ES2603265T3

ES2603265T3 - Método PPP-RTK y sistema para la determinación de posición a base de señal de GNSS

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Publication number: ES2603265T3
Application number: ES13786543.2T
Authority: ES
Inventors: Cornelis Dick De Jong
Original assignee: Fugro NV
Current assignee: Fugro NV
Priority date: 2012-10-25
Filing date: 2013-10-25
Publication date: 2017-02-24
Anticipated expiration: 2033-10-25
Also published as: AU2013335362B2; US20150293233A1; WO2014065664A1; DK2912490T3; US10082578B2; EP2912490B1; NL2009695C2; EP2912490A1; AU2013335362A1

Abstract

Método para el cálculo de correcciones de GNSS para la transmisión a un móvil (30), utilizando un sistema de corrección de señales de GNS (2) que comprende una estación de referencia (4a) y un transmisor de señales del sistema (16) , donde el método comprende: - adquirir en la estación de referencia (4a) datos de GNSS que comprenden observaciones del sistema de pseudodistancia (Pr) y observaciones del sistema de la fase portadora (Φr) de una pluralidad de satélites de GNSS (26a-c) transmitidos por épocas múltiples; - aplicar datos de GNSS recibidos de la estación de referencia a un modelo estático del sistema dinámico (60) teniendo las observaciones del sistema de pseudodistancia y las observaciones del sistema de la fase portadora como mediciones; caracterizado por - estimar dinámicamente retardos de hardware del sistema de código y fase combinados de valor flotante de diferencia única del satélite (dr) para distintas observaciones de la fase portadora por medio del modelo estático del sistema dinámico, donde cada retardo de hardware del sistema de código y fase combinados de valor flotante de diferencia única del satélite se obtiene a partir de una operación matemática entre un retardo de hardware del sistema de código de diferencia única del satélite y un retardo de hardware del sistema de fase de diferencia única del satélite, y - transmitir los retardos de hardware del sistema de código y fase combinados al móvil en tiempo real por medio del transmisor de señales del sistema.

Description

Método PPP-RTK Y sistema para la determinación de posición a base de señal de GNSS

Campo técnico

10001J la invención se refiere a un sistema de corrección de señal de la navegación global por satélite (GNS por su sigla en inglés) y a un móvil que coopera con el sistema de corrección de señal de GNS. Además, la invención se refiere a métodos complementanos para calcular correcciones del sistema de navegación global por satélite (GNSS) y para determinar la posición de un móvil. Además, la invención se refiere a productos de programas informáticos dispuestos para ejecutar los métodos propuestos, y un medio legible por ordenador que comprende cualquiera de tales programas informático.

Antecedentes

10002J Un sistema global de navegación por satélite (GNSS) es un sistema de satélites que se puede usar para la determinación de la ubicación geográfica de un receptor móvil con respecto a la tierra. El GNSS incluye GPS, Galileo, Glonass, Compass y otros sistemas de posicionamiento. Se conocen distintos sistemas de corrección de navegación global por satélite (GNS) que se configuran para recibir datos de señales de GNSS de satélites de GNSS, para procesar estos datos de GNSS, para calcular correcciones de GNSS a partir de los datos de GNSS y para suministrar estas correcciones a un móvil, con el fin realizar cálculos más rápidos y precisos de la posición geográfica del móvil.

[0003] Se conocen distintos métodos de estimación de posición en los cuales los cátculos de posición se basan en la medición repetida de los denominados observables de pseudodistancia y fase portadora por receptores de GNSS basados en la tierra. El observable "pseudodistancia" o el "código" representan una diferencia entre tiempo de transmisión de una señal salelital de GNSS y el tiempo de recepción local de esta señal satelital, y, por lo tanto, incluye la distancia geométrica cubierta por la señal de radio del satélite. Además, la medición de la alineación entre la onda portadora de la senal satelital de GNSS recibida y una copia de tal senal generada dentro del receptor proporciona otra fuente de información para la determinación de la distancia aparente entre el satélite y el receptor. El obseNable correspond iente se llama el "fase portadora", que representa el valor integrado de la frecuencia Doppler debido al movimiento relativo del satélite transmisor y el receptor. Cualquier observación de pseudodistancia comprende contribuciones de errores inevitables, entre los que hay errores del receptor y del reloj del transmisor, al igual que retardos adicionales causados por la refracción distinta de cero de la atmósfera, retardos instrumentales, efectos del multitrayecto y ruido de detector. Cualquier observación de la fase portadora además comprende un número entero desconocido de ciclos de señal que han transcurndo antes de que se haya obtenido un bloqueo a esta alineación de senal; este número se denomina "ambigüedad de la fase portadora". Normalmente, se miden los observables; es decir, son muestreados por un receptor en tiempos consecutivos discretos. El índice para el tiempo en el que se mide un observable se denomina una "época". los métodos de determinación de posición conocidos comúnmente implican un cálculo dinámico del valor numérico y un esquema de corrección para las distancias y los componentes de error, sobre la base de mediciones para los observables muestreados en épocas consecutivas.

[0004] las siguientes definiciones se usan en este caso para definir conceptos adicionales que comúnmente se conocen y se usan en el campo de procesamiento de señales de GNSS. El término "medición" se refiere en este caso a un valor numérico muestreado resultante de la medición real de un observable. El término "modelo de estado dinámico· se refiere a las relaciones matemáticas entre la variables estáticas del sistema (es decir, una colección de cantidades variables que se asume que son suficientes para describir y predecir sin ambigüedad el comportamiento del sistema, pero que no se pueden medir directamente) y las mediciones (que son fotografías instantáneas de parámetros de sistema que se pueden medir, es decir, observables, pero, como tales, son insuficientes para predecir el comportamiento futuro del sistema), al igual que la evolución prevista de la variables estáticas del sistema en el tiempo. las vanables estáticas del sistema subyacente en el modelo estático del sistema se calculan dinámicamente y se corrigen intermitentemente sobre la base de mediciones nuevas. El término "estimación dinámica" de un parámetro se refiere en este caso al proceso de calcular reiteradamente un valor numérico para este parámetro en tiempos postenores sobre la base del modelo estático del sistema, bien por medio de predicción de la evolución temporal supuesta de este parámetro, o por medio de la corrección del valor predicho sobre la base de mediciones adquiridas recientemente.

[0005J Se han propuesto diferentes métodos para el posicionamiento de punto preciso (PPP) con resolución de la ambigüedad de números enteros (lAR), donde se estiman las ambigüedades de la fase portadora en tiempo real, por medio de un modelo estático del sistema dinámico que se basa en medición de observables de GNSS por una red de estaciones de referencia. El mayor desafío en cada uno de estos métodos es definir un modelo de estado dinámico por medio del cual los cálculos de estado repetitivos se pueden calcular de manera estable numéricamente. Esto es esencial para obtener cálculos sólidos de corrección de GNSS y la posterior determinación de la posición precisa del móvil. No se da ninguna indicación con respecto a la manera en que tal sistema o método podría aplicarse en ausencia de tal red de estaciones de referencia. Consecuentemente, tales disposiciones son en

gran medida inapropiadas para ubicaciones remotas donde quizás solo una estación de referencia estará viendo el mismo conjunto de satélites que el receptor móvil. Resumen

[0006] Sería conveniente proporcionar un sistema y un método adaptables y sólido numéricamente para el cálculo de correcciones de GNSS y un móvil complementario y un método para determinación de la posición del móvil.

[0007J Por lo tanto, según un primer aspecto, se proporciona un método para el cálculo de correcciones de GNSS para la transmisión a un móvil, utilizando un sistema de corrección de sei'iales de GNS que comprende una estación de referencia y un transmisor de seriales del sistema, donde el método comprende: -adquirir en la estación de referencia datos de GNSS que comprenden observaciones del sistema de pseudodistancia y observaciones del sistema de la fase portadora de una pluralidad de satélites de GNSS transmitidos por épocas múltiples; -aplicar datos de GNSS recibidos de la estación de referencia a un modelo estático del sistema dinámico teniendo las observaciones del sistema de pseudodistancia y las observaciones del sistema de la fase portadora como mediciones -calcular dinámicamente retardos del hardware del sistema de código y fase combinados con diferencia única de satélite, y -transmitir retardos del hardware del sistema de código y fase combinados al móvil en tiempo real por medio del transmisor de seriales del sistema.

¡0008J Los retardos de hardware de código y fase combinados del valor flotante de diferencia única de satélite, que forman un subconjunto de correcciones del GNSS, se calculan por medio del modelo estático del sistema dinámico para diferentes observaciones de la fase portadora y frecuencias del portador de la senal satelital. El adjetivo "de diferencia única de satélite" se refiere en este caso a una sola sustracción o diferencia entre dos parámetros asociados a dos satélites de GNSS diferentes, por ejemplo, un satélite de referencia seleccionado y otro otro satélite arbitrario. El adjetivo "de código y fase combinados" en este caso implica que el parámetro en cuestión se obtiene a partir de una operación matemática entre un parámetro estático de sistema de código original y un parámetro estático del sistema de fase original. La introducción de retardos de hardware de código y fase combinados produce una reducción del parámetro eficaz por la que se eliminan las singularidades en las ecuaciones estáticas del sistema, y por la que se obtiene un modelo de sistema dinámico de rango completo. El término "retardo" se utiliza en este caso para indicar una variable estática desconocido inicialmente (o "ambigüedad") que causa una retardación de la sei'ial. Según corresponda, se debería interpretar en sentido amplio en este caso que un retardo también comprende retardos que tienen un valor negativo, correspondiente con una sei'ial avanzada.

¡0009] El uso de retardos de hardware del sistema de código y fase combinados (con valor flotante) de diferencia única de satélite en el modelo estático del sistema dinámico según este aspecto de la invención mejora la precisión de los cálculos de tiempo real cinemático de posicionamiento puntual preciso (PPP-RTK). Los resultados de las pruebas han indicado que para un móvil que reciba y aplique las correcciones de GNSS recibidas sobre la base de los principios descritos en este caso, es posible obtener una determinación de posición del móvil en tiempo real con una exactitud de 1 -4 cm RMS o aún mejor, dependiendo de la distancia del móvil desde la estación/las estaciones de referencia que genera/n las correcciones. El modelo estático del sistema dinámico retiene las observaciones del sistema de pseudodistancia orig inal y las observaciones del sistema de la fase portadora para estaciones de referencia diferentes como parámetros de medición de sistema diferentes, a diferencia de modelos observables acoplados en métodos conocidos (ver, por ejemplo, aquellos descritos en W02011/034614) donde se introducen combinaciones lineales de observables de pseudodistancia y fase portadora y observaciones diferenciadas entre estaciones para eliminar ciertos parámetros de las ecuaciones del modelo de estado dinámico. Al retener los observables originales, el método propuesto se puede aplicar con una estación de referencia única o una red de estaciones de referencia múltiples y cualquier número de frecuencias. Una estación de referencia única ya bastará, pero el sistema puede adaptarse fácilmente para incluir cualquier número de estaciones de referencia con el fin de mejorar la exactitud del cálculo.

