CN108562920B - 一种快速评估gnss观测数据质量的方法、gnss装置以及计算机可读介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种快速评估GNSS观测数据质量的方法，包括：提供GNSS装置，GNSS装置包括：天线，数据处理单元，计算GNSS观测数据质量综合值；信息提示单元；若GNSS观测数据质量综合值大于等于第一阈值，则数据处理单元控制信息提示单元提示第一信息；若GNSS观测数据质量综合值小于第一阈值，且GNSS观测数据质量综合值大于等于第二阈值，则数据处理单元控制信息提示单元提示第二信息；若GNSS观测数据质量综合值小于第二阈值，则数据处理单元控制信息提示单元提示第三信息；若GNSS观测数据质量综合值小于第三阈值，则数据处理单元控制信息提示单元提示第四信息，反之，则数据处理单元控制信息提示单元提示第五信息。

Description

一种快速评估GNSS观测数据质量的方法、GNSS装置以及计算 机可读介质

技术领域

本发明涉及数据质量领域，尤其是涉及一种快速评估GNSS观测数据质量的方法、GNSS装置以及计算机可读介质。

背景技术

当下，GNSS（Global Navigation Satellite System，全球卫星导航系统）产品的使用越来越流行和广泛。实际使用中，GNSS装置的解算精度（GNSS解算精度）与GNSS装置的观测数据质量（GNSS观测数据质量）密切相关，因此，对于GNSS装置的用户来说，有必要了解和/或分析GNSS观测数据质量情况，但是在实际情况中，很多用户在了解和/或分析GNSS观测数据质量情况时至少存在以下的问题之一：

用户不懂GNSS观测数据质量的指标的含义，从而无法判断GNSS观测数据质量；

用户判断GNSS观测数据质量时，繁琐且耗费时间，也不够直观便捷，从而降低了工作效率；

用户无法实时判断GNSS观测数据质量，无法准确判断GNSS观测数据质量。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种快速评估GNSS观测数据质量的方法、GNSS装置以及计算机可读介质，其中，

一方面，提供一种快速评估GNSS观测数据质量的方法，包括：

提供GNSS装置，GNSS装置包括：

天线，用于接收GNSS观测数据；

数据处理单元，连接于天线，数据处理单元依据GNSS观测数据，计算GNSS观测数据质量综合值；以及

信息提示单元，连接于数据处理单元，将GNSS观测数据质量的信息提示给用户；依据GNSS观测数据，计算第一参数、计算第二参数的平均值和计算第三参数的平均值；

计算GNSS观测数据质量综合值：

其中，R为GNSS观测数据质量综合值，

为第一参数，

为第二参数的平均值，QUOTE

为第三参数的平均值；

以及，

若GNSS观测数据质量综合值大于等于第一阈值，则数据处理单元控制信息提示单元提示第一信息；

若GNSS观测数据质量综合值小于第一阈值，且GNSS观测数据质量综合值大于等于第二阈值，则数据处理单元控制信息提示单元提示第二信息；

若GNSS观测数据质量综合值小于第二阈值，则数据处理单元控制信息提示单元提示第三信息；

若GNSS观测数据质量综合值小于第三阈值，则数据处理单元控制信息提示单元提示第四信息，反之，则数据处理单元控制信息提示单元提示第五信息。

另一方面，本发明实施例提供一种GNSS装置，GNSS装置采用如上所述的方法，来快速评估GNSS观测数据质量。

另一方面，本发明实施例提供其上存储有可执行指令的计算机可读介质，当指令被一个或多个处理器执行时，使一个或多个处理器进行快速评估GNSS观测数据质量的方法，方法采用如上所述的方法。

