CN109752739B - 一种观测数据处理方法、装置、终端设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种观测数据处理方法、装置、终端设备及存储介质。所述方法包括:确定基准站和流动站所共同观测各卫星分别对应的双差残差向量;根据各所述双差残差向量,确定各所述卫星的单差残差;根据各所述单差残差,从各所述卫星中确定满足剔除条件的目标卫星,并剔除所述目标卫星对应的观测数据,所述观测数据用于确定双差残差向量。利用该方法能够有效剔除质量差的卫星对应的观测数据。
Description
技术领域
本发明实施例涉及数据处理技术领域,尤其涉及一种观测数据处理方法、装置、终端设备及存储介质。
背景技术
全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)能够实现高精密定位测量。定位测量过程中,由于不同卫星信号传播的路径不同、受环境等各种因素影响也不同,因而不同的卫星观测数据的精度通常不同。相对定位数据解算过程中,常常需要根据双差观测方程的残差(即双差残差)来剔除质量差的卫星的观测数据。
但是,由于双差观测方程的残差客观反映的是该卫星与参考星之间差分观测值的精度情况(残差越大象征观测值质量越差),并不能反映各颗卫星的观测值的精度情况,因而根据双差观测方程的残差来探测和剔除质量差的卫星常常效果不理想。
发明内容
本发明实施例提供了一种观测数据处理方法、装置、终端设备及存储介质,以有效剔除质量差的卫星对应的观测数据。
第一方面,本发明实施例提供了一种观测数据处理方法,包括:
确定基准站和流动站所共同观测各卫星分别对应的双差残差向量;
根据各所述双差残差向量,确定各所述卫星的单差残差;
根据各所述单差残差,从各所述卫星中确定满足剔除条件的目标卫星,并剔除所述目标卫星对应的观测数据,所述观测数据用于确定双差残差向量。
可选的,所述确定基准站和流动站所共同观测各卫星分别对应的双差残差向量,包括:
依次从共同观测的卫星中选取一颗卫星作为参考星,并将首次选取的参考星作为首个参考星;
如果所述参考星为首个参考星,则基于双差残差计算公式,确定所观测各所述卫星相对所述首个参考星的双差残差;否则,
基于各所述卫星相对所述首个参考星的双差残差,确定各所述卫星相对所述参考星的双差残差,其中,当前选取作为参考星的卫星对应的双差残差为0;
继续执行参考星选取操作直至当前选取的参考星为最后一颗卫星;
汇总各所述卫星相对各所述参考星的双差残差,获得各所述卫星的双差残差向量。
可选的,所述基于各所述卫星相对所述首个参考星的双差残差,确定各所述卫星相对所述参考星的双差残差,包括:
针对每颗卫星,获取所述卫星相对所述首个参考星的第一双差残差;
将当前作为参考星的卫星记为对照卫星,获取所述对照卫星相对所述首个参考星的第二双差残差;
将所述第一双差残差与所述第二双差残差的差值作为所述卫星相对当前所选参考星的双差残差。
可选的,所述根据各所述双差残差向量,确定各所述卫星的单差残差,包括:
针对每颗卫星,提取所述卫星所对应双差残差向量中作为向量值的各双差残差,并基于特定条件推导出对应的单差残差,其中,所述特定条件包括除所述卫星外的其余各卫星的单差残差的和为0或共同观测的各所述卫星的单差残差的和为0;
可选的,所述根据各所述单差残差,从各所述卫星中确定满足剔除条件的目标卫星,并剔除所述目标卫星对应的观测数据,包括:
从各所述单差残差中选取绝对值最大的单差残差作为最大单差残差;
将所述最大单差残差对应的卫星作为目标卫星,并剔除所述目标卫星的观测数据,得到余下各卫星对应的观测数据。
第二方面,本发明实施例还提供了一种观测数据处理装置,包括:
双差残差确定模块,用于确定基准站和流动站所共同观测各卫星分别对应的双差残差向量;
单差残差确定模块,用于根据各所述双差残差向量,确定各所述卫星的单差残差;
剔除模块,用于根据各所述单差残差,从各所述卫星中确定满足剔除条件的目标卫星,并剔除所述目标卫星对应的观测数据,所述观测数据用于确定双差残差向量。
可选的,所述双差残差确定模块,包括:
选取单元,用于依次从共同观测的卫星中选取一颗卫星作为参考星,并将首次选取的参考星作为首个参考星;
确定单元,用于如果所述参考星为首个参考星,则基于设定的双差残差公式双差残差计算公式,确定所观测各所述卫星相对所述首个参考星的双差残差;否则,基于各所述卫星相对所述首个参考星的双差残差,确定各所述卫星相对所述参考星的双差残差,其中,当前选取作为参考星的卫星对应的双差残差为0;
重选单元,用于继续执行参考星选取操作直至当前选取的参考星为最后一颗卫星;
汇总单元,用于汇总各所述卫星相对各所述参考星的双差残差,获得各所述卫星的双差残差向量。
可选的,所述确定单元,具体用于:如果所述参考星不是首个参考星,则针对每颗卫星,获取所述卫星相对所述首个参考星的第一双差残差;
将当前作为参考星的卫星记为对照卫星,获取所述对照卫星相对所述首个参考星的第二双差残差;
将所述第一双差残差与所述第二双差残差的差值作为所述卫星相对当前所选参考星的双差残差。
第三方面,本发明实施例还提供了一种终端设备,包括:
一个或多个处理器;
存储装置,用于存储一个或多个程序;
