CN109716162A - 使用位移数据修复载波相位循环滑移 - Google Patents

使用位移数据修复载波相位循环滑移 Download PDF

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Abstract

本发明大体上涉及位置传感器，且更具体地说，涉及使用位移数据修复载波相位循环滑移。一种供在位置感测时使用的设备可包含位移传感器、定位信号接收器、存储器，以及耦合到所述位移传感器、所述定位信号接收器和所述存储器的处理器。所述处理器和存储器可被配置成处理器和存储器被配置成检测与第一组载波相位测量值相关联的第一载波跟踪环路的锁定丢失，其中所述第一载波跟踪环路与第一整数模糊度相关联，基于位移数据，估计在所述检测到的锁定丢失之后的所述第一整数模糊度的模糊度增量，以及基于所述第一整数模糊度和所述所估计模糊度增量，解算与第二组定位信号相关联的第二整数模糊度。

Description

使用位移数据修复载波相位循环滑移
技术领域
本文所描述的各种实施例大体涉及位置传感器，且更具体地说，涉及使用位移数据修复载波相位循环滑移。
背景技术
通信网络提供与移动装置的运动和/或位置定位感测相关联的日益复杂的能力。新的软件应用(例如，与个人生产力、协作式通信、社交网络和/或数据采集相关的软件应用)可利用运动和/或位置传感器来将新的特征和服务提供给消费者。此外，各种管辖区的一些法规要求可能需要网络运营商在移动装置向应急服务拨打呼叫(例如美国的“911”呼叫)时报告移动装置的位置。
常规上使用卫星定位系统(SPS)提供此类运动和/或位置确定能力。SPS无线技术可包含例如全球定位系统(GPS)和/或全球导航卫星系统(GNSS)。支持SPS的移动装置可获得定位信号，所述定位信号是从配备有发射装置的一或多个卫星接收的无线发射。移动装置可使用定位信号估计地理位置和前进方向。一些移动装置可另外或替代地获得作为从基于陆地的发射器接收的无线发射的定位信号来估计地理位置和前进方向，且/或包含测量移动装置的惯性状态的一或多个惯性传感器(例如，加速计、陀螺仪、指南针等)。从这些惯性传感器获得的惯性测量值可与SPS信号组合用于提供对地理位置和前进方向的估计。
然而，用于组合惯性测量值和SPS信号的常规方法迄今已不足以有效地减少误差或位置不确定性。因此，需要改进位置感测的速度和准确度的新技术。
发明内容
以下概述是仅提供用以辅助本发明的各种方面的描述的综述，且仅是为了说明而非限制所述方面的目的提供。
在一个实例中，揭示一种供在位置感测时使用的设备。所述设备可包含例如：位移传感器，其被配置成产生基于空间的位移数据；定位信号接收器，其被配置成：从发射装置接收第一组定位信号并且基于所述第一组定位信号估计到所述发射装置的第一射程测量值，所述第一射程测量值包含第一组载波相位测量值；从所述发射装置接收第二组定位信号并且基于所述第二组定位信号估计到所述发射装置的第二射程测量值，所述第二射程测量值包含第二组载波相位测量值；存储器；和处理器，其耦合到所述位移传感器、所述定位信号接收器和所述存储器，其中处理器和存储器被配置成：检测与所述第一组载波相位测量值相关联的第一载波跟踪环路的锁定丢失，其中所述第一载波跟踪环路与第一整数模糊度相关联；基于位移数据，估计在所述检测到的锁定丢失之后的所述第一整数模糊度的模糊度增量；和基于所述第一整数模糊度和所述所估计模糊度增量，解算与所述第二组定位信号相关联的第二整数模糊度。
在另一实例中，揭示一种供在位置感测时使用的方法。所述方法可包含例如：产生基于空间的位移数据；从发射装置接收第一组定位信号并且基于所述第一组定位信号估计到所述发射装置的第一射程测量值，所述第一射程测量值包含第一组载波相位测量值；从所述发射装置接收第二组定位信号并且基于所述第二组定位信号估计到所述发射装置的第二射程测量值，所述第二射程测量值包含第二组载波相位测量值；检测与所述第一组载波相位测量值相关联的第一载波跟踪环路的锁定丢失，其中所述第一载波跟踪环路与第一整数模糊度相关联；基于所述基于空间的位移数据，估计在所述检测到的锁定丢失之后的所述第一整数模糊度的模糊度增量；和基于所述第一整数模糊度和所述所估计模糊度增量，解算与所述第二组定位信号相关联的第二整数模糊度。
在另一实例中，揭示供在位置感测时使用的另一设备。所述设备可包含例如：用于产生基于空间的位移数据的装置；用于从发射装置接收第一组定位信号并且基于所述第一组定位信号估计到所述发射装置的第一射程测量值的装置，所述第一射程测量值包含第一组载波相位测量值；用于从所述发射装置接收第二组定位信号并且基于所述第二组定位信号估计到所述发射装置的第二射程测量值的装置，所述第二射程测量值包含第二组载波相位测量值；用于检测与所述第一组载波相位测量值相关联的第一载波跟踪环路的锁定丢失的装置，其中所述第一载波跟踪环路与第一整数模糊度相关联；用于基于所述基于空间的位移数据，估计在所述检测到的锁定丢失之后的所述第一整数模糊度的模糊度增量的装置；用于基于所述第一整数模糊度和所述所估计模糊度增量，解算与所述第二组定位信号相关联的第二整数模糊度的装置。
在另一实例中，揭示一种包含在由处理器执行时致使所述处理器执行操作的代码的非暂时性计算机可读媒体。所述非暂时性计算机可读媒体可包含例如：用于产生基于空间的位移数据的代码；用于从发射装置接收第一组定位信号并且基于所述第一组定位信号估计到所述发射装置的第一射程测量值的代码，所述第一射程测量值包含第一组载波相位测量值；用于从所述发射装置接收第二组定位信号并且基于所述第二组定位信号估计到所述发射装置的第二射程测量值的代码，所述第二射程测量值包含第二组载波相位测量值；用于检测与所述第一组载波相位测量值相关联的第一载波跟踪环路的锁定丢失的代码，其中所述第一载波跟踪环路与第一整数模糊度相关联；用于基于所述基于空间的位移数据，估计在所述检测到的锁定丢失之后的所述第一整数模糊度的模糊度增量的代码；用于基于所述第一整数模糊度和所述所估计模糊度增量，解算与所述第二组定位信号相关联的第二整数模糊度的代码。
附图说明
呈现附图以辅助描述本发明的方面，且仅是为了说明而非限制所述方面的目的提供所述附图。
图1大体说明根据本发明的方面的位置感测环境。
图2大体说明具有常规位置感测能力的移动装置。
图3大体说明具有常规位置感测能力的定位信号接收器。
图4大体说明与定位信号的载波有关的整数模糊度。
图5大体说明用于根据常规技术跟踪整数模糊度的方法。
图6大体说明根据本发明的方面的移动装置。
图7大体说明演示根据本发明的方面的载波相位循环滑移的修复的一系列时序图。
图8大体说明根据本发明的方面的供在位置感测时使用的方法。
图9大体说明用于根据本发明的方面估计模糊度增量的方法。
图10大体说明根据本发明的方面的被配置成实施图8和/或图9的方法的卡尔曼滤波器。
具体实施方式
以下描述和相关图式中揭示了各种方面。可以在不脱离本发明的范围的情况下设计替代方面。此外，将不会详细描述本发明的众所周知的元件，或将省略所述元件，以免混淆本发明的相关细节。
本文使用词语“示范性”和/或“实例”来意指“充当实例、例子或说明”。本文中描述为“示范性”和/或“实例”的任何方面不必被解释为比其它方面优选或有利。同样，术语“本发明的方面”并不需要本发明的所有方面包含所论述的特征、优点或操作模式。
本文中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，且并不限制任何实施例。如本文中所使用，除非上下文另外清楚地指示，否则单数形式“一”和“所述”希望还包括复数形式。将进一步理解，术语“包括”和/或“包含”当在本文中使用时指定所叙述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但并不排除一或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其群组的存在或添加。类似地，如本文中所使用的片语“基于”不必排除其它因素的影响并且在所有情况下都应解释为“至少部分地基于”，而非例如“仅仅基于”或“仅基于”。
