CN110703193A - 一种位置监测方法及装置、设备、存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种位置监测方法，所述方法包括：利用预设的伪距双差方程和预设的载波双差方程进行双差整周模糊度搜索，得到第一残差值、第二残差值和N组第一双差整周解；当监测目标的当前运动状况为静态时，如果所述第二残差值与所述第一残差值的比值Ratio小于等于第一阈值，则利用所述N组中的一组第一双差整周解对所述载波双差方程进行满域搜索，得到一组第一基线向量；如果所述一组第一基线向量满足预设的约束条件，则确定所述监测目标的位置未发生移动。另外，本发明实施例还公开了一种位置监测装置、设备及存储介质。
Description
技术领域
本发明实施例涉及通信技术，涉及但不限于一种位置监测方法及装置、设备、存储介质。
背景技术
在对某个目标进行位置监测时，通常通过定位技术来确定目标是否发生移动。对于高精度卫星导航定位而言，最主要的计算就是卫星载波相位观测量的整周模糊度的搜索，一般使用的搜索技术为最小二乘模糊度降相关平差法(Least-square AmbiguityDecorrelation Adjustment，LAMBDA)。LAMBDA算法是一种双差整周模糊度快速求解法，它规定了一个关于整周模糊度整数解的搜索空间，在这个搜索空间内获取误差最小的一组作为高精度解算的唯一解。
LAMBDA算法虽然具备快速性和实时性，但是，该算法对选定的整周模糊度没有验证机制，确定模糊度的依据单一，导致在进行整周模糊度搜索时，存在搜索失败的情况，尤其是在观测条件不好时，搜索失败的概率较高。因此，基于LAMBDA算法进行目标的位置监测，并不能够带来较好的监测效果。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例为解决相关技术中存在的至少一个问题而提供一种位置监测方法及装置、设备、存储介质。
本发明实施例的技术方案是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供一种位置监测方法，所述方法包括：
利用预设的伪距双差方程和预设的载波双差方程进行双差整周模糊度搜索，得到第一残差值、第二残差值和N组第一双差整周解；
当监测目标的当前运动状况为静态时，如果所述第二残差值与所述第一残差值的比值Ratio小于等于第一阈值，则利用所述N组中的一组第一双差整周解对所述载波双差方程进行满域搜索，得到一组第一基线向量；
如果所述一组第一基线向量满足预设的约束条件，则确定所述监测目标的位置未发生移动。
第二方面，本发明实施例提供一种位置监测装置，所述装置包括：模糊度搜索模块、满域搜索模块和位置监测模块；其中，
所述模糊度搜索模块，配置为利用预设的伪距双差方程和预设的载波双差方程进行双差整周模糊度搜索，得到第一残差值、第二残差值和N组第一双差整周解；
所述满域搜索模块，配置为当监测目标的当前运动状况为静态时，如果所述第二残差值与所述第一残差值的比值Ratio小于等于第一阈值，则利用所述N组中的一组第一双差整周解对所述载波双差方程进行满域搜索，得到一组第一基线向量；
所述位置监测模块，配置为如果所述一组第一基线向量满足预设的约束条件，则确定所述监测目标的位置未发生移动。
第三方面，本发明实施例提供一种位置监测设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述位置监测方法中的步骤。
第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述位置监测方法中的步骤。
本发明实施例中，提供了一种位置监测方法，该方法包括：利用预设的伪距双差方程和预设的载波双差方程进行双差整周模糊度搜索，得到第一残差值、第二残差值和N组第一双差整周解；当监测目标的当前运动状况为静态时，如果所述第二残差值与所述第一残差值的比值Ratio小于等于第一阈值，则利用所述N组中的一组第一双差整周解对所述载波双差方程进行满域搜索，得到一组第一基线向量；如果所述一组第一基线向量满足预设的约束条件，则确定所述监测目标的位置未发生移动。这样，当Ratio小于等于第一阈值时，进一步进行满域搜索，并根据满域搜索得到的第一基线向量判定监测目标的位置是否发生移动，而不是在Ratio小于等于第一阈值时，直接根据伪距双差方程浮点解计算的基线向量(即浮点解)判定监测目标的位置是否发生移动。
附图说明
图1为本发明实施例的一种网络架构的组成结构示意图；
图2为本发明实施例的一种位置监测方法的实现流程示意图；
图3为本发明实施例的另一种位置监测方法的实现流程示意图；
图4A为本发明实施例的又一种位置监测方法的实现流程示意图；
图4B为本发明实施例的一种满域搜索的实现流程示意图；
图5为本发明实施例的一种位置监测装置的组成结构示意图；
图6为本发明实施例位置监测设备的一种硬件实体示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。
本发明实施例先提供一种位置监测的网络架构，图1为本发明实施例网络架构的组成结构示意图，如图1所示，该网络架构包括卫星111至11N，监测目标121和参考目标131，其中，监测目标121和参考目标131之间可以通过无线网络进行交互；监测目标121和参考目标131可以接收卫星111至11N广播的星历数据。
本发明实施例提出一种位置监测方法，该方法所实现的功能可以通过位置监测设备中的处理器调用程序代码来实现，当然程序代码可以保存在计算机存储介质中，可见，该位置监测设备至少包括处理器和存储介质。
本发明实施例提供一种位置监测方法，图2为本发明实施例的一种位置监测方法的实现流程示意图，如图2所示，该方法包括：
S21、利用预设的伪距双差方程和预设的载波双差方程进行双差整周模糊度搜索，得到第一残差值、第二残差值和N组第一双差整周解；
