[go: up one dir, main page]

ES2559471T3 - Procedimiento de determinación de un indicador de confianza relativo a la trayectoria tomada por un móvil - Google Patents

Procedimiento de determinación de un indicador de confianza relativo a la trayectoria tomada por un móvil Download PDF

Info

Publication number
ES2559471T3
ES2559471T3 ES13154346.4T ES13154346T ES2559471T3 ES 2559471 T3 ES2559471 T3 ES 2559471T3 ES 13154346 T ES13154346 T ES 13154346T ES 2559471 T3 ES2559471 T3 ES 2559471T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
receiver
auto
mobile
confidence indicator
correlation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES13154346.4T
Other languages
English (en)
Inventor
Michel Monnerat
Lionel Ries
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thales SA
Original Assignee
Thales SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thales SA filed Critical Thales SA
Application granted granted Critical
Publication of ES2559471T3 publication Critical patent/ES2559471T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/40Correcting position, velocity or attitude
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13Receivers
    • G01S19/22Multipath-related issues
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42Determining position
    • G01S19/48Determining position by combining or switching between position solutions derived from the satellite radio beacon positioning system and position solutions derived from a further system
    • G01S19/49Determining position by combining or switching between position solutions derived from the satellite radio beacon positioning system and position solutions derived from a further system whereby the further system is an inertial position system, e.g. loosely-coupled
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42Determining position
    • G01S19/50Determining position whereby the position solution is constrained to lie upon a particular curve or surface, e.g. for locomotives on railway tracks
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/14Determining absolute distances from a plurality of spaced points of known location
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14Relay systems
    • H04B7/15Active relay systems
    • H04B7/185Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Navigation (AREA)

Abstract

Procedimiento de determinación de un indicador de confianza relativo a la trayectoria de un móvil equipado con un receptor capaz de estimar la posición del móvil a partir de la recepción de señales de navegación GNSS emitidas por una constelación de satélites, estando las señales de navegación moduladas por un código y constando el receptor (4) de una réplica local del código, constando el procedimiento de una etapa preliminar que consiste en estimar unas posiciones sucesivas del receptor (4) en diferentes instantes de medición de posición y en identificar un segmento de trayectoria R1 que pasa cerca de las posiciones estimadas sucesivas, estando el procedimiento caracterizado porque el segmento de trayectoria R1 se estima con la ayuda medio de unos medios de cartografía y porque consta, además, de las siguientes etapas: a. determinar unas funciones de auto-correlación sucesivas entre las señales de navegación recibidas y la réplica local del código, b. formular una hipótesis de velocidad de desplazamiento del receptor (4) en el segmento de trayectoria R1 identificado, c. deducir de la hipótesis de velocidad de desplazamiento del receptor, una función de retardo Doppler que corresponde al movimiento del receptor (4), d. aplicar la función de retardo Doppler a cada función de auto-correlación determinada en la etapa c y deducir de esta unas funciones de auto-correlación corregidas, e. sumar las funciones de auto-correlación corregidas, correspondiendo el resultado de la suma a la función de auto-correlación corregida (π) de la señal de navegación, f. comparar el resultado de la suma de las funciones de auto-correlación corregidas (π) con una función de autocorrelación teórica Teo(π) y en deducir un indicador de confianza de que el segmento de trayectoria identificado corresponde a la trayectoria real seguida por el móvil equipado con el receptor (4).

