CN110178049A - 全球导航卫星系统中的多径管理 - Google Patents
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Abstract
公开了一种用于处理G.N.S.S.信号的多径的设备，所述设备被配置为：‑确定空间位置、时钟时间和测量的多径参数，所述多径参数包括相对延迟和相对幅度；‑向远程服务器传送所述空间位置、时钟时间和多径参数；并且‑接收由远程服务器确定的经处理的多径参数。描述了包括多个这样的设备及其变体的系统。描述了另外的方面，特别是一个或多个卫星的排除、门限方案的使用、拉/推模式、可配置的刷新率、位置的量化、附加传感器的激活、过滤选项、例如根据视野中卫星数量和/或根据信噪比对品质因素的确定、对等方案，以及图形显示、可听声音或触觉反馈。
Description
技术领域
该专利涉及数字数据处理领域，并且更具体而言，涉及全球导航卫星系统(G.N.S.S.)。
背景技术
通常根据从G.N.S.S.卫星接收的数据来计算G.N.S.S.接收器位置。G.N.S.S.接收器通常针对接收器时钟误差和其他影响进行校正，但仍有未被校正的残余误差。
虽然开放环境通常不受到诸如多径之类的损害，并且提供视野中的大量卫星(大多数在中高海拔处)，但在受限环境(例如，城市环境)中，只存在很少的卫星在视野中，并且低海拔卫星几乎不能被丢弃。时变的多径严重损害了受约束的环境。正是在这些环境中，G.N.S.S的某些应用可能需要提高的精度(例如，自动化的或自动的汽车)。
多径是G.N.S.S.中测距误差的主导来源。当用户设备接收附加于直接视线L.O.S信号的反射信号(例如，来自地面、建筑物、树木、主车体(host-vehicle body)等)时，发生多径干扰。多径信号破坏用于时间延迟估计的相关函数形状并且最终降低定位精度。
在专利文献中描述了一些用于减轻多径的方法，但存在局限性。例如，标题为“GPSmultipath mitigation using a multi-element antenna array”的US6421000需要特定的天线，即，经修改的G.N.S.S.设备。
对于用于减轻标准G.N.S.S装备中的多径的先进的方法和系统存在需求。
发明内容
公开了一种用于处理G.N.S.S.信号的多径的设备，所述设备被配置为：-确定空间位置、时钟时间和测量的多径参数，所述多径参数包括相对延迟和相对幅度；-向远程服务器传送所述空间位置、时钟时间和多径参数；-接收由远程服务器确定的经处理的多径参数。描述了包括多个这样的设备(及其变体)的系统的示例。描述了另外的可选方面，例如一个或多个卫星的排除、门限方案的使用、拉/推模式、可配置的刷新率、位置的量化、附加传感器的激活、过滤选项、例如根据视野中卫星数量和/或根据信噪比对品质因素(meritfactor)的确定、对等方案、以及图形显示、可听声音或触觉反馈。
公开了与G.N.S.S.处理步骤组合的估计多径参数的步骤。可以以各种方式执行估计多径参数，例如使用基于频谱的技术。
有利地，本发明的实施例允许建立多径地图，其可以用于校正局部度量，并且/或者改进PVT估计和/或适配导航策略。可以根据需要(偶尔或定期地)检索更新的地图。
有利地，在一些实施例中，多径地图随时间变化不大(建筑物和树木随时间缓慢演变)并且因此可以嵌入G.N.S.S.接收器中(至少部分地)。
有利地，在拥挤区域(即，具有更多数据)中，地图的刷新率和遵循校正的有效性可以是更好的。在一些实施例中，可以针对每个可能的G.N.S.S.卫星针对每个可能的仰角和方位角收集多径数据。
有利地，本发明的一些实施例需要由用户发送和/或接收的减少的数据量。
有利地，本发明的一些实施例不需要双向和/或实时数据通信。
有利地，本发明的实施例允许基于仰角掩码(即，卫星的相对位置(DOP)和用户等效范围误差(UERE))来计算精度指示符，其中，UERE的值被完善。
有利地，本发明的一些实施例不需要经修改的G.N.S.S.设备，这是因为可以在云中或在远程访问的服务器中执行密集的处理和存储操作。
有利地，本发明的实施例适于(慢)环境变化(例如，新建筑物)。
有利地，本发明的实施例可以使用和利用最常见的G.N.S.S.信号和/或星座。
有利地，本发明的实施例可以由城市规划者或建筑师用于城市或建筑物的构思或优化。
附图说明
现在将参考附图以示例的方式描述本发明的实施例，在所述附图中同样的附图标记表示类似的元素，并且其中：
图1示出了本发明的一般环境；
图2示出了G.N.S.S.接收器和/或卫星的位置量化的示例；
图3示出了来自G.N.S.S.接收器的数据集合的特定实施例；
图4示出了根据本发明实施例的方法的步骤的示例。
图5示出了本发明的变体。
具体实施方式
