CN110907972A - 一种位置定位、速度定位方法、装置及定位终端 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种位置定位、速度定位方法、装置及定位终端，其中，该位置定位方法包括：基于信关站向卫星发射参考信号的时间以及定位终端接收卫星转发的参考信号的时间确定信关站到定位终端的伪距；其中，参考信号为通信网络中的公共参考信号；基于伪距和相关参数确定卫星到定位终端的伪距校正值；确定伪距校正值、定位终端的噪声误差、定位终端的时钟误差、以及目标几何距离之间的目标关系；其中，目标几何距离为定位终端与卫星之间的几何距离；基于定位终端的位置、卫星的位置和目标几何距离之间的关系以及目标关系确定定位终端的位置。本发明实施例提供的技术方案可以高效利用太空中宝贵的轨道资源和频谱资源，可以实现高精度的定位。

Description

一种位置定位、速度定位方法、装置及定位终端

技术领域

本发明实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种位置定位、速度定位方法、装置及定位终端。

背景技术

随之卫星技术的发展，某些终端能够依托现有的卫星网络，实现定位，语音，图文通信的功能，并且还可以实现与其他设备的通信。

其中，该终端可以通过卫星导航定位系统进行导航定位，也可以通过卫星通信系统和其他设备进行通信，但是相关技术中，卫星导航系统和卫星通信系统分别是两个系统，终端在进行通信和定位过程中，分别需要采用上述的两个系统，从而实现定位和通信，太空中轨道资源和频谱资源得不到有效利用，并且现有的定位过程中，定位精度有限。

发明内容

本发明提供一种位置定位、速度定位方法、装置及定位终端，可以实现高精度定位，有效利用太空中宝贵的轨道资源和频谱资源。

第一方面，本发明实施例提供了一种位置定位方法，包括：

基于信关站向卫星发射参考信号的时间以及定位终端接收卫星转发的所述参考信号的时间确定所述信关站到所述定位终端的伪距；其中，参考信号为通信网络中的公共参考信号；

基于所述伪距和相关参数确定所述卫星到所述定位终端的伪距校正值；

确定所述伪距校正值、所述定位终端的噪声误差、所述定位终端的时钟误差、以及目标几何距离之间的目标关系；其中，所述目标几何距离为所述定位终端与所述卫星之间的几何距离；

基于所述定位终端的位置、所述卫星的位置和所述目标几何距离之间的关系以及所述目标关系确定所述定位终端的位置。

第二方面，本发明实施例还提供了一种速度定位方法，包括：

接收参考信号和相位跟踪信号调制的载波，并确定所述载波相邻测量力元的相位差值；

根据所述相位差值确定定位终端的速度。

第三方面，本发明实施例还提供了一种位置定位装置，包括：

伪距确定装置，用于基于信关站向卫星发射参考信号的时间以及定位终端接收卫星转发的所述参考信号的时间确定所述信关站到所述定位终端的伪距；其中，参考信号为通信网络中的公共参考信号；

伪距校正值确定模块，用于基于所述伪距和相关参数确定所述卫星到所述定位终端的伪距校正值；

目标关系确定模块，用于确定所述伪距校正值、所述定位终端的噪声误差、所述定位终端的时钟误差、以及目标几何距离之间的目标关系；其中，所述目标几何距离为所述定位终端与所述卫星之间的几何距离；

位置确定模块，用于基于所述定位终端的位置、所述卫星的位置和所述目标几何距离之间的关系以及所述目标关系确定所述定位终端的位置。

第四方面，本发明实施例提供了一种速度定位装置，包括：

接收模块，用于接收参考信号和相位跟踪信号调制的载波，并确定所述载波相邻测量力元的相位差值；

速度确定模块，用于根据所述相位差值确定定位终端的速度。

第五方面，本发明实施例提供了一种定位终端，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本发明实施例提供的一种位置定位方法，或者本发明实施例提供的一种速度定位方法。

第六方面，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如本发明实施例提供的一种位置定位方法，或者本发明实施例提供的一种速度定位方法。。

本发明实施例提供的技术方案，通过采用通信网络中的参考信号确定定位终端的位置，可以不需要占用额外的频谱资源和星上发射功率，可以逐步实现导航卫星和通信卫星合一，可以高效利用太空中宝贵的轨道资源和频谱资源，可以实现高精度的定位。

