專利名稱：用以估計(jì)軌道的gnss信號(hào)處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及GNSS信號(hào)處理，并且具體涉及包含精確衛(wèi)星數(shù)據(jù)的GNSS信號(hào)處理。 發(fā)明內(nèi)容
描述了一種處理從參考站接收機(jī)處觀測(cè)到的GNSS衛(wèi)星信號(hào)得到的一組GNSS信號(hào)數(shù)據(jù)的方法和設(shè)備，所述數(shù)據(jù)代表在多個(gè)歷元上至少兩個(gè)載波的每個(gè)載波的碼觀測(cè)結(jié)果和載波觀測(cè)結(jié)果，包括獲得軌道開始向量，該軌道開始向量包括在第一間隔上針對(duì)每個(gè)衛(wèi)星的預(yù)測(cè)位置和預(yù)測(cè)速度的時(shí)間序列，以及所述預(yù)測(cè)位置和預(yù)測(cè)速度相對(duì)于初始位置、初始速度、力模型參數(shù)和地球定向參數(shù)的偏導(dǎo)數(shù)；獲得在多個(gè)參考站處針對(duì)每個(gè)衛(wèi)星的碼觀測(cè)結(jié)果和載波觀測(cè)結(jié)果的無電離層線性組合；以及一旦有可用的歷元的無電離層線性組合，就在每個(gè)歷元使用無電離層線性組合和預(yù)測(cè)的地球定向參數(shù)來迭代地校正所述軌道開始向量，以獲得更新后的軌道開始向量值，該更新后的軌道開始向量值包括在歷元的后續(xù)間隔上針對(duì)每個(gè)衛(wèi)星的預(yù)測(cè)位置和預(yù)測(cè)速度的時(shí)間序列，以及對(duì)地球定向參數(shù)的估計(jì)。
在一些實(shí)施例中，獲得軌道開始向量包括獲得所述衛(wèi)星的近似軌道向量；獲得預(yù)測(cè)的地球軌道參數(shù)；迭代地將所述近似軌道向量與所述預(yù)測(cè)的地球軌道參數(shù)進(jìn)行積分， 以獲得針對(duì)初始時(shí)間間隔的軌道預(yù)測(cè)，并且在每次迭代中，將所述軌道預(yù)測(cè)適配到所述近似軌道向量；以及從所述軌道預(yù)測(cè)準(zhǔn)備針對(duì)所述軌道開始向量和偏導(dǎo)數(shù)的一組初始值。在一些實(shí)施例中，所述近似軌道向量是從以下之一獲得的廣播衛(wèi)星導(dǎo)航消息、IGS超速軌道數(shù)據(jù)以及預(yù)測(cè)軌道的另外的源。在一些實(shí)施例中，將所述軌道預(yù)測(cè)適配于所述近似軌道向量是使用最小二乘法來執(zhí)行。在一些實(shí)施例中，用所述預(yù)測(cè)地球定向參數(shù)對(duì)所述近似軌道向量進(jìn)行積分以便獲得軌道預(yù)測(cè)被迭代，直到所述軌道預(yù)測(cè)基本上保持為恒量為止。
在一些實(shí)施例中，獲得軌道開始向量包括，從不比預(yù)定時(shí)間間隔更晚(older)的一組更新的軌道開始向量值準(zhǔn)備所述軌道開始向量。在一些實(shí)施例中，所述預(yù)定時(shí)間間隔不會(huì)多于幾小時(shí)。在一些實(shí)施例中，準(zhǔn)備所述軌道開始向量包括，從所述更新的軌道開始向量映射新的軌道開始向量，并對(duì)所述新的軌道開始向量進(jìn)行積分，以獲得針對(duì)所述軌道開始向量的新的值。在一些實(shí)施例中，對(duì)所述新的軌道開始向量進(jìn)行積分包括，用來自所述更新的開始向量值的地球定向參數(shù)對(duì)所述新的軌道開始向量進(jìn)行積分。在一些實(shí)施例中，校正包括施加迭代濾波器，所述迭代濾波器包括以下之一卡爾曼濾波器、UD因式分解濾波器(factorized filter)以及平方根信息濾波器。在一些實(shí)施例中，更新的軌道狀態(tài)向量還包括針對(duì)每個(gè)衛(wèi)星的附加參數(shù)，并且其中，校正所述軌道開始向量包括針對(duì)每個(gè)衛(wèi)星對(duì)所述附加參數(shù)進(jìn)行校正。
一些實(shí)施例還包括，將來自更新的軌道開始向量的值映射到當(dāng)前歷元，以獲得針對(duì)每個(gè)衛(wèi)星的當(dāng)前歷元軌道位置和速度。在一些實(shí)施例中，所述軌道開始向量還包括針對(duì)每個(gè)接收機(jī)-衛(wèi)星對(duì)的無電離層模糊度，迭代地校正所述軌道開始向量063 包括估計(jì)關(guān)于所述無電離層模糊度的浮點(diǎn)值，并且所述方法還包括獲得針對(duì)每個(gè)接收機(jī)-衛(wèi)星對(duì)的寬巷模糊度(340)的值，所述寬巷模糊度值具有整數(shù)特性；從所述寬巷模糊度的值和所述無電離層模糊度的浮點(diǎn)值確定與所述寬巷模糊度和所述無電離層模糊度線性相關(guān)的模糊度的整數(shù)特性值；使用所述整數(shù)特性值來固定所述無電離層模糊度的值；以及通過對(duì)所述無電離層模糊度的值的固定，使用所述無電離層線性組合0645)的時(shí)間序列和一組地球軌道參數(shù)來迭代地校正所述軌道開始向量(沈35)，以獲得更新的軌道開始向量(沈80)，該更新的軌道開始向量包括在多個(gè)歷元的間隔中針對(duì)每個(gè)衛(wèi)星的預(yù)測(cè)位置和預(yù)測(cè)速度的時(shí)間序列以及對(duì)地球定向參數(shù)的估計(jì)。
在一些實(shí)施例中，與所述寬巷模糊度和所述無電離層模糊度線性相關(guān)的所述模糊度包括以下之一窄巷模糊度、Ll模糊度和L2模糊度。在一些實(shí)施例中，所述歷元以約IHz 的速度(rate)出現(xiàn)。在一些實(shí)施例中，迭代地校正所述軌道開始向量包括，針對(duì)每個(gè)歷元估計(jì)每個(gè)衛(wèi)星的衛(wèi)星時(shí)鐘的值以及每個(gè)衛(wèi)星在每個(gè)歷元的衛(wèi)星位置。在一些實(shí)施例中，迭代地校正所述軌道開始向量包括，針對(duì)每個(gè)歷元估計(jì)以下項(xiàng)的值每個(gè)衛(wèi)星的衛(wèi)星時(shí)鐘、衛(wèi)星時(shí)鐘漂移、衛(wèi)星時(shí)鐘漂移速率以及每個(gè)衛(wèi)星在每個(gè)歷元的衛(wèi)星位置。在一些實(shí)施例中，所預(yù)測(cè)的關(guān)于至少一些所述歷元針對(duì)每個(gè)衛(wèi)星的近似位置的時(shí)間序列覆蓋了至少150秒的間隔。在一些實(shí)施例中，所述參考站廣泛地分布于地球上，并且來自每個(gè)參考站的所述GNSS 信號(hào)數(shù)據(jù)代表了在每個(gè)歷元對(duì)GNSS衛(wèi)星子集的碼觀測(cè)結(jié)果和載波觀測(cè)結(jié)果。一些實(shí)施例提供了用于執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)上述方法的設(shè)備。一些實(shí)施例提供了包括被配置為當(dāng)在計(jì)算機(jī)處理單元上執(zhí)行時(shí)實(shí)施一個(gè)或多個(gè)上述方法的指令的計(jì)算機(jī)程序。一些實(shí)施例提供了包含此類計(jì)算機(jī)程序的有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。


根據(jù)下面參考附圖所描述的實(shí)施例，本發(fā)明的所述和其他方面和特征將變得更容易理解，其中
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的系統(tǒng)的高層級(jí)的視圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的系統(tǒng)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的高層級(jí)的視圖3是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)處理器架構(gòu)的示意圖4是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的數(shù)據(jù)校正的示意圖5是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的觀測(cè)結(jié)果的線性組合的示意圖6是一般卡爾曼(Kalman)濾波處理的示意圖7是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的碼分級(jí)(code-leveled)的時(shí)鐘處理器的示意圖8、圖9和圖10被刪除；
