一種加快衛星導航接收機熱啟動定位速度的方法及系統的制作方法
【專利摘要】一種加快衛星導航接收機熱啟動定位速度的方法,包括步驟:獲取接收機上一次關機時的RTC時間TR1和時鐘相位TRP1;獲取接收機重新開機時的RTC時間TR2和時鐘相位TRP2;計算關機時間間隔ΔT,所述ΔT=(TR2-TR1)+(TRP2–TRP1);根據所述關機時間間隔ΔT進行熱啟動。該方法在傳統的單純利用RTC時間進行熱啟動的基礎上,引進了RTC時鐘相位,得出更為精確的關機時間間隔,并進一步減少了系統時間誤差,從而提高了熱啟動的定位速度,改進了傳統方法的不足。同時,本發明還提供一種加快衛星導航接收機熱啟動定位速度的系統。
【專利說明】一種加快衛星導航接收機熱啟動定位速度的方法及系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及衛星導航領域,特別涉及一種加快衛星導航接收機熱啟動定位速度的方法及系統。
【背景技術】
[0002]GNSS系統的一項重要應用是提供已知當前時間和可見星星歷及歷書等信息情況下的快速定位,一般叫這種應用為熱啟動定位。熱啟動是衛星導航接收機定位功能中非常重要的組成部分,其具體表現形式為接收機可以在停機后(一般為2小時內)重新開機,只需要非常短(一般為幾秒鐘)的時間,即可提供定位信息。熱啟動定位成功的非常重要的條件之一就是接收機時間的精準度,時間精準度越高則熱啟動定位速度越快位置越準。
[0003]當前的熱啟動技術,一般直接選取傳統RTC時間作為已知當前時間這個條件,但是實際上這種傳統的RTC時間存在著兩種缺陷。一種缺陷來自于RTC晶振時鐘的不準確性,另一種缺陷來自于RTC時鐘和系統時鐘的非同步性。第一種缺陷具有時間累積特性,熱啟動間隔時間越長其表現越嚴重;第二種缺陷則與熱啟動間隔時間無關,只是由于第一種缺陷時間累積特性的存在,它會相對的在啟動間隔時間較短的情況下表現得更具主導性。
[0004]傳統RTC時間的第二種缺陷,會導致系統獲取RTC時間時,不可避免的引入非同步誤差。忽略RTC時鐘和系統時鐘本身頻偏的因素,一般情況下,該誤差范圍為1個RTC時鐘周期。由于在接收機熱啟動算法中,需要獲取上一次關機前最后一次存儲的RTC時間和重新開機后的當前的RTC時間兩個參量,該誤差范圍會擴大為2個RTC時鐘周期,約為61us。這個誤差將導致接收機理論上無法直接判定碼相位邊界,也就無法直接實現熱啟動定位。
[0005]加快熱啟動定位時間的方法有多種多樣,著眼點各有不同,有從原始算法出發的,有從提高信號質量出發的,有從改善解算算法出發的,有從提高硬件性能出發的。加快熱啟動定位速度的方法是無止境的,不能只采取一種方法,而應該把盡量多的手段融合在一起。
【發明內容】
[0006]基于上述情況,本發明提供了一種加快衛星導航接收機熱啟動定位速度的方法。該方法在傳統的單純利用RTC時間進行熱啟動的基礎上,引進了 RTC時鐘相位,得出更為精確的關機時間間隔,并進一步減少了系統時間誤差,從而提高了熱啟動的定位速度,改進了傳統方法的不足。
[0007]—種加快衛星導航接收機熱啟動定位速度的方法,包括步驟:包括步驟:獲取接收機上一次關機時的RTC時間TK1和時鐘相位TKP1 ;獲取接收機重新開機時的RTC時間ΤΚ2和時鐘相位1^2 ;計算關機時間間隔ΛΤ,所述ΛΤ = (TE2-TE1) + (TEP2 - ΤΕΡ1);根據所述關機時間間隔進行熱啟動。
[0008]所述關機時間間隔還包含其誤差δ = δ1+δ2;其中,SiSRTC時鐘晶振頻偏累積誤差;\為RTC時鐘與系統時鐘的非同步誤差,其誤差范圍為[_(TSYS1+TSYS2)/2,+ (Tsys1+TSYS2)/2],TSYS1表示關機前的系統時鐘周期,TSYS2重新開機后的系統時鐘周期。
[0009]所述RTC時間TK =m*TKrc,其中TKrc表示一個RTC時鐘周期,m表示該時刻相對于時間零點參考點的時間段內所包含的RTC時鐘周期的個數;所述RTC時鐘相位TKP=n*TSYS,其中TSYS表示一個系統時鐘周期,η表示該時刻相對于當前RTC周期起始參考點的時間段內所包含的系統時鐘周期的個數;所述TKT。^ N*TSYS,取Ν為大于2的整數。