附图说明

图1a为本发明实施例提供的定位终端的示意图；

图1b是通信系统中参考信号CRS示意图；

图1c是本发明实施例提供的位置定位方法流程图；

图1d是本发明实施例提供的伪距计算示意图；

图1e定位参考信号的时延原理图；

图1f是本发明实施例提供的卫星通信网络的定时时间格式示意图；

图2a是本发明实施例提供的一种速度定位方法流程图；

图2b是本发明实施例提供的PTRS信号在通信信号中分布示意图；

图3是本发明实施例提供的一种位置定位装置结构框图；

图4是本发明实施例提供的一种速度定位装置结构框图；

图5是本发明实施例提供的一种定位终端的结构示意图。

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。

图1a是定位终端的示意图，图1b是通信系统中参考信号CRS示意图。其中，如图1a所示，定位终端可以是通信定位复合终端。定位终端通过定位射频通道接收参考信号，该参考信号可以是公共参考信号(CRS)，可以通过通信射频通道接收通信信号。其中，假设卫星通信系统设计链路预算的定位终端接收信噪比为SNR_S，一般地，典型接收信噪比为5dB，最低接收信噪比高于-10dB，以此作为参考信号质量分析基础。参考信号采用通信系统中的下行CRS参考信号(如图1b所示)，用于定位过程的定时和相位估计时，实际上是多个子载波信号的相干累加作用，假设通信系统中CRS参考信号上包含有N_D个子载波，那么参考信号的等效SNR为10logN_D+SNR_SdB。

由于卫星通信中定位终端上的接收机大部分采用相控阵或抛物面接收天线，这些天线可以有效提高接收单个卫星信号质量，但不能同时接收多个卫星信号，因此定位功能需要采用单独的全向天线和独立的射频通道，假设定位接收天线的增益比通信接收天线的增益差G_TdB。为对参考信号接收质量有一个直观认识，假设N_D＝2048，G_T＝10，那么参考信号质量典型值为28dB，最差情况为13dB，所以参考信号足以用于定位参考。

图1c是本发明实施例提供的位置定位方法流程图，所述方法可以由位置定位装置来执行，所述装置可以由软件和/或硬件来实现，所述装置可以配置在定位终端中，所述方法可以应用于通过伪距进行位置定位的场景中，可选的，本发明实施例提供的方法可以应用于宽带卫星通信系统中。

如图1c所示，本发明实施例提供的技术方案包括：

S110：基于信关站向卫星发射参考信号的时间以及定位终端接收卫星转发的所述参考信号的时间确定信关站到所述定位终端的伪距；其中，参考信号为通信网络中的公共参考信号。

在本发明实施例中，如图1d所示，信关站到定位终端的伪距可以是信关站到卫星的伪距、以及卫星与定位终端之间伪距之和。参考信号在信关站与卫星之间传输过程中，以及在卫星和定位终端之间传输过程中，并不是沿直线传输，因此需要引入信关站到定位终端的伪距的概念。信关站到定位终端的伪距是从信关站发射出来的参考信号，通过卫星转发至定位终端接收的过程中，所传输的距离。其中，不同于常规卫星定位系统，通信卫星通信系统中星上设备主要实现信号转发功能，整个定位系统的时钟是在信关站，即信关站采用高精度高稳定度的原子时钟；参考信号是从信关站发出，而不是从卫星上直接发射出。在本发明实施例中，参考信号是通信网络中的公共参考信号(CRS)，卫星是通信卫星。

在本发明实施例中，可选的，所述基于信关站向卫星发射参考信号的时间以及定位终端接收卫星转发的所述参考信号的时间，确定信关站到所述定位终端的伪距，包括：基于如下公式确定所述信关站到所述定位终端的伪距：

ρ⁽ⁿ⁾＝c(t^(u)-t^(B，n))

其中，ρ⁽ⁿ⁾为针对第n颗卫星，所述信关站到所述定位终端的伪距，c为光速；t^(u)为所述定位终端接收第n颗卫星转发的所述参考信号的时间，所述t^(B，n)为所述信关站向第n颗卫星发射所述参考信号的时间。

