CN111736188B - 一种卫星定位方法、装置、电子设备和存储介质 - Google Patents

一种卫星定位方法、装置、电子设备和存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请涉及移动设备定位技术领域，提供一种卫星定位方法、装置、电子设备和存储介质，用以提高GNSS伪距粗差探测的识别率，进而提高定位精度。其中，方法包括：根据GNSS对终端进行定位得到的伪距观测值集合构建伪距残差序列；将伪距残差序列分解到至少两个不同的分解方向，分别得到每个分解方向的第一残差序列；分别根据每个分解方向的第一残差序列对伪距观测值进行粗差探测，获得每个分解方向上消除粗差后的第二残差序列；根据各个分解方向上的第二残差序列，获得终端的定位信息。由于本申请是通过在不同方向上将伪距残差进行分解，然后进行粗差探测，可以有效减少粗差漏检的情况，粗差得以有效检测并去除后，进而可提高定位精度。

Description

一种卫星定位方法、装置、电子设备和存储介质
技术领域
本申请涉及移动设备定位技术领域，提供一种卫星定位方法、装置、电子设备和存储介质。
背景技术
GNSS(Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统)具有全天候、高精度等优点，已应用到大地测量、导航、地质灾害监测等众多领域。但同时GNSS信号较为脆弱，特别是在复杂环境下，GNSS伪距观测值难免会受粗差污染，若粗差没有得到妥善处理，会导致最终定位结果偏离实际，给实际应用带来较大不利，因此粗差探测是GNSS定位数据处理质量控制环节的重要内容。
然而，目前GNSS伪距粗差探测技术只在卫星和终端的距离方向，进行粗差探测。该方式下粗差识别率较低，容易造成漏检，使得粗差不能得到妥善处理，进而影响定位结果。
发明内容
本申请实施例提供一种卫星定位方法、装置、电子设备和存储介质，用以提高GNSS伪距粗差探测的识别率，进而提高定位精度。
本申请实施例提供的平面种卫星定位方法，包括：
根据GNSS对终端进行定位得到的伪距观测值集合构建伪距残差序列；
将所述伪距残差序列分解到至少两个不同的分解方向，分别得到每个分解方向的第一残差序列；
分别根据每个分解方向的第一残差序列对所述伪距观测值进行粗差探测，获得每个分解方向上消除粗差后的第二残差序列；
根据各个分解方向上的第二残差序列，获得所述终端的定位信息。
在一种可选的实施方式中，所述根据所述投影坐标以及所述终端在当前时刻的经度和纬度，分别确定所述每个伪距残差在平面方向分解得到的平面残差值，包括：
针对任意一个伪距残差，通过下列公式确定所述伪距残差在平面方向分解得到的平面残差值：
Figure GDA0003520513410000021
Figure GDA00035205134100000212
Figure GDA0003520513410000022
其中，
Figure GDA0003520513410000023
为所述平面残差值，β为所述终端在当前时刻的纬度，γ为所述终端在当前时刻的经度，
Figure GDA0003520513410000024
为所述伪距残差在地心地固坐标系x轴的投影坐标，
Figure GDA0003520513410000025
为所述伪距残差在地心地固坐标系y轴的投影坐标，
Figure GDA0003520513410000026
为所述伪距残差在地心地固坐标系z轴的投影坐标。
在一种可选的实施方式中，所述根据所述投影坐标以及所述终端在当前时刻的经度和纬度，分别确定所述每个伪距残差在高程方向分解得到的高程残差值，包括：
针对任意一个伪距残差，通过下列公式确定所述伪距残差在高程方向分解得到的高程残差值：
Figure GDA0003520513410000027
其中，
Figure GDA0003520513410000028
为所述高程残差值，β为所述终端在当前时刻的纬度，γ为所述终端在当前时刻的经度，
Figure GDA0003520513410000029
为所述伪距残差在地心地固坐标系x轴的投影坐标，
Figure GDA00035205134100000210
为所述伪距残差在地心地固坐标系y轴的投影坐标，
Figure GDA00035205134100000211
为所述伪距残差在地心地固坐标系z轴的投影坐标。
本申请实施例提供的平面种卫星定位装置，包括：
构建单元，用于根据GNSS对终端进行定位得到的伪距观测值集合构建伪距残差序列；
分解单元，用于将所述伪距残差序列分解到至少两个不同的分解方向，分别得到每个分解方向的第一残差序列；
粗差探测单元，用于分别根据每个分解方向的第一残差序列对所述伪距观测值进行粗差探测，获得每个分解方向上消除粗差后的第二残差序列；
定位单元，用于根据各个分解方向上的第二残差序列，获得所述终端的定位信息。
在一种可选的实施方式中，所述至少两个不同的分解方向包括：平面方向和高程方向；
所述分解单元具体用于：将所述伪距残差序列分解到平面方向上，获得平面方向的第一残差序列，以及将所述伪距残差序列分解到高程方向上，获得高程方向的第一残差序列；
所述粗差探测单元具体用于：根据平面方向上的第一残差序列对所述伪距观测值进行粗差探测，获得平面方向上消除粗差后的第二残差序列，以及根据高程方向上的第一残差序列对所述伪距观测值进行粗差探测，获得高程方向上消除粗差后的第二残差序列。
在一种可选的实施方式中，所述分解单元具体用于：
分别针对所述伪距残差序列中的每个伪距残差，将所述每个伪距残差与相应的目标向量的乘积作为所述每个伪距残差在地心地固坐标系的投影坐标，其中所述目标向量为所述终端与所述每个伪距残差对应的卫星之间的连线在所述地心地固坐标系的空间单位向量；
根据所述投影坐标以及所述终端在当前时刻的经度和纬度，分别确定所述每个伪距残差在平面方向分解得到的平面残差值；
将所有平面残差值按序排列组成所述平面方向上的第一残差序列。
在一种可选的实施方式中，所述分解单元具体用于：
针对任意一个伪距残差，通过下列公式确定所述伪距残差在高程方向分解得到的平面残差值：
Figure GDA0003520513410000041
Figure GDA0003520513410000042
Figure GDA0003520513410000043
其中，
Figure GDA0003520513410000044
为所述平面残差值，β为所述终端在当前时刻的纬度，γ为所述终端在当前时刻的经度，
Figure GDA0003520513410000045
为所述伪距残差在地心地固坐标系x轴的投影坐标，
Figure GDA0003520513410000046
为所述伪距残差在地心地固坐标系y轴的投影坐标，
Figure GDA0003520513410000047
为所述伪距残差在地心地固坐标系z轴的投影坐标。
在一种可选的实施方式中，所述分解单元具体用于：
分别针对所述伪距残差序列中的每个伪距残差，将所述每个伪距残差与相应的目标向量的乘积作为所述每个伪距残差在地心地固坐标系的投影坐标，其中所述目标向量为所述终端与所述每个伪距残差对应的卫星之间的连线在所述地心地固坐标系的空间单位向量；
根据所述投影坐标以及所述终端在当前时刻的经度和纬度，分别确定所述每个伪距残差在高程方向分解得到的高程残差值；
将所有高程残差值按序排列组成所述高程方向上的第一残差序列。
在一种可选的实施方式中，所述分解单元具体用于：
针对任意一个伪距残差，通过下列公式确定所述每个伪距残差在高程方向分解得到的高程残差值：
Figure GDA0003520513410000048
其中，
Figure GDA0003520513410000049
为所述高程残差值，β为所述终端在当前时刻的纬度，γ为所述终端在当前时刻的经度，
Figure GDA00035205134100000410
为所述伪距残差在地心地固坐标系x轴的投影坐标，
Figure GDA00035205134100000411
为所述伪距残差在地心地固坐标系y轴的投影坐标，
Figure GDA00035205134100000412
为所述伪距残差在地心地固坐标系z轴的投影坐标。
在一种可选的实施方式中，所述粗差探测单元具体用于：
根据所述平面方向上的第一残差序列对应的第一目标值确定所述平面方向上的第一残差序列对应的第一探测区间；
删除所述平面方向上的第一残差序列中的第一离群点，其中所述第一离群点为位于所述第一探测区间之外的平面残差值；
对所述平面方向上的第一残差序列中的平面残差值按序重新排列；
