CN116594041A - 一种基于双频组合的低功耗定位方法、系统和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于双频组合的低功耗定位方法、系统和存储介质，根据设备的电量状态以及两种频率载波信号获得的伪距信息，确定定位信息的获取模式，在确保定位精度的同时，控制设备的电量消耗，以延长设备的电量使用周期。本发明还可以根据两种频率载波信号的强度，确定定位信息的获取模式；另外，还针对无载波信号情况，对定位信息采用预测的方式，提高用户的使用体验感。
Description
技术领域
本发明涉及全球导航卫星系统的定位领域，更具体地，涉及一种基于双频组合的低功耗定位方法、系统和存储介质。
背景技术
全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System，GNSS），又称全球卫星导航系统，是能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的3维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统。全球4大卫星导航系统供应商，包括中国的北斗卫星导航系统（BDS）、美国的全球定位系统（GPS）、俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）和欧盟的伽利略卫星导航系统（GALILEO）。
随着GPS技术的飞速进步和应用普及，GPS在定位测量中的作用已越来越重要。对于单频观测无法消除电离层延迟影响的问题，GPS变形监测应用采用双频接收机，其主要是为了利用双频观测数据组成无电离层观测值，消除电离层延迟的影响，当基线两端的电离层差异较大时(通常是基线距离较长时)，仍然能够获得较高的监测精度。
但是，随着科技的发展，便携式设备越来越趋向于小型化、轻量化。便携式设备的电源设备受到体积的制约，影响其供电电量。若长时间同时使用GPS双频接收机接收信号，其电能消耗影响设备的使用周期。因此，亟需一种能保证定位信息准确度的同时，兼顾设备电量使用周期的低功耗定位技术。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种基于双频组合的低功耗定位方法、系统和存储介质，能够根据定位设备的电量信息和双频率下获取到的伪距信息，确定定位信息的获取模式，在保证定位准确度的同时，兼顾设备电量的使用周期。
本发明第一方面提供了一种基于双频组合的低功耗定位方法，包括：
获取电量信息；
获取第一频率载波信号的第一时延信息，根据第一时延信息得到第一伪距信息；
获取第二频率载波信号的第二时延信息，根据第二时延信息得到第二伪距信息；
根据第一时延信息和第二时延信息，得到第三伪距信息；
根据第一伪距信息和第三伪距信息的差值，得到第一误差信息；
根据第二伪距信息和第三伪距信息的差值，得到第二误差信息；
根据电量信息和第一误差信息、第二误差信息与预设的误差阈值的大小关系，确定定位信息的获取模式。
本方案中，所述根据电量信息和第一误差信息、第二误差信息与预设的误差阈值的大小关系，确定定位信息的获取模式，具体为：
当所述电量信息大于预设的电量阈值时，判断所述第一误差信息与所述误差阈值的大小关系，和所述第二误差信息与所述误差阈值的大小关系；
若所述第一误差信息超过所述误差阈值且所述第二误差信息超过所述误差阈值时，根据所述第三伪距信息获取定位信息；
若所述第一误差信息超过所述误差阈值且所述第二误差信息不超过所述误差阈值时，根据所述第二伪距信息获取定位信息；
若所述第一误差信息不超过所述误差阈值且所述第二误差信息超过所述误差阈值时，根据所述第一伪距信息获取定位信息；
若所述第一误差信息不超过所述误差阈值且所述第二误差信息不超过所述误差阈值时，根据所述第一伪距信息或所述第二伪距信息获取定位信息。
本方案中，所述根据所述第一伪距信息或所述第二伪距信息获取定位信息，具体为：
判断所述定位信息所属区域是否为空旷区域；
若是，根据所述第二伪距信息获取定位信息；
若否，根据所述第一伪距信息获取定位信息。
本方案中，所述根据所述第一伪距信息或所述第二伪距信息获取定位信息，具体为：
获取所述第一伪距信息或所述第二伪距信息获取定位信息的使用时长；
判断所述使用时长是否超过预设的使用时长阈值；
若是，根据另一个伪距信息获取定位信息。
本方案中，所述根据电量信息和第一误差信息、第二误差信息与预设的误差信息阈值的大小关系，选择定位信息的获取模式，具体为：
当所述电量信息不大于预设的电量阈值时，判断所述第一误差信息与所述误差阈值的大小关系，和所述第二误差信息与所述误差阈值的大小关系；
若所述第一误差信息超过所述误差阈值且所述第二误差信息超过所述误差阈值时，判断所述第一误差信息与所述第二误差信息的大小关系；若所述第一误差信息大于所述第二误差信息，根据所述第二伪距信息获取定位信息；若所述第一误差信息不大于所述第二误差信息，根据所述第一伪距信息获取定位信息；
