CN101160535A

CN101160535A - 增强的gnss信号处理

Info

Publication number: CN101160535A
Application number: CNA2006800127735A
Authority: CN
Inventors: M·D·M·塞维尔; M·T·阿里森
Original assignee: Trimble Navigation Ltd
Current assignee: Trimble AB
Priority date: 2005-04-17
Filing date: 2006-04-17
Publication date: 2008-04-09
Anticipated expiration: 2026-04-17
Also published as: WO2006113689A3; US7541975B2; CN101160535B; WO2006113689A2; US20080166011A1; DE112006000941T5; DE112006000941B4

Abstract

根据本发明的实施例，一种朝向天空的传感器，允许将其半球形视场中的点分类为天空、部分天空或者非天空，从而依次允许从由GNSS接收器提供的数据确定GNSS天线的视场中的各个卫星是在天空区域、部分天空区域，还是非天空区域。可以认为被确定在天空区域中的来自GNSS卫星的伪范围和相位数据是可靠的，并且在定位方案中可以放心地使用。可以认为被确定在部分天空区域中的来自GNSS卫星的伪范围和相位数据是可疑的，并且因此在定位方案中所做的贡献的信任度有限并且准确度降低。可以认为被确定在非天空区域中的来自GNSS卫星的伪范围和相位数据是不可靠的，且在定位方案中不予使用。

Description

增强的GNSS信号处理

技术领域

本发明涉及全球导航卫星系统领域。更具体地，本发明涉及从接收器角度对来自卫星的GNSS信号的处理进行选择。

背景技术

全球导航卫星系统(GNSS)包括全球定位系统(GPS)、Glonass，以及所提出的伽利略(Galileo)系统。

图1阐明了GNSS信号接收中典型的现有技术问题。布置诸如天线105的GNSS接收器天线用于从诸如卫星3、7、8、10、12、22的卫星接收信号。来自处在天线105视线角度的卫星的信号通常是好的。而从被诸如建筑物110和树冠115等障碍物阻碍的卫星接收到的信号则被削弱并产生失真。由于树冠内的反射，这些障碍物还可能导致天线处的信号折射和多径接收。失真信号降低了诸如位置固定的GNSS固定、以及从所接收的信号确定的时间和速度的准确率。

使用了各种技术减小来自通常的反射体的多径接收。已知GPS天线组合具有扼流圈装置，其削弱从地平线附近的低角度或者甚至从低于天线平面的角度到达所述天线的信号。已知GPS天线采用圆极化天线振子，如果反射确实反转了所述极化，其可以削弱多径信号。GPS接收器也使用软件算法削弱多径信号。在信号通过或者接近诸如树冠的现场环境中发现的典型障碍物的情况下，由于所述信号失真不遵循定义多径行为的预测模型，发现这样的技术无效。

经过所述GPS天线视场的障碍物可能仅影响可用的GPS卫星信号的子集。然而，由于不能识别受经过的障碍物影响的具体GPS卫星信号，也不能识别不受经过的障碍物影响的具体GPS卫星信号，这些前述的多径减轻方法不能令人满意。

需要用于改进的GNSS卫星信号选择的方法和装置。

发明内容

根据本发明的实施例，采用诸如半球形、鱼眼的(fisheye)、朝天看的透镜的广角光学装置将光线聚焦在检测器上。评价所获取的图像以确定GNSS天线视场中的哪个区域有到达天空的直接视线，以及所述天线视场中的哪个区域被邻近物体部分地或者高度阻挡。这使得可以具体确定哪个GNSS卫星在天线的直接视线角度上，哪个GNSS卫星对所述天线而言仅部分可见以及哪个的信号因而被削弱或折射，以及哪个GNSS卫星完全被遮挡并且不在所述天线的视线角度上。根据各自被物理遮挡、信号削弱以及多径接收影响的程度对从单个GNSS卫星接收的信号进行分类。

根据本发明的一种实施例：(1)半球形鱼眼透镜和附带的成像装置被定向使得它们相对于邻近或并置(collocated)的GNSS天线中的天线振子固定，并且与其在同一平面上；以及(2)诸如从通过附带的GNSS接收器计算的估计的速度向量，或者从通过附带的导航系统提供的航向角(heading angle)，可以知道相对于参考物的方位角朝向。由于在已知的GNSS天线振子和鱼眼透镜及成像装置之间的朝向关系，可以将成像物的半球形视场中的各点与GNSS卫星方位角和仰角相关联。

