使用单独估计和联合估计对多个车辆进行协作状态跟踪制造技术

服务器使用在各个车辆处接收到的卫星信号测量以及各个车辆的状态的概率分布的参数，来联合跟踪多个车辆的状态

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用单独估计和联合估计对多个车辆进行协作状态跟踪


[0001]本专利技术总体上涉及定位系统，诸如全球定位系统
(GPS)
或准天顶卫星系统
(QZSS)
，并且更特别地，涉及使用信息的非同步协作来解析车辆的状态
。

技术介绍

[0002]全球导航卫星系统
(GNSS)
是一种可以被用于确定移动接收器相对于地球的地理位置的卫星系统
。GNSS
的示例包括：
GPS、Galileo、Glonass、QZSS
以及
BeiDou。
已知各种全球导航卫星
(GNS)
校正系统，该
GNS
校正系统被配置用于从
GNSS
卫星接收
GNSS
信号数据
、
用于处理这些
GNSS
数据
、
用于根据
GNSS
数据计算
GNSS
校正
、
以及用于向移动接收器提供这些校正，目的是实现对移动接收器的地理位置的更快且更准确的计算
。
[0003]各种位置估计方法是已知的，其中，位置计算是基于通过基于地球的
GNSS
接收器对所谓的伪距可观测量和载波相位可观测量的重复测量的
。“伪距”或“码”可观测量表示
GNSS
卫星信号的发送时间与该卫星信号的本地接收时间之间的差，并因此包括卫星的无线电信号所覆盖的几何距离
。
对所接收到的
GNSS
卫星信号的载波与在接收器内部生成的这种信号的副本之间的对准的测量提供了另一个信息源，该信息源用于确定卫星与接收器之间的视距
。
对应的可观测量被称为“载波相位”，该载波相位表示因发送卫星和接收器的相对运动而造成的多普勒频率的积分值
。

