CN108614284B - 一种定位信号处理方法、装置及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种定位信号处理方法、装置及设备,该方法包括:接收每一定位卫星发送的定位信号,并获取每一定位信号的信噪比测量值;针对每一定位信号,预估该定位信号的信噪比得到该定位信号的信噪比估计值,计算该定位信号的信噪比测量值和该定位信号的信噪比估计值的差值得到该定位信号的信噪比残差;对所得到的信噪比残差进行聚类,得到聚类子集以及各个聚类子集中包含的信噪比残差的平均值;选取平均值最小的聚类子集;过滤接收到的定位信号中除第一类定位信号以外的定位信号,第一类定位信号为:所选取的聚类子集中包含的信噪比残差对应的定位信号。应用本发明实施例提供的技术方案能够提高实时动态定位的定位精度。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域,特别是涉及一种定位信号处理方法、装置及设备。
背景技术
随着GNSS(Global Navigation Satellite System,全球导航卫星系统)定位技术的快速发展,由于RTK(Real Time Kinematic,实时动态定位)可以提供实时的厘米级定位精度,得到了广泛的应用。
在实时动态定位过程中,定位接收机接收到的定位信号通常包括:非视距定位卫星发出的定位信号和视距定位卫星发出的定位信号。其中,非视距定位卫星发出的定位信号是经过多路径反射和折射产生的多路径信号。由于多路径信号会使得定位接收机在定位过程中产生载波相位跟踪偏差,降低定位精度,因此,需要对非视距定位卫星发出的定位信号进行过滤。
现有技术在实时动态定位过程中,定位接收机在接收到定位信号后,确定该定位信号的信噪比和发送该定位信号的定位卫星的卫星高度角,当所确定的信噪比小于预先设定的信噪比阈值,或者所确定的卫星高度角小于预先设定的卫星高度角阈值时,确定该定位信号为非视距卫星发送的定位信号,进而对该定位信号进行过滤。上述通过设定阈值进行比较的方式虽然可以在一定程度上过滤非视距定位卫星发出的定位信号,但是,上述方式对定位信号进行过滤的效果并不理想,导致实时动态定位的定位精度低。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种定位信号处理方法、装置及装置,以提高实时动态定位的定位精度。具体技术方案如下:
本发明实施例提供了一种定位信号处理方法,该方法包括:
接收每一定位卫星发送的定位信号,并获取每一定位信号的信噪比测量值;
针对每一定位信号,预估该定位信号的信噪比得到该定位信号的信噪比估计值,计算该定位信号的信噪比测量值和该定位信号的信噪比估计值的差值得到该定位信号的信噪比残差;
对所得到的信噪比残差进行聚类,得到聚类子集以及各个聚类子集中包含的信噪比残差的平均值,其中,聚类子集为:属于同一类的信噪比残差的集合;
选取所得到的平均值中最小的平均值对应的聚类子集;
过滤接收到的定位信号中除第一类定位信号以外的定位信号,其中,所述第一类定位信号为:所选取的聚类子集中包含的信噪比残差对应的定位信号。
可选的,所述针对每一定位信号,预估该定位信号的信噪比得到该定位信号的信噪比估计值的步骤,包括:
针对每一定位信号,根据所获取的定位信号的信噪比测量值得到以下表达式的最小二乘解,根据所得到的最小二乘解预估该定位信号的信噪比得到该定位信号的信噪比估计值:
Δy=H·Δx+ε
其中,Δ表示最小二乘算法的迭代变化标识,y为n维信噪比测量值向量,x为3维待解参数向量,H为n×3维观测矩阵,ε为n维信噪比测量噪声向量,n为定位卫星的数量,x、y、H分别表示为:
x=[a b B]T,a、b、B为待解参数,
可选的,在所述对所得到的信噪比残差进行聚类,得到聚类子集以及各个聚类子集中包含的信噪比残差的平均值的步骤之前,还包括:
确定所得到的信噪比残差的平方和;
判断所确定的平方和是否大于预设门限值;
