專利名稱：一種使用集群定位信號抑制多徑的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及用于在無線電頻率反射環(huán)境下產(chǎn)生精確的位置測定的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明尤其應(yīng)用于接收和解釋來自大體上相同位置的定位信號的位置測定系統(tǒng)來抑制多徑的有害效應(yīng)。本發(fā)明可用在必須使用精確的不受多徑干擾的距離信息才能進(jìn)行精確定位的定位技術(shù)領(lǐng)域，但并不僅限于此。
背景技術(shù)：
多徑在所有射頻(RF)通信和定位系統(tǒng)中是個已知的問題。它造成信號強(qiáng)度減弱和通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)帶寬降低以及定位系統(tǒng)測距不精確。尤其是在室內(nèi)環(huán)境的多徑相當(dāng)嚴(yán)重，信號被大多數(shù)物體包括墻、房頂、地板、家具和人反射。
許多分集方法已經(jīng)在通信系統(tǒng)用于抑制多徑效應(yīng)。它們包括空間、頻率和極性分集。這些傳統(tǒng)方法用來把直接和反射信號以破壞的方式交互作用造成的信號抵消減到最小。這些系統(tǒng)一般或a)部署若干空間分布的接收天線單元(空間分集)，配備一個控制器來不斷選取具有最高信號強(qiáng)度的天線單元，或b)部署若干接收天線單元各自有不同的極性(極性分集)，配備一個控制器來不斷選取具有最高信號強(qiáng)度的天線單元，或c)部署單個接收天線單元用以接收發(fā)送相同信息的若干頻率信號(頻率分集)，并配備一個控制器不斷選取具有最高信號強(qiáng)度的頻率。具有最高信號強(qiáng)度的天線單元或頻率接下來被用作解調(diào)通信數(shù)據(jù)。這些先有系統(tǒng)不能分辨是直接信號還是反射信號。一個具有高信號強(qiáng)度的強(qiáng)反射信號相對一個較弱的直接信號是可用的。然而，對于定位系統(tǒng)如要正常工作，測量到直接信號是非常重要的，盡管具有最高信號強(qiáng)度的信號并不一定是直接信號。所以傳統(tǒng)的先有的用于通信的分集方法并不適合在定位系統(tǒng)中抑制多徑。
傳統(tǒng)的用于定位系統(tǒng)的多徑抑制方法分為五個大類，如下(1)改良的調(diào)制技術(shù)；(2)改良的接收機(jī)相關(guān)技術(shù)；(3)多徑限制天線；(4)超定的位置解；(5)接收機(jī)自主完整性監(jiān)測(RAIM)。
1)用于抑制多徑的改良的調(diào)制技術(shù)一般涉及增加碼分多址(CDMA)偽隨機(jī)碼(PRN)的碼率。隨著碼率的增加，多徑相關(guān)減小。但是RF頻譜使用，接收機(jī)功耗，接收機(jī)復(fù)雜性增加。
2)改良的接收機(jī)相關(guān)技術(shù)通過提高自相關(guān)跟蹤函數(shù)對多徑的抗干擾能力來達(dá)到抑制多徑。這類中比較有前途的技術(shù)之一是所謂的窄相關(guān)器，前、后跟蹤臂的間距從常規(guī)的半個碼減小為十分之一個碼。這種更窄的間距可以消除長延時的多徑，但仍然會受到短延時多徑的影響。窄相關(guān)器技術(shù)也需要擴(kuò)展接收機(jī)帶寬來提高自相關(guān)函數(shù)的對比度，這會增加接收機(jī)的功耗和復(fù)雜度。
3)多徑限制天線調(diào)整接收或發(fā)射天線的方向圖來減少反射后偏軸信號的強(qiáng)度。這種天線最通用的形式是所謂的扼流環(huán)(choke ring)天線，它一般在GPS應(yīng)用中用來抑制衛(wèi)星信號地面反射。多徑限制天線的方法是讓方向圖對朝某個方向，這樣在強(qiáng)多徑環(huán)境中應(yīng)用不多，比如室內(nèi)，信號的反射來自多個方向。
4)超定的位置解使用比能夠得到位置解所須的發(fā)射單元更多數(shù)量的發(fā)射單元。通過減少被多徑破壞的定位信號在位置解中的權(quán)值來提高定位精度。附加的好處是更多幾何上分散的發(fā)射單元提高了幾何條件。不過，要讓這種方法奏效，在任何時刻主要的定位信號必須是沒被破壞的。通常在強(qiáng)多徑環(huán)境中這并不可能。
5)接收機(jī)自主完整性監(jiān)測(RAIM)是位置接收機(jī)用于檢測收到的定位信號的完整性，并從位置解中剔除無效測量而采用的一種算法。RAIM算法最簡單的形式是從發(fā)射器定位信號的不同組合來觀察距離余數(shù)以便確定多徑破壞過的無效距離。和大距離余數(shù)的有關(guān)的發(fā)射器被認(rèn)為受到多徑破壞，從位置解中剔除。使用來自額外的發(fā)射器的冗余定位信號測量值得到不同的發(fā)射器組合。所以，RAIM方法需要相當(dāng)數(shù)量的冗余發(fā)射器來提供有效的多徑抑制，在許多情況下是根本不實(shí)際的。而且，如果RAIM算法認(rèn)為一個定位信號被多徑破壞，該發(fā)射器就被從位置解中剔除，這樣更減少了幾何條件。
幾何條件無關(guān)的定位信號幾何條件無關(guān)的定位信號被定義為從相同位置以不同載波頻率發(fā)射的唯一定位信號，以便每個唯一定位信號的單位矢量和幾何距離相對于觀測接收機(jī)都是相同的。這需要從同一個天線陣列體的相同相位中心發(fā)射若干頻率，實(shí)際上隨著頻率的分散這會增加難度。而且，精確的按時序同步幾何條件無關(guān)定位信號也很困難，因?yàn)槊總€頻率發(fā)射路徑上電子元件隨溫度和電壓變化產(chǎn)生不同的群延時和路徑偏差。幾何條件無關(guān)的定位信號一般用來在基于載波的定位系統(tǒng)中確定所謂的周跳。周跳是定位信號的載波相位觀測量突發(fā)的整數(shù)或半周的跳變，由觀測接收機(jī)的載波跟蹤回路(通常說的鎖相環(huán))失去鎖定造成。在單頻定位系統(tǒng)中已經(jīng)證明精確可靠的探測和修復(fù)周跳是困難的。傳統(tǒng)的周跳探測方法是利用幾何條件無關(guān)的觀測量的線性組合，通常是GPS L1和L2這兩種載波頻率。這些幾何條件無關(guān)的方法通過觀察幾何條件無關(guān)的定位信號的積分載波相位(ICP)時間序列的不連續(xù)來探測周跳。但是，這些先有方法沒有考慮用幾何條件無關(guān)的距離測量值的相干性來確定多徑破壞。
先有系統(tǒng)(a)不能分辨從大致同一位置發(fā)射的直接和多徑破壞后的定位信號，(b)沒有冗余的幾何分集的發(fā)射器就不能抑制多徑，(c)不能提供不受時變的群延時的影響的分集系統(tǒng)，(d)不增加發(fā)射帶寬，發(fā)射機(jī)功耗和發(fā)射機(jī)復(fù)雜度就不能改良多徑抑制。能提供精確的距離測量值而又不受這些約束的系統(tǒng)是極其需要的。
術(shù)語定義距離矢量-距離矢量是一種定義空間內(nèi)兩點(diǎn)空間關(guān)系的矢量，它定義從第一點(diǎn)到第二點(diǎn)的方向和距離。比如，給定空間兩點(diǎn)p1和p2，具有位置矢量 和 從p1到p2的距離矢量 定義為位置矢量的矢量差，得到R→=P→1-P→2.]]> 定義從p1到p2的方向和距離。
幾何距離-幾何距離是空間兩點(diǎn)的標(biāo)量距離。比如，距離矢量 的幾何距離定義為 單位矢量-單位矢量是一種具有單位幅度的矢量。單位矢量用來定義方向。比如距離矢量 的方向可以用單位矢量 代表，有和 同樣方向和單位幅度。
分集-分集，本發(fā)明后面提到的，是在無線電反射(多徑)環(huán)境中具有各自不同的無線反射的無線信號的發(fā)射和接收。分集通常使用空間，頻率和極化方法完成。
分集無線電線路-分集無線電線路或無線電線路分集是采用分集方法的無線電信號。
發(fā)射群-若干唯一定位信號每個都從大致相同的位置同步發(fā)射，同時使用無線電線路分集，被認(rèn)為是一個發(fā)射群。
接收群-若干不同的定位信號每個都從大致相同的位置同步接收，同時使用無線電線路分集，被認(rèn)為是一個接收群。
大致相干的定位信號-大致相干的定位信號是由觀測接收機(jī)接收和解釋的定位信號產(chǎn)生的測量值大體相似。
定位單元設(shè)備-一個定位單元設(shè)備是一種發(fā)射定位信號的定位發(fā)射器。
觀測接收機(jī)-一個觀測接收機(jī)是接收和解釋定位信號的接收機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種分集系統(tǒng)和方法可以辨別從大致相同位置發(fā)射的直接和受多徑破壞的定位信號。
本發(fā)明還有一個目的是提供一種分集系統(tǒng)和方法可以辨別從大致相同位置接收的直接和受多徑破壞的定位信號。
本發(fā)明還有一個目的是提供一種分集系統(tǒng)和方法在多徑環(huán)境下進(jìn)行精確的定位信號測量而無須冗余發(fā)射器。
本發(fā)明還有一個目的是提供一種分集系統(tǒng)和方法進(jìn)行的精確的定位信號測量而不受時變的群延時影響。
本發(fā)明還有一個目的是提供一種分集系統(tǒng)和方法在多徑環(huán)境下進(jìn)行精確的定位信號測量而無須增加發(fā)射帶寬。
本發(fā)明還有一個目的是提供一種分集系統(tǒng)和方法在多徑環(huán)境下估算從大致相同位置接收和發(fā)射的定位信號的測量值。
