衛(wèi)星搜索方法和接收的制造方法
【專利摘要】本申請(qǐng)公開了一種衛(wèi)星搜索方法和接收機(jī)。在該衛(wèi)星搜索方法中，根據(jù)衛(wèi)星相對(duì)于時(shí)空格子集合的加權(quán)平均可見度搜索衛(wèi)星，其中，所述加權(quán)平均可見度的權(quán)值根據(jù)時(shí)空位置信息確定。通過本申請(qǐng)公開的衛(wèi)星搜索方法和接收機(jī)，能夠根據(jù)衛(wèi)星的加權(quán)可見度確定衛(wèi)星的搜索順序，提高了捕獲的命中率，從而進(jìn)一步提高衛(wèi)星搜索效率。
【專利說明】衛(wèi)星搜索方法和接收機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請(qǐng)涉及衛(wèi)星導(dǎo)航定位領(lǐng)域，尤其涉及衛(wèi)星搜索方法及接收機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著衛(wèi)星定位導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于接收機(jī)的搜索速度和搜索效率的要求越來越 高。尤其，目前多種全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（例如，美國的GPS全球定位系統(tǒng)，中國的北斗系統(tǒng)， 歐洲的伽利略系統(tǒng)，俄羅斯的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)等）的快速發(fā)展，更要求接收機(jī)能夠利用 擴(kuò)大的聯(lián)合星群來提高定位精度和可用性。但是，擴(kuò)大的聯(lián)合星群也意味著接收機(jī)搜索衛(wèi) 星信號(hào)的復(fù)雜度變大，限制了接收機(jī)的定位速度。
[0003] 為提高定位速度，Kun-Ts0 Chen提出了一種動(dòng)態(tài)衛(wèi)星搜索算法。該算法依據(jù)接收 機(jī)每次搜索衛(wèi)星的結(jié)果，利用時(shí)空格子集計(jì)算衛(wèi)星的平均可見度，動(dòng)態(tài)調(diào)整接下來搜索衛(wèi) 星的順序。僅利用衛(wèi)星的平均可見度來調(diào)整衛(wèi)星的搜索順序，并不能夠滿足對(duì)接收機(jī)搜索 效率的要求。例如，Chen的算法浪費(fèi)了先驗(yàn)信息。此外，Chen的算法不具備抗遮擋能力，當(dāng) 接收機(jī)因地面障礙物遮擋而嘗試捕獲衛(wèi)星失敗后，將導(dǎo)致"連鎖錯(cuò)誤"的發(fā)生，造成算法的 性能惡化。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本申請(qǐng)的目的是提供一種衛(wèi)星搜索方法及接收機(jī)，能夠確定衛(wèi)星搜索順序，提高 衛(wèi)星搜索效率。
[0005] 根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)方面，公開了一種衛(wèi)星搜索方法，在該方法中，根據(jù)衛(wèi)星相對(duì)于 時(shí)空格子集合的加權(quán)平均可見度搜索衛(wèi)星，其中，所述加權(quán)平均可見度的權(quán)值根據(jù)時(shí)空位 置信息確定。
[0006] 根據(jù)本申請(qǐng)的另一個(gè)方面，公開了一種接收機(jī)，所述接收機(jī)包括：處理器，根據(jù)時(shí) 空位置信息確定用于計(jì)算衛(wèi)星相對(duì)于時(shí)空格子集合的加權(quán)平均可見度的權(quán)值，并根據(jù)所 述權(quán)值確定所述加權(quán)平均可見度；以及衛(wèi)星搜索器，根據(jù)確定的加權(quán)平均可見度搜索衛(wèi)星。
[0007] 通過本申請(qǐng)公開的衛(wèi)星搜索方法和接收機(jī)，能夠根據(jù)衛(wèi)星的加權(quán)可見度確定衛(wèi)星 的搜索順序，提1? 了捕獲的命中率，從而進(jìn)一步提1?衛(wèi)星搜索效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 圖1顯示了根據(jù)本申請(qǐng)的一種實(shí)施方式的衛(wèi)星搜索方法流程圖。