所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行,使得所述一个或多个处理器实现本发明实施例提供的观测数据处理方法。
第四方面,本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现本发明实施例提供的观测数据处理方法。
本发明实施例提供了一种观测数据处理方法、装置、终端设备及存储介质,首先确定基准站和流动站所共同观测各卫星分别对应的双差残差向量;然后根据各所述双差残差向量,确定各所述卫星的单差残差;最后根据各所述单差残差,从各所述卫星中确定满足剔除条件的目标卫星,并剔除所述目标卫星对应的观测数据,所述观测数据用于确定双差残差向量。利用上述技术方案能够直接利用原有的GNSS双差观测方程所获得的残差恢复各颗卫星的单差残差,无需对原有的双差观测方程进行重构,即无需重新组建新观测方程计算对应的双差残差,对原有软件进行扩展非常方便。此外,基于单差残差进行观测数据筛选,不受参考星观测数据质量影响;常规的基于双差残差的观测值筛选和剔除都是在参考星观测数据不存在问题的前提下进行,无法判别参考星观测数据质量。上述技术方案当参考星质量不佳时,还能发现参考星观测数据问题。
附图说明
图1a为本发明实施例一提供的一种观测数据处理方法的流程示意图;
图1b为本发明实施例提供的GNSS基线解算示意图;
图2为本发明实施例二提供的一种观测数据处理方法的流程示意图;
图3为本发明实施例三提供的一种观测数据处理装置的结构示意图;
图4为本发明实施例四提供的一种终端设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是,一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理,但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外,各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止,但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
实施例一
图1a为本发明实施例一提供的一种观测数据处理方法的流程示意图,该方法可适用于对流动站所观测的各卫星的观测数据进行处理的情况,具体地,该方法可适用于对流动站所观测的各卫星的观测数据进行分析,以确定质量差的目标卫星,从而剔除该目标卫星对应的观测数据的情况。该方法可以由观测数据处理装置来执行,其中该装置可由软件和/或硬件实现,并一般集成在终端设备上,在本实施例中终端设备包括但不限于:计算机、台式电脑、个人数字助理等设备。
使用GNSS技术实现高精密定位测量时,数据处理一般有两种模式:非差模式和双差模式。非差模式解算时各个站之间互相独立逐一解算,该方式解算灵活无需参考站,但是要达到较高的定位精度常常需要静态观测数小时以上;双差解算模式也称为基线解算,由于选定一个站作为参考站,因而需要站与站之间有同步观测数据,但是该方式能实现快速精密定位,常常只需几秒钟就能获得高精度的定位结果。
通常情况下,基于双差模式处理GNSS数据时首先选定一颗卫星作为参考星,同时为了消除流动站和基准站之间共同误差项,将原始非差观测值分别在站间和星间作差获得双差观测值,然后利用双差观测值组建双差方程。测量过程中,由于不同卫星信号传播的路径不同、受环境等各种因素影响也不同,因而不同的卫星观测值其精度通常不同。相对定位数据解算过程中,常常需要根据双差观测方程的残差来剔除质量差的卫星的观测数据。
但是,由于双差观测方程的残差探测和剔除质量差的卫星常常效果不理想,甚至会错误的把没有问题的卫星数据给剔除了。尤其在某些极端情况下,如果所选的参考星观测值质量差,那么所有的双差观测方程的残差都将很大,此时已无法根据双差方程的残差来剔除质量差的观测数据。
本实施例提供了一种观测数据处理方法,直接将双差残差恢复为各颗卫星的站间单差残差,根据各颗卫星各自的单差残差即可直接判断质量差的卫星,进而剔除其观测值重新解算获得高精度的定位结果。
具体地,如图1a所示,本发明实施例一提供的一种观测数据处理方法,包括如下步骤:
S101、确定基准站和流动站所共同观测各卫星分别对应的双差残差向量。
在本实施例中,基准站可以是在一定的观测时间内,一台或几台接收机分别固定在一个或几个测站上,一直保持跟踪观测卫星,其余接收机在这些测站的一定范围内流动设站作业,这些固定测站可以称为基准站。流动站可以是在基准站的一定范围内流动作业的接收机所设立的测站。双差残差向量可以理解为由卫星对应的各双差残差组成的向量。双差残差可以理解为双差观测方程的残差。
在对观测数据进行处理时,本步骤可以首先确定基准站和流动站所共同观测的各卫星相对不同参考星所对应的双差残差,然后将各卫星相对各所述参考星的双差残差进行汇总,以得到双差残差向量。此处不限定如何确定各卫星对应的双差残差,如可以依次从共同观测的卫星中选取一颗卫星作为参考星,然后基于设定的双差残差计算公式确定各卫星相对各参考星的双差残差;也可以从共同观测的卫星中选取一个卫星作为首个参考卫星,然后确定各卫星相对于该首个参考卫星的双差残差,基于各卫星相对于首个参考星的双差残差确定各卫星相对其余参考星的双差残差。
