專利名稱：一種基于衛(wèi)星信息本地處理的快速定位系統(tǒng)的制作方法
一種基于衛(wèi)星信息本地處理的快速定位系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子信號(hào)領(lǐng)域中的定位導(dǎo)航技術(shù)，特別是一種基于衛(wèi)星信息本 地處理的快速定位系統(tǒng)。背景技術(shù)：
基于衛(wèi)星信號(hào)的定位導(dǎo)航技術(shù)在近二十年來(lái)發(fā)展迅速，且逐漸從專有應(yīng)用 領(lǐng)域走入人們?nèi)粘Ｉ睢Ｄ壳笆澜缟嫌袛?shù)套全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)我國(guó)的北斗系
統(tǒng)，美國(guó)的GPS系統(tǒng)，俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)，中歐合作的伽利略系統(tǒng)等。 以GPS系統(tǒng)為例，衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)在定位時(shí)分為冷啟動(dòng)、溫啟動(dòng)、熱啟動(dòng)三種 類型。其中冷啟動(dòng)時(shí)接收機(jī)在啟動(dòng)前沒(méi)有預(yù)存任何衛(wèi)星的星歷和歷書(shū)，定位之 前必須把完整的星歷數(shù)據(jù)下載到接收機(jī)中；熱啟動(dòng)時(shí)接收機(jī)在啟動(dòng)前已經(jīng)預(yù)存 了超過(guò)四顆可見(jiàn)衛(wèi)星的星歷，可以快速捕獲到相關(guān)衛(wèi)星進(jìn)行定位。冷啟動(dòng)定位 耗時(shí)在一分鐘左右，若周?chē)姓系K物遮擋時(shí)定位耗時(shí)會(huì)更長(zhǎng)；熱啟動(dòng)耗時(shí)在數(shù) 秒內(nèi)，溫啟動(dòng)耗時(shí)在兩者間。由于衛(wèi)星星歷的有效期在兩個(gè)小時(shí)左右，普通的 衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)關(guān)機(jī)超過(guò)星歷有效期后重新啟動(dòng)一般都處于冷啟動(dòng)狀態(tài)，定位 耗時(shí)較多。
為了消除冷啟動(dòng)縮短定位時(shí)間，目前主要是用輔助型GPS的方式來(lái)解決。 即利用服務(wù)器來(lái)對(duì)衛(wèi)星星歷進(jìn)行處理和外推，然后通過(guò)有線或無(wú)線的下載方式 將數(shù)據(jù)傳送到接收機(jī)中。這些下載的數(shù)據(jù)就相當(dāng)于衛(wèi)星星歷，接收機(jī)根據(jù)這些 數(shù)據(jù)再結(jié)合接收到的衛(wèi)星信號(hào)就能消除冷啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)快速定位。要把該技術(shù)投 入實(shí)用，必須要搭建高性能的服務(wù)器平臺(tái)，若用無(wú)線方式傳送數(shù)據(jù)還要搭建眾 多的信號(hào)發(fā)射站，若用有線的方式傳送數(shù)據(jù)則需要用戶經(jīng)常性地從相關(guān)網(wǎng)站下 載外推的星歷。這種技術(shù)在縮短定位時(shí)間的同時(shí)也極大地增加了成本，使用起 來(lái)也不方便。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種完全本地自主處理的、無(wú)需建立 昂貴服務(wù)器平臺(tái)的一種基于衛(wèi)星信息本地處理的快速定位系統(tǒng)。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問(wèn)題的 一種基于衛(wèi)星信息本地處理的快速定位系統(tǒng)，分兩個(gè)狀態(tài)，即正常使用狀態(tài)和快速定位狀態(tài)。系統(tǒng)啟 動(dòng)后首先進(jìn)入快速定位狀態(tài)，直至定位信號(hào)正常后系統(tǒng)轉(zhuǎn)入正常使用狀態(tài)，當(dāng) 定位信號(hào)異常時(shí)系統(tǒng)會(huì)從正常使用狀態(tài)轉(zhuǎn)入快速定位狀態(tài)。系統(tǒng)在正常使用狀 態(tài)中實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星星歷的外推和存儲(chǔ)，該狀態(tài)的工作部件包括主中央處理器、全 球定位系統(tǒng)芯片組、上層應(yīng)用模塊，所述主中央處理器為整個(gè)系統(tǒng)的主控制運(yùn) 行模塊，聯(lián)結(jié)到所述全球定位系統(tǒng)芯片組，所述全球定位系統(tǒng)芯片組實(shí)現(xiàn)在全 球定位系統(tǒng)信號(hào)正常情況下的接收機(jī)定位，并通過(guò)串口輸出編碼信號(hào)，所述上 層應(yīng)用模塊是實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航的地圖軟件以及基于定位結(jié)果對(duì)用戶進(jìn)行多元化服務(wù)的 軟件，還包括判斷模塊l、判斷模塊2、判斷模塊3、存儲(chǔ)器l、存儲(chǔ)器2、星歷 數(shù)據(jù)處理模塊，所述判斷模塊1接收全球定位系統(tǒng)芯片組輸出的信號(hào)，并判斷 全球定位系統(tǒng)芯片組輸出的信號(hào)是否正常，若正常則直接將該信號(hào)輸出給上層 應(yīng)用模塊，并同時(shí)把信號(hào)輸出給判斷模塊3，若不正常則將系統(tǒng)轉(zhuǎn)入快速定位狀 態(tài)，所述判斷模塊3接收判斷模塊1輸出的信號(hào)并判斷衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星歷書(shū)的 新鮮程度以及是否需要更新，若需要?jiǎng)t把最新的衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星歷書(shū)下載至存
