專利名稱：三個(gè)或更多載波的gnss信號的模糊度估計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的領(lǐng)域?yàn)槿驅(qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及三個(gè)或更多載波的GNSS信號的模糊度估計(jì)。

背景技術(shù)：
全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)包括全球定位系統(tǒng)(GPS)，Glonass，以及所提出的伽利略(Galileo)系統(tǒng)。
每個(gè)GPS衛(wèi)星利用L波段的稱為L1和L2的兩個(gè)射頻連續(xù)地發(fā)射，其頻率分別為1575.42MHz和1227.60MHz。在L1上發(fā)射兩個(gè)信號，一個(gè)用于民用用戶，另一個(gè)用于國防部(DoD)授權(quán)的用戶。在L2上發(fā)射一個(gè)信號，僅用于DoD授權(quán)的用戶，每個(gè)GPS信號具有在L1或L2頻率的載波，偽隨機(jī)噪聲(PRN)碼，以及衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)據(jù)。由每顆衛(wèi)星發(fā)射兩種不同的PRN碼粗/獲取(C/A)碼和加密的精確(P/Y)碼。每個(gè)C/A碼是1023個(gè)比特的唯一序列，其每毫秒重復(fù)。
圖1示意性地說明了一種典型的現(xiàn)有技術(shù)的二載頻情形。接收機(jī)100從可見的任何數(shù)目的衛(wèi)星，例如分別在110、120及130示出的SV1、SV2以及SVm，接收GPS信號。所述信號通過如140示意性地示出的地球大氣層(電離層和對流層)。每個(gè)信號具有兩個(gè)頻率L1和L2。接收機(jī)100從所述信號確定所述衛(wèi)星的每一顆的各自的偽距，PR1、PR2、PRm。如150示意性地示出，大氣和多徑效應(yīng)導(dǎo)致所述信號路徑的變化，這導(dǎo)致所述偽距確定的失真。
由于能夠以約一米的誤差測量所述C/A碼，所以，不使用僅限軍用的P/Y碼的民用接收機(jī)可以在米的誤差范圍內(nèi)確定位置。然而，能夠以0.01-0.05周期(2毫米-1厘米)的準(zhǔn)確度來測量所述L1和L2載波的相位，因此能夠以毫米到厘米的誤差范圍更精確地估計(jì)相對位置。用于精確定位的技術(shù)采用了L1和L2載波相位以及整數(shù)模糊度解算(integer ambiguityresolution)，這是精確衛(wèi)星定位中獲得廣泛研究的領(lǐng)域。
已經(jīng)開發(fā)了許多技術(shù)以可靠地并且快速地確定由衛(wèi)星定位裝置觀測到的載波相位信號中的周期模糊度。模糊度解算技術(shù)通常涉及明確的碼觀測的使用，以及觀測多顆衛(wèi)星以減少潛在的載波相位模糊度，直到做出決定以接受單個(gè)候選。觀測相干產(chǎn)生的載波相位信號進(jìn)一步提高模糊度解算的速度和可靠性。
所述模糊度解算的過程包括三個(gè)步驟 1.估計(jì)每顆衛(wèi)星和載波相位頻段(carrier phase band)的模糊度的近似值， 2.對潛在的模糊度候選進(jìn)行統(tǒng)計(jì)搜索(statistical search)，以找到最佳候選的有序列表，以及 3.確認(rèn)(validation)最上面的模糊度候選。
獲得好的模糊度估計(jì)可顯著減少進(jìn)行統(tǒng)計(jì)搜索和確認(rèn)所需的工作量。
估計(jì)所述載波相位模糊度的經(jīng)典方法是構(gòu)造全局濾波器(估計(jì)器)，其包括如下狀態(tài)(未知參數(shù)) 1.流動(dòng)站坐標(biāo)(x，y，z)， 2.每個(gè)衛(wèi)星以及每個(gè)載波頻帶的載波相位模糊度項(xiàng)， 3.電離層偏移的多余參數(shù)(每顆衛(wèi)星一個(gè))， 4.時(shí)鐘和剩余的對流層偏移參數(shù)(盡管當(dāng)使用觀測的二重差分時(shí)常常忽略這些狀態(tài))。
圖2示出了這樣的現(xiàn)有技術(shù)方案，其中，利用單個(gè)大狀態(tài)向量估計(jì)所有觀測到的衛(wèi)星及兩個(gè)頻率的全部模糊度。在210準(zhǔn)備多顆衛(wèi)星的L1和L2觀測的原始GPS數(shù)據(jù)200，并將其作為準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)集220提供給全局卡爾曼濾波器230。濾波器230為所述L1和L2觀測提供模糊度估計(jì)。
目前，利用全球定位系統(tǒng)(GPS)，可以同時(shí)跟蹤在用戶所在地平線以上的多達(dá)12顆衛(wèi)星。每顆GPS衛(wèi)星在兩個(gè)載波頻率上發(fā)射。因此，必須在所述濾波器中更新的狀態(tài)的數(shù)目等于，例如，41 3個(gè)流動(dòng)站坐標(biāo)狀態(tài)(x，y，z) 12＊2個(gè)模糊度狀態(tài)(對于雙頻相位觀測) 12個(gè)電離層偏移參數(shù) 1個(gè)時(shí)鐘和1個(gè)對流層偏移狀態(tài) 用于更新n狀態(tài)卡爾曼濾波器的浮點(diǎn)操作的數(shù)目近似等于n3(M.GREWAL et al.，KALMAN FILTERINGTHEORY ANDPRACTICE USING MATLAB，second edition，2001，John Wiley&Sons，New York，ISBN0-471-39254-5)。
因此，對于計(jì)算速度和效率，希望將包括在單個(gè)卡爾曼濾波器中的狀態(tài)的數(shù)目最小化。
一旦歐洲伽利略衛(wèi)星系統(tǒng)投入使用，可以同時(shí)使用多達(dá)30顆衛(wèi)星(nSat＝30)。所述伽利略衛(wèi)星被預(yù)期在三個(gè)或者可能是四個(gè)載波頻率上發(fā)射。隨著GPS的現(xiàn)代化，將可以使用三個(gè)載波頻率(nFreq＝3)。例如，參見K.DE JONG，F(xiàn)uture GPS and Galileo Signals，GEOINFORMATICS，September 2002(兩頁)；G.HEIN et al.，GalileoFrequency&Signal Design，GPS WORLD，June 2003，pp.30-37；S.CLIATT，GPS Modernization，PROCEEDINGS OF THE GNSS 2003，April 22-252003，Graz Austria。如果同時(shí)處理三個(gè)載波頻率的來自兩個(gè)參考站(nRef＝2)的數(shù)據(jù)，則在單個(gè)濾波器中需要更新的狀態(tài)的數(shù)目等于，例如 3+(nSat＊nFreq＊nRef)+(nSat＊nRef)+(3＊nRef)＝249個(gè)狀態(tài) 即使利用對嵌入式計(jì)算機(jī)能力的預(yù)期的改進(jìn)，很可能單個(gè)濾波器的計(jì)算負(fù)擔(dān)過大。對于許多應(yīng)用而言，例如，對于實(shí)時(shí)位置確定，在給定的時(shí)間間隔內(nèi)得到可靠的估計(jì)是很重要的，例如，每個(gè)數(shù)據(jù)歷元(epoch)一次。此外，增加的處理通常意味著在接收裝置中增加的功率損耗，這對于一些類型的裝置，例如電池供電的便攜單元而言，是很重要的考慮因素。
一種減少大濾波問題的計(jì)算負(fù)擔(dān)的方法是使用分散濾波器。然而，由N.Carlson，F(xiàn)ederated Square Root Filter for Decentralized ParallelProcessing，IEEE Transactions on Aerospace and Electrinic Systems，Vol.AES26，No.3，May 1990，所提出的分散卡爾曼濾波的數(shù)學(xué)方法并沒有解決將所述技術(shù)應(yīng)用于載波相位模糊度解算問題的復(fù)雜性。
盡管過去已經(jīng)將分散濾波用于控制系統(tǒng)和估計(jì)問題，并且將其用于現(xiàn)有的雙頻GPS信號的載波相位模糊度解算中，仍需要能夠解決諸如伽利略和現(xiàn)代GPS的具有三個(gè)或更多頻率的未來GNSS系統(tǒng)的技術(shù)。
在衛(wèi)星對衛(wèi)星濾波器中已經(jīng)使用了碼和載波相位。R.Hatch提出將L1/L2窄通道碼與寬通道、雙頻載波相位組合相結(jié)合。參見R.HATCH，Thesynergism of GPS code and carrier phase ambiguities，PROCEEDINGS OFTHE 3RD INTERNATIONAL GEODETIC SYMPOSIUM ONSATELLITE DOPPLER POSITIONING，Las cruces，New Mexico，F(xiàn)ebruary 1982，Vol.2，pp1213-1232，and P.MISRA et al.，GLOBALPOSIONING SYSTEMSIGNALS，MEASUREMENTS，ANDPERFORMANCE，GANJA-JAMUNA PRESS，2001，pp.230-233. 最小誤差相位組合也是已知的，其中測量噪聲在最小誤差意義上平衡電離層偏移。用于推導(dǎo)所述最小誤差相位組合的詳細(xì)理論可參見L.

The best linear combinations of L1 and L2 frequencyobservables in the application of Transit/Doppler and GPS，MANUSCRIPTA GEODETICA 15，1990，PP.17-22。
圖3示出了用于處理當(dāng)前二載波GPS信號數(shù)據(jù)的現(xiàn)有技術(shù)方案，其已在包含軟件包TTC 2.7的Trimble Navigation Limited的產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)，用于雙頻數(shù)據(jù)的后處理。接收機(jī)300為多顆衛(wèi)星提供具有L1和L2的觀測的GPS信號數(shù)據(jù)集305。處理310從GPS信號數(shù)據(jù)集305計(jì)算系數(shù)315。GPS信號數(shù)據(jù)集305和系數(shù)315被提供給三個(gè)濾波處理幾何圖形濾波處理(geometry filter process)320，無幾何圖形電離層濾波處理(geometry-freeionosphere filter process)330，以及無幾何圖形且消電離層碼濾波處理340。幾何圖形濾波處理320使用幾何圖形載波相位組合以獲得所述幾何圖形載波相位組合的模糊度估計(jì)以及相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組(array)325。電離層濾波過程330使用無幾何圖形電離層載波相位組合以獲得所述電離層載波相位組合的模糊度估計(jì)及相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組335。碼濾波處理340使用無幾何圖形并且無電離層的碼載波組合以獲得所述無幾何圖形并且消電離層的碼載波組合的模糊度估計(jì)及相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組345。數(shù)組325、335和345被提供給組合處理350，以得到所有載波相位觀測結(jié)果的模糊度估計(jì)及相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組355。數(shù)組355被提供給浮點(diǎn)解計(jì)算處理360，以計(jì)算位置365。碼濾波器340是單個(gè)寬通道濾波器，其包括多徑建模，但不包括噪聲建模。此現(xiàn)有技術(shù)方案不適于諸如伽利略的具有三個(gè)或更多載波頻率的GNSS。
圖4示意性地說明了三載頻的情況，諸如所提出的伽利略和現(xiàn)代化GPS。接收機(jī)400從可見的任何數(shù)目顆衛(wèi)星，例如，分別示于410、420和430的SV1、SV2和SVm，接收GNSS信號。所述信號通過示意性地示于440的地球大氣層(電離層和對流層)。每個(gè)信號具有三個(gè)或更多頻率f1，f2，……fk。接收機(jī)400從所述信號確定到所述衛(wèi)星的每一顆的各自的偽距，PR1、PR2、PRm。大氣和多徑效應(yīng)導(dǎo)致所述信號路徑的變化，如在450示意性地指出，其導(dǎo)致所述偽距確定的失真。
圖5示出了用于所提出的具有三個(gè)載波頻率的伽利略系統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)方案。接收機(jī)500為多顆衛(wèi)星提供具有三載波觀測的伽利略信號數(shù)據(jù)集505。處理510從伽利略信號數(shù)據(jù)集505計(jì)算系數(shù)515。伽利略信號數(shù)據(jù)集505和系數(shù)515被提供給兩個(gè)濾波處理幾何圖形濾波處理520以及單組(single bank)無幾何圖形濾波處理530。幾何圖形濾波處理520使用幾何圖形載波相位組合以獲得所述幾何圖形載波相位組合的模糊度估計(jì)及相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組525。所述單組無幾何圖形濾波處理530采用每衛(wèi)星的無幾何圖形的濾波器，從而對所有無幾何圖形組合信息生成所述無幾何圖形組合的模糊度估計(jì)及相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的單個(gè)輸出數(shù)組535。數(shù)組525和535被提供給組合處理540，以得到所有載波相位觀測結(jié)果的模糊度估計(jì)及相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組545。數(shù)組545被提供給計(jì)算處理550，以利用整數(shù)最小二乘、確認(rèn)以及位置計(jì)算來計(jì)算固定位置555。所述無幾何圖形濾波器的詳細(xì)描述可以在名為Laboratory Experiment On Carrier PhasePositioning Techniques for GNSS-2(TCAR-Test)，Technical Note WP 2100Use of Physical Space Information，ESA/ESTEC Contract No.12.406/77/NL/DS Rider 1的時(shí)間為1999年12月的Spectra PrecisionTerrasat GmbH的保密報(bào)告中找到。這里所提出的三載波模糊度解算(TCAR)的缺陷在于將所有誤差作為噪聲進(jìn)行處理，使得計(jì)算效率不如人意，并且所產(chǎn)生的模糊度估計(jì)也不盡如人意。
因此，對于具有三個(gè)或更多載波的GNSS信號的模糊度解算，需要有改進(jìn)的方法和系統(tǒng)。


發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，滿足了具有三個(gè)或更多頻率的諸如伽利略和增強(qiáng)的GPS的未來GNSS系統(tǒng)的載波相位模糊度解算的需要。
采用計(jì)算上高效的技術(shù)來獲得所述三個(gè)或更多頻帶的載波相位模糊度的良好近似，顯著減小了統(tǒng)計(jì)搜索所需的工作量，并明顯減少了確認(rèn)負(fù)擔(dān)。
相比于現(xiàn)有的多載波模糊度解算技術(shù)，依照本發(fā)明的實(shí)施例的優(yōu)勢包括濾波器組件(浮點(diǎn)解)的高計(jì)算效率以及獲得單個(gè)測量和測量組合的誤差屬性的更好認(rèn)知的能力。此效率提供了一個(gè)或更多的優(yōu)點(diǎn)。需要更低性能的處理組件，以使得能夠以低成本構(gòu)造接收機(jī)，并且/或者消耗更少的能量。即使可以獲得所述處理能力，大多數(shù)現(xiàn)代CPU通過在無計(jì)算被進(jìn)行時(shí)減少處理器時(shí)鐘頻率和/或?qū)⑺鎏幚韱卧O(shè)置為休眠模式來節(jié)省能量。這是很重要的成本、重量和運(yùn)行時(shí)間因素。并且，對于給定的處理能力，依照本發(fā)明的實(shí)施例能夠使用比現(xiàn)有技術(shù)所能用的更好的計(jì)算模型，從而提高系統(tǒng)性能。



圖1示意性地說明了典型的現(xiàn)有技術(shù)的二載頻情形； 圖2示出了處理二載頻GPS信號數(shù)據(jù)的現(xiàn)有技術(shù)方法； 圖3示出了處理二載頻GPS信號數(shù)據(jù)的進(jìn)一步現(xiàn)有技術(shù)方法； 圖4示意性地說明了現(xiàn)有技術(shù)的提出的三載頻情形； 圖5示出了用于所提出的具有三載頻的伽利略系統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)方案； 圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于GNSS位置確定的體系結(jié)構(gòu)； 圖7示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的GNSS位置確定的進(jìn)一步體系結(jié)構(gòu)； 圖8示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的全因式分解的3+載波模糊度解算濾波器的元件； 圖9示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的單個(gè)濾波器和濾波器組的數(shù)目的概述； 圖10示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無幾何圖形電離層濾波器組的結(jié)構(gòu)； 圖11A示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的典型濾波器組的結(jié)構(gòu)； 圖11B示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供的多個(gè)典型濾波器組的概括結(jié)構(gòu)； 圖12A示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的單個(gè)無幾何圖形碼濾波器組的結(jié)構(gòu)； 圖12B示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的單個(gè)無幾何圖形且消電離層的碼濾波器組的結(jié)構(gòu)； 圖13示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多個(gè)無幾何圖形且消電離層的碼濾波器組的結(jié)構(gòu)； 圖14示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的很多互相正交、無幾何圖形且消電離層的碼濾波器組的結(jié)構(gòu)； 圖15是說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的高級處理方法的流程圖； 圖16是說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)初始化的例子的流程圖； 圖17是說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的在單個(gè)歷元中的系統(tǒng)初始化的例子的流程圖； 圖18示意性說明了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于處理具有三個(gè)或更多載波的GNSS信號數(shù)據(jù)集的方法； 圖19示出了應(yīng)用圖18中的方法獲得3+載波頻率GNSS接收機(jī)的計(jì)算的位置； 圖20示出了進(jìn)一步應(yīng)用圖18中的方法獲得3+載波頻率GNSS接收機(jī)的計(jì)算的位置； 圖21示出了進(jìn)一步應(yīng)用圖18中的方法獲得3+載波頻率GNSS接收機(jī)的計(jì)算的位置； 圖22示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的濾波結(jié)構(gòu)例子； 圖23說明了對應(yīng)于圖22的結(jié)構(gòu)的方法； 圖24說明了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步方法； 圖25示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的GNSS接收機(jī)的架構(gòu)； 圖26示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的GNSS接收機(jī)的架構(gòu)； 圖27示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的GNSS接收機(jī)的架構(gòu)； 圖28示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙系統(tǒng)GNSS接收機(jī)的架構(gòu)； 圖29說明了用于準(zhǔn)備格式化的多頻帶RTK數(shù)據(jù)流的參考接收機(jī)處理器的實(shí)施例； 圖30說明了用于準(zhǔn)備格式化的多頻帶RTK數(shù)據(jù)流的多GNSS參考接收機(jī)處理器的實(shí)施例； 圖31示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的工作模式，在其中采用了單一參考站； 圖32示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的工作模式，其中在網(wǎng)絡(luò)中采用了多個(gè)參考站； 圖33示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的工作模式，在其中采用了多個(gè)單個(gè)參考站； 圖34示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步全因式分解的3+載波模糊度解算濾波器的元件； 圖35示意性說明了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于處理具有三個(gè)或更多載波的GNSS信號數(shù)據(jù)集的進(jìn)一步方法； 圖36示出了應(yīng)用圖35中的方法獲得3+載波頻率GNSS接收機(jī)的計(jì)算的位置； 圖37示出了應(yīng)用圖35中的方法獲得3+載波頻率GNSS接收機(jī)的計(jì)算的位置；以及 圖38示出了應(yīng)用圖35中的方法獲得3+載波頻率GNSS接收機(jī)的計(jì)算的位置。

