專利名稱：處理無線電導(dǎo)航信號的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線電導(dǎo)航系統(tǒng)或衛(wèi)星定位領(lǐng)i或，尤其涉及一種處 理由這樣一種系統(tǒng)的衛(wèi)星發(fā)射的無線電導(dǎo)航Zf言號的方法。
背景技術(shù)：
諸如GPS (全球定位系統(tǒng))、Galileo 、 GLONASS、 QZSS 、 Compass、 IRNSS以及其他的衛(wèi)星定位系統(tǒng)〗吏用稱為"擴頻調(diào)制 (spread spectrum modulation )"的調(diào)制無線電導(dǎo)4元4言號。這些4言號 主要承載形成于周期性重復(fù)數(shù)字序列的偽隨機碼，其主要功能是允 許碼分多址(CDMA)以及提供衛(wèi)星發(fā)送的信號傳播時間測量。有 時，該無線電導(dǎo)航信號也能承載有效載荷。無線電導(dǎo)^/f言號通過調(diào)制中心(載波)頻率而形成。就GPS 來說，無線電導(dǎo)4元信號在頻帶Ll (中心定在1575.42MHz上)及 L2 (中心定在1227.6MHz上)中傳輸。在更新GPS時增加頻帶L5 (中心定在1176.45MHz上)。伽利略星群的衛(wèi)星將在頻帶E2-L1-E1 (中間頻帶L1的與GPS的頻帶相同的部分)、E5a (依照伽利略術(shù) 語，其表示指定用于GPS的頻帶)、E5b (中心定在1207.14MHz 上)及E6 (中心定在1278.75MHz上)中傳車餘。能夠由接收才幾實現(xiàn)的基本測量包括碼測量和載波相位測量。當(dāng) 然，這些基本測量能夠相互結(jié)合。碼測量是精確到1米，而相位測 量是精確到幾毫米。然而，相位測量具有這樣的缺點它們僅才是供在由衛(wèi)星發(fā)射與接收機之間的載波相位變化的實部。因此，由于衛(wèi) 星和4妻收才幾之間的完整周期的凄t目最初是未知的，該相位的測量是 才莫糊的。為了能夠乂人相位測量的4青確性中得益，接收才幾必須解決相 位測量固有的模糊度。
該相位纟莫糊度通常通過相位測量的差分差分法(單差分差分法
或雙差分差分法)來解決。例如，于1999年9月14至17日，召 開于田納西州納什維爾的導(dǎo)航技術(shù)會議(10NGPS，99，)，在作者為 M. J. Gabor和R. S. Nerem的i侖文"使用衛(wèi)星-衛(wèi)星單差分的GPS 載波相位模糊度解算，，(GPS carrier phase ambiguity resolution using satellite-satellite single differences )中描述了 一種在衛(wèi)星之間4吏用單 差分的方法。這種差分差分法能夠消除產(chǎn)生誤差(這些誤差對于多 數(shù)測量是普遍的)的那些(非建模(non modelised ))原因，并且因 此揭露出在被考慮在內(nèi)時可以進一 步改善性能的完整信息。然而， 這個完整信息由來自于一個或多個基本相位沖莫糊度的差分組成，并 且一4S:而言不能跟蹤相位的基本才莫糊度。
發(fā)明目的
本發(fā)明的目的是才是出一種用于從原始碼和相位測量開始解算 由接收機(在地面上或在軌道上)進行的非差分測量的相位才莫糊度 的方法。本發(fā)明使接收機能夠獨立地找到非模糊的相位值或多個相 位值，即不必-使用本地網(wǎng)全各或全J求網(wǎng)絡(luò)上的一個或多個差分測量差 分。
發(fā)明的概述
總體來說，本發(fā)明包括兩個部分。第一，本發(fā)明包括在參考站 網(wǎng)絡(luò)的層面(或?qū)蛹?，level)上進行的方法，在所述的方法期間確 定附加的信息，使用所述的方法用戶的接收機(所述的接收機不屬
7于所述的網(wǎng)絡(luò))能夠解算相位模糊度。第二，本發(fā)明包括在接收機 (所述的接收機不是網(wǎng)絡(luò)的一部分)層面上進行的方法，所述的方 法使用由參考站的網(wǎng)絡(luò)生成并由任何類型的通信路徑提供的所述 附加信息。