本发明实施例至少可以达到以下的有益效果之一：

本发明将极为复杂而且抽象的GNSS观测数据观测质量状况用一个简单的数值表达了出来，使得普通用户可以明确掌握目前的观测环境情况、GNSS装置是否正常工作情况和观测数据是否可用等信息，快速实时便捷直观地判断和获悉GNSS观测数据质量，如此极大的降低了需要返工重复作业的风险，提高了作业效率，也满足了实时性、准确性的需求，并且，GNSS装置直接对GNSS观测数据进行质量分析判断，不需要借助无线网络或远程服务器，如此也进一步确保了对GNSS观测数据质量分析的准确性，还简化了硬件结构和工艺流程，降低了成本；此外，还可以为GNSS装置/OEM板卡用户进行器件选型（天线、馈线、接头等）、系统集成提供评判标准，方便选型。

附图说明

图1为本发明实施例的快速评估GNSS观测数据质量的方法示意图；

图2为本发明实施例的GNSS装置的结构示意图.

具体实施方式

当下，GNSS（Global Navigation Satellite System，全球卫星导航系统）产品的使用越来越流行和广泛。实际使用中，GNSS装置的解算精度（GNSS解算精度）与GNSS装置的观测数据质量（GNSS观测数据质量）密切相关，因此，对于GNSS装置的用户来说，有必要了解和/或分析GNSS观测数据质量情况，但是在实际情况中，很多用户在了解和/或分析GNSS观测数据质量情况时至少存在以下的问题之一：

现有技术中，研究人员发现：GNSS解算精度受GNSS观测数据质量影响特别大，而GNSS观测数据质量非常容易受测量环境的干扰，然而实际情况是：用于反映GNSS观测数据质量的指标种类繁多，一般的非专业用户不了解这些指标的含义，如此，就常出现非专业用户在使用GNSS装置进行定位导航前，由于不了解GNSS观测数据质量的指标的含义，因此无法通过这些指标来获悉GNSS观测数据质量情况，从而也无法根据GNSS观测数据质量情况来判断当前测量环境是否适合GNSS装置使用；研究人员又发现：当GNSS装置在使用中出现异常时（比如GNSS装置无法解算或GNSS装置解算精度不够等），非专业用户也无法通过GNSS观测数据质量的指标来判断是GNSS装置自身的问题导致的GNSS装置异常，还是因为处于了不恰当的测量环境而导致的GNSS装置异常，如此也影响了工作效率；并且研究人员还发现：专业用户虽然懂得该些指标的含义，但是专业用户需要花费一定的时间人工读取各项指标的数值，并通过各项指标的数值来人工判断GNSS观测数据质量，如此就比较繁琐且耗费时间，也不够直观便捷，从而降低了工作效率。

研究人员进一步发现：现有技术中，一般通过信噪比等指标评判GNSS观测数据质量，如此就忽略了实际测量环境的差异，也没有考虑到卫星颗数以及跟踪时间对GNSS观测数据质量的影响，从而使得用户对GNSS观测数据质量的评判不准确。

研究人员进一步又发现：现有的反映GNSS观测数据质量情况的指标大多是基于理想环境、长时间观测后得到的统计数值，无法满足实际应用中对反映GNSS观测数据质量情况的指标的实时性的需求，从而使得用户对GNSS观测数据质量的评判不及时。

研究人员进一步还发现：开发人员在将器件（如天线，馈线，接头等）集成到GNSS装置时，由于器件存在不同的类型/型号，而器件的类型/型号不同对GNSS装置观测数据质量的影响/干扰也不同，然而现有技术中，没有评价不同类型/型号的器件是否都适合该GNSS装置的依据/方法，也没有能准确评估该些不同类型/型号的器件对GNSS观测数据质量的干扰程度的依据/方法，因此使得开发人员在将该些器件集成到GNSS装置时无法快速便捷地选取合适的器件的类型/型号。

有鉴于此，本发明实施例提供一种快速评估GNSS观测数据质量的方法、GNSS装置以及计算机可读介质。

如图1-2所示，一种快速评估GNSS观测数据质量的方法，包括：

提供GNSS装置，GNSS装置包括：

天线，用于接收GNSS观测数据；数据处理单元，连接于天线，数据处理单元依据GNSS观测数据，计算GNSS观测数据质量综合值R，通常，数据处理单元通过基带和射频连接于天线；以及信息提示单元，连接于数据处理单元，将GNSS观测数据质量的信息提示给用户；依据GNSS观测数据，计算第一参数、计算第二参数的平均值和

