部分搜索载波相位整数模糊度解算制造技术

公开了一种在全球导航卫星系统中执行整数模糊度解算的方法。识别与接收来自识别的卫星的集合中的卫星的至少一些信号的载波相位测量相关的模糊度的集合（图４Ａ中的块４２０）。估计整数模糊度并确定整数模糊度值的最佳候选集合和第二佳候选集合（块４３０）。一旦确定整数模糊度值的最佳集合未能符合判别检验（块４４０），则从所述模糊度的集合中删除最佳候选集合和第二佳候选集合中整数模糊度值未能符合预定准则的每一模糊度以产生缩减的模糊度集合（图４Ｂ中的块４５０）。所述缩减的模糊度集合中的整数模糊度然后被解算（图４Ｃ中的块４６８）并根据解算的整数模糊度产生输出（图４Ｃ中的块４７０）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请一般涉及诸如全球定位系统(GPS)或欧洲伽利略系统的定位系统，并且更具体地，涉及此类定位系统中的移动接收机进行的载波相位测量中解算整数模糊度的方法。
技术介绍
诸如全球定位系统(GPS)的广域定位系统使用卫星星座来定位或导航地球上的物体。当前GPS系统中的每一卫星发送两个载波信号L1和L2，它们分别具有1.5754GHz和1.2276Gz的频率以及0.1903米和0.2442米的波长。下一代的全球导航卫星系统(GNSS)，如现代化的GPS和伽利略系统，将提供第三载波信号L5。在所述GPS中，L5将具有1.1765 GHz的频率和0.2548米的波长。通过GPS接收机通常进行两种类型的GPS测量伪距测量和载波相位测量。伪距测量(或代码测量)是所有类型的GPS接收机可进行的基本的GPS可观测量。它利用调制到载波信号上的C/A或P代码。使用可用的测量，通过将信号的传播时间(从卫星到接收机)乘以光速来计算接收机和多个卫星中的每个卫星之间的距离或间距。这些距离通常被称作伪距，这是因为这些测量可以包括由各种误差因素引起的误差，例如卫星时钟计时误差、星历表误差、电离层和对流层折射效应、接收机跟踪误差和多径误差等。为了消除或简少这些误差，在GPS应用中通常使用差分运算。差分GPS(DGPS)运算典型地包括基本基准GPS接收机、用户GPS接收机及用户与基准接收机之间的通信机制。基准接收机放置在已知位置，并且该已知位置用于产生与一些或所有上述误差因素相关联的校正。参考站产生的校正、参考站测量的原始数据或者由第三方(如计算机或服务器)基于接 收来自参考站(和也可能是其它的参考站)的信息产生的校正被提供给用户接收 机，然后用户接收机使用所述校正或原始数据来适当地校正其计算出的位置。载波相位测量是通过在信号到达接收机时积分信号的重建载波而获得。由于 在接收机开始跟踪信号的载波相位时在卫星与接收机之间传输的整周数未知，因 此，在载波相位测量中存在整周模糊度(whole-cycle ambiguity)。该整周模糊度必 须被解算出以实现载波相位测量的高精确度。整周模糊度(whole-cycle ambiguity) 在它们被解算之后也被称为整数模糊度(integer ambiguities)，在它们解算之 前被称为浮动模糊度或实值模糊度。术语模糊度(ambiguity)和模 糊度(ambiguities)指变量(即表示整数模糊度的变量)，其值要被解算，而术 语模糊度值，整数模糊度值和浮动模糊度值是已经计算或确定的相 应的模糊度的值。使用载波相位测量的差分运算通常被称为实时动态(RTK)定 位/导航运算。当GPS信号被连续地跟踪并无追踪丢失发生时，在测量开头解算的整数模糊 度可以为整个GPS动态定位跨度保留。