S120：基于所述伪距和相关参数确定所述卫星到所述定位终端的伪距校正值。

在本发明实施例的一个实施方式中，可选的，所述基于所述伪距和相关参数确定伪距校正值，包括：基于如下公式确定伪距校正值：

Δρ⁽ⁿ⁾＝r^(B，n)+T^(S，n)+(I^(B，n)+T^(B，n))+(I^(n，u)+T^(n，u))-δt^(B)；

其中，

为第n颗卫星到所述定位终端的伪距校正值；r^(B，n)为信关站与第n颗卫星之间的几何距离；T^(S，n)为第n颗卫星对所述参考信号的处理延迟，为系统常量；δt^(B)为信关站的时钟误差；I^(B，n)和T^(B，n)为信关站到第n颗卫星的电离层和对流层分别对参考信号的时间延迟，通过信关站发送的星历模型参数进行确定；I^(n，u)和T^(n，u)为第n颗卫星到定位终端的电离层和对流层分别对所述参考信号的时间延迟，通过信关站发送的星历模型参数进行确定。

其中，星历模型参数的接收可以是如下的方式：接收广播形式的系统消息，所述系统消息中携带星历模型参数中的低阶部分；通过通信网络接收星历模型参数中的高阶部分。具体的，卫星的星历模型参数一般都被建模为高阶模型，这些模型参数被分为两部分发送给定位终端，星历模型参数的低阶部分通过系统消息进行广播，定位终端即使没有在通信网络中驻留，也可以通过这些系统消息中包含的低阶参数模型进行初步定位。对于授权用户，通过驻留通信网络可以进一步获取模型的高阶参数，或更频繁请求模型参数更新，从而得到更高定位精度。由此，通过将星历模型参数的低阶部分通过广播的形式进行发送，并接收广播形式的系统消息，可以基于已有的通信体制进行广播，不需要在传统卫星定位系统在扩频上调至相关数据信息。通过将星历模型参数的高阶部分通过通信网络进行发送，通过将星历模型的参数通过广播形式进行广播，定位终端通过通信网络接收该星历模型参数的高阶部分，以及接收广播形式的星历模型的低阶部分，可以控制不同等级的用户定位精度，从而使注册的特定用户可以获得高精度的星历模型参数，并且也可以在网络侧对定位终端的高精度用户实现注册和注销。

其中，在上述公式推导的过程中，假设信关站时钟误差和定位终端的时钟误差分别是δt^(B)和δt^(u)；通过进一步分析得公式：

其中，

为定位终端针对第n颗卫星转发的参考信号的噪声误差；即为定位终端的接收机针对第n颗卫星转发的参考信号的噪声误差。

在不引起混淆情况下，上述公式(1)也可以将距离和时间混用，写成下面形式：

其中，r^(B，n)、δt^(B)、T^(S，n)、I^(B，n)、T^(B，n)、I^(n，u)和T^(n，u)均可视为已知。其中，r^(B，n)可以通过信关站的位置以及第n颗卫星的位置计算得到。δt^(B)为信关站的时钟的误差，常规卫星定位系统中对原子时钟的误差模型有较多研究可以直接应用。δt^(B)为信关站时钟的定位偏差，常规卫星定位系统中对原子钟的误差模型有较多研究可以直接应用。T^(S，n)为第n颗卫星上对参考信号的处理延迟，这部分的处理延迟是一个系统常量可以通过测量得到；电离层和对流层的延时模型有较多研究文献可供参考，I^(B，n)和T^(B，n)是信关站到第n颗卫星的电离层和对流层对参考信号的时间延时，其相关星历模型参数可以通过信关站观测发送给终端；I^(n，u)和T^(n，u)为第n颗卫星到定位终端的电离层和对流层对定位参考想信号的时间延时，可以通过一些专门的观测站发送给终端。其中，信关站采用原子时，原子时钟是一个高度精确、均匀的时间系统，与各种天文运动无关。卫星通信导航系统的时间是基于原子时的时间系统，它的秒长是根据安装在地面信关站上的原子时钟观测量综合得出得。

其中，由于r^(B，n)、δt^(B)、T^(S，n)、I^(B，n)、T^(B，n)、I^(n，u)和T^(n，u)已知，由以下公式确定定位终端与第n颗卫星的伪距矫正值。

Δρ⁽ⁿ⁾＝r^(B，n)+T^(S，n)+(I^(B，n)+T^(B，n))+(I^(n，u)+T^(n，u))-δt^(B) (4)

S130：确定所述伪距校正值、所述定位终端的噪声误差、所述定位终端的时钟误差、以及目标几何距离之间的目标关系；其中，所述目标几何距离为所述定位终端与卫星之间的几何距离。