的平均值；

计算GNSS观测数据质量综合值R：

其中，R为GNSS观测数据质量综合值，

为第一参数，

为第二参数

（所有卫星的第二参数

），

（所有卫星的

）；

以及，

若GNSS观测数据质量综合值R大于等于第一阈值G，则数据处理单元控制信息提示单元提示第一信息，举例来说，用户可以根据第一信息，进行相应的工作，用户需要进行高精度定位导航（比如RTK应用）时，数据处理单元将GNSS观测数据质量综合值R与第一阈值G（G=0.8）进行比较，若GNSS观测数据质量综合值R大于0.8，则数据处理单元控制信息提示单元提示第一信息，第一信息提醒用户当前的GNSS观测数据质量满足高精度定位导航的要求（用户根据自己的实际作业需求来确定是否采用GNSS观测数据），可以进行高精度定位导航，也满足普通精度定位导航的要求，也可以进行普通精度定位导航，用户可以根据第一信息并结合自己的实际作业需求（高精度定位导航）来确定采用GNSS观测数据，可以操作GNSS装置进行高精度定位导航，其中，第一阈值G优选为0.8。

若GNSS观测数据质量综合值R小于第一阈值G，且GNSS观测数据质量综合值R大于等于第二阈值H，则数据处理单元控制信息提示单元提示第二信息，举例来说，用户可以根据第二信息，进行相应的工作，用户不需要进行高精度定位导航而只需要进行普通定位导航时，数据处理单元将GNSS观测数据质量综合值R与第二阈值H（阈值H=0.6）进行比较，若GNSS观测数据质量综合值R满足0.6《R<0.8，则数据处理单元控制信息提示单元提示第二信息，以提醒用户当前的GNSS观测数据质量不满足高精度定位导航的要求，不能进行高精度定位导航，但是可以满足普通定位导航的要求，可以进行普通定位导航，用户可以根据第二信息并结合自己的实际作业需求（普通定位导航）来确定采用GNSS观测数据，可以操作GNSS装置进行定位导航，其中，第二阈值H优选为0.6；

若GNSS观测数据质量综合值R小于第二阈值H，则数据处理单元控制信息提示单元提示第三信息，举例来说，用户可以根据第三信息，进行相应的工作，用户需要进行定位导航时，数据处理单元将GNSS观测数据质量综合值R与第二阈值H（第二阈值H=0.6）进行比较，若GNSS观测数据质量综合值R小于0.6，则数据处理单元控制信息提示单元提示第三信息，以提醒用户当前的GNSS观测数据质量不足以满足定位导航的要求，不适合进行定位导航，用户根据第三信息并结合自己的实际作业需求（定位导航）来确定不采用GNSS观测数据，可以操作GNSS装置不进行定位导航，可选的，也可以操作GNSS装置不采集GNSS观测数据；

若GNSS观测数据质量综合值小于第三阈值E，则数据处理单元控制信息提示单元提示第四信息，反之，则数据处理单元控制信息提示单元提示第五信息。举例来说，用户可以根据第四/五信息，进行相应的工作，比如开发人员在集成GNSS装置时，需要选用器件型号，在一种实施例中，开发人员需要选用器件（器件包括天线、馈线、接头等，在此以天线为例子）——天线的型号，而天线的型号可供选择的型号包括ABCD四种，在同样的条件下，ABCD四种天线分别各自进行GNSS观测数据采集，再通过本发明实施例的快速评估GNSS观测数据质量的方法，相应得到ABCD四种天线的GNSS观测数据质量指标值Ra、Rb、Rc、Rd，再将ABCD四种天线的GNSS观测数据质量指标值Ra、Rb、Rc、Rd分别与第三阈值E进行比较，若型号A的天线的GNSS观测数据质量综合值Ra＜0.9，则数据处理单元控制信息提示单元提示第四信息以提醒用户型号A的天线可以采用，用户根据第四信息，相应选择器件A；反之，若型号B的天线的GNSS观测数据质量综合值Rb≥0.9，则数据处理单元控制信息提示单元提示提示第五信息以提醒用户型号B的天线不能采用，用户根据第五信息，相应不选择器件B，同理，对型号C/D的天线，也是如此操作，在此不再赘述；需要说明的是，本发明实施例提及的第三阈值E=0.9仅为举例而非限制，本发明在此不作任何限制，实际使用中，用户/开发人员可以按照实际需求合理设置，用户根据自己的实际作业需求来确定来选择器件的型号/类型。还有，本实施例提及的“可以采用”和“不能采用”仅分别为第四信息和第五信息的举例而非限制，在不违背相关判断条件的前提下，可以灵活使用具有相近意思或相同意思的信息，目的在于根据GNSS观测数据质量综合值是否符合一定阈值来相应提醒用户。