[0010J Preferiblemente, las observaciones se adquieren y los retardos del hardware del sistema de código y fase combinados se actualizan a razón de 1 Hz o más. Como dato de importancia, también es preferible que la transmisión de tales retardos al móvil tenga lugar a razón de menos de una vez por minuto, preferiblemente, una vez por 20 s o incluso una vez por 10 s. Las mediciones pueden ser frecuencia única, frecuencia doble o multifrecuencia. Para sistemas de frecuencia doble o multifrecuencia cabe sei'ialar que los retardos de fase y código para diferentes frecuencias se correlacionan en gran medida y un retardo único se puede transmitir con un índice de actualización alta de quizás una vez por 10-20 seg con la diferencia entre los retardos de frecuencia transmitidos a un índice de actualización muy inferior de quizás una vez por minuto o más. Ya que la diferencia entre frecuencias no cambia mucho debido a la alta correlación, se puede poner a disposición un ancho de banda adicional para la transmisión del retardo único.

10011J En una forma de realización, el método para calcular correcciones de GNSS para la transmisión a un móvil usa un sistema de corrección de serial de GNS que comprende solo una estación de referencia única y el móvil y la estación de referencia forman una solución de línea base única.

10012J A diferencia de esto, en el método cinemática en tiempo real (RTK) de la red de PPP descrito por Teunissen et al en ref.[1], donde los retardos del reloj de satélite con valor real también de calculan dinámicamente, se calcula

dinámicamente una solución de red RTK con diferencia de estación de referencia, y, por lo tanto, su método siempre necesita una red que comprenda estaciones de referencia múltiples.

10013J Según una forma de realización del método de cálculo de corrección de GNSS, el modelo estático del sistema dinámico se define como se indica en la reivindicación 2.

10014J En esta forma de realización del método de cálculo de corrección de GNSS, la estructura matemática del modelo estático del sistema dinámico es una de las ecuaciones estáticas casi idénticas para las observaciones de pseudodistancia originales y las observaciones del sistema de la fase portadora. En este modelo, se retienen los parámetros de corrección atmosférica locales asociados a estaciones de referencia individual, es decir, los retardos troposféricos y los retardos ionosféricos. Estos parámetros de corrección atmosférica pueden asl calcularse y aprovecharse cuando son útiles, o, de lo contrario, pueden descartarse. Al separar las correcciones atmosféricas, que dependen en gran medida de la posición de la tierra, de otras correcciones que solo tienen una dependencia posicional débil, por ejemplo, retardos del hardware del sistema de código y fase combinados, los últimos pueden transmitirse separadamente al móvil a grandes distancias y ser aplicados posteriormente por el móvil en la resolución de su propio modelo estático dinámico. Por lo tanto, el sistema de corrección de señal de GNS propuesto no requiere que un móvil esté cerca de una estación de referencia deNSS para recibir correcciones de GNSS útiles, menos aún tener acceso a una red de RTK de múltiples estaciones de referencia poco espaciadas. Además, como el modelo estático del sistema no se acopla en el dominio de frecuencia, el modelo estático del sistema dinámico de puede extender fácilmente para incluir señales de frecuencia de GNSS recientemente disponibles (por ejemplo, señal L5 de GPS).

10015J l as ecuaciones estáticas para las observaciones del sistema de pseudodistancia en esta forma de realización deberían mínimamente comprender como variables estáticas, los retardos del hardware del sistema de cód igo y código de valor flotante de diferencia única del satélite. De forma similar, las ecuaciones estáticas para las observaciones del sistema de la fase portadora en esta forma de realización deberían mínimamente comprender como variables estáticas, los retardos del hardware del sistema de código y fase de valor flotante de diferencia única del satélite. Aunque las expresiones para el modelo estático del sistema dinámico definido en la reivindicación 2 reflejan una selección preferida para la formación de un conjunto suficiente de variables estáticas, pueden concebirse algunas variaciones en la definición y/o la composición de la variables estáticas restantes (en la reivindicación 2, es decir, los retardos troposféricos del sistema, los sesgos del reloj de sistema de código, los sesgos del reloj de sistema de fase y las correcciones ionosféricas del sistema de diferencia única del satélite).

10016] Aparte de esto, se puede suponer que cualquiera o todas las estaciones de referencia en el sistema de corrección de señal de GNS tienen posiciones fijas conocidas con respecto a la superficie de la tierra. Además, se puede suponer que también se conocen las posiciones satelitales de GNSS y las correcciones de reloj satelital, por ejemplo, de los datos de señal satelital, con correcciones precisas de la red de correcciones. La inserción de estas posiciones conocidas en el modelo de estado dinámico permite al sistema de corrección de señal de GNS focalizar en el cálculo dinámico de solo las contribuciones de error restantes a las observaciones del sistema de fase portadora y pseudodistancia.

[0017) Según una forma de realización, los retardos del hardware del sistema de código y fase combinados se definen como se indica en la reivindicación 3.

10018] En esta forma, los retardos del hardware del sistema de código y fase combinados siguen una combinación lineal smple de un retardo de hardware de sistema de diferencia única de satélite y el retardo de hardware del sistema de código de diferencia única del satélite original.

10019J Según una forma de realización del método, el sistema de corrección de señal de GNS comprende otra estación de referencia, yel método comprende: -estimar dinámicamente los retardos del hardware del sistema de código y fase combinados de diferencia simple de satélite para le estación de referencia y la estación de referencia adicional ;-asumir retardos de hardware de diferencia doble de estaciones y satélites, definidos por medio de

d'"'¡ (t) -d"'¡ (t) ~AN'"'¡ Nm ! N

9"P1,b 9"P1,a I,a/!'para tener un valor de número entero I,a.b E 'y _determinar

j

dinámicamente retardos de hardware de diferencia doble de estaciones y satélites a un valor de número entero.

10020J Se enfatiza que se cree que el método según la presente invención es único en que este permite el posicionamiento preciso y la convergencia rápida con una estación de referencia única incluso cuando la distancia entre el móvil y la estación de referencia es grande (1000 km). Sin embargo, la exaclitud de los cálculos dinámicos se puede mejorar si el sistema de corrección de señal de GNS implica dos o más estaciones de referencia. La designación de una de las estaciones de referencia en el sistema como la estación de referencia principal permite la expresión del modelo estático del sistema dinámico en retardos de hardware de código y fase combinados (valor flotante) de diferencia única del satélite para la estación de referencia principal, suplementado por retardos de hardware (valor de número entero) de diferencia doble de estaciones y satélites entre la estación de referencia principal y cada una de las estaciones de referencia adicionales. El último retardo de hardware teóricamente debería

ser un número entero. En esta forma de realización, la mejora resulta de presentar esta restricción de valor de número entero extra. El resultado de un primer paso de cálculo es una serie de retardos de hardware de valor real y una matriz de covarianza de sistema correspondiente. Las ambigüedades y las entradas matriciales entonces pueden usarse como entrada para un método de LAMBDA, que encuentra el conjunto estadísticamente favorecido de ambigüedades del número entero. Después de la aplicación de los valores de número entero descubiertos más probables, los resultados de la estimación del modelo estático del sistema se hará más preciso. El conjunto único resultante de retardos de hardware del sistema de código y fase combinados se puede transmitir al móvil en tiempo real por medio del transmisor de set'iales del sistema. La estructura matemática desacoplada para el modelo estático del sistema dinámico según esta forma de realización todavía permite una fácil extensión para induir más estaciones de referencia y/o frecuencias de set'ial, y/o incluso otros sistemas de GNS.

10021) Un método alternativo para el cálculo de correcciones de GNSS para la transmisión a un móvil usa un sistema de corrección de set'ial de GNS que comprende una estación de referencia y una estación de referencia adicional. En este caso, el sistema de corrección de sei'ial de GNS puede llevar a cabo el método descrito anteriormente separadamente para la estación de referencia y para la estación de referencia adicional. Los retardos de hardware del sistema de código y fase combinados respectivos luego son transmitidos al móvil en tiempo real como conjuntos separados de datos de corrección, dando lugar a una solución de línea base múltiple. Se entiende que al menos uno de los conjuntos separados de datos de corrección se puede obtener a partir de una estación de referencia y una o varias estaciones de referencia adicionales como se describe en el párrafo precedente.

10022) Según otra forma de realización ventajosa, el método puede comprender además la aplicación de una ponderación a los conjuntos separados de datos de corrección en el móvil. Pueden aplicarse varias consideraciones de ponderación dependiendo de la exactitud prevista de los conjuntos respectivos de datos. De la forma más preferible, la ponderación se basará al menos parcialmente en una distancia entre el móvil y la estación de referencia respectiva.

10023) Tal método puede ser aplicable al caso de que la estación de referencia y la estación de referencia adicional estén relativamente cerca, en particular, cuando estén relativamente más cerca entre ellas de lo que están del móvil. De manera más importante, el método puede ser aplicable cuando las estaciones de referencia están relativamente más distantes entre sí de lo que están del móvil. En particular, el método puede proporcionar resultados precisos y rápidos aún cuando la estación de referencia adquiere datos de GNSS de una primera serie de satélites y la estación de referencia adicional adquiere datos de GNSS de un segundo conjunto de satélites al menos parcialmente diferente del primer conjunto.

10024) Según una forma de realización, el método comprende: -calcular dinámicamente correcciones ionosféricas del sistema simultáneamente con retardos de hardware del sistema de código y fase combinados, y -transmitir correcciones ionosféricas del sistema al móvil por medio del transmisor de sef'iales del sistema.

10025J Las correcciones ionosféricas que se calculan dinámicamente por el centro de control del sistema (SCC) también se pueden transmitir al móvil si se desea. En particular, si el móvil está cerca del SCC, las correcciones atmosféricas estimadas son representativas de la posición del móvil, y pueden ser usadas por el móvil para mejorar la exactitud y/o la velocidad de convergencia de determinación de su posición. Las correcciones ionosféricas son estimadas separadamente para cada satélite. Si las estaciones de referencia están cerca una a la otra, se supone que las correcciones ionosféricas tienen el mismo valor para cada estación de referencia, aunque estos valores son diferentes para cada satélite. Se enfatiza nuevamente que el presente sistema y método no dependen de la presencia de tales correcciones ionosféricas y troposféricas, y pueden conseguir convergencia precisa en distancias significativas sin estas correcciones.

10026) Según una otra forma de realización, el método comprende -calcular dinámicamente correcciones troposféricas simultáneamente con los retardos de hardware de código y fase combinados por medio del modelo estático del sistema dinámico, y -transmitir la corrección troposférica al móvil por medio del transmisor de sef'iales del sistema.

10027) Las correcciones troposféricas se pueden estimar como un retardo de cenit, que es el mismo para cada satélite. Para una elevación satelital arbitraria, el retardo de cenit se mapea a esa elevación usando una runción de mapeo apropiada, que se puede tomar aproximadamente inversamente proporcional a la función de seno con la elevación como argumento.

10028) Según otra forma de realización de este método, las correcciones ionosféricas de sistema se definen por

I ml(1) =l'(1) -1"<1(/) +d' ,"1(/) l'(t) -1"/(t)

r r r p¡,r) donde ' , son correcciones ionosféricas con diferencia

ds,l"ej

única del satélite, y PI " son retardos de hardware del sistema de código con diferencia doble del satélite

[0029) En cualquiera de las formas de realización anteriormente descritas, al menos uno de los retardos de hardware

del sistema de código y fase combinados de diferencia única del satélite, las correcciones ionosféricas del sistema y tas correcciones troposféricas det sistema, y tos retardos de hardware de diferencia dobte de estaciones y satélites puede calcularse dinámicamente mediante unos cuadrados mínimos o el modelo estático del sistema dinámico basado en filtro Kalman.

