CN109597107A - 一种基于位置模糊度的可见卫星确定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于位置模糊度的可见卫星确定方法，包括以下步骤：获取终端位置及位置模糊度；根据获取的位置及位置模糊度，按照公式计算卫星截止高度角；根据服务器存储的卫星星历和获取的终端位置，计算卫星高度角；卫星高度角大于计算的卫星截止高度角，则将该卫星归为可见卫星集合，否则归为不可见卫星集合；结束流程。本发明根据物理连接的Cell信息或WLAN信息，确定终端的概略位置及位置模糊度，缩小了终端位置范围，从而快速有效地确定GNSS终端的可见卫星集合。

Description

一种基于位置模糊度的可见卫星确定方法
本申请是申请号为201710118910.3、申请日为2017年3月1日、发明名称为“一种基于位置模糊度的可见卫星确定方法”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种可见卫星集合确定方法，尤其涉及一种基于位置模糊度的可见卫星确定方法。
背景技术
随着移动定位业务的发展和涉及生命安全等领域对快速定位和精准定位的需求，结合GNSS精准定位能力，借助移动通讯网络辅助GNSS终端快速定位的AGNSS定位技术应运而生。它解决了传统GNSS定位终端信号捕获慢、功耗大、首次定位时间长的问题，同时拥有比网络定位技术更高的定位精度，在移动定位领域获得广泛的应用，目前AGNSS服务器一般采用如下策略确定终端可见卫星集合：
如果AGNSS服务器能获取到终端的概略位置，则结合各卫星星历直接按照常规方法计算各卫星高度角，并设置截止高度角为0度，大于截止高度角的卫星归为可见卫星。
如果AGNSS服务器无法获取终端的概略位置，则发送全星座卫星星历给终端。
但现有技术存在如下缺点：
当AGNSS服务器已知终端概略位置时，直接按照常规方法设置截止高度角为0度而不考虑概略位置的模糊度，这样当概略位置的模糊度较大(如500km)或很大(如2000km)时，势必造成计算出来的可见卫星集合与终端实际可见卫星集合存在较大或很大出入。
当AGNSS服务器不知道终端的概略位置时，直接发送全星座的卫星星历给终端，这样既增大了AGNSS服务器下行数据流量，也可能造成终端捕获速度减慢并增大功耗。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种基于位置模糊度的可见卫星确定方法，包括以下步骤：
步骤S1：获取终端位置及位置模糊度；
步骤S2：根据步骤S1获取的位置及位置模糊度，按照以下公式计算卫星截止高度角：
其中R为地球平均半径，U为位置模糊度，M为卫星截止高度角
步骤S3：根据服务器存储的卫星星历和步骤S1中获取的终端位置，计算卫星高度角；
步骤S4：卫星高度角大于步骤2中计算的卫星截止高度角，则将该卫星归为可见卫星集合，否则该卫星归为不可见卫星集合；
步骤S5：结束流程。
步骤S1包括以下步骤：
步骤S11：确定终端是否直接上报了位置及位置模糊度，已上报位置及位置模糊，则确定位置及模糊度获取成功，完成步骤S1；
步骤S12：终端未上报位置及模糊度，则进一步判定终端连接的移动蜂窝基站身份信息是否已知；终端连接的移动蜂窝基站身份信息已知，则转入步骤S13；终端连接的移动蜂窝基站身份信息未知，则转入步骤S14；
步骤S13：至蜂窝基站位置信息数据库中查询移动蜂窝基站记录是否存在；移动蜂窝基站记录存在，则获取移动蜂窝基站记录对应的位置及其模糊度，完成步骤S1；移动蜂窝基站记录不存在，转入步骤S17；
步骤S14：查询WLAN信息：WLAN信息已知，则转入步骤S15；WLAN信息未知，则转入步骤S16；
步骤S15：到WLAN数据库中查询该WLAN记录：该WLAN记录存在，则获取该WLAN记录对应的位置及其模糊度，完成步骤S1；该WLAN记录不存在，则认为位置及模糊度获取失败，结束流程；
步骤S16：认为位置及模糊度获取失败，结束流程；
步骤S17：从MCC数据库查询MCC记录：查询成功，则成功获取位置Loc1及其模糊度Unc1，转入步骤S18；查询失败，结束流程；
步骤S18：从MNC数据库查询对应MNC记录：查询成功，则获取位置Loc2及其模糊度Unc2，完成步骤S1；查询失败，则仍采用由MCC查询得到的位置Loc1及其模糊度Unc1作为流程输出，完成步骤S1。
本发明技术方案实现的有益效果：