[0009] 圖2顯示了根據(jù)本申請(qǐng)的一種實(shí)施方式的接收機(jī)的示意圖。
[0010] 圖3顯示了根據(jù)本申請(qǐng)的另一種實(shí)施方式的接收機(jī)的示意圖。
[0011] 圖4顯示了根據(jù)本申請(qǐng)的一種具體應(yīng)用場(chǎng)景下的衛(wèi)星搜索方法流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012] 下面參照附圖對(duì)本申請(qǐng)公開的衛(wèi)星搜索方法進(jìn)行詳細(xì)說明。為簡(jiǎn)明起見，本申請(qǐng) 各實(shí)施例的說明中，相同或類似的裝置使用了相同或相似的附圖標(biāo)記。
[0013] 圖1顯示了根據(jù)本申請(qǐng)的一種實(shí)施方式的衛(wèi)星搜索方法的流程圖。如圖所示，在 步驟110中，根據(jù)時(shí)空位置信息，確定用于計(jì)算衛(wèi)星相對(duì)于時(shí)空格子集合的加權(quán)平均可見 度的權(quán)值；在步驟120中，根據(jù)確定的權(quán)值，確定加權(quán)平均可見度；在步驟130中，根據(jù)確定 的加權(quán)平均可見度，搜索衛(wèi)星。這樣，可以根據(jù)加權(quán)平均可見度來確定搜索衛(wèi)星的搜索順 序，或者搜索優(yōu)先級(jí)。
[0014] 在一個(gè)實(shí)施例中，時(shí)空位置信息可以是接收機(jī)位于時(shí)空格子集合中某個(gè)時(shí)空格子 的可能性，即，接收機(jī)位于該時(shí)空格子的置信度。
[0015] 這樣，將時(shí)空位置信息，例如接收機(jī)位于時(shí)空格子的置信度，作為權(quán)值，來確定加 權(quán)的衛(wèi)星平均可見度，并據(jù)此確定衛(wèi)星的搜索順序，可提高捕獲的命中率，從而提高衛(wèi)星搜 索效率。
[0016] 在衛(wèi)星導(dǎo)航定位時(shí)，接收機(jī)將搜索衛(wèi)星群中的衛(wèi)星。通常，首次定位前，接收機(jī)所 處的時(shí)間和空間是未知的，但是它們的取值都有一定的范圍。比如，空間范圍可以是整個(gè)地 球表面。時(shí)間范圍可以是接收機(jī)自帶時(shí)鐘附近的范圍，例如，接收機(jī)時(shí)鐘前后各一個(gè)小時(shí)之 內(nèi)?？梢詫⑦@些時(shí)間和空間劃分成時(shí)間格子和空間格子，并映射為時(shí)空格子集{G}。時(shí)空格 子集合{G}中的每一個(gè)時(shí)空格子對(duì)應(yīng)于某個(gè)時(shí)間劃分和空間劃分。
[0017] 由于衛(wèi)星群中各衛(wèi)星的運(yùn)行方式和軌道已知，對(duì)于接收機(jī)待搜索衛(wèi)星中的每一顆 衛(wèi)星，可以確定該衛(wèi)星對(duì)于某個(gè)時(shí)空格子是否可見。例如，可以根據(jù)該衛(wèi)星的軌道位置和取 定的時(shí)空格子，計(jì)算出該軌道位置對(duì)于該空間格子的仰角，根據(jù)仰角值則判定該衛(wèi)星是否 可見，例如，可以用可見度為1表示該衛(wèi)星對(duì)該時(shí)空格子可見，可見度為0表示該衛(wèi)星對(duì)該 時(shí)空格子不可見。遍歷待搜索的衛(wèi)星列表{S}和時(shí)空格子集合{G}，便可得到與時(shí)空格子集 相應(yīng)的衛(wèi)星可見度，例如，可以記為可見度矩陣V，可見度矩陣V不隨搜索次數(shù)的變化而變 化。
[0018] 對(duì)于時(shí)空格子集，接收機(jī)位于時(shí)空格子集中任意時(shí)空格子的可能性并不相同，將 其稱為接收機(jī)位于時(shí)空格子集中每一個(gè)時(shí)空格子的置信度?？梢詫⒔邮諜C(jī)處于時(shí)空格子集 的可能性通過置信度矩陣C表示，當(dāng)接收機(jī)位于某個(gè)時(shí)空格子的可能性越高時(shí)，置信度矩 陣C中對(duì)應(yīng)該時(shí)空格子的元素值越大。通過接收機(jī)位于時(shí)空格子集中每一個(gè)時(shí)空格子的置 信度以及衛(wèi)星可見度，確定待搜索衛(wèi)星的搜索優(yōu)選級(jí)。這樣，對(duì)置信度高的格子可見的衛(wèi) 星，其衛(wèi)星平均可見度被"拔高"了，對(duì)置信度高的格子不可見的衛(wèi)星，其衛(wèi)星平均可見度被 "壓低"了。因此，可以獲得合理的衛(wèi)星搜索順序，提高衛(wèi)星搜索效率。
