CN112068161B - 一种多路径误差削减方法及装置 - Google Patents

一种多路径误差削减方法及装置 Download PDF

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Abstract

本申请提供的一种多路径误差削减方法及装置,根据变电站内监测站天线位置固定不变、变电站周围物体固定不变以及电磁干扰每天呈规律的周期性变化等特性,根据每颗卫星的信号观测值,通过计算得出每颗卫星的卫星位置、卫星钟差,利用监测站天线的坐标已知,计算得到每颗卫星到天线的几何距离,根据每颗卫星的卫星位置、卫星钟差以及几何距离求得接收机钟差值,从而确定是否存在粗差或多路径效应误差或噪声误差的信号观测值;再根据待监测位置处的多路径效应的轨道周期重复性及变化规律构建的多路径周期性误差修正模型;最后,通过所建多路径周期性误差修正模型来削减该监测站处的多路径误差,满足用户的要求,进而提高变电站形变监测系统的精度。

Description

一种多路径误差削减方法及装置
技术领域
本申请属于卫星导航数据处理技术领域,尤其涉及一种多路径误差削减方法及装置。
背景技术
目前,GNSS(Global Navigation Satellite System,全球卫星导航系统)技术在开阔环境下的测量、形变监测等已被广泛应用。由于变电站内电场、磁场和雷电冲击、操作冲击以及各种放电现象,构成了变电站复杂而恶劣的电磁环境,因此,复杂环境条件下的特殊GNSS数据处理方法将是继续拓宽GNSS技术应用场景的关键技术,而复杂环境下最难解决的问题就是多路径效应。
在变电站复杂环境下利用GNSS技术进行形变监测时,由于电磁波的干扰,观测值容易出现误差或粗差,从而影响多路径效应的判断和提取。相关技术中为了消减变电站复杂环境下多路径效应误差带来的影响,除选择合适站址外,主要通过提高接收机质量和改进数据后处理软件算法两个方向展开。其中,在接收机硬件改进方面主要有特殊天线法、窄相关技术、MET(multipath elimination technique,多路径消除技术)和MEDLL(multipathelimination delay locked loop,多路径消除延迟锁定环技术)等,而在数据后处理算法中,如基于SNR(signal noise ratio,信噪比)进行加权削弱多路径误差。
上述在接收机硬件改进方面虽然对多路径误差的削弱已展现出一定的优势,但在信号中仍然还有mm~cm级的多路径残余误差;而在数据后处理算法中,虽然对多路径误差的削弱有一定的改进效果,但很多接收机的数据文件中观测值的SNR标志容易丢失。当考虑成本因素时,上述相关技术中对多路径误差削弱方法的适用范围具有一定局限性,削减效果无法满足用户要求,因此,急需提供一种能够有效削减多路径误差的方法。
发明内容
本申请提供了一种多路径误差削减方法及装置,用以解决相关技术中对多路径误差削弱方法适应范围具有一定局限性,且削减效果无法满足用户要求,进而无法保证变电站形变监测系统的精度的问题。
为了实现上述目的,本申请提供了以下技术方案:
一种多路径误差削减方法,基于变电站内监测站天线位置固定不变、变电站周围物体固定不变以电磁干扰每天呈规律的周期性变化的特性,该方法包括:
获取待监测位置的信号观测值;
根据每颗卫星的信号观测值,计算得出每颗卫星的卫星位置、卫星钟差;利用监测站天线的坐标已知,计算得到每颗卫星到天线的几何距离,根据每颗卫星的卫星位置、卫星钟差以及几何距离计算接收机钟差值,根据每颗卫星求得的接收机钟差值确定所述信号观测值是否存在多路径效应、粗差或噪声;
在所述信号观测值存在多路径效应时,利用多路径周期性误差修正模型对所述信号观测值进行修正,以实现多路径误差的削减;所述多路径周期性误差修正模型为根据所述待监测位置处的多路径效应的轨道周期重复性及变化规律构建的模型。
优选的,所述根据每颗卫星信号观测值计算得出每颗卫星的卫星位置、卫星钟差,利用监测站天线的坐标已知,计算得到每颗卫星到天线的几何距离,根据根据每颗卫星的卫星位置、卫星钟差以及几何距离计算接收机钟差值,根据每颗卫星求得的接收机钟差值确定所述信号观测值是否存在多路径效应、粗差或噪声,具体为:
获取每颗卫星的导航星历信息,计算得出每颗卫星的卫星位置、卫星钟差,再通过已知的监测站天线坐标,计算得出每颗卫星到天线的所述几何距离;
扣除大气误差,根据每颗卫星的卫星位置、卫星钟差以及每颗卫星到天线的所述几何距离,按照预设计算公式计算每颗卫星的接收机钟差值;
对所述每颗卫星求得的接收机钟差值进行聚类分析,在接收机钟差值不属于主类时,则确定所对应的信号观测值存在多路径效应、粗差或噪声。
优选的,所述预设计算公式为δtr=P+cδts-(ρ+dT)+εP,其中,δtr为接收机钟差值,P为无电离层影响的伪距观测值,c为光速,δts为卫星钟差,ρ为卫星到天线的几何距离,dT为对流层延迟,εP为包含多路径及观测噪声在内的非模型误差。
优选的,所述多路径周期性误差修正模型的构建方法,具体为:
