ES2308300T3 - Un metodo para uso combinado de un sistema rtk local y un sistema de posicionamiento de fase de la portadora regional, de area grande o global. - Google Patents
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Abstract
Un método para el posicionamiento o navegación de un objeto (140) asociado tanto con un sistema cinemático en tiempo real como con un sistema de posicionamiento por satélite de área grande, en donde los valores de la ambigüedad flotante (350) asociados con las mediciones de fase de la portadora obtenidos en el objeto (140) se estiman usando dicho sistema de posicionamiento por satélite de área grande, comprendiendo dicho método: la determinación de una primera posición (340) del objeto (140) basándose en la información (410) recibida desde una estación de referencia local (120) asociada con el sistema cinemático en tiempo real; caracterizado por: la determinación inicial de dichos valores de la ambigüedad flotante (350) usando la posición primeramente determinada del objeto (140); y la determinación de una segunda posición (337) del objeto (140) basándose en la información (420) recibida del sistema de posicionamiento por satélite de área grande y usando dichos valores de la ambigüedad flotante iniciales.
Description
Un método para uso combinado de un sistema RTK
local y un sistema de posicionamiento de fase de la portadora
regional, de área grande o global.
La presente invención se refiere de forma
general a las tecnologías asociadas con el posicionamiento y
navegación usando satélites, y más particularmente a resolver la
ambigüedad flotante de la portadora en un sistema de
posicionamiento y/o navegación de fase de la portadora regional, de
área grande o global.
\vskip1.000000\baselineskip
El sistema de posicionamiento global GPS usa
satélites en el espacio para localizar objetos en la tierra. Con el
GPS, las señales de los satélites llegan al receptor de GPS y se
usan para determinar la posición del receptor de GPS. Actualmente,
se dispone para receptores GPS civiles de dos tipos de mediciones
GPS que corresponden a cada canal correlador con una señal del
satélite GPS sincronizada. Los dos tipos de mediciones son de pseudo
rango y de fase de la portadora integrada para dos señales
portadoras, L1 y L2, con frecuencias de 1,5754 GHz y 1,2267 GHz, o
longitudes de onda de 0,1903 m y 0,2442 m, respectivamente. La
medición de pseudo rango (o medición de código) es una observación
GPS básica que todos los tipos de receptores GPS pueden realizar.
Utiliza los códigos C/A o P modulados sobre las señales portadoras.
La medición registra el tiempo aparente tomado por el código
apropiado para viajar desde el satélite al receptor, es decir la
hora en que la señal codificada dejó el satélite de acuerdo con el
reloj del satélite menos la hora a la que llega al receptor de
acuerdo con el reloj del receptor. La medición de fase de la
portadora se obtiene integrando una portadora reconstruida de la
señal tal como llega al receptor. De este modo, la medición de fase
de la portadora es también una medición de la diferencia de tiempo
de tránsito tal como se determina por la hora en que la señal dejó
el satélite de acuerdo con el reloj del satélite menos la hora a la
que llega al receptor de acuerdo con el reloj del receptor. Sin
embargo, debido a que el número inicial de ciclos completos en el
tránsito entre el satélite y el receptor cuando el receptor
comienza el seguimiento de la fase de la portadora de la señal no
es normalmente conocido, la diferencia de tiempo de tránsito puede
tener un error de múltiples ciclos de la portadora, es decir hay
una ambigüedad de ciclos completos en la medición de fase de la
portadora.
Con las mediciones GPS disponibles, el rango o
distancia entre un receptor GPS y cada uno de una multitud de
satélites se calcula multiplicando un tiempo de trayecto de la señal
por la velocidad de la luz. Estos rangos se denominan normalmente
como pseudo rangos (falsos rangos) debido a que el reloj del
receptor generalmente tiene un error de tiempo significativo que
produce una desviación común en el rango medido. Esta desviación
común causada por el error del reloj del receptor se resuelve
conjuntamente con las coordenadas de posición del receptor como
parte del cálculo de navegación normal. Otros varios factores pueden
conducir a errores o ruido en el rango calculado, incluyendo el
error de efemérides, error de tiempo en el reloj del satélite,
efectos atmosféricos, ruido en el receptor y error
multi-trayecto. Con navegación GPS autónoma, donde
un usuario con un receptor GPS obtiene de rangos de código y/o de
fase de la portadora con respecto a un conjunto de satélites a la
vista, sin consultar con ninguna estación de referencia, el usuario
está muy limitado en las formas de reducir los errores o ruidos en
los rangos.
Para eliminar o reducir estos errores, se usan
típicamente operaciones diferenciales en aplicaciones GPS. Las
operaciones GPS diferenciales (DGPS, "Differential GPS")
involucran típicamente un receptor de GPS de referencia base, un
receptor de GPS de usuario (o navegación) y un mecanismo de
comunicación entre los receptores del usuario y de referencia. El
receptor de referencia se sitúa en una localización conocida y se
usa la posición conocida para generar las correcciones asociadas
con alguno o todos los factores de error anteriores. Las
correcciones se suministran al receptor del usuario y el receptor
del usuario usa entonces las correcciones para corregir
apropiadamente su posición calculada. Las correcciones pueden estar
en la forma de correcciones en la posición del receptor de
referencia determinadas en el lugar de referencia o en la forma de
correcciones al reloj y/o órbita del satélite GPS específico. Las
operaciones diferenciales que usan mediciones de fase de la
portadora son denominadas a menudo como operaciones de
posicionamiento/navegación cinemática en tiempo real (RTK, del
inglés "Real-Time Kinematic").
El concepto fundamental de GPS diferencial
(DGPS) es aprovecharse de las correlaciones espaciales y temporales
de los errores inherentes en las mediciones GPS para anular los
factores de ruido en las mediciones de pseudo rango y/o de fase de
la portadora que resultan de estos factores de error. Sin embargo,
mientras que el error en el tiempo del reloj del satélite GPS, que
aparece como una desviación sobre la medición de pseudo rango o de
fase de la portadora, se correlaciona perfectamente entre el
receptor de referencia y el receptor del usuario, la mayoría de los
otros factores o bien no se correlacionan o bien la correlación
disminuye en aplicaciones de área grande, es decir, cuando la
distancia entre los receptores de referencia y del usuario se hace
grande.
Para superar la imprecisión del sistema DGPS en
aplicaciones de área grande, se han desarrollado varias técnicas de
DGPS de área grande (WADGPS, del inglés "Wide Area Differential
GPS"). El WADGPS incluye una red de múltiples estaciones de
referencia en comunicación con un centro de cálculo o hub. Las
correcciones de error se calculan en el centro de cálculo basándose
en las localizaciones conocidas de las estaciones de referencia y
las mediciones realizadas por ellas. Las correcciones de error
calculadas se transmiten entonces a los usuarios a través de un
enlace de comunicación tal como satélite, teléfono o radio. Usando
múltiples estaciones de referencia, la WADGPS proporciona
estimaciones más precisas de las correcciones del error.
De ese modo, se han desarrollado un número de
técnicas diferentes para tener navegación diferencial de alta
precisión usando las mediciones GPS de fase de la portadora. La
técnica con la mayor precisión es la técnica RTK, que tiene una
precisión típica de alrededor de un centímetro. Para obtener esa
precisión, sin embargo, debe determinarse la ambigüedad de ciclos
completos en las mediciones de fase de la portadora diferenciales.
Cuando la distancia entre el receptor del usuario y el receptor de
referencia (distancia base) es corta, la técnica RTK es altamente
ventajosa porque en este caso, la ambigüedad de ciclo completo puede
resolverse no sólo precisamente sino también rápidamente. Por otro
lado, cuando la distancia base es mayor que unas pocas decenas de
kilómetros, puede llegar a ser imposible determinar la ambigüedad de
ciclos completos y la precisión RTK normal no puede alcanzarse.
Otra limitación de la técnica RTK es que requiere que se mantenga un
enlace de radio local entre el receptor de referencia y el receptor
de navegación.