儲(chǔ)器1，所述存儲(chǔ)器1實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星歷書(shū)的存儲(chǔ)，所述判斷模塊2檢測(cè)
主中央處理器的狀態(tài)并判斷主中央處理器是否空閑，若空閑則從存儲(chǔ)器1中調(diào) 取衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星歷書(shū)至星歷數(shù)據(jù)處理模塊并控制星歷數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)衛(wèi)星星
歷的外推，并將外推后的衛(wèi)星星歷存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器2，所述星歷數(shù)據(jù)處理模塊實(shí)現(xiàn)
對(duì)衛(wèi)星星歷的外推，所述衛(wèi)星星歷的外推是指通過(guò)相關(guān)算法對(duì)衛(wèi)星星歷進(jìn)行處
理和預(yù)測(cè)，使其有效期變長(zhǎng)，所述存儲(chǔ)器2實(shí)現(xiàn)對(duì)外推后的衛(wèi)星星歷的存儲(chǔ)。 系統(tǒng)在快速定位狀態(tài)中實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的快速定位，該狀態(tài)的工作部件包括主中央 處理器、全球定位系統(tǒng)芯片組、上層應(yīng)用模塊，所述主中央處理器為整個(gè)系統(tǒng) 的主控制運(yùn)行模塊，聯(lián)結(jié)到所述全球定位系統(tǒng)芯片組及實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊，所述全 球定位系統(tǒng)芯片組實(shí)現(xiàn)在全球定位系統(tǒng)信號(hào)正常情況下的系統(tǒng)定位，并通過(guò)串 口輸出編碼信號(hào)，所述上層應(yīng)用模塊是實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航的地圖軟件以及基于定位結(jié)果 對(duì)用戶進(jìn)行多元化服務(wù)的軟件，還包括實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊、判斷模塊l、判斷模塊4、 存儲(chǔ)器2，所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊實(shí)現(xiàn)記錄系統(tǒng)時(shí)間，并可以通過(guò)人工校準(zhǔn)和全球定 位系統(tǒng)授時(shí)校準(zhǔn)，所述判斷模塊4判斷系統(tǒng)當(dāng)前所處的時(shí)間段并根據(jù)判斷結(jié)果 在存儲(chǔ)器2中選擇相應(yīng)的外推后的衛(wèi)星星歷輸出給全球定位系統(tǒng)芯片組，所述
6判斷模塊1接收全球定位系統(tǒng)芯片組輸出的信號(hào)，并判斷全球定位系統(tǒng)芯片組 輸出的信號(hào)是否正常，若正常則直接將該信號(hào)輸出給上層應(yīng)用模塊，并將系統(tǒng) 轉(zhuǎn)入正常使用狀態(tài)，若不正常則向主中央處理器發(fā)出一個(gè)重新定位的信號(hào)。 該發(fā)明可進(jìn)一步具體為
一種基于衛(wèi)星信息本地處理的快速定位系統(tǒng)，分兩個(gè)狀態(tài)，即正常使用狀 態(tài)和快速定位狀態(tài)。系統(tǒng)啟動(dòng)后首先進(jìn)入快速定位狀態(tài)，直至定位信號(hào)正常后 系統(tǒng)轉(zhuǎn)入正常使用狀態(tài)，當(dāng)定位信號(hào)異常時(shí)系統(tǒng)會(huì)從正常使用狀態(tài)轉(zhuǎn)入快速定 位狀態(tài)。系統(tǒng)在正常使用狀態(tài)中實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星星歷的外推和存儲(chǔ)，該狀態(tài)的工作 部件包括主中央處理器、全球定位系統(tǒng)芯片組、上層應(yīng)用模塊、還包括判斷模 塊l、判斷模塊2、判斷模塊3、存儲(chǔ)器l、存儲(chǔ)器2、星歷數(shù)據(jù)處理模塊。所述 主中央處理器為整個(gè)系統(tǒng)的主控制運(yùn)行模塊，聯(lián)結(jié)到所述全球定位系統(tǒng)芯片組， 所述全球定位系統(tǒng)芯片組實(shí)現(xiàn)在全球定位系統(tǒng)信號(hào)正常情況下的系統(tǒng)定位，并 通過(guò)串口輸出編碼信號(hào)，所述上層應(yīng)用模塊是實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航的地圖軟件以及基于定 位結(jié)果對(duì)用戶進(jìn)行多元化服務(wù)的軟件，所述判斷模塊1接收全球定位系統(tǒng)芯片 組輸出的信號(hào)，并判斷全球定位系統(tǒng)芯片組輸出的信號(hào)是否正常，若正常則直 接將該信號(hào)輸出給上層應(yīng)用模塊，并同時(shí)把信號(hào)輸出給判斷模塊3，若不正常則 將系統(tǒng)轉(zhuǎn)入快速定位狀態(tài)，所述判斷模塊3接收判斷模塊1輸出的信號(hào)并判斷 衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星歷書(shū)的新鮮程度以及是否需要更新，若需要?jiǎng)t把最新的衛(wèi)星星 歷和衛(wèi)星歷書(shū)下載至存儲(chǔ)器1 ，所述存儲(chǔ)器1實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星歷書(shū)的存儲(chǔ)，
所述判斷模塊2檢測(cè)主中央處理器的狀態(tài)并判斷主中央處理器是否空閑，若空
閑則從存儲(chǔ)器1中調(diào)取衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星歷書(shū)至星歷數(shù)據(jù)處理模塊并控制星歷數(shù)
據(jù)處理模塊對(duì)衛(wèi)星星歷的外推，并將外推后的衛(wèi)星星歷存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器2，所述星
