CN107110974B - 导航系统和用于对车辆进行导航的方法 - Google Patents

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Abstract

一种导航系统，其包括用于确定第一位置的第一导航模块和用于确定第二位置的第二导航模块。所述第一导航模块和所述第二导航模块机械连接，从而使得所述第一位置依赖于所述第二位置。同样，所述第一导航模块和所述第二导航模块可通信地连接以交换包括所述第一位置和所述第二位置中的至少一个的信息。在所述导航系统的运行期间的一时刻处，所述第一导航模块从所述第二导航模块接收所述第二位置并且基于所述第二位置来确定所述第一位置。

Description

导航系统和用于对车辆进行导航的方法
技术领域
本发明大体上涉及全球导航卫星系统(GNSS)，并且更具体地涉及用于获取和/或追踪被环境因素和人造结构阻断的卫星信号的导航系统。
背景技术
诸如全球导航卫星系统(GNSS)这样的导航系统利用对四个或者更多个导航卫星的视线(LOS)来提供位置和时间信息。尽管需要四个卫星才能正常操作，但是在一个变量(例如，仰角)已知或者不相关的情况下少于四个卫星也是可能的。导航系统通过在车辆的移动期间追踪卫星信号来对移动车辆提供定位服务。然而，当与发送卫星信号的卫星的LOS被环境特征(诸如，树木、建筑物、或者桥梁)阻断时，车辆的导航系统可能会丢失一个或者多个卫星信号。在丢失对卫星信号的追踪后，在与卫星的LOS恢复时必须重新获取卫星信号。因为待追踪的卫星信号的频率和相位响应于在移动车辆与发送卫星之间的相对位置和/或速度的变化而不断变化并且通常是未知的，所以卫星信号的重新获取是耗时的处理。
一些导航系统使用时间和空间分集来使与LOS阻断有关的问题最小化。例如，在U.S.7,642,957中描述的系统和方法使用两根天线来接收卫星信号，以期望至少一根天线能够接收到“较好”的信号。如U.S.5,886,665所述，另一系统建立本地星座，其中，位置已知的专用收发器将卫星信号转播到信号“较差”的区域。然而，安装和维护这种系统的成本较高，并且这种系统需要使用专用受保护的房产来运行。
如果车辆正在高速移动通过遍布可能会阻断卫星信号的特征的环境，则可能只能在比所需采集时间短的时间内接收到信号。
因此，需要一种由移动车辆的导航系统来使卫星信号的采集时间加快的方法。
发明内容
在全球导航卫星系统(GNSS)应用中，随着时间来追踪由导航系统接收的卫星信号，以提供位置估计结果。通常，导航系统由移动对象(诸如，车辆、船舶、列车、和飞机)使用。如果由于沿着与卫星的视线(LOS)的信号中的一个或者多个被阻断了，导致接收到的信号不足4个，则必须执行可能较漫长的采集处理以重新获取信号。该采集处理确定初始化追踪处理所需的信息，诸如，卫星信号的相位和频率。
本发明的一些实施方式基于导航系统的位置和速度与对卫星信号的追踪相互依赖这个认识。这是因为可以使用对卫星信号的追踪来确定导航信号的位置和速度，而且还可以使用位置和速度来启动追踪。例如，卫星信号的相位是导航系统与卫星之间的距离的一种度量，因此依赖于导航系统的位置、和随着时间变化的唯一限定的其它参数。同样，由于多普勒效应，接收到的卫星信号的频率依赖于导航系统的速度、和根据时间唯一限定的其它参数。
因此，在重新获取信号时，获知导航系统的位置和速度提供了所需要的充足信息以简化采集处理。然而，当卫星信号丢失时，在重新获取信号的未来时间处，导航系统的位置和/或速度是未知的。
