用於利用偏差補償估計位置的方法和系統的製作方法

2023-05-23 17:16:46 1

專利名稱：用於利用偏差補償估計位置的方法和系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於利用偏差補償估計對象或者交通工具的位置、姿態或者兩者以支持組合使用全球定位系統(GPS)衛星傳輸和GL0NASS (全球導航衛星系統)衛星傳輸的方法和系統。
背景技術：
位置確定接收器(諸如全球定位系統(GPS)接收器或者GL0NASS (全球導航衛星系統)接收器)估計對象或者交通工具的位置、姿態(例如傾斜、滾動或者偏航)或者兩者。位置確定接收器可能經歷不精確的偽距和載波相位測量，其中位置確定接收器接收(例如瞬時)低信號強度或者不良信號質量的一個或者多個衛星信號。GL0NASS (全球導航衛星系統)和GPS將不同衛星星座和不同調製方案用於它們的相應衛星傳輸。GL0NASS星座根據頻分多址(FDMA)調製和頻率重用計劃包括在不同頻率上的多於二十個衛星和廣播信號，而GPS系統使用擴頻調製或者碼分多址調製(CDMA)，其中傳輸頻率一般對於每個衛星而言相同。由於GL0NASS衛星在不同頻率上傳輸，這可能導致經過電離層或者對流層的傳播差異或者其他誤差，所以GL0NASS位置確定接收器易於受到來自與衛星的不同傳輸頻率關聯的信道間偏差的位置誤差。某些位置確定接收器例如可以使用誤差減少濾波器(例如卡爾曼濾波器)以對載波相位測量的結果或者處理的載波相位測量數據濾波。一些位置確定接收器可以使用接收器自主完好性監視(RAM)技術以通過比較分析的偽距測量與參考偽距測量來檢測分析的偽距測量的誤差，其中可以從位置或者姿態解排除錯誤或者無關偽距測量以改進對象或者交通工具的估計位置或者姿態的準確度。誤差減少濾波器方式和RAM計數均未完全解決前述不精確偽距和載波相位測量問題，其中位置確定接收器接收(例如瞬時)低信號強度或者不良信號質量的一個或者多個衛星信號。因此需要一種能夠在補償偏差誤差之時使用GPS和GL0NASS傳輸信號兩者以實時增加位置和姿態估計的準確度的位置確定接收器。

發明內容
根據一個實施例，方法和系統包括主要相位測量設備，用於測量位置確定接收器接收的第一載波信號(例如GPS LI信號或者「LI」)的第一載波相位和第二載波信號(例如GPS L2信號或者「L2」)的第二載波相位。從兩個或者更多主要衛星在基本上相同頻率傳輸第一載波信號(例如LI)。從兩個或者更多主要衛星在基本上相同頻率傳輸第二載波信號(例如L2)。次要相位測量設備測量第三載波信號(例如GL0NASS Gl (K)信號或者「G1 (K) 」)的第三載波相位和第四載波信號(例如GLONASS G2⑷信號或者「G2⑷」)的第四載波相位。從兩個或者更多次要衛星在不同頻率接收第三載波信號(例如Gl (K))。從兩個或者更多次要衛星在不同頻率接收第四載波信號(例如G2(K))，這導致在位置確定接收器處可觀測的來自次要衛星中的不同次要衛星的載波信號之間的信道間偏差。實時運動引擎估計與測量的第一載波相位關聯的第一整周模糊度集合和與測量的第二載波相位關聯的第二整周模糊度集合。實時運動引擎估計與測量的第三載波相位關聯的第三模糊度集合(例如第三整周模糊度集合)和與測量的第四載波相位關聯的第四模糊度集合(例如第四整數整周模糊度集合)。補償器能夠通過根據預測濾波器(例如卡爾曼濾波器)的以下輸入或者狀態對濾波器建模來補償第三模糊度集合和第四模糊度集合中的至少一個模糊度集合中的信道間偏差對象的運動數據(例如位置數據、速率數據和加速度數據)；對流層數據(例如殘留對流層數據)；電離層數據；與來自不同次要衛星的在位置確定接收器和參考站處接收的第三載波信號關聯的單差分參考模糊度集合(例如GL0NASS參考衛星Gl (K)單差分模糊度或者GLN參考衛星Gl SD模糊度)以及與來自不同次要衛星的在位置確定接收器和參考站處接收的第四載波信號關聯的單差分參考模糊度集合(例如GLONASS參考衛星G2 (K)單差分模糊度或者GLN參考衛星G2 SD模糊度)。估計器能夠基於測量的第一載波相位、測量的 第二載波相位、估計的第一整周模糊度集合、估計的第二整周模糊度集合以及測量的第三載波相位和測量的第四載波相位中的至少一個載波相位以及補償的第三模糊度集合(例如補償的第三整周模糊度集合)和補償的第四模糊度集合(例如補償的第四整周模糊度集合)中的至少一個模糊度集合來確定對象的位置。


圖I是用於利用偏差補償估計位置的系統的第一實施例的框圖。圖2是用於利用偏差補償估計位置的系統的第二實施例的框圖。圖3是用於利用偏差補償估計位置的系統的第三實施例的框圖。圖4是用於利用偏差補償估計位置的系統的第四實施例的框圖。圖5是用於利用偏差補償估計位置的方法的第一示例的流程圖。圖6是用於利用偏差補償估計位置的方法的第二示例的流程圖。圖7是用於利用偏差補償估計位置的方法的第三示例的流程圖。圖8是用於利用偏差補償估計位置的方法的第四示例的流程圖。圖9是用於利用偏差補償估計位置的方法的第五示例的流程圖。圖10是用於利用偏差補償估計位置的方法的第六示例的流程圖。圖11是用於利用偏差補償估計位置的方法的第七示例的流程圖。圖12是用於利用偏差補償估計位置的方法的第八示例的流程圖。圖13是用於利用偏差補償估計位置的方法的第九示例的流程圖。圖14是用於利用偏差補償估計位置的方法的第十示例的流程圖。圖15是用於利用偏差補償估計位置的方法的第十一示例的流程圖。圖16是用於利用偏差補償估計位置的方法的第十二示例的流程圖。
具體實施方式
圖I圖示了位置確定接收器10，該接收器10包括耦合到主要接收器數據處理系統14的主要接收器前端12和與次要接收器數據處理系統16關聯的次要接收器前端13。在一個實施例中，主要接收器前端12和次要接收器前端13可以由分路器11 (例如混合器(hybrid)或者濾波器)或者另一設備耦合到天線15。位置確定接收器10與校正接收器36關聯。校正接收器36可以集成到位置確定接收器10中或者可以經由數據埠來與位置確定接收器10通信。校正接收器36從參考站40和第二參考站41中的至少一個參考站接收校正數據(例如參考載波相位校正數據)。參考站40例如經由無線或者電磁信號經由通信路徑A (44)來與校正接收器36通信。第二參考站41例如經由通信路徑B (46)經由衛星通信設備42經由無線或者電磁信號來與校正接收器36通信。衛星通信設備42可以包括如下通信衛星，該通信衛星配備有用於與一個或者多個地面站(例如移動或者固定)通信的上行鏈路接收器和下行鏈路發射器。雖然校正接收器36在圖I中圖示為單個接收器，但是在實踐中，校正接收器可以 包括用於GPS和GLONASS信號(這些信號支持FDMA和CDMA解碼)的雙接收器或者用於GPS和GLONASS的兩個分離接收器。主要接收器數據處理系統14可以包括以下中的任何項一個或者多個硬體模塊、一個或者多個電子模塊、一個或者多個軟體模塊、電子數據處理器、電子數據處理器和關聯電子數據存儲和用於執行軟體、邏輯或者程序指令的通用計算機。類似地，次要接收器數據處理系統16可以包括以下中的任何項一個或者多個硬體模塊、一個或者多個電子模塊、一個或者多個軟體模塊、電子數據處理器、電子數據處理器和關聯電子數據存儲和用於執行軟體、邏輯或者程序指令的通用計算機。