RU2574333C2 - Method and system for watch correction - Google Patents

Method and system for watch correction Download PDF

Info

Publication number
RU2574333C2
RU2574333C2 RU2013136046/07A RU2013136046A RU2574333C2 RU 2574333 C2 RU2574333 C2 RU 2574333C2 RU 2013136046/07 A RU2013136046/07 A RU 2013136046/07A RU 2013136046 A RU2013136046 A RU 2013136046A RU 2574333 C2 RU2574333 C2 RU 2574333C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
clock
satellite
correction
error
data
Prior art date
Application number
RU2013136046/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013136046A (en
Inventor
Ливэнь Л. ДАЙ
Майкл А. ЗАЙЦЕВ
Ицюнь ЧЭНЬ
Юйцзе ЧЖАН
Original Assignee
Дир Энд Компани
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US13/109,025 external-priority patent/US8456353B2/en
Application filed by Дир Энд Компани filed Critical Дир Энд Компани
Publication of RU2013136046A publication Critical patent/RU2013136046A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2574333C2 publication Critical patent/RU2574333C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: satellite clock error is defined for every navigation satellite on the basis of measurements of pseudorange code, carrier and broadcast errors of satellite clock supported by the network of receivers (S402). Differences are defined between calculated satellite clock errors and broadcast errors for every satellite (S406). Reference clock satellite is selected for every group navigation satellites. Note here that reference clock satellite features the difference in clock errors for this satellite group (S408). Correction is defined for broadcast clock error by application of the reference satellite clock error function to broadcast error for every satellite of one or more satellite groups (S410).
EFFECT: perfected determination of clocks correction at every network receiver.
25 cl, 6 dwg

Description

По этой заявке испрашивается приоритет на основании предварительной заявки на патент США № 61/432646, поданной 14 января 2011 г., под названием METHOD AND SYSTEM FOR DETERMINING CLOCK CORRECTIONS, согласно 35 U.S.C. 119(e).This application claims priority based on provisional patent application US No. 61/432646, filed January 14, 2011, under the name METHOD AND SYSTEM FOR DETERMINING CLOCK CORRECTIONS, according to 35 U.S.C. 119 (e).

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Это изобретение относится к способу и системе для определения коррекций часов для спутниковой навигационной системы.This invention relates to a method and system for determining clock corrections for a satellite navigation system.

Уровень техникиState of the art

Приемник определения местоположения, например приемник Глобальной навигационной спутниковой системы (GNSS), может оценивать положение и скорость объекта или транспортного средства.A location receiver, such as a Global Navigation Satellite System (GNSS) receiver, can estimate the position and speed of an object or vehicle.

Приемник определения местоположения может выводить неточные положения и скорости вследствие неточности данных часов от одного или более спутников. Системы аугментации GNSS, которые распространяют коррекции для погрешностей GNSS, снабжают пользовательские приемники информацией, которая обеспечивает более точную навигацию, чем возможно в другом случае. Такие системы аугментации обычно включают в себя коррекции часов и орбиты в передаваемую информацию часов и орбиты спутника.The location receiver may output inaccurate positions and speeds due to inaccuracy of the clock data from one or more satellites. GNSS augmentation systems, which distribute corrections for GNSS errors, provide user receivers with information that provides more accurate navigation than is possible otherwise. Such augmentation systems typically include corrections to the clock and orbit in the transmitted information of the clock and orbit of the satellite.

Система аугментации GNSS обычно включает в себя сеть приемников в известных местоположениях. Эти приемники передают информацию в центр обработки, где информация объединяется и вычисляются коррекции GNSS. Поскольку каждый приемник в сети системы аугментации обычно имеет собственные локальные часы, которые не синхронизированы с другими часами сети, необходимо иметь единый источник времени, с которым может сверяться вся информация от сетевых приемников.The GNSS Augmentation System typically includes a network of receivers at known locations. These receivers transmit information to a processing center where information is combined and GNSS corrections are calculated. Since each receiver in the network of the augmentation system usually has its own local clock, which is not synchronized with other clocks in the network, it is necessary to have a single source of time with which all information from network receivers can be checked.

Согласно подходу уровня техники, на одном или более сетевых приемниках точные часы (обычно атомные часы, внешние по отношению к сетевому приемнику) используются для подачи сигналов хронирования на сетевой приемник. Такой сетевой приемник, таким образом, имеет очень стабильный эталон времени, и этот сетевой приемник можно использовать как единый источник времени, с которым может сверяться информация от других сетевых приемников. Вследствие возможного отказа точных часов или отказа линий связи между этим сетевым приемником и центром обработки обычно устанавливается несколько точных часов для повышения надежности системы. Рабочие характеристики этих точных часов обычно оцениваются и отслеживаются в реальном времени для облегчения переключения между точными часами.According to a prior art approach, on one or more network receivers, an accurate clock (typically an atomic clock external to the network receiver) is used to supply timing signals to the network receiver. Such a network receiver, therefore, has a very stable time standard, and this network receiver can be used as a single source of time with which information from other network receivers can be checked. Due to the possible failure of the exact clock or the failure of the communication lines between this network receiver and the processing center, a few exact clocks are usually set to increase the reliability of the system. The performance of this exact watch is usually evaluated and monitored in real time to facilitate switching between the exact watch.

На практике, этот подход уровня техники требует установки дорогостоящих атомных часов в нескольких разных местах с сетевыми приемниками. Таким образом, существует потребность в усовершенствованных экономичных способе и системе для определения коррекций часов для спутниковой навигационной системы. В частности, существует потребность в способе и системе для определения коррекций часов, которые не требуют точных часов на любом сетевом приемнике.In practice, this prior art approach requires the installation of expensive atomic clocks in several different places with network receivers. Thus, there is a need for an improved, economical method and system for determining clock corrections for a satellite navigation system. In particular, there is a need for a method and system for determining clock corrections that do not require accurate clocks on any network receiver.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения способ и система для определения коррекций спутниковых часов облегчает определение точных оценок положения одним или более мобильными приемниками определения местоположения. Способ и система содержат сбор измерений псевдодальностного кода, измерений фазы несущей и данных навигационного сообщения (например, широковещательных данных погрешности часов или широковещательного отклонения хода часов) из сети стационарных приемников спутниковых сигналов, передаваемых одной или более орбитальными группировками навигационных спутников. В каждый интервал времени (например, эпоху) погрешность часов вычисляется для каждого навигационного спутника на основании собранных измерений псевдодальностного кода, измерений фазы несущей и данных навигационного сообщения. Разности погрешностей часов формируются между вычисленной погрешностью спутниковых часов и широковещательной погрешностью часов для каждого спутника. Для каждой орбитальной группировки выбирается спутник эталонных часов из навигационных спутников в этой орбитальной группировке, который имеет срединное значение разности погрешностей часов для этой орбитальной группировки спутников. Затем коррекция широковещательной погрешности часов каждого спутника в этой орбитальной группировке определяется путем суммирования функции погрешности часов спутника эталонных часов с широковещательной погрешностью часов для каждого спутника в этой орбитальной группировке (например, на поспутниковой основе в каждой орбитальной группировке). Значение коррекции в каждую эпоху или другой интервал времени (например, несколько эпох) ограничивается на основании предела параметра управления (например, где предел параметра управления меньше или приблизительно равен погрешности часов спутника эталонных часов или где предел параметра управления содержит фиксированный параметр, выраженный в единицах расстояния, поскольку решение фильтра Калмана сходится на решении для широковещательной погрешности часов).In accordance with one embodiment of the invention, a method and system for determining satellite clock corrections facilitates the determination of accurate position estimates by one or more mobile positioning receivers. The method and system comprise collecting pseudo-range code measurements, carrier phase measurements and navigation message data (e.g., broadcast clock error data or broadcast clock deviation) from a network of stationary satellite signal receivers transmitted by one or more orbital constellations of navigation satellites. At each time interval (for example, an epoch), the error of the clock is calculated for each navigation satellite based on the collected measurements of the pseudo-range code, measurements of the carrier phase and data of the navigation message. Clock error differences are formed between the calculated satellite clock error and the broadcast clock error for each satellite. For each orbital constellation, a satellite of the reference clock is selected from the navigation satellites in this orbital constellation, which has a median value of the difference of clock errors for this orbital constellation of satellites. Then, the correction of the broadcast error of the clock of each satellite in this orbital group is determined by summing the function of the clock error of the satellite of the reference clock with the broadcast clock error for each satellite in this orbital group (for example, on a satellite basis in each orbital group). The correction value in each epoch or other time interval (for example, several eras) is limited based on the control parameter limit (for example, where the control parameter limit is less than or approximately equal to the satellite clock error of the reference clock or where the control parameter limit contains a fixed parameter, expressed in units of distance , since the solution of the Kalman filter converges on the solution for the broadcast clock error).

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Фиг. 1 - блок-схема первого варианта осуществления системы для определения коррекций часов.FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment of a system for determining clock corrections.

Фиг. 2 - блок-схема второго варианта осуществления системы для определения коррекций часов.FIG. 2 is a block diagram of a second embodiment of a system for determining clock corrections.

Фиг. 3 - блок-схема мобильного приемника определения местоположения в соответствии с системой, показанной на фиг. 1 или фиг. 2.FIG. 3 is a block diagram of a mobile location receiver in accordance with the system shown in FIG. 1 or FIG. 2.

Фиг. 4 - первый пример блок-схемы операций способа для определения коррекций погрешности часов в соответствии с любым вариантом осуществления системы.FIG. 4 is a first example flowchart of a method for determining clock error corrections in accordance with any embodiment of the system.

Фиг. 5 - второй пример блок-схемы операций способа для определения коррекций погрешности часов в соответствии с любым вариантом осуществления системы.FIG. 5 is a second example of a flowchart of a method for determining clock error corrections in accordance with any embodiment of the system.

Фиг. 6 - блок-схема операций способа для определения оценки положения или оценки скорости на приемнике, который принимает коррекции погрешности часов.FIG. 6 is a flowchart of a method for determining a position estimate or a speed estimate at a receiver that receives clock error corrections.

Описание предпочтительного варианта осуществления изобретенияDescription of a preferred embodiment of the invention

В соответствии с одним вариантом осуществления системы 11 для определения коррекций часов для спутниковой навигационной системы (например, системы GNSS) система 11 облегчает определение в реальном времени точных и плавных коррекций спутниковых часов, вносимых в широковещательные данные погрешности спутниковых часов для поддержки повышенной надежности и точности мобильных приемников 42 определения местоположения, которые могут использовать данные 44 коррекции часов в реальном времени. Способ и система вырабатывают данные 44 коррекции часов (например, коррекции погрешности часов), которые хорошо подходят для обеспечения повышенной точности и разрешения при определении положения или скорости мобильного приемника 42 определения местоположения, или соответствующего объекта, в реальном времени.In accordance with one embodiment of a system 11 for determining clock corrections for a satellite navigation system (eg, GNSS), system 11 facilitates real-time determination of accurate and smooth corrections of satellite clocks recorded in broadcast satellite clock error data to support increased reliability and accuracy of mobile positioning receivers 42 that can use real-time clock correction data 44. The method and system generates clock correction data 44 (for example, clock error correction) that is well suited to provide increased accuracy and resolution when determining the position or speed of the mobile location receiver 42 or corresponding object in real time.

В одном варианте осуществления система 11 содержит сеть 15 приемников, которая способна осуществлять связь с центральной электронной системой 16 обработки данных по одной или более линиям 13 связи. Центральная электронная система 16 обработки данных подключена к наземному устройству 38 спутниковой связи, которое облегчает передачу данных 44 коррекции часов или других данных коррекции (например, данных коррекции положения) на один или более мобильных приемников 42 определения местоположения через удаленное устройство 40 спутниковой связи (например, спутниковое транспортное средство) на орбите над поверхностью земли. Мобильный приемник 42 определения местоположения связан с устройством 41 передачи коррекции (например, приемником коррекции спутника), который способен принимать спутниковые сигналы (например, данные 44 коррекции часов) от удаленного устройства 40 спутниковой связи. Хотя фиг. 1 иллюстрирует наземное устройство 38 спутниковой связи, удаленное устройство 40 спутниковой связи и устройство 41 передачи коррекции для передачи или распространения данных коррекции, данные коррекции или коррекция могут распространяться любым другим способом посредством электронных средств связи, телекоммуникаций, электромагнитных сигналов или беспроводной связи.In one embodiment, system 11 comprises a receiver network 15 that is capable of communicating with a central electronic data processing system 16 via one or more communication lines 13. The central electronic data processing system 16 is connected to a satellite-based ground communication device 38 that facilitates transmitting clock correction data 44 or other correction data (e.g., position correction data) to one or more mobile positioning receivers 42 via a remote satellite communication device 40 (e.g. satellite vehicle) in orbit above the surface of the earth. The mobile location receiver 42 is connected to a correction transmission device 41 (e.g., a satellite correction receiver) that is capable of receiving satellite signals (e.g., clock correction data 44) from the remote satellite communications device 40. Although FIG. 1 illustrates a satellite-based ground communication device 38, a remote satellite communication device 40, and a correction transmission device 41 for transmitting or distributing correction data, correction data or correction may be distributed in any other way by electronic means of communication, telecommunications, electromagnetic signals or wireless communications.

В одном варианте осуществления сеть 15 приемников содержит с первой опорной станции 10 по N-ю опорную станцию 14, где N равно любому положительному целому числу или целому числу, превышающему 2. Как показано на фиг. 1, сеть 15 приемников содержит первую опорную станцию 10, вторую опорную станцию 12 и третью опорную станцию, когда N равно, например, трем. В одном варианте осуществления сеть 15 приемников может содержать опорные станции (10, 12 и 14), которые глобально распределены в разных известных местоположениях (например, географических координатах станции), хотя возможно региональное или локальное распределение опорных станций (10, 12 и 14).In one embodiment, the receiver network 15 comprises from a first reference station 10 through an Nth reference station 14, where N is any positive integer or an integer greater than 2. As shown in FIG. 1, the receiver network 15 comprises a first reference station 10, a second reference station 12, and a third reference station when N is, for example, three. In one embodiment, the receiver network 15 may comprise reference stations (10, 12, and 14) that are globally distributed at different known locations (e.g., geographic coordinates of the station), although regional or local distribution of reference stations is possible (10, 12, and 14).

Каждая опорная станция (10, 12 и 14) содержит опорный приемник 51 в соответствующем известном или фиксированном местоположении, опорную электронную систему 53 обработки данных и передатчик или приемопередатчик 55. Каждый опорный приемник 51 принимает или детектирует одно или более из следующих: (1) измерений или данных псевдодальностного кода, (2) измерений или данных фазы несущей, (3) широковещательных данных погрешности спутниковых часов, (4) эфемеридных данных и (5) других опорных навигационных данных. Опорный приемник 51 может принимать спутниковые сигналы, несущие сигналы и кодированные сигналы от одного или более спутников Глобальной системы позиционирования (GPS), от одного или более спутников Глобальной навигационной спутниковой системы (ГЛОНАСС) или спутников обеих систем.Each reference station (10, 12, and 14) comprises a reference receiver 51 at a corresponding known or fixed location, a reference electronic data processing system 53, and a transmitter or transceiver 55. Each reference receiver 51 receives or detects one or more of the following: (1) measurements or pseudo-range code data, (2) measurements or carrier phase data, (3) broadcast satellite clock error data, (4) ephemeris data and (5) other navigation reference data. The reference receiver 51 may receive satellite signals carrying signals and encoded signals from one or more satellites of the Global Positioning System (GPS), from one or more satellites of the Global Navigation Satellite System (GLONASS), or satellites of both systems.

Система 53 обработки данных приемника может сохранять, извлекать и обрабатывать опорные навигационные данные, связанные с принятыми спутниковыми сигналами, несущими сигналами и кодированными сигналами. В одном варианте осуществления передатчик или приемопередатчик 55 каждой опорной станции (10, 12 или 14) передает на центральную электронную систему 16 обработки данных или компьютерный концентратор по одной или более линиям 13 связи одно или более из следующих данных: (1) измерений или данных псевдодальностного кода, (2) измерений или данных фазы несущей, (3) широковещательных данных погрешности спутниковых часов, (4) эфемеридных данных, (5) опорных навигационных данных и (6) производных данных, полученных анализом или обработкой любых из вышеуказанных элементов данных. Например, вышеописанные передаваемые данные могут относиться к первой орбитальной группировке навигационных спутников (например, спутников Глобальной системы позиционирования (GPS)), второй орбитальной группировке спутников (например, спутников ГЛОНАСС) или обеим.The receiver data processing system 53 may store, retrieve, and process navigation reference data associated with received satellite signals, carrier signals, and encoded signals. In one embodiment, the transmitter or transceiver 55 of each reference station (10, 12 or 14) transmits one or more of the following data to the central electronic data processing system 16 or computer hub via one or more communication lines 13: (1) measurements or pseudorange data code, (2) measurements or carrier phase data, (3) broadcast satellite clock error data, (4) ephemeris data, (5) reference navigation data, and (6) derived data obtained by analysis or processing of any of the above s data items. For example, the above-described transmitted data may relate to the first orbital constellation of navigation satellites (for example, Global Positioning System (GPS) satellites), the second orbital constellation of satellites (for example, GLONASS satellites) or both.

Опорные навигационные данные может содержать одно или более из следующих элементов данных: (a) соответствующих местоположения или географических координат опорной станции каждой соответствующей опорной станции (10, 12 или 14), (b) соответствующих географических координат антенн каждого опорного приемника 51, (c) соответствующего идентификатора опорной станции каждой опорной станции (10, 12 или 14) и (d) идентификаторов спутников для соответствующих спутников, которые обеспечивают соответствующие широковещательные данные погрешности часов и соответствующие эфемеридные данные.The reference navigation data may contain one or more of the following data elements: (a) the corresponding location or geographical coordinates of the reference station of each respective reference station (10, 12 or 14), (b) the corresponding geographical coordinates of the antennas of each reference receiver 51, (c) the corresponding reference station identifier of each reference station (10, 12 or 14) and (d) satellite identifiers for the respective satellites that provide the corresponding broadcast clock error data and the corresponding relevant ephemeris data.