Description

5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
DESCRIPCION
Procedimiento de determinacion de un indicador de confianza relativo a la trayectoria tomada por un movil
La presente invencion se refiere a un procedimiento de determinacion de un indicador de confianza relativo a la trayectoria de un movil. La invencion se aplica a cualquier sistema de posicionamiento por satelites que utiliza receptores de tipo GNSS (Global Navigation Satellite System) como unos receptores GPS (Global Positioning System) o Galileo.
En un sistema de posicionamiento por satelites que utiliza un receptor del tipo GNSS dispuesto a bordo de un movil, las senales de datos que permiten al receptor calcular su posicionamiento proceden de diferentes satelites que pertenecen a una constelacion de satelites de posicionamiento. La constelacion consta de al menos cuatro satelites para determinar cuatro incognitas que corresponden a las coordenadas geograficas x, y, z y temporales t del receptor. El posicionamiento del movil por el receptor se realiza en dos etapas. En una primera etapa, el receptor adquiere unas senales radioelectricas que constituyen unas senales de navegacion procedentes de los cuatro satelites de la constelacion y, en una segunda etapa, el receptor evalua las distancias que separan al movil de los cuatro satelites cuyas senales se han recibido y determina la posicion del movil utilizando un procedimiento por triangulacion.
El documento US 2010/0332125 describe dicho sistema de posicionamiento por satelites.
Un error cometido en la posicion de un movil puede tener consecuencias desastrosas en una aplicacion relativa a la aviacion civil o al peaje de carreteras geo-localizado.
Existen numerosas fuentes de error de posicionamiento que pueden enturbiar la validez de los datos de posicion determinados por un sistema de posicionamiento por satelite. Un error de posicionamiento puede estar causado por un problema tecnico en la recepcion de las senales GNSS, como por ejemplo un fallo del receptor o un fallo de las informaciones transmitidas por la constelacion de satelites utilizada. La fiabilidad de la posicion determinada por un sistema de posicionamiento por satelite depende tambien del entorno en el que se encuentra el movil.
En el caso de una aplicacion aeronautica relativa a la aviacion civil, el receptor no esta condicionado por ningun obstaculo, de tal modo que las senales radioelectricas se reciben directamente de los satelites, sin reflexion en ninguna pared. En este caso, existen unos sistemas SBAS (en ingles: Satellite-Based Augmentation Systems) que permiten suministrar una informacion de confianza relativa a la posicion calculada por el receptor de un movil aeronautico. Los sistemas SBAS controlan y limitan de forma permanente los errores cometidos en la orbita de los satelites, en la sincronizacion de cada satelite con la referencia horaria de las constelaciones y los errores generados por la propagacion de las senales radioelectricas en la atmosfera superior y, en particular, en la ionosfera. La informacion proporcionada por un sistema SBAS permite que el receptor del movil aeronautico proporcione la posicion del movil asf como un lfmite de error de posicion.
Las aplicaciones de peaje de carreteras geo-localizado consisten en determinar la ruta tomada por un movil terrestre provisto de un receptor GNSS y en facturar al usuario del movil terrestre cuando la ruta tomada esta sometida a un peaje. Al depender la facturacion de la carretera utilizada, el receptor debe emitir informacion complementaria relativa, por una parte, a la posicion del movil y, por otra parte, a la trayectoria del movil. Esta informacion da lugar a una facturacion, tambien es necesario determinar una informacion de confianza relativa a la trayectoria utilizada.
Sin embargo, en el caso de una aplicacion relativa al peaje de carreteras geo-localizado, las condiciones de recepcion de las senales radioelectricas son mucho mas complejas, y se dominan mucho menos que en el caso de una aplicacion aeronautica. Es, por tanto, mucho mas diffcil limitar el error de posicion determinada por el receptor.
En un entorno urbano, las senales de navegacion emitidas por uno o por dos o tres de los satelites de la constelacion pueden verse detenidas, por ejemplo, por unos edificios y no llegar hasta el receptor del movil. En este caso, la geometna del conjunto de los satelites utilizados para calcular la posicion del movil se ve afectada lo que puede hacer que el calculo de la posicion del movil sea imposible.
