CN101185008A - 卫星定位系统中使用距变率量测确认位置的方法和装置 - Google Patents

卫星定位系统中使用距变率量测确认位置的方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN101185008A
CN101185008A CNA2006800191125A CN200680019112A CN101185008A CN 101185008 A CN101185008 A CN 101185008A CN A2006800191125 A CNA2006800191125 A CN A2006800191125A CN 200680019112 A CN200680019112 A CN 200680019112A CN 101185008 A CN101185008 A CN 101185008A
Authority
CN
China
Prior art keywords
apart
range
variability
satellites
poor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2006800191125A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101185008B (zh
Inventor
弗兰克·范迪格伦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Global Locate Inc
Original Assignee
Global Locate Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Global Locate Inc filed Critical Global Locate Inc
Publication of CN101185008A publication Critical patent/CN101185008A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101185008B publication Critical patent/CN101185008B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42—Determining position
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/03—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers
    • G01S19/05—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers providing aiding data
    • G01S19/06—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers providing aiding data employing an initial estimate of the location of the receiver as aiding data or in generating aiding data
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/24—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
    • G01S19/25—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system involving aiding data received from a cooperating element, e.g. assisted GPS
    • G01S19/254—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system involving aiding data received from a cooperating element, e.g. assisted GPS relating to Doppler shift of satellite signals

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

本发明公开了一种卫星定位系统中使用距变率量测确认初始位置的方法和装置。在一个实施例中，在远端接收器获得关于多个卫星的距变率测量值。使用初始位置计算出关于多个卫星的期望距变率。使用所述距变率计算出单差。使用所述期望距变率计算出期望的单差。计算出所述单差和所述期望单差之间的单差余值。将所述单差余值与阈值比较。如果每个单差余值的绝对值都小于或等于所述阈值，则认为所述初始位置有效。有效的初始位置可用于确定伪距整数部分。

