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高反射环境中的交通工具定位的制作方法
【专利摘要】公开了一种高反射环境中的交通工具定位。一种定位系统例如从诸如陀螺仪或加速度计之类的航向传感器获得要估计其位置或速度的主体的航向的估计。跟踪来自多个发射机的相应的信号，并且从所述被跟踪信号中的每个获得相应的多普勒测量结果。针对被跟踪信号中的每个，使用主体的航向的估计和相应的多普勒测量结果来估计主体的速度。然后确定估计的主体速度是否与已经沿着直接路径从发射机接收到的信号一致。然后当估计主体的位置或速度时忽视提供关于与已沿着直接路径从发射机接收到的信号不一致的主体速度的信息的信号。
【专利说明】高反射环境中的交通工具定位

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种定位系统，并且特别地涉及用于交通工具的定位系统。

【背景技术】
[0002] 导航和定位系统被常常使用，例如使用可用全球导航卫星系统（GNSS)中的一个， 诸如全球定位系统（GPS)。在此系统中，用户设备从多个人造卫星（satellitevehicle)接 收信号，其中的每一个具有预定轨道。因此，用户设备能够对接收信号进行测量，并且能够 使用这些来提供用户位置和速度的估计。
[0003] 此系统的一个众所周知的问题是来自人造卫星的信号可能在被在人造卫星与用 户设备之间的视线路径中或接近视线路径的障碍物反射出去或折射之后到达用户设备。这 些障碍物还可能具有直接视线信号被显著衰减的效果，可能达到用户设备实际上不能将其 接收的程度。
[0004] 此问题的效果可能是用户设备不能进行用户位置和速度的良好估计。
[0005] US-7, 702, 459描述了供在其中系统可能由于反射而接收到多路径信号的环境中 使用的定位系统。在所述系统中，将GPS测量结果与如当前基于较早GPS测量结果而估计 的设备的位置和速度相比较。可以将与当前估计不一致的测量结果(例如由于其是基于 反射信号）视为异常值（outlier)，并且在生成设备的位置和速度的下一估计时将其忽视 (disregard)。这假设系统可以不具有潜在障碍物的知识并且由此的接收信号上的反射的 影响的知识。


【发明内容】

[0006] 根据本发明的一个方面，提供了一种定位系统的操作方法。获得要估计其位置或 速度的主体（body)的航向（heading)的估计。跟踪来自多个发射机相应的信号，并且从所 述被跟踪信号中的每个获得相应的多普勒测量结果。针对被跟踪信号中的每个，使用主体 的航向估计和相应的多普勒测量结果来估计主体的速度，并且确定主体的估计速度是否与 已沿着直径路径从发射机接收到的信号一致。然后当估计主体的位置或速度时忽视提供关 于与已沿着直接路径从发射机接收到的信号不一致的主体速度的信息的信号。
[0007] 该方法可包括通过确定估计的主体速度是否暗示着经由反射而从发射机获得相 应的信号来确定估计的主体速度是否与已沿着直接路径从发射机接收到的信号一致。
[0008] 该方法可包括通过将在所述估计航向的方向上的估计的主体速度与阈值速度相 比较来确定估计的主体速度是否与已沿着直接路径从发射机接收到的信号一致。
[0009] 阈值速度可以是零，使得如果在所述估计航向的方向上估计的主体速度为负，则 确定估计的主体速度并不与已沿着直接路径从发射机接收到的信号一致。
[0010] 基于要估计其位置或速度的估计的主体航向与从发射机的直接路径之间的角度， 阈值速度可以是可修改的。
[0011] 主体航向的估计可基于从在主体上提供的航向传感器接收到的信号。
[0012] 来自航向传感器的信号还可包括关于主体速度的信息，并且其中该方法包括通过 将使用主体航向估计和相应的多普勒测量结果获得的所述主体的所述估计速度与关于从 航向传感器获得的主体的速度的信息相比较来确定使用主体的航向估计和相应的多普勒 测量结果获得的估计的主体速度是否与已沿着直接路径从发射机接收到的信号一致。