这里，所述伪距双差方程和所述载波双差方程是根据参考目标和监测目标接收的星历数据预先建立的。
S22、当监测目标的当前运动状况为静态时，如果所述第二残差值与所述第一残差值的比值Ratio小于等于第一阈值，则利用所述N组中的一组第一双差整周解对所述载波双差方程进行满域搜索，得到一组第一基线向量；
这里，需要说明的是，一般来说Ratio设置为2。
S23、如果所述一组第一基线向量满足预设的约束条件，则确定所述监测目标的位置未发生移动。
在本发明实施例中，提供了一种位置监测方法，该方法包括：利用预设的伪距双差方程和预设的载波双差方程进行双差整周模糊度搜索，得到第一残差值、第二残差值和N组第一双差整周解；当监测目标的当前运动状况为静态时，如果所述第二残差值与所述第一残差值的比值Ratio小于等于第一阈值，则利用所述N组中的一组第一双差整周解对所述载波双差方程进行满域搜索，得到一组第一基线向量；如果所述一组第一基线向量满足预设的约束条件，则确定所述监测目标的位置未发生移动。由此可以看出，当监测目标的当前运动状况为静态时，如果Ratio小于等于第一阈值，此时并不直接将伪距双差方程浮点解计算的基线向量(即浮点解)作为判定监测目标的位置是否发生移动的条件，而是进一步地进行满域搜索，利用预设的约束条件判断监测目标的位置是否发生移动的条件。
在其他实施例中，对于步骤S21，所述利用预设的伪距双差方程和预设的载波双差方程进行双差整周模糊度搜索，得到第一残差值、第二残差值和N组第一双差整周解，可以包括如下步骤：
S211、对所述伪距双差方程进行浮点解计算，得到第二基线向量；
这里，一般来说，可以通过最小二乘算法对所述伪距双差方程进行浮点解计算，从而得到最优估计的第二基线向量。
S212、将所述第二基线向量代入所述载波双差方程中，计算得到第二双差整周解；
可以理解地，这里得到的第二双差整周解为浮点解。
S213、利用所述第二基线向量和所述第二双差整周解对所述载波双差方程进行双差整周模糊度搜索，得到所述N组第一双差整周解、最优解和次优解；
其中，所述最优解为所述N组第一双差整周解中与所述第二双差整周解之间的残差平方和最小的一组解；所述次优解为所述N组第一双差整周解中与所述第二双差整周解之间的残差平方和次小的一组解；
S214、计算所述最优解、所述次优解分别与所述第二双差整周解之间的残差平方和，对应得到所述第一残差值和所述第二残差值。
在其他实施例中，所述方法还包括如下步骤：
S24、将所述最优解代入所述载波双差方程中，计算得到第三基线向量；
S25、根据所述第三基线向量计算得到第一基线长度；
S26、当所述监测目标的当前运动状况为静态时，如果所述第一基线长度不在预设的基线长度范围内，则利用所述N组中的一组第一双差整周解对所述载波双差方程进行满域搜索，得到一组第一基线向量；
S27、如果所述一组第一基线向量满足所述约束条件，则确定所述监测目标的位置未发生移动。
在其他实施例中，对于步骤S23或步骤27，所述如果所述一组第一基线向量满足预设的约束条件，则确定所述监测目标的位置未发生移动，包括如下步骤：
S231、计算所述第一基线向量和预设的平均基线向量之间的残差平方和，得到第三残差值；
S232、根据所述第一基线向量计算得到第二基线长度；
S233、如果所述第三残差值小于第二阈值，且所述第二基线长度在所述基线长度范围内，则确定所述监测目标的位置未发生移动。
这里，需要说明的是，所述第二阈值为基线解算残差平方和的门限，一般来说，该值可以设置为10e-8。
在其他实施例中，所述方法还包括如下步骤：
S28、如果所述一组第一基线向量不满足所述约束条件，则将所述N组中的下一组第一双差整周解代入所述载波双差方程中进行解算，得到下一组第一基线向量；
S29、判断所述下一组第一基线向量是否满足所述约束条件；如果满足，则确定所述监测目标的位置未发生移动；如果不满足，则将所述N组中的下下一组第一双差整周解代入所述载波双差方程中进行解算，得到下下一组第一基线向量；
S210、判断所述下下一组第一基线向量是否满足所述约束条件。
本发明实施例提供另一种位置监测方法，图3为本发明实施例的另一种位置监测方法的实现流程示意图，如图3所示，该方法包括如下步骤：
S301、根据参考目标和监测目标接收的星历数据建立伪距双差方程和载波双差方程；
这里，事实上，所述参考目标作为所述监测目标的参考站点，所述参考目标的位置是固定的，且所述参考目标的位置坐标是已知的。这里所述的监测目标事实上就是一个待定位的接收机，之所以称之为监测目标，是为了与所述参考目标区分开来，让读者知道所述监测目标是除所述参考目标的另外一个站点。
S302、对所述伪距双差方程进行浮点解计算，得到第二基线向量；
S303、将所述第二基线向量代入所述载波双差方程中，计算得到第二双差整周解；
S304、利用所述第二基线向量和所述第二双差整周解对所述载波双差方程进行双差整周模糊度搜索，得到所述N组第一双差整周解、最优解和次优解；
其中，所述最优解为所述N组第一双差整周解中与所述第二双差整周解之间的残差平方和最小的一组解；所述次优解为所述N组第一双差整周解中与所述第二双差整周解之间的残差平方和次小的一组解；
S305、计算所述最优解、所述次优解分别与所述第二双差整周解之间的残差平方和，对应得到所述第一残差值和所述第二残差值；
S306、将所述最优解代入所述载波双差方程中，计算得到第三基线向量；
S307、根据所述第三基线向量计算得到第一基线长度，然后进入步骤S308；
S308、根据所述监测目标接收的星历数据，确定所述监测目标的移动距离和所述监测目标的移动速度；
S309、根据所述监测目标当前时刻接收的星历数据组数和前一时刻接收的星历数据组数确定卫星数量差；
S310、判断所述移动速度是否小于第三阈值，且所述卫星数量差是否小于第四阈值；如果是，执行步骤S311；否则，执行步骤S320；