圖11是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的Melbourne-WUbbena偏差處理流的示意圖12是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的Melbourne-WUbbena偏差處理流的示意圖13A示出了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的非差Melbourne-WiAbena偏差處理器的濾波狀態(tài)；
圖1 示出了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的單差Melbourne-WUbbena偏差處理器的濾波狀態(tài)；
圖14是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的Melbourne-WUbbena偏差處理器的示意圖15是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的Melbourne-WUbbena偏差處理器的示意圖16是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的Melbourne-WUbbena偏差處理器的示意圖17是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的Melbourne-WUbbena偏差處理器的示意圖18是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的Melbourne-WUbbena偏差處理器的示意圖19A是GNSS站和衛(wèi)星的觀測(cè)圖19B是示出作為頂點(diǎn)的站和衛(wèi)星以及作為邊緣的站-衛(wèi)星觀測(cè)結(jié)果的抽象圖19C示出了圖19B的最小生成樹；
圖19D示出了具有受約束的邊緣的最小生成樹；
圖19E是GNSS站和衛(wèi)星的非差觀測(cè)圖19F是與圖19E的觀測(cè)圖對(duì)應(yīng)的濾波圖19G是GSNN站和衛(wèi)星的單差觀測(cè)圖19H是與圖19G的觀測(cè)圖對(duì)應(yīng)的濾波圖191是比較非差和單差處理中的約束的一組觀測(cè)結(jié)果圖20是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的Melbourne-WUbbena偏差處理器的示意圖21A示出了非差觀測(cè)圖上的生成樹；
圖21B示出了非差觀測(cè)圖上的最小生成樹；
圖21C示出了單差觀測(cè)圖上的生成樹；
圖21D示出了單差觀測(cè)圖上的最小生成樹；
圖22是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的Melbourne-WUbbena偏差處理器的示意圖23A是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的Melbourne-WUbbena偏差處理器的示意圖2 是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的Melbourne-WUbbena偏差處理器的示意圖24A是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的Melbourne-WUbbena偏差處理器的示意圖24B是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的Melbourne-WUbbena濾波處理的示意圖MC是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的Melbourne-WUbbena濾波處理的示意圖24D是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的Melbourne-WUbbena濾波處理的示意圖25A是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的Melbourne-WUbbena偏差處理器的示意圖25B示出了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的移位偏差效應(yīng)；
圖25C是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的Melbourne-WUbbena偏差處理器的示意圖26A是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的軌道處理器的啟動(dòng)的示意圖26B是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的軌道處理器的示意圖26C是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的軌道處理器的軌道映射器的示意圖26D是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的軌道處理器的軌道映射器的示意圖27是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的碼分級(jí)的時(shí)鐘處理的時(shí)序圖28A是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的高速碼分級(jí)的衛(wèi)星時(shí)鐘處理器的示意圖28B是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的高速碼分級(jí)的衛(wèi)星時(shí)鐘處理器的示意圖28C是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的高速碼分級(jí)的衛(wèi)星時(shí)鐘處理器的示意圖四是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的高速相位分級(jí)(phase-leveled)的衛(wèi)星時(shí)鐘處理器的示意圖30A是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的高速相位分級(jí)的衛(wèi)星時(shí)鐘處理器的示意圖30B是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的高速相位分級(jí)的衛(wèi)星時(shí)鐘處理器的示意圖30C是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的高速相位分級(jí)的衛(wèi)星時(shí)鐘處理器的示意圖31是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的高速相位分級(jí)的衛(wèi)星時(shí)鐘處理器的示意圖32是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的高速相位分級(jí)的衛(wèi)星時(shí)鐘處理器的示意圖33是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的高速相位分級(jí)的衛(wèi)星時(shí)鐘處理器的示意圖34是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的高速相位分級(jí)的衛(wèi)星時(shí)鐘處理器的示意圖35被刪除；
