專利名稱：用于控制地理位置準(zhǔn)確度的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及定位，更具體地涉及以具有分級(jí)準(zhǔn)確度的高完整性位 置進(jìn)行定位。本發(fā)明描述了 一種用于合成合成參考相位以控制高完整性位
置的準(zhǔn)確度的GPS流動(dòng)站。
背景技術(shù)：
全球定位系統(tǒng)(GPS)由美國(guó)J^"運(yùn)營(yíng)，用于向全世界的所有用戶提 供免費(fèi)GPS定位信號(hào)。獨(dú)立的GPS接收器能夠使用這些信號(hào)中的粗捕獲 (coarse/acquisition， CA)碼來計(jì)算具有大約5到20米的典型準(zhǔn)確度的 獨(dú)立位置。這些準(zhǔn)確度對(duì)于包括大部分導(dǎo)航應(yīng)用的一些應(yīng)用來說是足夠 的。然而，存在需要更高的準(zhǔn)確度或完整性的定位應(yīng)用，例如勘查、地圖 繪制、機(jī)器控制和農(nóng)業(yè)。
提供GPS碼相位校正的差分GPS系統(tǒng)滿足了這些需要中的某些需 要。針對(duì)差分GPS操作所構(gòu)造的GPS接收器能夠使用碼相位校正來計(jì)算 具有幾十厘米到幾米的典型準(zhǔn)確度的位置。這些準(zhǔn)確度對(duì)許多定位應(yīng)用來 說M夠的。然而，用戶不能全信任獨(dú)立或差分GPS位置的準(zhǔn)確度，因 為這些位置的完整性受到多徑的影響。GPS信號(hào)的多徑反射能夠偶爾造 成幾十到幾百米或更多的較大誤差，這取決于反射的信號(hào)所行進(jìn)的額外距 離。
固定模糊度實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量(real time kinematic, RTK)系統(tǒng)提供高 準(zhǔn)確度的GPS載波相位測(cè)量以提供更高的準(zhǔn)確度，同時(shí)避免多徑的大部 分影響。針對(duì)RTK操作而構(gòu)造的流動(dòng)站GPS接收器能夠使用栽波相位測(cè) 量來確定具有大約l厘米到幾十厘米的典型準(zhǔn)確度的相對(duì)位置。術(shù)語(yǔ)"固 定模糊度"指的是在參考相位和流動(dòng)站所測(cè)量的相位之間為RTK載波相 位測(cè)量而求解(固定)整數(shù)個(gè)載波相位周期。該載波周期整數(shù)的求解捕獲 住大于GPS信號(hào)的載波波長(zhǎng)的一部分的多徑信號(hào)誤差，這導(dǎo)致基于RTK 的位置的高信任度和完整性。
現(xiàn)有GPS RTK系統(tǒng)對(duì)用戶提供固定RTK載波相位測(cè)量，成本主要由提供若干用戶分享的系統(tǒng)的固定^54設(shè)施成本決定。然而， 一些用戶需 要基于固定RTK的定位的完整性，但是不需要其提供的完全準(zhǔn)確度。不 幸地是，現(xiàn)在不存在通過提供其準(zhǔn)確度低于系統(tǒng)的完全準(zhǔn)確度的高完整性 位置來在更多用戶之間分?jǐn)俕設(shè)施成本的技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容
為了滿足這些需求，這里的討論實(shí)施了通過為GPS參考系統(tǒng)提M 成參考相位或通過抖動(dòng)安全流動(dòng)站位置對(duì)流動(dòng)站提供具有受控準(zhǔn)確度的
高完整性定位的方式。
簡(jiǎn)單地說，本發(fā)明使用或包括用于在一個(gè)或多個(gè)實(shí)際參考位置接收 GPS信號(hào)并測(cè)量參考相位的一個(gè)或多個(gè)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量(RTK)參考站。 當(dāng)使用三個(gè)或更多參考站時(shí)，可針對(duì)虛擬參考位置確定虛擬參考相位。在 參考站、參考系統(tǒng)中的服務(wù)器、RTK流動(dòng)站或在參考站和流動(dòng)站之間進(jìn) 行交互的合成相位處理器中生成合成偏移向量。與該合成偏移向量一起使 用參考相位測(cè)量，來推斷出合成位置的合成參考相位，其中合成位置不等 于實(shí)際或虛擬參考位置的任何一個(gè)。流動(dòng)站使用實(shí)際或虛擬參考位置和合 成參考相位來代替實(shí)際或虛擬參考相位，從而計(jì)算相對(duì)于實(shí)際或虛擬參考 位置的流動(dòng)站位置，所述流動(dòng)站位置具有與合成偏移向量成比例的添加的 位置誤差。
在另一方案中，安全RTK流動(dòng)站直接使用合成偏移向量來抖動(dòng)通過 實(shí)際或虛擬參考相位確定的安全流動(dòng)站位置?？稍趨⒖颊?、參考系統(tǒng)中的 服務(wù)器、流動(dòng)站或在參考系統(tǒng)和流動(dòng)站之間進(jìn)行交互的處理器中生成合成 偏移向量。由流動(dòng)站確定的位置具有RTK系統(tǒng)的完整性，其準(zhǔn)確度受合 成偏移向量控制。
在優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明是與全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)參考系統(tǒng) 一起操作以控制地理位置準(zhǔn)確度的流動(dòng)站，包括安全信號(hào)接收器，用于
接收具有GNSS信號(hào)的參考相位和參考位置的信息的安全參考數(shù)據(jù)；安全 合成相位處理器，用于使用該參考相位來對(duì)合成位置推斷出合成參考相 位，該合成位置以選定的非零合成偏移向量與參考位置分離；以及流動(dòng)站 GNSS接收器，用于使用參考位置和合成參考相位來確定相對(duì)于參考位置 的流動(dòng)站位置，該流動(dòng)站位置具有與合成偏移向量成比例的添加的位置誤 差。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明是與全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)參考 系統(tǒng)一起操作以控制地理位置準(zhǔn)確度的流動(dòng)站中的方法，該方法包括接 收具有GNSS信號(hào)的參考相位和參考位置的信息的安全參考數(shù)據(jù);使用該 參考相位對(duì)合成位置推斷出合成參考相位，所述合成位置以選定的非零合 成偏移向量與參考位置分離；以及4吏用參考位置和合成參考相位來確定相 對(duì)于參考位置的流動(dòng)站位置，該流動(dòng)站位置具有與合成偏移向量成比例的 添加的位置誤差。
在另一優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明是有形介質(zhì)，該介質(zhì)包含使處理器執(zhí)行 用于控制地理位置準(zhǔn)確度的以下步驟的一組指令，包括接收具有GNSS 信號(hào)的參考相位和參考位置的信息的安全參考數(shù)據(jù)；對(duì)合成位置推斷出所 述GNSS信號(hào)的合成參考相位；所述合成位置以選定的非零合成偏移向量 與所述參考位置分離；以及j吏用所述參考位置和所述合成參考相位來確定 相對(duì)于所述參考位置的流動(dòng)站位置，所述流動(dòng)站位置具有與所述合成偏移 向量成比例的添加的位置誤差。
概括地說，本文教導(dǎo)了用于提供具有分級(jí)準(zhǔn)確度的高完整性位置的定 位系統(tǒng)或合成相位處理器或流動(dòng)站。該定位系統(tǒng)包括用于在確定的參考位 置接收GPS信號(hào)并測(cè)量參考相位的一個(gè)或多個(gè)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量(RTK)參 考站。該定位系統(tǒng)或流動(dòng)站選擇合成偏移向量并使用該合成偏移向量來針 對(duì)合成位置推斷出合成參考相位。流動(dòng)站使用該合成參考相位與實(shí)際或虛 擬參考位置來確定具有由合成偏移向量控制的添加的位置誤差的流動(dòng)站 位置。對(duì)于另一實(shí)施例，安全流動(dòng)站用合成偏移向量抖動(dòng)安全位置，來提 供具有添加的位置誤差的非安全流動(dòng)站位置。
在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了用于實(shí)行本發(fā)明的以下最佳實(shí)施方式并觀 看了各附圖之后，無疑本發(fā)明的這些和其它實(shí)施例以及優(yōu)勢(shì)會(huì)更明白。
圖1是用于對(duì)流動(dòng)站提供參考相位的現(xiàn)有技術(shù)的單個(gè)參考系統(tǒng)的圖;
圖IA是用于對(duì)流動(dòng)站提供參考相位的現(xiàn)有技術(shù)的參考網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)
的圖2是用于對(duì)流動(dòng)站提供合成參考相位來將位置誤差加到流動(dòng)站位 置的本發(fā)明的單個(gè)參考定位系統(tǒng)的圖;
圖2A是圖2的系統(tǒng)的參考站的框圖;圖3是用于對(duì)流動(dòng)站提供合成參考相位來將位置誤差加到流動(dòng)站位 置的本發(fā)明的參考網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)的圖3A、 3B和3C是圖3的定位系統(tǒng)的服務(wù)器的第一、笫二和第三實(shí) 施例的框圖4是示出本發(fā)明的在單個(gè)參考定位系統(tǒng)中^^作的安全流動(dòng)站的圖， 其用于計(jì)算合成參考相位以將位置誤差加到流動(dòng)站位置；
圖4A是圖4的流動(dòng)站的框圖5是示出本發(fā)明的在參考網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)中的安全流動(dòng)站的圖，其用 于計(jì)算合成參考相位以將位置誤差加到流動(dòng)站位置；
圖5A和5B是圖5的流動(dòng)站的第一和第二實(shí)施例的框圖6A和6B是用于提供本發(fā)明的合成參考相位的隨機(jī)參考生成器的 第一和第二實(shí)施例的框圖7是本發(fā)明的單個(gè)參考定位系統(tǒng)的圖，其中安全流動(dòng)站抖動(dòng)安全位 置來提供具有添加的位置誤差的非安全位置；
圖7A和7B是圖7的定位系統(tǒng)的第一和第二實(shí)施例的框圖8是本發(fā)明的參考網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)的圖，其中安全流動(dòng)站抖動(dòng)安全位 置來提供具有添加的位置誤差的非安全位置；
圖8A、 8B、 8C和8D是圖8的定位系統(tǒng)的第一、第二、第三和第四 實(shí)施例的框圖9是圖7和圖8的系統(tǒng)的隨機(jī)位置抖動(dòng)處理器的框圖10是本發(fā)明用于從單個(gè)參考定位系統(tǒng)向流動(dòng)站提供合成參考相位 的方法的流程圖11是本發(fā)明用于從參考網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)向流動(dòng)站提^成參考相位 的方法的流程圖12是本發(fā)明用于計(jì)算在單個(gè)參考定位系統(tǒng)中操作的流動(dòng)站中的合 成參考相位的方法的流程圖;
圖13是本發(fā)明用于計(jì)算在參考網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)中操作的流動(dòng)站中的合 成參考相位的方法的流程圖;
圖14是本發(fā)明用于抖動(dòng)安全流動(dòng)站位置來在單個(gè)參考定位系統(tǒng)中向 流動(dòng)站位置提供添加的誤差的方法的流程圖;以及圖15是本發(fā)明用于抖動(dòng)安全流動(dòng)站位置來在參考網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)中向 流動(dòng)站位置提供添加的誤差的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在詳細(xì)說明實(shí)施本發(fā)明的構(gòu)思的優(yōu)選實(shí)施例。應(yīng)理解，對(duì)這些細(xì)節(jié) 的說明不旨在將本發(fā)明限制到這些細(xì)節(jié)。相反，這些細(xì)節(jié)僅用ijU兌明實(shí)施 本發(fā)明的構(gòu)思的最佳模式。在本發(fā)明的構(gòu)思的范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì) 想到此處說明的實(shí)施例的許多替換例、變型以及等同方式。針對(duì)全球定位 系統(tǒng)(GPS)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員明白，本 發(fā)明可通過通用全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)來實(shí)現(xiàn)，包括全球定位系統(tǒng) (GPS)、 全球軌道導(dǎo)航系統(tǒng)(global orbiting navigation system, GLONASS)、伽利略系統(tǒng)或這些系統(tǒng)的組合。應(yīng)注意，可4吏用偽衛(wèi)星來 代替廣播GNSS定位信號(hào)的衛(wèi)星。
圖1是示出現(xiàn)有技術(shù)的基于傳統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量(RTK)全球定位系 統(tǒng)(GPS)的系統(tǒng)的圖。參考站12包括參考GPS接收器，用于從16A、 16B和16C示出的GPS衛(wèi)星16接收14A、 14B和14C示出的GPS信號(hào) 14。參考站12測(cè)量GPS信號(hào)14的載波相位并將具有針對(duì)所測(cè)量相位和 參考地理位置的參考數(shù)據(jù)的無線電信號(hào)17發(fā)送到示出為流動(dòng)站18的一個(gè) 或多個(gè)流動(dòng)站。流動(dòng)站18包括用于測(cè)量相同GPS信號(hào)14的載波相位的 RTKGPS接收器。
