专利名称：用于利用偏差补偿估计位置的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于利用偏差补偿估计对象或者交通工具的位置、姿态或者两者以支持组合使用全球定位系统(GPS)卫星传输和GL0NASS (全球导航卫星系统)卫星传输的方法和系统。
背景技术：
位置确定接收器(诸如全球定位系统(GPS)接收器或者GL0NASS (全球导航卫星系统)接收器)估计对象或者交通工具的位置、姿态(例如倾斜、滚动或者偏航)或者两者。位置确定接收器可能经历不精确的伪距和载波相位测量，其中位置确定接收器接收(例如瞬时)低信号强度或者不良信号质量的一个或者多个卫星信号。GL0NASS (全球导航卫星系统)和GPS将不同卫星星座和不同调制方案用于它们的相应卫星传输。GL0NASS星座根据频分多址(FDMA)调制和频率重用计划包括在不同频率上的多于二十个卫星和广播信号，而GPS系统使用扩频调制或者码分多址调制(CDMA)，其中传输频率一般对于每个卫星而言相同。由于GL0NASS卫星在不同频率上传输，这可能导致经过电离层或者对流层的传播差异或者其他误差，所以GL0NASS位置确定接收器易于受到来自与卫星的不同传输频率关联的信道间偏差的位置误差。某些位置确定接收器例如可以使用误差减少滤波器(例如卡尔曼滤波器)以对载波相位测量的结果或者处理的载波相位测量数据滤波。一些位置确定接收器可以使用接收器自主完好性监视(RAM)技术以通过比较分析的伪距测量与参考伪距测量来检测分析的伪距测量的误差，其中可以从位置或者姿态解排除错误或者无关伪距测量以改进对象或者交通工具的估计位置或者姿态的准确度。误差减少滤波器方式和RAM计数均未完全解决前述不精确伪距和载波相位测量问题，其中位置确定接收器接收(例如瞬时)低信号强度或者不良信号质量的一个或者多个卫星信号。因此需要一种能够在补偿偏差误差之时使用GPS和GL0NASS传输信号两者以实时增加位置和姿态估计的准确度的位置确定接收器。
发明内容
根据一个实施例，方法和系统包括主要相位测量设备，用于测量位置确定接收器接收的第一载波信号(例如GPS LI信号或者“LI”)的第一载波相位和第二载波信号(例如GPS L2信号或者“L2”)的第二载波相位。从两个或者更多主要卫星在基本上相同频率传输第一载波信号(例如LI)。从两个或者更多主要卫星在基本上相同频率传输第二载波信号(例如L2)。次要相位测量设备测量第三载波信号(例如GL0NASS Gl (K)信号或者“G1 (K) ”)的第三载波相位和第四载波信号(例如GLONASS G2⑷信号或者“G2⑷”)的第四载波相位。从两个或者更多次要卫星在不同频率接收第三载波信号(例如Gl (K))。从两个或者更多次要卫星在不同频率接收第四载波信号(例如G2(K))，这导致在位置确定接收器处可观测的来自次要卫星中的不同次要卫星的载波信号之间的信道间偏差。实时运动引擎估计与测量的第一载波相位关联的第一整周模糊度集合和与测量的第二载波相位关联的第二整周模糊度集合。实时运动引擎估计与测量的第三载波相位关联的第三模糊度集合(例如第三整周模糊度集合)和与测量的第四载波相位关联的第四模糊度集合(例如第四整数整周模糊度集合)。补偿器能够通过根据预测滤波器(例如卡尔曼滤波器)的以下输入或者状态对滤波器建模来补偿第三模糊度集合和第四模糊度集合中的至少一个模糊度集合中的信道间偏差对象的运动数据(例如位置数据、速率数据和加速度数据)；对流层数据(例如残留对流层数据)；电离层数据；与来自不同次要卫星的在位置确定接收器和参考站处接收的第三载波信号关联的单差分参考模糊度集合(例如GL0NASS参考卫星Gl (K)单差分模糊度或者GLN参考卫星Gl SD模糊度)以及与来自不同次要卫星的在位置确定接收器和参考站处接收的第四载波信号关联的单差分参考模糊度集合(例如GLONASS参考卫星G2 (K)单差分模糊度或者GLN参考卫星G2 SD模糊度)。估计器能够基于测量的第一载波相位、测量的 第二载波相位、估计的第一整周模糊度集合、估计的第二整周模糊度集合以及测量的第三载波相位和测量的第四载波相位中的至少一个载波相位以及补偿的第三模糊度集合(例如补偿的第三整周模糊度集合)和补偿的第四模糊度集合(例如补偿的第四整周模糊度集合)中的至少一个模糊度集合来确定对象的位置。
图I是用于利用偏差补偿估计位置的系统的第一实施例的框图。图2是用于利用偏差补偿估计位置的系统的第二实施例的框图。图3是用于利用偏差补偿估计位置的系统的第三实施例的框图。图4是用于利用偏差补偿估计位置的系统的第四实施例的框图。图5是用于利用偏差补偿估计位置的方法的第一示例的流程图。图6是用于利用偏差补偿估计位置的方法的第二示例的流程图。图7是用于利用偏差补偿估计位置的方法的第三示例的流程图。图8是用于利用偏差补偿估计位置的方法的第四示例的流程图。图9是用于利用偏差补偿估计位置的方法的第五示例的流程图。图10是用于利用偏差补偿估计位置的方法的第六示例的流程图。图11是用于利用偏差补偿估计位置的方法的第七示例的流程图。图12是用于利用偏差补偿估计位置的方法的第八示例的流程图。图13是用于利用偏差补偿估计位置的方法的第九示例的流程图。图14是用于利用偏差补偿估计位置的方法的第十示例的流程图。图15是用于利用偏差补偿估计位置的方法的第十一示例的流程图。图16是用于利用偏差补偿估计位置的方法的第十二示例的流程图。
具体实施方式
图I图示了位置确定接收器10，该接收器10包括耦合到主要接收器数据处理系统14的主要接收器前端12和与次要接收器数据处理系统16关联的次要接收器前端13。在一个实施例中，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)或者滤波器)或者另一设备耦合到天线15。位置确定接收器10与校正接收器36关联。校正接收器36可以集成到位置确定接收器10中或者可以经由数据端口来与位置确定接收器10通信。校正接收器36从参考站40和第二参考站41中的至少一个参考站接收校正数据(例如参考载波相位校正数据)。参考站40例如经由无线或者电磁信号经由通信路径A (44)来与校正接收器36通信。第二参考站41例如经由通信路径B (46)经由卫星通信设备42经由无线或者电磁信号来与校正接收器36通信。卫星通信设备42可以包括如下通信卫星，该通信卫星配备有用于与一个或者多个地面站(例如移动或者固定)通信的上行链路接收器和下行链路发射器。虽然校正接收器36在图I中图示为单个接收器，但是在实践中，校正接收器可以 包括用于GPS和GLONASS信号(这些信号支持FDMA和CDMA解码)的双接收器或者用于GPS和GLONASS的两个分离接收器。主要接收器数据处理系统14可以包括以下中的任何项一个或者多个硬件模块、一个或者多个电子模块、一个或者多个软件模块、电子数据处理器、电子数据处理器和关联电子数据存储和用于执行软件、逻辑或者程序指令的通用计算机。类似地，次要接收器数据处理系统16可以包括以下中的任何项一个或者多个硬件模块、一个或者多个电子模块、一个或者多个软件模块、电子数据处理器、电子数据处理器和关联电子数据存储和用于执行软件、逻辑或者程序指令的通用计算机。