10030] Según un segundo aspecto, y complementario al método de cálculo de correcciones de GNSS descrito anteriormente con referencia al primer aspecto, se proporciona un método para determinar la posición en la tierra de un móvil, lo que comprende: -proporcionar el móvil que comprende un receptor móvil de GNSS en la posición en la tierra del móvil; -adquirir datos de GNSS que comprendan observaciones móviles de pseudodistancia y observaciones móviles de la fase portadora de una pluralidad de satélites de GNSS transmitidas en épocas múltiples; -recibir correcciones de GNSS de un sistema de corrección de serial de GNS en tiempo real. las correcciones de GNSS comprenden relardos del hardware del sistema de código y fase combinados de diferencia única de satélit estimadas dinámicamente por un método según cualquiera de las reivindicaciones 1 -9; -aplicar retardos del hardware del sistema de código y fase combinados a un modelo estático del móvil dinámico teniendo las observaciones móviles de pseudodistancia y las observaciones móviles de fase portadora como mediciones, ycalcular dinámicamente la posición en la tierra del móvil por medio del modelo estático del móvil dinámico.

10031] El método de determinación de posición del móvil propuesto según este aspecto puede ser en la superficie de la tierra o cerca de esta (por ejemplo, en un avión), y se configura para derivar su posición con respecto a la tierra basándose en sus propias observaciones de pseudodistancia y fase portadora, que forman entrada para el modelo estático tri móvil dinámico. Este modelo estático del móvil también se proporciona con las correcciones de GNSS recibidas del SCC. El móvil puede aprovechar los retardos de hardware del sistema de código y fase combinados del SCC como una fuente extra de información para mejorar el tiempo de convergencia y/o la exactitud de sus propias estimaciones.

10032] Según una forma de realización del método de determinación de posición del móvil, el modelo estático del móvil dinámico se define como se indica en la reivindicación 11.

10033] El modelo estático del móvil dinámico en esta forma de realización de este método se estructura de manera matemáticamente idéntica al modelo estático de sistema dinámico en un método de cálculo de corrección de GNSS como se describe más arriba. Por lo tanto, los componentes de software (por ejemplo, clases, funciones numéricas, manipulación de errores, etc.) se pueden diseriar para sean intercambiables entre aplicaciones de software para el método de determinación de posición del móvil y aplicaciones de software para el método de cálculo de corrección de GNSS. Altemativamente, un sistema de software único se puede diseriar con todas las clases e interacciones requeridas para el procesamiento del modelo estático del sistema dinámico y el modelo estático del móvil dinámico. Tal sistema de software puede ser ejecutado por la unidad de procesamiento del sistema de corrección de serial de GNS o la unidad de procesamiento móvil, y su funcionalidad puede asl fácilmente adaptarse a los requisitos de procesamiento.

10034J las ecuaciones estáticas para las observaciones móviles de pseudodistancia en esta forma de realización deberían comprender mínimamente como variables estáticas: las coordenadas de receptor móvil, al igual que los retardos de hardware móviles de código y código de valor flotante de diferencia doble de satélite. De forma similar, las ecuaciones estáticas para las observaciones móviles de la fase portadora en esta forma de realización mínimamente deberían comprender como variables estáticas: las coordenadas del receptor móvil, al igual que los retardos de hardware móvil de código y fase de valor flotante de diferencia única de satélite. Aunque las expresiones para el modelo estático del móvil dinámico definido en la reivindicación 11 reflejan una selección preferida para la formación de un conjunto suficiente de variables estáticas móviles, algunas variaciones en la definición y/o la composición de la variables estáticas restantes (en la reivindicación 11; es decir, pueden concebirse retardos troposféricos móviles, los sesgos de reloj móvil de código, los sesgos del reloj móvil de fase, y correcciones ionosféricas móviles de diferencia única de satélite).

10035J Según una forma de real ización, los retardos de hardware del móvil de código y fase combinados se definen

d""J (1) = d 'J'J (1) +rd" 'J (1) d ,,nof

por ~,./'l.m !fo"m f l'l,m ) donde ¡j.,. m son retardos de hardware del móvil de fase de diferencia

d s,ref

única del satélite, y p,,1II son retardos de hardware móvil de código de diferencia única del satélite, y

¡0036J Según una forma de realización, el método comprende: -asumir retardos de hardware de diferencia doble de

d',"J (1) -d ',"J (1) = JeN" "¡

móvil del sistema y los satélites 4>, ,PI ,m ~" pl ,r 1 I,m,r' para tener un valor de número entero

N" "¡ E N

I,m,r 'y _ fijar dinámicamente los retardos de hardware de diferencia doble del móvil del sistema y los satélites a un valor de número entero.

[0037) Por aplicación de retardos del hardware del sistema de código y fase combinados del SCC al modelo estático del móvil dinámico, los retardos de hardware de diferencia doble del móvil del sistema y los satélites deberían teóricamente convertirse en número entero. Sin embargo, no es posible calcular parámetros de número entero directamente. El resultado de un primer paso de estimación es una serie de retardos de hardware de valor real y su matriz de covarianza. Estos valores flotantes se pueden utilizar como entrada para un método de LAMBDA, que encuentra el conjunto estadísticamente favorecido de ambigüedades del número entero, aumentando así la cantidad de información disponible para el modelo estático del móvil dinámico para calcular los parámetros estáticos. En otra forma de realización del método, después de que los retardos de hardware de diferencia doble del móvil del sistema y los satélites hayan sido fijados dinámicamente a un valor de número entero, las observaciones móviles de la fase portadora en el modelo estático del sistema dinámico son definidos por:

Ao' (1) -J,. N""¡ = R' (1) + T' (1) +b"¡ (1) + d" '¡ (1) -r I" "¡ (I)

o/I,m 1 I,m,r m m ~"m ~"Pl,r 1 m

[0038] Después de fijar los valores de número entero más probables para los retardos de hardware de diferencia doble de móvil de sistema y satélites, el modelo estático del móvil dinámico se adapta para incluir estos valores de número entero fijados, de modo que el número de parámetros de la estimación disminuye y los resultados de estimación de posición del móvil se hacen más precisos.

[0039] Según una forma de realización, el método comprende: -recibir correcciones ionosféricas de sistema de corrección de serial de GNS estimadas por un método de acuerdo con la reivindicación 9; -obtener correcciones ionosféricas del sistema ponderado, sobre la base de una distancia calculada entre la posición de tierra del móvil y la posición de tierra de la estación, y -aplicar las correcciones ionosféricas del sistema ponderado al modelo estático del móvil dinámico, para mejorar la exactitud y/o el tiempo de convergencia de la estimación dinámica de la posición en tierra del móvil.

10040J Generalmente se considera Que la aportación de la ionosfera a la acumulación de errores en las observaciones de datos de GNSS es altamente variable como función de posición de la tierra. Al ponderar las correcciones ionosféricas recibidas del centro de control del sistema, el móvil puede variar la credibilidad y la importancia de las correcciones ionosféricas estimadas como función de su distancia al sistema de corrección de seria de GNS. La ponderación se puede conseguir, por ejemplo, usando coeficientes dependientes de distancia en una matriz de covarianza que es actualizada dinámicamente por el móvil a cada paso de estimación. Si el móvil está muy lejos, por ejemplo, a más de 100 km , se considera que los valores para los parámetros ionosféricos estimados por el sistema de corrección de serial de GNS no reflejan la contribución de error ionosférico local real en el sitio del móvil. En esta situación , el paso de ponderación excluye eficazmente la corrección ionosférica de los cálculos del modelo estático del móvil dinámico. Por el contrario, si el móvil de acerca a la estación de referencia, se supone que las correcciones ionosféricas del sistema de corrección de serial de GNS reflejan mejor la contribución de error en la posición del móvil. Entonces, cuando el móvil se acerca mucho al centro de control del sistema, aumenta el peso de las correcciones ionosféricas fiables, y el móvil es capaz de obtener temporalmente más información de medición asistiendo en el acortamiento del tiempo de convergencia, por ejemplo, fijando más rápido los retardos de hardware a valores de número entero. Incluso si el móvil posteriormente se aleja del centro de control del sistema, puede retenerse el bloqueo adquirido a los valores de número entero correctos para retardos de hardware de diferencia doble de móvil de sistema y satélites.

10041 ] Según un tercer aspecto, y conforme a los efectos descritos anteriormente, se proporciona un sistema de corrección de serial de GNS para estimar y transmitir correcciones de GNSS a un móvil. El sistema de corrección de serial de GNS comprende: -una estación de referencia que comprende: -un receptor del sistema GNSS para adquirir datos de GNSS que comprenden observaciones del sistema de pseudodistancia y observaciones del sistema de fase portadora de una pluralidad de satélites de GNSS transmitidos por épocas múltiples; -un centro de control del sistema, configurado para recibir los datos de GNSS de la estación de referencia en tiempo real, y que comprende: -una unidad de procesamiento del sistema configurada para la aplicación de los datos de GNSS para un modelo estático de sistema dinámico que tiene las observaciones del sistema de pseudodistancia y las observaciones del sistema de la fase portadora como mediciones; -un transmisor de seriales del sistema para transmitir seriales al móvil; caracterizado en que la unidad de procesamiento del sistema está configurada para estimar dinámicamente las correcciones de GNSS que comprenden reta rdos del hardware del sistema de cód igo y fase combinados de diferencia única del satélite para diferentes observaciones de fase portadora y frecuencias portadoras, por medio de las formas de realización del método descritas más arriba con referencia al primer aspecto; y en que el centro de control del sistema está configurado para transmitir los retardos del hardware del sistema de código y fase combinados en tiempo rea l.

10042J Según una forma de realización, el sistema de corrección de serial de GNS comprende solo una estación de referencia única.

10043] Según otra forma de realización, el sistema de corrección de señal de GNS comprende otra estación de referencia, donde el centro de control del sistema se configura -para estimar dinámicamente retardos del hardware

del sistema de código y fase combinados de diferencia única del satélite para la estación de referencia y la otra estación de referencia, y -para fijar dinámicamente retardos de hardware de diferencia doble de estaciones y satélites a un valor de número entero según el método de la reivind icación 4.

10044] Et centro de controt del sistema se puede situar remotamente desde cuatquiera de las estaciones de referencia.

10045J Según una forma de realización, el centro de control del sistema se configura para estimar dinámicamente de forma separada correcciones ionosféricas del sistema, y para la transmitir las correcciones ionosféricas del sistema al móvil por medio del transmisor de set'iates det sistema.

10046J Según un cuarto aspecto, y conforme a los efectos descritos más arriba, se proporciona un móvil para cooperar con el sistema de corrección de set'ial de GNS, que comprende -un receptor móvil de GNSS para la adquisición de datos de GNSS que comprende observaciones det móvil de pseudosotancia y observaciones del móvil de la fase portadora de la pluralidad de satélites GNSS transmitidas en épocas múltiples, -un receptor de set'ial del móvil para recibir correcciones de GNSS del centro de control del sistema. Las correcciones de GNSS comprenden retardos de hardware de sistema de código y fase combinados de diferencia única del satélite y et móvit comprende una unidad de procesamiento del móvil configurada para aplicar tos retardos det hardware det sistema de código y fase combinados a un modelo estático de móvil dinámico con las observaciones del móvil de pseudosotancia y tas observaciones del móvit de la fase portadora como mediciones, y para derivar una posición en tierra det móvit utitizando cuatquiera de las formas de realización det método según el segundo aspecto.