圖36是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)處理器計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的示意圖37是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的積分GNSS接收機(jī)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示意圖38是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的使用合成基站數(shù)據(jù)的GNSS漫游器處理的示意圖39示出了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的觀測(cè)時(shí)鐘預(yù)測(cè)；
圖40是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的用于生成合成基站數(shù)據(jù)的處理的示意圖41被刪除；
圖42是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的使用合成基站數(shù)據(jù)的替代性GNSS漫游器處理的示意圖43是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的使用合成基站數(shù)據(jù)的替代性GNSS漫游器處理的示意圖44是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的使用合成基站數(shù)據(jù)的低時(shí)延GNSS漫游器處理的時(shí)序圖45是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的使用合成基站數(shù)據(jù)的高準(zhǔn)確性GNSS漫游器處理的時(shí)序圖46是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的使用合成基站數(shù)據(jù)的替代性GNSS漫游器處理的示意圖47示出了與不使用模糊度固定的GNSS漫游器處理相比，根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的使用模糊度固定的GNSS漫游器處理的性能；
圖48是根據(jù)本發(fā)明--些實(shí)施例的使用模糊度固定的GNSS漫游器處理的示意圖
圖49是根據(jù)本發(fā)明--些實(shí)施例的使用模糊度固定的GNSS漫游器處理的示意圖
圖50是根據(jù)本發(fā)明--些實(shí)施例的使用模糊度固定的GNSS漫游器處理的示意圖
圖51是根據(jù)本發(fā)明--些實(shí)施例的使用模糊度固定的GNSS漫游器處理的示意圖
圖52是根據(jù)本發(fā)明--些實(shí)施例的使用模糊度固定的GNSS漫游器處理的示意圖
圖53是根據(jù)本發(fā)明--些實(shí)施例的使用模糊度固定的GNSS漫游器處理的示意圖
圖54是根據(jù)本發(fā)明--些實(shí)施例的使用模糊度固定的GNSS漫游器處理的示意圖
圖55是根據(jù)本發(fā)明--些實(shí)施例的使用模糊度固定的GNSS漫游器處理的示意圖
圖56是根據(jù)本發(fā)明--些實(shí)施例的使用模糊度固定的GNSS漫游器處理的示意圖
圖57是根據(jù)本發(fā)明--些實(shí)施例的使用模糊度固定的GNSS漫游器處理的示意圖
圖58是根據(jù)本發(fā)明--些實(shí)施例的使用模糊度固定的GNSS漫游器處理的示意圖
圖59是根據(jù)本發(fā)明--些實(shí)施例的使用模糊度固定的GNSS漫游器處理的示意圖
圖60是根據(jù)本發(fā)明--些實(shí)施例的使用模糊度固定的GNSS漫游器處理的示意圖
圖61是根據(jù)本發(fā)明--些實(shí)施例的使用模糊度固定的GNSS漫游器處理的示意圖^rM
圖62是根據(jù)本發(fā)明--些實(shí)施例的使用模糊度固定的GNSS漫游器處理的示意圖。
具體實(shí)施方式
部分1 系統(tǒng)概覽
全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSQ包括GPS、feilileo、Glonass、Compass和其他類似的定位系統(tǒng)。盡管這里給出的例子是針對(duì)GPS處理的，然而其原理適用于任何這種定位系統(tǒng)。
對(duì)實(shí)時(shí)的定義在本文件中提到了幾次術(shù)語“實(shí)時(shí)”。在由下列實(shí)施例所涵蓋的本發(fā)明的范圍中，該術(shù)語是指只要一個(gè)動(dòng)作所需要的信息可用就有該動(dòng)作(例如數(shù)據(jù)被處理、計(jì)算結(jié)果)。因此，存在特定的時(shí)延，并且這依賴于取決于系統(tǒng)元件的不同方面。如下文所述，對(duì)于本文件中所涵蓋的應(yīng)用，所需要的信息通常是GNSS數(shù)據(jù)，和/或GNSS校正。10
實(shí)時(shí)運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)處理器能夠在以下動(dòng)作之后提供關(guān)于來自監(jiān)控接收機(jī)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)的一個(gè)歷元(epoch)的結(jié)果(la)數(shù)據(jù)被每個(gè)監(jiān)控接收機(jī)收集(通常小于1兆秒)；(Ib) 數(shù)據(jù)被從每個(gè)接收機(jī)發(fā)送給處理中心(通常小于2秒)；(Ic)數(shù)據(jù)被處理器處理。網(wǎng)絡(luò)處理器對(duì)結(jié)果的計(jì)算通常占0. 5至5秒之間，這取決于處理器類型和要使用的數(shù)據(jù)量。
通常，在傳輸延遲上不遵循特定限制(例如3秒)的數(shù)據(jù)被拒絕或緩存，并且因而沒有被立即用于當(dāng)前的歷元更新。這避免了在一個(gè)或多個(gè)站正在以不可接受的延遲量發(fā)送數(shù)據(jù)的情況下增大系統(tǒng)的時(shí)延。
實(shí)時(shí)運(yùn)行的漫游器接收機(jī)能夠在接收機(jī)收集了數(shù)據(jù)(通常小于1兆秒)以及以下動(dòng)作之后，提供關(guān)于數(shù)據(jù)的一個(gè)歷元的結(jié)果Oa)處理中心生成校正數(shù)據(jù)(參見la、lb、 lc) ； (2b)接收到來自處理中心的校正數(shù)據(jù)(如果需要的話)(通常小于5秒)數(shù)據(jù)被處理(通常小于1兆秒)。
為了避免或最小化由Qa)和Qb)引發(fā)的數(shù)據(jù)延遲效應(yīng)，可以使用一種三角相位 (delta phase)方法，使得更新的接收機(jī)位置能夠在數(shù)據(jù)被收集之后就被立即與校正數(shù)據(jù)流進(jìn)行計(jì)算(通常小于1兆秒)。該三角相位方法例如描述在2009年8月18日授權(quán)的 U. Vollath的美國專利7 576 690中。
圖1和圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的系統(tǒng)100的高層級(jí)的視圖。地球上分布了全球跟蹤網(wǎng)絡(luò)的參考站，例如參考站105、110、. . . 115。非常精確地知道每個(gè)參考站的位置，例如，在小于2厘米以內(nèi)。每個(gè)參考站都配備有天線，并跟蹤由該站看到的衛(wèi)星發(fā)送的GNSS信號(hào)，所述衛(wèi)星例如是GNS衛(wèi)星120、125、. . . 130。GNSS信號(hào)具有在兩個(gè)或多個(gè)載波頻率的每一個(gè)上調(diào)制的碼。每個(gè)參考站獲得GNSS數(shù)據(jù)205，該數(shù)據(jù)代表了針對(duì)在每個(gè)歷元處看到的每個(gè)衛(wèi)星，至少兩個(gè)載波的載波-相位(載波)觀測(cè)結(jié)果(observations) 210， 以及在至少兩個(gè)載波上調(diào)制的各自的碼的偽距(碼)觀測(cè)結(jié)果215。參考站還從衛(wèi)星信號(hào)獲得衛(wèi)星的歷書和星歷表220。歷書包括GNSS的所有衛(wèi)星的粗略位置，而所謂的廣播星歷表提供了在特定時(shí)間間隔中衛(wèi)星的時(shí)鐘誤差(大約1.5米)以及衛(wèi)星位置的更精確的預(yù)測(cè) (大約1米)。