示例性的,图1b为本发明实施例提供的GNSS基线解算示意图;如图1b所示,假设基准站k和流动站l同时观测到卫星i、卫星j、卫星n和卫星m等多颗卫星,和分别表示基准站k和卫星i、卫星j之间的观测值,和分别表示流动站l和卫星i、j之间的观测值,那么有:
式中:ρ表示测站与卫星之间的几何距离,δ表示接收机或者卫星钟差,T表示对流层延迟,I表示电离层延迟,λ为载波波长,N表示模糊度,η为测量噪声,上角标i和j为卫星编号,下角标k和l为测站编号,测站包括基准站和流动站。公式(1-4)中忽略了多路径等其他误差项。为了消除卫星钟差项,同时削弱电离层和对流层的影响,需要在将观测方程在测站间作差,即:将公式(1)和公式(2)作差,将公式(3)和公式(4)作差,分别可得公式(5)和公式(6)如下所示:
式中,符号Δ代表做过一次差,其他符号含义和公式(1)-公式(4)一样。为进一步消除测站接收机钟差的影响,通常在星间再作一次差即:将公式(5)和公式(6)作差,可获得双差观测值如公式(7)所示:
式中,符号代表做过二次差,其他符号含义同上。现假设实际测量过程中基准站k和流动站l共同观测到n颗卫星(n≥4),选取J号卫星作为参考星,采用双差模式解算GNSS数据时,可获得(n-1)个双差观测方程如下:
短基线时忽略残余对流层影响,电离层通过双频无电离层组合消除,可获得如下法方程:
V=HX-l (9)
式中, 其中,e为测站和卫星之间方向矢量,(ΔX,ΔY,ΔZ)为测站坐标参数,Ni,J为对应的双差模糊度参数,即为双差观测值,为双差观测方程线性化展开处的初值,假设观测值的权阵为P,那么通过下式即可求出未知参数以及相应的验后方差(中误差):
X=(HTPH)-1(HTPl)
式中:r为方程的自由度。那么将方程的解X代入到公式(9)即可以求得(n-1)个双差观测方程的残差如下:
由公式(11)可知,双差观测方程残差个数(n-1)比卫星个数n少1,即参考卫星J没有残差值。通常在验后方差偏离期望值较大、残差V阵整体较大或者时表明观测方程中存在粗差,因而经常需要筛选出粗差观测值(即目标卫星对应的观测值)并剔除后重新计算。由于双差观测方程的残差客观反映的是该卫星与参考星之间差分观测值的精度情况,因而根据双差观测方程的残差来探测质量差的卫星时,其效果常常受参考星卫星数据质量影响。
可以理解的是,选取除第J号卫星外的卫星为参考星时,各卫星对应的双差残差的确定方式可以参见选取第J号卫星作为参考星时,确定各卫星的双差残差的技术手段,此处不作限定。各卫星确定出的双差残差的个数可以与各卫星个数相同,也可以为各卫星个数减一。如当有n颗卫星时,各卫星确定出的双差残差的个数可以为n个或n-1个。当双差残差的个数为n个时相比于双差残差的个数为n-1个时,增加各卫星以自己为参考星时双差残差的数值。各卫星以自己为参考星时双差残差的数值可以用0表征。
需要注意的是,本实施例中流动站观测到的各卫星可认为是流动站和基准站共同观测到的卫星。
S102、根据各所述双差残差向量,确定各所述卫星的单差残差。
在本实施例中,单差残差可以理解为基于确定出的双差残差向量恢复出的各卫星的残差。本实施例基于双差残差恢复所得的各颗卫星的单差残差和直接利用单差观测方程或非差观测方程获得的各颗卫星的残差不同,不能等同视之,但均能用于判别各颗卫星观测数据的质量。
确定各卫星对应的双差残差向量后,本步骤可以基于各双差残差向量恢复出对应的单差残差。此处不对确定单差残差的方式进行限定。示例性地,可以假设各卫星对应的单差残差的和为指定数值,然后根据双差残差和单差残差的对应关系,确定出各卫星对应的单差残差。其中,指定数值可以根据实际情况进行设定,如指定数值为0。
S103、根据各所述单差残差,从各所述卫星中确定满足剔除条件的目标卫星,并剔除所述目标卫星对应的观测数据,所述观测数据用于确定双差残差向量。
在本实施例中,剔除条件可以根据实际情况进行确定,此处不作限定。若需要从基准站和流动站所共同观测到的各卫星中剔除一个质量差的卫星,则剔除条件可以为单差残差绝对值最大;若需要从基准站和流动站所共同观测到的各卫星中剔除两个质量差的卫星,则剔除条件可以为单差残差绝对值最大和次大。目标卫星可以理解为共同观测的各卫星中质量差的卫星。观测数据可以理解为流动站和卫星间的观测值。由上述公式(1)-公式(11)可见,观测数据能够用于组建双差观测方程,基于双差观测方程能够确定对应的双差残差,从而形成双差残差向量,以进一步确定单差残差。此外,观测数据能够用于组建双差观测方程并解算流动站坐标。
在剔除目标卫星对应的观测数据后,可以继续确定基准站和流动站所共同观测的剩余卫星对应的双差残差向量,以确定再次剔除的下一个目标卫星对应的观测数据。需要注意的是,本领域技术人员可以根据实际情况确定何时结束剔除目标卫星对应的观测数据,如可以在确定出各卫星对应的双差残差向量后,基于确定出的双差残差向量确定对应的中误差(验后方差),然后基于确定出的中误差确定是否继续剔除目标卫星对应的观测数据。
