[发明专利]全球导航卫星天线系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及全球导航卫星系统，且更明确地说，涉及全球导航卫星天线系统和方法。

背景技术

本发明涉及全球导航卫星系统(GNSS)天线系统和方法。

GNSS是指用以确定实际上全世界任何地方的用户的接收器的位置的各种基于卫星的导航系统。目前操作中的若干GNSS系统包含(例如)由美国操作的全球定位系统(GPS)和由俄罗斯联邦操作的全球轨道导航卫星系统(GLONASS)。GNSS被军用部门和民用部门广泛使用。

每一GNSS包含与地面站网络一起工作来使用三角测量的形式以定位用户的接收器的多个卫星。每一卫星以精确的间隔来发射经编码信号。用户的接收器将接收到的信号转换成位置、速度和时间估计。接收器可接着计算发射卫星的确切位置以及(由发射时间延迟来计算)发射卫星与接收器之间的距离。通过协调来自多个卫星的信号数据，接收器能够确定其位置。

虽然GNSS对定位接收器的位置提供高度可靠且准确的能力，但并不是没有出错。GNSS性能可能会遭受若干误差，包含电离层延迟、对流层延迟、接收器噪声和多路径。多路径(本文中也被称作相位多路径和伪距离多路径)是GNSS应用中主要的误差来源。

多路径是指在来自单个来源的波经由两个或两个以上的路径行进到接收器而导致同一个波的分量异相时出现的现象。这可以是(例如)由于来自例如建筑物、地面、树木、水面等物体的对信号的外来反射而发生。在合适的条件下，波的两个(或两个以上)分量可发生干涉，从而导致接收器中的追踪误差。

已使用各种技术来尝试减轻由多相引起的问题，包含改进的天线设计、改进的接收器内部结构以及改进的后处理技术。

在最佳条件下，GNSS系统允许毫米级的定位。然而，在遭受多路径问题的环境中，误差可以按2到5倍的倍数来增长。因此，相位多路径仍然是GNSS定位中的主要问题。

发明内容

一种用于在确定固定或几乎固定的位置的位置时减少多路径的方法包含：从相对于所述固定或几乎固定的位置不断地移动的天线接收信号，所述信号包含多路径分量；处理包含所述多路径分量的所述接收到的信号，其中在所述处理期间减少所述接收到的信号中的多路径误差；以及基于所述多路径误差减少的所述经处理的接收到的信号来确定所述固定或几乎固定的位置的位置。

一种用于在确定固定或几乎固定的位置的位置时减少多路径的系统包含：移动平台，其上面安装有天线，所述移动平台使所述天线相对于所述固定或几乎固定的位置不断地移动；接收器，用于从所述不断地移动的天线接收信号，所述信号包含多路径分量；处理器，用于处理包含所述多路径分量的所述接收到的信号，其中在所述处理期间减少所述接收到的信号中的多路径误差；以及位置确定单元，用于基于所述多路径误差减少的所述经处理的接收到的信号来确定所述固定或几乎固定的位置的位置。

一种用于在确定固定或几乎固定的位置的位置时减少多路径误差的系统包含：多个天线，其布置在相对于所述固定或几乎固定的位置固定的位置中；组合单元，用于组合来自所述多个天线的信号以及输出复合的接收到的信号，所述复合的接收到的信号包含多路径分量；处理器，用于处理包含所述多路径分量的所述复合的接收到的信号，其中在所述处理期间减少所述复合的接收到的信号中的多路径误差；以及位置确定单元，用于基于所述多路径误差减少的所述经处理的复合的接收到的信号来确定所述固定或几乎固定的位置的位置。

附图说明

将易于获得对本发明和其许多伴随优点的更完整了解，因为在结合附图考虑时通过参考以下详细描述能更好地理解本发明和其许多伴随优点，在附图中：

图1A展示GNSS系统中多路径的可能原因的实例；

图1B展示相干的直接接收到且经反射的信号的相差；

图2展示速度对多路径干涉的影响；

图3A展示静态多路径的模拟的实例；

图3B展示根据本发明的实施例的按圆形图案移动的天线的多路径的模拟的实例；

图4展示固定天线四周的区域中的L1载波相位多路径误差的模拟的实例；

图5展示根据本发明的实施例的安装在旋转平台上的天线的实例的顶视图；

图6展示根据本发明的实施例的安装在旋转平台上的天线的侧视图；

图7A、图7B展示根据本发明的实施例的将来自在平台上旋转的天线的信号提供给接收器的方式的实例；以及

图8展示根据本发明的实施例的在垂直方向上移动的天线的实例；