概括地說(shuō)，本發(fā)明應(yīng)用于衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域。具體地說(shuō)，本發(fā)明允許衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)捕獲和跟蹤具有多個(gè)自相關(guān)峰值的信號(hào)。

背景技術(shù)：

存在多年內(nèi)已經(jīng)完全部署的兩種全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)(美國(guó)全球定位系統(tǒng)、俄羅斯GLONASS)以及還在部署之中的兩個(gè)以上的系統(tǒng)(中國(guó)的北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)和歐洲伽利略系統(tǒng))。這些系統(tǒng)依賴(lài)于相同的原理：從在非對(duì)地靜止軌道中運(yùn)行的多個(gè)衛(wèi)星廣播微波無(wú)線(xiàn)信號(hào)；這些信號(hào)攜帶PRN(偽隨機(jī)噪聲)碼，該P(yáng)RN碼與被配置為接收這些廣播信號(hào)的接收機(jī)中的本地副本相關(guān)；當(dāng)接收機(jī)能夠捕獲和跟蹤來(lái)自衛(wèi)星的信號(hào)時(shí)，其處理能力使用相關(guān)性處理對(duì)該編碼信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，并計(jì)算偽距，其中偽距是接收機(jī)和衛(wèi)星之間的距離(其受到各種誤差源的影響)。由于該信號(hào)具有噪聲并受到誤差影響(尤其由于穿過(guò)大氣層的電磁信號(hào)路徑的偏差或者由于多徑反射)，因此可以通過(guò)從該衛(wèi)星、從其它衛(wèi)星(如EGNOS之類(lèi)的星基增強(qiáng)系統(tǒng)SBAS)或者從地基基準(zhǔn)站(如實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位RTK或者其開(kāi)放源碼版本(實(shí)時(shí)國(guó)際GNSS服務(wù)RTIGS)的地基增強(qiáng)系統(tǒng)GBAS)接收的其它信號(hào)(即，載波相位信號(hào))來(lái)輔助該GNSS信號(hào)處理。當(dāng)接收機(jī)能夠從最小數(shù)量的衛(wèi)星(通常四個(gè))捕獲信號(hào)時(shí)，其能夠根據(jù)先前計(jì)算的也就是偽距來(lái)計(jì)算其自身的位置、速度和時(shí)間(PVT)。

由衛(wèi)星發(fā)送的無(wú)線(xiàn)導(dǎo)航信號(hào)被稱(chēng)為BOC信號(hào)(二進(jìn)制偏移載波調(diào)制)，其中，首先通過(guò)PRN碼對(duì)載波波形進(jìn)行調(diào)制，隨后通過(guò)子載波進(jìn)行調(diào)制。所得到的信號(hào)的頻譜具有位于載波頻率的兩側(cè)的兩個(gè)主瓣，因此允許與使用相同載波頻率的其它信號(hào)同時(shí)存在。BOC信號(hào)被稱(chēng)為BOC(m,n)，其中，編碼信號(hào)的碼片速率是n*1.023Mcps(兆碼片每秒)，并且子載波頻率是m*1.023MHz。代替?zhèn)鹘y(tǒng)的BPSK調(diào)制信號(hào)，這些信號(hào)被選擇用于GNSS定位，這是由于它們顯示出更佳的精度。BOC信號(hào)的不同變型由伽利略和北斗系統(tǒng)使用，并且也將由GPS 3系統(tǒng)使用。

但是，BOC信號(hào)的缺陷在于其自相關(guān)函數(shù)具有多個(gè)峰值，因此跟蹤環(huán)可能鎖定在正確的位置(其位于接收信號(hào)和參考信號(hào)之間的相關(guān)積的主峰上)處或者錯(cuò)誤的位置(其位于該相關(guān)積的側(cè)峰上)處，后一情況產(chǎn)生可能大于9.7m的測(cè)距誤差(在BOC(15,2.5)的情況下)。

在信道級(jí)別(第一類(lèi)型)或者在PVT計(jì)算級(jí)別(第二類(lèi)型)上，已開(kāi)發(fā)了多種技術(shù)來(lái)解決該問(wèn)題。

在第一類(lèi)型的技術(shù)之中的是雙重估計(jì)技術(shù)(DET)(比如，美國(guó)專(zhuān)利n°US8,964,813所公開(kāi)的技術(shù))和雙重鑒別器技術(shù)(DDT)(比如，歐洲專(zhuān)利n°EP2382484所公開(kāi)的技術(shù))。

在雙重估計(jì)技術(shù)中，對(duì)錯(cuò)誤峰值鎖定的檢測(cè)是對(duì)兩個(gè)延遲鎖定環(huán)(DLL)的輸出處的模糊偽距和非模糊偽距進(jìn)行比較來(lái)完成的。模糊偽距是通過(guò)考慮BOC信號(hào)的子載波和碼來(lái)計(jì)算，而非模糊偽距是僅根據(jù)BOC信號(hào)的碼來(lái)計(jì)算的。與非模糊偽距(其通過(guò)僅將不具有子載波信息的BOC信號(hào)進(jìn)行相關(guān)來(lái)獲得，故其性能等于BPSK信號(hào)的性能)的精度相比，模糊偽距(其通過(guò)將完整BOC信號(hào)進(jìn)行相關(guān)來(lái)獲得)的精度更高，非模糊偽距用于確定對(duì)BOC信號(hào)的側(cè)峰的跟蹤，并對(duì)模糊偽距進(jìn)行重新調(diào)整。但是，由于多徑反射可能對(duì)編碼跟蹤環(huán)和子載波與編碼跟蹤環(huán)影響不同，因此在這些環(huán)境下頻繁地發(fā)生對(duì)子載波的錯(cuò)誤的重新調(diào)整，導(dǎo)致錯(cuò)誤的偽距測(cè)量。

在雙重鑒別器技術(shù)中，根據(jù)BOC定位信號(hào)的子載波和碼來(lái)計(jì)算模糊和非模糊鑒別器，對(duì)被選擇為控制跟蹤環(huán)的鑒別器值的選擇是根據(jù)非模糊鑒別器的值來(lái)執(zhí)行的，這有助于確定對(duì)側(cè)峰的跟蹤。當(dāng)選擇非模糊鑒別器計(jì)算時(shí)，使跟蹤位置回到主峰上，并且隨后選擇模糊鑒別器計(jì)算以用于更佳的精度。所得到的偽距的性能基本等于對(duì)BOC信號(hào)的相關(guān)性的性能。但是，由于多徑反射顯著地影響非模糊鑒別器的形狀，因此它們可以排除對(duì)側(cè)峰跟蹤的檢測(cè)，其中側(cè)峰跟蹤導(dǎo)致錯(cuò)誤的偽距測(cè)量。其它技術(shù)(例如，如歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)EP15305977，下文稱(chēng)為改進(jìn)的DDT)在多徑環(huán)境下顯示了更佳的性能。改進(jìn)的DDT通過(guò)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)并行的跟蹤環(huán)，進(jìn)行雙重估計(jì)器技術(shù)和雙重鑒別器技術(shù)之間的混合，其中一個(gè)跟蹤環(huán)根據(jù)定位信號(hào)的碼來(lái)傳送第一非模糊偽距，另一個(gè)跟蹤環(huán)通過(guò)在模糊和非模糊鑒別器計(jì)算之間進(jìn)行選擇來(lái)傳送第二偽距，二者均是在的情況下進(jìn)行構(gòu)建的。鑒別器計(jì)算選擇取決于兩個(gè)計(jì)算的偽距之間的差值。該技術(shù)顯示了良好的性能。其需要兩個(gè)跟蹤環(huán)，就像是DE技術(shù)。所有這些技術(shù)獨(dú)立于其它衛(wèi)星來(lái)解算針對(duì)各個(gè)衛(wèi)星的模糊度問(wèn)題，因此該模糊度解算并沒(méi)有利用其它接收的定位信號(hào)(從其它衛(wèi)星發(fā)送的)。

PVT技術(shù)在于根據(jù)測(cè)距測(cè)量結(jié)果來(lái)計(jì)算導(dǎo)航解算和時(shí)間。更確切地說(shuō)，該算法根據(jù)多個(gè)距離及距離變化率測(cè)量結(jié)果，估計(jì)接收機(jī)的位置坐標(biāo)和速度坐標(biāo)、以及相對(duì)于GNSS系統(tǒng)時(shí)間的接收機(jī)時(shí)鐘偏差和漂移。在這些技術(shù)中，有不將BOC偽距測(cè)量模糊度考慮在內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)、以及將這種模糊度考慮在內(nèi)的技術(shù)(如RAIM技術(shù)(接收機(jī)自主完整性)或者美國(guó)專(zhuān)利9.000.975(其中對(duì)所有模糊度假設(shè)都進(jìn)行測(cè)試)，或者J.Wendel的論文“A Robust Technique for Unambiguous BOC tracking”中所描述的IAR技術(shù)(整周模糊度解算))。