參考和流動(dòng)站相位測(cè)量之間的差產(chǎn)生對(duì)流動(dòng)站18和GPS衛(wèi)星16A 之間由向量生表示的垂直距離向量的估計(jì)。來自若干GPS衛(wèi)星16的測(cè)量 產(chǎn)生對(duì)若干垂直距離向量以及最終流動(dòng)站18相對(duì)于參考站12的位置的估 計(jì)?？蓪⑾蛄?amp;理解為GPS衛(wèi)星16和流動(dòng)站18之間的向量與參考站12 和流動(dòng)站18之間的向量的點(diǎn)積。示例性的RTK GPS系統(tǒng)在Nicholas C. Talbot等人的名為"centimeter accurate global positioning system receiver for on-the-fly real-time-kinematic measurement and control"的美國(guó)專利 No, 5,519,620中乂^開，這里通過引用將其包括在內(nèi)。
圖1A是示出現(xiàn)有技術(shù)的基于虛擬參考系統(tǒng)(virtual reference system, VRS ) RTK GPS的系統(tǒng)的圖。參考網(wǎng)絡(luò)站直2A、 12B ~ 12N包括 參考GPS接收器，用于測(cè)量從GPS衛(wèi)星16接收的GPS信號(hào)14的載波 相位。參考站N將具有針對(duì)其測(cè)量的相位和參考地理位置的參考數(shù)據(jù)的信號(hào)22發(fā)送到服務(wù)器23。 12A示出的參考站之一被指定為主參考站。 服務(wù)器23和主參考站12A可放置在一起。服務(wù)器23通過無線電信號(hào)25 與一個(gè)或多個(gè)VRS RTK GPS流動(dòng)站通信。VRS RTK GPS流動(dòng)站被示出 為流動(dòng)站24。
服務(wù)器23，或服務(wù)器23與流動(dòng)站24—起，確定虛擬參考位置26和 主參考站12A的位置與虛擬參考位置26之間的虛擬向量27，然后使用主 參考站12A的位置和所測(cè)量的相位、輔參考站12B~N的位置和所測(cè)量的 相位以及虛擬向量27 (或虛擬參考位置26 )來才艮據(jù)虛擬參考系統(tǒng)(VRS ) 參數(shù)模型計(jì)算虛擬參考位置26的虛擬參考相位。流動(dòng)站24包括用于測(cè)量 相同GPS信號(hào)14的相位的RTK GPS接收器。虛擬參考和流動(dòng)站相位測(cè) 量之間的差產(chǎn)生對(duì)與上述向量丄相似的到GPS衛(wèi)星16的垂直距離向量、 以及最終相對(duì)于虛擬參考位置26的流動(dòng)站24的位置的估計(jì)。
使用參考站的網(wǎng)絡(luò)而不是單個(gè)參考站允許模擬區(qū)域內(nèi)的系統(tǒng)電離層 和對(duì)流層參數(shù)誤差，并從而提供誤差減少的可能性。存在對(duì)到流動(dòng)站的雙 向通信參考數(shù)據(jù)使用公共域RTCM和CMR標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)。關(guān)于誤差模擬 的詳細(xì)信,l'在Landau等Aj^表在Journal of Global Positioning Systems for 2002, Vol. 1, No. 2， 137 ~ 143頁(yè)的"Virtual Reference Station Syat畫" 中可找到。
圖2是示出由附圖標(biāo)記30指示的本發(fā)明基于實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量(RTK) gps的定位系統(tǒng)的圖。定位系統(tǒng)30包括至少一個(gè)參考站31，用于接收來 自GPS衛(wèi)星16的GPS信號(hào)14。參考站31具有通過勘查或其它手段確定 的參考位置。系統(tǒng)30接收或生成用于控制系統(tǒng)30針對(duì)一個(gè)或多個(gè)RTK GPS流動(dòng)站118提供的定位準(zhǔn)確度的合成偏移向量32。參考位置和合成 偏移向量32限定合成位置33,其中合成位置33以合成偏移向量32與參 考位置分離。合成偏移向量32的長(zhǎng)度和方向是任意的。然而通常是幾米 或更少。
圖2A是示出參考站31和流動(dòng)站118的框圖。參考站31包括參考 gps接收器34、合成相位處理器35和無線電M器36。參考gps接收 器34和合成相位處理器35可分離或組合成單個(gè)單元。如果不需要與流動(dòng) 站118進(jìn)行雙向傳送，則無線電收發(fā)器36可以是不具有接收器的發(fā)送器。 參考gps接收器34測(cè)量gps信號(hào)14的載波相位。處理器35使用合成 偏移向量32、站31的參考位置和gps衛(wèi)星直6的三維角，來推斷出如果 在合成位置33處進(jìn)行測(cè)量所測(cè)量的載波相位的合成參考相位。無線電收發(fā)器36將具有針對(duì)合成參考相位和參考位置的合成參考數(shù) 據(jù)的無線電信號(hào)37發(fā)送到流動(dòng)站118。蜂窩或地面線路電話可用來提供 或加強(qiáng)無線電信號(hào)37。合成參考數(shù)據(jù)像通常那樣仍然包括參考站31的正 確地理參考位置，但是GPS信號(hào)14的相位不是在參考位置測(cè)量的實(shí)際相 位，而是由所測(cè)量的參考相位、實(shí)際參考位置和合成偏移向量32(或合 成位置33 )計(jì)算的合成參考相位。
流動(dòng)站118包括流動(dòng)站GPS接收器119和異常檢測(cè)器120。流動(dòng)站 GPS接收器119接收GPS信號(hào)14并測(cè)量來自相同GPS衛(wèi)星16的載波相 位，并計(jì)算所測(cè)量的流動(dòng)站相位和合成參考相位之間的差。使用合成參考 相位來代替實(shí)際參考相位，現(xiàn)在獲得向量^表示的估計(jì)的垂直距離向量， 而不是上述向量丄表示的估計(jì)的垂直距離向量。向量^可#皮理解為GPS 衛(wèi)星16A和流動(dòng)站118之間的向量與合成位置33和流動(dòng)站118之間的向 量的點(diǎn)積。當(dāng)流動(dòng)站118計(jì)算其相對(duì)于參考站31的位置時(shí)，其獲得具有 沿與合成偏移向量32相反的方向、長(zhǎng)度相等的添加的位置誤差39的位置 38。使用該技術(shù)，定位系統(tǒng)30能夠任意地將添加的誤差39引入流動(dòng)站 118計(jì)算的位置38。
流動(dòng)站GPS接收器119由當(dāng)前和在前的合成參考相位以及當(dāng)前和在 前所測(cè)量的流動(dòng)站相位確定雙差相位剩余量，并將該相位剩余量傳送到異 常檢測(cè)器120。當(dāng)該相位剩余量大于與針對(duì)用于RTK操作的完整性限制 40的所選距離相對(duì)應(yīng)的相位閾值時(shí)，異常檢測(cè)器120檢測(cè)到相位剩余量 異常。完整性限制40對(duì)應(yīng)于流動(dòng)站位置38周圍的區(qū)域的外部限制。當(dāng)檢 測(cè)到異常時(shí)，異常檢測(cè)器120禁止流動(dòng)站GPS接收器119向流動(dòng)站118 的用戶提供流動(dòng)站位置38，或向該用戶提供有關(guān)檢測(cè)到異常的通知并允 許該用戶決定是否使用位置38?；蛘?，異常檢測(cè)器120提供流動(dòng)站位置 38的解，其中不使用與所述異常相關(guān)聯(lián)的針對(duì)該特定GPS信號(hào)14的所 測(cè)量的流動(dòng)站相位和合成參考相位。本發(fā)明的系統(tǒng)30的效果在于流動(dòng)站 位置38具有受控的添加的位置誤差39，而不使流動(dòng)站位置38的RTK定 位方案的完整性限制40降級(jí)。
圖3是示出由附圖標(biāo)記50表示的根據(jù)本發(fā)明的基于實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量 (RTK) GPS的定位系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)施例的圖。定位系統(tǒng)50包括由S1A、 51B到51N表示的參考站的網(wǎng)絡(luò)，用于接收來自GPS衛(wèi)星16的GPS信 號(hào)14。參考網(wǎng)絡(luò)站51A~N具有通過勘查或其它手段確定的參考位置。 系統(tǒng)50接收或生成用于控制系統(tǒng)50針對(duì)作為流動(dòng)站124A、 124B或124C示出的一個(gè)或多個(gè)RTK GPS流動(dòng)站提供的定位準(zhǔn)確度的合成偏移向量 32。流動(dòng)站124A、 124B或124C分別包括流動(dòng)站GPS接收器125A、 125B 或125C，和異常檢測(cè)器126A、 126B或126C。
定位系統(tǒng)50也包括服務(wù)器52A、 52B或52C。服務(wù)器52A C和參 考網(wǎng)絡(luò)站51A~N通過無線電信號(hào)54進(jìn)行通信。網(wǎng)絡(luò)站之一，例如站51A 可被指定為主站，其它參考網(wǎng)絡(luò)站51B~N可被指定為輔站。主參考站 51A和J3艮務(wù)器52A ~ C可定位在一起，可共享或不共享處理能力；或主參 考站51A和服務(wù)器52A ~ C可物理分離。
參考網(wǎng)絡(luò)站51A N測(cè)量GPS信號(hào)14的栽波相位，并將其相位測(cè)量 傳送到服務(wù)器52A ~ C。服務(wù)器52 A ~ C通過無線電信號(hào)56與流動(dòng)站124 A C通信。在傳統(tǒng)系統(tǒng)中，服務(wù)器23使用虛擬向量27和主、輔參考位 置和相位來確定虛擬參考位置26的虛擬參考相位。在本發(fā)明中，虛擬向 量27和合成偏移向量32的和是主合成向量64。主參考站51A的位置和 主合成向量64限定合成位置133。本發(fā)明的系統(tǒng)50 4吏用合成偏移向量32 和虛擬向量27 (或主合成向量64)以及主、輔參考位置和相位來確定合 成位置133的合成參考相位。
流動(dòng)站124A~C預(yù)期的是仿佛在虛擬參考位置26處測(cè)量的參考相 位，然而，其接收的是針對(duì)合成位置133推斷出的合成參考相位。流動(dòng)站 GPS接收器125A ~ C接收GPS信號(hào)14并測(cè)量來自相同GPS衛(wèi)星16的 載波相位，計(jì)算所測(cè)量的流動(dòng)站相位和合成參考相位之間的差。使用該合 成參考相位代替虛擬參考相位，現(xiàn)在獲得上述向量f表示的估計(jì)的垂直 距離向量。當(dāng)流動(dòng)站124A C計(jì)算其相對(duì)于虛擬位置26的位置時(shí)，獲得 相對(duì)于虛擬參考位置26的位置38，該位置38具有與合成偏移向量32長(zhǎng) 度相等、方向相反的添加的位置誤差39。使用該技術(shù)，定位系統(tǒng)50能夠 任意地將添加的誤差39引入流動(dòng)站124A- C計(jì)算的位置38。
月l務(wù)器52A ~ C和流動(dòng)站124A ~ C可使用雙向通信來就虛擬參考位 置26的地理位置達(dá)成一致。例如，虛擬參考位置26可被選擇為流動(dòng)站 124A~C的最佳估計(jì)位置。應(yīng)注意，本發(fā)明不依賴于服務(wù)器52A~C的 處理能力的位置。服務(wù)器52A-C的處理能力可位于通信范圍內(nèi)的任何地 方，并且可分布在若干位置。蜂窩電話或地面線路電話可用來提供或加強(qiáng) 無線電信號(hào)54和/或56。
圖3A^J艮務(wù)器52A的框圖。服務(wù)器52A包括無線電收發(fā)器62、虛 擬參考合成相位處理器63和異常檢測(cè)器63A。服務(wù)器52A從參考站51A ~N接收參考位置(或其已具有這些參考位置)和參考相位的數(shù)據(jù)。處理器 63使用虛擬參考系統(tǒng)(VRS) ^:模型和主合成向量64 (代替虛擬向量 27)，參考網(wǎng)絡(luò)站51A N的主、輔參考網(wǎng)絡(luò)位置和相位，以及針對(duì)GPS 衛(wèi)星16的三維角，來推斷出如果在合成位置133 (代替虛擬參考位置26 ) 處進(jìn)行測(cè)量所測(cè)量的合成參考相位。
無線電收發(fā)器62將具有合成參考數(shù)據(jù)的無線電信號(hào)56發(fā)送到流動(dòng)站 124A。合成參考數(shù)據(jù)通常仍然包括正確的地理虛擬參考位置26，但是包 括合成參考相位，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)流動(dòng)站用于在不具有本發(fā)明的準(zhǔn)確度控制的 情況下進(jìn)行的定位操作的實(shí)際或虛擬參考相位。
圖3B All務(wù)器52B的框圖。服務(wù)器52B包括無線電M器62、合 成相位處理器65、虛擬參考處理器66和異常檢測(cè)器66A。服務(wù)器52B從 參考站51A ~ N接收參考位置(或其已經(jīng)具有這些參考位置)和參考相位 的數(shù)據(jù)。虛擬參考處理器66使用虛擬向量27和參考站51A ~ N的參考位 置和相位、以及針對(duì)GPS衛(wèi)星16的三維角來確定虛擬參考相位。虛擬參 考處理器66然后將該虛擬參考相位和虛擬參考位置26傳送到合成相位處 理器65。
合成相位處理器65使用合成偏移向量32和虛擬參考相位以及針對(duì) GPS衛(wèi)星16的三維角來推斷出如果在合成位置133處進(jìn)行測(cè)量所測(cè)量的 載波相位的合成參考相位。無線電收發(fā)器62將具有合成參考數(shù)據(jù)的無線 電信號(hào)56發(fā)送到流動(dòng)站124B。合成參考數(shù)據(jù)通常仍然包括正確的地理虛 擬參考位置26,但是GPS信號(hào)14的相位不是在虛擬參考位置26處測(cè)量 的虛擬參考相位，而是在合成位置133處測(cè)量的合成參考相位。
圖3C All務(wù)器52C的框圖。合成相位處理器65與虛擬參考處理器 66分離地定位。服務(wù)器52C使用公共交換電話網(wǎng)(public switch telephone network, PTSN )電話系統(tǒng)68來接收參考數(shù)據(jù)，并4吏用電話系統(tǒng)68來進(jìn) 行虛擬參考處理器66和合成相位處理器65之間的通信。處理器65從虛 擬參考處理器66接收虛擬參考位置26和虛擬參考相位的數(shù)據(jù)，然后如上 所述推斷出合成參考相位。處理器65可位于與具有局部有線連接的流動(dòng) 站124C鄰近的位置,或者蜂窩電話69可用來將合成參考相位傳送到流 動(dòng)站124C.
