TWI681203B - 用於對裝置進行定位之方法、定位裝置及非暫態電腦可讀取媒體 - Google Patents

用於對裝置進行定位之方法、定位裝置及非暫態電腦可讀取媒體 Download PDF

Info

Publication number
TWI681203B
TWI681203B TW107127155A TW107127155A TWI681203B TW I681203 B TWI681203 B TW I681203B TW 107127155 A TW107127155 A TW 107127155A TW 107127155 A TW107127155 A TW 107127155A TW I681203 B TWI681203 B TW I681203B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
satellite
satellite signals
signals
residuals
positioning
Prior art date
Application number
TW107127155A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202008008A (zh
Inventor
侯坤穗
Original Assignee
瑞昱半導體股份有限公司
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 瑞昱半導體股份有限公司 filed Critical 瑞昱半導體股份有限公司
Priority to TW107127155A priority Critical patent/TWI681203B/zh
Priority to US16/174,440 priority patent/US10976440B2/en
Application granted granted Critical
Publication of TWI681203B publication Critical patent/TWI681203B/zh
Publication of TW202008008A publication Critical patent/TW202008008A/zh

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/20—Integrity monitoring, fault detection or fault isolation of space segment
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/24—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
    • G01S19/28—Satellite selection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining 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
    • G01S19/40—Correcting position, velocity or attitude
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining 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
    • G01S19/42—Determining position
    • G01S19/421—Determining position by combining or switching between position solutions or signals derived from different satellite radio beacon positioning systems; by combining or switching between position solutions or signals derived from different modes of operation in a single system
    • G01S19/426—Determining position by combining or switching between position solutions or signals derived from different satellite radio beacon positioning systems; by combining or switching between position solutions or signals derived from different modes of operation in a single system by combining or switching between position solutions or signals derived from different modes of operation in a single system

Landscapes

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

Abstract

一種用於對裝置進行定位之方法，此方法包含：接收對應在全球導航衛星系統中之至少五個衛星之衛星訊號；從至少此些衛星訊號之五個導航資料判別此些衛星訊號中是否有任何衛星訊號有錯誤位元緣；以及於判別出此些衛星訊號中有衛星訊號有錯誤位元緣下，從此些衛星訊號中找出錯誤衛星訊號，且使用其他衛星訊號的導航資料來得到裝置的位置。

