CN107884788B - 一种定位卫星筛选方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种定位卫星筛选方法及系统，通过本发明所提供的方法，可以对总候选卫星进行一一组合，然后通过计算得到每个卫星组合对应的信噪比，从而可以在所有卫星组合中选择出信噪比最好的卫星组合进行目标定位，通过该方式选择出的卫星组合进行定位可以较大幅度的提高定位的准确性。
Description
技术领域
本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种定位卫星筛选方法及系统。
背景技术
在不存在测量误差的理论情况下，一个定位方程表示一条曲线，定位方程组可以形成多条曲线，其交点则为目标所在点。
但实际情况下是存在测量误差的，一个定位方程表示一条圆环，多个方程的交点将由一个点变为一个区域，定位结算的坐标可能是这个区域内的某一点，显然交叠区越大，可能带来的定位误差也越大。测量误差决定了曲线的“粗细”。
显然图1中，交叠区的面积大小不仅与线的“粗细”有关，也与两条线的相交角度有关，显然两条线垂直相交比完全重合的交叠区小，则前者将有更高的定位精度，两条线相交的几何形状好坏由GDOP值决定。
在三星/双星/多星定位系统中，目标到两颗卫星距离不同，目标发射到两颗卫星信号的到达时间也不同，若两颗卫星接收到目标信号的到达时间差为DTO，则将一路信号延时DTO对应的采样点数后与另一路信号进行CAF参数估计，将得到一个相关值，当且仅当信号延时等于DTO时取得最大，理论上其他DTO’延时计算出的相关值都会更小。上述的定位系统中就是通过尝试计算两路信号不同延时下的相关值，寻找其最大峰值，此时的DTO’就是最终估计值。一个确定的DTO值就决定了一条双曲线，多条双曲线的交点即为目标位置。
跟图1所示情形类似，理论情况下曲线为“细线”，而实际情况中由于多种干扰的存在，造成两路信号在CAF互模糊函数计算中多个DTO’计算出的相关值差别很小，甚至其最大值并不是真实DTO值，其区域相关值得模糊情形对应于“线粗”，区域相关值尖锐对应于“线细”。
目前，对于多星定位，对于卫星的选择较为简单，所以导致最终的定位准确性较低。
发明内容
本发明实施例提供了一种定位卫星筛选方法及系统，用以解决现有技术中对于多星定位，对于卫星的选择较为简单，所以导致最终的定位准确性较低的问题。
其具体的技术方案如下：
一种定位卫星筛选方法，所述方法包括：
步骤1、基于总候选卫星以及定位需要的卫星数m，确定算法总循环次数n；
步骤2、根据选择出的卫星，确定出目标对象的经纬度坐标；
步骤3、根据所述经纬度坐标，确定基于所述经纬度坐标的检测区域，并在所述检测区域中得到K个候选检测点；
步骤4、根据选择出的卫星的坐标以及每个候选检测点的坐标，获得K个候选检测点分别对应的相关值；
步骤5、在K个相关值中确定出最大值，并且确定出K个相关值的平均值；
步骤6、基于所述最大值以及所述平均值，得到信噪比值；
步骤7、判断当前循环次数是否大于等于算法总循环次数n，若是，则执行步骤8，若否，则返回执行步骤4；
步骤8、在得到n个信噪比值中确定出满足条件的j个值，并将j个值对应的卫星作为定位卫星，其中，j为大于等于1的正整数。
可选的，根据所述经纬度坐标，确定基于所述经纬度坐标的检测区域，并在所述检测区域中得到K个候选检测点，包括：
根据预设的经度误差参数、纬度误差参数以及所述经纬度坐标，确定检测区域，其中，所述检测区域为坐标区间范围；
根据预设的分割间隔，对所述检测区域进行分割，并在所述检测区域中得到K个候选检测点。
可选的，根据选择出的卫星的坐标以及每个候选检测点的坐标，获得K个候选检测点分别对应的相关值，包括：
根据选择出的卫星的坐标以及候选检测点的坐标，确定候选检测点的信号到达卫星的时差值；
根据所述时差值，对一路卫星信号进行移位，得到移位卫星信号；
将移位卫星信号与另一路卫星信号进行参数估计运算，得到当前卫星对应的相关值；
基于每次循环得到的相关值，得到K个候选检测点分别对应的相关值。
可选的，基于所述最大值以及所述平均值，得到信噪比值，具体为：
将所述最大值以及所述平均值带入到如下公式：
K_SNRij＝10log10(cafij_max/cafij_mean)
