Подвижный опорный приемник для кинематической навигации в реальном времени (rtk), основанной на поправках, вычисленных в опорном приемнике

Подвижный опорный приемник для кинематической навигации в реальном времени (rtk), основанной на поправках, вычисленных в опорном приемнике

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Описание

Настоящее изобретение относится, в общем случае, к спутниковым технологиям определения местоположения, в частности к способу кинематического определения местоположения в реальном времени со стационарным или подвижным опорным приемником.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В глобальной системе определения местоположения (GPS) для определения местоположения объектов на Земле используют спутники, расположенные в космосе. В системе GPS сигналы со спутников приходят в приемник глобальной системы определения местоположения (GPS) и используются для определения местоположения приемника системы GPS. В настоящее время для приемников системы GPS гражданского применения возможны два типа измерений в системе GPS, соответствующих каждому каналу коррелятора с сигналом, принятым со спутника глобальной системы определения местоположения (GPS). Двумя типами измерений в системе GPS являются измерения псевдодальности и фазы несущей для двух сигналов L1 и L2 несущей частоты с частотами 1,5754 ГГц (гигагерц) и 1,2276 ГГц или соответственно с длинами волн 0,1903 м и 0,2442 м. Основным объектом измерения в системе GPS является измерение псевдодальности (или измерение кода), которое могут производить все типы приемников системы GPS. При этом используют коды гражданского доступа (C/A) или псевдокоды (P), которыми модулированы сигналы несущей частоты. При измерении регистрируют истинное время, необходимое для прохождения соответствующего кода со спутника в приемник, то есть время, когда сигнал достигает приемника согласно часам приемника, за вычетом того времени, когда сигнал вышел со спутника согласно часам спутника. Результат измерения фазы несущей получают путем интегрирования восстановленной несущей сигнала при ее приходе в приемник. Таким образом, результат измерения фазы несущей также является мерой разности времени на прохождение сигнала, определяемой моментом времени, когда сигнал вышел из спутника согласно часам спутника, и моментом времени, когда он доходит до приемника согласно часам приемника. Однако, поскольку тогда, когда приемник начинает отслеживать фазу несущей сигнала, начальное количество целых периодов при прохождении сигнала между спутником и приемником обычно является неизвестным, то разность времени на прохождение сигнала может иметь ошибку на множество периодов несущей, то есть при измерении фазы несущей имеется неопределенность на целое число периодов.

При наличии результатов измерений системы GPS, дальность или расстояние между приемником системы GPS и каждым из множества спутников вычисляют путем умножения времени прохождения сигнала на скорость света. Эти значения дальности обычно именуют значениями псевдодальности (ложными значениями дальности), поскольку часы приемника обычно имеют существенную ошибку по времени, которая вызывает общую систематическую погрешность измеренной дальности. Эту общую систематическую погрешность, вызванную погрешностью часов приемника, вычисляют вместе с вычислением координат положения приемника в качестве части обычных навигационных вычислений. Различные иные факторы, в том числе погрешности эфемериды, ошибка синхронизации часов спутника, атмосферные эффекты, шумы приемника и погрешности из-за многолучевого распространения сигнала также могут привести к погрешностям или к шумам в вычисленной дальности. При автономной навигации в системе GPS, когда пользователь, имеющий приемник системы GPS, получает значения дальности, вычисленные по коду и/или по фазе несущей, относительно множества спутников, находящихся в пределах видимости, без сверки с какой-либо опорной станцией, то этот пользователь очень ограничен по способам уменьшения погрешностей или шумов в значениях дальности.

Для устранения или уменьшения этих погрешностей в областях применения глобальной системы определения местоположения (GPS) обычно используют дифференциальные операции. Функционирование дифференциальной системы GPS (DGPS) обычно включает в себя использование основного опорного приемника системы GPS, пользовательского (или навигационного) приемника системы GPS и канала передачи данных между пользовательским и опорным приемниками. Опорный приемник расположен в известном местоположении, и полученные в нем результаты измерения подают в пользовательский приемник. Путем вычисления разности между результатами измерений, проведенных в опорной станции и в пользовательском приемнике, может быть устранена большая часть погрешностей или шумов в вычисленных значениях дальности, или они могут быть уменьшены. Дифференциальные операции с использованием измерения фазы несущей часто именуют операциями кинематического определения местоположения/навигации в реальном времени (RTK).

