BR112018068710B1 - Método de posicionamento de ponto preciso para determinar uma posição de um receptor de navegação de satélite, e, receptor de navegação por satélite - Google Patents

Abstract

MÉTODO PARA DETERMINAR UMA POSIÇÃO DE UM RECEPTOR DE NAVEGAÇÃO DE SATÉLITE, E, RECEPTOR DE NAVEGAÇÃO DE SATÉLITE. São descritos um receptor de navegação de satélite e métodos associados que podem prover resolução de ambiguidade de números inteiros aprimorada e informações de posicionamento mais precisas. A saída do processo de BIE modificado pode ser utilizada (307) para permitir que o receptor execute a resolução de ambiguidade de números inteiros de forma mais ideal. A saída do processo de BIE modificado pode ser suavizada por domínio de tempo (308) para prover uma solução que é mais suave em espaço de ambiguidade, e, portanto, também provê uma solução de posição que é mais suave quanto ao tempo. As transições entre uma solução determinada por ambiguidade para uma solução de flutuação, quando necessárias, podem ser suavizadas quanto ao tempo. Um esquema de ponderação (310) pode misturar dinamicamente a solução determinada por ambiguidade e a solução de flutuação para alavancar as vantagens de ambas as soluções, tais como maior rapidez na ativação, maior exatidão e desempenho mais estável e suave.

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[001] Este pedido refere-se, de modo geral, a um receptor de navegação de satélite que tem uma resolução de ambiguidade aprimorada. Em particular, este pedido se refere a um receptor de navegação de satélite cinemático em tempo real de posicionamento de ponto preciso (PPP-RTK) e métodos associados que executam a resolução de ambiguidade de números inteiros que é estável, robusta e exata com rápida inicialização.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] Sistemas de satélite de navegação global (GNSS) utilizam satélites para permitir que um receptor determine a posição, velocidade e tempo com exatidão e precisão muito altas com o uso de sinais transmitidos a partir dos satélites. Tais GNSS incluem o Sistema de Posicionamento Global (GPS), GLONASS e Galileo. Os sinais transmitidos a partir dos satélites incluem um ou mais sinais de portadora em frequências conhecidas separadas, tais como uma primeira portadora (L1), uma segunda portadora (L2) e uma terceira portadora adicional (L5) no GPS. Um código, tal como um código de ruído pseudoaleatório (PN) modulado com informações, pode modular uma portadora do sinal e pode ser exclusivo para cada satélite. Visto que os satélites têm posições orbitais conhecidas com relação ao tempo, os sinais podem ser usados para estimar a posição relativa entre uma antena de um receptor e de cada satélite com base no tempo de propagação de um ou mais sinais recebidos de quatro ou mais dos satélites. Em particular, o receptor pode sincronizar uma réplica local da portadora e o código transmitido em um sinal para estimar a posição relativa.

[003] Os sistemas de GNSS mais exatos são referidos como RTK global ou cinemático em tempo real de posicionamento de ponto preciso (PPP-RTK). Os algoritmos usados em sistemas de PPP-RTK são uma combinação dos algoritmos usados em sistemas de RTK locais e sistemas de PPP. Tanto os sistemas de RTK locais quanto os sistemas de PPP podem alcançar alta exatidão determinando-se ambiguidades relacionadas à fase de portadora. Em sistemas de RTK locais, um receptor móvel recebe correções em tempo real de uma estação de referência local próxima, tal como por meio de um link de rádio. Uma vez que a estação de referência local tem uma localização precisa conhecida, a mesma pode ajudar a determinar a localização precisa do receptor móvel. Em sistemas de PPP, um receptor móvel recebe correções que são globalmente aplicáveis, o que elimina a necessidade de estações de referência locais. As correções podem incluir informações sobre a posição e o erro de relógio de satélites, de modo que o receptor possa receber informações sobre a localização precisa dos satélites para ajudar a determinar a localização precisa do receptor. Os sistemas de PPP têm uma rede global de estações de referência que são usadas para desenvolver as correções globais, que são então transmitidas para o receptor móvel.

[004] Os sistemas de PPP-RTK envolvem resolução de ambiguidade de números inteiros na rede global de estações de referência e no receptor móvel. Os sistemas de PPP-RTK são frequentemente usados em aplicações agricultura de precisão, navegação militar e posicionamento offshore marinho, devido à sua exatidão de navegação aprimorada e infraestrutura simplificada (isto é, eliminando a necessidade de estações de referência locais). No entanto, os sistemas de PPP-RTK atuais não têm tipicamente resolução de ambiguidade de números inteiros em tempo real que é simultaneamente estável, robusta e exata, e com tempos de inicialização rápidos.

[005] Consequentemente, há uma oportunidade para um receptor de navegação por satélite que aborda essas questões. Mais particularmente, há uma oportunidade para um receptor de navegação por satélite e métodos associados que podem prover resolução de ambiguidade de números inteiros aprimorada e informações de posicionamento mais exatas.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[006] Os sistemas e métodos descritos no presente documento podem resultar em um receptor móvel com resolução de ambiguidade de números inteiros aprimorada e informações de posicionamento exatas. A resolução de ambiguidade de números inteiros em tempo real descrita no presente documento pode ser simultaneamente estável, robusta e exata, e ter tempos de inicialização rápidos. Por exemplo, uma versão modificada do melhor processo equivariante de números inteiros (BIE) pode permitir que o receptor móvel execute a resolução de ambiguidade de números inteiros de forma mais ideal. O processo de BIE modificado descrito abaixo pode calcular as somas de pesos e somas ponderadas de ambiguidades de números inteiros de faixa estreita candidatas durante uma pesquisa das ambiguidades de números inteiros de faixa estreita candidatas. Isso pode eliminar a necessidade de armazenar um grande número de candidatos ou escolher limiares artificiais para controlar o número de candidatos para explorar ou armazenar. O processo de BIE modificado também pode utilizar um escalonamento de peso adaptativo durante a pesquisa das ambiguidades de números inteiros de faixa estreita candidatas. Isso pode mitigar problemas numéricos potenciais atribuíveis a uma possível grande faixa dinâmica em magnitudes de peso dos candidatos. O processo de BIE modificado pode utilizar adicionalmente limiares dinâmicos para controlar quando terminar a pesquisa dos candidatos. Dessa forma, apenas os candidatos cujo peso é grande o suficiente para ter um impacto numérico significativo são incluídos.

[007] Outros recursos descritos no presente documento também permitem que o receptor móvel execute a resolução de ambiguidade de números inteiros de forma mais ideal. Por exemplo, a saída do processo de BIE modificado também pode ser suavizada por domínio de tempo para prover uma solução que é mais suave em espaço de ambiguidade, e, portanto, também provê uma solução de posição que é mais suave quanto ao tempo. Como outro exemplo, as transições entre uma solução determinada por ambiguidade para uma solução de flutuação, quando necessário, podem ser suavizadas quanto ao tempo. Como um exemplo adicional, um esquema de ponderação pode ser misturar dinamicamente a solução determinada por ambiguidade e a solução de flutuação para alavancar as vantagens de ambas as soluções, tais como maior rapidez na entrada, maior exatidão e desempenho mais estável e suave. O esquema de ponderação pode utilizar figuras de mérito específicas e outras heurísticas para executar a mistura.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[008] A Figura 1 é um diagrama em bloco de um receptor de navegação por satélite, em conformidade com algumas modalidades.

[009] A Figura 2 é um diagrama de sistema que ilustra um método para resolver ambiguidades de números inteiros em um receptor de navegação por satélite, em conformidade com algumas modalidades.

[0010] A Figura 3 é um fluxograma que ilustra operações para determinar ambiguidades de faixa estreita de flutuação estimadas em um receptor de navegação por satélite, em conformidade com algumas modalidades.

[0011] A Figura 4 é um fluxograma que ilustra operações para calcular uma solução de posição determinada por ambiguidade com o uso de um processo equivariante de números inteiros melhor modificado em um receptor de navegação por satélite, em conformidade com algumas modalidades.

[0012] A Figura 5 é um fluxograma que ilustra operações para correções de computação para um vetor de estado e uma matriz de covariância de uma solução de flutuação em um receptor de navegação por satélite, em conformidade com algumas modalidades.