Las técnicas WADGPS emplean un método
diferencial de fase de la portadora pueden también alcanzar muy alta
precisión de navegación. Las técnicas diferenciales de WADGPS se
caracterizan también por enlaces de comunicación fiables de larga
distancia a baja frecuencia o por enlaces de comunicación vía
satélite fiables. De ese modo, las correcciones pueden comunicarse
generalmente a los receptores de navegación sin interrupción
significativa. Sin embargo, las técnicas de WADGPS tratan las
ambigüedades de ciclos completos como una variable de valor real
(no entero) y resuelven una "ambigüedad flotante", que
normalmente se define muy pobremente hasta que se haya obtenido
datos de medición cubriendo un intervalo de tiempo de cambios de
geometría significativos en el satélite. De ese modo, en una
aplicación WADGPS, se requiere a menudo un intervalo de tiempo tan
largo como una o dos horas para resolver la "ambigüedad
flotante" para obtener una precisión de menos de 10 centímetros
en la posición de navegación.
DAVID WALSH: "Real Time Ambiguity Resolution
While on the Move" ION GPS 92, 18 septiembre 1992
(1992,09-18), páginas 473 - 481, XPO02327387
ALBURQUERQUE, describe una técnica para resolver ambigüedades en un
sistema RTK solamente.
La invención proporciona un método para
posicionamiento o navegación de un objeto como se expone en la
reivindicación 1 y un receptor de navegación por satélite como se
expone en la reivindicación 6.
La presente aplicación incluye un método para
combinar el uso de las técnicas de navegación RTK y WADGPS de forma
que las debilidades de cada técnica puedan complementarse por las
fortalezas de la otra técnica. La primera desventaja de la técnica
WADGPS es que el receptor de navegación requiere un largo período de
tiempo (a menudo más de una hora) para determinar los valores de la
ambigüedad flotante, que se requieren para convertir las mediciones
de fase de la portadora en mediciones de rango precisas. La
desventaja primaria de la técnica RTK es que requiere un enlace de
datos en tiempo real (normalmente una línea del lugar) entre un
receptor GPS y un receptor GPS de referencia y que la ambigüedad de
ciclos completos puede determinarse solamente cuando la distancia
de separación entre el receptor GPS que referencia y el receptor GPS
del usuario es relativamente corta.
Estas desventajas separadas pueden eliminarse
usando el método para combinar el uso de las técnicas de navegación
de RTK y de WADGPS de acuerdo con una realización de la presente
invención. El método incluye el uso de una posición conocida de un
receptor de usuario para inicializar los valores de la ambigüedad
flotante en un sistema WADGPS. Cuando el receptor del usuario ha
estado estacionario, la posición conocida del receptor del usuario
puede ser una posición supervisada o una posición obtenida a partir
de una operación anterior. Cuando el receptor del usuario se está
moviendo, la localización conocida puede obtenerse usando un sistema
RTK.
De ese modo, en una operación combinada, cuando
está disponible el enlace de comunicación para la navegación RTK,
las salidas de posición, velocidad y tiempo (PVT) del receptor del
usuario pueden obtenerse usando el sistema RTK, mientras que el
sistema WADGPS se ejecuta en segundo plano y sus salidas se
inicializan constantemente para ponerlas de acuerdo con las salidas
del sistema RTK. Cuando el enlace de comunicación para la navegación
RTK se pierde, o cuando el receptor del usuario se pasea demasiado
lejos de la estación de referencia en el sistema RTK, las salidas
PVT del receptor del usuario pueden obtenerse usando el sistema de
WADGPS, que se ha ido inicializando mientras estaba operativo el
RTK. La inicialización evita los 15 minutos a dos horas de tiempo
normal de "recolección" requerido para resolver los valores de
la ambigüedad flotantes cuando la posición del receptor GPS del
usuario no es conocida. Esto proporciona soluciones PVT muy precisas
a partir del sistema WADGPS mientras que el sistema RTK no está
disponible o es impreciso y hace a la técnica WADGPS más práctica
para la finalidad del posicionamiento y navegación de alta precisión
en tiempo real.
La invención también proporciona un medio que
puede leer un ordenador almacenando en él instrucciones de programa
que puede leer un ordenador que, cuando se ejecutan por un
procesador, ponen en marcha el proceso que realiza el método de la
invención.
La Figura 1 es un diagrama de bloques de un
sistema WADGPS y un sistema RTK local de acuerdo con una realización
de la presente invención.
La Figura 2 es un diagrama de bloques de un
sistema acoplado a un receptor GPS de usuario.
La Figura 3A es un diagrama de flujo que ilustra
un método para combinar el uso del sistema WADGPS y el sistema RTK
local.
La Figura 3B es un diagrama de flujo que ilustra
un método para actualizar una posición del receptor usando un
sistema RTK local.
La Figura 4 es un diagrama de flujo que ilustra
un flujo de proceso para el funcionamiento combinado tanto del
sistema WADGPS como del sistema RTK local.
La Figura 5 es un diagrama que ilustra una
situación en la que puede usarse el funcionamiento combinado.
La Figura 1 ilustra un sistema GPS diferencial
de área grande o global (WADGPS) 100 de acuerdo con una realización
de la presente invención. Como se muestra en la Figura 1, el sistema
WADGPS 100 incluye una red de estaciones de referencia 120 que
tiene cada una un receptor GPS 122, y uno o más centros de proceso
105. Las estaciones de referencia 120 proporcionan continuamente
observaciones GPS en bruto al centro 105 para su procesamiento.
Estas observaciones incluyen mediciones GPS de código y de fase de
la portadora, efemérides, y otra información obtenida de acuerdo
con las señales recibidas de un conjunto de satélites 110 en las
estaciones de referencia 120. Las estaciones de referencia 120 se
sitúan en localizaciones conocidas a través de un área grande 101,
tal como un continente, para un sistema DGPS de área grande, o a
través del globo para una red DGPS global. Los centros 105 son
instalaciones en las que se procesan las observaciones GPS y se
calculan las correcciones DGPS. Si se proporcionan múltiples
centros independientes, se prefiere que estén geográficamente
separados y funcionen en paralelo.
El sistema WADGPS 100 puede utilizarse por uno o
más usuarios (o dispositivos u objetos de usuario) 140 que tienen
cada uno un receptor GPS de usuario 142 para finalidades de
posicionamiento y/o navegación. En una realización de la presente
invención, el usuario 140 se asocia con una estación de referencia
cercana 120 a través de un enlace de radio RTK de forma que el
receptor del usuario 142 y la estación de referencia cercana 120
forman un sistema RTK local 150. El sistema 100 incluye además
enlaces de datos convencionales (no mostrados) para proporcionar
mecanismos de transporte fiables para que se envíen las
observaciones GPS desde las estaciones de referencia 120 a los
centros 105 y para que se difundan las correcciones calculadas desde
los centros 105 a las estaciones de referencia 120 y a los usuarios
140. Un sistema WADGPS continental tiene normalmente entre 3 y 10
receptores de referencia y un sistema WAGPS global tiene normalmente
entre 20 y 100 receptores de referencia alimentando datos a los
centros 105. En una realización de la presente invención, las
observaciones GPS se envían desde las estaciones de referencia 120
a los centros 105 a través de Internet, y las correcciones
calculadas se envían también a través de Internet desde los centros
a una o más estaciones terrestres (no mostradas) para ser subidas a
uno o más satélites (no mostrados), que difunden entonces las
correcciones calculadas para la recepción por las estaciones de
referencia 120 y el receptor del usuario 142.
En una realización de la presente invención, el
usuario u objeto 140 se equipa también con un sistema de ordenador
144 acoplado al receptor de usuario GPS 142. Como se muestra en la
Figura 2, el sistema de ordenador 144 incluye una unidad central de
proceso (CPU) 146, memoria 148, uno o más puertos de entrada 154,
uno o más puertos de salida 156, y (opcionalmente) una interfase de
usuario 158, acoplados entre sí por uno o más buses de comunicación
152. La memoria 148 puede incluir memoria de acceso aleatorio de
alta velocidad y puede incluir almacenamiento masivo no volátil,
tal como uno o más dispositivos de almacenamiento en disco magnético
o dispositivos de memoria flash.
La memoria 148 almacena preferiblemente un
sistema operativo 162, procedimientos de aplicación GPS 164 y una
base de datos 170. Los procedimientos de aplicación GPS 164 pueden
incluir procedimientos 166 para implementar métodos 300 para la
combinación del uso del sistema RTK local 150 y del sistema WADGPS
160, como se describe en más detalle a continuación. El sistema
operativo 162 y los programas de aplicación y procedimientos 164
almacenados en la memoria 148 son para su ejecución por la CPU 146
del sistema de ordenador 144. La memoria 148 almacena también
preferiblemente estructuras de datos usados durante la ejecución de
los procedimientos de aplicación GPS 164, incluyendo las mediciones
GPS de pseudo rango y de fase de la portadora 168, las correcciones
GPS 172 recibidas desde los centros, así como otras estructuras de
datos comentadas en este documento.