10047J Según una foona de realización, además de recibir las correcciones de GNSS del SCC, la unidad de procesamiento del móvil se configura para recibir enlaces de satélites geoestáticos o Internet (que no necesariamente son parte del sistema de corrección de GNS), los parámetros de corrección de la órbita y el reloj satelital y cualquiera de las otras correcciones tales como correcciones ionosféricas y troposféricas, y para aplicar los parámetros de corrección de la órbita y el reloj satelital recibidos al modelo estático del móvil dinámico. Por lo tanto, se entiende que que estos parámetros puede provenir de una fuente diferente o de la misma fuente como las correcciones de GNSS.

10048] Según otra forma de realización, el móvil está dispuesto para recibir las correcciones ionosféricas del sistema del sistema de corrección de set'ial de GNS, donde la unidad de procesamiento móvil se configura para ponderar las correcciones ionosféricas del sistema sobre la base de una distancia calculada entre la posición de tierra de la estación de referencia y la posición en tierra del móvil, y para aplicar correcciones ionosféricas ponderadas al modelo estático del móvil dinámico, con el fin de mejorar un tiempo de exactitud y/o de convergencia para la estimación dinámica de la posición en tierra del móvil.

10049] Según una forma de realización, el móvil comprende una inteñaz de usuario que se configura para ajustar al menos un valor de matriz de covarianza del modelo estático del móvil dinámico, para mejorar una exactitud de estimación dinámica de un componente vertical de la posición en tierra del móvil.

[0050] Esta interfaz de usuario puede tomar cualqu ier foona adecuada, por ejemplo, un interruptor simple, o una entrada numérica para proporcionar realmente los valores de matriz de covarianza deseados en el modelo estático del móvil dinámico. Por medio de la inteñaz de usuario, el usuario puede, en cualquier momento, ajustar la configuración del modelo estático del móvil dinámico para el móvil, por ejemplo, con solo accionar el interruptor para dejar el sistema cambiar a un conjunto diferente de valores de covarianza preseleccionados, o con la introducción manual de tales cambios. Por medio del ajuste de la configuración del modelo estático, la exactitud de estimación de, por ejemplo, el componente vertical de la posición de tierra del móvil se puede mejorar. Esta mejora puede estar acompat'iada de una exactitud reducida de los resultados de estimación horizontal, pero esto es de menor importancia si el usuario solo se interesa en cambios posicionales verticales del móvil, por ejemplo, cuando el móvil está sujeto a temblores o movimientos de las mareas.

10051] Según un quinto aspecto, se proporciona un producto de programa informático configurado para proporcionar instrucciones para llevar a cabo un método según el cuarto aspecto, o un método según el quinto aspecto cuando se lo carga en una disposición de ordenador.

[0052J Según un sexto aspecto, se proporciona un medio legible por ordenador, que comprende un producto de programa infoonático según el quinto aspecto de la invención.

10053J Según otro aspecto, y conforme a los efectos descritos más arriba, se proporciona una comiinación de receptor móvil y sistema de corrección de set'ia! de GNS, que comprende un sistema de corrección de set'ial de GNS según el primer aspecto, y un móvil según el segundo aspecto de la invención. Breve descripción de los dibujOS

[oo54J Las formas de realización se describirán ahora, a modo de ejemplo solamente, con referencia a los dibujos

esquemáticos anexos en los cuales los símbolos de referencia correspondientes indican partes correspondientes. y

en los cuales: La FIG. 1 muestra esquemáticamente una forma de realización de un sistema de corrección de señal de GNS y un móvil según la invención;

5 La FIG. 2 muestra un diagrama para un método de corrección de sel'ial de GNS según una forma de realización de la invención; La FIG. 3 muestra un diagrama para un método de determinación de posición del móvil según una forma de realización de la invención; y La FIG. 4 muestra una configuración de la invención en la cual una estación de referencia adicional prevé una

10 solución de linea base múltiple.

10055J Las figuras están previstas para uso ilustrativo solamente. y no sirven como restricción del alcance ni la protección como lo establecen las reivindicaciones.

15 Descripción de las formas de realización

10056] Existen diferentes abordajes de PPP o posicionamiento cinemático en tiempo real del posicionamiento puntual preciso (PPP RTK) cuyos métodos se pueden emplear para servicios de posicionamiento de GNSS preciso en tiempo real. La resolución de ambigüedad de número entero (lAR) es una técnica de clave para este tipo de 20 servicios. y es necesaria para obtener soluciones rápidas y precisas. Más abajo, se dilucidan formas de realización de un método PPP RTK con lAR para mejorar la precisión y/o reducir el tiempo de convergencia de los servicios de posicionamiento de GNSS precisos en tiempo real. Como lo ilustra la Fig .1. el método propuesto usa un sistema de corrección de sel'ial GNS 2 que comprende una o más estaciones de referencia 4a. 4b para computar continuamente retardos de hardware de valor flotante en las ecuaciones estáticas del portador satelital de sel'iales de GNSS 25 recibidas de una pluralidad de satélites de GNSS 26a-c. Una vez computados. estos retardos se pueden aplicar a datos de cualquier móvil o receptor móvil 30 situado a más de 1000 km de la red, para resolver ambigüedades en el modo PPP. Este no solo supondrá convergencia más rápida (10-15 minutos). sino también en una solución más precisa. El método de corrección de GNSS basado en PPP RTK Y el método de posicionamiento 30 del móvil aprovechan las

30 observaciones del sistema de pseudodistancia Pr y las observaciones del sistema de la fase portadora 4lr adquirida por las estaciones de referencia 4a. 4b. y observaciones del móvil de pseudodistancia Pm y observaciones del móvil de la fase portadora 4lm adquiridas por el móvil 30 respectivamente. Además de correcciones de ambigüedad de la fase portadora, también pueden estimarse correcciones ionosféricas y troposféricas. Se demostrará que el método propuesto admite solo una estación de referencia principal única 4a para estimar los parámetros de interés.

10057J En general. un servicio en tiempo real basado en el método PPP RTK propuesto requiere: sel'iales de GNSS de la pluralidad de satélites de GNSS26 a-c; el sistema de corrección de señal de GNS 2. que comprende:

una estación de referencia 4a o diferentes estaciones de referencia 4a. 4b para recibir el señales

40 satelitales de GNSS ; un centro de control del sistema (SCC) 12 para recolectar datos de estación de referencia, para procesar los datos de estación de referencia para generar correcciones de GNSS. para codificar correcciones y para distribuir correcciones codificadas para usuarios móviles; enlaces de datos en tiempo real 18 entre al menos una estación de referencia 4a. 4b y el SCC 12. y

45 el móvil o receptor móvil 30 configurado con software para procesamiento en tiempo real de datos de GNSS de receptor y correcciones de GNSS basadas en PPP RTK.

Modelo de medición de PPP

10058J El siguiente modelo de estado dinámico para observaciones del sistema de pseudodistancia

Pr = (p: (/)) .. <Pr = {Al (/)}

,r y observacIones del sistema de la fase portadora 'l'1.r (ambos en metros), adqu iridos en la estación de referencia r = 4a. 4b . .. . con respecto al satélite GNSS = 26a. 26b . .... n en la frecuencia del portador i = 1.2, ... , f Yen el tiempo t. se conocen en la técnica:

E1 3786543

I(JI) = n;(t) + cM,·U) -dir'(t)

+Ti(t) + 'IJ iU)

+In~,.,.(t)

+dp¡,,' -d~. d{,.(t ) = R.~(t) + cÓI,. (t ) -",5I-'(t)

+ 7::(1) -,;l;'(I)

+ m,~). I,(t )

.,.

(1)

Aqul, R; (/) es la distancia reaI IlRt{t}-R"(t)1I entre la posición de estación conocida Rr de la estación de referencia r y la posición del satélite s, c es la velocidad de la luz, lit, y lit" son sesgos del reloj del receptor y sesgos del reloj

s del satélite, Tr (/) son retardos troposféricos, ri ::: ÁJ /Á.~ con "-¡la longitud de onda portadora para frecuencia

, d' d d'

5 í, 1, (/) son correcciones ionosféricas, dpi,r, P,' ,p¡,r' ',p, son retardos de hardware (que pueden suponerse

N'

constantes durante un paso orbital satelital de varias horas), 1,' son ambigüedades de la fase portadora con valor

,

de número integro y 4'1.r, ({Ji son ambigüedades iniciales de portador (que por lo general no son un número entero). De ahora en adelante, se igniorarán los efectos del multitrayecto m dados en eq. (1). No es posible resolver para todos parámetros en eq. (1), de modo que se realiza una reparametrizaci6n.

10059] A continuación, se elucida una reparametrización propuesta de eq. (1), que produce retardos de hardware del

dr=dw! (1).

sistema de código y fase combinados con diferencia única de satélite ~"PI .r Se supone que la mayor parte del sesgo de reloj satelital ?jf puede quitarse, por ejemplo, usando parámetros transmitidos por los satélites 26a-c en su mensaje de navegación, u otros parámetros más precisos determinados en (casi) tiempo real, y que solo

15 permanece una parte residual f.s(t) que cambia lentamente. Ya que las órbitas satelitales no son perfectas, también

se sustituye un sesgo orbital residual que cambia lentamente V/ (1) mapeado a lo largo de la línea visua l. Pasando por alto el multitrayecto, los diferentes elementos de eq. (1) pueden describirse de la siguiente manera: Sesgo del reloj de sistema de código

b"¡ (/) :

1', ,r

();,;{. (t) = cM,.(I.) + dp"T -d;,~f

-: f"',r (l) + u;:'1 (t)

l''''}

+ fi .;. U) 1= .1 , .... /

(2)

d""¡ (1) :

retardos de hardware de sistema de código y código p"p"r

E1 3786543

d s,rej Primer parámetro definido p, ,r como

I¡.~ : rt'.r (¡) .... ·· ··d~ -+ ir..'/

'1',·~· \ ', Pi. '"

~·t:·~(t _ 1(':/('"

. ·j '

.~--" '.' .1

los retardos ~ -~c¡ 't' =

d:';,':""j'; ,r-("}

,. ,

Í-:::: 1, .., ,f del hardware

(15:n1{-1~ .... ~h'

')'"r ,.' )

, "'n

,« :::: 1, . ,. ,n .'j /: Tf;f

(3)

de sistema de cód igo y código se definen como

(i;'¡,:N:j(f~

',) .. "./

1,' .

i. = 2. . .. ,f 8=li, . . ,n s-:;f1'c[

(4)

5 Sesgos de reloj de sistema de la fase portadora b"¡ (1) .

~"r

-: yI~·.--r (, . JI'

,1)'" , ¡ = ." .. .. J

(5) Retardos de hardware de sistema de código y fase

dr =d'''¡ (1)

~"p],1

d""¡(1)

Primer parámetro definido ~" r como

(.T"! tI) .... t ' t r!

f.'4>i .r t. .._. "··f.'O~ T (,ó,

+.V;U) .... 'u;~:f (t)