在本发明实施例中的一个实施方式中，可选的，所述确定所述伪距校正值、所述定位终端的噪声误差、所述定位终端的时钟误差、以及目标几何距离之间的目标关系，包括：基于如下公式确定所述目标关系：

其中，r⁽ⁿ⁾为所述目标几何距离，δt^(u)为所述定位终端的时钟误差；

为所述伪距矫正值，

为针对第n颗卫星转发的参考信号，所述定位终端的噪声误差；其中，针对每颗卫星转发的参考信号，所述定位终端的噪声误差相同。具体的，伪距校正值、定位终端的噪声误差、定位终端的时钟误差、以及目标几何距离之间的目标关系的可以由上述公式(2)、(3)和(4)联立得到。

S140：基于定位终端的位置、卫星的位置和所述目标几何距离之间的关系以及所述目标关系确定定位终端的位置。

在本发明实施例中，定位终端的位置、卫星的位置和目标几何距离之间的关系基于如下公式确定：

x⁽ⁿ⁾为y⁽ⁿ⁾和z⁽ⁿ⁾分别为第n颗卫星的位置沿x轴、y轴和z轴的坐标。x、y和z分别为定位终端的位置沿x轴、y轴和z轴的坐标。可以将公式(6)代入到公式(5)中，通过获取至少四组卫星的位置数据以及对应的至少四个卫星到定位终端的伪距校正值，可以得到定位终端的位置坐标。可选的，可以通过相干累积的方法确定定位终端的位置，从而提高定位终端的定位精度。

本发明实施例中，为了准确跟踪和预测卫星位置，定义了科学的坐标系统，卫星星历模型的各参数及位置外推算法都是基于该坐标系统。卫星通信导航系统采用协议坐标系，国际天文学联合会(IAU)和国际大地测量学协会(IAG)于1967年建议将1900-1905年间的地极实际位置的平均值作为协议坐标系的基准点，坐标系中X轴指向参考子午面(通常是英国伦敦处格林尼治子午面)与地球赤道的一个交点，Z轴指向地球北极的协议基准点。

本发明实施例提供的技术方案，通过采用通信网络中的参考信号确定定位终端的位置，可以不需要占用额外的频谱资源和星上发射功率，可以逐步实现导航卫星和通信卫星合一，高效利用太空中宝贵的轨道资源和频谱资源，本实施例中采用的参考信号是通信网络中的信号，是宽带信号，相对于相关技术中民用GPS信号1.023MHz带宽而言，可以获得更高的定时和定位精度。

需要说明的是，伪距ρ⁽ⁿ⁾的计算可以通过比较信关站发送参考信号的网络时间及终端接收的参考信号的网络时间，两者之间的定时偏差即可以计算得到伪距。由于不同卫星下发的参考信号是不同的，即使他们是转发自同一个信关站，定位终端也是可以区分出与不同卫星之间的伪距。参考信号的时延可以参考图1e。其中，卫星通信系统中的网络时间定义如下图1f所示，一般包含超帧、无线帧、子帧、符号和Ts等时间概念，网络时间的最大单位超帧定义的长度足够长，以使得在定位终端接收到定时信息时不会产生定时模糊度问题。网络时间的最小时间间隔定义为Ts，是终端的最大采样间隔。Ts的大小决定终端的定时估计精度，从而间接决定了伪距估计得误差，因此Ts的大小和估计精度对最终的定位精度有着很大的影响。举例说明，假设某卫星通信系统采用宽带多载波方式，子载波间隔为120KHz，系统最大支持4096个子载波，可以计算得到Ts＝2.03451×10^-9s，对应的伪距约为0.6m。而民用GPS的码片定时，1个码片对应的伪距约为300m，可以看到宽带的卫星通信系统可以提供更高的定位精度。

在上述实施例的基础上，本发明实施例提供的方法还可以包括基于如下公式确定定位终端的速度：

其中，

是对

求导，即为定位终端的速度。

是对r⁽ⁿ⁾求导，

是

的导数。其中，假设电离层和对流层对参考信号的时间延迟变化率很小可以忽略，定位终端的接收机和信关站的时钟漂移速率可以忽略。

由此，采用通信网络中的参考信号确定定位终端的速度，可以不需要占用额外的频谱资源和星上发射功率，可以逐步实现导航定位和通信完美结合，高效利用太空中宝贵的轨道资源和频谱资源。