具體實(shí)施例方式 在本發(fā)明的上下文中，除非通過上下文另外指出，如下術(shù)語具有下面所指出的含義 GALILEO包括計(jì)劃由歐洲航天局計(jì)劃部署的伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。
GLONASS包括蘇聯(lián)部署的Glonass衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。
GNSS(全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))c一般包括GPS、GLONASS以及GALILEO系統(tǒng)，類似的基于衛(wèi)星的可能有時(shí)變得可運(yùn)作的導(dǎo)航系統(tǒng)，以及偽星系統(tǒng)(pseudolite system)。
GPS包括美國國防部部署的NAVSTAR全球定位系統(tǒng)，其當(dāng)前存在，并且利用未來的現(xiàn)代化可以繼續(xù)存在。
偽星，也稱為偽衛(wèi)星，是類似GNSS信號的發(fā)射機(jī)。典型地，偽星是在地球上的。
參考接收機(jī)(或參考站)是在固定位置的GNSS接收機(jī)。
流動(dòng)站是移動(dòng)的GNSS接收機(jī)。
衛(wèi)星是GNSS信號的發(fā)射機(jī)，其意圖包括偽星。
用戶是流動(dòng)站或參考接收機(jī)。
如下記法用于以下的描述

綜述 圖6是用于說明依照本發(fā)明的實(shí)施例的采用三個(gè)或更多載波的GNSS信號的因式分解的模糊度解算來計(jì)算GNSS位置的體系結(jié)構(gòu)的流程圖。GNSS信號數(shù)據(jù)集605是通過在接收機(jī)接收多顆衛(wèi)星的信號而得到的一組觀測數(shù)據(jù)。GNSS信號數(shù)據(jù)集605被提供給準(zhǔn)備濾波數(shù)據(jù)的元件610，然后所得到的準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)615被提供給元件620，所述元件620對該準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行全因式分解載波模糊度解算(CAR)濾波。
以下詳細(xì)描述所述全因式分解的載波模糊度解算(CAR)濾波元件620的特點(diǎn)和變化。對所述準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)應(yīng)用濾波元件620的結(jié)果是所有發(fā)射機(jī)(例如，所有觀測到的GNSS衛(wèi)星和/或偽星)的所有載波相位觀測結(jié)果的模糊度估計(jì)及相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組625。數(shù)組625被提供給位置計(jì)算元件630，所述元件630計(jì)算所述觀測歷元的接收機(jī)位置635。在圖6的例子中，元件630計(jì)算位置635作為浮點(diǎn)解。
圖7是用于說明依照本發(fā)明實(shí)施例的采用三個(gè)或更多載波的GNSS信號的因式分解的模糊度解算來進(jìn)行GNSS定位的進(jìn)一步體系結(jié)構(gòu)的流程圖。GNSS信號數(shù)據(jù)集705是通過在接收機(jī)接收多顆衛(wèi)星的信號而得到的一組觀測數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)集705被提供給準(zhǔn)備濾波數(shù)據(jù)的元件710，然后所得到的準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)715被提供給元件720，所述元件720對所述準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行全因式分解的載波模糊度解算(CAR)濾波。
以下詳細(xì)描述濾波元件720的所述全因式分解的載波模糊度解算(CAR)的特點(diǎn)和變化。對所準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)應(yīng)用濾波元件720的結(jié)果是所有發(fā)射機(jī)(例如，所有觀測到的GNSS衛(wèi)星和/或偽星)的所有載波相位觀測的模糊度估計(jì)及相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組725。數(shù)組725被提供給位置計(jì)算元件730，所述元件730計(jì)算所述觀測歷元的接收機(jī)位置735。在圖7的例子中，元件730通過對數(shù)組725應(yīng)用整數(shù)最小二乘處理740以及應(yīng)用確認(rèn)處理750來計(jì)算位置735。
圖8示出了依照本發(fā)明實(shí)施例的全因式分解的3+載波模糊度解算濾波器820的結(jié)構(gòu)，其適于執(zhí)行濾波處理620和720。準(zhǔn)備的GNSS信號數(shù)據(jù)集815，諸如準(zhǔn)備的GNSS信號數(shù)據(jù)集615或715，被提供給濾波器820，所述濾波器820包括許多用于執(zhí)行子處理的元件。元件825從所述準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)集計(jì)算系數(shù)，并將所述準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)集和計(jì)算得到的系數(shù)一起傳給多個(gè)子濾波器。這些子濾波器包括單個(gè)幾何圖形濾波器830；無幾何圖形電離層濾波器組835，其對于每個(gè)被觀測的衛(wèi)星有一個(gè)濾波器；一個(gè)或多個(gè)典型濾波器(quintessence filter)組840(1)到840(nf-2)，其中，每個(gè)濾波器組對于每個(gè)被觀測的衛(wèi)星有一個(gè)濾波器；以及一個(gè)或多個(gè)碼濾波器組845(1)到845(nf)，其中，每個(gè)濾波器組對于每個(gè)被觀測的衛(wèi)星有一個(gè)濾波器。由所述子濾波器生成的數(shù)組被提供給組合器850，所述組合器850提供所有載波相位觀測數(shù)據(jù)的模糊度估計(jì)與相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的組合的數(shù)組855。對應(yīng)于數(shù)組625和725的數(shù)組855被提供給對應(yīng)于處理630和730的用于位置計(jì)算的元件860。
典型濾波器組的數(shù)目比GNSS信號數(shù)據(jù)集815的載波頻率的數(shù)目nf少2，這是因?yàn)閹缀螆D形濾波器830和電離層濾波器組835使用了兩個(gè)組合。例如，為具有三個(gè)載波頻率的GNSS系統(tǒng)提供了單組典型濾波器，而為具有四個(gè)載波頻率的GNSS系統(tǒng)提供了兩組典型濾波器。提供了至少一種組合的碼濾波器組；如果需要，可提供多個(gè)碼濾波器組，其數(shù)目可達(dá)到GNSS信號數(shù)據(jù)集815的載波頻率的數(shù)目nf。例如，為具有三個(gè)載波頻率的GNSS系統(tǒng)提供從一到三任意數(shù)目個(gè)碼濾波器組，而為具有四個(gè)載波頻率的GNSS系統(tǒng)提供從一到四任意數(shù)目個(gè)碼濾波器組。圖9示出了依照本發(fā)明實(shí)施例的單個(gè)濾波器和濾波器組的數(shù)目的概述，每個(gè)濾波器組對于每顆衛(wèi)星有一個(gè)濾波器。
圖10對于觀測到的衛(wèi)星的數(shù)目ns示出了依照本發(fā)明實(shí)施例的無幾何圖形電離層濾波器組835的結(jié)構(gòu)。電離層濾波器組835包括各個(gè)無幾何圖形電離層濾波器1010，1020，...1030，每個(gè)濾波器分別對應(yīng)于觀測到的衛(wèi)星Sat1，Sat2，...Satns中的一個(gè)。每一個(gè)濾波器被作用于相應(yīng)衛(wèi)星的GNSS信號數(shù)據(jù)，并將結(jié)果提供給二重差分元件1040，以得到所述電離層載波相位組合的模糊度估計(jì)及相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組1050。數(shù)組1050被提供給諸如組合器850的組合器，以與來自諸如濾波器820的全因式分解的CAR濾波器的其它子濾波器的數(shù)組相組合。
圖11A對于觀測到的衛(wèi)星數(shù)目ns示出了依照本發(fā)明實(shí)施例的典型濾波器組1100的結(jié)構(gòu)。典型濾波器組1100包括各個(gè)無幾何圖形且消電離層的濾波器1105，1110，...1115，每個(gè)濾波器分別對應(yīng)于觀測到的衛(wèi)星Sat1，Sat2，...Satns中的一個(gè)。每一個(gè)濾波器被作用于相應(yīng)衛(wèi)星的GNSS信號數(shù)據(jù)，并將結(jié)果提供給二重差分元件1120，以得到所述無幾何圖形且消電離層的載波相位組合的模糊度估計(jì)及相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組1125。數(shù)組1125被提供給諸如組合器850的組合器，以與來自諸如濾波器820的全因式分解的CAR濾波器的其它子濾波器的數(shù)組相組合。
依照圖11A所示的本發(fā)明的實(shí)施例，當(dāng)所述GNSS系統(tǒng)具有三個(gè)載波頻率時(shí)，提供單個(gè)典型濾波器組1100。依照圖11B所示的本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供了nf-2個(gè)典型濾波器組，其中nf為GNSS的載波頻率的數(shù)目。例如，在四個(gè)載波頻率的情況下，提供了兩個(gè)典型濾波器組。
圖11B對于觀測到的衛(wèi)星的數(shù)目ns示出了依照本發(fā)明實(shí)施例的提供了多個(gè)典型濾波器組1100、1130的推廣的結(jié)構(gòu)。典型濾波器組1100如圖11A所示。典型濾波器組1130包括無幾何圖形且消電離層的濾波器1135，1140，...1145，每個(gè)濾波器分別對應(yīng)于觀測到的衛(wèi)星Sat1，Sat2，...Satns中的一個(gè)。每個(gè)濾波器被作用于相應(yīng)衛(wèi)星的GNSS信號數(shù)據(jù)，并將結(jié)果提供給二重差分元件1150，以得到所述無幾何圖形且消電離層的載波相位組合的模糊度估計(jì)及相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組1155。數(shù)組1155被提供給諸如組合器850的組合器，以與來自諸如濾波器820的全因式分解的CAR濾波器的其它子濾波器的數(shù)組相組合。
圖12A對于觀測到的衛(wèi)星的數(shù)目ns示出了依照本發(fā)明實(shí)施例的單個(gè)無幾何圖形碼濾波器組1200的結(jié)構(gòu)。碼濾波器組1200包括無幾何圖形但并非完全消除電離層的濾波器1205，1210，...1215，每個(gè)濾波器分別對應(yīng)于觀測到的衛(wèi)星Sat1，Sat2，...Satns中的一個(gè)。每個(gè)濾波器被作用于相應(yīng)衛(wèi)星的GNSS信號數(shù)據(jù)，并將結(jié)果提供給二重差分元件1220，以得到所述無幾何圖形且消電離層的碼載波組合的模糊度估計(jì)及相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組1225。數(shù)組1225被提供給諸如組合器850的組合器，以與來自諸如濾波器820的全因式分解的CAR濾波器的其它子濾波器的數(shù)組相組合。
圖12B對于觀測到的衛(wèi)星的數(shù)目ns示出了依照本發(fā)明實(shí)施例的單個(gè)無幾何圖形且消電離層的碼濾波器組1230的結(jié)構(gòu)。碼濾波器組1230包括無幾何圖形且消電離層的濾波器1235，1240，...1245，每個(gè)濾波器分別對應(yīng)于觀測到的衛(wèi)星Sat1，Sat2，...Satns中的一個(gè)。每一個(gè)濾波器被作用于相應(yīng)衛(wèi)星的GNSS信號數(shù)據(jù)，并將結(jié)果提供給二重差分元件1250，以得到所述無幾何圖形且消電離層的碼載波組合的模糊度估計(jì)及相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組1255。數(shù)組1255被提供給諸如組合器850的組合器，以與來自諸如濾波器820的全因式分解的CAR濾波器的其它子濾波器的數(shù)組相組合。
圖13對于觀測到的衛(wèi)星的數(shù)目ns示出了依照本發(fā)明實(shí)施例的許多無幾何圖形且消電離層的碼濾波器組1300，...1330的結(jié)構(gòu)。碼濾波器組1300，...1330的數(shù)目可以是直到GNSS載波頻率的數(shù)目nf的任何數(shù)。例如，具有三個(gè)載波頻率的GNSS系統(tǒng)可以有三個(gè)碼濾波器組，而具有四個(gè)載波頻率的GNSS系統(tǒng)可以有四個(gè)碼濾波器組。
參照圖13，濾波器組1300包括無幾何圖形且消電離層的濾波器1305，1310，...1315，每一個(gè)濾波器分別對應(yīng)于觀測到的衛(wèi)星Sat1，Sat2，...Satns中的一個(gè)。每一個(gè)濾波器被作用于相應(yīng)衛(wèi)星的GNSS信號數(shù)據(jù)，并將結(jié)果提供給二重差分元件1320，以得到所述無幾何圖形且消電離層的碼載波組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組1325。數(shù)組1325被提供給諸如組合器850的組合器，以與來自諸如濾波器820的全因式分解的CAR濾波器的其它子濾波器的數(shù)組相組合。
仍參照圖13，濾波器組1330包括無幾何圖形且消電離層的濾波器1335，1340，...1345，每一個(gè)濾波器分別對應(yīng)于觀測到的衛(wèi)星Sat1，Sat2，...Satns中的一個(gè)。每一個(gè)濾波器被作用于相應(yīng)衛(wèi)星的GNSS信號數(shù)據(jù)，并將結(jié)果提供給二重差分元件1350，以得到所述無幾何圖形且消電離層的碼載波組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組1355。數(shù)組1355被提供給諸如組合器850的組合器，以與來自諸如濾波器820的全因式分解的CAR濾波器的其它子濾波器的數(shù)組相組合。
圖14對于觀測到的衛(wèi)星的數(shù)目ns示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的指定為互相正交的多個(gè)無幾何圖形且消電離層的碼濾波器組1400，...1430的結(jié)構(gòu)。所述互相正交的碼濾波器組1400，...1430的數(shù)目可以為直到GNSS載波頻率的數(shù)目nf的任何數(shù)。例如，具有三個(gè)載波頻率的GNSS系統(tǒng)可以有三個(gè)碼濾波器組，而具有四個(gè)載波頻率的GNSS系統(tǒng)可以有四個(gè)碼濾波器組。
參照圖14，濾波器組1400包括互相正交的無幾何圖形且消電離層的濾波器1405，1410，...1415，每一個(gè)濾波器分別對應(yīng)于觀測到的衛(wèi)星Sat1，Sat2，...Satns中的一個(gè)。每一個(gè)濾波器被作用于相應(yīng)衛(wèi)星的GNSS信號數(shù)據(jù)，并將結(jié)果提供給二重差分元件1420，以得到所述無幾何圖形且消電離層的碼載波組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組1425。數(shù)組1425被提供給諸如組合器850的組合器，以與來自諸如濾波器820的全因式分解的CAR濾波器的其它子濾波器的數(shù)組相組合。
仍參照圖14，濾波器組1430包括無幾何圖形且消電離層的濾波器1435，1440，...1445，每一個(gè)濾波器分別對應(yīng)于觀測到的衛(wèi)星Sat1，Sat2，...Satns中的一個(gè)。每一個(gè)濾波器被作用于相應(yīng)衛(wèi)星的GNSS信號數(shù)據(jù)，并將結(jié)果提供給二重差分元件1450，以得到所述無幾何圖形且消電離層的碼載波組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組1455。數(shù)組1455被提供給諸如組合器850的組合器，以與來自諸如濾波器820的全因式分解的CAR濾波器的其它子濾波器的數(shù)組相組合。
圖15是說明了依照本發(fā)明實(shí)施例的高級處理方法的流程圖。從1505開始，在1510接收經(jīng)過預(yù)處理的GNSS數(shù)據(jù)。諸如濾波器820的全因式分解的3+載波模糊度解算濾波器，對于第一歷元在1515被初始化，并處理所述第一歷元的數(shù)據(jù)。在1520所述第一歷元的處理結(jié)果被提供作為輸出。在1525檢查預(yù)處理數(shù)據(jù)集對于新歷元是否可用。如果為否，則在1530結(jié)束此處理。如果為是，則在1535處理新歷元的數(shù)據(jù)集，并且在1520提供所述新歷元的處理結(jié)果作為輸出。如所示，所述方法從1525開始重復(fù)。
圖16是說明了依照本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)初始化的許多可能例子中的一個(gè)的流程圖。從1605開始，在1610檢查原始GNSS數(shù)據(jù)集對于新歷元是否可用。如果為否，則認(rèn)為初始化已失敗并經(jīng)由1615控制返回，以在1605重啟所述處理。如果為是，則在1620準(zhǔn)備所述原始GNSS數(shù)據(jù)集，并在1625對其進(jìn)行濾波。在1630將諸如組合820的全因式分解的3+載波模糊度解算組合作用于所述準(zhǔn)備并濾波的數(shù)據(jù)集。如果所述模糊度估計(jì)不足以收斂，認(rèn)為初始化已失敗，經(jīng)由1615控制返回，以在1605重啟所述處理。如果所述模糊度估計(jì)足以收斂，則認(rèn)為初始化成功，并且在1640諸如通過整數(shù)最小二乘計(jì)算來計(jì)算位置。構(gòu)成所述模糊度估計(jì)的足以收斂以認(rèn)為初始化成功是設(shè)計(jì)選擇方面的事情，例如，可以增或減五個(gè)或十個(gè)周期的載波。如果所述模糊度估計(jì)不收斂，通過重啟以及等候新數(shù)據(jù)集，可節(jié)省用于計(jì)算整數(shù)最小二乘解的處理資源。在任何情況下，在一些歷元之后，所述模糊度估計(jì)將收斂。在1645進(jìn)行解確認(rèn)，并且在1650檢查所述確認(rèn)是否成功。如果為否，認(rèn)為初始化已失敗，經(jīng)由1615控制返回，以在1605重啟所述處理。如果為是，則在1655認(rèn)為初始化成功。
圖17是說明了依照本發(fā)明實(shí)施例的在單個(gè)歷元內(nèi)瞬時(shí)系統(tǒng)初始化的許多可能例子中的一個(gè)的流程圖。從1705開始，在1710準(zhǔn)備原始GNSS數(shù)據(jù)集，并在1715對其進(jìn)行濾波。在1720將諸如組合820的全因式分解的3+載波模糊度解算組合作用于所述準(zhǔn)備并濾波的數(shù)據(jù)集。在1725檢查是否可以用所述可用的數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化。如果為否，認(rèn)為初始化已失敗并經(jīng)由1730控制返回，以在1705重啟所述處理。如果為是，則在1735諸如通過整數(shù)最小二乘計(jì)算確定整數(shù)模糊度。在1740進(jìn)行解確認(rèn)，并在1745檢查所述確認(rèn)是否成功。如果為否，則認(rèn)為初始化已失敗并經(jīng)由1730控制返回，以在1705重啟所述處理。如果為是，則在1750認(rèn)為初始化成功。
圖18示意性地說明了依照本發(fā)明實(shí)施例處理具有三個(gè)或更多載波的GNSS信號數(shù)據(jù)集1805的方法。在1810任選地處理GNSS信號數(shù)據(jù)集1805以計(jì)算系數(shù)1815，所數(shù)系數(shù)1815用于諸如濾波器820的全因式分解的3+載波模糊度解算濾波器的子濾波器；可選地，以更多的處理負(fù)荷作為代價(jià)，在所述子濾波器中計(jì)算系數(shù)1815。所述系數(shù)互相相關(guān)，并且由于對它們進(jìn)行計(jì)算以最小化誤差，所述系數(shù)也是正交的，如下詳細(xì)討論。子濾波處理1820對數(shù)據(jù)集1805應(yīng)用諸如幾何圖形濾波器830的使用了幾何圖形載波相位組合的幾何圖形濾波器，以得到所述幾何圖形載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組1825。子濾波處理1830對數(shù)據(jù)集1805應(yīng)用諸如電離層濾波器組835的使用了無幾何圖形電離層載波相位組合的一組電離層濾波器，以得到所述電離層載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組1835。
子濾波處理1840對數(shù)據(jù)集1805應(yīng)用諸如典型濾波器組840(1)...840(nf-2)的使用了無幾何圖形且消電離層的載波相位組合的至少一組典型濾波器，以得到無幾何圖形且消電離層的載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組1845。典型濾波器組的數(shù)目取決于載波頻率的數(shù)目，如以上參照圖9和11B所討論的。子濾波處理1850對數(shù)據(jù)集1805應(yīng)用諸如碼濾波器組1200或1230或者碼濾波器組1300...1330或1400...1430的使用了多個(gè)無幾何圖形碼載波組合的至少一個(gè)碼濾波器組，以得到所述碼載波組合的模糊度估計(jì)和所述多個(gè)發(fā)射機(jī)的相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組1855。以上參照圖9、12A、12B、13和14描述了所述碼濾波器組的數(shù)目和特性。在1860組合數(shù)組1825、1835、1845以及1855以得到所有載波相位觀測的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的組合的數(shù)組1865。例如可以在處理器的分別的線程中或者在分別的處理器的中，并行執(zhí)行子濾波處理1820、1830、1840、1850，以按照期望優(yōu)化考慮，諸如計(jì)算效率、處理器能耗和/或從數(shù)據(jù)集1805的可用性所決定的定位的整體處理時(shí)間。
圖19示出了應(yīng)用圖18的方法以得到3+載波頻率GNSS接收機(jī)1900的計(jì)算的位置。由接收機(jī)1900從3+載波頻率GNSS信號的觀測數(shù)據(jù)準(zhǔn)備GNSS信號數(shù)據(jù)集1805。數(shù)組1865被提供給處理1910，所述處理1910計(jì)算對應(yīng)于獲取數(shù)據(jù)集1805的時(shí)間的接收機(jī)1900的浮點(diǎn)解位置，并提供所述計(jì)算的位置1920作為輸出。
圖20示出了進(jìn)一步應(yīng)用圖18的方法以得到3+載波頻率GNSS接收機(jī)2000的計(jì)算的位置。由接收機(jī)2000從3+載波頻率GNSS信號的觀測數(shù)據(jù)準(zhǔn)備GNSS信號數(shù)據(jù)集1805。數(shù)組1865被提供給處理2010，所述處理2010通過計(jì)算整數(shù)最小二乘解來確定整數(shù)模糊度。確認(rèn)處理2015檢查所述解的有效性，該解被用于處理2020中以計(jì)算接收機(jī)2000的位置2025。
圖21示出了進(jìn)一步應(yīng)用圖18的方法以得到3+載波頻率GNSS接收機(jī)2100的浮點(diǎn)解的計(jì)算的位置1920和浮點(diǎn)和固定組合的(float-and-fixed-combination)計(jì)算的位置2020。由接收機(jī)2100從3+載波頻率GNSS信號的觀測數(shù)據(jù)收集GNSS信號數(shù)據(jù)集1805。數(shù)組1865被提供給處理1910，所述處理1910計(jì)算對應(yīng)于數(shù)據(jù)集1805的獲取的時(shí)間的接收機(jī)1900的浮點(diǎn)解位置，并提供所述計(jì)算的位置1920作為輸出。盡管未經(jīng)證實(shí)，并且可能不如經(jīng)過確認(rèn)的整數(shù)最小二乘解精確，所述浮點(diǎn)解位置可以被更快地計(jì)算，并且當(dāng)可用時(shí)可以用經(jīng)過確認(rèn)的整數(shù)最小二乘解加以補(bǔ)充。數(shù)組1865也被提供給處理2010，所述處理2010通過計(jì)算整數(shù)最小二乘解來確定整數(shù)模糊度。確認(rèn)處理2015檢查所述解的有效性。處理2020從所述確認(rèn)的解來計(jì)算位置。所述作為輸出提供的計(jì)算的位置2025是經(jīng)過確認(rèn)的組合浮點(diǎn)和固定解。
依照本發(fā)明實(shí)施例的載波相位模糊度的分散估計(jì)采用如下濾波器 幾何圖形濾波器，例如濾波器830，其處理最小誤差載波相位組合以估計(jì)每顆衛(wèi)星的單個(gè)(組合的)模糊度項(xiàng)，加上所述接收機(jī)的位置狀態(tài)； 一組電離層濾波器，例如組835，其利用最小誤差電離層載波相位組合來估計(jì)在所述衛(wèi)星信號的電離層偏移； 至少一組典型濾波器，其處理無幾何圖形且消電離層的載波相位組合，以直接估計(jì)載波相位模糊度；以及 一組或多組碼濾波器，至多每個(gè)碼頻帶一組，其處理所形成的相位組合，從而使得其電離層偏移等于或接近所述碼的電離層偏移。
當(dāng)同時(shí)處理多個(gè)參考站時(shí)，計(jì)算效率最高的方法是對每個(gè)參考站實(shí)現(xiàn)分別的濾波器塊。即，如果出于計(jì)算效率需要，可以為多個(gè)參考站中的每一個(gè)復(fù)制一個(gè)或多個(gè)典型濾波器組840(1)，840(2)...840(nf-2)以及一個(gè)或多個(gè)碼濾波器組845(1)，845(2)...845(nf)。
只要需要所述載波相位模糊度估計(jì)時(shí)，在最小誤差意義上組合來自所述濾波器組的輸出。通常，這可以在每個(gè)測量更新歷元進(jìn)行(即每秒一次)，但是，如果處理平臺吞吐能力有限，可以采用較慢的更新范圍變化來波及所述濾波器以及進(jìn)行所述組合。
當(dāng)涉及多個(gè)參考站時(shí)，可將每個(gè)參考站數(shù)據(jù)流復(fù)用到所述估計(jì)器，從而有助于減少計(jì)算負(fù)擔(dān)。
先驗(yàn)的誤差模型 現(xiàn)在將描述一種這樣的方法，在其中使用了所述測量的誤差特性的先驗(yàn)知識(priori knowledge)。所述非相關(guān)誤差分量(噪聲)的方差與相關(guān)誤差的方差及其相關(guān)時(shí)間常數(shù)一起被使用。參見U.VOLLATH et al.，Network RTK Versus Single Base RTK--Understanding the ErrorCharacteristics，PROCEEDINGS OF THE GNSS-2002 CONFERENCE，May 2002，pp.2774-2780。
這通過分析代表性數(shù)據(jù)集而實(shí)現(xiàn)。典型地，所述誤差取決于所述個(gè)別衛(wèi)星的仰角(elevation)和/或由接收機(jī)跟蹤環(huán)計(jì)算的載波噪聲比。本領(lǐng)域中已有許多可用方法。
一種方法是用于從在仰角90°的方差σ90°2導(dǎo)出在仰角α的方差σα2的仰角映射函數(shù)方法。

