一种用于生成和使用包括一个或多个相位差误差图、表和/或数学模型的查找机制的系统通过以下步骤来计算各个图、表和/或模型：在已知位置和已知定向设置短基线或者超短基线天线阵列；确定传入的GNSS卫星信号相对于天线阵列的入射角并且计算各个天线对之间的期望载波相位差；计算各个天线对之间的所测量的载波相位差；以及使用期望的以及所测量的载波相位差来确定载波相位差误差。然后将载波相位差误差记录在查找机制中，该查找机制具有由入射角索引的针对各个天线对的图，在合适的情况下具有查找表。此后，当确定天线结构的未知定向时，系统使用该查找机制。对于各个天线对，该系统基于根据所计算的定向而确定的入射角而进入查找机制，并且在计算修正的定向中使用所获取的值，以便补偿相位失真。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及全球导航卫星系统(GNSS)，特别涉及短基线接收机。
技术介绍
短基线实时运动学(RTK)系统典型地与相距短短数千米(例如，小于10千米)的基本GNSS接收机和漫游(rover)GNSS接收机一起操作。基本接收机位于一个已知的位置，使用从视野范围内的GNSS卫星发送的GNSS信号来进行载波相位测量，并且计算出与各个卫星之间的伪距(pseudorange)。然后基本接收机确定使用卫星信号计算的伪距与基于接收机的已知位置和卫星的已知位置的距离(range)之间的差值，以便确定距离修正信息。以已知的方式操作的基本接收机广播RTK信息，即距离修正信息、伪距、载波相位测量以及各种其它信息。 漫游接收机使用众所周知的处理密集的运算，使用广播的伪距、载波相位测量以及其它信息来求解整数载波周期模糊度(ambiguity)。漫游接收机全部以已知的方式使用距离修正信息来修正与卫星轨道、大气条件等的变化有关的伪距误差，该伪距误差会因为接收机之间的短基线缘故而以相同的方式对基本接收机和漫游接收机都产生影响。某些短基线系统使用固定基线，例如，可以采用位于漫游接收机处的两个天线来确定接收机的定向或方位。天线可以被固定在交通工具上，诸如汽车或者船，并且可能例如被分开I至1/2米的一小段距离。多个天线提供被用于众所周知的短基线RTK处理运算中以求解各个天线的载波周期模糊度的信息。一旦求解了载波周期模糊度，系统就可以基于两个天线处的载波相位的差来确定交通工具的方位或定向。固定基线系统受到接收机操作时引入的多径效应和偏移的不利影响。在每个天线处接收的信号可能被多径效应以相同的或者不同的方式影响。进一步地，多径信号还会取决于各个卫星的位置而在GNSS卫星和不同时间之间有所不同。线路偏置也会取决于周围的环境等等而不同。与本专利技术同时间提交的、被转让给共同受让人的、名称为“Ultra-ShortBaselineGNSS Receiver”的共同未决申请序列号12/579，460在这里通过引用全部包含进来，其描述了一种使用两个天线的系统，天线之间的距离小于所关心的GNSS卫星载波信号的一个波长。这里被提及的这些天线是在“超短”固定基线上。这样的系统具有如下优点两个天线进行的测量之间不会出现整数载波周期模糊度的问题，并且可以在不使用处理密集的短基线RTK运算的情况下确定定向或者方位。但是，由于天线非常接近可能由于例如天线之间的串扰而对接收的信号带来不利影响。
技术实现思路
一种短基线或超短基线系统生成相应的相位图或表，该相位图或表将载波相位差误差与漫游接收机天线处的传入GNSS卫星信号的入射角或者到达角相关联。短基线查找机制提供在方位确定中使用的补偿载波相位差修正，用以修正与各个天线处的多径信号相关联的相位失真和与接收机操作相关联的线路偏置。超短基线相位图提供补偿载波相位差修正，其进一步修正超短基线上的两个短间距天线之间的本地射频(RF)效应。该系统针对各个入射角度的GNSS卫星信号，基于漫游接收机天线处的期望相位差和测量的相位差，而生成相位图和/或相关联的相位差误差查找表。该系统基于相位差误差的梯度来确定图网格尺寸，较小的网格尺寸用于较高的梯度。网格尺寸还可以取决于用户应用精度要求，较小的网格尺寸用于较高的精度要求。另选地或者附加地，多个参数的数学模型(例如球形模型)可以替代查找表来表示相位差误差。