[0013] 可在确定主体在被确定固定不动之后已开始移动之后立即获得主体航向的估计。
[0014] 该方法还可以包括防止被忽视信号的进一步跟踪。
[0015] 来自未被忽视的信号的测量结果可用来更新用于主体的位置/速度/时间解 (timesolution)。
[0016] 航向传感器可包括具有已知的与主体的位置关系的陀螺仪，用于指示主体的取 向，并且然后还可包括温度传感器，用于对陀螺仪的输出进行校准。
[0017] 航向传感器可包括用于指示主体的运动方向的加速度计或磁力计。
[0018] 根据本发明的第二方面，提供了一种定位系统，具有用于生成要估计其位置或速 度的主体的航向估计的航向传感器以及用于检测来自多个发射机的信号的接收机。该系统 还包括用于执行根据本发明的第一方面的方法的处理器。

【专利附图】

【附图说明】
[0019] 现在将参考附图仅作为示例来描述优选实施例，在所述附图中： 图1是包括导航和定位系统的电子设备的示意性框图。
[0020] 图2图示出图1的系统的可能部署。
[0021] 图3图示出一个特殊情况下的由导航和定位系统接收到的信号上的反射效果。
[0022] 图4图示出更一般情况下的由导航和定位系统接收到的信号上的反射效果。
[0023] 图5图示出由导航和定位系统接收到的信号上的反射的更多的效果。
[0024] 图6是图示出由导航和定位系统执行的方法的流程图。

【具体实施方式】
[0025] 图1图示出在电子设备10中提供的导航和定位系统。作为示例，电子设备10可 能是智能电话、平板电脑或笔记本电脑等。作为另一示例，电子设备10可能是提供有用于 安装到交通工具的装置的专业化卫星导航设备。
[0026] 导航和定位系统在图1中被示为被分配在多个单独处理设备之间。在一个示例 中，电子设备10包括例如全球定位系统（GPS)芯片组12的全球导航卫星系统（GNSS)和也 用来提供电子设备10的其它所需功能的主处理器14。然而，能够在单一集成电路中提供所 有处理也是可能的。
[0027] 电子设备10还包括至少一个附加传感器16,如下面更详细地描述的。
[0028] GNSS芯片组12包括用于接收由人造卫星发射的信号的射频（RF)前端电路22。接 收信号被传递至以测量引擎24形式的软件，其可以被认为包括跟踪控制器26和测量处理 器28。跟踪控制器26控制RF前端电路的操作，使得其从人造卫星接收预期信号，并且由测 量处理器28提取用于确定设备的位置和速度所需的测量结果。
[0029] 主处理器14运行以定位引擎32形式的软件，其包括控制器34和位置速度时间 (PVT)处理器36。控制器34协调定位引擎32和测量引擎24,而PVT处理器36使用从GNSS 芯片组12且从附加传感器16接收到的测量结果来计算设备的位置和速度的估计以及时 间。虽然在本文中参考其在GNSS卫星导航和定位系统中的使用来描述本发明，但其能够 同样地在其中设备从发射机接收信号的其它系统中使用，所述发射机的位置(和速度，如果 适当的话）是已知的。例如，此发射机可能采取GNSS伪卫星（pseudolite)、室内通讯系统 (MES)发射机、蓝牙发射机、WiFi发射机、蜂窝式无线发射机或近场通信（NFC)发射机的形 式。
[0030] 如一般地理解的，控制RF前端电路22,使得其从多个发射机(诸如所示示例中的 人造卫星)接收信号。由测量引擎24从这些信号中提取测量结果，并且供应给定位引擎32， 其然后计算设备的位置和速度的估计以及时间。
[0031] 通常，测量结果涉及由接收机接收信号所处的时间。如果接收机具有被已知完全 与卫星时间同步的时钟，则接收信号所处的时间将指示接收机与人造卫星的距离，即范围。 通过从三个或更多人造卫星获得范围测量结果，能够计算接收机的位置。实际上，大多数导 航设备不具有此时钟，并且因此时间偏移是通过使用关于接收到信号所处时间的附加测量 结果而寻求计算的参数中的一个。使用非同步接收机时钟计算的范围测量结果被称为伪距 离。通常，从四个或更多人造卫星的伪距离测量结果连同接收机时钟时间偏移被用来计算 接收机的三维位置。