Description

卫星定位系统中使用距变率量测确认位置的方法和装置
技术领域
本发明涉及卫星定位系统，更具体地说，涉及一种卫星定位系统中使用距变率量测(range-rate measurement)确认位置的方法和装置。
背景技术
卫星定位系统(SPS)接收器使用来自多个卫星的测量数据计算位置。SPS接收器通常通过计算从卫星发射的信号的发送时间和由地球上或靠近地球的接收器接收到的该信号的接收时间之间的时延(time delay)来确定其所在位置。上述时延与光速的乘积给出了从接收器到位于所述接收器范围内的每个卫星之间的距离。典型的卫星定位系统包括全球定位系统(GPS)、欧洲伽利略(GALILEO)系统和俄罗斯全球导航卫星定位系统(GLONASS)。
在GPS中，具有商业用途的每个信号使用由唯一的伪随机噪声(PN)码(即粗捕获(C/A)码)定义的具有1.023MHz扩展率的直序扩频信号。每个PN码双相调制1575.42MHz的载波信号(即L1载波)并唯一地标识特定卫星。PN码序列长度是1023个码片(chip)，对应于1毫秒时间段。1023个码片的一个循环周期被称为一个PN帧或PN元。
GPS接收器通过比较接收到的PN码信号序列和内部生成时的PN码信号序列之间的时移(time shifts)来确定信号的发射和接收之间的时延。测量所得的时延被称为“亚毫秒伪距”，因为已知所述时延以1毫秒PN帧边界为模。如果针对特定卫星标识出了数据位边缘(date bit edges)，则已知该伪距以数据位周期为模，例如在当前的GPS系统中数据位周期为20ms。不同的卫星导航系统，以及GPS系统中将有的变化可提供不同的数据位周期。一般而言，如果已知伪距以N ms为模，则将其称做“分数伪距(fractional pseudorange)”。通过求解与每个卫星的每次时延相关联的毫秒的整数位，便可获得真正的、准确的伪距。一组4个伪距，加上已知的GPS信号发送的绝对时间和与这些绝对时间相关的卫星位置，足以用于求出GPS接收器的位置。为了确定在发送时GPS卫星的位置，进而确定GPS接收器的位置，发送(或接收)的绝对时间时是必需的。
因此，每个GPS卫星广播卫星轨道模型和时钟数据作为卫星导航电文(satellite navigation message)。该卫星导航电文是50位每秒(bps)的数据流，所述数据流以2为模加入PN码，且位边界(bit boundary)与PN帧的头部对准。每个数据位周期(20毫秒)有20个PN帧。卫星导航电文包括卫星定位数据，又称做“星历(ephemeris)”数据，其用于标识卫星和它们的轨道，以及与卫星信号相关的绝对时间信息(在此称做“GPS系统时间”)。GPS系统时间信息采用第二星期信号(week signal)的形式，被称做星期时间(TOW)。这一绝对时间信号允许接收器明确地确定每个接收到的信号分别何时由各个卫星发送的时间标签。
GPS卫星以约3.9km/s的速率移动，这样从地面上看，卫星的距离最大以±800m/s改变。绝对定时误差导致针对每个毫秒的定时误差有高达0.8m的距离误差。这些距离误差在GPS接收器位置上产生类似的尺寸误差。因此，针对大约10m的位置精度，10ms的绝对时间精度已经足够。多于10ms的绝对时间误差将导致很大的位置误差，因此典型的GPS接收器所需的绝对时间要具有大约10毫秒的精度或更好的精度。
与GPS定位密切相关的另一时间参数是在用于测量亚毫秒伪距的时间基准中的亚毫秒偏移量。这个偏移量平等地影响所有的测量，并因此被称作“共模误差”。该共模误差不能与绝对时间误差混淆。如上所述，1毫秒的绝对误差导致高达0.8m的距离误差，而1微秒的绝对误差将导致小于1毫米的难以察觉的距离误差。然而，1微秒的共模误差导致的误差为1微秒的伪距与光速的乘积(也就是300米)。共模误差对伪距计算具有很大的影响，而且实际上很难校准共模误差。因此，一旦在特定的接收器测得的伪距数量足够多时，传统的GPS接收器把共模误差当作未知的，并将其和位置一起求解。
传统地，求解伪距的整数部分(“整数模糊度算法(integer ambiguityresolution)”)的过程一般要求针对唯一定义的整数，接收器位置的初始估计值与接收器的实际位置足够接近。特别地，初始估计位置在实际位置的150km范围以内，便可实现整数的明确求解。在某些例子中，接收器的初始位置估计的唯一选择是最近计算出的位置，其存储在位置高速缓冲存储器内。例如，接收器可能不能与可提供位置估计的任何外部源(如移动电话网络)通信。然而，如果接收器已从上一次计算的位置移动超出了150km，则算出的伪距整数将不再可靠。如果某位置是使用具有不正确的整数的伪距计算出来的，则这个位置是无效的。
因此，在这个技术领域中需要有一种在卫星定位系统中确认位置的方法和系统。
发明内容
本发明公开了远端接收器定位的方法和装置。在一个实施例中，测量从远端接收器到多个卫星的分数伪距。在远端接收器处获得初始位置。例如，可选择存储在远端接收器的位置高速缓冲存储器中的最新计算的位置作为初始位置。使用分数伪距和初始位置可计算出远端接收器的位置。在远端接收器处可获得关于卫星的距变率测量值。计算出的位置使用距变率测量值来确认是否有效。
