Способ и система для определения коррекций часов

Способ и система для определения коррекций часов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

По этой заявке испрашивается приоритет на основании предварительной заявки на патент США № 61/432646, поданной 14 января 2011 г., под названием METHOD AND SYSTEM FOR DETERMINING CLOCK CORRECTIONS, согласно 35 U.S.C. 119(e).

Область техники, к которой относится изобретение

Это изобретение относится к способу и системе для определения коррекций часов для спутниковой навигационной системы.

Уровень техники

Приемник определения местоположения, например приемник Глобальной навигационной спутниковой системы (GNSS), может оценивать положение и скорость объекта или транспортного средства.

Приемник определения местоположения может выводить неточные положения и скорости вследствие неточности данных часов от одного или более спутников. Системы аугментации GNSS, которые распространяют коррекции для погрешностей GNSS, снабжают пользовательские приемники информацией, которая обеспечивает более точную навигацию, чем возможно в другом случае. Такие системы аугментации обычно включают в себя коррекции часов и орбиты в передаваемую информацию часов и орбиты спутника.

Система аугментации GNSS обычно включает в себя сеть приемников в известных местоположениях. Эти приемники передают информацию в центр обработки, где информация объединяется и вычисляются коррекции GNSS. Поскольку каждый приемник в сети системы аугментации обычно имеет собственные локальные часы, которые не синхронизированы с другими часами сети, необходимо иметь единый источник времени, с которым может сверяться вся информация от сетевых приемников.

Согласно подходу уровня техники, на одном или более сетевых приемниках точные часы (обычно атомные часы, внешние по отношению к сетевому приемнику) используются для подачи сигналов хронирования на сетевой приемник. Такой сетевой приемник, таким образом, имеет очень стабильный эталон времени, и этот сетевой приемник можно использовать как единый источник времени, с которым может сверяться информация от других сетевых приемников. Вследствие возможного отказа точных часов или отказа линий связи между этим сетевым приемником и центром обработки обычно устанавливается несколько точных часов для повышения надежности системы. Рабочие характеристики этих точных часов обычно оцениваются и отслеживаются в реальном времени для облегчения переключения между точными часами.

На практике, этот подход уровня техники требует установки дорогостоящих атомных часов в нескольких разных местах с сетевыми приемниками. Таким образом, существует потребность в усовершенствованных экономичных способе и системе для определения коррекций часов для спутниковой навигационной системы. В частности, существует потребность в способе и системе для определения коррекций часов, которые не требуют точных часов на любом сетевом приемнике.

Сущность изобретения

В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения способ и система для определения коррекций спутниковых часов облегчает определение точных оценок положения одним или более мобильными приемниками определения местоположения. Способ и система содержат сбор измерений псевдодальностного кода, измерений фазы несущей и данных навигационного сообщения (например, широковещательных данных погрешности часов или широковещательного отклонения хода часов) из сети стационарных приемников спутниковых сигналов, передаваемых одной или более орбитальными группировками навигационных спутников. В каждый интервал времени (например, эпоху) погрешность часов вычисляется для каждого навигационного спутника на основании собранных измерений псевдодальностного кода, измерений фазы несущей и данных навигационного сообщения. Разности погрешностей часов формируются между вычисленной погрешностью спутниковых часов и широковещательной погрешностью часов для каждого спутника. Для каждой орбитальной группировки выбирается спутник эталонных часов из навигационных спутников в этой орбитальной группировке, который имеет срединное значение разности погрешностей часов для этой орбитальной группировки спутников. Затем коррекция широковещательной погрешности часов каждого спутника в этой орбитальной группировке определяется путем суммирования функции погрешности часов спутника эталонных часов с широковещательной погрешностью часов для каждого спутника в этой орбитальной группировке (например, на поспутниковой основе в каждой орбитальной группировке). Значение коррекции в каждую эпоху или другой интервал времени (например, несколько эпох) ограничивается на основании предела параметра управления (например, где предел параметра управления меньше или приблизительно равен погрешности часов спутника эталонных часов или где предел параметра управления содержит фиксированный параметр, выраженный в единицах расстояния, поскольку решение фильтра Калмана сходится на решении для широковещательной погрешности часов).

