專利名稱：具有質(zhì)量測(cè)量的換算的gnss信號(hào)處理方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及位置估計(jì)方法和裝置，并且尤其涉及基于導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)信號(hào)的這樣的 方法和裝置。這些方法和裝置的應(yīng)用領(lǐng)域包括但不限于導(dǎo)航、地圖制作、土地測(cè)繪、土木工 程、防災(zāi)和減災(zāi)，以及科學(xué)研究。
背景技術(shù)：
1.簡(jiǎn)介全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSQ包括全球定位系統(tǒng)(GPQ (美國(guó))、GL0NASS (俄羅斯)、 Galileo (歐洲)和COMPASS (中國(guó))(使用中或開發(fā)中的系統(tǒng))。GNSS通常使用環(huán)繞地球的 多個(gè)衛(wèi)星。所述多個(gè)衛(wèi)星形成衛(wèi)星的星群(constellation)。GNSS接收機(jī)檢測(cè)在由衛(wèi)星廣 播的電磁信號(hào)上所調(diào)制的碼。該碼也被稱為測(cè)距碼。碼檢測(cè)包括將廣播信號(hào)上所調(diào)制的 比特序列與要檢測(cè)的碼的接收機(jī)側(cè)版本進(jìn)行比較。基于對(duì)一系列衛(wèi)星中的每個(gè)衛(wèi)星的碼到 達(dá)時(shí)間的檢測(cè)，GNSS接收機(jī)估計(jì)其位置。定位包括地理定位，即，在地球的表面上的定位。在 Sandra Verhagen 的 The GNSS integer ambiguities !estimation and validation, Delft University of Technology, 2004, ISBN 90-804147-4-3 (在此被稱為 “[1]”)的章節(jié) 2· 1. 1、2· 1. 2 和 2· 1. 3 中提供了 GPS、GL0NASS 和 Galileo 的概述(其也 在 Publications on Geodesy 58，Delft，2005，ISBN-13 :978 90 613 2290 0，ISBN-10 :90 6132 290中被公開)。使用GNSS信號(hào)碼進(jìn)行定位提供了有限的精確度，主要由于在通過(guò)大氣傳輸時(shí)碼 所經(jīng)受的失真。例如，GPS包括在1575. 45MHz (所謂的Ll頻率)處對(duì)粗捕獲(C/A)碼的傳 輸。相比于保留給軍事應(yīng)用的精(P)碼，該碼對(duì)公眾是免費(fèi)可用的。當(dāng)既考慮與C/A碼的 檢測(cè)(對(duì)偽隨機(jī)碼的到達(dá)時(shí)間的電子檢測(cè))相關(guān)聯(lián)的電子不確定性，又考慮其它誤差(包 括由于電離層和對(duì)流層效應(yīng)、星表誤差(印hemeris error)、衛(wèi)星時(shí)鐘誤差和多徑傳播而造 成的誤差)的時(shí)候，使用GPS C/A碼的基于碼的定位的精確度大約是15米。一種對(duì)基于碼檢測(cè)的定位的替代是基于載波相位測(cè)量進(jìn)行定位。在該替代方法 中，檢測(cè)從衛(wèi)星發(fā)射的GNSS信號(hào)的載波相位，而不是在從衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)上所調(diào)制的碼。與基于碼的方法相比，基于載波相位測(cè)量的方法可能提供高得多的定位精確度， 即高達(dá)厘米級(jí)別或者甚至毫米級(jí)別的精確度。原因可以直觀地理解如下。諸如Ll波段上 的GPS C/A碼這樣的碼比調(diào)制該碼的載波的一個(gè)周期長(zhǎng)得多。因此，相比于針對(duì)碼檢測(cè)，針 對(duì)載波相位檢測(cè)的位置解算可被視為更好。然而，在基于載波相位測(cè)量估計(jì)位置的過(guò)程中，載波相位由于未知的周期數(shù)而模 糊(這例如在[1]的章節(jié)1.1的第二段中進(jìn)行了解釋)?？梢源_定接收信號(hào)的相位，但是無(wú)法以明確的方式直接確定周期。這是所謂的“整數(shù)(或整周)模糊度問(wèn)題(integer ambiguity problem)，，、“整數(shù)模糊度角軍算問(wèn)題(integer ambiguity resolution problem)，， 或"相位模糊度角軍算問(wèn)題(phase ambiguity resolution problem)，，。例如，在[1]的章節(jié)2. 2. 1和2. 2. 2中分別提供了用于碼觀測(cè)值(code observations)和用于相位觀測(cè)值(phase observations)的GNSS觀測(cè)等式。在[1]的 章節(jié)3中提供了對(duì)GNSS整數(shù)解算問(wèn)題的簡(jiǎn)介。然而，在Remondi于1984年的hing the Global Positioning System(GPS)Phase Observable for Relative Geodesy :Modeling, Processing and Results, Center for Space Research, The University of Texas at Austin, May，1984(在此被稱為“[2]”)中已經(jīng)介紹了使用載波相位數(shù)據(jù)用于GNSS定位的 構(gòu)想?，F(xiàn)在將參照?qǐng)D1至圖4解釋GNSS整數(shù)解算問(wèn)題的基本原理。然后，利用在實(shí)現(xiàn)用 于精確位置估計(jì)的整數(shù)解算系統(tǒng)時(shí)通常涉及的進(jìn)一步因素的數(shù)學(xué)支持和解釋，提供了進(jìn)一 步的解釋。2. GNSS整數(shù)解算問(wèn)題的基本原理圖1示意性地圖示了僅具有兩個(gè)衛(wèi)星和一個(gè)接收機(jī)的GNSS。移動(dòng)接收機(jī)也被稱為 漫游器(rover)，固定接收機(jī)可以被稱為基站(對(duì)差分處理有用，例如DGPQ或參考站(對(duì) 網(wǎng)絡(luò)處理有用)。雖然實(shí)際的GNSS涉及不止兩個(gè)衛(wèi)星，但是為了說(shuō)明GNSS載波相位測(cè)量的 基本原理，圖1上僅表示了兩個(gè)衛(wèi)星。每個(gè)衛(wèi)星均廣播信號(hào)(通過(guò)源自衛(wèi)星并且在接收機(jī) 的方向上行進(jìn)的箭頭來(lái)圖示)。在接收機(jī)附近示意性地表示了每個(gè)信號(hào)的一部分載波。為 了清楚起見(jiàn)，在圖1中以非調(diào)制的形式表示了該部分載波。事實(shí)上，在載波上對(duì)碼進(jìn)行了調(diào) 制(例如雙相移鍵控(BPSK調(diào)制))。在一個(gè)時(shí)間點(diǎn)，接收機(jī)可以測(cè)量接收信號(hào)的載波相位。接收機(jī)也可以跟蹤載波相 位，并且將其鎖定以便跟蹤由于接收機(jī)與衛(wèi)星之間的距離改變而造成的載波的附加周期。 然而，現(xiàn)在為了清楚起見(jiàn)而忽視了在時(shí)間上跟蹤相位這方面，但是稍后將進(jìn)行解釋。雖然接收機(jī)可以測(cè)量所接收到的信號(hào)的載波相位，但是衛(wèi)星與接收機(jī)之間的周期 數(shù)是未知的。與例如GPS Ll頻率載波(1575. 45MHz)的一個(gè)周期相對(duì)應(yīng)的距離大約是19厘 米(考慮了無(wú)線電信號(hào)的傳播速度，即光的速度)。19厘米的距離對(duì)應(yīng)于載波的波長(zhǎng)。換 句話說(shuō)，可以在一個(gè)時(shí)間點(diǎn)開始測(cè)量載波相位，但是例如在起始時(shí)間點(diǎn)，從衛(wèi)星到接收機(jī)的 整周期數(shù)(the integer number of cycles)是未知的。而且，從第一衛(wèi)星到接收機(jī)的周期 數(shù)與從第二衛(wèi)星到接收機(jī)的周期數(shù)之間的差是未知的。通過(guò)標(biāo)示“_1”、“0”、“+1”、“+2”圖示了圖1中GNSS信號(hào)載波的一些連續(xù)周期的
幅度峰值。這直觀地圖示了關(guān)于周期數(shù)的整數(shù)模糊度。通過(guò)標(biāo)示“0”所表示的峰值對(duì)應(yīng)于 從接收機(jī)到衛(wèi)星的特定周期數(shù)。通過(guò)標(biāo)示“+1”所表示的峰值對(duì)應(yīng)于多一個(gè)周期，通過(guò)標(biāo)示 “-1”所表示的峰值對(duì)應(yīng)于少一個(gè)周期，等等。對(duì)接收機(jī)的位置的估計(jì)取決于對(duì)于從衛(wèi)星到 接收機(jī)的正確周期數(shù)的知識(shí)。從第一衛(wèi)星到接收機(jī)的給定周期數(shù)(例如，對(duì)應(yīng)于圖1的左手側(cè)上的標(biāo)示“+1”) 以及從第二衛(wèi)星到接收機(jī)的給定周期數(shù)(例如，對(duì)應(yīng)于圖1的右手側(cè)上的標(biāo)示“-1”)得出 一個(gè)估計(jì)的位置。換句話說(shuō)，可以看出，整數(shù)對(duì)(+1，-1)得出二維圖示中的一個(gè)估計(jì)位置。 每個(gè)衛(wèi)星的周期數(shù)的另一組合得出另一估計(jì)的位置。例如，組合(0，+1)得出二維圖示中的另一估計(jì)的位置。參照?qǐng)D加至圖4將更好地理解這一點(diǎn)。圖加公開了已知接收機(jī)在其中或者至少已知接收機(jī)很可能在其中的二維不確定 性區(qū)域。關(guān)于接收機(jī)在該不確定性圓內(nèi)的知識(shí)可以例如根據(jù)基于粗碼的位置估計(jì)。雖然實(shí) 際GNSS實(shí)現(xiàn)涉及不止一個(gè)二維不確定性區(qū)域，但是通過(guò)僅參照二維未知空間，可以理解載 波相位測(cè)量的基本原理。已知或假設(shè)接收機(jī)的位置處在由所表示的圓限制的不確定性區(qū)域 內(nèi)，但是在該圓內(nèi)的位置還是未知的。圖2b公開了添加了具有箭頭的虛線的圖加的二維不確定性區(qū)域。虛線表示朝向 被稱為衛(wèi)星1的一個(gè)GNSS衛(wèi)星的方向。