+ Xi.Nr!,· :.;.1· /\.: N::/ ·t· ;p.~.t:f

i = 1..· .. f .'; = 1" .. ; n-:.;..; ,('ef

(6)

luego, los retardos del hardware del sistema de código y fase combinados de diferencia única del satélite dr se define como

,¡,~:n~f ,'l.', _ J~.'nf(I-' , -¡'i ,',¡l,Y" -! ' f l

<, •..·f,_ ,·'1· .•, ' .,',·•... ,:·t,

'::::·P ¡,'1' ,' .' ~:).," " / .~,

(7)

los efectos ionosféricos en las observaciones de sistema de pseudodistancia Pr y las observaciones del sistema de fase portadora $ r se representan por medio de un conjunto de parámetros de corrección

Ir = (1',,,¡ (I)}

ionosférica r que se dejan para ser estimados por medio del método de cálculo de

1 O

corrección GNSS propuesto (en oposición a ser eliminados según varios métodos conocidos):

l;,rer(t) = li(t) _l;er(t) +d~,;,;r(t) s = l,,,,,ns *ref (8)

10060J La reparametrización propuesta produce el siguiente modelo estático de sistema dinámico 60:

p;', (1) = R:(/) +7',' (1) +b;:~, (/) +d;::~" (/) +r,f:,,,j (1)

~' (1) = R' (1) +T' (1) +b"j(1) +d""¡ (t) -rI""¡(t) (9)

I,r r r ¡p,.r ~"PI,r 1 r

Por medio de esta transformación, la estructura matemática de ambos tipos de observación se vuelve tal que se

d"¡'''¡ (1) pueden estimar todos los parámetros. Se debe tener en cuenta que p" pl,r es cero. Además, se puede asumir que se conocen la posición de la estación de referencia Rr y la posición satelital, por ejemplo, a partir del

S

conocimiento previo u otras fuentes, de modo que la distancia real R: (t) = IIRr(t) -R (011 entre la posición de estación de referencia conocida Rr y la posición satelital es conocida, y no es necesario calcularla.

10061] Como lo ilustra la Fig., se propone un sistema de corrección de GNSS 2 estimando y transmitiendo las correcciones de GNSS al móvil 30 sobre la base del modelo estático de sistema dinámico 60 en eq. (9). En general, el sistema de corrección de señal de GNS 2 propuesto comprende:

al menos una estación de referencia 4a, 4b, que dispone de:

o un receptor de sistema GNSS 10 para adquirir datos de GNSS que comprende observaciones del sistema de pseudodistancia Pr y observaciones de sistema de fase portadora tllr de satélites de

GNSS 26a-c transmitidas en épocas múltiples; el centro de control del sistema 12, que se configura para recibir los datos de GNSS de al menos una estación de referencia en tiempo real, y que comprende:

: o una unidad de procesamiento del sistema 14 configurada para la aplicación de los datos de GNSS al modelo estático de sistema dinámico 60 que tiene, para diferentes estaciones de referencia, observaciones del sistema de pseudodistancia Pr y observaciones de sistema de la fase portadora <l>r como mediciones;

: o un transmisor de señales del sistema 16 para transmitir las correcciones de GNSS al móvil 30 en

tiempo real. La unidad de procesamiento del sistema 14 se configura para estimar dinámicamente las correcciones de GNSS que comprenden retardos del hardware del sistema de código y fase combinados de diferencia única del satélite

dr ={ d' ,"j (1))

4>, ,PI,r para distintas observaciones del sistema de la fase portadora <l>r y frecuencias portadoras i, por medio del modelo estático del sistema dinámico 60.

10062J Adicionalmente, el método de corrección de GNSS propuesto puede comprender la estimación dinámica de las correcciones ionosféricas del sistema Ir simultáneamente con los retardos del hardware del sistema de código y fase combinados dr, y la transmisión de las correcciones ionosféricas de sistema Ir al móvil 30 por medio del transmisor de señales del sistema 16. Conforme a eq.(8), las correcciones ionosféricas del sistema Ir en el método

I'",j (1) = l'(1) -]"j (1) +d""j (1)

de corrección de GNSS se pueden definir por r r r p¡,r' donde

¡' (l) -I"¡(1) d""j

r r son correcciones ionosféricas de diferencia única del satélite y pI ,r son los retardos de hardware del sistema de código de diferencia única del satélite. Además, se puede hacer una aproximación a los

s

retardos troposféricos Ir = { Tr (1) } por medio de 1;~(t) = Afd(E(t))T~I " + AI,,,(E(t))l ;,,,,

+ M~(E(t)){GN(:Os(A(tj) + GEsin,(A(f;)) )

(10)

donde T d,z y Tw,z con los retardos cenitales secos (hidrostático) y húmedos, A y E son el azimut y la elevación del satélite, GNY GE son los elementos de un vector gradiente horizontal y Md, Mw y Mó. son funciones de mapeo. En

este modelo se desconocen los retardos de cenit (o correcciones a algunos valores a priori) y los elementos del vector gradiente. Los elementos del vector gradiente son generalmente pequerios y pueden ser ignorados, dejando solo el retardo cenital. Como el retardo cenital seco es previsible o conocido, solo queda por estimar el retardo cenital húmedo.

10063] Correspondientemente, el centro de control del sistema 12 en el sistema de corrección de serial de GNS 2 se puede configurar para estimar dinámicamente de forma separada las correcciones ionosféricas del sistema Ir y/o las correcciones troposféricas del sistema Tr, y transmitir las correcciones ionosféricas del sistema Ir y/o las correcciones troposféricas del sistema Tr al móvil 30 por medio del transmisor de seriales del sistema 16.

Método PPP RTK ejemplar

10064J A continuación, y con referencia a la Fig.2, se presentan ejemplos especificos del sistema de corrección de GNSS 2 general y el sistema de corrección 2, donde hay presente (como mlnimo) dos estaciones de referencia distanciadas cercanamente 4a, 4b. Cada una de las estaciones de referencia 4a, 4b puede adquirir observaciones del sistema de pseudodistancia Pr y observaciones del sistema de la fase portadora <l>r de una pluralidad de satélites de GNSS 26a-26c (en la Fig.2, solo se muestra el satélite 26b) transmitidas en épocas múltiples. Las observaciones recibidas por las estaciones de referencia 4a, 4b se suministran al centro de control 12 que tiene una unidad de procesamiento del sistema 14 configurada para el procesamiento del modelo estático de sistema dinámico 60, sobre la base de observaciones del sistema de pseudodistancia Pr y observaciones de sistema de fase portadora (flr como mediciones. El modelo estático de sistema dinámico 60 puede altemantemente ejecutar predicciones estáticas del sistema 62 y correcciones estáticas del sistema 64, por ejemplo, por medio de la implementación usando técnicas de filtro de Kalman para que los cuales en la técnica se conocen principios básicos. Las predicciones estáticas de sistema 62 son actualizaciones temporales de las variables estáticas del sistema basadas en modelos de propagación física que no se mencionarán en el presente documento. Si los periodos de predicción son relativamente cortos, una matriz de identidad simple puede ser suficiente como matriz de transición. Las correcciones estáticas del sistema 64 son actualizaciones de medición de las variables estáticas de sistema basadas en los últimos valores de medición para los observables. El modelo estático del sistema 60 admite estimaciones dinámicas de retardos del hardware del sistema de código y fase combinados de diferencia única del satélite dr para diferentes observaciones de la fase portadora (acción 66).

10065] Además, el centro de control del sistema 12 se puede configurar para estimar dinámicamente las correcciones ionosféricas del sistema Ir (acción 68), y para transmitir las correcciones ionosféricas del sistema al móvil 30 por medio del transmisor de seriales 16 del sistema (acción 70). Cualquiera de las acciones anteriormente descritas según se ilustra en la Fig.2 puede estar presente en el método de cálculo de corrección GNSS general, incluyendo solo una estación de referencia 4a o diferentes estaciones de referencia 4a, 4b.

10066] En el ejemplo particular con dos estaciones de referencia 4a, 4b indexadas por r=a, b, que además se supone que están situadas una cerca de la otra, se deduce que

'1,8 " .'~ = ·1,.~

<t-,I) v

l'a -r1, = l'

(1 1)

Esto conduce las siguientes ecuaciones estáticas del sistema dinámico PPP simplificadas 60:

[".' .·.1·,'.• 1+ ·l'·~¡t', ... Z·8."fr;j"'I ) -'-I)N:f ¡'I' . 18.n:'¡ '1'

-: l· .. \)_ .fi. .. ( .'. ' ·Ó;,b ·) + f..¿'J'1,t)'· }

(12)

40 E1 3786543

El observable del sistema de la fase portadora ~,~(t) para la estación de referencia adicional 4b puede escribirse como:

(N.t,U) = n,~(t) + :r;, (1.) -f.J,~·r('f (t) + v;:5/t)

. t '"((:.f fr' ¡ t·rrl{ (t'; .... ti»,),,} ii)

·t· i. Oi.PI,(~,. ,j ... ( ';;:\ .1'1.1.. ,/ <i)"Pl,"¡~ ' ,

.... ¡¡;rO + T'lti '">; 1 " , ¡·~~.f ((:'J -~-I{·1~"(i· L"N:! (()+ r:N:j rO

,.. ~ ~ ;. ' '." ' .•.• , .. '." " -t-' ",:._ Pl. j' C,.). 1" .¡ ;,c '

, ,. <. -' , . " ~ '. " ~., :'

( 13)

donde Nab = { N,~~.f } son retardos de hardware de diferencia doble de estaciones ysatélites (es decir, diferencias entre cuatro parámetros asociados a dos satélites diferentes y dos estaciones de referencia diferentes), definidos entre la estación de referencia principal 4a y la otra estación de referencia 4b. Estos retardos de hardware

N""! E N

Nab teóricamente deberían tener valores de número íntegro I,a,b ' conforme a

d'-"! (1) -d""! (1) = AN""! ,

~"p¡,b ~"p],a I I,a,b

las estimaciones dinámicas basadas en el modelo eslático del sistema dinámico 60 en este ejemplo específico están simplificados. debido al reducido número de parámetros que es necesario estimar. En esta forma de realización, la mejora resulta por la presentación de la restricción del número entero a los retardos de hardware de diferencia doble de estaciones y satélites Nab. El resultado de un primer paso de cálculo es una serie de retardos de hardware de valor real y una matriz de covarianza de sistema correspondiente.

dr ={ d"'! (1) -d"'! (l) }

~"Pl,b ~"J1],a 'y una matriz de covarianza del sistema correspondiente. Los retardos del hardware del sistema dr y las entradas de la matriz de covarianza se pueden utilizar como entrada para un método de LAMBDA (u otro método de estimación de número entero adecuado muy probablemente conocido por la persona experta), que se puede usar para encontrar el conjunto favorecido estadísticamente de retardos de hardware de número entero Nab (acción 72). Después de cualquier decisión de que los retardos de hardware se han fijado exitosamente a un valor de número entero (acción 78), los valores de número entero más probables para Nab se aplicarán al modelo estático del sistema dinámico 60 (acción 80), y los resultados de estimación del modelo estático del sistema dinámico 60 se harán más precisos. Si la fijación de número entero no resulta exitosa, el modelo estático del sistema dinámico 60 continuará con la estimación de valor flotante del retardos del hardware de sistema dr (acción 76) según eq. (12).

