用于使用两个或更多个天线的位置定位估计的系统和方法技术方案

一种双天线定位系统包括第一GNSS天线/接收器、第二GNSS天线/接收器和GNSS处理器系统。该第一GNSS天线/接收器位于第一位置处，并且基于所接收的GNSS信号计算第一伪距。该第二GNSS天线/接收器位于距该第一GNSS天线/接收器已知距离的第二位置处，其中该第二GNSS天线/接收器基于所接收的GNSS信号计算第二伪距。该GNSS处理器系统被配置为接收该第一伪距和该第二伪距，其中响应于该GNSS处理器系统将该第一和第二伪距中的一个标识为错误的，并且将该第一和第二伪距中的一个标识为有效的，该GNSS处理系统计算经校正的伪距并且使用该经校正的伪距和有效的该伪距来确定该第一GNSS天线/接收器和该第二GNSS天线/接收器的GNSS位置定位估计。位置定位估计。位置定位估计。

【技术实现步骤摘要】
用于使用两个或更多个天线的位置定位估计的系统和方法


[0001]本公开大体涉及全球导航卫星系统(GNSS)，更具体地，涉及用于使用两个或更多个GNSS天线/接收器来生成GNSS位置/定向的系统、设备和方法。

技术介绍

[0002]全球导航卫星系统(GNSS)通常指允许基于从多个GNSS卫星接收的GNSS信号来确定位置定位(position fix)的系统。每一个GNSS卫星传输GNSS信号，该GNSS信号标识信号传输的卫星和时间。GNSS天线/接收器被配置为接收由可视GNSS卫星传输的GNSS信号中的每一个，并使用每一个GNSS信号的飞行时间以及每一个GNSS卫星的已知位置来确定从GNSS天线/接收器到相应GNSS卫星的伪距或距离。该多个所计算的伪距用于三边测量GNSS天线/接收器在三维空间中的位置。GNSS系统的类型包括全球定位系统(GPS)、格洛纳斯(GLONASS)、伽利略(Galileo)、北斗等。
[0003]GNSS通常极度精确。然而，高建筑物的存在所限定的城市环境(有时被称为城市峡谷)对GNSS接收器提出了特别的挑战。不仅建筑物阻挡了至少一些GNSS信号(减少了可用于进行位置定位估计的信号的数量)，而且到达GNSS接收器的一些信号是从建筑物的一个或多个反射接收的。与反射的GNSS信号相关联的飞行时间增加导致错误的伪距估计，从而导致错误的GNSS位置定位估计。

