专利名称：一种gps接收机帧同步方法
技术领域：
本发明涉及一种数据帧同步方法。
背景技术：
GPS接收机通道捕获到卫星信号后，必须完成卫星信号的位同步和帧同步，才能进 行导航电文译码及定位解算。从捕获到卫星信号到提供导航服务所经历的各环节中，帧同 步耗时较多。缩短帧同步时间对提高接收机启动速度至关重要。现有的帧同步方法主要是搜索遥测字的8比特同步码以确定子帧边沿，并通过奇 偶检验、交接字特征校验等手段确认搜索结果的正确性。因为GPS子帧周期为6秒，且同步 码唯一存在于遥测字的前8比特，因此最长需要搜索一个子帧周期才能找到子帧边沿，完 成帧同步。因为接收机各通道需要单独做帧同步，多通道接收机需要更长的时间才能完成 所有通道的帧同步，这在卫星信号易受遮挡的应用中，会导致定位服务中断现象严重。
发明内容
本发明的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供了一种快速可靠的GPS接 收机帧同步方法。本发明的技术解决方案是一种GPS接收机帧同步方法，步骤如下(I)GPS接收机开机并首次定位后，周期性地调节本地时钟，使得本地时钟和GPS 时钟的时刻及变化周期一致，记录此时GPS接收机的位置(Xusct，Yusct，ZusJ ；(2)当GPS接收机通道失锁重捕后，读取本地时IY。。al及星历，根据星历及T’ Sat推 算卫星的概略位置(X’ Sat，Y’ Sat，Z’ Sat)，其中T’ Sat为根据卫星信号传播时间反推的卫星信 号发射概略时刻；(3)利用步骤(1)中记录的GPS接收机的初始位置(Xusct，YUsCT，ZusJ以及步骤(2) 中得到的卫星概略位置(X’ Sat，Y’ Sat，z’ Sat)，计算得到未经修正的GPS接收机与卫星之间的 概略距离L’SatUsCT，在L’SatUsCT基础上修正地球自转及卫星钟漂钟差影响后得到伪距LSatUsCT ；(4)根据执行步骤(2)和步骤(3)所需要的时间T。al修正本地时，并得到当前电文
的卫星发射时刻 Tsat，Tsat = TLocal-TCal-LSatUser/C, C 为光速；(5)根据步骤(4)的结果计算当前电文的帧计数Frame、位计数Bit、毫秒计数 MsEpoch, 帧计数Frame = Tsat/子帧周期，位计数Bit =汀…^子帧周期)/位周期，毫秒计数MsEpoch =汀…^子帧周期)％位周期，符号％表示求余运算；(6)根据步骤(5)得到的当前电文的帧计数Frame、位计数Bit、毫秒计数MsEpoch 进行帧同步并完成电文提取。所述步骤(1)中的本地时钟由直接数字频率合成器产生。通过对直接数字频率合 成器的频率控制字进行控制完成对本地时钟的周期性调节，当本地时钟的钟漂低于预先设
3定的钟漂阈值Vth达到一定次数时，锁定直接数字频率合成器的频率控制字。所述步骤⑶中伪距Lsatuse,的计算方法为Lgatuser 一 L SatUser_ A Lclockeias+Δ Ldclockoff
权利要求
一种GPS接收机帧同步方法，其特征在于步骤如下(1)GPS接收机开机并首次定位后，周期性地调节本地时钟，使得本地时钟和GPS时钟的时刻及变化周期一致，记录此时GPS接收机的位置(XUser，YUser，ZUser)；(2)当GPS接收机通道失锁重捕后，读取本地时TLocal及星历，根据星历及T’Sat推算卫星的概略位置(X’Sat，Y’Sat，Z’Sat)，其中T’Sat为根据卫星信号传播时间反推的卫星信号发射概略时刻；(3)利用步骤(1)中记录的GPS接收机的初始位置(XUser，YUser，ZUser)以及步骤(2)中得到的卫星概略位置(X’Sat，Y’Sat，Z’Sat)，计算得到未经修正的GPS接收机与卫星之间的概略距离L’SatUser，在L’SatUser基础上修正地球自转及卫星钟漂钟差影响后得到伪距LSatUser；(4)根据执行步骤(2)和步骤(3)所需要的时间TCal修正本地时，并得到当前电文的卫星发射时刻TSat，TSat＝TLocal TCal LSatUser/C，C为光速；(5)根据步骤(4)的结果计算当前电文的帧计数Frame、位计数Bit、毫秒计数MsEpoch，帧计数Frame＝TSat/子帧周期，位计数Bit＝(TSat％子帧周期)/位周期，毫秒计数MsEpoch＝(TSat％子帧周期)％位周期，符号％表示求余运算；(6)根据步骤(5)得到的当前电文的帧计数Frame、位计数Bit、毫秒计数MsEpoch进行帧同步并完成电文提取。
2.根据权利要求1所述的一种GPS接收机帧同步方法，其特征在于所述步骤⑴中 的本地时钟由直接数字频率合成器产生。
3.根据权利要求2所述的一种GPS接收机帧同步方法，其特征在于所述步骤(1)中 通过对直接数字频率合成器的频率控制字进行控制完成对本地时钟的周期性调节，当本地 时钟的钟漂低于预先设定的钟漂阈值Vth达到一定次数时，锁定直接数字频率合成器的频 率控制字。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种GPS接收机帧同步方法，其特征在于所述步骤⑶中伪距LSatUsCT的计算方法为 alpha = TO* L'SatUser/C,WE为WGS84坐标系下地球旋转速率，Δ LclockBias为卫星钟漂， Δ Ldclockoff为卫星钟差。
全文摘要
一种GPS接收机帧同步方法，步骤为(1)GPS接收机开机并首次定位后，周期性地调节本地时钟，使得本地时钟和GPS时钟的时刻及变化周期一致，记录此时GPS接收机的位置；(2)当GPS接收机通道失锁重捕后，读取本地时及星历，根据星历及卫星信号发射概略时刻推算卫星的概略位置；(3)利用记录的GPS接收机初始位置以及得到的卫星概略位置，计算得到未经修正的GPS接收机与卫星之间的概略距离，并在此基础上得到伪距；(4)根据执行步骤(2)和步骤(3)所需要的时间修正本地时，并得到当前电文的卫星发射时刻；(5)根据步骤(4)的结果计算当前电文的帧计数、位计数、毫秒计数，由此进行帧同步并完成电文提取。
文档编号H04B7/26GK101982940SQ201010543558
公开日2011年3月2日 申请日期2010年11月12日 优先权日2010年11月12日
发明者宋鹏飞, 田琨, 葛飞, 陈怡 , 韩琦 申请人:北京航天自动控制研究所