用于高斯过程增强的GNSS校正生成的系统和方法技术方案

一种用于生成GNSS校正的方法包括接收数据和确定GNSS校正。该方法可以可选地包括减轻数据中异常值的影响，确定GNSS校正模型，传输GNSS校正，确定移动接收器位置和/或任何合适的步骤。数据优选地对应于一组卫星观测值(例如，伪距、载波相位、星历、代码数据等)，该组卫星观测值对应于一个或更多个卫星星座的一个或更多个卫星，在一组参考站处被检测到、在其他卫星(例如，低地球轨道卫星)处被检测到、和/或在任何合适的检测地点被检测到。然而，数据可以附加地或可替代地包括传感器数据、天气条件(例如，温度、湿度、风等)和/或任何合适的数据。据。据。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于高斯过程增强的GNSS校正生成的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年8月1日提交的美国临时申请号62/881,520的权益，该美国临时申请中的每一项通过该引用以其整体并入。


[0003]本专利技术总体上涉及卫星定位领域，且更具体地，涉及卫星定位领域中一种新的和有用的系统和方法。
[0004]背景
[0005]能够执行高精度卫星定位对于各种应用都很重要。不幸的是，当前的GNSS解决方案通常要么不准确，要么需要超出廉价硬件(本地或云中)能力的处理器能力。已经提出了许多解决方案(包括网络实时动态(网络RTK)卫星定位)来解决这个问题。不幸的是，在传统的网络RTK方法中，输入参数空间随着网络的大小非线性地增加，使得增加网络大小(从而增加覆盖区域和/或定位准确度)的计算成本非常高。但是，其他模型可能会遇到与模型参数如何更新(通常通过卡尔曼滤波器或最小二乘法)相关的问题。因此，卫星定位领域需要创造一种新的和有用的系统和方法。本专利技术提供了这种新的和有用的系统和方法。
[0006]附图的简要说明
[0007]图1是本专利技术实施例的方法的图表表示。
[0008]图2是用于确定GNSS校正的计算系统示例的示意性表示。
[0009]图3A和图3B是大气效应(例如电离层效应)模型参数的示例表示。
[0010]图3C是在大气效应模型的实施例中使用的坐标系示例的示意性表示，其中原点可以指地心或任何合适的参考点。
[0011]图4是系统实施例的示意性表示。
[0012]图5是方法示例的示意性表示。
[0013]专利技术实施例的描述
[0014]本专利技术的专利技术实施例的以下描述并非旨在将本专利技术限制于这些专利技术实施例，而是旨在使本领域的任何技术人员能够制造并且使用本专利技术。
[0015]2.3概述
[0016]如图1所示，用于生成GNSS校正的方法可以包括：接收数据S110并确定GNSS校正S130。该方法可以可选地包括：减轻数据中异常值的影响S115，确定GNSS校正模型S120，传输GNSS校正S140，确定移动接收器位置S150和/或任何合适的步骤。数据优选地对应于一组卫星观测值(例如，伪距、载波相位、星历、代码数据等)，该组卫星观测值对应于一个或更多个卫星星座的一个或更多个卫星，在一组参考站处被检测到，在其他卫星(例如，低地球轨道卫星)处被检测到，和/或在任何合适的检测地点被检测到。然而，数据可以附加地或可替代地包括传感器数据、天气条件(例如，温度、湿度、风等)和/或任何合适的数据。
[0017]如图4所示，用于生成GNSS校正的系统可以包括：一个或更多个移动接收器、一组参考站和计算系统。该系统可以可选地包括传感器。计算系统可以包括：校正建模器131、验
证器138、查询器135、拼接器(stitcher)136、校正生成器137和/或任何合适的部件。
[0018]该系统和/或方法优选地用于确定GNSS校正，该GNSS校正可用于校正卫星观测值和/或移动接收器位置以提高移动接收器位置的准确性和/或完整性。
[0019]系统和/或方法的实施例可用于例如自主或半自主车辆引导(例如，用于无人驾驶飞行器(UAV)、无人驾驶航空系统(UAS)、自动驾驶汽车、农业设备、机器人、铁路运输/运送系统、自动卡车运输、最后一英里配送(last mile delivery)等)、GPS/GNSS研究、勘测系统、用户设备、移动应用、物联网(IOT)设备，和/或可用于任何其他合适的应用。在具体示例中，系统(和/或部件)可以耦合到任何合适的外部系统，例如车辆(例如，UAV、UAS、汽车、卡车等)、机器人、轨道车、用户设备(例如，手机)和/或任何合适的系统，并且可以向所述系统提供定位数据、完整性数据(例如，保护级别数据)和/或其他数据。
[0020]在特定示例中，该系统和/或方法可以包括接收对应于与一个或更多个卫星星座相关联的一个或更多个卫星的一组卫星观测值；使用GNSS校正模型生成一组GNSS校正，其中GNSS校正模型包括高斯过程，其中GNSS校正模型的输入包括来自该组卫星观测值的非差分(undifferenced)和非组合的卫星观测值；其中，该组GNSS校正可用于校正移动接收器的位置估计。
[0021]1.2传统的GNSS、PPP和RTK
[0022]传统的卫星定位系统(例如标准GNSS)通过尝试将伪随机二进制序列的本地副本(在接收器处)与卫星传输的相同序列副本对齐来工作；由于卫星距离接收器很远，因此卫星传输的信号有延迟。通过延迟序列的本地副本以与卫星传输的副本相匹配，可以找到信号从卫星传播到接收器所需的时间，这转而可以用于计算卫星和接收器之间的距离。通过对多个卫星(通常为四个或更多个)执行此过程，可以找到接收器相对于卫星的位置，这转而可以用于找到特定地理坐标系中的位置(例如，纬度、经度、和海拔)。典型的GNSS系统最多可以实现2m的定位准确度。