Фундаментальная концепция дифференциальной системы GPS (DGPS) состоит в целесообразном использовании пространственных и временных корреляций погрешностей, свойственных измерениям, производимым в системе GPS, для устранения факторов шума при измерениях псевдодальности и/или фазы несущей, являющихся следствием этих факторов, приводящих к погрешности. Когда расстояние между опорными и пользовательскими приемниками не превышает определенного предела, то дифференциальный способ на основе фазы несущей или способ кинематических измерений в реальном времени (RTK) являются самыми точными из имеющихся способов для задач определения местоположения и навигации. Однако точность способов кинематических измерений в реальном времени (RTK) снижается при уменьшении корреляции факторов, приводящих к погрешности, когда расстояние между опорным и пользовательским приемниками становится слишком большим.

Для работы на больших территориях были разработаны различные способы для региональных, широкозонных или глобальных дифференциальных систем определения местоположения (DGPS) (ниже именуемых широкозонной системой DGPS или WADGPS). Система WADGPS содержит сеть из множества опорных станций, поддерживающих связь с вычислительным центром или концентратором. Значения поправок для коррекции погрешностей вычисляют в концентраторе на основании сведений об известных местах расположения опорных станций и результатов проведенных ими измерений. Вычисленные значения поправок для коррекции погрешностей затем передают пользователям по каналу передачи данных, например, по спутниковому, телефонному или радиоканалу передачи данных. Несмотря на повышение точности систем WADGPS за счет использования множества опорных станций, она не может соответствовать точности локальной системы кинематического определения местоположения в реальном времени (RTK), которая способна обеспечивать достижение точностей порядка одного сантиметра при условии, что расстояние между опорным и пользовательским приемниками весьма невелико.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В способе и в системе согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения определяют вектор относительного положения между первичным приемником, соответствующим опорной станции, и вторичным приемником, соответствующим пользователю, следующим образом: (1) определяют местоположение опорной станции согласно принятым в ней сигналам от множества спутников; (2) определяют местоположение пользовательского приемника на основании полученных в нем результатов измерений и на основании значений поправок для коррекции погрешностей, вычисленных в опорной станции; и (3) вычисляют вектор относительного положения путем вычисления разности между местоположением опорной станции и местоположением пользователя. Каждый из приемников: пользовательский приемник и опорный приемник, могут быть подвижным или стационарным. Вычисление вектора относительного положения может быть произведено в опорной станции, в пользовательской аппаратуре или в отдельной системе обработки данных, которая получает сведения о местоположении опорной станции из опорной станции и сведения о местоположении пользователя от пользователя. В приведенном ниже описании местоположение опорной станции иногда именуют "опорным местоположением". Аналогичным образом, местоположение пользователя иногда именуют "местоположением пользователя".

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения производят обновление сведений о местоположении опорной станции или пользователя с высокой частотой, используя последовательные изменения в результатах измерения фазы несущей, полученных соответственно в опорной станции или в пользовательской аппаратуре. В опорной станции или в пользовательской аппаратуре также выполняют параллельный процесс с низкой частотой для обеспечения периодических поправок для сведений о местоположении для соответствующих обновлений сведений о местоположении, производимых с высокой частотой. Вычисление вектора относительного положения может производиться с высокой частотой, или с низкой частотой, либо с какой-либо иной частотой, в зависимости от наличия сведений об обоих местоположениях: о местоположении пользователя и об опорном местоположении, которые необходимы для вычислений.

Значения поправок для коррекции погрешностей измерений вычисляют в опорной станции путем формирования результатов измерения кода, сглаженных по несущей, путем вычисления поправок для оцененного местоположения опорной станции с использованием результатов измерения кода, сглаженных по несущей, путем вычисления теоретической дальности от опорной станции до каждого из множества спутников и путем вычисления значений поправок для коррекции погрешностей на основании теоретических значений дальности. Значения поправок для коррекции погрешностей передают из опорной станции пользователю по каналу передачи данных между пользователем и опорной станцией.