在RAIM技術(shù)中，通過(guò)例如計(jì)算最小均方誤差、最大分離度或者任何其它技術(shù)，根據(jù)對(duì)不同的衛(wèi)星執(zhí)行的各個(gè)偽距測(cè)量結(jié)果來(lái)獲取無(wú)偏差的PVT測(cè)量結(jié)果。需要來(lái)自于不同衛(wèi)星的四個(gè)測(cè)量結(jié)果中的最小值來(lái)求解共同的PVT測(cè)量結(jié)果(x、y、z和時(shí)間)?？梢允褂妙~外的偽距測(cè)量結(jié)果來(lái)摒棄錯(cuò)誤的測(cè)量結(jié)果。這些技術(shù)是公知的，并且它們中的一些技術(shù)在處理能力方面達(dá)到低成本。它們可以檢測(cè)和排除錯(cuò)誤的測(cè)量結(jié)果，但是當(dāng)輸入偽距與側(cè)峰跟蹤匹配時(shí)存在錯(cuò)誤的測(cè)量結(jié)果。但是，這些技術(shù)中的一些技術(shù)沒(méi)有同時(shí)處理從很多衛(wèi)星接收的模糊偽距。此外，它們對(duì)于衛(wèi)星幾何學(xué)的依賴(lài)，使它們很容易遭受錯(cuò)誤或者遺漏的衛(wèi)星排除。

在基于IAR的技術(shù)中，將BOC偽距模糊度與位置和時(shí)間解一起進(jìn)行估計(jì)，以便產(chǎn)生無(wú)模糊度誤差的位置和時(shí)間解。更確切地說(shuō)，通過(guò)假設(shè)模糊度具有浮點(diǎn)值(其被稱(chēng)為浮點(diǎn)解)來(lái)搜索第一解。當(dāng)已經(jīng)確定了所有模糊度的浮點(diǎn)解時(shí)，在最可能是整數(shù)解的浮點(diǎn)解周?chē)阉髡麛?shù)解。最后的步驟在于對(duì)通過(guò)整數(shù)解的估計(jì)模糊度來(lái)校正的測(cè)量結(jié)果計(jì)算位置和時(shí)間解。整周模糊度估計(jì)步驟可以通過(guò)不同的算法來(lái)執(zhí)行；高效的算法是LAMBDA(最小二乘模糊度去相關(guān)調(diào)整)算法，并且其主要用于載波相位模糊度解算。這些技術(shù)需要將從每一個(gè)衛(wèi)星捕獲的兩個(gè)偽距測(cè)量結(jié)果作為輸入，一個(gè)非模糊偽距測(cè)量結(jié)果是基于信號(hào)的碼(BPSK信號(hào))的，而一個(gè)模糊偽距測(cè)量結(jié)果是基于信號(hào)的子載波和碼(BOC信號(hào))的。因此，所已知的是，將該技術(shù)與雙重估計(jì)器技術(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，這是由于這兩個(gè)偽距測(cè)量值是已經(jīng)計(jì)算好的。該技術(shù)的缺陷在于跟蹤環(huán)的重復(fù)，對(duì)于每一個(gè)衛(wèi)星而言都需要兩個(gè)跟蹤環(huán)(傳送非模糊BPSK偽距和模糊BOC偽距)。這種重復(fù)在接收機(jī)設(shè)計(jì)方面具有成本，并且限制用于位置和時(shí)間確定所考慮的衛(wèi)星的數(shù)量。存在考慮額外的衛(wèi)星是特別有利的多種情形，尤其是在具有高多徑反射或者弱信號(hào)或者二者的環(huán)境下)。接收機(jī)中的跟蹤信道的數(shù)量由于其對(duì)該接收機(jī)的尺寸和功耗的直接影響而受到限制，對(duì)如從現(xiàn)有技術(shù)已知的IAR技術(shù)的使用可能不能允許考慮所有視野內(nèi)的衛(wèi)星，因此其使衛(wèi)星的可用幾何形狀并且因此導(dǎo)航解算惡化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)。其通過(guò)以下方式來(lái)實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)：通過(guò)考慮與現(xiàn)有技術(shù)相比更多的衛(wèi)星，提供能夠根據(jù)模糊偽距測(cè)量結(jié)果傳送無(wú)偏差的高精度位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果的GNSS接收機(jī)架構(gòu)。具體而言，本發(fā)明改善了接收機(jī)針對(duì)于如多徑反射或衛(wèi)星掩蔽(在城市或室內(nèi)環(huán)境下進(jìn)行操作時(shí)，很可能發(fā)生這些情形)之類(lèi)的噪聲和傳播狀況的穩(wěn)健性，并且降低了接收機(jī)復(fù)雜度。

由于本發(fā)明，第一類(lèi)型的各種技術(shù)可以用于確定第一本地?zé)o偏差位置和時(shí)間。第二類(lèi)型的各種技術(shù)可以用于獲得第二位置。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，可以執(zhí)行第一類(lèi)型的技術(shù)之間的切換(無(wú)論靜態(tài)地還是動(dòng)態(tài)地)。同樣地可以針對(duì)第二類(lèi)型的技術(shù)執(zhí)行切換。此外，這些切換可以是基于在探測(cè)車(chē)(Rover)處接收的信號(hào)的質(zhì)量的，尤其是多徑反射的重要性和/或位置的確定的置信水平。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，當(dāng)在提供非模糊偽距的多個(gè)通道的輸出處確定第一位置時(shí)，可以根據(jù)探測(cè)車(chē)的位置來(lái)優(yōu)化這些通道的選擇。此外，還可以在可用通道的約束之下進(jìn)行這種分配，以?xún)?yōu)化位置確定的精度和置信度。

為了實(shí)現(xiàn)該效果，本發(fā)明公開(kāi)了一種GNSS接收機(jī)，其包括：

-多個(gè)電路，其被配置為從GNSS星座中的多個(gè)衛(wèi)星接收定位信號(hào)，所述定位信號(hào)包括通過(guò)子載波和PRN碼調(diào)制的載波，

-多個(gè)第一信號(hào)處理通道，其被配置用于處理對(duì)所述定位信號(hào)的第一選擇以及確定相關(guān)聯(lián)的第一偽距，

-至少一個(gè)第二信號(hào)處理通道，其被配置用于處理對(duì)所述定位信號(hào)的第二選擇以及確定相關(guān)聯(lián)的第二偽距，以及

-計(jì)算機(jī)邏輯單元，其被配置用于計(jì)算無(wú)偏差的位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果。

GNSS接收機(jī)的第一偽距是根據(jù)定位信號(hào)的子載波和碼來(lái)確定的非模糊偽距，第二偽距是根據(jù)定位信號(hào)的子載波和碼來(lái)確定的模糊偽距，以及所述計(jì)算機(jī)邏輯單元被配置為根據(jù)第一和第二偽距來(lái)計(jì)算無(wú)偏差的位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果，所有所述偽距都是根據(jù)源自于不同衛(wèi)星的定位信號(hào)來(lái)確定的。

在GNSS接收機(jī)的一個(gè)實(shí)施例中，所述計(jì)算機(jī)邏輯單元被配置為：使用對(duì)偽距模糊度進(jìn)行解算的PVT算法計(jì)算，來(lái)計(jì)算所述無(wú)偏差的位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果。

有利的是，該GNSS接收機(jī)包括至少四個(gè)第一信號(hào)處理通道。

有利的是，在該GNSS接收機(jī)中，對(duì)定位信號(hào)的所述第一選擇和所述第二選擇是基于根據(jù)以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng)計(jì)算的信號(hào)質(zhì)量的指標(biāo)的值來(lái)完成的：功率信號(hào)、載波與噪聲比、衛(wèi)星仰角、多徑反射、幾何精度因子和置信水平。

在一個(gè)實(shí)施例中，由所述第一處理通道和所述第二處理通道處理的定位信號(hào)中的至少兩個(gè)源自于不同GNSS星座的衛(wèi)星。

此外，本發(fā)明還解決一種GNSS接收機(jī)，其包括：

-多個(gè)電路，其被配置為從GNSS星座中的多個(gè)衛(wèi)星接收定位信號(hào)，所述定位信號(hào)包括通過(guò)子載波和PRN碼調(diào)制的載波，