本发明的一些实施方式基于如下认识：在地理信息可用(例如，地理信息系统(GIS)数据库的形式)的系统中，可以使用先前的对位置和速度的估计结果来产生对当前时间的位置和速度的估计结果，或者甚至预测未来的位置和速度。例如，在丢失被地理对象阻挡的信号时，可以通过使用关于该对象的特性的地理信息(GI)来预测在LOS恢复的下一个位置处的位置和/或速度。例如，当车辆进入阻挡卫星信号的隧道时，可以使用隧道的长度来预测从隧道重新出来的位置，并且可以使用对该位置的获知来启动对卫星信号的追踪。
另外或者另选地，导航系统可以包括用于确定多个位置的多个导航模块。这对于列车头尾之间的距离可能超过2000米的大型列车更具吸引力。因此，如果一个导航模块的位置和速度是已知的，则能够估计各个导航模块的位置和速度。例如，当第二导航模块仍然具有与卫星的LOS时，如果使多个导航模块充分分离并且机械连接(例如，安装在列车上的不同位置处)，则可以基于第二导航模块的当前位置和/或速度来确定第一导航模块在下一个LOS位置处的位置和/或速度。当可以通过第二导航模块来确定位置时，这种导航系统使得能够继续追踪第一导航模块的位置。
因此，本发明的一种实施方式公开了一种导航系统，该导航系统包括用于确定第一位置的第一导航模块；以及用于确定第二位置的第二导航模块，其中，第一导航模块和第二导航模块机械连接，使得第一位置依赖于第二位置，其中，第一导航模块和第二导航模块通信地连接以交换包括第一位置和第二位置中的至少一个的信息，以及其中，在导航系统的运行期间的一时刻处，第一导航模块从第二导航模块接收第二位置并且基于第二位置来确定第一位置。
本发明的另一实施方式公开了一种用于对车辆进行导航的方法。该方法包括：通过安装在车辆上的第一导航模块来追踪一组卫星信号以确定第一位置；在丢失至少一个卫星信号时，接收由安装在车辆上的第二导航模块确定的第二位置，使得第二导航模块通过车辆的车身与第一导航模块机械连接；以及基于第一导航模块与第二导航模块之间的相对距离和车辆的速度来确定第一位置。
本发明的又一实施方式公开了一种用于在列车轨道上移动的列车的导航系统。该导航系统包括：安装在列车上的用于确定列车的第一位置的第一导航模块；以及安装在列车上的用于确定列车的第二位置的第二导航模块，其中，第一导航模块和第二导航模块通过列车的车身机械连接并且通信地连接以交换操作信息；以及存储具有包括关于列车轨道的信息的地理信息的数据库的非暂时性存储器，其中，第一导航模块和第二导航模块被配置为使用地理信息和操作信息来确定第一位置和第二位置中的至少一个。
附图说明
[图1]
图1是根据本发明的一些实施方式的具有包括多个导航模块的导航系统的列车车厢的示意图。
[图2]
图2是根据本发明的一些实施方式的在城市环境中的配备有多个导航模块的列车的侧视图。
[图3]
图3是根据本发明的一些实施方式的在城市环境中行驶的、采用多个导航模块的列车的俯视图。
[图4]
图4是根据本发明的一些实施方式的用于对车辆进行导航的方法的框图。
[图5A]
图5A是根据本发明的一种实施方式的用于通过使用地理信息数据库来确定位置的方法的框图。
[图5B]
图5B是根据本发明的各种实施方式的基于在导航模块之间的相对距离来确定位置的示意图。
[图5C]
图5C是根据本发明的各种实施方式的基于在导航模块之间的相对距离来确定位置的示意图。
[图5D]
图5D是根据本发明的各种实施方式的基于在导航模块之间的相对距离来确定位置的示意图。
[图5E]
图5E是根据本发明的各种实施方式的基于在导航模块之间的相对距离来确定位置的示意图。
[图6]
图6是根据本发明的一些实施方式的导航模块的不同部件的示意图。
[图7]
图7是离开偏离导航覆盖的具有已知出口点的区域的列车的例示。
[图8]
图8是根据本发明的一种实施方式的用于追踪卫星信号的导航系统的框图。
[图9]
图9是根据本发明的一些实施方式的用于识别阻挡卫星信号的对象的方法的框图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的一些实施方式的采用导航系统100的列车车厢110。导航系统100包括至少两个导航模块135和137和通信链路130。
