点定位设备和点定位方法技术

线性回归方程是由目标变量和说明变量组成的。目标变量是由分别与每个卫星相关的Ｌ１载波相位、Ｌ２载波相位、Ｃ／Ａ码伪距、Ｐ（Ｙ）码伪距、时钟误差数据、电离层的延迟数据以及对流层的延迟数据组成的。说明变量是由至少整数模糊度和接收器位置组成的。通过使用对过去的接收器位置的估计结果来对接收器位置进行线性近似。将最小二乘法应用于回归方程，可估计出整数模糊度和接收器位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种配置为通过利用从卫星传送而来的卫星信号来检测接收器的位置的。
技术介绍
公开了使用来自卫星的定位卫星信号来对点位置进行检测的多种点定位设备和方法。这些设备的基本定位估计将引入包括码伪距、三维的接收器位置以及接收器的时钟误差的非线性联立方程。并且该估计将牛顿法和展开卡尔曼滤波器应用于非线性联立方程。应用于该估计，还公开了用于消除电离层和对流层的影响的各种方法。一个方法是在初始条件下将电离层的延迟和对流层的延迟设置为″0″。并且其他方法利用包括单相差的相位差来估计这些延迟。The Geodetic Society of Japan，，JAPAN ASSOCIATION OF SURVEYORS，1989年11月15日，第121-140页。
技术实现思路
利用码伪距的传统点定位装置和方法通过忽略电离层的实际延迟和对流层的实际延迟来估计位置。传统点定位装置和方法直到估计结果具有满意精度才估计到点位置。因此定位的估计结果变化很大，从而我们无法以高精度来估计位置。此外在使用单相差连同码伪距、电离层的延迟数据以及对流层的延迟数据的情况下，估计结果具有高精度。但是这些估计过程很复杂，并且在利用单相差的估计处理之后，估计结果在噪音阈值(threshpassed)的影响下更广泛地改变。尽管估计过程很复杂，但是估计结果不是如此高精度。并且估计过程的复杂使得处理速度很慢。本专利技术的特征在于提供了一种以高精度来估计接收器的位置并且该过程不复杂的点定位设备和方法。本专利技术的点定位设备分别估计出在接收器与卫星之间的距离并且通过使用这些距离来检测接收器的位置。点定位设备包括卫星数据观测设备、电离层数据获取设备、对流层数据获取设备以及位置估计设备。卫星数据观测设备通过使用包含在卫星信号中的导航消息或者已经脱机估计的值来对各个卫星的轨道和误差进行观测。电离层数据获取设备获取电离层的延迟数据。对流层数据获取设备获取对流层的延迟数据。位置估计设备至少利用将参数估计算法应用于回归方程来估计接收器位置。回归方程是由说明变量和目标变量组成的。说明变量是未知值，该未知值包括通过使用先前估计结果和卫星的轨道数据进行线性近似所计算的接收器位置、整数模糊度(integer ambiguity)、接收器的时钟误差、卫星的时钟误差、电离层的延迟以及对流层的延迟。目标变量是可观测值，该可观测值包括有载波相位、码伪距、包含在导航消息中的卫星的时钟误差、电离层的延迟数据以及对流层的延迟数据。本专利技术的点定位方法分别对接收器与卫星之间的距离进行估计并且通过使用这些距离来检测接收器的位置。点定位方法包括卫星数据观测过程、电离层数据获取过程、对流层数据获取过程以及位置估计过程。卫星数据观测过程是通过使用包含在卫星信号中的导航消息或者脱机已经估计的值来对各个卫星的轨道和误差进行观测。电离层数据获取过程是获取电离层的延迟数据。对流层数据获取过程是获取对流层的延迟数据。位置估计过程是至少利用将参数估计算法应用于回归方程来估计接收器位置。回归方程是由说明变量和目标变量组成的。说明变量是未知值，该未知值包括有通过使用先前估计结果和卫星的轨道数据进行线性近似所计算的接收器位置、整数模糊度、接收器的时钟误差、卫星的时钟误差、电离层的延迟、以及对流层的延迟。目标变量是可观测值，该可观测值包括有载波相位、码伪距、包含在导航消息中的卫星的时钟误差、电离层的延迟数据以及对流层的延迟数据。点定位设备和定位方法将每个卫星和每个载波的载波相位、每个卫星和每个PN码的码伪距、每个卫星的轨道数据、每个卫星的时钟误差数据、电离层的延迟数据以及对流层的延迟数据设置为可观测值。并且将三维的接收器的位置、接收器的时钟误差、以及每个载波和每个卫星的整数模糊度定义作为未知值。回归方程是由作为目标变量的可观测值和作为说明变量的未知值组成的。在这里，利用接收器位置的先前估计结果和每个卫星的轨道数据来线性估计接收器的位置。将诸如最小二乘法这样的参数估计算法应用于回归方程，可估计出包括至少接收器位置的未知值。