專利名稱：利用模糊度固定的gnss大氣估計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)的領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及用于處理 GNSS數(shù)據(jù)以估計(jì)環(huán)境參數(shù)的方法和裝置。
背景技術(shù)：
過去二十年來，具有幾千個(gè)接收器的大量的區(qū)域GNSS參考站網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)被建立，并為連續(xù)實(shí)時(shí)厘米級(jí)定位(也稱為實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位或RTK定位)提供網(wǎng)絡(luò)校正。網(wǎng)絡(luò)RTK定位的原理是，在區(qū)域網(wǎng)絡(luò)中對(duì)于對(duì)流層和電離層影響進(jìn)行建模，并將其大體上去除用以RTK 定位。對(duì)于GNSS定位，大氣影響被考慮為要在定位過程中去除的系統(tǒng)誤差。另一方面，在 GNSS網(wǎng)絡(luò)中估計(jì)的對(duì)流層和電離層延遲對(duì)于氣象和空間天氣應(yīng)用是有價(jià)值的。大量研究表明，可以使用GNSS觀測(cè)來得到包含在中性大氣中的綜合可降水汽 (IPWV)，其具有與水汽輻射計(jì)(WVR)相同的精度水平。使用GNSS網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)為，它提供了具有良好空間覆蓋和高時(shí)間分辨率的連續(xù)IPWV估計(jì)?，F(xiàn)今，幾個(gè)研究組織通過GNSS參考站網(wǎng)絡(luò)提供了近實(shí)時(shí)和/或后處理的IPWV估計(jì)，其具有30分鐘到一天的典型延遲，以及1 2mm的精度。雖然精度非常好，但大的延遲意味著這樣的信息僅僅反映了過去所發(fā)生的，因此對(duì)于像數(shù)值天氣預(yù)報(bào)(NWP)之類的應(yīng)用不是很有用?？臻g天氣是“地球空間(geospace) ”的環(huán)境動(dòng)力學(xué)研究，“地球空間”是在地球的低層大氣之上的區(qū)域，包括電離層和磁層。太陽(yáng)上的條件和太陽(yáng)風(fēng)、磁層以及電離層中的條件，通過它們對(duì)衛(wèi)星、通信、導(dǎo)航以及電力系統(tǒng)的影響而影響我們的生活?？茖W(xué)家現(xiàn)在正通過寬范圍的工具來研究空間天氣以試圖更多地了解發(fā)生在上層和更高的大氣中的物理和化學(xué)過程。近年來，GNSS已經(jīng)被認(rèn)為是監(jiān)視空間天氣事件的主要遙感工具之一。來自GNSS 衛(wèi)星的信號(hào)在其路線上經(jīng)過電離層而到達(dá)在地球表面上或鄰近地球表面的接收器。在大氣的該區(qū)域中的自由電子影響信號(hào)的傳播，改變信號(hào)的速度和傳播方向。通過處理來自雙頻GNSS接收器的數(shù)據(jù)，可以實(shí)際地估計(jì)信號(hào)沿其傳播路徑正好遇到了多少電子-總電子量 (TEC)。TEC是具有以信號(hào)路徑為中心的一平方米截面積的柱中的電子數(shù)目。如果使用陸基 GNSS接收器的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，那么可以構(gòu)建在上述區(qū)域之上的TEC圖。用于從GNSS信號(hào)數(shù)據(jù)估計(jì)(雖然不是實(shí)時(shí)的)大氣模型的公知軟件，包括 Bernese軟件(來自伯爾尼大學(xué)，天文學(xué)院，2007年1月，版本5. 0，第11和12章)和來自麻省理工學(xué)院,地球、大氣和行星科學(xué)系的GAMIT/GL0BK軟件(GAMIT Reference Manual Release 10. 3，2009 年 6 月 1 日，第 7 章)。