在另一个实施例中，测量从远端接收器到多个卫星的分数伪距。在远端接收器处获得初始位置。例如，可选择存储在远端接收器的位置高速缓冲存储器中的最新计算的位置作为初始位置。在远端接收器处可获得关于多个卫星的距变率测量值。使用该距变率测量值来确认初始位置是否有效。响应该初始位置被认为有效，使用分数伪距和该初始位置计算出远端接收器的位置。特别地，如果该初始位置被认为是有效的，则可使用该初始位置来确定分数伪距的整数部分。
附图说明
因此，通过参照实施例和用于描述某些实施例的附图，对以上简要介绍的本发明进行更详细的描述的方式，可以进一步理解本发明的上述各种特征。需要注意的是，虽然附图仅仅描述了本发明的典型实施例，但不能因此被看作是本发明范围的限定，本发明也可允许其它等效实施例。
图1是描绘定位系统实施例的典型框图；
图2是根据本发明实施例用于描述远端接收器的定位位置的方法的典型流程图；
图3是根据本发明实施例用于描述在远端接收器确认初始位置的方法的典型流程图；
图4是根据本发明实施例用于描述在远端接收器确认位置的方法400的典型流程图；以及
图5是根据本发明实施例用于描述定位远端接收器的位置的方法500的典型流程图。
为了便于理解，在此使用同一参考数字以指定所有附图共用的同一部件。
具体实施方式
本发明公开了一种在卫星定位系统(SPS)中使用距变率量测确认位置的方法和系统。本领域技术人员知悉，本发明可使用“可定位的”不同类型的移动或无线设备，如移动电话、寻呼机、膝上型电脑、个人数字助理(PDAs)，以及本领域其它已知无线设备。一般地，可定位移动设备中包括有处理卫星定位系统(SPS)的卫星信号的功能以实现定位。
图1是描绘定位系统100的典型框图。系统100包括远端接收器102和服务器108。设置远端接收器102从卫星群集中的多个卫星112接收卫星信号。远端接收器102处理接收到的信号以生成与卫星112相关的卫星测量数据(例如，伪距、距变率测量值)。在一个实施例中，远端接收器102接收来自服务器108的辅助数据。远端接收器102可通过无线网络110、有线网络111、或两者的结合与服务器108通信。特别地，可设置远端接收器102用于与有线网络111的直接通信或用于通过计算机113的间接通信。无线网络110可包括本领域中已知的任何类型的无线网络，如移动电话网络。有线网络111可包括本领域中已知的任何类型的有线网络，如因特网。
远端接收器102可使用该辅助数据以协助获得卫星信号和/或计算位置。该辅助数据可包括卫星位置信息(例如，星历数据或其它类型的卫星轨道模型)、期望得到的码相、期望得到的多普勒模型、伪距模型和本领域已知的类似的辅助数据以及这些数据的组合。在一个实施例中，远端接收器102使用卫星测量数据和辅助数据来计算其自身的位置。这样的设置类似于工业标准“基于移动基站(Mobile Station Based)”模式，但是与该标准的不同之处在于，其无需来自服务器的初始位置。远端接收器对初始位置的管理是本发明的一部分。在另一实施例中，远端接收器102将卫星测量数据发送到服务器108且由服务器108计算远端接收器的位置(例如，移动基站辅助或MS-辅助的配置)。
虽然示出的定位系统100为具有服务器的辅助GPS(A-GPS)系统，需要了解的是，远端接收器102可在不接收来自服务器108的辅助数据的情况下自主运行。更确切地说，在另一实施例中，远端接收器102和服务器108之间没有通信，并且远端接收器102不接收辅助数据。替代地，远端接收器102通过解码卫星信号接收卫星位置信息，并使用众所周知的解码方法恢复卫星导航数据。接着远端接收器102使用卫星测量数据和卫星导航数据计算其自身的位置。
在一个实施例中，远端接收器102包括卫星信号接收器104、无线收发器106、处理器122、支持电路124、通信收发器107和存储器120。卫星信号接收器104使用天线116接收来自卫星112的卫星信号。卫星信号接收器104可包括传统的A-GPS接收器。2007年9月17日公告的美国专利6453237公开了一种典型的A-GPS接收器，在此全文引用以作参考。无线收发器106通过天线118接收来自无线通信网络110的无线信号。通信收发器107可包括调制解调器或其它相似部件以用于与有线网络111直接通信，或可包括一系列收发器或其它相似部件以用于与计算机113通信。虽然示出的远端接收器102具有无线收发器和通信收发器两者，本领域技术人员应知悉，可设置远端接收器102使之仅具有无线收发器106或仅具有通信收发器107。卫星信号接收器104、无线收发器106和通信收发器107可由处理器122控制。为了通过举例来达到清楚解释的目的，示出的远端接收器102为辅助-SPS接收器。然而，本领域技术人员知悉，在此描述的本发明可在传统的自主SPS接收器中使用(例如，不具备无线收发器或通信收发器的接收机)。
处理器122可包括微处理器、指令表处理器(举例来说，微控制器)、或本领域已知的其它类型的处理元件。处理器122与存储器120和支持电路124相连。存储器120可为随机存取存储器、只读存储器、可移动存储、硬盘存储或这些存储设备的任意组合。存储器120可用于存储最近计算出的位置(“位置高速缓冲存储器130”)的高速缓存。在此描述的各种过程和方法可通过处理器122执行存储在存储器120中的软件来实现。或者，这些过程和方法可使用专门的硬件(如特定用途集成电路(ASIC))来执行，或由硬件和软件的结合来执行。支持电路124包括传统的高速缓冲存储器、电源、时钟电路、数据寄存器、I/O电路和相似设备以方便远端接收器102的运行。
