DE102006032777A1

DE102006032777A1 - Kaltstart-Satelliten-Suchverfahren

Info

Publication number: DE102006032777A1
Application number: DE102006032777A
Authority: DE
Inventors: Kun-Tso Chen; Kung-Shuan Huang
Original assignee: MediaTek Inc
Current assignee: MediaTek Inc
Priority date: 2006-03-28
Filing date: 2006-07-14
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2026-07-15
Also published as: DE102006032777B4; TW200736650A; US7612714B2; US20100007556A1; CN101067653B; CN101067653A; US7796084B2; TWI346791B; US20070229351A1

Abstract

Ein Verfahren zum Suchen von Satelliten in einem Kaltstart-Zustand. In dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird ein erster Satellit gesucht, der vorbestimmt oder zufällig ausgewählt wird. Dann wird ein zweiter Satellit, der gesucht werden soll, gemäß dem Suchergebnis (getroffen oder verfehlt) für den ersten Satelliten und den jeweiligen Zusammenhängen zwischen dem ersten Satelliten und den anderen Satelliten ausgewählt. In der Praxis wird eine ursprüngliche Gewichtungsfaktor-Tabelle bereitgestellt. Abhängig von dem Suchergebnis wird die ursprüngliche Gewichtungsfaktor-Tabelle gemäß den Zusammenhängen zwischen den Satelliten während des Suchens aktualisiert. Durch die Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung kann die TTFF-Dauer (time-to-first-fix) zu einer kürzeren Zeitdauer verringert werden, um eine rasche Kaltstart-Satellitenpositionierung bereitzustellen.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf die Satelliten-Kommunikation, insbesondere auf ein Satelliten-Suchverfahren, das besonders für eine Kaltstart-Satellitensuche vorteilhaft ist und die TTFF-Dauer (time-to-first-fix) verbessern kann.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Satelliten-Positionierung wurde in mehreren Anwendungen weit verbreitet verwendet. Bei Satelliten-Kommunikationssystemen, wie das Globale Navigationssatelliten-System (GNSS), bedeutet ein Kaltstart-Zustand, dass keine Information, wie z.B. die Empfängerposition, Beobachtungszeit, Satellitenorbit-Information (z.B. Almanach oder Ephemeride), verfügbar sind. Dementsprechend ist die Identifikation (ID) eines sichtbaren Satelliten natürlich unbekannt. Zusätzlich zu der Satelliten ID ist die Doppler-Frequenz aufgrund der Satellitenbewegung relativ zu dem Benutzer unbekannt. Wenn in dem System eine CDMA-Signalisierung (Code Division Multiple Access) verwendet wird, zum Beispiel das Globale Positionsbestimmungs-System (GPS), wird ferner die Codephase des PRN-Codes (Pseudo Random Noise) benötigt, der von einem Satelliten verwendet wird, um den Satelliten zu verfolgen. Wie erwähnt, kann die Charakteristik eines Satelliten-Signals über die folgenden Variablen bestimmt werden: Satelliten ID, Doppler-Frequenz und PRN-Codephase.
Mindestens vier Satelliten werden benötigt, um eine dreidimensionale Position zu fixieren. Die erforderliche TTFF-Dauer (time-to-first-fix) hängt davon ab, wie schnell die vier sichtbaren Satelliten gefunden werden können. Zum Beispiel können bis zu zwölf GPS-Satelliten vorhanden sein, die sichtbar von der Erdoberfläche beobachtet werden. Herkömmlich werden sämtliche der möglichen Satelliten sequenziell gesucht, um die sichtbaren Satelliten zu finden. Außerdem sind die Doppler-Frequenz und die PRN-Codephase von jedem Satelliten ebenfalls umbenannt. Deshalb erfordert es viel Zeit, sämtliche möglichen Werte zu testen, um das Vorhandensein eines Satelliten zu bestimmen.
Allgemein sucht ein Empfänger nach einem sichtbaren Satelliten durch die Verwendung der Korrelationsanalyse, die die Satelliten ID (z.B. Satelliten des GPS-Systems, Galileo, WAAS, EGNOS, MSAS usw.), die Codephase und Doppler-Frequenz berücksichtigt. Zusätzlich könnte serielles und paralleles Suchen verwendet werden. Zum Beispiel können vier verschiedene Satelliten zu derselben Zeit gesucht werden, falls vier verfügbare Kanäle vorhanden sind. Um einen Satelliten zu suchen, sollten sämtliche möglichen Codephasen und Doppler-Frequenzen davon abgetastet werden.