根据本发明实施例的方法和装置可以提供：获取表示GNSS天线的环境的图像，确定GNSS卫星的预期位置是否对应于表示未被遮挡的天空的图像的区域，并且将从预期位置与表示未被遮挡的天空的图像的区域对应的GNSS卫星接收到的信号分类为可用。

以下将参考附图详细描述根据本发明的其它特征和实施例。

附图说明

图1阐明了GNSS信号接收中典型的现有技术问题；

图2示意性阐明了根据本发明实施例的配置；

图3示出了根据本发明实施例的合成图像；

图4示出了根据本发明实施例的流程图；

图5示出了根据本发明进一步实施例的流程图；

图6更详细示出了图5的流程图的一部分的实施例；

图7更详细示出了图5的流程图的一部分的进一步实施例；

图8更详细示出了图5的流程图的一部分的进一步实施例；

图9示出了根据本发明实施例的成像配置；

图10示出了根据本发明实施例的链接有GNSS接收器的成像装置；

图11示出了根据本发明实施例的集成的成像装置和GNSS接收器；

图12示出了根据本发明实施例的链接有GNSS接收器及定位和定向系统的成像装置；以及

图13示出了根据本发明实施例的具有定位和定向系统的集成的成像装置和GNSS接收器。

具体实施方式

除非通过上下文另外指出，以下术语具有所指出的意义：

GALILEO包括由欧洲空间局计划采用的Galileo卫星导航系统。

GLONASS包括目前由俄罗斯联邦国防部运作的Glonass卫星导航系统。

GNSS(全球导航卫星系统)主要包括所述GPS、GLONASS和GALILEO系统，不时地变得可工作的类似的基于卫星的导航系统，以及伪星系统(pseudolite system)。

GPS包括由美国国防部开发的NAVSTAR全球定位系统，其目前存在并且随着未来的现代化将继续存在。

伪星，也称为伪卫星，是类GNSS信号的发送器。伪星通常是在陆地上。

卫星是GNSS信号的发送器，其也包括伪星。

图2示意性阐明了根据本发明实施例的配置。成像装置200包括具有光学器件210的成像器205。光学器件210具有广角视场215。成像器205获取图像，并以图像数据220的形式向比较器225提供所述图像。比较器225也从朝向检测器235或者以下讨论的其它源接收图像朝向数据230。

成像装置200优选地位于GNSS接收器245的天线240附近，从而使得所获取的图像表示天线240的周围环境。GNSS接收器245从GNSS卫星或者从领域中已知的其它源接收天文历数据。所述天文历数据描述了所述GNSS卫星的轨道，从而使得在任何给定时间都能够确定各个GNSS卫星的各自位置。从GNSS接收器245或者从另一个源，向比较器225提供卫星位置数据250。

比较器225因而被提供有由图像数据220表示的图像，利用图像朝向数据230能够确定所述图像的方位角朝向，并且利用卫星位置数据能够确定各个卫星的预期位置。

这些信息源使得能够将各个卫星的预期位置与所述图像的对应区域进行比较。于是，对各个卫星的信号的可用性进行分类。例如，如果预期卫星位置与表示无遮挡天空的图像的区域对应，则将该卫星的信号归类为可用；否则，将该卫星的信号归类为不可用或者可疑。比较器225提供卫星可用性分类数据255，为各个卫星指示，其信号例如可用还是可疑或者不可用。以下详细描述分类。

图3示出了根据本发明实施例产生的合成图像。成像器200产生例如图像300，其中，区域305表示天空的无遮挡的、清晰的视图，区域310表示建筑物，区域315表示树冠315。图像300上覆盖着栅格，其示出了图像相对于北、南、东和西的方位角朝向，并指示从水平到竖直的仰角。图像300上还覆盖着卫星3、7、8、10、12和22在图像获取之时的预期位置，例如，可从卫星天文历数据计算得到这些位置。

图3的检查示出了与卫星3和22的预期位置对应的合成图像300的区域，其表示无遮挡的天空。假设位于成像装置200附近的GNSS天线相对卫星3和22有视线视野(line of sight view)，并且可将它们的信号分类为可用。与卫星12的预期位置对应的图像310的区域表示建筑物。假设位于成像装置200附近的GNSS天线相对于卫星12的视野被阻挡。因此，由于多径接收的可能性，从卫星12接收的信号被归类为不可用。与卫星7、8和10的预期位置对应的图像315的区域表示树冠。假设位于成像装置200附近的GNSS天线相对于卫星7、8和10的视野至少被部分阻挡。因此，由于信号衰减和/或折射的可能性，将从卫星7、8和10接收到的信号归类为可疑。