Los puertos de entrada 154 son para recibir
datos desde el receptor GPS 142, para recibir información desde la
estación de referencia 120 en el sistema RTK local a través del
enlace de radio 124, y para recibir las correcciones GPS y otra
información de los centros 105 a través del enlace de satélite 107.
El puerto de salida 156 se usa para sacar datos a las estaciones de
referencia 120 a través del enlace de radio 124. En una realización
de la presente invención, la CPU 146 y la memoria 148 del sistema de
ordenador 144 se integran con el receptor GPS 142 en un único
dispositivo, dentro de una única carcasa, como se muestra en la
Figura 2. Sin embargo, tal integración no se requiere para llevar a
cabo los métodos de la presente invención.
Por tanto, el usuario o el objeto 140 puede
adoptar dos modos diferentes de funcionamiento tanto simultáneamente
como en momentos diferentes. El usuario o el objeto 140 puede
funcionar en un modo WADGPS en el que el usuario o el objeto 140 se
posiciona a sí mismo o navega usando el sistema WADGPS 100, y/o en
un modo RTK en el que el usuario o el objeto 140 se posiciona a sí
mismo o navega usando el sistema RTK local 150. Cuando el usuario o
el objeto 140 está cerca de la estación de referencia 120 con la que
está asociado y puede mantenerse el enlace de radio entre el
usuario o el objeto 140 y la estación de referencia 120, el usuario
puede usar el sistema RTK local 150 para posicionarse a sí mismo
con relación a la estación de referencia 120. El sistema RTK local
150 es más ventajoso que el sistema WADGPS 100 en que es más preciso
y que la ambigüedad de ciclos completos en enteros puede ser
rápidamente resuelta, como se explica en lo que sigue.
Usando el sistema local RTK 150, cuando se toman
las mediciones respecto a n satélites 110 a la vista del
receptor GPS de referencia 122 y de los receptores GPS de usuario
142 asociados, las mediciones pueden usarse para resolver la
posición del usuario o el objeto 140 de acuerdo con la siguiente
ecuación en formato matricial:
(1)(\nabla\Phi +
N)\lambda = Hx +
n_{\phi}
Donde \nabla\Phi = [\nabla\phi_{1}
\nabla\phi_{2} ... \nabla\phi_{n}]^{T} es un
vector de medición de fase de la portadora formado por la medición
de fase de la portadora diferencial con respecto a cada uno de los
n satélites 110, N = [N_{1} N_{2} ...
N_{n}]^{T} es un vector de ambigüedad entero formado por
la ambigüedad entera diferencial asociada con cada una de las
mediciones de fase de la portadora diferenciales en el vector de
mediciones de fase de la portadora, H = [h_{1} h_{2} ...
h_{n}]^{T} es una matriz de sensibilidad en las
mediciones formada por los vectores unitarios desde el usuario o el
objeto 140 a los n satélites 110, x es un vector de estado
desconocido real (o vector real) incluyendo un vector de posición
desde la estación de referencia 120 al usuario o al objeto 140 en
el sistema RTK local 150, y n_{\phi} = [n_{\phi_{1}}
n_{\phi_{2}} ... n_{\phi_{n}}]^{T} es un vector de
ruido en la medición (o vector residual de rango de fase) formado
por el ruido de la fase de la portadora diferencial con respecto a
cada uno de los n satélites 110.
Para resolver el vector real x usando la
Ecuación (1), necesita resolverse el vector de ambigüedad entero N.
Se han desarrollado muchos métodos diferentes para resolver los
valores de ambigüedad en enteros incluidos en el vector de
ambigüedad entero N y estos métodos usan típicamente un proceso de
búsqueda para encontrar una combinación de valores de ambigüedad
enteros que satisfaga ciertos criterios, tal como una norma mínima
de un vector residual de medición \Delta_{\Phi},
Donde \Delta_{\Phi} es un vector residual de
rango de fase correspondiente a un vector de ambigüedad entero
candidato Ñ que incluye la combinación de valores de ambigüedad
enteros, y \hat{x} es una solución de mínimos cuadrados de la
Ecuación (1),
donde
es una matriz de covarianza de
mediciones formada por \sigma_{i}, que es una desviación
estándar del ruido de la fase de la portadora diferencial
n_{\phi_{i}} calculado usando métodos convencionales. Un ejemplo
de los métodos para calcular \sigma_{i} pueden encontrarse en
"Precision, Cross Correlation, and Time Correlation of GPS
Phase and Code Observations", por Peter Bonn, GPS Solutions,
Vol. 4, Nº 2, Otoño de 2000, páginas 3-13, o en
"Tightly Integrated Attitude Determination Methods for
Low-Cost Inertial Navigation:
Two-Antenna GPS and GPS/Magnetometer", por
Yang, Y. Discurso de Dr. en Física, Departamento deIngeniería
Eléctrica, Universidad de California, Riverside, CA, junio de
2001.
Otros ejemplos de los métodos de búsqueda pueden
encontrarse en "Instantaneous Ambiguity Resolution", por
Hatch, R., en las Actas del KIS Symposium 1990, Banff, Canadá y en
la solicitud de patente de propiedad común para "Fast Ambiguity
Resolution for Real Time Kinematic Survey and Navigation", número
de serie de la solicitud de patente 10/338.264
(US-B-6753810).
Con la ambigüedad de enteros resuelta, la
posición, velocidad y tiempo (PVT) del receptor del usuario 142
puede ser calculada con precisión como soluciones del sistema RTK
local 150.
A pesar de sus muchas ventajas, el sistema RTK
local 150 puede no estar disponible para el usuario o el objeto 140
en todos los momentos debido a que el usuario puede moverse a una
localización que esté demasiado lejos de la estación de referencia
120 o está fuera de la zona de la estación de referencia 120 de
forma que el enlace de radio 124 entre el usuario o el objeto 140 y
la estación de referencia no puede mantenerse. En estas
situaciones, el error inducido ionosférico no puede eliminarse
satisfactoriamente por medio de la consideración de las diferencias
entre las mediciones en el usuario o el objeto 140 y en la estación
de referencia 120. Este error afecta al proceso de búsqueda
anterior del vector de ambigüedad entero porque hace que aumenten
los residuos de las mediciones incluidos en el vector de residuos de
mediciones \Delta_{\Phi}.
Por tanto, en situaciones donde no se dispone
del sistema RTK local 150 o ha perdido su precisión debido a la
gran separación entre el receptor GPS del usuario y la estación de
referencia, el usuario puede necesitar funcionar en el modo WADGPS
en el que se usa un método diferente para resolver la ambigüedad de
enteros. Usando el sistema WADGPS 100, cada ambigüedad de ciclo
completo se estima como una variable de valor real (no entera). Esa
práctica se denomina a menudo como la determinación del valor de la
"ambigüedad flotante". Un método para determinar el valor de
la "ambigüedad flotante" involucra la formación del código de
refracción corregida y las mediciones de fase de la portadora
basándose en mediciones GPS en bruto tomadas en el usuario o el
objeto 140, el escalado de las mediciones de fase de la portadora a
las mismas unidades que las mediciones de código y la resta de cada
medición de fase de la portadora escalada de la correspondiente
medición para tener un valor de desviación. En una realización de
la presente invención, la medición de código de refracción
corregida, designado como P_{RC}, se forma como sigue:
donde P_{1} y
P_{2} son las mediciones de código de pseudo rango en bruto
sobre las frecuencias L1 y L2, f_{1} y f_{2}
respectivamente, en un periodo de mediciones particular. La medición
de fase de la portadora de refracción corregida, designada como
L_{RC}, se forma similarmente como
sigue:
donde L_{1} y
L_{2} son las mediciones de fase de la portadora escalada
por las longitudes de onda de las señales L1 y L2, respectivamente,
y cada una incluye un valor de ambigüedad de un ciclo completo que
se ha añadido para hacer que la medición de fase de la portadora
escalada esté cerca del mismo valor que la correspondiente medición
de código. De
ahí,
donde \varphi_{1} y
\varphi_{2} son las mediciones de fase de la portadora en bruto
sobre las frecuencias L1 y L2, respectivamente, en el mismo periodo
de mediciones, y los valores de ciclo completo de N_{1} y
N_{2} se han inicializado al comienzo del seguimiento de la
fase de la portadora por el usuario o el objeto 140 para dar
valores que están dentro de una longitud de onda de la portadora de
las correspondientes mediciones de código de forma que se mantengan
pequeñas las diferencias entre las mediciones de fase de la
portadora escaladas y las correspondientes mediciones de código. De
la forma de la ecuación (7), se deduce que la medición de fase de
la portadora de refracción corregida incluye una ambigüedad de ciclo
completo con una longitud de onda \lambda determinada por la suma
de f_{1} y f_{2} (que es alrededor de 2,803 GHz),
de forma que \lambda es aproximadamente 0,1070 metros (es decir,
c/(f_{1} +
f_{2}).