Ein numerisches Beispiel wird hiernach beschrieben. Angenommen eine sichtbare GPS-Satellitenliste ist {5, 9, 14, 15, 18, 21, 22, 26, 29, 30} für einen Empfänger, der jeweils einen physikalischen Kanal und zehn Kanäle zum Suchen und Verfolgen von Satelliten verwenden kann. Die Abtastzeit T_s ist definiert als die benötigte Zeit, um den gesamten Bereich von möglichen Doppler-Frequenzen und Codephasen abzutasten. Wenn ein Kandidaten-Satellit nicht sichtbar ist, verpasst ihn ein Korrelator nach der Suchzeit T_s. Einerseits trifft der Korrelator einen sichtbaren Satelliten im Durchschnitt nach der Suchzeit ½ T_s. Ferner wird angenommen, dass die Bitfehlerrate der Datendemodulation gleich Null ist. Deshalb dauert es 750 s, um den Almanach nach dem Treffen des ersten Satelliten zu empfangen. Nach dem Treffen eines Satelliten dauert es im Durchschnitt 27,6 s, um dessen Ephemeride zu empfangen. Die Abtastzeit T_s kann für einen Empfänger errechnet werden, der das GPS L1 C/A Code-Signal verfolgt, der 1023 Chips pro Codedauer hat. Wenn die Codeauflösung der Codekorrelation in dem Erfassungsprozess ein ½ Chip ist, beträgt die Größe des Unsicherheitsbereichs der Codephase 2046. Allgemein wird eine Kombination von kohärenter und inkohärenter Integration in dem Empfänger verwendet, um die Erfassungsempfindlichkeit zu steigern. Deshalb ist die Korrelationsdauer (mit ΔT bezeichnet) für ein bestimmtes Kandidaten-Paar von Doppler-Frequenz und Codephase die kohärente Zeit (mit Tc bezeichnet) multipliziert mit der inkohärenten Zählung (mit Ti bezeichnet). Außerdem ist allgemein die Doppler-Frequenzauflösung, dF, auf 1/Tc gesetzt. Schließlich wird der gesamte Doppler-Bereich mit ΔF bezeichnet. Basierend auf den obigen Annahmen kann die Abtastzeit Ts wie folgt berechnet werden.
Wenn die Empfänger Tc von 1 ms verwenden, um eine kohärente Integration durchzuführen, und keine inkohärente Integration verwendet wird, d.h. Ti ist gleich Eins, dann ist die benötigte Abtastzeit Ts 20,46 Sekunden, um die Doppler-Bereichsgröße von gleich 10 kHz abzutasten. Vier Satelliten müssen gefunden werden, um die erste Position zu fixieren. Angenommen die Suchreihenfolge der Satelliten ist 1, 2, ..., 32 für eine sequenzielle Suche von GPS-Satelliten, dann sollten die Satelliten 5, 9, 14 und 15 in der sichtbaren Satellitenliste in der Reihenfolge getroffen werden. Die Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse einer sequenziellen Suche.
Tabelle 1. Trefferergebnisse einer sequenziellen Suche
Die Sichtweiten der jeweiligen Satelliten können aus den statistischen Ergebnissen von Beobachtungen bei mehreren Zeitabtastpunkten für eine fixierte Position erhalten werden. Die 3 zeigt ein Beispiel von Beobachtungszeitabtastpunkten bei einer bestimmten Position. Zum Beispiel sind beim Beobachtungszeitabtastpunkt "8" des Diagramms die sichtbaren Satelliten SV5, 9, 14, 15, 18, 21, 22, 26, 29 und 30.