如果是,执行所述对所得到的信噪比残差进行聚类,得到聚类子集以及各个聚类子集中包含的信噪比残差的平均值的步骤。
可选的,所述对所得到的信噪比残差进行聚类,得到多个聚类子集以及各个聚类子集中包含的信噪比残差的平均值的步骤,包括:
选取所得到的信噪比残差中预设数量个信噪比残差,作为聚类中心;
针对聚类中心以外的每一信噪比残差,按照该信噪比残差与各个聚类中心的差值最小原则进行聚类,得到所述预设数量个初始聚类子集以及各个初始聚类子集中包含的信噪比残差的平均值;
针对每一初始聚类子集,根据该初始聚类子集中包含的信噪比残差的平均值更新该初始聚类子集的聚类中心;
针对更新后的聚类中心以外的每一信噪比残差,按照该信噪比残差与各个更新后的聚类中心的差值最小原则,更新各个更新后的聚类中心对应的初始聚类子集中所包含的信噪比残差,得到所述预设数量个更新后的初始聚类子集以及各个更新后的初始聚类子集中所包含的信噪比残差的平均值;
返回所述针对每一初始聚类子集,根据该初始聚类子集中包含的信噪比残差的平均值更新该初始聚类子集的聚类中心的步骤,直至各个初始聚类子集的聚类中心不再改变。
可选的,在所述过滤接收到的定位信号中除第一类定位信号以外的定位信号的步骤之后,还包括:
根据卡尔曼滤波算法得到所述第一类定位信号中每一定位信号的预测残差;
过滤所述第一类定位信号中除第二类定位信号以外的定位信号,其中,所述第二类定位信号为:所得到的预测残差中小于预设异常值的预测残差对应的定位信号。
本发明实施例还提供了一种定位信号处理装置,该装置包括:
接收模块,用于接收每一定位卫星发送的定位信号,并获取每一定位信号的信噪比测量值;
计算模块,用于针对每一定位信号,预估该定位信号的信噪比得到该定位信号的信噪比估计值,计算该定位信号的信噪比测量值和该定位信号的信噪比估计值的差值得到该定位信号的信噪比残差;
聚类模块,用于对所得到的信噪比残差进行聚类,得到聚类子集以及各个聚类子集中包含的信噪比残差的平均值,其中,聚类子集为:属于同一类的信噪比残差的集合;
选取模块,用于选取所得到的平均值中最小的平均值对应的聚类子集;
第一过滤模块,用于过滤接收到的定位信号中除第一类定位信号以外的定位信号,其中,所述第一类定位信号为:所选取的聚类子集中包含的信噪比残差对应的定位信号。
可选的,计算模块具体用于,
针对每一定位信号,根据所获取的定位信号的信噪比测量值得到以下表达式的最小二乘解,根据所得到的最小二乘解预估该定位信号的信噪比得到该定位信号的信噪比估计值:
Δy=H·Δx+ε
其中,Δ表示最小二乘算法的迭代变化标识,y为n维信噪比测量向量,x为3维待解参数向量,H为n×3维观测矩阵,ε为n维信噪比测量噪声向量,n为定位卫星的数量,x、y、H分别表示为:
x=[a b B]T,a、b、B为待解参数,
可选的,所述装置还包括:
确定模块,用于确定所得到的信噪比残差的平方和;
判断模块,判断所确定的平方和是否大于预设门限值,并在判断结果为是时触发聚类模块。
可选的,聚类模块具体用于,
选取所得到的信噪比残差中预设数量个信噪比残差,作为聚类中心;
针对聚类中心以外的每一信噪比残差,按照该信噪比残差与各个聚类中心的差值最小原则进行聚类,得到所述预设数量个初始聚类子集以及各个初始聚类子集中包含的信噪比残差的平均值;
针对每一初始聚类子集,根据该初始聚类子集中包含的信噪比残差的平均值更新该初始聚类子集的聚类中心;
针对更新后的聚类中心以外的每一信噪比残差,按照该信噪比残差与各个更新后的聚类中心的差值最小原则,更新各个更新后的聚类中心对应的初始聚类子集中所包含的信噪比残差,得到所述预设数量个更新后的初始聚类子集以及各个更新后的初始聚类子集中所包含的信噪比残差的平均值;
返回所述针对每一初始聚类子集,根据该初始聚类子集中包含的信噪比残差的平均值更新该初始聚类子集的聚类中心的步骤,直至各个初始聚类子集的聚类中心不再改变。
可选的,所述装置还包括:
得到模块,用于根据卡尔曼滤波算法得到所述第一类定位信号中每一定位信号的预测残差;