Description

用於對裝置進行定位之方法、定位 裝置及非暫態電腦可讀取媒體
本揭示內容是有關於一種定位技術領域，且特別是有關於一種用於對裝置進行定位之方法、定位裝置及非暫態電腦可讀取媒體。
全球導航衛星系統(global navigation satellite system；GNSS)為基於衛星的系統，其用以提供導航資料，使接收端可依據導航資料得到其在地球上的位置資訊(例如經度、緯度和高度等)。另一方面，因應生活上的需求，許多電子產品，例如行動手機、車用導航機、智慧型手錶和照相機等，均已具備定位功能，使用者得以取得位置資訊，且服務提供者也可基於使用者提供的位置資訊即時對使用者提供適地性服務。然而，在如衛星訊號微弱的環境下，可能由於導航資料的位元同步錯誤，而導致得到錯誤的位置資訊。
先前技術對於此種現象，可在多於五顆可定位衛星訊號的情況下，使用錯誤訊號檢測和排除演算法(Fault Detection and Exclusion Algorithm)予以解決。但是在恰為五顆可定位衛星訊號的情況下，則尚未有可用的解決方法提出。
本揭示的主要目的是在於提供從接收的衛星訊號中判別出錯誤衛星訊號的機制，決定出得到的衛星訊號中的一者具有錯誤位元緣後，可忽略具有錯誤位元緣的衛星訊號，且使用其他衛星訊號的導航資料來進行實際的定位坐標計算。因為具有錯誤位元緣的衛星訊號確保不會涉入裝置的實際定位坐標計算，故可正確地完成定位。
本揭示內容之一態樣為一種用於對裝置進行定位之方法，此方法包含：接收對應在全球導航衛星系統(global navigation satellite system；GNSS)中之至少五個衛星之衛星訊號；從至少此些衛星訊號之導航資料判別此些衛星訊號中是否有任何衛星訊號有錯誤位元緣(bit edge)；以及於判別出此些衛星訊號中有衛星訊號有錯誤位元緣下，從此些衛星訊號中找出一錯誤衛星訊號，且使用其他衛星訊號的導航資料來得到裝置的位置。
在一實施例中，判別此些衛星訊號中是否有任何衛星訊號有錯誤位元緣包含：藉由裝置之位置及與全球導航衛星系統與裝置之間之時間位移之最小平方估計對此些 導航資料進行迭代運算，以得到此些衛星訊號方程式之殘差(residual)；以及比較此些殘差中的最大者與預定殘差閾值。若此些殘差中最大者大於預定殘差閾值，則判別出有衛星訊號有錯誤位元緣。
在一實施例中，若此些殘差之總和小於預定殘差閾值總和，則停止迭代運算。
在一實施例中，此些衛星訊號分別對應五個衛星。
在一實施例中，從此些衛星訊號中找出一錯誤衛星訊號包含：計算此些衛星訊號中的四個選取衛星訊號之所有組合的導航資料，先得到此些選取衛星訊號方程式組的時間位移及位置的解，代入此些衛星訊號中之剩餘衛星訊號方程式計算相關殘差餘數；以及判別出對應此些相關殘差餘數中之最小者的剩餘衛星訊號為錯誤衛星訊號。
在一實施例中，此些衛星訊號的導航資料是經由裝置傳輸至與裝置連接的實體。
在一實施例中，全球導航衛星系統為全球定位系統(Global Positioning System；GPS)或格洛納斯(GLONASS)系統。
本揭示內容之另一態樣為一種定位裝置，此定位裝置包含天線和處理器。天線用以接收對應在全球導航衛星系統中之至少五個衛星之衛星訊號。處理器用以進行下列操作：從至少此些衛星訊號之導航資料判別此些衛星訊號中是否有任何衛星訊號有錯誤位元緣；以及於判別出此些衛星 訊號中有衛星訊號有錯誤位元緣下，從此些衛星訊號中找出錯誤衛星訊號，且使用其他衛星訊號的導航資料來得到定位裝置的位置。
在一實施例中，在判別此些衛星訊號中是否有任何衛星訊號有錯誤位元緣之操作中，處理器用以進行下列操作：藉由定位裝置之位置及全球導航衛星系統與定位裝置之間之時間位移之最小平方估計對此些導航資料進行迭代運算，以得到此些衛星訊號方程式之殘差；以及比較此些殘差中之最大者與預定殘差閾值。若此些殘差中之最大者大於預定殘差閾值，則判別出有衛星訊號有錯誤位元緣。
本揭示之又一態樣為一種非暫態電腦可讀取媒體，其儲存電腦程式指令，當此些電腦程式指令由處理器執行時，使處理器進行下列操作以定位裝置：從對應在全球導航衛星系統中之至少五個衛星的衛星訊號分別得到此些衛星訊號的導航資料；從至少此些導航資料判別此些衛星訊號中是否有任何衛星訊號有錯誤位元緣；以及於判別出此些衛星訊號中有衛星訊號有錯誤位元緣下，從此些衛星訊號中找出錯誤衛星訊號，且使用其他衛星訊號的導航資料來得到裝置的位置。