歷數(shù)據(jù)處理模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星星歷的外推，所述衛(wèi)星星歷的外推是指通過(guò)相關(guān)算
法對(duì)衛(wèi)星星歷進(jìn)行處理和預(yù)測(cè)，使其有效期變長(zhǎng)，所述存儲(chǔ)器2實(shí)現(xiàn)對(duì)外推后 的衛(wèi)星星歷的存儲(chǔ)，存儲(chǔ)器1和存儲(chǔ)器2存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)不一樣，它們可以是不同 的硬件模塊，也可以是同樣硬件模塊的不同存儲(chǔ)單元。系統(tǒng)在快速定位狀態(tài)中 實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的快速定位，該狀態(tài)的工作部件包括主中央處理器、全球定位系統(tǒng) 芯片組、上層應(yīng)用模塊，還包括實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊、判斷模塊l、判斷模塊4、存儲(chǔ) 器2。所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊實(shí)現(xiàn)記錄系統(tǒng)時(shí)間，并可以通過(guò)人工校準(zhǔn)和全球定位系統(tǒng)授時(shí)校準(zhǔn)，所述判斷模塊4判斷系統(tǒng)當(dāng)前所處的時(shí)間段并根據(jù)判斷結(jié)果在存 儲(chǔ)器2中選擇相應(yīng)的外推后的衛(wèi)星星歷輸出給全球定位系統(tǒng)芯片組，所述判斷 模塊1接收全球定位系統(tǒng)芯片組輸出的信號(hào)，并判斷全球定位系統(tǒng)芯片組輸出 的信號(hào)是否正常，若正常則直接將該信號(hào)輸出給上層應(yīng)用模塊，并將系統(tǒng)轉(zhuǎn)入 正常使用狀態(tài)，若不正常則向主中央處理器發(fā)出一個(gè)重新定位的信號(hào)。
所述全球定位系統(tǒng)芯片組包括一個(gè)小中央處理器、射頻處理模塊、基帶處 理模塊、內(nèi)存及相關(guān)的定位軟件、編碼串口輸出，以及天線、放大器，所述小 中央處理器、射頻處理模塊、基帶處理模塊、內(nèi)存及相關(guān)的定位軟件、編碼串 口輸出依次串聯(lián)，小中央處理器同時(shí)與內(nèi)存及相關(guān)的定位軟件相聯(lián)，天線、放 大器聯(lián)結(jié)到所述射頻處理模塊。
所述四個(gè)判斷模塊的實(shí)現(xiàn)分別如下判斷模塊1首先解析全球定位系統(tǒng)芯 片組輸出的編碼信息，然后判斷定位標(biāo)志參數(shù)是否正常，最后根據(jù)判斷結(jié)果選 擇下一歩的操作，在系統(tǒng)處于正常使用狀態(tài)時(shí)，若定位標(biāo)志參數(shù)正常，直接將 全球定位系統(tǒng)芯片組串口輸出的信號(hào)輸出給上層應(yīng)用模塊以及判斷模塊3，若定 位標(biāo)志參數(shù)不正常，則將系統(tǒng)轉(zhuǎn)入快速定位狀態(tài)，在系統(tǒng)處于快速定位狀態(tài)時(shí)， 若定位標(biāo)志參數(shù)正常，直接將全球定位系統(tǒng)芯片組串口輸出的信號(hào)輸出給上層 應(yīng)用模塊并把系統(tǒng)轉(zhuǎn)入正常使用狀態(tài)，若定位標(biāo)志參數(shù)不正常，則向主中央處 理器發(fā)出一個(gè)重新定位信號(hào)；判斷模塊2首先檢測(cè)主中央處理器狀態(tài)，然后判
斷主中央處理器是否空閑，若空閑則從存儲(chǔ)器1中調(diào)取衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星歷書(shū)至 星歷數(shù)據(jù)處理模塊并控制星歷數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)衛(wèi)星星歷的外推，并將外推后的
衛(wèi)星星歷存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器2;判斷模塊3首先獲取衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星歷書(shū)的時(shí)間參數(shù)，
然后判斷衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星歷書(shū)新鮮程度以及是否需要更新，最后根據(jù)判斷結(jié)果
選擇是否下載衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星歷書(shū)；判斷模塊4首先從實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊中獲取系 統(tǒng)的時(shí)間信息，然后判斷系統(tǒng)當(dāng)前所處的時(shí)間段，最后根據(jù)判斷結(jié)果在存儲(chǔ)器2 中選擇對(duì)應(yīng)的外推后的衛(wèi)星星歷輸出給全球定位系統(tǒng)芯片組。
所述星歷數(shù)據(jù)處理模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星星歷的外推，所述衛(wèi)星星歷的外推是指 通過(guò)相關(guān)算法對(duì)衛(wèi)星星歷進(jìn)行處理和預(yù)測(cè)，使其有效期變長(zhǎng)。目前有較多實(shí)現(xiàn) 衛(wèi)星星歷外推的算法，有些是通過(guò)衛(wèi)星星歷直接外推，有些是通過(guò)衛(wèi)星星歷外 推并用衛(wèi)星歷書(shū)來(lái)修正外推結(jié)果，有些是通過(guò)衛(wèi)星星歷外推并用不同的軌道模型來(lái)修正外推結(jié)果。需要指出的是，這些星歷外推算法一般都是在服務(wù)器上運(yùn) 行，復(fù)雜度較高所需的資源也較多，同時(shí)有效期也比較長(zhǎng)，有的可達(dá)兩周。用 在本模塊中的外推算法需要對(duì)原有算法進(jìn)行簡(jiǎn)化，使它的復(fù)雜度降低，同時(shí)有 效期也會(huì)相應(yīng)縮短。