在上述实施例的基础上，本发明实施例提供的方法还可以包括：通过滤波器对至少两个测量结果进行处理，得到测量结果的精确值，所述测量结果包括所述定位终端的位置，或者所述定位终端的速度。其中，为了精确得到定位终端的位置以及速度，可以测量多个测量结果，通过滤波器对多个测量结果进行处理，得到精确值，将不符合要求的值进行去掉。具体的，相关技术中，采用最小二乘法可以在含有误差与噪声的各个测量结果之间确定一个最优值，使得所有测量值的残余平方和最小，但是由于不同时刻的不同测量误差与噪声在最小二乘法计算后转化为相应时刻的不同定位误差与噪声，因而最小二乘法的定位结果通常显得粗糙杂乱。Kalman滤波器等技术可以降低、分离信号中所含噪声量，并保留所需要的信号成分。通过滤波器的设计需要对物体的运动做一些理性的、常规的假设，比如卫星信号接收机在相邻两次观测之间的位置、速度和定时偏移都是有着“连续性”，不可能突然跳变，因此，采用滤波器对测量结果进行处理较为合适。

需要说明的是，在本发明实施例中，可选的，由于宽带卫星通信系统中传输时间间隔(TTI)非常小，卫星过顶时间也非常短，要求通信过程中星间测量间隔也会很短，对于某些类型的定位终端可以假设在多次测量间隔内定位终端的位置基本保持不变，那么可以进一步裁剪掉定位终端上的定位射频通道，通过通信射频通道接收参考信号，上述的公式(5)依然可以近似成立，从而对定位终端进行定位。

需要说明的是，目前，卫星通信系统用于定位的一个重要约束因素是卫星网络的布网密度和窄波束覆盖，导致地面定位终端采用全向接收天线时同时观测到的卫星数目有限。相关技术中的GPS系统在设计时一般会保证任一时刻可见的卫星数能够达到8颗甚至更多，在卫星通信系统的早期的低轨阶段可能难以实现，但随着卫星通信系统发展的成熟，必将会提高星座密度，甚至会采用部分的中轨卫星用于增加卫星网络的覆盖，最终可以满足基于卫星通信系统的参考信号的定位需求。

图2a是本发明实施例提供的一种速度定位方法流程图，所述方法可以由速度定位装置可以执行，所述装置可以由软件和/或硬件来实现，所述装置可以配置在定位终端中，所述方法可以应用于采用跟踪信号进行速度进行的场景中，如图2a所示，本发明实施例提供的技术方案包括：

S210：接收参考信号和跟踪信号调制的载波，并确定所述载波相邻测量力元的相位差值。

在本发明实施例中，宽带卫星通信系统可以工作在毫米波频段，而毫米波器件会引入较大的相位噪声，因此，通信系统可以引入相位跟踪信号(PTRS)用于跟踪、纠正载波相位噪声引入的相位变化。定位终端中可以利用相位跟踪信号的相位变化情况进行速度的估计。相位跟踪信号(Phase Tracking Reference Signal，PTRS)在通信信号中的分布可以参考图2b。

在本发明实施例中，通过在参考信号中，引入相位跟踪信号，将参考信号和相位跟踪信号调制在同一个载波，定位终端在移动过程中，通过接收该载波，并监控该载波相位值的变化，基于相邻测量力元相位值的变化确定定位终端的速度。

其中，测量力元可以是指一个信号周期，或者一个设定时间段。其中，每个测量力元的相位值可以是在一个测量力元内，将各个时刻相位值相加，然后求取平均值，将该平均值作为该测量力元的相位值。

S220：根据所述相位差值确定定位终端的速度。

在本发明实施例的一个实施方式中，可选的，所述根据所述相位差值确定定位终端的速度，包括：基于如下公式确定定位终端的速度：

其中，λ为所述载波的波长，

和

分别表示针对第n颗卫星，第k个和第k-1个测量历元的相位值；

为针对第n颗卫星得到的定位终端的速度。

本发明实施例中，通过引入相位跟踪信号，根据接收到相位跟踪信号和参考信号的载波，基于载波的相位变化确定定位终端的速度，可以实现高精度的速度定位。

在本发明实施例的一个实施方式中，可选的，所述根据所述相位差值确定定位终端的速度，包括：通过相干累积的方法确定定位终端的速度。

本发明实施例提供的速度定位方法，一般可以采用牛顿迭代法等方法求解上述多颗卫星测量方程的解，从而得到定位终端的速度。这仅是一次完整的单次定位过程，为进一步提高定位精度，可以采用多次相干累积的定位方式。