虛擬參考處理器63和66針對(duì)當(dāng)前和在前的相位測(cè)量確定主、輔相位 之間的雙差相位剩余量，并將該相位剩余量傳送到相應(yīng)異常檢測(cè)器63A 和66A。當(dāng)相位剩余量大于與針對(duì)RTK操作的所選距離或完整性限制40相對(duì)應(yīng)的相位閾值時(shí)，異常檢測(cè)器63A和66A檢測(cè)到相位剩余量異常。 虛擬參考處理器63和異常檢測(cè)器63A和66A分別可共享-更件和軟件。
流動(dòng)站GPS接收器125A ~ C也確定雙差相位剩余量。在流動(dòng)站GPS 接收器中確定的相位剩余量是針對(duì)當(dāng)前和在前相位測(cè)量的流動(dòng)站相位和 合成參考相位之間的差。流動(dòng)站GPS接收器125A ~ C將相位剩余量傳送 到相應(yīng)異常檢測(cè)器126A~ C。當(dāng)相位剩余量大于與針對(duì)RTK操作的所選 距離或完整性限制40相對(duì)應(yīng)的相位閾值時(shí)，異常檢測(cè)器126A ~ C也檢測(cè) 到相位剩余量異常。流動(dòng)站GPS接收器125A ~ C和異常檢測(cè)器126A ~ C 分別可共享硬件和軟件。
完整性限制40對(duì)應(yīng)于流動(dòng)站位置38周圍的區(qū)域。當(dāng)檢測(cè)到異常時(shí)， 異常檢測(cè)器63A、 66A或126A ~ C禁止流動(dòng)站GPS接收器125A ~ C向 流動(dòng)站124A- C的用戶提供流動(dòng)站位置38,或向該用戶提供有關(guān)檢測(cè)到 異常的通知，并允許用戶決定是否使用該位置38?；蛘?，流動(dòng)站124A C提供針對(duì)流動(dòng)站位置38的解，其中不使用與異常相關(guān)聯(lián)的針對(duì)特定 GPS信號(hào)14所測(cè)量的流動(dòng)站相位和合成參考相位。本發(fā)明的系統(tǒng)50的 效果在于流動(dòng)站位置38具有受控的添加的位置誤差39,且不使流動(dòng)站位 置38的RTK定位方案的完整性限制40降級(jí)。
在系統(tǒng)50中，通過發(fā)送主、輔參考網(wǎng)絡(luò)位置和/或參考網(wǎng)絡(luò)相位之間 的差而不是實(shí)際參考位置和相位來減少在各位置之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的量會(huì) 是有益的。例如，輔站51B N的參考位置和相位可作為相對(duì)于主參考站 51A的參考位置和相位的差來發(fā)送。
圖4是示出本發(fā)明用于從基于GPS的定位系統(tǒng)71接收安全格式的傳 統(tǒng)參考數(shù)據(jù)的安全實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量(RTK) GPS流動(dòng)站70的圖。定位系統(tǒng) 71包括具有通過勘查或其它手段確定的參考位置的至少一個(gè)參考站112， 用于從GPS衛(wèi)星16接收GPS信號(hào)14。參考站112測(cè)量GPS信號(hào)14的 載波相位，并將具有針對(duì)參考相位的安全參考數(shù)據(jù)的無線電信號(hào)117發(fā)送 到流動(dòng)站70。可通過防止對(duì)受版權(quán)保護(hù)的作品進(jìn)行未經(jīng)授權(quán)的訪問的 1998數(shù)字千年版權(quán)法的措施來維護(hù)參考數(shù)據(jù)的安全性?；蛘呖蓪?duì)參考數(shù) 據(jù)加密。
流動(dòng)站70接收、生成或選擇合成偏移向量32。合成偏移向量32和 參考站112的參考位置限定上述合成位置33。合成偏移向量32的長(zhǎng)度和 方向任意，但是長(zhǎng)度一般為幾米或更少。當(dāng)期望本發(fā)明的流動(dòng)站70與現(xiàn) 有的基于RTK GPS的參考系統(tǒng)操作時(shí)，參考站112可以是附加有用于保護(hù)參考數(shù)據(jù)不受未經(jīng)授權(quán)的訪問的安全措施的上述傳統(tǒng)參考站12。
圖4A是流動(dòng)站70的框圖。流動(dòng)站70包括具有異常檢測(cè)器74A的 RTK流動(dòng)站GPS接收器74、安全合成相位處理器75和無線電M器76。 流動(dòng)站GPS接收器74測(cè)量由參考站112測(cè)量的相同GPS信號(hào)14的載波 相位。如果不需要雙向通信，無線電4UC器76可被不具有發(fā)送器的無線 電接收器代替。蜂窩電話可用于無線電收發(fā)器76。無線電^器76接收 無線電信號(hào)117中的參考位置和參考相位的安全參考數(shù)據(jù)。
安全合成相位處理器75選擇合成偏移向量32并使用合成偏移向量 32、參考位置、安全參考相位和針對(duì)GPS衛(wèi)星的三維角來推斷出合成參 考相位。安全合成相位處理器75以使得授權(quán)用戶難以改變處理算法或查 看信號(hào)或數(shù)據(jù)的方式對(duì)處理器75的物理邊界內(nèi)的信號(hào)和數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。 此外，通過1998數(shù)字千年版權(quán)法的訪問控制來保護(hù)算法、信號(hào)、消息和 數(shù)據(jù)。
安全合成相位處理器75將合成參考相位傳送到流動(dòng)站GPS接收器 74。 GPS接收器74使用合成參考相位和所測(cè)量的流動(dòng)站相位、以及參考 位置和針對(duì)GPS衛(wèi)星16的三維角來計(jì)算流動(dòng)站位置38。傳統(tǒng)流動(dòng)站18 會(huì)計(jì)算參考和流動(dòng)站相位測(cè)量之間的差以得出由針對(duì)GPS衛(wèi)星16A的向 量4表示的距離向量。然而，本發(fā)明的流動(dòng)站70獲得f表示的估計(jì)的垂 直距離向量，而不是生表示的向量。
當(dāng)流動(dòng)站70計(jì)算其相對(duì)于參考站112的位置時(shí)，其獲得具有與合成 偏移向量32長(zhǎng)度相等、方向相反的向量位置偏移誤差39的位置38。安 全處理器75中的安全措施防止用戶通過^f吏用所測(cè)量的參考相位代替合成 參考相位來取消本發(fā)明的準(zhǔn)確度控制。流動(dòng)站GPS接收器74對(duì)若干GPS 衛(wèi)星16的測(cè)量產(chǎn)生若干垂直距離向量^f以及最終流動(dòng)站70相對(duì)于參考 站112的具有添加的誤差39的位置。使用該技術(shù)，安全合成相位處理器 75能夠?qū)⑷我獾奶砑拥恼`差39引入由流動(dòng)站70計(jì)算的位置38。
流動(dòng)站GPS接收器74由當(dāng)前和在前合成參考相位以及所測(cè)量的流動(dòng) 站相位確定相位剩余量，并將該相位剩余量傳送到異常檢測(cè)器74A。當(dāng)相 位剩余量大于與針對(duì)RTK操作的所選的完整性限制40相對(duì)應(yīng)的相位閾 值時(shí)，異常檢測(cè)器74A檢測(cè)到相位剩余量異常。完整性限制40對(duì)應(yīng)于流 動(dòng)站位置38周圍的區(qū)域。當(dāng)檢測(cè)到異常時(shí)，異常檢測(cè)器74A禁止流動(dòng)站 GPS接收器74向流動(dòng)站70的用戶提供流動(dòng)站位置38，或向該用戶提供 有關(guān)檢測(cè)到異常的通知，并且允許用戶決定是否使用該位置38?；蛘?，異常檢測(cè)器74A提供針對(duì)流動(dòng)站位置38的解，其中不使用與異常相關(guān)聯(lián) 的針對(duì)特定GPS信號(hào)14的所測(cè)量的流動(dòng)站相位和合成參考相位。本發(fā)明 的系統(tǒng)70的效果在于流動(dòng)站位置38具有受控的添加的位置誤差39,且 不使針對(duì)流動(dòng)站位置38的RTK定位方案的完整性限制40降級(jí)。
圖5是示出本發(fā)明用于從網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)81接收安全格式的傳統(tǒng)參考 數(shù)據(jù)的安全實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量(RTK) GPS流動(dòng)站80A或80B的圖。流動(dòng)站 80A~B從系統(tǒng)81接收具有安全參考相位的參考數(shù)據(jù)，并選擇合成偏移 向量32來控制其提供的定位準(zhǔn)確度?？赏ㄟ^1998數(shù)字千年版權(quán)法的訪問 控制措施和/或加密來保護(hù)參考相位的安全性。定位系統(tǒng)81包括服務(wù)器 123和具有通過勘查或其它手段得知的參考位置、由112A、 112B 112N 表示的參考網(wǎng)絡(luò)站的網(wǎng)絡(luò)。
參考網(wǎng)絡(luò)站112A ~ N包括用于從GPS衛(wèi)星16接收GPS信號(hào)14并 測(cè)量載波相位的參考GPS接收器。當(dāng)期望本發(fā)明的流動(dòng)站80A~B與現(xiàn) 有的基于RTK GPS的參考系統(tǒng)一起操作時(shí)，參考站112A-N可以是傳 統(tǒng)參考站12A ~ N，服務(wù)器123可以是附加有用于保護(hù)參考數(shù)據(jù)的安全措 施的上述傳統(tǒng)服務(wù)器23。參考站之一，如112A所示，可以被指定為主參 考站，其它參考網(wǎng)絡(luò)站112B N可以^皮指定為輔參考站。
參考網(wǎng)絡(luò)站112A~N通過信號(hào)122與服務(wù)器123通信，該服務(wù)器通 過具有安全數(shù)據(jù)格式的無線電信號(hào)127與流動(dòng)站80A B通信，該安全數(shù) 據(jù)格式使得未經(jīng)授權(quán)用戶不能輕易使用參考相位。虛擬向量27和合成偏 移向量32的和是主合成向量64。主參考站112A的位置和主合成向量64 限定合成位置133。
圖5A是流動(dòng)站80A的框圖。流動(dòng)站80A包括無線電收發(fā)器82、安 全虛擬參考合成相位處理器83和具有異常檢測(cè)器86A的RTK流動(dòng)站 GPS接收器84A。無線電收發(fā)器82通過無線電信號(hào)127接收主、輔參考 網(wǎng)絡(luò)站112A N的主、輔參考位置和相位的數(shù)據(jù)。如果不需要雙向通信， 無線電收發(fā)器82可以是不具有發(fā)送器的無線電接收器。無線電^器82 可以是蜂窩電話。為了減少發(fā)送的數(shù)據(jù)的量，輔參考站112B-N的參考 位置和相位可作為與主參考站U2A的參考位置和相位的差來發(fā)送。
合成相位處理器83接收、生成或選擇合成偏移向量32，并然后確定 虛擬參考位置26，或與服務(wù)器123協(xié)商來確定虛擬參考位置26。虛擬參
考位置26和合成偏移向量32限定合成位置133，其中合成位置133以合 成偏移向量32與虛擬參考位置26分離。處理器83由虛擬向量27和合成偏移向量32的向量和(或虛擬參考位置26和合成偏移向量32 )確定主 合成向量64。合成偏移向量32的長(zhǎng)度和方向是任意的，但是長(zhǎng)度通常是 幾米或更少。
處理器83然后使用代替虛擬向量27的主合成向量64以及參考網(wǎng)絡(luò) 站112A-N的主、輔參考網(wǎng)絡(luò)位置和相位與針對(duì)GPS衛(wèi)星16的三維角 來推斷出如果在合成位置133處進(jìn)行測(cè)量所測(cè)量的合成參考相位。處理器 83將虛擬參考位置26的合成參考數(shù)據(jù)和合成參考相位傳送到流動(dòng)站GPS 接收器84A。流動(dòng)站GPS接收器84A測(cè)量相同GPS信號(hào)的相位并使用所 測(cè)量的流動(dòng)站相位、主、輔參考位置和相位以及合成參考相位和虛擬參考 位置26來確定流動(dòng)站位置38。
圖5B是流動(dòng)站80B的框圖。流動(dòng)站80B與上述流動(dòng)站70相似，除 了流動(dòng)站80B使用虛擬參考位置26而不是參考站112的實(shí)際參考位置之 夕卜。流動(dòng)站80B包括無線電 _器82、具有異常檢測(cè)器86B的流動(dòng)站GPS 接收器84B和安全合成相位處理器85。無線電收發(fā)器82通過無線電信號(hào) 127接收虛擬參考位置26和虛擬參考相位的數(shù)據(jù)。