卫星导航数据，如至少用于卫星112的星历数据，可由跟踪站网络(“参考网络114”)收集。参考网络114可包括多个跟踪站，用于收集来自卫星群集中所有卫星的卫星导航数据，或者只包括有少数跟踪站或单个跟踪站，用于仅收集世界上特定区域的卫星导航数据。2002年6月25日公告的美国专利6411892公开了一种用于收集和分布星历的典型系统，在此全文引用以作参考。参考网络114可向服务器108提供收集到的卫星导航数据。
图2是根据本发明实施例用于描述定位远端接收器的位置的方法200的典型流程图。所述方法200始于步骤202。在步骤204中，从远端接收器102到多个卫星(卫星112)的分数伪距被测得。在一个实施例中，通过测量接收器102处的亚毫秒伪距来获得分数伪距。在另一实施例中，通过同步到导航数据位边缘来获得分数伪距(例如，在GPS中，每20毫秒出现一次导航数据位边缘)。通过标识导航数据位边缘，可确定伪距以导航数据位周期为模(举例来说，在GPS中以20毫秒为模，以提供亚20毫秒伪距)。在又一实施例中，分数伪距可从用于某些卫星的亚毫秒伪距中获得，并以这些数据位周期为模用于其它卫星。在步骤206，获得远端接收器102的初始位置。例如，远端接收器102可将一个或多个最近计算的位置存储到存储器120中(举例来说，位置高速缓冲存储器130)。这些位置中最新的一个可选择用作初始位置。在步骤208，可在远端接收器102获得距变率测量值以确认步骤206中获得的初始位置是否有效。使用距变率测量值确认位置的典型过程将参照下图3和4给出描述。
在步骤210，对于初始位置是否有效做出判定。在步骤210中执行的确认过程用于判定初始位置是否位于远端接收器的实际位置的150km以内(举例来说，半个PN码元)。如果是，可使用该初始位置确定分数伪距的整数部分。如果不是，所述初始位置不能用于精确确定分数伪距的整数部分。这样的话，如果在步骤210初始位置被认为是有效的，方法200将进行到步骤212。在步骤212，可使用在步骤206获得初始位置求出伪距的整数部分。如果在步骤210初始位置被认为是无效的，方法将进行到步骤214。在步骤214，在不使用初始位置的情况下求出伪距整数部分。2004年5月11日公告的美国专利6734821公开了一种无需使用初始位置执行的整数部分模糊典型计算方法，在此全文引用以作参考。然而，如美国专利6734821所述，为了求出该整数部分而不使用150km内的初始位置，需要使用4个以上的分数伪距测量值。相反地，在步骤212，对于使用初始位置确定的整数部分，仅仅使用三个或四个伪距可对其进行确定。在某些情况下，远端接收器102不能接收多于4个卫星信号用于计算伪距(举例来说，低信噪比环境)。这样，如果可能的话，优选在步骤212使用初始位置求解伪距整数部分。
在步骤216，远端接收器102的位置可使用完整的伪距和导航模型用众所周知的方法计算出来。特别地，在一般卫星导航问题中，存在9个未知量：
三个未知位置：X，Y Z
三个未知速率：
Figure S2006800191125D00071
三个未知时钟：tc，ts，fc
在此，tc是共模定时误差(一般是GPS中的亚毫秒值)，ts是绝对时间标签误差，而fc是远端接收器102内的本机振荡中的频率误差。基于先验信息，可知道或估计出上述变量中的一个或多个(举例来说，如果远端接收器102校准为精确的GPS时间，ts可为已知)。以众所周知的方式，针对伪距和卫星轨道/时钟数据(例如星历)，可以计算出上述未知变量中的一个或多个。
图5是根据本发明实施例用于描述定位远端接收器的位置的方法500的另一实施例的典型流程图。方法500始于步骤502。在步骤504，从远端接收器102到多个卫星的分数伪距被测出(举例来说，亚毫秒伪距、以20毫秒为模的伪距)。在步骤506，获得远端接收器102的初始位置(举例来说，来自位置高速缓冲存储器的位置)。在步骤508，可使用初始位置计算出伪距整数部分。在步骤510，使用整个伪距和上述导航模型计算出远端接收器102的位置。在步骤512，可在远端接收器102获得距变率测量值，用于确认步骤510中计算出的位置。使用距变率测量值确认位置的典型过程参考下图3和4所示。在步骤514，判定计算出的位置是否有效。如果有效，方法500结束于步骤518。否则，方法500前进到步骤516。在步骤516，不使用初始位置直接计算出伪距整数部分，并且使用所述伪距再次计算远端接收器102的位置。接着方法500结束于步骤518。
图3是根据本发明实施例用于描述确认远端接收器的位置的方法300的典型流程图。方法300可在图2中的定位方法200的步骤208执行以确认初始位置，还可在图5的定位方法的步骤512执行以确认计算出的位置。方法300始于步骤302。在步骤304，可在远端接收器102获得关于卫星112的距变率测量值。针对特定卫星j的距变率表示为
Figure S2006800191125D00081
在本发明的一个实施例中，可通过获得关于卫星112的多普勒测量值以获得距变率测量值。多普勒测量可由卫星信号接收器104以众所周知的方式做出。或者，可通过计算两个不同的时间测量得到的分数伪距组的差值来获得距变率测量值(即，通过计算伪距的变化速率或“伪距率”来获得)。