[0013] A Figura 6 é um fluxograma que ilustra operações para gerar uma solução de posição determinada por ambiguidade suavizada em um receptor de navegação por satélite, em conformidade com algumas modalidades.

[0014] A Figura 7 é um fluxograma que ilustra operações para atualizar valores de ambiguidade suavizados em um receptor de navegação por satélite, em conformidade com algumas modalidades.

[0015] A Figura 8 é um fluxograma que ilustra operações para ponderar uma solução de posição determinada por ambiguidade em um receptor de navegação por satélite, em conformidade com algumas modalidades.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0016] A descrição a seguir descreve, ilustra e exemplifica uma ou mais modalidades específicas da invenção em conformidade com seus princípios. Essa descrição não é provida para limitar a invenção às modalidades descritas no presente documento, mas em vez disso explicar e ensinar os princípios da invenção e tal forma a permitir que uma pessoa de habilidade comum na técnica compreenda esses princípios e, com essa compreensão, tenha capacidade para aplicar os mesmos para praticar não apenas as modalidades descritas no presente documento, mas também outras modalidades que possam surgir em conformidade com esses princípios. O escopo da invenção se destina a cobrir todas essas modalidades que possam estar dentro do escopo das reivindicações anexas, literalmente ou sob a doutrina de equivalentes.

[0017] Deve-se verificar que na descrição e nos desenhos, os elementos semelhantes ou substancialmente similares podem ser identificados pelos mesmos números de referência. No entanto, às vezes, esses elementos podem ser rotulados com números diferentes, como, por exemplo, nos casos em que essa rotulação facilita uma descrição mais clara. Adicionalmente, os desenhos estabelecidos no presente documento não são necessariamente desenhados à escala e, em alguns casos, as proporções podem ter sido exageradas para retratar mais claramente determinados recursos. Tais práticas de identificação e desenho não implicam necessariamente um objetivo substantivo subjacente. Conforme declarado acima, o relatório descritivo se destina a ser tomado como um todo e interpretado em conformidade com os princípios da invenção, conforme ensinado no presente documento e compreendido por uma pessoa de habilidade comum na técnica.

[0018] A Figura 1 mostra um receptor de navegação por satélite 11 com capacidade para receber sinais transmitidos por satélites 10 que incluem um ou mais sinais de portadora (por exemplo, uma primeira portadora (L1), uma segunda portadora (L2) e uma terceira portadora adicional (L5) do Sistema de Posicionamento Global (GPS)) de modo que o receptor 11 possa determinar a posição, velocidade e tempo com alta exatidão e precisão com base nos sinais recebidos. Os sinais recebidos podem ser transmitidos a partir de um ou mais satélites 10, tal como um satélite de GPS, um satélite compatível com Galileo, ou um Sistema de Satélite de Navegação Global (GLONASS). Os satélites 10 têm posições orbitais aproximadamente conhecidas versus tempo que podem ser usadas para estimar a posição relativa entre uma antena 17 do receptor 11 e cada satélite 10 com base no tempo de propagação de um ou mais sinais recebidos entre os quatro ou mais dos satélites 10 e a antena 17 do receptor 11.

[0019] Em qualquer um dentre os desenhos mencionados acima desta documento, qualquer seta ou linha que conecta quaisquer blocos, componentes, módulos, multiplexadores, memória, armazenamento de dados, acumuladores, processadores de dados, componentes eletrônicos, osciladores, geradores de sinal ou outros módulos eletrônicos ou de software podem compreender um ou mais dentre os seguintes itens: um trajeto físico de sinais elétricos, um trajeto físico de um sinal eletromagnético, um trajeto lógico para dados, um ou mais barramentos de dados, um traço de placa de circuitos, uma linha de transmissão; uma mensagem de enlace, chamada, comunicação ou dados entre módulos de software, programas, dados, ou componentes; ou transmissão ou recepção de mensagens de dados, instruções de software, módulos, sub-rotinas ou componentes.

[0020] Em modalidades, o receptor 11 descrito no presente documento pode compreender um sistema ou método implantado por computador no qual um ou mais processadores de dados processam, armazenam, restauram e de outra forma manipulam dados por meio de barramentos de dados e um ou mais dispositivos de armazenamento de dados (por exemplo, acumuladores ou memória), conforme descrito neste documento e nos desenhos anexos. Conforme usado neste documento, "configurado para, adaptado para ou arranjado para" significa que o processador ou receptor de dados 11 é programado com instruções de software, módulos de software, código executável, bibliotecas de dados e/ou dados de requisito adequados para executar quaisquer funções, operações matemáticas, operações lógicas, cálculos, determinações, processos, métodos, algoritmos, sub-rotinas ou programas mencionados que são associados a um ou mais blocos estabelecidos na Figura 1 e/ou qualquer outro desenho nesta revelação. De modo alternativo, separado de ou acumulativo com a definição acima, "configurado para, adaptado para ou arranjado para" pode significar que o receptor 11 compreende um ou mais componentes descritos no presente documento como módulos de software, módulos de hardware eletrônicos equivalentes, ou ambos para executar quaisquer funções, operações matemáticas, cálculos, determinações, processos, métodos, algoritmos ou sub- rotinas mencionados.

[0021] O posicionamento de ponto preciso (PPP) inclui o uso de órbita de satélite precisa e correções de relógio providas de modo sem fio por meio de dados de correção, em vez de através de informações de difusão por satélite normal (dados de efemérides e relógio) que são codificadas nos sinais de satélite recebidos, para determinar uma posição relativa ou posição absoluta de um receptor móvel. O PPP pode usar dados de correção que são aplicáveis a uma ampla área geográfica. Embora as posições resultantes possam ser exatas em alguns centímetros com o uso de algoritmos do estado da técnica, o posicionamento de ponto preciso convencional pode ter um longo tempo de convergência de até dezenas de minutos para estabilizar e determinar os valores de ambiguidade de números inteiros ou flutuação necessários para alcançar a suposta exatidão de estado estacionário (por exemplo, anunciada). Portanto, esse longo tempo de convergência é tipicamente um fator limitante na aplicabilidade de PPP.

[0022] Conforme mostrado na Figura 1, o receptor 11 pode incluir um módulo de interface inicial de receptor 40 acoplado a um sistema de processamento de dados eletrônicos 129. Além disso, um dispositivo sem fio de correção 44 (por exemplo, receptor ou transceptor) pode prover dados de correção ou dados de correção diferenciais (por exemplo, dados de correção de PPP) para intensificar a exatidão de estimativas de posição providas ou estimadas pelo receptor 11.

[0023] Em uma modalidade, o módulo de interface inicial de receptor 40 inclui uma interface inicial de radiofrequência (RF) 42 acoplado a um conversor analógico para digital 46. O módulo de interface inicial de receptor 40 ou a interface inicial de RF 42 pode receber um conjunto de sinais de portadora a partir de um ou mais transmissores de satélite em satélites. O conversor analógico para digital 46 pode converter o conjunto de sinais de portadora em sinais digitais, tais como sinais de banda base digitais ou sinais de frequência intermediária digitais para processamento pelo sistema de processamento de dados eletrônicos 129.

[0024] Em uma modalidade, o sistema de processamento de dados eletrônicos 129 inclui um módulo de processamento de banda base 48 (por exemplo, módulo de processamento de frequência intermediária/banda base) e um estimador de posicionamento de navegação 50. Por exemplo, o módulo de processamento de banda base 48 e o estimador de posicionamento de navegação 50 podem ser armazenados em um dispositivo de armazenamento de dados 155.

[0025] Em uma modalidade, o módulo de processamento de banda de base 48 pode incluir um módulo de medição 161 que inclui um módulo de medição de fase de portadora 151 e/ou um módulo de medição de fase de código 153. O módulo de medição de fase de portadora 151 pode facilitar a medição da fase de portadora de um ou mais sinais de portadora recebidos pelo receptor 11. De modo similar, o módulo de medição de fase de código 153 pode facilitar a medição da fase de código de um ou mais sinais de código que modulam os sinais de portadora recebidos pelo receptor 11.

