CN1864078A - 使用三个gps频率消除载波相位整数模糊度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明包括用于生成模糊度消除、折射校正、和噪声最小化的载波相位测量值的方法。该方法包括使用在L1，L2和L5频率上的GPS载波相位测量值形成第一复合测量值。为了减小在第一复合测量值中的噪声，该方法还包括使用在这三个GPS载频的至少两个载频上的GPS载波相位测量值形成第二复合测量值。第二复合测量值被形成为其具有小的多径噪声，以使得它可用来平滑第一复合测量值从而使多径噪声为最小。

Description

使用三个GPS频率消除载波相位整数模糊度的方法

本发明总的涉及与诸如全球定位系统(GPS)或欧洲伽利略系统那样的定位系统有关的技术，更具体地，涉及消除在定位系统的载波相位测量中的整数模糊度的方法。

背景

诸如全球定位系统(GPS)的大范围定位系统使用卫星星座来定位或导航地球上的目标。当前，卫星星座在两个载频上广播信号，即分别为(154*10.23MHz)或1572.45MHz的L1频率和(120*10.23MHz)或1227.6MHz的L2频率，或0.1903m的L1波长和0.2442m的L2波长。对于每个载频，通常由要被定位的目标的GPS接收机进行两种类型的GPS测量。这两种类型的GPS测量是伪距离测量和综合载波相位测量。伪距离测量(或代码测量)是所有的类型的GPS接收机都可以进行的基本的GPS观察。它利用被调制在载波信号上的C/A或P码。载波相位测量是通过在信号到达接收机时对信号的重建的载波进行综合而得到的。因为当接收机开始跟踪信号的载波相位时在卫星与接收机之间的转移中有未知数目的整周期，在载波相位测量中存在有整个周期的模糊度。为了达到载波相位测量的高精度，必须消除这种整周期模糊度。

通过可得到的GPS测量值，在GPS接收机与多个卫星的每个卫星之间的距离是通过把信号的行进时间乘以光速而计算的。这些距离通常被称为伪距离(假距离)，因为GPS测量值可包括由于诸如卫星时钟定时误差、天文历误差、电离层和对流层折射效应、接收机跟踪噪声、和多径误差等等的各种误差因素造成的误差。为了消除或减小这些误差，差分操作典型地用于GPS应用。差分GPS(DGPS)操作典型地牵涉到基本参考GPS接收机、用户GPS接收机、和在用户与参考接收机之间的通信机构。参考接收机被放置在已知的位置，以及该已知的位置被用来生成与某些或全部以上的误差因素有关的相关值。生成的校正值或在参考站测量的原始数据被提供给用户接收机，然后它使用校正值或原始数据来适当地校正它的计算出的位置，使用载波相位测量值的差分操作常常被称为实时运动学(RTK)定位/导航操作。

然而，生成的校正值或在参考接收机处测量的原始数据仅仅在参考接收机与用户接收机之间存在有误差的空间和时间相关值时在用户GPS接收机中才是有用的。虽然作为伪距离或载波相位测量值的偏差而出现的GPS卫星时钟定时误差，在参考接收机与用户接收机之间有很好的相关性，但大多数其它误差因素或者不相关，或者在大范围的应用中-(即在参考接收机与用户接收机之间的距离变为很大时)-这种相关性消失。而且，当在用户接收机与参考接收机之间的距离变为很大时，诸如大于约10到20公里，在现有的GPS系统中两个载频对于消除整周期载波相位模糊度是不充分的。

概要

本发明包括一种用于生成模糊度消除、折射校正、和噪声最小化的载波相位测量值的方法。在一个实施例中，为了形成模糊度消除、折射校正、和噪声最小化的载波相位测量值，使用在L1，L2和L5频率上的GPS载波相位测量值来形成第一复合测量值。第一复合测量值是在三个GPS载频上GPS载波相位测量值的线性组合。它是模糊度消除和折射校正的，但它可能具有相对较大的多径噪声。为了减小在第一复合测量值中的噪声，通过使用在这三个GPS载频的至少两个载频上的GPS载波相位测量值来形成第二复合测量值。第二复合测量值被形成为在其中具有小的多径噪声，以使得它可用来平滑第一复合测量值。

