对从具有至少三个载波的信号得到的一组ＧＮＳＳ信号数据进行因式分解处理的方法和装置。对该组ＧＮＳＳ信号数据应用使用了几何图形载波相位组合的几何图形滤波器，以获得几何图形载波相位组合的模糊度估计和相关统计信息的数组。对该组ＧＮＳＳ信号数据应用使用了无几何图形电离层载波相位组合的一组电离层滤波器，以获得电离层载波相位组合的模糊度估计和相关统计信息的数组。对该组ＧＮＳＳ信号数据应用使用了无几何图形且消电离层的载波相位组合的至少一组典型滤波器，以获得无几何图形且消电离层的载波相位组合的模糊度估计和相关统计信息的数组。对该组ＧＮＳＳ信号数据应用使用了多个无几何图形且消电离层的码载波组合的至少一个码滤波器，以获得码载波组合的模糊度估计和相关统计信息的数组。组合得到的数组，以获得所有载波相位观测结果的模糊度估计和相关统计信息的组合的数组。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及的领域为全球导航卫星系统。更具体地，本专利技术涉及三个或更多载波的GNSS信号的模糊度估计。
技术介绍
全球导航卫星系统(GNSS)包括全球定位系统(GPS)，Glonass，以及所提出的伽利略(Galileo)系统。每个GPS卫星利用L波段的称为L1和L2的两个射频连续地发射，其频率分别为1575.42MHz和1227.60MHz。在L1上发射两个信号，一个用于民用用户，另一个用于国防部(DoD)授权的用户。在L2上发射一个信号，仅用于DoD授权的用户。每个GPS信号具有在L1或L2频率的载波，伪随机噪声(PRN)码，以及卫星导航数据。由每颗卫星发射两种不同的PRN码粗/获取(C/A)码和加密的精确(P/Y)码。每个C/A码是1023个比特的唯一序列，其每毫秒重复。图1示意性地说明了一种典型的现有技术的二载频情形。接收机100从可见的任何数目的卫星，例如分别在110、120及130示出的SV1、SV2以及SVm，接收GPS信号。所述信号通过如140示意性地示出的地球大气层(电离层和对流层)。每个信号具有两个频率L1和L2。接收机100从所述信号确定所述卫星的每一颗的各自的伪距，PR1、PR2、PRm。如150示意性地示出，大气和多径效应导致所述信号路径的变化，这导致所述伪距确定的失真。由于能够以约一米的误差测量所述C/A码，所以，不使用仅限军用的P/Y码的民用接收机可以在米的误差范围内确定位置。然而，能够以0.01-0.05周期(2毫米-1厘米)的准确度来测量所述L1和L2载波的相位，因此能够以毫米到厘米的误差范围更精确地估计相对位置。用于精确定位的技术采用了L1和L2载波相位以及整数模糊度解算(integer ambiguityresolution)，这是精确卫星定位中获得广泛研究的领域。已经开发了许多技术以可靠地并且快速地确定由卫星定位装置观测到的载波相位信号中的周期模糊度。模糊度解算技术通常涉及明确的码观测的使用，以及观测多颗卫星以减少潜在的载波相位模糊度，直到做出决定以接受单个候选。观测相干产生的载波相位信号进一步提高模糊度解算的速度和可靠性。所述模糊度解算的过程包括三个步骤1.估计每颗卫星和载波相位频段(carrier phase band)的模糊度的近似值，2.对潜在的模糊度候选进行统计搜索(statistical search)，以找到最佳候选的有序列表，以及3.确认(validation)最上面的模糊度候选。获得好的模糊度估计可显著减少进行统计搜索和确认所需的工作量。估计所述载波相位模糊度的经典方法是构造全局滤波器(估计器)，其包括如下状态(未知参数)1.流动站坐标(x，y，z)，2.每个卫星以及每个载波频带的载波相位模糊度项，3.电离层偏移的多余参数(每颗卫星一个)，4.时钟和剩余的对流层偏移参数(尽管当使用观测的二重差分时常常忽略这些状态)。图2示出了这样的现有技术方案，其中，利用单个大状态向量估计所有观测到的卫星及两个频率的全部模糊度。在210准备多颗卫星的L1和L2观测的原始GPS数据200，并将其作为准备的数据集220提供给全局卡尔曼滤波器230。滤波器230为所述L1和L2观测提供模糊度估计。目前，利用全球定位系统(GPS)，可以同时跟踪在用户所在地平线以上的多达12颗卫星。每颗GPS卫星在两个载波频率上发射。因此，必须在所述滤波器中更新的状态的数目等于，例如，413个流动站坐标状态(x，y，z)12*2个模糊度状态(对于双频相位观测)12个电离层偏移参数1个时钟和1个对流层偏移状态用于更新n状态卡尔曼滤波器的浮点操作的数目近似等于n3(M.GREWAL et al.，KALMAN FILTERINGTHEORY ANDPRACTICE USING MATLAB，second edition，2001，John Wiley&Sons，New York，ISBN0-471-39254-5)。