另外，就待由例如计算装置的元件执行的动作序列来说描述许多方面。将认识到，本文中所描述的各个动作可由特定电路(例如，专用集成电路(ASIC))执行，由正被一或多个处理器执行的程序指令执行，或由两者的组合执行。另外，本文中所描述的这些动作序列可被视为全部在任何形式的计算机可读存储媒体内体现，在所述计算机可读存储媒体中存储有对应的计算机指令集，所述计算机指令在执行时将致使相关联的处理器执行本文中所描述的功能性。因此，本发明的各种方面可以多种不同形式来实施，所述形式全都已经考虑在所主张的标的物的范围内。另外，对于本文所描述的方面中的每一个，任何此类方面的对应形式可在本文中描述为例如“经配置以”执行所描述动作的“逻辑”。
图1大体说明根据本发明的方面的位置感测环境100。位置感测环境100可包含移动装置110。移动装置110可被配置成基于在位置感测环境100内接收的定位信号确定移动装置110的位置。虽然移动装置110描绘为移动电话，但应理解，移动装置110可为音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、导航装置、通信装置、移动装置、移动电话、智能电话、个人数字助理、固定位置终端、平板计算机、计算机、可穿戴装置、物联网(IoT)装置、手提式计算机、服务器、机动车中的装置，和/或需要位置感测能力的任何其它装置。
如图1中所描绘，位置感测环境100包含多个发射装置120、130、140。发射装置120可发射定位信号121，发射装置130可发射定位信号131，且发射装置140可发射定位信号141。在图1中所描绘的位置感测环境100中，发射装置120、130、140中的每一个可与特定人造卫星相关联，且多个人造卫星可以是卫星定位系统(SPS)的部分。然而，应理解，移动装置110可被配置成接收类似于来自任何适合的信号源的定位信号121、131、141的定位信号。
在SPS中，发射装置(描绘为发射装置120、130、140)的系统使装置例如移动装置110能够基于从类似于发射装置120、130、140的发射装置接收的信号感测在地球上或上方的位置。发射装置120、130、140可发射包含代码例如重复性伪随机噪声(PRN)代码的信号。发射装置120、130、140可位于基于地面的控制站、用户设备和/或航天器上。在一些实施方案中，发射装置120、130、140可位于地球轨道人造卫星(SV)上。举例来说，全球导航卫星系统(GNSS)例如全球定位系统(GPS)、伽利略(Galileo)、格洛纳斯(Glonass)或指南针(Compass)的星座中的SV可发射标记有可与星座中的其它SV发射的代码区分的特定代码(例如，如在GPS中对每一卫星使用不同代码或如在格洛纳斯中在不同频率上使用同一代码)的信号。根据某些方面，本文中呈现的技术不局限于用于SPS的全球系统(例如，GNSS)。举例来说，本文中所提供的技术可以应用于各种区域系统或者能够供在各种区域系统中使用，例如日本上方的准天顶卫星系统(QZSS)、印度上方的印度区域导航卫星系统(IRNSS)、中国上方的北斗系统等，和/或可以与一或多个全球和/或区域性导航卫星系统相关联或者能够与一或多个全球和/或区域性导航卫星系统一起使用的各种增强系统(例如，基于卫星的增强系统(SBAS))。借助实例但非限制，SBAS可以包含提供完整性信息、差分校正等的增强系统，例如广域增强系统(WAAS)、欧洲地球同步导航叠加服务(EGNOS)、多功能卫星增强系统(MSAS)、GPS辅助地理增强导航或GPS和地理增强导航系统(GAGAN)等等。因此，如本文所使用，SPS可包含一或多个全球和/或地区性导航卫星系统和/或增强系统的任何组合，且SPS信号可包含SPS、类似SPS和/或与此类一或多个SPS相关联的其它信号。
图1中所描绘的位置感测环境100示出其中用于基于定位信号(例如，与SPS相关联的定位信号)确定位置的常规方法迄今已不足以令人满意地减少误差或位置不确定性的特定情境的实例。举例来说，考虑其中移动装置110必须接收多个定位信号121、131、141中的每一个以便快速且准确地确定移动装置110的位置的情境。在图1中所描绘的可以被称作“城市峡谷”情境的情境中，高大结构阻断快速且准确地确定移动装置110的位置所必需的定位信号121、131、141中的一或多个。举例来说，因为在移动装置110和发射装置120之间存在直接视线，所以定位信号121可促进位置感测。同样，因为在移动装置110和发射装置130之间存在直接视线，所以定位信号131可促进位置感测。然而，因为存在介入结构，所以定位信号141可能不促进移动装置110进行的位置感测。
图1描绘两个都描绘为高大建筑物的介入结中构。然而，应理解，任何自然或人造的介入结构都可能影响定位信号121、131、141的发射。在此情境下，定位信号141被一或多个介入结构阻断，产生被阻断的定位信号142。因为定位信号141从未到达移动装置110，所以其不可能促进位置感测。在一些情境中，移动装置110可能先前已获取并跟踪定位信号141，并且依赖其来感测位置。因为现在定位信号141被阻断，所以定位信号141丢失。移动装置110可能需要在可准确地感测移动装置110的位置之前替换或重新获取定位信号141。
另外或替代地，定位信号141可从一或多个介入结构反射出来，产生被反射的定位信号143。因为定位信号141间接到达移动装置110，所以其可能不促进位置感测。如下文将更详细地论述，移动装置110可基于与定位信号121、131、141相关联的所估计飞行时间(TOF)来感测位置。因为定位信号141被反射并且作为经反射定位信号143被接收，所以定位信号141的路径延长。因此，移动装置110估计的TOF也可延长。因此，移动装置110接收的经反射定位信号143可致使发射装置140和移动装置110之间的不准确距离估计。110的位置感测能力因而可退化。
应理解，在例如城市峡谷情境的一些情境中，可能无法可靠地获得到发射装置120、130、140的直接视线。因此，需要用于位置确定的新技术。
图2大体说明具有常规位置感测能力的移动装置200。
图2中描绘的移动装置200包含处理器210、存储器220、定位信号接收器230和接口240。移动装置200可以任选地包含其它组件290。
处理器210可包含提供处理功能以及其它计算和控制功能性的一或多个微处理器、微控制器和/或数字信号处理器。存储器220可被配置成存储用于执行移动装置200内的经编程功能性的数据和/或指令。存储器220可包含例如与处理器210在同一集成电路封装中的机载存储器。另外或替代地，存储器220可在处理器210外部并且通过共同总线201在功能上经耦合。
定位信号接收器230可被配置成从发射装置例如类似于图1中所描绘的发射装置120、130、140的发射装置接收一或多个定位信号231。定位信号接收器230可被进一步配置成基于一或多个定位信号231估计射程测量值。定位信号接收器230估计的射程测量值可指示移动装置200与一或多个定位信号231中的特定定位信号所来自的特定发射装置之间的距离。定位信号接收器230可被配置成使用例如一或多个天线、一或多个滤波器、一或多个解调器、接收器时钟和/或任何其它合适的硬件接收一或多个定位信号231。
定位信号接收器230可另外包括用于接收、处理和/或存储所接收的定位信号的任何适合的硬件和/或软件。在一些实施方案中，定位信号接收器230可包括在一些方面类似于上文所描述的处理器210和存储器220的处理器和存储器。
接口240可用以将移动装置200的接口数据241提供给外部实体。举例来说，接口240可包括用户接口且接口数据241可包含音频输出、视觉输出、触觉输出，或适用于移动装置200的用户的任何其它输出(例如，屏幕、扬声器等)。另外或替代地，接口数据241可包含音频输入视觉输入、触觉输入，或来自移动装置200的用户(例如，来自麦克风、触摸屏、键盘、按钮等)的任何其它合适的输入。另外或替代地，接口240可包括电耦合且接口数据241可包含去往另一装置(例如，外部用户接口、车辆等)的一或多个信号(例如，移动装置200的经感测位置)。另外或替代地，接口240可包括收发器且接口数据241可包含一或多个所发射信号(例如，移动装置200的经感测位置)。