對于時(shí)間相關(guān)的誤差，假設(shè)與相關(guān)時(shí)間tc存在指數(shù)時(shí)間相關(guān) 以下，將用σuk2表示在歷元k的非相關(guān)(白噪聲)誤差的方差。σck2是具有所述相關(guān)的時(shí)間常數(shù)tck的在歷元k的時(shí)間相關(guān)誤差的方差。
二重差分vs單差分 一個(gè)正存在爭議的問題是在GNSS數(shù)據(jù)處理中使用二重差分還是使用單差分。在不能得到所述接收機(jī)時(shí)鐘頻率的精確模型的現(xiàn)實(shí)假設(shè)下，已經(jīng)證明這兩種方法是等效的。參見E.GRAFAREND et al.，Generating Classesof Equivalent Linear Models by Nuisance ParameterElimination-Applications to GPS Observations，MANUSCRIPTAGEODETICA 11(1986)，pp.262-271。選擇一種或另一種方法的主要原因是算法的安排(軟件設(shè)計(jì))。
在此示出的方法對于所述無幾何圖形濾波器采用單差分，并且對于所述幾何圖形濾波器可采用單差分或二重差分。所述模糊度解算步驟需要二重差分才能運(yùn)作。
參考衛(wèi)星 盡管所述模糊度解算處理本身不取決于參考衛(wèi)星的選擇，但是，必須選擇參考衛(wèi)星才能確定所述二重差分中的模糊度。可以使用所述數(shù)據(jù)集中示出的任何衛(wèi)星。本領(lǐng)域中有兩種常用的參考衛(wèi)星選擇方法 1.使用最大仰角的衛(wèi)星； 2.選擇在測量中具有最低預(yù)期誤差的衛(wèi)星；例如，具有最高信噪比的衛(wèi)星。
對于數(shù)據(jù)分析，這些參考衛(wèi)星選擇可以提供更多對于數(shù)據(jù)誤差的理解。
數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備是一種可選處理，其預(yù)先計(jì)算不依賴于所述流動(dòng)站位置的任何數(shù)據(jù)。無需所述數(shù)據(jù)準(zhǔn)備步驟，也可以運(yùn)轉(zhuǎn)，但代價(jià)是增加了后面處理的處理負(fù)擔(dān)并且需要傳送更多的數(shù)據(jù)。
為產(chǎn)生關(guān)于衛(wèi)星s、頻率f以及參考站位置

的預(yù)處理載波數(shù)據(jù)，使用了如下公式 如果從模型還可得到關(guān)于電離層的先驗(yàn)信息，預(yù)處理也可將其納入考慮 在此，

是在所述衛(wèi)星和所述參考接收機(jī)位置

之間的幾何范圍，而

是從一些對流層模型導(dǎo)出的在所述衛(wèi)星和所述參考接收機(jī)位置

之間的對流層延遲。

是從所述相同的對流層模型導(dǎo)出的在所述衛(wèi)星和所述用戶位置的良好估計(jì)(例如，差分GNSS位置)

之間的對流層延遲。
類似地，所述預(yù)處理的偽距測量數(shù)據(jù)為 或者，使用電離層模型， 以下，所有公式都參照所述預(yù)處理的測量數(shù)據(jù)。
如果不進(jìn)行數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，以下方法描述具有在利用以上公式在所述參考接收機(jī)和所述用戶接收機(jī)取得的測量數(shù)據(jù)之間的細(xì)微差別。
幾何圖形濾波器 所述幾何圖形濾波器，例如濾波器830，是利用所述最小誤差載波相位組合

的經(jīng)典浮點(diǎn)解(見以下名為最小誤差幾何圖形載波相位組合(minimum-error geometric carrier-phase combination)的討論)。所述浮點(diǎn)解可以包括對流層殘余誤差模型的狀態(tài)。這是利用模糊度解算進(jìn)行高精確度衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位的已知的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。
可以在單差分或二重差分中公式化所述浮點(diǎn)解。在前一種情況下，在將所述結(jié)果傳到所述組合操作(見以下名為組合的討論)之前應(yīng)用二重差分算子(operator)(見以下名為二重差分算子的討論)。
在本發(fā)明實(shí)施例中，通過狀態(tài)增大(state augmentation)技術(shù)，或者，在沒有顯著噪聲的情況下，通過噪聲白化(whitening of noise)技術(shù)，在所述最小誤差載波相位組合中進(jìn)行對相關(guān)誤差的建模。
無幾何圖形濾波器 現(xiàn)在將描述用于所述電離層、典型和碼濾波器組，例如濾波器組835，840(1)...840(nf-2)以及845(1)，845(2)...845(nf)的無幾何圖形濾波器。它們實(shí)現(xiàn)了對給定的無幾何圖形的可觀測組合

的模糊度估計(jì)，所述可觀測組合

說明了給定的相關(guān)時(shí)間的非相關(guān)噪聲和相關(guān)噪聲。
卡爾曼濾波器的公式表示 依照本發(fā)明實(shí)施例的無幾何圖形濾波器被實(shí)現(xiàn)為具有兩個(gè)狀態(tài)的卡爾曼濾波器。第一狀態(tài)(Nf)是將被估計(jì)的模糊度狀態(tài)。第二狀態(tài)(vck，其中k是當(dāng)前歷元)利用指數(shù)時(shí)間相關(guān)(高斯-馬爾科夫(1)過程)對所述時(shí)間相關(guān)誤差分量(狀態(tài)增大)進(jìn)行建模。
卡爾曼濾波器的定義公式(根據(jù)A.GELB(ed.)，Applied OptimalEstimation，The M.I.T.Press，1992.pp.107-113)是 狀態(tài)向量 狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣 其中左上項(xiàng)1指示所述模糊度從一個(gè)歷元到另一個(gè)歷元為常數(shù)，k是當(dāng)前歷元的歷元號，k-1是前一個(gè)歷元的歷元號，tck是在歷元k的相關(guān)噪聲的時(shí)間常數(shù)，且所述指數(shù)項(xiàng)是假設(shè)的指數(shù)時(shí)間相關(guān)(以上的公式0.2)。
系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)噪聲矩陣 其中左上項(xiàng)0指示所述模糊度狀態(tài)(狀態(tài)1)是統(tǒng)計(jì)上的常數(shù)，而右下項(xiàng)σck2是在歷元k的相關(guān)噪聲的方差(狀態(tài)2的方差)。
設(shè)計(jì)矩陣Hk＝(1 1)(0.10) 其中值1和1指示所述測量數(shù)據(jù)包含所述模糊度狀態(tài)(狀態(tài)1)和所述相關(guān)噪聲(狀態(tài)2)的和。
測量噪聲矩陣 是在歷元k的非相關(guān)噪聲(白噪聲)的方差。
觀測值zk＝φf(0.12) 是對于將被濾波的頻率f在歷元k的載波相位測量數(shù)據(jù)。
濾波器初始化 其中下標(biāo)1指示從歷元號1開始。
標(biāo)準(zhǔn)卡爾曼濾波算法(對于1＜k≤ne) 0.14的前兩行用于對于每個(gè)新歷元對所述狀態(tài)向量和所述誤差傳播進(jìn)行時(shí)間更新。0.14的最后三行用于對于每個(gè)新歷元更新所述測量數(shù)據(jù)。
0.14的第一行通過利用前一歷元k-1的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣Φk-1(其又考慮所述時(shí)間相關(guān)噪聲的時(shí)間常數(shù))更新所述前一歷元的狀態(tài)向量來生成當(dāng)前歷元k的狀態(tài)向量。
0.14的第二行通過利用前一歷元k-1的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣Φk-1(其又考慮所述時(shí)間相關(guān)噪聲的時(shí)間常數(shù))以及所述前一歷元k-1的系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)噪聲矩陣Qk-1(其又考慮所述時(shí)間相關(guān)噪聲的方差)更新所述前一歷元k-1的誤差傳播來生成當(dāng)前歷元k的誤差傳播Pk-矩陣(所述狀態(tài)的方差-協(xié)方差矩陣)。
0.14的第三行指示當(dāng)前歷元k的卡爾曼增益Kk如何與所述誤差傳播矩陣Pk-(其又是如上討論的時(shí)間相關(guān)噪聲及其時(shí)間常數(shù)的函數(shù))相關(guān)聯(lián)，以及如何與用于描述所述非相關(guān)噪聲的方差的測量噪聲矩陣Rk相關(guān)聯(lián)。所述卡爾曼增益Kk可被認(rèn)為是在舊信息和新的測量觀測數(shù)據(jù)的時(shí)間更新之間的“混合因子”。
0.14的第四行指示當(dāng)前歷元k的所述更新的狀態(tài)估計(jì)如何與所述當(dāng)前歷元的時(shí)間更新的狀態(tài)向量、所述當(dāng)前歷元的卡爾曼增益Kk以及所述當(dāng)前歷元k的觀測的載波相位測量數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。
0.14的第五行是當(dāng)前歷元k的誤差傳播矩陣Pk+(所述狀態(tài)的方差-協(xié)方差矩陣)。
可利用Bierman UD濾波器(參見G.BIERMAN，F(xiàn)actorizationMethods for Discrete Sequential Estimation，Academic Press，1977)或任何其它數(shù)值穩(wěn)定的卡爾曼濾波器算法實(shí)現(xiàn)來實(shí)現(xiàn)所述卡爾曼濾波器。
替代的公式表示 在非相關(guān)誤差與所述相關(guān)誤差相比非常小的情況下，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例可以應(yīng)用更簡單的濾波器。參見G.BIERMAN，F(xiàn)actorization Methods forDiscrete Sequential Estimation，Academic Press，1977中的“噪聲白化”方法，以及A.GELB，(ed.)，Applied Optimal Estimation，The M.I.T.Press，1977，pp.133-136中的“差分方法”。這被應(yīng)用于所述電離層和典型濾波器組。
濾波器初始化 a1＝0 q1＝0 濾波器算法(1＜k≤ne) lk＝φk-φk-1·ck 其中ck是修改的相關(guān)系數(shù)，lk是修改的方差(不確定度)，vk是測量中的不確定度，ak是累積加權(quán)信息，qk是關(guān)于每個(gè)新歷元的確定度指標(biāo)(累積的權(quán)重，方差的倒數(shù))，項(xiàng)ak/qk是所述模糊度，而qk的倒數(shù)是所述模糊度的方差。
濾波器組 無幾何圖形濾波器被實(shí)現(xiàn)為ns個(gè)濾波器的組，每顆被跟蹤的衛(wèi)星一個(gè)濾波器。
通過對指定的參考衛(wèi)星進(jìn)行差分化來確定無幾何圖形濾波器的結(jié)果，通常為最高仰角或最小誤差。參見以上關(guān)于參考衛(wèi)星的討論。參考衛(wèi)星的選擇不影響所述結(jié)果。所述結(jié)果被作為二重差分給予所選擇的參考衛(wèi)星。參見以下關(guān)于二重差分算子的討論。
電離層濾波器 所述電離層濾波器，諸如在電離層濾波器組835中，是使用了所述最小誤差電離層載波相位組合

的無幾何圖形濾波器。參見以下關(guān)于最小誤差電離層載波相位組合的討論。
典型濾波器 對于nf個(gè)頻率，實(shí)現(xiàn)了nf-2個(gè)無幾何圖形典型濾波器，諸如在典型濾波器組840(1)...840(nf-2)中，其使用了典型載波相位組合