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - блок-схема первого варианта осуществления системы для определения коррекций часов.

Фиг. 2 - блок-схема второго варианта осуществления системы для определения коррекций часов.

Фиг. 3 - блок-схема мобильного приемника определения местоположения в соответствии с системой, показанной на фиг. 1 или фиг. 2.

Фиг. 4 - первый пример блок-схемы операций способа для определения коррекций погрешности часов в соответствии с любым вариантом осуществления системы.

Фиг. 5 - второй пример блок-схемы операций способа для определения коррекций погрешности часов в соответствии с любым вариантом осуществления системы.

Фиг. 6 - блок-схема операций способа для определения оценки положения или оценки скорости на приемнике, который принимает коррекции погрешности часов.

Описание предпочтительного варианта осуществления изобретения

В соответствии с одним вариантом осуществления системы 11 для определения коррекций часов для спутниковой навигационной системы (например, системы GNSS) система 11 облегчает определение в реальном времени точных и плавных коррекций спутниковых часов, вносимых в широковещательные данные погрешности спутниковых часов для поддержки повышенной надежности и точности мобильных приемников 42 определения местоположения, которые могут использовать данные 44 коррекции часов в реальном времени. Способ и система вырабатывают данные 44 коррекции часов (например, коррекции погрешности часов), которые хорошо подходят для обеспечения повышенной точности и разрешения при определении положения или скорости мобильного приемника 42 определения местоположения, или соответствующего объекта, в реальном времени.

В одном варианте осуществления система 11 содержит сеть 15 приемников, которая способна осуществлять связь с центральной электронной системой 16 обработки данных по одной или более линиям 13 связи. Центральная электронная система 16 обработки данных подключена к наземному устройству 38 спутниковой связи, которое облегчает передачу данных 44 коррекции часов или других данных коррекции (например, данных коррекции положения) на один или более мобильных приемников 42 определения местоположения через удаленное устройство 40 спутниковой связи (например, спутниковое транспортное средство) на орбите над поверхностью земли. Мобильный приемник 42 определения местоположения связан с устройством 41 передачи коррекции (например, приемником коррекции спутника), который способен принимать спутниковые сигналы (например, данные 44 коррекции часов) от удаленного устройства 40 спутниковой связи. Хотя фиг. 1 иллюстрирует наземное устройство 38 спутниковой связи, удаленное устройство 40 спутниковой связи и устройство 41 передачи коррекции для передачи или распространения данных коррекции, данные коррекции или коррекция могут распространяться любым другим способом посредством электронных средств связи, телекоммуникаций, электромагнитных сигналов или беспроводной связи.

В одном варианте осуществления сеть 15 приемников содержит с первой опорной станции 10 по N-ю опорную станцию 14, где N равно любому положительному целому числу или целому числу, превышающему 2. Как показано на фиг. 1, сеть 15 приемников содержит первую опорную станцию 10, вторую опорную станцию 12 и третью опорную станцию, когда N равно, например, трем. В одном варианте осуществления сеть 15 приемников может содержать опорные станции (10, 12 и 14), которые глобально распределены в разных известных местоположениях (например, географических координатах станции), хотя возможно региональное или локальное распределение опорных станций (10, 12 и 14).

Каждая опорная станция (10, 12 и 14) содержит опорный приемник 51 в соответствующем известном или фиксированном местоположении, опорную электронную систему 53 обработки данных и передатчик или приемопередатчик 55. Каждый опорный приемник 51 принимает или детектирует одно или более из следующих: (1) измерений или данных псевдодальностного кода, (2) измерений или данных фазы несущей, (3) широковещательных данных погрешности спутниковых часов, (4) эфемеридных данных и (5) других опорных навигационных данных. Опорный приемник 51 может принимать спутниковые сигналы, несущие сигналы и кодированные сигналы от одного или более спутников Глобальной системы позиционирования (GPS), от одного или более спутников Глобальной навигационной спутниковой системы (ГЛОНАСС) или спутников обеих систем.

