[發(fā)明專利]包括抗干擾天線并且利用經(jīng)相位中心校正的載波的GNSS定位系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280045573.5
• 申請日: 2012-09-18
• 公開（公告）號: CN103814307A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發(fā)明（設計）人: J·L·彼得森
• 申請（專利權(quán)）人: 諾瓦特公司
• 主分類號: G01S19/43
• 分類號: G01S19/43;G01S19/44;G01S19/29
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 呂俊剛;劉久亮

相關申請的交叉引用

本申請要求James?L.Petersen在2011年9月20日提交的美國臨時申請序列號61/536,827“GNSS?POSITIONING?SYSTEM?INCLUDING?AN?ANTI-JAMMING?ANTENNA?AND?UTILIZING?PHASE?CENTER?CORRECTED?CARRIER”的權(quán)益并且特此以引用方式并入。

技術(shù)領域

本發(fā)明總體上涉及使用載波相位測量值的GNSS定位系統(tǒng)，具體地，涉及利用抗干擾（anti-jamming）天線的GNSS定位系統(tǒng)。

背景技術(shù)

多個天線元件有源歸零天線在妨害信號諸如，有意或無意施加的干擾信號原本會不利地影響基于GNSS衛(wèi)星信號進行的位置確定的環(huán)境中尤其有用。各個天線元件接收的信號被加權(quán)并組合，以有效地產(chǎn)生消除干擾信號的一個或更多個零點（null）。適當?shù)兀訖?quán)還將天線波束轉(zhuǎn)向一個或更多個發(fā)送器，或增大在一個或更多個發(fā)送器的方向上的天線增益。所關注的有源歸零天線是受控輻射模式天線（CRPA，controlled?radiation?pattern?antenna）。

分析CRPA的天線元件接收到的信號，以確定干擾信號（如果存在）的方向和高度。然后，將來自各個天線元件的信號加權(quán)，以提供基本上消除干擾信號的零點，因此，消除了干擾信號對被處理以用于確定位置的信號的作用。另外，應用于信號的加權(quán)還可以基于增大所需方向上的增益的單向上指向約束（諸如，指向天空），將天線波束偏向GNSS衛(wèi)星。可使用多個指向約束將天線波束導向特定衛(wèi)星或衛(wèi)星的群組和/或避免多徑信號，等等。另選地，可利用這些約束將天線波束偏向給定衛(wèi)星并且可以在天線波束周圍產(chǎn)生零點，以有效消除多徑信號和干擾信號對被分析以用于確定位置的信號的作用。

CRPA提供衛(wèi)星信號上運行良好，可根據(jù)這些衛(wèi)星信號基于存在干擾信號的環(huán)境下的碼延遲確定偽距。然而，使用各個GNSS衛(wèi)星信號的載波相位測量值，進行精確的GNSS位置確定。通常，短基線實時動態(tài)（RTK）信息被與CRPA一起操作的接收器或流動站利用，從而允許流動站快速求解載波周期模糊解，校正大氣條件和衛(wèi)星位置誤差，等等，使得然后根據(jù)多個GNSS衛(wèi)星信號的載波相位測量值，能夠確定精度為厘米的位置。

采用短基線RTK信息的系統(tǒng)通常與相隔少量公里（例如，少于10公里）的基站GNSS接收器和流動站GNSS接收器一起操作。處于已知位置的基站接收器使用視野內(nèi)的GNSS衛(wèi)星發(fā)送的GNSS信號進行載波相位測量并且計算來自各個衛(wèi)星的偽距。然后，基站接收器確定使用衛(wèi)星信號計算出的偽距和基于接收器的已知位置和衛(wèi)星的已知位置的距離之差，以確定偽距校正信息。在已知方式下操作的基站接收器向流動站接收器廣播RTK信息，也就是說，范圍校正信息、偽距、載波相位測量值和各種其它信息。

流動站接收器利用所廣播的偽距、載波相位測量值和其它信息，以使用熟知的、處理密集的操作來求解整數(shù)載波周期模糊解。流動站接收器利用距離校正信息用已知方式校正與衛(wèi)星軌道、大氣狀況等相關的偽距誤差，這些偽距誤差由于接收器之間的短基線而以相同方式影響基站接收器和流動站接收器二者。

某些短基線系統(tǒng)利用固定基線，例如可以采用位于流動站接收器處的兩個天線來確定流動站接收器的方向或方位角。天線可被固定到交通工具（諸如汽車或輪船），并且可以例如間隔開小至1米至1/2米。各天線提供在熟知的短基線RTK處理密集操作中利用的信息，以簡化在求解各個天線的整數(shù)載波周期模糊解的過程中涉及到的計算。一旦求解了整數(shù)載波周期模糊解，系統(tǒng)就可基于在兩個天線處測得的載波相位差來確定交通工具的方位角或方向。如本領域熟知的，短固定基線實質(zhì)上通過將求解從三維問題的求解變成二維問題的求解，降低了求解整數(shù)周期模糊解的復雜度。

不幸的是，CRPA的有源零點和波束形成偏向不保留接收到的GNSS衛(wèi)星信號的載波相位。相反，有源歸零和波束偏向，也就是說，向各個天線元件接收到的信號應用相關加權(quán)的作用是針對各個衛(wèi)星信號將天線相位中心移到不同位置。因此，零點和波束偏向在載波相位測量中引入誤差，因為需要來自多個衛(wèi)星的載波相位測量值，所以這些誤差不利地影響位置確定。另外，短基線RTK信息不能被有效用于或者根本不能用于求解載波周期模糊解，因為天線相位中心移動有效地導致各個衛(wèi)星的載波相位測量的不同終點，因此，短基線可以不再被視為是固定的。