[发明专利]用于控制地理位置准确度的设备

说明书

技术领域

本发明一般涉及定位，更具体地涉及以具有分级准确度的高完整性位 置进行定位。本发明描述了一种用于合成合成参考相位以控制高完整性位 置的准确度的GPS流动站。

背景技术

全球定位系统(GPS)由美国政府运营，用于向全世界的所有用户提 供免费GPS定位信号。独立的GPS接收器能够使用这些信号中的粗捕获 (coarse/acquisition，CA)码来计算具有大约5到20米的典型准确度的 独立位置。这些准确度对于包括大部分导航应用的一些应用来说是足够 的。然而，存在需要更高的准确度或完整性的定位应用，例如勘查、地图 绘制、机器控制和农业。

提供GPS码相位校正的差分GPS系统满足了这些需要中的某些需 要。针对差分GPS操作所构造的GPS接收器能够使用码相位校正来计算 具有几十厘米到几米的典型准确度的位置。这些准确度对许多定位应用来 说是足够的。然而，用户不能全信任独立或差分GPS位置的准确度，因 为这些位置的完整性受到多径的影响。GPS信号的多径反射能够偶尔造 成几十到几百米或更多的较大误差，这取决于反射的信号所行进的额外距 离。

固定模糊度实时动态测量(real time kinematic，RTK)系统提供高 准确度的GPS载波相位测量以提供更高的准确度，同时避免多径的大部 分影响。针对RTK操作而构造的流动站GPS接收器能够使用载波相位测 量来确定具有大约1厘米到几十厘米的典型准确度的相对位置。术语“固 定模糊度”指的是在参考相位和流动站所测量的相位之间为RTK载波相 位测量而求解(固定)整数个载波相位周期。该载波周期整数的求解捕获 住大于GPS信号的载波波长的一部分的多径信号误差，这导致基于RTK 的位置的高信任度和完整性。

现有GPS RTK系统对用户提供固定RTK载波相位测量，成本主要 由提供若干用户分享的系统的固定基础设施成本决定。然而，一些用户需 要基于固定RTK的定位的完整性，但是不需要其提供的完全准确度。不 幸地是，现在不存在通过提供其准确度低于系统的完全准确度的高完整性 位置来在更多用户之间分摊基础设施成本的技术。

发明内容

为了满足这些需求，这里的讨论实施了通过为GPS参考系统提供合 成参考相位或通过抖动安全流动站位置对流动站提供具有受控准确度的 高完整性定位的方式。

简单地说，本发明使用或包括用于在一个或多个实际参考位置接收 GPS信号并测量参考相位的一个或多个实时动态测量(RTK)参考站。 当使用三个或更多参考站时，可针对虚拟参考位置确定虚拟参考相位。在 参考站、参考系统中的服务器、RTK流动站或在参考站和流动站之间进 行交互的合成相位处理器中生成合成偏移向量。与该合成偏移向量一起使 用参考相位测量，来推断出合成位置的合成参考相位，其中合成位置不等 于实际或虚拟参考位置的任何一个。流动站使用实际或虚拟参考位置和合 成参考相位来代替实际或虚拟参考相位，从而计算相对于实际或虚拟参考 位置的流动站位置，所述流动站位置具有与合成偏移向量成比例的添加的 位置误差。

在另一方案中，安全RTK流动站直接使用合成偏移向量来抖动通过 实际或虚拟参考相位确定的安全流动站位置。可在参考站、参考系统中的 服务器、流动站或在参考系统和流动站之间进行交互的处理器中生成合成 偏移向量。由流动站确定的位置具有RTK系统的完整性，其准确度受合 成偏移向量控制。

在优选实施例中，本发明是与全球导航卫星系统(GNSS)参考系统 一起操作以控制地理位置准确度的流动站，包括：安全信号接收器，用于 接收具有GNSS信号的参考相位和参考位置的信息的安全参考数据；安全 合成相位处理器，用于使用该参考相位来对合成位置推断出合成参考相 位，该合成位置以选定的非零合成偏移向量与参考位置分离；以及流动站 GNSS接收器，用于使用参考位置和合成参考相位来确定相对于参考位置 的流动站位置，该流动站位置具有与合成偏移向量成比例的添加的位置误 差。