用于重新收敛GNSS位置估计的系统和方法技术方案

一种用于确定接收器位置的系统和方法可以包括：基于一组卫星观测结果来确定接收器位置；基于传感器测量结果来确定接收器位置；确定卫星观测间断；基于卫星观测间断，确定第二接收器位置。接收器位置。接收器位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于重新收敛GNSS位置估计的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年2月14日提交的第62/977,005号美国临时申请的利益，该美国临时申请通过本引用以其整体并入。


[0003]本专利技术总体上涉及卫星定位领域，并且更具体地，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]全球导航卫星系统(GNSS)可以用于以高准确度和以高完整性(integrity)确定接收器的位置。通常，GNSS解决方案锁定到载波相位。然而，GNSS解决方案可能丢失锁定，例如，由于接收器动态和/或误差(例如，跟踪误差)。通常，在丢失锁定之后，接收器需要重新启动以重新收敛到接收器位置。重新启动计算和重新建立锁定可能需要很长时间，在此期间接收器位置未充分地已知(例如，已知，但完整性不足而无法使用)。因此，在卫星定位领域需要创建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]附图简述
[0007]图1是系统的示意性表示。
[0008]图2是定位引擎的示例的示意性表示。
[0009]图3是方法的示意性表示。
[0010]图4是方法示例的流程图表示。
[0011]图5A和5B是测量引擎中断(outage)(例如，GNSS中断)之前、测量引擎中断期间、重新收敛期间和重新收敛之后的完整性风险(IR)和保护级别(PL)的示例的示意性表示。
[0012]图6是在GNSS中断之后确定移动接收器位置的示例的示意性表示。
[0013]图7是不同验证级别的示例的流程图表示。
[0014]图8是方法的具体示例的示意性表示。
[0015]图9A、图9B和图9C是确定在相位锁定丢失(phase
‑
lock loss)持续时间期间发生的周跳(cycle slip)的示例的示意性表示。
[0016]优选实施例的描述
[0017]本专利技术的优选实施例的以下描述并不意欲将本专利技术限制到这些优选实施例，而是意欲使本领域中的任何技术人员能够制造并使用本专利技术。
[0018]1.概述
[0019]如图1所示，系统可以包括一个或更多个接收器、一个或更多个传感器和计算系统。该系统可以可选地包括一个或更多个参考站和/或任何合适的部件。计算系统可以包括：校正引擎、定位引擎和/或任何合适的部件。
[0020]如图3所示，用于确定接收器位置的方法包括：使用GNSS技术确定接收器位置S100，使用航位推算(dead reckon)确定接收器位置S300，确定一个或更多个卫星观测间断参数S400。该方法可以可选地包括检测相位锁定丢失事件S200，使用接收器位置来操作外
部系统S600和/或任何合适的步骤。
[0021]该系统和/或方法的实施例优选地用于在相位锁定丢失事件发生后以高准确度和完整性快速确定接收器的位置。相位锁定丢失事件的示例包括：中断(例如，到接收器的功率损失、卫星故障等)、遮蔽事件(例如，部分和/或完全遮蔽，例如阻止接收器接收对应于一个或更多个卫星的卫星信号)、阻塞、间断(interruption)、损坏的信息(例如，由卫星传输的)、失去连接(例如，到远程计算系统的连接)和/或导致无法使用GNSS信号确定接收器位置的任何事件。相位锁定丢失事件可以是离散事件和/或连续事件(例如，持续一段时间)。相位锁定丢失事件可以导致GNSS信号和/或GNSS接收器位置确定在相位锁定丢失时段内暂停。相位锁定丢失时段优选是短的(例如，<1s，<2s，<5s，<10s，<20s，<30s，等等)，但是可以是任何持续时间(例如，>30s)。在一些示例中，相位锁定丢失时段可以被认为包括不同的部分。在如图5A和图5B所示的这些示例的具体变体中，相位锁定丢失时段可以包括卫星信号中断、遮蔽时间(例如，接收器在其期间无法获取卫星信号的时间)、重新获取时间(例如，接收器在其期间正在获取卫星信号的时间)和重新收敛时间(例如，从卫星信号确定接收器位置的处理时间)。然而，相位锁定丢失时段可以是统一的时间，和/或以任何合适的方式划分。
[0022]所确定的接收器位置的准确度可以在1mm至10m内，例如是1cm、5cm、10cm、20cm、30cm、50cm、1m、2m、5m。然而，系统和方法可以实现小于1mm的准确度、大于10m的准确度和/或任何合适的准确度。
