用于在多路径误差方面评估全球导航卫星系统中的卫星信号的方法、用于全球导航卫星系统的接收器和机动车技术方案

本发明专利技术涉及一种用于在多路径误差方面评估全球导航卫星系统中的卫星信号的方法，其中，在进行位置确定的范围内，接收器(7)从多个卫星的卫星信号中确定在接收器(7)和卫星之间的基于输送时间测量的输送时间距离以及在接收器(7)和卫星或基准点之间的基于载波相位测量的载波相位距离，其中，在接收器(7)中形成传输时间距离和载波相位距离的时间导数的差作为评估参量，通过至少一个多路径标准针对多路径误差的存在对该评估参量进行分析处理。

Method and apparatus for evaluating satellite signals in a global navigation satellite system in multipath error

The invention relates to a method for global navigation satellite system in the assessment of the multipath error which, in the range of position within the receiver (7) satellite signal from multiple satellites is determined at the receiver (7) and delivery time delivery time and distance measurement at the receiver based on satellite between (7) and the carrier phase distance, carrier phase measurement based on the reference point or between the satellite, the receiver (7) formed in the time derivative of the transmission time distance and carrier phase distance difference as evaluation parameters, by means of at least one multipath standard for multipath error on the evaluation parameters analysis and processing.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在多路径误差方面评估全球导航卫星系统中的卫星信号的方法和装置
本专利技术涉及一种用于在多路径误差方面评估全球导航卫星系统中的卫星信号的方法，其中在进行位置确定的范围内，尤其运动的接收器从多个卫星的卫星信号确定接收器与卫星之间的基于传输时间测量/飞行时间测量的传输时间距离和接收器与卫星或基准点之间的基于载波相位测量的载波相位距离，本专利技术还涉及一种用于全球导航卫星系统的接收器以及一种机动车。
技术介绍
全球导航卫星系统(GNSS)在现有技术中已经广泛已知。这种全球导航卫星系统的意思是，环地轨道中的多个卫星发射信号，这些信号通常被调制在载波频率上并描述卫星的位置和所谓码信号的发射时间。通过具有卫星位置和发射时间的码信号，当接收器中的时钟与卫星的时钟完美同步时，原则上从三个卫星的卫星信号中便已可以确定地球上的三维位置，由此从卫星信号的传输时间中得到距离(传输时间测量)并找出球表面的交点，该交点从接收器和卫星之间的距离得到。因为通常存在时钟误差，所以需要四个卫星的卫星信号，以便可以通过传输时间测量确定地球上的三维位置，这是因为这时存在用于四个未知量的四个方程。更多卫星的信号通常用于可信度测试等。还提出了如下方法，这些方法利用少于四个的卫星信号工作，而这些卫星信号则以运动模型和/或时间上的关联来工作。在此处描述的方式方法中，通过卫星信号从卫星到接收器的传输时间来确定位置，从中得到卫星和接收器之间的距离。所得到的距离与接收器的时钟误差一起通常被称为“伪距离”；因为传输时间测量对调制到卫星信号的载波频率上的码进行分析处理，所以传输时间测量经常被称为“码测量/编码跟踪”或“码相位测量”。在开放的天空视野的情况下，现今简单的GNSS接收器在95％的情况下已经达到5m以下的精确度。由于高的光速，在传输时间测量中通常还会出现不精确性。多数现代的GPS接收器因此还使用另一用于测量距离的变型，即所谓的使用多普勒测量的载波相位测量，在该载波相位测量中分析载波频率的相位和该相位的变化。虽然在为其它应用、例如飞行时间摄像机确定距离的情况下相位测量是尤其常见的，但是在GNSS接收器中存在如下问题，即不知道在卫星和GNSS接收器之间存在多少个完整的波列。即在相位测量时总是存在多义性，这是因为不知道已经经过了多少个完整的波长。因此，多普勒测量(载波相位测量)通常参照基准点/参考点，从该基准点开始尽可能持续地观察相位，并因此至少相对于这个基准点已知波长的数量。还提出了如下方法，其中对直到卫星的完整波长的数量进行估计，以便通过载波相位测量确定接收器和卫星之间的距离。在卫星信号暂时遗失时可能出现问题，这是因为这时可能会错过至少一个波长的通过，从而出现相位关系的损失。对此原因可以是例如通过障碍、还有多路径效应和类似情况形成的信号屏蔽。这种相位关系的损失被称为“失锁”，并通常在载波相位的测量中造成跳跃(“周跳”)。然而这不会影响传输时间测量。在很多现代的应用中、例如在机动车中，当今要求接收器的定位的非常高的精度，例如在机动车中的现代的驾驶辅助系统的情况中。在GNSS测量的范围中出现大量误差，其中之一是基于多路径效应的多路径误差(“multipatherror”)。在建设地带和主要在窄巷中或者在高的房屋外立面的情况下经常出现遮蔽和反射，这种遮蔽和反射可以导致大的位置误差。如果相对于相应卫星还存在视准线连接，则存在直接通过视准线(LOS)获得的卫星信号和相对于该卫星信号重叠、反射、轻微滑移的多路径信号，这导致类似于差拍/差频和类似的效果。