CN102326096B - 使用几何滤波器的gnss信号处理方法和设备 - Google Patents

Abstract

提供了处理一组GNSS信号数据的方法和设备，该组GNSS信号数据来自具有至少三个载波的第一组卫星的信号和具有两个载波的第二组卫星的信号。几何滤波器使用几何滤波器组合以获取用于该几何滤波器组合的几何滤波器模糊度估计阵列和相关统计信息。电离层滤波器使用两频电离层组合以获取用于该两频电离层组合的电离层滤波器模糊度估计阵列和相关统计信息。每一个两频电离层组合包括第一频率的观察数据和第二频率的观察数据的无几何两频电离层残余的载波相位组合。辅助电离层滤波器使用辅助电离层组合以获取用于该辅助电离层组合的辅助电离层滤波器模糊度估计阵列和相关统计信息。每一个辅助电离层组合使用了第三频率的载波相位观察数据和第一频率与第二频率中至少一个的载波相位观察数据。通过将该几何滤波器和该电离层滤波器和该辅助电离层滤波器的阵列进行组合，模糊度估计的组合阵列准备用于所有载波相位观察数据和相关统计信息。

Description

使用几何滤波器的GNSS信号处理方法和设备

相关申请的交叉引用

VOLLATH U.的美国专利7,432,853“三个或更多载波的GNSS信号的模糊度估计”的内容，在这里通过引用并入本文。

VOLLATH U.的于2008年9月30日提交的美国专利申请12/286,672“三个或更多载波的GNSS信号的模糊度估计”的内容，在这里通过引用并入本文。

VOLLATH U.和DOUCET K.的日期为2007年12月25日的美国专利7,312,747“基于定位的多个GNSS和FDMA高精度载波相位”的内容，在这里通过引用并入本文。

VOLLATH U.和DOUCET K.的日期为2008年7月10日的美国专利申请公开号2008/0165055“使用频率依赖偏置建模的GNSS信号处理”的内容，在这里通过引用并入本文。

VOLLATH U.和DOUCET K.的日期为2008年7月10日的美国专利申请公开号2008/0165054“使用算法部分固定的GNSS信号处理”的内容，在这里通过引用并入本文。

KOLB，P.U.的日期为2007年3月22日的国际专利公开号WO2007/032947“电离层建模设备和方法”的内容，在这里通过引用并入本文。

CHEN，X.和VOLLATH U.的日期为2009年1月29日的美国专利申请公开号2009/0027264“GNSS信号处理方法和设备”的内容，在这里通过引用并入本文。

LIU，J.和VOLLATH U.和WEST.P.和KLOSE S.的日期为2008年7月10日的美国专利申请公开号2008/0165053“快速分米级GNSS定位”的内容，在这里通过引用并入本文。

LIU，J.和VOLLATH U.和WEST.P.和KLOSE S.的日期为2009年1月26日的美国专利申请12/321,843“快速分米级GNSS定位”的内容，在这里通过引用并入本文。

VOLLATH U.和KLOSE S.于2008年11月14日提交的美国专利申请12/291,888“实时快速分米级GNSS定位”的内容，在这里通过引用并入本文。

VOLLATH U.和DOUCET K.的日期为2008年12月31日的国际专利公开号WO 2009/000314“位置跟踪装置和方法”的内容，在这里通过引用并入本文。

TALBOT N.和VOLLATH U.于2009年1月8日提交的美国专利申请12/319,623“处理来自混合类型接收器的多个GNSS数据”的内容，在这里通过引用并入本文。

VOLLATH U.的国际申请日为2008年10月23日的国际专利申请号PCT/US2008/012045“广义的部分固定”的内容，在这里通过引用并入本文。

VOLLATH U.和TALBOT N.于2008年8月19日提交的美国临时专利申请61/189,382“位置估计方法和设备”的内容，在这里通过引用并入本文。

TALBOT N.和VOLLATH U.于2009年2月22日提交的美国临时专利申请61/208,333“GNSS测量方法和设备”的内容，在这里通过引用并入本文，并据此请求其优先权利益。

技术领域

本发明涉及全球导航卫星系统领域。更具体地，本发明涉及来自具有混合数量载波频率的GNSS卫星处的信号的处理方法和设备。

背景技术

全球导航卫星系统(GNSS)包括全球定位系统(GPS)，GLONASS系统，推荐的Galileo系统和推荐的Beidou(指南针)系统。

当在1995年获得了完全的操作能力时，该全球定位系统完成了其最初的设计目标。自此在该系统上的技术进步和新的需求已经达到了现代化的效果。该GPS现代化方案涉及新的地面站和新的卫星，具有另外的导航信号和精度与可利用性的提高。具有包括新L5频率、GPS块IIF-1的三频率能力的第一个GPS卫星期望在2009年夏天发射。该新的民用L5信号期望改善信号结构以增强性能，具有比L1和L2C信号高的传输功率和较宽带宽以比L2更好地管理接口。计划发射另外三频率GPS卫星，具有完全的三频率的星群，在仅仅5到7年后可能获得。

欧洲Galileo卫星系统将具有相同的三频率能力，但是不会将他们全都免费提供。至今仅仅已发射了两个Galileo有效的元件卫星GIOVE-A和GIOVE-B。进一步地，该Galileo发射日程表落后于最初计划。中国指南针系统处于测试的早期阶段，但当其最终变得可运行时可提供三频率能力。俄罗斯的GLONASS系统同样期望在未来某时具有三频率的能力。

将存在过渡期，其中该GNSS卫星星群的子集将具有三频率的能力，而剩余部分将继续在仅仅两频率上广播。

VOLLATH U.的美国专利7,432,853“三个或更多载波的GNSS信号的模糊度估计”提供了分布式滤波方案，其有效地发送两个、三个或更多载波信号的模糊度估计，并致力于由两和三或更多频率卫星的混合星群所引起的一些课题。

希望获得处理GNSS信号的改善方法和设备，特别是用于提高来自具有混合数量载波的卫星处的GNSS信号的模糊度估计。

发明内容

为具有混合数量载波的GNSS信号的改善处理提供了依照本发明实施方案的方法和设备。一些实施方案提供了具有混合两个和三个或更多信号的卫星处的GNSS信号的改善的模糊度估计，其中一些可由GNSS接收器观察数据作为一个频道的信号。

依照本发明的一些实施方案，方法和设备为处理从具有至少三个载波的第一组卫星的信号和具有两个载波的第二组卫星的信号处获得的一组GNSS信号数据而提供，包括：将使用几何滤波器组合的几何滤波器应用于该组GNSS信号数据，以获取用于该几何滤波器组合的几何滤波器模糊度估计的阵列和相关统计信息，将均使用了两频率电离层组合的一组电离层滤波器应用于该组GNSS信号数据，以获取用于该两频率电离层组合的电离层滤波器模糊度估计的阵列和相关统计信息，其中每一个上述两频率电离层组合包括第一频率观察数据和第二频率观察数据的无几何两频率电离层残余载波相位组合；将均使用辅助电离层组合的一组辅助电离层滤波器应用于该组GNSS数据信号，以获取用于该辅助电离层组合的辅助电离层滤波器模糊度估计的阵列和相关统计信息，其中每一个上述辅助电离层组合使用了第三频率的载波相位观察数据和该第一频率和该第二频率中至少一个的载波相位观察数据，并通过将该几何滤波器和该电离层滤波器和该辅助电离层滤波器的阵列组合，准备了所有载波相位观察数据的模糊度估计的组合阵列和相关统计信息。

依照一些实施方案，该几何滤波器组合包括下列之一：两频几何载波相位组合，单频载波相位和代码组合，以及单频载波相位和GRAPHIC组合。依照一些实施方案，该两频几何载波相位组合是最小误差组合。依照一些实施方案，该两频几何载波相位组合是GPS L1载波频率和GPS L2载波频率的组合。依照一些实施方案，该单频载波和代码组合是GPS L1载波相位和GPS L1代码的组合。依照一些实施方案，该单频载波相位和GPAPHIC组合的单频是该GPS L1载波相位。依照一些实施方案，该组电离层滤波器包括该第二卫星组的每一个卫星一个上述电离层滤波器。

依照一些实施方案，该辅助电离层组合包括下列之一：该第一频率和该第三频率的两频无几何电离层载波相位组合，和该第一频率、该第二频率和该第三频率的三频无几何电离层载波相位组合。依照一些实施方案，该辅助电离层组合是最小误差组合。依照一些实施方案，该组辅助电离层滤波器包括该第一卫星组的每一个卫星一个上述辅助电离层滤波器。依照一些实施方案，将至少一个代码滤波器应用于该组GNSS信号数据，使用各个无几何代码-载波组合以获取用于该代码-载波组合的模糊度估计阵列和相关统计信息。依照一些实施方案，通过将该至少一个代码滤波器的阵列与该几何滤波器、该电离层滤波器和该辅助电离层滤波器的阵列组合来准备该组合的阵列以获取用于所有载波相位观察数据的模糊度估计的组合阵列和相关统计信息。

依照一些实施方案，每一个无几何代码-载波组合包括下列之一：第一频率代码观察数据与第一和第二频率载波相位组合的组合，其中，将该第一和第二频率载波相位组合的电离层偏置匹配于该第一频率代码观察数据的电离层偏置；和两频窄道代码组合与两频宽道载波相位组合。依照一些实施方案，为该第二组卫星的每一个卫星提供至少一个代码滤波器。