在第一方面，本發(fā)明涉及在包括至少一個站(參考接收才幾)的 站網(wǎng)絡(luò)的層面，確定對應(yīng)于時間標(biāo)簽的衛(wèi)星延遲和/或頻率間的偏移
(bias)和/或無補償?shù)母鱾€頻率(在衛(wèi)星上，在無線電導(dǎo)航/[言號的 石馬和相4立之間)的相^f立中心的差分。在其次的方面中，^f叚i殳無癥戔電 導(dǎo)航衛(wèi)星的星群的情況，所述的星群的衛(wèi)星每次至少以兩個不同的 頻帶發(fā)射兩個無線電導(dǎo)航信號。這樣，每個衛(wèi)星至少在第一頻率發(fā) 射一個第一無線電導(dǎo)航信號并且在與第一頻率不同的第二頻率發(fā) 射一個第二無線電導(dǎo)航信號。每個站(對所述的站來說衛(wèi)星是可見 的(即在地平線以上))能夠為來自于相關(guān)衛(wèi)星的兩個信號中的每 一個實現(xiàn)碼和相位測量，并且能夠推導(dǎo)出寬巷模糊度的原始值。基 于這個寬巷模糊度的原始值，可以為參考網(wǎng)絡(luò)確定固有衛(wèi)星延遲和 寬巷才莫糊度的完整值。應(yīng)該注意的是在這種情況下碼和相位的測量 是非差分測量(即既不在站之間也不在衛(wèi)星之間差分)。很顯然， 這里固有衛(wèi)星延遲以同樣的方式影響多個接收才幾的測量，因此通過 在兩個接收機之間對測量進行差分可以消去。乂人而，基于測量的差 分法的方法不要求知道固有的衛(wèi)星延遲(或多個延遲)。相比之下， 才艮據(jù)本發(fā)明的方法-使用非差分測量并且明確地提出確定固有衛(wèi)星 延遲。
這種方法4爭別;也包4舌以下步駛《
在參考接收機層面接收第一和第二無線電導(dǎo)航信號；
通過所述的參考接收機，對接收的第一和第二信號中的每一個 執(zhí)行非差分碼測量和非差分相位測量；根據(jù)碼測量(非差分的)并才艮據(jù)相位測量(非差分的)計算寬
巷模糊度的原始值；并且
基于原始值為參考接收機確定固有衛(wèi)星延遲和寬巷相位-溪糊 度的整數(shù)值。
優(yōu)選的，義人才艮據(jù)通過各個參考接收機對來自于各個衛(wèi)星的第一 和第二信號中的每一個4丸行的碼和相位測量，為每一可用的衛(wèi)星/ 站(對于給定日期，對于每個站來"i兌衛(wèi)星并非都是可見的)l且合確 定固有的衛(wèi)星延遲和寬巷相位模糊度的整數(shù)值。這是以相干的方式 在參考網(wǎng)絡(luò)的層面上進行的，從而獲得自相干的多個衛(wèi)星延遲和多 個站延遲的集合。
本發(fā)明的第二方面涉及在參考網(wǎng)絡(luò)層面精確衛(wèi)星時鐘的確定。 在這種方法中，在站的層面，接收第一和第二無線電導(dǎo)航信號；對 于收到的第 一和第二信號的每一 個執(zhí)行非差分碼測量和非差分相 位測量；并且從非差分碼測量、非差分相位測量、寬巷一莫糊度的一 個或多個整數(shù)值以及衛(wèi)星和參考接收機(或多個參考接收機)之間 的傳播距離的模型確定衛(wèi)星時鐘值。為了確定寬巷模糊度的整數(shù) 值，如上面指出的要獲得固有的衛(wèi)星延遲或計算這些衛(wèi)星延遲，然 后借助于固有衛(wèi)星延遲，從寬巷模糊度的原始測量推導(dǎo)所述的整數(shù) 值。傳輸距離模型顯著地能夠充分運用衛(wèi)星的精確軌道、對流層延 遲、考慮了潮汐的站的位置等。如果精確軌道是可獲得的，它可以 提供作為輸入。另外，能夠在濾波過程中估計所述的精確軌道。
衛(wèi)星時鐘值，以及(如果必要) 一個星群的衛(wèi)星的精確4九道最 好是根據(jù)對一群站(通常50個站)進行的一組碼和相位測量，通 過濾波估計。在這種類型的濾波期間調(diào)整的才莫型參凄t是在每個時期 (epoch )的播送時鐘和接收機、在一天中對于站緩慢變化的電離層 偏移、以及窄巷模糊度(標(biāo)識每次經(jīng)過道(passage)的參凄欠)。時
9鐘值的確定最好包括4昔助于非差分石馬測量、非差分相4立測量以及寬巷模糊度的一個或多個整數(shù)值估計傳播距離的模型參數(shù)和隨后根據(jù)估計的參數(shù)來估計時鐘值。
