[发明专利]具有改进的导航电文的GNSS无线电信号

说明书

技术领域

本发明涉及卫星无线电导航技术领域。本发明涉及由卫星发送的无线电导航信号(在下文中称为“GNSS无线电信号”或“GNSS信号”)，具体地说，涉及通过这些信号向用户接收机传送的导航电文(message de navigation)以便启用或促进所述接收机的地理定位。

背景技术

GNSS信号(“空间信号”段)是GNSS(“全球导航卫星系统”)空间基础设施与其各个用户段之间的主要接口。在这个方面，其对于在给定环境和使用情境(use context)中的用户可获得的性能起到了重要作用。这是因为性能是所使用的接收算法(取决于使用情境)和到达用户的信号的质量(受传播状况的影响)的结果。

信号的频谱特性和时间特性(例如载波频率、功率或调制(PRN、BPSK、BOC速率)参数)基本确定了互操作性、跟踪和干扰以及多径鲁棒性等方面的性能。

导航电文本身也是性能的主导因素。其在内容方面，而且借助于其结构，在可用性(鲁棒性)和延迟(或者响应性)方面，确定了服务。除其它之外，导航电文包含来自发送卫星的星历(éphéméride)和时钟校正数据(“DECH”)的一集合。该DECH的集合是指足以允许接收机计算卫星位置和卫星时钟误差的一数据集合。导航电文对捕获性能，尤其是捕获时间(也称为“首次定位时间”)做出了重要贡献。

然而，GNSS信号及其导航电文的设计也是各种预期服务要求与内容(例如，并且对于伽利略(Galileo)系统来说：开放服务(OS)、生命安全(SoL)、搜索和救援返回链路消息(SAR RLM)等)，有时是冲突的性能目标(响应性和鲁棒性)、以及操作约束或技术约束(互操作性、卫星的质量(masse)/消耗/体积等)之间妥协的结果。

因此，与GPS C/A信号相比，伽利略E1OS和GPS L1C信号并入了多种变化：新的导航电文结构、PRN码、优化的调制方案等。两种信号尤其针对开放服务，主要是旨在用于消费者接收机，并且通常操作在困难的环境(例如，城市峡谷)中。然而，这两个信号在其设计上显著不同：L1C GPS信号仅针对开放服务，而伽利略OS信号被设计成既处理开放服务又提供实时完整性数据(SoL)和SAR返回链路信道(SAR RLM)。因此，伽利略电文不仅包含星历和时间(时钟校正)数据条目，而且包含另外的数据条目。

发明内容

本发明的目标是：在允许在不具有可用的先前星历和时钟数据条目的接收机(例如，因为其没有得到辅助或是部分得到辅助的)中的捕获时间减少的方面改进导航电文。

根据本发明，一种GNSS无线电信号包括作为一系列帧发送的导航电文，每个帧由多个子帧组成，每个子帧包含足够用于计算卫星位置和卫星时钟误差的星历和时钟校正数据(DECH)的第一集合。每个子帧还包含与DECH的第一集合相比更精简(即，大小较小)、但足够用于以较低程度的精度(与DECH的第一集合可能进行的计算相比)来计算所述卫星位置和卫星时钟误差的DECH的第二集合，每个子帧中存在DECH的第二集合的至少两个副本，使得两个连续副本之间的定时差异不超过所述子帧的持续时间的70％。

虽然现有或计划的导航电文在每个子帧中包含DECH的单个集合，但本发明提出了一种导航电文，其中，每个子帧包含不那么庞大的DECH的第二集合的至少两个副本。鉴于DECH的第二集合的两个连续副本之间的定时差异不超过所述子帧的持续时间的70％，使得用于收集DECH的一完整集合的最大等待时间(在最坏情况下，假定对导航电文成功解码)基本短于所述子帧的持续时间。因此，在非辅助模式中操作的接收机将例如能够更快地对其正在监测的卫星进行定位，从而确定接收机位置。将指出的是：将只可能以较低程度的精度(例如，以大约一百米的不确定度而不是几米的不确定度)来对卫星进行定位。基于这种卫星位置的地理定位因此将受到较高水平的不确定度的影响。然而，如果接收和信噪比状况允许，在最坏情况下(假定对导航电文成功解码)，一旦大致等于子帧的持续时间的一时间段已经流逝，鉴于DECH的第一集合将是可用的，则这种增加的不确定度将仅是短暂的。将理解的是：用户将察觉到平均等待时间(在启动接收机之后)会极大地减小。

将指出的是：除了DECH的第一集合之外，DECH的第二集合经由相同的传输信道(导航电文)进行广播。因此，接收机可以在不需要经由另一个渠道(A-GNSS)接收辅助数据的情况下减少其从冷机状态(froid)起的捕获时间。

优选地，DECH的第二集合的两个连续副本之间的定时差异不超过所述子帧的持续时间的60％。