本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。更精確地，本發(fā)明的目的是，在給定用戶的接收機(jī)的硬件和軟件配置的情況下，生成允許對系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前和未來的運(yùn)行條件可確保的精度進(jìn)行預(yù)測的信息。

背景技術(shù)：

發(fā)射定位信號的第一個衛(wèi)星星座從八十年代開始由美國國家布置就位(全球定位系統(tǒng)或GPS)用于軍事應(yīng)用。自從那時，GPS信號已經(jīng)被專業(yè)民用應(yīng)用使用(管理卡車車隊(duì)、航空導(dǎo)航輔助、大地測量等)，更近期用于大眾市場應(yīng)用(利用機(jī)載終端的汽車導(dǎo)航和利用智能手機(jī)式終端的步行導(dǎo)航)。其它星座由俄羅斯國家(GLONASS)和中國國家(北斗)布置就位。歐洲衛(wèi)星星座(伽利略(Galileo))處于部署過程中。通常，這些導(dǎo)航系統(tǒng)是由首字母縮略詞GNSS(全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))來指代。

衛(wèi)星導(dǎo)航和定位的基本原理是使用配備有電子處理電路的接收機(jī)來根據(jù)衛(wèi)星在軌道上發(fā)射的厘米級波長的電磁信號來計算位置、速度和時間(PVT)數(shù)據(jù)。接收機(jī)根據(jù)來自衛(wèi)星的信號來計算PVT數(shù)據(jù)，受到各種類型的多種誤差影響：電磁信號通過大氣的各層(對流層，電離層)的影響，由于來自接收機(jī)附近(多路徑)的物體的信號的反射的誤差，時鐘誤差，電子處理電路中的誤差，等等。對于軍事應(yīng)用，使用在保留載波上發(fā)射的專門信號(用于GPS的P(Y)碼)來顯著地校正這些誤差。此外，通常提供特定的多傳感器處理和組合裝置，以便確保用于關(guān)鍵用途的測量的精度和完整性。然而，這些解決方案是有限的和昂貴的。為了滿足民用應(yīng)用中精度的日益增長的需求，已經(jīng)開發(fā)了各種裝置來校正主要誤差：獲取源自多個星座的信號；改進(jìn)天線以增加接收魯棒性；在接收機(jī)中使用相關(guān)循環(huán)；差分GPS，其調(diào)用對允許校正誤差的參考信號進(jìn)行廣播的固定基站；用于廣播校正信息的地面網(wǎng)絡(luò)；衛(wèi)星數(shù)據(jù)與來自集成到接收機(jī)中的運(yùn)動傳感器的數(shù)據(jù)的組合，或提供關(guān)于接收機(jī)的路徑的信息(地圖，地形模型)等。同時地，對于對完整性具有高度需求的特定應(yīng)用(例如空中導(dǎo)航)，已經(jīng)開發(fā)了用于確定保護(hù)半徑的程序，從而允許確定確保導(dǎo)航解決方案有效的安全區(qū)域。

因此，存在獲得精確位置(或精確位置點(diǎn)的PPP)的各種技術(shù)。這些技術(shù)基于GPS信號的獲取和來自其他星座的信號的獲取。其中的一些使用來自雙頻(EP2140285)和甚至三頻(EP2335085)接收機(jī)的信號。在非常晴朗的一天的無建設(shè)(non-built-up)環(huán)境通常被認(rèn)為是關(guān)于這些技術(shù)的實(shí)施的理想情況。在實(shí)際使用的情況下，建筑物、樹木和環(huán)境的其他元素將極大地降低定位信號的接收和處理?xiàng)l件。因此，測量將不太好，直到導(dǎo)致信號丟失的程度。此外，GNSS接收機(jī)的選擇通常取決于技術(shù)性能、成本和需要之間的折衷。例如，在具有許多多路徑的城市環(huán)境中，商業(yè)子儀表定位解決方案將GPS信號的獲取、EGNOS信號的獲取、慣性傳感器、地圖、地形模型等進(jìn)行組合。如果需要精度大約十米，目前更簡單的GPS技術(shù)是足夠的，并且導(dǎo)航軟件將可能“最好地”定位接收機(jī)。