第一导航模块135用于确定第一位置，例如，第一导航模块的位置和/或设置有第一导航模块的列车的位置。导航系统100还包括用于确定第二位置(诸如，第二导航模块的位置)的第二导航模块137。第一导航模块135和第二导航模块137从至少四个导航卫星(诸如，卫星121、122、123、和124)接收卫星信号，例如，信号125。第一导航模块和第二导航模块可以通过彼此独立地追踪并且解析卫星信号来确定它们的相应位置。
第一导航模块和第二导航模块彼此机械连接133，从而使得第一位置依赖于第二位置。在该实施方式中，第一导航模块和第二导航模块设置在列车车厢110上，因此，通过列车车厢的厢体彼此刚性连接。这样，第一导航模块和第二导航模块可以具有相同的速度，即，列车车厢111的速度。在另选实施方式中，机械连接不是刚性的。例如，模块是设置的列车的通过耦合器链接的单独车厢，因此，列车在沿着弯路行驶时是柔性的。在这种情况下，在NM之间的距离可以发生变化。该场景对于沿着河谷或者穿过隧道的轨道而言非常普遍，在这种地方，多山地形不可避免地有许多弯路和许多阻断。
第一导航模块和第二导航模块可通信地连接130以交换包括第一位置和第二位置中的至少一个的信息。机械连接和通信连接使得导航模块能够交换可以帮助确定第一位置或者第二位置的信息。例如，在一些实施方式中，在导航系统100的运行期间的一时刻处，第一导航模块从第二导航模块接收第二位置并且基于第二位置来确定第一位置。第二位置的接收使得第一导航模块即使在一个或者所有卫星信号阻断时也能够持续追踪其位置。
本发明的一些实施方式基于导航系统的位置和速度与对卫星信号的追踪相互依赖这个认识。这是因为可以使用对卫星信号的追踪来确定导航信号的位置和速度，而且还可以使用位置和速度来启动追踪。例如，卫星信号的相位依赖于在导航模块与卫星之间的距离，因此依赖于导航模块的位置、和根据时间唯一限定的其它参数。同样，卫星信号的频率依赖于导航模块的速度、和根据时间唯一限定的其它参数。
因此，在时刻处在沿着与卫星的视线(LOS)重新获取信号时，获知导航系统的位置和速度提供了使采集处理简化的充足信息。因此，在本发明的一些实施方式中，例如，在针对第一导航模块135的任何信号被阻断的情况下，从第二导航模块137接收的信息可以包括对阻断的卫星信号的频率和相位的最新估计结果和/或第二导航模块137的位置和速度中的一个或者组合，这会产生对第一导航模块135的位置和速度的估计。另外或者另选地，在导航系统100中，在检测到阻断的信号重新出现在另一导航模块中后，可以将在一个导航模块中的追踪控制变量直接传递。
图2示出了在箭头207的方向上行驶并且配备有两个导航模块204和205的列车201的示例。在该示例中，来自卫星202的信号被障碍物203阻断，从而拒绝导航模块204确定位置估计结果。如果导航模块205能够计算对位置和速度的估计结果210，则可以将该估计结果传播至模块204，从而使得模块204能够针对重新开始信号追踪所需的频率和相位来确定其当前位置和/或初始值211。
在该实施方式中，导航模块204和205是机械连接的，而不是刚性连接的。在204与205之间的笔直轨道206的特定情况下，导航模块的速度大体上是相同的，在第一位置与第二位置之间的差是沿着列车的固定距离。可以通过使用无线方法来在导航模块的时钟之间实现同步，这又需要具有良好的短期稳定性的时钟，诸如，可能会提供铷钟。
