專利名稱：相對(duì)定位的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及設(shè)備相對(duì)于其他設(shè)備的定位。

背景技術(shù)：
各種全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)支持對(duì)設(shè)備的絕對(duì)定位。這些GNSS例如包括美國(guó)的全球定位系統(tǒng)(GPS)，俄羅斯全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GLONASS)，未來(lái)的歐洲系統(tǒng)伽利略，基于空間的增強(qiáng)系統(tǒng)(SBAS)，日本的GPS增強(qiáng)準(zhǔn)天頂(Quasi-Zenith)衛(wèi)星系統(tǒng)(QZSS)，局部區(qū)域增強(qiáng)系統(tǒng)(LAAS)，以及混合型系統(tǒng)。
GPS中的衛(wèi)星星座例如包括繞地運(yùn)行的多于20顆衛(wèi)星。每個(gè)衛(wèi)星傳輸兩個(gè)載波信號(hào)L1和L2。這些載波信號(hào)之一L1用于攜帶標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)(SPS)的導(dǎo)航消息和編碼信號(hào)。每個(gè)衛(wèi)星利用不同的C/A(粗捕獲)碼對(duì)L1載波相位進(jìn)行調(diào)制。由此，獲得了不同的信道以用于不同衛(wèi)星的傳輸。C/A碼是偽隨機(jī)噪聲(PRN)碼，其在1MHz帶寬上擴(kuò)展頻譜。C/A碼每1023個(gè)比特重復(fù)一次，碼的歷元(epoch)是1毫秒。進(jìn)一步利用比特率為50比特/秒的導(dǎo)航信息對(duì)L1信號(hào)的載波頻率進(jìn)行調(diào)制。該導(dǎo)航信息特別包括星歷表和歷書參數(shù)。星歷表參數(shù)描述各衛(wèi)星軌道的短區(qū)段?；谶@些星歷表參數(shù)，當(dāng)衛(wèi)星位于所描述的各區(qū)段內(nèi)時(shí)，算法可以估計(jì)任意時(shí)刻衛(wèi)星的位置。歷書參數(shù)是類似的，但其是較為粗糙的軌道參數(shù)，其對(duì)于長(zhǎng)于星歷表參數(shù)的時(shí)間是有效的。導(dǎo)航信息例如還包括時(shí)鐘模型，其使衛(wèi)星時(shí)間與GPS的系統(tǒng)時(shí)間相關(guān)，并使系統(tǒng)時(shí)間與協(xié)調(diào)世界時(shí)(UTC)相關(guān)。
位置待確定的GPS接收機(jī)接收由當(dāng)前可用的衛(wèi)星所傳輸?shù)男盘?hào)，并且基于所包括的不同C/A碼來(lái)檢測(cè)和跟蹤不同衛(wèi)星使用的信道。繼而，接收機(jī)通常根據(jù)已解碼導(dǎo)航消息中的數(shù)據(jù)以及C/A碼的歷元和碼片數(shù)目來(lái)確定由每個(gè)衛(wèi)星傳輸?shù)拇a的傳輸時(shí)間。傳輸時(shí)間和所測(cè)量的信號(hào)到達(dá)接收機(jī)的時(shí)間允許確定衛(wèi)星和接收機(jī)之間的偽距。術(shù)語(yǔ)“偽距”表示衛(wèi)星與接收機(jī)之間的幾何距離，該距離因衛(wèi)星和接收機(jī)相對(duì)于GPS系統(tǒng)時(shí)間的未知偏移而有所偏斜。
在一個(gè)可能的求解策略中，假設(shè)衛(wèi)星和系統(tǒng)時(shí)鐘之間的偏移是已知的，則問題簡(jiǎn)化為求解4個(gè)未知量(3個(gè)接收機(jī)位置坐標(biāo)，以及接收機(jī)與GPS系統(tǒng)時(shí)間之間的偏移)的非線性方程組。因此，為了能夠求解該方程組，需要至少4個(gè)測(cè)量。該過(guò)程的結(jié)果是接收機(jī)位置。
類似地，GNSS定位的總體思想是在待定位的接收機(jī)處接收衛(wèi)星信號(hào)，以測(cè)量接收機(jī)與各衛(wèi)星之間的偽距以及接收機(jī)的當(dāng)前位置，此外還利用所估計(jì)的衛(wèi)星位置。通常，如上文關(guān)于GPS所述，對(duì)用于調(diào)制載波信號(hào)的PRN信號(hào)進(jìn)行評(píng)估，以用于定位。
在公知為實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(RTK)的另一方法中，對(duì)兩個(gè)GNSS接收機(jī)處測(cè)量的載波相位和/或碼相進(jìn)行評(píng)估，以非常精確地(通常是以厘米甚至毫米級(jí)的精度)確定兩個(gè)接收機(jī)之間的距離和姿態(tài)。兩個(gè)接收機(jī)之間的距離和姿態(tài)的結(jié)合也稱為基線。在GNSS接收機(jī)處執(zhí)行的用于RTK定位的載波相位測(cè)量可以實(shí)時(shí)交換，或者可以存儲(chǔ)以備稍后交換(稱為“后處理”)。通常，GNSS接收機(jī)之一被布置在已知地點(diǎn)，并稱為參考接收機(jī)，而另一接收機(jī)要相對(duì)于參考接收機(jī)進(jìn)行定位，并稱為用戶接收機(jī)或者移動(dòng)接收機(jī)(rover)。如果準(zhǔn)確地知道參考位置的地點(diǎn)，則可以將所確定的相對(duì)位置進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為絕對(duì)位置。然而，RTK計(jì)算實(shí)際上需要兩個(gè)接收機(jī)的位置都是至少近似已知的。這些位置可以根據(jù)所確定的偽距來(lái)獲得。備選地，僅近似知道參考地點(diǎn)也是足夠的，因?yàn)橥ㄟ^(guò)將基線估計(jì)與參考地點(diǎn)相加，移動(dòng)接收機(jī)地點(diǎn)可以從其獲得。
例如由于多路徑傳播以及電離層和對(duì)流層的影響，衛(wèi)星信號(hào)在其從衛(wèi)星到接收機(jī)的路途中發(fā)生失真。而且，衛(wèi)星信號(hào)具有偏斜，這歸因于衛(wèi)星時(shí)鐘偏斜和其載波相位具有未知的初始相位。當(dāng)在接收機(jī)中測(cè)量衛(wèi)星信號(hào)時(shí)，其進(jìn)一步失真。除了之前的誤差之外，信號(hào)測(cè)量包含例如由于接收機(jī)噪聲和接收機(jī)時(shí)間偏斜所引起的誤差。在傳統(tǒng)RTK中，假設(shè)全部或者多數(shù)這些誤差在接收機(jī)與衛(wèi)星之間彼此相關(guān)，在這種情況下，誤差在二重差分中消失。
由此，相對(duì)定位可以更具體地基于兩個(gè)GNSS接收機(jī)處的信號(hào)測(cè)量，該信號(hào)測(cè)量用來(lái)形成二重差分可觀測(cè)量(observable)。這種信號(hào)測(cè)量例如可以包括載波相位測(cè)量和PRN碼測(cè)量等。與載波相位相關(guān)的二重差分可觀測(cè)量是兩個(gè)接收機(jī)處的特定衛(wèi)星信號(hào)的載波相位差與兩個(gè)接收機(jī)處的另一衛(wèi)星信號(hào)的載波相位差的比?？梢韵鄳?yīng)地獲得與PRN碼相關(guān)的二重差分可觀測(cè)量。繼而可以使用二重差分可觀測(cè)量來(lái)以高精度確定接收機(jī)相對(duì)于彼此的位置。
利用傳統(tǒng)的GNSS定位，兩個(gè)GNSS接收機(jī)能夠確定其地點(diǎn)，并由此確定其之間的基線(精度為5到20米)。相反，RTK方法允許以0.1到10厘米的高的多的精度來(lái)確定基線。值得注意，可以利用標(biāo)準(zhǔn)的商業(yè)GNSS接收機(jī)實(shí)現(xiàn)該精度。
然而，在使用RTK方法時(shí)，必須考慮在兩個(gè)接收機(jī)處測(cè)量的碼相或載波相位是基于不同數(shù)目的完整載波周期。該影響稱為二重差分整周模糊度(integer ambiguity)，必須對(duì)其進(jìn)行求解。該過(guò)程還稱為整周模糊度解算或者初始化。
可以通過(guò)在足夠的測(cè)量時(shí)刻從足夠數(shù)目的衛(wèi)星收集載波和/或碼相數(shù)據(jù)來(lái)解算二重差分整周模糊度。解可以使用個(gè)體歷元來(lái)獲得，或者作為使用濾波器的連續(xù)過(guò)程來(lái)獲得。
只要確定了基線并且解算了整周模糊度，便可以確認(rèn)整周模糊度解，以便確定其是否可靠。整周模糊度確認(rèn)通常是使用統(tǒng)計(jì)工具完成的。
所求解和確認(rèn)的整周模糊度繼而可以用于以高精密度(例如，以亞厘米的精度)來(lái)跟蹤接收機(jī)之間的基線。