[0032] 测量结果还可以涉及从卫星接收到的每个信号的载波的相位。这提供能够在计算 设备的位置和速度以及时间时使用的附加信息。
[0033] 设备10的移动引起由接收机接收到的信号中的多普勒效应。也就是说，可以将接 收信号的频率与RF前端电路22中的本地振荡器的频率相比较。接收信号的表观频率以取 决于设备朝向或远离卫星的移动速度的分量的量而移位。其还取决于本地振荡器相对于卫 星的时间帧的频率误差。本地振荡器的频率误差对多普勒测量结果的影响类似于接收机 的时间偏移对范围测量结果的影响。然而，多普勒测量结果通常还被称为'多普勒'而不是 '伪多普勒'。多普勒测量结果可以用来计算设备10的移动速度。通常，来自四个或更多人 造卫星的多普勒测量结果连同接收机时钟频率偏移被用来计算接收机的三维速度。还可能 使用重复多普勒测量结果来确定设备10的位置。例如，如果使用在一个时间下的多普勒测 量结果来计算设备10的速度，则这可以被用来估计该时段中的设备移动，直至进行下一多 普勒测量为止，并且可以使用此过程的连续重复来获得设备所遵循的路径的估计。
[0034] 图2图示出其中可使用电子设备10的情况。
[0035] 具体地，图2 (a)是包含建筑物52、54的城市环境中的以速度S移动的交通工具 50的侧视图，而图2 (b)是从上面看的视图。在这里假设交通工具50包含图1中所示类型 的电子设备10。出于某些目的，如下面更详细地描述的，假设电子设备10以其相对于交通 工具的取向将一般地随着交通工具正在移动而保持相同的此方式固定于交通工具50是有 用的。图2示出了用户50处在将从两个人造卫星60、62接收信号的位置中。将认识到的 是通常必须从至少四个人造卫星接收信号以便能够获得设备的位置和速度的准确估计以 及接收机时钟时间和频率偏移，但是为了明了起见在图2中仅不出了两个人造卫星，并且 因为这足以举例说明本发明的操作。
[0036] 图2示出了由交通工具50从第一人造卫星60接收视线信号70,并且还示出了由 交通工具50在反射离开建筑物52之后从第一人造卫星60接收信号72。图2还示出了由 交通工具50从第二人造卫星62接收视线信号74,并且还示出了由交通工具50在反射离开 建筑物54之后从第二人造卫星62接收信号76。
[0037] 如上所述，交通工具50正在以速度S在处于建筑物52与第一人造卫星62之间的 直线上的方向上朝着第一人造卫星62移动。
[0038] 交通工具50的移动在由GNSS芯片组12接收到的信号上引起多普勒效应，并且这 些效应可以用来生成多普勒测量结果。
[0039] -般而言将多普勒测量结果理解成意指用户与人造卫星的伪矩离的变化速率。本 讨论假设由人造卫星的移动引起的多普勒效应已被去除。然而，假设每个多普勒测量结果 将仍受到由GNSS芯片组的RF前端电路中的振荡器所生成的信号的频率的偏移而引起的误 差的影响。
[0040] 图3图示出特殊情况下的多普勒测量结果上的多路径的影响。具体地，图3图示 出在图2中所示的情况下能够由交通工具50从第一人造卫星60获得的多普勒测量结果中 的误差。
[0041] 如上所述，图2示出了其中交通工具50正在沿着在人造卫星60与反射器52之间 延伸的直线以速度S移动的情况。（在示图中，S的正值表示朝向人造卫星60的移动，而S 的负值表示远离人造卫星60朝向反射信号的建筑物52的移动。）多普勒测量结果涉及信号 在连续测量之间行进的距离的变化。
[0042] 因此，当交通工具50正在朝着人造卫星60、即在图2中向右移动时，交通工具50 与第一人造卫星60之间的实际距离正在减小。然而，反射信号72所行进的距离正在增加， 其正常地将暗示着交通工具50正在远离人造卫星60移动。更具体地，当交通工具50正在 以速度S朝着人造卫星60移动时，多普勒测量结果指示交通工具50正在以速度S远离人 造卫星60移动。因此在从多普勒测量结果中获得的速度符号方面存在由此的误差，并且在 从多普勒测量结果中获得的速度量值方面存在2s的误差。
