一种卫星定位方法
阅读说明：本技术 一种卫星定位方法 (Satellite positioning method ) 是由 吉旭东 于 2020-07-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种卫星定位方法,其特征在于,适用于一全球卫星定位系统GPS接收器,该GPS接收器与数个卫星之间各自具有一虚拟距离,各该虚拟距离包含一整数电码值及一小数电码值,该GPS接收器包括：一射频前端单元,用以接收各该卫星所传送的信号,该信号不包含卫星星历；一卫星信号撷取单元,与该射频前端单元电性连接,用以撷取该射频前端单元自各该卫星接收的该信号,并计算各该卫星所传送的该信号的一电码相位。本发明提供的卫星定位方法和接收器,通过对接收到的卫星信号进行识别,并获取卫星信号对应的各个卫星导航系统的卫星信息进行定位,不仅实现了对多种卫星导航系统的支持,还能够提高定位精度。(The invention discloses a satellite positioning method, which is characterized in that the method is suitable for a Global Positioning System (GPS) receiver, the GPS receiver and a plurality of satellites respectively have a virtual distance, each virtual distance comprises an integer code value and a decimal code value, and the GPS receiver comprises: a radio frequency front end unit for receiving signals transmitted by each satellite, the signals not including satellite ephemeris; a satellite signal capturing unit electrically connected to the RF front-end unit for capturing the signal received by the RF front-end unit from each satellite and calculating a code phase of the signal transmitted by each satellite. According to the satellite positioning method and the receiver provided by the invention, the received satellite signals are identified, and the satellite information of each satellite navigation system corresponding to the satellite signals is obtained for positioning, so that the support for various satellite navigation systems is realized, and the positioning accuracy can be improved.)
技术领域
本发明涉及卫星定位技术领域,更具体的说是涉及一种卫星定位方法。
背景技术
全球定位系统(Global Positioning System，GPS)是全球使用非常泛的卫星定位系统。如果单一的使用GPS进行定位，由于不同国家、地区甚至遮挡物等因素的存在，会影响卫星定位系统的使用和定位的精确度。
由于卫星定位具有许多优势，例如全球覆盖率高(高达98％)、高精确度、快速、省时、应用广泛、可移动定位等等，使得卫星定位早已成为室外定位的一项重要指标技术。
传统的卫星定位接收机的定位程序可分为撷取、追踪及定位三个程序。在撷取程序中，卫星定位接收机用以计算出天空中可视的卫星的电码相位以及都卜勒位移。在追踪程序中，卫星定位接收机用以使本地的信号与卫星信号同步，进而解出卫星星历等参数，其中卫星星历为后续定位程序中所不可或缺的参数，包含卫星的绝对发射时间以及卫星轨道信息。在定位程序中，卫星定位接收机用以根据卫星星历等参数，取得正确的卫星位置以及卫星与卫星定位接收机之间的虚拟距离，计算其所处的位置。
对于传统的卫星定位接收机而言，一旦在追踪程序中无法正常取得卫星星历的信息，将无法取得卫星的绝对发射时间以及卫星轨道信息；而在缺乏卫星的绝对发射时间以及卫星轨道信息的情况下，传统的卫星定位接收机将无法取得正确的卫星位置以及卫星与卫星定位接收机之间的虚拟距离，因而无法计算出使用者的定位位置。