第二过滤模块,用于过滤所述第一类定位信号中除第二类定位信号以外的定位信号,其中,所述第二类定位信号为:所得到的预测残差中小于预设异常值的预测残差对应的定位信号。
本发明实施例还提供了一种包含指令的计算机程序产品,当其在计算机上运行时,使得计算机执行上述任一所述的定位信号处理方法。
本发明实施例提供的定位信号处理方法、装置及设备,可以根据计算得到的每一定位信号的信噪比残差,通过聚类算法来实现对接收到的定位信号中非视距定位卫星发送的定位信号进行过滤,从而能够提高实时动态定位的定位精度。
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一种定位信号处理方法的流程示意图;
图2为本发明实施例提供的一种定位信号处理装置的结构示意图;
图3为本发明实施例提供的一种电子设备结构示意图。
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。
本发明实施例的执行主体可以是定位接收机,当然还可以是其他能够接收定位信号并实现定位的设备,本申请并不对此进行限定。
下面以执行主体为定位接收机为例,结合具体实施例对本发明实施例提供的定位信号处理方法进行说明。
参见图1,示出了本发明实施例提供的一种定位信号处理方法的流程示意图,所述方法包括:
S100,接收每一定位卫星发送的定位信号,并获取每一定位信号的信噪比测量值。
定位接收机在定位过程中会接收多颗定位卫星发送的定位信号,定位接收机在接收到定位信号后可以通过自身包含的放大器获取接收到的每一定位信号的信噪比测量值。
S200,针对每一定位信号,预估该定位信号的信噪比得到该定位信号的信噪比估计值,计算该定位信号的信噪比测量值和该定位信号的信噪比估计值的差值得到该定位信号的信噪比残差。
本发明实施例一种实现方式中,可以根据所获取的定位信号的信噪比测量值得到预设最小二乘算法矩阵表达式的最小二乘解,然后根据所得到的最小二乘解预估该定位信号的信噪比得到该定位信号的信噪比估计值,最后计算该定位信号的信噪比测量值和该定位信号的信噪比估计值的差值得到该定位信号的信噪比残差。
具体的,预设最小二乘算法矩阵表达式可以根据载波相位测量误差确定。一种实现方式中,载波相位测量误差可以基于卫星高度角的正弦函数来计算,计算表达式为:
σ2=a2+b2/sin2E (1)
其中,σ2为载波相位测量误差,a、b为待解参数,E为卫星高度角。
一种实现方式中,载波相位测量误差可以基于定位卫星信噪比来计算,计算表达式为:
其中,B为载波跟踪环带宽(Hz),λ为载波波长(m),SNR为信噪比(dBHz)。
在空旷环境中,信噪比随着卫星高度角的增加而增加,因此,式(1)与式(2)具有一定的相关性,联立计算表达式(1)和(2),可得两者的近似关系式:
实际应用中,当定位卫星的卫星高度角高于特定角度时,定位卫星的卫星高度角与定位卫星的定位信号的信噪比之间的线性相关性较高。一种实现方式中,该特定角度可以取28度,即当卫星高度角高于28度时,可以对式(3)进行简化得到如下最小二乘观测方程,:
假设定位接收机对n颗定位卫星有载波相位观测量,且每一颗定位卫星的卫星高度角均大于28度,n为定位卫星的数量。由方程(4)可得到最小二乘观测方程组:
式中,ε(i)为第i颗定位卫星的定位信号的信噪比测量误差,SNR(i)为第i颗定位卫星的定位信号的信噪比,i∈[1,n]。由最小二乘观测方程组(5)可以得到最小二乘算法矩阵表达式,表示为:
Δy=H·Δx+ε (6)
其中,Δ表示最小二乘算法的迭代变化标识,y为n维信噪比测量值向量,x为3维待解参数向量,H为n×3维观测矩阵,ε为n维信噪比测量误差向量,x、y、H分别表示为:
x=[a b B]T,a、b、B为待解参数 (7)
其中,信噪比残差向量w中的每个分量对应一颗定位卫星的定位信号的信噪比残差。
根据最小二乘原理,最小二乘解可以使得信噪比残差向量w各个分量的平方和SSE最小,因此,SSE的大小体现着各个信噪比测量值之间的一致性程度,SSE的值越小则各个信噪比测量值之间的一致性越高。其中,信噪比残差平方和SSE,表示为:
SSE=wTw (13)
基于此,本发明实施例一种实现方式中,可以根据经验预设门限值,当SSE大于预设门限值时,表示接收到的定位信号中存在非视距定位卫星发送的定位信号,因此,判断需要对接收到的定位信号进行过滤;而当SSE小于预设门限值时,表示接收到的定位信号中不存在非视距定位卫星发送的定位信号,因此,可以直接执行后续根据接收到的定位信号进行定位的过程,以提高实时动态定位的定位效率。
S300,对所得到的信噪比残差进行聚类,得到聚类子集以及各个聚类子集中包含的信噪比残差的平均值,其中,聚类子集为:属于同一类的信噪比残差的集合。
本发明实施例一种实现方式中,可以通过以下步骤对所得到的信噪比残差进行聚类,得到聚类子集以及各个聚类子集中包含的信噪比残差的平均值:
步骤一,选取所得到的信噪比残差中预设数量个信噪比残差,作为聚类中心;
步骤二,针对聚类中心以外的每一信噪比残差,按照该信噪比残差与各个聚类中心的差值最小原则进行聚类,得到所述预设数量个初始聚类子集以及各个初始聚类子集中包含的信噪比残差的平均值;
步骤三,针对每一初始聚类子集,根据该初始聚类子集中包含的信噪比残差的平均值更新该初始聚类子集的聚类中心;
步骤四,针对更新后的聚类中心以外的每一信噪比残差,按照该信噪比残差与各个更新后的聚类中心的差值最小原则,更新各个更新后的聚类中心对应的初始聚类子集中所包含的信噪比残差,得到所述预设数量个更新后的初始聚类子集以及各个更新后的初始聚类子集中所包含的信噪比残差的平均值;
返回步骤三,直至各个初始聚类子集的聚类中心不再改变。
S400,选取所得到的平均值中最小的平均值对应的聚类子集。
S500,过滤接收到的定位信号中除第一类定位信号以外的定位信号,其中,所述第一类定位信号为:所选取的聚类子集中包含的信噪比残差对应的定位信号。
选取最小平均值对应的聚类子集中包含的信噪比残差对应的定位信号作为用于进行定位的定位信号,从而实现过滤接收到的定位信号中非视距定位卫星发送的定位信号。
本发明实施例提供的定位信号处理方法能够根据计算得到的每一定位信号的信噪比残差,通过聚类算法来实现对非视距卫星发送的定位信号进行过滤,能够过滤非视距定位卫星发送的定位信号,从而提高实时动态定位的定位精度。
视距定位卫星与定位接收机之间虽然没有建筑物遮挡,但是由于视距定位卫星发送定位信号时是向多个不同的方向同时进行发送的,因此,视距定位卫星在向除自身与定位接收机之间直线方向的其他方向发送的定位信号会经过反射和折射传送至定位接收机,从而产生视距多径信号。基于此,本发明实施例一种实现方式中可以通过卡尔曼滤波算法进一步对视距卫星发送的定位信号进行过滤,具体的,包括:
根据卡尔曼滤波算法得到所述第一类定位信号中每一定位信号的预测残差;
过滤所述第一类定位信号中除第二类定位信号以外的定位信号,其中,所述第二类定位信号为:所得到的预测残差中小于预设异常值的预测残差对应的定位信号。
本发明实施例一种实现方式中,可以先根据扩展卡尔曼滤波算法的观测方程来得到每个视距卫星发送的定位信号的预测残差,然后将所得到的每个视距卫星发送的定位信号的预测残差与设定的异常值进行比较,过滤预测残差大于设定的异常值的预测残差对应的定位信号,从而实现对视距卫星发送的定位信号进行过滤。
具体的,扩展卡尔曼滤波算法的观测方程表达成:
式中,h为扩展卡尔曼观测方程,为双差伪距;为双差载波相位;为双差模糊度,k表示一个时刻,r表示移动站,b表示基站。将定位接收机的位置ru、速度vu、加速度au和双差模糊度作为扩展卡尔曼滤波的状态参数xu,表示为:
扩展卡尔曼滤波的双差载波相位测量值L表示为:
扩展卡尔曼滤波时间更新过程表示为:
式中,R为双差载波相位测量噪声矩阵,Kk为增益矩阵,为扩展卡尔曼滤波输出的当前历元状态参数最优估计值,I为单位矩阵,Ψ为扩展卡尔曼滤波设计矩阵。由上述卡尔曼滤波测量更新过程得到卡尔曼滤波的预测残差向量v,表示为:
其中,预测残差向量v的每一个分量对应一颗视距卫星的定位信号的双差载波相位的预测残差。