在一个实施例中，为了用第二复合测量值来平滑第一复合测量值，计算在多个测量值时期中每个时期在第一复合测量值与第二复合测量值之间的偏差，并以多个测量值时期上扩展的平均值对该偏差进行平滑。被平滑的偏差附加到第二复合测量值上，以得到模糊度消除、折射校正、和噪声最小化的GPS载波相位测量值。

消除折射校正的复合测量值的模糊度的能力将很大地去除在载波相位差分GPS的使用中的基线分离限制，这样，全球RTK能力变为容易实现的。

附图简述

图1是可用来实现用于生成模糊度消除、折射校正、和噪声最小化的载波相位测量值的方法的计算机系统的框图。

图2是显示用于生成模糊度消除、折射校正、和噪声最小化的载波相位测量值的方法的流程图。

图3是显示在用于生成模糊度消除、折射校正、和噪声最小化的载波相位测量值的方法中使用的平滑处理过程的流程图。

详细说明

图1显示可用来实现按照本发明的一个实施例的、用于生成模糊度消除、折射校正、和噪声最小化的载波相位测量值的方法的计算机系统100。计算机系统100被耦合到用户GPS接收机122，该接收机把根据来自多个卫星110-1，110-2，...，110-n的信号的GPS码和载波相位测量值提供给计算机系统100，其中n是在用户GPS接收机122的视线中卫星的数目。用户GPS接收机100可以与参考GPS接收机140通信，参考GPS接收机140也根据来自多个卫星的信号取得测量值，这些测量值用来生成对在用户GPS接收机处取得的GPS测量值的校正值。多个卫星，或它们的任何一个或多个卫星，此后在本文件中有时被称为卫星110。在某些实施例中，用户GPS接收机122和计算机系统100被合并成在单个机箱内的单个设备，诸如便携式、手持式或甚至可头戴的位置跟踪设备，或车载的或移动定位和/或导航系统。在其它实施例中，用户GPS接收机122和计算机系统100没有被合并成单个设备。

如图1所示，计算机系统100包括中央处理单元(CPU)126、存储器128、输入端口134和输出端口136，以及(任选地)用户接口138，通过一个或多个通信总线129互相耦合。存储器128可包括高速随机存取存储器以及可包括非易失性大贮存装置，诸如一个或多个磁盘贮存装置。存储器128优选地存储操作系统131、数据库133和GPS应用程序135。GPS应用程序可包括用于实施按照本发明的一个实施例用于生成模糊度消除、折射校正、和噪声最小化的载波相位测量值的方法的程序137，如下面更详细地描述的。被存储在存储器128中的操作系统131和应用程序和程序135和137是由计算机系统124的CPU126执行的。存储器128优选地还存储在GPS应用程序135和137执行期间所使用的数据结构，包括GPS伪距离和/或载波相位测量值139以及在本文件中讨论的其它数据结构。

输入端口134用于接收来自GPS接收机122的数据，以及输出端口136用于输出数据和/或计算结果。数据和计算结果也可以在用户接口138的显示装置上显示。

已开发了两种主要技术用来消除整个周期载波相位模糊度。第一种技术常常称为“与几何无关”或“测量-空间”技术，它使用平滑的代码测量值来确定载波相位测量值的整周期模糊度。第二种技术常常称为“依赖于几何”或“位置-空间”技术，它使用搜索处理来确定整周期模糊度的哪个组合对于在GPS接收机的视线中的卫星会给出按照某些准则的最好的解，这些准则例如是测量值余值的平方和的最小值。

使用用于载波相位模糊度的“与几何无关”方法有几个优点。“与几何无关”方法的第一个优点在于，它较少受到由对流层折射效应造成的GPS测量值中的误差影响，因为代码和载波相位测量值受到对流层相同的影响。“与几何无关”方法的第二个优点在于，模糊度消除是逐个卫星地进行的，与“依赖于几何关系”方法相比较，“依赖于几何关系”方法需要在GPS接收机的视线中至少五个卫星，以便保证解的正确性。“与几何无关”方法的第三个优点在于，用户GPS接收机的运动不影响代码和载波相位测量值的差值，而“依赖于几何关系”方法，当用户移动时需要及时向前传播用户GPS接收机的位置。另外，因为“与几何无关”方法比起“依赖于几何关系”方法使用更大的自由度，所以在“与几何无关”方法的情形下对是否正确消除了整周期模糊度的验证是更简单的。这些优点使得与几何无关方法对于RTK应用是更有利的。

