CN111896982B - 提升星历数据质量的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种提升星历数据质量的方法及装置，包括获取实时星历数据并保存；对星历数据进行合法性检查，并对合法的星历数据进行有效判定；根据判定结果对已存储的当前星历数据进行更新。本发明能够提升星历数据的质量，降低星历数据跳变的可能性。

Description

提升星历数据质量的方法及装置
技术领域
本发明属于卫星应用技术领域，具体涉及一种提升星历数据质量的方法及装置。
背景技术
星历数据(ephemeris data)亦称星历表，一种星体轨道参数表，即用列表数据说明每隔一定时间某星体预定所在位置，或每隔一定时间某人造卫星预定所在位置。卫星星历是卫星轨道数据，是以开普勒定律的6个轨道参数之间的数学关系确定飞行体的时间、坐标、方位、速度等各项参数，具有极高的精度。卫星星历能精确计算、预测、描绘、跟踪卫星、飞行体的时间、位置、速度等运行状态，其通常存储方法是以卫星编号和时间为线索进行排序。因此，星历数据是定位终端在进行定位时的重要数据，及时、有效、高质量的星历数据是定位的关键。其中目前常用的星座有全球定位系统(Global Positioning System，GPS)、北斗和全球卫星导航系统(GLObalnaya NAvigatsionnaya Sputnikovaya Sistema，GLONASS)。
相关技术中，GPS、北斗以及GLONASS星历数据是由观测站从卫星获取，并经过加工和处理发送给其他使用者。由于不同观测站对星历数据处理的方法不同，导致各个观测站发送的星历数据质量低且存在明显问题，例如：星历数据超时、星历数据不符合使用要求等。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种提升星历数据质量的方法及装置，以解决现有技术中星历数据质量低的问题。
为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：一种提升星历数据质量的方法，包括：
获取实时星历数据并保存；
对所述星历数据进行合法性检查，并对合法的星历数据进行有效判定；
根据判定结果对已存储的当前星历数据进行更新。
进一步的，所述判断所述星历数据的合法性，包括：
根据观测站的观测数据，确定卫星编号；
根据3GPP协议及卫星编号判断所述星历数据的合法性。
进一步的，所述根据3GPP协议及卫星编号判断所述星历数据的合法性，包括：
判断获取的星历数据的卫星编号是否符合3GPP协议规范；
如果卫星编号符合符合3GPP协议规范，则星历数据合法；
如果卫星编号不符合3GPP协议规范，则星历数据不合法。
进一步的，所述对合法的星历数据进行有效判定，包括：
判断所述星历数据的星历参考时刻和钟参数参考时刻是否均在有效期内；
如果星历参考时刻和钟参数参考时刻均在有效期内，则保存所述星历数据；
如果星历参考时刻和/或钟参数参考时刻超出有效期，则丢弃所述星历数据；
其中，所述星历数据包括：GPS星历数据、北斗星历数据；所述有效期为动态时间范围。
进一步的，所述对合法的星历数据进行有效判定，包括：
判断所述星历数据的消息帧时间和钟参数参考时刻是否均在有效期内，保存所述消息帧时间和钟参数参考时刻均符合有效期的星历数据；
将所述星历数据中的卫星钟偏差与第一预设门限进行对比，如果比较结果小于所述第一预设门限，则将所述星历数据中的卫星相对频率偏差与第二预设门限进行对比，如果比较结果小于所述第二预设门限，则保存所述星历数据；
计算所述星历数据中的钟参数参考时刻与当前星历数据的钟参数参考时刻的差值，根据所述差值和所述当前星历数据的位置预测新位置，将所述星历数据中的位置与所述新位置进行对比，对比较结果进行误差判定，根据判定结果处理所述星历数据；
其中，所述星历数据包括：GLONASS星历数据；所述有效期为动态时间范围。
进一步的，所述当前星历数据的位置包括：X轴坐标值、Y轴坐标值、Z轴坐标值、X轴速度、Y轴速度、Z轴速度、X轴加速度、Y轴加速度、Z轴加速度；
根据所述差值和所述当前星历数据的位置采用龙格库塔算法预测新位置。
进一步的，所述对比较结果进行误差判定，根据判定结果处理所述星历数据，包括：
将新位置的X轴坐标值、Y轴坐标值、Z轴坐标值与当前星历数据的位置的X轴坐标值、Y轴坐标值、Z轴坐标值进行比较；
如果X轴坐标值、Y轴坐标值、Z轴坐标值中任意一组的差值大于或等于1000，则丢弃星历数据；
如果X轴坐标值、Y轴坐标值、Z轴坐标值中任意一组的差值均小于1000，则保存星历数据。
进一步的，所述获取实时星历数据并保存，包括：
获取多个观测站的实时星历数据。
本申请实施例提供一种提升星历数据质量的装置，包括：
获取模块，用于获取实时星历数据并保存；