其中，信息提示单元可以有多种形式来提示信息，比如说，信息提示单元可以以声音方式来提示信息而提醒用户，也可以以显示“提示图案” 的显示方式来提示信息而提醒用户；其中：提示图案可以为GNSS观测数据质量综合值R的数值，亦即信息提示单元可以直接显示出GNSS观测数据质量综合值R的数值以提醒用户；提示图案也可以为柱状图，亦即信息提示单元也可以以柱状图的形式显示GNSS观测数据质量综合值R的数值大小（亦即以柱状图的形式提示GNSS观测数据质量的优劣，比如柱状图高度越高则提示GNSS观测数据质量较好，反之柱状图高度越低则提示GNSS观测数据质量较差）；提示图案还可以为信号格，亦即信息提示单元还可以以信号格的形式显示GNSS观测数据质量综合值R的数值大小（亦即以信号格的形式提示GNSS观测数据质量的优劣，比如信号格60%以上满格则提示GNSS观测数据质量较好，反之信号格60%以下满格则提示GNSS观测数据质量较差）。其中，本实施例中提及的第一阈值G=0.8和第二阈值H=0.6，仅为举例而非限制，实际工作中，用户可以根据自己的实际需求合理设置相应的数值；另外，本实施例也不对声音方式中的具体声音和“提示图案”的具体图案作任何限制， 声音和“提示图案”只需达到提醒用户的作用即可。

可选的，计算第一参数，包括：

推算理论观测卫星个数，计算实际观测卫星个数；

其中，GNSS观测数据包括星历或历书，数据处理单元根据GNSS装置的概略坐标、星历或历书推算理论观测卫星个数，GNSS装置根据实际跟踪到的卫星颗数计算实际观测卫星个数；