Система 53 обработки данных приемника может сохранять, извлекать и обрабатывать опорные навигационные данные, связанные с принятыми спутниковыми сигналами, несущими сигналами и кодированными сигналами. В одном варианте осуществления передатчик или приемопередатчик 55 каждой опорной станции (10, 12 или 14) передает на центральную электронную систему 16 обработки данных или компьютерный концентратор по одной или более линиям 13 связи одно или более из следующих данных: (1) измерений или данных псевдодальностного кода, (2) измерений или данных фазы несущей, (3) широковещательных данных погрешности спутниковых часов, (4) эфемеридных данных, (5) опорных навигационных данных и (6) производных данных, полученных анализом или обработкой любых из вышеуказанных элементов данных. Например, вышеописанные передаваемые данные могут относиться к первой орбитальной группировке навигационных спутников (например, спутников Глобальной системы позиционирования (GPS)), второй орбитальной группировке спутников (например, спутников ГЛОНАСС) или обеим.

Опорные навигационные данные может содержать одно или более из следующих элементов данных: (a) соответствующих местоположения или географических координат опорной станции каждой соответствующей опорной станции (10, 12 или 14), (b) соответствующих географических координат антенн каждого опорного приемника 51, (c) соответствующего идентификатора опорной станции каждой опорной станции (10, 12 или 14) и (d) идентификаторов спутников для соответствующих спутников, которые обеспечивают соответствующие широковещательные данные погрешности часов и соответствующие эфемеридные данные.

Линии 13 связи поддерживают передачу данных в реальном времени между опорной станцией (10, 12 или 14) и центральной электронной системой 16 обработки данных. Линии 13 связи могут содержать одно или более из следующих: сети пакетной передачи данных, сети передачи данных, виртуальной частной сети, интернет-канала передачи данных, телекоммуникационного оборудования, оборудования оптической связи, оборудования радиосвязи, оборудования СВЧ-связи, оптоволоконной линии связи, линии двухточечной СВЧ-связи, выделенного проводного соединения, многожильного кабеля, коаксиальной кабельной линии связи, оптической линии связи, линии связи или других пригодных линий связи для передачи данных в реальном времени.

Измерения или данные псевдодальностного кода могут декодироваться опорным приемником 51 из информации, которая модулирует или кодирует спутниковые сигналы, принимаемые каждым опорным приемником 51.

Данные измерений фазы несущей могут поступать из устройства измерения фазы в опорном приемнике 51, который принимает один или более несущих сигналов или данных, например, от высокочастотного каскада приемника. В одном варианте осуществления устройство измерения фазы может обеспечивать измерения фазы несущей для несущих сигналов GPS, несущих сигналов ГЛОНАСС или несущих сигналов обеих систем.

Эфемеридные данные содержат информацию об орбитальном спутнике или совокупность данных о положениях спутников относительно одного или более опорных положений на или вблизи поверхности земли в соответствии с расписанием. Эфемеридные данные могут храниться в базе данных или в одном или более файлов. Спутники могут передавать эфемеридные данные в навигационном сообщении, которое может приниматься опорным приемником 51.

В альтернативном варианте осуществления опорный приемник 51 детектирует данные фазы несущей или измерения фазы несущей, связанные с одним или более несущими сигналами; опорная система 53 обработки данных на опорной станции (10, 12 или 14) определяет начальное решение неопределенности фазы несущей или решение неопределенности фазы несущей, установленное для множественных спутниковых сигналов, принятых на опорном приемнике 51. Опорная система 53 обработки данных принимает данные фазы несущей, и начальное решение неопределенности корректирует их с использованием известного или фиксированного местоположения опорного приемника 51 для определения расширенного решения неопределенности. В одном примере скорректированные данные фазы несущей содержат оцененную фазу несущей и расширенное решение неопределенности или другие данные, полученные из них. В свою очередь, скорректированные данные фазы несущей или другие данные коррекции передаются посредством беспроводного сигнала или электромагнитного сигнала в центральную систему 16 обработки данных.

