專利名稱：用于補償錯誤測量的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
所公開的實施例總的涉及補償錯誤測量。
背景技術(shù)：
卡爾曼濾波器(Kalman filter)可被用來求解具有嘈雜的測量的動態(tài)系統(tǒng)中的靜態(tài)和動態(tài)參數(shù)。一個這樣的系統(tǒng)是全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)，在該系統(tǒng)中，衛(wèi)星導航測量受到多個噪聲源(例如，多路徑效應、電離層效應、對流層效應等)影響。在利用卡爾曼濾波器通過作為靜態(tài)和動態(tài)參數(shù)的函數(shù)的測量來求解這些靜態(tài)和動態(tài)參數(shù)(通常稱為狀態(tài)向量)時，存在兩個主要動機。首先，卡爾曼濾波器允許插入影響動態(tài)參數(shù)的統(tǒng)計驅(qū)動力。其次，卡爾曼濾波器允許在特定測量時期進行的一組測量被作為單個測量而不是一批測量被處理，而作為一批測量被處理則需要逆矩陣。盡管一次處理一個測量的能力對于卡爾曼濾波器而言是獨特的處理優(yōu)點，但其帶來了一個問題直到測量時期內(nèi)的所有測量都已經(jīng)被處理才能夠獲得相對于狀態(tài)向量的最后測量更新的測量誤差。不幸地，直到測量時期內(nèi)的所有測量都已經(jīng)被處理才能夠檢測到錯誤測量。然而，一旦錯誤測量已經(jīng)被處理，則錯誤測量對狀態(tài)向量和協(xié)方差矩陣的影響已經(jīng)被分別包括在了狀態(tài)向量和協(xié)方差矩陣中。消除錯誤測量的影響一般需要放棄測量時期內(nèi)的狀態(tài)向量的測量更新和協(xié)方差矩陣的更新，并且重新處理沒有錯誤測量的整個測量組。然而，重新處理測量時期內(nèi)的所有測量是計算昂貴的并且耗時的。例如，考慮這樣的卡爾曼濾波器其利用圍繞地球分布的80個基準站來追蹤30個全球?qū)Ш叫l(wèi)星的軌道。在本示例中，在每個測量時期期間，大約800個衛(wèi)星導航測量被處理(例如，基于在80個基準站中的每一個處觀察到的平均10個全球?qū)Ш叫l(wèi)星)。如果折射校正代碼測量和折射校正載波相位測量被處理，那么在每個測量時期，有1，600個測量被處理。因此，重新處理整個測量時期以消除錯誤測量并不是切實的解決方案。因此，高度期望提供一種在沒有上述問題的情況下補償錯誤測量的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，一些實施例提供了一種系統(tǒng)、包括指令的計算機可讀存儲介質(zhì)、以及用于補償錯誤衛(wèi)星導航測量的計算機執(zhí)行方法。在測量時期內(nèi)接收系統(tǒng)中的多個測量?？柭鼮V波器被用來基于所述多個測量計算測量時期內(nèi)的系統(tǒng)狀態(tài)，其中使用第一閉型更新方程來計算測量時期內(nèi)的系統(tǒng)狀態(tài)。在測量時期內(nèi)的所述多個測量中檢測錯誤測量，并且通過使用測量時期內(nèi)系統(tǒng)的計算的狀態(tài)作為對修訂的狀態(tài)計算的輸入以及使用包括相對于錯誤測量修改過的第一閉型更新方程的修訂的閉型更新方程，來計算補償錯誤測量的測量時期內(nèi)系統(tǒng)的修訂的狀態(tài)。在一些實施例中，測量時期內(nèi)的所述多個測量中的錯誤測量被如下地檢測。對于所述多個測量中的每個測量，計算測量的離群偏量(outlier bias)。判斷對于測量的離群偏量是否大于第一閾值。如果對于測量的離群偏量大于第一閾值，則判定測量是錯誤測量。在一些實施例中，補償錯誤測量的測量時期內(nèi)系統(tǒng)的修訂的狀態(tài)被如下地計算。 判斷對于錯誤測量的離群偏量是否高于第二閾值，其中第二閾值大于第一閾值。如果離群偏量大于第二閾值，則通過如下方式從系統(tǒng)狀態(tài)中消除錯誤測量的影響利用用于錯誤測量的協(xié)方差的值的負值(negative of a value)來計算對應于錯誤測量的修訂的卡爾曼增益，其中從對應于系統(tǒng)的計算的狀態(tài)的協(xié)方差矩陣來確定用于錯誤測量的協(xié)方差；基于修訂的卡爾曼增益來修訂第一閉型更新方程，以產(chǎn)生修訂的第一閉型更新方程；以及通過將修訂的第一閉型更新方程應用于測量時期內(nèi)系統(tǒng)的計算的狀態(tài)來計算系統(tǒng)的修訂的狀態(tài)， 從而從系統(tǒng)狀態(tài)消除錯誤測量的影響。在一些實施例中，基于修訂的卡爾曼增益的第二閉型更新方程被修訂成產(chǎn)生修訂的第二閉型更新方程。然后，通過將修訂的第二閉型更新方程應用于與測量時期內(nèi)的系統(tǒng)狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的協(xié)方差矩陣來計算與系統(tǒng)的修訂的狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的修訂的協(xié)方差矩陣，從而從與系統(tǒng)狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的協(xié)方差矩陣中消除錯誤測量的影響。在一些實施例中，第二閾值是最小可檢測誤差閾值。在一些實施例中，如果離群偏量介于第一閾值和第二閾值之間，那么通過如下方式來減小錯誤測量對系統(tǒng)狀態(tài)的影響利用用于錯誤測量的協(xié)方差的值的一部分(a fraction of the value)來計算對應于錯誤測量的修訂的卡爾曼增益；基于修訂的卡爾曼增益來修訂第一閉型更新方程，以產(chǎn)生修訂的第一閉型更新方程；以及通過將修訂的第一閉型更新方程應用于測量時期內(nèi)系統(tǒng)的計算的狀態(tài)來計算系統(tǒng)的修訂的狀態(tài)，從而消除錯誤測量對系統(tǒng)狀態(tài)的影響。在一些實施例中，基于修訂的卡爾曼增益來修訂第二閉型更新方程，以產(chǎn)生修訂的第二閉型更新方程，并且通過將修訂的第二閉型更新方程應用于與測量時期內(nèi)的系統(tǒng)狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的協(xié)方差矩陣來計算與系統(tǒng)的修訂的狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的修訂的協(xié)方差矩陣，從而減小錯誤測量對與系統(tǒng)狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的協(xié)方差矩陣的影響。在一些實施例中，如果離群偏量位于第一閾值以下，則確定測量不是錯誤測量。在一些實施例中，所述系統(tǒng)是衛(wèi)星導航接收器，其中所述多個測量包括從多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星接收的信號的測量，并且其中衛(wèi)星導航接收器的狀態(tài)包括衛(wèi)星導航接收器的位置、衛(wèi)星導航接收器的速度、以及時間。在一些實施例中，接收補償所述多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星的預測軌道和時鐘的誤差的校正信號，并且基于所述校正信號調(diào)節(jié)衛(wèi)星導航接收器的狀態(tài)。在一些實施例中，所述系統(tǒng)是多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星，其中所述多個測量包括接收自所述多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星的信號的測量，并且其中所述多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星的狀態(tài)包括所述多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星中的每個全球?qū)Ш叫l(wèi)星的位置、所述多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星中的每個全球?qū)Ш叫l(wèi)星的速度、以及由所述多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星中的每個全球?qū)Ш叫l(wèi)星報告的時間。