本發(fā)明的上述目標(biāo)通過解釋從相對于觀測接收機(jī)具有大致相同幾何距離和單位矢量的無線電線路接收到的若干同步的定位信號來實(shí)現(xiàn)。觀測接收機(jī)用來比較和選取大致相干的定位信號，并建立被測的定位信號的最佳擬合估算，這樣在受多徑影響的環(huán)境下精確的位置測量值能被確定。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個發(fā)射群的實(shí)施例的圖示，其中一個定位單元裝置裝備一個空間分集發(fā)射群，在沒有多徑的環(huán)境下通過四個空間分布的天線單元發(fā)射四個唯一定位信號給觀測接收機(jī)。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個發(fā)射群的實(shí)施例的圖示，其中一個定位單元裝置裝備一個空間分集發(fā)射群，在多徑環(huán)境下通過四個空間分布的天線單元發(fā)射四個唯一定位信號給觀測接收機(jī)。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個發(fā)射群的實(shí)施例的圖示，其中一個由四個按時序同步的定位單元裝置組成的網(wǎng)絡(luò)，每個定位單元裝置都裝備一個空間分集發(fā)射群，通過16個空間分布的天線單元發(fā)射16個唯一定位信號給觀測接收機(jī)。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個接收群的實(shí)施例的圖示，其中一個觀測接收機(jī)裝備一個空間分集接收群，通過四個空間分布的接收天線單元從四個定位單元裝置接收16個不同的定位信號。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個觀測接收機(jī)的圖示。其中一個由四個按時序同步定位單元裝置組成的網(wǎng)絡(luò)，每個定位單元裝置都裝備一個空間分集發(fā)射群，通過16個空間分布的天線單元發(fā)射16個不同的定位信號給觀測接收機(jī)。觀測接收機(jī)把16個唯一定位信號送給位置解算法。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個觀測接收機(jī)的圖示。其中一個由四個按時序同步的定位單元裝置組成的網(wǎng)絡(luò)，每個定位單元裝置都裝備一個空間分集發(fā)射群，通過16個空間分布的天線單元發(fā)射16個唯一定位信號給觀測接收機(jī)。觀測接收機(jī)在把預(yù)處理過的定位信號送給位置解算法之前預(yù)處理所有16個唯一定位信號。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個觀測接收機(jī)的圖示。其中一個裝備空間分集接收群的觀測接收機(jī)通過四個空間分布的天線單元接收來自四個定位單元裝置的16個不同的定位信號。觀測接收機(jī)把16個不同的定位信號送給位置解算法。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的一個觀測接收機(jī)的圖示。其中一個裝備空間分集接收群的觀測接收機(jī)通過四個空間分布的天線單元接收來自四個定位單元裝置的16個不同的定位信號。觀測接收機(jī)在把預(yù)處理過的定位信號送給位置解算法之前預(yù)處理所有16個不同的定位信號。
具體實(shí)施例方式
綜述本發(fā)明闡述了一種通過解釋從相對于觀測接收機(jī)具有大致相同幾何距離和單位矢量的分集無線電線路接收到的同步的獨(dú)立定位信號，來抑制定位系統(tǒng)的碼和載波相位多徑的系統(tǒng)和方法。這些無線電線路被看作一個定位信號群。在沒有多徑的條件下，一個定位信號群在觀測接收機(jī)端產(chǎn)生大致相干的測量值。這種定位信號測量值的相干性是因?yàn)槊總€定位信號的幾何距離和單位矢量相對于觀測接收機(jī)來說是大體相同的。但是，在多徑環(huán)境下，觀測接收機(jī)并不會從相干的信號群中測量所有的定位信號。在多徑環(huán)境下由于無線電線路多集產(chǎn)生不同的多徑反射，這對每條線路的定位信號測量值造成不同的影響，造成定位信號的相干性降低。定位信號的相干性的強(qiáng)弱取決于多徑環(huán)境的強(qiáng)弱。
另外，本發(fā)明闡述了一些方法用于解釋通過相對于觀測接收機(jī)具有大致相同幾何距離和單位矢量的分集無線電線路接收到的同步的唯一定位信號。觀測接收機(jī)配置來(a)確定一組相對于它自己具有大致相同幾何距離和單位矢量的同步的唯一定位信號，(b)比較并選取大致相干的定位信號，并且/或產(chǎn)生確定的同步的唯一定位信號的最佳擬合估算，(c)確定過濾或最佳擬合的位置解，這樣在多徑影響的環(huán)境下能得到最佳的距離測量值及其產(chǎn)生的精確的位置解。
本發(fā)明首選的實(shí)施例是觀測接收機(jī)比較一個定位信號群并選取具有大致相干的定位信號，以便受多徑破壞的線路從距離測量中剔除。本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例是觀測接收機(jī)產(chǎn)生一個定位信號群的最佳擬合估算，這樣大體上不受多徑影響的距離測量值可以確定。所以，本發(fā)明有能力使用從大致相同位置發(fā)射和/或接收的定位信號來辨別直接和受多徑破壞的信號。如果有足夠的發(fā)射器可以觀測，觀測接收機(jī)可以計(jì)算出不受多徑的有害影響的精確位置解。
本發(fā)明第一個實(shí)施例闡述通過若干空間分布的發(fā)射天線單元發(fā)射一組同步的唯一定位信號。所有的發(fā)射天線單元被放置以便其相對于觀測接收機(jī)具有大體相同的幾何距離和單位矢量，相互間隔首選為發(fā)射載波波長的一半或更短。每個天線單元放在已知的位置發(fā)射一個唯一定位信號。首選地每個定位信號使用唯一偽隨機(jī)碼(PRN)編碼，以便產(chǎn)生建立一個CDMA系統(tǒng)，所有的唯一定位信號以同一個載波頻率上發(fā)射。一臺觀測接收機(jī)接收和解釋若干被發(fā)射的唯一定位信號，以便能區(qū)別無多徑的直接信號和被多徑破壞的信號，并由此抑制多徑對定位信號精度的有害影響。
現(xiàn)在參看圖1，圖中，在一個沒有多徑的環(huán)境下，定位單元裝置101配備四個空間分布的天線單元102，103，104和105，它們合在一起稱為發(fā)射群106。定位單元裝置101通過四個空間分布的天線單元102，103，104和105發(fā)射四個同步的唯一偽隨機(jī)碼(PRN)107，108，109和110?？臻g分布的天線單元102，103，104和105被放在已知的位置，它們之間首選的間距是發(fā)射載波波長的一半或更少。每個天線單元以相同的載波頻率發(fā)射一個唯一定位信號。圖中還解釋，在第一個時刻111，觀測接收機(jī)通過一個接收天線112接收四個同步的唯一偽隨機(jī)碼107，108，109和110。四個同步的唯一偽隨機(jī)碼(PRN)107，108，109和110的單位矢量113，114，115和116以及幾何距離117，118，119和120在發(fā)射群106和接收天線112之間是大致相等的。觀測接收機(jī)在第二個時刻121通過接收天線單元122接收四個同步的唯一偽隨機(jī)碼(PRN)107，108，109和110。同樣，四個同步的唯一偽隨機(jī)碼(PRN)107，108，109和110的單位矢量123，124，125和126以及幾何距離127，128，129和130在發(fā)射群106和接收天線122之間是大致相等的。
根據(jù)圖中的軌跡線131，觀測接收機(jī)從它原來的位置111朝定位單元裝置101方向移動到新的位置121。在隨軌跡線131移動的過程中觀測接收機(jī)的偽距和積分載波相位(ICP)的測量值相對于所有來自發(fā)射群106的唯一偽隨機(jī)碼(PRN)107，108，109和110成比例的減小。同時，觀測接收機(jī)的多普勒測量值和信號強(qiáng)度相對于所有來自發(fā)射群106的唯一偽隨機(jī)碼(PRN)107，108，109和110也成比例的增加。在移動到結(jié)束位置121時，觀測接收機(jī)天線122和定位單元裝置106間的幾何距離127，128，129和130以及單位矢量123，124，125和126變化了，不過重要的是四個同步的唯一偽隨機(jī)碼(PRN)107，108，109和110的單位矢量123，124，125和126以及幾何距離127，128，129和130的相對關(guān)系并沒有相應(yīng)的改變。來自四個同步的唯一偽隨機(jī)碼(PRN)107，108，109和110的所有測量值仍然保持大致相等。所以可以看到在沒有多徑的環(huán)境下一個空間分集的被發(fā)射的定位信號群相對于觀測接收具有大致相等的幾何距離和單位矢量，可以提供大致相干的定位信號測量值。
現(xiàn)在參看圖2，圖中，在一個多徑環(huán)境下，定位單元裝置201配備四個空間分布的天線單元202，203，204和205，它們合在一起稱為發(fā)射群206。定位單元裝置201通過四個空間分布的天線單元202，203，204和205發(fā)射四個同步的唯一偽隨機(jī)碼(PRN)207，208，209，210?？臻g分布的天線單元202，203，204和205被放在已知的位置，每個天線單元以相同的載波頻率發(fā)射一個唯一定位信號。另外，觀測接收機(jī)211通過單個接收天線212接收四個同步的唯一偽隨機(jī)碼(PRN)207，208，209，210。四個同步的唯一偽隨機(jī)碼(PRN)207，208，209，210的單位矢量213，214，215和216以及幾何距離217，218，219和220在發(fā)射群206和接收天線212之間是大致相等的。為了說明，圖中給出四個多徑分量221，222，223和224，每個分別和唯一偽隨機(jī)碼(PRN)207，208，209和210相關(guān)，由空間分布的天線單元202，203，204和205產(chǎn)生。