通过两个现有的L1和L2载频，与几何无关技术用于以级联的方式消除整周期模糊度，其中首先对于具有最长波长的宽通道测量值组合来消除整周期模糊度。最经常使用的宽通道组合是在现有的两个频率L1和L2上的载波相位测量值的简单的差值，此后称为(L1-L2)测量值差值。(L1-L2)测量值差值具有86.2厘米的波长，以及很适用于整周期模糊度消除。在(L1-L2)测量值差值中的整周期模糊度可以通过使用在两个频率上代码测量值的频率加权平均值，它与载波相位测量值差值中的电离层失真相匹配。被消除的宽通道整周期模糊度然后用来接连地逐步趋向较小的(窄通道)波长。然而，这个方法只在参考接收机与用户接收机之间的距离(基线分离)不超过某个极限值，诸如10到20公里时才行。

问题的起源是当基线分离变为很大时在两个载频上的电离层的发散效应。(L1-L2)测量值差值受到电离层折射效应有害的影响。电离层折射对于测量值差值的影响的大小约为对两个单独的L1和L2测量值的影响的平均值，但是正负号相反。虽然在(L1-L2)测量值差值中整周期模糊度在大距离上可以被消除，以便去除测量值差值中的电离层折射影响，但是对于电离层具有不同的相关性的某些其它测量值组合中的整周期模糊度也必须被消除。测量值组合或复合测量值是在不同的载频上载波相位测量值的组合。

当基线分离很大时，仅仅有两个载频很难消除在载波相位测量值的任何其它组合上的整周期模糊度。在不用第三频率时，一个具有由电离层折射引起的非常小的失真的最好的组合是使用在9倍L1载波相位测量值与7倍L2载波相位测量值之间的差值形成的复合测量值，这称为(9L1-7L2)复合测量值。但这个复合测量值具有两个非常有害的特性。首先，复合测量值的有效波长仅仅是5.35厘米。对于(L1-L2)测量值组合的模糊度值的知识(不论它是偶数还是奇数)可用来把有效波长从5.35厘米增加到10.7厘米。但因为在折射校正处理过程中多径噪声的有害的倍增，它仍旧不可能消除在长的基线上折射校正的模糊度。

作为GPS的现代化的一部分，具有第三频率的新的信号将可供民用用户之用。这个新的信号因为历史的原因有时被标记为L5信号，具有(115*10.23MHz)或1176.45MHz的频率，或0.2548m的波长。把第三频率附加到GPS信号的建议提供了在构建具有变化的波长、对电离层的变化的灵敏度、和不同的噪声放大效应的复合测量值时附加的自由度，因此，在得到对于高精度GPS应用是关键的、模糊度消除和折射校正的载波相位测量值是有帮助的，

图2显示按照本发明一个实施例用于生成模糊度消除、折射校正、和噪声最小化的载波相位测量值的方法200。如图2所示，方法200包括步骤210，在其中，消除至少两个宽通道测量值中的模糊度，每个测量值通过使用在三个频率中两个频率上取得的载波相位测量值之间的差值而被形成。如上所述，L1和L2代码测量值的频率加权平均值与(L1-L2)载波相位测量值差值的电离层折射相匹配，所以可用来消除与测量值中电离层的扰动无关的、在(L1-L2)载波相位测量值差值中的模糊度。以类似方式，也可以确定(L1-L5)和(L2-L5)载波相位测量值差值中的模糊度。通过使用相应的代码测量值的频率加权平均值来消除这些宽通道模糊度的总的关系为：

$N_{\mathrm{ij}}=\left(\frac{f_i{P}_i+f_j{P}_j}{f_i+f_j}\right)\frac{(f_i-f_j)}{c}-({\mathrm{\φ}}_i-{\mathrm{\φ}}_j)---\left(1\right)$

其中i，j＝1，2或5，分别代表两个不同的载频L_i，L_j，f_i和f_j分别代表L_i和L_j频率的幅度，P_i和P_j分别代表在L_i和L_j频率的代码测量值，φ_i和φ_j分别代表在L_i和L_j频率的载波相位测量值，c是光速，以及N_ij代表对(L_i-L_j)载波相位测量值差值的载波相位整周期模糊度，以及被拾入到最靠近的整数值。公式(1)中代码和载波相位测量值两者都被假设为是通过使用在参考接收机中取得的测量值而被校正的。