電子數據處理器(即數據處理器)可以包括以下中的一項或者多項微處理器、可編程邏輯陣列、數位訊號處理器、專用集成電路、邏輯電路或者用於執行軟體、邏輯、算術或者程序指令的另一設備。在圖I中，主要接收器數據處理系統14包括主要解碼器48(例如碼分多址(CDMA)解碼器)、主要相位測量設備18、實時運動(RTK)引擎20和數據存儲設備28。實時運動(RTK)引擎包括數據處理器22、誤差減少濾波器24 (例如預測濾波器或者卡爾曼濾波器)和估計器26 (例如位置估計器或者位置和姿態估計器)。主要解碼器48、主要相位測量設備18、實時運動引擎20、數據處理器22、誤差減少濾波器24、估計器26、數據存儲設備28和主要接收器前端12可以經由數據接口 38來彼此和與次要接收器數據處理系統16通信。在圖I中，次要接收器數據處理系統16包括次要解碼器50(例如頻分多址(FDMA)解碼器)、次要相位測量設備30、偏差補償器32和偏差估計器34。次要接收器數據處理系統16包括可以經由數據接口 38來彼此、與次要接收器前端13和主要接收器數據處理系統14通信的次要解碼器50 (例如頻分多址(FDMA)解碼器)、次要相位測量設備30、偏差補償器32和偏差估計器34。數據接口 38可以包括以下中的一項或者多項數據總線、電子存儲器、共享存儲器、在主要接收器數據處理系統14、次要接收器數據處理系統16或者兩者的軟體模塊之間的靜態鏈路；在主要接收器數據處理系統14、次要主要接收器數據處理系統16或者兩者的軟體模塊之間的動態鏈路；數據總線收發器或者支持在主要接收器數據處理系統14與次要接收器數據處理系統16的不同模塊或者部件(48、18、20、22、24、26、28、50、30、32、34)之間的數據通信、發送或者接收的其他軟體或者硬體。圖I中的將主要接收器前端12、主要解碼器48、主要相位測量設備18、實時運動引擎20、數據處理器22、誤差減少濾波器24、估計器26和數據存儲設備28、次要接收器前端13、次要解碼器50、次要相位測量設備30、偏差補償器32和偏差估計器34耦合或者互連(直接或者間接)的線圖示了邏輯數據路徑、物理數據路徑或者兩者。邏輯數據路徑意味著例如在軟體模塊之間或者在一個或者多個軟體程序之間的虛擬數據路徑或者數據通信。物理數據路徑意味著例如支持數據的通信、邏輯級信號、電信號或電磁信號的傳輸線後一個或多個數據總線。主要接收器前端12可以包括用於接收一個或者多個衛星(例如GPS導航衛星)傳輸的衛星信號的任何適當電路。接收器前端12可以包括能夠接收衛星星座內的一個或者多個衛星傳輸的多個載波的擴頻接收器或者碼分多址接收器(CDMA)。例如接收器前端12可以包括用於放大衛星信號的預放大器或放大器、混合器和參考振蕩器，其中放大器輸入耦合到天線(例如天線15或者分路器11)，放大器輸出耦合一個混合器輸入，參考振蕩器耦合到另一混合器輸入，並且混合器輸出耦合到主要接收器數據處理系統14或主要相位測 量設備18。在一個示例實施例中，模擬到數字轉換器提供在接收器前端12與主要接收器數據處理系統14之間的接口。在另一示例實施例中，模擬到數字轉換器的輸出進一步耦合到緩衝存儲器和數據埠收發器。主要解碼器48包括解調器(例如CDMA解調器)或者用於解調如下偽隨機噪聲碼(例如粗捕獲碼(course acquisition code) (C/Α)或者其他更多精確的民用或者軍用編碼)的其他設備，該偽隨機噪聲碼調製一個或者多個載波。用粗捕獲(C/Α)碼和加密精確碼 P (Y)調製GPS LI載波信號，而用加密P (Y)碼調製GPS L2信號。在一個實施例中，解碼器48可以包括耦合到輸入延遲模塊的碼生成器，其中延遲模塊的輸出耦合到如下相關器，該相關器用於測量在延遲模塊按照已知增量可延遲的參考偽隨機噪聲碼與來自接收器前端12的接收的偽隨機噪聲碼之間的相關度。主要解碼器48也可以促進解碼如下導航信息，該導航信息調製載波信號，諸如星曆表數據。主要接收器數據處理系統14包括主要相位測量設備18。主要相位測量設備18包括用於測量載波信號的相位的任何設備、集成電路、電子模塊或者數據處理器。主要相位測量設備18測量或者估計接收器前端12提供的一個或者多個載波信號的觀測相位。可以按照載波信號的整數波長、載波信號的分數波長和/或載波信號的度表達測量的相位。主要相位測量設備18可以確定以下中的一項或者多項(1)第一載波信號、第二載波信號或者兩者的分數波長的第一測量的相位分量和(2)第一載波信號、第二載波信號或者兩者的完整波長的第二測量的相位分量。後一個第二測量的相位分量可以由如下計數器(例如過零計數器)確定，該計數器對接收、重建或者處理的載波信號在時域中的參考量值(例如O電壓)與X軸相交的轉變計數，其中X代表時間並且Y軸代表載波信號的量值。然而主要相位測量設備18依賴於位置確定接收器10中的進一步處理以確定或者解算(resolve)如下完整周期整周模糊度，該模糊度可以使第二測量的相位分量出錯或者被偏移整數數量的波長周期(例如估計在對應衛星與位置確定接收器10之間的距離或者測距)。實時運動(RTK)引擎20包括搜尋引擎、模糊度解算模塊或者用於針對來自多個衛星的一個或者多個接收的載波信號搜尋或者確定整周模糊度解集合的其他軟體指令。數據處理器22可以例如執行模糊度解算模塊提供的軟體指令、數學運算、邏輯運算或者其他命令。在一個實施例中，RTK引擎20可以限定或者限制用於整周模糊度解集合的搜索空間以限制評估的候選模糊度解集合。對於RTK引擎20，整周模糊度解集合指代例如一個或者多個衛星傳輸的接收的載波信號(例如在I. 57542 GHz的GPS LI信號、在I. 22760 GHz的GPSL2信號或者相似信號)的接收的載波相位中的整數周期相位模糊度。搜尋引擎可以使用最小平方或者卡爾曼濾波技術以減少搜索空間或者針對從衛星傳輸的載波信號的整數周期相位模糊度達到一個或者多個模糊度集合解。次要接收器前端13可以包括用於接收一個或者多個衛星(例如GLONASS導航衛星)傳輸的衛星信號的任何適當電路。次要接收器前端13可以包括能夠接收衛星星座內的一個或者多個衛星傳輸的多個載波的頻分多址接收器(FDMA)。例如次要接收器前端13可以包括用於放大衛星信號的預放大器或者放大器、混合器和參考振蕩器，其中放大器輸入耦合到天線(例如天線15或者分路器11)，放大器輸出耦合一個混合器輸入，參考振蕩器耦合到另一混合器輸入，並且混合器輸出耦合到次要主要接收器數據處理系統16或者次要相位測量設備30。在一個示例實施例中，模擬到數字轉換器提供在次要接收器前端13與次要主要接收器數據處理系統16之間的接口或者或者數據接口 38。在另一示例實施例中，模 擬到數字轉換器的輸出進一步耦合到緩衝存儲器和數據埠收發器。次要解碼器50包括解碼器(例如FDMA解碼器)或者用於解調如下GLONASS衛星信號的其他設備，這些GLONASS衛星信號調製一個或者多個載波。每個GLONASS衛星能夠傳輸如下GLONASS信號，這些GLONASS信號包括在居中於I. 602 GHz周圍的GLONASS LI頻帶的某一子信道內傳輸的第三載波和在居中於I. 246 GHz周圍的GLONASS L2頻帶的某一子信道內傳輸的第四載波，其中子信道一般根據頻率重用計劃對於在位置確定接收器的視野內的所有衛星而言不同。