用于通过非差数据如载波相位测量以及外部产品如电离层数据的处理确定带有全球导航卫星系统接收器的物体的位置的方法、设备及系统

摘要

本发明涉及一种用于对带有全球卫星系统（GNSS）接收器的物体进行定位的方法，根据本发明，所述方法包括步骤：通过所述GNSS接收器接收信号，所述信号由位于所述物体视线范围内的卫星上的GNSS发送器传送；更新物体上的服务数据，所述服务数据包括表示所述卫星内部钟的卫星钟数据、表示所述卫星位置的卫星轨道数据、涉及所述GNSS传送器延迟码偏差的卫星延迟码偏差数据以及表示电离层状态的电离层模型；基于所述电离层模型数据，确定表示涉及所述信号延迟的修正的电离层延迟数据，所述信号延迟由穿过所述GNSS传送器信号传送和所述GNSS接收器信号接收之间的电离层的所述信号通道产生；以及基于所述信号、所述卫星钟数据、卫星轨道数据、卫星延迟码偏差数据以及所述确定的电离层延迟数据，确定所述物体的位置。

权利要求

1.一种用于对带有全球卫星系统（GNSS）接收器的物体进行定位的方法，所述方法包括下述步骤：-通过所述GNSS接收器接收信号，所述信号由位于所述物体视线范围内的卫星上的GNSS发送器传送；

-更新物体上的服务数据，所述服务数据包括表示所述卫星内部时钟的卫星时钟数据、表示所述卫星位置的卫星轨道数据、涉及所述GNSS传送器延迟码偏差的卫星延迟码偏差数据以及表示电离层状态的电离层模型数据；

-基于所述电离层模型数据，确定表示涉及所述信号延迟的修正的电离层延迟数据，所述信号延迟由穿过所述GNSS传送器信号传送和所述GNSS接收器信号接收之间的电离层的所述信号通道产生；以及-基于所述信号、所述卫星时钟数据、卫星轨道数据、卫星延迟码偏差数据以及所述确定的电离层延迟数据，确定所述物体的位置。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述物体位置的步骤中涉及的所有信号在非差模式中被处理。

3.如前述权利要求至少一项所述的方法，进一步包括步骤：

-从所述信号中获取码观测数据，所述码观测数据涉及与所述信号一起传送的数据，包括涉及与所述一起传送的数据的码观测量；以及-从所述信号中获取载波相位观测数据，所述载波相位观测数据涉及所述信号的载波相位，包括涉及所述信号载波相位的载波相位观测量；以及其中，所述确定物体位置的步骤是基于所述卫星时钟数据、卫星轨道数据、卫星延迟码偏差数据、所述电离层延迟数据、从所述信号中获取的所述码观测数据以及从所述信号中获取的所述载波相位观测数据进行执行的；以及在确定所述物体的位置的步骤中所有码观测量以及所有码相位观测量是在非差模式中被处理的。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在确定所述物体的位置的步骤中，非无电离层的观测量至少一线性组合以及无电离层的一观测量线性组合被处理。

5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述方法进一步至少包括步骤：-确定一码观测量的电离层延迟；

-确定一载波相位观测量的电离层延迟；

-确定码观测量一几何图形无关的组合的电离层延迟；

-确定载波相位观测量一几何图形无关的组合的电离层延迟。

6.如权利要求3至5至少一项所述的方法，其特征在于，所述服务数据进一步包括涉及所述GNSS传送器载波相位偏差的卫星相位偏差数据；以及所述确定所述物体位置的步骤进一步包括：在所述载波相位观测数据和所述卫星相位偏差数据的基础上，确定载波相位模糊度数据，所述载波相位模糊度数据用于为至少一个信号表示包括在传送时刻所述信号的载波相位和接收时刻所述信号的载波相位之间相位差中的全周期数量。

7.如权利要求1至6至少一项所述的方法，其特征在于，在所述确定所述物体的位置的步骤中，至少一递归估计过程被执行。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述至少一递归估计过程处理的每个步骤中，基于所述信号、所述卫星时钟数据、所述卫星轨道数据、所述电离层延迟数据以及上一递归估计过程处理步骤中估计的状态数据估计，状态数据被估计，所述状态数据包括所述物体位置和载波相位模糊度数据中的至少一种数据。

9.如前述权利要求至少一项所述的方法，其特征在于，所述电离层模型数据包括涉及所述电离层模型数据的位置相关可靠性的电离层模型可靠性数据，所述确定所述物体的位置的步骤进一步基于所述电离层模型可靠性数据进行执行。

10.如前述权利要求至少一项所述的方法，其特征在于，

至少一固定地面站作为一中央处理站使用；

多个固定地面站作为网络站使用，其中，每个固定地面站具有一GNSS接收器；

所述至少一中央处理站和所述多个网络站构成一网络；

所述服务数据通过所述网络获取，并被提供给所述物体；以及

获取所述电离层模型数据包括步骤：

-在所述网络站接收至少两个不同频率的信号，所述信号由位于至少一网络站的视线范围内的多个卫星上的GNSS传送器传送；

-确定网络电离层延迟数据，所述网络电离层数据表示与所述网络站接收的信号延迟有关的修正，所述网络站接收的信号延迟是由所述网络站接收信号的通道通过电离层时产生的；以及-从所述网络电离层延迟数据确定电离层模型数据。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述确定电离层模型数据进一步包括步骤：-将所述电离层中的自由电子的数量密度扩展为多个函数；以及

-在所述网络电离层延迟数据的基础上，估计电子含量数据，所述电子含量数据表示所述多个函数的系数。

12.如权利要求10或11所述的方法，其特征在于，与所述多个卫星的至少一内部时钟、所述多个卫星的位置、所述多个卫星上的所述GNSS传送器的延迟码偏差以及所述多个卫星上的所述GNSS传送器的载波相位偏差有关的大地数据以及与所述电离层状态有关的电离层数据被第一和第二估计过程同时处理，所述第一和第二估计过程具有不同处理速度且相互作用。

13.如前述权利要求至少一项所述的方法，其特征在于，对分别表示所述卫星时钟数据在所述物体被连续更新的速度、所述卫星轨道数据在所述物体被连续更新的速度以及所述电离层模型数据在所述物体被连续更新的速度的一卫星时钟刷新率、一卫星轨道数据刷新率以及一电离层模型刷新率进行选择，以使得所述卫星时钟数据刷新率大于所述卫星轨道数据刷新率、所述卫星时钟数据刷新大于所述电离层模型数据刷新率。

14.一种设备，包括：

-用于接收信号的装置，所述信号通过位于所述设备视线范围内给定数量的卫星上的GNSS传送器传送；

-用于更新服务数据的装置，所述服务数据包括表示所述卫星内部时钟的卫星时钟数据、表示所述卫星位置的卫星轨道数据、涉及所述GNSS传送器延迟码偏差的卫星延迟码偏差数据，以及表示电离层状态的电离层模型数据；

-用于基于所述电离层模型数据，确定表示涉及所述信号延迟的修正的电离层延迟数据的装置，所述信号延迟由穿过所述GNSS传送器信号传送和所述用于接收信号的装置的信号接收之间的电离层的所述信号通道产生；以及-用于基于所述信号、所述卫星时钟数据、卫星轨道数据、卫星延迟码偏差数据以及所述电离层延迟数据，确定所述设备的位置的装置。

15.一种包括权利要求14所述设备的系统以及一种网络，所述网络由至少一中央处理站以及多个网络站组成，所述至少一中央处理站为固定地面站，所述多个网络站为固定地面站，且每个网络站具有一GNSS接收器，其中，所述至少一中央处理站和所述多个网络站组成一个网络；

所述服务数据通过所述网络被获取，并被提供给所述设备。

1.一种用于对带有全球卫星系统（GNSS）接收器的物体进行定位的方法，所述方法包括下述步骤：-通过所述GNSS接收器接收信号，所述信号由位于所述物体视线范围内的卫星（SAT1到SATn）上的GNSS发送器（GNSSE1到GNSSEn）传送；

-更新物体上的服务数据，所述服务数据由GNSS服务提供者提供，包括：表示所述卫星（SAT1到SATn）内部时钟的卫星时钟数据；

表示所述卫星（SAT1到SATn）位置的卫星轨道数据；

涉及所述GNSS传送器（GNSSE1到GNSSEn）延迟码偏差的卫星延迟码偏差数据；以及表示电离层状态的电离层模型数据；

-基于所述电离层模型数据，确定表示涉及所述信号延迟的修正的电离层延迟数据，所述信号延迟由穿过所述GNSS传送器（GNSSE1到GNSSEn）信号传送和所述GNSS接收器（SURGNSS）信号接收之间的电离层的所述信号通道产生；

-从所述信号中获取码观测数据，所述码观测数据涉及与所述信号一起传送的数据，包括涉及与所述一起传送的数据的码观测量；

-从所述信号中获取载波相位观测数据，所述载波相位观测数据涉及所述信号的载波相位，包括涉及所述信号载波相位的载波相位观测量；以及-基于所述卫星时钟数据、卫星轨道数据、卫星延迟码偏差数据、所述确定的电离层延迟数据、从所述信号中获取的所述码观测数据以及从所述信号中获取的所述载波相位观测数据确定所述物体的位置；

其中，在确定所述物体的位置的步骤中所有码观测量以及所有码相位观测量是在非差模式中被处理的；

其特征在于：

在确定所述物体的位置的步骤中，非无电离层的观测量至少一线性组合以及无电离层的一观测量线性组合被处理。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步至少包括步骤：-确定一码观测量的电离层延迟；

-确定一载波相位观测量的电离层延迟；

-确定码观测量一几何图形无关的组合的电离层延迟；

-确定载波相位观测量一几何图形无关的组合的电离层延迟。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述服务数据进一步包括涉及所述GNSS传送器（GNSSE1到GNSSEn）载波相位偏差的卫星相位偏差数据；以及所述确定所述物体位置的步骤进一步包括：在所述载波相位观测数据和所述卫星相位偏差数据的基础上，确定载波相位模糊度数据，所述载波相位模糊度数据用于为至少一个信号表示包括在传送时刻所述信号的载波相位和接收时刻所述信号的载波相位之间相位差中的全周期数量。

4.如权利要求1至3至少一项所述的方法，其特征在于，在所述确定所述物体的位置的步骤中，至少一递归估计过程被执行。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述至少一递归估计过程处理的每个步骤中，基于所述信号、所述卫星时钟数据、所述卫星轨道数据、所述电离层延迟数据以及上一递归估计过程处理步骤中估计的状态数据估计，状态数据被估计，所述状态数据包括所述物体位置和载波相位模糊度数据中的至少一种数据。

6.如前述权利要求至少一项所述的方法，其特征在于，所述电离层模型数据包括涉及所述电离层模型数据的位置相关可靠性的电离层模型可靠性数据，所述确定所述物体的位置的步骤进一步基于所述电离层模型可靠性数据进行执行。

7.如前述权利要求至少一项所述的方法，其特征在于，

至少一固定地面站作为一中央处理站使用；

多个固定地面站作为网络站使用，其中，每个固定地面站具有一GNSS接收器；

所述至少一中央处理站和所述多个网络站构成一网络；

所述服务数据通过所述网络获取，并被提供给所述物体；以及

获取所述电离层模型数据包括步骤：

-在所述网络站接收至少两个不同频率的信号，所述信号由位于至少一网络站的视线范围内的多个卫星上的GNSS传送器传送；

-确定网络电离层延迟数据，所述网络电离层数据表示与所述网络站接收的信号延迟有关的修正，所述网络站接收的信号延迟是由所述网络站接收信号的通道通过电离层时产生的；以及-从所述网络电离层延迟数据确定电离层模型数据。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述确定电离层模型数据进一步包括步骤：-将所述电离层中的自由电子的数量密度扩展为多个函数；以及

-在所述网络电离层延迟数据的基础上，估计电子含量数据，所述电子含量数据表示所述多个函数的系数。

9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，与所述多个卫星的至少一内部时钟、所述多个卫星的位置、所述多个卫星上的所述GNSS传送器的延迟码偏差以及所述多个卫星上的所述GNSS传送器的载波相位偏差有关的大地数据以及与所述电离层状态有关的电离层数据被第一和第二估计过程同时处理，所述第一和第二估计过程具有不同处理速度且相互作用。