若所述第一误差信息超过所述误差阈值且所述第二误差信息不超过所述误差阈值时，根据所述第二伪距信息获取定位信息；
若所述第一误差信息不超过所述误差阈值且所述第二误差信息超过所述误差阈值时，根据所述第一伪距信息获取定位信息；
若所述第一误差信息不超过所述误差阈值且所述第二误差信息不超过所述误差阈值时，根据所述第一伪距信息或所述第二伪距信息获取定位信息。
本方案中，还包括：
获取电量记录信息；
根据电量信息记录，得到电量下降曲线；
判断电量下降曲线的斜率信息是否高于预设的斜率阈值；
若高于，根据所述第一伪距信息或所述第二伪距信息获取定位信息；
若低于，根据所述第三伪距信息获取定位信息。
本发明第二方面提供了一种基于双频组合的低功耗定位系统，包括基于双频组合的低功 耗定位方法程序，所述基于双频组合的低功耗定位方法程序被所述处理器执行时实现如下步骤：
获取电量信息；
获取第一频率载波信号的第一时延信息，根据第一时延信息得到第一伪距信息；
获取第二频率载波信号的第二时延信息，根据第二时延信息得到第二伪距信息；
根据第一时延信息和第二时延信息，得到第三伪距信息；
根据第一伪距信息和第三伪距信息的差值，得到第一误差信息；
根据第二伪距信息和第三伪距信息的差值，得到第二误差信息；
根据电量信息和第一误差信息、第二误差信息与预设的误差阈值的大小关系，确定定位信息的获取模式。
本方案中，所述根据电量信息和第一误差信息、第二误差信息与预设的误差阈值的大小关系，确定定位信息的获取模式，具体为：
当所述电量信息大于预设的电量阈值时，判断所述第一误差信息与所述误差阈值的大小关系，和所述第二误差信息与所述误差阈值的大小关系；
若所述第一误差信息超过所述误差阈值且所述第二误差信息超过所述误差阈值时，根据所述第三伪距信息获取定位信息；
若所述第一误差信息超过所述误差阈值且所述第二误差信息不超过所述误差阈值时，根据所述第二伪距信息获取定位信息；
若所述第一误差信息不超过所述误差阈值且所述第二误差信息超过所述误差阈值时，根据所述第一伪距信息获取定位信息；
若所述第一误差信息不超过所述误差阈值且所述第二误差信息不超过所述误差阈值时，根据所述第一伪距信息或所述第二伪距信息获取定位信息。
本方案中，所述根据所述第一伪距信息或所述第二伪距信息获取定位信息，具体为：
判断所述定位信息所属区域是否为空旷区域；
若是，根据所述第二伪距信息获取定位信息；
若否，根据所述第一伪距信息获取定位信息。
本发明第三方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中包括一种基于双频组合的低功耗定位方法程序，所述基于双频组合的低功耗定位方法程序被处理器执行时，实现如上述任一项所述的基于双频组合的低功耗定位方法的步骤。
本发明提供了一种基于双频组合的低功耗定位方法、系统和存储介质，根据设备的电量状态以及两种频率载波信号获得的伪距信息，确定定位信息的获取模式，在确保定位精度的同时，控制设备的电量消耗，以延长设备的电量使用周期。本发明还可以根据两种频率载波信号的强度，确定定位信息的获取模式；另外，还针对无载波信号情况，对定位信息采用预测的方式，提高用户的使用体验感。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。
图1示出了本发明一种基于双频组合的低功耗定位方法的流程图；
图2示出了电量充足时确定定位信息的获取模式的流程图；
图3示出了电量不足时确定定位信息的获取模式的流程图；
图4示出了本发明一种基于双频组合的低功耗定位系统的框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另有定义，本发明实施例使用的所有术语(包括技术和科学术语) 具有与本发明所属领域的普通技术人员共同理解的相同含义。还应当理解，诸如在通常字典里定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非本发明实施例明确地这样定义。
本发明实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。同样，“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。本发明实施例的方法前面或后面的步骤不一定按照顺序来精确的进行。相反，可以按照倒序或同时处理各种步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
图1示出了本发明一种基于双频组合的低功耗定位方法的流程图。
如图1所示，本发明公开了一种基于双频组合的低功耗定位方法，包括：
S102，获取电量信息；
S104，获取第一频率载波信号的第一时延信息，根据第一时延信息得到第一伪距信息；
S106，获取第二频率载波信号的第二时延信息，根据第二时延信息得到第二伪距信息；