这里，需要说明的是，所述第三阈值为速度误差门限，根据实际工程经验，一般来说，阈值thd1设置为0.2m/s。所述第四阈值为卫星数量差门限，根据实际工程经验，一般来说，该值设置为3。另外，执行步骤S311的前提条件是所述移动速度小于所述第三阈值，且所述卫星数量差小于所述第四阈值。而执行步骤S320的前提条件是所述移动速度大于等于所述第三阈值，或者，所述卫星数量差大于等于所述第四阈值。
S311、确定所述监测目标的当前运动状况为静态，然后进入步骤S312；
这里，可以理解地，如果所述移动速度小于所述第三阈值，且所述卫星数量差小于所述第四阈值，即可以确定所述监测目标的当前运动状况为静态。
S312、判断所述第二残差值与所述第一残差值的比值Ratio是否大于第一阈值，且所述第一基线长度是否在预设的基线长度范围内；如果是，则执行步骤S313；否则，执行步骤S314；
这里，所述基线长度范围f可以由静态基线长度门限f1和基线误差门限f2确定，即，f＝f1±f2；其中，一般来说，f1可以根据监测目标和参考目标之间的实际距离确定；f2与基线长度(即监测目标和参考目标之间的实际距离)相关，一般来说，该值可以取5毫米(mm)+5每公里误差1毫米(ppm)，例如，如果基线长度为1公里，则f2设为5mm；如果基线长度为2公里，则f2设为10mm；如果基线长度为3公里，则thd5设为15mm。
S313、确定所述监测目标的位置未发生移动，执行结束；
这里，可以理解地，如果Ratio大于第一阈值，且所述第一基线长度在预设的基线长度范围内，则可以确定所述监测目标的位置未发生移动。
S314、利用所述N组中的第i组第一双差整周解对所述载波双差方程进行满域搜索，得到一组第一基线向量；
可以理解地，当监测目标的当前运动状况为静态时，如果Ratio小于等于所述第一阈值，或者，所述第一基线长度不在预设的基线长度范围内，说明计算得到的Ratio值或者所述第一基线长度可能存在误差，如果此时直接将步骤S302中浮点解计算得到的第二基线向量或者第一基线长度作为判断监测目标是否发生移动的依据，可能会存在误判，因此，为了避免这种情况发生，此时还需要进一步地进行满域搜索。
S315、计算所述第一基线向量和预设的平均基线向量之间的残差平方和，得到第三残差值；
这里，需要说明的是，所述平均基线向量可以是根据之前得到多个准确的第一基线向量(即步骤S318所记录的参数值)的平均值，也可以根据实际测量的监测目标和参考目标的坐标向量来确定。
S316、根据所述第一基线向量计算得到第二基线长度；
S317、判断所述第三残差值是否小于第二阈值，且所述第二基线长度是否在所述基线长度范围内；如果是，则执行步骤S318；否则，执行步骤S319；
S318、确定所述监测目标的位置未发生移动，记录所述第一基线向量，执行结束；
这里，可以理解地，当监测目标的当前运动状况为静态时，即使Ratio小于或等于所述第一阈值，如果所述第三残差值小于所述第二阈值，且所述第二基线长度是否在所述基线长度范围内在所述基线长度范围内，仍然可以认为监测目标的位置为稳定状态，即监测目标的位置没有发生移动，也就是说，即使Ratio小于或等于所述第一阈值，如果所述第三残差值小于所述第二阈值，且所述第二基线长度是否在所述基线长度范围内在所述基线长度范围内，仍然认为所述第二基线长度是准确的。
S319、i+1，然后返回执行步骤S314；
S320、判断Ratio是否大于所述第一阈值；如果是，执行步骤S321；否则执行步骤S324；
S321、判断所述移动距离是否大于第五阈值；如果是，执行步骤S322；否则，执行步骤S323；
这里，所述第五阈值为位置偏移门限，一般来说，该值不低于上述f2的值即可。
S322、输出报警以告知维护人员所述监测目标的位置发生移动，执行结束；
这里，可以理解地，如果Ratio值大于所述第一阈值，且所述移动距离大于第五阈值，说明此时的监测目标发生了大距离的移动，为了使监测目标能够正常工作，此时需要输出报警以告知维护人员监测目标的位置发生移动。例如，基站天线位置发生了移动。
S323、确定所述监测目标的位置未发生移动，执行结束；
S324、计时器开始计时，进入步骤S325；
S325、判断所述计时器的当前时间是否小于第六阈值；如果是，执行步骤S326；否则，执行步骤S327；
这里，所述第六阈值为暂定时间门限，一般来说，可以设置为300秒，也可以根据实际工程要求进行调整。可以理解地，当监测目标的当前运动状况为动态时，如果Ratio值小于等于所述第一阈值，说明当前的观测条件较差或者监测目标的计算设备解算出现异常，但是由于本发明实施例的应用场景是静态监测，此时为了保证位置监测的准确性，不直接将步骤S302中浮点解计算得到的第二基线向量作为判断监测目标是否发生移动的依据，而是计算出现这种情况的时间，并判断所述计时器的当前时间是否小于第六阈值，如果小于第六阈值，则执行步骤S326；否则，说明监测目标定位解算可能发生了异常，此时，执行步骤S327。
S326、所述计时器继续计时，并等待接收下一刻卫星广播的星历数据，执行结束；
S327、输出报警以告知维护人员所述监测目标定位解算发生异常，执行结束。
在其他实施例中，对于步骤S308，所述根据所述监测目标接收的星历数据，确定所述监测目标的移动距离和所述监测目标的移动速度，可以包括如下步骤：
S3081、根据所述监测目标当前接收的星历数据建立伪距方程；
S3082、对所述伪距方程进行解算，得到所述监测目标的当前坐标向量；
S3083、根据所述当前坐标向量和前一时刻的坐标向量，计算得到所述监测目标的移动距离和所述监测目标的移动速度。
