利用偏差估算进行相对定位的卫星导航接收器制造技术

跟踪模块(25)处理所确定的关联关系，以跟踪所接收的复合信号的载波，以估计接收器天线(17)与一个或多个卫星发射器之间的相位在一段时间内的变化，随着接收器在所述一段时间内相对于初始位置改变位置，一个或多个卫星发射器发射接收信号。相对位置估算器(32)通过被跟踪的一个或多个载波信号的相位测量值的时间差分来估算导航接收器相对于初始位置在一段时间内的相对位置。偏差估计器(例如34,36和/或27)可以估算或补偿初始位置的误差以及接收器时钟和对流层延迟的时域改变。

Satellite navigation receiver for relative positioning using deviation estimation

The tracking module (25) processes the determined correlation to track the carrier of the received composite signal to estimate the changes in the phase between the receiver antenna (17) and one or more satellite launchers for a period of time, as the receiver changes the position relative to the initial position within a period of time, one or more satellites send it. The ejector launches the receiving signal. The relative position estimator (32) estimates the relative position of the navigation receiver relative to the initial position over a period of time by the time difference of the phase measured value of one or more carrier signals being tracked. The bias estimator (for example, 34,36 and / or 27) can estimate or compensate for the error of the initial position and the time domain changes of the receiver clock and tropospheric delay.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用偏差估算进行相对定位的卫星导航接收器相关申请的交叉引用本文(包括附图)根据35U.S.C.§119(e)要求基于2015年6月29日提交的、名称为“具有初始位置偏差补偿的卫星导航接收器”的美国临时申请号62/185,987的优先权和申请日的权益，其中该临时申请通过引用被特此合并在本文中。
本公开涉及一种利用偏差估算进行相对定位的卫星导航接收器。
技术介绍
在一些现有技术中，卫星导航接收器可以使用相对定位技术来估算接收器的位置。接收器的位置的初始偏差会降低相对定位引擎和绝对定位引擎的精度。例如，在一些现有技术中，在没有已知的初始位置或初始位置偏差补偿的情况下，卫星导航接收器可能不能从相对定位引擎中得到精确的绝对位置估算值。在某些现有技术中，相对定位引擎可能缺乏估算或补偿与卫星和接收器之间的大气(例如对流层)延迟相关的位置估算中的偏差或卫星时钟与接收器时钟之间的偏差的能力。基于载波相位的时间差分可以提供高度精确的位置结果。然而，在某些现有技术中，因为在较长一段时间内的误差增长易于降低位置结果的精度，所以基于载波相位的时间差分只能用于有限的时间段。在有限的时间段内，可以使用下列位置估算假设：(a)一些大气误差源凭借时间差分而被消除；(b)卫星轨道和时钟误差消失；和(c)可见卫星组的随时间的一些改变可以忽略。因为大气和时钟误差不容易被建模或估算，并且跟踪可见卫星随时间的改变是复杂的，所以基于载波相位的时间差分在大于有限的时间段的一段时间内呈现具有挑战性的技术问题。因此，需要一种具有偏差估算或补偿的用于相对位置估算的卫星导航接收器，所述卫星导航接收器不依赖于精确位置解的收敛并且能够在不会遭受大的位置漂移的情况下在任意长的一时间间隔内操作。
技术实现思路