第一個多徑信號221從第一個唯一偽隨機(jī)碼(PRN)207產(chǎn)生，并通過第一個空間分布的天線單元202發(fā)射。這個多徑信號221是來自表面225的反射，到達(dá)接收天線212時相對被發(fā)射的第一個唯一偽隨機(jī)碼207產(chǎn)生了180度相移。這就給偽隨機(jī)碼(PRN)207帶來了破壞性的抵消。這個破壞性的抵消在觀測接收機(jī)211產(chǎn)生了低接收信號強(qiáng)度以及偽隨機(jī)碼的碼和載波相位跟蹤環(huán)路的不穩(wěn)定，從而降低了來自第一個唯一偽隨機(jī)碼(PRN)207的偽距和積分載波相位(ICP)的測量精度。
第二個多徑信號222從第二個唯一偽隨機(jī)碼(PRN)208產(chǎn)生，并通過第二個空間分布的天線單元203發(fā)射。這個多徑信號222是來自表面225的反射，到達(dá)接收天線212時相對于第二個唯一偽隨機(jī)碼(PRN)208產(chǎn)生了零度相移。所以給第二個唯一偽隨機(jī)碼(PRN)208帶來了建設(shè)性的疊加。這個建設(shè)性的疊加產(chǎn)生了高接收信號強(qiáng)度。觀測接收機(jī)211的偽隨機(jī)碼的碼和載波相位跟蹤環(huán)路仍然保持穩(wěn)定，而且沒有改變來自第二個唯一偽隨機(jī)碼208的積分載波相位(ICP)的測量值。
第三個多徑信號223從第三個唯一偽隨機(jī)碼(PRN)209產(chǎn)生，并通過第三個空間分布的天線單元204發(fā)射。這個多徑信號223是來自表面226的反射，到達(dá)接收天線212時相對于第三個唯一偽隨機(jī)碼(PRN)209產(chǎn)生了九十度相移。所以給第三個唯一偽隨機(jī)碼(PRN)209帶來了一定破壞性的抵消。這個破壞性的抵消一定程度上產(chǎn)生了低接收信號強(qiáng)度和相應(yīng)的相位跟蹤錯誤。觀測接收機(jī)211的偽隨機(jī)碼的碼和載波相位跟蹤環(huán)路受到一定程度的影響，一定程度的改變了來自第三個唯一偽隨機(jī)碼(PRN)209的偽距和積分載波相位(ICP)的測量值。
第四個多徑信號224從第四個唯一偽隨機(jī)碼(PRN)210產(chǎn)生，并通過第四個空間分布的天線單元205發(fā)射。這個多徑信號224是來自表面226的反射，沒有被接收天線212接收到。所以沒有對第四個唯一偽隨機(jī)碼(PRN)210帶來了任何干擾。接收信號強(qiáng)度保持不變，也沒有產(chǎn)生相位跟蹤錯誤。觀測接收機(jī)211的偽隨機(jī)碼的碼和載波相位跟蹤環(huán)路不受影響，第四個唯一偽隨機(jī)碼(PRN)210的偽距和積分載波相位(ICP)的測量值也不會改變。
觀測接收機(jī)接收和解釋從四個空間分布的天線單元202，203，204和205發(fā)射的四個同步的唯一偽隨機(jī)碼(PRN)207，208，209和210，偽隨機(jī)碼分別和四個多徑分量221，222，223和224疊加。配置選取了大致相干的偽隨機(jī)碼(PRN)208和210，并給出發(fā)射群206和觀測天線212之間的偽距，積分載波相位(ICP)和信號強(qiáng)度測量值的最佳擬合估計(jì)。
現(xiàn)在參看圖3，圖中一個由四個按時序同步的定位單元裝置301，302，303和304組成的網(wǎng)絡(luò)，每個分別配備空間分布的發(fā)射群305，306，307和308，以相同載波頻率發(fā)射。第一個發(fā)射群305通過空間分布的天線單元313，314，315和316發(fā)射四個同步的唯一偽隨機(jī)碼(PRN)309，310，311和312。第二個發(fā)射群306通過空間分布的天線單元321，322，323和324發(fā)射四個同步的唯一偽隨機(jī)碼(PRN)317，318，319和320。第三個發(fā)射群307通過空間分布的天線單元329，330，331和332發(fā)射四個同步的唯一偽隨機(jī)碼(PRN)325，326，327和328。第四個發(fā)射群308通過空間分布的天線單元337，338，339和340發(fā)射四個同步的唯一偽隨機(jī)碼(PRN)333，334，335和336。所有空間分布的天線單元313，314，315，316，321，322，323，324，329，330，331，332，337，338，339和340被放在已知的位置，每個單元以相同的載波頻率發(fā)射唯一定位信號。觀測接收機(jī)341通過接收天線342接收來自四個空間分布的天線群305，306，307和308發(fā)射的16個同步的唯一偽隨機(jī)碼(PRN)309，310，311，312，317，318，319，320，325，326，327，328，333，334，335和336。在每個發(fā)射群和接收天線342之間每個發(fā)射群產(chǎn)生的同步的唯一偽隨機(jī)碼(PRN)的單位矢量343，344，345和346以及幾何距離347，348，349和350大體是相等的。
觀測接收機(jī)341需要足夠的可見定位單元裝置來求得位置解。首選地，觀測接收機(jī)341利用至少三個定位單元裝置來求二維位置解或至少四個定位單元裝置來求三維位置解。但是，觀測接收機(jī)341利用少于三個定位單元裝置求解位置解也在本發(fā)明的大范圍之內(nèi)。觀測接收機(jī)接收和解釋從四個定位單元裝置301，302，303和304發(fā)射的16個同步的唯一定位信號，以便精確的位置能被確定，觀測接收機(jī)可以1.把所有收到的唯一定位信號的偽距，積分載波相位(ICP)，多普勒和信號強(qiáng)度測量值提供給觀測接收機(jī)定位算法，用來在有足夠的可見定位單元裝置時產(chǎn)生超定的位置解。每個發(fā)射群內(nèi)每個發(fā)射天線單元的位置也被提供給觀測接收機(jī)定位算法，協(xié)助得到每個發(fā)射天線單元和觀測接收機(jī)天線之間的精確的偽距和積分載波相位(ICP)測量值。
2.把所有收到的唯一定位信號的偽距，積分載波相位(ICP)，多普勒和信號強(qiáng)度測量值提供給采用接收機(jī)RAIM(自主完整性監(jiān)測)算法的觀測接收機(jī)定位算法。有足夠的可見定位單元裝置，RAIM算法從每個定位單元裝置發(fā)射群中選取被多徑破壞最小的定位信號并把這些最佳信號用在位置解中。每個發(fā)射群內(nèi)的每個發(fā)射天線單元的位置也被提供給觀測接收機(jī)定位算法，協(xié)助得到每個發(fā)射天線單元和觀測接收天線之間的精確的偽距和積分載波相位(ICP)測量值。
3.把所有收到的唯一定位信號的偽距，積分載波相位(ICP)，多普勒和信號強(qiáng)度測量值提供給采用合適的數(shù)學(xué)算法產(chǎn)生最佳擬合的位置解的觀測接收機(jī)定位算法，比如卡曼濾波器。定位算法使用來自所有可見的定位單元裝置的能用于定位算法的偽距，積分載波相位(ICP)，多普勒和信號強(qiáng)度測量值來估計(jì)來自定位單元裝置的最佳距離測量值。每個發(fā)射群內(nèi)的每個發(fā)射天線單元的位置也被提供給觀測接收機(jī)定位算法，協(xié)助得到每個發(fā)射天線單元和觀測接收天線之間的精確的偽距和積分載波相位(ICP)測量值。
4.組合并平均所有接收到的來自每個發(fā)射群的唯一定位信號的偽距，積分載波相位(ICP)，多普勒和信號強(qiáng)度測量值以便得到平均的偽距，積分載波相位(ICP)，多普勒和信號強(qiáng)度測量值。這些平均的定位信號測量值以及每個發(fā)射群內(nèi)所有天線單元的平均位置接下來提供給觀測接收機(jī)定位算法，準(zhǔn)備在有足夠的可見定位單元裝置時產(chǎn)生位置解。
5.把所有收到的來自一個發(fā)射群的唯一定位信號的偽距，積分載波相位(ICP)，多普勒和信號強(qiáng)度測量值提供給觀測接收機(jī)距離估算器算法。距離估算器算法在把最佳偽距，積分載波相位(ICP)，多普勒和信號強(qiáng)度測量值送給觀測接收機(jī)定位算法之前從發(fā)射群估算最佳擬合的距離測量值。距離估算器算法可以包括任何適合的可以產(chǎn)生最佳擬合解的數(shù)學(xué)算法，如最小平方回歸，權(quán)值最小平方回歸，權(quán)值平均，濾波估算，平滑估算和相似的對精通該領(lǐng)域的人士熟知的技術(shù)。這些最佳擬合的定位信號測量值以及發(fā)射群內(nèi)所有天線單元的最佳擬合位置接下來提供給觀測接收機(jī)定位算法，準(zhǔn)備在有足夠的可見定位單元裝置時產(chǎn)生位置解。
6.通過比較從一組信號選取的信息確定來自每個群的所有收到的唯一定位信號之間的相干性，這組信號包括同相和正交(I/Q)的載波跟蹤環(huán)路測量值，偽隨機(jī)碼跟蹤環(huán)路測量值，偽距，積分載波相位(ICP)測量值，多普勒測量值，接收信號強(qiáng)度。
a)從每個發(fā)射群選取大致相干的唯一定位信號提供給觀測接收機(jī)定位算法，準(zhǔn)備在有足夠的可見定位單元裝置時產(chǎn)生位置解。發(fā)射群內(nèi)的每個被選取的發(fā)射天線的位置也可以提供給觀測接收機(jī)定位算法，這樣可以確定精確的偽距和積分載波相位(ICP)測量值。
b)從每個發(fā)射群選取大致相干的唯一定位信號提供給采用接收機(jī)RAIM(自主完整性監(jiān)測)算法的觀測接收機(jī)定位算法。有了足夠的可見定位單元裝置，RAIM算法從每個定位單元裝置的發(fā)射群選取被多徑破壞最小的定位信號并把這些最佳信號用在位置解中。每個發(fā)射群內(nèi)的每個發(fā)射天線單元的位置也被提供給觀測接收機(jī)定位算法，協(xié)助得到每個發(fā)射天線單元和觀測接收天線之間的精確偽距和積分載波相位(ICP)的測量值。