衛(wèi)星1廣播含有載波的信號(hào)。在不確定性區(qū)域中 表示的平行線是當(dāng)假設(shè)僅衛(wèi)星1的載波用于位置估計(jì)時(shí)，接收機(jī)可以位于其中的線。每條 線對(duì)應(yīng)于通過(guò)衛(wèi)星1廣播的信號(hào)的特定波陣面(wave front)。相鄰波陣面間隔一個(gè)載波波 長(zhǎng)。取決于到衛(wèi)星1的正確周期數(shù)，接收機(jī)可被視為位于這些線中的一條線上。由于整數(shù) 模糊度，正確的位置線是未知的。圖2c表示與圖2b相同的元素，即，不確定性區(qū)域以及由衛(wèi)星1廣播的信號(hào)的載波 波陣面。另外，圖2c包括具有箭頭的第二虛線，其示意性地指示第二 GNSS衛(wèi)星(即，衛(wèi)星 2)的方向。與衛(wèi)星2的方向垂直的那些線表示由衛(wèi)星2廣播的信號(hào)的載波波陣面。取決于 到衛(wèi)星2的正確的周期數(shù)，接收機(jī)可被視為位于這些線中的一條線上。除了從與衛(wèi)星1相關(guān)聯(lián)的載波導(dǎo)出的位置信息之外，由衛(wèi)星2廣播的信號(hào)的載波 也可以用于位置估計(jì)。因此，可以減少不確定性。不是僅能夠假設(shè)接收機(jī)的位置在(圖加 的)圓內(nèi)的某處，或者僅假設(shè)接收機(jī)的位置在圖2b上所表示的直線之一上，現(xiàn)在可以假設(shè) 接收機(jī)的位置在與衛(wèi)星1的波陣面相對(duì)應(yīng)的那些線之一上并且同時(shí)在與衛(wèi)星2相對(duì)應(yīng)的那 些平行線之一上。換句話說(shuō)，通過(guò)使用來(lái)自兩個(gè)衛(wèi)星的載波相位測(cè)量，可以假設(shè)接收機(jī)的位 置是在或者可能是在與衛(wèi)星1的波陣面相關(guān)聯(lián)的線和與衛(wèi)星2的波陣面相關(guān)聯(lián)的線之間 的交叉點(diǎn)上?？梢钥闯?，在圖2c的示例性不確定性區(qū)域內(nèi)存在觀個(gè)線交叉點(diǎn)。這些交叉點(diǎn)對(duì) 應(yīng)于接收機(jī)的觀個(gè)可能的位置。因此，將不確定性區(qū)域內(nèi)的位置估計(jì)問(wèn)題減化成找出接 收機(jī)位于這些交叉點(diǎn)中的哪一個(gè)交叉點(diǎn)上的問(wèn)題。不止兩個(gè)衛(wèi)星可用于估計(jì)接收機(jī)位置。因此，可以在嘗試解決整數(shù)模糊度時(shí)使用 來(lái)自又一衛(wèi)星的信號(hào)的載波。圖2d表示與圖2c相同的元素，即，不確定性區(qū)域以及由衛(wèi)星1和由衛(wèi)星2廣播的 信號(hào)的載波波陣面。另外，圖2d包括具有箭頭的第三虛線，其指示了第三GNSS衛(wèi)星(即， 衛(wèi)星幻的方向。因此，表示了與衛(wèi)星3相關(guān)聯(lián)的第三載波波陣面集合。添加在圖2d上并且在圖案上與圖2c的示例性的觀個(gè)交叉點(diǎn)重疊的第三波陣面 集合提供了用于輔助解決整數(shù)模糊度的附加信息。與衛(wèi)星3相關(guān)聯(lián)的波陣面和與衛(wèi)星1及 衛(wèi)星2相關(guān)聯(lián)的波陣面之間的交叉點(diǎn)的契合程度提供了關(guān)于一個(gè)特定交叉點(diǎn)是正確位置 的概率的指示。例如，三元組(0，0，0)可以直觀地被認(rèn)為提供了高度可能的波陣面組合。接 收機(jī)很可能位于與波陣面的三元組(0，0，0)相對(duì)應(yīng)的交叉點(diǎn)處。然而，這不是唯一可能的 交叉點(diǎn)(也稱為節(jié)點(diǎn))。為了向(如圖2c所示)與衛(wèi)星1和衛(wèi)星2相關(guān)聯(lián)的波陣面的每個(gè)交叉點(diǎn)指派作 為正確位置的概率，可以逐一考慮每個(gè)交叉點(diǎn)。圖加圖示了所考慮或搜索的特定交叉點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)。特定交叉點(diǎn)或搜索節(jié)點(diǎn)位置(使用圖加的標(biāo)記)是(+2，0)，8卩，與衛(wèi)星1相關(guān)聯(lián)的 波陣面“+2”，與衛(wèi)星2相關(guān)聯(lián)的波陣面“0”。搜索節(jié)點(diǎn)距離與衛(wèi)星3相關(guān)聯(lián)的最近波陣面 的遠(yuǎn)近程度可以直觀地被視為提供了關(guān)于搜索節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于正確位置的概率的指示。與衛(wèi)星3相關(guān)聯(lián)的波陣面“+2”是距離搜索節(jié)點(diǎn)(+2，0)最近的波陣面。然而，與 衛(wèi)星3相關(guān)聯(lián)的波陣面“+2”相對(duì)遠(yuǎn)離該搜索節(jié)點(diǎn)，S卩，重疊匹配并不良好。這導(dǎo)致三元組 (+2,0, +2)相對(duì)不可能對(duì)應(yīng)于正確的位置?？梢钥紤]與衛(wèi)星1相關(guān)聯(lián)的波陣面和與衛(wèi)星2相關(guān)聯(lián)的波陣面的每個(gè)組合，并且 可以向這些整數(shù)組合(也被稱為“模糊度”或“整數(shù)模糊度”)中的每一個(gè)指派概率。這在 圖3中被示出。與每個(gè)交叉點(diǎn)或搜索節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的垂直箭頭給出了關(guān)于搜索節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于正 確位置的概率的指示。注意到，圖3上示出的概率是示例性的，并且不一定對(duì)應(yīng)于圖2d和 圖加中示出的情形。圖3示出了配對(duì)(0，0)在不確定性區(qū)域內(nèi)具有顯著概率(predominant probability)。高度可能的是，該整數(shù)配對(duì)對(duì)應(yīng)于可以從其最為精確地導(dǎo)出接收機(jī)位置的 lE石；1 角牟(integer solution)。圖4示出了另一示例性概率映射，其中，通過(guò)垂直箭頭來(lái)指示與波陣面的每個(gè)交 叉點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的概率。然而，在圖4中，與配對(duì)(0，0)和(+1，-1)相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)搜索節(jié)點(diǎn)具有 幾乎相等的概率。在該情形下，高度可能的是這兩個(gè)整數(shù)配對(duì)之一對(duì)應(yīng)于可以從其最為精 確地導(dǎo)出接收機(jī)位置的正確整數(shù)解。因此，GNSS整數(shù)解算問(wèn)題在于以最高可能的置信度估計(jì)針對(duì)模糊度的正確整數(shù)值 集合的問(wèn)題，以便提供高精確度的GNSS定位。它可以包括使用統(tǒng)計(jì)測(cè)量，掃描通過(guò)可能的 整數(shù)組合或搜索節(jié)點(diǎn)(如圖2所示)，以便評(píng)估哪個(gè)組合是正確的組合。3.數(shù)學(xué)公式和進(jìn)一步的考慮3. 1觀測(cè)等式通過(guò)下式提供線性GNSS觀測(cè)等式y(tǒng) = Aa+Bb+e(1)其中y是m階的GPS觀測(cè)向量(可觀測(cè)量的向量)，a和b分別是具有維度η和ρ的未知參數(shù)向量，A和B表示從所使用的GNSS模型的線性化觀測(cè)等式導(dǎo)出的設(shè)計(jì)矩陣，以及e是噪聲向量(殘差)。參數(shù)向量a的條目是未知的整數(shù)載波相位模糊度，其以周期為單位來(lái)表達(dá)，即 a e τ。其余參數(shù)是所謂的基線參數(shù)(baseline parameters)，即b e Rp，包括例如大氣延 遲(參見(jiàn)[1]，章節(jié)2. 2和3. 1)。當(dāng)觀測(cè)值的數(shù)目增加時(shí)，噪聲向量變成根據(jù)正態(tài)分布的表 現(xiàn)形式。觀測(cè)向量y可以包括在可用的很多頻率上并且在所有觀測(cè)歷元(observation epochs)上累積的相位觀測(cè)值和碼觀測(cè)值。因此，基于來(lái)自用于確定接收機(jī)的位置的多個(gè)衛(wèi) 星的一個(gè)或多個(gè)頻率，利用很多觀測(cè)值而一般化了在以上章節(jié)“ [2. GNSS整數(shù)解算問(wèn)題的 基本原理]”中所描述的問(wèn)題。觀測(cè)等式可以考慮很多觀測(cè)數(shù)據(jù)以及很多類型的觀測(cè)數(shù)據(jù)。例如，從差分GPS(DGPS)系統(tǒng)獲得的差分?jǐn)?shù)據(jù)。DGPS使用一個(gè)或多個(gè)參考站，所述參考站的位置是精確 已知的。這使得能夠計(jì)算在一個(gè)時(shí)刻的電離層效應(yīng)、衛(wèi)星時(shí)鐘漂移、衛(wèi)星星表誤差。最初開 發(fā)的DGPS技術(shù)是為了補(bǔ)償在打開GPS所謂的“選擇性可用性(SA) ”特征時(shí)所添加的故意時(shí) 鐘誤差。在2000年已經(jīng)永久關(guān)閉了 SA特征，但是DGPS技術(shù)對(duì)補(bǔ)償在特定時(shí)間段期間造成 合理恒定延遲的效應(yīng)仍然有用。因此，可以向接收機(jī)提供該信息，接收機(jī)可以考慮該信息用 于改進(jìn)位置估計(jì)精確度。換句話說(shuō)，DGPS參考站傳送要由GNSS接收機(jī)使用的差分校正，以 便改進(jìn)位置估計(jì)。這些校正可以作為觀測(cè)值集成到觀測(cè)等式中，而不影響在GNSS整數(shù)模糊 度解算問(wèn)題背后的一般原理。等式系統(tǒng)(1)和與其解算相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題對(duì)于以下原因來(lái)說(shuō)是特別的。等式涉及實(shí) 數(shù)未知量(基線參數(shù)b)和整數(shù)未知量(整數(shù)模糊度a)。對(duì)于在已知一些未知量具有整數(shù) 值的情況下處理等式系統(tǒng)的解算來(lái)說(shuō)，技術(shù)還不太成熟。