本发明实施例一提供的一种观测数据处理方法,首先确定基准站和流动站所共同观测各卫星分别对应的双差残差向量;然后根据各所述双差残差向量,确定各所述卫星的单差残差;最后根据各所述单差残差,从各所述卫星中确定满足剔除条件的目标卫星,并剔除所述目标卫星对应的观测数据,所述观测数据用于确定双差残差向量。利用上述技术方案能够直接利用原有的GNSS双差观测方程所获得的残差恢复各颗卫星的单差残差,无需对原有的双差观测方程进行重构,即无需重新组建新观测方程计算对应的双差残差,对原有软件进行扩展非常方便。此外,基于单差残差进行观测数据筛选,不受参考星观测数据质量影响;常规的基于双差残差的观测值筛选和剔除都是在参考星观测数据不存在问题的前提下进行,无法判别参考星观测数据质量。上述技术方案当参考星质量不佳时,还能发现参考星观测数据问题。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的一种观测数据处理方法的流程示意图,本实施例二在上述各实施例的基础上进行优化。在本实施例中,将确定基准站和流动站所共同观测各卫星分别对应的双差残差向量,进一步具体化为:依次从共同观测的卫星中选取一颗卫星作为参考星,并将首次选取的参考星作为首个参考星;
如果所述参考星为首个参考星,则基于双差残差计算公式,确定所观测各所述卫星相对所述首个参考星的双差残差;否则,
基于各所述卫星相对所述首个参考星的双差残差,确定各所述卫星相对所述参考星的双差残差,其中,当前选取作为参考星的卫星对应的双差残差为0;
继续执行参考星选取操作直至当前选取的参考星为最后一颗卫星;
汇总各所述卫星相对各所述参考星的双差残差,获得各所述卫星的双差残差向量。
进一步地,本实施例还将根据各所述双差残差向量,确定各所述卫星的单差残差,进一步优化为:针对每颗卫星,提取所述卫星所对应双差残差向量中作为向量值的各双差残差,并基于特定条件推导出对应的单差残差,其中,所述特定条件包括除所述卫星外的其余各卫星的单差残差的和为0或共同观测的各所述卫星的单差残差的和为0;
在上述优化的基础上,将根据各所述单差残差,从各所述卫星中确定满足剔除条件的目标卫星,并剔除所述目标卫星对应的观测数据,具体优化为:从各所述单差残差中选取绝对值最大的单差残差作为最大单差残差;
将所述最大单差残差对应的卫星作为目标卫星,并剔除所述目标卫星的观测数据,得到余下各卫星对应的观测数据。
本实施例尚未详尽的内容请参考实施例一。
如图2所示,本发明实施例二提供的一种观测数据处理方法,包括如下步骤:
S201、依次从共同观测的卫星中选取一颗卫星作为参考星,并将首次选取的参考星作为首个参考星。
在本实施例中,参考星可以理解为从基准站和流动站所共同观测的卫星中选取出的用于确定剩余卫星双差残差的卫星。
在确定基准站和流动站所共同观测的各卫星对应的双差残差向量时,本步骤可以依次从基准站和流动站所共同观测的各卫星中选取一颗卫星作为参考星,以确定各卫星相对于参考星的双差残差,从而得到各卫星对应的双差残差向量。此处不限定选取的顺序,可以按照预先设定的顺序选取,也可以随机选取,其中,预先设定的顺序可以为本领域技术人员根据实际情况设定的。
S202、判断参考星是否为首个参考星,若是,则执行S203;若否,则执行S204。
选取参考星后,本步骤可以验证所选取的参考星是否为首个参考星。本实施例在确定各卫星的双差残差向量的过程中,可以在确定各卫星相对首个参考星的双差残差时,使用设定的双差残差计算公式,如公式(11),相应的可以执行S203;在确定各卫星相对于除首个参考星外的参考星的双差残差时,可以执行S204。
S203、基于双差残差计算公式,确定所观测各所述卫星相对所述首个参考星的双差残差。
在本实施例中,双差残差计算公式可以理解为用于计算双差残差的公式。双差残差计算公式可以如公式(11)所示。在选取出的参考星为首个参考星时,本步骤可以基于设定的双差残差计算公式,确定各卫星相对于首个参考星的双差残差。
S204、基于各所述卫星相对所述首个参考星的双差残差,确定各所述卫星相对所述参考星的双差残差,其中,当前选取作为参考星的卫星对应的双差残差为0。
在选取出的参考星不是首个参考星时,本步骤可以根据首个参考星确定出的双差残差,确定出各卫星相对于该参考星的双差残差。
本步骤在确定各卫星相对参考星的双差残差时,可以将基于各卫星的单差残差与双差残差的关系进行等式转换,以得到各所述卫星相对所述参考星的双差残差与各所述卫星相对所述首个参考星的双差残差的关系,从而基于各所述卫星相对所述首个参考星的双差残差,确定各所述卫星相对所述参考星的双差残差。
示例性的,将第i颗卫星作为参考星时,各所述卫星相对于第i颗卫星的双差残差可以为:
其中,为将第i颗卫星作为参考星时,第1颗卫星的双差残差,为将第J颗卫星作为首个参考星时,第1颗卫星的双差残差,为将第J颗卫星作为首个参考星时,第i颗卫星的双差残差,为将第i颗卫星作为参考星时,第i颗卫星的双差残差,为将第i颗卫星作为参考星时,第n颗卫星的双差残差,为将第J颗卫星作为首个参考星时,第n颗卫星的双差残差,为将第J颗卫星作为首个参考星时,第i颗卫星的双差残差。
S205、判断当前选取的参考星是否为最后一颗卫星,若是,则执行S206;若否,则执行S201。