Линии 13 связи поддерживают передачу данных в реальном времени между опорной станцией (10, 12 или 14) и центральной электронной системой 16 обработки данных. Линии 13 связи могут содержать одно или более из следующих: сети пакетной передачи данных, сети передачи данных, виртуальной частной сети, интернет-канала передачи данных, телекоммуникационного оборудования, оборудования оптической связи, оборудования радиосвязи, оборудования СВЧ-связи, оптоволоконной линии связи, линии двухточечной СВЧ-связи, выделенного проводного соединения, многожильного кабеля, коаксиальной кабельной линии связи, оптической линии связи, линии связи или других пригодных линий связи для передачи данных в реальном времени.Communication lines 13 support real-time data transmission between the reference station (10, 12 or 14) and the central electronic data processing system 16. Communication lines 13 may contain one or more of the following: packet data networks, data networks, virtual private networks, Internet data channels, telecommunications equipment, optical communications equipment, radio communications equipment, microwave communications equipment, fiber optic communications lines, lines point-to-point microwave communication, dedicated wired connection, multi-core cable, coaxial cable communication line, optical communication line, communication line or other suitable communication lines for real-time data transmission Name.

Измерения или данные псевдодальностного кода могут декодироваться опорным приемником 51 из информации, которая модулирует или кодирует спутниковые сигналы, принимаемые каждым опорным приемником 51.The measurements or pseudo-range code data may be decoded by the reference receiver 51 from information that modulates or encodes satellite signals received by each reference receiver 51.

Данные измерений фазы несущей могут поступать из устройства измерения фазы в опорном приемнике 51, который принимает один или более несущих сигналов или данных, например, от высокочастотного каскада приемника. В одном варианте осуществления устройство измерения фазы может обеспечивать измерения фазы несущей для несущих сигналов GPS, несущих сигналов ГЛОНАСС или несущих сигналов обеих систем.The carrier phase measurement data may come from a phase measurement device in a reference receiver 51, which receives one or more carrier signals or data, for example, from a high frequency receiver stage. In one embodiment, the phase measuring device may provide carrier phase measurements for GPS carrier signals, GLONASS carrier signals, or carrier signals of both systems.

Эфемеридные данные содержат информацию об орбитальном спутнике или совокупность данных о положениях спутников относительно одного или более опорных положений на или вблизи поверхности земли в соответствии с расписанием. Эфемеридные данные могут храниться в базе данных или в одном или более файлов. Спутники могут передавать эфемеридные данные в навигационном сообщении, которое может приниматься опорным приемником 51.Ephemeris data contains information about the orbiting satellite or a set of data on the positions of satellites relative to one or more reference positions on or near the surface of the earth according to a schedule. Ephemeris data may be stored in a database or in one or more files. Satellites can transmit ephemeris data in a navigation message that can be received by the reference receiver 51.

В альтернативном варианте осуществления опорный приемник 51 детектирует данные фазы несущей или измерения фазы несущей, связанные с одним или более несущими сигналами; опорная система 53 обработки данных на опорной станции (10, 12 или 14) определяет начальное решение неопределенности фазы несущей или решение неопределенности фазы несущей, установленное для множественных спутниковых сигналов, принятых на опорном приемнике 51. Опорная система 53 обработки данных принимает данные фазы несущей, и начальное решение неопределенности корректирует их с использованием известного или фиксированного местоположения опорного приемника 51 для определения расширенного решения неопределенности. В одном примере скорректированные данные фазы несущей содержат оцененную фазу несущей и расширенное решение неопределенности или другие данные, полученные из них. В свою очередь, скорректированные данные фазы несущей или другие данные коррекции передаются посредством беспроводного сигнала или электромагнитного сигнала в центральную систему 16 обработки данных.In an alternative embodiment, the reference receiver 51 detects carrier phase data or carrier phase measurements associated with one or more carrier signals; the reference data processing system 53 at the reference station (10, 12 or 14) determines an initial carrier phase uncertainty solution or a carrier phase uncertainty solution set for multiple satellite signals received at the reference receiver 51. The reference data processing system 53 receives the carrier phase data, and the initial uncertainty solution corrects them using a known or fixed location of the reference receiver 51 to determine an extended uncertainty solution. In one example, the adjusted carrier phase data comprises an estimated carrier phase and an extended uncertainty solution or other data derived from them. In turn, the adjusted carrier phase data or other correction data is transmitted via a wireless signal or an electromagnetic signal to the central data processing system 16.

В одном варианте осуществления центральная электронная система 16 обработки данных содержит центральный концентратор одного или более компьютеров. Центральная электронная система 16 обработки данных содержит процессор 18 данных, устройство 22 хранения данных и интерфейс 36 связи, которые подключены к шине 20 данных. Процессор 18 данных может содержать микропроцессор, контроллер, матрицу программируемых логических устройств, специализированную интегральную схему, арифметическое логическое устройство или другое устройство, пригодное для обработки данных, осуществления математических операций на данных или осуществление булевой логики или арифметической логики на данных. Устройство 22 хранения данных может содержать электронную память, оптическое запоминающее устройство, магнитное запоминающее устройство или другое устройство, способное сохранять и извлекать данные. Как показано на фиг. 1, устройство 22 хранения данных сохраняет, поддерживает или взаимодействует с одним или более из следующих модулей: модулем 24 сбора данных, модулем 26 оценивания параметров, главным предсказательным фильтром 27, модулем 28 разности хода часов, модулем 30 выбора опорного спутника, модулем 32 коррекции часов и модулем 34 связи. Любой из вышеперечисленных модулей (24, 26, 27, 28, 30, 32 и 34) в устройстве 22 хранения данных может содержать программный модуль, электронный модуль, программные инструкции или аппаратный или электронный модуль для осуществления эквивалентных программных инструкций. Если любой из вышеперечисленных модулей содержит программные инструкции или программы, эти программные инструкции или программы, реализованные программными средствами, могут храниться в устройстве 22 хранения данных, на оптическом носителе, магнитном носителе или другом носителе, который является энергонезависимым или, по существу, постоянным.In one embodiment, the central electronic data processing system 16 comprises a central hub of one or more computers. The central electronic data processing system 16 comprises a data processor 18, a data storage device 22, and a communication interface 36 that are connected to the data bus 20. The data processor 18 may comprise a microprocessor, a controller, a matrix of programmable logic devices, a specialized integrated circuit, an arithmetic logic device, or other device suitable for processing data, performing mathematical operations on data, or performing Boolean logic or arithmetic logic on data. The data storage device 22 may include electronic memory, optical storage device, magnetic storage device or other device capable of storing and retrieving data. As shown in FIG. 1, data storage device 22 stores, maintains, or interacts with one or more of the following modules: data acquisition module 24, parameter estimation module 26, main predictive filter 27, clock difference difference module 28, reference satellite selection module 30, clock correction module 32 and communication module 34. Any of the above modules (24, 26, 27, 28, 30, 32 and 34) in the data storage device 22 may comprise a software module, an electronic module, software instructions, or a hardware or electronic module for implementing equivalent software instructions. If any of the above modules contains program instructions or programs, these program instructions or programs implemented by software may be stored in the data storage device 22, on optical media, magnetic media, or other medium that is non-volatile or substantially permanent.

В одном варианте осуществления модуль 24 сбора данных обеспечивает программные инструкции или способен к осуществлению сбора, организации и контроля обработки измерений или данных псевдодальностного кода, измерений или данных фазы несущей и данных навигационного сообщения (например, включающих в себя эфемериды и широковещательные данные погрешности спутниковых часов), принятых сетью 15 приемников, которые принимают сигналы на множественных частотах, передаваемых одной или более орбитальными группировками навигационных спутников. Орбитальная группировка навигационных спутников может означать орбитальную группировку GPS, орбитальную группировку ГЛОНАСС или, например, другие орбитальные группировки. В одном варианте осуществления модуль 24 сбора данных отслеживает вышеозначенную информацию в базе данных, электронной таблице, файле (например, инвертированном файле) или другой структуре данных, которая позволяет идентифицировать, организовывать или сортировать опорные данные с помощью идентификатора опорной станции или географических координат опорной станции (10, 12, 14).In one embodiment, the data acquisition module 24 provides program instructions or is capable of collecting, organizing, and monitoring processing of measurements or pseudo-range code data, measurements or carrier phase data and navigation message data (for example, including ephemeris and broadcast satellite clock error data) received by a network of 15 receivers that receive signals at multiple frequencies transmitted by one or more orbital constellations of navigation satellites. The orbital constellation of navigation satellites may mean the orbital constellation of GPS, the orbital constellation of GLONASS, or, for example, other orbital constellations. In one embodiment, the data collection module 24 tracks the above information in a database, spreadsheet, file (e.g., inverted file), or other data structure that allows you to identify, organize, or sort reference data using a reference station identifier or geographical coordinates of a reference station ( 10, 12, 14).

Модуль 26 оценивания параметров обеспечивает программные инструкции или способен к осуществлению вычисления или определения вычисленных данных погрешности спутниковых часов (например, данных состояния часов) на поэпоховой основе для каждого спутника на основании измерений или данных псевдодальностного кода, измерений или данных фазы несущей, соответствующих известных местоположений опорных станций (или опорных приемников) и широковещательных данных погрешности спутниковых часов. В одной конфигурации модуль 26 оценивания параметров может вычислять или определять вычисленную погрешность спутниковых часов на основании данных навигационного сообщения (например, которые включают в себя широковещательные данные погрешности спутниковых часов) помимо измерений или данных псевдодальностного кода, измерений или данных фазы несущей, соответствующих известных местоположений опорных станций (или опорных приемников). В одном варианте осуществления модуль 26 оценивания параметров может содержать, использовать или обращаться к одному или более из следующих: центрального модуля оценивания орбиты, центрального модуля оценивания часов, предсказательного фильтра, фильтра уменьшения ошибок и фильтра Калмана.The parameter estimating module 26 provides program instructions or is capable of calculating or determining the calculated satellite clock error data (for example, clock status data) on a per-unit basis for each satellite based on measurements or pseudorange code data, measurements or carrier phase data corresponding to known reference locations stations (or reference receivers) and broadcast satellite clock error data. In one configuration, the parameter estimator 26 may calculate or determine a computed satellite clock error based on navigation message data (for example, which include broadcast satellite clock error data) in addition to measurements or pseudo-range code data, measurements or carrier phase data corresponding to known reference locations stations (or reference receivers). In one embodiment, the parameter estimator 26 may comprise, use, or access one or more of the following: a central orbit estimator, a central clock estimator, a predictive filter, an error reduction filter, and a Kalman filter.

Эпоху можно задать одним или более из следующих: времени начала, времени окончания, длительности, или интервала, или дискретного момента, когда опорный приемник 51 делает снимок входящего радиочастотного или микроволнового сигнала определения дальности и генерирует измерение псевдодальности/фазы несущей. Текущая эпоха означает самый недавний момент, когда генерируется самое позднее измерение (например, измерение GPS).The era can be set by one or more of the following: start time, end time, duration, or interval, or discrete moment when the reference receiver 51 takes a picture of the incoming radio frequency or microwave ranging signal and generates a carrier pseudorange / phase measurement. The current era means the most recent moment when the latest measurement is generated (for example, GPS measurement).

Модуль 28 разности хода часов обеспечивает программные инструкции или способен к осуществлению формирования или определения разностей погрешностей часов между парами вычисленных данных погрешности спутниковых часов и широковещательных данных часов для каждого спутника в одной или более орбитальных группировках. В одном варианте осуществления для каждого спутника, принятого опорным приемником 51, вычисленная погрешность спутниковых часов определяется или оцененивается на основании измерений фазы несущей, измерений псевдодальностного кода, соответствующих известных фиксированных местоположений опорных станций (10, 12 и 14) и широковещательной погрешности спутниковых часов. Модуль 28 разности хода часов может вычислять первый набор вычисленных данных погрешности спутниковых часов в отношении орбитальной группировки GPS и второй набор вычисленных данных погрешности спутниковых часов для орбитальной группировки ГЛОНАСС или обеих.The clock difference difference module 28 provides program instructions or is capable of generating or determining clock error differences between pairs of computed satellite clock error data and broadcast clock data for each satellite in one or more orbital constellations. In one embodiment, for each satellite received by the reference receiver 51, the calculated satellite clock error is determined or estimated based on carrier phase measurements, pseudo-range code measurements, corresponding known fixed locations of the reference stations (10, 12, and 14) and satellite clock broadcast error. The clock difference difference module 28 may calculate a first set of calculated satellite clock error data regarding the GPS orbital constellation and a second set of computed satellite clock error data for the GLONASS orbital constellation or both.

В целом, абсолютные часы каждого спутника и приемника определения местоположения являются ненаблюдаемыми в каждой Глобальной навигационной спутниковой системе (GNSS) (например, GPS и ГЛОНАСС) для определения орбиты и часов. По меньшей мере одно дополнительное ограничение, например измерение псевдокода или измерение фазы несущей для каждой системы Глобальной навигационной спутниковой системы (GNSS), требуется для точного определения погрешности спутниковых часов и погрешности часов приемника.In general, the absolute clocks of each satellite and positioning receiver are unobservable in every Global Navigation Satellite System (GNSS) (e.g. GPS and GLONASS) for determining the orbit and clock. At least one additional restriction, such as pseudo-code measurement or carrier phase measurement for each Global Navigation Satellite System (GNSS) system, is required to accurately determine satellite clock error and receiver clock error.

В одном варианте осуществления широковещательные данные погрешности спутниковых часов может представлять смещение хода часов, отклонение хода часов или дифференциальные данные часов в отношении системных часов соответствующей орбитальной группировки (например, системных часов GPS или системных часов ГЛОНАСС). Модуль 28 разности хода часов или система 16 обработки данных определяет разности погрешностей часов или данные погрешности между вычисленными данными погрешности спутниковых часов и широковещательными данными часов для каждого спутника в каждой орбитальной группировке на поспутниковой основе или иначе ограничивается конкретными поднаборами спутников в каждой орбитальной группировке. Разности погрешностей часов или данные погрешности могут храниться в одном или более массивах или матрицах в устройстве 22 хранения данных, где каждый массив соответствует конкретной орбитальной группировке. Хотя каждый массив или матрица может охватывать все спутники в орбитальной группировке, матрица может ограничиваться поднабором каждой орбитальной группировки для сокращения времени обработки данных или времени вычисления (например, процессора 18 данных), необходимости для определения и сбора вычисленных данных погрешности спутниковых часов или разностей погрешностей часов в центральной электронной системе 16 обработки данных для достижения реактивности в реальном времени при передаче данных коррекции (например, коррекций погрешности часов) конечному пользователю мобильного приемника 42 определения местоположения. С этой целью некоторые базовые спутники, например спутник AMC-1 или другие спутники, которые имеют историческую точность данных спутниковых часов в пределах 10 наносекунд точности в отношении системного времени орбитальной группировки (например, системного времени GPS), могут быть включены в поднабор спутников в каждой орбитальной группировке, для которых вычисляются разности или данные погрешности.In one embodiment, the broadcast satellite clock error data may represent a clock offset, a clock deviation, or differential clock data with respect to a system clock of a corresponding orbital constellation (e.g., GPS system clock or GLONASS system clock). The clock difference module 28 or the data processing system 16 determines the difference of the clock errors or the error data between the calculated satellite clock error data and the broadcast clock data for each satellite in each satellite-based orbital constellation or is otherwise limited to specific subsets of satellites in each orbital constellation. Clock error differences or error data can be stored in one or more arrays or matrices in the data storage device 22, where each array corresponds to a particular orbital grouping. Although each array or matrix can cover all satellites in an orbital constellation, the matrix can be limited to a subset of each orbital constellation to reduce data processing time or computation time (for example, data processor 18), the need to determine and collect the calculated data of the error of satellite clocks or differences of clock errors in the central electronic data processing system 16 to achieve real-time reactivity in transmitting correction data (e.g., error corrections and h) the end user of mobile positioning receiver 42. To this end, some base satellites, such as the AMC-1 satellite or other satellites that have a historical accuracy of satellite clock data within 10 nanoseconds of accuracy with respect to the system time of the orbital constellation (for example, GPS system time), can be included in the subset of satellites in each orbital constellation for which differences or error data are calculated.

Модуль 30 выбора опорного спутника обеспечивает программные инструкции или способен к осуществлению выбора (например, на динамической поэпоховой основе) одного конкретного спутника для каждой орбитальной группировки в качестве спутника эталонных часов для каждой орбитальной группировки, где спутник эталонных часов имеет срединное значение сформированных ранее разностей для каждой орбитальной группировки спутников (например, GPS и ГЛОНАСС) для конкретной соответствующей эпохи. Например, срединное значение можно использовать вместо среднего значения для исключения любого ошибочного влияния или несогласованного влияния сильно отличающихся данных спутниковых часов на результирующие данные погрешности или разности. Если бы использовалось среднее значение, результирующие данные погрешности могли бы неправильно смещаться сильно отличающимися данными спутниковых часов, полученными от неправильно функционирующих спутниковых часов.The reference satellite selection module 30 provides program instructions or is capable of selecting (for example, on a dynamic phased basis) one particular satellite for each orbital constellation as a reference clock satellite for each orbital constellation, where the reference clock satellite has a median value of the previously generated differences for each orbital constellation of satellites (for example, GPS and GLONASS) for a specific corresponding era. For example, the median value can be used instead of the median value to eliminate any erroneous effect or inconsistent effect of very different satellite clock data on the resulting error or difference data. If an average value were used, the resulting error data could be incorrectly biased by very different satellite clock data obtained from a malfunctioning satellite clock.