在本发明的一种实施方式中，第一导航模块(例如，模块204)确定其第一速度并且基于第一速度和第二位置来确定第一位置。例如，第一导航模块可以通过使用在第一导航模块或者第二导航模块的速度限定的方向上延伸的第一导航模块与第二导航模块之间的相对距离，来确定第一位置。在本发明的一种实施方式中，第一导航模块从第二导航模块接收第二速度并且通过使用该第二速度来确定第一速度。在另选实施方式中，第一导航模块从能够确定第一速度的任何其它速度测量系统接收第一速度。例如，第一导航模块可以从与第一导航模块刚性连接的速度测量系统接收第一速度。
图3示出了具有带多个导航模块的列车301和导航卫星302的另一实施方式。建筑物303和304分别从阴影区域307和308阻挡卫星的视野。因此，对模块310的信号被阻断，从而潜在地使模块310无法确定位置。在建筑物之间的间隙使得至少一个模块305能够具有与卫星302的视线，如果可以足够迅速地获取信号，则可以潜在地使模块305能够确定位置。模块311即将要从阴影区域出来，继而能够追踪来自卫星302的信号。
在该实施方式中，通过使用数字地图或者地理信息系统(GIS)312对由模块305提供的位置和速度信息进行处理以估计模块311的位置和速度。该估计使导航模块311能够在信号变得可用时立即获取信号，而不是必须经历漫长的常规采集处理。GIS312可以包括关于铁路315的弯曲度的地理信息，这使得能够通过使用该地理信息来调整在模块之间的相对距离。
在该实施方式中，可以按照协作的方式使用利用不同的导航模块对卫星信号的追踪。通过在沿着列车的各个不同点处对不同卫星追踪不同的测距，可以确定位置。即使在没有一个导航模块追踪到充足的卫星以自主确定位置的情况下，这也是有效的。
此外，地理信息使得设置在不同的列车车厢上的导航模块通过根据与后续模块有关的信息计算出在前模块中的预期导航测量结果、并且将该信息与实际接收到的信号进行比较，能够检测多路径误差的出现。同样，该实施方式在所有导航模块上的导航信号完全中断期间，通过充分利用来自导航模块、GIS、和惯性或者速度传感器的信息，来提供信号追踪。
本发明的又一实施方式提供了获取经射频干扰(RFI)的信号的能力。用常规方法来获取经过RFI的导航信号的难处在于噪声增加，或者信噪比(SNR)降低。噪声增加可能会潜在地导致对信号的频率和相位的错误识别。当另选方法可用于估计信号频率和代码相位时，那么信号追踪更有可能追踪到正确的频率和相位。
图4示出了根据本发明的一些实施方式的用于对车辆进行导航的方法的框图。安装在车辆上的第一导航模块连续地或者定期地追踪一组卫星信号以确定410第一位置415。在该方法的操作期间的一时刻处，例如，在丢失至少一个卫星信号时，第一导航模块接收420由安装在车辆上的第二导航模块确定的第二位置425。在该实施方式中，第二导航模块通过车辆(诸如，如图1-图3所示的列车)的车身与第一导航模块机械连接。接着，第一导航模块基于在第一导航模块与第二导航模块之间的相对距离和车辆的速度来确定430第一位置415。可以通过使用第一导航模块的至少一个处理器来执行该方法的步骤。
在一些实施方式中，该方法使用第一位置来确定待追踪的卫星信号的相位和/或频率445(440)，并且根据卫星信号的频率和相位来初始化对卫星信号的追踪。在一些实施方式中，该方法使用具有包括与列车轨道有关的地理信息在内的地理信息的数据库450来协助对第一位置的确定。
图5A示出了根据本发明的一种实施方式的用于通过使用数据库450来确定第一位置的方法的框图。该实施方式从具有地理信息450的数据库选择510列车轨道的包括第二位置425的部分，并且通过沿着列车轨道的从第二位置425开始的部分将在第一导航模块与第二导航模块之间的相对距离530投影520到列车的速度535的方向上来确定第一位置。可以独立地确定列车的速度或者从第二导航模块接收列车的速度。在一些实施方式中，通过使用关于在列车的车厢之间的耦合器的信息来调整相对距离。例如，一种实施方式测量在列车的车厢之间的角度，并且将接收器之间的距离乘以位于两个GNSS模块之间的车厢之间的所有角度的余弦。