Debido a que los efectos ionosféricos se han
eliminado tanto de las mediciones de código como de fase de la
portadora de acuerdo con las Ecuaciones (6) - (9) y los efectos de
los errores del reloj del satélite y de la órbita sobre las
mediciones de pseudo rango y de fase de la portadora son los mismos,
los valores de P_{RC} y L_{RC} obtenidos en la
etapa 310 deberían ser casi idénticos excepto por la posible
ambigüedad de ciclo completo asociada con las mediciones de fase de
la portadora L_{RC} y el mayor ruido
multi-trayecto en las mediciones de código
P_{RC}. Esto permite la resolución de la ambigüedad de
ciclo completo en L_{RC} por el suavizado de la desviación
(O = P_{RC} - L_{RC}) entre la medición de
código de refracción corregida y la medición de fase de la portadora
de refracción corregida a través de una serie de periodos de
medición de forma que la desviación se va haciendo cada vez una
estimación más precisa de la "ambigüedad flotante". El valor
de desviación suavizado puede ajustarse adicionalmente usando los
residuos de las mediciones tras su fijación para proporcionar un
ajuste de la medición de fase de la portadora adicional de forma
que los residuos de la medición ajustada sean casi cero.
En una realización de la presente invención, la
desviación se suaviza tomando una media extendida de las
desviaciones como sigue:
donde i = 1, 2, 3, ..., se
usa para designar el periodo de mediciones, y el valor de \eta es
un valor de confianza que aumenta cuando O_{i} llega a ser
una estimación más precisa del valor de la ambigüedad flotante. En
una realización de la presente invención, \eta es igual a i
hasta que se alcanza un valor máximo de la media. Por ejemplo, si
la medición de fase de la portadora se supone que tiene sólo 1/100
del ruido de la medición de código, el valor de "\eta" se
limitaría a 100 al cuadrado o 10.000. Puede de ese modo calcularse
recursivamente la Ecuación (9) hasta que se alcanza una precisión
predeterminada del valor de la ambigüedad
flotante.
Con la desviación suavizada O_{i},
puede obtenerse una medición del código de refracción corregida,
suavizado, S, añadiendo la medición de fase de la portadora de
refracción corregida para el periodo de medición actual a la
desviación suavizada, de forma que
que tiene la precisión de la
medición de fase de la portadora pero sin las ambigüedades
asociadas.
El proceso anterior como se ha descrito en
conjunto con las Ecuaciones (6)-(11) se realiza para cada uno de un
conjunto de satélites a la vista del receptor GPS del usuario 142.
Con la medición del código de refracción corregida suavizada
disponible para cada uno del conjunto de los satélites a la vista
del receptor GPS del usuario 142, puede obtenerse los pseudo rangos
a estos satélites. Estos pseudo rangos se ajustan con las
correcciones de WADGPS recibidas desde los centros 105 y se usan en
un arreglo de mínimos cuadrados ponderados para calcular el vector
de estado x. De esta forma, la posición, velocidad y tiempo (PVT)
del receptor GPS del usuario 142 puede calcularse como unas
soluciones WADGPS para el PVT del receptor GPS del usuario 142.
Otros ejemplos de los métodos para obtener las
desviaciones de refracción corregida, suavizada pueden encontrarse
en "The Synergism of Code and Carrier Measurements", por Hatch,
R. en las Actas del Third International Geodetic Symposium on
Satellite Doppler Positioning, DMA, NOS, Las Cruces, N.M.,
Universidad del Estado de Nuevo México, Vol. II, páginas
1213-1232, y en la solicitud de patente de propiedad
común para un "Method for Generating Clock Corrections for a
Wide-Area or Global Differential GPS System",
Número de archivo del procurador
009792-0042-99 (US7117417).
Es posible también resolver los valores de
"ambigüedad flotante" como estados separados en una solución de
mínimos cuadrados o del filtro de Kalman. Cuando se incluyen las
ambigüedades como estados, se ajusta un valor estimado para cada
valor de la ambigüedad flotante de acuerdo a una varianza de forma
que se hace cada vez más preciso al cambiar la geometría del
sistema debido al movimiento del satélite. De ese modo, esta técnica
conduce también a una estimación de precisión incrementada en el
tiempo. Ver el documento de Patrick H. C. Hwang en
Navigation, Vol. 38, Nº 1, primavera de 1991, titulado
"Kinematic GPS for Differential Positioning: Resolving Integer
Ambiguities on the Fly".
Hay muchas combinaciones y variaciones de las
técnicas anteriores que pueden usarse para estimar los valores de
la "ambigüedad flotante". Sin embargo, todos ellos implican el
procesado de datos durante un intervalo de tiempo significativo. El
intervalo de tiempo puede ser a menudo tan largo como una o dos
horas antes de que pueda confiarse en que la "ambigüedad
flotante" es suficientemente precisa para conducir a una
precisión de menos de 10 centímetros en la posición de navegación
del usuario 140. Para acortar el intervalo de tiempo para obtener
los valores de la "ambigüedad flotante", puede inicializarse el
sistema WAD GPS como se describe a continuación usando una
localización conocida del receptor GPS del usuario 142.
La Figura 3A ilustra un método 300 para
inicializar el sistema WADGPS 100. Como se muestra en la Figura 3,
el método 300 incluye una etapa 310 en la que se determina si el
usuario está estacionario en una localización conocida. Esto puede
realizarse de acuerdo con el dato del usuario o a través de algún
mecanismo convencional que permita al ordenador 144 determinar si
el receptor del usuario 142 ha estado estacionario. Si el receptor
del usuario 142 ha estado estacionario y la posición del receptor
del usuario 142 es conocida con precisión, puede usarse la posición
para calcular los valores de la ambigüedad flotante sin la ayuda del
sistema RTK local 150. Podría usarse una posición supervisada del
receptor GPS del usuario 142 como la posición conocida, o en
algunos entornos, la posición puede conocerse simplemente porque el
receptor del usuario 142 ha estado estacionario y la posición del
usuario ha sido ya determinada durante una operación anterior.
En respuesta a la determinación de que el
usuario está estacionario en una localización conocida, el método
300 prosigue con la etapa 320 en la que la posición del receptor del
usuario se fija en una localización conocida. En otro caso, el
método 300 prosigue con la etapa 330 en la que el sistema RTK local
150 se habilita para actualizar automáticamente la localización del
usuario usando el método comentado anteriormente.
El método 300 incluye además una etapa 340 en la
que la localización del receptor del usuario, tanto si es
determinada en la etapa 320 como en la etapa 330, se usa para
calcular un conjunto de rangos teóricos a los satélites 110. Esto
puede implicar el cálculo de posiciones de los satélites 110
basándose en las efemérides difundidas desde el sistema WADGPS 100
y ajustando esas posiciones con las correcciones orbitales
difundidas por el sistema WADGPS 100. Dadas tanto la posición del
receptor del usuario como las posiciones de los satélites en
coordenadas cartesianas, el rango teórico del usuario 140 a cada
satélite 110 puede calcularse como sigue:
donde el subíndice s designa
las coordenadas del satélite y el subíndice u designa las
coordenadas del receptor del usuario o del
objeto.