Wie aus der Tabelle 1 ersichtlich ist, dauert das sequenzielle Suchschema 4,5 Ts (= 110,07 s), um den ersten Treffer zu erzielen (Satellit 5 wird getroffen), und etwa 13 Ts + 27,6 = 345,58 s, um die erste Fixierung zu erzielen (Satelliten 5, 9, 14 und 15 werden getroffen und 27,6 s sind erforderlich, um die Ephemeride des Satelliten 15 zu erhalten). Um sämtliche Satelliten in der sichtbaren Satellitenliste zu finden, sind 25 Ts (611,5 s) erforderlich. Diese Dauern der Trefferzeit sind unerwünscht lang. Dementsprechend besteht ein Bedürfnis nach einer Lösung, um die erforderliche Zeit zum Finden der sichtbaren Satelliten zu verringern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Suchen von Satelliten in einem Kaltstart-Zustand bereitzustellen. Durch die Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung kann die TTFF-Dauer (time-to-first-fix) zu einer kürzeren benötigten Zeitdauer verrindert werden, um eine rasche Kaltstart-Satelliten-Positionierung bereitzustellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein erster Satellit gesucht, der vorbestimmt oder zufällig ausgewählt ist. Dann wird ein zweiter Satellit, der gesucht werden soll, gemäß den Suchergebnissen, Treffer oder Verfehlung, des ersten Satelliten und jeweiligen Zusammenhängen zwischen dem ersten Satelliten und den anderen Satelliten ausgewählt. In der Praxis wird eine ursprüngliche Gewichtungsfaktor-Tabelle bereitgestellt. Wenn einer der Satelliten gesucht wird, wird die Gewichtungsfaktor-Tabelle gemäß dem Suchergebnis durch Verwendung der Zusammenhänge zwischen den Satelliten aktualisiert. Der nächste Satellit, der gesucht werden soll, wird gemäß der aktualisierten Gewichtungsfaktor-Tabelle ausgewählt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Flussdiagramm, das eine Ausführungsform eines Kaltstart-Satelliten-Suchverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 zeigt ein Beispiel einer konditionellen Sichtweiten-Tabelle, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird; und
3 zeigt ein Beispiel von Beobachtungsergebnissen der Satelliten-Sichtweiten bei Zeitabtastpunkten für eine fixierte Position.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Details der vorliegenden Erfindung werden wie folgt beschrieben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beginnt eine Kaltstart-Satellitensuche mit der Suche nach einem vorbestimmten oder zufällig ausgewählten ersten Satelliten aus einer Liste von Kandidaten-Satelliten, einschließlich aller oder eines vorbestimmten Teils der verfügbaren Satelliten. Eine ursprüngliche Gewichtungsfaktor-Tabelle wird vorher erstellt. Die ursprünglichen Gewichtungsfaktoren werden dann aktualisiert, wann immer ein Satellit gesucht wird. Die Gewichtungsfaktoren werden verwendet, um zu bestimmen, welcher Satellit die höchste Wahrscheinlichkeit aufweist, der sichtbar ist. Wenn zum Beispiel die Kandidaten-Satellitenliste die Satelliten SV1, SV2, ..., SV32 einschließt und der gesuchte Satellit der Satellit SV1 ist, dann werden die aktualisierten Gewichtungsfaktoren der Satelliten SV2 bis SV32 verwendet, um den nächsten zu suchenden Satelliten zu wählen. Die Gewichtungsfaktoren können gemäß beliebigen gewünschten Zusammenhängen zwischen zwei Satelliten aktualisiert werden. In der vorliegenden Ausführungsform werden die Gewichtungsfaktoren gemäß den konditionellen Sichtweiten aktualisiert, das heißt die konditionellen Wahrscheinlichkeiten, dass ein Satellit sichtbar ist, falls ein spezifischer Satellit sichtbar ist. Ein Beispiel der konditionellen Sichtweiten für den Satelliten SV1 ist in der Tabelle 2 gezeigt. Der Rest kann in derselben Weise abgeleitet werden. Diesbezügliche Details werden später weiter beschrieben.
Tabelle 2. Konditionelle Sichtweiten für SV 1
Falls es 32 mögliche Satelliten am Himmel gibt, definieren wir eine Zufallsvariable für jeden Satelliten, um anzuzeigen, ob er sichtbar ist oder nicht, d.h.
Die zufallsvariable X_i hängt von der Empfängerposition, Beobachtungszeit und Satellitenposition ab. Falls ein Almanach vorher bekannt ist, können wir Xi(r,t) für jede mögliche Empfängerposition, r, und Beobachtungszeit, t, berechnen. Zum Beispiel können wir 24 Stunden auf 96 Zeitpunkte (d.h. ein Punkt je 15 min) unterteilen und die globale Oberfläche auf 1808 Punkte unterteilen, wie es bei der WAAS IGP Gitterpunktdefinition gemacht wird. Dann wird X_i für alle 96·1808 möglichen Kombinationen der Empfängerposition und Beobachtungszeit berechnet. Schließlich kann der Ensemblemittelwert von X_i für i = 1, 2, ..., 32 wie folgt erhalten werden:
Es wird angemerkt, dass der Ensemblemittelwert, E[Xi], als die Wahrscheinlichkeit interpretiert werden kann, dass der Satellit SVi sichtbar ist, das heißt E[Xi] ist gemäß Gl. (2) gleich 1·Pr[SVi ist sichtbar].