綜上所述，本揭示內容可確保具有錯誤位元緣的衛星訊號不會涉入實際定位坐標計算，故可正確地完成定位。此外，依據本揭示內容，即使存在有衛星訊號有錯誤位元緣，仍可依據此些衛星訊號的導航資料找出具有錯誤位元緣的衛星訊號且使用其他衛星訊號的導航資料來進行實際 的定位坐標計算，而不需等到接收的衛星訊號均正確下才進行實際的定位坐標計算，故定位流程可更快完成。
100、200‧‧‧定位裝置
210‧‧‧天線
220‧‧‧前端電路
230‧‧‧處理器
300‧‧‧方法
S310、S320、S330‧‧‧步驟
SS322、SS324、SS332、SS334‧‧‧子步驟
SV1~SVN‧‧‧衛星
為了更完整了解實施例及其優點，現參照結合所附圖式所做之下列描述，其中：〔圖1〕為依據本揭示一些實施例之定位裝置與全球導航衛星系統之衛星的示例；〔圖2〕為依據本揭示一些實施例之定位裝置的示意圖；〔圖3〕為依據本揭示一些實施例之對裝置定位之方法的流程圖；〔圖4〕為〔圖3〕之方法中之一步驟的流程圖；以及〔圖5〕為〔圖3〕之方法中之另一步驟的流程圖。
以下仔細討論本揭示的實施例。然而，可以理解的是，實施例提供許多可應用的概念，其可實施於各式各樣的特定內容中。所討論之特定實施例僅供說明，並非用以限定本揭示之範圍。
關於本文中所使用之「耦接」一詞，可指二或多個元件相互直接實體或電性接觸，或是相互間接實體或電性接觸。「耦接」還可指二或多個元件相互操作或動作。
可理解的是，雖然在本文中所使用之「第一」、 「第二」、...等等術語可用來描述不同的訊號和/或實體，此些訊號和/或實體應不受此些術語的限制。此些術語僅為了將一個訊號和/或實體與其他訊號和/或實體作區別。
在本揭示中所描述的方法可藉由各種手段來實現，例如以硬體、韌體、軟體或其組合實現。對於硬體實現的方式，此些方法可在一或多個通用處理器、中央處理單元(central processing unit；CPU)、微處理器、數位訊號處理器(digital signal processor：DSP)、特殊用途積體電路(application specific integrated circuit；ASIC)、現場可程式閘陣列(field programmable gate array；FPGA)或其他可程式邏輯元件、控制器、微控制器、特定硬體元件或其組合來實現。
圖1為依據本揭示一些實施例之定位裝置100與全球導航衛星系統(global navigation satellite system；GNSS)之衛星SV1~SVN的示例。全球導航衛星系統可以是全球定位系統(Global Positioning System；GPS)、格洛納斯(GLONASS)系統、伽利略定位系統(Galileo Positioning System)、北斗導航衛星系統(BeiDou Navigation Satellite System)、準天頂衛星系統(Quasi-Zenith Satellite System；QZSS)、印度區域導航衛星系統(Indian Regional Navigation Satellite System；IRNSS)，或是其他可對定位裝置100提供衛星訊號的系統。
定位裝置100可直接和/或間接從全球導航衛星 系統接收衛星訊號，且接著基於接收到的衛星訊號進行定位流程，以得到其定位坐標。在一些實施例中，定位裝置100為全球導航衛星系統接收器，其從可見(visible)的衛星接收衛星訊號，且依據對從接收到的衛星訊號取得的導航資料進行定位坐標計算。舉例而言，若有六個定位裝置100可見的衛星，則定位裝置100使用此六個衛星的導航資料來計算其定位坐標。
依據各種實現方式，定位裝置100可以是基於軟體、基於硬體或是基於軟體和硬體兩者。舉例而言，定位裝置100可以是手機、平板電腦、行車紀錄器、智慧型手錶等行動實體，或是上述行動裝置中的模組，或是儲存由處理器執行之電腦程式指令的非暫態電腦可讀取媒體。
圖2為依據本揭示一些實施例之定位裝置200的示意圖。定位裝置200可以是圖1之定位裝置100的其中一種實現方式或其他用於定位的實體或模組。定位裝置200用以從全球導航衛星系統接收衛星訊號且基於接收的衛星訊號進行定位操作，故其亦可稱為全球導航衛星系統接收器。