在以上觀測(cè)系統(tǒng)⑴中，未知量的數(shù)目并不等于觀測(cè)值的數(shù)目。存在比未知量的 數(shù)目更多的觀測(cè)值，從而使得系統(tǒng)是超定(overdetermined)的等式系統(tǒng)。統(tǒng)計(jì)屬性可以與 超定系統(tǒng)的每個(gè)可能的解相關(guān)聯(lián)。對(duì)系統(tǒng)的解算在于找到對(duì)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)最可能的解，包括整 數(shù)未知量和實(shí)數(shù)未知量的值?；谳d波相位測(cè)量的GNSS模型的一個(gè)特定特性在于如果可以以高置信度來(lái)標(biāo) 識(shí)整數(shù)解(即，在正確解的概率接近于一的情況下)，則這提供了非常精確的解(高達(dá)厘米 級(jí)別的精確度)。然而，整數(shù)模糊度解算具有的風(fēng)險(xiǎn)是在一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星和頻帶上的載波 相位模糊度被不正確地定點(diǎn)化(fixed)。因?yàn)镚NSS GPS信號(hào)具有大約20厘米的載波，如果 載波相位模糊度被設(shè)置成錯(cuò)誤的整數(shù)，則這可能導(dǎo)致分米或者更多的位置誤差。3. 2在時(shí)間上的一般化以及浮點(diǎn)解在以上章節(jié)“ [2. GNSS整數(shù)解算問(wèn)題的基本原理]”中，僅考慮了在時(shí)間上的一個(gè) 快照。然而，通過(guò)使用一系列連續(xù)觀測(cè)值，可以在時(shí)間上改進(jìn)精確度。從一個(gè)衛(wèi)星廣播的載波的相位在第一時(shí)間點(diǎn)上的一個(gè)觀測(cè)值與在第二時(shí)間點(diǎn)上 的另一觀測(cè)值不同。然而，可以跟蹤載波相位，從而使得載波相位模糊度本身并不改變。換 句話說(shuō)，接收機(jī)可以鎖定到一個(gè)載波的相位上。求解等式系統(tǒng)(1)的常用技術(shù)是首先將未知量a視為實(shí)數(shù)，即，浮點(diǎn)數(shù)(即使已知 向量a的未知量是整數(shù))。該方法是有利的，因?yàn)橹T如卡爾曼(Kalman)濾波和最小二乘解 算這樣的公知技術(shù)可以用于導(dǎo)出浮點(diǎn)解，即，用于未知的載波相位模糊度的實(shí)數(shù)集合。即使 沒(méi)有考慮未知的載波相位模糊度(即，在以上等式系統(tǒng)(1)中的參數(shù)向量a的條目)是整 數(shù)值這一事實(shí)，該方法也是有利的。該方法也是有利的，因?yàn)橹灰试S足夠的時(shí)間，則它收斂到正確的整數(shù)解。通過(guò)添 加快照(在各個(gè)歷元處的觀測(cè)值的集合)，并且通過(guò)保存與每個(gè)快照相關(guān)聯(lián)的觀測(cè)值來(lái)改 進(jìn)解(例如，最小二乘解)，出現(xiàn)了收斂解。然而，浮點(diǎn)解的實(shí)際缺點(diǎn)在于盡管它收斂，但是這樣做是費(fèi)時(shí)的。通常，浮點(diǎn)解一 般花費(fèi)數(shù)十分鐘來(lái)針對(duì)厘米級(jí)別的工作進(jìn)行充分收斂。盡管Kalman濾波器可以用于獲得 浮點(diǎn)解，并且該浮點(diǎn)解收斂于對(duì)載波相位模糊度的良好估計(jì)，但是這樣做太費(fèi)時(shí)。需要使該 過(guò)程加速。未知量a是整數(shù)的事實(shí)可以當(dāng)作約束來(lái)使用，用于從浮點(diǎn)解導(dǎo)出整數(shù)值的組合，甚至在浮點(diǎn)解充分收斂到正確的整數(shù)解之前。現(xiàn)在將對(duì)此進(jìn)行解釋。3. 3將浮點(diǎn)解定點(diǎn)化到整數(shù)值定點(diǎn)解存在用于將模糊度定點(diǎn)化到整數(shù)值的已知方法。例如，浮點(diǎn)解被投影或映射到整 數(shù)解。參見(jiàn)出現(xiàn)在 IUGG2003，session G04, Sapporo, Japan 的 Teunissen，P. J. G. (2003)， GNSS Best Integer Equivariant estimation 的章節(jié) 2. 1 和 2. 2 (在此被稱為 “ [3] ” )。這使得能夠更快地獲得定點(diǎn)解。將浮點(diǎn)解定點(diǎn)化到整數(shù)解的原因是使用關(guān)于模 糊度實(shí)際上必須是整數(shù)這一知識(shí)，從而使得如果基于模糊度的浮點(diǎn)值選擇了正確的整數(shù)， 則改進(jìn)并加速了對(duì)其余未知量(即，等式系統(tǒng)(1)中向量b的未知量)的估計(jì)。因此，模 糊度被定點(diǎn)化到最可能的整數(shù)解，以便減少未知量的數(shù)目并且由此增加等式系統(tǒng)的超定性 (over-determination) 0定點(diǎn)化包括將每個(gè)模糊度設(shè)置成整數(shù)值，以及使用整數(shù)值的組合來(lái)減少等式系 統(tǒng)中未知量的數(shù)目。然而，雖然對(duì)模糊度進(jìn)行定點(diǎn)化加快了收斂過(guò)程，但是這是在不正確地 對(duì)模糊度進(jìn)行定點(diǎn)化的風(fēng)險(xiǎn)下進(jìn)行的，這可能導(dǎo)致朝著錯(cuò)誤的解收斂。要注意，模糊度指示了在特定時(shí)刻(例如，當(dāng)初始化系統(tǒng)時(shí)或者在任何其它起始 時(shí)間點(diǎn))接收機(jī)與衛(wèi)星之間載波的未知數(shù)目的周期，并且因而是定點(diǎn)值。因此，濾波器用于 基于所做出的觀測(cè)值來(lái)估計(jì)這些定點(diǎn)值。更確切地，通過(guò)隨時(shí)間收集越來(lái)越多的觀測(cè)值，濾 波器的狀態(tài)向量(尤其包括模糊度)逐漸收斂到表示模糊度的穩(wěn)定整數(shù)值。為了說(shuō)明從衛(wèi)星到接收機(jī)的隨著時(shí)間變化的距離，通常在接收機(jī)中采用鎖相環(huán)來(lái) 跟蹤載波信號(hào)以便確定要添加的附加周期數(shù)，或者從要由濾波器在起始時(shí)間點(diǎn)對(duì)模糊度 估計(jì)的初始值推導(dǎo)出的附加周期數(shù)。最佳整數(shù)等變(BIE)估計(jì)器(參見(jiàn)[3]的“Best Integer Equivariant htimation”的章節(jié)4或[1]的第4章)是估計(jì)器的例子，其中，在沒(méi)有明確實(shí)行單個(gè)正確 的整數(shù)模糊度組合的情況下使用載波相位模糊度的整數(shù)性質(zhì)。BIE方法使用整數(shù)模糊度組 合的加權(quán)平均來(lái)產(chǎn)生解，該解具有總是優(yōu)于其浮點(diǎn)和定點(diǎn)對(duì)應(yīng)部分的精確度或者與其浮點(diǎn) 和定點(diǎn)對(duì)應(yīng)部分的精確度一樣好的精確度(參見(jiàn)[1]的第69頁(yè)的章節(jié)4. 1)。BIE方法的重要計(jì)算方面在于浮點(diǎn)模糊度解應(yīng)當(dāng)被變換成更為正交的空間，以 便加速用于生成在加權(quán)求和中所使用的整數(shù)模糊度組合的過(guò)程(參見(jiàn)[1]，章節(jié)4. 2.2，第 71頁(yè))。這一到更為正交的搜索空間的變換被稱為“Z變換”，并且在例如[1]的第33-36 頁(yè)白勺章節(jié) 3· 1· 4 中或在 Teunissen 白勺 The least-squares ambiguity decorrelation adjustment :a method for fast GPS integer ambiguity estimation， Journal of GeOdeSy，70 :65-82中進(jìn)行了更詳細(xì)的解釋。在[1]的第34頁(yè)的圖3. 6 (第34頁(yè))中示 出了模糊度搜索空間的Z變換的二維例子。如在[1]的第34頁(yè)第3-6行“Due to the high correlation between the individual ambiguities， the search space in the case ofGNSS is extremely elongated，so that the search for the integer solution may take very long. Therefore, the search space is first transformed to a more spherical shape by means of a decorrelation of the original float ambiguities (由于在各個(gè)模糊度之間的高相關(guān)性，在GNSS情況下的搜索空間被極度拉伸，從而使得對(duì) 整數(shù)解的搜索可能耗時(shí)較長(zhǎng)。因此，借助于原始浮點(diǎn)模糊度的解相關(guān)而首先將搜索空間變 換成更接近球形)”中所提及的。
Z變換(在此也被稱為簡(jiǎn)單Z變換)不同于(并且不應(yīng)當(dāng)混淆于)頻域中的傅立 葉變換。ζ變換也不同于(并且不應(yīng)當(dāng)混淆于)從1 實(shí)數(shù)空間到ai整數(shù)空間的浮點(diǎn)值的 映射。4.在模糊度上的加權(quán)也已經(jīng)公開了用于基于所有可能的整數(shù)組合來(lái)估計(jì)接收機(jī)位置的方法。Betti B. ， Crespi M. ， Sanso F.的 A geometric illustration of ambiguity resolution in GPS theory and a Bayesian approach， Manuscripta Geodaetica (1993) 18 :317-330(在此被稱為“[4]”)公開了一種方法，其中不需要求解模糊度，相反該 方法涉及"sum[ming]over all possible ambiguities with proper weights directly derived from the likelihood function(利用直接從似然函數(shù)導(dǎo)出的適當(dāng)權(quán)值對(duì)所有可 能的模糊度求和)”(第3 頁(yè)，左側(cè)欄，注解4. 2)。在[4]中，還建議對(duì)整數(shù)值的一些組合取平均進(jìn)行限制“It has to be underlined that on the practical implementation of. . . in reality we have extended the summation not over the whole grid of ambiguities but just to the closer knots as the function. . . drops very quickly to zero when β attains large
