定位系统和方法技术方案

一种定位方法，其中基于惯性导航系统的测量计算惯性定位数据。然后基于该惯性定位数据生成虚拟卫星测距数据。然后将该虚拟卫星测距数据与从构成全球导航卫星系统（ＧＮＳＳ）的一部分的一颗或更多颗卫星接收的卫星测距数据相组合。然后基于该组合的接收的卫星测距数据和虚拟卫星测距数据计算ＧＮＳＳ定位解。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。具体地，本专利技术涉及组合来自全球导航卫星系统 (GNSS)和惯性导航系统(INS)的测量值的定位方法和系统。
技术介绍
许多应用(例如大地测量仪、车辆等)利用基于全球定位系统(例如GPS、GL0NASS 或欧洲伽利略系统等)的方法和系统来确定位置。这些全球导航卫星系统(GNSS)是以接 收卫星信号为基础的。例如在农业、采矿、运输或铁路应用中的车辆引导或导航的要求与测量的要求有些许的不同，包括强烈得多地要求能够连续提供定位。然而，当只有少量的卫星“可见”或 一颗或多颗卫星不运转时，提供连续定位的能力就被降低，其导致位置确定的精度下降。例 如，为了能够获得精确的位置确定，GPS系统要求至少四颗卫星是“可见”的。本领域公知的是，组合来自GNSS数据的定位测量值和来自一个或多个车载惯性 导航系统(INS)的数据，可以提供具有高可靠性、高可用性、高精度以及高集成的改善型位 置确定系统和方法。这样的系统在本领域内一般被称为集成导航系统。INS通过测量施加给系统的惯性参考系(inertial reference frame)的线加速度 和角加速度来提供车辆的位置、速度、方位以及角速度。在许多集成导航系统中，利用Kalman滤波器生成轨迹的估计值，从而允许对车辆 进行实时引导。Kalman滤波器是一种递归估计器，其依赖于来自前一步估计状态和当前测 量数据，计算当前状态的估计值以及该估计的置信度的确切测量。同样地，集成导航系统要求对GPS系统中出现在GPS接收机的输出上的GNSS数据 以及从INS获得的定位数据两者进行后处理来提供定位信息。在本说明书中，术语“由...组成”、“包含”、“包括”、“包含”或类似术语的目的是表 示不排除的意思，从而使得包括一系列要素的方法、系统或设备都不是仅仅包括这些要素， 而是还可以包括其他未列出的要素。
技术实现思路
在一种方式中，虽然它不一定是最宽的形式，本专利技术在于一种定位方法，包括步 骤(i)基于惯性导航系统的测量计算惯性定位数据；(ii)基于该惯性定位数据生成虚拟卫星测距数据；(iii)组合从全球导航卫星系统(GNSS)的构成部分的一颗或多颗卫星接收的接 收卫星测距数据和该虚拟卫星测距数据；以及(iv)基于该组合的接收卫星测距数据和该虚拟卫星测距数据计算GNSS定位解。从下面的具体实施方式中本专利技术的更多特征将变得显而易见。附图说明仅通过示例的方式，下面参照附图对本专利技术的优选实施方式进行更全面地描述， 其中图1示出的是利用GNSS进行导航的车辆的示意图；图2示出的是图1所示的车辆的示意图；图3示出的是根据本专利技术实施方式的定位系统的示意性表达；图4示出的是根据本专利技术实施方式的定位方法；以及图5示出的是构成图4所示的定位方法的一部分的、转换惯性定位数据以及用卫 星测距数据来增强该数据的方法。具体实施例方式将参照对农业车辆进行引导的GPS GNSS来描述本专利技术。然而，本领域技术人员将 理解可以利用用于任何已知引导应用的任何已知的GNSS实施本系统。本专利技术的将INS定位数据转换成可以输入到GPS接收机的处理模 块的数据格式，从而使得GPS接收机可以象处理GPS测距数据那样处理该转换后的INS定 位数据。通过转换INS数据来将该数据表示成GPS测距数据，GPS处理模块可以利用通过 INS定位数据增强的传统的GPS测距处理技术无缝地提供定位数据。图1示出的是利用GNSS导航的车辆10的示意图，图2示出的是车辆10的示意图。 在这种实施方式中，车辆10被用于耕种农场上的土地。为了以精确的方式进行耕种，利用 来自卫星20的测距信号导出车辆的实际位置，或者其点位。车辆10上具有GPS接收机110，GPS接收机110具有用于从卫星20接收GPS信号 的天线111。