對于某些應(yīng)用，接收機(jī)不僅需要遞送精確的位置/導(dǎo)航測量，而且最重要的是接收機(jī)給出對測量的置信度的指示。具體地，作為非限制性示例，對于在由其他交通使用的道路上行駛的自主車輛，重要的是能夠確保精確到一厘米內(nèi)的測量。還必須能夠通知駕駛員位置測量的置信度的可預(yù)見的短期降級，使得他可以重新獲得對車輛的控制。

在航空導(dǎo)航中，在飛機(jī)周圍定義保護(hù)半徑，地勢的障礙物不能穿透該保護(hù)半徑，但是該保護(hù)半徑不根據(jù)導(dǎo)航信號的接收條件而變化。此外，以大眾市場定位接收機(jī)為示例，iPhone^TM的“地圖”功能確實(shí)在給定接收條件下傳送定位測量的精度的指示，該指示采取半徑的圓的形式(在條件差的情況下為大圓；在良好條件的情況下為小圓)。然而，這些指示不與關(guān)于距離的精度成比例，除非當(dāng)定位基于來自Wi-Fi信號的三角測量時。

因此，當(dāng)前沒有現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)允許根據(jù)接收機(jī)的硬件和軟件配置及其當(dāng)前位置對導(dǎo)航信號的接收機(jī)的當(dāng)前和未來位置確定測量精度，以便適應(yīng)(如果需要)信號的處理以獲得給定的精度。特別重要的是，當(dāng)伽利略星座即將變得可用時滿足這種需要，特別是因?yàn)橘だ孕亲鶎⑹状卧试S民用接收機(jī)獲取以不同頻率調(diào)制的信號。具體地，申請人已經(jīng)通過實(shí)驗(yàn)觀察到，在某些環(huán)境中，特別是在存在多路徑的情況下，雙頻信號可能遞送比遞送由單頻信號遞送的精度更低的精度。因此，能夠適應(yīng)根據(jù)使用接收機(jī)的運(yùn)行條件來處理定位信號的方式是非常有用的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是通過確定關(guān)于用于定位信號的接收機(jī)所確定的位置的當(dāng)前的和未來的精度的信息來解決在現(xiàn)有技術(shù)中沒有解決的該問題，所述信息取決于接收機(jī)的硬件和軟件配置以及在接收機(jī)的當(dāng)前位置的接收條件。

為此目的，本發(fā)明公開了一種用于對來自至少一個衛(wèi)星星座的信號進(jìn)行定位的設(shè)備，所述接收機(jī)包括：用于訪問關(guān)于在所述接收機(jī)的配置下的位置測量的精度的絕對值和/或相對值的信息的端口，所述配置由從包括下列各項(xiàng)的群組中選出的元件來定義：用于處理定位信號的處理器、用于接收所述信號的天線、星座列表以及到用于校正定位信號的數(shù)據(jù)的外部鏈路的列表；以及用于處理針對衛(wèi)星軸線的原始定位、速度和時間的數(shù)據(jù)的處理電路；用于基于接收條件、關(guān)于在所述接收機(jī)的配置下的位置測量的精度的絕對值和/或相對值的信息以及針對衛(wèi)星軸線的原始定位、速度和時間的數(shù)據(jù)的處理的結(jié)果來計算表征接收機(jī)的位置的計算的精度和/或置信指數(shù)的信息的處理電路。

有益地，用于處理原始定位、速度和時間的數(shù)據(jù)的處理電路包括卡爾曼濾波器，并且本發(fā)明的處理電路進(jìn)一步被配置成基于關(guān)于在所述接收機(jī)的配置下的位置測量的精度和/或置信指數(shù)的絕對值和/或相對值的信息來調(diào)節(jié)卡爾曼濾波器的協(xié)方差矩陣和模型噪聲參數(shù)表中的一個。

