專利名稱：：一種確定周期性gps信號發射時間的方法
技術領域：
：本發明涉及一種在微弱信號情況下，確定周期性GPS信號發射時間的方法。
背景技術：
：GPS(全球衛星定位系統)的定位需要精確的系統時間和本地時間。GPS信號中包含的時間是GPS衛星上精確的絕對時間。顯然，GPS所有衛星上的系統時間都由地面參考站進行同步，將絕對時間誤差控制在幾納秒的數量級。GPS接收機可以通過GPS絕對時間信號精確確定時間和位置。一旦知道接收機的大概位置，GPS接收機的絕對時間可以由GPS接收機檢測到的衛星廣播的精確時間以及接收機和衛星間可計算的延時相加得到。這樣，GPS用戶就可以得到準確的時間。50BPS(比特/秒)的導航數據消息包含一個周時間(TOW)值，GPS接收機根據這個值和絕對時間信號就能準確的確定本地時間。然而，GPS接收機并不一定總是能從GPS衛星廣播的導航數據信號中得到準確的GPS系統時間。由于GPS用戶的移動特性，如GPS接收機常應用于蜂窩電話和車載設備，而這些車輛經常在城市的高樓間和其它的一些環境中行進，這使得衛星信號受到阻礙或者衰落報大。在這些環境中，接收到的50BPS導航數據中的絕對時間是不可靠的。50比特/秒的中的TOW數據由所有的衛星以6秒的間隔傳輸。TOW數據能否被截獲是由信號的幅度確定。GPS信號在一定幅度是可以測量到的，但是在信號低于30dB-Hz時，是幾乎不可能解碼50BPS導航數據信號的。
發明內容本發明所要解決的問題是提供一種基于衛星傳輸周期性事件信息來確定GPS系統精確時間的方法，在GPS信號功率與噪聲功率譜密度低于30dB-Hz甚至20dB-Hz時，仍舊可以獲得此信號發射時的GPS精確系統時間。這樣GPS接收機就可以在微弱信號的環境下，仍然可以準確定位。為達到以上目的，本發明是采取如下技術方案予以實現的。一種確定周期性GPS信號發射時間的方法，其特征在于，包括下述步驟步驟l:接收不能正確解算的衛星導航數據，選擇一種己知的GPS周期性事件信號；將兩者進行傳輸碼長所需時間的相干積分；步驟2:對相干積分值進行時域和頻域的峰值檢測，當大于一個閾值時，執行步驟3;步驟3:等待一個周期性事件的周期后，當仍可以檢測到該周期性事件信號，則判斷接收到了周期性事件的信號，執行步驟4;當檢測出的兩個周期性事件之間沒有關聯，則表示沒有檢測到周期性事件信號，返回步驟1繼續進行相干積分及峰值檢測；步驟4:根據周期性事件和GPS系統時間的函數，得出基于周期性事件的衛星發射時的GPS系統精確時間。上述方案中，所述的閾值為為噪聲平均功率的2到3倍；所述的周期性事件和GPS系統時間的函數為N*6.0+A;式中N為本周期開始的傳輸的子幀數目；A為事件初始傳輸時間修正量；所述的兩個周期性事件可以通過不同的衛星接收。本發明的優點是，根據上述方法得到的GPS準確的系統時間，在微弱信號下仍然可以進行GPS接收機的準確定位。定位方法可根據本發明方法得到的系統精確時間和儲存的接收機前次的定位信息計算出本地粗略時間，然后根據本地粗略時間就可以求出偽距，最后根據偽距和星歷便可以準確定位了。圖1是本發明利用衛星傳輸周期性事件來確定GPS系統精確時間的方法步驟框圖。具體實施例方式以下結合具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。在本發明中，我們通過下面的方法確定GPS系統時間將衛星定位系統的接收機與GPS衛星傳輸信號的周期性事件進行同步，然后基于本地有一個精度為1秒的實時時鐘電路，而衛星信號到達地面的延時也是100微秒左右，因此我們就完全可以用GPS信號上的周期性事件來確定精確的發射時間。然后再利用此數據定位。本發明的方法并不是要解碼出導航信息來直接獲得GPS系統時間，當衛星導航數據信號的信噪比低于30dB-Hz，在一般的GPS接收機上，則無法正確解碼衛星的導航數據，也就無法得知精確的GPS系統時間，本發明的方法只需要通過已知的周期性事件信號來進行相干積分，然后通過峰值檢測來判斷是否接收到周期性信號。具體步驟如圖l所示。很多周期性GPS事件可以用來確定時間。導航數據是由5個300比特長的子幀組成的1500比特長的幀。需要30秒來傳輸5個子幀，6秒每個子幀。每一次子幀由10個30比特長的字組成。首先傳輸每個字的最高有效位(MSB)。每個子幀包含一個遙感勘測(TLM)字和一個移交(HOW)字，兩個都是由GPS衛星產生并以TLM/HOW對的形式產生。首先傳輸TLM字，然后立即傳輸HOW字。在HOW之后傳輸8個數據字。在一幀中，每30比特包含6個奇偶校驗比特和24個信息比特。每個字需要0.6秒傳輸。10個字的一個組稱為一個子幀。一個子幀需要6秒傳輸。一個超幀由6個子幀1到5組成，每隔30秒傳一次。子幀4和5復接25次才能完成完整的數據消息傳輸。這25個的子幀4和5稱為每個子幀的第1頁到25頁。