在步骤306，使用步骤305中获得的位置计算期望的距变率。例如，在步骤305获得的位置可为在图2的步骤206获得的初始位置或在图5的步骤510获得的计算出的位置。期望的距变率可基于在两个不同的时间获得的位置，通过计算卫星112的预期伪距组的差值来计算出。在初始位置Pi计算出的针对特定卫星j的期望距变率可表示为
Figure S2006800191125D00082
在步骤308，从卫星112中选择参考卫星，用于单差(single-difference)计算。在一个实施例中，选择具有最大信噪比的卫星作为参考卫星。下标0用于表示参考距变率测量值和参考期望距变率。这样的话，参考距变率测量值表示为
Figure S2006800191125D00091
参考期望距变率表示为
Figure S2006800191125D00092
在步骤310，计算参考卫星的距变率测量值和其余卫星的距变率测量值之间的单差。单差表示为德尔塔符号(Δ)，在下面用于表示
Figure S2006800191125D00093
(第j个距变率测量值)和
Figure S2006800191125D00094
(参考卫星的距变率测量值)之间的差值。这样的话，测得的第j个卫星的距变率单差可表示为：
Δ ρ . j = ρ . j - ρ . 0 .
在步骤312，计算出参考卫星的期望距变率和其余卫星的期望距变率之间的单差。第j个卫星的期望距变率单差可表示为：
Δ ρ . j i = ρ . j i - ρ . 0 i .
在步骤314，计算出单差余值(single-difference residuals)。针对第j个卫星(dj)的单差余值可表示为
d j = Δ ρ . j - Δ ρ . j . i
在步骤316，每个单差余值与阈值比较，判定每个单差余值是否满足阈值。在一个实施例中，将每个单差余值的绝对值(单位为米/秒)与阈值比较。例如，可制定20米/秒(m/s)的阈值，对应于实际位置和初始位置之间大约100km的误差。如果选择数量(举例来说，至少一个)的单差余值的绝对值大于阈值(举例来说，20m/s)，则该位置被认为是无效的。相反地，如果选择数量(举例来说，所有的)的单差余值的绝对值小于阈值，则该位置被认为是有效的。同样的，如果远端接收器在移动，则每次距变率测量中可能存在不期望有的偏差。20m/s的阈值对应于大约72km/h的速度。这样的话，如果远端接收器102的速度是未知的且高于72km/h，则在步骤316完成的检测结果将是模糊的(例如，初始位置可能有效，但是由于远端接收器102的速度未知，将生成错误警报)。在这个例子中，这个问题这样来解决：使用距变率测量重新计算速度，直到速度已知是小于20m/s。需要了解的是，可选择其它小于20m/s或更加保守的阈值。
在步骤316如果单差余值满足阈值，方法300前进到步骤318，在此该位置被标记为有效。如果单差余值不满足阈值，方法300前进到步骤320，在此该位置被标记为无效。方法300结束于步骤322。
图4是根据本发明实施例用于描述确认远端接收器处的位置的方法400的典型流程图。方法400可在图2的定位方法200的步骤208执行以确认初始位置，在图5的定位方法500的步骤512执行以确认计算出的位置。方法400始于步骤402。在步骤404，在远端接收器102获得关于卫星112的距变率测量值。如上所述，可通过获取多普勒测量制或测量伪距变化率获得该距变率。在步骤410，使用在步骤406获得的位置和在步骤408获得的时钟误差数据计算期望的距变率。例如，在步骤406获得的位置可以是在图2的步骤206获得的初始位置，或在图5的步骤510获得的计算出的位置。在步骤408获得的时钟误差数据包括卫星信号接收器104中的时钟频率和卫星112中的时钟频率之间的相对时钟误差差值。时钟误差数据对于远端接收器102来说，可以是从在先计算出的有效位置和速率中已经知悉的。
在步骤412，可通过求出在步骤410计算的期望距变率和在步骤404获得的测量的距变率之间的差值来获得距变率余值。既然时钟误差为已知，在图3方法300中执行的单差计算是不必要的。在步骤414，将每个距变率余值与阈值比较，并判定是否每个距变率均满足阈值。在一个实施例中，如果选择数量(举例来说，至少一个)的距变率余值的绝对值大于阈值，则该位置被认为是无效的。相反地，如果选择数量(举例来说，所有的)的距变率余值的绝对值小于阈值，则该位置被认为是有效的。如果在步骤414距变率余值满足阈值，方法400前进到步骤416，在此这个位置标记为有效。否则，方法400前进到步骤418，在此该位置被标记为无效。方法400结束于步骤420。
在前述的讨论中，本发明是结合美国全球定位系统(GPS)中的应用来描述的。显而易见地，这些方法同样可以用于类似的卫星系统，特别是俄国GALILEO系统，这些系统的相互组合、以及这些系统和其它提供类似信号的卫星的组合，如提供GPS-类似信号的广域增强系统和SBAS。在此使用的术语“GPS”包括可选的卫星定位系统，包括俄国GLONASS系统、欧洲GALILEO系统、WAAS系统和SBAS系统，以及它们的组合。
虽然前面直接描述了本发明的实施例，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可设计本发明的其它的和进一步的实施例，本发明的范围由后面的权利要求限定。