其它组件290可包含例如广域网收发器、局域网收发器，或适用于包含在移动装置例如移动装置200中的任何其它组件。应理解，移动装置200可为音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、导航装置、通信装置、移动装置、移动电话、智能电话、个人数字助理、固定位置终端、平板计算机、计算机、可穿戴装置、物联网(IoT)装置、手提式计算机、服务器、机动车中的装置，和/或需要位置感测能力的任何其它装置。因而，移动装置200可包含任何数目个其它组件290。
图3大体说明具有常规位置感测能力的定位信号接收器300。定位信号接收器300可类似于例如图2中描绘的定位信号接收器230。因此，定位信号接收器300可并入到类似于例如图2中描绘的移动装置200的移动装置中。定位信号接收器300可包括处理器310、存储器320、天线330、接口340、接收器时钟350和其它组件390。
处理器310和存储器320可在一些方面类似于上文所描述的处理器210和存储器220。处理器310和/或存储器320可被配置成处理和/或存储天线330接收的信号。处理器310和/或存储器320可被进一步配置成产生指示定位信号接收器300的位置的位置数据341。位置数据341可由处理器310和/或存储器320提供到接口340。接口340可用以将位置数据341提供给外部实体例如移动装置200的共同总线201。
天线330可被配置成接收一或多个定位信号331。在一些实施方案中，天线330可包含多个天线，例如一或多个主天线和/或一或多个参考天线。然而，为简单说明起见，包含在定位信号接收器300中的一或多个天线将以单数形式称为天线330。一或多个定位信号331可类似于图1中所描绘的定位信号121、131、141并且可从类似于图1中所描绘的发射装置120、130、140的发射装置接收。天线330可被配置成在一时间周期内连续地接收一或多个定位信号331。
在一些实施方案中，一或多个定位信号331可包含伪随机噪声(PRN)代码。每一发射装置可与唯一和/或特定代码相关联。存储器320可存储多个复本代码和复本代码中的每一个所对应的特定发射装置的识别码和/或位置。举例来说，“CODE120”可对应于发射装置120，“CODE130”可对应于发射装置130，“CODE140”可对应于发射装置140，等。如果举例来说，定位信号121是在天线330处接收，那么定位信号121可包含识别发射装置120的“CODE120”。为辨识CODE120，定位信号接收器300可使所接收的定位信号121与复本代码CODE120、CODE130、CODE140等中的一或多个相关。定位信号接收器300可被配置成基于所述相关，确定定位信号121包含CODE120，且因而是从发射装置120接收。此外，如下文将更详细地论述，所述相关的时序可用以估计从发射装置120到定位信号接收器300的距离。
接收器时钟350可被配置成保持时间。接收器时钟350可与并入到发射装置120中的发射器时钟同步。在一些实施方案中，发射装置120、130、140中的每一个可配备有高精确度发射器时钟，例如原子时钟。可同步发射装置120、130、140中的每一个中的发射器时钟。在一些实施方案中，接收器时钟350可能没有原子时钟精确，且与接收器时钟350相关联的精确度缺失可以被称作接收器时钟偏差。
用于发射特定代码的开始时间tT可为预定的且对例如定位信号接收器300为已知的。此外，接收器时钟350可被配置成确定接收特定代码例如CODE120的时间tR。因此，可基于预定传输时间tT和接收时间tR确定定位信号121从发射装置120到天线330的飞行时间所导致的延迟tTOF。特定来说延迟tTOF可等于tR-tT。
举例来说，“CODE120”可具有1.00ms持续时间并且可在发射开始时间t0以1.00ms时间间隔发射。因此，“CODE120”将在多个发射时间tT发射，其中tT＝t0+N*(1.00ms)，N是整数。如上所述，发射开始时间t0可为排定或预定的以使得其为发射装置120和定位信号接收器300两者事先已知。
定位信号121可以光速从发射装置行进到天线330并且可在飞行时间所导致的延迟tTOF之后到达天线330。举例来说，假设在预定发射时间tT＝1.00ms发射CODE120，且接收器时钟350确定在接收时间tR＝1.20ms接收代码。定位信号接收器300因而可推断延迟tTOF等于0.20ms。因为光速约为300km/ms，所以延迟tTOF等于0.20ms将指示距离约为60km。所估计距离可以被称作“射程估计值”、“伪距”，和/或“代码相位测量值”。应理解，这是定位信号接收器300如何估计代码相位测量值的简化描述，且为简洁起见已省略影响估计代码相位测量值的其它因素。
如上所述，每一发射装置可与不同PRN代码相关联。因此，定位信号接收器300可基于多个的一或多个定位信号331执行多个代码相位测量，每一代码相位测量对应于不同发射装置。在例如执行三个或更多个代码相位测量之后，可使用基于三个或更多个对应发射装置的已知位置的三角测量来计算定位信号接收器300的位置。在一些实施方案中，可使用代码相位测量以大约数米的精确度感测定位信号接收器300的位置。
定位信号接收器300可使用载波相位测量达成更高精确度。如上所述，一或多个定位信号331中的每一个可包含用于产生代码相位测量值的重复性PRN代码。然而，代码循环可具有第一频率且可承载于具有显著大于第一频率的第二频率的载波上。因为载波的频率大于代码循环的频率，所以基于载波相位测量值的位置感测可比基于代码相位测量值的位置感测更精确。举例来说，如果可使用载波确定延迟tTOF，那么定位信号接收器300可能够以大约几十厘米的精确度感测位置。
在天线330处接收的载波可标示为CR(t)且可相对于发射装置发射的载波CT(t)延迟，使得CR(t)＝CT(t-tTOF)。因为所发射的载波CT(t)的时序和频率是预定和/或对定位信号接收器300为已知的，且因为接收器时钟350与并入在发射装置中的类似发射器时钟同步，所以定位信号接收器300可被配置成复制所发射的载波CT(t)，且进而测量所发射的载波CT(t)和所接收的载波CR(t)之间的相位差φ。相位差φ可以循环为单位进行测量且可以被称作分数载波相位测量值。
然而，载波可具有周期为TCW的重复型式，且延迟tTOF可显著大于周期TCW。因此，可能并不能仅基于所测量的相位差φ来确定延迟tTOF。特定来说，因为延迟tTOF可大于周期TCW，所以相位差φ可仅构成延迟tTOF的分数。延迟tTOF的剩余部分可由重复性载波的多个完整循环组成。因此，延迟tTOF可包含所测量的相位差φ和未知整数数目个完整载波循环。未知整数数目个完整循环可以被称作整数模糊度且可标示为M。因此，可基于方程式tTOF＝TCW*(M+φ)确定延迟tTOF的精确估计值，其中TCW是预定且已知的，且可测量φ。然而，必须在可确定延迟tTOF之前解算整数模糊度M。
图4大体说明与定位信号的载波有关的整数模糊度M。图4包含示出对应于上文所描述的所发射载波CT(t)的所发射载波410的图表400。所发射的载波410是由类似于例如图1中所描绘的发射装置120的发射器装置在时间上连续地发射。如上所述，所发射的载波410的频率和相位(相对于绝对时间)可为预定和已知的。
图4另外包含示出对应于上文所描述的所接收载波CR(t)的所接收载波451的图表450。所接收载波451可由类似于图3中所描绘的天线330的天线接收。
图表400、450中的时间轴划分成标记为-1、0、1、2…7的任意时间单位(AU)。为简单说明起见，单个AU的长度偶然会等于所发射的载波410的周期。在图4中所描绘的情境中，发射装置120发射的在tT＝0.00处开始的完整循环在到达天线330(tR＝4.33)之前行进4.33AU。因此，存在等于4.33(tR-tT)的延迟tTOF。然而，如下文将更详细地论述，在解算整数模糊度之前无法确定延迟tTOF。
