用于校准系统参数的方法和系统技术方案

提供了一种用于在定位、导航、跟踪、频率测量或定时系统中执行的方法。该方法包括：提供在第一时间段期间的至少一个系统参数的第一估计和第二估计，其中至少一个系统参数在第一时间段期间具有真实值和/或随时间的真实演变；提供本地信号；在接收器处接收来自远程源的信号；通过使本地信号与接收到的信号相关来提供相关信号；基于第一估计和第二估计每个，提供本地信号、接收到的信号和相关信号中至少一个的幅度和/或相位补偿，以便提供对应于在第一时间段期间至少一个系统参数的第一估计和第二估计的第一和第二经幅度补偿相关信号和/或经相位补偿相关信号；并且基于第一和第二经幅度补偿相关信号和/或经相位补偿相关信号之间的比较，确定第一估计和第二估计中的哪一个更接近第一时间段期间至少一个系统参数的真实值和/或随时间的真实演变。还公开了一种计算机可读介质和系统。

Methods and systems for calibrating system parameters

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于校准系统参数的方法和系统
本专利技术针对用于校准系统参数的方法和系统，并且特别适用于定位、跟踪、导航、频率测量和定时系统。
技术介绍
在标准的全球导航卫星系统(GNSS)程序中，接收器接收从诸如卫星的远程源广播的信号，并将其与本地产生的信号相关联，以便提供相关码，使得接收器可以同步接收到的信号。这样的接收到的信号的示例包括GPS信号和GLONASS信号，该GPS信号包括在无线电传输内编码的金码(GoldCodes)。噪声可以例如经由通过其接收信号的通信信道或由多路径效应引起的接收到的信号的相位变化而引入接收到的信号中。随着接收到的信号的信噪比降低，执行本地信号和接收到的信号的精确相关变得更加困难。因此，期望提供一种用于使本地信号与接收到的信号相关的改进方法。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，一种用于在定位、导航、跟踪、频率测量或定时系统中执行的方法，包括：提供在第一时间段期间的至少一个系统参数的第一估计和第二估计，其中所述至少一个系统参数在所述第一时间段期间具有真实值和/或随时间的真实演变；提供本地信号；在接收器处接收来自远程源的信号；通过使所述本地信号与接收到的信号相关来提供相关信号；基于所述第一估计和第二估计中的每个，提供所述本地信号、所述接收到的信号和所述相关信号中至少一个的幅度和/或相位补偿，以便提供对应于在所述第一时间段期间的所述至少一个系统参数的第一估计和第二估计的第一和第二经幅度补偿相关信号和/或经相位补偿相关信号；并且基于所述第一和第二经幅度补偿相关信号和/或经相位补偿相关信号之间的比较，确定所述第一估计和第二估计中的哪一个更接近所述第一时间段期间的所述至少一个系统参数的真实值和/或随时间的真实演变。专利技术人已经有利地认识到，可以在同时校准系统的一个或多个参数的同时优化本地信号与接收到的信号的相关性。这是通过提供第一和第二经相位补偿相关信号和/或经幅度补偿相关信号、比较信号并典型地选择具有更高相关性或随时间更可能的演变的补偿相关信号来实现的。这样进行的选择不仅改善了本地信号和接收到的信号的相关性，而且还意味着与具有更高相关性或随时间更可能的演变的补偿相关信号相关联的系统参数的估计更接近于系统参数的真实值和/或随时间的真实演变。实际上，传统上，接收到的信号中的相位和幅度变化(例如，由接收器和远程源之间的视线路径的变化引起)被视为降低定位精度的麻烦。在本专利技术中，有利地使用在接收到的信号中的这些幅度和/或相位变化(体现为在第一时间段内的幅度和/或相位演变)，以便基于至少一个系统参数的不同估计来“测试”不同的幅度和/或相位补偿，以便确定哪个估计更接近真实值和/或随时间的演变。可以以此方式测试的系统参数的示例包括位置、速度、取向、航向(heading)(运动方向)、本地振荡器频率误差、磁力计偏差误差、陀螺仪漂移率、加速度计漂移率以及诸如本领域技术人员可能想到的其他参数。设想可以使用相关联的幅度和/或相位补偿来提供和“测试”系统参数的两个以上的估计。还设想通过提供每个系统参数的第一估计和第二估计(以及可能进一步的估计)，可以基本上同时校准两个或更多个系统参数。在将信号相关之前，可以将相位和/或幅度补偿应用于接收到的信号、本地信号或其组合。在相关之后也可以应用相位和/或幅度补偿。在有利的实施例中，补偿可以部分地应用于本地信号、接收到的信号和相关信号中的两个或全部三个。例如，可以将与本地振荡器频率误差的估计相对应的补偿应用于接收到的信号，同时将补偿应用于与接收器速度的估计相对应的本地信号。特别有利的是，相比可能使用常规处理(典型地在GPS情况下为20毫秒或更短)而言，相位补偿使得能够使用更长的相干积分时间(典型地为一秒持续时间或更长)进行相关。长的相干积分时间可以提高原本非常弱的信号的接收到的信噪比，从而允许例如在困难的环境(诸如室内或城市峡谷)中将本专利技术与衰减的GNSS信号结合使用。此外，增加的相关时间导致了频率空间的分辨率增加，由此本专利技术可以更好地区分不同的相位补偿，并且通过扩展来区分一个或多个系统参数的不同估计。频率分辨率与相干积分时间成反比。