得到信噪比，其中，K_SNRij表征信噪比，cafij_max表征相关值中的最大值，cafij_mean表征相关值的平均值。
一种定位卫星筛选系统，所述系统包括：
选择模块，用于基于总候选卫星以及定位需要的卫星数m，确定算法总循环次数n；根据选择出的卫星，确定出目标对象的经纬度坐标；
处理模块，用于根据所述经纬度坐标，确定基于所述经纬度坐标的检测区域，并在所述检测区域中得到K个候选检测点；根据选择出的卫星的坐标以及每个候选检测点的坐标，获得K个候选检测点分别对应的相关值；在K个相关值中确定出最大值，并且确定出K个相关值的平均值；基于所述最大值以及所述平均值，得到信噪比值；判断当前循环次数是否大于等于算法总循环次数n，若是，则在得到n个信噪比值中确定出满足条件的j个值，并将j个值对应的卫星作为定位卫星，其中，j为大于等于1的正整数。
可选的，所述处理模块，具体用于根据预设的经度误差参数、纬度误差参数以及所述经纬度坐标，确定检测区域，根据预设的分割间隔，对所述检测区域进行分割，并在所述检测区域中得到K个候选检测点。
可选的，所述处理模块，具体用于根据选择出的卫星的坐标以及候选检测点的坐标，确定候选检测点的信号到达卫星的时差值；根据所述时差值，对一路卫星信号进行移位，得到移位卫星信号；将移位卫星信号与另一路卫星信号进行参数估计运算，得到当前卫星对应的相关值；基于每次循环得到的相关值，得到K个候选检测点分别对应的相关值。
可选的，所述处理模块，具体用于将所述最大值以及所述平均值带入到如下公式：
K_SNRij＝10log10(cafij_max/cafij_mean)
得到信噪比，其中，K_SNRij表征信噪比，cafij_max表征相关值中的最大值，cafij_mean表征相关值的平均值。
通过本发明实施例所提供的方法，可以对总候选卫星进行一一组合，然后通过计算得到每个卫星组合对应的信噪比，从而可以在所有卫星组合中选择出信噪比最好的卫星组合进行目标定位，通过该方式选择出的卫星组合进行定位可以较大幅度的提高定位的准确性。
附图说明
图1为本现有技术中定位计算的示意图；
图2为本发明实施例中一种定位卫星筛选方法的流程图；
图3为本发明实施例中基于矩形区域的平面坐标系示意图；
图4为本发明实施例中一种定位卫星筛选系统的结构示意图。
具体实施方式
下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解，本发明实施例以及实施例中的具体技术特征只是对本发明技术方案的说明，而不是限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的具体技术特征可以相互组合。
如图2所示为本发明实施例中一种定位卫星筛选方法的流程图，该方法包括：
S20、基于总候选卫星以及定位需要的卫星数m，确定算法总循环次数n；
具体来讲，在本发明实施例中，在执行算法之前，首先需要确定该流程的总循环次数，这里的总循环次数表征是在所有候选卫星中，进行随机抽取，比如说在总候选卫星中随机抽取2颗卫星，直至所有卫星都被选择，这样就得到一个排列组合的结果，该排列组合的结果就作为该算法总循环次数n。
当然，在本发明实施例中不限定只使用上述的方式来计算得到算法总循环次数，上述的方式只是一个举例。
S21、根据选择出的卫星，确定出目标对象的经纬度坐标；
在经过S20之后，得到算法总循环次数，在执行方法流程时，首先需要在总候选卫星中选择出需要的卫星，当然，每次计算时，都需要重新选择卫星，比如以三星定位来举例，在总候选卫星中选择出3颗卫星，分别对这3颗卫星进行编号，并采集者3颗卫星的信号，并使用当前的三星定位算法得到目标对象的大致位置，即：目标对象的经纬度坐标(P_lon,P_lat)。
S22、根据经纬度坐标，确定基于经纬度坐标的检测区域，并在检测区域中得到K个候选检测点；
在得到目标对象的经纬度坐标之后，根据预设经度误差参数以及纬度误差参数，划定出一个检测区域，该检测区域为矩形区域。
比如说，目标对象的经纬度坐标为(P_lon,P_lat)，经度误差参数以及纬度误差参数分别为λ、φ，那么该矩形区域具体为(P_lon±λ,P_lat±φ)。
在得到检测区域之后，根据预设的分割间隔，对检测区域进行分割，并在检测区域中得到K个候选检测点。
