阅读说明：本技术 一种星历收集的方法 (Ephemeris collection method ) 是由 张坚 杜洪伟 于 2020-04-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种接收机星历收集的方法包括：GNSS接收机同时接收同一颗北斗卫星分别通过频段1和频段2发射的第一卫星信号和第二卫星信号,第一卫星信号和第二卫星信号均包括相同的北斗卫星星历数据；GNSS接收机对接收到来自频段1和频段2的相同子帧的北斗卫星星历数据进行验证和拼接,得到正确完整的北斗卫星星历数据。本发明利用了北斗双频接收机的双频数据接收的特点,对单频发生误码的情况进行补救,从而快速收集到正确完整的星历数据,使得接收机能够快速定位,提升了用户体验。(The invention discloses a method for collecting ephemeris of a receiver, which comprises the following steps: the GNSS receiver simultaneously receives a first satellite signal and a second satellite signal which are respectively transmitted by the same Beidou satellite through a frequency band 1 and a frequency band 2, and the first satellite signal and the second satellite signal both comprise the same Beidou satellite ephemeris data; and the GNSS receiver verifies and splices the received Beidou satellite ephemeris data from the same sub-frames of the frequency band 1 and the frequency band 2 to obtain correct and complete Beidou satellite ephemeris data. The invention utilizes the characteristic of double-frequency data receiving of the Beidou double-frequency receiver to remedy the situation of error codes generated in a single frequency, thereby quickly collecting correct and complete ephemeris data, enabling the receiver to be positioned quickly and improving the user experience.)

一种星历收集的方法

技术领域

本发明涉及卫星定位技术领域，公开了一种北斗双频接收机星历收集方法及装置。

背景技术

在卫星基带信号处理的过程中，接收机收到卫星信号后，通过跟踪环路，实现对信号的载波和伪码的剥离。经过对跟踪环路的IP支路输出数据进行位同步、帧同步处理，从多个信号电平中找到bit起始沿和帧起始位置，最终通过解码模块从多个连续的子帧中提取出完整的星历信息。

在当前高精度定位需求逐渐旺盛的场景下，越来越多的接收机支持双频信号处理。双频接收机同时接收一颗卫星上发出的两个(或者更多)频段的信号，通过差分定位算法来提高定位精度。一颗卫星的不同频段信号上调制的星历信息完全一致，一般接收机只会对一频段数据进行解码处理，而其它频段的数据在完成帧同步后便直接舍弃。

接收机在实际长期运行过程中，会出现多种原因，导致卫星通道子帧校验不通过。弱信号条件下，数据的误码率会显著提高。对于北斗GEO卫星，由于其一个子帧电平只持续2ms，无法通过长时间相干累加来进行能量积累，容易发生误码，从而导致经常无法通过子帧校验。在某一子帧无法通过校验后，该子帧数据被舍弃，若该子帧包含有星历数据，则会导致星历不完整。会使得系统无法及时获得新的星历，对卫星位置的计算产生错误。

因此，迫切需要一种解决上述问题的方法。

发明内容

针对背景技术所面临的问题，本发明的目的在于提供一种北斗双频接收机星历收集方法，对此，本发明提出了一种接收机星历手机的方法，包括以下步骤：GNSS接收机同时接收同一颗北斗卫星分别通过频段1和频段2发射的第一卫星信号和第二卫星信号，第一卫星信号和第二卫星信号均包括相同的北斗卫星星历数据；GNSS接收机对接收到来自频段1和频段2的相同子帧的北斗卫星星历数据进行验证和拼接，得到正确完整的北斗卫星星历数据。

进一步，对北斗卫星星历数据的验证具体为以字为单位且采用BCH校验法验证。

进一步，对北斗卫星星历数据进行验证和拼接具体为：当频段1的某个子帧W未通过校验时，对该子帧的所有字进行校验，确定该子帧W未通过校验的字W1的位置；校验频段2的相同子帧Z的相同位置处的字Z1，若通过校验，将频段2的字Z1拼接到频段1的子帧W上，得到完整正确的子帧。

进一步，校验频段2的相同子帧Z的相同位置处的字Z1，若未通过校验，将该字W1分为两个BCH单元，分别标记为单元W11和单元W12，分别对单元W11和单元W12进行校验，找到未通过校验的单元，再校验频段2的相同子帧的相同位置的单元，若通过校验，将频段2的该单元拼接到频段1的未通过校验的单元的位置处，得到正确完整的子帧。

进一步，拼接前通过子帧的同步码，确定频段2的字或单元是否发生翻转，若无翻转，则直接将频段2通过验证的单元或字拼接到频段1上，否则需要将频段2的字或单元数据电平翻转后再替换。

进一步，GNSS接收机还同时接收同一颗北斗卫星通过频段3发射的第三卫星信号，第三卫星信号与第一卫星信号、第二卫星信号均包括相同的北斗卫星星历数据；GNSS接收机对接收到来自频段1、频段2及频段3的相同子帧的北斗卫星星历数据进行验证和拼接，得到正确完整的北斗卫星星历数据。

