衛(wèi)星捕獲方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種衛(wèi)星捕獲方法及裝置，屬于衛(wèi)星導(dǎo)航【技術(shù)領(lǐng)域】。所述方法包括：根據(jù)衛(wèi)星歷書及當(dāng)前時間，獲取多個第一衛(wèi)星；根據(jù)衛(wèi)星歷書、當(dāng)前時間及設(shè)備坐標(biāo)位置，計算多個第一衛(wèi)星的仰角；根據(jù)多個第一衛(wèi)星的仰角，從多個第一衛(wèi)星中獲取仰角大于閾值的衛(wèi)星，得到多個第二衛(wèi)星；根據(jù)多個第二衛(wèi)星的仰角、衛(wèi)星方位角及衛(wèi)星有效載噪比衰減，從多個第二衛(wèi)星中獲取仰角符合預(yù)設(shè)仰角規(guī)則的衛(wèi)星以及定位精度符合預(yù)設(shè)精度規(guī)則的衛(wèi)星，得到多個第三衛(wèi)星；對所述多個第三衛(wèi)星進(jìn)行捕獲。本發(fā)明通過在已優(yōu)選衛(wèi)星的基礎(chǔ)上，根據(jù)預(yù)設(shè)仰角規(guī)則和預(yù)設(shè)精度規(guī)則，對搜索衛(wèi)星進(jìn)一步優(yōu)選，使得衛(wèi)星捕獲范圍進(jìn)一步縮小，極大地提高了衛(wèi)星捕獲速度。
【專利說明】衛(wèi)星捕獲方法及裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種衛(wèi)星捕獲方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]GNSS (Global Navigation Satellite System,全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng))泛指所有的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。該GNSS包含了美國的GPS(Global Positioning System,全球定位系統(tǒng))、俄羅斯的格洛納斯系統(tǒng)、中國的北斗系統(tǒng)、歐盟的伽利略系統(tǒng)等，可用的衛(wèi)星數(shù)目達(dá)到100顆以上。隨著越來越多國家對衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的研制和開發(fā)，如何對眾多可見衛(wèi)星實現(xiàn)快速捕獲、跟蹤并最終實現(xiàn)精確定位，成為衛(wèi)星導(dǎo)航【技術(shù)領(lǐng)域】的研究熱點(diǎn)。
[0003]為了實現(xiàn)快速捕獲衛(wèi)星，首先讀取最新的衛(wèi)星歷書，計算可見衛(wèi)星位置，對衛(wèi)星的多普勒頻移進(jìn)行預(yù)測，然后僅在預(yù)測的多普勒頻移附近進(jìn)行捕獲，以縮短捕獲時間，提高衛(wèi)星捕獲速度。
[0004]在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題:
[0005]對于GNSS導(dǎo)航系統(tǒng)而言,在同一時刻同一位置的可見衛(wèi)星可能會多于10顆,甚至15顆。因此，通過對衛(wèi)星的多普勒頻移進(jìn)行預(yù)測，以縮小衛(wèi)星捕獲的范圍，但是縮小后的衛(wèi)星捕獲范圍仍然很大，仍然不會很有效地提高捕獲速度，存在一定的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明實施例提供了一種衛(wèi)星捕獲方法及裝置。所述技術(shù)方案如下:
[0007]—方面，提供了一種衛(wèi)星捕獲方法，所述方法包括:
[0008]根據(jù)衛(wèi)星歷書及當(dāng)前時間，獲取多個第一衛(wèi)星，所述衛(wèi)星歷書至少包括衛(wèi)星的衛(wèi)星方位角及衛(wèi)星有效載噪比衰減；
[0009]根據(jù)所述衛(wèi)星歷書、當(dāng)前時間及設(shè)備坐標(biāo)位置，計算所述多個第一衛(wèi)星的仰角；
[0010]根據(jù)所述多個第一衛(wèi)星的仰角，從所述多個第一衛(wèi)星中獲取仰角大于閾值的衛(wèi)星，得到多個第二衛(wèi)星；