在參考站收集的GNSS數(shù)據(jù)經(jīng)由通信信道135被發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)處理器140。如下文詳述的，網(wǎng)絡(luò)處理器140使用來自參考站的GNSS數(shù)據(jù)以及其他信息來生成包含精確的衛(wèi)星位置和時(shí)鐘數(shù)據(jù)的校正消息。該校正消息被發(fā)送給任何數(shù)量的GNSS漫游器接收機(jī)使用。如圖1所示，該校正消息被經(jīng)由上行鏈路150和通信衛(wèi)星155傳送以便用于大范圍廣播；可使用任何其他合適的傳輸介質(zhì)，包括但不限于無線電廣播或移動(dòng)電話鏈路。漫游器160是 GNSS漫游器接收機(jī)的實(shí)例，其具有用于接收并跟蹤在其位置可看到的GNSS衛(wèi)星的信號(hào)的 GNSS天線165，并且可選地具有通信天線170。根據(jù)該校正消息的傳輸頻帶，其可由漫游器 160經(jīng)由GNSS天線165或通信天線170來接收。
部分2:網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)處理器140的處理流300的主要元件的示意圖。將來自參考站310的全球網(wǎng)絡(luò)的GNSS數(shù)據(jù)作為GNSS數(shù)據(jù)305不帶校正地、或者在通過可選的數(shù)據(jù)校正器310校正后作為已校正GNSS數(shù)據(jù)315，提供給四個(gè)處理器標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘處理器320、Melbourne-Wubbena(MW)偏差處理器325、軌道處理器330以及相位時(shí)鐘處理器335。
數(shù)據(jù)校正器310可選地分析來自每個(gè)參考站的原始GNSS數(shù)據(jù)305，以檢查所接收的觀測(cè)結(jié)果的質(zhì)量，并且在可能的情況下校正關(guān)于周跳(cycle slip)的數(shù)據(jù)，所述周跳在發(fā)生例如每次接收機(jī)丟失時(shí)鐘時(shí)，在載波相位觀測(cè)結(jié)果中跳動(dòng)。商業(yè)可用的參考站通常檢測(cè)周跳并且相應(yīng)地標(biāo)記數(shù)據(jù)。周跳檢測(cè)和校正技術(shù)在例如G. Seeber所著的 SATELLITEGEODESY，第2版(2003年)，第277-281頁有所概述。數(shù)據(jù)校正器310可選地應(yīng)用其他校正。盡管對(duì)于所有處理器而言并非需要所有校正，然而如果被應(yīng)用到數(shù)據(jù)，校正確實(shí)沒有壞處。例如，如下文所述，一些處理器使用碼和載波觀測(cè)結(jié)果的線性組合，其中一些未校正誤差在形成組合時(shí)被抵消。
觀測(cè)結(jié)果在每個(gè)參考站被逐個(gè)歷元地獲取，并被帶時(shí)間標(biāo)簽地傳送給網(wǎng)絡(luò)處理器 140。對(duì)于一些站來說，觀測(cè)結(jié)果延遲到達(dá)。這個(gè)延遲散布在毫秒到分鐘之間。因此，可選的同步器318對(duì)在預(yù)定時(shí)間跨度內(nèi)的已校正參考站數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并將關(guān)于每個(gè)歷元的觀測(cè)結(jié)果作為集合傳遞給處理器。這使得以合理延遲到達(dá)的數(shù)據(jù)能夠被包含在數(shù)據(jù)的歷元中。
棚偏差處理器325將未校正GNSS數(shù)據(jù)305或已校正GNSS數(shù)據(jù)315作為輸入，因?yàn)樗褂肕elbourne-WUbbena線性組合，該組合除了相位和碼觀測(cè)結(jié)果的偏差和模糊度之外抵消了所有內(nèi)容。因此，對(duì)于寬巷處理器325，只有接收機(jī)和衛(wèi)星天線校正是重要的?；谠摼€性組合，計(jì)算針對(duì)每個(gè)衛(wèi)星的一個(gè)MW偏差和針對(duì)每個(gè)接收機(jī)-衛(wèi)星對(duì)的一個(gè)寬巷模糊度。偏差是平滑的(無噪聲)，并且僅表現(xiàn)出一些日以內(nèi)(sub-daily)的低速變化。寬巷模糊度是恒量，并且只要在相應(yīng)的衛(wèi)星-接收機(jī)鏈路上的觀測(cè)結(jié)果中沒有發(fā)生周跳，就可被使用。因此，時(shí)間對(duì)于偏差估計(jì)而言并不十分關(guān)鍵，并且偏差估計(jì)能夠例如以15分鐘的更新速度來運(yùn)行。這是有利的，因?yàn)橛?jì)算時(shí)間是以站和衛(wèi)星的數(shù)目的三次方來增長(zhǎng)的。作為例子，對(duì)于具有80個(gè)站的合理網(wǎng)絡(luò)而言，計(jì)算時(shí)間可以大約是15秒。固定寬巷模糊度340 和/或?qū)捪锲?45的值可選地被用于軌道處理器330和/或相位時(shí)鐘處理器335，和/或被提供給調(diào)度器355。MW偏差處理器325在下文的部分7中進(jìn)行了詳細(xì)描述。
軌道處理器330的一些實(shí)施例基于預(yù)測(cè)-校正策略。使用精確強(qiáng)制模型(precise force model)并以對(duì)衛(wèi)星參數(shù)的未知值的初始推測(cè)(初始位置、初始速度和動(dòng)態(tài)強(qiáng)制模型參數(shù))作為開始，每個(gè)衛(wèi)星的軌道通過對(duì)衛(wèi)星的非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的積分來預(yù)測(cè)。包括對(duì)未知參數(shù)的當(dāng)前位置的偏導(dǎo)數(shù)的敏感度矩陣被同時(shí)計(jì)算。初始衛(wèi)星狀態(tài)的敏感度在針對(duì)整個(gè)預(yù)測(cè)的計(jì)算的同時(shí)被計(jì)算。也就是說，起始于對(duì)未知參數(shù)的預(yù)測(cè)，求解微分方程組，這將軌道積分到當(dāng)前時(shí)間或?qū)頃r(shí)間。該預(yù)測(cè)可被線性化到未知參數(shù)的方向中。因此，如果未知參數(shù)改變，則偏導(dǎo)數(shù)(敏感度)用作對(duì)當(dāng)前衛(wèi)星狀態(tài)的改變大小的測(cè)量，反之亦然。
在一些實(shí)施例中，這些偏導(dǎo)數(shù)被用于卡爾曼(Kalman)濾波器，以便通過將GNSS觀測(cè)結(jié)果投射到衛(wèi)星的未知參數(shù)來改善初始推測(cè)。該精確的初始狀態(tài)估計(jì)用于再次對(duì)衛(wèi)星的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行積分并確定精確的軌道。不時(shí)地執(zhí)行初始衛(wèi)星狀態(tài)到當(dāng)前歷元的時(shí)間更新。 在一些實(shí)施例中，無電離層模糊度也是卡爾曼濾波器的狀態(tài)。固定的寬巷模糊度值340被用來固定軌道處理器330的無電離層模糊度，以便增強(qiáng)所估計(jì)的軌道的準(zhǔn)確性。衛(wèi)星軌道非常平滑，并且能夠?qū)θ舾煞昼姾托r(shí)進(jìn)行預(yù)測(cè)。精確的軌道預(yù)測(cè)結(jié)果350可選地被轉(zhuǎn)發(fā)給標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘處理器320和相位時(shí)鐘處理器335以及調(diào)度器355。
超速軌道360，例如國際GNSS服務(wù)(IGS)提供的I⑶軌道，可用作對(duì)精確軌道預(yù)測(cè)結(jié)果355的替代。I⑶軌道一天更新四次，并且以三小時(shí)時(shí)延地可用。