c)從每個發(fā)射群選取大致相干的唯一定位信號提供給采用合適的數(shù)學(xué)算法產(chǎn)生最佳擬合的位置解的觀測接收機(jī)定位算法，比如卡曼濾波器。定位算法使用來自所有可見定位單元裝置的能用于定位算法的偽距，積分載波相位(ICP)，多普勒和信號強(qiáng)度測量值來估計(jì)來自定位單元裝置的最佳距離測量值。每個發(fā)射群內(nèi)的每個發(fā)射天線單元的位置也被提供給觀測接收機(jī)定位算法，協(xié)助得到每個發(fā)射天線單元和觀測接收天線之間的精確偽距和積分載波相位(ICP)的測量值。
d)從每個發(fā)射群選取大致相干的唯一定位信號用來組合并平均偽距，積分載波相位(ICP)，多普勒和信號強(qiáng)度測量值以便得到平均的偽距，積分載波相位(ICP)，多普勒和信號強(qiáng)度測量值。這些平均的定位信號測量值以及每個發(fā)射群內(nèi)所有天線單元的平均位置接下來提供給觀測接收機(jī)定位算法，準(zhǔn)備在有足夠的可見定位單元裝置時產(chǎn)生位置解。
e)從每個發(fā)射群選取大致相干的唯一定位信號并使用距離估算器算法估計(jì)最佳距離測量值，如最小平方回歸，權(quán)值最小平方回歸，權(quán)值平均，濾波估算，平滑估算和相似的對精通該領(lǐng)域的人士熟知的技術(shù)。這些估算的偽距，積分載波相位(ICP)，多普勒和信號強(qiáng)度測量值和選取的天線單元的位置的最佳擬合估算接下來提供給觀測接收機(jī)定位算法，準(zhǔn)備在有足夠的可見定位單元裝置時產(chǎn)生位置解。
f)從每個發(fā)射群選取大致相干的唯一定位信號，把它們組合并平均得到平均的定位信號測量值，然后送給RAIM(自主完整性監(jiān)測)定位算法。如有冗余的可見定位單元裝置，RAIM算法選取可用的被多徑破壞最小的定位信號并把這些最佳信號用在位置解中。
g)從每個發(fā)射群選取大致相干的唯一定位信號，把它們組合并平均得到平均定位信號測量值，然后送給觀測接收機(jī)定位算法。觀測接收機(jī)定位算法包括任何合適產(chǎn)生最佳擬合的位置解的的數(shù)學(xué)算法，比如卡曼濾波器。定位算法使用來自所有可見定位單元裝置的能用于定位算法的偽距，積分載波相位(ICP)，多普勒和信號強(qiáng)度測量值來估算來自定位單元裝置的最佳距離測量值。每個發(fā)射群內(nèi)的每個發(fā)射天線單元的位置也被提供給觀測接收機(jī)定位算法，協(xié)助得到每個發(fā)射天線單元和觀測接收天線之間的精確偽距和積分載波相位(ICP)的測量值。
h)從每個發(fā)射群選取大致相干的唯一定位信號，送給觀測接收機(jī)距離估算器算法來產(chǎn)生最佳的偽距，積分載波相位(ICP)，多普勒和信號強(qiáng)度測量值。這些最佳定位信號測量值接下來送給使用RAIM(自主完整性監(jiān)測)算法的觀測接收機(jī)定位算法。如有冗余的可見定位單元裝置，RAIM算法選取可用的被多徑破壞最小的定位信號并把這些最佳信號用在位置解中。
i)從每個發(fā)射群選取大致相干的唯一定位信號，送給觀測接收機(jī)距離估算器算法來產(chǎn)生最佳的偽距，積分載波相位(ICP)，多普勒和信號強(qiáng)度測量值。這些最佳的定位信號測量值接下來送給觀測接收機(jī)定位算法，觀測接收機(jī)定位算法使用任何合適產(chǎn)生最佳擬合的位置解的的數(shù)學(xué)算法，比如卡曼濾波器。定位算法使用來自所有可見定位單元裝置的能用于定位算法的偽距，積分載波相位(ICP)，多普勒和信號強(qiáng)度測量值來估算來自定位單元裝置的最佳距離測量值。每個發(fā)射群內(nèi)的每個發(fā)射天線單元的位置也被提供給觀測接收機(jī)定位算法，協(xié)助得到每個發(fā)射天線單元和觀測接收天線之間的精確偽距和積分載波相位(ICP)的測量值。
上面描述的任何實(shí)施例的組合都在本發(fā)明的大范圍之內(nèi)。比如，大體相干的定位信號可以用最佳擬合距離估算器算法來預(yù)處理，然后再用最佳擬合定位算法處理，然后再送給RAIM(自主完整性監(jiān)測)算法。
群成員間距在空間分布的發(fā)射群里沒有最小成員間距。成員放得越靠近，各個偽隨機(jī)碼(PRN)的多徑相干性越大，得到的空間離散性越小。最大的成員間距由預(yù)期的最小發(fā)射群和觀測接收機(jī)的距離決定。為了得到更好的結(jié)果，發(fā)射群內(nèi)的每個天線單元到觀測接收機(jī)的單位矢量必須保持大致相等。和觀測接收機(jī)放置接近相比一個觀測接收機(jī)放置離發(fā)射群越遠(yuǎn)單位矢量會有越大的相似性。如果觀測接收機(jī)距離很大，發(fā)射天線單元間幾個波長的間距是可行的。在首選的實(shí)施例中，一組天線單元以半個載波波長的間距放置可以使空間離散性最大而單位矢量偏差最小。如果載波頻率為2.4Ghz，這代表天線單元間距基于60mm。
發(fā)射群實(shí)施例所有以上描述的接收機(jī)實(shí)施例也可用于任何形式的發(fā)射群。一個發(fā)射群可以配置來使用，但不限于，空間，頻率和極化分集。此外，發(fā)射群可以配置來使用空間，頻率和極化分集的任何組合。發(fā)射群的三個實(shí)施例如下a)空間分集的發(fā)射群-一個定位單元裝置被配置來從若干空間分布的天線單元發(fā)射若干同步的唯一定位信號。天線單元被放置以便相對于觀測接收機(jī)有大致相等的幾何距離和單位矢量，每個單元放在已知的位置并發(fā)射唯一定位信號。首選的天線單元間距是半個載波波長。首選地，同步的唯一定位信號以相同的載波頻率發(fā)射偽隨機(jī)碼(PRN)。
b)頻率分集的發(fā)射群-一個定位單元裝置被配置來以若干頻率發(fā)射若干同步的唯一定位信號，每個唯一定位信號以不同的頻率發(fā)射。若干定位信號通過一個放在已知位置的天線單元發(fā)射。首選地，同步的唯一定位信號以不同的載波頻率發(fā)射偽隨機(jī)碼(PRN)。
c)極化分集的發(fā)射群-一個定位單元裝置被配置來從若干正交極化的天線單元發(fā)射若干同步的唯一定位信號。天線單元被放置以便相對于觀測接收機(jī)有大致相等的幾何距離和單位矢量，每個單元放在已知的位置并發(fā)射唯一定位信號。首選地，天線單元放置地互相靠近，同步的唯一定位信號以相同的載波頻率發(fā)射偽隨機(jī)碼(PRN)。
在首選的實(shí)施例中同步的唯一偽隨機(jī)碼(PRN)同時從定位單元裝置產(chǎn)生，同時從發(fā)射群內(nèi)的每個天線單元發(fā)射。在可選的實(shí)施例中，同步的唯一偽隨機(jī)碼(PRN)順序的從定位單元裝置產(chǎn)生，并順序的從發(fā)射群內(nèi)的每個天線單元按一個碼分多址(CDMA)方案發(fā)射，以便每個單元在不同的時間槽發(fā)射唯一偽隨機(jī)碼(PRN)。
群確定觀測接收機(jī)，在捕獲唯一定位信號后，首先確定每個發(fā)射群的定位信號。觀測接收機(jī)接收每個唯一定位信號和包含在里面的導(dǎo)航數(shù)據(jù)來決定每個發(fā)射天線單元的位置。觀測接收機(jī)確定哪些發(fā)射天線單元位置互相靠近，是否發(fā)射天線單元具有相對觀測接收機(jī)大致相等的單位矢量和幾何距離。觀測接收機(jī)把相對觀測接收機(jī)具有大致相等的單位矢量和幾何距離的發(fā)射天線單元看作一個發(fā)射群。而且，每個唯一定位信號在導(dǎo)航數(shù)據(jù)信息中發(fā)射身份數(shù)據(jù)，這就讓每個唯一定位信號和某個發(fā)射群關(guān)聯(lián)起來。觀測接收機(jī)接收并解釋這個群身份數(shù)據(jù)，把每個唯一定位信號和每個發(fā)射群關(guān)聯(lián)起來。
接收群唯一定位信號通過分集接收天線單元被觀測接收機(jī)接收分別通過單獨(dú)的接收通道被解釋，并建立起若干不同的定位信號。由于每個接收天線單元到發(fā)射機(jī)的單位矢量和幾何距離大致相等，這些不同的定位信號在沒有多徑的環(huán)境下具有大致相干的測量值。但是，在多徑環(huán)境下，從各個接收天線單元接收到的定位信號在觀測接收機(jī)上具有不相干的定位測量值。這種不相干是由于觀測接收機(jī)從接收天線單元測量到不同反射路徑的信號，當(dāng)和相應(yīng)的直接信號組合在一起，就產(chǎn)生了每個定位信號不同的距離和信號強(qiáng)度測量值。定位信號間不相干的強(qiáng)弱因多徑環(huán)境的強(qiáng)弱而不同。
本發(fā)明闡述了在定位系統(tǒng)中通過從若干空間分布的接收天線單元接收一個唯一定位信號，或從若干極性分集的接收天線單元接收一個唯一定位信號來抑制碼和載波相位的多徑。所有的接收天線單元被放置以便相對發(fā)射信號具有大致相等的幾何距離和單位矢量，每個接收天線單元間的放置關(guān)系是已知的，各自接收相同的唯一定位信號。首選地，所有的接收天線單元以半個載波波長或更短的間距放置。觀測接收機(jī)配置來單獨(dú)接收，跟蹤，解釋若干不同的定位信號，以便抑制多徑對定位精度的有害影響。
現(xiàn)在參看圖4，圖中四個定位單元裝置401，402，403和404每個配備單只發(fā)射天線單元405，406，407和408，并發(fā)射四個同步的唯一定位信號409，410，411和412。一個空間分集的接收群413由四個空間分布接收天線單元414，415，416和417組成。在觀測接收機(jī)422接收天線單元414，415，416和417分別和單獨(dú)的接收機(jī)路徑418，419，420和421連接。接收機(jī)路徑418，419，420和421和公共接收機(jī)時鐘423同步并連接到處理單元424。和接收機(jī)路徑418，419，420和421連接的接收天線單元414，415，416和417從每個接收到的唯一定位信號409，410，411和412產(chǎn)生不同的偽距，積分載波相位(ICP)，多普勒和信號強(qiáng)度測量值，并從可見的四個定位單元裝置401，402，403和404產(chǎn)生16個不同的定位信號。處理單元424配置來接收這16個不同的定位信號，并1.把所有收到的不同定位信號的偽距，積分載波相位(ICP)，多普勒和信號強(qiáng)度測量值提供給觀測接收機(jī)定位算法，用來在有足夠的可見定位單元裝置時產(chǎn)生超定的位置解。每個接收群內(nèi)的每個接收天線單元的位置也被提供給觀測接收機(jī)定位算法，協(xié)助得到每個發(fā)射天線單元和觀測接收機(jī)接收群之間的精確偽距和積分載波相位(ICP)的測量值。