[0043] 图3针对在从-1至+1范围内的速度(用适当单位表示)以图形方式图示出这种情 况。针对任何给定速度，从多普勒测量结果中获得的速度误差具有相反符号，并具有两倍速 度的量值。
[0044] 图3适用于其中交通工具50正在沿着在人造卫星60与反射器52之间延伸的直 线移动的特殊情况。在更一般情况下，反射器的位置将不是已知的。
[0045] 图4图示出更一般情况下的可从多普勒测量结果获得的速度的误差。
[0046] 图4假设电子设备10包括能够用来估计交通工具50的速度的至少一个附加传感 器16。该附加传感器可包括加速度计，并且可另外包括陀螺仪和/或磁力计。因此，能够估 计交通工具50的速度。
[0047] 因此，图4示出了其中已知交通工具正在以速度S移动但未将交通工具的运动方 向假设为已知的情况。具体地，未关于交通工具相对于人造卫星位置的移动方向或关于反 射器相对于人造卫星与交通工具之间的视线的位置进行假设。（出于图示的目的，这对应于 图2 (b)中的情况，其中，交通工具正在从第二人造卫星62接收反射信号76。）这还适用于 其中反射器为三维和/或具有曲面的情况。
[0048] 在图4中，水平轴线表示交通工具在朝着正在从其接收反射信号的人造卫星的方 向上的速度的分量。因此，如果交通工具正在以速度S朝着人造卫星移动，则这表示+S的 速度，而如果交通工具正在以速度S直接地远离人造卫星行进，则这表示-S的速度。在其 它方向上的移动将表示中间速度。例如，如果交通工具正在垂直于人造卫星方向的方向上 以速度S行进，则其在朝向人造卫星的方向上的速度将是零。
[0049] 在图4中，垂直轴线表示由反射引起的多普勒测量结果中的误差。假设多普勒测 量结果指示交通工具相对于人造卫星的位置的变化。然而，当其是正在被跟踪的反射信号 时，多普勒测量结果实际上正在指示交通工具相对于反射器的位置的变化。因此，由这样的 事实引起误差，即交通工具的移动引起交通工具相对于反射器的位置的变化，其不同于交 通工具相对于人造卫星的位置的变化。
[0050] 图4示出了用于交通工具的不同行进方向和用于反射器的不同位置的可能误差 的范围。例如，线80对应于图3中所示的特殊情况，其中交通工具直接位于人造卫星与反 射器之间，并且因此存在从多普勒测量结果获得的速度的符号方面的误差以及从多普勒测 量结果获得的速度的量值方面的误差，并且该误差的量值等于在朝向人造卫星的方向上的 速度的分量的两倍。
[0051] 作为另一示例，线82对应于其中交通工具正在直接地朝着反射器移动的情况的 范围，并且因此交通工具的速度具有在朝向人造卫星的方向上的分量(在从0至S的范围 内），但是在朝向反射器的方向上具有S的速度，并且因此多普勒测量结果过高估计了交通 工具的速度。
[0052] 作为另一示例，线84对应于针对反射器的不同位置的其中交通工具正在直接地 朝着人造卫星移动（且因此在该方向上具有速度S)的情况。因此，直接在交通工具"后面" (如从人造卫星看）的反射器引起多普勒测量结果中的-2S的误差，而直接邻近于人造卫星 与交通工具之间的视线路径的反射器引起多普勒测量结果中的非常小的误差。
[0053] 出于本文所述方法的目的，重要的是认识到当交通工具的速度为零时，反射器的 存在不引起多普勒测量结果中的误差。（这忽略了由于由卫星运动产生的卫星-反射器-接 收机的几何结构方面的变化而引起的小的效果。）认识到无论交通工具的移动方向如何且 无论反射器的形状和位置如何、多普勒测量结果中的误差落在图4中的阴影平行四边形内 也是重要的。
[0054] 在本发明的一个实施例中，假设电子设备10被以大体上固定的取向安装到交通 工具50。还可以假设交通工具的运动方向一般地将基本上向前或基本上向后，并且侧向移 动是不可能的。
[0055] 因此，可以使用至少一个附加传感器16来估计交通工具50的运动方向，并且因此 充当航向传感器。该附加传感器可包括加速度计，并且可另外包括陀螺仪和/或磁力计。该 附加传感器因此可以用来提供交通工具50的速度的估计。
