星，假设接收机当前某一个已完成帧同步处理的卫星的子帧号为F，子帧内字号为W，接收的导航比特个数为M，GPS导航电文中的30个导航比特为一个字，其中，每个子帧包含10个字，因此，该卫星当前的帧字位置计算过程如下：

a、W＝W+M/30；

b、F＝F+W/10；

c、W＝W％10；

d、F＝F％5；

前述的％表示做取模运算,/表示除法运算，这里只取商的整数部分(下同)。

B)根据某一个已完成帧同步处理的卫星的帧字位置确定当前需要进行帧同步的卫星的帧字具体位置，根据卫星导航电文发射同步性原理，可以确定当前待帧同步卫星所在的帧字位置即为①中所计算的F和W值。

C)推算当前需要进行帧同步的卫星字校验正确点的帧字具体位置。假设当前从第一个字校验正确的位置开始，接收机已经接收了N个导航比特，则完整的字个数可以表示为：

N＝N/30；

因此，从A中所计算的F和W值回退N个字，即为当前需要帧同步卫星字校验正确点的帧字所在的具体位置，帧同步过程完成。

207、对进行完整帧同步处理和进行校验帧同步处理之后获取到的帧字进行解析并获取坐标信息。

当对后续捕获跟踪到的卫星进行校验帧同步处理之后，需要对进行完整帧同步处理和进行校验帧同步处理之后获取到的帧字进行解析并获取坐标信息。

需要说明的是，本本发明实施例可以应用于GPS导航系统，同样也可以应用于中国北斗(BeiDou)系统、伽利略(Galileo)系统以及GLONASS等全球导航卫星系统(GNSS)。

本实施例中，通过仅对第一个捕获跟踪到的卫星进行完整帧同步处理，再对之后获跟踪到的卫星进行校验帧同步处理，并对后续的卫星的帧字位置进行运算获取确切位置信息，再解析校验正确后的帧字获取坐标信息的设计，解决了现有技术中接收机获取卫星导航电文过程中帧同步时间较长，从而使接收完整卫星星历的时间较长，导致GPS接收机的首次定位时间的延时问题，本发明有效提高了卫星导航电文帧同步的速度，从而加快了卫星星历解析的速度。

请参阅图4，本发明实施例中提供的一种GPS接收机的一个实施例包括：

第一同步单元401，用于对捕获跟踪到的第一卫星进行完整帧同步处理；

第二同步单元402，用于对后续捕获跟踪到的卫星进行校验帧同步处理；

解析单元403，用于对进行完整帧同步处理和进行校验帧同步处理之后获取到的校验正确的帧字进行依次解析并获取坐标信息。

本实施例中，通过第一同步单元401仅对第一个捕获跟踪到的卫星进行完整帧同步处理，第二同步单元402再对之后获跟踪到的卫星进行校验帧同步处理，解析单元403再解析校验正确后的帧字获取坐标信息的设计，解决了现有技术中接收机获取卫星导航电文过程中帧同步时间较长，从而使接收完整卫星星历的时间较长，导致GPS接收机的首次定位时间的延时问题，本发明有效提高了卫星导航电文帧同步的速度，从而加快了卫星星历解析的速度。

上面是对GPS接收机的各个单元进行详细的描述，下面将对第二同步单元的各个子单元进行详细的描述，请参阅图5，本发明实施例中提供的一种GPS接收机的一个实施例包括：

模式确定单元501，用于判断接收机的启动模式，若为冷启动，则根据PRN号依次进行第一颗卫星的捕获跟踪，若为暖启动，则根据历书信息对可见的第一颗卫星的进行优先捕获跟踪。

第一同步单元502，用于对捕获跟踪到的第一卫星进行完整帧同步处理；

第二同步单元503，用于对后续捕获跟踪到的卫星进行校验帧同步处理；

其中，第二同步单元503还可以进一步包括：

第二同步子单元5031，用于接收机对后续捕获跟踪到的卫星的导航比特依次进行搜索电文字校验的校验帧同步处理；

对齐子单元5032，用于对每一个导航比特的帧字与完成完整帧同步处理的第一卫星或校验帧同步处理的卫星的按照预置电文对齐方式处理；

对齐子单元5032还可以进一步包括：

运算模块5032a，用于通过取模运算确定完成完整帧同步处理的第一卫星或校验帧同步处理的卫星的帧字位置；

确定模块5032b，用于对帧字位置按照导航比特数目个字进行回退处理，并确定当前帧字位置，导航比特数目为完成完整帧同步处理的第一卫星或校验帧同步处理的卫星的导航比特数目。

解析单元504，用于对进行完整帧同步处理和进行校验帧同步处理之后获取到的校验正确的帧字进行依次解析并获取坐标信息。

本实施例中，通过第一同步单元502仅对第一个捕获跟踪到的卫星进行完整帧同步处理，第二同步子单元5031再对之后获跟踪到的卫星进行校验帧同步处理，对齐子单元5032并对后续的卫星的帧字位置进行运算获取确切位置信息，解析单元504再解析校验正确后的帧字获取坐标信息的设计，解决了现有技术中接收机获取卫星导航电文过程中帧同步时间较长，从而使接收完整卫星星历的时间较长，导致GPS接收机的首次定位时间的延时问题，本发明有效提高了卫星导航电文帧同步的速度，从而加快了卫星星历解析的速度。

所属领域的专业技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务端，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。