重复上述步骤，直至所述平面方向上的第一残差序列中不存在第一离群点，将最后确定的平面方向上的第一残差序列作为所述平面方向上消除粗差后的第二残差序列。
在一种可选的实施方式中，所述第一目标值包括平面上分位数和平面下分位数，其中所述平面上分位数为将所述平面方向上的第一残差序列进行M1等分后得到的最大分位数，平面下分位数为将所述平面方向上的第一残差序列M1等分后得到的最小分位数，M1为正整数；
所述粗差探测单元具体用于：
将所述平面上分位数与平面分位差和第一预设比例之积的和作为所述第一探测区间的上界，以及将所述平面下分位数与平面分位差和第一预设比例之积的差作为所述第一探测区间的下界，其中所述平面分位差为所述平面上分位数与所述平面下分位数之差。
在一种可选的实施方式中，所述第一目标值包括所述平面方向上的第一残差序列的标准差、均值和方差中的一种或多种；
所述粗差探测单元具体用于：
根据所述第一目标值确定所述平面方向上的第一残差序列对应的第一置信区间；
将所述第一置信区间作为所述平面方向上的第一残差序列对应的第一探测区间。
在一种可选的实施方式中，所述粗差探测单元具体用于：
根据所述高程方向上的第一残差序列对应的第二目标值确定所述高程方向上的第一残差序列对应的第二探测区间；
删除所述高程方向上的第一残差序列中第二离群点，其中所述第二离群点为位于所述第二探测区间之外的高程残差值；
对所述高程方向上的第一残差序列中的高程残差值按序重新排列；
重复上述步骤，直至所述高程方向上的第一残差序列中不存在第二离群点，将最后确定的高程方向上的第一残差序列作为所述高程方向上消除粗差后的第二残差序列。
在一种可选的实施方式中，所述第二目标值包括高程上分位数和高程下分位数，其中所述高程上分位数为将所述高程方向上的第一残差序列进行M2等分后得到的最大分位数，高程下分位数为将所述高程方向上的第一残差序列M2等分后得到的最小分位数，M2为正整数；
所述粗差探测单元具体用于：
将所述高程上分位数与高程分位差和第二预设比例之积的和作为所述第二探测区间的上界，以及将所述高程下分位数与高程分位差和第二预设比例之积的差作为所述第二探测区间的下界，其中所述高程分位差为所述高程上分位数与所述高程下分位数之差。
在一种可选的实施方式中，所述第二目标值包括所述平面方向上的第一残差序列的标准差、均值和方差中的一种或多种；
所述粗差探测单元具体用于：
根据所述第二目标值确定所述高程方向上的第一残差序列对应的第二置信区间；
将所述第二置信区间作为所述高程方向上的第一残差序列对应的第二探测区间。
在一种可选的实施方式中，所述定位单元具体用于：
根据所述平面方向上的第二残差序列中的平面残差值构建平面方向上的第一空间交会方程，并根据所述第一空间交会方程解得平面位置信息；以及根据所述高程方向上的第二残差序列中的高程残差值构建高程方向上的第二空间交会方程，并根据所述第二空间交会方程的交点解得高程位置信息；
将所述平面位置信息与所述高程位置信息组合形成所述终端的定位信息。
本申请实施例提供的一种电子设备，包括处理器和存储器，其中，所述存储器存储有程序代码，当所述程序代码被所述处理器执行时，使得所述处理器执行上述任意一种卫星定位方法的步骤。
本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其包括程序代码，当所述程序产品在电子设备上运行时，所述程序代码用于使所述电子设备执行上述任意一种卫星定位方法的步骤。
本申请有益效果如下：
本申请实施例提供的卫星定位方法、装置、电子设备和存储介质，由于本申请实施例通过是在不同分解方向上将测量得到的伪距观测值进行分解，然后进行粗差探测，当分解得到的伪距残差仅在一个分解方向上探测为粗差时就可以进行剔除，所以可以有效减少粗差漏检的情况。在粗差得以有效检测并去除后，利用剩余的观测值来进行定位，则可提高定位精度。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请实施例中的一种应用场景的示意图；
图2为本申请实施例中的一种伪距观测的示意图；
图3为本申请实施例中的一种卫星定位方法的示意图；
图4为本申请实施例中的一种对序列进行四等分的示意图；
图5为本申请实施例中的一个可选的卫星定位方法实现时序流程示意图；
图6为本申请实施例中的一种卫星定位装置的组成结构示意图；
图7为本申请实施例中的一种电子设备的组成结构示意图；
图8为应用本申请实施例的一种计算装置的一个硬件组成结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请技术方案的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请文件中记载的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请技术方案保护的范围。
下面对本申请实施例中涉及的部分概念进行介绍。
GNSS多模单频定位：融合GPS(Global Positioning System，全球定位系统)、GLONASS(GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM，格洛纳斯)、GALILEO(Galileosatellite navigation system，伽利略卫星导航系统)和BDS(BeiDou NavigationSatellite System，北斗卫星导航系统)的定位技术。
粗差探测：探测观测数据中的异常点并剔除。由于种种原因，观测数据与被测原型的真值不完全一致，其中包括粗差、系统误差和偶然误差等测量误差。在应用观测数据时，要求数据仅含有偶然误差。系统误差可以采用一定的方法发现和修正。而针对粗差，则可通过粗差探测来进行消除。在本申请实施例中，粗差探测就是检测观测数据是否含有粗差，以及定位哪一个数据是粗差，进而剔除观测数据中的粗差。
伪距：是指卫星定位过程中，地面接收机到卫星之间的大概距离。假设卫星钟和接收机钟严格保持同步，根据卫星信号的发射时间与接收机接收到信号的接收时间就可以得到信号的传播时间，再乘以传播速度就可以得到卫地距离。然而两个时钟不可避免存在钟差，且信号在传播过程中还要受到大气折射等因素的影响，所以通过这种方法直接测得的距离并不等于卫星到地面接收机的真正距离，于是把这种距离称之为伪距。在本申请实施例中的伪距观测值，则是指卫星和终端之间的距离观测值。
残差：可以认为是观测值扣除其中包含的有用信息后，剩余的部分。可以有余(残差为正)，也可以不足(残差为负)。残差是评价观测值质量好坏的比较直接和客观的标准。观测值质量较好时，残差一定是在零值附近，且抖动较小，反之，观测值则可能较差或者有些偏差或误差项没有被校正完全。在本申请中的伪距残差则是根据伪距观测值确定的。
分解方向：指ECEF Earth-Centered，Earth-Fixed，地心地固坐标系)中的任意一个方向。ECEF简称地心坐标系，是一种以地心为原点的地固坐标系(也称地球坐标系)，是一种笛卡尔坐标系。原点O(0，0，0)为地球质心，z轴与地轴平行指向北极点，x轴指向本初子午线与赤道的交点，y轴垂直于xOz平面(即东经90度与赤道的交点)构成右手坐标系。
高程：指的是某点沿铅垂线方向到绝对基面的距离，称绝对高程，简称高程。某点沿铅垂线方向到某假定水准基面的距离，称假定高程。在本申请实施例中的高程方向是指ECEF中的z轴方向；平面方向则是指与ECEF中的z轴垂直的方向，即xoy平面方向。
四分位数：也称为四分位点，它是将全部数据由小到大排列并分成相等的四部分，其中每部分包括25％的数据，处在各分位点的数值就是四分位数。四分位数有三个，第一个四分位数就是通常所说的四分位数，称为下四分位数，第二个四分位数就是中位数，第三个四分位数称为上四分位数，分别用Q1、Q2、Q3表示：第一四分位数(Q1)，又称较小四分位数，等于该序列中所有数值由小到大排列后第25％的数字；第二四分位数(Q2)，又称中位数，等于该序列中所有数值由小到大排列后第50％的数字；第三四分位数(Q3)，又称较大四分位数，等于该序列中所有数值由小到大排列后第75％的数字。
八分位数：通四分位数类似，是指把全部数据由小到大排列并分成八等份，处于七个分割点位置的数值。
分位差(Divided difference)：是对极差指标的一种改进，就是从变量数列中剔除了一部分极端值之后重新计算的类似于极差的指标。常用的分位差有四分位差、八分位差、十分位差、十六分位差、三十二分位差以及百分位差。在本申请实施例中主要是以四分位差为例，又称四分位距(InterQuartile Range，IQR)，是描述统计学中的一种方法，以确定上四分位数和下四分位数的区别(即Q1～Q3的差距)。与方差、标准差一样，表示统计资料中各变量分散情形，但四分差更多为一种稳健统计(robust statistic)。公式：IQR＝Q3-Q1，即第三四分位数与第一四分位数的差距。上界和下界，表示序列的合理区间，超过该区间的样本点视为离群点。