用偽隨機測距碼、導航消息和輔助曲折(meander)序列調製第三載波。用偽隨機測距碼和輔助曲折序列調製第四載波。次要解碼器50也可以促進解碼如下導航信息，該導航信息調製載波信號，諸如星曆表數據。次要接收器數據處理系統16包括次要相位測量設備30。次要相位測量設備30包括用於測量載波信號的相位的任何設備、集成電路、電子模塊或者數據處理器。次要相位測量設備30測量或者估計次要接收器前端13提供的一個或者多個載波信號的觀測相位。可以按照載波信號的整數波長、載波信號的分數波長和/或載波信號的度表達測量的相位。次要相位測量設備30可以確定以下中的一項或者多項(I)第三載波信號、第四載波信號或者兩者的分數波長的第一測量的相位分量和(2)第三載波信號、第四載波信號或者兩者的完整波長的第二測量的相位分量。後一個第二測量的相位分量可以由如下計數器(例如過零計數器)確定，該計數器對接收、重建或者處理的載波信號在時域中的參考量值(例如O電壓)與X軸相交的轉變計數，其中X代表時間並且Y軸代表載波信號的量值。然而次要相位測量設備30依賴於位置確定接收器10中的進一步處理以確定或者解算如下完整周期整周模糊度，該模糊度可以使第二測量的相位分量出錯或者被偏移整數數量的波長周期(例如估計在對應衛星與位置確定接收器10之間的距離或者測距)。實時運動(RTK)引擎20包括搜尋引擎、模糊度解算模塊或者用於針對來自多個衛星(GLONASS和GPS)的一個或者多個接收的載波信號搜尋或者確定整周模糊度解集合的其他軟體指令。在一個實施例中，RTK引擎20可以限定或者限制用於整周模糊度解集合的搜索空間以限制評估的候選模糊度解集合。對於實時運動引擎20，整周模糊度解集合指代例如一個或者多個衛星傳輸的接收的載波信號的(例如GLONASS衛星載波信號的)的接收的載波相位中的整數周期相位模糊度。搜尋引擎可以使用最小平方或者卡爾曼濾波技術以減少搜索空間或者針對從衛星傳輸的載波信號的整數周期相位模糊度達到一個或者多個模糊度集合解。數據處理器22包括用於控制主要接收器數據處理系統14、次要接收器數據處理系統16或者兩者的數據處理器或者其他數據處理設備。數據處理器22可以執行任何可執行指令、算術運算、邏輯運算或者執行位置確定接收器(例如10)、主要接收器數據處理系統(例如14)或者次要接收器數據處理系統(例如16)需要的其他任務。在一個配置中，數據處理器22包括確定位置確定接收器是否在主要模式、次要模式或者混合模式中操作的模式選擇模塊。在主要模式中，主要接收器數據處理系統14活躍，並且位置確定接收器10參考GPS衛星星座確定它的位置。在次要模式中，次要接收器 數據處理系統16和主要接收器數據處理系統14的支持部分活躍，並且位置確定接收器10參考GLONASS衛星星座確定它的位置。在混合模式中，主要接收器數據處理系統14和次要接收器數據處理系統16活躍，並且位置確定接收器10參考GPS衛星星座和GLONASS衛星星座兩者確定它的位置用於增加的精度，在缺少GL0NNASS衛星信號時否則將不可獲得該增加的精度。在一個實施例中，數據處理器22可以根據位置確定接收器10的最終用戶購買的預訂來禁止一個或者多個操作模式。在一個實施例中，數據處理器22可以包括提供以下中的一項或者多項的信號可靠性檢測器在閾值信號強度以上的從GPS星座接收的衛星信號的數量、在閾值信號強度以上的從GLONASS衛星星座接收的衛星信號的數量、精度衰減因子(D0P)、GPS信號的LI信號的解碼的粗捕獲碼或者GLONASS信號的解碼的標準碼的誤比特率、誤字率或者誤幀率或者一個或者多個接收的衛星信號的另一品質或者可靠性水平因數。數據處理器22可以基於一個或者多個接收的衛星信號(例如GPS信號、GLONASS信號或者兩者)的可靠性確定(例如通過參考數據存儲設備28中存儲的查找表或者通過布爾邏輯函數或者可由數據處理器22執行的其他程序指令)是否在主要、次要或者混合模式中操作。在一個配置中，數據處理器22還包括控制實時運動引擎20或者實時運動引擎20的輸出。數據處理器22可以發送用於激活、解激活、重置、重新初始化、開始或者停止以下中的一項或者多項的控制數據與GLONASS有關的狀態和輸入、與GPS有關的狀態和輸入或者主要實時運動引擎20的所有輸入和狀態。數據處理器22基於數據處理器22選擇主要模式、次要模式還是混合模式來管理實時運動引擎20的重新初始化、重置、部分重新初始化、部分重置、停止和啟動。在部分重新初始化或者重置中，RTK引擎20保留與GPS有關的輸入和狀態而僅初始化或者重置與GLONASS有關的輸入和狀態或者反之亦然。部分重新初始化可以用來清除與GPS信號的相位測量、GLONASS信號的相位測量關聯的破壞狀態或者輸入，而完全重新初始化可以用來清除與GPS信號和GLONASS信號兩者關聯的破壞狀態或者輸入。在一個替代實施例中，可以通過使用分離預測濾波器來實現上述部分重新初始化或者重置，其中第一預測濾波器僅用於GPS信號處理並且第二預測濾波器用於組合的GPS和GLONASS信號處理以避免如下混亂，其中GLONASS模糊度解被破壞或者GLONASS衛星信號的接收未在某一時間段(例如一個或者多個GPS歷兀(epoch))內充分可靠。誤差減少濾波器25包括用於減少或者減輕誤差(諸如測量誤差)的卡爾曼濾波器或者其變體。卡爾曼濾波器可以包括預測濾波設備或者電路，該預測濾波設備或者電路使用信號求和、延遲和反饋以處理數據並且補償測量的數據中的噪聲和不確定性的影響或者其他操作。重置或者重新初始化可以指代誤差減少或者卡爾曼濾波器的狀態的相同的重新初始化。偏差估計器34可以估計如下偏差，該偏差可以例如包括但不限於以下偏差中的一個或者多個偏差Ca)在從兩個或者更多次要衛星(例如GLONASS衛星)傳輸並且在位置確定接收器(例如10)或者參考站(例如40或者41)處接收的不同載波頻率之間的信道間偏差、(b)在位置確定接收器(例如10)或者參考站(例如40或者41)處可觀測的GLONASS中的不同載波相位測量之間的相位測量偏差、(c)在位置確定接收器(例如10)或者參考站(例如40或者41)處可觀測的GLONASS中的不同偽測距測量之間的偽碼偏差、Cd)與不同GLONASS衛星關聯的衛星時鐘偏差、Ce)在GLONASS接收器的不同硬體配置(例如不同製造 商)之間的硬體偏差或者接收器處理偏差(例如接收器時鐘偏差)以及(f)在主要接收器前端12與次要接收器前端13之間的硬體和接收器處理偏差。偏差補償器32預備用於誤差減少濾波器24、數據處理器22或者實時運動引擎20的偏差補償數據以解決偏差估計器34提供的偏差估計。例如偏差補償數據可以包括用於誤差減少濾波器24的輸入數據或者狀態、對實時運動引擎20的搜尋引擎的搜索空間的限制或者估計器26、誤差減少濾波器24或者兩者的輸出解的修改。參考站40包括在已知或者固定位置的參考位置確定接收器、參考數據處理系統和發射器或者收發器。在一個實施例中，參考位置確定接收器檢測與一個或者多個載波信號關聯的載波相位數據並且針對接收的多個衛星信號確定初始模糊度解或者模糊度解集合，其中可以在位置確定接收器10處應用初始模糊度解或者模糊度解集合。參考站40的參考數據處理系統接收載波相位數據和初始模糊度解、通過使用參考位置確定接收器的已知或者固定位置來校正它以確定增強的模糊度解。