За счет вычисления в опорной станции значений поправок для коррекции погрешностей и опорного местоположения, настоящее изобретение сводит к минимуму передачу необходимой информации между опорным и пользовательским приемниками. Это также обеспечивает возможность вывода сведений о местоположении с высокой частотой при минимальном увеличении загрузки линии связи между опорным и пользовательским приемниками. Кроме того, настоящее изобретение обеспечивает распределение объема необходимых вычислений между опорным приемником и пользовательским приемником естественным образом, вследствие чего вычислительная нагрузка не является избыточной ни в опорном, ни в пользовательском приемнике. Кроме того, настоящее изобретение сводит к минимуму задержку при выводе обновлений для сведений о местоположении пользователя, не требуя от пользователя использовать синхронизированные данные из опорного приемника.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На Фиг.1 изображена схема, на которой проиллюстрирована спутниковая навигационная система согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.2 изображена блок-схема навигационной подсистемы, соответствующая пользователю спутниковой навигационной системы, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.3 изображена блок-схема навигационной подсистемы, соответствующая подвижной опорной станции в навигационной системе, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.4A изображена схема последовательности операций, на которой проиллюстрированы навигационные операции, выполняемые пользовательской подсистемой и опорной подсистемой, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.4Б изображена схема последовательности операций, на которой проиллюстрирована последовательность операций для вычисления обновлений для вектора относительного положения.

На Фиг.5 изображена диаграмма, на которой проиллюстрированы две параллельные последовательности интервалов времени, используемых пользовательской подсистемой или опорной подсистемой.

На Фиг.6A изображена схема последовательности операций, на которой проиллюстрированы операции инициализации, выполняемые соответственно пользовательской подсистемой и опорной подсистемой согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.6Б изображена схема последовательности операций, на которой проиллюстрированы операции введения поправок для данных о местоположении, выполняемые соответственно пользовательской подсистемой и опорной подсистемой согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.7 изображена схема последовательности операций, на которой проиллюстрирована операция обновления сведений о местоположении при продвижении, выполняемая пользовательской подсистемой согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Для преодоления недостатков обычных систем кинематических измерений в реальном времени (RTK) при сохранении той же самой точности была разработана концепция подвижной опорной станции. Однако, все обычные способы с использованием подвижных опорных станций, содержат операцию формирования разностей результатов измерения фазы несущей между пользовательским приемником и подвижной опорной станцией и операцию непосредственного вычисления решения для вектора разнесения между пользовательским приемником и подвижной опорной станцией. Также в литературе описаны способы относительной навигации для множества транспортных средств. Однако в этих способах обычно использовалась общая стационарная опорная точка.

На Фиг.1 проиллюстрирована спутниковая навигационная система 100, в которой могут быть реализованы процедуры навигации согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Как показано на Фиг.1, система 100 содержит пользовательскую подсистему 110, соответствующую подвижному или стационарному объекту 110A, и опорную подсистему 120, соответствующую подвижному или стационарному объекту 120A. Пользовательская подсистема 110 и опорная подсистема 120 соединены друг с другом способом, обеспечивающим связь между ними через канал передачи данных, который позволяет осуществлять передачу данных между этими двумя подсистемами 110 и 120 с использованием такого средства, как, например, радиочастотные сигналы. Опорная подсистема 120 также может быть связана через канал 123 передачи данных с локальной стационарной опорной станцией 130. Локальной стационарной опорной станцией 130 может являться одна из сети стационарных опорных станций 130 в глобальной или широкозонной спутниковой навигационной сети. В этом случае сеть стационарных опорных станций 130 находится в известных местах расположения на обширной территории 105 или вокруг земного шара и непрерывно предоставляет величины, измеряемые в системе GPS в один или большее количество концентраторов 140 широкозонной или глобальной спутниковой навигационной сети для их обработки. Этими измеряемыми величинами являются, в том числе, код глобальной системы определения местоположения (GPS) и результаты измерения фазы несущей, эфемериды и иная информация, полученная согласно сигналам, принятым из множества спутников 101 в стационарных опорных станциях 130. Концентраторы 140 представляют собой аппаратные средства, в которых производят обработку величин, измеряемых системой GPS, и вычисление поправок. При наличии множества независимых концентраторов предпочтительно, чтобы они являлись территориально рассредоточенными и функционировали параллельно. Опорная подсистема 120 может дополнительно или возможно, но не обязательно, получать результаты вычислений, например, поправок для системы GPS из концентраторов 140, производящих обработку данных, через канал 124 связи, которым является, например, канал спутникового вещания, беспроводное соединение с сетью Интернет и т.д. Опорная подсистема 120 расположена так, как необходимо, при этом, объект 120A используют для поддержки канала 112 передачи данных, обеспечивающего связь с пользовательской подсистемой 110 системы GPS, и канала 123 передачи данных, обеспечивающего связь с соседней стационарной опорной станцией 130 или с концентратором 140.