判定模块，用于对所述星历数据进行合法性检查，并对合法的星历数据进行有效判定；
更新模块，用于根据判定结果对已存储的当前星历数据进行更新。
进一步的，所述判断所述星历数据的合法性，包括：
根据观测站的观测数据，确定卫星编号；
根据3GPP协议及卫星编号判断所述星历数据的合法性。
本发明采用以上技术方案，能够达到的有益效果包括：
本发明提供一种提升星历数据质量的方法，包括获取实时星历数据并保存；对所述星历数据进行合法性检查，并对合法的星历数据进行有效判定；根据判定结果对已存储的当前星历数据进行更新。本发明能够提升星历数据的质量，降低星历数据跳变的可能性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提升星历数据质量的方法的步骤示意图；
图2为本发明提升星历数据质量的方法的另一种步骤示意图；
图3为本发明提升星历数据质量的方法的另一种步骤示意图；
图4为本发明提升星历数据质量的装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
下面结合附图介绍本申请实施例中提供的一个具体的提升星历数据质量的方法。
如图1所示，本申请实施例中提供的提升星历数据质量的方法包括：
S101，获取实时星历数据并保存；
其中，星历数据是由多个观测站从卫星获取的，本申请中先由多个观测站处获取到实时星历数据。
S102，对所述星历数据进行合法性检查，并对合法的星历数据进行有效判定；
首先判断获取到的实时星历数据的合理性，丢弃不合理的星历数据，再对合理的星历数据进行进一步的有效判定。
S103，根据判定结果对已存储的当前星历数据进行更新。
如果判定结果为星历数据在有效期内并满足其他指标条件，则以实时星历数据更新之前已存储的当前星历数据。其中，当前星历数据是内存中已存在的星历数据。内存中配置一个队列保存获取的实时星历数据。
提升星历数据质量的方法的工作原理为：获取观测站从卫星处观测到的实时星历数据并进行保存，对星历数据进行合理性判断，如果合理，则保存，如果不合理则丢弃，对保存的星历数据进行有效判定，如果有效则保存，如果无效则丢弃，根据保存的星历数据对内存中的当前星历数据进行更新。
本申请中的星历数据均指的是实时星历数据。
一些实施例中，所述判断所述星历数据的合法性，包括：
根据观测站的观测数据，确定卫星编号；
根据3GPP协议及卫星编号判断所述星历数据的合法性。
其中，3GPP协议具体为3GPP TS 36.355 V15.2.0；首先，确定卫星编号，对获取的星历数据的进行卫星编号合法性判断，根据协议(3GPP TS 36.355 V15.2.0)的规定，只有卫星编号符合协议规范的卫星才下发。
优选的，所述根据3GPP协议及卫星编号判断所述星历数据的合法性，包括：
判断获取的星历数据的卫星编号是否符合3GPP协议规范；
如果卫星编号符合符合3GPP协议规范，则星历数据合法；
如果卫星编号不符合3GPP协议规范，则星历数据不合法。
例如：GPS卫星编号包括0～62，63，本申请中只接收符合协议规范的编号1～63的卫星的星历数据，那么要丢弃获取的星历数据中不属于编号1～63的卫星的星历数据。GLONASS卫星编号包括0～23，24～63，本申请中只接收符合协议规范的编号1～24的卫星的星历数据，那么要丢弃获取的星历数据中不属于编号1～24的卫星的星历数据。北斗卫星编号包括0～36，37～63，本申请中只接收符合协议规范的编号1～37的卫星的星历数据，那么要丢弃获取的星历数据中不属于编号1～37的卫星的星历数据。
一些实施例中，所述对合法的星历数据进行有效判定，包括：
S201，判断所述星历数据的星历参考时刻和钟参数参考时刻是否均在有效期内；
S202，如果星历参考时刻和钟参数参考时刻均在有效期内，则保存所述星历数据；
S203，如果星历参考时刻和/或钟参数参考时刻超出有效期，则丢弃所述星历数据；
其中，所述星历数据包括：GPS星历数据、北斗星历数据；所述有效期为动态时间范围。
具体的，当星历数据是GPS星历数据或者北斗星历数据时，对星历数据的钟参数参考时刻(Time of clock，TOC)和星历参考时刻(Time of Ephemeris，TOE)依次进行检查，对是否在有效期进行判断。有效期是一个动态的时间范围，即根据当前时间往前推算m(GPS为：7200，北斗为0)秒和往后推算n(GPS为7200，北斗为5400)秒，如果时间在m秒之前，说明数据太旧了，无法使用，如果时间在n秒之后，说明数据提前下发，这个可能就是异常数据。其中，时间计算算法为星座系统启动时间+周数*604800+当前周的TOE。其中，判断TOC和TOE的顺序不分前后，星历数据中的TOC和TOE的一个不在有效期内时，其对应的星历数据即丢弃。只有TOC和TOE均在有效期内时，也就是说TOC和TOE都比内存中的数据新，保存其对应的星历数据，并根据星历数据对内存中当前的星历数据进行更新。