累计多天在同一位置进行连续静态观测,获取每颗卫星在每个历元的信号观测值集合;
依次根据每颗卫星的信号观测值,计算得出每颗卫星的卫星位置、卫星钟差;利用监测站天线的坐标已知,计算得到每颗卫星到天线的几何距离,根据每颗卫星的卫星位置、卫星钟差以及几何距离计算接收机钟差值,根据每颗卫星求得的接收机钟差值确定所述信号观测值是否存在多路径效应、粗差或噪声,并对所述信号观测值集合中的各个信号观测值进行标记;
利用所述主类中的接收机钟差值计算平均值,获取每个历元的接收机标定钟差值,并根据计算得到所述接收机钟差值与接收机标定钟差值计算差值,得到各个信号观测值的误差值;
剔除各个信号观测值的误差值中的粗差,得到每颗卫星的残差值;
对所述每颗卫星的残差值进行全时段的周期拟合,在拟合过程中削弱观测噪声影响的基础上,提取多路径效应的函数模型,从而得到所述多路径周期性误差修正模型。
优选的,对所述每颗卫星的残差值进行全时段的周期拟合,具体为:
通过正弦三角函数对所述每颗卫星的残差值进行全时段的周期拟合。
一种多路径误差削减装置,基于变电站内监测站天线位置固定不变、变电站周围物体固定不变以电磁干扰每天呈规律的周期性变化的特性,该装置包括:
获取单元,用于获取待监测位置的信号观测值;
计算单元,用于根据每颗卫星的信号观测值,计算得出每颗卫星的卫星位置、卫星钟差;利用监测站天线的坐标已知,计算得到每颗卫星到天线的几何距离,根据每颗卫星的卫星位置、卫星钟差以及几何距离计算接收机钟差值,根据每颗卫星求得的接收机钟差值确定所述信号观测值是否存在多路径效应、粗差或噪声;
修正单元,用于在所述信号观测值存在多路径效应时,利用多路径周期性误差修正模型对所述信号观测值进行修正,以实现多路径误差的削减;所述多路径周期性误差修正模型为根据所述待监测位置处的多路径效应的轨道周期重复性及变化规律构建的模型。
优选的,所述计算单元具有用于:
获取每颗卫星的导航星历信息,计算得出每颗卫星的卫星位置、卫星钟差,再通过已知的监测站天线坐标,计算得出每颗卫星到天线的所述几何距离;
扣除大气误差,根据每颗卫星的卫星位置、卫星钟差以及每颗卫星到天线的所述几何距离,按照预设计算公式计算每颗卫星的接收机钟差值,所述预设计算公式为δtr=P+cδts-(ρ+dT)+εP,其中,δtr为接收机钟差值,P为无电离层影响的伪距观测值,c为光速,δts为卫星钟差,ρ为卫星到天线的几何距离,dT为对流层延迟,εP为包含多路径及观测噪声在内的非模型误差;
对所述每颗卫星求得的接收机钟差值进行聚类分析,在接收机钟差值不属于主类时,则确定所对应的信号观测值存在多路径效应、粗差或噪声。
优选的,所述修正单元具体还用于:
累计多天在同一位置进行连续静态观测,获取每颗卫星在每个历元的信号观测值集合;
依次根据每颗卫星的信号观测值,计算得出每颗卫星的卫星位置、卫星钟差;利用监测站天线的坐标已知,计算得到每颗卫星到天线的几何距离,根据每颗卫星的卫星位置、卫星钟差以及几何距离计算接收机钟差值,根据每颗卫星求得的接收机钟差值确定所述信号观测值是否存在多路径效应、粗差或噪声,并对所述信号观测值集合中的各个信号观测值进行标记;
利用所述主类中的接收机钟差值计算平均值,获取每个历元的接收机标定钟差值,并根据计算得到所述接收机钟差值与接收机标定钟差值计算差值,得到各个信号观测值的误差值;
剔除各个信号观测值的误差值中的粗差,得到每颗卫星的残差值;
对所述每颗卫星的残差值进行全时段的周期拟合,在拟合过程中削弱观测噪声影响的基础上,提取多路径效应的函数模型,从而得到所述多路径周期性误差修正模型。
一种电子设备,包括:
处理器;
以及存储器,其上存储有可执行代码,当所述可执行代码被所述处理器执行时,使所述处理器执行如上述所述的多路径误差削减方法。
一种非暂时性机器可读存储介质,其上存储有可执行代码,当所述可执行代码被电子设备的处理器执行时,使所述处理器执行如上述所述的多路径误差削减方法。
与传统技术相比,本申请所述的多路径误差削减方法及装置,根据变电站内监测站天线位置固定不变、变电站周围物体固定不变以及电磁干扰每天呈规律的周期性变化等特性,根据每颗卫星的信号观测值,通过计算得出每颗卫星的卫星位置、卫星钟差,利用监测站天线的坐标已知,计算得到每颗卫星到天线的几何距离,根据每颗卫星的卫星位置、卫星钟差以及几何距离求得接收机钟差值,然后根据每颗卫星求得的接收机钟差值确定是否存在粗差或多路径效应误差或噪声误差的信号观测值;再根据待监测位置处的多路径效应的轨道周期重复性及变化规律构建的多路径周期性误差修正模型;最后,通过所建多路径周期性误差修正模型来削减该监测站处的多路径误差,满足用户的要求,进而提高变电站形变监测系统的精度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例,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为本申请实施例提供的多路径误差削减方法流程示意图;
图2为本申请实施例提供的步骤S102的一种具体实时方式流程示意图;