處理器85使用合成偏移向量32(或虛擬參考位置26和合成位置133 之間的差)與虛擬參考位置26、虛擬參考相位和針對(duì)GPS衛(wèi)星的三維角 來推斷出在合成位置133處測(cè)量的合成參考相位。處理器85將該虛擬參 考位置26的合成參考數(shù)據(jù)和合成參考相位傳送到流動(dòng)站GPS接收器 84B。流動(dòng)站GPS接收器84B測(cè)量相同GPS信號(hào)的相位并使用所測(cè)量的 流動(dòng)站相位和合成參考相位以及虛擬參考位置26來確定流動(dòng)站位置38。
流動(dòng)站GPS接收器84A~B由當(dāng)前和在前合成參考相位以及所測(cè)量 的流動(dòng)站相位確定相位剩余量，并將該相位剩余量傳送到異常檢測(cè)器 86A ~ B。當(dāng)相位剩余量大于與針對(duì)RTK操作的所選的距離或完整性限制 40相對(duì)應(yīng)的相位閾值時(shí)，異常檢測(cè)器86A~B檢測(cè)到相位剩余量異常。 完整性限制40對(duì)應(yīng)于流動(dòng)站位置38周圍的區(qū)域。當(dāng)檢測(cè)到異常時(shí)，異常 檢測(cè)器86A ~ B禁止流動(dòng)站GPS接收器84A ~ B向流動(dòng)站80A ~ B的用戶 提供流動(dòng)站位置38，或向用戶提供有關(guān)檢測(cè)到異常的通知并且允許用戶 決定是否使用位置38。或者，異常檢測(cè)器86A B提供流動(dòng)站位置38的 解，其中不使用針對(duì)與異常相關(guān)聯(lián)的特定GPS信號(hào)14的所測(cè)量的合成參 考相位和流動(dòng)站相位。
流動(dòng)站80A ~ B所計(jì)算的相對(duì)于虛擬參考位置26的位置38具有與合 成偏移向量32長(zhǎng)度相等、方向相反的添加的位置偏移誤差39。使用該技術(shù)，流動(dòng)站80A B能夠任意地將添加的誤差39引入位置38，而不使流 動(dòng)站位置38的RTK定位方案的完整性限制40降級(jí)。
安全合成相位處理器83和85以使得流動(dòng)站80A和80B的用戶難以 物理地改變處理算法或查看信號(hào)或數(shù)據(jù)的方式對(duì)圍在流動(dòng)站別A和80B 的邊界內(nèi)的信號(hào)和數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。此外，通過1998數(shù)字千年版權(quán)法的訪 問控制保護(hù)算法、信號(hào)、消息和數(shù)據(jù)。
圖6A和6B分別是由附圖標(biāo)記90A和90B指示的本發(fā)明的隨機(jī)參考 生成器的框圖。隨機(jī)參考生成器90A用在本發(fā)明具有用于生成合成參考 相位的VRS參數(shù)模型的合成相位處理器63和83中。隨機(jī)參考生成器卯B 用在本發(fā)明具有用于生成合成參考相位的實(shí)際或虛擬參考位置的合成相 位處理器35、 65、 75和85中。合成參考相位從系統(tǒng)30和5(M皮傳送到流 動(dòng)站118或124A C中的RTK GPS接收器來確定流動(dòng)站位置38，或在 流動(dòng)站70或80 A ~ B內(nèi)的安全處理器中被計(jì)算從而確定流動(dòng)站位置38。
隨機(jī)參考生成器90A和卯B包括隨機(jī)過程向量生成器170。隨機(jī)過 程向量生成器170存儲(chǔ)或接收最大改變率以及一個(gè)或多個(gè)最大尺寸的值 并使用這些值作為隨機(jī)或偽隨機(jī)過程的輸入來連續(xù)計(jì)算合成偏移向量 32。重要的是，因?yàn)橥ㄟ^隨機(jī)或準(zhǔn)隨機(jī)過程計(jì)算合成偏移向量32，因此 所添加的誤差39不會(huì)輕易地被用戶或流動(dòng)站內(nèi)編程的軟件取消。
最大尺寸的值可以是規(guī)定球形誤差區(qū)域的最大半徑、規(guī)定圓柱形誤差 區(qū)域的最大半徑和最大長(zhǎng)度、規(guī)定盒形誤差區(qū)域的三個(gè)最大長(zhǎng)度X、 Y和 Z，等等。誤差區(qū)域指的是在不使用本發(fā)明的準(zhǔn)確度控制而由RTK流動(dòng) 站確定的流動(dòng)站位置周圍的針對(duì)流動(dòng)站位置38的添加的誤差39的量或三 維范圍。例如，盒形誤差區(qū)域的添加的偏移39可具有l(wèi)xl <X、 lyl《Y以 及l(fā)zl《Z的三維的誤差x、 y和z。盒形誤差區(qū)域不需要具有相等或互相 垂直的維度。最大尺寸的值z(mì)-O或x和y-O可用來限制隨機(jī)過程向量生 成器170,使得添加的誤差39被分別限制到水平或垂直方向。
當(dāng)針對(duì)固定RTK操作所構(gòu)造的流動(dòng)站GPS接收器連續(xù)使用所求解的 整數(shù)個(gè)載波相位周期進(jìn)行其定位時(shí)，添加的誤差39可以具有相對(duì)大的量， 但是在任何方向上具有低改變率。通過連續(xù)使用整數(shù),流動(dòng)站位置38具 有即使當(dāng)添加的誤差39有幾米或更多時(shí)仍然在幾厘米小的完整性限制40 內(nèi)的RTKGPS方案的完整性。由于多徑造成的誤差被大大地消除，即使 當(dāng)本發(fā)明使得準(zhǔn)確度下降時(shí)，RTK流動(dòng)站位置38仍具有高完整性。本領(lǐng) 域技術(shù)人員應(yīng)理解，僅直接抖動(dòng)參考栽波相位測(cè)量和向流動(dòng)站提供抖動(dòng)的參考相位會(huì)使RTK流動(dòng)站不能求解載波相位整數(shù)，從而失去了 RTK位 置方案的高完整性的優(yōu)勢(shì)。
隨機(jī)參考生成器90A包括向量加法器172和虛擬參考相位合成器 174。向量加法器172對(duì)合成偏移向量32和虛擬向量27求和以確定主合 成向量64。虛擬參考相位合成器174使用主合成向量64、針對(duì)GPS衛(wèi)星 16的三維角和主、輔參考位置以;M目應(yīng)的所測(cè)量的GPS信號(hào)14的主、 輔參考栽波相位來計(jì)算合成參考相位。然后，合成參考相位如上所述被用 于RTK流動(dòng)站GPS接收器測(cè)量的栽波相位，以計(jì)算流動(dòng)站位置38。
隨機(jī)參考生成器卯B包括相位合成器175。相位合成器175使用來自 隨機(jī)過程向量生成器170的合成偏移向量32和參考載波相位、針對(duì)GPS 衛(wèi)星16的三維角來計(jì)算GPS信號(hào)14的合成參考相位。參考載波相位可 以是在實(shí)際參考位置測(cè)量的實(shí)際參考相位或針對(duì)虛擬參考位置26計(jì)算的 虛擬參考相位。然后合成參考相位被用于RTK流動(dòng)站GPS接收器所測(cè)量 的載波相位，以計(jì)算流動(dòng)站位置38。
圖7是示出在定位系統(tǒng)201中分別與參考站212A或212B—起操作 的本發(fā)明的安全實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量(RTK) GPS流動(dòng)站200A或200B的系統(tǒng) 圖。流動(dòng)站200A B從系統(tǒng)201接收安全形式的參考系統(tǒng)數(shù)據(jù)，并接收 或生成相對(duì)于參考站212 A ~ B的位置的合成偏移向量232。在流動(dòng)站200 A~B中使用安全參考數(shù)據(jù)來計(jì)算安全位置210。流動(dòng)站200A B然后用 合成偏移向量232 4牛動(dòng)安全位置210以向流動(dòng)站200 A ~ B的用戶提供具 有添加的位置誤差239的非安全流動(dòng)站位置238。
針對(duì)添加的位置誤差239的向量與合成偏移向量232長(zhǎng)度相等、方向 相同。在流動(dòng)站200 A ~ B中監(jiān)視雙差相位剩余量來保持安全位置210周 圍的RTK操作的完整性限制240。完整性限制240是安全位置210周圍 的區(qū)域的外部限制。所添加的位置誤差239將安全位置210偏移到非安全 位置238，且不使非安全位置238周圍的完整性限制240降級(jí)。完整性限 制240可以是二十厘米或更少。合成偏移向量232和所添加的位置誤差 239的長(zhǎng)度和方向任意，但是長(zhǎng)度一般是幾米或更少。
參考站212 A ~ B具有通過勘查或其它手段確定的參考位置，用于接 收來自GPS衛(wèi)星16的GPS信號(hào)14并測(cè)量參考載波相位。合成偏移向量 232和參考位置限定參考站2i2A B的合成位置233。參考站212A~B 將具有所測(cè)量的參考相位和參考位置的安全參考數(shù)據(jù)的無線電信號(hào)217 發(fā)送到流動(dòng)站200A~B。合成偏移向量232的信息可包括在發(fā)送到流動(dòng)站200A,或在流動(dòng)站200B內(nèi)生成，或在流動(dòng)站200A內(nèi)從其它安全源接 收的安全參考數(shù)據(jù)中。當(dāng)期望本發(fā)明的流動(dòng)站200B與現(xiàn)有的基于RTK GPS的參考系統(tǒng)一起操作時(shí)，參考站212B可以是附加有發(fā)送到流動(dòng)站 200B的參考數(shù)據(jù)的安全性的上述傳統(tǒng)參考站12。
圖7A是參考站212A和流動(dòng)站200A的實(shí)施例的框圖，其中參考站 212A生成合成偏移向量232。參考站212A包括參考GPS接收器252、參 考位置存儲(chǔ)器254、合成向量生成器260、安全參考數(shù)據(jù)供應(yīng)方262和無 線電轉(zhuǎn)換器264。參考GPS接收器252接收并測(cè)量GPS信號(hào)14的載波相 位。參考位置存儲(chǔ)器254存儲(chǔ)參考站212A的位置。合成向量生成器260 生成合成偏移向量232。安全數(shù)據(jù)供應(yīng)方262將參考相位、參考位置以及 合成偏移向量232處理成參考數(shù)據(jù)的安全格式。無線電^器264通過無 線電信號(hào)217將安全參考數(shù)據(jù)發(fā)到流動(dòng)站200A。
流動(dòng)站200A包括無線電^器272、具有異常檢測(cè)器275的RTK流 動(dòng)站GPS接收器274以及位置抖動(dòng)處理器277。如果不需要雙向通信， 可以用不具有發(fā)送器的無線電接收器代替無線電收發(fā)器272。蜂窩電話可 用作無線電M器272。
無線電4tj《器272通過無線電信號(hào)217接收合成偏移向量232和參考 位置以及所測(cè)量的參考相位的安全參考數(shù)據(jù)，將參考位置和相位傳送到 GPS接收器274,并將合成偏移向量232傳送到位置抖動(dòng)處理器277。 GPS 接收器274測(cè)量相同的GPS衛(wèi)星16的GPS信號(hào)14的載波相位，并計(jì)算 參考相位測(cè)量和流動(dòng)站相位測(cè)量之間的差。該相位差導(dǎo)致用于確定安全流 動(dòng)站位置210的上述GPS信號(hào)14A的向量丄表示的估計(jì)的垂直距離向量。
位置抖動(dòng)處理器277用合成偏移向量232抖動(dòng)安全流動(dòng)站位置210 以提供具有添加的位置誤差239的流動(dòng)站位置238。優(yōu)選地，位置抖動(dòng)處 理器277是體現(xiàn)在存儲(chǔ)器或信號(hào)處理硬件中、由流動(dòng)站GPS接收器274 中的硬件和軟件讀取或處理的編碼算法。流動(dòng)站GPS接收器274和位置 抖動(dòng)處理器277必須都不會(huì)纟皮流動(dòng)站200A的用戶的篡改，以防止用戶取 消由流動(dòng)站200A提供的準(zhǔn)確度控制。