本发明实施例一种实现方式中,设定的异常值可以根据预测残差向量v的协方差矩阵D来确定,具体的:
假设扩展卡尔曼滤波的双差载波相位测量值L服从均值为零的高斯分布,则预测残差v的协方差矩阵D,表示为:
R为双差载波相位测量值L的协方差矩阵,相应地,设定的异常值表示为:C·|di,i|,其中,di,i表示协方差矩阵D的第i个对角线元素;C为平衡因子,通常取2或3。
当视距定位卫星发送的定位信号存在多径信号时,预测残差v相应的分量的绝对值将会增大。因此,可通过下式判断第i颗卫星的预测残差vi是不是异常值:
|vi|>C·|di,i| (24)
若上式成立,则判断vi为异常值,相应的第i颗定位卫星发送的定位信号的载波相位测量值不参与RTK定位解算,从而实现对视距卫星发送的定位信号进行过滤。
本发明实施例提供的定位信号处理方法,在过滤接收到的定位信号中非视距定位卫星发送的定位信号之后,可以根据卡尔曼滤波算法进一步对视距定位卫星发送的定位信号进行过滤,以此来提高定位精度。
参见图2,示出了本发明实施例提供的一种定位信号处理装置的结构示意图,该装置包括:
接收模块600,用于接收每一定位卫星发送的定位信号,并获取每一定位信号的信噪比测量值;
计算模块700,用于针对每一定位信号,预估该定位信号的信噪比得到该定位信号的信噪比估计值,计算该定位信号的信噪比测量值和该定位信号的信噪比估计值的差值得到该定位信号的信噪比残差;
聚类模块800,用于对所得到的信噪比残差进行聚类,得到聚类子集以及各个聚类子集中包含的信噪比残差的平均值,其中,聚类子集为:属于同一类的信噪比残差的集合;
选取模块900,用于选取所得到的平均值中最小的平均值对应的聚类子集;
第一过滤模块1000,用于过滤接收到的定位信号中除第一类定位信号以外的定位信号,其中,所述第一类定位信号为:所选取的聚类子集中包含的信噪比残差对应的定位信号。
本发明实施例一种实现方式中,计算模块700具体用于,
针对每一定位信号,根据所获取的定位信号的信噪比测量值得到以下表达式的最小二乘解,根据所得到的最小二乘解预估该定位信号的信噪比得到该定位信号的信噪比估计值:
Δy=H·Δx+ε
其中,Δ表示最小二乘算法的迭代变化标识,y为n维信噪比测量向量,x为3维待解参数向量,H为n×3维观测矩阵,ε为n维信噪比测量噪声向量,n为定位卫星的数量,x、y、H分别表示为:
x=[a b B]T,a、b、B为待解参数,
本发明实施例一种实现方式中,所述装置还包括:
确定模块,用于确定所得到的信噪比残差的平方和;
判断模块,判断所确定的平方和是否大于预设门限值,并在判断结果为是时触发聚类模块。
本发明实施例一种实现方式中,聚类模块800具体用于,
选取所得到的信噪比残差中预设数量个信噪比残差,作为聚类中心;
针对聚类中心以外的每一信噪比残差,按照该信噪比残差与各个聚类中心的差值最小原则进行聚类,得到所述预设数量个初始聚类子集以及各个初始聚类子集中包含的信噪比残差的平均值;
针对每一初始聚类子集,根据该初始聚类子集中包含的信噪比残差的平均值更新该初始聚类子集的聚类中心;
针对更新后的聚类中心以外的每一信噪比残差,按照该信噪比残差与各个更新后的聚类中心的差值最小原则,更新各个更新后的聚类中心对应的初始聚类子集中所包含的信噪比残差,得到所述预设数量个更新后的初始聚类子集以及各个更新后的初始聚类子集中所包含的信噪比残差的平均值;
返回所述针对每一初始聚类子集,根据该初始聚类子集中包含的信噪比残差的平均值更新该初始聚类子集的聚类中心的步骤,直至各个初始聚类子集的聚类中心不再改变。
本发明实施例一种实现方式中,所述装置还包括:
得到模块,用于根据卡尔曼滤波算法得到所述第一类定位信号中每一定位信号的预测残差;
第二过滤模块,用于过滤所述第一类定位信号中除第二类定位信号以外的定位信号,其中,所述第二类定位信号为:所得到的预测残差中小于预设异常值的预测残差对应的定位信号。