图5B示出了基于第二位置425和在围绕第二位置形成圆531的第一导航模块与第二导航模块之间的相对距离530来确定第一位置415的示意图，即，第一位置可以处于圆531的任意点上。在该示例中，根据速度535的方向在圆531上选择第一位置415。
图5C示出了在基于列车轨道515的最大潜在弯曲度确定的位置414与416之间考虑第一位置的实施方式的示意图。在该实施方式中，可以针对不同的位置来确定卫星信号的相位。
图5D示出了考虑地理信息的实施方式的示意图。在该实施方式中，在圆530与列车轨道515的一部分的交叉处选择第一位置415。
图5E示出了在列车的车厢之间考虑机械连接的实施方式的示意图。在该实施方式中，可以减小或者增大540圆530，以反映在导航模块之间的连接不是刚性的。
该实施方式使一个导航模块能够通过使用由同一辆列车上的其它导航模块提供的信息来重新获取导航信号。例如，可以根据如下算式从在已知位置xB处确定的卫星信号的相位ΦB确定位于位置xA处的重新获取导航模块中的卫星信号的相位
Figure GDA0001322781520000083
：
Figure GDA0001322781520000081
其中，具有下标的括号[ ]Λ指示模运算，并且其中，Λ是标识重新获取的特定卫星k的伪随机码的空间长度。另外，将从xA指向卫星k的位置的单位向量表示成1k。
由重新获取模块和阻断的卫星k的相对速度来给出所确定的在重新获取导航模块处的频率
Figure GDA0001322781520000084
在给定辅助导航模块的位置xB和速度vB和重新获取导航模块的位置
Figure GDA0001322781520000085
和速度
Figure GDA0001322781520000086
以及在辅助模块处的导航信号的频率fB，采集频率包括:
Figure GDA0001322781520000082
此处，θ是在辅助导航模块与卫星k之间的角度，并且θ+δθ是在重新获取导航模块的速度与卫星速度之间的角度。在该实施方式中，只要至少一个接收器能够在任何给定的时间点处追踪到充足的信号来计算位置和速度，地理辅助就可以使得能够在复杂的环境下平稳追踪多个阻断的卫星信号。
图6示出了根据本发明的一些实施方式的具有一根或者更多根天线601和602的导航模块600。导航模块600可以通过使用信号采集模块620处理导航信号，以对要在信号追踪模块622中处理的导航信号进行初始采集。在导航信号中断和位置估计结果丢失的情况下，重新获取模块621凭借来自地理信息模块610的信息来估计导航模块600的当前位置和速度。
地理信息模块610包括关于列车轨道的几何形状和其它地理特征(诸如，建筑物、隧道、灯杆、和列车站)的特性(例如，位置和/或尺寸)的信息。通信模块630将信息发送至其它导航模块并且从其它导航模块和/或其它类型的传感器(诸如，速度传感器)接收信息。信号重新获取模块621将通过通信模块630从其它导航模块接收的信息与任何其它可用信息(诸如，也通过通信模块630提供的速度测量结果或者位置估计结果(当可从位置估计模块640获得时))相组合。在重新获取模块处组合的信息被处理以确定卫星信号的频率和相位，否则，卫星信号的频率和相位由采集模块620经过繁琐的计算确定。
本发明的一些实施方式基于如下认识：在地理信息可用(例如，GIS数据库的形式)的系统中，可以使用先前的位置和速度估计来产生对位置和速度的实时估计结果，或者甚至预测未来的位置和速度。例如，在由于有阻断作用的地理对象而导致丢失信号之后，可以通过使用关于该对象的特性的地理信息(GI)来预测在下一个LOS位置处的位置和/或速度。例如，当车辆进入阻挡卫星信号的隧道时，可以使用隧道的几何形状来预测从该隧道重新出来的位置，并且可以使用对该位置的获知来启动对卫星信号的追踪。