El método 300 incluye además una etapa 350 en la
que el valor de la ambigüedad flotante inicial, a,
correspondiente a cada satélite se calcula restando del rango
teórico calculado del gráfico obtenido, la medición de fase de la
portadora de refracción corregida con respecto al mismo satélite de
forma que,
donde L_{RC}^{0}
representa la medición de fase de la portadora de refracción
corregida calculado de acuerdo con la Ecuación (7) al comienzo de
cada periodo de
mediciones.
El método 300 incluye además una etapa 360 en la
que los valores de la ambigüedad flotantes se resuelven añadiendo
los valores de la ambigüedad flotante iniciales a las
correspondientes mediciones de fase de la portadora de refracción
corregida en los periodos de medición posteriores, es decir,
y tratando los valores de la
ambigüedad flotante como bien conocidos de forma que la confianza se
fija en alto (o la varianza se fija en bajo). En la práctica, la
etapa 360 se lleva a cabo usando pequeños valor de la ganancia para
ajustar los valores de la ambigüedad flotante en un proceso para
determinar los valores de la ambigüedad flotante. Por ejemplo, si
los valores de la ambigüedad flotante se determinan por el suavizado
de la desviación entre la medición del código de refracción
corregida y la medición de fase de la portadora de refracción
corregida de acuerdo con la ecuación (9), una pequeña ganancia
significa tratar el valor de la ambigüedad flotante como si se
hubiera usado en su cálculo un gran número de valores de desviación,
de forma que \eta = i + (un gran número). Si el valor de
ambigüedad se determina en un proceso de filtro de Kalman se
obtiene una pequeña ganancia ajustando la varianza del estado de
ambigüedad a un valor
pequeño.
De ese modo, usando la localización conocida de
un receptor de usuario 142 estacionario, o usando el sistema RTK
local 150 para inicializar los valores de la ambigüedad flotante, se
evita el tiempo normal requerido de 15 minutos a dos horas de
"recolección" para resolver los valores de la ambigüedad
flotante cuando la posición del receptor del usuario no es
conocida. Esto puede acelerar grandemente el proceso para resolver
las ambigüedades de fase de la portadora en el sistema WADGPS 100,
haciendo el sistema WADGPS 100 más adecuado para las finalidades
del posicionamiento y/o navegación en tiempo real.
Para usar el sistema RTK local 150 para
actualizar la posición del receptor del usuario en el método 300,
la posición de la estación de referencia 120 en el sistema RTK local
150 debe determinarse con precisión en el sistema WADGPS 100. Un
sistema RTK convencional puede usarse en un sentido relativo,
significando que la posición del receptor del usuario 142 puede
determinarse con relación al receptor de referencia. De ésta forma,
pueden obtenerse posiciones relativas precisas del receptor GPS del
usuario 142 incluso aunque las coordenadas de la estación de
referencia no sean particularmente precisas y se busquen datos de
coordenadas distintos de los datos GPS normales para la posición de
la estación de referencia. Sin embargo, para el uso combinado del
sistema RTK local 150 y del sistema WADGPS 100 se necesita
determinar una posición precisa del receptor de referencia 120 en
el sistema RTK 150. Si se usa una posición incorrecta para la
estación de referencia 120 en el sistema RTK local 150, se hará que
los valores de la ambigüedad flotante calculados como se ha descrito
anteriormente sean incorrectos. Esto conducirá a una lenta deriva
de la posición calculada del receptor del usuario 142 en tanto los
valores de la ambigüedad flotante se ajustan lentamente al valor
correcto durante el procesado WADGPS posterior.
En una realización de la presente invención, se
determina una posición media de la estación de referencia 120 en el
sistema RTK 150 basándose sobre horas de datos de posicionamiento
del sistema WADGPS 100 para una fiabilidad aumentada. En una
realización alternativa, un sistema de ordenador en la estación de
referencia 120 acepta un valor de entrada del operador para su
posición y proporciona la posición al usuario 140. Esto permite que
el posicionamiento RTK relativo comience inmediatamente usando esa
posición para la estación de referencia. A la vez, se determina una
posición más precisa de la estación de referencia 120 mediante el
sistema WADGPS 100 y se transmite a la estación de referencia 120.
Esta posición más precisa o una desviación entre la posición
introducida por el operador y la posición más precisa de la estación
de referencia 120 determinada por el sistema WADGPS 100 se
transmite entonces con una velocidad relativamente baja al usuario
140.
La Figura 3B ilustra con más detalle la etapa
330 del método 300 en la que la posición del usuario se actualiza
usando el sistema RTK local 150. Como se muestra en la Figura 3B, la
etapa 330 incluye una subetapa 331 en la que el usuario o el objeto
140 recibe la posición introducida por el operador de la estación de
referencia 120 en el sistema RTK 150, y una subetapa 333 en la que
el usuario o el objeto 140 realiza una operación RTK local para
determinar su propia posición relativa con la de la estación de
referencia 120. La etapa 330 incluye además una subetapa 335 en la
que el usuario o el objeto 140 recibe la posición más precisa de la
estación de referencia 120 determinada por el sistema WADGPS 100 o
la desviación entre la posición introducida por el operador de la
estación de referencia 120 y la posición más precisa de la estación
de referencia 120 determinada por el sistema WADGPS 100. La etapa
330 incluye además una subetapa 337 en la que el usuario o el objeto
140 calcula una posición absoluta del receptor GPS del usuario 142
en coordenadas cartesianas usando bien la posición introducida por
el usuario de la estación de referencia o la posición de la estación
de referencia 120 determinada por el sistema WADGPS 100 (si está
disponible).
Un ejemplo en donde pueden obtenerse beneficios
usando el método 300 es en el posicionamiento de un tren. Cuando un
tren pasa a través de un túnel, tanto el enlace RTK local como el
enlace WADGPS global se perderán. En esta situación el enlace de
datos RTK puede ajustarse para inicializar los valores de la
ambigüedad flotante WADGPS cuando el tren sale del túnel. Esto
evitaría el largo intervalo de datos requerido en otro caso para
determinar los valores de la ambigüedad flotante correctos.
Otro ejemplo en donde pueden obtenerse
beneficios usando el método 300 es en el posicionamiento de un avión
justo tras el despegue. En este caso un sistema RTK local en el
aeropuerto en donde el avión está preparándose para el despegue
puede usarse para inicializar las ambigüedades del WADGPS tanto
antes como durante el despegue.
De ese modo, el usuario o el objeto 140, que
incluye el receptor GPS del usuario 142 y el sistema de ordenador
144 acoplado al receptor GPS del usuario 142, pueden funcionar tanto
en modo el RTK como en modo WADGPS. El sistema RTK local 150 es más
favorable que el sistema WADGPS porque el proceso de búsqueda del
sistema RTK local 150 como se comentó anteriormente utiliza mucho
menos tiempo que el método de suavizado en el sistema de WADGPS 100
para resolver los valores de ambigüedad enteros. En el proceso de
búsqueda, el suavizado de las mediciones de código o bien no es
requerido o bien se realiza un suavizado de las mediciones de código
de mucha más corta duración, no para determinar directamente la
ambigüedad del ciclo completo, sino para proporcionar una
incertidumbre disminuida en un conjunto inicial de valores de
ambigüedad enteros de forma que el proceso de búsqueda posterior
pueda limitarse más ajustadamente. Por esa razón, sólo unos pocos
segundos de datos son suficientes para tener el conjunto inicial de
valores de ambigüedad. El sistema RTK local 150, sin embargo, está
disponible sólo en situaciones en las que puede mantenerse el enlace
de comunicación entre el receptor GPS del usuario 142 y la estación
de referencia 120 en el sistema RTK local 150 y el usuario o el
objeto 140 no se pasea demasiado lejos de la estación de referencia
120 en el sistema RTK local 150. Cuando no se satisfacen estas
condiciones, esto es, cuando el sistema RTK local 150 o bien no está
disponible o es impreciso, el usuario puede descansar en el sistema
WADGPS 100 para navegación mediante el uso de la posición del
receptor del usuario últimamente determinada por el sistema RTK 150
para inicializar el sistema WADGPS de forma que se evita el largo
tiempo de "recolección" para obtener los valores de
"ambigüedad flotante".