根據(jù)簡單的過濾算法(將在下面更詳細描述)，首先用浮動才莫糊度解決這組問題，使得模型的參數(shù)，如對流層延遲和/或精確軌道等，以足夠的精確度被識別。然后將窄巷模糊度表示為相位測量、識別模型和衛(wèi)星時鐘及接收機時鐘的函數(shù)。
能夠理解，當(dāng)確定衛(wèi)星延遲時已經(jīng)預(yù)先識別了寬巷才莫糊度的事實意味著當(dāng)確定衛(wèi)星時鐘時要解決的問題僅包括單個模糊度(每次經(jīng)過)，而不是如傳統(tǒng)方法中的兩個。為了產(chǎn)生整數(shù)值需要的才莫型的精確度比先前不知道模糊度的情形低得多。尤其地，模型不需要電離層延遲，因為其能夠通過結(jié)合雙頻率的測量而消去。電離層延遲不是模型的 一部分的事實與常*見方法相比減少了要進行估計的
參凄丈的凄t目；才艮據(jù)本發(fā)明的這一方面，這構(gòu)成了本方法的一個顯著的優(yōu)點。
衛(wèi)星的延遲、時鐘，可能還有衛(wèi)星的精確軌道，能夠通過任何適當(dāng)?shù)姆椒ǎ珀懙貜V4番、衛(wèi)星廣才番(例如乂人SBAS型衛(wèi)星或/人無線電導(dǎo)航衛(wèi)星自身來廣播，如果系統(tǒng)具有包含數(shù)據(jù)的信號的話)、借助于移動電話(例如從電話中繼站)、通過網(wǎng)絡(luò)、通過偽衛(wèi)星、通過WIFI、通過藍牙等播送(蜂窩的或非蜂窩的)到用戶的接收機上。應(yīng)該注意的是衛(wèi)星的延遲根本上隨時間保持常數(shù)。因此，可以將它們保存在接收機中的數(shù)據(jù)庫中，接收機在需要的時候從這個凄t據(jù)庫中獲得它們。另一方面，衛(wèi)星的精確專九道和時鐘是隨每一時期變化的數(shù)據(jù)，因此最好實時播送。
而且，本發(fā)明涉及在任何種類的接收機(例如終端用戶的"l妄收機或網(wǎng)絡(luò)站的接收機)的層面上進行的方法，所述的接收機*接收所述的第 一和第二無線電導(dǎo)#/[言號并且對接收到的所述第 一和第二信號中的每一個執(zhí)行非差分碼測量和非差分相位測量。然后根據(jù)非差分碼測量以及非差分相位測量計算寬巷相位^^莫糊度的初始值，,人而獲得所說的衛(wèi)星固有延遲。使用所述的原始值以及所述的固有衛(wèi)星延遲，確定寬巷模糊度的一個整數(shù)值。
根據(jù)在接收機層面上進行的所述方法的一個優(yōu)選實施例，所述的接收機對于所說的衛(wèi)星獲得一個精確軌道值和衛(wèi)星時鐘值，并且根據(jù)非差分碼測量、寬巷模糊度的整數(shù)值的非差分相位測量、軌道值、衛(wèi)星時鐘值以及衛(wèi)星和接收機之間的傳播距離模型，通過濾波來計算窄巷模糊度的整數(shù)值。
應(yīng)該注意，能夠乂人4妻收才幾的內(nèi)部的或外部的婆史據(jù)庫或乂人由
SBAS衛(wèi)星播送(:峰窩的或非蜂窩的)或由無線電話網(wǎng)絡(luò)發(fā)送或由
陸地廣4番消息或任何其他適合的通信方式(如上面4是到的通信方式)播送的消息中獲得固有衛(wèi)星延遲。精確的衛(wèi)星軌道和衛(wèi)星時鐘
最好從由SB AS衛(wèi)星播送或由無線電話網(wǎng)絡(luò)發(fā)送或由陸地廣播或由任何其他適合的通信方式^番送的消息中提取出來。


參照附圖，本發(fā)明的其他有區(qū)別的特征和性質(zhì)將從下面給出的有利的說明性實施例的詳細描述中顯現(xiàn)。它們表示
圖1是從碼和相位測量計算的寬巷模糊度的原始值；
圖2是在用固有衛(wèi)星延遲修正寬巷模糊度的原始值后得到的殘
差；
圖3是通過常規(guī)的濾波得到的窄巷模糊度的殘差；圖4是通過濾波以及在網(wǎng)絡(luò)上解算模糊度得到的窄巷模糊度的 殘差。
具體實施例方式
對于每個從接收機可以看到的衛(wèi)星，分別對于頻率fl和f2, 則在接收機的層面存在兩個非差分碼測量(非模糊的)，后文表示 為P1和P2，兩個非差分的相位測量(模糊的)，表示為L1和L2。