На Фиг.2 проиллюстрирована пользовательская подсистема 110 согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Подсистема 110 содержит пользовательский приемник 210 системы GPS и компьютерную систему 220 на основе микропроцессора, соединенную с пользовательским приемником 210. Пользовательский приемник 210 присоединен к объекту 110A и подает исходные величины, измеряемые системой GPS, в систему 220 для их обработки. Этими измеряемыми величинами являются, в том числе, код системы GPS и результаты измерения фазы несущей, и они также могут содержать эфемериды и иную информацию, полученную согласно сигналам, принятым из множества спутников 101. Компьютерная система 220 содержит центральный процессор (ЦП) 230, запоминающее устройство 240, порты 251 и 252 ввода, один или большее количество портов 253 вывода и необязательный интерфейс 257 пользователя, которые связаны между собой одной или большим количеством шин 250 связи. Порты 251 и 252 ввода предназначены для приема данных соответственно из пользовательского приемника 210 и из опорной подсистемы 120. Порт(ы) 253 вывода может быть использован для вывода результатов вычислений в подвижную опорную станцию 120 и/или в иную систему (иные системы) обработки данных (которые на чертеже не показаны). Результаты вычислений также могут быть показаны на дисплее интерфейса 257 пользователя.

Запоминающее устройство 240 может содержать высокоскоростное оперативное запоминающее устройство и может содержать энергонезависимое запоминающее устройство большой емкости, например, одно или большее количество запоминающих устройств на магнитных дисках. Запоминающее устройство 240 может также содержать запоминающее устройство большой емкости, которое расположено на удалении от центрального процессора 230. В предпочтительном варианте в запоминающем устройстве 240 хранится операционная система 262 и прикладные программы или процедуры 264 системы GPS, в том числе процедуры 266, реализующие способ навигации с использованием последовательных изменений результатов измерения фазы несущей согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Операционная система 262 и прикладные программы и процедуры 264, хранящиеся в запоминающем устройстве 240, предназначены для их выполнения центральным процессором (ЦП) 230 компьютерной системы 220. В предпочтительном варианте в запоминающем устройстве 240 также хранится база 270 данных, содержащая структуры данных, используемые при выполнении процедур 266 прикладных программ системы GPS, например, измерений 272, выполняемых системой GPS, и вычислений поправок 274, а также иные структуры данных, рассмотренные в этом документе. Операционной системой 262 может являться встроенная операционная система, операционная система UNIX, операционная система Solaris или операционная система Windows 95, Windows 98, Windows NT 4.0, Windows 2000 или Windows XP, но эти примеры не являются ограничивающим признаком. Более широко, операционная система 262 содержит процедуры и команды для обеспечения передачи данных, обработки данных, обеспечения доступа к данным, запоминания и поиска данных.

По изложенным ниже причинам в запоминающем устройстве 240 также может храниться операционная система 268 реального времени, ОСРВ (RTX), которая представляет собой компьютерную программу для выполнения операций в многозадачном режиме в реальном масштабе времени. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения операционная система 268 реального времени (RTX) позволяет встраивать операционную систему 262 в процедуры 266 таким образом, чтобы обеспечить многопоточно, вследствие чего различные задачи в процедурах 266 могут выполняться "квазиодновременно", а это означает, что различные задачи могут казаться выполняемыми одновременно, и что система 220 может представляться одновременно выполняющей различные задания. Это позволяет процедурам 266 содержать в себе две или большее количество параллельных задач или процессов, выполняемых в различных потоках. Операционная система 268 реального времени (RTX) управляет запуском и остановкой каждого из потоков и позволяет обеспечивать взаимодействие потоков друг с другом. Операционная система 268 реального времени (RTX) также обеспечивает возможность формирования очередей данных для потока выполняемых задач, передачи данных между потоками выполняемых задач и преобразования процесса в последовательный режим путем поддержания надлежащего порядка событий.