所以，对于(L1-L2)，(L1-L5)和(L2-L5)载波相位测量值差值的宽通道模糊度可以通过使用公式(1)而被消除。实际上，因为频率的相关性，一旦任何两个这些测量值差值的模糊度被确定，则第三测量值差值的模糊度可以直接确定。然而，当试图从这些测量值差值中去除由于电离层造成的失真时，仍旧存在问题。因为L2和L 5频率如此地接近，取在两个频率上载波相位测量值的差值将导致在测量值差值中大的多径噪声。在电离层校正后，多径噪声被进一步放大。所以，使用(L2-L5)测量值差值来直接消除L1、L2或L5窄通道载波相位测量值是不切实际的。在不使用(L2-L5)测量值差值时，(L1-L2)和(L1-L5)测量值差值在数值上如此接近，以使得需要很大倍增才能把差值变换成L1、L2或L3测量值的校正值。这再次把多径噪声放大到不可接收的水平。

因此，方法200还包括步骤220，在其中通过使用在全部三个频率上的载波相位测量值来形成具有可忽略的折射误差的复合测量值。在本发明的一个实施例中，这个复合测量值是在三个频率上的载波相位测量值的线性组合，以及更优选地，是至少两个模糊度已消除的宽通道测量值的超级组合。在复合测量值中不存在折射误差，是因为在形成复合测量值时在三个频率上的载波相位测量值中的折射误差互相抵销或是因为在形成超级组合时在宽通道测量值中的折射误差互相抵销。例如，折射校正可以通过从(L1-L2)宽通道测量值中减去(L2-L5)宽通道测量值的倍数而达到，这样，在(L2-L5)宽通道测量值的倍数中的电离层折射误差消除了在(L1-L2)载波相位测量值中的电离层折射误差。用于计算乘法倍数的公式为：

$\frac{f_5(f_1-f_2)}{f_1(f_2-f_5)}=5.077922078$

由于在(L1-L2)，(L1-L5)和(L2-L5)载波相位测量值差值中的模糊度已在步骤210中被消除，正如上面讨论的，我们可以在步骤220通过以下计算而得到折射校正的和模糊度消除的复合测量值：

   φ_r＝(φ₁-φ₂+N₁₂)-5.077923(φ₂-φ₅+N₂₅)      (2)其中φ_r代表复合测量值，φ₁，φ₂和φ₃分别代表在L1，L2和L5频率处的载波相位测量值，所有的值都假设为已使用在参考GPS接收机140处所取的测量值而被校正，N₁₂是在(L1-L2)载波相位测量值差值中的模糊度，以及N₂₅是在(L2-L5)载波相位测量值差值中的模糊度。

近似地，在公式(2)中的超级组合可被看作为在三个频率上的载波相位测量值的线性组合，这是通过取在L1频率上的载波相位测量值加5倍在L5频率上的载波相位测量值以及减去6倍在L2频率上的载波相位测量值而形成的，例如(L1-6L2+5L5)的复合测量值。(L1-6L2+5L5)的复合测量值比起在L1载波相位测量值中的折射误差具有非常小的电离层折射。具体地，电离层对(L1-6L2+5L5)的复合测量值的影响仅仅是电离层对L1的测量值的影响的7.44％。应当指出，(L1-6L2+5L5)的复合测量值也等价于(L1-L5)测量值差值减去6乘以(L2-L5)测量值差值的超级组合，即，

        (L1-6L2+5L5)＝(L1-L5)-6(L2-L5).

公式(2)中的折射校正和模糊度消除的载波相位复合测量值具有3.4035米的波长，它可用来把复合测量值定标到相对于卫星的测量的伪距离。然而这里仍然有一个与这个复合测量值有关的有害特性。具体地，各个载波相位测量值的相位噪声由于乘法和增加的波长被明显增加。假设相位噪声在三个频率上相等并等价于在L1频率的1厘米，则在折射校正和模糊度消除的复合测量值φ_r中的噪声将是约143厘米。关于相等的相位噪声的假设不是关键的。例如，另外假设在L1上的相位噪声等于1厘米和在每个另两个频率上的相位噪声由频率的波长来定标，则对于复合测量值的噪声将产生110厘米这一稍小的数值。