比如说，用户在系统中配置了经度、纬度上的区域点M_lon、N_lat，M_lon表示将目标矩形区域(P_lon±λ,P_lat±φ)在经度上等分为M_lon个点，即这些点在经度上的间距为ΔM_lon＝2λ/M_lon，同理在纬度上采取同样分割，且有ΔN_lat＝2φ/N_lat，则划定的目标区域及候选点示意图如图3所示。
以图3区域左下角为原点建立直角坐标系，则对于任意点(m,n)，计算其对应的地理坐标为(P_lon-λ+m*ΔM_lon,P_lat-φ+n*ΔN_lat)。
S23、根据选择出的卫星的坐标以及每个候选检测点的坐标，获得K个候选检测点分别对应的相关值；
具体来讲，根据选择出的卫星的坐标以及候选检测点的坐标，确定候选检测点的信号到达卫星时差值；根据时差值，对一路信号进行移位，得到移位卫星信号，将移位卫星信号与另一路卫星信号进行参数估计运算，得到当前卫星对应的相关值，基于每次循环得到的相关值，得到K个候选检测点分别对应的相关值。
举例来讲，本次循环选取两颗卫星，分别编号为(i,j)，在图3划定的候选点中，已知所有候选点坐标、卫星i、j坐标，故可以计算从任意候选点(m,n)到达卫星i、j的理论时差值dto_Tij(m,n)。
根据S23中不同候选点的理论时差值，对j星信号进行移位，移位点数为dto_Tij(m,n)/fs，其中fs为信号采样率，由用户配置。
再将移位后的j星信号与i星信号进行CAF参数估计计算，得到图3中任意候选点(m,n)的相关值cafij(m,n)。
由于每次算法循环都能够得到一个相关值，所以完成图3整个候选平面共M_lon×N_lat点相关值计算得到集合cafij。
S24、在K个相关值中确定出最大值，并且确定出K个相关值的平均值；
S25、基于最大值以及平均值，得到信噪比；
在计算得到集合cafij之后，就可以在该集合中确定出最大值，并根据集合中的每个值计算出平均值，将该最大值以及平均值带入到如下公式中：
K_SNRij＝10log10(cafij_max/cafij_mean)
得到信噪比，其中，K_SNRij表征信噪比，cafij_max表征相关值中的最大值，cafij_mean表征相关值的平均值。
该信噪比可以确定当前卫星组合的信号干扰情况，也就是可以体现出当前卫星组合对定位的准确性。
S26、判断当前循环次数是否大于等于算法总循环次数n；
若是当前循环次数小于n时，则返回执行S23；若是当前循环次数大于等于n时，则执行S27。
S27、在得到的n个信噪比值中确定出满足条件的j个值，并将j个值对应的卫星作为定位卫星。
在得到一个信噪比集合之后，对评价信噪集合中的所有信噪比按照由大到小的顺序进行排序，然后按照要求在信噪比中选择出前一个或者前两个信噪比，而这一个或者两个信噪比对应的卫星就是最终用于定位的卫星。
比如说，最终需要2颗卫星进行定位，则可以在信噪比中选择出最大的信噪比，该信噪比对应的卫星就作为最终的定位卫星。当然，若是最终需要4颗卫星进行定位，则可以在信噪比中选择出排序第一以及第二的信噪比，并将这两个信噪比对应的4颗卫星作为定位卫星。
通过本发明实施例所提供的方法，可以对总候选卫星进行一一组合，然后通过计算得到每个卫星组合对应的信噪比，从而可以在所有卫星组合中选择出信噪比最好的卫星组合进行目标定位，通过该方式选择出的卫星组合进行定位可以较大幅度的提高定位的准确性。
对应的本发明实施例所提供的方法，本发明实施例中还提供了一种定位卫星筛选系统，如图4所示为本发明实施例中一种定位卫星筛选系统的结构示意图，该系统包括：
选择模块401，用于基于总候选卫星以及定位需要的卫星数m，确定算法总循环次数n；根据选择出的卫星，确定出目标对象的经纬度坐标；
处理模块402，用于根据所述经纬度坐标，确定基于所述经纬度坐标的检测区域，并在所述检测区域中得到K个候选检测点；根据选择出的卫星的坐标以及每个候选检测点的坐标，获得K个候选检测点分别对应的相关值；在K个相关值中确定出最大值，并且确定出K个相关值的平均值；基于所述最大值以及所述平均值，得到信噪比值；判断当前循环次数是否大于等于算法总循环次数n，若是，则在得到n个信噪比值中确定出满足条件的j个值，并将j个值对应的卫星作为定位卫星，其中，j为大于等于1的正整数。