依照一些实施方案，将至少一组附加滤波器应用于来自于该第一组卫星处的一组GNSS信号数据，其中每一个附加滤波器使用了至少三个频率的无几何和无电离层载波相位组合以获取该无几何和无电离层载波相位组合的模糊度估计阵列和相关统计信息，并且其中准备组合阵列包括下列之一：将该附加滤波器阵列与该几何滤波器、电离层滤波器和辅助电离层滤波器的阵列组合，以获取用于所有载波相位观察数据的模糊度估计的组合阵列和相关统计信息；将该附加滤波器阵列与至少一个代码滤波器、几何滤波器、电离层滤波器和辅助电离层滤波器的阵列组合，以获取用于所有载波相位观察数据的模糊度估计的组合阵列和相关统计信息。依照一些实施方案，至少一组附加滤波器包括第一卫星组的每一个卫星至少一个附加的滤波器。

依照一些实施方案，使用各个无几何辅助代码-载波组合将至少一个辅助代码滤波器应用于该组GNSS信号数据，以获取用于该辅助代码-载波组合的模糊度估计阵列和相关统计信息，并且准备组合阵列包括下列之一：将该附加滤波器的阵列与该几何滤波器、电离层滤波器和辅助电离层滤波器的阵列组合，以获取用于所有载波相位观察数据的模糊度估计的组合阵列和相关统计信息，将上述至少一个辅助代码滤波器的阵列与该几何滤波器、电离层滤波器、辅助电离层滤波器和该至少一个代码滤波器的阵列组合，以获取用于所有载波相位观察数据的模糊度估计的组合阵列和相关统计信息，将上述至少一个辅助代码滤波器的阵列与该几何滤波器、电离层滤波器、辅助电离层滤波器、该至少一个代码滤波器和该附加滤波器的阵列组合，以获取用于所有载波相位观察数据的模糊度估计的组合阵列和相关统计信息。依照一些实施方案，每一个辅助代码-载波组合包括下列之一：第三频率代码观察数据与第一和第三频率载波相位组合的组合，其中，将该第一和第三频率载波相位组合的电离层偏置匹配于该第三频率代码观察数据的电离层偏置；第二和第三频率代码观察数据与第二和第三频率载波相位组合的组合，其中，将该第二和第三频率载波相位组合的电离层偏置匹配于该第二和第三频率代码观察数据的电离层偏置；三频窄道代码组合与三频宽道载波相位组合的组合，其中将该三频宽道载波相位组合的电离层偏置匹配于该三频代码组合的电离层偏置。依照一些实施方案，为该第一组卫星的每一个卫星提供一个辅助代码滤波器，依照一些实施方案，该卫星是全球定位系统(GPS)的卫星，其中该第一组卫星具有GPS载波L1、L2和L5，以及其中该第二组卫星具有GPS载波L1和L2。

附图说明

参照附图从以下所述的实施方案中将更容易理解本发明的这些和其他方面和特征，其中：

图1用示意图描述了实时运动定位场景，使用能够使用不同数量的载波频率接收GNSS信号的GNSS流动站；

图2用示意图描述了网络定位场景，使用能够使用不同数量的载波频率接收GNSS信号的GNSS流动站；

图3是常用完整的GNSS接收器系统的方框图；

图4用示意图描述了依照本发明一些实施方案的高等级GNSS信号处理流程；

图5用示意图描述了依照本发明一些实施方案的滤波器结构；

图6用示意图描述了依照本发明一些实施方案的处理流程；

图7用示意图描述了依照本发明一些实施方案的可选的几何滤波器结构；

图8用示意图描述了依照本发明一些实施方案的两频电离层滤波器结构；

图9用示意图描述了依照本发明一些实施方案的辅助的三或更多频率电离层滤波器的结构；

图10用示意图描述了依照本发明一些实施方案的可选的辅助电离层滤波器结构；

图11用示意图描述了依照本发明一些实施方案的可选的代码滤波器结构；

图12用示意图描述了依照本发明一些实施方案的三或更多频率附加(Q)滤波器组；

图13用示意图描述了依照本发明一些实施方案的可选的辅助代码滤波器结构；

图14用示意图描述了依照本发明一些实施方案的用于混合两频和三或更多频率GNSS信号处理的滤波器结构；

图15用示意图描述了依照本发明一些实施方案的用于混合两频和三或更多频率GNSS信号处理的处理流程；

图16用示意图描述了依照本发明一些实施方案的用于混合一频、两频和三或更多频率GNSS信号处理的滤波器结构；

图17用示意图描述了依照本发明一些实施方案的用于混合一频、两频和三或更多频率GNSS信号处理的处理流程。

具体实施方式

综述

一般地，本发明的实施方案涉及具有2和3或更多频带混合的任意GNSS。对于GPS，该三频带是L1，L2和L5。对于GLONASS，该最新M卫星支持L1和L2信号，但是，存在GLONASS计划用来支持新的频带，标注为L3，位于在该GLONASS-K卫星上的1164和1215MHz之间。

Galileo信号结构包括L1、E5A、E5B和E6波段。该E6波段是公共规范信号并因此不太可能为通用可获得。可分布跟踪该E5A和E5B信号并因此可将Galileo用于三频操作，如果需要的话。同样可能的是，将该E5A和B信号组合以产生具有高精度(出色的多路径抑制)的载波相位和代码测量。因此Galileo可用于2或3频模式。

中国Beidou(指南针)卫星系统已经在研发中，但是未知该最终结构的细节。人们将期待该系统会提供最小2频信号和期望是3个民用波段。

进一步地，可在S.Lo et.al.，2006，GNSS album-Images and SpectralSignatures of the New GNSS Signals，INSIDE GNSS，May/June 2008，pp.46-56中发现现有和计划中的GNSS信号频谱。

为了处理两频和三或更多频GNSS卫星信号数据的混合，或单频、两频和三或更多频GNSS卫星信号数据的混合而描述了各种方法和设备，以产生与位置估计一样的载波相位模糊度估计。

为了说明目的，假定的是，使用中的卫星系统是GPS并因此分别在以下所述实施例中将该三个频率标注为L1，L2和L5。所展现的方式可轻松地转换成其他GNSS卫星系统的信号并假定没有通用性的损失。

扩展双频方案

最初会存在非常少的具有三频能力GNSS卫星(如，具有L5的GPS卫星)；大多数GPS卫星会具有L1和L2载波相位和可获得的代码观察数据(observation)。在该阶段期间，可观看到该第三频率作为对双频处理的扩展而提供。

美国专利7,432,853描述了多频载波模糊度估计的方案，该发明者共同称其为“分解阵列多载波模糊度分辨率”(或“FAMCAR”)。该美国专利7,432,853的现有技术部分描述了两频载波模糊度估计的方案。这样的两频方案的实施方式可将该滤波划分为如表1中所示。

表1.双频处理的滤波器划分

依照本发明的一些实施方案，在双频滤波方式中与该两频卫星信号的两频观察数据一起使用该三或更多频卫星信号的两频观察数据。例如，在双频处理中使用了所有GPS卫星的L1和L2信号，即使对于也广播L5信号的那些卫星而言。使用辅助(三频)电离层滤波器和/或附加(Q)滤波器来估计该三频模糊度(如，该L5模糊度)。依照本发明的一些实施方案，该附加(Q)滤波器处理无几何、无电离层载波相位组合以直接估计载波相位模糊度。更可取地，该附加(Q)滤波器使用在美国专利7,432,853中所述的“典范”滤波器结构和“典范”载波相位组合。

尽管不存在公知计划以扩增GPS或GLONASS以广播超过三个频率，GALILEO确实支持四个频率的信道。本发明能够适应当存在超过三个可用频率时的载波相位模糊度估计。再次将第四个频带作为对三频处理的扩展。可对于每一个具有四个频率的卫星增加可选的电离层滤波器、可选的典范滤波器和可选的辅助代码滤波器。这允许在估计该第一-第三频率载波相位模糊度的该滤波器组合步骤中估计该第四频率的模糊度。

美国专利7,432,853也描述了三或更多频率载波模糊度估计的FAMCAR方案，并且用于混合的两频和三或更多频率载波模糊度估计。电离层滤波器形成了两或更多频率模糊度估计的FAMCAR估计的重要部分。在短基线上，电离层偏置受到严格限制，该信息有助于链接该L1、L2和L5模糊度的估计。该附加(Q或典范)滤波器未将相同等级的信息增加作为三频电离层滤波器。在长基线上，其中未公知该电离层偏置的位置，该三频电离层滤波器仍旧提供在L1、L2和L5模糊度之间关系的有用限制。该L1、L2和L5电离层偏置限制对于有效完整载波相位模糊度分辨率很重要。因为该L1、L2和L5载波一致来自于在该卫星处的相同基本频率参考，在该L1、L2和L5模糊度之间存在内在关系。该关系导致了搜索空间，其中该L1、L2和L5波阵面的一致仅仅发生在L1、L2和L5的特定谐波处。

依照本发明的一些实施方案，增加附加(Q或“典范”)滤波器以为每一个三或更多频率卫星建模该第三和后续载波，当可获得如该GPS L5频率时。

依照本发明的一些实施方案，增加使用代码-载波组合的辅助代码滤波器以利用在该第三频率(如GPS L5频率)上的代码观察数据。该GPS L5信号结构将提供具有增强精确度的代码观察数据，并因此当其被包括时将改善该整个估计过程。

