基于卫星轨道信息的本地定位方法及其系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及导航定位系统，公开了一种基于卫星轨道信息的本地定位方法及其系统。本发明中，终端从远程服务器获取至少N个卫星的从当前时间起预设时长内各时效段的星历数据；其中，所述N大于或等于4。终端将所述获取的星历数据保存在本地数据库中，在需要获取本终端的定位信息时，根据当前时间从所述本地数据库中获取相应时效段的星历数据，并根据从所述本地数据库中获取的星历数据捕获跟踪卫星信号，根据捕获跟踪到的卫星信号，计算本地坐标，得到终端的定位信息。使得具有定位功能的终端即使处于无辅助定位网络、恶劣环境或极端天气的情况下，也能实现本终端的精准定位。
【专利说明】基于卫星轨道信息的本地定位方法及其系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及导航定位系统，特别涉及基于卫星轨道信息的本地定位技术。
【背景技术】
[0002]基于卫星信号的定位导航技术在近二十年来发展迅速，且逐渐从专有应用领域走入人们日常生活。目前世界上有数套全球卫星定位系统:我国的北斗系统，美国的全球定位系统GPS系统，俄罗斯的格洛纳斯GL0NASS系统，中欧合作的伽利略系统等。无论是GPS定位、GL0NASS定位、北斗星定位或伽利略定位的工作原理均是由地面主控站收集各监测站的观测资料和气象信息，计算各卫星的星历表及卫星钟改正数，按规定的格式编辑导航电文，通过地面上的注入站向卫星注入这些信息。卫星将卫星瞬间坐标与时间数据以广播方式发布，接收机在需要定位时，根据这些数据来计算本地坐标。
[0003]然而，在环境较为恶劣或是天气情况较为极端的情况下，信号异常或接收不到信号等状况时有发生，并且这些定位系统功能的实现都需要时时借助于网络，现行的A-GNSS (全球卫星导航辅助系统)服务由于没有星历外推，只能从A-GNSS中获得当前很短时间(2小时)内的服务(获取星历信息)，2小时后如再需要快速定位，则需要从A-GNSS服务器中获取新的数据，因此，在长时间无法使用网络在网络无法覆盖的地方或者网络不稳定的地方，或者长时间无法连上网络的地方，A-GNSS服务也将无法使用，这些都将严重影响到接收机对卫星信号的捕获，进而难以完成实时定位，为人们日常生产生活带来诸多不便。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种基于卫星轨道信息的本地定位方法及其系统，使得具有定位功能的终端即使处于无辅助定位网络、恶劣环境或极端天气的情况下，也能实现本终端的快速定位，同时能够减少终端与网络的交互、减少网络的依赖。
[0005]为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种基于卫星轨道信息的本地定位方法，包含以下步骤:
[0006]终端从远程服务器获取至少N个卫星的从当前时间起预设时长内各时效段的星历数据；其中，所述N大于或等于4 ;
[0007]所述终端将所述获取的星历数据保存在本地数据库中；
[0008]所述终端在需要获取本终端的定位信息时，根据当前时间从所述本地数据库中获取相应时效段的星历数据，并根据从所述本地数据库中获取的星历数据捕获跟踪卫星信号;
[0009]所述终端根据捕获跟踪到的卫星信号，计算本地坐标，得到所述终端的定位信息。
[0010]本发明的实施方式还提供了一种基于卫星轨道信息的本地定位系统，包含:终端和远程服务器；其中，所述终端包含:
[0011]获取模块，用于从所述远程服务器获取至少N个卫星的从当前时间起预设时长内各时效段的星历数据；其中，所述N大于或等于4 ;
[0012]存储模块，用于将所述获取模块获取的星历数据保存在本地数据库中；
[0013]捕获跟踪模块，用于在需要获取本终端的定位信息时，根据当前时间从所述本地数据库中获取相应时效段的星历数据，并根据从所述本地数据库中获取的星历数据捕获跟踪卫星信号；
[0014]计算模块，用于根据所述捕获跟踪到的卫星信号，计算本地坐标，得到所述终端的定位信息。