Falls ein Satellit bei einer Position und einem Zeitpunkt sichtbar ist, können wir ferner bestimmen, welche Satelliten bei einer derartigen Situation ebenfalls sichtbar sind. Deshalb können wir die folgende konditionelle Zufallsvariable für i, j = 1, 2, ..., 32 definieren:
Der Mittelwert von Xj|i kann als der Zusammenhang zwischen zwei Satelliten verwendet werden, weil E[Xj|i] gleich Pr[SVj ist sichtbar, falls SVi sichtbar ist] ist. Wir können den Ensemblemittelwert von Xj|i auf dieselbe Weise wie E[Xi] berechnen.
In diesem Fall ist die Sichtweite eines Satelliten, SV_i, als der Mittelwert von X_i definiert, das heißt: Vi = E[Xi] (5)
Wenn ein Satellit sichtbar ist, hängen die konditionellen Sichtweiten der anderen Satelliten relativ zu diesem Satelliten von der Wahrscheinlichkeit ab, dass sie auch sichtbar sind. Gemäß der vorliegenden Erfindung sollte der am meisten sichtbare Satellit zuerst gesucht werden und der am meisten unsichtbare Satellit sollte zuletzt gesucht werden oder gar nicht gesucht werden, wenn ein Satellit als sichtbar oder nicht sichtbar bestimmt wird. Zusätzlich kann es sicherer sein, welcher Satellit sichtbar ist, nachdem mehrere Satelliten gesucht wurden.
Die konditionelle Sichtweite V_j|i des Satelliten SV_j wird unter der Annahme, dass SV_i sichtbar ist, basierend auf dem Mittelwert von X_j|i wie folgt bestimmt: Vj|i = 2 × E⌊Xj|i⌋ – 1 (6)worin wir den Wert normalisieren, so dass der höchste Zusammenhang (Abhängigkeit) von dem Wert "1" angezeigt wird und der niedrigste Zusammenhang (Abhängigkeit) von dem Wert "–1" angezeigt wird.
Ein Beispiel der konditionellen Sichtweiten relativ zu SV1 ist in der Tabelle 2 gezeigt. In diesem Beispiel wird angenommen, dass die Satelliten SV12, 17, 31 und 32 nicht ausstrahlen und deshalb die konditionellen Sichtweiten davon mit einem beliebigen Satelliten immer –1 betragen. Diese vier Satelliten SV12, 17, 31 und 32 werden in diesem Beispiel nicht weiter diskutiert. Es ist zu sehen, dass der Satellit SV1 den Satelliten SV29 ausschließt. Die Satelliten SV14 und 25 sind mit dem Satelliten SV1 stark korreliert, während die Satelliten SV 8, 10 und 26 mit SV1 stark unkorreliert sind.
In einer Ausführungsform werden die ursprünglichen Gewichtungsfaktoren W_i für i = 1, 2, ..., 32 in der Gewichtungsfaktor-Tabelle alle auf 0 gesetzt. Wann immer ein Satellit, SV_i zum Beispiel, gesucht und als sichtbar oder nicht sichtbar bestimmt wird, werden die Gewichtungsfaktoren W_j für j = 1, 2, ..., i – 1, i + 1, ..., 32 basierend auf den jeweiligen konditionellen Sichtweiten V_j|i aktualisiert.
In dem Fall, dass 32 Satelliten in der Kandidaten-Satellitenliste sind, können konditionelle Sichtweiten einer 32×32 Matrix gespeichert werden. Das heißt, dass die konditionellen Sichtweiten sämtlicher Satelliten relativ zu jedem Satelliten gespeichert werden. In der Praxis ist es jedoch nicht erforderlich, die konditionellen Sichtweiten V_j|i sämtlicher Satelliten relativ zu einem spezifischen Satelliten zu speichern. Es ist bevorzugt, dass nur die konditionellen Sichtweiten der am stärksten korrelierten zwei und der am stärksten unkorrelierten zwei Satelliten relativ zu einem spezifischen Satelliten gespeichert werden. Zum Beispiel werden für den Satelliten SV1 nur die konditionellen Sichtweiten der Satelliten S14, 25, 26, 29 gespeichert. Dementsprechend werden sämtliche der konditionellen Sichtweiten als eine 32×4 Matrix gespeichert. In diesem Fall kann die Größe der Matrix von 32×1 auf 32×32 nach Wunsch geändert werden.