根据GNSS终端上报的物理连接的Cell信息或WLAN信息，确定终端的概略位置及位置模糊度，缩小了终端位置范围，从而快速有效地确定GNSS终端的可见卫星集合，并可与终端真实的可见卫星集合尽量保持一致。
附图说明
图1是本发明一种基于位置模糊度的可见卫星确定方法的实施步骤。
图2是本发明终端位置及其模糊度确定流程图。
图3是本发明基于MCC、MNC确定终端位置及其模糊度流程图。
图4是本发明位置模糊度平面示意图(天顶视角)。
图5是本发明根据位置模糊度计算卫星截止高度角示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐述本发明，本发明实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制本发明的保护范围。
如图1所示，本发明提一种基于位置模糊度的可见卫星确定方法，包括以下步骤：
步骤S1：获取终端位置及位置模糊度；
步骤S2：根据步骤S1获取的位置及位置模糊度，按照以下公式计算卫星截止高度角：
其中R为地球平均半径，U为位置模糊度，M为卫星截止高度角
步骤S3：根据服务器存储的卫星星历和步骤S1中获取的终端位置，计算卫星高度角；
步骤S4：所述卫星高度角大于所述步骤2中计算的卫星截止高度角，则将该卫星归为可见卫星集合，否则归为不可见卫星集合；
步骤S5：结束流程。
如图2、图3所示，步骤S1包括以下步骤：
步骤S11：确定终端是否直接上报了位置及位置模糊度，已上报位置及位置模糊，则确定位置及模糊度获取成功，完成步骤S1；
步骤S12：终端未上报位置及模糊度，则进一步判定终端连接的移动蜂窝基站身份信息是否已知；终端连接的移动蜂窝基站身份信息已知，则转入步骤S13；终端连接的移动蜂窝基站身份信息未知，则转入步骤S14；
步骤S13：至蜂窝基站位置信息数据库中查询移动蜂窝基站记录是否存在；移动蜂窝基站记录存在，则获取移动蜂窝基站记录对应的位置及其模糊度，完成步骤S1；移动蜂窝基站记录不存在，转入步骤S17；
步骤S14：查询WLAN信息：WLAN信息已知，则转入步骤S15；WLAN信息未知，则转入步骤S16；
步骤S15：到WLAN数据库中查询该WLAN记录：该WLAN记录存在，则获取该WLAN记录对应的位置及其模糊度，完成步骤S1；该WLAN记录不存在，则认为位置及模糊度获取失败，结束流程；
步骤S16：认为位置及模糊度获取失败，结束流程；
步骤S17：从MCC数据库查询MCC记录：查询成功，则成功获取位置Loc1及其模糊度Unc1，转入步骤S18；查询失败，结束流程；
步骤S18：从MNC数据库查询对应MNC记录：查询成功，则获取位置Loc2及其模糊度Unc2，完成步骤S1；查询失败，则仍采用由MCC查询得到的位置Loc1及其模糊度Unc1作为流程输出，完成步骤S1。
以下对本发明作进一步阐述：
位置模糊度用于描述某一位置的准确度(或不确定度)，一般用以该位置为圆心、以模糊度为半径的圆形区域来表示真实位置可能分布的范围，如图4所示。
将地球近似看做标准球体，由于地表是球面，图4中C1、C0、C2位于同一地表大圆的弧段上，沿该地表大圆将地球剖开，得到如图5所示的剖面图。图5中，C0C1(或C0C2)弧段长即为位置C0的模糊度，直线C0P、PC1为剖面圆的切线(对于位置C0来说，C0P即为该位置对应的地平线)，虚线C0P1平行于切线PC1。以C0C1为例，真实位置可能位于C0C1弧段上的任一点，其中C1为边界临界点，且切线PC1左上半部属于卫星可见区域。为了充分利用已知位置C0并大量减少可见星判定计算量，将切线PC1平移至虚线C0P1处，如果记C0P1对应的高度角为∠PC0P1，则可见卫星高度角一定大于∠PC0P1，因此，将∠PC0P1确定为卫星截止高度角。
图5中，由于C0P1平行于切线PC1，则∠PC0P1大小与θ相等，而根据几何原理，θ与圆心角∠C0OC1相等，因此，求截止高度角∠PC0P1转化为求∠C0OC1。
设地球平均半径为R，设位置模糊度为U，则
由于∠PC0P1位于地平线C0P以下，因此截止高度角为负值，即取∠C0OC1的相反数。记卫星截止高度角为M，则有
根据服务器存储的卫星星历，结合获取的终端位置，按照常规方法计算卫星高度角E，如果计算的卫星高度角E大于计算的卫星截止高度角M，则将该卫星归为可见卫星集合；否则，归为不可见卫星集合。
为了便于理解，本发明涉及术语解释如下：