-多個(gè)第二信號(hào)處理通道，其被配置用于處理對(duì)所述定位信號(hào)的第二選擇以及確定相關(guān)聯(lián)的第二偽距，以及

-第一計(jì)算機(jī)邏輯單元，其被配置用于計(jì)算第一無(wú)偏差的位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果，

-第二計(jì)算機(jī)邏輯單元，其被配置用于根據(jù)所述第一位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果和所述第二偽距，計(jì)算第二無(wú)偏差的位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果。

在該GNSS接收機(jī)中，所述第二偽距是根據(jù)定位信號(hào)的子載波和碼來(lái)確定的，第一計(jì)算機(jī)邏輯被配置為根據(jù)以下各項(xiàng)中的一項(xiàng)，來(lái)計(jì)算第一無(wú)偏差的位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果：

-多個(gè)第一信號(hào)處理通道，其被配置用于處理對(duì)源自于不同衛(wèi)星的所述定位信號(hào)的第一選擇以及確定相關(guān)聯(lián)的非模糊第一偽距，或者

-非GNSS位置和時(shí)間信息。

在該GNSS接收機(jī)的一個(gè)實(shí)施例中，所述第二偽距中的至少一個(gè)第二偽距是模糊偽距，以及所述第二計(jì)算機(jī)邏輯單元被配置用于：根據(jù)所述第二偽距以及所述第一位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果來(lái)計(jì)算校正的非模糊偽距(610)，以及使用所述校正的非模糊偽距來(lái)計(jì)算所述第二位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果。

在該GNSS接收機(jī)的另一個(gè)實(shí)施例中，所述第二信號(hào)處理通道中的至少一個(gè)第二信號(hào)處理通道被配置為通過(guò)在模糊鑒別器計(jì)算和非模糊鑒別器計(jì)算之間進(jìn)行選擇來(lái)確定非模糊偽距，所述第二計(jì)算機(jī)邏輯被配置用于：根據(jù)所述非模糊偽距以及所述第一位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果來(lái)計(jì)算殘差，控制所述第二信號(hào)處理通道的所述鑒別器計(jì)算選擇，以及計(jì)算所述第二位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果。

在該GNSS接收機(jī)的另一個(gè)實(shí)施例中，所述第二偽距中的至少一個(gè)第二偽距是模糊偽距，所述第二計(jì)算機(jī)邏輯單元被配置用于：根據(jù)所述第一位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果來(lái)計(jì)算虛擬偽距，以及使用對(duì)偽距模糊度進(jìn)行解算的PVT算法計(jì)算，根據(jù)所述虛擬偽距和所述第二偽距來(lái)計(jì)算所述第二位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果。

有利的是，該GNSS接收機(jī)包括至少四個(gè)第二信號(hào)處理通道。

有利的是，在該GNSS接收機(jī)中，對(duì)定位信號(hào)的所述選擇或者每個(gè)選擇是基于根據(jù)以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng)計(jì)算的信號(hào)質(zhì)量的指標(biāo)的值的：功率信號(hào)、載波與噪聲比、衛(wèi)星仰角、多徑反射、幾何精度因子和置信水平。

在該接收機(jī)的一個(gè)實(shí)施例中，由所述第一處理通道和所述第二處理通道處理的定位信號(hào)中的至少兩個(gè)定位源自于不同GNSS星座的衛(wèi)星。

此外，本發(fā)明還公開(kāi)了一種用于計(jì)算無(wú)偏差的位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果的方法，該方法包括：

-從GNSS星座中的多個(gè)衛(wèi)星接收定位信號(hào)的第一步驟，所述定位信號(hào)包括通過(guò)子載波和PRN碼調(diào)制的載波，

-為第一信號(hào)處理通道選擇源自于不同衛(wèi)星的多個(gè)所述定位信號(hào)的第二步驟，所述第一信號(hào)處理通道被配置用于根據(jù)定位信號(hào)的所述子載波和碼來(lái)確定第一非模糊偽距，

-為第二信號(hào)處理通道選擇所述定位信號(hào)中的在所述第二步驟中沒(méi)有選擇的至少一個(gè)定位信號(hào)的第三步驟，所選擇的定位信號(hào)源自于不同的衛(wèi)星，所述第二信號(hào)處理通道被配置用于根據(jù)定位信號(hào)的所述子載波和碼來(lái)確定第二模糊偽距，

-根據(jù)至少在所述第二步驟中確定的所述第一非模糊偽距和在所述第三步驟中確定的所述第二非模糊偽距來(lái)計(jì)算無(wú)偏差的位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果的第四步驟。

本發(fā)明還公開(kāi)了一種用于計(jì)算無(wú)偏差的位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果的方法，該方法包括：

-從GNSS星座中的多個(gè)衛(wèi)星接收定位信號(hào)的第一步驟，所述定位信號(hào)包括通過(guò)子載波和PRN碼調(diào)制的載波，

-計(jì)算第一無(wú)偏差的位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果的第二步驟，

-為信號(hào)處理通道選擇多個(gè)定位信號(hào)的第三步驟，所述信號(hào)處理通道被配置為使用定位信號(hào)的所述子載波和碼來(lái)確定相關(guān)聯(lián)的偽距，

-根據(jù)在所述第三步驟中確定的所述偽距以及所述第一位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果來(lái)計(jì)算第二無(wú)偏差的位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果的第四步驟。

有利的是，該方法的第二步驟包括：為信號(hào)處理通道選擇多個(gè)所述定位信號(hào)，所述信號(hào)處理通道被配置用于確定非模糊偽距；以及使用對(duì)偽距模糊度進(jìn)行解算的PVT算法計(jì)算，根據(jù)所述非模糊偽距來(lái)計(jì)算所述第一無(wú)偏差的位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果。

有利的是，該方法的第二步驟包括：根據(jù)非GNSS位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果，來(lái)計(jì)算所述第一無(wú)偏差的位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果。

附圖說(shuō)明

通過(guò)對(duì)各個(gè)實(shí)施例以及以下附圖的描述，本發(fā)明將更好理解，并且其各個(gè)特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)：

-圖1表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的BPSK、BOC和MBOC信號(hào)的頻譜；

-圖2a和圖2b分別表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于BPSK信號(hào)和BOC信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)的例子；

-圖3a和圖3b表示現(xiàn)有技術(shù)的GNSS接收機(jī)內(nèi)的導(dǎo)航器的簡(jiǎn)化流程圖；

-圖4表示本發(fā)明的實(shí)施例的GNSS接收機(jī)內(nèi)的導(dǎo)航器的通用流程圖，其中，對(duì)無(wú)偏差位置的計(jì)算將單個(gè)計(jì)算機(jī)邏輯單元考慮在內(nèi)；

-圖5表示可適用于本發(fā)明的多種變型的GNSS接收機(jī)內(nèi)的導(dǎo)航器的通用流程圖，其中，對(duì)無(wú)偏差位置的計(jì)算將兩個(gè)不同的計(jì)算機(jī)邏輯單元考慮在內(nèi)；

-圖6表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的流程圖，其中，至少一個(gè)模糊偽距是使用第一位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果來(lái)校正的，并且其中，標(biāo)準(zhǔn)PVT算法是根據(jù)可用的經(jīng)校正的BOC偽距來(lái)計(jì)算的；

-圖7表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的流程圖，其中，至少一個(gè)跟蹤環(huán)使用DDT或者類(lèi)似的算法來(lái)計(jì)算非模糊BOC偽距，其中，跟蹤環(huán)中的鑒別器計(jì)算選擇是由偽距測(cè)量結(jié)果與第一位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果之間的殘差來(lái)控制的，并且其中，標(biāo)準(zhǔn)PVT算法是根據(jù)可用的BOC偽距來(lái)計(jì)算的；

-圖8表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的流程圖，其中，虛擬偽距是根據(jù)第一位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果來(lái)計(jì)算的，并且其中，PVT是根據(jù)所有可用的BOC偽距和虛擬偽距來(lái)計(jì)算的；

-圖9表示根據(jù)本發(fā)明的一種方法的流程圖；

-圖10表示根據(jù)本發(fā)明的另一種方法的流程圖，其中，PVT是使用第一位置和時(shí)間信息來(lái)確定的。

具體實(shí)施方式

圖1表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的BPSK(110)、BOC(120)和MBOC(130)信號(hào)的示例性頻譜。