传统的卫星定位接收机可包含射频前端单元、卫星信号撷取单元、卫星信号追踪单元以及定位计算单元，其中射频前端单元作为卫星及卫星定位接收机之间的通信接口，而卫星信号撷取单元、卫星信号追踪单元以及定位计算单元分别用以执行撷取、追踪及定位三个程序。由于卫星传送卫星星历的传输率非常低(大约50bps)，故卫星信号追踪单元从卫星下载并处理一笔完整的卫星星历数据(包含卫星的绝对发射时间以及卫星轨道信息)，需要花费非常多的时间(大约30秒至数分钟)。于是，传统的卫星定位接收机普遍存有一个急需解决的问题，那就是首次定位(或称为冷开机)的速度过慢，导致使用者等待时间过长，或影响到其应用层面。
有鉴于此，如何改善传统的卫星定位接收机因其卫星信号追踪单元需花费过多的时间从卫星下载并处理一笔完整的卫星星历而导致首次定位的速度过慢的问题，确为所属技术领域中亟需克服的重要问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种卫星定位方法，能够充分利用多种卫星定位系统的定位优势，保障定位性能，并且同一时间接收和处理一种卫星定位系统的定位数据，减少运算量，进而提高定位速度，降低功耗。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种卫星定位方法，其特征在于，适用于一全球卫星定位系统GPS接收器，该GPS接收器与数个卫星之间各自具有一虚拟距离，各该虚拟距离包含一整数电码值及一小数电码值，该GPS接收器包括：一射频前端单元，用以接收各该卫星所传送的信号，该信号不包含卫星星历；一卫星信号撷取单元，与该射频前端单元电性连接，用以撷取该射频前端单元自各该卫星接收的该信号，并计算各该卫星所传送的该信号的一电码相位；一卫星虚拟距离计算装置，与该卫星信号撷取单元电性连接，并包含：一接收器，用以自该卫星信号撷取单元接收各该卫星所传送的该信号的该电码相位；以及一处理器，与该接收器电性连接，并用以执行下列操作：根据各该电码相位计算各该虚拟距离的该小数电码值；界定一近似点位置；对该近似点位置进行一线性化技术处理；基于该线性化技术处理，计算该近似点位置至各该卫星的一单位向量矩阵；根据各该单位向量矩阵及各该小数电码值计算各该虚拟距离的一估测小数电码值；以及经由一迭代演算法逼近各该估测小数电码值至各该小数电码值以计算各该虚拟距离的该整数电码值，并根据各该小数电码值与各该整数电码值计算各该虚拟距离；以及一定位计算单元，与该卫星虚拟距离计算装置电性连接，并用以根据该卫星虚拟距离计算装置所计算的这些虚拟距离定位该GPS接收器；还包括：检测接收机接收到的卫星信号是否来自不同的n个卫星导航系统，其中，n为大于1的整数；若是，则根据各所述卫星导航系统中的定位卫星的卫星信息来计算所述接收机的定位信息和所述GPS 接收器相对于各卫星导航系统的时钟偏差对应的位移量；所述根据各所述卫星导航系统中的定位卫星的卫星信息来计算所述GPS接收器的定位信息和所述GPS接收器相对于各卫星导航系统的时钟偏差对应的位移量的步骤包括：为各所述卫星导航系统中的定位卫星分配资源；对分配有资源的各所述定位卫星进行跟踪捕获，以得到各所述定位卫星的包括伪距、坐标信息、速度信息和频率信息的卫星信息；以及根据所述卫星信息来计算所述GPS接收器的定位信息和所述位移量。
优选的，在上述一种卫星定位方法中，所述检测接收机接收到的卫星信号是否来自不同的n个卫星导航系统的步骤包括：根据所接收到的卫星信号的I支路普通测距码判断该卫星信号是否来自北斗卫星导航系统、全球定位系统或者伽利略卫星导航系统，以及根据所接收到的卫星信号的频率判断该卫星信号是否来自格罗纳斯卫星导航系统。
优选的，在上述一种卫星定位方法中，所述该卫星定位接收机与数个卫星之间各自具有一虚拟距离，各该虚拟距离包含一整数电码值及一小数电码值，该卫星定位接收机包含一射频前端单元、一卫星信号撷取单元、一卫星虚拟距离计算装置及一定位计算单元，该卫星定位方法包含下列步骤：
(a)使该射频前端单元接收各该卫星所传送的信号，该信号不包含卫星星历；
(b)使该卫星信号撷取单元撷取该射频前端单元自各该卫星接收的该信号，并计算各该卫星所传送的该信号的一电码相位；
(c)使该卫星虚拟距离计算装置自该卫星信号撷取单元接收各该卫星所传送的该信号的该电码相位；
(d)使该卫星虚拟距离计算装置根据各该电码相位计算各该虚拟距离的该小数电码值；
(e)使该卫星虚拟距离计算装置界定一近似点位置；
(f)使该卫星虚拟距离计算装置根据该近似点位置与各该小数电码值计算各该虚拟距；离的该整数电码值，并根据各该小数电码值与各该整数电码值计算各该虚拟距离；以及(g)使该定位计算单元根据该卫星虚拟距离计算装置所计算的这些虚拟距离定位该卫星定位接收机；该步骤(f)更包含下列步骤：