本步骤通过判断当前选取的参考星是否为最后一颗卫星,确定各卫星是否均被选取作为参考星。若是,则可以说明无需继续从各卫星中选取参考星,则可以执行S206;若否,则可以继续从各卫星中选取参考星,即可以执行S201。
S206、汇总各所述卫星相对各所述参考星的双差残差,获得各所述卫星的双差残差向量。
若当前选取的参考星为最后一颗卫星时,本步骤可以汇总各卫星相对于各参考星的双差残差,以得到各卫星对应的双差残差向量。此处不对汇总的方式进行限定。如可以直接将各卫星对应的双差残差汇总成双差残差向量;还可以将各卫星对应的双差残差及对应的参考星汇总成双差残差向量。
S207、针对每颗卫星,提取所述卫星所对应双差残差向量中作为向量值的各双差残差。
本实施例在根据各所述双差残差向量,确定各所述卫星的单差残差时,可以分别确定每颗卫星所对应的单差残差。
具体地,针对每颗卫星,均可以提取对应的双差残差向量中的双差残差。其中,双差残差可以以向量值的形式存储在双差残差向量中。提取出双差残差后,可以用于确定对应的单差残差。
S208、基于特定条件推导出对应的单差残差,其中,所述特定条件包括除所述卫星外的其余各卫星的单差残差的和为0或共同观测的各所述卫星的单差残差的和为0。
在提取出双差残差后,基于本实施例中确定双差残差的手段、提取出的各双差残差和特定条件,便可以推导出对应卫星的单差残差。特定条件可以包括共同观测的各所述卫星的单差残差的和为0或除当前计算单差残差的卫星外的全部卫星对应的单差残差的和为0。
具体地,可以将当前计算单差残差的卫星所对应的各双差残差累加,然后结合特定条件确定对应的单差残差。
确定出各卫星的单差残差后,可以基于各卫星的单差残差确定目标卫星。
S209、从各所述单差残差中选取绝对值最大的单差残差作为最大单差残差。
在本实施例中,最大单差残差可以理解为各单差残差中绝对值数值最大的单差残差。
本实施例在剔除质量差的卫星时,可以仅剔除一个质量差的卫星,然后再重新确定剩余的各卫星的双差残差向量,以进一步进行质量差的卫星的剔除。相应的,剔除条件则可以为单差残差的绝对值数值最大。
故,在根据各卫星对应的单差残差,确定目标卫星以剔除目标卫星对应的观测数据时,本步骤可以首先从各卫星对应的单差残差中选取最大单差残差,以确定目标卫星。
S210、将所述最大单差残差对应的卫星作为目标卫星,并剔除所述目标卫星的观测数据,得到余下各卫星对应的观测数据。
在选取出最大单差残差后,本步骤可以将最大单差残差对应的卫星作为目标卫星,并剔除该目标卫星的观测数据。可以理解的是,余下各卫星对应的观测数据可以直接进行定位,也可以继续从余下各卫星中剔除下一个目标卫星对应的观测数据。
本发明实施例二提供的一种观测数据处理方法,具体化了确定双差残差向量的操作、确定单差残差的操作和剔除观测数据的操作。利用该方法能够基于各卫星相对于首个参考星的双差残差,确定各卫星相对除首个参考星外其余参考星的双差残差,无需重复组建双差观测方程,由已获得的双差残差直接恢复单差残差,使得方法应用起来非常方便,大大的提高了数据处理效率。
进一步地,所述基于各所述卫星相对所述首个参考星的双差残差,确定各所述卫星相对所述参考星的双差残差,包括:
针对每颗卫星,获取所述卫星相对所述首个参考星的第一双差残差;
将当前作为参考星的卫星记为对照卫星,获取所述对照卫星相对所述首个参考星的第二双差残差;
将所述第一双差残差与所述第二双差残差的差值作为所述卫星相对当前所选参考星的双差残差。
在基于各卫星相对首个参考星的双差残差,确定各卫星相对于参考星的双差残差时,可以依次确定每颗卫星相对于参考星的双差残差。
具体地,针对每颗卫星,将所针对卫星相对于首个参考星的双差残差作为第一双差残差。将当前作为参考星的卫星相对首个参考星的双差残差作为第二双差残差。将第一双差残差与第二双差残差的差值作为所针对卫星相对当前参考星的双差残差。从而得到依次以各卫星作为参考星时,各卫星对应的双差残差。
以下介绍由双差残差确定单差残差并根据各颗卫星的单差残差来剔除粗差数据(即目标卫星对应的观测数据)的具体操作:
首先设N颗卫星的单差残差分别为s1,s2,...,sn,那么有:
上式(12)的双差残差是假设选定J号星作为参考星获得的,那么如果依次选定其他卫星作为参考星时,重新构建双差观测方程,解算方程后同样能获得新的双差残差结果。但这种做法需要耗费较多的时间,本实施例给出一种不重新构建观测方程,快速计算其他卫星做参考星时的双差残差的方法。
假设此时选取1号卫星为参考星,其相应双差观测方程残差计算如下:
同理,假设选取2号卫星为参考星,其相应双差观测方程残差计算如下:
一般地,假设选取i号卫星为参考星,则相应的双差观测残差可计算如下:
重复以上步骤,将每颗星均作为参考星一次,计算相应的双差残差,最终将所有的双差残差列于表1中。表1为各卫星对应的双差残差数据表。
表1为各卫星对应的双差残差数据表
由表1可知,每颗星均计算了(n-1)次双差残差,包括最初的参考星J,也有(n-1)组双差残差。将各颗星的(n-1)组双差残差累加并除以(n-1)即可推导出各颗卫星的单差残差,此时即恢复了各个卫星的单差残差,其推导原理如下所述。其中,各卫星所对应行可以认为该卫星的双差残差向量。