电子数据处理器(即数据处理器)可以包括以下中的一项或者多项微处理器、可编程逻辑阵列、数字信号处理器、专用集成电路、逻辑电路或者用于执行软件、逻辑、算术或者程序指令的另一设备。在图I中，主要接收器数据处理系统14包括主要解码器48(例如码分多址(CDMA)解码器)、主要相位测量设备18、实时运动(RTK)引擎20和数据存储设备28。实时运动(RTK)引擎包括数据处理器22、误差减少滤波器24 (例如预测滤波器或者卡尔曼滤波器)和估计器26 (例如位置估计器或者位置和姿态估计器)。主要解码器48、主要相位测量设备18、实时运动引擎20、数据处理器22、误差减少滤波器24、估计器26、数据存储设备28和主要接收器前端12可以经由数据接口 38来彼此和与次要接收器数据处理系统16通信。在图I中，次要接收器数据处理系统16包括次要解码器50(例如频分多址(FDMA)解码器)、次要相位测量设备30、偏差补偿器32和偏差估计器34。次要接收器数据处理系统16包括可以经由数据接口 38来彼此、与次要接收器前端13和主要接收器数据处理系统14通信的次要解码器50 (例如频分多址(FDMA)解码器)、次要相位测量设备30、偏差补偿器32和偏差估计器34。数据接口 38可以包括以下中的一项或者多项数据总线、电子存储器、共享存储器、在主要接收器数据处理系统14、次要接收器数据处理系统16或者两者的软件模块之间的静态链路；在主要接收器数据处理系统14、次要主要接收器数据处理系统16或者两者的软件模块之间的动态链路；数据总线收发器或者支持在主要接收器数据处理系统14与次要接收器数据处理系统16的不同模块或者部件(48、18、20、22、24、26、28、50、30、32、34)之间的数据通信、发送或者接收的其他软件或者硬件。图I中的将主要接收器前端12、主要解码器48、主要相位测量设备18、实时运动引擎20、数据处理器22、误差减少滤波器24、估计器26和数据存储设备28、次要接收器前端13、次要解码器50、次要相位测量设备30、偏差补偿器32和偏差估计器34耦合或者互连(直接或者间接)的线图示了逻辑数据路径、物理数据路径或者两者。逻辑数据路径意味着例如在软件模块之间或者在一个或者多个软件程序之间的虚拟数据路径或者数据通信。物理数据路径意味着例如支持数据的通信、逻辑级信号、电信号或电磁信号的传输线后一个或多个数据总线。主要接收器前端12可以包括用于接收一个或者多个卫星(例如GPS导航卫星)传输的卫星信号的任何适当电路。接收器前端12可以包括能够接收卫星星座内的一个或者多个卫星传输的多个载波的扩频接收器或者码分多址接收器(CDMA)。例如接收器前端12可以包括用于放大卫星信号的预放大器或放大器、混合器和参考振荡器，其中放大器输入耦合到天线(例如天线15或者分路器11)，放大器输出耦合一个混合器输入，参考振荡器耦合到另一混合器输入，并且混合器输出耦合到主要接收器数据处理系统14或主要相位测 量设备18。在一个示例实施例中，模拟到数字转换器提供在接收器前端12与主要接收器数据处理系统14之间的接口。在另一示例实施例中，模拟到数字转换器的输出进一步耦合到缓冲存储器和数据端口收发器。主要解码器48包括解调器(例如CDMA解调器)或者用于解调如下伪随机噪声码(例如粗捕获码(course acquisition code) (C/Α)或者其他更多精确的民用或者军用编码)的其他设备，该伪随机噪声码调制一个或者多个载波。用粗捕获(C/Α)码和加密精确码 P (Y)调制GPS LI载波信号，而用加密P (Y)码调制GPS L2信号。在一个实施例中，解码器48可以包括耦合到输入延迟模块的码生成器，其中延迟模块的输出耦合到如下相关器，该相关器用于测量在延迟模块按照已知增量可延迟的参考伪随机噪声码与来自接收器前端12的接收的伪随机噪声码之间的相关度。主要解码器48也可以促进解码如下导航信息，该导航信息调制载波信号，诸如星历表数据。主要接收器数据处理系统14包括主要相位测量设备18。主要相位测量设备18包括用于测量载波信号的相位的任何设备、集成电路、电子模块或者数据处理器。主要相位测量设备18测量或者估计接收器前端12提供的一个或者多个载波信号的观测相位。可以按照载波信号的整数波长、载波信号的分数波长和/或载波信号的度表达测量的相位。主要相位测量设备18可以确定以下中的一项或者多项(1)第一载波信号、第二载波信号或者两者的分数波长的第一测量的相位分量和(2)第一载波信号、第二载波信号或者两者的完整波长的第二测量的相位分量。后一个第二测量的相位分量可以由如下计数器(例如过零计数器)确定，该计数器对接收、重建或者处理的载波信号在时域中的参考量值(例如O电压)与X轴相交的转变计数，其中X代表时间并且Y轴代表载波信号的量值。然而主要相位测量设备18依赖于位置确定接收器10中的进一步处理以确定或者解算(resolve)如下完整周期整周模糊度，该模糊度可以使第二测量的相位分量出错或者被偏移整数数量的波长周期(例如估计在对应卫星与位置确定接收器10之间的距离或者测距)。实时运动(RTK)引擎20包括搜索引擎、模糊度解算模块或者用于针对来自多个卫星的一个或者多个接收的载波信号搜寻或者确定整周模糊度解集合的其他软件指令。数据处理器22可以例如执行模糊度解算模块提供的软件指令、数学运算、逻辑运算或者其他命令。在一个实施例中，RTK引擎20可以限定或者限制用于整周模糊度解集合的搜索空间以限制评估的候选模糊度解集合。对于RTK引擎20，整周模糊度解集合指代例如一个或者多个卫星传输的接收的载波信号(例如在I. 57542 GHz的GPS LI信号、在I. 22760 GHz的GPSL2信号或者相似信号)的接收的载波相位中的整数周期相位模糊度。搜索引擎可以使用最小平方或者卡尔曼滤波技术以减少搜索空间或者针对从卫星传输的载波信号的整数周期相位模糊度达到一个或者多个模糊度集合解。次要接收器前端13可以包括用于接收一个或者多个卫星(例如GLONASS导航卫星)传输的卫星信号的任何适当电路。次要接收器前端13可以包括能够接收卫星星座内的一个或者多个卫星传输的多个载波的频分多址接收器(FDMA)。例如次要接收器前端13可以包括用于放大卫星信号的预放大器或者放大器、混合器和参考振荡器，其中放大器输入耦合到天线(例如天线15或者分路器11)，放大器输出耦合一个混合器输入，参考振荡器耦合到另一混合器输入，并且混合器输出耦合到次要主要接收器数据处理系统16或者次要相位测量设备30。在一个示例实施例中，模拟到数字转换器提供在次要接收器前端13与次要主要接收器数据处理系统16之间的接口或者或者数据接口 38。在另一示例实施例中，模 拟到数字转换器的输出进一步耦合到缓冲存储器和数据端口收发器。次要解码器50包括解码器(例如FDMA解码器)或者用于解调如下GLONASS卫星信号的其他设备，这些GLONASS卫星信号调制一个或者多个载波。每个GLONASS卫星能够传输如下GLONASS信号，这些GLONASS信号包括在居中于I. 602 GHz周围的GLONASS LI频带的某一子信道内传输的第三载波和在居中于I. 246 GHz周围的GLONASS L2频带的某一子信道内传输的第四载波，其中子信道一般根据频率重用计划对于在位置确定接收器的视野内的所有卫星而言不同。用伪随机测距码、导航消息和辅助曲折(meander)序列调制第三载波。