如上所述，所发射的载波410的频率和相位(相对于绝对时间)可为预定和已知的。因此，定位信号接收器300可能能够产生复制所发射的载波410的复本发射波411(在图表450中指示为虚线)。定位信号接收器300接着可测量所接收的载波451和复本发射波411之间的相位差φ。然而，从定位信号接收器300的角度，在tT＝0.00处发射的完整循环与在其它发射时间tT＝-1.00、+1.00、+2.00、+3.00等处发射的完整循环不可区分。因此，定位信号接收器300所测量的相位差φ将为0.33。在此实例中，周期TCW是已知的(1.00)且相位差φ已经测量(0.33)，但尚未解算整数模糊度。因此，定位信号接收器300可确定延迟tTOF等于1.00*(M+0.33)，其中M是整数。然而，定位信号接收器300必须在确定延迟tTOF之前解算整数模糊度M。
存在数种可用于解算整数模糊度M的技术。举例来说，双差技术使用两个天线，其中每一天线在特定时间(例如，时刻)测量与第一发射装置(例如，发射装置120)相关联的第一相位差φ1和与第二发射装置(例如，发射装置130)相关联的第二相位差φ2。针对每一天线确定第一相位差φ1和第二相位差φ2之间的差，且计算所述差之间的差以产生观测向量。在特定持续时间(例如，多个时刻)内产生多个观测向量。为简洁起见，此处将省略细节，但应理解，通过来自足够大量的发射装置的足够大量的观测结果(在足够长的时间周期内)，可使用数学技术确定整数模糊度M。除双差技术以外的其它技术可用于解算整数模糊度M，但应理解，这些其它技术还要求在长时间周期内的大数目个观测结果。因此，根据已知技术的整数模糊度解算可为计算密集型且费时的。
一旦解算整数模糊度M，就可估计延迟tTOF。如上所述，可使用代码相位测量值以特定程度例如大约数米的精确度确定延迟tTOF。然而，一旦解算整数模糊度M，就可以较高程度例如大约几十厘米的精确度确定延迟tTOF。
图5大体说明用于根据常规技术跟踪整数模糊度的方法500。
在510处，方法500从特定发射装置接收具有载波的定位信号。特定发射装置可类似于图1中所描绘的发射装置120、130、140。载波可类似于例如图4中所描绘的所接收载波451。510处的接收可由例如图3中所描绘的定位信号接收器300执行。
在520处，方法500锁定与在510处接收的定位信号相关联的载波跟踪环路。可使用例如图3中所描绘的定位信号接收器300实施载波跟踪环路。载波跟踪环路可为连续跟踪所接收载波(类似于所接收载波451)和复本发射波(类似于复本发射波411)之间的所测量相位差φ的锁相环路。如上所述，在510处接收的定位信号可与特定发射装置例如SPS星座中的特定卫星相关联。如本文中所使用，术语“经锁定发射装置”可指接收定位信号所来自的发射装置，其中锁定与定位信号相关联的载波跟踪环路。
在525处，方法500解算与特定发射装置相关联的整数模糊度。525处的解算可由例如图3中所描绘的定位信号接收器300执行。525处的解算可基于类似于定位信号121、131、141的定位信号且可使用上文所描述的技术中的任一种来执行。然而，如上所述，这些技术可为计算密集型且费时的。只要锁定载波跟踪环路(如在520处)，整数模糊度便可保持固定在解算的值处。
在530处，方法500基于固定的整数模糊度估计载波相位射程测量值。如上所述，延迟tTOF可为整数模糊度M、载波周期TCW和相位差φ的函数，其中tTOF＝TCW*(M+φ)。周期TCW可为恒定的，且只要载波跟踪环路经锁定，整数模糊度M便保持固定。因此，只要如在520处锁定载波跟踪环路，便可依据相位差φ的所跟踪测量值确定延迟tTOF。在530处估计的载波相位射程测量值可用以感测位置。
在540处，方法500检测锁定丢失。锁定丢失可当可能不跟踪相位差φ时发生。如果未检测到锁定丢失(在540处为‘否’)，那么方法500可返回到530处的估计。因为锁定未丢失，所以整数模糊度保持固定且可使用载波相位测量值连续地确定延迟tTOF。
然而，如果检测到锁定丢失(在540处为‘是’)，那么方法500可返回到525处的解算。举例来说，返回到图1，考虑其中移动装置110已在进入位置感测环境100之前获取定位信号141的情境。在此情境下，移动装置110如在525处解算整数模糊度。但在进入位置感测环境100后，即刻阻断或反射定位信号141。因此，可不再跟踪与定位信号141相关联的相位差φ，且检测到锁定丢失。在移动装置110退出位置感测环境100之后，可重新获取定位信号141，可重新锁定载波跟踪环路，且可再次解算整数模糊度。然而，如上所述，可用于解算整数模糊度的技术可为计算密集型且费时的。此外，在一些城市峡谷情境中，定位信号141可仅在再次被阻断或反射之前的短暂时间周期内被重新获取。因此，方法500可在525处卡住不确定的时间周期。在长达足以执行525处的解算的可重新获取定位信号141的时间之前，移动装置110可能不能够进行基于载波相位测量值的精确位置感测。在一些实施方案中，锁定丢失可以被称作循环滑移。
图6大体说明演示根据本发明的方面的载波相位循环滑移的修复的一系列时序图。图6包含定位信号接收时序图600、常规循环滑移修复时序图630和快速循环滑移修复时序图660。图2中描绘的移动装置200可使用图5中描绘的常规技术执行循环滑移修复。此方法可产生类似于常规循环滑移修复时序图630的循环滑移修复。相比之下，被配置成根据本发明的方面操作(如下文将关于图7进行描述)的移动装置可被配置成执行如快速循环滑移修复时序图660所演示的快速循环滑移修复。
定位信号接收时序图600描绘第一接收周期610、非接收周期615和第二接收周期620。在第一接收周期610期间，移动装置可从发射装置接收第一组定位信号。在第一接收周期610期间，发射装置可类似于图1中所描绘的发射装置120、130。然而，在非接收周期615期间，可阻断或反射来自发射装置的定位信号。因此，在非接收周期615期间，发射装置可类似于图1中所描绘的发射装置140。在第二接收周期620期间，阻断/反射停止，且移动装置可再次从发射装置接收定位信号，其在本文中被称作第二组定位信号。
常规循环滑移修复时序图630描绘第一整数模糊度解算周期640和与第一接收周期610一致的第一载波相位射程感测周期641。在第一整数模糊度解算周期640期间，移动装置200可使用常规技术解算第一整数模糊度(标记为IA1)。举例来说，在接收第一组定位信号之后，移动装置200可锁定第一载波跟踪环路(类似于图5中描绘的520处的锁定)并且接着解算第一模糊度增量(类似于图5中描绘的525处的解算)。如上所述，用于整数模糊度解算的常规技术可为计算密集型且费时的。一旦解算出第一整数模糊度IA1，第一整数模糊度就可为固定的且与发射装置相关联的载波相位测量值可用以例如感测移动装置200的位置。如上所述，载波相位测量值可实现高精确度射程感测，例如大约几十厘米的精确度。在非接收周期615期间，移动装置200可不再基于从发射装置接收的第一组定位信号执行射程测量。因此，移动装置200经历载波相位射程感测中断周期645。在接收第二组定位信号之后，移动装置200再次在类似于第一整数模糊度解算周期640的第二整数模糊度解算周期650期间执行整数模糊度解算。在解算出第二整数模糊度IA2之后，移动装置200可再次使用与发射装置相关联的载波相位测量值例如感测移动装置200的位置。
快速循环滑移修复时序图660描绘分别地可类似于常规循环滑移修复时序图630的第一整数模糊度解算周期640和第一载波相位射程感测周期641的第一整数模糊度解算周期670。然而，在发生锁定丢失(标记非接收周期615的开始)之后，被配置成用于快速修复的移动装置可根据本发明的方面被配置成在模糊度增量估计周期680期间估计模糊度增量。模糊度增量的估计可在非接收周期615期间执行并且一旦定位信号的接收重新开始就可促进循环滑移的快速修复。因此，在被配置成用于快速修复的移动装置在第二接收周期620期间接收第二组定位信号之后，在模糊度增量估计周期680期间估计的模糊度增量可用以快速解算第二整数模糊度IA2。因此，第二载波相位射程感测周期681可在非接收周期615结束之后不久开始。
将快速循环滑移修复时序图660与常规循环滑移修复时序图630相比，应理解，在第二整数模糊度解算周期650期间，移动装置200再次执行计算密集型且费时的常规整数模糊度解算过程，而快速修复移动装置已经基于载波相位测量值快速恢复高精确度射程感测。
