[发明专利]支持虚拟参考站的使用

说明书

技术领域

本发明涉及定位领域，并且更具体地，涉及基于关于信号的测量的定位，其中针对虚拟参考站确定该信号。

背景技术

设备的绝对定位由各种全球导航卫星系统(GNSS)支持。这些例如包括美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯全球导航卫星系统(GLONASS)、未来的欧洲系统Galileo、基于空间的增强系统(SBAS)、日本GPS增强准天顶卫星系统(QZSS)、局域增强系统(LAAS)以及混合系统。这些系统的卫星也称为航天器(SV)。

GPS中的星座例如包括绕地运行的20个以上的卫星。每个卫星传输两个载波信号L1和L2。这些载波信号之一L1用于携带标准定位服务(SPS)的导航消息和码信号。L1载波相位由每个卫星利用不同的C/A(粗获取)码来调整。因此，获得不同的信道以便由不同的卫星传输。C/A码是伪随机噪声(PRN)码，这是对频谱在1MHz带宽上进行扩展。其以每1023比特进行重复，码的历元(epoch)是1毫秒。进一步利用比特率为50比特/秒的导航信息对L1信号的载波频率进行调制。该导航信息特别包括星历表和历书参数。星历表参数描述各卫星轨道的短区段。基于这些星历表参数，当卫星位于所描述的各区段内时，算法可以估计任意时刻卫星的位置。历书参数是类似的，但其是较为粗糙的轨道参数，其对于长于星历表参数的时间是有效的。导航信息例如还包括时钟模型，其使卫星时间与GPS的系统时间相关，并使系统时间与协调世界时(UTC)相关。

位置待确定的GPS接收机接收由当前可用的卫星所传输的信号，并且基于所包括的不同C/A码来检测和跟踪不同卫星使用的信道。继而，接收机通常根据已解码导航消息中的数据以及C/A码的历元和码片数目来确定由每个卫星传输的码的传输时间。传输时间和所测量的信号到达接收机的时间允许确定卫星和接收机之间的伪距。术语“伪距”表示卫星与接收机之间的几何距离，该距离因卫星和接收机相对于GPS系统时间的未知偏移以及其他偏移和测量误差(诸如归因于大气的多径和延迟)而有所偏斜。

在一个可能的求解方案中，假设卫星和系统时钟之间的偏移是已知的，则问题简化为求解4个未知量(3个接收机位置坐标，以及接收机与GPS系统时间之间的偏移)的非线性方程组。因此，为了能够求解该方程组，需要至少4个测量。该过程的结果是接收机位置。

类似地，GNSS定位的总体思想是在待定位的接收机处接收卫星信号，以测量接收机与各卫星之间的伪距以及接收机的当前位置，此外还利用所估计的卫星位置。通常，如上文关于GPS所述，对用于调制载波信号的PRN信号进行评估，以用于定位。

在另一方法中，对两个GNSS接收机处测量的载波相位和/或码相进行评估，以非常精确地(通常是以厘米甚至毫米级的精度)确定两个接收机之间的距离和姿态。两个接收机之间的距离和姿态的结合以及因此两个接收机之间的向量也称为基线。在GNSS接收机处执行的载波相位测量可以实时、准实时地交换，或者可以存储以备稍后交换(称为“后置处理”)。通常，GNSS接收机之一被布置在已知地点，并称为参考站，而另一接收机要相对于参考站进行定位，并称为用户接收机或者移动接收机(rover)。如果准确地知道参考站的位置，则可以将所确定的相对位置进一步转换为绝对位置。然而，相对定位计算实际上需要两个接收机的位置都是至少近似已知的。这些位置可以根据所确定的伪距来获得。备选地，仅近似知道参考地点也是足够的，因为通过将基线估计与参考地点相加，移动接收机地点可以从其获得。

例如由于多路径传播以及电离层和对流层的影响，卫星信号在其从卫星到接收机的路途中发生失真。而且，卫星信号具有偏斜，这归因于卫星时钟偏斜。可以假设对于两个接收机中的信号而言是共同的所有误差在接收机和卫星之间相关，并且因此在二重差分中消失。二重差分的相同过程还消除了对于由所述接收机接收的所有信号而言是共同的接收机相关偏移。

由此，相对定位可以更具体地基于两个GNSS接收机处的信号测量，该信号测量用来形成二重差分可观测量(observable)。这种信号测量例如可以包括载波相位测量和PRN码测量等。与载波相位相关的二重差分可观测量是两个接收机处的特定卫星信号的载波相位差与两个接收机处的另一卫星信号的载波相位差的比。可以相应地获得与PRN码相关的二重差分可观测量。继而可以使用二重差分可观测量来以高精度确定接收机相对于彼此的位置。