有益地，接收條件是根據(jù)所述接收機(jī)的至少一個元件附近的障礙物的位置和高度來定義的。

有益地，所述接收機(jī)的至少一個元件的軌跡是根據(jù)當(dāng)前位置、速度、時間的向量來預(yù)測的。

有益地，來自至少兩個衛(wèi)星星座的定位信號是由所述接收機(jī)獲取的。

有益地，RTIGS校正是由所述接收機(jī)獲取的。

有益地，表征接收機(jī)的位置的計算的精度和/或置信指數(shù)的信息是進(jìn)一步基于關(guān)于所述接收機(jī)的與用于處理所述接收機(jī)的定位信號的天線和/或處理器有關(guān)的硬件配置的信息來計算的。

有益地，單頻接收模式與雙頻接收模式之間的切換是根據(jù)在所述接收的當(dāng)前和/或未來位置處的接收條件來激活的。

有益地，所述接收機(jī)的配置的元件是根據(jù)預(yù)設(shè)的精度和/或置信指數(shù)目標(biāo)、根據(jù)所述接收的當(dāng)前和/或未來位置處的接收條件來激活/去激活的。

有益地，本發(fā)明的接收機(jī)還包括用于將表征所述接收機(jī)的位置的精度和/或置信指數(shù)的信息傳送到至少一個用戶或應(yīng)用的接口。

有益地，用于計算表征所述接收機(jī)的位置的計算的精度和/或置信指數(shù)的信息項(xiàng)的處理電路、用于確定接收條件的處理電路、用于訪問關(guān)于在所述接收機(jī)的配置下的位置測量的精度的絕對值和/或相對值的信息的處理電路和用于處理針對衛(wèi)星軸線的原始位置、速度和時間的數(shù)據(jù)的處理電路不共定位。

有益地，關(guān)于在所述接收機(jī)的配置下的位置測量的精度的絕對值和/或相對值的信息不共定位。

有益地，卡爾曼濾波器的狀態(tài)變量表示電離層誤差校正。

有益地，表示電離層誤差校正的卡爾曼濾波器的狀態(tài)變量中的變化的模型被定義為在至少一個定位信號丟失的情況下將對位置、速度和時間的計算的收斂時間進(jìn)行優(yōu)化。

有益地，表征所述接收機(jī)的位置的計算的精度和/或置信指數(shù)的信息被以圖形形式、以數(shù)值形式或者以兩者的組合的形式遞送到所述設(shè)備的用戶。

本發(fā)明還公開了一種用于接收來自至少一個衛(wèi)星星座的定位信號的方法，所述方法包括：訪問關(guān)于在接收機(jī)的配置下的位置測量的精度的絕對值和/或相對值的信息，所述配置由從包括下列各項(xiàng)的群組中選出的元件來定義：用于處理定位信號的處理器、用于接收所述信號的天線、星座列表和到校正定位信號的數(shù)據(jù)的外部鏈路的列表；用于處理針對衛(wèi)星軸線的原始定位、速度和時間的數(shù)據(jù)；用于基于接收條件、關(guān)于在所述接收機(jī)的配置下的位置測量的精度的絕對值和/或相對值的信息以及針對衛(wèi)星軸線的原始定位、速度和時間的數(shù)據(jù)的處理的結(jié)果來計算表征接收機(jī)的位置的計算的精度和/或置信指數(shù)的信息。

本發(fā)明還公開了一種用于遞送定位信息的系統(tǒng)，包括多個根據(jù)本發(fā)明的接收機(jī)。

本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)是允許根據(jù)關(guān)于位置測量的當(dāng)前和未來精度的信息來允許處理操作適于遞送具有根據(jù)用戶的當(dāng)前和未來的需求來設(shè)定的精度的位置數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)是給予用戶對在給定他的接收機(jī)的硬件和軟件配置以及所述接收機(jī)的當(dāng)前和未來使用條件的情況下為他提供最高可能精度的對處理操作的訪問權(quán)。