统计检验：亦称假设检验。根据抽样结果，在一定可靠性程度上对一个或多个总体分布的原假设作出拒绝还是不拒绝(予以接受)结论的程序。决定常取决于样本统计量的数值与所假设的总体参数是否有显著差异。这时称差异显著性检验。检验的推理逻辑为具有概率性质的反证法。例如，在参数假设检验中，当对总体分布的参数作出原假设H0后，先承认总体与原假设相同，然后根据样本计算一个统计量，并求出该统计量的分布，再给定一个小概率(一般为0.05，0.01等，视情况而定)，确定拒绝原假设H0的区域(拒绝域)。
置信区间：是指由样本统计量所构造的总体参数的估计区间。在统计学中，一个概率样本的置信区间(Confidence interval)是对这个样本的某个总体参数的区间估计。置信区间展现的是这个参数的真实值有一定概率落在测量结果的周围的程度。置信区间给出的是被测量参数的测量值的可信程度，即前面所要求的一个概率。
卫星钟差：指卫星钟的钟差，包括由钟差、频偏、频漂等产生的误差，也包含钟的随机误差。
接收机钟误差：简称接收机钟差，指卫星导航接收机时钟不稳定所引起的信号传播时间测量误差。卫星导航接收机的时钟一般采用高精度的石英钟，其稳定度约为10一，稳定度较采用原子钟的卫星钟差。石英钟不但钟差数值大、变化快，且变化的规律性也更差。除此之外，接收机钟差还与使用时的环境有一定关系。接收机钟差直接影响定位精度，比如卫星钟与接收机之间的时间同步误差为1LLs时，由此引入的伪距观测误差为300m。
下面对本申请实施例的设计思想进行简要介绍：
目前在对伪距观测值进行粗差探测时，只是在卫星和终端的距离方向，进行粗差探测，例如图1所示，其中r点所在位置即终端的位置，
Figure GDA0003520513410000111
为终端与三颗卫星之间的伪距观测值，也就是卫星和终端的距离方向上的探测结果。
该方式效率较低，需要较大的计算量，而且粗差识别率较低，容易造成漏检。
有鉴于此，本申请实施例提供一种卫星定位方法、装置、电子设备和存储介质，本申请实施例了不再是在卫星终端之间的距离方向进行粗差探测，而是基于不同分解方向进行粗差探测，将卫星终端之间的距离分解至至少两个不同的分解方向分别进行探测，以提高粗差识别率；此外还提出了基于四分位数的探测方法，该方式计算量小，识别率高，能快速识别异常值，提高粗差探测效率。进而在提高粗差识别率以及粗差探测效率的基础上，则可有效剔除粗差，提高定位精度。
以下结合说明书附图对本申请的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本申请，并不用于限定本申请，并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图2所示，其为本申请实施例的应用场景示意图。该应用场景图中包括一个终端设备210、四颗卫星220和四个基站230。
在本申请实施例中，终端设备210为用户使用的电子设备，该电子设备可以是个人计算机、手机、平板电脑、笔记本、电子书阅读器等具有一定计算能力并且运行有即时通讯类软件及网站或者社交类软件及网站的计算机设备。
基站230是移动设备接入互联网的接口设备，也是无线电台站的一种形式，是指在一定的无线电覆盖区中，通过移动通信交换中心，与终端设备210之间进行信息传递的无线电收发信电台。移动通信基站的建设是移动通信运营商投资的重要部分，移动通信基站的建设一般都是围绕覆盖面、通话质量、投资效益、建设难易、维护方便等要素进行。随着移动通信网络业务向数据化、分组化方向发展，移动通信基站的发展趋势也必然是宽带化、大覆盖面建设及IP化。
在本申请实施例中，通过终端设备210、卫星220以及基站230之间的信号收发，则可确定终端与卫星之间的伪距观测值，进而通过对伪距观测值组成的伪距观测值集合进行补贴分解方向的分解，得到各个分解方向上的第一残差序列，基于不同分解方向上的第一残差序列进行粗差探测的方式，以提高粗差识别率，进而提高定位精度。
参阅图3所示，为本申请实施例提供的一种卫星定位方法的实施流程图，该方法的具体实施流程如下：
S31：根据GNSS对终端进行定位得到的伪距观测值集合构建伪距残差序列；其中，伪距残差序列的各个伪距残差是根据伪距观测值集合中的各个伪距观测值确定的。
需要说明的是，上述伪距观测值集合至少包括四颗卫星测得的伪距观测值，一般情况下会有20多颗或者30多颗卫星在同一时刻测得的伪距观测值，具体的，卫星的种类有：GPS卫星、GLONASS卫星、GALILEO卫星和BDS卫星等。
下面对构建伪距残差序列的具体过程进行详细说明：
假设卫星s(s＝GPS、GLONASS、GALILEO、BDS)在ECEF中坐标为
Figure GDA0003520513410000121
Android(安卓)手机终端与卫星s在频率i上的伪距观测值为
Figure GDA0003520513410000122
则伪距观测方程为：
Figure GDA0003520513410000123
在公式1中，dta表示Android手机终端接收机钟差，dTs表示卫星钟差，
Figure GDA0003520513410000124
表示电离层延迟，μ表示对流层映射函数值，
Figure GDA0003520513410000125
表示Android手机终端地天顶方向的对流层延迟，ερ为卫星或Android手机终端接收机信道硬件延迟等其他误差；
Figure GDA0003520513410000126
表示Android手机终端与卫星s的几何距离。
此时，根据伪距观测值确定的伪距残差可表示为：
Figure GDA0003520513410000131
如果在时刻k，Android手机终端观测到N颗卫星，根据上述两个公式，则可构建伪距观测值集合或者伪距观测序列：
Figure GDA0003520513410000132
以及伪距残差序列为∈(s1)，∈(s2)，……，∈(sN)，至此伪距残差序列构建完成，以此为基础便可以进行下面的序列分解以及粗差探测，进而确定终端的定位信息。
S32：将伪距残差序列分解到至少两个不同的分解方向，分别得到每个分解方向的第一残差序列。
在一种可选的实施方式中，至少两个不同的分解方向包括：平面方向和高程方向；因而将伪距残差序列分解到至少两个不同的分解方向，分别得到每个分解方向的第一残差序列时的具体过程为：
将伪距残差序列分解到平面方向上，获得平面方向的第一残差序列，以及将伪距残差序列分解到高程方向上，获得高程方向的第一残差序列。
需要说明的是，在对伪距残差序列进行分解时，本申请实施例中的所列举的平面方向和高程方向这两个不同的分解方向只是举例说明，实际上并不限于这两个方向，任意两个或多个不同的分解方向都适用于本申请实施例，例如地心地固坐标系每个象限的45度角方向等，具体的序列分解过程同平面方向和高程方向上类似，在下文中将进行详细说明。
S33：分别根据每个分解方向的第一残差序列对伪距观测值进行粗差探测，获得每个分解方向上消除粗差后的第二残差序列。
在一种可选的实施方式中，至少两个不同的分解方向包括：平面方向和高程方向；在分别根据每个分解方向的第一残差序列对伪距观测值进行粗差探测，获得每个分解方向上消除粗差后的第二残差序列时，具体过程如下：
根据平面方向上的第一残差序列对伪距观测值进行粗差探测，获得平面方向上消除粗差后的第二残差序列，以及根据高程方向上的第一残差序列对伪距观测值进行粗差探测，获得高程方向上消除粗差后的第二残差序列。
同样地，本申请实施例中的所列举的平面方向和高程方向这两个分解方向只是举例说明，实际上并不限于这两个方向，任意两个或多个不同的分解方向都适用于本申请实施例，例如地心地固坐标系每个象限45度角方向等，在不同的分解方向上，具体的粗差消除过程同平面方向和高程方向上类似，在下文中将进行详细说明。
S34：根据各个分解方向上的第二残差序列，获得终端的定位信息。
具体的，分别根据各个分解方向上的第二残差序列中的残差值构建各个分解方向上的空间交会方程，并分别根据各个空间交会方程解得各个分解方向上终端的位置信息；将各个分解方向上终端的位置信息组合形成该终端的定位信息。
其中，在根据第二残差序列中的残差值构建空间交会方程时，具体的：
