[发明专利]具有置信指数的定位和导航接收机

说明书

根据本发明的定位接收机包括用于存储配置信息和关于其接收条件的信息的装置，所述配置信息和关于其接收条件的信息被处理以计算定位计算的当前的和/或预测的精度。有益地，这些信息中的至少一些被整合到集成于接收机中的卡尔曼滤波器的变化模型中。本发明尤其允许在单频运行模式下更快速收敛到参考精度以及对在单频模式与双频模式之间的过渡进行平滑。有益地，精度信息以图形方式或数值形式递送给用户。

技术领域

本发明涉及卫星导航系统。更精确地，本发明的目的是，在给定用户的接收机的硬件和软件配置的情况下，生成允许对系统根据当前和未来的运行条件可确保的精度进行预测的信息。

背景技术

发射定位信号的第一个卫星星座从八十年代开始由美国国家布置就位(全球定位系统或GPS)用于军事应用。自从那时，GPS信号已经被专业民用应用使用(管理卡车车队、航空导航辅助、大地测量等)，更近期用于大众市场应用(利用机载终端的汽车导航和利用智能手机式终端的步行导航)。其它星座由俄罗斯国家(GLONASS)和中国国家(北斗)布置就位。欧洲卫星星座(伽利略(Galileo))处于部署过程中。通常，这些导航系统是由首字母缩略词GNSS(全球导航卫星系统)来指代。

卫星导航和定位的基本原理是使用配备有电子处理电路的接收机来根据卫星在轨道上发射的厘米级波长的电磁信号来计算位置、速度和时间(PVT)数据。接收机根据来自卫星的信号来计算PVT数据，受到各种类型的多种误差影响：电磁信号通过大气的各层(对流层，电离层)的影响，由于来自接收机附近(多路径)的物体的信号的反射的误差，时钟误差，电子处理电路中的误差，等等。对于军事应用，使用在保留载波上发射的专门信号(用于GPS的P(Y)码)来显著地校正这些误差。此外，通常提供特定的多传感器处理和组合装置，以便确保用于关键用途的测量的精度和完整性。然而，这些解决方案是有限的和昂贵的。为了满足民用应用中精度的日益增长的需求，已经开发了各种装置来校正主要误差：获取源自多个星座的信号；改进天线以增加接收鲁棒性；在接收机中使用相关循环；差分GPS，其调用对允许校正误差的参考信号进行广播的固定基站；用于广播校正信息的地面网络；卫星数据与来自集成到接收机中的运动传感器的数据的组合，或提供关于接收机的路径的信息(地图，地形模型)等。同时地，对于对完整性具有高度需求的特定应用(例如空中导航)，已经开发了用于确定保护半径的程序，从而允许确定确保导航解决方案有效的安全区域。

因此，存在获得精确位置(或精确位置点的PPP)的各种技术。这些技术基于GPS信号的获取和来自其他星座的信号的获取。其中的一些使用来自双频(EP2140285)和甚至三频(EP2335085)接收机的信号。在非常晴朗的一天的无建设(non-built-up)环境通常被认为是关于这些技术的实施的理想情况。在实际使用的情况下，建筑物、树木和环境的其他元素将极大地降低定位信号的接收和处理条件。因此，测量将不太好，直到导致信号丢失的程度。此外，GNSS接收机的选择通常取决于技术性能、成本和需要之间的折衷。例如，在具有许多多路径的城市环境中，商业子仪表定位解决方案将GPS信号的获取、EGNOS信号的获取、惯性传感器、地图、地形模型等进行组合。如果需要精度大约十米，目前更简单的GPS技术是足够的，并且导航软件将可能“最好地”定位接收机。

对于某些应用，接收机不仅需要递送精确的位置/导航测量，而且最重要的是接收机给出对测量的置信度的指示。具体地，作为非限制性示例，对于在由其他交通使用的道路上行驶的自主车辆，重要的是能够确保精确到一厘米内的测量。还必须能够通知驾驶员位置测量的置信度的可预见的短期降级，使得他可以重新获得对车辆的控制。

在航空导航中，在飞机周围定义保护半径，地势的障碍物不能穿透该保护半径，但是该保护半径不根据导航信号的接收条件而变化。此外，以大众市场定位接收机为示例，iPhone^TM的“地图”功能确实在给定接收条件下传送定位测量的精度的指示，该指示采取半径的圆的形式(在条件差的情况下为大圆；在良好条件的情况下为小圆)。然而，这些指示不与关于距离的精度成比例，除非当定位基于来自Wi-Fi信号的三角测量时。