參見以下關(guān)于典型載波相位組合的討論。
碼濾波器 對于nf個(gè)頻率，實(shí)現(xiàn)了nf個(gè)無幾何圖形碼濾波器，諸如在碼濾波器組845(1)，845(2)...845(nf)中，其使用了碼載波組合

參見以下關(guān)于碼載波組合的討論。
二重差分算子 所述無幾何圖形濾波器的結(jié)果被給出作為在用戶(例如，流動(dòng)站)取得的測量結(jié)果和在參考接收機(jī)取得的測量結(jié)果之間的單差分。為將所述單差分轉(zhuǎn)換為二重差分，在組合所述濾波器結(jié)果之前，例如，在將所述結(jié)果提供給組合器850之前，應(yīng)用二重差分算子。二重差分算子Mdif例如為
其中列的數(shù)目是衛(wèi)星的數(shù)目，并且行的數(shù)目比所述衛(wèi)星的數(shù)目少一。在此例中，假設(shè)第一衛(wèi)星是參考衛(wèi)星，并且從所述參考衛(wèi)星的測量結(jié)果中減去其它衛(wèi)星的測量結(jié)果。
浮點(diǎn)值二重差分模糊度狀態(tài)估計(jì)是所述二重差分算子Mdif和所述單差分的積 所述結(jié)果Qdif的二重差分方差-協(xié)方差矩陣是單差分方差-協(xié)方差矩陣Qsd和所述二重差分算子以及所述二重差分算子的轉(zhuǎn)置的乘積 如下討論的用于確認(rèn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)值對于所述二重差分和所述單差分是相同的 另一個(gè)統(tǒng)計(jì)值，所述幾何圖形濾波器的自由度可以被用于確認(rèn)，例如，以計(jì)算所找到的最佳解是正確解的概率 dfdif＝dfsd+1(0.21) 類似地，無幾何圖形濾波器的自由度如下給出 dfdif＝dfsd+1-ne (0.22) 其中，ne是歷元的數(shù)目。
系數(shù)確定 以下部分描述如何推導(dǎo)單個(gè)濾波器的不同的碼和載波組合系數(shù)

組合的屬性 以下示出的測量組合具有如下屬性 ·最小誤差幾何圖形、最小誤差電離層以及典型組合(Quintessensecombination)是成對不相關(guān)的； ·由于碼多徑的幅度比載波相位多徑高兩到三個(gè)數(shù)量級，可忽略所述碼組合與所述最小誤差幾何圖形、最小誤差電離層以及典型組合的相關(guān)性。
組合的誤差模型 對于所示出的每個(gè)組合

可利用如下公式計(jì)算非相關(guān)噪聲的誤差特性

相關(guān)噪聲的誤差特性

以及時(shí)間常數(shù)

其中所述對角矩陣表示出了每個(gè)頻率的單獨(dú)的方差，以及 對于所述碼載波組合，所述誤差特性實(shí)際上與所使用的碼測量的誤差特性相同。
最小誤差幾何圖形載波相位組合 參見以上關(guān)于所述幾何圖形濾波器的一般討論。在所述幾何圖形浮點(diǎn)解濾波器中使用了最小誤差載波相位組合。所使用的載波相位組合定義如下
其中

是載波相位的線性組合，ageo，1...ageo，f是系數(shù)(定義如下)，而φ1...φnf是在各載波頻率1到n的原始測量結(jié)果。
利用如下記法 其中，λ1，λ2...λnf是各載波頻率1到n的波長，
其中，σφ2到σφnf是在周期中的載波頻率2到n的測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)差，以及 所述系數(shù)對于載波頻率2到n被定義為 而對于載波頻率1定義為 最小誤差電離層載波相位組合 在所述電離層濾波器中使用了最小誤差電離層載波相位組合。所述組合被定義如下
其中

是載波相位的線性組合，aiono，1...aiono，f是系數(shù)(定義如下)，而φ1...φnf是在各載波頻率1到n的原始測量結(jié)果。
利用如下記法
其中所述系數(shù)被定義為 典型載波相位組合 在所述典型濾波器中使用了典型載波相位組合。對于nf個(gè)載波頻率，k＝1，...，nf-2，如下定義典型載波相位組合
利用如下記法
其中所述系數(shù)定義如下 碼載波組合 在所述碼濾波器中使用了碼載波組合。對于每一頻率k，如下定義一個(gè)組合 利用如下記法
其中所述系數(shù)定義如下 以上討論專注于一般情況，在其中對n個(gè)載波頻率進(jìn)行測量。以下提供了3個(gè)載波頻率和4個(gè)載波頻率的更簡單的情況的例子。
系數(shù)例子3個(gè)頻率 以下例子指定了所述三載波情況的系數(shù)。
最小誤差幾何圖形載波相位組合 在所述幾何圖形浮點(diǎn)解濾波器中使用了最小誤差載波相位組合。所使用的載波相位組合被定義為
利用如下記法 其中所述系數(shù)定義如下 最小誤差電離層載波相位組合 在所述電離層濾波器中使用了最小誤差電離層載波相位組合。所述組合定義如下
利用如下記法 其中所述系數(shù)定義如下 典型載波相位組合
其中所述系數(shù)定義如下 碼載波組合 在所述碼濾波器中使用了碼載波組合。對于各頻率k＝1，...3，一個(gè)組合定義如下 利用如下記法 其中所述系數(shù)定義如下 系數(shù)例子4個(gè)頻率 以下例子指定了所述四載波情況的系數(shù)。
最小誤差幾何圖形載波相位組合 在所述幾何圖形浮點(diǎn)解濾波器中使用了最小誤差載波相位組合。所使用的載波相位組合被定義為
利用如下記法 其中所述系數(shù)定義如下 最小誤差電離層載波相位組合 在所述電離層濾波器中使用了最小誤差電離層載波相位組合。所述組合定義如下
利用如下記法 其中所述系數(shù)定義如下 典型載波相位組合 對于k＝1
其中所述系數(shù)定義如下 對于k＝2
其中所述系數(shù)定義如下 碼載波組合 在所述碼濾波器中使用了碼載波組合。對于每一頻率k＝1，...4，一個(gè)組合定義如下 利用如下記法 其中所述系數(shù)定義如下 濾波器輸出數(shù)組的組合 組合操作，例如在組合器850中，從各濾波器結(jié)果計(jì)算所有衛(wèi)星和所有頻率的完整的浮點(diǎn)解。所述完整的浮點(diǎn)解由方差/協(xié)方差矩陣、浮點(diǎn)解向量，χ2統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以及超定(overdetermination)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)組成。
解向量 所述解向量包括如下形式的nf個(gè)頻率和ns顆衛(wèi)星(給出ns-1個(gè)衛(wèi)星二重差分)的浮點(diǎn)值整數(shù)模糊度 擴(kuò)充的系數(shù)向量 為每個(gè)單顆衛(wèi)星各自的單個(gè)二重差分給出系數(shù)向量。所述整組衛(wèi)星的系數(shù)向量被定義為
例如，對于三個(gè)頻率和四顆衛(wèi)星/三個(gè)二重差分 所述矩陣

是nf行向量，而

是nf·(ns-1)×(ns-1)的矩陣。以下，

表示所述擴(kuò)充的系數(shù)向量
方差/協(xié)方差矩陣 組合的方差/協(xié)方差矩陣是 其為來自所述幾何圖形濾波器、電離層濾波器、典型濾波器以及碼濾波器的估計(jì)之和的倒數(shù)。
浮點(diǎn)解向量 浮點(diǎn)模糊度的組合的向量是 χ2統(tǒng)計(jì) 所述組合的解的χ2統(tǒng)計(jì)是 χ2統(tǒng)計(jì)提供了所述估計(jì)配合程度的量度。
超定產(chǎn)生了在所述估計(jì)和所述模型之間的偏差。χ2統(tǒng)計(jì)是在實(shí)際測量結(jié)果和最終模型之間的所有偏差的加權(quán)和。
超定統(tǒng)計(jì) 所述超定統(tǒng)計(jì)，也稱為自由度，計(jì)算如下 整數(shù)最小二乘 整數(shù)最小二乘表示一族眾所周知的算法，其基于在候選整數(shù)解和浮點(diǎn)模糊度的組合的向量(參見上述0.99)之間的差異推導(dǎo)出最小化以下函數(shù)的整數(shù)模糊度的集合
此整數(shù)模糊度的優(yōu)化集合被用作為模糊度解算結(jié)果。按照下一段的解釋進(jìn)行確認(rèn)。
在一個(gè)實(shí)施例中，為了計(jì)算速度和效率，采用了LAMBDA算法。參見P.JOOSTEN et al.，GNSS Three Carrier Phase Ambiguity Resolutionusing the LAMBDA-method，PROCEEDINGS OF THE GNSS 1999。如果需要，也可以使用其它可用的算法，例如，Hatch、FARA等。例如，在P.MISRAet al.，GLOBAL POSITIONING SYSTEMSIGNALS，MEASUREMENTS，AND PERFORMANCE，Ganj a-Jamuna Press，2001，Chapter 6，pp.209-254，以及B.HOFMANN-WELLENHOF et al.，GPSTHEORY AND PRACTICE，Springer-Verlag，F(xiàn)ifth Edition，2001，pp.213-248中可找到模糊度解算技術(shù)的綜述。
確認(rèn) 確認(rèn)用于確保所述整數(shù)模糊度的優(yōu)化集合