本发明实施例采用的宽带卫星通信系统中一般采用频分双工的(FrequencyDivision Duplexing，FDD)方式，下行的载波信号和参考信号都是持续发送，因此，可以通过增加累积的方法提高单次定位精度。即通过对时间的积分进一步提高单次定位精度。GPS系统中的实际相干累积测试结果表明，一般累积20次以上相干测量结果已经可以保证足够的定位精度。低轨卫星的过顶时间一般是分钟级别，这个时间识别可以足够长用于通过相干累积测量。

由此，通过相干累积的方法确定定位终端的速度，可以提高速度的定位精度。

图3是本发明实施例提供的一种位置定位装置结构框图，所述装置包括伪距确定装置310、伪距校正值确定模块320、目标关系确定模块330和位置确定模块340。

伪距确定装310，用于基于信关站向卫星发射参考信号的时间以及定位终端接收卫星转发的所述参考信号的时间确定所述信关站到所述定位终端的伪距；其中，参考信号为通信网络中的公共参考信号；

伪距校正值确定模块320，用于基于所述伪距和相关参数确定所述卫星到所述定位终端的伪距校正值；

目标关系确定模块330，用于确定所述伪距校正值、所述定位终端的噪声误差、所述定位终端的时钟误差、以及目标几何距离之间的目标关系；其中，所述目标几何距离为所述定位终端与所述卫星之间的几何距离；

位置确定模块340，用于基于所述定位终端的位置、所述卫星的位置和所述目标几何距离之间的关系以及所述目标关系确定所述定位终端的位置。

可选的，伪距确定装置，用于基于如下公式确定所述信关站到所述定位终端的伪距：

ρ⁽ⁿ⁾＝c(t^(u)-t^(B，n))

其中，ρ⁽ⁿ⁾为针对第n颗卫星，所述信关站到所述定位终端的伪距，c为光速；t^(u)为所述定位终端接收第n颗卫星转发的所述参考信号的时间，所述t^(B，n)为所述信关站向第n颗卫星发射所述参考信号的时间；

相应的，伪距校正值确定模块，用于基于如下公式确定伪距校正值：

Δρ⁽ⁿ⁾＝r^(B，n)+T^(S，n)+(I^(B，n)+T^(B，n))+(I^(n，u)+T^(n，u))-δt^(B)；

其中，

为第n颗卫星到所述定位终端的伪距校正值；r^(B，n)为所述信关站与第n颗卫星之间的几何距离；T^(S，n)为第n颗卫星对所述参考信号的处理延迟，为系统常量；I^(B，n)和T^(B，n)为所述信关站到第n颗卫星的电离层和对流层分别对参考信号的时间延迟，通过所述信关站发送的星历模型参数进行确定；I^(n，u)和T^(n，u)为第n颗卫星到定位终端的电离层和对流层分别对所述参考信号的时间延迟，通过所述信关站发送的星历模型参数进行确定。

