[發明專利]全球導航衛星天線系統和方法

有效

• 申請號: 201110366491.8
• 申請日: 2011-11-17
• 公開（公告）號: CN102540205A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 烏爾利希·沃拉芙
• 申請（專利權）人: 崔寶導航有限公司
• 主分類號: G01S19/22
• 分類號: G01S19/22
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 許靜;黃燦

技術領域

本發明涉及全球導航衛星系統，且更明確地說，涉及全球導航衛星天線系統和方法。

背景技術

本發明涉及全球導航衛星系統(GNSS)天線系統和方法。

GNSS是指用以確定實際上全世界任何地方的用戶的接收器的位置的各種基于衛星的導航系統。目前操作中的若干GNSS系統包含(例如)由美國操作的全球定位系統(GPS)和由俄羅斯聯邦操作的全球軌道導航衛星系統(GLONASS)。GNSS被軍用部門和民用部門廣泛使用。

每一GNSS包含與地面站網絡一起工作來使用三角測量的形式以定位用戶的接收器的多個衛星。每一衛星以精確的間隔來發射經編碼信號。用戶的接收器將接收到的信號轉換成位置、速度和時間估計。接收器可接著計算發射衛星的確切位置以及(由發射時間延遲來計算)發射衛星與接收器之間的距離。通過協調來自多個衛星的信號數據，接收器能夠確定其位置。

雖然GNSS對定位接收器的位置提供高度可靠且準確的能力，但并不是沒有出錯。GNSS性能可能會遭受若干誤差，包含電離層延遲、對流層延遲、接收器噪聲和多路徑。多路徑(本文中也被稱作相位多路徑和偽距離多路徑)是GNSS應用中主要的誤差來源。

多路徑是指在來自單個來源的波經由兩個或兩個以上的路徑行進到接收器而導致同一個波的分量異相時出現的現象。這可以是(例如)由于來自例如建筑物、地面、樹木、水面等物體的對信號的外來反射而發生。在合適的條件下，波的兩個(或兩個以上)分量可發生干涉，從而導致接收器中的追蹤誤差。

已使用各種技術來嘗試減輕由多相引起的問題，包含改進的天線設計、改進的接收器內部結構以及改進的后處理技術。

在最佳條件下，GNSS系統允許毫米級的定位。然而，在遭受多路徑問題的環境中，誤差可以按2到5倍的倍數來增長。因此，相位多路徑仍然是GNSS定位中的主要問題。

發明內容

一種用于在確定固定或幾乎固定的位置的位置時減少多路徑的方法包含：從相對于所述固定或幾乎固定的位置不斷地移動的天線接收信號，所述信號包含多路徑分量；處理包含所述多路徑分量的所述接收到的信號，其中在所述處理期間減少所述接收到的信號中的多路徑誤差；以及基于所述多路徑誤差減少的所述經處理的接收到的信號來確定所述固定或幾乎固定的位置的位置。

一種用于在確定固定或幾乎固定的位置的位置時減少多路徑的系統包含：移動平臺，其上面安裝有天線，所述移動平臺使所述天線相對于所述固定或幾乎固定的位置不斷地移動；接收器，用于從所述不斷地移動的天線接收信號，所述信號包含多路徑分量；處理器，用于處理包含所述多路徑分量的所述接收到的信號，其中在所述處理期間減少所述接收到的信號中的多路徑誤差；以及位置確定單元，用于基于所述多路徑誤差減少的所述經處理的接收到的信號來確定所述固定或幾乎固定的位置的位置。

一種用于在確定固定或幾乎固定的位置的位置時減少多路徑誤差的系統包含：多個天線，其布置在相對于所述固定或幾乎固定的位置固定的位置中；組合單元，用于組合來自所述多個天線的信號以及輸出復合的接收到的信號，所述復合的接收到的信號包含多路徑分量；處理器，用于處理包含所述多路徑分量的所述復合的接收到的信號，其中在所述處理期間減少所述復合的接收到的信號中的多路徑誤差；以及位置確定單元，用于基于所述多路徑誤差減少的所述經處理的復合的接收到的信號來確定所述固定或幾乎固定的位置的位置。

附圖說明

將易于獲得對本發明和其許多伴隨優點的更完整了解，因為在結合附圖考慮時通過參考以下詳細描述能更好地理解本發明和其許多伴隨優點，在附圖中：

圖1A展示GNSS系統中多路徑的可能原因的實例；

圖1B展示相干的直接接收到且經反射的信號的相差；

圖2展示速度對多路徑干涉的影響；

圖3A展示靜態多路徑的模擬的實例；

圖3B展示根據本發明的實施例的按圓形圖案移動的天線的多路徑的模擬的實例；

圖4展示固定天線四周的區域中的L1載波相位多路徑誤差的模擬的實例；

圖5展示根據本發明的實施例的安裝在旋轉平臺上的天線的實例的頂視圖；

圖6展示根據本發明的實施例的安裝在旋轉平臺上的天線的側視圖；

圖7A、圖7B展示根據本發明的實施例的將來自在平臺上旋轉的天線的信號提供給接收器的方式的實例；以及

圖8展示根據本發明的實施例的在垂直方向上移動的天線的實例；