注意力再次指向图2。对于实时GNSS处理，如箭头260指示，向GNSS接收器245提供卫星可用性分类数据255。因此，GNSS接收器245可根据所述卫星可用性分类，计算给予卫星信号优先的调整。可以使用加权精确度因子(DOP)计算来分类卫星可用性，例如，从二元(诸如可用和不可用)到三级分类(诸如可用、不可用，以及可疑)到多级分类(诸如从1到10或更多分布的可靠性等级)。GNSS接收器245还能够基于用于计算所述调整的信号的可用性分类来估计调整的质量。

如箭头270所示，卫星可用性分类数据255能够被传送到数据存储器265。如箭头275所示，还能够传送来自接收器245的原始和/或预处理的GNSS数据以进行存储。根据所述卫星可用性分类给予卫星信号优先，处理器280从所存储的GNSS数据计算调整。处理器280可包括显示屏285或者其它用于显示图像和/或数据的适当元件。处理器280例如可以是物理上位于接收器245附近的膝上型计算机，或者是位于进行后处理的诸如办公室环境的远程地点的计算机系统。

分别如箭头290和295所示，图像数据220和图像朝向数据230也能够被传送到数据存储器265。处理器280能够显示图像数据220和图像朝向数据230的表示，以及用于人类用户察看的预期卫星位置。可以以图3所示的形式或者任何其它合适的格式进行显示。处理器280还能够在实时和/或后处理模式中用来计算GNSS调整。人类用户能够察看所显示的图像和/或数据，并选择在计算调整时使用哪个卫星数据。人类用户可能例如希望能使用被分类为可疑和/或不可用的一个或多个卫星信号。

可以利用任何适当的成像技术实现成像器205和光学器件210，这包括但不限于反折射传感器。反折射传感器是结合镜子(反射光学)和透镜(折射光学)构建的成像传感器。使用具有摄像头的镜子的优点在于利用曲面镜可以得到很广的视野范围。

成像器205使用可视或者接近可视的成像技术的任意组合。热成像器适于相对其它障碍物检测天空。可见光成像还是热成像或者两者皆有中的哪种方式更可取取决于各种因素，这包括成本、对周围环境条件的相对敏感度，以及图像处理复杂性。可以将可见光摄像头调节为对于可见光谱的一个或多个窄带敏感，其可以更好地检测冷天大气中的全日盘(full sundisk)或温穴阱(warm pocket)这些很难利用热图像区分的情况。在夜晚到白天或者白天到夜晚的过渡期，相比热图像，更容易解释可见光图像。尽管适当的光学表面涂层能够降低光学器件上的水的表面张力，从而减轻与水滴相关的图像处理问题，相比利用雨滴(rain droplet)在成像光学器件上生成的热图像，还是更容易解释可见光图像。热成像的图像处理可以比可见光图像更简单。然而，对(来自GNSS接收器的)本地位置和时刻以及计算或估计得到的太阳在天空的位置的认知能够减轻一些图像处理问题。例如，成像器205可以是诸如数字摄像头的常规摄像头，其具有对在一个或多个可见和/或不可见频带上的光波进行响应的图像传感器，并为各个图像帧生成数字图像文件。可以使用可见波长数字摄像头，也可以使用热成像红外成像摄像头。可以从各种来源在商业上获得这样的摄像头。

光学器件210可以是广角透镜、半球形鱼眼透镜、全景成像透镜(美国专利5,473,474和6,646,818以及其它中描述的例子)、反折射透镜组合或者其它具有广视场的光学器件。例如，可从美国内华达的Carson城的Bellissimo公司的0-360.com部门购买全景成像透镜，其也可以用于假设俯视图未被遮挡的情况。

朝向检测器235可以为任意形式。当接收器245运动时，通过产生速度向量，可以将GNSS接收器245作为朝向检测器235。所述速度向量与成像器205的朝向相关，诸如当以相对于车辆运动轴的已知朝向将接收器245和成像器205安装在车辆上时。定位和定向系统(POS)可以作为朝向检测器235，提供指示在运动时成像器的即时朝向的输出信号。可以从Applanix，加拿大安大略，Richmond Hill的Trimble公司，购买定位和定向系统。也可以使用任何其它适合的图像朝向数据源，这包括但不限于来自磁指南针的朝向数据的自动或手工输入或者对磁指南针指向的成像器205的手动定向，诸如北方。