在下文中从接收器传送到服务器的数据可以被称为“多径参数值”或“经测量的多径”。所述数据和值可以取决于在接收器上实现的功能，例如以识别或估计多径。一些接收器可以不同地被提供有这样的功能。
由服务器传送到一个或多个接收器的数据可以被称为“经处理的多径”(已对收集的度量执行处理步骤)或“计算的多径”或“多径知识”或“服务器的多径”或“多径(合并的)地图(multipath(consolidated)map)”。
图1示出了本发明的一般环境。
图1示出了配备有一个或多个G.N.S.S.接收器(101、102)(例如，专用硬件、智能手机等)的一个或多个用户(1、2)。
G.N.S.S.接收器可以被嵌入在(有人驾驶或无人驾驶)汽车、船、飞机、无人机、机器人或任何运输系统中或在其中被执行。G.N.S.S.接收器也可以由人类用户或动物执行。
所述G.N.S.S.接收器访问一个或多个卫星星座(111)(例如，GPS、GLONASS、Galileo或Beidou)。这样的G.N.S.S.接收器中的一个或多个直接(例如，3G、4G、LTE、5G等)或间接(例如，通过Wifi或蓝牙桥接)与一个或多个服务器(120)通信。
本发明考虑的接收器可以被提供有不同的技术能力(例如，处理、存储、定位、天线等)。至少，为了能够合作，接收器应当被提供有下载通信能力。在一些情况下，接收器可以上传/发送数据(但不同协议之间的桥接仍是可能的)。因此，根据本发明的一些接收器可以(隐含地)是发射器。参与所描述的众包方案的一些接收器可以包括各种定位处理能力。这些角色或功能可以被独立执行(并且被进一步组合)。一些接收器可以是“裸RFFE”接收器，即仅执行测量的接收器，即RF信号数字化(接收器被配置为至少在短距离内与其他被提供有朝向服务器的(长距离)通信能力的接收器传送它们的度量)。一些接收器(它们自己无法测量任何G.N.S.S.信号或无法测量用于定位的G.N.S.S.信号)可以使用其他接收器(它们可以充当中继，以结构化的方式，或通过机会主义行为)的定位度量和/或多径。一些接收器可以执行这些测量结果的测量和发送到服务器的两个功能。
当(人类)用户需要一些反馈(或追溯或交互)时，一些接收器可以包括显示器。可以在没有显示器(或等同手段)的情况下提供一些其他接收器。接收器可以是被动的(它只能处理从其他接收器和/或服务器接收的数据)。接收器可以是“主动的”(或“贡献者接收器”)，例如，它可以测量多径(根据不同的性能水平)。接收器可以连续或同时主动和被动(测量多径并从服务器接收数据)。
关于由接收器执行的测量结果的细节，对于给定的卫星和给定的时空坐标不同的变体是可能的。接收器可以评估仅存在多径(即，通过二进制应答，例如，是，存在；否，不存在)，例如通过使用双相关)。按照增加复杂度的顺序，现在描述接收器的性能。接收器可以确定严重性指示符。可以应用门限方案。例如，如果两个路径的幅度和相对延迟超过预定义门限(例如，0.3米和10米)，则环境将被认定为严重，否则认定为无干扰。接收器可以确定多径的延迟和幅度(例如，用MEDLL或CEPSTRUM)。一些接收器甚至可以估计反射的数量。
此后使用的表达“服务器”指定一个或多个物理服务器(120)的集合。所述集合的周长可以随时间和/或空间演变。服务器可以被远程访问(例如，API)并且包括计算和存储器/存储资源。一个或多个服务器可以从接收器接收数据，计算多径校正值，并且服务回接收器。
在一些实施例中，接收器与服务器之间的通信可以是单向的(数据推送)。在一些实施例中，通信是双向的(数据拉取)。多径参数可以被推送(例如，通过服务器或另一链接的设备)和/或被拉取(例如，由G.N.S.S.接收器向服务器请求或检索)。
在实施例中，G.N.S.S.接收器(例如，101)计算或确定其位置(P)、速度(V)和(时钟)时间(T)。可以以可变速率(例如，以1Hz(每秒1次))随时间刷新该空间位置。G.N.S.S.还可以计算多径参数，特别是包括相对延迟和相对幅度。包括{P；V；T；相对振幅；相对延迟}的数据被存储在G.N.S.S.设备中。在一些实施例中，该数据表示少量数据(24小时内1兆字节的数量级)。
然后，个体G.N.S.S.101经由I/O通信资源(例如，在3G、4G、5G、Wifi等中)连接到一个或多个服务器(120)并且上载其收集的数据(例如，自其上次连接的或其记录的全部)。这种连接可能不时发生，即在连接是可能的时是间歇的或规则的或不规则的，甚至是机会性的。
数据由一个或多个服务器(120)从多个最终用户个体G.N.S.S设备收集。稍后分析数据并且可以针对网格(或图)的每个点确定多径缓解值。
随着时间推移和/或通过累积数据，可以创建可靠的多径地图。