用伪随机测距码和辅助曲折序列调制第四载波。次要解码器50也可以促进解码如下导航信息，该导航信息调制载波信号，诸如星历表数据。次要接收器数据处理系统16包括次要相位测量设备30。次要相位测量设备30包括用于测量载波信号的相位的任何设备、集成电路、电子模块或者数据处理器。次要相位测量设备30测量或者估计次要接收器前端13提供的一个或者多个载波信号的观测相位。可以按照载波信号的整数波长、载波信号的分数波长和/或载波信号的度表达测量的相位。次要相位测量设备30可以确定以下中的一项或者多项(I)第三载波信号、第四载波信号或者两者的分数波长的第一测量的相位分量和(2)第三载波信号、第四载波信号或者两者的完整波长的第二测量的相位分量。后一个第二测量的相位分量可以由如下计数器(例如过零计数器)确定，该计数器对接收、重建或者处理的载波信号在时域中的参考量值(例如O电压)与X轴相交的转变计数，其中X代表时间并且Y轴代表载波信号的量值。然而次要相位测量设备30依赖于位置确定接收器10中的进一步处理以确定或者解算如下完整周期整周模糊度，该模糊度可以使第二测量的相位分量出错或者被偏移整数数量的波长周期(例如估计在对应卫星与位置确定接收器10之间的距离或者测距)。实时运动(RTK)引擎20包括搜索引擎、模糊度解算模块或者用于针对来自多个卫星(GLONASS和GPS)的一个或者多个接收的载波信号搜寻或者确定整周模糊度解集合的其他软件指令。在一个实施例中，RTK引擎20可以限定或者限制用于整周模糊度解集合的搜索空间以限制评估的候选模糊度解集合。对于实时运动引擎20，整周模糊度解集合指代例如一个或者多个卫星传输的接收的载波信号的(例如GLONASS卫星载波信号的)的接收的载波相位中的整数周期相位模糊度。搜索引擎可以使用最小平方或者卡尔曼滤波技术以减少搜索空间或者针对从卫星传输的载波信号的整数周期相位模糊度达到一个或者多个模糊度集合解。数据处理器22包括用于控制主要接收器数据处理系统14、次要接收器数据处理系统16或者两者的数据处理器或者其他数据处理设备。数据处理器22可以执行任何可执行指令、算术运算、逻辑运算或者执行位置确定接收器(例如10)、主要接收器数据处理系统(例如14)或者次要接收器数据处理系统(例如16)需要的其他任务。在一个配置中，数据处理器22包括确定位置确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选择模块。在主要模式中，主要接收器数据处理系统14活跃，并且位置确定接收器10参考GPS卫星星座确定它的位置。在次要模式中，次要接收器 数据处理系统16和主要接收器数据处理系统14的支持部分活跃，并且位置确定接收器10参考GLONASS卫星星座确定它的位置。在混合模式中，主要接收器数据处理系统14和次要接收器数据处理系统16活跃，并且位置确定接收器10参考GPS卫星星座和GLONASS卫星星座两者确定它的位置用于增加的精度，在缺少GL0NNASS卫星信号时否则将不可获得该增加的精度。在一个实施例中，数据处理器22可以根据位置确定接收器10的最终用户购买的预订来禁止一个或者多个操作模式。在一个实施例中，数据处理器22可以包括提供以下中的一项或者多项的信号可靠性检测器在阈值信号强度以上的从GPS星座接收的卫星信号的数量、在阈值信号强度以上的从GLONASS卫星星座接收的卫星信号的数量、精度衰减因子(D0P)、GPS信号的LI信号的解码的粗捕获码或者GLONASS信号的解码的标准码的误比特率、误字率或者误帧率或者一个或者多个接收的卫星信号的另一品质或者可靠性水平因数。数据处理器22可以基于一个或者多个接收的卫星信号(例如GPS信号、GLONASS信号或者两者)的可靠性确定(例如通过参考数据存储设备28中存储的查找表或者通过布尔逻辑函数或者可由数据处理器22执行的其他程序指令)是否在主要、次要或者混合模式中操作。在一个配置中，数据处理器22还包括控制实时运动引擎20或者实时运动引擎20的输出。数据处理器22可以发送用于激活、解激活、重置、重新初始化、开始或者停止以下中的一项或者多项的控制数据与GLONASS有关的状态和输入、与GPS有关的状态和输入或者主要实时运动引擎20的所有输入和状态。数据处理器22基于数据处理器22选择主要模式、次要模式还是混合模式来管理实时运动引擎20的重新初始化、重置、部分重新初始化、部分重置、停止和启动。在部分重新初始化或者重置中，RTK引擎20保留与GPS有关的输入和状态而仅初始化或者重置与GLONASS有关的输入和状态或者反之亦然。部分重新初始化可以用来清除与GPS信号的相位测量、GLONASS信号的相位测量关联的破坏状态或者输入，而完全重新初始化可以用来清除与GPS信号和GLONASS信号两者关联的破坏状态或者输入。在一个替代实施例中，可以通过使用分离预测滤波器来实现上述部分重新初始化或者重置，其中第一预测滤波器仅用于GPS信号处理并且第二预测滤波器用于组合的GPS和GLONASS信号处理以避免如下混乱，其中GLONASS模糊度解被破坏或者GLONASS卫星信号的接收未在某一时间段(例如一个或者多个GPS历兀(epoch))内充分可靠。误差减少滤波器25包括用于减少或者减轻误差(诸如测量误差)的卡尔曼滤波器或者其变体。卡尔曼滤波器可以包括预测滤波设备或者电路，该预测滤波设备或者电路使用信号求和、延迟和反馈以处理数据并且补偿测量的数据中的噪声和不确定性的影响或者其他操作。重置或者重新初始化可以指代误差减少或者卡尔曼滤波器的状态的相同的重新初始化。偏差估计器34可以估计如下偏差，该偏差可以例如包括但不限于以下偏差中的一个或者多个偏差Ca)在从两个或者更多次要卫星(例如GLONASS卫星)传输并且在位置确定接收器(例如10)或者参考站(例如40或者41)处接收的不同载波频率之间的信道间偏差、(b)在位置确定接收器(例如10)或者参考站(例如40或者41)处可观测的GLONASS中的不同载波相位测量之间的相位测量偏差、(c)在位置确定接收器(例如10)或者参考站(例如40或者41)处可观测的GLONASS中的不同伪测距测量之间的伪码偏差、Cd)与不同GLONASS卫星关联的卫星时钟偏差、Ce)在GLONASS接收器的不同硬件配置(例如不同制造 商)之间的硬件偏差或者接收器处理偏差(例如接收器时钟偏差)以及(f)在主要接收器前端12与次要接收器前端13之间的硬件和接收器处理偏差。偏差补偿器32预备用于误差减少滤波器24、数据处理器22或者实时运动引擎20的偏差补偿数据以解决偏差估计器34提供的偏差估计。例如偏差补偿数据可以包括用于误差减少滤波器24的输入数据或者状态、对实时运动引擎20的搜索引擎的搜索空间的限制或者估计器26、误差减少滤波器24或者两者的输出解的修改。参考站40包括在已知或者固定位置的参考位置确定接收器、参考数据处理系统和发射器或者收发器。在一个实施例中，参考位置确定接收器检测与一个或者多个载波信号关联的载波相位数据并且针对接收的多个卫星信号确定初始模糊度解或者模糊度解集合，其中可以在位置确定接收器10处应用初始模糊度解或者模糊度解集合。参考站40的参考数据处理系统接收载波相位数据和初始模糊度解、通过使用参考位置确定接收器的已知或者固定位置来校正它以确定增强的模糊度解。