在本专利技术的一方面中，通过利用整数模糊度估计方法来修正整数模糊度来估计接收器位置。在这方面中，将诸如LAMBDA方法这样的整数模糊度估计方法应用于载波相位的整数模糊度，可将整数模糊度修正为整数值。通过将该修正的整数模糊度应用于回归方程，可降低未知值的数量并且可提高估计结果的精度。在本专利技术的另一方面中，在多个历元上存储每个卫星的载波相位、每个卫星的码伪距、接收器的时钟误差、每个卫星的轨道数据、每个卫星的时钟误差、电离层的延迟数据以及对流层的延迟数据。在这个方面，在多个历元上获取数据，可增加可观测值和未知值的数量。但是可观测值的数量比未知值的数量多一个，因此可更容易地估计出回归方程的未知值。在本专利技术的另一方面中，将状态估计算法应用于回归方程。在这个方面中，将诸如卡尔曼滤波器和非线性滤波器这样的状态估计算法应用于上述回归方程，可在接收器移动的同时估计出位置。在本专利技术的另一方面中，将每个卫星的轨道数据作为目标变量和卫星轨道的误差作为说明变量添加到回归方程中。通过使用该回归方程，定位设备和定位方法估计接收器的位置。在本专利技术的方面中，将与卫星位置有关的卫星轨道的误差作为未知值应用于说明变量。根据该专利技术，通过使用包括有作为观测值的电离层的延迟数据、对流层的延迟数据、卫星的轨道数据、卫星的时钟误差、载波相位、码伪距以及作为未知值的接收器位置、整数模糊度的回归方程，接收器位置和整数模糊度的估计精度较高。因此，利用诸如仅仅一个回归方程这样的容易估计，可以以高精度估计出接收器的点位置。在本专利技术的另一方面中，应用诸如LAMBDA方法这样的整数模糊度估计方法，对接收器的点位置的检测具有更高精度。在本专利技术的另一方面中，使用在多个历元上的观测变量，可减少观测卫星的所需数目并且对于接收器的点位置的检测具有高精度。在本专利技术的另一方面中，应用诸如卡尔曼滤波器这样的状态估计算法，对移动的接收器的点位置的检测具有高精度。在本专利技术的另一方面中，利用包括卫星轨道数据作为观测值以及卫星轨道的误差的估计方程，可以高精度检测在接收器与卫星之间的距离。因此，可以很高的精度对接收器的位置进行检测。附图说明 图1是说明点定位设备的实施例的方框图。图2是说明由点定位设备和GPS接收器所组成的定位系统的估计过程的流程图。图3是利用点定位方法的实施例的接收器位置的分布图。图4是利用点定位方法的实施例的接收器的椭圆形高度(ellipsoid height)的图。对附图标记的说明 10点定位设备11导航消息分析装置12卫星信息处理装置13点定位操作装置20GPS天线30GPS接收器具体实施例方式参考附图，下面将描述是点定位设备的本专利技术的实施例。实施例的以下说明对GPS(全球定位系统)进行了说明，但是可应用于其他所有GNSS(全球导航卫星系统)。图1是说明点定位设备的实施例的方框图。图2是说明由点定位设备和GPS接收器所组成的定位系统的估计过程的流程图。如图1中所示，点定位设备连接到GPS接收器30，并且包括导航消息分析设备11、卫星信息处理设备12以及点位置操作设备13。GPS接收器30连接到天线，并且通过已知方法从GPS卫星获取L1载波相位、L2载波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过使用从卫星传送的卫星信号来对接收器与卫星之间的距离和接收器的位置进行检测的点定位设备，包括：卫星数据观测装置，用于从包含在卫星信号中的导航消息或者通过脱机处理的估计值来观测卫星的轨道数据和卫星的时钟误差；电离层数据获取装置，用于获取电离层的延迟数据；对流层数据获取装置，用于获取对流层的延迟数据；以及位置估计装置，其：通过使用接收器的先前位置的估计结果和卫星的轨道数据来对接收器的位置进行线性近似；将说明变量设置为未知值，该未知值包括接收器的线性近似位置、整数模糊度、接收器的时钟误差、卫星的时钟误差、电离层的延迟、对流层的延迟；将目标变量设置为观测值，该观测值包括载波相位、码伪距、卫星的时钟误差、电离层的延迟数据、对流层的延迟数据；设置所述说明变量和目标变量的回归方程；以及通过将参数估计算法应用于所述回归方程来至少估计接收器的位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：杉本末雄，久保幸弘，香川和则，田岛靖裕，中村满，
申请(专利权)人：学校法人立命馆，丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]