一些实施例中，所述对合法的星历数据进行有效判定，包括：
S301，判断所述星历数据的消息帧时间和钟参数参考时刻是否均在有效期内，保存所述消息帧时间和钟参数参考时刻均符合有效期的星历数据；
S302，将所述星历数据中的卫星钟偏差与第一预设门限进行对比，如果比较结果小于所述第一预设门限，则将所述星历数据中的卫星相对频率偏差与第二预设门限进行对比，如果比较结果小于所述第二预设门限，则保存所述星历数据；
S303，计算所述星历数据中的钟参数参考时刻与当前星历数据的钟参数参考时刻的差值，根据所述差值和所述当前星历数据的位置预测新位置，将所述星历数据中的位置与所述新位置进行对比，对比较结果进行误差判定，根据判定结果处理所述星历数据；
其中，所述星历数据包括：GLONASS星历数据；所述有效期为动态时间范围。
优选的，所述当前星历数据的位置包括：X轴坐标值、Y轴坐标值、Z轴坐标值、X轴速度、Y轴速度、Z轴速度、X轴加速度、Y轴加速度、Z轴加速度；
根据所述差值和所述当前星历数据的位置采用龙格库塔算法预测新位置。
优选的，所述对比较结果进行误差判定，根据判定结果处理所述星历数据，包括：
将新位置的X轴坐标值、Y轴坐标值、Z轴坐标值与当前星历数据的位置的X轴坐标值、Y轴坐标值、Z轴坐标值进行比较；
如果X轴坐标值、Y轴坐标值、Z轴坐标值中任意一组的差值大于或等于1000，则丢弃星历数据；
如果X轴坐标值、Y轴坐标值、Z轴坐标值中任意一组的差值均小于1000，则保存星历数据。
具体的，当星历数据为GLONASS星历数据时，检查星历数据中的消息帧时间(Message frame time)和TOC是否在合理的误差范围之内，(Message frame time的有效范围为不早于当前时间1500秒，不大于当前时间；TOC的有效范围为不早于当前时间900秒，不大于当前时间1800秒)，检查卫星钟偏差(TauN)是否大于第一门限，如果大于则说明数据潜在异常，如果小于则检查卫星相对频率偏差(GammaM)是否大于第二门限，如果大于则说明数据潜在异常；其中，第一门限与第二门限是预设的，可根据实际需要进行设置，本申请中是根据历史数据统计出第一门限为1000000，第二门限为1000。计算最新收到星历数据(NewData)的TOC和内存中保存星历数据(curData)的TOC的差值diffTime，基于diffTime和CurData中的位置(包括x,y,z,x速度,y速度，z速度，x加速度，y加速度，z加速度)使用龙格库塔算法进行新位置的预测，形成preLocation(包括x，y，z三个指标)；然后将preLocation的x、y、z分别同NewData中的x、y、z进行比较，如果两者差值超过1000，则认为数据异常，则将此数据丢弃；如果在范围内，则通过检查。将通过检查的星历数据对内存中当前的星历数据进行更新。
需要说明的是，上述步骤中S301，S302，S303判断顺序可以调换，无需分前面。
通过上述步骤可以提升GLONASS星历数据质量，大大降低GLONASS星历数据跳变的可能性。
优选的，所述获取实时星历数据并保存，包括：
获取多个观测站的实时星历数据。
接收多个数据源的数据：从多个不同的来源来获取实时的星历数据，这样可以降低某个数据来源出问题的风险。
本申请实施例提供一种提升星历数据质量的装置，如图4所示，包括：
获取模块401，用于获取实时星历数据并保存；
判定模块402，用于对所述星历数据进行合法性检查，并对合法的星历数据进行有效判定；
更新模块403，用于根据判定结果对已存储的当前星历数据进行更新。
本申请提供的提升星历数据质量的装置的工作原理是，获取模块401获取实时星历数据并保存；判定模块402对所述星历数据进行合法性检查，并对合法的星历数据进行有效判定；更新模块403根据判定结果对已存储的当前星历数据进行更新。
优选的，所述判断所述星历数据的合法性，包括：
根据观测站的观测数据，确定卫星编号；
根据3GPP协议及卫星编号判断所述星历数据的合法性。
通过上述提升星历数据质量的方法，可以下发更准确地星历数据，可以缩短用户的首次定位时间以及提高终端的定位精度。
本申请实施例提供一种计算机设备，包括处理器，以及与处理器连接的存储器；
存储器用于存储计算机程序，计算机程序用于执行上述任一实施例提供的提升星历数据质量的方法；
处理器用于调用并执行存储器中的计算机程序。
综上所述，本发明提供一种提升星历数据质量的方法及装置，包括获取实时星历数据并保存；对星历数据进行合法性检查，并对合法的星历数据进行有效判定；根据判定结果对已存储的当前星历数据进行更新。本发明能够提升星历数据的质量，降低星历数据跳变的可能性。