在一个示例中，校正的载波相位数据包括估计的载波相和增强的模糊度解或者根据它们导出的其他数据。校正的载波相位数据又经由无线信号或者电磁信号传输到校正接收器36。校正接收器36接收校正的载波相位数据，该数据对由实时运动引擎20、误差减少滤波器24中的至少一个的使用可用或者由估计器26用来确定与位置确定接收器10关联的交通工具或者对象的位置。估计器26包括用于估计与位置确定接收器10关联的对象或者交通工具的位置、姿态或者两者的数据处理器或者其他数据处理设备。估计器26与实时运动引擎20、偏差补偿器32、偏差估计器34和数据处理器22中的其余部件通信。一旦确定整周模糊度解集合，估计器26或者位置确定接收器10可以使用相位载波测量数据以基于已知传播速度(即光速)提供在每个卫星与位置确定接收器10之间的距离或者范围的准确估计。在三个或者更多卫星与位置确定接收器10之间的范围可以用来估计接收器的位置或者姿态。四个卫星(例如GPS导航卫星)是确定如下三维位置所必需的，该三维位置包括参考地球表面的海拔。为了确定与位置确定接收器10关联的交通工具或者对象的姿态，在时间上近邻估计交通工具的两个位置，或者两个分离天线用于位置确定接收器10。估计器26可以使用以下数据源中的一个或者多个数据源以确定位置确定接收器或者关联对象或者车辆的天线的估计位置或者姿态GPS卫星信号的解码伪随机噪声码、GLONASS卫星信号的解码伪随机测距码、GPS卫星信号、GLONASS卫星信号或者两者的载波相位测量数据；GPS卫星信号的加密精确码(例如P (Y)码)(在由适用政府当局授权时)、GLONASS卫星信号的精确码(在由适用政府当局授权时)、GPS卫星信号的粗捕获码、GLONASS卫星信号的标准精确码、导航信息和整数周期相位模糊度数据、偏差补偿数据(例如来自偏差补偿器32)和参考站载波相位数据(例如来自参考站40或者41 )，其中参考站载波相位数据可以集成于整数周期相位模糊度数据中。在一个实施例中，估计器26或者数据处理器20可以延迟GPS坐标解(例如通过时间延迟电路或者数据处理技术)以与对应的GLONASS坐标解对准以考虑位置确定接收器10中的处理时间差，使得解实时应用于对象或者交通工具的基本上相同的位置。除了在图2的第二实施例中、位置确定接收器110包括次要接收器数据处理系统116，该系统116具有偏差估计器134，该偏差估计器134进一步包括码偏差控制器52和相位偏差控制器54之外，图2的位置确定接收器110的第二实施例与图I的位置确定接收器110的第一实施例相似。图I和图2中的相似标号指示相似单元。 码偏差控制器52管理或者控制如下一个或者多个等式的执行，应用这些等式来估计或者确定码偏差或者对应码补偿数据用于组合与GPS卫星系统的伪随机噪声码(例如粗捕获码)关联的主要解码位置数据和与GLONASS卫星系统的伪随机测距码关联的次要解码位置数据(例如编码的标准位置数据)。在替代非民用配置(例如军用配置)中，码偏差控制器52管理或者控制如下一个或者多个等式的执行，应用这些等式以确定或者估计码偏差或者对应码补偿数据用于组合与GPS卫星系统的伪随机噪声码(例如精确码或者P (Y)码)关联的主要解码位置数据和与GLONASS卫星系统的伪随机测距码关联的次要解码位置数据(例如编码的高精度位置数据)。相位偏差控制器54管理或者控制如下一个或者多个等式的执行，应用这些等式以估计或者确定相位偏差或者对应相位补偿数据用于组合GPS卫星系统的主要相位测量数据(例如来自主要相位测量设备18)与GLONASS卫星系统的次要相位测量数据(例如来自次要相位测量设备30)。例如相位偏差控制器54可以管理单差分或者双差分相位测量的使用以通过支持估计器26集成或者使用GPS卫星信号和GLONASS卫星信号两者以确定位置确定接收器110、它的天线或者附着到位置确定接收器110的交通工具或者对象的位置或者姿态中的至少一项来增强位置确定的准确度。除了图3的位置确定接收器210包括偏差估计器234之外，图3的位置确定接收器210的第三实施例与图2的位置确定接收器110的第二实施例相似。图I、图2和图3中的相似标号指示相似单元。偏差估计器234包括码偏差控制器52、相位偏差控制器54、初始化/重置模块60、校准器64和质量评估器68。初始化/重置模块60包括用于根据在第一模式或者第二模式中操作的偏差初始化过程建立初始偏差数据的指令或者逻辑，其中在第一模式中从存储于与位置确定接收器关联的数据存储设备(非易失性RAM)中的查找表取用或者取回存储的偏差数据以填充主要实时运动引擎，其中在第二模式中，存储的偏差数据提供如下粗初始数据，该粗初始数据包括与位置确定接收器的对应硬件关联的预编程默认偏差。偏差估计器234包括用于针对与次要卫星关联的对应单差分载波相位测量或者伪随机噪声码测量并且针对关联方差分配时间戳的指令或者软件。校准器64包括用于根据单差分校准来校准针对信道间偏差的补偿以通过将双差分后拟合残差转换成单差分残差来允许接收的或者可用于位置确定接收器的卫星的改变的软件模块、硬件模块或者其组合。例如校准器可以由数据处理器(诸如数据处理器22)的算术逻辑单元执行。质量评估器68包括用于监视补偿因子的质量水平的软件模块、电子模块或者两者。在配置中，质量评估器使质量水平基于是否有补偿因子的量值在采样时间段内的明显跳跃或者骤然改变。在另一配置中，质量评估器使质量水平基于明显跳跃的出现以及RAIM算法是否将单差分码解或者单差分载波相位解标记为不可靠。
除了图4的次要接收器数据处理系统316还包括滤波器70 (例如，低通滤波器)之夕卜，图4的位置确定接收器310的第四实施例与图3的位置确定接收器210的第三实施例相似。图I至图4 (含)中的相似标号指示相似单元。滤波器70具有耦合到偏差估计器234 (或者偏差补偿器32)的输入和与RTK引擎20、数据处理器22、误差减少滤波器24、估计器26和数据存储设备28中的至少一个通信的输出。图5公开了根据利用偏差补偿来估计对象或者交通工具的位置、姿态或者两者以支持组合使用全球定位系统(GPS)卫星传输和GLONASS (全球导航卫星系统)卫星传输的第一示例的流程图。图5的方法在步骤S500中开始。在步骤S500中，主要接收器数据处理系统14或者主要相位测量设备18测量位置确定接收器(例如10、110、210或者310)接收的第一载波相位(例如LI GPS信号)和第二载波相位(例如L2 GPS信号)，其中从两个或者更多主要卫星(例如GPS卫星)接收载波。位置确定接收器(例如10、110、210或者310)安装在对象或者交通工具上或者与对象或交通工具相关联，或者是与交通工具关联的实现。在步骤S502中，次要接收器数据处理系统16或者次要相位测量设备30测量位置确定接收器(10、110、210或者310)接收的第三载波信号(例如61(1()或者GLONASS LI子频带信号)的第三载波相位和第四载波信号(G2 (K)或者GLONASS L2子频带信号)的第四载波相位，其中从在与两个或者更多次要卫星不同的频率的次要卫星接收第三和第四载波，这导致在位置确定接收器(10、110、210或者310)处可观测的来自次要卫星中的不同次要卫星的载波信号之间的信道间偏差。GLONASS和GPS星座中的卫星在称为LI和L2的两个不同频带中传输信号。用于LI和L2频带的子频带对于GLONASS星座而言可以称为Gl和G2。在GLONASS系统中，一般向每个卫星分配以下表达式给出的在频带内的特定频率或者子频带