[0010]一種加快衛星導航接收機熱啟動定位速度的系統,包括:RTC數據獲取模塊,用于獲取接收機上一次關機時的RTC時間TK1和時鐘相位TKP1與接收機重新開機時的RTC時間ΤΚ2和時鐘相位ΤΚΡ2 ;數據處理模塊,用于計算關機時間間隔ΛΤ = (TE2 -TE1) + (TEP2 - TEP1);熱啟動定位模塊,根據所述關機時間間隔ΛΤ進行熱啟動定位。
[0011]所述關機時間間隔還包含其誤差δ = δ1+δ2;其中,SiSRTC時鐘晶振頻偏累積誤差?入為RTC時鐘與系統時鐘的非同步誤差,其不確定范圍為[_(TSYS1+TSYS2)/2,+ (Tsys1+TSYS2)/2],TSYS1表示關機前的系統時鐘周期,TSYS2重新開機后的系統時鐘周期。
[0012]這里,所述RTC時間TK=m*TKrc,其中TKTC表示一個RTC時鐘周期,m表示該時刻相對于時間零點參考點的時間段內所包含的RTC時鐘周期的個數;所述RTC時鐘相位ΤκP=n*TSYS,其中TSYS表示一個系統時鐘周期,η表示該時刻相對于當前RTC周期起始參考點(一般選取上升沿或下降沿)的時間段內所包含的系統時鐘周期的個數;所述TKT。^ N*TSYS,為體現該方法的優勢,取N為大于2的整數。
[0013]相較于現有技術,本發明改進了傳統的單純利用RTC時間進行熱啟動的不足。通過引進RTC時鐘相位,獲取關機前及開機后的RTC時間和時鐘相位,得出了更為精確的關機時間間隔,并進一步減少了系統時間誤差,從而提高了熱啟動的定位速度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明的一種加快衛星導航接收機熱啟動定位速度的方法實施例的流程示意圖;
圖2是本發明的RTC時鐘與系統時鐘關系示意圖;
圖3是本發明的接收機關機前的RTC時鐘與系統時鐘關系示意圖;
圖4是本發明的接收機重新開機后的RTC時鐘與系統時鐘關系示意圖;
圖5是本發明的一種加快衛星導航接收機熱啟動定位速度的系統結構示意圖。
【具體實施方式】
[0015]以下結合其中的較佳實施方式對本發明方案進行詳細闡述。圖1中示出了本發明一種加快衛星導航接收機熱啟動定位速度的方法實施例的流程示意圖。
[0016]如圖1所示,本實施例中的方法包括步驟:
S101:獲取接收機上一次關機時的RTC時間TK1和時鐘相位TKP1。
[0017]接收機定時存儲熱啟動所需要的信息,包括用戶位置、速度和各可見星星歷及歷書等信息,特別的應當包括RTC時間TK1和時鐘相位TKP1。這些信息應當存儲到非易失存儲器中,以保證接收機關機后這些信息不會丟失。
[0018]如圖2所示,RTC時間Τκ可以表示為TK=m*TKTC,其中TKrc表示一個RTC時鐘周期,m表示該時亥ij相對于時間零點參考點的時間段內所包含的RTC時鐘周期的個數;RTC時鐘相位TKP,可以表示成TKP=n*TSYS,其中TSYS表示一個系統時鐘周期,η表示該時刻相對于當前RTC周期起始參考點(一般選取上升沿或下降沿)的時間段內所包含的系統時鐘周期的個數;Τκτ。?N*TSYS,為體現該方法的優勢,取Ν為大于2的整數。
[0019]如圖3所示,表示的是關機前RTC時鐘和系統時鐘的關系圖,此時系統時鐘周期為T
丄SYS1°
[0020]S102:獲取接收機重新開機時的RTC時間TK2和時鐘相位ΤΚΡ2。
[0021]接收機在關機狀態下應當保證RTC時間正常工作,以維持接收機的本地時間。當接收機重新開機時,獲取當前的RTC時間ΤΚ2和時鐘相位ΤΚΡ2。
[0022]如圖4所示,表示的是重新開機后RTC時鐘和系統時鐘的關系圖,此時系統時鐘周期為TSYS2。
[0023]S103:計算關機時間間隔ΛΤ。
[0024]接收機一般情況下的RTC時鐘和系統時鐘是非同步的,而且一般滿足以下關系:TETC?N*TSYS,取N為大于2的整數。接收機總是通過系統時鐘間接地獲取RTC時間,這樣就存在時鐘非同步誤差。