图3为本申请实施例提供的步骤S103的一种具体实时方式流程示意图;
图4为本申请实施例提供的多路径误差削减方法的具体流程示意图;
图5为本申请实施例提供的多路径误差削减装置结构示意图;
图6为本申请实施例提供的电子设备结构示意图。
具体实施方式
本申请提供的一种多路径误差削减方法及装置,根据变电站内影响多路径的因素每天变化的规律,分析其时间和空间上的相关性,然后建立起相应的多路径误差改正模型。即:根据变电站内监测站天线位置固定不变、变电站周围物体固定不变以及电磁干扰每天呈规律的周期性变化这一特性,利用监测站天线的坐标已知,根据每颗卫星的信号观测值,通过计算得出每颗卫星的卫星位置、卫星钟差,利用监测站天线的坐标已知,计算得到每颗卫星到天线的几何距离,根据每颗卫星的卫星位置、卫星钟差以及几何距离求得接收机钟差值,然后根据求得的接收机钟差值确定是否存在粗差或多路径效应误差或噪声误差的信号观测值;再根据待监测位置处的多路径效应的轨道周期重复性及变化规律构建的多路径周期性误差修正模型;最后,通过所建多路径周期性误差修正模型来削减该监测站处的多路径误差,从而提高变电站形变监测系统的精度。
其发明目的在于:用以解决相关技术中对多路径误差削弱方法适应范围具有一定局限性,且削减效果无法满足用户要求,进而无法保证变电站形变监测系统的精度的问题。
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
参见图1所示,为本申请实施例提供的一种多路径误差削减方法流程图,本申请实施例公开一种多路径误差削减方法,该方法具体包括如下步骤:
S101:获取待监测位置的信号观测值。
本申请实施例基于变电站内监测站天线位置固定不变、变电站周围物体固定不变以电磁干扰每天呈规律的周期性变化的特性,获取待监测位置的信号观测值,多路径效应指的是卫星信号在传播过程中,受一些物体的反射,改变了信号的传播方向、振幅、极化以及相位等,这些改变了的信号到达接收机,与通过直线路径到达接收机的信号产生叠加的现象。
需要说明的是,在待监测位置点获取各个卫星发送过来的信号观测值,需要先判断是否需要这些信号观测值进行误差修正。
S102:根据每颗卫星的信号观测值,计算得出每颗卫星的卫星位置、卫星钟差;利用监测站天线的坐标已知,计算得到每颗卫星到天线的几何距离,根据每颗卫星的卫星位置、卫星钟差以及几何距离计算接收机钟差值,根据每颗卫星求得的接收机钟差值确定所述信号观测值是否存在多路径效应、粗差或噪声。
本申请实施例中,对于变电站内监测站天线的坐标已知,根据卫星的导航星历、卫星信号接收时刻可计算出信号发射时刻每颗卫星的位置、卫星钟差及卫星到天线的几何距离信息;再在扣除大气误差影响的前提下,根据每颗卫星的伪距观测值获得本接收机钟差值。对所有卫星计算得到的接收机钟差进行聚类分析,如果某卫星计算得到的接收机钟差值不属于其中的主类(纳入该类的结果数量超过一半的类),就说明接收的这颗卫星的信号观测值出现了偏差,即可能存在多路径效应、粗差或噪声。
进一步的,如图2所示,上述所述根据每颗卫星的信号观测值,计算得出每颗卫星的卫星位置、卫星钟差;利用监测站天线的坐标已知,计算得到每颗卫星到天线的几何距离,根据每颗卫星的卫星位置、卫星钟差以及几何距离计算接收机钟差值,根据每颗卫星求得的接收机钟差值确定所述信号观测值是否存在多路径效应、粗差或噪声,具体包括如下步骤:
S201:获取每颗卫星的导航星历信息,计算得出每颗卫星的卫星位置、卫星钟差,再通过已知的监测站天线坐标,计算得出每颗卫星到天线的所述几何距离。
本申请实施例中,已知变电站内监测站天线的坐标(Xm,Ym,Zm),从接收机获取卫星导航星历信息,再根据卫星信号接收时刻tr可迭代计算得出信号发射时刻每颗卫星的卫星位置(Xs,Ys,Zs)、卫星钟差δts及卫星到天线的几何距离ρ,具体的过程可以参见图4所示。
S202:扣除大气误差,根据每颗卫星的卫星位置、卫星钟差以及每颗卫星到天线的所述几何距离,按照预设计算公式计算每颗卫星的接收机钟差值。
上述所述预设计算公式为:
δtr=P+cδts-(ρ+dT)+εP
其中,δtr为接收机钟差值,P为无电离层影响的伪距观测值,c为光速,δts为卫星钟差,ρ为卫星到天线的几何距离,dT为对流层延迟,εP为包含多路径及观测噪声在内的非模型误差。
S203:对所述每颗卫星求得的接收机钟差值进行聚类分析,在接收机钟差值不属于主类时,则确定所对应的信号观测值存在多路径效应、粗差或噪声。
本申请实施例中,对所有卫星计算得到的接收机钟差值通过聚类分析方法进行聚类分析,如果某颗卫星计算得到的接收机钟差值不属于其中的主类(纳入该类的结果数量超过一半的类),则说明接收的这颗卫星的信号观测值出现了偏差,即可能存在多路径效应、粗差或噪声;反之,若某颗卫星计算得到的接收机钟差值属于主类,则说明接收的这颗卫星的信号观测值是正常的。
S103:在所述信号观测值存在多路径效应时,利用多路径周期性误差修正模型对所述信号观测值进行修正,以实现多路径误差的削减。