进一步，一套完整的北斗卫星星历数据历时30秒，北斗卫星不断重复的间隔30秒分别通过频段1和频段2发送北斗卫星星历数据。

进一步，北斗卫星星历数据由页、帧、子帧、字、比特组成，一套北斗星历数据在一段时间内保持不变，并循环播发。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。

进一步，一种接收机星历收集装置包括：接收单元，用于通过GNSS接收机同时接收同一颗北斗卫星分别通过频段1和频段2发射的第一卫星信号和第二卫星信号，第一卫星信号和第二卫星信号均包括相同的北斗卫星星历数据；校验拼接单元，用于通过GNSS接收机对接收到来自频段1和频段2的相同子帧的北斗卫星星历数据进行验证和拼接，得到正确完整的北斗卫星星历数据。

与现有技术相比，本发明提供了一种接收机星历收集方法，GNSS接收机同时接收同一颗北斗卫星分别通过频段1和频段2发射的第一卫星信号和第二卫星信号，第一卫星信号和第二卫星信号均包括相同的北斗卫星星历数据；GNSS接收机对接收到来自频段1和频段2的相同子帧的北斗卫星星历数据进行验证和拼接，得到正确完整的北斗卫星星历数据。本发明利用了北斗双频接收机的双频数据接收的特点，对单频发生误码的情况进行补救，从而快速收集到正确完整的星历数据，使得接收机能够快速定位，提升了用户体验。

附图说明

图1为本发明一种接收机星历收集方法的流程示意图；

图2为本发明一种接收机星历收集装置的示意图。

通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。

具体实施方式

下文将详细的对示例性实施例进行说明，所提供的实施例中所描述的实施方式代表本发明的部分较佳实施方式，而并非全部实施方式。基于本发明中的实施例以及图文，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所能获得的所有其他实施例，都将在本发明保护的范围之内。

GNSS接收机接收到的卫星数据流，经过捕获跟踪，进行载波和伪码的剥离后，依次进行位同步、帧同步、解码操作，从而获得卫星电文数据。利用这些卫星电文数据解算出卫星位置和时间模型，进而解算出接收机的位置信息或解算出用户的位置信息。在现代化信息社会中，对于快速而准确的定位的需求越来越高，例如在自动驾驶或者无人机方面，都需要快速精确的定位。在进行子帧解码之前，为确保子帧数据的正确性，会首先对该子帧进行校验，只有通过校验的子帧才会进行电文解码，多个子帧电文解码才能拼凑出一套完整的导航电文。在GEO卫星中，每隔30秒，GNSS接收机就能重复接收到这样的多个子帧。其他实施例中，对于GEO卫星，该重复时间为3 秒。

北斗卫星导航数据由超帧、主帧和子帧组成，每个子帧又由字组成，每个字又由多个比特组成。北斗卫星循环播发卫星信号，每间隔30秒GNSS接收机就可以收到一套完整的星历数据。但是较弱信号条件下，这些星历数据的误码率会显著提高，利用这一套存在误码的星历数据不能够解算出卫星位置和时间模型，也就无法解算出用户的位置信息。传统的处理方法每隔30 秒，按照子帧为单位不断收集下一套星历数据的正确的子帧，直到收集到一套正确的星历数据，该方法要求整个子帧中的所有字都正确，才能收集到正确的子帧。但是较弱信号下误码率较高，接收机可能很长时间才能收集到一套完整正确的星历数据，进而接收机需要很长时间才能够定位。不符合时下对定位速度的要求。

北斗GEO卫星的一个数据比特只维持2ms，相比GPS L1与BDS非GEO卫星信号的20ms比特周期，GEO信号无法进行20ms的长时间相干累加，导致北斗GEO卫星的帧同步校验更容易不通过。GPS L1信号采用的是奇偶校验， BDS B1/B3信号都采用BCH校验的方式。一般情况下，只要有一个字没有通过校验，该整个子帧都不可用，进而导致当前记录的导航电文不完整。必须保证一套导航电文所对应的多个子帧全部通过校验，该卫星通道才会进行导航电文更新。

一个子帧包括10个字，第1个字为遥测字，其前15位包含11位同步码，后15位采用了BCH(15,11,1)校验，后9个字都采用了2个BCH (15,11,1)校验，并进行了交织。当子帧校验不通过时，该子帧可能只有某一个字的BCH校验未通过或者某一个字的一个BCH单元未通过校验，而其它字通过了校验。

在当前高精度定位需求逐渐旺盛的场景下，越来越多的接收机支持双频信号处理。双频接收机同时接收一颗卫星上发出的两个(或者更多)频段的信号，通过差分定位算法来提高定位精度。同一颗卫星的不同频段信号上调制的星历信息完全一致。