[0023]对于许多应用(例如，对于载人自动驾驶汽车/无人机/农业设备的引导、GPS/GNSS研究、勘测)，这种准确度水平严重不足。响应于此，已经开发了两种位置校正算法：精确点定位(PPP)和实时动态(RTK)。
[0024]PPP和RTK不仅使用由卫星广播的定位码，还利用卫星信号载波相位来确定位置。虽然使用载波相位数据可以获得高得多的准确度，但准确确定移动接收器(例如，要计算其位置的接收器)的位置需要考虑许多潜在的误差源。此外，载波相位测量是模糊的；因为载波信号是均匀的，仅使用相位测量可能无法区分和的相移，其中N是整数。例如，可能难以确定π弧度相移和3π弧度相移(或
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π、5π等)之间的差异。
[0025]PPP尝试通过对移动接收器相位和代码测量中存在的误差进行显式建模来解决这个问题。一些误差是全局性的或接近全局性的(例如卫星轨道和时钟误差)；对于这些误差，PPP通常使用具有高准确度测量值的校正数据。然而，对于局部误差(例如，基本上取决于移动接收器位置的误差)，PPP只能进行非常粗略的建模。幸运的是，许多局部误差在时间上变化缓慢；因此，PPP可以在仅使用单个接收器的情况下实现高准确度，但可能需要长的收敛时间来精确确定局部误差。如在本申请中所使用的术语，“全局误差”是指在一个区域内的多个参考站之间变化不大的任何误差，而“局部误差”是指在多个参考站之间变化很大的误差(因为误差是特定于参考站的和/或因为误差随区域内的位置有很大变化)。由于该误差
与定位有关，因此还可将此类误差称为“全局定位误差”和“局部定位误差”。
[0026]RTK通过使用GNSS参考站(具有精确已知的位置)避免了PPP中存在的大部分建模；由于参考站位于移动接收器的本地，所以对参考站信号和移动接收器信号进行差分可以导致误差大大减小。结果是RTK解决方案可以比PPP解决方案更快地收敛(并且不需要PPP所需的高准确度全局校正数据)。然而，RTK解决方案本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于确定移动接收器位置的方法，包括：从一组参考站接收一组卫星观测值；和使用一组高斯过程生成一组GNSS校正，其中，所述一组高斯过程的输入包括一组协方差函数，所述一组协方差函数与来自所述一组卫星观测值的非差分和非组合的卫星观测值相关，其中，所述一组协方差函数包括：与两个卫星观测值之间的卫星轨道误差相关的协方差函数，包括：与平方指数函数相结合的常量函数，所述平方指数函数与Ornstein
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Uhlenbeck函数相结合；与两个卫星观测值之间的硬件偏差相关的协方差函数，包括：与Ornstein
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Uhlenbeck函数相结合的平方指数偏差函数；与两个卫星观测值之间的时钟误差相关的协方差函数，包括：Ornsten
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Uhlenbeck函数；和与大气延迟相关的协方差函数，包括：平方指数函数；其中，移动接收器接收第二组卫星观测值，使用所述一组GNSS校正来校正所述第二组卫星观测值；并使用该组校正后的卫星观测值确定接收器位置。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述与大气延迟相关的协方差函数包括：与关联于第一卫星观测值的第一穿透点和关联于第二卫星观测值的第二穿透点相关的径向协方差函数，所述径向协方差函数包括基于所述第一穿透点和所述第二穿透点之间的大圆距离的平方指数函数；和与所述第一穿透点的高度和所述第二穿透点的高度相关的高度协方差函数。3.根据权利要求1所述的方法，其中，与所述协方差函数中的至少一个相关联的一个或更多个超参数通过以下方式确定：选择一组调整超参数和卫星观测值的一个调整数据集；使用所述一组调整超参数预测一组预测的GNSS校正；将所述一组预测的GNSS校正与一组随后确定的实际GNSS校正进行比较；和存储所述一组调整超参数中以高于阈值准确度预测了所述实际GNSS校正的调整超参数。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一组卫星观测值包括至少1,000个卫星观测值。5.一种用于生成GNSS校正的方法，包括：从一组参考站接收与一个或更多个卫星星座的一个或更多个卫星相相对应的一组卫星观测值；和使用GNSS校正模型生成一组GNSS校正，其中，所述GNSS校正模型包括高斯过程，其中，所述GNSS校正模型的输入包括来自所述一组卫星观测值的非差分和非组合的卫星观测值；其中，所述一组GNSS校正能够用于校正为移动接收器确定的位置。6.根据权利要求5所述的方法，还包括使用精确点精度(PPP)滤波器估计所述一组参考站中的每个参考站处的大气延迟，其中，对所述GNSS校正的所述输入还包括每个参考站处的大气延迟。7.根据权利要求6所述的方法，其中，估计每个参考站处的大气延迟包括用多壳模型对电离层的总电子含量进行建模。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，与关联于所述一组卫星观测值中的第一卫星观测值的第一穿透点和关联于所述一组卫星观测值中的第二卫星观测值的第二穿透点相关的协方差函数取决于所述多壳模型中的单个壳在所述第一穿透点和所述第二穿透点之间的大圆距离。9.根据权利要求7所述的方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山大，
申请(专利权)人：斯威夫特导航股份有限公司，
类型：发明
国别省市：