下面將使用下述指定
其中，c表示光速。對于GPS系統(tǒng)的頻帶L1和L2，例如f產(chǎn)154fo 以及f2=120fo,其中f。=10.23MHz。依照慣例，其中所述的石馬測量 Pl和P2以長度單4立表示，而相^f立測量Ll和L2以周期表示。
非差分的碼和相位測量滿足下列方程
D表示一個量值，包括幾何傳4番距離、對流層影響、與相位中 心不一f丈的影響、相4立的幾<可"走壽爭(相位風(fēng)暴，或稱相4立纏繞，phase wind-up)的影響、相關(guān)的影響等；
其中:e包含電離層延遲項，其作為頻率的平方的函數(shù)變化，并且其 通過相位和碼7見測j直的消電離層(iono-free )組合消去；
包含發(fā)射才幾和"l妻收機之間的頻率偏移間偏移
(TGD)的差；
Ac = 、 -c_包含發(fā)射機和接收機之間的從各自頻率的相位中心 /消電離層相位中心偏離的差；
A"l-^管表示接收機的時鐘h^與發(fā)射機的時鐘h譚之間的
差；
△6 = L-6_表示接收機的偏移bw與發(fā)射4幾的偏移b騰(偏移 b^c和be附與碼和位相之間的時鐘差相對應(yīng))之間的差；并且其中
Nl、 N2表示這兩個載波的(整數(shù))相位的模糊度。
由衛(wèi)星進行的信號發(fā)射與由接收機進行的接收之間的(非模 糊)相位差記為Li+N!和L2+N2,其中N！和N2表示要求的(整凄史) 模糊度。則Nw:N2-N,， Nw是(整數(shù))寬巷模糊度。
碼的電離層的延遲通過以下計算
杣- 、， 尸,—2eP r 、,究rr 尸2—2"尸 r 然后TV,:"1--丄,，以及〃2=^——^--丄.
這些量4又取決于測量。
13當(dāng)噪聲碼測量量是這樣時，在一次經(jīng)過(一個衛(wèi)星可見一次) 的量級上，經(jīng)過大約十個周期A和免散開。即使通過在每次經(jīng)過
4丸4亍一次平均，對N,和N2也不能正確估計。這就是將碼測量用 于確定寬帶模糊度的原因。
，通過展開A和力2的等式，得到 2(Ac + AT)一蘭,和
義1 a]
22 ;u a，
寬帶模糊度的原始值》w通過以下得到:
》w =》2一& =iVw—2
丄_丄 a2 &
1 1
a". . 、 A6
(Ac + At)十---A& = iVw—2~^~(Ac + Ar)+
其中，；通過1/ w-i/、-i/:^定義，并且與寬巷的波長(就頻帶
Ll和L2來說大約87cm )相對應(yīng)。圖1示出了由接收一幾的(非差 分)碼和相位測量產(chǎn)生的寬巷模糊度的原始值的曲線的示例。對于 Nw得到如下形式的表達式
在一次經(jīng)過的量級上，X^表示一個足夠低的噪聲(低于一個周期的
一部分)，這才羊可以正確i也4古計Nw。
在參者網(wǎng)絡(luò)的層面上確定固有衛(wèi)星延遲
在包括至少一個站(一個參考接收機)的參考網(wǎng)絡(luò)的層面上， 從非差分碼和相位測量確定模糊度的原始值。通過在一次經(jīng)過上或
14在該經(jīng)過的一部分上的估計量(estimator)來4古i十原始值》w以;咸少 噪聲，/人而產(chǎn)生一個估計的原始值，表示為〈《〉。該估計量可以是
(例如)平均值、中間值或具有可能阻止異常測量的具有魯棒性的 估計值。這個4直〈1 〉可以分成整lt值和兩個另外的獨立于測量并且
針對固有衛(wèi)星延遲和接收機的緩慢的變量值
在沒有另外假設(shè)時，這個混合的整數(shù)-實#:問題是奇特的，由于 這個差〃，-《i:)介入到了所有的等式中，這意味著/C(:)和/^')僅被定 義到實常數(shù)中，而且，由于每經(jīng)過A^是一個整^:，在〃=)和《!0層 面上，也有整lt的全局奇點。
通過選4奪網(wǎng)絡(luò)的第一站而開始計算過程，優(yōu)選的，這里如所知 的《，隨時間是穩(wěn)定的。對于這個站，該值//=')是任意確定的，例如 //，=0。則對/人站可見的衛(wèi)星的經(jīng)過進行掃描。對于每次經(jīng)過，通 過從第一站的限定(用O)-Q )，有〈&〉 = 1然后，將〈l〉分