Perter F. Kolb的美國(guó)專利公開2009/0224969描述了 Kalman濾波法以實(shí)時(shí)地通過來自區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的載波相位數(shù)據(jù)(carrier phase data)建模電離層效應(yīng)。由于僅僅使用載波相位數(shù)據(jù)，TEC的絕對(duì)水平需要長(zhǎng)時(shí)間來收斂。需要用于實(shí)時(shí)從GNSS數(shù)據(jù)估計(jì)大氣參數(shù)的改善的方法和裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一些實(shí)施例使用聯(lián)合濾波器方法中的偽范圍和載波相位觀測(cè)來加速實(shí)時(shí)估計(jì)的TEC的收斂。本發(fā)明的一些實(shí)施例開發(fā)了使用載波相位模糊度的全精度的載波相位觀測(cè)以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的高精度TEC估計(jì)。一些實(shí)施例提供了一種處理GNSS數(shù)據(jù)以估計(jì)環(huán)境參數(shù)值的方法，包括從通過多個(gè)時(shí)間點(diǎn)從GNSS衛(wèi)星接收的信號(hào)獲得在分布在一區(qū)域上的多個(gè)站處收集的GNSS數(shù)據(jù)；獲得每衛(wèi)星的衛(wèi)星差分碼偏差(DCB)；使用聯(lián)合電離層濾波器從所述GNSS數(shù)據(jù)和所述衛(wèi)星差分碼偏差估計(jì)每站的接收器差分碼偏差和每站每衛(wèi)星的總電子量(TEC)的值。一些實(shí)施例還應(yīng)用幾何濾波器以從所述GNSS數(shù)據(jù)估計(jì)一組大氣參數(shù)的值，該組大氣參數(shù)包括以下中的至少一個(gè)(i)每站的天頂總延遲，(ii)每站的天頂總延遲和每站的對(duì)流層梯度的組，以及(iii)每站每衛(wèi)星的傾斜總延遲；獲得在所述區(qū)域內(nèi)的位置的氣象數(shù)據(jù)；以及從該組大氣參數(shù)的值以及所述氣象數(shù)據(jù)確定所述區(qū)域上的以下中的至少一個(gè)的值(1)綜合可降水汽(IPWV)和⑵對(duì)流層傾斜濕延遲。在一些實(shí)施例中，獲得每衛(wèi)星的衛(wèi)星差分碼偏差包括下列之一 (i)從外部源獲取每衛(wèi)星的衛(wèi)星差分碼偏差，以及(ii)從在參考站的網(wǎng)絡(luò)處收集的GNSS數(shù)據(jù)計(jì)算每衛(wèi)星的衛(wèi)星差分碼偏差。在一些實(shí)施例中，估計(jì)每站每衛(wèi)星的總電子量的值包括在所述聯(lián)合電離層濾波器中估計(jì)電離層模型參數(shù)和每衛(wèi)星每站的隨機(jī)電離層延遲項(xiàng)的值，以及從所述電離層模型參數(shù)和隨機(jī)電離層延遲項(xiàng)的估計(jì)的值確定所述每站每衛(wèi)星的總電子量的值。在一些實(shí)施例中，應(yīng)用聯(lián)合電離層濾波器包括對(duì)于每個(gè)衛(wèi)星，將電離層子濾波器應(yīng)用于所述GNSS信號(hào)數(shù)據(jù)，以估計(jì)表示對(duì)于該衛(wèi)星唯一的參數(shù)的局部狀態(tài)的值和表示所有接收器共同的參數(shù)的共同狀態(tài)的值，向主濾波器提供所述共同狀態(tài)的值和相關(guān)的統(tǒng)計(jì)信息；以及當(dāng)所述主濾波器提供所述共同狀態(tài)的更新值時(shí)，準(zhǔn)備所述局部狀態(tài)的更新的估計(jì)； 以及將主濾波器應(yīng)用于所述共同狀態(tài)的值和所述相關(guān)的統(tǒng)計(jì)信息以估計(jì)所述共同狀態(tài)的更新值，并將所述更新值提供到所述電離層子濾波器。在一些實(shí)施例中，對(duì)于所述衛(wèi)星唯一的狀態(tài)包括表征跨所述區(qū)域的電離層的參數(shù)組、每站每衛(wèi)星的隨機(jī)電離層延遲項(xiàng)以及每站每衛(wèi)星的整周模糊度。在一些實(shí)施例中，對(duì)所有衛(wèi)星均共同的狀態(tài)包括每站的接收器差分碼偏差。