Del mismo modo, en un entorno terrestre poco favorable, las senales de navegacion emitidas por un satelite de la constelacion pueden reflejarse en algunas paredes antes de alcanzar el receptor. Este fenomeno, llamado trayectos multiples, tiene un gran impacto en la precision de la posicion calculada por el receptor. En efecto, el camino medido por el receptor es entonces mas largo que la distancia que separa al movil del satelite correspondiente. De esto se deriva un error en el procedimiento de triangulacion y, por lo tanto, en la posicion del movil. En este caso la consecuencia es doble ya que, por una parte, el error de posicion es importante y, por otra parte, el receptor no tienen ningun medio para saber que ha cometido un error, ni para evaluar el error cometido. Asf pues, los errores cometidos por el receptor pueden generar un error de juicio en cuanto a la ruta tomada y, por consiguiente, generar una facturacion erronea. Es, por lo tanto, necesario obtener un indicador de confianza relativo a la trayectoria del movil determinada por el receptor.
La invencion tiene como objetivo resolver estos problemas y proponer un procedimiento de determinacion de un indicador de confianza relativo a la trayectoria tomada por un movil que permita evaluar un error en la estimacion de
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
la posicion del movil cometido por un receptor GNSS situado a bordo del movil.
Para ello, la invencion se refiere a un procedimiento de determinacion de un indicador de confianza relativo a la trayectoria de un movil equipado con un receptor capaz de estimar la posicion del movil a partir de la recepcion de senales de navegacion GNSS emitidas por una constelacion de satelites, estando las senales de navegacion moduladas por un codigo y constando el receptor de una replica local de codigo, caracterizandose el procedimiento porque consta de las siguientes etapas:
a. estimar unas posiciones sucesivas del receptor en diferentes instantes de medicion de posicion,
b. identificar un segmento de trayectoria R1 que pasa cerca de las posiciones estimadas sucesivas,
c. determinar unas funciones de auto-correlacion sucesivas entre las senales de navegacion recibidas y la replica local del codigo,
d. formular una hipotesis de velocidad de desplazamiento del receptor en el segmento de trayectoria R1 identificado,
e. deducir de la hipotesis de velocidad de desplazamiento del receptor una funcion de retardo Doppler que corresponde al movimiento del receptor,
f. aplicar la funcion de retardo Doppler a cada funcion de auto-correlacion determinada en la etapa c y deducir de esta unas funciones de auto-correlacion corregidas,
g. sumar las funciones de auto-correlacion corregidas, correspondiendo el resultado de la suma a la funcion de auto-correlacion corregida J?(t) de la serial de navegacion,
h. comparar el resultado de la suma de las funciones de auto-correlacion corregidas J?(t) con una funcion de auto-correlacion teorica Preoft) y deducir de esta un indicador de confianza de que el segmento de trayectoria identificado corresponde a la trayectoria real seguida por el movil equipado con el receptor.
De manera ventajosa, el indicador de confianza es un criterio cuadratico |£(tj - |2 que corresponde a la
norma al cuadrado de la diferencia entre el resultado de la suma de las funciones de auto-correlacion corregidas y la funcion de auto-correlacion teorica.
De forma opcional, el procedimiento puede constar de una etapa adicional que consiste en formular varias hipotesis diferentes de velocidad de desplazamiento del recepto, en determinar un indicador de confianza correspondiente a cada hipotesis de velocidad y en seleccionar la hipotesis de velocidad con el indicador de confianza mas alto.
Como alternativa, la velocidad de desplazamiento del receptor se puede medir con un sensor inercial.
De manera ventajosa, el indicador de confianza se determina para cada satelite de la constelacion.
Se mostraran claramente otras particularidades y ventajas de la invencion en la descripcion que viene a continuacion, dada a tftulo de ejemplo meramente ilustrativo y no limitativo, en referencia a los dibujos esquematicos adjuntos que representan:
- figura 1: un esquema de un ejemplo de sistema viario tfpico, de acuerdo con la invencion;
- figura 2: un ejemplo que ilustra la determinacion de la posicion de un movil equipado con un receptor GNSS, de acuerdo con la invencion;
- figuras 3a, 3b, 3c: tres esquemas que ilustran un ejemplo de evolucion de una funcion de auto-correlacion de una senal GPS, de acuerdo con la invencion;
- figura 4: un esquema que ilustra el procedimiento de determinacion de un indicador de confianza relativo a la trayectoria de un movil, de acuerdo con la invencion.
La figura 1 representa un esquema de un ejemplo de sistema viario tfpico que consta de dos rutas R1, R2 posibles. La ruta R1 es una carretera de pago, la ruta R2 no es de pago. Varios moviles equipados con un receptor GNSS, circulan por la carretera R1 de pago. Las posiciones P1 a Pi, donde i es un numero entero superior a 1, de los distintos moviles determinadas por los receptores GNSS de cada movil, estan afectadas por errores. Los errores cometidos pueden generar un error de juicio en cuanto a la ruta tomada y por consiguiente una facturacion erronea.