因此，对于计算速度和效率，希望将包括在单个卡尔曼滤波器中的状态的数目最小化。一旦欧洲伽利略卫星系统投入使用，可以同时使用多达30颗卫星(nSat＝30)。所述伽利略卫星被预期在三个或者可能是四个载波频率上发射。随着GPS的现代化，将可以使用三个载波频率(nFreq＝3)。例如，参见K.DE JONG，Future GPS and Galileo Signals，GEOINFORMATICS，September 2002(两页)；G.HEIN et al.，GalileoFrequency & Signal Design，GPS WORLD，June 2003，pp.30-37；S.CLIATT，GPS Modernization，PROCEEDINGS OF THE GNSS 2003，April 22-25 2003，Graz Austria。如果同时处理三个载波频率的来自两个参考站(nRef＝2)的数据，则在单个滤波器中需要更新的状态的数目等于，例如3+(nSat*nFreq*nRef)+(nSat*nRef)+(3*nRef)＝249个状态即使利用对嵌入式计算机能力的预期的改进，很可能单个滤波器的计算负担过大。对于许多应用而言，例如，对于实时位置确定，在给定的时间间隔内得到可靠的估计是很重要的，例如，每个数据历元(epoch)一次。此外，增加的处理通常意味着在接收装置中增加的功率损耗，这对于一些类型的装置，例如电池供电的便携单元而言，是很重要的考虑因素。一种减少大滤波问题的计算负担的方法是使用分散滤波器。然而，由N.Carlson，Federated Square Root Filter for Decentralized ParallelProcessing，IEEE Transactions on Aerospace and Electrinic Systems，Vol.AES26，No.3，May 1990，所提出的分散卡尔曼滤波的数学方法并没有解决将所述技术应用于载波相位模糊度解算问题的复杂性。尽管过去已经将分散滤波用于控制系统和估计问题，并且将其用于现有的双频GPS信号的载波相位模糊度解算中，仍需要能够解决诸如伽利略和现代GPS的具有三个或更多频率的未来GNSS系统的技术。在卫星对卫星滤波器中已经使用了码和载波相位。R.Hatch提出将L1/L2窄通道码与宽通道、双频载波相位组合相结合。参见R.HATCH，Thesynergism of GPS code and carrier phase ambiguities，PROCEEDINGS OFTHE 3RDINTERNATIONAL GEODETIC SYMPOSIUM ONSATELLITE DOPPLER POSITIONING，Las cruces，New Mexico，February 1982，Vol.2，pp1213-1232，and P.MISRA et al.，GLOBALPOSIONING SYSTEMSIGNALS，MEASUREMENTS，ANDPERFORMANCE，GANJA-JAMUNA PRESS，2001，pp.230-233. 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于处理从具有至少三个载波的信号得到的一组ＧＮＳＳ信号数据的方法，包括以下步骤： ａ．对所述一组ＧＮＳＳ信号数据应用使用了几何图形载波相位组合的几何图形滤波器，以获得所述几何图形载波相位组合的模糊度估计和相关统计信息的数组；ｂ．对所述一组ＧＮＳＳ信号数据应用使用了无几何图形电离层载波相位组合的一组电离层滤波器，以获得所述电离层载波相位组合的模糊度估计和相关统计信息的数组；ｃ．对所述一组ＧＮＳＳ信号数据应用使用了无几何图形且消电离层的载波相位组合的至少一组典型滤波器，以得到所述无几何图形且消电离层的载波相位组合的模糊度估计和相关统计信息的数组；ｄ．对所述一组ＧＮＳＳ信号数据应用使用了多个无几何图形码载波组合的至少一个码滤波器，以得到所述码载波组合的模糊度估计和相关统计信息的数组；以及ｅ．组合ａ．、ｂ．、ｃ．以及ｄ．所述的数组，以得到所有载波相位观测结果的模糊度估计和相关统计信息的组合的数组。
【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：U沃尔拉特，
申请(专利权)人：天宝导航有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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