Gl(K) = 1602 MHz + LI 频带中的 K*9/16 MHz，以及 G2 (K) = 1246 MHz + L2 频带中的 K*7/16 MHz。其中K是GLONASS卫星相应地在Gl和G2子频带中传输的信号的频率编号(频率信道)。截至起草本文献之时，GLONASS卫星使用范围K= (-7至+6)中的频率信道。自从2005年发射的GLONASS卫星使用如下滤波器，这些滤波器使带外发射限于针对1610. 6MHz-1613. 8 MHz和1660 MHz-1670 MHz频带在CCIR推荐769中包含的有害干扰限制。如果包括GLONASS观测以增强位置确定接收器(10、110、210或者310)中的GPSRTK性能，则明显GLONASS信道间偏差可以存在于GLONASS伪距和载波相位观测两者中。信道间偏差源自信号传播差异、硬件变化、信号处理差异和受从GLONASS卫星接收的不同信号频率影响的其他因素。由于信道间偏差，利用现有技术GPS技术的GLONASS载波相位观测的瞬时模糊度解算变得相当困难并且如果忽略GLONASS信道间偏差则可能甚至失败。当参考站(例如40或者41)和位置确定接收器(例如10、110、210或者310)由不同制造商制造时(或者甚至当使用来自相同制造商的不同机型时)产生进一步的复杂化。位置确定接收器(例如10、110、210或者310)和参考站(40或者41)可以例如包含不同或者可能未对GLONASS LI和L2信号的整个带宽内以均匀延迟做出响应的接收器电路(例如微波滤波器或者放大器)。有时，接收器电路将不同参考块用于GPS和GLONASS接收器电路，这可以通过恰当处理来考虑。
在步骤504中，数据处理器22或者实时运动引擎20估计与测量的第一载波相位 关联的第一整周模糊度集合和与测量的第二载波相位关联的第二整周模糊度集合。可以根据可以个别或者累积应用的各种替代技术执行步骤S504。在第一技术之下，在一个实施例中，如果在位置确定接收器(例如10、110、210或者310)处接收的GPS载波信号的信号质量针对GPS星座中的至少最小数量的卫星大于阈值信号质量水平(例如在主要接收器前端12、主要解码器48或者主要相位测量设备18处确定的)，则数据处理器或者RTK引擎20可以估计第一整周模糊度集合和第二整周模糊度集合。在第二技术之下，数据处理器22或者实时运动引擎20通过过程(例如搜索过程、最小平方解过程或者加权最小平方解过程)并且通过计算与来自不同主要卫星的第一载波信号关联的双差分参考模糊度集合(例如GPS LI DD模糊度)来估计第一整周模糊度集合和第二整周模糊度集合。另外，数据处理器或22或者实时运动引擎20通过计算与来自不同次要卫星的第二载波信号关联的双差分参考模糊度集合(例如，GPS L2 DD模糊度)来估计第一模糊度模糊度集合和第二模糊度集合。“双差分”、“DD”或者“双差分的”指代可以应用于载波相位或者伪距测量的数学运算。这里，在步骤S504中，双差分操作可以应用于GPS浮动载波相位模糊度或者固定载波相位模糊度。可以通过参考来自两个不同卫星的相同两个卫星信号在位置确定接收器与参考位置确定接收器(例如参考站40或者41)之间将两个单差分GPS载波相位测量相减来确定双差分。双差分操作用来减少或者改善GPS卫星时钟误差和大气信号传播偏差。在步骤S506中，数据处理器22或者实时运动引擎20估计与测量的第三载波相位关联的第三模糊度集合(例如第三整周模糊度集合)和与测量的第四载波相位关联的第四模糊度集合(例如第四整周模糊度集合)。可以根据可以个别或者累积应用的各种替代技术执行步骤S506。在第一技术之下，如果在位置确定接收器(10、110、210或者310)处接收的GLONASS载波信号的信号质量针对GLONASS星座中的至少最小数量的卫星大于阈值信号质量水平(例如在次要接收器前端13、次要解码器50或者次要相位测量设备30处确定的)，则数据处理器或者RTK引擎20可以估计第三模糊度集合和第四模糊度集合。在步骤S506中，数据处理器22或者实时运动引擎20例如很好地适合用于解算测量的第三载波相位和第四载波相位中的模糊度(例如整周模糊度)，其中与步骤S508结合在解算模糊度之前、之后或者同时考虑信道间偏差。在用于实现步骤S506的第二技术之下，数据处理器22或者实时运动引擎20在如下过程(例如求解或者搜索过程)中估计第三模糊度集合(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)，该过程包括将单差分操作、双差分操作或者两者应用于测量的第三载波相位和测量的第四载波相位。步骤S506的第三模糊度集合和第四模糊度集合可以代表用于第三载波相位和第四载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、中间解或者完整解。例如初始或者部分模糊度集合解可以依赖于部分解(例如半整数解或者信道间偏差的解)或者GPS载波相位测量以限定用于GLONASS第三整周模糊度和第四整周模糊度的最优解的搜索空间。如果步骤S506的结果是部分解、迭代解或者中间解，则针对时间段(例如历元)的完整偏差补偿解例如最终与步骤S508结合由数据处理器22或者实时运动引擎实时确定。考虑信道间偏差的完整偏差补偿解可以称为补偿的第三整周模糊度集合和补偿的第四整周模糊度集合。数据处理器22或者实时运动引擎20很好地适合用于实时解算测量的第三载波相位和第四载波相位的模糊度(例如整周模糊度)，其中在(例如在步骤S508中的)解算模糊度之前、之后或者同时考虑(例如步骤S508的)信道间偏差。 由于FDMA调制方案而经常实现载波相位测量中的信道间偏差，其中每个GLONASS卫星从GLONASS LI和L2频带内的不同频率或者子频带传输。位置确定接收器(10、110、210或者310)易于受到如下信道间偏差，该信道间偏差指代上述第三和第四载波相位测量中的依赖于频率的偏差。另外，信道间偏差也可以包括在图5的方法中未讨论、但是在本文献中的别处提及的伪距码偏差。在步骤S508中，误差减少滤波器24 (例如预测滤波器或者卡尔曼滤波器)或者实时运动引擎通过根据滤波器的以下输入或者状态中至一个或多个对误差减少滤波器24建模来补偿第三整周模糊度集合和第四整周模糊度集合中的至少一个整周模糊度集合中的信道间偏差运动数据(例如对象的位置数据、对象的速率数据、对象的加速度数据)、对流层数据(例如残差对流层数据)、电离层数据、与在位置确定接收器(10、110、210或者310)和参考站(例如40或者41)处观测的来自不同次要卫星的第三载波信号关联的单差分参考模糊度集合(例如GLONASS参考卫星Gl (K)单差分模糊度)以及与在位置确定接收器(10、110,210或者310)和参考站(例如40或者41)处观测的来自不同次要卫星的第四载波信号关联的信号差分参考模糊度集合(例如GLONASS参考卫星G2 (K)单差分模糊度)。“单差分”、“SD”或者“单差分的”应当指代可以向在位置确定接收器(10、110、210或者310)和参考站(例如40或者41)处观测的载波相位或者伪距测量应用的单差分数学运算。关于GLONASS测量，通过参考相同卫星信号在位置确定接收器与参考站(即参考位置确定接收器)之间将测量(例如第三载波相位测量或者第四载波相位测量)相减来确定单差分。一般而言，单差分基于在位置确定接收器(10、110、210或者310)处的特定卫星信号(例如来自特定卫星)的第一测量(例如第一载波、第二载波、第三载波或者第四载波的载波相位测量)和在参考站(例如参考站40或者41)处的特定卫星信号的第二测量(例如相同第一载波、第二载波、第三载波或者第四载波的载波相位测量的)，其中从第二测量减去第一测量或者反之亦然。通常在相同历元期间或者在相同载波信号的载波相位测量充分相关的另一适用时间段内取得第一测量和第二测量。
