[发明专利]基于卫星的导航系统的定位错误的协同确定的方法

说明书

技术领域

本发明适用于帮助基于卫星的定位的系统。更加精确地，本发明的目标是产生一种信息，该信息使得确定由基于卫星的导航信号的使用而得出的定位错误成为可能。

背景技术

传输定位信号的第一星座卫星是由美国(全球定位系统或GPS)在1980年代初针对军事用途而放置的。从那之后，GPS信号已经用于专业的民用应用(卡车车队的管理、对空中导航的帮助、大地测量等)，并且因此用于公众应用(利用板载终端的汽车导航以及利用智能电话类型的终端的步行导航)。其他卫星星座是由俄罗斯(GLONASS)和中国(Baidou)放置的。欧洲的卫星星座正在开发中。概括而言，由首字母缩写GNSS(全球导航卫星系统)来指代这些导航系统。

对基于卫星的定位和导航进行帮助的基本原理是：由被提供有电子处理电路的接收机基于由轨道中的卫星所发送的具有厘米级的波长的电磁信号来计算位置、速度、和时间(PVT)数据。由接收机基于卫星的信号对所述PVT数据的计算受到具有各种类型的多个误差的影响：由电磁信号穿过各个层的大气(对流层、电离层)的影响、由于信号在接收机附近的对象上的反射(多路径)而产生的误差、时钟误差、电子处理电路的误差等。针对军事应用，通过对在保留的载波(GPS的P(Y)码)上所传输的信号的属性的使用而显著地校正了这些误差。此外，一般性地构想出多处理器处理和融合的具体的方法，以便保证用于重要用途的测量的精确度和完整性。但是这些解决方案是受限的并且昂贵的。

为了满足对民用应用中的精确度的增长的需求，已经开发了多种方法来校正主要的误差：对源自几个卫星星座的信号的采集、对天线的改进以增加接收的鲁棒性、接收机中的循环回路、号召对参考信号进行广播的固定基站以使其能够校正误差的差分GPS、用于对校正信息进行广播的地球网络、卫星数据与接收机板载的运动传感器的数据的融合、或者给出接收机轨道信息(地图、地形模型)等。

特别地，由于由无线电导航卫星所发送的信号穿过电离层而产生的误差在定位误差的全局损失(global toll)中有很高权重(4标准差，根据由Angrisano等在2011年12月在ENC 2011所发表的“Ionospheric models comparison for single-frequency GNSS positionning”，见http://pang.uniparthenope.it/node/64)。可以在本领域的陈述中采用用于校正这些电离层误差的几种类型的技术。

双频率接收机因此可以使用基于具有频率中的每个频率的信号所计算的伪距离的线性组合。电离层误差强相关于频率，这将能够由所述组合消除。然而，双频率接收机在公众中还不普遍。此外，至稳定的测量的收敛时间相对较长(有可能长达半小时)。

还有可能基于对由太阳辐射的紫外线部分所电离的对应的大气层的总电子含量的估计由误差模型所计算的校正，。本领域模型的陈述中的一个是Klobuchar的陈述(“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、空间的波动是这样的，计算是复杂的并且达到可以保证的用于计算校正并且使所述校正可用的限于几秒的时间的精确度是困难的。

使得有可能同时保证快速收敛、精确度、和完整性的一种方法是：采集包含基于属于网络的固定的基站的已知位置与基于GNSS卫星星座的导航信息所计算的位置之间的差所计算的校正的专用信号。这些所谓的“增强”系统(基于卫星的增强系统或者SBAS)具有用于校正的计算和它们的广播的区域覆盖或者针对GBAS(基于地面的增强系统)的本地覆盖。操作系统尤其包括欧洲的EGNOS(欧洲对地静止导航覆盖服务)以及美国的WAAS(广域增强系统)。这些各种SBAS系统需要不宽泛并且在投资和利用方面昂贵的基础设施，尤其是在可靠性和精确度有保证的条件下的参考地面站操作、高强度计算中心、地面部分与基于对地静止的卫星的远程通信网络之间的通信链路、以及具体的接收机。现今，这些成本限制了这些服务的使用，并且因此限制了它们向重要(空中导航)或专业服务提供的定位精确度。