适用于混合定位系统确定误差估计的方法和装置制造方法及图纸

技术编号:2652019 阅读:268 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
一种方法和装置,允许在选择参数和待利用的伪路程测量值中的误差之间相关。建立一个数据库,在其中保存着多个到信标仪的特定伪路程测量值的误差估计值。定义群集。使每个群集与所选择的参数值的范围相关联。然后根据在产生伪路程测量值的时刻(或近似于该时刻)所选择参数的值,使伪路程测量值与特定群集相关联。当产生更多的伪路程测量值的估计值时,可以减小群集(即,所选择参数值的范围)的大小。由于所选择参数和伪路程测量值中的误差之间的相关性,减小群集的大小就减小了误差估计值的方差。使用误差估计值的平均值来校正后续伪路程测量值中的误差。(*该技术在2021年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及定位。尤其,本专利技术涉及一种适用用于提高确定装置位置时所进 行的定位测量的误差估计值的方法和装置。现有技术的描述人常常希望知道他的地理位置。范围从罗径、地图、六分仪、检测装置等范 围内的装置已经用于确定一个人的位置。当今,我们从围绕地球轨道和把信息提供 给地球上的接收机的卫星系统得益。每一个如此的接收机可以使用卫星提供的信息 来确定它的位置。 一种如此的系统就是众所周知的全球定位系统(GPS)。 GPS是轨 道围绕地球的24个具有较佳间隔的卫星的"星座"。对于大多数接收机,GPS可以 确定的GPS接收机任何地方的位置精度可以从100到10米。在GPS卫星星座中的 每个卫星发送用信息编码的信号。该信息允许地球上的接收机测量相对于时间任意 点所接收信号的到达时间。这种相对到达时间的测量一般称为"伪路程"测量。GPS是由美国国防部拥有和使用的,但是在全世界得到普遍的应用。简单地说, 在地球上空10, 600英里的轨道上,GPS包括21个"正规的"卫星和3个备用卫星。 这些卫星所具有的间隔,使得地球上的任何点,至少有4个卫星在水平面上方。每 个卫星包括一台计算机、 一台原子钟以及一台无线电。每个卫星了解它自己的轨道 和时钟,连续地广播它的位置和时间的变化。每天一次,每个卫星利用地面站检查 它自己检测到的时间和位置,并根据需要对信息进行校正。在地面上,每个GPS 接收机包括一台计算机,通过从3个卫星得到的方位对它自己的位置"进行三角测 量"而得到两维的解。以地理位置的形式来提供这个结果。这个位置一般是按经度和纬度的形式。定位的精度一般在100米之内。如果接收机还配备有显示地图的显 示屏幕,则可以在地图上显示位置。如果可以接收第四卫星,则接收机/计算机可 以计算出高度以及地理位置。如果接收机正在移动,则接收机可能还能够计算接收 机运动的速度和方向,并给出到达指定目的地的估计时间。不幸地,由于发射卫星和接收机之间的距离相当远,所以所接收的来自GPS 卫星的信号的功率电平极低。因此,在信号路径中的小障碍物会阻挡或分散信号, 使接收机不可能接收到信号。例如,在建筑物内部、在浓密的树叶下、在高建筑物遮住大部分天空的城市中、等等,大多数GPS接收机接收信号极困难。因此,使用 其它技术来代替或补充GPS。这类系统通常称为"混合定位"系统。混合定位系统包括一个定位终端,该定位终端包括GPS接收机和通信系统接 收机两者。在这种混合定位系统的一个例子中,通信系统接收机是蜂窝电话接收机。 在通信系统中的定位信标仪与混合定位终端进行通信。当可得到来自GPS卫星的信号时,混合定位终端通过GPS接收机接收。混合 定位终端通过通信系统接收机接收来自定位信标仪的"帮助信息"。帮助信息包括 允许快速探测GPS卫星信号的频率和时间的信息。此外,还可以使用通信系统信号 来确定到基站的伪路程,其中基站的一个或多个可能是定位信标仪。使用到基站的 伪路程以及到卫星的伪路程来计算接收机的位置。此外,基站句混合定位终端中的定位接收机提供时间基准。在一种特定的混 合系统中,通信系统提供给接收机的时间基准是GPS时间。然而,所提供的GPS 时间与从定位信标仪传播到定位接收机通讯GPS时间的信号所要求的时间量有一 定的偏移。通过测量信号从通信系统接收机到定位信标仪再返回通信系统接收机在 "往返路程"上的传播延迟可以确定该偏移。该偏移就等于总的往返路程延迟(RTD) 的一半。然而,应该注意,有一个与定位信标仪的信号的接收和再发送相关联的内 部延迟要加到总往返路程延迟(RTD)上。