解成一個任意的整數(shù)(例如最近的整凄t)，表示為Nw,以及一個不 必是對應(yīng)于差(I-〈瓦〉)的整數(shù)的量值，表示為《:)。這就產(chǎn)生了
從第 一站是可見的衛(wèi)星的《f 。
對于一套衛(wèi)星，現(xiàn)在知道其固有延遲/c(:),我們能夠估計其他
站的延遲《f。這時，在等式〈^卜U《f -/C 中，/C 的值是已 知的。然后〈《〉+ 〃=)被分解成一個任意的整數(shù)Nw (從該新站)以
及對應(yīng)站的延遲//，。對于星群中的所有衛(wèi)星以及參考網(wǎng)絡(luò)中的所 有站重復(fù)這些步驟。最終得到值//_，其在所有參考網(wǎng)絡(luò)上是一致 的。在至少一天中能將值/^看作是恒定的。在參者網(wǎng)絡(luò)的層面上確定衛(wèi)星的時鐘
在已經(jīng)確定了寬巷模糊度之后，至少一個才莫糊度(N!或N2) 仍然是未知的。
由于寬巷模糊度是已知的，相位模糊度Nj或N2能夠更容易地
解算，尤其是關(guān)系到要求的建模精度。
碼測量Pi和P2依賴于多個參數(shù)，包括發(fā)射點和接收點之間的
幾何距離、電離層的影響、對流層的影響以及廣4番和*接收時鐘。需 要一個對這些變量而言足夠精確的模型以確定剩余的模糊度，并且 由于時鐘的關(guān)系，對于正^皮處理的4妄收4幾的網(wǎng)鄉(xiāng)各需要一個總體解算。
給出
(消電離層碼)
<formula>formula see original document page 16</formula>
其中，A是iV,的一個估計的、浮動的、舍入4直(rounded value ), 例如，在該次經(jīng)過或該次經(jīng)過的一部分上，通過i十算量4直N！的平 均值或中間值或通過一個拒絕可能的異常值的具有魯才奉性的估計 ^f直，N！由石馬禾口4立才目的估iH尋到
<formula>formula see original document page 16</formula>
由于對碼的測量p桑聲，々,與iV,的真實值相3巨十個左右周期,碼和相位的測量量值能夠通過以下等式而與才莫擬的幾何距離D 相關(guān)聯(lián)
其中，A =(^—義2)/^-1)， heme和hrec對應(yīng)于發(fā)射機和接收才幾各 自的時鐘(每天一個值)，并且cW,是模糊度的^f奮正(每次經(jīng)過一個 <直，抓,=tv，-々,)。的^直將通過全局濾波識別。
值D對應(yīng) 一個調(diào)用下列要素的傳播距離的完整模型
雙頻率相位的中心的組合這是天線相位中心(Ll和L2)的 消電離層組合接收才幾和發(fā)射機；
衛(wèi)星的精確4九道；
衛(wèi)星的姿態(tài)的規(guī)律(在偏航中正常姿態(tài)的規(guī)律)； 衛(wèi)星的離心率的相關(guān)影響；
接收機的位置的精確模型(具有地面潮汐的模型)；
對流層的延遲的模型(由于依賴于地點的折疊作用(在Stanag 中定義的)的每個站的垂直延遲)；
風(fēng)暴^t型(相位的幾何旋轉(zhuǎn))。
通過濾波機估計的參數(shù)是
在每一時期，衛(wèi)星和站的時鐘heme和hrec;對于每次經(jīng)過，不變的相位模糊度，，(沒有其是一個整數(shù)的約
束)；
對于每個站的垂直對流層延遲，具有隨時間的緩慢變量(代表 性的每4個小時一個常凄t部分)；
衛(wèi)星的精確軌道(如果該精確軌道沒有作為輸入數(shù)據(jù)提供)。
該濾波才幾可以是最小二乘或卡爾曼的形式，對實時處理更加兼 容。用于濾波的輸入值是消電離層碼和消電離層相位的非差分的 值，由于其各自的噪聲，對于碼以lm為一級，對相位以lcm為一級。
在這 一 步的結(jié)尾，已識別的殘差抓，的估計通過 必-U)/A計算。殘差抓,的一些示例在圖1中示出。(抓，不 是整數(shù)，由于在濾波過程中未做整數(shù)的假設(shè)。)
該濾波步驟首要是為了清楚地計算D這一項(幾何模型)。該 步驟中識別的時鐘作為初始值隨后^f吏用，因此允許在時鐘上估文一些 小變動，zf旦這不是必不可少的。