[0056] 图5图示出使用从反射信号导出的多普勒测量结果来估计交通工具的速度的效 果，其中，我们假设影响多普勒测量结果的所有其它误差是零，并且我们假设接收机时钟的 频率偏移是零。在图5中，水平轴线表示交通工具相对于人造卫星的移动方向，并且0°表 示直接地朝向人造卫星的移动且180°表示直接地远离人造卫星的移动。该效果关于视线 是对称的，并且因此图5仅示出了用于0°和180°之间的方向的效果，因为180°和360° 之间的方向产生相同效果。在图5中，垂直轴线表示能够根据反射器的位置基于多普勒测 量结果来估计的用户速度。图5呈现了通过考虑处于非常低的高度的人造卫星的情况且通 过假设我们知道交通工具的垂直速度是零的略微简化的分析。
[0057] 在图5中，将用户的速度取为一个单位，如由线130所示。在这种情况下，阴影区域 132指示根据反射器位置能够从用于交通工具的给定移动方向的单一多普勒测量结果导出 的速度范围。
[0058] 因此，如先前所述，如果交通工具正在直接地朝着人造卫星移动（S卩，处在水平轴 线上的0°的位置处)，并且直接在交通工具"后面"存在反射器(如从人造卫星看)，则多普 勒测量结果将导致-1单位的估计速度，而直接地邻近于人造卫星与交通工具之间的视线 路径的反射器将仅导致多普勒测量结果中的非常小的误差。在其它位置上的反射器将导致 在从-1至+1单位范围内的估计速度。
[0059] 针对交通工具的其它移动方向（S卩，在水平轴线上的其它位置处)，反射信号的使 用能够引起估计速度中的甚至更大误差。特别地，当交通工具正在与到人造卫星的其视线 路径成90°的方向上行进时，针对某些反射器位置，从反射信号获得的单一多普勒测量结 果的使用能够产生趋向于无穷大的估计速度。
[0060] 然而，将注意到的是在大多数情况下速度估计将是负的，或者其量值将被低估。因 此，如果使用反射信号来估计用户的速度，并且又使用此估计来估计移动用户的位置，则这 具有用户看起来"被推回"的效果，即看起来比实际情况已行进更短的距离，因为速度的估 计量值低于实际值或者因为运动方向相反。
[0061] 将特别地注意的是，对于许多反射器位置而言，使用从反射信号获得的多普勒测 量结果估计的速度是负的（即其在与交通工具的实际移动方向相反的方向上)。
[0062]因此，如果例如根据在交通工具上提供的单独航向传感器从而交通工具的实际移 动方向是已知的，则容易认识到使用此多普勒测量结果估计的速度与已知移动方向不一 致。因此，能够根据图5确定多普勒测量结果可能是从反射信号获得的。
[0063]如果在交通工具上还提供了单独速度传感器，则可能识别其中能够认识到使用单 一多普勒测量结果估计的速度与根据附加传感器估计的速度不一致的其它情况(对应于反 射器位置的更宽范围)。在这种情况下，根据图5能够确定多普勒测量结果大概是从反射信 号获得的。
[0064]图6是图示出根据本发明的实施例的方法的流程图。图6中所示的过程可以在测 量引擎与定位引擎之间分裂，或者可以在单一设备中执行，或者可以以不同的方式在不同 的设备之间分裂。例如，能够主要地在定位引擎中执行图6中所示的过程，并且测量引擎在 定位引擎的控制下简单地向定位引擎提供所需测量结果。
[0065]该过程在其中确定交通工具是正在移动还是固定不动的步骤140中开始。此确定 可以基于GNSS测量结果和/或从诸如陀螺仪、加速度计或磁力计之类的附加传感器接收到 的信号。
[0066]如果确定交通工具正在移动，则GNSS测量结果和陀螺仪信号在顺序估计过程中 被组合以提供交通工具航向的估计。如果传感器包括加速度计，则还可以在该估计过程中 使用从那里接收到的信号。该测量结果还在步骤142中被用来更新各种功能或校准参数。 例如，传感器还可包括温度传感器，在这种情况下，可以使用温度测量结果以便改善陀螺仪 '零级'偏移的温度相关模型的系数估计以及GNSS振荡器频率偏移的温度相关模型的系数。 [0067]更具体地，陀螺仪可能产生随温度而变的输出信号，并且能够对此进行建模的其 中(在许多之中的）一个方式是： Rt = (G-A0-A1*T)*S + e 其中 Rt是实际旋转速率， G是陀螺仪输出， T是温度， S是缩放因数，e是残余误差，以及 AO和Al是校准系数。