本申请实施例,利用多路径周期性误差修正模型可以对该监测站后续的信号观测值进行修正,从而实现削减多路径误差的目的,提高变电站形变监测系统的精度。
需要说明的是,上述所述多路径周期性误差修正模型为根据所述待监测位置处的多路径效应的轨道周期重复性及变化规律构建的模型。
具体的,如图3所示,上述所述多路径周期性误差修正模型的构建方法,具体包括如下步骤:
S301:累计多天在同一位置进行连续静态观测,获取每颗卫星在每个历元的信号观测值集合。
本申请实施例,累计多天在同一位置进行连续静态观测,根据监测站天线位置不变及监测站周围环境固定不变的特性,获取各个卫星在每个历元的信号观测值集合。
S302:依次根据每颗卫星的信号观测值,计算得出每颗卫星的卫星位置、卫星钟差;利用监测站天线的坐标已知,计算得到每颗卫星到天线的几何距离,根据每颗卫星的卫星位置、卫星钟差以及几何距离计算接收机钟差值,根据每颗卫星求得的接收机钟差值确定所述信号观测值是否存在多路径效应、粗差或噪声,并对所述信号观测值集合中的各个信号观测值进行标记。
依据上述图2中确定所述信号观测值是否存在多路径效应的方式对上述步骤S301中获取的每颗卫星在每个历元的信号观测值集合进行判断,确定信号观测值是否存在多路径效应,并对所述信号观测值集合中的各个信号观测值进行标记。
S303:利用所述主类中的接收机钟差值计算平均值,获取每个历元的接收机标定钟差值,并根据计算得到所述接收机钟差值与接收机标定钟差值计算差值,得到各个信号观测值的误差值。
本申请实施例,利用所述主类中的接收机钟差值计算平均值,以计算得到的平均值作为每颗卫星作为在每个历元的接收机标定钟差值并根据计算得到接收机钟差值δtr和接收机标定钟差值之间的差异/>得到各个信号观测值的误差值,到此即可以确定包含了粗差、多路径及观测噪声在内的综合误差的影响。具体的过程可以参见图4所示。
S304:剔除各个信号观测值的误差值中的粗差,得到每颗卫星的残差值。
需要说明的是,可以根据粗差发生的无规律特性和偶发特性,对步骤S303中得到的各个信号观测值的误差值中明显异常值进行剔除,即剔除各个信号观测值的误差值中的粗差。粗差是指超出在规定测量条件下预计的测量误差,它明显歪曲测量结果;粗差是指观测值中离群较大的误差(一般被定义为大于观测中误差的3倍),简单的讲就是明显可见的很大的误差。具体的过程可以参见图4所示。
S305:对所述每颗卫星的残差值进行全时段的周期拟合,在拟合过程中削弱观测噪声影响的基础上,提取多路径效应的函数模型,从而得到所述多路径周期性误差修正模型。
需要说明的是,可以根据观测噪声随时间呈现正态随机分布的特性和多路径效应随轨道周期呈现重复性与周期性变化特性,对步骤S304中得到的每颗卫星的残差值进行全时段的周期拟合,在拟合过程中削弱观测噪声影响的基础上,提取多路径效应的函数模型,从而得到所述多路径周期性误差修正模型。
需要说明的是,本申请实施例中,上述所述对所述每颗卫星的残差值进行全时段的周期拟合,具体可以通过正弦三角函数对所述每颗卫星的残差值进行全时段的周期拟合,如
本申请实施例提供的多路径误差削减方法,根据变电站内监测站天线位置固定不变、变电站周围物体固定不变以及电磁干扰每天呈规律的周期性变化等特性,根据每颗卫星的信号观测值,通过计算得出每颗卫星的卫星位置、卫星钟差,利用监测站天线的坐标已知,计算得到每颗卫星到天线的几何距离,根据每颗卫星的卫星位置、卫星钟差以及几何距离求得接收机钟差值,然后根据每颗卫星求得的接收机钟差值确定是否存在粗差或多路径效应误差或噪声误差的信号观测值;再根据待监测位置处的多路径效应的轨道周期重复性及变化规律构建的多路径周期性误差修正模型;最后,通过所建多路径周期性误差修正模型来削减该监测站处的多路径误差,满足用户的要求,进而提高变电站形变监测系统的精度。
请参阅图5,基于上述实施例公开的一种多路径误差削减方法,本实施例对应公开了一种多路径误差削减装置,基于变电站内监测站天线位置固定不变、变电站周围物体固定不变以电磁干扰每天呈规律的周期性变化的特性,具体包括:
获取单元501,用于获取待监测位置的信号观测值;
计算单元502,用于根据每颗卫星的信号观测值,计算得出每颗卫星的卫星位置、卫星钟差;利用监测站天线的坐标已知,计算得到每颗卫星到天线的几何距离,根据每颗卫星的卫星位置、卫星钟差以及几何距离计算接收机钟差值,根据每颗卫星求得的接收机钟差值确定所述信号观测值是否存在多路径效应、粗差或噪声;
修正单元503,用于在所述信号观测值存在多路径效应时,利用多路径周期性误差修正模型对所述信号观测值进行修正,以实现多路径误差的削减;所述多路径周期性误差修正模型为根据所述待监测位置处的多路径效应的轨道周期重复性及变化规律构建的模型。
优选的,所述计算单元502具有用于:
获取每颗卫星的导航星历信息,计算得出每颗卫星的卫星位置、卫星钟差,再通过已知的监测站天线坐标,计算得出每颗卫星到天线的所述几何距离;