2.把所有收到的不同定位信號的偽距，積分載波相位(ICP)，多普勒和信號強(qiáng)度測量值提供給采用接收機(jī)RAIM(自主完整性監(jiān)測)算法的觀測接收機(jī)定位算法。有了足夠的可見定位單元裝置，RAIM算法從每個定位單元裝置發(fā)射群中選取被多徑破壞最小的定位信號并把這些最佳信號用在位置解中。每個接收群內(nèi)的每個接收天線單元的位置也被提供給觀測接收機(jī)定位算法，協(xié)助得到每個發(fā)射天線單元和觀測接收機(jī)接收群之間的精確偽距和積分載波相位(ICP)的測量值。
3.把所有收到的不同定位信號的偽距，積分載波相位(ICP)，多普勒和信號強(qiáng)度測量值提供給采用合適的數(shù)學(xué)算法產(chǎn)生最佳擬合的位置解的觀測接收機(jī)定位算法，比如卡曼濾波器。定位算法使用來自所有可見定位單元裝置的能用于定位算法的偽距，積分載波相位(ICP)，多普勒和信號強(qiáng)度測量值來估計(jì)來自定位單元裝置的最佳距離測量值。每個接收群內(nèi)的每個接收天線單元的位置也被提供給觀測接收機(jī)定位算法，協(xié)助得到每個發(fā)射天線單元和觀測接收機(jī)接收群之間的精確偽距和積分載波相位(ICP)的測量值。
4.組合并平均所有接收到的來自每個定位單元裝置的不同定位信號的偽距，積分載波相位(ICP)，多普勒和信號強(qiáng)度測量值得到平均的偽距，積分載波相位(ICP)，多普勒和信號強(qiáng)度測量值。這些平均的定位信號測量值以及每個接收群內(nèi)所有天線單元的平均位置接下來提供給觀測接收機(jī)定位算法，準(zhǔn)備在有足夠的可見定位單元裝置時產(chǎn)生位置解。
5.把所有收到的來自一個接收群的不同定位信號的偽距，積分載波相位(ICP)，多普勒和信號強(qiáng)度測量值提供給觀測接收機(jī)距離估算器算法。距離估算器算法在把最佳偽距，積分載波相位(ICP)，多普勒和信號強(qiáng)度測量值送給觀測接收機(jī)定位算法之前從一個接收群估計(jì)最佳的距離測量值。距離估算器算法可以包括任何適合的可以產(chǎn)生最佳解的數(shù)學(xué)算法，如最小平方回歸，權(quán)值最小平方回歸，權(quán)值平均，濾波估算，平滑估算和相似的對精通該領(lǐng)域的人士熟知的技術(shù)。這些最佳的定位信號測量值以及接收群內(nèi)所有天線單元的最佳位置接下來提供給觀測接收機(jī)定位算法，準(zhǔn)備在有足夠的可見定位單元裝置時產(chǎn)生位置解。
6.通過比較從一組信號選取的信息確定來自每個群的所有收到的唯一定位信號之間的相干性，這組信號包括同相和正交(I/Q)的載波跟蹤環(huán)路測量值，偽隨機(jī)碼跟蹤環(huán)路測量值，偽距，積分載波相位(ICP)測量值，多普勒測量值，接收信號強(qiáng)度。
a)從每個定位單元裝置選取大致相干的唯一定位信號提供給觀測接收機(jī)定位算法，準(zhǔn)備在有足夠的可見定位單元裝置時產(chǎn)生位置解。接收群內(nèi)的每個選取的接收天線的位置也可以提供給觀測接收機(jī)定位算法，這樣可以確定精確的偽距和積分載波相位(ICP)測量值。
b)從每個定位單元裝置選取大致相干的唯一定位信號提供給采用接收機(jī)RAIM(自主完整性監(jiān)測)算法的觀測接收機(jī)定位算法。有足夠的可見定位單元裝置，RAIM從每個定位單元裝置選取被多徑破壞最小的定位信號并把這些最佳信號用在位置解中。每個接收群內(nèi)的每個接收天線單元的位置也被提供給觀測接收機(jī)定位算法，協(xié)助得到每個發(fā)射天線單元和觀測接收天線之間的精確偽距和積分載波相位(ICP)的測量值。
c)從每個定位單元裝置選取大致相干的唯一定位信號提供給采用合適的數(shù)學(xué)算法產(chǎn)生最佳擬合的位置解的觀測接收機(jī)定位算法，比如卡曼濾波器。定位算法使用來自所有可見定位單元裝置的能用于定位算法的偽距，積分載波相位(ICP)，多普勒和信號強(qiáng)度測量值來估計(jì)來自定位單元裝置的最佳距離測量值。每個接收群內(nèi)的每個接收天線單元的位置也被提供給觀測接收機(jī)定位算法，協(xié)助得到每個發(fā)射天線單元和觀測接收機(jī)接收群之間的精確偽距和積分載波相位(ICP)的測量值。
d)從每個定位單元裝置選取大致相干的唯一定位信號用來組合并平均偽距，積分載波相位(ICP)，多普勒和信號強(qiáng)度測量值得到平均的偽距，積分載波相位(ICP)，多普勒和信號強(qiáng)度測量值。這些平均的定位信號測量值以及每個接收群內(nèi)所有天線單元的平均位置接下來提供給觀測接收機(jī)定位算法，準(zhǔn)備在有足夠的可見定位單元裝置時產(chǎn)生位置解。
e)從每個定位單元裝置選取大致相干的唯一定位信號并使用距離估算器算法估計(jì)最佳距離測量值。如最小平方回歸，權(quán)值最小平方回歸，權(quán)值平均，濾波估算，平滑估算和相似的對精通該領(lǐng)域的人士熟知的技術(shù)。這些估計(jì)的偽距，積分載波相位(ICP)，多普勒和信號強(qiáng)度測量值和選取的天線單元的位置的最佳估計(jì)接下來提供給觀測接收機(jī)定位算法，準(zhǔn)備在有足夠的可見定位單元裝置時產(chǎn)生位置解。
f)從每個定位單元裝置選取大致相干的唯一定位信號，把它們組合并平均得到平均定位信號測量值，然后送給RAIM(自主完整性監(jiān)測)算法定位算法。如有冗余的可見定位單元裝置，RAIM算法選取可用的被多徑破壞最小的定位信號并把這些最佳信號用在位置解中。
g)從每個定位單元裝置選取大致相干的唯一定位信號，把它們組合并平均得到平均定位信號測量值，然后送給觀測接收機(jī)定位算法。觀測接收機(jī)定位算法包括任何合適產(chǎn)生最佳擬合的位置解的的數(shù)學(xué)算法，比如卡曼濾波器。定位算法使用來自所有可見定位單元裝置的能用于定位算法的偽距，積分載波相位(ICP)，多普勒和信號強(qiáng)度測量值來估計(jì)來自定位單元裝置的最佳距離測量值。每個接收群內(nèi)的每個發(fā)射天線單元的位置也被提供給觀測接收機(jī)定位算法，協(xié)助得到每個發(fā)射天線單元和觀測接收機(jī)接收群之間的精確偽距和積分載波相位(ICP)的測量值。
h)從每個定位單元裝置選取大致相干的唯一定位信號，送給觀測接收機(jī)距離估算器算法來產(chǎn)生最佳偽距，積分載波相位(ICP)，多普勒和信號強(qiáng)度測量值。這些最佳定位信號測量值再送給使用RAIM(自主完整性監(jiān)測)算法的觀測接收機(jī)定位算法。如有冗余的可見定位單元裝置，RAIM算法選取可用的被多徑破壞最小的定位信號并把這些最佳信號用在位置解中。
i)從每個定位單元裝置選取大致相干的唯一定位信號，送給觀測接收機(jī)距離估算器算法來產(chǎn)生最佳偽距，積分載波相位(ICP)，多普勒和信號強(qiáng)度測量值。這些最佳定位信號測量值再送給觀測接收機(jī)定位算法，觀測接收機(jī)定位算法使用任何合適產(chǎn)生最佳擬合的位置解的的數(shù)學(xué)算法，比如卡曼濾波器。定位算法使用來自所有可見定位單元裝置的能用于定位算法的偽距，積分載波相位(ICP)，多普勒和信號強(qiáng)度測量值來估計(jì)來自定位單元裝置的最佳距離測量值。每接收群內(nèi)的每個接收天線單元的位置也被提供給觀測接收機(jī)定位算法，協(xié)助得到每個發(fā)射天線單元和觀測接收機(jī)接收群之間的精確偽距和積分載波相位(ICP)的測量值。
上面描述的任何實(shí)施例的組合都在本發(fā)明的大范圍之內(nèi)。比如，大體相干的定位信號可以用最佳擬合距離估算器算法來預(yù)處理，然后再用最佳擬合定位算法處理，然后再送給RAIM(自主完整性監(jiān)測)算法。
接收機(jī)解釋觀測接收機(jī)配置來從定位信號群接收和解釋若干唯一和/或離散的定位信號。觀測接收機(jī)根據(jù)當(dāng)前跟蹤的定位信號的數(shù)量分配接收通道。觀測接收機(jī)依次捕獲并自主地通過獨(dú)立的跟蹤通道跟蹤每個定位信號。這種自主的定位信號跟蹤可以對一個定位信號群中每個定位信號進(jìn)行獨(dú)立的測量，任何定位信號測量值都不會受到臨近的受多徑破壞的定位信號的影響。從一個定位信號群中得到的定位信號數(shù)量越多，距離測量完整性越好。