为该第三频率进行观察数据的选择是重要的。依照本发明的一些实施方案，该三频电离层滤波器使用了无几何、最小误差、电离层组合。依照本发明的一些实施方案，该附加(Q或“典范”)滤波器使用了三个频率以形成无几何、无电离层相位组合。依照本发明的一些实施方案，该辅助代码滤波器的代码-载波组合使用了该第三频率代码观察数据(如GPS L5代码观察数据)，具有三个频率的相位组合(如，GPS L1、L2和L5观察数据的组合)，其具有等同于该代码观察数据的电离层偏置的电离层偏置(如，GPS L1/L2/L5与电离层偏置的组合匹配于该GPS L5代码观察数据的电离层偏置)。

表2A，表2B和表2C说明了依照本发明实施方案的使用第三频率作为双频处理扩展的可替换滤波方案。

表2A.具有三频扩展的双频处理的滤波器划分(第三频估计通过附加(Q)滤波器和可选第三频代码-载波滤波器)

表2B.具有三频扩展的双频处理的滤波器划分(第三频估计通过三频电离层滤波器和可选第三频代码-载波滤波器)

表2C.具有三频扩展的双频处理的滤波器划分(第三频估计通过附加(Q)滤波器、三频电离层滤波器和可选第三频代码-载波滤波器)

无缝单-两-三-频处理

通常，已将GPS L1C/A代码波段当作民用的首要信号，特别是假定跟踪该GPS L2信号而没有对该Y-代码的了解导致比L1较少的L2信号可获得性。该接收器在该L2信号上具有比在该L1信号上更困难的时间保持锁相，特别是在弱信号、多路径等的困难条件下，因为调制在该L2信号上的Y-代码对于该接收器未知，而调制在该L1信号上的C/A代码对于该接收器已知。当双频接收器无法锁定在双频卫星的一个信号(如GPS L2)上时，该卫星的数据脱离该最小误差双频(如GPS L1/L2)几何滤波器处理。参照表1所述的双频滤波器划分方案仅处理针对该卫星可获得两频观察数据的那些卫星的信号。参照表2A、表2B和表2C所述的具有三频扩展的双频滤波器划分方案处理如表1的双频滤波器划分方案中那样针对其可获得两频观察数据的所有卫星的信号，还处理使用该第三频率的组合。

依照本发明的一些实施方案提供了供给单-、双-和三-频观察数据的滤波器划分方案，如表3中所概括。

表3.单-、双-和三-频处理的滤波器划分

依照表3的本发明的一些实施方案更新了该几何滤波器，使用仅L1载波相位观察数据(如，以米计)和仅L1代码观察数据的组合。该观察数据的类型有时称作为GRAPHIC组合；其不受电离层偏置的约束。对于关于该GRAPHIC组合的更多内容，参见B.Remondi，Final Report：Investigation of Global Positioning System Single Frequency Hardware for theU.S.Environmental Protection Agency，EPA Reference DW13936132-01-0，April 1994；T.Yunck，Orbit Determination，in Global Positioning System：Theory and Applications Volume 2，Eds.B.W.Parkinson，J.J.Spilker Jr.，Progress in Astronautics and Aeronautics Volume 164，American Institute ofAeronautics and Astronautics，Inc.，Washington，D.C.，U.S.A.，1996，pp.559-592，pp.581-583；A.Simsky，Standalone real-time navigation algorithmfor single-frequency ionosphere-free positioning based on dynamic ambiguities(DARTS-SF)，以及O.Montenbruck et al.，Phoenix-XNS-A MiniatureReal-Time Navigation System for LEO Satellites，NAVITEC 2006，11-13December 2006，8pp。

该GRAPHIC组合的推导开始于该L1相位和代码观察数据，给出如下：

${\mathrm{\λ}}_{L1}{\mathrm{\φ}}_{L1}=\mathrm{\ρ}-\frac{I}{f_{L1}^2}+{\mathrm{\β}}_{L1}+{\mathrm{\λ}}_{L1}{n}_{L1}---\left(1\right)$

$r_{L1}=\mathrm{\ρ}+\frac{I}{f_{L1}^2}+b_{L1}---\left(2\right)$

其中：

φ_L1第一频率(如L1)载波相位观察数据(周期)，

p用户卫星几何范围项(米)，

λ_L1第一频率(如L1)波长(米)

I该L1波段的电离层偏置，

f_L1第一频率(如L1)的频率(hz)

β_L1第一频率(如L1)的载波相位多路径(米)，

n_L1第一频率(如L1)的载波相位模糊度(周期)，

r_L1第一频率(如L1)的假定范围观察数据(米)

b_L1第一频率(如L1)的代码多路径

公式(2)可用于推导该电离层偏置项的表达式：

$\frac{I}{f_{L1}^2}=r_{L1}-\mathrm{\ρ}-b_{L1}---\left(3\right)$

将来自(3)的结果带入(1)中：

λ_L1φ_L1＝ρ-(r_L1-ρ-b_L1)+β_L1+λ_L1n_L1             (4)

重新排列(4)得到所需L1代码/相位组合：

$\frac{{\mathrm{\λ}}_{L1}{\mathrm{\φ}}_{L1}+r_{L1}}{2}=\mathrm{\ρ}+\frac{b_{L1}+{\mathrm{\β}}_{L1}}{2}+\frac{{\mathrm{\λ}}_{L1}{n}_{L1}}{2}---\left(5\right)$

在(5)右手端的第二项对应于代码加相位多路径。该几何滤波器包括位置和时钟项，加上每一个所用卫星的多路径和相位模糊度状态。即使没有获得双频数据，来自单频(如仅L1)几何滤波器的结果提供了单频(如仅L1)模糊度的收敛估计。

当特定卫星可获得双频载波相位观察数据时，依照本发明的一些实施方案来使用电离层滤波器以建模该单-差电离层偏置并估计载波相位模糊度项。对应的观察数据模型由以下给出：

${\mathrm{\λ}}_{L1}{\mathrm{\φ}}_{L1}-{\mathrm{\λ}}_{L2}{\mathrm{\φ}}_{L2}=(\frac{I}{f_{L2}^2}-\frac{I}{f_{L1}^2})+({\mathrm{\λ}}_{L1}{n}_{L1}-{\mathrm{\λ}}_{L2}{n}_{L2})---\left(6\right)$

其中上述标记适用，且进一步地：

φ_L2第二频率(如L2)载波相位观察数据(周期)，

λ_L2第二频率(如L2)波长(米)

f_L2第二频率(如L2)频率(hz)

对于该双频情况，组合分解(FAMCAR)滤波器的阵列产生了所有卫星的第一频率(如L1)模糊度加上可获得双频可观察值的那些卫星的第一和第二频率(如L1和L2)模糊度。依照本发明的一些实施方案，当可获得时，来自该第二频率(如L2)的代码观察数据可选地以针对第一频率所述的方式被处理。可使用具有等于该第二频率(如L2代码)观察数据电离层偏置的电离层偏置的双频(如L1/L2)载波相位组合来滤波该第二频率(如L2)代码观察数据。

对于使用三个频率跟踪的那些卫星，来自第三频率(如L5)处的载波相位观察数据被用于依照本发明一些实施方案的附加(Q)(“典范”)滤波器中。附加代码(代码-载波)滤波器用于改善依照本发明一些实施方案的模糊度估计。关于该附加(Q)(“典范”)滤波器的进一步细节在美国专利7,432,853中发现。

次优的因式分解

在美国专利7,432,853中所述的该FAMCAR方案的基本原则是各个滤波器处的结果是正交的。即，假设该几何滤波器、电离层滤波器、代码-载波滤波器和“典范”滤波器产生了相互独立的结果。

相反，依照本发明的一些实施方案使用了使得所需特征更放松该正交原则的因式分解方案。例如，对于该双频处理的情况，在美国专利7,432,853中所述的几何滤波器处理双频(如L1/L2)最小误差相位数据；但是依照本发明的一些实施方案的替代物，在该几何滤波器中处理单频(如仅L1)数据。在短基线上，该双频(如L1/L2)最小误差载波相位数据组合基本上成为单频(如仅L1)载波相位；因此如果该几何滤波器严格地处理单频(如仅L1)数据，则其将提供非常接近于在该短基线上的最佳结果。在长基线上，该双频(如L1/L2)最小误差相位组合已接近该无电离层载波相位组合，因此来自单频(如仅L1)几何滤波器处的结果将与来自该电离层滤波器处的结果相互关联。以经验为依据的测试显示出仍可获取可接受的结果，如果忽略在该仅L1几何滤波器输出和该L1/L2电离层滤波器输出之间的相互关联性。

替代于使用仅L1几何滤波器配置，可永久地以无电离层模式运行该几何滤波器。本技术，尽管不理想，已经显示出产生了可接受的性能。正常地，该最小误差载波相位组合需要为该流行的基线长度而调整(并在电离层偏置中假定变化)，每一个调整转变成几何滤波器重置。固定的仅L1或无电离层几何滤波器处理排除该重置问题并简化该分解阵列处理。而且，如果使用了仅L1相位，不需要将对于每一个卫星可获取的L2数据用于更新该几何滤波器，这给出了改善解决方案的可用性。