要實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的定位，需要知道幾個(gè)參數(shù)4顆以上全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星的衛(wèi)
星星歷；衛(wèi)星信號(hào)的發(fā)射時(shí)間；精確的接收機(jī)時(shí)間。
一般的接收機(jī)系統(tǒng)冷啟動(dòng)時(shí)需要從全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星信號(hào)里下載4顆可見(jiàn)
衛(wèi)星的完整星歷后才能實(shí)現(xiàn)定位。在本系統(tǒng)中由于可見(jiàn)衛(wèi)星的星歷已經(jīng)通過(guò)外
推存在存儲(chǔ)器2中，當(dāng)系統(tǒng)捕獲和追蹤到了相關(guān)的全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星信號(hào)，就 可以直接從存儲(chǔ)器2中調(diào)取對(duì)應(yīng)的衛(wèi)星星歷，從而省去了下載衛(wèi)星星歷所需的
大量時(shí)間，消除冷啟動(dòng)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)快速定位。在快速定位時(shí)，所需的衛(wèi)星星歷是
通過(guò)外推得到的存在存儲(chǔ)器2中的衛(wèi)星星歷。衛(wèi)星信號(hào)的發(fā)射時(shí)間和多普勒頻 移由全球定位系統(tǒng)芯片組實(shí)時(shí)接收衛(wèi)星信號(hào)獲取。當(dāng)前時(shí)刻系統(tǒng)時(shí)間可直接由 實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊提供，當(dāng)實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊提供的時(shí)間存在較大誤差時(shí)，系統(tǒng)時(shí)間可 從全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星信號(hào)的導(dǎo)航電文中獲取。由于后者需要解碼導(dǎo)航電文才能 獲取相應(yīng)的時(shí)間信息，定位耗時(shí)會(huì)比前者長(zhǎng)，但比冷啟動(dòng)耗時(shí)要少很多。因?yàn)?實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊提供的時(shí)間可以由用戶來(lái)校準(zhǔn)也可以通過(guò)全球定位系統(tǒng)芯片組授 時(shí)校準(zhǔn)， 一般情況下實(shí)時(shí)時(shí)鐘都可以處在較準(zhǔn)確的狀態(tài)。
本發(fā)明一種基于衛(wèi)星信息本地處理的快速定位系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)了對(duì)
衛(wèi)星星歷外推的本地處理，可以較好的消除定位設(shè)備的冷啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)快速定位， 同時(shí)不需要建立昂貴的服務(wù)器平臺(tái)也不需要用戶經(jīng)常性從服務(wù)器下載衛(wèi)星星 歷，降低了建設(shè)成本增強(qiáng)了系統(tǒng)使用的便利性。


下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。圖1是本發(fā)明一種基于衛(wèi)星信息本地處理的快速定位系統(tǒng)的狀態(tài)關(guān)系圖。 圖2是本發(fā)明一種基于衛(wèi)星信息本地處理的快速定位系統(tǒng)的正常使用狀態(tài) 的內(nèi)部關(guān)系圖。
圖3是本發(fā)明一種基于衛(wèi)星信息本地處理的快速定位系統(tǒng)的快速定位狀態(tài) 的內(nèi)部關(guān)系圖。
圖4是本發(fā)明一種基于衛(wèi)星信息本地處理的快速定位系統(tǒng)的GPS芯片組的
內(nèi)部關(guān)系圖。
圖5是本發(fā)明一種基于衛(wèi)星信息本地處理的快速定位系統(tǒng)的判斷模塊1的 內(nèi)部關(guān)系圖。
圖6是本發(fā)明一種基于衛(wèi)星信息本地處理的快速定位系統(tǒng)的判斷模塊2的 內(nèi)部關(guān)系圖。
圖7是本發(fā)明一種基于衛(wèi)星信息本地處理的快速定^I系統(tǒng)的判斷模塊3的 內(nèi)部關(guān)系圖。
圖8是本發(fā)明一種基于衛(wèi)星信息本地處理的快速定位系統(tǒng)的判斷模塊4的 內(nèi)部關(guān)系圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明一種基于衛(wèi)星信息本地處理的快速定位系統(tǒng)包括兩個(gè)狀 態(tài)，即正常使用狀態(tài)和快速定位狀態(tài)，系統(tǒng)啟動(dòng)后首先進(jìn)入快速定位狀態(tài)，直 至定位信號(hào)正常后系統(tǒng)轉(zhuǎn)入正常使用狀態(tài)，當(dāng)定位信號(hào)不正常時(shí)系統(tǒng)會(huì)從正常 使用狀態(tài)轉(zhuǎn)入快速定位狀態(tài)。