[0011]根據(jù)所述多個第二衛(wèi)星的仰角、衛(wèi)星方位角及衛(wèi)星有效載噪比衰減，從所述多個第二衛(wèi)星中獲取仰角符合預(yù)設(shè)仰角規(guī)則的衛(wèi)星以及定位精度符合預(yù)設(shè)精度規(guī)則的衛(wèi)星，得到多個第三衛(wèi)星，所述定位精度至少根據(jù)衛(wèi)星的仰角、衛(wèi)星方位角及衛(wèi)星有效載噪比衰減確定；
[0012]對所述多個第三衛(wèi)星進(jìn)行捕獲。
[0013]另一方面，提供了一種衛(wèi)星捕獲裝置，所述裝置包括:
[0014]第一衛(wèi)星獲取模塊，用于根據(jù)衛(wèi)星歷書及當(dāng)前時間，獲取多個第一衛(wèi)星，所述衛(wèi)星歷書至少包括衛(wèi)星的衛(wèi)星方位角及衛(wèi)星有效載噪比衰減；
[0015]仰角計算模塊，用于根據(jù)所述衛(wèi)星歷書、當(dāng)前時間及設(shè)備坐標(biāo)位置，計算所述多個第一衛(wèi)星的仰角；[0016]第二衛(wèi)星獲取模塊，用于根據(jù)所述多個第一衛(wèi)星的仰角，從所述多個第一衛(wèi)星中獲取仰角大于閾值的衛(wèi)星，得到多個第二衛(wèi)星；
[0017]第三衛(wèi)星獲取模塊，用于根據(jù)所述多個第二衛(wèi)星的仰角、衛(wèi)星方位角及衛(wèi)星有效載噪比衰減，從所述多個第二衛(wèi)星中獲取仰角符合預(yù)設(shè)仰角規(guī)則的衛(wèi)星以及定位精度符合預(yù)設(shè)精度規(guī)則的衛(wèi)星，得到多個第三衛(wèi)星，所述定位精度至少根據(jù)衛(wèi)星的仰角、衛(wèi)星方位角及衛(wèi)星有效載噪比衰減確定；
[0018]衛(wèi)星捕獲模塊，用于對所述多個第三衛(wèi)星進(jìn)行捕獲。[0019]本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:
[0020]通過在已優(yōu)選衛(wèi)星的基礎(chǔ)上，根據(jù)預(yù)設(shè)仰角規(guī)則和預(yù)設(shè)精度規(guī)則，對搜索衛(wèi)星進(jìn)一步優(yōu)選，使得衛(wèi)星捕獲范圍進(jìn)一步縮小，極大地提高了衛(wèi)星捕獲速度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0022]圖1是本發(fā)明實施例提供的一種衛(wèi)星捕獲方法流程圖；
[0023]圖2是本發(fā)明實施例提供的另一種衛(wèi)星捕獲方法流程圖；
[0024]圖3是本發(fā)明實施例提供的基于FFT的并行碼相位搜索捕獲算法示意圖；
[0025]圖4是本發(fā)明實施例提供的衛(wèi)星捕獲裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0026]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0027]GNSS導(dǎo)航系統(tǒng)主要包括美國的GPS、中國的北斗系統(tǒng)、歐盟的伽利略系統(tǒng)和俄羅斯的格洛納斯系統(tǒng)。其中，GPS的空間部分是由21顆工作衛(wèi)星和3顆備用衛(wèi)星組成，該24顆衛(wèi)星位于距地表20200km的上空，運(yùn)行周期為12h。衛(wèi)星均勻分布在6個軌道面上，每個軌道面4顆衛(wèi)星，軌道傾角為55° ;北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的空間段由5顆地球靜止軌道衛(wèi)星、3顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星和若干顆中圓軌道衛(wèi)星組成；伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的空間部分，由24顆衛(wèi)星組成，分布在6個道平面上；格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的星座由27顆工作星和3顆備份星組成，27顆星均勻地分布在3個近圓形的軌道平面上，這三個軌道平面兩兩相隔120°，每個軌道面有8顆衛(wèi)星，同平面內(nèi)的衛(wèi)星之間相隔45°，軌道高度2.36萬公里，運(yùn)行周期11小時15分，軌道傾角56°。
[0028]在此，對本發(fā)明實施例涉及到的捕獲衛(wèi)星的評判規(guī)則進(jìn)行介紹:
[0029]模糊數(shù)學(xué)是研究和揭示模糊現(xiàn)象的定量處理方法，適用于對事物進(jìn)行分類、識別、評判、預(yù)測、控制、排序以及選擇等，已被廣泛應(yīng)用于人工智能、信息控制、聚類分析、專家系統(tǒng)、綜合評判等領(lǐng)域。
[0030]模糊綜合評判一般分為以下六個步驟:
[0031](I)確定因素(指標(biāo))集U= {Ul, U2,…,uj , η為影響因素的個數(shù)；[0032](2)確定評判(評語)集V=Iv1, V2,…,vj , m為評語的個數(shù)；
[0033](3)進(jìn)行單因素評判得到隸屬度向量Α=0-η，ri2,…，rim)，形成隸屬度矩陣:
【權(quán)利要求】
1.一種衛(wèi)星捕獲方法，其特征在于，所述方法包括: 根據(jù)衛(wèi)星歷書及當(dāng)前時間，獲取多個第一衛(wèi)星，所述衛(wèi)星歷書至少包括衛(wèi)星的衛(wèi)星方位角及衛(wèi)星有效載噪比衰減； 根據(jù)所述衛(wèi)星歷書、當(dāng)前時間及設(shè)備坐標(biāo)位置，計算所述多個第一衛(wèi)星的仰角； 根據(jù)所述多個第一衛(wèi)星的仰角，從所述多個第一衛(wèi)星中獲取仰角大于閾值的衛(wèi)星，得到多個第二衛(wèi)星； 根據(jù)所述多個第二衛(wèi)星的仰角、衛(wèi)星方位角及衛(wèi)星有效載噪比衰減，從所述多個第二衛(wèi)星中獲取仰角符合預(yù)設(shè)仰角規(guī)則的衛(wèi)星以及定位精度符合預(yù)設(shè)精度規(guī)則的衛(wèi)星，得到多個第三衛(wèi)星，所述定位精度至少根據(jù)衛(wèi)星的仰角、衛(wèi)星方位角及衛(wèi)星有效載噪比衰減確定; 對所述多個第三衛(wèi)星進(jìn)行捕獲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)衛(wèi)星歷書及當(dāng)前時間，獲取多個第一衛(wèi)星包括: 根據(jù)所述衛(wèi)星歷書及當(dāng)前時間，計算衛(wèi)星的坐標(biāo)位置； 根據(jù)所述衛(wèi)星的坐標(biāo)位置，對所述衛(wèi)星的多普勒頻移進(jìn)行預(yù)測，得到多個第一衛(wèi)星。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述衛(wèi)星歷書、當(dāng)前時間及設(shè)備坐標(biāo)位置，計算所述多個第一衛(wèi)星的仰角包括: 根據(jù)所述多個第一衛(wèi)星的坐標(biāo)位置及設(shè)備坐標(biāo)位置，計算所述多個第一衛(wèi)星的仰角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述多個第二衛(wèi)星的仰角、衛(wèi)星方位角及衛(wèi)星有效載噪比衰減，從所述多個第二衛(wèi)星中獲取仰角符合預(yù)設(shè)仰角規(guī)則的衛(wèi)星以及定位精度符合預(yù)設(shè)精度規(guī)則的衛(wèi)星，得到多個第三衛(wèi)星包括: 根據(jù)所述多個第二衛(wèi)星的仰角從大到小的順序，從所述多個第二衛(wèi)星中獲取仰角最大的衛(wèi)星和仰角最小的衛(wèi)星； 根據(jù)預(yù)設(shè)評判規(guī)則，從所述多個第二衛(wèi)星中獲取一個定位精度最高的衛(wèi)星； 每獲取到一個定位精度最高的衛(wèi)星，按照所述預(yù)設(shè)評判規(guī)則從剩余的第二衛(wèi)星中獲取定位精度最高的衛(wèi)星，直至獲取到預(yù)設(shè)數(shù)目的衛(wèi)星。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，根據(jù)預(yù)設(shè)評判規(guī)則，從所述多個第二衛(wèi)星中獲取一個定位精度最聞的衛(wèi)星包括: 獲取評判因素集合，所述評判因素集合包括衛(wèi)星仰角、衛(wèi)星方位角及衛(wèi)星有效載噪比衰減; 根據(jù)衛(wèi)星仰角、衛(wèi)星方位角、衛(wèi)星有效載噪比衰減和隸屬度函數(shù)，確定隸屬度集合； 所述隸屬度函數(shù)為:
Rlm=max (El) -Elm
R2m=abs (min (Az) + (360/N) X 1-Azm), i=l, 2,…，N-1
