用于全球定位系统(GPS)接收机的滤波技术方案

设备和方法涉及使用增量距离测量(DRM)模块来估计设备/用户的位置以基于例如载波相位测量而对于第一时刻和第二时刻测量第一距离值和第二距离值之间的距离差。第一时刻和第二时刻之间的时间段可以大于对新相位值进行采样的周期间隔。DRM模块的这种架构提供也在时间上重叠的扩展的增量距离，使得能够改进精度衰减因子并且保持快速生成适合于在连续滤波中使用的增量距离值。可以使用滤波器(例如，Kalman滤波器)至少基于距离差和设备的位置的先验估计来计算设备的两个位置或位置和位置差的组合的当前估计。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开总体上涉及全球定位系统(GPS)的领域，具体地说，涉及在GPS接收机中估计位置的滤波技术。
技术介绍
对于标准移动或动态GPS设备，例如使用载波相位测量进行增量(delta)距离(range)定位的典型方法使用一秒的增量距离间隔，其与用户速度和位置的常规Kalman滤波器状态的典型更新步骤一致。附图说明图1描述根据本公开各个方面和原理的方位/位置估计信息系统的概述。图2示出根据本公开各个方面和原理的示例性增量距离测量模块的框图。图3描绘根据本公开各个方面和原理的在不同时间处用户的位置与移动卫星之间的几何关系的示例。图4示出根据本公开各个方面和原理的一个估计滤波器的实现架构的示例。图5示出根据本公开各个方面和原理的另一估计滤波器的实现架构的示例。具体实施方式在以下的描述中，相同组件已经给定相同标号，而无论它们是否示出于不同实施例中。为了以清楚并且简明的方式示出本公开实施例，附图可以不一定按比例，并且可以通过稍微示意性形式示出特定特征。关于一个实施例所描述和/或示出的特征可以通过相同方式或通过相似方式用在一个或多个其它实施例中和/或与其它实施例的特征的组合中或替代其它实施例的特征。根据本公开的各个方面和实施例，描述一种用于增量距离和滤波器(或滤波技术)的测量模型。可以基于与具有比用于增量距离测量的典型时间段(例如，一秒)更长或延长(例如，达N个时期(epoch)或时刻)的时间段有关的载波信号相位值来测量增量距离或距离差值。因此，根据各个实施例的增量距离可以看作“延长的增量距离”。此外，增量距离可以是“在时间上重叠的”，因为：距离或相位值可以存储在移位寄存器中，然后从移位寄存器访问距离或相位值作为延迟的相位值，以用于增量距离计算。可以通过来自PLL的新的相位测量，每个时期(例如，一秒)更新移位寄存器，由此按例如一秒的定期更新速率计算增量距离并且将其提供给滤波器。此外，根据各个实施例，滤波器或滤波技术可以基于Kalman滤波器或滤波技术，但与滤波器关联的状态可以不同于用于GPS接收机的Kalman滤波器中所使用的典型位置和速度状态。例如，可以使用具有两个位置状态或位置状态和扩展的速度状态的滤波器。该滤波器可以包括或关联于用于存储多个后验状态值的移位寄存器以及用于存储后验误差协方差值的移位寄存器，并且滤波器的每个时期或每个估计周期传播所述移位寄存器。该增量距离测量模型和滤波器已经表现出性能优于使用一秒间隔的常规滤波器并且其改善的状态与常规用户速度和单个位置一致。根据本公开一个方面，所提出的是一种包括增量距离测量(DRM)模块和滤波器的设备。DRM模块可以被配置为：测量与第一时刻有关的第一距离值和与第二时刻有关的第二距离值之间的距离差值，其中，第一距离值和第二距离值指示分别在第一时刻和第二时刻时的设备与导航卫星之间的空间关系。第一时刻与第二时刻之间的时间段(例如，N个时期或秒)可以大于更新距离值的周期间隔(例如，等于一个时期或秒)。此外，距离差值可以至少部分地基于与卫星关联的载波信号在第一时刻时的相位与该载波信号在第二时刻时的相位的差。在多个相继时刻处确定的载波信号的相位可以存储在移位寄存器中。