然而，GPS卫星信号可能会偶尔地被屏蔽 (例如由于城市峡谷环境中的建筑物)，或被短暂地中断(例如当接收机通过 大桥下或穿过隧道时)。通常在此种情况下，整数模糊度值丢失，必须重新确 定。此过程可能需要几秒到几分钟。事实上，在伪距或载波相位的一个或多个测 量中显著多径误差或未建模系统偏差的存在使不可能利用现存商业GPS RTK系统 来以解算模糊度。由于接收机间距(即基准接收机与要被确定位置的移动接收机 之间的距离)的增加，距离相关偏差(如轨道误差、电离层和对流层影响)增长， 以及因此可靠的模糊度解算(或重新初始化)成为更大的挑战。
技术实现思路
一种在使用部分搜索过程的全球导航卫星系统中执行整数模糊度解算的方 法，其利用有关浮动模糊度的信息来选择最可能产生成功搜索的那些部分模糊度组合。在一个实施例中，估计初始的浮动模糊度，然后确定整数模糊度值的最佳候 选集合和第二佳候选集合。 一旦确定整数模糊度值的最佳集合未能符合判别检验， 则最佳候选集合和第二佳候选集合中整数模糊度值不符合预定准则的每一模糊度 将被从所述模糊度的集合中删除，以产生缩减的模糊度集合。在所述縮减的模糊 度集合中的模糊度然后被解算，并根据所述解算的整数模糊度产生输出。在另一个实施例中，通过从所述縮减的模糊度集合中删除所述最佳候选集合 和第二佳候选集合中整数模糊度值不符合预定准则的每一模糊度产生第二縮减的 模糊度集合。所述第二缩减的模糊度集合中的模糊度然后被解算，并根据所述解 算的整数模糊度产生输出。该部分搜索过程允许GPS RTK系统以更快速率为更长距离及在挑战性环境中 解算模糊度。所述方法并不需要大量计算能力，因此，适用于具有有限微处理器 性能的GPS接收机。附图说明图1是一个计算机系统的方框图，该计算机可用来实现一些实施例所述的用 于在全球导航卫星系统中执行部分搜索整数模糊度解算的方法；图2是表示一些实施例所述的实时动态定位运算的流程图3A是表示一些实施例所述的用于双频全球导航卫星系统的部分搜索过程 的流程图3B是表示一些实施例所述的用于三频全球导航卫星系统的部分搜索过程的 流程图4A-4C是表示一些实施例所述的用于执行部分搜索整数模糊度解算的方法 的流程图5是表示一些实施例所述的全球导航卫星系统中的元件的方框图。 贯穿所述附图中的相同的参考数字指相同的部件。具体实施方案图1表示计算机系统100，它可用来实现本专利技术的一个实施例所述的一种用于 执行部分搜索整数模糊度解算的方法。该计算机系统100与用户GPS接收机120 耦合，用户GPS接收机120供给计算机系统100 GPS代码和载波相位测量，基于 接收来自多个卫星110-1、 110-2、…、110-n的信号，其中n是用户GPS接收机 120可见的卫星数量。所述多个卫星110-n或它们中的任何一个或多个在本文下文 中有时称为卫星IIO。用户GPS接收机120可以与基准GPS接收机130通信。基 准GPS接收机130也根据接收来自多个卫星110的信号进行测量。由基准GPS接 收机130获得的测量用于对用户GPS接收机120获得的GPS测量产生校正。用户GPS接收机120或用户的GPS接收机120与计算机系统100的组合有时也称为移 动接收机，与基准GPS接收机相反，基准GPS接收机通常(但不是必需)在一个 固定位置或地点。在一些实施例中，用户GPS接收机120和计算机系统100被合并成单个外壳 内的单个装置，如便携式、手持式、甚至可穿戴的位置跟踪装置、或车载或其它 移动定位和/或导航系统。在其它的实施例，用户GPS接收机120和计算机系统100 没有被合并成单个装置。