請(qǐng)參閱圖2，本發(fā)明一種基于衛(wèi)星信息本地處理的快速定位系統(tǒng)的正常使用 狀態(tài)的工作部件包括主中央處理器、GPS (Global Positioning System,全球定位系 統(tǒng))芯片組、上層應(yīng)用模塊，所述主中央處理器為整個(gè)系統(tǒng)的主控制運(yùn)行模塊， 聯(lián)結(jié)到所述GPS芯片組，所述GPS芯片組實(shí)現(xiàn)在GPS信號(hào)正常情況下的接收 機(jī)定位，并通過(guò)串口輸出編碼信號(hào)，所述上層應(yīng)用模塊是實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航的地圖軟件 以及基于定位結(jié)果對(duì)用戶進(jìn)行多元化服務(wù)的軟件，還包括判斷模塊l、判斷模塊 2、判斷模塊3、存儲(chǔ)器l、存儲(chǔ)器2、星歷數(shù)據(jù)處理模塊，所述判斷模塊l接收 GPS芯片組輸出的信號(hào)，并判斷GPS芯片組輸出的信兮是否正常，若正常則直 接將該信號(hào)輸出給上層應(yīng)用模塊，并同時(shí)把信號(hào)輸出給判斷模塊3，若不正常則將系統(tǒng)轉(zhuǎn)入快速定位狀態(tài)，所述判斷模塊3接收判斷^募?jí)K1輸出的信號(hào)并判斷 衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星歷書(shū)的新鮮程度以及是否需要更新，若需要?jiǎng)t把最新的衛(wèi)星星 歷和衛(wèi)星歷書(shū)下載至存儲(chǔ)器1 ，所述存儲(chǔ)器1實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星歷書(shū)的存儲(chǔ)， 所述判斷模塊2檢測(cè)主中央處理器的狀態(tài)并判斷主中央處理器是否空閑，若空 閑則從存儲(chǔ)器1中調(diào)取衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星歷書(shū)至星歷數(shù)據(jù)處理模塊并控制星歷數(shù) 據(jù)處理模塊對(duì)衛(wèi)星星歷的外推，并將外推后的衛(wèi)星星歷存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器2，所述星 歷數(shù)據(jù)處理模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星星歷的外推，所述衛(wèi)星星歷的外推是指通過(guò)相關(guān)算
法對(duì)衛(wèi)星星歷進(jìn)行處理和預(yù)測(cè)，使其有效期變長(zhǎng)，所述存儲(chǔ)器2實(shí)現(xiàn)對(duì)外推后 的衛(wèi)星星歷的存儲(chǔ)。存儲(chǔ)器1和存儲(chǔ)器2存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)不一樣，它們可以是不同
的硬件模塊，也可以是同樣硬件模塊的不同存儲(chǔ)單元。
所述星歷數(shù)據(jù)處理模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星星歷的外推，所述衛(wèi)星星歷的外推是指 通過(guò)相關(guān)算法對(duì)衛(wèi)星星歷進(jìn)行處理和預(yù)測(cè)，使其有效期變長(zhǎng)。目前有較多實(shí)現(xiàn) 衛(wèi)星星歷外推的算法，有些是通過(guò)衛(wèi)星星歷直接外推，有些是通過(guò)衛(wèi)星星歷外 推并用衛(wèi)星歷書(shū)來(lái)修正外推結(jié)果，有些是通過(guò)衛(wèi)星星歷外推并用不同的軌道模 型來(lái)修正外推結(jié)果。需要指出的是，這些星歷外推算法一般都是在服務(wù)器上運(yùn) 行，復(fù)雜度較高所需的資源也較多，同時(shí)有效期也比較長(zhǎng)，有的可達(dá)兩周。用 在木模塊中的外推算法需要對(duì)原有算法進(jìn)行簡(jiǎn)化，使它的復(fù)雜度降低，同時(shí)有 效期也會(huì)相應(yīng)縮短。
要實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的定位，需要知道幾個(gè)參數(shù)4顆以上GPS衛(wèi)星的星歷；衛(wèi) 星信號(hào)的發(fā)射時(shí)間；精確的接收機(jī)時(shí)間。
-般的接收機(jī)系統(tǒng)冷啟動(dòng)時(shí)需要從GPS衛(wèi)星信號(hào)里下載4顆可見(jiàn)衛(wèi)星完整 星歷后才能實(shí)現(xiàn)定位。在本系統(tǒng)中由于可見(jiàn)衛(wèi)星的星歷己經(jīng)通過(guò)外推存在存儲(chǔ) 器2中，當(dāng)系統(tǒng)捕獲和追蹤到了相關(guān)的GPS衛(wèi)星信號(hào)，就可以直接從存儲(chǔ)器2 中調(diào)取相應(yīng)的衛(wèi)星星歷，從而省去了下載衛(wèi)星星歷所需的大量時(shí)間，消除冷啟 動(dòng)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)快速定位。在快速定位時(shí)，所需的衛(wèi)星星歷是通過(guò)外推得到的存在 存儲(chǔ)器2中的衛(wèi)星星歷。衛(wèi)星信號(hào)的發(fā)射時(shí)間和多普勒頻移由GPS芯片組實(shí)時(shí) 接收衛(wèi)星信號(hào)獲取。當(dāng)前時(shí)刻系統(tǒng)時(shí)間可直接由實(shí)吋時(shí)鐘模塊提供，當(dāng)實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊提供的時(shí)間存在較大誤差時(shí)(大于6秒)，系統(tǒng)時(shí)間可從GPS衛(wèi)星信號(hào)的導(dǎo)航電文中獲取。由于后者需要解碼導(dǎo)航電文才能獲取相應(yīng)的時(shí)間信息，定位耗時(shí)會(huì)比前者長(zhǎng)。由于實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊提供的時(shí)間可以由用戶來(lái)校準(zhǔn)也可以通過(guò)GPS芯片組授時(shí)校準(zhǔn)，所以一般情況下實(shí)時(shí)時(shí)鐘都可以處在較準(zhǔn)確的狀態(tài)。