在圖1中，參照載波頻率來(lái)表示頻譜?？梢杂^察到的是，BPSK頻譜110的中心在載波頻率上。

生成BOC信號(hào)包括：通過(guò)碼和子載波來(lái)調(diào)制信號(hào)的載波。通常將BOC調(diào)制描述成：

$x\left(t\right)=\sqrt{A}.d\left(t\right).c\left(t\right).s\left(t\right).\exp (j\[2{\mathrm{\πf}}_{c}t+\mathrm{\θ}\])$

其中，是該復(fù)雜信號(hào)的幅度，d(t)是發(fā)送的數(shù)據(jù)(如果有的話(huà))，c(t)是偽隨機(jī)噪聲(PRN)碼信號(hào)，s(t)是子載波信號(hào)，f_c和θ是載波頻率和相位。

作為通過(guò)子載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制的結(jié)果，將BOC頻譜120分割成分布在標(biāo)稱(chēng)載波頻率的每一側(cè)的兩個(gè)邊頻帶，其中頻率偏移等于子載波頻率。該信號(hào)的每一個(gè)波瓣可以看成是BPSK頻譜。

這些BOC信號(hào)用于衛(wèi)星定位，其精度好于BPSK信號(hào)，并且由于子載波調(diào)制，與使用相同載波頻率的其它信號(hào)同時(shí)存在更加容易。

BOC調(diào)制具有一些變型，其中有正弦(sine)BOC、余弦(cosine)BOC或者復(fù)用BOC(MBOC)(其頻譜由曲線(xiàn)130表示)。已提出MBOC調(diào)制用于伽利略和現(xiàn)代GPS信號(hào)，并且MBOC調(diào)制對(duì)正弦二進(jìn)制偏移載波SinBOC(1,1)與SinBOC(m,n)進(jìn)行組合。本發(fā)明同樣應(yīng)用于諸如此類(lèi)的BOC變型和(m,n)參數(shù)集合；唯一的需求是該信號(hào)包括通過(guò)碼和子載波調(diào)制的載波波形，其中m≥n。

可以使用包括碼和子載波分量的整個(gè)信號(hào)，或者僅僅考慮一個(gè)波瓣，來(lái)對(duì)BOC信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。在后一情況下，通過(guò)僅考慮BOC信號(hào)的一個(gè)波瓣，并且將其偏移適當(dāng)?shù)念l率以去除子載波貢獻(xiàn)，來(lái)抑制BOC信號(hào)的子載波信號(hào)。所得到的信號(hào)仍然包括碼信息，并且其可以被解調(diào)成典型的BPSK信號(hào)，其中由于僅處理信號(hào)功率譜密度的一半而具有3dB損耗。

圖2a和圖2b分別表示在理想的同步延遲周?chē)膬蓚€(gè)時(shí)間碼片的持續(xù)時(shí)間上，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于BPSK信號(hào)(210)和BOC信號(hào)(220)的自相關(guān)函數(shù)的例子。BPSK信號(hào)自相關(guān)在該時(shí)間間隔上僅顯示出一個(gè)峰值。其最大值表示理想的同步位置，并且其可以以非模糊方式來(lái)確定。BOC信號(hào)自相關(guān)顯示多個(gè)峰值。由于與BPSK信號(hào)自相關(guān)峰值相比，BOC自相關(guān)的主峰值更尖銳，因此跟蹤精度更佳。但是，在一些情況(噪聲環(huán)境、多徑傳播路徑等等、……)下，跟蹤位置可能與側(cè)峰中的一個(gè)側(cè)峰相關(guān)聯(lián)，故導(dǎo)致定位誤差，這是已知BOC信號(hào)的自相關(guān)是模糊的原因。

在接收鏈中使用相關(guān)函數(shù)來(lái)獲得鑒別器值，使用該值以基于接收的信號(hào)與根據(jù)由本地振蕩器或NCO(數(shù)控振蕩器)傳送的內(nèi)部時(shí)間基準(zhǔn)所構(gòu)建的參考信號(hào)之間的互相關(guān)性，來(lái)感測(cè)同步誤差。在接收機(jī)鏈中使用該鑒別器值來(lái)檢測(cè)本地編碼信號(hào)和接收的編碼信號(hào)之間的未對(duì)齊。當(dāng)跟蹤位置正確時(shí)，其等于零(本地時(shí)間基準(zhǔn)與接收的信號(hào)是時(shí)間同步的)，并且具有與必須應(yīng)用于振蕩器以從跟蹤誤差中恢復(fù)的時(shí)間偏移成比例的值。

由于BOC信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)是模糊的，因此根據(jù)接收的BOC信號(hào)和參考信號(hào)之間的相關(guān)性所構(gòu)建的鑒別器值是模糊的，并且可能將跟蹤位置鎖定在側(cè)相關(guān)峰值上。

可以從BOC信號(hào)獲得非模糊相關(guān)性。首先，可以?xún)H考慮BOC信號(hào)的一個(gè)波瓣，并且對(duì)頻率進(jìn)行偏移，使得對(duì)子載波信息進(jìn)行抑制。由于該信號(hào)等于BPSK信號(hào)，所以所得到的鑒別器值是非模糊的。第二，通過(guò)去除子載波信息來(lái)考慮模糊相關(guān)的包絡(luò)，從而可以獲得非模糊鑒別器計(jì)算。這種非模糊鑒別器計(jì)算(在現(xiàn)有技術(shù)中被稱(chēng)為類(lèi)似于BPSK的鑒別器)，非常類(lèi)似于BPSK信號(hào)的鑒別器計(jì)算。

在GNSS定位信號(hào)跟蹤環(huán)的現(xiàn)有技術(shù)中，使用環(huán)路濾波器來(lái)對(duì)鑒別器測(cè)量結(jié)果的噪聲進(jìn)行濾波，經(jīng)濾波的鑒別器值用作用于本地振蕩器調(diào)整的控制信號(hào)。將本地振蕩器的相位與接收的消息中傳輸?shù)男畔⑾嚓P(guān)聯(lián)以確定偽距。還使用振蕩器的相位來(lái)生成子載波和編碼參考信號(hào)，這兩個(gè)信號(hào)被饋送到輸入信號(hào)相關(guān)器。

GNSS接收機(jī)還包括導(dǎo)航器。該導(dǎo)航器負(fù)責(zé)根據(jù)聚合的偽距測(cè)量結(jié)果和多普勒頻率測(cè)量結(jié)果來(lái)傳送位置、速度和時(shí)間測(cè)量結(jié)果，該測(cè)量結(jié)果被稱(chēng)為用于3D位置、速度和定時(shí)的PVT。

PVT精度根據(jù)偽距測(cè)量結(jié)果的類(lèi)型(模糊的或者非模糊的)而不同。考慮模糊偽距測(cè)量結(jié)果和對(duì)偽距模糊度進(jìn)行解算的PVT方法(例如，如IAR技術(shù))，或者將根據(jù)完整BOC信號(hào)所計(jì)算的非模糊偽距測(cè)量結(jié)果(例如，其與DE、DDT或改進(jìn)的DDT技術(shù)相關(guān)聯(lián))視為輸入，從而獲得最佳的性能。根據(jù)BOC信號(hào)(其被視為BPSK信號(hào))的非模糊偽距或者使用類(lèi)似于BPSK的跟蹤環(huán)所獲得的PVT測(cè)量結(jié)果，顯示出較低的精度。

貫穿本文檔的其余部分，不考慮測(cè)量的速度。事實(shí)上，速度不是偽距分析的直接結(jié)果，而是對(duì)于側(cè)峰跟蹤不敏感的第二級(jí)測(cè)量結(jié)果。

圖3a和圖3b表示現(xiàn)有技術(shù)的GNSS接收機(jī)內(nèi)的導(dǎo)航器的簡(jiǎn)化流程圖。

在圖3a上，使用PVT算法301(其基于現(xiàn)有技術(shù)中已知的整周模糊度解算)來(lái)確定位置和時(shí)間302。IAR算法的輸入是n個(gè)非模糊偽距ρ(310)和n個(gè)模糊偽距φ(320)。IAR算法的輸出是無(wú)偽距模糊度誤差的位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果、或者具有良好精度的無(wú)偏差的位置和時(shí)間(由于使用了模糊偽距)。

對(duì)于視野內(nèi)的每一個(gè)衛(wèi)星而言，需要兩個(gè)跟蹤環(huán)，第一跟蹤環(huán)是基于對(duì)通過(guò)抑制子載波信息而被視為BPSK信號(hào)的BOC信號(hào)的非模糊處理的，而第二跟蹤環(huán)是基于對(duì)完整BOC信號(hào)的模糊處理的。該方案的穩(wěn)健性與以下事實(shí)有關(guān)：非模糊和模糊跟蹤環(huán)被視作為同一定位信號(hào)。