兩個參量每周時間(TOW)和周數(WN)表示出GPS系統時間。TOW參量是基于從每周開始的秒數的，TOW域每周從0變化到604,800秒。每周的結束，定義為星期六GMT[格林尼治標準時間]的午夜，TOW參量重新清零并且周數增加1。GPS的周數從1980年1月5日開始為0。導航數據的消息結構包括許多可以檢測的周期性事件，如表1所示，這些事件可以用來確定GPS系統時間。表l4種適合使用的周期性事件類型<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表1中的時間的等式也就是周期性事件和GPS系統時間的函數，可表示為N*6.0+A;A為事件初始傳輸時間修正量，對于不同的時間類型，修正兩不同，如表1中自上而下四種事件的修正量A分別為+0.160、-0.160、+0.48、+0.940。例如，觀察8比特導言"10001011"的到達時間檢測導言消息的到達時間。這個序列由每個衛星每6.0秒發送一次來通知子幀的邊界的開始。檢測器是逐一比特的比較，當每一個比特都同"ioooioir相一致，那么輸出脈沖記錄下有6秒精度的時間，這個脈沖的時間就是從這周開始的第N*6秒。但是有可能一個隨機的8比特序列匹配"ioooioir導言數據，因此需要一種方法來保證收到的是導言數據。這個方法就是兩個連續的導言模式每隔6秒可以準確收到。這里N是從本周期開始的傳輸的子幀數目。由于導言是在子幀的第一個字的1—8比特位置傳輸的，因此，只有在子幀開始的8*0.020=0.160秒之后才開始檢測整個導言。當兩次都確認檢測到周期性信號時，就可以說確認接收到了這個周期性信號。然后就可以通過表1中周期性事件和其GPS衛星發射時間的函數關系，就可以精確的知道周期性事件在衛星發射時的GPS系統精確時間。當然在表1中，GPS信號其他的周期性事件也可以被用來作為確定系統精確時間的方法。另外，本發明還可以通過從兩個或多個衛星收到相同的事件到達時間來獲得確認。以下通過一個具體實例來說明本發明的方法步驟h接收不能正確解算的衛星導航數據，如信號功率與噪聲功率譜密度為20dB-Hz時，選擇周期性事件信號，如導言；將兩者進行0.160秒相干積分，得出相干積分值；步驟2:對相干積分值進行時域和頻域的峰值檢測，當大于噪聲平均功率3倍的閾值時，執行步驟3;步驟3:等待上述導言一個周期6秒后，當仍可以檢測到該導言信號，則判斷接收到了信號，執行步驟4;當檢測出的第二個周期事件不是該導言，也就是說峰值檢測的閾值沒有大于噪聲平均功率的3倍，則表示沒有檢測到信號，返回步驟1繼續進行相干積分及峰值檢測；步驟4:根據表1導言和08系統時間的等式>1*6.0+0.160，當N:1，得出導言的從衛星發射時的GPS系統精確時間為0小時0分6.160秒。權利要求1.一種確定周期性GPS信號發射時間的方法，其特征在于，包括下述步驟步驟1接收不能正確解算的衛星導航數據，選擇一種已知的GPS周期性事件信號；將兩者進行傳輸碼長所需時間的相干積分；步驟2對相干積分值進行時域和頻域的峰值檢測，當大于一個閾值時，執行步驟3；步驟3等待一個周期性事件的周期后，當仍可以檢測到該周期性事件信號，則判斷接收到了周期性事件的信號，執行步驟4；當檢測出的兩個周期事件之間沒有關聯，則表示沒有檢測到周期性事件信號，返回步驟1繼續進行行相干積分及峰值檢測；步驟4根據周期性事件和GPS系統時間的函數，得出基于周期性事件的衛星發射時的GPS系統精確時間。2.根據權利要求1所述的確定周期性GPS信號發射時間的方法，其特征在于，所述的閾值為噪聲平均功率的2到3倍。3.根據權利要求1所述的確定周期性GPS信號發射時間的方法，其特征在于，所述的周期性事件和GPS系統時間的函數為N*6.0+A;式中N為本周期開始的傳輸的子幀數目；A為事件初始傳輸時間修正量。4.根據權利要求1所述的確定周期性GPS信號發射時間的方法，其特征在于，所述的兩個周期事件可以通過不同的衛星接收。全文摘要本發明公開了一種利用衛星傳輸周期性事件信息來確定周期性GPS信號發射時間的方法，通過選擇一種已知的GPS周期性事件信號；將該周期性事件信號與GPS信號及進行相干積分，并對相干積分值進行時域和頻域的峰值檢測，在等待一個周期性事件的周期后，當仍可以檢測到該周期性事件信號，則判斷接收到了周期性事件的信號，然后根據周期性事件和GPS系統時間的函數，得出基于周期性事件的衛星發射時的GPS系統精確時間。本發明在GPS信號功率與噪聲功率譜密度低于30dB-Hz甚至20dB-Hz時，仍舊可以獲得此信號發射時的GPS精確系統時間，這樣GPS接收機就可以在微弱信號的環境下，仍然可以準確定位。文檔編號G01S5/14GK101101331SQ20071001838公開日2008年1月9日申請日期2007年7月31日優先權日2007年7月31日發明者周文益,張會鎖,王江安申請人:西安華迅微電子有限公司