使用速度积分和精确点定位的组合的改进GNSS接收器制造技术

本发明专利技术公开了一种改进的GNSS接收器，其通过组合从多频接收器的标准PVT确定的第一位置和通过对来自标准PVT的速度进行积分所确定的第二位置来确定接收器的位置。该组合基于占空比或占空比与第一位置和第二位置的误差预算的加权的组合。改进的接收器优选地基于具有附加软件模块的标准接收器，该附加软件模块通过例如NMEA消息接收和处理从标准接收器发送的数据。改进的接收器允许以简单的方式确定更精确和更平滑的轨迹。

Improved GNSS Receiver Using a Combination of Velocity Integration and Accurate Point Location

The invention discloses an improved GNSS receiver, which determines the position of the receiver by combining the first position determined by the standard PVT of the multifrequency receiver and the second position determined by integrating the speed from the standard PVT. The combination is based on the weighted combination of duty cycle or duty cycle and error budget of the first and second positions. The improved receiver is preferably based on a standard receiver with an additional software module that receives and processes data sent from the standard receiver through, for example, NMEA messages. The improved receiver allows more accurate and smoother trajectories to be determined in a simple manner.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用速度积分和精确点定位的组合的改进GNSS接收器
本专利技术涉及GNSS接收器。更具体地，本专利技术的GNSS接收器提供改进的导航精度和平滑度，特别是在城市峡谷中，而不需要使用复杂的多径减轻技术和/或外部辅助数据。
技术介绍
导航接收器的使用在日常生活中变得越来越普遍。更常见的是，汽车的车载电子设备、智能电话、平板电脑包括导航接收器，并且在其上运行的应用捕获关于终端用户的位置和轨迹的信息作为输入。导航接收器依赖于由中地球轨道卫星发射的L波段RF信号，其通常包括在星座中，星座中包括数十个中地球轨道卫星以覆盖地球的大部分表面，例如GPSTM(US)、GalileoTM(欧洲)、GlonassTM(俄罗斯)和BeidouTM(中国)。这些星座在GNSS(全球导航卫星系统)的通用首字母缩略词下被指定。通过伪随机码和导航消息来调制GNSS载波信号，该伪随机码和导航消息允许计算接收器和特定卫星之间的伪距(pseudo-range)。借助最少四个伪距，能够计算接收器的位置、速度和时间(PVT)。在消费者使用的类型的接收器中，位置信息是直接用于计算导航解决方案的位置信息。PVT测量受到许多误差的影响，其中一些误差是所使用的测量原理所固有的(即，由于RF信号通过大气的轨迹的偏差-电离层和对流层-由于卫星的轨道的变化)，接收器和卫星缺陷所固有的(例如时钟偏差)，或者在某个时刻视野中的卫星的一些配置所固有的(即卫星在地平线上的高度；可见卫星的低散布-高精度稀释或DOP)。通过使用仅对某些类型的接收器可用的特定处理技术，可以使用许多校正来减轻这些误差。例如，双频接收器可以以从几十米到几米的精度的增益减轻电离层误差，并且当与精确的卫星轨道和时钟相组合时甚至更佳，卫星轨道和时钟则提供精确的点定位(PPP)-精确度为几十厘米。差分GPS和实时运动学解决方案通过外部信息的整合(相对于具有已知位置的多个固定参考站的相对定位)来提供类似的精度。