表4给出了依照本发明实施方案的滤波器方案的实施例。

表4.滤波器方案的实施例

表5总结了适用于依照本发明的一些实施方案的GPS信号的混合单-、两-、三-频滤波的数据组合。类似组合用于其他GNSS。

表5.1-，2-，3-频处理的滤波器划分

图1用示意图描述了实时运动定位场景100，使用能够从看得见的GNSS卫星处接收不同数量GNSS信号的GNSS流动站105。例如，流动站105仅仅从卫星110和115处接收单频率信号(如GPS L1)，可能由于弱信号或多路径或其他因素，从卫星120和125处接收双频信号(如GPSL1和L2)，以及从卫星130和135处接收三个或更多频率信号(如GPS L1和L2和L5)。相同地，GNSS地面站140接收来自相同卫星的一些或全部处的信号，并可能接收来自每一个卫星处的更多或更少频率。

图2用示意图描述了网络定位场景200，使用能够使用不同数量的载波频率接收GNSS信号的GNSS流动站。例如，流动站205仅仅从卫星210和215处接收单频率信号(如GPS L1)，可能由于弱信号或多路径或其他因素，从卫星220和225处接收双频信号(如GPS L1和L2)，以及从卫星230和235处接收三个或更多频率信号(如GPS L1和L2和L5)。相同地，GNSS参考地面站240、245(可能其他未图示)接收来自相同卫星的一些或全部处的信号，并可能接收来自每一个卫星处的更多或更少频率。网络处理器250采集来自该参考接收器处的数据，准备纠错数据并将该纠错数据通过通信链路255传送到流动站205。

图3是常用完整的GNSS接收器系统300的方框图，具有GNSS天线305和通信天线310。接收器系统300可用作流动站或基站或参考站。接收器系统300包括GNS接收器315，计算机系统320和一个或多个通信链路325。计算机系统320包括一个或多个处理器330，一个或多个数据存储元件335，控制该处理器330的程序代码340，并可包括一个或多个如显示器或扬声器或打印机的输出装置350和一个或多个如键盘或触摸盘或鼠标或麦克风的接收用户输入的装置355的用户输入/输出装置345。

图4用示意图描述了依照本发明一些实施方案的高等级GNSS信号处理流程400。GNSS信号数据集405是在接收器处接收多个卫星的信号所获取观察数据的集合。GNSS信号数据集405提供给准备将该数据滤波的元件410。该获得的已准备数据415包括三个或更多频率信号数据420，两频信号数据425和可选的单频信号数据430。

依照一些实施方案，该准备数据元件组件410涉及以下一些或全部步骤：(1)存储(缓存)流动站时期GNSS观察数据，(2)一旦接收到参考数据对参考数据和流动站时期GNSS观察数据的时间同步，(3)将天线纠错模型用于基站和流动站观察数据，(4)形成每一个GNSS频带的单-(在基站/流动站之间)差虚拟距离和载波相位观察数据，(5)将对流层纠错模型用于单-差观察数据，(6)将电离层纠错模型用于单-差观察数据，(7)形成每一个卫星的载波相位和虚拟距离观察数据的线性组合，如形成单-差无电离层载波相位组合，单-差窄道虚拟距离组合等。该线性组合处理在该位置计算期间利用的某些重要特征。例如，无电离层组合基本上是不受电离层偏置的约束。GNSS观察数据的单-差有助于减少依赖于卫星的误差源的影响。基本上通过形成于基站和流动站接收器数据之间的单-差移除了卫星时钟误差，该数据在同一时刻(时期)被采集。

将已准备的GNSS信号数据415提供给元件435，该元件435将一组分解滤波器500(图5)应用于该已准备数据415。如下描述了该分解滤波器500的特征和变化。通过将滤波器500应用于已准备数据415而产生的数据阵列在元件440中被组合，以形成组合的模糊度估计阵列用于所有发射器(如用于所有已观察的GNSS卫星和/或伪卫星)的所有载波相位观察数据和相关统计信息。将阵列445提供给选择计算位置的元件450，其对于该观察数据的时间来计算接收器位置455。可将位置455计算为浮点解，例如，或其他类型的位置解，例如固定的、浮点和固定的组合，或使用如美国临时专利申请61/189,382中所述的模糊度的加权平均来确定，或使用在S.Verhagen，The GNSS integer ambiguities：estimation and validation，DelftUniversity of Technology，2004，ISBN 90-804147-4-3(还公开在出版文献Geodesy 58，Delft，2005，ISBN-13：9789061322900，ISBN-10：906132290)中所述的技术，在这里通过引用并入本文。

图5用示意图描述了依照本发明一些实施方案的滤波器结构，适于执行依照本发明的一些实施方案的滤波器处理。已准备的GNSS信号数据集，如已准备的GNSS信号集415，被提供给分解滤波器500，其包含了执行子处理的元件。可选组件505计算来自该已准备数据处的可选系数510。将该已准备数据集和该可选系数510提供给子滤波器，其包括：单个几何滤波器512和具有例如每一个观察的两频卫星一个滤波器的无几何电离层滤波器组520。依照本发明的一些实施方案包括辅助无几何电离层滤波器组530，具有例如对于每一个观察的三频卫星的一个滤波器。依照本发明的一些实施方案包括一个或多个可选代码(代码-载波)滤波器540，例如每一个观察的两频卫星一个这样的滤波器；和/或一个或多个可选附加(Q)“典范”滤波器组550，其中每一个滤波器组具有例如每一个观察的三频卫星一个滤波器；和/或一个或多个可选辅助代码滤波器组560，其中每一个滤波器组具有每一个观察的三频卫星一个滤波器。

几何滤波器512产生了几何滤波器模糊度估计阵列和相关统计信息515。无几何电离层滤波器组520产生了电离层滤波器模糊度估计阵列和和相关统计信息525。辅助无几何电离层滤波器组530，如果提供，产生了辅助电离层滤波器模糊度估计阵列和相关统计信息535。可选代码滤波器540，如果提供，产生了可选代码滤波器模糊度估计阵列和相关统计信息545。可选附加(Q)“典范”滤波器550，如果提供，产生了可选附加(Q)滤波器模糊度估计阵列和相关统计信息555。可选辅助代码滤波器560，如果提供，产生可选辅助代码滤波器模糊度估计阵列和相关统计信息565。将由这些子滤波器所产生的阵列提供给组合器570，其提供了用于所有观察数据的模糊度估计的组合阵列和相关统计信息445。将阵列445可选地提供给定位元件580以执行如在450处的处理来计算位置455。

该附加(Q)(“典范”)滤波器组550的数量例如为2，少于观察的卫星载波频率的数量。例如，将单组附加(Q)滤波器提供给具有三个观察载波频率的卫星，每一个三频卫星至多一个滤波器，以及将两个(Q)滤波器组提供给具有四个观察载波频率的卫星，每一个组对于每一个四频卫星至多有一个滤波器。

可提供数量至多为观察的载波频率的数量的代码滤波器540组。例如，可提供一个或两个代码滤波器540的组用于具有两个观察载波频率的卫星，每一个组对于每一个两频卫星具有至多一个滤波器。可提供数量至多为观察的载波频率的数量的辅助代码滤波器560的组。例如，可提供一个或两个或三个辅助代码滤波器560的组用于具有三个观察载波频率的卫星，每一个组对于每一个三频卫星具有至多一个滤波器。相同地，将从一到四的任意数量的代码滤波器组提供给具有四个载波频率的卫星，每一个组对于每一个四频卫星具有至多一个滤波器。

图6用示意图描述了依照本发明一些实施方案的处理流程。在605处，可选地从已准备信号数据415处计算系数510。在610处，几何滤波器如几何滤波器512应用于该已准备信号数据415以产生该几何滤波器模糊度估计阵列和相关统计信息515。在620处，一个或多个无几何电离层滤波器组620如无几何电离层滤波器组520应用于该两频卫星观察数据的已准备信号数据425以产生该电离层滤波器模糊度估计阵列和相关统计信息525。在630处，一个或多个辅助无几何电离层滤波器组，如果提供，如辅助电离层滤波器组530，应用于该三频卫星观察数据以产生该辅助电离层滤波器模糊度估计阵列和相关统计信息535。在640处，该可选代码滤波器540，如果提供，应用于该两频卫星观察数据以产生可选代码滤波器模糊度估计阵列和相关统计信息545。在650处，该可选附加(Q)(“典范”)滤波器550，如果提供，应用于该三个或更多频率卫星观察数据以产生可选附加(Q)滤波器模糊度估计阵列和相关统计信息555。在660处，该可选辅助代码滤波器560，如果提供，应用于该三个或更多频率卫星观察数据以产生可选辅助代码滤波器模糊度估计阵列和相关统计信息565。在670处，由这些子滤波器所产生的阵列被提供给组合器570以产生用于所有观察数据的模糊度估计的组合阵列和相关统计信息445。在675处，可选地将该组合阵列445提供给定位元件675以执行计算该位置455。

图7用示意图描述了依照本发明一些实施方案的可替换的几何滤波器结构。在一实施方案中，通过对已准备的三个或更多频率数据420和两频数据425应用两频几何载波相位组合705(如最小误差GPS L1/L2)，几何滤波器512产生阵列515。在一实施方案中，几何滤波器512通过对该已准备的三个或更多频率数据420和两频数据425和单频数据430应用单频载波相位和代码组合(如GPS L1)710而产生阵列515。在一实施方案中，几何滤波器512通过对该已准备的三个或更多频率数据420和两频数据425和单频数据430应用单频载波相位和GRAPHIC组合715(如GPS L1)产生阵列515。