通過濾波已獲得了值D,抓,的整數(shù)值在參考網(wǎng)絡(luò)的層面搜索。 再次使用下列等式
其中，D現(xiàn)在^Ut過濾波得到的值。注意到等式具有全局的不
可觀察性。實際上，關(guān)于給定的發(fā)射機以及對應(yīng)的heme和/或hree值， 通過4呆留有凌文等式，可以移動諷,的^直
+//rec —
18在這一步中，值&咖通過一個始于第一站(第一參考接收機) 的迭代過程計算，第一站的時鐘看成是參考時鐘，并且通過連續(xù)的 增加站以完成整個網(wǎng)絡(luò)。
對于第一站，我們設(shè)置cW,0并且hrec^0。這種選擇是任意的， 并且得到了 一組heme (用于從第一站可見的衛(wèi)星)，這樣等式(、得到驗證。
站的增加按照下述方法來執(zhí)行。使用在增加站之前已知的所述
的一組h加，計算殘差浙,+;^/;ie,該殘差必須表示成以下形式每
次經(jīng)過是一個整數(shù)值(SM)，在每一時期是一個實數(shù)值(對應(yīng)增加 的站的時鐘hree)。圖2示出了用于新增加站的殘差。
可以看到，該殘差由整凄t值分開并且他們的移動就最近的整凄t 值來說是相同的。因此能夠斷定殘差和最近的整數(shù)值之間的移動對 應(yīng)于hrec/、和^的整數(shù)值本身。
應(yīng)該注意的是，對于一個新的站，^又知道衛(wèi)星時鐘，以及因此
得到的殘差^v,+U4，在先的，用于經(jīng)過的一部分。然而，由于每
次經(jīng)過抓,是一個常fc其可以擴展到該經(jīng)過的全部。給定衛(wèi)星乂人一 個站是可見的時期僅部分地與該衛(wèi)星從相鄰站是可見的時期一致。 站間距離越大，7>共的，見測時期越小。這意P未著總要增加一個毗鄰 的站到至少 一個前述的站。
最后，為所有的網(wǎng)絡(luò)站及為航道群識別一組，,整^:。則能夠
以&咖和hrec作為單獨的未知量為4元道群以及為所有的網(wǎng)絡(luò)站求解 該等式(*)。
這部分所描述的對于heme的識別方法離線運行，但是本領(lǐng)域的 技術(shù)人員知道如何實現(xiàn)一個實時運行的等價的方法。例如通過在新
19的經(jīng)過的每次到達時識別整數(shù)模糊度，通過收集航道中足夠多的測 量，并假定衛(wèi)星時鐘的當(dāng)前解決方法本身是一個整數(shù)，測量殘值中 模糊度的整數(shù)值將可直接地顯示出來。
在(隔離的)接收機的層面求解相位的模糊度
如果知道可見衛(wèi)星的peme，任何的接收機都能求解寬巷模糊度。 接收機做非差分碼和位相測量，并且因此得到寬巷模糊度的原始值 (如圖1中所示)。對于一次經(jīng)過(或一次經(jīng)過的一部分)該4妾收 機計算寬巷模糊度的平均原始值，并通過解下面的方程推導(dǎo)整數(shù)寬 巷模糊度Nw:
其中，^me現(xiàn)在是一個已知參數(shù)。接收機能夠通過任何可用的 方法獲得(^eme的值。例如，其可以/人外部^U居庫下載(例如從一個 因特網(wǎng)站點)。由于這些值隨時間變化非常小，則一旦獲得，在將 他們保存在接收機中的條件下，它們可以祐L使用4艮長時間。圖2示 出了用各個已知的固有衛(wèi)星延遲^me對圖1中的寬巷模糊度的原始 數(shù)據(jù)修正后得到的殘差?？梢钥闯鰧τ诿恳唤?jīng)過發(fā)現(xiàn)殘差的平均值 或中間值圍繞著對所有經(jīng)過(在所述的案例中是0.7)來i兌是共同 的同一數(shù)值(不必是整數(shù))。這個公共值的分數(shù)部分因此給出^ec， 其中該整數(shù)部分給出該整數(shù)寬巷才莫糊度Nw。
在(隔離的)接收機的層面求解窄巷模糊度是基于等式<formula>formula see original document page 20</formula>
為了確定諷，，接收機需要知道對于給定觀察時間(該精確軌 道是D的才莫型的一部分)的衛(wèi)星時鐘和精確軌道。所述衛(wèi)星時鐘和/或所述精確軌道最好是通過陸地的廣播或從SBAS衛(wèi)星(基于衛(wèi)星 的增強系統(tǒng))播送。