图7示出了本发明的实施方式，其中，列车701正要离开信号703被阻断的隧道。在进入隧道后，系统可以通过使用GIS数据库710来估计出口位置704并且确定在该位置704处的卫星信号的相位。通过使用来自速度传感器712的速度测量结果，可以估计速度708，从而在导航天线和模块705处针对各个卫星702产生由Doppler效应711导致的预期信号频率。
例如，在隧道出口位置
Figure GDA0001322781520000091
处，按照速度
Figure GDA0001322781520000092
行驶的列车检测频率
Figure GDA0001322781520000093
的来自卫星k的卫星信号：
Figure GDA0001322781520000101
Figure GDA0001322781520000102
将从xA指向卫星k的用x(k)表示的位置的单位向量表示成1k，v(k)是卫星k的速度，并且||.||表示向量范数，并且f0是卫星信号的频率。
卫星信号的预期相位
Figure GDA0001322781520000104
是：
Figure GDA0001322781520000103
其中，c是光速，
Figure GDA0001322781520000105
是导航模块A上的时钟偏差，并且b(k)是卫星k的时钟的偏差，多普勒频率fDopp是在接收到的信号的标称信号频率与实际频率之间的差，
Figure GDA0001322781520000106
是信号载波的相位，A0和A1是依赖于接收器的常数。具有下标的括号[]Λ表示取模运算，并且其中，Λ是标识重新获取的特定卫星k的伪随机码的空间长度。
在本发明的另一实施方式中，可以在不进行独立的导航位置或者速度估计的情况下重新获取信号。在获知车辆已经进入导航信号接收较差的地理特征(诸如，隧道或者城市峡谷)时，能够从该特征计算重新出来的点。在这种情况下，可以使用关于轨道的地理信息来初始化相位搜索，并且当可从其它车载传感器获得速度测量结果时，可以对频率进行估计以完成重新获取处理。
图8示出了根据本发明的一种实施方式的用于追踪卫星信号的导航系统的框图。该导航系统可以安装在车辆上并且可通信地连接至车辆的传感器，诸如，速度传感器。可以通过使用至少一个处理器，例如，由设置在车辆中的其它处理器可选地协助的导航系统的处理器801，来实施导航系统的模块。处理器801可操作地连接至存储地理信息的数据库450的非暂时性存储器。
导航系统包括用于通过追踪至少一个卫星信号来确定810车辆的当前位置815的位置模块811。导航系统还包括用于，例如，在卫星信号的追踪中断后，识别820阻挡卫星信号的地理对象825的估计模块812。估计模块812还配置为确定830车辆的与导航系统重新获取到卫星信号的当前位置相隔一定距离的下一个位置835。例如，估计模块可以通过使用地理对象的特性(诸如，对象(诸如，建筑物)的高度和/或宽度或者对象的其它尺寸(诸如，隧道的长度))来确定下一个位置。
导航系统还包括用于确定在下一个位置处的卫星信号的相位845并且用于，例如，在重新获取到卫星信号时，通过使用该相位来初始化850对卫星信号的追踪的采集模块813。在一些实施方式中，采集模块还通过使用由车辆的测量系统确定的车辆的速度来确定840卫星信号的相位845，并且通过使用卫星信号的相位和频率来初始化850对卫星信号的追踪。