根据卫星的位置以及第二残差序列中的残差值对应的伪距观测值，可以构建终端和卫星之间的两点直线距离的方程，例如通过最小二乘法或卡尔曼滤波的方法，根据至少两个两点直线距离的方程组成的方程组(即空间交会方程)，解得各个分解方向上终端的位置信息，再将各个分解方向上终端的位置信息进行组合则可形成该终端的定位信息。
在上述实施方式中，通过在不同分解方向上将测量得到的伪距观测值进行分解，然后进行粗差探测，当分解得到的伪距残差仅在一个分解方向上探测为粗差时就可以进行剔除，所以可以有效减少粗差漏检的情况。在粗差得以有效检测并去除后，利用剩余的观测值来进行定位，则可提高定位精度。
(一)下面主要以在平面方向和高程方向这两个不同的分解方向为例，对将伪距残差序列分解得到第一残差序列的过程进行详细介绍：
1、在平面方向上：
在一种可选的实施方式中，将伪距残差序列分解至平面方向得到平面方向上的第一残差序列时，需要对伪距残差序列中的每个伪距残差进行分解，得到每个伪距残差在平面方向上分解后的平面残差值，具体过程如下：
分别针对伪距残差序列中的每个伪距残差，将每个伪距残差与相应的目标向量的乘积作为每个伪距残差在地心地固坐标系的投影坐标，其中目标向量为终端与每个伪距残差对应的卫星之间的连线在地心地固坐标系的空间单位向量；根据投影坐标以及终端在当前时刻的经度和纬度，分别确定每个伪距残差在平面方向分解得到的平面残差值；将所有平面残差值按序排列组成平面方向上的第一残差序列。
在本申请实施例中，按序排列时的方式有很多，可以按照从小到大或者从大到小等方式，下文主要是以按照从小到大的顺序为例进行排序。
假设Android手机终端当前时刻的纬度、经度为(β，γ)。在本申请实施例中，定义Android手机终端与卫星s之间的连线在ECEF的空间单位向量为
Figure GDA0003520513410000151
也就是目标向量，则针对伪距残差序列中的任意一个伪距残差∈(s)，该伪距残差∈(s)在ECEF中的投影坐标为：
Figure GDA0003520513410000152
进而，根据投影坐标以及终端在当前时刻的经度γ和纬度β时，将∈(s)按照下列3个公式分解至平面方向得到平面残差值
Figure GDA0003520513410000153
Figure GDA0003520513410000154
Figure GDA0003520513410000155
Figure GDA0003520513410000156
其中，
Figure GDA0003520513410000157
为伪距残差∈(s)在平面方向分解得到的平面残差值，β为终端在当前时刻的纬度，γ为终端在当前时刻的经度，
Figure GDA0003520513410000158
为伪距残差在地心地固坐标系x轴的投影坐标，
Figure GDA0003520513410000159
为伪距残差在地心地固坐标系y轴的投影坐标，
Figure GDA00035205134100001510
为伪距残差在地心地固坐标系z轴的投影坐标。
假设伪距残差序列为：∈(s1),∈(s2),……,∈(sN)，在平面方向上分解得到的平面残差值为
Figure GDA00035205134100001511
按照从小到大的顺序排序后得到的平面方向上的第一残差序列为：
ωh(s)＝ωh(s1),ωh(s2),…,ωh(sN)。
2、在高程方向上：
同样地，在一种可选的实施方式中，分别针对伪距残差序列中的每个伪距残差，将每个伪距残差与相应的目标向量的乘积作为每个伪距残差在地心地固坐标系的投影坐标，其中目标向量为终端与每个伪距残差对应的卫星之间的连线在地心地固坐标系的空间单位向量；根据投影坐标以及终端在当前时刻的经度和纬度，分别确定每个伪距残差在高程方向分解得到的高程残差值；将所有高程残差值按序排列组成高程方向上的第一残差序列。
仍以平面方向所列举的投影坐标和终端的经度、纬度为例，针对任意一个伪距残差∈(s)，可通过公式6确定该∈(s)在高程方向分解得到的高程残差值
Figure GDA0003520513410000161
Figure GDA0003520513410000162
其中，
Figure GDA0003520513410000163
为高程残差值，β为终端在当前时刻的纬度，γ为终端在当前时刻的经度，
Figure GDA0003520513410000164
为伪距残差在地心地固坐标系x轴的投影坐标，
Figure GDA0003520513410000165
为伪距残差在地心地固坐标系y轴的投影坐标，
Figure GDA0003520513410000166
为伪距残差在地心地固坐标系z轴的投影坐标。
假设伪距残差序列为：∈(s1),∈(s2),……,∈(sN)，在平面方向上分解得到的平面残差值为
Figure GDA0003520513410000167
按照从小到大的顺序排序后得到的平面方向上的第一残差序列为：
ωv(s)＝ωv(s1)，ωv(s2)，...，ωv(sN)。
在上述实施方式中，将伪距残差序列在平面和高程方向，分别进行分解，以便在两个方向进行粗差探测，以减少漏检。
(二)下面仍以在平面方向和高程方向这两个不同的分解方向为例，对粗差探测的过程进行详细介绍：
1、在平面方向上：
在一种可选的实施方式中，根据平面方向上的第一残差序列对伪距观测值进行粗差探测，获得平面方向上消除粗差后的第二残差序列时，具体包括以下步骤：
S41：根据平面方向上的第一残差序列对应的第一目标值确定平面方向上的第一残差序列对应的第一探测区间；
S42：删除平面方向上的第一残差序列中的第一离群点，其中第一离群点为位于第一探测区间之外的平面残差值；
S43：对平面方向上的第一残差序列中的平面残差值按序重新排列；
S44：重复上述步骤，直至平面方向上的第一残差序列中不存在第一离群点，将最后确定的平面方向上的第一残差序列作为平面方向上消除粗差后的第二残差序列。
其中，S43对平面残差值按序重新排列时，也可以有很多种排序方式，这里同上述实施例中相同，主要也是以按照从小到大的顺序为例重新进行排序。
也就是说，上述过程表明需要在平面方向上进行至少一轮粗差探测，每一轮粗差探测可以消除至少一个第一离群点(粗差)，直到不存在第一离群点则可停止该方向上的粗差探测。
例如，对于第一残差序列ωh(s)＝ωh(s1),ωh(s2),…,ωh(sN)，假设N＝20，在第一轮粗差探测时，第一探测区间为[a1，b1]，得到的不在该区间内的第一离群点为ωh(s3)、ωh(s4)，并进行剔除；第二轮粗差探测时，第一探测区间为[a2，b2]，得到的不在该区间内的第一离群点ωh(s5)、ωh(s6)，并进行剔除；假设进行第三轮粗差探测时，得到的第一探测区间为[a3，b3]，此时第一残差序列中还剩余16个平面残差值，且这16个平面残差值都位于区间[a3，b3]内，此时则可结束粗差探测，将剩余的16个平面残差值组成的序列作为平面方向上的第二残差序列。
其中，根据平面方向上的第一残差序列对应的第一目标值确定平面方向上的第一残差序列对应的第一探测区间时，根据不同的第一目标值可以确定出不同的第一探测区间，下面进行举例说明：
确定方式一、第一目标值包括平面上分位数和平面下分位数，其中平面上分位数为将平面方向上的第一残差序列进行M1等分后得到的最大分位数，平面下分位数为将平面方向上的第一残差序列M1等分后得到的最小分位数，M1为正整数。
在确定平面方向上的第一残差序列对应的第一探测区间时，具体过程如下：
将平面上分位数与平面分位差和第一预设比例之积的和作为第一探测区间的上界，以及将平面下分位数与平面分位差和第一预设比例之积的差作为第一探测区间的下界，其中平面分位差为平面上分位数与平面下分位数之差。
以M1＝4为例，则平面上分位数为上四分位数
Figure GDA0003520513410000181
平面下分位数为下四分位数
Figure GDA0003520513410000182
平面分位差即四分位距
Figure GDA0003520513410000183
此外，四分位数还包括中位数
Figure GDA0003520513410000184
其中，平面方向上的四分位数
Figure GDA0003520513410000185
的位置可由下述公式确定：
Figure GDA0003520513410000186
的位置(p1)：(n+1)/4；
Figure GDA0003520513410000187
的位置(p2)：(n+1)/2；
Figure GDA0003520513410000188
的位置(p3)：(n+1)*3/4。
