[发明专利]定位系统和方法

说明书

本申请是原案申请号为200880109105.3的发明专利申请(国际申请号：PCT/AU2008/001438，申请日：2008年9月26日，发明名称：定位系统和方法)的分案申请。

技术领域

本发明涉及定位系统和方法。具体地，本发明涉及组合来自全球导航卫星系统(GNSS)和惯性导航系统(INS)的测量值的定位方法和系统。

背景技术

许多应用(例如大地测量仪、车辆等)利用基于全球定位系统(例如GPS、GLONASS或欧洲伽利略系统等)的方法和系统来确定位置。这些全球导航卫星系统(GNSS)是以接收卫星信号为基础的。

例如在农业、采矿、运输或铁路应用中的车辆引导或导航的要求与测量的要求有些许的不同，包括强烈得多地要求能够连续提供定位。然而，当只有少量的卫星“可见”或一颗或多颗卫星不运转时，提供连续定位的能力就被降低，其导致位置确定的精度下降。例如，为了能够获得精确的位置确定，GPS系统要求至少四颗卫星是“可见”的。

本领域公知的是，组合来自GNSS数据的定位测量值和来自一个或多个车载惯性导航系统(INS)的数据，可以提供具有高可靠性、高可用性、高精度以及高集成的改善型位置确定系统和方法。这样的系统在本领域内一般被称为集成导航系统。

INS通过测量施加给系统的惯性参考系(inertial reference frame)的线加速度和角加速度来提供车辆的位置、速度、方位以及角速度。

在许多集成导航系统中，利用Kalman滤波器生成轨迹的估计值，从而允许对车辆进行实时引导。Kalman滤波器是一种递归估计器，其依赖于来自前一步估计状态和当前测量数据，计算当前状态的估计值以及该估计的置信度的确切测量。

同样地，集成导航系统要求对GPS系统中出现在GPS接收机的输出上的GNSS数据以及从INS获得的定位数据两者进行后处理来提供定位信息。

在本说明书中，术语“由...组成”、“包含”、“包括”、“包含”或类似术语的目的是表示不排除的意思，从而使得包括一系列要素的方法、系统或设备都不是仅仅包括这些要素，而是还可以包括其他未列出的要素。

发明内容

在一种方式中，虽然它不一定是最宽的形式，本发明在于一种定位方法，包括步骤：

(i)基于惯性导航系统的测量计算惯性定位数据；

(ii)基于该惯性定位数据生成虚拟卫星测距数据；

(iii)组合从全球导航卫星系统(GNSS)的构成部分的一颗或多颗卫星接收的接收卫星测距数据和该虚拟卫星测距数据；以及

(iv)基于该组合的接收卫星测距数据和该虚拟卫星测距数据计算GNSS定位解。

从下面的具体实施方式中本发明的更多特征将变得显而易见。

附图说明

仅通过示例的方式，下面参照附图对本发明的优选实施方式进行更全面地描述，其中：

图1示出的是利用GNSS进行导航的车辆的示意图；

图2示出的是图1所示的车辆的示意图；

图3示出的是根据本发明实施方式的定位系统的示意性表达；

图4示出的是根据本发明实施方式的定位方法；以及

图5示出的是构成图4所示的定位方法的一部分的、转换惯性定位数据以及用卫星测距数据来增强该数据的方法。

具体实施方式

将参照对农业车辆进行引导的GPS GNSS来描述本发明。然而，本领域技术人员将理解可以利用用于任何已知引导应用的任何已知的GNSS实施本系统。

本发明的定位系统和方法将INS定位数据转换成可以输入到GPS接收机的处理模块的数据格式，从而使得GPS接收机可以象处理GPS测距数据那样处理该转换后的INS定位数据。通过转换INS数据来将该数据表示成GPS测距数据，GPS处理模块可以利用通过INS定位数据增强的传统的GPS测距处理技术无缝地提供定位数据。

图1示出的是利用GNSS导航的车辆10的示意图，图2示出的是车辆10的示意图。在这种实施方式中，车辆10被用于耕种农场上的土地。为了以精确的方式进行耕种，利用来自卫星20的测距信号导出车辆的实际位置，或者其点位。