可以以各种方式实现比较器225，这包括但不限于在成像装置200内的处理器上、在GNSS接收器245内的处理器上，以及/或者在分立的处理器280上执行的软件指令。

图4示出了根据本发明实施例的成像装置200的处理流程图400。在405获取图像，生成图像数据220。在410处理图像数据220、图像朝向数据230以及时间标记的(t)卫星位置数据235，以确定卫星n的预期位置是否对应于表示未遮挡的天空的图像区域。如果是，则在415将来自卫星n的信号归类为不可用。如果不是，则在420可选地进行进一步评价，以确定卫星n的预期位置是否对应于表示被高度遮挡的天空的图像区域，诸如建筑物，而不是被部分遮挡的天空，诸如削弱信号的树冠。如果是，在425将来自卫星n的信号归类为不可用。如果不是，将来自卫星n的信号归类为可疑。图4给出的例子示出了三种可能的分类：可用、不可用、可疑。也可以根据需要使用其它分类，范围从二元(可用、不可用)到多级分类(诸如从1到10或更多的可靠性的标度)。例如，当图像区域中的遮挡超过预定大小时，认为卫星被高度遮挡。

可以利用常规的图像分析技术或者其它来进行在410的处理。在410的处理包括单独或成组地评价图像数据220的图片元素(像素)以区分颜色、区分图像的明暗区域、区分温度、区分形状，以及/或者区分其它图像特征。例如，天空是蓝色，树冠是绿色，建筑物通常具有清晰的边缘而树冠的边缘不清晰，天空和云通常比树和建筑物冷。可以采用图像识别和图像匹配技术。在“学习”过程中可以通过人工评价或标注所显示的图像来辅助识别算法；例如，可以人工标注一系列图像的第一张，以指示天空、云、树和建筑物的区域，并且比较器225可以使用图像匹配技术在所述系列的随后图象中识别类似区域。可以应用启发式技术，从而实验性地改进所述处理。

图5示出了根据本发明进一步实施例的流程图。由于从GNSS卫星接收的信号是时间敏感的，可以根据需要更新用来确定卫星信号的可用性的图像数据，以确保当前的分类。因此，可以不时地或者周期性地，诸如以1Hz的速率获取图像。图像获取的速率可以适合于GNSS接收器的周围环境改变的预期速率。对于静态勘测接收器，尽管通过的车辆可能导致卫星信号的多径接收，改变可以是缓慢发生的。对于移动接收器，环境会连续并且显著地发生改变，诸如当移动接收器通过树冠下或者通过市区峡谷时。

参考图5，如在505所示，在时间t获取图像，并且为时间t产生相应的图像数据510。适当地在更新时间t＝t+1重复进行获取。还获取了时间标记的图像朝向数据515和时间标记的卫星位置数据520。在525，评价所述数据，以适当地对在时间t的各个卫星的信号进行分类。在图5的例子中，将卫星信号分类为可用或者不可用，当然，也可以采用其它分类方案。如果卫星n的预期位置对应于在时间t的图像的未遮挡天空区域，则在530将卫星的信号分类为可用。否则，在535将卫星的信号分类为不可用。对在时间t预期位置在地平线以上的各个卫星重复所述评价。

不需要处理整个图像来确定卫星信号的可用性。图6详细示出了图5的流程图中标注为525-1的部分的实施例。在605，确定在时间t的与卫星n的位置对应的图像的区域r。所述区域可以仅为卫星的预期位置周围的一些像素，或者是包括所述卫星的预期位置的一些更大的图像片。因此，处理负担比评价整个图像所需要的要小。在615评价区域r的图像数据，并且适当地对各个卫星进行分类。

图7详细示出了图5的流程图中标注为525-2的部分的实施例，其中准备了合成图像，例如，图3中阐明的合成图像。获取对时间t的图像数据510、图像朝向数据515以及卫星位置数据520，并且在705，在所述图像上重叠预期的卫星位置，以产生合成图像数据710。在715，评价所述合成图像数据，并适当地对各个卫星进行分类。

图8详细示出了图5的流程图的一部分的实施例，其中为卫星的人工选择显示合成图像，例如，图3中阐明的合成图像。获取对时间t的图像数据510、图像朝向数据515以及卫星位置数据520，并且在805，在所述图像上覆盖预期的卫星位置，以产生合成图像数据810。在815，在合成图像显示820上显示所述合成图像数据，以用于人工检查。人类用户经由输入装置825输入卫星分类。在830，接收用户选择，并相应地对各个卫星进行分类。合成图像显示820还可以指示为人类用户提出的分类，以进行确认或忽略，这在例如后处理中有用，该后处理可以用以检查包括、不包括或者降低来自卫星的信号的权重的影响。