有益地，精度信息以圖形形式或數(shù)值形式持續(xù)地遞送給用戶。

本發(fā)明的解決方案與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別還在于其魯棒性和靈活性，借此其能夠適應(yīng)單頻、雙頻、三頻等GNSS信號接收系統(tǒng)。還可能的是，根據(jù)本發(fā)明，將多個星座(GPS、伽利略、北斗、Glonass等)與校正廣播系統(tǒng)(SBAS-基于衛(wèi)星的增強(qiáng)系統(tǒng)—或者WAAS——廣域增強(qiáng)系統(tǒng))如EGNOS、Inmarsat、Argos，與AIS(自動標(biāo)識系統(tǒng))類型的系統(tǒng)或者與蜂窩(3G，4G)或本地(Wi-Fi，WiMax)遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)相結(jié)合。

此外，在一個優(yōu)選的實(shí)施例中，本發(fā)明的接收機(jī)包括卡爾曼濾波器，該卡爾曼濾波器可被參數(shù)化以將由于各種效應(yīng)(包括通過電離層)引起的誤差整合到其變化模型中，因而允許在信號丟失的情況下持續(xù)地確保更好的定位連續(xù)性。

附圖說明

從各個實(shí)施例以及隨附于本申請的附圖的說明中，本發(fā)明將更易于理解，并且其各種特征和優(yōu)點(diǎn)將變得清晰：

圖1示出了被配置為在本發(fā)明的多個實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)；

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的多個實(shí)施例的用于計算位置的過程的處理操作的一般的流程圖；

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的多個實(shí)施例用來確定測量的精度的處理操作的流程圖；

圖4a和4b示出了在本發(fā)明的多個實(shí)施例中接收機(jī)的卡爾曼濾波器的參數(shù)化的示例；

圖5a至5d示出了在本發(fā)明的多個實(shí)施例中考慮到由于通過電離層導(dǎo)致的誤差對測量連續(xù)性的影響；

圖6示出了在城市環(huán)境中的多路徑的基礎(chǔ)問題；以及

圖7a至7d示出了在本發(fā)明的多個實(shí)施例中雙頻配置和單頻配置下的測量的精度和收斂時間。

具體實(shí)施方式

圖1示出了被配置成在本發(fā)明的多個實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。

存在多種不同類型的GNSS接收機(jī)，其可以是相對緊湊的。通過本發(fā)明的應(yīng)用領(lǐng)域中的純粹示例性而非限制性的例子，圖1示出了由智能手機(jī)110構(gòu)成的終端，該智能手機(jī)設(shè)置有允許從至少一個衛(wèi)星導(dǎo)航星座140來獲取信號的功能。該終端必須配備有特定的天線120a，120b以獲取來自衛(wèi)星的一個或多個信號?？梢蕴峁┯糜诟纳茖?dǎo)航信號的獲取和跟蹤條件的外部天線130。內(nèi)部天線和遠(yuǎn)程天線可以是單頻、雙頻或三頻天線。遠(yuǎn)程天線的位置被選定以優(yōu)化接收(尤其是對于汽車車輛、船或飛機(jī))并且可以安裝到天線罩中以限制多路徑的影響。在這種類型的配置下，位置測量的置信度的指示將非常高，如下文要說明的。如果天線的配置最小和/或如果終端的環(huán)境產(chǎn)生多個多路徑，則置信度的指示與在上述情形下相比將會較低。

智能手機(jī)還設(shè)置有用于接收3G或4G無線電通信信號的天線120b。在終端不是智能手機(jī)的情況下，將可能將使得能夠?qū)崿F(xiàn)該接收的鑰匙(key)經(jīng)由USB端口與終端連接?？商娲兀K端可以直接經(jīng)由以太網(wǎng)端口與有線網(wǎng)絡(luò)連接或者經(jīng)由Wi-Fi或藍(lán)牙接入與有線網(wǎng)絡(luò)連接。

終端的一個或多個天線允許從一個或多個衛(wèi)星導(dǎo)航星座140a，140b(GPS以及經(jīng)常是GLONASS)獲取信號。取決于終端相對于這些星座中的衛(wèi)星的位置和本地接收條件，處理操作所需的最少數(shù)量的衛(wèi)星(一般是三個)的信號的獲取和/或跟蹤的質(zhì)量將較高或較低。能夠從多個星座獲取信號因此改善可用性以及位置測量中的置信度的精度和指示。還存在發(fā)射用于對基礎(chǔ)星座的信號進(jìn)行校正的信號(稱為SBAS信號)的衛(wèi)星，例如EGNOS和Inmarsat衛(wèi)星。