Модуль 32 коррекции часов обеспечивает программные инструкции или способен к осуществлению вычисления или определения коррекции (например, данных 44 коррекции часов или данных коррекции спутниковых часов) в отношении широковещательных данных погрешности спутниковых часов путем прибавления к или регулировки широковещательных данных спутниковых часов для каждых спутниковых часов в отдельности. Например, модуль 32 коррекции часов адаптирован для определения коррекций погрешности часов путем прибавления функции (например, математической функции, линейной алгебраической функции или матричного выражения) разности хода часов или данных погрешности, связанных с выбранным опорным спутником, к каждой широковещательной погрешности спутниковых часов других спутников в орбитальной группировке. В одном варианте осуществления модуль 32 коррекции часов содержит одно или более из следующих: предсказательного фильтра, фильтра уменьшения ошибок и фильтра Калмана. В другом варианте осуществления модуль 32 коррекции часов и модуль 26 оценивания параметров могут обращаться к, использовать, совместно использовать или реализовывать главный предсказательный фильтр 27. Главный предсказательный фильтр 27 содержит предсказательный фильтр, фильтр снижения погрешности или фильтр Калмана.The clock correction module 32 provides program instructions or is capable of calculating or determining correction (for example, clock correction data 44 or satellite clock correction data) regarding broadcast satellite clock error data by adding or adjusting the broadcast satellite clock data for each satellite clock individually . For example, the clock correction module 32 is adapted to determine the clock error corrections by adding a function (for example, a mathematical function, a linear algebraic function, or matrix expression) of the clock difference or the error data associated with the selected reference satellite to each broadcast satellite clock error of other satellites in orbital constellation. In one embodiment, the clock correction module 32 comprises one or more of the following: a predictive filter, an error reduction filter, and a Kalman filter. In another embodiment, the clock correction module 32 and the parameter estimation module 26 may access, use, share, or implement the main predictive filter 27. The main predictive filter 27 includes a predictive filter, an error reduction filter, or a Kalman filter.

Модуль 34 связи обеспечивает программные инструкции или способен к осуществлению поддержки распространения вычисленных данных 44 коррекции часов на пользовательские приемники (например, через спутниковую систему связи, проиллюстрированную на фиг. 1, или через систему беспроводной связи).The communication module 34 provides program instructions or is capable of supporting the distribution of the calculated clock correction data 44 to user receivers (for example, via the satellite communication system illustrated in FIG. 1 or via a wireless communication system).

В одном варианте осуществления один или более экземпляров точных спутниковых часов (например, атомных часов) на каждом спутнике на орбите используются как широковещательные спутниковые часы, как потенциальные главные спутниковые часы или как источник данных спутниковых часов. Один или более экземпляров спутниковых часов можно выбирать в качестве источника данных часов для данных коррекции или решения положения мобильного приемника 42 определения местоположения. Например, в качестве источника данных часов можно выбирать спутниковые часы GPS, спутниковые часы ГЛОНАСС или гибрид спутниковых часов GPS и спутниковых часов ГЛОНАСС. В первом примере данные спутниковых часов, которые используются в данных 44 коррекции часов, содержат срединное значение спутниковых часов GPS по всей орбитальной группировке GPS или существенную часть (например, преобладающий или статистически значимый размер выборки) орбитальной группировки, которая обслуживает большую территорию. Во втором примере данные спутниковых часов, которые используются в данных 44 коррекции часов, содержат срединное значение спутниковых часов ГЛОНАСС по всей орбитальной группировке ГЛОНАСС или существенную часть (например, преобладающий или статистически значимый размер выборки) орбитальной группировки, которая обслуживает большую территорию. В третьем примере данные спутниковых часов, которые используются в данных коррекции часов, содержат срединное значение спутниковых часов GPS по всей орбитальной группировке GPS и срединное значение спутниковых часов ГЛОНАСС по всей орбитальной группировке ГЛОНАСС.In one embodiment, one or more instances of an accurate satellite clock (eg, atomic clock) on each satellite in orbit is used as a broadcast satellite clock, as a potential main satellite clock, or as a source of satellite clock data. One or more instances of the satellite clock can be selected as the clock data source for correction data or position decisions of the mobile positioning receiver 42. For example, you can select a GPS satellite clock, a GLONASS satellite clock, or a hybrid of a GPS satellite clock and a GLONASS satellite clock as a clock data source. In the first example, the satellite clock data used in the watch correction data 44 contains the median value of the GPS satellite clock for the entire GPS orbital constellation or a substantial part (e.g., the predominant or statistically significant sample size) of the orbital constellation that serves a large area. In the second example, the satellite clock data used in the watch correction data 44 contains the median value of the GLONASS satellite clock for the entire GLONASS orbital constellation or a substantial part (for example, the predominant or statistically significant sample size) of the orbital constellation that serves a large area. In the third example, the satellite clock data used in the watch correction data contains the median value of the GPS satellite clock for the entire GPS orbital constellation and the median value of the GLONASS satellite clock for the entire GLONASS orbital constellation.

В соответствии с одним вариантом осуществления система и способ для адаптивных широковещательных главных часов хорошо подходит для устранения внешнего ввода точной тактовой частоты (например, атомных часов приемника или атомного опорного генератора на опорном приемнике 51) и уменьшения сложности ежедневных операций и затрат на разработку глобальной или широкомасштабной системы дифференциальной коррекции. Используемый здесь термин «главные часы» относится к часам спутника эталонных часов для орбитальной группировки GPS или орбитальной группировки ГЛОНАСС, которые имеют срединное значение разностей погрешностей часов для любой эпохи, благодаря чему главные часы могут меняться от эпохи к эпохе. Поскольку, согласно настоящим способу и системе, существует очень большое количество спутников в качестве источника возможных данных часов, достоверность данных часов можно дополнительно повысить. Другое преимущество системы и способа состоит в облегчении коррекций часов или данных 44 коррекции часов, которые имеют нулевые среднестатистические значения (или, например, среднестатистические значения, близкие к нулю) и скорость дрейфа коррекции, которую можно ограничить в соответствии с заранее установленными или заранее заданными ограничениями.In accordance with one embodiment, a system and method for adaptive broadcast master clocks is well suited to eliminate the external input of an accurate clock frequency (e.g., an atomic clock of a receiver or an atomic reference oscillator at a reference receiver 51) and to reduce the complexity of daily operations and the development costs of a global or large-scale differential correction systems. The term “main clock” as used herein refers to a satellite clock of a reference clock for the GPS orbital constellation or GLONASS orbital constellation, which have a median value of the clock error differences for any era, so that the main clock can vary from era to era. Since, according to the present method and system, there is a very large number of satellites as a source of possible clock data, the reliability of these clocks can be further improved. Another advantage of the system and method is to facilitate correction of clocks or clock correction data 44 that have zero average values (or, for example, average values close to zero) and a correction drift rate that can be limited in accordance with predetermined or predetermined restrictions .

Система 111, показанная на фиг. 2, аналогична системе 11, показанной на фиг. 1, за исключением того, что в системе 111, показанной на фиг. 2, наземное устройство 38 спутниковой связи и удаленное устройство 40 спутниковой связи заменены беспроводной базовой станцией 138. Беспроводная базовая станция 138 может представлять, например, часть сети беспроводной связи. Дополнительно, мобильный приемник 42 определения местоположения связан с устройством 141 передачи коррекции, которое содержит приемопередатчик или устройство беспроводной связи (например, сотовое, устройство Глобальной системы мобильной связи (GSM), устройство, работающее по принципу множественного доступа с кодовым разделением (CDMA) или другое устройство беспроводной связи) для осуществления связи с беспроводной базовой станцией 138. Сходные ссылочные позиции на фиг. 1 и фиг. 2 указывают сходные элементы.The system 111 shown in FIG. 2 is similar to the system 11 shown in FIG. 1, except that in the system 111 shown in FIG. 2, the satellite satellite ground device 38 and the satellite satellite remote device 40 are replaced by the wireless base station 138. The wireless base station 138 may represent, for example, part of a wireless communication network. Additionally, the mobile positioning receiver 42 is coupled to a correction transmission device 141 that includes a transceiver or a wireless communication device (e.g., a cellular, Global System for Mobile Communications (GSM) device, a code division multiple access (CDMA) device, or other wireless communication device) for communicating with the wireless base station 138. Similar reference numerals in FIG. 1 and FIG. 2 indicate similar elements.

Согласно фиг. 2, данные 44 коррекции часов (например, коррекции погрешности часов) передаются и делаются доступными одному или более мобильным приемникам 42 определения местоположения, связанным с соответствующими устройствами 141 передачи коррекции в зоне покрытия беспроводной базовой станции 138 или сети беспроводных базовых станций 138.According to FIG. 2, clock correction data 44 (e.g., clock error correction) is transmitted and made available to one or more mobile location receivers 42 associated with respective correction transmission devices 141 in the coverage area of the wireless base station 138 or the network of wireless base stations 138.

Фиг. 3 иллюстрирует пример мобильного приемника 42 определения местоположения, который можно использовать согласно варианту осуществления, представленному на фиг. 1 или фиг. 2. Мобильный приемник 42 определения местоположения содержит высокочастотный каскад 302 приемника, подключенный к входу аналого-цифрового преобразователя 306. Выход (например, цифрового низкочастотного сигнала) аналого-цифрового преобразователя 306 подключен к электронной системе 308 обработки данных приемника.FIG. 3 illustrates an example of a mobile location receiver 42 that can be used according to the embodiment of FIG. 1 or FIG. 2. The mobile positioning receiver 42 comprises a high-frequency receiver stage 302 connected to an input of the analog-to-digital converter 306. The output (for example, a low-frequency digital signal) of the analog-to-digital converter 306 is connected to an electronic receiver data processing system 308.

Электронная система 308 обработки данных приемника содержит процессор 310 данных приемника, устройство 312 хранения данных приемника, шину 324 данных приемника, порт 322 данных, декодер 320 и устройство 304 измерения фазы. Процессор 310 данных приемника, устройство 312 хранения данных приемника, порт 322 данных, устройство 304 измерения фазы и декодер 320 подключены к шине 324 данных приемника для поддержки связи между вышеупомянутыми компонентами электронной системы 308 обработки данных приемника.The electronic receiver data processing system 308 includes a receiver data processor 310, a receiver data storage device 312, a receiver data bus 324, a data port 322, a decoder 320, and a phase measurement device 304. A receiver data processor 310, a receiver data storage device 312, a data port 322, a phase measuring device 304, and a decoder 320 are connected to the receiver data bus 324 to support communication between the aforementioned components of the electronic receiver data processing system 308.

Процессор 310 данных приемника может содержать микропроцессор, контроллер, матрицу программируемых логических устройств, специализированную интегральную схему, арифметическое логическое устройство, логическое устройство, электронное устройство обработки данных или другое устройство для выполнения программного обеспечения, логических, арифметических или программных инструкций.The receiver data processor 310 may comprise a microprocessor, a controller, a matrix of programmable logic devices, a specialized integrated circuit, an arithmetic logic device, a logic device, an electronic data processing device, or other device for executing software, logical, arithmetic, or program instructions.

Устройство 312 хранения данных приемника содержит электронную память, оптическое запоминающее устройство, магнитное запоминающее устройство или другое запоминающее устройство. Устройство 312 хранения данных приемника содержит кинематическую машину 314 реального времени, предсказательный фильтр 316 (например, фильтр Калмана) и модуль 318 оценивания положения.The receiver data storage device 312 comprises electronic memory, optical storage device, magnetic storage device, or other storage device. The receiver data storage device 312 includes a real-time kinematic machine 314, a predictive filter 316 (e.g., a Kalman filter), and a position estimator 318.

Приемник 42 определения местоположения связан с устройством (41 или 141) передачи коррекции. Устройство (41 или 141) передачи коррекции может быть встроено в приемник 42 определения местоположения или может осуществлять связь с приемником определения местоположения через порт 322 данных. Устройство (41 или 141) передачи коррекции принимает данные коррекции (например, данные коррекции погрешности часов (т.е. 44) и/или опорные данные коррекции фазы несущей) от центральной электронной системы 16 обработки данных через одно или более промежуточных устройств беспроводной или спутниковой связи (например, 38, 40 на фиг. 1 или 138 на фиг. 2).The location receiver 42 is connected to a correction transmission device (41 or 141). The correction transmission device (41 or 141) may be integrated into the location receiver 42 or may communicate with the location receiver via the data port 322. The correction transmission device (41 or 141) receives correction data (for example, clock error correction data (i.e., 44) and / or carrier phase correction data) from the central electronic data processing system 16 via one or more intermediate wireless or satellite devices communication (for example, 38, 40 in Fig. 1 or 138 in Fig. 2).

Высокочастотный каскад 302 приемника может содержать любую пригодную схему для приема спутниковых сигналов, передаваемых одним или более спутниками (например, навигационными спутниками). Высокочастотный каскад 302 приемника может быть способен принимать, например, сигналы спутников GPS и ГЛОНАСС. Высокочастотный каскад 302 приемника может содержать приемник системы расширенного спектра или приемник системы множественного доступа с кодовым разделением (CDMA), который способен принимать множественные несущие, передаваемые одним или более спутниками в орбитальной группировке спутников. Например, высокочастотный каскад 302 приемника может содержать предусилитель или усилитель для усиления спутниковых сигналов, смеситель и опорный генератор, где вход усилителя подключен к антенне, выход усилителя подключен к одному входу смесителя, опорный генератор подключен к другому входу смесителя и выход смесителя подключен к системе 308 обработки данных приемника.The high frequency receiver stage 302 may comprise any suitable circuit for receiving satellite signals transmitted by one or more satellites (e.g., navigation satellites). The high-frequency cascade 302 of the receiver may be capable of receiving, for example, signals from GPS and GLONASS satellites. The high frequency receiver stage 302 may comprise a spread spectrum system receiver or a code division multiple access (CDMA) system receiver that is capable of receiving multiple carriers transmitted by one or more satellites in an orbiting satellite constellation. For example, the high-frequency cascade 302 of the receiver may include a preamplifier or amplifier for amplifying satellite signals, a mixer and a reference generator, where the input of the amplifier is connected to the antenna, the output of the amplifier is connected to one input of the mixer, the reference generator is connected to another input of the mixer, and the output of the mixer is connected to system 308 processing receiver data.

В одном варианте осуществления аналого-цифровой преобразователь 306 обеспечивает интерфейс между высокочастотным каскадом 302 приемника и электронной системой 308 обработки данных приемника. Аналого-цифровой преобразователь 306 преобразует аналоговые измерения фазы в цифровые данные измерений фазы несущей, которые могут обрабатываться или манипулироваться электронной системой 308 обработки данных приемника.In one embodiment, the analog-to-digital converter 306 provides an interface between a high frequency receiver stage 302 and an electronic receiver data processing system 308. An analog-to-digital converter 306 converts analog phase measurements to digital carrier phase measurements, which can be processed or manipulated by an electronic receiver data processing system 308.

Декодер 320 определяет измерения псевдодальностного кода и передает измерения псевдодальностного кода на систему 308 электронной обработки приемника. В одном варианте осуществления декодер 320 содержит демодулятор или другое устройство для демодуляции псевдослучайного шумового кода (например, кода грубого сопровождения (C/A) или другого более точного гражданского или военного кодирования), который модулирует одну или более несущих. Например, декодер 320 может содержать группу корреляторов 351 (например, по одному коррелятору на канал GPS и по одному коррелятору на канал ГЛОНАСС), где каждый коррелятор 351 подключен к генератору 390 псевдослучайного шумового кода для обеспечения демодулированных синфазной (I) и квадратурной (Q) компонент сигнала (например, амплитуды и фазы или векторов). Для GPS несущий сигнал L1 модулируется кодом грубого сопровождения (C/A) и зашифрованным точным кодом P(Y), тогда как сигнал L2 модулируется зашифрованным кодом P(Y). В одном варианте осуществления декодер может содержать генератор кода, подключенный к входу модуля задержки, где выход модуля задержки подключен к коррелятору для измерения корреляции между опорным псевдослучайным шумовым кодом, который может задерживаться на известные приращения модулем задержки, и псевдослучайным шумовым кодом, принятым от высокочастотного каскада 302 приемника. Декодер 320 может также облегчать декодирование навигационной информации, которая модулирует несущий сигнал, например эфемеридные данные.The decoder 320 determines the measurements of the pseudo-range code and transmits the measurements of the pseudo-range code to the receiver electronic processing system 308. In one embodiment, decoder 320 comprises a demodulator or other device for demodulating a pseudo-random noise code (eg, coarse tracking code (C / A) or other more accurate civil or military coding) that modulates one or more carriers. For example, decoder 320 may comprise a group of correlators 351 (for example, one correlator per GPS channel and one correlator per GLONASS channel), where each correlator 351 is connected to a pseudo-random noise code generator 390 to provide demodulated in-phase (I) and quadrature (Q) signal component (e.g., amplitude and phase or vectors). For GPS, the carrier signal L1 is modulated by the coarse tracking code (C / A) and the encrypted exact code P (Y), while the signal L2 is modulated by the encrypted code P (Y). In one embodiment, the decoder may include a code generator connected to the input of the delay module, where the output of the delay module is connected to a correlator for measuring the correlation between the reference pseudo-random noise code, which can be delayed by known increments by the delay module, and the pseudo-random noise code received from the high-frequency stage 302 receivers. Decoder 320 may also facilitate decoding of navigation information that modulates a carrier signal, such as ephemeris data.

Устройство 304 измерения фазы содержит любое устройство, интегральную схему, электронный модуль или процессор данных для измерения фазы несущего сигнала. В одной конфигурации устройство 304 измерения фазы содержит генератор сигнала, модуль фазовой задержки, подключенный к первому коррелятору и второму коррелятору. Устройство измерения фазы измеряет или оценивает наблюдаемую фазу одного или более несущих сигналов, обеспечиваемых высокочастотным каскадом 302 приемника. Измеренную фазу можно выразить целым числом длин волны несущего сигнала, дробным числом длин волны несущего сигнала и/или градусами несущего сигнала.The phase measuring device 304 comprises any device, integrated circuit, electronic module or data processor for measuring the phase of the carrier signal. In one configuration, the phase measuring device 304 comprises a signal generator, a phase delay module connected to the first correlator and the second correlator. The phase measuring device measures or evaluates the observed phase of one or more carrier signals provided by the high frequency receiver stage 302. The measured phase can be expressed as an integer number of wavelengths of the carrier signal, a fractional number of wavelengths of the carrier signal and / or degrees of the carrier signal.