Кроме того, операционная система 268 реального времени (RTX) поддерживает стандартные средства управления многопоточным процессом, которые, например, при выполнении потока дают возможность ожидания возникновения событий, инициированных событиями в другом потоке выполняемых задач. Событие представляет собой состояние, которое может быть установлено или аннулировано для потока. Когда поток задан таким образом, что находится в режиме ожидания того, когда произойдет одно или большее количество событий, то выполнение потока задач приостанавливают до тех пор, пока не произойдут все события. Это существенно упрощает синхронизацию и связь между потоками. В операционной системе 268 реального времени (RTX) выполнение потока производят на основании приоритета. Поток с более высоким приоритетом выполняют перед выполнением потока с более низким приоритетом. Среди потоков с одинаковым приоритетом потоки выполняют по циклическому алгоритму. Для каждого потока выделяют интервал времени, в котором его следует выполнять. В качестве операционной системы 268 реального времени может быть использована серийно выпускаемая ОСРВ (RTX), имеющаяся в свободной продаже. Примерами таких серийно выпускаемых операционных систем реального времени являются, в том числе, операционная система реального времени "CMX-RTX" фирмы "CMX Systems, Inc.", ОСРВ для параллельного выполнения задач ("Concurrent Real time Executive" ("CORTEX")) австралийской фирмы "Australian Real Time Embedded Systems (ARTESYS)" и ОСРВ "Nucleus RTX " фирмы "Accelerated Technology Inc.".

В некоторых вариантах осуществления изобретения пользовательский приемник 210 и вся компьютерная система 220 или ее часть объединены в единое устройство, расположенное в едином корпусе, например в виде портативного, карманного или даже носимого устройства отслеживания местоположения, либо являются установленными на транспортном средстве или представляют собой иную мобильную систему определения местоположения и/или навигационную систему. В других вариантах осуществления изобретения приемник 210 системы GPS и компьютерная система 220 не являются объединенными в единое устройство.

На Фиг.3 проиллюстрирована опорная подсистема 120 согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Подсистема 120 содержит опорный приемник 310 системы GPS и компьютерную систему 320 на основе микропроцессора, соединенную с опорным приемником 310. Опорный приемник 310 присоединен к объекту 120A и подает исходные величины, измеряемые системой GPS, в систему 320 для их обработки. Этими измеряемыми величинами являются, в том числе, код системы GPS и результаты измерения фазы несущей, и они также могут содержать эфемериды и иную информацию, полученную согласно сигналам, принятым из множества спутников 101. Компьютерная система 320 содержит центральный процессор (ЦП) 330, запоминающее устройство 340, порты 351, 352 и 353 ввода, один или большее количество портов 354 вывода и необязательный интерфейс 357 пользователя, которые связаны между собой одной или большим количеством шин 350 связи. Порты 351, 352 и 353 ввода предназначены для приема данных соответственно из опорного приемника 310, пользовательской подсистемы 110 и из стационарной опорной станции 130 или концентратора 140. Порты 354 вывода могут быть использованы для вывода результатов вычислений в пользовательскую подсистему 110 и/или в другие системы обработки данных (которые на чертеже не показаны). Результаты вычислений также могут быть показаны на дисплее интерфейса 357 пользователя.

Запоминающее устройство 340 может содержать высокоскоростное оперативное запоминающее устройство и может содержать энергонезависимое запоминающее устройство большой емкости, например одно или большее количество запоминающих устройств на магнитных дисках. Запоминающее устройство 340 может также содержать запоминающее устройство большой емкости, которое расположено удаленно от центрального процессора 330. В предпочтительном варианте в запоминающем устройстве 340 хранится операционная система 362 и прикладные программы или процедуры 364 системы GPS, в том числе процедуры 366, реализующие способ навигации с использованием последовательных изменений результатов измерения фазы несущей согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Операционная система 362 и прикладные программы и процедуры 364, хранящиеся в запоминающем устройстве 340, предназначены для их выполнения центральным процессором (ЦП) 330 компьютерной системы 320. В предпочтительном варианте в запоминающем устройстве 340 также хранится база 370 данных, содержащая структуры данных, используемые при выполнении процедур 366 прикладных программ системы GPS, например, измерений 372, выполняемых системой GPS, и вычислений поправок 374, а также иные структуры данных, рассмотренные в этом документе. Операционная система 362 является аналогичной операционной системе 262. По изложенным ниже причинам в запоминающем устройстве 340 также может храниться операционная система 368 реального времени (RTX), аналогичная операционной системе 268 реального времени (RTX).