是具有充分置信度的正確解。文獻(xiàn)給出了幾種提供了對于所述解答的正確性概率的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)。
例如，在B.HOFMANN-WELLENHOF et al.，GPS THEORY ANDPRACTICE，Springer-Verlag，F(xiàn)ifth Edition，2001，pp.247-248中可找到關(guān)于模糊度確認(rèn)技術(shù)的討論。
Curtin大學(xué)辨別測試 此測試使用了所述整數(shù)最小二乘問題的最優(yōu)和次優(yōu)解之間的差以及所述方差/協(xié)方差矩陣。參見J.WANG et al.，A discrimination test procedurefor ambiguity resolution on-the-fly，JOURNAL OF GEODESY(1998)72，pp.644-653。
比率測試/Fisher測試 此測試使用了所述次優(yōu)解相對于所述最優(yōu)解的比率。此比率必須超過預(yù)定義值(例如，2，或5，或其它選定值)，或者進(jìn)行額外的統(tǒng)計(jì)測試(Fisher測試)。參見J.WANG et al.，A discrimination test procedure for ambiguityresolution on-the-fly，JOURNAL OF GEODESY(1998)72，pp.644-653。
ADOP測試 此測試排他地基于所述方差/協(xié)方差矩陣。無需察看實(shí)際解即可計(jì)算所述解的正確性概率。參見P.G.TEUNISSEN et al.，Ambiguity dilution ofprecisionDefinition，Properties and Application，PROCEEDINGS OF THEION GPS-97，16-19 September 1997，Kansas City，USA，pp.891-899。
計(jì)算的優(yōu)勢 無論對于非常簡單的估計(jì)器(不對相關(guān)誤差進(jìn)行建模)，還是對于使用了狀態(tài)擴(kuò)展技術(shù)的復(fù)雜的估計(jì)器，本發(fā)明的實(shí)施例均有處理優(yōu)勢。具有n個(gè)狀態(tài)的卡爾曼濾波器具有正比于n3的計(jì)算量。對此的記法為具有計(jì)算量O(n3)的n狀態(tài)卡爾曼濾波器。
簡單情況 以下比較基于本發(fā)明實(shí)施例，在其中不對時(shí)間相關(guān)的效應(yīng)進(jìn)行建模。盡管這些不是最優(yōu)的工作模式，但是在此給出的比較示出了由本發(fā)明實(shí)施例給出的改進(jìn)的最差情況的情形。所有濾波器是二重差分的結(jié)構(gòu)，這對于所述實(shí)現(xiàn)的靈活性也是比較不利的。
現(xiàn)有技術(shù)的全濾波器 現(xiàn)有技術(shù)全濾波器(full filter)方案使用如下狀態(tài) ·3個(gè)位置狀態(tài) ·nf·(ns-1)個(gè)模糊度狀態(tài) 所得到的計(jì)算量的量級是 O([3+nf·(ns-1)]3)(0.104) 依照本發(fā)明實(shí)施例的濾波器 依照本發(fā)明實(shí)施例的濾波器和濾波方法具有如下計(jì)算量 幾何圖形濾波器 ·3個(gè)位置狀態(tài) ·ns-1個(gè)模糊度狀態(tài) O([2+ns]3)(0.105) 電離層濾波器 如果使用所述差分技術(shù)濾波器，則所述電離層濾波器組由ns-1個(gè)分別的1狀態(tài)卡爾曼濾波器組成。
O((ns-1)·[1]3)(0.106) 典型濾波器 如果使用所述差分技術(shù)濾波器，則一個(gè)典型濾波器組由ns-1個(gè)分別的1狀態(tài)卡爾曼濾波器組成并且使用nf-2組典型濾波器 O((nf-2)·(ns-1)·[1]3)(0.107) 碼濾波器 所述簡單的碼濾波器僅使用模糊度狀態(tài)。
O(ns-1)·[1]3)(0.108) 整體計(jì)算量 整體上，所述簡單情況(不對相關(guān)誤差進(jìn)行建模)的幾何圖形濾波器/電離層濾波器/典型濾波器以及碼濾波器的全部計(jì)算量是 O([2+ns]3+(ns-1)·[1]3+(nf-2)·(ns-1)·[1]3+(ns-1)·[1]3)＝O([2+ns]3+(ns-1)·nf) (0.109) 比較 下表給出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的簡單情況與現(xiàn)有技術(shù)的全濾波器公式化的計(jì)算量以及改進(jìn)因子的一些例子。
完全建模情況 以下比較基于本發(fā)明實(shí)施例，其中對時(shí)間相關(guān)的影像進(jìn)行建模，并采用單差分。
全濾波器 所述全濾波器方案使用如下狀態(tài) ·3個(gè)位置狀態(tài) ·1個(gè)接收機(jī)時(shí)鐘誤差狀態(tài) ·nf·ns個(gè)模糊度狀態(tài) ·nf·ns個(gè)碼多徑狀態(tài) ·nf·ns個(gè)載波多徑狀態(tài) ·nf·ns個(gè)電離層狀態(tài) 所得到的計(jì)算量的量級是 O([4+4·nf·ns]3)(0.110) 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的濾波器 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的濾波器和濾波方法具有如下計(jì)算量 幾何圖形濾波器 ·3個(gè)位置狀態(tài) ·1個(gè)接收機(jī)時(shí)鐘誤差狀態(tài) ·ns個(gè)模糊度狀態(tài) ·ns個(gè)多徑狀態(tài) O([4+2·ns]3)(0.111) 電離層濾波器 如果使用所述差分技術(shù)濾波器，則所述電離層濾波器組由ns個(gè)分別的1狀態(tài)卡爾曼濾波器組成。
O(ns·[1]3)(0.112) 典型濾波器 如果使用所述差分技術(shù)濾波器，則一個(gè)典型濾波器組由ns個(gè)分別的1狀態(tài)卡爾曼濾波器組成并且使用nf-2組典型濾波器 O((nf-2)·ns·[1]3)(0.113) 碼濾波器 為得到最佳結(jié)果，此簡單的碼濾波器使用了模糊度狀態(tài)和多徑狀態(tài)以同時(shí)對噪聲和相關(guān)誤差進(jìn)行建模。
O(ns·[2]3)(0.114) 整體計(jì)算量 整體上，對時(shí)間相關(guān)影像進(jìn)行建模并且采用單差分的本發(fā)明實(shí)施例的幾何圖形濾波器、電離層濾波器、典型濾波器以及碼濾波器的全部計(jì)算量是 O([4+2·ns]3+ns·[1]3+(nf-2)·ns·[1]3+ns·[2]3)＝O([4+2·ns]3+ns·(nf+7)) (0.115) 比較 下表給出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的全建模與現(xiàn)有技術(shù)全濾波器公式化相比的計(jì)算量和改進(jìn)因子的一些例子。
混合的比較 即使當(dāng)將根據(jù)本發(fā)明的全建模實(shí)施例與現(xiàn)有技術(shù)全濾波器的簡單建模的情況相比較，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的處理也為三個(gè)或更多載波頻率提供了優(yōu)勢。即，本發(fā)明實(shí)施例可以提供改進(jìn)的處理(全建模vs簡單建模)，對于三個(gè)或更多載波頻率，其表現(xiàn)出比現(xiàn)有技術(shù)全濾波器更少的計(jì)算量。
對于兩個(gè)頻率，當(dāng)使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)執(zhí)行時(shí)，相比現(xiàn)有技術(shù)的簡單建模的全濾波器方案，向全建模的過渡僅有很小的影響。對于三個(gè)和四個(gè)頻率，甚至有速度改進(jìn)。
多個(gè)GNSS的處理 在此示出的方法可應(yīng)用于來自多個(gè)GNSS的數(shù)據(jù)。例如，可根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例處理GPS數(shù)據(jù)集和伽利略數(shù)據(jù)集?？梢苑謩e對每個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)確定所述頻率以及因此所述組合。另外，為每個(gè)GNSS選擇參考衛(wèi)星，對每個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用二重差分算子。與單個(gè)GNSS相比，所述組合的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的性能有顯著提高。這提供了計(jì)算所得位置的可用性、可靠性以及準(zhǔn)確性。
圖22示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的濾波結(jié)構(gòu)的例子。從適當(dāng)?shù)腉NSS接收機(jī)獲得來自第一GNSS的三個(gè)或更多載波頻率的GNSS信號數(shù)據(jù)集2205(例如，伽利略數(shù)據(jù)集或現(xiàn)代化的GPS數(shù)據(jù)集)。從適當(dāng)?shù)腉NSS接收機(jī)獲得來自第二GNSS的兩個(gè)或更多載波頻率的GNSS信號數(shù)據(jù)集2210(例如，兩個(gè)頻率或三個(gè)頻率的GPS數(shù)據(jù)集，兩個(gè)頻率的Glonass數(shù)據(jù)集，或者三個(gè)或四個(gè)頻率的伽利略數(shù)據(jù)集)。
如果提供了來自元件2215的GNSS數(shù)據(jù)集2205和系數(shù)，則將其提供給無幾何圖形電離層濾波器2235，第一GNSS的每個(gè)被跟蹤的衛(wèi)星具有一個(gè)濾波器的一個(gè)或多個(gè)典型濾波器組2240，以及1到nf個(gè)碼濾波器組2245。所述典型濾波器組2240的數(shù)目比所述第一GNSS的載波頻率的數(shù)目少2。如果提供了來自元件2220的GNSS數(shù)據(jù)集2210和系數(shù)，則將其提供給無幾何圖形電離層濾波器2250，第一GNSS的每個(gè)被跟蹤的衛(wèi)星具有一個(gè)濾波器的典型濾波器組2255，以及1到nf個(gè)碼濾波器組2245。所述典型濾波器組2255的數(shù)目比所述第二GNSS的載波頻率的數(shù)目少2；如果所述第二GNSS僅有兩個(gè)載波頻率，則不提供典型濾波器組2255。
在圖22的實(shí)施例中，由于它們確定相同的天線位置，所述第一GNSS和第二GNSS共用單個(gè)幾何圖形濾波器2265。即，如果提供了來自元件2215的GNSS數(shù)據(jù)集2205和系數(shù)，則將其提供給幾何圖形濾波器2265，并且如果提供了來自元件2220的GNSS數(shù)據(jù)集2210和系數(shù)，將其提供給幾何圖形濾波器2265。
圖23說明了對應(yīng)于圖22的結(jié)構(gòu)的方法。在2305，將使用了幾何圖形載波相位組合的幾何圖形濾波器2265應(yīng)用于所述第一GNSS的數(shù)據(jù)集2205以及所述第二GNSS的數(shù)據(jù)集2210，以獲得所述幾何圖形載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組2308。在2310，將使用了無幾何圖形電離層載波相位組合的電離層濾波器組2240應(yīng)用于所述第一GNSS的數(shù)據(jù)集2205，以獲得所述電離層載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組2315。在2320，將使用了無幾何圖形且消電離層的載波相位組合的典型濾波器組2240應(yīng)用于所述第一GNSS的數(shù)據(jù)集2205，以得到所述無幾何圖形且消電離層的載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組2325。在2330，將使用了多個(gè)無幾何圖形且消電離層的碼載波組合的碼濾波器2245應(yīng)用于所述第一GNSS的數(shù)據(jù)集2205，以獲得所述碼載波組合的模糊度估計(jì)和多個(gè)發(fā)射機(jī)的相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組2335。
在2340，將使用了無幾何圖形電離層載波相位組合的電離層濾波器組2250應(yīng)用于所述第二GNSS的數(shù)據(jù)集2210，以獲得所述電離層載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組2345。在2350，如果提供了使用無幾何圖形且消電離層的載波相位組合的典型濾波器組2255，將其應(yīng)用于所述第二GNSS的數(shù)據(jù)集2210，以獲得所述無幾何圖形且消電離層的載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組2355。在2360，將使用了多個(gè)無幾何圖形且消電離層的碼載波組合的碼濾波器2260應(yīng)用于所述第二GNSS的數(shù)據(jù)集2210，以獲得所述碼載波組合的模糊度估計(jì)和多個(gè)發(fā)射機(jī)的相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組2365。
通過元件2270在2370組合所述收集的數(shù)組，以生成所述第一GNSS和所述第二GNSS的所有載波相位觀測結(jié)果的模糊度估計(jì)以及相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組2375。為了計(jì)算效率，可在2385為數(shù)據(jù)集2205計(jì)算系數(shù)2380，并可在2390為數(shù)據(jù)集2210計(jì)算系數(shù)2390。如果如所示分別地進(jìn)行計(jì)算，則將系數(shù)2380和2390提供給指示的濾波器。
盡管圖22的結(jié)構(gòu)采用了第一GNSS和第二GNSS共用的單個(gè)幾何圖形濾波器2265，如果需要，可對所述第一GNSS和第二GNSS采用分別的幾何圖形濾波器。圖24說明了在其中采用了分別的幾何圖形濾波器的方法。圖22、23和24中具有類似參考數(shù)字的項(xiàng)指示類似的數(shù)據(jù)和處理。如圖24所示，將使用了幾何圖形載波相位組合的幾何圖形濾波器2410應(yīng)用于所述第一GNSS的數(shù)據(jù)集2205，以獲得所述幾何圖形載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組2415。類似地，將使用了幾何圖形載波相位組合的幾何圖形濾波器2420應(yīng)用于所述第二GNSS的數(shù)據(jù)集2205，以獲得所述幾何圖形載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組2425。在2430組合數(shù)組2315、2325、2335、2345、2355、2365、2415以及2425，以生成所述第一GNSS和所述第二GNSS的所有載波相位觀測結(jié)果的模糊度估計(jì)以及相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的組合的數(shù)組2440。
混合數(shù)目的頻率 可將根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例應(yīng)用于由發(fā)射不同數(shù)目的頻率的衛(wèi)星所組成的GNSS，例如，其中，幾顆衛(wèi)星發(fā)射兩個(gè)頻率，其余衛(wèi)星發(fā)射三個(gè)頻率。這可能是由于衛(wèi)星的能力或者由于當(dāng)前傳輸/接收條件的限制。
為處理混合數(shù)目的頻率，為可用的最少數(shù)目的頻率準(zhǔn)備了所述系數(shù)。通過所述典型濾波器組合考慮來自發(fā)射更多頻率的衛(wèi)星的額外信息，其中所述典型濾波器組合可用于至少三個(gè)頻率，并且不取決于頻率的總數(shù)。并且，從具有最大數(shù)目可用頻率的衛(wèi)星中選擇所述參考衛(wèi)星。
這樣做的動(dòng)機(jī)在于，伽利略系統(tǒng)從一開始就將提供三個(gè)或四個(gè)頻率，而GPS的現(xiàn)代化將在許多年后最終引入三個(gè)載波(而不是四個(gè))，這期間，一些衛(wèi)星將被升級到三個(gè)頻率，而另一些僅有兩個(gè)可用頻率。在不遠(yuǎn)的將來，使用兩個(gè)GPS載波和三個(gè)或四個(gè)伽利略載波將很常見，而使用三個(gè)GPS和三個(gè)或四個(gè)伽利略頻率則是未來的選擇。
靜態(tài)處理 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法和裝置可應(yīng)用于靜態(tài)定位。對于靜態(tài)定位，所述幾何圖形浮點(diǎn)解對一個(gè)位置坐標(biāo)集而不是每個(gè)歷元一個(gè)位置進(jìn)行建模。
網(wǎng)絡(luò)的GNSS定位 為了處理使用了多個(gè)參考站的數(shù)據(jù)，所述模糊度進(jìn)行擴(kuò)展以對從所述用戶接收機(jī)到每一個(gè)參考接收機(jī)的所有二重差分進(jìn)行建模。
多參考站處理 所示方案的計(jì)算效率展現(xiàn)了另一個(gè)重要?jiǎng)?chuàng)新-多參考站處理。目前市場上的RTK產(chǎn)品一次僅處理來自單個(gè)參考站的數(shù)據(jù)流。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，使得可以同時(shí)處理多于一個(gè)參考站的數(shù)據(jù)流，這提供了一個(gè)或多個(gè)優(yōu)勢 1.準(zhǔn)確性-當(dāng)同時(shí)處理多個(gè)參考站時(shí)，單個(gè)參考站的本地的誤差源傾向于達(dá)到平均數(shù)， 2.完整性-從單個(gè)參考站得到的結(jié)果可以通過來自不同參考站的結(jié)果進(jìn)行交叉檢查。目前，從一個(gè)參考站到另一個(gè)參考站的切換是手動(dòng)的。
3.提高的模糊度解算性能-當(dāng)對空間誤差源進(jìn)行良好建模時(shí)，解算所述載波相位模糊度的可靠性和速度得到提高。如果使用多個(gè)參考站來處理在流動(dòng)站的GPS觀測結(jié)果，相比單個(gè)參考站，可以對所述大氣誤差源更好地進(jìn)行建模。
多流動(dòng)站處理 通過將所有模糊度加到所有流動(dòng)站來實(shí)現(xiàn)多流動(dòng)站處理。這使得本發(fā)明實(shí)施例可用于多流動(dòng)站應(yīng)用，例如，確定運(yùn)土的機(jī)器(earth-movingmachine)的葉片定向，例如，其中，在所述葉片的每個(gè)末端安裝流動(dòng)站。
精確點(diǎn)定位 精確點(diǎn)定位僅使用在一個(gè)接收機(jī)的衛(wèi)星之間的各個(gè)差分的原始數(shù)據(jù)。
網(wǎng)絡(luò)校正處理 網(wǎng)絡(luò)校正處理對多個(gè)參考站使用模糊度解算。所有站之間的所述模糊度被解算。這可通過本發(fā)明實(shí)施例有效地進(jìn)行。所有位置被預(yù)先確定，并且不必被建模；由于所述參考站位置均為已知，所述浮點(diǎn)解不包含位置狀態(tài)。
后處理 盡管所示的實(shí)施例是為實(shí)施操作定義的，也可以通過實(shí)時(shí)收集數(shù)據(jù)來應(yīng)用本發(fā)明的另一種實(shí)施例，然后對所有收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行批處理(后處理)。這應(yīng)用于以上所有的處理模式。
即時(shí)模糊度解算 以上描述的本發(fā)明實(shí)施例是為在所述濾波器中使用的多個(gè)歷元的數(shù)據(jù)定義的。同樣，本發(fā)明實(shí)施例對僅一個(gè)歷元(即時(shí))的數(shù)據(jù)也適用。如果所述確認(rèn)成功，可從一個(gè)歷元的數(shù)據(jù)直接計(jì)算所述精確位置。此方案具有對于跟蹤衛(wèi)星時(shí)的周跳(cycle slip)或失鎖(loss of lock)不敏感的優(yōu)點(diǎn)。以上參照圖17描述了即時(shí)模糊度解算的改進(jìn)流程圖。
接收機(jī)架構(gòu) 圖25示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的GNSS接收機(jī)2500的架構(gòu)。天線2505接收具有多于兩個(gè)載波頻率的GNSS信號，例如，具有三個(gè)或四個(gè)載波頻率的伽利略信號，或具有三個(gè)載波頻率的現(xiàn)代化的GPS的信號。所接收到的信號通過低噪聲放大器2510，并且所述經(jīng)過放大的信號通過信號分配器2515被傳送到多個(gè)射頻帶下變頻器2520，2525，...2530。向所述下變頻器提供來自參考振蕩器2535的頻率參考。
下變頻器2520將所述第一頻帶的GNSS信號降低到較低頻率的信號，該信號被模數(shù)轉(zhuǎn)換器2540進(jìn)行數(shù)字化。下變頻器2525將所述第二頻帶的GNSS信號降低到較低頻率的信號，該信號被模數(shù)轉(zhuǎn)換器2545進(jìn)行數(shù)字化。下變頻器2530將所述第n頻帶的GNSS信號降低到較低頻率的信號，該信號被模數(shù)轉(zhuǎn)換器2550進(jìn)行數(shù)字化。
由一組檢測和跟蹤信道2560處理所述第一頻帶的數(shù)字化的GNSS信號，其中，所述信道組2560對于每個(gè)被接收機(jī)2500跟蹤的GNSS衛(wèi)星或偽星有一個(gè)信道。所得到的所述第一頻帶的載波相位和偽距測量結(jié)果被提供給一個(gè)或多個(gè)處理器2575。由一組檢測和跟蹤信道2565處理所述第二頻帶的數(shù)字化的GNSS信號，其中，所述信道組2565對于每個(gè)被接收機(jī)2500跟蹤的GNSS衛(wèi)星或偽星有一個(gè)信道。所得到的所述第二頻帶的載波相位和偽距測量結(jié)果被提供給一個(gè)或多個(gè)處理器2575。由檢測和跟蹤信道組2570處理所述第n頻帶的數(shù)字化的GNSS信號，其中，所述信道組2570對于每個(gè)被接收機(jī)2500跟蹤的GNSS衛(wèi)星或偽星有一個(gè)信道。所得到的所述第n頻帶的載波相位和偽距測量結(jié)果被提供給一個(gè)或多個(gè)處理器2575。為所述GNSS信號的每一載波頻帶提供各自的變頻器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及一組檢測和跟蹤信道；為便于說明，圖25中僅示出了每一類中的三個(gè)。
所述一個(gè)或多個(gè)處理器2575中是因式分解的3+載波濾波器結(jié)構(gòu)2580，其在運(yùn)行時(shí)執(zhí)行處理2585。處理2585處理所述GNSS信號數(shù)據(jù)，所述GNSS信號數(shù)據(jù)包括由接收機(jī)2500跟蹤的每一個(gè)發(fā)射機(jī)的所述三個(gè)或更多GNSS信號頻帶中每一個(gè)的載波相位和偽距測量結(jié)果。濾波器結(jié)構(gòu)2580包括根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的因式分解的濾波器結(jié)構(gòu)，參照，例如圖8-14所述。處理2585包括根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的因式分解的處理方法，例如參照圖6-7和15-21所述。所述一個(gè)或多個(gè)處理器2575可被實(shí)現(xiàn)為單個(gè)處理器或多個(gè)處理器，并且可以是經(jīng)過編程的通用處理器和/或?qū)Ｓ锰幚砥鳌?br> 處理2585導(dǎo)致一種或多種類型的輸出數(shù)據(jù)，例如所有載波相位觀測結(jié)果的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的組合的數(shù)組2590；位置2595；以及/或者格式化的多頻帶動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分(RTK)數(shù)據(jù)流2598。組合的數(shù)組2590例如對應(yīng)于如上所述的數(shù)組625，725，855，1865中的一個(gè)。位置2595例如對應(yīng)于如上所述的位置635，735，1920，2020中的一個(gè)。數(shù)據(jù)流2598可以為適于在RTK定位裝置中使用的任意格式。