標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘處理器320使用GNSS數(shù)據(jù)305或已校正GNSS數(shù)據(jù)315，并使用精確軌道預(yù)測(cè)結(jié)果355或超速軌道365，來計(jì)算碼分級(jí)的衛(wèi)星時(shí)鐘360 (也被稱為標(biāo)準(zhǔn)衛(wèi)星時(shí)鐘)。 碼分級(jí)的表明時(shí)鐘與無電離層碼觀測(cè)結(jié)果一起使用時(shí)是足夠的，但是與載波-相位觀測(cè)結(jié)果一起使用時(shí)則不是足夠的，這是因?yàn)榇a分級(jí)的時(shí)鐘不保持模糊度的整數(shù)特性。由標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘處理器320計(jì)算的碼分級(jí)的時(shí)鐘360表征衛(wèi)星之間的時(shí)鐘誤差差異。標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘處理器 320將廣播星歷表的時(shí)鐘誤差用作偽觀測(cè)結(jié)果，并將所估計(jì)的時(shí)鐘調(diào)整到GPS時(shí)間，使得它們可用于計(jì)算例如，衛(wèi)星信號(hào)的傳輸?shù)拇_切時(shí)間。時(shí)鐘誤差變得很快，但是對(duì)于與相當(dāng)吵雜的碼測(cè)量一起的使用來說，厘米級(jí)的準(zhǔn)確度是足夠的。因此，30秒至60秒的“低速”更新速度是適當(dāng)?shù)摹＿@是有利的，因?yàn)橛?jì)算時(shí)間以站和衛(wèi)星數(shù)目的三次方來增長(zhǎng)。標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘處理器325還將對(duì)流層峰值延遲365確定為估計(jì)處理的副產(chǎn)品。對(duì)流層峰值延遲和碼分級(jí)的時(shí)鐘被發(fā)送給相位時(shí)鐘處理器335。標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘處理器320在下文的部分6進(jìn)行詳細(xì)描述。
相位時(shí)鐘處理器335可選地連同對(duì)流層峰值延遲365和精確軌道350或I⑶軌道 360 一起，使用來自寬巷處理器325的MW偏差345和/或固定寬巷模糊度340，以便估計(jì)關(guān)于每對(duì)衛(wèi)星的窄巷模糊度和單差(singledifference)時(shí)鐘誤差。單差時(shí)鐘誤差和窄巷模糊度被組合，以獲得對(duì)于每個(gè)衛(wèi)星(除了參考衛(wèi)星)的單差相位分級(jí)的時(shí)鐘誤差370，其相對(duì)于參考衛(wèi)星而言是單差的。低速碼分級(jí)的時(shí)鐘360、對(duì)流層峰值延遲365和精確的軌道 350或I⑶軌道360用于估計(jì)高速碼分級(jí)的時(shí)鐘375。這里，計(jì)算工作量與站的數(shù)量是線性關(guān)系，并且是衛(wèi)星數(shù)量的三次方。快速改變的相位分級(jí)的時(shí)鐘370和碼分級(jí)的時(shí)鐘375以例如0. 1秒-0. 2秒的延遲可用。高速相位分級(jí)的時(shí)鐘370和高速碼分級(jí)的時(shí)鐘375與MW 偏差340 —起，被發(fā)送到調(diào)度器355。相位時(shí)鐘處理器340在下文的部分9進(jìn)行詳細(xì)描述。
調(diào)度器355接收軌道(精確軌道350或I⑶軌道360)、麗偏差340、高速相位分級(jí)的時(shí)鐘370和高速碼分級(jí)的時(shí)鐘375。調(diào)度器355將這些打包到一起，并將已打包的軌道和時(shí)鐘以及偏差380轉(zhuǎn)發(fā)給消息編碼器385，該編碼器準(zhǔn)備壓縮格式的校正消息390，用于向漫游器的傳輸。到漫游器的傳輸在衛(wèi)星鏈路上占用例如大約10秒-20秒，但也可以使用移動(dòng)電話或直接互聯(lián)網(wǎng)連接或其它合適的通信鏈路來完成。
部分3 觀測(cè)(observation)數(shù)據(jù)校正器
圖4是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的數(shù)據(jù)校正的示意圖?？蛇x的觀測(cè)校正器310對(duì)在參考站收集的GNSS信號(hào)進(jìn)行校正，該校正針對(duì)由于作用于地球的離心力、回轉(zhuǎn)力和重力而造成的站移位，站的天線相位中心相對(duì)于站的天線安裝點(diǎn)的位置，站的天線相位中心相對(duì)于衛(wèi)星軌道給出的衛(wèi)星質(zhì)量中心的位置，以及取決于站天線和衛(wèi)星天線的對(duì)準(zhǔn)方式的這些相位中心的變化。
站位移的主要原因是高達(dá)500毫米的固體潮(earth tide)、高達(dá)100毫米的海洋潮汐負(fù)荷，以及高達(dá)10毫米的極點(diǎn)潮。所有這些都取決于站位于哪里?？稍贛cCarthy， D. D.，Petit, G.(編)IERS Conventions (2003)，IERS Technical Note No. 32 以及其中引用的參考文獻(xiàn)中找到更多描述。
由作用于地球的松散體上的天體(主要是月亮)力導(dǎo)致的海洋潮汐還會(huì)引起大陸板塊被提升和降低。該熟知的效應(yīng)表現(xiàn)為參考站位置的重復(fù)變化?？蛇x地對(duì)固體地球潮進(jìn)行計(jì)算以便用于網(wǎng)絡(luò)處理以及漫游器處理，因?yàn)樵撔?yīng)不應(yīng)當(dāng)被忽略并且計(jì)算工作量較
第二大效應(yīng)是大陸的板塊變形，這歸因于與潮汐一起隨時(shí)間變化的海洋負(fù)荷。用于快速計(jì)算站隨時(shí)間的位移的海洋潮汐負(fù)荷參數(shù)取決于站的位置。用來得出這些參數(shù)的計(jì)算工作量相當(dāng)大。對(duì)于給定的位置，可使用任何可通過Onsala空間天文臺(tái)海洋(Onsala Space Observatory Ocean, http //www. oso. chalmers. se/ ~ loading/, Chalmers Onsala Space0bservatory,2009)提供的在線海洋-潮汐-負(fù)荷(ocean-tide-loading)服務(wù)獲得的熟知模型，對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。較低準(zhǔn)確度的參數(shù)，例如來自預(yù)先計(jì)算的網(wǎng)格的內(nèi)插， 對(duì)于這里討論的應(yīng)用而言是足夠的。
這里提到的最小效應(yīng)歸因于極點(diǎn)潮。這個(gè)位移歸因于地球的兩極運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的離心和回轉(zhuǎn)效應(yīng)引起的板塊的升起。地球定向參數(shù)用于該計(jì)算。這些會(huì)被有規(guī)律地更新在國際地球自轉(zhuǎn)和參考系統(tǒng)服務(wù)(International EarthRotation & Reference System Service), http //hpiers. obspm. fr/，巴黎天文臺(tái)，2009，并且不容易計(jì)算。這個(gè)較小的效應(yīng)因而在漫游器處理中可選地被忽略。
絕對(duì)校正的天線模型用于計(jì)算接收機(jī)和衛(wèi)星天線相位中心的偏移和變化?？稍?J. Kouba 所著的 “A Guide to Using International GPS Service(IGS) Products，，(Geoodetic Survey Division Natural Resources，力口拿大，2003 年 2 月)找到介紹。通過IGS收集的校正數(shù)據(jù)可從http://igscb. jpl. nasa. gov/上2009年的antex文件中獲得；衛(wèi)星天線偏移信息例如可在IGS絕對(duì)天線文件(IGS absolute antenna file) igs05. atx 中找到。