可以理解的是，上述提供的方法实施例与上述的装置实施例对应，相应的具体内容可以相互参考，在此不再赘述。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令方法的制造品，该指令方法实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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 (6)

1.一种提升星历数据质量的方法，其特征在于，包括：
获取实时星历数据并保存；
对所述星历数据进行合法性检查，并对合法的星历数据进行有效判定；
根据判定结果对已存储的当前星历数据进行更新；
检查所述星历数据的合法性，包括：
根据观测站的观测数据，确定卫星编号；
根据3GPP协议及卫星编号判断所述星历数据的合法性；
所述根据3GPP协议及卫星编号判断所述星历数据的合法性，包括：
判断获取的星历数据的卫星编号是否符合3GPP协议规范；
如果卫星编号符合符合3GPP协议规范，则星历数据合法；
如果卫星编号不符合3GPP协议规范，则星历数据不合法；
所述对合法的星历数据进行有效判定，包括：
判断所述星历数据的星历参考时刻和钟参数参考时刻是否均在有效期内；
如果星历参考时刻和钟参数参考时刻均在有效期内，则保存所述星历数据；
如果星历参考时刻和/或钟参数参考时刻超出有效期，则丢弃所述星历数据；
其中，所述星历数据包括：GPS星历数据、北斗星历数据；所述有效期为动态时间范围。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对合法的星历数据进行有效判定，还包括：
判断所述星历数据的消息帧时间和钟参数参考时刻是否均在有效期内，保存所述消息帧时间和钟参数参考时刻均符合有效期的星历数据；
将所述星历数据中的卫星钟偏差与第一预设门限进行对比，如果比较结果小于所述第一预设门限，则将所述星历数据中的卫星相对频率偏差与第二预设门限进行对比，如果比较结果小于所述第二预设门限，则保存所述星历数据；
计算所述星历数据中的钟参数参考时刻与当前星历数据的钟参数参考时刻的差值，根据所述差值和所述当前星历数据的位置预测新位置，将所述星历数据中的位置与所述新位置进行对比，对比较结果进行误差判定，根据判定结果处理所述星历数据；
其中，所述星历数据包括：GLONASS星历数据；所述有效期为动态时间范围。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述当前星历数据的位置包括：X轴坐标值、Y轴坐标值、Z轴坐标值、X轴速度、Y轴速度、Z轴速度、X轴加速度、Y轴加速度、Z轴加速度；
根据所述差值和所述当前星历数据的位置采用龙格库塔算法预测新位置。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对比较结果进行误差判定，根据判定结果处理所述星历数据，包括：
将新位置的X轴坐标值、Y轴坐标值、Z轴坐标值与当前星历数据的位置的X轴坐标值、Y轴坐标值、Z轴坐标值进行比较；
如果X轴坐标值、Y轴坐标值、Z轴坐标值中任意一组的差值大于或等于1000，则丢弃星历数据；
如果X轴坐标值、Y轴坐标值、Z轴坐标值中任意一组的差值均小于1000，则保存星历数据。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：所述获取实时星历数据并保存，包括：
获取多个观测站的实时星历数据。
6.一种提升星历数据质量的装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取实时星历数据并保存；
判定模块，用于对所述星历数据进行合法性检查，并对合法的星历数据进行有效判定；
更新模块，用于根据判定结果对已存储的当前星历数据进行更新；
检查所述星历数据的合法性，包括：
根据观测站的观测数据，确定卫星编号；
根据3GPP协议及卫星编号判断所述星历数据的合法性；
所述根据3GPP协议及卫星编号判断所述星历数据的合法性，包括：
判断获取的星历数据的卫星编号是否符合3GPP协议规范；
如果卫星编号符合符合3GPP协议规范，则星历数据合法；
如果卫星编号不符合3GPP协议规范，则星历数据不合法；
所述对合法的星历数据进行有效判定，包括：
判断所述星历数据的星历参考时刻和钟参数参考时刻是否均在有效期内；
如果星历参考时刻和钟参数参考时刻均在有效期内，则保存所述星历数据；
如果星历参考时刻和/或钟参数参考时刻超出有效期，则丢弃所述星历数据；
其中，所述星历数据包括：GPS星历数据、北斗星历数据；所述有效期为动态时间范围。
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