[0023]所确定的接收器位置的完整性可以包括实时或近实时误差估计的概念(与后验误差计算相反)。基于这种实时误差估计，具有完整性的定位系统可以在定位误差有可能超过误差阈值时提供警报。描述定位系统完整性的参数可以包括：位置误差(PE)、完整性风险(例如，故障事件的概率的逆、位置误差在某个时间段内将超过某个阈值(警报限制)的概率等)、保护级别(PL)、警报限制(AL)、警报时间(TTA)、和/或任何合适的完整性参数。本文的完整性实例可以指一个或更多个完整性参数和/或接收器位置的任何合适的完整性。实时或近实时误差估计可以在预定的估计时间(例如，100ms、1s、2s、3s、4s、5s、10s、20s、30s、45s、60s、90s、120s、180s、240s、300s、600s、其间的值等)内发生，“足够快以在导航期间使用”，和/或以任何合适的定时发生。
[0024]接收器位置优选地以高完整性来确定，但是可以被确定为具有中等完整性、低完整性、取决于应用的完整性、取决于外部系统的完整性，可以在不确定完整性的情况下被确定和/或被确定为具有任何合适的完整性。例如，高完整性接收器位置可以具有在10
‑
10
/hr和10
‑2/hr之间(例如，10
‑3/hr、10
‑4/hr、10
‑5/hr、10
‑6/hr、10
‑7/hr、10
‑8/hr、10
‑9/hr、或其间的值)的目标完整性风险(TIR)。然而，TIR可以大于10
‑2/hr，小于10
‑
10
/hr，和/或是任何合适的TIR。在第二示例中，高完整性接收器位置可以具有小于约10米(例如，至多5m、3m、2m、1m、75cm、50cm、40cm、30cm、25cm、20cm、10cm、5cm、3cm、1cm、5mm和/或1mm)的保护级别。然而，保护级别可以大于10米和/或是任何合适的值。然而，可以以其它方式指定高完整性接收器位置。
[0025]在变体中，该系统和/或方法可以实现一个以上的完整性级别。不同的完整性级别可以对应于不同的准确度、完整性、收敛(和/或重新收敛)速度和/或任何合适的度量。在具体示例中，系统和/或方法可以包括两个级别(分别对应于完整性风险10
‑7/小时和10
‑4/小
时的高完整性级别和中等完整性级别)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】1.一种用于确定接收器位置的系统，包括：定位引擎，所述定位引擎在与接收器并置的计算系统上执行，所述定位引擎包括：观测监视器，所述观测监视器被配置为从一组全球导航卫星接收一组卫星观测结果；整数固定模块，所述整数固定模块被配置为确定与所述一组全球导航卫星中的每个卫星相关联的整数值载波相位模糊度；重新收敛模块，所述重新收敛模块被配置为基于在相位锁定丢失时段期间获取的IMU数据和在所述相位锁定丢失时段之前确定的接收器位置来确定周跳；和位置滤波器，所述位置滤波器被配置为基于去除了相关联的整数值载波相位模糊度的卫星观测结果来估计所述接收器的位置。2.根据权利要求1所述的系统，还包括航位推算模块，所述航位推算模块被配置为基于所述相位锁定丢失时段期间的所述IMU数据确定所述接收器的位置。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述整数固定模块还被配置为使用多步骤验证过程来验证所述整数值载波相位模糊度；其中，所述接收器的估计的位置的完整性风险取决于所述多步骤过程的验证步骤。4.根据权利要求1所述的系统，其中，在所述相位锁定丢失时段之前，估计的位置的完整性风险至多约为每小时10
‑7。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述位置引擎能够以第一模式和第二模式操作，其中，所述定位引擎在所述第一模式中在所述相位锁定丢失时段之后估计所述接收器的位置的重新收敛时间约为1秒，并且其中，在所述第二模式中的重新收敛时间约为2秒。6.根据权利要求5所述的系统，其中，如由以所述第一模式操作的所述定位引擎确定的，在所述相位锁定丢失时段之后，所述接收器位置的完整性风险至多约为每小时10
‑4，并且其中，如由以所述第二模式操作的所述定位引擎确定的，在所述相位锁定丢失时段之后，所述接收器位置的完整性风险至多约为每小时10
‑7。7.根据权利要求5所述的系统，其中：在所述第一模式中，使用包括至少两个卫星星座的卫星观测结果来验证所述周跳；并且在所述第二模式中，使用与第一卫星星座相关联的卫星观测结果和使用与第二卫星星座相关联的卫星观测结果来独立地验证所述周跳。8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述重新收敛模块通过以下方式确定所述周跳：使用基于所述IMU数据确定的接收器位置和在所述相位锁定丢失时段之前确定的接收器位置来估计当前载波相位；确定所估计的载波相位与在所述相位锁定丢失时段之后获取的第二组卫星观测结果之间的残差；和确定最接近所述残差的整数，其中，所述整数是所述周跳。9.根据权利要求1所述的系统，还包括与所述定位引擎通信的远程服务器，所述远程服务器包括：参考站观测监视器，所述参考站观测监视器被配置为接收与一组参考站相关联的一组参考站观测结果；建模引擎，所述建模引擎被配置为基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗格斯，
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：