10.如前述权利要求至少一项所述的方法，其特征在于，对分别表示所述卫星时钟数据在所述物体被连续更新的速度、所述卫星轨道数据在所述物体被连续更新的速度以及所述电离层模型数据在所述物体被连续更新的速度的一卫星时钟刷新率、一卫星轨道数据刷新率以及一电离层模型刷新率进行选择，以使得所述卫星时钟数据刷新率大于所述卫星轨道数据刷新率、所述卫星时钟数据刷新大于所述电离层模型数据刷新率。

11.一种用于定位的设备，所述设备包括：

-用于接收信号的装置（905），所述信号通过位于所述设备视线范围内给定数量的卫星（SAT1到SATn）上的GNSS传送器（GNSSE1到GNSSEn）传送；

-用于更新服务数据的装置（910），所述服务数据由GNSS服务提供者提供，包括：表示所述卫星（SAT1到SATn）内部时钟的卫星时钟数据；

表示所述卫星（SAT1到SATn）位置的卫星轨道数据；

涉及所述GNSS传送器（GNSSE1到GNSSEn）延迟码偏差的卫星延迟码偏差数据；以及表示电离层状态的电离层模型数据；

说明书

用于通过非差数据如载波相位测量以及外部产品如电离层

数据的处理确定带有全球导航卫星系统接收器的物体的位

置的方法、设备及系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种使用卫星传输的无线电信号和由服务提供者提供的服务数据进行导航的方法和设备。

[0002] 优选地，本发明适用于但不限于基于载波相位测量的全球的、位置独立的导航领域。

背景技术

[0003] 在卫星导航领域，物体的位置可以通过由绕地卫星传输的无线电信号进行确定，其中，物体可以是静止的也可以是运动的。在运动物体的情况中，涉及物体运动的信息（例如，运动方向和速度），也可以通过该方式获得/确定。通常地，在卫星导航领域，物体被称作“漫游者”，或者也可以称作“用户”。在后续描述中，在对本发明进行描述时，物体被称为“漫游者”或“用户”，在此不用以限制本发明。

[0004] 在本领域中，已存在各种通过使用卫星传输的无线电信号来确定漫游者位置的技术。所有的这些技术都需要大量的绕地卫星的即时位置信息（其中，这些卫星可以是地球同步卫星）以及（安装在卫星上的）高精度时钟的信息。卫星传输的无线电信号包括时间戳信息，该时间戳信息可以通过将一伪随机信号叠加到卫星传输的无线电信号载波频率上来进行传输。通过接收所述无线电信号后，所谓的码观测量或伪距观测量可以根据所述时间戳信息确定。在得到卫星位置信息、无线电信号的传输时间以及漫游者端无线电信号的接收时间后，漫游者关于卫星的坐标可以通过三角测量法确定。

[0005] 除了前述的叠加在载波频率的时间戳信息，载波相位也可以用来确定漫游者的位置。根据载波信号的相位，所谓的相位观测量可以被获得以及被用于确定漫游者的位置，这将在后面描述。

[0006] 目前被广泛使用的卫星导航系统是“全球定位系统”或“GPS”。GPS卫星将信号传送到两个频带，这两个频带被称为具有载波频率1.575GHz的L1以及具有载波频率1.227GHz的L2。因此，GPS也被称为“双频”系统。未来将会建造的卫星导航系统有“伽利略”系统以及“现代化的GPS”系统，它们将在三个频带上进行卫星传送。在后续中将这些系统概述为“全球导航卫星系统”或“GNSS”。使用三个不同载波频率的信号来确定漫游者位置的现有技术有“广域实时运动学（Wide Area Real Time Kinematic）”或“WARTK”技术，如专利申请文献US2006/0164297A1所述。根据WARTK技术，漫游者需要连接到一固定参考站的网络，该参考站可接收卫星传输信号。在这里，漫游者必须与固定参考站连接，这样漫游者才可以从网络中通过基于地面的或空中的通信方式接收到与无线电信号相关的数据，而这些信号是通过网络中一个或多个参考站获得的。漫游者和参考站两者都可以从卫星传输信号中获得伪距观测量和载波相位观测量，而所述网络则可以通过基于地面或空中的通信方式将在一个或多个参考站获得的伪距观测量和载波观测量提供给漫游者。在漫游者端，观测量的卫星接收器对之间的二重差分被执行，例如，当 为一个与漫游者获得的第一卫星信号有关的观测量、 为一个与漫游者接收的第二卫星信号有关的观测量、 为一个与来自参考站获得的第一卫星的信号有关的观测量以及 为一个与来自参考站获得的第二卫星的信号有关的观测量时，一二重差分将通过式 被计算出来。在1988
年“ION GPS会议”期刊的1-6页，由U.Vollath等人撰写的“GNSS-2中用于精确相对定位的三载波模糊度解算技术分析”文章对二重差分进行了更详细的描述。通过采用这些双重差分方法，大量的观察误差和硬件误差可以被消除。然而，漫游者和参考站之间的最大距离是有限制的，这是因为漫游者接收到的信号和参考站接收到的信号的通道在通过电离层时会发生延迟从而导致漫游者接收到的信号和参考站接收到的信号会被不同程度地受到影响。因此，随着漫游者和参考站之间距离的增加，由于电离层的延迟，在漫游者和参考站获取的观测量会被去相关。实时电离层模型对该问题进行了处理，该模型由参考站网络计算而来，以通过基于地面或空中通信方式向漫游者提供。该模型由对双频载波相位和在所述网络中参考站获得的码观测量分析得到。通过该电离层模型，在漫游者和参考站获得的观测量的去相关的影响可以被确定，并被考虑到漫游者位置的确定当中。因此，前述的去相关的影响可以被减轻。

[0007] 当使用该方法时，漫游者和几百千米外的参考站之间的可能的不相关/独立可以被获得。用于执行WARTK技术的参考站网络仍然需要相对密度地被设置。另一方面，从地面接收器传输到漫游者接收器的观测量需要一高传输通道带宽，该需求较大程度上限制了可能的地面接收器的数量。因此，使用WARTK技术的导航服务的覆盖范围顶多只能限于陆地范围，考虑到该限制基于WARTK技术是无法提供全球导航服务的。

[0008] 考虑到上述情况，明显地，WARTK技术只能用于提供有参考站的区域。在没有设置参考站的区域，或在远离参考站的远程位置，漫游者位置的确定则会受到明显的阻碍，如果没有参考站则不可能实现漫游者位置确定。因此，通常地，在荒芜人烟的大区域、山区、通常无法通过的区域、大面积水域或沙漠，WARTK技术不能用于导航。因此，WARTK技术的在航空、航海或勘探的应用非常有限。另外，明显地，由于局部事件（例如，恶劣天气或电力供应等）可能导致的单个参考站的停机会妨碍离停机参考站最近区域的漫游者的导航。

[0009] 用于确定漫游者位置的可选技术方案是“精确单点定位”或“PPP”技术，如Zumberge J.F.等人在1997年地球物理研究期刊的卷103、编号B3、页面5005-5017以及数位部件标识符（doi）为10.1029/96JB03860的“用于对来自大网络GPS数据进行效率、健壮性分析的精确单点定位”论文所述。PPP可以被考虑作为一种技术，该技术可允许多频GNSS用户通过单一接收器在运动模式下以分米误差水平确定其位置，以及在静止模式下以厘米误差水平确定基位置。这种情形是基于卫星产品或服务数据可用情况下实施的，所述服务数据可以是涉及GNSS卫星通信轨道的数据以及涉及GNSS卫星内部时钟的数据（即：关于GNSS时标的卫星时钟之间的差分，后续描述中被称为卫星时钟）。为了达到PPP技术的效果，这些卫星产品需要比这些通过GPS控制段获得的产品明显地更精确。因此，在PPP技术中，通常地，涉及GNSS卫星轨道的数据被称为“精确轨道”，涉及GNSS卫星内部时钟的数据被称为“精确时钟”。

[0010] PPP技术的基本特征将结合图10进行描述。

[0011] 在步骤S1201中，用户接收GNSS卫星的精确时钟和精确轨道。这些精确时钟和精确轨道由GNSS服务提供者提供。假设在一给定计时内，n颗GNSS卫星在用户视线范围内，由精确轨道数据预测的这些卫星的位置由 表示，这些GNSS卫星的内部时钟由dti表示，其中，i=1,...,n表示具体的GNSS卫星。在这里以及后述中，术语“在用户视线范围内（in view of the user）”应这样理解：用户的由用户视线范围内的GNSS传送器发送的信号可以被传送到与用户关联的、几乎在一直线（GNSS传送器和GNSS接收器之间的直线）上的GNSS接收器而不会被立体物体（例如，建筑、山脉或地球本身）阻碍。在后述中，由该服务提供者提供的数据被称为“服务数据”1206，该数据包括但不限定于精确钟和精确轨道。

[0012] 在步骤S1202中，与用户关联的GNSS接收器接收两个不同载波频率的信号1207，该信号由在用户视线范围内的卫星上的GNSS传送器传送。如果两个不同载波频率由f1和f2表示，则用户（通过与用户关联的GNSS接收器）可接收到载波频率f1的n个信号以及载波频率f2的n个信号。

[0013] 在步骤S1203中，从这些信号中获取涉及载波频率f1信号的载波相位的n个载波相位观测量 涉及载波频率f2信号的载波相位的n个载波相位观测量 涉及由载波频率f1信号传输的时间戳信息的n个码观测量 以及涉及由载波频率f2信号传输的时间戳信息的n个码观测量

[0014] 涉及载波频率f1信号的码观测量 可由GNSS接收器的信号接收和对应的GNSS传送器的信号传送之间的时差通过公式 获得，其中，tk为信号接收时间，由GNSS传送器时钟测量得到，c为真空光速。所述时差可以通过由伪随机码构成的时间戳信息获得，所述伪随机码叠加在信号的载波上。涉及载波频率fj信号的载波相位观测量 可由接收时间时信号的载波相位和传送时间时载波信号的相位之间的差通过公式获得，其中， 为接收时间时载波信号的相位，包括任何载波相位偏差， 为传送时间时载波相位的相位，包括任何传送器载波相位偏差，λj为载波信号的波长， 为全周期的整数。由于只一部分相位被测量，该全周期整数是未知的。所有观测量都会受到下述一些仪器和/或观测误差影响。

[0015] 在步骤S1204中，通过对所述载波相位观测量 以及码观测量 进行线性组合，确定所谓的无电离层载波相位观测量 和无电离码观测量 具体地，无电离层组合 和 由下式获得：

[0016]

[0017]

[0018] 由于当穿过电离层时通过的载波频率f信号的电离层延迟与1/f2成比例，因此，可以将上述组合 和 中载波频率f1和f2信号的电离层延迟的影响消除以得到较好的精度。在实际情况下，可以实现对信号电离层延迟影响的99.9%的消除。

[0019] 如果漫游者k目前的位置使用 表示，漫游者内部时钟的时钟误差使用dtk表示，且两者可通过PPP技术精确地估计，则可以得到下述的、用于在用户视线范围内的n个GNSS卫星组的观测方程系统：

[0020]

[0021]

[0022] 这些观测方程将步骤S1204中获得的观测量与漫游者到GNSS卫星上GNSS传送器之间的实际距离进行了关联，并考虑了仪器和观测误差。其中，c为光在真空中的速度，ρ0为漫游者和各个（i-th）卫星之间的估计模型化范围， 为沿着从漫游者大致位置 到各个（i-th）卫星指向的对应单位长度向量。进一步地，M和δT分别为对流层映射和残差垂直延迟，w为未模型化用户缠绕，波长λn可以由载波频率f1和f2通过公式 计算得到。最后，ε和ε′分别表示与热杂波和多通道相关的相位和码测量误差，Bc表示无电离层载波相位模糊度。“模糊度”指的是：信号接收时间时漫游者GNSS接收器测量的GNSS信号的载波相位与信号传送时各个GNSS传送器测量的载波相位之间差值的不确定部分。例如，对于给定的频率fX的载波，模糊度 由与未知数量的全周期对应的整数部分λXNX、与各个卫星GNSS传送器仪器偏差（卫星相位偏差）对应的第一小数部分、以及与漫游者GNSS接收器仪器偏差（接收器相位偏差）对应的第二小数部分组成。在这里，卫星相位偏差表示GNSS传送器生成的信号与基于参考时间帧的参考信号之间的相位偏差，接收器相位偏差表示GNSS接收器中内部生成的参考信号与基于所述参考时间帧的参考信号之间的相位偏差。