在一些實施例中，所述多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星的修訂的狀態(tài)被用來計算補償所述多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星的預測軌道和時鐘的誤差的校正信號，并且所述校正信號被發(fā)送給一個或多個衛(wèi)星導航接收器。在一些實施例中，所述系統(tǒng)包括電力分配網(wǎng)絡(luò)，所述電力分配網(wǎng)絡(luò)包括一個或多個發(fā)電站以及一個或多個電網(wǎng)，其中所述多個測量接收自用于電力分配網(wǎng)絡(luò)的多個傳感器，并且其中系統(tǒng)狀態(tài)包括電力分配網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)，并且包括所述一個或多個發(fā)電站的幅值、頻率和相位關(guān)系，流向所述一個或多個發(fā)電站的發(fā)電機的燃料流量，以及由電網(wǎng)提取的電量。在一些實施例中，所述系統(tǒng)是天氣系統(tǒng)，其中所述多個測量接收自分布于天氣系統(tǒng)中的多個地理位置的多個氣象傳感器，并且其中天氣系統(tǒng)的狀態(tài)包括在所述多個地理位置處的氣溫和風速。在一些實施例中，所述系統(tǒng)是雷達系統(tǒng)，其中所述多個測量包括從多個雷達目標反射的雷達信號，并且其中雷達系統(tǒng)的狀態(tài)包括與每個雷達目標的距離、每個雷達目標的速度、以及時間。


圖IA是示出根據(jù)一些實施例的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)的框圖。圖IB是示出根據(jù)一些實施例的系統(tǒng)的框圖。圖2是示出根據(jù)一些實施例的衛(wèi)星導航接收器的框圖。圖3A是示出根據(jù)一些實施例的計算機系統(tǒng)的框圖。圖3B是示出根據(jù)一些實施例的計算機系統(tǒng)的框圖。圖4是根據(jù)一些實施例的用于補償錯誤衛(wèi)星導航測量的方法的流程圖。圖5是根據(jù)一些實施例的用于檢測錯誤衛(wèi)星導航測量的方法的流程圖。圖6是根據(jù)一些實施例的用于計算測量時期內(nèi)多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星的修訂的狀態(tài)的方法的流程圖，該修訂狀態(tài)補償錯誤測量。圖7是根據(jù)一些實施例的用于從所述多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星的狀態(tài)消除錯誤測量的影響的方法的流程圖。圖8是根據(jù)一些實施例的用于計算與所述多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星的修訂的狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的修訂的協(xié)方差矩陣的方法的流程圖。圖9是根據(jù)一些實施例的用于減小錯誤測量對所述多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星的影響的方法的流程圖。圖10是根據(jù)一些實施例的用于計算與所述多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星的修訂的狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的修訂的協(xié)方差矩陣的方法的流程圖。圖11是根據(jù)一些實施例的用于向衛(wèi)星導航接收器發(fā)送校正信號的方法的流程圖。圖12是根據(jù)一些實施例的用于補償錯誤測量的方法的流程圖。圖13是根據(jù)一些實施例的用于檢測錯誤測量的方法的流程圖。圖14是根據(jù)一些實施例的用于計算補償錯誤測量的測量時期內(nèi)系統(tǒng)的修訂的狀態(tài)的方法的流程圖。圖15是根據(jù)一些實施例的用于從系統(tǒng)狀態(tài)消除錯誤測量的影響的方法的流程圖。
圖16是根據(jù)一些實施例的用于計算與系統(tǒng)的修訂的狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的修訂的協(xié)方差矩陣的方法的流程圖。圖17是根據(jù)一些實施例的用于減小錯誤測量對系統(tǒng)狀態(tài)的影響的方法的流程圖。圖18是根據(jù)一些實施例的用于計算與系統(tǒng)的修訂的狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的修訂的協(xié)方差矩陣的方法的流程圖。圖19是根據(jù)一些實施例的用于基于校正信號調(diào)節(jié)衛(wèi)星導航接收器的狀態(tài)的方法的流程圖。圖20是示出根據(jù)一些實施例，在最小可檢測誤差的計算中使用的非中心參數(shù)的圖形。在所有附圖中，相同的附圖標記指代相應的部分。
具體實施例方式一些實施例提供了一種系統(tǒng)、包括指令的計算機可讀存儲介質(zhì)、以及計算機執(zhí)行方法，其用于通過僅僅重新處理那些被確定為錯誤測量的測量來補償錯誤衛(wèi)星導航測量對多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星的計算的狀態(tài)以及對相應的用于所述多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星的狀態(tài)的協(xié)方差矩陣的影響。一些實施例提供了一種系統(tǒng)、包括指令的計算機可讀存儲介質(zhì)、以及計算機執(zhí)行方法，其用于通過僅僅重新處理那些被確定為錯誤測量的測量來補償錯誤衛(wèi)星導航測量對衛(wèi)星導航接收器的計算的狀態(tài)以及對相應的用于衛(wèi)星導航接收器的狀態(tài)的協(xié)方差矩陣的影響。這些實施例減少了上述蠻力算法技術(shù)所需的不必要的處理。圖IA是示出了根據(jù)一些實施例的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)100的框圖。全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)100包括全球?qū)Ш叫l(wèi)星110-1至110-N。全球?qū)Ш叫l(wèi)星110-1至IIO-N各自發(fā)送至少兩個載波信號。在全球定位系統(tǒng)(GPS)的情況下，所述至少兩個載波信號包括LI和L2信號，LI和L2信號分別具有I. 5754GHz和I. 2276GHz的頻率以及O. 1903m和O. 2442m的波長。下一代GPS將提供第三載波信號L5，L5將具有I. 1765GHz的頻率和O. 2548m的波長。 注意，盡管本文描述的實施例是關(guān)于GPS描述的，但諸如格洛納斯(GL0NASS)導航衛(wèi)星系統(tǒng)和伽利略(Galileo)導航衛(wèi)星系統(tǒng)的其他全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)也可以使用。在一些實施例中，載波信號被衛(wèi)星導航接收器120接收。衛(wèi)星導航接收器可以被用戶121使用，用于導航或用于確定用戶121的當前位置。為了執(zhí)行導航和/或位置確定操作，衛(wèi)星導航接收器120接收來自全球?qū)Ш叫l(wèi)星110-1至110-N的子集(即，該子集包括衛(wèi)星導航接收器120觀察到(in view of)的全球?qū)Ш叫l(wèi)星)的信號。衛(wèi)星導航接收器120 然后基于信號進行衛(wèi)星導航測量并基于衛(wèi)星導航測量計算衛(wèi)星導航接收器120的狀態(tài)。在一些實施例中，衛(wèi)星導航接收器的狀態(tài)包括衛(wèi)星導航接收器的位置(例如，位置的X、Y和 Z或緯度、經(jīng)度和天頂分量)、衛(wèi)星導航接收器的速度、以及時間。下文中關(guān)于圖2更詳細地描述了衛(wèi)星導航接收器120。在一些實施例中，載波信號被位于已知位置(例如，測量位置)的基準站140-1至 140-Μ接收?；鶞收景ń邮諄碜匀?qū)Ш叫l(wèi)星110-1至110-Ν的信號的GNSS接收器。 在任何一次，GNSS接收器都接收僅僅來自接收器的天線觀察到的全球?qū)Ш叫l(wèi)星110的信號。基準站140-1至140-Μ —般用來執(zhí)行不同的GPS操作和/或追蹤全球?qū)Ш叫l(wèi)星110-1至110-N的軌道。