在一個示例中，校正的載波相位數據包括估計的載波相和增強的模糊度解或者根據它們導出的其他數據。校正的載波相位數據又經由無線信號或者電磁信號傳輸到校正接收器36。校正接收器36接收校正的載波相位數據，該數據對由實時運動引擎20、誤差減少濾波器24中的至少一個的使用可用或者由估計器26用來確定與位置確定接收器10關聯的交通工具或者對象的位置。估計器26包括用於估計與位置確定接收器10關聯的對象或者交通工具的位置、姿態或者兩者的數據處理器或者其他數據處理設備。估計器26與實時運動引擎20、偏差補償器32、偏差估計器34和數據處理器22中的其餘部件通信。一旦確定整周模糊度解集合，估計器26或者位置確定接收器10可以使用相位載波測量數據以基於已知傳播速度(即光速)提供在每個衛星與位置確定接收器10之間的距離或者範圍的準確估計。在三個或者更多衛星與位置確定接收器10之間的範圍可以用來估計接收器的位置或者姿態。四個衛星(例如GPS導航衛星)是確定如下三維位置所必需的，該三維位置包括參考地球表面的海拔。為了確定與位置確定接收器10關聯的交通工具或者對象的姿態，在時間上近鄰估計交通工具的兩個位置，或者兩個分離天線用於位置確定接收器10。估計器26可以使用以下數據源中的一個或者多個數據源以確定位置確定接收器或者關聯對象或者車輛的天線的估計位置或者姿態GPS衛星信號的解碼偽隨機噪聲碼、GLONASS衛星信號的解碼偽隨機測距碼、GPS衛星信號、GLONASS衛星信號或者兩者的載波相位測量數據；GPS衛星信號的加密精確碼(例如P (Y)碼)(在由適用政府當局授權時)、GLONASS衛星信號的精確碼(在由適用政府當局授權時)、GPS衛星信號的粗捕獲碼、GLONASS衛星信號的標準精確碼、導航信息和整數周期相位模糊度數據、偏差補償數據(例如來自偏差補償器32)和參考站載波相位數據(例如來自參考站40或者41 )，其中參考站載波相位數據可以集成於整數周期相位模糊度數據中。在一個實施例中，估計器26或者數據處理器20可以延遲GPS坐標解(例如通過時間延遲電路或者數據處理技術)以與對應的GLONASS坐標解對準以考慮位置確定接收器10中的處理時間差，使得解實時應用於對象或者交通工具的基本上相同的位置。除了在圖2的第二實施例中、位置確定接收器110包括次要接收器數據處理系統116，該系統116具有偏差估計器134，該偏差估計器134進一步包括碼偏差控制器52和相位偏差控制器54之外，圖2的位置確定接收器110的第二實施例與圖I的位置確定接收器110的第一實施例相似。圖I和圖2中的相似標號指示相似單元。 碼偏差控制器52管理或者控制如下一個或者多個等式的執行，應用這些等式來估計或者確定碼偏差或者對應碼補償數據用於組合與GPS衛星系統的偽隨機噪聲碼(例如粗捕獲碼)關聯的主要解碼位置數據和與GLONASS衛星系統的偽隨機測距碼關聯的次要解碼位置數據(例如編碼的標準位置數據)。在替代非民用配置(例如軍用配置)中，碼偏差控制器52管理或者控制如下一個或者多個等式的執行，應用這些等式以確定或者估計碼偏差或者對應碼補償數據用於組合與GPS衛星系統的偽隨機噪聲碼(例如精確碼或者P (Y)碼)關聯的主要解碼位置數據和與GLONASS衛星系統的偽隨機測距碼關聯的次要解碼位置數據(例如編碼的高精度位置數據)。相位偏差控制器54管理或者控制如下一個或者多個等式的執行，應用這些等式以估計或者確定相位偏差或者對應相位補償數據用於組合GPS衛星系統的主要相位測量數據(例如來自主要相位測量設備18)與GLONASS衛星系統的次要相位測量數據(例如來自次要相位測量設備30)。例如相位偏差控制器54可以管理單差分或者雙差分相位測量的使用以通過支持估計器26集成或者使用GPS衛星信號和GLONASS衛星信號兩者以確定位置確定接收器110、它的天線或者附著到位置確定接收器110的交通工具或者對象的位置或者姿態中的至少一項來增強位置確定的準確度。除了圖3的位置確定接收器210包括偏差估計器234之外，圖3的位置確定接收器210的第三實施例與圖2的位置確定接收器110的第二實施例相似。圖I、圖2和圖3中的相似標號指示相似單元。偏差估計器234包括碼偏差控制器52、相位偏差控制器54、初始化/重置模塊60、校準器64和質量評估器68。初始化/重置模塊60包括用於根據在第一模式或者第二模式中操作的偏差初始化過程建立初始偏差數據的指令或者邏輯，其中在第一模式中從存儲於與位置確定接收器關聯的數據存儲設備(非易失性RAM)中的查找表取用或者取回存儲的偏差數據以填充主要實時運動引擎，其中在第二模式中，存儲的偏差數據提供如下粗初始數據，該粗初始數據包括與位置確定接收器的對應硬體關聯的預編程默認偏差。偏差估計器234包括用於針對與次要衛星關聯的對應單差分載波相位測量或者偽隨機噪聲碼測量並且針對關聯方差分配時間戳的指令或者軟體。校準器64包括用於根據單差分校準來校準針對信道間偏差的補償以通過將雙差分後擬合殘差轉換成單差分殘差來允許接收的或者可用於位置確定接收器的衛星的改變的軟體模塊、硬體模塊或者其組合。例如校準器可以由數據處理器(諸如數據處理器22)的算術邏輯單元執行。質量評估器68包括用於監視補償因子的質量水平的軟體模塊、電子模塊或者兩者。在配置中，質量評估器使質量水平基於是否有補償因子的量值在採樣時間段內的明顯跳躍或者驟然改變。在另一配置中，質量評估器使質量水平基於明顯跳躍的出現以及RAIM算法是否將單差分碼解或者單差分載波相位解標記為不可靠。
除了圖4的次要接收器數據處理系統316還包括濾波器70 (例如，低通濾波器)之夕卜，圖4的位置確定接收器310的第四實施例與圖3的位置確定接收器210的第三實施例相似。圖I至圖4 (含)中的相似標號指示相似單元。濾波器70具有耦合到偏差估計器234 (或者偏差補償器32)的輸入和與RTK引擎20、數據處理器22、誤差減少濾波器24、估計器26和數據存儲設備28中的至少一個通信的輸出。圖5公開了根據利用偏差補償來估計對象或者交通工具的位置、姿態或者兩者以支持組合使用全球定位系統(GPS)衛星傳輸和GLONASS (全球導航衛星系統)衛星傳輸的第一示例的流程圖。圖5的方法在步驟S500中開始。在步驟S500中，主要接收器數據處理系統14或者主要相位測量設備18測量位置確定接收器(例如10、110、210或者310)接收的第一載波相位(例如LI GPS信號)和第二載波相位(例如L2 GPS信號)，其中從兩個或者更多主要衛星(例如GPS衛星)接收載波。位置確定接收器(例如10、110、210或者310)安裝在對象或者交通工具上或者與對象或交通工具相關聯，或者是與交通工具關聯的實現。在步驟S502中，次要接收器數據處理系統16或者次要相位測量設備30測量位置確定接收器(10、110、210或者310)接收的第三載波信號(例如61(1或者GLONASS LI子頻帶信號)的第三載波相位和第四載波信號(G2 (K)或者GLONASS L2子頻帶信號)的第四載波相位，其中從在與兩個或者更多次要衛星不同的頻率的次要衛星接收第三和第四載波，這導致在位置確定接收器(10、110、210或者310)處可觀測的來自次要衛星中的不同次要衛星的載波信號之間的信道間偏差。GLONASS和GPS星座中的衛星在稱為LI和L2的兩個不同頻帶中傳輸信號。用於LI和L2頻帶的子頻帶對於GLONASS星座而言可以稱為Gl和G2。在GLONASS系統中，一般向每個衛星分配以下表達式給出的在頻帶內的特定頻率或者子頻帶