[0025]由于傳統RTC時間統計的是RTC時鐘周期數,即傳統RTC時間TK=m*TKTC,因此無論獲取RTC時間時實際時間處在同一個RTC時鐘周期的任何相位,所獲得的RTC時間是一樣的。這種情況下,單次獲取RTC時間的非同步誤差范圍是(_TKTe/2?+TKTe/2),兩次獲取RTC時間求其間隔的誤差范圍就是(_TRTC; + TETC) ο此時,
其關機時間間隔ΛΤ = (ΤΕ2 -ΤΕ1);
其關機時間間隔誤差δ = δ 1+ δ 2 ; δ 2=(-TETC?+ TETC)。
[0026]其中δ i為RTC時鐘晶振頻偏累積誤差,時間越短其影響越不明顯,由于時鐘頻偏誤差是系統必然存在的誤差,這里不做展開闡述。。δ 2為RTC時鐘與系統時鐘的非同步誤差,關機時間間隔越短其影響越明顯,本發明主要解決這個問題。
[0027]為了減少時鐘非同步誤差,本發明引入了 RTC時鐘相位。其主要方法是利用高頻的系統時鐘以一個RTC時鐘周期為周期進行計數,即TKP=n*TSYS。這樣,接收機在獲取RTC時間的同時,也能獲取對應時刻的RTC時鐘相位。采用本發明的方法后,
其關機時間間隔 ΛΤ = (TE2 -TE1) + (TEP2 - TEP1);
其關機時間間隔誤差:5 = 5^5^5 2=[-(TSYS1+TSYS2)/2, +(TSYS1+TSYS2)/2]。
[0028]如圖3所示,TSYS1為關機前的系統時鐘周期;如圖4所示,TSYS2為重新開機后的系統時鐘周期。
[0029]對比本發明和現有技術使用的方法,由于一般情況下有 Trtc〉〉TSYS1,TRTC >> TSYS2, TETC- (Tetc+Tetc) /2>> (TSYS1+TSYS2)/2,
因此非同步誤差可以變得非常小,關機時間間隔Λ T的精度得到了提高。
[0030]S104:根據關機時間間隔Δ Τ進行熱啟動。
[0031]利用較精確的關機時間間隔,結合關機前記錄的可見星星歷等信息,可以計算得到較精確的衛星信號發射時間,并進一步計算獲得較精確的衛星當前位置。利用較精確的衛星當前位置結合接收機捕獲跟蹤功能,實現較快速的熱啟動定位。
[0032]作為更好的實施方式,利用S103求得的關機時間間隔誤差δ,還可以進一步確定跟蹤所需進行的跟蹤同步類型。跟蹤同步類型的確定,以GPS為例:
1、時間誤差小于6s,可以直接同步導航電文子幀,需要跟蹤進行導航比特同步; 2、時間誤差小于20ms,可以直接同步導航比特,需要跟蹤進行C/Α碼同步;
3、時間誤差小于1ms,可以直接同步C/Α碼,需要跟蹤進行C/Α碼相位同步;
4、時間誤差小于lus,可以直接同步C/Α碼相位。
[0033]由于跟蹤同步C/Α碼相位、C/Α碼、導航比特和數據幀所需的時間時逐步增長的,所以關機時間間隔誤差越小則跟蹤同步所需花費的時間就越少。
[0034]實現跟蹤同步后,就可以進一步進行精確的偽距和多普勒頻率計算。獲取了上述的衛星當前位置、偽距和多普勒頻率計算等的結果后,系統即可以實現快速熱啟動定位。
[0035]圖5中示出了本發明的一種加快衛星導航接收機熱啟動定位速度的系統結構示意圖。
[0036]一種加快衛星導航接收機熱啟動定位速度的系統,包括:RTC數據獲取模塊,用于獲取接收機上一次關機時的RTC時間TK1和時鐘相位TKP1與接收機重新開機時的RTC時間ΤΚ2和時鐘相位ΤΚΡ2 ;數據處理模塊,用于計算關機時間間隔ΛΤ = (TE2 -TE1) + (TEP2 - TEP1);熱啟動定位模塊,根據所述關機時間間隔ΛΤ和誤差δ進行衛星當前位置、偽距、多普勒等一系列運算,進行熱啟動定位。
[0037]所述關機時間間隔還包含關機時間間隔誤差δ = δ 1+ δ 2 ;其中,δ i為RTC時鐘晶振頻偏累積誤差;\為RTC時鐘與系統時鐘的非同步誤差,其誤差范圍為[_(TSYS1+TSYS2)/2,+ (Tsys1+TSYS2)/2],TSYS1表示關機前的系統時鐘周期,TSYS2重新開機后的系統時鐘周期。