Un ejemplo de determinacion de la posicion de un movil equipado con un receptor GNSS 4 esta representado de forma esquematica en la figura 2. El receptor 4 determina las distancias d1, d2, ..., dn, donde n es un numero entero superior o igual a cuatro, que le separan de al menos cuatro satelites 51, 52, ..., 5n de la constelacion, solo tres satelites estan representados en la figura 2, y a continuacion deduce el punto de interseccion 14 de al menos cuatro esferas, centradas respectivamente en los cuatro satelites y con una circunferencia que pasa por el receptor 4, presentando cada esfera un centro materializado por la posicion de un satelite 51 a 5n de la constelacion y con un radio que corresponde a una de las distancias d1 a dn. La posicion del receptor GNSS 4, por lo tanto del movil equipado con este receptor 4, corresponde a este punto de interseccion 14. La medicion de las distancias d1 a dn se realiza en el receptor 4 mediante el cronometrado del tiempo de llegada de senales radioelectricas que constituyen un mensaje de navegacion procedente de los satelites 51 a 5n. Las senales radioelectricas emitidas por cada satelite estan compuestas por informacion necesaria para el calculo de la posicion del receptor, modulandose estas informaciones mediante un codigo que puede, por ejemplo, ser un codigo de ensanchamiento pseudo-aleatorio periodico. La velocidad de la informacion es mas lenta que la velocidad del codigo. A tftulo de ejemplo, en el caso de
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
una senal GPS, un codigo de ensanchamiento posee un periodo de 1 ms y una velocidad de 1.023 bits por segundo mientras que la velocidad de la informacion es de 50 bits por segundo. El conjunto de los datos anadidos modulo 2 al codigo de ensanchamiento se transmite en una portadora. Tradicionalmente, en el caso de una senal GPS, la portadora es igual a 1,57542 GHz. La informacion esencial procedente de cada satelite a traves del mensaje de navegacion y que debe tratar el receptor 4 estan compuesta por la hora de emision del mensaje y la posicion del satelite en el instante de la emision de la senal radioelectrica. El satelite tambien transmite otras informaciones, tales como algunas correcciones que hay que aportar al reloj de a bordo del satelite, los parametros de correcciones de velocidad de propagacion de las senales en las capas de la atmosfera terrestre y las posiciones aproximadas de los demas satelites de la constelacion a traves de unos datos denominados de almanaque. El satelite transmite en su mensaje de navegacion sus efemerides (parametros keplerianos) que permiten al receptor 4 calcular la posicion del satelite en un sistema de referencias ligado a la Tierra. Las efemerides estan compuestas en el caso de una senal GPS de 16 parametros repetidos cada 30 segundos en el mensaje de navegacion.
Una vez obtenida la posicion del satelite, falta que el receptor 4 detecte la hora de emision del mensaje con el fin de deducir el tiempo de propagacion de la senal emitida por el satelite correspondiente, la distancia que le separa de dicho satelite y el radio de la esfera correspondiente. La hora de emision del mensaje esta incluida en el mensaje de navegacion difundido por el satelite y, en el caso de un sistema GPS, se repite cada seis segundos. Sin embargo, conviene aplicar a la hora leida en el mensaje de navegacion una correccion de reloj de satelite con el fin de volver a llevar la hora transmitida a un sistema de referencia comun a todos los satelites. Esta correccion se transmite cada treinta segundos.
Cuando se ha decodificado y corregido la hora de emision del mensaje, el receptor deduce el tiempo de propagacion de la senal radioelectrica mediante la diferencia entre la hora de recepcion y la hora de emision del mensaje de navegacion. Esta informacion, corregida de los errores de velocidad de propagacion de las senales en las diferentes capas de la atmosfera terrestre como la ionosfera, proporciona al receptor una estimation de la distancia que le separa del satelite. Utilizando las senales procedentes de al menos cuatro satelites 51 a 5n de la constelacion, el receptor 4 deduce de estas su posicion y, por lo tanto, la del movil en el cual se encuentra, mediante un metodo conocido de triangulacion.
La determination de la hora de recepcion de la senal GNSS, como cualquier senal con espectro ensanchado, se realiza mediante el calculo de la funcion de autocorrelation entre la senal recibida y una replica local del codigo de ensanchamiento correspondiente al satelite buscado. En el caso de una senal GPS, la funcion de auto-correlacion es una funcion en forma de triangulo cuya posicion temporal de la parte superior indica el instante de recepcion de la senal. Este instante de recepcion se utiliza entonces en el procedimiento de triangulacion.
La funcion de auto-correlacion de una senal GPS esta representada de forma esquematica en las figuras 3a y 3b para dos instantes t1 y t2 sucesivos. Como se muestra en estas dos figuras, las funciones de auto-correlacion C1 y C2 de la senal GPS calculada en un instante t1 y en un instante t2 superior al instante t1, se desplazan, como se indica en la figura 3b, a otra posicion temporal. La posicion del pico de correlation varia a lo largo del tiempo a causa del movimiento relativo del satelite con respecto al receptor 4 del movil y, por lo tanto, de la evolution de la distancia entre el satelite y el receptor 4. Este fenomeno conocido con el nombre de efecto Doppler en el codigo de ensanchamiento se debe a tres causas diferentes que son el movimiento del satelite, el movimiento del receptor y, en menor medida, los errores de reloj del receptor.