其中，n表示第一残差序列的大小，以上述实施例中所列举的三轮粗差探测为例，在第一轮粗差探测时，n＝20；在第二轮粗差探测时，n＝18；在第三轮探测时，n＝16。
需要说明的是，当计算得到的p1、p2或p3不是整数时，可采用：向上取整，或者向下取整，或者四舍五入等方式来确定。在本申请实施例中，主要以向下取整为例，例如计算得到n＝3.5，则取整为3；n＝6.9，则取整为6。
接下来，则可根据上述过程确定的四分位数的位置，来确定其相应的四分位数，具体的：
Figure GDA0003520513410000189
四分位距
Figure GDA00035205134100001810
在确定上述数值之后，则可依据上述数值来确定第一探测区间的上界、下界的具体值，以第一预设比例是1.5为例，平方分位差为IQR，则在上述实施例中所列举的几次平面方向上的粗差探测过程中的a1，a2或a3可通过公式8确定，也就是
Figure GDA00035205134100001811
b1，b2或b3可通过公式7确定，也就是Δh：
上界：
Figure GDA00035205134100001812
下界：
Figure GDA0003520513410000191
如图4所示，其中位于上界及下界组成的探测区间之外的都可称作离群点，因而在第一残差序列中，不处于第一探测区间之间的平面残差值即第一离群点，通过第一探测区间来进行粗差探测。
上述实施方式中，能够快速识别出粗差，提高粗差探测效率，并且基于四分位数进行检测，可靠性更高。
确定方式二、第一目标值包括平面方向上的第一残差序列的标准差、均值和方差中的一种或多种；
该方式下，可直接根据第一目标值确定平面方向上的第一残差序列对应的第一置信区间，并将确定的第一置信区间作为平面方向上的第一残差序列对应的第一探测区间。
具体的，根据平面方向上第一残差序列的方差，标准差以及均值，利用正态统计检验的方法，在给定的置信概率下计算出第二置信区间，并将该第二置信区间作为第一残差序列对应的第二探测区间。
上述实施方式中，基于样本集的正态分布特性也可以实现类似的粗差探测，该方式下同样能够快速识别出粗差，提高粗差探测效率。
2、在高程方向上：
在一种可选的实施方式中，根据高程方向上的第一残差序列对伪距观测值进行粗差探测，获得高程方向上消除粗差后的第二残差序列时，具体包括以下步骤：
S51：根据高程方向上的第一残差序列对应的第二目标值确定高程方向上的第一残差序列对应的第二探测区间；
S52：删除高程方向上的第一残差序列中第二离群点，其中第二离群点为位于第二探测区间之外的高程残差值；
S53：对高程方向上的第一残差序列中的高程残差值按序重新排列；
S54：重复上述步骤，直至高程方向上的第一残差序列中不存在第二离群点，将最后确定的高程方向上的第一残差序列作为高程方向上消除粗差后的第二残差序列。
同样地，上述过程也需要进行至少一轮粗差探测，每一轮粗差探测可以消除至少一个第二离群点，直至不存在第二离群点时则可停止该方向上的粗差探测。
例如，对于第一残差序列ωv(s)＝ωv(s1),ωv(s2),…,ωv(sN)，N＝20，在第一轮粗差探测时，第二探测区间为[c1，d1]，得到的不在该区间内的第二离群点为ωv(s3)，并进行剔除；第二轮粗差探测时，第二探测区间为[c2，d2]，得到的不在该区间内的第二离群点ωv(s5)、ωv(s7)，并进行剔除；假设进行第三轮粗差探测时，得到的第二探测区间为[c3，d3]，得到的不在该区间内的第二离群点ωv(s6)、ωv(s4)；在进行第四轮粗差探测时，第二探测区间为[c4，d4]，此时第一残差序列中还剩余15个高程残差值，且这15个高程残差值都位于区间[c4，d4]内，此时则可结束粗差探测，将剩余的15个高程残差值组成的序列作为高程方向上的第二残差序列。
其中，根据平面方向上的第一残差序列对应的第一目标值确定平面方向上的第一残差序列对应的第一探测区间时，根据不同的第一目标值可以确定出不同的第一探测区间，下面进行举例说明：
确定方式一：第二目标值包括高程上分位数和高程下分位数，其中高程上分位数为将高程方向上的第一残差序列进行M2等分后得到的最大分位数，高程下分位数为将高程方向上的第一残差序列M2等分后得到的最小分位数，M2为正整数。
根据第二目标值确定高程方向上的第一残差序列对应的第二探测区间，具体过程如下：
将高程上分位数与高程分位差和第二预设比例之积的和作为第二探测区间的上界，以及将高程下分位数与高程分位差和第二预设比例之积的差作为第二探测区间的下界，其中高程分位差为高程上分位数与高程下分位数之差。
其中M2的取值可与M1相同或者不同，在本申请实施例中，一般采用四分位数或者八分位数的方式进行介绍，也就是说M2可取4，也可取8，实际计算方式与上述实施例中所列举的在平面方向上的计算方式相类似。
以M2＝4为例，则高程上分位数为
Figure GDA0003520513410000211
高程下分位数为
Figure GDA0003520513410000212
在确定
Figure GDA0003520513410000213
的位置时，在第一轮粗差探测时，n＝20；第二次粗差探测时，n＝19；第三次粗差探测时，n＝17；第四轮粗差探测时，n＝15。
基于确定的四分位数的位置，则可确定出第一残差序列中四分位数的具体数值，也就是
Figure GDA0003520513410000214
四分位距为
Figure GDA0003520513410000215
进而则可确定出第一残差序列的上界Δv以及下界
Figure GDA0003520513410000216
同样地，在计算d1，d2，d3或d4时，采用公式9确定，也就是Δh；在计算c1，c2，c3或c4时，也可采用公式10确定，也就是
Figure GDA0003520513410000217
上界：
Figure GDA0003520513410000218
下界：
Figure GDA0003520513410000219
基于上界和下界组合形成第二探测空间，能够快速识别出粗差，提高粗差探测效率，并且基于四分位数进行检测，可靠性更高。
确定方式二：第二目标值包括高程方向上的第一残差序列的标准差、均值和方差中的一种或多种；
该方式下，根据第二目标值确定高程方向上的第一残差序列对应的第二探测区间时，则可直接根据第二目标值确定高程方向上的第一残差序列对应的第二置信区间；将确定的第二置信区间作为高程方向上的第一残差序列对应的第二探测区间。
具体的，根据第一残差序列的方差，标准差以及均值，利用正态统计检验的方法，在给定的置信概率下计算出第二置信区间，并将该第二置信区间作为第一残差序列对应的第二探测区间即可。
上述实施方式中，基于样本集的正态分布特性也可以实现类似的粗差探测，该方式下同样能够快速识别出粗差，提高粗差探测效率。
(三)下面仍以在平面方向和高程方向这两个不同的分解方向为例，对将根据各个分解方向上的第二残差序列获得终端的定位信息的过程进行详细介绍：
根据平面方向上的第二残差序列中的平面残差值构建平面方向上的第一空间交会方程，并根据第一空间交会方程解得平面位置信息；以及根据高程方向上的第二残差序列中的高程残差值构建高程方向上的第二空间交会方程，并根据第二空间交会方程的交点解得高程位置信息；将平面位置信息与高程位置信息组合形成终端的定位信息。
假设终端的定位信息为(x，y，z)，即终端在地心地固坐标系下的坐标，卫星s1的位置为(x1，y1，z1)，在时刻k测得卫星s1与终端之间的伪距观测值为
Figure GDA0003520513410000221
在平面方向上的分解得到的平面残差值为
Figure GDA0003520513410000222
卫星s2的位置为(x2，y2，z2)，在时刻k测得的卫星s2与终端之间的伪距观测值为
Figure GDA0003520513410000223
在平面方向上的分解得到的平面残差值为
Figure GDA0003520513410000224
因而在计算终端在平面方向上的平面位置信息(x，y)时，可通过如下平面方向上的第一空间交会方程得到：
Figure GDA0003520513410000225
其中，卫星的位置是已知的，上述方程组中的两个方程分别卫星s1和终端之间的两点直线距离的方程，卫星s2和终端之间的两点直线距离的方程，这两个方程的交点即终端，因而解得的(x，y)即终端的平面位置信息。若出现的解不合理时可重新选取卫星来进行计算，在此不做具体限定。
在高程方向上时也是同样的道理，其中高程方向上主要是计算终端的高程位置信息z，可在上述方式解得(x，y)的基础上继续构建第二空间交会方程，来解得z。例如：
Figure GDA0003520513410000226
