基于全球卫星导航系统数据跟踪移动对象的设备技术方案

本实用新型专利技术公开了基于全球卫星导航系统(GNSS)数据跟踪移动对象的设备，包括：用运动探测器不依赖于GNSS数据地检测移动对象的移动；用可信位置及速度单元接收GNSS数据，并根据GNSS位置及速度、运动检测器的检测结果，以及GNSS方案指标、GNSS信号指标和在先可信位置及速度中的至少一种或它们的任意组合，确定移动对象的可信位置和可信速度；以及用边界测试单元评估移动对象相对于预定边界的可信位置及速度。

【技术实现步骤摘要】

本技术总体构思涉及用于相对于各边界来跟踪移动对象的设备，更具体地，涉及利用多种不同的全球卫星导航系统(GNSS)及运动检测器的值来相对于各边界跟踪移动对象的设备。
技术介绍
通常需要对移动对象进行监控，从而使该移动对象可以包含于选定边界内，并识别该移动对象何时离开该边界。监控移动对象的移动和检测移动对象是否已离开选定边界或控制区域的传统方法是使用GNSS围栏系统(GNSSfencingsystem)。通常使用采用了GNSS系统(例如美国的全球定位系统(GPS)、俄罗斯的GLONASS等)的各种常规的GNSS围栏系统来定义选定的控制区域的各边界，并对移动对象相对于选定的控制区域的移动进行监控。在这些系统中，通过使用GNSS卫星来对受到约束的移动对象的位置及速度进行监控，以确定该移动对象是否以及何时越过边界。通常，使用提供给移动对象的移动装置在该移动装置沿边界移动时对选定的控制区域的该边界进行编程。可替换地，可以将边界顶点的坐标直接编程至移动装置中。如果设置有移动装置的移动对象越过边界，则可以向该移动对象提供校正激励。这些常规的GNSS围栏系统通常采用差分GNSS来改善感知到的移动对象的位置及速度。与非差分系统相比，这种实现方式通过结合在移动对象的位置可观测的各卫星的伪距(或伪距离)校正而提高了对移动对象的位置进行确定的准确度。当每个卫星信号向提供给移动对象的接收器传播时，该信号在大气中或信号路径上的变化导致这些伪距误差增加。由已知位置处的固定式GNSS接收器来计算伪距校正，并通过适合的通信连接将其传输至移动对象接收器。如上所述，当存在良好的信号环境时，常规的GNSS位置及速度确定系统在围栏应用或边界检测应用中具有最佳表现。然而，即使在最优环境中，仍然经常在GNSS跟踪中出现异常。此外，在移动对象的位置处可能存在不存在于固定式GNSS接收器处的较差的信号环境，因此无法如固定式GNSS接收器那样对信号环境进行识别。在存在较差的信号环境的情况中，确定位置及速度时产生的误差常常造成虚假越界。这样的虚假越界会削弱消费者的信心，和/或会给如下移动对象带来负面心理效应：向该移动对象提供移动装置以将其运动约束在控制区域中。例如，如果移动对象是一只宠物(例如一只狗)，其可以接收校正激励作为确定已越界的结果，那么在实际上并未越过控制区域边界时接收到校正激励可能会破坏训练过程。因而，为了减少虚假越界判定的概率，存在对如下移动位置确定设备的需求：该移动位置确定设备可以识别、量化和减少位置及速度误差，特别是在较差的GNSS信号环境中。
技术实现思路
本技术总体构思的各实施例提供了基于GNSS数据来确定移动对象的可信位置及速度的设备。可以通过提供一种基于全球卫星导航系统(GNSS)数据跟踪移动对象的移动设备来实现本技术总体构思的各示例实施例，该设备包括：运动检测器，其不依赖于GNSS数据检测移动对象的运动；信号接收和校正单元，其被配置为接收全球卫星导航系统数据和全球卫星导航系统辅助数据，以根据全球卫星导航系统辅助数据来校正接收到的卫星数据，并且传送结果数据；位置、速度、时间引擎，其被配置为从信号接收和校正单元接收结果数据，并根据校正后的数据和附加全球卫星导航系统辅助数据来产生位置和速度方案指标；第一和第二低通滤波器，其被配置为从信号接收和校正单元接收结果数据，计算并传送平均信噪比；可信位置及速度确定单元，其被配置为接收位置和速度方案指标以及平均信噪比，以根据来源于一个或多个在先可信速度及可信位置的估计参数来确定移动对象的当前可信位置和当前可信速度。可以提供边界测试单元，以根据移动对象相对于预定边界的当前可信位置和当前可信速度评估是否越界。此外，可以通过提供一种基于全球卫星导航系统(GNSS)数据跟踪移动对象的方法来实现本技术总体构思的各示例实施例，该方法包括步骤：用运动检测器不依赖于GNSS数据地检测移动对象的运动；以及接收GNSS数据并确定移动对象的可信位置和可信速度。在另外的实施例中，当前可信位置可以是在先可信位置和衰减位置差与位置跟踪系数的乘积的总和，其中衰减位置差为位置衰减系数和当前GNSS位置与在先可信位置的差值的乘积，位置衰减系数为最新的GNSS位置方案指标与GNSS信号指标和在先的GNSS位置方案指标与GNSS信号指标的函数，而位置跟踪系数可以是可信速度和由运动检测器检测到的运动的函数。