因此，接收機(jī)中的實(shí)現(xiàn)如現(xiàn)有技術(shù)中所描述的IAR PVT解算算法的跟蹤信道的數(shù)量是觀測(cè)的衛(wèi)星的數(shù)量的兩倍，其導(dǎo)致實(shí)現(xiàn)和處理能力約束(當(dāng)考慮大量的衛(wèi)星時(shí))，針對(duì)每一個(gè)額外的衛(wèi)星的實(shí)現(xiàn)成本是具有兩個(gè)跟蹤環(huán)。

在圖3b上所示出的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)已知的第二導(dǎo)航器實(shí)現(xiàn)中，接收機(jī)包括：計(jì)算m個(gè)非模糊偽距330的m個(gè)非模糊跟蹤環(huán)、以及計(jì)算n個(gè)模糊偽距340的n個(gè)模糊跟蹤環(huán)，m低于n。

IAR PVT解算算法351采用m個(gè)模糊和非模糊偽距(330、341)作為輸入，傳送第一無(wú)偏差的位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果352。為了從額外的模糊偽距342中獲益，并且為了使用其來(lái)使位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果精細(xì)，使用所確定的位置和時(shí)間來(lái)校正這些模糊測(cè)量結(jié)果。

為了執(zhí)行對(duì)模糊偽距測(cè)量結(jié)果的校正，使用下面的公式來(lái)計(jì)算偽距殘差：

r＝PR-c*Δt_r-||X_r-X^S||，

其中：

●PR是模糊偽距測(cè)量結(jié)果，

●c是光速，

●Δt_r是接收機(jī)和GNSS系統(tǒng)時(shí)間之間的時(shí)間差，

●X_r是接收機(jī)的參考位置，

●X^S是衛(wèi)星的位置，

衛(wèi)星位置X^S是已知的，而Δt_r和X_r是通過(guò)IAR PVT算法351確定的。將所計(jì)算的殘差值四舍五入為BOC自相關(guān)信號(hào)的兩個(gè)峰值之間的不確定距離的倍數(shù)(其與定位信號(hào)的子載波周期的一半成比例)，并且對(duì)模糊偽距減去該四舍五入后的值，以獲得非模糊偽距。

一旦將模糊偽距342校正成非模糊偽距343，則除了模糊偽距342之外，還將非模糊偽距343用作PVT算法354的輸入，以傳送第二位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果，其精度比第一位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果更佳，這是由于其計(jì)算將額外的模糊偽距342考慮在內(nèi)。

圖4表示本發(fā)明的實(shí)施例的GNSS接收機(jī)內(nèi)的導(dǎo)航器的通用流程圖，其中，對(duì)無(wú)偏差位置的計(jì)算將單個(gè)計(jì)算機(jī)邏輯考慮在內(nèi)。

計(jì)算機(jī)邏輯單元401的輸入是對(duì)m個(gè)非模糊偽距測(cè)量結(jié)果的第一選擇410和對(duì)p個(gè)模糊偽距測(cè)量結(jié)果的第二選擇420，其中這些測(cè)量結(jié)果是通過(guò)以下方式計(jì)算的：信號(hào)處理通道實(shí)現(xiàn)包括振蕩器的跟蹤環(huán)，并且根據(jù)振蕩器的相位和在定位信號(hào)中發(fā)送的消息來(lái)確定偽距。利用將偽距模糊度考慮在內(nèi)的PVT算法(如IAR算法)，使用非模糊偽距測(cè)量結(jié)果和模糊偽距測(cè)量結(jié)果，來(lái)確定無(wú)偏差的位置和時(shí)間。

不同于現(xiàn)有技術(shù)(其中將基于完整BOC信號(hào)的非模糊偽距測(cè)量結(jié)果(即，根據(jù)其已修改了模糊度的BOC偽距測(cè)量結(jié)果)與不將BOC偽距模糊度考慮在內(nèi)的PVT技術(shù)一起使用)，本發(fā)明涉及一些模糊偽距測(cè)量結(jié)果和將BOC偽距測(cè)量模糊度考慮在內(nèi)的PVT算法。

不同于圖3中所示的現(xiàn)有技術(shù)(其中，需要基于完整BOC和BPSK信號(hào)的成對(duì)偽距測(cè)量結(jié)果作為將偽距測(cè)量模糊度考慮在內(nèi)的PVT算法的輸入)，本發(fā)明涉及：根據(jù)BOC定位信號(hào)的子載波和碼來(lái)計(jì)算非模糊偽距，使用例如雙重鑒別器技術(shù)、雙重估計(jì)技術(shù)或者任何其它技術(shù)或者技術(shù)的組合來(lái)對(duì)偽距模糊度進(jìn)行解算。

將第一偽距與第二偽距一起用作計(jì)算機(jī)邏輯單元401的輸入，其中計(jì)算機(jī)邏輯單元401被配置為基于將偽距測(cè)量模糊度考慮在內(nèi)的PVT算法來(lái)計(jì)算無(wú)偏差的時(shí)間和位置。當(dāng)非模糊偽距的數(shù)量高于或等于PVT測(cè)量結(jié)果的未知變量的數(shù)量時(shí)，該算法進(jìn)行操作。在大多數(shù)情況下，該數(shù)量是四：相對(duì)于三維空間(x、y和z)的三個(gè)變量以及相對(duì)于時(shí)間的一個(gè)變量。用作計(jì)算機(jī)邏輯單元的輸入的所有偽距測(cè)量結(jié)果都是根據(jù)從不同衛(wèi)星發(fā)送的定位信號(hào)來(lái)計(jì)算的。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)接收機(jī)考慮的衛(wèi)星數(shù)量超過(guò)未知變量的數(shù)量時(shí)，利用傳送BOC信號(hào)的模糊跟蹤的跟蹤環(huán)來(lái)處理額外的定位信號(hào)。

由于計(jì)算機(jī)邏輯單元還提供針對(duì)所有偽距模糊度的解，因此可以將該偽距提供給模糊跟蹤環(huán)403，以便重新調(diào)整跟蹤位置。該實(shí)現(xiàn)方式顯示出提高所處理的BOC信號(hào)的功率電平的優(yōu)點(diǎn)，并且對(duì)于跟蹤環(huán)的穩(wěn)健性的整體改善具有貢獻(xiàn)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，這種實(shí)現(xiàn)方式降低了實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度和所需要的處理能力?？紤]例如五個(gè)衛(wèi)星處于視野內(nèi)，如圖3a中所描述的，現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式需要總共10個(gè)跟蹤環(huán)(用于BPSK偽距測(cè)量結(jié)果的5個(gè)跟蹤環(huán)+用于BOC偽距測(cè)量結(jié)果的5個(gè)跟蹤環(huán))，并且PVT算法計(jì)算是基于要進(jìn)行求解的10個(gè)導(dǎo)航方程(或者如果PVT是基于這些測(cè)量結(jié)果之間的簡(jiǎn)單差值的話(huà)，是9個(gè))的系統(tǒng)?？紤]本發(fā)明，當(dāng)使用雙重估計(jì)器或者改進(jìn)的DDT技術(shù)來(lái)執(zhí)行非模糊跟蹤時(shí)，其需要9個(gè)輸入偽距(4*2個(gè)跟蹤環(huán)+1個(gè)模糊BOC跟蹤環(huán))，并且PVT算法僅具有5個(gè)導(dǎo)航方程要進(jìn)行求解(或者如果測(cè)量結(jié)果是差值的話(huà)，是4個(gè))。現(xiàn)在將本發(fā)明與用于計(jì)算非模糊偽距的DDT技術(shù)一起考慮，僅需要5個(gè)跟蹤環(huán)(4個(gè)DDT跟蹤環(huán)+1個(gè)BOC跟蹤環(huán))，在5個(gè)方程(如果測(cè)量結(jié)果是差值的話(huà)，是4個(gè))的系統(tǒng)上計(jì)算PVT算法。在該情況下，可以使用保存的跟蹤環(huán)來(lái)增加視野內(nèi)的衛(wèi)星數(shù)量。

除了更低的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度之外，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明還更精確，這是由于其所有輸入都是從完整BOC處理推導(dǎo)出的偽距，而現(xiàn)有技術(shù)的非模糊偽距來(lái)自于BPSK跟蹤環(huán)。在多徑反射環(huán)境下，由于與其它BOC偽距模糊度解算技術(shù)相比，已知改進(jìn)的DDT技術(shù)更穩(wěn)健，因此，考慮改進(jìn)的DDT以便四個(gè)第一信號(hào)處理通道傳送非模糊(完整BOC)偽距測(cè)量結(jié)果和至少一個(gè)BOC跟蹤環(huán)傳送模糊偽距測(cè)量結(jié)果的實(shí)施例是優(yōu)選的。