Устройство 304 измерения фазы может определять одно или более из следующих: (1) первой измеренной фазовой компоненты, выражаемой дробным числом длин волны первого несущего сигнала, второго несущего сигнала или обоих, и (2) второй измеренной фазовой компоненты, выражаемой целым числом длин волны первого несущего сигнала, второго несущего сигнала или обоих. Последнюю, вторую измеренную фазовую компоненту можно определять с помощью счетчика (например, счетчика переходов через нуль), который отсчитывает переходы принятого, реконструированного или обработанного несущего сигнала, который пересекается с осью X в начале отсчета величины (например, 0 напряжение) во временной области, где X представляет время и ось Y представляет величину несущего сигнала. Однако устройство 304 измерения фазы опирается на дополнительную обработку в системе 308 обработки данных приемника для определения или разрешения неопределенности, выражающейся целым числом периодов, которая может приводить к ошибке или отклонению второй измеренной фазовой компоненты на целое число длин волны (например, для оценивания расстояния или дальности между соответствующим спутником и приемником определения местоположения). Устройство 304 измерения фазы определяет и передает данные измерений фазы несущей на систему 308 электронной обработки приемника.The phase measuring device 304 may determine one or more of the following: (1) a first measured phase component expressed as a fractional number of wavelengths of a first carrier signal, a second carrier signal or both, and (2) a second measured phase component expressed as an integer number of wavelengths of a first a carrier signal, a second carrier signal, or both. The last, second measured phase component can be determined using a counter (for example, a zero-crossing counter), which counts the transitions of a received, reconstructed, or processed carrier signal that intersects with the X axis at the origin of the value (for example, 0 voltage) in the time domain, where X represents time and the Y axis represents the magnitude of the carrier signal. However, the phase measuring device 304 relies on additional processing in the receiver data processing system 308 to determine or resolve an uncertainty expressed as an integer number of periods that can lead to an error or deviation of the second measured phase component by an integer number of wavelengths (for example, to estimate distance or range between the respective satellite and location receiver). The phase measuring device 304 determines and transmits the carrier phase measurement data to the receiver electronic processing system 308.

Кинематическая машина 314 реального времени, предсказательный фильтр 316 и модуль 318 оценивания положения могут осуществлять связь друг с другом. Кинематическая машина 314 реального времени, предсказательный фильтр 316 и модуль 318 оценивания положения могут осуществлять связь друг с другом по логическим каналам данных, физическим каналам данных или каналам обоих типов. Логический канал данных означает виртуальный канал данных или передачу данных между программными модулями или, например, между одной или более программами, реализованными программными средствами. Физический канал данных означает линию связи или одну или более шин 324 данных приемника, которые поддерживают, например, передачу данных, сигналов логических уровней, электрических сигналов или электромагнитных сигналов.The real-time kinematic machine 314, the predictive filter 316, and the position estimator 318 can communicate with each other. The real-time kinematic machine 314, the predictive filter 316, and the position estimation module 318 can communicate with each other over logical data channels, physical data channels, or both types of channels. Logical data channel means a virtual data channel or data transfer between program modules or, for example, between one or more programs implemented by software. Physical data channel means a communication line or one or more receiver data buses 324 that support, for example, the transmission of data, logic level signals, electrical signals or electromagnetic signals.

В одном варианте осуществления кинематическая машина 314 реального времени содержит поисковую машину или другие программные инструкции для поиска или определения наборов решений целочисленной неопределенности для фазы одного или более несущих сигналов, принятых от множественных спутников. Кинематическая машина 314 может искать данные фазы несущей, обеспечиваемые, например, устройством 304 измерения фазы. Наборы решений целочисленной неопределенности относятся к фазовым неопределенностям, выражающимся целым числом периодов, в принятой фазе несущей принятых несущих сигналов (например, сигнала L1 на частоте 1.57542 ГГц, сигнала L2 на частоте 1.22760 ГГц для GPS или аналогичных сигналов), передаваемых, например, одним или более спутниками. Кинематическая машина 314 или ее поисковая машина может использовать методы наименьших квадратов или калмановой фильтрации для сужения пространства поиска или достижения одного или более наборов решений неопределенности для фазовых неопределенностей, выражающихся целым числом периодов, несущих сигналов, передаваемых со спутников.In one embodiment, the real-time kinematic engine 314 comprises a search engine or other program instructions for searching or determining sets of integer uncertainty solutions for the phase of one or more carrier signals received from multiple satellites. The kinematic machine 314 may search for carrier phase data provided, for example, by a phase measuring device 304. Sets of integer uncertainty solutions relate to phase uncertainties, expressed as an integer number of periods, in the received carrier phase of the received carrier signals (e.g., L1 signal at a frequency of 1.57542 GHz, L2 signal at a frequency of 1.22760 GHz for GPS or similar signals) transmitted, for example, by one or more companions. Kinematic engine 314 or its search engine may use least squares or Kalman filtering techniques to narrow down the search space or achieve one or more sets of uncertainty solutions for phase uncertainties expressed as an integer number of periods carrying signals transmitted from satellites.

В одной конфигурации предсказательный фильтр 316 (например, фильтр Калмана) облегчает поиск поисковой машине для более эффективного, быстрого или точного достижения наборов решений неопределенности для фазовых неопределенностей, выражающихся целым числом периодов, несущих сигналов, передаваемых со спутников. В альтернативном варианте осуществления альтернативные непоисковые методы (например, обработку широкополосных комбинаций фаз несущих и данных) можно использовать для разрешения наборов решений целочисленной неопределенности фазы несущей.In one configuration, a predictive filter 316 (e.g., a Kalman filter) facilitates search engine search to more efficiently, quickly, or accurately achieve sets of uncertainty solutions for phase uncertainties expressed as an integer number of periods carrying signals transmitted from satellites. In an alternative embodiment, alternative non-search methods (e.g., processing wideband combinations of carrier phase and data) can be used to resolve sets of solutions of integer carrier phase uncertainty.

Модуль 318 оценивания содержит процессор 310 данных приемника или другое устройство обработки данных для оценивания позиции, скорости, положения или любых из вышеперечисленных атрибутов объекта или транспортного средства, связанного с приемником 42 определения местоположения. Модуль 318 оценивания подключен к или осуществляет связь с кинематической машиной 314 реального времени и процессором 310 данных приемника. Определив набор решений целочисленной неопределенности, модуль 318 оценивания положения или приемник 42 определения местоположения может использовать данные измерений фазы несущей для обеспечения точной оценки расстояния или дальности между каждым спутником и приемником определения местоположения на основании известной скорости распространения (т.е. скорости света). В свою очередь, дальности между тремя или более спутниками и приемником определения местоположения можно использовать для оценивания позиции, скорости или положения приемника 42.The evaluation module 318 includes a receiver data processor 310 or other data processing device for evaluating a position, speed, position, or any of the above attributes of an object or vehicle associated with a location receiver 42. The evaluation module 318 is connected to or communicates with the real-time kinematic machine 314 and the receiver data processor 310. Having determined the set of integer uncertainty solutions, the position estimation module 318 or the positioning receiver 42 may use carrier phase measurement data to provide an accurate estimate of the distance or distance between each satellite and the positioning receiver based on a known propagation speed (i.e., the speed of light). In turn, the distances between three or more satellites and the positioning receiver can be used to estimate the position, speed, or position of the receiver 42.

Предсказательный фильтр 316 содержит фильтр снижения погрешности, фильтр Калмана или его разновидность для снижения или уменьшения погрешностей, например погрешности измерения. Фильтр Калмана может содержать устройство или схему предсказательной фильтрации, которое использует суммирование сигналов, задержку и обратную связь для обработки данных и компенсации эффектов шума и неопределенности в измеренных данных или в чем-то другом. Переустановка или переинициализация может означать то же самое, что и переинициализация состояний фильтра снижения погрешности или фильтра Калмана.The predictive filter 316 comprises an error reduction filter, a Kalman filter or a variation thereof for reducing or decreasing errors, for example, measurement errors. The Kalman filter may include a predictive filtering device or circuit that uses signal summation, delay, and feedback to process the data and compensate for noise and uncertainty effects in the measured data or in something else. Reinstallation or reinitialization may mean the same as reinitialization of the states of the error reduction filter or Kalman filter.

Модуль 318 оценивания положения содержит электронный модуль, программный модуль или оба модуля для оценивания положения объекта или транспортного средства, связанного с приемником определения местоположения. Модуль оценивания положения может использовать один или более из следующих источников данных для определения оцененного положения или положения антенны приемника определения местоположения или связанного с ним объекта или транспортного средства: декодированного псевдослучайного шумового кода, данных измерений фазы несущей, зашифрованного точного кода (например, кода P(Y)), кода грубого сопровождения, навигационной информации и данных неопределенности фазы, выражающейся целым числом периодов, и данные фазы несущей опорной станции, где данные фазы несущей опорной станции могут интегрироваться в данные неопределенности фазы, выражающейся целым числом периодов.The position estimation module 318 comprises an electronic module, a software module, or both modules for estimating the position of an object or vehicle associated with a location receiver. The position estimation module may use one or more of the following data sources to determine the estimated position or position of the antenna of the positioning receiver or an associated object or vehicle: a decoded pseudo-random noise code, carrier phase measurement data, an encrypted exact code (e.g., P ( Y)), a rough tracking code, navigation information and phase uncertainty data, expressed as an integer number of periods, and phase data of the carrier reference station, where phase data of the carrier reference station can be integrated into phase uncertainty data expressed as an integer number of periods.

Предсказательный фильтр 316 может содержать фильтр уменьшения ошибок, который принимает входные данные от кинематической машины 314 реального времени, где входные данные содержат данные решения неопределенности (например, набор решений целочисленной неопределенности) для соответствующих данных измерений фазы несущей. В одном варианте осуществления опорный приемник 51, показанный на фиг. 1 и фиг. 2, может содержать, по существу, те же элементы, что и мобильный приемник 42 определения местоположения, показанный на фиг. 3, за исключением того, что опорный приемник 51 не подключен к устройству (41 или 141) передачи коррекции.The predictive filter 316 may include an error reduction filter that receives input from the real-time kinematic machine 314, where the input contains uncertainty decision data (eg, a set of integer uncertainty solutions) for the respective carrier phase measurement data. In one embodiment, the reference receiver 51 shown in FIG. 1 and FIG. 2 may comprise substantially the same elements as the mobile location receiver 42 shown in FIG. 3, except that the reference receiver 51 is not connected to the correction transmission device (41 or 141).

На Фиг. 4 показан первый пример блок-схемы операций способа для определения данных 44 коррекции часов. Способ, представленный на фиг. 4, начинается с этапа S400.In FIG. 4 shows a first example flowchart of a method for determining clock correction data 44. The method shown in FIG. 4 begins with step S400.

На этапе S400 модуль 24 сбора данных или центральная электронная система 16 обработки данных собирает измерения псевдодальностного кода, измерения фазы несущей и широковещательные погрешности часов, принятые сетью 15 приемников опорных станций (например, 10, 12 и 14). Например, сеть 15 приемников опорных станций содержит стационарные опорные приемники 51, расположенные в соответствующих известных местоположениях или с известными географическими координатами, где опорные приемники 51 принимают сигналы на множественных частотах (например, множественных несущих частотах), передаваемых одной или более орбитальными группировками навигационных спутников. Одна или более орбитальных группировок может содержать орбитальную группировку GPS, орбитальную группировку ГЛОНАСС или другую орбитальную группировку навигационных спутников. Для орбитальной группировки спутников GPS множественные частоты могут содержать, например, несущую частоту L1 и несущую частоту L2. Для орбитальной группировки спутников ГЛОНАСС множественные несущие частоты назначаются разным спутникам.In step S400, the data collection module 24 or the central electronic data processing system 16 collects pseudo-range code measurements, carrier phase measurements and broadcast clock errors received by the network 15 of reference station receivers (e.g., 10, 12 and 14). For example, the reference station receiver network 15 comprises stationary reference receivers 51 located at respective known locations or with known geographical coordinates, where the reference receivers 51 receive signals at multiple frequencies (e.g., multiple carrier frequencies) transmitted by one or more orbital constellations of navigation satellites. One or more orbital constellations may comprise a GPS orbital constellation, a GLONASS orbital constellation, or another orbital constellation of navigation satellites. For the orbital constellation of GPS satellites, multiple frequencies may comprise, for example, a carrier frequency L1 and a carrier frequency L2. For the orbital constellation of GLONASS satellites, multiple carrier frequencies are assigned to different satellites.

В опорном приемнике 51 устройство измерения фазы или система 53 обработки данных приемника измеряет фазы несущих соответствующих несущих сигналов, принятых опорным приемником 51. Измерения фазы несущей могут включать в себя, например, данные измерений фазы несущей GPS и данные измерений фазы несущей ГЛОНАСС. Декодер в опорном приемнике 51 может декодировать передаваемые эфемеридные данные, широковещательные погрешности спутниковых часов и другие навигационные данные, которые передаются на или которые модулирует по меньшей мере один из несущих сигналов одного или более спутниковых сигналов. В одной конфигурации измерения фазы несущей, измерения псевдодальностного кода и данные навигационного сообщения передаются из сети 15 приемников в центральную систему 16 обработки данных по одной или более линиям 13 связи.At the reference receiver 51, a phase measuring device or receiver data processing system 53 measures the carrier phases of the respective carrier signals received by the reference receiver 51. The carrier phase measurements may include, for example, GPS carrier phase measurement data and GLONASS carrier phase measurement data. The decoder in the reference receiver 51 may decode the transmitted ephemeris data, broadcast errors of the satellite clock and other navigation data that are transmitted to or which modulates at least one of the carrier signals of one or more satellite signals. In one configuration, carrier phase measurements, pseudo-range code measurements, and navigation message data are transmitted from the receiver network 15 to the central data processing system 16 via one or more communication lines 13.

Каждый спутник обычно рассылает эфемеридные данные и данные погрешности спутниковых часов (например, дифференциальные данные часов в отношении системного времени GPS или системного времени ГЛОНАСС для конкретного спутника). Широковещательные данные часов представляют собой набор подобранных коэффициентов многочлена второго порядка, используемых приемником для коррекции измерений псевдодальности и фазы несущей приемника определения местоположения (например, опорного приемника 51). Каждый навигационный спутник передает эфемеридные данные своей собственной орбиты и показания спутниковых часов. Точность широковещательных погрешностей спутниковых часов обычно составляет, например, порядка 2-3 метров относительно времени GPS.Each satellite typically sends ephemeris data and satellite clock error data (for example, differential clock data for GPS system time or GLONASS system time for a particular satellite). Clock broadcast data is a set of matched second-order polynomial coefficients used by the receiver to correct measurements of the pseudorange and carrier phase of the positioning receiver (for example, reference receiver 51). Each navigation satellite transmits ephemeris data of its own orbit and satellite clock readings. The accuracy of broadcast errors of a satellite clock is usually, for example, of the order of 2-3 meters relative to GPS time.

На этапе S402 в каждый интервал времени (например, эпоху), модуль 26 оценивания параметров или центральная электронная система 16 обработки данных оценивает вычисленные данные погрешности спутниковых часов для каждого спутника на основании одного или более из следующих собранных данных: измерений псевдодальностного кода сети 15 приемников для каждого спутника, измерений фазы несущей сети 15 приемников для каждого спутника, соответствующих известных местоположений стационарных опорных приемников 51 в сети 15 приемников и широковещательных погрешностей спутниковых часов.In step S402, at each time interval (eg, an epoch), the parameter estimator 26 or the central electronic data processing system 16 estimates the calculated satellite clock error data for each satellite based on one or more of the following collected data: measurements of the pseudo-range network code of 15 receivers for each satellite, phase measurements of the carrier network of 15 receivers for each satellite, the corresponding known locations of the stationary reference receivers 51 in the network of 15 receivers and broadcast satellite clock errors.

Этап S402 может осуществляться в соответствии с различными методами, которые можно применять попеременно или совокупно. В соответствии с первым методом в каждый интервал времени (например, эпоху) модуль 26 оценивания параметров или центральная электронная система 16 обработки данных оценивает данные погрешности спутниковых часов для каждого спутника, который активен или правильно функционирует в одной или более орбитальных группировках (например, GPS, ГЛОНАСС или обеих), на основании измерений псевдодальностного кода, измерений фазы несущей, соответствующих известных местоположений стационарных приемников и широковещательных погрешностей спутниковых часов или данных навигационного сообщения (например, которое включает в себя широковещательные погрешности спутниковых часов).Step S402 may be carried out in accordance with various methods that can be applied alternately or collectively. According to the first method, at each time interval (for example, an epoch), the parameter estimation module 26 or the central electronic data processing system 16 estimates the satellite clock error data for each satellite that is active or correctly functioning in one or more orbital constellations (for example, GPS, GLONASS or both), based on measurements of the pseudo-range code, measurements of the carrier phase, the corresponding known locations of the stationary receivers and broadcast errors of satellite parts s navigation message or data (e.g., which includes the broadcast satellite clock error).

В соответствии со вторым методом, если спутник обеспечивает искаженные или ненадежные спутниковые сигналы или искаженные или ненадежные данные в течение определенного периода времени, модуль 26 оценивания параметров или центральная система 16 обработки данных может приостанавливать обработку данных погрешности спутниковых часов для дефектного или подозрительного спутника в течение периода времени, пока сигнал, принятый от спутника, не будет иметь достаточное качество сигнала или уровень надежности принятых данных.According to the second method, if a satellite provides distorted or unreliable satellite signals or distorted or unreliable data for a certain period of time, the parameter estimator 26 or central data processing system 16 may suspend processing of satellite clock error data for a defective or suspicious satellite for a period time until the signal received from the satellite, will not have sufficient signal quality or level of reliability of the received data.