在一个实施例中，卫星导航接收器包括用于从卫星发射器接收一组一个或多个载波信号的接收器模块(例如接收器前端模块)。接收器或测量模块被配置为确定该组中的每个载波信号与本地参考载波信号或多个载波信号的关联关系。接收器或跟踪模块被布置为处理所确定的关联关系以跟踪一个或多个载波信号，以在接收器相对于初始位置改变位置时估算接收器天线与一个或多个卫星发射器之间的相位测量值随时间的相应改变，所述一个或多个卫星发射器发射接收信号。相对位置估算器通过被跟踪的一个或多个载波信号的相位测量值的时间差分来估算导航接收器相对于初始位置在一段时间中的位置的改变。相对位置估算器建模或估算从包括以下各项的组中选择的一个或多个偏差：接收器的初始位置的偏差(例如，初始位置偏差)，相对于一个或多个卫星时钟的参考时间的接收器时钟偏差(例如，接收器时钟偏差相对于参考时间的随时间的时域改变)，或者接收器与相应卫星之间的大气传播延迟偏差(例如，接收器与相应卫星之间的大气传播延迟偏差随时间的时域改变)。在一个实施例中，接收器或相对位置估算器可以补偿一个或多个偏差以提供接收器的补偿相对位置(例如，或者在某些实施例中得到绝对位置)。附图说明图1A是具有偏差估算或补偿的卫星导航接收器的一个实施例的方框图。图1B是具有偏差估算或补偿的卫星导航接收器的另一实施例的方框图。图2A是用于利用偏差估算来操作卫星接收器的方法的第一实施例的流程图。图2B是用于利用偏差估算来操作卫星接收器的方法的第二实施例的流程图。图3是用于利用偏差估算来操作卫星接收器的方法的第三实施例的流程图。图4是用于利用偏差估算来操作卫星接收器的方法的第四实施例的流程图。图5是用于利用偏差估算来操作卫星接收器的方法的第五实施例的流程图。图6是用于利用偏差估算来操作卫星接收器的方法的第六实施例的流程图。图7是用于利用偏差估算来操作卫星接收器的方法的第七实施例的流程图。具体实施方式根据一个实施例，图1A公开了能够接收包括由卫星发射的一个或多个载波信号(例如，全球定位系统(GPS)的第一载波(L1)，第二载波(L2)和第三载波(L5))的接收信号的系统或接收器11(例如卫星导航接收器)。接收信号发送自一个或多个卫星，诸如导航卫星，或诸如伽利略兼容导航卫星，(俄罗斯全球导航卫星系统)GLONASS卫星或全球定位系统(GPS)卫星。卫星具有相对于时间的已知轨道位置，已知轨道位置可用于基于一个或多个接收信号在四个或更多个卫星和接收器11的天线17之间的传播时间来估算接收器11的天线17和每个卫星之间的位置。如本文所用，“CD”将指代码，“CR”将指接收信号的载波或接收信号的一个或多个样本的数字表示。该代码包括调制载波的调制代码(例如，用信息调制的伪随机噪声码)。“I”指的是同相信号，而“Q”指的是正交相位信号。在该文件的任何上述附图中，连接任何方框、构件、模块、复用器、存储器、数据存储器、累加器、数据处理器、电子构件、振荡器、信号发生器、或其它电子或软件模块的任何箭头或线可以包括以下项目中的一个或多个：电信号的物理路径、电磁信号的物理路径、用于数据的逻辑路径、一个或多个数据总线、电路板迹线、传输线；软件模块、程序、数据或构件之间的链接、调用、通信或数据信息；或数据信息、软件指令、模块、子程序或构件的传输或接收。在一个实施例中，本文中公开的系统、方法和接收器(例如，11或111)可以包括计算机执行系统、方法或接收器，其中一个或多个数据处理器(例如159)经由数据总线(例如157)和一个或多个数据存储装置(例如，累加器或存储器，如155)处理、存储、检索并且另外来操纵数据，如本文和附图中所描述的。如在本文中所使用的，“被配置为，适于或布置成”意味着数据处理器或接收器(例如，11或111)被利用合适的软件指令、软件模块、可执行代码、数据库和/或必要的数据编程以执行任何引用的函数、数学操作、逻辑操作、计算、确定、过程、方法、算法、子程序或与图1A，1B和/或本公开中的任何其他附图所示的一个或多个方框相关联的程序。或者，与上述限定分开或一起地，“被配置为，适于或布置为”可以意味着接收器(例如，11或111)包括在此被描述为软件模块、等同的电子硬件模块、或者二者的一个或多个构件，所述一个或多个构件执行任何引用的函数、数学运算、计算、确定、过程、方法、算法、子程序。精确点定位(PPP)意味着使用经由校正数据，而不是在接收的卫星信号上编码的普通卫星广播信息(星历数据)，无线提供的精确卫星轨道和时钟校正，来确定移动用户卫星导航接收器的相对位置或绝对位置。PPP使用校正数据，校正数据经由校正无线装置适用于广泛的地理区域或基于参考卫星接收站网络。PPP可以在没有一个或多个本地参考卫星接收站的情况下使用，以经由校正无线装置向移动接收器提供本地差分校正(例如，实时运动学或RTK校正)。尽管使用最先进的算法，所得到的位置可以在几厘米内是准确的，但传统的精确点定位可能花费长达几十分钟的收敛时间来确定模糊度整数或浮点模糊度值，以达到所谓的(例如宣传的)的稳态精度；因此，如此长的收敛时间通常是PPP适用性的限制因素。这里，本公开的方法和接收器不旨在提高PPP的收敛时间。然而，本公开的接收器或方法包括相对位置估算器，相对位置估算器可以在接收器的任何相关联的精确位置估算器的模糊度整数或精确浮点模糊度值的收敛或确定之前或不依赖于所述收敛或确定的情况下，实现相对位置的稳态水平精度。