[发明专利]一种导航卫星信号接收机及其冷启动方法

说明书

技术领域

本发明涉及卫星导航定位领域，更具体地，涉及一种导航卫星信号接收机及其冷启动方法。

背景技术

全球卫星导航定位系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)是一种以卫星为基础的无线电导航系统。卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息，用户接收到这些信息后，经过计算求出接收机的三维位置，三维方向以及运动速度和时间信息。

以全球定位系统（Global Positioning System，GPS）为例，空间部分使用24颗高度约2.02万千米的卫星组成卫星星座。21+3颗卫星均为近圆形轨道，运行周期约为11小时58分， 分布在六个轨道面上（每轨道面四颗），轨道倾角为55度。卫星的分布使得在全球的任何地方，任何时间都可观测到四颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度的几何图形（DOP）。

全球定位系统或北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，BDS），通常每2小时更新一次星历。另一方面，现有的诸如GPS接收机或BD接收机等的卫星信号接收机只有在工作状态下才下载卫星数据，并根据所下载的卫星数据更新卫星信号接收机中的星历。如果接收机要在长时间不工作（例如休眠超过24小时）的情况下重新开始工作，由于接收机中的星历/历书已无效，因此只能采用冷启动或温启动的模式来启动接收机。冷启动需要重新对卫星进行捕获、跟踪和解调，并收集到完整的星历，从而定位所需的时间较长，甚至会长达30到80秒，并且功耗较大。

以GPS导航卫星为例，每颗导航卫星发送的导航电文由不同的帧组成，而在发送的每帧电文中，又由数个子帧组成。其中每帧导航电文长1500比特，共划分为5个子帧，每个子帧长300比特，每个比特长20ms。每一个子帧由10个字组成，每个字长30比特，且每个字的最后6个比特是奇偶校验码。

导航卫星信号接收机的启动模式一般分为三种：冷启动、温启动和热启动。冷启动是指接收机内部没有存储时钟信息、卫星星历、历书、历史接收机位置的情况下的开机启动，从开机启动到第一次定位一般需要40s左右；温启动和热启动分别利用了接收机内部存储的有效历书和星历，可以将开机启动到第一次定位的时间缩短至30秒左右和2秒左右。

目前接收机的冷启动模式，其接收通道在帧同步完成以后，开始收集星历子帧数据，当收集齐一个子帧（300个比特）的数据后，将整个子帧存储至星历存储区，然后继续等待收集完整下一个子帧。由于每次存储至星历存储区的数据是以子帧为单位，浪费了帧同步成功前的不完整星历数据，耗费了更多的时间。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。

本发明的首要目的是克服现有导航卫星信号接收机冷启动时耗费时间长的缺陷，提供一种快速的导航卫星信号接收机的冷启动方法。

本发明的进一步目的是提供一种能够快速冷启动的导航卫星信号接收机。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种导航卫星信号接收机的冷启动方法，所述方法包括以下步骤：

S1：接收多颗卫星的导航电文数据并对其进行位同步，对位同步后的导航电文数据进行存储；

S2：对导航电文数据进行帧同步，在完成帧同步后，获取当前子帧的TOW和子帧号；

S3：根据当前子帧号确定前一子帧的子帧号，如果前一子帧的子帧号为1、2或3，则对前一子帧的导航电文数据进行反向搜索得到部分星历数据，并存储到星历存储区；

S4：继续接收导航电文数据，并将导航电文数据中的星历数据存储到星历存储区，在获得完整的第1、第2和第3子帧的星历数据后，对星历数据进行解码，获取全部星历参数；

S5：当获取到预设颗数的卫星的星历参数后，开始进行定位。

在一种优选的方案中，所述星历存储区包括TOW存储区、子帧数据区和子帧标记区；

所述TOW存储区存储TOW；

所述子帧数据区分别存储第1、第2和第3子帧的星历数据；

所述子帧标记区与子帧数据区相对应，标记对应子帧内的有效数据位和子帧完整性。