图8用示意图描述了依照本发明一些实施方案的两频电离层滤波器结构。在一实施方案中，电离层滤波器组520通过对具有两个或更多频率观察数据的每一个卫星的已准备三个或更多频率数据420和该数据的两频数据425应用各个电离层滤波器805，810，...815而产生了阵列525。依照一些实施方案的电离层滤波器805，810，...815使用两频无几何电离层载波相位组合(如GPS L1/L2)。

图9用示意图描述了依照本发明一些实施方案的辅助的三个或更多频率电离层滤波器的结构。在一实施方案中，辅助电离层滤波器组530通过对每一个具有三个或更多频率观察数据的卫星的已准备数据420应用各个辅助电离层滤波器905，910，...915而产生了阵列535。

图10用示意图描述了依照本发明一些实施方案的可选的辅助电离层滤波器结构。依照一些实施方案的辅助电离层滤波器905，910，...915使用了两频无几何电离层载波相位组合1005(如GPS L1/L5)，采用相比于电离层滤波器组520的电离层滤波器不同的频率(其可使用如GPS L1//L2)。依照一些实施方案的辅助电离层滤波器905，910，...915使用了两频无几何电离层载波相位组合1010(如GPS L2/L5)，采用相比于电离层滤波器组520的电离层滤波器不同的频率。依照一些实施方案的辅助电离层滤波器905，910，...915使用了最小误差三个或频率无几何电离层载波相位组合1015(如GPS L1/L2/L5)。

图11用示意图描述了依照本发明一些实施方案的可选的代码滤波器结构。在一实施方案中，可选代码滤波器组540通过对具有两个或更多频率观察数据的每一个卫星的已准备数据420，425应用各个代码(代码-载波)滤波器540而产生了阵列545。依照一些实施方案的可选代码滤波器540使用了无几何第一频率代码观察数据以及具有匹配的电离层偏置的第一和第二频率载波相位组合观察数据的组合1105(如GPS L1代码+具有匹配电离层偏置的GPS L1/L2载波相位)。依照一些实施方案的可选代码滤波器540使用了无几何双频窄道组合与双频宽道组合的组合1110(如GPSL1/L2窄道+GPS L1/L2宽道)。

图12用示意图描述了依照本发明一些实施方案的三个或更多频率附加(Q)滤波器组。在一实施方案中，附加(Q)滤波器组550通过对具有三个或更多频率观察数据的每一个卫星的已准备三个或更多频率数据420应用各个附加(Q)滤波器1205，1210，...1215而产生阵列555。依照一些实施方案的附加(Q)滤波器1205，1210，...1215使用了无几何、无电离层的三频载波相位组合(如GPS L1/L2/L5)，如在美国专利7,432,853的“典范”滤波器中一样。

图13用示意图描述了依照本发明一些实施方案的可选的辅助代码滤波器结构。在一实施方案中，辅助代码滤波器组560通过对具有三个或更多频率观察数据的每一个卫星的已准备数据420应用各个辅助代码滤波器而产生阵列565。依照一些实施方案的可选辅助代码滤波器560使用了第三频率代码观察数据(如GPS L5)和具有匹配该第三频率代码观察数据的电离层偏置的第一频率和第三频率(如GPS L1 & L5)载波相位组合的组合1305。依照一些实施方案的可选辅助代码滤波器560使用了第二频率和第三频率代码观察数据(如GPS L2 & L5)和具有匹配该第二频率第三频率代码观察数据的电离层偏置的第二频率和第三频率(如GPS L2 & L5)载波相位组合的组合1310。依照一些实施方案的可选辅助代码滤波器560使用了第三频率窄道代码观察数据(如GPS L1/L2/L5窄道代码)和具有匹配该第三频率代码观察数据的电离层偏置的第三频率宽道载波相位观察数据(如GPS L1/L2/L5宽道载波)载波相位组合的组合1315。

图14用示意图描述了依照本发明一些实施方案的用于混合两频和三个或更多频率GNSS信号处理的滤波器结构1400。在本实施方案中，双频滤波器1405包括几何滤波器1410，代码滤波器组1415和电离层滤波器组1420，三频滤波器1425包括辅助电离层滤波器组1430，可选附加(Q)(“典范”)滤波器组1435和可选辅助代码滤波器组1440。在本实施方案中，几何滤波器1410使用了最小误差双频(如GPS L1/L2)组合，代码滤波器组1415针对每一个使用双频(如GPS L1/L2)代码-载波组合的卫星具有一个滤波器，以及电离层滤波器组1420对于每一个使用双频(如GPS L1/L2)无几何载波相位组合的卫星具有一个滤波器，辅助电离层滤波器组1430对于每一个使用三频(如GPS L1/L2/L5)电离层载波相位组合或使用第三频率(如GPS L1/L5或GPS L2/L5)的两频电离层相位组合的三频卫星具有一个滤波器，可选附加(Q)(“典范”)滤波器组1435对于每一个使用三频(如GPS L1/L2/L5)无几何和无电离层载波相位组合的三频卫星具有一个滤波器，可选辅助代码滤波器组1440对于每一个使用包括来自该第三频率处代码的代码-载波组合(如GPS L5代码+GPS L1/L5载波相位)的三频卫星具有一个滤波器。

图15用示意图描述了依照本发明一些实施方案的用于混合两频和三个或更多频率GNSS信号处理的处理流程。在本实施方案中，在1505处，可选地使用已准备数据集415来计算两频系数1510。在1515处，将该已准备数据集415的双频数据和可选系数1510应用于如滤波器1410的两频几何滤波器，以产生用于该几何载波相位组合的模糊度估计阵列和相关统计数据1520；在1525处，将该已准备数据集415的双频数据和可选系数1510应用于如电离层滤波器组1420的两频电离层滤波器组，以产生用于该电离层载波相位组合的模糊度估计阵列和相关统计数据1530；在1535处，将该已准备数据集415的双频数据和可选系数1510应用于如代码滤波器组1415的两频代码滤波器组，以产生用于该代码+载波相位组合的模糊度估计阵列和相关统计数据1540。

同样在本实施方案中，在1545处，可选地使用已准备数据集415来计算三频系数1550。在1555处，将该已准备数据集415的三频数据和可选系数1550应用于如辅助电离层滤波器组1430的三频辅助电离层滤波器组，以产生使用采用了该第三频率的电离层载波相位组合的模糊度估计阵列和相关统计数据1560；在1565处，将该已准备数据集415的三频数据和可选系数1550应用于如附加(Q)滤波器组1435的三频附加(Q)(“典范”)滤波器组，以产生用于该无几何和无电离层载波相位“典范”组合的阵列和相关统计数据1570；在1575处，将该已准备数据集415的三频数据和可选系数1550应用于如辅助代码滤波器组1440的三频辅助代码滤波器组，以产生用于使用了该第三频率的该代码+载波相位组合的模糊度估计阵列和相关统计数据1580。在1585处，将该阵列1520、1530、1540、1560、1570和1580的结果相组合，以产生用于所有载波相位观察数据的模糊度估计的组合阵列和相关统计信息445。

图16用示意图描述了依照本发明一些实施方案的用于混合一频、两频和三个或更多频率GNSS信号处理的滤波器结构。在本实施方案中，使用单频几何滤波器1610来实施该单频处理1605，双频滤波器1615包括代码滤波器组1620和电离层滤波器组1625，三频滤波器1630包括辅助电离层滤波器组1635，可选附加(Q)(“典范”)滤波器组1640和可选辅助代码滤波器组1645。在本实施方案中，几何滤波器1610使用了单频组合(如GPS仅L1载波相位或GPS L1载波相位 & L1代码或GPS L1-GRAPHIC组合)，代码滤波器组1620对于每一个使用双频(如GPS L1/L2)代码-载波组合的卫星具有一个滤波器，电离层滤波器组1625对于每一个使用双频(如GPS L1/L2)无几何载波相位组合的卫星具有一个滤波器，辅助电离层滤波器组1635对于每一个使用三频(如GPS L1/L2/L5)电离层载波相位组合或使用了第三频率的两频电离层相位组合(如GPS L1/L5或GPS L2/L5)的三频卫星具有一个滤波器，可选附加(Q)(“典范”)滤波器组1640对于每一个使用三频(如GPS L1/L2/L5)无几何和无电离层载波相位组合的三频卫星具有一个滤波器，可选辅助代码滤波器组1645对于每一个使用了包括来自该第三频率处代码的代码-载波组合(如GPS L5代码+GPS L1/L5载波相位)的三频卫星具有一个滤波器。

图17用示意图描述了依照本发明一些实施方案的用于混合一频、两频和三个或更多频率GNSS信号处理的处理流程。在本实施方案中，在1705处，可选地使用已准备数据集415来计算两频系数1710。在1715处，将该已准备数据集415的单频数据应用于如滤波器1610的单频几何滤波器，以产生该几何载波相位组合的模糊度估计阵列和相关统计数据1720；在1725处，将该已准备数据集415的双频数据和可选系数1710应用于如电离层滤波器组1625的两频电离层滤波器组，以产生该电离层载波相位组合的模糊度估计阵列和相关统计数据1730；在1735处，将该已准备数据集415的双频数据和可选系数1710应用于如代码滤波器组1620的双频代码滤波器组，以产生该代码+载波相位组合的模糊度估计阵列和相关统计数据1740。