技术实现思路

[0004]根据一个方面，一种双天线定位系统包括第一全球导航卫星系统(GNSS)天线/接收器、第二GNSS天线/接收器和GNSS处理器系统。该第一GNSS天线/接收器位于第一位置处，并且基于所接收的GNSS信号计算第一伪距。该第二GNSS天线/接收器位于距该第一GNSS天线/接收器已知距离的第二位置处，其中该第二GNSS天线/接收器基于所接收的GNSS信号计算第二伪距。该GNSS处理器系统被配置为接收该第一伪距和该第二伪距，其中响应于该GNSS处理器系统将该第一和第二伪距中的一个标识为错误的，并且将该第一和第二伪距中的一个标识为有效的，该GNSS处理系统计算经校正的伪距并且使用该经校正的伪距和有效的该伪距来确定该第一GNSS天线/接收器和该第二GNSS天线/接收器的GNSS位置定位估计。
[0005]根据另一个方面，一种确定全球导航卫星系统(GNSS)位置定位估计的方法包括从第一GNSS天线/接收器接收第一伪距并且从位于距该第一GNSS天线/接收器已知距离的第二GNSS天线/接收器接收第二伪距。该方法进一步包括确定该第一伪距是错误的并且确定该第二伪距是有效的。基于该第二伪距、该第一GNSS天线/接收器和该第二GNSS天线/接收器之间的该已知距离以及在该第二GNSS天线/接收器处接收的GNSS信号的到达角(AoA)来计算经校正的第一伪距。至少部分地基于该经校正的第一伪距来针对该第一GNSS天线/接收器计算GNSS位置定位估计。
[0006]根据另一个方面，一种全球导航卫星系统(GNSS)被配置为从第一GNSS天线/接收器和第二GNSS天线/接收器接收GNSS数据，并且响应地为该第一GNSS天线/接收器和该第二
GNSS天线/接收器提供GNSS位置/定向估计。该GNSS包括处理器和存储指令的计算机可读介质，该指令在由该处理器执行时，执行一种方法以计算该GNSS位置定位估计。该方法包括将与该第一GNSS天线/接收器相关联的第一伪距标识为错误的，并且将与该第二GNSS天线/接收器相关联的第二伪距标识为有效的。该方法进一步包括基于该第二伪距、该第一GNSS天线/接收器和该第二GNSS天线/接收器之间的已知距离以及在该第二GNSS天线/接收器处接收的GNSS信号的到达角(AoA)来计算经校正的第一伪距。至少部分地基于该经校正的第一伪距针对该第一GNSS天线/接收器计算GNSS位置定位估计。
附图说明
[0007]图1a是根据一些实施例的双天线位置估计系统的框图；图1b是根据一些实施例的具有所安装的第一天线和第二天线的车辆的俯视图。
[0008]图2是示出了根据一些实施例的由处理系统执行以生成位置定位估计的步骤的流程图。
[0009]图3是示出了根据一些实施例的经校正的伪距的计算的简单图。
[0010]图4是示出了根据一些实施例的由处理系统执行以计算到达角(AoA)的附加步骤的流程图。
[0011]图5是根据一些实施例的由双天线位置估计系统使用的处理系统的框图。
具体实施方式
[0012]典型的全球导航卫星系统(GNSS)包括多个GNSS卫星，每一个GNSS卫星传输承载详细的飞行时间信息的单独的GNSS信号。GNSS天线/接收器被配置为接收GNSS信号，并且根据所提供的飞行时间信息确定从GNSS天线/接收器到GNSS卫星的距离(本文称为伪距)。无阻碍的GNSS信号被称为视线(line-of-sight；LOS)，而受阻碍的信号被称为非视线(non line-of-sight；NLOS)或反射信号。反射的GNSS信号所行进的距离增加了这些信号的飞行时间，从而错误地增加了由GNSS天线/接收器所计算的伪距。由于错误的伪距，GNSS位置/定向定位估计的精度降低。
[0013]本公开涉及使用两个或更多个GNSS天线/接收器的GNSS系统。在操作期间，很可能GNSS天线/接收器中的一个将接收来自GNSS卫星的LOS GNSS信号，而另一个GNSS天线/接收器接收反射的GNSS信号，从而导致错误的伪距。本文所描述的GNSS系统提供了一种校正错误的伪距并使用经校正的伪距来生成更精确的GNSS位置/定向定位估计的系统和方法。
[0014]参考图1a和图1b，提供了基于所接收的GNSS信号生成GNSS位置/定向定位估计的双天线位置估计系统10。特别地，图1a是示出了双天线位置估计系统10的框图，其中第一GNSS天线/接收器12a接收LOS GNSS信号并且第二GNSS天线/接收器12b接收反射的或NLOS GNSS信号，图1b是使用双天线位置估计系统10的车辆的俯视图，其中第一GNSS天线/接收器12a和第二GNSS天线/接收器12b相对于彼此位于已知位置。