[0015]本发明实施方式相对于现有技术而言，由于终端从远程服务器获取了未来一段时间内的各卫星的星历数据，因此在需要进行定位时，即使当前终端在无辅助定位网络、环境较为恶劣或是天气情况较为极端的情况下，也可以从之前获取的星历数据中，查找到相应的星历数据(即在当前时间段内有效的星历数据)，利用卫星的星历数据获取到卫星的一些基本信息，如卫星号，载波多普勒、初始码偏等信息，根据这些基本信息快速捕获到相关的卫星信号，如根据终端上次的定位信息计算获取的星历数据中哪些是目前天上可视卫星，并计算卫星多普勒，调整终端捕获、跟踪策略，进而实现本地坐标的计算。而且，由于这些星历数据都已经预先保存在本地数据库中了，因此，终端在需要快速捕获相关的卫星数据时，无需从远端重新下载星历数据，也无需在本地利用已失效的卫星数据外推当前时刻的卫星数据，不但保证了捕获相关的卫星数据的快速性，加快了定位速度，而且无需依赖当前的网络环境。
[0016]进一步地，预设时长可设为大于3天。终端从远程服务器获取了未来至少3天内的各卫星的各时效段的星历数据，使得一次的数据请求，至少可以保证未来3天内终端无论处于何种恶劣条件下，都可以顺利并且快速地实现快速定位。避免了终端与远程服务器之间频繁的数据交互，而且也进一步减轻了终端对网络环境的依赖(无需时刻保持良好的网络环境)。
[0017]进一步地，终端通过以下方式从远程服务器获取至少N个卫星的从当前时间起预设时长内各时效段的星历数据:
[0018]终端向远程服务器发送请求星历数据的请求消息，该请求消息中携带本终端的粗略位置信息和所述预设时长，远程服务器收到所述请求消息后，根据携带在所述请求消息中的位置信息和预设时长，选择L个卫星，其中，L小于或等于32。远程服务器将所述选择的L个卫星的从当前时间起预设时长内的星历数据，发送给所述终端。
[0019]由于在各定位系统中，终端只需采集到4颗或4颗以上的卫星信号，利用这些卫星的瞬时坐标，就能实现定位功能。因此远程服务器可以根据终端携带在请求消息中的位置信息，选择与该终端相关的L颗卫星，将选择的卫星的未来一段时间内的星历数据发送给终端，在保证终端顺利实现定位功能的同时，减少了数据传输量，从而减轻了网络传输的负担。
[0020]进一步地，远程服务器在选择L个卫星时，根据存储的各卫星的星历数据得到各个卫星的位置，并根据请求消息中的粗略位置信息确定终端的基本方位，选择终端的可见卫星(如仰角大于M(M> = O)的卫星即为可见卫星，只要是仰角大于M的卫星即可作为选择的卫星)。由于远程服务器对卫星的选择是依赖于终端的基本方位与卫星的位置的，因此可以进一步保证远程服务器选择的卫星准确度，进而保证了终端获取的星历数据的相关性。
[0021]进一步地，终端的位置信息通过终端与基站侧的信令交互得到。由于在终端与基站侧的网络通信中，已经存在携带有终端的粗略位置信息(终端大致所处的区域)的信令消息，因此直接将已有的与基站侧的信令消息中的位置信息，通知给远程服务器，不但保证了本技术方案的可行性，对终端而言，也无需增加额外的负担。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是根据本发明第一实施方式的基于卫星轨道信息的本地定位方法流程图；
[0023]图2是本发明第二实施方式的基于卫星轨道信息的本地定位系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
[0025]本发明的第一实施方式涉及一种基于卫星轨道信息的本地定位方法。具体流程如图1所示。
[0026]在步骤101中，终端从远程服务器获取至少N个卫星的从当前时间起预设时长内各时效段的星历数据；其中，N大于或等于4。在本实施方式中，预设时长大于3天。比如说，预设时长为一周，则在本步骤中，终端需从远程服务器获取从当前时间起未来一周内的N个卫星的各时效段的星历数据。本领域技术人员可以理解，卫星的星历数据包含有该卫星的一些基本参数信息，如卫星号、健康状况、偏心率、轨道参考时间、轨道倾角等，如表1所
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[0027]
【权利要求】
1.一种基于卫星轨道信息的本地定位方法，其特征在于，包含以下步骤: 终端从远程服务器获取至少N个卫星的从当前时间起预设时长内各时效段的星历数据；其中，所述N大于或等于4; 所述终端将所述获取的星历数据保存在本地数据库中； 所述终端在需要获取本终端的定位信息时，根据当前时间从所述本地数据库中获取相应时效段的星历数据，并根据从所述本地数据库中获取的星历数据捕获跟踪卫星信号； 所述终端根据捕获跟踪到的卫星信号，计算本地坐标，得到所述终端的定位信息。
2.根据权利要求1所述的基于卫星轨道信息的本地定位方法，其特征在于，所述预设时长大于3天。