虽然公式(2)的折射校正的复合测量值φ_r中的噪声似乎有点大，但它与使用代码测量值而得到折射校正的结果所造成的噪声相比较还是有利的。无疑地它比起代码测量值的优点在于，相位测量值不太受由于各种不同的源--即接收机设计特性--造成的偏差的影响。而且，虽然波长很大，但测量值对于相位终结(wind up)是不敏感的，因为在复合值中有相位测量值正的和负的数量。在复合的相位测量值中大多数噪声是由于在各个相位测量值中存在的多径造成的。幸运地，以前用来平滑代码测量值中多径的同样方法可用来平滑相位路径噪声。

所以，方法200还包括步骤230，在这个步骤，形成具有小的噪声放大的另一个复合的载波相位测量值；以及步骤240，在这个步骤，公式(2)的模糊度消除的载波相位测量值用具有小的噪声放大的另一个复合的载波相位测量值来平滑。接近于最小值噪声放大的复合测量值的具体的例子给出如下：

        φ_m＝4.219178φ₁-1.609589(φ₂+φ₅)       (3)其中φ_m代表复合测量值。

公式(3)中的数值4.219178和1.609589是从更一般性的公式得到的：

${\mathrm{\φ}}_m=\frac{f_1}{f_1-0.5(f_2+f_5)}{\mathrm{\φ}}_1-.5\frac{0.5(f_2+f_5)}{f_1-0.5(f_2+f_{54})}({\mathrm{\φ}}_2+{\mathrm{\φ}}_5).---\left(4\right)$

复合测量值φ_m具有约10.8厘米的波长，以及具有约2.7厘米的噪声电平，假设在每个频率上有如上面假设的同样相等的相位噪声。公式(3)或(4)对于在L2和L1测量值之间的折衷不是非常敏感的，并且因为没有模糊度被消除，这个公式的任何倍数对于下面讨论的目的也一样可行。因此，把公式(3)中系数减半以及使用两倍的波长来对复合测量值进行定标到米的量级将给出具有与测量值严格相同噪声的完全相同的复合测量值。虽然φ_m是使用来自三个频率的载波相位测量值形成的，但也可以通过只使用L1和L2载波相位测量值或只使用L1和L5载波相位测量值而形成具有比φ_m稍高噪声放大的折射校正的复合测量值。

对于最佳结果，复合测量值φ_m需要通过相位终结来调节，因为窄的波长，它对于终结中的任何误差是相当不敏感的。没有必要试图消除测量值复合时的模糊，因为它仅仅用来平滑来自公式(2)的模糊度消除的复合测量值中的噪声。

图3显示在步骤240中的平滑处理过程。如图3所示，处理过程300包括步骤310，在该步骤，公式(2)的复合测量值φ_r用它的3.4035米波长来定标，已定标的复合测量值被称为R，以及公式(3)的复合测量值φ_m用它的10.8厘米波长来定标，已定标的复合测量值被称为S。处理过程300还包括步骤320，在该步骤，在多个测量时期的每个时期计算在R和S之间的偏差，以及按在多个测量值时期中扩展的平均值来平滑偏差。所以在步骤320，在多个测量时期中迭代计算以下的量：

$O_k=O_{k-1}+\frac{1}{n}(R_k-S_k-O_{k-1})---\left(4\right)$

其中k代表测量时期，以及k-1代表k以前的测量时期，O代表平滑后的偏差。在k到达预定的最大的平均次数之前n等于k，此后n保持在该最大的次数。

为了得到最后平滑的测量值，处理过程300还包括步骤330，在该步骤，平滑的偏差被加到高度精确的折射校正后的测量值S，以达到模糊度消除的、折射校正的和噪声最小化的复合的测量值M：

                M_k＝O_k+S_k               (5)

使用处理过程300的步骤320和330来平滑模糊度消除的载波相位测量值的优点在于，在平滑处理过程期间可以监视偏差的合理性。

在用公式(4)进行计算期间测量的次数按照噪声比的平方来确定，该噪声比是在φ_r中的噪声电平与在φ_m中的噪声电平的比值。按照我们以上的例子，这个比值约为50。所以按照我们上述例子噪声比的平方应为2500。然而，以上的例子在每个时期假设独立的随机噪声，而多径噪声在几分钟内典型地是正相关的。这意味着，如果一组测量值是在每秒内取得的话，则平均处理过程可以在10000个或更多的测量时期，或在10000秒或更长的时间内有利地连续进行。当达到由噪声比的平方确定的取平均值的最大次数时，平均处理过程被变换成取指数平均值。