最初，RTK定位僅可用于測(cè)地學(xué)測(cè)繪和需要高精度的其他應(yīng)用。這種應(yīng)用所需的裝備是昂貴且因此意味著僅供專業(yè)使用。在這些情況下，基線更是常常是離線確定的。然而，也可以使用兩個(gè)低價(jià)的支持GNSS的手持設(shè)備(例如，具有集成GNSS接收機(jī)的終端，或者配備有外部藍(lán)牙GNSS接收機(jī)的終端)來(lái)獲得高精度的基線。可以使用各類數(shù)據(jù)傳送技術(shù)來(lái)交換終端之間的數(shù)據(jù)，其中數(shù)據(jù)傳送技術(shù)例如通用分組無(wú)線服務(wù)(GPRS)、無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)或者藍(lán)牙TM。這允許實(shí)時(shí)地確定和更新基線。該方法也稱為移動(dòng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(mRTK)，表示使用了移動(dòng)技術(shù)來(lái)擴(kuò)展RTK的使用情況，并使更多的人得益于該技術(shù)。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明從以下考慮出發(fā)在相對(duì)定位中求解整周模糊度需要兩個(gè)接收機(jī)連續(xù)跟蹤某個(gè)最小數(shù)目的衛(wèi)星達(dá)某個(gè)時(shí)間量。還必須注意，僅僅一個(gè)接收機(jī)具有對(duì)各自衛(wèi)星的相位鎖定是不夠的，而是需要兩個(gè)接收機(jī)都連續(xù)跟蹤例如共同衛(wèi)星的載波相位和/或碼相。此外，測(cè)量時(shí)刻之間的周期越長(zhǎng)，結(jié)果就越確定。對(duì)于小于1千米的短基線而言，15秒的周期是足夠的，而對(duì)于達(dá)到10千米的較長(zhǎng)基線而言，可能需要幾分鐘的周期。涉及的等待時(shí)間可能引起不良的用戶體驗(yàn)。
本發(fā)明還從以下考慮出發(fā)基于統(tǒng)計(jì)工具的整周模糊度解算的有效性有時(shí)導(dǎo)致關(guān)于基線質(zhì)量的不正確的結(jié)論。
本發(fā)明還從以下考慮出發(fā)一旦初始化了整周模糊度，則為了能夠跟蹤基線，兩個(gè)接收機(jī)必須維持對(duì)至少4個(gè)衛(wèi)星的相位鎖定。如果丟失了相位鎖定從而使在相位鎖定中的共同衛(wèi)星少于4個(gè)，則必須重新初始化整周模糊度，這要花費(fèi)相當(dāng)多的時(shí)間。例如，無(wú)論何時(shí)僅有來(lái)自三個(gè)衛(wèi)星的信號(hào)可用時(shí)，則可以將一些基線坐標(biāo)(例如，緯度(altitude))固定為給定的值。然而，這在基線解中引入了誤差。
在依賴于足夠量數(shù)據(jù)的可用性的其他相對(duì)定位方法中可能出現(xiàn)類似的問題。
提出了一種方法，其包括將關(guān)于第一設(shè)備處氣壓的信息和關(guān)于第二設(shè)備處氣壓的信息轉(zhuǎn)換為第一設(shè)備與第二設(shè)備之間的緯度差。該方法還包括使用第一設(shè)備與第二設(shè)備之間的緯度差來(lái)確定第一設(shè)備相對(duì)于第二設(shè)備的位置。
此外，提出了一種裝置，其包括處理組件。該處理組件被配置用于將關(guān)于第一設(shè)備處氣壓的信息和關(guān)于第二設(shè)備處氣壓的信息轉(zhuǎn)換為第一設(shè)備與第二設(shè)備之間的緯度差。該處理組件進(jìn)一步被配置用于使用第一設(shè)備與第二設(shè)備之間的緯度差來(lái)確定第一設(shè)備相對(duì)于第二設(shè)備的位置。
一種裝置，還包括用于將關(guān)于第一設(shè)備處氣壓的信息和關(guān)于第二設(shè)備處氣壓的信息轉(zhuǎn)換為第一設(shè)備與第二設(shè)備之間的緯度差的裝置；以及使用第一設(shè)備與第二設(shè)備之間的緯度差來(lái)確定第一設(shè)備相對(duì)于第二設(shè)備的位置的裝置。
此外，提出了一種電子設(shè)備，其包括所提出的裝置。此外，該電子設(shè)備包括無(wú)線通信組件，其被配置用于接收關(guān)于第二設(shè)備處氣壓的信息。
而且，提出了一種組合件，其包括所提出的裝置。此外，該組合件包括無(wú)線通信設(shè)備，其被配置用于接收關(guān)于第二設(shè)備處氣壓的信息。
此外，提出了一種服務(wù)器，其包括所提出的裝置。此外，該服務(wù)器包括無(wú)線通信組件，其被配置用于接收關(guān)于第一設(shè)備和/或第二設(shè)備處氣壓的信息。
而且，提出了一種系統(tǒng)，其包括所提出的裝置。此外，該系統(tǒng)包括另一裝置，其包括處理組件，該處理組件被配置用于將關(guān)于第二設(shè)備處氣壓的信息轉(zhuǎn)發(fā)至所提出的裝置。此外，該系統(tǒng)可以包括具有處理組件的又一裝置，該處理組件被配置用于將關(guān)于第一設(shè)備處氣壓的信息轉(zhuǎn)發(fā)至所提出的裝置。
此外，提出了一種計(jì)算機(jī)程序代碼。當(dāng)由處理器執(zhí)行時(shí)，該計(jì)算機(jī)程序代碼實(shí)現(xiàn)所提出的方法。
最后，提出了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中，所提出的計(jì)算機(jī)程序代碼存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中。該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品例如可以是獨(dú)立的存儲(chǔ)器設(shè)備，或者集成在較大設(shè)備中的組件。
用于相對(duì)定位的、根據(jù)本發(fā)明由氣壓信息補(bǔ)充的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)例如可以是對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的測(cè)量結(jié)果，如在基于RTK的定位情況中。繼而可以基于對(duì)第一衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)處和第二衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)處的衛(wèi)星信號(hào)的測(cè)量結(jié)果來(lái)確定相對(duì)位置。此外，例如可以基于二重差分來(lái)確定相對(duì)位置，其中二重差分是針對(duì)測(cè)量的衛(wèi)星信號(hào)載波相位和/或測(cè)量的衛(wèi)星信號(hào)碼相而確定的。然而，應(yīng)當(dāng)理解，同樣可以基于其他數(shù)據(jù)來(lái)確定相對(duì)位置，并且特別地基于衛(wèi)星信號(hào)以外的其他信號(hào)。
因此，其間的相對(duì)位置有待確定的第一設(shè)備和第二設(shè)備例如可以是GNSS接收機(jī)或者包括GNSS接收機(jī)的設(shè)備，但是同樣可以是生成可在相對(duì)定位中使用的數(shù)據(jù)的任何其他設(shè)備。包括GNSS接收機(jī)的設(shè)備例如是移動(dòng)終端、基站、GNSS附屬設(shè)備或者局部測(cè)量單元(LMU)。繼而可以將測(cè)量氣壓的氣壓計(jì)集成在GNSS附屬設(shè)備中、包括GNSS接收機(jī)的其他設(shè)備中或者GNSS接收機(jī)所屬的組合件中。這種組合件例如可以包括移動(dòng)臺(tái)或者基站，以及GNSS附屬設(shè)備。如果氣壓計(jì)參考點(diǎn)與接收機(jī)的天線之間存在緯度偏移，并且已知該緯度偏移是先天性的，則可以在定位計(jì)算中對(duì)其進(jìn)行考慮，因?yàn)樘炀€的位置是相對(duì)定位的參考位置。
其間相對(duì)位置有待確定的設(shè)備或者包括這些設(shè)備的組合件可以直接或者經(jīng)由至少一個(gè)其他設(shè)備(例如，經(jīng)由網(wǎng)元)交換其氣壓信息。特別地，如果一個(gè)設(shè)備屬于網(wǎng)絡(luò)，則所提供的氣壓信息可以是還可用于其他目的的參考?jí)毫π畔?。此外，其間相對(duì)位置有待確定的設(shè)備的氣壓信息可以傳輸給其他設(shè)備以供評(píng)估，例如傳輸給類似于定位服務(wù)器的網(wǎng)元。
所提出裝置的處理組件可以通過(guò)硬件和/或軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。其例如可以是執(zhí)行用于實(shí)現(xiàn)所需功能的軟件程序代碼的處理器。備選地，其例如可以是例如通過(guò)芯片組或者芯片實(shí)現(xiàn)的、被設(shè)計(jì)用以實(shí)現(xiàn)所需功能的電路，例如集成電路。
所提出的裝置例如可以等同于所包含的處理組件，但是其還可以包括其他組件，例如氣壓計(jì)和/或適于從至少一個(gè)衛(wèi)星接收信號(hào)的GNSS接收機(jī)。
該裝置例如還可以是模塊，其被提供以集成至無(wú)線通信設(shè)備(例如，移動(dòng)臺(tái)或者固定臺(tái))，或者集成至用于這種無(wú)線通信設(shè)備的附屬設(shè)備。
所提出的電子設(shè)備例如可以是移動(dòng)臺(tái)(例如，蜂窩電話)或者固定臺(tái)(例如，蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)的基站)。然而，必須注意，所提出的電子設(shè)備不是必須被配置成在蜂窩通信系統(tǒng)中運(yùn)行。其例如還可以是個(gè)人數(shù)字助理(PDA)或者純測(cè)繪工具等。電子設(shè)備還可以包括氣壓計(jì)和/或GNSS接收機(jī)，或者具有對(duì)這種組件的有線或無(wú)線接入。