其中，A为实际观测卫星个数，A’为理论观测卫星个数，M为第一门限阈值。

可选的，计算第二参数的平均值，包括：

对于每颗卫星，通过在良好环境（通常，良好环境是指：合适的天线、无电磁信号干扰、无遮挡无多路径环境下）下24小时观测记录实际信噪比

；

对于每颗卫星，根据站星距离（通过GNSS装置的概略坐标和卫星位置计算站星距离）和卫星的高度角计算理论信噪比

；

分别计算每颗卫星的第二参数：

其中，

为实际信噪比，

为理论信噪比，N为第二门限阈值；

可选的，计算所有卫星的第二参数

的平均值

。

例如：总共观测到12颗卫星，每颗卫星的

分别为 0.92,0.93,0.89,0.91,0.86，0.87,0.92,0.94,0.85,0.93,0.88,0.85，则可以计算得出所有卫星的

的平均值

。

计算第三参数的平均值，包括：

分别计算每颗卫星的第三参数：根据每颗卫星连续的跟踪时长ti来计算

，具体包括：

其中，

，ti为卫星的连续跟踪时长，d为第三门限阈值，卫星的连续跟踪时长ti和第三门限阈值d的计量单位均为秒；

计算所有卫星的第三参数的平均值，例如：总共观测到12颗卫星，每颗卫星的第三参数

分别为 1,1,0.8,0.6,1，1,0.9，1,0.3，0.9,1,1，则可以计算得出所有卫星的第三参数

的平均值

：

其中，用户可以根据实际的需求相应合理地选择第三门限阈值d的数值，比如在RTK应用中，第三门限阈值d

10s；又比如在单点定位应用中，第三门限阈值d

2s，本发明在此仅为举例而不作任何限制。

可选的， GNSS观测数据质量综合值R可以采用式(1)或式(2)：

其中,a,b,c均为小于1的正数，优选的，取a=1/2，b=1，c=1/4。进一步的, GNSS观测数据质量综合值R的数值越大，则GNSS观测数据质量越好；GNSS观测数据质量综合值R越小，则GNSS观测数据质量越差。

优选的，信息提示单元接收来自于数据处理单元的定位结果和/或所述GNSS观测数据质量综合值R，并向用户提示定位结果和/或GNSS观测数据质量综合值R。

另外，需要说明的是：

1、本实施例中提及的a=1/2、b=1、c=1/4、第一阈值G=0.8和第二阈值H=0.6、第三阈值E=0.9仅为举例而非限制，本发明在此不作任何限制，实际工作中，技术人员可以根据实际需求相应合理设置。

2、式(1)或式(2)中的GNSS观测数据质量综合值R的函数，仅为举例而非限制，在其他实施例中，只要GNSS观测数据质量综合值R是与

、

相关的函数即可，而不仅限制于是上述的式(1)或式(2)；

3、本发明实施例对计算第一参数、计算第二参数的平均值、计算第三参数的平均值也并无先后顺序之限制；

4、本发明实施例在此不对第一门限阈值M、第二门限阈值N和第一门限阈值d做任何限制，实际工作中，技术人员可以根据实际需求相应合理设置。

在一些方面，本发明实施例提供一种快速评估GNSS观测数据质量的GNSS装置，GNSS装置采用如上所述的方法，来快速评估GNSS观测数据质量。

如图2所示，GNSS装置包括天线、射频、基带、数据处理单元和信息提示单元，其中，天线将接收到的GNSS观测数据传输给射频，GNSS观测数据经过射频、基带传输给数据处理单元，数据处理单元计算GNSS观测数据质量综合值，并将GNSS观测数据质量综合值R发送给信息提示单元，信息提示单元将GNSS观测数据质量的信息提示给用户，用户可以根据第一至第五信息，进行相应的工作。

在一些方面，本发明实施例提供一种其上存储有可执行指令的计算机可读介质，当指令被一个或多个处理器执行时，使一个或多个处理器进行采用如上所述的快速评估GNSS观测数据质量的方法。

本发明实施例至少可以达到以下的有益效果之一：

本发明将极为复杂而且抽象的GNSS观测数据观测质量状况用一个简单的数值表达了出来，使得普通用户可以明确掌握目前的观测环境情况、GNSS装置是否正常工作情况和观测数据是否可用等信息，快速实时便捷直观地判断和获悉GNSS观测数据质量（例如像判断手机信号一样便捷），如此极大的降低了需要返工重复作业的风险，提高了作业效率，也满足了实时性、准确性的需求，并且，GNSS装置直接对GNSS观测数据进行质量分析判断，不需要借助无线网络或远程服务器，如此也进一步确保了对GNSS观测数据质量分析的准确性，还简化了硬件结构和工艺流程，降低了成本；此外，还可以为GNSS装置/OEM板卡用户进行器件选型（天线、馈线、接头等）、系统集成提供评判标准，方便选型。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过硬件来实施。基于这样的理解，本发明的技术方案对背景技术做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，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或者实施例的某些部分的方法。

在本发明实施例中，单元/模块/装置可以用软件实现，以便由各种类型的处理器执行。举例来说，一个标识的可执行代码模块可以包括计算机指令的一个或多个物理或者逻辑块，举例来说，其可以被构建为对象、过程或函数。尽管如此，所标识模块的可执行代码无需物理地位于一起，而是可以包括存储在不同位里上的不同的指令，当这些指令逻辑上结合在一起时，其构成单元/模块/装置并且实现该单元/模块/装置的规定目的。