扣除大气误差,每颗卫星的卫星位置、卫星钟差以及每颗卫星到天线的所述几何距离,按照预设计算公式计算每颗卫星的接收机钟差值,所述预设计算公式为δtr=P+cδts-(ρ+dT)+εP,其中,δtr为接收机钟差值,P为无电离层影响的伪距观测值,c为光速,δts为卫星钟差,ρ为卫星到天线的几何距离,dT为对流层延迟,εP为包含多路径及观测噪声在内的非模型误差;
对所述每颗卫星求得的接收机钟差值进行聚类分析,在接收机钟差值不属于主类时,则确定所对应的信号观测值存在多路径效应、粗差或噪声。
优选的,所述修正单元503具体还用于:
累计多天在同一位置进行连续静态观测,获取每颗卫星在每个历元的信号观测值集合;
依次根据每颗卫星的信号观测值,计算得出每颗卫星的卫星位置、卫星钟差;利用监测站天线的坐标已知,计算得到每颗卫星到天线的几何距离,根据每颗卫星的卫星位置、卫星钟差以及几何距离计算接收机钟差值,根据每颗卫星求得的接收机钟差值确定所述信号观测值是否存在多路径效应、粗差或噪声,并对所述信号观测值集合中的各个信号观测值进行标记;
利用所述主类中的接收机钟差值计算平均值,获取每个历元的接收机标定钟差值,并根据计算得到所述接收机钟差值与接收机标定钟差值计算差值,得到各个信号观测值的误差值;
剔除各个信号观测值的误差值中的粗差,得到每颗卫星的残差值;
对所述每颗卫星的残差值进行全时段的周期拟合,在拟合过程中削弱观测噪声影响的基础上,提取多路径效应的函数模型,从而得到所述多路径周期性误差修正模型。
所述多路径误差削减装置包括处理器和存储器,上述获取单元、计算单元单元和修正单元等均作为程序单元存储在存储器中,由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。
处理器中包含内核,由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上,通过调整内核参数来达到有效削减多路径误差,满足用户的要求,进而提高变电站形变监测系统的精度。
本发明实施例提供了一种存储介质,其上存储有程序,该程序被处理器执行时实现所述多路径误差削减方法。
本发明实施例提供了一种处理器,所述处理器用于运行程序,其中,所述程序运行时执行所述多路径误差削减方法。
本发明实施例提供了一种电子设备,如图6所示,该电子设备60包括至少一个处理器601、以及与所述处理器连接的至少一个存储器602、总线603;其中,所述处理器601、所述存储器602通过所述总线603完成相互间的通信;处理器601用于调用所述存储器602中的程序指令,以执行上述的所述多路径误差削减方法。
本文中的电子设备可以是服务器、PC、PAD、手机等。
本申请还提供了一种计算机程序产品,当在数据处理设备上执行时,适于执行初始化有如下方法步骤的程序:
获取待监测位置的信号观测值;
根据每颗卫星的信号观测值,计算得出每颗卫星的卫星位置、卫星钟差;利用监测站天线的坐标已知,计算得到每颗卫星到天线的几何距离,根据每颗卫星的卫星位置、卫星钟差以及几何距离计算接收机钟差值,根据每颗卫星求得的接收机钟差值确定所述信号观测值是否存在多路径效应、粗差或噪声;
在所述信号观测值存在多路径效应时,利用多路径周期性误差修正模型对所述信号观测值进行修正,以实现多路径误差的削减;所述多路径周期性误差修正模型为根据所述待监测位置处的多路径效应的轨道周期重复性及变化规律构建的模型。
优选的,所述根据每颗卫星信号观测值计算得出每颗卫星的卫星位置、卫星钟差,利用监测站天线的坐标已知,计算得到每颗卫星到天线的几何距离,根据根据每颗卫星的卫星位置、卫星钟差以及几何距离计算接收机钟差值,根据每颗卫星求得的接收机钟差值确定所述信号观测值是否存在多路径效应、粗差或噪声,具体为:
获取每颗卫星的导航星历信息,计算得出每颗卫星的卫星位置、卫星钟差,再通过已知的监测站天线坐标,计算得出每颗卫星到天线的所述几何距离;
扣除大气误差,根据每颗卫星的卫星位置、卫星钟差以及每颗卫星到天线的所述几何距离,按照预设计算公式计算每颗卫星的接收机钟差值;
对所述每颗卫星求得的接收机钟差值进行聚类分析,在接收机钟差值不属于主类时,则确定所对应的信号观测值存在多路径效应、粗差或噪声。
优选的,所述预设计算公式为δtr=P+cδts-(ρ+dT)+εP,其中,δtr为接收机钟差值,P为无电离层影响的伪距观测值,c为光速,δts为卫星钟差,ρ为卫星到天线的几何距离,dT为对流层延迟,εP为包含多路径及观测噪声在内的非模型误差。
优选的,所述多路径周期性误差修正模型的构建方法,具体为:
累计多天在同一位置进行连续静态观测,获取每颗卫星在每个历元的信号观测值集合;
依次根据每颗卫星的信号观测值,计算得出每颗卫星的卫星位置、卫星钟差;利用监测站天线的坐标已知,计算得到每颗卫星到天线的几何距离,根据每颗卫星的卫星位置、卫星钟差以及几何距离计算接收机钟差值,根据每颗卫星求得的接收机钟差值确定所述信号观测值是否存在多路径效应、粗差或噪声,并对所述信号观测值集合中的各个信号观测值进行标记;
利用所述主类中的接收机钟差值计算平均值,获取每个历元的接收机标定钟差值,并根据计算得到所述接收机钟差值与接收机标定钟差值计算差值,得到各个信号观测值的误差值;