首先，基于一個類似于先前描述的纟莫型，4妄收4幾通過濾波確定 D的值。在計算D的步驟期間，通常要求接收機保持固定。其次， 4妄4欠扭J古i十它的才妄j]欠才幾時4中和(W,。則通過iV,=抓,+》^尋到Nl的佳— 并且通過N2-Nw + Ni得到N2的值。
權(quán)利要求
1.用于處理來源于無線電導(dǎo)航衛(wèi)星星群的衛(wèi)星的無線電導(dǎo)航信號的方法，所述衛(wèi)星至少播送在第一頻率上的第一無線電導(dǎo)航信號以及在與第一頻率不同的第二頻率上的第二無線電導(dǎo)航信號，在該方法中，在包括至少一個可見到所述衛(wèi)星的參考接收機的參考網(wǎng)絡(luò)的層面上，確定用于所述參考接收機的固有衛(wèi)星延遲和寬巷模糊度的整數(shù)值，固有衛(wèi)星延遲和寬巷模糊度的整數(shù)值的確定包括如下步驟在所述參考接收機的層面上接收所述第一和第二無線電導(dǎo)航信號；通過所述參考接收機以及對于接收的所述的第一和第二信號中的每一個，執(zhí)行非差分碼測量和非差分相位測量；根據(jù)非差分碼測量以及根據(jù)非差分相位測量計算寬巷相位模糊度的原始值；基于所述的原始值確定用于所述參考接收機的所述的固有衛(wèi)星延遲和所述的寬巷相位模糊度的整數(shù)值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，所述的參考網(wǎng)絡(luò)包括多個參考接 收機，對于所述的多個參考接收機，每一時間所述星群的多個 衛(wèi)星是可見的，這些衛(wèi)星的每一個播送至少一個在所述第一頻 率上的第一無線電導(dǎo)航信號以及在所述第二頻率上的第二無 線電導(dǎo)航信號，在該方法中，對于每個可用的衛(wèi)星/參考接收 才幾的組合，在所述參考網(wǎng)絡(luò)的層面上以連貫的方式，基于寬巷 模糊度的原始值確定固有衛(wèi)星延遲和寬巷模糊度的整數(shù)值，所 述寬巷模糊度的原始值是根據(jù)對借助于相應(yīng)的參考接收機從相應(yīng)的衛(wèi)星接收到的所述第一和第二信號中的每一個進行的 所述從碼和相位測量計算的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，包括播送所確定的固有衛(wèi)星 延遲的步一驟。
4. 用于處理來源于無線電導(dǎo)^:衛(wèi)星星群的衛(wèi)星的無線電導(dǎo)^:信 號的方法，所述衛(wèi)星至少播送在第一頻率上的第一無線電導(dǎo)航 信號以及在與第一頻率不同的第二頻率上的第二無線電導(dǎo)4元 信號，在包括一個或多個可見到所述衛(wèi)星的參考"l妻收機的參考網(wǎng)纟各的層面上，所述方法包4舌以下步-驟在所述參考接收機或多個參考接收機的層面上接收所述第一和第二無線電導(dǎo)航信號；通過所述參考接收機或多個參考接收機并且對于接 收到的所述第一和第二信號的每一個，執(zhí)行非差分碼測量 和非差分相位測量；根據(jù)所述的非差分碼測量、所述的非差分相位測量、 寬巷模糊度的一個或多個整數(shù)值以及所述衛(wèi)星與所述參 考接收機或與多個參考接收機之間的傳播距離模型來確 定所述衛(wèi)星的衛(wèi)星時鐘值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中確定所述時鐘值的步驟包括 以下步駛朵確定關(guān)于所述衛(wèi)星的固有衛(wèi)星延遲；以及基于所述原始值和所述固有衛(wèi)星延遲確定所述寬巷 模糊度的整數(shù)值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其中確定所述時鐘值的步驟 包括借助于所述碼測量、所述相位測量以及所述寬巷才莫糊度的一個或多個整數(shù)值估計傳輸距離模型的參數(shù)，以及隨后根據(jù)所 述估計的參數(shù)來估計所述時鐘值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中估計傳輸距離模型的參數(shù)包 4舌確定關(guān)于所述衛(wèi)星的4青確4九道。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4至7任意一項所述的方法，包括播送所確定的 衛(wèi)星時鐘值的步-銀。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，包括播送確定的精確軌道的步驟。