¡0067) Por consiguiente, en esta forma de realización ejemplar, el sistema de corrección de señal de GNS 2 comprende la estación de referencia principal 4a y la otra estación de referencia 4b, y el centro de control del sistema 12 se configura -para estimar dinámicamente los retardos del hardware del sistema de código y fase combinados de diferencia única del satélite dr para la estación de referencia 4a y la otra estación de referencia 4b, y -para fijar dinámicamente los retardos de hardware de diferencia doble de estaciones y satélites Nab a un valor de número entero como se describe anteriormente.

¡0068) Ahora se describen las opciones de implementación para el modelo estático del sistema dinámico 60. Nuevamente, la estructura matemática desacoplada para el modelo estático del sistema dinámico 60 según esta forma de realización permite la fácil extensión para incluir más estaciones de referencia y{o frecuencias portadoras fi, e incluso otros sistemas de GNS. Al seleccionar el último satélite como satélite de referencia y al omitir el argumento temporal, el modelo de medición para una época de datos de doble frecuencia está dado por una ecuación de matriz de estado del sistema dinámico

11 = A:t (14)

con y que representa un vector de valores observados menos valores computarizados para la distancia y la fase portadora, x que representa un vector de los parámetros estáticos. y A que representa una matriz de transformación de estado a observaciones. En particular, tenemos

....

:t ;,,,

A

donde

,

\ I ~T

-: P 1[ -R,~)L' í (;';'2.<~, -r )T

(1.'.1 "t I.(~ ... ir)'),I!. (1\! "t -h<l} .t i! " \'1'

" N ,r Ihrr )

(p!,i> -l1Ú l' (P"2 ,6 -RJ) )T H:UU. --b) (;)2),

/ -, tI ,,,

FI !,n_ In F¡

( '¡1" 1,:'1 P1,'-;' ),.:,~ ,<J_ \>:t_{/ li'1";}; 1/p,,¿./¡. 1),),( ,1; !)',:."~J) ZD ¡ H,T ¡!<I' ( t, d' t:i' .Vll.:r V,~J: yr

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O 1) O () 1:11 (¡ O 1) vf/J.,l¡ ....d En /.(r._ l ) () () 1) (¡ ()

O ('~n O I n}) ....,..'1 E.. X(YI_l)

O () O O O (1 (:;n ()

f n}' -"1'1 EHX,tl-1) O 1) O IJ 1) O IJ Cn ..1" /l.{¡ --~/2E,.u(( 1/,-1)

(15)

O O {) O (¡ () () ()

Enx(',,-J) O O () 1) O

E "X (1l.-1 ;

O (J \J U

E"X{fl -l) () O (¡ O O O O 1) 1)

E, fX (fI-l \

(J Ellx ~n-1.) O ,\ t E1lX :'H-J; O (J () (J

E n x(n-U Al En /.(n-l)

( 16)

S

P~..j = (\ p'q ,

, (;')<1 -((\;"

lI; (n'

, "

eH -(1

, f" = ' [' "'~

\ "

( le "~,

r

( J;::.,fi¡ , f' p;:}'l

(, /1.11

(r'<';, .1;[ ',( \·"();·,i-';' ·'"

(N" ';

.N/~.t:b --~. (/ ,i>

( 17)

con i = 1, 2 Y j = a,b. La matriz En.(r>-lJestá dada por

'\

" (fn",)

1:.11 ."(71 .. 1) = 0'1" = n·-· 1

f) (¡

( 18)

Finalmente, los vectores fn." y fn.b contienen valores de función de mapeo troposféricas para cada satélite. En general, se supone que fn" -1-fn.b, pero cuando las estaciones están cerca una de la otra, obtenemos fn.a " ft•. b = fn. Como resultado, la matriz de diseño A ya no es de rango completo, y no es posible resolver todos los parámetros una época de una época de dato. Como se ha mencionado anteriormente, el parámetro troposférico desconocido r consiste en un retardo cenital troposférico ZO solamente, que cambia lentamente y fácilmente con el tiempo y puede, por lo tanto, ser modelado utilizando un simple filtro de Kalman. Cuando la geometría de satélite y receptor cambia, lo mismo hacen los elementos de 'n. Como resultado, para más de una época de datos, es posible estimar todos los parámetros. Se asume que la geometría de satélite y receptor cambia solo lentamente con el tiempo, de modo que, para que todos los parámetros puedan estimarse, es posible que el intervalo de tiempo a considerar deba ser grande, es decir, del orden de decenas de segundos. Los parámetros que se usarán en este ejemplo como de

d"

correcciones de GNSS basadas en PPP RTK para la transmisión a un móvil 30 comprenden ~"pl>r' y también

d"

pueden comprender f, P-z,P1 ,1" YlO. En adelante se dilucida el uso de las correcciones de GNSS por un móvil 30 en general.

10069] Las formas de realización de un móvil 30 y un método para la determinación de una posición móvil Rm, que funcionan complementarios a los sistemas de corrección de señal GNS 2 y métodos de cálculo de corrección de GNSS descritos anteriormente se dilucidan a continuación con referencia a la Fig.3. En general, el móvil 30 comprende: -un receptor móvil de GNSS 32 para adquirir datos de GNSS que comprende observaciones del móvil de pseudodistancia Pm y observaciones del móvil de la fase portadora <l>m de la pluralidad de satélites de GNSS 26a-26c (en la Fig.3, solo se muestra el satélite 26b) transmitidas en épocas múltiples, y -un receptor de sel'ial del móvil 34 para recibir correcciones de GNSS del centro de control de sistema 12 del sistema de corrección de señal de GNS 2. Las correcciones de GNSS recibidas por el móvil 30 comprenden los retardos de hardware de sistema de código y fase combinados de diferencia única del satélite dr recibidas del sistema de corrección de señal GNS 2, y el mÓvil 30 comprende una unidad de procesamiento del mÓvil 38 que se configura para la aplicación del retardos de hardware de sistema de código y fase combinados dr a un modelo estático del móvil dinámico 90 con las observaciones del mÓvil de pseudodistancia Pm y las observaciones del mÓviles de la fase portadora <l>m como mediciones, y para derivar una posición en la tierra del móvil Rm utilizando el método de corrección de GNSS.

40 E1 3786543

[0070) Para el método de determinación de posición propuesto en general, el modelo estático del móvil dinámico 90 es definido por:

P,~m (1) = R,;, (1) + r,:, (1) +b;:f,,, (1) +d;::r"m(1) + y,l,:"¡(l) ~,:, (/) -d;'~:', (1) = R,~ (1) + r,:, (1) + b;,';" (1) +d:'~::"" (1) -d:'~::", (1) -y/ :,:'¡ (1) (19)

donde s es un índ ice satelilal, m es un índice del móvil, ¡ es un Indice de frecuencia del portador, PI~III (1) son las

observaciones del móvil de pseudistancia Pm, 4<111 (1 ) son las observaciones del móvil de la fase portadora <l>m,

R'~I (t) son distancias II Rm(t) _ ~(t)1I entre la posición en tierra del móvil Rm y una posición satelital de GNSS,

T' (1) b"¡ (/) b"¡ (1)

/TI son retardos troposféricos del móvil, p, ,m y (J" III son sesgos del reloj del móvil de código y sesgos

d""¡ (/ )

del reloj del móvil de fase, respectivamente, p, ,p],1/I son los retardos de hardware del móvil de código y

código combinados (valor flotante) de diferencia única del satélite dm, d;"~;{,m (1) son los retardos de hardware

del móvil de código y fase combinados (valor flotante) de diferencia única del satélite dm, d:'~;~". (1) son los retardos de hardware del sistema de código y fase combinados (valor flotante) de diferencia única del satélite dm

f

recibidos, J,:,rc (1) son las correcciones ionosféricas el móvil de diferencia única del satélite 1m, y

y = A2 / A'," "

I I con A .. una longitud de onda portadora para la frecuenCIa portadora correspondiente (¡.

10071] A partir de la inspección de eq. (19), parece que los retardos del hardware del sistema dr generados por el NCC inicialmente se aplican al modelo estático del móvil dinámico 90 sin efecto neto, y que el modelo estático del móvil dinámico 90 comprende ecuaciones estáticas que son matemáticamente similares a aquellas que están en eq. (9). La unidad de procesamiento del móvil 38 se configura para el procesamiento del modelo estático del móvil dinámico 90 sobre la base de estas observaciones del móvil Pm, 4>m como mediciones, donde valores numéricos para la posición móvil Rm, los sesgos del reloj del receptor, las correcciones troposféricas y ionosféricas del móvil Tm, 1m, y los retardos de hardware, indicados en eq. (19), se estiman dinámicamente (acciones 92 y 94). El procesamiento con el modelo estático del móvil dinámico 90 puede altemantemente producir predicciones estáticas del móvil 92 (es decir, actualizaciones temporales de la variables estáticas del móvil basadas en cualquier modelo de propagación física conocido, que no se describirá en este caso) y correcciones estáticas del móvil 94 (es decir, actualizaciones de med iciones de la variables estáticas del móvil basada sen los últimos valores de med ición para los observables), por ejemplo, por medio de la implementación basada en un filtro de Kalman. El procesamiento con el modelo estático del móvil 90 produce estimaciones dinámicas de los retardos de hardware del móvil de código y fase combinados de diferencia única del satélite dm para diferentes observaciones móviles de la fase portadora (acción 96), y estimaciones dinámicas de la posición del móvil Rm (acción 98). Los retardos de hardware del móvil estimados dm se combinan con los retardos del hardware del sistema recibidos dr para lograr efectos beneficiosos explicados a continuación.

10072] En general, un "parámetro de linea base" se define como una diferencia única entre dos parámetros simultáneos de una misma cantidad x a ubicaciones remotas. Al indicar las estaciones en ambos extremos de la línea base b por ( (por ejemplo, la estación de referencia 4a) y m (por ejemplo, móviI30), obtenermos un parámetro de línea base arbitrario Xb(t) med ido con el tiempo t:

:,;&(1) = :I","(t) -,;, (t ) (20)

En general, los tiempos de medición para observaciones en el móvil difieren de aquellas por observaciones en la estación de referencia.. Eq.(20) se puede generalizar para diferentes tiempos de medición tr "1 tm

(2 1 )

E1 3786543

Para pequeñas diferencias de tiempo tm " puede escribir

t:t¡/tm. t-r} = J·m(f.m.) .... ;t~.(t,.)

~ 'l' '/ 'J'

'V , 1'1_\ ' n;,

'/' ti)'.,.! '_.¡ /'

-: :fl,," .,-n) ---1 l' ·,. -->r¡}

ti!: i,

. ." ,' (22)

10073] Para diferencias de tiempo insignificantes, solo el primer término en esta aproximación debería bastar. En particular para los retardos de hardware del móvil o el sistema de código y fase combinados dr, dm, se obtienen los siguientes retardos de hardware de línea base

d""¡ (1) = d""¡ (1) -d""¡ (1) (23)

~"p],b ~"p[,m ~"p[,r

Si los sesgos orbitales y el multitrayecto están ausentes, los retardos de hardware de linea base se reducen a

d""¡ (/) -d""¡ (1) = AN""¡

~j,PI,m ~j,PI," ¡ ¡,m,r (24)

N -{ IV"'/ }

10074J Aquf nn -" .m.r son retardos de hardware de diferencia doble del móvil del sistema y los satélites.