流量越多，数据越多。多径校正值的刷新率和精度通常与流量成比例。在可以观察到很大流量之处，可以使用大量数据来缓解多径。在与密集流量相关联的城市区域(例如，高速公路、购物中心等)中，可以收集大量数据并且可以执行高效的进一步多径管理(例如，校正、抑制、缓解等)。在荒芜或空旷区域，数据的收集可能需要一些更多的时间(但至少有一些数据可用)。
在实施例中，可以将上载的数据匿名化(或者隐私可以被保留)。
然后可以处理聚合或收集的数据。在实施例中，由于来自单个G.N.S.S.接收器的数据可能因错误而损害，所以对个体的上载的数据被后处理。多径参数估计确实取决于收集数据(尤其是幅度)的实际接收器。
在实施例中，用户位置和/或G.N.S.S.卫星位置被量化(quantized)(或离散化或量化(quantified))：位置被限制为离散值而不是值的连续集。这将待操纵的数据量最小化，并且还平均或平滑了定位中的不确定性。
在实施例中，对收集的数据执行统计分析。
可以对收集的数据执行各种统计测试和流程。在实施例中，可以确定过度边界或最佳拟合高斯分布的均值和方差。在一些实施例中，可以使用其他步骤，包括但不限于方差分析、多变量分析、卡方检验、相关性、因子分析、均方加权偏差、回归分析、联合分析等。
特别地，可以过滤掉异常和/或过度的多径值(“异常值”)。
例如，位于卡车附近的G.N.S.S设备可以记录多径的高值，这是稍后将不由其他设备看到的。数据过滤器可以以不同的方式配置，例如，数据上传之前在上游，或因为可能与其他设备的数据不一致而在下游。在实施例中，可以通过使用预定义门限或门限范围来移除异常值。例如，如果在给定位置处(在预定义的门限下)很少检测到多径，则其将被忽略或被过滤掉。换句话说，可以学习并进一步校正“稳定”多径，同时可以消除多径的“临时”或“峰值”。
在实施例中，可以在预定义的相关时间段或间隔(例如，其可以取决于所考虑的地理定位)期间确定统计特性。例如，在重要城市中的拥挤区域中，时间段可能足以获得相关统计数据但足够短以及时地检测和捕获街道中的通常和最显著的变化(例如，移动的卡车、道路工程等)。在一些实施例中，气象条件可以起次要作用(例如，雪)。
考虑到所有影响，数据的刷新率范围可以从一小时到几天不等。
在一些实施例中，刷新率是预定义的并且以规则的时间间隔发生。在一些实施例中，刷新率是自适应的(它可以是估计的多径校正值的精度和/或可靠性的量化置信度的函数，它可以是给定区域中的流量的函数，它可以根据来自外部数据库的对当前道路工程的知晓来配置，等等)。
在服务器与接收器之间交换的数据可以在上游(即，由接收器)和/或在下游(即，由服务器)过滤。用于过滤掉数据的标准包括距离接近标准、所考虑的G.N.S.S.接收器中的信任/置信度水平、道路几何形状等。
在数据已被收集或以其他方式聚合数据和进行后处理之后，可以将数据传送回(121)到一个或多个G.N.S.S.接收器。
可以使用多种数据通信信道或链路来发送数据。
被传送到接收器的服务器数据可以包括：a)一个或多个指示符(例如，值或值的范围、二进制响应等)，例如“没有显著多径的区域”、“具有低多径的区域”、“高多径”、“小心”)；和/或b)与局部多径相关的参数，包括统计矩(例如，绝对值、均值、方差、最小值、最大值)；和/或c)多径校正值(直接)，和/或d)其他数据(置信度门限、凭证、订阅和认证数据等)。
由服务器传送到一个或多个接收器的数据可以是可变的(在空间上、在时间上)。由于服务器收集和操纵从多个接收器接收的收集的数据，服务器到接收器的输出数据可以以以下方式变化：i)随时间，和/或ii)响应于接收器的请求，和/或iii)取决于计算的多径，和/或iv)取决于其他因素(例如，订阅“按需精度”)。
换句话说，整个多径“知识”(或者只是其部分)可以选择性地被重新分配给接收器。由服务器计算的数据的使用可以在时间和空间上变化；例如：i)接收器可以使用服务器的数据来衰减或校正或抑制影响本地度量的多径，和/或ii)接收器可以通过排除与服务器已经针对其确定由多径引起的信号劣化的方位角/仰角相关联的一个或多个卫星来使用服务器的数据来改善其定位，和/或iii)响应于服务器的数据，接收器可以(自发地)断电或休眠以节省电池(在变体中，关机或休眠命令也可以前摄地被发送)；在变体中，可以使用其他类型的定位传感器)。在一些实施例中，合并/处理的多径甚至可以保持未分布(例如，多径地图可以用于城市规划者，例如以避免针对敏感区域构建金属结构)。
从服务器接收的数据可以“本地地”(即，直接或不经修改地)显示，以便通知用户。
从服务器接收的数据可以触发(后退)模式的激活，其中，可以执行附加或互补或替换手段或步骤来提高对位置的确定的精度和/或可靠性(例如，测距、惯性)。
在实施例中，传送的数据可以包括所收集的数据的总和，每个G.N.S.S.接收器可以适应这种“集体”数据。