[0026] O estimador de posicionamento de navegação 50 pode usar as medições de fase de portadora e/ou as medições de fase de código para estimar a faixa entre o receptor 11 e um ou mais satélites, ou estimar a posição (por exemplo, coordenadas tridimensionais) do receptor 11 com relação a um ou mais satélites (por exemplo, quatro ou mais satélites). As ambiguidades se referem às diferenças nas medições, tais como diferenças únicas entre satélites. As medições de fase de código ou medições de fase de portadora podem ser convertidas a partir de tempos de propagação, entre cada satélite e o receptor 11 que está dentro da faixa de recepção do receptor, para distâncias dividindo-se o tempo de propagação pela velocidade de luz, por exemplo.

[0027] No sistema de processamento de dados eletrônicos 129, o dispositivo de armazenamento de dados 155 pode ser acoplado a um barramento de dados 157. Um processador de dados eletrônicos 159 pode se comunicar com o dispositivo de armazenamento de dados 155 e o dispositivo sem fio de correção 44 por meio do barramento de dados 157. Conforme usado no presente documento, o processador de dados 159 pode incluir um ou mais dentre o seguinte: um processador de dados eletrônicos, um microprocessador, um microcontrolador, um circuito integrado de aplicação específica (ASIC), processador de sinal digital (DSP), um dispositivo lógico programável, uma unidade lógica aritmética, ou outro dispositivo de processamento de dados eletrônicos. O dispositivo de armazenamento de dados 155 pode incluir memória eletrônica, registradores, registradores de troca, memória eletrônica volátil, um dispositivo de armazenamento magnético, um dispositivo de armazenamento óptico ou qualquer outro dispositivo para armazenar dados.

[0028] Em uma modalidade, o estimador de posicionamento de navegação 50 inclui um estimador de posição preciso, tal como um estimador de posição de ponto preciso (PPP) ou um estimador de posição de sistema de satélite de navegação global diferencial (GNSS). O estimador de posicionamento de navegação 50 pode receber dados de correção do dispositivo sem fio de correção 44, que é um receptor ou transceptor com capacidade para a comunicação com um dispositivo de comunicações de satélite.

[0029] O receptor móvel descrito no presente documento assume que duas frequências estão disponíveis e são usadas para a navegação. No entanto, contempla-se que os conceitos descritos podem ser estendidos para cobrir cenários com mais de duas frequências, e para serem usados com quaisquer sistemas de GNSS.

[0030] A descrição a seguir usa um sistema de notação em que termos individuais podem estar relacionados a uma frequência, satélite ou receptor específicos. A notação usa subscritos e sobrescritos para distinguir esses elementos e usa a localização do subscrito ou sobrescrito para distinguir os elementos, em que a frequência é designada por um subscrito numérico à direita, o receptor é designado por um subscrito à esquerda e o satélite é designado por um sobrescrito à esquerda. Por exemplo, o termo se refere a uma frequência I, um receptor R e um satélite k. Um sobrescrito à direita retém o significado usual de um exponente. No entanto, nem todos os subscritos e sobrescritos podem ser designados para cada termo. Sendo assim, quando um elemento não é relevante para o contexto de uma equação específica, o subscrito e/ou sobrescrito podem ser descartados.

[0031] Além disso, a descrição a seguir utiliza parâmetros e notação, incluindocomo uma frequência em hertz, como um comprimento de onda de em metros, como um pseudoalcance medido em metros, como uma fase de portadora medida em ciclos, como um número inteiro de ciclos de ambiguidade, como um número (de flutuação) não inteiro de ciclos de ambiguidade e como a velocidade da luz em metros/segundos. As diferenças entre pares de satélite são representadas com o uso de sobrescritos à esquerda indicam os satélites envolvidos. Por exemplo, o termo é igual a .

[0032] A Figura 2 mostra um diagrama de sistema de operações dentro do receptor 11 para resolver ambiguidades de número inteiro. As operações são mostradas como blocos funcionais dentro do módulo de processamento de banda de base 48 e do estimador de posicionamento de navegação 50. O texto entre os blocos funcionais denota geralmente a saída gerada por um bloco.

[0033] O processamento de banda de base no bloco 301 pode ser executado pelo módulo de processamento de banda de base 48. O processamento de banda de base pode medir o pseudoalcance e a fase de portadora de um ou mais sinais de satélite recebidos. As medições de pseudoalcance e fase de portadora não corrigidas, em que a frequência , podem ser providas como: em que é o índice do satélite; é a faixa geométrica em metros; é a polarização de pseudoalcance em metros; é a polarização de fase de portadora em metros; é o erro ionosférico em metros- Hz2; é o erro de ruído de pseudoalcance em metros (incluindo ruído branco, múltiplos caminhos, e erros de modelagem remanescentes); é o erro de ruído de medição de portadora em metros (incluindo ruído branco, múltiplos caminhos e erros de modelagem remanescentes); é o erro de relógio em metros; é o erro de relógio de receptor e é específico para um sistema de GNSS provido; é o atraso troposférico em metros; é o desvio de centro de fase e variação em metros; é o erro devido a forças de maré e movimento polar em metros; é o efeito relativista sobre relógio de satélite em metros; é o efeito relativista sobre propagação de sinal (o atraso de Shapiro) em metros; e é o erro de corda de fase em metros.

[0034] Uma alternativa para ter um erro de relógio de receptor para cada sistema de GNSS é para estimar um relógio para uma constelação primária designada (por exemplo, GPS) e desvios de relógio de receptor relativos entre a constelação primária e as outras constelações de GNSS. O atraso troposférico é tipicamente dividido em um componente seco e um componente molhado . O componente seco pode ser modelado de forma exata com o uso de um modelo de troposfera a priori, tal como GPT2 (Temperatura e Pressão Globais). O componente molhado remanescente após a remoção de um modelo molhado a priori pode ser estimado adicionalmente por uma polarização de zênite com uma polarização de função de mapeamento e/ou dois coeficientes de gradiente horizontais adicionais.

[0035] Nos blocos 302 e 303, o pseudoalcance e a fase da portadora a partir do bloco de processamento de banda de base 301 podem ser processados com modelos e combinações de medição para eliminar e/ou reduzir um subconjunto dos termos de erro em equações (1), (2) e (3). Para os códigos de variação e a mensagem de navegação percorrerem de um satélite 10 para o receptor, os mesmos devem ser modulados em uma frequência de portadora. No caso de GPS, duas frequências são utilizadas: uma em 1.575,42 MHz (10,23 MHz x 154) denominada L1; e uma segunda em 1.227,60 MHz (10,23 MHz x 120) denominada L2. Tanto L1 quanto L2 estão na banda L de satélite.

[0036] Os sinais transmitidos por satélites de GLONASS 10 são derivados das frequências fundamentais de 1.602 MHz para L1 e 1.246 MHz para L2. Cada satélite de GLONASS 10 transmite em uma frequência diferencial que usa FDMA (acesso múltiplo por divisão de frequência) e de acordo com um número de canais de frequência designado. A frequência central de L1 para GLONASS é dada por: em que é o número de canais de frequência de satélite , e em que .

[0037] A frequência central de L2 para GLONASS é dada por:

[0038] Em sistemas de PPP, uma solução de flutuação é baseada em combinações livres de ionosfera de processamento (IF) tanto do pseudoalcance quanto da fase de portadora nas duas frequências, conforme provido por: em que é a polarização de código livre de ionosfera de receptor, que é a combinação livre de ionosfera da polarização de código de receptor de L1 e a polarização de código de receptor de L2. Há uma polarização de código livre de ionosfera de receptor por receptor e constelação para todos os satélites de CDMA visíveis.

[0039] Para os satélites de GLONASS, uma polarização de código entre canais adicional pode precisar ser estimada, se a magnitude da polarização de código entre canais for significante. Nesse caso, a medição de pseudoalcance livre de ionosfera é dada como: em que é a polarização de código de GLONASS em metros.

[0040] Em sistemas de PPP, uma meta é ter um modelo coerente para prazos de relógio e polarização de receptor. A compensação de medição pode incluir a compensação das medições com o uso de relógio e efeméride de satélite de transmissão, que compensa as medições para os prazos determinísticos (por exemplo, e ), e que compensa as medições para as correções de PPP para o relógio e órbita de satélite.