另一個(gè)效應(yīng)是天線相位纏繞(wind-up)。如果接收機(jī)天線相對(duì)于發(fā)送器天線移動(dòng)，則所記錄的數(shù)據(jù)就顯示出相位移動(dòng)。如果該效應(yīng)被忽略，則衛(wèi)星圍繞發(fā)送軸的360度轉(zhuǎn)體(full turn)將導(dǎo)致在接收機(jī)處檢測(cè)到的載波-相位中一個(gè)周期的誤差。由于衛(wèi)星相對(duì)于接收機(jī)的定向多數(shù)時(shí)候是已知的，所以該效應(yīng)可被建模，如mi J. Τ. , Hajj G.A.， Bertiger W. I.以及 LichtenS. Μ·的"Effects of antenna orientation on GPS carrier phase” (MANUSCRIPTA GE0DAETICA，第 18 卷 91-98 頁(1993))中所介紹的。
站和衛(wèi)星的相對(duì)移動(dòng)主要原因是繞軌道運(yùn)行的衛(wèi)星。如果衛(wèi)星是遮擋的(這意味著衛(wèi)星的軌道橫跨地球的陰影)，則可能有衛(wèi)星圍繞其發(fā)送軸的額外旋轉(zhuǎn)。例如，GPS Block IIA衛(wèi)星具有正午旋轉(zhuǎn)以及交叉運(yùn)行(crossing maneuver)的陰影，而GPS Block IIR衛(wèi)星則具有正午旋轉(zhuǎn)和午夜旋轉(zhuǎn)。如果太陽、地球和衛(wèi)星幾乎在同一直線上，則難以計(jì)算旋轉(zhuǎn)運(yùn)行的方向，并且不正確的方向?qū)?dǎo)致一個(gè)周期的載波-相位中的誤差。衛(wèi)星的偏航飛行姿態(tài)對(duì)相位纏繞和衛(wèi)星天線校正有影響?？稍贙ouba，J.的“Asimplified yaw-attitude model for eclipsing GPS satellites，，(GPSS0LUTI0NS (2008))、和 Barlever，Y. E.的"A new model for GPS yawattitude” (JOURNAL OF GEODESY，第 70 卷 714-723 頁(1996))中找到更詳細(xì)的介紹。
在僅使用相位觀測(cè)結(jié)果的情況下，未建模的衛(wèi)星旋轉(zhuǎn)運(yùn)行的效應(yīng)不能與衛(wèi)星時(shí)鐘分離開。因此，在相位時(shí)鐘誤差估計(jì)中，旋轉(zhuǎn)運(yùn)行的效應(yīng)被包含于所估計(jì)的衛(wèi)星時(shí)鐘誤差中。如果漫游器使用那些時(shí)鐘，則其必須也不對(duì)衛(wèi)星旋轉(zhuǎn)運(yùn)行進(jìn)行校正。
需要太陽位置以便對(duì)衛(wèi)星體固定的坐標(biāo)框架進(jìn)行計(jì)算，因?yàn)棣州S是通過衛(wèi)星位置和太陽位置的向量積來定義的。該坐標(biāo)系統(tǒng)用于計(jì)算偏航飛行姿態(tài)、衛(wèi)星的天線校正(偏移和變化，映射到正弦視角中)以及相位纏繞校正。對(duì)于固體地球潮來說，也需要月亮的位置?？稍诶?Seidelmann, P. K.(編)"Explanatory Supplement to the Astronomical Almanac" (UniversityScience Books, U. S. (1992))中找到如何計(jì)算太陽和月亮的位置。
還可應(yīng)用進(jìn)一步的校正，盡管這些對(duì)于市場(chǎng)需要的定位準(zhǔn)確度級(jí)別而言僅僅是較小的益處。
不需要在可選的數(shù)據(jù)校正器310中考慮作為校正關(guān)于相對(duì)效應(yīng)、電離層和對(duì)流層延遲的附加效應(yīng)。相對(duì)校正通常被應(yīng)用于衛(wèi)星時(shí)鐘。
歸因于電離層的主要第一順序效應(yīng)通過使用GNSS觀測(cè)結(jié)果的無電離層組合而被消除，并且歸因于對(duì)流層的效應(yīng)在一些實(shí)施例中被部分地建模并被部分地估計(jì)。
部分4:形成線性組合
4.1基本建模等式
對(duì)于接收機(jī)i和衛(wèi)星j之間調(diào)制類型為m、頻帶k上的碼巧；和載波相位Φ/-觀測(cè)結(jié)果而言，假設(shè)以下觀測(cè)模型將觀測(cè)結(jié)果關(guān)聯(lián)到特定物理量，
其中，p/是從衛(wèi)星j到接收機(jī)i的幾何距離，
c是光速，
Ati是接收機(jī)i的時(shí)鐘誤差，
Atj是衛(wèi)星j的時(shí)鐘誤差，
Τ；"是從衛(wèi)星j到接收機(jī)i的對(duì)流層延遲，ρ 2I1 3/,
Ppm +是頻率fk上的碼電離層延遲，Jk Jk JkJJ Jj ρ
Iijjc是頻率fk上的載波相位電離層延遲，
bP, ^是碼接收機(jī)偏差，
衫>是碼衛(wèi)星偏差，
b^k是相位接收機(jī)偏差(獨(dú)立于調(diào)制類型m)，
相位衛(wèi)星偏差(獨(dú)立于調(diào)制類型m)，
TV^是從衛(wèi)星j到接收機(jī)i在波長(zhǎng)λ k上的整數(shù)模糊度項(xiàng)，
/^，;>是從衛(wèi)星j到接收機(jī)i的碼多徑，
m^-是從衛(wèi)星j到接收機(jī)i的相位多徑，
是碼隨機(jī)噪聲項(xiàng)，
是相位隨機(jī)噪聲項(xiàng)。
可以通過假設(shè)頻帶上的不同相位信號(hào)已經(jīng)移動(dòng)到接收機(jī)內(nèi)的共同基點(diǎn)(base)，來抑制相位觀測(cè)中的調(diào)制類型相關(guān)性，例如，L2C被假設(shè)移動(dòng)-0. 25周期，以補(bǔ)償用以調(diào)制它的正交相位的90度旋轉(zhuǎn)。然而，噪聲和多徑項(xiàng)(通常沒有被建模)對(duì)于不同調(diào)制類型的相位觀測(cè)仍存在不同的影響。
不同調(diào)制類型(也被稱為碼類型)的實(shí)例是，在GPS的情況下，LI頻帶上的LlC/ A、LIP、LlC,以及 L2 頻帶上的 L2C、L2P,以及 Glonass 的情況下，L1C/A、LIP 和 L2C/A、L2P。 對(duì)于Glonass衛(wèi)星系統(tǒng)，波長(zhǎng)λ k和頻率fk也取決于特定于衛(wèi)星的頻率信道號(hào)，使得標(biāo)記可擴(kuò)展到/Lp)和/i7)。另外，特別是碼接收機(jī)偏差bP, i, km也具有信道，因而也具有衛(wèi)星相關(guān)性 (如可在零基線處理中看到的，其具有隨時(shí)間的平均，使得=^jtktbm)。因此，碼接收機(jī)偏差的更精確的公式是
權(quán)利要求
1.一種處理從在參考站接收機(jī)處觀測(cè)到的GNSS衛(wèi)星的信號(hào)得到的一組GNSS信號(hào)數(shù)據(jù)的方法，所述數(shù)據(jù)代表多個(gè)歷元上至少兩個(gè)載波中的每個(gè)載波上的碼觀測(cè)結(jié)果和載波觀測(cè)結(jié)果，包括獲得軌道開始向量，該軌道開始向量包括第一間隔上針對(duì)每個(gè)衛(wèi)星的預(yù)測(cè)位置和預(yù)測(cè)速度的時(shí)間序列，以及所述預(yù)測(cè)位置和預(yù)測(cè)速度相對(duì)于初始位置、初始速度、力模型參數(shù)和地球定向參數(shù)的偏導(dǎo)數(shù)，獲得在多個(gè)參考站處針對(duì)每個(gè)衛(wèi)星的碼觀測(cè)結(jié)果和載波觀測(cè)結(jié)果的無電離層線性組合，以及一旦有可用的歷元的無電離層線性組合，就在每個(gè)歷元使用無電離層線性組合和預(yù)測(cè)的地球定向參數(shù)來迭代地校正所述軌道開始向量，以獲得更新后的軌道開始向量值，該更新后的軌道開始向量值包括在歷元的后續(xù)間隔上針對(duì)每個(gè)衛(wèi)星的預(yù)測(cè)位置和預(yù)測(cè)速度的時(shí)間序列，以及對(duì)地球定向參數(shù)的估計(jì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，獲得軌道開始向量包括獲得所述衛(wèi)星的近似軌道向量，獲得預(yù)測(cè)的地球軌道參數(shù)，迭代地將所述近似軌道向量與所述預(yù)測(cè)的地球軌道參數(shù)進(jìn)行積分，以獲得針對(duì)初始時(shí)間間隔的軌道預(yù)測(cè)，并且在每次迭代中，將所述軌道預(yù)測(cè)適配到所述近似軌道向量，以及從所述軌道預(yù)測(cè)準(zhǔn)備針對(duì)所述軌道開始向量和偏導(dǎo)數(shù)的一組初始值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述近似軌道向量是從以下之一獲得的廣播衛(wèi)星導(dǎo)航消息、IGS超速軌道數(shù)據(jù)以及預(yù)測(cè)軌道的另外的源。