[0023] 在步骤S1205中，通过将所谓的卡尔曼（Kalman）滤波器应用到观测方程系统，解出上述2n观测方程系统。来自漫游者视线范围内卫星上n个GNSS传送器中所有GNSS传送器的信号被漫游者GNSS接收器同步接收和处理的时刻被称为“历元”。对于每个历元，通常地，如果在漫游者视线范围内的卫星数量等于或超过n=4，上述2n观测方程系统可以被解出。通过考虑之前历元的解出方案，解出方案的精确度可以不断地提高。在应用卡尔曼滤波器时，漫游者位置 和用户时钟dtk可以被当作白噪声被处理，残差（“湿”）延迟δT以及用户缠绕w可以被当作随机漫步过程进行处理，无电离层相位模糊度Bc在除了发生周跳事件之外，可被估计为一随机变量（“常数参数”）。发生周跳事件时，Bc可被当作白噪声随机过程处理。

[0024] 上述PPP技术的主要缺点在于需要一个大的收敛时间，以获得无电离层模糊度Bc的较好估计，其中，Bc应被理解为模糊度集 的简写以及对应漫游者位置 的简写。在得到1至2分米高精度漫游者位置前，收敛时间可能持续一小时的大部分，甚至大于一小时。

[0025] PPP技术的这些问题限制了该技术作为定位技术的应用，而只能用于收敛时间不是问题的情形，例如，慢速移动物体、船舶或静态物体的定位。因此，PPP技术不能用于大多数的地面车辆的定位，例如，轿车或大多数航空器，例如飞机。另外，由于PPP技术的长收敛时间，漫游者和各个GNSS卫星之间的连续无阻挡视界是PPP技术可靠操作的基础。如果在短于或等于收敛时间的一时间跨度内失去了单个或所有卫星的踪迹，就不可能获得可靠的定位。因此，PPP技术也不能应用到高建筑区域的导航，例如，城市或在漫游者和各个GNSS卫星之间不存在连续无阻挡视界的其它区域。

发明内容

[0026] 本发明的一目的在于改进现有技术中的导航技术，本发明进一步的目的在于克服现有GNSS导航技术的限制，主要是关于收敛时间的限制。

[0027] 为了解决上述问题，本发明根据权利要求1提出了一方法，根据权利要求14提出一设备，本发明的优选实施例为从属权利要求的保护主题。

[0028] 根据本发明的一方面，提供了一种用于对带有全球导航卫星系统（GNSS）接收器的物体进行定位方法，所述方法包括步骤：通过所述GNSS接收器接收信号，所述信号由设置在卫星上的GNSS传送器传送，所述卫星位于所述物体的视线范围内；更新所述物体中服务数据，所述服务数据包括表示所述卫星内部钟的卫星时钟数据、表示卫星位置的卫星轨道数据、涉及所述GNSS传送器延迟码偏差的卫星延迟码偏差数据，以及表示电离层状态的电离层模型数据；基于所述电离层模型数据，确定表示修正的电离层延迟数据，所述修正涉及所述信号的延迟，所述信号的延迟是由所述信号的一通道穿过来自所述GNSS传送器的所述信号传送和所述GNSS接收器的所述信号接收之间的电离层时产生的；以及基于所述信号、所述卫星时钟数据、所述卫星轨道数据、所述卫星延迟码偏差数据以及确定的电离层延迟数据，确定所述物体的位置。

[0029] 通过提供创造性的服务数据，具体地，如卫星时钟数据、卫星轨道数据以及卫星延迟码偏差数据，上述发明方法可以独立于参考GNSS接收器提供的参考数据被执行，其中，参考GNSS接收器用于从用户视线范围内GNSS卫星上的GNSS传送器接收信号。在本领域的状态中，该参考数据可以被用于将用户接收到的信号与参考数据进行对比，从而确定和消除由于硬件偏差、钟误差以及GNSS传送器位置误差导致的观测误差。换句话说，根据本发明，不会发生信号（或由信号中获取的观测量）的双重差分。因此，本发明的主要优点在于利用本发明方法的用户并不完全依赖接近参考GNSS接收器。因此，用户可以确定他或她在地球上的位置，而不存在限制。再者，通过向具有本发明服务数据的用户提供一电离层模型，用户可以独立地确定与由用户接收到的信号的电离层延迟有关的修正。于是，用户可以为信号的电离层延迟进行修正，凭借这个用户定位的不确定性的主源可以被消除，直到用户位置被精确定位的收敛时间可以显著地减少。总之，本发明方法使得用户可以以一种快速、精确的方式，独立于任何外部设施确定他或她在地球上任何点的位置。这样，通过提供本发明方法，前述的现有技术中的问题和缺点在本发明中将不复存在。

[0030] 本发明中使用的术语“延迟码偏差”也就是“差分码偏差”。因此，在本发明上下文中使用的“延迟码偏差数据”指的是“差分码偏差数据”。对于每个载波频率，对应的卫星延迟码偏差可以被理解为涉及随信号传送的时间戳信息和参考时间帧之间的延迟。

[0031] 优选地，在本发明方法中，物体定位步骤中涉及的所有信号在非差模式中被处理。

[0032] 根据本发明另一方面，优选地，所述方法进一步包括下述步骤：从所述信号中获取码观测数据，所述码观测数据为涉及随所述信号一起传送的数据，所述码观测数据包括码观测量，所述码观测量涉及随所述信号一起传送的数据；以及从所述信号中获取载波相位观测数据，所述载波相位观测数据涉及所述信号的载波相位，所述载波相位观测数据包括载波相位观测量，所述载波观测量涉及所述信号的载波相位；所述对所述物体进行定位的步骤是基于所述卫星时钟数据、所述卫星轨道数据、所述卫星延迟码偏差数据、所述电离层延迟数据、从所述信号中获取的码观测数据以及从所述信号中获取的载波相位观测数据。优选地，对所述物体进行定位的步骤中涉及的所有码观测量以及所有载波相位观测量在非差模式中被处理。对应地，在从所述信号中获取码观测数据的步骤中，优选地，所述码观测数据可直接单独地从所述信号中获取。在从所述信号中获取载波相位观测数据的步骤中，优选地，所述载波相位观测数据可直接单独地从所述信号中获取。

[0033] 优选地，在对所述物体进行定位的步骤中，与观测量的无电离层组合不同的至少一个线性组合以及一观测量无电离层组合被处理。换句话说，优选地，至少一个观测量非无电离层线性组合以及一观测量无电离层线性组合被处理。优选地，如果两个不同载波频率的信号被接收到，则在对物体进行定位的步骤中，不同于观测量一无电离层组合的两个观测量线性组合和观测量无电离层组合被处理。优选地，如果三个不同载波频率的信号被接收到，则在物体的定位步骤中，观测量的三个线性组合和观测量无电离层组合被处理，该三个观测量线性组合是三个不同于观测量无电离层组合的组合。

[0034] 优选地，本发明方法可以进一步包括至少一个以下的步骤：为码观测量确定电离层延迟；为载波相位观测量确定电离层延迟；为码观测量的几何形状无关组合确定电离层延迟；以及为载波相位观测量的几何形状无关组合确定电离层延迟。

[0035] 优选地，所述服务数据进一步包括涉及GNSS传送器载波相位偏差的卫星相位偏差数据，所述对物体进行定位的步骤进一步包括确定载波相位模糊度数据的步骤，所述载频相位模糊度数据基于载波相位观测数据和卫星相位偏差数据为至少一信号指示全周期的数目，所述全周期包括在传送时间信号载波相位和接收时间信号载波相位之间的相位差中。

[0036] 向用户提供相位偏差数据使得用户可以确定模糊度各自的整数部分，从而高精确度地确定所述载波相位中的模糊度。由于模糊度反映了一主要误差源，该误差源在定位用户时会影响精确定位收敛时间，因此，精确地确定模糊度可以显著地减少定位用户时精确定位的收敛时间。

[0037] 根据本发明的又一方面，优选地，在对物体进行定位的步骤中，执行至少一递归估计过程。在这里，递归估计过程可以是一滤波器。优选地，所述递归估计过程为卡尔曼滤波器。优选地，在至少一递归估计过程的每个步骤中，状态数据可以在所述信号、所述卫星时钟数据、卫星轨道数据、电离层延迟数据以及在前一步骤中估计的状态数据估计的基础上被估计，所述状态数据至少包括物体位置和载波相位模糊度数据中的一种。所述状态数据也可以至少包括对流层延迟和用户缠绕中的一种数据。优选地，所述至少一递归估计过程用于对明显会被所述信号延迟影响的载波相位观测量的组合以及由明显会被所述信号延迟影响的码观测量、明显会被所述信号延迟影响的载波相位观测量和明显会被所述信号延迟影响的码观测量组成的组合的至少一个组合进行处理。

[0038] 使用递归滤波器使得对用户的持续定位精度不断增加。

[0039] 进一步优选地，电离层模型数据可以用于表示电离层的位置决定的和全球范围的状态。可选地，电离层模型也可以表示地球上一个或多个给定区域中电离层的位置决定的状态。而且，根据一个或多个区域、或用户（接近的）位置，电离层模型数据可以表示不同精确度水平。优选地，电离层数据包括电离层模型可靠性数据，该数据涉及电离层模型数据的位置独立可靠性，所述对物体进行定位的步骤进一步根据所述电离层模型可靠性数据进行执行。

[0040] 所述电离层模型的精确度（可靠性）可以由用户的位置决定。在这种情况下，如果用户设置有在目前近似用户位置处的表示电离层精确度的指示，则该指示信息可以被考虑进对用户进行定位的步骤中。具体地，在滤波过程中，涉及由电离层模型确定的信号的电离层延迟修正可以被给予一权重，这样，如果在目前近似用户位置处电离层模型的精确度高，则可以给该修正以较高权重，如果在目前近似用户位置处电离层模型的精确度低，则可以给该修正以较低权重。

[0041] 根据本发明的进一步的一方面，优选地，如果至少两个不同频率的信号在物体处被接收到，则对物体进行定位的步骤可以进一步包括步骤：从所述载波相位观测数据中为每个卫星获取一相位宽巷组合以及从码观测数据中为每个卫星获取一对应的码窄巷组合；为每个卫星获取所述相位宽巷组合的一Melbourne-Wübbena组合以及对应的码窄巷组合；
在所述Melbourne-Wübbena组合和所述卫星延迟码偏差基础上，通过第一递归估计过程为每个卫星估计一宽巷组合模糊度；从所述载波相位观测数据中每个卫星获取相位的一几何图形无关组合；基于所述几何图形无关组合以及电离层延迟数据，通过第二递归估计过程为每个卫星估计一几何图形无关的模糊度；基于所述对应宽巷模糊度的估计和所述对应几何图形无关的模糊度的估计，为每个卫星估计无电离层模糊度；从载波相位观测数据为每个卫星获取一相位无电离层组合，从所述码观测数据为每个卫星获取一码无电离层组合；
以及基于所所述相位的无电离层组合、码无电离层组合以及通过第三递归估计过程得到的电离层模糊度估计，对物体进行定位。

[0042] 根据本发明的另一方面，如果至少三个不同频率的信号在物体端被收到，对物体进行定位的步骤进一步包括步骤：为每个卫星从所述载波相位观测数据获取一相位超宽巷组合以及从所述码观测数据获取一对应的码窄巷组合；从所述相位超宽巷组合以及所述对应的码窄巷组合为每个卫星获取一Melbourne-Wübbena组合；基于所述Melbourne-Wübbena组合以及卫星延迟码偏差数据，通过第一递归估计过程为每个卫星估计一超宽巷模糊度；从所述载波相位观测数据为每个卫星获取一相位宽巷组合；基于所述相位宽巷组合、超宽巷组合、所述超宽巷模糊度以及所述无电离层延迟数据，通过第二递归估计过程为每个卫星估计一宽巷模糊度；从所述载波相位观测数据为每个卫星获取一相位几何图形无关组合（例如，LI=L1-L2，也被称为电离层组合），该相位几何图形无关组合与所述三个不同频率的两个频率对应，该两个频率具有最大相互频率差；基于所述相位几何图形无关组合以及电离层延迟数据，通过第三递归估计过程为每个卫星估计一几何图形无关模糊度；基于所述对应的宽巷模糊度估计以及所述对应的几何图形无关模糊度，为每个卫星估计一无电离层模糊度；从所述载波相位观测数据为每个卫星获取一相位无电离层组合，所述相位无电离层组合对应于所述三个不同频率的两个频率，该两个频率具有最大相互频率差，以及从所述码观测数据为每个卫星获取一码无电离层组合，所述码无电离层组合对应于所述三个不同频率的两个频率，该两个频率具有最大相互频率差；以及基于所述相位无电离层组合、码无电离层组合以及所述电离层模糊度估计，通过第四递归估计过程对所述物体进行定位。

[0043] 优选地，至少一固定的地面站作为中央处理站，多个固定的地面站作为网络站，其中每个地面站具有一GNSS接收器，所述至少一中央处理站以及所述多个网络站组成一网络，所述网络获取所述服务数据，并传送给所述物体，获取电离层模型数据的步骤包括：在所述网络站接收由GNSS传送器传送的信号，所述GNSS传送器设置在至少一网络站视线范围内的多个卫星上；确定网络电离层延迟数据，该数据用于指示涉及所述网络站接收信号的延迟修正以及由于网络站接收的信号穿过电离层导致的网络站接收的信号延迟修正；以及从所述网络电离层延迟数据确定电离层模型数据。优选地，在网络站接收的信号为至少两个不同频率的信号。

[0044] 进一步地，所述卫星载波相位偏差数据可以基于在网络站接收的、并继续传送给所述物体的信号获取。

[0045] 根据本发明，确定所述电离层模型数据可以进一步包括步骤：将电离层自由电子的数量密度扩展为多个函数；估计电子含量数据，所述电子含量数据指示了在所述网络电离层延迟数据基础上所述多个函数的系数。优选地，这些函数为体元基函数，这样，通过对电离层施加一网格，所述电离层被再分为多个体积单元（“体元”），所述体元基函数的系数对应于每个体元中自由电子的数量。可选地，所述函数例如也可以是经验正交函数、球函数或卡普曼函数。

[0046] 提供一电离层模型使得用户可以确定与用户关联的GNSS接收器处接收的、由在用户视线范围内GNSS卫星上GNSS传送器传送的GNSS信号的电离层延迟。基于用户的近似位置、由卫星轨道数据获得的GNSS卫星位置、以及沿着GNSS接收器和GNSS发送器之间视线的自由电子的密度或总含量，用户可以确定GNSS信号的电离层延迟，而不需要进一步的外部信息，其中，所述自由电子的密度或总含量可从电离层模型中获取。

[0047] 优选地，涉及所述多个卫星的内部时钟、所述多个卫星的位置、所述多个卫星上GNSS传送器的延迟码偏差和所述多个卫星上GNSS传送器载波相位偏差之一的大地数据以及涉及电离层状态的电离层数据通过第一和第二估计过程被同步处理，所述第一和第二估计过程具有不同的处理速度，并会相互作用。

[0048] 通过该设置，在CPF处进行的在用户侧需要频繁更新（例如每个历元更新一次）的数据（例如，卫星时钟数据）的确定和不需要高刷新率进行更新的数据（例如，电离层模型）的确定可以分开执行。因此，作为示例地，精确卫星时钟数据可以通过第一、快速滤波过程获取，而例如电离层模型则可以通过第二、慢滤波过程获取。通过将第二滤波过程的输出提供给第一滤波过程，可以得到确定的数据的最佳精确度。同样，本发明服务数据的快速改变的组成部分和慢速改变的组成部分可以在一致的框架内通过单一统一的过程进行确定。这样，既可以为服务数据的所有组成部分获得高精确度，也可以为服务数据单个组成部分（例如，精确卫星时钟）获得高刷新率，且服务数据的所有组成部分可以在一致的框架内确定。因此，前述本发明设置可向用户提供质量优化的服务数据，进而可提高确定用户位置时收敛时间和/或位置精确度性能。同时，也可以显著地降低用于确定本发明服务数据的必需计算能力的需求。

[0049] 根据本发明的另一方面，可以对分别表示所述卫星时钟数据在所述物体被连续更新的速度、所述卫星轨道数据在所述物体被连续更新的速度以及所述电离层模型数据在所述物体被连续更新的速度的一卫星时钟刷新率、一卫星轨道数据刷新率以及一电离层模型刷新率进行选择，以使得所述卫星时钟数据刷新率大于所述卫星轨道数据刷新率、所述卫星时钟数据刷新大于所述电离层模型数据刷新率。

[0050] 由于例如用户侧保持的卫星时钟精确度降低快速，因此，卫星时钟数据需要被频繁地传送给用户，也就是说，以一高刷新率，典型地每个历元传送一次。相对于卫星时钟，卫星轨道和服务数据的其它组成部分则不会降低得那么快，因此，可以以一低刷新率传送给用户。例如，电离层模型可以每十分钟一次或甚至更低的刷新率进行更新。通过单个合适的刷新率传送服务数据的单个组成部分，传送服务数据所需带宽可以明显地降低。典型地，在本发明中，传送服务数据的所需带宽为250bytes每秒每星群。

[0051] 进一步地，根据本发明，提供了一设备，所述设备包括：用于接收信号的装置，所述信号通过位于所述设备视线范围内给定数量的卫星上的GNSS传送器传送；用于更新服务数据的装置，所述服务数据包括表示所述卫星内部时钟的卫星时钟数据、表示所述卫星位置的卫星轨道数据、涉及所述GNSS传送器延迟码偏差的卫星延迟码偏差数据，以及表示电离层状态的电离层模型数据；用于基于所述电离层模型数据，确定表示涉及所述信号延迟的修正的电离层延迟数据的装置，所述信号延迟由穿过所述GNSS传送器信号传送和所述用于接收信号的装置的信号接收之间的电离层的所述信号通道产生；以及用于基于所述信号、所述卫星时钟数据、卫星轨道数据、卫星延迟码偏差数据以及所述电离层延迟数据，确定所述设备的位置的装置。

[0052] 优选地，所述设备进一步包括：用于从所述信号获取码观测数据的装置，所述码观测数据涉及所述信号一起传送的数据，包括与所述信号一起传送的数据有关的码观测量；以及用于从所述信号获取载波相位观测数据的装置，所述载波相位观测数据涉及所述信号的载波相位，包括涉及所述信号载波相位的载波相位观测量；所述用于确定物体位置的装置进一步用于基于所述卫星时钟数据、卫星轨道数据、卫星延迟码偏差数据、所述电离层延迟数据、从所述信号中获取的至少一所述码观测数据以及从所述信号中获取的所述载波相位观测数据确定所述物体的位置。

[0053] 优选地，所述确定物体位置的步骤中所有码观测量和所有载波相位观测量为非差观测量。对应地，优选地，所述用于从所述信号获取码观测数据的装置进一步用于明确地从所述信号中单独地获取观测数据，优选地，所述用于从所述信号获取载波相位观测数据的装置进一步用于明确地从所述信号中单独地获取所述载波相位观测数据。

[0054] 本发明设备进一步可包括下述的至少一装置：用于为码观测量确定电离层延迟的装置；用于为载波相位观测量确定电离层延迟的装置；用于为码观测量几何图形无关的组合确定电离层延迟的装置；以及用于为载波相位观测量几何图形无关的组合确定电离层延迟的装置。

[0055] 优选地，所述用于更新服务数据的装置进一步适用于更新服务数据，所述服务数据进一步包括涉及所述GNSS传送器载波相位的卫星相位偏差数据；所述用于确定所述物体位置的装置进一步适用于：在所述载波相位观测数据和所述卫星相位偏差数据的基础上，确定载波相位模糊度数据，所述载波相位模糊度数据用于为至少一个信号表示包括在传送时刻所述信号的载波相位和接收时刻所述信号的载波相位之间相位差中的全周期数量。

[0056] 根据本发明的另一方面，所述用于确定物体位置的装置进一步适用于执行至少一递归估计过程，在这里，所述递归估计过程可以为滤波器，优选地，所述递归估计过程为卡尔曼滤波器。

[0057] 所述确定物体位置的装置进一步适用于在所述至少一递归估计过程的每一步中，基于所述信号、所述卫星时钟数据、所述卫星轨道数据、所述电离层延迟数据以及上一递归估计过程处理步骤中估计的状态数据估计，估计状态数据，所述状态数据包括所述物体位置和载波相位模糊度数据中的至少一种数据。所述状态数据也可以包括对流层延迟和用户缠绕数据中的至少一种数据。优选地，所述至少一递归估计过程可对明显会被所述信号延迟影响的载波相位观测量的组合以及由明显会被所述信号延迟影响的码观测量、明显会被所述信号延迟影响的载波相位观测量和明显会被所述信号延迟影响的码观测量组成的组合的至少一个组合进行处理。

[0058] 根据本发明的又一方面，提供了包括上述设备的一种系统和由至少一中央处理站和多个网络站组成的一种网络，其中，所述中央处理站为一固定的地面站，每个网络站为固定的地面站，且包括一GNSS接收器。其中，所述网络可用于获取服务数据，并将服务数据提供给所述设备。优选地，所述中央处理站包括用于获取所述服务数据的装置。进一步优选地，所述中央处理站包括用于将所述服务数据传送给所述设备的装置。

[0059] 优选地，所述网络站包括：接收由GNSS传送器传送的信号的装置，所述GNSS传送器设置在至少一网络站视线范围内的多个卫星上。所述中央处理站包括：用于确定网络电离层延迟数据的装置，该网络电离层延迟数据用于指示涉及所述网络站接收信号的延迟修正以及由于网络站接收的信号穿过电离层导致的网络站接收的信号延迟修正；以及用于从所述网络电离层延迟数据确定电离层模型数据的装置。在这里，优选地，在网络站接收的信号为至少两个不同频率的信号。

[0060] 根据本发明，所述中央处理站可进一步包括：用于将所述电离层中的自由电子的数量密度扩展为多个函数的装置；以及用于在所述网络电离层延迟数据的基础上，估计电子含量数据的装置，所述电子含量数据表示所述多个函数的系数。优选地，这些函数为体元基函数，这样，通过对电离层施加一网格，所述电离层被再分为多个体积元（“体元”），所述体元基函数的系数对应于每个体元中自由电子的数量。可选地，所述函数例如也可以是经验正交函数、球函数或卡普曼函数。

[0061] 优选地，所述中央处理站可包括：第一处理装置，用于处理涉及所述多个卫星的内部时钟、所述多个卫星的位置、所述多个卫星上GNSS传送器的延迟码偏差和所述多个卫星上GNSS传送器载波相位偏差中至少之一的大地数据，以及第二处理装置，用于处理涉及电离层状态的电离层数据，其中，第一处理装置被配置用于执行第一估计过程，第二处理装置被配置用于执行第二估计过程，所述第一和第二估计过程具有不同的处理速度，并会相互作用。

[0062] 可以对所述用于将服务数据传送到所述设备的装置进行配置，这样，可以对分别表示所述卫星时钟数据在所述物体被连续更新的速度、所述卫星轨道数据在所述物体被连续更新的速度以及所述电离层模型数据在所述物体被连续更新的速度的一卫星时钟刷新率、一卫星轨道数据刷新率以及一电离层模型刷新率进行选择，以使得所述卫星时钟数据刷新率大于所述卫星轨道数据刷新率、所述卫星时钟数据刷新大于所述电离层模型数据刷新率。

附图说明

[0063] 下面将结合附图对本发明进行详细描述，其中：

[0064] 图1示例性地示出了用于实施本发明方法的一导航系统，在该导航系统中包括有一漫游者以及位于漫游者视线范围内的多个卫星；

[0065] 图2示例性地示出了用于定位漫游者的本发明方法的概要；

[0066] 图3示出了一流程图，该流程图示出了本发明的一实施例；

[0067] 图4示出了一流程图，该流程图示出了本发明的另一实施例；

[0068] 图5示出了一流程图，该流程图示出了本发明的另一实施例；

[0069] 图6示出了一流程图，该流程图示出了本发明的另一实施例；

[0070] 图7示出了一世界地图，该地图指示了根据本发明地面站网络中地面站的示例性位置；

[0071] 图8示出了根据本发明一中央处理站的概要图；

[0072] 图9示例性地示出了使用本发明方法对漫游者进行定位的装置；

[0073] 图10示出了一流程示意图，示出了现有技术中的定位方法。

具体实施方式

[0074] 在后续中通过示例，但这些示例不对本发明构成任何限制，将对本发明优选实施例进行重点描述。后续给出的技术术语定义只用于示例性描述，而不用于限制本发明。

[0075] 图1示出了一漫游者SUR以及多个卫星SAT1到SATn，该漫游者具有一GNSS接收器SURGNSS。每个卫星设置有一GNSS传送器GNSSE1到GNSSEn。GNSS传送器可用于传送包括预设载波频率的载波以及由伪随机码组成的时间戳信息的信号，该时间戳信号叠加在所述载波上。每个GNSS传送器GNSSE1到GNSSEn可以用于传送不同载波频率的信号。例如，在其它系统中，本发明可应用于全球定位系统（GPS）、伽利略（Galileo）系统或现代化（modernized）GPS。在这里，GPS传送器传送两个不同载波频率的信号，而现代化GPS以及伽利略传送器传送三个或以上不同载波频率的信号。随后，由GNSS传送器GNSSE1到GNSSEn传送的信号会被漫游者SUR上的GNSS接收器SURGNSS接收到。在前述中，应理解由GNSS传送器GNSSE1到GNSSEn传送的信号是被持续地传送。从漫游者SUR视线范围内的卫星SAT1to SATn上所有GNSS传送器传送的信号被漫游者SUR的GNSS接收器同时接收并被处理的时刻被称为“历元”，历元之间的时间间隔可以被任意地选择，例如，参考标准时间的一秒钟。然而，可选地，在本发明中，历元之间的时间间隔是明确的。除了接收由GNSS发送器GNSSE1到GNSSEn发送的信号外，漫游者还接收服务数据，该服务数据（例如）可以是由一中央处理站或“CPF”传送过来的，该中央处理站可由一固定地面站网络组成（图中未示出）。

[0076] 图2示出了根据本发明对用户进行定位的概要。用户201被提供观测量206，该观测量206来自通过一GNSS接收器的GNSS信号，相同地，用户201可以自己提供GNSS信号，如通过GNSS接收器接收一样。然后，对提供的观测量206进行周跳检测，为一个或多个卫星检测追踪锁的丢失，直至一个周跳被检测到，基于提供的观测量以及通过服务提供者提供给用户的服务数据207，预先拟合残差203被确定。对于本领域技术人员来说可以想到的是，用户关联有一装置，以用于执行上述程序。具体地，应理解，该装置可包括用于接收GNSS信号的装置（例如，GNSS接收器）、用于从接收到的GNSS信号中获取观测量的装置、用户接收服务数据的装置、用于执行周跳检测的装置以及用于获取预先拟合残差的装置。

[0077] 服务数据207包括精确卫星时钟（卫星时钟数据表示卫星的内部时钟）、精确卫星轨道（卫星轨道数据表示卫星的位置）、卫星上GNSS传送器的延迟码偏差（卫星延迟码偏差数据表示GNSS传送器的延迟码偏差）以及电离层模型（电离层模型数据表示电离层的状态）。由于模糊度确定是在确定精确时钟的过程中执行的（见下文），因此，相对于传统PPP方法中使用的时钟（当转换为位置精度时，大约为8cm），根据本发明的所述精确时钟具有更好的精确度（当转换为位置精度时，大约为6cm）。相对于传统PPP方法中使用的轨道，本发明的精确轨道具有一类似精确度（当转换为位置精度时，大约为5cm）。所述卫星延迟码偏差涉及GNSS卫星上GNSS传送器的硬件偏差。对于每个载波频率，对应的卫星通信延迟码偏差涉及随信号传送的时间戳信息和参考时间帧之间的延迟。

[0078] 在这里以及后文中，应记住术语“服务数据”指的是用户收到的、不同于从GNSS卫星上GNSS传送器传送的GNSS信号的任何数据。进一步地，应指出，在这里及后续中，所述服务数据不包括观测量和/或在其它GNSS接收器获取的信号。因此，本发明方法的应用独立于是否与参考GNSS接收器接近。进一步地，相对于参考观测量和/或信号与服务数据一起传送的情形，显著地减少了对传送服务器的带宽需求。

[0079] 除了上述因素外，对于涉及相对于参考时间帧的载波相位偏差的每个给定载波频率的信号，服务数据207也可以包括卫星小数部分模糊度（涉及GNSS传送器载波相位偏差的卫星相位偏差数据）。

[0080] 由服务数据207构成的电离层模型表示电离层中自由电子的含量。电离层中自由电子主要在通过太阳的辐射生成的。由于太阳的辐射会随着时间变化，且在电离层的不同点不同，因此，电离层中自由电子的密度依赖于时间和位置。另外，电离层不会随着地球转动，这样会使得如果相对于地球固定的坐标系统被考虑，电离层状态的时间依赖性会进一步提高。电离层模型提供了信息，对于电离层中的给定位置或电离层中预设大小的体元，该信息足够用于确定自由电子的密度。例如，电离层可以被再划分为围绕地球的几个层上设置的多个体积单元或“体元”，电离层模型可以包括每个体元的自由电子总数量。进一步地，电离层中的自由电子的密度函数可以被扩展为多个函数，例如，经验正交函数、球函数或卡普曼函数，所述电离层模型可以包括这些函数的系数。应记住，列出的这些函数仅为示例性作用，对于本领域技术人员来说也可以是其它可用于再分所述电离层的函数。在通过电离层模型向用户提供的信息的基础上，可以确定沿着GNSS接收器视线范围内GNSS接收器和GNSS卫星上GNSS传送器之间视线的自由电子的整体含量或与所述视线一致的一圆柱体中2
自由电子的含量，其中，所述圆柱体具有例如一平方米（m）的横截面。通常地，在该圆柱体
16
中10 的自由电子含量被称为一总电子含量单位（TECU）。

[0081] 预先拟合残差203可由观测量206获取，服务数据207可用于执行滤波估计204，从而可对用户进行定位208。涉及预先拟合残差203以及滤波估计204将在后续进行详细描述。为了增加用户定位208的精确度以及减少执行滤波估计204所需的收敛时间，由服务数据207组成的卫星小数部分模糊度可用于限制零差模糊度205，所述零差模糊度涉及载波相位观测量或包括载波相位观测量的观测量线性组合。因此，与用户关联的设备进一步包括用于获取预先拟合残差的装置以及用于执行滤波估计的装置。在这里，用于获取预先拟合残差的装置以及用于执行滤波估计的装置可以是独立的装置，或者是用户定位装置的一部分。

[0082] 下面将参考图3对本发明的一实施例进行描述。在该实施例中，通过用户接收并处理两个不同载波频率的GNSS信号，以确定用户的位置。

[0083] 在这里，应注意，任意数量的不同载波频率的信号可以通过用户视线范围内GNSS卫星上的GNSS传送器进行传送，但是用户侧的GNSS接收器可以被限定为只接收两个不同载波频率的信号。也可以是，用户侧的GNSS接收器可以接收任意数量的不同载波频率，但是只有两个不同载波频率的信号会在用户侧被处理。

[0084] 在步骤S301中，服务数据310被接收，其中，优选地，所述服务数据310由CPF传送。优选地，CPF与一服务提供者相关联。所述服务数据310包括精确卫星时钟（表示GNSS卫星内部时钟的卫星时钟数据）、精确卫星轨道（表示GNSS卫星位置的卫星轨道数据）、卫星延迟偏差（涉及GNSS传送器延迟码偏差的卫星延迟码偏差数据）以及电离层模型（表示电离层状态的电离层模型数据）。所述服务数据310可以进一步包括卫星小数部分模糊度（涉及GNSS传送器载波相位偏差的卫星相位偏差数据）。由于不同时间范围内服务数据310由不同数据组成，因此这些不同数据传送和接收的刷新率不同。例如，保持在用户测的卫星时钟精确度在缺少新的输入时很快会降低，而通常地，电离层的状态要经过几小时的时间跨度才会发生变化，或至少几十分钟。因此，卫星时钟数据可以以最高的刷新率进行传送，优选地，以历元频率进行传送，卫星轨道数据则可以以一降低的刷新率进行传送，优选地，以几分钟进行，卫星延迟码偏差和卫星小数部分模糊度可以以进一步降低的刷新率进行传送，优选地，以数分钟进行传送，而电离层模型数据则可以以与几分钟类似的刷新率进行传送。

[0085] 在步骤S302中，与用户关联的GNSS接收器接收由用户视线范围内多个GNSS卫星上GNSS传送器传送的两个不同载波频率信号。在后续中，两个不同载波频率将使用f1和f2表示。当n用于表示用户视线范围内GNSS卫星的数目时，在该步骤中将接收到2n个信号。

[0086] 在步骤S303中，从步骤S302中接收的卫星信号中获取观测量。对于每个载波频率f的信号，可以获取一载波相位观测量L以及一码观测量P。因此，对于用f1和f2表示的两个载波频率，在该步骤中可以得到n个载波相位观测量 n个载波相位观测量n个码观测量 以及n个码观测量 下标用于指示载波频率f1或f2的对应信号，上标i=1,...,n用于表示对应的GNSS传送器（或对等地，对应的GNSS卫星）。

[0087] 当无线电信号例如一GNSS信号穿过电离层传送时，该信号会产生一延迟，即所谓的电离层延迟。在GNSS信号被延迟的情形下，接收GNSS信号的GNSS接收器测量的载波相位会发生改变，不同于GNSS信号没有发生延迟的情形。因此，从延迟的GNSS信号获取的载波相位观测量也会被GNSS信号的电离层延迟所影响，载波相位观测量自身会经历一电离层延迟。同样，从涉及随GNSS信号传送的时间戳信息的GNSS信号获取的码观测量也会被GNSS信号的电离层所影响，因此，码观测量自身也会经历一电离层延迟。

[0088] 在步骤S304中，确定信号的电离层延迟和/或观测量。基于电离层模型，可以确定沿着GNSS接收器视线范围内GNSS接收器和GNSS卫星上GNSS传送器之间视线的自由电子的整体含量或与所述视线一致的一圆柱体中自由电子的含量，其中，所述圆柱体具有例如一平方米（m2）的横截面。载波频率f的GNSS信号的电离层延迟决定于沿着GNSS接收器和GNSS传送器之间视线的总自由电子含量，与所述频率f成反正。例如，对于载波频率f=1.575GHz（GPS的L1波段）的GNSS信号，0.26TECU的总电子含量会产生4cm信号延迟或对应的133皮秒延迟。因此，GNSS信号的电离层延迟可以根据例如沿着GNSS接收器和GNSS传送器之间视线的总自由电子含量或与所述视线一致的一圆柱体中自由电子的含量进行确定，其中，所述圆柱体具有例如一平方米（m2）的横截面。根据GNSS信号的延迟，载波相位观测量的电离层延迟以及由GNSS信号获取的码观测量可以以一简洁的方式被获取，这样，载波相位观测量和码观测量的线性组合的电离层延迟进而也可以被获取。

[0089] 电离层模型可以被提供可靠性数据，该可靠性数据为每个地球上的位置指示了该位置的电离层模型的可靠性。如后文所述，电离层模型可通过固定地面站网络得到，其中，每个固定地面站具有一GNSS接收器以及与一中央处理站关联。在固定地面站网络密集的区域，可以高精确度地（高可靠性）确定电离层模型，而在固定地面站网络区域不是很密集的区域，则可以较低精确度地（低可靠性）确定电离层模型。在电离层模型被提供可靠性数据的情形下，可以从由电离层模型确定的电离层延迟获得所述电离层延迟的精确度（可靠性）。在接下来的步骤中，当执行滤波估计时，由电离层模型确定的电离层延迟的精确度可以被考虑进去。

[0090] 基于步骤S302中接收到的信号、步骤S301中接收到的卫星时钟、卫星轨道、卫星延迟码偏差以及在步骤S304中确定的电离层延迟对用户位置的定位将结合步骤S305到S309进行描述。

[0091] 在步骤S305中，从所述观测站量获取观测量的第一线性组合。对于每个GNSS传送器，获取每个在步骤S303获取的观测量的第一线性组合。进而，可获得总数为n的第一线性组合。接下来，每当为每个GNSS传送器获取一观测量线性组合时，可以简单地称为一观测量线性组合。为了简洁清晰，依据“线性组合”或“组合”，n个不同线性组合的集合是可以被理解的。相同的术语在后文中也将被用于观测量、观测量的线性组合、模糊度或类似术语名称，这样，如果不是另外表示，那么每个这些表达各自指的是n个（其中一个对应一个GNSS卫星）观测量的集合、观测量的线性组合、模糊度或类似术语。