因此,为了得到从定位信标仪传递到定位 终端的正确GPS时间,必须确定这些内部延迟,并从测量的总往返路程延迟(RTD) 上减去。通常把这称为对定位信标仪进行"定标"。对定位信标仪进行定标需要测 量定位信标仪的内部延迟量。对定位信标仪进行定标是一件费时间和困难的任务。 因此,提供能确定混合定位终端的位置而无需对定位信标仪进行定标的一种方法和 装置是有利的。就是在已经对在通信系统中的每个定位信标仪进行定标之后,在定位终端和 定位信标仪之间进行的伪路程测量的精度也不必很正确。这是由于众知的"多径"现象。当信号在发射机(即定位信标仪)和接收机(即定位终端)之间采用间接路径时 就发生多径。定义间接路径为比发射机和接收机之间的最短距离要长的路径。术语 "多径"暗示在发射机和接收机之间的信号将越过一条以上的信号路径。然而,为 了本讨论的目的,即使信号在发射机和接收机之间只采用一条间接路径也仍认为该 信号是多径信号。多径增加了信号在定位信标仪和定位终端之间距离传播所需要的时间量。这 种增加是由于诸如建筑物之类的障碍物的反射结果而使信号传播较长的距离。信号 到达接收机所需要的时间量的增加导致伪路程测量值的误差。然后伪路程测量值的 误差就变换成从伪路程测量值计算得到的位置的误差。多径可能是GPS信号中的一个问题。然而,多径在GPS信号中的作用是易于调节的,由于信号仍有可能通过直接路径到达定位终端。目卩,在GPS卫星和定位终端之间的信号可能采用不止一条路径。然而,这些路径中的一条路径可能是直接路 径。因此,假定直接路径是首先到达的一条路径。此外,直接路径一般具有较大的 信号强度。相反,从定位信标仪发送的信号更可能只采用间接路径。因此,需要确定由多径引入的误差。下述说明揭示了一种用于确定混合定位 系统进行伪路程测量所出现的误差量的估计值的方法和装置。专利技术概要本揭示的方法和装置允许伪路程测量选择参数和误差之间的相关得以利用。 建立一个数据库,在其中保存对于到信标仪的特定伪路程测量所估计的误差量。定义群集(cluster)。每个群集都与所选择参数数值的范围相关联。然后根据进行伪 路程测量的时刻(或接近该时刻)所选择参数数值使伪路程测量值与特定群集相关 联。当产生更多伪路程测量值的估计时,可以减小群集的大小(即所选择参数值的 范围)。由于所选择参数和伪路程测量的误差之间的相关性,减小群集的大小就减 小了误差估计值的偏差。使用误差估计值的平均值来校正以后伪路程测量的误差。在所揭示方法和装置的一个实施例中,测量到信标仪的伪路程的终端的位置 是所选择的参数。另一方面,诸如信标仪信号的功率电平之类任何其它相关参数可 以是所选择参数。起初,群集的大小是相当大的,由于数据库具有在任何特定地理 区域中相当少的误差估计值。然而,当误差估计值的数目增加时,群集的大小可能 减小,因此在较小群集中的误差估计值的偏差相对于较大群集有所减小。根据一个实施例,通过第一次计算出特定信标仪的伪路程应该是什么而产生误差估计值。通过确定终端(使用该终端进行到信标仪的伪路程测量)的当前位置来 进行这个计算(使用准确度的第一定位子系统)。假定已知信标仪的位置,则一旦已 知终端的位置,就可以方便地计算出信标仪的伪路程测量值。然后使用精度较低的 第二定位子系统来测量从终端到信标仪的伪路程。确定根据精度较高的第一定位子 系统计算的伪路程和精度较低的第二定位子系统测量的伪路程测量值之间的差值。 假定这个差值是由于精度较低的第二定位子系统进行测量所引起的误差。因此,当不可得到精度较高的第一定位子系统时,数据库包括允许对精度较 低的第二定位子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于校正在伪距测量值中的误差的方法,其特征在于,所述方法包括下列步骤:    a)在一移动接收机处,测量到信标仪的伪距;    b)测量参数值;    c)根据参数值和待施加的校正因子之间的预定关系来确定被施加给所测得的到每一个信标仪的伪距的校正量;以及    d)把确定的校正量施加于所述测得的伪距。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员:A瓦亚诺斯
申请(专利权)人:高通股份有限公司
类型:发明
国别省市:US[美国]

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