[0015]在一些实施例中，双天线位置估计系统10至少包括第一GNSS天线/接收器12a和第二GNSS天线/接收器12b以及GNSS处理系统14。在一些实施例中，位置估计系统10进一步包括位于车辆或系统上的惯性测量单元(IMU)15，该车辆或系统包括第一和第二GNSS天线/接收器12a、12b。在一些实施例中，IMU 15包括一个或多个加速度计、陀螺仪和/或磁力计以测
量IMU 15所经历的加速度、旋转和/或航向(heading)。例如，在一些实施例中，IMU 15将包括多个加速度计、陀螺仪和/或磁力计以测量三个运动轴上的运动(例如，每一个运动轴、俯仰(pitch)轴、横滚(roll)轴和偏航(yaw)轴各一个)。GNSS卫星16传输由第一和第二GNSS天线/接收器12a、12b所接收的GNSS信号。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双天线定位系统，包括：第一全球导航卫星系统GNSS天线/接收器，所述第一GNSS天线/接收器位于第一位置处，其中所述第一GNSS天线/接收器基于所接收的GNSS信号计算第一伪距；第二GNSS天线/接收器，所述第二GNSS天线/接收器位于距所述第一GNSS天线/接收器已知距离的第二位置处，其中所述第二GNSS天线/接收器基于所接收的GNSS信号计算第二伪距；以及GNSS处理器系统，所述GNSS处理器系统被配置为接收所述第一伪距和所述第二伪距，其中响应于所述处理器系统将所述第一伪距和所述第二伪距中的一个标识为错误的，并且将所述第一伪距和所述第二伪距中的一个标识为有效的，所述处理系统计算经校正的伪距并且使用所述经校正的伪距和有效的所述伪距来确定所述第一GNSS天线/接收器和所述第二GNSS天线/接收器的GNSS位置定位估计。2.如权利要求1所述的双天线定位系统，其特征在于，所述GNSS处理系统基于有效伪距、所述第一GNSS天线/接收器和所述第二GNSS天线/接收器之间的已知距离以及生成所述有效伪距的所述GNSS天线/接收器处的所接收的GNSS信号的到达角(AoA)来计算经校正的伪距。3.如权利要求2所述的双天线定位系统，其特征在于，所述GNSS处理系统基于所述双天线定位系统的当前位置/定向估计和GNSS卫星位置来计算所述所接收的GNSS信号的AoA。4.如权利要求3所述的双天线定位系统，其特征在于，所述当前位置/定向估计是基于先前的GNSS位置/定向定位估计和所述双天线定位系统的已知速度和方向。5.如权利要求3所述的双天线定位系统，进一步包括：惯性测量单元IMU，其中所述GNSS处理系统将从所述IMU接收的IMU数据与先前的GNSS位置/定向定位估计结合使用来生成所述当前位置/定向估计。6.一种确定全球导航卫星系统GNSS位置定位估计的方法，所述方法包括：从第一GNSS天线/接收器接收第一伪距；从位于距所述第一GNSS天线/接收器已知距离的第二GNSS天线/接收器接收第二伪距；确定所述第一伪距是错误的；确定所述第二伪距是有效的；基于所述第二伪距、所述第一GNSS天线/接收器和所述第二GNSS天线/接收器之间的所述已知距离以及在所述第二GNSS天线/接收器处接收的GNSS信号的到达角AoA来计算经校正的第一伪距；以及至少部分地基于所述经校正的第一伪距来针对所述第一GNSS天线/接收器计算GNSS位置定位估计。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，确定所述第一伪距是错误的包括将所述第一伪距与预期伪距进行比较，其中如果所述第一伪距超出所述预期伪距阈值量，则所述第一伪距被确定是错误的。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，基于基于IMU的位置估计来计算所述预期伪距，所述基于IMU的位置估计是基于先前的GNSS位置定位估计和由惯性测量单元IMU提供的IMU数据生成的。9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，基于用于确定从先前的GNSS位置定位估计行
驶的距离的车轮运转输入来计算所述预期伪距。10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，确定所述第二伪距是有效的包括将所述第二伪距与预期伪距进行比较，其中如果所述第二伪距在所述预期伪距的...

【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：安波福技术有限公司，
类型：发明
国别省市：