[0041] Em blocos 302 e 303, presume-se que há um prazo de relógio de receptor comum para o pseudoalcance e a fase de portadora . A polarização de código livre de ionosfera de receptor pode ser considerada um parâmetro inconveniente e ser naturalmente absorvida no erro de relógio de receptor . Além disso, as correções de PPP para os relógios de satélite são inerentemente responsáveis pelos prazos de polarização de pseudoalcance de satélite (mas não para a polarização de canal de GLONASS dependente de receptor entre GPS e GLONASS). A polarização de fase de portadora de receptor pode não ser facilmente estimada separadamente na solução de flutuação e é, portanto, absorvida em cada um dos prazos de ambiguidade de flutuação resultantes. As correções de PPP incluem prazos adicionais para cada satélite que permitem a compensação de cada medição para polarizações de fase de portadora de satélite , que não são constantes ao longo tempo.

[0042] No bloco 304, um estimador recursivo (por exemplo, um filtro de Kalman) pode calcular uma solução de flutuação e valores de ambiguidade de flutuação livre de ionosfera com diferença zero correspondente. A solução de flutuação pode consistir em um vetor de estado e uma matriz de covariância para termos, tais como posição, polarização de relógio, atraso troposférico e valores de ambiguidade de flutuação. A posição do receptor pode ser atualizada em cada intervalo (por exemplo, época) com o uso do estimador recursivo no bloco 304, com base nas medições livres de ionosfera compensadas a partir do bloco 303. A solução de flutuação de bloco 304 não envolve a resolução de ambiguidade.

[0043] A solução de flutuação pode ser determinada com o uso de equações de medição livres de ionosfera simplificadas. Para GPS, tais equações são dadas como:

[0044] Para GLONASS, essas equações são dadas como:

[0045] Em equações (11) a (14), é a posição de receptor, é a posição de satélite , e é o receptor para vetor de linha de visão de satélite , em que e . Além disso, é o erro de relógio de receptor (relativo ao GPS) em metros; é o atraso molhado troposférico de zênite residual; é o ângulo de elevação do receptor para o satélite; é a função de mapeamento molhado de elevação que mapeia o atraso troposférico de zênite até a linha de visão; é a ambiguidade de flutuação; é o comprimento de onda de faixa estreita e é definido como é um termo de variação lenta para a polarização de sistema entre GPS e GLONASS; é a polarização de código livre de ionosfera de GLONASS em metros; é o erro de medição de pseudoalcance livre de ionosfera em metros (incluindo ruído branco, múltiplos caminhos e erros de modelagem remanescentes); e é o erro de ruído de medição de portadora livre de ionosfera em metros (incluindo ruído branco, múltiplos caminhos e erros de modelagem remanescentes). O comprimento de onda de faixa estreita é utilizado em equações (11) a (14) em vez de um comprimento de onda livre de ionosfera, pois o comprimento de onda livre de onda é relativamente curto, o que causa dificuldades em resolução direta de ambiguidades de números inteiros. Consequentemente, o prazo de ambiguidade de flutuação satisfaz:

[0046] O vetor de estado de filtro de Kalman pode consistir nos elementos de coleta: posição de receptor , erro de relógio de receptor , polarização de sistema , polarização de código livre de ionosfera , atraso troposférico e ambiguidade de flutuação . Os estados ativos totais podem incluir três estados para a velocidade de receptor e serem dados por 6 + 1 + 1+ NGLN + 1 + (NGPS + NGLN). Pode haver um total de 9 + NGPS + 2NGLN estados ativos no filtro de Kalman a qualquer momento, em que NGPS e NGLN representam o número de satélites de GPS e GLONASS em vista do receptor, respectivamente. O número de estados pode aumentar em dois se os prazos de gradiente troposférico forem incluídos.

[0047] O filtro de Kalman pode ter operações de atualização de tempo e atualização de medição, conforme é conhecido na técnica. O ruído de processo adicionado aos estados pode incluir uma pequena quantidade de ruído totalmente correlacionado (por exemplo, 0,04 ciclo2 por segundo), visto que a polarização de fase de receptor foi absorvida nos estados de ambiguidade de flutuação de diferença zero.

[0048] O vetor de estado e a matriz de covariância do filtro de Kalman podem ser referidos como a solução de flutuação. O propósito de determinação de ambiguidade, conforme descrito no presente documento, é resultar em correções para a solução de flutuação (isto é, ). O vetor de estado corrigido pode ser provido por com covariância . O vetor de estado corrigido pode conter uma estimativa aprimorada da posição, entre outras coisas, tais como polarização de relógio, atraso troposférico e valores de ambiguidade de flutuação.

[0049] A determinação de ambiguidade pode ser executada com o uso de combinações de medição de faixa estreita e faixa larga, devido ao comprimento de onda livre de ionosfera relativamente pequeno , por exemplo, aproximadamente 0,6 cm para GPS. As ambiguidades de faixa larga podem determinadas no bloco 305 e as ambiguidades de faixa estreita podem ser determinadas no bloco 306. O comprimento de onda de faixa larga pode ser dado por: e o comprimento de onda de faixa estreita pode ser dado por:

[0050] Consequentemente, o comprimento de onda de faixa larga pode ser de aproximadamente 86,2 cm para GPS e 84,2 cm para GLONASS, e o comprimento de onda de faixa estreita pode ser aproximadamente de 10,7 cm para GPS e 10,5 cm para GLONASS.

[0051] A ambiguidade de faixa larga é definida como: e pode ser determinada primeiramente, e a ambiguidade de faixa estreita pode ser determinada com base na ambiguidade de faixa larga . Em particular, devido ao fato de que: a ambiguidade de faixa estreita (isto é, qualquer um dentre , ou ) pode ser constatada com o uso de uma das seguintes relações:

[0052] Consequentemente, uma vez que a ambiguidade de faixa larga é determinada, as equações (20) a (22) podem ser utilizadas para constatar uma expressão para determinar uma ambiguidade de faixa estreita. Por exemplo, com o uso de como a ambiguidade de faixa estreita, pode ser constatada reescrevendo-se a equação (21) como:

[0053] Como os comprimentos de ondas de faixa estreita são muito mais longos do que os comprimentos de ondas livres de ionosfera , a resolução de ambiguidade é mais facilmente executada. Deve-se verificar que as equações (20) e (22) também podem ser reescritas para constatar ou como a ambiguidade de faixa estreita. Sem perda de generalidade, na descrição a seguir, é usada como a ambiguidade de faixa estreita. Para simplicidade e clareza, o subscrito "NL" é usado para a ambiguidade da faixa estreita.

[0054] Consequentemente, no bloco 305, as ambiguidades de faixa larga de diferença única entre satélites podem ser resolvidas com o uso da combinação de Melbourne-Wubbena. A combinação de Melbourne- Wubbena é uma combinação linear livre de ionosfera, livre de geometria de medições de fase e código a partir de um único receptor, e é dada como: e pode ser escrita para GPS como: e escrita para GLONASS como: em que e são as polarizações de faixa larga de satélite e receptor, respectivamente, que são uma coleta das polarizações originais com vários fatores de escala. O termo representa o termo de polarização entre frequências que modela o efeito de polarizações de canal de código de GLONASS na combinação de medição de faixa larga. A polarização entre frequências pode variar de receptor para receptor, e também pode variar em diferentes instalações (por exemplo, devido a várias configurações de antena e cabeamento). A magnitude da polarização entre frequências é tipicamente menor do que 0,1 ciclo por diferença de número de frequência. Pode-se supor que os termos relacionados à polarização de código de GLONASS podem ser modelados com precisão por um termo que é linear no número de frequências de GLONASS. Sendo assim, a polarização entre frequências pode ser aproximadamente igual a , em que e é um coeficiente de variação lenta desconhecido para um determinado receptor.