現(xiàn)在參看圖5，圖中一個由四個按時序同步的定位單元裝置501，502，503和504組成的網(wǎng)絡(luò)，每個分別配備空間分布的發(fā)射群505，506，507和508，以相同載波頻率發(fā)射。第一個發(fā)射群505通過空間分布的天線單元513，514，515和516發(fā)射四個同步的唯一偽隨機(jī)碼(PRN)509，510，511和512。第二個發(fā)射群506通過空間分布的天線單元521，522，523和524發(fā)射四個同步的唯一偽隨機(jī)碼(PRN)517，518，519和520。第三個發(fā)射群507通過空間分布的天線單元529，530，531和532發(fā)射四個同步的唯一偽隨機(jī)碼(PRN)525，526，527和528。第四個發(fā)射群508通過空間分布的天線單元537，538，539和540發(fā)射四個同步的唯一偽隨機(jī)碼(PRN)533，534，535和536。所有空間分布的天線單元513，514，515，516，521，522，523，524，529，530，531，532，537，538，539和540被放在已知的位置，每個單元以相同的載波頻率發(fā)射唯一定位信號。觀測接收機(jī)541通過接收天線542接收來自四個空間分布的發(fā)射群505，506，507和508發(fā)射的16個同步的唯一偽隨機(jī)碼(PRN)509，510，511，512，517，518，519，520，525，526，527，528，533，534，535和536。在每個發(fā)射群505，506，507和508和接收天線542之間，每個發(fā)射群505，506，507和508產(chǎn)生的同步的唯一偽隨機(jī)碼(PRN)的單位矢量543，544，545和546以及幾何距離547，548，549和550大體是相等的。
觀測接收機(jī)541需要足夠的可見定位單元裝置來求得位置解。首選地，觀測接收機(jī)541利用至少三個定位單元裝置來求二維位置解或至少四個定位單元裝置來求三維位置解。但是，觀測接收機(jī)541利用少于三個定位單元裝置求解位置解也在本發(fā)明的大范圍之內(nèi)。觀測接收機(jī)541配置來把所有唯一定位信號509，510，511，512，517，518，519，520，525，526，527，528，533，534，535和536送給觀測接收機(jī)定位解算法551，以便確定(a)超定的位置解，(b)使用RAIM的位置解，(c)位置估計(jì)算法如卡曼濾波器過濾的位置解，(d)任何這些方法的組合。
現(xiàn)在參看圖6，圖中一個由四個按時序同步的定位單元裝置601，602，603和604組成的網(wǎng)絡(luò)，每個分別配備空間分布的發(fā)射群605，606，607和608，以相同載波頻率發(fā)射。第一個發(fā)射群605通過空間分布的天線單元613，614，615和616發(fā)射四個同步的唯一偽隨機(jī)碼(PRN)609，610，611和612。第二個發(fā)射群606通過空間分布的天線單元621，622，623和624發(fā)射四個同步的唯一偽隨機(jī)碼(PRN)617，618，619和620。第三個發(fā)射群607通過空間分布的天線單元629，630，631和632發(fā)射四個同步的唯一偽隨機(jī)碼(PRN)625，626，627和628。第四個發(fā)射群608通過空間分布的天線單元637，638，639和640發(fā)射四個同步的唯一偽隨機(jī)碼(PRN)633，634，635和636。所有空間分布的天線單元613，614，615，616，621，622，623，624，629，630，631，632，637，638，639和640被放在已知的位置，每個單元以相同的載波頻率發(fā)射唯一定位信號。觀測接收機(jī)641通過接收天線642接收來自四個空間分布的發(fā)射群605，606，607和608發(fā)射的16個同步的唯一偽隨機(jī)碼(PRN)609，610，611，612，617，618，619，620，625，626，627，628，633，634，635和636。在每個發(fā)射群605，606，607和608和接收天線642之間，每個發(fā)射群605，606，607和608產(chǎn)生的同步的唯一偽隨機(jī)碼(PRN)的單位矢量643，644，645和646以及幾何距離647，648，649和650大體是相等的。
觀測接收機(jī)641需要足夠的可見定位單元裝置來確定位置解。首選的，觀測接收機(jī)641利用至少三個定位單元裝置來求二維位置解或至少四個定位單元裝置來求三維位置解。但是，觀測接收機(jī)641利用少于三個定位單元裝置求解位置解也在本發(fā)明的大范圍之內(nèi)。觀測接收機(jī)641配置來把唯一定位信號609，610，611，612送給第一個預(yù)處理算法652，把唯一定位信號617，618，619，620送給第二個預(yù)處理算法653，把唯一定位信號625，626，627，628送給第三個預(yù)處理算法654，把唯一定位信號633，634，635和636送給第四個預(yù)處理算法655。預(yù)處理算法652，653，654，655處理收到的集群定位信號，利用(a)一個平均算法產(chǎn)生每個群的平均偽距，(b)一個距離估算器算法產(chǎn)生每個群的最佳擬合偽距的估計(jì)，(c)一個相干決定算法從每個群里選取大致相干的偽距，(d)任何這些方法的組合。預(yù)處理后的定位信號接下來送到觀測接收機(jī)算法651，來確定(a)超定的位置解，(b)使用RAIM的位置解，(c)位置估計(jì)算法如卡曼濾波器過濾的位置解，(d)任何這些方法的組合。
現(xiàn)在參看圖7，圖中四個定位單元裝置701，702，703和704每個配備單獨(dú)的放在已知位置的發(fā)射天線單元705，706，707和708，并發(fā)射四個同步的唯一定位信號709，710，711和712。一個空間分集的接收群713由四個空間分布接收天線單元714，715，716和717組成。在觀測接收機(jī)722接收天線單元714，715，716和717分別和單獨(dú)的接收機(jī)路徑718，719，720和721連接。接收機(jī)路徑718，719，720和721和公共接收機(jī)時鐘723同步。和接收機(jī)路徑718，719，720和721連接的接收天線單元714，715，716和717從每個接收到的唯一定位信號709，710，711和712產(chǎn)生不同的偽距，積分載波相位(ICP)，多普勒和信號強(qiáng)度測量值，并從可見的四個定位單元裝置701，702，703和704產(chǎn)生16個不同的定位信號。
觀測接收機(jī)722需要足夠的可見定位單元裝置來求得位置解。首選地，觀測接收機(jī)722利用至少三個定位單元裝置來求二維位置解或至少四個定位單元裝置來求三維位置解。但是，觀測接收機(jī)722利用少于三個定位單元裝置求解位置解也在本發(fā)明的大范圍之內(nèi)。觀測接收機(jī)722配置來把所有唯一定位信號709，710，711，712送給觀測接收機(jī)定位解算法724，以便確定(a)超定的位置解，(b)使用RAIM的位置解，(c)位置估計(jì)算法如卡曼濾波器過濾的位置解，(d)任何這些方法的組合。
現(xiàn)在參看圖8，圖中四個定位單元裝置801，802，803和804每個配備單獨(dú)的放在已知位置的發(fā)射天線單元805，806，807和808，并發(fā)射四個同步的唯一定位信號809，810，811和812。一個空間分集的接收群813由四個空間分布接收天線單元814，815，816和817組成。在觀測接收機(jī)822接收天線單元814，815，816和817分別和單獨(dú)的接收機(jī)路徑818，819，820和821連接。接收機(jī)路徑818，819，820和821和公共接收機(jī)時鐘823同步。和接收機(jī)路徑818，819，820和821連接的接收天線單元814，815，816和817從每個接收到的唯一定位信號809，810，811和812產(chǎn)生不同的偽距，積分載波相位(ICP)，多普勒和信號強(qiáng)度測量值，并從可見的四個定位單元裝置801，802，803和804產(chǎn)生16個不同的定位信號。
觀測接收機(jī)822需要足夠的可見定位單元裝置來確定位置解。首選地，觀測接收機(jī)822利用至少三個定位單元裝置來求二維位置解或至少四個定位單元裝置來求三維位置解。但是，觀測接收機(jī)822利用少于三個定位單元裝置求解位置解也在本發(fā)明的大范圍之內(nèi)。觀測接收機(jī)822配置來把來自第一個接收天線814的唯一定位信號809，810，811，812送給第一個預(yù)處理算法825，來自第二個接收天線815的唯一定位信號809，810，811，812送給第二個預(yù)處理算法826，來自第三個接收天線816的唯一定位信號809，810，811，812送給第三個預(yù)處理算法827，來自第四個接收天線817的唯一定位信號809，810，811，812送給第四個預(yù)處理算法828。預(yù)處理算法825，826，827，828處理收到的集群定位信號，利用(a)一個平均算法產(chǎn)生每個群的平均偽距，(b)一個距離估算器算法產(chǎn)生每個群的最佳擬合偽距的估計(jì)，(c)一個相干決定算法從每個群里選取大致相干的偽距，(d)任何這些方法的組合。預(yù)處理后的定位信號接下來送到觀測接收機(jī)算法824，來確定(a)超定的位置解，(b)使用RAIM的位置解，(c)位置估計(jì)算法如卡曼濾波器過濾的位置解，(d)任何這些方法的組合。
圖1-8，為說明清楚，圖例使用了確定數(shù)量的定位信號和天線群天線單元，但是對定位信號和天線群天線單元的數(shù)量并沒有相干的限制。而且，因?yàn)榇罅慷ㄎ恍盘柋患合到y(tǒng)發(fā)射和接收，接收機(jī)不需要根據(jù)本發(fā)明一樣接收每個發(fā)射的信號。冗余度的相干級別是和先有定位系統(tǒng)不同的。
定位信號測量值在本發(fā)明范圍內(nèi)，特別關(guān)注定位信號的偽距，積分載波相位(ICP)，多普勒和信號強(qiáng)度測量值。但是從定位信號獲得的和用于推斷定位信號完整性的任何其他定位信息也落入本發(fā)明的大范圍內(nèi)。比如，觀測接收機(jī)載波跟蹤環(huán)路的同相和正交(I/Q)測量值，或觀測接收機(jī)偽隨機(jī)碼(PRN)延時鎖相環(huán)路(DLL)的前后相關(guān)跟蹤臂測量值可以進(jìn)一步用作定位信號完整性指示器，所以也在本發(fā)明的大范圍內(nèi)。