In der Ausführungsform wird der erste Satellit, der gesucht werden soll, als der Satellit SV1 vorbestimmt. Es kann jedoch ein beliebiger der möglichen Satelliten sein. Der erste Satellit, der gesucht werden soll, kann auch zufällig ausgewählt werden. Nachdem der erste Satellit gesucht wird, wird die ursprüngliche Gewichtungsfaktor-Tabelle gemäß dem Suchergebnis dieses Satelliten aktualisiert, in dieser Ausführungsform SV1. Falls der Satellit SV1 getroffen wurde, werden die Gewichtungsfaktoren der anderen Satelliten SV2 bis SV32 gemäß ihren konditionellen Sichtweiten relativ zu SV1 erhöht. Das heißt W_j = W_j + V_j|1 für j = 2, 3, ..., 32. Andererseits werden die Gewichtungsfaktoren erniedrigt, falls der Satellit SV1 verfehlt wurde. Das heißt W_j = W_j – V_j|1 für j = 2, 3, ..., 32. Dann wird ein zweiter Satellit, der gesucht werden soll, gemäß der aktualisierten Gewichtungsfaktor-Tabelle ausgewählt. Zum Beispiel wird für die Suche ein Satellit mit dem höchsten Gewichtungsfaktor ausgewählt. Die nachfolgenden Satelliten, die gesucht werden sollen, werden ähnlich ausgewählt.
Das Verfahren der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun weiter in Verbindung mit der 1 beschrieben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beginnt das Satelliten-Suchverfahren mit einem Kaltstart-Zustand (Schritt S100). In Schritt S110 wird eine Kandidaten-Satellitenliste, CandList, als {1, 2, ..., 32} initialisiert, um zum Beispiel GPS-Satelliten zu suchen. In Schritt S120 wird die Gewichtungsfaktor-Tabelle initialisiert. Die Gewichtungsfaktoren sämtlicher Satelliten werden auf 0 gesetzt, d.h. W_i = 0 für i = 1, 2, ..., 32. Allgemein gibt es mehrere physikalische Kanäle in einem Empfänger, die Satelliten suchen und verfolgen können. In einer Ausführungsform kontrollieren und steuern wir jeden physikalischen Kanal in einer Rundweise mit dem ersten Kanal, der in Schritt S130 zugeordnet wird. In Schritt S140 gilt es zu bestimmen, ob der gegenwärtige Kanal frei ist, d.h., dass er keinen Satelliten sucht oder verfolgt. Falls der gegenwärtige Kanal frei ist, wird in Schritt S150 bestimmt, ob der Almanach und die Position/Time fix Information verfügbar sind oder nicht. Falls die Information verfügbar ist, wird der Prozess in den Warmstart-Zustand umgeschaltet (Schritt S160) und der Satelliten-Kandidat gemäß der verfügbaren Information bestimmt. Ansonsten betritt der Prozess das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung. In Schritt S200 wählt er und entfernt eine Satelliten ID aus der CandList, die den höchsten Gewichtungsfaktor aufweist. In einer Ausführungsform verwenden wir für die Satellitensuche eine Rundplanung. Das heißt, dass sämtliche Satelliten nur einmal in einer Runde gesucht werden. Deshalb überprüfen wir die Liste CandList in Schritt S210. Die Liste CandList besteht aus den verbleibenden Satelliten, die in der gegenwärtigen Runde gesucht werden sollen. Wenn sie leer ist, endet die gegenwärtige Runde und die nächste Runde beginnt, um die nicht erfassten Satelliten zu suchen. Deshalb ordnen wir die Satelliten- Kandidaten in Schritt S220 erneut zu. In Schritt S230 wird der gegenwärtige freie Kanal zugeordnet, um den ausgewählten Satelliten-Kandidaten zu suchen. In Schritt S240 wird der nächste physikalische Kanal ausgewählt. Falls in Schritt S150 der gegenwärtige Kanal nicht frei ist, bedeutet dass, dass er einen Satelliten sucht. Dann überprüfen wir in Schritt S170 bzw. S175 das Suchergebnis des Satelliten, Verfehlung oder Treffer. Falls der Kanal seine Suche nicht beendet, betreten wir Schritt S240 und wählen den nächsten Kanal. Nachdem ein Kanal seine Suche nach einem Satelliten beendet, wird das Suchergebnis, ob der Satellit getroffen oder verfehlt wurde, ausgegeben. Falls der Satellit verfehlt wurde, verringern wir die Gewichtungsfaktoren der anderen Satelliten um Werte, die durch die konditionellen Sichtweiten in Schritt S180 bestimmt wurden. In einer anderen Ausführungsform werden die Gewichtungsfaktoren sämtlicher Satelliten, einschließlich des gesuchten, aktualisiert. Dann kann der gegenwärtige Kanal verwendet werden, um den nächsten Satelliten zu suchen, und der Prozess betritt den Schritt S200, um einen anderen Satelliten für die Suche auszuwählen. Es wird angemerkt, dass die Gewichtungsfaktoren in Schritt S180 aktualisiert werden, so dass wir einen Satelliten aus der CandList auswählen können, der den höchsten Gewichtungsfaktor aufweist oder äquivalent höchst wahrscheinlich ist, um beobachtet zu werden.