接收到的信号可以包括任何已知或未知模式的发送的信息(数字或模拟)，其可以通过使用相同模式的本地副本的互相关过程而在广播信号中找到。可以使用可以被用于测距的码片码来对接收到的信号进行编码。这种接收到的信号的示例包括GPS信号，其包括在无线电传输内编码的Gold码。另一示例是GSM蜂窝传输中使用的扩展训练序列。实际上，接收到的信号可以作为复合码处理，其包括同相和正交分量。本地信号可能类似地是复合的。相关信号可以用作这些复杂信号之间的相关性的度量。第一时间段是执行相关所在的时间段。典型地，所述至少一个系统参数的第一估计和第二估计被用于提供在所述第一时间段期间来自所述远程源的接收到的信号的相位和/或幅度演变的相应的第一预测和第二预测，并且其中基于所述第一预测和第二预测来执行所述幅度和/或相位补偿。系统参数的估计可以与数学模型结合使用，以提供在第一时间段期间接收到的信号的相位和/或幅度演变的相应预测。典型地为每个系统参数预先选择模型。典型地，在第一时间段期间的预测的相位演变是从在第一时间段期间的接收到的信号的预测的频率演变导出的。系统参数的不同估计将引起在第一时间段期间的接收到的信号的相位和/或幅度演变的不同预测，从而意味着对于至少一个系统参数的不同估计，执行的幅度和/或相位补偿是不同的。通过比较作为幅度和/或相位补偿的结果而获得的相关信号，可以选择更接近于真实值和/或随时间的真实演变的估计。该方法可以进一步包括以下步骤：在第一时间段期间提供至少一个系统参数的第三估计，其中第三估计基于第一估计和第二估计中的哪一个更接近在第一时间段期间的至少一个系统参数的真实值和/或随时间的真实演变的确定。以这种方式，可以使用迭代方法，其中对测试的估计进行调整，直到达到最佳估计为止。例如，假设我们希望校准的系统参数是接收器的运动方向。在此示例中，我们将假设在第一时间段期间其是恒定的(即与时间无关)，并且因此具有真实(尽管未知)值。使用数学模型，运动方向的第一估计将提供在第一时间段内的第一预测的幅度和/或相位演变，并且在第一时间段内的运动方向的第二(不同)估计将提供在第一时间段内的第二预测的幅度和/或相位演变。通过对估计中的每个执行本地信号、接收到的信号和相关信号中的至少一个的幅度和/或相位补偿，并比较所产生的补偿相关码，以查看哪个具有更高的相关性或随时间更可能的演变，我们可以推断出接收器的运动方向的两个估计中哪一个更接近在第一时间段期间的真实值。可以使用迭代方法来确定最佳估计。典型地，幅度和/或相位补偿基于从第一时间段内的幅度和/或相位演变的第一预测和第二预测中导出的多个矢量。在这种情况下，矢量就像列矩阵，表示多个值。多个矢量可以是相位矢量或相量的序列，其是指示第一时间段期间被引入到接收到的信号中的预测的幅度和/或相位变化的2D相位矢量。多个矢量可以与本地信号、接收到的信号和相关信号中的至少本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在定位、导航、跟踪、频率测量或定时系统中执行的方法，包括：/n提供在第一时间段期间的至少一个系统参数的第一估计和第二估计，其中所述至少一个系统参数在所述第一时间段期间具有真实值和/或随时间的真实演变；/n提供本地信号；/n在接收器处接收来自远程源的信号；/n通过使所述本地信号与接收到的信号相关来提供相关信号；/n基于所述第一估计和第二估计中的每个，提供所述本地信号、所述接收到的信号和所述相关信号中至少一个的幅度和/或相位补偿，以便提供对应于在所述第一时间段期间的所述至少一个系统参数的第一估计和第二估计的第一和第二经幅度补偿相关信号和/或经相位补偿相关信号；并且/n基于所述第一和第二经幅度补偿相关信号和/或经相位补偿相关信号之间的比较，确定所述第一估计和第二估计中的哪一个更接近所述第一时间段期间的所述至少一个系统参数的真实值和/或随时间的真实演变。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170926 GB 1715573.01.一种用于在定位、导航、跟踪、频率测量或定时系统中执行的方法，包括：
提供在第一时间段期间的至少一个系统参数的第一估计和第二估计，其中所述至少一个系统参数在所述第一时间段期间具有真实值和/或随时间的真实演变；
提供本地信号；
在接收器处接收来自远程源的信号；
通过使所述本地信号与接收到的信号相关来提供相关信号；
基于所述第一估计和第二估计中的每个，提供所述本地信号、所述接收到的信号和所述相关信号中至少一个的幅度和/或相位补偿，以便提供对应于在所述第一时间段期间的所述至少一个系统参数的第一估计和第二估计的第一和第二经幅度补偿相关信号和/或经相位补偿相关信号；并且
基于所述第一和第二经幅度补偿相关信号和/或经相位补偿相关信号之间的比较，确定所述第一估计和第二估计中的哪一个更接近所述第一时间段期间的所述至少一个系统参数的真实值和/或随时间的真实演变。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个系统参数的第一估计和第二估计被用于提供在所述第一时间段期间来自所述远程源的接收到的信号的相位和/或幅度演变的相应的第一预测和第二预测，并且其中基于所述第一预测和第二预测来执行所述幅度和/或相位补偿。