El movimiento del satelite con respecto al receptor, considerado inmovil, se puede compensar, de tal modo que este movimiento ya no tenga impacto en el desplazamiento del pico de auto-correlacion. La velocidad de desplazamiento
V
del pico de correlacion causada por el desplazamiento del satelite se expresa como —, donde Vr es la velocidad
c
radial del satelite con respecto al receptor 4 y c la velocidad de la luz.
La velocidad radial Vr del satelite se calcula a partir de la distancia que separa al satelite del receptor 4 utilizando las efemerides transmitidas por el satelite. La distancia d(t) entre el satelite y el receptor en un instante t se deduce directamente mediante el calculo de la norma del vector que une la posicion del satelite a la posicion del receptor. El mismo calculo realizado en un instante posterior t + 5t permite evaluar la distancia entre el satelite y el receptor en el
instante t + 5t, es decir d(t + 5t). La velocidad radial se expresa por tanto como V =
d(t + St) - d(t) Jt
. Para este
calculo 5t se debe elegir bajo, por ejemplo del orden del segundo. En el caso de un sistema GPS, al durar el codigo de ensanchamiento 1 ms, el receptor 4 procede al calculo de la funcion de auto-correlacion cada milisegundo. Cada
y
milisegundo, la posicion del pico de correlacion se desplaza as! como la cantidad temporal^ = 10 X —.
Si Rk(x) representa la funcion de auto-correlacion calculada en el instante x despues del k-esimo milisegundo, donde k es un numero entero superior a 1 y donde x corresponde a una estimacion del tiempo de llegada de la senal, la compensation del movimiento del satelite se realiza aplicando un retardo a esta funcion de auto-correlacion, siendo
5
10
15
20
25
30
35
el retardo igual a
V
k * 10“3 —
c
para mantener el pico de correlacion en la posicion inicial.
Para facilitar el proceso de estimacion de la posicion del pico de auto-correlacion R(-t), esta estimacion se realiza a partir de una suma no coherente de una sucesion de N funciones de auto-correlacion, donde N es el numero de mediciones de posicion realizado durante el tiempo total de medicion.
N
R(r) = |XM
k=l
Cuando no se compensa el efecto Doppler, la funcion de auto-correlacion no presenta un pico, sino una parte superior plana, como muestra el resultado C3 de la suma de las funciones de auto-correlacion C1 + C2 representado en la figura 3c. Este efecto tiene un impacto muy perjudicial en la estimacion de la hora de llegada de la senal GPS.
imagen1
_ N V
R(t) = YRk(T - kx^-xU)-3)
k=1 *-
Esta operacion permite por tanto compensar el efecto Doppler causado por el movimiento del satelite y recuperar, para un receptor inmovil, un pico de correlacion en forma de triangulo.
El efecto Doppler causado por el desplazamiento del receptor 4 por lo general no se puede compensar y, por lo tanto, se experimenta. Este efecto Doppler se aplica en el codigo de ensanchamiento del receptor que esta desplazado con respecto al codigo de ensanchamiento de satelite lo que se traduce en una deformacion del pico de correlacion como en el caso relativo al error causado por el movimiento del satelite. Para limitar el error generado por este efecto Doppler, la duracion de suma de las funciones de auto-correlacion esta limitada de tal modo que se limita la deformacion del pico de correlacion.
Para corregir el efecto Doppler causado por el desplazamiento del receptor 4, convendna en efecto realizar la siguiente suma:
m = 2X (/(*))
k= 1
donde f(r) es una funcion que depende del movimiento del receptor 4 mientras este movimiento del receptor se desconoce.
Si se escribe P(t) la posicion verdadera del receptor en un instante t, y Xs{t) la posicion del satelite en el instante t,
_ dfl|P(t) - X,(t)||)
entonces la velocidad radial relativa entre el satelite y el receptor se expresa Vr ^ , y la
funcion f(r) se determina mediante la siguiente relacion:
imagen2
Para determinar un indicador de confianza relativo a la trayectoria estimada por el receptor GNSS 4 y relativa, por lo tanto, a la ruta tomada por un movil equipado con el receptor 4, el procedimiento de acuerdo con la invencion consiste, por tanto, a partir de las senales emitidas por la constelacion de satelites, en estimar las posiciones del receptor en diferentes instantes sucesivos de acuerdo con un metodo por triangulacion como se ha indicado con anterioridad, y a continuacion a partir de las posiciones estimadas, en formular una hipotesis de trayectoria seguida por el movil equipado con el receptor 4, consintiendo la hipotesis de trayectoria en una seleccion de un segmento de ruta que pasa cerca de las diferentes posiciones estimadas, pudiendo ser el segmento de ruta seleccionado, por ejemplo, una carretera con peaje R1 sometida a facturacion o una carretera sin peaje R2. Para formular la hipotesis de trayectoria, el receptor 4 consta de unos medios de cartograffa que le permiten conocer la topologfa viaria cerca