圖26示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的GNSS接收機(jī)2600的架構(gòu)。天線2605接收具有多于兩個(gè)載波頻率的GNSS信號，例如，具有三個(gè)或四個(gè)載波頻率的伽利略信號，或具有三個(gè)載波頻率的現(xiàn)代化的GPS的信號。所接收到的信號通過低噪聲放大器2610，并且所述經(jīng)過放大的信號被傳送到模塊2615，所述模塊2615從射頻進(jìn)行下變頻，并將所述多頻帶信號數(shù)字化。
由一組檢測和跟蹤信道2620處理所述數(shù)字化的多頻帶信號，其中，所述信道組2620對于每個(gè)被接收機(jī)2600跟蹤的GNSS衛(wèi)星或偽星有一個(gè)信道。所得到的每個(gè)頻帶的載波相位和偽距測量結(jié)果被提供給一個(gè)或多個(gè)處理器2625。參考振蕩器2622為下變頻和跟蹤提供頻率參考。
所述一個(gè)或多個(gè)處理器2625中是因式分解的3+載波濾波器結(jié)構(gòu)2630，其在運(yùn)行時(shí)執(zhí)行處理2635。處理2635處理所述GNSS信號數(shù)據(jù)，所述GNSS信號數(shù)據(jù)包括由接收機(jī)2600跟蹤的每一個(gè)發(fā)射機(jī)的所述三個(gè)或更多GNSS信號頻帶中每一個(gè)的載波相位和偽距測量結(jié)果。濾波器結(jié)構(gòu)2630包括根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的因式分解的濾波器結(jié)構(gòu)，例如參照圖8-14所述。處理2635包括根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的因式分解的處理方法，例如參照圖6-7和15-21所述。所述一個(gè)或多個(gè)處理器2625可被實(shí)現(xiàn)為單個(gè)處理器或多個(gè)處理器，并且可以是經(jīng)過編程的通用處理器和/或?qū)Ｓ锰幚砥鳌?br> 處理2635導(dǎo)致一種或多種類型的輸出數(shù)據(jù)，例如所有載波相位觀測結(jié)果的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的組合的數(shù)組2640；位置2645；以及/或者格式化多頻帶動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分(RTK)數(shù)據(jù)流2650。組合的數(shù)組2640例如對應(yīng)于如上所述的數(shù)組625，725，855，1865中的一個(gè)。位置2645例如對應(yīng)于如上所述的位置635，735，1920，2020中的一個(gè)。數(shù)據(jù)流2650可以為適于在RTK定位裝置中使用的任意格式。
圖27示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的GNSS接收機(jī)2700的架構(gòu)。天線2705接收具有多于兩個(gè)載波頻率的GNSS信號，例如，具有三個(gè)或四個(gè)載波頻率的伽利略信號，或具有三個(gè)載波頻率的現(xiàn)代化的GPS的信號。所接收到的信號通過低噪聲放大器2710，并且所述經(jīng)過放大的信號被傳送到模塊2715，所述模塊2715直接將所述多頻帶信號數(shù)字化。
由一組檢測和跟蹤信道2730處理所述數(shù)字化的信號，其中，所述信道組2730對于每個(gè)被接收機(jī)2700跟蹤的GNSS衛(wèi)星或偽星有一個(gè)信道。所得到的每個(gè)頻帶的載波相位和偽距測量結(jié)果被提供給一個(gè)或多個(gè)處理器2740。參考振蕩器2720為下變頻和跟蹤提供頻率參考。
所述一個(gè)或多個(gè)處理器2740中是因式分解的3+載波濾波器結(jié)構(gòu)2745，其在運(yùn)行時(shí)執(zhí)行處理2750。處理2750處理所述GNSS信號數(shù)據(jù)，所述GNSS信號數(shù)據(jù)包括由接收機(jī)2700跟蹤的每一個(gè)發(fā)射機(jī)的所述三個(gè)或更多GNSS信號頻帶中每一個(gè)的載波相位和偽距測量結(jié)果。濾波器結(jié)構(gòu)2745包括根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的因式分解的濾波器結(jié)構(gòu)，例如參照圖8-14所述。處理2750包括根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的因式分解的處理方法，例如參照圖6-7和15-21所述。所述一個(gè)或多個(gè)處理器2740可被實(shí)現(xiàn)為單個(gè)處理器或多個(gè)處理器，并且可以是經(jīng)過編程的通用處理器和/或?qū)Ｓ锰幚砥鳌?br> 處理2750導(dǎo)致一種或多種類型的輸出數(shù)據(jù)，例如所有載波相位觀測結(jié)果的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的組合的數(shù)組2750；位置2755；以及/或者格式化的多頻帶動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分(RTK)數(shù)據(jù)流2760。組合的數(shù)組2750例如對應(yīng)于如上所述的數(shù)組625，725，855，1865中的一個(gè)。位置2755例如對應(yīng)于如上所述的位置635，735，1920，2020中的一個(gè)。數(shù)據(jù)流2760可以為適于在RTK定位裝置中使用的任意格式。
圖28示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的GNSS接收機(jī)2800的架構(gòu)。接收機(jī)2800的結(jié)構(gòu)類似于圖25的接收機(jī)，具有接收和處理第二GNSS信號的額外信道。天線2805接收具有多于兩個(gè)載波頻率的第一GNSS的信號，例如，具有三個(gè)或四個(gè)載波頻率的伽利略信號，或具有三個(gè)載波頻率的現(xiàn)代化的GPS的信號，并接收具有至少兩個(gè)載波頻率的第二GNSS的信號，例如，GPS，現(xiàn)代化的GPS或Glonass信號。所接收到的信號通過低噪聲放大器2510，并且所述經(jīng)過放大的信號通過信號分配器2815傳送到所述第一GNSS的多個(gè)射頻帶下變頻器2520，2525，...2530，以及所述第二GNSS的多個(gè)射頻帶下變頻器2820，2825，...2830。向所述下變頻器提供來自參考振蕩器2835的頻率參考。
下變頻器2520將所述第一頻帶的第一GNSS信號降低到較低頻率的信號，該信號由模數(shù)轉(zhuǎn)換器2540進(jìn)行數(shù)字化。下變頻器2525將所述第二頻帶的第一GNSS信號降低到較低頻率的信號，該信號由模數(shù)轉(zhuǎn)換器2545進(jìn)行數(shù)字化。下變頻器2530將所述第n頻帶的第一GNSS信號降低到較低頻率的信號，該信號由模數(shù)轉(zhuǎn)換器2550進(jìn)行數(shù)字化。下變頻器2820將所述第一頻帶的第二GNSS信號降低到較低頻率的信號，該信號由模數(shù)轉(zhuǎn)換器2840進(jìn)行數(shù)字化。下變頻器2825將所述第二頻帶的第二GNSS信號降低到較低頻率的信號，該信號由模數(shù)轉(zhuǎn)換器2845進(jìn)行數(shù)字化。如果所述第二GNSS信號具有多于兩個(gè)頻帶，下變頻器2830將所述第n頻帶的第二GNSS信號降低到較低頻率的信號，該信號由模數(shù)轉(zhuǎn)換器2850進(jìn)行數(shù)字化。
由一組檢測和跟蹤信道2560處理所述第一頻帶的第一GNSS信號的數(shù)字化的信號，其中，所述信道組2560對于每個(gè)被接收機(jī)2800跟蹤的GNSS衛(wèi)星或偽星有一個(gè)信道。所得到的所述第一頻帶的第一GNSS信號的載波相位和偽距測量結(jié)果被提供給一個(gè)或多個(gè)處理器2875。由一組檢測和跟蹤信道2565處理所述第二頻帶的第一GNSS信號的數(shù)字化的信號，其中，所述信道組2565對于每個(gè)被接收機(jī)2500跟蹤的GNSS衛(wèi)星或偽星有一個(gè)信道。所得到的所述第二頻帶的第一GNSS信號的載波相位和偽距測量結(jié)果被提供給一個(gè)或多個(gè)處理器2875。由一組檢測和跟蹤信道2570處理所述第n頻帶的第一GNSS的數(shù)字化的信號，其中，所述信道組2570對于每個(gè)被接收機(jī)2800跟蹤的GNSS衛(wèi)星或偽星有一個(gè)信道。所得到的所述第n頻帶的載波相位和偽距測量結(jié)果被提供給一個(gè)或多個(gè)處理器2875。為所述第一GNSS信號的每個(gè)載波頻帶提供各自的下變頻器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及一組檢測和跟蹤信道；為便于說明，圖28中僅示出了每一類中的三個(gè)。
由一組檢測和跟蹤信道2860處理所述第一頻帶的第二GNSS信號的數(shù)字化的信號，其中，所述信道組2860對于每個(gè)被接收機(jī)2800跟蹤的GNSS衛(wèi)星或偽星有一個(gè)信道。所得到的所述第一頻帶的第二GNSS信號的載波相位和偽距測量結(jié)果被提供給一個(gè)或多個(gè)處理器2875。由一組檢測和跟蹤信道2865處理所述第二頻帶的第二GNSS信號的數(shù)字化的信號，其中，所述信道組2865對于每個(gè)被接收機(jī)2800跟蹤的GNSS衛(wèi)星或偽星有一個(gè)信道。所得到的所述第二頻帶的第二GNSS信號的載波相位和偽距測量結(jié)果被提供給一個(gè)或多個(gè)處理器2875。由一組檢測和跟蹤信道2870處理所述第n頻帶的第二GNSS的數(shù)字化信號，其中，所述信道組2870對于每個(gè)被接收機(jī)2800跟蹤的GNSS衛(wèi)星或偽星有一個(gè)信道。所得到的所述第n頻帶的載波相位和偽距測量結(jié)果被提供給一個(gè)或多個(gè)處理器2875。為所述第二GNSS信號的每一個(gè)載波頻帶提供各自的下變頻器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及一組檢測和跟蹤信道；如果所述第二GNSS僅有兩個(gè)載波頻帶，雖然圖28中對于每一類示出了三個(gè)，實(shí)際上也只提供兩個(gè)。
所述一個(gè)或多個(gè)處理器2575中是因式分解的3+載波濾波器結(jié)構(gòu)2880，其在運(yùn)行時(shí)執(zhí)行處理2885。處理2585處理所述信號數(shù)據(jù)，所述信號數(shù)據(jù)包括由接收機(jī)2500跟蹤的每一個(gè)發(fā)射機(jī)的所述三個(gè)或更多第一GNSS信號頻帶中每一個(gè)，以及所述兩個(gè)或更多第二GNSS信號頻帶中每一個(gè)的載波相位和偽距測量結(jié)果。濾波器結(jié)構(gòu)2880包括根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的因式分解的濾波器結(jié)構(gòu)，例如參照圖22所述。處理2885包括根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的因式分解的處理方法，例如參照圖23和24所述。所述一個(gè)或多個(gè)處理器2875可被實(shí)現(xiàn)為單個(gè)處理器或多個(gè)處理器，并且可以是經(jīng)過編程的通用處理器和/或?qū)Ｓ锰幚砥鳌?br> 處理2885導(dǎo)致一種或多種類型的輸出數(shù)據(jù)，例如所有載波相位觀測結(jié)果的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的組合的數(shù)組2890；位置2895；以及/或者格式化的多頻帶動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分(RTK)數(shù)據(jù)流2898。組合的數(shù)組2890例如對應(yīng)于如上所述的數(shù)組2375或2440中的一個(gè)。數(shù)據(jù)流2898可以為適于在RTK定位裝置中使用的任意格式。
RTK應(yīng)用 根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置的實(shí)施例可用于改進(jìn)RTK應(yīng)用。
圖29說明了用于準(zhǔn)備格式化的多頻帶RTK數(shù)據(jù)流的參考接收機(jī)處理器2905的實(shí)施例，所述RTK數(shù)據(jù)流如圖25-28所示。例如，在存儲塊2910，2915，...2920中，收集每個(gè)GNSS頻帶1，2，...n的載波相位和偽距測量結(jié)果。所述參考接收機(jī)時(shí)鐘向塊2925提供時(shí)間信號，該塊為每個(gè)測量數(shù)據(jù)的歷元提供時(shí)間標(biāo)志，例如，以0.1秒的間隔。通過存儲塊2910，2915，...2920向可選的數(shù)據(jù)壓縮元件2935提供每歷元的數(shù)據(jù)集。
還向數(shù)據(jù)壓縮元件2935提供所述參考接收機(jī)的已知或計(jì)算的位置2930，其用于RTK定位以計(jì)算從所述參考接收機(jī)到所述流動(dòng)站的向量。數(shù)據(jù)壓縮使得傳輸負(fù)擔(dān)(時(shí)間和/或費(fèi)用)最小化，或者使得所述數(shù)據(jù)速率對于最小帶寬最優(yōu)化。數(shù)據(jù)壓縮元件2940提供格式化的多頻帶RTK數(shù)據(jù)流?？蛇x的數(shù)據(jù)鏈路2940，例如無線鏈路，因特網(wǎng)連接，F(xiàn)M副載波調(diào)制，移動(dòng)電話鏈路或其它傳輸鏈路在所述格式化的多頻帶RTK數(shù)據(jù)流中向所述流動(dòng)站傳輸所述參考接收機(jī)的原始可觀測值。在所述流動(dòng)站利用，例如如上所述的根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的因式分解的3+載波模糊度解算濾波器來處理所述參考接收機(jī)的原始可觀測值。
圖30說明用于準(zhǔn)備格式化多頻帶、多GNSS的RTK數(shù)據(jù)流的參考接收機(jī)處理器3005的實(shí)施例，例如，所述RTK數(shù)據(jù)流如圖28所示。例如，在存儲塊3010，3015，...3020中收集第一GNSS的每個(gè)頻帶1，2，...n的載波相位和偽距測量結(jié)果。例如，在存儲塊3025，3030，...3035中收集第二GNSS的每個(gè)頻帶1，2，...n的載波相位和偽距測量結(jié)果。所述參考接收機(jī)時(shí)鐘向塊3040提供時(shí)間信號，該塊為每個(gè)測量數(shù)據(jù)的歷元提供時(shí)間標(biāo)志，例如，以0.1秒的間隔。通過所述第一GNSS的存儲塊3010，3015，...3020向可選的數(shù)據(jù)壓縮元件3050提供每歷元的數(shù)據(jù)集，并通過所述第二GNSS的存儲塊3025，3030，...3035向可選的數(shù)據(jù)壓縮元件3050提供每歷元的數(shù)據(jù)集。
還向數(shù)據(jù)壓縮元件3050提供所述參考接收機(jī)的已知或計(jì)算的位置3045，其用于RTK定位以計(jì)算從所述參考接收機(jī)到所述流動(dòng)站的向量。數(shù)據(jù)壓縮使得傳輸負(fù)擔(dān)(時(shí)間和/或費(fèi)用)最小化，或者使得所述數(shù)據(jù)速率對于最小帶寬最優(yōu)化。數(shù)據(jù)壓縮元件3050為所述第一GNSS和第二GNSS提供格式化的多頻帶RTK數(shù)據(jù)流。數(shù)據(jù)壓縮元件3050提供格式化的多頻帶RTK數(shù)據(jù)流?？蛇x的無線鏈路，因特網(wǎng)連接，F(xiàn)M副載波調(diào)制，移動(dòng)電話鏈路或其它傳輸鏈路，在所述格式化的多頻帶RTK數(shù)據(jù)流中向所述流動(dòng)站傳輸所述參考接收機(jī)的原始可觀測值。在所述流動(dòng)站利用，例如，如上所述的根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的因式分解的3+載波模糊度解算濾波器來處理所述參考接收機(jī)的原始可觀測值。
圖31示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的工作模式，在其中使用了單個(gè)參考站。參考接收機(jī)3105提供參考站數(shù)據(jù)3110，例如，圖29中處理器2905或圖30中處理器2035所提供的格式化的多頻帶RTK數(shù)據(jù)流。例如，經(jīng)由適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)鏈路提供參考站數(shù)據(jù)。流動(dòng)站接收機(jī)3115包括用于接收參考站數(shù)據(jù)3110的適當(dāng)元件，諸如數(shù)據(jù)鏈路天線3120和數(shù)據(jù)鏈路信號接收和解調(diào)電子器件3125，并向流動(dòng)站處理器3130提供參考站數(shù)據(jù)3110。如果為經(jīng)由所述數(shù)據(jù)鏈路的高效傳輸而壓縮了參考站數(shù)據(jù)3110，流動(dòng)站接收機(jī)3115中的數(shù)據(jù)解壓縮元件3125解壓縮所述參考站數(shù)據(jù)，以便于處理器3130中的一個(gè)或更多處理元件使用。
流動(dòng)站接收機(jī)3115進(jìn)一步包括天線3140，其用于接收具有三個(gè)或更多載波頻率的GNSS信號，以及適當(dāng)?shù)男盘柦邮蘸徒庹{(diào)電子器件3145，其用于生成用于流動(dòng)站處理器3130的流動(dòng)站接收機(jī)3+載波相位和偽距數(shù)據(jù)3145。流動(dòng)站處理器3130包括多頻帶載波相位和偽距同步元件3150，其將流動(dòng)站接收機(jī)數(shù)據(jù)3145與參考站數(shù)據(jù)3110同步，以由多頻帶RTK位置計(jì)算元件3155使用。計(jì)算元件3160使用參考站數(shù)據(jù)3110計(jì)算所述參考站位置，并將其與參考站描述一起提供給位置計(jì)算元件3155?？蛇x的計(jì)算元件3165計(jì)算由位置計(jì)算元件3155所使用的大氣和衛(wèi)星校正。計(jì)算元件3155計(jì)算流動(dòng)站接收機(jī)3115的RTK位置修正，并將其提供為輸出數(shù)據(jù)RTK位置和狀態(tài)信息3170。
圖32示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的工作模式，在其中在網(wǎng)絡(luò)中使用了多個(gè)參考站。參考接收機(jī)3205，3210，3215的每一個(gè)向網(wǎng)絡(luò)RTK服務(wù)器3220提供參考站數(shù)據(jù)，例如圖29中處理器2905或圖30中處理器2035所提供的格式化的多頻帶RTK數(shù)據(jù)流。網(wǎng)絡(luò)RTK服務(wù)器3220產(chǎn)生衛(wèi)星和大氣校正，并將這些與所述參考站數(shù)據(jù)一起作為網(wǎng)絡(luò)RTK多頻帶校正3225的數(shù)據(jù)流進(jìn)行提供，以由一個(gè)或多個(gè)流動(dòng)站接收機(jī)，例如，流動(dòng)站接收機(jī)3115來使用。提供了網(wǎng)絡(luò)RTK多頻帶校正3225，以在例如虛擬參考站模式或廣播模式中使用。由于所述參考站數(shù)據(jù)被網(wǎng)絡(luò)RTK服務(wù)器3220組合以生成公認(rèn)位置(declared location)，例如，所述流動(dòng)站接收機(jī)3115的位置的一組模擬參考站的數(shù)據(jù)(例如，模擬來自參考接收機(jī)3105的單個(gè)參考站數(shù)據(jù)3110)，所述虛擬參考站模式可與圖31的模式相比較。所述廣播模式提供來自參考接收機(jī)3205，3210，3215中每一個(gè)的參考站數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)用于在流動(dòng)站處理器3130中進(jìn)行處理。在任一種模式中，校正3225可選地包括誤差模型，諸如從所述參考站數(shù)據(jù)計(jì)算的電離層和對流層模型。
圖33示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的工作模式，在其中使用了多個(gè)單個(gè)的參考站。參考接收機(jī)3305，3315，3325向流動(dòng)站接收機(jī)3300分別提供參考站數(shù)據(jù)3310，3320，3330。例如，可經(jīng)由適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)鏈路提供所述數(shù)據(jù)。流動(dòng)站接收機(jī)3300包括用于接收所述參考站數(shù)據(jù)的適當(dāng)元件，例如，數(shù)據(jù)鏈路天線3335和數(shù)據(jù)鏈路信號接收和解調(diào)電子器件3340，以及向流動(dòng)站處理器3345提供所述參考站數(shù)據(jù)的元件。如果為經(jīng)由所述數(shù)據(jù)鏈路進(jìn)行高效傳輸而壓縮了所述參考站數(shù)據(jù)，流動(dòng)站接收機(jī)3345中的數(shù)據(jù)解壓縮元件3350解壓縮所述參考站數(shù)據(jù)，以便于處理器3345中的一個(gè)或更多進(jìn)一步處理的元件使用。
流動(dòng)站接收機(jī)3300進(jìn)一步包括天線3370，其用于接收具有三個(gè)或更多載波頻率的GNSS信號，以及適當(dāng)?shù)男盘柦邮蘸徒庹{(diào)電子器件3375，其用于生成由流動(dòng)站處理器3345使用的流動(dòng)站接收機(jī)3+載波相位和偽距數(shù)據(jù)3380。流動(dòng)站處理器3345包括所述參考站的每一個(gè)的各自的多頻帶載波相位和偽距同步以及參考信息元件3355，3360，3365。元件3355，3360，3365將流動(dòng)站接收機(jī)數(shù)據(jù)3380與參考站數(shù)據(jù)同步，以用于多頻帶RTK位置計(jì)算元件3390。計(jì)算元件3390計(jì)算流動(dòng)站接收機(jī)3300的RTK位置修正，并將其提供為輸出數(shù)據(jù)RTK位置和狀態(tài)信息3395。
替代的時(shí)間常數(shù)確定 以上參照公式(0.24)描述了一種確定載波相位組合的時(shí)間常數(shù)的方法。
現(xiàn)在將描述一種根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的計(jì)算載波相位組合的時(shí)間常數(shù)的進(jìn)一步方法。此方法通過如下公式為所述“系數(shù)確定”部分計(jì)算所述時(shí)間常數(shù)tcf，從而處理所述載波相位可觀測值的可能的不同方差以及所述電離層誤差的時(shí)間相關(guān)
其中tcio是所述電離層誤差的時(shí)間常數(shù)。
對于三個(gè)載波 對于四個(gè)載波 幾何圖形濾波器的相位組合校正 在以上描述的幾何圖形濾波器實(shí)施例中用作為可觀測值的最小誤差載波相位組合的所述定義意味著所述誤差特性確定此組合在所述濾波器的全部運(yùn)行時(shí)間上保持恒定。但并不總是這種情況。例如，對于與所述參考站的距離變化明顯的移動(dòng)接收機(jī)，所述最小誤差組合隨時(shí)間變化。
盡管采用次優(yōu)載波相位組合運(yùn)行所述幾何圖形濾波器，可以構(gòu)建最優(yōu)估計(jì)。這也可以用于驅(qū)動(dòng)所述僅有L1相位(在P2交叉相關(guān)技術(shù)的情況下，這比L2更魯棒)的幾何圖形濾波器。為此，在對所述幾何圖形濾波器、所述電離層濾波器以及所述典型濾波器的結(jié)果進(jìn)行濾波之后，生成最小誤差組合的模糊度。
一種根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的計(jì)算所述最小誤差相位組合的方法，其允許改變在所述濾波器運(yùn)行時(shí)間所使用的組合，例如，當(dāng)?shù)剿鰠⒖颊镜木嚯x有所變化時(shí)。另外，可在所述幾何圖形濾波器中使用具有最佳跟蹤質(zhì)量/可用性的所述信號；與提供所有頻率上的所有載波測量結(jié)果時(shí)的可用的數(shù)據(jù)相比，這為濾波提供了更多的數(shù)據(jù)。
將所述L1載波相位而不是給定的最小誤差組合作為所述幾何圖形濾波器中的相位組合，可得到所述L1載波相位模糊度的估計(jì)