В одном варианте осуществления центральная электронная система 16 обработки данных содержит центральный концентратор одного или более компьютеров. Центральная электронная система 16 обработки данных содержит процессор 18 данных, устройство 22 хранения данных и интерфейс 36 связи, которые подключены к шине 20 данных. Процессор 18 данных может содержать микропроцессор, контроллер, матрицу программируемых логических устройств, специализированную интегральную схему, арифметическое логическое устройство или другое устройство, пригодное для обработки данных, осуществления математических операций на данных или осуществление булевой логики или арифметической логики на данных. Устройство 22 хранения данных может содержать электронную память, оптическое запоминающее устройство, магнитное запоминающее устройство или другое устройство, способное сохранять и извлекать данные. Как показано на фиг. 1, устройство 22 хранения данных сохраняет, поддерживает или взаимодействует с одним или более из следующих модулей: модулем 24 сбора данных, модулем 26 оценивания параметров, главным предсказательным фильтром 27, модулем 28 разности хода часов, модулем 30 выбора опорного спутника, модулем 32 коррекции часов и модулем 34 связи. Любой из вышеперечисленных модулей (24, 26, 27, 28, 30, 32 и 34) в устройстве 22 хранения данных может содержать программный модуль, электронный модуль, программные инструкции или аппаратный или электронный модуль для осуществления эквивалентных программных инструкций. Если любой из вышеперечисленных модулей содержит программные инструкции или программы, эти программные инструкции или программы, реализованные программными средствами, могут храниться в устройстве 22 хранения данных, на оптическом носителе, магнитном носителе или другом носителе, который является энергонезависимым или, по существу, постоянным.

В одном варианте осуществления модуль 24 сбора данных обеспечивает программные инструкции или способен к осуществлению сбора, организации и контроля обработки измерений или данных псевдодальностного кода, измерений или данных фазы несущей и данных навигационного сообщения (например, включающих в себя эфемериды и широковещательные данные погрешности спутниковых часов), принятых сетью 15 приемников, которые принимают сигналы на множественных частотах, передаваемых одной или более орбитальными группировками навигационных спутников. Орбитальная группировка навигационных спутников может означать орбитальную группировку GPS, орбитальную группировку ГЛОНАСС или, например, другие орбитальные группировки. В одном варианте осуществления модуль 24 сбора данных отслеживает вышеозначенную информацию в базе данных, электронной таблице, файле (например, инвертированном файле) или другой структуре данных, которая позволяет идентифицировать, организовывать или сортировать опорные данные с помощью идентификатора опорной станции или географических координат опорной станции (10, 12, 14).

Модуль 26 оценивания параметров обеспечивает программные инструкции или способен к осуществлению вычисления или определения вычисленных данных погрешности спутниковых часов (например, данных состояния часов) на поэпоховой основе для каждого спутника на основании измерений или данных псевдодальностного кода, измерений или данных фазы несущей, соответствующих известных местоположений опорных станций (или опорных приемников) и широковещательных данных погрешности спутниковых часов. В одной конфигурации модуль 26 оценивания параметров может вычислять или определять вычисленную погрешность спутниковых часов на основании данных навигационного сообщения (например, которые включают в себя широковещательные данные погрешности спутниковых часов) помимо измерений или данных псевдодальностного кода, измерений или данных фазы несущей, соответствующих известных местоположений опорных станций (или опорных приемников). В одном варианте осуществления модуль 26 оценивания параметров может содержать, использовать или обращаться к одному или более из следующих: центрального модуля оценивания орбиты, центрального модуля оценивания часов, предсказательного фильтра, фильтра уменьшения ошибок и фильтра Калмана.

Эпоху можно задать одним или более из следующих: времени начала, времени окончания, длительности, или интервала, или дискретного момента, когда опорный приемник 51 делает снимок входящего радиочастотного или микроволнового сигнала определения дальности и генерирует измерение псевдодальности/фазы несущей. Текущая эпоха означает самый недавний момент, когда генерируется самое позднее измерение (например, измерение GPS).

