自适应卫星搜索顺序性的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]在没有当前时间、接收器的位置和卫星的历书的知识的情况下执行全球导航卫星系统(GNSS)接收器获取可能需要显著的时间量。其原因是必须搜索来自给定星座的所有卫星，因为不可能预先知道哪些卫星是可见的。未来的多星座接收器(能够处理来自如GPS、GLONASS、Galileo和北斗的若干星座的信号)的出现将使得此任务更加苛刻。另外，大多数新的信号(如GPS L5和Galileo El)具有直接转化成每卫星更长搜索时间的更长主代码。
[0002]在许多应用中，GNSS接收器的关键性能指示器是获取足够的卫星以获得定位所需的时间，通常称为首次定位时间(TTFF)。因而，尽可能多地减少首次定位时间是合期望的。
【发明内容】
[0003]一种全球导航卫星系统接收器包括处理器，该处理器被配置成确定第一卫星是否在全球导航卫星系统接收器的视野中。该处理器被进一步配置成:当第一卫星被确定为在全球导航卫星系统接收器的视野中时，确定第二卫星是否在全球导航卫星系统接收器的视野中。该处理器被进一步配置成:当第一卫星被确定为不在全球导航卫星系统接收器的视野中时，确定第三卫星是否在全球导航卫星系统接收器的视野中。基于第一卫星的第一轨道和第二卫星的第二轨道、基于第一卫星和第二卫星之间的第一平均距离，第二卫星先前被确定为当第一卫星被确定为在视野中时较可能在视野中。基于第一卫星的第一轨道和第三卫星的第三轨道、基于第一卫星和第三卫星之间的第二平均距离，第三卫星先前被确定为当第一卫星被确定为不在视野中时较可能在视野中。
【附图说明】
[0004]理解的是:图仅描绘示例性实施例，并且因此不被认为在范围上限制，通过使用附图，将用附加的特征和细节来描述示例性实施例，其中:
图1是全球导航卫星系统(GNSS)接收器的示例性实施例的框图，该全球导航卫星系统接收器被定位在地球上的某个位置处并且被配置成使用具有围绕地球的多个轨道的多个GNSS卫星来确定其位置的坐标。
[0005]图2是示出各自具有轨道的多个卫星的图1的GNSS系统的示例性实施例的框图，其中多个卫星的子集在视野内并且多个卫星的子集不在视野内。
[0006]图3是图示执行全球导航卫星系统搜索的方法的一个示例性实施例的流程图。
[0007]图4是图示生成启发式(heuristic)的方法的一个示例性实施例的流程图。
[0008]图5是图示执行全球导航卫星系统搜索的方法的另一个示例性实施例的流程图。
[0009]根据通常的实践，各种所述的特征不是按比例绘制，而是被绘制以强调与示例性实施例相关的具体特征。
【具体实施方式】
[0010]在下面的详细描述中，对附图做出参考，该附图形成下面的详细描述的一部分并且在其中通过图示的方式示出具体说明性实施例。然而，应理解的是:可利用其它实施例，并且可做出逻辑、机械和电气改变。此外，在绘制的图和说明书中提出的方法不应被解释为限制可用其执行单独的步骤的次序。下面的详细描述因此不应被视为具有限制意义。
[0011]在示例性实施例中，本文所述的全球导航卫星系统(GNSS)包括美国的全球定位系统(GPS)和广域增强系统(WAAS)、俄罗斯的 Global’naya Navigats1nnaya SputnikovayaSisterna (GLONASS)、中国的北斗和罗盘(Compass)、欧盟的Galileo和欧洲对地静止导航覆盖服务(EGN0S)、印度的印度区域导航卫星系统(IRNSS)以及日本的准天顶卫星系统(QZSS)o在实现GPS的示例性实施例中，实现L1信号(在1.57542GHz附近操作)和/或L2信号(在1.2276GHz附近操作)和/或L5信号(在1.17645GHz附近操作)。在实现GLONASS的示例性实施例中，实现以第一频率的SP信号(在1.602GHz附近操作)和/或以第二频率的SP信号(在1.246GHz附近操作)。在实现COMPASS的示例性实施例中，实现B1信号(在1.561098GHz附近操作)、B1-2信号(在1.589742附近操作)、B2信号(在1.20714GHz附近操作)和/或B3信号(在1.26852GHz附近操作)。在实现Galileo的示例性实施例中，实现E5a和E5b信号(在1.164-1.215GHz附近操作)、E6信号(在1.260-1.300GHz附近操作)和/ 或 E2-L1-E11 信号(在 1.559-1.592GHz 附近操作)。
[0012]在不需要提供完整性监控的应用的示例性实施例中，可仅用四个卫星来实现定位。在需要其提供完整性监控的应用的示例性实施例中，应当获取至少五个卫星来获得定位。在其它实施例中，需要更多或更少的卫星来获得定位。本发明通过自适应地选择卫星的搜索次序以选择最可能在GNSS接收器的视野中的那些卫星来减少首次定位时间(TTFF)。在示例性实施例中，为了减少获取视野中的卫星(特别是被需要以执行定位的卫星)所需的时间，优化以其搜寻相应卫星的次序。早期的系统顺序执行卫星搜索。在使用伪随机噪声(PRN)序列的一些早期实现方式中，首先搜索具有第一伪随机噪声序列PRN 1的卫星，然后具有第二伪随机噪声序列PRN 2的卫星，然后具有第三伪随机噪声序列PRN 3的卫星等。该顺序搜索算法不太高效，因为它不利用星座几何形状的任何现有知识。