這意味著用所述組合 代替以上描述中的

所述幾何圖形濾波器的結(jié)果是如下估計(jì) 計(jì)算給定的最小誤差載波相位組合

的模糊度估計(jì)

使用如下公式 與前面一樣，所確定的

用于所述組合器850。
也可利用任何其它基頻而不是L1，例如，L2，L5，E5，E6或任何其它GNSS載波，對此進(jìn)行應(yīng)用。
對于三個(gè)載波 對于四個(gè)載波 圖34是圖8的修改版本，其示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步全因式分解的3+載波模糊度解算濾波器的元件。代替圖8中所述幾何圖形濾波器830的是單頻載波相位(例如，L1，L2，L5，E5，E6或者任何其它GNSS載波)幾何圖形濾波器3430和組合器3432。組合器3432將幾何圖形濾波器3430、電離層濾波器組835以及典型濾波器組840(1)...840(nf-2)的結(jié)果作為輸入，并計(jì)算提供給組合器850的模糊度估計(jì)

組合器850的功能和前述實(shí)施例相同。
圖35是圖18的修改版本，其示意性說明了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的處理具有三個(gè)或更多載波的GNSS信號數(shù)據(jù)集的進(jìn)一步方法。與圖18的1820中對載波相位組合應(yīng)用幾何圖形濾波器不一樣，圖35的實(shí)施例在3570應(yīng)用單載波相位(例如，L1，L2，L5，E5，E6或者任何其它GNSS載波)幾何圖形濾波器。所述結(jié)果是單載波相位的模糊度估計(jì)的數(shù)組3575。在3580，從數(shù)組3575、在1830應(yīng)用所述無幾何圖形電離層濾波器的所述結(jié)果，以及在1840應(yīng)用所述幾何圖形典型濾波器的所述結(jié)果，來計(jì)算所述幾何圖形載波相位組合的模糊度估計(jì)

1825。與前面一樣，在1860組合數(shù)組1825，1835，1845以及1855，以生成所有載波相位觀測結(jié)果的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組1865。
圖36是圖19的修改版本，其示出了應(yīng)用圖35中的方法獲得3+載波頻率GNSS接收機(jī)的計(jì)算的位置。在圖36的實(shí)施例中，在3570應(yīng)用單載波相位(例如，L1，L2，L5，E5，E6或者任何其它GNSS載波)幾何圖形濾波器。所述結(jié)果是單載波相位模糊度估計(jì)數(shù)組3575。在3580，從數(shù)組3575、在1830應(yīng)用所述無幾何圖形電離層濾波器的所述結(jié)果，以及在1840應(yīng)用所述幾何圖形典型濾波器的所述結(jié)果，來計(jì)算所述幾何圖形載波相位組合的模糊度估計(jì)

1825。與前面一樣，在1860組合數(shù)組1825，1835，1845以及1855，以生成所有載波相位觀測結(jié)果的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組1865。數(shù)組1865被提供給處理1910，所述處理1910計(jì)算對應(yīng)于獲取數(shù)據(jù)集1805的時(shí)間的接收機(jī)1900的浮點(diǎn)解位置，并將所述計(jì)算的位置1920提供為輸出。
圖37是圖20的修改版本，其示出了進(jìn)一步應(yīng)用圖35中的方法獲得3+載波頻率GNSS接收機(jī)的計(jì)算的位置。在圖37的實(shí)施例中，在3570應(yīng)用單載波相位(例如，L1，L2，L5，E5，E6或者任何其它GNSS載波)幾何圖形濾波器。所述結(jié)果是單載波相位模糊度估計(jì)數(shù)組3575。在3580，從數(shù)組3575、在1830應(yīng)用所述無幾何圖形電離層濾波器的所述結(jié)果，以及在1840應(yīng)用所述幾何圖形典型濾波器的所述結(jié)果，來計(jì)算所述幾何圖形載波相位組合的模糊度估計(jì)

1825。與前面一樣，在1860組合數(shù)組1825，1835，1845以及1855，以生成所有載波相位觀測結(jié)果的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息數(shù)組1865。數(shù)組1865被提供給處理2010，所述處理2010通過計(jì)算整數(shù)最小二乘解來確定整數(shù)模糊度。確認(rèn)處理2015檢查所述解的正確性，將其用于處理2020，以計(jì)算接收機(jī)2000的位置2025。
圖38示出了進(jìn)一步應(yīng)用圖35中的方法獲得3+載波頻率GNSS接收機(jī)的計(jì)算的位置。在圖38的實(shí)施例中，在3570應(yīng)用單載波相位(例如，L1，L2，L5，E5，E6或者任何其它GNSS載波)幾何圖形濾波器。所述結(jié)果是單載波相位模糊度估計(jì)數(shù)組3575。在3580，從數(shù)組3575、在1830應(yīng)用所述無幾何圖形電離層濾波器的所述結(jié)果以及在1840應(yīng)用所述幾何圖形典型濾波器的所述結(jié)果，來計(jì)算所述幾何圖形載波相位組合的模糊度估計(jì)

1825。與前面一樣，在1860組合數(shù)組1825，1835，1845以及1855，以生成所有載波相位觀測的模糊度估計(jì)數(shù)組和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息1865。數(shù)組1865被提供給處理2010，所述處理2010通過計(jì)算整數(shù)最小二乘解來確定整數(shù)模糊度。確認(rèn)處理2015檢查所述解的正確性。處理2020從所述確認(rèn)的解計(jì)算位置。作為輸出提供的計(jì)算的位置2025是經(jīng)過確認(rèn)的組合浮點(diǎn)和固定解。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可認(rèn)識到，在此對本發(fā)明實(shí)施例的詳細(xì)描述僅為說明性的，并不對發(fā)明作出任何限制。受益于本公開內(nèi)容，技術(shù)人員可以很容易地得到本發(fā)明其它實(shí)施例。例如，雖然在所述例子中采用最小誤差組合，本領(lǐng)域技術(shù)人員可認(rèn)識到，許多組合都是可行的，除了最小誤差組合之外的其它組合也可以產(chǎn)生雖然不是最優(yōu)卻也可接受的結(jié)果；因此，除非明確說明，所述權(quán)利要求并不意在限制為最小誤差組合。如附圖所示，詳細(xì)描述了實(shí)施本發(fā)明的參考。在所有附圖和隨后的詳細(xì)描述中使用相同的參考指示符來指示相同或類似部件。
為簡潔起見，并沒有示出和描述在此所述實(shí)施例的所有常規(guī)特征?？芍溃陂_發(fā)任何這樣的實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)，必須進(jìn)行許多實(shí)現(xiàn)具體細(xì)節(jié)的決定，例如，適應(yīng)應(yīng)用相關(guān)及商業(yè)相關(guān)的限制條件，以達(dá)到開發(fā)者的特定目標(biāo)，并且，這些特定目標(biāo)將隨著從一個(gè)實(shí)現(xiàn)到另一個(gè)實(shí)現(xiàn)，從一個(gè)開發(fā)者到另一個(gè)開發(fā)者而變化。此外，可知道，這樣的開發(fā)工作可能很復(fù)雜耗時(shí)，然而，對于受益于本說明書的技術(shù)人員，這只不過是例行的工程任務(wù)。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，可利用各種類型的操作系統(tǒng)(OS)、計(jì)算機(jī)平臺、硬件、計(jì)算機(jī)程序、計(jì)算機(jī)語言和/或通用機(jī)器來實(shí)現(xiàn)所述組件、處理步驟以及/或者數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。所述方法可以是在處理電路上執(zhí)行的程序化處理。所述處理電路可以是處理器和操作系統(tǒng)，或者獨(dú)立器件的多種組合。所述處理可以被實(shí)現(xiàn)為通過這種硬件、僅通過硬件、或者通過其任意組合所執(zhí)行的指令?？蓪⑺鲕浖鎯υ跈C(jī)器可讀的程序存儲裝置中?？梢允褂妹嫦?qū)ο缶幊陶Z言容易地實(shí)現(xiàn)所述計(jì)算元件，例如，濾波器或?yàn)V波器組，從而可以根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)每一個(gè)所需要的濾波器。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可認(rèn)識到，無需脫離在此公開的發(fā)明概念的精神和范圍，也可以使用諸如硬連線器件、現(xiàn)場可編程邏輯器件(FPLD)，其包括現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)以及復(fù)雜的可編程邏輯器件(CPLD)，專用集成電路(ASIC)等，較為不通用的自然力。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，可以在數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)，例如，個(gè)人計(jì)算機(jī)、工作站計(jì)算機(jī)、大型計(jì)算機(jī)、或者高性能服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)所述方法，所述計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的OS可以是華盛頓Redmond的微軟公司提供的


