[发明专利]用于收集卫星导航数据子帧的方法及装置

说明书

技术领域

本发明是有关于实现缩减卫星通讯中首次定位时间(time-to first-fix，以下简称TTFF)的方法以及装置，更明确而言，是有关于一种用于收集卫星导航数据子帧的方法以及实施此方法的全球导航卫星系统(GNSS)接收器。

背景技术

卫星定位已广泛使用于各种应用。在诸如全球导航卫星系统(GNSS)等卫星定位系统中，冷启动状态意指无任何信息可用，如接收器位置、观察时间、卫星导航信息(如粗略星历数据(almanac)或是精确星历数据(ephemeris))等均为未知。

对于GNSS(如GPS，全球定位系统)接收器而言，灵敏度为主要的性能判断标准。冷启动状态下的TTFF(首次定位时间)是接收器灵敏度的代表性标准。定位一个三维位置，至少需要四颗卫星。TTFF是取决于获取至少四个可见卫星的卫星信号的时间以及通过将导航数据解调变而下载所需精确星历数据的时间。当所接收的信号功率足够强，需花费数秒以获取卫星信号，以及大约27秒的时间来取得所需的精确星历数据。如果信号功率微弱，则获取卫星信号的时间以及下载精确星历数据的时间两者均须延长。而无论信号功率强或弱，很显然，取得精确星历数据的时间都是TTFF的决定性因素。

卫星导航数据是分页传送。五个子帧构成一页(或称帧)。每个子帧需要6秒来传送。因此，传送一页需要30秒。每个子帧包含10个字符，稍后将详细说明。图1是显示一页导航数据的数据结构示意图。卫星导航数据包括精确星历数据以及粗略星历数据。各卫星是通过广播传送其本身的精确星历数据。此外，每个卫星传送所有卫星的粗略星历数据，其为精确星历数据的粗略版。主要的卫星精确星历数据以及频率参数是在子帧1、子帧2以及子帧3中传送。粗略星历数据是在子帧4以及子帧5中传送。图2是显示包括精确星历数据以及粗略星历数据的导航数据的数据结构示意图。如图所示，一份完整的粗略星历数据是分别散布在25页的子帧4和5中。传送25页的导航数据，需要12.5分钟。如果未发生星历数据更新，则这些25页中的子帧1至3所载带的信息是一样的。换言之，子帧1至3中的信息是每30秒重复一次。要取得完整的卫星精确星历数据，必须收集子帧1至3。通常，一颗卫星的精确星历数据每两小时更新一次。

图3是显示用于收集精确星历数据的现有方法的流程图。该方法起始于步骤S10。在步骤S20中，接收器接收一子帧SF(i)。步骤S30中，接收器通过检查每个字符的同位位元(parity)以检查子帧SF(i)中的10个字符是否正确。如果检查同位位元显示10个字符中有任何错误，则此子帧SF(i)被丢弃；如果10个字符均正确，则执行步骤S40。在步骤S40中，检查子帧SF(i)是否为子帧1至3其中之一。如是，执行步骤S50，将子帧SF(i)储存于缓冲器并设定旗标SF(i)collected。在步骤S60中，检查是否收集到全部子帧1到3。亦即，检查是否取得完整的精确星历数据。如是，执行步骤S70，更新导航数据库；如否，则结束此次流程，并开始重新收集精确星历数据。简言之，当所接收的子帧的10个字符中有一个错误，该子帧即被丢弃。如果很不幸地，下一页的子帧亦有错误，则接收器又必须再等候30秒。此造成相当长的时间耗费，严重影响接收器的TTFF性能。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种可以解决上述技术问题的用于收集卫星导航数据子帧的方法及装置。

本发明目之一是提供一种用于收集卫星导航数据子帧的方法。通过利用该收集卫星导航数据子帧的方法，收集所需数据(诸如精确星历数据)的时间可显著减少，因而能改进TTFF性能。举例而言，当载有接收器的交通工具经过一棵树或是高大建筑物，信号可能会发生暂时消失的情况。本发明能使接收器在较短的时间内迅速收集到所需数据。

本发明的另一目的是提供一种用于收集卫星导航数据子帧的装置。该装置实施该收集卫星导航数据子帧收集方法，以在较短时间内收集到精确星历数据。

在本发明所提供的方法中，导航数据的子帧是分成较小的子单元。检查各子单元，如果正确便加以收集。当含有特定子帧的所需信息的所有子单元均被收集到之后，此特定子帧的收集即完成。

本发明提供的用于收集卫星导航数据子帧的装置是执行上述子帧收集方法而实现的。当接收到由多个子单元组成的子帧时，本发明所提供的装置检查子帧的各个子单元，如果正确便加以收集。如果含有子帧的所需信息的所有子单元均被收集到，则该特定子帧的收集即完成。