在单元/模块/装置可以利用软件实现时，考虑到现有硬件工艺的水平，所以可以以软件实现的单元/模块/装置，在不考虑成本的情况下，本领域技术人员都可以搭建对应的硬件电路来实现对应的功能，硬件电路包括常规的超大规模集成（VLSI）电路或者门阵列以及诸如逻辑芯片、晶体管之类的现有半导体或者是其它分立的元件。模块还可以用可编程硬件设备，诸如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备等实现。

以上对本发明进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种快速评估GNSS观测数据质量的方法，包括：

提供GNSS装置，所述GNSS装置包括：

天线，用于接收GNSS观测数据；

数据处理单元，连接于所述天线，所述数据处理单元依据所述GNSS观测数据，计算GNSS观测数据质量综合值；以及

信息提示单元，连接于所述数据处理单元，将所述GNSS观测数据质量的信息提示给用户；

依据所述GNSS观测数据，计算第一参数R_num、计算第二参数R_S的平均值和计算第三参数R_t的平均值，其中，所述第一参数：

其中，A为实际观测卫星个数，A'为理论观测卫星个数，M为第一门限阈值；

所述第二参数：

其中， S_观测为实际信噪比，S_理论为理论信噪比，N为第二门限阈值；

所述第三参数：

其中，ti为卫星的连续跟踪时长，d为第三门限阈值；

计算GNSS观测数据质量综合值, GNSS观测数据质量综合值与所述第一参数、所述第二参数、所述第三参数的关系式如下：

，式(1)，或

，式(2)，

其中，R为GNSS观测数据质量综合值，R_num为第一参数，

为第二参数的平均值，

为第三参数的平均值，a ,b ,c均为小于或等于1的正数；

以及，

若所述GNSS观测数据质量综合值大于等于第一阈值，则所述数据处理单元控制所述信息提示单元提示第一信息，所述第一信息提醒用户当前的GNSS观测数据质量满足高精度定位导航的要求；

若所述GNSS观测数据质量综合值小于所述第一阈值，且所述GNSS观测数据质量综合值大于等于第二阈值，则所述数据处理单元控制所述信息提示单元提示第二信息，所述第二信息提醒用户当前的GNSS观测数据质量不满足高精度定位导航的要求，但是可以满足普通定位导航的要求；

若所述GNSS观测数据质量综合值小于所述第二阈值，则所述数据处理单元控制所述信息提示单元提示第三信息，所述第三信息提醒用户当前的GNSS观测数据质量不足以满足定位导航的要求；

若所述GNSS观测数据质量综合值小于第三阈值，则所述数据处理单元控制所述信息提示单元提示第四信息，所述第四信息提醒用户器件可以采用；若所述GNSS观测数据质量综合值大于等于所述第三阈值，则所述数据处理单元控制所述信息提示单元提示第五信息，所述第五信息提醒用户器件不能采用。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算所述第一参数，包括：

推算理论观测卫星个数，计算实际观测卫星个数；

计算所述第一参数。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算第二参数的平均值，包括：

计算理论信噪比和实际信噪比；

分别计算每颗卫星的所述第二参数；

计算所有卫星的所述第二参数的平均值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算第三参数的平均值，包括：

分别计算每颗卫星的所述第三参数；

计算所有卫星的所述第三参数的平均值。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信息提示单元接收来自于所述数据处

理单元的定位结果和/或所述GNSS观测数据质量综合值，并提示所述定位结果和/或所述GNSS观测数据质量综合值。

6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述信息提示单元通过声音和/或显示的方式提示信息。

7.一种GNSS装置，其特征在于，所述GNSS装置采用如权利要求1-6任一项所述的方法，来快速评估GNSS观测数据质量。

8.一种其上存储有可执行指令的计算机可读介质，其特征在于，当所述指令被一个或多个处理器执行时，使所述一个或多个处理器进行快速评估GNSS观测数据质量的方法，所述方法采用如权利要求1-6任一项所述的方法。

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