La Figura 4 ilustra un flujo de un proceso 400
para un funcionamiento combinado RTK y WADGPS realizado por el
sistema de ordenador del usuario 144. El flujo del proceso incluye
las etapas 440, 450 y 460. Como se muestra en la Figura 4, mientras
que están disponibles las correcciones RTK, el usuario 140 funciona
en el modo RTK. Recibe la posición 401 de la estación de referencia
120 en el sistema RTK local 150 y realiza la etapa 440 en la que
los PVT del receptor del usuario se determinan usando las
correcciones RTK 410 recibidas desde el receptor de referencia 120
en el sistema RTK local 150. Durante la realización de la etapa 440,
el usuario 140 puede continuar recibiendo las correcciones del
WADGPS 420 desde los centros 105 de forma que las soluciones WADGPS
puedan generarse en segundo término. El usuario 140 puede recibir
también la posición actualizada 430 de la estación de referencia
120 en el sistema RTK local 150 desde el centro 105 a una velocidad
relativamente baja. Usando la posición actualizada de la estación
de referencia 120 en la solución RTK de la posición del usuario,
las soluciones del WADGPS pueden inicializarse continuamente en
segundo término para estar de acuerdo con las soluciones RTK de
acuerdo con el método 300 comentado anteriormente.
Cuando se pierden las correcciones RTK, el
usuario 140 cambia al modo de funcionamiento WADGPS y realiza la
etapa 450, en la que el usuario 140 usa la posición del receptor del
usuario determinada en el modo de funcionamiento RTK inmediatamente
antes de que las correcciones RTK se hicieran indisponibles para
inicializar los valores de la ambigüedad flotantes para el modo de
funcionamiento WADGPS de acuerdo con el método 300 comentado
anteriormente. De esta forma, los valores de "ambigüedad
flotante" pueden determinarse sin el largo tiempo de
"recolección". Durante la realización de la etapa 450, el
usuario 140 continúa recibiendo las correcciones WADGPS 420 desde
los centros 105. El usuario 140 puede recibir también la posición
actualizada 430 de la estación de referencia 120 en el sistema RTK
local 150 desde el centro 105 a una velocidad relativamente baja.
Las coordenadas de la estación de referencia se usan para
transformar la posición del receptor del usuario generado en el modo
WADGPS en la posición relativa al receptor de referencia local 120.
De esta forma, los resultados PVT generados por el sistema de
ordenador del usuario 144 realizarán una transición sin saltos entre
los dos diferentes modos de funcionamiento.
Cuando las correcciones RTK están disponibles de
nuevo, el usuario reanuda el funcionamiento RTK en la etapa 460,
que es similar al funcionamiento RTK en la etapa 440.
El proceso 400 puede usarse en muchas
aplicaciones. Una aplicación implica una extensión de un
funcionamiento RTK en áreas en donde el enlace de radio RTK no
puede mantenerse mientras que el enlace de comunicación del WADGPS
es al menos generalmente disponible. Por ejemplo, como se muestra en
la Figura 5, el usuario o el objeto 140 puede ser un vehículo
agrícola 510 moviéndose en las filas 520 de un área 501 de unas
terrazas, con el receptor de usuario 142 fijado al vehículo
agrícola o al equipo agrícola que está conectado al vehículo
agrícola. El área 501 incluye el área 503 que es visible desde la
estación de referencia 120 del sistema RTK local 150 y las áreas
(sombreadas) 505 y 507 que no son visibles desde la estación de
referencia 120. Debido a que el enlace de comunicación RTK es
normalmente en línea recta, los datos RTK se perderían cuando el
receptor GPS del usuario 142 se mueva desde el área 503 al área 505
o a la 507. Pero el enlace de datos entre el receptor del usuario
142 del sistema WADGPS 100 está disponible generalmente debido a que
está facilitado por satélites. Inicializando las ambigüedades
flotantes en el sistema WADGPS 100 cuando el enlace de radio RTK
está disponible y el sistema RTK 150 operativo, la precisión de
funcionamiento del RTK puede preservarse prácticamente durante
aquellos intervalos en que el enlace RTK se pierde.
Mientras que se ha usado en la descripción
anterior el sistema WADGPS/RTK 100 de la Figura 1, se apreciará que
cualquier sistema regional, de área grande o global que haga uso de
las mediciones de fase de la portadora desde satélites para
finalidades de posicionamiento y/o navegación y de ese modo requiera
determinar los valores de ambigüedad asociados con las mediciones
de fase, puede beneficiarse también del método 300 y del proceso
400 descrito anteriormente. Ejemplos de estos sistemas incluyen el
Starfire^{TM} System desarrollado por la compañía John Deere, y
el sistema GPS regional High Accuracy-National
Differential (HA-ND) que está siendo desarrollado
por varias agencias gubernamentales de Estados Unidos.
Claims (11)
1. Un método para el posicionamiento o
navegación de un objeto (140) asociado tanto con un sistema
cinemático en tiempo real como con un sistema de posicionamiento
por satélite de área grande, en donde los valores de la ambigüedad
flotante (350) asociados con las mediciones de fase de la portadora
obtenidos en el objeto (140) se estiman usando dicho sistema de
posicionamiento por satélite de área grande, comprendiendo dicho
método:
la determinación de una primera posición (340)
del objeto (140) basándose en la información (410) recibida desde
una estación de referencia local (120) asociada con el sistema
cinemático en tiempo real;
caracterizado por:
la determinación inicial de dichos valores de la
ambigüedad flotante (350) usando la posición primeramente
determinada del objeto (140); y
la determinación de una segunda posición (337)
del objeto (140) basándose en la información (420) recibida del
sistema de posicionamiento por satélite de área grande y usando
dichos valores de la ambigüedad flotante iniciales.
\vskip1.000000\baselineskip
2. El método de la reivindicación 1, en donde la
primera posición es relativa a la estación de referencia local
(120) y la segunda posición es una posición absoluta, el método
comprende además:
la recepción de la posición de la estación de
referencia local (120) del sistema de posicionamiento por satélite
de área grande (335);
la transformación de la primera posición en una
posición absoluta (337) usando la posición de la estación de
referencia local (120) antes de la determinación de dichos valores
de la ambigüedad flotante inicial; y
la transformación de la segunda posición en una
posición relativa al receptor de la estación de referencia local
(120) usando la posición de la estación de referencia local
(450).
\vskip1.000000\baselineskip
3. El método de la reivindicación 1, en donde el
cálculo de dichos valores de la ambigüedad flotante inicial
comprende el cálculo de los rangos teóricos entre el objeto (140) y
un conjunto de satélites (340).
4. El método de la reivindicación 1, en donde
los valores de la ambigüedad flotante se estiman ajustando las
mediciones de fase de la portadora con los valores de la ambigüedad
flotante iniciales.
5. El método de la reivindicación 4, en donde
los valores de la ambigüedad flotante se estiman por suavizado de
las mediciones de código con las mediciones de fase de la portadora
ajustadas.
\vskip1.000000\baselineskip
6. Un receptor de navegación por satélite,
comprendiendo:
primeros medios de funcionamiento (300), en un
primer modo de funcionamiento del receptor de navegación por
satélite, para determinar una primera posición (340) de un objeto
(140) basándose en la información (410) recibida de la estación de
referencia local (120) asociada con un sistema cinemático en tiempo
real; y
caracterizado por:
segundos medios de funcionamiento (335, 450), en
un segundo modo de funcionamiento del receptor de navegación por
satélite, para determinar una segunda posición del objeto (140)
basándose en la información (420) recibida desde el sistema de
posicionamiento por satélite de área grande que usa valores de la
ambigüedad flotante estimados asociados con mediciones de fase de
la portadora obtenidos en el objeto (140); y
medios de funcionamiento para determinar
inicialmente dichos valores de la ambigüedad flotante usando la
primera posición determinada del objeto (140); siendo operativos
dichos segundos medios (335, 450) para usar dichos valores de la
ambigüedad flotante iniciales.
\vskip1.000000\baselineskip
7. El receptor de navegación por satélite de la
reivindicación 6, en el que los primeros medios son operativos tal
que la primera posición es relativa a la estación de referencia
local (120) y los segundos medios son operativos tal que la segunda
posición es una posición absoluta, los segundos medios incluyen
medios de funcionamiento:
para recibir una posición de la estación de
referencia local (120) desde el sistema de posicionamiento por
satélite de área grande (335, 430);
para transformar la primera posición en una
posición absoluta (337) usando la posición de la estación de
referencia local (120) antes de determinar dichos valores de la
ambigüedad flotante iniciales; y
para transformar la segunda posición en una
posición relativa a la estación de referencia local (120) usando la
posición de la estación de referencia local (450).