进一步，在本发明实施例中，所述处理模块401，具体用于根据预设的经度误差参数、纬度误差参数以及所述经纬度坐标，确定检测区域，根据预设的分割间隔，对所述检测区域进行分割，并在所述检测区域中得到K个候选检测点。
进一步，在本发明实施例中，所述处理模块401，具体用于根据选择出的卫星的坐标以及候选检测点的坐标，确定候选检测点的信号到达卫星的时差值；根据所述时差值，对一路卫星信号进行移位，得到移位卫星信号；将移位卫星信号与另一路卫星信号进行参数估计运算，得到当前卫星对应的相关值；基于每次循环得到的相关值，得到K个候选检测点分别对应的相关值。
进一步，在本发明实施例中，所述处理模块401，具体用于将所述最大值以及所述平均值带入到如下公式：
K_SNRij＝10log10(cafij_max/cafij_mean)
得到信噪比，其中，K_SNRij表征信噪比，cafij_max表征相关值中的最大值，cafij_mean表征相关值的平均值。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (2)
1.一种定位卫星筛选方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1、基于总候选卫星以及定位需要的卫星数m，确定算法总循环次数n；
步骤2、根据选择出的卫星，确定出目标对象的经纬度坐标；
步骤3、根据所述经纬度坐标，确定基于所述经纬度坐标的检测区域，并在所述检测区域中得到K个候选检测点，包括：
根据预设的经度误差参数、纬度误差参数以及所述经纬度坐标，确定检测区域，其中，所述检测区域为坐标区间范围；
根据预设的分割间隔，对所述检测区域进行分割，并在所述检测区域中得到K个候选检测点；
步骤4、根据选择出的卫星的坐标以及每个候选检测点的坐标，获得K个候选检测点分别对应的相关值，包括：
根据选择出的卫星的坐标以及候选检测点的坐标，确定候选检测点的信号到达卫星的时差值；
根据所述时差值，对一路卫星信号进行移位，得到移位卫星信号；
将移位卫星信号与另一路卫星信号进行参数估计运算，得到当前卫星对应的相关值；
基于每次循环得到的相关值，得到K个候选检测点分别对应的相关值；
步骤5、在K个相关值中确定出最大值，并且确定出K个相关值的平均值；
步骤6、基于所述最大值以及所述平均值，得到信噪比值，具体为：
将所述最大值以及所述平均值带入到如下公式：
K_SNRij＝10log10(cafij_max/cafij_mean)
得到信噪比，其中，K_SNRij表征信噪比，cafij_max表征相关值中的最大值，cafij_mean表征相关值的平均值；
步骤7、判断当前循环次数是否大于等于算法总循环次数n，若是，则执行步骤8，若否，则返回执行步骤4；
步骤8、在得到n个信噪比值中确定出满足条件的j个值，并将j个值对应的卫星作为定位卫星，其中，j为大于等于1的正整数。
2.一种定位卫星筛选系统，其特征在于，所述系统包括：
选择模块，用于基于总候选卫星以及定位需要的卫星数m，确定算法总循环次数n；根据选择出的卫星，确定出目标对象的经纬度坐标；
处理模块，用于根据预设的经度误差参数、纬度误差参数以及所述经纬度坐标，确定检测区域，根据预设的分割间隔，对所述检测区域进行分割，并在所述检测区域中得到K个候选检测点；根据选择出的卫星的坐标以及候选检测点的坐标，确定候选检测点的信号到达卫星的时差值；根据所述时差值，对一路卫星信号进行移位，得到移位卫星信号；将移位卫星信号与另一路卫星信号进行参数估计运算，得到当前卫星对应的相关值；基于每次循环得到的相关值，得到K个候选检测点分别对应的相关值；在K个相关值中确定出最大值，并且确定出K个相关值的平均值；将所述最大值以及所述平均值带入到如下公式：
K_SNRij＝10log10(cafij_max/cafij_mean)
得到信噪比，其中，K_SNRij表征信噪比，cafij_max表征相关值中的最大值，cafij_mean表征相关值的平均值；
判断当前循环次数是否大于等于算法总循环次数n，若是，则在得到n个信噪比值中确定出满足条件的j个值，并将j个值对应的卫星作为定位卫星，其中，j为大于等于1的正整数。
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