技术实现思路

[0004]技术问题
[0005]任何伪距观测都包含不可避免的误差贡献，其中包括接收器和发送器的时钟错误，以及因大气层的非零折射率
、
仪器延迟
、
多路径效应
、
以及检测器噪声而造成的附加延迟
。
任何载波相位观测另外包括在获得锁定该信号对准之前已经经过的未知的整数数量
(integer number)
的信号周期
(
即，整数数量的波长
)。
该数量被称为“载波相位模糊度
(carrier phase ambiguity)”。
通常，对所述可观测量进行测量，即，按离散连续时间由接收器进行采样
。
对可观测量进行测量的时间的索引被称为“历元
(epoch)”。
已知的位置确定方法通常涉及基于针对在连续历元采样的可观测量的测量，来对距离分量和误差分量进行动态数字值估计和校正的方案
。
[0006]当
GNSS
信号被连续跟踪并且没有失锁发生时，在跟踪阶段开始时解析的整数模糊度
(integer ambiguity)
可以被保持用于整个
GNSS
定位跨度
(span)。
然而，
GNSS
卫星信号可能偶尔被遮蔽
(
例如，由于“城市峡谷”环境中的建筑物
)
，或者暂时被阻挡
(
例如，当接收器在桥梁下或穿过隧道时
)。
通常，在这样的情况下，整数模糊度值丢失并且必须重新确定
。
这个过程可以花费几秒钟至几分钟
。
事实上，在对伪距或者载波相位的一个或更多个测量中存在显著的多路径误差或未建模的系统性偏差
(systematic bias)
可能使得目前的商业定位系统难以解析该模糊度
。
随着接收器间隔
(
即，参考接收器与其位置正被确定的移动接收器之间的距离
)
的增加，距离相关偏差
(
例如，轨道误差以及电离层效应和对流层效应
)
随之
增加，结果是，可靠的模糊度解析
(
或重新初始化
)
成为更大的挑战
。
而且，由于接收器在对信号的连续锁相中的不连续性，也可能发生失锁，这被称为周跳
(cycle slip)。
例如，周跳可以由功率损失
、
接收器软件的失效
、
或者不正常工作的卫星振荡器而造成
。
另外，周跳可以由改变的电离层条件而造成
。
[0007]GNSS
增强指的是被用于提高由全球定位系统或其它全球导航卫星系统
(
通常是被用于导航的卫星网络
)
提供的定位信息的准确度的技术
。
例如，一些方法使用基于卫星之间的差分
、
接收器之间的差分
、
历元之间的差分
、
及其组合的差分技术
。
卫星与接收器之间的单差和双差减少了误差源，但没有消除它们
。
[0008]因此，需要增加
GNSS
定位的准确度
。
为了解决这个问题，许多不同的方法使用多个
GNSS
接收器的协作来增加
GNSS
定位的准确度
。
然而，为了正确地协作，所述多个
GNSS
接收器需要进行同步化并且它们的操作需要被限制
。
例如，美国专利
9,476,990
描述了通过多个机械连接的模块的协作来进行
GNSS
定位估计
。
然而，对
GNSS
定位的准确度的协作增强的这种限制并不总是实用的
。
[0009]问题的解决方案
[0010]一些实施方式基于这样的实现，即，基于从全球导航卫星系统
(GNSS)
接收到的卫星信号来跟踪车辆的状态的现行方法采取基于车辆的内部模块的单独估计或集中式估计，或者以严格控制和
/
或同步的方式来执行状态估计的分布式估计
。
这种分布式估计的示例包括：确定状态跟踪的不同方面并且通过达成一致来估计车辆的状态的分散系统
、
独立地跟踪系统的状态同时一种类型的跟踪在另一种类型的跟踪上占主导地位的不平衡系统
、
以及包括优选地彼此相距固定距离定位的多个同步化
GNSS
接收器的分布式系统
。
[0011]一些实施方式意识到，在移动车辆的内部模块使用外部确定的一些附加信息时进行协作状态跟踪的优点
。
然而，一些实施方式基于这样的外部信息不总是可用的认识
。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种联合跟踪多个车辆的状态的服务器，其中，各个车辆的状态包括捕获大气层延迟中的剩余误差的一个或多个状态偏差，所述服务器包括：至少一个处理器；以及存储器，所述存储器上存储有指令，所述指令在由所述至少一个处理器执行时使所述服务器：从所述多个车辆接收多个传输，来自车辆的各个传输包括在所述车辆处接收到的卫星信号测量以及所述车辆的所述状态的概率分布的参数；将通过对应概率分布的所述参数定义的所述多个车辆的所述状态融合成所述多个车辆的扩充状态；将所述多个车辆的所述卫星信号测量融合成所述扩充状态的扩充测量，所述扩充测量经受由具有非零非对角元素的非对角协方差矩阵定义的扩充测量噪声，各个非零非对角元素与一对对应车辆的测量中的误差相关；基于经受所述扩充测量噪声的所述扩充测量执行概率滤波器以对所述扩充状态进行更新；并且将所述多个车辆中的至少一些车辆的所述状态的所述概率分布的所述参数与经更新的扩充状态的对应部分进行融合，以输出所述多个车辆中的至少一些车辆的所述状态的所述概率分布的经融合的参数
。2.
根据权利要求1所述的服务器，其中，所述扩充状态是多个车辆的所述状态的并集，使得所述扩充状态的维小于所述多个车辆中的各个车辆的所述状态的维的总和
。3.
根据权利要求1所述的服务器，其中，所述概率滤波器包括混合整数卡尔曼滤波器，所述混合整数卡尔曼滤波器求解混合整数最小二乘问题，以对所述多个车辆的所述扩充状态的概率分布的一次矩和二次矩进行更新
。4.
根据权利要求1所述的服务器，其中，所述概率滤波器包括递归混合整数卡尔曼滤波器，所述递归混合整数卡尔曼滤波器求解具有不断增加的大小的递归混合整数最小二乘问题
(RMILS)
，以对所述多个车辆的扩充状态的一次矩和二次矩进行更新
。5.
根据权利要求4所述的服务器，其中，所述概率滤波器通过维持具有所述扩充状态的实值元素的无约束概率分布以及对所述扩充状态的一些元素施加整数约束的受约束概率分布来求解所述
RMILS
，所述扩充状态的所述一些元素是通过基于所述扩充状态的经更新的实值元素对经加权的整数最小二乘问题进行求解来确定的
。6.
根据权利要求5所述的服务器，其中，所述概率滤波器被配置成：基于所述扩充测量来对所述扩充状态的所述无约束概率分布进行更新，以生成经更新的实值扩充状态；对所述经更新的实值扩充状态的所述经加权的整数最小二乘问题进行求解，以生成所述扩充状态的一些元素的受约束模糊度值；利用所述受约束模糊度值对所述扩充测量进行更新，以生成受约束扩充测量；并且基于所述受约束扩充测量来对所述扩充状态的所述受约束概率分布进行更新，以生成经更新的扩充状态
。7.
根据权利要求1所述的服务器，其中，为了确定所述非对角协方差矩阵，所述服务器被配置成：形成一对车辆相对于共基卫星的所述卫星信号测量之间的单差或双差；并且基于所述一对车辆共用的卫星的数量，来确定所确...

【专利技术属性】
技术研发人员：K，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：