在跟踪相同卫星的两个接收器之间的单差分载波相位可观测值可以被表达为
A~ Apl, 'T AkANk r <;* · AtfTk -r AC Bft — Al/ + Αζ(^'ψ + ￡ΛΑ (ι)
λ I
其中轉^是以周期为单位表达的单差分载波相位可观测值；h和4是载波的波长和频率AN1是单差分整周模糊度；c是光束；dl/G是单差分电离层延迟，其中I是总电子含量的函数；^ΓΡ是单差分对流层延迟；并且是载波相位观测噪声；ΛΡ,.是单差分几何距离；ΔΛ；是两个接收器时钟偏差之间的差；并且ΛΓ爲是用于单差分(SD)载波相位测量的信道间偏差；并且k代表GPS LI或者L2或者GLONASS Gl或者G2频率。< —凡对于不同GLONASS卫星而言或者在来自不同制造商的接收器或者来自相同制造商的不同类型用于RTK基础和漫游接收器时不相同。在一个实施例中，单差分相位测量可以用来抵消卫星时钟误差和大气信号传播偏 差(例如电尚层偏差，但是未必是对流层偏差)。在另一实施例中，如果偏差估计器(34、134或者234)可以可靠地估计信道间偏差，则数据处理器22、误差减少滤波器24或者实时运动引擎20可以使用单差分相位测量作为主要信息源以确定用于第三整周模糊度集合和第四整周模糊度集合的可靠载波相位模糊度解集合(例如在步骤506中或者以别的方式)。位置确定接收器的GPS部分的现有技术硬件设计往往提供用于在LI频率的不同GPS卫星的基本上相同(例如几乎相同)信道间载波相位偏差和用于在L2频率的不同GPS卫星的基本上相同信道间载波相位偏差。然而GPS L2偏差不同于GPS LI偏差。对照而言，位置接收器的GLONASS部分的现有技术硬件设计通常负担有用于不同GLONASS Gl (K)频率的不同信道间偏差，这些信道间偏差对于码而言表示为act,,并且。有用于不同GLONASS G2频率(并且与用于GLONASS Gl(K)频率的信道间偏差不同)的不同信道间偏差，这些信道间偏差对于码而言表示为当位置确定接收器(10、110、210或者310)和基础接收器(例如参考站40或者41)来自不同制造商或者为不同类型时，信道间偏mjm—Jk I和将不保持零。通常，GLONASS信道间偏差在短时间段内对于不同GLONASS卫星而言表现不同恒定偏差行为。GLONASS信道间偏差可能由于部件变化、老化、温度改变或者其他因素而对于相同接收器类型而言缓慢变化。由于用于GLONASS卫星的不同信号频率，用于GPS载波相位数据处理的常用双差分过程不能以它的直接形式被实施用于GLONASS第三载波相位和第四载波相位测量。步骤S508可以支持双差分过程，其中恰当解决了信道间偏差、接收器时钟偏差、周跳和其他技术考虑。图7的方法描述例如用于在可以与步骤S508结合或者以别的方式应用的步骤S507中应用的双差分过程的若干示例技术。在步骤S510中，估计器26或者主要接收器数据处理系统14基于测量的第一载波相位、测量的第二载波相位、估计的第一整周模糊度集合、估计的第二整周模糊度集合以及测量的第三载波相位和测量的第四载波相位中的至少一个载波相位以及补偿的第三整周模糊度集合和补偿的第四整周模糊度集合中的至少一个整周模糊度集合估计对象的位置。除了图6的方法还包括步骤S512之外，图6的方法与图5的方法相似。例如可以在步骤S510之前、之后或者与步骤S510同时执行步骤S512。图5和图6中的相似标号指示相似步骤或者过程。
在步骤512中，次要解码器50对在第三载波信号和第四载波信号上编码的伪随机测距码解码；其中补偿还包括补偿与解码的伪随机测距码中的至少一个伪随机测距码关联的信道间偏差(例如信道间编码偏差)，该伪随机测距码中的至少一个与第三载波信号或者第四载波信号关联。在一个示例中，确定单差分伪距码测量以估计信道间码偏差。伪距测量函数模型具有与载波相位模型相似的形式(注意使用相似符号表示，但是码偏差可以具有与在针对载波相位测量的情况下不同的含义):
ΔΡα = Apk + C · MTk + APBk.+ M/jf + M^jp + %, (2)
I
其中代表信道间码偏差并且是伪距噪声。针对ΛΟ ;和AWii这些项需要更多描述，因为它们代表在GPS与GLONASS系统之间的差异以及在不同频率之间的信道间或者频 率偏差。应当注意，在两个接收器之间差分之后消除所有依赖于卫星的偏差，诸如卫星时钟误差。对于现有技术的位置确定接收器，有用于在LI频率的不同GPS卫星的几乎相同信道间码偏差。类似地，有用于在L2频率的不同GPS卫星的几乎相同信道间码偏差。然而L2偏差不同于LI偏差。如果选择GPS LI和L2频率作为参考频率，则接收器时钟偏差然后通过使用对这些频率的伪距测量来确定，并且表示为&/F;。用于GPS LI和L2频率的ΔΓ成和
然后将保持零。然而针对GLONASS伪距测量，尤其针对不同制造商和/或接收器类型必须考虑信道间偏差。有用于不同GLONASS Gl频率的不同信道间偏差，这些偏差对于码而言表示为ΔΓβ ι7ν, Iilo有用于不同GLONASS G2频率(并且与用于GLONASS Gl频率的信道间偏差不
同)不同信道间偏差，这些偏差对于码而言表示为除了图7的方法还包括步骤S507之外，图7的方法与图5的方法相似。例如可以在步骤S506之后或者与步骤S506同时执行步骤S507。图5至图7中的相似标号指示相似步骤或者过程。在步骤507中，偏差估计器(例如34、134或者234)根据第三载波信号或者第四载波信号的双差分载波相位以及第三载波信号和第四载波信号的双差分伪距估计信道间偏差，其中估计保持有效直至周跳。“双差分”或者“双差分的”指代可以应用于载波相位或者伪距测量的数学运算。双差分运算可以应用于浮动载波相位模糊度或者固定载波相位模糊度。可以通过关于来自两个不同卫星的相同两个卫星信号在位置确定接收器与参考位置确定接收器(例如参考站40或者41)之间将两个单差分测量相减来确定双差分。双差分运算用来减少或者改善卫星时钟误差和大气信号传播偏差。在一个替代实施例中，可以通过关于在不同历元期间测量的来自相同卫星的两个卫星信号在位置确定接收器与参考位置确定接收器之间将两个单差分测量相减来确定双差分。在步骤S507中并且更一般而言，双差分模糊度解和信道间偏差估计可能易受多径传播和周跳。周跳指代由在位置确定接收器内的信号跟踪中失去锁定而引起的在载波信号的载波相位测量中的不连续。例如周跳可以包括载波相位模糊度中的完整整数周期跳跃或者部分周期跳跃。周跳可能由如下障碍物引起，这些障碍物阻碍信号传播和一个或者多个卫星信号在位置确定接收器处的接收。