在相同的视场中可以同时获取多于一个频带的图像，诸如可见光图像和热红外图像。图9示出了根据本发明实施例的具有此功能的成像配置。具有适当的广视场的广角透镜910或其它光学器件将发射光导向分束器915，所述分束器分裂进入的发射光。将所述发射光的一部分导向诸如摄像头920的可见光成像器，以及将所述发射光的一部分导向热成像器925。摄像头920生成可见图像数据930，而热成像器925生成热图像数据935。由透镜910采集的场景的可见图像数据930和热图像数据935能被用于通过提供进一步的区分特征，来改进卫星信号的分类。

图10示意性阐明了根据本发明实施例的链接有GNSS接收器1005的成像装置1040。GNSS接收器1005可以是典型的现有技术接收器，其具有天线1010、有模拟到数字转换器1015的模拟信号处理电子器件、数字信号处理器1020，以及通信接口1025。成像装置1040具有光学器件1045、成像器1050、图像处理器1055以及通信接口1060。通信链路1065使得GNSS接收器1005和成像装置1040之间可以进行通信。天线1010优选地位于成像装置1040附近，从而使得通过光学器件1045的视场由成像器1050获取的图像主要表示天线1010的周围环境。处理器1055经由通信链路1065从GNSS接收器1005接收卫星位置数据和图像朝向数据(诸如速度向量)，从成像器1050接收图像数据，确定GNSS卫星信号的可用性，并为处理器1020提供卫星可用性分类数据。GNSS接收器1005可以是典型的现有技术接收器，除了处理器1020可编程，从而当计算GNSS调整时考虑卫星可用性分类数据，例如，通过给予来自由成像装置1040确定的位于天线1010视线视野的GNSS卫星的信号以优先。

图11示意性阐明了根据本发明实施例的集成的成像装置和GNSS接收器1105，其具有GNSS天线1110、有模拟到数字转换器1115的模拟信号处理电子器件、光学器件1120、成像器1125，以及数字信号处理器1030。通过将所述GNSS接收器和成像装置一起封装在集成单元中，天线1110和光学器件1120相互具有已知的、固定的关系，从而使得光学器件1120的视场主要对应于天线1110的视场。处理器1030与信号电子器件1115通信，以处理接收到的GNSS卫星信号，并与成像器1125通信，以处理光学图像。处理器1030被编程，以生成卫星可用性分类数据，并且当计算GNSS调整时考虑卫星可用性分类数据，例如，通过给予来自被确定为将位于天线1010的视线视野的GNSS卫星的信号以优先。

图12示意性阐明了根据本发明实施例的链接有GNSS接收器1005以及定位和定向系统1260的成像装置1040。所述安排主要如图10所示，除了定位和定向系统1260经由通信链路1265与GNSS接收器1005以及成像装置1040进行通信。通信链路1265优选地是双向的，从而定位和定向系统1260能够向GNSS接收器1005和/或成像装置1040提供朝向数据。诸如当天线1010被阻止接收信号期间，定位和定向系统1260提供定位和定向信息，以补充来自GNSS接收器的GNSS调整。定位和定向系统1260还提供朝向信息，用于对成像器1050获取的图像进行定向。

图13示意性阐明了根据本发明实施例的具有成像装置以及有定位和定向子系统的GNSS接收器的集成的系统1305。系统1305具有GNSS天线1310、有模拟到数字转换器1315的模拟信号处理电子器件、光学器件1320、成像器1325、定位和定向子系统1330，以及数字信号处理器1335。天线1310和光学器件1320相互具有已知的、固定的关系，从而使得光学器件1320的视场主要对应于天线1310的视场。处理器1335与信号电子器件1315通信，以处理接收到的GNSS卫星信号，并与定位和定向子系统1330以及成像器1325通信，以处理光学图像。处理器1335被编程，以生成卫星可用性分类数据，并且当计算GNSS调整时考虑卫星可用性分类数据，例如，通过给予来自被确定为将位于天线1310的视线视野的GNSS卫星的信号以优先。

本领域普通技术人员将认识到本发明的实施例的描述仅为说明性质，并不起到任何限制作用。得益于本说明，技术人员可以方便地得到进一步实施例。为了简明起见，并不对此处描述的实施例的所有例行特征进行展示和描述。可以理解，在开发任何这样的实际实施例时，为了实现开发者的具体目标，诸如与应用或者商务相关的限制相适应，就必须做出许多有关具体实施的决定，并且这些具体目标将随着实施的不同以及开发工作的不同而改变。此外，可以理解，这样的开发工作是复杂的、费时的，然而，对于受益于本公开的领域技术人员而言，则不过是工程性的例行事务。