相位图、查找表和/或数学模型此处也被统称为“查找机制”。附图说明通过参考附图可以更好理解本专利技术，在附图中图I是根据本专利技术而构造的双天线接收机的示意图；图2A和图2B是用于生成图I的相位图/查找表的过程的流程图；图3是极坐标形式的相位图的示意图；图4A和图4B是使用相位图/查找表来确定短基线接收机的定向的方法的流程图；以及 图5是在使用和不使用相位图/查找表的情况下以度为单位的方位误差图。具体实施例方式图I是根据本专利技术的示例性实施方式的接收由GNSS卫星110发送的GNSS卫星信号的短基线接收机120的示意图。更具体地，图I的系统100包括示出为安装在刚性框架106上的双天线102和104。天线之间相隔相对较短的距离，通过尺寸“d”示出。针对大于GNSS信号的一个波长的尺寸d并且还针对小于GNSS信号的一个波长的尺寸d而描述了系统的操作。另外，可以使用多于两个天线的阵列，每个天线与其相邻的天线间隔距离d。为了方便解释，将系统描述为使用双天线。GNSS卫星信号被示意性地表示为由天线102接收的信号路径112，以及由天线104接收的信号路径114。这两个路径的长度由于各个天线的不同位置而不同。由双天线102和104接收的信号被提供给伴随的接收机设备120，该接收机设备120包括处理器126，该处理器根据如在此更加详细描述的专利技术的方法进行编程，以产生和使用相关联的相位图和/或查找表128。一旦生成了图和/或查找表128，接收机120就在方位计算中使用从其获取的补偿相位差修正，以提供较精确的方位或定向信息。较精确的方位信息能够允许系统较快地初始化相关联的陀螺仪和/或其它的惯性传感装置(未示出)，特别是当使用下面详细描述的超短基线天线时。另外，因为超短基线系统持续地提供具有零均值误差的方向信息，所以可以使用较便宜的陀螺仪而不会对提供给用户的方向精度或者朝向信息带来不利的影响。本领域技术人员可以理解，接收机120跟踪两个天线102和104处的GNSS卫星信号载波，并且确定用于计算天线的定向的相位差。接收机还计算GNSS卫星信号相对于天线的定向(也即相对于在两个天线的相位中心之间延伸的矢量Va)的入射角0。在一个示例中，可以基于卫星位置坐标以及估计的或已知的天线的定向，针对传入卫星信号和矢量Va二者，确定在附图中表示为Az、相对于正北限定的方位以及在附图中表示为El、相对于地平线限定的仰角。除了 GNSS卫星信号之外，天线102和104还接收多径信号122和124，其是卫星信号116在例如框架106上的反射。另外，接收机操作可能会引入线路偏置等等，从而对载波相位测量带来不利影响。因此， 根据本专利技术有益地是，在确定天线的定向时，调整这些错误信号和偏置的影响。更具体地，当每次卫星信号来自相同的入射角时，以特定入射角到达框架106的卫星信号将具有基本上相同的相位失真。在这种情况下，例如，传入的信号在各个天线处产生相同的或基本上相同的多径信号。然而，线路偏置在GNSS卫星之间是相同的，并且可能反而基于环境温度或者其它因素而变化。通过适当地确定与在天线处从多个入射角接收的卫星信号相关联的载波相位差误差，系统生成相位图、表128和/或数学模型(未示出)，以用于补偿相位失真。因此，系统不需要尝试求解出每个天线处的载波相位测量误差来获得更为精确的定向信息。在隔开固定和已知的偏差的两个天线之间的所测量的相位差可以根据以下公式来估计da = + 凡(公式 I) A其中d O是期望相位角差，入是GNSS载波信号的波长，L是天线相位中心之间的距离，0是矢量Va与传入的卫星信号之间的角度，并且4是与各个天线相关联的电路之间的RF电线路偏置。假设相距很近的天线的近似位置可以被确定，则传入的GNSS卫星信号的方向可以根据与卫星信号有关的广播数据来确定。继而可以使用余弦点本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：帕特里克·C·芬顿，
申请(专利权)人：诺瓦特公司，
类型：发明
国别省市：
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