在智能手機(jī)的情況下，衛(wèi)星信號由終端的專用于該功能的集成電路或電子板來處理，或者通過集成芯片組150的處理塊來處理，該集成芯片組150的處理塊還實(shí)施其它功能。專用的電子芯片或板是由U-Blox公司(例如，在用于PPP應(yīng)用的參考Neo-7P^TM下)、CSR公司(例如，在參考SiRFatlasVI^TM下)和Broadcom公司(例如，在參考BCM2075下)生產(chǎn)的。通過這些專門的板和芯片相對于每個衛(wèi)星軸線來實(shí)施用于計算PVT的處理操作一般是應(yīng)用開發(fā)者能訪問的，因而允許在本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)上有一定的靈活性。集成到SnapDragon^TM智能手機(jī)主芯片組中的來自Qualcomm的技術(shù)gpsOne^TM是在智能手機(jī)中使用的芯片組定位塊的示例。

從實(shí)施于專門的單元內(nèi)的處理操作所發(fā)出的定位數(shù)據(jù)可與地圖數(shù)據(jù)160組合。

終端110還可以通過經(jīng)由因特網(wǎng)訪問由專門網(wǎng)絡(luò)170提供的數(shù)據(jù)，來經(jīng)由無線或有線鏈路獲得校正信息，例如以標(biāo)準(zhǔn)化的RTCM SC-104(無線電技術(shù)委員會海事服務(wù)特別委員會104)格式實(shí)時地提供差分校正和絕對校正數(shù)據(jù)(例如，實(shí)時國際GNSS服務(wù)(RTIGS))。

根據(jù)本發(fā)明，終端可以在本地或者遠(yuǎn)程地訪問允許其處理器之一根據(jù)終端的預(yù)測路徑、接收條件的變化以及對其硬件配置參數(shù)的任何修改(即，由于多路徑而在雙頻和單頻處理之間切換)來計算定位測量(可選地，為校正后的)的當(dāng)前精度和所述精度隨時間的變化的數(shù)據(jù)。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明在本發(fā)明的多個實(shí)施例中計算位置的過程的處理操作的一般的流程圖。

將注意的是，下面所描述的大部分步驟是可選的，因?yàn)樗鼈兊膱?zhí)行取決于其中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的導(dǎo)航信號接收機(jī)的配置，并且因?yàn)樗鼋邮諜C(jī)可取的范圍可以從附到智能手機(jī)中的無線電通信芯片組的簡單的模塊到設(shè)置有很多附加軟件和硬件元件而允許改善導(dǎo)航信號的接收和處理?xiàng)l件的復(fù)雜的接收機(jī)。

在初始化時，接收機(jī)處于缺省的參考配置，并且通過獲取對應(yīng)于該配置的星座的衛(wèi)星的信號而開始(步驟210a，210b)。此外，如果需要，接收機(jī)可以獲取SBAS校正信號(步驟230)。一旦已經(jīng)捕獲足夠量的衛(wèi)星軸線，用于處理單頻或多頻信號所傳送的校正碼和/或一個或多個載波的相位的操作220a，220b允許計算軸向PVT向量和SBAS校正(步驟240)。RTIGS校正還可以通過地面或衛(wèi)星無線電通信網(wǎng)絡(luò)獲取(步驟250)。無線電導(dǎo)航測量可以與從慣性傳感器發(fā)出的數(shù)據(jù)、從用于確定航向的傳感器發(fā)出的數(shù)據(jù)或者來自地圖的數(shù)據(jù)混合(步驟260)。終端的主處理器隨后可以執(zhí)行定位計算(步驟270)，同時如果需要則在卡爾曼濾波器中考慮到由于各種效應(yīng)引起的誤差的變化的模型，各種效應(yīng)例如為通過電離層和對流層、星座的衛(wèi)星的時鐘和軌道和星歷，等等。