S108，根据第一时延信息和第二时延信息，得到第三伪距信息；
S110，根据第一伪距信息和第三伪距信息的差值，得到第一误差信息；
S112，根据第二伪距信息和第三伪距信息的差值，得到第二误差信息；
S114，根据电量信息和第一误差信息、第二误差信息与预设的误差阈值的大小关系，确定定位信息的获取模式。
需要说明的是，采集设备电量信息后，会将电量信息和采集时刻作为记录进行存储。本发明是基于全球定位系统（GPS）实施，其中包括：
载波信号，是通过一种特定频率的无线电波，它能将经过调制的数据码以正弦波的形式播发出去。第一频率载波信号，为无线电谱L频段的L1载波所携带的信号，其中，L1载波的中心频率为1575.42MHz；第二频率载波信号，为无线为无线电谱L频段的L5载波所携带的信号，其中L5载波的中心频率为1176.45MHz。L1载波和L5载波是GPS允许民用的载波信号。
时延信息，是GPS接收器接收到信号的时刻与GPS卫星发送信号的时刻的时间差。通过时延信息与无线电波的传输速度，通常无线电波传输速度为光速，可得到接收器与卫星之间的距离。第一时延信息是接收器通过L1载波接收卫星所发送的信号的时间差信息；第二时延信息是接收器通过L5载波接收卫星所发送的信号的时间差信息。
伪距信息，伪距就是接收器到卫星之间的大概距离，与真实距离之间有各种各样的误差、尤其是载波信号在在大气电离层传输过程中发生折射、反射和散射导致的传输误差。大气电离层的范围从离地面约50公里开始一直伸展到约1000公里高度的地球高层大气空域，存在相当多的自由电子和离子，能使无线电波改变传播速度，发生折射、反射和散射。第一伪距信息根据第一时延信息与无线电传播速度所计算得到的接收器与卫星之间的距离；第二伪距信息根据第二时延信息与无线电传播速度所计算得到的接收器与卫星之间的距离。大气电离层是弥散性介质，不同频率的电波具有不同的传输速度，也就是说，大气电离层产生的误差是与载波频率有关，通过两个不同频率的时延信息可进行组合消除大气电离层的误差。第三伪距信息是根据第一时延信息和第二时延信息及其载波频率组合计算的消除了大气电离层误差的接收器与卫星之间的距离，可认定消除了大气电离层误差的第三伪距信息为可接受的准确距离。
第一误差信息是L1载波的第一伪距信息与第三伪距信息的距离误差；第二误差信息是L5载波的第二伪距信息与第三伪距信息的距离误差。根据设备的电量信息，再判断第一误差信息、第二误差信息分别与误差阈值的大小关系，确定使用第一伪距信息或第二伪距信息或第三伪距信息作为当前设备计算定位信息的依据。定位信息最终以经纬度的形式体现。
图2示出了电量充足时确定定位信息的获取模式的流程图。
根据本发明实施例，如图2所示，根据电量信息和第一误差信息、第二误差信息与预设的误差阈值的大小关系，确定定位信息的获取模式，具体为：
S202，当所述电量信息大于预设的电量阈值时，判断所述第一误差信息与所述误差阈值的大小关系，和所述第二误差信息与所述误差阈值的大小关系；
S204，若所述第一误差信息超过所述误差阈值且所述第二误差信息超过所述误差阈值时，执行S212，根据所述第三伪距信息获取定位信息；
S206，若所述第一误差信息超过所述误差阈值且所述第二误差信息不超过所述误差阈值时，执行S214，根据所述第二伪距信息获取定位信息；
S208，若所述第一误差信息不超过所述误差阈值且所述第二误差信息超过所述误差阈值时，执行S216，根据所述第一伪距信息获取定位信息；
S210，若所述第一误差信息不超过所述误差阈值且所述第二误差信息不超过所述误差阈值时，执行S218，根据所述第一伪距信息或所述第二伪距信息获取定位信息。
需要说明的是，首先电量信息是否大于预设阈值，电量信息的比较标准可以是电量百分比、剩余工作时长等。例如电量百分比大于20%、剩余工作时长大于1天、24小时等。电量信息大于预设阈值，表示设备电量充足，满足正常工作需求。然后，判断第一误差信息和第二误差信息分别与预设的误差阈值的大小关系，预设的误差阈值可以是1米、5米等，可用于表示用户预设的定位精度。误差信息不超过误差阈值，表示满足定位精度要求；误差信息超过误差阈值，表示不满足定位精度要求。
若第一误差信息超过误差阈值且第二误差信息超过误差阈值，表示通过L1载波得到的定位信息不满足定位精度要求，通过L5载波得到的定位信息也满足定位精度要求，此时需要设定L1载波和L5载波组合得到的第三伪距信息来计算定位信息，从而确保定位精度达到预设要求。
若第一误差信息超过误差阈值且第二误差信息不超过误差阈值，表示通过L1载波得到的定位信息不满足定位精度要求，通过L5载波得到的定位信息满足定位精度要求，此时设定L5载波得到的第二伪距信息来计算定位信息，即可确保定位精度达到要求。也就意味着，L1载波的接收器可设置为停止状态，从而达到节省电能的效果。
同理可知，若第一误差信息不超过误差阈值且第二误差信息超过误差阈值，此时设定L1载波得到的第一伪距信息来计算定位信息，L5载波接收器处于停止状态。