Gl(K) = 1602 MHz + LI 頻帶中的 K*9/16 MHz，以及 G2 (K) = 1246 MHz + L2 頻帶中的 K*7/16 MHz。其中K是GLONASS衛星相應地在Gl和G2子頻帶中傳輸的信號的頻率編號(頻率信道)。截至起草本文獻之時，GLONASS衛星使用範圍K= (-7至+6)中的頻率信道。自從2005年發射的GLONASS衛星使用如下濾波器，這些濾波器使帶外發射限於針對1610. 6MHz-1613. 8 MHz和1660 MHz-1670 MHz頻帶在CCIR推薦769中包含的有害幹擾限制。如果包括GLONASS觀測以增強位置確定接收器(10、110、210或者310)中的GPSRTK性能，則明顯GLONASS信道間偏差可以存在於GLONASS偽距和載波相位觀測兩者中。信道間偏差源自信號傳播差異、硬體變化、信號處理差異和受從GLONASS衛星接收的不同信號頻率影響的其他因素。由於信道間偏差，利用現有技術GPS技術的GLONASS載波相位觀測的瞬時模糊度解算變得相當困難並且如果忽略GLONASS信道間偏差則可能甚至失敗。當參考站(例如40或者41)和位置確定接收器(例如10、110、210或者310)由不同製造商製造時(或者甚至當使用來自相同製造商的不同機型時)產生進一步的複雜化。位置確定接收器(例如10、110、210或者310)和參考站(40或者41)可以例如包含不同或者可能未對GLONASS LI和L2信號的整個帶寬內以均勻延遲做出響應的接收器電路(例如微波濾波器或者放大器)。有時，接收器電路將不同參考塊用於GPS和GLONASS接收器電路，這可以通過恰當處理來考慮。
在步驟504中，數據處理器22或者實時運動引擎20估計與測量的第一載波相位 關聯的第一整周模糊度集合和與測量的第二載波相位關聯的第二整周模糊度集合。可以根據可以個別或者累積應用的各種替代技術執行步驟S504。在第一技術之下，在一個實施例中，如果在位置確定接收器(例如10、110、210或者310)處接收的GPS載波信號的信號質量針對GPS星座中的至少最小數量的衛星大於閾值信號質量水平(例如在主要接收器前端12、主要解碼器48或者主要相位測量設備18處確定的)，則數據處理器或者RTK引擎20可以估計第一整周模糊度集合和第二整周模糊度集合。在第二技術之下，數據處理器22或者實時運動引擎20通過過程(例如搜索過程、最小平方解過程或者加權最小平方解過程)並且通過計算與來自不同主要衛星的第一載波信號關聯的雙差分參考模糊度集合(例如GPS LI DD模糊度)來估計第一整周模糊度集合和第二整周模糊度集合。另外，數據處理器或22或者實時運動引擎20通過計算與來自不同次要衛星的第二載波信號關聯的雙差分參考模糊度集合(例如，GPS L2 DD模糊度)來估計第一模糊度模糊度集合和第二模糊度集合。「雙差分」、「DD」或者「雙差分的」指代可以應用於載波相位或者偽距測量的數學運算。這裡，在步驟S504中，雙差分操作可以應用於GPS浮動載波相位模糊度或者固定載波相位模糊度。可以通過參考來自兩個不同衛星的相同兩個衛星信號在位置確定接收器與參考位置確定接收器(例如參考站40或者41)之間將兩個單差分GPS載波相位測量相減來確定雙差分。雙差分操作用來減少或者改善GPS衛星時鐘誤差和大氣信號傳播偏差。在步驟S506中，數據處理器22或者實時運動引擎20估計與測量的第三載波相位關聯的第三模糊度集合(例如第三整周模糊度集合)和與測量的第四載波相位關聯的第四模糊度集合(例如第四整周模糊度集合)。可以根據可以個別或者累積應用的各種替代技術執行步驟S506。在第一技術之下，如果在位置確定接收器(10、110、210或者310)處接收的GLONASS載波信號的信號質量針對GLONASS星座中的至少最小數量的衛星大於閾值信號質量水平(例如在次要接收器前端13、次要解碼器50或者次要相位測量設備30處確定的)，則數據處理器或者RTK引擎20可以估計第三模糊度集合和第四模糊度集合。在步驟S506中，數據處理器22或者實時運動引擎20例如很好地適合用於解算測量的第三載波相位和第四載波相位中的模糊度(例如整周模糊度)，其中與步驟S508結合在解算模糊度之前、之後或者同時考慮信道間偏差。在用於實現步驟S506的第二技術之下，數據處理器22或者實時運動引擎20在如下過程(例如求解或者搜索過程)中估計第三模糊度集合(例如整周模糊度集合)和第四模糊度集合(例如第四整周模糊度集合)，該過程包括將單差分操作、雙差分操作或者兩者應用於測量的第三載波相位和測量的第四載波相位。步驟S506的第三模糊度集合和第四模糊度集合可以代表用於第三載波相位和第四載波相位的第三整周模糊度集合和第四整周模糊度集合的部分解、迭代解、中間解或者完整解。例如初始或者部分模糊度集合解可以依賴於部分解(例如半整數解或者信道間偏差的解)或者GPS載波相位測量以限定用於GLONASS第三整周模糊度和第四整周模糊度的最優解的搜索空間。如果步驟S506的結果是部分解、迭代解或者中間解，則針對時間段(例如曆元)的完整偏差補償解例如最終與步驟S508結合由數據處理器22或者實時運動引擎實時確定。考慮信道間偏差的完整偏差補償解可以稱為補償的第三整周模糊度集合和補償的第四整周模糊度集合。數據處理器22或者實時運動引擎20很好地適合用於實時解算測量的第三載波相位和第四載波相位的模糊度(例如整周模糊度)，其中在(例如在步驟S508中的)解算模糊度之前、之後或者同時考慮(例如步驟S508的)信道間偏差。 由於FDMA調製方案而經常實現載波相位測量中的信道間偏差，其中每個GLONASS衛星從GLONASS LI和L2頻帶內的不同頻率或者子頻帶傳輸。位置確定接收器(10、110、210或者310)易於受到如下信道間偏差，該信道間偏差指代上述第三和第四載波相位測量中的依賴於頻率的偏差。另外，信道間偏差也可以包括在圖5的方法中未討論、但是在本文獻中的別處提及的偽距碼偏差。在步驟S508中，誤差減少濾波器24 (例如預測濾波器或者卡爾曼濾波器)或者實時運動引擎通過根據濾波器的以下輸入或者狀態中至一個或多個對誤差減少濾波器24建模來補償第三整周模糊度集合和第四整周模糊度集合中的至少一個整周模糊度集合中的信道間偏差運動數據(例如對象的位置數據、對象的速率數據、對象的加速度數據)、對流層數據(例如殘差對流層數據)、電離層數據、與在位置確定接收器(10、110、210或者310)和參考站(例如40或者41)處觀測的來自不同次要衛星的第三載波信號關聯的單差分參考模糊度集合(例如GLONASS參考衛星Gl (K)單差分模糊度)以及與在位置確定接收器(10、110,210或者310)和參考站(例如40或者41)處觀測的來自不同次要衛星的第四載波信號關聯的信號差分參考模糊度集合(例如GLONASS參考衛星G2 (K)單差分模糊度)。「單差分」、「SD」或者「單差分的」應當指代可以向在位置確定接收器(10、110、210或者310)和參考站(例如40或者41)處觀測的載波相位或者偽距測量應用的單差分數學運算。關於GLONASS測量，通過參考相同衛星信號在位置確定接收器與參考站(即參考位置確定接收器)之間將測量(例如第三載波相位測量或者第四載波相位測量)相減來確定單差分。一般而言，單差分基於在位置確定接收器(10、110、210或者310)處的特定衛星信號(例如來自特定衛星)的第一測量(例如第一載波、第二載波、第三載波或者第四載波的載波相位測量)和在參考站(例如參考站40或者41)處的特定衛星信號的第二測量(例如相同第一載波、第二載波、第三載波或者第四載波的載波相位測量的)，其中從第二測量減去第一測量或者反之亦然。通常在相同曆元期間或者在相同載波信號的載波相位測量充分相關的另一適用時間段內取得第一測量和第二測量。