更新距离值的周期间隔可以包括对载波信号的新的相位进行采样的周期间隔，并且第一时刻与第二时刻之间的时间段大于对载波信号的新的相位进行采样的周期间隔。滤波器可以被配置为：对于第一(估计或滤波)周期，至少基于距离差值和设备的位置的先前估计来计算设备的位置的当前估计。例如，对于该第一周期，滤波器可以至少基于距离差值以及第一位置和第二位置的先验估计以及卫星与第一位置之间的视线(LOS)距离矢量(即，LOS距离和角度)和/或卫星与第二位置之间的LOS距离矢量，来计算设备的第一位置的当前估计和设备的第二位置的当前估计。滤波器也可以利用与第一位置和第二位置有关的误差协方差的先验估计来计算第一位置当前估计和第二位置当前估计，并且提供与第一位置和第二位置有关的误差协方差的当前估计。在另一示例中，对于第一周期，滤波器被配置为：至少基于距离差值以及位置差和第二位置的先验估计以及卫星与第一位置之间的视线(LOS)距离矢量和/或卫星与第二位置之间的LOS距离矢量，来计算设备的第一位置与设备的第二位置之间的位置差的当前估计以及设备的第二位置的当前估计。滤波器可以进一步基于与位置差和第二位置有关的误差协方差的先验估计来计算位置差的当前估计和第二位置的当前估计。滤波器还可以被配置为：提供与位置差和第二位置有关的误差协方差的当前估计。根据本公开另一方面，提出一种可以由处理器实现或执行的方法，并且所述方法可以包括：测量与第一时刻有关的第一距离值和与第二时刻有关的第二距离值之间的距离差值，其中，第一距离值和第二距离值指示分别在第一时刻和第二时刻时的设备与导航卫星之间的空间关系。第一时刻与第二时刻之间的时间段可以大于更新距离值的周期间隔。距离差值可以至少基于与卫星关联的载波信号在第一时刻时的相位与该载波信号在第二时刻时的相位的差。在多个相继时刻处确定的载波信号的相位可以存储在移位寄存器中。更新距离值的周期间隔可以包括对载波信号的新的相位进行采样的周期间隔，并且第一时刻与第二时刻之间的时间段大于对载波信号的新的相位进行采样的周期间隔。所述方法还可以包括：对于第一估计周期，至少基于距离差值以及设备的位置的先验估计来计算设备的位置的当前估计。例如，对于第一估计周期，对当前估计的计算可以包括：计算设备的第一位置的当前估计和设备的第二位置的当前估计，其中，至少基于距离差值以及第一位置和第二位置的先验估计来计算第一位置当前估计和第二位置当前估计。在另一示例中，对于第一估计周期，对当前估计的计算可以包括：计算设备的第一位置与设备的第二位置之间的位置差的当前估计以及设备的第二位置的当前估计，其中，至少基于距离差值以及位置差和第二位置的先验估计来计算位置差的当前估计和第二位置的当前估计。根据本公开另一方面，提供一种包括计算机可执行指令的计算机可读介质。指令当由处理器执行时使得处理器实现本公开中所提出的一个或多个方法和/或设备功能。这些和其它特征和特性以及操作方法、结构和各部分的组合的有关要素的功能以及制造的经济性将在参照附图考虑以下描述和所附权利要求时变得更清楚，所有附图形成该说明书的一部分，其中，相同标号在各个附图中指定对应部分。然而，应明确理解，附图的目的仅是说明和描述，而非意图作为权利要求的限制的限定。如说明书和权利要求中使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，包括：增量距离测量(DRM)模块，被配置为：测量与第一时刻有关的第一距离值和与第二时刻有关的第二距离值之间的距离差值，其中，所述第一距离值和所述第二距离值分别指示在所述第一时刻和所述第二时刻处的所述设备与导航卫星之间的空间关系，并且其中，所述第一时刻与所述第二时刻之间的时间段大于更新距离值的周期间隔；以及滤波器，被配置为：对于第一周期，至少基于所述距离差值和所述设备的位置的先验估计，来计算所述设备的位置的当前估计。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种设备，包括：