Los retardos de hardware Nrm se pueden aprovechar para la reducción de parámetros método de determinación de posición del móvil basado en PPP RTK propuesto.

10075J El resultado de un paso de estimación dinámica inicial utilizando el modelo estático del móvil dinámico 90 es

d"'¡ (1) -d"'¡ (1)

una serie de retardos de hardware de cód igo y fase combinados de valor real ~"Pt ,m if»"pl,r ' que en teoría debería ser un número entero de ciclos Nrm, multiplicado por una longitud de onda portadora (ver más arriba) y una matriz de covarianza de sistema correspondiente. Estos retardos del hardware y sus entradas matriciales de covarianza correspond iente se pueden utilizar como entrada para un método de LAMBDA (o otro método de estimación de número entero adecuado muy probablemente conocido por la persona experta), que se puede usar para encontrar un conjunto favorecido estad ísticamente de valores de número entero para los retardos de hardware Nrm (acción 100). Después de una decisión de que los retardos de hardware se han fijado exitosamente a un valor de número entero (acción 106), los valores de número entero más probables para los retardos de hardware Nrm se aplicarán al modelo estático del móvil dinámico 90 (acción 108), y los resultados de estimación del modelo estático del móvil dinámico 90 se harán más precisos. Después de la fijación exitosa de los retardos de hardware de diferencia doble de móvil de sistema y satélites Nrm a un valor de número entero (acción 106), se aplican los retardos del hardware Nrm (acción 108) dejando a la ecuación estática para la observación móvil de la fase portadora <l>m asumir la forma:

~,:,, (l) -d:~:', (1) -A,N,:;;':: = R:', (t) + r,;(1) + b;'~, (t) -y/,;'¡(/)

(25)

10076J Las estimaciones dinámicas basadas en este modelo estático del móvil dinámico 90 son, de este modo, simplificadas, debido al número reducido de parámetros que es necesario estimar. Si la fijación del número entero no resulta exitosa, el modelo estático del móvil dinámico 90 continuará con la estimación del valor flotante de los retardos de hardware móvil Nrm (acción 104) según eq. (19).

10077J Correspondientemente, el método de estimación de posición del móvil comprende: -asumir retardos de

N""¡ E N

hardware de diferencia doble de móvil del sistema y los satélites 1,1/1," ' para tener un valor de número entero

d""¡ (I)-d""¡ (t)=J..N""¡

~"p"m ~"P, ,r I I,m,r' y _ fijar dinámicamente los retardos de hardware de diferencia doble del móvil del sistema y los satélites a un valor de número entero.

10078J Además, el móvil 30 puede disponerse para recibir y aprovechar las correcciones ionosféricas de sistema Ir del sistema de corrección de señal de GNS 2. Debido a que se puede asumir que las diferencias de corrección ionosférica son insignificantes para lineas base relativamente cortas, la corrección ionosférica del sistema Ir se puede recibir e introducir diractamente en el modelo estático del móvil dinámico 90 para una convergencia más

rápida de los parámetros restantes, si el móvil 30 está relativamente cerca de la estación de referencia 4a. Más generalmente, el móvil 30 puede disponerse para recibir y aprovechar las correcciones ionosféricas de sistema Ir, incluso a distancias mayores La unidad de procesamiento de móvil 38 puede, por ejemplo, ser configurada para ponderar las correcciones ionosféricas del sistema Ir sobre la base de una distancia calculada entre la posición en tierra de la estación de referencia Rr y la posición en tierra del móvil Rm, y para aplicar correcciones ionosféricas ponderadas Iw al modelo estático del móvil dinámico 90, para mejorar una exactitud yfo un tiempo de convergencia para la estimación dinámica de la posición en tierra del móvil Rm. Aquí, el peso para la corrección ionosférica del sistema reducirá con la distancia en aumento entre el móvil 30 y la estación de referencia 4a.

10079J Además, el móvil 30 puede comprender una inteñaz de usuario 40 que se configura para el ajuste de al menos un valor de la matriz de covarianza del móvil Qm para el modelo estático del móvil dinámico 90, para mejorar la exactitud de una estimación dinámica de un componente vertical Zm de la posición en tierra del móvil Rm.

10080] En la Fig. 4, se describe otra situación en la cual el sistema de corrección de serial de GNS 2 comprende una estación de referencia adicional 4c dentro del rango del móvil 30. Esta puede ser la situación en la que una embarcación se localiza en el medio del Atlántico y puede realizar el método de la invención con una o varias estaciones de referencia situadas en Europa o África y una estación de referencia adicional situada en América. En este caso, la estación de referencia 4a puede observar los satélites de GNSS 26a-c, mientras que la estación de referencia adicional 4c puede observar los satélites GNSS 26d-f. El móvil 30 en su posición actual puede observar cada uno de los satélites 26a-f.

10081) En la realización del método, el sistema de corrección de señal de GNS 2 hace que cada estación de referencia 4a, 4c compute los retardos de hardware de código y fase combinados de valor real sobre la base de observaciones de aquellos satélites de GNSS 26a-f dentro del rango. Cada uno de los retardos de la estación de referencia se transmite al móvil 30. El móvil 30 usa los retardos y sus propios datos de observación de GNSS para computar una solución de línea base múltiple. Los resultados de esta computación son los retardos de hardware de valor flotante y su matriz de covarianza. Los retardos computarizados y su matriz de covarianza se introducen, por ejemplo, en un método de LAMBDA como se ha descrito anteriormente, que estima los va lores de número entero de los retardos. Los retardos son los mismos que en el párrafo [0078] anterior, pero ahora por más de una linea base. En la utilización de los retardos en tal solución de línea base múltiple, el móvil 30 aplica una ponderación a los datos basados en la distancia entre el móvil y las estaciones de referencia 4a, 4c respectivas. En el presente ejemplo cabe serialar que cada estación de referencia dispone de un SCC 12. Sin embargo, debe entenderse que la estación de referencia adicional 4c puede proporcionar sus datos de referencia al SCC localizado en la primera estación de referencia 4a o ambas estaciones de referencia pueden transmitir un SCC situados en otro lugar.

10082) Las descripciones anteriores tienen por propósito ser ilustrativas, no exhaustivas. Será aparente para el experto en la técnica que se pueden concebir formas de realización alternativas y equivalentes de la invención y se las puede reducir a la práctica, sin apartarse del alcance de las reivindicaciones indicadas más abajo. Referencias

[0083J,. (1] Teunissen et al, "PPP-RTK: Results of CORS Network-based PPP with Integer Ambiguity Resolution", Joum. Aeronautics, Astronautics and Aviation, Series A, vo1.42, noA, pp.223-230, 2010

lista elementos de las figuras

10084J

2: sistema de corrección de serial de GNS

4: estación de referencia

4.: estación de referencia principal

4b: otra estación de referencia

10: receptor del sistema de GNSS

12: centro de control del sistema (NCC)

14: un idad de procesamiento de sistema

16: transmisor de señales del sistema

18: enlace de datos

26a-c: satélite de GNSS

30: móvil (receptor móvil)

32: receptor de GNSS del móvil

34: receptor de señal del móvil

38: un idad de procesamiento del móvil

40: interfaz de usuario

56: aplicar observaciones de sistema Pr, <l>r a modelo estático del sistema dinámico

58: aplicar posiciones de estación conocida Rr al modelo estático del sistema dinámico

19

E1 3786543

60 modelo estático de sistema dinámico (por ejemplo filtro de Kalman)

62 predecir estado del sistema (actualización temporal)

64 corregir estado del sistema (actualización de medición)

66 estimar retardos del hardware del sistema de código y fase combinados dr

68 estimar corrección ionosférica de sistema Ir

70 transmitir retardos del hardware dr yfo correcciones Ir

72 fijar Ni a número entero

74 ¿Ni está fijado?

76 continuar con la estimación del estado del sistema dinámico de valor flotante

78 cambiar a estimación del estado del sistema dinámico de valor de número entero de Ni fijado

80 aplicar Ni fijado de número entero al modelo estático de sistema dinámico

84 recibir retardos de hardware de sistema dr y/o correcciones Ir

86 aplicar observaciones móviles Pm, <l>m a modelo estático del móvil dinámico

88 aplicar retardos del hardware de sistema dr a modelo de estado del móvil dinámico

90 modelo de estado del m6vil dinémico (por ejemplo, filtro de Kalman)

92 predecir el estado del m6vil (actualizaci6n temporal)

94 corregir estado del m6vil (actualización de medición)

96 estimar retardos de hardware del m6vil de código y fase combinados dm

98 eslimar la posición en tierra del móvil Rm

100 fijación de Nrm a número entero

102 ¿Nrm está fijado?

104 continuar con la estimación del estado del m6vil dinémico de valor flotante

106 cambiar a estimación de estado del m6vil dinámico de valor de número entero con Nrm fijado

108 aplicar Nrm fijado de número entero a modelo de estado del m6vil dinémico

p, observaci6n de sislema (código) de pseudodistancia observación de sistema de (portador) de fase portadora "" observaci6n de m6vil (c6digo) de pseudodistancia

Pm

<l>m observación móvil de (portador) de fase portadora

Qm matriz de covarianza del m6vil

ti frecuencia portadora

d, retardos de hardware de sistema de código y fase combinados de diferencia única del satélite

dm retardos de hardware m6vil de código y fase combinados de diferencia única del satélite

Nab retardos de hardware de diferencia doble de estaciones y satélites

N,m retardos de hardware de diferencia doble de móvil y estación y satélites corrección ionosférica del sistema " corrección ionosférica ponderada

Iw

T, corrección troposférica del sistema

R, posición de estaci6n de referencia

Rm posición del móvil

Zm componente de posición vertical del m6vil

fiR distancia de móvil a estación

Claims

REIVINDICACIONES

1. Método para el cálculo de correcciones de GNSS para la transmisión a un móvil (30), utilizando un sistema de corrección de señales de GNS (2) que comprende una estación de referencia (4a) y un transmisor de señales del sistema (16) , donde el método comprende:

-adquirir en la estación de referencia (4a) datos de GNSS que comprenden observaciones del sistema de pseudodistancia (Pr) y observaciones del sistema de la fase portadora (41r) de una pluralidad de satélites de GNSS (26a-<:) transmitidos por épocas múltiples; -aplicar datos de GNSS recibidos de la estación de referencia a un modelo estático del sistema dinámico (60) teniendo las observaciones del sistema de pseudodistancia y las observaciones del sistema de la fase portadora como mediciones;

caracterizado por -estimar dinámicamente retardos de hardware del sistema de código y fase combinados de valor flotante de diferencia única det satélite (dr) para distintas observaciones de ta fase portadora por medio del modeto estático del sistema dinámico, donde cada retardo de hardware del sistema de cód igo y fase combinados de valor flotante de diferencia única del satélite se obtiene a partir de una operación matemática entre un retardo de hardware det sistema de código de diferencia única det satétite y un retardo de hardware det sistema de fase de diferencia única del satélite, y -transmitir los retardos de hardware del sistema de código y fase combinados al móvil en tiempo real por medio del transmisor de señales del sistema.
2. Método según la reivind icación 1, donde el modelo estático de sistema dinámico es definido por:

~' (1) = R' (t) +T' (t) +b"¡ (t) +d'''¡ (I) _yl'''f (1)

1,' , , ~I,r ~"PI,r I ,

donde s es un indice satelital; res un índice de estación de referencia; i es un índice de frecuencia portadora;

p:" (t) son observaciones de sistema de pseud isitancia (Pr);

~i~r (t) son las observaciones de sistema de fase portadora (41r);

R; (t) son distancias II Rr (t) _~(1)1I entre una posición de estación de referencia conocida (Rr) y una posición satelital de GNSS;

T' (/)

, son las observaciones de la fase portadora del sistema (Tr);

b"¡ (1) b"~(t) .. . . .

p , .r y ~" son sesgos de relOj del sistema de código y sesgos del relOj del sistema de fase respectivamente;

d""¡ (t)

pi ,PI ,r son retardos de hardware de sistema de código y código de valor flotante de diferencia única del satélite;

d"ro! (1)

"'t·jJ¡·r son retardos de hardware de sistema de código y fase combinados de diferencia única del satélite (d), que son definidos por:

y donde:

d " "!

rIJo' ,r son retardos de hardware de sistema de fase de diferencia única del satélite;

d s,ref p¡,r son retardos de hardware de sistema de código de diferencia única del satélite;

[' ,"J (t)

r son correcciones ionosféricas de sistema de diferencia única del satélite (Ir), y

y = Jo' / Jo'l , . ..

