[发明专利]一种利用手机蜂窝网获取辅助信息的快速高精度GPS定位终端

说明书

技术领域

本发明涉及蜂窝网通信领域和卫星定位领域，尤其是辅助卫星定位(Aiding GNSS)领域，是一种利用现有的手机蜂窝网通信基础设施传送卫星定位辅助信息，提升常规卫星定位接收机初次定位速度和连续定位精度的GPS定位终端。

背景技术

在GPS接收机中，信号处理主要包括基带信号处理和导航结算处理，其中基带信号处理主要包括信号捕获和信号跟踪。信号捕获的任务有两点：1.决定当前天顶上可见卫星集合。2.对于每一颗可见卫星，确定其伪码相位和多普勒频移。任务1的出发点是由于GPS卫星作为中轨道卫星，轨道半径近似为2万公里左右，空中组网包括32颗卫星，每颗卫星具有唯一的伪随机码，伪随机码的存在提供了测距码，同时将卫星发射信号频带展宽，经过2万多公里的路径衰减使地球表面接收到的卫星型号被背景噪声湮没，所以必须通过信号捕获得到当前可见卫星的集合，才能进行后续处理。

GPS信号中调制的伪随机码分为军码和民用码，民事应用中只适用了民用码。民码的码周期为1毫秒，分为1023个伪码相位。在GPS接收机端，由于时间和位置的随机性，导致在某个特定时刻接受的伪码相位也是随机的，所以必须找到伪码相位的精确测量值才能将本地伪码和输入信号的伪码相位对齐，这样才能得到最大相关峰，从而检测到某颗卫星的存在；另一方面，由于卫星不是静止轨道，其高速运行速率(＞4公里/秒)导致接收到的信号产生较大的多普勒频移，一般在-5KHz到+5KHz之间，所以也必须在载波频率方向进行多个频率井的搜索，只有当载波频率和多普勒频移的频率差在一定范围之内(比如＜500Hz)，同时本地伪码相位和输入信号的伪码相位差在0.5个码片之内，才能得到一个最大的相关峰，完成信号的捕获。可以看出，信号捕获的过程包括了一个二维的搜索，根据相关时间的不同决定载波频率搜索的频宽，一般来说需要40-100个频点的搜索，加上1023个伪码相位的搜索，导致了信号捕获在接收机初次定位时间中的大部分，所以缩短信号捕获的时间对于缩短初次定位时间具有非常重要的意义。

卫星定位接收机用来定位的观测量主要是伪距观测量，其数学表达式为

ρi(xu)=(xu-xs1)2+(yu-ys1)2+(zu-zs1)2+cb+nρ1]]>

其中脚标i表示第i颗卫星，误差项包括了卫星星历误差，卫星钟差，电离层延迟，对流层延迟，多径效益，接收机射频热噪声，跟踪环路相位噪声，等等，其中卫星星历误差，卫星钟差，电离层延迟，对流层延迟等等都是公共误差，所以如果能通过GPS差分站得到这些公共误差，并藉由某种数据链路得到这些修正项，则可以提高定位精度。

发明内容