專利名稱：一種應(yīng)用于全球衛(wèi)星定位與導(dǎo)航系統(tǒng)中的快速定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于全球衛(wèi)星定位與導(dǎo)航系統(tǒng)中的定位方法，尤其涉及一種應(yīng)用于全球衛(wèi)星定位與導(dǎo)航系統(tǒng)中的快速定位方法，屬于全球衛(wèi)星定位領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
全球衛(wèi)星定位與導(dǎo)航系統(tǒng)，例如GPS、GLONASS, GALILEO、北斗系統(tǒng)，最基本和最主要的任務(wù)是確定用戶在空間的位置，為用戶提供空間坐標(biāo)，簡稱為定位。全球衛(wèi)星定位與導(dǎo)航系統(tǒng)包括一組用于發(fā)射信號的衛(wèi)星，形成衛(wèi)星星座，保證用戶能夠全球、全天進行定位導(dǎo)航。評判全球衛(wèi)星定位與導(dǎo)航系統(tǒng)優(yōu)劣的主要參數(shù)包括定位時間、定位精度及能夠定位的區(qū)域和時間等等。GPS接收機定位時間主要指標(biāo)分為冷啟動和熱啟動定位時間，冷啟動條件是指用戶概略位置、開機時間、衛(wèi)星星歷、衛(wèi)星歷書等都未知的情況下GPS接收機的定位時間；而熱啟動條件是指用戶概略位置、開機概略時間、衛(wèi)星星歷都已知的情況下GPS 接收機的定位時間。GPS等衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)進行用戶位置定位時需要知道衛(wèi)星的位置和觀測的偽距，而衛(wèi)星位置和偽距都與衛(wèi)星的發(fā)射時間有關(guān)，所以接收機要進行定位必須正確的獲取衛(wèi)星發(fā)射時間。用戶接收機為獲取衛(wèi)星的發(fā)射時間，必須完成比特同步(bit synchronization)和幀同步(frame synchronization)，即使有衛(wèi)星星歷也至少需要6秒的時間才能完成幀同步，這嚴(yán)重影響到GPS首次定位時間，故目前接收機冷啟動定位時間大都在30 60秒之間。NiiloSirola提出一種RangeFit方法，Roland Kaniuth稱之為 Snapshot，這些方法都是利用衛(wèi)星發(fā)射時間Ims以下的歷元計數(shù)計算偽距進行定位，從而不需要進行比特同步和幀同步即可進行定位解算，使得TTFF可在1秒內(nèi)完成，故目前大都 GPS接收機熱啟動定位時間在1秒以內(nèi)。但同時RangeFit方法也存在一定的缺陷，即初始時間誤差、初始坐標(biāo)誤差和鐘差等誤差的等效距離和需小于150km，即使初始位置沒有誤差， 初始時間誤差也必須在210秒以內(nèi)，這種約束條件嚴(yán)重影響了 RangeFit法的應(yīng)用，故大部分接收機指標(biāo)(TTFF小于1秒)是指在熱啟動和AGPS條件下的指標(biāo)。然后許多用戶在開機定位時并不能滿足熱啟動條件，同時又不是完全的冷啟動， 例如開機時的用戶位置與最后定位的位置距離較遠，達到150km，這是經(jīng)常發(fā)生的，特別是車載設(shè)備，這就使得開機首次定位時間(TTFF)至少要大于6秒以上。對于一些特殊應(yīng)用， 特別是從開機到結(jié)束整個過程只有幾十秒的應(yīng)用，這個問題尤其明顯，限制了很多導(dǎo)航定位應(yīng)用。如何在各種條件下實現(xiàn)GPS等衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)快速定位是用戶接收機一個重要的研究方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對如何在各種條件下實現(xiàn)GPS等衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)快速定位是用戶接收機一個重要的研究方向的需要，提供一種應(yīng)用于全球衛(wèi)星定位與導(dǎo)航系統(tǒng)中的快速定位方法。