定位裝置200係基於硬體，其包含天線210、前端電路220和處理器230。天線210其用以接收類比格式的衛星訊號。天線210的訊號接收頻帶與其種類、結構、尺寸、圖案和/或其他因素相關。就全球定位系統而言，可設計天線210的種類、結構、尺寸和圖案而使得天線210具有接收中心頻率約為1575.42GHz(L1頻帶的中心頻率)、1227.60GHz(L2頻帶的中心頻率)或1167.45GHz(L5 頻帶的中心頻率)的接收頻帶。前端電路220用以將衛星訊號轉換為數位格式，以供處理器230從衛星訊號取得(萃取出及解碼)導航資料。前端電路220包含例如用以放大衛星訊號的低雜訊放大器、用以將衛星訊號從射頻降為中頻的降頻轉換器和用以對衛星訊號進行類比至數位轉換的類比-數位轉換器等元件。前端電路220可透過有線介面或者網路將衛星訊號傳輸至處理器230。
處理器230用以從衛星訊號取得導航資料並追蹤衛星訊號，且對導航資料進行運算，以基於導航資料得到定位裝置200的位置(即定位坐標)。在其他實施例中，從衛星訊號取得導航資料、追蹤衛星訊號，且對導航資料進行運算等操作可分別在不同的處理器或模組中進行。
圖3為依據本揭示一些實施例之對裝置定位之方法300的流程圖。在以下方法300之各步驟的說明中，裝置可以是圖1之定位裝置100、圖2之定位裝置200或是其他可接收由全球導航衛星系統中的衛星所廣播的衛星訊號，且對導航資料的處理可以是在裝置中進行，或是其他與裝置連接(例如耦接、通訊連接或其他直接或間接連接方式)的計算機、伺服器或其他具資料處理能力的實體中進行，即裝置將導航資料傳輸至與其連接的實體，且由此實體對導航資料進行運算處理。舉例而言，若是方法300在定位裝置200中進行，則天線210用以接收衛星訊號，前端電路220將衛星訊號轉換為數位格式，且接著處理器230用以從衛星訊號取得導航資料，並對導航資料進行運算處理。
方法300由步驟S310開始。在步驟S310中，裝置接收全球導航衛星系統的衛星訊號。若是接收到的衛星訊號的強度至少為裝置的接收靈敏度，則裝置可從衛星訊號取得導航資料。
當裝置從五個以上的衛星訊號取得導航資料時，方法300前進至步驟S320，從衛星訊號的導航資料判別是否在得到的衛星訊號中有一個衛星訊號具有錯誤位元緣(bit edge)。在一些實施例中，對於暖啟動(warm start)的例子，裝置更可使用例如最近解碼出的的曆書(almanac)資料和協調世界時(Coordinated Universal Time；UTC)等有效資料來判別是否在得到的衛星訊號中有一個衛星訊號具有錯誤位元緣。
在一些實施例中，如圖4所示，步驟S320之判別是否在得到的衛星訊號中有一個衛星訊號具有錯誤位元緣包含子步驟SS322和SS324。在子步驟SS322中，藉由裝置的位置和全球導航衛星系統與裝置之間的時間位移(offset)的最小平方估計(least square estimation)對導航資料進行迭代運算，以得到衛星訊號的殘差(residual)。為方便說明，在以下實施例中，裝置係從全球導航衛星系統的M個衛星(M大於或等於5)分別得到M個衛星訊號，且此些M個衛星係分別稱為第一至第M個衛星。應注意的是，上述衛星的順序並非代表全球導航衛星系統的衛星編號。第m個衛星的(m為1至M的正整數)虛擬距離(pseudo range)為 PR[m]=ρ[m]+cdt-ctb[m]， (1) 其中
Figure 107127155-A0101-12-0010-5
為第m個 衛星與裝置之間的幾何距離，(x,y,z)為裝置的三維定位坐標，(S x [m],S y [m],S z [m])為第m個衛星的三維定位坐標，c為光速，dt為全球導航衛星系統與裝置之間的時間位移，且tb[m]為導航資料中提供第m個衛星的偽隨機雜訊碼(pseudorandom noise code；PRN code)相位時間位移。
以全球定位系統為例，全球定位系統訊息(以下稱GPS訊息)包含五個子訊框(subframe)，且每一子訊框包含300個位元。在全球定位系統中的所有衛星以全球定位系統時間同步。此外，所有全球定位系統衛星在相同時間傳輸第一個子訊框的第一個位元，且此時間附加在第一個子訊框的週時間(time of week；TOW)欄位中。在第一個子訊框中，每個位元均佔20毫秒，即第一個子訊框的第x個位元是在週時間欄位的數值加上20毫秒的x倍的時間所傳輸。而在全球定位系統接收端，藉由記錄第m個衛星的GPS訊息的第x個位元的接收時間，且從GPS訊息的內容得知此位元是在何時從第m個衛星傳輸，可計算出衛星訊號從全球定位系統衛星至全球定位系統接收端的行進時間且得到虛擬距離PR[m]。
藉由線性化式(1)及接著進行迭代操作，在迭代操作的第(i+1)步驟時，第m個衛星的第一階線性方程式變為