高精度导航定位定向解算，最重要的计算步骤就是对卫星载波相位观测量的整周模糊度搜索，整周模糊度的正确与否直接决定了最终的定位定向结果的正确性。传统的LAMBDA算法是对搜索空间内的整数解计算测量残差平方和(Explained Sum of Squares，SSR)以检验每一组整周解，残差平方和最小的一组整周解应当是正确候选解。通常通过判断次小残差平方和与最小残差的平方和的比值Ratio是否达到预设标准来确定该组合是否正确；如果正确，则直接输出该组整周解作为固定解，如果不正确，则将最小二乘计算的结果直接作为最优估计以浮点解输出。
由于LAMBDA算法仅仅将Ratio是否达到预设标准作为判断所述正确候选解是否正确的标准，所以使用该算法其搜索失败的概率较高，并且在搜索失败以后，将计算结果退回到不是很精确的浮点解作为输出。本发明实施例基于静态监测的场景，充分利用已知的约束条件，可以针对性的解决上述一些问题。
首先介绍下本发明实施例的应用场景以及可以利用的约束条件。本发明实施例基于静态监测场景，该场景的特性为监测时间长、监测目标(即上述实施例所述的监测目标)的状态比较稳定、对监测目标的位置变化能做出准确的判断并提示警告等。那么，这里就可以在监测以前得到一个相对精确的基线长度和基线航向信息，再加上定位计算过程中得到的基线向量(即上述实施例所述的第一基线向量)计算残差(即上述实施例所述的第三残差值)和测速计算结果(即上述实施例所述的移动速度和移动距离)以及LAMBDA搜索时得到的Ratio值，结合以上信息就可以实现对监测目标是否发生移动进行准确的判断。
其次，为了充分利用上述这些信息，这里需要对LAMBDA的搜索空间进行一个合理化的扩展。高精度定位定向解算的计算量主要在于LAMBDA搜索的步骤，所以搜索空间的增加需要考虑到实际的计算资源，同时经过测试发现，一直增大搜索空间对得到正确有效的结果帮助不大。这里根据实际计算的经验来看，搜索空间扩展至100次至200次之间即可。
然后，再来看一下怎样对搜索空间内的所有整数解数组(即上述实施例所述的N组双差整周解)进行合理有效的选取，其选取的准则有以下两点：
(1)根据已知的约束条件确定当前整周模糊度数组(即N组中的一组双差整周解)是否为正确解；
(2)结合约束条件以及解算信息，判别监测目标的位置是否发生移动，如果发生移动，则给出准确的提示警告。
下面结合图4A所示的流程图来具体讲述本发明实施例的具体实施步骤。
本发明实施例提供又一种位置监测方法，图4A为本发明实施例的又一种位置监测方法的实现流程示意图，如图4A所示，该方法包括如下步骤：
S401、对监测目标进行单点定位解算，得到监测目标的移动距离Pos_diff、监测目标的移动速度Speed、卫星数量差diff_satnum；
这里，在实现步骤S401时，可以包括：根据监测目标接收的星历数据确定观测量；其中，所述观测量包括：卫星的当前坐标、卫星发送所述星历数据的时间信息、监测目标与所述卫星的距离；根据所述观测量建立伪距方程；利用最小二乘算法解算所述伪距方程，计算得到监测目标的当前坐标向量；根据当前坐标向量和前一时刻的坐标向量，计算得到监测目标的移动距离Pos_diff和监测目标的移动速度Speed；根据监测目标当前时刻接收的星历数据组数和前一时刻接收的星历数据组数确定卫星数量差diff_satnum；
S402、根据监测目标和参考目标接收的星历数据进行浮点解计算，得到基线向量baseline_v1；
这里，基线向量baseline_v1即为上述实施例所述的第二基线向量。在实现步骤S402时，可以包括：根据监测目标和参考目标接收的星历数据建立伪距双差方程和载波双差方程；利用最小二乘算法解算所述伪距双差方程，计算得到基线向量baseline_v1；其中，基线向量baseline_v1中的元素为所述监测目标和所述参考目标之间的坐标差。
S403、利用基线向量baseline_v1进行LAMBDA搜索，得到N组固定解数组Fix_array、第二残差值与第一残差值的比值Ratio；
这里，LAMBDA搜索为双差整周模糊度搜索技术中的一种搜索算法，所述N组固定解数组即为上述实施例所述的N组第一双差整周解。在实现步骤S403时，可以包括：将基线向量baseline_v1代入所述载波双差方程中，计算得到双差整周解Double_diffN(即上述实施例所述的第二双差整周解)；利用基线向量baseline_v1和双差整周解Double_diffN对所述载波双差方程进行LAMBDA搜索，得到最优解、次优解和N组固定解数组；其中，所述最优解为所述N组固定解数组中与双差整周解Double_diffN之间的残差平方和最小的一组解；所述次优解为所述N组固定解数组中与双差整周解Double_diffN之间的残差平方和次小的一组解；计算所述最优解、所述次优解分别与双差整周解Double_diffN之间的残差平方和，对应得到所述第一残差值和所述第二残差值；将所述第二残差值与所述第一残差值的比值确定为Ratio的值。
S404、利用LAMBDA搜索得到的结果进行高精度解算，得到基线长度baseline_len1；
这里，基线长度baseline_len1即为上述实施例所述的第一基线长度。在实现步骤S404时，可以包括：将所述最优解代入所述载波双差方程中，计算得到基线向量baseline_v2(即为上述实施例所述的第三基线向量)；根据基线向量baseline_v2计算得到基线长度baseline_len1。
S405、判断所述移动速度Speed是否小于预设阈值thd1，且所述卫星数量差diff_satnum是否小于预设阈值thd2；如果是，执行步骤S406；否则，执行步骤S412；
这里，阈值thd1为速度误差门限，即为上述实施例所述的第三阈值，根据实际工程经验，一般来说，阈值thd1设置为0.2m/s；阈值thd2为卫星数量差门限，即为上述实施例所述的第四阈值，根据实际工程经验，一般来说，阈值thd2设置为3。可以理解地，如果所述移动速度Speed小于预设阈值thd1，且所述卫星数量差diff_satnum小于预设阈值thd2，则可以确定监测目标几乎没有发生移动，即可以确定监测目标的当前运动状况为静态。反之，如果所述移动速度Speed大于等于预设阈值thd1，或者，所述卫星数量差diff_satnum大于等于预设阈值thd2，则可以确定监测目标发生了远距离的移动，此时可以确定监测目标的当前运动状况为动态。