一些實(shí)施例還包括在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)處的任何觀測(cè)更新之前，將所述主濾波器中的狀態(tài)重設(shè)到零而具有無限方差，以及之后，將來自每個(gè)子濾波器的去關(guān)聯(lián)的觀測(cè)應(yīng)用于所述主濾波器。在一些實(shí)施例中，每站每衛(wèi)星的總電子量的值包括映射到豎直的值。在一些實(shí)施例中，獲得氣象數(shù)據(jù)包括獲得所述區(qū)域內(nèi)的位置的表面氣象數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施例中，獲得氣象數(shù)據(jù)包括獲得所述區(qū)域內(nèi)的位置的無線電探空溫度數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施例中，獲得所述GNSS數(shù)據(jù)和確定所述區(qū)域上的總電子量和綜合可降水汽與對(duì)流層傾斜濕延遲中的至少一個(gè)的值之間的消逝時(shí)間不大于約五秒。一些實(shí)施例提供了一種用于處理GNSS數(shù)據(jù)以估計(jì)環(huán)境參數(shù)值的裝置，包括聯(lián)合電離層濾波器，用于從衛(wèi)星差分碼偏差和GNSS信號(hào)數(shù)據(jù)估計(jì)每站的接收器差分碼偏差和每站每衛(wèi)星的總電子量(TEC)的值。一些實(shí)施例還提供幾何濾波器，適于從所述GNSS數(shù)據(jù)估計(jì)一組大氣參數(shù)的值， 該組大氣參數(shù)包括以下中的至少一個(gè)(i)每站的天頂總延遲，(ii)每站的天定總延遲和每站的對(duì)流層梯度，以及(iii)每站每衛(wèi)星的傾斜總延遲；大氣監(jiān)測(cè)模塊，用于從大氣參數(shù)的估計(jì)的值以及區(qū)域的氣象數(shù)據(jù)確定所述區(qū)域上的綜合可降水汽和對(duì)流層傾斜濕延遲的值。一些實(shí)施例還包括通過下列之一獲得每衛(wèi)星的代碼偏差的元件從外部源獲取每衛(wèi)星的代碼偏差，以及從在GNSS參考站的網(wǎng)絡(luò)處收集的GNSS數(shù)據(jù)計(jì)算每衛(wèi)星的代碼偏差。 一些實(shí)施例還包括用于估計(jì)電離層模型參數(shù)和每衛(wèi)星每站的隨機(jī)電離層延遲項(xiàng)的值的模塊，以及用于從所述電離層模型參數(shù)和所述隨機(jī)電離層延遲項(xiàng)的估計(jì)的值確定所述每站每衛(wèi)星的總電子量的值的模塊。在一些實(shí)施例中，所述聯(lián)合電離層濾波器包括用于每個(gè)衛(wèi)星的電離層子濾波器， 用以從所述GNSS信號(hào)數(shù)據(jù)和衛(wèi)星差分碼偏差，估計(jì)表示對(duì)于該衛(wèi)星唯一的參數(shù)的局部狀態(tài)的值和表示所有接收器共同的參數(shù)的共同狀態(tài)的值，向主濾波器提供所述共同狀態(tài)的值和相關(guān)的統(tǒng)計(jì)信息，并當(dāng)所述主濾波器提供所述共同狀態(tài)的更新值時(shí)準(zhǔn)備所述局部狀態(tài)的更新的估計(jì)；以及主濾波器，用以從所述共同狀態(tài)的值和所述相關(guān)的統(tǒng)計(jì)信息估計(jì)所述共同狀態(tài)的更新值，并將所述更新值提供到所述電離層子濾波器。在一些實(shí)施例中，所述聯(lián)合電離層濾波器被操作為在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)處的觀測(cè)更新之前，將所述主濾波器中的狀態(tài)重設(shè)到零而具有無限方差，然后將來自每個(gè)子濾波器的去關(guān)聯(lián)的觀測(cè)應(yīng)用于所述主濾波器。在一些實(shí)施例中，所述氣象監(jiān)測(cè)模塊適合于使用所述區(qū)域內(nèi)的位置的表面氣象數(shù)據(jù)作為所述氣象數(shù)據(jù)的至少一個(gè)子組。在一些實(shí)施例中，所述氣象監(jiān)測(cè)模塊適合于使用無線電探空數(shù)據(jù)作為所述氣象數(shù)據(jù)的至少一個(gè)子組。