[0055] No bloco 305, as medições de Melbourne-Wubbena não diferenciadas podem ser usadas para estimar um estado de ambiguidade de faixa larga por satélite visível. Tipicamente, as polarizações de satélite de faixa larga são transmitidas em tempo real dentro de dados de correção e podem ser usadas para a compensação de medição. As polarizações de faixa larga de receptor podem ser agrupadas no estado de ambiguidade de faixa larga de flutuação . Consequentemente, o estado de ambiguidade de faixa larga de flutuação não é mais um número inteiro. No entanto, as diferenças únicas entre satélites para GPS são números inteiros e podem ser resolvidas em sua forma de diferença única. Para GLONASS, é necessário remover a contribuição de polarização entre frequências da forma de diferença única para recuperar o número inteiro.

[0056] Como os estados de ambiguidade de flutuação contêm a ambiguidade de faixa larga e a polarização de receptor, alguma quantidade de ruído de processo totalmente correlacionado é tipicamente aplicada na atualização dinâmica do filtro de Kalman. A ambiguidade de faixa larga diferencial única e a variância-covariância podem ser derivadas com base nos estados de ambiguidade de flutuação não diferenciados e variância- covariância em bloco 305 após um satélite de referência para cada constelação ser escolhida. Um processo de resolução de ambiguidade padrão pode ser aplicado para ambiguidades de diferença única . As técnicas para solucionar esse tipo de resolução de ambiguidade são conhecidas na técnica. A validação de resolução de ambiguidade também pode ser executada no bloco 305. Após a validação de resolução de ambiguidade é executada, uma restrição de ambiguidade de números inteiros de diferença única pode ser aplicada ao estimador de flutuação de faixa larga.

[0057] As ambiguidades de faixa estreita podem ser determinadas com base nas ambiguidades de faixa larga determinadas no bloco 305 e nos valores de ambiguidade de flutuação livre de ionosfera do bloco 304. Por fim, podem ser computadas ambiguidades de faixa estreita de flutuação de diferença única que são usadas para fixar ou determinar valores de ambiguidade precisos. Os valores atualizados podem, então, ser usados para corrigir o vetor de estado e a matriz de covariância da solução de flutuação (isto é, computar) para atualizar a posição do receptor.

[0058] No bloco 306, as estimativas iniciais das ambiguidades de faixa estreita podem ser computadas. As etapas executadas no bloco 306 são mostradas no processo 306 da Figura 3. Na etapa 402, os subconjuntos visíveis podem ser selecionados como candidatos para o processamento das ambiguidades de faixa estrita e como um satélite de referência para cálculos de diferenciação única entre satélites. Os subconjuntos dos satélites visíveis podem ser selecionados com base nos resíduos de medição a partir do processamento do respectivo código livre de ionosfera e medições de portadora no filtro de Kalman de flutuação (isto é, equações (13) e (14)), covariância de ambiguidade de flutuação para os respectivos valores de ambiguidade de flutuação, qualidade de correção de PPP para os satélites providos, e status de fixação de faixa larga para os satélites (isto é, fixos ou não fixos). Por exemplo, quando os resíduos de medição são altos, isso indica possíveis problemas com os satélites associados, e podem resultar e não selecionar os satélites e suas estimativas e/ou medições.

[0059] Na etapa 404, pode ser determinado se uma condição existe para executar a transição para a solução de flutuação a partir do bloco 304 como os valores de ambiguidade de faixa estreita. As condições na etapa 404 podem incluir se a época das correções de PPP está acima de certo limiar (por exemplo, três minutos), se não há satélites suficientes disponíveis como candidatos e se um satélite de referência adequado está disponível. Se tal condição existir na etapa 404, então, o processo 306 continuará na etapa 410 para a transição para a solução de flutuação.

[0060] A transição para a solução de flutuação na etapa 410 pode ser executada para garantir que a transição seja relativamente suave e não muito rápida. Como o vetor de estado após aplicar a correção devido à determinação de ambiguidade é dado por, a diferença entre a solução de flutuação e a solução após a determinação de ambiguidade é dada pelo desvio e com o uso da solução de flutuação é equivalente à definição do desvio para zero. Portanto, um desvio pode ser utilizado para executar a transição, em que o desvio foi armazenado em um intervalo prévio. A partir do intervalo em que a transição é iniciada, a alteração de posição subsequente pode ser limitada a cada intervalo por um termo relacionado ao desvio . Em particular, a alteração de posição pode ser limitada para não variar por mais do que uma magnitude que é um pequeno valor predeterminado. A transição pode ser feita durante as etapas, em que é o valor arredondado de . Consequentemente, na etapa 401, para , a solução de flutuação pode ser transferida para o final do período de transição, em que

[0061] Retornando à etapa 404 na Figura 3, se uma condição de transição não existir, então, o processo 306 continua na etapa 406. Na etapa 406, um satélite de referência pode ser selecionado para cada constelação. A seleção do satélite de referência pode ser baseada na covariância de ambiguidade de flutuação e outras heurísticas, tal como considerando apenas os satélites para os quais os valores de ambiguidade de faixa larga foram determinados e favorecendo os satélites que foram usados de forma bem sucedida para a determinação de ambiguidade em um intervalo prévio. Na etapa 408, as ambiguidades de faixa estreita de flutuação estimadas podem ser determinadas que são diferenças únicas entre satélites. Para cada constelação com a denotação do índice do satélite de referência selecionado, as ambiguidades de faixa estreita de flutuação estimadas podem ser dadas por:

[0062] As ambiguidades de faixa estreita de flutuação estimadas podem ser consideradas como medições de ruído dos números inteiros .

[0063] Retornando à Figura 2, um algoritmo de BIE modificado pode ser executado no bloco 307 para calcular a melhor estimativa para ambiguidades de única diferença de faixa estreita, com base nas ambiguidades de faixa estreita de flutuação estimadas e a matriz de covariância correspondente . De modo geral, essas diferenças únicas de BIE modificadas não são inteiras. O algoritmo de BIE modificado pode ser com base na técnica de LAMBDA para resolver um problema de quadrados mínimos inteiros, que pode, opcionalmente, usar uma transformada Z e uma transformada Z reversa. O modelo usado no bloco 307 pode ser escrito como: em que é o vetor de medição, é o vetor de ambiguidade de números inteiros, é o vetor de parâmetros de valor real, é o ruído de medição,, com e em que as matrizes de projeto correspondentes e o ruído assumido como sendo de média zero distribuído normalmente. A solução de flutuação após um ajuste de quadrados mínimos pode ser dada como:

[0064] A solução de BIE pode ser dada por:

[0065] As etapas executadas no bloco 307 são mostradas no processo 307 da Figura 4. Na etapa 504, uma pesquisa em árvore das ambiguidades de números inteiros de faixa estreita candidatas podem ser inicializadas, tal como computando-se uma transformada Z, por exemplo. Os nós na árvore de pesquisa são vetores de número inteiro. Durante essa pesquisa, na etapa 506, a seguinte ambiguidade de números inteiros de faixa estreita candidata pode ser visitada na árvore e somas ponderadas das ambiguidades de números inteiros de faixa estreita candidatas e uma soma de pesos podem ser atualizadas. Atualizando-se tanto a soma de pesos e a soma ponderada durante a pesquisa, não há nenhuma necessidade de armazenar um grande número de candidatos ou utilizar limiares para controlar o número de candidatos.

[0066] A ponderação na etapa 506 pode ser escalonada de forma adaptativa, de modo que seja evitada um grande alcance dinâmico em magnitudes de peso dos candidatos. Para uma dada escolha de , pesos escalonados podem ser definidos como . Presumindo-se que para qualquer , a solução de posição determinada por ambiguidade pode ser escrita como: e, portanto, como:

[0067] A escolha de pode ser alterada dinamicamente durante a pesquisa para ser o mínimo de todos os candidatos que foram visitados durante a pesquisa nesse ponto. Para cada candidato visitado durante a pesquisa, somas parciais dos termos do numerador e denominador de equação (29) podem, portanto, ser acumuladas.

[0068] Além disso, a soma de pesos e a soma ponderada são geradas durante a pesquisa, apenas os candidatos com pesos grandes o suficiente para ter um impacto numérico significante podem ser incluídos. Por exemplo, se representa a melhor solução (isto é, em que é um mínimo) constatada até agora e uma pesquisa com como seu peso correspondente, e é um candidato de vetor de número inteiro em um nó atual da pesquisa com um peso correspondente , então, o candidato pode ser considerado não significante quando . Os candidatos podem ser incluídos durante a pesquisa desde que: em que é um pequeno limiar, tal como .