[0068] 通过在不同温度下测量陀螺仪输出值，可能获得用于系数AO和Al的值，使得能够 在后续测量的场合获得用于实际旋转速率的更准确值。
[0069] 类似地，RF前端电路中的振荡器可以在随温度而变的频率下产生输出信号，并且 能够对此进行建模的其中(在许多之中的）一个方式是： Ft = Fa + BO + BH + e 其中 Ft是实际频率， Fa是标称频率， T是温度， e是残余误差，以及BO和Bl是校准系数。
[0070] 通过将输出频率值与不同温度下的接收信号的频率相比较，可能获得用于系数BO 和Bl的值，使得能够在后续测量场合获得用于实际频率的更准确值。
[0071] 因此，在交通工具正在移动的时候，以这样的方式（即相对于交通工具对陀螺仪进 行校准)来将GNSS和传感器测量结果组合。也就是说，估计参数，使得来自陀螺仪的数据单 独地可以用来估计交通工具的航向。更具体地，系统获悉哪些陀螺仪信号与交通工具的移 动相关联。如上文所讨论的，情况通常将是交通工具将正在相对于其自己的轴线向前或向 后行进，具有移动的相对小的侧向分量。将不一定最初知道设备10被如何安装在交通工具 中或其上面，并且因此陀螺仪的输出最初将不会与交通工具的任何特定方向上的移动相关 联，但是这将在此校准之后变成可能。
[0072] 如果在步骤140中确定交通工具是固定不动的，则过程转到步骤144,其中，利用 此'零速度'知识，执行陀螺仪零级偏移和GNSS振荡器频率偏移的'快照（snapshot)'校准。
[0073] 因此，通过在当已知实际旋转速率是零时的时间下测量陀螺仪输出值，可能获得 如上文所定义的用于系数AO和Al的值，使得能够在后续测量场合获得用于实际旋转速率 的更准确值。
[0074] 类似地，通过将输出频率值与在当交通工具已知固定不动并且因此没有多普勒误 差时的时间下接收信号的已知频率相比较，可能获得用于系数BO和Bl的值，使得能够在后 续测量场合获得用于实际频率的更准确值。
[0075] 在此校准之后，过程转到步骤146,其中确定交通工具是否已开始移动。如果没有， 则过程重复步骤144,直至检测到移动为止，并且过程转到步骤148。
[0076] 在步骤148中，使用来自陀螺仪或诸如磁力计之类的其它航向传感器的数据连同 来自交通工具航向和各种功能或校准参数的先前更新的估计来预测当前时间下的交通工 具航向。还可以根据加速度计数据来估计交通工具速度。
[0077] 另外，同时地或单独地，使用GNSS和(可选地）温度数据连同来自各种功能或校准 参数的先前更新的估计来预测在当前时间下的GNSS振荡器频率偏移。来自先前更新的估 计可以是来自在步骤144中执行的最近固定不动的快照校准的估计，但是其它实施方式是 可能的。
[0078] 因此，在当前更新时间下，进行用户航向、时钟漂移和可选地速度的估计，并且这 些估计独立于或者仅微弱地取决于当前GNSS测量结果。
[0079] 该过程然后转到步骤150,其中考虑最近GNSS测量结果。例如，在其中该处理被分 裂在这两个模块之间的情况下，可以将这些测量结果从测量引擎发送到定位引擎。
[0080] 如将显而易见的是，RF前端将从多个人造卫星接收信号。在反射是因素的情况下， RF前端将从至少一些人造卫星接收多于一个的信号。每个信号能够被用来生成多普勒测量 结果。