同理亦可知，若第一误差信息不超过误差阈值且第二误差信息不超过误差阈值，此时设置L1载波或L5载波得到任一伪距信息来计算定位信息，而另一个载波接收器可设置为停止状态。
根据本发明实施例，根据所述第一伪距信息或所述第二伪距信息获取定位信息，具体为：
判断所述定位信息所属区域是否为空旷区域；
若是，根据所述第二伪距信息获取定位信息；
若否，根据所述第一伪距信息获取定位信息。
需要说明的是，由L1载波和L5载波的中心频率可知，L1载波的波长小于L5载波的波长。L5载波波长更长，空间衰减更小，同样条件下比L1载波获得的定位信息更精确；但是L5载波比L1载波更容易受到建筑物等高大物体的反射或遮挡。因此，在空旷区域，L5载波所得到的定位信息更准确；而在比较密集的区域，L1载波具有受物体影响小的优势。获取定位信息后，可在通过地图数据查询到设备所处的区域，若为高楼林立的城区、布满大树的密林等，可认定为密集区域；若为露天运动场、高速公路、平原田野等遮挡物较少的区域，可认定为空旷区域。
根据本发明实施例，根据所述第一伪距信息或所述第二伪距信息获取定位信息，具体为：
获取所述第一伪距信息或所述第二伪距信息获取定位信息的使用时长；
判断所述使用时长是否超过预设的使用时长阈值；
若是，根据另一个伪距信息获取定位信息。
需要说明的是，当单独使用L1载波或者L5载波获取定位信息时，记录当前载波频率的接收器的使用时长。当使用时长达到预设阈值时，切换至另一种频率的载波，用于获取定位信息。比如，单独使用L1载波的接收器获取定位信息超过1小时、超过1天等，切换成单独使用L5载波的接收器获取定位信息。通过根据使用时长切换载波接收器，从而避免接收器因长时间高负荷的工作状态导致的发热、损耗等，延长接收器的使用寿命。
图3示出了电量不足时确定定位信息的获取模式的流程图。
根据本发明实施例，如图3所示，根据电量信息和第一误差信息、第二误差信息与预设的误差阈值的大小关系，确定定位信息的获取模式，还包括：
S302，当所述电量信息不大于预设的电量阈值时，判断所述第一误差信息与所述误差阈值的大小关系，和所述第二误差信息与所述误差阈值的大小关系；
S304，若所述第一误差信息超过所述误差阈值且所述第二误差信息超过所述误差阈值时，判断所述第一误差信息与所述第二误差信息的大小关系；S312，若所述第一误差信息大于所述第二误差信息，执行S322，根据所述第二伪距信息获取定位信息；S314，若所述第一误差信息不大于所述第二误差信息，执行S324，根据所述第一伪距信息获取定位信息；
S306，若所述第一误差信息超过所述误差阈值且所述第二误差信息不超过所述误差阈值时，执行S316，所述第二伪距信息获取定位信息；
S308，若所述第一误差信息不超过所述误差阈值且所述第二误差信息超过所述误差阈值时，执行S318，根据所述第一伪距信息获取定位信息；
S310，若所述第一误差信息不超过所述误差阈值且所述第二误差信息不超过所述误差阈值时，执行S320，根据所述第一伪距信息或所述第二伪距信息获取定位信息。
需要说明的是，电量信息不大于预设阈值，表示设备电量不足，例如电量百分比不大于20%、剩余工作时不长大于1天、24小时等。当设备电量不足时，需要进入省电模式，默认以单频载波获取定位信息，定位信息获取模式标准如下：
当第一频率载波和第二频率载波获得的定位信息，均不满足精度要求时，选用误差信息小对应的载波接收信号。也就是说，例如L1载波与L5载波获取的定位信息误差都不符合阈值，当L1载波的定位信息误差小于L5时，表示L1载波获得定位信息比L5载波的准确，则设定L1载波获取伪距信息获取定位。
当第一频率载波和第二频率载波获得的定位信息，其中之一满足精度要求时，设定满足精度要求的频率载波对应的伪距信息用以获取定位信息。
当第一频率载波和第二频率载波获得的定位信息，均满足精度要求时，设定任一频率载波对应的伪距信息用以获取定位信息。
根据本发明实施例，还包括：
获取电量记录信息；
根据电量信息记录，得到电量下降曲线；
判断电量下降曲线的斜率信息是否高于预设的斜率阈值；
若高于，根据所述第一伪距信息或所述第二伪距信息获取定位信息；
若低于，根据所述第三伪距信息获取定位信息。
需要说明的是，以电量值为纵轴，时间为横轴建立坐标系，根据电量信息记录描绘出电量下降曲线。电量下降曲线的斜率可以表示电量下降速度，斜率约大，则电量下降速度越快；斜率越小，则电量下降速度越慢。当检测到电量下降速度快时，选择任一频率载波获取定位信息，另一载波接收器处于停止状态；当检测到电量下降速度慢时，可设定第三伪距信息获取定位信息，以确保定位精度。
值得一提的是，还包括：
获取地面基站的校正信息；
根据校正信息得到校正定位信息；
判断定位信息与所述校正定位信息是否超过预设的定位距离阈值；
若超过，则重新确定定位信息的获取模式。
需要说明的是，地面基站是包括架设在预设的确定位置的接收器，由于地面基站的位置是预设的准确的位置，即可用于获取卫星定位测量时的误差校正值。设备使用与地面基站相同频率的载波得到伪距信息和定位信息，伪距信息通过误差校正值得到校正定位信息。当定位信息与校正定位信息的定位距离差超过预设阈值，比如1米、5米时，重新确定定位信息的获取模式。
值得一提的是，还包括：
判断所述第一时延信息和所述第二时延信息的获取结果；
若所述第一时延信息获取成功，所述第二时延信息获取失败时，根据所述第一伪距信息获取定位信息，并标注记录；
若所述第一时延信息获取失败，所述第二时延信息获取成功时，根据所述第二伪距信息获取定位信息，并标注记录。
需要说明的是，由于L1载波与L5载波的中心频率不同，对应波长就不同，那么在不同区域接收到对应载波信号也有强弱之分。两种频率的载波其中之一接收卫星发送的信号失败时，则根据接收信号成功的载波进行定位信息计算。同时，需要设置标注信息表明当前定位信息是其中一个频率载波无信号情况下获得的。
值得一提的是，还包括：
判断所述第一时延信息和所述第二时延信息的获取结果；
若所述第一时延信息和所述第二时延信息均获取失败时，根据定位信息的记录，预测当前定位信息，并标注记录；
需要说明的是，两种频率的载波其中之一接收卫星发送的信号失败时，比如进入地下室、隧道、密林等区域时，可根据过往的定位记录以及地图数据对当前定位信息进行预测。例如，有定位信息所对应的地图数据显示，设备在载波信号消失前是处于隧道前的公路上，则标识设备有可能进入隧道。然后，通过定位记录中相邻两个定位信息的距离来表示设备移动的距离，从而预测出设备距离隧道口的距离，进而推算出定位信息。
图4示出了本发明一种基于双频组合的低功耗定位系统的框图。
如图4所示，本发明公开了一种基于双频组合的低功耗定位系统4，包括存储器和处理器，所述存储器中包括基于双频组合的低功耗定位方法程序，所述基于双频组合的低功耗定位方法程序被所述处理器执行时实现如下步骤：
获取电量信息；
获取第一频率载波信号的第一时延信息，根据第一时延信息得到第一伪距信息；
获取第二频率载波信号的第二时延信息，根据第二时延信息得到第二伪距信息；
根据第一时延信息和第二时延信息，得到第三伪距信息；
根据第一伪距信息和第三伪距信息的差值，得到第一误差信息；
根据第二伪距信息和第三伪距信息的差值，得到第二误差信息；
根据电量信息和第一误差信息、第二误差信息与预设的误差阈值的大小关系，确定定位信息的获取模式。
需要说明的是，采集设备电量信息后，会将电量信息和采集时刻作为记录进行存储。本发明是基于全球定位系统（GPS）实施，其中包括：
载波信号，是通过一种特定频率的无线电波，它能将经过调制的数据码以正弦波的形式播发出去。第一频率载波信号，为无线电谱L频段的L1载波所携带的信号，其中，L1载波的中心频率为1575.42MHz；第二频率载波信号，为无线为无线电谱L频段的L5载波所携带的信号，其中L5载波的中心频率为1176.45MHz。L1载波和L5载波是GPS允许民用的载波信号。
时延信息，是GPS接收器接收到信号的时刻与GPS卫星发送信号的时刻的时间差。通过时延信息与无线电波的传输速度，通常无线电波传输速度为光速，可得到接收器与卫星之间的距离。第一时延信息是接收器通过L1载波接收卫星所发送的信号的时间差信息；第二时延信息是接收器通过L5载波接收卫星所发送的信号的时间差信息。
伪距信息，伪距就是接收器到卫星之间的大概距离，与真实距离之间有各种各样的误差、尤其是载波信号在在大气电离层传输过程中发生折射、反射和散射导致的传输误差。大气电离层的范围从离地面约50公里开始一直伸展到约1000公里高度的地球高层大气空域，存在相当多的自由电子和离子，能使无线电波改变传播速度，发生折射、反射和散射。第一伪距信息根据第一时延信息与无线电传播速度所计算得到的接收器与卫星之间的距离；第二伪距信息根据第二时延信息与无线电传播速度所计算得到的接收器与卫星之间的距离。大气电离层是弥散性介质，不同频率的电波具有不同的传输速度，也就是说，大气电离层产生的误差是与载波频率有关，通过两个不同频率的时延信息可进行组合消除大气电离层的误差。第三伪距信息是根据第一时延信息和第二时延信息及其载波频率组合计算的消除了大气电离层误差的接收器与卫星之间的距离，可认定消除了大气电离层误差的第三伪距信息为可接受的准确距离。
第一误差信息是L1载波的第一伪距信息与第三伪距信息的距离误差；第二误差信息是L5载波的第二伪距信息与第三伪距信息的距离误差。根据设备的电量信息，再判断第一误差信息、第二误差信息分别与误差阈值的大小关系，确定使用第一伪距信息或第二伪距信息或第三伪距信息作为当前设备计算定位信息的依据。定位信息最终以经纬度的形式体现。
根据本发明实施例，根据电量信息和第一误差信息、第二误差信息与预设的误差阈值的大小关系，确定定位信息的获取模式，具体为：
当所述电量信息大于预设的电量阈值时，判断所述第一误差信息与所述误差阈值的大小关系，和所述第二误差信息与所述误差阈值的大小关系；
若所述第一误差信息超过所述误差阈值且所述第二误差信息超过所述误差阈值时，根据所述第三伪距信息获取定位信息；
若所述第一误差信息超过所述误差阈值且所述第二误差信息不超过所述误差阈值时，根据所述第二伪距信息获取定位信息；
若所述第一误差信息不超过所述误差阈值且所述第二误差信息超过所述误差阈值时，根据所述第一伪距信息获取定位信息；
若所述第一误差信息不超过所述误差阈值且所述第二误差信息不超过所述误差阈值时，根据所述第一伪距信息或所述第二伪距信息获取定位信息。
需要说明的是，首先电量信息是否大于预设阈值，电量信息的比较标准可以是电量百分比、剩余工作时长等。例如电量百分比大于20%、剩余工作时长大于1天、24小时等。电量信息大于预设阈值，表示设备电量充足，满足正常工作需求。然后，判断第一误差信息和第二误差信息分别与预设的误差阈值的大小关系，预设的误差阈值可以是1米、5米等，可用于表示用户预设的定位精度。误差信息不超过误差阈值，表示满足定位精度要求；误差信息超过误差阈值，表示不满足定位精度要求。
若第一误差信息超过误差阈值且第二误差信息超过误差阈值，表示通过L1载波得到的定位信息不满足定位精度要求，通过L5载波得到的定位信息也满足定位精度要求，此时需要设定L1载波和L5载波组合得到的第三伪距信息来计算定位信息，从而确保定位精度达到预设要求。
若第一误差信息超过误差阈值且第二误差信息不超过误差阈值，表示通过L1载波得到的定位信息不满足定位精度要求，通过L5载波得到的定位信息满足定位精度要求，此时设定L5载波得到的第二伪距信息来计算定位信息，即可确保定位精度达到要求。也就意味着，L1载波的接收器可设置为停止状态，从而达到节省电能的效果。
同理可知，若第一误差信息不超过误差阈值且第二误差信息超过误差阈值，此时设定L1载波得到的第一伪距信息来计算定位信息，L5载波接收器处于停止状态。
同理亦可知，若第一误差信息不超过误差阈值且第二误差信息不超过误差阈值，此时设置L1载波或L5载波得到任一伪距信息来计算定位信息，而另一个载波接收器可设置为停止状态。
根据本发明实施例，根据所述第一伪距信息或所述第二伪距信息获取定位信息，具体为：
判断所述定位信息所属区域是否为空旷区域；
若是，根据所述第二伪距信息获取定位信息；
若否，根据所述第一伪距信息获取定位信息。
需要说明的是，由L1载波和L5载波的中心频率可知，L1载波的波长小于L5载波的波长。L5载波波长更长，空间衰减更小，同样条件下比L1载波获得的定位信息更精确；但是L5载波比L1载波更容易受到建筑物等高大物体的反射或遮挡。因此，在空旷区域，L5载波所得到的定位信息更准确；而在比较密集的区域，L1载波具有受物体影响小的优势。获取定位信息后，可在通过地图数据查询到设备所处的区域，若为高楼林立的城区、布满大树的密林等，可认定为密集区域；若为露天运动场、高速公路、平原田野等遮挡物较少的区域，可认定为空旷区域。
根据本发明实施例，根据所述第一伪距信息或所述第二伪距信息获取定位信息，具体为：
获取所述第一伪距信息或所述第二伪距信息获取定位信息的使用时长；
判断所述使用时长是否超过预设的使用时长阈值；
若是，根据另一个伪距信息获取定位信息。
需要说明的是，当单独使用L1载波或者L5载波获取定位信息时，记录当前载波频率的接收器的使用时长。当使用时长达到预设阈值时，切换至另一种频率的载波，用于获取定位信息。比如，单独使用L1载波的接收器获取定位信息超过1小时、超过1天等，切换成单独使用L5载波的接收器获取定位信息。通过根据使用时长切换载波接收器，从而避免接收器因长时间高负荷的工作状态导致的发热、损耗等，延长接收器的使用寿命。
根据本发明实施例，根据电量信息和第一误差信息、第二误差信息与预设的误差阈值的大小关系，确定定位信息的获取模式，具体为：
当所述电量信息不大于预设的电量阈值时，判断所述第一误差信息与所述误差阈值的大小关系，和所述第二误差信息与所述误差阈值的大小关系；
若所述第一误差信息超过所述误差阈值且所述第二误差信息超过所述误差阈值时，判断所述第一误差信息与所述第二误差信息的大小关系；若所述第一误差信息大于所述第二误差信息，根据所述第二伪距信息获取定位信息；若所述第一误差信息不大于所述第二误差信息，根据所述第一伪距信息获取定位信息；
若所述第一误差信息超过所述误差阈值且所述第二误差信息不超过所述误差阈值时，根据所述第二伪距信息获取定位信息；
若所述第一误差信息不超过所述误差阈值且所述第二误差信息超过所述误差阈值时，根据所述第一伪距信息获取定位信息；
若所述第一误差信息不超过所述误差阈值且所述第二误差信息不超过所述误差阈值时，根据所述第一伪距信息或所述第二伪距信息获取定位信息。
需要说明的是，电量信息不大于预设阈值，表示设备电量不足，例如电量百分比不大于20%、剩余工作时不长大于1天、24小时等。当设备电量不足时，需要进入省电模式，默认以单频载波获取定位信息，定位信息获取模式标准如下：
当第一频率载波和第二频率载波获得的定位信息，均不满足精度要求时，选用误差信息小对应的载波接收信号。也就是说，例如L1载波与L5载波获取的定位信息误差都不符合阈值，当L1载波的定位信息误差小于L5时，表示L1载波获得定位信息比L5载波的准确，则设定L1载波获取伪距信息获取定位。