所提出的組合件可以包括可彼此鏈接的獨(dú)立設(shè)備。例如，GNSS附屬設(shè)備可以附接至無(wú)線通信設(shè)備，而所提出的裝置和氣壓計(jì)可以集成到GNSS附屬設(shè)備中或者無(wú)線通信設(shè)備中。可以利用任何適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)鏈路來(lái)實(shí)現(xiàn)組合件內(nèi)部的鏈路，例如固定線纜、藍(lán)牙(BluetoothTM)鏈路、UWB鏈路或者紅外鏈路等。
所提出的電子設(shè)備或者所提出的組合件的無(wú)線通信組件例如可以是蜂窩引擎或終端，或者WLAN引擎或終端等。蜂窩終端可以是蜂窩電話，或者例如膝上型計(jì)算機(jī)的其他類型的蜂窩終端，其包括用于經(jīng)由蜂窩網(wǎng)絡(luò)來(lái)建立鏈路的裝置。
本發(fā)明是基于以下現(xiàn)象氣壓隨著緯度變化，也即，隨著海拔標(biāo)高變化。此外，盡管特定地點(diǎn)處的氣壓可能變化，但是兩個(gè)臨近地點(diǎn)之間的氣壓差應(yīng)當(dāng)保持類似?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試顯示至少在5千米距離之內(nèi)，大氣壓是相當(dāng)恒定的，從而使得僅有緯度差對(duì)壓力差有所貢獻(xiàn)。因此提出將關(guān)于兩個(gè)設(shè)備處氣壓的信息(更具體地，設(shè)備之間的氣壓差)轉(zhuǎn)換為這兩個(gè)設(shè)備之間的緯度差。繼而可以按照各種方式將緯度差用作確定兩個(gè)設(shè)備彼此的相對(duì)位置的補(bǔ)充數(shù)據(jù)。
本發(fā)明通過(guò)提供可以按照多種方式來(lái)利用的附加信息，來(lái)支持相對(duì)定位的改進(jìn)性能。結(jié)果，本發(fā)明對(duì)定位解決方案的可靠性和質(zhì)量有所貢獻(xiàn)，并且由此對(duì)利用定位的應(yīng)用的改進(jìn)質(zhì)量以及改進(jìn)的用戶體驗(yàn)有所貢獻(xiàn)。本發(fā)明還允許擴(kuò)展相對(duì)定位的使用場(chǎng)合，例如基于mRTK的定位。在實(shí)踐中，可以在全新的環(huán)境中提供高定位精度。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，第一設(shè)備與第二設(shè)備之間的緯度差用于確定相對(duì)位置的首次定位。
這允許在用于定位的其他數(shù)據(jù)的可用性有限的情況下找到相對(duì)位置。例如，在基于衛(wèi)星信號(hào)的相對(duì)定位的情況下，該實(shí)施方式支持在更苛刻的環(huán)境中找到相對(duì)位置，在該環(huán)境中，來(lái)自少于通常數(shù)目衛(wèi)星的信號(hào)是可用的。
可以通過(guò)求解包括多個(gè)未知數(shù)的方程組來(lái)確定相對(duì)定位的首次定位。在這種情況下，可以使用緯度差來(lái)消除至少一個(gè)未知數(shù)。也即，緯度差可以替換消除的未知數(shù)，或者提供在等式的其他位置使用的項(xiàng)，以補(bǔ)償該消除。
可以基于信號(hào)測(cè)量的結(jié)果(包括整周模糊度)來(lái)選擇方程的變量。在這種情況下，未知數(shù)可以包括位置的相對(duì)位置值以及未知的整周模糊度值。
當(dāng)使用所確定的緯度差來(lái)消除至少一個(gè)未知的相對(duì)位置值時(shí)，在一些情況下，整周模糊度解算更快，因此更快地獲得最佳精度。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，第一設(shè)備與第二設(shè)備之間的緯度差用于所確定的相對(duì)位置的確認(rèn)。
由此，所獲得的緯度差可以用于對(duì)固定基線的緯度坐標(biāo)有效性的附加檢查。更具體地，可以對(duì)所確定的相對(duì)位置中的相對(duì)緯度與從氣壓信息獲得的緯度差進(jìn)行比較。
這提供了用于與通常用于確認(rèn)的任何統(tǒng)計(jì)測(cè)量無(wú)關(guān)的確認(rèn)的附加方法。這允許拒絕不正確的解，即使統(tǒng)計(jì)確認(rèn)過(guò)程不正確地對(duì)解進(jìn)行了確認(rèn)。結(jié)果得到了更為可靠的性能，以及由此改進(jìn)的用戶體驗(yàn)。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，第一設(shè)備與第二設(shè)備之間的緯度差用于跟蹤相對(duì)位置。
在此實(shí)施方式中，可以利用少于先前所需的可用數(shù)據(jù)來(lái)跟蹤基線。例如，在基于衛(wèi)星信號(hào)的相對(duì)定位的情況下，類似于首次定位的情況，此實(shí)施方式允許在較為苛刻的環(huán)境中更新相對(duì)位置。
還可以通過(guò)求解包括多個(gè)未知數(shù)的方程組來(lái)跟蹤相對(duì)位置。繼而可以再次使用緯度差來(lái)消除這些未知數(shù)中的至少一個(gè)。
應(yīng)當(dāng)理解，氣壓信息可以在首次定位和相對(duì)位置跟蹤二者中使用。然而，如果可以在無(wú)需氣壓信息輔助的情況下可靠地執(zhí)行相對(duì)位置的首次定位，則可以首先對(duì)氣壓信息到緯度差的轉(zhuǎn)換(其將在跟蹤中使用)進(jìn)行校準(zhǔn)，以獲得特別可靠的輔助。
為此，可以不考慮第一設(shè)備與第二設(shè)備之間的緯度差，而首先確定相對(duì)位置，其中所確定的相對(duì)位置包括關(guān)于第一設(shè)備相對(duì)于第二設(shè)備的緯度的信息。接下來(lái)，可以基于所確定的相對(duì)位置中的相對(duì)緯度信息對(duì)氣壓值和緯度值之間的關(guān)系進(jìn)行校準(zhǔn)。繼而，所校準(zhǔn)的關(guān)系可以用來(lái)將關(guān)于第一設(shè)備處氣壓的信息和關(guān)于第二設(shè)備處氣壓的信息轉(zhuǎn)換為第一設(shè)備與第二設(shè)備之間的緯度差。
應(yīng)當(dāng)理解，氣壓值與緯度值之間關(guān)系的校準(zhǔn)可以直接或間接地以各種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，可以對(duì)用于測(cè)量氣壓的至少一個(gè)氣壓計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)。備選地，可以對(duì)針對(duì)至少一個(gè)設(shè)備的氣壓測(cè)量結(jié)果進(jìn)行校準(zhǔn)。進(jìn)一步備選地，可以對(duì)所確定的兩個(gè)設(shè)備處氣壓之間的差進(jìn)行校準(zhǔn)。進(jìn)一步備選地，可以對(duì)在將氣壓差轉(zhuǎn)換為緯度差中使用的轉(zhuǎn)換因子進(jìn)行校準(zhǔn)。進(jìn)一步備選地，可以對(duì)從氣壓信息獲得的緯度差進(jìn)行校準(zhǔn)，等等。
本發(fā)明例如還可以用于高精度導(dǎo)航和測(cè)繪應(yīng)用。其可以被提供用于專業(yè)使用，但也可用于娛樂應(yīng)用，例如利用GNSS接收機(jī)進(jìn)行書寫。
其還可以與各類相對(duì)定位結(jié)合使用，具體地但非排他地，利用GNSS的定位，例如GPS、GLONASS、GALILEO、SBAS、QZSS、LAAS或其組合。LAAS具有以下優(yōu)點(diǎn)其在室內(nèi)條件下同樣支持mRTK的使用。
應(yīng)當(dāng)理解，給出的所有示例性實(shí)施方式也可以在任何適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合中使用。
根據(jù)下文結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其他目的和特征將變得易見。然而，應(yīng)當(dāng)理解，設(shè)計(jì)附圖僅僅是為了示范的目的，而不是作為對(duì)本發(fā)明范圍的限定，本發(fā)明的范圍僅應(yīng)參考所附權(quán)利要求書。還應(yīng)當(dāng)理解，附圖不是按比例繪制的，其僅僅意在從概念上示出在此描述的結(jié)構(gòu)和過(guò)程。



圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的系統(tǒng)的示意圖； 圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的、圖1系統(tǒng)中的初始化操作的流程圖； 圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的、圖1系統(tǒng)中的跟蹤操作的流程圖； 圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的、圖1系統(tǒng)中的確認(rèn)操作的流程圖； 圖5是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的系統(tǒng)的示意圖；以及 圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的、圖5系統(tǒng)中的操作的流程圖。