隨后以下文參考圖3和圖4在說明書中詳述的方式計算測量的當(dāng)前置信度和精度(步驟290)。這些計算考慮到接收機(jī)的配置以及在前面的步驟中所實(shí)施的操作的順序，接收機(jī)的配置的參數(shù)存儲在系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)庫280中，其中表征接收機(jī)的環(huán)境的參數(shù)至少臨時地存儲在數(shù)據(jù)庫280中。在給定時間間隔內(nèi)接收機(jī)的路徑可以根據(jù)計算出的PVT向量來計算(步驟29A)，并且還可以預(yù)測測量的精度和置信度的變化。接收機(jī)可被編程以基于(尤其是由應(yīng)用所設(shè)定的)置信度和精度目標(biāo)來自動觸發(fā)對接收機(jī)的配置的更新，所述目標(biāo)與利用存儲在系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)庫280中的操作配置來啟發(fā)式饋給的配置參數(shù)有關(guān)。這些更新操作由連接精度/置信度計算290、系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)庫280和獲取步驟210a，210b、處理220a，220b、校正SBAS 230，240，RTIGS校正250和混合260的指向后的箭頭來示出。如果需要，所述啟發(fā)式可考慮到終端的隱形或功耗或者測量的魯棒性的目標(biāo)。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的在本發(fā)明的多個實(shí)施例中用來確定測量精度的處理操作的流程圖。

根據(jù)本發(fā)明，提供了用于存儲表征以下元素中的全部或一些的永久的和可變的元素的數(shù)據(jù)庫：

-衛(wèi)星星座的精度、置信指數(shù)和收斂指數(shù)，針對接收機(jī)能夠在接收位置處獲取和處理的衛(wèi)星星座的信號，考慮到單個載波頻率或多個載波頻率的可用性(表310)；

-精度的變化，其是通過將源自至少兩個星座的信號組合而獲得的(表320)；

-通過其對測量精度的影響所測得的誤差，其影響源自給定位置處的給定星座的信號；這些誤差尤其是那些由于原子通過對流層和電離層而引起的誤差、時鐘誤差、星歷誤差等(表330)；

-通過整合(integrate)校正數(shù)據(jù)(諸如SBAS和RTIGS數(shù)據(jù)、慣性輔助和地圖輔助)所獲得的精度的改進(jìn)和老化(即，隨時間降低)(表340)；

-由于給定天線的選擇所實(shí)現(xiàn)的精度的改進(jìn)(表350)；

-由于設(shè)計成處理導(dǎo)航信號的給定專用芯片的選擇而實(shí)現(xiàn)的精度的改進(jìn)(表360)；

-由于干涉對象(樹、建筑物等)的不同類型而引起的多路徑干涉對精度的影響(表370)；以及

-由于與接收機(jī)配置(例如在一個或多個天線上使用天線罩、或者天線的位置)有關(guān)的選擇所引起的干涉的衰減。

與可能影響測量的置信度的精度或指示的其它元素有關(guān)的其它表可以在本發(fā)明的上下文中添加。

所指出的各個表的字段的描述絕不是限制性的。如果它們所表示的數(shù)據(jù)的物理事實(shí)或邏輯對測量的精度或其置信指數(shù)有影響，則可添加其它字段。

數(shù)據(jù)庫的全部表可以位于接收機(jī)中。然而，其中某些表可以位于由服務(wù)提供商維護(hù)的遠(yuǎn)程服務(wù)器上。

可以組合可根據(jù)關(guān)系模型或面向?qū)ο蟮哪Ｐ蛠斫M織的各種表，來計算由于各種誤差和各種校正所實(shí)現(xiàn)的總精度。允許實(shí)施該計算的數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)庫模型將遵守導(dǎo)航系統(tǒng)領(lǐng)域的技術(shù)人員所能訪問的規(guī)則。

關(guān)系數(shù)據(jù)庫或面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫的各個表被組合以定義測量的總精度和/或置信指數(shù)，該組合是利用本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠定義的管理規(guī)則來實(shí)現(xiàn)的。