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下ー種應(yīng)用于全球衛(wèi)星定位與導(dǎo)航系統(tǒng) 中的快速定位方法包括以下步驟1)從接收機的存儲設(shè)備中獲取接收機的初始時間和衛(wèi)星星歷；2)進行衛(wèi)星的捕獲和跟蹤從而獲取衛(wèi)星的多普勒觀測值，并進行碼相位時間計數(shù) 器的累積得到碼相位的值；3)利用獲取的接收機的初始時間、衛(wèi)星星歷和n顆衛(wèi)星的實測多普勒觀測值組建 多普勒解算方程，并對該多普勒解算方程進行解算得到衛(wèi)星發(fā)射時間和接收機的位置估算 值與初始值的差值；利用通過多普勒解算獲得的差值和接收機的初始時間以及衛(wèi)星星歷計 算出衛(wèi)星發(fā)射時間和接收機位置的估算值，這個估算值比初始值更準(zhǔn)確，但它的精度與接 收機速度有關(guān)，一般在100公里以內(nèi)，不能直接作為最后的定位結(jié)果輸出；4)將步驟幻中解算得到的衛(wèi)星發(fā)射時間和接收機位置的估算值作為不完備偽距 解算方程的輸入條件，組建不完備偽距解算方程，解算得到衛(wèi)星發(fā)射時間和接收機的位置 的準(zhǔn)確值與步驟3)得出的估算值的差值，利用通過不完備偽距解算獲得的差值和衛(wèi)星發(fā) 射時間以及接收機位置的估算值，從而可求出衛(wèi)星發(fā)射時間和接收機位置的準(zhǔn)確值。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進。進一歩，所述步驟幻中n顆衛(wèi)星聯(lián)合多普勒解算方程為
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于全球衛(wèi)星定位與導(dǎo)航系統(tǒng)中的快速定位方法，其特征在于，包括以下步驟1)從接收機的存儲設(shè)備中獲取接收機的初始時間和衛(wèi)星星歷；2)進行衛(wèi)星的捕獲和跟蹤從而獲取衛(wèi)星的實測多普勒觀測值，并進行碼相位時間計數(shù)器的累積得到碼相位的值；3)利用獲取的接收機的初始時間、衛(wèi)星星歷和η顆衛(wèi)星的實測多普勒觀測值組建多普勒解算方程，并對該多普勒解算方程進行解算得到衛(wèi)星發(fā)射時間和接收機的位置估算值與初始值的差值；利用通過多普勒解算獲得的差值和接收機的初始時間以及衛(wèi)星星歷計算出衛(wèi)星發(fā)射時間和接收機位置的估算值；4)將步驟幻中解算得到的衛(wèi)星發(fā)射時間和接收機位置的估算值作為不完備偽距解算方程的輸入條件，組建不完備偽距解算方程，解算得到衛(wèi)星發(fā)射時間和接收機的位置的準(zhǔn)確值與步驟3)得出的估算值的差值，利用通過不完備偽距解算獲得的差值和衛(wèi)星發(fā)射時間以及接收機位置的估算值，從而可求出衛(wèi)星發(fā)射時間和接收機位置的準(zhǔn)確值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于全球衛(wèi)星定位與導(dǎo)航系統(tǒng)中的快速定位方法，其特征在于，所述步驟幻中η顆衛(wèi)星聯(lián)合多普勒解算方程為
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于全球衛(wèi)星定位與導(dǎo)航系統(tǒng)中的快速定位方法，其特征在于，所述快速定位方法是利用碼相位的值進行定位解算，所述步驟4)中不完備偽距解算方程為第i號衛(wèi)星不完備偽距表示如下Ii = ΓΓΒθΛ(ΑΝ +Φ +^- Si(^)T0 +ε)式中
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用于全球衛(wèi)星定位與導(dǎo)航系統(tǒng)中的快速定位方法，其特征在于，在同時觀測η顆衛(wèi)星，衛(wèi)星發(fā)射時間誤差δ Ts時，用于不完備偽距定位的線性化表達式如下L = H· ΔΧ其中
全文摘要
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于全球衛(wèi)星定位與導(dǎo)航系統(tǒng)中的快速定位方法?？焖俣ㄎ环椒òㄒ韵虏襟E獲取接收機的初始時間、衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星的多普勒觀測值；利用獲取的接收機的初始時間、衛(wèi)星星歷和多普勒觀測值組建多普勒解算方程，并對該多普勒解算方程進行解算得到衛(wèi)星發(fā)射時間和接收機的位置的估計值；組建不完備偽距(RangFit)解算方程，解算得到衛(wèi)星發(fā)射時間和接收機的位置的準(zhǔn)確值。本發(fā)明快速定位方法能夠在接收機開機初始位置未知、時間誤差在千秒甚至萬秒以內(nèi)完成快速定位解算，使得首次定位時間小于1秒，并且能夠獲得較高的定位精度，大大提高了適用性，降低了用戶系統(tǒng)成本。
文檔編號G01S19/30GK102486540SQ20101057568
公開日2012年6月6日 申請日期2010年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月6日
發(fā)明者孫金海, 李金海, 汪峰, 閻躍鵬 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所