在实施例中，一个或多个服务器可以发送定制的或个性化的数据(例如，通过预测给定G.N.S.S.接收器的下一位置)。例如，只有相关位置(例如，由预定标准的应用确定的)可以被发送到给定G.N.S.S.设备。例如，用于选择或过滤数据的标准可以是距离接近标准(例如，传送适用于其位置已知的特定G.N.S.S.接收器的多径校正值)。传送的数据可以为所述G.N.S.S.接收器的移动留下开放的可能性(接近当前位置的缓解校正值可以在预定范围内的所有空间方向上被传送，例如根据移动速度)。通过考虑道路几何形状和/或通过预测轨迹(例如，知道最终目的地等)，可以可能地进一步过滤传送的数据。
在实施例中，提供有一般或特定数据，然后特定G.N.S.S.设备可以根据接收的数据、当前位置和当前G.N.S.S.卫星Az和El(其中，由G.N.S.S.接收器看到的发射卫星的方位角为“Az”；并且其中，由G.N.S.S.接收器看到的发射卫星的仰角为“El”)针对给定的卫星设置预期的UERE。因此，G.N.S.S.设备可以提高其定位的精度。
G.N.S.S.设备(或外部连接的设备)可选地可以执行其他步骤。
在实施例中，响应于确定特定区域与强多径(intense multipath)(例如，超过预定义门限)相关联，G.N.S.S.设备可以触发激活一个或多个可用传感器(例如，X和Y)以将它们与G.N.S.S.数据融合(如果先前关闭了X和Y以节省功率，并且如果X和Y是不被多径损害的传感器(例如，IMU))。传感器可以嵌入在G.N.S.S.接收器中，但也可以在其他设备中或从其它设备访问(如果G.N.S.S.接收器是连接的设备的话)。
在实施例中，如果确定多径的存在高于预定义门限和/或当确定多径的存在高于预定义门限时，可以触发初始化多径缓解算法的步骤，所述多径缓解算法选自包括例如窄相关器和多径估计延迟锁定环(MEDLL)的组。MEDLL使用最大似然标准迭代地估计每个多径分量的幅度、延迟和相位。从测量的相关函数中减去对相关函数的贡献。然后保留对直接路径相关函数的估计并且可以计算代码错误。
在实施例中，当由接收器跟踪二进制偏移载波(B.O.C.)(或其变体，例如SinBOC、CosBOC、AltBOC)时，可以激活(或赞同)根据本发明的多径管理或处理步骤。B.O.C.是最近几代中使用的对多径敏感的调制(分裂频谱调制(split-spectrum modulation))。
在实施例中，当观察到足够数量的连续异常值时，可以排除卫星。例如，标准可以包括用于比较数据的时间间隔或可接受的数值范围。对值进行平均可以允许排除异常值(数据值和/或数据源，即卫星)。
G.N.S.S.接收器可以排除异常值，并且所述反馈可以由远程服务器(作为投票或投票机制)合并，所述远程服务器然后可以处理分析并排除一个或多个卫星。远程服务器可以分析星座的配置。远程服务器可以执行“地图匹配”步骤。
在实施例中，与所公开的步骤组合，例如，对于易受多径严重损害的一个或多个卫星，可以执行一个或多个“BOC模糊度解析”技术(步骤的集合)。作为结果，可以排除一个或多个卫星。
在实施例中，模糊度解析技术可以包括使用G.N.S.S.接收器，所述G.N.S.S.接收器包括：电路，其被配置为接收包括由子载波调制的载波和伪随机噪声码的定位信号、子载波和码跟踪环路，包括第一鉴别电路，其被配置为根据所述接收的定位信号和第一参考信号计算第一伪距(pseudo range)，码跟踪环路，包括第二鉴别电路，其被配置为根据所述接收的定位信号和第二参考信号来计算第二伪距，计算电路，其被配置为评估所述第一伪距与所述第二伪距之间的差异，并且因此修改第一鉴别电路的输出。在一些发展中，可以沿着各种门限使用非模糊伪距、模糊鉴别器值、在预定时间段期间的特定偏移中的一个或多个。接收器可以包括第二计算电路，所述第二计算电路被配置为通过平滑多个连续的第二伪距值(例如，用第一伪距的值)来修改第二伪距。G.N.S.S.定位信号的频谱可以包括两个波瓣，被配置为根据G.N.S.S.定位信号的单个波瓣来计算第二伪距的码跟踪环路，和/或被配置为根据G.N.S.S.定位信号的两个波瓣来计算第二伪距的码跟踪环路。
在实施例中，模糊度解析技术可以包括使用接收器来跟踪G.N.S.S.定位信号，所述G.N.S.S.定位信号包括由子载波和扩频码调制的载波，该接收器包括至少一个跟踪环路，其被配置为根据所述G.N.S.S.定位信号来计算第一伪距；第一鉴别电路，其被配置为根据所述G.N.S.S.定位信号的子载波和扩频码来计算模糊鉴别值；计算电路，其被配置为计算表示所述跟踪回路的跟踪误差的值；第二鉴别电路，其被配置为选择所述模糊鉴别器值和由计算电路计算的所述值之一，并且生成第一非模糊鉴别器值，其幅度基于所选值的幅度，其符号中是由计算电路计算的所述值的符号。在一些发展中，可以使用以下各项中的一项或多项：用于在模糊鉴别器值和由计算电路计算的值之间进行选择的控制信号，平滑在多个连续测量结果上计算的值的步骤。计算电路可以被配置为根据G.N.S.S.定位信号的子载波和扩频码与参考信号之间的相关性来计算第二非模糊鉴别器。可以根据G.N.S.S.定位信号的扩频码与参考信号之间的相关性来确定第二非模糊鉴别器。可以确定伪距值之间的各种差异。