Falls der Prozess feststellt, dass der gegenwärtige Kanal einen Satelliten in Schritt S190 trifft, erhöht der Prozess die Gewichtungsfaktoren der Satelliten gemäß ihren konditionellen Sichtweiten relativ zu dem getroffenen. In einer Ausführungsform wird der Gewichtungsfaktor des getroffenen Satelliten per se nicht aktualisiert. In einer anderen Ausführungsform wird der Gewichtungsfaktor des getroffenen Satelliten ebenfalls aktualisiert. Der gegenwärtige Kanal wird verwendet, um den getroffenen Satelliten zu verfolgen, und so schreitet der Prozess direkt zu Schritt S240, um den nächsten Kanal zu verarbeiten.
Der Nutzen des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Verwendung desselben numerischen Beispiels dargestellt, wie in dem Hintergrund erwähnt wurde. Sämtliche Annahmen sind dieselben. Eine in diesem Beispiel zu verwendende konditionelle Sichtweiten-Tabelle ist in der 2 gezeigt. Angenommen die sichtbaren Satelliten sind SV5, 9, 14, 15, 18, 21, 22, 26, 29 und 30. Die Satelliten SV 12, 17, 31 und 32 strahlen nicht aus und werden dementsprechend nicht berücksichtigt. Falls die Suche ausgehend von SV1 in Schritt S200 gestartet wird, sollte das Suchergebnis "verfehlt" sein. Es wird angemerkt, dass der Satellit SV1 aus der Kandidaten-Satellitenliste entfernt wird, nachdem er gesucht wurde. Die ursprünglichen Gewichtungsfaktoren sämtlicher Satelliten (in diesem Beispiel 0) werden in Schritt S180 mit den jeweiligen konditionellen Sichtweiten von SV2 bis SV32 relativ zu SV1 subtrahiert (siehe Tabelle 2). Es kann überprüft werden, dass der aktualisierte Gewichtungsfaktor des Satelliten SV29 der höchste sein wird, das heißt "1 ". Dementsprechend wird in Schritt S200 der Satellit SV29 als der nächste zu suchende Satellit ausgewählt. Das Suchergebnis des Satelliten SV29 sollte "getroffen" sein, weil SV29 sichtbar ist. Dann werden in schritt S190 die Gewichtungsfaktoren der anderen Satelliten mit den konditionellen Sichtweiten derjenigen Satelliten relativ zu dem Satelliten SV29 addiert. Wieder einmal wird in Schritt S200 ein Satellit mit dem höchsten Gewichtungsfaktor für die Suche ausgewählt. In diesem Beispiel ist es der Satellit SV26. Ähnlich werden in dieser aufgelisteten Sequenz die Satelliten SV 10, 8, 18, 9, 22, 15, 21, 5, 30, 6 und 14 gesucht, wie in der Tabelle 3 gezeigt ist.
Tabelle 3. Eine gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung bestimmte Suchsequenz.