10. 用于處理來源于無線電導(dǎo)4充衛(wèi)星星群的衛(wèi)星的無線電導(dǎo)舶 f言 號的方法，所述衛(wèi)星至少播送在第一頻率上的第一無線電導(dǎo)航 信號以及在與第 一頻率不同的第二頻率上的第二無線電導(dǎo)航 信號，在可見到所述衛(wèi)星的接收機的層面上，所述方法包括以 下步驟接收所述第 一 和第二無線電導(dǎo)4元信號；對于接收到的所述第 一 和第二接收信號中的每 一 個 執(zhí)行非差分碼測量和非差分相位測量；根據(jù)所述非差分碼測量以及所述非差分相位測量計 算寬巷相位模糊度的原始值；獲得關(guān)于所述衛(wèi)星的固有衛(wèi)星延遲；以及基于所述原始^直和所述固有衛(wèi)星延遲確定所述寬巷 模糊度的整數(shù)值。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，所述固有衛(wèi)星延遲是從數(shù)據(jù)庫 獲得。
12. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其中所述固有延遲是從由SBAS 衛(wèi)星播送或由無線電電話網(wǎng)絡(luò)發(fā)送或由陸地廣插、幡送的消息 中提取。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10至12中任意一項所述的方法，包括以下步驟獲得關(guān)于所述衛(wèi)星的軌道值和衛(wèi)星時鐘值；通過過濾從所述非差分碼測量、所述寬巷模糊度的整 數(shù)值的非差分相位測量、所述軌道〗直、所述衛(wèi)星時鐘^直以 及所述衛(wèi)星和所述4妄收才幾之間的傳llr距離的才莫型估計窄 巷模糊度的整數(shù)值。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述軌道值和所述時鐘值 從數(shù)據(jù)庫獲得。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述軌道值和所述時鐘值 是從由SBAS衛(wèi)星播送或由無線電話網(wǎng)絡(luò)發(fā)送或由陸地廣播 播送的消息中提取。
全文摘要
本發(fā)明提供了處理無線電導(dǎo)航信號的方法。衛(wèi)星星群的衛(wèi)星在不同的頻率上分別發(fā)射第一和第二無線電導(dǎo)航信號。參考網(wǎng)絡(luò)的每個站(從所述的站衛(wèi)星是可見的)對于來源于衛(wèi)星的這兩個信號的每一個執(zhí)行非差分碼和相位測量并且因而推導(dǎo)寬巷模糊度的原始值?；谶@些原始數(shù)據(jù)，在網(wǎng)絡(luò)中確定衛(wèi)星的固有延遲和寬巷模糊度的整數(shù)值。所述的方法包括以下步驟在參考接收機層面接收第一和第二無線電導(dǎo)航信號；借助于參考接收機并且對于接收的第一和第二信號的每一個，執(zhí)行非差分碼測量和非差分相位測量；基于非差分碼和相位的測量計算寬巷模糊度的原始值；并且對于所述的參考接收機基于所述的原始值確定衛(wèi)星固有延遲和寬巷模糊度的整數(shù)值。
文檔編號G01S5/14GK101657735SQ200880010498
公開日2010年2月24日 申請日期2008年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月29日
發(fā)明者丹尼斯·洛里謝斯, 弗拉維安·梅西耶 申請人:國家宇宙研究中心