在实施例中，模糊度解析技术可以包括使用G.N.S.S.接收器，所述G.N.S.S.接收器包括：多个电路，其被配置为从G.N.S.S.星座中的多个卫星接收包括由子载波和伪随机噪声码调制的载波的定位信号，多个第一信号处理通道，其被配置用于处理所述定位信号的第一选择并且确定相关联的第一伪距，至少一个第二信号处理通道，其被配置用于处理所述定位信号的第二选择，并且确定相关联的第二伪距，以及计算机逻辑，其被配置用于计算无偏位置(an unbiased position)和时间测量结果，其中，第一伪距是根据子载波和定位信号码来确定的非模糊伪距，第二伪距是根据子载波和定位信号码来确定的模糊伪距，计算机逻辑被配置为根据第一和第二伪距来计算无偏位置和时间测量结果，所有所述伪距是根据源自不同卫星的定位信号来确定的。在一些发展中，可以使用解决伪距模糊度的PVT算法计算来使用无偏位置和时间测量结果中的一个或多个；至少四个第一信号处理通道；根据功率信号、载波噪声比、卫星仰角、多径反射、精确度的几何稀释和置信水平中的至少一个来计算信号质量的指数。由第一和第二处理通道处理的定位信号可以源自不同G.N.S.S.星座的卫星。
在实施例中，多径存在(给定预定义值，即二进制响应是或否)或多径强度级别或“严重性”(多径影响的量化)可以被呈现给G.N.S.S.设备的用户(例如，图标的图形显示、声音警报、触觉反馈等)，从而指示定位精度的可靠性的损失。在实施例中，严重性可以以三个等级量化，例如，“严重”、“低”和“无影响”。
严重性级别可以是绝对的(例如，无论地图如何)或是相对的(例如，某些位置可以具有不同的门限，例如在与密集的城市区域相对比的农村区域中)。
在一些实施例中，可以收费地提供数据下载。在一些实施例中，数据可以在定性级别中被分段(例如，详细信息在支付墙后面，而基本数据可以被免费提供)。在一些实施例中，可以实现信用或小额支付(按需精度)。
在一些实施例中，可以以集中方式(一个或多个服务器)交换数据。在一些实施例中，可以以分散和/或分布式方式(例如，对等协议)交换数据。数据通信也可以是混合的(具有集中式特征和分布式特征二者)，例如，特定服务器与更高的信任/置信度水平和特权/角色以及与G.N.S.S.接收器之间的对等交换的使用相关联)。
在实施例中，数据集的批量比较可以提供有价值的信息(例如，对城市区域的高级监测)。例如，针对给定位置和针对每个G.N.S.S.卫星(az和el)比较每日数据集可以导致确定建筑物的部分已被添加或移除或改变(例如，砖而不是混凝土墙)或者一排树木已被砍伐或种植或已经长大。
现在描述各种实施例。
由接收器从服务器接收的数据可以触发对用于改进对伪距离的确定(例如，窄相关器、次峰的处理、BOC跟踪)的手段/步骤的激活。
由接收器从服务器接收的数据可以直接用于校正最初由接收器自己确定的伪距离。
在实施例(被动模式)中，接收器使用从服务器接收的数据(例如，严重性指示符)并且将对应的信息复原给接收器的用户(用户进一步决定定位数据是否可以被信任)。
在实施例(贡献者模式)中，接收器作为“裸RFFE”执行测量，并且进一步(直接地或经由另一接收器间接地)将其度量上载到服务器。接收器可以忽略或无法接收来自服务器的数据。
在实施例(辅助模式)中，接收器自己确定多径的仅仅存在(二进制应答)。接收器针对其本地和当前区域(如从服务器下载的)接收多径指示符。响应于所述接收，接收器可以在接收到关于多径即将变得严重的指示(改进的BOC跟踪、“窄相关器”的使用、诸如测距法之类的另一定位技术的使用)时改变其操作状态。
在实施例(从模式)中，接收器使用由服务器传送的数据，例如与相对幅度和延迟相关的统计数据，以便改进UERE估计并且精细地更好地估计其位置和/或位置不确定性。可选地，可以向人类用户显示相关联的不确定性，以便将定位情境化。
图2示出了这种离散化或量化。给定G.N.S.S.接收器的实际位置(201)可以映射到最近点(202)。卫星位置也可以被离散化(未示出)。卫星的Az和El的离散化或量化有利地满足了对于轻量数据和合成的相同需求。
有利地，这样的实施例允许“平滑”所计算的接收器的位置(与多径估计相关的位置)，这是因为不这样做将意味着所有位置可以略微不同，可能降低数据合成的效率。由于计算的位置可能被多径效应损害，因此这种量化(或离散化)对应于地图匹配(与真实地图的对应)。例如，在收集数据和量化位置之后，多径将不被确定在建筑物的中心内，而是将实际地与该建筑物旁边的道路上的位置相关联。