流動(dòng)站GPS接收器274由當(dāng)前和在前參考相位以及當(dāng)前和在前所測(cè) 量的流動(dòng)站相位來確定雙差相位剩余量，并將該相位剩余量傳送到異常檢 測(cè)器27S。當(dāng)相位剩余量大于與完整性限制240的所選距離相對(duì)應(yīng)的相位 閾值時(shí)，異常檢測(cè)器275檢測(cè)到相位剩余量異常。安全位置21()周圍的完 整性區(qū)域被位置抖動(dòng)處理器277轉(zhuǎn)成抖動(dòng)的流動(dòng)站位置238周圍的完整性區(qū)域240。當(dāng)檢測(cè)到異常時(shí)，異常檢測(cè)器275禁止位置抖動(dòng)處理器277向 流動(dòng)站200的用戶提供流動(dòng)站位置238，或向用戶提供有關(guān)檢測(cè)到異常的 通知并且允許用戶決定是否使用位置238?；蛘?，異常檢測(cè)器275提供安 全位置210的解，位置抖動(dòng)處理器277提供流動(dòng)站位置238，其中不4吏用 與異常相關(guān)聯(lián)的針對(duì)特定GPS信號(hào)14的所測(cè)量的流動(dòng)站相位和參考相 位。
圖7B是參考站212B和流動(dòng)站200B的實(shí)施例的框圖，其中流動(dòng)站 200B生成合成偏移向量232。參考站212B和流動(dòng)站200B如以上關(guān)于參 考站212A和流動(dòng)站200A所述地操作，除了合成偏移向量232由流動(dòng)站 200B中的合成向量生成器260生成之外。
圖8是示出本發(fā)明在一般用附圖標(biāo)記301示出的網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)中分別 與服務(wù)器323A、323B、323C和323D —起操作的安全實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量(RTK) GPS流動(dòng)站300A、 300B、 300C或300D的系統(tǒng)圖。流動(dòng)站300A ~ D從 系統(tǒng)301接收安全參考系統(tǒng)數(shù)據(jù)，并接收或生成用于控制其提供的定位準(zhǔn) 確度的合成偏移向量232。合成偏移向量232將系統(tǒng)301的虛擬參考位置 26偏移到合成位置333。參考數(shù)據(jù)被流動(dòng)站300A ~ D用來計(jì)算安全位置 310。
流動(dòng)站300A~D然后使用合成偏移向量232來抖動(dòng)安全位置310, 以向流動(dòng)站300A~D的用戶提供具有添加的位置誤差239的非安全流動(dòng) 站位置338。RTK操作的完整性P艮制240表示安全位置310周圍的區(qū)域的 外部限制。所添加的位置誤差239將安全位置310偏移到非安全位置338, 且不使完整性限制240降級(jí)，使得完整性限制240成為位置338周圍的區(qū) 域的外部限制。所添加的位置誤差239的向量與合成偏移向量232長(zhǎng)度相 等、方向相同。合成偏移向量232和所添加的位置誤差239的長(zhǎng)度和方向 任意，但是長(zhǎng)度一般是幾米或更少。
定位系統(tǒng)301包括由312A、 312B 312N表示的參考網(wǎng)絡(luò)站的網(wǎng)絡(luò), 具有通過勘查或其它手段得知的參考位置。參考站312A~N測(cè)量來自 GPS衛(wèi)星16的GPS信號(hào)14的載波相位，并將具有所測(cè)量的相位的參考 系統(tǒng)數(shù)據(jù)的電話或無線電信號(hào)322發(fā)送到服務(wù)器323A~D。合成偏移向 量232的信息可包括在發(fā)送到流動(dòng)站300A、 C，或在流動(dòng)站300B、 D內(nèi) 生成,或在流動(dòng)站300A、 C中從其它安全源接收的安全參考數(shù)據(jù)中。服 務(wù)器323A ~ D通過無線電信號(hào)325通信，以將安全格式的參考數(shù)據(jù)發(fā)送 到流動(dòng)站300A D。參考站之一，如312A所示，可被指定為主參考站，其它參考網(wǎng)絡(luò)站312B ~ N可被指定為輔參考站。
系統(tǒng)301確定虛擬參考位置26和從主參考站312A到虛擬參考位置 26的虛擬向量27。當(dāng)期望本發(fā)明的流動(dòng)站300B、 D與現(xiàn)有的基于RTK GPS的參考系統(tǒng)一起操作時(shí)，服務(wù)器323B、 D和參考站312A N可以是 附加有發(fā)送到流動(dòng)站300B、 D的參考數(shù)據(jù)的安全性的現(xiàn)有技術(shù)中的服務(wù) 器23和參考站12A N。應(yīng)注意，服務(wù)器323A D的組成部分不必在一 個(gè)物理位置。
圖8A "l務(wù)器323A和流動(dòng)站300A的實(shí)施例的框圖，其中服務(wù)器 323A生成合成偏移向量232。力l務(wù)器323A包括合成向量生成器260、具 有異常檢測(cè)器353的VRS位置相位處理器352、安全參考數(shù)據(jù)供應(yīng)方354 和無線電收發(fā)器356。合成向量生成器260生成合成偏移向量232并將該 合成偏移向量232傳送到安全數(shù)據(jù)供應(yīng)方354。
VRS參考位置相位處理器352通過信號(hào)322接收來自參考站312A ~ N的主、輔參考相位。主、輔參考位置由處理器352保持或通過信號(hào)322 接收。處理器352使用虛擬參考位置26和來自參考站312A N的主、輔 位置和相位來確定有關(guān)虛擬參考位置26的GPS信號(hào)14的虛擬參考相位， 并將該虛擬參考位置26和虛擬參考相位的參考數(shù)據(jù)傳送到安全數(shù)據(jù)供應(yīng) 方354。異常檢測(cè)器353監(jiān)^L參考站312A ~ N之間的當(dāng)前和在前測(cè)量的 相位之間的雙差相位剩余量，以在當(dāng)前參考相位之一位于與完整性限制 240相對(duì)應(yīng)的相位剩余量閾值之外時(shí)防止流動(dòng)站300A使用參考數(shù)據(jù)。
安全數(shù)據(jù)供應(yīng)方354將參考數(shù)據(jù)處理成安全格式，并將該安全參考數(shù) 據(jù)傳送到無線電收發(fā)器356。無線電收發(fā)器356通過無線電信號(hào)325將安 全參考數(shù)據(jù)發(fā)到流動(dòng)站300A。流動(dòng)站300A包括位置抖動(dòng)處理器277、無 線電H器362和具有異常檢測(cè)器365的流動(dòng)站RTK GPS接收器364。 無線電收發(fā)器362接收無線電信號(hào)325中的安全參考數(shù)據(jù)，并將參考系統(tǒng) 位置和相位數(shù)據(jù)傳送到流動(dòng)站GPS接收器364，且將合成偏移向量232 傳送到位置抖動(dòng)處理器277。如果不需要雙向通信，則無線電收發(fā)器362 可以是不具有發(fā)送器的無線電接收器。無線電收發(fā)器362可以是蜂窩電 話。
流動(dòng)站GPS接收器364如參考GPS接收器352 —樣測(cè)量相同的GPS 衛(wèi)星16的GPS信號(hào)14的栽波相位，然后4吏用參考系統(tǒng)位置和相位數(shù)據(jù) 來校正其測(cè)量的載波相位，且最終獲得相對(duì)于虛擬參考位置26的安全位 置310。流動(dòng)站GPS接收器364由當(dāng)前和在前參考相位以及所測(cè)量的流動(dòng)站 相位確定相位剩余量，并將該相位剩余量傳送到異常檢測(cè)器365。當(dāng)相位 剩余量大于與選擇的完整性限制240相對(duì)應(yīng)的相位閣值時(shí)，異常檢測(cè)器 365檢測(cè)到相位剩余量異常。完整性限制240對(duì)應(yīng)于流動(dòng)站位置310周圍 的區(qū)域。位置抖動(dòng)處理器277用合成偏移向量232抖動(dòng)安全位置310，以 將完整性限制240轉(zhuǎn)到具有添加的誤差239的非安全位置338。當(dāng)檢測(cè)到 異常時(shí)，異常檢測(cè)器365禁止流動(dòng)站GPS接收器364向位置抖動(dòng)處理器 277提供流動(dòng)站安全位置310且最終禁止流動(dòng)站300A向流動(dòng)站300A的 用戶提供流動(dòng)站位置338。或者，異常檢測(cè)器365提供位置338，其中不 使用針對(duì)與異常相關(guān)聯(lián)的特定GPS信號(hào)14所測(cè)量的參考相位和流動(dòng)站相 位。
圖8B ;U良務(wù)器323B和流動(dòng)站300B的實(shí)施例的框圖，其中流動(dòng)站 300B生成合成偏移向量232。如上所述，服務(wù)器323B包括具有異常檢測(cè) 器353的VRS位置相位處理器352、安全數(shù)據(jù)供應(yīng)方354和無線電M 器356。如上所述，流動(dòng)站300B包括合成向量生成器260、位置抖動(dòng)處 理器277、無線電4t^器362和具有異常檢測(cè)器365的流動(dòng)站RTK GPS 接收器364。
無線電收發(fā)器356通過無線電信號(hào)325將安全格式的虛擬參考位置 26和虛擬參考相位的參考系統(tǒng)數(shù)據(jù)發(fā)送到流動(dòng)站300B。流動(dòng)站300B中 的合成向量生成器260將合成偏移向量232傳送到位置抖動(dòng)處理器277。 位置抖動(dòng)處理器277用合成偏移向量232抖動(dòng)該安全位置310以向流動(dòng)站 300B的用戶提供具有完整性限制240的非安全流動(dòng)站位置338。
圖8C ;U良務(wù)器323C和流動(dòng)站300C的實(shí)施例的框圖，其中服務(wù)器 323C生成合成偏移向量232。月良務(wù)器323C包括合成向量生成器260、參 考服務(wù)器處理器368、安全數(shù)據(jù)供應(yīng)方354和無線電收l(shuí)器356。合成向 量生成器260生成合成偏移向量232并將其傳送到安全數(shù)據(jù)供應(yīng)方354。
參考服務(wù)器處理器368通過信號(hào)322接收來自參考站312A ~ N的主 輔參考相位。主、輔參考位置被處理器368保持或通過信號(hào)322 ^L接收。 處理器368將主、輔參考位置和相位傳送到安全數(shù)據(jù)供應(yīng)方354。
安全數(shù)據(jù)供應(yīng)方354將參考數(shù)據(jù)處理成安全格式，并將該安全參考數(shù) 據(jù)傳送到無線電t良器356。無線電收發(fā)器356通過無線電信號(hào)325將安 全參考數(shù)據(jù)發(fā)到流動(dòng)站300C。流動(dòng)站300C包括位置抖動(dòng)處理器277、無 線電收發(fā)器362、具有異常檢測(cè)器375的流動(dòng)站RTK GPS接收器374。無線電收發(fā)器362接收無線電信號(hào)325中的安全參考數(shù)據(jù)并將參考系統(tǒng)位 置和相位數(shù)據(jù)傳送到流動(dòng)站GPS接收器374,將合成偏移向量232傳送 到位置抖動(dòng)處理器277。如果不需要雙向通信，無線電^器362可以是 不具有發(fā)送器的無線電接收器。無線電收發(fā)器362可以是蜂窩電話。
流動(dòng)站GPS接收器374如參考站312A ~ N —樣測(cè)量相同的GPS衛(wèi) 星16的GPS信號(hào)14的載波相位，然后使用該參考系統(tǒng)位置和相位數(shù)據(jù) 來校正其測(cè)量的載波相位，且最終獲得相對(duì)于虛擬參考位置26的安全位 置310。安全位置310被傳送到位置抖動(dòng)處理器277。
流動(dòng)站GPS接收器374由當(dāng)前和在前參考相位以及所測(cè)量的流動(dòng)站 相位確定相位剩余量，并將該相位剩余量傳送到異常檢測(cè)器375。當(dāng)相位 剩余量大于與所選完整性限制240相對(duì)應(yīng)的相位閾值時(shí)，異常檢測(cè)器375 檢測(cè)到相位剩余量異常。完整性限制240對(duì)應(yīng)于流動(dòng)站位置310周圍的區(qū) 域的外部限制。位置抖動(dòng)處理器277用合成偏移向量232抖動(dòng)安全位置 310以將完整性限制240轉(zhuǎn)到相對(duì)于虛擬參考位置26具有添加的位置誤 差239的非安全流動(dòng)站位置338。當(dāng)檢測(cè)到異常時(shí)，異常檢測(cè)器375禁止 流動(dòng)站GPS接收器374向位置抖動(dòng)處理器277提供流動(dòng)站安全位置310, 且最終禁止流動(dòng)站300C向流動(dòng)站300C的用戶提供流動(dòng)站位置338?；?者，異常檢測(cè)器375提供流動(dòng)站位置338的解，其中不使用與異常相關(guān)聯(lián) 的針對(duì)特定GPS信號(hào)14測(cè)量的參考相位和流動(dòng)站相位。