В соответствии с третьим методом модуль 26 оценивания параметров или центральная электронная система 16 обработки данных использует одинарную разностную процедуру или другую процедуру для определения вычисленных данных погрешности спутниковых часов для каждого соответствующего спутника в одной или более орбитальных группировках (например, орбитальных группировках GPS или ГЛОНАСС). Например, в одном варианте осуществления каждая возможная комбинация или перестановка пары разных приемников и одного спутника, которая доступна (например, принята с адекватной интенсивностью сигнала или качеством сигнала на любой паре опорных приемников 51) используется для оценивания погрешности или смещения часов (например, вычисленная погрешность спутниковых часов) для каждого спутника в конкретной орбитальной группировке в соответствии с повторным применением одинарной разности между измерениями фазы несущей опорных приемников 51. Вычисленные данные погрешности спутниковых часов можно выразить как дифференциальное время или смещение относительно системного времени GPS или системного времени ГЛОНАСС.According to the third method, the parameter estimation module 26 or the central electronic data processing system 16 uses a single difference procedure or another procedure to determine the calculated satellite clock error data for each corresponding satellite in one or more orbital constellations (for example, GPS or GLONASS orbital constellations). For example, in one embodiment, every possible combination or permutation of a pair of different receivers and one satellite that is available (for example, received with adequate signal strength or signal quality on any pair of reference receivers 51) is used to estimate the error or offset of the clock (for example, the calculated error satellite clock) for each satellite in a particular orbital constellation in accordance with the repeated use of the single difference between the measurements of the phase of the carrier of the reference receivers 51. The calculated satellite clock error data can be expressed as the differential time or offset relative to the GPS system time or GLONASS system time.

В соответствии с четвертым методом модуль 28 разности хода часов или центральная электронная система 16 обработки данных использует двойную разностную процедуру или другую процедуру для определения вычисленных данных погрешности спутниковых часов. Например, двойная разностная процедура означает разность между измерениями фазы несущей от двух опорных приемников 51 (например, в известных фиксированных местоположениях или географических координатах), которые, по существу, одновременно принимают несущие сигналы от одной и той же пары двух спутников для определения вычисленных данных погрешности спутниковых часов со сниженной погрешностью или смещением часов. Например, в одном варианте осуществления каждая возможная комбинация или перестановка пары разных приемников и пары спутников, которая доступна (например, принята с адекватной интенсивностью сигнала или качеством сигнала на любой паре опорных приемников 51), используется для оценивания погрешности или смещения часов для каждого спутника в конкретной орбитальной группировке в соответствии с повторным применением двойной разности между измерениями фазы несущей опорных приемников 51. На практике двойную разность можно определять взятием второй разности двух определений одинарной разности. Вычисленные данные погрешности спутниковых часов можно выразить как дифференциальное время или смещение относительно системного времени GPS или системного времени ГЛОНАСС.According to the fourth method, the clock difference difference module 28 or the central electronic data processing system 16 uses a double difference procedure or another procedure to determine the calculated satellite clock error data. For example, a double difference procedure means the difference between the measurements of the carrier phase from two reference receivers 51 (for example, at known fixed locations or geographical coordinates), which essentially simultaneously receive carrier signals from the same pair of two satellites to determine the calculated error data satellite clock with reduced error or clock offset. For example, in one embodiment, every possible combination or permutation of a pair of different receivers and a pair of satellites that is available (for example, received with adequate signal strength or signal quality on any pair of reference receivers 51) is used to estimate the error or clock offset for each satellite in specific orbital grouping in accordance with the repeated use of the double difference between the measurements of the phase of the carrier of the reference receivers 51. In practice, the double difference can be determined by taking the second difference of the two definitions of a single difference. The calculated satellite clock error data can be expressed as the differential time or the offset relative to the GPS system time or GLONASS system time.

На этапе S406 модуль 28 разности хода часов или центральная электронная система 16 обработки данных формирует или определяет разности погрешностей часов (например, дифференциальные данные или дифференциальные данные погрешности часов) между соответствующими парами вычисленных данных погрешности спутниковых часов и соответствующих широковещательных данных часов для каждого спутника. Например, вычисленные данные погрешности спутниковых часов представляют собой данные спутниковых часов, которые согласуются с известным фиксированным местоположением опорного приемника 51 на конкретной опорной станции (например, 10, 12 или 14), и измерения фазы несущей конкретной опорной станции (например, 10, 12 или 14) для определенного спутника.In step S406, the clock difference module 28 or the central electronic data processing system 16 generates or determines the clock error differences (for example, differential data or differential clock error data) between the respective pairs of calculated satellite clock error data and the corresponding broadcast clock data for each satellite. For example, the calculated satellite clock error data is satellite clock data that is consistent with a known fixed location of the reference receiver 51 at a particular reference station (e.g., 10, 12 or 14), and carrier phase measurements of a specific reference station (e.g., 10, 12 or 14) for a specific satellite.

Широковещательные данные часов обеспечиваются посредством или выводятся из точных часов (например, рубидиевых, цезиевых или атомных часов), установленных на каждом спутнике. В одном варианте осуществления широковещательные данные часов содержат дифференциальные данные часов или данные смещения часов относительно системных часов орбитальной группировки. В другом варианте осуществления широковещательные данные часов представляют передаваемые данные спутниковых часов (и соответствующие эфемеридные данные).The broadcast data of the clock is provided by or inferred from the exact clock (for example, a rubidium, cesium or atomic clock) installed on each satellite. In one embodiment, the broadcast clock data comprises differential clock data or clock offset data relative to the system clock of the orbital grouping. In another embodiment, the broadcast clock data represents the transmitted satellite clock data (and corresponding ephemeris data).

Этап S406 может выполняться в соответствии с различными методами, которые можно применять по отдельности или совокупно.Step S406 may be performed in accordance with various methods that can be applied individually or in combination.

В соответствии с первым методом модуль 28 разности хода часов, центральная электронная система 16 обработки данных или главный предсказательный фильтр 27 (например, фильтр Калмана) в системе 16 обработки данных использует одно или более из следующих для нахождения разности погрешностей часов на поспутниковой основе для одной или более орбитальных группировок и для каждой последующей эпохи: (1) соответствующих вычисленных данных погрешности спутниковых часов для одного или более спутников в общей орбитальной группировке, (2) соответствующих широковещательных данных погрешности спутниковых часов для одного или более спутников в общей орбитальной группировке и (3) соответствующих широковещательных данных погрешности спутниковых часов для общей орбитальной группировки, отрегулированных или скорректированных на основании сопутствующих эфемеридных данных для конкретного спутника. Общая орбитальная группировка означает ту же самую орбитальную группировку спутников, которая может содержать, например, орбитальную группировку GPS или орбитальную группировку ГЛОНАСС.According to the first method, the clock difference module 28, the central electronic data processing system 16, or the main predictive filter 27 (for example, the Kalman filter) in the data processing system 16 uses one or more of the following to find the difference of the clock errors on a satellite basis for one or more orbital constellations and for each subsequent era: (1) the corresponding calculated satellite clock error data for one or more satellites in a common orbital constellation, (2) the corresponding broadcast satellite clock error data for one or more satellites in a common orbital constellation; and (3) corresponding broadcast satellite clock error data for a common orbital constellation, adjusted or adjusted based on accompanying ephemeris data for a particular satellite. A common orbital constellation means the same orbital constellation of satellites, which may contain, for example, the GPS orbital constellation or the GLONASS orbital constellation.

В соответствии со вторым методом модуль 28 разности хода часов или система 16 обработки данных определяет разности или данные погрешности между вычисленными данными погрешности спутниковых часов и широковещательными данными погрешности часов для каждого спутника в каждой орбитальной группировке на поспутниковой основе или, иначе, ограничивается конкретными поднаборами спутников в каждой орбитальной группировке. Разности или данные погрешности могут храниться в одном или более массивах или матрицах в устройстве 22 хранения данных, где каждый массив соответствует конкретной орбитальной группировке.According to the second method, the clock difference module 28 or the data processing system 16 determines the differences or error data between the calculated satellite clock error data and the broadcast clock error data for each satellite in each satellite constellation, or, otherwise, is limited to specific subsets of satellites in to each orbital constellation. Differences or error data can be stored in one or more arrays or matrices in the data storage device 22, where each array corresponds to a specific orbital grouping.

На этапе S408 модуль 30 выбора опорного спутника или электронная система 16 обработки данных выбирает один из спутников в каждой орбитальной группировке в качестве спутника эталонных часов для этой орбитальной группировки, где спутник эталонных часов имеет срединное значение разностей погрешностей часов (например, из этапа S406) для этой орбитальной группировки. В первом примере для осуществления этапа S408 модуль 30 выбора опорного спутника или электронная система 16 обработки данных выбирает один из спутников в орбитальной группировке GPS в качестве спутника эталонных часов для орбитальной группировки GPS, где спутник эталонных часов имеет срединное значение дифференциальных данных или данных погрешности часов для орбитальной группировки GPS. Во втором примере для осуществления этапа S408 модуль 30 выбора опорного спутника или электронная система 16 обработки данных выбирает один из спутников в орбитальной группировке ГЛОНАСС в качестве спутника эталонных часов для орбитальной группировки ГЛОНАСС, где спутник эталонных часов имеет срединное значение дифференциальных данных или данных погрешности часов для орбитальной группировки ГЛОНАСС.In step S408, the reference satellite selection module 30 or the electronic data processing system 16 selects one of the satellites in each orbital constellation as the reference clock satellite for this orbital constellation, where the reference clock satellite has a median value of the clock error differences (for example, from step S406) for this orbital constellation. In the first example, for step S408, the reference satellite selection module 30 or the electronic data processing system 16 selects one of the satellites in the GPS orbital constellation as the reference clock satellite for the GPS orbital constellation, where the reference clock satellite has a median value of the differential data or the clock error data for GPS orbital constellation. In the second example, for performing step S408, the reference satellite selection module 30 or the electronic data processing system 16 selects one of the satellites in the GLONASS orbital group as the reference clock satellite for the GLONASS orbital group, where the reference clock satellite has the average value of the differential data or the clock error data for GLONASS orbital grouping.

На этапе S410 модуль 32 коррекции часов или электронная система 16 обработки данных определяет или вычисляет коррекцию или данные коррекции в отношении широковещательных данных часов путем регулировки широковещательных данных погрешности часов каждого спутника в одной или более орбитальных группировках. Например, модуль 32 коррекции часов или система 16 обработки данных регулирует широковещательные данные погрешности часов каждого спутника путем суммирования функции погрешности часов спутника эталонных часов с широковещательной погрешностью часов для каждого спутника в одной или более орбитальных группировках, где значение коррекции для каждой эпохи или другого интервала времени (например, нескольких соседних эпох) ограничивается на основании предела параметра управления.In step S410, the clock correction module 32 or the electronic data processing system 16 determines or calculates the correction or correction data regarding the clock broadcast data by adjusting the broadcast clock error data of each satellite in one or more orbital constellations. For example, the clock correction module 32 or the data processing system 16 adjusts the broadcast clock error data of each satellite by summing the satellite clock error function of the reference clock with the broadcast clock error for each satellite in one or more orbital groups, where the correction value for each era or other time interval (e.g., several neighboring eras) is limited based on the limit of the control parameter.

Этап S410 может выполняться в соответствии с различными процедурами, которые можно применять по отдельности или совокупно.Step S410 may be performed in accordance with various procedures that may be applied individually or in combination.

Согласно первой процедуре, предел параметра управления пропорционален погрешности часов спутника эталонных часов. Согласно второй процедуре, предел параметра управления меньше или приблизительно равен погрешности часов спутника эталонных часов. Согласно третьей процедуре, предел параметра управления содержит фиксированный параметр, выраженный в единицах расстояния, после того как главный предсказательный фильтр 27 (например, фильтр Калмана) сходится к решению для коррекции широковещательной погрешности спутниковых часов.According to the first procedure, the control parameter limit is proportional to the satellite clock error of the reference clock. According to the second procedure, the control parameter limit is less than or approximately equal to the satellite clock error of the reference clock. According to the third procedure, the control parameter limit contains a fixed parameter, expressed in units of distance, after the main predictive filter 27 (for example, Kalman filter) converges to a solution for correcting the broadcast error of the satellite clock.

Согласно четвертой процедуре, для каждого соответствующего навигационного спутника в первой орбитальной группировке в одной или более орбитальных группировках вычисленная коррекция ограничивается в каждую эпоху первой погрешностью часов спутника эталонных часов первой орбитальной группировки и для каждого соответствующего навигационного спутника во второй орбитальной группировке в одной или более орбитальных группировках вычисленная коррекция ограничивается в каждую эпоху второй погрешностью часов спутника эталонных часов второй орбитальной группировки, где первая погрешность часов не зависит от второй погрешности часов. Например, первая орбитальная группировка может содержать орбитальную группировку Глобальной системы позиционирования и вторая орбитальная группировка может содержать орбитальную группировку ГЛОНАСС.According to the fourth procedure, for each corresponding navigation satellite in the first orbital group in one or more orbital groups, the calculated correction is limited in each era to the first satellite clock error of the reference clock of the first orbital group and for each corresponding navigation satellite in the second orbital group in one or more orbital groups the calculated correction is limited in each era by the second error of the satellite clock of the WTO reference clock swarm of orbital grouping, where the first error of the clock does not depend on the second error of the clock. For example, the first orbital grouping may contain the orbital grouping of the Global Positioning System and the second orbital grouping may contain the GLONASS orbital grouping.

Согласно пятой процедуре, после схождения решения для коррекции широковещательной погрешности часов, вычисленная коррекция ограничивается в каждую эпоху таким образом, чтобы она не превышала пороговое значение. Согласно шестой процедуре, пороговое значение составляет приблизительно один миллиметр в единицах расстояния, или приблизительно .00333 наносекунды в эквивалентных единицах времени, где коэффициент преобразования между единицами расстояния и единицами времени равен скорости света (например, 3x108 метров в секунду). Согласно седьмой процедуре, погрешность часов спутника эталонных часов применяется в качестве дополнительного ограничения к главному предсказательному фильтру 27 (например, фильтру Калмана).According to the fifth procedure, after the convergence of the solution for correcting the broadcast error of the clock, the calculated correction is limited in each era so that it does not exceed the threshold value. According to the sixth procedure, the threshold value is approximately one millimeter in distance units, or approximately .00333 nanoseconds in equivalent time units, where the conversion coefficient between distance units and time units is equal to the speed of light (for example, 3x10 8 meters per second). According to the seventh procedure, the satellite clock error of the reference clock is applied as an additional restriction to the main predictive filter 27 (for example, Kalman filter).

Согласно восьмой процедуре, модуль 32 коррекции часов или электронная система 16 обработки данных определяет или вычисляет данные коррекции в отношении широковещательных данных погрешности часов, ограничивая коррекцию погрешности часов в отношении широковещательной погрешности часов максимальной величиной коррекции часов для каждой эпохи или другого интервала времени (например, множественных соседних эпох), которая меньше или равна одному или более из следующих: (a) соответствующего максимального порога (например, приблизительно равного или меньшего, чем 1 миллиметр для каждой эпохи или другого интервала времени, или приблизительно равный или меньший, чем.00333 наносекунды), (b) среднеквадратической погрешности (RMS) в оценке дальности или (c) соответствующего максимального порога, выраженного в единицах расстояния или эквивалентных единицах времени, где скорость света является коэффициентом преобразования. Например, изменение за единицу времени в данных коррекции погрешности часов можно ограничивать на основании данных навигационного сообщения (например, эфемеридных данных и широковещательных данных погрешности часов), в результате чего данные коррекции погрешности часов или временные данные коррекции приемника 42 определения местоположения изменяются в меньшей степени, чем максимальное перемещение за единицу времени, что в противном случае приводило бы к нежелательным нарушениям непрерывности, расхождениям или неточностям в соответствующих оценках положения, определенных мобильным приемником 42 определения местоположения конечного пользователя.According to the eighth procedure, the clock correction module 32 or the electronic data processing system 16 determines or calculates the correction data regarding the broadcast clock error data by limiting the clock error correction regarding the broadcast clock error to the maximum amount of clock correction for each era or other time interval (e.g., multiple neighboring eras), which is less than or equal to one or more of the following: (a) the corresponding maximum threshold (for example, approximately equal to or less than 1 millimeter for each era or other time interval, or approximately equal to or less than .00333 nanoseconds), (b) standard error (RMS) in the range estimate, or (c) the corresponding maximum threshold, expressed in units of distance or equivalent units of time, where the speed of light is the conversion factor. For example, the change per unit time in the clock error correction data can be limited based on the navigation message data (e.g., ephemeris data and the broadcast clock error data), as a result of which the clock error correction data or the temporary correction data of the positioning receiver 42 are changed less. than the maximum displacement per unit time, which otherwise would lead to undesirable violations of continuity, discrepancies or inaccuracies, respectively The associated position estimates determined by the end user’s location receiver 42.

Согласно девятой процедуре, модуль 32 коррекции часов или электронная система 16 обработки данных с регулярными или периодическими интервалами (например, эпохами) определяет следующие данные коррекции погрешности часов в отношении широковещательных данных погрешности часов, динамически регулируя в реальном времени изменение в данных погрешности часов за единицу времени, которое меньше или равно соответствующему максимальному порогу (например, меньше приблизительно 1 миллиметра для каждой эпохи или другого интервала времени или меньше приблизительно .00333 наносекунды для каждой эпохи или другого интервала времени).According to the ninth procedure, the clock correction module 32 or the electronic data processing system 16 at regular or periodic intervals (e.g., epochs) determines the following clock error correction data with respect to broadcast clock error data by dynamically adjusting in real time the change in the clock error data per unit time that is less than or equal to the corresponding maximum threshold (for example, less than about 1 millimeter for each era or other time interval or less approximately .00333 nanoseconds for each era or other time interval).