图3示出了来自G.N.S.S.的数据的集合的特定实施例。
示例的表300示出了与空间量化的“离散网格”(与星座配置319相关联))上的记录用户位置(311、312)相关联的不同值。每个G.N.S.S./用户位置(例如，{5A；8B}(311))与量化的卫星位置(例如，{1R；3C}(319))相关联，对应于网格上的{Az，El}的值。
在实施例中，可以对收集的数据执行统计分析。
在该示例中，可以确定算术平均值(M)321和方差(V)322(例如，拟合高斯分布的)并且将其与每个数据位置日志或记录相关联。延迟估计331在不同用户之间通常可以是一致的，但是幅度估计332可以不同(例如，根据天线增益)。
给定这些记录的位置，可以针对网格的每个位置(量化的图)确定多径校正值。
图4示出了根据本发明实施例的方法的步骤的示例。
公开了一种用于处理G.N.S.S.信号的多径的设备，所述设备被配置为：-接收410G.N.S.S.信号；-将所述G.N.S.S.信号传送421到远程服务器；并且-接收430由远程服务器确定的经处理的多径参数。因此，该设备可以充当“中继”(“裸RFFE”接收器)。
在实施例中，所述设备还被配置为：-确定421空间位置、时钟时间和测量的多径参数，所述多径参数包括相对延迟和相对幅度；-向远程服务器传送422所述空间位置、时钟时间和多径参数；并且-接收430由远程服务器确定的经处理的多径参数。该设备可以是“贡献者”。
表达“处理多径”表示在接收器和/或服务器级别处执行的动作，并且包括减轻多径(例如，衰减、校正、抑制等)和/或利用(合并或处理或计算的)多径，如由收集多径个体和本地度量的服务器所确定的。
空间位置通常是2D(X，Y)中的位置，但是在一些实施例中，海拔可以被考虑(X，Y，Z)。时钟时间可以是共享时钟时间、绝对时钟时间、星座时钟时间等。
还公开了一种包括多个设备的系统(以下“设备”表示中继和/或贡献者类型的设备)。
在实施例中，远程服务器被配置为从多个设备收集数据，所述数据包括多个位置、时钟时间和/或多径参数。
在实施例中，远程服务器被配置为对所述收集的数据执行统计分析。
在实施例中，设备和/或远程服务器被配置为当一个或多个多径参数被确定为优于预定义值时排除一个或多个卫星。
在实施例中，远程服务器被配置为将多径参数推送到至少一个设备，并且/或者其中，至少一个设备被配置为从远程服务器拉取多径参数。
在实施例中，多径参数以可配置的刷新率被确定。
在实施例中，设备被配置为使用由远程服务器传送的经处理的多径参数。
在实施例中，设备被配置为用所述经处理的多径参数来校正一个或多个伪距离以计算其空间位置。
在实施例中，设备被配置为当经处理的多径参数超过一个或多个预定义值时使其一个或多个电路断电。
在实施例中，设备(中继和/或贡献者)被配置为从另一设备请求位置信息。
在实施例中，设备被配置为当多径参数超过一个或多个预定义门限时激活一个或多个嵌入式传感器。
在实施例中，空间位置和/或卫星位置被量化。
在实施例中，在传送到服务器之前过滤掉空间位置和/或时钟时间。
在实施例中，设备(中继和/或贡献者)被配置为使用窄相关器和/或多径估计延迟锁定环来进一步改善多径确定。
在实施例中，设备(中继和/或贡献者)和/或远程服务器被配置为在二进制偏移载波信号被检测到时使用改进的模糊度解析。
在实施例中，设备和/或远程服务器被配置为使多径估计的数量最大化，并且/或者使正被使用的星座的数量最大化，并且/或者使信号频率的数量最大化的步骤。
在实施例中，设备和/或远程服务器被配置为根据视野中的卫星数量和/或信噪比来估计多径参数的品质因素。
在实施例中，设备(中继和/或贡献者)和/或远程服务器被配置为应用多径估计延迟锁定环。
在实施例中，至少两个设备直接通信。
在实施例中，多径被量化为严重性级别，并且设备和/或远程服务器被配置为通过图形显示、可听声音、触觉反馈或其组合来针对给定空间位置复原严重性级别。
描述了一种处理多个接收器当中的全球导航卫星系统G.N.S.S.接收器中的多径的方法，所述方法包括以下步骤：-在至少一个接收器中，确定空间位置、时钟时间和初始多径参数，所述初始多径参数包括相对延迟和相对幅度；-向远程服务器传送所述空间位置、时钟时间和多径参数；-在所述远程服务器中确定最终多径参数。
在发展中，该方法还包括远程服务器从多个G.N.S.S.接收器收集数据的步骤，所述数据包括多个位置、时钟时间和多径参数。
在发展中，该方法还包括远程服务器对所述收集的数据执行统计分析的步骤。
在发展中，执行统计分析包括当一个或多个多径参数被确定为优于预定义值时服务器排除一个或多个卫星的步骤。
在发展中，服务器将至少一个参数推送到G.N.S.S.接收器中的至少一个，并且/或者至少一个G.N.S.S.接收器从服务器拉取至少一个多径参数。