3.根据权利要求1所述的基于卫星轨道信息的本地定位方法，其特征在于，所述终端从远程服务器获取至少N个卫星的从当前时间起预设时长内各时效段的星历数据的步骤中，包含以下子步骤: 所述终端向所述远程服务器发送请求星历数据的请求消息，该请求消息中携带本终端的粗略位置信息和所述预设时长； 所述远程服务器收到所述请求消息后，根据携带在所述请求消息中的位置信息和预设时长，选择L个卫星，其中，所述L小于或等于32 ； 所述远程服务器将所述选择的L个卫星的从当前时间起预设时长内的各时效段的星历数据，发送给所述终端。
4.根据权利要求3所述的基于卫星轨道信息的本地定位方法，其特征在于， 所述远程服务器收到所述请求消息后，根据携带在所述请求消息中的粗略位置信息，选择L个卫星的步骤中，包含以下子步骤: 所述远程服务器根据存储的各卫星的星历数据得到各个卫星的位置，并根据所述请求消息中的粗略位置信息确定所述终端的基本方位； 所述远程服务器根据各个卫星的位置和所述终端的基本方位，选择所述终端的可见卫星，作为所述L个卫星。
5.根据权利要求1所述的基于卫星轨道信息的本地定位方法，其特征在于，所述终端从远程服务器获取至少N个卫星的从当前时间起预设时长内各时效段的星历数据的步骤中，包含以下子步骤: 所述终端向所述远程服务器发送请求星历数据的请求消息，该请求消息中携带所述预设时长； 所述远程服务器收到所述请求消息后，将所有卫星的从当前时间起预设时长内各时效段的星历数据，发送给所述终端； 所述终端根据从所述本地数据库中获取的星历数据捕获跟踪卫星信号的步骤中，包含以下子步骤: 所述终端根据从所述本地数据库中获取的星历数据确定各个卫星的位置，并根据自身的位置信息确定本终端的基本方位； 所述终端根据各个卫星的位置，选择卫星与所述基本方位联线之间张角较大的四颗卫星； 所述终端捕获跟踪所述选择的四颗卫星的卫星信号。
6.根据权利要求3或5所述的基于卫星轨道信息的本地定位方法，其特征在于， 所述终端通过与基站侧的信令交互得到所述终端的粗略位置信息。
7.一种基于卫星轨道信息的本地定位系统，其特征在于，包含终端和远程服务器；其中，所述终端包含: 获取模块，用于从所述远程服务器获取至少N个卫星的从当前时间起预设时长内各时效段的星历数据；其中，所述N大于或等于4 ； 存储模块，用于将所述获取模块获取的星历数据保存在本地数据库中； 捕获跟踪模块，用于在需要获取本终端的定位信息时，根据当前时间从所述本地数据库中获取相应时效段的星历数据，并根据从所述本地数据库中获取的星历数据捕获跟踪卫星信号； 计算模块，用于根据所述捕获跟踪到的卫星信号，计算本地坐标，得到所述终端的定位信息。
8.根据权利要求7所述的基于卫星轨道信息的本地定位系统，其特征在于，所述预设时长大于3天。
9.根据权利要求7所述的基于卫星轨道信息的本地定位系统，其特征在于，所述远程服务器包含: 接收模块，用于接收所述终端发送的请求星历数据的请求消息，该请求消息中携带所述终端的粗略位置信息和所述预设时长； 选择模块，用于根据携带在所述请求消息中的粗略位置信息和预设时长，选择L个卫星，其中，所述L小于或等于32; 发送模块，用于将所述选择的L个卫星的从当前时间起预设时长内的星历数据，发送给所述终端。
10.根据权利要求9所述的基于卫星轨道信息的本地定位系统，其特征在于，选择模块包含以下子模块: 卫星位置确定子模块，用于根据存储的各卫星的星历数据得到各个卫星的位置；终端位置确定子模块，用于根据所述请求消息中的粗略位置信息确定所述终端的基本方位； 卫星选择子模块，用于根据各个卫星的位置和终端的基本方位，选择所述终端的可见卫星，作为所述L个卫星。
11.根据权利要求7所述的基于卫星轨道信息的本地定位系统，其特征在于，所述远程服务器包含: 接收模块，用于接收所述终端发送的请求星历数据的请求消息，该请求消息中携带所述预设时长； 发送模块，用于将所有卫星的从当前时间起预设时长内的星历数据，发送给所述终端; 所述捕获跟踪模块包含以下子模块: 卫星位置确定子模块，用于根据从所述本地数据库中获取的星历数据确定各个卫星的位置； 终端位置确定子模块，用于根据自身的粗略位置信息确定本终端的基本方位； 卫星选择子模块，用于根据各个卫星的位置和本终端的基本方位，选择卫星与所述基本方位联线之间张角较大的四颗卫星，作为待捕获跟踪的卫星。
【文档编号】G01S19/42GK104181570SQ201410409188
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月19日 优先权日:2014年8月19日
【发明者】李瑞寒, 吴骏, 文力, 王永平, 冯卫锋, 宋志豪, 迟朋, 段桂平, 刘精轶, 孙枫叶, 刘宝, 舒志萍, 李义梅, 蔡之君 申请人:豪芯微电子科技（上海）有限公司