values (要強(qiáng)調(diào)的是，在實(shí)際實(shí)現(xiàn)......時(shí)，實(shí)際上我們并未在模糊度的整個(gè)柵格上擴(kuò)展
總和，而僅僅根據(jù)函數(shù)......擴(kuò)展到較近的結(jié)點(diǎn)......當(dāng)β達(dá)到大的值的時(shí)候很快降至
零)”(第327頁(yè)，右側(cè)欄，第34-39行)。5.要解決的問(wèn)題需要改進(jìn)基于GNSS載波相位測(cè)量來(lái)實(shí)現(xiàn)定位系統(tǒng)，從而以快速、穩(wěn)定和用戶友好 的方式來(lái)獲得接收機(jī)位置的精確估計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例的目的是滿足上述需要。特別地，本發(fā)明的實(shí)施例的目的是在考 慮改進(jìn)可用性的同時(shí)快速獲得穩(wěn)定和精確的解的目標(biāo)的情況下，改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的方法的實(shí) 現(xiàn)。本發(fā)明的實(shí)施例包括如在權(quán)利要求中限定的方法、裝置、漫游器、網(wǎng)絡(luò)站、計(jì)算機(jī) 程序和計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。


現(xiàn)在將結(jié)合附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中圖1示意性示出了具有兩個(gè)衛(wèi)星和一個(gè)接收機(jī)的GNSS，用于圖示本發(fā)明的背景技 術(shù)；圖加示意性示出了已知接收機(jī)的位置處于其中的不確定性區(qū)域，用于圖示本發(fā) 明的背景技術(shù)；圖2b示意性示出了圖加的不確定性區(qū)域，其中表示了與第一衛(wèi)星(衛(wèi)星1)相關(guān) 聯(lián)的波陣面，用于圖示本發(fā)明背景技術(shù)中的一個(gè)載波相位模糊度；圖2c示意性示出了圖加的不確定性區(qū)域和圖2b的波陣面，其中表示了與第二衛(wèi) 星(衛(wèi)星幻相關(guān)聯(lián)的波陣面，用于圖示本發(fā)明背景技術(shù)中的兩個(gè)載波相位模糊度；
圖2d示意性示出了圖加的不確定性區(qū)域以及圖2b和圖2c的波陣面，其中表示 了與第三衛(wèi)星(衛(wèi)星幻相關(guān)聯(lián)的波陣面，用于圖示本發(fā)明背景技術(shù)中的三個(gè)載波相位模糊 度；圖2e與圖2d相同，不同之處是示意性圖示了與整數(shù)載波相位值的組合相對(duì)應(yīng)的 搜索節(jié)點(diǎn)；圖3示意性示出了已知接收機(jī)的位置位于其中的不確定性區(qū)域、與兩個(gè)衛(wèi)星相關(guān) 聯(lián)的波陣面以及與每個(gè)整數(shù)組合相關(guān)聯(lián)的概率，即每個(gè)模糊度的整數(shù)值的每個(gè)集合，用于 圖示本發(fā)明的背景技術(shù)；圖4與圖3相同，不同之處是示出了兩個(gè)搜索節(jié)點(diǎn)具有基本上相同的概率對(duì)應(yīng)于 正確解，用于圖示本發(fā)明的背景技術(shù)；圖fe是圖示了本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖；圖恥圖示了關(guān)于本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施例的收斂速度的示例性益處；圖6a和圖6b是兩個(gè)流程圖，在本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)流程示了 將整數(shù)值指派給浮點(diǎn)解以形成候選集的步驟以及基于第一門限選擇候選集的步驟；圖7圖示了在本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施例中搜索整數(shù)模糊度的樹以選擇候選集 的過(guò)程；圖8是圖示了本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施例的一部分的流程圖；圖9是圖示了本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施例的一部分的流程圖，其中，如果最初選 擇的候選集的數(shù)目不夠，則選擇更多的候選集；圖10是圖示了本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施例的一部分的流程圖，其中，如果最初選 擇的候選集的數(shù)目大于必需的數(shù)目，則排除一些候選集；圖11a、圖lib和圖Ilc是圖示了本發(fā)明的方法的三個(gè)實(shí)施例的流程圖，其中，使用 被調(diào)整的質(zhì)量測(cè)量來(lái)影響加權(quán)平均的形成；圖12圖示了圖Ila至圖Ilc的流程圖的一部分；圖13a和圖1 圖示了圖Ila至圖Ilc中圖示的步驟之一(即，步驟1170)的細(xì) 節(jié)；圖14圖示了在選擇和/或形成候選集的加權(quán)平均之前的殘差的概率分布的換算 (scaling)；圖15是圖示了本發(fā)明的方法的實(shí)施例的流程圖，其中，確定形式上的精確度 (formal precision)和所獲得的精確度(achieved precision)，以便提供關(guān)于位置估計(jì)過(guò) 程的收斂性的指示；圖16a圖示了在圖15中圖示的方法的特定實(shí)施例中圖15的流程圖的一部分；圖16b至圖16e圖示了實(shí)施例的例子，其用于根據(jù)所獲得的精確度針對(duì)形式上的 精確度的收斂來(lái)提供關(guān)于收斂性的指示(例如，“浮點(diǎn)”或“定點(diǎn)”)；圖17a和圖17b圖示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法的流程圖部分，其中，在提供 關(guān)于iFlex解的收斂性的指示的過(guò)程中分別使用無(wú)條件含括和排除門限(unconditional inclusion and exclusion thresholds)；圖18a至圖18d圖示了這樣的例子，其中，在從參照?qǐng)D17a和圖17b描述的實(shí)施例 中導(dǎo)出的實(shí)施例中，基于所獲得的精確度來(lái)提供關(guān)于收斂性的指示；
圖19和圖20是圖示了本發(fā)明的方法的兩個(gè)實(shí)施例的兩個(gè)流程圖，其中，鑒于改進(jìn) 位置估計(jì)，在中斷對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的跟蹤之后，保持衛(wèi)星舊有的(legacy)觀測(cè)值；圖21和圖22是圖示了本發(fā)明的方法的兩個(gè)實(shí)施例的兩個(gè)流程圖，其中，在用于形 成浮點(diǎn)解的濾波器狀態(tài)向量中考慮了模糊度的子集而不是所有觀測(cè)到的模糊度；圖23是依照本發(fā)明的一些實(shí)施例的集成GNSS接收機(jī)系統(tǒng)的框圖；圖M示意性圖示了依照本發(fā)明的一些實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)定位情形；以及圖25示意性圖示了依照本發(fā)明的一些實(shí)施例的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)學(xué)定位情形。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)描述本發(fā)明?？梢宰⒁獾?，具體實(shí)施例用于向本領(lǐng)域技 術(shù)人員提供更好的理解，而并不旨在以任何方式限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍由所附 的權(quán)利要求來(lái)限定。特別地，可以組合貫穿本說(shuō)明書單獨(dú)描述的實(shí)施例，以便在其互不排斥 的程度上形成進(jìn)一步的實(shí)施例。1.候選集選擇發(fā)明人已經(jīng)明顯意識(shí)到，有效地為加權(quán)平均選擇候選者數(shù)目可以以減少的處理要 求來(lái)改進(jìn)估計(jì)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，基于質(zhì)量測(cè)量來(lái)選擇用于形成加權(quán)平均的整數(shù)解，即，整數(shù)候選 集。更確切地，可以選擇具有比基于參考候選集的參考質(zhì)量測(cè)量所確定的門限更優(yōu)的質(zhì)量 測(cè)量的候選集。因而，質(zhì)量測(cè)量(例如，具有最佳質(zhì)量測(cè)量的候選集相對(duì)于濾波器的狀態(tài)向量中 的模糊度的“浮點(diǎn)解”而言的統(tǒng)計(jì)距離)確定了該選擇。因此，用于對(duì)要在加權(quán)平均中使用 的候選集進(jìn)行選擇的門限可以取決于最佳候選集的質(zhì)量測(cè)量，換句話說(shuō)，取決于最佳候選 者與浮點(diǎn)解在統(tǒng)計(jì)上相距多遠(yuǎn)。最佳候選集與浮點(diǎn)解相距越遠(yuǎn)，則門限可以被設(shè)置得越低， 從而使得相比于在統(tǒng)計(jì)上接近浮點(diǎn)解的最佳候選集，為加權(quán)平均選擇更大數(shù)目的候選集。 這改進(jìn)了加權(quán)平均的可靠性。