[0038]所述RTC時間Τκ,可以表示為TK=m*TKrc,其中TKTC表示一個RTC時鐘周期,m表示該時刻相對于時間零點參考點的時間段內所包含的RTC時鐘周期的個數;所述RTC時鐘相位TKP,可以表示成TKP=n*TSYS,其中TSYS表示一個系統時鐘周期,η表示該時亥lj相對于當前RTC周期起始參考點(一般選取上升沿或下降沿)的時間段內所包含的系統時鐘周期的個數;所述TKT。^ N*TSYS,為體現該方法的優勢,取N為大于2的整數。
[0039]本系統應用了本發明實施例的方法,帶來的好處與方法實施例中的內容相同,此處不再展開描述。
[0040]以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式,其描述較為具體和詳細,但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是,對于本領域的普通技術人員來說,在不脫離本發明構思的前提下,還可以做出若干變形和改進,這些都屬于本發明的保護范圍。因此,本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種加快衛星導航接收機熱啟動定位速度的方法,其特征在于,包括步驟:獲取接收機上一次關機時的RTC時間Tki和時鐘相位Tkpi ;獲取接收機重新開機時的RTC時間Tk2和時鐘相位Tkp2 ;計算關機時間間隔AT,所述AT = (Te2-Tei) + (TKP2 - Tkpi);根據所述關機時間間隔Λ T進行熱啟動。
2.根據權利要求1所述的加快衛星導航接收機熱啟動定位速度的方法,其特征在于:所述關機時間間隔AT還包含關機時間間隔誤差δ = δ1+δ2;其中,S1 SRTC時鐘晶振頻偏累積誤差;S 2為RTC時鐘與系統時鐘的非同步誤差,其誤差范圍為[_(TSYS1+TSYS2)/2,+ (Tsysi+Tsys2)/2],Tsysi表示關機前的系統時鐘周期,Tsys2重新開機后的系統時鐘周期。
3.根據權利要求1所述的加快衛星導航接收機熱啟動定位速度的方法,其特征在于:所述RTC時間Tk =m*TKrc,其中Τκτ。表示一個RTC時鐘周期,m表示該時刻相對于時間零點參考點的時間段內所包含的RTC時鐘周期的個數;所述RTC時鐘相位TKP=n*TSYS,其中Tsys表示一個系統時鐘周期,η表示該時刻相對于當前RTC周期起始參考點的時間段內所包含的系統時鐘周期的個數;所述TKT。^ N*TSYS,取N為大于2的整數。
4.一種加快衛星導航接收機熱啟動定位速度的系統,其特征在于,包括:RTC數據獲取模塊,用于獲取接收機上一次關機時的RTC時間Tki和時鐘相位Tkpi與接收機重新開機時的RTC時間Tk2和時鐘相位TKP2;數據處理模塊,用于計算關機時間間隔AT = (TE2 - Tei) +(Tkp2-Tkpi);熱啟動定位模塊,根據所述關機時間間隔AT進行熱啟動定位。
5.根據權利要求5所述的加快衛星導航接收機熱啟動定位速度的系統,其特征在于:所述關機時間間隔還包含關機時間間隔誤差δ = δ1+δ2;其中,S1SRTC時鐘晶振頻偏累積誤差;S2為RTC時鐘與系統時鐘的非同步誤差,其范圍為[_(TSYS1+TSYS2)/2,+ (Tsysi+Tsys2)/2],Tsysi表示關機前的系統時鐘周期,Tsys2重新開機后的系統時鐘周期。
6.根據權利要求5所述的加快衛星導航接收機熱啟動定位速度的系統,其特征在于:所述RTC時間Tk =m*TKrc,其中Τκτ。表示一個RTC時鐘周期,m表示該時刻相對于時間零點參考點的時間段內所包含的RTC時鐘周期的個數;所述RTC時鐘相位TKP=n*TSYS,其中Tsys表示一個系統時鐘周期,η表示該時刻相對于當前RTC周期起始參考點的時間段內所包含的系統時鐘周期的個數;所述TKT。^ N*TSYS,取N為大于2的整數。
【文檔編號】G01S19/13GK104316935SQ201410541744
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月15日 優先權日:2014年10月15日
【發明者】吳加興 申請人:泰斗微電子科技有限公司