為了執(zhí)行這些操作,基準站140-1至140-M中的每個接收來自全球?qū)Ш叫l(wèi)星110-1至110-N的子集(即，基準站140-1至140-M中的每個觀察到的全球?qū)Ш叫l(wèi)星 110-1至110-N的子集)的信號，并基于信號進行衛(wèi)星導航測量。在一些實施例中，基準站 140-1至140-M通過網(wǎng)絡(luò)150向計算機系統(tǒng)130發(fā)送衛(wèi)星導航測量。在一些實施例中，基準站140-1至140-M執(zhí)行不同的GPS操作并向衛(wèi)星導航接收器120發(fā)送校正。在一些實施例中，計算機系統(tǒng)130處理接收自基準站140-1至140-M的衛(wèi)星導航測量，以確定全球?qū)Ш叫l(wèi)星110-1至IlO-N的狀態(tài)。在一些實施例中，全球?qū)Ш叫l(wèi)星的狀態(tài)包括全球?qū)Ш叫l(wèi)星110-1至110-N中的每個的位置(例如，位置的X、Y和Z或緯度、經(jīng)度和天頂分量)、全球?qū)Ш叫l(wèi)星110-1至Iio-N中的每個的速度、以及時間。計算機系統(tǒng)130 然后生成校正全球?qū)Ш叫l(wèi)星110-1至110-N的軌道偏離的校正信號132 (有時稱為輔助信號)。注意，全球?qū)Ш叫l(wèi)星110-1至110-N的預測軌道和時鐘的誤差在本文中稱為軌道偏離。計算機系統(tǒng)130發(fā)送校正信號132給通信衛(wèi)星160-1至160-P，衛(wèi)星160-1至160-P則又將校正信號132給衛(wèi)星導航接收器120和/或基準站140-1至140-M。可替代地，計算機系統(tǒng)130通過網(wǎng)絡(luò)(例如，網(wǎng)絡(luò)150)發(fā)送校正信號132給衛(wèi)星導航接收器120和/或基準站140-1至140-M。下文中關(guān)于圖3A更詳細地描述了計算機系統(tǒng)130。網(wǎng)絡(luò)150通?？梢园ㄈ魏晤愋偷哪軌?qū)⒂嬎愎?jié)點耦合在一起的有線或無線通信頻道。其包括但不限于局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、或網(wǎng)絡(luò)的組合。在一些實施例中，網(wǎng)絡(luò)150包括互聯(lián)網(wǎng)。注意，存在兩種類型的通常進行(例如，通過衛(wèi)星導航接收器120和/或基準站 140-1至140-M進行)的GPS測量(即，衛(wèi)星導航測量):偽距測量和載波相位測量。用來基于這些衛(wèi)星導航測量確定衛(wèi)星導航接收器120的狀態(tài)的操作和用來確定全球?qū)Ш叫l(wèi)星 110-1至IlO-N的狀態(tài)的操作是本領(lǐng)域公知的，因此在本文不提供這些操作的詳細說明。圖IB是示出根據(jù)一些實施例的系統(tǒng)172的框圖。系統(tǒng)172包括傳感器174_1至 174-M。傳感器174-1至174-M可以是任何類型的物理傳感器或運行狀態(tài)傳感器，如加速計、 磁場計、陀螺儀、溫度傳感器、軟件傳感器(例如，CPU負載、存儲器使用、磁盤使用、帶寬監(jiān)測器，等等)、容量傳感器、重量傳感器、衛(wèi)星導航信號傳感器，等等。傳感器174-1至174-M 中的每個在測量時期產(chǎn)生其相應的物理變量或運行狀態(tài)變量的一個或多個測量。傳感器 174-1至174-M經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)150將其相應的測量發(fā)送給計算機系統(tǒng)131，用于進行處理。圖2是示出根據(jù)一些實施例的衛(wèi)星導航接收器120的框圖。衛(wèi)星導航接收器120 一般包括一個或多個處理單元(CPU) 202、一個或多個網(wǎng)絡(luò)或其他通信接口 204、存儲器 210、以及用于將這些部件相互連接的一個或多個通信總線209。通信總線209可以包括連接和控制系統(tǒng)部件之間的通信的電路(有時稱為芯片組)?？蛇x地，衛(wèi)星導航接收器120可以包括用戶接口 205，用戶接口 205包括顯示設(shè)備206和一個或多個輸入設(shè)備208 (例如，鍵盤、鼠標、觸摸屏、小鍵盤等中的一個或多個)。衛(wèi)星導航接收器120還包括構(gòu)造成接收由全球?qū)Ш叫l(wèi)星110-1至110-N發(fā)送的信號的一個或多個GNSS天線。存儲器210包括高速隨機存儲存儲器，如DRAM、SRAM、DDRRAM或其他隨機存取固態(tài)存儲設(shè)備；并且可以包括非易失性存儲器，如一個或多個磁盤存儲設(shè)備、光盤存儲設(shè)備、閃存設(shè)備、或者其他非易失性固態(tài)存儲設(shè)備。存儲器210可以可選地包括遠離一個或多個CPU 202設(shè)置的一個或多個存儲設(shè)備。存儲器210，或者可替代地，存儲器210內(nèi)的一個或多個非易失性存儲設(shè)備，包括非暫時性計算機可讀存儲介質(zhì)。在一些實施例中，存儲器210或存儲器210的計算機可讀存儲介質(zhì)存儲下面的程序、模塊和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、或者其子集 操作系統(tǒng)212，其包括用于處理各種基本系統(tǒng)服務并執(zhí)行硬件相關(guān)的任務的進 通信模塊214，其用于經(jīng)由所述一個或多個通信接口 204 (有線的或無線的)以及一個或多個通信網(wǎng)絡(luò)(如互聯(lián)網(wǎng)、其他廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)、市區(qū)網(wǎng)絡(luò)，等等)將衛(wèi)星導航接收器120連接于其他計算機系統(tǒng)；籲用戶接口模塊216，其經(jīng)由輸入設(shè)備208接收來自用戶的命令并生成顯示設(shè)備 206中的用戶接口對象；· GNSS模塊218，其經(jīng)由一個或多個GNSS天線260接收并處理來自全球?qū)Ш叫l(wèi)星110-1至IlO-N的信號，GNSS模塊218包括卡爾曼濾波器模塊220和錯誤測量模塊222， 其中卡爾曼濾波器模塊220構(gòu)造成基于從接收自接收器天線260觀測的全球?qū)Ш叫l(wèi)星110 的信號獲得的衛(wèi)星導航測量224來估測衛(wèi)星導航接收器120的狀態(tài)226，錯誤測量模塊222 檢測并補償錯誤測量(如下文中關(guān)于圖12-19更詳細描述的)； 天文歷數(shù)據(jù)228，其包括被接收器120使用以便預測全球?qū)Ш叫l(wèi)星的軌道和時鐘的一組參數(shù)；以及 用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星110-1至110-N的預測軌道和時鐘的誤差的校正信號 132 (例如，從提供GNSS校正信號的服務——如圖IA中的系統(tǒng)130所代表的——接收的信號)。在一些實施例中，校正信號132包括不僅用于衛(wèi)星的預測軌道(例如，軌道位置和速度)和時鐘的誤差的校正，還包括用來補償對流層效應和電離層效應、衛(wèi)星寬巷和窄巷極小相位偏量、和/或代碼和載波相位測量中的頻率間的偏量的校正。上面確定的要素中的每一個都可以存儲在前面提到的存儲設(shè)備中的一個或多個中，并且對應于用于執(zhí)行上述功能的一組指令。所述一組指令能夠由一個或多個處理器 (例如，一個或多個CPU 202)執(zhí)行。上面確定的模塊或程序(即，指令組)不需要被執(zhí)行為單獨的軟件程序、進程或模塊，因此在各種實施例中，這些模塊的各種子集可以被組合或以其他方式重新布置。在一些實施例中，存儲器210可以存儲上面確定的模塊和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的子集。另外，存儲器210可以存儲沒有在上面描述的附加模塊和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。盡管圖2示出了“衛(wèi)星導航接收器”，圖2更傾向于作為衛(wèi)星導航接收器可表現(xiàn)出的各種特征的功能性描述，而不是本文描述的實施例的結(jié)構(gòu)性示意。在實際中，并且如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所認識到的，單獨示出的項目可以被組合，并且一些項目可以被分離。在一些實施例中，基準站140-1至140-M中的每個都包括衛(wèi)星導航接收器，該衛(wèi)星導航接收器包括關(guān)于圖2描述的部件和模塊。圖3A是示出根據(jù)一些實施例的計算機系統(tǒng)130的框圖。計算機系統(tǒng)130 —般包括一個或多個處理單元(CPU) 302、一個或多個網(wǎng)絡(luò)或其他通信接口 304、存儲器310、以及用于將這些部件相互連接的一個或多個通信總線309。通信總線309可以包括連接和控制系統(tǒng)部件之間的通信的電路(有時稱為芯片組)。可選地，計算機系統(tǒng)130可以包括用戶接口 305，用戶接口 305包括顯示設(shè)備306和一個或多個輸入設(shè)備308 (例如，鍵盤、鼠標、 觸摸屏、小鍵盤等中的一個或多個)。存儲器310包括高速隨機存儲存儲器，如DRAM、SRAM、