位置确定接收器通过检测载波相位模糊度中的骤然跳跃或者转变或者根据在位置确定接收器和参考接收器处测量的相位之间的差异来检测失去锁定。在周跳的情况下，实时运动引擎20或者误差减少滤波器24可以重新初始化并且重新开始模糊度估计，这可能导致可以用来自补充传感器(例如加速度计、里程计或者别的传感器)的推算航行法(dead-reckoning)数据解决的数据间隙直至位置确定接收器重新获取载波相位模糊度解和/或它的精确位置。可以根据可以个别或者累积应用的若干技术执行步骤S507的双差分相位确定。在第一技术之下，数据处理器或22或者实时运动引擎20通过计算与来自不同次要卫星的一对第三载波信号关联的双差分模糊度集合(GLN卫星Gl DD模糊度)并且通过计算与来自不同次要卫星的一对第四载波信号关联的双差分模糊度集合(GLN卫星G2 DD模糊度)来估计与第三模糊度集合(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)关联的信道间偏差。然后比较估计的双差分模糊度集合或者估计的其前身与根据载波相位的参考单差分测量导出的基于SD的估计的第三整周模糊度集合和基于SD的估计的第四整周模糊度集合(例如GLONASS参考卫星Gl单差分模糊度和GLONASS参考卫星G2单差分模糊度)以提供由附加信道间偏差数据补充的信道间偏差估计。附加信道间偏差数据包括但不限于与位置确定接收器的硬件关联的固定信道间偏差项和与在任何给定时间在位置确定接收器处接收的GLONASS卫星频率的具体列表关联的时变卫星特定偏差项。卫星特定偏差项可以例如参考用于上述参考单差分确定的在Gl和G2频带内的参考卫星频率(例如中心Gl或者G2频率)。在第二技术之下，对于GLONASS双差分确定(例如载波相位或者码)，接收器时钟误差或者其他信道间偏差(例如在位置确定接收器(10、110、210或者310)与参考站(40或者41)之间)可能未抵消或者是微不足道的并且可能不再被建模或者近似为整数倍数。时钟误差(在不同GLONASS卫星之间)由于GLONASS卫星的不同传输频率和每个卫星频率特有的差分硬件延迟而未取消。因而可以用时钟偏差项或者另一信道间偏差项补充GLONASS双差分确定。时钟偏差项可以包括可以与第一技术结合使用的附加信道间偏差数据。如果选择用于GPS LUGPS L2、GLONASS Gl和GLONASS G2的四个参考卫星，则可以如等式(I)中形成以米为单位的双差分可观测值
-4Δ美-+iM/./； -Mjfl ,
(3)
其中△為是以周期为单位表达的第一单差分载波相位可观测值是以周期为单位表达的第二单差分载波相位可观测值夂和分别是与第一单差分载波相位可观测值关联的载波信号的波长和频率；h和^分别是与第二单差分载波相位可观测值关联的载波信号的波长和频率；Al是与第一单差分载波相位可观测值关联的第一单差分整周模糊度 风是与第二单差分载波相位可观测值关联的第二单差分整周模糊度；△///,:是用于第一单差分载波相位可观测值的单差分电离层延迟，是用于第二单差分载波相位可观测值的单差分电离层延迟，其中I是总电子含量的函数；并且是载波相位观测噪声,是单差、分几何距离；并且APffi.,;是用于单差分(SD)载波相位测量的信道间偏差，并且k代表GPS LI或者L2或者GLONASS Gl或者G2频率。在上述等式3中，除了 GLONASS信道间偏差(例如在不同卫星之间的GLONASS时钟偏差)之外可以去除四个接收器时钟项和系统间偏差。也可以用以下方式重排整周模糊度项以产生等式4如下
^ΑΦι — 4Aft =+十(Λ — Λ I' ΛΛ,' . + ▽Δ/"·!.,.,.十 Λ//./,—. — A,/—/i. + A 々.
(4)
权利要求
1.一种用于通过与对象关联的位置确定接收器估计所述对象的位置的方法，所述方法包括 測量所述位置确定接收器接收的第一载波信号的第一载波相位和第二载波信号的第ニ载波相位，所述第一载波信号是从两个或者更多主要卫星在基本上相同频率接收的，所述第二载波信号是从两个或者更多主要卫星在基本上相同频率接收的； 測量所述位置确定接收器接收的第三载波信号的第三载波相位和第四载波信号的第四载波相位，所述第三载波信号是从两个或者更多次要卫星在不同频率传输的，所述第四载波信号是从两个或者更多次要卫星在不同频率传输的，这导致在所述位置确定接收器处可观测的来自所述次要卫星中的不同次要卫星的载波信号之间的信道间偏差； 估计与测量的第一载波相位关联的第一整周模糊度集合和与测量的第二载波相位关联的第二整周模糊度集合； 估计与测量的第三载波相位关联的第三模糊度集合和与测量的第四载波相位关联的第四模糊度集合； 通过根据预测滤波器的以下输入或者状态对所述滤波器建模来补偿所述第三模糊度集合和所述第四模糊度集合中的至少ー个模糊度集合中的所述信道间偏差关于所述对象的运动数据、对流层数据、电离层数据、与来自不同次要卫星的所述第三载波信号关联的单差分參考模糊度集合和与来自不同次要卫星的所述第四载波信号关联的单差分參考模糊度集合；并且 基于所述测量的第一载波相位、所述测量的第二载波相位、估计的第一整周模糊度集合、估计的第二整周模糊度集合以及所述测量的第三载波相位和所述测量的第四载波相位中的至少ー个载波相位以及补偿的第三模糊度集合和补偿的第四模糊度集合中的至少ー个模糊度集合来确定所述对象的位置。
2.根据权利要求I所述的方法，其中所述补偿还包括实时补偿与来自所述次要卫星的第三载波信号的所述第三载波相位的測量和来自所述次要卫星的第四载波信号的所述第四载波相位的測量中的至少ー个关联的信道间偏差。
3.根据权利要求I所述的方法，还包括 对在所述第三载波信号和所述第四载波信号上编码的伪随机测距码解码；其中所述补偿还包括补偿与解码的伪随机测距码中的至少ー个关联的信道间编码偏差，所述解码的伪随机测距码中的至少ー个与所述第三载波信号或者所述第四载波信号关联。
4.根据权利要求I所述的方法，其中估计所述第三模糊度集合和所述第四模糊度集合包括通过计算与来自不同次要卫星的ー对第三载波信号关联的所述单差分參考模糊度集合并且计算与来自不同次要卫星的ー对第四载波信号关联的所述单差分參考模糊度集合来估计第三整周模糊度集合和第四整周模糊度集合。
5.根据权利要求I所述的方法，其中估计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计算与来自不同主要卫星的ー对第一载波信号关联的所述双差分參考模糊度集合并且计算与来自不同次要卫星的ー对第二载波信号关联的所述双差分參考模糊度隹A ロ O
6.根据权利要求I所述的方法，其中估计所述第三模糊度集合和所述第四模糊度集合包括计算与来自不同次要卫星的所述第三载波信号关联的所述双差分模糊度集合并且计算与来自不同次要卫星的所述第四载波信号关联的所述双差分模糊度集合。
7.根据权利要求I所述的方法，其中所述补偿还包括根据所述第三载波信号或者所述第四载波信号的双差分载波相位以及所述第三载波信号和所述第四载波信号的双差分伪距来估计信道间偏差，其中估计的信道间偏差保持有效直至周跳。
8.根据权利要求I所述的方法，其中所述补偿还包括提供固定补偿设置以补偿所述位置确定接收器的对应硬件配置。