(f1)使一处理器对该近似点位置进行一线性化技术处理；
(f3)使该处理器基于该线性化技术处理计算该近似点位置至各该卫星的一单位向量矩阵；
(f5)使该处理器根据各该单位向量矩阵及各该小数电码值计算各该虚拟距离的一估测小数电码值；以及(f6)使该处理器经由一迭代演算法逼近各该估测小数电码值至各该小数电码值以计算各该整数电码值。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供的卫星定位方法和接收器，通过对接收到的卫星信号进行识别，并获取卫星信号对应的各个卫星导航系统的卫星信息进行定位，不仅实现了对多种卫星导航系统的支持，还能够提高定位精度。
具体实施方式
下面将结合本发明实施，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅本发明公开的一种卫星定位方法，具体包括：
适用于一全球卫星定位系统GPS接收器，该GPS接收器与数个卫星之间各自具有一虚拟距离，各该虚拟距离包含一整数电码值及一小数电码值，该 GPS接收器包括：一射频前端单元，用以接收各该卫星所传送的信号，该信号不包含卫星星历；一卫星信号撷取单元，与该射频前端单元电性连接，用以撷取该射频前端单元自各该卫星接收的该信号，并计算各该卫星所传送的该信号的一电码相位；一卫星虚拟距离计算装置，与该卫星信号撷取单元电性连接，并包含：一接收器，用以自该卫星信号撷取单元接收各该卫星所传送的该信号的该电码相位；以及一处理器，与该接收器电性连接，并用以执行下列操作：根据各该电码相位计算各该虚拟距离的该小数电码值；界定一近似点位置；对该近似点位置进行一线性化技术处理；基于该线性化技术处理，计算该近似点位置至各该卫星的一单位向量矩阵；根据各该单位向量矩阵及各该小数电码值计算各该虚拟距离的一估测小数电码值；以及经由一迭代演算法逼近各该估测小数电码值至各该小数电码值以计算各该虚拟距离的该整数电码值，并根据各该小数电码值与各该整数电码值计算各该虚拟距离；以及一定位计算单元，与该卫星虚拟距离计算装置电性连接，并用以根据该卫星虚拟距离计算装置所计算的这些虚拟距离定位该GPS接收器；还包括：检测接收机接收到的卫星信号是否来自不同的n个卫星导航系统，其中，n为大于1的整数；若是，则根据各所述卫星导航系统中的定位卫星的卫星信息来计算所述接收机的定位信息和所述GPS接收器相对于各卫星导航系统的时钟偏差对应的位移量；所述根据各所述卫星导航系统中的定位卫星的卫星信息来计算所述GPS接收器的定位信息和所述GPS接收器相对于各卫星导航系统的时钟偏差对应的位移量的步骤包括：为各所述卫星导航系统中的定位卫星分配资源；对分配有资源的各所述定位卫星进行跟踪捕获，以得到各所述定位卫星的包括伪距、坐标信息、速度信息和频率信息的卫星信息；以及根据所述卫星信息来计算所述GPS接收器的定位信息和所述位移量。
为了进一步优化上述技术方案，所述检测接收机接收到的卫星信号是否来自不同的n个卫星导航系统的步骤包括：根据所接收到的卫星信号的I支路普通测距码判断该卫星信号是否来自北斗卫星导航系统、全球定位系统或者伽利略卫星导航系统，以及根据所接收到的卫星信号的频率判断该卫星信号是否来自格罗纳斯卫星导航系统。
为了进一步优化上述技术方案，所述该卫星定位接收机与数个卫星之间各自具有一虚拟距离，各该虚拟距离包含一整数电码值及一小数电码值，该卫星定位接收机包含一射频前端单元、一卫星信号撷取单元、一卫星虚拟距离计算装置及一定位计算单元，该卫星定位方法包含下列步骤：
(a)使该射频前端单元接收各该卫星所传送的信号，该信号不包含卫星星历；
(b)使该卫星信号撷取单元撷取该射频前端单元自各该卫星接收的该信号，并计算各该卫星所传送的该信号的一电码相位；
(c)使该卫星虚拟距离计算装置自该卫星信号撷取单元接收各该卫星所传送的该信号的该电码相位；
(d)使该卫星虚拟距离计算装置根据各该电码相位计算各该虚拟距离的该小数电码值；
(e)使该卫星虚拟距离计算装置界定一近似点位置；
(f)使该卫星虚拟距离计算装置根据该近似点位置与各该小数电码值计算各该虚拟距；离的该整数电码值，并根据各该小数电码值与各该整数电码值计算各该虚拟距离；以及(g)使该定位计算单元根据该卫星虚拟距离计算装置所计算的这些虚拟距离定位该卫星定位接收机；该步骤(f)更包含下列步骤：
(f1)使一处理器对该近似点位置进行一线性化技术处理；
(f3)使该处理器基于该线性化技术处理计算该近似点位置至各该卫星的一单位向量矩阵；
(f5)使该处理器根据各该单位向量矩阵及各该小数电码值计算各该虚拟距离的一估测小数电码值；以及(f6)使该处理器经由一迭代演算法逼近各该估测小数电码值至各该小数电码值以计算各该整数电码值。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。