具體實(shí)施例方式 圖1給出了根據(jù)本發(fā)明的示例性系統(tǒng)，其通過(guò)利用氣壓信息來(lái)支持增強(qiáng)的相對(duì)定位。
該系統(tǒng)包括移動(dòng)設(shè)備110和移動(dòng)組合件120。
作為示例，假設(shè)移動(dòng)設(shè)備110是蜂窩電話之類的移動(dòng)臺(tái)(MS)。其包括處理器111以及鏈接至該處理器111的無(wú)線通信組件112、GNSS接收機(jī)113、氣壓計(jì)114和存儲(chǔ)器115。
處理器111被配置用于執(zhí)行所實(shí)現(xiàn)的計(jì)算機(jī)程序代碼。存儲(chǔ)器115存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序代碼，處理器111可以獲取該代碼以供執(zhí)行。所存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)程序代碼包括RTK定位軟件(SW)116和/或轉(zhuǎn)發(fā)軟件117。
作為示例，假設(shè)移動(dòng)組合件120包括移動(dòng)臺(tái)(MS)130和獨(dú)立的GNSS附屬設(shè)備140。
移動(dòng)臺(tái)130包括芯片133以及鏈接至該芯片133的無(wú)線通信組件132和藍(lán)牙(BluetoothTM)(BT)組件131。
芯片133包括被配置用于執(zhí)行RTK定位的電路。該RTK定位電路包括初始化組件134、確認(rèn)組件135、跟蹤組件136以及轉(zhuǎn)換器137。此外，芯片133包括壓力信息轉(zhuǎn)發(fā)組件138，其被配置用于控制BT組件131與無(wú)線通信組件132之間的信息交換。芯片133例如可以是集成電路(IC)。
GNSS附屬設(shè)備140包括BT組件141以及鏈接至該BT組件141的GNSS接收機(jī)143和氣壓計(jì)144。
GNSS附屬設(shè)備140可以經(jīng)由BT組件133和141之間建立的藍(lán)牙(BluetoothTM)連接來(lái)與移動(dòng)臺(tái)130鏈接。應(yīng)當(dāng)注意，替代藍(lán)牙(BluetoothTM)組件133、141，移動(dòng)臺(tái)130和GNSS附屬設(shè)備140還可以包括支持有線或無(wú)線鏈接的、任何其他類型的匹配接口組件。
移動(dòng)臺(tái)110的無(wú)線通信組件112與移動(dòng)臺(tái)130的無(wú)線通信組件132可以使用蜂窩鏈路或者非蜂窩鏈路(例如，無(wú)線LAN連接、藍(lán)牙(BluetoothTM)連接、UWB連接或者紅外連接)彼此通信。所采用的通信信道還可以是控制平面信道或安全的用戶平面定位(SUPL)信道。
在圖1中，通過(guò)虛線的基線160來(lái)表示移動(dòng)臺(tái)110與移動(dòng)組合件120之間(或者更具體地，GNSS接收機(jī)113與GNSS接收機(jī)143之間)的距離和緯度。
顯然，移動(dòng)臺(tái)110還可以使用芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)處理器111的功能，而移動(dòng)臺(tái)130也可以使用處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)芯片133的功能。此外，僅需要組合件之一包括RTK定位裝置116、134-137，而其他組合件可以僅包括轉(zhuǎn)發(fā)裝置117、138。
移動(dòng)臺(tái)110或者芯片133可以是根據(jù)本發(fā)明的示例性裝置。執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序代碼116的處理器111或者芯片133的組件134-137可以是根據(jù)本發(fā)明的裝置的示例性處理組件。移動(dòng)臺(tái)110和GNSS附屬設(shè)備140還可以是本發(fā)明的其間相對(duì)位置有待確定的示例性第一設(shè)備和第二設(shè)備。移動(dòng)臺(tái)110還可以是根據(jù)本發(fā)明的示例性電子設(shè)備，而組合件120可以是根據(jù)本發(fā)明的示例性組合件。
GNSS接收機(jī)113、143二者作為常規(guī)GNSS接收機(jī)操作。也即，它們被配置用于接收、獲取、跟蹤和解碼由屬于一個(gè)或多個(gè)GNSS(例如，GPS和伽利略)的衛(wèi)星S1、S2所傳輸?shù)男盘?hào)。此外，GNSS接收機(jī)113、143被配置用于基于接收到的衛(wèi)星信號(hào)以已知的方式計(jì)算單機(jī)位置。應(yīng)當(dāng)理解，所需計(jì)算也可以在GNSS接收機(jī)113、143之外的處理組件中實(shí)現(xiàn)，例如分別在處理器111或者芯片133中實(shí)現(xiàn)。
然而，對(duì)于特定應(yīng)用，可能必須以高精度來(lái)跟蹤移動(dòng)臺(tái)110或者移動(dòng)組合件120的位置。為此，采用增強(qiáng)的移動(dòng)RTK定位。
在此情況下，使用計(jì)算機(jī)程序代碼116，移動(dòng)臺(tái)110的處理器111生成初始化請(qǐng)求，無(wú)線通信組件112將該初始化請(qǐng)求傳輸至移動(dòng)組合件120。該初始化請(qǐng)求標(biāo)識(shí)了要執(zhí)行測(cè)量的測(cè)量時(shí)刻。
在傳輸初始化請(qǐng)求時(shí)，處理器111還會(huì)使移動(dòng)臺(tái)110的GNSS接收機(jī)113在初始化請(qǐng)求中所標(biāo)識(shí)的測(cè)量時(shí)刻執(zhí)行對(duì)所接收衛(wèi)星信號(hào)的測(cè)量。對(duì)于每個(gè)測(cè)量時(shí)刻，GNSS接收機(jī)113向處理器111提供得到GNSS測(cè)量的數(shù)據(jù)集。該數(shù)據(jù)集包括例如從至少三個(gè)不同衛(wèi)星接收的衛(wèi)星信號(hào)的碼相值和載波相位值。另外，其可以包括所確定的每個(gè)衛(wèi)星的偽距值。此外，處理器111使氣壓計(jì)114提供針對(duì)相同測(cè)量時(shí)刻的關(guān)于所測(cè)量氣壓的信息。
在移動(dòng)組合件120處，移動(dòng)臺(tái)130的無(wú)線通信組件132接收請(qǐng)求，并將其提供給芯片133。芯片133的轉(zhuǎn)發(fā)組件138識(shí)別該請(qǐng)求，并通過(guò)BT組件131、141要求GNSS接收機(jī)143和氣壓計(jì)144提供針對(duì)該請(qǐng)求中所標(biāo)識(shí)的測(cè)量時(shí)刻的測(cè)量結(jié)果。
此時(shí)，GNSS接收機(jī)143執(zhí)行對(duì)接收的衛(wèi)星信號(hào)的測(cè)量。對(duì)于每個(gè)測(cè)量時(shí)刻，GNSS接收機(jī)143經(jīng)由BT組件131、141向芯片133提供數(shù)據(jù)集。該數(shù)據(jù)集包括例如從至少三個(gè)不同衛(wèi)星接收的衛(wèi)星信號(hào)的碼相值和載波相位值。此外，其可以包括所確定的每個(gè)衛(wèi)星的偽距值。而且，氣壓計(jì)144經(jīng)由BT組件131、141向芯片133提供針對(duì)相同測(cè)量時(shí)刻的測(cè)量氣壓的信息。
轉(zhuǎn)發(fā)組件138負(fù)責(zé)(take care)數(shù)據(jù)集和相關(guān)聯(lián)的氣壓信息經(jīng)由無(wú)線通信組件132發(fā)送至移動(dòng)臺(tái)110。移動(dòng)臺(tái)110的無(wú)線通信組件112接收該數(shù)據(jù)集和氣壓信息，并將其轉(zhuǎn)發(fā)至處理器111。
處理器111繼而可以對(duì)來(lái)自GNSS接收機(jī)113和143二者的、不同時(shí)刻針對(duì)不同衛(wèi)星的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，以確定RTK定位中GNSS接收機(jī)113、143之間的基線160。
如上所述，RTK定位需要求解二重差分整周模糊度。在初始化中，可以使用如下等式來(lái)確定基線，以及求解二重差分整周模糊度 y＝Bb+Aa，(1) 其中B是設(shè)計(jì)矩陣，其包括接收機(jī)與衛(wèi)星的幾何射程的偏導(dǎo)數(shù)，而A是預(yù)定的模糊度矩陣。

是包括二重差分可觀測(cè)量的測(cè)量向量，

是包括基線坐標(biāo)的基線向量，而

是模糊度向量。緯度m、p和n取決于碼相測(cè)量是否包括在測(cè)量向量y中，所使用的測(cè)量時(shí)刻的數(shù)目，以及所考慮的衛(wèi)星數(shù)目。二重差分可觀測(cè)量例如可以從碼相測(cè)量和/或載波相位測(cè)量形成。然而，載波相位測(cè)量的噪聲明顯小于碼相測(cè)量。
求解方程(1)(這可以利用任何適當(dāng)?shù)姆椒▉?lái)實(shí)現(xiàn))，得到固定的基線估計(jì)

