[发明专利]北斗卫星搜索装置及其搜索方法

说明书

技术领域

本发明涉及北斗卫星搜索领域，尤其涉及一种缩短冷启动首次定位时间的北斗卫星搜索装置及搜索方法。

背景技术

在卫星通信系统中，接收机在冷启动时，不知道当前的时间和接收机所处的位置，并且在它的存储器上也没有保存任何有效的卫星星历与历书，也就是说，没有任何信息可以用来辅助接收机进行卫星搜索。因此，冷启动后的接收机只能按照卫星号逐个依次搜索所有的卫星。由于对于每个可能的卫星，都需要通过花费大量的时间进行多普勒频率和码相位的二维搜索来确定卫星是否存在，所以成功捕获每颗卫星都相当于进行三维的搜索。在北斗卫星导航系统中，尽管可以借助北斗静止轨道卫星来确定部分卫星的搜索次序，但是大部分非静止轨道卫星依然需要按次序进行搜索。

在传统的北斗卫星搜索处理过程中，接收机按照顺序搜索所有可能卫星，以确定卫星的可见性，并且每颗卫星的多普勒频率和伪随机码相位都是未知的。因此，需要花费大量的时间搜遍所有卫星来确定卫星的存在。尽管可以利用大量的等效相关运算实现硬件加速，从而减少多普勒频率和伪随机码相位的搜索时间，但是随着北斗卫星导航系统中卫星数目的增加，将会需要越来越多的等效相关器完成卫星捕获工作，对于硬件实现来说，就需要加大专用集成电路（ASIC，Application Specific Integrated Circuit）的面积以及增加功耗，而这在接收机终端设计实现中是无法接受的。本发明针对北斗系统卫星运行模式和信号特点，改进了搜索卫星的策略，提高冷启动阶段的卫星搜索效率，并降低了运算量和硬件功耗。

发明内容

为了解决现有技术中存在的缺陷，本发明提出一种能够缩短冷启动后首次定位时间的北斗卫星搜索装置，至少包括：概率模型生成器、搜星核心处理单元和输出控制器。其中，概率模型生成器，用于生成不同北斗卫星间可见性的条件概率模型；搜星核心处理单元，用于控制各个通道卫星捕获次序；输出控制器，用于检查核心处理单元输出的卫星号，并根据结果判断是否输出结果，如满足要求则输出结果，否则通知概率模型生成器，更新概率模型。本发明通过实时调整概率模型和度量向量权重，缩短了搜索时间，并且提高了装置的鲁棒性。

另外本发明还提出了一种北斗卫星搜索方法，包括以下步骤：（1）通过输入数据计算不同时刻各颗北斗卫星的空间坐标及搜索范围内各颗北斗卫星的可见性，并通过对上述数据进行概率统计，计算出各颗北斗卫星相互之间同时可见的联合概率以及条件概率，再通过归一化处理，生成不同北斗卫星间可见性的条件概率模型P_{i_j}。（2）根据搜索结果修正概率模型P_{i_j}，并初始化度量向量W_i。（3）根据搜索状态及条件概率模型P_{i_j}更新度量向量W_i，并根据得到的i值确定输出卫星号。（4）判断输出卫星号是否满足精度要求，如果满足则搜索该卫星号对应的卫星，并返回到（3）；如果不满足则返回到（2）。（5）当搜索卫星数达到预定要求时结束搜索。

本发明通过动态的控制北斗卫星搜索次序，使具有最大可见可能性的卫星最先被搜索到，可见可能性最小的卫星最后搜索到，节省了搜索所需数量卫星的时间；并通过输出反馈提高了装置的鲁棒性，满足精度要求。

附图说明

图1是本发明的北斗卫星搜索装置的结构框图。

图2是本发明的北斗卫星搜索装置的概率模型生成器的功能示意图。

图3是本发明的北斗卫星搜索装置的搜星核心处理单元的工作流程图。

图4是本发明的北斗卫星搜索装置的输出控制器的功能示意图。

具体实施方式

卫星搜索装置的应用领域很多，这里以北斗卫星导航系统中的卫星搜索为例，结合附图对本发明进行说明。