[发明专利]用于GPS软件接收机的初始定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及全球导航卫星系统GNS S(Global Navigation Satellite Sy stem)软件导航接收机，尤其涉及用于GPS软件接收机的初始定位方法。

背景技术

随着嵌入式移动平台存储和运算能力的迅速提高，为GPS软件接收机便携化提供了巨大的发展空间，但由于基带处理中大量复杂运算的存在，软件接收机的实时化仍是目前面临的最大挑战。在整个软件接收机基带信号处理中，耗时最大以及消耗资源最多的环节是卫星信号的跟踪操作，目前提高跟踪操作效率的方法主要有几种，一种是针对于降低GPS接收机测量中的热噪声误差和动态应力误差，以提高跟踪结果的准确性，另外的方法几乎都是针对加快跟踪速度的，包括多核多线程的并行算法，以及其它形式的并行模式，这些处理方法的问题在于应用在性能高的PC机上效果比较好，但是对于资源和运算能力都比较差的嵌入式设备则效果不好，尤其是现在主流的嵌入式设备还都是单核，不支持多核或者多线程任务。

针对嵌入式平台上的实时化导航，如何提高跟踪阶段的效率、快速完成GPS接收机的初始定位，缩短冷启动时间TTFF(Time To First Fix)是GPS软件接收机实现实时化的重要任务。接收机进行的初始定位的快慢也是衡量一个接收机性能的关键指标。

在GPS接收机中为了完成初始定位，必须获得4颗以上的卫星星历数据，而这些包含卫星轨道位置数据的星历分布在导航数据的前三个子帧当中，为了接收1、2、3子帧的完整数据，传统的方法是完整跟踪解调全部5个子帧，由于接收机开始接收的随机性以及跟踪环路的锁定时间的随机性，考虑到首个子帧的不完整性，实际必须跟踪6个子帧才能确保其中包含完整的1、2、3子帧数据，这无疑加重了跟踪环路的处理量和运算时间，增加了资源开销，不适合在嵌入式平台上实现快速冷启动。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种可以用于GPS软件接收机的快速初始定位方法，减少跟踪环路的处理量和运算时间，提高卫星跟踪阶段的效率，缩短冷启动时间。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提出了一种GPS软件接收机的初始定位方法，首先，

不同于现有技术只是降低跟踪环路的运算复杂度，而没有减少处理的数据量，本发明提供的方法是从原始导航数据源出发来减少跟踪环路的数据处理量，通过先跟踪并解调两个子帧长度的导航数据来确定初始帧的帧号，然后根据初始帧号有选择地处理接下来的导航数据，舍弃与初始定位无关的帧，从而大大减少了跟踪阶段的数据处理量，所以能显著缩短冷启动的平均时间，另外，由于读入数据的减少，也大幅度的减少了内存开销。实验结果验证了该方法的可行性，减少了跟踪阶段的处理时间以及资源开销，大幅提高了初始定位效率，为后期的嵌入式平台上的实时化导航奠定了基础。

附图说明

以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：

图1是为根据本发明实施例的GPS导航数据子帧前两个字码遥测字和交接字的示意图；

图2是为根据本发明实施例的错过第一子帧的帧头，检测到第二子帧的起始端的示意图；

图3是为根据本发明实施例的检测到第一子帧和第二子帧的起始端的示意图；

图4是为根据本发明实施例的GPS软件接收机的性能效率的示意图；

图5是为根据本发明实施例的GPS软件接收机的资源效率的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了更好地理解本发明，下面简单介绍几个基本的概念：

GPS软件接收机定位的基本工作过程包括由GPS天线接收到从GPS卫星上发射的GPS信号；经射频前端将其下变频到中频，经模数转换以及采样后得到中频数字基带信号；然后对基带信号进行信号捕获、跟踪、数据解调(包括位同步和帧同步)，得到导航电文数据，根据GPS电文数据格式获取星历数据，进一步计算GPS软件接收机的位置。

导航数据的解调，是将数据从接收信号中分离、提取出来的过程。这个过程包括数据解调、位同步、帧同步、校验等。当C/A码跟踪环路锁定时，从同相臂的瞬时支路就可以解调出包含完整数据的二进制码流。这个二进制码流就是最原始的卫星导航数据。