Claims (28)

1.一种定位远端接收器的位置的方法，其特征在于，包括：
测量从所述远端接收器到多个卫星的分数伪距；
获取所述远端接收器处的初始位置；
使用所述分数伪距和所述初始位置计算所述远端接收器的位置；
获取所述远端接收器处关于所述多个卫星的距变率测量值；以及
使用所述距变率测量值确认所述位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述远端接收器的存储器中获得所述初始位置，所述存储器中存储有至少一个最新计算出的位置。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取距变率测量值的步骤包括：
获取关于所述多个卫星的多普勒测量值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取距变率测量值的步骤包括：
在另一时间测量从所述远端接收器到多个卫星的其它分数伪距；以及
计算所述分数伪距和所述其它分数伪距之间的差值以生成所述距变率测量值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确认的步骤包括：
使用所述位置计算关于所述多个卫星的期望距变率；
使用所述距变率测量值计算单差；
使用所述期望距变率计算期望单差；
计算所述单差和所述期望单差之间的单差余值；以及
将所述单差余值与阈值比较。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述比较的步骤包括：
判定每个所述单差余值的绝对值是否满足所述阈值。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，进一步包括：
标识所述位置有效以响应每个所述单差余值的绝对值小于所述阈值；以及
标识所述位置无效以响应所述单差余值中的至少一个的绝对值大于所述阈值。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述计算所述单差和计算所述期望单差的步骤包括：
从所述多个卫星中选择参考卫星，在所述距变率测量值和所述参考距变率中，所述参考卫星分别具有相关的参考距变率测量值和参考期望距变率；
计算所述参考距变率测量值和其余的每个所述距变率测量值之间的差值以计算所述单差；以及
计算所述参考期望距变率和其余的每个所述期望距变率之间的差值以计算所述期望单差。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述参考卫星在所述远端接收器上的信噪比大于所述多个卫星中其余任何一个卫星的信噪比。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确认的步骤包括：
使用所述位置和时钟误差数据计算关于所述多个卫星的期望距变率；
计算所述距变率测量值和所述期望距变率之间的距变率余值；以及
将所述距变率余值与阈值比较。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述比较的步骤包括：
判定每个所述距变率余值的绝对值是否满足所述阈值。
12.根据权利要求11所述方法，其特征在于，进一步包括：
标识所述位置有效以响应每个所述距变率余值的绝对值均小于所述阈值；以及
标记所述位置无效以响应所述距变率余值的至少一个的绝对值大于所述阈值。
13.根据权利要求1所述方法，其特征在于，计算所述位置的步骤包括：
使用所述初始位置确定所述分数伪距的整数部分。
14.一种定位远端接收器的位置的方法，其特征在于，包括：
测量从所述远端接收器到多个卫星的分数伪距；
或缺所述远端接收器处的初始位置；
获取所述远端接收器处关于所述多个卫星的距变率测量值；
使用所述距变率测量值确认所述初始位置；以及
作为对所述初时位置有效的响应，使用所述分数伪距和所述初始位置计算所述远端接收器的位置。
15.根据权利要求14所述方法，其特征在于，从所述远端接收器的存储器中获得所述初始位置，所述存储器中存储有至少一个最新计算出的位置。
16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述获取距变率测量值的步骤包括：
获取关于所述多个卫星的多普勒测量值。
17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述获取距变率测量值的步骤包括：
在另一时间测量从所述远端接收器到多个卫星的其它分数伪距；以及
计算所述分数伪距和所述其它分数伪距的差值以生成所述距变率测量值。
18.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述确认的步骤包括：
使用所述初始位置计算关于所述多个卫星的期望距变率；
使用所述距变率测量值计算单差；
使用所述期望距变率计算期望单差；
计算所述单差和所述期望单差之间的单差余值；以及
将所述单差余值与阈值比较。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述比较的步骤包括：
判定每个所述单差余值的绝对值是否满足所述阈值。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，进一步包括：
标识所述初始位置有效以响应每个所述单差余值的绝对值小于所述阈值；以及
标识所述初始位置无效以响应所述单差余值中的至少一个的绝对值大于所述阈值。
21.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，计算所述单差和计算所述期望单差的步骤包括：
从所述多个卫星中选择参考卫星，在所述距变率测量值和所述参考距变率中，所述参考卫星分别具有相关的参考距变率测量值和参考期望距变率；
计算所述参考距变率测量值和其余的每个所述距变率测量值之间的差值以计算所述单差；以及
计算所述参考期望距变率和其余的每个期望距变率之间的差值以计算所述期望单差。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述参考卫星在所述远端接收器上的信噪比大于所述多个卫星中其余任何一个卫星的信噪比。
23.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述确认的步骤包括：
使用所述初始位置和时钟误差数据计算关于所述多个卫星的期望距变率；
计算所述距变率测量值和所述期望距变率之间的距变率余值；以及
将所述距变率余值与阈值比较。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述比较的步骤包括：
判定每个所述距变率余值的绝对值是否满足所述阈值。
25.根据权利要求24所述方法，进一步包括：
标识所述初始位置有效以响应所述距变率余值的每一个的绝对值均小于所述阈值；以及
标记所述初始位置无效以响应所述距变率余值的至少一个的绝对值大于所述阈值。
26.根据权利要求14所述方法，其特征在于，计算所述位置的步骤包括：
使用所述初始位置确定所述分数伪距的整数部分。
27.一种用于定位的装置，其特征在于，包括：
卫星信号接收器，用于测量多个卫星的分数伪距以及用于获取关于所述多个卫星的距变率测量值；
存储器，用于存储初始位置；以及
处理器，用于使用所述分数伪距和所述初始位置计算位置，以及使用所述距变率测量值确认所述位置。
28.一种用于定位的装置，其特征在于，包括：
卫星信号接收器，用于测量多个卫星的分数伪距以及用于获取关于所述多个卫星的距变率测量值；
存储器，用于存储初始位置；以及
处理器，用于使用所述距变率测量值确认所述初始位置，以及在所述初时位置有效时使用所述分数伪距和所述初始位置计算位置。
CN2006800191125A 2005-06-01 2006-05-26 卫星定位系统中使用距变率量测确认位置的方法和装置 Expired - Fee Related CN101185008B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/142,824 US7522098B2 (en) 2005-06-01 2005-06-01 Method and apparatus for validating a position in a satellite positioning system using range-rate measurements
US11/142,824 2005-06-01
PCT/US2006/020568 WO2006130515A2 (en) 2005-06-01 2006-05-26 Method and apparatus for validating a position in a satellite positioning system using range-rate measurements