和二重差分模糊度
接下來(lái)，在確認(rèn)過(guò)程中確保針對(duì)該整周模糊度和基線而獲得的解是正確的。
只要求解并確認(rèn)了整周模糊度，則可以以高精度(例如，以亞厘米的精度)來(lái)跟蹤接收機(jī)113、143之間的基線160。
跟蹤表示這樣的情形求解了整周模糊度，由此模糊度向量

是已知的，并且處理器111基于來(lái)自兩個(gè)GNSS接收機(jī)113、143的新的載波相位和/或碼相測(cè)量來(lái)跟蹤基線。在這種情況下，形式上可以根據(jù)以下公式來(lái)更新固定基線

根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施方式，氣壓信息可以用于支持初始化、確認(rèn)或者跟蹤，這將在下文參考圖2到圖4更詳細(xì)地描述。
現(xiàn)在將參考圖2的流程圖來(lái)更為詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的示例性增強(qiáng)初始化。
如上所述，移動(dòng)臺(tái)110執(zhí)行信號(hào)測(cè)量(步驟201)，并從移動(dòng)組合件120接收在多個(gè)測(cè)量時(shí)刻針對(duì)多個(gè)衛(wèi)星的信號(hào)測(cè)量結(jié)果(步驟202)。
并行地，如上所述，移動(dòng)臺(tái)110測(cè)量氣壓(步驟203)，并從移動(dòng)組合件120接收針對(duì)相同測(cè)量時(shí)刻的壓力信息(步驟204)。
處理器111將所測(cè)量的氣壓與接收的壓力信息中的氣壓之間的差轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的緯度差(步驟205)。已知1Pa的壓力差等于大約8cm海拔的緯度差。因此，處理器111可以將該對(duì)應(yīng)關(guān)系用于轉(zhuǎn)換。備選地，存儲(chǔ)器115可以存儲(chǔ)將每1Pa的緯度變化與相應(yīng)的絕對(duì)緯度值相關(guān)聯(lián)的映射表。繼而可以根據(jù)來(lái)自GNSS定位的大致緯度估計(jì)來(lái)選擇適當(dāng)?shù)年P(guān)聯(lián)。
針對(duì)適當(dāng)數(shù)目N的測(cè)量時(shí)刻來(lái)收集信號(hào)測(cè)量結(jié)果和氣壓信息(步驟206)。測(cè)量時(shí)刻的所需數(shù)目N取決于基線是靜態(tài)的還是動(dòng)態(tài)的。如果移動(dòng)臺(tái)110和移動(dòng)組合件120二者都是靜態(tài)的，則基線是靜態(tài)的，如果移動(dòng)臺(tái)110和移動(dòng)組合件120的至少一個(gè)是移動(dòng)的，則基線是動(dòng)態(tài)的。測(cè)量時(shí)刻的所需數(shù)目N還取決于接收機(jī)113、114二者共同可見的衛(wèi)星SV1、SV2的數(shù)目，以及取決于是考慮了碼相和載波相位測(cè)量還是僅考慮了載波相位測(cè)量。
在上文的方程(1)中，基于接收到的測(cè)量結(jié)果來(lái)確定測(cè)量向量y的元素。基于移動(dòng)設(shè)備110和組合件120的近似位置以及GNSS信號(hào)中的星歷表數(shù)據(jù)來(lái)構(gòu)建設(shè)計(jì)矩陣B。此外，消除基線向量b中的一個(gè)或多個(gè)未知數(shù)。所消除的未知數(shù)可以由所確定的一個(gè)或多個(gè)緯度差來(lái)替換，或者可以基于所確定的一個(gè)或多個(gè)緯度差在方程中的不同位置進(jìn)行補(bǔ)償?？梢韵奈粗獢?shù)的數(shù)目取決于初始化中所使用的測(cè)量時(shí)刻的數(shù)目。繼而求解該方程，以解算向量a中的整周模糊度，并找到基線向量b中的剩余未知數(shù)(步驟207)。
在從基線向量b中消除未知數(shù)時(shí)，在一些情況下，較少的測(cè)量時(shí)刻需要信號(hào)測(cè)量結(jié)果和氣壓信息(步驟206)。因此，可以減少二重差分模糊度解算所需的總時(shí)間。在下面的表格中示出了這樣的情況，即較少衛(wèi)星需要給定數(shù)目的測(cè)量時(shí)刻，或者備選地，相同數(shù)目的衛(wèi)星需要較少測(cè)量時(shí)刻。括號(hào)中的數(shù)字示出了在沒有所提出的未知數(shù)消除的情況下所需的測(cè)量時(shí)刻的數(shù)目。

可以看到，對(duì)于靜態(tài)基線，當(dāng)有3個(gè)共同衛(wèi)星信號(hào)可用時(shí)，需要較少的測(cè)量時(shí)刻，并由此需要較少的時(shí)間。更具體地，在利用對(duì)源自3個(gè)衛(wèi)星的信號(hào)的碼相和載波相位測(cè)量時(shí)，所需的測(cè)量時(shí)刻數(shù)目從2減少到1；在僅利用對(duì)源自3個(gè)衛(wèi)星的信號(hào)的載波相位測(cè)量時(shí)，所需的測(cè)量時(shí)刻數(shù)目從3減小到1。
在動(dòng)態(tài)基線的情況下，主要的好處是降低了初始化所需的時(shí)間。在利用對(duì)源自3個(gè)衛(wèi)星的信號(hào)的碼相和載波相位測(cè)量時(shí)，所需的測(cè)量時(shí)刻數(shù)目再次從2減小到1。在僅使用載波相位測(cè)量時(shí)，如果消除了未知數(shù)，則在3個(gè)測(cè)量時(shí)刻對(duì)來(lái)自至少4個(gè)衛(wèi)星的信號(hào)的測(cè)量是足夠的，否則需要對(duì)來(lái)自至少5個(gè)衛(wèi)星的信號(hào)的測(cè)量。此外，當(dāng)利用對(duì)源自5個(gè)衛(wèi)星的信號(hào)的載波相位測(cè)量時(shí)，所需的測(cè)量時(shí)刻數(shù)目從4減少到2，在利用對(duì)源自6個(gè)衛(wèi)星的信號(hào)的載波相位測(cè)量時(shí)，所需的測(cè)量時(shí)刻數(shù)目從3減小到2。
對(duì)于較長(zhǎng)的基線(其需要由較長(zhǎng)周期隔開的測(cè)量時(shí)刻)，減少的所需衛(wèi)星數(shù)目可以降低初始化時(shí)間幾分鐘。此外，在動(dòng)態(tài)基線和僅有載波相位測(cè)量的情況下，未知數(shù)的消除可以支持RTK定位，這在其他情況下是根本不可能的，因?yàn)槔缭诤芏喹h(huán)境中(例如市區(qū)和郊區(qū)環(huán)境中)，可能沒有5個(gè)衛(wèi)星可用。
當(dāng)針對(duì)示例性情況把方程(1)如下展開時(shí)，可以更清楚地看到在方程(1)中消除未知數(shù)的可能性
可以假設(shè)，將要使用碼相(ρ)和載波相位(

)二者。為了使得示范更為直觀，僅考慮一個(gè)歷元。而且，必須注意，在不失一般性的前提下，在東北天(East-North-Up)坐標(biāo)系統(tǒng)中表示基線。
方程(3)示出了具有4個(gè)衛(wèi)星的情況，并且由此，向量y中有3x2個(gè)二重差分






未知數(shù)是基線坐標(biāo)bE，bN，bU和二重差分模糊度a1，a2，a3?；€坐標(biāo)bE表示GNSS接收機(jī)113、143之間在東向的距離，基線坐標(biāo)bN表示GNSS接收機(jī)113、143之間在北向的距離，基線坐標(biāo)bU表示GNSS接收機(jī)113、143之間在向上方向的距離，即GNSS接收機(jī)113、143之間的相對(duì)緯度。
現(xiàn)在，如果從外部來(lái)源獲取了向上坐標(biāo)bU，則可以將方程(3)簡(jiǎn)化為
其中Δ2是由對(duì)向上坐標(biāo)的約束集引起的對(duì)測(cè)量的修正向量。
對(duì)方程(4)的仔細(xì)檢查示出現(xiàn)在可以僅使用兩個(gè)二重差分，也即兩個(gè)碼相和兩個(gè)載波相位的二重差分來(lái)對(duì)其求解。這得到
因此，通過(guò)消除向上坐標(biāo)bU，僅僅需要3個(gè)衛(wèi)星，而不是4個(gè)。
在初始化之后，例如可以通過(guò)傳統(tǒng)方式來(lái)確認(rèn)整周模糊度求解，并且例如還可以通過(guò)傳統(tǒng)方式來(lái)跟蹤基線。
現(xiàn)在將參考圖3的流程圖來(lái)更為詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的示例性增強(qiáng)跟蹤。
在這種情況下，例如可以按照傳統(tǒng)方式來(lái)執(zhí)行初始化和確認(rèn)(步驟301)。初始化得到解得的整周模糊度，以及定義GNSS接收機(jī)113相對(duì)于GNSS接收機(jī)143的相對(duì)位置的第一基線。
在為初始化而執(zhí)行的信號(hào)測(cè)量的測(cè)量時(shí)刻，在移動(dòng)臺(tái)110中測(cè)量氣壓(步驟302)。在相同的測(cè)量時(shí)刻，還在移動(dòng)組合件120中測(cè)量氣壓，并將其提供給移動(dòng)臺(tái)110(步驟303)。
基于氣壓信息，處理器111確定移動(dòng)臺(tái)110與GNSS附屬設(shè)備140之間的壓力差。處理器111進(jìn)一步確定用于所確定的壓力差與所確定基線中的相對(duì)緯度之間的關(guān)系的校準(zhǔn)參數(shù)(步驟304)。校準(zhǔn)參數(shù)例如可以指明在當(dāng)前緯度處每1Pa壓力差的緯度差(以厘米為單位)。