根据本发明的实施例，可以利用各种类型的操作系统(OS)、计算机平台、固件、计算机程序、计算机语言以及/或者通用的机器实现所述组件、过程步骤和/或数据结构。可以作为在处理电路上运行的已编程过程运行所述方法。所述处理电路可以采用处理器和操作系统的许多组合的形式，或者采用分立器件的形式。可以通过由这些硬件、由单独的硬件、或者由它们的组合来执行的指令实现所述处理。可以在机器可读的程序存储装置中存储所述软件。可以利用面向对象的编程语言方便地实施诸如图像处理滤波器和滤波器组等计算元件，从而根据需要实现所需要的滤波器。可以仅利用硬件实现滤波器，而不需要任何软件，例如，光学滤波器。

本领域技术人员将认识到无需脱离此处公开的发明概念的范围和精神，也可以使用诸如硬连线器件、现场可编程逻辑器件(FPLD)，包括现场可编程门阵列(FPGA)和复杂的可编程逻辑器件(CPLD)、专用集成电路(ASIC)等不太通用的器件。

可以利用诸如个人计算机、工作站计算机、大型计算机，或者高性能服务器等数据处理计算机，优选地运行诸如QNX、实时Linux、ECOS、Trimble的“FastExec”或者其它的实时操作系统，或者诸如可从华盛顿Redmond的微软公司获得的MicrosoftWindowsXP和Windows2000，或者可从加利福尼亚，Santa Clara的Sun公司获得的Solaris，或者诸如可从很多提供商获得的Linux的各种版本的Unix操作系统，来实现根据本发明实施例的方法。可以利用多处理器系统，或者在包括诸如输入装置、输出装置、显示器、指示装置、存储器、存储装置、用于与处理器之间传输数据的媒体接口等各种外围设备的计算环境中实现所述方法。这样的计算机系统或者计算环境可以是本地网络连接的，或者是连到因特网上。

根据本发明实施例的方法和装置包括但不限于：

1.一种处理GNSS信号的方法，包括：

a.获取表示天线的周围环境的图像，

b.确定GNSS卫星的预期位置是否对应于表示未被遮挡的天空的图像的区域，

c.将从预期位置对应于表示未被遮挡的天空的图像区域的GNSS卫星接收的信号分类为可用信号。

2.1中的方法，其中步骤b.包括确定图像的方位角朝向。

3.1或2中的方法，其中步骤b.包括将所述图像的至少一个区域分类为无遮挡的天空。

4.1-3之一的方法，其中步骤b.包括确定GNSS卫星的预期位置，并确定所述预期位置是否对应于被分类为无遮挡的天空的所述图像的区域。

5.1-4之一的方法，其中步骤c包括：将从预期位置对应于表示无遮挡的天空的图像区域的GNSS卫星接收的信号分类为可用，并且将从预期位置对应于不表示无遮挡的天空的图像区域的GNSS卫星接收的信号分类为不可用。

6.1-5之一的方法，进一步包括利用从预期位置对应于表示无遮挡的天空的图像区域的GNSS卫星接收的信号计算调整。

7.1-6之一的方法，进一步包括利用从预期位置对应于不表示无遮挡的天空的图像区域的GNSS卫星接收的信号计算调整。

8.1-7之一的方法，其中步骤a.包括通过通常从天线附近的位置朝向天空的广角聚光器获取图像。

9.1-8之一的方法，其中步骤a.包括在至少一个红外频带中检测能量。

10.1-9之一的方法，其中包括a.包括在至少一个可见光频带中检测能量。

11.1-10之一的方法，进一步包括：利用从各自预期位置对应于表示无遮挡的天空的图像区域的GNSS卫星专门接收的信号计算调整，利用从预期位置对应于不表示无遮挡的天空的图像区域的至少一个GNSS卫星接收的信号计算调整，并且比较所述调整。

12.1-11之一的方法，进一步包括：显示至少对应于GNSS卫星的预期位置的图像部分。

13.12中的方法，进一步包括当计算调整时，接收是否包括从任何GNSS卫星接收的信号的用户选择。

14.一种处理GNSS信号的装置，包括：

a.成像器，其获取表示天线的周围环境的图像，以及

b.比较器，其确定GNSS卫星的预期位置是否对应于表示未被遮挡的天空的图像的区域，并且，将从预期位置对应于表示未被遮挡的天空的图像区域的GNSS卫星接收的信号分类为可用。