5
10
15
20
25
30
35
40
45
de las posiciones estimadas. El receptor 4 formula a continuacion una hipotesis de una velocidad de desplazamiento del receptor en el segmento de ruta seleccionado, y de este deduce un tiempo T de recorrido realizado en dicho
t-L
segmento de ruta seleccionado, ' ~y donde V representa dicha velocidad del receptor y L la longitud de dicho
segmento de ruta. El receptor 4 deduce de este la funcion f( r) utilizando la ecuacion
imagen3
y, utilizando la ecuacion
m = £R„(M)
k= 1
calcula la
funcion R(tj que corresponde a la funcion de auto-correlacion por medio de las hipotesis formuladas, de la serial de navegacion, por ejemplo GPS, despues de la correccion del efecto Doppler causado por el desplazamiento del receptor 4 en el segmento de ruta, sumando las funciones de auto-correlacion obtenidas en cada instante de
medicion de posicion x, a lo largo de toda la trayectoria seleccionada, es decir considerando N — ■
en el caso
del GPS. El receptor calcula a continuacion un indicador de confianza que corresponde a un indice de verosimilitud de que la funcion de auto-correlacion corregida £(*) tiene una forma en triangulo y corresponde a una funcion de auto-correlacion teorica P?Teo(r). El indicador de confianza se puede expresar como un criterio cuadratico como, por :) - RTeo(^'i |2. Este indicador de confianza se debe determinar para cada satelite de la constelacion.
ejemplo,
Para la misma hipotesis de trayectoria, el receptor puede emitir sucesivamente varias hipotesis de velocidad diferentes y, para cada hipotesis de velocidad, determinar un valor correspondiente del indicador de confianza, conservando el receptor solo la hipotesis de velocidad que corresponde al indicador de confianza mas alto.
La figura 4 ilustra el efecto de la correccion del efecto Doppler causado por el movimiento del receptor en el caso en el que la hipotesis de trayectoria es la trayectoria real seguida por el movil equipado con el receptor 4 y en el caso en el que la trayectoria no corresponde a la trayectoria real. El segmento de ruta R1 es objeto de una facturacion y corresponde a la ruta tomada por un usuario movil, mientras que el segmento de ruta R2 no es objeto de facturacion. Para ambas hipotesis y para diferentes instantes de medicion sucesivos que corresponden a cuatro posiciones P1, P2, P3, P4 diferentes del movil en los segmentos de ruta correspondientes, las funciones de auto-correlacion antes de la correccion del efecto Doppler estan representados con lmeas continuas y las funciones de auto-correlacion despues de la correccion estan representados con lmeas de puntos. Las flechas horizontales representan el desplazamiento temporal de las diferentes funciones de auto-correlacion despues de la correccion.
El receptor compara la verosimilitud de haber tomado el segmento de ruta R1 con respecto al segmento de ruta R2. Esta figura 4 muestra que en el caso en el que el receptor formula la hipotesis de haber tomado el segmento de ruta R1 que corresponde a la trayectoria real del movil, la funcion de auto-correlacion Ct resultante, despues de la correccion del efecto Doppler en el codigo de ensanchamiento del receptor, corresponde a una funcion que se asemeja mucho a la funcion de auto-correlacion teorica en forma de triangulo. En el caso en el que el receptor formula la hipotesis de haber tomado el segmento de ruta R2 que no corresponde a la trayectoria real del movil, la funcion de auto-correlacion Cf resultante, despues de la correccion del efecto Doppler en el codigo de ensanchamiento del receptor, esta muy alejada de la funcion de auto-correlacion teorica en forma de triangulo.
Como alternativa, para una misma hipotesis de trayectoria seleccionada, en lugar de formular hipotesis de velocidad de desplazamiento del receptor, el receptor puede estar equipado con un sensor inercial, que le permite estimar sus desplazamientos relativos y, por consiguiente, su velocidad de desplazamiento en un segmento de ruta correspondiente de la trayectoria. En este caso, la funcion fij) se obtiene mediante la relacion
imagen4
donde Vi es la velocidad radial estimada por el sensor inercial. El
procedimiento consta por tanto de las diferentes etapas indicadas con anterioridad, con la excepcion de la velocidad del receptor que ya no es una hipotesis sino una estimacion elaborada por un sensor inercial.
Por ultimo, el procedimiento de acuerdo con la invencion puede constar de una etapa adicional que consiste en formular una hipotesis adicional relativa a la deriva del reloj local del receptor. Esta hipotesis adicional consiste en modular la velocidad radial relativa entre el receptor y el satelite.
Aunque se haya descrito la invencion en relacion con unas formas particulares de realizacion, es evidente que esta no esta en modo alguno limitada y que comprende todos los equivalentes tecnicos de los medios descritos asf como sus combinaciones si estas entran en el marco de la invencion.