图7大体说明根据本发明的方面的移动装置700。移动装置700可在一些方面类似于图2中描绘的移动装置200。然而，移动装置700还可以被配置成执行如上文关于快速循环滑移修复时序图760所描述的循环滑移快速修复。
移动装置700可包含分别类似于处理器210和存储器220的处理器710和存储器720、分别类似于定位信号接收器230和接口240的定位信号接收器730和接口740、和类似于其它组件290的其它组件790。定位信号接收器730可被配置成接收类似于一或多个定位信号231的一或多个定位信号731，且接口740可被配置成交换类似于接口数据241的接口数据741。虽然移动装置700的前述组件可在一些方面类似，但应理解，如下文将更详细地论述，移动装置700提供相对于移动装置200的数个优点。
不同于移动装置200，移动装置700可另外包含被配置成产生基于空间的位移数据的位移传感器750。基于空间的位移数据可指示位移传感器750的位置随时间(例如从时间周期的第一部分到在所述时间周期的第一部分之后的时间周期的第二部分)的相对改变。位移传感器750可包含用于感测位移的任何适合的传感器。举例来说，位移传感器750可包括可视化惯性里程传感器、一或多个相机、一或多个光达传感器、一或多个加速计、一或多个陀螺仪、一或多个指南针、或其任何组合。加速计、陀螺仪和/或指南针中的一或多个可并入于惯性测量单元(IMU)中。
定位信号接收器730可被配置成接收类似于图3中所描绘的定位信号331的定位信号731。定位信号731可从类似于例如图1中所描绘的发射装置120的发射装置接收。定位信号731可包含来自发射装置的第一组定位信号和来自发射装置的第二组定位信号。第一组定位信号可在第一时间周期(类似于第一接收周期610)期间接收且第二组定位信号可在第一时间周期之后的第二时间周期(类似于第二接收周期620)期间接收。定位信号接收器730可被配置成基于第一组定位信号估计到发射装置的第一射程测量值且，可被进一步配置成基于第二组定位信号估计到发射装置的第二射程测量值，所述第一射程测量值包含第一组载波相位测量值，所述第二射程测量值包含第二组载波相位测量值。
处理器710和/或存储器720可被配置成在第一时间周期期间基于第一组定位信号锁定第一载波跟踪环路。第一载波跟踪环路的锁定可类似于图5的520处描绘的锁定。处理器710和/或存储器720可被进一步配置成解算第一整数模糊度。所述解算可类似于图5的525处描绘的解算且可在类似于图6中描绘的第一整数模糊度解算周期670的周期期间执行。第一整数模糊度可与接收第一组定位信号所来自的特定发射装置相关联。处理器710和/或存储器720可被进一步配置成检测第一载波跟踪环路的锁定丢失。所述检测可类似于图5的540处描绘的检测。
处理器710和/或存储器720可被进一步配置成用卡尔曼滤波器跟踪第一整数模糊度，其中第一整数模糊度被卡尔曼滤波器跟踪为与发射装置相关联的整数模糊度状态变量。
处理器710和/或存储器720可被进一步配置成基于第一组载波相位测量值和第一整数模糊度感测移动装置700的第一位置。
处理器710和/或存储器720可被进一步配置成检测与第一组载波相位测量值相关联的第一载波跟踪环路锁定丢失，其中第一载波跟踪环路与第一整数模糊度相关联。由处理器710和/或存储器720检测到的锁定丢失可类似于开始图6中描绘的到接收周期615的锁定丢失。
处理器710和/或存储器720可被进一步配置成基于位移数据估计在检测到锁定丢失之后的第一整数模糊度的模糊度增量。可根据本发明的方面使用任何合适的技术估计模糊度增量。在一些实施方案中，模糊度增量的估计可基于由位移传感器750产生的基于空间的位移数据。在一些实施方案中，模糊度增量的估计可为解决与位移数据相关联的整数最小二乘问题的基础。模糊度增量的所述可在类似于图6中描绘的非接收周期615的时间周期期间执行。特定来说，模糊度增量的估计可在检测到锁定丢失之后的时间周期期间，在从发射装置接收第一组定位信号所在的第一时间周期与从发射装置接收第二组定位信号所在的第二时间周期之间执行。
处理器710和/或存储器720可被进一步配置成用卡尔曼滤波器跟踪模糊度增量，其中模糊度增量被卡尔曼滤波器跟踪为与发射装置相关联的模糊度增量状态变量。
处理器710和/或存储器720可被进一步配置成基于第一整数模糊度和所估计模糊度增量解算与第二组定位信号相关联的第二整数模糊度。应理解，虽然第一整数模糊度的解算可基于在第一时间周期期间接收的第一组定位信号并且可使用类似于图5的525处描绘的解算的技术执行，但第二整数模糊度的解算替代地基于第一整数模糊度和所估计模糊度增量。在一些实施方案中，第二整数模糊度的解算可比第一整数模糊度的解算更快速地执行。这可为根据本发明的方面跟踪模糊度增量基于空间的位移数据的结果。
处理器710和/或存储器720可可被配置成在第二时间周期期间锁定第二载波跟踪环路，其中第二整数模糊度在锁定第二载波跟踪环路之后为固定的。所述锁定可类似于在图5的520处描绘的锁定。处理器710和/或存储器720可被进一步配置成基于第二组载波相位测量值和第二整数模糊度感测移动装置700的第二位置。
在图7的描述所述，且在本发明的剩余部分中，一或多个操作可被描述为由处理器710和/或存储器720执行。虽然使用单数，但应理解，“处理器”可在不脱离本发明的范围的情况下指一或多个处理器。此外，“存储器”可在不脱离本发明的范围的情况下指存储器的一或多个单元。因此，本发明中描述的移动装置700的如由处理器710和/或存储器720执行的任何功能或操作可在不脱离本发明的范围的情况下由任何数目个处理器和/或任何数目个存储器执行。举例来说，本发明中描述的移动装置700的功能或操作可由处理器710和/或存储器720、与定位信号接收器730相关联的处理器和/或存储器、与移动装置700的另一组件相关联的处理器和/或存储器、或其任何组合执行。
图8大体说明根据本发明的方面的供在位置感测时使用的方法800。方法800将被描述为由例如图7中描绘的移动装置700执行。
在810处，移动装置700从发射装置接收具有载波的第一组定位信号。特定发射装置可类似于图1中所描绘的发射装置120、130、140。载波可类似于例如图4中所描绘的所接收载波451。510处的接收可由例如图7中描绘的定位信号接收器730执行。因此，应理解，定位信号接收器730可构成用于从发射装置接收具有载波的第一组定位信号的装置。
在820处，移动装置700锁定与在810处接收的第一组定位信号相关联的第一载波跟踪环路。820处的锁定可由例如图7中描绘的定位信号接收器730执行。因此，应理解，定位信号接收器730可构成用于锁定第一载波跟踪环路的装置。
在825处，移动装置700解算与发射装置相关联的第一整数模糊度。825处的解算可由例如图7中描绘的处理器710和/或存储器720执行。因此，应理解，处理器710和/或存储器720可构成用于解算与发射装置相关联的第一整数模糊度的装置。
在830处，移动装置700基于第一整数模糊度估计载波相位射程测量值。830处的估计可由例如图7中描绘的处理器710和/或存储器720执行。因此，应理解，处理器710和/或存储器720可构成用于基于第一整数模糊度估计载波相位射程测量值的装置。
在840处，移动装置700确定是否已检测到锁定丢失。840处的确定可由例如图7中描绘的处理器710和/或存储器720执行。因此，应理解，处理器710和/或存储器720可构成用于确定是否已检测到锁定丢失的装置。如果移动装置700确定尚未检测到锁定丢失(在840处为‘否’)，那么方法800返回到830处的估计。如果移动装置700确定已发生锁定丢失(在850处为‘是’)，那么方法800转到850，如下文将更详细地论述。
在850处，移动装置700估计模糊度增量。850处的估计可由例如图7中描绘的处理器710和/或存储器720执行。因此，应理解，处理器710和/或存储器720可构成用于估计模糊度增量的装置。