為了跟蹤，移動(dòng)臺(tái)110繼續(xù)在預(yù)定的測(cè)量時(shí)刻測(cè)量氣壓(步驟305)，并從組合件120接收氣壓信息(步驟306)。
處理器111將氣壓計(jì)113與氣壓計(jì)143處的氣壓之間的差轉(zhuǎn)換為使用步驟304中確定的校準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行了校準(zhǔn)的緯度差(步驟307)。
繼而使用上文給出的方程(2)將緯度差用于跟蹤移動(dòng)臺(tái)110相對(duì)于移動(dòng)組合件120的相對(duì)位置。在該方程中，通過(guò)所確定的一個(gè)或多個(gè)已校準(zhǔn)緯度差消除或者補(bǔ)償一個(gè)或多個(gè)未知數(shù)(步驟308)。
如果在步驟308中沒有消除方程(2)中的未知數(shù)，則將需要來(lái)自至少4個(gè)衛(wèi)星的信息以進(jìn)行更新。如果氣壓輔助可用于確定緯度差，則可以僅使用來(lái)自3個(gè)衛(wèi)星的信號(hào)來(lái)更新基線。這支持了更為可靠的跟蹤。
例如，可以首先使用來(lái)自4個(gè)或更多衛(wèi)星的信號(hào)來(lái)確定和跟蹤基線。在跟蹤基線以及由此跟蹤緯度差的同時(shí)，可以準(zhǔn)確地校準(zhǔn)接收機(jī)113、143之間的壓力差。因此，如果兩個(gè)接收機(jī)113、143所跟蹤的信號(hào)數(shù)目現(xiàn)在下降為3個(gè)(這通常是在城區(qū)或者郊區(qū)環(huán)境中)，氣壓計(jì)測(cè)量得以精確校準(zhǔn)，并且可以僅使用對(duì)來(lái)自3個(gè)衛(wèi)星的信號(hào)的測(cè)量來(lái)以高精度繼續(xù)基線跟蹤。
在為了減少方程(2)中的未知數(shù)數(shù)目而固定緯度差的方法中，精度在跟蹤中損失，與此相反，本方法允許保持精度，因?yàn)槭褂脡毫Σ钚畔?duì)緯度差進(jìn)行了更新。
當(dāng)針對(duì)示例性情況如下展開方程(2)時(shí)，將更清楚地看到消除方程(2)中未知數(shù)的可能性
使用了與方程(3)中相同的符號(hào)。然而，在此情況下，僅考慮了載波相位，并且模糊度向量a的值a1，a2，a3現(xiàn)在是已知的。再一次，如果向上坐標(biāo)bU是先驗(yàn)已知的，可以消除一個(gè)未知數(shù)。則該方程變?yōu)?
因此，如果從其他來(lái)源獲得了向上坐標(biāo)，則可以僅利用3個(gè)衛(wèi)星來(lái)跟蹤基線。
現(xiàn)在將參考圖4的流程圖來(lái)更為詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的示例性增強(qiáng)確認(rèn)。
再一次，處理器111基于來(lái)自GNSS接收機(jī)113和GNSS接收機(jī)143的信號(hào)測(cè)量結(jié)果、例如以傳統(tǒng)的方式來(lái)執(zhí)行初始化，以解算二重差分整周模糊度，并確定GNSS接收機(jī)113與GNSS接收機(jī)143之間的相對(duì)位置(步驟401)。
與GNSS接收機(jī)113和GNSS接收機(jī)143的信號(hào)測(cè)量并行，氣壓計(jì)114確定移動(dòng)臺(tái)110處的氣壓，并且將測(cè)量結(jié)果提供給處理器111(步驟402)，同時(shí)氣壓計(jì)143確定GNSS附屬設(shè)備140處的氣壓，并經(jīng)由移動(dòng)臺(tái)130將相應(yīng)的信息提供給處理器111(步驟403)。
處理器111確定由氣壓計(jì)113和氣壓計(jì)143確定的氣壓之間的差，并將壓力差轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的緯度差(步驟404)。
處理器111現(xiàn)在可以對(duì)所確定的相對(duì)位置中的相對(duì)緯度與從氣壓差獲得的緯度差進(jìn)行比較(步驟405)。
如果所確定的相對(duì)位置中的相對(duì)緯度與從氣壓信息獲得的緯度差之間的差超過(guò)了預(yù)定界限，則丟棄在步驟401中找到的整周模糊度向量(步驟406)。可以再次從步驟401開始整個(gè)過(guò)程，以找到正確的整周模糊度解，并由此找到正確的相對(duì)位置。
如果所確定的相對(duì)位置中的相對(duì)緯度與從氣壓信息獲得的緯度差之間的差沒有超過(guò)預(yù)定界限，則可以應(yīng)用進(jìn)一步的確認(rèn)，例如傳統(tǒng)的基于統(tǒng)計(jì)的確認(rèn)(步驟407)。
如果在附加的確認(rèn)過(guò)程中沒有丟棄在步驟401中找到的整周模糊度向量，則假設(shè)找到的相對(duì)位置是正確的，并且將找到的整周模糊度向量用于跟蹤基線。
由此，給出的氣壓輔助提供了用于確認(rèn)的附加手段，其與所使用的統(tǒng)計(jì)測(cè)量無(wú)關(guān)。
應(yīng)當(dāng)理解，在上文給出的實(shí)施方式中，移動(dòng)臺(tái)110和移動(dòng)組合件120的作用也可以相反。在這種情況下，處理器111執(zhí)行轉(zhuǎn)發(fā)軟件117，并且負(fù)責(zé)基于來(lái)自移動(dòng)臺(tái)130的初始化請(qǐng)求而將來(lái)自GNSS接收機(jī)113和氣壓計(jì)114的測(cè)量結(jié)果提供給移動(dòng)臺(tái)130。在芯片133中，初始化組件134基于來(lái)自GNSS接收機(jī)113和143的測(cè)量結(jié)果執(zhí)行初始化，確認(rèn)組件135確認(rèn)初始化結(jié)果，并且跟蹤組件136跟蹤初始化中所確定的基線。此外，轉(zhuǎn)換器137將從移動(dòng)臺(tái)110接收的氣壓與氣壓計(jì)144所確定的氣壓之間的差轉(zhuǎn)換為緯度差。繼而，類似于上文參考圖2到圖4所述，使用該緯度差來(lái)支持初始化組件134的初始化，確認(rèn)組件135的確認(rèn)或者跟蹤組件137的跟蹤。
必須注意，圖1的臺(tái)110和130之一可以是固定臺(tái)。例如，如果臺(tái)110、130之一是蜂窩電話，則另一個(gè)臺(tái)130、110可以是蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)的基站(BS)。如果臺(tái)130是基站，則GNSS附屬設(shè)備140例如可以是與該基站130相關(guān)聯(lián)的本地測(cè)量單元。
此外，特別地，如果臺(tái)110、130之一是固定臺(tái)并且另一臺(tái)是移動(dòng)臺(tái)，則一個(gè)臺(tái)(例如，移動(dòng)臺(tái)110)可以從另一臺(tái)(例如，基站120)請(qǐng)求RTK定位，并將其自己的測(cè)量結(jié)果和氣壓信息提供給另一臺(tái)。另一臺(tái)繼而可以執(zhí)行所需的測(cè)量，確定和更新基線，并由此通知請(qǐng)求臺(tái)。因此，該方法是輔助的相對(duì)定位。
還應(yīng)當(dāng)理解，如果GNSS接收機(jī)113、143之一是絕對(duì)位置精確已知的固定GNSS接收機(jī)，則可以使用所確定的相對(duì)位置來(lái)確定另一GNSS接收機(jī)的準(zhǔn)確位置。
圖5給出了根據(jù)本發(fā)明的另一示例性系統(tǒng)，其通過(guò)利用氣壓信息來(lái)支持增強(qiáng)的相對(duì)定位。
該系統(tǒng)包括第一移動(dòng)組合件510、第二移動(dòng)組合件520和定位服務(wù)器530。
移動(dòng)組合件510、520二者包括無(wú)線通信組件511、521，以及GNSS接收機(jī)512、522。無(wú)線通信組件511、521支持到一些其他無(wú)線通信組件的至少一類無(wú)線連接。GNSS接收機(jī)512、522被配置用于接收、獲取和跟蹤由屬于一個(gè)或多個(gè)GNSS的衛(wèi)星S1、S2傳輸?shù)男盘?hào)。它們由基線560彼此隔開。每個(gè)GNSS接收機(jī)512、522包括氣壓計(jì)，其被配置用于測(cè)量氣壓。
定位服務(wù)器530同樣包括無(wú)線通信組件531。無(wú)線通信組件531支持到一些其他無(wú)線通信組件的至少一類無(wú)線連接。定位服務(wù)器530還包括處理組件532，其被配置用于使用氣壓信息來(lái)執(zhí)行移動(dòng)RTK定位。處理組件532可以通過(guò)硬件和/或軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如，類似于運(yùn)行軟件116的處理器111或者類似于芯片133。
移動(dòng)組合件510、520可以經(jīng)由無(wú)線鏈路與定位服務(wù)器通信。為此，可以在無(wú)線通信組件511與無(wú)線通信組件531之間、無(wú)線通信組件521與無(wú)線通信組件531之間建立無(wú)線鏈路。