В некоторых вариантах осуществления изобретения опорный приемник 310 и вся компьютерная система 320 или ее часть объединены в единое устройство, расположенное в едином корпусе, например в виде портативного, карманного или даже носимого устройства отслеживания местоположения, либо являются установленными на транспортном средстве или представляют собой иную мобильную систему определения местоположения и/или навигационную систему. В других вариантах осуществления изобретения приемник 310 системы GPS и компьютерная система 320 не являются объединенными в единое устройство.

На Фиг.4A проиллюстрирован процесс 410 навигации, выполняемый пользовательской подсистемой 110, который реализован в процедурах 266, и процесс 420 навигации, выполняемый опорной подсистемой 120, который реализован в процедурах 366, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Как показано на Фиг.4A, процесс 410 навигации содержит последовательность 401 операций инициализации и две параллельных последовательности операций: последовательность 412 операций, выполняемую с высокой частотой, и последовательность 414 операций, выполняемую с низкой частотой. Последовательность 401 операций инициализации используют для вычисления исходного местоположения пользовательского приемника 210, присоединенного к объекту 110A, и иных исходных параметров, требуемых для последовательности 412 операций, выполняемой с высокой частотой. Последовательность 412 операций, выполняемая с высокой частотой, содержит последовательность операций 413 обновления сведений о местоположении при продвижении, при каждой из которых вычисляют обновления для сведений о местоположении пользователя в одном из последовательности малых интервалов времени. Последовательность 414 операций, выполняемых с низкой частотой, содержит последовательность 415 операций введения поправок в сведения о местоположении, при каждой из которых производят вычисление поправок к сведениям о местоположении пользователя в одном из последовательности больших интервалов времени. Как показано на Фиг.5, в каждом большом интервале T_m времени может содержаться несколько, например 10, малых интервалов t_mn времени (m=0, 1, 2, 3,... и n=0, 1, 2, 3,...). Если вычисленные сведения о местоположении не требуется получать с высокой частотой, то малые интервалы времени также могут совпадать с большими интервалами времени.

Аналогичным образом, как также показано на Фиг.4A, процесс 420 навигации содержит последовательность 402 операций инициализации и две параллельных последовательности операций: последовательность 422 операций, выполняемую с высокой частотой, и последовательность 424 операций, выполняемую с низкой частотой. Последовательность 402 операций инициализации используют для вычисления исходного местоположения опорного приемника 310 и иных исходных параметров, требуемых для последовательности 422 операций, выполняемой с высокой частотой. При последовательности 402 операций инициализации также может быть произведено вычисление поправок к результатам измерения, используемых при обработке в пользовательской подсистеме 110. Последовательность 422 операций, выполняемая с высокой частотой, содержит последовательность операций 423 обновления сведений о местоположении при продвижении, при каждой из которых вычисляют обновления для сведений об опорном местоположении в одном из последовательности малых интервалов времени. Последовательность 414 операций, выполняемых с низкой частотой, содержит последовательность операций 425 введения поправок в сведения о местоположении, при каждой из которых производят вычисление поправки к сведениям об опорном местоположение в одном из последовательности больших интервалов времени и поправок к результатам измерений.

Обновления для сведений о местоположении пользователя, вычисленные при некоторых или при всех операциях 413 обновления сведений о местоположении при продвижении, и обновления для сведений об опорном местоположении, вычисленные при некоторых или при всех операциях 423 обновления сведений о местоположении при продвижении, используют для вычисления обновления для вектора относительного положения, проходящего от опорного приемника 310, присоединенного к объекту 120A, до пользовательского приемника 210, присоединенного к объекту 110A, с использованием последовательности 433 операций вычисления относительного положения, показанных на Фиг.4Б. Операции 433 вычисления относительного положения могут быть выполнены в любом из приемников: в опорном приемнике или в пользовательском приемнике, или в обоих из них, или же они могут быть выполнены в отдельной системе обработки данных, что более подробно объяснено ниже.

Вследствие трудности при разрешении неопределенностей фазы несущей в опорной станции, при обычных кинематических вычислениях в реальном времени (RTK) используют "двойные разности" результатов измерений фазы несущей для устранения погрешностей, обусловленных часами спутника и приемника, и для помощи в определении целочисленных неопределенностей в результатах измерений фазы несущей в системе GPS. Так как двойные разности содержат результаты наблюдений по 4 различным трактам (от каждой из 2 точек наблюдения до каждого из 2 спутников), то этот подход требует того, чтобы перед формированием двойных разностей исходные результаты измерений фазы несущей в опорной точке были переданы пользователю, и чтобы пользователь находился в режиме ожидания до тех пор, пока не поступят данные из опорной точки. Настоящее изобретение отличается от обычных способов тем, что в нем использован новый способ генерации поправок для результатов измерения фазы несущей в опорной подсистеме 110, и тем, что в нем вместо передачи исходных результатов измерений из опорной подсистемы 110 в пользовательскую подсистему 120 по каналу 112 передачи данных передают поправки.