在860处，移动装置700解算与发射装置相关联的第二整数模糊度。860处的解算可由例如图7中描绘的处理器710和/或存储器720执行。因此，应理解，处理器710和/或存储器720可构成用于解算与发射装置相关联的第二整数模糊度的装置。
图9大体说明用于根据本发明的方面估计模糊度增量的方法900。方法900可包含类似于上文关于图8所描述的操作的一或多个操作。方法900将被描述为由图7中描绘的移动装置700执行。
如上所述，方法900可包含类似于上文关于图8所描述的操作的一或多个操作。记住方法800可包含第一整数模糊度的解算(如在810处)和第一载波跟踪环路的锁定(如在820处)，其中第一整数模糊度是固定的。然而，如果检测到锁定丢失(在840处为‘是’)，那么方法800转到估计模糊度增量的850，以及解算第二整数模糊度的860。如下文将更详细地论述，图9大体说明850处的估计的实例实施方案，包含标记为950-958的多个操作。
在950处，移动装置700确定位置改变。950处的确定可在由位移传感器750产生的基于空间的位移数据的基础上执行。位置改变可为随时间(例如从过去的某一时刻到当前时刻)的改变。在一些实施方案中，过去时刻可对应于紧接在当前时刻之前的时刻。举例来说，过去时刻可对应于在840检测到锁定丢失之前的最近时刻，且当前时刻可对应于在840处检测到锁定丢失之后的第一时刻。
在952处，移动装置700基于950处确定的位置改变计算所接收的定位信号的期望改变。如上所述，可在840处检测到锁定丢失之前在移动装置700处接收第一组定位信号。因为已接收第一组定位信号，且因为已解算出第一整数模糊度(如在810处)，所以第一组定位信号的特性(整数模糊度M、相位差φ等)可对移动装置700为已知的。特定来说，所述特性可包含在锁定丢失之前获得的最新已知特性(整数模糊度M、相位差φ等)。
因为发射装置的方位对移动装置700也是已知的，所以应理解，移动装置700的位移可对所接收的定位信号的特性具有可预测效应(整数模糊度改变ΔM、相位差改变Δφ等)。因此，移动装置700可被配置成在所接收的定位信号是在当前时刻接收的情况下，基于由位移传感器750产生的基于空间的位移数据，估计所接收的定位信号的期望改变。
在954处，移动装置700基于952处估计的期望改变估计模糊度增量。如上所述，移动装置700从过去时刻到当前时刻的位移可对从过去时刻到当前时刻所接收的定位信号的特性(整数模糊度改变ΔM、相位差改变Δφ等)具有可预测效应。在一些实施方案中，在952处计算的整数模糊度改变ΔM可充当954处估计的模糊度增量。在其它实施方案中，可通过解决最小二乘问题来估计模糊度增量。
在958处，移动装置700确定是否接收到第二组定位信号。特定来说，移动装置700可确定第二组定位信号是否是从与840处发生的锁定丢失相同的发射装置接收。如果尚未接收到第二组定位信号(在958处为‘否’)，那么方法900返回到950，其中确定新位置改变(950处)，计算所接收定位信号的新期望改变(952处)，且估计新模糊度增量(954处)。如果已接收到第二组定位信号(在958处为‘是’)，那么方法900转到860。
如上文关于图8所述，在860处，移动装置700解算与发射装置相关联的第二整数模糊度。特定来说，移动装置700可通过将954处估计的模糊度增量添加到810处解算的第一整数模糊度来解算第二整数模糊度。
作为仅出于说明性目的提供的一个简化实例，假设移动装置700距离特定发射装置例如发射装置140恰好44千米(4,400,000厘米)。在进入位置感测环境100之前，移动装置700解算与发射装置140的载波相关联的整数模糊度。特定来说，移动装置700基于载波的已知波长(例如，约为19.0425cm，对应于1575.42MHz的载波频率)，确定在发射装置140和移动装置700之间存在231,061.60个载波循环。在此情境下，在φ＝0.60处测量相位差φ且将在M1＝231,061处解算第一整数模糊度M1。进一步假设刚好在移动装置700进入位置感测环境100并且丢失载波跟踪环路的锁定之前确定这些值。
一旦检测到锁定丢失，移动装置700就使用位移传感器750跟踪从锁定丢失之前的最近时刻到当前时刻的位置改变(如在950处)。移动装置700还跟踪所接收定位信号的期望改变(如在952处)并且估计由期望改变产生的模糊度增量(如在954处)。在多个时刻内更新对模糊度增量的估计，在此时间期间，移动装置700在最终从发射装置140接收第二组定位信号之前在位置感测环境100中前进数米。在穿过位置感测环境100的数米前进期间，移动装置700基于位移数据，确定移动装置700进一步接近于发射装置140九十厘米。基于移动装置700进一步接近于发射装置140九十厘米的推断，移动装置700可确定载波少了四个完整循环，从而产生模糊度增量ΔM-4。并非使用常规技术‘从头开始’解算第二整数模糊度M2，而是移动装置700可通过仅将ΔM-4添加到第一整数模糊度M1＝231,061来解算第二整数模糊度，从而产生M2＝231,057。
图10大体说明根据本发明的方面的被配置成实施图8和/或图9的方法的卡尔曼滤波器1000。卡尔曼滤波器1000可包含在图7中描绘的移动装置700中。应理解，根据本发明的方面，卡尔曼滤波器1000可使用处理器710和/或存储器720、定位信号接收器730和/或移动装置700的任何其它合适的组件实施。
一般来说，卡尔曼滤波器可包含一或多个状态变量。一或多个状态变量中的每一状态变量可与对应均值(其可标示为μ)和对应方差(其可标示为σ)相关联。在一些情况下，卡尔曼滤波器中的两个状态变量可具有协方差(其可标示为Σ)。卡尔曼滤波器可为以标示为k、k+1、k+2等的状态序列进行的递归滤波器。为了从第一状态[k]进行到第二状态[k+1]，卡尔曼滤波器可进行预测阶段和更新阶段。
作为说明，考虑一对标示为x和y的状态变量，所述状态变量x和y具有相对于彼此的协方差Σxy。在预测阶段，可基于协方差Σxy和变量x和y的先前状态(分别标示为x[k-1]和y[k-1])产生对变量x和y的当前状态(分别标示为xp[k]和yp[k])的预测。变量的当前状态xp[k]和yp[k]的预测可各自与由均值μp和方差σp定义的潜在值的分布相关联。
在更新阶段，卡尔曼滤波器可具有与状态变量x和y的当前状态(分别标示为xr[k]和yr[k])相关联的读数，例如传感器读数。每一读数可与由均值μr(对应于例如传感器提供的数据点)和方差σr(与传感器的已知或所估计不准确度相关联)定义的潜在值的分布相关联。在更新阶段，卡尔曼滤波器可使用变量x和y的当前状态(xp[k]和yp[k])的预测对变量x和y的当前状态(xr[k]和yr[k])的读数进行滤波。可通过使与预测阶段相关联的潜在值的分布乘以与更新阶段相关联的潜在值的分布，执行所述滤波。所述相乘的结果可充当状态变量x和y的当前值(x[k]和y[k])的经卡尔曼滤波的估计值并且可提供为卡尔曼滤波器的输出。
因为卡尔曼滤波器是递归滤波器，所以经卡尔曼滤波的估计值x[k]和y[k]还可用作用于与连续状态[k+1]有关的估计值的输入。因此，经卡尔曼滤波的估计值x[k]和y[k]可用以产生连续预测xp[k+1]和yp[k+1]，其可用以对连续读数xr[k+1]和yr[k+1]进行滤波，所述连续读数变成去往另一连续状态[k+2]的输入，等。
返回到图10，根据本发明的方面的卡尔曼滤波器1000可包含一或多组状态变量。每一组状态变量可与不同发射装置相关联。举例来说，第一组状态变量可与图1中所描绘的发射装置120相关联，第二组变量可与图1中所描绘的发射装置130相关联，等。图10描绘标记为“1”、“2”…“N”的N组状态变量，然而，应理解，卡尔曼滤波器1000根据本发明的方面可包含任何数目组状态变量。
每一组状态变量可包含位置状态变量1010、位置改变状态变量1020、时钟偏差变量1030、任选的偏航角状态变量1040、整数模糊度状态变量1050和模糊度增量状态变量1060。
位置状态变量1010可指示移动装置700的位置。可在卡尔曼滤波器1000的更新阶段期间基于位移传感器750提供的读数更新位置状态变量1010。