S406、确定监测目标的当前运动状况为静态，进入步骤S407；
S407、判断Ratio是否大于阈值thd3，且基线长度baseline_len1是否在预设的基线长度范围f内；如果是，执行步骤S408；否则，执行步骤S409；
这里，阈值thd3即为上述实施例所述的第一阈值，一般来数，阈值thd3设为2。可以理解地，当监测目标的当前运动状况为静态时，如果Ratio大于阈值thd3，且基线长度baseline_len1在预设的基线长度范围f内，则可以确定监测目标的位置为稳定状态，即监测目标的位置未发生移动。当监测目标的当前运动状况为静态时，如果Ratio小于等于阈值thd3，或者，基线长度baseline_len1不在预设的基线长度范围内，说明计算得到的Ratio值或者基线长度baseline_len1可能存在误差，如果此时直接将步骤S402中浮点解计算得到的基线向量baseline_v1或者基线长度baseline_len1作为判断监测目标是否发生移动的依据，可能会存在误判，因此，为了避免这种情况发生，此时还需要进一步地进行满域搜索。
另外，这里，需要说明的是，预设的基线长度范围f由阈值thd4和阈值thd5确定，即，f＝thd4±thd5；其中，阈值thd4为静态基线长度门限，一般来说，该值可以根据监测目标和参考目标之间的实际距离确定；阈值thd5为基线误差门限，该值与基线长度(即监测目标和参考目标之间的实际距离)相关，一般来说，该值可以取5mm+5ppm(每公里误差1mm)，例如，如果基线长度为1公里，则thd5设为5mm；如果基线长度为2公里，则thd5设为10mm；如果基线长度为3公里，则thd5设为15mm。
S408、确定监测目标的位置为稳定状态，执行结束；
这里，所述稳定状态指的是监测目标的位置未发生移动。
S409、对所述N组固定解数据进行满域搜索，判断满域搜索的结果是否正确；如果是，执行步骤S410；否则，执行步骤S411；
S410、确定监测目标的位置为稳定状态，执行结束；
S411、确定监测目标的位置为暂定状态，等待接收下一时刻卫星广播的星历数据，执行结束；
这里，所述暂定状态指的是不确定监测目标的位置是否发生移动，此时，还需要等待接收下一时刻卫星广播的星历数据，然后进行进一步地判断，即，再次执行图4所示的位置监测方法的实施步骤。
S412、判断Ratio值是否大于阈值thd3；如果是，执行步骤S413；否则，执行步骤S416；
S413、判断所述移动距离Pos_diff是否大于阈值thd6；如果是，执行步骤S414；否则，执行步骤S415；
这里，阈值thd6为位置偏移门限，即为上述实施例所述的第五阈值，一般来说，该值不低于thd5即可。
S414、输出报警以告知维护人员监测目标的位置发生移动，执行结束；
这里，可以理解地，如果Ratio值大于阈值thd3，且移动距离Pos_diff大于阈值thd6，说明此时的监测目标发生了大距离的移动，为了使监测目标能够正常工作，此时需要输出报警以告知维护人员监测目标的位置发生移动。例如，需要静态监测的摄像头位置发生了移动。
S415、确定监测目标的位置为稳定状态，执行结束；
S416、计时器开始计时，判断所述计时器的当前时间是否大于阈值thd7；如果是，执行步骤S417；否则，执行步骤S418；
这里，阈值thd7为暂定时间门限，即上述实施例所述的第六阈值，一般来说，可以设置为300秒，也可以根据实际工程要求进行调整。可以理解地，当监测目标的当前运动状况为动态时，如果Ratio值小于等于阈值thd3，说明当前的观测条件较差或者监测目标的计算设备解算出现异常，但是由于本发明实施例的应用场景是静态监测，此时为了保证位置监测的准确性，不直接将步骤S402中浮点解计算得到的基线向量baseline_v1作为判断监测目标是否发生移动的依据，而是计算出现这种情况的时间，将计时器的当前时间称之为暂定时间，如果暂定时间大于阈值thd7，说明监测目标定位解算可能发生了异常，此时，执行步骤S417；如果暂定时间小于等于阈值thd7，执行步骤S418。
S417、输出报警以告知维护人员监测目标定位解算发生异常，并将计时器的当前时间清零，执行结束；
S418、确定监测目标的位置为暂定状态，等待接收下一时刻卫星广播的星历数据，执行结束。
在其他实施例中，对于步骤S409，对所述N组固定解数据进行满域搜索，判断满域搜索的结果是否正确，即，满域搜索过程，如图4B所示，可以包括如下步骤：
S4091、判断满域搜索次数array_size是否大于预设搜索次数thd8；如果是，执行步骤S4092；否则，执行步骤S4093；
这里，一般来说，搜索次数thd8可以设置在100次至200次之间。
S4092、确定监测目标的位置为暂定状态，等待接收下一时刻卫星广播的星历数据，执行结束；
这里，虽然仍然存在搜索失败的情况，但是获取基线长度baseline_len2的准确值的成功率增加了，理论上在LAMBDA搜索失败时比原来增加了100～200倍的得到正确结果的可能性。
S4093、利用N组固定解数组中的第i组固定解数组进行高精度解算，得到一个基线长度baseline_len2、残差值cal_res；
这里，所述基线长度baseline_len2即为上述实施例所述的第二基线长度。在实现步骤S4093时，可以包括：将N组固定解数组中的第i组固定解数组代入所述载波双差方程进行解算，得到基线向量baseline_v3(即上述实施例所述的第一基线向量)；根据基线向量baseline_v3计算得到基线长度baseline_len2；计算基线向量baseline_v3和预设的平均基线向量之间的残差平方和，得到残差值cal_res(即上述实施例所述的第三残差值)。