[0069] Isso é equivalente a:

[0070] Durante a pesquisa, na etapa 508, os valores de ambiguidade determinados podem ser formados com base nas somas ponderadas das ambiguidades de número inteiro de faixa estreita candidatas e a soma de pesos. Pode também ser determinado na etapa 508 se há candidatos que permaneçam com pesos superiores a um limiar predeterminado. Se ainda houver candidatos que permanecem na etapa 508, então, o processo 307 pode retornar para a etapa 506 para continuar a pesquisa e repetir a etapa 506 no próximo candidato. Se não houver candidatos que permaneçam na etapa 508, então, o processo 307 pode continuar na etapa 510 para finalizar a pesquisa, tal como aplicando-se uma transformada Z reversa, por exemplo. Os valores de ambiguidade determinados podem ser utilizados para formar uma restrição que pode ser aplicada à solução de flutuação para calcular uma solução de posição determinada por ambiguidade na etapa 512.

[0071] As etapas executadas na etapa 512 são mostradas no processo 600 da Figura 5. Na etapa 602, um vetor de alteração de flutuação pode ser calculado como a diferença dos valores de ambiguidade determinados (calculados na etapa 510) e os valores de ambiguidade de flutuação . Consequentemente, o vetor de alteração de flutuação pode ter elementos que consistem em . Na etapa 604, uma matriz de projeto pode ser formada. A matriz de projeto pode ter as mesmas dimensões de fileira que o vetor de alteração de flutuação e uma dimensão de coluna igual ao tamanho de estado do vetor de estado de flutuação . Consequentemente, cada fileira da matriz de projeto pode ter um coeficiente +1 no índice de estado de e um coeficiente -1 no índice de estado de , em que é o satélite de referência para .

[0072] Na etapa 606, o ganho de Kalman pode ser computado com base na matriz de projeto e a matriz de covariância do filtro de Kalman, conforme provido por:

[0073] Os prazos de correção podem ser formados nas etapas 608 e 610. Em particular, na etapa 608, um prazo de correção de estado, e na etapa 610 um prazo de correção de covariância . O prazo de correção de estado e o prazo de correção de covariância podem formar a solução de posição determinada por ambiguidade. O vetor de estado pode ser corrigido adicionando-se o prazo de correção de estado (isto é, ), e a matriz de covariância pode ser corrigida subtraindo-se o prazo de correção de covariância (isto é, ).

[0074] Retornando à Figura 2, os valores de ambiguidade determinados podem ser suavizados por tempo no bloco 308 para gerar valores de ambiguidade suavizados . As etapas executadas no bloco 308 são mostradas no processo 308 da Figura 6. Na etapa 702, um estimador de BIE suavizado pode ser atualizado com os valores de ambiguidade determinados para gerar os valores de ambiguidade suavizados . Os valores de ambiguidade suavizados são, de modo geral, variam suavemente no tempo, alterando gradualmente a partir das ambiguidades de faixa estreita de flutuação estimadas para os valores de ambiguidade determinados

[0075] As etapas executadas na etapa 702 são mostradas no processo 702 da Figura 7. Os termos e notação a seguir são usados, conforme discutido, no processo 702. Em particular, representa o valor de faixa estreita de flutuação para um satélite em ciclos; representa o valor de faixa estreita determinado por ambiguidade para um satélite em ciclos; representa o valor de faixa estreita determinado por ambiguidade suavizado para um satélite em ciclos; representa o valor de polarização de flutuação de faixa estreita para um satellite em ciclos; representa o comprimento de janela para suavizar valores de faixa estreita determinados e é dado como um número inteiro de intervalos (por exemplo, épocas); e representa uma contagem de suavização para satélite , é dado como um número inteiro de intervalos (por exemplo, épocas), é inicializado em 0, e é incrementado por um intervalo de cada. Além disso, pode denotar o intervalo atual e pode denotar o intervalo prévio.

[0076] Na etapa 802, os satélites indisponíveis podem ser removidos de serem usados na suavização por domínio de tempo. Um satélite indisponível pode incluir satélites dos quais o receptor não pode mais receber sinais. Na etapa 804, pode ser determinado se o satélite de referência foi alterado a partir de um intervalo prévio. Se o satélite de referência tiver alterado na etapa 804, então o processo 702 continua na etapa 814 para calcular os valores de ambiguidade suavizados por domínio de tempo para o novo satélite de referência e os satélites que não sejam os satélites indisponíveis removidos. O antigo satélite de referência pode ser denotado como e o novo satélite de referência pode ser denotado como . Além disso, a diferença em ambiguidades de número inteiro entre o novo satélite de referência e um determinado satélite pode ser dado por:

[0077] Na etapa 814, se o novo satélite de referência não foi usado em um intervalo prévio, então, os valores de ambiguidade suavizados por domínio de tempo para o satélite de referência antigo , o novo satélite de referência , e um dado satélite pode ser calculado por:

[0078] Se o novo satélite de referência foi usado em um intervalo prévio, então, os valores de ambiguidade suavizados por domínio de tempo para o satélite de referência antigo , o novo satélite de referência , e um dado satélite pode ser ajustado por:

[0079] Após a etapa 814, ou caso o satélite de referência não tenha sido alterado na etapa 804, então, o processo 702 continua na etapa 806. Na etapa 806, pode ser determinado se novos satélites devem ser usados na suavização por domínio de tempo. Novos satélites podem incluir os satélites que não foram usados em um intervalo prévio. Se for determinado que nenhum novo satélite deve ser usado na etapa 806, então, o processo 702 continua na etapa 812, conforme descrito abaixo. No entanto, se for determinado que novos satélites devem ser usados na etapa 806, então, o processo 702 continua na etapa 808. Na etapa 808, os valores de ambiguidade suavizados por domínio de tempo podem ser calculados para os novos satélites que têm um satélite de referência (em que ), conforme dado por:

[0080] Após a etapa 808, os valores de ambiguidade suavizados por domínio de tempo para os novos satélites podem ser ajustados na etapa 810 por uma polarização entre as ambiguidades de faixa estreita de flutuação estimadas e valores de ambiguidade suavizados por domínio de tempo a partir de um intervalo prévio. Ajustando-se com polarização, a polarização inicial pode ser minimizada entre as ambiguidades de faixa estreita de flutuação estimadas e os valores de ambiguidade suavizados por domínio de tempo a partir do intervalo prévio. Isso pode ser calculado por: EM QUE

[0081] O termo na equação (58) representa as respectivas entradas de ambiguidade de flutuação não diferenciadas no incremento de vetor de estado da solução de posição determinada por ambiguidade a partir do intervalo prévio.

[0082] Na etapa 812, os valores de ambiguidade suavizados por domínio de tempo para todos os satélites podem ser atualizados com base nos valores de ambiguidade determinados. A etapa 812 pode ser executada na etapa 810 a seguir ou se for determinado que nenhum novo satélite é necessário na etapa 806. Em algumas modalidades, um filtro exponencial, tal como um estimador recursivo pode ser utilizado, mas em outras modalidades, outras técnicas para a suavização podem ser utilizadas. A atualização dos valores de ambiguidade suavizados por domínio de tempo pode ser executada de acordo com o exposto a seguir para cada satélite :

[0083] Após a etapa 702, uma solução de posição determinada por ambiguidade pode ser calculada na etapa 704 com base nos valores de ambiguidade suavizados . A etapa 704 pode incluir as etapas descritas acima com relação ao processo 600 da Figura 5, e pode também corresponder ao bloco 309 da Figura 2. Uma diferença é na etapa 606 em que o ganho de Kalman é computado. No caso de uso dos valores de ambiguidade suavizados , o ganho de Kalman inclui incerteza na restrição, e é dado por: em que a matriz de covariância é computada como uma função dos pesos usados na pesquisa executada no bloco 307 da Figura 2. Na etapa 706, as polarizações de ambiguidade de flutuação podem ser armazenadas que são derivadas da solução de posição determinada por ambiguidade a partir da etapa 704. As polarizações de ambiguidade de flutuação são usadas, conforme descrito acima com relação à etapa 810 do processo 702 da Figura 7.

