[0023] 圖6,捕獲4顆可見(jiàn)GPS衛(wèi)星所需的平均搜索次數(shù)仿真結(jié)果示意圖；
[0024] 圖7,捕獲6顆可見(jiàn)GPS衛(wèi)星所需的平均搜索次數(shù)仿真結(jié)果示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提供的基于動(dòng)力學(xué)軌道外推的星載輔助GPS方法及系統(tǒng) 做詳細(xì)說(shuō)明。
[0026] 參考圖1，本發(fā)明所述的基于動(dòng)力學(xué)軌道外推的星載輔助GPS方法的流程圖，所述 方法包括如下步驟：S11 :根據(jù)低軌衛(wèi)星動(dòng)力學(xué)模型和J2000. 0坐標(biāo)系下星載GPS接收機(jī)最 近一次定位結(jié)果進(jìn)行軌道位置外推，獲取星載GPS接收機(jī)的外推位置并轉(zhuǎn)換到ECEF坐標(biāo) 系；S12 :根據(jù)有效GPS歷書(shū)計(jì)算獲取ECEF坐標(biāo)系下所有GPS衛(wèi)星的位置；S13 :計(jì)算同一歷 元時(shí)刻所有GPS衛(wèi)星對(duì)星載GPS接收機(jī)的俯仰角，判斷每一GPS衛(wèi)星對(duì)星載GPS接收機(jī)是 否可見(jiàn)，并按照可見(jiàn)性概率對(duì)所有GPS衛(wèi)星進(jìn)行排序，獲取排序過(guò)的GPS衛(wèi)星PRN號(hào)列表； S14:根據(jù)所述GPS衛(wèi)星PRN號(hào)列表對(duì)星載GPS接收機(jī)的捕獲通道進(jìn)行可見(jiàn)GPS衛(wèi)星優(yōu)先配 置；以下結(jié)合附圖給出詳細(xì)解釋。
[0027] S11 :根據(jù)低軌衛(wèi)星動(dòng)力學(xué)模型和J2000. 0坐標(biāo)系下星載GPS接收機(jī)最近一次定位 結(jié)果進(jìn)行軌道位置外推，獲取星載GPS接收機(jī)的外推位置并轉(zhuǎn)換到ECEF坐標(biāo)系。
[0028] 步驟S11具體可以為包括：獲取星載GPS接收機(jī)最近一次定位結(jié)果和待預(yù)測(cè)的接 收機(jī)時(shí)間，并在判定所述待預(yù)測(cè)的接收機(jī)時(shí)間與最近一次定位結(jié)果的時(shí)間間隔在有效動(dòng)力 學(xué)外推時(shí)間間隔內(nèi)時(shí)，以所述最近一次定位結(jié)果為起始進(jìn)行軌道位置外推，獲取星載GPS 接收機(jī)的外推位置并將位置坐標(biāo)從J2000. 0坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成ECEF坐標(biāo)系。如果待預(yù)測(cè)的接 收機(jī)時(shí)間與最近一次定位結(jié)果的時(shí)間間隔超過(guò)了系統(tǒng)規(guī)定的有效動(dòng)力學(xué)外推時(shí)間間隔，則 動(dòng)力學(xué)外推誤差將超出系統(tǒng)的誤差容忍范圍，此時(shí)星載輔助GPS(即AGPS)方法計(jì)算誤差較 大，故而不執(zhí)行AGPS計(jì)算。
[0029]S12 :根據(jù)有效GPS歷書(shū)計(jì)算獲取ECEF坐標(biāo)系下所有GPS衛(wèi)星的位置。
[0030] 步驟S12具體可以為：獲取有效GPS歷書(shū)的參考時(shí)間和待預(yù)測(cè)的接收機(jī)時(shí)間，并在 判定所述待預(yù)測(cè)的接收機(jī)時(shí)間在所述GPS歷書(shū)計(jì)算有效時(shí)間內(nèi)時(shí)，根據(jù)所述GPS歷書(shū)計(jì)算 所有GPS衛(wèi)星的位置速度，獲取ECEF坐標(biāo)系下所有GPS衛(wèi)星的位置。如果待預(yù)測(cè)的接收機(jī) 時(shí)間超出了系統(tǒng)規(guī)定的GPS歷書(shū)計(jì)算有效時(shí)間，GPS歷書(shū)計(jì)算誤差將超出系統(tǒng)的誤差容忍 范圍，此時(shí)AGPS方法計(jì)算誤差較大，故而不執(zhí)行AGPS計(jì)算。