图9示出了根据本发明的一些实施方式的用于识别阻挡与卫星的LOS的对象并且用于确定下一个LOS位置的方法的框图。该方法通过使用可以潜在地阻挡卫星信号的地理信息450，来选择一组对象。例如，该方法选择910与导航系统的当前位置接近的并且位于将卫星与导航系统连接起来的一条线的地面投影905的一组地理对象915。该方法测试920利用至导航系统的当前位置的对应距离调整了的这组中各个地理对象的尺寸，以识别阻挡卫星信号的对象，并且相对于该对象将下一个位置确定为具有与卫星的视线的第一位置。
一些实施方式基于如下认识：针对该方法确定的下一个位置处的信号还可以被不是从这组915中选择的另一些对象阻挡。因此，一些实施方式搜索940在下一个位置处阻挡卫星信号的另一地理对象945并且重复地更新下一个位置的位置，直到下一个位置具有与卫星的视线为止。
本发明的上述实施方式可以按照多种方式中的任何方式来实施。例如，可以通过使用硬件、软件、或者它们的组合来实施这些实施方式。无论是设置在单个计算机中还是分布在多个计算机中，当软件代码实施在软件中时，可以在任何合适的编程处理器或者处理器类集上执行软件代码。可以将这种处理器实施为集成电路，其中，在集成电路部件中有一个或者多个处理器。尽管，可以通过使用任何合适格式的电路系统来实施处理器。
同样，本发明的实施方式可以被体现为一种方法，已经提供了这种方法的示例。作为该方法的一部分而执行的动作可以按照任何合适的方式来进行排序。因此，可以构造按照与例示的顺序不同的顺序来执行动作的实施方式，其可以包括同时执行一些动作，即使在说明性实施方式中被示出为顺序动作。
在权利要求书中使用序数词(诸如，“第一”、“第二”)来修饰权利要求要素本身不意味着任何优先级、优先顺序、或者一个权利要求要素的顺序高于另一个权利要求要素的顺序、或者执行方法的动作的时间顺序，而是仅仅用作将具有特定名称的一个权利要求要素与具有同一名称(但所用的序数词不同)的另一个要素区分开的标记以区分这些权利要求要素。

Claims (16)

1.一种导航系统，所述导航系统包括：
用于确定第一位置的第一导航模块；以及
用于确定第二位置的第二导航模块，其中，所述第一导航模块和所述第二导航模块机械连接，使得所述第一位置依赖于所述第二位置，其中，所述第一导航模块和所述第二导航模块通信地连接以交换包括所述第一位置和所述第二位置中的至少一个的信息，以及其中，在所述导航系统的运行期间的一时刻处，所述第一导航模块从所述第二导航模块接收所述第二位置并且基于所述第二位置来确定所述第一位置，其中，所述第一导航模块确定第一速度并且基于所述第一速度和所述第二位置来确定所述第一位置，以及其中，所述第一导航模块使用在接收到所述第二位置时确定的所述第一位置来确定卫星信号的相位，使用所述第一速度来确定所述卫星信号的频率，并且根据所述卫星信号的所述频率和所述相位来初始化对所述卫星信号的追踪。
2.根据权利要求1所述的导航系统，其中，所述第一导航模块从所述第二导航模块接收第二速度并且使用所述第二速度来确定所述第一速度。
3.根据权利要求1所述的导航系统，其中，所述第一导航模块使用所述第一导航模块与所述第二导航模块之间的相对速度来确定所述第一位置。
4.根据权利要求1所述的导航系统，其中，所述第一导航模块从与所述第一导航模块刚性连接的速度测量系统接收所述第一速度。
5.根据权利要求1所述的导航系统，其中，所述第一导航模块使用所述第一导航模块与所述第二导航模块之间的相对距离来确定所述第一位置。
6.根据权利要求5所述的导航系统，其中，所述第一导航模块和所述第二导航模块刚性连接。
7.根据权利要求5所述的导航系统，其中，所述第一导航模块使用地理信息来调整所述相对距离。
8.根据权利要求5所述的导航系统，其中，所述第一导航模块和所述第二导航模块设置在列车的不同车厢处并且通过所述列车的车身机械连接，其中，所述第一导航模块使用关于所述车厢之间的连接的信息和地理信息来调整所述相对距离。
9.根据权利要求1所述的导航系统，其中，所述第一导航模块包括：