該過(guò)程的優(yōu)點(diǎn)包括-不需要在一個(gè)點(diǎn)定點(diǎn)化整數(shù)模糊度，從而使得消除了錯(cuò)誤地定點(diǎn)化整數(shù)模糊度 的風(fēng)險(xiǎn)；-所選候選集的加權(quán)平均更快地收斂到正確的整數(shù)解，從而使得不需要在能夠執(zhí) 行厘米級(jí)別的工作之前等待數(shù)十分鐘；以及-在嘗試加快浮點(diǎn)解收斂時(shí)，通過(guò)所選候選集的加權(quán)平均而提供的精確度比通過(guò) 對(duì)解進(jìn)行定點(diǎn)化(包括在一個(gè)時(shí)間點(diǎn)定點(diǎn)化一些載波相位模糊度(等式(1)中))所報(bào)告 的精確度更為現(xiàn)實(shí)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，估計(jì)從GNSS信道導(dǎo)出的參數(shù)(即模糊度)包括從多個(gè)GNSS衛(wèi) 星中的每個(gè)GNSS衛(wèi)星獲得GNSS信號(hào)的觀測(cè)值；將觀測(cè)值饋送到具有狀態(tài)向量(其至少包 括GNSS信號(hào)的每個(gè)接收頻率的浮點(diǎn)模糊度)的濾波器，每個(gè)浮點(diǎn)模糊度構(gòu)成了與在GNSS 信號(hào)的接收機(jī)和從其接收GNSS信號(hào)的GNSS衛(wèi)星之間的GNSS信號(hào)的整波長(zhǎng)數(shù)相關(guān)聯(lián)的實(shí) 數(shù)估計(jì)，并且濾波器用于估計(jì)該狀態(tài)向量的每個(gè)浮點(diǎn)模糊度的浮點(diǎn)值；將整數(shù)值指派給所 估計(jì)的浮點(diǎn)值的至少一個(gè)子組，以便定義多個(gè)整數(shù)模糊度候選集；選擇第一數(shù)目的候選集，其具有優(yōu)于第一門限的質(zhì)量測(cè)量，其中，基于參考候選集的參考質(zhì)量測(cè)量來(lái)確定第一門限； 以及獲得所選候選集的加權(quán)平均，每個(gè)候選集基于其質(zhì)量測(cè)量而在加權(quán)平均中被加權(quán)。后續(xù)操作中的模糊度可以用于確定接收機(jī)的位置或者可以用于在可用來(lái)擴(kuò)增 (augment)漫游器的位置信息的網(wǎng)絡(luò)側(cè)(例如，在網(wǎng)絡(luò)處理器中)準(zhǔn)備數(shù)據(jù)。圖fe是圖示了本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。通過(guò)圖fe的流程示的 方法100是用于估計(jì)從對(duì)于確定位置有用的GNSS信號(hào)所導(dǎo)出的參數(shù)的方法。要估計(jì)的參數(shù)是關(guān)于等式(1)(參見(jiàn)背景技術(shù)部分)所描述的未知參數(shù)向量的未 知參數(shù)。也就是說(shuō)，這些參數(shù)包括形成向量a的未知整數(shù)載波相位模糊度，以及形成向量b 的實(shí)數(shù)基線參數(shù)。每個(gè)衛(wèi)星每個(gè)觀測(cè)載波(即，每個(gè)觀測(cè)頻率，或者更一般地，獲得了觀測(cè)值的每個(gè) 頻率)僅有一個(gè)未知的整數(shù)載波相位模糊度，即，一個(gè)未知的整周期數(shù)。如果每個(gè)衛(wèi)星發(fā) 射三個(gè)載波，即，例如1575，42MHz載波(GPSL1頻帶)>1227, 60MHz載波(GPS L2頻帶)和 1176，45MHz載波(GPS L5頻帶)，并且如果觀測(cè)到所有三個(gè)頻率(或者更一般地，如果獲得 了所有三個(gè)頻率的觀測(cè)值)，如果觀測(cè)到來(lái)自10個(gè)GNSS衛(wèi)星的信號(hào)(或者更一般地，如果 獲得了 10個(gè)GNSS衛(wèi)星的觀測(cè)值)，則存在30個(gè)未知的整數(shù)載波相位模糊度。換句話說(shuō)，向 量a的維度是30。取決于接收機(jī)和衛(wèi)星，有可能每個(gè)衛(wèi)星僅觀測(cè)一個(gè)頻率(或者更一般地，獲得一 個(gè)頻率的觀測(cè)值)，或者每個(gè)衛(wèi)星觀測(cè)兩個(gè)或更多頻率(或者更一般地，獲得兩個(gè)或更多頻 率的觀測(cè)值)。然而，觀測(cè)(或者更一般地，獲得觀測(cè)值)和使用所有可用的頻率是有益的， 因?yàn)檫@增加了系統(tǒng)的超定特征。存在很多由所使用的GNSS模型提供的基線參數(shù)。向量b的維度取決于所使用的 GNSS模型。典型的GNSS模型包括但不限于針對(duì)以下內(nèi)容的參數(shù)位置(X，y，ζ)、時(shí)間(t) 以及諸如電離層和對(duì)流層這樣的大氣影響。GNSS信號(hào)包括來(lái)自GNSS衛(wèi)星的信號(hào)。這可以包括對(duì)于來(lái)自屬于不同GNSS基礎(chǔ)設(shè) 施的衛(wèi)星的信號(hào)(即，例如來(lái)自GPS和GL0NASS衛(wèi)星這二者的信號(hào))的同時(shí)使用。該方法、要估計(jì)的參數(shù)以及GNSS信號(hào)對(duì)確定GNSS接收機(jī)的位置是有用的。該方法包括用于從衛(wèi)星獲得GNSS信號(hào)的觀測(cè)值(步驟120)的步驟或過(guò)程。這包 括接收(即，獲取)信號(hào)，以及在一個(gè)時(shí)間點(diǎn)確定或測(cè)量來(lái)自GNSS衛(wèi)星的GNSS信號(hào)的載 波相位。這還包括在時(shí)間上跟蹤載波相位。這還可以包括在一個(gè)頻率上確定來(lái)自GNSS 衛(wèi)星的碼的到達(dá)時(shí)間。這還可以包括檢索先前已經(jīng)測(cè)量并存儲(chǔ)用于稍后處理(后處理) 的觀測(cè)值。用于獲得120觀測(cè)值的這個(gè)步驟或過(guò)程生成或檢索(S卩，輸出)構(gòu)成等式(1) 的向量y的一系列觀測(cè)值。這些觀測(cè)值不僅是在一個(gè)時(shí)間點(diǎn)上獲得的，而且是被順序測(cè)量 的(盡管可以從儲(chǔ)存器中分批檢索而不是順序處理這些觀測(cè)值)。在步驟或過(guò)程140中，觀測(cè)值被饋送到濾波器(諸如Kalman濾波器)中，該濾波器 使用觀測(cè)值來(lái)估計(jì)未知參數(shù)的值。濾波器具有狀態(tài)向量，其含有每一個(gè)未知參數(shù)的值。觀 測(cè)值被饋送到濾波器中并且狀態(tài)向量相應(yīng)地被更新。對(duì)于接近實(shí)時(shí)(有時(shí)被稱為實(shí)時(shí))的 處理，通常按照歷元(by epoch)來(lái)順序處理觀測(cè)值，而對(duì)于后處理，可以一起處理多個(gè)歷元 的觀測(cè)值。狀態(tài)向量至少包括對(duì)于每一個(gè)未知的整數(shù)載波相位模糊度的實(shí)數(shù)估計(jì)。整數(shù)載波相位模糊度的這些實(shí)數(shù)估計(jì)中的每一個(gè)在此被稱為“浮點(diǎn)模糊度”。對(duì)于GNSS信號(hào)的每個(gè)接收頻率，每個(gè)衛(wèi)星存在一個(gè)浮點(diǎn)模糊度。GNSS信號(hào)的接收 頻率的浮點(diǎn)模糊度是與在GNSS信號(hào)的接收機(jī)和廣播該GNSS信號(hào)的GNSS衛(wèi)星之間的GNSS 信號(hào)的整波長(zhǎng)數(shù)或整周期數(shù)相關(guān)聯(lián)的實(shí)數(shù)估計(jì)。浮點(diǎn)模糊度可以是在接收機(jī)和GNSS衛(wèi)星 之間的GNSS信號(hào)的整波長(zhǎng)數(shù)或整周期數(shù)的實(shí)數(shù)估計(jì)。浮點(diǎn)模糊度還可以是以下二者之間的整數(shù)差的實(shí)數(shù)估計(jì)(單差模糊度 (single-differenced ambiguity))在接收機(jī)和第一GNSS衛(wèi)星之間的GNSS信號(hào)的第一整 周期數(shù)，以及在接收機(jī)和第二 GNSS衛(wèi)星之間的GNSS信號(hào)的第二整周期數(shù)。浮點(diǎn)模糊度還 可以是以下二者之間的整數(shù)差的實(shí)數(shù)估計(jì)(單差模糊度)在第一接收機(jī)和GNSS衛(wèi)星之間 的GNSS信號(hào)的第一整周期數(shù)，以及在第二接收機(jī)和同一 GNSS衛(wèi)星之間的GNSS信號(hào)的第二 整周期數(shù)。浮點(diǎn)模糊度還可以是多個(gè)差值的整數(shù)差的實(shí)數(shù)估計(jì)(雙差模糊度 (double-differenced ambiguity))；也就是，第一單差模糊度例如被形成為以下二者之間 的差在第一接收機(jī)和第一GNSS衛(wèi)星之間的GNSS信號(hào)的第一整周期數(shù)，以及在第二接收機(jī) 和第一 GNSS衛(wèi)星之間的GNSS信號(hào)的第二整周期數(shù)；第二單差模糊度例如被形成為以下二 者之間的差在第一接收機(jī)和第二GNSS衛(wèi)星之間的GNSS信號(hào)的第三整周期數(shù)，以及在第二 接收機(jī)和第二衛(wèi)星之間的GNSS信號(hào)的第四整周期數(shù)；并且雙差模糊度被形成為在第一單 差模糊度和第二單差模糊度之間的差。無(wú)論是無(wú)差、單差還是雙差，這就是為什么將接收頻率的浮點(diǎn)模糊度定義為與整 波長(zhǎng)數(shù)或整周期數(shù)相關(guān)聯(lián)的實(shí)數(shù)估計(jì)的原因。濾波器為狀態(tài)向量的每個(gè)浮點(diǎn)模糊度估計(jì)浮點(diǎn)值。濾波器的輸出是浮點(diǎn)解，其包 括狀態(tài)向量的每個(gè)浮點(diǎn)模糊度的浮點(diǎn)值。就Kalman濾波器、順序最小二乘估計(jì)器、穩(wěn)健估計(jì)或其它可比較的數(shù)據(jù)處理方案 而言，可以很容易實(shí)現(xiàn)濾波過(guò)程。Kalman濾波技術(shù)在GNSS數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域中是很成熟的，并 且一般能夠處理一個(gè)或多個(gè)參數(shù)具有時(shí)變屬性的狀態(tài)描述。在“Introduction to Random Signals and Applied Kalman Filtering，，，Brown, R. G, &Hwang, P. Y. C. , John Wiley & Sons, 3rd Ed, ISBN :0-471-12839-2中可以找到應(yīng)用于GPS數(shù)據(jù)處理的Kalman濾波的描述。