\vskip1.000000\baselineskip
8. El receptor de navegación por satélite de la
reivindicación 6, en donde los medios para el cálculo de dichos
valores de la ambigüedad flotante iniciales comprenden medios para
el cálculo teórico de los rangos entre el objeto (140) y un
conjunto de satélites (340).
9. El receptor de navegación por satélite de la
reivindicación 6, en donde los segundos medios son operativos para
estimar los valores de la ambigüedad flotante ajustando las
mediciones de fase de la portadora con los valores de la ambigüedad
flotante iniciales.
10. El receptor de navegación por satélite de la
reivindicación 9, en donde los segundos medios son operativos para
estimar los valores de la ambigüedad flotantes por suavizado de las
mediciones de código con las mediciones de fase de la portadora
ajustadas.
11. Un medio que pueda leer un ordenador (148)
almacenando en él instrucciones de programa que pueda leer un
ordenador (164) que, cuando se ejecutan por un procesador, hacen que
el proceso realice un método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US757340 | 2004-01-13 | ||
| US10/757,340 US7119741B2 (en) | 2004-01-13 | 2004-01-13 | Method for combined use of a local RTK system and a regional, wide-area, or global carrier-phase positioning system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2308300T3 true ES2308300T3 (es) | 2008-12-01 |
Family
ID=34740053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES04814544T Expired - Lifetime ES2308300T3 (es) | 2004-01-13 | 2004-12-15 | Un metodo para uso combinado de un sistema rtk local y un sistema de posicionamiento de fase de la portadora regional, de area grande o global. |
Country Status (15)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US7119741B2 (es) |
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| WO (1) | WO2005071432A1 (es) |
| ZA (1) | ZA200603757B (es) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20220283316A1 (en) * | 2021-03-08 | 2022-09-08 | Microchip Technology Incorporated | Scalable common view time transfer and related apparatuses and methods |
Families Citing this family (63)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7511661B2 (en) | 2004-01-13 | 2009-03-31 | Navcom Technology, Inc. | Method for combined use of a local positioning system, a local RTK system, and a regional, wide-area, or global carrier-phase positioning system |
| US7427950B2 (en) * | 2004-01-13 | 2008-09-23 | Navcom Technology, Inc. | Method for increasing the reliability of position information when transitioning from a regional, wide-area, or global carrier-phase differential navigation (WADGPS) to a local real-time kinematic (RTK) navigation system |
| US7679555B2 (en) * | 2004-01-13 | 2010-03-16 | Navcom Technology, Inc. | Navigation receiver and method for combined use of a standard RTK system and a global carrier-phase differential positioning system |
| US7102563B2 (en) * | 2004-02-26 | 2006-09-05 | Topcon Gps Llc | Methods and apparatuses of estimating the position of a mobile user in a system of satellite differential navigation |
| JP5301762B2 (ja) * | 2005-10-07 | 2013-09-25 | 古野電気株式会社 | キャリア位相相対測位装置 |
| US7501981B2 (en) * | 2005-11-18 | 2009-03-10 | Texas Instruments Incorporated | Methods and apparatus to detect and correct integrity failures in satellite positioning system receivers |
| US7817084B2 (en) * | 2006-08-23 | 2010-10-19 | Qualcomm Incorporated | System and/or method for reducing ambiguities in received SPS signals |
| US7650925B2 (en) * | 2006-08-28 | 2010-01-26 | Nucor Corporation | Identifying and reducing causes of defects in thin cast strip |
| KR101196415B1 (ko) | 2007-01-04 | 2012-11-02 | 에스케이케미칼주식회사 | 백색도가 높은 폴리아릴렌설파이드 수지 및 이의 제조방법 |
| US7855678B2 (en) * | 2007-05-16 | 2010-12-21 | Trimble Navigation Limited | Post-mission high accuracy position and orientation system |
| DE602007013297D1 (de) * | 2007-05-18 | 2011-04-28 | Nokia Corp | Positionsbestimmung unter verwendung einer referenzstation |
| RU2419808C1 (ru) * | 2007-05-24 | 2011-05-27 | Теле Атлас Б.В. | Устройство, способ и программа позиционирования с режимами абсолютного и относительного позиционирования |
| US8400351B2 (en) * | 2009-02-22 | 2013-03-19 | Trimble Navigation Limited | GNSS moving base positioning |
| CN101711369B (zh) * | 2007-06-22 | 2012-11-21 | 特林布尔特拉萨特有限公司 | 位置跟踪设备和方法 |
| US20090093959A1 (en) * | 2007-10-04 | 2009-04-09 | Trimble Navigation Limited | Real-time high accuracy position and orientation system |
| US8694250B2 (en) * | 2008-01-09 | 2014-04-08 | Trimble Navigation Limited | Processing multi-GNSS data from mixed-type receivers |
| DE112009002042B4 (de) * | 2008-08-19 | 2022-09-29 | Trimble Navigation Limited | Verfahren und Geräte zum Verarbeiten von GNSS-Signalen mit Verfolgungsunterbrechung |
| CN101435868B (zh) * | 2008-12-09 | 2011-09-21 | 中国科学院国家授时中心 | 一种星钟和星历分离的矢量差分解算方法 |
| CN102326094B (zh) | 2009-02-22 | 2013-07-31 | 天宝导航有限公司 | Gnss测量方法和设备 |
| CN101806906A (zh) * | 2010-04-14 | 2010-08-18 | 上海华测导航技术有限公司 | 基于gnss的位置坐标实时动态组合测量装置及方法 |
| US8624779B2 (en) * | 2010-05-18 | 2014-01-07 | Trimble Navigation Limited | Global navigation satellite system (GNSS) reference station integrity monitoring and assurance |
| KR20110135809A (ko) * | 2010-06-11 | 2011-12-19 | 한국전자통신연구원 | 무선 ap를 이용한 정밀 측위 장치 및 방법 |
| US8983685B2 (en) * | 2010-07-30 | 2015-03-17 | Deere & Company | System and method for moving-base RTK measurements |
| US20120172054A1 (en) * | 2011-01-05 | 2012-07-05 | Texas Instruments Incorporated | System and method for cooperative positioning |
| CN102270277A (zh) * | 2011-07-08 | 2011-12-07 | 福州特力惠电子有限公司 | 国土资源gps移动执法监察的系统及方法 |
| US9671501B2 (en) | 2012-09-26 | 2017-06-06 | Trimble Inc. | Global navigation satellite systems (GNSS) positioning using precise satellite data |
| JP5895866B2 (ja) * | 2013-02-05 | 2016-03-30 | 三菱電機株式会社 | Gnss測位装置およびgnss測位方法 |
| CN103792558B (zh) * | 2014-01-10 | 2019-05-31 | 中国人民解放军63921部队 | Gnss载波相位平滑伪距处理方法 |
| CN104166150B (zh) * | 2014-09-05 | 2017-02-08 | 合肥工业大学 | 层次校验的北斗ⅱ双频载体姿态测量方法 |
| US9817129B2 (en) * | 2014-10-06 | 2017-11-14 | Sierra Nevada Corporation | Monitor based ambiguity verification for enhanced guidance quality |
| CN104793219A (zh) * | 2015-01-15 | 2015-07-22 | 深圳市观复北斗航电仪器有限公司 | 卫星导航地面差分参考站及其系统 |
| US12210107B2 (en) | 2015-06-29 | 2025-01-28 | Deere & Company | Satellite navigation receiver for relative positioning with bias estimation |
| US10809391B2 (en) | 2015-06-29 | 2020-10-20 | Deere & Company | Satellite navigation receiver and method for switching between real-time kinematic mode and precise positioning mode |
| US10627528B2 (en) * | 2015-06-29 | 2020-04-21 | Deere & Company | Satellite navigation receiver and method for switching between real-time kinematic mode and precise positioning mode |
| US11175414B2 (en) | 2015-06-29 | 2021-11-16 | Deere & Company | Satellite navigation receiver for relative positioning with bias estimation |
| US10605926B2 (en) | 2015-06-29 | 2020-03-31 | Deere & Company | Satellite navigation receiver and method for switching between real-time kinematic mode and relative positioning mode |