14DDR RAM或其他隨機存取固態(tài)存儲設(shè)備；并且可以包括非易失性存儲器，如一個或多個磁盤存儲設(shè)備、光盤存儲設(shè)備、閃存設(shè)備、或者其他非易失性固態(tài)存儲設(shè)備。存儲器310可以可選地包括遠離一個或多個CPU 302設(shè)置的一個或多個存儲設(shè)備。存儲器310，或者可替代地，存儲器310內(nèi)的一個或多個非易失性存儲設(shè)備，包括非暫時性計算機可讀存儲介質(zhì)。在一些實施例中，存儲器310或存儲器310的計算機可讀存儲介質(zhì)存儲下面的程序、模塊和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、或者其子集 操作系統(tǒng)312，其包括用于處理各種基本系統(tǒng)服務并執(zhí)行硬件相關(guān)的任務的進 通信模塊314，其用于經(jīng)由所述一個或多個通信接口 304 (有線的或無線的)以及一個或多個通信網(wǎng)絡(luò)(例如，圖IA的網(wǎng)絡(luò)150)，如互聯(lián)網(wǎng)、其他廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)、市區(qū)網(wǎng)絡(luò)或這些網(wǎng)絡(luò)的組合，將計算機系統(tǒng)130連接于其他計算機系統(tǒng)； 衛(wèi)星追蹤模塊318，其經(jīng)由基準站140-1至140-M接收并處理來自全球?qū)Ш叫l(wèi)星110-1至IlO-N的信號，衛(wèi)星追蹤模塊318包括卡爾曼濾波器模塊320和錯誤測量模塊 322，其中卡爾曼濾波器模塊320構(gòu)造成基于從一組基準站140 (圖1A)獲得的衛(wèi)星導航測量324來估測全球?qū)Ш叫l(wèi)星110-1至110-N的狀態(tài)326，錯誤測量模塊322檢測并補償錯誤測量(如下文中關(guān)于圖12-19更詳細描述的)； 天文歷數(shù)據(jù)328，其包括被計算機系統(tǒng)130使用以便預測全球?qū)Ш叫l(wèi)星的軌道和時鐘的一組參數(shù)；以及 校正模塊330，其使用全球?qū)Ш叫l(wèi)星110-1至110-N的狀態(tài)326來生成校正信號 132，校正信號132校正全球?qū)Ш叫l(wèi)星110-1至110-N相對于從衛(wèi)星廣播的預測軌道和時鐘的軌道偏離(即，預測軌道和時鐘的誤差)。如在衛(wèi)星導航接收器120 (圖2)的描述中指出的，從一組基準站140獲得的衛(wèi)星導航測量324基于基準站從全球?qū)Ш叫l(wèi)星110-1至IIO-N接收的信號。也如前面所指出的， 除了補償全球?qū)Ш叫l(wèi)星110的預測軌道和時鐘的誤差的校正之外，由校正模塊生成的校正信號132還可以包括補償附加導航信號誤差源的校正，所述附加導航信號誤差源例如為對流層效應和電離層效應、衛(wèi)星寬巷和窄巷極小相位偏量、和/或代碼和載波相位測量中的頻率間的偏量。上面確定的要素中的每一個都可以存儲在前面提到的存儲設(shè)備中的一個或多個中，并且對應于用于執(zhí)行上述功能的一組指令。所述一組指令能夠由一個或多個處理器 (例如，一個或多個CPU 302)執(zhí)行。上面確定的模塊或程序(即，指令組)不需要被執(zhí)行為單獨的軟件程序、進程或模塊，因此在各種實施例中，這些模塊的各種子集可以被組合或以其他方式重新布置。在一些實施例中，存儲器310可以存儲上面確定的模塊和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的子集。另外，存儲器310可以存儲沒有在上面描述的附加模塊和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。盡管圖3A示出了“計算機系統(tǒng)”，圖3A更傾向于作為一組計算機系統(tǒng)中可表現(xiàn)出來的各種特征的功能性描述，而不是為本文描述的實施例的結(jié)構(gòu)性示意。在實際中，并且如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所認識到的，單獨示出的項目可以被組合，并且一些項目可以被分離。 例如，圖3A中單獨示出的一些項目可以在單個計算機系統(tǒng)上執(zhí)行，并且單個項目可以由一個或多個計算機系統(tǒng)執(zhí)行。計算機系統(tǒng)的實際數(shù)量以及各種特征在它們之間是如何分配的將在一種實施方式與另一種實施方式之間變化，并且可以部分地取決于峰值使用期期間以及平均使用期期間系統(tǒng)必須處理的數(shù)據(jù)流量的大小。圖3B是示出根據(jù)一些實施例的計算機系統(tǒng)131的框圖。計算機系統(tǒng)131 —般包括一個或多個處理單元(CPU) 352、一個或多個網(wǎng)絡(luò)或其他通信接口 354、存儲器360、以及用于將這些部件相互連接的一個或多個通信總線359。通信總線359可以包括連接和控制系統(tǒng)部件之間的通信的電路(有時稱為芯片組)?？蛇x地，計算機系統(tǒng)131可以包括用戶接口 355，用戶接口 355包括顯示設(shè)備356和一個或多個輸入設(shè)備358 (例如，鍵盤、鼠標、 觸摸屏、小鍵盤等中的一個或多個)。存儲器360包括高速隨機存儲存儲器，如DRAM、SRAM、 DDR RAM或其他隨機存取固態(tài)存儲設(shè)備；并且可以包括非易失性存儲器，如一個或多個磁盤存儲設(shè)備、光盤存儲設(shè)備、閃存設(shè)備、或者其他非易失性固態(tài)存儲設(shè)備。存儲器360可以可選地包括與遠離一個或多個CPU 352設(shè)置的一個或多個存儲設(shè)備。存儲器360，或者可替代地，存儲器360內(nèi)的一個或多個非易失性存儲設(shè)備，包括非暫時性計算機可讀存儲介質(zhì)。在一些實施例中，存儲器360或存儲器360的計算機可讀存儲介質(zhì)存儲下面的程序、模塊和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、或者其子集 操作系統(tǒng)362，其包括用于處理各種基本系統(tǒng)服務并執(zhí)行硬件相關(guān)的任務的進 通信模塊364，其用于經(jīng)由所述一個或多個通信接口 354 (有線的或無線的)以及一個或多個通信網(wǎng)絡(luò)(例如，圖IB的網(wǎng)絡(luò)150)，如互聯(lián)網(wǎng)、其他廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)、市區(qū)網(wǎng)絡(luò)或這些網(wǎng)絡(luò)的組合，將計算機系統(tǒng)131連接于其他計算機系統(tǒng)；以及 狀態(tài)估測模塊368，其接收并處理來自傳感器174-1至174-M的信號，狀態(tài)估測模塊368包括卡爾曼濾波器模塊370和錯誤測量模塊372，其中卡爾曼濾波器模塊370構(gòu)造成基于接收自傳感器174-1至174-M的測量374來估測系統(tǒng)172 (圖1B)的狀態(tài)376，錯誤測量模塊372檢測并補償錯誤測量(如下文中關(guān)于圖12-19更詳細描述的)。上面確定的要素中的每一個都可以存儲在前面提到的存儲設(shè)備中的一個或多個中，并且對應于用于執(zhí)行上述功能的一組指令。所述一組指令能夠由一個或多個處理器 (例如，一個或多個CPU 352)執(zhí)行。上面確定的模塊或程序(即，指令組)不需要被執(zhí)行為單獨的軟件程序、進程或模塊，因此在各種實施例中，這些模塊的各種子集可以被組合或以其他方式重新布置。在一些實施例中，存儲器360可以存儲上面確定的模塊和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的子集。