当第一频率载波和第二频率载波获得的定位信息，其中之一满足精度要求时，设定满足精度要求的频率载波对应的伪距信息用以获取定位信息。
当第一频率载波和第二频率载波获得的定位信息，均满足精度要求时，设定任一频率载波对应的伪距信息用以获取定位信息。
根据本发明实施例，还包括：
获取电量记录信息；
根据电量信息记录，得到电量下降曲线；
判断电量下降曲线的斜率信息是否高于预设的斜率阈值；
若高于，根据所述第一伪距信息或所述第二伪距信息获取定位信息；
若低于，根据所述第三伪距信息获取定位信息。
需要说明的是，以电量值为纵轴，时间为横轴建立坐标系，根据电量信息记录描绘出电量下降曲线。电量下降曲线的斜率可以表示电量下降速度，斜率约大，则电量下降速度越快；斜率越小，则电量下降速度越慢。当检测到电量下降速度快时，选择任一频率载波获取定位信息，另一载波接收器处于停止状态；当检测到电量下降速度慢时，可设定第三伪距信息获取定位信息，以确保定位精度。
值得一提的是，还包括：
获取地面基站的校正信息；
根据校正信息得到校正定位信息；
判断定位信息与所述校正定位信息是否超过预设的定位距离阈值；
若超过，则重新确定定位信息的获取模式。
需要说明的是，地面基站是包括架设在预设的确定位置的接收器，由于地面基站的位置是预设的准确的位置，即可用于获取卫星定位测量时的误差校正值。设备使用与地面基站相同频率的载波得到伪距信息和定位信息，伪距信息通过误差校正值得到校正定位信息。当定位信息与校正定位信息的定位距离差超过预设阈值，比如1米、5米时，重新确定定位信息的获取模式。
值得一提的是，还包括：
判断所述第一时延信息和所述第二时延信息的获取结果；
若所述第一时延信息获取成功，所述第二时延信息获取失败时，根据所述第一伪距信息获取定位信息，并标注记录；
若所述第一时延信息获取失败，所述第二时延信息获取成功时，根据所述第二伪距信息获取定位信息，并标注记录。
需要说明的是，由于L1载波与L5载波的中心频率不同，对应波长就不同，那么在不同区域接收到对应载波信号也有强弱之分。两种频率的载波其中之一接收卫星发送的信号失败时，则根据接收信号成功的载波进行定位信息计算。同时，需要设置标注信息表明当前定位信息是其中一个频率载波无信号情况下获得的。
值得一提的是，还包括：
判断所述第一时延信息和所述第二时延信息的获取结果；
若所述第一时延信息和所述第二时延信息均获取失败时，根据定位信息的记录，预测当前定位信息，并标注记录；
需要说明的是，两种频率的载波其中之一接收卫星发送的信号失败时，比如进入地下室、隧道、密林等区域时，可根据过往的定位记录以及地图数据对当前定位信息进行预测。例如，有定位信息所对应的地图数据显示，设备在载波信号消失前是处于隧道前的公路上，则标识设备有可能进入隧道。然后，通过定位记录中相邻两个定位信息的距离来表示设备移动的距离，从而预测出设备距离隧道口的距离，进而推算出定位信息。
本发明第三方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中包括一种基于双频组合的低功耗定位方法程序，所述基于双频组合的低功耗定位方法程序被处理器执行时，实现如上述任一项所述的基于双频组合的低功耗定位方法的步骤。
本发明提供了一种基于双频组合的低功耗定位方法、系统和存储介质，根据设备的电量状态以及两种频率载波信号获得的伪距信息，确定定位信息的获取模式，在确保定位精度的同时，控制设备的电量消耗，以延长设备的电量使用周期。本发明还可以根据两种频率载波信号的强度，确定定位信息的获取模式；另外，还针对无载波信号情况，对定位信息采用预测的方式，提高用户的使用体验感。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于双频组合的低功耗定位方法，其特征在于，所述方法包括：
获取电量信息；
获取第一频率载波信号的第一时延信息，根据第一时延信息得到第一伪距信息；
获取第二频率载波信号的第二时延信息，根据第二时延信息得到第二伪距信息；
根据第一时延信息和第二时延信息，得到第三伪距信息；
根据第一伪距信息和第三伪距信息的差值，得到第一误差信息；
根据第二伪距信息和第三伪距信息的差值，得到第二误差信息；
根据电量信息和第一误差信息、第二误差信息与预设的误差阈值的大小关系，确定定位信息的获取模式。
2.根据权利要求1所述的一种基于双频组合的低功耗定位方法，其特征在于，根据电量信息和第一误差信息、第二误差信息与预设的误差阈值的大小关系，确定定位信息的获取模式，具体为：
当所述电量信息大于预设的电量阈值时，判断所述第一误差信息与所述误差阈值的大小关系，和所述第二误差信息与所述误差阈值的大小关系；
若所述第一误差信息超过所述误差阈值且所述第二误差信息超过所述误差阈值时，根据所述第三伪距信息获取定位信息；