可替代地或者補(bǔ)充地，上文所描述的表的某些參數(shù)可以遞送給一個或多個卡爾曼濾波器，如圖4a和圖4b以及下面的隨附的評論所說明的。

圖4a和圖4b示出了在本發(fā)明的多個實(shí)施例中接收機(jī)的卡爾曼濾波器的參數(shù)化的示例。

常規(guī)地，將卡爾曼濾波器集成到用于處理GNSS接收機(jī)的信號的環(huán)路中。濾波器可以是簡單的類型、擴(kuò)展類型(擴(kuò)展卡爾曼濾波器或EKF)或“無跡(unscented)”類型(無跡卡爾曼濾波器或UKF)。該配置可以包括用于處理一個或多個星座的全部衛(wèi)星軸線數(shù)據(jù)的單個濾波器，或者可以為星座的每個軸線設(shè)置一個濾波器。用于提高測量精度的數(shù)據(jù)，例如SBAS、ABAS、WAAS或AIS信號，以及源自慣性傳感器的數(shù)據(jù)可整合到一個或多個濾波器中。

卡爾曼濾波器是由狀態(tài)向量、變化模型和測量模型來表征的。狀態(tài)向量包括將在濾波器中迭代地計算的變量。變化模型是根據(jù)確定各種狀態(tài)變量的變化的物理定律來定義的。測量模型考慮到影響測量精度的噪聲。協(xié)方差矩陣被定義為根據(jù)變化模型和測量模型來計算變量的變化的極限。增益因數(shù)被設(shè)定或計算，來定義變量的時間變化。

根據(jù)本發(fā)明，在本發(fā)明的多個優(yōu)選的實(shí)施例中，應(yīng)用于尤其是由于通過電離層導(dǎo)致的主誤差的校正的變化在一個或多個卡爾曼濾波器中建模。

圖4a指示在本發(fā)明的多個實(shí)施例中卡爾曼濾波器的協(xié)方差矩陣和模型噪聲中的各種誤差的參數(shù)化的示例。在所示的配置下，接收機(jī)能夠接收并處理來自兩個星座(GPS和GLONASS)的信號。來自其它星座的信號可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員容易地添加。在圖中所示的參數(shù)化中，兩個星座的時鐘誤差和偏差被建模。對于對流層和電流層延遲以及相位模糊度進(jìn)行同樣的過程?？稍诓黄x本發(fā)明的范圍的前提下添加其它誤差。建模包括，對于每個誤差由經(jīng)驗(yàn)規(guī)則和/或仿真和試驗(yàn)所確定的濾波器和模型噪聲的協(xié)方差矩陣的因數(shù)。在示例中，全部誤差被參數(shù)化成單個濾波器。然而，提供多個濾波器是可能的。

圖4b指示當(dāng)這些參數(shù)是從SBAS系統(tǒng)獲取的時，在尤其是對流層和電離層延遲的各種測量誤差和參數(shù)中包含在卡爾曼濾波器中的測量噪聲的參數(shù)化的示例。

圖5a至5d示出了在本發(fā)明的多個實(shí)施例中考慮到由于通過電離層而導(dǎo)致的誤差對測量連續(xù)性的影響。

圖5a至5d示出了能夠在兩個頻率L1和L2下接收信號的導(dǎo)航接收機(jī)的情況，如對于能夠從伽利略星座接收信號的接收機(jī)的情況。

圖5a示出了在現(xiàn)有技術(shù)的接收機(jī)中信號L1在兩個相繼的瞬時中的第一個510a處的丟失以及兩個信號L1，520a和L2，540a在隨后的瞬時530a處的丟失。