INS 120安装在车辆10上或车辆10内，用于如本领域所公知的那样生成关于 车辆10的惯性定位数据。INS 120优选地采用与角速率传感器以及相关的计算装置一起工 作的加速器的形式。然而，本领域普通技术人员将明白，INS 120可以采用任何公知的惯性 导航系统的形式。图3示出的是根据本专利技术实施方式的定位系统100的示意表示。定位系统100包 括GPS接收机天线111、INS 120、转换模块130、增强模块140以及GPS处理模块112。INS 120可以以惯性参考系的关于车辆10的位置数据、速度数据、方位数据以及 角加速度数据的形式来提供惯性定位数据。INS 120与转换模块130相通信。如将在后文更详细地描述的那样，转换模块130 可以接收由INS 120生成的惯性定位数据并将该惯性定位数据转换为虚拟卫星测距数据。 转换模块130与增强模块140相通信。如本领域所公知的那样，GPS接收天线111接收从可见卫星20传递的卫星测距数 据。卫星测距数据传递给增强模块140。如描述的那样，增强模块140接收来自转换模块130的虚拟卫星测距数据以及来 自GPS接收机天线111的卫星测距数据。增强模块140组合来自转换模块130的虚拟卫星 测距数据以及来自GPS接收机天线111的卫星测距数据，并将该组合的卫星测距数据传递 给GPS处理模块112。后文将对增强模块140进行更详细地描述。GPS处理模块112被配置为接收来自增强模块140的组合卫星测距数据，并基于该数据执行定位计算，以提供本领域所公知的可以利用的定位解150。在优选的方式中，转换模块130、增强模块140以及GPS处理模块112是在GPS接 收机Iio的计算装置中执行的软件模块。以这种方式，GPS接收机110采用任何已知GPS接 收机的形式，在其上安装转换模块130和增强模块140的形式的专用软件。另选地，转换模块130可以采用与GPS接收机110相分立的硬件模块或软件模块 及硬件模块的形式，并与GPS接收机110的GPS处理模块112相通信。 并且，增强模块140可以采用与GPS接收机110相分立的硬件模块或软件模块及 硬件模块的形式，并且与GPS接收机110的GPS处理模块112相通信。图4示出的是根据本专利技术实施方式的定位方法200。在这种实施方式中，当定位解 变得不确定时，定位方法200将虚拟卫星测距数据提供给GPS接收机110的处理模块112。 如本领域所公知的，定位解变得不确定时的通常情形是在GPS天线111从少于4颗卫星20 接收卫星测距数据的时候。定位方法200开始于INS 120的初始化(步骤210)。由GPS接收机110的GPS处理模块112基于根据GPS接收机110的GPS天线111 所接收的卫星测距信号计算出的定位解对INS 120进行初始化。在该初始化步骤中，GPS天 线111可以从至少四颗卫星20接收卫星测距信号，从而GPS处理模块112可以计算确定的 三维定位解，还可以解决GPS接收机110的时钟偏差(clock bias)。如上所述，由GPS接收机110的GPS处理模块112计算出的定位解被传递给INS 120，从而INS 120具有初始位置进而如本领域公知的那样开始计算惯性定位解。适宜地，对INS 120进行初始化的步骤在车辆10运动之前的发动时执行。GPS接收机110的GPS处理模块112然后基于如上所述的从GPS天线111接收的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种定位方法，该方法包括以下步骤：（ｉ）基于惯性导航系统的测量计算惯性定位数据；（ｉｉ）基于所述惯性定位数据生成虚拟卫星测距数据；（ｉｉｉ）组合从构成全球导航卫星系统ＧＮＳＳ的一部分的一颗或更多颗卫星接收的卫星测距数据和所述虚拟卫星测距数据；以及（ｉｖ）基于经组合的所述接收的卫星测距数据和所述虚拟卫星测距数据，计算全球导航卫星系统定位解。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东尼科勒，威廉凯拉，
申请(专利权)人：莱卡地球系统公开股份有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]