Модуль 28 разности хода часов обеспечивает программные инструкции или способен к осуществлению формирования или определения разностей погрешностей часов между парами вычисленных данных погрешности спутниковых часов и широковещательных данных часов для каждого спутника в одной или более орбитальных группировках. В одном варианте осуществления для каждого спутника, принятого опорным приемником 51, вычисленная погрешность спутниковых часов определяется или оцененивается на основании измерений фазы несущей, измерений псевдодальностного кода, соответствующих известных фиксированных местоположений опорных станций (10, 12 и 14) и широковещательной погрешности спутниковых часов. Модуль 28 разности хода часов может вычислять первый набор вычисленных данных погрешности спутниковых часов в отношении орбитальной группировки GPS и второй набор вычисленных данных погрешности спутниковых часов для орбитальной группировки ГЛОНАСС или обеих.

В целом, абсолютные часы каждого спутника и приемника определения местоположения являются ненаблюдаемыми в каждой Глобальной навигационной спутниковой системе (GNSS) (например, GPS и ГЛОНАСС) для определения орбиты и часов. По меньшей мере одно дополнительное ограничение, например измерение псевдокода или измерение фазы несущей для каждой системы Глобальной навигационной спутниковой системы (GNSS), требуется для точного определения погрешности спутниковых часов и погрешности часов приемника.

В одном варианте осуществления широковещательные данные погрешности спутниковых часов может представлять смещение хода часов, отклонение хода часов или дифференциальные данные часов в отношении системных часов соответствующей орбитальной группировки (например, системных часов GPS или системных часов ГЛОНАСС). Модуль 28 разности хода часов или система 16 обработки данных определяет разности погрешностей часов или данные погрешности между вычисленными данными погрешности спутниковых часов и широковещательными данными часов для каждого спутника в каждой орбитальной группировке на поспутниковой основе или иначе ограничивается конкретными поднаборами спутников в каждой орбитальной группировке. Разности погрешностей часов или данные погрешности могут храниться в одном или более массивах или матрицах в устройстве 22 хранения данных, где каждый массив соответствует конкретной орбитальной группировке. Хотя каждый массив или матрица может охватывать все спутники в орбитальной группировке, матрица может ограничиваться поднабором каждой орбитальной группировки для сокращения времени обработки данных или времени вычисления (например, процессора 18 данных), необходимости для определения и сбора вычисленных данных погрешности спутниковых часов или разностей погрешностей часов в центральной электронной системе 16 обработки данных для достижения реактивности в реальном времени при передаче данных коррекции (например, коррекций погрешности часов) конечному пользователю мобильного приемника 42 определения местоположения. С этой целью некоторые базовые спутники, например спутник AMC-1 или другие спутники, которые имеют историческую точность данных спутниковых часов в пределах 10 наносекунд точности в отношении системного времени орбитальной группировки (например, системного времени GPS), могут быть включены в поднабор спутников в каждой орбитальной группировке, для которых вычисляются разности или данные погрешности.

Модуль 30 выбора опорного спутника обеспечивает программные инструкции или способен к осуществлению выбора (например, на динамической поэпоховой основе) одного конкретного спутника для каждой орбитальной группировки в качестве спутника эталонных часов для каждой орбитальной группировки, где спутник эталонных часов имеет срединное значение сформированных ранее разностей для каждой орбитальной группировки спутников (например, GPS и ГЛОНАСС) для конкретной соответствующей эпохи. Например, срединное значение можно использовать вместо среднего значения для исключения любого ошибочного влияния или несогласованного влияния сильно отличающихся данных спутниковых часов на результирующие данные погрешности или разности. Если бы использовалось среднее значение, результирующие данные погрешности могли бы неправильно смещаться сильно отличающимися данными спутниковых часов, полученными от неправильно функционирующих спутниковых часов.