其中，在时刻k测得卫星s1与终端之间的伪距观测值为
Figure GDA0003520513410000227
卫星s2的位置为(x2，y2，z2)，在时刻k测得的卫星s2与终端之间的伪距观测值为
Figure GDA0003520513410000228
或者也可采用其他方式构建第二空间交会方程，本质是根据两点间的直线距离公式确定的方程等。需要说明的是，在已知(x，y)的基础上，仅根据上述方程组中的一个也可解得z。
最后，由两个空间交会方程解得的位置信息组合形成终端的定位信息(x，y，z)。
在本申请实施例中，根据第二残差序列中的残差值来确定空间交会方程时，可选取各个分解方向上的第二残差序列中同一卫星对应的残差值，例如平面方向上的第二残差序列中包含卫星s1、s2对应的平面残差值，高程方向上的第二残差序列中也包含卫星s1、s2对应的高程残差值。其它选取方式也可行，在此不再一一列举。
参阅图5所示，为一种卫星定位的完整方法时序图。该方法的具体实施流程如下：
步骤500：输入时刻k手机终端观测到的N颗卫星的伪距观测值；
步骤501：根据上述伪距观测值组成的伪距观测值集合构建伪距残差序列；
步骤502：将伪距残差序列分解至平面方向和高程方向，得到各个分解方向的第一残差序列；
步骤503：计算平面方向上第一残差序列的四分位数，以及计算高程方向上第一残差序列的四分位数；
步骤504：计算第一残差序列的上界、下界；
步骤505：设置合理的第一探测区间，以及设置合理的第二探测区间；
步骤506：根据探测区间判断第一残差序列中是否存在离群点，如果是，则执行步骤507，否则，执行步骤508；
步骤507：剔除离群点；
步骤508：将最后得到的第一残差序列作为第二残差序列；
步骤509：根据平面方向上的第二残差序列确定平面位置信息，以及根据高程方向上的第二残差序列确定高程位置信息；
步骤510：根据平面位置信息以及高程位置信息组合形成该终端的定位信息。
需要说明的是，在本申请实施例中也可按照下述循环方式进行粗差探测：
(1)将伪距残差序列∈(s1),∈(s2),……,∈(sN)，按照由小到大的顺序进行排序，得到排序后的伪距残差序列ω(s)＝ω(s1),ω(s2),……,ω(sN)；
(2)将伪距残差序列按照上述实施例中所列举的分解方法分解至平面和高程方向，分别得到平面和高程两个残差序列：
ωh(s)＝ωh(s1),ωh(s2),…,ωh(sN)；
ωv(s)＝ωv(s1),ωv(s2),…,ωv(sN)；
(3)计算序列ωh(s)的四分位数：
Figure GDA0003520513410000241
以及四分位距
Figure GDA0003520513410000242
(4)计算序列ωh(s)的四分位数：
Figure GDA0003520513410000243
以及四分位距
Figure GDA0003520513410000244
(5)计算第一残差序列ωh(s)的上、下界：
Figure GDA0003520513410000245
Figure GDA0003520513410000246
(6)计算第一残差序列ωv(s)的上、下界：
Figure GDA0003520513410000247
Figure GDA0003520513410000248
(7)设置第一残差序列ωh(s)的数值合理区间(即第一探测区间)：
Figure GDA0003520513410000249
(8)设置第一残差序列ωv(s)的数值合理区间(即第二探测区间)：
Figure GDA00035205134100002410
(9)将第一残差序列ωh(s)和ωv(s)中不在合理区间的序列点，作为离群点并剔除；
(10)循环(1)-(9)的步骤，直至所有的序列点，均在合理区间，得到第二残差序列。
需要说明的是，本申请实施例中所列举的几种循环方式在本质上都是需要对第一残差序列进行至少一轮的粗差探测，探测过程的执行顺序实际上可以由很多种方式，均可适用于本申请实施例，再次不做具体限定。
采用上述实施例所列举的卫星定位方法，可以有效地辅助腾讯地图的定位技术，提高Android智能手机终端或其他智能手机终端的定位精度，优化用户体验。
如图6所示，其为卫星定位装置600的结构示意图，可以包括：
构建单元601，用于根据GNSS对终端进行定位得到的伪距观测值集合构建伪距残差序列；
分解单元602，用于将伪距残差序列分解到至少两个不同的分解方向，分别得到每个分解方向的第一残差序列；
粗差探测单元603，用于分别根据每个分解方向的第一残差序列对伪距观测值进行粗差探测，获得每个分解方向上消除粗差后的第二残差序列；
定位单元604，用于根据各个分解方向上的第二残差序列，获得终端的定位信息。
在一种可选的实施方式中，至少两个不同的分解方向包括：平面方向和高程方向；
分解单元602具体用于：将伪距残差序列分解到平面方向上，获得平面方向的第一残差序列，以及将伪距残差序列分解到高程方向上，获得高程方向的第一残差序列；
粗差探测单元603具体用于：根据平面方向上的第一残差序列对伪距观测值进行粗差探测，获得平面方向上消除粗差后的第二残差序列，以及根据高程方向上的第一残差序列对伪距观测值进行粗差探测，获得高程方向上消除粗差后的第二残差序列。
在一种可选的实施方式中，分解单元602具体用于：
分别针对伪距残差序列中的每个伪距残差，将每个伪距残差与相应的目标向量的乘积作为每个伪距残差在地心地固坐标系的投影坐标，其中目标向量为终端与每个伪距残差对应的卫星之间的连线在地心地固坐标系的空间单位向量；
根据投影坐标以及终端在当前时刻的经度和纬度，分别确定每个伪距残差在平面方向分解得到的平面残差值；
将所有平面残差值按序排列组成平面方向上的第一残差序列。
在一种可选的实施方式中，根据投影坐标以及终端在当前时刻的经度和纬度，分别确定每个伪距残差在平面方向分解得到的平面残差值，包括：
针对任意一个伪距残差，通过下列公式确定伪距残差在平面方向分解得到的平面残差值：
Figure GDA0003520513410000261
Figure GDA0003520513410000262
Figure GDA0003520513410000263
其中，
Figure GDA0003520513410000264
为平面残差值，β为终端在当前时刻的纬度，γ为终端在当前时刻的经度，
Figure GDA0003520513410000265
为伪距残差在地心地固坐标系x轴的投影坐标，
Figure GDA0003520513410000266
为伪距残差在地心地固坐标系y轴的投影坐标，
Figure GDA0003520513410000267
为伪距残差在地心地固坐标系z轴的投影坐标。
在一种可选的实施方式中，分解单元602具体用于：
分别针对伪距残差序列中的每个伪距残差，将每个伪距残差与相应的目标向量的乘积作为每个伪距残差在地心地固坐标系的投影坐标，其中目标向量为终端与每个伪距残差对应的卫星之间的连线在地心地固坐标系的空间单位向量；
根据投影坐标以及终端在当前时刻的经度和纬度，分别确定每个伪距残差在高程方向分解得到的高程残差值；
将所有高程残差值按序排列组成高程方向上的第一残差序列。
在一种可选的实施方式中，分解单元602具体用于：
针对任意一个伪距残差，通过下列公式确定伪距残差在高程方向分解得到的高程残差值：
Figure GDA0003520513410000268
其中，
Figure GDA0003520513410000269
为高程残差值，β为终端在当前时刻的纬度，γ为终端在当前时刻的经度，
Figure GDA00035205134100002610
为伪距残差在地心地固坐标系x轴的投影坐标，
Figure GDA00035205134100002611
为伪距残差在地心地固坐标系y轴的投影坐标，
Figure GDA0003520513410000271
为伪距残差在地心地固坐标系z轴的投影坐标。
在一种可选的实施方式中，粗差探测单元603具体用于：
根据平面方向上的第一残差序列对应的第一目标值确定平面方向上的第一残差序列对应的第一探测区间；
删除平面方向上的第一残差序列中的第一离群点，其中第一离群点为位于第一探测区间之外的平面残差值；
对平面方向上的第一残差序列中的平面残差值按序重新排列；
重复上述步骤，直至平面方向上的第一残差序列中不存在第一离群点，将最后确定的平面方向上的第一残差序列作为平面方向上消除粗差后的第二残差序列。