这里，需要说明的是，所述平均基线向量可以是根据之前得到多个准确的基线向量baseline_v3(即步骤S4095所记录的参数值)的平均值，也可以根据实际测量的监测目标和参考目标的坐标向量来确定。
S4094、判断残差值cal_res是否小于阈值thd9，且基线长度baseline_len2是否在所述基线长度范围f内；如果是，则执行步骤S4095；否则，执行步骤S4096；
这里，阈值thd9为基线解算残差平方和的门限，即为上述实施例所述的第二阈值，一般来说，该值可以设置为10e-8。
S4095、确定监测目标的位置为稳定状态，记录基线长度baseline_len2所对应的基线向量baseline_v3，执行结束；
这里，可以理解地，当监测目标的当前运动状况为静态时，即使Ratio小于或等于阈值thd3，如果残差值cal_res小于阈值thd9，且基线长度baseline_len2在所述基线长度范围内，仍然可以认为监测目标的位置为稳定状态，即监测目标的位置没有发生移动，也就是说，即使Ratio小于或等于阈值thd3，如果残差值cal_res小于阈值thd9，且基线长度baseline_len2在所述基线长度范围内，仍然认为基线长度baseline_len2是准确的。
S4096、i加1，满域搜索次数array_size加1，然后返回执行步骤S4091。
高精度卫星导航定位一般使用LAMBDA搜索技术。传统的LAMBDA搜索算法具备快速性和实时性，但是也存在搜索失败以及对选定的整周模糊度没有验证机制等问题。在本发明实施例中，针对静态监测的应用场景，提供了一种又一种位置监测方法，该方法可以进行有针对性的优化，对于多数的静态稳定情况来说，满域搜索方法能增加得到正确解的可能性，并且根据实际的条件约束引入了验证机制提升了定位结果的准确性。
基于前述的实施例，本发明实施例提供一种位置监测装置，该装置包括所包括的各模块、以及各模块所包括的各单元，可以通过位置监测设备中的处理器来实现；当然也可通过具体的逻辑电路实现；在实施的过程中，处理器可以为中央处理器(CPU)、微处理器(MPU)、数字信号处理器(DSP)或现场可编程门阵列(FPGA)等。
图5为本发明实施例的一种位置监测装置的组成结构示意图，如图5所示，所述装置50包括模糊度搜索模块51、满域搜索模块52和位置监测模块53；其中，
所述模糊度搜索模块51，配置为利用预设的伪距双差方程和预设的载波双差方程进行双差整周模糊度搜索，得到第一残差值、第二残差值和N组第一双差整周解；
所述满域搜索模块52，配置为当监测目标的当前运动状况为静态时，如果所述第二残差值与所述第一残差值的比值Ratio小于等于第一阈值，则利用所述N组中的一组第一双差整周解对所述载波双差方程进行满域搜索，得到一组第一基线向量；
所述位置监测模块53，配置为如果所述一组第一基线向量满足预设的约束条件，则确定所述监测目标的位置未发生移动。
在其他实施例中，所述装置50还包括观测方程建立模块54，所述观测方程建立模块54，可以配置为根据参考目标和所述监测目标接收的星历数据建立伪距双差方程和载波双差方程。
在其他实施例中，所述模糊度搜索模块51，包括：
浮点解计算单元，配置为对所述伪距双差方程进行浮点解计算，得到第二基线向量；
整周解算单元，配置为将所述第二基线向量代入所述载波双差方程中，计算得到第二双差整周解；
模糊度搜索单元，配置为利用所述第二基线向量和所述第二双差整周解对所述载波双差方程进行双差整周模糊度搜索，得到所述N组第一双差整周解、最优解和次优解；其中，所述最优解为所述N组第一双差整周解中与所述第二双差整周解之间的残差平方和最小的一组解；
第一残差计算单元，配置为计算所述最优解、所述次优解分别与所述第二双差整周解之间的残差平方和，对应得到所述第一残差值和所述第二残差值。
在其他实施例中，所述满域搜索模块52，还可以配置为：
将所述最优解代入所述载波双差方程中，计算得到第三基线向量；
根据所述第三基线向量计算得到第一基线长度；
当所述监测目标的当前运动状况为静态时，如果所述第一基线长度不在预设的基线长度范围内，则利用所述N组中的一组第一双差整周解对所述载波双差方程进行满域搜索，得到一组第一基线向量；
如果所述一组第一基线向量满足所述约束条件，则确定所述监测目标的位置未发生移动。
在其他实施例中，所述满域搜索模块52，还可以配置为：
如果所述一组第一基线向量不满足所述约束条件，则将所述N组中的下一组第一双差整周解代入所述载波双差方程中进行解算，得到下一组第一基线向量；
判断所述下一组第一基线向量是否满足所述约束条件；如果满足，则确定所述监测目标的位置未发生移动；如果不满足，则将所述N组中的下下一组第一双差整周解代入所述载波双差方程中进行解算，得到下下一组第一基线向量；
判断所述下下一组第一基线向量是否满足所述约束条件。
在其他实施例中，所述位置监测模块53，还可以配置为：
当所述监测目标的当前运动状况为静态时，如果Ratio大于所述第一阈值，且所述第一基线长度在所述基线长度范围内，则确定所述监测目标的位置未发生移动。
在其他实施例中，所述位置监测模块53，包括：
第二残差计算单元，配置为计算所述第一基线向量和预设的平均基线向量之间的残差平方和，得到第三残差值；
基线长度计算单元，配置为根据所述第一基线向量计算得到第二基线长度；
第一确定单元，配置为如果所述第三残差值小于第二阈值，且所述第二基线长度在所述基线长度范围内，则确定所述监测目标的位置未发生移动。
在其他实施例中，所述装置50还包括运动状态确定模块55；所述运动装置确定模块55包括单点定位解算单元、第二确定单元、第一判断单元；其中，
所述单点定位解算单元，配置为根据所述监测目标接收的星历数据，确定所述监测目标的移动距离和所述监测目标的移动速度；