虽然本发明的以上的实施例是在GPS方面描述的，但本发明可应在稍微修改后用于其它定位系统。例如，在欧洲伽利略系统，不用L2频率而使用(125*10.23MHz)的E6载频。如上所述的实施例的技术甚至会工作得更好，因为E6与L5之间的频率差值是L2与L5之间的频率差值的两倍。因此，在欧洲伽利略系统中，可以使用以下的超级组合取代公式(2)中的超级组合：

      φ_r＝(φ₁-φ_e+N_1e)-2.165584416(φ_e-φ₅+N_e5)      (6)其中下标代表在E6频率时的载波相位测量值，N_1e和N_e5分别代表与(φ₁-φ_e)和(φ_e-φ₅)测量值差值有关的整周期模糊度，以及2.165584416的数值来自以下的计算：

$\frac{f_5(f_1-f_e)}{f_1(f_e-f_5)}=2.165584416$

其中f_e代表E6的频率。因为公式(6)使用比起公式(2)中的5.077923的数值小得多的2.165584416的数值，在公式(6)的超级组合中的噪声放大应当比起公式(2)的超级组合中的噪声放大小得多。因此，为了达到相同的精度，最终得到的模糊度消除的、折射校正的测量值组合需要较少的平滑。

因此，本发明提供用于消除在折射校正的载波相位复合测量值的方法。本发明还提供用于使得复合测量值中噪声放大的影响的方法。可以相信，非常精确的折射校正的和模糊度消除的测量处理过程可以增强多种GPS应用。例如，它可以减小或消除在载波相位差分GPS中的距离约束条件，这常常称为实时运动学(RTK)GPS。

虽然本发明是相对于几个具体的实施例描述的，但应当看到，可以在不背离如所附权利要求规定的本发明的精神和范围的条件下作出各种改变、替换和更改。

权利要求书

(按照条约第19条的修改)

1.一种用于得到模糊度消除、折射校正的GPS载波相位测量值的方法，包括：

得到在三个载频上的载波相位测量值；

根据在三个载频上的载波相位测量值形成至少两个宽通道载波相位测量值；

消除在宽通道载波相位测量值中的整周期模糊度；以及

使用模糊度消除的宽通道测量值来形成模糊度消除的、折射校正的GPS载波相位测量值，包括使用至少两个宽通道载波相位测量值来平滑载波相位测量值。

2.权利要求1的方法，其中该三个GPS频率包括第一频率、第二频率、和第三频率，该宽通道载波相位测量值包括通过使用在第一和第二频率上的载波相位测量值而形成的第一宽通道载波相位测量值和通过使用在第二和第三频率上的载波相位测量值而形成的第二宽通道载波相位测量值，以及该模糊度消除、折射校正的GPS载波相位测量值包括第一宽通道测量值与第二宽通道的倍数之间的差值。

3.权利要求1的方法，其中在第一宽通道测量值中的电离层折射误差近似等于在第二宽通道测量值的倍数中的电离层折射误差。

4.权利要求1的方法，其中在每个宽通道载波相位测量值中的整周期模糊度根据相应的GPS代码测量值的频率加权平均而被消除，在频率加权平均中由电离层折射引起的误差与在宽通道载波相位测量值中由电离层折射引起的误差相匹配。

5.一种用于生成模糊度消除、折射校正、和噪声最小化的载波相位测量值的方法，包括：

使用在三个GPS频率上的GPS载波相位测量值形成第一复合测量值，第一复合测量包括：

得到在三个载频上的载波相位测量值；

根据在三个载频上的载波相位测量值来形成至少两个宽通道载波相位测量值；以及

消除在宽通道载波相位测量值中的整周期模糊度；以及

使用模糊度消除的宽通道测量值形成第一复合测量值；

使用在至少两个GPS载频上的GPS载波相位测量值来形成第二复合测量值；以及

用第二复合测量值来平滑第一复合测量值。

6.权利要求5的方法，其中第一复合测量值是在三个GPS载频上GPS载波相位测量值的线性组合。

8.权利要求5的方法，其中在每个宽通道载波相位测量值中的整周期模糊度根据相应的GPS代码测量值的频率加权平均值而被消除，在频率加权平均值中由电离层折射引起的误差与在宽通道载波相位测量值中由电离层折射引起的误差相匹配。