圖8D ;Ul務(wù)器323D和流動(dòng)站300D的實(shí)施例的框圖，其中流動(dòng)站 300D生成合成偏移向量232。服務(wù)器323D包括上述參考服務(wù)器處理器 368、安全數(shù)據(jù)供應(yīng)方354和無線電^L器356。如上所述，流動(dòng)站300D 包括合成向量生成器260、位置抖動(dòng)處理器277、無線電收發(fā)器362以及 具有異常檢測(cè)器375的流動(dòng)站RTK GPS接收器374。
無線電M器356通過無線電信號(hào)325將安全格式的主、輔參考位置 和相位(或主、輔位置和相位之間的差)的參考系統(tǒng)數(shù)據(jù)發(fā)送到流動(dòng)站 300D。流動(dòng)站300D中的合成向量生成器260生成合成偏移向量232并將 其傳送到位置抖動(dòng)處理器277。位置抖動(dòng)處理器277用合成偏移向量232 抖動(dòng)安全位置310，以對(duì)流動(dòng)站300D的用戶提供非安全流動(dòng)站位置338。
使用該技術(shù)，安全流動(dòng)站200A B、 300 A ~ D能夠?qū)⑷我馓砑拥恼` 差239引入流動(dòng)站200 A ~ B、 300 A ~ D提供的位置238、 338，而不使針 對(duì)安全位置210、 310計(jì)算的完整性限制240降級(jí)。參考數(shù)據(jù)必須是安全
的，且流動(dòng)站GPS接收器274、 364、 374和位置抖動(dòng)處理器277必須都不會(huì)受到用戶的墓改，從而防止用戶取消流動(dòng)站200A B、 300A D提 供的準(zhǔn)確度控制。
以上說明了例如63A、 66A、 74A、 86A~B、 120、 126A~C、 275、 353、 365和375的異常檢測(cè)器，用于逐個(gè)衛(wèi)星地針對(duì)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量(RTK) 位置確定來檢測(cè)相位剩余量的異常(也稱作野值)。當(dāng)相位剩余量超過所 選擇的相位剩余量限制時(shí)，檢測(cè)到該異常。選擇相位剩余量限制，j吏得當(dāng) 相位剩余量位于相位剩余量限制內(nèi)時(shí)，位置確定具有指定的完整性限制 40、 240。
為流動(dòng)站GPS接收器274、 364、 374和位置抖動(dòng)處理器277中的算 法、信號(hào)、消息和數(shù)據(jù)，以及信號(hào)127、 217和325中的參考數(shù)據(jù)提供1998 數(shù)字千年版權(quán)法的訪問控制措施。也可通過加密來保護(hù)信號(hào)127、 217和 325中的參考數(shù)據(jù)。流動(dòng)站200 A - B和300 A ~ D以使得流動(dòng)站200 A ~ B和300 A~D的未經(jīng)授權(quán)的用戶難以機(jī)械地或電地改變算法或查看信號(hào) 或數(shù)據(jù)的方式對(duì)包括在流動(dòng)站200 A B和300 A D的邊界內(nèi)的信號(hào)和 數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。所有用戶都是未經(jīng)授權(quán)的用戶，除非他們被算法、信號(hào)或 數(shù)據(jù)的供應(yīng)方指定為授權(quán)用戶。
注意，定位系統(tǒng)30、 50、 71、 81、 201或301可用作收費(fèi)RTKGPS 服務(wù)的基礎(chǔ)，其中該服務(wù)的價(jià)格基于定位的準(zhǔn)確度。
圖9是示出合成向量生成器260和位置抖動(dòng)處理器277的框圖。合成 向量生成器260包括隨機(jī)過程向量生成器380。隨機(jī)過程向量生成器380 存儲(chǔ)或接收最大改變率的值和一個(gè)或多個(gè)最大尺寸的值，并使用這些值作 為隨機(jī)或偽隨機(jī)過程的輸入，以連續(xù)計(jì)算合成偏移向量232。位置抖動(dòng)處 理器277包括用于對(duì)合成偏移向量232和安全位置210、 310求和的加法 器382。重要的是，因?yàn)楹铣善葡蛄?32與添加的位置誤差239相同且 通過隨機(jī)或準(zhǔn)隨機(jī)過程計(jì)算該合成偏移向量232，添加的位置誤差239不 會(huì)被未經(jīng)授權(quán)的用戶輕易取消。
最大尺寸的值可以M定球形誤差區(qū)域的最大半徑值、規(guī)定圓柱形誤 差區(qū)域的最大半徑和最大長(zhǎng)度、規(guī)定盒形誤差區(qū)域的三個(gè)最大長(zhǎng)度X、 Y 和Z等。誤差區(qū)域指的是針對(duì)抖動(dòng)的(非安全)流動(dòng)站位置238、 338的 在安全流動(dòng)站位置210、 310周圍的添加的位置誤差239的量或三維范圍。 例如，盒形誤差區(qū)域的添加的位置誤差239可具有l(wèi)xl《X、 lyl《Y以及 |z|《Z的三維上的誤差x、 y和z。盒形誤差區(qū)域不必具有相等或互相垂 直的維度。最大尺寸的值z(mì) = 0或x和y = 0可用來限制隨機(jī)過程向量生成器380,使得添加的位置誤差239凈皮分別限制到水平或垂直方向。
當(dāng)針對(duì)固定RTK^作所構(gòu)造的流動(dòng)站GPS接收器連續(xù)使用所求解的 整數(shù)個(gè)載波相位周期進(jìn)行其定位時(shí)，添加的誤差239可在任何方向上具有 相對(duì)大的量。通過連續(xù)求解該整數(shù)，流動(dòng)站位置238、 338具有即4吏當(dāng)添 加的誤差239幾米或更多時(shí)仍在幾厘米小的完整性限制240內(nèi)的RTK GPS方案的完整性。由于多徑造成的誤差被大部分消除，即使本發(fā)明的 準(zhǔn)確度下降，RTK流動(dòng)站位置238、 338仍具有高完整性。本領(lǐng)域^支術(shù)人 員應(yīng)理解，僅直接抖動(dòng)參考位置和向流動(dòng)站提供抖動(dòng)的參考位置使得 RTK流動(dòng)站不能求解載波相位整數(shù)，從而失去RTK位置方案的高完整性 的優(yōu)勢(shì)。
圖10是本發(fā)明從具有一個(gè)參考站的參考系統(tǒng)30向一個(gè)或多個(gè)流動(dòng)站 提供合成參考相位的方法的步驟的流程圖。本發(fā)明可通過包含可由處理器 讀取的指令的有形介質(zhì)600實(shí)現(xiàn)，該指令—吏系統(tǒng)執(zhí)行該方法的步驟。可通 過光盤、電子存儲(chǔ)芯片、硬盤、數(shù)字視頻裝置等一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)裝置來構(gòu) 造該介質(zhì)600。該處理器可以是通常作為計(jì)算機(jī)或微處理器已知的裝置。
在步驟602,接收或生成或選拷，合成偏移向量。在步驟604,通過實(shí) 時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量(RTK) GPS接收器在參考站接收GPS信號(hào)。在步驟6065 參考GPS接收器在參考位置測(cè)量GPS信號(hào)的載波相位。
通過參考位置和合成偏移向量限定合成位置。在步驟608,參考系統(tǒng) 使用合成偏移向量和所測(cè)量的參考相位來確定在合成位置接收的GPS信 號(hào)的合成參考相位。在步驟612,參考系統(tǒng)將包括合成參考相位的合成參 考數(shù)據(jù)發(fā)送到流動(dòng)站。
在步驟614，具有RTK GPS接收器的GPS流動(dòng)站接收合成參考數(shù)據(jù)。 在步驟618，流動(dòng)站GPS接收器M目同的GPS衛(wèi)星接收GPS信號(hào)。在步 驟618，流動(dòng)站GPS接收器測(cè)量相同的GPS信號(hào)的載波相位。在步驟622， 合成參考相位和所測(cè)量的流動(dòng)站相位被用來測(cè)試相位測(cè)量的完整性。在步 驟624，當(dāng)驗(yàn)證了完整性時(shí)，流動(dòng)站使用參考位置、合成參考相位和流動(dòng) 站相位來確定其位置。流動(dòng)站所確定的位置具有與通過參考位置的相位來 確定的位置相同的RTK完整性，但是具有添加的偏移誤差，該偏移誤差 對(duì)流動(dòng)站未知且與合成偏移向量長(zhǎng)度相等。
圖11是本發(fā)明用于向一個(gè)或多個(gè)流動(dòng)站提供來自參考網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)50等 參考網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的合成參考相位的方法的步驟的流程圖。本發(fā)明可通過包含可由處理器讀取的指令的有形介質(zhì)650實(shí)現(xiàn)，該指令使系統(tǒng)執(zhí)行該方法的 步驟?？赏ㄟ^光盤、電子存儲(chǔ)芯片、硬盤、數(shù)字視頻裝置等一個(gè)或多個(gè)存 儲(chǔ)裝置構(gòu)造介質(zhì)650。處理器可以是通常作為計(jì)算機(jī)或微處理器已知的裝
在步驟602接收或生成或選擇合成偏移向量。在步驟652，將參考站 組之一指定為主參考站。在步驟654，在參考網(wǎng)絡(luò)站接收信號(hào)。在步驟656, 參考站的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量(RTK) GPS接收器在參考網(wǎng)絡(luò)位置測(cè)量GPS信 號(hào)的載波的參考網(wǎng)絡(luò)相位。
在步驟662，由系統(tǒng)選擇虛擬參考位置或在系統(tǒng)和流動(dòng)站之間協(xié)商該 虛擬參考位置。在步驟664，計(jì)算主參考站的位置和虛擬參考位置之間的 虛擬向量。在步驟666，通過相加虛擬向量和合成偏移向量來計(jì)算主合成 向量。通過虛擬參考位置和合成偏移向量，或等價(jià)地通過主參考站的位置 和主合成向量來限定合成位置。在步驟674，系統(tǒng)使用主合成向量、參考 網(wǎng)絡(luò)位置和所測(cè)量的參考網(wǎng)絡(luò)相位來數(shù)學(xué)確定針對(duì)在合成位置接收的 GPS信號(hào)測(cè)量的合成參考相位。在步驟675,參考系統(tǒng)使用主、輔參考相 位的雙差相位剩余量來測(cè)試完整性。在步驟676，當(dāng)確定了參考相位的完 整性時(shí)，系統(tǒng)發(fā)送包括合成參考相位的合成參考數(shù)據(jù)。在步驟678，流動(dòng) 站接收該合成參考數(shù)據(jù)。
在步驟682，具有實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量(RTK) GPS接收器的GPS流動(dòng)站 接收來自相同的GPS衛(wèi)星的GPS信號(hào)。在步驟684,流動(dòng)站GPS接收器 測(cè)量GPS信號(hào)的載波相位。在步驟685，使用合成參考相位和所測(cè)量的 流動(dòng)站相位來測(cè)試相位測(cè)量的完整性。在步驟686,當(dāng)驗(yàn)證了完整性時(shí)， 流動(dòng)站4吏用合成參考相位來確定其位置。流動(dòng)站所確定的位置的準(zhǔn)確度具 有與用虛擬參考位置的相位在RTK方案中確定的位置相同的完整性，但 是具有與合成偏移向量長(zhǎng)度相等、流動(dòng)站未知的添加的偏移誤差。