Claims (5)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento de determinacion de un indicador de confianza relativo a la trayectoria de un movil equipado con un receptor capaz de estimar la posicion del movil a partir de la recepcion de senales de navegacion GNSS emitidas por una constelacion de satelites, estando las senales de navegacion moduladas por un codigo y constando el receptor (4) de una replica local del codigo, constando el procedimiento de una etapa preliminar que consiste en estimar unas posiciones sucesivas del receptor (4) en diferentes instantes de medicion de posicion y en identificar un segmento de trayectoria R1 que pasa cerca de las posiciones estimadas sucesivas, estando el procedimiento caracterizado porque el segmento de trayectoria R1 se estima con la ayuda medio de unos medios de cartograffa y porque consta, ademas, de las siguientes etapas:
    a. determinar unas funciones de auto-correlacion sucesivas entre las senales de navegacion recibidas y la replica local del codigo,
    b. formular una hipotesis de velocidad de desplazamiento del receptor (4) en el segmento de trayectoria R1 identificado,
    c. deducir de la hipotesis de velocidad de desplazamiento del receptor, una funcion de retardo Doppler que corresponde al movimiento del receptor (4),
    d. aplicar la funcion de retardo Doppler a cada funcion de auto-correlacion determinada en la etapa c y deducir de esta unas funciones de auto-correlacion corregidas,
    e. sumar las funciones de auto-correlacion corregidas, correspondiendo el resultado de la suma a la funcion de auto-correlacion corregida i?(x) de la serial de navegacion,
    f. comparar el resultado de la suma de las funciones de auto-correlacion corregidas i?(x) con una funcion de auto- correlacion teorica i?Teo(t) y en deducir un indicador de confianza de que el segmento de trayectoria identificado corresponde a la trayectoria real seguida por el movil equipado con el receptor (4).
  2. 2. Procedimiento de determinacion de un indicador de confianza de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque el indicador de confianza es un criterio cuadratico |b(tJ - J?Tso(t)||2 que corresponde a la norma al cuadrado de la diferencia entre el resultado de la suma de las funciones de auto-correlacion corregidas y la funcion de auto-correlacion teorica.
  3. 3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque consiste en formular varias hipotesis de velocidad de desplazamiento del receptor (4) diferentes, en determinar un indicador de confianza correspondiente a cada hipotesis de velocidad, y en seleccionar la hipotesis de velocidad con el indicador de confianza mas alto.
  4. 4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque la velocidad de desplazamiento del receptor (4) se mide con un sensor inercial.
  5. 5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el indicador de confianza se determina para cada satelite de la constelacion.
ES13154346.4T 2012-02-10 2013-02-07 Procedimiento de determinación de un indicador de confianza relativo a la trayectoria tomada por un móvil Active ES2559471T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1200397 2012-02-10
FR1200397A FR2986871B1 (fr) 2012-02-10 2012-02-10 Procede de determination d'un indicateur de confiance relatif a la trajectoire empruntee par un mobile