Согласно десятой процедуре, этап S410 может осуществляться путем задания предела параметра управления по изменению за единицу времени в данных коррекции погрешности часов на основании срединного значения разности между парами вычисленных данных погрешности спутниковых часов и широковещательными данными погрешности часов (или эфемеридными данными часов) в конкретной орбитальной группировке навигационных спутников. Например, этап S410 может осуществляться путем ограничения коррекций погрешности часов (или максимального сдвига коррекции), определенных центральной системой 16 обработки данных или модулем 32 коррекции часов для передачи на приемник 42 определения местоположения следующим образом:According to the tenth procedure, step S410 can be performed by setting the limit of the control parameter to change per unit time in the clock error correction data based on the average value of the difference between the pairs of calculated satellite clock error data and the broadcast clock error data (or ephemeris clock data) in a particular orbital group navigation satellites. For example, step S410 may be performed by limiting the clock error corrections (or the maximum correction shift) determined by the central data processing system 16 or the clock correction module 32 for transmission to the location receiver 42 as follows:

В уравнении 1 срединное значение разности хода часов GPS между вычисленными данными погрешности спутниковых часов из модуля 26 оценивания параметров и эфемеридными данными часов или широковещательными данными погрешности спутниковых часов, принятыми из сети 15 приемников, можно определить следующим образом:In Equation 1, the median value of the GPS clock difference between the calculated satellite clock error data from the parameter estimator 26 and the ephemeris clock data or the broadcast satellite clock error data received from the network of 15 receivers can be determined as follows:

d C l k G P S = M e d i a n ( c l o c k i ( h u b ) c l o c k i ( e p h ) ) ,   i = 1 : 32  for GPS      (1)

Figure 00000001
d C l k G P S = M e d i a n ( c l o c k i ( h u b ) - c l o c k i ( e p h ) ) , i = one : 32 for GPS (1)
Figure 00000001

где d C l k G P S

Figure 00000002
- срединное значение разности хода часов GPS для орбитальной группировки GPS, c l o c k i ( h u b )
Figure 00000003
- вычисленные данные погрешности часов для i-го спутника, c l o c k i ( e p h )
Figure 00000004
- эфемеридные данные часов или широковещательные данные погрешности часов для i-го спутника и i - идентификатор спутника для каждого из 32 спутников GPS.Where d C l k G P S
Figure 00000002
- the median value of the difference in the progress of the GPS clock for the GPS orbital constellation, c l o c k i ( h u b )
Figure 00000003
- calculated clock error data for the i-th satellite, c l o c k i ( e p h )
Figure 00000004
- ephemeris clock data or broadcast clock error data for the i-th satellite and i - satellite identifier for each of the 32 GPS satellites.

В одном варианте осуществления вычисленные данные погрешности спутниковых часов и эфемеридные данные часов или широковещательные данные погрешности спутниковых часов приводятся к эквивалентным единицам и к одной и той же или, по существу, одной и той же эпохе до вычисления вышеупомянутой срединной разности хода часов GPS для орбитальной группировки GPS. Как описано далее в уравнениях 3 и 4, вышеприведенное определение срединной разности хода часов GPS может использоваться системой 16 обработки данных или ее предсказательным фильтром (например, фильтром Калмана) для определения пределов в отношении данных коррекции погрешности часов (например, коррекций погрешности часов), или максимального изменения в данных коррекции погрешности часов за единицу времени, или ее применения в мобильном приемнике 42 определения местоположения.In one embodiment, the computed satellite clock error data and the ephemeris clock data or broadcast satellite clock error data are converted to equivalent units and to the same or essentially the same era before calculating the aforementioned median GPS clock difference for orbital grouping GPS As described further in Equations 3 and 4, the above definition of the average GPS clock difference can be used by the data processing system 16 or its predictive filter (e.g., Kalman filter) to determine the limits for the clock error correction data (e.g., clock error corrections), or the maximum change in the correction error of the clock per unit time, or its application in the mobile receiver 42 positioning.

В уравнении 2 срединное значение разности хода часов ГЛОНАСС между вычисленными данными погрешности спутниковых часов из модуля 26 оценивания параметров и эфемеридными данными часов или широковещательными данными погрешности спутниковых часов, принятыми из сети 15 приемников, можно определить следующим образом:In equation 2, the average value of the GLONASS clock travel difference between the calculated satellite clock error data from the parameter estimating module 26 and the ephemeris clock data or broadcast satellite clock error data received from the network of 15 receivers can be determined as follows:

d C l k G L O N A S S = M e d i a n ( c l o c k j ( h u b ) c l o c k j ( e p h ) ) ,  j=1:24 for GLONASS    (2)

Figure 00000005
d C l k G L O N A S S = M e d i a n ( c l o c k j ( h u b ) - c l o c k j ( e p h ) ) , j = 1: 24 for GLONASS (2)
Figure 00000005

где d C l k G L O N A S S

Figure 00000006
- срединное значение разности хода часов ГЛОНАСС для орбитальной группировки ГЛОНАСС, c l o c k j ( h u b )
Figure 00000007
- вычисленные данные погрешности спутниковых часов для j-го спутника, c l o c k j ( e p h )
Figure 00000008
- эфемеридные данные часов или широковещательные данные погрешности спутниковых часов для j-го спутника и j - идентификатор спутника для каждого из 24 спутников ГЛОНАСС.Where d C l k G L O N A S S
Figure 00000006
- the median value of the difference in the movement of the GLONASS hours for the GLONASS orbital group, c l o c k j ( h u b )
Figure 00000007
- calculated satellite clock error data for the j-th satellite, c l o c k j ( e p h )
Figure 00000008
- ephemeris clock data or broadcast satellite clock error data for the j-th satellite and j - satellite identifier for each of the 24 GLONASS satellites.

В одном варианте осуществления вычисленные данные погрешности спутниковых часов и эфемеридные данные часов или широковещательные данные погрешности спутниковых часов приводятся к эквивалентным единицам и к одной и той же или, по существу, одной и той же эпохе до вычисления вышеупомянутой срединное значение разности хода часов ГЛОНАСС. Как описано далее в уравнениях 3 и 4, вышеприведенное определение срединного значения разности хода часов ГЛОНАСС может использоваться системой 16 обработки данных или ее главным предсказательным фильтром 27 (например, фильтром Калмана) для определения пределов на данных коррекции часов (например, коррекций погрешности часов), или максимального изменения в данных коррекции часов за единицу времени, или ее применения в мобильном приемнике 42 определения местоположения.In one embodiment, the computed satellite clock error data and the ephemeris clock data or broadcast satellite clock error data are converted to equivalent units and to the same or essentially the same era before calculating the aforementioned aforementioned average value of the GLONASS clock difference. As described below in equations 3 and 4, the above definition of the average value of the GLONASS clock difference can be used by the data processing system 16 or its main predictive filter 27 (e.g., Kalman filter) to determine the limits on the clock correction data (e.g., clock error corrections), or a maximum change in the watch correction data per unit of time, or its application in the mobile location receiver 42.

В одном варианте осуществления система 16 обработки данных, модуль 32 коррекции часов или предсказательный фильтр (например, фильтр Калмана) поддерживает или определяет, что коррекции погрешности часов являются плавными или непрерывными (например, насколько это возможно или практически осуществимо) во избежание любого возможного нарушения непрерывности коррекции или резкого изменения коррекций погрешности часов; следовательно, зависимую позицию оценок скорости на основании коррекций погрешности часов на мобильном приемнике 42 определения местоположения. Максимальное изменение показаний часов за единицу времени (например, для каждой эпохи или другого интервала времени) обновления ограничения (например, обновления до данных коррекции или обновления состояния предсказательного фильтра 27) в модуле 26 оценивания параметров, модуле 32 коррекции или предсказательном фильтре 27 (например, фильтре Калмана) в центральной системе 16 обработки данных должно ограничиваться согласно уравнению 3:In one embodiment, the data processing system 16, clock correction module 32, or predictive filter (e.g., Kalman filter) maintains or determines that clock error corrections are smooth or continuous (e.g., as far as possible or practical) to avoid any possible disruption to the continuity correction or a sharp change in the correction of the clock error; therefore, the dependent position of the speed estimates based on the clock error corrections on the mobile location receiver 42. The maximum change in the clock readings per unit of time (for example, for each era or other time interval) of updating the constraint (for example, updating to correction data or updating the status of the predictive filter 27) in the parameter estimating module 26, the correction module 32, or the predictive filter 27 (for example, Kalman filter) in the central data processing system 16 should be limited according to equation 3:

Figure 00000009
Figure 00000009

где dX - обновление состояния до оценки коррекции часов; H - матрица плана, содержащая коэффициенты чувствительности; P - дисперсионно-ковариационная матрица; dClk - погрешность часов спутника эталонных часов, Threshold - порог максимального изменения коррекции в перемещении в единицах расстояния (например, 1 мм) или в эквивалентных единицах времени; R - дисперсия применяемых данных коррекции.where dX - update status to evaluate the correction hours; H is a plan matrix containing sensitivity coefficients; P is the dispersion-covariance matrix; dClk is the satellite clock error of the reference clock, Threshold is the threshold of the maximum correction correction in movement in distance units (for example, 1 mm) or in equivalent time units; R is the variance of the applied correction data.

На основании уравнения 3 дисперсию R или адаптивную дисперсию широковещательного сигнала главных часов от спутника GPS и ГЛОНАСС можно вычислять в обратном порядке из главного предсказательного фильтра 27 (например, фильтра Калмана) или модуля 26 оценивания параметров, затем адаптивное ограничение (например, адаптивные данные коррекции для адаптивных главных часов или опорных спутниковых часов для орбитальной группировки GPS или орбитальной группировки ГЛОНАСС) можно применять к главному предсказательному фильтру 27 или модулю 26 оценивания параметров.Based on equation 3, the variance R or adaptive dispersion of the broadcast signal of the main clock from the GPS and GLONASS satellite can be calculated in the reverse order from the main predictive filter 27 (for example, Kalman filter) or parameter estimation module 26, then adaptive restriction (for example, adaptive correction data for adaptive main clock or satellite reference clock for GPS orbital constellation or GLONASS orbital constellation) can be applied to the main predictive filter 27 or estimation module 26 parameters.

Пороговый уровень TR дисперсии можно задать в соответствии со следующим уравнением 4:The threshold level T R of variance can be set in accordance with the following equation 4:

Figure 00000010
Figure 00000010

где TR - пороговый уровень дисперсии для R и где другие параметры определены выше.where T R is the threshold level of variance for R and where other parameters are defined above.

В одном примере, если вычисленная дисперсия R превышает пороговый уровень TR дисперсии, модуль 32 коррекции часов или главный предсказательный фильтр 27 использует вычисленную дисперсию R для ограничения или обновления состояния коррекции или данных коррекции часов (например, коррекций погрешности часов). В другом примере, если вычисленная дисперсия R меньше, чем пороговый уровень TR дисперсии, модуль 32 коррекции часов или предсказательный фильтр 27 использует пороговый уровень TR дисперсии для ограничения или обновления данных коррекции (например, коррекций погрешности часов).In one example, if the calculated variance R exceeds the variance threshold level T R , the clock correction unit 32 or the main predictive filter 27 uses the calculated variance R to limit or update the correction status or the clock correction data (e.g., clock error corrections). In another example, if the calculated variance R is less than the variance threshold level T R , the clock correction unit 32 or the prediction filter 27 uses the variance threshold level T R to limit or update correction data (e.g., clock error corrections).

В альтернативном варианте осуществления пороговый уровень TR дисперсии может содержать заранее заданный уровень дисперсии или постоянный параметр, задаваемый пользователем на основании эмпирических исследований рабочих характеристик главных часов или на основании исторической точности оценок положения мобильного приемника 42 определения местоположения. Например, пороговый уровень дисперсии может быть заранее установлен или заранее задан равным .01 м2.In an alternative embodiment, the dispersion threshold level T R may comprise a predetermined dispersion level or a constant parameter set by the user based on empirical studies of the performance of the main clock or based on the historical accuracy of the position estimates of the mobile positioning receiver 42. For example, the threshold level of dispersion may be pre-set or pre-set equal to .01 m 2 .

Срединное значение (например, срединное значение GPS или срединное значение ГЛОНАСС) разности погрешностей часов между модулем 26 оценивания параметров (например, модуль оценивания орбиты/часов концентратора) и широковещательной погрешностью часов (например, эфемеридных часов), принятой сетью 15 приемников, повышает надежность, поскольку некоторые спутники могут иметь аномальные, сильно отличающиеся или отклоняющиеся спутниковые часы, по меньшей мере, иногда. Если ограничение, вводимое в главный предсказательный фильтр 27 (например, фильтр Калмана) или модуль 26 оценивания параметров, является слишком строгим или сильным, это может приводить к значительному скачку данных коррекции в результирующих данных коррекции. Если ограничение, вводимое в главный предсказательный фильтр 27 (например, фильтр Калмана) или модуль 26 оценивания параметров, является слишком слабым, это может приводить к медленному дрейфу в результирующих данных коррекции и большой дисперсии для оценки часов вследствие ненаблюдаемости между спутниковыми часами и часами приемника (например, опорного приемника 51). Для решения вышеизложенных технических проблем в соответствии с одним вариантом осуществления предложены адаптивные широковещательные главные часы, в которых изменение в коррекции часов ограничивается в некоторых заранее определенных или заранее заданных диапазонах.The median value (for example, the median value of GPS or the median value of GLONASS) of the difference between the clock errors between the parameter estimating module 26 (for example, the orbit / clock estimator of the concentrator) and the broadcast clock error (for example, the ephemeris clock) received by the network of 15 receivers increases the reliability, since some satellites may have abnormal, very different or deviating satellite clocks, at least sometimes. If the restriction introduced in the main predictive filter 27 (for example, Kalman filter) or parameter estimator 26 is too strict or strong, this can lead to a significant jump in the correction data in the resulting correction data. If the restriction introduced in the main predictive filter 27 (e.g., Kalman filter) or the parameter estimator 26 is too weak, this can lead to a slow drift in the resulting correction data and a large dispersion for the clock estimate due to non-observability between the satellite clock and the receiver clock ( e.g. reference receiver 51). To solve the above technical problems, in accordance with one embodiment, adaptive broadcast main clocks are proposed in which the change in clock correction is limited in some predetermined or predetermined ranges.

На этапе S412 модуль 34 связи, интерфейс 36 связи или система 16 обработки данных распространяет или передает вычисленные данные 44 коррекции часов (например, коррекции погрешности часов) на мобильные приемники 42 определения местоположения (например, пользовательские приемники определения местоположения) через спутниковую, беспроводную или другую систему связи. В одном примере, согласующемся с системой, показанной на фиг. 1, система 16 обработки данных распространяет или передает данные 44 коррекции часов через наземное устройство 38 спутниковой связи, которое обеспечивает спутниковый канал восходящей линии связи с удаленным устройством 40 спутниковой связи на спутнике, совершающем орбитальное движение вокруг Земли. Удаленное устройство 40 спутниковой связи обеспечивает канал нисходящей линии связи с устройством 41 передачи коррекции для приема данных коррекции для ввода в мобильный приемник 42 определения местоположения.In step S412, the communication module 34, the communication interface 36, or the data processing system 16 distributes or transmits the calculated clock correction data 44 (e.g., clock error correction) to the mobile positioning receivers 42 (e.g., user positioning receivers) via satellite, wireless or other communication system. In one example consistent with the system shown in FIG. 1, a data processing system 16 distributes or transmits clock correction data 44 through a satellite-based ground-based communications device 38 that provides an uplink satellite channel to a remote satellite communications device 40 on a satellite orbiting around the earth. The remote satellite communications device 40 provides a downlink channel to the correction transmission device 41 for receiving correction data for input to the mobile positioning receiver 42.

В другом примере, согласующемся с системой, показанной на фиг. 2, система 16 обработки данных передает данные 44 коррекции часов посредством беспроводной базовой станции 138 на устройство 141 передачи коррекции или приемопередатчик, связанный с мобильным приемником 42 определения местоположения.In another example consistent with the system shown in FIG. 2, the data processing system 16 transmits the clock correction data 44 via the wireless base station 138 to the correction transmission device 141 or the transceiver associated with the mobile location receiver 42.

В соответствии с системой и способом оцененные параметры всех спутниковых часов и часов приемников определения местоположения можно задавать в отношении ограничения, именуемые данными главных часов или часами спутника эталонных часов для конкретной орбитальной группировки. Для глобальной системы дифференциальной коррекции в реальном времени, или широкомасштабной системы коррекции, или любого раскрытого здесь варианта осуществления системы и способа электронная система обработки данных хорошо подходит для выработки данных плавной коррекции часов (например, без переходных скачков) и строго ограниченного диапазона данных коррекции часов для сохранения ширины полосы линий связи между участками системы дифференциальной коррекции и для прогнозирования коррекций часов в реальном времени с минимальной задержкой на обработку.In accordance with the system and method, the estimated parameters of all satellite clocks and clocks of the positioning receivers can be set with respect to the constraints referred to as the master clock data or satellite clock of the reference clock for a particular orbital constellation. For a global real-time differential correction system, or a large-scale correction system, or any embodiment of a system and method disclosed herein, an electronic data processing system is well suited for generating smooth clock correction data (for example, without transient jumps) and a strictly limited range of clock correction data for preserving the bandwidth of communication lines between sections of the differential correction system and for predicting real-time clock corrections with a minimum of rzhkoy processing.

На Фиг. 5 показан второй пример блок-схемы операций способа для определения данных 44 коррекции часов. Сходные ссылочные позиции на фиг. 4 и фиг. 5 указывают сходные процедуры или способы. Способ, представленный на фиг. 5, начинается с этапа S401.In FIG. 5 shows a second example of a flowchart of a method for determining clock correction data 44. Similar reference numerals in FIG. 4 and FIG. 5 indicate similar procedures or methods. The method shown in FIG. 5 begins with step S401.