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，將所述軌道預(yù)測(cè)適配于所述近似軌道向量是使用最小二乘法來執(zhí)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，用所述預(yù)測(cè)地球定向參數(shù)對(duì)所述近似軌道向量進(jìn)行積分以便獲得軌道預(yù)測(cè)被迭代進(jìn)行，直到所述軌道預(yù)測(cè)基本上保持為恒量為止。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，獲得軌道開始向量包括，從不比預(yù)定時(shí)間間隔更晚的一組更新的軌道開始向量值準(zhǔn)備所述軌道開始向量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述預(yù)定時(shí)間間隔不會(huì)多于幾小時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，準(zhǔn)備所述軌道開始向量包括，從所述更新的軌道開始向量映射新的軌道開始向量，并對(duì)所述新的軌道開始向量進(jìn)行積分，以獲得針對(duì)所述軌道開始向量的新的值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，對(duì)所述新的軌道開始向量進(jìn)行積分包括，用來自所述更新的開始向量值的地球定向參數(shù)對(duì)所述新的軌道開始向量進(jìn)行積分。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，校正包括施加迭代濾波器，所述迭代濾波器包括以下之一卡爾曼濾波器、UD因式分解濾波器以及平方根信息濾波器。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，更新的軌道開始向量還包括針對(duì)每個(gè)衛(wèi)星的附加參數(shù)，并且其中，校正所述軌道開始向量包括針對(duì)每個(gè)衛(wèi)星對(duì)所述附加參數(shù)進(jìn)行校正。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括，將來自更新的軌道開始向量的值映射到當(dāng)前歷元，以獲得針對(duì)每個(gè)衛(wèi)星的當(dāng)前歷元軌道位置和速度。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述軌道開始向量還包括針對(duì)每個(gè)接收機(jī)-衛(wèi)星對(duì)的無電離層模糊度，其中，迭代地校正所述軌道開始向量0635)包括估計(jì)關(guān)于所述無電離層模糊度的浮點(diǎn)值，并且其中，所述方法還包括獲得針對(duì)每個(gè)接收機(jī)-衛(wèi)星對(duì)的寬巷模糊度(340)的值，所述寬巷模糊度值具有整數(shù)特性，從所述寬巷模糊度的值和所述無電離層模糊度的浮點(diǎn)值確定與所述寬巷模糊度和所述無電離層模糊度線性相關(guān)的模糊度的整數(shù)特性值，使用所述整數(shù)特性值來固定所述無電離層模糊度的值，以及通過對(duì)所述無電離層模糊度的值的固定，使用所述無電離層線性組合0645)的時(shí)間序列和一組地球軌道參數(shù)來迭代地校正所述軌道開始向量063 ，以獲得更新的軌道開始向量(沈80)，該更新的軌道開始向量包括在多個(gè)歷元的間隔上針對(duì)每個(gè)衛(wèi)星的預(yù)測(cè)位置和預(yù)測(cè)速度的時(shí)間序列以及對(duì)地球定向參數(shù)的估計(jì)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，與所述寬巷模糊度和所述無電離層模糊度線性相關(guān)的所述模糊度包括以下之一窄巷模糊度、Ll模糊度和L2模糊度。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述歷元以約IHz的速度出現(xiàn)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，迭代地校正所述軌道開始向量包括，針對(duì)每個(gè)歷元估計(jì)每個(gè)衛(wèi)星的衛(wèi)星時(shí)鐘的值以及每個(gè)衛(wèi)星在每個(gè)歷元的衛(wèi)星位置。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，迭代地校正所述軌道開始向量包括，針對(duì)每個(gè)歷元估計(jì)以下項(xiàng)的值每個(gè)衛(wèi)星的衛(wèi)星時(shí)鐘、衛(wèi)星時(shí)鐘漂移、衛(wèi)星時(shí)鐘漂移速率以及每個(gè)衛(wèi)星在每個(gè)歷元的衛(wèi)星位置。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所預(yù)測(cè)的關(guān)于至少一些所述歷元針對(duì)每個(gè)衛(wèi)星的近似位置的時(shí)間序列覆蓋了至少150秒的間隔。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述參考站廣泛地分布于地球上，并且來自每個(gè)參考站的所述GNSS信號(hào)數(shù)據(jù)代表了在每個(gè)歷元GNSS衛(wèi)星子集的碼觀測(cè)結(jié)果和載波觀測(cè)結(jié)果。
20.—種處理從在參考站接收機(jī)處觀測(cè)到的GNSS衛(wèi)星的信號(hào)得到的一組GNSS信號(hào)數(shù)據(jù)的設(shè)備，所述數(shù)據(jù)代表多個(gè)歷元上至少兩個(gè)載波中的每個(gè)載波上的碼觀測(cè)結(jié)果和載波觀測(cè)結(jié)果，包括適于獲得軌道開始向量的元件，該軌道開始向量包括第一間隔上針對(duì)每個(gè)衛(wèi)星的預(yù)測(cè)位置和預(yù)測(cè)速度的時(shí)間序列，以及所述預(yù)測(cè)位置和預(yù)測(cè)速度相對(duì)于初始位置、初始速度、 力模型參數(shù)和地球定向參數(shù)的偏導(dǎo)數(shù)，適于獲得在多個(gè)參考站處針對(duì)每個(gè)衛(wèi)星的碼觀測(cè)結(jié)果和載波觀測(cè)結(jié)果的無電離層線性組合的元件，以及適于一旦有可用的歷元的無電離層線性組合，就在每個(gè)歷元使用無電離層線性組合和預(yù)測(cè)的地球定向參數(shù)來迭代地校正所述軌道開始向量，以獲得更新后的軌道開始向量值的元件，該更新后的軌道開始向量值包括在歷元的后續(xù)間隔上針對(duì)每個(gè)衛(wèi)星的預(yù)測(cè)位置和預(yù)測(cè)速度的時(shí)間序列，以及對(duì)地球定向參數(shù)的估計(jì)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中，適于獲得軌道開始向量的元件適于獲得所述衛(wèi)星的近似軌道向量；獲得預(yù)測(cè)的地球軌道參數(shù)；迭代地將所述近似軌道向量與所述預(yù)測(cè)的地球軌道參數(shù)進(jìn)行積分，以獲得針對(duì)初始時(shí)間間隔的軌道預(yù)測(cè)，并且在每次迭代中，適于將所述軌道預(yù)測(cè)適配到所述近似軌道向量；以及從所述軌道預(yù)測(cè)準(zhǔn)備針對(duì)所述軌道開始向量和偏導(dǎo)數(shù)的一組初始值。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中，所述近似軌道向量是從以下之一獲得的廣播衛(wèi)星導(dǎo)航消息、IGS超速軌道數(shù)據(jù)以及預(yù)測(cè)軌道的另外的源。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中，使用最小二乘法將所述軌道預(yù)測(cè)適配于所述近似軌道向量。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中，用所述預(yù)測(cè)地球定向參數(shù)迭代地對(duì)所述近似軌道向量進(jìn)行積分，以便獲得基本上保持為恒量的軌道預(yù)測(cè)。