在跟蹤相同衛星的兩個接收器之間的單差分載波相位可觀測值可以被表達為
A~ Apl, 'T AkANk r <;* · AtfTk -r AC Bft — Al/ + Αζ(^'ψ + ￡ΛΑ (ι)
λ I
其中轉^是以周期為單位表達的單差分載波相位可觀測值；h和4是載波的波長和頻率AN1是單差分整周模糊度；c是光束；dl/G是單差分電離層延遲，其中I是總電子含量的函數；^ΓΡ是單差分對流層延遲；並且是載波相位觀測噪聲；ΛΡ,.是單差分幾何距離；ΔΛ；是兩個接收器時鐘偏差之間的差；並且ΛΓ為是用於單差分(SD)載波相位測量的信道間偏差；並且k代表GPS LI或者L2或者GLONASS Gl或者G2頻率。< —凡對於不同GLONASS衛星而言或者在來自不同製造商的接收器或者來自相同製造商的不同類型用於RTK基礎和漫遊接收器時不相同。在一個實施例中，單差分相位測量可以用來抵消衛星時鐘誤差和大氣信號傳播偏 差(例如電尚層偏差，但是未必是對流層偏差)。在另一實施例中，如果偏差估計器(34、134或者234)可以可靠地估計信道間偏差，則數據處理器22、誤差減少濾波器24或者實時運動引擎20可以使用單差分相位測量作為主要信息源以確定用於第三整周模糊度集合和第四整周模糊度集合的可靠載波相位模糊度解集合(例如在步驟506中或者以別的方式)。位置確定接收器的GPS部分的現有技術硬體設計往往提供用於在LI頻率的不同GPS衛星的基本上相同(例如幾乎相同)信道間載波相位偏差和用於在L2頻率的不同GPS衛星的基本上相同信道間載波相位偏差。然而GPS L2偏差不同於GPS LI偏差。對照而言，位置接收器的GLONASS部分的現有技術硬體設計通常負擔有用於不同GLONASS Gl (K)頻率的不同信道間偏差，這些信道間偏差對於碼而言表示為act,,並且。有用於不同GLONASS G2頻率(並且與用於GLONASS Gl(K)頻率的信道間偏差不同)的不同信道間偏差，這些信道間偏差對於碼而言表示為當位置確定接收器(10、110、210或者310)和基礎接收器(例如參考站40或者41)來自不同製造商或者為不同類型時，信道間偏mjm—Jk I和將不保持零。通常，GLONASS信道間偏差在短時間段內對於不同GLONASS衛星而言表現不同恆定偏差行為。GLONASS信道間偏差可能由於部件變化、老化、溫度改變或者其他因素而對於相同接收器類型而言緩慢變化。由於用於GLONASS衛星的不同信號頻率，用於GPS載波相位數據處理的常用雙差分過程不能以它的直接形式被實施用於GLONASS第三載波相位和第四載波相位測量。步驟S508可以支持雙差分過程，其中恰當解決了信道間偏差、接收器時鐘偏差、周跳和其他技術考慮。圖7的方法描述例如用於在可以與步驟S508結合或者以別的方式應用的步驟S507中應用的雙差分過程的若干示例技術。在步驟S510中，估計器26或者主要接收器數據處理系統14基於測量的第一載波相位、測量的第二載波相位、估計的第一整周模糊度集合、估計的第二整周模糊度集合以及測量的第三載波相位和測量的第四載波相位中的至少一個載波相位以及補償的第三整周模糊度集合和補償的第四整周模糊度集合中的至少一個整周模糊度集合估計對象的位置。除了圖6的方法還包括步驟S512之外，圖6的方法與圖5的方法相似。例如可以在步驟S510之前、之後或者與步驟S510同時執行步驟S512。圖5和圖6中的相似標號指示相似步驟或者過程。
在步驟512中，次要解碼器50對在第三載波信號和第四載波信號上編碼的偽隨機測距碼解碼；其中補償還包括補償與解碼的偽隨機測距碼中的至少一個偽隨機測距碼關聯的信道間偏差(例如信道間編碼偏差)，該偽隨機測距碼中的至少一個與第三載波信號或者第四載波信號關聯。在一個示例中，確定單差分偽距碼測量以估計信道間碼偏差。偽距測量函數模型具有與載波相位模型相似的形式(注意使用相似符號表示，但是碼偏差可以具有與在針對載波相位測量的情況下不同的含義):
ΔΡα = Apk + C · MTk + APBk.+ M/jf + M^jp + %, (2)
I
其中代表信道間碼偏差並且是偽距噪聲。針對ΛΟ ;和AWii這些項需要更多描述，因為它們代表在GPS與GLONASS系統之間的差異以及在不同頻率之間的信道間或者頻 率偏差。應當注意，在兩個接收器之間差分之後消除所有依賴於衛星的偏差，諸如衛星時鐘誤差。對於現有技術的位置確定接收器，有用於在LI頻率的不同GPS衛星的幾乎相同信道間碼偏差。類似地，有用於在L2頻率的不同GPS衛星的幾乎相同信道間碼偏差。然而L2偏差不同於LI偏差。如果選擇GPS LI和L2頻率作為參考頻率，則接收器時鐘偏差然後通過使用對這些頻率的偽距測量來確定，並且表示為&/F;。用於GPS LI和L2頻率的ΔΓ成和
然後將保持零。然而針對GLONASS偽距測量，尤其針對不同製造商和/或接收器類型必須考慮信道間偏差。有用於不同GLONASS Gl頻率的不同信道間偏差，這些偏差對於碼而言表示為ΔΓβ ι7ν, Iilo有用於不同GLONASS G2頻率(並且與用於GLONASS Gl頻率的信道間偏差不
同)不同信道間偏差，這些偏差對於碼而言表示為除了圖7的方法還包括步驟S507之外，圖7的方法與圖5的方法相似。例如可以在步驟S506之後或者與步驟S506同時執行步驟S507。圖5至圖7中的相似標號指示相似步驟或者過程。在步驟507中，偏差估計器(例如34、134或者234)根據第三載波信號或者第四載波信號的雙差分載波相位以及第三載波信號和第四載波信號的雙差分偽距估計信道間偏差，其中估計保持有效直至周跳。「雙差分」或者「雙差分的」指代可以應用於載波相位或者偽距測量的數學運算。雙差分運算可以應用於浮動載波相位模糊度或者固定載波相位模糊度。可以通過關於來自兩個不同衛星的相同兩個衛星信號在位置確定接收器與參考位置確定接收器(例如參考站40或者41)之間將兩個單差分測量相減來確定雙差分。雙差分運算用來減少或者改善衛星時鐘誤差和大氣信號傳播偏差。在一個替代實施例中，可以通過關於在不同曆元期間測量的來自相同衛星的兩個衛星信號在位置確定接收器與參考位置確定接收器之間將兩個單差分測量相減來確定雙差分。在步驟S507中並且更一般而言，雙差分模糊度解和信道間偏差估計可能易受多徑傳播和周跳。周跳指代由在位置確定接收器內的信號跟蹤中失去鎖定而引起的在載波信號的載波相位測量中的不連續。例如周跳可以包括載波相位模糊度中的完整整數周期跳躍或者部分周期跳躍。