另外，存儲器360可以存儲沒有在上面描述的附加模塊和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。盡管圖3B示出了“計算機系統(tǒng)”，圖3B更傾向于作為一組計算機系統(tǒng)中會表現(xiàn)出的各種特征的功能性描述而不是本文描述的實施例的結(jié)構(gòu)性示意。在實際中，并且如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所認識到的，單獨示出的項目可以被組合，并且一些項目可以被分離。例如，圖3B中單獨示出的一些項目可以在單個計算機系統(tǒng)上執(zhí)行，并且單個項目可以由一個或多個計算機系統(tǒng)執(zhí)行。計算機系統(tǒng)的實際數(shù)量以及各種特征在它們之間是如何分配的將在一種實施方式與另一種實施方式之間變化，并且可以部分地取決于峰值使用期期間以及平均使用期期間系統(tǒng)必須處理的數(shù)據(jù)流量的大小。標準卡爾曼濾波器估測在進行補償錯誤測量的論述之前，論述標準卡爾曼濾波器執(zhí)行方式是有益的。注意，如在本文中使用的卡爾曼濾波器包括標準卡爾曼濾波器、以及擴展的和修改的卡爾曼濾波器。本文描述的實施例能夠應用于這些類型的卡爾曼濾波器中的任一種。對于每個測量時期，卡爾曼濾波器具有兩個計算階段預測階段和更新階段。此外，卡爾曼濾波器通常預測和更新由卡爾曼濾波器追蹤的設(shè)備或系統(tǒng)的估測的狀態(tài)和預測的估算協(xié)方差(通常簡稱為協(xié)方差或估算協(xié)方差)兩者，其中估算協(xié)方差表示計算狀態(tài)的估測的精度?？柭鼮V波器一般是由一個或多個處理器執(zhí)行的進程(或模塊)、或進程組(或模塊組)?？柭鼮V波器被反復地執(zhí)行(例如，每秒鐘一次)，以更新卡爾曼濾波器狀態(tài)，其中每次利用新的代碼測量(也稱為偽距測量)和載波相位測量執(zhí)行。當卡爾曼濾波器使用的方程是復合方程時，卡爾曼濾波器被廣泛地使用在導航領(lǐng)域，因此僅僅卡爾曼濾波器的與本發(fā)明相關(guān)的方面需要被詳細地論述。應當強調(diào)的是，盡管卡爾曼濾波器廣泛地使用在GPS 接收器和其他導航系統(tǒng)中，但這些卡爾曼濾波器的很多方面將在一種實施方式與另一種實施方式之間變化。例如，在一些GPS接收器中使用的卡爾曼濾波器可以包括在其他卡爾曼濾波器中不包括的狀態(tài)，或者可以使用與在其他卡爾曼濾波器中使用的方程稍微不同的方假設(shè)按時間順序進行的衛(wèi)星導航測量的組表示為L1, L2, , Ln，其中下標表示衛(wèi)星導航測量進行的時間，并且每個衛(wèi)星導航測量組被限定為測量向量。每個測量時間的未知狀態(tài)向量分別表示為X1, x2，...，xn。作為未知狀態(tài)參數(shù)的函數(shù)的衛(wèi)星導航測量的期望值之間的關(guān)系能夠描述為E(Lk) = F(Xk)。衛(wèi)星導航測量與其期望值之間的差(有時被稱為前綴殘值)指定為Z。范數(shù) (norm)將被最小化的線性觀察模型由下式給定Vk :雕:-(Lk ~ 肌))=臓:—Z⑴其中，Vk是殘值向量(即，后測量更新是在測量更新之前的狀態(tài)向量參數(shù)， H是衛(wèi)星導航測量對未知狀態(tài)參數(shù)的靈敏度(相對于狀態(tài)向量參數(shù)的偏導數(shù))，
是對狀態(tài)向量的校正，該校正使殘值向量的范數(shù)最小化。在標準卡爾曼濾波器中，處理衛(wèi)星導航測量被假定為具有干擾，ε，該干擾在測量時期之間是不相關(guān)的。此外，特定測量時期下的各個衛(wèi)星導航測量也被假定為是不相關(guān)的。 注意，當衛(wèi)星導航測量相關(guān)時，通?？梢栽陬A處理步驟中消除相關(guān)性。對于給定測量時期的協(xié)方差矩陣由對角矩陣R限定其中，ri是協(xié)方差矩陣R的第i個對角元素，表示第i個衛(wèi)星導航測量的協(xié)方差。在一些形式的卡爾曼濾波器的實施方式中，使用R矩陣的逆矩陣來代替R。R的逆矩陣也稱為權(quán)矩陣W，其中W的元素Wi就是R的各個元素的逆(B卩，Wi = l/ri)。相繼時期的向量X1, X2, . . . , Xn之間的關(guān)系統(tǒng)計地建立為其中，Xk是時期k的未知狀態(tài)向量，Φ,,η是使Xlri與Xk相關(guān)的矩陣(也稱為轉(zhuǎn)換矩陣)，而Uk是其元素是白噪聲序列的向量(即，不相關(guān)的零平均隨機值的序列)。與Uk相關(guān)的協(xié)方差矩陣假定是已知的，并且表示為
權(quán)利要求
1.一種計算機執(zhí)行方法，包括在包括一個或多個處理器以及存儲一個或多個程序的存儲器的計算機系統(tǒng)中，所述一個或多個處理器執(zhí)行所述一個或多個程序，以執(zhí)行下列操作 在測量時期內(nèi)接收系統(tǒng)中的多個測量；使用卡爾曼濾波器基于所述多個測量計算所述測量時期內(nèi)所述系統(tǒng)的狀態(tài)，其中所述測量時期內(nèi)所述系統(tǒng)的狀態(tài)利用第一閉型更新方程來計算； 檢測所述測量時期內(nèi)的所述多個測量中的錯誤測量；以及通過使用所述測量時期內(nèi)所述系統(tǒng)的計算的狀態(tài)作為修訂的狀態(tài)計算的輸入以及使用包括相對于所述錯誤測量修改過的第一閉型更新方程的修訂的閉型更新方程，來計算補償所述錯誤測量的所述測量時期內(nèi)的所述系統(tǒng)的修訂的狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，檢測所述測量時期內(nèi)的所述多個測量中的錯誤測量包括對于所述多個測量中的每個測量，計算對于測量的離群偏量；判斷對于測量的離群偏量是否大于第一閾值；以及如果對于測量所述離群偏量大于第一閾值，則確定所述測量為錯誤測量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，計算補償所述錯誤測量的所述測量時期內(nèi)所述系統(tǒng)的修訂的狀態(tài)包括判斷對于所述錯誤測量的離群偏量是否高于第二閾值，其中所述第二閾值大于所述第一閾值；以及如果所述離群偏量大于所述第二閾值，則通過如下方式從所述系統(tǒng)的狀態(tài)消除所述錯誤測量的影響利用用于所述錯誤測量的協(xié)方差的值的負值來計算對應于所述錯誤測量的修訂的卡爾曼增益，其中從對應于所述系統(tǒng)的計算的狀態(tài)的協(xié)方差矩陣來確定用于所述錯誤測量的協(xié)方差；基于修訂的卡爾曼增益來修訂第一閉型更新方程，以產(chǎn)生修訂的第一閉型更新方程；以及通過將修訂的第一閉型更新方程應用于所述測量時期內(nèi)所述系統(tǒng)的計算的狀態(tài)來計算所述系統(tǒng)的修訂的狀態(tài)，從而從所述系統(tǒng)的狀態(tài)消除所述錯誤測量的影響。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，包括基于修訂的卡爾曼增益修訂第二閉型更新方程，以產(chǎn)生修訂的第二閉型更新方程；以及通過將修訂的第二閉型更新方程應用于與所述測量時期內(nèi)所述系統(tǒng)的狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的協(xié)方差矩陣來計算與所述系統(tǒng)的修訂的狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的修訂的協(xié)方差矩陣，從而從與所述系統(tǒng)的狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的協(xié)方差矩陣中消除所述錯誤測量的影響。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述第二閾值是最小可檢測誤差閾值。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，如果所述離群偏量介于所述第一閾值和所述第二閾值之間，那么所述方法包括通過如下方式來減小所述錯誤測量對所述系統(tǒng)的狀態(tài)的影響利用用于所述錯誤測量的協(xié)方差的值的一部分來計算對應于所述錯誤測量的修訂的卡爾曼增益；基于修訂的卡爾曼增益來修訂第一閉型更新方程，以產(chǎn)生修訂的第一閉型更新方程；以及通過將修訂的第一閉型更新方程應用于所述測量時期內(nèi)所述系統(tǒng)的計算的狀態(tài)來計算所述系統(tǒng)的修訂的狀態(tài)，從而消除所述錯誤測量對所述系統(tǒng)的狀態(tài)的影響。