根据图1A的实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种卫星导航接收器，包括：接收器模块，所述接收器模块用于从卫星发射器接收一组一个或多个载波信号；测量模块，所述测量模块用于确定所述组中的每个载波信号与本地参考载波信号的关联关系；跟踪模块，所述跟踪模块用于处理所确定的关联关系以跟踪所述一个或多个载波信号，从而在接收器相对于初始位置改变位置时估算接收器天线与所述一个或多个卫星发射器之间的相位测量值随时间的相应改变，所述一个或多个卫星发射器发射所述被接收的信号；相对位置估算器，所述相对位置估算器用于通过被跟踪的所述一个或多个载波信号的相位测量值的时间差分来估算所述导航接收器相对于所述初始位置的相对位置；所述相对位置估算器建模或估算从包括以下各项的组中选择的一个或多个偏差，所述各项包括：接收器的初始位置的初始位置偏差，相对于参考时间的接收器时钟偏差，或接收器与相应的卫星之间的大气传播延迟偏差；和所述相对位置估算器适于补偿一个或多个所述偏差以提供接收器的被补偿的相对位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.29 US 62/185,987;2015.09.17 US 62/219,880;1.一种卫星导航接收器，包括：接收器模块，所述接收器模块用于从卫星发射器接收一组一个或多个载波信号；测量模块，所述测量模块用于确定所述组中的每个载波信号与本地参考载波信号的关联关系；跟踪模块，所述跟踪模块用于处理所确定的关联关系以跟踪所述一个或多个载波信号，从而在接收器相对于初始位置改变位置时估算接收器天线与所述一个或多个卫星发射器之间的相位测量值随时间的相应改变，所述一个或多个卫星发射器发射所述被接收的信号；相对位置估算器，所述相对位置估算器用于通过被跟踪的所述一个或多个载波信号的相位测量值的时间差分来估算所述导航接收器相对于所述初始位置的相对位置；所述相对位置估算器建模或估算从包括以下各项的组中选择的一个或多个偏差，所述各项包括：接收器的初始位置的初始位置偏差，相对于参考时间的接收器时钟偏差，或接收器与相应的卫星之间的大气传播延迟偏差；和所述相对位置估算器适于补偿一个或多个所述偏差以提供接收器的被补偿的相对位置。2.根据权利要求1所述的卫星导航接收器，其中：相对位置包括在观测时间t时的估算的相对位置初始位置包括在时间t0时的初始参考位置xref,t0；；并且导航接收器的相对位置由被跟踪的所述一个或多个载波信号的相位测量值的时间差分来确定，使得其中Δxt,t0是从时间t0到时间t的位置改变。3.根据权利要求2所述的卫星导航接收器，进一步包括：精确位置估算器，所述精确位置估算器用于将初始参考位置提供给相对位置估算器。4.根据权利要求1所述的卫星接收器，其中：初始位置偏差(xbias,t0)是在接收器的相对位置估算器的初始化时的初始位置偏差；相对位置估算器能够通过将初始位置、初始位置偏差和位置改变项累加为来再获得或估算绝对位置xt，其中xt是时间t时的绝对位置，xref,t0是时间t0时的初始参考位置，其中Δxt,t0是从时间t0到时间t的位置改变，其中是从时间t0到时间t的估算的相对位置5.根据权利要求4所述的卫星导航接收器，进一步包括：精确位置估算器，所述精确位置估算器用于将初始参考位置提供给相对位置估算器。6.根据权利要求1所述的接收器，进一步包括：周跳探测器，所述周跳探测器用于在跟踪接收的载波信号时检测周跳；所述相对位置估算器与相对位置连续性模块相关联，所述相对位置连续性模块用于支持相对位置估算构架，通过从下一个初始位置建立一系列链接的相对位置矢量，所述相对位置估算构架允许在超过多个历元的时间间隔内或任意长的时间间隔内的相对导航，所述下一个初始位置是在检测到新卫星的周跳或出现之前利用相对位置估算器的最后已知的相对位置被建立的或与该最后已知的相对位置处于相同位置。7.根据权利要求6所述的接收器，其中：基于点积乘以接收器对相应卫星的卫星视距矢量的转置矩阵的估算位置改变，通过链接校正因子来调节载波相位测量值。8.根据权利要求6所述的接收器，其中：所述相对位置估算器或相对位置连续性模块包括用于在时间t0'>t0时将参考初始位置xref,t0更新为新的参考初始位置的机制或软件指令，使得其中时间t0'是用于一系列链接相对位置矢量的、与最后已知的相对位置相关的过渡时间，其中xref,t0是时间t0时的参考初始位置，并且其中Δxt0′,t0是从时间t0到时间t0'的位置改变；所述相对位置估算器通过从载波测量值中减去来调节观测方程以考虑在时间t0时的参考初始位置的改变，使得在t0时的初始位置偏差xbias,t0在与参考初始位置相关联的初始相对位置矢量之后在随后的相对位置矢量中保留其初始含义；和所述相对位置估算器随后能够再获得估算的相对位置其中是在时间t时的估算的相对位置，其中在时间t0'时的测量初始位置，其中是从时间t0'到时间t的估算的位置改变或相对位置矢量，其中是接收器到卫星视距矢量的转置矩阵。9.根据权利要求5所述的接收器，其中：所述相对位置估算器再获得为的绝对位置，其中xt是时间t时的绝对位置，其中是时间t时的估算的相对位置，并且其中xbias,t0是t0时的初始位置偏差。10.根据权利要求1所述的接收器，进一步包括：精确位置估算器，所述精确位置估算器用于基于接收的载波信号的载波相位测量值来确定精确的位置估算值，所述精确位置估算器与相对位置估算器同时运行，精确位置估算器确定参考轨迹xref,t以辅助和增强相对位置估算器的精度。11.根据权利要求1所述的接收器，进一步包括：精确位置估算器，所述精确位...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·A·塞特泽维，戴礼文，王敏，大卫·S·邱，
申请(专利权)人：迪尔公司，
类型：发明
国别省市：美国,US