周跳可能由如下障礙物引起，這些障礙物阻礙信號傳播和一個或者多個衛星信號在位置確定接收器處的接收。位置確定接收器通過檢測載波相位模糊度中的驟然跳躍或者轉變或者根據在位置確定接收器和參考接收器處測量的相位之間的差異來檢測失去鎖定。在周跳的情況下，實時運動引擎20或者誤差減少濾波器24可以重新初始化並且重新開始模糊度估計，這可能導致可以用來自補充傳感器(例如加速度計、裡程計或者別的傳感器)的推算航行法(dead-reckoning)數據解決的數據間隙直至位置確定接收器重新獲取載波相位模糊度解和/或它的精確位置。可以根據可以個別或者累積應用的若干技術執行步驟S507的雙差分相位確定。在第一技術之下，數據處理器或22或者實時運動引擎20通過計算與來自不同次要衛星的一對第三載波信號關聯的雙差分模糊度集合(GLN衛星Gl DD模糊度)並且通過計算與來自不同次要衛星的一對第四載波信號關聯的雙差分模糊度集合(GLN衛星G2 DD模糊度)來估計與第三模糊度集合(例如第三整周模糊度集合)和第四模糊度集合(例如第四整周模糊度集合)或者其前身(precursor)關聯的信道間偏差。然後比較估計的雙差分模糊度集合或者估計的其前身與根據載波相位的參考單差分測量導出的基於SD的估計的第三整周模糊度集合和基於SD的估計的第四整周模糊度集合(例如GLONASS參考衛星Gl單差分模糊度和GLONASS參考衛星G2單差分模糊度)以提供由附加信道間偏差數據補充的信道間偏差估計。附加信道間偏差數據包括但不限於與位置確定接收器的硬體關聯的固定信道間偏差項和與在任何給定時間在位置確定接收器處接收的GLONASS衛星頻率的具體列表關聯的時變衛星特定偏差項。衛星特定偏差項可以例如參考用於上述參考單差分確定的在Gl和G2頻帶內的參考衛星頻率(例如中心Gl或者G2頻率)。在第二技術之下，對於GLONASS雙差分確定(例如載波相位或者碼)，接收器時鐘誤差或者其他信道間偏差(例如在位置確定接收器(10、110、210或者310)與參考站(40或者41)之間)可能未抵消或者是微不足道的並且可能不再被建模或者近似為整數倍數。時鐘誤差(在不同GLONASS衛星之間)由於GLONASS衛星的不同傳輸頻率和每個衛星頻率特有的差分硬體延遲而未取消。因而可以用時鐘偏差項或者另一信道間偏差項補充GLONASS雙差分確定。時鐘偏差項可以包括可以與第一技術結合使用的附加信道間偏差數據。如果選擇用於GPS LUGPS L2、GLONASS Gl和GLONASS G2的四個參考衛星，則可以如等式(I)中形成以米為單位的雙差分可觀測值
-4Δ美-+iM/./； -Mjfl ,
(3)
其中△為是以周期為單位表達的第一單差分載波相位可觀測值是以周期為單位表達的第二單差分載波相位可觀測值夂和分別是與第一單差分載波相位可觀測值關聯的載波信號的波長和頻率；h和^分別是與第二單差分載波相位可觀測值關聯的載波信號的波長和頻率；Al是與第一單差分載波相位可觀測值關聯的第一單差分整周模糊度 風是與第二單差分載波相位可觀測值關聯的第二單差分整周模糊度；△///,:是用於第一單差分載波相位可觀測值的單差分電離層延遲，是用於第二單差分載波相位可觀測值的單差分電離層延遲，其中I是總電子含量的函數；並且是載波相位觀測噪聲,是單差、分幾何距離；並且APffi.,;是用於單差分(SD)載波相位測量的信道間偏差，並且k代表GPS LI或者L2或者GLONASS Gl或者G2頻率。在上述等式3中，除了 GLONASS信道間偏差(例如在不同衛星之間的GLONASS時鐘偏差)之外可以去除四個接收器時鐘項和系統間偏差。也可以用以下方式重排整周模糊度項以產生等式4如下
^ΑΦι — 4Aft =+十(Λ — Λ I' ΛΛ,' . + ▽Δ/"·!.,.,.十 Λ//./,—. — A,/—/i. + A 々.
(4)
權利要求
1.一種用於通過與對象關聯的位置確定接收器估計所述對象的位置的方法，所述方法包括 測量所述位置確定接收器接收的第一載波信號的第一載波相位和第二載波信號的第ニ載波相位，所述第一載波信號是從兩個或者更多主要衛星在基本上相同頻率接收的，所述第二載波信號是從兩個或者更多主要衛星在基本上相同頻率接收的； 測量所述位置確定接收器接收的第三載波信號的第三載波相位和第四載波信號的第四載波相位，所述第三載波信號是從兩個或者更多次要衛星在不同頻率傳輸的，所述第四載波信號是從兩個或者更多次要衛星在不同頻率傳輸的，這導致在所述位置確定接收器處可觀測的來自所述次要衛星中的不同次要衛星的載波信號之間的信道間偏差； 估計與測量的第一載波相位關聯的第一整周模糊度集合和與測量的第二載波相位關聯的第二整周模糊度集合； 估計與測量的第三載波相位關聯的第三模糊度集合和與測量的第四載波相位關聯的第四模糊度集合； 通過根據預測濾波器的以下輸入或者狀態對所述濾波器建模來補償所述第三模糊度集合和所述第四模糊度集合中的至少ー個模糊度集合中的所述信道間偏差關於所述對象的運動數據、對流層數據、電離層數據、與來自不同次要衛星的所述第三載波信號關聯的單差分參考模糊度集合和與來自不同次要衛星的所述第四載波信號關聯的單差分參考模糊度集合；並且 基於所述測量的第一載波相位、所述測量的第二載波相位、估計的第一整周模糊度集合、估計的第二整周模糊度集合以及所述測量的第三載波相位和所述測量的第四載波相位中的至少ー個載波相位以及補償的第三模糊度集合和補償的第四模糊度集合中的至少ー個模糊度集合來確定所述對象的位置。
2.根據權利要求I所述的方法，其中所述補償還包括實時補償與來自所述次要衛星的第三載波信號的所述第三載波相位的測量和來自所述次要衛星的第四載波信號的所述第四載波相位的測量中的至少ー個關聯的信道間偏差。
3.根據權利要求I所述的方法，還包括 對在所述第三載波信號和所述第四載波信號上編碼的偽隨機測距碼解碼；其中所述補償還包括補償與解碼的偽隨機測距碼中的至少ー個關聯的信道間編碼偏差，所述解碼的偽隨機測距碼中的至少ー個與所述第三載波信號或者所述第四載波信號關聯。
4.根據權利要求I所述的方法，其中估計所述第三模糊度集合和所述第四模糊度集合包括通過計算與來自不同次要衛星的ー對第三載波信號關聯的所述單差分參考模糊度集合併且計算與來自不同次要衛星的ー對第四載波信號關聯的所述單差分參考模糊度集合來估計第三整周模糊度集合和第四整周模糊度集合。
5.根據權利要求I所述的方法，其中估計所述第一整周模糊度集合和所述第二整周模糊度集合包括計算與來自不同主要衛星的ー對第一載波信號關聯的所述雙差分參考模糊度集合併且計算與來自不同次要衛星的ー對第二載波信號關聯的所述雙差分參考模糊度隹A ロ O
6.根據權利要求I所述的方法，其中估計所述第三模糊度集合和所述第四模糊度集合包括計算與來自不同次要衛星的所述第三載波信號關聯的所述雙差分模糊度集合併且計算與來自不同次要衛星的所述第四載波信號關聯的所述雙差分模糊度集合。
7.根據權利要求I所述的方法，其中所述補償還包括根據所述第三載波信號或者所述第四載波信號的雙差分載波相位以及所述第三載波信號和所述第四載波信號的雙差分偽距來估計信道間偏差，其中估計的信道間偏差保持有效直至周跳。
8.根據權利要求I所述的方法，其中所述補償還包括提供固定補償設置以補償所述位置確定接收器的對應硬體配置。