如图1所示，计算机系统100包含通过一个或多个通信总线148相互耦合的 一个或多个中央处理器(CPU) 140 (例如， 一个或多个微处理器或微处理器核)、 存储器150、输入端口 142和输出端口 144、和(可选)用户接口 146。存储器150 可包括高速随机存取存储器，并可包括非易失性大容量存储器，如一个或多个磁 盘存储装置、光盘存储装置、闪存装置、或其它非易失性固态存储装置。存储器 150优选地存储操作系统152、数据库156、和GPS应用程序154。 GPS应用程序 可包括程序155，该程序155用于实现下文详述的本专利技术的一个实施例所述的执行 部分搜索整数模糊度解算的方法。操作系统152和应用程序154和应用程序155 存储在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在全球导航卫星系统中执行整数模糊度解算的方法，包括　识别一卫星的集合，信号接收来自所述集合中的卫星；　识别一与接收来自所述识别的卫星的集合中的卫星的至少一些所述信号的载波相位测量相关联的模糊度的集合；　估计所述模糊度的 集合中的整数模糊度，包括确定所述模糊度的集合中的每一模糊度的整数模糊度值的一最佳候选集合和一第二佳候选集合；　一旦确定所述整数模糊度值的最佳集合未能符合一判别检验，则从所述模糊度的集合中删除所述最佳候选集合和第二佳候选集合中整数模糊度 值未能符合预定准则的每一模糊度，以产生一缩减的模糊度集合；　执行运算以解算所述缩减的模糊度集合中的所述模糊度；及　根据被执行以解算所述缩减的模糊度集合中的所述模糊度的所述运算的一结果产生一输出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-5-31 60/941,271;US 2007-5-31 60/941,273;US1、一种在全球导航卫星系统中执行整数模糊度解算的方法，包括识别一卫星的集合，信号接收来自所述集合中的卫星；识别一与接收来自所述识别的卫星的集合中的卫星的至少一些所述信号的载波相位测量相关联的模糊度的集合；估计所述模糊度的集合中的整数模糊度，包括确定所述模糊度的集合中的每一模糊度的整数模糊度值的一最佳候选集合和一第二佳候选集合；一旦确定所述整数模糊度值的最佳集合未能符合一判别检验，则从所述模糊度的集合中删除所述最佳候选集合和第二佳候选集合中整数模糊度值未能符合预定准则的每一模糊度，以产生一缩减的模糊度集合；执行运算以解算所述缩减的模糊度集合中的所述模糊度；及根据被执行以解算所述缩减的模糊度集合中的所述模糊度的所述运算的一结果产生一输出。2、 权利要求1的方法，其中所述预定准则包括一必要条件，对于一相应的模 糊度，所述最佳候选集合和第二佳候选集合中所述整数模糊度值相等。3、 权利要求l的方法，其中所述縮减的模糊度集合与接收来自需要瞬时模糊 度解算的至少一预定的最小数量的卫星的信号的载波相位测量相关联。4、 权利要求2的方法，其中所述预定的最小数量的卫星等于5个。5、 权利要求l的方法，其中对于所述模糊度的集合中的每一模糊度，所述最 佳候选集合和第二佳候选集合各包括用于一相应载波信号的一整数模糊度值。6、 权利要求l的方法，其中对于所述模糊度的集合中的每一模糊度，所述最 佳候选集合和第二佳候选集合各包括用于一相应宽巷信号的一整数模糊度值。7、 权利要求l的方法，其中对于所述模糊度的集合中的每一模糊度，所述最 佳候选集合和第二佳候选集合各包括用于一相应宽巷信号的一整数模糊度值和用 于一相应载波信号的一整数模糊度值。