用于矿山卫星导航定位的卫星星历注入方法与流程

本发明涉及无线通信，特别涉及一种用于矿山卫星导航定位的卫星星历注入方法。

背景技术：

1、目前，大多数gnss接收机经常在冷启动时需要接收导航电文第1子帧、第2子帧和第3子帧得到时钟校正参数和广播星历参数后，才能完成第1颗卫星的锁定及定位，而每个子帧接收时间常常需要6秒。

2、根据gnss接收机定位原理，终端完成冷启动到定位至少需要3颗卫星均完成前3个子帧的接收方可后方交会定位，由此经综合计算可知，传统gnss接收机冷启动定位时长最快需要18秒。而目前的主流厂家所生产的gnss接收机冷启动通常需要至少25秒时间。

3、同时，由于gnss信号是一个cdma（码分多址）信号，一般来说，gnss接收机对卫星信号的搜索是一个“满天搜星”的过程，即要搜索天空中的所有卫星对应的伪随机码（即prn号）。因此，当gnss接收机从一个区域移动到距离至少500km的区域时，首次冷启动定位会耗费较长时间，一般大于45秒。

4、因此，确有必要提供一种能够缩短用于后方交会定位的首颗卫星锁定时间且还能解决由于对卫星信号满天搜星而导致终端冷启动定位时间长的技术问题的一种用于矿山卫星导航定位的卫星星历注入方法。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面，本发明提供了一种用于矿山卫星导航定位的卫星星历注入方法，能够至少部分地解决由于对卫星信号满天搜星而导致终端冷启动定位时间长的技术问题。所述技术方案如下：

2、根据本发明的一个方面，提供了一种用于矿山卫星导航定位的卫星星历注入方法，所述卫星星历注入方法包括以下步骤：

3、在第一终端中预评估第一终端下载链路、gnss下载链路和igs下载链路，以筛选出符合预设标准的下载链路；

4、基于筛选确定的下载链路下载与验证第一预设时间段内的广播星历数据，并基于验证结果确定有效的广播星历数据；

5、预处理所述有效的广播星历数据，筛选出健康卫星的广播星历数据；

6、基于所述健康卫星的广播星历数据筛选出第一锁定卫星和最优广播星历数据，并封装组包所述最优广播星历数据；

7、将封装组包的所述最优广播星历数据注入至第二终端。

8、具体地，筛选出符合预设标准的下载链路的方法包括以下步骤：

9、判断基于第一终端下载链路、gnss下载链路和igs下载链路获取的第二预设时间段内的广播星历数据中的广播星历参数是否符合所述预设标准，

10、当广播星历参数符合所述预设标准时，则测试与其对应的下载链路的稳定性，

11、当所测试的下载链路为稳定链路时，则基于所测试的下载链路下载所述第一预设时间段内的广播星历数据，

12、当所测试的下载链路为不稳定链路时，则剔除所测试的下载链路；

13、当广播星历参数不符合所述预设标准时，则剔除与其对应的下载链路。

14、进一步地，所述第一终端下载链路基于第一终端的gps模块获得所述广播星历数据，所述gnss下载链路基于gnss基站获得所述广播星历数据，所述igs下载链路基于igs站获得所述广播星历数据，

15、解析所述广播星历数据获得广播星历参数，

16、解析所述第一终端中的gnss原始测量数据，获得所述第一终端当前位置的经纬度信息和解析后的导航电文信息，所述解析后的导航电文信息中的prn数据为基于gnss基站获得的第二预设时间段内的广播星历数据中的广播星历参数的prn号，

17、解析基于igs站获得的第二预设时间段内的广播星历数据获得与其对应的广播星历参数的prn号，

18、解析基于gps模块获得的第二预设时间段内的广播星历数据获得在当前位置的可视卫星的广播星历参数的prn号。

19、具体地，所述预设标准包括：

20、基于所下载的多颗卫星的广播星历数据中的每颗卫星在某一参考时刻的广播星历参数满足预设格式；

21、所述某一参考时刻的广播星历参数的第二行数据期龄与第七行数据期龄一致；和

22、当所述第一终端的gnss下载链路处于联通状态时，基于所述第一终端下载链路和所述igs下载链路获得的广播星历数据中某一参考时刻的广播星历参数中的prn号与基于所述gnss下载链路获得的广播星历数据中的所述某一参考时刻的广播星历参数中的prn号之间的相似度大于预设比例，或

23、当所述第一终端的gnss下载链路处于非联通状态时，基于所述第一终端下载链路获得的广播星历数据中某一参考时刻的广播星历参数中的prn号与所述igs下载链路获得的广播星历数据中的所述某一参考时刻的广播星历参数中的prn号之间的相似度大于预设比例。

24、优选地，确定有效的广播星历数据的方法包括以下步骤：

25、基于所下载的第一预设时间段内的广播星历数据验证所有的广播星历数据中的广播星历参数是否符合所述预设标准，以筛选出所有符合所述预设标准的广播星历数据；

26、基于链路选取优先级从筛选后的广播星历数据中筛选优先级最高的下载链路所下载的广播星历数据，获得所述有效的广播星历数据。

27、具体地，所述链路选取优先级从高到低依次为基于gnss下载链路下载的第一预设时间段内的广播星历数据、基于igs下载链路下载的第一预设时间段内的广播星历数据和基于第一终端下载链路下载的第一预设时间段内的广播星历数据。