圖5表示可適用于本發(fā)明的多種變型的GNSS接收機(jī)內(nèi)的導(dǎo)航器的通用流程圖，其中，對(duì)無(wú)偏差位置的計(jì)算將兩個(gè)不同的計(jì)算機(jī)邏輯單元考慮在內(nèi)。

在圖5上，第一計(jì)算機(jī)邏輯單元501負(fù)責(zé)根據(jù)對(duì)非模糊偽距測(cè)量結(jié)果的第一選擇510，來(lái)確定第一無(wú)偏差位置和時(shí)間502。負(fù)責(zé)確定這些非模糊偽距測(cè)量結(jié)果的信號(hào)處理通道可以實(shí)現(xiàn)對(duì)定位信號(hào)的碼的跟蹤環(huán)(因此，將定位信號(hào)視為BPSK信號(hào))，或者對(duì)定位信號(hào)的子載波和碼二者的跟蹤環(huán)(其考慮非模糊鑒別器或者實(shí)現(xiàn)如DET、DDT或改進(jìn)的DDT之類(lèi)的算法)。第一種解決方案是優(yōu)選的，這是由于其更簡(jiǎn)單。

用于確定第一位置和時(shí)間的信號(hào)處理通道的數(shù)量至少等于未知變量的數(shù)量，以便確定無(wú)偏差位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果。由于輸入第一計(jì)算機(jī)邏輯單元的所有偽距都是非模糊的，因此可以使用標(biāo)準(zhǔn)的PVT算法(其不將偽距測(cè)量模糊度考慮在內(nèi))來(lái)計(jì)算第一無(wú)偏差位置和時(shí)間。

在另一個(gè)實(shí)施例中，第一無(wú)偏差位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果是由第一計(jì)算機(jī)邏輯單元來(lái)確定的(不是根據(jù)偽距測(cè)量結(jié)果的，而是根據(jù)內(nèi)部和/或外部非GNSS源530(例如，如本地時(shí)鐘和慣性單元或者已知的檢驗(yàn)點(diǎn)之類(lèi)的)的)。第一計(jì)算機(jī)邏輯單元對(duì)來(lái)自這些非GNSS源的信息進(jìn)行收集，以傳送第一位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果。

在圖5的兩個(gè)實(shí)施例中，第一位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果精度可能不會(huì)達(dá)到所要求的精度，這是由于其是從非模糊偽距或者非GNSS信息得到的，但該測(cè)量結(jié)果的目標(biāo)是饋送到第二計(jì)算機(jī)邏輯單元，其中第二計(jì)算機(jī)邏輯單元被配置為確定第二位置和時(shí)間504，其中第二位置和時(shí)間具有高精度水平。

第二計(jì)算機(jī)邏輯單元以對(duì)第二信號(hào)處理通道所計(jì)算的偽距測(cè)量結(jié)果的第二選擇520作為輸入。根據(jù)實(shí)現(xiàn)選擇，這些偽距測(cè)量結(jié)果是根據(jù)定位信號(hào)的子載波和碼所確定的模糊測(cè)量結(jié)果或者非模糊測(cè)量結(jié)果。在各個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)簡(jiǎn)單的模糊BOC定位信號(hào)跟蹤環(huán)來(lái)確定偽距測(cè)量結(jié)果，以使接收機(jī)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度減至最小，或者結(jié)合DDT或改進(jìn)的DDT技術(shù)來(lái)確定偽距測(cè)量結(jié)果，如稍后將示出的。第二選擇中的偽距測(cè)量結(jié)果的數(shù)量至少等于PVT的未知變量的數(shù)量，當(dāng)必須進(jìn)行完整3D位置和時(shí)間確定時(shí)，該數(shù)量是四。

本發(fā)明(特別是第一和第二計(jì)算機(jī)邏輯單元)可以在GNSS接收機(jī)的導(dǎo)航器中的計(jì)算機(jī)器上實(shí)現(xiàn)，例如，軟件可重復(fù)編程計(jì)算機(jī)器(例如，微處理器、微控制器或者數(shù)字信號(hào)處理器(DSP))或?qū)Ｓ糜?jì)算機(jī)器(例如，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)或者專(zhuān)用集成電路(ASIC))。

被配置為接收定位信號(hào)的GNSS接收機(jī)的電路，是包括天線(xiàn)、混頻器、下變頻器、濾波器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(如果需要的話(huà))的RF鏈的標(biāo)準(zhǔn)部件，而根據(jù)定位信號(hào)來(lái)確定偽距測(cè)量結(jié)果的處理通道包括模擬或數(shù)字計(jì)算邏輯單元，以執(zhí)行接收的信號(hào)和參考信號(hào)之間的相關(guān)性運(yùn)算，并計(jì)算鑒別器值。此外，其還包括環(huán)路濾波器和數(shù)控或壓控振蕩器。

在圖6到圖8中，考慮本發(fā)明的各種變型。所有描述的結(jié)構(gòu)都需要對(duì)m個(gè)非模糊偽距測(cè)量結(jié)果的第一選擇或者非GNSS時(shí)間和位置基準(zhǔn)，以及對(duì)p個(gè)額外的偽距測(cè)量結(jié)果的第二選擇。

考慮為了測(cè)量m個(gè)非模糊偽距而實(shí)現(xiàn)的跟蹤環(huán)是通過(guò)簡(jiǎn)單的BPSK跟蹤環(huán)來(lái)獲得的，并且為了測(cè)量p個(gè)偽距而實(shí)現(xiàn)的跟蹤環(huán)是簡(jiǎn)單的BOC跟蹤環(huán)，則本發(fā)明的實(shí)施例的跟蹤環(huán)的總數(shù)量是m+p，其中m通常是4。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，這是顯著的優(yōu)勢(shì)，在現(xiàn)有技術(shù)中，為了實(shí)現(xiàn)高斯環(huán)境下的相同精度水平，跟蹤環(huán)的數(shù)量通常等于2*p，而在多徑反射環(huán)境下精度水平更低。

圖6表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的流程圖，其中，至少一個(gè)模糊偽距是使用第一位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果來(lái)校正的，并且其中，標(biāo)準(zhǔn)PVT算法是根據(jù)可用的經(jīng)校正的BOC偽距來(lái)計(jì)算的。

在圖6上，第二偽距測(cè)量結(jié)果620是來(lái)自于考慮完整BOC定位信號(hào)(子載波和碼)的跟蹤環(huán)的模糊偽距測(cè)量結(jié)果。第二計(jì)算機(jī)邏輯單元包括邏輯單元610，邏輯單元610被配置為使用第一位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果502來(lái)校正m個(gè)模糊偽距測(cè)量結(jié)果620。通過(guò)以下方式執(zhí)行該校正：考慮根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)已知的殘差計(jì)算(例如，如在圖3b所描述的)，并根據(jù)該殘差值來(lái)校正模糊偽距。

根據(jù)模糊跟蹤環(huán)所確定的經(jīng)校正的偽距，隨后通過(guò)PVT算法611(該算法是標(biāo)準(zhǔn)的，或者是更復(fù)雜的算法(例如，用于對(duì)測(cè)量結(jié)果的一致性進(jìn)一步校驗(yàn)的RAIM算法))進(jìn)行處理，以獲得第二位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果504中，第二位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果504的精度高，這是由于該測(cè)量結(jié)果的輸入是根據(jù)包括子載波和碼信息的BOC信號(hào)所計(jì)算的非模糊偽距。

該實(shí)現(xiàn)方式可以包括反饋環(huán)612(其將在模糊偽距610的校正期間所確定的模糊度考慮在內(nèi))，以校正模糊跟蹤環(huán)620的跟蹤位置。

圖7表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的流程圖，其中，至少一個(gè)跟蹤環(huán)使用DDT或者類(lèi)似的算法來(lái)計(jì)算非模糊BOC偽距，其中，所述DDT跟蹤環(huán)中的鑒別器選擇是通過(guò)考慮偽距測(cè)量結(jié)果與根據(jù)第一位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果所構(gòu)建的偽距之間的殘差測(cè)量結(jié)果來(lái)控制的。在圖7上，PVT算法(其是標(biāo)準(zhǔn)的或者更復(fù)雜的)是根據(jù)所有可用的BOC偽距來(lái)計(jì)算的。