8、 权利要求l的方法，其中对于所述模糊度的集合中的每一模糊度，所述最 佳候选集合和第二佳候选集合各包括用于相应第一和第二宽巷信号的第一和第二 整数模糊度值和用于一相应载波信号的一第三整数模糊度值。9、 权利要求l的方法，其中，所述删除包括从所述模糊度的集合中删除所述 最佳候选集合和第二佳候选集合中所述整数模糊度值未能符合所述预定准则的用 于一卫星的所有所述模糊度。10、 权利要求1的方法，其中所述全球导航卫星系统选自以下组成的群组 全球定位系统(GPS)、全球轨道导航卫星系统(GLONASS)、伽利略定位系统、 和欧洲对地静止导航重叠系统(EGNOS)。11、权利要求1的方法，其中执行运算以解算所述缩减的模糊度集合中的模 糊度包括估计所述縮减的模糊度集合中的整数模糊度，包括确定所述縮减的模糊度集 合中的每一所述整数模糊度的整数模糊度值的一最佳候选集合和一第二佳候选集合'确定所述縮减的模糊度集合的整数模糊度值的所述最佳集合是否符合所述判 别检验，并且如果符合所述判别检验，则产生一结果值的集合；如果所述縮减的模糊度集合的整数模糊度值的所述最佳集合未能符合判别检验，则从所述縮减的模糊度集合中删除所述最佳候选集合和第二佳候选集合 中整数模糊度值未能符合所述预定准则的每一模糊度，以产生一第二縮减的模糊 &采口 ；执行运算以解算所述第二縮减的模糊度集合中的所述整数模糊度；及 根据被执行以解算所述第二縮减的模糊度集合中的所述整数模糊度的所 述运算的一结果产生所述输出。12、 权利要求11的方法，其中在所述縮减的模糊度集合中所述最佳候选集合 和第二佳候选集合各包括用于相应第一和第二宽巷信号的第一和第二整数模糊度 值。13、 一种在全球导航卫星系统中执行模糊度解算的装置，包括 一接收机，其被构形以接收卫星信号；存储器；一个或多个处理器；一个或多个程序，其存储在所述存储器中用于由所述一个或多个处理器执行， 所述一个或多个程序用于解算与接收来自-一卫星的识别集合中的所述卫星的至少 一些信号的载波相位测量相关联的模糊度，所述一个或多个程序包括指令，用于估计所述模糊度的集合中的整数模糊度，包括确定所述模糊 度的集合中的每一所述模糊度的整数模糊度值的一最佳候选集合和一第二佳候选 朱o ;指令，用于确定所述整数模糊度值的所述最佳集合未能符合一预定的检 验，且一旦确定，则从所述模糊度的集合中删除所述最佳候选集合和第二佳候选 集合中整数模糊度值不相等的每一模糊度，以产生一縮减的模糊度集合；指令，用于执行运算以解算所述縮减的模糊度集合中的所述整数模糊度；及指令，用于根据所述解算的所述縮减的模糊度集合中的整数模糊度产生一结果。14、 权利要求13的装置，其中所述縮减的模糊度集合与接收来自需要瞬时模 糊度解算的至少一预定的最小数量的卫星的信号的载波相位测量相关联。15、 权利要求14的装置，其中所述预定的最小数量的卫星等于5个。16、 权利要求13的装置，其中对于所述模糊度的集合中的每一模糊度，所述 最佳候选集合和第二佳候选集合各包括用于一相应载波信号的一整数模糊度值。17、 权利要求13的装置，其中对于所述模糊度的集合中的每一模糊度，所述 最佳候选集合和第二佳候选集合各包括用于一相应宽巷信号的一整数模糊度值。18、 权利要求13的装置，其中对于所述模糊度的集合中的每一模糊度，所述 最佳候选集合和第二佳候选集合各包括用于一相应宽巷信号的一整数模糊度值和 用于一相应载波信号的一整数模糊度值。19、...

【专利技术属性】
技术研发人员：利文L戴，丹尼尔J依斯莱格，理查德T夏普，罗纳德R赫氏，
申请(专利权)人：纳夫科姆技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]