[0019] 根據(jù)本申請(qǐng)的一種實(shí)施方式，可以根據(jù)是否搜索到衛(wèi)星與該衛(wèi)星的可見度之間的 匹配關(guān)系、以及衛(wèi)星遮擋概率，對(duì)置信度進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)調(diào)整后的置信度更新衛(wèi)星相對(duì)于時(shí) 空格子集合的加權(quán)平均可見度，并進(jìn)一步根據(jù)更新后的加權(quán)平均可見度搜索衛(wèi)星。
[0020] 在進(jìn)行第i次衛(wèi)星搜索后，通過以下方式更新衛(wèi)星s在時(shí)空格子集合{G}^中的 加權(quán)平均可見度

【權(quán)利要求】
1. 一種搜索衛(wèi)星的方法，根據(jù)衛(wèi)星相對(duì)于時(shí)空格子集合的加權(quán)平均可見度搜索衛(wèi)星， 其中，所述加權(quán)平均可見度的權(quán)值根據(jù)時(shí)空位置信息確定。
2. 如權(quán)利要求1所述的搜索衛(wèi)星的方法，其中，所述時(shí)空位置信息包括接收機(jī)處于所 述時(shí)空格子集合中所含時(shí)空格子的置信度。
3. 如權(quán)利要求2所述的搜索衛(wèi)星的方法，其中，根據(jù)是否搜索到衛(wèi)星與該衛(wèi)星的可見 度之間的匹配關(guān)系、以及衛(wèi)星遮擋概率，對(duì)置信度進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)調(diào)整后的置信度更新衛(wèi)星 相對(duì)于時(shí)空格子集合的加權(quán)平均可見度，并進(jìn)一步根據(jù)更新后的加權(quán)平均可見度搜索衛(wèi) 星。
4. 如權(quán)利要求3所述的搜索衛(wèi)星的方法，其中，在進(jìn)行第i次衛(wèi)星搜索后，通過以下方 式更新待搜索衛(wèi)星集合中各衛(wèi)星在時(shí)空格子集合{G}<D中的加權(quán)平均可見度
其中，{G}^表示進(jìn)行了第i次搜索后的時(shí)空格子集合，Gt，p為時(shí)空格子集合中的元素， 表示時(shí)間維度上第t個(gè)、空間維度上第p個(gè)格點(diǎn)所映射形成的時(shí)空格子；{S}^表示第i次 搜索后剩下的待搜索衛(wèi)星的集合；\p，s為可見度矩陣V中的元素，取值為0或1，表示編號(hào) 為s的衛(wèi)星對(duì)于時(shí)空格子Gt，p的可見度；C<Dt，p為置信度矩陣的元素，表示第i次搜索 之后接收機(jī)位于時(shí)空格子Gt，p的可能性；E0表示求和函數(shù)，Avg〇表示求平均函數(shù)。
5. 如權(quán)利要求4所述的搜索衛(wèi)星的方法，其中，通過以下方式根據(jù)加權(quán)平均可見度搜 索衛(wèi)星：
其中s<i+1>_Mh是第i+1次搜索時(shí)要搜索的衛(wèi)星的編號(hào)：
表示以s為參 數(shù)，使f+1>值最大的s值。
6. 如權(quán)利要求5所述的搜索衛(wèi)星的方法，其中，根據(jù)是否搜索到衛(wèi)星與該衛(wèi)星的可見 度之間的匹配關(guān)系、以及衛(wèi)星遮擋概率，通過以下方式對(duì)置信度進(jìn)行調(diào)整： 在衛(wèi)星，、^搜索成功時(shí)，
在衛(wèi)星s<i+1>s_h搜索失敗時(shí)，
其中，e為衛(wèi)星遮擋概率；^表示編號(hào)為s<i+1>s_h的衛(wèi)星對(duì)于時(shí)空格子Gt，p的 可見度。
7. 如權(quán)利要求6所述的搜索衛(wèi)星的方法，其中，通過以下方式根據(jù)調(diào)整后的置信度更 新時(shí)空格子集合，將置信度為0的時(shí)空格子從時(shí)空格子集合中刪除： {G}<i+1>= {Gt，p|Gt，pe{G}<D，C<Dt，p^O}。