一些實(shí)施例提供了一種處理GNSS信號(hào)數(shù)據(jù)以估計(jì)環(huán)境參數(shù)值的方法，包括從通過多個(gè)時(shí)間點(diǎn)從GNSS衛(wèi)星接收的信號(hào)獲得在分布在一區(qū)域上的多個(gè)站處收集的GNSS數(shù)據(jù)；獲得每衛(wèi)星的衛(wèi)星代碼偏差；從所述GNSS數(shù)據(jù)和所述衛(wèi)星代碼偏差估計(jì)每站每衛(wèi)星的浮動(dòng)模糊度的組和大氣參數(shù)的值，所述大氣參數(shù)包括以下中的至少一個(gè)(i)每站每衛(wèi)星的總電子量，(ii)每站的天頂總延遲，(iii)每站的天頂總延遲和每站的對(duì)流層梯度組，以及(iv)每站每衛(wèi)星的傾斜總延遲；固定所述模糊度；從所述GNSS數(shù)據(jù)和所固定的模糊度估計(jì)大氣參數(shù)的校正的值。一些實(shí)施例還包括，獲得在所述區(qū)域內(nèi)的位置的氣象數(shù)據(jù)；以及從所述大氣參數(shù)的校正的值和氣象數(shù)據(jù)確定所述區(qū)域上的綜合可降水汽和對(duì)流層傾斜濕延遲中的至少一個(gè)的值。在一些實(shí)施例中，估計(jì)所述大氣參數(shù)的值包括將至少一個(gè)迭代濾波器應(yīng)用于所述 GNSS數(shù)據(jù)和所述衛(wèi)星代碼偏差。在一些實(shí)施例中，估計(jì)所述大氣參數(shù)的值包括將一組分解的濾波器應(yīng)用于所述GNSS數(shù)據(jù)和所述衛(wèi)星代碼偏差。在一些實(shí)施例中，估計(jì)所述大氣參數(shù)的值包括將聯(lián)合電離層濾波器應(yīng)用于所述GNSS數(shù)據(jù)和所述衛(wèi)星代碼偏差。在一些實(shí)施例中，所述每站每衛(wèi)星的總電子量的值包括映射到豎直的值。在一些實(shí)施例中，獲得氣象數(shù)據(jù)包括獲得所述區(qū)域內(nèi)的位置的表面氣象數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施例中，獲得氣象數(shù)據(jù)包括獲得所述區(qū)域內(nèi)的位置的無線電探空溫度數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施例中，獲得所述GNSS數(shù)據(jù)和確定所述區(qū)域上的大氣參數(shù)的值之間的消逝時(shí)間不大于約五秒。一些實(shí)施例提供了一種用于處理GNSS信號(hào)數(shù)據(jù)以估計(jì)環(huán)境參數(shù)值的裝置，包括 至少一個(gè)遞歸濾波器，用以從衛(wèi)星差分碼偏差和從所述GNSS信號(hào)數(shù)據(jù)估計(jì)每站每衛(wèi)星的浮動(dòng)模糊度的組和一組大氣參數(shù)的值，所述大氣參數(shù)包括以下中的至少一個(gè)(i)每站每衛(wèi)星的總電子量，(ii)每站的天頂總延遲，(iii)每站的天頂總延遲和每站的對(duì)流層梯度組，(iv)每站每衛(wèi)星的傾斜對(duì)流層總延遲，以及(ν)每站每衛(wèi)星的總電子量；模糊度固定模塊，用以從所述浮動(dòng)模糊度準(zhǔn)備固定的模糊度；校正器模塊，用以從所述GNSS數(shù)據(jù)和所述固定的模糊度準(zhǔn)備所述大氣參數(shù)的校正的值。—些實(shí)施例還提供氣象監(jiān)測(cè)模塊，用以從所述大氣參數(shù)的校正的值確定綜合可降水汽和對(duì)流層傾斜濕延遲中的至少一個(gè)的值。在一些實(shí)施例中，所述至少一個(gè)遞歸濾波器包括Kalam濾波器。在一些實(shí)施例中， 所述至少一個(gè)遞歸濾波器包括分解的濾波器組。在一些實(shí)施例中，所述至少一個(gè)遞歸濾波器包括聯(lián)合電離層濾波器。在一些實(shí)施例中，每站每衛(wèi)星的總電子量的值包括映射到豎直的值。在一些實(shí)施例中，所述氣象監(jiān)測(cè)模塊被操作為，處理包括所述區(qū)域內(nèi)的位置的表面氣象數(shù)據(jù)的氣象數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施例中，所述氣象監(jiān)測(cè)模塊被操作為，處理包括所述區(qū)域內(nèi)的位置的無線電探空探測(cè)數(shù)據(jù)的氣象數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施例中，獲得所述GNSS數(shù)據(jù)和確定所述區(qū)域上的綜合可降水汽和對(duì)流層傾斜濕延遲的值之間的消逝時(shí)間不大于約五秒。