Figure 107127155-A0101-12-0011-6
 其中
Figure 107127155-A0101-12-0011-7
， (x i ,y i ,z i )為在迭代操作的第(i+1)步驟時裝置的估計位置，△x i =x i+1-x i ，△y i =y i+1-y i ，△z i =z i+1-z i ，△dt i =dt i+1-dt i ，且x 0、y 0、z 0和dt 0為迭代操作前的初始估計值。在冷啟動(cold start)的例子中，初始估計值x 0、y 0、z 0和dt 0可設定為均為0。相對地，在暖啟動的例子中，初始估計值x 0、y 0、z 0和dt 0可依據最近一次定位操作而設定，以加速當前定位操作的速度。
裝置位置及全球導航衛星系統與裝置間之時間位移的最小平方估計可從矩陣形式的方程式Ha=b獲得，其中矩陣H的第m列(對應至第m個衛星)在迭代操作的第 (i+1)步驟時為
Figure 107127155-A0101-12-0011-8
，矩陣b的第 m列在迭代操作的第(i+1)步驟時為PR[m]+ctb[m]-ρ[m] i ，且矩陣a在迭代操作的第(i+1)步驟時為a i =[△x i △y i △z i c△dt i ] T 。在M大於或等於4的例子中，方程式Ha=b在迭代操作的第(i+1)步驟時之最小平方估計的唯一解為(△x i ,△y i ,△z i ,c△dt i )，且估計值在迭代操作的第(i+1)步驟時為(x i+1,y i+1,z i+1,cdt i+1)=(x i ,y i ,z i ,cdt i )+(△x i ,△y i ,△z i ,c△dt i )。第m個衛星的中間殘差在迭代操作的第(i+1)步驟時為 |h m a i -(PR[m]+ctb[m]-ρ[m] i )|，其中
Figure 107127155-A0101-12-0012-9
。若是在第K次迭代 時，對應第1至第M個衛星之中間殘差的總和小於預定中間殘差閾值，則迭代操作在第K步驟時停止。預定中間殘差閾值可依據例如規格要求而設定。在一些實施例中，為了定位準確度和快速定位等考量，預定中間殘差閾值可設定為10-3。
在對導航資料的迭代操作後(即迭代操作的第K步驟後)，得到估計值(x K ,y K ,z K ,cdt K )，且第m個衛星的最終殘差R[m]為R[m]=|PR[m]-ρ[m] K -cdt K +ctb[m]|。
得到第1至第M個衛星的殘差R[1]~R[M]後，接著進行子步驟SS324，比較殘差R[1]~R[M]中的最大者(定義為最大殘差RS_MAX)與預定殘差閾值。若最大殘差RS_MAX大於預定殘差閾值，則裝置判別出在此些衛星訊號中有一個衛星訊號有錯誤位元緣。在一些實施例中，可依據例如規格要求而將預定殘差閾值設定為8000公尺。
當判別出在此些衛星訊號中有一個衛星訊號有錯誤位元緣，方法300進行至步驟S330，從此些衛星訊號中找出錯誤的衛星訊號，且使用其他衛星訊號(排除錯誤的衛星訊號)的導航資料來得到裝置的位置。
步驟S330的詳細說明如下。首先，如圖5所示，步驟S330之在此些衛星訊號中找出錯誤的衛星訊號包含子 步驟SS332和SS334。具體而言，子步驟SS332為對從此些衛星訊號中選定多個衛星訊號的導航資料之所有組合進行計算，以得到所有組合之選定衛星訊號與餘留衛星訊號之間的相關殘差餘數(correlated residual remainder)。舉例而言，若接收到的衛星訊號的個數M為5，則在選擇第二至第五個衛星的衛星訊號且餘留第一個衛星的衛星訊號的組合中，可由m為2至5(即每一選定衛星訊號)之式(1)得到對應此組合之裝置的定位坐標及全球導航衛星系統與裝置之間的時間位移。藉由對其他組合重複進行定位坐標計算，可得到分別對應所有組合的五個定位坐標和時間位移。
相關殘差(correlated residual)為選定衛星訊號方程式組的解代入餘留衛星訊號方程式的殘差。具體而言，衛星(排除第n個衛星)的選定衛星訊號相對於第n個衛星的殘留衛星訊號之組合的相關殘差R[n]定義為
Figure 107127155-A0101-12-0013-11
 其中(
Figure 107127155-A0101-12-0013-18
,
Figure 107127155-A0101-12-0013-19
,
Figure 107127155-A0101-12-0013-20
)為對應選定衛星訊號的衛星(排除第n個衛星)之方程式組得到裝置的定位坐標，且
