一种用于GPS接收机的帧同步方法

专利名称: 一种GPS帧同步方法

技术领域:

本发明涉及一种数据帧同步方法.

背景技术:

在GPS通道捕获卫星信号之后，必须先完成卫星信号的位同步和帧同步，然后才能执行导航消息解码和定位解决方案. 从获取卫星信号到提供导航服务，帧同步需要更多时间. 缩短帧同步时间对于提高的启动速度至关重要. 现有的帧同步方法主要是搜索遥测词的8位同步码以确定子帧的边缘，并通过奇偶校验和填字游戏字符校验来确认搜索结果的正确性. 由于GPS子帧周期为6秒，并且同步代码仅存在于遥测字的前8位中，因此需要花费最长的时间查找子帧周期才能找到子帧边缘并完成帧同步. 由于的每个通道都需要独立进行帧同步，因此多通道需要更长的时间才能完成所有通道的帧同步. 这将严重破坏卫星信号容易被遮挡的应用中的定位服务.

发明内容

本发明的技术方案是克服现有技术的不足，为GPS接收机提供一种快速可靠的帧同步方法. 本发明的技术方案是一种GPS接收机帧同步方法. 步骤如下: （I）首次打开并定位GPS后，将定期调整本地时钟，以使本地时钟和GPS时钟的时间和更改周期一致. 记录此时GPS的位置（Xusct，Yusct，ZusJ；（2）当GPS信道丢失并重新捕获时，读取当地时间IY ... al和星历，并根据星历计算卫星和T'Sat（X'Sat，Y'Sat，Z'Sat）的近似位置，其中T'Sat是根据卫星信号传播时间反向估算的卫星信号传输的近似时间；（3）使用GPS步骤（1）中记录的. 初始位置（Xusct，YusCT，ZusJ）和步骤（2）中获得的近似卫星位置（X'Sat，Y'Sat，z'Sat），未校正的GPS与根据L'SatUsCT计算卫星，在L'SatUsCT的基础上，校正地球自转和卫星时钟漂移的影响，以获得伪距LSatUsCT；（4）根据执行步骤（2）和（3）所需的时间T ），修改本地时间并获取当前消息

卫星发射时间Tsat，Tsat = TLocal-TCal-LSatUser / C，C为光速； （5）根据步骤（4）的结果计算当前消息的帧数，比特数，毫秒数MsEpoch，帧数. Count Frame = Tsat / subframe period，Bit count Bit = Ting ... ^ subframe period）/位周期，毫秒计数MsEpoch = Ting ... ^子帧周期）％位周期，符号％表示剩余操作; （6）在步骤（5）中获得的当前消息的帧计数Frame，比特计数Bit和毫秒计数MsEpoch执行帧同步并完成消息提取. 步骤（1）中的本地时钟由直接数字频率合成器产生. 当本地时钟的时钟漂移低于预设值时，通过控制直接数字频率合成器的频率控制字可以完成本地时钟的周期性调整.

3当固定时钟漂移阈值Vth达到一定次数时gps接收机连接，直接数字频率合成器的频率控制字将被锁定. 步骤⑶中伪距Lsatuse的计算方法为Lgatuser-L SatUser_ A Lclockeias +ΔLdclockoff

要求

一种GPS帧同步方法，其特征在于以下步骤: （1）首次打开GPS并定位之后，定期调整本地时钟，以使GPS的时间和更改周期本地时钟和GPS时钟保持一致并被记录. 此时，GPS（XUser，YUser，ZUser）的位置； （2）在GPS信道丢失并重新捕获后，读取当地的TLocal和星历表，并根据星历表和T'Sat（X'Sat，Y'Sat，Z'Sat）估算卫星的大概位置，其中，T'Sat是根据卫星信号传播时间反算的卫星信号传输的近似时间； （3）在步骤（1）中记录的GPS接收机的初始位置（XUser，YUser，ZUser）和在步骤（2）中获得的近似卫星位置（X'Sat，Y'Sat，Z'Sat），计算未校正的GPS接收机与卫星之间的距离L'，根据L'SatUser，校正地球自转和卫星时钟漂移的影响，得到伪距LSatUser. （4）根据执行步骤（2）和（3）所需的时间TCal校正本地时间，并获取当前消息的卫星传输时间TSat，TSat = TLocal TCal LSatUser / C，C为速度光; （5）根据步骤（4）的结果，计算当前消息的帧数Frame，比特数Bit，毫秒数MsEpoch，帧数Frame = TSat /子帧周期，比特数Bit =（TSat％子帧周期）/比特周期，毫秒计数MsEpoch =（TSat％子帧周期）％比特周期，符号％表示余数运算; （6）根据步骤（5），对获取的当前消息的帧数Frame，比特数Bit和毫秒数MsEpoch进行帧同步，完成消息提取.

2. 2.根据权利要求1所述的GPS接收机帧同步方法，其特征在于，步骤（1）中的本地时钟由直接数字频率合成器产生.

3. 3.根据权利要求2所述的GPS接收机帧同步方法，其特征在于，在步骤（1）中，当本地时钟的时钟漂移小于10Hz时，通过控制直接数字频率合成器的频率控制字来完成本地时钟的周期. 预设的时钟漂移阈值Vth一定次数后，直接数字频率合成器的频率控制字被锁定.

4. 4.根据权利要求1或2或3所述的GPS接收机帧同步方法，其特征在于，步骤⑶中的伪距LSatUsCT的计算方法为α= TO * L'SatUser / Cgps接收机连接，WE为地球自转速度. 在WGS84坐标系中，ΔLclockBias是卫星时钟偏移，而ΔLdclockoff是卫星时钟差.

全文摘要

一种GPS接收机帧同步方法. 步骤是（1）首次打开GPS接收机并定位后，定期调整本地时钟，以使本地时钟和GPS时钟具有相同的时间和更改周期，并在此时记录GPS. 的位置； （2）当GPS接收机信道丢失并被重新捕获时，读取当地时间和星历表，并根据星历表和卫星信号传输的近似时间估计卫星的近似位置； （3）使用记录的GPS接收来计算飞机的初始位置和卫星的近似位置，并计算未校正的GPS与卫星之间的近似距离，并在此基础上获得伪距离； （4）根据步骤（2）和（3）的执行，纠正所需的本地时间，并获取当前消息的卫星发射时间； （5）根据步骤（4）的结果计算当前消息的帧数，比特数和毫秒数，从而执行帧同步并完成消息提取.

文档编号H04B7 / 26GK101982940SQ201010543558

2011年3月2日（公众日）申请日2010年11月12日优先权日2010年11月12日

发明人宋鹏飞，田坤，葛飞，陈毅，韩琦申请人: 北京航空航天自动控制研究所

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