[發明專利]支持虛擬參考站的使用

有效

• 申請號: 200980111486.3
• 申請日: 2009-04-03
• 公開（公告）號: CN101981465B
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發明（設計）人: L·維羅拉;J·希爾雅里納
• 申請（專利權）人: 諾基亞技術有限公司
• 主分類號: G01S1/00
• 分類號: G01S1/00;G01S5/14;H04L29/08
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所11256
• 代理人: 王茂華

技術領域

本發明涉及定位領域，并且更具體地，涉及基于關于信號的測量的定位，其中針對虛擬參考站確定該信號。

背景技術

設備的絕對定位由各種全球導航衛星系統(GNSS)支持。這些例如包括美國全球定位系統(GPS)、俄羅斯全球導航衛星系統(GLONASS)、未來的歐洲系統Galileo、基于空間的增強系統(SBAS)、日本GPS增強準天頂衛星系統(QZSS)、局域增強系統(LAAS)以及混合系統。這些系統的衛星也稱為航天器(SV)。

GPS中的星座例如包括繞地運行的20個以上的衛星。每個衛星傳輸兩個載波信號L1和L2。這些載波信號之一L1用于攜帶標準定位服務(SPS)的導航消息和碼信號。L1載波相位由每個衛星利用不同的C/A(粗獲取)碼來調整。因此，獲得不同的信道以便由不同的衛星傳輸。C/A碼是偽隨機噪聲(PRN)碼，這是對頻譜在1MHz帶寬上進行擴展。其以每1023比特進行重復，碼的歷元(epoch)是1毫秒。進一步利用比特率為50比特/秒的導航信息對L1信號的載波頻率進行調制。該導航信息特別包括星歷表和歷書參數。星歷表參數描述各衛星軌道的短區段。基于這些星歷表參數，當衛星位于所描述的各區段內時，算法可以估計任意時刻衛星的位置。歷書參數是類似的，但其是較為粗糙的軌道參數，其對于長于星歷表參數的時間是有效的。導航信息例如還包括時鐘模型，其使衛星時間與GPS的系統時間相關，并使系統時間與協調世界時(UTC)相關。

位置待確定的GPS接收機接收由當前可用的衛星所傳輸的信號，并且基于所包括的不同C/A碼來檢測和跟蹤不同衛星使用的信道。繼而，接收機通常根據已解碼導航消息中的數據以及C/A碼的歷元和碼片數目來確定由每個衛星傳輸的碼的傳輸時間。傳輸時間和所測量的信號到達接收機的時間允許確定衛星和接收機之間的偽距。術語“偽距”表示衛星與接收機之間的幾何距離，該距離因衛星和接收機相對于GPS系統時間的未知偏移以及其他偏移和測量誤差(諸如歸因于大氣的多徑和延遲)而有所偏斜。

在一個可能的求解方案中，假設衛星和系統時鐘之間的偏移是已知的，則問題簡化為求解4個未知量(3個接收機位置坐標，以及接收機與GPS系統時間之間的偏移)的非線性方程組。因此，為了能夠求解該方程組，需要至少4個測量。該過程的結果是接收機位置。

類似地，GNSS定位的總體思想是在待定位的接收機處接收衛星信號，以測量接收機與各衛星之間的偽距以及接收機的當前位置，此外還利用所估計的衛星位置。通常，如上文關于GPS所述，對用于調制載波信號的PRN信號進行評估，以用于定位。

在另一方法中，對兩個GNSS接收機處測量的載波相位和/或碼相進行評估，以非常精確地(通常是以厘米甚至毫米級的精度)確定兩個接收機之間的距離和姿態。兩個接收機之間的距離和姿態的結合以及因此兩個接收機之間的向量也稱為基線。在GNSS接收機處執行的載波相位測量可以實時、準實時地交換，或者可以存儲以備稍后交換(稱為“后置處理”)。通常，GNSS接收機之一被布置在已知地點，并稱為參考站，而另一接收機要相對于參考站進行定位，并稱為用戶接收機或者移動接收機(rover)。如果準確地知道參考站的位置，則可以將所確定的相對位置進一步轉換為絕對位置。然而，相對定位計算實際上需要兩個接收機的位置都是至少近似已知的。這些位置可以根據所確定的偽距來獲得。備選地，僅近似知道參考地點也是足夠的，因為通過將基線估計與參考地點相加，移動接收機地點可以從其獲得。

例如由于多路徑傳播以及電離層和對流層的影響，衛星信號在其從衛星到接收機的路途中發生失真。而且，衛星信號具有偏斜，這歸因于衛星時鐘偏斜。可以假設對于兩個接收機中的信號而言是共同的所有誤差在接收機和衛星之間相關，并且因此在二重差分中消失。二重差分的相同過程還消除了對于由所述接收機接收的所有信號而言是共同的接收機相關偏移。

由此，相對定位可以更具體地基于兩個GNSS接收機處的信號測量，該信號測量用來形成二重差分可觀測量(observable)。這種信號測量例如可以包括載波相位測量和PRN碼測量等。與載波相位相關的二重差分可觀測量是兩個接收機處的特定衛星信號的載波相位差與兩個接收機處的另一衛星信號的載波相位差的比。可以相應地獲得與PRN碼相關的二重差分可觀測量。繼而可以使用二重差分可觀測量來以高精度確定接收機相對于彼此的位置。