Модуль 32 коррекции часов обеспечивает программные инструкции или способен к осуществлению вычисления или определения коррекции (например, данных 44 коррекции часов или данных коррекции спутниковых часов) в отношении широковещательных данных погрешности спутниковых часов путем прибавления к или регулировки широковещательных данных спутниковых часов для каждых спутниковых часов в отдельности. Например, модуль 32 коррекции часов адаптирован для определения коррекций погрешности часов путем прибавления функции (например, математической функции, линейной алгебраической функции или матричного выражения) разности хода часов или данных погрешности, связанных с выбранным опорным спутником, к каждой широковещательной погрешности спутниковых часов других спутников в орбитальной группировке. В одном варианте осуществления модуль 32 коррекции часов содержит одно или более из следующих: предсказательного фильтра, фильтра уменьшения ошибок и фильтра Калмана. В другом варианте осуществления модуль 32 коррекции часов и модуль 26 оценивания параметров могут обращаться к, использовать, совместно использовать или реализовывать главный предсказательный фильтр 27. Главный предсказательный фильтр 27 содержит предсказательный фильтр, фильтр снижения погрешности или фильтр Калмана.

Модуль 34 связи обеспечивает программные инструкции или способен к осуществлению поддержки распространения вычисленных данных 44 коррекции часов на пользовательские приемники (например, через спутниковую систему связи, проиллюстрированную на фиг. 1, или через систему беспроводной связи).

В одном варианте осуществления один или более экземпляров точных спутниковых часов (например, атомных часов) на каждом спутнике на орбите используются как широковещательные спутниковые часы, как потенциальные главные спутниковые часы или как источник данных спутниковых часов. Один или более экземпляров спутниковых часов можно выбирать в качестве источника данных часов для данных коррекции или решения положения мобильного приемника 42 определения местоположения. Например, в качестве источника данных часов можно выбирать спутниковые часы GPS, спутниковые часы ГЛОНАСС или гибрид спутниковых часов GPS и спутниковых часов ГЛОНАСС. В первом примере данные спутниковых часов, которые используются в данных 44 коррекции часов, содержат срединное значение спутниковых часов GPS по всей орбитальной группировке GPS или существенную часть (например, преобладающий или статистически значимый размер выборки) орбитальной группировки, которая обслуживает большую территорию. Во втором примере данные спутниковых часов, которые используются в данных 44 коррекции часов, содержат срединное значение спутниковых часов ГЛОНАСС по всей орбитальной группировке ГЛОНАСС или существенную часть (например, преобладающий или статистически значимый размер выборки) орбитальной группировки, которая обслуживает большую территорию. В третьем примере данные спутниковых часов, которые используются в данных коррекции часов, содержат срединное значение спутниковых часов GPS по всей орбитальной группировке GPS и срединное значение спутниковых часов ГЛОНАСС по всей орбитальной группировке ГЛОНАСС.

В соответствии с одним вариантом осуществления система и способ для адаптивных широковещательных главных часов хорошо подходит для устранения внешнего ввода точной тактовой частоты (например, атомных часов приемника или атомного опорного генератора на опорном приемнике 51) и уменьшения сложности ежедневных операций и затрат на разработку глобальной или широкомасштабной системы дифференциальной коррекции. Используемый здесь термин «главные часы» относится к часам спутника эталонных часов для орбитальной группировки GPS или орбитальной группировки ГЛОНАСС, которые имеют срединное значение разностей погрешностей часов для любой эпохи, благодаря чему главные часы могут меняться от эпохи к эпохе. Поскольку, согласно настоящим способу и системе, существует очень большое количество спутников в качестве источника возможных данных часов, достоверность данных часов можно дополнительно повысить. Другое преимущество системы и способа состоит в облегчении коррекций часов или данных 44 коррекции часов, которые имеют нулевые среднестатистические значения (или, например, среднестатистические значения, близкие к нулю) и скорость дрейфа коррекции, которую можно ограничить в соответствии с заранее установленными или заранее заданными ограничениями.