通過(guò)允許整數(shù)載波相位模糊度采用實(shí)值來(lái)獲得浮點(diǎn)解。然后應(yīng)用以下約束載波 相位模糊度是整數(shù)。也就是，整數(shù)值被指派給形成浮點(diǎn)解的每個(gè)浮點(diǎn)值。在步驟或過(guò)程160 中，整數(shù)值被指派給每個(gè)所估計(jì)的浮點(diǎn)值，以便定義多個(gè)整數(shù)模糊度候選集。由于存在不止 一種方法來(lái)將整數(shù)值指派給浮點(diǎn)解的浮點(diǎn)值，因此步驟160導(dǎo)致定義多個(gè)整數(shù)模糊度候選 集，即，在特定程度上與浮點(diǎn)解相對(duì)應(yīng)的整數(shù)值的多個(gè)組合。例如，讓我們想象浮點(diǎn)解包括七個(gè)浮點(diǎn)值，因?yàn)橛^測(cè)了七個(gè)頻率(或者更一般地， 獲得了七個(gè)頻率的觀測(cè)值)。在一個(gè)時(shí)間點(diǎn)上的浮點(diǎn)解可以例如由以下構(gòu)成(2. 11,3. 58，-0. 52，-2. 35，1. 01,0. 98，1. 50)在該例中，浮點(diǎn)值“2. 11”是以下二者之間的實(shí)數(shù)估計(jì)差-通過(guò)步驟140的濾波器被估計(jì)為實(shí)數(shù)的在第一頻率上從第一GNSS衛(wèi)星到接收機(jī) 的周期數(shù)；以及-通過(guò)(例如由基于碼的GNSS定位所確定的)粗略估計(jì)方法估計(jì)的在第一頻率上從第一衛(wèi)星到接收機(jī)的周期數(shù)。所謂的粗略估計(jì)方法可以例如提供如圖加至圖2e圖示的不確定性區(qū)域的邊界， 其中，不確定性區(qū)域(其可以是圓)的中心被認(rèn)為是通過(guò)粗略估計(jì)方法估計(jì)的周期數(shù)。如 果所估計(jì)的差是浮點(diǎn)值“2. 11”，則它意味著浮點(diǎn)解包括對(duì)于第一模糊度，周期數(shù)距離不 確定性區(qū)域的中心相差2. 11個(gè)周期。因此浮點(diǎn)值“2. 11”是與在第一頻率上從第一衛(wèi)星到接收機(jī)的整周期數(shù)相關(guān)聯(lián)的 實(shí)數(shù)估計(jì)。存在很多從浮點(diǎn)解形成整數(shù)的集合的可能性。換句話說(shuō)，將浮點(diǎn)解從具有實(shí)坐標(biāo) 的η維空間Rn投影到具有整數(shù)坐標(biāo)的η維空間Zn中可能導(dǎo)致很多不同的整數(shù)向量或整數(shù) 候選集。將浮點(diǎn)解投影到整數(shù)空間中的一個(gè)簡(jiǎn)單方法是將每個(gè)模糊度(即，浮點(diǎn)解的每 個(gè)浮點(diǎn)值)取整到其最接近的整數(shù)值。如果最后的浮點(diǎn)值“1.50”被向下取整到“1”，則這 給出了第一模糊度候選集(2,4, -1, -2,1,1,1)如果浮點(diǎn)值“1. 50”被相反地向上取整到“2”，則提供了第二模糊度候選集(2,4, -1, -2,1,1,2)第二浮點(diǎn)值“3. 58”和第三浮點(diǎn)值“-0. 52”也可以被分別取整到“3”和“0”(仍要 記住使等式系統(tǒng)(1)的殘差e最小化的目的)。這給出了附加的一系列的六個(gè)候選集(2,3, -1, -2,1,1,1)(2,4,0, -2,1,1,1)(2,3,0, -2,1,1,1)(2,3, -1, -2,1,1,2)(2,4,0, -2,1,1,2)(2,3,0, -2,1,1,2)下面將討論如圖fe所示的執(zhí)行Z變換的可選步驟140a。步驟160在于通過(guò)將整數(shù)值指派給浮點(diǎn)值來(lái)形成或定義整數(shù)值的候選集。整數(shù)的 候選集被稱為整數(shù)模糊度候選集。形成整數(shù)模糊度候選集的步驟160包括定義多個(gè)候選集?？梢曰谌舾蓽?zhǔn)則之一 來(lái)確定要定義多少候選集。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)所述指派步驟160來(lái)形成落入圖加至圖加中所示類型的 不確定性區(qū)域內(nèi)的所有候選集。該實(shí)施例具有的優(yōu)點(diǎn)在于如果以非常高的概率已知整數(shù) 的正確組合落入了不確定性區(qū)域內(nèi)，則以同樣高的概率還已知在所考慮的候選集中的一個(gè) 候選集是正確的那個(gè)。然而，候選集的數(shù)目可能變大。例如，如果不確定性區(qū)域?qū)γ總€(gè)模糊 度包括六個(gè)可能的整數(shù)值(大致對(duì)應(yīng)于圖加至圖2e中示出的那種情形)，并且如果在每個(gè) 整數(shù)模糊度候選集中存在七個(gè)模糊度(圖2d和圖加僅示出了三個(gè)模糊度)，則存在67(6 的七次冪)個(gè)候選集，其給出279936個(gè)候選集。將參照?qǐng)D6a和圖6b來(lái)描述該方法的其它實(shí)施例并且特別是步驟160。上述例子涉及在每個(gè)整數(shù)模糊度候選集中的七個(gè)模糊度。然而，這僅是例子，并且 可能有多于或少于七個(gè)模糊度及相應(yīng)的浮點(diǎn)值。
仍然參照?qǐng)D5a，用于選擇候選集的步驟180包括-在步驟160中定義的候選集當(dāng)中，標(biāo)識(shí)出一個(gè)參考候選集，-計(jì)算參考候選集的參考質(zhì)量測(cè)量，其中，參考質(zhì)量測(cè)量表示候選集距離浮點(diǎn)解的 接近程度，-基于參考質(zhì)量測(cè)量來(lái)定義含括門限(inclusionthreshold)，在此被稱為第一門 限，以及-在步驟160中定義的候選集當(dāng)中，選擇具有優(yōu)于第一門限的質(zhì)量測(cè)量的候選集。所選候選集構(gòu)成了步驟180的輸出。第一門限是基于參考候選集距離浮點(diǎn)解的接 近程度來(lái)確定的。這使得能夠針對(duì)最佳候選集有多好來(lái)修整該過(guò)程，這已被認(rèn)為是對(duì)該估 計(jì)過(guò)程的收斂程度的度量。步驟200包括形成在步驟180中選擇的所有候選集的加權(quán)平均，其中，基于候選 集的質(zhì)量測(cè)量或正確性的概率來(lái)確定與每個(gè)候選集相關(guān)聯(lián)的權(quán)重。候選集越可能正確，則 其在加權(quán)平均中的權(quán)重越大。該加權(quán)平均形成了新的浮點(diǎn)解，在此被稱為iFlex解。iFlex 解是一些可能的整數(shù)模糊度結(jié)果(而不是(不確定性區(qū)域內(nèi)的)所有可能的整數(shù)模糊度結(jié) 果)的加權(quán)組合。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)相比于浮點(diǎn)解的收斂時(shí)間，iFlex解以合理的計(jì)算時(shí)間量更快 地收斂到正確解。下面將討論如圖fe所示的執(zhí)行逆Z變換的可選步驟200a。質(zhì)量測(cè)量反映了一個(gè)特定的整數(shù)模糊度候選者符合觀測(cè)值的程度。因此，質(zhì)量測(cè) 量與觀測(cè)殘差的大小(size)成比例。經(jīng)由下面的矩陣內(nèi)積可以計(jì)算適當(dāng)?shù)馁|(zhì)量測(cè)量+ 。
權(quán)利要求
1.一種用于估計(jì)從對(duì)確定位置有用的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)信號(hào)所導(dǎo)出的參數(shù)的 方法，所述方法包括從多個(gè)GNSS衛(wèi)星中的每個(gè)GNSS衛(wèi)星獲得GNSS信號(hào)的觀測(cè)值； 將所述觀測(cè)值饋送到具有狀態(tài)向量的濾波器，所述狀態(tài)向量至少包括所述GNSS信號(hào) 的每個(gè)接收頻率的浮點(diǎn)模糊度，每個(gè)浮點(diǎn)模糊度構(gòu)成了與在所述GNSS信號(hào)的接收機(jī)和從 其接收所述GNSS信號(hào)的GNSS衛(wèi)星之間的所述GNSS信號(hào)的整波長(zhǎng)數(shù)相關(guān)聯(lián)的實(shí)數(shù)估計(jì)，并 且所述濾波器用于估計(jì)所述狀態(tài)向量的每個(gè)浮點(diǎn)模糊度的浮點(diǎn)值；將整數(shù)值指派給所估計(jì)的浮點(diǎn)值的至少一個(gè)子組，以便定義多個(gè)整數(shù)模糊度候選集；確定所述候選集中的每個(gè)候選集的質(zhì)量測(cè)量；確定所述候選集的最佳質(zhì)量測(cè)量；確定具有所述最佳質(zhì)量測(cè)量的候選集的期望值；確定作為所述最佳質(zhì)量測(cè)量與所述期望值之比的誤差測(cè)量；根據(jù)所述誤差測(cè)量來(lái)調(diào)整所述候選集的質(zhì)量測(cè)量；以及基于所調(diào)整的質(zhì)量測(cè)量來(lái)形成所述候選集的子組的加權(quán)平均，其中，以下中的至少一 個(gè)是基于所調(diào)整的質(zhì)量測(cè)量選擇所述候選集的所述子組，以及在所述加權(quán)平均中對(duì)每個(gè) 候選集進(jìn)行加權(quán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其包括通過(guò)調(diào)節(jié)所述浮點(diǎn)解的方差-協(xié)方差矩陣，根 據(jù)所述誤差測(cè)量來(lái)調(diào)整所述候選集的質(zhì)量測(cè)量。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中的至少一個(gè)所述的方法，其包括如果所述誤差測(cè)量在預(yù)定范 圍中，則使用所述誤差測(cè)量來(lái)調(diào)節(jié)所述濾波器的方差-協(xié)方差矩陣。