CN106950577A - 一种自动gnss测量精度优选方法及其在高尔夫中应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种自动GNSS测量精度优选方法及其在高尔夫运动中的应用，其包括以下步骤：启动GNSS设备，获取定位信息；从获取的定位信息中获取DOP，伪距残差，卫星数，卫星信号强度信息；利用获取的DOP，伪距残差，卫星数，信号强度信息，建立精度误差模型；利用精度误差模型求取当前定位精度值d；设定经验精度阈值D，同时设定经验精度阈值D的时间为T；若在T时间内求取的当前定位精度值d≤D，则确认输出精度满足要求，获取定位点；若在T时间内求取的当前定位精度值d＞D，则输出当前获取的定位信息中误差半径最小定位点，以此寻求在高尔夫运动中更精确的定位效果，进而得到更准确的位置标定和距离计算结果。

Description

一种自动GNSS测量精度优选方法及其在高尔夫中应用
技术领域
本发明涉及一种自动GNSS测量精度优选方法及其在高尔夫中应用。
背景技术
高尔夫球运动中，距离的测量和标定十分重要，GNSS广泛应用于高尔夫球 场的定位﹑测距和参照物的标定。通常是采用普通的GNSS定位，对于定位精 度方面通常是直接采集定位信息，而获得定位结果，在使用的过程中，受限于 使用者观察时间、位置和天气，GNSS位置显示常会不精确，其原因在于，GNSS 在定位过程中，卫星遮挡，多径效应，卫星个数较少、卫星捕获收敛速度、跟 踪不稳定都是影响定位的原因；还有在开机或GNSS启动的初始阶段，对定位 信息采点，由于采集到的定位点的信息各不相同，此时采集到的点有可能采集 到误差值偏大的点，以误差值偏大的点的信息作为参考，从而导致后续的位置 标定和距离测量出现较大误差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有测量之不足，提供了一种自动GNSS测量精度 优选方法及其在高尔夫中应用，其具有精度高的特性。
本发明是这样实现的：一种自动GNSS测量精度优选方法其包括以下步骤：
(1)启动GNSS设备，获取定位信息；
(2)从获取的定位信息中获取DOP，伪距残差，卫星数，卫星信号强度 信息；
(3)利用获取的DOP，伪距残差，卫星数，信号强度信息，建立精度误 差模型；
(4)利用精度误差模型求取当前定位精度值d；
(5)设定经验精度阈值D，同时设定经验精度阈值D的时间为T；
(6)若在T时间内求取的当前定位精度值d≤D，则确认输出精度满足 要求，获取定位点；若在T时间内求取的当前定位精度值d＞D，则输出当前 获取的定位信息中误差半径最小定位点。
进一步地，选用处理后的DOP，伪距残差作为正比例项，处理后卫星数及 卫星信号强度均值作为反比例项，精度误差模型具体表达式如下：
其中K为经验化参数，表征公式化求得误差半径和实际误差之间的比例关 系。
进一步地，在步骤(4)中d为误差半径。
进一步地，误差模型根据经验化简化，取处理后的DOP，伪距残差及卫星 信号强度均值其中一项或几项组合求得，其表达为：
误差半径＝K×DOP。
一种自动GNSS测量精度优选方法在高尔夫中应用，将GNSS测量精度原 理进行定位优选，将其应用于高尔夫运动，获得更高精度的定位信息。
进一步地，GNSS测量精度计算利用GNSS定位中的多项信息进行综合，采 用但DOP、伪距残差、卫星数、卫星信号强度信息，得到用于高尔夫的定位误 差模型一种自动GNSS测量精度优选方法在高尔夫中应用，其包括将GNSS测 量精度原理进行定位优选，将其应用于高尔夫运动，获得更高精度的定位信息。
本发明利用GNSS定位精度误差计算原理，寻求在高尔夫运动中更精确的 定位效果，进而得到更准确的位置标定和距离计算结果，能将精度等级从10米 左右的误差范围提升到3～5米左右，给于高尔夫球员提供更好的位置和距离的 参考，特别是对于专业的高尔夫球选手，位置及距离精度的提升对其击球判断 较大的帮助。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施 例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述 中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付 出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的流程图。
图2为本发明实施例提供的三维坐标图。
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做出创造 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。
如图1，本发明实施例提供一种自动GNSS测量精度优选方法及其在高尔夫 中应用，具体请参见如下叙述。
为了更好地理解本发明的思路，首先对一些专业用语惊经行解释。
DOP(精度稀释度因子)，PDOP：位置精度因子(Position Dilution ofPrecision)，直译为“精度强弱度”，通常翻译为“相对误差”，PDOP的取值范围 为：0.5-99.9，具体含义是：由于观测成果的好坏与被测量的人造卫星和接收仪 间的几何形状有关且影响甚大，所以计算上述所引起的误差量称为精度的强弱 度。天空中卫星分布程度越好，定位精度越高(数值越小精度越高)。PDOP表 示三维位置定位精度与导航台几何配置关系的一个参数。在全球定位(GPS)系统 中，等于用户位置的径向误差与用户到卫星的距离测量误差的比值。
HDOP(horizontal dilution ofprecision)水平分量精度因子：为纬度和经度 等误差平方和的开根号值。
VDOP(vertical dilution ofprecision)垂直分量精度因子。
DOP值的大小与GPS定位的误差成正比，DOP值越大，定位误差越大，定 位的精度就低。PDOP则直接反映GPS卫星的分布情况，当PDOP较大时，表 明空中的若干颗GPS卫星几何分布不是太理想，他们构成的图形周长太短，定 位精度就低，反之亦然，在高尔夫应用的精度选择上，DOP值给我们一个很好 的参考。
通常GNSS状态或定位结果通过NMEA格式输出，如GPGSA是GPS输出 的NMEA语句，它包含GPS的DOP值和有效卫星信息。
例：$GPGSA,A,3,01,20,19,13,,,,,,,,,40.4,24.4,32.2*0A；
$GPGSA,A,3,01,20,19,13,,,,,,,,,30。2,24.4,32.2*0A；
$GPGSA,A,3,01,20,19,13,,,,,,,,,40.4,24.4,32.2*0A；
$GPGSA,A,3,01,20,19,13,,,,,,,,,40.4,24.4,32.2*0A；
$GPGSA,A,3,01,20,19,13,,,,,,,,,40.4,24.4,32.2*0A。
字段0：$GPGSA，语句ID，表明该语句为GPS DOP andActive Satellites (GSA)当前卫星信息。
字段1：定位模式，A＝自动手动2D/3D，M＝手动2D/3D。
字段2：定位类型，1＝未定位，2＝2D定位，3＝3D定位。
字段3～14：PRN码(伪随机噪声码)，第1～12信道正在使用的卫星PRN 码编号(00)(前导位数不足则补0)。
字段15：PDOP综合位置精度因子(0.5-99.9)。
字段16：HDOP水平精度因子(0.5-99.9)。
字段17：VDOP垂直精度因子(0.5-99.9)。
字段18：校验值。
伪距残差原理
如图2，在三维坐标中通过星历广播可计算已知卫星位置(xi,yi,zi)，接收机 通过相关计算得伪距ρi，需要求取用户点坐标xu,yu,zu。
通过如上三维坐标系，再引入接收机误差产生的距离偏差bu，可列下列方 程：
测量的ρi为第i颗星到用户的伪距bu表示用户时间偏差的距离，在方程 (2.5)中，未知数xu,yu,zu和bu需要四个方程求出，因此，一个GPS接收器要想 确定用户的位置至少需要四颗卫星。
求解非线性的多维方程比较困难，一般进行线性化后误差迭代求取，常见 的为LSQ(least square最小二乘法)。线性化结果为：
这里引入迭代完成后伪距残差量作为精度优先条件之一，其取值也可从常 规的NMEA语句中取得，GPRRE语句包含卫星伪距残差和估计定位错误信息，消 息格式为：$GPRRE,N,II,RR…II,RR,HHH.H,VVV.V*CC<CR><LF>，消息各组成部 分如下表所示。
n 跟踪卫星数目
ii 使用卫星编号(用于解算的4颗)
rr 伪距残差(单位：米)
hhh.h 水平位置错误估计
vvv.v 垂直位置错误估计
*cc 校验和
<CR><LF> 终止符
高尔夫球场定位位置精度优选方法具体如下：
(1)启动GNSS设备，获取定位信息(通常为NMEA格式语句)；
(2)从获取的定位信息中获取DOP，伪距残差，卫星数，卫星信号强度 信息，当然不限于这些信息，还可以包含其他的一些信息，DOP，伪距残差等 信息可从其他位置信息中获取，如用户定制化语句；
(3)利用获取的DOP，伪距残差，卫星数，信号强度信息，建立精度误 差模型，误差模型中需要根据经验设定，误差计算可引入其他项如跟踪环路稳 定度，卫星伪距及伪距率残差组合入误差模型；
(4)利用精度误差模型求取当前定位精度值d，可形象化为误差半径； 选用处理后的DOP，伪距残差作为正比例项，处理后卫星数及卫星信号强度均 值作为反比例项，精度误差模型具体表达式如下：
卫星数：N
信号强度：P
处理后DOP值：
处理后伪距残差：Δ
经验化系数：K
误差半径：Φ
以下举例一种误差半径计算方式：
根据经验，选择其中采用DOP，伪距残差，卫星数，卫星信号强度，任一 项或多项构成误差半径计算方式。
根据经验，处理DOP值和伪距残差可以由但不限于线性处理，非线性处理；
(5)设定经验精度阈值D，同时设定经验精度阈值D的时间为T，例如D 为0.8，同时设定一定时间阈值T为5秒，当然，不能局限于这些数值；
(6)若在T时间内求取的当前定位精度值d≤D，则确认输出精度满足 要求，获取定位点；若在T时间内求取的当前定位精度值d＞D即在T时间内 不能找到小于精度阈值的定位点信息，则输出当前获取的定位信息中误差半径 最小定位点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (6)

1.一种自动GNSS测量精度优选方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)启动GNSS设备，获取定位信息；
(2)从获取的定位信息中获取DOP，伪距残差，卫星数，卫星信号强度信息；
(3)利用获取的DOP，伪距残差，卫星数，信号强度信息，建立精度误差模型；
(4)利用精度误差模型求取当前定位精度值d；
(5)设定经验精度阈值D，同时设定经验精度阈值D的时间为T；
(6)若在T时间内求取的当前定位精度值d≤D，则确认输出精度满足要求，获取定位点；若在T时间内求取的当前定位精度值d＞D，则输出当前获取的定位信息中误差半径最小定位点。
2.如权利要求1所述的一种自动GNSS测量精度优选方法，其特征在于：选用处理后的DOP，伪距残差作为正比例项，处理后卫星数及卫星信号强度均值作为反比例项，精度误差模型具体表达式如下：
其中K为经验化参数，表征公式化求得误差半径和实际误差之间的比例关系。
3.如权利要求2所述的一种自动GNSS测量精度优选方法其特征在于：在步骤(4)中d为误差半径。
4.如权利要求2所述的一种自动GNSS测量精度优选方法，其特征在于：误差模型根据经验化简化，取处理后的DOP，伪距残差及卫星信号强度均值其中一项或几项组合求得，其表达为：
误差半径＝K×DOP。
5.如权利要求1所述的自动GNSS测量精度优选方法在高尔夫中应用，其特征在于：将GNSS测量精度原理进行定位优选，将其应用于高尔夫运动，获得更高精度的定位信息。
6.如权利要求5所述的自动GNSS测量精度优选方法在高尔夫中应用，其特征在于：GNSS测量精度计算利用GNSS定位中的多项信息进行综合，采用但DOP、伪距残差、卫星数、卫星信号强度信息，得到用于高尔夫的定位误差模型。
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