| JP6156533B2 (ja) * | 2016-03-02 | 2017-07-05 | 三菱電機株式会社 | Gnss測位装置およびgnss測位方法 |
| US10222484B2 (en) | 2016-03-18 | 2019-03-05 | Deere & Company | Satellite navigation receiver with improved ambiguity resolution |
| US10222483B2 (en) * | 2016-03-18 | 2019-03-05 | Deere & Company | Satellite navigation receiver with improved ambiguity resolution |
| US10422885B2 (en) | 2016-03-18 | 2019-09-24 | Deere & Company | Rapid recovery of precise position after temporary signal loss |
| US10802160B2 (en) * | 2016-03-18 | 2020-10-13 | Deere & Company | Rapid determination of precise position by aiding data |
| US10393882B2 (en) | 2016-03-18 | 2019-08-27 | Deere & Company | Estimation of inter-frequency bias for ambiguity resolution in global navigation satellite system receivers |
| US10191157B2 (en) | 2016-03-18 | 2019-01-29 | Deere & Company | Precise low-latency GNSS satellite clock estimation |
| KR20170127912A (ko) * | 2016-05-13 | 2017-11-22 | 아이엘디바이스 주식회사 | 서버기반 gnss 위치결정 시스템 및 방법 |
| US11150352B2 (en) | 2016-09-06 | 2021-10-19 | Deere & Company | Method and system for providing satellite correction signal with warm start |
| CN107015255A (zh) * | 2017-03-02 | 2017-08-04 | 努比亚技术有限公司 | 一种基站设备、终端及定位方法 |
| CN108572373A (zh) * | 2017-03-07 | 2018-09-25 | 北京华信泰科技股份有限公司 | 一种卫星导航增强系统数据的播发方法及装置 |
| CN108572374A (zh) * | 2017-03-07 | 2018-09-25 | 北京华信泰科技股份有限公司 | 一种卫星导航增强系统数据的接收方法及装置 |
| WO2019019118A1 (zh) * | 2017-07-27 | 2019-01-31 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 可移动平台的控制方法、设备及可移动平台 |
| CN107422340B (zh) * | 2017-09-05 | 2020-05-19 | 芜湖华创光电科技有限公司 | 一种多点定位系统接收站位置误差校正方法 |
| JP6910896B2 (ja) * | 2017-09-07 | 2021-07-28 | ヤンマーパワーテクノロジー株式会社 | 測位システム |
| JP2019045456A (ja) * | 2017-09-07 | 2019-03-22 | ヤンマー株式会社 | 測位システム |
| EP3502747B1 (en) | 2017-12-22 | 2020-06-10 | Trimble Inc. | Advanced navigation satellite system positioning method and system using seeding information |
| US12099125B2 (en) | 2018-06-25 | 2024-09-24 | Deere & Company | Adaptive estimation of GNSS satellite biases |
| CN110727005B (zh) * | 2018-07-16 | 2022-03-29 | 清华大学 | 定位基站系统的整周模糊度确定方法 |
| US11221417B2 (en) * | 2018-12-27 | 2022-01-11 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Recovery of high precision position after GNSS outage |
| CN111443369B (zh) * | 2019-11-25 | 2022-11-25 | 北京航空航天大学 | 一种高精度实时gnss多频快速收敛定位方法 |
| US12016257B2 (en) | 2020-02-19 | 2024-06-25 | Sabanto, Inc. | Methods for detecting and clearing debris from planter gauge wheels, closing wheels and seed tubes |
| CN111458736A (zh) * | 2020-04-15 | 2020-07-28 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | 一种基于机载嵌入式平台的短基线rtk定位方法 |
| US12461083B2 (en) | 2020-08-03 | 2025-11-04 | Sabanto, Inc. | Methods for improved agricultural procedures |
| US11808861B2 (en) | 2021-01-31 | 2023-11-07 | Deere & Company | Adaptive estimation of GNSS satellite biases |
| CN115047497B (zh) * | 2021-03-08 | 2025-03-18 | 千寻位置网络有限公司 | 星基终端定位置信度确定方法、星基终端、设备及介质 |
| US12032077B2 (en) | 2022-03-11 | 2024-07-09 | Deere & Company | System and method for compensating for scintillation and for facilitation of long-baseline RTK |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5359332A (en) * | 1992-12-31 | 1994-10-25 | Trimble Navigation Limited | Determination of phase ambiguities in satellite ranges |
| US5935194A (en) | 1994-02-18 | 1999-08-10 | Trimble Navigation Limited | Method for using external constraints to improve the speed and reliability of phase ambiguity resolution in real-time kinematic initialization |
| JPH0917071A (ja) * | 1995-06-27 | 1997-01-17 | Hitachi Ltd | 回転シリンダ装置およびそれに用いる回転シリンダの製造方法 |
| GB2339098B (en) * | 1995-10-24 | 2000-05-31 | Inmarsat Ltd | Satellite radiodetermination |
| JPH10253734A (ja) * | 1997-03-12 | 1998-09-25 | Japan Radio Co Ltd | 測位装置 |
| US6070078A (en) * | 1997-10-15 | 2000-05-30 | Ericsson Inc. | Reduced global positioning system receiver code shift search space for a cellular telephone system |
| KR100265465B1 (ko) * | 1997-11-03 | 2000-09-15 | 손상호 | Gps를 이용한 자세 결정방법 |
| US6127968A (en) * | 1998-01-28 | 2000-10-03 | Trimble Navigation Limited | On-the-fly RTK positioning system with single frequency receiver |
| US6469663B1 (en) * | 2000-03-21 | 2002-10-22 | Csi Wireless Inc. | Method and system for GPS and WAAS carrier phase measurements for relative positioning |
| US6531981B1 (en) * | 2000-05-01 | 2003-03-11 | Skynetix, Llc | Global augmentation to global positioning system |
| JP2003232845A (ja) | 2002-02-12 | 2003-08-22 | Furuno Electric Co Ltd | 移動体の方位および姿勢検出装置 |
| US6753810B1 (en) | 2002-09-24 | 2004-06-22 | Navcom Technology, Inc. | Fast ambiguity resolution for real time kinematic survey and navigation |
| US7117417B2 (en) | 2003-07-30 | 2006-10-03 | Navcom Technology, Inc. | Method for generating clock corrections for a wide-area or global differential GPS system |
-
2004
- 2004-01-13 US US10/757,340 patent/US7119741B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2004-12-15 CA CA2550600A patent/CA2550600C/en not_active Expired - Lifetime
- 2004-12-15 UA UAA200608996A patent/UA88896C2/ru unknown
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- 2004-12-15 AU AU2004314534A patent/AU2004314534B2/en not_active Expired
- 2004-12-15 MX MXPA06007941A patent/MXPA06007941A/es unknown
- 2004-12-15 ES ES04814544T patent/ES2308300T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2004-12-15 EP EP04814544A patent/EP1704421B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2004-12-15 WO PCT/US2004/042374 patent/WO2005071432A1/en not_active Ceased
- 2004-12-15 CN CN2004800401552A patent/CN1902505B/zh not_active Expired - Lifetime
- 2004-12-15 AT AT04814544T patent/ATE398779T1/de not_active IP Right Cessation
- 2004-12-15 BR BRPI0417873A patent/BRPI0417873B8/pt not_active IP Right Cessation
- 2004-12-15 RU RU2006129277/09A patent/RU2363013C2/ru not_active IP Right Cessation
-
2005
- 2005-07-13 US US11/181,410 patent/US7071870B2/en not_active Expired - Lifetime
-
2006
- 2006-05-11 ZA ZA200603757A patent/ZA200603757B/en unknown
-
2009
- 2009-12-16 AU AU2009250992A patent/AU2009250992B2/en not_active Expired
-
2011
- 2011-06-24 JP JP2011140584A patent/JP4996759B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2012
- 2012-02-28 JP JP2012041724A patent/JP5481507B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20220283316A1 (en) * | 2021-03-08 | 2022-09-08 | Microchip Technology Incorporated | Scalable common view time transfer and related apparatuses and methods |
| US11841443B2 (en) * | 2021-03-08 | 2023-12-12 | Microchip Technology Incorporated | Scalable common view time transfer and related apparatuses and methods |
| US12298414B2 (en) | 2021-03-08 | 2025-05-13 | Microchip Technology Incorporated | Scalable common view time transfer and related apparatuses and methods |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US7071870B2 (en) | 2006-07-04 |
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