剔除各个信号观测值的误差值中的粗差,得到每颗卫星的残差值;
对所述每颗卫星的残差值进行全时段的周期拟合,在拟合过程中削弱观测噪声影响的基础上,提取多路径效应的函数模型,从而得到所述多路径周期性误差修正模型。
优选的,对所述每颗卫星的残差值进行全时段的周期拟合,具体为:
通过正弦三角函数对所述每颗卫星的残差值进行全时段的周期拟合。
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。
在一个典型的配置中,设备包括一个或多个处理器(CPU)、存储器和总线。设备还可以包括输入/输出接口、网络接口等。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器,随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式,如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM),存储器包括至少一个存储芯片。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括,但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带,磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质,可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定,计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media),如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是,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、商品或者设备不仅包括那些要素,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、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白,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、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

Claims (10)

1.一种多路径误差削减方法,其特征在于,基于变电站内监测站天线位置固定不变、变电站周围物体固定不变以电磁干扰每天呈规律的周期性变化的特性,该方法包括:
获取待监测位置的信号观测值;
根据每颗卫星的信号观测值,计算得出每颗卫星的卫星位置、卫星钟差;利用监测站天线的坐标已知,计算得到每颗卫星到天线的几何距离,根据每颗卫星的卫星位置、卫星钟差以及几何距离计算接收机钟差值,根据每颗卫星求得的接收机钟差值确定所述信号观测值是否存在多路径效应、粗差或噪声;
在所述信号观测值存在多路径效应时,利用多路径周期性误差修正模型对所述信号观测值进行修正,以实现多路径误差的削减;所述多路径周期性误差修正模型为根据所述待监测位置处的多路径效应的轨道周期重复性及变化规律构建的模型。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据每颗卫星信号观测值计算得出每颗卫星的卫星位置、卫星钟差,利用监测站天线的坐标已知,计算得到每颗卫星到天线的几何距离,根据每颗卫星的卫星位置、卫星钟差以及几何距离计算接收机钟差值,根据每颗卫星求得的接收机钟差值确定所述信号观测值是否存在多路径效应、粗差或噪声,具体为:
获取每颗卫星的导航星历信息,计算得出每颗卫星的卫星位置、卫星钟差,再通过已知的监测站天线坐标,计算得出每颗卫星到天线的所述几何距离;
扣除大气误差,根据每颗卫星的卫星位置、卫星钟差以及每颗卫星到天线的所述几何距离,按照预设计算公式计算每颗卫星的接收机钟差值;
对所述每颗卫星求得的接收机钟差值进行聚类分析,在接收机钟差值不属于主类时,则确定所对应的信号观测值存在多路径效应、粗差或噪声。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述预设计算公式为δtr=P+cδts-(ρ+dT)+εP,其中,δtr为接收机钟差值,P为无电离层影响的伪距观测值,c为光速,δts为卫星钟差,ρ为卫星到天线的几何距离,dT为对流层延迟,εP为包含多路径及观测噪声在内的非模型误差。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述多路径周期性误差修正模型的构建方法,具体为:
累计多天在同一位置进行连续静态观测,获取每颗卫星在每个历元的信号观测值集合;