以一致和高效的方式减轻取决于接收器位置的一些误差更加困难，特别是当该位置被反射导航RF信号和/或掩蔽在某个时刻应该处于视线(LOS)内的多个卫星的多个物体包围时。在这样的条件下，PVT的计算精度可能非常差，所有其他误差原因在获取GNSS信号时和跟踪所述信号时都相等。在城市峡谷(即高层建筑之间的街道)中，多径不仅会增加确定卫星伪距时的误差(用户等效范围误差或UERE)，还会增加确定(几何)精度稀释(GDOP或DOP)的误差，因为天线的视场将更窄，因此限制了由于使用额外卫星而导致的精度增加。UERE中的退化是由于跟踪环路获取或跟踪的特定卫星的信号损伤引起的。卫星的跟踪依赖于所获取的代码信号与由每个卫星特定的代码信号的接收器产生的多个本地复制品之间的相关函数的最大化。相关函数将被多径破坏，可能无法正确获取或可能丢失卫星。即使信号跟踪仍然可以实现，信号损伤将影响相关函数的形状，从而降级伪距估计和UERE。因此，大多数缓解技术依赖于在相关阶段应用的特定处理。对于可以应用的这些现有技术的一般概述，参见例如Bhuiyan等人，AdvancedMultipathMitigationTechniquesforSatellite-BasedPositioningApplications，InternationalJournalofNavigationandObservation，Volume2010，ArticleID412393。这些技术中有：使用窄相关器(即间隔远小于码片(chip)-或代码长度的相关器)；每个跟踪信道使用多个相关器而不是标准数量的三个，并执行双增量计算；多径估计延迟锁定环，其使用相关函数的输出来估计包括LOS和非LOS信号的确定卫星的完整导航信号。所有这些解决方案在硬件级别或软件级别实现都是复杂且昂贵的。在任何情况下，它们当前都不能在智能电话或汽车导航系统中使用的类型的标准消费者接收器中实现。在以本申请的申请人的名义在EP16305387.9下提交的欧洲专利申请中已经公开了一种解决方案，用于减轻多径或其他类型的损伤对导航解决方案的影响(例如，损伤来自一个或几个卫星的信号的强局部电离层干扰)，该解决方案可以在公众可用的标准接收器中实现。在这种类型的接收器中，通过将瞬时计算的第一位置与根据速度测量的积分计算的第二位置进行组合来计算导航解决方案。第一和第二位置的组合是加权平均，其中权重由两个计算位置的误差预算定义。但是，使用单个频率解决方案难以实现10cm级精度或更好的精度。为了达到这样的精度，使用PPP方法是一种优选的选项。到目前为止，PPP接收器尚未在独立设备的消费市场上被引入，部分因为硬件成本考虑，而且因为它们从设备的电池中消耗高得多的功率(超过15倍)。本专利技术公开了一种克服上述缺点的解决方案。
技术实现思路
为此，本专利技术特别公开了一种GNSS接收器，其在本专利技术的许多实施例中被配置为在大多数时间使用速度测量并且在某些时刻使用双频(或更高数量的频率)PPP测量。更确切地说，本专利技术公开了一种GNSS接收器，包括：第一计算逻辑，其被配置为计算GNSS接收器的第一位置和第二位置，第一位置基于PVT向量中的位置数据并且在一个或多个信道上根据在两个或更多个频率处操作的多个GNSS信号来计算，第二位置基于PVT矢量中的速度数据的积分结果，并且在一个或多个信道上根据每个均在单个频率处操作的GNSS信号来计算；第二计算逻辑，其被配置为确定第一位置和第二位置的一个或多个加权因子，并使第一计算逻辑输出GNSS接收器的计算的位置作为第一位置和第二位置的加权平均。有利地，一个或多个加权因子包括时间周期。有利地，基于大气校正的有效性的平均持续时间来预先确定时间周期。有利地，预先确定的时间周期在60秒和300秒之间。有利地，预先确定的时间周期的两个连续时刻之间，第一权重被设定为零，第二权重被设定为一，而在所述两个连续时刻，第一权重被设定为一，第二权重被设定为零。有利地，第二计算逻辑还被配置为估计第一位置的第一误差预算和第二位置的第二权重，并且一个或多个加权因子由第一计算逻辑或第二计算逻辑中的一个或多个基于预先确定的时间周期、第一误差预算或第二误差预算中的一个或多个来计算。有利地，计算的位置中的第一位置的第一权重等于第一误差预算在第一误差预算和第二误差预算的总和中的比例，以及计算的位置中的第二位置的第二权重等于第二误差预算在第一误差预算和第二误差预算的总和中的比例。有利地，如果第一误差预算低于或等于第二误差预算和第一阈值的组合，则第一权重等于百分之百。有利地，如果第二误差预算低于第一误差预算和第二阈值的组合，则第二权重等于百分之百。