Ähnlich zu dem sequenziellen Suchbeispiel, das in dem Hintergrund beschrieben wurde, wird die Abtastzeit T_s für jeden Satelliten benötigt, um den Unsicherheitsbereich der gesamten Doppler und Codephase zu suchen. Falls ein Kandidaten-Satellit nicht sichtbar ist, verfehlt ihn ein Korrelator nach der Suchzeit T_s. Falls ein Kandidaten-Satellit sichtbar ist, trifft ihn der Korrelator nach einer durchschnittlichen Suchzeit ½ T_s. Ferner wird angenommen, dass die Bitfehlerrate der Datendemodulation gleich Null ist. Es erfordert 750 s, um nach dem ersten Treffer den Almanach zu erhalten, während es 27,6 s (Mittelwert) erfordert, um nach dem Treffer eines Satelliten die Ephemeride zu erhalten. Wie aus der Tabelle 3 ersichtlich ist, beträgt die Zeit bis zu dem ersten Treffer (d.h. Satellit SV29 wird getroffen) 1,5 T_s (= 30,69 s). Die Zeit bis zu der ersten Fixierung (d.h. die ersten vier Satelliten SV29, 26, 18, 9 sind getroffen) beträgt etwa 5 T_s + 27,6 = 129,9 s. Zusätzlich beträgt die Zeit 9 T_s (= 184,14 s), um sämtliche sichtbaren Satelliten zu finden. Verglichen mit der zuvor beschriebenen herkömmlichen sequenziellen Satellitensuche erfordert das Satelliten-Suchverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung nur etwa ein Drittel der Zeit.
Wie aus den obigen Beschreibungen und dem Beispiel verstanden werden kann, können die erforderliche Zeit zum Erreichen des ersten Treffers, der ersten Fixierung und zum Finden aller sichtbaren Satelliten durch die Verwendung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in der Kaltstart-Situation, bedeutsam verringert werden.
Während die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail dargestellt und beschrieben worden sind, können von Fachleuten dieses Gebiets mehrere Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden. Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird deshalb in einem darstellenden aber nicht beschränkenden Sinne beschrieben. Es ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die bestimmten Formen, wie dargestellt, beschränkt werden soll und dass sämtliche Modifikationen und Änderungen, die den Geist und Bereich der vorliegenden Erfindung aufrechterhalten, innerhalb des Schutzumfangs sind, wie in den angefügten Ansprüchen definiert wird.

Claims

Ein Verfahren zum Suchen einer Vielzahl von Satelliten in einem Globalen Navigationssatelliten-System (GNSS), wobei das Verfahren in einem Kaltstart-Zustand angewendet wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Suchen eines vorherigen Satelliten; und Auswählen eines nächsten Satelliten, der gesucht werden soll, basierend auf dem Suchergebnis für den vorherigen Satelliten und auf Zusammenhängen zwischen dem vorherigen Satelliten und den anderen Satelliten.
Das Verfahren aus Anspruch 1, das ferner das Wiederholen des letzten Schrittes umfasst, bis eine vorbestimmte Anzahl von Satelliten gefunden wurde.
Das Verfahren aus Anspruch 1, das ferner folgendes umfasst: Setzen ursprünglicher Gewichtungsfaktoren für die jeweiligen Satelliten; und Aktualisieren der ursprünglichen Gewichtungsfaktoren gemäß dem Suchergebnis für den vorherigen Satelliten, wobei der nächste Satellit, der gesucht werden soll, gemäß den aktualisierten Gewichtungsfaktoren ausgewählt wird.
Das Verfahren aus Anspruch 3, wobei die Gewichtungsfaktoren für die Satelliten gemäß den Zusammenhängen zwischen den jeweiligen Satelliten aktualisiert werden.
Das Verfahren aus Anspruch 4, wobei die ursprünglichen Gewichtungsfaktoren für die Satelliten gemäß zusammenhängenden konditionellen Sichtweiten zwischen den jeweiligen Satelliten aktualisiert werden.
Das Verfahren aus Anspruch 5, wobei für jeden Satelliten die zusammenhängenden konditionellen Sichtweiten die zusammenhängenden konditionellen Sichtweiten von sämtlichen anderen Satelliten relativ zu dem Satelliten einschließen.
Das Verfahren aus Anspruch 5, wobei für jeden Satelliten die zusammenhängenden konditionellen Sichtweiten die zusammenhängenden konditionellen Sichtweiten einer vorbestimmten Anzahl von Satelliten mit höheren Abhängigkeiten relativ zu dem Satelliten einschließen.
Das Verfahren aus Anspruch 5, wobei für jeden Satelliten die konditionellen Sichtweiten die zusammenhängende konditionelle Sichtweite eines Satelliten mit der höchsten Abhängigkeit relativ zu dem Satelliten einschließen.