28、优选地，广播星历参数包括参考时刻、prn号、开普勒轨道参数、卫星钟差改正数、钟速以及钟速变化率，

29、预处理所述有效的广播星历数据，筛选出健康卫星的广播星历数据的方法包括以下步骤：

30、基于第一终端当前位置的经纬度信息和每颗卫星的广播星历数据通过后方交会法获得每颗卫星分别与所述第一终端之间的星地距离和每颗卫星的星地方位，

31、基于每颗卫星的星地距离、每颗卫星的星地方位和每颗卫星的开普勒轨道参数确定在当前位置处的多颗卫星中的可视卫星的prn号和可视卫星的过境时刻；

32、基于所述可视卫星的prn号筛选出所有的有效广播星历数据中的可视卫星的广播星历数据；

33、基于加权评估方法评估所有可视卫星的广播星历数据，从所有的可视卫星中筛选出所述健康卫星的广播星历数据。

34、更加优选地，所述加权评估方法包括以下步骤：

35、基于所述所有可视卫星的所述开普勒轨道参数确定所述所有可视卫星的卫星仰角；

36、基于所述卫星仰角与仰角预设权重获得所述所有卫星的加权仰角，并基于所述所有可视卫星的加权仰角按照从大到小的顺序排序获得卫星仰角序列；

37、基于所述所有可视卫星的广播星历数据获得所述所有可视卫星的信噪比；基于所述信噪比与信噪比预设权重获得所述所有可视卫星的加权信噪比，基于所述所有可视卫星的加权信噪比按照从大到小的顺序排序获得卫星信噪比序列；

38、基于所述所有可视卫星的卫星钟差改正数与钟差预设权重、钟速与钟速预设权重、钟速变化率与变化率预设权重以及星地距离与距离预设权重分别获得所有可视卫星的加权钟差改正数、加权钟速、加权钟速变化率以及加权星地距离；

39、基于所有可视卫星的加权钟差改正数、加权钟速、加权钟速变化率以及加权星地距离分别按照由小到大的顺序排序，并分别获得卫星钟差序列、卫星钟速序列、卫星钟速变化率序列和卫星星地距离序列；

40、基于所述卫星仰角序列、所述卫星信噪比序列、所述卫星钟差序列、所述卫星钟速序列、所述卫星钟速变化率序列和所述卫星星地距离序列从各序列中分别选取位于前n位的可视卫星以分别获得各个序列的预选健康卫星；

41、基于所述各个序列的预选健康卫星筛选出同时在所有序列中均位于所述前n位的可视卫星以获得所述健康卫星和与所述健康卫星对应的广播星历数据。

42、具体地，基于所述健康卫星的广播星历数据筛选出最优广播星历数据的方法包括以下步骤：

43、将所有的健康卫星的广播星历数据按照卫星过境时刻由先到后的顺序排序，获得健康卫星序列和健康卫星广播星历数据序列；

44、将所述健康卫星广播星历数据序列中位于第一位的广播星历数据为最优广播星历数据，所述最优广播星历数据所对应的卫星为所述第一锁定卫星。

45、具体地，以所述第一终端为圆心，以所述第一终端与所述第一锁定卫星之间的距离为半径，在所述健康卫星序列中搜索与所述第一锁定卫星星间距离最接近的至少两颗锁定卫星，

46、所述星间距离为基于所述健康卫星广播星历数据序列中对应的卫星的所述星地方位和所述开普勒轨道参数获得，

47、所述第一终端基于蓝牙模块将所述至少两颗锁定卫星的广播星历注入所述第二终端，所述第二终端基于所述第一锁定卫星和所述至少两颗锁定卫星的广播星历数据获得所述第二终端当前位置的经纬度信息。

48、根据本发明实施例的用于矿山卫星导航定位的卫星星历注入方法具有以下优点中的至少一个：

49、（1）本发明提供的用于矿山卫星导航定位的卫星星历注入方法能够解决由于对卫星信号满天搜星而导致终端冷启动定位时间长的技术问题；

50、（2）本发明提供的用于矿山卫星导航定位的卫星星历注入方法能够缩短用于后方交会定位的首颗卫星锁定时间，从而缩短了终端冷启动时间；

51、（3）本发明提供的用于矿山卫星导航定位的卫星星历注入方法通过对卫星星历数据的来源进行筛选和广播星历数据的预评估，避免了卫星星历数据注入失败；

52、（4）本发明提供的用于矿山卫星导航定位的卫星星历注入方法通过对卫星星历数据的来源进行筛选减少了大量冗余星历数据（例如，非可视卫星的星历数据）注入，从而避免了终端使用星历数据解算其定位信息失败或解算时间过长，进而缩短了终端冷启动时间；

53、（5）本发明提供的用于矿山卫星导航定位的卫星星历注入方法通过预先解析终端gps下载链路下载的导航电文信息，使自身提前知晓当前所处位置（例如，经纬度），从而可以根据预装载的广播星历数据预判此刻过境卫星，从而有针对性卫星星历组包，进而减小了卫星星历封装组包数据量和注入量，继而减轻了终端定位的运行负担，并降低了功耗；

54、（6）本发明提供的用于矿山卫星导航定位的卫星星历注入方法通过对下载链路的多次筛选和对广播星历数据的多次筛选，避免了终端注入卫星星历不可用的风险，同时也避免了由于卫星星历不可用而延长冷启动时间的风险；

55、（7）本发明提供的用于矿山卫星导航定位的卫星星历注入方法通过终端与蓝牙模块组合，使得广播星历数据预注入更加便捷灵活。