25.根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中，適于獲得軌道開始向量的元件適于，從不比預(yù)定時(shí)間間隔更晚的一組更新的軌道開始向量值準(zhǔn)備所述軌道開始向量。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其中，所述預(yù)定時(shí)間間隔不會(huì)多于幾小時(shí)。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其中，映射所述軌道開始向量包括從所述更新的軌道開始向量映射的新的軌道開始向量，其中，所述新的軌道開始向量被積分，以獲得針對(duì)所述軌道開始向量的新的值。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其中，所述新的軌道開始向量包括，用來自所述更新的開始向量值的地球定向參數(shù)對(duì)所述新的軌道開始向量進(jìn)行積分。
29.根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中，適于迭代地校正所述開始向量的元件包括以下之一卡爾曼濾波器、UD因式分解濾波器以及平方根信息濾波器。
30.根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中，更新的軌道狀態(tài)向量還包括針對(duì)每個(gè)衛(wèi)星的附加參數(shù)，并且其中，適于迭代所述軌道開始向量的元件適于針對(duì)每個(gè)衛(wèi)星對(duì)所述附加參數(shù)進(jìn)行校正。
31.根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，還包括，將來自更新的軌道開始向量的值映射到當(dāng)前歷元，以獲得針對(duì)每個(gè)衛(wèi)星的當(dāng)前歷元軌道位置和速度的元件。
32.根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中，所述軌道開始向量還包括針對(duì)每個(gè)接收機(jī)-衛(wèi)星對(duì)的無電離層模糊度，并且其中，適于迭代地校正所述軌道開始向量0635)的元件估計(jì)關(guān)于所述無電離層模糊度的浮點(diǎn)值，還包括適于以下的元件獲得針對(duì)每個(gè)接收機(jī)-衛(wèi)星對(duì)的寬巷模糊度(340)的值，所述寬巷模糊度值具有整數(shù)特性；從所述寬巷模糊度的值和所述無電離層模糊度的浮點(diǎn)值確定與所述寬巷模糊度和所述無電離層模糊度線性相關(guān)的模糊度的整數(shù)特性值；使用所述整數(shù)特性值來固定所述無電離層模糊度的值；以及通過對(duì)所述無電離層模糊度的值的固定，使用所述無電離層線性組合0645)的時(shí)間序列和一組地球軌道參數(shù)來迭代地校正所述軌道開始向量0635)，以獲得更新的軌道開始向量 (沈80)，該更新的軌道開始向量包括在多個(gè)歷元的間隔上針對(duì)每個(gè)衛(wèi)星的預(yù)測(cè)位置和預(yù)測(cè)速度的時(shí)間序列以及對(duì)地球定向參數(shù)的估計(jì)。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中，與所述寬巷模糊度和所述無電離層模糊度線性相關(guān)的所述模糊度包括以下之一窄巷模糊度、Ll模糊度和L2模糊度。
34.根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中，所述歷元以約IHz的速度出現(xiàn)。
35.根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中，適于迭代地校正所述軌道開始向量的元件適于針對(duì)每個(gè)歷元估計(jì)每個(gè)衛(wèi)星的衛(wèi)星時(shí)鐘的值以及每個(gè)衛(wèi)星在每個(gè)歷元的衛(wèi)星位置。
36.根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中，適于迭代地校正所述軌道開始向量的元件適于針對(duì)每個(gè)歷元估計(jì)以下項(xiàng)的值每個(gè)衛(wèi)星的衛(wèi)星時(shí)鐘、衛(wèi)星時(shí)鐘漂移、衛(wèi)星時(shí)鐘漂移速率以及每個(gè)衛(wèi)星在每個(gè)歷元的衛(wèi)星位置。
37.根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中，所預(yù)測(cè)的關(guān)于至少一些所述歷元針對(duì)每個(gè)衛(wèi)星的近似位置的時(shí)間序列覆蓋了至少150秒的間隔。
38.根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中，所述參考站廣泛地分布于地球上，并且來自每個(gè)參考站的所述GNSS信號(hào)數(shù)據(jù)代表了在每個(gè)歷元GNSS衛(wèi)星子集的碼觀測(cè)結(jié)果和載波觀測(cè)結(jié)果。
39.一種計(jì)算機(jī)程序，包括被配置為當(dāng)在計(jì)算機(jī)處理單元上執(zhí)行時(shí)實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求 1-19之一所述的方法的指令。
40.一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，包括根據(jù)權(quán)利要求39所述的計(jì)算機(jī)程序。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種處理從參考站接收機(jī)處觀測(cè)到的GNSS衛(wèi)星信號(hào)得到的一組GNSS信號(hào)數(shù)據(jù)的方法和設(shè)備，所述數(shù)據(jù)代表在多個(gè)歷元上至少兩個(gè)載波的每個(gè)載波的碼觀測(cè)結(jié)果和載波觀測(cè)結(jié)果，包括獲得軌道開始向量，該軌道開始向量包括在第一間隔上針對(duì)每個(gè)衛(wèi)星的預(yù)測(cè)位置和預(yù)測(cè)速度的時(shí)間序列，以及所述預(yù)測(cè)位置和預(yù)測(cè)速度相對(duì)于初始位置、初始速度、力模型參數(shù)和地球定向參數(shù)的偏導(dǎo)數(shù)；獲得在多個(gè)參考站處針對(duì)每個(gè)衛(wèi)星的碼觀測(cè)結(jié)果和載波觀測(cè)結(jié)果的無電離層線性組合；以及一旦有可用的歷元的無電離層線性組合，就在每個(gè)歷元使用無電離層線性組合和預(yù)測(cè)的地球定向參數(shù)來迭代地校正所述軌道開始向量，以獲得更新后的軌道開始向量值，該更新后的軌道開始向量值包括在歷元的后續(xù)間隔針對(duì)每個(gè)衛(wèi)星的預(yù)測(cè)位置和預(yù)測(cè)速度的時(shí)間序列，以及對(duì)地球定向參數(shù)的估計(jì)。
文檔編號(hào)G01S19/27GK102498414SQ201080041518
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2010年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月19日
發(fā)明者H·蘭多, M·尼施克 申請(qǐng)人:天寶導(dǎo)航有限公司