增量距离测量(DRM)模块，被配置为：测量与第一时刻有关的第一距离值和与第二时刻
有关的第二距离值之间的距离差值，其中，所述第一距离值和所述第二距离值分别指示在
所述第一时刻和所述第二时刻处的所述设备与导航卫星之间的空间关系，并且其中，所述
第一时刻与所述第二时刻之间的时间段大于更新距离值的周期间隔；以及
滤波器，被配置为：对于第一周期，至少基于所述距离差值和所述设备的位置的先验估
计，来计算所述设备的位置的当前估计。
2.如权利要求1所述的设备，其中，对于所述第一周期，
所述滤波器被配置为：计算所述设备的第一位置的当前估计和所述设备的第二位置的
当前估计，
其中，至少基于所述距离差值以及所述第一位置和第二位置的先验估计，来计算所述
第一位置的当前估计和所述第二位置的当前估计。
3.如权利要求2所述的设备，其中，所述第一位置的当前估计和所述第二位置的当前估
计还基于所述卫星与所述第一位置之间的视线(LOS)距离矢量以及所述卫星与所述第二位
置之间的LOS距离矢量来计算。
4.如权利要求3所述的设备，其中，所述第一位置的当前估计和所述第二位置的当前估
计还基于与所述第一位置和所述第二位置有关的误差协方差的先验估计来计算，并且所述
滤波器还被配置为：提供与所述第一位置和所述第二位置有关的误差协方差的当前估计。
5.如权利要求4所述的设备，其中，对于所述第一周期，
所述第一位置的先验估计基于在第二周期期间计算的所述第一位置的当前估计，其
中，所述第二周期出现在所述第一周期前一刻，以及
所述第二位置的先验估计基于在第三周期期间计算的所述第一位置的当前估计，
其中，所述第三周期出现在所述第一周期之前，并且所述第三周期与所述第一周期之
间的时间段关联于所述第一时刻与所述第二时刻之间的时间段。
6.如权利要求5所述的设备，还包括：第一移位寄存器，用于存储在多个相继周期期间
计算的所述第一位置的当前估计。
7.如权利要求5所述的设备，其中，对于所述第一周期，
与所述第一位置有关的误差协方差的先验估计基于在所述第二周期期间计算的与所
述第一位置有关的误差协方差的当前估计，以及
与所述第二位置有关的误差协方差的先验估计基于在所述第三周期期间计算的与所
述第一位置有关的误差协方差的当前估计。
8.如权利要求7所述的设备，还包括：第二移位寄存器，用于存储在多个相继周期期间
计算的与所述第一位置有关的误差协方差的当前估计。
9.如权利要求1所述的设备，其中，对于所述第一周期，
所述滤波器被配置为：计算所述设备的第一位置与所述设备的第二位置之间的位置差
的当前估计以及所述设备的所述第二位置的当前估计，
其中，至少基于所述距离差值以及所述位置差和所述第二位置的先验估计，来计算所
述位置差的当前估计以及所述第二位置的当前估计。
10.如权利要求9所述的设备，其中，所述位置差的当前估计和所述第二位置的当前估
计还基于所述卫星与所述第一位置之间的视线(LOS)距离矢量以及所述卫星与所述第二位
置之间的LOS距离矢量来计算。
11.如权利要求10所述的设备，其中，所述位置差的当前估计和所述第二位置的当前估
计还基于与所述位置差和所述第二位置有关的误差协方差的先验估计来计算，并且所述滤
波器还被配置为：提供与所述位置差和所述第二位置有关的误差协方差的当前估计。
12.如权利要求11所述的设备，其中，对于所述第一周期，
所述位置差的先验估计基于在第二周期期间计算的所述位置差的当前估计，其中，所<...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·达汉，
申请(专利权)人：英特尔IP公司，
类型：发明
国别省市：美国;US