На этапе S401 модуль 24 сбора данных или центральная электронная система 16 обработки данных собирает измерения псевдодальностного кода, измерения фазы несущей и данные навигационного сообщения (например, эфемеридные данные и данные часов), принятые сетью 15 приемников опорных станций (например, 10, 12 и 14). Например, сеть 15 приемников опорных станций содержит стационарные опорные приемники 51, расположенные в соответствующих известных местоположениях или с известными географическими координатами, где опорные приемники 51 принимают сигналы на множественных частотах (например, множественных несущих частотах), передаваемых одной или более орбитальными группировками навигационных спутников. Одна или более орбитальных группировок может содержать орбитальную группировку GPS, орбитальную группировку ГЛОНАСС или другую орбитальную группировку навигационных спутников. Для орбитальной группировки спутников GPS множественные частоты могут содержать, например, несущую частоту L1 и несущую частоту L2. Для орбитальной группировки спутников ГЛОНАСС множественные несущие частоты назначаются разным спутникам.In step S401, the data acquisition unit 24 or the central electronic data processing system 16 collects pseudo-range code measurements, carrier phase measurements and navigation message data (e.g., ephemeris data and clock data) received by the network of 15 reference station receivers (e.g., 10, 12 and 14 ) For example, the reference station receiver network 15 comprises stationary reference receivers 51 located at respective known locations or with known geographical coordinates, where the reference receivers 51 receive signals at multiple frequencies (e.g., multiple carrier frequencies) transmitted by one or more orbital constellations of navigation satellites. One or more orbital constellations may comprise a GPS orbital constellation, a GLONASS orbital constellation, or another orbital constellation of navigation satellites. For the orbital constellation of GPS satellites, multiple frequencies may comprise, for example, a carrier frequency L1 and a carrier frequency L2. For the orbital constellation of GLONASS satellites, multiple carrier frequencies are assigned to different satellites.

В опорном приемнике 51 устройство измерения фазы или система 53 обработки данных приемника измеряет фазы несущих соответствующих несущих сигналов, принятых опорным приемником 51. Измерения фазы несущей могут включать в себя, например, данные измерений фазы несущей GPS и данные измерений фазы несущей ГЛОНАСС. Декодер в опорном приемнике 51 может декодировать передаваемые эфемеридные данные, данные спутниковых часов и другие навигационные данные, которые передаеются на или которые модулируют по меньшей мере один из несущих сигналов одного или более спутниковых сигналов. Измерения фазы несущей, измерения псевдодальностного кода и данные навигационного сообщения передаются из сети 15 приемников в центральную систему 16 обработки данных по одной или более линиям 13 связи.At the reference receiver 51, a phase measuring device or receiver data processing system 53 measures the carrier phases of the respective carrier signals received by the reference receiver 51. The carrier phase measurements may include, for example, GPS carrier phase measurement data and GLONASS carrier phase measurement data. The decoder in the reference receiver 51 may decode the transmitted ephemeris data, satellite clock data and other navigation data that are transmitted to or which modulate at least one of the carrier signals of one or more satellite signals. Carrier phase measurements, pseudo-range code measurements, and navigation message data are transmitted from the receiver network 15 to the central data processing system 16 via one or more communication lines 13.

Каждый спутник обычно рассылает широковещательные эфемеридные данные и широковещательные данные погрешности спутниковых часов (например, дифференциальные данные часов в отношении системного времени GPS или системного времени ГЛОНАСС для конкретного спутника). Широковещательные эфемеридные данные представляют собой набор подобранных коэффициентов многочлена второго порядка, используемых приемником для прогнозирования поведения часов приемника для приемника определения местоположения (например, опорного приемника 51). Каждый навигационный спутник передает эфемеридные данные своей собственной орбиты и показания спутниковых часов. Точность широковещательных эфемеридных часов обычно составляет, например, порядка 2-3 метров относительно времени GPS.Each satellite typically sends broadcast ephemeris data and broadcast satellite clock error data (for example, differential clock data for GPS system time or GLONASS system time for a particular satellite). Broadcast ephemeris data is a set of matched second-order polynomial coefficients used by the receiver to predict the behavior of the receiver clock for a positioning receiver (eg, reference receiver 51). Each navigation satellite transmits ephemeris data of its own orbit and satellite clock readings. The accuracy of the broadcast ephemeris clock is usually, for example, of the order of 2-3 meters relative to GPS time.

На этапе S403 в каждый интервал времени (например, эпоху) модуль 26 оценивания параметров или центральная электронная система 16 обработки данных оценивает вычисленные данные погрешности спутниковых часов для каждого спутника на основании одного или более из следующих собранных данных: измерений псевдодальностного кода сети 15 приемников для каждого спутника, измерений фазы несущей сети 15 приемников для каждого спутника, соответствующих известных местоположений стационарных опорных приемников 51 в сети 15 приемников и данных навигационного сообщения (например, эфемеридных данных и широковещательных данных погрешности спутниковых часов).In step S403, at each time interval (eg, an era), the parameter estimator 26 or the central electronic data processing system 16 estimates the calculated satellite clock error data for each satellite based on one or more of the following collected data: measurements of the pseudo-range network code of 15 receivers for each satellite measurements of the phase of the carrier network of 15 receivers for each satellite, the corresponding known locations of the stationary reference receivers 51 in the network of 15 receivers and navigation data messages (for example, ephemeris data, and broadcast data error of satellite clock).

Этап S403 может осуществляться в соответствии с различными методами, которые можно применять попеременно или совокупно. В соответствии с первым методом в каждый интервал времени (например, эпоху) модуль 26 оценивания параметров или центральная электронная система 16 обработки данных оценивает данные погрешности спутниковых часов для каждого спутника, который активен или правильно функционирует в одной или более орбитальных группировках (например, GPS, ГЛОНАСС или обеих), на основании измерений псевдодальностного кода, измерений фазы несущей, соответствующих известных местоположений стационарных приемников и данных навигационного сообщения.Step S403 may be carried out in accordance with various methods that can be applied alternately or collectively. According to the first method, at each time interval (for example, an epoch), the parameter estimation module 26 or the central electronic data processing system 16 estimates the satellite clock error data for each satellite that is active or correctly functioning in one or more orbital constellations (for example, GPS, GLONASS or both), based on measurements of the pseudo-range code, measurements of the carrier phase, the corresponding known locations of the stationary receivers and the data of the navigation message.

В соответствии со вторым методом, если спутник обеспечивает искаженные или ненадежные спутниковые сигналы или искаженные или ненадежные данные в течение определенного периода времени, модуль 26 оценивания параметров или центральная система 16 обработки данных может приостанавливать обработку данных погрешности спутниковых часов для дефектного или подозрительного спутника в течение периода времени, пока сигнал, принятый от спутника, не будет иметь достаточное качество сигнала или уровень надежности принятых данных.According to the second method, if a satellite provides distorted or unreliable satellite signals or distorted or unreliable data for a certain period of time, the parameter estimator 26 or central data processing system 16 may suspend processing of satellite clock error data for a defective or suspicious satellite for a period time until the signal received from the satellite, will not have sufficient signal quality or level of reliability of the received data.

В соответствии с третьим методом модуль 26 оценивания параметров или центральная электронная система 16 обработки данных использует одинарную разностную процедуру для определения вычисленных данных погрешности спутниковых часов для каждого соответствующего спутника в одной или более орбитальных группировках (например, орбитальных группировках GPS или ГЛОНАСС). Например, одинарная разностная процедура означает разность между измерениями фазы несущей от двух опорных приемников 51 (например, в известных фиксированных местоположениях или географических координатах), которые, по существу, одновременно принимают несущие сигналы от одних и тех же спутников для определения вычисленных данных погрешности спутниковых часов со сниженной погрешностью или отклонением часов. Вычисленные данные погрешности спутниковых часов можно выразить как дифференциальное время или смещение относительно системного времени GPS или системного времени ГЛОНАСС.According to the third method, the parameter estimation module 26 or the central electronic data processing system 16 uses a single difference procedure to determine the calculated satellite clock error data for each corresponding satellite in one or more orbital constellations (for example, GPS or GLONASS orbital constellations). For example, a single difference procedure means the difference between measurements of the carrier phase from two reference receivers 51 (for example, at known fixed locations or geographical coordinates), which essentially simultaneously receive carrier signals from the same satellites to determine the calculated satellite clock error data with reduced error or clock deviation. The calculated satellite clock error data can be expressed as the differential time or the offset relative to the GPS system time or GLONASS system time.

В соответствии с четвертым методом модуль 28 разности хода часов или центральная электронная система 16 обработки данных использует двойную разностную процедуру для определения вычисленных данных погрешности спутниковых часов. Например, двойная разностная процедура означает разность между измерениями фазы несущей от двух опорных приемников (например, в известных фиксированных местоположениях или географических координатах), которые, по существу, одновременно принимают несущие сигналы от одной и той же пары двух спутников для определения вычисленных данных погрешности спутниковых часов со сниженной погрешностью или смещением часов. На практике двойную разность можно определять взятием второй разности двух определений одинарной разности, где одинарная разность означает разность между измерениями фазы несущей от двух опорных приемников 51 (например, в известных фиксированных местоположениях или географических координатах), которые, по существу, одновременно принимают несущие сигналы от одних и тех же спутников для определения вычисленных данных погрешности спутниковых часов со сниженной погрешностью или отклонением часов. Вычисленные данные погрешности спутниковых часов можно выразить как дифференциальное время или смещение относительно системного времени GPS или системного времени ГЛОНАСС.According to the fourth method, the clock difference difference module 28 or the central electronic data processing system 16 uses a double difference procedure to determine the calculated satellite clock error data. For example, a double difference procedure means the difference between the measurements of the carrier phase from two reference receivers (for example, at known fixed locations or geographical coordinates), which essentially simultaneously receive carrier signals from the same pair of two satellites to determine the calculated satellite error data hours with reduced error or clock offset. In practice, the double difference can be determined by taking the second difference of the two definitions of a single difference, where a single difference means the difference between the measurements of the carrier phase from two reference receivers 51 (for example, at known fixed locations or geographical coordinates), which essentially simultaneously receive carrier signals from the same satellites to determine the calculated satellite clock error data with reduced clock error or deviation. The calculated satellite clock error data can be expressed as the differential time or the offset relative to the GPS system time or GLONASS system time.

Другие этапы или процедуры, показанные на фиг. 5, включающие в себя этапы S406, S408, S410 и S412, идентичны или, по существу, аналогичны изложенным в способе, представленном на фиг. 4.Other steps or procedures shown in FIG. 5, including steps S406, S408, S410, and S412, are identical or substantially similar to those described in the method of FIG. four.

На Фиг. 6 показана блок-схема операций способа для определения оценки положения или оценки скорости на приемнике, который принимает коррекции погрешности часов. Способ, представленный на фиг. 6, начинается с этапа S600. Способ, представленный на фиг. 6, может использовать вариант осуществления приемника определения местоположения, представленный на фиг. 3, или другую конфигурацию приемника определения местоположения, который способен принимать и использовать коррекции погрешности часов для обеспечения более точных оценок положения, чем было бы возможно в другом случае.In FIG. 6 is a flowchart of a method for determining a position estimate or a speed estimate at a receiver that receives clock error corrections. The method shown in FIG. 6 begins with step S600. The method shown in FIG. 6 may use the embodiment of the location receiver shown in FIG. 3, or another configuration of a positioning receiver that is capable of receiving and using clock error corrections to provide more accurate position estimates than would otherwise be possible.

На этапе S600 декодер 320 или электронная система 308 обработки данных приемника декодирует измерения псевдодальностного кода, принятые приемником 42 определения местоположения, на соответствующих несущих сигналах, передаваемых одним или более навигационным спутникам.At step S600, a decoder 320 or an electronic receiver data processing system 308 decodes the pseudo-range code measurements received by the positioning receiver 42 on the respective carrier signals transmitted to one or more navigation satellites.

На этапе S602 устройство 304 измерения фазы или электронная система 308 обработки данных приемника определяет измерения фазы несущей для соответствующих несущих сигналов.In step S602, the phase measuring device 304 or the receiver electronic data processing system 308 determines the carrier phase measurements for the respective carrier signals.

На этапе S604, декодер 320 или электронная система 308 обработки данных приемника принимает широковещательные погрешности спутниковых часов на несущих сигналах от одного или более навигационных спутников.In step S604, a decoder 320 or an electronic receiver data processing system 308 receives broadcast errors of a satellite clock on carrier signals from one or more navigation satellites.

На этапе S606 устройство (41 или 141) передачи коррекции или порт 322 данных электронной системы 308 обработки данных приемника принимает коррекцию в отношении широковещательной погрешности часов каждого навигационного спутника, которая содержит функцию погрешности часов спутника эталонных часов, прибавленную к широковещательной погрешности часов для каждого навигационного спутника в одной или более орбитальных группировках, где значение коррекции для каждой эпохи ограничивается на основании предела параметра управления.At step S606, the correction transmission device (41 or 141) or the data port 322 of the electronic receiver data processing system 308 receives the correction for the broadcast clock error of each navigation satellite, which includes the satellite clock error of the reference clock added to the broadcast clock error for each navigation satellite in one or more orbital groupings, where the correction value for each era is limited based on the limit of the control parameter.

На этапе S608 система 308 обработки данных или модуль 318 оценивания положения определяет оценку положения приемника определения местоположения на основании декодированных измерений псевдодальностного кода, определенных измерений фазы несущей, принятых широковещательных погрешностей спутниковых часов и принятой коррекции. Например, система 308 обработки данных или модуль 318 оценивания положения может разрешать фазовые неопределенности или целочисленные фазовые неопределенности, чтобы определенные измерения фазы несущей оказывались в оцененном местоположении, согласованном с принятой коррекцией широковещательной погрешности часов.At step S608, the data processing system 308 or the position estimation module 318 determines the position estimate of the positioning receiver based on the decoded pseudo-range code measurements, the determined carrier phase measurements, the received satellite clock broadcast errors, and the received correction. For example, the data processing system 308 or position estimation module 318 may resolve phase uncertainties or integer phase uncertainties so that certain carrier phase measurements are at an estimated location consistent with the received clock error correction correction.

Этап S608 может осуществляться в соответствии с различными методами, которые можно применять по отдельности или совокупно.Step S608 may be carried out in accordance with various methods that can be used individually or in combination.

Согласно первому методу, система 308 обработки данных или модуль 318 оценивания положения может определять оценку положения и оценку скорости приемника определения местоположения на основании декодированных измерений псевдодальностного кода, определенных измерений фазы несущей, принятых широковещательных погрешностей спутниковых часов и принятых коррекций погрешности часов (например, на поэпоховой основе).According to the first method, the data processing system 308 or the position estimation module 318 can determine the position estimate and the speed estimate of the positioning receiver based on the decoded measurements of the pseudo-range code, certain measurements of the carrier phase, the received broadcast errors of the satellite clock, and the received clock error corrections (e.g. basis).

Согласно второму методу, предел параметра управления пропорционален погрешности часов спутника эталонных часов. Согласно третьему методу, предел параметра управления меньше или приблизительно равен погрешности часов спутника эталонных часов. Согласно четвертому методу, изменение в коррекции или коррекция часов для каждой эпохи или другого интервала времени (например, множественных соседних эпох) ограничивается согласно следующему уравнению:According to the second method, the control parameter limit is proportional to the satellite clock error of the reference clock. According to the third method, the control parameter limit is less than or approximately equal to the satellite clock error of the reference clock. According to the fourth method, the change in the correction or correction of the clock for each era or other time interval (for example, multiple neighboring eras) is limited according to the following equation:

Figure 00000011
,
Figure 00000011
,

где dX - обновление состояния до оценки коррекции часов; H - матрица плана с коэффициентами чувствительности; P - дисперсионно-ковариационная матрица; R - дисперсия применяемых данных коррекции; dClk - погрешность часов спутника эталонных часов и Threshold - максимальное изменение коррекции, допустимое для каждой эпохи, как это раскрыто в формуле изобретения.where dX - update status to evaluate the correction hours; H is the plan matrix with sensitivity coefficients; P is the dispersion-covariance matrix; R is the variance of the applied correction data; dClk is the satellite clock error of the reference clock, and Threshold is the maximum correction change allowed for each era, as disclosed in the claims.

Согласно пятому методу, если вычисленная дисперсия R применяемых данных коррекции больше нижеприведенного значения TR, вычисленная дисперсия R используется для обновления состояния коррекции.According to the fifth method, if the calculated variance R of the applied correction data is greater than the value of T R below, the calculated variance R is used to update the correction state.

Figure 00000012
.
Figure 00000012
.

Согласно шестому методу, если вычисленная дисперсия R меньше, чем значение TR, TR используется вместо R для обновления состояния коррекции в соответствии с уравнениями, обеспеченными согласно четвертому и пятому методам.According to the sixth method, if the calculated variance R is less than the value of T R , T R is used instead of R to update the correction state in accordance with the equations provided according to the fourth and fifth methods.

Из описанного предпочтительного варианта осуществления следует, что можно предложить различные модификации, не выходя за рамки объема изобретения, заданного в нижеследующей формуле изобретения.It follows from the described preferred embodiment that various modifications can be proposed without departing from the scope of the invention defined in the following claims.