在一种可选的实施方式中，第一目标值包括平面上分位数和平面下分位数，其中平面上分位数为将平面方向上的第一残差序列进行M1等分后得到的最大分位数，平面下分位数为将平面方向上的第一残差序列M1等分后得到的最小分位数，M1为正整数；
粗差探测单元603具体用于：
将平面上分位数与平面分位差和第一预设比例之积的和作为第一探测区间的上界，以及将平面下分位数与平面分位差和第一预设比例之积的差作为第一探测区间的下界，其中平面分位差为平面上分位数与平面下分位数之差。
在一种可选的实施方式中，第一目标值包括平面方向上的第一残差序列的标准差、均值和方差中的一种或多种；
粗差探测单元603具体用于：
根据第一目标值确定平面方向上的第一残差序列对应的第一置信区间；
将第一置信区间作为平面方向上的第一残差序列对应的第一探测区间。
在一种可选的实施方式中，粗差探测单元603具体用于：
根据高程方向上的第一残差序列对应的第二目标值确定高程方向上的第一残差序列对应的第二探测区间；
删除高程方向上的第一残差序列中第二离群点，其中第二离群点为位于第二探测区间之外的高程残差值；
对高程方向上的第一残差序列中的高程残差值按序重新排列；
重复上述步骤，直至高程方向上的第一残差序列中不存在第二离群点，将最后确定的高程方向上的第一残差序列作为高程方向上消除粗差后的第二残差序列。
在一种可选的实施方式中，第二目标值包括高程上分位数和高程下分位数，其中高程上分位数为将高程方向上的第一残差序列进行M2等分后得到的最大分位数，高程下分位数为将高程方向上的第一残差序列M2等分后得到的最小分位数，M2为正整数；
粗差探测单元603具体用于：
将高程上分位数与高程分位差和第二预设比例之积的和作为第二探测区间的上界，以及将高程下分位数与高程分位差和第二预设比例之积的差作为第二探测区间的下界，其中高程分位差为高程上分位数与高程下分位数之差。
在一种可选的实施方式中，第二目标值包括高程方向上的第一残差序列的标准差、均值和方差中的一种或多种；
粗差探测单元603具体用于：
根据第二目标值确定高程方向上的第一残差序列对应的第二置信区间；
将第二置信区间作为高程方向上的第一残差序列对应的第二探测区间。
在一种可选的实施方式中，定位单元604具体用于：
根据平面方向上的第二残差序列中的平面残差值构建平面方向上的第一空间交会方程，并根据第一空间交会方程解得平面位置信息；以及根据高程方向上的第二残差序列中的高程残差值构建高程方向上的第二空间交会方程，并根据第二空间交会方程的交点解得高程位置信息；
将平面位置信息与高程位置信息组合形成终端的定位信息。
为了描述的方便，以上各部分按照功能划分为各模块(或单元)分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块(或单元)的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。
在介绍了本申请示例性实施方式的卫星定位方法和装置之后，接下来，介绍根据本申请的另一示例性实施方式的卫星定位装置。
所属技术领域的技术人员能够理解，本申请的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本申请的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为电路、模块或系统。
在一些可能的实施方式中，本申请实施例还提供一种电子设备，参阅图7所示，电子设备700可以至少包括至少一个处理器701、以及至少一个存储器702。其中，存储器702存储有程序代码，当程序代码被处理器701执行时，使得处理器701执行本说明书上述描述的根据本申请各种示例性实施方式的卫星定位方法中的步骤。例如，处理器701可以执行如图3中所示的步骤。
在一些可能的实施方式中，本申请实施例还提供一种计算装置，可以至少包括至少一个处理单元、以及至少一个存储单元。其中，存储单元存储有程序代码，当程序代码被处理单元执行时，使得处理单元执行本说明书上述描述的根据本申请各种示例性实施方式的服务调用方法中的步骤。例如，处理单元可以执行如图3中所示的步骤。
下面参照图8来描述根据本申请的这种实施方式的计算装置80。图8的计算装置80仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图8，计算装置80以通用计算装置的形式表现。计算装置80的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理单元81、上述至少一个存储单元82、连接不同系统组件(包括存储单元82和处理单元81)的总线83。
总线83表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器、外围总线、处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。
存储单元82可以包括易失性存储器形式的可读介质，例如随机存取存储器(RAM)821和/或高速缓存存储单元822，还可以进一步包括只读存储器(ROM)823。
存储单元82还可以包括具有一组(至少一个)程序模块824的程序/实用工具825，这样的程序模块824包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
计算装置80也可以与一个或多个外部设备84(例如键盘、指向设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与计算装置80交互的设备通信，和/或与使得该计算装置80能与一个或多个其它计算装置进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口85进行。并且，计算装置80还可以通过网络适配器86与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器86通过总线83与用于计算装置80的其它模块通信。应当理解，尽管图中未示出，可以结合计算装置80使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
在一些可能的实施方式中，本申请提供的卫星定位方法的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当程序产品在计算机设备上运行时，程序代码用于使计算机设备执行本说明书上述描述的根据本申请各种示例性实施方式的卫星定位方法中的步骤，例如，计算机设备可以执行如图3中所示的步骤。
程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。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。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。
本申请的实施方式的用于卫星定位的程序产品可以采用便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)并包括程序代码，并可以在计算装置上运行。然而，本申请的程序产品不限于此，在本申请实施例件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被命令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (15)

1.一种卫星定位方法，其特征在于，该方法包括：
根据全球卫星导航系统GNSS对终端进行定位得到的伪距观测值集合构建伪距残差序列；
将所述伪距残差序列分解到至少两个不同的分解方向，分别得到每个分解方向的第一残差序列；
分别根据每个分解方向的第一残差序列对所述伪距观测值进行粗差探测，获得每个分解方向上消除粗差后的第二残差序列；
根据各个分解方向上的第二残差序列，获得所述终端的定位信息。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少两个不同的分解方向包括：平面方向和高程方向；
所述将所述伪距残差序列分解到至少两个不同的分解方向，分别得到每个分解方向的第一残差序列，具体包括：将所述伪距残差序列分解到平面方向上，获得平面方向的第一残差序列，以及将所述伪距残差序列分解到高程方向上，获得高程方向的第一残差序列；