在圖7上，第二偽距測(cè)量結(jié)果720是來(lái)自于考慮完整BOC定位信號(hào)的跟蹤環(huán)的非模糊偽距測(cè)量結(jié)果。這些跟蹤環(huán)將實(shí)現(xiàn)接近于直接鑒別器技術(shù)的技術(shù)，其中在BOC信號(hào)跟蹤環(huán)中使用的鑒別器計(jì)算是通過(guò)考慮定位信號(hào)的子載波和碼，從非模糊鑒別器計(jì)算和模糊鑒別器計(jì)算中選擇的。

不同于DDT，鑒別器計(jì)算選擇不是根據(jù)非模糊鑒別器計(jì)算(DDT)的值或者非模糊偽距和模糊偽距之間的差值(改進(jìn)的DDT)來(lái)執(zhí)行的，而是根據(jù)殘差計(jì)算單元710的輸出。

因此，第二計(jì)算機(jī)邏輯單元包括邏輯單元710，邏輯單元710被配置為計(jì)算非模糊偽距與位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果502之間的殘差。將該殘差的值與門(mén)限進(jìn)行比較，并使用該值來(lái)控制711各個(gè)跟蹤環(huán)中的鑒別器計(jì)算選擇。當(dāng)殘差測(cè)量結(jié)果超過(guò)門(mén)限時(shí)，有關(guān)的跟蹤環(huán)在預(yù)定義的時(shí)間段內(nèi)選擇非模糊鑒別器計(jì)算，以便使跟蹤位置返回到BOC信號(hào)的主相關(guān)峰值。針對(duì)每一個(gè)跟蹤環(huán)都執(zhí)行該操作，該操作增加了BOC信號(hào)主相關(guān)峰值跟蹤的穩(wěn)健性，這是由于與基于鑒別器計(jì)算所完成的鑒別器選擇相比，在偽距域中完成的鑒別器選擇更加精確。

將偽距測(cè)量結(jié)果720用作PVT算法(其是標(biāo)準(zhǔn)算法或者更復(fù)雜的算法，如RAIM算法)的輸入，以確定高精度的第二無(wú)偏差位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果。

圖8表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的流程圖，其中，虛擬偽距是根據(jù)第一位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果來(lái)計(jì)算的，并且其中，PVT是根據(jù)所有可用的BOC偽距和虛擬偽距來(lái)計(jì)算的。

在圖8上，第二偽距測(cè)量結(jié)果820是來(lái)自于考慮完整BOC定位信號(hào)的跟蹤環(huán)的非模糊偽距測(cè)量結(jié)果。第二計(jì)算機(jī)邏輯單元包括：虛擬偽距的計(jì)算單元801。虛擬偽距是用于描述衛(wèi)星和接收機(jī)之間的距離的量，其將接收機(jī)時(shí)鐘漂移和其它誤差源的影響(當(dāng)還沒(méi)有去除在PVT計(jì)算之前完成的模糊偽距測(cè)量結(jié)果時(shí))考慮在內(nèi)。虛擬偽距是根據(jù)跟蹤環(huán)820所考慮的至少四個(gè)衛(wèi)星的位置來(lái)推算的，其中四是第二位置和時(shí)間確定的PVT中的未知變量的數(shù)量。使用下面的公式來(lái)構(gòu)建虛擬偽距：

VPR＝||X_r-X^S||+c*Δt_r

其中：

●VPR是虛擬偽距，

●c是光速，

●Δt_r是接收機(jī)和GNSS系統(tǒng)時(shí)間之間的時(shí)間差，

●X_r是接收機(jī)的參考位置，

●X^S是衛(wèi)星的位置，

通過(guò)將該公式用于殘差計(jì)算，假設(shè)已經(jīng)針對(duì)不同于接收機(jī)時(shí)間偏差Δt_r的誤差源，對(duì)模糊偽距測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了校正。

衛(wèi)星位置X^S是已知的，而Δt_r和X_r是由第一計(jì)算機(jī)邏輯單元計(jì)算的第一位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果502。只要第一位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果足夠好，虛擬偽距值就比根據(jù)非模糊跟蹤環(huán)所捕獲的偽距測(cè)量結(jié)果更精確。偽距測(cè)量結(jié)果820的模糊解算更為穩(wěn)健，這是由于它們是從對(duì)來(lái)自很多衛(wèi)星的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行聚合的估計(jì)算法得到的。事實(shí)上，通過(guò)利用可用測(cè)量結(jié)果(其包括從強(qiáng)信號(hào)衛(wèi)星接收的那些測(cè)量結(jié)果)，可以對(duì)弱信號(hào)衛(wèi)星的模糊度進(jìn)行求解。

第二計(jì)算機(jī)邏輯單元還包括將偽距測(cè)量模糊度考慮在內(nèi)的PVT算法計(jì)算單元802。針對(duì)該算法的輸入是計(jì)算得到的虛擬偽距和模糊偽距720，輸出是第二無(wú)偏差位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果504。

該實(shí)現(xiàn)方式可以包括反饋環(huán)803(其將由PVT算法計(jì)算單元確定的模糊度考慮在內(nèi))，以校正各個(gè)模糊跟蹤環(huán)的跟蹤位置。

本說(shuō)明書(shū)中所公開(kāi)的例子僅是說(shuō)明本發(fā)明的一些實(shí)施例。它們并不以任何方式來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明的保護(hù)范圍由所附權(quán)利要求書(shū)進(jìn)行限定。具體而言，本發(fā)明關(guān)注于一種GNSS接收機(jī)設(shè)備，其包括實(shí)現(xiàn)圖6、7和圖8中所描述的系統(tǒng)的混合的導(dǎo)航器。

對(duì)于上面所給出的各個(gè)例子而言，根據(jù)源自于不同衛(wèi)星的定位信號(hào)，來(lái)計(jì)算輸入到第一計(jì)算機(jī)邏輯單元的第一偽距測(cè)量結(jié)果(410、510)。在圖5中，第一和第二信號(hào)處理通道的模糊和非模糊偽距測(cè)量結(jié)果源自于不同的衛(wèi)星，不同于圖3a和圖3b中所示出的現(xiàn)有技術(shù)，在該現(xiàn)有技術(shù)中，需要對(duì)同一定位信號(hào)執(zhí)行成對(duì)的偽距測(cè)量。因此，跟蹤環(huán)使用是最佳的，這是由于接收機(jī)的每一個(gè)跟蹤環(huán)都根據(jù)接收信號(hào)的子載波和碼來(lái)計(jì)算偽距，從而改善了定位和時(shí)間測(cè)量結(jié)果的質(zhì)量。

在圖6到圖8上，輸入到第一計(jì)算機(jī)邏輯單元的偽距測(cè)量結(jié)果510也源自于不同的衛(wèi)星，這是由于第一計(jì)算機(jī)邏輯單元僅需要非模糊偽距。發(fā)送給第二計(jì)算機(jī)邏輯單元的第二偽距測(cè)量結(jié)果也源自于不同的衛(wèi)星。但是，可以是根據(jù)相同的定位信號(hào)來(lái)計(jì)算第一和第二偽距測(cè)量結(jié)果。

可以通過(guò)考慮根據(jù)以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng)計(jì)算的信號(hào)質(zhì)量的指標(biāo)，來(lái)動(dòng)態(tài)地執(zhí)行定位信號(hào)和負(fù)責(zé)計(jì)算偽距測(cè)量結(jié)果的信號(hào)處理通道之間的關(guān)聯(lián)：功率信號(hào)、載波與噪聲比、衛(wèi)星仰角、多徑反射、幾何精度因子和置信水平、或者這些參數(shù)的組合。

可以定期地監(jiān)測(cè)每一個(gè)定位信號(hào)的質(zhì)量，以便使所處理的信號(hào)適應(yīng)傳播環(huán)境的變化。當(dāng)在如城市或者室內(nèi)之類(lèi)的密集環(huán)境下進(jìn)行操作時(shí)(其中，可能發(fā)生臨時(shí)的或永久的衛(wèi)星掩蔽)，這種特性是特別重要的。

還可以從屬于不同GNSS星座的衛(wèi)星獲取定位信號(hào)。在該情況下，由于各個(gè)星座系統(tǒng)的時(shí)間基準(zhǔn)不是同步的，因此必須在PVT計(jì)算中將相對(duì)于兩個(gè)星座時(shí)間基準(zhǔn)之間的時(shí)間差的額外變量考慮在內(nèi)。該時(shí)間差信息可以作為輸入進(jìn)行接收(例如，從GNSS信號(hào)的導(dǎo)航消息中獲得)，或者作為導(dǎo)航問(wèn)題的額外未知數(shù)進(jìn)行估計(jì)。在該情況下，在第一和第二計(jì)算機(jī)邏輯單元中考慮的偽距的最小數(shù)量相應(yīng)地增加。