依次根据每颗卫星的信号观测值,计算得出每颗卫星的卫星位置、卫星钟差;利用监测站天线的坐标已知,计算得到每颗卫星到天线的几何距离,根据每颗卫星的卫星位置、卫星钟差以及几何距离计算接收机钟差值,根据每颗卫星求得的接收机钟差值确定所述信号观测值是否存在多路径效应、粗差或噪声,并对所述信号观测值集合中的各个信号观测值进行标记;
利用所述主类中的接收机钟差值计算平均值,获取每个历元的接收机标定钟差值,并根据计算得到所述接收机钟差值与接收机标定钟差值计算差值,得到各个信号观测值的误差值;
剔除各个信号观测值的误差值中的粗差,得到每颗卫星的残差值;
对所述每颗卫星的残差值进行全时段的周期拟合,在拟合过程中削弱观测噪声影响的基础上,提取多路径效应的函数模型,从而得到所述多路径周期性误差修正模型。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,对所述每颗卫星的残差值进行全时段的周期拟合,具体为:
通过正弦三角函数对所述每颗卫星的残差值进行全时段的周期拟合。
6.一种多路径误差削减装置,其特征在于,基于变电站内监测站天线位置固定不变、变电站周围物体固定不变以电磁干扰每天呈规律的周期性变化的特性,该装置包括:
获取单元,用于获取待监测位置的信号观测值;
计算单元,用于根据每颗卫星的信号观测值,计算得出每颗卫星的卫星位置、卫星钟差;利用监测站天线的坐标已知,计算得到每颗卫星到天线的几何距离,根据每颗卫星的卫星位置、卫星钟差以及几何距离计算接收机钟差值,根据每颗卫星求得的接收机钟差值确定所述信号观测值是否存在多路径效应、粗差或噪声;
修正单元,用于在所述信号观测值存在多路径效应时,利用多路径周期性误差修正模型对所述信号观测值进行修正,以实现多路径误差的削减;所述多路径周期性误差修正模型为根据所述待监测位置处的多路径效应的轨道周期重复性及变化规律构建的模型。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述计算单元具有用于:
获取每颗卫星的导航星历信息,计算得出每颗卫星的卫星位置、卫星钟差,再通过已知的监测站天线坐标,计算得出每颗卫星到天线的所述几何距离;
扣除大气误差,根据每颗卫星的卫星位置、卫星钟差以及每颗卫星到天线的所述几何距离,按照预设计算公式计算每颗卫星的接收机钟差值,所述预设计算公式为δtr=P+cδts-(ρ+dT)+εP,其中,δtr为接收机钟差值,P为无电离层影响的伪距观测值,c为光速,δts为卫星钟差,ρ为卫星到天线的几何距离,dT为对流层延迟,εP为包含多路径及观测噪声在内的非模型误差;
对所述每颗卫星求得的接收机钟差值进行聚类分析,在接收机钟差值不属于主类时,则确定所对应的信号观测值存在多路径效应、粗差或噪声。
8.根据权利要求7所述的装置,其特征在于,所述修正单元具体还用于:
累计多天在同一位置进行连续静态观测,获取每颗卫星在每个历元的信号观测值集合;
依次根据每颗卫星的信号观测值,计算得出每颗卫星的卫星位置、卫星钟差;利用监测站天线的坐标已知,计算得到每颗卫星到天线的几何距离,根据每颗卫星的卫星位置、卫星钟差以及几何距离计算接收机钟差值,根据每颗卫星求得的接收机钟差值确定所述信号观测值是否存在多路径效应、粗差或噪声,并对所述信号观测值集合中的各个信号观测值进行标记;
利用所述主类中的接收机钟差值计算平均值,获取每个历元的接收机标定钟差值,并根据计算得到所述接收机钟差值与接收机标定钟差值计算差值,得到各个信号观测值的误差值;
剔除各个信号观测值的误差值中的粗差,得到每颗卫星的残差值;
对所述每颗卫星的残差值进行全时段的周期拟合,在拟合过程中削弱观测噪声影响的基础上,提取多路径效应的函数模型,从而得到所述多路径周期性误差修正模型。
9.一种电子设备,其特征在于,包括:
处理器;
以及存储器,其上存储有可执行代码,当所述可执行代码被所述处理器执行时,使所述处理器执行如权利要求1-5中任一项所述的多路径误差削减方法。
10.一种非暂时性机器可读存储介质,其特征在于,其上存储有可执行代码,当所述可执行代码被电子设备的处理器执行时,使所述处理器执行如权利要求1-5中任一项所述的多路径误差削减方法。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112904380A (zh) * 2021-01-14 2021-06-04 北京建筑大学 一种卫星导航动态多路径实时改正方法、装置及计算设备
CN113281796B (zh) * 2021-07-23 2021-10-15 腾讯科技(深圳)有限公司 位置确定方法、速度确定方法、装置、设备和存储介质
CN114355397B (zh) * 2022-03-21 2022-06-17 中国汽车技术研究中心有限公司 定位传感器仿真方法、装置、电子设备及介质
CN115079214B (zh) * 2022-08-18 2022-11-29 中移(上海)信息通信科技有限公司 一种伪卫星伪距多径修正方法、装置、平台和接收机