所述第二确定单元，配置为根据所述监测目标当前时刻接收的星历数据组数和前一时刻接收的星历数据组数确定卫星数量差；
所述第一判断单元，配置为判断所述移动速度是否小于第三阈值，且所述卫星数量差是否小于第四阈值；
所述第一判断单元，配置为如果所述移动速度小于所述第三阈值，且所述卫星数量差小于所述第四阈值，则确定所述监测目标的当前运动状况为静态；
所述第一判断单元，配置为如果所述移动速度大于等于所述第三阈值，或者，所述卫星数量差大于等于所述第四阈值，则确定所述监测目标的当前运动状况为动态。
在其他实施例中，所述单点定位解算单元，包括：
方程建立子单元，配置为根据所述监测目标当前接收的星历数据建立伪距方程；
方程解算子单元，配置为对所述伪距方程进行解算，得到所述监测目标的当前坐标向量；
速度距离计算单元，配置为根据所述当前坐标向量和前一时刻的坐标向量，计算得到所述监测目标的移动距离和所述监测目标的移动速度。
在其他实施例中，所述运动状态确定模块55还包括第一报警单元、第二报警单元、第三确定单元和控制单元；当所述监测目标的当前运动状况为动态时，
所述第一报警单元，配置为如果Ratio大于所述第一阈值，且所述移动距离大于第五阈值，则输出报警以告知维护人员所述监测目标的位置发生移动；
所述第三确定单元，配置为如果Ratio大于所述第一阈值，且所述移动距离小于等于所述第五阈值，则确定所述监测目标的位置未发生移动；
所述控制，配置为单元如果Ratio小于等于所述第一阈值，则计时器开始计时；
所述第二报警单元，配置为如果所述计时器的当前时间大于等于第六阈值，则输出报警以告知维护人员所述监测目标定位解算发生异常；
所述控制单元，配置为如果所述计时器的当前时间小于所述第六阈值，则所述计时器继续计时，并等待接收下一刻卫星广播的星历数据。
以上装置实施例的描述，与上述方法实施例的描述是类似的，具有同方法实施例相似的有益效果。对于本发明装置实施例中未披露的技术细节，请参照本发明方法实施例的描述而理解。
需要说明的是，本发明实施例中，如果以软件功能模块的形式实现上述的位置监测方法，并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台位置监测设备(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所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ReadOnly Memory，ROM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。
对应地，本发明实施例提供一种位置监测设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述实施例中提供的位置监测方法中的步骤。
对应地，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中提供的位置监测方法中的步骤。
这里需要指出的是：以上存储介质和设备实施例的描述，与上述方法实施例的描述是类似的，具有同方法实施例相似的有益效果。对于本发明存储介质和设备实施例中未披露的技术细节，请参照本发明方法实施例的描述而理解。
需要说明的是，图6为本发明实施例位置监测设备的一种硬件实体示意图，如图6所示，该位置监测设备60的硬件实体包括：处理器61、通信接口62和存储器63，其中
处理器61通常控制位置监测设备60的总体操作。
通信接口62可以使位置监测设备通过网络与其他终端或服务器通信。
存储器63配置为存储由处理器61可执行的指令和应用，还可以缓存待处理器61以及位置监测设备60中各模块待处理或已经处理的数据，可以通过闪存(FLASH)或随机访问存储器(Random Access Memory，RAM)实现。
应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。应理解，在本发明的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
需要说明的是，在本文中，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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本发明实施例方案的目的。
另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
或者，本发明上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台位置监测设备(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所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、ROM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (13)
1.一种位置监测方法，其特征在于，所述方法包括：
利用预设的伪距双差方程和预设的载波双差方程进行双差整周模糊度搜索，得到第一残差值、第二残差值和N组第一双差整周解；
当监测目标的当前运动状况为静态时，如果所述第二残差值与所述第一残差值的比值Ratio小于等于第一阈值，则利用所述N组中的一组第一双差整周解对所述载波双差方程进行满域搜索，得到一组第一基线向量；
如果所述一组第一基线向量满足预设的约束条件，则确定所述监测目标的位置未发生移动。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据参考目标和所述监测目标接收的星历数据建立伪距双差方程和载波双差方程。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用预设的伪距双差方程和预设的载波双差方程进行双差整周模糊度搜索，得到第一残差值、第二残差值和N组第一双差整周解，包括：