9.权利要求5的方法，其中第二复合测量值被形成为使其具有小的多径噪声。

10.权利要求5的方法，其中第二复合测量值通过使用在全部三个频率上的载波相位测量值而被形成。

11.权利要求5的方法，其中第二复合测量值包括未消除的整周期模糊度。

12.权利要求5的方法，其中第二复合测量值具有约为10.8厘米的波长。

13.权利要求12的方法，其中假设在三个频率上的每个载波相位测量值中有相等的相位噪声，则第二复合测量值具有约2.7厘米的噪声电平。

14.权利要求5的方法，其中第一和第二复合测量值按它们各自的波长定标，以及其中用第二复合测量值对第一复合测量值进行平滑，包括：

计算在多个测量值时期的每个时期在第一复合测量值与第二复合测量值之间的偏差；

按在多个测量值时期上扩展的平均值去平滑该偏差；以及

把平滑的偏差附加到第二复合测量值上，以得到模糊度消除、折射校正、和噪声最小化的GPS载波相位测量值。

15.一种定位或导航系统，包括：

GPS接收机，被配置成根据来自在GPS接收机的视线中的多个卫星的信号来得到GPS代码和载波相位测量值，该信号是在三个载频上发送的；

计算机系统，被耦合到GPS接收机，该计算机系统包括处理器和被耦合到处理器的存储器，该存储器把程序指令存储在其中，该程序指令在被处理器执行时执行用于生成模糊度消除、折射校正、和噪声最小化的载波相位测量值的方法，该程序指令包括：

用于使用在三个GPS频率上的GPS载波相位测量值以形成第一复合测量值的指令，该用于形成第一复合测量值的指令包括：

得到在三个载频上的载波相位测量值；

根据在三个载频上的载波相位测量值形成至少两个宽通道载波相位测量值；以及

消除在宽通道载波相位测量值中的整周期模糊度；以及

使用模糊度消除的宽通道测量值形成第一复合测量值；以及

使用在至少两个GPS载频上的GPS载波相位测量值以形成第二复合测量值的指令；以及

用第二复合测量值来平滑第一复合测量值的指令。

16.权利要求15的定位系统，其中用于形成第一复合测量值的指令包括：

用于根据在三个载频上的载波相位测量值以形成至少两个宽通道载波相位测量值的指令；

用于在宽通道载波相位测量值中消除整周期模糊度的指令；以及

使用模糊度消除的宽通道测量值形成模糊度消除的、折射校正的GPS载波相位测量值的指令。

17.权利要求15的定位系统，其中第二复合测量值被形成为使其具有小的多径噪声。

18.权利要求15的定位系统，其中第二复合测量值通过使用在全部三个频率上的载波相位测量值而被形成。

19.权利要求15的定位系统，其中第二复合测量值包括未消除的整周期模糊度。

20.权利要求15的定位系统，其中用第二复合测量值来平滑第一复合测量值的指令包括：

用于计算在多个测量值时期的每个时期在第一复合测量值与第二复合测量值之间的偏差的指令；

用于按在多个测量值时期中扩展的平均值去平滑偏差的指令；以及

用于把平滑的偏差加到第二复合测量值，以得到模糊度消除、折射校正、和噪声最小化的GPS载波相位测量值的指令。

Claims (20)

1.一种用于得到模糊度消除、折射校正的GPS载波相位测量值的方法，包括：

得到在三个载频上的载波相位测量值；

根据在三个载频上的载波相位测量值形成至少两个宽通道载波相位测量值；

消除在宽通道载波相位测量值中的整周期模糊度；以及

使用模糊度消除的宽通道测量值形成模糊度消除的、折射校正的GPS载波相位测量值。

2.权利要求1的方法，其中三个GPS频率包括第一频率、第二频率、和第三频率，宽通道载波相位测量值包括通过使用在第一和第二频率上的载波相位测量值而形成的第一宽通道载波相位测量值和通过使用在第二和第三频率上的载波相位测量值而形成的第二宽通道载波相位测量值，以及模糊度消除、折射校正的GPS载波相位测量值包括第一宽通道测量值与多个第二宽通道测量值之间的差值。