3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述幅度和/或相位补偿基于从所述第一预测和第二预测导出的多个矢量。


4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括以下步骤：提供在所述第一时间段期间所述接收器的测量出的或假定的移动，并且其中所述幅度和/或相位补偿基于所述接收器的测量出的或假定的移动。


5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第一估计和第二估计基于所述接收器的测量出的或假定的移动。


6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第一估计和第二估计基于由至少一个传感器提供的所述接收器的测量出的移动，所述至少一个传感器被配置为进行从其能确定位置和/或取向和/或移动的测量。


7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述至少一个传感器是惯性测量单元。


8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，所述至少一个系统参数是所述至少一个传感器的偏差。


9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述至少一个系统参数是在所述第一时间段期间所述接收器的运动和/或位置和/或取向的参数。


10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述至少一个系统参数是以下之一：接收器速度、接收器位置、接收器取向、接收器航向、接收器航向偏移、接收器的用户的步长、以及接收器和远程源之间的视线矢量。


11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述至少一个系统参数是接收器或远程源的频率参考误差。


12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中确定所述第一估计和第二估计中的哪一个更接近所述至少一个系统参数的真实值和/或随时间的真实演变的步骤包括：对具有最高相关性的相关信号的选择。


13.根据权利要求12所述的方法，其中，所选相关信号被约束为位于与所述相关性的相干积分时间成反比的宽度的频率窗内。


14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述相干积分时间大于或等于一秒。


15.根据权利要求13或权利要求14所述的方法，其中，所述第一参数估计和第二参数估计之间的差的下限与所述相干积分时间成反比。


16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：将被确定为更接近所述系统参数的真实值和/或随时间的真实演变的估计存储在存储器中。


17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括以下步骤：提供在所述第一时间段期间的所述至少一个系统参数的第三估计，其中，所述第三估计基于所述第一估计和第二估计中的哪一个更接近于在所述第一时间段期间的所述至少一个系统参数的真实值和/或随时...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉姆齐·迈克尔·法拉格，尼古拉斯·库罗纳奥，罗伯特·马克·克罗克特，
申请(专利权)人：焦点定位有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB