[发明专利]在微扰环境中具有改进的精度的简化的GNSS接收机

说明书

本发明公开了可以连接到标准GNSS接收机的天线组件。该天线组件包括天线元件，该天线元件被配置成成形辐射方向图，该辐射方向图在GNSS接收机的移动方向上是定向的并且具有可能受限的接收机上方的FOV。在LOS中接收到的信号将比非LOS信号具有好得多的C/N0。在一些实施例中，取决于承载接收机的车辆的配置，FOV可以向左或向右扭转。在一些实施例中，天线组件能够以多种模式操作，这些模式将明显不同于接收机上方的辐射方向图的FOV。模式之间的切换可以手动地或自动地触发，并且可以基于漫游器移动的区域中的多路径反射的普遍性和/或类型的确定。该确定可以基于传感器处理或者将给到来自数据库和/或地图的多路径反射的索引的粗略位置的确定。

技术领域

本发明涉及一种GNSS接收机。更具体地说，天线的辐射方向图可以被成形(shape)为向标准GNSS接收机提供更高比例的视线(LOS)信号，然后将更好地保护标准GNSS接收机而抵制可能降低导航系统的总体精度的非LOS信号。

背景技术

导航接收机的使用在日常生活中变得越来越普遍。汽车的车载电子设备、智能手机、平板电脑包括导航接收机并且其上运行的应用程序捕获终端的用户的位置和轨迹作为输入信息愈加常见。

导航接收机依靠由中等地球轨道卫星发射的L频段RF(射频)信号，中等地球轨道卫星通常包括在包括数十个中等地球轨道卫星的星座中以覆盖地球表面的大部分，诸如GPS^TM(US)，Galileo^TM(欧洲)，Glonass^TM(俄罗斯)和Beidou^TM(中国)。这些星座是按照GNSS(全球导航卫星系统)的通用首字母缩写来表示的。

GNSS载波信号由允许计算接收机和确定卫星之间的伪距的伪随机码和导航消息来调制。使用最少四个伪距，可以计算接收机的位置、速度和时间(PVT)。在消费者所使用的类型的接收机中，位置信息是直接用于计算导航解的那个位置信息。

PVT测量受到许多误差的影响，其中一些误差是所使用的测量原理固有的(即，由于RF信号通过大气(电离层和对流层)的轨迹偏差，这是由于卫星的轨道变化导致的)，是接收机和卫星缺陷所固有的(例如时钟偏差)，或者是在某个时刻视野中的卫星的一些配置所固有的(即卫星在地平线上的提升；可见卫星的低散布-高DOP，精度稀释的首字母缩略词)。可以使用许多校正来缓和这些误差，或者使用特定的处理技术，这些处理技术仅对某些类型的接收机可用(例如，双频接收机可以缓和电离层误差，从几十米到几米或更好的精度增益，这取决于校正的质量、接收机的质量和接收机天线的质量)。精确点定位或PPP可以达到更好的精度，因为使用了多个附加的误差校正，包括接收机和卫星偏差。差分GPS(DGPS)或实时运动学(RTK)由于集成了外部信息(相对于具有已知位置的多个固定参考站的相对定位)，因此提供几十厘米的精度。

以一致和高效的方式缓和取决于接收机的位置的一些误差是更加困难的，特别是当这个位置可能在附近具有反射导航RF信号和/或掩蔽在此时刻应当处于视线(LOS)中的多个卫星的一个或多个对象时。在这种情况下，在获取GNSS信号时和跟踪所述信号时，在所有其他的误差原因是相等的情况下，PVT的计算精度可能相当差。

在城市峡谷(即摩天大楼之间的街道)中，周围障碍物不仅会增加由于多路径(用户等效距离误差或UERE)而导致的卫星伪距的确定的误差，而且会增加(几何)精度稀释(GDOP或DOP)，因为天线的视场将变窄，从而限制了由于使用附加卫星原本可能的精度的增加。

UERE的降级是由跟踪环路获取或跟踪的确定卫星的信号损伤引起的。对卫星的跟踪依赖于所获取的代码信号与接收机产生的每个卫星特定的代码信号的多个本地复制品之间的相关函数的最大化。相关函数将被多路径损坏，并且卫星信号可能没有被正确地获取或者可能丢失。即使信号跟踪仍然可以实现，信号损伤将影响相关函数的形状，从而使伪距估计以及UERE降级。