本發(fā)明還解決了用于在GNSS接收機(jī)中計(jì)算無(wú)偏差的位置和時(shí)間的方法，其通過(guò)圖9中的流程圖來(lái)示出。

該方法包括：

-從GNSS星座中的多個(gè)衛(wèi)星接收定位信號(hào)的第一步驟901，所述定位信號(hào)包括通過(guò)子載波和PRN碼調(diào)制的載波，所述定位信號(hào)是BOC調(diào)制信號(hào)，

-為第一信號(hào)處理通道選擇源自于不同衛(wèi)星的多個(gè)所述定位信號(hào)的第二步驟902，第一信號(hào)處理通道被配置為根據(jù)定位信號(hào)的子載波和碼來(lái)確定第一非模糊偽距410。該選擇是按照定期的間隔來(lái)執(zhí)行的，或者是在所測(cè)量的信號(hào)質(zhì)量中的一個(gè)低于門(mén)限時(shí)執(zhí)行的。該步驟的目的在于使信號(hào)處理通道考慮的定位信號(hào)適應(yīng)接收狀況，其中，特別是當(dāng)接收機(jī)處于城市或者室內(nèi)環(huán)境時(shí)，當(dāng)接收機(jī)在移動(dòng)時(shí)，或者由于衛(wèi)星是非靜止衛(wèi)星的事實(shí)，接收狀況可能發(fā)生變化。第一信號(hào)處理通道中的每一個(gè)關(guān)聯(lián)到一個(gè)定位信號(hào)，該定位信號(hào)與關(guān)聯(lián)到其它第一處理通道的定位信號(hào)不同?？梢岳绺鶕?jù)像以下各項(xiàng)之類(lèi)的各種指示符來(lái)計(jì)算信號(hào)質(zhì)量：功率電平、載波與噪聲比、衛(wèi)星仰角、多徑反射、幾何精度因子、置信水平、或者這些指示符的任意組合。使用例如DE、DDT或改進(jìn)的DDT技術(shù)，通過(guò)考慮具有子載波信息的接收信號(hào)來(lái)計(jì)算第一非模糊偽距測(cè)量結(jié)果。所需要的非模糊測(cè)量結(jié)果的數(shù)量取決于未知變量的數(shù)量。為了確定完整的3D位置加時(shí)間，需要4個(gè)非模糊偽距測(cè)量結(jié)果。

-為第二信號(hào)處理通道選擇定位信號(hào)中的在第二步驟中沒(méi)有選擇的至少一個(gè)定位信號(hào)的第三步驟903，其中，所選擇的定位信號(hào)源自于不同的衛(wèi)星，第二信號(hào)處理通道被配置為根據(jù)定位信號(hào)的子載波和碼來(lái)確定第二模糊偽距420。通過(guò)考慮其它定位信號(hào)，該步驟等同于第二步驟，其差別在于基于BOC定位信號(hào)的子載波和碼的偽距是模糊的。可以使用簡(jiǎn)單的BOC跟蹤環(huán)，來(lái)計(jì)算這些第二信號(hào)處理通道。為了降低接收機(jī)復(fù)雜度，推薦使用上面所考慮的用于每一個(gè)定位信號(hào)的四個(gè)第二信號(hào)處理通道，其中四是未知變量的數(shù)量。

-根據(jù)至少在第二步驟中確定的所述第一非模糊偽距和在第三步驟中確定的所述第二非模糊偽距，來(lái)計(jì)算第一無(wú)偏差的位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果的第四步驟904。使用將模糊偽距測(cè)量結(jié)果考慮在內(nèi)的PVT算法來(lái)執(zhí)行該步驟，這是由于第一計(jì)算邏輯單元的輸入是非模糊和模糊偽距的混合。

本發(fā)明還解決了用于在GNSS接收機(jī)中計(jì)算無(wú)偏差的位置和時(shí)間的方法，其中，PVT是使用第一位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果來(lái)確定的，該方法通過(guò)圖10中的流程圖來(lái)示出。

該方法包括：

-從GNSS星座中的多個(gè)衛(wèi)星接收定位信號(hào)的第一步驟1001，所述定位信號(hào)包括通過(guò)子載波和PRN碼調(diào)制的載波，所述定位信號(hào)是BOC調(diào)制信號(hào)，

-計(jì)算第一無(wú)偏差的位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果的第二步驟1002?？梢酝ㄟ^(guò)考慮以下各項(xiàng)來(lái)執(zhí)行該步驟：對(duì)從源自于不同衛(wèi)星的定位信道所測(cè)量的偽距的第一選擇510、、對(duì)作為本地時(shí)鐘、已知檢驗(yàn)點(diǎn)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的非GNSS信息530的選擇或者任何其它有關(guān)的信息。當(dāng)根據(jù)對(duì)定位衛(wèi)星的第一選擇進(jìn)行操作時(shí)，該步驟包括：僅基于定位信號(hào)的碼或者基于定位信號(hào)的子載波和碼，來(lái)計(jì)算第一非模糊偽距；以及使用標(biāo)準(zhǔn)或者更復(fù)雜的PVT算法計(jì)算，來(lái)確定位置和時(shí)間。根據(jù)該測(cè)量結(jié)果的輸入，第一位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果可能不會(huì)達(dá)到期望的精度水平，但是使用其來(lái)計(jì)算更精確的第二位置和時(shí)間。

-為信號(hào)處理通道選擇多個(gè)定位信號(hào)的第三步驟1003，其中，所述信號(hào)處理通道被配置為使用定位信號(hào)的子載波和碼來(lái)確定相關(guān)聯(lián)的偽距520。根據(jù)第二信號(hào)處理通道的實(shí)現(xiàn)方式，這些偽距可以是模糊的或者非模糊的，但是傳送精確的測(cè)量結(jié)果。如果偽距測(cè)量結(jié)果是模糊的，則可以使用簡(jiǎn)單的BOC信號(hào)跟蹤環(huán)來(lái)測(cè)量它們。如果它們是非模糊的，則可以使用DDT跟蹤環(huán)或者任何等同的技術(shù)來(lái)測(cè)量它們。

-根據(jù)在第三步驟中確定的偽距以及第一位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果來(lái)計(jì)算第二無(wú)偏差的位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果的第四步驟1004。根據(jù)第二位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果的輸入，該步驟需要不同的計(jì)算。

當(dāng)?shù)诙盘?hào)處理通道計(jì)算模糊偽距測(cè)量結(jié)果時(shí)(如在圖6的接收機(jī)中)，該過(guò)程的第四步驟中完成的第二位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果可以在于考慮第一位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果的殘差計(jì)算。根據(jù)該計(jì)算，可以對(duì)偽距模糊度進(jìn)行校正，并將其用作PVT算法的輸入。

當(dāng)?shù)诙盘?hào)處理通道使用接近于DDT技術(shù)的技術(shù)來(lái)計(jì)算非模糊偽距時(shí)(如在圖7的接收機(jī)中)，在第四步驟中完成的第二位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果可以在于考慮第一無(wú)偏差的位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果的殘差計(jì)算、以及與門(mén)限的比較，以控制對(duì)類(lèi)似DDT的跟蹤環(huán)中的模糊或者非模糊鑒別器計(jì)算的選擇。這些偽距測(cè)量結(jié)果是非模糊的，并用于處理PVT算法。

當(dāng)?shù)诙盘?hào)處理通道計(jì)算模糊偽距時(shí)(如在圖6中所示的接收機(jī)中)，在第四步驟中完成的第二位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果可以在于基于第一位置和時(shí)間測(cè)量結(jié)果來(lái)計(jì)算虛擬偽距?？梢葬槍?duì)每一個(gè)第二信號(hào)處理通道來(lái)計(jì)算一個(gè)虛擬偽距。將偽距模糊度考慮在內(nèi)的PVT算法(如IAR PVT算法)將虛擬偽距和這些模糊偽距作為輸入，來(lái)確定高精度的第二無(wú)偏差的位置和時(shí)間。

如在前面的方法中，可以通過(guò)考慮信號(hào)質(zhì)量的指標(biāo)，來(lái)動(dòng)態(tài)地執(zhí)行第一信號(hào)處理通道(如果相關(guān)的話(huà))和第二信號(hào)處理通道中的定位信號(hào)選擇。