[0081] 如先前所讨论的，多普勒测量结果受到接收机的振荡器的假定频率中的误差的影 响。通过检查当已知接收机为固定不动时接收到的信号的频率，能够对本地振荡器信号的 频率进行校准。然后，可以假设本地振荡器的已知频率与当已知接收机正在移动时接收到 的信号的频率之间的任何差异是由于该移动而引起的。因此，可以使用多普勒测量结果来 估计水平面中的交通工具的速度在人造卫星方向上的分量，假设交通工具的任何垂直速度 是小的。然后可以将其与用户相对于卫星方向的航向方向的知识组合，以便生成用户在其 航向方向上的速度估计。将认识到的是由于多普勒测量结果中的误差的影响，此速度估计 不可能是特别准确的。还将认识到的是此速度估计的准确度将高度取决于用户相对于卫星 方向的航向的方向。然而，应强调的是此估计并不是接收机速度的最终估计。更确切地说， 其是判定哪些测量结果可能已经从反射信号导出的手段的一部分，使得能够将此测量结果 从接收机位置和速度的后续、最终估计中排除。
[0082] 该过程然后转到步骤152,其中检查交通工具速度的这些单独估计中的每一个以 确定其是否与已被反射的卫星信号一致。例如，这可以简单地涉及到确定速度估计是否是 负的。也就是说，将速度估计与在步骤148中获得的运动方向相比较。如果当在步骤148 中找到的运动方向具有远离人造卫星的分量(或者反之亦然）时发现从多普勒测量结果导 出的速度估计具有朝向人造卫星的分量，则确定该测量结果可能已经从反射信号中导出。 [0083] 更一般地，交通工具速度的每个单独估计的检查可能涉及到将该估计与阈值相比 较。
[0084] 因此，测试是否 S<X 其中： S是基于用户相对于卫星方向的测量航向从单一多普勒测量结果获得的交通工具速度 的估计，并且X是阈值值。
[0085]在上述的一个示例中，可将阈值值X设置成零，使得交通工具速度的单独估计被 确定成与当速度估计为负时已经被反射的卫星信号一致。
[0086] 在另一示例中，可将阈值值X设置成负常数，使得交通工具速度的单独估计被确 定成与当速度估计比该常数更加为负时已经被反射的卫星信号一致。
[0087] 在另一示例中，可将阈值值X设置成负常数与表示测量结果不确定性的值的和， 使得基于测量结果的预期准确度来修改阈值。
[0088] 作为另一示例，阈值值X可被修改以考虑这样的事实，即当交通工具正在以接近 于垂直于其到卫星的方向的航向移动时，交通工具的速度估计可能是质量相对差的。这能 够用来设置阈值以改变(增加或降低）交通工具速度的估计被确定为与已被反射的卫星信 号一致的可能性。
[0089] 如果发现从特定信号导出的多普勒测量结果与已沿着直接路径从卫星接收到 的不一致（即其与已沿着反射路径接收到的更加一致)，则该特定多普勒测量结果被标记 (flag)，以由所有后续处理拒绝。
[0090] 具体地，当计算交通工具的位置和速度且可能还计算时间（即PVT解的分量)时，在 后续步骤154中忽视该多普勒测量结果。该计算步骤一般是常规的，并且将从多个接收信 号获得的测量结果组合，以便达到交通工具的位置和/或速度的估计，但是忽视从被确定 为可能已经被反射的信号获得的测量结果。
[0091] 另外，还可忽视从同一信号获得的伪距离测量结果。此外，定位引擎可指令测量引 擎停止跟踪该信号，因此没有进一步的测量结果从反射信号中被导出。
[0092] 因此，执行反射聚焦的异常值拒绝过程。已知当使用GNSS测量结果以及传感器输 入等来计算PVT解时拒绝异常值测量结果。此已知过程通常考虑在一个时间接收到的一组 测量结果，并且假设这些测量结果中的仅小的比例将是错误的。因此其假设可以通过与其 它测量结果不一致来识别错误的测量结果。在这里所述的异常值拒绝过程中，与其它GNSS 测量结果隔离地考虑每个GNSS测量结果，以确定其是否与从其它源、特别是从航向传感器 获得的信息一致。如果测量结果通过此测试，则然后将其在PVT解的计算中使用，认识到此 计算可包括另外的异常值拒绝步骤。
[0093] 图6中所示的过程然后转到步骤156,其中考虑到所计算的PVT解，以与参考步骤 144所述的相同方式来更新参数估计。
[0094] 因此描述了特别是交通工具在其中GNSS信号高度易于受到来自建筑物等的反射 的影响的环境中的情况下，允许以更大的精确度来确定用户的位置和/或速度的过程。
【权利要求】