[0092] 根据本发明，在步骤S305中获取的观测量的第一线性组合不同于无电离层组合。因此，观测量的第一线性组合会明显地受到电离层延迟的影响。

[0093] 优选地，第一线性组合具有一波长，该波长大于载波频率f1和f2的GNSS信号波长λ1=c/f1和λ2=c/f2。进一地优选地，第一线性组合的波长是为涉及载波频率f1和f2的观测量组合可获取的最大波长。如果一具有大波长的第一线性组合被形成，则该第一线性组合的电离层延迟不需要被考虑到该步骤和后续的步骤中。然而，对由于该步骤和后续步骤中第一线性组合的电离层延迟导致的修正进行考虑则属于本发明的范围。

[0094] 虽然观测量的多个不同线性组合可以在步骤S305中被形成，然而，根据本发明，优选地，观测量的第一线性组合为宽巷载波相位观测量 和宽巷码观测量 （有时也被称为窄巷码观测量）的Melbourne-Wübbena组合 关于Melbourne-Wübbena组合更详细的描述可以参考W.G.Melbourne写的、1985出版在美国“关于使用全球定位系统进行精确定位的第一国际讨论会（Proceedings of first international symposium on precise positioning with the global positioning system）”页面为373-386的文章“对基于GPS的测地系统进行测矩修正的实例（The case for ranging GPS-based geodetic systems）”以及G.Wübbena写的、出处同上的、1985出版的期刊，页面为403-412的文章“通过TI-4100码和载波测量使用GPS用于大地定位的软件开发（Software developments for geodetic positioning with GPS using TI-4100code and carrier measurements）”。宽巷载波相位观测量 和宽巷码观测量 可由步骤S303中获取的观测量通过下式进行获取：

[0095]

[0096]

[0097] 在步骤S306中，估计第一模糊度，所述第一模糊度涉及观测量的所述第一线性组合。由所述第一线性组合可以得到具有n个观测方程的系统。通过输入由延迟码偏差数据获取的延迟码偏差，以及将对所述具有n个观测方程的系统应用第一递归估计，所述系统可以被解出，观测量的第一线性组合的模糊度可以被估计。根据本发明，所述第一模糊度不同于无电离层模糊度，其中，所述第一模糊度是观测量的第一线性组合的模糊度。优选地，所述递归估计过程为一滤波器，更优选地，所述滤波器为卡尔曼滤波器。在这里，一递归估计过程为一过程，在该过程中，在每个处理数据的步骤中，例如，包括用户定位和/或基于信号、卫星时钟数据、卫星轨道数据、电离层延迟数据和在其上一步骤中估计的数据估计，对载波相位模糊度进行估计。

[0098] 在步骤S306中，在观测量的第一组合为Melbourne-Wübbena组合 的情形下，Melbourne-Wübbena组合、卫星延迟码偏差Di、接收器延迟码偏差Dk以及宽巷模糊度保持一特定关系，并且可得到下述n个观测方程系统：

[0099]

[0100] 在这里，波长λw和λn为λw=c/(f1-f2)和λn=c/(f1+f2)。，卫星延迟码偏差Di（包含在步骤S301接收的服务数据中）与几何图形无关的组合相关。通过将一递归估计过程应用到n方程（7）的系统，其中，优选地，递归估计过程为一滤波器，更优选地为一卡尔曼滤波器，每个宽巷模糊度 可以被表示为所述接收器码偏差Dk的函数，所述接收器码偏差Dk可以被当作接收器时钟的一部分。在这里，如前如示，词语“宽巷模糊度”应被理解为n个宽巷模糊度 的集合，该集合对应于用户视线范围内GNSS卫星上的GNSS传送器。由于Melbourne-Wübbena组合Lw-Pn的非常好的性能，具体地，对于宽巷码观测量Pn，由于Melbourne-Wübbena组合的长波长以及低噪音，以该方式获取宽巷模糊度Bw是可行的。

[0101] 在步骤S307中，从步骤S303得到的观测量获取观测量的第二线性组合。如步骤S305所述，对于每个GNSS传送器，可以获得一个这样的观测量的第二线性组合，该观测量是步骤S303中已获取的。应记住，第一线性组合以及第二线性组合是线性独立的组合，即，没有一个组合是另一个组合的倍数。在该步骤中可以得到总数为n的第二线性组合。同样，观测量的第二线性组合不同于无电离层组合，这样，该第二线性组合会明显地受到电离层延迟的影响。优选地，第二线性组合的波长比第一线性组合的波长短。在这种情形下，由于第二线性组合的波长短，当估计第二线性组合的模糊度时，第二线性组合的电离层延迟必须被考虑。更具体地，根据本发明，观测量的第二线性组合通过LI=L1-L2被给出，通常情况下被称为电离层相位LI。

[0102] 在步骤S308中，估计涉及观测量第二线性组合的第二模糊度。根据所述第二线性组合，可以得到一n观测方程系统。通过将一递归估计过程应用到所述n观测方程系统，该系统可以被解出，观测量的第二线性组合的模糊度可以被获得。根据本发明，作为观测量第二线性组合的模糊度的第二模糊度不同于无电离层模糊度。优选地，所述递归估计过程为一滤波器，更具体地，该滤波器为一卡尔曼滤波器。在本实施例中，观测量的第二线性组合为电离层相位LI，产生下述n观测方程的关系式如下：

[0103]i

[0104] 在这里，数S 表示电离层相位的所谓的电离层延迟 为电离层载波相位模i糊度，wk为用户缠绕。所述所谓的倾斜电离层延迟S 参数化了用户视线范围内GNSS卫星上GNSS传送器传送的GNSS信号的电离层延迟对电离层相位 的影响。

[0105] 根据步骤S304确定的电离层延迟可以获得用于观测量第二线性组合的电离层延迟的数值表达式，或相同地，可以获得用于观测量第二线性组合的对应修正的数值表达式。

[0106] 在该示例中，根据步骤S304确定的电离层延迟可以获得电离层相位LI的电离层i i延迟（倾斜电离层延迟）S，其中，所述电离层相位LI的电离层延迟S 涉及n个GNSS传送器中的每一个。

[0107] 作为示例地，如步骤S306涉及Melbourne-Wübbena组合一样，在步骤S308中，优选地，递归估计方法中，滤波器，更具体地，如卡尔曼滤波器，可应用到n个观测方程的系统，以对涉及观测量第二线性组合的第二模糊度进行估计，其中，n个观测方程的系统涉及观测量的第二线性组合。根据本发明，在步骤S308中，可以解出n个观测方程系统（8），从i而对电离层模糊度BI进行估计。由于方程（8）中的主要不确定性，即，倾斜电离层延迟S已经由电离层模型被精确地确定，电离层模糊度BI的估计可以迅速的执行。

[0108] 在已知分别涉及第一线性组合和第二线性组合的第一模糊度和第二模糊度后，涉及观测量任意第三线性组合的第三模糊度可以被计算出来。在根据本发明步骤S309中的上述示例中，无电离层模糊度Bc可由宽巷模糊度Bw和电离层模糊度BI通过下式计算得到：

[0109]

[0110] 在已经获取无电离层模糊度的基础上，用户位置的确定可以根据传统PPP技术中已知的步骤进行处理。也就是说，对用户进行定位可以根据图10中的步骤S1204和S1205进行处理。在这里，观测量的无电离层组合被获取，递归估计过程被应用，以在观测量的无电离层组合Lc、Pc以及前述确定的无电离层模糊度Bc的基础上确定用户的位置，其中，优选地，递归估计过程为一滤波器，更优选地，为卡尔曼滤波器。由于无电离层模糊度Bc从步骤S309中已知，所以根据本发明，从观测量无电离层组合对用户进行定位可以快速地进行。

[0111] 综上所述，已知观测量的电离层延迟后，如通过电离层模型获取后，可以对观测量的线性组合进行处理，其中，该观测量线性组合可以不是无电离层的，且同时可以具有一短波长，因此，会明显地被电离层延迟影响。从电离层模型中获得的电离层延迟可用于对观测量电离层延迟和/或观测量线性组合的电离层延迟的修正。这样，可以对非无电离层的观测量线性组合进行处理，从而使得可以以一快速的方式获得无电离层模糊度，通过从无电离层载波相位减去修正的载波相位线性组合，以消除传统PPP技术的瓶颈。

[0112] 应指出，上述所有的信号和观测量都是在非差模式下处理。这意味着在GNSS接收器端接收的信号和在其它GNSS接收器接收的信号之间没有差异，对应地，从GNSS接收器接收的信号中获取的观测量与从进一步的GNSS接收器接收的信号获取的观测量之间没有差异。换句话说，为了执行以图3为基础描述的方法，并一定需要进一步（参考）的GNSS接收器，其中，进一步的GNSS接收器用于传送与进一步的GNSS接收器接收的信号有关的数据和/或与由进一步的GNSS接收器接收的信号中获取的观测量有关的数据。换句话说，为了执行上述方法，除了GNSS接收器接收的GNSS信号311和服务数据310之外，不需要其它输入。

[0113] 因此，在地球的任何给定位置，可以全局高精度地、收敛快速地（几分钟后）确定用户位置（以分米级误差），具体地，在精度足够的电离层模式（具有电离层延迟中不确定性高达L1中几cm）可用区域中。

[0114] 在上文中，对于本领域技术人员来说，某些步骤的顺序可以颠倒。例如，如前已描述的，步骤S301以及步骤S302可以相互交换位置，步骤S305和步骤S306一起也可以步骤S307、S308进行位置互换。步骤S303也可以与步骤S305或步骤S307合并，这样，观测量的第一和/或第二线性组合可以直接从卫星信号获取，进一步地，前述的观测量的第一和第二线性组合也可以为简单的组合，从这个意义上讲，观测量的线性组合在实际上可以是只与单个观测量自身有关。

[0115] 根据本发明实施例，用于执行上述步骤的设备可以包括所有或部分下述组件：用于接收服务数据的装置、用于接收GNSS信号的装置、用于从GNSS信号中获取观测量的装置、用于确定来自电离层模型的GNSS信号的电离层延迟的装置、用于获取观测量的第一线性组合的装置、用于获取观测量的第二线性组合的装置、用于将一个或多个递归估计过程进行应用的装置、用于获取观测量的无电离层线性组合的装置以及用于确定用户位置的装置。

[0116] 在本发明的一实施例中，两个不同载波频率的信号被接收和处理，以确定用户的位置，服务数据410进一步可包括卫星相位偏差数据，该数据涉及GNSS传送器的载波相位偏差，后续将参考图4对该实施例进行描述。除非特别声明，下述结合图4对步骤的详细描述与前述参考图3对相应步骤的详细描述对应相同。

[0117] 进一步地，与图3的实施例类似，应注意，任意数量的不同载波频率的信号可以通过用户视线范围内GNSS卫星上的GNSS传送器传送，但是用户侧的GNSS接收器被限定为仅接收两个载波频率的信号。同样，也可以是这种情况：用户侧的GNSS接收器可以接收任意数量的不同载波频率的信号，但只有两个不同载波频率的信号在用户侧被处理。

[0118] 在步骤S401中，接收服务数据410，其中，优选地，所述服务数据通过一CPF进行传送。优选地，所述CPF与一服务提供者关联。所述服务数据410可以包括精确卫星时钟（表示GNSS卫星内部时钟的卫星时钟数据）、精确卫星轨道（表示GNSS卫星位置的卫星轨道数据）、卫星延迟码偏差（涉及GNSS传送器延迟码偏差的卫星延迟码偏差数据）、电离层模型（表示电离层状态的电离层模型数据）以及卫星小数部分模糊度（涉及GNSS传送器载波相位偏差的卫星相位偏差数据）。所述卫星小数部分模糊度可以（例如）与各个GNSS传送器的小数部分 和 有关。

[0119] 步骤S402到S405与前述图3所述的步骤S302到S305相同。

[0120] 在本实施例的步骤S406中，第一模糊度不仅仅是被估计，而且还被固定在他们的实际值。根据本发明，第一模糊度不同于无电离层模糊度，其中，第一模糊度是观测量的第一线性组合的模糊度。为了这个目的，第一模糊度首先以与图3中步骤S306一样的方式被估计。如图10中步骤S1204所述，第一模糊度 包括整数部分 涉及各个GNSS传送器硬件偏差的第一小数部分 以及涉及GNSS接收器硬件偏差的第二小数部分δBX,k，其中，X表示观测量的第一线性组合。在本发明实施例中，第一小数部分 或对应地，涉及载波频率f1和f2的第一小数部分 和 随着服务数据410被传送。在第一模糊度 通过递归估计过程被估计后，其中，优选地，递归估计过程为一滤波器，更优选地，为一卡尔曼估计过程，用户可以运用下述关系式：

[0121]