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101185008A true CN101185008A (zh) 2008-05-21
CN101185008B CN101185008B (zh) 2011-01-26

Family

ID=37482194

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2006800191125A Expired - Fee Related CN101185008B (zh) 2005-06-01 2006-05-26 卫星定位系统中使用距变率量测确认位置的方法和装置

Country Status (6)

Country Link
US (3) US7522098B2 (zh)
EP (1) EP1891458B1 (zh)
KR (1) KR101000984B1 (zh)
CN (1) CN101185008B (zh)
HK (1) HK1121808A1 (zh)
WO (1) WO2006130515A2 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101799529A (zh) * 2008-08-20 2010-08-11 精工爱普生株式会社 初始位置确定方法、定位方法及定位装置
CN102753990A (zh) * 2010-05-06 2012-10-24 联发科技股份有限公司 用于加速首次定位时间的方法及相关装置
CN113281796A (zh) * 2021-07-23 2021-08-20 腾讯科技（深圳）有限公司 位置确定方法、速度确定方法、装置、设备和存储介质

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006038734A (ja) * 2004-07-29 2006-02-09 Seiko Epson Corp 測位システム、端末装置、端末装置の制御方法、端末装置の制御プログラム、端末装置の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体
US7522098B2 (en) * 2005-06-01 2009-04-21 Global Locate, Inc. Method and apparatus for validating a position in a satellite positioning system using range-rate measurements
US8370063B2 (en) 2008-10-29 2013-02-05 Telenav, Inc. Navigation system having filtering mechanism and method of operation thereof
US8035557B2 (en) * 2008-11-24 2011-10-11 Andrew, Llc System and method for server side detection of falsified satellite measurements
JP2010203959A (ja) * 2009-03-04 2010-09-16 Seiko Epson Corp 初期位置決定方法、位置算出方法及び位置算出装置
JP5760001B2 (ja) 2009-11-17 2015-08-05 トプコン ポジショニング システムズ， インク． 全地球的航法衛星システム受信機における異常測定値の検出および補正ならびにアンビギュイティの決定
GB2516576B (en) 2011-01-05 2015-05-20 Cambridge Silicon Radio Ltd Location Fix From Unknown Position
GB201100114D0 (en) * 2011-01-05 2011-02-16 Cambridge Silicon Radio Ltd Determing positiion
GB2491549A (en) 2011-01-05 2012-12-12 Cambridge Silicon Radio Ltd Satellite subset selection
GB2487348B (en) 2011-01-05 2018-10-03 Qualcomm Technologies Int Ltd Calculation of location in a satellite navigation system with extended convergence zone
US9164179B2 (en) 2012-11-01 2015-10-20 Google Technology Holdings LLC Systems and methods for generating compensated speed values for doppler-enabled device
TWI451115B (zh) * 2012-12-05 2014-09-01 Inst Information Industry 衛星定位方法、衛星虛擬距離計算裝置及其衛星虛擬距離計算方法
EP2806291A1 (en) * 2013-05-24 2014-11-26 O2 Micro, Inc. Method and apparatus for evaluating satellite positioning quality
CN104181555A (zh) * 2013-05-24 2014-12-03 凹凸电子（武汉）有限公司 卫星定位的定位质量判断方法和接收机
EP3032279B1 (en) 2014-12-08 2019-03-20 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Pseudorange determinator, method for providing a pseudorange information and computer program
US11428822B2 (en) 2016-12-01 2022-08-30 Google Llc Methods and systems for location determination
CN112105957A (zh) * 2018-05-18 2020-12-18 瑞典爱立信有限公司 用于处置参考站的gnss参考系信息的方法
JP2021071345A (ja) * 2019-10-30 2021-05-06 セイコーエプソン株式会社 半導体ｉｃ、電子機器及び測位方法
US20220196850A1 (en) * 2020-12-18 2022-06-23 Albora Technologies Limited Time free position determination of a roving receiver using a reference receiver