請(qǐng)參閱圖3，本發(fā)明一種基于衛(wèi)星信息本地處理的快速定位系統(tǒng)的快速定位狀態(tài)的工作部件包括主中央處理器、GPS芯片組、上層應(yīng)用模塊，所述主中央處理器為整個(gè)系統(tǒng)的主控制運(yùn)行模塊，聯(lián)結(jié)到所述GPS芯片組及實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊，所述GPS芯片組實(shí)現(xiàn)在GPS信號(hào)正常情況下的系統(tǒng)定位，并通過(guò)串口輸出編碼信號(hào)，所述上層應(yīng)用模塊是實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航的地圖軟件以及基于定位結(jié)果對(duì)用戶進(jìn)行多元化服務(wù)的軟件，還包括實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊、判斷模塊l、判斷模塊4、存儲(chǔ)器2，所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊實(shí)現(xiàn)記錄系統(tǒng)時(shí)間，并可以通過(guò)人工校準(zhǔn)和GPS授時(shí)校準(zhǔn)，所述判斷模塊4判斷系統(tǒng)當(dāng)前所處的時(shí)間段并根據(jù)判斷結(jié)果在存儲(chǔ)器2中選擇相應(yīng)的外推后的衛(wèi)星星歷輸出給GPS芯片組，所述判斷模塊1接收GPS輸出的信號(hào)，并判斷GPS芯片組輸出的信號(hào)是否正常，若正常則直接將該信號(hào)輸出給上層應(yīng)用模塊，并將系統(tǒng)轉(zhuǎn)入正常使用狀態(tài)，若不正常則向主中央處理器發(fā)出一個(gè)重新定位的信號(hào)。
請(qǐng)參閱圖4，為本發(fā)明一種基于衛(wèi)星信息本地處理的快速定位系統(tǒng)用到的模塊GPS (Global Positioning System, 全球定位系統(tǒng))芯片組的內(nèi)部關(guān)系圖，包括 一個(gè)小中央處理器、射頻處理模塊、基帶處理模塊、內(nèi)存及相關(guān)的定位軟件、編碼串口輸出，以及天線、放大器等。所述小中央處理器、射頻處理模塊、基帶處理模塊、內(nèi)存及相關(guān)的定位軟件、編碼串口輸出依次串聯(lián)，小中央處理器又與內(nèi)存及相關(guān)的定位軟件相聯(lián)，天線、放大器等聯(lián)結(jié)到該射頻處理模塊。小中央處理器的作用是控制內(nèi)存及相關(guān)的定位軟件，射頻處理模塊，基帶處理模塊的合理運(yùn)行。目前市面上有很多GPS芯片組的集成產(chǎn)品，如SIRF， U-BLOX等公司生產(chǎn)的芯片組。
請(qǐng)參閱圖5至圖8，為本發(fā)明一種基于衛(wèi)星信息本地處理的快速定位系統(tǒng)用到的四個(gè)判斷模塊的內(nèi)部關(guān)系圖，判斷模塊1首先解析全球定位系統(tǒng)芯片組輸出的編碼信息，然后判斷定位標(biāo)志參數(shù)是否正常，最后根據(jù)判斷結(jié)果選擇下一
1步的操作，在系統(tǒng)處于正常使用狀態(tài)吋，若定位標(biāo)志參數(shù)正常，直接將全球定位系統(tǒng)芯片組串口輸出的信號(hào)輸出給上層應(yīng)用模塊以及判斷模塊3，若定位標(biāo)志參數(shù)不正常，則將系統(tǒng)轉(zhuǎn)入快速定位狀態(tài)，在系統(tǒng)處于快速定位狀態(tài)時(shí)，若定位標(biāo)志參數(shù)正常，直接將全球定位系統(tǒng)芯片組串口輸出的信號(hào)輸出給上層應(yīng)用模塊并把系統(tǒng)轉(zhuǎn)入正常使用狀態(tài)，若定位標(biāo)志參數(shù)不止常，則向主中央處理器發(fā)出一個(gè)重新定位信號(hào)；判斷模塊2首先檢測(cè)主中央處理器狀態(tài)，然后判斷主中央處理器是否空閑，若空閑則從存儲(chǔ)器1中調(diào)取衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星歷書(shū)至星歷數(shù)據(jù)處理模塊并控制星歷數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)衛(wèi)星星歷的外推，并將外推后的衛(wèi)星星歷存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器2;判斷模塊3首先獲取衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星歷書(shū)的時(shí)間參數(shù)，然后判斷衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星歷書(shū)新鮮程度以及是否需耍更新，最后根據(jù)判斷結(jié)果選擇是否下載衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星歷書(shū)；判斷模塊4首先從實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊中獲取系統(tǒng)的時(shí)間信息，然后判斷系統(tǒng)當(dāng)前所處的時(shí)間段，最后根據(jù)判斷結(jié)果在存儲(chǔ)器2中選擇對(duì)應(yīng)的外推的衛(wèi)星星歷輸出給GPS芯片組。
本發(fā)明一種基于衛(wèi)星信息本地處理的快速定位系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)了對(duì)
衛(wèi)星星歷外推的本地處理，可以較好的消除定位設(shè)備的冷啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)快速定位，同時(shí)不需要建立昂貴的服務(wù)器平臺(tái)也不需要用戶經(jīng)常性從服務(wù)器下載衛(wèi)星星歷，降低了建設(shè)成本增強(qiáng)了系統(tǒng)使用的便利性。
需要指出的是不管是直接從GPS衛(wèi)星信號(hào)下載的衛(wèi)星星歷還是外推的衛(wèi)星
星歷都有其保證計(jì)算精度的有效期，不同的是外推后得到的衛(wèi)星星歷的有效期
比直接從GPS衛(wèi)星信號(hào)中下載的衛(wèi)星星歷有效期要長(zhǎng)很多，當(dāng)超出了有效期系統(tǒng)必須要重新下載衛(wèi)星星歷才能保證定位精度。因此只要用戶在外推星歷的有效期內(nèi)正常使用該接收機(jī)系統(tǒng)，都可以較好的消除冷啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)快速定位。