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的至少一個(gè)所述的方法，其包括如果所述誤差測(cè)量大于一， 則使用所述誤差測(cè)量來(lái)調(diào)節(jié)所述濾波器的方差-協(xié)方差矩陣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的至少一個(gè)所述的方法，其中，形成所述加權(quán)平均包括選擇具有優(yōu)于第一門限的質(zhì)量測(cè)量的第一數(shù)目的候選集來(lái)形成所述子組，其中，所述 第一門限是基于參考候選集的參考質(zhì)量測(cè)量來(lái)確定的；以及形成所述子組的所選候選集的加權(quán)平均，每個(gè)候選集基于其質(zhì)量測(cè)量而在所述加權(quán)平 均中進(jìn)行加權(quán)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的至少一個(gè)所述的方法，其包括使用所述加權(quán)平均來(lái)估計(jì) 所述GNSS信號(hào)的接收機(jī)的位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求5和6中的至少一個(gè)所述的方法，其中，所述參考候選集是具有最佳質(zhì) 量測(cè)量的候選集。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7中的至少一個(gè)所述的方法，其中，所述候選集的質(zhì)量測(cè)量由殘余 誤差范數(shù)值來(lái)構(gòu)成，候選集的殘余誤差范數(shù)值是對(duì)所述候選集到具有所述浮點(diǎn)模糊度的所 述狀態(tài)向量的統(tǒng)計(jì)距離的度量。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至8中的至少一個(gè)所述的方法，其中，所述第一門限被確定為以下中 的至少一個(gè)所述參考質(zhì)量測(cè)量的分?jǐn)?shù)、所述參考質(zhì)量測(cè)量的倍數(shù)，以及與所述參考質(zhì)量測(cè) 量的距離。
10.根據(jù)權(quán)利要求5至9中的至少一個(gè)所述的方法，其包括如果所選候選集的第一數(shù) 目小于第二門限，則以具有最佳質(zhì)量測(cè)量的非所選候選集開始，按照降序，基于候選集的質(zhì)量測(cè)量來(lái)選擇第二數(shù)目的進(jìn)一步的候選集用于形成所述加權(quán)平均，所述第二數(shù)目由在所選 候選集的第一數(shù)目與定義了要包括在所述加權(quán)平均中的候選集的最小數(shù)目的第二門限之 間的差來(lái)構(gòu)成。
11.根據(jù)權(quán)利要求5至10中的至少一個(gè)所述的方法，其包括如果所選候選集的第一 數(shù)目大于第三門限，則以具有最差質(zhì)量測(cè)量的所選候選集開始，按照降序，在形成所述加權(quán) 平均時(shí)排除第三數(shù)目的所選候選集，其中，所述第三數(shù)目由在所選候選集的第一數(shù)目與定 義了要包括在所述加權(quán)平均中的候選集的最大數(shù)目的第三門限之間的差來(lái)構(gòu)成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中的至少一個(gè)所述的方法，其中，定義所述整數(shù)候選集包括 選擇所述狀態(tài)向量的浮點(diǎn)模糊度的子集，以便形成用于定義所述多個(gè)整數(shù)模糊度候選集的所述狀態(tài)向量的浮點(diǎn)模糊度的子組；以及將整數(shù)值指派給所述子集的浮點(diǎn)模糊度的所估計(jì)的浮點(diǎn)值，以便定義多個(gè)整數(shù)模糊度 候選集。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述選擇包括選擇被連續(xù)跟蹤達(dá)最長(zhǎng)時(shí)間段 的頻率的浮點(diǎn)模糊度，作為所述子集的浮點(diǎn)模糊度。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中的至少一個(gè)所述的方法，其包括由所述濾波器來(lái)估計(jì)所述狀態(tài)向量的每個(gè)浮點(diǎn)模糊度的浮點(diǎn)值以及與所述狀態(tài)向量 相關(guān)聯(lián)的協(xié)方差值；基于所述濾波器的協(xié)方差值來(lái)確定形式上的精確度值，所述形式上的精確度值是對(duì)可 獲得的精確度的度量；確定所述加權(quán)平均的所獲得的精確度值；將所獲得的精確度值與所述形式上的精確度值進(jìn)行比較以獲得收斂值；以及 基于所述收斂值來(lái)指示所述狀態(tài)向量的確定結(jié)果的收斂性。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述收斂值是作為所獲得的精確度值與所述 形式上的精確度值之比而獲得的。
16.根據(jù)權(quán)利要求14和15中的至少一個(gè)所述的方法，其包括 確定當(dāng)所述位置的收斂值優(yōu)于收斂門限時(shí)的時(shí)刻；以及在所確定的時(shí)刻處和在所確定的時(shí)刻之后，指示所述狀態(tài)向量的確定結(jié)果的收斂性。
17.根據(jù)權(quán)利要求14至16中的至少一個(gè)所述的方法，其包括 估計(jì)基于加權(quán)模糊度所確定的接收機(jī)位置的所獲得的精確度；以及如果所述位置的所獲得的精確度優(yōu)于含括門限，則指示所述狀態(tài)向量的確定結(jié)果的收 斂性。
18.根據(jù)權(quán)利要求14至17中的至少一個(gè)所述的方法，其包括 估計(jì)基于加權(quán)模糊度所確定的接收機(jī)位置的所獲得的精確度；以及如果所述位置的所獲得的精確度差于排除門限，則指示所述狀態(tài)向量的確定結(jié)果的非 收斂性。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至18中的至少一個(gè)所述的方法，其包括從所述多個(gè)GNSS衛(wèi)星獲得所述GNSS信號(hào)的至少一個(gè)頻率的觀測(cè)值，以便獲得在多個(gè) 時(shí)刻的觀測(cè)值；基于所述觀測(cè)值隨時(shí)間更新所述狀態(tài)向量的浮點(diǎn)模糊度；確定在跟蹤衛(wèi)星的至少一個(gè)信號(hào)時(shí)發(fā)生了中斷；以及將發(fā)生了跟蹤中斷的所述至少一個(gè)信號(hào)的狀態(tài)向量的浮點(diǎn)模糊度維持為在發(fā)生跟蹤 中斷之前的值。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，如果至少一個(gè)信號(hào)的觀測(cè)值對(duì)于至少一個(gè)所 述時(shí)刻不可用，則確定在跟蹤衛(wèi)星的所述至少一個(gè)信號(hào)時(shí)發(fā)生了中斷。
21.根據(jù)權(quán)利要求19和20中的至少一個(gè)所述的方法，其中，如果發(fā)生了周跳，則確定在 跟蹤衛(wèi)星的至少一個(gè)信號(hào)時(shí)發(fā)生了中斷。
22.根據(jù)權(quán)利要求19至21中的至少一個(gè)所述的方法，其包括如果在信號(hào)的跟蹤中斷 之后，所述信號(hào)的跟蹤恢復(fù)，則將發(fā)生了跟蹤中斷的信號(hào)的狀態(tài)向量的浮點(diǎn)模糊度維持為 在發(fā)生跟蹤中斷之前的值，作為第一浮點(diǎn)模糊度，并且在恢復(fù)跟蹤之后，將所述信號(hào)的第二 浮點(diǎn)模糊度引入到所述狀態(tài)向量中。
23.一種用于估計(jì)從對(duì)確定位置有用的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)信號(hào)所導(dǎo)出的參數(shù) 的裝置，所述裝置包括接收機(jī)，所述接收機(jī)適于從多個(gè)GNSS衛(wèi)星中的每個(gè)GNSS衛(wèi)星獲得GNSS信號(hào)的觀測(cè)值；濾波器，所述濾波器具有至少包括所述GNSS信號(hào)的每個(gè)接收頻率的浮點(diǎn)模糊度的狀 態(tài)向量，每個(gè)浮點(diǎn)模糊度構(gòu)成了與在所述GNSS信號(hào)的接收機(jī)和從其接收到所述GNSS信號(hào) 的GNSS衛(wèi)星之間的所述GNSS信號(hào)的整波長(zhǎng)數(shù)相關(guān)聯(lián)的實(shí)數(shù)估計(jì)，并且所述濾波器用于估 計(jì)所述狀態(tài)向量的每個(gè)浮點(diǎn)模糊度的浮點(diǎn)值；以及 處理元件，所述處理元件適于將整數(shù)值指派給所估計(jì)的浮點(diǎn)值的至少一個(gè)子組，以便定義多個(gè)整數(shù)模糊度候選集； 確定每個(gè)候選集的質(zhì)量測(cè)量； 確定所述候選集的最佳質(zhì)量測(cè)量； 確定具有所述最佳質(zhì)量測(cè)量的候選集的期望值； 確定作為所述最佳質(zhì)量測(cè)量與所述期望值之比的誤差測(cè)量； 根據(jù)所述誤差測(cè)量來(lái)調(diào)整所述候選集的質(zhì)量測(cè)量；以及 基于所調(diào)整的質(zhì)量測(cè)量來(lái)獲得所述候選集的子組的加權(quán)平均， 其中，以下中的至少一個(gè)是基于所調(diào)整的質(zhì)量測(cè)量選擇所述候選集的所述子組，以及 在所述加權(quán)平均中對(duì)每個(gè)候選集進(jìn)行加權(quán)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其中，所述處理元件適于通過(guò)調(diào)節(jié)所述浮點(diǎn)解的方 差-協(xié)方差矩陣，根據(jù)所述誤差測(cè)量來(lái)調(diào)整所述候選集的質(zhì)量測(cè)量。
25.根據(jù)權(quán)利要求23和M中的至少一個(gè)所述的裝置，其中，所述處理元件適于如果 所述誤差測(cè)量在預(yù)定范圍中，則使用所述誤差測(cè)量來(lái)調(diào)節(jié)所述濾波器的方差-協(xié)方差矩 陣。
26.根據(jù)權(quán)利要求23至25中的至少一個(gè)所述的裝置，其中，所述處理元件適于如果 所述誤差測(cè)量大于一，則使用所述誤差測(cè)量來(lái)調(diào)節(jié)所述濾波器的方差-協(xié)方差矩陣。