服務(wù)器530或者處理組件532可以是根據(jù)本發(fā)明的示例性裝置。處理組件532還可以是根據(jù)本發(fā)明的裝置的示例性處理組件。GNSS接收機(jī)512、522可以是根據(jù)本發(fā)明的、其間相對(duì)位置有待確定的示例性第一設(shè)備和第二設(shè)備。
現(xiàn)在將參考圖6的流程圖更為詳細(xì)地描述圖5系統(tǒng)中的RTK定位。
定位服務(wù)器530從第一組合件510接收初始化請(qǐng)求。此時(shí)，處理組件532請(qǐng)求第一組合件510和第二組合件520在所定義的測(cè)量時(shí)刻執(zhí)行GNSS信號(hào)測(cè)量和氣壓測(cè)量。
定位服務(wù)器530從第一組合件510接收信號(hào)測(cè)量結(jié)果和氣壓信息(步驟601)，從第二組合件520接收信號(hào)測(cè)量結(jié)果和氣壓信息(步驟602)。
在接收到針對(duì)測(cè)量時(shí)刻的所需數(shù)目N的信息時(shí)(步驟603)，處理組件532計(jì)算設(shè)計(jì)矩陣B的元素。此外，處理組件532將來(lái)自信號(hào)測(cè)量結(jié)果的載波相位以及可選地碼相的測(cè)量值轉(zhuǎn)換為二重差分，以獲得測(cè)量向量y的元素。此外，處理組件532確定每個(gè)測(cè)量時(shí)刻GNSS接收機(jī)511、521之間的壓力差，并將所確定的壓力差轉(zhuǎn)換為緯度差(步驟604)。
處理組件532繼而使用預(yù)定矩陣A、確定的矩陣B、確定的向量y、模糊度向量a以及基線向量b求解方程(1)，其中，已經(jīng)利用所確定的緯度差替換了未知的相對(duì)緯度。
在確認(rèn)了解得的整周模糊度之后，可以使用建立的無(wú)線鏈路將得到的相對(duì)位置提供給請(qǐng)求組合件510或者提供給組合件510、520二者。
進(jìn)一步可以將解得的整周模糊度用于跟蹤基線。
應(yīng)當(dāng)理解，還是在該星座中，可以使用所確定的緯度差來(lái)支持跟蹤或者確認(rèn)，類似于上文分別參考圖3和圖4所描述的。
總體上，顯而易見，由此可以使用氣壓計(jì)來(lái)利用關(guān)于GNSS接收機(jī)之間的緯度差的信息提供整周模糊度解算過(guò)程和/或基線跟蹤過(guò)濾。在實(shí)踐中，這意味著相位鎖定中需要較少的衛(wèi)星信號(hào)。結(jié)果是，可以在傳統(tǒng)上不可能的環(huán)境中求解和跟蹤基線。這還適于引入對(duì)mRTK的性能改進(jìn)，擴(kuò)展mRTK的使用場(chǎng)合，以及改進(jìn)用戶體驗(yàn)。可以在全新的環(huán)境中提供高定位精度。而且，從氣壓計(jì)獲得的緯度差信息還可以用于檢查固定基線的向上坐標(biāo)的有效性。這允許在統(tǒng)計(jì)確認(rèn)過(guò)程不正確地確認(rèn)解的情況下，拒絕不正確的解。結(jié)果是更為可靠的性能，以及由此再次改進(jìn)的用戶體驗(yàn)。
執(zhí)行軟件116的處理器111所示的功能或者轉(zhuǎn)換器137所示的功能可以視為將關(guān)于第一設(shè)備處氣壓的信息和關(guān)于第二設(shè)備處氣壓的信息轉(zhuǎn)換為第一設(shè)備與第二設(shè)備之間緯度差的裝置。執(zhí)行軟件116的處理器111所示的功能或者組件134到136所示的功能可以視為使用第一設(shè)備與第二設(shè)備之間的緯度差來(lái)確定第一設(shè)備相對(duì)于第二設(shè)備的位置的裝置。
此外，這種“裝置加功能”條款意在涵蓋執(zhí)行所記載功能的在此描述的結(jié)構(gòu)，并且不僅是結(jié)構(gòu)性等價(jià)物，而且還有等價(jià)結(jié)構(gòu)。
盡管已經(jīng)示出、描述和指出了應(yīng)用于本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的本發(fā)明的基本新穎特征，但是將會(huì)理解，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的設(shè)備和方法的形式和細(xì)節(jié)進(jìn)行各種省略、替換和改變，而不脫離本發(fā)明的精神。例如，顯然的意圖是以基本相同的方式執(zhí)行基本相同的功能以實(shí)現(xiàn)基本上相同結(jié)果的那些元件和/或方法的所有組合，處于本發(fā)明的范圍內(nèi)。而且，應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，結(jié)合本發(fā)明的任何公開向那個(gè)是或者實(shí)施方式而示出和/或描述的結(jié)構(gòu)和/或元件可以作為設(shè)計(jì)選擇的一般情況并入任何其他公開的或者描述的或者建議的形式或?qū)嵤┓绞健Ｒ虼耍景l(fā)明的范圍僅由其所附權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括
將關(guān)于第一設(shè)備處氣壓的信息和關(guān)于第二設(shè)備處氣壓的信息轉(zhuǎn)換為所述第一設(shè)備與所述第二設(shè)備之間的緯度差；以及
使用所述第一設(shè)備與所述第二設(shè)備之間的所述緯度差來(lái)確定所述第一設(shè)備相對(duì)于所述第二設(shè)備的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中使用所述第一設(shè)備與所述第二設(shè)備之間的所述緯度差來(lái)確定所述相對(duì)位置的首次定位。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中通過(guò)求解包括多個(gè)未知數(shù)的方程組來(lái)確定所述相對(duì)位置的首次定位，并且其中，使用所述緯度差來(lái)消除至少一個(gè)所述未知數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，進(jìn)一步包括基于包括整周模糊度的信號(hào)測(cè)量結(jié)果來(lái)選擇所述方程的變量，并且其中所述未知數(shù)包括未知的相對(duì)位置值和未知的整周模糊度值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中使用所述第一設(shè)備與所述第二設(shè)備之間的所述緯度差來(lái)確定所述相對(duì)位置，包括將所述緯度差用作對(duì)所確定的相對(duì)位置的確認(rèn)中的標(biāo)準(zhǔn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的方法，其中使用所述第一設(shè)備與所述第二設(shè)備之間的所述緯度差來(lái)確定所述相對(duì)位置，包括使用所述緯度差來(lái)跟蹤相對(duì)位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中通過(guò)求解包括多個(gè)未知數(shù)的方程組來(lái)跟蹤所述相對(duì)位置，并且其中使用所述緯度差來(lái)消除至少一個(gè)所述未知數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6和7中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括
首先獨(dú)立于所述第一設(shè)備與所述第二設(shè)備之間的緯度差來(lái)確定相對(duì)位置，其中所述確定的相對(duì)位置包括關(guān)于所述第一設(shè)備相對(duì)于所述第二設(shè)備的緯度的信息；
基于所述確定的相對(duì)位置中的所述相對(duì)緯度信息對(duì)氣壓值與緯度值之間的關(guān)系進(jìn)行校準(zhǔn)；以及
將所述校準(zhǔn)的關(guān)系用于將關(guān)于第一設(shè)備處氣壓的信息和關(guān)于第二設(shè)備處氣壓的信息轉(zhuǎn)換為所述第一設(shè)備與所述第二設(shè)備之間的緯度差。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一項(xiàng)所述的方法，其中基于對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的測(cè)量結(jié)果來(lái)確定所述相對(duì)位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述第一設(shè)備包括第一衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)，并且其中所述第二設(shè)備包括第二衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)，并且其中基于對(duì)所述第一衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)處和所述第二衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)處的衛(wèi)星信號(hào)的測(cè)量結(jié)果來(lái)確定所述相對(duì)位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求9和10中任一項(xiàng)所述的方法，其中基于二重差分來(lái)確定所述相對(duì)位置，所述二重差分是根據(jù)以下至少一個(gè)而確定的測(cè)量的衛(wèi)星信號(hào)載波相位以及測(cè)量的衛(wèi)星信號(hào)碼相。