圖12是本發(fā)明用于計(jì)算流動(dòng)站70等流動(dòng)站中的合成參考相位，然后 使用該合成參考相位來計(jì)算具有添加的誤差的流動(dòng)站位置的方法的步驟 的流程圖。本發(fā)明可通過包含可由處理器讀取的指令的有形介質(zhì)700實(shí) 現(xiàn)，該指令使流動(dòng)站執(zhí)行上述方法的步驟?？赏ㄟ^光盤、電子存儲(chǔ)芯片、 硬盤、數(shù)字視頻裝置等一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)裝置構(gòu)造介質(zhì)700。處理器可以是 作為計(jì)算機(jī)或微處理器等通常已知的裝置。
在步驟702，在流動(dòng)站的安全合成相位處理器中接收或生成或選擇合 成偏移向量。在步驟704，通過GPS參考站中的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量(RTK)GPS接收器在參考位置接收GPS信號(hào)。通過參考位置和合成偏移向量限 定合成位置。在步驟706，參考GPS接收器測(cè)量GPS信號(hào)的載波相位。 在步驟708，參考系統(tǒng)發(fā)送具有安全參考數(shù)據(jù)的信號(hào)，該安全參考數(shù)據(jù)包 括參考位置和所測(cè)量的參考相位。
在步驟714，流動(dòng)站GPS接收器從系統(tǒng)接收安全參考數(shù)據(jù)。在步驟 716,流動(dòng)站GPS接收器^M目同的GPS衛(wèi)星接收GPS信號(hào)。在步驟718， 流動(dòng)站GPS接收器測(cè)量GPS信號(hào)的載波相位。在步驟722,流動(dòng)站使用 參考位置和相位和合成偏移向量來推斷出在合成位置接收的GPS信號(hào)的 合成參考相位。在步驟723，使用合成參考相位和所測(cè)量的流動(dòng)站相位來 測(cè)試相位測(cè)量的完整性。在步驟724,當(dāng)驗(yàn)證了完整性時(shí)，流動(dòng)站GPS 接收器使用參考位置、合成參考相位和所測(cè)量的流動(dòng)站相位來確定其位 置。流動(dòng)站所確定的位置的準(zhǔn)確度具有與通過真實(shí)參考相位確定的位置的 準(zhǔn)確度相同的RTK完整性，但是具有長(zhǎng)度與合成偏移向量相等、流動(dòng)站 未知的添加的偏移誤差。
圖13是本發(fā)明用于計(jì)算流動(dòng)站80A或80B等流動(dòng)站中的合成參考相 位并使用該合成參考相位來計(jì)算具有添加的誤差的流動(dòng)站位置的方法的 步驟的流程圖。本發(fā)明可通過包含可由處理器讀取的指令的有形介質(zhì)750 實(shí)現(xiàn)，該指令使流動(dòng)站執(zhí)行該方法的步驟?？赏ㄟ^光盤、電子存儲(chǔ)芯片、 硬盤、數(shù)字視頻裝置等一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)裝置來構(gòu)造該介質(zhì)750。處理器可 以是通常作為計(jì)算機(jī)或微處理器已知的裝置。
在步驟702，在流動(dòng)站的安全相位處理器中接收或生成或選擇合成偏 移向量。在步驟752,選擇參考站組之一作為主參考站。在步驟754，通 過GPS參考網(wǎng)絡(luò)站的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量(RTK) GPS接收器接收GPS信號(hào)。 在步驟756，參考GPS接收器測(cè)量GPS信號(hào)的栽波的參考網(wǎng)絡(luò)相位。
在步驟762，由系統(tǒng)選擇虛擬參考位置，或在系統(tǒng)和流動(dòng)站之間協(xié)商 該虛擬參考位置。在步驟764,計(jì)算從主參考站的位置到虛擬參考位置的 虛擬向量。通過虛擬參考位置和合成偏移向量限定合成位置。在步驟774， 系統(tǒng)或流動(dòng)站通過虛擬參考向量和參考網(wǎng)絡(luò)位置和相位計(jì)算虛擬參考相 位。在步驟776，系統(tǒng)將具有測(cè)量的主、輔參考位置和相位或虛擬參考位 置和相位的安全參考數(shù)據(jù)發(fā)送到流動(dòng)站。
在步驟778,流動(dòng)站GPS接收器接收來自相同的GPS衛(wèi)星的GPS 信號(hào)。在步驟782，流動(dòng)站GPS接收器測(cè)量GPS信號(hào)的栽波相位。在步 驟784，流動(dòng)站直接使用或通過(通過對(duì)虛擬向量和合成偏移向量相加而計(jì)算的)主合成向量間接使用合成偏移向量，以及使用虛擬參考位置和相
位或主、輔位置和相位來計(jì)算合成位置的合成參考相位。在步驟785，使 用合成參考相位和測(cè)量的流動(dòng)站相位來測(cè)試相位測(cè)量的完整性。在步驟 786，當(dāng)驗(yàn)證了完整性時(shí)，流動(dòng)站GPS接收器使用虛擬參考位置和相位以 及合成參考相位來確定位置。流動(dòng)站所確定的位置的準(zhǔn)確度具有與針對(duì)虛 擬參考相位確定的位置的準(zhǔn)確度相同的RTK完整性，但是具有長(zhǎng)度與合 成偏移向量相等且對(duì)流動(dòng)站未知的添加的偏移誤差。
圖14是本發(fā)明對(duì)流動(dòng)站位置添加以上作為添加的誤差239示出和說 明的誤差的方法的步驟的流程圖。本發(fā)明可通過包含可由處理器讀取的指 令的有形介質(zhì)800實(shí)現(xiàn)，所述指令使流動(dòng)站執(zhí)行該方法的步驟?？赏ㄟ^光 盤、電子存儲(chǔ)芯片、硬盤、數(shù)字視頻裝置等一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)裝置構(gòu)造介質(zhì) 800。處理器可以是通常作為計(jì)算機(jī)或微處理器已知的裝置。
在步驟802，在流動(dòng)站接收或生成或選擇合成偏移向量。在步驟804, 通過GPS參考站中的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量(RTK)GPS接收器在參考位置接收 GPS信號(hào)。在步驟806，參考GPS接收器測(cè)量GPS信號(hào)的栽波相位。在 步驟808,參考系統(tǒng)將安全格式的、包括參考位置和所測(cè)量的參考相位的 安全參考數(shù)據(jù)發(fā)送到流動(dòng)站。
在步驟814，安全流動(dòng)站接收參考數(shù)據(jù)。在步驟816，流動(dòng)站GPS接 收器接收來自相同GPS衛(wèi)星的GPS信號(hào)。在步驟818，流動(dòng)站GPS接收 器測(cè)量相同GPS信號(hào)的載波相位。在步驟820,針對(duì)相位測(cè)量的完整性 來測(cè)試參考和流動(dòng)站相位。在步驟822，流動(dòng)站GPS接收器使用參考數(shù) 據(jù)和流動(dòng)站GPS相位測(cè)量來確定安全流動(dòng)站位置。不使該安全位置對(duì)流 動(dòng)站的普通用戶可用。在步驟824,流動(dòng)站用來自步驟802的合成偏移向 量抖動(dòng)該安全流動(dòng)站位置以向該安全流動(dòng)站位置的用戶提供非安全流動(dòng) 站位置。非安全流動(dòng)站位置具有與合成位置偏移相等的添加的誤差。
圖15是本發(fā)明用于對(duì)流動(dòng)站位置添加以上作為添加誤差239示出和 說明的誤差的方法的步驟的流程圖。本發(fā)明可通過包含可由處理器讀取的 指令的有形介質(zhì)850實(shí)現(xiàn)，該指令使流動(dòng)站執(zhí)行該方法的步驟?？赏ㄟ^光 盤、電子存儲(chǔ)芯片、硬盤、數(shù)字4見頻裝置等一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)裝置構(gòu)造介質(zhì) 850。處理器可以是通常作為計(jì)算機(jī)或微處理器已知的裝置。
在步驟802，在安全流動(dòng)站接收或生成或選擇合成偏移向量。在步驟 852,選擇或指定參考站組之一為主參考站。在步驟854，通過GPS參考
網(wǎng)絡(luò)站的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量(RTK) GPS接收器接收GPS信號(hào)。在步驟856,參考GPS接收器測(cè)量GPS信號(hào)的載波的參考網(wǎng)絡(luò)相位。
在步驟862，由系統(tǒng)選擇虛擬參考位置，或在系統(tǒng)和流動(dòng)站之間協(xié)商 該虛擬參考位置。在步驟864,計(jì)算從主參考站的位置到虛擬參考位置的 虛擬向量。在步驟874，系統(tǒng)或流動(dòng)站由虛擬參考向量和參考網(wǎng)絡(luò)位置和 相位計(jì)算虛擬參考相位。在步驟876,系統(tǒng)將安全格式的包括參考相位的 參考數(shù)據(jù)發(fā)送到流動(dòng)站。在步驟877,安全流動(dòng)站接收參考數(shù)據(jù)。
在步驟878,流動(dòng)站中的GPS接收器接收來自相同的GPS衛(wèi)星的 GPS信號(hào)。在步驟882，流動(dòng)站GPS接收器測(cè)量相同的GPS信號(hào)的載波 相位。在步驟883，針對(duì)相位測(cè)量的完整性來測(cè)試參考網(wǎng)絡(luò)和流動(dòng)站相位。 在步驟884，流動(dòng)站GPS接收器使用參考網(wǎng)絡(luò)和流動(dòng)站GPS相位測(cè)量來 確定安全流動(dòng)站位置。不使該安全位置對(duì)流動(dòng)站的普通用戶可用。在步驟 886，流動(dòng)站用合成偏移向量4牛動(dòng)該安全流動(dòng)站位置以向流動(dòng)站的用戶提 供非安全流動(dòng)站位置。非安全流動(dòng)站位置具有與合成偏移向量相等的添加 的誤差。
在本發(fā)明的一些實(shí)施例中將參考數(shù)據(jù)、流動(dòng)站和流動(dòng)站的結(jié)構(gòu)部件說 明為安全的。在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語(yǔ)"安全"指的是已制定安全措施 來禁止或防止未經(jīng)授權(quán)的用戶查看、訪問或改變安全單元中的信號(hào)、數(shù)據(jù) 或算法。安全措施可包括加密、用于防止對(duì)受版權(quán)保護(hù)的作品的未經(jīng)授權(quán) 的訪問的1998數(shù)字千年版權(quán)法的保密措施、以及物理限制，例如密封包 裝，和以使得難以物理地或機(jī)械地查看、訪問或改變代碼、信號(hào)和數(shù)據(jù)的 方式使用嵌入代碼、信號(hào)和數(shù)據(jù)。安全位置M授權(quán)用戶可用。非安全位 置^1對(duì)未經(jīng)授權(quán)(普通)的用戶可用的位置。
用于控制流動(dòng)站的位置準(zhǔn)確度的參考系統(tǒng)的供應(yīng)方、參考數(shù)據(jù)的供應(yīng) 方和/或算法的供應(yīng)方指定作為授權(quán)用戶的各方。參考系統(tǒng)、參考數(shù)據(jù)和/ 或流動(dòng)站的所有其他用戶都是未經(jīng)授權(quán)的用戶。控制位置準(zhǔn)確度的供應(yīng)方 未指定的任何人都是"未經(jīng)授權(quán)的用戶"。未經(jīng)授權(quán)的用戶被限制使用流 動(dòng)站來獲得不具有供應(yīng)方控制的添加的位置誤差的位置準(zhǔn)確度。供應(yīng)方一 般是或者代表參考系統(tǒng)、參考數(shù)據(jù)或流動(dòng)站的銷售方，未經(jīng)授權(quán)的用戶是 作為普通用戶或流動(dòng)站位置的最終用戶4吏用流動(dòng)站進(jìn)行野外測(cè)量的用戶。
圖2和圖10示出了單個(gè)參考站系統(tǒng)生成合成參考相位并通過非安全
(公開)信號(hào)將合成參考相位提供給現(xiàn)有流動(dòng)站的實(shí)施例。圖3和圖11 示出參考網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)生成合成參考相位并通過公開信號(hào)將合成參考相位提 供給現(xiàn)有流動(dòng)站的實(shí)施例。圖4和圖12示出安全流動(dòng)站由從單個(gè)參考站系統(tǒng)通過安全(私密)信號(hào)接收的真實(shí)參考相位來合成合成參考相位的實(shí)