15.14中的装置，其中所述比较器考虑到了所述图像的方位角朝向。

16.14或15中的装置，进一步包括图像分析器，其能够将表示无遮挡的天空的图像区域分类为无遮挡的天空。

17.16中的装置，其中所述比较器确定GNSS卫星的预期位置，并确定所述预期位置是否对应于被分类为无遮挡的天空的图像区域。

18.14-17之一的装置，其中所述比较器将从预期位置对应于表示无遮挡的天空的图像区域的GNSS卫星接收的信号分类为可用，并且将从预期位置对应于不表示无遮挡的天空的图像区域的GNSS卫星接收的信号分类为不可用。

19.14-18之一的装置，进一步包括处理器，其利用从预期位置对应于表示无遮挡的天空的图像区域的GNSS卫星接收的信号计算调整。

20.14-18之一的装置，进一步包括处理器，其利用从预期位置对应于不表示无遮挡的天空的图像区域的GNSS卫星接收的信号计算调整。

21.14-20之一的装置，其中所述成像器包括广角聚光器。

22.14-21之一的装置，其中所述成像器包括响应至少一个红外频带中的能量的检测器。

23.14-22之一的装置，其中所述成像器包括响应至少一个可见光频带中的能量的检测器。

24.14-23之一的装置，进一步包括处理器，其利用从各自预期位置对应于表示无遮挡的天空的图像区域的GNSS卫星专门接收的信号计算调整，利用从预期位置对应于不表示无遮挡的天空的图像区域的至少一个GNSS卫星接收的信号计算调整，并且比较所述调整。

25.14-24之一的装置，进一步包括：用户接口，其显示至少对应于GNSS卫星的预期位置的图像部分。

26.14-24之一的装置，进一步包括用户接口，显示至少对应于GNSS卫星的预期位置的图像部分，并且，当计算调整时，接收是否包括从任何GNSS卫星接收的信号的用户选择。

27.14-24之一的装置，进一步包括：GNSS接收器，其响应于在所述天线接收的来自GNSS卫星的信号，以计算来自被比较器分类为可用的信号的调整。

28.27中的装置，其中所述天线是GNSS接收器的组件。

29.27中的装置，进一步包括定位和定向系统，以向指示成像器的朝向的比较器提供数据。

本发明的实施例可以提供诸如以下一个或多个优点：

●对于与可靠的GNSS观测相关联的卫星，潜在降低了解决单个GNSS卫星的整数模糊度的时间，

●能够与孤立的GNSS接收器一起使用，

●能够与辅助的导航系统一起使用，此时成像设备的朝向固定，并且航向角已知，

●能够与位于GNSS卫星的局部遮蔽的位置的静态GNSS基站一起使用，并仍能向GNSS天线提供视线视野中的那些GNSS卫星的高质量和高可靠性的观测数据，

●允许更可靠的GNSS调整，

●允许对GNSS调整的质量的更可靠测量[可以使用加权精确度因子(DOP)计算来分类卫星可用性，例如，从二元(诸如可用和不可用)到三级分类(诸如可用、不可用，以及可疑)到多级分类(诸如从1到10或更多的可靠性等级)]，

●能够集成到GNSS天线，

●能够集成到GNSS接收器，

●能够集成到POS系统，

●在移动映射应用中具有改进的GNSS性能，

●GNSS卫星的选择性屏蔽。

虽然已经示出和描述了本发明的实施例和应用，得益于本公开的本领域技术人员将认识到无需脱离此处的发明概念可以得到比以上所述更多的变型。

Claims

1.一种处理GNSS信号的方法，包括：

a.获取表示天线的周围环境的图像，

b.确定GNSS卫星的预期位置是否与表示无遮挡的天空的所述图像的区域相对应，

c.将从所述预期位置与表示无遮挡的天空的所述图像的区域相对应的GNSS卫星接收的信号分类为可用。

2.根据权利要求1的方法，其中步骤b.包括确定所述图像的方位角朝向。

3.根据权利要求1或2之一的方法，其中步骤b.包括将所述图像的至少一个区域分类为无遮挡的天空。

4.根据权利要求1-3中任何一项的方法，其中步骤b.包括确定GNSS卫星的预期位置，以及确定所述预期位置是否对应于被分类为无遮挡的天空的所述图像的区域。

5.根据权利要求1-4中任何一项的方法，其中步骤c包括：将从所述预期位置与表示无遮挡的天空的所述图像的区域对应的GNSS卫星接收的信号分类为可用，以及将从所述预期位置与不表示无遮挡的天空的所述图像的区域对应的GNSS卫星接收的信号分类为不可用。