可选的，目标关系确定模块，用于基于如下公式确定所述目标关系：

其中，r⁽ⁿ⁾为所述目标几何距离，δt^(u)为所述定位终端的时钟误差；

为所述伪距矫正值，

为针对第n颗卫星转发的参考信号，所述定位终端的噪声误差；其中，针对每颗卫星转发的参考信号，所述定位终端的噪声误差相同。

可选的，所述装置还包括速度确定模块，用于基于如下公式确定定位终端的速度：

可选的，所述装置还包括：接收模块，用于接收广播形式的系统消息，所述系统消息中携带星历模型参数中的低阶部分；

通过通信网络接收星历模型参数中的高阶部分。

可选的，所述装置还包括处理模块，用于通过滤波器对至少两个测量结果进行处理，得到测量结果的精确值，所述测量结果包括所述定位终端的位置，或者所述定位终端的速度。

上述装置可执行本发明任意实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

图4是本发明实施例提供的一种速度定位装置结构框图，如图4所示，所述装置包括接收模块410和速度确定模块420。

接收模块410，用于接收参考信号和相位跟踪信号调制的载波，并确定所述载波相邻测量力元的相位差值；

速度确定模块420，用于根据所述相位差值确定定位终端的速度。

可选的，速度确定模块420，用于基于如下公式确定定位终端的速度：

其中，λ为所述载波的波长，

和

分别表示针对第n颗卫星，第k个和第k-1个测量历元的相位值，

为针对第n颗卫星得到的定位终端的速度。

可选的，速度确定模块420，用于通过相干累积的方法确定定位终端的速度。

上述装置可执行本发明任意实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

图5是本发明实施例提供的一种定位终端的结构示意图，如图5所示，该设备包括：

一个或多个处理器510，图5中以一个处理器510为例；

存储器520；

所述设备还可以包括：输入装置530和输出装置540。

所述设备中的处理器510、存储器520、输入装置530和输出装置540可以通过总线或者其他方式连接，图5中以通过总线连接为例。

存储器520作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的一种位置定位方法对应的程序指令/模块(例如，附图3所示的伪距确定装置310、伪距校正值确定模块320、目标关系确定模块330和位置确定模块340)，或者如本发明实施例中一种速度定位方法对应的程序指令/模块(例如，附图4所示的接收模块410和速度确定模块420)。处理器510通过运行存储在存储器520中的软件程序、指令以及模块，从而执行计算机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的一种位置定位方法，即：

基于信关站向卫星发射参考信号的时间以及定位终端接收卫星转发的所述参考信号的时间确定所述信关站到所述定位终端的伪距；其中，参考信号为通信网络中的公共参考信号；

基于所述伪距和相关参数确定所述卫星到所述定位终端的伪距校正值；

确定所述伪距校正值、所述定位终端的噪声误差、所述定位终端的时钟误差、以及目标几何距离之间的目标关系；其中，所述目标几何距离为所述定位终端与所述卫星之间的几何距离；

基于所述定位终端的位置、所述卫星的位置和所述目标几何距离之间的关系以及所述目标关系确定所述定位终端的位置。

或者实现上述方法实施例的一种速度定位方法，即：

接收参考信号和相位跟踪信号调制的载波，并确定所述载波相邻测量力元的相位差值；

根据所述相位差值确定定位终端的速度。

存储器520可以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、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据计算机设备的使用所创建的数据等。此外，存储器520可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态性固态存储器件。在一些实施例中，存储器520可选包括相对于处理器510远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至终端设备。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530可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与计算机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540可包括显示屏等显示设备。

本发明实施例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如本发明实施例提供的一种即实现上述方法实施例的一种位置定位方法，即：

基于信关站向卫星发射参考信号的时间以及定位终端接收卫星转发的所述参考信号的时间确定所述信关站到所述定位终端的伪距；其中，参考信号为通信网络中的公共参考信号；

基于所述伪距和相关参数确定所述卫星到所述定位终端的伪距校正值；

确定所述伪距校正值、所述定位终端的噪声误差、所述定位终端的时钟误差、以及目标几何距离之间的目标关系；其中，所述目标几何距离为所述定位终端与所述卫星之间的几何距离；

基于所述定位终端的位置、所述卫星的位置和所述目标几何距离之间的关系以及所述目标关系确定所述定位终端的位置。

或者实现上述方法实施例的一种速度定位方法，即：

接收参考信号和相位跟踪信号调制的载波，并确定所述载波相邻测量力元的相位差值；

根据所述相位差值确定定位终端的速度。

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(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，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、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 (13)

1.一种位置定位方法，其特征在于，包括：

基于信关站向卫星发射参考信号的时间以及定位终端接收卫星转发的所述参考信号的时间确定所述信关站到所述定位终端的伪距；其中，参考信号为通信网络中的公共参考信号；

基于所述伪距和相关参数确定所述卫星到所述定位终端的伪距校正值；

确定所述伪距校正值、所述定位终端的噪声误差、所述定位终端的时钟误差、以及目标几何距离之间的目标关系；其中，所述目标几何距离为所述定位终端与所述卫星之间的几何距离；

基于所述定位终端的位置、所述卫星的位置和所述目标几何距离之间的关系以及所述目标关系确定所述定位终端的位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于信关站向卫星发射参考信号的时间以及定位终端接收卫星转发的所述参考信号的时间，确定所述信关站到所述定位终端的伪距，包括：