[0031]S13 :計(jì)算同一歷元時(shí)刻所有GPS衛(wèi)星對(duì)星載GPS接收機(jī)的俯仰角，判斷每一GPS 衛(wèi)星對(duì)星載GPS接收機(jī)是否可見(jiàn)，并按照可見(jiàn)性概率對(duì)所有GPS衛(wèi)星進(jìn)行排序，獲取排序過(guò) 的GPS衛(wèi)星PRN號(hào)列表。
[0032] 步驟S13具體可以為：1)根據(jù)同一歷元時(shí)刻的每一GPS衛(wèi)星位置和星載GPS接收 機(jī)位置計(jì)算每一GPS衛(wèi)星對(duì)星載GPS接收機(jī)的俯仰角和方位角，其中俯仰角的取值范圍是 ±90度；2)根據(jù)每一俯仰角和星載GPS接收機(jī)所在低軌衛(wèi)星的軌道高度判斷每一GPS衛(wèi) 星對(duì)星載GPS接收機(jī)是否可見(jiàn)；3)按照可見(jiàn)性概率對(duì)所有GPS衛(wèi)星進(jìn)行排序獲取排序過(guò)的 GPS衛(wèi)星PRN號(hào)列表。
[0033] 作為可選的實(shí)施方式，所述按照可見(jiàn)性概率對(duì)所有GPS衛(wèi)星進(jìn)行排序獲取排序過(guò) 的GPS衛(wèi)星PRN號(hào)列表可以為：預(yù)測(cè)為可見(jiàn)的GPS衛(wèi)星優(yōu)先于不可見(jiàn)GPS衛(wèi)星；在預(yù)測(cè)為可 見(jiàn)的GPS衛(wèi)星中，離覆蓋區(qū)域中心點(diǎn)近的GPS衛(wèi)星優(yōu)先于離覆蓋區(qū)域中心點(diǎn)遠(yuǎn)的GPS衛(wèi)星； 在預(yù)測(cè)為不可見(jiàn)的GPS衛(wèi)星中，離覆蓋區(qū)域邊界點(diǎn)近的GPS衛(wèi)星優(yōu)先于離覆蓋區(qū)域邊界點(diǎn) 遠(yuǎn)的GPS衛(wèi)星。
[0034]S14 :根據(jù)所述GPS衛(wèi)星PRN號(hào)列表對(duì)星載GPS接收機(jī)的捕獲通道進(jìn)行可見(jiàn)GPS衛(wèi) 星配置。
[0035] 步驟S14具體可以為：1)獲取當(dāng)前時(shí)刻經(jīng)過(guò)排序的GPS衛(wèi)星PRN號(hào)列表；2)判斷 可見(jiàn)GPS衛(wèi)星個(gè)數(shù)是否大于預(yù)設(shè)數(shù)量閾值，若小于則執(zhí)行步驟3)，否則執(zhí)行步驟4) ;3)根 據(jù)所述GPS衛(wèi)星PRN號(hào)列表將可見(jiàn)GPS衛(wèi)星PRN號(hào)配置給星載GPS接收機(jī)的捕獲通道；4) 根據(jù)可見(jiàn)GPS衛(wèi)星的俯仰角和方位角選擇相應(yīng)可見(jiàn)GPS衛(wèi)星組合，將所選GPS衛(wèi)星PRN號(hào) 配置給星載GPS接收機(jī)的捕獲通道。配置流程可參考圖2所示。作為可選的實(shí)施方式，所 述可見(jiàn)GPS衛(wèi)星組合的選擇進(jìn)一步為：首先根據(jù)星載GPS接收機(jī)可配置捕獲通道個(gè)數(shù)選擇 一至兩顆俯仰角最接近正90度的天頂可見(jiàn)GPS衛(wèi)星；選擇俯仰角為正、最接近0度且方位 角分布均勻的多顆GPS衛(wèi)星，之后組成可見(jiàn)GPS衛(wèi)星組合。此時(shí)，所選擇的可見(jiàn)GPS衛(wèi)星組 合的⑶OP(GeometricDilutionofPrecision，幾何精度因子，是衡量一個(gè)定位系統(tǒng)精度 的重要標(biāo)準(zhǔn)之一）值較小，有助于提高接收機(jī)定位精度。也即，當(dāng)可見(jiàn)衛(wèi)星個(gè)數(shù)較多時(shí)，可 以根據(jù)俯仰角和方位角選擇幾何分布較好的可見(jiàn)GPS衛(wèi)星組合，對(duì)接收機(jī)的捕獲通道進(jìn)行 配置，得到較好的定位精度。
[0036] 參考圖3,本發(fā)明所述的基于動(dòng)力學(xué)軌道外推的星載輔助GPS系統(tǒng)的架構(gòu)示意圖， 所述星載輔助GPS系統(tǒng)（即AGPS系統(tǒng)）包括動(dòng)力學(xué)軌道外推模塊31、GPS衛(wèi)星位置計(jì)算模 塊32、可見(jiàn)GPS衛(wèi)星計(jì)算模塊33以及捕獲通道配置模塊34。其中，星載GPS接收機(jī)39采 用傳統(tǒng)的GPS接收機(jī)，圖3也示出了其基本組成框架，包括：天線391、射頻部分392、捕獲模 塊393、跟蹤模塊394、位、幀同步395以及PVT解算模塊396。