用于在所述第一导航模块与所述第二导航模块之间交换所述信息的至少一个通信模块；
用于存储指示所述第一导航模块与所述第二导航模块之间的相对距离的信息的存储器；
用于通过追踪至少一个卫星信号来确定所述第一位置的位置估计模块；以及
用于根据所述卫星信号的所述频率来追踪所述位置估计模块的信号采集模块。
10.根据权利要求9所述的导航系统，其中，所述信息的一部分包括所述第二位置和所述第二导航模块的第二速度中的一个或者组合，其中，所述信号采集模块使用所述第二速度、所述第二位置、和所述第一导航模块与所述第二导航模块之间的相对距离来确定所述第一速度和所述第一位置。
11.根据权利要求10所述的导航系统，其中，所述存储器存储地理信息，其中，指示所述相对距离的所述信息包括最大相对距离，以及其中，所述信号采集模块使用所述地理信息和该最大相对距离来确定所述第一导航模块与所述第二导航模块之间的所述相对距离。
12.一种用于对车辆进行导航的方法，所述方法包括以下步骤：
通过安装在所述车辆上的第一导航模块来追踪一组卫星信号以确定第一位置；
在丢失至少一个卫星信号时，接收由安装在所述车辆上的第二导航模块确定的第二位置，所述第二导航模块通过所述车辆的车身与所述第一导航模块机械连接；
基于所述第一导航模块与所述第二导航模块之间的相对距离和所述车辆的速度来确定所述第一位置，
使用在接收到所述第二位置时确定的所述第一位置来确定所述至少一个卫星信号的相位；
使用所述速度来确定所述至少一个卫星信号的频率；以及
根据所述卫星信号的所述频率和所述相位来初始化对所述至少一个卫星信号的追踪。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述车辆是在列车轨道上行驶的列车，所述方法进一步包括：
从地理信息数据库选择所述列车轨道的包括所述第二位置的部分；以及
通过沿着所述列车轨道的从所述第二位置开始的所述部分将所述相对距离投影到所述速度的方向上来确定所述第一位置。
14.一种用于在列车轨道上移动的列车的导航系统，所述导航系统包括：
安装在所述列车上的用于确定所述列车的第一位置的第一导航模块；以及
安装在所述列车上的用于确定所述列车的第二位置的第二导航模块，其中，所述第一导航模块和所述第二导航模块通过所述列车的车身机械连接并且通信地连接以交换操作信息；以及
存储具有包括关于所述列车轨道的信息的地理信息的数据库的非暂时性存储器，其中，所述第一导航模块和所述第二导航模块被配置为使用所述地理信息和所述操作信息来确定所述第一位置和所述第二位置中的至少一个，
其中，所述第一导航模块确定第一速度并且基于所述第一速度和所述第二位置来确定所述第一位置，以及其中，所述第一导航模块使用在接收到所述第二位置时确定的所述第一位置来确定卫星信号的相位，使用所述第一速度来确定所述卫星信号的频率，并且根据所述卫星信号的所述频率和所述相位来初始化对所述卫星信号的追踪。
15.根据权利要求14所述的导航系统，其中，在所述导航系统的运行期间的一时刻处，所述第一导航模块从所述第二导航模块接收所述第二位置，并且基于所述第二位置、列车轨道的包括所述第二位置的部分、以及所述列车的速度通过沿着所述列车轨道的从所述第二位置开始的所述部分将所述第一导航模块与所述第二导航模块之间的相对距离投影到所述速度的方向上来确定所述第一位置。
16.根据权利要求14所述的导航系统，其中，所述操作信息包括所述第二导航模块的所述第二位置、卫星信号的相位、所述卫星信号的频率中的一个或者组合，其中，所述第一导航模块使用所述操作信息来确定所述卫星信号的所述相位和所述频率并且根据所述卫星信号的所述频率和所述相位来初始化对所述卫星信号的追踪。
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