有利地，第二位置基于决定标准使用以下中的一个或多个：i)在当前时期(epoch)之前的时期的GNSS接收器的计算的位置作为在PVT向量中的速度数据的积分的初始值，或ii)从定位辅助输入的先前时期的GNSS接收器的位置作为PVT向量中的速度数据的积分的初始值。有利地，定位辅助包括地图匹配算法、惯性导航系统的输出或Wi-Fi定位系统中的一个或多个。有利地，估计的误差预算取决于所述GNSS接收器的配置、鉴于所述GNSS接收器的GNSS卫星的几何形状、或所述GNSS接收器的环境中的拓扑中的一个或多个。有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种GNSS接收器(510、520)，包括：‑第一计算逻辑(611)，其被配置为计算所述GNSS接收器的第一位置(6117)和第二位置(6118)，所述第一位置基于PVT向量中的位置数据并且是在一个或多个信道上根据在两个或更多个频率处操作的多个GNSS信号来计算的，所述第二位置基于所述PVT向量中的速度数据的积分的结果并且是在所述一个或多个信道上根据每个均在单个频率处操作的GNSS信号来计算的；‑第二计算逻辑(612)，其被配置为确定所述第一位置和所述第二位置的一个或多个加权因子(6124)，并使所述第一计算逻辑输出所述GNSS接收器的计算的位置(6119)作为所述第一位置和所述第二位置的加权平均。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.01 EP 16305387.91.一种GNSS接收器(510、520)，包括：-第一计算逻辑(611)，其被配置为计算所述GNSS接收器的第一位置(6117)和第二位置(6118)，所述第一位置基于PVT向量中的位置数据并且是在一个或多个信道上根据在两个或更多个频率处操作的多个GNSS信号来计算的，所述第二位置基于所述PVT向量中的速度数据的积分的结果并且是在所述一个或多个信道上根据每个均在单个频率处操作的GNSS信号来计算的；-第二计算逻辑(612)，其被配置为确定所述第一位置和所述第二位置的一个或多个加权因子(6124)，并使所述第一计算逻辑输出所述GNSS接收器的计算的位置(6119)作为所述第一位置和所述第二位置的加权平均。2.根据权利要求1所述的GNSS接收器，其中，所述一个或多个加权因子包括时间周期(6125)。3.根据权利要求2所述的GNSS接收器，其中，所述时间周期是基于大气校正的有效性的平均持续时间而被预先确定的。4.根据权利要求3所述的GNSS接收器，其中，所述预先确定的时间周期在60s和300s之间。5.根据权利要求2至4中的一项所述的GNSS接收器，其中，在所述预先确定的时间周期的两个连续时刻之间，所述第一权重被设置为零，并且所述第二权重被设置为一，而在所述两个连续时刻，所述第一权重被设置为一并且所述第二权重被设置为零。6.根据权利要求2至5所述的GNSS接收器，其中，所述第二计算逻辑还被配置为估计所述第一位置的第一误差预算(6122)和所述第二位置的第二权重(6123)，并且所述一个或多个加权因子是由所述第一计算逻辑或所述第二计算逻辑中的一个或多个基于预先确定的时间周期、所述第一误差预算、或所述第二误差预算中的一个或多个来计算的(6124)。7.根据权利要求1至6中的一项所述的GNSS接收器，其中，所述计算的位置中的所述第一位置的第一权重等于所述第一误差预算在所述第一误差预算和所述第二误差预算的总和中的比例，并且所述计算的位置中的所述第二位置的第二权重等于所述第二误差预算在所述第一误差预算和所述第二误差预算的总和中的比例。8.根据权利要求1至6中的一项所述的GNSS接收器，其中，如果所述第一误差预算低于或等于所述第二误差预算和第一阈值的组合，则所述第一权重等于百分之百。9.根据权利要求1至6中的一项所述的GNSS接收器，其中，如果所述第二误差预算低于所述第一误差预算和第二阈值的组合，则所述第二权重等于百分之百。10.根据权利要求1至9中的一项所述的GNSS接收器，其中，所述第二位置基于决定标准来使用以下中的一个或多个：i)在当前时期之前的时期的所述GNSS接收器的计算的位置作为所述PVT向量中的速度数据的积分的初始值，或者ii)从定位辅助...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·里斯，FX·马尔梅，D·罗里谢塞，
申请(专利权)人：法国国家太空研究中心，
类型：发明
国别省市：法国,FR