偽距測量值是從接收到的偽隨機(jī)碼(PRN)和觀測接收機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生的偽隨機(jī)碼(PRN)相關(guān)得到的。這個過程本身是充滿噪音的而且受到多徑的嚴(yán)重影響。傳統(tǒng)用于改進(jìn)這種本身是充滿噪音的測量值的方法包括增加偽隨機(jī)碼(PRN)的碼率來減少偽距，與此同時抑制了多徑。但是，增加的碼率也會增加RF帶寬，接收機(jī)功耗和接收機(jī)復(fù)雜度。本發(fā)明闡述了一種系統(tǒng)和方法以便若干具有大致相等的單位矢量和幾何距離的分散的唯一的和/或離散的定位信號并行的被解釋來減小瞬時偽距噪音并抑制多徑而無須受到更快碼率的約束。
多普勒，在本發(fā)明范圍內(nèi)，是定位單元設(shè)備和觀測接收機(jī)之間相對運(yùn)動的測量值。多普勒使用觀測接收機(jī)每個跟蹤通道的載波跟蹤環(huán)路數(shù)控振蕩器(DCO)的值來測量。載波跟蹤環(huán)路數(shù)控振蕩器(DCO)通過參考觀測接收機(jī)本地時鐘來跟蹤并測量觀測接收機(jī)相對每個定位單元設(shè)備的速度。這意味著數(shù)控振蕩器(DCO)也可以跟蹤共模時鐘偏差。在沒有多徑時一個群的所有多普勒測量值是大致相等的，和用戶運(yùn)動或共模時鐘偏差無關(guān)。在多徑環(huán)境下，載波跟蹤環(huán)路數(shù)控振蕩器(DCO)很容易不穩(wěn)定，因?yàn)榉瓷湫盘柶茐男缘牡窒斐上辔缓托盘枏?qiáng)度大幅度的波動。有了無多徑時一個群的所有多普勒測量值是大致相等的知識，可以在多徑時精確估算正確的數(shù)控振蕩器(DCO)的值。通過比較所有來自一個群的數(shù)控振蕩器(DCO)的瞬時采樣值可以在每個測量時刻確定大致相干和/或最佳擬合的數(shù)控振蕩器(DCO)值。
積分載波相位(ICP)是累積多普勒測量值得到的，用于觀測接收機(jī)確定精確的距離變化量的測量值。所以大致相干和/或最佳擬合的數(shù)控振蕩器(DCO)值給確定精確的積分載波相位(ICP)測量值帶來明顯的好處。
信號強(qiáng)度測量值確定觀測接收機(jī)跟蹤接收定位信號的能力。如果信號強(qiáng)度減弱到預(yù)定值以下，觀測接收機(jī)對定位信號的跟蹤會到達(dá)邊緣或徹底丟失。如果接收機(jī)移動到了距發(fā)射源相當(dāng)長的距離以外，或破壞性的多徑反射造成了信號強(qiáng)度降低，這種情況會發(fā)生。一臺只能使用來自發(fā)射源一個信號的觀測接收機(jī)不可能確定是超過了發(fā)射源的范圍還是多徑衰減。在沒有多徑時，來自一個群的接收信號強(qiáng)度大致相等，和發(fā)射源與觀測接收機(jī)的距離相比群內(nèi)每個天線單元的距離是相對很小的。但是，在多徑環(huán)境下，信號強(qiáng)度可以前差萬別，有了在無多徑時一個群的所有信號強(qiáng)度值是大致相等的知識，可以比較群的所有信號強(qiáng)度值并確定大致相干和/或最佳擬合的信號強(qiáng)度值來估計(jì)正確的信號強(qiáng)度值。進(jìn)一步，信號強(qiáng)度低于大致相干和/或最佳擬合的信號強(qiáng)度值的可以認(rèn)為是受多徑影響的而不用考慮是距離的原因。
定位信號測量值的組合可以用于估算定位信號相干性。比如，來自一個群的大致相干的數(shù)控振蕩器(DCO)值可以和大致相干的信號強(qiáng)度值比較來提高相干完整性。
大致相干的定位信號大致相干的定位信號定義為觀測接收機(jī)接收并解釋的定位信號產(chǎn)生大致相似的測量值。觀測接收機(jī)產(chǎn)生的測量值的例子包括，但并不限于，偽距，積分載波相位(ICP)，多普勒，信號強(qiáng)度和跟蹤環(huán)路同相和正交(I/Q)值。首選使用數(shù)學(xué)過程來選取大致相似的測量值，比如計(jì)算測量值間的差，把差值和臨界值或公差比較，譜分析，卷積，相關(guān)，傅立葉變換分析或者其它被擅長數(shù)學(xué)相干技術(shù)的人熟知的能觀測相干性的技術(shù)。特定的判別相干的值由本發(fā)明每個特定的實(shí)施例的設(shè)計(jì)方案決定。這里只是給個示例，相互間偽距測量值的公差設(shè)為1m就認(rèn)為碼相干，相互間積分載波相位(ICP)測量值的公差設(shè)為0.1個載波周就認(rèn)為載波相干，相互間積分跟蹤環(huán)路數(shù)控振蕩器(DCO)值的公差設(shè)為0.1赫茲就認(rèn)為多普勒相干，相互間接收信號強(qiáng)度的公差設(shè)為1分貝就認(rèn)為信號強(qiáng)度相干。公差值的分配依據(jù)系統(tǒng)配置和用戶需求而不同，這樣每個觀測接收機(jī)可以單獨(dú)設(shè)置。比如，系統(tǒng)配置指定每個發(fā)射群中可用的定位信號數(shù)量，從而決定觀測接收機(jī)預(yù)處理和/或定位算法要使用的觀測值的數(shù)量。觀測值數(shù)量越多，相干完整性就越好，分配的公差值就可以越小。用戶需求也會各不相同。一些用戶為了系統(tǒng)可用性會放棄群一致性(比如多徑條件下系統(tǒng)精度)，而其他用戶會選取更好的群一致性來得到更好的系統(tǒng)完整性。
分集分集無線電線路可以建立在發(fā)射端或接收端，或是同時在發(fā)射端和接收端。發(fā)射分集首選使用空間，頻率和極化方法(如下描述)來實(shí)現(xiàn)，盡管其它形式的分集也可以使用并且在本發(fā)明的大范圍內(nèi)。
a)發(fā)射空間分集需要若干天線單元放在一起(首選半個載波波長或更短)，每個單元放在已知的位置，發(fā)射一個同步的唯一定位信號。
b)發(fā)射頻率分集需要放在已知位置的一個天線單元發(fā)射若干頻率，每個頻率發(fā)射一個同步的唯一定位信號。
c)發(fā)射頻率分集需要若干不同極化的天線單元放在一起(首選半個載波波長或更短)，每個單元放在已知的位置，發(fā)射一個同步的唯一定位信號。
空間，頻率和極化分集可以組合來產(chǎn)生更強(qiáng)的分集。比如一個空間分布的同時具有不同極化特性的天線單元群以若干頻率發(fā)射若干同步的唯一定位信號。
接收分集首選使用空間，頻率和極化方法(如下描述)來實(shí)現(xiàn)，盡管其它形式的分集也可以使用并且在本發(fā)明的大范圍內(nèi)。
a)接收空間分集需要若干天線單元放在一起(首選半個載波波長或更短)，每個單元接收和跟蹤一個同步的唯一定位信號。
b)接收頻率分集需要單獨(dú)接收若干以若干頻率發(fā)射的同步的唯一定位信號。
c)接收頻率分集需要若干不同極化的天線單元放在一起(首選半個載波波長或更短)，每個單元接收和跟蹤一個同步的唯一定位信號。
空間，頻率和極化分集可以組合來產(chǎn)生更強(qiáng)的多樣性。比如一個空間分布的同時具有不同極化特性的天線單元群，每個接收若干頻率上的若干同步的唯一定位信號。
本發(fā)明進(jìn)一步可以實(shí)現(xiàn)以上描述的分集無線電線路方法的任何組合以便增強(qiáng)分集。這些方法包括單一頻率的分集組合和多個頻率的分集組合。單一頻率的分集組合中，觀測接收機(jī)解釋若干以同一頻率發(fā)射的唯一定位信號。定位信號在一個頻率上發(fā)射的好處是不會受到變化的群延時的影響而這是多頻系統(tǒng)固有的。單頻的分集組合包括a)空間分集的發(fā)射群發(fā)射若干同步的唯一定位信號給空間分集的接收群。
b)空間分集的發(fā)射群發(fā)射若干同步的唯一定位信號給極化分集的接收群。
c)極化分集的發(fā)射群發(fā)射若干同步的唯一定位信號給極化分集的接收群。
d)極化分集的發(fā)射群發(fā)射若干同步的唯一定位信號給空間分集的接收群。
本發(fā)明也可以使用多頻的分集組合發(fā)射給單個天線的觀測接收機(jī)包括但不限于a)空間分集并結(jié)合頻率分集的發(fā)射群發(fā)射若干同步的唯一定位信號給多頻觀測接收機(jī)的單個天線。
b)極化分集并結(jié)合頻率分集的發(fā)射群發(fā)射若干同步的唯一定位信號給多頻觀測接收機(jī)的單個天線。
c)空間分集并結(jié)合極化分集的發(fā)射群發(fā)射若干同步的唯一定位信號給多頻觀測接收機(jī)的單個天線。
d)空間分集并結(jié)合極化分集的發(fā)射群和頻率分集的發(fā)射群發(fā)射若干同步的唯一定位信號給多頻觀測接收機(jī)的單個天線。
多徑影響指示器從群內(nèi)測量的定位信號的不相干的程度可以用做多徑影響指示器(MSI)。不足的群相干性顯示出嚴(yán)重的多徑影響，高度的群相干性顯示輕微的多徑影響。在具有冗余的定位單元設(shè)備信號時，觀測接收機(jī)可以使用計(jì)算得到的多徑影響指示器(MSI)以決定來自每個定位單元設(shè)備的多徑影響，并選取受多徑影響最小的定位單元設(shè)備送給定位算法。進(jìn)一步，多徑影響指示器(MSI)也用于多徑完整性檢測。如果來自所有群的所有定位信號顯示不足的群一致性，一個警告提供給用戶顯示估算位置精度會降低。
周跳的探測和修復(fù)從一個群里選取大致相干和/或最佳定位信號的過程，如前面規(guī)范中描述的，消除了周跳。不過，為了完整起見，應(yīng)當(dāng)注意不具備上述接收機(jī)方法的接收系統(tǒng)可以使用群內(nèi)接收信號的不一致來進(jìn)行載波周跳探測和修復(fù)。通過比較群內(nèi)接收信號并識別不一致來探測周跳a)積分載波相位(ICP)的半周或整周跳變，b)載波DCO值尖峰，c)偽距測量值尖峰，d)信號強(qiáng)度突發(fā)的衰減，e)載波跟蹤環(huán)I/Q值突變。