同样在本实施方案中，在1745处，可选地使用已准备数据集415计算三频系数1750。在1755处，该已准备数据集415的三频数据和可选系数1750被应用于如辅助电离层滤波器组1635的三频辅助电离层滤波器组，以产生使用采用了该第三频率和电离层载波相位组合的模糊度估计阵列和相关统计数据1760；在1765处，该已准备数据集415的三频数据和可选系数1750被应用于如附加(Q)滤波器组1640的三频附加(Q)(“典范”)滤波器组，以产生用于无几何和无电离层载波相位“典范”组合的模糊度估计阵列和相关统计数据1770；在1775处，该已准备数据集415的三频数据和可选系数1750被应用于如辅助代码滤波器组1645的三频辅助代码滤波器组，以产生用于使用了该第三频率的代码+载波相位组合的模糊度估计阵列和相关统计数据1780。在1785处，将该阵列1720，1730，1740，1760，1770和1780的结果进行组合，以产生用于所有载波相位观察数据的模糊度估计的组合阵列和相关统计信息445。

该Kalman滤波器处理功率需求随着状态数量而二次方程地增加，随着观察数据数量而线性增加。

依照本发明的一些实施方案使用了如公开号为WO 2007/032947的国际专利中所述的电离层滤波器。

以下是依照一些实施方案的Kalman滤波器状态说明：

几何滤波器(L1载波相位/L1GRAPHIC组合)

${[x,y,z,t,n_{L1}^1,n_{L1}^2,........n_{L1}^s]}^T$

几何滤波器(混合L1/L2操作)

几何滤波器(最小误差L1/L2)

该电离层滤波器载波相位组合提供如下：φ_I＝λ_L1φ_L1-λ_L2φ_L2-n_I

在该电离层滤波器中估计电离层模糊度n_I和多路径mp_I

电离层滤波器(单个)[n_I，mp_I]^T

代码滤波器模糊度项n_phase对应于在该代码滤波器中所使用的载波。

在短基线上，严格限制电离层滤波器，如接收器相互接近而该Δiono为零。

本发明的一些实施方案使用L1/L2几何滤波器，并基于从一个或多个卫星脱离L2信号，切换到仅L1几何滤波器。

代码(代码-载波)滤波器[n_phase，mp_code]^T

Q滤波器[n_phase，mp_phase]^T

可将任意数量的本发明的上述方面组合以形成进一步的方面和实施方案，目的在于提供在收敛速度方面明显的附加利益，从跳过和/或系统可用性处恢复。

可将任意上述设备和他们的实施方案整合进流动站、参考接收器或网络站中，和/或可将所属的处理方法在处理器中执行，其独立于甚至远离于用来采集这些观察数据的接收器(如由一个或多个接收器所采集的观察数据可从存储器处获取用来后续处理，或来自多个网络参考站的观察数据可被传送到网络处理器用来接近实时处理以产生纠错数据流和/或虚拟参考站消息，其可被传送到一个或多个流动站)。因此，本发明同样涉及流动站、参考接收器或网络站，包括上述设备的任意一个。

在一实施方案中，任意一个上述实施方案的设备的接收器独立于该滤波器和该处理元件。可明显地实施该观察数据的后续处理和网络处理。即，为观察数据的处理的设备的组成元件本身不需要接收器。该接收器可以是对立于甚至属于/操作于不同实体，而不是正实施该处理的实体。为了后续处理，可从先前采集并存储的数据集处获取该观察数据，并使用先前采集并存储的参考站数据进行处理；执行该处理例如，在办公计算机中，在数据采集之后很长时间，因而不是实时的。对于网络处理，多个参考站接收器从多个卫星处采集信号的观察数据，且将该数据提供给网络处理器，该网络处理器可能例如生成纠错数据流或可能例如生成“虚拟参考站”纠错，其被提供给流动站使得该流动站能够实施微分处理。提供给该流动站的数据可以是在该网络处理器中确定的模糊度，该流动站可用其来加速其位置解决方案，或可以是该流动站用来提高其位置解决方案的纠错形式。该网络通常作为给流动站操作者的服务来运行，而该网络操作者通常是不同于该流动站操作者的不同实体。其用于上述设备和权利要求中的每一个。

任意一个上述方法和他们的实施方案可以由计算机程序的方式来实施。该计算机程序可以装载在如上所述的设备、流动站、参考接收器或网络站上。因此，本发明同样涉及计算机程序，其在如上所述的设备、流动站、参考接收器或网络站上被执行时，执行任意一个以上如上所述方法和他们实施方案。

本发明同样涉及计算机可读介质或计算机程序产品，包括上述计算机程序。例如，该计算机可读介质或计算机程序产品可以是磁带、光盘、磁盘、磁光盘、CD ROM、DVD、CD、闪存单元等等，其中永久或暂时地存储该计算机程序。本发明同样涉及计算机可读介质(或涉及计算机程序产品)，具有用来执行任意一个本发明方法的计算机可执行指令。

本发明同样涉及适用于安装在已经在本领域中的接收器上的固件更新，即发送到本领域的计算机程序作为计算机程序产品。其用于上述方法和设备中的每一个。

GNSS接收器可包括天线，配置用来在该卫星所广播频率处接收信号，处理器单元，一个或多个精准时钟(如晶体振荡器)，一个或多个计算机处理单元(CPU)，一个或多个存储器单元(RAM，ROM，闪存，等等)，和显示器，用来将位置信息显示给用户。

在该术语“接收器”、“滤波器”和“处理元件”在此处用作设备的单元之处，对关于单元的组成部件可能是如何分布没有进行限制。即，可将单元的组成部件分布在不同软件或硬件组件或装置中，以带来所需功能。而且，可能将这些单元聚集在一起以执行他们的功能，通过组合的、单个单元的方式。例如，该接收器、该滤波器和该处理元件可被组合以形成单个元件，用来实施这些单元的组合功能。

可使用硬件、软件、硬件和软件的组合、预编程ASIC(专用集成电路)等来实施上述单元。单元可包括计算机处理单元(CPU)、存储单元、输入/输出(I/O)单元、网络连接单元等。

尽管已经基于具体实施例对本发明进行了描述，这些具体实施例仅用来为本领域技术人员提供更好的理解，而不意欲限制本发明的范围。本发明的范围更愿意由该附属权利要求进行限制。

Claims (56)

1.一种处理一组GNSS信号数据的方法，该组GNSS信号数据来自具有至少三个载波的第一组卫星的信号和具有两个载波的第二组卫星的信号，所述方法包括：

a.对该组GNSS信号数据应用使用几何滤波器组合的几何滤波器，以获取用于该几何滤波器组合的几何滤波器模糊度估计阵列和相关统计信息，其中该几何滤波器组合包括下列之一：单频载波相位和代码组合，和单频载波相位和GRAPHIC组合；

b.对该组GNSS信号数据应用一组电离层滤波器，所述电离层滤波器的每一个使用两频电离层组合以获取用于该两频电离层组合的电离层滤波器模糊度估计阵列和相关统计信息，其中每一个所述两频电离层组合包括第一频率的观察数据和第二频率的观察数据的无几何两频电离层残余的载波相位组合；和

c.通过将该几何滤波器和该电离层滤波器的阵列进行组合，准备用于所有载波相位观察数据的模糊度估计的组合阵列和相关统计信息。

2.如权利要求1所述的方法，其中该单频载波相位和代码组合是GPSL1载波相位和GPS L1代码的组合。

3.如权利要求1所述的方法，其中该单频载波相位和GRAPHIC组合的单频是GPS L1载波频率。

4.如权利要求1所述的方法，其中该组电离层滤波器包括第二组卫星中每个卫星一个的所述电离层滤波器。

5.如权利要求1所述的方法，进一步包括，对该GNSS信号数据组应用各自使用无几何代码－载波组合的至少一个代码滤波器，以获取用于该代码－载波组合的模糊度估计阵列和相关统计信息。

6.如权利要求5所述的方法，其中准备组合阵列包括，将所述至少一个代码滤波器的所述阵列与该几何滤波器和该电离层滤波器的阵列组合，以获取用于所有载波相位观察数据的模糊度估计的所述组合阵列和相关统计信息。

7.如权利要求5所述的方法，其中每一个无几何代码－载波组合包括下列之一：（1）第一频率代码观察数据与第一和第二频率载波相位组合的组合，其中，该第一和第二频率载波相位组合的电离层偏置被匹配到该第一频率代码观察数据的电离层偏置；和（2）两频窄道代码组合与两频宽道载波相位组合。

8.如权利要求5所述的方法，其中所述至少一个代码滤波器包括第二组卫星中每个卫星一个的所述代码滤波器。

9.如权利要求5所述的方法，进一步包括，对来自该第一组卫星的GNSS信号数据组应用至少一组附加滤波器，其中每一个附加滤波器使用至少三个频率的无几何和无电离层载波相位组合，以获取用于该无几何和无电离层载波相位组合的模糊度估计阵列和相关统计信息，其中准备组合阵列包括下列之一：（1）将所述附加滤波器的所述阵列与该几何滤波器、电离层滤波器的阵列组合，以获取用于所有载波相位观察数据的模糊度估计的所述组合阵列和相关统计信息；和（2）将所述附加滤波器的所述阵列与所述至少一个代码滤波器、几何滤波器、电离层滤波器的阵列组合，以获取用于所有载波相位观察数据的模糊度估计的所述组合阵列和相关统计信息。

