[發(fā)明專利]基于衛(wèi)星的導(dǎo)航系統(tǒng)的定位錯(cuò)誤的協(xié)同確定的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580047618.6
• 申請(qǐng)日: 2015-09-02
• 公開（公告）號(hào): CN107076856A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D·羅里謝塞;G·斯科特
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 法國國家太空研究中心
• 主分類號(hào): G01S19/07
• 分類號(hào): G01S19/07
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司72002
• 代理人: 王英,劉瑜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明適用于幫助基于衛(wèi)星的定位的系統(tǒng)。更加精確地，本發(fā)明的目標(biāo)是產(chǎn)生一種信息，該信息使得確定由基于衛(wèi)星的導(dǎo)航信號(hào)的使用而得出的定位錯(cuò)誤成為可能。

背景技術(shù)

傳輸定位信號(hào)的第一星座衛(wèi)星是由美國(全球定位系統(tǒng)或GPS)在1980年代初針對(duì)軍事用途而放置的。從那之后，GPS信號(hào)已經(jīng)用于專業(yè)的民用應(yīng)用(卡車車隊(duì)的管理、對(duì)空中導(dǎo)航的幫助、大地測(cè)量等)，并且因此用于公眾應(yīng)用(利用板載終端的汽車導(dǎo)航以及利用智能電話類型的終端的步行導(dǎo)航)。其他衛(wèi)星星座是由俄羅斯(GLONASS)和中國(Baidou)放置的。歐洲的衛(wèi)星星座正在開發(fā)中。概括而言，由首字母縮寫GNSS(全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))來指代這些導(dǎo)航系統(tǒng)。

對(duì)基于衛(wèi)星的定位和導(dǎo)航進(jìn)行幫助的基本原理是：由被提供有電子處理電路的接收機(jī)基于由軌道中的衛(wèi)星所發(fā)送的具有厘米級(jí)的波長的電磁信號(hào)來計(jì)算位置、速度、和時(shí)間(PVT)數(shù)據(jù)。由接收機(jī)基于衛(wèi)星的信號(hào)對(duì)所述PVT數(shù)據(jù)的計(jì)算受到具有各種類型的多個(gè)誤差的影響：由電磁信號(hào)穿過各個(gè)層的大氣(對(duì)流層、電離層)的影響、由于信號(hào)在接收機(jī)附近的對(duì)象上的反射(多路徑)而產(chǎn)生的誤差、時(shí)鐘誤差、電子處理電路的誤差等。針對(duì)軍事應(yīng)用，通過對(duì)在保留的載波(GPS的P(Y)碼)上所傳輸?shù)男盘?hào)的屬性的使用而顯著地校正了這些誤差。此外，一般性地構(gòu)想出多處理器處理和融合的具體的方法，以便保證用于重要用途的測(cè)量的精確度和完整性。但是這些解決方案是受限的并且昂貴的。

為了滿足對(duì)民用應(yīng)用中的精確度的增長的需求，已經(jīng)開發(fā)了多種方法來校正主要的誤差：對(duì)源自幾個(gè)衛(wèi)星星座的信號(hào)的采集、對(duì)天線的改進(jìn)以增加接收的魯棒性、接收機(jī)中的循環(huán)回路、號(hào)召對(duì)參考信號(hào)進(jìn)行廣播的固定基站以使其能夠校正誤差的差分GPS、用于對(duì)校正信息進(jìn)行廣播的地球網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星數(shù)據(jù)與接收機(jī)板載的運(yùn)動(dòng)傳感器的數(shù)據(jù)的融合、或者給出接收機(jī)軌道信息(地圖、地形模型)等。

特別地，由于由無線電導(dǎo)航衛(wèi)星所發(fā)送的信號(hào)穿過電離層而產(chǎn)生的誤差在定位誤差的全局損失(global toll)中有很高權(quán)重(4標(biāo)準(zhǔn)差，根據(jù)由Angrisano等在2011年12月在ENC 2011所發(fā)表的“Ionospheric models comparison for single-frequency GNSS positionning”，見http://pang.uniparthenope.it/node/64)。可以在本領(lǐng)域的陳述中采用用于校正這些電離層誤差的幾種類型的技術(shù)。

雙頻率接收機(jī)因此可以使用基于具有頻率中的每個(gè)頻率的信號(hào)所計(jì)算的偽距離的線性組合。電離層誤差強(qiáng)相關(guān)于頻率，這將能夠由所述組合消除。然而，雙頻率接收機(jī)在公眾中還不普遍。此外，至穩(wěn)定的測(cè)量的收斂時(shí)間相對(duì)較長(有可能長達(dá)半小時(shí))。

還有可能基于對(duì)由太陽輻射的紫外線部分所電離的對(duì)應(yīng)的大氣層的總電子含量的估計(jì)由誤差模型所計(jì)算的校正，。本領(lǐng)域模型的陳述中的一個(gè)是Klobuchar的陳述(“Ionospheric time-delay algorithm for single-frequency GPS users”，IEEE Transactions on aerospace and electronic systems，卷AES-23，N.3，325-331)。然而，模型的季度的、日的、空間的波動(dòng)是這樣的，計(jì)算是復(fù)雜的并且達(dá)到可以保證的用于計(jì)算校正并且使所述校正可用的限于幾秒的時(shí)間的精確度是困難的。

使得有可能同時(shí)保證快速收斂、精確度、和完整性的一種方法是：采集包含基于屬于網(wǎng)絡(luò)的固定的基站的已知位置與基于GNSS衛(wèi)星星座的導(dǎo)航信息所計(jì)算的位置之間的差所計(jì)算的校正的專用信號(hào)。這些所謂的“增強(qiáng)”系統(tǒng)(基于衛(wèi)星的增強(qiáng)系統(tǒng)或者SBAS)具有用于校正的計(jì)算和它們的廣播的區(qū)域覆蓋或者針對(duì)GBAS(基于地面的增強(qiáng)系統(tǒng))的本地覆蓋。操作系統(tǒng)尤其包括歐洲的EGNOS(歐洲對(duì)地靜止導(dǎo)航覆蓋服務(wù))以及美國的WAAS(廣域增強(qiáng)系統(tǒng))。這些各種SBAS系統(tǒng)需要不寬泛并且在投資和利用方面昂貴的基礎(chǔ)設(shè)施，尤其是在可靠性和精確度有保證的條件下的參考地面站操作、高強(qiáng)度計(jì)算中心、地面部分與基于對(duì)地靜止的衛(wèi)星的遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)之間的通信鏈路、以及具體的接收機(jī)。現(xiàn)今，這些成本限制了這些服務(wù)的使用，并且因此限制了它們向重要(空中導(dǎo)航)或?qū)I(yè)服務(wù)提供的定位精確度。