所述分别根据每个分解方向的第一残差序列对所述伪距观测值进行粗差探测，获得每个分解方向上消除粗差后的第二残差序列，具体包括：根据平面方向上的第一残差序列对所述伪距观测值进行粗差探测，获得平面方向上消除粗差后的第二残差序列，以及根据高程方向上的第一残差序列对所述伪距观测值进行粗差探测，获得高程方向上消除粗差后的第二残差序列。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述伪距残差序列分解至平面方向得到平面方向上的第一残差序列，具体包括：
分别针对所述伪距残差序列中的每个伪距残差，将所述每个伪距残差与相应的目标向量的乘积作为所述每个伪距残差在地心地固坐标系的投影坐标，其中所述目标向量为所述终端与所述每个伪距残差对应的卫星之间的连线在所述地心地固坐标系的空间单位向量；
根据所述投影坐标以及所述终端在当前时刻的经度和纬度，分别确定所述每个伪距残差在平面方向分解得到的平面残差值；
将所有平面残差值按序排列组成所述平面方向上的第一残差序列。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述伪距残差序列分解至高程方向得到高程方向上的第一残差序列，包括：
分别针对所述伪距残差序列中的每个伪距残差，将所述每个伪距残差与相应的目标向量的乘积作为所述每个伪距残差在地心地固坐标系的投影坐标，其中所述目标向量为所述终端与所述每个伪距残差对应的卫星之间的连线在所述地心地固坐标系的空间单位向量；
根据所述投影坐标以及所述终端在当前时刻的经度和纬度，分别确定所述每个伪距残差在高程方向分解得到的高程残差值；
将所有高程残差值按序排列组成所述高程方向上的第一残差序列。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据平面方向上的第一残差序列对所述伪距观测值进行粗差探测，获得平面方向上消除粗差后的第二残差序列，包括：
根据所述平面方向上的第一残差序列对应的第一目标值确定所述平面方向上的第一残差序列对应的第一探测区间，所述第一目标值包括平面上分位数和平面下分位数，其中所述平面上分位数为将所述平面方向上的第一残差序列进行M1等分后得到的最大分位数，平面下分位数为将所述平面方向上的第一残差序列M1等分后得到的最小分位数，M1为正整数；或者，所述第一目标值包括所述平面方向上的第一残差序列的标准差、均值和方差中的一种或多种；
删除所述平面方向上的第一残差序列中的第一离群点，其中所述第一离群点为位于所述第一探测区间之外的平面残差值；
对所述平面方向上的第一残差序列中的平面残差值按序重新排列；
重复上述步骤，直至所述平面方向上的第一残差序列中不存在第一离群点，将最后确定的平面方向上的第一残差序列作为所述平面方向上消除粗差后的第二残差序列。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一目标值包括平面上分位数和平面下分位数，其中所述平面上分位数为将所述平面方向上的第一残差序列进行M1等分后得到的最大分位数，平面下分位数为将所述平面方向上的第一残差序列M1等分后得到的最小分位数，M1为正整数；
所述根据所述平面方向上的第一残差序列对应的第一目标值确定所述平面方向上的第一残差序列对应的第一探测区间，包括：
将所述平面上分位数与平面分位差和第一预设比例之积的和作为所述第一探测区间的上界，以及将所述平面下分位数与平面分位差和第一预设比例之积的差作为所述第一探测区间的下界，其中所述平面分位差为所述平面上分位数与所述平面下分位数之差，所述第一预设比例的数值为1.5。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一目标值包括所述平面方向上的第一残差序列的标准差、均值和方差中的一种或多种；
所述根据所述平面方向上的第一残差序列对应的第一目标值确定所述平面方向上的第一残差序列对应的第一探测区间，包括：
根据所述第一目标值确定所述平面方向上的第一残差序列对应的第一置信区间；
将所述第一置信区间作为所述平面方向上的第一残差序列对应的第一探测区间。
8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据高程方向上的第一残差序列对所述伪距观测值进行粗差探测，获得高程方向上消除粗差后的第二残差序列，包括：
根据所述高程方向上的第一残差序列对应的第二目标值确定所述高程方向上的第一残差序列对应的第二探测区间，所述第二目标值包括高程上分位数和高程下分位数，其中所述高程上分位数为将所述高程方向上的第一残差序列进行M2等分后得到的最大分位数，高程下分位数为将所述高程方向上的第一残差序列M2等分后得到的最小分位数，M2为正整数；或者，所述第二目标值包括所述高程方向上的第一残差序列的标准差、均值和方差中的一种或多种；
删除所述高程方向上的第一残差序列中第二离群点，其中所述第二离群点为位于所述第二探测区间之外的高程残差值；
对所述高程方向上的第一残差序列中的高程残差值按序重新排列；
重复上述步骤，直至所述高程方向上的第一残差序列中不存在第二离群点，将最后确定的高程方向上的第一残差序列作为所述高程方向上消除粗差后的第二残差序列。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第二目标值包括高程上分位数和高程下分位数，其中所述高程上分位数为将所述高程方向上的第一残差序列进行M2等分后得到的最大分位数，高程下分位数为将所述高程方向上的第一残差序列M2等分后得到的最小分位数，M2为正整数；
所述根据所述第二目标值确定所述高程方向上的第一残差序列对应的第二探测区间，包括：
将所述高程上分位数与高程分位差和第二预设比例之积的和作为所述第二探测区间的上界，以及将所述高程下分位数与高程分位差和第二预设比例之积的差作为所述第二探测区间的下界，其中所述高程分位差为所述高程上分位数与所述高程下分位数之差，所述第二预设比例的数值为1.5。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第二目标值包括所述高程方向上的第一残差序列的标准差、均值和方差中的一种或多种；
所述根据所述第二目标值确定所述高程方向上的第一残差序列对应的第二探测区间，包括：
根据所述第二目标值确定所述高程方向上的第一残差序列对应的第二置信区间；
将所述第二置信区间作为所述高程方向上的第一残差序列对应的第二探测区间。
11.如权利要求2～10任一项所述的方法，其特征在于，所述根据各个分解方向上的第二残差序列，获得所述终端的定位信息，包括：
根据所述平面方向上的第二残差序列中的平面残差值构建平面方向上的第一空间交会方程，并根据所述第一空间交会方程解得平面位置信息；以及根据所述高程方向上的第二残差序列中的高程残差值构建高程方向上的第二空间交会方程，并根据所述第二空间交会方程的交点解得高程位置信息；
将所述平面位置信息与所述高程位置信息组合形成所述终端的定位信息。
12.一种卫星定位装置，其特征在于，包括：
构建单元，用于根据GNSS对终端进行定位得到的伪距观测值集合构建伪距残差序列；
分解单元，用于将所述伪距残差序列分解到至少两个不同的分解方向，分别得到每个分解方向的第一残差序列；
粗差探测单元，用于分别根据每个分解方向的第一残差序列对所述伪距观测值进行粗差探测，获得每个分解方向上消除粗差后的第二残差序列；
定位单元，用于根据各个分解方向上的第二残差序列，获得所述终端的定位信息。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述至少两个不同的分解方向包括：平面方向和高程方向；
所述分解单元具体用于：将所述伪距残差序列分解到平面方向上，获得平面方向的第一残差序列，以及将所述伪距残差序列分解到高程方向上，获得高程方向的第一残差序列；
所述粗差探测单元具体用于：根据平面方向上的第一残差序列对所述伪距观测值进行粗差探测，获得平面方向上消除粗差后的第二残差序列，以及根据高程方向上的第一残差序列对所述伪距观测值进行粗差探测，获得高程方向上消除粗差后的第二残差序列。
14.一种电子设备，其特征在于，其包括处理器和存储器，其中，所述存储器存储有程序代码，当所述程序代码被所述处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1～11中任一所述方法的步骤。
15.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其包括程序代码，当所述程序代码在电子设备上运行时，所述程序代码用于使所述电子设备执行权利要求1～11中任一所述方法的步骤。
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