27.根據(jù)權(quán)利要求23至沈中的至少一個(gè)所述的裝置，其中，為了形成所述加權(quán)平均，所 述處理元件適于選擇具有優(yōu)于第一門限的質(zhì)量測(cè)量的第一數(shù)目的候選集來(lái)形成所述子組，其中，所述第一門限是基于參考候選集的參考質(zhì)量測(cè)量來(lái)確定的；以及形成所述子組的所選候選集的加權(quán)平均，每個(gè)候選集基于其質(zhì)量測(cè)量而在所述加權(quán)平 均中進(jìn)行加權(quán)。
28.根據(jù)權(quán)利要求23至27中的至少一個(gè)所述的裝置，其包括使用所述加權(quán)平均來(lái)估 計(jì)所述GNSS信號(hào)的接收機(jī)的位置。
29.根據(jù)權(quán)利要求27和觀中的至少一個(gè)所述的裝置，其中，所述參考候選集是具有最 佳質(zhì)量測(cè)量的候選集。
30.根據(jù)權(quán)利要求27至四中的至少一個(gè)所述的裝置，其中，所述候選集的質(zhì)量測(cè)量由 殘余誤差范數(shù)值來(lái)構(gòu)成，候選集的殘余誤差范數(shù)值是對(duì)所述候選集到具有所述浮點(diǎn)模糊度 的所述狀態(tài)向量的統(tǒng)計(jì)距離的度量。
31.根據(jù)權(quán)利要求27至30中的至少一個(gè)所述的裝置，其中，所述處理元件適于將所述 第一門限確定為以下中的至少一個(gè)所述參考質(zhì)量測(cè)量的分?jǐn)?shù)、所述參考質(zhì)量測(cè)量的倍數(shù)， 以及與所述參考質(zhì)量測(cè)量的距離。
32.根據(jù)權(quán)利要求27和31中的至少一個(gè)所述的裝置，其中，所述處理元件適于如果 所選候選集的第一數(shù)目小于第二門限，則以具有最佳質(zhì)量測(cè)量的非所選候選集開始，按照 降序，基于候選集的質(zhì)量測(cè)量來(lái)選擇第二數(shù)目的進(jìn)一步的候選集用于形成所述加權(quán)平均， 所述第二數(shù)目由在所選候選集的第一數(shù)目與定義了要包括在所述加權(quán)平均中的候選集的 最小數(shù)目的第二門限之間的差來(lái)構(gòu)成。
33.根據(jù)權(quán)利要求27至32中的至少一個(gè)所述的裝置，其中，所述處理元件適于如果 所選候選集的第一數(shù)目大于第三門限，則以具有最差質(zhì)量測(cè)量的所選候選集開始，按照降 序，在形成所述加權(quán)平均時(shí)排除第三數(shù)目的所選候選集，其中，所述第三數(shù)目由在所選候選 集的第一數(shù)目與定義了要包括在所述加權(quán)平均中的候選集的最大數(shù)目的第三門限之間的 差來(lái)構(gòu)成。
34.根據(jù)權(quán)利要求23至33中的至少一個(gè)所述的裝置，其中，為了定義所述整數(shù)候選集， 所述處理元件適于選擇所述狀態(tài)向量的浮點(diǎn)模糊度的子集，以便形成用于定義所述多個(gè)整數(shù)模糊度候選 集的所述狀態(tài)向量的浮點(diǎn)模糊度的子組；以及將整數(shù)值指派給所述子集的浮點(diǎn)模糊度的所估計(jì)的浮點(diǎn)值，以便定義多個(gè)整數(shù)模糊度 候選集。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的裝置，其中，所述處理元件適于選擇被連續(xù)跟蹤達(dá)最長(zhǎng)時(shí) 間段的頻率的浮點(diǎn)模糊度，作為所述子集的浮點(diǎn)模糊度。
36.根據(jù)權(quán)利要求23至35中的至少一個(gè)所述的裝置，其中所述濾波器適于估計(jì)所述 狀態(tài)向量的每個(gè)浮點(diǎn)模糊度的浮點(diǎn)值以及與所述狀態(tài)向量相關(guān)聯(lián)的協(xié)方差值；并且所述處理元件適于基于所述濾波器的協(xié)方差值來(lái)確定形式上的精確度值，所述形式上的精確度值是對(duì)可 獲得的精確度的度量；確定所述加權(quán)平均的所獲得的精確度值；將所獲得的精確度值與所述形式上的精確度值進(jìn)行比較以獲得收斂值；以及基于所述收斂值來(lái)指示所述狀態(tài)向量的確定結(jié)果的收斂性。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的裝置，其中，所述處理元件適于獲得作為所獲得的精確度 值與所述形式上的精確度值之比的所述收斂值。
38.根據(jù)權(quán)利要求36和37中的至少一個(gè)所述的裝置，其中，所述處理元件適于確定當(dāng)所述位置的收斂值優(yōu)于收斂門限時(shí)的時(shí)刻；以及在所確定的時(shí)刻處和在所確定的時(shí)刻之后，指示所述狀態(tài)向量的確定結(jié)果的收斂性。
39.根據(jù)權(quán)利要求36至38中的至少一個(gè)所述的裝置，其中，所述處理元件適于估計(jì)基于加權(quán)模糊度所確定的接收機(jī)位置的所獲得的精確度；以及如果所述位置的所獲得的精確度優(yōu)于含括門限，則指示所述狀態(tài)向量的確定結(jié)果的收 斂性。
40.根據(jù)權(quán)利要求36至39中的至少一個(gè)所述的裝置，其中，所述處理元件適于估計(jì)基于加權(quán)模糊度所確定的接收機(jī)位置的所獲得的精確度；以及如果所述位置的所獲得的精確度差于排除門限，則指示所述狀態(tài)向量的確定結(jié)果的非 收斂性。
41.根據(jù)權(quán)利要求23至40中的至少一個(gè)所述的裝置，其適于從所述多個(gè)GNSS衛(wèi)星獲得所述GNSS信號(hào)的至少一個(gè)頻率的觀測(cè)值，以便獲得在多個(gè) 時(shí)刻的觀測(cè)值；基于所述觀測(cè)值隨時(shí)間更新所述狀態(tài)向量的浮點(diǎn)模糊度；確定在跟蹤衛(wèi)星的至少一個(gè)信號(hào)時(shí)發(fā)生了中斷；以及將發(fā)生了跟蹤中斷的所述至少一個(gè)信號(hào)的狀態(tài)向量的浮點(diǎn)模糊度維持為在發(fā)生跟蹤 中斷之前的值。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的裝置，其適于如果至少一個(gè)信號(hào)的觀測(cè)值對(duì)于至少一個(gè) 所述時(shí)刻不可用，則確定在跟蹤衛(wèi)星的所述至少一個(gè)信號(hào)時(shí)發(fā)生了中斷。
43.根據(jù)權(quán)利要求41和42中的至少一個(gè)所述的裝置，其適于如果發(fā)生了周跳，則確 定在跟蹤衛(wèi)星的至少一個(gè)信號(hào)時(shí)發(fā)生了中斷。
44.根據(jù)權(quán)利要求41至43中的至少一個(gè)所述的裝置，其適于如果在信號(hào)的跟蹤中斷 之后，所述信號(hào)的跟蹤恢復(fù)，則將發(fā)生了跟蹤中斷的信號(hào)的狀態(tài)向量的浮點(diǎn)模糊度維持為 在發(fā)生跟蹤中斷之前的值，作為第一浮點(diǎn)模糊度，并且在恢復(fù)跟蹤之后，將所述信號(hào)的第二 浮點(diǎn)模糊度引入到所述狀態(tài)向量中。
45.漫游器，其包括根據(jù)權(quán)利要求23至44中的任何一個(gè)的裝置。
46.網(wǎng)絡(luò)站，其包括根據(jù)權(quán)利要求23至44中的任何一個(gè)的裝置。
47.包括指令的計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被配置以便當(dāng)在計(jì)算機(jī)處理單元上執(zhí)行 時(shí)，實(shí)現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1至22中的任何一個(gè)的方法。
48.計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其包括以下之一體現(xiàn)了根據(jù)權(quán)利要求47的計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算 機(jī)可讀物理儲(chǔ)存介質(zhì)，以及體現(xiàn)了根據(jù)權(quán)利要求47的計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算機(jī)可讀傳輸介質(zhì)。
全文摘要
提供了用于估計(jì)從GNSS信號(hào)導(dǎo)出的參數(shù)(即，模糊度)的方法和裝置。從多個(gè)GNSS衛(wèi)星中的每個(gè)GNSS衛(wèi)星獲得GNSS信號(hào)的觀測(cè)值(1120)。將所述觀測(cè)值饋送到具有狀態(tài)向量的濾波器(1140)，所述狀態(tài)向量至少包括所述GNSS信號(hào)的每個(gè)接收頻率的浮點(diǎn)模糊度。所述濾波器估計(jì)所述狀態(tài)向量的每個(gè)浮點(diǎn)模糊度的浮點(diǎn)值。將整數(shù)值指派給所估計(jì)的浮點(diǎn)值的至少一個(gè)子組以便定義多個(gè)整數(shù)模糊度候選集(1160)。確定每個(gè)候選集的質(zhì)量測(cè)量。確定候選集的最佳質(zhì)量測(cè)量。確定具有最佳質(zhì)量測(cè)量的候選集的期望值(1170)。確定作為最佳質(zhì)量測(cè)量與期望值之比的誤差測(cè)量。根據(jù)誤差測(cè)量來(lái)調(diào)整候選集的質(zhì)量測(cè)量(1180)。基于所調(diào)整的質(zhì)量測(cè)量形成候選集的子組的加權(quán)平均，其中，以下中的至少一個(gè)是基于所調(diào)整的質(zhì)量測(cè)量(1200)選擇所述候選集的子組以及在所述加權(quán)平均中對(duì)每個(gè)候選集進(jìn)行加權(quán)。在后續(xù)操作中可以使用所述加權(quán)平均的模糊度，以便輔助確定接收機(jī)的位置，或者可以使用所述加權(quán)平均的模糊度以便例如在可用于擴(kuò)增漫游器的位置信息的網(wǎng)絡(luò)處理器中準(zhǔn)備數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G01S19/44GK102124365SQ200980131463
公開日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2009年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月19日
發(fā)明者U·沃爾拉特 申請(qǐng)人:天寶導(dǎo)航有限公司