位置改变状态变量1020可指示移动装置700的位置改变并且可基于位置状态变量1010的一或多个先前状态被确定。位置状态变量1010和位置改变状态变量1020可经由位置到位置改变协方差矩阵(未示出)相关。位置到位置改变协方差矩阵可促进在卡尔曼滤波器1000的预测阶段期间对位置状态变量1010的预测。
时钟偏差变量1030可指示与定位信号接收器730相关联的接收器时钟的偏差和/或漂移。位置状态变量1010和位置改变状态变量1020可经由位置到时钟偏差协方差矩阵(未示出)相关。位置到时钟偏差协方差矩阵可促进在卡尔曼滤波器1000的预测阶段期间对位置状态变量1010的预测。
任选偏航角状态变量1040可指示移动装置700相对于发射装置的偏航角。在一些实施方案中，可包含偏航角状态变量1040以增强位移传感器750。举例来说，如果位移传感器750是可视化惯性里程(VIO)传感器，那么偏航角状态变量1040可促进VIO传感器漂移的调节。
整数模糊度状态变量1050可指示与发射装置相关联的整数模糊度。在锁定载波跟踪环路(例如，如在图6中描绘的第一载波相位射程感测周期671期间)的情况下，可解算整数模糊度状态变量1050并且接着将其固定(即，保持恒定)。然而，如上所述，一旦检测到锁定丢失，整数模糊度就可变化。因此，可在锁定新载波跟踪环路之后更新整数模糊度状态变量1050并且解算新整数模糊度。如上所述，可根据本发明的方面，基于模糊度增量(例如，如在图6中描绘的第二载波相位射程感测周期681期间)，执行新整数模糊度的解算。
可使用模糊度增量状态变量1060跟踪模糊度增量。如上所述，只要载波跟踪环路锁定便可固定模糊度增量，但一旦检测到锁定丢失，所述模糊度增量就可能变化。因此，在检测到锁定丢失之后，卡尔曼滤波器1000可使用模糊度增量状态变量1060跟踪模糊度增量，直到接收新组位置信号(例如，在图6中描绘的模糊度增量估计周期680期间)。一旦接收到新组位置信号，模糊度增量状态变量1060就可用以快速更新整数模糊度状态变量1050。
所属领域的技术人员应了解，可使用多种不同技术和技艺中的任一个来表示信息和信号。举例来说，可通过电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光粒子或其任何组合来表示在整个上文描述中可能参考的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号和码片。
此外，所属领域的技术人员应了解，结合本文中所揭示的方面描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和算法步骤可实施为电子硬件、计算机软件、或两者的组合。为清晰地说明硬件与软件的此可互换性，上文已大体就各种说明性组件、块、模块、电路和步骤的功能性加以描述。此类功能性是实施为硬件还是软件取决于特定应用和强加于整个系统的设计约束。所属领域的技术人员可针对每一特定应用以不同方式实施所描述的功能性，但此类实施决策不应被解释为脱离本发明的范围。
结合本文中所揭示的方面来描述的各种说明性逻辑块、模块和电路可以用通用处理器、DSP、ASIC、FPGA或其它可编程逻辑装置、分立门或晶体管逻辑、分立硬件组件或其经设计以执行本文所描述的功能的任何组合来实施或执行。通用处理器可为微处理器，但在替代方案中，处理器可为任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可实施为计算装置的组合(例如，DSP与微处理器的组合、多个微处理器、一或多个微处理器结合DSP核心，或任何其它此类配置)。
结合本文中所揭示的方面描述的方法、序列和/或算法可以直接以硬件、以由处理器执行的软件模块或以硬件和软件模块的组合来体现。软件模块可以驻留在RAM、闪存存储器、ROM、EPROM、EEPROM、寄存器、硬盘、可拆除磁盘、CD-ROM或所属领域中已知的任何其它形式的存储媒体中。示范性存储媒体耦合到处理器，使得处理器可以从存储媒体读取信息且将信息写入到所述存储媒体。在替代方案中，存储媒体可与处理器成一体式。处理器和存储媒体可驻留在ASIC中。ASIC可以驻留在IoT装置中。在替代方案中，处理器和存储媒体可作为离散组件驻留于用户终端中。
在一或多个示范性方面中，所描述的功能可以用硬件、软件、固件或其任何组合实施。如果实施于软件中，那么可将功能作为一或多个指令或代码存储在计算机可读媒体上或经由计算机可读媒体发射。计算机可读媒体包含计算机存储媒体和通信媒体两者，通信媒体包含促进将计算机程序从一处传送到另一处的任何媒体。存储媒体可以是可以由计算机存取的任何可供使用的媒体。借助于实例而非限制，此类计算机可读媒体可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置，或可用于携带或存储呈指令或数据结构的形式的所需程序代码且可由计算机存取的任何其它媒体。并且，适当地将任何连接称作计算机可读媒体。举例来说，如果使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL或例如红外线、无线电和微波等无线技术从网站、服务器或其它远程源发射软件，那么所述同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL或例如红外线、无线电和微波等无线技术包含于媒体的定义中。如本文中所使用，磁盘和光盘包含CD、激光光盘、光学光盘、DVD、软性磁盘和蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式和/或利用激光以光学方式再现数据。以上各项的组合也应包含于计算机可读媒体的范围内。
尽管前述揭示内容示出本发明的说明性方面，但应注意，在不脱离如所附权利要求书界定的本发明的范围的情况下，可以在本文中做出各种改变和修改。不必以任何特定次序来执行根据本文中所描述的本发明的方面的方法权利要求项的功能、步骤和/或动作。此外，尽管可能以单数形式描述或主张本发明的元件，但除非明确陈述限于单数形式，否则也涵盖复数形式。

Claims (30)

1.一种供在位置感测时使用的设备，所述设备包括：
位移传感器，其被配置成产生基于空间的位移数据；
定位信号接收器，其被配置成：
从发射装置接收第一组定位信号并且基于所述第一组定位信号估计到所述发射装置的第一射程测量值，所述第一射程测量值包含第一组载波相位测量值；
从所述发射装置接收第二组定位信号并且基于所述第二组定位信号估计到所述发射装置的第二射程测量值，所述第二射程测量值包含第二组载波相位测量值；
存储器；和
处理器，其耦合到所述位移传感器、所述定位信号接收器和所述存储器，其中处理器和存储器被配置成：
检测与所述第一组载波相位测量值相关联的第一载波跟踪环路的锁定丢失，其中所述第一载波跟踪环路与第一整数模糊度相关联；
基于所述基于空间的位移数据，估计在所述检测到的锁定丢失之后的所述第一整数模糊度的模糊度增量；和
基于所述第一整数模糊度和所述所估计模糊度增量，解算与所述第二组定位信号相关联的第二整数模糊度。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述处理器和存储器被进一步配置成：
基于所述第一组载波相位测量值和所述第一整数模糊度，感测所述设备的第一位置；和
基于所述第二组载波相位测量值和所述第二整数模糊度，感测所述设备的第二位置。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述基于空间的位移数据指示所述设备的位置相对于时间的相对改变。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述基于空间的位移传感器包括：
可视化惯性里程传感器；
一或多个相机；
一或多个光达传感器；
一或多个加速计；
一或多个陀螺仪；
一或多个指南针；或
其任何组合。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述处理器和存储器被进一步配置成：
用卡尔曼滤波器跟踪所述第一整数模糊度，其中所述第一整数模糊度被所述卡尔曼滤波器跟踪为与所述发射装置相关联的整数模糊度状态变量；和