3.权利要求1的方法，其中在第一宽通道测量值中的电离层折射误差近似等于在多个第二宽通道测量值中的电离层折射误差。

4.权利要求1的方法，其中在每个宽通道载波相位测量值中的整周期模糊度根据相应的GPS代码测量值的频率加权平均而被消除，在频率加权平均中由电离层折射引起的误差与在宽通道载波相位测量值中由电离层折射引起的误差相匹配。

5.一种用于生成模糊度消除、折射校正、和噪声最小化的载波相位测量值的方法，包括：

使用在三个GPS频率上的GPS载波相位测量值形成第一复合测量值；

使用在至少两个GPS载频上的GPS载波相位测量值形成第二复合测量值；以及

用第二复合测量值来平滑第一复合测量值。

6.权利要求5的方法，其中第一复合测量值是在三个GPS载频上GPS载波相位测量值的线性组合。

7.权利要求5的方法，其中第一复合测量值是模糊度消除的，以及形成第一复合测量值包括：

得到在三个频率上的载波相位测量值；

根据在三个频率上的载波相位测量值形成至少两个宽通道载波相位测量值；

消除在宽通道载波相位测量值中的整周期模糊度；以及

使用模糊度消除的宽通道测量值形成第一复合测量值。

8.权利要求7的方法，其中在每个宽通道载波相位测量值中的整周期模糊度根据相应的GPS代码测量值的频率加权平均值而被消除，在频率加权平均值中由电离层折射引起的误差与在宽通道载波相位测量值中由电离层折射引起的误差相匹配。

9.权利要求5的方法，其中第二复合测量值被形成为使其具有小的多径噪声。

10.权利要求5的方法，其中第二复合测量值使用在全部三个频率上的载波相位测量值而被形成。

11.权利要求5的方法，其中第二复合测量值包括未消除的整周期模糊度。

12.权利要求5的方法，其中第二复合测量值具有约为10.8厘米的波长。

13.权利要求12的方法，其中假设在三个频率上的每个载波相位测量值中有相等的相位噪声，则第二复合测量值具有约2.7厘米的噪声电平。

14.权利要求5的方法，其中第一和第二复合测量值按它们各自的波长定标，以及其中用第二复合测量值对第一复合测量值进行平滑，包括：

计算在多个测量值时期中每个时期在第一复合测量值与第二复合测量值之间的偏差；

按在多个测量值时期上扩展的平均值去平滑该偏差；以及

把平滑的偏差附加到第二复合测量值上，以得到模糊度消除、折射校正、和噪声最小化的GPS载波相位测量值。

15.一种定位或导航系统，包括：

GPS接收机，被配置成根据来自在GPS接收机的视线中的多个卫星的信号来得到GPS代码和载波相位测量值，该信号是在三个载频上发送的；

计算机系统，被耦合到GPS接收机，该计算机系统包括处理器和被耦合到处理器的存储器，该存储器把程序指令存储在其中，该程序指令在被处理器执行时执行用于生成模糊度消除、折射校正、和噪声最小化的载波相位测量值的方法，该程序指令包括：

使用在三个GPS频率上的GPS载波相位测量值来形成第一复合测量值的指令；

使用在至少两个GPS载频上的GPS载波相位测量值来形成第二复合测量值的指令；以及

用第二复合测量值来平滑第一复合测量值的指令。

16.权利要求15的定位系统，其中用于形成第一复合测量值的指令包括：

根据在三个载频上的载波相位测量值来形成至少两个宽通道载波相位测量值的指令；

用于在宽通道载波相位测量值中消除整周期模糊度的指令；以及

使用模糊度消除的宽通道测量值来形成模糊度消除的、折射校正的GPS载波相位测量值的指令。

17.权利要求15的定位系统，其中第二复合测量值被形成为使其具有小的多径噪声。

18.权利要求15的定位系统，其中第二复合测量值通过使用在全部三个频率上的载波相位测量值而被形成。

19.权利要求15的定位系统，其中第二复合测量值包括未消除的整周期模糊度。

20.权利要求15的定位系统，其中用第二复合测量值来平滑第一复合测量值的指令包括：

用于计算在多个测量值时期中每个时期在第一复合测量值与第二复合测量值之间的偏差的指令；

用于按在多个测量值时期中扩展的平均值去平滑偏差的指令；以及

用于把平滑的偏差加到第二复合测量值以得到模糊度消除、折射校正、和噪声最小化的GPS载波相位测量值的指令。

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