对所述伪距双差方程进行浮点解计算，得到第二基线向量；
将所述第二基线向量代入所述载波双差方程中，计算得到第二双差整周解；
利用所述第二基线向量和所述第二双差整周解对所述载波双差方程进行双差整周模糊度搜索，得到所述N组第一双差整周解、最优解和次优解；其中，所述最优解为所述N组第一双差整周解中与所述第二双差整周解之间的残差平方和最小的一组解；
计算所述最优解、所述次优解分别与所述第二双差整周解之间的残差平方和，对应得到所述第一残差值和所述第二残差值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将所述最优解代入所述载波双差方程中，计算得到第三基线向量；
根据所述第三基线向量计算得到第一基线长度；
当所述监测目标的当前运动状况为静态时，如果所述第一基线长度不在预设的基线长度范围内，则利用所述N组中的一组第一双差整周解对所述载波双差方程进行满域搜索，得到一组第一基线向量；
如果所述一组第一基线向量满足所述约束条件，则确定所述监测目标的位置未发生移动。
5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
如果所述一组第一基线向量不满足所述约束条件，则将所述N组中的下一组第一双差整周解代入所述载波双差方程中进行解算，得到下一组第一基线向量；
判断所述下一组第一基线向量是否满足所述约束条件；如果满足，则确定所述监测目标的位置未发生移动；如果不满足，则将所述N组中的下下一组第一双差整周解代入所述载波双差方程中进行解算，得到下下一组第一基线向量；
判断所述下下一组第一基线向量是否满足所述约束条件。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述监测目标的当前运动状况为静态时，如果Ratio大于所述第一阈值，且所述第一基线长度在所述基线长度范围内，则确定所述监测目标的位置未发生移动。
7.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述如果所述一组第一基线向量满足预设的约束条件，则确定所述监测目标的位置未发生移动，包括：
计算所述第一基线向量和预设的平均基线向量之间的残差平方和，得到第三残差值；
根据所述第一基线向量计算得到第二基线长度；
如果所述第三残差值小于第二阈值，且所述第二基线长度在所述基线长度范围内，则确定所述监测目标的位置未发生移动。
8.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述监测目标接收的星历数据，确定所述监测目标的移动距离和所述监测目标的移动速度；
根据所述监测目标当前时刻接收的星历数据组数和前一时刻接收的星历数据组数确定卫星数量差；
判断所述移动速度是否小于第三阈值，且所述卫星数量差是否小于第四阈值；
如果所述移动速度小于所述第三阈值，且所述卫星数量差小于所述第四阈值，则确定所述监测目标的当前运动状况为静态；
如果所述移动速度大于等于所述第三阈值，或者，所述卫星数量差大于等于所述第四阈值，则确定所述监测目标的当前运动状况为动态。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述监测目标接收的星历数据，确定所述监测目标的移动距离和所述监测目标的移动速度，包括：
根据所述监测目标当前接收的星历数据建立伪距方程；
对所述伪距方程进行解算，得到所述监测目标的当前坐标向量；
根据所述当前坐标向量和前一时刻的坐标向量，计算得到所述监测目标的移动距离和所述监测目标的移动速度。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当所述监测目标的当前运动状况为动态时，所述方法还包括：
如果Ratio大于所述第一阈值，且所述移动距离大于第五阈值，则输出报警以告知维护人员所述监测目标的位置发生移动；
如果Ratio大于所述第一阈值，且所述移动距离小于等于所述第五阈值，则确定所述监测目标的位置未发生移动；
如果Ratio小于等于所述第一阈值，则计时器开始计时；
如果所述计时器的当前时间大于等于第六阈值，则输出报警以告知维护人员所述监测目标定位解算发生异常；
如果所述计时器的当前时间小于所述第六阈值，则所述计时器继续计时，并等待接收下一刻卫星广播的星历数据。
11.一种位置监测装置，其特征在于，所述装置包括：模糊度搜索模块、满域搜索模块和位置监测模块；其中，
所述模糊度搜索模块，配置为利用预设的伪距双差方程和预设的载波双差方程进行双差整周模糊度搜索，得到第一残差值、第二残差值和N组第一双差整周解；
所述满域搜索模块，配置为当监测目标的当前运动状况为静态时，如果所述第二残差值与所述第一残差值的比值Ratio小于等于第一阈值，则利用所述N组中的一组第一双差整周解对所述载波双差方程进行满域搜索，得到一组第一基线向量；
所述位置监测模块，配置为如果所述一组第一基线向量满足预设的约束条件，则确定所述监测目标的位置未发生移动。
12.一种位置监测设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至10任一项所述位置监测方法中的步骤。
13.一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，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至10任一项所述位置监测方法中的步骤。
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