在发展中，以可配置的刷新率执行传送多径参数的步骤。
在发展中，该方法还包括G.N.S.S.接收器接收多径参数的步骤以及使用所述G.N.S.S.接收器的位置与接收的多径校正值的步骤。
在变体中，估计多径校正值的步骤包括以下步骤：至少确定接收的射频信号与至少在接收器处生成的所述信号的复制品之间的第一相关函数，以及至少对于所述第一相关函数的输出：执行倒谱变换，从频谱变换的输出中针对一个或多个反射的传播路径进行搜索，并且当反射的传播路径被检测到时，确定相关的传播特征，并且从所接收的信号或第一相关函数的输出之一中移除所检测到的反射的传播路径的贡献。
在发展中，该方法还包括G.N.S.S.接收器在计算其空间位置时用所述多径参数来校正一个或多个伪距的步骤。
在发展中，该方法还包括当多径参数超过一个或多个预定义值时使G.N.S.S.的一个或多个电路断电的步骤。
在发展中，该方法还包括从连接到G.N.S.S.接收器的另一设备请求位置信息的步骤。
在发展中，该方法还包括以下步骤：响应于确定多径参数高于一个或多个预定义的门限，激活嵌入在G.N.S.S.接收器中的一个或多个传感器，或所述G.N.S.S.接收器可访问的一个或多个传感器，以提高其空间位置和/或时钟时间的确定的精确度。
在发展中，G.N.S.S空间位置和/或卫星位置被量化。
在发展中，G.N.S.S.接收器的空间位置和时钟时间在传送到服务器之前被过滤掉。
在发展中，可以将本地估计的多径(例如，由接收器估计的)和/或远程分析的多径与各种数据进行比较，所述各种数据例如(静态或动态的)外部数据。例如，外部数据可以包括值表，或具有记录的多径值的地图。
在发展中，该方法还包括以下步骤：响应于确定多径参数高于预定义门限，触发一个或多个多径缓解步骤，其包括使用窄相关器和/或多径估计延迟锁定环。
在发展中，该方法还包括以下步骤：响应于跟踪二进制偏移载波信号，执行一个或多个模糊度解析步骤。
在发展中，该方法还包括以下步骤当中的一个或多个步骤：针对一个或多个G.N.S.S.接收器使度量的数量最大化的步骤；或针对其选择，使不同的G.N.S.S.星座的使用最大化的步骤，和/或使不同信号频率的使用最大化的步骤。信号频率可以是L波段等。
在发展中，该方法还包括根据视野中卫星数量和/或根据信噪比来估计多径校正值的品质因素的步骤。
在发展中，估计多径参数包括应用多径估计延迟锁定环步骤。
在发展中，至少一个G.N.S.S.接收器从与所述至少一个G.N.S.S.接收器直接通信的另一G.N.S.S.接收器接收数据。
在发展中，该方法还包括将多径量化为严重性级别的步骤以及通过图形显示、可听声音、触觉反馈或其组合来针对给定的空间位置复原严重性级别的步骤。
在实施例中，传送到服务器的步骤包括验证G.N.S.S.接收器的先前步骤。(先前)认证可以使用加密步骤(例如，对称、非对称的)、质询-响应验证步骤、生物识别(biometric)验证步骤等中的一个或多个。
图5示出了一些先进的实施例。
根据本发明的方法的硬件实施方式可以是非常多样的。
在实施例中(“集中式模型”)，远程服务器(或服务器集合)的角色和接收器的角色被很好地定义(即，是静态的，并且一旦配置就不改变)。在其他一些实施例中(“分散式或分布式模型”)，“服务器”和“接收器”的这些角色可以随时间而不同地被分配或甚至被交换(例如，按时间间隔，通过交换令牌，在集体投票之后等)。例如，在实施例中，网络(例如，云)中不存在专用的远程服务器硬件：远程服务器的角色由例如直接通信的一个或多个接收器认可，所述远程服务器然后充当“智能”或处理单元。在位于相同物理附近的接收器地点的“网状”或“自组织”网络中，地面上的对等接收器可以彼此评估，并且然后针对最合适的接收器进行投票以认可“服务器”角色。例如，这个角色可以在有限的时间范围(timeframe)内被认可。各种机制可以允许将角色重新分配给其他节点或对等接收器，可能是即时的(例如，用远程服务器数据库的副本，通过实现负载平衡机制，如果不是一些认证或加密机制的话，等等)。实际上，在一些实施例中，“智能”或“处理资源”可以完全地分布：例如，接收器可以沿着G.N.S.S.接收器它们自己的角色执行远程服务器角色的每个部分(具有足够的冗余)，以使得同一位置的临时对等组(fleet of temporary peers)可以合作(例如，协作G.N.S.S.处理、对等处理、协作处理的方案)。
服务器的一个或多个功能可以跨请求的/可请求的接收器和/或服务器来分布。例如，一些接收器可以执行对于建立合并的地图需要或有用的计算的部分。
在又一实施例中，根据本发明的方法甚至不需要标准的或现成的G.N.S.S.接收器。