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，包括基于修訂的卡爾曼增益來修訂第二閉型更新方程，以產(chǎn)生修訂的第二閉型更新方程；以及通過將修訂的第二閉型更新方程應用于與所述測量時期內(nèi)所述系統(tǒng)的狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的協(xié)方差矩陣來計算與所述系統(tǒng)的修訂的狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的修訂的協(xié)方差矩陣，從而減小所述錯誤測量對與所述系統(tǒng)的狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的協(xié)方差矩陣的影響。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，如果所述離群偏量位于所述第一閾值以下，則所述方法包括確定所述測量不是錯誤測量。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述系統(tǒng)是衛(wèi)星導航接收器，其中所述多個測量包括從多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星接收的信號的測量，并且其中所述衛(wèi)星導航接收器的狀態(tài)包括所述衛(wèi)星導航接收器的位置、所述衛(wèi)星導航接收器的速度、以及時間。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，包括接收補償所述多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星的預測軌道和時鐘的誤差的校正信號；以及基于所述校正信號調(diào)節(jié)所述衛(wèi)星導航接收器的狀態(tài)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述系統(tǒng)是多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星，其中所述多個測量包括接收自所述多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星的信號的測量，并且其中所述多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星的狀態(tài)包括所述多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星中的每個全球?qū)Ш叫l(wèi)星的位置、所述多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星中的每個全球?qū)Ш叫l(wèi)星的速度、以及由所述多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星中的每個全球?qū)Ш叫l(wèi)星報告的時間。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，包括使用所述多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星的修訂的狀態(tài)來計算補償所述多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星的預測軌道和時鐘的誤差的校正信號；以及將所述校正信號發(fā)送給一個或多個衛(wèi)星導航接收器。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述系統(tǒng)包括電力分配網(wǎng)絡(luò)，所述電力分配網(wǎng)絡(luò)包括一個或多個發(fā)電站以及一個或多個電網(wǎng)，其中所述多個測量接收自用于電力分配網(wǎng)絡(luò)的多個傳感器，并且其中所述系統(tǒng)的狀態(tài)包括所述電力分配網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)，并且包括所述一個或多個發(fā)電站的幅值、頻率和相位關(guān)系，流向所述一個或多個發(fā)電站的發(fā)電機的燃料流量，以及由所述電網(wǎng)提取的電量。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述系統(tǒng)是天氣系統(tǒng)，其中所述多個測量接收自分布于所述天氣系統(tǒng)中的多個地理位置的多個氣象傳感器，并且其中所述天氣系統(tǒng)的狀態(tài)包括在所述多個地理位置處的氣溫和風速。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述系統(tǒng)是雷達系統(tǒng)，其中所述多個測量包括從多個雷達目標反射的雷達信號，并且其中所述雷達系統(tǒng)的狀態(tài)包括與每個雷達目標的距離、每個雷達目標的速度、以及時間。
16.一種計算機系統(tǒng)，包括 一個或多個處理器； 存儲器；以及存儲在所述存儲器中的一個或多個程序，所述一個或多個程序包括指令，所述指令用來在測量時期內(nèi)接收系統(tǒng)中的多個測量；使用卡爾曼濾波器基于所述多個測量計算所述測量時期內(nèi)所述系統(tǒng)的狀態(tài)，其中所述測量時期內(nèi)所述系統(tǒng)的狀態(tài)利用第一閉型更新方程來計算； 檢測所述測量時期內(nèi)的所述多個測量中的錯誤測量；以及通過使用所述測量時期內(nèi)所述系統(tǒng)的計算的狀態(tài)作為修訂的狀態(tài)計算的輸入以及使用包括相對于所述錯誤測量修改過的第一閉型更新方程的修訂的閉型更新方程，來計算補償所述錯誤測量的所述測量時期內(nèi)所述系統(tǒng)的修訂的狀態(tài)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的計算機系統(tǒng)，其中，用來檢測所述測量時期內(nèi)的所述多個測量中的錯誤測量的指令包括這樣的指令，這些指令對于所述多個測量中的每個測量，計算對于測量的離群偏量；判斷對于測量的離群偏量是否大于第一閾值；以及如果對于測量的所述離群偏量大于第一閾值，則確定所述測量為錯誤測量。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的計算機系統(tǒng)，其中，用來計算補償所述錯誤測量的所述測量時期內(nèi)所述系統(tǒng)的修訂的狀態(tài)的指令包括這樣的指令，這些指令判斷對于所述錯誤測量的離群偏量是否高于第二閾值，其中所述第二閾值大于所述第一閾值；以及如果所述離群偏量大于所述第二閾值，則通過如下方式從所述系統(tǒng)的狀態(tài)消除所述錯誤測量的影響利用用于所述錯誤測量的協(xié)方差的值的負值來計算對應于所述錯誤測量的修訂的卡爾曼增益，其中從對應于所述系統(tǒng)的計算的狀態(tài)的協(xié)方差矩陣來確定用于所述錯誤測量的協(xié)方差；基于修訂的卡爾曼增益來修訂第一閉型更新方程，以產(chǎn)生修訂的第一閉型更新方程；以及通過將修訂的第一閉型更新方程應用于所述測量時期內(nèi)所述系統(tǒng)的計算的狀態(tài)來計算所述系統(tǒng)的修訂的狀態(tài)，從而從所述系統(tǒng)的狀態(tài)消除所述錯誤測量的影響。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的計算機系統(tǒng)，包括這樣的指令，這些指令基于修訂的卡爾曼增益修訂第二閉型更新方程，以產(chǎn)生修訂的第二閉型更新方程；以及通過將修訂的第二閉型更新方程應用于與所述測量時期內(nèi)所述系統(tǒng)的狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的協(xié)方差矩陣來計算與所述系統(tǒng)的修訂的狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的修訂的協(xié)方差矩陣，從而從與所述系統(tǒng)的狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的協(xié)方差矩陣中消除所述錯誤測量的影響。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的計算機系統(tǒng)，其中，所述第二閾值是最小可檢測誤差閾值。