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5488378A (en) * 1993-12-28 1996-01-30 Rockwell International Corporation Method and apparatus for determining positions on the earth corresponding to an observed rate of change of satellite range
US5552794A (en) * 1994-04-29 1996-09-03 Rockwell International Corporation Position estimation using satellite range rate measurements
DE69420418T2 (de) * 1994-11-29 2000-05-25 Zanavy Informatics Kk Navigationssystem mit Umschaltung, wenn ein Radiosignal nicht empfangen werden kann
US6108365A (en) * 1995-05-05 2000-08-22 Philip A. Rubin And Associates, Inc. GPS data access system
US6118808A (en) * 1996-07-12 2000-09-12 General Electric Company GPS receiver with efficient signal acquisition
US6078284A (en) * 1996-09-30 2000-06-20 Qualcomm Incorporated Passive position determination using two low-earth orbit satellites
US6327534B1 (en) * 1996-09-30 2001-12-04 Qualcomm Incorporated Unambiguous position determination using two low-earth orbit satellites
US6107959A (en) * 1996-09-30 2000-08-22 Qualcomm Incorporated Positioning determination using one low-Earth orbit satellite
US6313786B1 (en) * 1998-07-02 2001-11-06 Snaptrack, Inc. Method and apparatus for measurement processing of satellite positioning system (SPS) signals
US6137441A (en) * 1998-09-09 2000-10-24 Qualcomm Incorporated Accurate range and range rate determination in a satellite communications system
US6453237B1 (en) * 1999-04-23 2002-09-17 Global Locate, Inc. Method and apparatus for locating and providing services to mobile devices
US6665612B1 (en) * 2000-08-29 2003-12-16 Sirf Technology, Inc. Navigation processing for a satellite positioning system receiver
US6417801B1 (en) * 2000-11-17 2002-07-09 Global Locate, Inc. Method and apparatus for time-free processing of GPS signals
US6670916B2 (en) * 2002-02-19 2003-12-30 Seiko Epson Corporation Method and system for position calculation from calculated time
JP2003255040A (ja) 2002-02-28 2003-09-10 Sony Corp Ｇｐｓ受信機および受信方法
CN1267745C (zh) * 2002-06-26 2006-08-02 中国科学院武汉物理与数学研究所 一种短基线dgps定位中初始化整周模糊度的方法
US7133772B2 (en) * 2002-07-30 2006-11-07 Global Locate, Inc. Method and apparatus for navigation using instantaneous Doppler measurements from satellites
US7053826B1 (en) * 2005-02-03 2006-05-30 Eride, Inc. Extended range high sensitivity SPS positioning receiver
US7522098B2 (en) * 2005-06-01 2009-04-21 Global Locate, Inc. Method and apparatus for validating a position in a satellite positioning system using range-rate measurements

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101799529A (zh) * 2008-08-20 2010-08-11 精工爱普生株式会社 初始位置确定方法、定位方法及定位装置
CN101799529B (zh) * 2008-08-20 2013-09-11 精工爱普生株式会社 初始位置确定方法、定位方法及定位装置
CN102753990A (zh) * 2010-05-06 2012-10-24 联发科技股份有限公司 用于加速首次定位时间的方法及相关装置
CN113281796A (zh) * 2021-07-23 2021-08-20 腾讯科技（深圳）有限公司 位置确定方法、速度确定方法、装置、设备和存储介质
CN113281796B (zh) * 2021-07-23 2021-10-15 腾讯科技（深圳）有限公司 位置确定方法、速度确定方法、装置、设备和存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
HK1121808A1 (en) 2009-04-30
KR20080020653A (ko) 2008-03-05
US7944394B2 (en) 2011-05-17
US7522098B2 (en) 2009-04-21
CN101185008B (zh) 2011-01-26
WO2006130515A3 (en) 2007-02-15
US20090174598A1 (en) 2009-07-09
EP1891458B1 (en) 2011-10-19
EP1891458A4 (en) 2010-09-22
EP1891458A2 (en) 2008-02-27
US20110199258A1 (en) 2011-08-18
US20060273954A1 (en) 2006-12-07
US8581779B2 (en) 2013-11-12
KR101000984B1 (ko) 2010-12-13
WO2006130515A2 (en) 2006-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101185008B (zh) 卫星定位系统中使用距变率量测确认位置的方法和装置
CN101600970B (zh) 组合测量值并判定时钟偏移
CN101142495B (zh) 一种应用于增强型自主gps的方法和装置
US7987048B2 (en) Method and apparatus for computing position using instantaneous doppler measurements from satellites
US7940214B2 (en) Method and apparatus for determining absolute time-of-day in a mobile-assisted satellite positioning system
CN100401093C (zh) 适用于混合定位系统确定误差估计的方法和装置
US20130016005A1 (en) Accuracy Assessment in Assisted GPS Positioning
US8054222B2 (en) Method and apparatus for combining measurements and determining clock offsets between different global navigation satellite systems
US6958726B1 (en) Method and apparatus for adjusting acquisition assistance data received by a mobile receiver from a server
CN101595393A (zh) 基于ms的agps系统中的sbas修正信息
KR101638210B1 (ko) 이동 수신기에 의해, 위성으로부터의 확산 스펙트럼 신호의 획득을 최적화하는 방법
US20060001570A1 (en) Method and apparatus for location-based triggering in an assisted satellite positioning system
JP6768532B2 (ja) 位置測位システム及び位置測位方法
WO2005057946A2 (en) Excess delay estimation using total received power
CN112213749A (zh) 一种实现基于卫星定位的终端设备低功耗工作的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 1121808

Country of ref document: HK

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: GR

Ref document number: 1121808

Country of ref document: HK

C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20110126

Termination date: 20140526