本发明实施例提供的定位信号处理装置,能够根据计算得到的每一定位信号的信噪比残差,通过聚类算法来实现对非视距卫星发送的定位信号进行过滤,能够过滤非视距定位卫星发送的定位信号,从而提高实时动态定位的定位精度。
本发明实施例还提供了一种电子设备,如图3所示,包括处理器001、通信接口002、存储器003和通信总线004,其中,处理器001,通信接口002,存储器003通过通信总线004完成相互间的通信,
存储器003,用于存放计算机程序;
处理器001,用于执行存储器003上所存放的程序时,实现本发明实施例所述的定位信号处理方法。
具体的,上述定位信号处理方法,包括:
接收每一定位卫星发送的定位信号,并获取每一定位信号的信噪比测量值;
针对每一定位信号,预估该定位信号的信噪比得到该定位信号的信噪比估计值,计算该定位信号的信噪比测量值和该定位信号的信噪比估计值的差值得到该定位信号的信噪比残差;
对所得到的信噪比残差进行聚类,得到聚类子集以及各个聚类子集中包含的信噪比残差的平均值,其中,聚类子集为:属于同一类的信噪比残差的集合;
选取所得到的平均值中最小的平均值对应的聚类子集;
过滤接收到的定位信号中除第一类定位信号以外的定位信号,其中,所述第一类定位信号为:所选取的聚类子集中包含的信噪比残差对应的定位信号。
需要说明的是,上述处理器001执行存储器003上所存放的程序实现定位信号处理方法的其他实施例,与前述方法实施例部分提供的实施例相同,这里不再赘述。
本发明实施例提供的各个方案中,电子设备能够根据计算得到的每一定位信号的信噪比残差,通过聚类算法来实现对非视距卫星发送的定位信号进行过滤,能够将非视距定位卫星发送的定位信号进行过滤,从而提高实时动态定位的定位精度。
上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect,PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture,EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示,图中仅用一条粗线表示,但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory,RAM),也可以包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory,NVM),例如至少一个磁盘存储器。可选的,存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器,包括中央处理器(Central Processing Unit,CPU)、网络处理器(Network Processor,NP)等;还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing,DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
在本发明提供的又一实施例中,还提供了一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质中存储有指令,当其在计算机上运行时,实现本发明实施例所述的定位信号处理方法。
具体的,上述定位信号处理方法,包括:
接收每一定位卫星发送的定位信号,并获取每一定位信号的信噪比测量值;
针对每一定位信号,预估该定位信号的信噪比得到该定位信号的信噪比估计值,计算该定位信号的信噪比测量值和该定位信号的信噪比估计值的差值得到该定位信号的信噪比残差;
对所得到的信噪比残差进行聚类,得到聚类子集以及各个聚类子集中包含的信噪比残差的平均值,其中,聚类子集为:属于同一类的信噪比残差的集合;
选取所得到的平均值中最小的平均值对应的聚类子集;
过滤接收到的定位信号中除第一类定位信号以外的定位信号,其中,所述第一类定位信号为:所选取的聚类子集中包含的信噪比残差对应的定位信号。
需要说明的是,通过上述计算机可读存储介质实现定位信号处理方法的其他实施例,与前述方法实施例部分提供的实施例相同,这里不再赘述。