Вычисление поправок к результатам измерений фазы несущей в опорной подсистеме 120 приводит к уменьшению объема вычислений, которые пользовательская подсистема 110 должна выполнить, и обычно устраняет необходимость в наличии в пользовательской подсистеме 110 информации о том, где расположен опорный приемник 310. Кроме того, несмотря на то, что исходные результаты измерений отражают всю динамику спутников 101 (и приемника, формирующего результаты измерений), в поправках устранены сведения о динамике и, таким образом, происходит всего лишь их медленное изменение с течением времени. Это означает, что эффект задержки, внесенной из-за времени вычислений и временем передачи по каналу передачи данных, становится менее значительным. Вычисление поправок в опорной подсистеме 120 также обеспечивает возможность наличия более низкой скорости передачи данных из опорной подсистемы 120 в пользовательскую подсистему 110. Например, может быть легко использована скорость передачи данных с частотой один герц для поддержки вывода данных о местоположении пользователя с частотой десять герц.

На Фиг.6A проиллюстрирована последовательность 401 операций инициализации, выполняемая пользовательской подсистемой 110, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Как показано на Фиг.6A, последовательность 401 операций инициализации содержит операцию 602, при которой формируют результаты измерения кода, сглаженные по несущей. При выполнении операции 602 результаты измерения кода, полученные в пользовательском приемнике 210, сглаживают с использованием комбинации соответствующих результатов измерений фазы несущей на частотах L1 и L2. Множество приемников системы GPS производят измерения обоих кодов: кода гражданского доступа (C/A) и псевдокода (P), на частоте L1 или L2, и любые из результатов измерений кода гражданского доступа (C/A) или псевдокода (P) могут быть использованы в качестве результатов измерения кода на частоте L1 или L2. Однако, поскольку существуют малые смещения между результатами измерений двух различных кодов, то те из двух результатов измерений, которые используют в опорной подсистеме 310, также должны быть использованы и для эквивалентного процесса в пользовательской подсистеме 210. В приведенном ниже обсуждении для каждого спутника, видимого в пользовательском приемнике 210, и для каждого интервала времени измерения частоты L1 и L2 обозначены соответственно как f1 и f2, исходные результаты измерения кода псевдодальности на частотах L1 и L2 по желанию обозначены соответственно как P₁ и P₂, а исходные результаты измерения фазы несущей на частотах L1 и L2 обозначены соответственно как φ ₁ и φ ₂.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения линейная комбинация результатов измерений фазы несущей на частотах L1 и L2 относительно каждого спутника 101 сформирована таким образом, что соответствует влиянию преломления в ионосфере на соответствующие результаты измерения кода на частотах L1 и L2. Комбинация фазы несущей, которая соответствует влиянию преломления в ионосфере на результат измерения кода P₁ обозначена как M ₁ и сформирована следующим образом:

(1)

Комбинация фазы несущей, которая соответствует влиянию преломления в ионосфере на результат измерения кода P₂, обозначена как M ₂ и сформирована следующим образом:

(2)

где L₁ и L₂ - результаты измерения фазы несущей, масштабированные на длины волн сигналов соответственно L1 и L2, и каждый из них содержит значение неопределенности на приблизительно целое число периодов, которое было добавлено для того, чтобы масштабированный результат измерения фазы несущей был близким к тому же самому значению, что и соответствующий результат измерения кода. Таким образом,

	(3)
	(4)

где значения N ₁ и N ₂ целых периодов были инициализированы в начале слежения за фазой несущей, в результате чего получают значения в пределах одной длины волны несущей относительно соответствующих результатов измерения кода для того, чтобы разности между масштабированными результатами измерений фазы несущей и соответствующими результатами измерения кода оставались малыми.

Используя комбинации M ₁ и M ₂ фазы несущей, могут быть сформированы сглаженные результаты измерения кода следующим образом:

	(5)