6.根据权利要求1-5中任何一项的方法，进一步包括利用从所述预期位置与表示无遮挡的天空的所述图像的区域对应的GNSS卫星接收的信号计算调整。

7.根据权利要求1-6中任何一项的方法，进一步包括利用从所述预期位置与不表示无遮挡的天空的所述图像的区域对应的GNSS卫星接收的信号计算调整。

8.根据权利要求1-7中任何一项的方法，其中步骤a.包括通过通常从所述天线附近的位置朝向天空的广角聚光器来获取图像。

9.根据权利要求1-8中任何一项的方法，其中步骤a.包括在至少一个红外频带中检测能量。

10.根据权利要求1-9中任何一项的方法，其中步骤a.包括在至少一个可见光频带中检测能量。

11.根据权利要求1-10中任何一项的方法，进一步包括：利用从各自预期位置与表示无遮挡的天空的所述图像的区域对应的GNSS卫星排他地接收的信号计算调整，利用从所述预期位置与不表示无遮挡的天空的所述图像的区域对应的至少一个GNSS卫星接收的信号计算调整，并且比较所述调整。

12.根据权利要求1-11中任何一项的方法，进一步包括：显示至少与GNSS卫星的预期位置对应的所述图像的部分。

13.根据权利要求12的方法，进一步包括当计算调整时，接收是否包括从任何GNSS卫星接收的信号的用户选择。

14.一种处理GNSS信号的装置，包括：

d.成像器，用以获取表示天线的周围环境的图像，以及

e.比较器，用以确定GNSS卫星的预期位置是否与表示无遮挡的天空的所述图像的区域相对应，并且，将从所述预期位置与表示无遮挡的天空的所述图像的区域相对应的GNSS卫星接收的信号分类为可用。

15.根据权利要求14的装置，其中所述比较器考虑到了所述图像的方位角朝向。

16.根据权利要求14或15之一的装置，进一步包括图像分析器，其能够将表示无遮挡的天空的所述图像的区域分类为无遮挡的天空。

17.根据权利要求16的装置，其中所述比较器确定GNSS卫星的预期位置，以及确定所述预期位置是否对应于被分类为无遮挡的天空的所述图像的区域。

18.根据权利要求14-17中任何一项的装置，其中所述比较器将从所述预期位置与表示无遮挡的天空的所述图像的区域对应的GNSS卫星接收的信号分类为可用，以及将从所述预期位置与不表示无遮挡的天空的所述图像的区域对应的GNSS卫星接收的信号分类为不可用。

19.根据权利要求14-18中任何一项的装置，进一步包括处理器，其利用从所述预期位置与表示无遮挡的天空的所述图像的区域对应的GNSS卫星接收的信号计算调整。

20.根据权利要求14-18中任何一项的装置，进一步包括处理器，其利用从所述预期位置与不表示无遮挡的天空的所述图像的区域对应的GNSS卫星接收的信号计算调整。

21.根据权利要求14-20中任何一项的装置，其中所述成像器包括广角聚光器。

22.根据权利要求14-21中任何一项的装置，其中所述成像器包括响应至少一个红外频带中的能量的检测器。

23.根据权利要求14-22中任何一项的装置，其中所述成像器包括响应至少一个可见光频带中的能量的检测器。

24.根据权利要求14-23中任何一项的装置，进一步包括处理器，其利用从各自预期位置与表示无遮挡的天空的所述图像的区域对应的GNSS卫星排他地接收的信号计算调整，利用从所述预期位置与不表示无遮挡的天空的所述图像的区域对应的至少一个GNSS卫星接收的信号计算调整，并且比较所述调整。

25.根据权利要求14-24中任何一项的装置，进一步包括：用户接口，用以显示至少与GNSS卫星的预期位置对应的所述图像的部分。

26.根据权利要求14-24中任何一项的装置，进一步包括用户接口，用以显示至少与GNSS卫星的预期位置对应的所述图像的部分，以及，当计算调整时，接收是否包括从任何GNSS卫星接收的信号的用户选择。

27.根据权利要求14-24中任何一项的装置，进一步包括：GNSS接收器，其响应于在所述天线接收的来自GNSS卫星的信号，从被所述比较器分类为可用的信号计算调整。

28.根据权利要求27的装置，其中所述天线是所述GNSS接收器的组成部分。

29.根据权利要求27的装置，进一步包括定位和定向系统，用以向所述比较器提供指示所述成像器的朝向的数据。