已经提出了多种方法，以便通过硬件和/或软件克服多路径效应。第一种途径涉及与设置在接收器的输入侧上的相关器的参量的匹配，其中前置相关器的高带宽以及窄的相关器间距相对于具有多路径的卫星信号提高了鲁棒性，为此例如参见由E.D.Kaplan和C.J.Hegarty所著的权威著作：“UnderstandingGPS—PrinciplesandApplications(理解GPS—原理和应用)”，Norwood：ArtechHouse2005。另一建议的方案是RAIM(接收机自主完好性监测)的衍生物，用于识别具有误差的卫星信号/距离测量。在此在序贯RAIM和快照RAIM之间进行区分。在快照RAIM的情况下，对不同卫星的同时观测结果相对彼此进行可信度测试。当一观测结果的残差超过适合的阈值时，则摈弃该观测结果。在序贯RAIM的情况下，为了形成残差使用从过去的测量中产生的预测，为此例如参见JournalofSurveyingEngineering(测量工程杂志)，Vol.136，Nr.1，第13-22页，2010中由S.Hewitson和J.Wang所著的文章：“ExtendedReceiverAutonomousIntegrityMonitoringforGNSS/INSIntegration(用于GNSS/INS集成的扩展的接收机自主完好性监测)”。除了基于伪距离、即基于传输时间测量的探测方法，还存在如下方案，这些方案使用接收器的附加的输出参量，例如多普勒测量的结果。在此应用如下事实，即多路径误差对载波相位测量和输送时间测量具有不同作用。通过从由传输时间测量基于调制的码而确定的距离(传输时间距离)中减去由多普勒测量(载波相位测量)确定的距离(多普勒距离)可以形成所谓的码减载波(CMC)参量，并且估计多路径误差的值，如例如在GlobalPositioningSystemTheoryandApplications(全球定位系统理论和应用)，Vol.1，第547-568页，1996中的M.S.Braasch的文章“Multipatheffects(多路径效应)”中所描述的。还可以在频域中分析该CMC参量或类似参量，并可以衰减表征几何形状的多路径频率。总之可以确定，多路径误差是限于局部的现象。因此不能借助基准设施(例如差分GPS)实现校正。因此必需使用接收器自主探测方法。但是至今在现有技术中已知的方法自身还有一些缺点。因此广泛应用的快照-RAIM方法为了误差探测和识别还需要最少数量的看得见的卫星。多路径误差的探测在那里利用五个卫星信号才可能实现，其中识别具有误差的观测结果当存在六个卫星信号的情况下才可以实现。传统的RAIM的变型能够从n个观测结果中识别出n-5个具有误差的观测结果，对此参见ProceedingsoftheIONGNSSConference(IONGNSS会议论文)，2008中的G.Schrott，M.Rippl，A.Ene，J.Blanch，B.Belabbas，T.Walter，P.Enge和M.Meuer的论文“EnhancementsoftheRangeConsensusalgorithm(RANCO)”。然而对于多个实际出现的使用情况，所需卫星信号的大的数量是强烈限制的。在城市区域中，在那里多路径传输表现出很高的挑战，高的房屋外立面隔断大部分投向天空的视线。因此在这种房屋峡谷中经常不能接收到为了探测负担了多路径误差的卫星信号所需数量的卫星。对于基于序贯RAIM的方法，需要状态估计器，以便从过去的测量中求得预测。该状态估计器导致附加的复杂性，还不能避免模型误差和预测误差。对于静态应用，尤其使用CMC参量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在多路径误差方面评估全球导航卫星系统中的卫星信号的方法，其中，在进行位置确定的范围内，接收器(7)从多个卫星的卫星信号中确定在接收器(7)与卫星之间的、基于输送时间测量的输送时间距离以及在接收器(7)与卫星或基准点之间的、基于载波相位测量的载波相位距离，其特征在于，在接收器(7)中形成传输时间距离的时间导数与载波相位距离的时间导数之间的差作为评估参量，通过至少一个多路径标准针对是否存在多路径误差对该评估参量进行分析处理。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.06 DE 102014013209.91.一种用于在多路径误差方面评估全球导航卫星系统中的卫星信号的方法，其中，在进行位置确定的范围内，接收器(7)从多个卫星的卫星信号中确定在接收器(7)与卫星之间的、基于输送时间测量的输送时间距离以及在接收器(7)与卫星或基准点之间的、基于载波相位测量的载波相位距离，其特征在于，在接收器(7)中形成传输时间距离的时间导数与载波相位距离的时间导数之间的差作为评估参量，通过至少一个多路径标准针对是否存在多路径误差对该评估参量进行分析处理。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从由相同的卫星信号导出的距离中确定评估参量。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从由第一卫星的卫星信号导出的输送时间距离和由另一、第二卫星的卫星信号导出的载波相位信号中确定评估参量，其中，卫星之一是具有小的多路径误差的基准卫星。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在至少考虑卫星的速度信息、尤其是卫星和接收器(7)的速度信息的情况下以通过接收器(7)和卫星之间的不同的相对速度产生的附加项对评估参量进行修...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·托尔金，F·米克勒，A·拜特勒，
申请(专利权)人：奥迪股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE