CN107015245A - 电离层活跃程度的监测方法及系统、定位终端、存储器 - Google Patents

电离层活跃程度的监测方法及系统、定位终端、存储器 Download PDF

Info

Publication number
CN107015245A
CN107015245A CN201710376493.2A CN201710376493A CN107015245A CN 107015245 A CN107015245 A CN 107015245A CN 201710376493 A CN201710376493 A CN 201710376493A CN 107015245 A CN107015245 A CN 107015245A
Authority
CN
China
Prior art keywords
satellite
ionospheric
rate
carrier phase
ionosphere
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.)
Granted
Application number
CN201710376493.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107015245B (zh
Inventor
蒋智
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.)
Qianxun Position Network Co Ltd
Original Assignee
Qianxun Position Network Co Ltd
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 Qianxun Position Network Co Ltd filed Critical Qianxun Position Network Co Ltd
Priority to CN201710376493.2A priority Critical patent/CN107015245B/zh
Publication of CN107015245A publication Critical patent/CN107015245A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107015245B publication Critical patent/CN107015245B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • G01S19/03—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers
    • G01S19/07—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers providing data for correcting measured positioning data, e.g. DGPS [differential GPS] or ionosphere corrections

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)

Abstract

本发明适用于卫星定位技术领域，提供了一种电离层活跃程度的监测方法及系统、定位终端、存储器，所述方法包括：获取一个以上卫星当前的卫星数据，所述卫星数据包括载波相位；从所述一个以上卫星中选择一个卫星，按预设规则从所选择的卫星的载波相位数据挑选两个有效频率；基于所挑选的两个有效频率计算所选择的卫星对应的电离层变化率；当所述一个以上卫星中没有未被选择的卫星时，基于每一选择的卫星对应的电离层变化率计算电离层指数。本发明中，计算每一监控的卫星的电离层变化率，综合每一监控的电离层变化率来计算电离层指数，可提高评估电离层活跃程度的准确性。

Description

电离层活跃程度的监测方法及系统、定位终端、存储器
技术领域
本发明属于卫星定位技术领域，尤其涉及一种电离层活跃程度的检测方法及系统、定位终端、存储器。
背景技术
GPS(Global Position System，全球定位系统)作为最新型的定位技术正在广泛的应用于军事、科学、汽车定位、及我们生活的手机定位等等。准确定位可以给人们带来很大便利，而定位有可能会因为误差给人们带来不便，GPS误差主要来源分为三种：与卫星有关的误差(包括卫星星历误差、卫星钟误差)、在卫星信息穿越电离层，对流层时产生的传播误差、卫星信号接收时产生的误差。而传播误差很主要来源于电离层，GPS卫星信号必须由卫星发射并穿越弥散的电离层介质，在高纬度地区，电离层经过太阳风和地球磁场的交互作用，就会产生极光现象。在电磁区域和电磁子区域，处于电离层活动加强时期(比较活跃时期)，对于GPS用户减弱电离层的影响是一项挑战。而电离层的活跃程度可以通过观测电子含量总数来监测，如可以使用双频接收机观测的GPS站网络数据得到，这可以直观地观测到GPS信号收到的干扰。但此种方式具有一定的时效性，易产生误差；而且需要用户具有一定的电离层相关知识，实用性不强。
发明内容
本发明实施例提供了一种电离层活跃程度的监测方法及系统、定位终端、存储器，旨在解决现有技术中监测电离层活跃程度的准确性较低的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种电离层活跃程度的监测方法，包括：
获取一个以上卫星当前的卫星数据，所述卫星数据包括载波相位；
从所述一个以上卫星中选择一个卫星，按预设规则从所选择的卫星的载波相位数据挑选两个有效频率；
基于所挑选的两个有效频率计算所选择的卫星对应的电离层变化率；
当所述一个以上卫星中没有未被选择的卫星时，基于每一选择的卫星对应的电离层变化率计算电离层指数。
优选地，所述从所述一个以上卫星中选择一个卫星，按预设规则从所选择的卫星的载波相位数据挑选两个有效频率前还包括：
分析所述一个以上卫星中的每一卫星，获取每一卫星的有效频率数量；
剔除有效频率数量小于2的卫星对应的卫星，获得一个以上有效卫星；
优选地，所述基于所挑选的两个有效频率计算所选择的卫星对应的电离层变化率具体包括：
基于所挑选的两个有效频率进行差分运算，获得差分后的载波相位；
基于所获得的载波相位进行标准化处理，得到标准化结果；
基于所选择的卫星的仰角获得加权因子；
基于所述标准化结果及所述加权因子计算电离层变化率。
优选地，所述基于所挑选的两个有效频率进行差分运算，获得差分后的载波相位具体包括：
基于移动站及基站的载波相位进行单差运算，获得单差观测值；
基于所述单差观测值及参考星进行双差运算，获得双差观测值；
基于所述双差观测值及所挑选的两个有效频率进行电离层残差组合运算，获得组合结果。
优选地，所述基于所述组合结果进行标准化处理，得到标准化结果具体包括：
基于所述组合结果进行第一次标准化处理，获得第一标准化结果；
对所述第一标准化结果进行第二次标准化处理，获得第二标准化结果。
优选地，所述基于所选择的卫星的仰角获得加权因子具体包括：
设定最大电子密度；
基于所述最大电子密度计算电离层高度系数；
基于所计算的电离层高度系数获得加权因子；
基于所述标准化结果及所述加权因子计算电离层的变化率。
优选地，所述基于每一选择的卫星对应的电离层变化率计算电离层指数具体包括：
基于所计算的每一卫星对应的电离层变化率计算电离层变化率平均值；
基于所述电离层变化率平均值剔除异常所述一个以上卫星中的异常卫星，获得正常卫星群；
基于所述正常卫星群及对应的电离层变化率计算电离层指数。
本发明还提供一种电离层活跃程度的监测系统，包括：
获取模块，用于获取一个以上卫星当前的卫星数据，所述卫星数据包括载波相位；
选择模块，用于从所述一个以上卫星中选择一个卫星，按预设规则从所选择的卫星的载波相位数据挑选两个有效频率；
变化率计算模块，用于基于所挑选的两个有效频率计算所选择的卫星对应的电离层变化率；
指数计算模块，用于当所述一个以上卫星中没有未被选择的卫星时，基于每一选择的卫星对应的电离层变化率计算电离层指数。
本发明还提供一种存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行如下步骤：
获取一个以上卫星当前的卫星数据，所述卫星数据包括载波相位；
从所述一个以上卫星中选择一个卫星，按预设规则从所选择的卫星的载波相位数据挑选两个有效频率；
基于所挑选的两个有效频率计算所选择的卫星对应的电离层变化率；
当所述一个以上卫星中没有未被选择的卫星时，基于每一选择的卫星对应的电离层变化率计算电离层指数。
本发明还提供一种车辆变速数据的处理终端，包括存储器、处理器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
获取一个以上卫星当前的卫星数据，所述卫星数据包括载波相位；
从所述一个以上卫星中选择一个卫星，按预设规则从所选择的卫星的载波相位数据挑选两个有效频率；
基于所挑选的两个有效频率计算所选择的卫星对应的电离层变化率；
当所述一个以上卫星中没有未被选择的卫星时，基于每一选择的卫星对应的电离层变化率计算电离层指数。
在本发明实施例中，计算每一监控的卫星的电离层变化率，综合每一监控的电离层变化率来计算电离层指数，可提高评估电离层活跃程度的准确性。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的一种电离层活跃程度的监测方法的流程图；
图2是本发明第一实施例提供的一种电离层活跃程度的监测方法的步骤S3的具体流程图；
图3是本发明第一实施例提供的一种电离层活跃程度的监测方法的步骤S31的具体流程图；
图4是本发明第一实施例提供的一种电离层活跃程度的监测方法的步骤S32的具体流程图；
图5是本发明第一实施例提供的一种电离层活跃程度的监测方法的步骤S33的具体流程图；
图6是本发明第一实施例提供的一种电离层活跃程度的监测方法的步骤S34的具体流程图；
图7是本发明第二实施例提供的一种电离层活跃程度的监测系统的结构图；
图8是本发明第二实施例提供的一种电离层活跃程度的监测系统的变化率计算模块3的具体结构图；
图9是本发明第三实施例提供的一种定位终端的结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例中，一种电离层活跃程度的监测方法，包括：获取一个以上卫星当前的卫星数据，所述卫星数据包括载波相位；从所述一个以上卫星中选择一个卫星，按预设规则从所选择的卫星的载波相位数据挑选两个有效频率；基于所挑选的两个有效频率计算所选择的卫星对应的电离层变化率；当所述一个以上卫星中没有未被选择的卫星时，基于每一选择的卫星对应的电离层变化率计算电离层指数。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
实施例一：
图1示出了本发明第一实施例提供的一种电离层活跃程度的监测方法的流程图，包括：
步骤S1、获取一个以上卫星当前的卫星数据；
具体地，实时跟踪一个以上卫星，读进每一个跟踪的卫星当前的卫星数据，获得一个以上卫星当前的卫星数据，该卫星数据包括载波相位数据，例如频率等，每一个卫星包括多个频点(频率)。
步骤S2，从一个以上卫星中选择一个卫星，按预设规则从所选择的卫星的载波相位数据挑选两个有效频率；
具体地，从一个以上卫星中选择一个卫星，可随意挑选其中的一个，此处对选择方式不作限定。根据预设规则从该选择的卫星中挑选两个有效频率。进一步地，该预设规则可以是：以该卫星对应的第一频点作为一个有效频率，根据信噪比及跟踪时长选择第二个有效频率，例如，选择信噪比最大及跟踪时长最长的频率作为第二个有效频率。还可以是其它规则，此处对此不作限制。
步骤S3，基于所挑选的两个有效频率计算所选择的卫星对应的电离层变化率；
具体地，根据挑选的两个有效频率来计算该卫星对应的电离层变化率。
步骤S4，当一个以上卫星中没有未被选择的卫星时，基于每一选择的卫星对应的电离层变化率计算电离层指数；
具体地，对于一个以上卫星中的每一个卫星均执行上述步骤S2至S3，获得每一个卫星对应的电离层变化率。当一个以上卫星中的每一个卫星均被选择后，表示已经完成计算所有卫星的电离层变化率，则基于每一卫星的电离层变化率来计算电离层指数。
在本实施例的一个优选方案中，步骤S1之后、步骤S2之前还可包括：
步骤S01，分析一个以上卫星中的每一卫星，获取每一卫星的有效频率数量；
具体地，每一个卫星携带一个以上频率数据，分析并统计每一卫星的有效频率的数量。
步骤S02，剔除有效频率数量小于2的卫星对应的卫星，获得一个以上有效卫星；
具体地，当一个卫星的有效频率数量少于2个时，表示该卫星异常，则需要丢弃该卫星对应的卫星数据，将有效频率数量少于2个的卫星剔除之后，获得一个以上有效卫星，需要说明的是，有效卫星只是为了与异常卫星进行区别而定义。
进一步地，该步骤S2具体为：从上述一个以上有效卫星中选择一个卫星，按预设规则从所选择的卫星的载波相位数据挑选两个有效频率。
本实施例中，计算每一监控的卫星的电离层变化率，综合每一监控的电离层变化率来计算电离层指数，可提高评估电离层活跃程度的准确性。
在本实施例的一个优选方案中，该步骤S4之后还可包括：
步骤S5，自动基于所计算的电离层指数感测电离层活跃程度；
步骤S6，基于所感测的电离层活跃程度来进行定位。
在本实施例的一个优选方案中，如图2所示，为本发明第一实施例提供的一种电离层活跃程度的监测方法的步骤S3的具体流程图，该步骤S3具体包括：
步骤S31，基于所挑选的两个有效频率进行差分运算，获得差分后的载波相位；
具体地，根据所挑选的两个有效频率进行差分运算，获得差分运算结果，该差分运算结果包括对应的载波相位。
步骤S32，基于所获得的载波相位进行标准化处理，得到标准化结果；
具体地，获得差分运算结果之后，根据获得的载波相位进行标准化处理，获得标准化结果。
步骤S33，基于所选择的卫星的仰角获得加权因子；
具体地，卫星数据包括对应卫星的仰角，基于该卫星的仰角来获得加权因子。
步骤S34，基于标准化结果及加权因子计算电离层变化率。
具体地，根据标准化结果及加权因子来计算电离层变化率。
在本实施例的一个优选方案中，如图3所示，为本发明第一实施例提供的一种电离层活跃程度的监测方法的步骤S31的具体流程图，该步骤S31具体包括：
步骤S311，基于移动站及基站的载波相位进行单差运算，获得单差观测值；
具体地，将移动站与基站的载波相位相减，形成单差观测值，具体采用下述公式ΔΦrh j＝Φr j-Φh j进行单差计算，其中，所述ΔΦrb j为单差运算结果(单差观测值，选择的卫星j对应的单差观测值)，Φr j为移动站相对于当前选择的卫星j的载波相位，所述Φb j为基站相对于当前选择的卫星j的载波相位。
步骤S312，基于单差观测值及参考星进行双差运算，获得双差观测值；
具体地，基于该单差观测值及参考星i的载波相位来进行双差运算，获得双差观测值，具体采用公式：来进行计算，其中，表示双差观测值，所述ΔΦrb i表示参考星i对应的单差观测值，ΔΦrb j表示卫星j对应的单差观测值；
步骤S313，基于双差观测值及所挑选的两个有效频率进行电离层残差组合运算，获得组合结果。
具体地，将双差观测值及所挑选的两个有效频率(f1及f2)进行电离层残差(GF)组合运算，获得组合结果，具体采用公式：来进行计算，其中，所述GFiono表示组合结果，所述C表示光速，表示有效频率f1双差处理后的载波相位，表示有效频率f2双差处理后的载波相位。
在本实施例的一个优选方案中，如图4所示，为本发明第一实施例提供的一种电离层活跃程度的监测方法的步骤S32的具体流程图，该步骤S32具体包括：
步骤S321，基于组合结果进行第一次标准化处理，获得第一标准化结果；
具体地，将组合结果标准化到对应星座的第一频点，即将上述电离层残差组合运算得到的组合结果标准化到对应星座的第一频点，不同星座(GPS，Baidou，Glonass或Galileo)的不同频率(第1频点F1，第2频点F2，第3频点F3)组合得到的组合结果GFiono对最终估算电离层强度的权重是不同的，需要最终标准化到GPS L1(GPS系统的第1频点)，便于在后续计算总的电离层指标时，每个卫星的基准一致，提高计算的准确性及科学性。具体采用下述公式来进行第一次标准化处理：f1iono＝GFiono/1-sqrt(f1/f2)，其中，所述f1iono表示基于第1频点的组合结果。
步骤S322，对第一标准化结果进行第二次标准化处理，获得第二标准化结果。
具体地，采用公式GPSf1iono＝f1iono*sqrt(f1/GPSf1)对第一标准化结果进行第二次标准化处理，获得第二标准化结果，即标准化到GPSL1，其中，所述GPSf1iono表示标准化到GPS第一频点的组合结果，GPSf1表示GPS第一频点的频率。
在本实施例的一个优选方案中，如图5所示，为本发明第一实施例提供的一种电离层活跃程度的监测方法的步骤S33的具体流程图，该步骤S33具体包括：
步骤S331，设定最大电子密度；
具体地，设定HEIGHT_MAX_ELECTRON_DENSITY＝350.0e3，本实施例中，低仰角的卫星在双差之后的残差中电离层效应占的比例较小，而多径效应和噪声占的比例较多，所以需要降权。另外所有仰角的电离层效应必须映射(mapping)到天顶方向，即90度的方向，以便后续利用所有卫星的卫星数据计算电离层效应，所述e3表示10的三次方。
步骤S332，基于最大电子密度计算电离层高度系数；
具体地，根据公式：ION_HEIGHT＝6378136.30/(6378136.30+HEIGHT_MAX_ELECTRON_DENSITY)来计算该电离层高度系数，其中，所述ION_HEIGHT表示电离层高度系数。
步骤S333，基于所计算的电离层高度系数获得加权因子。
具体地，通过公式：dMapping＝pow((1.0-sq(ION_HEIGHT*coS(dElevation_)))，-0.5)来计算该加权因子，其中，该dMapping表示加权因子，dElevation表示当前卫星的仰角。
步骤S334，基于标准化结果及加权因子计算电离层变化率；
具体地，根据公式IONORate＝(GPSf1ionot1-GPSf1ionot0)/dT*1.0/dMapping来计算电离层变化率，其中，所述IONORate表示电离层变化率，所述GPSf1ionot1表示当前时刻t1对应的标准化到GPS第一频点的组合结果，GPSf1ionot0表示上一时刻t0对应的标准化到GPS第一频点的组合结果，所述dT＝t1-t0。
在本实施例的一个优选方案中，该步骤S334之后还可包括：
步骤S335，对计算所得的电离层变化率进行降噪处理；
具体地，利用低通滤波器来过滤噪声，设置经验值RATE_FILTER_TIME_CONSTANT＝300，该经验值决定低通滤波器的截止频率，根据t1FilteredIONORate＝t0FilteredIONORate+dT/RATE_FILTER_TIME_CONSTANT*(IONORate-t0FilteredIONORate)来进行降噪处理，其中，所述t1FilteredIONORate表示当前时刻t1过滤过的电离层变化率，t0FilteredIONORate表示前一时刻t0过滤过的电离层变化率，dT＝t1-t0。
在本实施例的一个优选方案中，如图6所示，为本发明第一实施例提供的一种电离层活跃程度的监测方法的步骤S34的具体流程图，该步骤S34具体包括：
步骤S341，基于所计算的每一卫星对应的电离层变化率计算电离层变化率平均值：
具体地，当对每一卫星执行上述步骤之后，获得每一卫星对应的电离层变化率，基于每一卫星对应的电离层变化率来计算电离层变化率的平均值，例如将每一卫星对应的电离层变化率相加除以对应卫星的总数量为电离层变化率的平均值。
步骤S342，基于电离层变化率平均值剔除一个以上卫星中的异常卫星，获得正常卫星群；
具体地，获得电离层变化率的平均值之后，以电离层变化率的平均值的预设倍数作为异常门限值，所述预设倍数可以为2倍、3倍、4倍、5、或者6倍，甚至更多，此处对此不作限制。作为优选，本实施例中选择5倍作为预设倍数，将每一卫星对应的电离层变化率与5倍的电离层变化率的平均值进行比较，若此时该卫星的电离层变化率大于5倍电离层变化率的平均值时，表示该卫星是异常的，则将此卫星剔除，剩下电离层变化率不大于5倍电离层变化率的平均值的卫星，并建议正常卫星群，需要说明的是，此处正常仅为了区分前述的异常卫星而定义。后续基于该正常卫星群的卫星的相关数据来计算电离层指数等参数。
步骤S343，基于正常卫星群及对应的电离层变化率计算电离层指数；
具体地，根据每一卫星对应的电离层变化率计算电离层指数，例如：计算正常卫星群的电离层变化率的均方根值(root meam square，RMS)，将该均方根值乘以比例因子即可得到电离层指数。其中，该比例因子可为100000，该电离层指数的范围为1～10，当电离层指数为10时，表示电离层活跃程度最强。该电离层指数可以输出到接收机的RTK引擎中，以供后续参考使用。由于电离层的情况随时发生变化，当计算出当前时刻的电离层指数并输出后，又重新准备开始计算下一时刻的电离层指数。
本实施例中，计算每一监控的卫星的电离层变化率，综合每一监控的电离层变化率来计算电离层指数，可提高评估电离层活跃程度的准确性。
此外，先将载波相位做双差处理，除去基站和移动站共有的误差(接收机钟差、卫星钟差、轨道误差等)，接着将两个频率进行GF组合除去与位置相关的信息，提高电离层活跃程度的监测可靠性。
再者，通过低通滤波器进行噪声滤除，提高计算结果的准确性。而将双差后的载波相位与前后历元作差，消除整周模糊度，可提高电离层变化率计算的科学性。让GNSS终端自动感知电离层的变化情况，然后调整RTK算法的设置，达到最优的定位结果。
实施例二：
图7示出了本发明第二实施例提供的一种电离层活跃程度的监测系统的结构图，该系统包括：获取模块1、与获取模块1连接的选择模块2、与选择模块2连接的变化率计算模块3、与变化率计算模块3连接的指数计算模块4，其中：
获取模块1，用于获取一个以上卫星当前的卫星数据；
具体地，实时跟踪一个以上卫星，读进每一个跟踪的卫星当前的卫星数据，获得一个以上卫星当前的卫星数据，该卫星数据包括载波相位数据，例如频率等，每一个卫星包括多个频点(频率)。
选择模块2，用于从一个以上卫星中选择一个卫星，按预设规则从所选择的卫星的载波相位数据挑选两个有效频率；
具体地，从一个以上卫星中选择一个卫星，可随意挑选其中的一个，此处对选择方式不作限定。根据预设规则从该选择的卫星中挑选两个有效频率。进一步地，该预设规则可以是：以该卫星对应的第一频点作为一个有效频率，根据信噪比及跟踪时长选择第二个有效频率，例如，选择信噪比最大及跟踪时长最长的频率作为第二个有效频率。还可以是其它规则，此处对此不作限制。
变化率计算模块3，用于基于所挑选的两个有效频率计算所选择的卫星对应的电离层变化率；
具体地，根据挑选的两个有效频率来计算该卫星对应的电离层变化率。
指数计算模块4，用于当一个以上卫星中没有未被选择的卫星时，基于每一选择的卫星对应的电离层变化率计算电离层指数；
具体地，对于一个以上卫星中的每一个卫星均执行上述变化率计算模块3及指数计算模块4的功能，获得每一个卫星对应的电离层变化率。当一个以上卫星中的每一个卫星均被选择后，表示已经完成计算所有卫星的电离层变化率，则基于每一卫星的电离层变化率来计算电离层指数。
在本实施例的一个优选方案中，该系统还可包括：与获取模块1连接的分析模块、与分析模块连接的筛选模块，其中：
分析模块，用于分析一个以上卫星中的每一卫星，获取每一卫星的有效频率数量：
具体地，每一个卫星携带一个以上频率数据，分析并统计每一卫星的有效频率的数量。
筛选模块，用于剔除有效频率数量小于2的卫星对应的卫星，获得一个以上有效卫星；
具体地，当一个卫星的有效频率数量少于2个时，表示该卫星异常，则需要丢弃该卫星对应的卫星数据，将有效频率数量少于2个的卫星剔除之后，获得一个以上有效卫星，需要说明的是，有效卫星只是为了与异常卫星进行区别而定义。
进一步地，该选择模块2具体用于从上述一个以上有效卫星中选择一个卫星，按预设规则从所选择的卫星的载波相位数据挑选两个有效频率。
本实施例中，计算每一监控的卫星的电离层变化率，综合每一监控的电离层变化率来计算电离层指数，可提高评估电离层活跃程度的准确性。
在本实施例的一个优选方案中，该系统还可包括：与指数计算模块4连接的活跃程度感测模块5、与活跃程度感测模块5连接的定位模块6，其中：
活跃程度感测模块5，用于自动基于所计算的电离层指数感测电离层活跃程度；
定位模块6，用于基于所感测的电离层活跃程度来进行定位。
在本实施例的一个优选方案中，如图8所示，为本发明第二实施例提供的一种电离层活跃程度的监测系统的变化率计算模块3的具体结构图，该变化率计算模块3具体包括：频率挑选单元31、与频率挑选单元31连接的标准化单元32、与标准化单元32连接的加权因子获取单元33、与加权因子获取单元33连接的电离层变化率计算单元34，其中：
频率挑选单元31，用于基于所挑选的两个有效频率进行差分运算，获得差分后的载波相位；
具体地，根据所挑选的两个有效频率进行差分运算，获得差分运算结果，该差分运算结果包括对应的载波相位。
标准化单元32，用于基于所获得的载波相位进行标准化处理，得到标准化结果；
具体地，获得差分运算结果之后，根据获得的载波相位进行标准化处理，获得标准化结果。
加权因子获取单元33，用于基于所选择的卫星的仰角获得加权因子；
具体地，卫星数据包括对应卫星的仰角，基于该卫星的仰角来获得加权因子。
电离层变化率计算单元34，用于基于标准化结果及加权因子计算电离层变化率。
具体地，根据标准化结果及加权因子来计算电离层变化率。
在本实施例的一个优选方案中，该频率挑选单元31具体包括：单差观测值计算子单元、与单差观测值计算子单元连接的双差观测值计算子单元、与双差观测值计算子单元连接的组合子单元，其中：
单差观测值计算子单元，用于基于移动站及基站的载波相位进行单差运算，获得单差观测值；
具体地，将移动站与基站的载波相位相减，形成单差观测值，具体采用下述公式ΔΦrb j＝Φr j-Φb j进行单差计算，其中，所述ΔΦrb j为单差运算结果(单差观测值，选择的卫星j对应的单差观测值)，Φr j为移动站相对于当前选择的卫星j的载波相位，所述Φb j为基站相对于当前选择的卫星j的载波相位。
双差观测值计算子单元，用于基于单差观测值及参考星进行双差运算，获得双差观测值；
具体地，基于该单差观测值及参考星i的载波相位来进行双差运算，获得双差观测值，具体采用公式：来进行计算，其中，表示双差观测值，所述ΔΦrb i表示参考星i对应的单差观测值，ΔΦrb j表示卫星j对应的单差观测值；
组合子单元，用于基于双差观测值及所挑选的两个有效频率进行电离层残差组合运算，获得组合结果。
具体地，将双差观测值及所挑选的两个有效频率(f1及f2)进行电离层残差(GF)组合运算，获得组合结果，具体采用公式：来进行计算，其中，所述GFiono表示组合结果，所述C表示光速，表示有效频率f1双差处理后的载波相位，表示有效频率f2双差处理后的载波相位。
在本实施例的一个优选方案中，该标准化单元32具体包括：第一标准化子单元、与第一标准化子单元连接的第二标准化子单元，其中：
第一标准化子单元，用于基于组合结果进行第一次标准化处理，获得第一标准化结果；
具体地，将组合结果标准化到对应星座的第一频点，即将上述电离层残差组合运算得到的组合结果标准化到对应星座的第一频点，不同星座(GPS，Baidou，Glonass或Galileo)的不同频率(第1频点F1，第2频点F2，第3频点F3)组合得到的组合结果GFiono对最终估算电离层强度的权重是不同的，需要最终标准化到GPS L1(GPS的第1频点)，便于在后续计算总的电离层指标时，每个卫星的基准一致，提高计算的准确性及科学性。具体采用下述公式来进行第一次标准化处理：f1iono＝GFiono/1-sqrt(f1/f2)，其中，所述f1iono表示基于第1频点的组合结果。
第二标准化子单元，用于对第一标准化结果进行第二次标准化处理，获得标准化结果。
具体地，采用公式GPSf1iono＝f1iono*sqrt(f1/GPSf1)进行第二次标准化处理，获得第二标准化结果，即标准化到GPSL1，其中，所述GPSf1iono表示标准化到GPS第一频点的组合结果，GPSf1表示GPS第一频点的频率。
在本实施例的一个优选方案中，该加权因子获取单元33具体包括：设定子单元、与设定子单元连接的高度系数计算子单元、与高度系数计算子单元连接的获取子单元、与获取子单元连接的电离层变化率计算子单元，其中：
设定子单元，用于设定最大电子密度；
具体地，设定HEIGHT_MAX_ELECTRON_DENSITY＝350.0e3，本实施例中，低仰角的卫星在双差之后的残差中电离层效应占的比例较小，而多径效应和噪声占的比例较多，所以需要降权。另外所有仰角的电离层效应必须映射(mapping)到天顶方向，即90度的方向，以便后续利用所有卫星的卫星数据计算电离层效应，所述e3表示10的三次方。
高度系数计算子单元，用于基于最大电子密度计算电离层高度系数；
具体地，根据公式：ION_HEIGHT＝6378136.30/(6378136.30+HEIGHT_MAX_ELECTRON_DENSITY)来计算该电离层高度系数，其中，所述ION_HEIGHT表示电离层高度系数。
获取子单元，用于基于所计算的电离层高度系数获得加权因子。
具体地，通过公式：dMapping＝pow((1.0-sq(ION_HEIGHT*cos(dElevafion_)))，-0.5)来计算该加权因子，其中，该dMapping表示加权因子，dElevation表示当前卫星的仰角。
电离层变化率计算子单元，用于基于标准化结果及所述加权因子计算电离层变化率；
具体地，根据公式IONORate＝(GPSf1ionot1-GPSf1ionot0)/dT*1.0/dMapping来计算电离层变化率，其中，所述IONORate表示电离层变化率，所述GPSf1ionot1表示当前时刻t1对应的标准化到GPS第一频点的组合结果，GPSf1ionot0表示上一时刻t0对应的标准化到GPS第一频点的组合结果，所述dT＝t1-t0。
在本实施例的一个优选方案中，该加权因子获取单元33还可包括：与电离层变化率计算子单元连接的降噪子单元，其中：
降噪子单元，用于对计算所得的电离层变化率进行降噪处理；
具体地，利用低通滤波器来过滤噪声，设置经验值RATE_FILTER_TIME_CONSTANT＝300，该经验值决定低通滤波器的截止频率，根据t1FilteredIONORate＝t0FilteredIONORate+dT/RATE_FILTER_TIME_CONSTANT*(IONORate-t0FilteredIONORate)来进行降噪处理，其中，所述t1FilteredIONORate表示当前时刻t1过滤过的电离层变化率，t0FilteredIONORate表示前一时刻t0过滤过的电离层变化率，所述dT＝t1-t0。
在本实施例的一个优选方案中，该电离层变化率计算单元34具体包括：平均值计算子单元、与平均值计算子单元连接的剔除子单元、与剔除子单元连接的指数计算子单元，其中：
平均值计算子单元，用于基于所计算的每一卫星对应的电离层变化率计算电离层变化率平均值；
具体地，当对每一卫星执行上述步骤之后，获得每一卫星对应的电离层变化率，基于每一卫星对应的电离层变化率来计算电离层变化率的平均值，例如将每一卫星对应的电离层变化率相加除以对应卫星的总数量为电离层变化率的平均值。
剔除子单元，用于基于电离层变化率平均值剔除异常所述一个以上卫星中的异常卫星，获得正常卫星群；
具体地，获得电离层变化率的平均值之后，以电离层变化率的平均值的预设倍数作为异常门限值，所述预设倍数可以为2倍、3倍、4倍、5、或者6倍，甚至更多，此处对此不作限制。作为优选，本实施例中选择5倍作为预设倍数，将每一卫星对应的电离层变化率与5倍的电离层变化率的平均值进行比较，若此时该卫星的电离层变化率大于5倍电离层变化率的平均值时，表示该卫星是异常的，则将此卫星剔除，剩下电离层变化率不大于5倍电离层变化率的平均值的卫星，并建议正常卫星群，需要说明的是，此处正常仅为了区分前述的异常卫星而定义。后续基于该正常卫星群的卫星的相关数据来计算电离层指数等参数。
指数计算子单元，用于基于正常卫星群及对应的电离层变化率计算电离层指数；
具体地，根据每一卫星对应的电离层变化率计算电离层指数，例如：计算正常卫星群的电离层变化率的均方根值(root meam square，RMS)，将该均方根值乘以比例因子即可得到电离层指数。其中，该比例因子可为100000，该电离层指数的范围为1～10，当电离层指数为10时，表示电离层活跃程度最强。该电离层指数可以输出到接收机的RTK引擎中，以供后续参考使用。由于电离层的情况随时发生变化，当计算出当前时刻的电离层指数并输出后，又重新准备开始计算下一时刻的电离层指数。
本实施例中，计算每一监控的卫星的电离层变化率，综合每一监控的电离层变化率来计算电离层指数，可提高评估电离层活跃程度的准确性。
此外，先将载波相位做双差处理，除去基站和移动站共有的误差(接收机钟差、卫星钟差、轨道误差等)，接着将两个频率进行GF组合除去与位置相关的信息，提高电离层活跃程度的监测可靠性。
再者，通过低通滤波器进行噪声滤除，提高计算结果的准确性。而将双差后的载波相位前后历元作差，消除整周模糊度，可提高电离层变化率计算的科学性。在定位端利用电离层指数来自动调整RTK算法的参数设置，优化定位结果；让GNSS终端自动感知电离层的变化情况，然后调整RTK算法的设置，达到最优的定位结果。
实施例三：
图9示出了本发明第三实施例提供的一种定位终端的结构图，该处定位终端包括：存储器(memory)91、处理器(processor)92、通信接口(Communications Interface)93和总线94，该处理器92、存储器91、通信接口93通过总线94完成相互之间的交互通信。
存储器91，用于存储各种数据；
具体地，存储器91用于存储各种数据，例如通信过程中的数据、接收的数据等，此处对此不作限制，该存储器还包括有多个计算机程序。
通信接口93，用于该定位终端的通信设备之间的信息传输；
处理器92，用于调用存储器91中的各种计算机程序，以执行上述实施例一所提供的方法，例如：
获取一个以上卫星当前的卫星数据；
分析一个以上卫星中的每一卫星，获取每一卫星的有效频率数量；
剔除有效频率数量小于2的卫星对应的卫星，获得一个以上有效卫星；
从一个以上卫星中选择一个卫星，按预设规则从所选择的卫星的载波相位数据挑选两个有效频率；
基于所挑选的两个有效频率计算所选择的卫星对应的电离层变化率；
当一个以上卫星中没有未被选择的卫星时，基于每一选择的卫星对应的电离层变化率计算电离层指数；
进一步地，还可执行下述步骤：
基于所计算的电离层指数自动感测电离层活跃程度；
基于所感测的电离层活跃程度来进行定位。
在本实施例的一个优选方案中，该定位终端可为基于GNSS(Globa1 NavigationSatellite System，全球卫星导航系统)的定位终端。
本实施例中，计算每一监控的卫星的电离层变化率，综合每一监控的电离层变化率来计算电离层指数，可提高评估电离层活跃程度的准确性。
本发明还提供一种存储器，该存储器存储有多个计算机程序，该多个计算机程序被处理器调用执行上述实施例一所述的一种电离层活跃程度的监测方法。
本发明中，计算每一监控的卫星的电离层变化率，综合每一监控的电离层变化率来计算电离层指数，可提高评估电离层活跃程度的准确性。
此外，先将载波相位做双差处理，除去基站和移动站共有的误差(接收机钟差、卫星钟差、轨道误差等)，接着将两个频率进行GF组合除去与位置相关的信息，提高电离层活跃程度的监测可靠性。
再者，通过低通滤波器进行噪声滤除，提高计算结果的准确性。而将双差后的载波相位前后历元作差，消除整周模糊度，可提高电离层变化率计算的科学性。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。
专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电离层活跃程度的监测方法，其特征在于，包括：
获取一个以上卫星当前的卫星数据，所述卫星数据包括载波相位；
从所述一个以上卫星中选择一个卫星，按预设规则从所选择的卫星的载波相位数据挑选两个有效频率；
基于所挑选的两个有效频率计算所选择的卫星对应的电离层变化率；
当所述一个以上卫星中没有未被选择的卫星时，基于每一选择的卫星对应的电离层变化率计算电离层指数。
2.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述从所述一个以上卫星中选择一个卫星，按预设规则从所选择的卫星的载波相位数据挑选两个有效频率前还包括：
分析所述一个以上卫星中的每一卫星，获取每一卫星的有效频率数量；
剔除有效频率数量小于2的卫星对应的卫星，获得一个以上有效卫星。
3.根据权利要求2所述的监测方法，其特征在于，所述基于所挑选的两个有效频率计算所选择的卫星对应的电离层变化率具体包括：
基于所挑选的两个有效频率进行差分运算，获得差分后的载波相位；
基于所获得的载波相位进行标准化处理，得到标准化结果；
基于所选择的卫星的仰角获得加权因子；
基于所述标准化结果及所述加权因子计算电离层变化率。
4.根据权利要求3所述的监测方法，其特征在于，所述基于所挑选的两个有效频率进行差分运算，获得差分后的载波相位具体包括：
基于移动站及基站的载波相位进行单差运算，获得单差观测值；
基于所述单差观测值及参考星进行双差运算，获得双差观测值；
基于所述双差观测值及所挑选的两个有效频率进行电离层残差组合运算，获得组合结果。
5.根据权利要求4所述的监测方法，其特征在于，所述基于所述组合结果进行标准化处理，得到标准化结果具体包括：
基于所述组合结果进行第一次标准化处理，获得第一标准化结果；
对所述第一标准化结果进行第二次标准化处理，获得第二标准化结果。
6.根据权利要求5所述的监测方法，其特征在于，所述基于所选择的卫星的仰角获得加权因子具体包括：
设定最大电子密度；
基于所述最大电子密度计算电离层高度系数；
基于所计算的电离层高度系数获得加权因子；
基于所述标准化结果及所述加权因子计算电离层的变化率。
7.根据权利要求4所述的监测方法，其特征在于，所述基于每一选择的卫星对应的电离层变化率计算电离层指数具体包括：
基于所计算的每一卫星对应的电离层变化率计算电离层变化率平均值；
基于所述电离层变化率平均值剔除异常所述一个以上卫星中的异常卫星，获得正常卫星群；
基于所述正常卫星群及对应的电离层变化率计算电离层指数。
8.一种电离层活跃程度的监测系统，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取一个以上卫星当前的卫星数据，所述卫星数据包括载波相位；
选择模块，用于从所述一个以上卫星中选择一个卫星，按预设规则从所选择的卫星的载波相位数据挑选两个有效频率；
变化率计算模块，用于基于所挑选的两个有效频率计算所选择的卫星对应的电离层变化率；
指数计算模块，用于当所述一个以上卫星中没有未被选择的卫星时，基于每一选择的卫星对应的电离层变化率计算电离层指数。
9.一种存储器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行如下步骤：
获取一个以上卫星当前的卫星数据，所述卫星数据包括载波相位；
从所述一个以上卫星中选择一个卫星，按预设规则从所选择的卫星的载波相位数据挑选两个有效频率；
基于所挑选的两个有效频率计算所选择的卫星对应的电离层变化率；
当所述一个以上卫星中没有未被选择的卫星时，基于每一选择的卫星对应的电离层变化率计算电离层指数。
10.一种定位终端，包括存储器、处理器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任意一项所述监测方法的步骤。
CN201710376493.2A 2017-05-24 2017-05-24 电离层活跃程度的监测方法及系统、定位终端、存储器 Active CN107015245B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710376493.2A CN107015245B (zh) 2017-05-24 2017-05-24 电离层活跃程度的监测方法及系统、定位终端、存储器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710376493.2A CN107015245B (zh) 2017-05-24 2017-05-24 电离层活跃程度的监测方法及系统、定位终端、存储器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107015245A true CN107015245A (zh) 2017-08-04
CN107015245B CN107015245B (zh) 2019-02-26

Family

ID=59451361

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710376493.2A Active CN107015245B (zh) 2017-05-24 2017-05-24 电离层活跃程度的监测方法及系统、定位终端、存储器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107015245B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111198925A (zh) * 2018-11-19 2020-05-26 千寻位置网络有限公司 电离层活跃度监测方法及系统
CN111323748A (zh) * 2018-12-13 2020-06-23 千寻位置网络有限公司 差分定位方法及系统
CN112731512A (zh) * 2020-12-24 2021-04-30 千寻位置网络有限公司 电离层实时地图的构建方法、装置、设备及存储介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5903654A (en) * 1997-08-06 1999-05-11 Rockwell Science Center, Inc. Method and apparatus for eliminating ionospheric delay error in global positioning system signals
CN103076616A (zh) * 2013-01-04 2013-05-01 中国电子科技集团公司第二十二研究所 大气对流层电离层电波折射误差一体化实时修正装置
CN103197340A (zh) * 2013-04-01 2013-07-10 东南大学 一种格网化的电离层总电子含量实时监测方法
CN104330807A (zh) * 2014-10-11 2015-02-04 中国电子科技集团公司第二十研究所 一种基于码载波分离的电离层风暴监测算法
CN106226785A (zh) * 2016-07-18 2016-12-14 北京航空航天大学 电离层异常监测模型建立方法和装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5903654A (en) * 1997-08-06 1999-05-11 Rockwell Science Center, Inc. Method and apparatus for eliminating ionospheric delay error in global positioning system signals
CN103076616A (zh) * 2013-01-04 2013-05-01 中国电子科技集团公司第二十二研究所 大气对流层电离层电波折射误差一体化实时修正装置
CN103197340A (zh) * 2013-04-01 2013-07-10 东南大学 一种格网化的电离层总电子含量实时监测方法
CN104330807A (zh) * 2014-10-11 2015-02-04 中国电子科技集团公司第二十研究所 一种基于码载波分离的电离层风暴监测算法
CN106226785A (zh) * 2016-07-18 2016-12-14 北京航空航天大学 电离层异常监测模型建立方法和装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
管斌 等: "利用GPS三频数据计算电离层垂直总电子含量变化率", 《地球物理学报》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111198925A (zh) * 2018-11-19 2020-05-26 千寻位置网络有限公司 电离层活跃度监测方法及系统
CN111323748A (zh) * 2018-12-13 2020-06-23 千寻位置网络有限公司 差分定位方法及系统
CN112731512A (zh) * 2020-12-24 2021-04-30 千寻位置网络有限公司 电离层实时地图的构建方法、装置、设备及存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
CN107015245B (zh) 2019-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6490524B1 (en) Post-processing of NMEA data
US8665154B2 (en) Modeling and location inference based on ordered beacon sets
US6313786B1 (en) Method and apparatus for measurement processing of satellite positioning system (SPS) signals
CN106257307B (zh) 具有实现最佳误差校正模式的机载能力的gnss接收机
CN110275192A (zh) 一种基于智能手机的高精度单点定位方法与装置
CN107015245B (zh) 电离层活跃程度的监测方法及系统、定位终端、存储器
CN108333604A (zh) 一种利用卫星定位的方法和装置、卫星授时方法和装置
JP2014510260A (ja) 時計修正値を特定するための方法およびシステム
US20140004880A1 (en) Mobile Terminal and Parameter Calibration Method for Global Positioning System
JP5934054B2 (ja) 測位信号捕捉支援ウィンドウ評価のための方法およびシステム
CN106842250B (zh) 一种基于遗传粒子滤波的多径抑制码环的设计方法
WO2015065664A1 (en) Interference map for gnss device
EP0902899A1 (fr) Recepteur de signaux de satellites avec filtre d'extrapolation de position
CN108072886A (zh) 一种定位方法、装置及电子设备
CN113124919A (zh) 参考站的异常监测方法、装置及相关设备
CN110398764A (zh) 一种北斗导航系统双频段融合定位方法及装置
CN107576975B (zh) 应用于卫星导航系统的误差评估的模型的处理方法和装置
CN102478656B (zh) 误相关判断方法以及误相关判断装置
CN101042430B (zh) 定位装置、定位控制方法
WO2012136641A1 (fr) Installation et procédé de localisation par couplage de moyens autonomes de mesure d'un déplacement à des moyens de mesure sans fil de supports de données de localisation
CN109581433A (zh) 一种l5信号捕获方法、装置及计算机存储介质
CN109521451A (zh) 智能设备所处环境的判断方法、设备、系统及存储介质
CN104812060B (zh) 一种基于数据融合的无线定位方法及装置
CN115201874B (zh) 数据质量监控方法、装置、设备及存储介质
CN112596088B (zh) 应用于土地测量的高精度定位方法、装置及存储介质

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP02 Change in the address of a patent holder
CP02 Change in the address of a patent holder

Address after: 200438 9 / F, 10 / F, 11 / F, 12 / F, 38 Lane 1688, Guoquan North Road, Yangpu District, Shanghai

Patentee after: QIANXUN SPATIAL INTELLIGENCE Inc.

Address before: Room j165, 1st floor, building 64, 1436 Jungong Road, Yangpu District, Shanghai, 200433

Patentee before: QIANXUN SPATIAL INTELLIGENCE Inc.