例如，如图1，本发明提供的一种接收机星历收集的方法包括：S1， GNSS接收机同时接收同一颗北斗卫星分别通过频段1和频段2发射的第一卫星信号和第二卫星信号，第一卫星信号和第二卫星信号均包括相同的北斗卫星星历数据；S2，GNSS接收机对接收到来自频段1和频段2的相同子帧的北斗卫星星历数据进行验证和拼接，得到正确完整的北斗卫星星历数据。对北斗卫星星历数据的验证具体为以字为单位且采用BCH校验法验证。

对北斗卫星星历数据进行验证和拼接时，当频段1的某个子帧W未通过校验时，对该子帧的所有字进行校验，确定该子帧W未通过校验的字W1的位置；然后，校验频段2的相同子帧Z的相同位置处的字Z1，相同子帧Z指的是子帧Z上的星历数据与子帧W的星历数据完全一致，相同位置指的是子帧 Z上的字的位置与子帧W上字的位置相同，若字Z1通过校验，则将频段2的字Z1拼接到频段1的子帧W上，即用字Z1替换掉子帧W上的字W1，从而得到完整正确的子帧，进而收集到完整正确的一套子帧，进而收集到完整正确的一套星历数据，进而解算出接收机的位置信息。

校验频段2的相同子帧Z的相同位置处的字Z1时，若字Z1也未通过校验，将该字W1分为两个BCH单元，分别标记为单元W11和单元W12，分别对单元W11和单元W12进行校验，找到未通过校验的单元W11，再校验频段2 的相同子帧的相同位置的单元Z11，若Z11通过校验，将频段2的该单元Z11 拼接到频段1的未通过校验的单元W11的位置处，得到正确完整的子帧。也就是用单元Z11替换掉单元W11得到完整正确的字，从而得到完整正确的子帧，进而收集到完整正确的一套子帧，进而收集到完整正确的一套星历数据，进而解算出接收机的位置信息。

而且，拼接替换字或者单元前，通过子帧的同步码确定频段2的字或单元是否发生翻转，若无翻转，则直接将频段2通过验证的单元或字拼接到频段1上，否则需要将频段2的字或单元数据电平翻转后再替换。

其他GNSS接收机还可能同时接收同一颗北斗卫星通过频段3发射的第三卫星信号，第三卫星信号与第一卫星信号、第二卫星信号均包括相同的北斗卫星星历数据；GNSS接收机对接收到来自频段1、频段2及频段3的相同子帧的北斗卫星星历数据进行验证和拼接，得到正确完整的北斗卫星星历数据。拼接替换法如上，不再重述。

非GEO卫星中，一套完整的北斗卫星星历数据历时30秒，北斗卫星不断重复的间隔30秒分别通过频段1和频段2发送北斗卫星星历数据。北斗卫星星历数据由页、帧、子帧、字、比特组成，一套北斗星历数据在一段时间内保持不变，并循环播发。

该方法利用的了北斗导航电文的上述结构特点，在频段1某个字BCH校验未通过的情况下，转而对频段2对应位置字进行校验，若此时频段2校验通过，则可以用频段2的字替换频段1对应位置的字。进一步的，若频段1 和频段2双频同一位置的字都没有通过BCH校验，该字为非遥测字，此时分别记为w1和z1，将每一个字分为两个BCH单元，即w1＝w11+w12z1＝z11+z12。若两个字的出错位置出现在不同的BCH单元，例如w1和z1中出错的位置分别为w11和z12，则可以将通过校验的部分进行组合，组成新的字a＝z11+w12,用该字a替换w进行解码。在替换的过程中需要注意，由于BCH校验对电文翻转不敏感，所以可能出现频段2与频段2电文电平相反的情况，因此需要在替换前比较频段1和频段2同一子帧的同步码，若两者同相，则直接替换，否则需要将30比特数据电平翻转后再替换。

如图2，本发明还提供一种接收机星历收集装置包括：S10，接收单元，通过GNSS接收机同时接收同一颗北斗卫星分别通过频段1和频段2发射的第一卫星信号和第二卫星信号，第一卫星信号和第二卫星信号均包括相同的北斗卫星星历数据；S20，校验拼接单元，通过GNSS接收机对接收到来自频段 1和频段2的相同子帧的北斗卫星星历数据进行验证和拼接，得到正确完整的北斗卫星星历数据。

本发明还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一所述方法的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。

在符合本领域技术人员的知识和能力水平范围内，本文提及的各种实施例或者技术特征在不冲突的情况下，可以相互组合而作为另外一些可选实施例，这些并未被一一罗列出来的、由有限数量的技术特征组合形成的有限数量的可选实施例，仍属于本发明揭露的技术范围内，亦是本领域技术人员结合附图和上文所能理解或推断而得出的。

最后再次强调，上文所列举的实施例，为本发明较为典型的、较佳实施例，仅用于详细说明、解释本发明的技术方案，以便于读者理解，并不用以限制本发明的保护范围或者应用。

因此，在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等而获得的技术方案，都应被涵盖在本发明的保护范围之内。