[0122] 在该公式中，第一小数部分 可由服务数据410得到。第二小数部分δBX,k可通过对照涉及不同GNSS传送或对应GNSS卫星的第一模糊度 获得，第二小数部分δBX,k之后可从公式集（10）消去。由于整数部分 为涉及观测量第一线性组合的波长λX的整数倍，使得可实际上固定第二模糊度 的整数部分 （应记住该过程等同于在卫星之间形成单一的差异）。具体地，该固定可通过估计模糊度 减去通过服务数据410获取的模糊度 的第一小数部分和如前所述获取的模糊度的第二小数部分δBX,k来实施。然后，将剩余部分除以波长λX，再将除法的结果四舍五入为最接近的整数，从而得到全周期的数量。因此，第一模糊度 可以被精确地确定。请参考结合图3描述的实施例，在本实施例的步骤S406中，宽巷模糊度Bw可以通过固定其整数部分被精确地确定。然而，应注意，对于用户定位，固定模糊度并不是必须的，只是可以明显地减少用户精确定位的收敛时间。这是因为由于已知Bw的精确值，所以可以实现足够精确的即时估计Bc（如前述关于Bw和BI的表达式（9））。

[0123] 步骤S407与前述图3中的步骤S307相同。

[0124] 在步骤S408中，将第二模糊度固定为其实际值。在这里，第二模糊度固定的处理与前述步骤S406中第一模糊度的固定相同。根据本发明，作为观测量第二线性组合的模糊度的第二模糊度不同于无电离层模糊度。在本发明示例中，步骤S408中电离层模糊度是固定的。

[0125] 在这之后，图4的方法如前述图3一样进行处理。在步骤S409中，无电离层模糊度Bc被获取。接下来的步骤S409，本发明方法根据参考图10描述的步骤S1204和S1205进行处理。在这里，观测量的无电离层组合被获取，递归估计过程被用于确定用户位置，其中，优选地，递归估计过程为一滤波器，更优选地，为一卡尔曼滤波器。由于无电离层模糊度Bc已从步骤S409获知，所以从观测量无电离层组合中确定用户位置可以快速地执行。

[0126] 在这里描述的方法与前述参考图3描述的方法的主要区别在于：在已知涉及GNSS传送器硬件偏差的第一小数部分 时，其中，该硬件偏差随服务数据410一起被接收，在本实施例中分别涉及观测量第一和/或第二线性组合的第一和/或第二模糊度可以被更精确地获取。因此，在本实施例中，相对于之前的实施例，用户进行定位的精确度被进一步提高。在之前的实施例中，当相位模糊度被固定，使用经典PPP方法时，用户要数小时后才可获得类似精确度（如图10所述）。只要模糊度被固定，本实施例就可以立即提高该精确度。

[0127] 根据本发明实施例，用于执行上述步骤的设备除了用于执行前述实施例中步骤列出的一些或所有组件外，还可以包括用于固定至少一模糊度的装置。

[0128] 在本发明的一实施例中，由f1,f2,f3表示、且f1>f2>f3的三个不同载波频率的信号被接收（为f2～f3时可得到较长的波长，例如，在伽利略定位中使用E5a和E5b频率时-对于超宽巷载波相位，可获得大于10m的波长，如后文所述），后续将参考图5对该实施例进行描述。在这里，任意数量的不同载波频率信号可以通过用户视线范围内GNSS卫星上的GNSS接收器传送，然而，用户侧的GNSS接收器会被限定只接收三个不同载波频率的信号。当然，也可是用户侧的GNSS接收可以接收任意数量的不同载波载波频率信号，但只有两个不同载波频率的信号会在用户侧被处理。上述选择的载波频率的具体顺序和意义在此不用以限制本发明方法。

[0129] 步骤S501到步骤S504类似于前述实施例。然而，服务数据512根据本实施例可以包括涉及卫星延迟码偏差的卫星延迟码偏差数据，该卫星延迟码偏差不同于参考图3描述的实施例中的卫星延迟码偏差，不同点将在下文中变得明显。另外，应注意，服务数据512可以包括也可以不包括卫星相位偏差数据。如果卫星数据512包括卫星相位偏差数据，则应记住在后文中，在步骤S506、S508以及S510中，各个模糊度被确定（固定）时，应将根据图4中步骤S406以及S408描述的模糊度的各个第一小数部分考虑进去。

[0130] 在步骤S505中，根据观测量获取观测量的第一线性组合，类似于步骤S305。根据本发明，第一线性组合不是无电离层线性组合。优选地，本实施例的第一线性组合具有最大波长，该最大波长可获取以用于涉及载波频率f1,f2,f3的观测量线性组合。尽管在该步骤中应考虑电离层延迟，但如果具有一大波长的第一线性组合被形成，则在该步骤中没有必要考虑电离层延迟。

[0131] 当观测量多个不同线性组合在步骤S505形成后，根据本发明该实施例的一示例，优选地，观测量的第一线性组合为超宽巷载波相位观测量 和超窄巷码观测量 的Melbourne-Wübbena组合 超宽巷载波相位观测量 和超窄巷码观测量 可通过下式从步骤S503中获取的观测量获得：

[0132]

[0133]

[0134] 在步骤S506中，估计涉及观测量第一线性组合的第一模糊度。根据第一线性组合可以得到n个观测方程系统。通过输入由延迟码偏差数据获得的延迟码偏差以及对n个观测方程系统应用一递归估计过程，该n个观测方程系统可以被解出，观测量第一线性组合的模糊度可以被估计。根据本发明，作为观测量第一线性组合模糊度的第一模糊度不同于无电离层模糊度，也就是说，第一模糊度不是无电离层的。优选地，递归估计过程为一滤波器，更优选地，为一卡尔曼滤波器。在步骤S506中，在观测量第一组合为Melbourne-Wübbena组合 的情形下，Melbourne-Wübbena组合、卫星延迟码偏差接收器延迟码偏差 以及超宽巷模糊度 之间保持有一特定关系，可以获得下述的n个观测方程系统：

[0135]

[0136] 在这里，波长λew和λen各自由λew=c/(f2-f3)和λen=c/(f2+f3)给出。卫星延迟码偏差（不同于之前在两频率情形中为频率f1和f2定义的卫星延迟偏差）包括在服务数据512中。通过将递归估计过程应用到n个方程系统（13），超宽巷模糊度Bew可以表示为接收码延迟码偏差 的函数，与图3中步骤S306中描述的类似。其中，优选地，递归估计过程为一滤波器，更优选地，为卡尔曼滤波器。在这里，如前所述，“超宽巷模糊度”指的是与用户视线范围内GNSS卫星上GNSS传送器对应的n个超宽巷模糊度 的集合。由于Melbourne-Wübbena组合Lew-Pen具有非常好的特性，具体是该组合用于超窄巷码观测量Pen时长波长和低噪声的特性，以这种方式获取超宽巷模糊度Bew是可行的。另外，与图4中步骤S406类似，超窄巷模糊度Bew可以在该步骤中被固定。

[0137] 在步骤S507中，从由步骤S503中获得的观测量获取观测量的第二线性组合。应理解，第一线性组合和第二线性组合是线性独立的组合。根据本发明，观测量的第二线性组合也可以不是无电离层组合，且会受到电离层延迟的明显影响。优选地，第二线性组合的波长比第一线性组合的波长短。更具体地，根据本发明实施例的一示例，观测量的第二线性组合为宽巷载波相位观测量Lw。

[0138] 在步骤S508中，通过运用递归估计过程估计涉及观测量第二线性组合的第二模糊度，其中，优选地，递归估计过程为一滤波器，更优选地为一卡尔曼滤波器。根据本发明，作为观测量第二线性组合的模糊度的第二模糊度不同于无电离层模糊度，也就是说第二模糊度不是无电离层的。在本发明实施例中，超宽巷和宽巷载波相位观测量之差Lw-Lew可以被考虑作为两者宽巷和超宽巷模糊度之差Bw-Bew的替代加上一定程度的电离层依赖。在这里，电离层依赖可以通过利用步骤S504中确定的电离层延迟进行移除。因此，通过运用递归估计过程，优选地，递归估计过程为滤波器，更优选地为卡尔曼滤波器，可以从超宽巷载波相位观测量Lew、宽巷载波相位观测量Lw以及超宽巷模糊度确定宽巷模糊度Bw。另外，与图4中步骤S406类似，宽巷模糊度Bw可以在本步骤被固定。

[0139] 在步骤S509中，获取观测量的第三线性组合。应注意，观测量的第二和第二线性组合是线性独立的。根据本发明，观测量第三线性组合不是无电离层的。优选地，观测量第三线性组合为电离层相位LI。从这里开始，本方法处理过程如从图3步骤S308开始的一样。即，在步骤S510中第三模糊度的估计与图3中实施例的第二模糊度的类似，在此基础上，在步骤S511中第四模糊度与图3实施例的第三模糊度类似地被获取。根据本发明，作为观测量第三线性组合模糊度的第三模糊度不同于无电离层模糊度。根据本发明的该实施例，第四模糊度为涉及公式（1）中给出的观测量的无电离层组合的无电离层模糊度。另外，与图4中步骤S406类似，第三和第四模糊度可以在该步骤中被固定。

[0140] 从这里开始，对用户的定位可以根据图10的步骤S1204和S1205进行处理，这在前述已经参考图3进行了描述。在这里，公式（1）和（2）给出的观测量Lc和Pc的无电离层组合被获取，一递归估计过程被运用以确定用户位置，其中，优选地，递归估计过程为滤波器，更优选地，为卡尔曼滤波器。由于无电离层延迟Bc已从步骤S511得到，因此，根据观测量无电离层组合对用户进行定位则可以非常快速地进行。

[0141] 三个不同载波频率f1，f2和f3信号的接收具有以下优点：可以更容易地对超宽巷和巷模糊度进行估计。进一步地，根据多达三个独立估计的模糊度Bew,Bw和BI，可以获得无电离层模糊度Bc的独立精确估计，从而可以明显地加速用户定位的收敛和提高定位的精确性。通常地，（为了获得十厘米级别的误差的）两个频率情形下的收敛时间（通常为几分钟）在三个载波频率情形下可以被减少到单一历元。

[0142] 根据本发明该实施例，用于执行上述步骤的设备可以包括一些或所有用于执行前一实施例步骤的设备中列出的组件。

[0143] 图6描述了一实施例，在该实施例中，用户接收了单一载波频率的信号。在这里，应注意，任意数量的不同载波频率的信号可以被用户视线范围内GNSS卫星上GNSS传送器传送，但是用户侧GNSS接收器被限定只能接收单一载波频率的信号。同样，用户侧的GNSS接收器可以接收任意数量的不同载波频率的信号，但只有单一载波频率的信号在用户侧被处理。

[0144] 在步骤S601中，如前述实施例一样，服务数据607被用户接收。所述服务数据607包括精确卫星时钟、精确卫星轨道、卫星延迟码偏差以及电离层模型。所述服务数据607还可以进一步包括卫星小数部分模糊度。

[0145] 在步骤S602中，用户的GNSS接收器接收单一载波频率的卫星信号608。同样，步骤S601和S602顺序可以互换。

[0146] 在步骤S603中，从卫星信号获取观测量。在单个频率接收器的特定情形下，可以i i获取n个载波相位观测量L 和/或n个码观测量P。应记住，在该步骤中，可以是所有可能的观测量，也可以是只有在后续步骤中需要使用的观测量被获取。与前述实施例类似，从观测量获取的线性组合可以直接从所述信号中获取，也就是说，从卫星信号获取观测量以及获取观测量的线性组合的步骤可以合并为一单一步骤。

[0147] 在步骤S604中，以与前述实施例相同的方式从电离层模型中确定涉及观测量线性组合的电离层延迟。在这里，涉及观测量的电离层延迟首先被确定，接收涉及观测量线性组合的电离层延迟被确定。然而，涉及观测量线性组合的电离层延迟可以直接从电离层模型确定。如前述实施例中情形一样，电离层模型可以包括表示电离层模型位置依赖的可靠性（精确度）的可靠性数据。在电离层模型包括有可靠性数据的情形中，由电离层模型确定的电离层延迟的精确度可以被确定。在后续步骤中，当执行滤波估计时，由电离层模型确定的电离层延迟的精确度可以被考虑。

[0148] 在步骤S605中，获取观测量的线性组合。与前述实施例一样，观测量的线性组合可以为一简单组合，这样，该观测量线性组合可以只与观测量自身相关。优选地，根据本发明，观测量的线性组合包括载波相位观测量L。