图5示出了这样的实施例。适于如此重新发送所接收的G.N.S.S.信号(即，原始数据)的“快照”的一组特定设备510足以使一个或多个远程服务器520能够进一步执行该方法的步骤。设备510仅包括RF前端511。用于确定空间位置和/或时钟时间和/或多径参数估计的处理步骤可以由网络/云中的远程服务器520计算。在这种情况下，远程服务器520包括用于基带处理的电路或步骤521、用于PVT计算的电路或步骤522、以及用于多径统计的电路或步骤523。换句话说，可以在网络中逐出电路或步骤512/522。
在这样的实施例中，地面上的对象或车辆有利地可以被提供有非常便宜的硬件(即，代替全功能G.N.S.S.接收器，仅需要被配置用于接收、数字化和重新发送G.N.S.S.信号的瘦设备(a thin device)510，即不需要任何额外的计算资源)。
所公开的方法可以采用完全硬件实施例(例如，FPGA)、完全软件实施例或包含硬件和软件元素二者的实施例的形式。软件实施例包括但不限于固件、常驻软件、微代码等。本发明可以采用可从计算机可用或计算机可读介质访问的计算机程序产品的形式，所述计算机可用或计算机可读介质提供用于由计算机或任何指令执行系统使用或与之结合使用的程序代码。计算机可用或计算机可读介质可以是能包含、存储、传送、传播或传输用于由指令执行系统、装置或设备使用或与之结合使用的程序的任何装置。介质可以是电子、磁、光、电磁、红外或半导体系统(或装置或设备)或传播介质。
Claims (15)
1.一种用于处理G.N.S.S.信号的多径的设备，所述设备被配置为：
-接收G.N.S.S.信号；
-将所述G.N.S.S.信号传送到远程服务器；并且
-接收由所述远程服务器确定的经处理的多径参数；
其中，所述设备被配置为使用由所述远程服务器传送的经处理的多径参数；并且
其中，所述设备被配置为用所述经处理的多径参数来校正一个或多个伪距离以计算其空间位置。
2.根据权利要求1所述的设备，所述设备还被配置为：
-确定空间位置、时钟时间和测量的多径参数，所述测量的多径参数包括相对延迟和相对幅度；
-向远程服务器传送所述空间位置、所述时钟时间以及所述多径参数；并且
-接收由所述远程服务器确定的经处理的多径参数；
其中，所述设备被配置为使用由所述远程服务器传送的经处理的多径参数；并且
其中，所述设备被配置为用所述经处理的多径参数来校正一个或多个伪距离以计算其空间位置。
3.一种系统，其包括根据权利要求1或2所述的多个设备。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述远程服务器被配置为从根据权利要求1或2所述的多个设备收集数据，所述数据包括多个位置、时钟时间和/或多径参数。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，根据权利要求1或2所述的设备和/或所述远程服务器被配置为当一个或多个多径参数被确定为优于预定义值时排除一个或多个卫星。
6.根据任何前述权利要求所述的系统，其中，所述远程服务器被配置为将多径参数推送到根据权利要求1或2所述的至少一个设备，并且/或者其中，根据权利要求1或2所述的至少一个设备被配置为从所述远程服务器拉取多径参数。
7.根据任何前述权利要求所述的系统，其中，多径参数是以可配置的刷新速率确定的。
8.根据权利要求3所述的系统，其中，根据权利要求1或2所述的设备被配置为当经处理的多径参数超过一个或多个预定义值时使所述设备的一个或多个电路断电。
9.根据权利要求3所述的系统，其中，根据权利要求1或2所述的设备被配置为当多径参数超过一个或多个预定义门限时激活一个或多个嵌入式传感器。
10.根据任何前述权利要求所述的系统，其中，空间位置和/或卫星位置被量化。
11.根据任何前述权利要求所述的系统，其中，空间位置和/或时钟时间在传送到所述服务器之前被过滤掉。
12.根据任何前述权利要求所述的系统，其中，根据权利要求1或2所述的设备和/或所述远程服务器被配置为使多径估计的数量最大化，并且/或者被配置为使正被使用的星座的数量最大化，并且/或者被配置为使信号频率的数量最大化的步骤。
13.根据任何前述权利要求所述的系统，其中，根据权利要求1或2所述的设备和/或所述远程服务器被配置为根据视野中的卫星的数量和/或根据信噪比来估计多径参数的品质因素。
14.根据任何前述权利要求所述的系统，其中，根据权利要求1或2所述的至少两个设备是直接通信的。
15.根据任何前述权利要求所述的系统，其中，多径被量化成严重性级别，并且其中，根据权利要求1或2所述的设备和/或所述远程服务器被配置为通过图形显示、可听声音、触觉反馈或其组合来针对给定空间位置复原所述严重性级别。
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