1. 一种定位系统的操作方法，该方法包括： 获得要估计其位置或速度的主体的航向的估计， 跟踪来自多个发射机的相应的信号； 从所述被跟踪信号中的每个中获得相应的多普勒测量结果； 针对所述被跟踪信号中的每个，使用主体的航向估计和相应的多普勒测量结果来估 计所述主体的速度，确定估计的主体速度是否与已沿着直接路径从发射机接收到的信号一 致；以及 当估计主体的位置或速度时，忽视提供关于与已沿着直接路径从发射机接收到的信号 不一致的主体速度的信息的信号。
2. 如权利要求1所述的方法，进一步包括： 通过确定估计的主体速度是否暗示着经由反射而从发射机获得相应的信号来确定估 计的主体速度是否与已沿着直接路径从发射机接收到的信号一致。
3. 如权利要求1所述的方法，进一步包括： 通过将在所述估计航向的方向上的估计的主体速度与阈值速度相比较来确定估计的 主体速度是否与已沿着直接路径从发射机接收到的信号一致。
4. 如权利要求3所述的方法，其中所述阈值速度是零，使得如果在所述估计航向的方 向上估计的主体速度是负的，则确定估计的主体速度与已沿着直接路径从发射机接收到的 信号不一致。
5. 如权利要求3所述的方法，其中，基于要估计其位置或速度的估计的主体航向与从 发射机的直接路径之间的角度，所述阈值速度是可修改的。
6. 如权利要求1所述的方法，其中，主体航向的估计是基于从在主体上提供的航向传 感器接收到的信号。
7. 如权利要求6所述的方法，其中，来自航向传感器的信号还包括关于主体速度的信 息，该方法进一步包括通过将使用主体航向的估计和相应的多普勒测量结果获得的所述主 体的所述估计速度与从航向传感器获得的关于主体速度的信息相比较来确定使用主体航 向的估计和相应多普勒测量结果获得的估计的主体速度是否与已沿着直接路径从发射机 接收到的信号一致。
8. 如权利要求1所述的方法，进一步包括在确定主体已在被确定为固定不动之后开始 移动之后立即获得主体的航向的估计。
9. 如权利要求1所述的方法，还包括： 防止被忽视信号的进一步跟踪。
10. 如权利要求1所述的方法，还包括： 使用来自未被忽视的信号的测量结果来更新用于主体的位置/速度/时间解。
11. 如权利要求1所述的方法，其中，所述航向传感器包括陀螺仪，其具有已知的与主 体的位置关系，用于指示主体的取向。
12. 如权利要求11所述的方法，其中，所述航向传感器还包括用于对陀螺仪的输出进 行校准的温度传感器。
13. 如权利要求10所述的方法，还包括用于指示主体的运动方向的加速度计。
14. 如权利要求1所述的方法，其中，航向传感器包括用于指示主体的运动方向的磁力 计。
15. -种定位系统，包括： 航向传感器，用于生成要估计其位置或速度的主体的航向的估计； 接收机，用于跟踪来自多个发射机的相应的信号；以及 处理器，用于从所述被跟踪信号中的每个导出相应的多普勒测量结果； 其中从所述被跟踪信号中的每个的所述多普勒测量结果所导出的相应的速度针对与 所述航向的一致性被测试。
16. 权利要求15的定位系统，其中与已沿着直接路径从所述多个发射机中的相应的发 射机接收到的信号一致的具有多普勒测量结果导出的速度的信号是与所述航向一致的。
17. 权利要求16的定位系统，其中与已沿着直接路径从所述多个发射机中的相应的发 射机接收到的信号不一致的具有多普勒测量结果导出的速度的信号被忽视。
18. 权利要求15的定位系统，其中航向传感器包括陀螺仪，该陀螺仪具有已知的与所 述主体的位置关系，用于指示主体的取向。
19. 权利要求18的定位系统，其中航向传感器进一步包括温度传感器，用于校准陀螺 仪的输出。
20. 权利要求19的定位系统，其中航向传感器包括磁力计，用于指示主体的运动的方 向。
【文档编号】G01S19/45GK104237920SQ201410279249
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年6月20日 优先权日:2013年6月20日
【发明者】弗莱明 P., 福克斯-琼斯 G., 张强 申请人:英特尔公司