[0084] Retornando à Figura 2, após o bloco 309, uma solução de posição final pode ser computada com o uso de bloco 350. O bloco 350 pode incluir várias etapas, conforme mostrado no processo 350 da Figura 8. Deve- se verificar que o processo de ponderação descrito abaixo também pode ser aplicado à solução de posição determinada por ambiguidade a partir do bloco 307, em algumas modalidades. Na etapa 902 (incorporada no bloco 310), a solução de posição determinada por ambiguidade a partir do bloco 309 pode ser misturada com a solução de flutuação a partir do bloco 304 para formar uma solução de posição determinada por ambiguidade suavizada ponderada . Em particular, um fator de ponderação ponderado por tempo pode ser determinado, em que . A solução de posição determinada por ambiguidade suavizada ponderada pode ser computada a partir da solução de posição determinada por ambiguidade , da seguinte forma:

[0085] Conforme pode ser visto a partir das equações (53) e (54), quando, a solução de flutuação será utilizada e quando , a solução de posição determinada por ambiguidade será utilizada. Um fator de ponderação maior é usado quando a confiança na exatidão da solução de posição determinada por ambiguidade aumenta.

[0086] A ponderação pode ser determinada com base em um ou mais fatores. Os fatores podem incluir uma solução de variância mínima, um fator de aceitabilidade que indica se a solução de posição determinada por ambiguidade é aceitável, um indicador de convergência da solução de flutuação, e/ou uma tabela de consulta que é indexada por alcances de variâncias de erro correspondentes e figuras correspondentes de mérito da solução de flutuação e da solução de posição determinada por ambiguidade .

[0087] O fator de solução de variância mínima pode minimizar uma variância de erro de uma combinação da solução de flutuação e da solução de posição determinada por ambiguidade . As variâncias de erro podem ser variâncias de posição tridimensionais que são computadas como um traço da matriz de covariância de posição tridimensional correspondente. A variância de erro da solução de flutuação pode ser denotada como e a variância de erro da solução de posição determinada por ambiguidade pode ser denotada como . A ponderação de variância mínima entre a solução de flutuação e a solução de posição determinada por ambiguidade pode ser dada por: em que

[0088] A variância de erro será limitada de acordo com , e terá um pequeno valor quando a incerteza da solução de posição determinada por ambiguidade for grande, e, de forma inversa, terá um grande valor quando a incerteza da solução de flutuação for relativamente grande. Em algumas modalidades, uma versão filtrada por tempo da variância de erro pode ser utilizada devido ao ruído.

[0089] O fator de aceitabilidade pode indicar se a solução de posição determinada por ambiguidade é aceitável e ser limitado de acordo com . O fator de aceitabilidade pode ser menor quando a solução de posição determinada por ambiguidade é inaceitável e pode ser maior quando é aceitável. O fator de aceitabilidade pode ser dependente de uma qualidade da solução de posição determinada por ambiguidade , tal como com base na magnitude da forma quadrática da solução de posição determinada por ambiguidade e no teste de razão. O teste de razão pode ser definido como a razão da forma quadrática da segunda melhor solução para a melhor solução. Quando a razão for grande, pode-se indicar que a melhor solução é a solução correta.

[0090] A forma quadrática da solução de posição determinada por ambiguidade pode ser muito grande se houver problemas com a determinação de valores de ambiguidade. Nesse caso, o fator de aceitabilidade pode ser 0. No entanto, se o teste de razão for grande e a forma quadrática for pequena, então a solução de posição determinada por ambiguidade pode ser considerada mais confiável e ter um fator de aceitabilidade de 1. Entre esses casos, o fator de aceitabilidade pode ser constatado por uma função suave que diminui de 1 para 0 na medida em que a razão diminui e a forma quadrática aumenta.

[0091] O fator de indicador de convergência pode indicar se a solução de flutuação alcançou um estado estacionário. Nesse caso, o indicador de convergência pode ser maior quando a solução de flutuação alcançou um estado estacionário ou está próximo de um estado estacionário, e inversamente pode ser menor em outras situações.

[0092] Nas modalidades, o fator de ponderação pode ser escolhido com base em uma combinação desses fatores. Por exemplo, se o fator de aceitabilidade ou a solução de flutuação tiver convergido e a solução de posição determinada por ambiguidade for determinada como não confiável, então, o fator de ponderação pode ser igual a . Em outros casos, o fator de ponderação pode ser igual ao fator de aceitabilidade .

[0093] Retornando ao processo 350 da Figura 8, pode ser determinado na etapa 904 se a solução de posição determinada por ambiguidade suavizada ponderada tiver uma qualidade pobre. Se a solução de posição determinada por ambiguidade tiver uma qualidade pobre, então, o processo 350 poderá continuar a etapa 912 para a transição para a solução de solução. No entanto, se a solução de posição determinada por ambiguidade suavizada ponderada não tiver uma qualidade pobre, então, o processo 350 poderá continuar na etapa 906 (também incorporada pelo bloco 311).

[0094] Na etapa 906, um salto de posição estimado na solução de posição determinada por ambiguidade suavizada ponderada pode ser calculado. O salto de posição estimado pode ser calculado comparando-se a alteração de posição desde o último intervalo até a alteração de acordo com uma estimativa com o uso da fase de portadora integrada que infere posições entre os intervalos com o uso de diferenças de tempo de fase da portadora, conforme é conhecido na técnica. Na etapa 908, pode ser determinado se o salto de posição estimado da etapa 906 é maior do que um limiar predeterminado. Se o salto de posição estimado for maior do que o limiar, então o processo 350 pode continuar na etapa 912 para a transição para a solução de flutuação. No entanto, se o salto de posição estimado não for maior do que o limiar, então o processo 350 poderá continuar na etapa 910.

[0095] Na etapa 910, a saída de navegação que mostra a posição do receptor pode ser atualizada no bloco 312 ajustando-se a solução de flutuação do bloco 304 com a solução de posição determinada por ambiguidade suavizada ponderada. O vetor de estado pode ser corrigido adicionando-se o prazo de correção de estado (isto é,), e a matriz de covariância pode ser corrigida subtraindo-se o prazo de correção de covariância ( isto é, ).

[0096] A transição para a solução de flutuação na etapa 912 pode ser executada para garantir que a transição seja relativamente suave e não muito rápida. Em cada intervalo, um desvio é tipicamente armazenado. O desvio pode ser denotado como em um intervalo subsequente quando a decisão para a transição para a solução de flutuação é feita. Consequentemente, em um momento , a transição pode ser iniciada e . A partir do intervalo em que a transição é iniciada, a alteração de posição pode ser limitada a cada intervalo devido ao desvio . Em particular, a alteração de posição pode ser limitada para não variar por mais do que uma magnitude que é um pequeno valor predeterminado. A transição pode ser feita durante as etapas, em que é o valor arredondado de . Consequentemente, na etapa 401, para , a solução de flutuação pode ser transferida para o final do período de transição, em que .

[0097] Quaisquer descrições de processo ou blocos em figuras devem ser entendidos como representando módulos, segmentos ou partes de código que incluem uma ou mais instruções executáveis para implementar etapas ou funções lógicas específicas no processo, e as implementações alternativas estão incluídas no escopo das modalidades do código. a invenção em que as funções podem ser executadas fora de ordem das mostradas ou discutidas, incluindo substancialmente concorrentemente ou em ordem reversa, dependendo da funcionalidade envolvida, conforme é entendido pelos que têm habilidade comum na técnica.

[0098] Essa revelação se destina a explicar como moldar e utilizar várias modalidades de acordo com a tecnologia, em vez de limitar o escopo e o espírito verdadeiros, intencionados e justos das mesmas. A descrição acima mencionada não se destina a ser exaustiva ou ser limitada às formas precisas reveladas. Modificações ou variações são possíveis à luz dos ensinamentos acima. A modalidade (ou modalidades) foi escolhida e descrita para prover a melhor ilustração do princípio da tecnologia descrita e de sua aplicação prática, e para permitir que uma pessoa de habilidade comum na técnica utilize a tecnologia em várias modalidades e com várias modificações, conforme seja adequado para o uso específico contemplado. Todas essas modificações e variações estão dentro do escopo das modalidades, conforme determinado pelas reivindicações anexas, conforme pode ser alterado durante a pendência deste pedido de patente, e todos os equivalentes do mesmo, quando interpretados em conformidade com a amplitude à qual os mesmos têm direito de forma justa, legalmente e equitativamente.