本发明实施例提供的各个方案中,通过运行上述计算机可读存储介质中存储的指令,能够根据计算得到的每一定位信号的信噪比残差,通过聚类算法来实现对非视距卫星发送的定位信号进行过滤,能够过滤非视距定位卫星发送的定位信号,从而提高实时动态定位的定位精度。
在本发明提供的又一实施例中,还提供了一种包含指令的计算机程序产品,当其在计算机上运行时,实现本发明实施例提供的定位信号处理方法。
具体的,上述定位信号处理方法,包括:
接收每一定位卫星发送的定位信号,并获取每一定位信号的信噪比测量值;
针对每一定位信号,预估该定位信号的信噪比得到该定位信号的信噪比估计值,计算该定位信号的信噪比测量值和该定位信号的信噪比估计值的差值得到该定位信号的信噪比残差;
对所得到的信噪比残差进行聚类,得到聚类子集以及各个聚类子集中包含的信噪比残差的平均值,其中,聚类子集为:属于同一类的信噪比残差的集合;
选取所得到的平均值中最小的平均值对应的聚类子集;
过滤接收到的定位信号中除第一类定位信号以外的定位信号,其中,所述第一类定位信号为:所选取的聚类子集中包含的信噪比残差对应的定位信号。
需要说明的是,通过上述计算机程序产品实现定位信号处理方法的其他实施例,与前述方法实施例部分提供的实施例相同,这里不再赘述。
本发明实施例提供的各个方案中,通过运行上述包含指令的计算机程序产品,能够根据计算得到的每一定位信号的信噪比残差,通过聚类算法来实现对非视距卫星发送的定位信号进行过滤,能够过滤非视距定位卫星发送的定位信号,从而提高实时动态定位的定位精度。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于装置、电子设备、计算机可读存储介质、计算机程序产品实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。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,均包含在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种定位信号处理方法,其特征在于,所述方法包括:
接收每一定位卫星发送的定位信号,并获取每一定位信号的信噪比测量值;
针对每一定位信号,预估该定位信号的信噪比得到该定位信号的信噪比估计值,计算该定位信号的信噪比测量值和该定位信号的信噪比估计值的差值得到该定位信号的信噪比残差;
对所得到的信噪比残差进行聚类,得到聚类子集以及各个聚类子集中包含的信噪比残差的平均值,其中,聚类子集为:属于同一类的信噪比残差的集合;
选取所得到的平均值中最小的平均值对应的聚类子集;
过滤接收到的定位信号中除第一类定位信号以外的定位信号,其中,所述第一类定位信号为:所选取的聚类子集中包含的信噪比残差对应的定位信号;
所述针对每一定位信号,预估该定位信号的信噪比得到该定位信号的信噪比估计值,计算该定位信号的信噪比测量值和该定位信号的信噪比估计值的差值得到该定位信号的信噪比残差,包括:
针对每一定位信号,根据所获取的定位信号的信噪比测量值得到以下表达式的最小二乘解,根据所得到的最小二乘解预估该定位信号的信噪比得到该定位信号的信噪比估计值:
Δy=H·Δx+ε
其中,Δ表示最小二乘算法的迭代变化标识,y为n维信噪比测量值向量,x为3维待解参数向量,H为n×3维观测矩阵,ε为n维信噪比测量噪声向量,n为定位卫星的数量,x、y、H分别表示为:
x=[a b B]T,a、b、B为待解参数,
其中,信噪比残差向量w中的每个分量对应一颗定位卫星的定位信号的信噪比残差。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述对所得到的信噪比残差进行聚类,得到聚类子集以及各个聚类子集中包含的信噪比残差的平均值的步骤之前,还包括:
确定所得到的信噪比残差的平方和;
判断所确定的平方和是否大于预设门限值;