一些實(shí)施例提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括具有在其中物理體現(xiàn)的計(jì)算機(jī)可讀的指令的計(jì)算機(jī)可用的介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀的指令當(dāng)由處理器執(zhí)行時(shí)使所述處理器執(zhí)行本文描述的方法。一些實(shí)施例提供了一種計(jì)算機(jī)程序，包括計(jì)算機(jī)指令組，當(dāng)其被加載并由處理器執(zhí)行時(shí)，使所述處理器執(zhí)行本文描述的方法。


通過下面描述的實(shí)施例并參考附圖，本發(fā)明的這些和其他方面以及特性將更容易理解，其中圖1示意性示例了現(xiàn)有GNSS方案；圖2示意性示例了電離層和對(duì)流層對(duì)GNSS網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的影響；
圖3示意性示例了 GNSS信號(hào)從衛(wèi)星通過對(duì)流層到達(dá)接收器的傾斜路徑；圖4示意性示例了 GNSS信號(hào)從衛(wèi)星通過電離層到達(dá)接收器的傾斜路徑；圖5示意性示例了電離層參數(shù)如何描述在相對(duì)于參考點(diǎn)的穿透點(diǎn)(pierc印oint) 處的電離層；圖6示意性示例了用于實(shí)施本發(fā)明的一些實(shí)施例的GNSS網(wǎng)絡(luò)；圖7為根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的用于使用聯(lián)合電離層濾波法(federated ionospheric filtering method)估計(jì)大氣參數(shù)值的實(shí)時(shí)處理的流程圖；圖8示意性示例了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的使用聯(lián)合電離層濾波器的系統(tǒng)；圖9為根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的聯(lián)合電離層濾波器處理的流程圖；圖10為根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的聯(lián)合電離層濾波器的示意圖；圖11為根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的聯(lián)合電離層濾波器處理的流程圖；圖12為根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的聯(lián)合電離層濾波器的示意圖；圖13為根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的大氣監(jiān)測(cè)(watch)處理的流程圖；圖14為根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的大氣監(jiān)測(cè)模塊的示意圖；圖15為根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的使用固定模糊度(ambiguities)估計(jì)環(huán)境參數(shù)的處理1500的流程圖；圖16為根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的使用固定模糊度估計(jì)環(huán)境參數(shù)值的系統(tǒng)的示意圖；圖17為根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的使用固定模糊度估計(jì)環(huán)境參數(shù)的處理1700的流程圖；圖18為根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的使用固定模糊度估計(jì)環(huán)境參數(shù)值的系統(tǒng)的示意圖；圖19為集成GNSS接收器系統(tǒng)的框圖；以及圖20為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式部分1:介紹圖1示意性示例了現(xiàn)有GNSS方案100。