10.如权利要求9所述的方法，其中所述至少一组附加滤波器包括对于第一组卫星中每个卫星的至少一个所述附加滤波器。

11.如权利要求9所述的方法，进一步包括，对该GNSS信号数据组应用各自使用无几何辅助代码－载波组合的至少一个辅助代码滤波器，以获取用于该辅助代码－载波组合的模糊度估计阵列和相关统计信息，其中准备组合阵列包括下列之一：（1）将所述附加滤波器的所述阵列与该几何滤波器、电离层滤波器的阵列相组合，以获取用于所有载波相位观察数据的模糊度估计的所述组合阵列和相关统计信息，（2）将所述至少一个辅助代码滤波器的阵列与该几何滤波器、电离层滤波器和该至少一个代码滤波器的阵列相组合，以获取用于所有载波相位观察数据的模糊度估计的所述组合阵列和相关统计信息，和（3）将所述至少一个辅助代码滤波器的阵列与该几何滤波器、电离层滤波器、该至少一个代码滤波器和该附加滤波器的阵列相组合，以获取用于所有载波相位观察数据的模糊度估计的所述组合阵列和相关统计信息。

12.如权利要求11所述的方法，其中每一个辅助代码－载波组合包括下列之一：（1）第三频率代码观察数据与第一和第三频率载波相位组合的组合，其中，该第一和第三频率载波相位组合的电离层偏置被匹配到该第三频率代码观察数据的电离层偏置，（2）第二和第三频率代码组合与第二和第三频率载波相位组合的组合，其中，该第二和第三频率载波相位组合的电离层偏置被匹配到该第二和第三频率代码组合的电离层偏置，和（3）三频窄道代码组合与三频宽道载波相位组合的组合，其中该三频宽道载波相位组合的电离层偏置被匹配到该三频代码组合的电离层偏置。

13.如权利要求11所述的方法，其中所述至少一个辅助代码滤波器包括第一组卫星中每个卫星一个的所述辅助代码滤波器。

14.如权利要求1所述的方法，其中所述卫星是全球定位系统（GPS）的卫星，其中该第一组卫星具有GPS载波L1、L2和L5，其中该第二组卫星具有GPS载波L1和L2。

15.一种使用机器可读指令操作具有至少一个处理器的机器以处理一组GNSS信号数据的方法，该组GNSS信号数据来自具有至少三个载波的第一组卫星的信号和具有两个载波的第二组卫星的信号，所述方法包括：

a.依照机器可读指令操作所述至少一个处理器以对该组GNSS信号数据应用使用几何滤波器组合的几何滤波器，以据此获取用于该几何滤波器组合的几何滤波器模糊度估计阵列和相关统计信息，其中该几何滤波器组合包括下列之一：（1）两频几何载波相位组合，（2）单频载波相位和代码组合，和（3）单频载波相位和GRAPHIC组合；

b.依照机器可读指令操作所述至少一个处理器以对该组GNSS信号数据应用一组电离层滤波器，所述电离层滤波器的每一个均使用两频电离层组合，以获取用于该两频电离层组合的电离层滤波器模糊度估计阵列和相关统计信息，其中每一个所述两频电离层组合包括第一频率的观察数据和第二频率的观察数据的无几何两频电离层残余的载波相位组合；和

c.依照机器可读指令操作所述至少一个处理器以通过将该几何滤波器和该电离层滤波器的阵列进行组合来准备用于所有载波相位观察数据的模糊度估计的组合阵列和相关统计信息。

16.如权利要求15所述的方法，其中该单频载波相位和代码组合是GPS L1载波相位和GPS L1代码的组合。

17.如权利要求15所述的方法，其中该单频载波相位和GRAPHIC组合的单频是GPS L1载波频率。

18.如权利要求15所述的方法，其中该组电离层滤波器包括第二组卫星中每个卫星一个的所述电离层滤波器。

19.如权利要求15所述的方法，进一步包括，依照机器可读指令操作所述至少一个处理器以对该GNSS信号数据组应用各自使用无几何代码－载波组合的至少一个代码滤波器，从而获取用于该代码－载波组合的模糊度估计阵列和相关统计信息。

20.如权利要求19所述的方法，其中准备组合阵列包括，依照机器可读指令操作所述至少一个处理器以将所述至少一个代码滤波器的所述阵列与该几何滤波器和该电离层滤波器的阵列相组合，以获取用于所有载波相位观察数据的模糊度估计的所述组合阵列和相关统计信息。

21.如权利要求19所述的方法，其中每一个无几何代码－载波组合包括下列之一：（1）第一频率代码观察数据与第一和第二频率载波相位组合的组合，其中，将该第一和第二频率载波相位组合的电离层偏置被匹配到该第一频率代码观察数据的电离层偏置；和（2）两频窄道代码组合与两频宽道载波相位组合。

22.如权利要求19所述的方法，其中所述至少一个代码滤波器包括第二组卫星中每个卫星一个的所述代码滤波器。

23.如权利要求19所述的方法，进一步包括，依照机器可读指令操作所述至少一个处理器以对来自第一组卫星的GNSS信号数据组应用至少一组附加滤波器，其中每一个附加滤波器使用至少三个频率的无几何和无电离层载波相位组合，以获取用于该无几何和无电离层载波相位组合的模糊度估计阵列和相关统计信息，其中准备组合阵列包括下列之一：（1）依照机器可读指令操作所述至少一个处理器以将所述附加滤波器的阵列与该几何滤波器、电离层滤波器的阵列相组合，以获取用于所有载波相位观察数据的模糊度估计的所述组合阵列和相关统计信息；和（2）依照机器可读指令操作所述至少一个处理器以将所述附加滤波器的阵列与所述至少一个代码滤波器、几何滤波器、电离层滤波器的阵列相组合，以获取用于所有载波相位观察数据的模糊度估计的所述组合阵列和相关统计信息。

24.如权利要求23所述的方法，其中所述至少一组附加滤波器包括对于第一组卫星中每个卫星的至少一个所述附加滤波器。

25.如权利要求23所述的方法，进一步包括，依照机器可读指令操作所述至少一个处理器以对该GNSS信号数据组应用各自使用无几何辅助代码－载波组合的至少一个辅助代码滤波器，从而获取用于该辅助代码－载波组合的模糊度估计阵列和相关统计信息，其中依照机器可读指令操作所述至少一个处理器以准备组合阵列包括下列之一：（1）依照机器可读指令操作所述至少一个处理器以将所述附加滤波器的所述阵列与该几何滤波器、电离层滤波器的阵列相组合，以获取用于所有载波相位观察数据的模糊度估计的所述组合阵列和相关统计信息，（2）依照机器可读指令操作所述至少一个处理器以将所述至少一个辅助代码滤波器的阵列与该几何滤波器、电离层滤波器和该至少一个代码滤波器的阵列相组合，以获取用于所有载波相位观察数据的模糊度估计的所述组合阵列和相关统计信息，和（3）依照机器可读指令操作所述至少一个处理器以将所述至少一个辅助代码滤波器的阵列与该几何滤波器、电离层滤波器、该至少一个代码滤波器和该附加滤波器的阵列相组合，以获取用于所有载波相位观察数据的模糊度估计的所述组合阵列和相关统计信息。

26.如权利要求25所述的方法，其中每一个辅助代码－载波组合包括下列之一：（1）第三频率代码观察数据与第一和第三频率载波相位组合的组合，其中，该第一和第三频率载波相位组合的电离层偏置被匹配到该第三频率代码观察数据的电离层偏置，（2）第二和第三频率代码组合与第二和第三频率载波相位组合的组合，其中，该第二和第三频率载波相位组合的电离层偏置被匹配到该第二和第三频率代码组合的电离层偏置，和（3）三频窄道代码组合与三频宽道载波相位组合的组合，其中该三频宽道载波相位组合的电离层偏置被匹配到该三频代码组合的电离层偏置。

27.如权利要求25-26之一所述的方法，其中所述至少一个辅助代码滤波器包括第一组卫星中每个卫星一个的所述辅助代码滤波器。

28.如权利要求15所述的方法，其中这些卫星是全球定位系统（GPS）的卫星，其中该第一组卫星具有GPS载波L1,L2和L5，其中该第二组卫星具有GPS载波L1和L2。

29.一种处理一组GNSS信号数据的设备，该组GNSS信号数据来自具有至少三个载波的第一组卫星的信号和具有两个载波的第二组卫星的信号，所述设备包括：

a.对该组GNSS信号数据应用使用几何滤波器组合的几何滤波器的装置，以获取用于该几何滤波器组合的几何滤波器模糊度估计阵列和相关统计信息，其中该几何滤波器组合包括下列之一：单频载波相位和代码组合，和单频载波相位和GRAPHIC组合；

b.对该组GNSS信号数据应用一组电离层滤波器的装置，该组电离层滤波器每一个均使用两频电离层组合以获取用于该两频电离层组合的电离层滤波器模糊度估计阵列和相关统计信息，其中每一个所述两频电离层组合包括第一频率的观察数据和第二频率的观察数据的无几何两频电离层残余的载波相位组合；和

c.通过将该几何滤波器和该电离层滤波器的阵列进行组合，准备用于所有载波相位观察数据的模糊度估计的组合阵列和相关统计信息的装置。

30.如权利要求29所述的设备，其中该单频载波相位和代码组合是GPS L1载波相位和GPS L1代码的组合。

31.如权利要求29所述的设备，其中该单频载波相位和GRAPHIC组合的单频是GPS L1载波频率。

32.如权利要求29所述的设备，其中该组电离层滤波器包括第二组卫星中每个卫星一个的所述电离层滤波器。

33.如权利要求29所述的设备，进一步包括，对该GNSS信号数据组应用各自使用无几何代码－载波组合的至少一个代码滤波器的装置，以获取用于该代码－载波组合的模糊度估计阵列和相关统计信息。