[0149] 在步骤S606中，运用递归估计过程以根据观测量的线性组合确定用户位置，其中，优选地，递归估计过程为一滤波器，更优选地，为卡尔曼滤波器。为了这个目的，获取与观测量线性组合相关的观测量方程集。在前述步骤中获取的电离层延迟可以被用于修正观测量线性组合的电离层延迟的影响。进一步地，由于卫星时钟通常与无电离层线性组合的时间帧相关，因此，随服务数据607一起接收的卫星延迟码偏差可被用于确定与单个频率信号相关的卫星时钟。获取的观测量方程的系统可通过运用递归估计过程被解出。

[0150] 通常地，当使用单一频率接收器时不可能获得载波相位观测量的无电离层线性组合，也不能获得无电离层和几何图形无关的组合，例如，Melbourne-Wübbena组合。因此，由于在传统单一频率接收器中，载波相位模糊度的估计需要大量的时间，因此，传统单一频率接收器执行位置确定时仅基于（通过简单电离层延迟模型修正的，例如，电离层修正模型）i码观测量P。因此，确定位置的精确度低，通常地大约为几米，具体决定于电离层修正模型的质量。在本发明实施例中，服务数据607的提供（以及精确的卫星轨道和精确的卫星时钟）i
使得进一步可考虑载波相位观测量L、码观测量和载波相位观测量的线性组合。具体地，观测量的电离层延迟的确定可减少电离层延迟的影响，以及提高确定用户位置的精确度（1米以下，具有足够精度的电离层延迟模型，也就是，在电离层延迟的不确定性最高为几厘米每L1）。

[0151] 本发明实施例的上述方法可以通过从两个或多个卫星系统（星群）接收和处理的GNSS信号同时地被改进，例如，GPS、伽利略、格洛纳斯（GLONASS）以及类似卫星系统，从而改进收敛时间和位置精确性。在该情形下，服务数据可包括前述每个星群讨论的数据。例如，在信号来自GPS和伽利略卫星被接收到的情形下，用于GPS卫星的卫星时钟和用于伽利略卫星的卫星时钟可被包括在服务数据中。

[0152] 对于本发明上述实施例的用户侧方法，向用户提供精确时钟、精确轨道、卫星延迟码偏差和电离层模型是必要的，卫星相位偏差则是可选的。

[0153] 接下来，将参考图7和图8对服务数据的组成的确定进行描述，例如，电离层模型数据。

[0154] 图7示出了一世界地图，示例性地示出了多个固定地面站的位置，每个位置至少包括一个GNSS接收器，这些固定的地面站每个进一步包括传送和/或接收模块，以用于彼此之间进行数据交换。作为示例地，该数据传送可通过电缆、无线电或其它对于本领域技术知道的通信手段进行。因此，所述多个固定地面站可形成一固定地面站网络。在所述多个固定地面站中存在至少一CPF或第一站，而剩下的固定地面站可以被称为第二站。从该示例性的地图中可以看出，邻近的固定地面站之间的距离可以从几百千米到几千千米。

[0155] 每个第二站可接收通过各个第二站视线范围内多个GNSS卫星上的GNSS传送器传送的信号。之后，每个第二站将对应的观测数据传送给至少一CPF。可以利用接收器独立交换（RINEX）格式（或其它任何格式或适用于实时应用的广播装置）进行观测数据的交换，通过该格式由第二站接收的未加工的GNSS数据被传送给至少一CPF。在该至少一CPF，从所述多个第二站接收到的观测数据被处理，以获取电离层模型。通过使用具有GNSS接收器、并与CPF连接的固定地面站区域范围内网络，以传送电离层模型的方法例如可参考专利申请文献US2006/0164297A1。根据在每个第二站接收的、由第二站视线范围内多个GNSS卫星上GNSS传送器传送的GNSS信号，可以确定每个GNSS信号的电离层延迟。这可以通过将递归估计过程运用到由GNSS信号获得的观测方程系统上来实现，其中，优选地，所述递归估计过程为滤波器，更优选地为卡尔曼滤波器。根据GNSS信号的电离迟延迟，对于每个接收到的GNSS信号，可以确定沿着接收信号的GNSS接收器和传送信号的GNSS卫星上GNSS传送器之间视线的自由电子的整体含量，或者与视线所在直线对齐的圆柱体内部的自由电子2
含量，其中，所述圆柱体具有为一平方米（m）的横截面，从而可以得到表示电离层位置决定的总自由电子含量的电离层模型，或对应地，得到电离层中自由电子的由位置确定的密度。
根据本发明，所述电离层模型可用于表示电离层中预设大小的多个体积单元自由电子的密度。例如，电离层可以被再划分为围绕地球的几个层上的多个体积单元或“体元”，电离层模型可包括自由电子的总数量或对应地每个体积单元的自由电子密度。进一步地，表明电离层自由电子密度的位置相关的密度函数可被扩展为多个函数，例如，经验正交函数、球函数、或查普曼函数，电离层模型中可包括这些函数的系数。上述列出的函数只是作为示例，对于本领域技术人员来说，其它非上述函数也可用于再划分所述电离层。

[0156] 在US2006/0164297A1中揭露的传统方法可用于区域范围内的导航系统。而用于获取服务数据的本发明方法另一方面可用于前述全球导航技术以及固定地面站的全球范围内的网络。进一步地，用于从第二站获得的观测数据获取电离层模型的本发明方法可被实时地运行，所述观测数据可通过至少一CPF在非差模式下处理。另一方面，载波相位模糊度在双差模式中被处理，这样，载波相位模糊度可变为一整数量，另外，根据本发明方法，通过相同的、与第二站的网络关联的至少一CPF可以获取电离层模型和服务数据的所有组成数据，例如，精确卫星数据、精确卫星轨道、卫星延迟码偏差、卫星相位偏差以及电离层模型。也就是说，与第二站的网络关联的所述至少一CPF可被配置以用于向用户以一致的方式提供服务数据的所有组成数据。为了提供所述服务数据，必须对传统方法进行多个修正，这些修正将在后续进行描述。

[0157] 首先，众所周知地，日蚀下的GNSS卫星对他们预测的位置会显现出大的误差。在涉及区域范围内固定地面站网络的现有技术中，这些误差的影响是非常有限的。尽管如此，在全球范围内，具体地，如果相对于地球发生周向的位置误差，这些误差将变得很重要。因此，根据本发明，所述至少一CPF可包括一模块以用于检测日蚀下的卫星。另外，所述至少一CPF可用于检测卫星，这些卫星未位于日蚀下，但其预测的位置或预测的轨道具有大误差。因此，所述至少一CPF可包括一模块，以用于检测在预测轨道会发生大误差的卫星。

[0158] 进一步地，当对从全球范围的固定站网络获取的数据进行处理时，需要对输入的轨道进行修正，所述轨道例如可由GPS控制中心或伽利略控制中心获得。根据本发明，所述轨道可基于希尔自由化动态方程（Hill liberalized dynamic equations）的解析解，通过轨道摄动模式进行调整。因此，所述至少一CPF可包括一模块，以用于对所述卫星的输入轨道进行修正。

[0159] 由于载波相位模糊度也在双差模式中被处理，因此，参考接收器（或对应的参考地面站）以及参考传送器（或对应地参考卫星）需要被定义。当与区域范围内固定地面站网络一起工作时，定义一参考站和一参考卫星就足够了，其中，大多数时间所有被考虑的GNSS卫星位于所有固定站的共同视线内。尽管如此，在全球范围内，不只一个参考卫星和不只一个参考站需要被定义。因此，所述至少一CPF可包括一用于选择参考接收器的模块，和/或一用于选择参考卫星的模块。

[0160] 在前述本发明导航方法中，优选地，服务数据包括卫星相位偏差数据。获取涉及模糊度卫星小数部分的该卫星相位偏差数据需要一专用的滤波过程，以用于处理观测数据和通过预处理观测数据获得的中间数据。因此，所述至少一CPF可包括一模块（小数模糊度计算模块），以用于估计模糊度的小数部分。

[0161] 最后，上述揭露的本发明导航方法需要精确卫星时钟数据，而传送服务数据其它组成的本发明方法需要精确接收器时钟数据（第二站的内部时钟）。在这里，在非常短的时间间隔漫游者侧精确卫星时钟需要被更新，通常地，每历元更新一次。由于用于传送例如电离层模型的滤波过程会执行几分钟，因此需要一专用的快速滤波过程，以用于计算精确的卫星时钟以及精确的接收器时钟。因此，所述至少一CPF除包括一慢滤波器还包括一时标近似一秒钟的快速滤波器。

[0162] 图8示意性地示出了本发明中央处理站的结构。预处理器803被提供有在第二站获得的观测数据801以及由轨道预测器810预测的精确轨道802。预处理器803包括用于检测日蚀下卫星的模块，且预处理器803可进一步检测是否发生了周跳，并执行与观测数据801相关的建模，其中，观测数据801在第二站获取。预处理器803的输出被提供给慢滤波器804以及快速滤波器805。在慢滤波器804中，涉及观测数据的无电离层模糊度Bc以及电离层模糊度BI、涉及观测数据的对流层修正、用于修正卫星轨道的希尔系数（或其它轨道修正参数集）、精确的接收器时钟、精确的卫星时钟、卫星延迟码偏差、接收器延迟码偏差以及电离层模型被确定。然后，慢滤波器804的输出被提供给小数模糊度计算模块806以及快速滤波器805，而电离层模型807被提供给消息生成器808。在小数模糊度计算模块806中，卫星载波偏差或对应地模糊度的卫星小数部分基于慢滤波器804的输出通过滤波过程被估计。在快速滤波器805中，精确接收器时钟以及精确卫星时钟基于慢滤波器804的输出通过滤波过程被估计。然后，快速滤波器的输出被提供给轨道预测器810用于精确预轨道以用于后续使用，同时被提供给消息生成器808。小数模糊度计算模块806的输出被提供给消息生成器808。基于从慢滤波器804、快速滤波器805以及小数模糊度计算模块
806接收的输入，消息生成器生成服务数据809，该数据包括表示卫星内部时钟的卫星时钟数据、表示卫星位置的卫星轨道数据、涉及GNSS传送器延迟码偏差的卫星延迟码偏差数据以及表示电离层状态的电离模型数据，并将服务数据809传送给用户。

[0163] 由于服务数据809的不同组成部分会随着不同时标发生改变，它们可以被CPF在不同时间间隔被传送，以在用户侧获得不同的刷新率。例如，用户侧保持的卫星时钟的精确度在没有新的输入时会迅速降低，而电离层的状态通常以小时为时标进行改变，或至少几十分钟才改变。因此，卫星时钟可以以最高的刷新率被传送，优选地，在每个历元被传送。卫星轨道可以以一降低的刷新率被传送，优选地，每隔几分钟被传送。卫星延迟码偏差以及卫星小数部分模糊度则可以以进一步降低的刷新率被传送，优选地，每几分钟被传送。而电离层模型则可以以几分钟的一低刷新率被传送。

[0164] 图9示例性地示出了利用本方法对漫游者进行定位的设备。引用数字905表示用于接收所述设备视线范围内给定数量的卫星上GNSS传送器传送的信号的装置，引用数字910表示用于更新服务数据的装置，所述服务数据包括表示卫星内部时钟的卫星时钟数据、表示卫星位置的卫星轨道数据、涉及GNSS传送器的延迟码偏差的卫星延迟码偏差数据以及表示电离层状态的电离层模型数据。引用数字915表示用于在电离层模型数据、指示涉及信号延迟的修正的电离层延迟数据基础上确定信号延迟的装置，其中，信号延迟是由信号通过电离层的通信导致的，所述电离层是指位于从GNSS传送器的信号传送和通过接收信号的装置的信号接收之间的电离层。引用数字930表示用于在所述信号、卫星时钟数据、卫星轨道数据、卫星延迟码偏差数据以及电离层延迟数据的基础上，确定所述设备位置的装置。

[0165] 在上文中，对本发明的优选实施例进行了描述。特征、组件以及上述本发明各个方面的特定细节可以被交换或组合以形成进一步的优化的方面，以用于各个应用。对于本领域技术人员来说，本发明实施例的这些修改是显而易见的，它们都已经被本发明暗中揭露，为了简洁清晰地表达，没有被明白清楚地描述。进一步地，应理解前述本发明方法的步骤和设备的装置可通过硬件、软件或两者结合的方式实现。