Figure 107127155-A0101-12-0013-21
為對應選定衛星訊號的衛星(排除第n個衛星)之方程式組得到全球導航衛星系統與裝置之間的時間位移。
藉由對所有組合進行以上相關殘差的計算，可得到所有組合的相關殘差R[1]~R[5]。由於偽隨機雜訊碼的週期為一毫秒，錯誤位元緣造成的虛擬距離誤差皆為c×10-3的整數非零倍，若相關殘差R[1]-R[5]中的一個相關殘差大約 為c×10-3的整數非零倍數，則判別出對應至此相關殘差的餘留衛星訊號具有錯誤位元緣。舉例而言，若相關殘差R[1]大約為c×10-3的整數非零倍數但其他相關殘差R[2]-R[5]不是，則判別出對應至相關殘差R[1]之第一個衛星的衛星訊號具有錯誤位元緣，也就是說，判別出對應至相關殘差R[1]之第一個衛星的衛星訊號為錯誤衛星訊號。
舉例而言，在一些實施例中，相關殘差R[1]-R[5]分別藉由下式轉換為相關殘差餘數R mod[1]-R mod[5]：
Figure 107127155-A0101-12-0014-12
 ，其中round(．)為最鄰近整數函數(nearest integer function)。接著，進行子步驟SS334，判別出對應此些相關殘差餘數中的最小者之剩餘衛星訊號是否為錯誤衛星訊號。詳細而言，R mod[1]-R mod[5]中的最小值R mod_MIN與預定閾值R mod_TH比較。若最小值R mod_MIN小於預定閾值R mod_TH，則可判別出對應最小值R mod_MIN的餘留衛星訊號具有錯誤位元緣。預定閾值R mod_TH可設定為200或其他利於分辨出具有錯誤位元緣的衛星訊號和其他具有正確位元緣的衛星訊號的值。
應注意的是，上述判別衛星訊號是否具有錯誤位元緣為示例，而所屬技術領域中具有通常知識者可依據以上示例衍生出其他變化實施例而達成相同目的。因此，由上述示例所衍生的任何變化實施方式，均應屬於本揭示之範圍。
在決定出得到的衛星訊號中的一者具有錯誤位元緣後，可忽略具有錯誤位元緣的衛星訊號，且使用其他衛星訊號的導航資料來進行實際的定位坐標計算。因為具有錯誤位元緣的衛星訊號確保不會涉入實際定位坐標計算，故可正確地完成定位。此外，對本揭示實施例而言，只要得到五個衛星訊號便可進行定位流程，即使存在有衛星訊號有錯誤位元緣，仍可依據此些衛星訊號的導航資料找出具有錯誤位元緣的衛星訊號且使用其他衛星訊號的導航資料來進行實際的定位坐標計算，而不需等到接收的衛星訊號均正確下才進行實際的定位坐標計算，故定位流程可更快完成。
此外，當得到的衛星訊號中，多於一者具有錯誤位元緣，上述排除第n個衛星的選定衛星訊號方程式組，至少會用到一個具有錯誤位元緣的衛星訊號，得到的時間位移及位置的解會有很大的誤差，故代入第n個衛星訊號方程式計算相關殘差餘數R mod[n]，通常不會通過R mod[n]<R mod_TH的檢查。也就是說，前述技術在多於一顆衛星訊號具有錯誤位元緣時，雖然無法判別出所有具有錯誤位元緣的衛星訊號，但通常可判別出此時無法正確定位。
前述定位裝置100或方法300的特定實施方式可以是軟體和/或硬體。舉例而言，若執行速度和精確度為主要考量，則基本上選用硬體(例如處理器或數位控制晶片)來實現定位裝置100或方法300。處理器可以是中央處理單元、微處理器或其他可執行指令的硬體單元。相對地，若設計彈性為主要考量，則基本上選用軟體來實現定位裝置100 或方法300。舉例而言，定位裝置100可配置在非暫態電腦可讀取媒體的排程管理工具中，而方法300可經編程而成為電腦程式指令，其可由處理器執行，且可儲存於處理器可存取的非暫態電腦可讀取媒體中。非暫態電腦可讀取媒體可以是唯讀記憶體、快閃記憶體、軟碟、硬碟、光碟、通用序列匯流排(USB)隨身碟、磁帶、可在網際網路上存取的資料庫、或其他對所述技術領域中具有通常知識者為顯而易見的電腦可讀取媒體。或者，可採用軟體和硬體的組合來實現定位裝置100或方法300。所屬技術領域中具有通常知識者可依實際需求選擇軟體、硬體或其結合之實施方式。
雖然本揭示內容已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭示內容，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可做各種之更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧定位裝置
SV1~SVN‧‧‧衛星

