[发明专利]一种用于GPS接收机自主预测星历的方法

说明书

本发明公开了一种用于GPS接收机自主预测星历的方法，包括：步骤1：根据输入的广播星历计算星历有效时间内卫星的位置速度矢量，作为精密定轨的观测值；步骤2：根据观测值进行精密定轨，利用定轨程序计算得到定轨弧段初始时刻的精确位置速度矢量，以及太阳光压模型参数中的卫星面质比；步骤3：进行轨道预报，以定轨弧段初始时刻的的精确位置速度为起始，采用卫星面质比作为卫星等效面质比参数进行轨道外推，外推到开机时刻；步骤4：将开机时刻的位置速度量拟合成广播星历，给出预报星历，将预报星历直接应用于接收机位置的定位解算。极大地缩小了非热启动时的接收机首次定位时长，降低对芯片存储空间的要求，有利于芯片的成本控制。

技术领域

本发明属于GPS接收机领域，涉及一种用于GPS接收机自主预测星历的方法。

背景技术

随着汽车及电子计算机技术的发展和人们生活需求的提高，全球卫星定位系统(GPS)得到了广泛的应用，越来越多的人开始使用GPS接收机和导航系统。GPS接收机在车载导航和移动消费电子等领域迅速发展。随着应用领域的不断扩大和使用群体的迅速增加，使用者对GPS接收机的功能和性能提出了越来越多的要求，如灵敏度(Sensitivity)和定位精度(Accuracy)等。此外，开机后首次定位的时间(TTFF，Time To First Fix)也是其中十分重要的一项性能指标。使用者希望在GPS接收机开机后很短的时间便可以定位，目前的GPS接收机在进行热启动时，首次定位时长为1秒钟。但是，当关机时长超过热启动有效期2小时时，首次定位时长约30秒。目前采用的方法为，接收机利用关机前的广播星历信息自动预测GNSS星历，在接收机重新开机时，利用预测GNSS星历加速GNSS信号捕获。

但是，目前的现有方法对首次定位时长改进甚微。接收机从开机后到完成首次定位需经历捕获、跟踪、收集广播星历几个阶段，其中收集广播星历阶段耗时最长约30秒，而在开阔天空下捕获耗时仅需不到1秒。目前虽能加快GNSS信号捕获，但并不能显著改善首次定位时长。占用大量存储器空间，将预测轨道以地心地固坐标系ECEF的形式存储在非易失性存储其中，随着预测时长的增长，所需空间线性增长。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种用于GPS接收机自主预测星历的方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种用于GPS接收机自主预测星历的方法，包括以下步骤：

步骤1：根据输入的广播星历计算星历有效时间内卫星的位置速度矢量，作为精密定轨的观测值；

步骤2：根据所述观测值进行精密定轨，利用定轨程序计算得到定轨弧段初始时刻的精确位置速度矢量，以及太阳光压模型参数中的卫星面质比；

步骤3：进行轨道预报，以所述定轨弧段初始时刻的精确位置速度为起始，采用所述卫星面质比作为卫星等效面质比参数进行轨道外推，外推到开机时刻，得到开机时刻的位置速度矢量；

步骤4：将所述开机时刻的位置速度矢量拟合成广播星历，直接应用于接收机的定位解算。

本发明进一步的改进在于：

步骤2中进行精密定轨的具体方法为：

建立航天器的状态量模型：

其中：r,v分别表示t时刻卫星的位置矢量和速度矢量，β表示待估参数卫星等效面质比；

观测量与航天器的状态量X的量测方程：

Y＝Y(X,t) (2)

其中：γ表示观测量的测量值且只包含位置矢量；X(t)满足轨道动力学方程：

求解式(3)得到状态方程：