9.根据权利要求I所述的方法，还包括 估计在所述第三载波信号上编码的次要伪码与所述第一载波信号上编码的所述主要伪码之间的伪码偏差；并且 在数据存储设备中存储估计的伪码偏差作为至少可由所述实时运动引擎访问的偏差表的部分。
10.根据权利要求I所述的方法，还包括 估计在所述第三载波信号上编码的次要伪码与所述第一载波信号上编码的第一精确码之间的第一精确码偏差；并且 在电子存储器中存储估计的第一精确码偏差作为偏差表的部分。
11.根据权利要求I所述的方法，还包括 估计在所述第四载波信号上编码的次要伪码和所述第一载波信号上的编码的所述第ニ精确码之间的第二伪码偏差；并且 在数据存储设备中存储估计的第一精确码偏差作为至少可由所述实时运动引擎访问的偏差表的部分。
12.根据权利要求I所述的方法，还包括 估计在所述第四载波信号上编码的次要伪码与在所述第一载波信号上编码的所述第ニ精确码之间的第二精确码偏差；并且 在电子存储器中存储估计的第一精确码偏差作为偏差表的部分。
13.根据权利要求I所述的方法，还包括 为所述位置确定接收器跟踪的每个次要卫星建立码偏差信息的查找表，所述查找表包括偏差值估计、与所述偏差值估计关联的对应卫星或者基站标识符和以下中的一项或者多项码类型、时间戳和偏差误差方差估计。
14.一种用于通过与对象关联的位置确定接收器估计所述对象的位置的方法，所述方法包括 測量所述位置确定接收器接收的第一载波信号的第一载波相位和第二载波信号的第ニ载波相位，所述第一载波信号是从两个或者更多主要卫星在基本上相同频率接收的，所述第二载波信号是从两个或者更多主要卫星在基本上相同频率接收的； 測量所述位置确定接收器接收的第三载波信号的第三载波相位和第四载波信号的第四载波相位，所述第三载波信号是从两个或者更多次要卫星在不同频率传输的，所述第四载波信号是从两个或者更多次要卫星在不同频率接收的，这导致在所述位置确定接收器处可观测的来自所述次要卫星中的不同次要卫星的载波信号之间的信道间偏差； 估计与测量的第一载波相位关联的第一整周模糊度集合和与测量的第二载波相位关联的第二整周模糊度集合；估计与测量的第三载波相位关联的第三整周模糊度集合和与测量的第四载波相位关联的第四整周模糊度集合； 根据在第一模式或者第二模式中操作的偏差初始化过程建立初始偏差数据，其中在所述第一模式中从存储干与所述位置确定接收器关联的数据存储设备中的查找表取用或者取回存储的偏差数据以填充实时运动引擎，其中在所述第二模式中，存储的偏差数据提供粗略初始数据，所述粗略初始数据包括与所述位置确定接收器的对应硬件关联的预编程默认偏差； 通过基于与所述测量的第三载波相位和所述第四载波相位关联的双差分确定估计补偿因子来补偿所述信道间偏差；并且 基于所述测量的第一载波相位、所述测量的第二载波相位、估计的第一整周模糊度集合、估计的第二整周模糊度集合以及所述测量的第三载波相位和所述测量的第四载波相位 中的至少ー个载波相位以及补偿的第三整周模糊度集合和补偿的第四整周模糊度集合中的至少ー个整周模糊度集合来确定所述对象的位置。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括 确定单差分载波相位測量或者确定与所述次要卫星关联的单差分伪随机噪声码測量以确定关联方差，所述测量被分配对应时间戳或者时间指示符。
16.根据权利要求14所述的方法，其中所述补偿还包括通过基于从与双差分确定关联的双差分码预拟合残差减去信道间偏差估计所述补偿因子来补偿所述信道间偏差。
17.根据权利要求16所述的方法，其中根据以下等式确定所述双差分码预拟合残差みさ美.=VApk I -ANi -A AV, + VAPB, ,. + Mjf' - Al/丄.ら.￥ , 其中是以周期为单位表达的第一单差分载波相位可观测值,A4l是以周期为单位表达的第二单差分载波相位可观测值；ろ和尤分别是与所述第一单差分载波相位可观测值关联的所述载波信号的波长和频率和G分别是与所述第二单差分载波相位可观测值关联的所述载波信号的波长和频率；んV,是与所述第一单差分载波相位可观测值关联的所述第ー单差分整周模糊度；是与所述第二单差分载波相位可观测值关联的所述第二单差分整周模糊度是用于所述第一单差分载波相位可观测值的单差分电离层延迟，が/n；是用于所述第二单差分载波相位可观测值的单差分电离层延迟，其中I是全电子含量的函数;并且是载波相位观测噪声是单差分几何距离;并且AP爲、,.是用于单差分(SD)载波相位测量的所述信道间偏差。
18.根据权利要求14所述的方法，还包括 根据单差分校准来校准所述信道间偏差的估计以通过将双差分后拟合残差转换成单差分残差来允许所述位置确定接收器接收或可用的卫星的改变。
19.根据权利要求14所述的方法，还包括 针对与所述次要卫星关联的对应单差分载波相位測量或者伪随机噪声码測量并且针对关联方差分配时间指示符或者时间戳，并且 在如所述时间戳验证的那样处理所有历元数据之后，根据单差分校准来校准针对所述信道间偏差的估计以通过将双差分后拟合残差转换成单差分残差来允许所述位置确定接收器接收或可用的卫星的改变。
20.根据权利要求14所述的方法，还包括 监视所述补偿因子的质量水平，所述质量水平基于是否有所述补偿因子的量值在采样时间段内的明显跳跃或者骤然改变。
21.根据权利要求20所述的方法，还包括 监视所述补偿因子的质量水平，所述质量水平基于所述明显跳跃的出现以及RAM算法是否将单差分码解或者单差分载波相位解标记为不可靠。
22.根据权利要求20所述的方法，还包括 重置用于特定卫星的偏差信息用于存储于查找表中或者由实时运动引擎用来估计模糊度的解。
23.根据权利要求14所述的方法，还包括 根据单差分校准来校准与所述次要卫星的载波相位关联的所述信道间偏差的估计以通过根据以下等式确定残差来允许所述位置确定接收器接收或可用的卫星的改变 其中AlJfA是单差分GPS载波相位測量，LI或者L2 ； 八/ダぉ是理论单差分范围； AdT(w是单差分GPS接收器时钟； #是单差分电离层效应；*是单差分对流层效应； SMk是载波相位测量噪声； 是单差分GLONASS载波相位测量，Gl或者G2 ； ^iT4L%是单差分GLONASS接收器时钟； ABf+-v是用于GL0MSS的单差分载波相位信道间偏差；并且 袖，是在GPS与GLONASS之间的所述系统间偏差。
24.根据权利要求23所述的方法，还包括 用低通滤波器对与所述载波相位关联的估计的信道间偏差滤波以支持实时载波相位偏差估计。
全文摘要
主要相位测量设备(18)测量位置确定接收器(10)接收的载波信号的第一载波相位和第二载波相位。次要相位测量设备(30)测量其他载波信号的第三载波相位和第四载波相位。实时运动引擎(20)估计与测量的第一载波相位关联的第一整周模糊度集合和与测量的第二载波相位关联的第二整周模糊度集合。实时运动引擎(20)估计与测量的第三载波相位关联的第三模糊度集合和与测量的第四载波相位关联的第四模糊度集合。补偿器(32)能够通过根据估计器(26)估计的预测滤波器(例如24)的各种输入或者状态对滤波器建模来补偿第三模糊度集合和第四模糊度集合中的至少一个模糊度集合中的信道间偏差。
文档编号G01S19/23GK102763003SQ201180011179
公开日2012年10月31日 申请日期2011年2月21日 优先权日2010年2月26日
发明者C.王, L.戴 申请人:纳夫科姆技术公司