XP和

2000，或者加利福尼亞，SantaClara的Sun Microsystems公司提供的

或者各種版本的Unix操作系統(tǒng)，例如可從許多供應(yīng)商獲取的Linux。也可以在多處理器系統(tǒng)，或者在包括各種外設(shè)，例如，在處理器之間傳送數(shù)據(jù)的輸入裝置、輸出裝置、顯示器、點(diǎn)擊裝置、內(nèi)存、存儲裝置、多媒體接口等的計(jì)算環(huán)境中實(shí)現(xiàn)所述方法。這樣的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或計(jì)算環(huán)境可以是在局域網(wǎng)中，也可以連接到因特網(wǎng)上。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法和裝置包括但不限于 1.一種用于處理從具有至少三個(gè)載波的信號得到的一組GNSS信號數(shù)據(jù)的方法，包括以下步驟 a.對所述一組GNSS信號數(shù)據(jù)應(yīng)用使用了幾何圖形載波相位組合的幾何圖形濾波器，以獲得所述幾何圖形載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組； b.對所述一組GNSS信號數(shù)據(jù)應(yīng)用使用了無幾何圖形電離層載波相位組合的一組電離層濾波器，以獲得所述電離層載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組； c.對所述一組GNSS信號數(shù)據(jù)應(yīng)用使用了無幾何圖形且消電離層的載波相位組合的至少一組典型濾波器，以得到所述無幾何圖形且消電離層的載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組； d.對所述一組GNSS信號數(shù)據(jù)應(yīng)用使用了多個(gè)無幾何圖形碼載波組合的至少一個(gè)碼濾波器，以得到所述碼載波組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組；以及 e.組合a.、b.、c.以及d.所述的數(shù)組，以得到所有載波相位觀測結(jié)果的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的組合的數(shù)組。
2.根據(jù)1所述的方法，進(jìn)一步包括從所述組合的數(shù)組計(jì)算用戶位置。
3.根據(jù)1或2所述的方法，其中，所述一組GNSS信號數(shù)據(jù)包括單個(gè)歷元的GNSS信號數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)1-3中任何一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括通過應(yīng)用整數(shù)最小二乘過程和確認(rèn)過程從具有浮點(diǎn)模糊度和固定模糊度的組合的所述組合的數(shù)組來計(jì)算用戶位置。
5.根據(jù)1-3中任何一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括從具有浮點(diǎn)模糊度的所述組合的數(shù)組來計(jì)算用戶位置，以及通過應(yīng)用整數(shù)最小二乘過程和確認(rèn)過程從具有浮點(diǎn)模糊度和固定模糊度的組合的所述組合的數(shù)組來計(jì)算用戶位置。
6.根據(jù)1-5中任何一項(xiàng)所述的方法，其中，對所述一組GNSS信號數(shù)據(jù)應(yīng)用至少一個(gè)碼濾波器包括對所述一組GNSS信號數(shù)據(jù)應(yīng)用使用了多個(gè)無幾何圖形且消電離層的碼載波組合的至少一個(gè)碼濾波器，以獲得所述碼載波組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組。
7.根據(jù)1-5中任何一項(xiàng)所述的方法，其中，對所述一組GNSS信號數(shù)據(jù)應(yīng)用至少一個(gè)碼濾波器包括對所述一組GNSS信號數(shù)據(jù)應(yīng)用使用了多個(gè)無幾何圖形且消電離層的碼載波組合的每個(gè)載波的一個(gè)碼濾波器，以獲得所述碼載波組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組。
8.根據(jù)7所述的方法，其中，所述碼濾波器互相正交。
9.根據(jù)1-8中任何一項(xiàng)所述的方法，其中，從第一導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)接收到的信號得到所述一組GNSS信號數(shù)據(jù)，所述方法進(jìn)一步包括處理第二組GNSS信號數(shù)據(jù)，其中從具有至少兩個(gè)載波并且從第二導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)接收到的信號得到所述第二組GNSS信號數(shù)據(jù) f.對所述第二組GNSS信號數(shù)據(jù)應(yīng)用使用了幾何圖形載波相位組合的幾何圖形濾波器，以獲得所述幾何圖形載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組； g.對所述第二組GNSS信號數(shù)據(jù)應(yīng)用使用了無幾何圖形電離層載波相位組合的一組電離層濾波器，以獲得所述電離層載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組； h.對所述第二組GNSS信號數(shù)據(jù)應(yīng)用使用了無幾何圖形載波相位組合的至少一組典型濾波器，以獲得所述載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組； i.對所述第二組GNSS信號數(shù)據(jù)應(yīng)用使用了多個(gè)無幾何圖形且消電離層的碼載波組合的至少一個(gè)碼濾波器，以獲得所述碼載波組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組； 其中，d.進(jìn)一步包括將f.、g.、h.以及i.所述的數(shù)組與a.、b.、c.以及d.所述的數(shù)組相組合，以獲得所有載波相位觀測結(jié)果的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的組合的數(shù)組。
10.根據(jù)9所述的方法，其中，通過對所述第一組GNSS信號數(shù)據(jù)和所述第二組GNSS信號數(shù)據(jù)應(yīng)用單個(gè)幾何圖形濾波器來執(zhí)行a.和f.，以獲得所述幾何圖形載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的單個(gè)數(shù)組。
11.根據(jù)9或10所述的方法，其中，所述第一導(dǎo)航系統(tǒng)具有第一數(shù)目的載波頻率和可觀測量，而所述第二導(dǎo)航系統(tǒng)具有第二數(shù)目的載波頻率和可觀測量，其不同于所述第一數(shù)目的載波頻率和可觀測量。
12.根據(jù)9-11中任何一項(xiàng)所述的方法，其中，對所述第二組GNSS信號數(shù)據(jù)應(yīng)用至少一個(gè)碼濾波器包括對所述第二組GNSS信號數(shù)據(jù)應(yīng)用使用了多個(gè)無幾何圖形且消電離層的碼載波組合的至少一個(gè)碼濾波器，以獲得所述碼載波組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組。
13.根據(jù)9-11中任何一項(xiàng)所述的方法，其中，對所述一組GNSS信號數(shù)據(jù)應(yīng)用至少一個(gè)碼濾波器包括對所述一組GNSS信號數(shù)據(jù)應(yīng)用使用了多個(gè)無幾何圖形且消電離層的碼載波組合的每個(gè)載波的一個(gè)碼濾波器，以獲得所述碼載波組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組。
14.根據(jù)13所述的方法，其中，h.的所述碼濾波器互相正交。
15.根據(jù)1-14中任何一項(xiàng)所述的方法，其中，所述GNSS信號數(shù)據(jù)包括在多個(gè)參考接收機(jī)收集的數(shù)據(jù)。
16.根據(jù)1-15中任何一項(xiàng)所述的方法，其中，所述GNSS信號數(shù)據(jù)包括在多個(gè)漫游接收機(jī)收集的數(shù)據(jù)。
17.根據(jù)1-16中任何一項(xiàng)所述的方法，其中，所述GNSS信號數(shù)據(jù)包括從參考站的網(wǎng)絡(luò)生成的數(shù)據(jù)。
18.根據(jù)17所述的方法，其中，所述從參考站的網(wǎng)絡(luò)生成的數(shù)據(jù)包括至少一個(gè)誤差模型。
19.根據(jù)1-18中任何一項(xiàng)所述的方法，其中，a.包括(i.)對所述一組GNSS信號數(shù)據(jù)應(yīng)用使用了單頻載波相位的幾何圖形濾波器，以獲得單頻載波相位的模糊度估計(jì)的數(shù)組，以及(ii.)從所述單頻載波相位的模糊度估計(jì)的數(shù)組和所述電離層載波相位組合的模糊度估計(jì)的數(shù)組以及所述幾何圖形和消電離層的載波相位組合的模糊度估計(jì)的數(shù)組計(jì)算所述幾何圖形載波相位組合的模糊度估計(jì)的數(shù)組。
20.根據(jù)1-19中任何一項(xiàng)所述的方法，其中，所述幾何圖形載波相位組合是最小誤差組合。
21.根據(jù)19所述的方法，其中，從如下頻率GPS L1，GPS L2，GPS L5，Galileo E5，Galileo E6之一中選擇所述單頻載波相位。
22.根據(jù)1-21中任何一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括確定載波相位組合的時(shí)間常數(shù)。
23.根據(jù)22所述的方法，其中，確定時(shí)間常數(shù)包括處理載波相位可觀測值的方差。
24.根據(jù)22或23所述的方法，其中，確定時(shí)間常數(shù)包括處理電離層誤差的時(shí)間相關(guān)。
25.用于執(zhí)行1-24中任何一項(xiàng)所述方法的裝置。
26.一種用于處理從具有至少三個(gè)載波的信號得到的一組GNSS信號數(shù)據(jù)的裝置，包括 a.幾何圖形濾波器，其利用幾何圖形載波相位組合從所述一組GNSS信號數(shù)據(jù)獲得所述幾何圖形載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組； b.一組電離層濾波器，其利用無幾何圖形電離層載波相位組合從所述一組GNSS信號數(shù)據(jù)獲得所述電離層載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組； c.至少一組典型濾波器，其利用無幾何圖形且消電離層的載波相位組合從所述一組GNSS信號數(shù)據(jù)獲得所述無幾何圖形且消電離層的載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組； d.至少一個(gè)碼濾波器，其利用多個(gè)無幾何圖形碼載波組合從所述一組GNSS信號數(shù)據(jù)獲得所述碼載波組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組；以及 e.組合器，其從由a.、b.、c.和d.的濾波器獲得的所述數(shù)組生成所有載波相位觀測結(jié)果的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的組合的數(shù)組。
27.根據(jù)26所述的裝置，進(jìn)一步包括位置計(jì)算元件，以從所述組合的數(shù)組計(jì)算用戶位置。
28.根據(jù)26或27所述的裝置，其中，所述一組GNSS信號數(shù)據(jù)包括單個(gè)歷元的GNSS信號數(shù)據(jù)。
29.根據(jù)26-28中任何一項(xiàng)所述的裝置，進(jìn)一步包括位置計(jì)算元件，其通過應(yīng)用整數(shù)最小二乘過程和確認(rèn)過程從具有浮點(diǎn)模糊度和固定模糊度的組合的所述組合的數(shù)組來計(jì)算用戶位置。
30.根據(jù)26-28中任何一項(xiàng)所述的裝置，進(jìn)一步包括位置計(jì)算元件，其從具有浮點(diǎn)模糊度的所述組合的數(shù)組來計(jì)算用戶位置，以及通過應(yīng)用整數(shù)最小二乘過程和確認(rèn)過程從具有浮點(diǎn)模糊度和固定模糊度的組合的所述組合的數(shù)組來計(jì)算用戶位置。
31.根據(jù)26-30中任何一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述至少一個(gè)碼濾波器使用多個(gè)無幾何圖形且消電離層的碼載波組合以獲得所述碼載波組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組。
32.根據(jù)26-30中任何一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述至少一個(gè)碼濾波器使用多個(gè)無幾何圖形且消電離層的碼載波組合以獲得所述碼載波組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組。
33.根據(jù)32所述的裝置，其中，所述碼濾波器互相正交。
34.根據(jù)26-33中任何一項(xiàng)所述的裝置，其中，從第一導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)接收到的信號得到所述一組GNSS信號數(shù)據(jù)，所述裝置進(jìn)一步包括如下用于處理第二組GNSS信號數(shù)據(jù)的元件，其中從具有至少兩個(gè)載波并且從第二導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)接收到的信號得到所述第二組GNSS信號數(shù)據(jù) e.幾何圖形濾波器，其利用幾何圖形載波相位組合從所述第二組GNSS信號數(shù)據(jù)獲得所述幾何圖形載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組； f.一組電離層濾波器，其利用無幾何圖形電離層載波相位組合從所述第二組GNSS信號數(shù)據(jù)獲得所述電離層載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組； g.至少一組典型濾波器，其利用無幾何圖形載波相位組合從所述第二組GNSS信號數(shù)據(jù)獲得所述載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組； h.至少一個(gè)碼濾波器，其利用多個(gè)無幾何圖形且消電離層的碼載波組合從所述第二組GNSS信號數(shù)據(jù)獲得所述碼載波組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組；以及 其中，所述組合器從由e.、f.、g.和h.的濾波器獲得的所述數(shù)組以及由a.、b.和c.的濾波器獲得的所述數(shù)組生成所有載波相位觀測結(jié)果的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的組合的數(shù)組。
35.根據(jù)26-33中任何一項(xiàng)所述的裝置，其中，從第一導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)接收到的信號得到所述一組GNSS信號數(shù)據(jù)，所述裝置進(jìn)一步包括如下用于處理第二組GNSS信號數(shù)據(jù)的元件，其中從具有至少兩個(gè)載波并且從第二導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)接收到的信號得到所述第二組GNSS信號數(shù)據(jù) f.一組電離層濾波器，其利用無幾何圖形電離層載波相位組合從所述第二組GNSS信號數(shù)據(jù)獲得所述電離層載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組； g.至少一組典型濾波器，其利用無幾何圖形載波相位組合從所述第二組GNSS信號數(shù)據(jù)獲得所述載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組； h.至少一個(gè)碼濾波器，其利用多個(gè)無幾何圖形且消電離層的碼載波組合從所述第二組GNSS信號數(shù)據(jù)獲得所述碼載波組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組；以及 其中，所述幾何圖形濾波器使用幾何圖形載波相位組合從所述第一組GNSS信號數(shù)據(jù)以及從所述第二組GNSS信號數(shù)據(jù)獲得所述幾何圖形載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組，并且其中，所述組合器從由f.、g.和h.的濾波器獲得的所述數(shù)組以及由a.、b.、c.和d.的濾波器獲得的所述數(shù)組生成所有載波相位觀測結(jié)果的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的組合的數(shù)組。
36.根據(jù)34或35所述的裝置，其中，所述第一導(dǎo)航系統(tǒng)具有第一數(shù)目的載波頻率和可觀測量，而所述第二導(dǎo)航系統(tǒng)具有第二數(shù)目的載波頻率和可觀測量，其不同于所述第一數(shù)目的載波頻率和可觀測量。
37.根據(jù)34-36中任何一項(xiàng)所述的裝置，其中，h.的所述至少一個(gè)碼濾波器使用多個(gè)無幾何圖形且消電離層的碼載波組合從所述第二組GNSS信號數(shù)據(jù)獲得所述碼載波組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組。
38.根據(jù)34-37中任何一項(xiàng)所述的裝置，其中，h.的所述至少一個(gè)碼濾波器使用多個(gè)無幾何圖形且消電離層的碼載波組合從所述第二組GNSS信號數(shù)據(jù)獲得所述碼載波組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組。
39.根據(jù)38所述的裝置，其中，h.的所述碼濾波器互相正交。
40.根據(jù)26-39中任何一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述GNSS信號數(shù)據(jù)包括在多個(gè)參考接收機(jī)收集的數(shù)據(jù)。
41.根據(jù)26-40中任何一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述GNSS信號數(shù)據(jù)包括在多個(gè)漫游接收機(jī)收集的數(shù)據(jù)。
42.根據(jù)26-41中任何一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述GNSS信號數(shù)據(jù)包括從參考站的網(wǎng)絡(luò)生成的數(shù)據(jù)。
43.根據(jù)42所述的裝置，其中，所述從參考站的網(wǎng)絡(luò)生成的數(shù)據(jù)包括至少一個(gè)誤差模型。
44.根據(jù)26-43中任何一項(xiàng)所述的裝置，其中，a.包括(i.)幾何圖形濾波器，其利用單頻載波相位獲得單頻載波相位的模糊度估計(jì)的數(shù)組，以及(ii.)組合器，其從所述單頻載波相位的模糊度估計(jì)的數(shù)組和所述電離層載波相位組合的模糊度估計(jì)的數(shù)組以及所述幾何圖形和消電離層的載波相位組合的模糊度估計(jì)的數(shù)組計(jì)算所述幾何圖形載波相位組合的模糊度估計(jì)的數(shù)組。
45.根據(jù)26-44中任何一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述幾何圖形載波相位組合是最小誤差組合。
46.根據(jù)44所述的裝置，其中，從如下頻率GPS L1，GPS L2，GPS L5，Galileo E5，Galileo E6之一中選擇所述單頻載波相位。
47.根據(jù)26-45中任何一項(xiàng)所述的裝置，進(jìn)一步包括確定載波相位組合的時(shí)間常數(shù)。
48.根據(jù)47所述的裝置，其中，確定時(shí)間常數(shù)包括處理載波相位可觀測值的方差。
49.根據(jù)47或48所述的裝置，其中，確定時(shí)間常數(shù)包括處理電離層誤差的時(shí)間相關(guān)。
盡管已經(jīng)示出并且描述了本發(fā)明的實(shí)施例和應(yīng)用，但是，對于受益于此公開的本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然，無需脫離此處的發(fā)明概念，即可得到上述實(shí)施例以外的更多修改形式。因此，僅由所附權(quán)利要求的精神對本發(fā)明進(jìn)行限制。
權(quán)利要求
1.一種方法，用于處理從第一組發(fā)射機(jī)的導(dǎo)航系統(tǒng)信號的至少三個(gè)載波得到的第一組GNSS信號數(shù)據(jù)，和從第二組發(fā)射機(jī)的導(dǎo)航系統(tǒng)信號的兩個(gè)載波得到的第二組GNSS信號數(shù)據(jù)，所述方法包括
a.對所述第一組GNSS信號數(shù)據(jù)和第二組GNSS信號數(shù)據(jù)應(yīng)用使用了幾何圖形載波相位組合的幾何圖形濾波器，以獲得幾何圖形載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組；
b.對所述第一組GNSS信號數(shù)據(jù)應(yīng)用使用了無幾何圖形電離層載波相位組合的第一組電離層濾波器，以獲得第一組電離層濾波器的電離層載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組；
c.對所述第一組GNSS信號數(shù)據(jù)應(yīng)用使用了無幾何圖形且消電離層的載波相位組合的至少一組濾波器，以獲得無幾何圖形且消電離層的載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組；
d.對所述第一組GNSS信號數(shù)據(jù)應(yīng)用使用了多個(gè)無幾何圖形碼載波組合的至少一個(gè)第一碼濾波器，以獲得所述至少一個(gè)第一碼濾波器的碼載波組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組；
e.對所述第二組GNSS信號數(shù)據(jù)應(yīng)用使用了無幾何圖形電離層載波相位組合的第二組電離層濾波器，以獲得第二組電離層濾波器的電離層載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組；
f.對所述第二組GNSS信號數(shù)據(jù)應(yīng)用使用了多個(gè)無幾何圖形且消電離層的碼載波組合的至少一個(gè)第二碼濾波器，以獲得所述至少一個(gè)第二碼濾波器的碼載波組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組；
g.組合a.、b.、c.、d.、e.以及f.所述的數(shù)組，以獲得所有載波相位組合度的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的組合的數(shù)組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一組GNSS信號數(shù)據(jù)得自從GNSS系統(tǒng)的衛(wèi)星接收的信號，所述GNSS系統(tǒng)包括全球定位系統(tǒng)(GPS)、Glonass系統(tǒng)(Glonass)和伽利略系統(tǒng)(Galileo)之一。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述第二組GNSS信號數(shù)據(jù)得自從GNSS系統(tǒng)的衛(wèi)星接收的信號，所述GNSS系統(tǒng)包括全球定位系統(tǒng)(GPS)、Glonass系統(tǒng)(Glonass)和伽利略系統(tǒng)(Galileo)之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，對所述第一組GNSS信號數(shù)據(jù)應(yīng)用至少一個(gè)第一碼濾波器包括針對所述第一組發(fā)射機(jī)的每個(gè)載波，對所述第一組GNSS信號數(shù)據(jù)應(yīng)用一個(gè)碼濾波器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，對所述第二組GNSS信號數(shù)據(jù)應(yīng)用至少一個(gè)第二碼濾波器包括針對所述第二組發(fā)射機(jī)的每個(gè)載波，對所述第二組GNSS信號數(shù)據(jù)應(yīng)用一個(gè)碼濾波器。
6.一種方法，用于處理從第一組發(fā)射機(jī)的導(dǎo)航系統(tǒng)信號的三個(gè)載波得到的第一組GNSS信號數(shù)據(jù)，和從第二組發(fā)射機(jī)的導(dǎo)航系統(tǒng)信號的兩個(gè)載波得到的第二組GNSS信號數(shù)據(jù)，所述方法包括
a.對所述第一組GNSS信號數(shù)據(jù)應(yīng)用使用了幾何圖形載波相位組合的第一幾何圖形濾波器，以獲得所述第一幾何圖形濾波器的幾何圖形載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組；
b.對所述第一組GNSS信號數(shù)據(jù)應(yīng)用使用了無幾何圖形電離層載波相位組合的第一組電離層濾波器，以獲得第一組電離層濾波器的電離層載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組；
c.對所述第一組GNSS信號數(shù)據(jù)應(yīng)用使用了無幾何圖形且消電離層的載波相位組合的至少一組濾波器，以獲得無幾何圖形且消電離層的載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組；
d.對所述第一組GNSS信號數(shù)據(jù)應(yīng)用使用了多個(gè)無幾何圖形碼載波組合的至少一個(gè)第一碼濾波器，以獲得所述至少一個(gè)第一碼濾波器的碼載波組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組；
e.對所述第二組GNSS信號數(shù)據(jù)應(yīng)用使用了幾何圖形載波相位組合的第二幾何圖形濾波器，以獲得所述第二幾何圖形濾波器的幾何圖形載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組；
f.對所述第二組GNSS信號數(shù)據(jù)應(yīng)用使用了無幾何圖形電離層載波相位組合的第二組電離層濾波器，以獲得第二組電離層濾波器的電離層載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組；
g.對所述第二組GNSS信號數(shù)據(jù)應(yīng)用使用了多個(gè)無幾何圖形且消電離層的碼載波組合的至少一個(gè)第二碼濾波器，以獲得所述至少一個(gè)第二碼濾波器的碼載波組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組；
h.組合a.、b.、c.、d.、e.、f.以及g.所述的數(shù)組，以獲得所有載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的組合的數(shù)組。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第一組GNSS信號數(shù)據(jù)得自從GNSS系統(tǒng)的衛(wèi)星接收的信號，所述GNSS系統(tǒng)包括全球定位系統(tǒng)(GPS)、Glonass系統(tǒng)(Glonass)和伽利略系統(tǒng)(Galileo)之一。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述第二組GNSS信號數(shù)據(jù)得自從GNSS系統(tǒng)的衛(wèi)星接收的信號，所述GNSS系統(tǒng)包括全球定位系統(tǒng)(GPS)、Glonass系統(tǒng)(Glonass)和伽利略系統(tǒng)(Galileo)之一。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，對所述第一組GNSS信號數(shù)據(jù)應(yīng)用至少一個(gè)第一碼濾波器包括針對所述第一組發(fā)射機(jī)的每個(gè)載波，對所述第一組GNSS信號數(shù)據(jù)應(yīng)用一個(gè)碼濾波器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，對所述第二組GNSS信號數(shù)據(jù)應(yīng)用至少一個(gè)第二碼濾波器包括針對所述第二組發(fā)射機(jī)的每個(gè)載波，對所述第二組GNSS信號數(shù)據(jù)應(yīng)用一個(gè)碼濾波器。
11.一種裝置，用于處理從第一組發(fā)射機(jī)的導(dǎo)航系統(tǒng)信號的至少三個(gè)載波得到的第一組GNSS信號數(shù)據(jù)，和從第二組發(fā)射機(jī)的導(dǎo)航系統(tǒng)信號的兩個(gè)載波得到的第二組GNSS信號數(shù)據(jù)，所述裝置包括
a.幾何圖形濾波器，其使用幾何圖形載波相位組合從所述第一組GNSS信號數(shù)據(jù)獲得幾何圖形載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組；
b.第一組電離層濾波器，其使用無幾何圖形電離層載波相位組合從所述第一組GNSS信號數(shù)據(jù)獲得電離層載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組；
c.至少一組濾波器，其使用無幾何圖形且消電離層的載波相位組合從所述第一組GNSS信號數(shù)據(jù)獲得無幾何圖形且消電離層的載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組；
d.至少一個(gè)第一碼濾波器，其使用多個(gè)無幾何圖形碼載波組合從所述第一組GNSS信號數(shù)據(jù)獲得碼載波組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組；
e.第二組電離層濾波器，其使用無幾何圖形電離層載波相位組合從所述第二組GNSS信號數(shù)據(jù)獲得第二組電離層濾波器的電離層載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組；
f.至少一個(gè)第二碼濾波器，其使用多個(gè)無幾何圖形且消電離層的碼載波組合從所述第二組GNSS信號數(shù)據(jù)獲得所述至少一個(gè)第二碼濾波器的碼載波組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組；
g.組合器，從由a.、b.、c.、d.、e.以及f.的濾波器獲得的數(shù)組生成所有載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的組合的數(shù)組。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述第一組GNSS信號數(shù)據(jù)得自從GNSS系統(tǒng)的衛(wèi)星接收的信號，所述GNSS系統(tǒng)包括全球定位系統(tǒng)(GPS)、Glonass系統(tǒng)(Glonass)和伽利略系統(tǒng)(Galileo)之一。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述第二組GNSS信號數(shù)據(jù)得自從GNSS系統(tǒng)的衛(wèi)星接收的信號，所述GNSS系統(tǒng)包括全球定位系統(tǒng)(GPS)、Glonass系統(tǒng)(Glonass)和伽利略系統(tǒng)(Galileo)之一。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述至少一個(gè)第一碼濾波器包括針對所述第一組發(fā)射機(jī)的每個(gè)載波的一個(gè)碼濾波器。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中，所述至少一個(gè)第二碼濾波器包括針對所述第二組發(fā)射機(jī)的每個(gè)載波的一個(gè)碼濾波器。
16.一種裝置，用于處理從第一組發(fā)射機(jī)的導(dǎo)航系統(tǒng)信號的至少三個(gè)載波得到的第一組GNSS信號數(shù)據(jù)，和從第二組發(fā)射機(jī)的導(dǎo)航系統(tǒng)信號的兩個(gè)載波得到的第二組GNSS信號數(shù)據(jù)，所述裝置包括
a.第一幾何圖形濾波器，其使用幾何圖形載波相位組合從所述第一組GNSS信號數(shù)據(jù)獲得所述第一幾何圖形濾波器的幾何圖形載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組；
b.第一組電離層濾波器，其使用無幾何圖形電離層載波相位組合從所述第一組GNSS信號數(shù)據(jù)獲得電離層載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組；
c.至少一組濾波器，其使用無幾何圖形且消電離層的載波相位組合從所述第一組GNSS信號數(shù)據(jù)獲得無幾何圖形且消電離層的載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組；
d.至少一個(gè)第一碼濾波器，其使用多個(gè)無幾何圖形碼載波組合從所述第一組GNSS信號數(shù)據(jù)獲得碼載波組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組；
e.第二幾何圖形濾波器，其使用幾何圖形載波相位組合從所述第二組GNSS信號數(shù)據(jù)獲得所述第二幾何圖形濾波器的幾何圖形載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組；
f.第二組電離層濾波器，其使用無幾何圖形電離層載波相位組合從所述第二組GNSS信號數(shù)據(jù)獲得第二組電離層濾波器的電離層載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組；
g.至少一個(gè)第二碼濾波器，其使用多個(gè)無幾何圖形且消電離層的碼載波組合從所述第二組GNSS信號數(shù)據(jù)獲得所述至少一個(gè)第二碼濾波器的碼載波組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組；
h.組合器，從由a.、b.、c.、d.、e.、f.以及g.的濾波器獲得的數(shù)組生成所有載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的組合的數(shù)組。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述第一組GNSS信號數(shù)據(jù)得自從GNSS系統(tǒng)的衛(wèi)星接收的信號，所述GNSS系統(tǒng)包括全球定位系統(tǒng)(GPS)、Glonass系統(tǒng)(Glonass)和伽利略系統(tǒng)(Galileo)之一。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述第二組GNSS信號數(shù)據(jù)得自從GNSS系統(tǒng)的衛(wèi)星接收的信號，所述GNSS系統(tǒng)包括全球定位系統(tǒng)(GPS)、Glonass系統(tǒng)(Glonass)和伽利略系統(tǒng)(Galileo)之一。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中，所述至少一個(gè)第一碼濾波器包括針對所述第一組發(fā)射機(jī)的每個(gè)載波的一個(gè)碼濾波器。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中，所述至少一個(gè)第二碼濾波器包括針對所述第二組發(fā)射機(jī)的每個(gè)載波的一個(gè)碼濾波器。
全文摘要
對從具有至少三個(gè)載波的信號得到的一組GNSS信號數(shù)據(jù)進(jìn)行因式分解處理的方法和裝置。對該組GNSS信號數(shù)據(jù)應(yīng)用使用了幾何圖形載波相位組合的幾何圖形濾波器，以獲得幾何圖形載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組。對該組GNSS信號數(shù)據(jù)應(yīng)用使用了無幾何圖形電離層載波相位組合的一組電離層濾波器，以獲得電離層載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組。對該組GNSS信號數(shù)據(jù)應(yīng)用使用了無幾何圖形且消電離層的載波相位組合的至少一組典型濾波器，以獲得無幾何圖形且消電離層的載波相位組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組。對該組GNSS信號數(shù)據(jù)應(yīng)用使用了多個(gè)無幾何圖形且消電離層的碼載波組合的至少一個(gè)碼濾波器，以獲得碼載波組合的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的數(shù)組。組合得到的數(shù)組，以獲得所有載波相位觀測結(jié)果的模糊度估計(jì)和相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息的組合的數(shù)組。
文檔編號G01S19/42GK101770035SQ201010121478
公開日2010年7月7日 申請日期2004年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月28日
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