用所述卡尔曼滤波器跟踪所述模糊度增量，其中所述模糊度增量被所述卡尔曼滤波器跟踪为与所述发射装置相关联的模糊度增量状态变量。
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述定位信号接收器被进一步配置成：
在第一时间周期期间接收所述第一组定位信号；和
在所述第一时间周期之后的第二时间周期期间接收所述第二组定位信号。
7.根据权利要求6所述的设备，其中所述处理器和存储器被进一步配置成：
在所述第一时间周期期间基于所述第一组定位信号锁定所述第一载波跟踪环路；
和
解算所述第一整数模糊度。
8.根据权利要求6所述的设备，其中所述处理器和存储器被进一步配置成：
在所述检测到的锁定丢失之后的时间周期期间估计所述模糊度增量，在所述检测到的锁定丢失之后的所述时间周期是在所述第一时间周期和所述第二时间周期之间。
9.根据权利要求6所述的设备，其中所述处理器和存储器被进一步配置成在所述第二时间周期期间锁定第二载波跟踪环路，其中在锁定所述第二载波跟踪环路之后固定所述第二整数模糊度。
10.根据权利要求1所述的设备，其中通过解决与所述基于空间的位移数据相关联的整数最小二乘问题来估计所述模糊度增量。
11.一种供在位置感测时使用的方法，所述方法包括：
产生基于空间的位移数据；
从发射装置接收第一组定位信号并且基于所述第一组定位信号估计到所述发射装置的第一射程测量值，所述第一射程测量值包含第一组载波相位测量值；
从所述发射装置接收第二组定位信号并且基于所述第二组定位信号估计到所述发射装置的第二射程测量值，所述第二射程测量值包含第二组载波相位测量值；
检测与所述第一组载波相位测量值相关联的第一载波跟踪环路的锁定丢失，其中所述第一载波跟踪环路与第一整数模糊度相关联；
基于所述基于空间的位移数据，估计在所述检测到的锁定丢失之后的所述第一整数模糊度的模糊度增量；和
基于所述第一整数模糊度和所述所估计模糊度增量，解算与所述第二组定位信号相关联的第二整数模糊度。
12.根据权利要求11所述的方法，其另外包括：
基于所述第一组载波相位测量值和所述第一整数模糊度，感测设备的第一位置；
和
基于所述第二组载波相位测量值和所述第二整数模糊度，感测所述设备的第二位置。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述基于空间的位移数据指示设备的位置相对于时间的相对改变。
14.根据权利要求11所述的方法，其中为产生所述基于空间的位移数据，所述方法使用包括以下各项的位移传感器：
可视化惯性里程传感器；
一或多个相机；
一或多个光达传感器；
一或多个加速计；
一或多个陀螺仪；
一或多个指南针；或
其任何组合。
15.根据权利要求11所述的方法，其另外包括：
用卡尔曼滤波器跟踪所述第一整数模糊度，其中所述第一整数模糊度被所述卡尔曼滤波器跟踪为与所述发射装置相关联的整数模糊度状态变量；和
跟踪所述卡尔曼滤波器的所述模糊度增量，其中所述模糊度增量被所述卡尔曼滤波器跟踪为与所述发射装置相关联的模糊度增量状态变量。
16.根据权利要求11所述的方法，其另外包括：
在第一时间周期期间接收所述第一组定位信号；和
在所述第一时间周期之后的第二时间周期期间接收所述第二组定位信号。
17.根据权利要求16所述的方法，其另外包括：
在所述第一时间周期期间基于所述第一组定位信号锁定所述第一载波跟踪环路；
和
解算所述第一整数模糊度。
18.根据权利要求16所述的方法，其另外包括：
在所述检测到的锁定丢失之后的时间周期期间估计所述模糊度增量，在所述检测到的锁定丢失之后的所述时间周期是在所述第一时间周期和所述第二时间周期之间。
19.根据权利要求16所述的方法，其另外包括在所述第二时间周期期间锁定第二载波跟踪环路，其中在锁定所述第二载波跟踪环路之后固定所述第二整数模糊度。
20.根据权利要求11所述的方法，其中估计所述模糊度增量包括解决与所述基于空间的位移数据相关联的整数最小二乘问题。
21.一种供在位置感测时使用的设备，所述设备包括：
用于产生基于空间的位移数据的装置；
用于从发射装置接收第一组定位信号并且基于所述第一组定位信号估计到所述发射装置的第一射程测量值的装置，所述第一射程测量值包含第一组载波相位测量值；
用于从所述发射装置接收第二组定位信号并且基于所述第二组定位信号估计到所述发射装置的第二射程测量值的装置，所述第二射程测量值包含第二组载波相位测量值；
用于检测与所述第一组载波相位测量值相关联的第一载波跟踪环路的锁定丢失的装置，其中所述第一载波跟踪环路与第一整数模糊度相关联；
用于基于所述基于空间的位移数据，估计在所述检测到的锁定丢失之后的所述第一整数模糊度的模糊度增量的装置；和
用于基于所述第一整数模糊度和所述所估计模糊度增量，解算与所述第二组定位信号相关联的第二整数模糊度的装置。
22.根据权利要求21所述的设备，其另外包括：
用于基于所述第一组载波相位测量值和所述第一整数模糊度，感测所述设备的第一位置的装置；和
用于基于所述第二组载波相位测量值和所述第二整数模糊度，感测所述设备的第二位置的装置。
23.根据权利要求21所述的设备，其中用于产生基于空间的位移数据的装置包括：
可视化惯性里程传感器；
一或多个相机；
一或多个光达传感器；
一或多个加速计；
一或多个陀螺仪；
一或多个指南针；或
其任何组合。
24.根据权利要求21所述的设备，其中用于解算所述第二整数模糊度的装置另外包括：
用于用卡尔曼滤波器跟踪所述第一整数模糊度的装置，其中所述第一整数模糊度被所述卡尔曼滤波器跟踪为与所述发射装置相关联的整数模糊度状态变量；和
用于跟踪所述卡尔曼滤波器的所述模糊度增量的装置，其中所述模糊度增量被所述卡尔曼滤波器跟踪为与所述发射装置相关联的模糊度增量状态变量。
25.根据权利要求21所述的设备，其中用于估计所述模糊度增量的装置另外包括用于解决与所述基于空间的位移数据相关联的整数最小二乘问题的装置。
26.一种包含在由处理器执行时致使所述处理器执行操作的代码的非暂时性计算机可读媒体，所述非暂时性计算机可读媒体包括：
用于产生基于空间的位移数据的代码；
用于从发射装置接收第一组定位信号并且基于所述第一组定位信号估计到所述发射装置的第一射程测量值的代码，所述第一射程测量值包含第一组载波相位测量值；
用于从所述发射装置接收第二组定位信号并且基于所述第二组定位信号估计到所述发射装置的第二射程测量值的代码，所述第二射程测量值包含第二组载波相位测量值；
用于检测与所述第一组载波相位测量值相关联的第一载波跟踪环路的锁定丢失的代码，其中所述第一载波跟踪环路与第一整数模糊度相关联；
用于基于所述基于空间的位移数据，估计在所述检测到的锁定丢失之后的所述第一整数模糊度的模糊度增量的代码；和
用于基于所述第一整数模糊度和所述所估计模糊度增量，解算与所述第二组定位信号相关联的第二整数模糊度的代码。
27.根据权利要求26所述的非暂时性计算机可读媒体，其另外包括：
用于基于所述第一组载波相位测量值和所述第一整数模糊度，感测所述设备的第一位置的代码；和
用于基于所述第二组载波相位测量值和所述第二整数模糊度，感测所述设备的第二位置的代码。
28.根据权利要求26所述的非暂时性计算机可读媒体，其中用于产生基于空间的位移数据的代码与以下各项相关联：
可视化惯性里程传感器；
一或多个相机；
一或多个光达传感器；
一或多个加速计；
一或多个陀螺仪；
一或多个指南针；或
其任何组合。
29.根据权利要求26所述的非暂时性计算机可读媒体，其中用于解算所述第二整数模糊度的代码另外包括：
用于用卡尔曼滤波器跟踪所述第一整数模糊度的代码，其中所述第一整数模糊度被所述卡尔曼滤波器跟踪为与所述发射装置相关联的整数模糊度状态变量；和
用于跟踪所述卡尔曼滤波器的所述模糊度增量的代码，其中所述模糊度增量被所述卡尔曼滤波器跟踪为与所述发射装置相关联的模糊度增量状态变量。
30.根据权利要求26所述的非暂时性计算机可读媒体，其中用于估计所述模糊度增量的代码另外包括用于解决与所述基于空间的位移数据相关联的整数最小二乘问题的代码。
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