Система 111, показанная на фиг. 2, аналогична системе 11, показанной на фиг. 1, за исключением того, что в системе 111, показанной на фиг. 2, наземное устройство 38 спутниковой связи и удаленное устройство 40 спутниковой связи заменены беспроводной базовой станцией 138. Беспроводная базовая станция 138 может представлять, например, часть сети беспроводной связи. Дополнительно, мобильный приемник 42 определения местоположения связан с устройством 141 передачи коррекции, которое содержит приемопередатчик или устройство беспроводной связи (например, сотовое, устройство Глобальной системы мобильной связи (GSM), устройство, работающее по принципу множественного доступа с кодовым разделением (CDMA) или другое устройство беспроводной связи) для осуществления связи с беспроводной базовой станцией 138. Сходные ссылочные позиции на фиг. 1 и фиг. 2 указывают сходные элементы.

Согласно фиг. 2, данные 44 коррекции часов (например, коррекции погрешности часов) передаются и делаются доступными одному или более мобильным приемникам 42 определения местоположения, связанным с соответствующими устройствами 141 передачи коррекции в зоне покрытия беспроводной базовой станции 138 или сети беспроводных базовых станций 138.

Фиг. 3 иллюстрирует пример мобильного приемника 42 определения местоположения, который можно использовать согласно варианту осуществления, представленному на фиг. 1 или фиг. 2. Мобильный приемник 42 определения местоположения содержит высокочастотный каскад 302 приемника, подключенный к входу аналого-цифрового преобразователя 306. Выход (например, цифрового низкочастотного сигнала) аналого-цифрового преобразователя 306 подключен к электронной системе 308 обработки данных приемника.

Электронная система 308 обработки данных приемника содержит процессор 310 данных приемника, устройство 312 хранения данных приемника, шину 324 данных приемника, порт 322 данных, декодер 320 и устройство 304 измерения фазы. Процессор 310 данных приемника, устройство 312 хранения данных приемника, порт 322 данных, устройство 304 измерения фазы и декодер 320 подключены к шине 324 данных приемника для поддержки связи между вышеупомянутыми компонентами электронной системы 308 обработки данных приемника.

Процессор 310 данных приемника может содержать микропроцессор, контроллер, матрицу программируемых логических устройств, специализированную интегральную схему, арифметическое логическое устройство, логическое устройство, электронное устройство обработки данных или другое устройство для выполнения программного обеспечения, логических, арифметических или программных инструкций.

Устройство 312 хранения данных приемника содержит электронную память, оптическое запоминающее устройство, магнитное запоминающее устройство или другое запоминающее устройство. Устройство 312 хранения данных приемника содержит кинематическую машину 314 реального времени, предсказательный фильтр 316 (например, фильтр Калмана) и модуль 318 оценивания положения.

Приемник 42 определения местоположения связан с устройством (41 или 141) передачи коррекции. Устройство (41 или 141) передачи коррекции может быть встроено в приемник 42 определения местоположения или может осуществлять связь с приемником определения местоположения через порт 322 данных. Устройство (41 или 141) передачи коррекции принимает данные коррекции (например, данные коррекции погрешности часов (т.е. 44) и/или опорные данные коррекции фазы несущей) от центральной электронной системы 16 обработки данных через одно или более промежуточных устройств беспроводной или спутниковой связи (например, 38, 40 на фиг. 1 или 138 на фиг. 2).

Высокочастотный каскад 302 приемника может содержать любую пригодную схему для приема спутниковых сигналов, передаваемых одним или более спутниками (например, навигационными спутниками). Высокочастотный каскад 302 приемника может быть способен принимать, например, сигналы спутников GPS и ГЛОНАСС. Высокочастотный каскад 302 приемника может содержать приемник системы расширенного спектра или приемник системы множественного доступа с кодовым разделением (CDMA), который способен принимать множественные несущие, передаваемые одним или более спутниками в орбитальной группировке спутников. Например, высокочастотный каскад 302 приемника может содержать предусилитель или усилитель для усиления спутниковых сигналов, смеситель и опорный генератор, где вход усилителя подключен к антенне, выход усилителя подключен к одному входу смесителя, опорный генератор подключен к другому входу смесителя и выход смесителя подключен к системе 308 обработки данных приемника.