以1#卫星为例,首先将1号卫星对应的所有双差残差累加,即将表1中的第一行(标题行除外):
累加可得:
假定观测方程中其余各卫星的单差残差和为0,即,s2+…+si+sJ+sn=0,那么公式(13)可以转化为:
将公式(14)进行整理,可得1#卫星的单差残差为:
一般的,i#卫星(i!=J)的单差残差可表示为:
J#卫星的单差残差可表示为:
可以理解的是,上诉推导过程也可假定共同观测的所有卫星单差残差的和为0,那么参见上述推导过程可推导出相应的卫星的单差残差可以为:
在获得每颗卫星的单差残差后,即可根据单差残差探测质量差的观测数据(单差残差最大的卫星数据)或卫星,进而进行基线解算以获得更加稳定的结果。由于单差残差与参考星无关,因而更加真实可靠,避免了残差受参考星质量的影响。通过实验证明,使用单差残差剔除坏观测数据效果比双差残差更准稳定更准确。
基线解算时,根据残差剔除坏观测数据是很常见解算操作,但目前大多数方法都是基于双差残差进行观测数据筛选,但本发明基于获得的双差残差恢复出各颗卫星的单差残差,然后根据单差残差进行观测数据筛选能够使得筛选结果更加准确。
实施例三
图3为本发明实施例三提供的一种观测数据处理装置的结构示意图,该装置可适用于对流动站所观测的各卫星的观测数据进行处理的情况,具体地,该观测数据处理装置可适用于对流动站所观测的各卫星的观测数据进行分析,以确定质量差的目标卫星,从而剔除该目标卫星对应的观测数据的情况。其中该装置可由软件和/或硬件实现,并一般集成在终端设备上。
如图3所示,该装置包括:双差残差确定模块31、单差残差确定模块32和剔除模块33;
其中,双差残差确定模块31,用于确定基准站和流动站所共同观测各卫星分别对应的双差残差向量;
单差残差确定模块32,用于根据各所述双差残差向量,确定各所述卫星的单差残差;
剔除模块33,用于根据各所述单差残差,从各所述卫星中确定满足剔除条件的目标卫星,并剔除所述目标卫星对应的观测数据,所述观测数据用于确定双差残差向量。
在本实施例中,该观测数据处理装置首先通过双差残差确定模块31确定基准站和流动站所共同观测各卫星分别对应的双差残差向量;其次通过单差残差确定模块32根据各所述双差残差向量,确定各所述卫星的单差残差;最后通过剔除模块33根据各所述单差残差,从各所述卫星中确定满足剔除条件的目标卫星,并剔除所述目标卫星对应的观测数据,所述观测数据用于确定双差残差向量。
本实施例提供了一种观测数据处理装置,能够直接利用原有的GNSS双差观测方程所获得的残差恢复各颗卫星的单差残差,无需对原有的双差观测方程进行重构,即无需重新组建新观测方程计算对应的双差残差,对原有软件进行扩展非常方便。此外,基于单差残差进行观测数据筛选,不受参考星观测数据质量影响;常规的基于双差残差的观测值筛选和剔除都是在参考星观测数据不存在问题的前提下进行,无法判别参考星观测数据质量。上述技术方案当参考星质量不佳时,还能发现参考星观测数据问题。
进一步地,双差残差确定模块31,包括:
选取单元,用于依次从共同观测的卫星中选取一颗卫星作为参考星,并将首次选取的参考星作为首个参考星;
确定单元,用于如果所述参考星为首个参考星,则基于设定的双差残差计算公式,确定所观测各所述卫星相对所述首个参考星的双差残差;否则,基于各所述卫星相对所述首个参考星的双差残差,确定各所述卫星相对所述参考星的双差残差,其中,当前选取作为参考星的卫星对应的双差残差为0;
重选单元,用于继续执行参考星选取操作直至当前选取的参考星为最后一颗卫星;
汇总单元,用于汇总各所述卫星相对各所述参考星的双差残差,获得各所述卫星的双差残差向量。
在上述优化的基础上,所述确定单元,具体用于:如果所述参考星不是首个参考星,则针对每颗卫星,获取所述卫星相对所述首个参考星的第一双差残差;
将当前作为参考星的卫星记为对照卫星,获取所述对照卫星相对所述首个参考星的第二双差残差;
将所述第一双差残差与所述第二双差残差的差值作为所述卫星相对当前所选参考星的双差残差。
基于上述技术方案,单差残差确定模块32,具体用于:针对每颗卫星,提取所述卫星所对应双差残差向量中作为向量值的各双差残差,并基于特定条件推导出对应的单差残差,其中,所述特定条件包括除所述卫星外的其余各卫星的单差残差的和为0或共同观测的各所述卫星的单差残差的和为0。
进一步地,剔除模块33,具体用于:从各所述单差残差中选取绝对值最大的单差残差作为最大单差残差;
将所述最大单差残差对应的卫星作为目标卫星,并剔除所述目标卫星的观测数据,得到余下各卫星对应的观测数据。
上述观测数据处理装置可执行本发明任意实施例所提供的观测数据处理方法,具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例四
图4为本发明实施例四提供的一种终端设备的结构示意图。如图4所示,本发明实施例四提供的终端设备包括:一个或多个处理器41和存储装置42;该终端设备中的处理器41可以是一个或多个,图4中以一个处理器41为例;存储装置42用于存储一个或多个程序;所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器41执行,使得所述一个或多个处理器41实现如本发明实施例中任一项所述的观测数据处理方法。