Das Verfahren aus Anspruch 5, wobei die zusammenhängenden konditionellen Sichtweiten die zusammenhängenden konditionellen Sichtweiten von sämtlichen der Satelliten relativ zu jedem Satelliten einschließen.
Das Verfahren aus Anspruch 3, wobei die ursprünglichen Gewichtungsfaktoren für die Satelliten in der Kandidaten-Satellitenliste nach Wunsch eingestellt werden.
Das Verfahren aus Anspruch 3, wobei die Gewichtungsfaktoren in einer Gewichtungsfaktor-Tabelle gespeichert werden.
Das verfahren aus Anspruch 1, wobei ein Satellit aus einer Kandidaten-Satellitenliste entfernt wird, nachdem der Satellit gesucht wurde.
Das verfahren aus Anspruch 12, wobei der entfernte Satellit, der nicht getroffen wurde, in der Kandidaten-Satellitenliste neu aufgenommen wird, nachdem die Kandidaten-Satellitenliste leer wird.
Ein Verfahren zum Suchen einer Vielzahl von Satelliten in einem Globalen Navigationssatelliten-System (GNSS), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Suchen eines ersten Satelliten einer Kandidaten-Satellitenliste; Aktualisieren ursprünglicher Gewichtungsfaktoren für Satelliten basierend auf dem Suchergebnis für den ersten Satelliten; Auswählen eines zweiten Satelliten gemäß den aktualisierten Gewichtungsfaktoren; Suchen des zweiten Satelliten; und Aktualisieren der Gewichtungsfaktoren von Satelliten basierend auf dem Suchergebnis für den zweiten Satelliten.
Das Verfahren aus Anspruch 14, wobei die letzten drei Schritte wiederholt werden, bis eine vorbestimmte Anzahl von Satelliten gefunden wurde.
Das Verfahren aus Anspruch 14, wobei die ursprünglichen Gewichtungsfaktoren für die Satelliten gemäß den Zusammenhängen zwischen den jeweiligen Satelliten aktualisiert werden.
Das Verfahren aus Anspruch 16, wobei die ursprünglichen Gewichtungsfaktoren für die Satelliten gemäß zusammenhängenden konditionellen Sichtweiten zwischen den jeweiligen Satelliten aktualisiert werden.
Das Verfahren aus Anspruch 17, wobei für jeden Satelliten die zusammenhängenden konditionellen Sichtweiten die zusammenhängenden konditionellen Sichtweiten von sämtlichen anderen Satelliten relativ zu dem Satelliten einschließen.
Das Verfahren aus Anspruch 17, wobei für jeden Satelliten die zusammenhängenden konditionellen Sichtweiten die zusammenhängenden konditionellen Sichtweiten einer vorbestimmten Anzahl von Satelliten mit höheren Abhängigkeiten relativ zu dem Satelliten einschließen.
Das Verfahren aus Anspruch 17, wobei für jeden Satelliten die konditionellen Sichtweiten die zusammenhängende konditionelle Sichtweite eines Satelliten mit der höchsten Abhängigkeit relativ zu dem Satelliten einschließen.
Das Verfahren aus Anspruch 17, wobei die zusammenhängenden konditionellen Sichtweiten die zusammenhängenden konditionellen Sichtweiten von sämtlichen der Satelliten relativ zu jedem Satelliten einschließen.
Das Verfahren aus Anspruch 14, wobei die ursprünglichen Gewichtungsfaktoren für die Satelliten nach Wunsch eingestellt werden.
Das Verfahren aus Anspruch 14, wobei die Gewichtungsfaktoren in einer Gewichtungsfaktor-Tabelle gespeichert werden.
Das verfahren aus Anspruch 14, wobei der Gewichtungsfaktor für den Satelliten, der gesucht wird, in dem Aktualisierungs-Schritt nicht aktualisiert wird.
Das verfahren aus Anspruch 14, wobei der Gewichtungsfaktor für den Satelliten, der gesucht wird, ebenfalls in dem Aktualisierungs-Schritt aktualisiert wird.
Das verfahren aus Anspruch 14, wobei ein Satellit aus der Kandidaten-Satellitenliste entfernt wird, nachdem der Satellit gesucht wurde.
Das verfahren aus Anspruch 26, wobei der entfernte Satellit, der nicht getroffen wurde, neu aufgenommen wird, nachdem die Kandidaten-Satellitenliste leer wird.