Claims (8)

  1. 一種用於對一裝置進行定位之方法，包含：接收對應在一全球導航衛星系統(global navigation satellite system；GNSS)中之至少五個衛星之衛星訊號；從至少該些衛星訊號之導航資料判別該些衛星訊號中是否有任何衛星訊號有錯誤位元緣(bit edge)；以及於判別出該些衛星訊號中有衛星訊號有錯誤位元緣下，從該些衛星訊號中找出一錯誤衛星訊號，且使用其他衛星訊號的導航資料來得到該裝置的位置；其中判別該些衛星訊號中是否有任何衛星訊號有錯誤位元緣包含：藉由該裝置之位置及該全球導航衛星系統與該裝置之間之一時間位移(offset)之一最小平方估計對該些導航資料進行一迭代運算，以得到該些衛星訊號方程式之殘差(residual)；以及比較該些殘差中之一最大者與一預定殘差閾值；其中，若該些殘差中最大者大於該預定殘差閾值，則判別出有衛星訊號有錯誤位元緣。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，若該些殘差之總和小於一預定殘差閾值總和，則停止該迭代運算。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該些衛星訊號分別對應五個衛星。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中從該些衛星訊號中找出一錯誤衛星訊號包含：計算該些衛星訊號中的四個選取衛星訊號之所有組合的導航資料，以分別得到該些選取衛星訊號與該些衛星訊號中之一剩餘衛星訊號的相關殘差餘數；以及判別出對應該些相關殘差餘數中之一最小者的剩餘衛星訊號為該錯誤衛星訊號。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該些衛星訊號之導航資料是經由該裝置傳輸至與該裝置連接之一實體。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該全球導航衛星系統為一全球定位系統(Global Positioning System；GPS)或一格洛納斯(GLONASS)系統。
  7. 一種定位裝置，包含：一天線，用以接收對應在一全球導航衛星系統(global navigation satellite system；GNSS)中之至少五個衛星之衛星訊號；一處理器，用以進行下列操作： 從至少該些衛星訊號之導航資料判別該些衛星訊號中是否有任何衛星訊號有錯誤位元緣(bit edge)；以及於判別出該些衛星訊號中有衛星訊號有錯誤位元緣下，從該些衛星訊號中找出一錯誤衛星訊號，且使用其他衛星訊號的導航資料來得到該定位裝置的位置；其中在判別該些衛星訊號中是否有任何衛星訊號有錯誤位元緣之操作中，該處理器用以進行下列操作：藉由該定位裝置之位置及該全球導航衛星系統與該定位裝置之間之一時間位移(offset)之一最小平方估計對該些導航資料進行一迭代運算，以得到該些衛星訊號方程式之殘差(residual)；以及比較該些殘差中之一最大者與一預定殘差閾值；其中，若該些殘差中之最大者大於該預定殘差閾值，則判別出有衛星訊號有錯誤位元緣。
  8. 一種非暫態電腦可讀取媒體，其儲存電腦程式指令，當該些電腦程式指令由一處理器執行時，使該處理器進行下列操作以定位一裝置：從對應在一全球導航衛星系統(global navigation satellite system；GNSS)中之至少五個衛星的衛星訊號分別得到該些衛星訊號的導航資料；從至少該些導航資料判別該些衛星訊號中是否有任何衛星訊號有錯誤位元緣(bit edge)；以及 於判別出該些衛星訊號中有衛星訊號有錯誤位元緣下，從該些衛星訊號中找出一錯誤衛星訊號，且使用其他衛星訊號的導航資料來得到該裝置的位置；其中在判別該些衛星訊號中是否有任何衛星訊號有錯誤位元緣之操作中，該些電腦程式指令使該處理器用以進行下列操作：藉由該定位裝置之位置及該全球導航衛星系統與該定位裝置之間之一時間位移(offset)之一最小平方估計對該些導航資料進行一迭代運算，以得到該些衛星訊號方程式之殘差(residual)；以及比較該些殘差中之一最大者與一預定殘差閾值；其中，若該些殘差中之最大者大於該預定殘差閾值，則判別出有衛星訊號有錯誤位元緣。
TW107127155A 2018-08-03 2018-08-03 用於對裝置進行定位之方法、定位裝置及非暫態電腦可讀取媒體 TWI681203B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW107127155A TWI681203B (zh) 2018-08-03 2018-08-03 用於對裝置進行定位之方法、定位裝置及非暫態電腦可讀取媒體
US16/174,440 US10976440B2 (en) 2018-08-03 2018-10-30 Method of positioning a device, positioning device and non-transitory computer readable medium