當(dāng)探測到周跳時，通過補(bǔ)回缺失的數(shù)個半周或整周以便和群內(nèi)大致相干的定位的信號的測量值一致，積分載波相位(ICP)受影響通道的積分載波相位(ICP)可以被糾正。
當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)意識到，雖然通過本發(fā)明的示例給出了上述內(nèi)容，但對于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的所有這些和其它的修改和變更，被認(rèn)為落入在此陳述的本發(fā)明的大范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于定位系統(tǒng)距離測量中抑制多徑的方法，所述方法包括a)從若干已知位置的天線單元發(fā)射若干同步的唯一定位信號；b)從觀測接收機(jī)接收所述若干同步的唯一定位信號；c)從步驟b)收到的所述若干同步的唯一定位信號中確定具有相對于所述觀測接收機(jī)大體相等的幾何距離和單位矢量的信號；d)解釋從步驟c)確定的信號來計(jì)算最佳的所述距離測量值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述在步驟d)中解釋信號包括選取大體相干的所述若干同步的唯一定位信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述在步驟d)中解釋信號包括從所述若干同步的唯一定位信號中確定一個最佳擬合估計(jì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述在步驟d)中解釋信號包括從所述若干同步的唯一定位信號中確定平均距離測量值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述在步驟d)中解釋信號包括使用以下一組技術(shù)中挑選的兩種以上技術(shù)，包括(i)選取大體相干的所述若干同步的唯一定位信號；(ii)從所述若干同步的唯一定位信號中確定一個最佳擬合估計(jì)；(iii)從所述若干同步的唯一定位信號中確定平均距離測量值。
6.一種用于定位系統(tǒng)距離測量中抑制多徑的系統(tǒng)，系統(tǒng)包括a)從若干已知位置的天線單元發(fā)射若干同步的唯一定位信號的裝置；b)在觀測接收機(jī)端接收所述若干同步的唯一定位信號的裝置；c)從步驟b)收到的所述若干同步的唯一定位信號中確定哪些具有相對于所述觀測接收機(jī)大體相等的幾何距離和單位矢量的裝置；d)解釋從步驟c)確定的信號來計(jì)算最佳的所述距離測量值的裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的系統(tǒng)，進(jìn)一步配備用于選取所述大致相干的所述若干同步的唯一定位信號的裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的系統(tǒng)，進(jìn)一步配備用于確定所述若干同步的唯一定位信號的最佳擬合估計(jì)的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的系統(tǒng)，進(jìn)一步配備用于確定所述若干同步的唯一定位信號的平均距離測量值的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求6的系統(tǒng)，進(jìn)一步配備組合使用以下一組技術(shù)中挑選的兩種以上技術(shù)的裝置，包括a)選取大致相干的所述若干同步的唯一定位信號；b)確定所述若干同步的唯一定位信號的最佳擬合估計(jì)；c)確定所述若干同步的唯一定位信號的平均距離測量值。
11.一種用于觀測接收機(jī)位置解中抑制多徑的方法，方法包括a)從若干已知位置的天線單元發(fā)射若干同步的唯一定位信號；b)從所述觀測接收機(jī)接收所述若干同步的唯一定位信號；c)確定從步驟b)收到的所述若干同步的唯一定位信號中哪些具有相對于觀測接收機(jī)大致相等幾何距離和單位矢量；d)解釋從步驟c)確定的信號來計(jì)算最佳的所述距離測量值；e)處理所述最佳的距離測量值來確定所述位置解。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中所述在步驟d)中解釋信號包括選取大體相干的所述若干同步的唯一定位信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中所述在步驟d)中解釋信號包括從所述若干同步的唯一定位信號中確定一個最佳擬合估計(jì)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中所述在步驟d)中解釋信號包括從所述若干同步的唯一定位信號中確定一個平均距離測量值。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中所述在步驟d)中解釋信號包括使用以下一組技術(shù)中挑選的兩種以上技術(shù)a)選取大體相干的所述若干同步的唯一定位信號；b)從所述若干同步的唯一定位信號中確定一個最佳擬合估計(jì)；c)從所述若干同步的唯一定位信號中確定一個平均距離測量值；
16.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中所述在步驟e)中處理包括一個接收機(jī)自主完整性監(jiān)測算法。
17.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中所述在步驟e)中處理包括一個卡曼濾波器或其它最佳擬合定位算法。
18.一種用于定位系統(tǒng)距離測量中抑制多徑的方法，方法包括a)從若干已知位置的天線單元發(fā)射若干同步的唯一定位信號；b)通過相對于所述若干所述發(fā)射天線單元具有大體相等幾何距離和單位矢量的所述若干接收天線單元，從觀測接收機(jī)接收所述若干同步的唯一定位信號；c)解釋從步驟b)收到的信號來計(jì)算最佳的所述距離測量值。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中所述在步驟c)中解釋信號包括選取大體相干的所述若干同步的唯一定位信號。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中所述在步驟c)中解釋信號包括從所述若干同步的唯一定位信號中確定一個最佳擬合估計(jì)。
21.據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中所述在步驟c)中解釋信號包括從所述若干同步的唯一定位信號中確定一個平均距離測量值。
22.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中所述在步驟c)中解釋信號包括使用以下一組技術(shù)中挑選的兩種以上技術(shù)a)選取大體相干的所述若干同步的唯一定位信號；b)從所述若干同步的唯一定位信號中確定一個最佳擬合估計(jì)；c)從所述若干同步的唯一定位信號中確定一個平均距離測量值；
23.一種用于觀測接收機(jī)位置解中抑制多徑的方法，方法包括a)從若干已知位置的天線單元發(fā)射若干同步的唯一定位信號；b)通過相對于所述若干發(fā)射天線單元具有大體相等幾何距離和單位矢量的所述若干接收天線單元，從觀測接收機(jī)接收所述若干同步的唯一定位信號；c)解釋從步驟b)收到的信號來計(jì)算最佳的所述距離測量值；d)處理所述最佳的距離測量值來確定所述位置解。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中所述在步驟c)中解釋信號包括選取大體相關(guān)的所述若干同步的唯一定位信號。
25.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中所述在步驟c)中解釋信號包括從所述若干同步的唯一定位信號中確定一個最佳擬合估計(jì)。
26.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中所述在步驟c)中解釋信號包括從所述若干同步的唯一定位信號中確定一個平均距離測量值。
27.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中所述在步驟c)中解釋信號包括使用以下一組技術(shù)中挑選的兩種以上技術(shù)a)選取大體相關(guān)的所述若干同步的唯一定位信號；b)從所述若干同步的唯一定位信號中確定一個最佳擬合估計(jì)；c)從所述若干同步的唯一定位信號中確定一個平均距離測量值。
28.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中所述在步驟d)中處理包括一個接收機(jī)自主完整性監(jiān)測算法。
29.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中所述在步驟d)中處理包括一個卡曼濾波器或其它最佳擬合定位算法。
全文摘要
闡述了一種用于定位系統(tǒng)的分集系統(tǒng)，利用它在大致相同的位置發(fā)射和/或接收的若干定位信號被一臺觀測接收機(jī)接收并解釋。觀測接收機(jī)用來比較而后選取大致相干的定位信號，和/或建立被測定位信號的最佳擬合估計(jì)，以便精確的位置測量值可以在受多徑影響的環(huán)境下被確定。
文檔編號H04B1/10GK1768276SQ200480008862
公開日2006年5月3日 申請日期2004年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月31日
發(fā)明者戴維·司馬爾 申請人:洛克達(dá)公司