施例。圖5和圖13示出安全流動(dòng)站由從參考網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通過安全(私密) 信號(hào)接收的真實(shí)參考相位來合成合成參考相位的實(shí)施例。
圖7和14示出安全流動(dòng)站接收來自單個(gè)參考站系統(tǒng)的安全(私密)
信號(hào)中的參考數(shù)據(jù)，計(jì)算安全私密真實(shí)位置并用合成偏移向量抖動(dòng)安全位 置以向用戶提供非安全位置的實(shí)施例。圖8和15示出流動(dòng)站接收來自參 考網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全(私密)信號(hào)中的參考數(shù)據(jù)，計(jì)算真實(shí)安全私密位置并 用合成偏移向量抖動(dòng)安全位置以向用戶提供非安全位置的實(shí)施例。
盡管根據(jù)當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例說明了本發(fā)明，但是應(yīng)理解，該i兌明書不應(yīng) 被解釋為限制性的。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，在閱讀了以上說明書之后，
無疑能夠想到各種變化和修改。因此，所附權(quán)利要求應(yīng)被理解為覆蓋了落
入本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的所有修改和變型。
權(quán)利要求
1.一種與全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)參考系統(tǒng)一起操作以控制地理位置準(zhǔn)確度的流動(dòng)站，包括安全信號(hào)接收器，用于接收具有GNSS信號(hào)的參考相位和參考位置的信息的安全參考數(shù)據(jù)；安全合成相位處理器，用于使用所述參考相位來對(duì)合成位置推斷出合成參考相位，所述合成位置以選定的非零合成偏移向量與所述參考位置分離；以及流動(dòng)站GNSS接收器，用于使用所述參考位置和所述合成參考相位來確定相對(duì)于所述參考位置的流動(dòng)站位置，所述流動(dòng)站位置具有與所述合成偏移向量成比例的添加的位置誤差。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的流動(dòng)站，其中所述參考數(shù)據(jù)受到安全措施的保護(hù)，以便禁止未授權(quán)用戶使用所述參 考數(shù)據(jù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的流動(dòng)站，其中所述參考數(shù)據(jù)包括分別在多個(gè)參考網(wǎng)絡(luò)位置測(cè)量的、包括所述參考相 位的多個(gè)參考網(wǎng)絡(luò)相位的信息，所述多個(gè)參考網(wǎng)g置包括以非零虛擬向 量與所述參考位置分離的主參考網(wǎng)絡(luò)位置；以及所述安全合成相位處理器根據(jù)所述合成偏移向量和所述虛擬向量的 和確定主合成向量，并使用所述主合成向量和所述參考網(wǎng)絡(luò)相位以及所述 參考網(wǎng)g置來確定所述合成參考相位。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的流動(dòng)站，其中所述合成相位處理器包括隨機(jī)過程向量生成器，用于為所述合成偏移 向量提供隨機(jī)向量流。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的流動(dòng)站，其中=以最大輸入值約束所述隨機(jī)過程向量生成器，以《更將所述合成偏移向 量限制到水平平面、垂直方向、球形誤差區(qū)域、圓柱形誤差區(qū)域或盒形誤 差區(qū)域之一。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流動(dòng)站，其中:所述流動(dòng)站GNSS接收器測(cè)量所述GNSS信號(hào)的流動(dòng)站相位，并確 定與當(dāng)前相位差和期望相位差之差相對(duì)應(yīng)的相位剩余量，所述當(dāng)前相位差 基于所測(cè)量的流動(dòng)站相位和所述合成參考相位之差，所述期望相位差基于 所測(cè)量的流動(dòng)站相位和所述合成參考相位之差的在前確定；且還包括異常檢測(cè)器，用于當(dāng)所iM目位剩余量超過選定的完整性限制時(shí)檢測(cè)異 常，并當(dāng)檢測(cè)到所述異常時(shí)禁止^(吏用所述流動(dòng)站位置。
7. 才艮據(jù)權(quán)利要求6所述的定位系統(tǒng)，其中 所述添加的位置誤差在大約十厘米到大約兩米的范圍內(nèi)；以及 所述選定的完整性限制在大約一厘米到大約二十厘米的范圍內(nèi)。
8. —種與全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS )參考系統(tǒng)一起操作以控制地理 位置準(zhǔn)確度的流動(dòng)站中的方法，該方法包括接收具有GNSS信號(hào)的參考相位和參考位置的信息的安全參考數(shù)據(jù)；使用所述參考相位對(duì)合成位置推斷出合成參考相位，所述合成位置以 選定的非零合成偏移向量與所述參考位置分離；以及使用所述參考位置和所述合成參考相位來確定相對(duì)于所述參考位置 的流動(dòng)站位置，所述流動(dòng)站位置具有與所述合成偏移向量成比例的添加的 位置誤差。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所迷參考數(shù)據(jù)受到安全措施的保護(hù)，以便禁止未授權(quán)用戶使用所述參 考數(shù)據(jù)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述參考數(shù)據(jù)包括分別在多個(gè)參考網(wǎng)絡(luò)位置測(cè)量的、包括所述參考相 位的多個(gè)參考網(wǎng)絡(luò)相位的信息，所述多個(gè)參考網(wǎng)^ti置包括以非零虛擬向 量與所述參考位置分離的主參考網(wǎng)絡(luò)位置；以及推斷出所述合成參考相位包括根據(jù)所述合成偏移向量和所述虛擬向 量的和確定主合成向量，并使用所述主合成向量和所述參考網(wǎng)絡(luò)相位以及 所述參考網(wǎng)^i置來確定所述合成參考相位。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括 通過隨機(jī)過程來為所述合成偏移向量生成隨機(jī)向量流。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括:以最大輸入值約束所述隨機(jī)過程，以便將所述合成偏移向量限制到水 平平面、垂直方向、球形誤差區(qū)域、圓柱形誤差區(qū)域或盒形誤差區(qū)域之一。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括 測(cè)量所述GNSS信號(hào)的流動(dòng)站相位；確定與當(dāng)前相位差和期望相位差之差相對(duì)應(yīng)的相位剩余量，所述當(dāng)前 相位差基于所測(cè)量的流動(dòng)站相位和所述合成參考相位之差，所述期望相位 差基于所測(cè)量的流動(dòng)站相位和所述合成參考相位之差的在前確定；當(dāng)所勤目位剩余量超過選定的完整性限制時(shí)檢測(cè)異常；以及當(dāng)檢測(cè)到所述異常時(shí)，禁止^f吏用所述流動(dòng)站位置。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中 所述添加的位置誤差在大約十厘米到大約兩米的范圍內(nèi)；以及 所述選定的完整性限制在大約一厘米到大約二十厘米的范圍內(nèi)。
15. —種有形介質(zhì)，該有形介質(zhì)包含使處理器執(zhí)行用于控制地理位置 準(zhǔn)確度的以下步驟的指令組，所述步驟包括接收具有GNSS信號(hào)的參考相位和參考位置的信息的安全參考數(shù)據(jù)；對(duì)合成位置推斷出所述GNSS信號(hào)的合成參考相位，所述合成位置以 選定的非零合成偏移向量與所述參考位置分離；以及使用所述參考位置和所述合成參考相位來確定相對(duì)于所述參考位置 的流動(dòng)站位置，所述流動(dòng)站位置具有與所述合成偏移向量成比例的添加的 位置誤差。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的介質(zhì)，其中所述參考數(shù)據(jù)受到安全措施的保護(hù)，以便禁止未授權(quán)用戶使用所述參 考數(shù)據(jù)。
17. 才艮據(jù)權(quán)利要求15所述的介質(zhì)，其中所述參考數(shù)據(jù)包括分別在多個(gè)參考網(wǎng)絡(luò)位置測(cè)量的、包括所述參考相 位的多個(gè)參考網(wǎng)絡(luò)相位的信息，所述多個(gè)參考網(wǎng)絡(luò)位置包括以非零虛擬向 量與所述參考位置分離的主參考網(wǎng)絡(luò)位置；以及推斷出所述合成參考相位包括根據(jù)所述合成偏移向量和所述虛擬向量的和確定主合成向量，以及^f吏用所述主合成向量和所述參考網(wǎng)絡(luò)相位以及所述參考網(wǎng)絡(luò)位置來確定所述合成參考相位。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的介質(zhì)，還包括以下步驟 使用隨機(jī)過程來選擇所述合成偏移向量。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的介質(zhì)，其中選擇所述合成偏移向量還包括以最大輸入值約束所述隨機(jī)過程，以便 將所述合成偏移向量限制到水平平面或垂直方向之一 。
20. 才艮據(jù)權(quán)利要求15所述的介質(zhì)，還包括以下步驟 測(cè)量所述GNSS信號(hào)的流動(dòng)站相位；確定與當(dāng)前相位差和期望相位差之差相對(duì)應(yīng)的相位剩余量，所述當(dāng)前 相位差基于所測(cè)量的流動(dòng)站相位和所述合成參考相位之差，所述期望相位 差基于所測(cè)量的流動(dòng)站相位和所述合成參考相位之差的在前確定；當(dāng)所勤目位剩余量超過選定的完整性限制時(shí)檢測(cè)異常；以及當(dāng)檢測(cè)到所述異常時(shí)，禁止^f吏用所述流動(dòng)站位置。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的介質(zhì)，其中 所述添加的位置誤差在大約十厘米到大約兩米的范圍內(nèi);以及 所述選定的完整性限制在大約一厘米到大約二十厘米的范圍內(nèi)。
全文摘要
一種定位系統(tǒng)或合成相位處理器或流動(dòng)站，用于提供具有分級(jí)準(zhǔn)確度的高完整性位置。該定位系統(tǒng)包括用于在所確定的參考位置接收GPS信號(hào)并測(cè)量參考相位的一個(gè)或多個(gè)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量(RTK)參考站。定位系統(tǒng)或流動(dòng)站選擇合成偏移向量并使用該合成偏移向量來對(duì)合成位置推斷出合成參考相位。流動(dòng)站使用合成參考相位與實(shí)際或虛擬參考位置來確定具有由合成偏移向量控制的添加的位置誤差的流動(dòng)站位置。對(duì)于另一個(gè)實(shí)施例，安全流動(dòng)站通過合成偏移向量抖動(dòng)安全位置，來提供具有添加的位置誤差的非安全流動(dòng)站位置。
文檔編號(hào)G01S19/04GK101606078SQ200680014521
公開日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2006年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月7日
發(fā)明者丹尼斯·康納, 大衛(wèi)·G·伯德 申請(qǐng)人:特林布爾導(dǎo)航有限公司