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的計算機系統(tǒng)，其中，如果所述離群偏量介于所述第一閾值和所述第二閾值之間，那么所述一個或多個程序包括指令來減小所述錯誤測量對所述系統(tǒng)的狀態(tài)的影響，這些指令利用用于所述錯誤測量的協(xié)方差的值的一部分來計算對應于所述錯誤測量的修訂的卡爾曼增益；基于修訂的卡爾曼增益來修訂第一閉型更新方程，以產(chǎn)生修訂的第一閉型更新方程；以及通過將修訂的第一閉型更新方程應用于所述測量時期內(nèi)所述系統(tǒng)的計算的狀態(tài)來計算所述系統(tǒng)的修訂的狀態(tài)，從而減小所述錯誤測量對所述系統(tǒng)的狀態(tài)的影響。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的計算機系統(tǒng)，包括這樣的指令，這些指令基于修訂的卡爾曼增益來修訂第二閉型更新方程，以產(chǎn)生修訂的第二閉型更新方程；以及通過將修訂的第二閉型更新方程應用于與所述測量時期內(nèi)所述系統(tǒng)的狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的協(xié)方差矩陣來計算與所述系統(tǒng)的修訂的狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的修訂的協(xié)方差矩陣，從而減小所述錯誤測量對與所述系統(tǒng)的狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的協(xié)方差矩陣的影響。
23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的計算機系統(tǒng)，其中，如果所述離群偏量位于所述第一閾值以下，則所述一個或多個程序包括用來確定所述測量不是錯誤測量的指令。
24.根據(jù)權(quán)利要求16所述的計算機系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)是衛(wèi)星導航接收器，其中所述多個測量包括從多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星接收的信號的測量，并且其中所述衛(wèi)星導航接收器的狀態(tài)包括所述衛(wèi)星導航接收器的位置、所述衛(wèi)星導航接收器的速度、以及時間。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的計算機系統(tǒng)，包括這樣的指令，這些指令 接收補償所述多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星的預測軌道和時鐘的誤差的校正信號；以及基于所述校正信號調(diào)節(jié)所述衛(wèi)星導航接收器的狀態(tài)。
26.根據(jù)權(quán)利要求16所述的計算機系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)是多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星，其中所述多個測量包括接收自所述多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星的信號的測量，并且其中所述多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星的狀態(tài)包括所述多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星中的每個全球?qū)Ш叫l(wèi)星的位置、所述多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星中的每個全球?qū)Ш叫l(wèi)星的速度、以及由所述多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星中的每個全球?qū)Ш叫l(wèi)星報告的時間。
27.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的計算機系統(tǒng)，包括這樣的指令，這些指令使用所述多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星的修訂狀態(tài)來計算補償所述多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星的預測軌道和時鐘的誤差的校正信號；以及將所述校正信號發(fā)送給一個或多個衛(wèi)星導航接收器。
28.根據(jù)權(quán)利要求16所述的計算機系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括電力分配網(wǎng)絡(luò)，所述電力分配網(wǎng)絡(luò)包括一個或多個發(fā)電站以及一個或多個電網(wǎng)，其中所述多個測量接收自用于電力分配網(wǎng)絡(luò)的多個傳感器，并且其中所述系統(tǒng)的狀態(tài)包括所述電力分配網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)，并且包括所述一個或多個發(fā)電站的幅值、頻率和相位關(guān)系，流向所述一個或多個發(fā)電站的發(fā)電機的燃料流量，以及由所述電網(wǎng)提取的電量。
29.根據(jù)權(quán)利要求16所述的計算機系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)是天氣系統(tǒng)，其中所述多個測量接收自分布于所述天氣系統(tǒng)中的多個地理位置的多個氣象傳感器，并且其中所述天氣系統(tǒng)的狀態(tài)包括在所述多個地理位置處的氣溫和風速。
30.根據(jù)權(quán)利要求16所述的計算機系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)是雷達系統(tǒng)，其中所述多個測量包括從多個雷達目標反射的雷達信號，并且其中所述雷達系統(tǒng)的狀態(tài)包括與每個雷達目標的距離、每個雷達目標的速度、以及時間。
31.一種非暫時性計算機可讀存儲介質(zhì)，所述非暫時性計算機可讀存儲介質(zhì)存儲配置成被計算機執(zhí)行的一個或多個程序，所述一個或多個程序包括這樣的指令，這些指令在測量時期內(nèi)接收系統(tǒng)中的多個測量；使用卡爾曼濾波器基于所述多個測量計算所述測量時期內(nèi)所述系統(tǒng)的狀態(tài)，其中所述測量時期內(nèi)所述系統(tǒng)的狀態(tài)利用第一閉型更新方程來計算； 檢測所述測量時期內(nèi)的所述多個測量中的錯誤測量；以及通過使用所述測量時期內(nèi)所述系統(tǒng)的計算的狀態(tài)作為修訂的狀態(tài)計算的輸入以及使用包括相對于所述錯誤測量修改過的第一閉型更新方程的修訂的閉型更新方程，來計算補償所述錯誤測量的所述測量時期內(nèi)所述系統(tǒng)的修訂的狀態(tài)。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的計算機可讀存儲介質(zhì)，其中，用來檢測所述測量時期內(nèi)的所述多個測量中的錯誤測量的指令包括這樣的指令，這些指令對于所述多個測量中的每個測量，計算對于測量的離群偏量；判斷對于測量的離群偏量是否大于第一閾值；以及如果對于測量的所述離群偏量大于第一閾值，則確定所述測量為錯誤測量。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的計算機可讀存儲介質(zhì)，其中，用來計算補償所述錯誤測量的所述測量時期內(nèi)所述系統(tǒng)的修訂的狀態(tài)的指令包括這樣的指令，這些指令判斷對于所述錯誤測量的離群偏量是否高于第二閾值，其中所述第二閾值大于所述第一閾值；以及如果所述離群偏量大于所述第二閾值，則通過如下方式從所述系統(tǒng)的狀態(tài)消除所述錯誤測量的影響利用用于所述錯誤測量的協(xié)方差的值的負值來計算對應于所述錯誤測量的修訂的卡爾曼增益，其中從對應于所述系統(tǒng)的計算的狀態(tài)的協(xié)方差矩陣來確定用于所述錯誤測量的協(xié)方差；基于修訂的卡爾曼增益來修訂第一閉型更新方程，以產(chǎn)生修訂的第一閉型更新方程；以及通過將修訂的第一閉型更新方程應用于所述測量時期內(nèi)所述系統(tǒng)的計算的狀態(tài)來計算所述系統(tǒng)的修訂的狀態(tài)，從而從所述系統(tǒng)的狀態(tài)消除所述錯誤測量的影響。