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2559471T3 true ES2559471T3 (es) 2016-02-12

Family

ID=47630220

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES13154346.4T Active ES2559471T3 (es) 2012-02-10 2013-02-07 Procedimiento de determinación de un indicador de confianza relativo a la trayectoria tomada por un móvil

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9588227B2 (es)
EP (1) EP2626725B1 (es)
CA (1) CA2805068C (es)
ES (1) ES2559471T3 (es)
FR (1) FR2986871B1 (es)
PL (1) PL2626725T3 (es)
RU (1) RU2614039C2 (es)
SG (1) SG193103A1 (es)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11513235B2 (en) * 2016-07-22 2022-11-29 U-Blox Ag Global navigation satellite system (GNSS) signal tracking
CN107402398B (zh) * 2017-07-06 2022-04-05 湖南迈克森伟电子科技有限公司 高铁定位装置及定位方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5414729A (en) * 1992-01-24 1995-05-09 Novatel Communications Ltd. Pseudorandom noise ranging receiver which compensates for multipath distortion by making use of multiple correlator time delay spacing
RU2097780C1 (ru) * 1995-04-27 1997-11-27 Багдалов Закир Хадыевич Радионавигационная система (багис-а)
US6252863B1 (en) * 1996-04-09 2001-06-26 Trimble Navigation Limited Multipath compensation for pseudorange signals
US6072433A (en) * 1996-07-31 2000-06-06 California Institute Of Technology Autonomous formation flying sensor
US6356232B1 (en) * 1999-12-17 2002-03-12 University Corporation For Atmospheric Research High resolution ionospheric technique for regional area high-accuracy global positioning system applications
FR2884617B1 (fr) * 2005-04-15 2007-07-06 Alstom Belgium Sa Systeme et procede de determination de la vitesse instantanee d'un objet.
US8838374B2 (en) * 2005-07-05 2014-09-16 Mi-Jack Products, Inc. Automatic correction of past position errors for location and inventory tracking
US20120215594A1 (en) * 2011-02-18 2012-08-23 Amtech Systems, LLC System and method for gps lane and toll determination and asset position matching

Also Published As

Publication number Publication date
FR2986871A1 (fr) 2013-08-16
EP2626725B1 (fr) 2015-11-18
CA2805068C (fr) 2019-12-31
US9588227B2 (en) 2017-03-07
RU2614039C2 (ru) 2017-03-22
US20130207837A1 (en) 2013-08-15
SG193103A1 (en) 2013-09-30
FR2986871B1 (fr) 2014-03-28
EP2626725A1 (fr) 2013-08-14
RU2013105515A (ru) 2014-08-20
PL2626725T3 (pl) 2016-05-31
CA2805068A1 (fr) 2013-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2570823B1 (en) Method and apparatus for differential global positioning system (DGPS) - based real time attitude determination (RTAD)
CN100397094C (zh) 卫星定位系统接收机中的时间确定及其方法
KR101347494B1 (ko) 도심 네비게이션을 위한 강화된 데이터베이스 정보
US7292185B2 (en) Attitude determination exploiting geometry constraints
Kumar et al. Introduction to GPS/GNSS technology
EP2353024B1 (fr) Procede de geo-localisation d'un objet par multitelemetrie
ES2559855T3 (es) Procedimiento de estimación de la dirección de llegada de señales de navegación en un receptor después de la reflexión por unas paredes en un sistema de posicionamiento por satélite
US10989817B2 (en) Enhanced UWB and GNSS position measurement system
AU2020103096A4 (en) Movements/shifts/displacements monitoring SMART box of Earth Retaining Structures in Landslides Mitigation
Oxley Uncertainties in GPS Positioning: A mathematical discourse
ES2559471T3 (es) Procedimiento de determinación de un indicador de confianza relativo a la trayectoria tomada por un móvil
WO2008054482A2 (en) Solar system positioning system
JP5670649B2 (ja) モバイルデバイスの位置の決定方法
KR20100093346A (ko) 위치 결정 시스템 수신기 및 그것의 위성 시간 보정 방법
Elisson et al. Low cost relative GNSS positioning with IMU integration
ES2331912T3 (es) Navegacion de terreno pasiva.
Ochin Fundamentals of structural and functional organization of GNSS
Svaton Low-cost implementation of Differential GPS using Arduino
Wang Integration of GPS, INS and pseudolite to geo-reference surveying and mapping systems
Gupta Application of GPS and infrared for car navigation in foggy condition to avoid accident
Katiyar Accuracy Aspects in the use of GPS Technology for Geoinformation System
Píšová Determination of the Actual User´ s Position in Urban Environments Using Gnss Multipath Propagation Model
Appleyard et al. Navstar-Global Positioning System
Ma N NAVAL POSTGRADUATE SCHOOL 0 _
Sanromà Sánchez Positioning in urban environments