当前可信速度可以是在先可信速度和衰减速度估计值的函数，其中衰减速度估计值为速度估计值和速度衰减系数的乘积，速度估计值为在先速度估计值与GNSS速度估计值的函数，速度衰减系数为最新GNSS速度方案指标和在先GNSS速度方案指标的函数，而速度衰减系数为GNSS信号指标的函数。可以根据移动对象相对于预定边界的当前可信位置和当前可信速度评估是否越界。可以通过一种基于全球卫星导航系统(GNSS)数据跟踪移动对象的设备实现本技术总体构思的各示例实施例，该设备包括：运动检测器，其不依赖于GNSS数据检测移动对象的运动；可信位置及速度确定单元，其接收GNSS数据并根据GNSS位置及速度、运动检测器的检测结果，以及GNSS方案指标、GNSS信号指标和在先可信位置及速度中的至少一种或它们的任意组合，来确定移动对象的可信位置及速度；以及边界测试单元，其评估移动对象相对于预定边界的可信位置及速度。GNSS方案指标可以包括水平精度因子、估计的水平位置误差、估计的速度误差、水平精度因子乘以估计的水平位置误差、水平精度因子乘以估计的速度误差，或者它们的任意组合。GNSS信号指标可以包括代表总可观测GNSS信噪比的量和/或代表总合格GNSS信噪比的量，可观测是指所有用于确定GNSS位置及速度的GNSS信号，合格是指所有由高于预定海拔阈值的卫星发出的可解码GNSS信号。运动检测器可以是微机电系统(MEMS)器件。运动检测器可以是全方位振动传感器。可以使用控制区域内的预定位置作为所述移动对象的初始起始地点。响应于运动检测器没有检测到移动对象的运动，可以保持在先可信位置及速度。GNSS数据可以包括GNSSPVT(位置、速度、时间)信号、伪距误差数据、时间辅助数据、星历辅助数据或它们的任意组合。移动对象可以是人类或动物。该设备可以附着至移动对象或由移动对象佩戴。此外，可以通过一种基于全球卫星导航系统(GNSS)数据跟踪移动对象的方法实现本技术总体构思的各示例实施例，该方法包括步骤：用运动检测器不依赖于GNSS数据地检测移动对象的运动；用可信位置及速度确定单元接收GNSS数据，并根据GNSS位置及速度、运动检测器的检测结果，以及GNSS方案指标、GNSS信号指标和在先可信位置及速度中的至少一种或它们的任意组合确定移动对象的可信位置及速度；以及用边界测试单元评估移动对象相对于预定边界的可信位置及速度。GNSS方案指标可以包括水平精度因子、估计的水平位置误差、估计的速度误差、水平精度因子乘以估计的水平位置误差、水平精度因子乘以估计的速度误差，或者它们的任意组合。GNSS信号指标可以包括代表总可观测GNSS信噪比的量和/或代表总合格GNSS信噪比的量，可观测是指所有用于确定GNSS位置及速度的GNSS信号，合格是指所有由高于预定海拔阈值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于全球卫星导航系统数据跟踪移动对象的移动设备，其特征在于，包括：运动检测器(55)，其不依赖于全球卫星导航系统数据检测移动对象的运动；信号接收和校正单元(51)，其被配置为接收全球卫星导航系统数据和全球卫星导航系统辅助数据，以根据全球卫星导航系统辅助数据来校正接收到的卫星数据，并且传送结果数据；位置、速度、时间引擎(52)，其被配置为从信号接收和校正单元接收结果数据，并根据校正后的数据和附加全球卫星导航系统辅助数据来产生位置和速度方案指标；第一和第二低通滤波器(54‑1，54‑2)，其被配置为从信号接收和校正单元接收结果数据，计算并传送平均信噪比；可信位置及速度确定单元(53)，其被配置为接收位置和速度方案指标以及平均信噪比，以根据来源于一个或多个在先可信速度及可信位置的估计参数来确定移动对象的当前可信位置和当前可信速度；以及边界测试单元(58)，其根据移动对象相对于预定边界的当前可信位置和当前可信速度评估是否越界。

【技术特征摘要】
1.一种基于全球卫星导航系统数据跟踪移动对象的移动设备，其特征在于，包括：运动检测器(55)，其不依赖于全球卫星导航系统数据检测移动对象的运动；信号接收和校正单元(51)，其被配置为接收全球卫星导航系统数据和全球卫星导航系统辅助数据，以根据全球卫星导航系统辅助数据来校正接收到的卫星数据，并且传送结果数据；位置、速度、时间引擎(52)，其被配置为从信号接收和校正单元接收结果数据，并根据校正后的数据和附加全球卫星导航系统辅助数据来产生位置和速度方案指标；第一和第二低通滤波器(54-1，54-2)，其被配置为从信号接收和校正单元接收结果数据，计算并传送平均信噪比；可信位置及速度确定单元(53)，其被配置为接收位置和速度方案...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯科特·麦克法兰，基思·格里菲斯，里克·塞尔策，
申请(专利权)人：无线电通信系统公司，
类型：新型
国别省市：美国;US