Claims (25)

1. Способ определения коррекций спутниковых часов, дающий возможность по меньшей мере одному приемнику определения местоположения обеспечивать по меньшей мере одну из оценки положения, оценки скорости или оценки времени, причем способ содержит этапы, на которых:
собирают измерения псевдодальностного кода, измерения фазы несущей и широковещательные погрешности спутниковых часов из сети стационарных приемников спутниковых сигналов, передаваемые одной или более орбитальными группировками навигационных спутников,
в каждую эпоху вычисляют вычисленную погрешность спутниковых часов для каждого навигационного спутника на основании измерений псевдодальностного кода, измерений фазы несущей и широковещательных погрешностей спутниковых часов,
формируют разности погрешностей часов между соответствующими парами вычисленной погрешности спутниковых часов и широковещательной погрешности спутниковых часов для каждого навигационного спутника,
для каждой орбитальной группировки выбирают спутник эталонных часов из навигационных спутников в этой орбитальной группировке, который имеет срединное значение разностей погрешностей часов для этой орбитальной группировки спутников, и
вычисляют коррекцию широковещательной погрешности часов каждого навигационного спутника путем суммирования функции погрешности часов спутника эталонных часов с широковещательной погрешностью часов для каждого навигационного спутника в одной или более орбитальных группировках, где значение коррекции для каждой эпохи или другого интервала времени ограничивается на основании предела параметра управления.
1. A method for determining satellite clock corrections, enabling at least one location receiver to provide at least one of a position estimate, a speed estimate, or a time estimate, the method comprising the steps of:
collecting pseudo-range code measurements, carrier phase measurements and broadcasting errors of satellite clocks from a network of stationary satellite signal receivers transmitted by one or more orbital constellations of navigation satellites,
in each era, the calculated satellite clock error for each navigation satellite is calculated based on measurements of the pseudo-range code, carrier phase measurements and broadcast errors of the satellite clock,
form the difference of the error of the clock between the corresponding pairs of the calculated error of the satellite clock and the broadcast error of the satellite clock for each navigation satellite,
for each orbital constellation, a satellite of the reference clock is selected from the navigation satellites in this orbital constellation, which has a median value of the difference of clock errors for this orbital constellation of satellites, and
the correction of the broadcast error of the clock of each navigation satellite is calculated by summing the error function of the satellite clock of the reference clock with the broadcast error of the clock for each navigation satellite in one or more orbital groups, where the correction value for each era or other time interval is limited based on the limit of the control parameter.
2. Способ по п.1, в котором предел параметра управления пропорционален погрешности часов спутника эталонных часов.2. The method according to claim 1, in which the limit of the control parameter is proportional to the error of the satellite clock of the reference clock. 3. Способ по п.1, в котором предел параметра управления меньше или приблизительно равен погрешности часов спутника эталонных часов.3. The method of claim 1, wherein the control parameter limit is less than or approximately equal to the satellite clock error of the reference clock. 4. Способ по п.1, в котором предел параметра управления содержит фиксированный параметр, выраженный в единицах расстояния или времени, после того как предсказательный фильтр сходится к решению для коррекции широковещательной погрешности спутниковых часов.4. The method according to claim 1, in which the limit of the control parameter contains a fixed parameter, expressed in units of distance or time, after the predictive filter converges to a solution for correcting the broadcast error of the satellite clock. 5. Способ по п.1, в котором, для каждого соответствующего навигационного спутника в первой орбитальной группировке в одной или более орбитальных группировках, вычисленная коррекция ограничивается в каждую эпоху первой погрешностью часов спутника эталонных часов первой орбитальной группировки, причем для каждого соответствующего навигационного спутника во второй орбитальной группировке в одной или более орбитальных группировках вычисленная коррекция ограничивается в каждую эпоху второй погрешностью часов спутника эталонных часов второй орбитальной группировки, причем первая погрешность часов не зависит от второй погрешности часов.5. The method according to claim 1, in which, for each corresponding navigation satellite in the first orbital constellation in one or more orbital constellations, the calculated correction is limited in each era to the first satellite clock error of the reference clock of the first orbital constellation, and for each corresponding navigation satellite in the second orbital constellation in one or more orbital constellations, the calculated correction in each era is limited to the second error of the satellite clock of the reference clock w orbital grouping, and the first error of the clock does not depend on the second error of the clock. 6. Способ по п.5, в котором первая орбитальная группировка содержит орбитальную группировку Глобальной системы позиционирования и вторая орбитальная группировка содержит орбитальную группировку ГЛОНАСС.6. The method according to claim 5, in which the first orbital grouping contains the orbital grouping of the Global Positioning System and the second orbital grouping contains the GLONASS orbital grouping. 7. Способ по п.1, в котором после схождения решения для коррекции широковещательной погрешности часов вычисленная коррекция ограничивается в каждую эпоху таким образом, чтобы она не превышала пороговое значение.7. The method according to claim 1, in which, after convergence of the solution for correcting the broadcast error of the clock, the calculated correction is limited in each era so that it does not exceed the threshold value. 8. Способ по п.7, в котором пороговое значение составляет приблизительно один миллиметр или эквивалентный временной порог.8. The method according to claim 7, in which the threshold value is approximately one millimeter or an equivalent time threshold. 9. Способ по п.1, в котором применение погрешности часов спутника эталонных часов в качестве предела параметра управления осуществляется в качестве дополнительного ограничения на предсказательный фильтр.9. The method according to claim 1, in which the use of the satellite clock error of the reference clock as the limit of the control parameter is carried out as an additional restriction on the predictive filter. 10. Способ по п.1, в котором изменение в коррекции или коррекция часов для каждой эпохи ограничивается согласно следующему уравнению:
Figure 00000013
,
где dX - обновление состояния до оценки коррекции часов, H - матрица плана с коэффициентами чувствительности, P - дисперсионно-ковариационная матрица, R - дисперсия применяемых данных коррекции, dClk - погрешность часов спутника эталонных часов и Threshold - максимальное изменение коррекции для каждой эпохи или предел параметра управления.
10. The method according to claim 1, in which the change in the correction or correction of the clock for each era is limited according to the following equation:
Figure 00000013
,
where dX is the update of the state to estimate the clock correction, H is the plan matrix with sensitivity coefficients, P is the dispersion-covariance matrix, R is the variance of the applied correction data, dClk is the error of the satellite clock of the reference clock, and Threshold is the maximum change in the correction for each era or control parameter.
11. Способ по п.1, в котором если вычисленная дисперсия R данных коррекции, применяемых данных коррекции, больше порогового уровня TR дисперсии, то вычисленная дисперсия, R, используется для обновления состояния коррекции согласно следующему уравнению:
Figure 00000014
,
где H - матрица плана с коэффициентами чувствительности, P - дисперсионно-ковариационная матрица, dClk - погрешность часов спутника эталонных часов и Threshold - максимальное изменение коррекции для каждой эпохи или предел параметра управления.
11. The method according to claim 1, in which if the calculated variance R of the correction data used by the correction data is greater than the threshold variance level T R , then the calculated variance, R, is used to update the correction state according to the following equation:
Figure 00000014
,
where H is the plan matrix with sensitivity coefficients, P is the dispersion-covariance matrix, dClk is the satellite clock error of the reference clock, and Threshold is the maximum correction change for each era or the control parameter limit.
12. Способ по п.1, в котором если вычисленная дисперсия R меньше, чем пороговый уровень TR дисперсии, TR используется вместо R для обновления состояния коррекции согласно следующему уравнению:
Figure 00000015
,
где H - матрица плана с коэффициентами чувствительности, P - дисперсионно-ковариационная матрица, dClk - погрешность часов спутника эталонных часов и Threshold - максимальное изменение коррекции для каждой эпохи или предел параметра управления.
12. The method according to claim 1, in which if the calculated variance R is less than the threshold level T R of the variance, T R is used instead of R to update the correction state according to the following equation:
Figure 00000015
,
where H is the plan matrix with sensitivity coefficients, P is the dispersion-covariance matrix, dClk is the satellite clock error of the reference clock, and Threshold is the maximum correction change for each era or the control parameter limit.
13. Система определения коррекций спутниковых часов, дающая возможность по меньшей мере одному приемнику определения местоположения обеспечивать по меньшей мере одну из оценки положения, оценки скорости или оценки времени, причем система содержит
модуль сбора данных для сбора измерений псевдодальностного кода, измерений фазы несущей и широковещательных погрешностей часов из сети стационарных приемников спутниковых сигналов, передаваемых одной или более орбитальными группировками навигационных спутников,
модуль оценивания параметров для вычисления вычисленной погрешности спутниковых часов для каждого навигационного спутника на основании измерений псевдодальностного кода, измерений фазы несущей и широковещательных погрешностей часов,
модуль разности хода часов для формирования разностей погрешностей часов между соответствующими парами вычисленных данных погрешности спутниковых часов и соответствующими широковещательными данными часов для каждого навигационного спутника,
модуль выбора опорного спутника для выбора спутника эталонных часов из навигационных спутников, который имеет срединное значение разностей погрешностей часов для этой орбитальной группировки спутников, и
модуль коррекции часов для вычисления коррекции для широковещательной погрешности часов путем суммирования функции погрешности часов спутника эталонных часов с широковещательной погрешностью часов для каждого навигационного спутника в одной или более орбитальных группировках, где значение коррекции для каждой эпохи или другого интервала времени ограничивается на основании предела параметра управления.
13. A system for determining satellite clock corrections, enabling at least one location receiver to provide at least one of a position estimate, a speed estimate, or a time estimate, the system comprising
a data acquisition module for collecting measurements of a pseudo-range code, carrier phase measurements and broadcast clock errors from a network of stationary receivers of satellite signals transmitted by one or more orbital constellations of navigation satellites,
a parameter estimation module for calculating the calculated satellite clock error for each navigation satellite based on pseudo-range code measurements, carrier phase measurements and broadcast clock errors,
a clock movement difference module for generating clock error differences between respective pairs of calculated satellite clock error data and corresponding broadcast clock data for each navigation satellite,
a reference satellite selection module for selecting a reference clock satellite from navigation satellites, which has a median value of the clock error differences for this orbiting satellite constellation, and
a clock correction module for calculating a correction for a broadcast clock error by summing a satellite clock error function of a reference clock with a broadcast clock error for each navigation satellite in one or more orbital groupings, where the correction value for each era or other time interval is limited based on a control parameter limit.
14. Система по п.13, в которой предел параметра управления пропорционален погрешности часов спутника эталонных часов.14. The system of claim 13, wherein the control parameter limit is proportional to the satellite clock error of the reference clock. 15. Система по п.13, в которой предел параметра управления меньше или приблизительно равен погрешности часов спутника эталонных часов.15. The system of claim 13, wherein the control parameter limit is less than or approximately equal to the satellite clock error of the reference clock. 16. Система по п.13, в которой предел параметра управления содержит фиксированный параметр, выраженный в единицах расстояния или единицах времени, после того как предсказательный фильтр сходится к решению для коррекции широковещательной погрешности спутниковых часов.16. The system of claim 13, wherein the control parameter limit comprises a fixed parameter, expressed in units of distance or time units, after the predictive filter converges to a solution for correcting a broadcast error of a satellite clock. 17. Система по п.13, в которой, для каждого соответствующего навигационного спутника в первой орбитальной группировке в одной или более орбитальных группировках, вычисленная коррекция ограничивается в каждую эпоху первой погрешностью часов спутника эталонных часов первой орбитальной группировки, причем для каждого соответствующего навигационного спутника во второй орбитальной группировке в одной или более орбитальных группировках вычисленная коррекция ограничивается в каждую эпоху второй погрешностью часов спутника эталонных часов второй орбитальной группировки, причем первая погрешность часов не зависит от второй погрешности часов.17. The system according to item 13, in which, for each corresponding navigation satellite in the first orbital constellation in one or more orbital constellations, the calculated correction is limited in each era to the first satellite clock error of the reference clock of the first orbital constellation, and for each corresponding navigation satellite in the second orbital constellation in one or more orbital constellations, the calculated correction in each era is limited to the second error of the clock of the satellite of the reference clock the second orbital group, and the first error of the clock does not depend on the second error of the clock. 18. Система по п.17, в которой первая орбитальная группировка содержит орбитальную группировку Глобальной системы позиционирования и вторая орбитальная группировка содержит орбитальную группировку ГЛОНАСС.18. The system according to 17, in which the first orbital grouping contains the orbital grouping of the Global Positioning System and the second orbital grouping contains the GLONASS orbital grouping. 19. Система по п.13, в которой, после схождения решения для коррекции широковещательной погрешности часов, вычисленная коррекция ограничивается в каждую эпоху таким образом, чтобы она не превышала пороговое значение.19. The system according to item 13, in which, after convergence of the solution for the correction of the broadcast clock error, the calculated correction is limited in each era so that it does not exceed the threshold value. 20. Система по п.19, в которой пороговое значение составляет приблизительно один миллиметр или эквивалентный временной порог.20. The system of claim 19, wherein the threshold value is approximately one millimeter or an equivalent time threshold. 21. Система по п.13, в которой модуль коррекции содержит предсказательный фильтр, адаптированный для приема погрешности часов спутника эталонных часов в качестве дополнительного ограничения.21. The system of claim 13, wherein the correction module comprises a predictive filter adapted to receive the satellite clock error of the reference clock as an additional limitation. 22. Система по п.13, в которой изменение в коррекции или коррекция часов для каждой эпохи ограничивается согласно следующему уравнению:
Figure 00000016
,
где dX - обновление состояния до оценки коррекции часов, H - матрица плана с коэффициентами чувствительности, P - дисперсионно-ковариационная матрица, R - дисперсия применяемых данных коррекции, dClk - погрешность часов спутника эталонных часов и Threshold - максимальное изменение коррекции для каждой эпохи или предел параметра управления.
22. The system according to item 13, in which the change in the correction or correction of the clock for each era is limited according to the following equation:
Figure 00000016
,
where dX is the update of the state to estimate the clock correction, H is the plan matrix with sensitivity coefficients, P is the dispersion-covariance matrix, R is the variance of the applied correction data, dClk is the error of the satellite clock of the reference clock, and Threshold is the maximum change in the correction for each era or control parameter.
23. Система по п.13, в которой, в главном предсказательном фильтре модуля коррекции часов, если вычисленная дисперсия R данных коррекции, применяемых данных коррекции, больше порогового уровня TR дисперсии, вычисленная дисперсия, R, используется для обновления состояния коррекции согласно следующему уравнению:
Figure 00000017

где H - матрица плана с коэффициентами чувствительности, P - дисперсионно-ковариационная матрица, dClk - погрешность часов спутника эталонных часов и Threshold - максимальное изменение коррекции для каждой эпохи или предел параметра управления.
23. The system of claim 13, wherein, in the main predictive filter of the clock correction module, if the calculated variance R of the correction data, the applied correction data is greater than the variance threshold level T R , the calculated variance, R, is used to update the correction state according to the following equation :
Figure 00000017

where H is the plan matrix with sensitivity coefficients, P is the dispersion-covariance matrix, dClk is the satellite clock error of the reference clock, and Threshold is the maximum correction change for each era or the control parameter limit.
24. Система по п.13, в которой, в главном предсказательном фильтре модуля коррекции часов, если вычисленная дисперсия R меньше, чем пороговый уровень TR дисперсии, TR используется вместо R для обновления состояния коррекции согласно следующему уравнению:
Figure 00000018
,
где H - матрица плана с коэффициентами чувствительности, P - дисперсионно-ковариационная матрица, dClk - погрешность часов спутника эталонных часов и Threshold - максимальное изменение коррекции для каждой эпохи или предел параметра управления.
24. The system according to item 13, in which, in the main predictive filter of the clock correction module, if the calculated dispersion R is less than the threshold level T R of the variance, T R is used instead of R to update the correction state according to the following equation:
Figure 00000018
,
where H is the plan matrix with sensitivity coefficients, P is the dispersion-covariance matrix, dClk is the satellite clock error of the reference clock, and Threshold is the maximum correction change for each era or the control parameter limit.
25. Система по п.13, в которой модуль коррекции содержит предсказательный фильтр, причем после инициализации предсказательного фильтра данные коррекции для широковещательных данных часов, вычисленные данные коррекции ограничиваются максимальным значением для каждого интервала времени, которое не превышает погрешность часов спутника эталонных часов. 25. The system of claim 13, wherein the correction module comprises a predictive filter, wherein after initializing the predictive filter, the correction data for the broadcast clock data, the calculated correction data are limited to a maximum value for each time interval that does not exceed the satellite clock error of the reference clock.
RU2013136046/07A 2011-01-14 2012-01-11 Method and system for watch correction RU2574333C2 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161432646P 2011-01-14 2011-01-14
US61/432,646 2011-01-14
US13/109,025 US8456353B2 (en) 2011-01-14 2011-05-17 Method and system for determining clock corrections
US13/109,025 2011-05-17
PCT/US2012/020866 WO2012097022A1 (en) 2011-01-14 2012-01-11 Method and system for determining clock corrections

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013136046A RU2013136046A (en) 2015-02-20
RU2574333C2 true RU2574333C2 (en) 2016-02-10

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5828336A (en) * 1996-03-29 1998-10-27 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Robust real-time wide-area differential GPS navigation
US6133874A (en) * 1996-03-08 2000-10-17 Snaptrack, Inc. Method and apparatus for acquiring satellite positioning system signals
US7710316B1 (en) * 2006-05-05 2010-05-04 Topcon Gps, Llc Method and apparatus for determining smoothed code coordinates of a mobile rover
RU2394252C2 (en) * 2005-06-13 2010-07-10 Нокиа Корпорейшн Position finding support using satellites

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6133874A (en) * 1996-03-08 2000-10-17 Snaptrack, Inc. Method and apparatus for acquiring satellite positioning system signals
US5828336A (en) * 1996-03-29 1998-10-27 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Robust real-time wide-area differential GPS navigation
RU2394252C2 (en) * 2005-06-13 2010-07-10 Нокиа Корпорейшн Position finding support using satellites
US7710316B1 (en) * 2006-05-05 2010-05-04 Topcon Gps, Llc Method and apparatus for determining smoothed code coordinates of a mobile rover

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2823697C (en) Method and system for determining clock corrections
US10281587B2 (en) Navigation satellite system positioning involving the generation of correction information
US10078140B2 (en) Navigation satellite system positioning involving the generation of advanced correction information
CN109001763A (en) A kind of navigation Enhancement Method and system based on low rail constellation
US7986266B2 (en) Method and system for selecting optimal satellites in view
Marques et al. Accuracy assessment of Precise Point Positioning with multi-constellation GNSS data under ionospheric scintillation effects
EP3608690B1 (en) Gnss receiver with an on-board capability to implement an optimal error correction mode
US11460583B2 (en) Method and apparatus for providing correction data for satellite navigation
CN104749595A (en) Positioning service method and system based on high-precision base reinforcing system
GB2438504A (en) Navigation signal group delay calibration
Xue et al. Performance of BeiDou-3 signal-in-space ranging errors: Accuracy and distribution
CA3206308A1 (en) Method and apparatus for distributing high precision predicted satellite orbits and clocks data
Li et al. A grid-based ionospheric weighted method for PPP-RTK with diverse network scales and ionospheric activity levels
Wang et al. A method for identification of optimal minimum number of multi-GNSS tracking stations for ultra-rapid orbit and ERP determination
WO2017192195A9 (en) Sdr for navigation with cellular cdma signals
RU2574333C2 (en) Method and system for watch correction
JP2019518950A (en) Method and system for satellite signal processing
Webb et al. A new differential positioning technique applicable to generic fdma signals of opportunity
Qu et al. Mitigation of multipath effects in multi-GNSS and multi-frequency precise point positioning with multipath hemispherical maps
Momoh Robust GNSS point positioning in the presence of cycle slips and observation gaps