GNSS：Global Navigation Satellite System,全球导航卫星系统
AGNSS：Assisted Global Navigation Satellite System,辅助全球导航卫星系统
Cell:Cellular,蜂窝网络
WLAN:Wireless Local Area Network,无线局域网络
MCC：Mobile Country Code，移动国家码
MNC：Mobile Network Code，移动网络码
CI：Cell Identity，蜂窝标识号
Cell信息：终端连接的移动蜂窝基站身份信息，具有唯一性，通常包含MCC、MNC、CI等。
Cell数据库：AGNSS服务器维护的一个Cell信息与蜂窝基站位置信息(含模糊度)对应的数据库，该数据库将长期更新和扩充。
WLAN信息：终端连接的无线局域网信息或终端所处环境的无线局域网指纹。
WLAN数据库：AGNSS服务器维护的一个WLAN信息与热点或指纹的位置信息
(含模糊度)对应的数据库，该数据库将长期更新和扩充。
MCC数据库：描述MCC与该国家中心位置Loc1及其模糊度Unc1(描述该国内任意位置相对于国家中心位置的最大距离)对应关系的数据库。
MNC数据库：描述某国家(由MCC确定)的MNC与该网络运营区域中心位置Loc2及其模糊度Unc2(描述该网络运营区域内任意位置相对于中心位置的最大距离)对应关系的数据库。

Claims (10)

1.一种可见卫星确定方法，其特征在于，包括：
获取终端的终端位置和位置模糊度，所述位置模糊度是所述终端真实位置可能分布范围的半径；
计算卫星截止高度角，其中至少将所述位置模糊度除以地球平均半径的相反数；
根据预先设定的卫星星历和所述终端位置计算卫星高度角；
将所述卫星高度角大于所述卫星截止高度角的卫星确定为所述终端的可见卫星集合。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取终端的终端位置和位置模糊度，进一步包括：
接收所述终端上报的终端位置和位置模糊度。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取终端的终端位置和位置模糊度，进一步包括：
根据所述终端连接的移动蜂窝基站确定所述终端位置和位置模糊度。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取终端的终端位置和位置模糊度，进一步包括：
根据所述终端连接的无线局域网络确定所述终端位置和位置模糊度。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取终端的终端位置和位置模糊度，进一步包括：
根据所述终端连接的移动国家码确定所述终端位置和位置模糊度。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取终端的终端位置和位置模糊度，进一步包括：
根据所述终端连接的移动网络码确定所述终端位置和位置模糊度。
7.如权利要求1至6中任意一项所述的方法，其特征在于，所述卫星高度角是角度；
所述计算卫星截止高度角，进一步包括：
将所述位置模糊度除以地球平均半径的相反数，再乘以180除以π。
8.如权利要求1至6中任意一项所述的方法，其特征在于，所述获取终端的终端位置和位置模糊度，进一步包括：
尝试接收所述终端上报的终端位置和位置模糊度；
如果无法收到所述终端上报的终端位置和位置模糊度，则尝试根据所述终端连接的移动蜂窝基站确定所述终端位置和位置模糊度；
如果无法根据所述终端连接的移动蜂窝基站确定所述终端位置和位置模糊度，则尝试根据所述终端连接的无线局域网络确定所述终端位置和位置模糊度。
9.一种可见卫星确定系统，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机可执行指令；以及，
处理器，用于在执行所述计算机可执行指令时实现如权利要求1至8中任意一项所述的方法中的步骤。
10.一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中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器执行时实现如权利要求1至8中任意一项所述的方法中的步骤。
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