9.根據權利要求I所述的方法，還包括 估計在所述第三載波信號上編碼的次要偽碼與所述第一載波信號上編碼的所述主要偽碼之間的偽碼偏差；並且 在數據存儲設備中存儲估計的偽碼偏差作為至少可由所述實時運動引擎訪問的偏差表的部分。
10.根據權利要求I所述的方法，還包括 估計在所述第三載波信號上編碼的次要偽碼與所述第一載波信號上編碼的第一精確碼之間的第一精確碼偏差；並且 在電子存儲器中存儲估計的第一精確碼偏差作為偏差表的部分。
11.根據權利要求I所述的方法，還包括 估計在所述第四載波信號上編碼的次要偽碼和所述第一載波信號上的編碼的所述第ニ精確碼之間的第二偽碼偏差；並且 在數據存儲設備中存儲估計的第一精確碼偏差作為至少可由所述實時運動引擎訪問的偏差表的部分。
12.根據權利要求I所述的方法，還包括 估計在所述第四載波信號上編碼的次要偽碼與在所述第一載波信號上編碼的所述第ニ精確碼之間的第二精確碼偏差；並且 在電子存儲器中存儲估計的第一精確碼偏差作為偏差表的部分。
13.根據權利要求I所述的方法，還包括 為所述位置確定接收器跟蹤的每個次要衛星建立碼偏差信息的查找表，所述查找表包括偏差值估計、與所述偏差值估計關聯的對應衛星或者基站標識符和以下中的一項或者多項碼類型、時間戳和偏差誤差方差估計。
14.一種用於通過與對象關聯的位置確定接收器估計所述對象的位置的方法，所述方法包括 測量所述位置確定接收器接收的第一載波信號的第一載波相位和第二載波信號的第ニ載波相位，所述第一載波信號是從兩個或者更多主要衛星在基本上相同頻率接收的，所述第二載波信號是從兩個或者更多主要衛星在基本上相同頻率接收的； 測量所述位置確定接收器接收的第三載波信號的第三載波相位和第四載波信號的第四載波相位，所述第三載波信號是從兩個或者更多次要衛星在不同頻率傳輸的，所述第四載波信號是從兩個或者更多次要衛星在不同頻率接收的，這導致在所述位置確定接收器處可觀測的來自所述次要衛星中的不同次要衛星的載波信號之間的信道間偏差； 估計與測量的第一載波相位關聯的第一整周模糊度集合和與測量的第二載波相位關聯的第二整周模糊度集合；估計與測量的第三載波相位關聯的第三整周模糊度集合和與測量的第四載波相位關聯的第四整周模糊度集合； 根據在第一模式或者第二模式中操作的偏差初始化過程建立初始偏差數據，其中在所述第一模式中從存儲幹與所述位置確定接收器關聯的數據存儲設備中的查找表取用或者取回存儲的偏差數據以填充實時運動引擎，其中在所述第二模式中，存儲的偏差數據提供粗略初始數據，所述粗略初始數據包括與所述位置確定接收器的對應硬體關聯的預編程默認偏差； 通過基於與所述測量的第三載波相位和所述第四載波相位關聯的雙差分確定估計補償因子來補償所述信道間偏差；並且 基於所述測量的第一載波相位、所述測量的第二載波相位、估計的第一整周模糊度集合、估計的第二整周模糊度集合以及所述測量的第三載波相位和所述測量的第四載波相位 中的至少ー個載波相位以及補償的第三整周模糊度集合和補償的第四整周模糊度集合中的至少ー個整周模糊度集合來確定所述對象的位置。
15.根據權利要求14所述的方法，還包括 確定單差分載波相位測量或者確定與所述次要衛星關聯的單差分偽隨機噪聲碼測量以確定關聯方差，所述測量被分配對應時間戳或者時間指示符。
16.根據權利要求14所述的方法，其中所述補償還包括通過基於從與雙差分確定關聯的雙差分碼預擬合殘差減去信道間偏差估計所述補償因子來補償所述信道間偏差。
17.根據權利要求16所述的方法，其中根據以下等式確定所述雙差分碼預擬合殘差みさ美.=VApk I -ANi -A AV, + VAPB, ,. + Mjf' - Al/丄.ら.￥ , 其中是以周期為單位表達的第一單差分載波相位可觀測值,A4l是以周期為單位表達的第二單差分載波相位可觀測值；ろ和尤分別是與所述第一單差分載波相位可觀測值關聯的所述載波信號的波長和頻率和G分別是與所述第二單差分載波相位可觀測值關聯的所述載波信號的波長和頻率；んV,是與所述第一單差分載波相位可觀測值關聯的所述第ー單差分整周模糊度；是與所述第二單差分載波相位可觀測值關聯的所述第二單差分整周模糊度是用於所述第一單差分載波相位可觀測值的單差分電離層延遲，が/n；是用於所述第二單差分載波相位可觀測值的單差分電離層延遲，其中I是全電子含量的函數;並且是載波相位觀測噪聲是單差分幾何距離;並且AP為、,.是用於單差分(SD)載波相位測量的所述信道間偏差。
18.根據權利要求14所述的方法，還包括 根據單差分校準來校準所述信道間偏差的估計以通過將雙差分後擬合殘差轉換成單差分殘差來允許所述位置確定接收器接收或可用的衛星的改變。
19.根據權利要求14所述的方法，還包括 針對與所述次要衛星關聯的對應單差分載波相位測量或者偽隨機噪聲碼測量並且針對關聯方差分配時間指示符或者時間戳，並且 在如所述時間戳驗證的那樣處理所有曆元數據之後，根據單差分校準來校準針對所述信道間偏差的估計以通過將雙差分後擬合殘差轉換成單差分殘差來允許所述位置確定接收器接收或可用的衛星的改變。
20.根據權利要求14所述的方法，還包括 監視所述補償因子的質量水平，所述質量水平基於是否有所述補償因子的量值在採樣時間段內的明顯跳躍或者驟然改變。
21.根據權利要求20所述的方法，還包括 監視所述補償因子的質量水平，所述質量水平基於所述明顯跳躍的出現以及RAM算法是否將單差分碼解或者單差分載波相位解標記為不可靠。
22.根據權利要求20所述的方法，還包括 重置用於特定衛星的偏差信息用於存儲於查找表中或者由實時運動引擎用來估計模糊度的解。
23.根據權利要求14所述的方法，還包括 根據單差分校準來校準與所述次要衛星的載波相位關聯的所述信道間偏差的估計以通過根據以下等式確定殘差來允許所述位置確定接收器接收或可用的衛星的改變 其中AlJfA是單差分GPS載波相位測量，LI或者L2 ； 八/ダぉ是理論單差分範圍； AdT(w是單差分GPS接收器時鐘； #是單差分電離層效應；*是單差分對流層效應； SMk是載波相位測量噪聲； 是單差分GLONASS載波相位測量，Gl或者G2 ； ^iT4L%是單差分GLONASS接收器時鐘； ABf+-v是用於GL0MSS的單差分載波相位信道間偏差；並且 袖，是在GPS與GLONASS之間的所述系統間偏差。
24.根據權利要求23所述的方法，還包括 用低通濾波器對與所述載波相位關聯的估計的信道間偏差濾波以支持實時載波相位偏差估計。
全文摘要
主要相位測量設備(18)測量位置確定接收器(10)接收的載波信號的第一載波相位和第二載波相位。次要相位測量設備(30)測量其他載波信號的第三載波相位和第四載波相位。實時運動引擎(20)估計與測量的第一載波相位關聯的第一整周模糊度集合和與測量的第二載波相位關聯的第二整周模糊度集合。實時運動引擎(20)估計與測量的第三載波相位關聯的第三模糊度集合和與測量的第四載波相位關聯的第四模糊度集合。補償器(32)能夠通過根據估計器(26)估計的預測濾波器(例如24)的各種輸入或者狀態對濾波器建模來補償第三模糊度集合和第四模糊度集合中的至少一個模糊度集合中的信道間偏差。
文檔編號G01S19/23GK102763003SQ201180011179
公開日2012年10月31日 申請日期2011年2月21日 優先權日2010年2月26日
發明者C.王, L.戴 申請人:納夫科姆技術公司