8. 如權(quán)利要求2所述的搜索衛(wèi)星的方法，其中，所述置信度的初始值根據(jù)接收機(jī)的先 驗(yàn)時(shí)間和空間信息確定。
9. 一種接收機(jī)，所述接收機(jī)包括： 處理器，根據(jù)時(shí)空位置信息確定用于計(jì)算衛(wèi)星相對(duì)于時(shí)空格子集合的加權(quán)平均可見度 的權(quán)值，并根據(jù)所述權(quán)值確定所述加權(quán)平均可見度；以及 衛(wèi)星搜索器，根據(jù)確定的加權(quán)平均可見度搜索衛(wèi)星。
10. 如權(quán)利要求9所述的接收機(jī)，其中，所述時(shí)空位置信息包括接收機(jī)處于所述時(shí)空格 子集合中所含時(shí)空格子的置信度。
11. 如權(quán)利要求10所述的接收機(jī)，其中，所述處理器根據(jù)是否搜索到衛(wèi)星與該衛(wèi)星的 可見度之間的匹配關(guān)系、以及衛(wèi)星遮擋概率，對(duì)置信度進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)調(diào)整后的置信度更新 衛(wèi)星相對(duì)于時(shí)空格子集合的加權(quán)平均可見度；所述衛(wèi)星搜索器進(jìn)一步根據(jù)更新后的加權(quán)平 均可見度搜索衛(wèi)星。
12. 如權(quán)利要求11所述的接收機(jī)，其中，所述處理器包括可見度計(jì)算模塊，在進(jìn)行第i 次衛(wèi)星搜索后，所述可見度計(jì)算模塊通過以下方式更新待搜索衛(wèi)星集合中各衛(wèi)星在時(shí)空格 子集合{G}^中的加權(quán)平均可見度
其中，{G}^表示進(jìn)行了第i次搜索后的時(shí)空格子集合，Gt，p為時(shí)空格子集合中的元素， 表示時(shí)間維度上第t個(gè)、空間維度上第p個(gè)格點(diǎn)所映射形成的時(shí)空格子；{S}^表示第i次 搜索后剩下的待搜索衛(wèi)星的集合；\p，s為可見度矩陣V中的元素，取值為0或1，表示編號(hào) 為s的衛(wèi)星對(duì)于時(shí)空格子Gt，p的可見度；C<Dt，p為置信度矩陣的元素，表示第i次搜索 之后接收機(jī)位于時(shí)空格子Gt，p的可能性；E0表示求和函數(shù)，Avg〇表示求平均函數(shù)。
13. 如權(quán)利要求12所述的接收機(jī)，其中，所述衛(wèi)星搜索器通過以下方式根據(jù)加權(quán)平均 可見度搜索衛(wèi)星：
其中是第i+1次搜索時(shí)要搜索的衛(wèi)星的編號(hào)：
表示以s為參 數(shù)，使值最大的s值。
14. 如權(quán)利要求13所述的接收機(jī)，其中，所述處理器進(jìn)一步包括置信度調(diào)整模塊，所述 置信度調(diào)整模塊根據(jù)是否搜索到衛(wèi)星與該衛(wèi)星的可見度之間的匹配關(guān)系、以及衛(wèi)星遮擋概 率，通過以下方式對(duì)置信度進(jìn)行調(diào)整： 在衛(wèi)星^+匕^搜索成功時(shí)，
在衛(wèi)星S<i+1>s_h搜索失敗時(shí)，
其中，e為衛(wèi)星遮擋概率；表示編號(hào)為S<i+1>s_h的衛(wèi)星對(duì)于時(shí)空格子Gt，p的 可見度。
15. 如權(quán)利要求14所述的接收機(jī)，其中，所述處理器通過以下方式根據(jù)調(diào)整后的置信 度更新時(shí)空格子集合，將置信度為0的時(shí)空格子從時(shí)空格子集合中刪除 ： {G}<i+1>= {Gt，p|Gt，pe{G}<D，C<Dt，p^O}。
16. 如權(quán)利要求10所述的接收機(jī)，其中，所述接收機(jī)還包括信息收集器，獲得接收機(jī)的 先驗(yàn)時(shí)間和空間信息，其中，所述接收機(jī)根據(jù)所述信息收集器所獲得的接收機(jī)的先驗(yàn)時(shí)間 和空間信息，確定所述衛(wèi)星遮擋概率和所述置信度的初始值。
【文檔編號(hào)】G01S19/28GK104407361SQ201410564546
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月21日
【發(fā)明者】姚錚, 周衡威, 陸明泉 申請(qǐng)人:清華大學(xué)