所述终端设备还可以包括:输入装置43和输出装置44。
终端设备中的处理器41、存储装置42、输入装置43和输出装置44可以通过总线或其他方式连接,图4中以通过总线连接为例。
该终端设备中的存储装置42作为一种计算机可读存储介质,可用于存储一个或多个程序,所述程序可以是软件程序、计算机可执行程序以及模块,如本发明实施例一或二所提供观测数据处理方法对应的程序指令/模块(例如,附图3所示的观测数据处理装置中的模块,包括:双差残差确定模块31、单差残差确定模块32和剔除模块33)。处理器41通过运行存储在存储装置42中的软件程序、指令以及模块,从而执行终端设备的各种功能应用以及数据处理,即实现上述方法实施例中观测数据处理方法。
存储装置42可包括存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序;存储数据区可存储根据终端设备的使用所创建的数据等。此外,存储装置42可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非易失性存储器,例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中,存储装置42可进一步包括相对于处理器41远程设置的存储器,这些远程存储器可以通过网络连接至设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置43可用于接收输入的数字或字符信息,以及产生与终端设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置44可包括显示屏等显示设备。
并且,当上述终端设备所包括一个或者多个程序被所述一个或者多个处理器41执行时,程序进行如下操作:
确定基准站和流动站所共同观测各卫星分别对应的双差残差向量;
根据各所述双差残差向量,确定各所述卫星的单差残差;
根据各所述单差残差,从各所述卫星中确定满足剔除条件的目标卫星,并剔除所述目标卫星对应的观测数据,所述观测数据用于确定双差残差向量。
实施例五
本发明实施例五提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时用于执行观测数据处理方法,该方法包括:
确定基准站和流动站所共同观测各卫星分别对应的双差残差向量;
根据各所述双差残差向量,确定各所述卫星的单差残差;
根据各所述单差残差,从各所述卫星中确定满足剔除条件的目标卫星,并剔除所述目标卫星对应的观测数据,所述观测数据用于确定双差残差向量。
可选的,该程序被处理器执行时还可以用于执行本发明任意实施例所提供的观测数据处理方法。
本发明实施例的计算机存储介质,可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件,或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括:具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(Random AccessMemory,RAM)、只读存储器(Read Only Memory,ROM)、可擦式可编程只读存储器(ErasableProgrammable Read Only Memory,EPROM)、闪存、光纤、便携式CD-ROM、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质,该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号,其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式,包括但不限于:电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质,该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输,包括但不限于:无线、电线、光缆、无线电频率(Radio Frequency,RF)等等,或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码,所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++,还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中,远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)——连接到用户计算机,或者,可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (6)
1.一种观测数据处理方法,其特征在于,包括:
确定基准站和流动站所共同观测各卫星分别对应的双差残差向量;其中,所述双差残差向量为由双差残差集合中双差残差值组成的向量;
根据各所述双差残差向量,确定各所述卫星的单差残差;