[0013]星座的相对几何形状是公开的，并且在时间上受到非常微小的变化(最突出的变化是新卫星的部署)。因此，该相对几何形状可用于基于是否特定的卫星被更加预计将在视野中而选择接下来要搜索哪个卫星。可使用本文所述的启发式方法来估计当特定的卫星在视野中时其它卫星在视野中的可能性。类似地，可使用本文所述的启发式方法来估计当特定的卫星被确定为不在视野中时其它卫星在视野中的可能性。因此，可用已经搜索了哪些卫星以及那些卫星是否在视野中的知识来执行智能搜索。无论成功与否，发现卫星的每次企图给出关于接下来选择哪些卫星的更多信息。从而，可能自适应地改变以其搜索卫星的次序。
[0014]在示例性实施例中，决定接下来搜索哪个卫星的功能基于描述卫星如何相互区分的矩阵。在示例性实施例中，此矩阵指示在特定的卫星被确定为在视野中的情况下其它卫星中的每个在视野中的估计的可能性。在示例性实施例中，从第一矩阵得出的第二矩阵指示在特定的卫星被确定为不在视野中的情况下其它卫星中的每个在视野中的估计的可能性。在示例性实施例中，估计的可能性是启发式值，该启发式值是通过在诸如12小时或一天之类的时间段期间对两个卫星之间的距离进行平均并且相对于平均轨道直径对此值进行归一化而得出的。在示例性实施例中，使用平均轨道半径。在示例性实施例中，在12小时或一天期间，大约采样100次卫星位置和相关联的距离。在示例性实施例中，在每个样本处的距离可以在零和大约52000km之间，52000km是卫星之间的最大距离。在其它示例性实施例中，这些距离可以不同。在示例性实施例中，在卫星搜索中使用之前计算这些矩阵，从而大大减少了算法的计算负载。
[0015]虽然本文所述的方法学不提供确定的结果，并且可能不总是导致在特定的卫星之后成功获取随后的卫星，但是其更可能导致一次成功获取。本文所述的方法学还是计算高效的，而同时产生相对于先前使用的卫星获取搜索方法学的实质改进。
[0016]图1是全球导航卫星系统(GNSS)接收器102的示例性实施例的框图，该全球导航卫星系统接收器102被定位在地球104 (或者具有GNSS系统的某个其它行星、小行星等)的某个位置处并且被配置成使用多个GNSS卫星106 (包括GNSS卫星106-1、GNSS卫星 106-2、GNSS 卫星 106-3、GNSS 卫星 106-4、GNSS 卫星 106-5、GNSS 卫星 106-6、GNSS 卫星106-7、GNSS 卫星 106-8、GNSS 卫星 106-9、GNSS 卫星 106-10、GNSS 卫星 106-11、GNSS 卫星106-12、GNSS 卫星 106-13、GNSS 卫星 106-14、GNSS 卫星 106-15、GNSS 卫星 106-16、GNSS卫星 106-17、GNSS 卫星 106-18、GNSS 卫星 106-19、GNSS 卫星 106-20、GNSS 卫星 106-21、GNSS卫星106-22、GNSS卫星106-23和GNSS卫星106-24中的任一个)，其均具有GNSS卫星轨道108 (包括GNSS卫星轨道108-1、GNSS卫星轨道108-2、GNSS卫星轨道108-3、GNSS卫星轨道108-4、GNSS卫星轨道108-5、GNSS卫星轨道108-6以及未示出的任何数量的附加的GNSS卫星轨道108中的任一个)以确定GNSS接收器102的位置的坐标。虽然图1中示出具有六个不同的GNSS轨道108的24个GNSS卫星106，但应理解的是:其它实施例包括更多或更少的GNSS卫星106和/或更多或更少的GNSS卫星轨道108。进一步理解的是:在一些实现方式中，GNSS卫星108来自多于一个GNSS星座。
[0017]在示例性实施例中，GNSS卫星106的GNSS卫星轨道108大体上相对于彼此恒定。在示例性实施例中，四个GNSS卫星106沿着每个GNSS卫星轨道108间隔，使得第一对的四个GNSS卫星106在GNSS卫星轨道108中大体上彼此相对，而第二对的四个GNSS卫星106在GNSS卫星轨道108中大体上彼此相对。在示例性实施例中，大体上彼此相对的GNSS卫星106的对被认为是“对应物(counterpart)”。在示例性实现方式中，GNSS卫星轨道108-1包括大体上相对GNSS卫星106-3的GNSS卫星106-1以及大体上相对GNSS卫星106-4的GNSS卫星106-2。类似地，GNSS卫星轨道108-2包括大体上相对GNSS卫星106-7的GNSS卫星106-5以及大体上相对GNSS卫星106-8的GNSS卫星106-6。类似地，GNSS卫星轨道108-3包括大体上相对GNSS卫星106-11的GNSS卫星106-9以及大体上相对GNSS卫