如果是,执行所述对所得到的信噪比残差进行聚类,得到聚类子集以及各个聚类子集中包含的信噪比残差的平均值的步骤。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述对所得到的信噪比残差进行聚类,得到多个聚类子集以及各个聚类子集中包含的信噪比残差的平均值的步骤,包括:
选取所得到的信噪比残差中预设数量个信噪比残差,作为聚类中心;
针对聚类中心以外的每一信噪比残差,按照该信噪比残差与各个聚类中心的差值最小原则进行聚类,得到所述预设数量个初始聚类子集以及各个初始聚类子集中包含的信噪比残差的平均值;
针对每一初始聚类子集,根据该初始聚类子集中包含的信噪比残差的平均值更新该初始聚类子集的聚类中心;
针对更新后的聚类中心以外的每一信噪比残差,按照该信噪比残差与各个更新后的聚类中心的差值最小原则,更新各个更新后的聚类中心对应的初始聚类子集中所包含的信噪比残差,得到所述预设数量个更新后的初始聚类子集以及各个更新后的初始聚类子集中所包含的信噪比残差的平均值;
返回所述针对每一初始聚类子集,根据该初始聚类子集中包含的信噪比残差的平均值更新该初始聚类子集的聚类中心的步骤,直至各个初始聚类子集的聚类中心不再改变。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述过滤接收到的定位信号中除第一类定位信号以外的定位信号的步骤之后,还包括:
根据卡尔曼滤波算法得到所述第一类定位信号中每一定位信号的预测残差;
过滤所述第一类定位信号中除第二类定位信号以外的定位信号,其中,所述第二类定位信号为:所得到的预测残差中小于预设异常值的预测残差对应的定位信号。
5.一种定位信号处理装置,其特征在于,所述装置包括:
接收模块,用于接收每一定位卫星发送的定位信号,并获取每一定位信号的信噪比测量值;
计算模块,用于针对每一定位信号,预估该定位信号的信噪比得到该定位信号的信噪比估计值,计算该定位信号的信噪比测量值和该定位信号的信噪比估计值的差值得到该定位信号的信噪比残差;
聚类模块,用于对所得到的信噪比残差进行聚类,得到聚类子集以及各个聚类子集中包含的信噪比残差的平均值,其中,聚类子集为:属于同一类的信噪比残差的集合;
选取模块,用于选取所得到的平均值中最小的平均值对应的聚类子集;
第一过滤模块,用于过滤接收到的定位信号中除第一类定位信号以外的定位信号,其中,所述第一类定位信号为:所选取的聚类子集中包含的信噪比残差对应的定位信号;
所述计算模块,具体用于针对每一定位信号,预估该定位信号的信噪比得到该定位信号的信噪比估计值,计算该定位信号的信噪比测量值和该定位信号的信噪比估计值的差值得到该定位信号的信噪比残差,包括:
针对每一定位信号,根据所获取的定位信号的信噪比测量值得到以下表达式的最小二乘解,根据所得到的最小二乘解预估该定位信号的信噪比得到该定位信号的信噪比估计值:
Δy=H·Δx+ε
其中,Δ表示最小二乘算法的迭代变化标识,y为n维信噪比测量值向量,x为3维待解参数向量,H为n×3维观测矩阵,ε为n维信噪比测量噪声向量,n为定位卫星的数量,x、y、H分别表示为:
x=[a b B]T,a、b、B为待解参数,
其中,信噪比残差向量w中的每个分量对应一颗定位卫星的定位信号的信噪比残差。
6.如权利要求5所述的装置,其特征在于,所述装置还包括:
确定模块,用于确定所得到的信噪比残差的平方和;
判断模块,判断所确定的平方和是否大于预设门限值,并在判断结果为是时触发所述聚类模块。
7.一种电子设备,其特征在于,包括处理器、通信接口、存储器和通信总线,其中,处理器,通信接口,存储器通过通信总线完成相互间的通信;
存储器,用于存放计算机程序;
处理器,用于执行存储器上所存放的程序时,实现权利要求1-4任一所述的方法步骤。
8.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-4任一所述的方法步骤。
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