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW107127155A TWI681203B (zh) 2018-08-03 2018-08-03 用於對裝置進行定位之方法、定位裝置及非暫態電腦可讀取媒體

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI681203B true TWI681203B (zh) 2020-01-01
TW202008008A TW202008008A (zh) 2020-02-16

Family

ID=69228226

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107127155A TWI681203B (zh) 2018-08-03 2018-08-03 用於對裝置進行定位之方法、定位裝置及非暫態電腦可讀取媒體

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10976440B2 (zh)
TW (1) TWI681203B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI223534B (en) * 2002-03-28 2004-11-01 Motorola Inc Time determination in satellite positioning system receivers and methods therefor
US20090219202A1 (en) * 2008-02-29 2009-09-03 Qualcomm Incorporated Satellite Time Determination for SPS Receiver
CN102119546A (zh) * 2008-08-14 2011-07-06 真实定位公司 混合gnss和tdoa无线定位***

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5931889A (en) * 1995-01-24 1999-08-03 Massachusetts Institute Of Technology Clock-aided satellite navigation receiver system for monitoring the integrity of satellite signals
US5841399A (en) * 1996-06-28 1998-11-24 Alliedsignal Inc. Fault detection and exclusion used in a global positioning system GPS receiver
US6185427B1 (en) * 1996-09-06 2001-02-06 Snaptrack, Inc. Distributed satellite position system processing and application network
US20120050096A1 (en) * 2010-08-27 2012-03-01 Hao-Ren Cheng GLONASS Bit Boundary Detection
CN108089210A (zh) * 2016-11-23 2018-05-29 北京自动化控制设备研究所 一种惯性信息辅助raim检测方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI223534B (en) * 2002-03-28 2004-11-01 Motorola Inc Time determination in satellite positioning system receivers and methods therefor
US20090219202A1 (en) * 2008-02-29 2009-09-03 Qualcomm Incorporated Satellite Time Determination for SPS Receiver
WO2009110948A1 (en) * 2008-02-29 2009-09-11 Qualcomm Incorporated Satellite time determination for sps receiver
TWI387773B (zh) * 2008-02-29 2013-03-01 Qualcomm Inc 在一無線接收器中之位置定位方法、在一無線器件內之位置定位裝置、及電腦可讀媒體
CN102119546A (zh) * 2008-08-14 2011-07-06 真实定位公司 混合gnss和tdoa无线定位***

Also Published As

Publication number Publication date
US10976440B2 (en) 2021-04-13
US20200041655A1 (en) 2020-02-06
TW202008008A (zh) 2020-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8935597B2 (en) Receivers, circuits, and methods to improve GNSS time-to-fix and other performances
CN1761887B (zh) 用于在位置确定中处理导航数据的方法和设备
US9405009B2 (en) Navigation data structure generation and data transmission for optimal time to first fix
US8581779B2 (en) Method and apparatus for validating a position in a satellite positioning system using range-rate measurements
US7932859B2 (en) Method and apparatus for satellite positioning system time resolution
US9182493B2 (en) Fine time assistance for global navigation satellite systems
US20080218407A1 (en) Digital camera with GNSS picture location determination
US20130257651A1 (en) Navigation bit boundary determination apparatus and a method therefor
US20120293369A1 (en) System, method and computer program for navigation data bit synchronization for a gnss receiver
US20140062768A1 (en) Method and Apparatus for Synchronizing Navigation Data
KR20130111315A (ko) 내비게이션 비트 경계 결정 장치 및 그의 방법
US20140062780A1 (en) Method and Apparatus for Synchronizing Navigation Data
CN113093250B (zh) 伪距观测数据修复方法、定位信息确定方法及装置
US9939531B2 (en) Method and apparatus for position measuring of portable electronic device
US20140062766A1 (en) Method and Apparatus for Synchronizing Navigation Data
EP2656097A1 (en) Method and apparatus for estimating satellite positioning reliability
TWI681203B (zh) 用於對裝置進行定位之方法、定位裝置及非暫態電腦可讀取媒體
US20140062767A1 (en) Method and Apparatus for Synchronizing Navigation Data
CN110824513B (zh) 用于对装置进行定位的方法和定位装置
EP3511741B1 (en) Positioning receiver
WO2019026374A1 (ja) 通信装置、情報処理装置、及び情報処理方法
TWI777896B (zh) 接收器及信號處理方法
CN117388795A (zh) 静态gnss定位
EP2703841A1 (en) Method and apparatus for synchronizing navigation data
EP2703839A1 (en) Method and apparatus for synchronizing navigation data