Claims (15)

1. Método de posicionamento de ponto preciso, PPP, para determinar uma posição de um receptor de navegação de satélite (11), caracterizado pelo fato de que compreende: determinar (306) ambiguidades de faixa estreita de flutuação estimadas de fases de portadora medidas associadas a sinais recebidos de um ou mais satélites (10), com base em ambiguidades de faixa larga de números inteiros estimadas e ambiguidades de flutuação livre de ionosfera, em que os sinais recebidos a partir dos um ou mais satélites (10) incluem sinais recebidos em frequências predeterminadas L1 e L2, e as ambiguidades de faixa estreita de flutuação estimadas correspondem a uma frequência de faixa estreita que é a soma das frequências predeterminadas L1 e L2; e em um intervalo regular, determinar uma soma ponderada de ambiguidades de números inteiros de faixa estreita candidatas para as fases de portadora medidas, com base nas ambiguidades de faixa estreita de flutuação estimadas, com o uso de um processo (307) equivariante de melhor número inteiro modificado, BIE, o processo (307) de BIE modificado incluindo: i) durante uma pesquisa (504-510) das ambiguidades candidatas de faixa estreita, gerar (506) somas ponderadas das ambiguidades de números inteiros de faixa estreita candidatas e uma soma de pesos, com base na minimização de um erro de média quadrática, MSE, das ambiguidades de números inteiros de faixa estreita candidatas e parâmetros de valor real de uma solução de flutuação que compreende um vetor de estado e uma matriz de covariância; ii) calcular valores de ambiguidade de faixa estreita determinados com base nas somas ponderadas das ambiguidades de números inteiros de faixa estreita candidatas e na soma de pesos; e iii) formar uma primeira restrição com base nos valores de ambiguidade de faixa estreita determinados, em que a primeira restrição é para aplicar a uma primeira cópia da solução de flutuação para calcular (512) uma primeira solução de posição determinada por ambiguidade que compreende uma primeira estimativa de posição determinada por ambiguidade; em que o método compreende adicionalmente ponderar a primeira solução de posição determinada por ambiguidade para gerar uma primeira solução de posição determinada por ambiguidade ponderada misturando-se a solução de flutuação e a primeira solução de posição determinada por ambiguidade.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as somas ponderadas das ambiguidades de números inteiros de faixa estreita candidatas e a soma de pesos são adaptativamente escalonadas com alterações em uma magnitude do peso máximo das ambiguidades de números inteiros de faixa estreita candidatas.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os pesos da soma de pesos são calculados como uma função exponencial da forma quadrática.

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pesquisa (504-510) das ambiguidades de números inteiros de faixa estreita candidatas continua até que nenhum candidato permaneça com pesos correspondentes acima de um limiar calculado dinamicamente.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a mistura compreende minimizar uma variância de erro de uma combinação da solução de flutuação e da primeira solução de posição determinada por ambiguidade.

6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a mistura é baseada em um fator de aceitabilidade que indica se a primeira solução de posição determinada por ambiguidade é aceitável.

7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a mistura é baseada em um indicador de convergência da solução de flutuação que indica que a solução de flutuação alcançou um estado estacionário.

8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a mistura é baseada em valores a partir de uma tabela de consulta indexada por faixas de variâncias de erro correspondentes e figuras correspondentes de mérito da solução de flutuação e da primeira solução de posição determinada por ambiguidade.

9. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente, após gerar a primeira solução de posição determinada por ambiguidade ponderada, condicionalmente transicionar para a solução de flutuação como os valores de ambiguidade de faixa estreita determinados.

10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a realização da transição é conduzida em um intervalo regular e compreende: determinar se a transição é necessária, com base em uma condição de transição; se a transição não for necessária, armazenar um desvio de diferença de posição entre a primeira solução de posição determinada por ambiguidade e a solução de flutuação; e se a transição for necessária, ajustar a solução de posição sobre um número de intervalos a partir da primeira solução de posição determinada por ambiguidade para a solução de flutuação por uma quantidade proporcional para um desvio de diferença prévio até que a solução de posição se iguale à solução de flutuação.

11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a condição de transição compreende um ou mais dentre uma época de correções de PPP, uma disponibilidade das ambiguidades de faixa de número inteiro estimado, uma qualidade das ambiguidades de faixa estreita de flutuação estimadas, ou uma disponibilidade dos valores de ambiguidade determinados.

12. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente realizar a transição de uma solução de posição a partir da primeira solução de posição determinada por ambiguidade ponderada para a solução de flutuação.

13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a transição é conduzida em um intervalo regular e compreende: determinar se a transição é necessária, com base em uma condição de transição; se a transição não for necessária, armazenar um desvio de diferença de posição entre a primeira solução de posição determinada por ambiguidade ponderada e a solução de flutuação; e se a transição for necessária, ajustar a solução de posição sobre um número de intervalos a partir da primeira solução de posição determinada por ambiguidade ponderada para a solução de flutuação por uma quantidade proporcional para um desvio de diferença prévio até que a solução de posição se iguale à solução de flutuação. em que a condição de transição compreende um ou mais dentre uma época de correções de PPP, uma disponibilidade das ambiguidades de faixa larga de números inteiros estimadas, uma qualidade das ambiguidades de faixa estreita de flutuação estimadas ou uma disponibilidade dos valores de ambiguidade de faixa estreita determinados.

14. Receptor de navegação por satélite, caracterizado pelo fato de que compreende: um ou mais processadores (129); um receptor (11) para receber sinais de navegação por satélite a partir de uma pluralidade de satélites, em que os sinais de navegação por satélite recebidos a partir da pluralidade de satélites (10) incluem sinais recebidos em frequências predeterminadas L1 e L2; uma memória em comunicação com os um ou mais processadores e o receptor, em que a memória compreende um estimador de posicionamento de navegação de posicionamento de ponto preciso, PPP, executável pelos um ou mais processadores (129) para: determinar (306) as ambiguidades de faixa estreita de flutuação estimadas de fases de portadora medidas com sinais recebidos de um ou mais satélites (10), com base em ambiguidades de faixa larga de números inteiros estimadas e ambiguidades de flutuação livre de ionosfera; em um intervalo regular, determinar uma soma ponderada de ambiguidades de números inteiros de faixa estreita candidatas para as fases de portadora medidas, com base nas ambiguidades de faixa estreita de flutuação estimadas, com o uso de um processo (307) equivariante de melhor número inteiro modificado, BIE, o processo (307) de BIE modificado incluindo: i) durante uma pesquisa (504-510) das ambiguidades candidatas de faixa estreita, gerar (506) somas ponderadas das ambiguidades de números inteiros de faixa estreita candidatas e uma soma de pesos, com base na minimização de um erro de média quadrática, MSE, das ambiguidades de números inteiros de faixa estreita candidatas e parâmetros de valor real de uma solução de flutuação que compreende um vetor de estado e uma matriz de covariância; ii) calcular valores de ambiguidade de faixa estreita determinados com base nas somas ponderadas das ambiguidades de números inteiros de faixa estreita candidatas e na soma de pesos; iii) formar uma primeira restrição com base nos valores de ambiguidade de faixa estreita determinados, em que a primeira restrição é para aplicar a uma primeira cópia da solução de flutuação para calcular (512) uma primeira solução de posição determinada por ambiguidade que compreende uma primeira estimativa de posição determinada por ambiguidade; e em que o estimador de posicionamento de navegação de PPP é adicionalmente executável pelos um ou mais processadores (129) para ponderar a primeira solução de posição determinada por ambiguidade para gerar uma primeira solução de posição determinada por ambiguidade ponderada misturando-se a solução de flutuação e a primeira solução de posição determinada por ambiguidade.

15. Receptor de navegação por satélite de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o estimador de posicionamento de navegação de PPP é adicionalmente executável pelos um ou mais processadores (129) para realizar o método como definido em qualquer uma das reivindicações 2 a 13.