1權(quán)利要求
1.一種基于衛(wèi)星信息本地處理的快速定位系統(tǒng)，其特征在于分兩個(gè)狀態(tài)，即正常使用狀態(tài)和快速定位狀態(tài)。系統(tǒng)啟動(dòng)后首先進(jìn)入快速定位狀態(tài)，直至定位信號(hào)正常后系統(tǒng)轉(zhuǎn)入正常使用狀態(tài)，當(dāng)定位信號(hào)異常時(shí)系統(tǒng)會(huì)從正常使用狀態(tài)轉(zhuǎn)入快速定位狀態(tài)。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種基于衛(wèi)星信息本地處理的快速定位系統(tǒng)，其特 征在于系統(tǒng)在正常使用狀態(tài)中實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星星歷的外推和存儲(chǔ)，該狀態(tài)的工作 部件包括主中央處理器、全球定位系統(tǒng)芯片組、上層應(yīng)用模塊，所述主中央處 理器為整個(gè)系統(tǒng)的主控制運(yùn)行模塊，聯(lián)結(jié)到所述全球定位系統(tǒng)芯片組，所述全 球定位系統(tǒng)芯片組實(shí)現(xiàn)在全球定位系統(tǒng)信號(hào)正常情況下的接收機(jī)定位，并通過(guò) 串口輸出編碼信號(hào)，所述上層應(yīng)用模塊是實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航的地圖軟件以及基于定位結(jié) 果對(duì)用戶進(jìn)行多元化服務(wù)的軟件，還包括判斷模塊l、判斷模塊2、判斷模塊3、 存儲(chǔ)器l、存儲(chǔ)器2、星歷數(shù)據(jù)處理模塊，所述判斷模塊1接收全球定位系統(tǒng)芯 片組輸出的信號(hào)，并判斷全球定位系統(tǒng)芯片組輸出的信號(hào)是否正常，若正常則 直接將該信號(hào)輸出給上層應(yīng)用模塊，并同時(shí)把信號(hào)輸出給判斷模塊3，若不正常則將系統(tǒng)轉(zhuǎn)入快速定位狀態(tài)，所述判斷模塊3接收判斷模塊1輸出的信號(hào)并判斷衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星歷書(shū)的新鮮程度以及是否需要更新，若需要?jiǎng)t把最新的衛(wèi)星 星歷和衛(wèi)星歷書(shū)下載至存儲(chǔ)器1，所述存儲(chǔ)器1實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星歷書(shū)的存儲(chǔ)，所述判斷模塊2檢測(cè)主中央處理器的狀態(tài)并判斷主中央處理器是否空閑，若空閑則從存儲(chǔ)器1中調(diào)取衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星歷書(shū)至星歷數(shù)據(jù)處理模塊并控制星歷數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)衛(wèi)星星歷的外推，并將外推后的衛(wèi)星星歷存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器2，所 述星歷數(shù)據(jù)處理模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星星歷的外推，所述衛(wèi)星星歷的外推是指通過(guò)相 關(guān)算法對(duì)衛(wèi)星星歷進(jìn)行處理和預(yù)測(cè)，使其有效期變長(zhǎng)，所述存儲(chǔ)器2實(shí)現(xiàn)對(duì)外 推后的衛(wèi)星星歷的存儲(chǔ)。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種基于衛(wèi)星信息本地處理的快速定位系統(tǒng)，其特 征在于系統(tǒng)在快速定位狀態(tài)中實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的快速定位，該狀態(tài)的工作部件包括主中央處理器、全球定位系統(tǒng)芯片組、上層應(yīng)用模塊，所述主中央處理器為 整個(gè)系統(tǒng)的主控制運(yùn)行模塊，聯(lián)結(jié)到所述全球定位系統(tǒng)芯片組及實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊， 所述全球定位系統(tǒng)芯片組實(shí)現(xiàn)在全球定位系統(tǒng)信號(hào)正常情況下的系統(tǒng)定位，并通過(guò)串口輸出編碼信號(hào)，所述上層應(yīng)用模塊是實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航的地圖軟件以及基于定 位結(jié)果對(duì)用戶進(jìn)行多元化服務(wù)的軟件，還包括實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊、判斷模塊l、判斷 模塊4、存儲(chǔ)器2，所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊實(shí)現(xiàn)記錄系統(tǒng)時(shí)間，并可以通過(guò)人工校準(zhǔn) 和全球定位系統(tǒng)授時(shí)校準(zhǔn)，所述判斷模塊4判斷系統(tǒng)當(dāng)前所處的時(shí)間段并根據(jù)判斷結(jié)果在存儲(chǔ)器2中選擇相應(yīng)的外推后的衛(wèi)星星歷輸出給全球定位系統(tǒng)芯片組，所述判斷模塊1接收全球定位系統(tǒng)芯片組輸出的信號(hào)，并判斷全球定位系 統(tǒng)芯片組輸出的信號(hào)是否正常，若正常則直接將該信號(hào)輸出給上層應(yīng)用模塊， 并將系統(tǒng)轉(zhuǎn)入正常使用狀態(tài)，若不正常則向主中央處理器發(fā)出一個(gè)重新定位的 信號(hào)。