34.如权利要求33所述的设备，其中准备组合阵列的装置包括，将所述至少一个代码滤波器的所述阵列与该几何滤波器和该电离层滤波器的阵列相组合的装置，以获取用于所有载波相位观察数据的模糊度估计的所述组合阵列和相关统计信息。

35.如权利要求33所述的设备，其中每一个无几何代码－载波组合包括下列之一：（1）第一频率代码观察数据与第一和第二频率载波相位组合的组合，其中，该第一和第二频率载波相位组合的电离层偏置被匹配到该第一频率代码观察数据的电离层偏置；和（2）两频窄道代码组合与两频宽道载波相位组合。

36.如权利要求34所述的设备，其中所述至少一个代码滤波器包括第二组卫星中每个卫星一个的所述代码滤波器。

37.如权利要求33所述的设备，进一步包括，对来自第一组卫星的GNSS信号数据组应用至少一组附加滤波器的装置，其中每一个附加滤波器使用至少三个频率的无几何和无电离层载波相位组合，以获取用于该无几何和无电离层载波相位组合的模糊度估计阵列和相关统计信息，其中准备组合阵列的装置包括下列之一：（1）将所述附加滤波器的所述阵列与该几何滤波器、电离层滤波器的阵列相组合的装置，以获取用于所有载波相位观察数据的模糊度估计的所述组合阵列和相关统计信息；和（2）将所述附加滤波器的所述阵列与所述至少一个代码滤波器、几何滤波器、电离层滤波器的阵列相组合的装置，以获取用于所有载波相位观察数据的模糊度估计的所述组合阵列和相关统计信息。

38.如权利要求37所述的设备，其中所述至少一组附加滤波器包括对于第一组卫星中每个卫星的至少一个所述附加滤波器。

39.如权利要求37所述的设备，进一步包括，对该GNSS信号数据组应用各自使用无几何辅助代码－载波组合的至少一个辅助代码滤波器的装置，以获取用于该辅助代码－载波组合的模糊度估计阵列和相关统计信息，其中准备组合阵列的装置包括下列之一：（1）将所述附加滤波器的所述阵列与该几何滤波器、电离层滤波器的阵列相组合的装置，以获取用于所有载波相位观察数据的模糊度估计的所述组合阵列和相关统计信息，（2）将所述至少一个辅助代码滤波器的阵列与该几何滤波器、电离层滤波器和该至少一个代码滤波器的阵列相组合的装置，以获取用于所有载波相位观察数据的模糊度估计的所述组合阵列和相关统计信息，和（3）将所述至少一个辅助代码滤波器的阵列与该几何滤波器、电离层滤波器、该至少一个代码滤波器和该附加滤波器的阵列相组合的装置，以获取用于所有载波相位观察数据的模糊度估计的所述组合阵列和相关统计信息。

40.如权利要求39所述的设备，其中每一个辅助代码－载波组合包括下列之一：（1）第三频率代码观察数据与第一和第三频率载波相位组合的组合，其中，该第一和第三频率载波相位组合的电离层偏置被匹配到该第三频率代码观察数据的电离层偏置，（2）第二和第三频率代码组合与第二和第三频率载波相位组合的组合，其中，该第二和第三频率载波相位组合的电离层偏置被匹配到该第二和第三频率代码组合的电离层偏置，和（3）三频窄道代码组合与三频宽道载波相位组合的组合，其中该三频宽道载波相位组合的电离层偏置被匹配到该三频代码组合的电离层偏置。

41.如权利要求39所述的设备，包括第一组卫星中每个卫星一个的所述辅助代码滤波器。

42.如权利要求29所述的设备，其中这些卫星是全球定位系统（GPS）的卫星，其中该第一组卫星具有GPS载波L1、L2和L5，其中该第二组卫星具有GPS载波L1和L2。

43.一种处理一组GNSS信号数据的设备，该组GNSS信号数据来自具有至少三个载波的第一组卫星的信号和具有两个载波的第二组卫星的信号，所述设备包括具有相关存储器的至少一个处理器和多个滤波器，其包括：

a.几何滤波器，使用几何滤波器组合，以从该GNSS信号数据组产生用于该几何滤波器组合的几何滤波器模糊度估计阵列和相关统计信息，其中该几何滤波器组合包括下列之一：单频载波相位和代码组合，和单频载波相位和GRAPHIC组合，

b.一组电离层滤波器，每一个均使用两频电离层组合，以从该GNSS信号数据组获取用于该两频电离层组合的电离层滤波器模糊度估计阵列和相关统计信息，其中每一个所述两频电离层组合包括第一频率的观察数据和第二频率的观察数据的无几何两频电离层残余的载波相位组合；和

c.组合器，通过将该几何滤波器和该电离层滤波器的阵列进行组合，准备用于所有载波相位观察数据的模糊度估计的组合阵列和相关统计信息。

44.如权利要求43所述的设备，其中该单频载波相位和代码组合是GPS L1载波相位和GPS L1代码的组合。

45.如权利要求43所述的设备，其中该单频载波相位和GRAPHIC组合的单频是GPS L1载波频率。

46.如权利要求43所述的设备，其中该组电离层滤波器包括第二组卫星中每个卫星一个的所述电离层滤波器。

47.如权利要求43所述的设备，进一步包括，对该GNSS信号数据组应用各自使用无几何代码－载波组合的至少一个代码滤波器的装置，以获取用于该代码－载波组合的模糊度估计阵列和相关统计信息。

48.如权利要求47所述的设备，其中所述组合器包括，将所述至少一个代码滤波器的所述阵列与该几何滤波器和该电离层滤波器的阵列相组合的装置，以获取用于所有载波相位观察数据的模糊度估计的所述组合阵列和相关统计信息。

49.如权利要求47所述的设备，其中每一个无几何代码－载波组合包括下列之一：（1）第一频率代码观察数据与第一和第二频率载波相位组合的组合，其中，该第一和第二频率载波相位组合的电离层偏置被匹配到该第一频率代码观察数据的电离层偏置；和（2）两频窄道代码组合与两频宽道载波相位组合。

50.如权利要求47所述的设备，其中所述至少一个代码滤波器包括第二组卫星中每个卫星一个的所述代码滤波器。

51.如权利要求47所述的设备，进一步包括，对来自第一组卫星的GNSS信号数据组应用至少一组附加滤波器的装置，其中每一个附加滤波器使用至少三个频率的无几何和无电离层载波相位组合，以获取用于该无几何和无电离层载波相位组合的模糊度估计阵列和相关统计信息，其中所述组合器包括下列之一：（1）将所述附加滤波器的所述阵列与该几何滤波器、电离层滤波器的阵列相组合的装置，以获取用于所有载波相位观察数据的模糊度估计的所述组合阵列和相关统计信息；和（2）将所述附加滤波器的所述阵列与所述至少一个代码滤波器、几何滤波器、电离层滤波器的阵列相组合的装置，以获取用于所有载波相位观察数据的模糊度估计的所述组合阵列和相关统计信息。

52.如权利要求51所述的设备，其中所述至少一组附加滤波器包括对于第一组卫星中每个卫星的至少一个所述附加滤波器。

53.如权利要求51所述的设备，进一步包括，对该GNSS信号数据组应用各自使用无几何辅助代码－载波组合的至少一个辅助代码滤波器的装置，以获取用于该辅助代码－载波组合的模糊度估计阵列和相关统计信息，其中所述组合器包括下列之一：（1）将所述附加滤波器的所述阵列与该几何滤波器、电离层滤波器的阵列相组合的装置，以获取用于所有载波相位观察数据的模糊度估计的所述组合阵列和相关统计信息，（2）将所述至少一个辅助代码滤波器的阵列与该几何滤波器、电离层滤波器和该至少一个代码滤波器的阵列相组合的装置，以获取用于所有载波相位观察数据的模糊度估计的所述组合阵列和相关统计信息，和（3）将所述至少一个辅助代码滤波器的阵列与该几何滤波器、电离层滤波器、该至少一个代码滤波器和该附加滤波器的阵列相组合的装置，以获取用于所有载波相位观察数据的模糊度估计的所述组合阵列和相关统计信息。

54.如权利要求53所述的设备，其中每一个辅助代码－载波组合包括下列之一：（1）第三频率代码观察数据与第一和第三频率载波相位组合的组合，其中，该第一和第三频率载波相位组合的电离层偏置被匹配到该第三频率代码观察数据的电离层偏置，（2）第二和第三频率代码组合与第二和第三频率载波相位组合的组合，其中，该第二和第三频率载波相位组合的电离层偏置被匹配到该第二和第三频率代码组合的电离层偏置，和（3）三频窄道代码组合与三频宽道载波相位组合的组合，其中该三频宽道载波相位组合的电离层偏置被匹配到该三频代码组合的电离层偏置。

55.如权利要求53所述的设备，包括第一组卫星中每个卫星一个的所述辅助代码滤波器。

56.如权利要求43所述的设备，其中这些卫星是全球定位系统（GPS）的卫星，其中该第一组卫星具有GPS载波L1,L2和L5，其中该第二组卫星具有GPS载波L1和L2。

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