CN103383462B - 一种卫星导航通信终端高程定位的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卫星通信终端高程定位的方法，包括：气象站测量获得自身所在地的气压值P₀、温度值T₀、湿度参数(e/p)_m，将气压值P₀、温度值T₀、湿度参数(e/p)_m连同气象站的纬度和位置高程H₀发送到主控站；主控站将气象站的气压值P₀、温度值T₀、湿度参数(e/p)_m、纬度

和位置高程H₀通过主控站天线上行发送至卫星；用户终端通过卫星获取气象站的气压P₀、温度值T₀、湿度参数(e/p)_m、纬度

和位置高程H₀；用户终端测量获得自身所在地的气压值P和温度值T；用户终端将气象站的气压值P₀、温度值T₀、湿度参数(e/p)_m、纬度和位置高程H₀，结合自身测量所在地的气压P和温度T，求得自身的测量高程h′。本发明利用气象站的信息对卫星导航通信终端的高程进行测量，高程测量精度高。

Description

一种卫星导航通信终端高程定位的方法

技术领域

本发明涉及卫星移动导航定位领域，尤其是卫星导航通信终端高程定位的方法。

背景技术

现有的卫星导航系统中，由于卫星通信终端用户总是位于地面上，所以在用户高程方向上只能观测和接收到自己天顶方向的卫星信号，而无法观测和接收到自己“脚底”方向的卫星信号，因此导致高程方向上不能形成良好的测量约束基准，使得卫星定位系统的垂直精度因子VDOP天然较差，即在高程定位方向上的定位精度较差。基于位置服务的导航需求日益增大，尤其在室内应急救灾场合中需求更加明显。但是，现有的卫星导航通信终端不能实现高程精确定位。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决上述的一个或多个问题，本发明提供了一种卫星导航通信终端高程定位的方法，以提高卫星导航通信终端高程定位的精度。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种卫星通信终端高程定位的方法，包括：气象站测量获得自身所在地的气压值P₀、温度值T₀、湿度参数(e/p)_m，，将所述气压值P₀、温度值T₀、湿度参数(e/p)_m连同气象站的纬度和位置高程H₀发送到主控站；主控站将气象站的气压值P₀、温度值T₀、湿度参数(e/p)_m、纬度和位置高程H₀通过主控站天线上行发送至卫星；用户终端通过卫星获取气象站的气压P₀、温度值T₀、湿度参数(e/p)_m、纬度和位置高程H₀；用户终端测量获得自身所在地的气压值P和温度值T；用户终端将气象站的气压值P₀、温度值T₀、湿度参数(e/p)_m、纬度和位置高程H₀， 结合自身测量所在地的气压P和温度T，求得自身的测量高程h'。

(三)有益效果

综上所述，本发明卫星通信终端高程定位方法具有以下有益效果：

(1)本发明卫星导航通信终端高程定位方法中，利用气象站的信息对卫星导航通信终端的高程进行测量，其高程测量精度高，可以实现楼层的分辨，在室内定位系统中有重要的应用前景；

(2)此外，只用气象站去进行高程测量，由于测量气压变化不稳定，会引起高程的不稳定。本发明卫星导航通信终端高程定位方法通过基站的高程信息对用户的高程信息进行二次高程校正，大大提高了高程定位的准确性和稳定性。

附图说明

图1为本发明实施例卫星导航通信终端高程定位方法的流程图；

图2为依照本发明实施例方法的楼层分辨测试的实测曲线。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。

主控站是转发式卫星导航定位系统中必要的组成之一，并且在地面移动通信网中存在大量基站以及大量的气象数据采集站，这些主控站、基站以及气象站都是现有的基础建设设备，可以很方便的对他们的高程进行精确的测量。在准确测量气象站和基站的高程基础上，利用差分气压测高的方法，可以精确实现用户终端的高程测量，实现室内楼层分辨的目的。

此外，在卫星通信中，如果直接用气象站实时差分修正用户终端的高程定位，气象站一般离地面用户的距离比较远，气压的变化特性不尽相同，引起的测量误差会比较大。在这种普通的差分修正方法的测量中，只用到一个基准站来对用户进行差分测量修正，精度受到一定的影响。本专利不同于普通的差分气压测高方法，对普通的气压测高方法做了改进，在卫星 通信系统中，利用地面移动通信网中数目众多的基站对用户解算的高程信息进行二次修正，从而提高了高程测量的精度。

在本发明的一个示例性实施例中，提出了一种卫星通信终端高程定位的方法。图1为本发明实施例卫星通信终端高程定位方法的流程图。如图1所示，本发明实施例卫星通信终端高程定位方法包括以下步骤：

步骤S102，气象站通过其安装的大致处于同一高程的气压传感器、湿度传感器和温度传感器测量所在地的气压值P₀、温度值T₀、湿度参数(e/p)_m，、同时通过GPS(Global Position System)或RTK(Real Time Kinematic)等方法获得气压传感器、湿度传感器和温度传感器的位置高程H₀，将气象数据-气压值P₀、温度值T₀、湿度参数(e/p)_m、气象站纬度和位置高程H₀发送到主控站；

步骤S104，主控站将气象站的气压值P₀、温度值T₀、湿度参数(e/p)_m、气象站纬度和位置高程H₀通过主控站的天线调制上行发送至卫星；

步骤S106，基站通过卫星上获取气象站的气压值P₀、温度值T₀、湿度参数(e/p)_m、气象站纬度和高程信息H₀；

步骤S108，基站利用主控站的气压P₀、温度值T₀、湿度参数(e/p)_m、气象站纬度以及高程信息H₀，结合自身测量本地的气压值P₁和温度值T₁，求得基站的参考高程h₁；

其中，气层的平均温度湿度参数((e/p)_m，α，b，c均为经验常数，一般情况下，α＝1/273.15，b＝18400，c＝0.378。当然，公式(1)和其他公式仅为一种经验公式，本领域技术人员可以适当地对相应参数进行调整，同样应当在本发明的保护范围之内。

步骤S110，由基站的参考高程h₁与基站本地实际高程h₁₀获取高程测量的误差值Δh：

Δh＝h₁₀-h₁ (2)

并将该测量高程误差值Δh传送至用户终端；

其中，基站为已知值，或也可以通过GPS或RTK等方法获得自身位 置高程。在以往的基站修正高程的方法中，基站给用户终端传输的是气压和温度值，而本发明与以往方法不同的是，传输的是高程修正值。

步骤S112，用户终端通过卫星获取气象站的气压P₀、温度值T₀湿度参数(e/p)_m、纬度和位置高程H₀；

步骤S114，用户终端将气象站的气压P₀、温度值T₀、湿度参数(e/p)_m、气象站纬度和位置高程H₀，结合用户终端本身测量本地的气压值P和温度值T，求得用户终端未经过基站修正的测量高程h'：

其中，气层的平均温度α，b，c均为经验常数，一般情况下，α＝1/273.15，b＝18400，c＝0.378。

步骤S116，利用从基站获取的测量高程误差值对用户终端的测量高程进行修正，即用户终端最终解算出来的高程为：

h＝h'+Δh (4)

因为用户终端处于基站的覆盖范围之内，一般大约为3km，距离比较近，气压的变化特性很接近，从而通过差分气压测高和基站二次辅助修正的方法，获得用户终端高精度的测高需求。

图2为依照本发明实施例方法的楼层分辨测试的实测曲线。通信终端的行走路线为：一楼→地下室→一楼→二楼→三楼→四楼→五楼→六楼→七楼-→八楼→九楼→八楼→七楼→六楼→五楼→四楼→三楼→二楼→一楼→地下室，每层楼大约停留1分钟。从图2可以很清楚的看出，不管是上楼还是下楼，终端对每个楼层的解算高程精度较高，可以很清楚的分辨每个楼层，验证了本专利的新颖性、可行性、可用性以及可靠性。

本发明适用于各种不同的卫星通信系统，在特定的场合(例如：室内楼层分辨、救急救灾、海洋探索等)中具有重要的使用价值。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种卫星通信终端高程定位的方法，包括：

气象站测量获得自身所在地的气压值P₀、温度值T₀、湿度参数(e/p)_m，将所述气压值P₀、温度值T₀、湿度参数(e/p)_m连同气象站的纬度和位置高程H₀发送到主控站；

主控站将所述气象站的气压值P₀、温度值T₀、湿度参数(e/p)_m、纬度和位置高程H₀通过主控站天线上行发送至卫星；

用户终端通过卫星获取所述气象站的气压P₀、温度值T₀、湿度参数(e/p)_m、纬度和位置高程H₀；

用户终端测量获得自身所在地的气压值P和温度值T；

用户终端将所述气象站的气压值P₀、温度值T₀、湿度参数(e/p)_m、纬度和位置高程H₀，结合所述自身测量所在地的气压P和温度T，通过以下公式求得自身的测量高程h'：

其中，α，b，c均为经验常数。

2.根据权利要求1所述的卫星通信终端高程定位的方法，其中，所述α＝1/273.15，b＝18400，c＝0.378。

3.根据权利要求1所述的卫星通信终端高程定位的方法，其中，

所述主控站将气象站的气压值P₀、温度值T₀、湿度参数(e/p)_m、纬度和位置高程H₀通过主控站天线上行发送至卫星的步骤之后还包括：

基站测量获得自身所在地的气压值P₁和温度值T₁；

基站将所述气象站的气压值P₀、温度值T₀、湿度参数(e/p)_m、纬度和位置高程H₀，结合自身测量所在地的气压值P₁和温度值T₁，求得基站的参考高程h₁；

基站由基站参考高程h₁与基站本地实际高程h₁₀获取高程测量的误差值Δh＝h₁₀-h₁；并将该高程测量的误差值发送至用户终端；所述用户终端求得自身测量高程h'的步骤之后还包括：

用户终端通过所述高程测量的误差值，对自身测量高程进行修正：h＝h'+Δh，其中h为用户终端的最终高程。

4.根据权利要求3所述的卫星通信终端高程定位的方法，其中，所述基站通过以下公式计算求得自身参考高程h₁的步骤包括：

其中，α，b，c均为经验常数。

5.根据权利要求4所述的卫星通信终端高程定位的方法，其中，所述α＝1/273.15，b＝18400，c＝0.378。

6.根据权利要求3所述的卫星通信终端高程定位的方法，其中，所述基站本地实际高程h₁₀为已知值或通过GPS或RTK方法获得。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的卫星通信终端高程定位方法，其中，所述气象站通过GPS或RTK其中之一来获得所在地的位置高程。