若所述第一误差信息超过所述误差阈值且所述第二误差信息不超过所述误差阈值时，根据所述第二伪距信息获取定位信息；
若所述第一误差信息不超过所述误差阈值且所述第二误差信息超过所述误差阈值时，根据所述第一伪距信息获取定位信息；
若所述第一误差信息不超过所述误差阈值且所述第二误差信息不超过所述误差阈值时，根据所述第一伪距信息或所述第二伪距信息获取定位信息。
3.根据权利要求2所述一种基于双频组合的低功耗定位方法，其特征在于，根据所述第一伪距信息或所述第二伪距信息获取定位信息，具体为：
判断所述定位信息所属区域是否为空旷区域；
若是，根据所述第二伪距信息获取定位信息；
若否，根据所述第一伪距信息获取定位信息。
4.根据权利要求2所述的一种基于双频组合的低功耗定位方法，其特征在于，根据所述第一伪距信息或所述第二伪距信息获取定位信息，具体为：
获取所述第一伪距信息或所述第二伪距信息获取定位信息的使用时长；
判断所述使用时长是否超过预设的使用时长阈值；
若是，根据另一个伪距信息获取定位信息。
5.根据权利要求1所述的一种基于双频组合的低功耗定位方法，其特征在于，根据电量信息和第一误差信息、第二误差信息与预设的误差信息阈值的大小关系，选择定位信息的获取模式，具体为：
当所述电量信息不大于预设的电量阈值时，判断所述第一误差信息与所述误差阈值的大小关系，和所述第二误差信息与所述误差阈值的大小关系；
若所述第一误差信息超过所述误差阈值且所述第二误差信息超过所述误差阈值时，判断所述第一误差信息与所述第二误差信息的大小关系；若所述第一误差信息大于所述第二误差信息，根据所述第二伪距信息获取定位信息；若所述第一误差信息不大于所述第二误差信息，根据所述第一伪距信息获取定位信息；
若所述第一误差信息超过所述误差阈值且所述第二误差信息不超过所述误差阈值时，根据所述第二伪距信息获取定位信息；
若所述第一误差信息不超过所述误差阈值且所述第二误差信息超过所述误差阈值时，根据所述第一伪距信息获取定位信息；
若所述第一误差信息不超过所述误差阈值且所述第二误差信息不超过所述误差阈值时，根据所述第一伪距信息或所述第二伪距信息获取定位信息。
6.根据权利要求1所述的一种基于双频组合的低功耗定位方法，其特征在于，还包括：
获取电量记录信息；
根据电量信息记录，得到电量下降曲线；
判断电量下降曲线的斜率信息是否高于预设的斜率阈值；
若高于，根据所述第一伪距信息或所述第二伪距信息获取定位信息；
若低于，根据所述第三伪距信息获取定位信息。
7.一种基于双频组合的低功耗定位系统，其特征在于，所述系统包括存储器和处理器，所述存储器中包括基于双频组合的低功耗定位方法程序，所述基于双频组合的低功耗定位方法程序被所述处理器执行时实现如下步骤：
获取电量信息；
获取第一频率载波信号的第一时延信息，根据第一时延信息得到第一伪距信息；
获取第二频率载波信号的第二时延信息，根据第二时延信息得到第二伪距信息；
根据第一时延信息和第二时延信息，得到第三伪距信息；
根据第一伪距信息和第三伪距信息的差值，得到第一误差信息；
根据第二伪距信息和第三伪距信息的差值，得到第二误差信息；
根据电量信息和第一误差信息、第二误差信息与预设的误差阈值的大小关系，确定定位信息的获取模式。
8.根据权利要求7所述一种基于双频组合的低功耗定位系统，其特征在于，根据电量信息和第一误差信息、第二误差信息与预设的误差阈值的大小关系，确定定位信息的获取模式，具体为：
当所述电量信息大于预设的电量阈值时，判断所述第一误差信息与所述误差阈值的大小关系，和所述第二误差信息与所述误差阈值的大小关系；
若所述第一误差信息超过所述误差阈值且所述第二误差信息超过所述误差阈值时，根据所述第三伪距信息获取定位信息；
若所述第一误差信息超过所述误差阈值且所述第二误差信息不超过所述误差阈值时，根据所述第二伪距信息获取定位信息；
若所述第一误差信息不超过所述误差阈值且所述第二误差信息超过所述误差阈值时，根据所述第一伪距信息获取定位信息；
若所述第一误差信息不超过所述误差阈值且所述第二误差信息不超过所述误差阈值时，根据所述第一伪距信息或所述第二伪距信息获取定位信息。
9.根据权利要求7所述一种基于双频组合的低功耗定位系统，其特征在于，根据所述第一伪距信息或所述第二伪距信息获取定位信息，具体为：
判断所述定位信息所属区域是否为空旷区域；
若是，根据所述第二伪距信息获取定位信息；
若否，根据所述第一伪距信息获取定位信息。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机可读存储介质中包括一种基于双频组合的低功耗定位方法程序，所述基于双频组合的低功耗定位方法程序被处理器执行时，实现如权利要求1至6中任一项所述的基于双频组合的低功耗定位方法的步骤。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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