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的計算機可讀存儲介質(zhì)，包括這樣的指令，這些指令 基于修訂的卡爾曼增益修訂第二閉型更新方程，以產(chǎn)生修訂的第二閉型更新方程；以及通過將修訂的第二閉型更新方程應用于與所述測量時期內(nèi)所述系統(tǒng)的狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的協(xié)方差矩陣來計算與所述系統(tǒng)的修訂的狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的修訂的協(xié)方差矩陣，從而從與所述系統(tǒng)的狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的協(xié)方差矩陣中消除所述錯誤測量的影響。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的計算機可讀存儲介質(zhì)，其中，所述第二閾值是最小可檢測誤差閾值。
36.根據(jù)權(quán)利要求33所述的計算機可讀存儲介質(zhì)，其中，如果所述離群偏量介于所述第一閾值和所述第二閾值之間，那么所述一個或多個程序包括指令以減小所述錯誤測量對所述系統(tǒng)的狀態(tài)的影響，這些指令利用用于所述錯誤測量的協(xié)方差的值的一部分來計算對應于所述錯誤測量的修訂的卡爾曼增益；基于修訂的卡爾曼增益來修訂第一閉型更新方程，以產(chǎn)生修訂的第一閉型更新方程；以及通過將修訂的第一閉型更新方程應用于所述測量時期內(nèi)所述系統(tǒng)的計算的狀態(tài)來計算所述系統(tǒng)的修訂的狀態(tài)，從而減少所述錯誤測量對所述系統(tǒng)的狀態(tài)的影響。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的計算機可讀存儲介質(zhì)，包括這樣的指令，這些指令基于修訂的卡爾曼增益來修訂第二閉型更新方程，以產(chǎn)生修訂的第二閉型更新方程；以及通過將修訂的第二閉型更新方程應用于與所述測量時期內(nèi)所述系統(tǒng)的狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的協(xié)方差矩陣來計算與所述系統(tǒng)的修訂的狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的修訂的協(xié)方差矩陣，從而減小所述錯誤測量對與所述系統(tǒng)的狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的協(xié)方差矩陣的影響。
38.根據(jù)權(quán)利要求32所述的計算機可讀存儲介質(zhì)，其中，如果所述離群偏量位于所述第一閾值以下，則所述一個或多個程序包括用來確定所述測量不是錯誤測量的指令。
39.根據(jù)權(quán)利要求31所述的計算機可讀存儲介質(zhì)，其中，所述系統(tǒng)是衛(wèi)星導航接收器， 其中所述多個測量包括從多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星接收的信號的測量，并且其中所述衛(wèi)星導航接收器的狀態(tài)包括所述衛(wèi)星導航接收器的位置、所述衛(wèi)星導航接收器的速度、以及時間。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的計算機可讀存儲介質(zhì)，包括這樣的指令，這些指令 接收補償所述多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星的預測軌道和時鐘的誤差的校正信號；以及基于所述校正信號調(diào)節(jié)所述衛(wèi)星導航接收器的狀態(tài)。
41.根據(jù)權(quán)利要求31所述的計算機可讀存儲介質(zhì)，其中，所述系統(tǒng)是多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星，其中所述多個測量包括接收自所述多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星的信號的測量，并且其中所述多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星的狀態(tài)包括所述多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星中的每個全球?qū)Ш叫l(wèi)星的位置、所述多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星中的每個全球?qū)Ш叫l(wèi)星的速度、以及由所述多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星中的每個全球?qū)Ш叫l(wèi)星報告的時間。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的計算機可讀存儲介質(zhì)，包括這樣的指令，這些指令 使用所述多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星的修訂的狀態(tài)來計算補償所述多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星的預測軌道和時鐘的誤差的校正信號；以及將所述校正信號發(fā)送給一個或多個衛(wèi)星導航接收器。
43.根據(jù)權(quán)利要求31所述的計算機可讀存儲介質(zhì)，其中，所述系統(tǒng)包括電力分配網(wǎng)絡(luò)， 所述電力分配網(wǎng)絡(luò)包括一個或多個發(fā)電站以及一個或多個電網(wǎng)，其中所述多個測量接收自用于電力分配網(wǎng)絡(luò)的多個傳感器，并且其中所述系統(tǒng)的狀態(tài)包括所述電力分配網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)，并且包括所述一個或多個發(fā)電站的幅值、頻率和相位關(guān)系，流向所述一個或多個發(fā)電站的發(fā)電機的燃料流量，以及由所述電網(wǎng)提取的電量。
44.根據(jù)權(quán)利要求31所述的計算機可讀存儲介質(zhì)，其中，所述系統(tǒng)是天氣系統(tǒng)，其中所述多個測量接收自分布于所述天氣系統(tǒng)中的多個地理位置的多個氣象傳感器，并且其中所述天氣系統(tǒng)的狀態(tài)包括所述多個地理位置處的氣溫和風速。
45.根據(jù)權(quán)利要求31所述的計算機可讀存儲介質(zhì)，其中，所述系統(tǒng)是雷達系統(tǒng)，其中所述多個測量包括從多個雷達目標反射的雷達信號，并且其中所述雷達系統(tǒng)的狀態(tài)包括與每個雷達目標的距離、每個雷達目標的速度、以及時間。
全文摘要
在測量時期內(nèi)從全球?qū)Ш叫l(wèi)星接收信號的衛(wèi)星導航測量(圖4中的402)。使用卡爾曼濾波器來基于衛(wèi)星導航測量計算測量時期內(nèi)全球?qū)Ш叫l(wèi)星的狀態(tài)(404)，其中全球?qū)Ш叫l(wèi)星的所述狀態(tài)利用第一閉型更新方程來計算。檢測測量時期內(nèi)的多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星中的錯誤測量(406)。通過所述多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星的所述計算狀態(tài)以及使用包括相對于錯誤測量修改過的第一閉型更新方程的修訂閉型更新方程，來計算補償錯誤測量的測量時期內(nèi)所述多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星的修訂狀態(tài)(408)。
文檔編號G01C21/00GK102597701SQ201080044977
公開日2012年7月18日 申請日期2010年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月15日
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