[发明专利]GPS快速重定位方法

说明书

技术领域

本发明属于GPS(卫星定位系统)技术领域，尤其涉及GPS快速重定位方法。

背景技术

如图1，GPS宏观结构包含的两个核心部分是：星历数据和传输时间。卫星星历数据包括卫星的星期数、周时间、卫星健康状态、卫星的轨道参数、电离层修正参数和卫星时间修正参数，根据卫星星历，可以计算出卫星的坐标。

GPS星历数据可以分为两类：短期数据：星历数据的第1-3子帧，每30s重复一次，正常情况下约12小时更新一次。长期数据：星历数据的第4-5帧，经过25帧的长度后才能完整地传完，称为“超帧”。每750s重复一次，正常情况下每周更新一次。由于是用来计算卫星的粗略位置，所以有效时间比较长。如图2中前三帧21为短时星历，后两帧22为长期星历。每一帧包含10个word，每个word包含30个bit。长期星历必须包含25帧的数据才能保证含有全部卫星的长期星历数据，被称为“超帧”。

传输时间指卫星信号到达接收机需要的时间，由公式1，根据信号传输时间，我们可以获得卫星到接收机的距离。

但是由于卫星时钟和用户时钟存在偏差，必须对此进行修正，修正后结果见公式2。

d＝c*(tr-t0)；        公式1

d＝c*(tr+nt-t0)       公式2

d＝c*(tt+nt)          公式3

式中，d表示卫星到接收机的实际距离，c表示光速，t0表示卫星发射信号的时间，tr表示接收机接收信号的时间，nt表示接收机与卫星的时间不同步误差，公式3中，tt表示卫星信号的传输时间，其中tt＝tr-t0。

将nt当成另外一个未知量时，就不用担心卫星和接收机的时间误差问题了，因为不管误差有多大，都会计算出nt来对其进行修正。这时只需关心各个卫星信号到达接收机的时间差，也就是伪距，就可以了。相对伪距表示方法如图4，图中每个点表示一个C/A码，时间1ms，点表示的C/A码的个数称为“码数”。码数和伪距时同一个概念的不同表述，通过检测跳变点的位置来获得。假设距离用户最近的卫星(标号41处)到达接收机耗时为第0个点(0ms)，则图中另一颗卫星(标号42处)的距离(图中标记为43)为第9个点(9ms)。经过nt修正后，近处的卫星到达接收机的时间为nt ms，图中标记为41，则远处卫星信号到达接收机的时间为nt+9ms，图中标记为42。

由于定位过程中，难免受到周围较高建筑物的影响，导致正在参与定位运算的卫星暂时失锁，必须进行重新捕获。如果可用来定位的卫星数目不够，就不能够进行正常的定位过程。这时，尽快地重新捕获失锁的卫星，对定位过程的连续进行有十分关键的作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种GPS快速重定位方法，从而使用户接收机在卫星失锁时也能够进行快速正常的定位。

本发明的目的可通过以下的技术措施来实现：一种GPS快速重定位方法，包括以下步骤：

(1)、当GPS软件系统判断卫星处于失锁状态时，根据长期星历数据得出卫星当前相对于用户的仰角；并且判断所述的仰角是否大于预先给定的阀值，如果仰角在给定阀值以下，认定卫星已经变为不可见，跟踪其他卫星代替；如果卫星可见，则按以下步骤处理；

(2)、从跟踪环读取多普勒和C/A码相位，根据读取的多普勒和C/A码相位进行搜索，获得最大能量对应的多普勒和C/A码相位；

(3)、用最大能量对应的多普勒和相位设置跟踪通道，然后判断卫星是否锁定；

(4)、如果判断没有锁定，则回到第步骤(1)；如果判断为锁定，根据当前的C/A码相位和失锁前的相位差值，对失锁前的码数进行调整；

(5)、根据周数、周时间、C/A码数和C/A码相位进行重定位。

所述步骤(1)的失锁判断过程为：当多次C/A码跳变点间隔不满足20或者20的倍数时，判定为失锁。

所述步骤(2)的多普勒搜索范围为：(doppler-0.2，doppler+0.2)，步长为0.05，其中doppler为跟踪环读取的多普勒。

所述步骤(2)的C/A码相位搜索过程为：C/A码相位的整数部分不变，只对小数进行搜索，扫描0.25和0.75两个点。

所述步骤(2)的C/A码相位搜索采用一个通道搜索不同的范围段或多个通道同时搜索不同的范围段。

本发明方法第(1)步骤还可以有进一步的改进：所述失锁判断方法可以为判断是否有连续10个C/A码没有发生跳变；或者判断是否有连续7个C/A码没有发生跳变。