接收器110從看到的任一數(shù)目m的衛(wèi)星 (諸如，在120、130以及140處)接收GNSS信號(hào)。信號(hào)經(jīng)過地球的電離層150并通過地球的對(duì)流層160。每個(gè)信號(hào)具有多個(gè)載波頻率，例如，頻率Ll和L2。接收器110從信號(hào)確定到衛(wèi)星的各偽范圍，PRl, PR2, ...，PRM。由經(jīng)過電離層150和對(duì)流層160的信號(hào)通路以及由多路徑效應(yīng)(如170所示意性示出的)導(dǎo)致的信號(hào)路徑變化使偽范圍確定失真?？梢允褂肅/A碼以約一米的誤差確定偽范圍。然而，可以以0.01-0. 05周期的精度(對(duì)應(yīng)于2mm 到Icm的偽范圍誤差)測(cè)量Ll和L2載波的相位。載波的相位測(cè)量受隨時(shí)間變化的電離層的分散效應(yīng)的影響。圖2示意性在200處示出了圍繞地球的電離層殼205和對(duì)流層殼的一部分210，網(wǎng)絡(luò)的陸基參考站215，220，225，...，230均接收來自GNSS衛(wèi)星235，M0，...，245的信號(hào)。 對(duì)流層具有例如0到約Ilkm的深度。對(duì)流層延遲以依賴于大氣溫度、參考站附近的壓力和濕度以及衛(wèi)星相對(duì)于參考站的仰角(elevation)的方式來影響每個(gè)參考站接收的信號(hào)。誤差在地平面處為每米1mm，使得在對(duì)流模型中到參考站的信號(hào)路徑的最后一米給出約Imm 的誤差。公知用于建模信號(hào)的對(duì)流層路徑延遲的各種技術(shù)。例如，參見， B. Hofmann—Wellenhof et aL. , Global Positioning System :Theory and Practice,2d Ed.，1993，section 6. 3. 3，pp. 98-106。將大氣參數(shù)結(jié)合為一個(gè)tropo標(biāo)度參數(shù)的對(duì)流層標(biāo)度(tropo-標(biāo)度)可以通過至少三種方式實(shí)現(xiàn)。第一種方法為將表示相對(duì)于參考站的沿豎直方向的對(duì)流層延遲的天頂總延遲(ZTD)建模為表示范圍誤差的值δΓ，例如，2. 58米。第二種方法為建模一加標(biāo)度因子的和(1+S)，使得沿豎直方向的對(duì)流層延遲T’ = (1+QT，其中T為常數(shù)，例如，1+S = 1.0238。另一方法為直接建模S，例如，S = 2.38%。通常，“對(duì)流層效應(yīng)”是以相同方式(非分散)影響不同的信號(hào)頻率的所有因素。如圖3所示，除了當(dāng)衛(wèi)星在參考站正上方時(shí)之外，信號(hào)射線從衛(wèi)星以傾斜路徑穿過對(duì)流層310到達(dá)接收器，例如，從衛(wèi)星330到參考站340的路徑320。從給定衛(wèi)星到每個(gè)參考站的信號(hào)射線的傾斜路徑以角度α穿透對(duì)流層，該角度對(duì)于在該站處觀察的每個(gè)衛(wèi)星是不同的。因此，在每個(gè)時(shí)間(印och)點(diǎn)，對(duì)于每個(gè)衛(wèi)星到參考站組合，對(duì)流層映射 (mapping)函數(shù)是不同的。通過映射函數(shù)m( α)使幾何依賴的天頂對(duì)流層延遲T α與幾何依賴的對(duì)流層延遲Τ9(ι° (豎直Τ)相關(guān)聯(lián)Τα =m(a)T9CI°，可以補(bǔ)償不同傾斜角的影響。如圖4所示，信號(hào)射線相似地沿從衛(wèi)星到接收器的路徑(例如，從衛(wèi)星430到參考站440的路徑420)穿過電離層410。