4. 如權(quán)利要求2所述的一種基于衛(wèi)星信息本地處理的快速定位系統(tǒng)，其特征在于所述全球定位系統(tǒng)芯片組包括一個(gè)小中央處理器、射頻處理模塊、基帶處理模塊、內(nèi)存及相關(guān)的定位軟件、編碼串口輸出，以及天線、放大器，所 述小中央處理器、射頻處理模塊、基帶處理模塊、內(nèi)存及相關(guān)的定位軟件、編 碼串口輸出依次串聯(lián)，小中央處理器同時(shí)與內(nèi)存及相關(guān)的定位軟件相聯(lián)，天線、 放大器聯(lián)結(jié)到所述射頻處理模塊。
5. 如權(quán)利要求2所述的一種基于衛(wèi)星信息本地處理的快速定位系統(tǒng)，其特征在于所述星歷數(shù)據(jù)處理模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星星歷的外推，使其有效期變長(zhǎng)。
6. 如權(quán)利要求2所述的一種基于衛(wèi)星信息本地處理的快速定位系統(tǒng)，其特征在于所述判斷模塊1首先解析全球定位系統(tǒng)芯片組輸出的編碼信息，然后判斷定位標(biāo)志參數(shù)是否正常，最后根據(jù)判斷結(jié)果選擇下一步的操作，在系統(tǒng)處 于正常使用狀態(tài)時(shí)，若定位標(biāo)志參數(shù)正常，直接將全球定位系統(tǒng)芯片組串口輸出的信號(hào)輸出給上層應(yīng)用模塊以及判斷模塊3，若定位標(biāo)志參數(shù)不正常，則將系統(tǒng)轉(zhuǎn)入快速定位狀態(tài)，在系統(tǒng)處于快速定位狀態(tài)時(shí)，若定位標(biāo)志參數(shù)正常，直 接將全球定位系統(tǒng)芯片組串口輸出的信號(hào)輸出給上層應(yīng)用模塊并把系統(tǒng)轉(zhuǎn)入正 常使用狀態(tài)，若定位標(biāo)志參數(shù)不正常，則向主中央處理器發(fā)出一個(gè)重新定位信號(hào)；
7. 如權(quán)利要求2所述的一種基于衛(wèi)星信息本地處理的快速定位系統(tǒng)，其特征在于所述判斷模塊2首先檢測(cè)主中央處理器狀態(tài)，然后判斷主中央處理器是否空閑，若空閑則從存儲(chǔ)器1中調(diào)取衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星歷書(shū)至星歷數(shù)據(jù)處理模塊并控制星歷數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)衛(wèi)星星歷的外推，并將外推后的衛(wèi)星星歷存儲(chǔ)于 存儲(chǔ)器2。
8. 如權(quán)利要求2所述的一種基于衛(wèi)星信息本地處理的快速定位系統(tǒng)，其特 征在于所述判斷模塊3首先獲取衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星歷書(shū)的時(shí)間參數(shù)，然后判斷 衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星歷書(shū)新鮮程度以及是否需要更新，最后根據(jù)判斷結(jié)果選擇是否 下載衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星歷書(shū)。
9. 如權(quán)利要求2所述的一種基于衛(wèi)星信息本地處理的快速定位系統(tǒng)，其特征在于所述存儲(chǔ)器1和存儲(chǔ)器2分別實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星歷書(shū)、外推后的 衛(wèi)星星歷的存儲(chǔ)，它們可以是不同的硬件模塊，也可以是同樣硬件模塊的不同 存儲(chǔ)單元。
10. 如權(quán)利要求3所述的一種基于衛(wèi)星信息本地處理的快速定位系統(tǒng)，其特征在于判斷模塊4首先從實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊中獲取系統(tǒng)的時(shí)間信息，然后判斷系 統(tǒng)當(dāng)前所處的時(shí)間段，最后根據(jù)判斷結(jié)果在存儲(chǔ)器2中選擇對(duì)應(yīng)的外推后的衛(wèi)星星歷輸出給全球定位系統(tǒng)芯片組。
全文摘要
一種基于衛(wèi)星信息本地處理的快速定位系統(tǒng)，分兩個(gè)狀態(tài)，即正常使用狀態(tài)和快速定位狀態(tài)，相比現(xiàn)有系統(tǒng)增加了星歷數(shù)據(jù)處理模塊、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊、四個(gè)判斷模塊以及兩個(gè)存儲(chǔ)模塊。星歷數(shù)據(jù)處理模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星星歷的外推，四個(gè)判斷模塊分別實(shí)現(xiàn)對(duì)GPS芯片組輸出的信息、CPU狀態(tài)、衛(wèi)星星歷和歷書(shū)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘所處的時(shí)間段進(jìn)行判斷并根據(jù)判斷結(jié)果選擇相應(yīng)的處理方式，兩個(gè)存儲(chǔ)模塊分別存儲(chǔ)衛(wèi)星星歷和歷書(shū)、外推后的衛(wèi)星星歷。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)了對(duì)衛(wèi)星星歷外推的本地處理，可以較好的消除定位設(shè)備的冷啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)快速定位，同時(shí)不需要建立昂貴的服務(wù)器平臺(tái)也不需要用戶經(jīng)常性從服務(wù)器下載衛(wèi)星星歷，降低了建設(shè)成本增強(qiáng)了系統(tǒng)使用的便利性。
文檔編號(hào)G01S1/00GK101493513SQ20081006597
公開(kāi)日2009年7月29日 申請(qǐng)日期2008年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月22日
發(fā)明者劉志翔, 緯 唐 申請(qǐng)人:深圳市萊科電子技術(shù)有限公司