CN115808703B (zh) * 2022-12-14 2024-02-23 北京六分科技有限公司 多路径影响度检测方法、设备、存储介质及程序产品

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008298443A (ja) * 2007-05-29 2008-12-11 Mitsubishi Electric Corp マルチパス検出装置、測位装置、姿勢方位標定装置、マルチパス検出方法およびマルチパス検出プログラム
CN104122566A (zh) * 2014-07-01 2014-10-29 华东师范大学 消除导航卫星系统多路径误差的方法及多路径半天球模型
EP2824481A1 (en) * 2013-07-09 2015-01-14 Honeywell International Inc. Code minus carrier multipath observation for satellite exclusion
CN108254766A (zh) * 2017-12-01 2018-07-06 广州比逊电子科技有限公司 一种卫星抗多径误差方法
CN108333604A (zh) * 2017-12-27 2018-07-27 和芯星通科技(北京)有限公司 一种利用卫星定位的方法和装置、卫星授时方法和装置
CN109738917A (zh) * 2018-12-30 2019-05-10 广州海达安控智能科技有限公司 一种北斗变形监测中的多路径误差削弱方法及装置
CN109738926A (zh) * 2019-04-01 2019-05-10 湖南联智桥隧技术有限公司 一种基于bp神经网络技术的gnss多路径效应改正方法
CA3102293A1 (en) * 2018-06-04 2019-12-12 Beijing Future Navigation Technology Co., Ltd Positioning method and device of precise point positioning-real time kinematic (ppp-rtk)
CN111323795A (zh) * 2020-03-20 2020-06-23 湖南联智科技股份有限公司 一种北斗变形监测中多路径误差的削弱方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008298443A (ja) * 2007-05-29 2008-12-11 Mitsubishi Electric Corp マルチパス検出装置、測位装置、姿勢方位標定装置、マルチパス検出方法およびマルチパス検出プログラム
EP2824481A1 (en) * 2013-07-09 2015-01-14 Honeywell International Inc. Code minus carrier multipath observation for satellite exclusion
CN104122566A (zh) * 2014-07-01 2014-10-29 华东师范大学 消除导航卫星系统多路径误差的方法及多路径半天球模型
CN108254766A (zh) * 2017-12-01 2018-07-06 广州比逊电子科技有限公司 一种卫星抗多径误差方法
CN108333604A (zh) * 2017-12-27 2018-07-27 和芯星通科技(北京)有限公司 一种利用卫星定位的方法和装置、卫星授时方法和装置
CA3102293A1 (en) * 2018-06-04 2019-12-12 Beijing Future Navigation Technology Co., Ltd Positioning method and device of precise point positioning-real time kinematic (ppp-rtk)
CN109738917A (zh) * 2018-12-30 2019-05-10 广州海达安控智能科技有限公司 一种北斗变形监测中的多路径误差削弱方法及装置
CN109738926A (zh) * 2019-04-01 2019-05-10 湖南联智桥隧技术有限公司 一种基于bp神经网络技术的gnss多路径效应改正方法
CN111323795A (zh) * 2020-03-20 2020-06-23 湖南联智科技股份有限公司 一种北斗变形监测中多路径误差的削弱方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
北斗GEO卫星载波相位单差观测值的周期性分析;周韬;邓兴升;;测绘工程(第04期);33-37 *
复杂环境下GNSS滑坡监测多路径效应分析及处理方法;韩军强 等;《地球科学与环境学报》;第40卷(第3期);355-362 *

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