在由于通過電離層導(dǎo)致的誤差的校正按常規(guī)方式由信號L1和L2的校正來實(shí)施的范圍內(nèi)，一個頻率的丟失導(dǎo)致這些誤差的瞬時增大。在圖5b中圖示在現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)施例中接收機(jī)的操作，其中定位測量的精度僅在瞬時510b，520b收斂于約10cm的參考精度。將注意的是，在由這些測量所遞送的校正精度僅為大約一米的程度上，SBAS校正不能校正該復(fù)位偏差。RTIGS校正使得能夠僅在測量密度極高的異常條件下才能充分補(bǔ)償偏差，并且這些條件在大多數(shù)情況下不能被認(rèn)為是理所當(dāng)然的。

圖5c和圖5d示出了根據(jù)本發(fā)明的多個優(yōu)選實(shí)施例將電離層校正的變化的模型整合到卡爾曼濾波器中的影響。

在圖5c中，可以看到電離層誤差的校正的模型在卡爾曼濾波器中的傳播對測量精度的影響510c，520c。

在圖5d中，可以看出，測量精度收斂于參考值的瞬時510d，520d在瞬時510b，520b之前。在僅頻率L1可用的情況下，收斂是通過對于該頻率的定位計算和電離層誤差的傳播的組合來確保的。在兩個頻率L1和L2都丟失的情況下，定位計算是根據(jù)利用電離層誤差的傳播在丟失之前所確定的位置來實(shí)施的。

圖6示出了在城市環(huán)境中多路徑的基礎(chǔ)問題。

接收機(jī)610位于兩個建筑物620之間。某些信號630以直線到達(dá)接收機(jī)。其它信號640在已經(jīng)從建筑物反射后到達(dá)接收機(jī)。標(biāo)準(zhǔn)的接收機(jī)不能實(shí)現(xiàn)在直接信號630與反射信號640之間的差別，因而導(dǎo)致定位誤差。為了校正多路徑誤差，給定接收位置的各種類型的障礙物連同它們的高度特征和多路徑傳播/校正模型可以一起存儲在參考圖3所描述的數(shù)據(jù)庫中。

申請人已經(jīng)實(shí)驗(yàn)觀察到，對于在雙頻模式下操作的接收機(jī)，多路徑的不利影響大于在單頻模式中操作的接收機(jī)的多路徑的不利影響。因此，令人驚訝的是，在合適的校正(特別是RTIGS校正，天線選擇或天線保護(hù)校正或局部多路徑校正)輔助下在單頻模式中操作的接收機(jī)將能夠提供比在雙頻或三頻模式下工作的接收機(jī)更高質(zhì)量的精度和置信度指示。因此，本發(fā)明的使用允許利用在適合于接收條件的條件下操作的接收機(jī)來保證潛在的更好的精度和置信度指示條件。

圖7a至圖7d示出了在本發(fā)明的多個實(shí)施例中在雙頻配置和單頻配置中測量的精度和收斂時間。

各種操作配置以如下方式定義于圖中(對于雙頻操作(圖7a和圖7b的情況)或者對于單頻操作(圖7c和圖7d的情況))：

-沒有RTIGS或電離層校正的GPS信號；

-沒有RTIGS或電離層校正的GPS信號和GLONASS信號；

-具有RTIGS校正的GPS信號；

-具有RTIGS校正的GPS信號和GLONASS信號；

-具有RTIGS校正和電離層校正的GPS信號和GLONASS信號；和

-具有RTIGS校正和整數(shù)模糊度校正的GPS信號和GLONASS信號。

圖7a和圖7b以圖形方式且利用數(shù)值結(jié)果圖示出在雙頻模式下導(dǎo)航信號接收機(jī)的運(yùn)行條件。可以看出，在帶有校正的全部運(yùn)行條件下，精度是厘米級，但是收斂時間永不短于20分鐘。

圖7c和圖7d以圖形方式且利用數(shù)值結(jié)果圖示出在單頻模式下導(dǎo)航信號的接收機(jī)的運(yùn)行條件?？梢钥闯?，精度從厘米級轉(zhuǎn)到分米級。然而，水平收斂時間大約1分鐘，而不是在電離層校正被傳播的情況下的20分鐘。

上文所描述的示例僅例示了本發(fā)明的一些實(shí)施例。這些示例絕非用于限制由隨附的權(quán)利要求所限定的發(fā)明的范圍。