基于如下公式确定所述信关站到所述定位终端的伪距：

ρ⁽ⁿ⁾＝c(t^(u)-t^(B，n))

其中，ρ⁽ⁿ⁾为针对第n颗卫星，所述信关站到所述定位终端的伪距，c为光速；t^(u)为所述定位终端接收第n颗卫星转发的所述参考信号的时间，所述t^(B，n)为所述信关站向第n颗卫星发射所述参考信号的时间；

相应的，所述基于所述伪距和相关参数确定伪距校正值，包括：

基于如下公式确定伪距校正值：

Δρ⁽ⁿ⁾＝r^(B，n)+T^(S，n)+(I^(B，n)+T^(B，n))+(I^(n，u)+T^(n，u))-δt^(B)；

其中，

为第n颗卫星到所述定位终端的伪距校正值；r^(B，n)为所述信关站与第n颗卫星之间的几何距离；T^(S，n)为第n颗卫星对所述参考信号的处理延迟，为系统常量；I^(B，n)和T^(B，n)为所述信关站到第n颗卫星的电离层和对流层分别对参考信号的时间延迟，通过所述信关站发送的星历模型参数进行确定；I^(n，u)和T^(n，u)为第n颗卫星到定位终端的电离层和对流层分别对所述参考信号的时间延迟，通过所述信关站发送的星历模型参数进行确定。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述伪距校正值、所述定位终端的噪声误差、所述定位终端的时钟误差、以及目标几何距离之间的目标关系，包括：

基于如下公式确定所述目标关系：

其中，r⁽ⁿ⁾为所述目标几何距离，δt^(u)为所述定位终端的时钟误差；

为所述伪距矫正值，

为针对第n颗卫星转发的参考信号，所述定位终端的噪声误差；其中，针对每颗卫星转发的参考信号，所述定位终端的噪声误差相同。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：基于如下公式确定定位终端的速度：

其中，

为ρ⁽ⁿ⁾的导数，为所述定位终端的速度；

ρ⁽ⁿ⁾为针对第n颗卫星，所述信关站到所述定位终端的伪距；

是r⁽ⁿ⁾的导数，r⁽ⁿ⁾为所述目标几何距离；

是

的导数，

为针对第n颗卫星转发的参考信号，所述定位终端的噪声误差。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

接收广播形式的系统消息，所述系统消息中携带星历模型参数中的低阶部分；

通过通信网络接收星历模型参数中的高阶部分。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：

通过滤波器对至少两个测量结果进行处理，得到测量结果的精确值，所述测量结果包括所述定位终端的位置，或者所述定位终端的速度。

7.一种速度定位方法，其特征在于，包括：

接收参考信号和相位跟踪信号调制的载波，并确定所述载波相邻测量力元的相位差值；

根据所述相位差值确定定位终端的速度。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述相位差值确定定位终端的速度，包括：

基于如下公式确定定位终端的速度：

其中，λ为所述载波的波长，

和

分别表示针对第n颗卫星，第k个和第k-1个测量历元的相位值，

为针对第n颗卫星得到的定位终端的速度。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述相位差值确定定位终端的速度，包括：

通过相干累积的方法确定定位终端的速度。

10.一种位置定位装置，其特征在于，包括：

伪距确定装置，用于基于信关站向卫星发射参考信号的时间以及定位终端接收卫星转发的所述参考信号的时间确定所述信关站到所述定位终端的伪距；其中，参考信号为通信网络中的公共参考信号；

伪距校正值确定模块，用于基于所述伪距和相关参数确定所述卫星到所述定位终端的伪距校正值；

目标关系确定模块，用于确定所述伪距校正值、所述定位终端的噪声误差、所述定位终端的时钟误差、以及目标几何距离之间的目标关系；其中，所述目标几何距离为所述定位终端与所述卫星之间的几何距离；

位置确定模块，用于基于所述定位终端的位置、所述卫星的位置和所述目标几何距离之间的关系以及所述目标关系确定所述定位终端的位置。

11.一种速度定位装置，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收参考信号和相位跟踪信号调制的载波，并确定所述载波相邻测量力元的相位差值；

速度确定模块，用于根据所述相位差值确定定位终端的速度。

12.一种定位终端，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1-6任一项所述的一种位置定位方法，或者权利要求7-9任一项所述的一种速度定位方法。

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，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述的一种位置定位方法，或者权利要求7-9任一项所述的一种速度定位方法。

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