/ / con },; una longitud de onda portadora para una frecuenCia portadora correspondiente (f;).
3. Método según la reivind icación 1 o 2, donde el sistema de corrección de señal de GNS (2) comprende otra estación de referencia (4b), y donde el método comprende:

10 -estimar dinámicamente los retardos del hardware del sistema de código y fase combinados de diferencia única del satélite (dr) para la estación de referencia (4a) y la otra estación de referencia (4b), -asumir retardos de hardware de diferencia doble de estaciones y satélites (Nab) a un valor de número entero,

de acuerdo con:

¡" mi (t) -d',~1 (1) = A N',~I

G ~i'PI ,b ~/lPI ,a ~i i,a,b 15

N~,ref

donde ¡,ap son retardos de hardware de diferencia doble de estaciones y satélites (Nab); -fijar dinámicamente los retardos de hardware de diferencia doble de estaciones y satélites a un valor de número entero; y -transmitir el conjunto único resultante de retardos de hardware del sistema de código y fase combinados al

20 móvil en tiempo real por medio del transmisor de señales del sistema.
4. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 -3, que comprende: -transmitir dinámicamente las correcciones ionosféricas del sistema (Ir) simultáneamente con los retardos del hardware del sistema de código y fase combinados (dr),

25 -transmitir las correcciones ionosféricas del sistema al móvil (30) por medio del transmisor de señales del sistema (16)
5. Método según la reivindicación 4, donde las correcciones ionosféricas del sistema (Ir) son definidos por:

colTecciones ionosféricas de diferencia única del satélite, y

soo los retardos del hardware del sistema de código de diferencia única del satéllte.

35 6. Método para la determinación de una posición en tierra de un móvil (Rm), que comprende: -proporcionar el móvil (30) que comprende un receptor de GNSS del móvil en la posición en la tierra del móvil; -adquirir datos de GNSS que comprendan observaciones móviles de pseudodistancia (Pm) y observaciones móviles de la fase portadora (~m) de una pluralidad de satélites de GNSS (26a-c) transmitidas en épocas múltiples:

40 caracterizado por -recibir correcciones de GNSS de un sistema de corrección de señal de GNS (2) en tiempo real. las correcciones de GNSS comprenden retardos del hardware del sistema de código y fase combinados de diferencia única de satélite (dr) estimadas dinámicamente por un método según cualquiera de las reivindicaciones 1 -5;

45 -aplicar retardos del hardware del sistema de código y fase combinados (dr) a un modelo estático del móvil dinámico (90) teniendo las observaciones móviles de pseudodistancia y las observaciones móviles de fase portadora como mediciones, y -calcular dinámicamente la posición en la tierra del móvil por medio del modelo estático del móvil dinámico.

50 7. Método según la reivindicación 6, donde el modelo estático del móvil dinámico (90) es definido por:

E1 3786543

donde:

5 s es un Indice satelital; m es un índice del móvil; i es un índice de frecuencia portadora;

P:'m (1) son las observaciones móviles de pseudositancia (Pm);

A.' ()

"Pi,m t son las observaciones móviles de la fase portadora (<l>m);

R' (t)

m son distancias II Rm (t) -R' (t)1I entre la posición den tierra del móvil (Rm) y la posición satelital de GNSS;

15 T~(t)son retardos troposféricos del móvil;

W/ (1) b"'¡m(1)

pu m y ~I' son sesgos de reloj del móvil de código y sesgos de reloj del móvil de fase respectivamente;

d""'¡ (1)

20 p, ,PI ,m son retardos de hardware del móvil de código y código de valor flotante de diferencia única del satélite;

e1""'/ (1)

, ,, ppm son los retardos de hardware del móvil de código y fase combinados de diferencia única del satélite (dm);

d""¡ (1)

tP.. ,p¡,r son los retardos de hardware del sistema de código y fase combinados de diferencia única del satélite (dr) recibidos;

1,,"1 (1)

m son las correcciones ionosféricas del móvil de diferencia única del satélite (1m), y

y, =A;lA;,

30 con Al una longitud de onda portadora para una frecuencia portadora correspondiente ('/);

y donde el método comprende: -asumir retardos de hardware de diferencia doble de móvil del sistema y los satélites(Nrm) para tener un valor de número entero, según:

I" "'¡ (1) -I" "'¡ (1) -A N""¡ N" "¡ EN

(, ~/ ,PI,m (, ~/ ,PI,r -~i i,m,r l,m,r 35 donde

N~,ref

l,m,r son los retardos de hardware de diferencia doble de móvil de sistema y satélites (Nrm) y -fijar dinámicamente los retardos de hardware de diferencia doble del móvil del sistema y los satélites (Nrm) a un valor de número entero.

40 8. Método según la reivindicación 7, donde, después de fijar dinámicamente los retardos de hardware de diferencia doble de móvil de sistema y satélites (Nrm) a un valor de número entero, las observaciones móviles de la fase portadora (<l>m) en el modelo estático del móvil dinámico (90) son definidas por:

'/" (1) -d""'¡ (1) -kN""¡ = R' (1) + T' (1) + b"'l (1) -y.r""'/ (I)

If'l,m ~/,p¡,r 1 I,m,r m m ~i,m I m

45 9. Método según la reivindicación 7 o 8, que comprende: -recibir correcciones ionosféricas de sistema de corrección de sei"ial de GNS (2) estimadas por un método de acuerdo con la reivindicación 5;

-obtener correcciones ionosféricas del sistema ponderado (Iw), sobre la base de una distancia calculada ('ó'R) entre la posición de tierra del móvit (Rm) y ta posición de tierra de ta estación (Rr), y -aplicar las correcciones ionosféricas del sistema ponderado al modelo estático del móvil dinámico (90), para mejorar la exactitud y{o el tiempo de convergencia de la estimación dinámica de la posición en tierra del móvil.
10. Sistema de corrección de sel'ial de GNS (2) para estimar y transmitir correcciones de GNSS a un móvil (30). El sistema de corrección de sel'ial de GNS comprende: -una estación de referencia (4a) que comprende: -un receptor de GNSS del sistema (10) para adquirir datos de GNSS que comprenden observaciones del 10 sistema de pseudodistancia (Pr) y observaciones del sistema de la fase portadora (<l>r) de una pluralidad de

satélites de GNSS (26a-c) transmitidos por épocas múltiptes; -un centro de control del sistema (12), configurado para recibir los datos de GNSS de la estación de referencia en tiempo real, y que comprende:

-

una unidad de procesamiento det sistema (14) configurada para ta aplicación de tos datos de GNSS para

15 un modelo estático de sistema dinámico (60) que tiene las observaciones del sistema de pseudod istancia y las observaciones del sistema de la fase portadora como mediciones; -un transmisor de sel'iates det sistema (16) para transmitir sel'iales at móvit;

caracterizado por el hecho de que la unidad de procesamiento del sistema (14) está configurada para estimar dinámicamente las correcciones de

20 GNSS que comprenden retardos det hardware del sistema de código y fase combinados de diferencia única del satélite (dr) para diferentes observaciones de fase portadora y frecuencias portadoras, por medio de un método según cualquiera de las reclamaciones 1-3; y de que el centro de control del sistema está configurado para transmitir los retardos del hardware del sistema de código y fase combinados en tiempo real.
11. Sistema de corrección de sel'iat de GNS (2) según ta reivindicación 10, que comprende otra estación de

referencia (4b), donde el centro de control del sistema (12) está configurado: -para estimar dinámicamente los retardos del hardware del sistema de código y fase combinados de diferencia única del satélite (dr) para la estación de referencia (4a) y la otra estación de referencia (4b), y

30 -para fijar dinámicamente retardos de hardware de diferencia doble de estaciones y satélites (Nab) a un valor de número entero según el método de la reivind icación 3.
12. Sistema de corrección de sel'ial de GNS (2) según la reivindicación 10 u 11, donde el centro de control del sistema (12) está configurado:

35 -para estimar dinámicamente las correcciones ionosféricas del sistema (Ir) según el método de la reivindicación 4 o 5, y -para transmitir las correcciones ionosféricas del sistema al móvil (30) por medio del transmisor de sel'iales del sistema (16).
13. Móvil (30) para la ejecución del método según cualquiera de las reivindicaciones 6-9, que comprende: -un receptor móvil de GNSS (32) para adquirir datos de GNSS que comprende observaciones del móvil de pseudodistancia (Pm) y observaciones del móvil de la fase portadora (<l>m) de la pluralidad de satélites de GNSS (26a-26c) transmitidas en épocas múltiples,

45 -un receptor de serial del móvil (34) para recibir correcciones de GNSS del centro de control de sistema (12), correcciones de GNSS que comprenden retardos del hardware del sistema de código y fase combinados de diferencia única del satélite (dr) y -una unidad de procesamiento del móvil (38) que se configura para la aplicación del retardos de hardware de sistema de código y fase combinados a un modelo estático del móvil dinámico (90) con las observaciones del

50 móvil de pseudodistancia y las observaciones del móviles de la fase portadora como mediciones, y estimar dinámicamente una posición en la tierra del móvil (Rm) por medio del modelo estático del móvil dinámico.
14. El móvil (30) según la reivindicación 13, dispuesto para recibir las correcciones ionosféricas del sistema (Ir) del sistema de corrección de señal de GNS (2), donde la unidad de procesamiento móvil (38) se configura para

55 ponderar las correcciones ionosféricas del sistema sobre la base de una distancia calculada ('ó'R) entre la posición de tierra de la estación de referencia (Rr) y la posición en tierra del móvil (Rm) y para aplicar correcciones ionosféricas ponderadas (Iw) al modelo estático del móvil dinámico (90), con el fin de mejorar un tiempo de exactitud y/o de convergencia para la estimación dinámica de la posición en tierra del móvil

60 15. Producto de programa informático configurado para proporcionar instrucciones para llevar a cabo un método según las reivindicaciones 1-5, o un método segúnlas reclamaciones 8-9 cuando se lo carga en una disposición de ordenador (14,38).
16. Medio legible por ordenador, que comprende un producto de programa informático según la reivindicación 15.