該傾斜路徑明確地通過所謂的映射函數(shù)表示，該映射函數(shù)為f卿ping“)= l/cos“)，(1)其中ζ為信號(hào)射線與通過穿透點(diǎn)460的垂直于電離層球體(例如，線1410)的線 450的角。從給定衛(wèi)星到每個(gè)參考站的信號(hào)射線的傾斜路徑以不同的角穿透電離層，并且對(duì)于每個(gè)參考站是不同的。由此，映射函數(shù)對(duì)于每個(gè)衛(wèi)星到參考站組合是不同的。通過使幾何依賴的總電子量(TEC)與幾何依賴的VTEC (豎直TEC)相關(guān)使得TEC/fmapping (ζ) = TECcos ( ζ ) = VTEC(2)可以補(bǔ)償不同傾斜角的影響。在圖4的實(shí)例中，沿傾斜路徑460確定的TEC對(duì)應(yīng)于沿穿透點(diǎn)460處的垂直于電離層球體410的線450的VTEC。通過映射函數(shù)的概念，跨網(wǎng)絡(luò)區(qū)的電離層前行(advance)可被表達(dá)為
權(quán)利要求
1.一種處理GNSS信號(hào)數(shù)據(jù)以估計(jì)環(huán)境參數(shù)值的方法，包括通過在多個(gè)時(shí)間點(diǎn)從GNSS衛(wèi)星接收的信號(hào)獲得在一區(qū)域上分布的多個(gè)站處收集的 GNSS數(shù)據(jù)，獲得每衛(wèi)星的衛(wèi)星代碼偏差，從所述GNSS數(shù)據(jù)和所述衛(wèi)星代碼偏差估計(jì)每站每衛(wèi)星的浮動(dòng)模糊度的組和大氣參數(shù)的值，所述大氣參數(shù)包括以下中的至少一個(gè)(i)每站每衛(wèi)星的總電子量，( )每站的天頂總延遲，(iii)每站的天頂總延遲和每站的對(duì)流層梯度組，以及(iv)每站每衛(wèi)星的傾斜總延遲，固定所述模糊度，從所述GNSS數(shù)據(jù)和固定的模糊度估計(jì)所述大氣參數(shù)的校正的值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括獲得在所述區(qū)域內(nèi)的位置的氣象數(shù)據(jù)，以及從所述大氣參數(shù)的校正的值和所述氣象數(shù)據(jù)確定所述區(qū)域上的綜合可降水汽和對(duì)流層傾斜濕延遲中的至少一個(gè)的值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中估計(jì)浮動(dòng)模糊度的組和大氣參數(shù)的值包括，將至少一個(gè)迭代濾波器應(yīng)用于所述GNSS數(shù)據(jù)和所述衛(wèi)星代碼偏差。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中估計(jì)浮動(dòng)模糊度的組和大氣參數(shù)的值包括，將一組分解的濾波器應(yīng)用于所述GNSS數(shù)據(jù)和所述衛(wèi)星代碼偏差。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中估計(jì)浮動(dòng)模糊度的組和大氣參數(shù)的值包括，將聯(lián)合電離層濾波器應(yīng)用于所述GNSS數(shù)據(jù)和所述衛(wèi)星代碼偏差。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述每站每衛(wèi)星的總電子量的值包括映射到豎直的值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中獲得氣象數(shù)據(jù)包括，獲得所述區(qū)域內(nèi)的位置的表面氣象數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中獲得氣象數(shù)據(jù)包括，獲得所述區(qū)域內(nèi)的位置的無線電探空溫度數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中獲得所述GNSS數(shù)據(jù)和確定所述大氣參數(shù)的校正值之間的消逝時(shí)間不大于約五秒。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中獲得所述GNSS數(shù)據(jù)和確定所述區(qū)域上的綜合可降水汽和對(duì)流層傾斜濕延遲中的至少一個(gè)的值之間的消逝時(shí)間不大于約五秒。