根据各所述单差残差,从各所述卫星中确定满足剔除条件的目标卫星,并剔除所述目标卫星对应的观测数据,所述观测数据用于确定双差残差向量;
其中,所述确定基准站和流动站所共同观测各卫星分别对应的双差残差向量,包括:
依次从共同观测的卫星中选取一颗卫星作为参考星,并将首次选取的参考星作为首个参考星;
如果所述参考星为首个参考星,则基于双差残差计算公式,确定所观测各所述卫星相对所述首个参考星的双差残差;否则,
基于各所述卫星相对所述首个参考星的双差残差,确定各所述卫星相对任意卫星作参考星的双差残差,其中,当前选取作为参考星的卫星对应的双差残差为0;
继续执行参考星选取操作直至各所述卫星均当作参考星计算过一次双差残差;
汇总各所述卫星相对各所述参考星的双差残差,获得各所述卫星的多组双差残差向量;
其中,所述基于各所述卫星相对所述首个参考星的双差残差,确定各所述卫星相对任意卫星作参考星的双差残差,包括:
针对每颗卫星,获取所述卫星相对所述首个参考星的第一双差残差集合;
将共同观测的第二颗卫星作为新的第二参考星,获取剩余卫星相对所述第二个参考星的第二双差残差集合;
依次循环,将共同观测的第i颗卫星作为新的第i参考星,获取所述剩余卫星相对所述第i个参考星的第i双差残差集合;其中,i为所述基准站和所述流动站共同观测的任意一颗卫星;
当总共观测到N颗卫星时,获取所述剩余卫星相对所述第i个参考星的双差残差集合数为N;
根据所述第一双差残差集合、所述第二双差残差集合直至所述第N双差残差集合,确定各所述卫星相对所述参考星的双差残差;
其中,所述双差残差集合根据如下公式确定:
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据各所述双差残差向量,确定各所述卫星的单差残差,包括:
针对每颗卫星,提取所述卫星所对应双差残差向量中作为向量值的各双差残差,并基于特定条件推导出对应的单差残差,其中,所述特定条件包括除所述卫星外的其余各卫星的单差残差的和为0或共同观测的各所述卫星的单差残差的和为0。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据各所述单差残差,从各所述卫星中确定满足剔除条件的目标卫星,并剔除所述目标卫星对应的观测数据,包括:
从各所述单差残差中选取绝对值最大的单差残差作为最大单差残差;
将所述最大单差残差对应的卫星作为目标卫星,并剔除所述目标卫星的观测数据,得到余下各卫星对应的观测数据。
4.一种观测数据处理装置,其特征在于,包括:
双差残差确定模块,用于确定基准站和流动站所共同观测各卫星分别对应的双差残差向量;其中,所述双差残差向量为由双差残差集合中双差残差值组成的向量;
单差残差确定模块,用于根据各所述双差残差向量,确定各所述卫星的单差残差;
剔除模块,用于根据各所述单差残差,从各所述卫星中确定满足剔除条件的目标卫星,并剔除所述目标卫星对应的观测数据,所述观测数据用于确定双差残差向量;
所述双差残差确定模块,包括:
选取单元,用于依次从共同观测的卫星中选取一颗卫星作为参考星,并将首次选取的参考星作为首个参考星;
确定单元,用于如果所述参考星为首个参考星,则基于设定的双差残差计算公式,确定所观测各所述卫星相对所述首个参考星的双差残差;否则,基于各所述卫星相对所述首个参考星的双差残差,确定各所述卫星相对任意卫星作参考星的双差残差,其中,当前选取作为参考星的卫星对应的双差残差为0;
重选单元,用于继续执行参考星选取操作直至各所述卫星均当作参考星计算过一次双差残差;
汇总单元,用于汇总各所述卫星相对各所述参考星的双差残差,获得各所述卫星的多组双差残差向量;
其中,所述基于各所述卫星相对所述首个参考星的双差残差,确定各所述卫星相对任意卫星作参考星的双差残差,包括:
针对每颗卫星,获取所述卫星相对所述首个参考星的第一双差残差集合;
将共同观测的第二颗卫星作为新的第二参考星,获取剩余卫星相对所述第二个参考星的第二双差残差集合;
依次循环,将共同观测的第i颗卫星作为新的第i参考星,获取所述剩余卫星相对所述第i个参考星的第i双差残差集合;其中,i为所述基准站和所述流动站共同观测的任意一颗卫星;
当总共观测到N颗卫星时,获取所述剩余卫星相对所述第i个参考星的双差残差集合数为N;
根据所述第一双差残差集合、所述第二双差残差集合直至所述第N双差残差集合,确定各所述卫星相对所述参考星的双差残差;
其中,所述双差残差集合根据如下公式确定:
5.一种终端设备,其特征在于,包括:
一个或多个处理器;
存储装置,用于存储一个或多个程序;
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行,使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-3中任一所述的观测数据处理方法。
6.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该程序被处理器执行时实现如权利要求1-3中任一所述的观测数据处理方法。
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