12.一種包括處理組件的裝置
所述處理組件被配置用于將關(guān)于第一設(shè)備處氣壓的信息和關(guān)于第二設(shè)備處氣壓的信息轉(zhuǎn)換為所述第一設(shè)備與所述第二設(shè)備之間的緯度差；以及
所述處理組件被配置用于使用所述第一設(shè)備與所述第二設(shè)備之間的所述緯度差來(lái)確定所述第一設(shè)備相對(duì)于所述第二設(shè)備的位置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，進(jìn)一步包括氣壓計(jì)，其被配置用于測(cè)量所述第一設(shè)備處的氣壓，以獲得關(guān)于所述第一設(shè)備處氣壓的信息。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的裝置，其中所述處理組件被配置用于使用所述第一設(shè)備與所述第二設(shè)備之間的所述緯度差來(lái)確定所述相對(duì)位置的首次定位。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述處理組件被配置用于通過(guò)求解包括多個(gè)未知數(shù)的方程組來(lái)確定所述相對(duì)位置的首次定位，以及使用所述緯度差來(lái)消除至少一個(gè)所述未知數(shù)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中所述處理組件被配置用于基于包括整周模糊度的信號(hào)測(cè)量結(jié)果來(lái)選擇所述方程的變量，并且其中所述未知數(shù)包括未知的相對(duì)位置值和未知的整周模糊度值。
17.根據(jù)權(quán)利要求12和13中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述處理組件被配置用于將所述第一設(shè)備與所述第二設(shè)備之間的所述緯度差用作對(duì)所確定的相對(duì)位置的確認(rèn)中的標(biāo)準(zhǔn)。
18.根據(jù)權(quán)利要求12到17中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述處理組件被配置用于使用所述第一設(shè)備與所述第二設(shè)備之間的所述緯度差來(lái)跟蹤相對(duì)位置。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中所述處理組件被配置用于通過(guò)求解包括多個(gè)未知數(shù)的方程組來(lái)跟蹤所述相對(duì)位置，以及使用所述緯度差來(lái)消除至少一個(gè)所述未知數(shù)。
20.根據(jù)權(quán)利要求18和19中任一項(xiàng)所述的裝置，
其中所述處理組件被配置用于首先獨(dú)立于所述第一設(shè)備與所述第二設(shè)備之間的緯度差來(lái)確定相對(duì)位置，其中所述確定的相對(duì)位置包括關(guān)于所述第一設(shè)備相對(duì)于所述第二設(shè)備的緯度的信息；
其中所述處理組件被進(jìn)一步配置用于基于所述確定的相對(duì)位置中的所述相對(duì)緯度信息對(duì)氣壓值與緯度值之間的關(guān)系進(jìn)行校準(zhǔn)；以及
其中所述處理組件被配置用于將所述校準(zhǔn)的關(guān)系用于將關(guān)于第一設(shè)備處氣壓的信息和關(guān)于第二設(shè)備處氣壓的信息轉(zhuǎn)換為所述第一設(shè)備與所述第二設(shè)備之間的緯度差。
21.根據(jù)權(quán)利要求12到20中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述處理組件被配置用于基于對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的測(cè)量結(jié)果來(lái)確定所述相對(duì)位置。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，進(jìn)一步包括衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)。
23.根據(jù)權(quán)利要求21或22中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述第一設(shè)備包括第一衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)，其中所述第二設(shè)備包括第二衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)，并且其中所述處理組件被配置用于基于對(duì)所述第一衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)處和所述第二衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)處的衛(wèi)星信號(hào)的測(cè)量結(jié)果來(lái)確定所述相對(duì)位置。
24.根據(jù)權(quán)利要求21到23中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述處理組件被配置用于基于二重差分來(lái)確定所述相對(duì)位置，所述二重差分是根據(jù)以下至少一個(gè)而確定的測(cè)量的衛(wèi)星信號(hào)載波相位以及測(cè)量的衛(wèi)星信號(hào)碼相。
25.一種電子設(shè)備，包括
根據(jù)權(quán)利要求12到24中任一項(xiàng)所述的裝置；以及
無(wú)線通信組件，其被配置用于接收關(guān)于所述第二設(shè)備處氣壓的信息。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電子設(shè)備，進(jìn)一步包括氣壓計(jì)，其被配置用于測(cè)量所述第一設(shè)備處的氣壓。
27.根據(jù)權(quán)利要求25或26所述的電子設(shè)備，進(jìn)一步包括衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)。
28.一種組合件，包括
根據(jù)權(quán)利要求12到24中任一項(xiàng)所述的裝置；
氣壓計(jì)，其被配置用于測(cè)量所述第一設(shè)備處的氣壓；以及
無(wú)線通信設(shè)備，其被配置用于接收關(guān)于所述第二設(shè)備處氣壓的信息。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的組合件，進(jìn)一步包括衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)。
30.一種服務(wù)器，包括
根據(jù)權(quán)利要求12到24中任一項(xiàng)所述的裝置；以及
無(wú)線通信組件，其被配置用于接收關(guān)于所述第一設(shè)備處氣壓的信息以及關(guān)于所述第二設(shè)備處氣壓的信息。
31.一種系統(tǒng)，包括
根據(jù)權(quán)利要求12到24中任一項(xiàng)所述的裝置；以及
包括處理組件的裝置，所述處理組件被配置用于將關(guān)于所述第二設(shè)備處氣壓的信息轉(zhuǎn)發(fā)至根據(jù)權(quán)利要求12到24中任一項(xiàng)所述的裝置。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括包含處理組件的裝置，所述處理組件被配置用于將關(guān)于所述第一設(shè)備處氣壓的信息轉(zhuǎn)發(fā)至根據(jù)權(quán)利要求12到24中任一項(xiàng)所述的裝置。
33.一種計(jì)算機(jī)程序代碼，在由處理器執(zhí)行時(shí)，其實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1到11中任一權(quán)利要求所述的方法。
34.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中存儲(chǔ)根據(jù)權(quán)利要求33所述的計(jì)算機(jī)程序代碼。
全文摘要
為了支持相對(duì)定位，將關(guān)于第一設(shè)備處氣壓的信息和關(guān)于第二設(shè)備處氣壓的信息轉(zhuǎn)換為第一設(shè)備與第二設(shè)備之間的緯度差。繼而使用第一設(shè)備與第二設(shè)備之間的緯度差來(lái)確定第一設(shè)備相對(duì)于第二設(shè)備的位置。
文檔編號(hào)G01S5/14GK101512376SQ200680055874
公開日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2006年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月19日
發(fā)明者L·維羅拉, K·阿拉南 申請(qǐng)人:諾基亞公司