[0037] 所述動(dòng)力學(xué)軌道外推模塊31，用于根據(jù)低軌衛(wèi)星動(dòng)力學(xué)模型和J2000. 0坐標(biāo)系下 星載GPS接收機(jī)39最近一次定位結(jié)果進(jìn)行軌道位置外推，獲取星載GPS接收機(jī)39的外推 位置并轉(zhuǎn)換到ECEF坐標(biāo)系。所述動(dòng)力學(xué)軌道外推模塊31的工作方式可以為：獲取星載GPS 接收機(jī)39最近一次（即上一次）定位結(jié)果和待預(yù)測(cè)的接收機(jī)時(shí)間，并在判定所述待預(yù)測(cè)的 接收機(jī)時(shí)間與最近一次定位結(jié)果的時(shí)間間隔在有效動(dòng)力學(xué)外推時(shí)間間隔內(nèi)時(shí)，以所述最近 一次定位結(jié)果為起始進(jìn)行軌道位置外推，獲取星載GPS接收機(jī)39的外推位置并將位置坐標(biāo) 從J2000. 0坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成ECEF坐標(biāo)系。如果時(shí)間間隔超過(guò)了系統(tǒng)規(guī)定的有效動(dòng)力學(xué)外推 時(shí)間間隔，則動(dòng)力學(xué)外推誤差將超出系統(tǒng)的誤差容忍范圍，此時(shí)星載輔助GPS(即AGPS)方 法計(jì)算誤差較大，故而不執(zhí)行AGPS計(jì)算。
[0038] 所述GPS衛(wèi)星位置計(jì)算模塊32,用于根據(jù)有效GPS歷書(shū)計(jì)算獲取ECEF坐標(biāo)系下所 有GPS衛(wèi)星的位置。所述GPS衛(wèi)星位置計(jì)算模塊32的工作方式可以為：獲取有效GPS歷書(shū) 的參考時(shí)間和待預(yù)測(cè)的接收機(jī)時(shí)間，并在判定所述待預(yù)測(cè)的接收機(jī)時(shí)間在所述GPS歷書(shū)計(jì) 算有效時(shí)間內(nèi)時(shí)，根據(jù)所述GPS歷書(shū)計(jì)算所有GPS衛(wèi)星的位置速度，獲取ECEF坐標(biāo)系下所 有GPS衛(wèi)星的位置。如果待預(yù)測(cè)的接收機(jī)時(shí)間超出了系統(tǒng)規(guī)定的GPS歷書(shū)計(jì)算有效時(shí)間， GPS歷書(shū)計(jì)算誤差將超出系統(tǒng)的誤差容忍范圍，此時(shí)AGPS方法計(jì)算誤差較大，故而不執(zhí)行 AGPS計(jì)算。
[0039] 所述可見(jiàn)GPS衛(wèi)星計(jì)算模塊33分別與所述動(dòng)力學(xué)軌道外推模塊31以及GPS衛(wèi)星 位置計(jì)算模塊32相連，用于計(jì)算同一歷元時(shí)刻所有GPS衛(wèi)星對(duì)星載GPS接收機(jī)39的俯仰 角，判斷每一GPS衛(wèi)星對(duì)星載GPS接收機(jī)是否可見(jiàn)，并按照可見(jiàn)性概率對(duì)所有GPS衛(wèi)星進(jìn)行 排序，獲取排序過(guò)的GPS衛(wèi)星PRN號(hào)列表。所述可見(jiàn)GPS衛(wèi)星計(jì)算模塊33步的工作方式可 以為：根據(jù)同一歷元時(shí)刻的每一GPS衛(wèi)星位置和星載GPS接收機(jī)39位置計(jì)算每一GPS衛(wèi)星 對(duì)星載GPS接收機(jī)39的俯仰角和方位角，其中俯仰角的取值范圍是±90度；根據(jù)每一俯仰 角和星載GPS接收機(jī)39所在低軌衛(wèi)星的軌道高度判斷每一GPS衛(wèi)星對(duì)星載GPS接收機(jī)39 是否可見(jiàn)；按照可見(jiàn)性概率對(duì)所有GPS衛(wèi)星進(jìn)行排序獲取排序過(guò)的GPS衛(wèi)星PRN號(hào)列表。
[0040] 所述捕獲通道配置模塊34與所述可見(jiàn)GPS衛(wèi)星計(jì)算模塊33相連，并與星載GPS接 收機(jī)39的捕獲模塊393相連，用于根據(jù)所述GPS衛(wèi)星PRN號(hào)列表對(duì)星載GPS接收機(jī)39的 捕獲通道進(jìn)行可見(jiàn)GPS衛(wèi)星配置。所述捕獲通道配置模塊34的工作方式可以為：獲取當(dāng)前 時(shí)刻GPS衛(wèi)星PRN號(hào)列表；判斷可見(jiàn)GPS