[发明专利]用于计算速度和对地航向的保护水平的系统和方法

说明书

本发明涉及用于计算速度和对地航向的保护水平的系统和方法。具体地，GNSS接收器可以基于从至少五个GNSS卫星接收的卫星信号获得多普勒测量值和方差测量值。GNSS接收器可以利用最小二乘法来计算GNSS接收器的速度状态(例如，x‑速度状态、y‑速度状态和z‑速度状态)和时钟偏差。GNSS接收器可以计算各个多普勒测量值对各个速度状态的斜率。然后GNSS接收器可以选择针对各个速度状态的最大斜率，并通过非中心参数按比例放大最大斜率以计算ECEF坐标系中各个速度状态的保护水平。GNSS接收器可以将速度保护水平转换为NEU速度保护水平，以随后计算对地航向的保护水平。

技术领域

本发明总体上涉及全球导航卫星系统(GNSS)，尤其涉及用于计算在GNSS接收器处计算的速度和对地航向(course over ground)的保护水平(protection level)的系统和方法。

背景技术

在传统方法中，所计算的速度标准偏差可以表示速度准确度的质量估计。然而，标准偏差在速度准确度方面仅提供68％的可靠性。因此，通常需要大约99％或更高可靠性的新兴汽车子系统(诸如，自动驾驶系统(ADS)和高级驾驶员辅助系统(ADAS))无法使用在GNSS接收器处计算/获得的速度和/或其它相关值(例如，对地航向)。

发明内容

提供了用于计算速度和对地航向的保护水平的技术。在一个实施方式中，全球导航卫星系统(GNSS)接收器利用相位距离速率测量值(多普勒测量值)和方差测量值来计算GNSS接收器处计算的速度(即，估计的速度)和对地航向的保护水平。

具体地，GNSS接收器可从至少五个GNSS卫星接收卫星信号。然后GNSS接收器可以以已知的方式基于接收的卫星信号获得多普勒测量值(即，观测值)。GNSS接收器还可以以已知方式并基于接收的卫星信号来获得方差测量值，所述方差测量值指示对各个多普勒测量值的测量精度。

GNSS接收器可以基于方差测量值计算权重(W)矩阵。具体地，W矩阵可以是包括方差测量值的倒数的对角矩阵。GNSS接收器可以计算表示多普勒测量值与GNSS接收器处计算的速度之间的关系的成形(G)矩阵。G矩阵是所计算的发送卫星信号的各个GNSS卫星的方向余弦，GNSS接收器104根据所述卫星信号获得多普勒测量值。

GNSS接收器可以利用最小二乘法以及W矩阵、G矩阵和多普勒测量值(例如，D×1大小的矩阵，其中，D等于多普勒测量值的数量)来计算GNSS接收器的速度状态(例如，x-速度状态、y-速度状态和z-速度状态)和时钟偏差。GNSS接收器可以计算各个多普勒测量值对各个速度状态和时钟偏差的斜率(slope)，其中针对特定多普勒测量值计算的斜率表示该特定多普勒测量值对各个速度状态和时钟偏差的影响有多强烈。

然后，GNSS接收器可以针对各个速度状态(例如，x-速度状态、y-速度状态和z-速度状态)和时钟偏差选择最大斜率，其中，最大斜率与最强烈地影响速度状态和时钟偏差的多普勒测量值相关联。GNSS接收器可以基于冗余值(例如，多普勒测量值的数量-四个未知量)从表中选择非中心参数，其中，所述表可以利用已知卡方分布方法来生成。

GNSS接收器可以通过基于所选择的非中心参数按比例放大(scale up)各个速度状态的最大斜率来计算地心地固(ECEF)坐标系中各个速度状态的保护水平。GNSS接收器可以利用基于GNSS接收器的位置(例如，经度和纬度)计算的旋转矩阵将ECEF坐标系中计算出的速度保护水平转换为北向、东向和向上(NEU)速度保护水平。GNSS接收器可以利用北向速度、东向速度、针对北向速度的保护水平以及针对东向速度的保护水平将北向速度保护水平和东向速度保护水平转换为对地航向保护水平。