11.一種用于處理GNSS信號(hào)數(shù)據(jù)以估計(jì)環(huán)境參數(shù)值的裝置，包括至少一個(gè)遞歸濾波器，從衛(wèi)星差分碼偏差和從所述GNSS數(shù)據(jù)信號(hào)估計(jì)每站每衛(wèi)星的浮動(dòng)模糊度的組和大氣參數(shù)的值，所述大氣參數(shù)包括以下中的至少一個(gè)(i)每站每衛(wèi)星的總電子量，(ii)每站的天頂總延遲，(iii)每站的天頂總延遲和每站的對(duì)流層梯度組，以及(iv)每站每衛(wèi)星的傾斜總延遲，模糊度固定模塊，從所述浮動(dòng)模糊度準(zhǔn)備固定的模糊度，校正器模塊，從所述GNSS數(shù)據(jù)和所述固定的模糊度準(zhǔn)備所述大氣參數(shù)的校正的值。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，還包括氣象監(jiān)測(cè)模塊，從所述大氣參數(shù)的校正的值和氣象數(shù)據(jù)確定綜合可降水汽和對(duì)流層傾斜濕延遲中的至少一個(gè)的值。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其中所述至少一個(gè)遞歸濾波器包括Kalam濾波器。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其中所述至少一個(gè)遞歸濾波器包括分解的濾波器組。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其中所述至少一個(gè)遞歸濾波器包括聯(lián)合電離層濾波器。
16.根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其中每站每衛(wèi)星的總電子量的值包括映射到豎直的值。
17.根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其中所述氣象監(jiān)測(cè)模塊被操作為處理包括區(qū)域內(nèi)的位置的表面氣象數(shù)據(jù)的氣象數(shù)據(jù)。
18.根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其中所述氣象監(jiān)測(cè)模塊被操作為處理包括區(qū)域內(nèi)的位置的無線電探空探測(cè)數(shù)據(jù)的氣象數(shù)據(jù)。
19.根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其中獲得所述GNSS數(shù)據(jù)和確定區(qū)域上的大氣參數(shù)的校正值之間的消逝時(shí)間不大于約五秒。
20.根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其中獲得所述GNSS數(shù)據(jù)和確定區(qū)域上的綜合可降水汽和對(duì)流層傾斜濕延遲的值之間的消逝時(shí)間不大于約五秒。
21.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括具有在其中物理體現(xiàn)的計(jì)算機(jī)可讀指令的計(jì)算機(jī)可用的介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀指令當(dāng)由處理器執(zhí)行時(shí)使所述處理器執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1的方法。
全文摘要
提出了用于從GNSS信號(hào)實(shí)時(shí)估計(jì)環(huán)境參數(shù)的方法和裝置。一些實(shí)施例使用聯(lián)合電離層濾波器估計(jì)浮動(dòng)解。一些實(shí)施例固定模糊度用于改善的估計(jì)。
文檔編號(hào)G01S19/14GK102331583SQ201110142268
公開日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月30日
發(fā)明者陳小明 申請(qǐng)人:天寶導(dǎo)航有限公司