В одном варианте осуществления аналого-цифровой преобразователь 306 обеспечивает интерфейс между высокочастотным каскадом 302 приемника и электронной системой 308 обработки данных приемника. Аналого-цифровой преобразователь 306 преобразует аналоговые измерения фазы в цифровые данные измерений фазы несущей, которые могут обрабатываться или манипулироваться электронной системой 308 обработки данных приемника.

Декодер 320 определяет измерения псевдодальностного кода и передает измерения псевдодальностного кода на систему 308 электронной обработки приемника. В одном варианте осуществления декодер 320 содержит демодулятор или другое устройство для демодуляции псевдослучайного шумового кода (например, кода грубого сопровождения (C/A) или другого более точного гражданского или военного кодирования), который модулирует одну или более несущих. Например, декодер 320 может содержать группу корреляторов 351 (например, по одному коррелятору на канал GPS и по одному коррелятору на канал ГЛОНАСС), где каждый коррелятор 351 подключен к генератору 390 псевдослучайного шумового кода для обеспечения демодулированных синфазной (I) и квадратурной (Q) компонент сигнала (например, амплитуды и фазы или векторов). Для GPS несущий сигнал L1 модулируется кодом грубого сопровождения (C/A) и зашифрованным точным кодом P(Y), тогда как сигнал L2 модулируется зашифрованным кодом P(Y). В одном варианте осуществления декодер может содержать генератор кода, подключенный к входу модуля задержки, где выход модуля задержки подключен к коррелятору для измерения корреляции между опорным псевдослучайным шумовым кодом, который может задерживаться на известные приращения модулем задержки, и псевдослучайным шумовым кодом, принятым от высокочастотного каскада 302 приемника. Декодер 320 может также облегчать декодирование навигационной информации, которая модулирует несущий сигнал, например эфемеридные данные.

Устройство 304 измерения фазы содержит любое устройство, интегральную схему, электронный модуль или процессор данных для измерения фазы несущего сигнала. В одной конфигурации устройство 304 измерения фазы содержит генератор сигнала, модуль фазовой задержки, подключенный к первому коррелятору и второму коррелятору. Устройство измерения фазы измеряет или оценивает наблюдаемую фазу одного или более несущих сигналов, обеспечиваемых высокочастотным каскадом 302 приемника. Измеренную фазу можно выразить целым числом длин волны несущего сигнала, дробным числом длин волны несущего сигнала и/или градусами несущего сигнала.

Устройство 304 измерения фазы может определять одно или более из следующих: (1) первой измеренной фазовой компоненты, выражаемой дробным числом длин волны первого несущего сигнала, второго несущего сигнала или обоих, и (2) второй измеренной фазовой компоненты, выражаемой целым числом длин волны первого несущего сигнала, второго несущего сигнала или обоих. Последнюю, вторую измеренную фазовую компоненту можно определять с помощью счетчика (например, счетчика переходов через нуль), который отсчитывает переходы принятого, реконструированного или обработанного несущего сигнала, который пересекается с осью X в начале отсчета величины (например, 0 напряжение) во временной области, где X представляет время и ось Y представляет величину несущего сигнала. Однако устройство 304 измерения фазы опирается на дополнительную обработку в системе 308 обработки данных приемника для определения или разрешения неопределенности, выражающейся целым числом периодов, которая может приводить к ошибке или отклонению второй измеренной фазовой компоненты на целое число длин волны (например, для оценивания расстояния или дальности между соответствующим спутником и приемником определения местоположения). Устройство 304 измерения фазы определяет и передает данные измерений фазы несущей на систему 308 электронной обработки приемника.

Кинематическая машина 314 реального времени, предсказательный фильтр 316 и модуль 318 оценивания положения могут осуществлять связь друг с другом. Кинематическая машина 314 реального времени, предсказательный фильтр 316 и модуль 318 оценивания положения могут осуществлять связь друг с другом по логическим кана