R3m= Δ (C/NO)m， 其中，El表示衛(wèi)星仰角,Az表示衛(wèi)星方位角，Λ (C/NO)表示衛(wèi)星有效載噪比衰減,C表示載波功率，NO表示噪聲功率，i為選擇衛(wèi)星的個數(shù)，m為衛(wèi)星編號，N為預(yù)設(shè)數(shù)目減I ;根據(jù)所述評判因素集合及所述隸屬度集合，進(jìn)行單因素評判，得到評判集合； 根據(jù)熵權(quán)法，確定所述評判因素集合的權(quán)重向量；根據(jù)所述評判集合及所述評判因素集合的權(quán)重向量和最大隸屬原則，從所述多個第二衛(wèi)星中獲取定位精度最高的衛(wèi)星。
6.一種衛(wèi)星捕獲裝置，其特征在于，所述裝置包括: 第一衛(wèi)星獲取模塊，用于根據(jù)衛(wèi)星歷書及當(dāng)前時間，獲取多個第一衛(wèi)星，所述衛(wèi)星歷書至少包括衛(wèi)星的衛(wèi)星方位角及衛(wèi)星有效載噪比衰減； 仰角計算模塊，用于根據(jù)所述衛(wèi)星歷書、當(dāng)前時間及設(shè)備坐標(biāo)位置，計算所述多個第一衛(wèi)星的仰角； 第二衛(wèi)星獲取模塊，用于根據(jù)所述多個第一衛(wèi)星的仰角，從所述多個第一衛(wèi)星中獲取仰角大于閾值的衛(wèi)星，得到多個第二衛(wèi)星； 第三衛(wèi)星獲取模塊，用于根據(jù)所述多個第二衛(wèi)星的仰角、衛(wèi)星方位角及衛(wèi)星有效載噪比衰減，從所述多個第二衛(wèi)星中獲取仰角符合預(yù)設(shè)仰角規(guī)則的衛(wèi)星以及定位精度符合預(yù)設(shè)精度規(guī)則的衛(wèi)星，得到多個第三衛(wèi)星，所述定位精度至少根據(jù)衛(wèi)星的仰角、衛(wèi)星方位角及衛(wèi)星有效載噪比衰減確定； 衛(wèi)星捕獲模塊，用于對所述多個第三衛(wèi)星進(jìn)行捕獲。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述第一衛(wèi)星獲取模塊包括: 衛(wèi)星坐標(biāo)位置計算單元，用于根據(jù)所述衛(wèi)星歷書及當(dāng)前時間，計算衛(wèi)星的坐標(biāo)位置；第一衛(wèi)星獲取單元，用于根據(jù)所述衛(wèi)星的坐標(biāo)位置，對所述衛(wèi)星的多普勒頻移進(jìn)行預(yù)測，得到多個第一衛(wèi)星。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述仰角計算模塊還用于根據(jù)所述多個第一衛(wèi)星的坐標(biāo)位置及設(shè)備坐標(biāo)位置，計算所述多個第一衛(wèi)星的仰角。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述第三衛(wèi)星獲取模塊包括: 仰角最大衛(wèi)星及仰角最小衛(wèi)星獲取單元，用于根據(jù)所述多個第二衛(wèi)星的仰角從大到小的順序，從所述多個第二衛(wèi)星中獲取仰角最大的衛(wèi)星和仰角最小的衛(wèi)星； 定位精度最高衛(wèi)星獲取單元，用于根據(jù)預(yù)設(shè)評判規(guī)則，從所述多個第二衛(wèi)星中獲取一個定位精度最聞的衛(wèi)星； 預(yù)設(shè)數(shù)目衛(wèi)星獲取單元，用于每獲取到一個定位精度最高的衛(wèi)星，按照所述預(yù)設(shè)評判規(guī)則從剩余的第二衛(wèi)星中獲取定位精度最高的衛(wèi)星，直至獲取到預(yù)設(shè)數(shù)目的衛(wèi)星。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述定位精度最高衛(wèi)星獲取單元包括: 評判因素集合獲取子單元，用于獲取評判因素集合，所述評判因素集合包括衛(wèi)星仰角、衛(wèi)星方位角及衛(wèi)星有效載噪比衰減； 評判集合確定子單元，用于根據(jù)衛(wèi)星仰角、衛(wèi)星方位角、衛(wèi)星有效載噪比衰減和隸屬度函數(shù)，確定隸屬度集合； 所述隸屬度函數(shù)為:
【文檔編號】G01S19/28GK103529458SQ201310492601
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】鄧中亮, 董慧, 尹露 申請人:北京郵電大學(xué)