CN112433236A - 误差模型标定方法、装置、设备及计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种误差模型标定方法、装置、设备及计算机可读存储介质,涉及地图领域;该方法包括:接收标定设备采集到的观测数据,并依据观测数据获取卫星数据;基于观测数据、标定设备中的各个设备的几何距离和卫星数据,针对标定设备中的至少两个终端分别标定出伪距误差阵列和多普勒误差阵列;其中,伪距误差阵列描述了至少两个终端的伪距测量误差在卫星的载噪比和高度角下的离散分布,多普勒误差阵列描述了至少两个终端的多普勒测量误差在卫星的载噪比和高度角下的离散分布;利用伪距误差阵列拟合出至少两个终端的伪距误差模型,以及利用多普勒误差阵列拟合出至少两个终端的多普勒误差模型。通过本申请,能够提高误差模型标定的普适性。
Description
技术领域
本申请涉及地图领域中的卫星定位技术,尤其涉及一种误差模型标定方法、装置、设备及计算机可读存储介质。
背景技术
全球卫星导航系统已经广泛应用在航空、航海、通信、人员跟踪、消费娱乐、测绘、授时、车辆监控管理、汽车导航和信息服务等方面,而且总的趋势是为实时应用提供高精度的服务。由于卫星定位设备获取到的伪距测量值和多普勒观测值均与真实值之间存在误差,在定位之前,需要先确定出伪距和多普勒的误差模型。相关技术中,误差模型标定在各类移动终端中的实现难度较大,从而使得误差模型标定的普适性较低。
发明内容
本申请实施例提供一种误差模型标定方法、装置、设备及计算机可读存储介质,能够误差模型标定的普适性。
本申请实施例的技术方案是这样实现的:
本申请实施例提供一种误差模型标定方法,包括:
接收标定设备采集到的观测数据,并依据所述观测数据获取卫星数据;
基于所述观测数据、所述标定设备中的各个设备的几何距离和所述卫星数据,针对所述标定设备中的至少两个终端分别标定出伪距误差阵列和多普勒误差阵列;
其中,所述伪距误差阵列描述了所述至少两个终端的伪距测量误差在卫星的载噪比和高度角下的离散分布,所述多普勒误差阵列描述了所述至少两个终端的多普勒测量误差在所述卫星的载噪比和高度角下的离散分布;
利用所述伪距误差阵列拟合出所述至少两个终端的伪距误差模型,以及利用所述多普勒误差阵列拟合出所述至少两个终端的多普勒误差模型;所述伪距误差模型和所述多普勒误差模型共同用于所述至少两个终端的定位。
在本申请的一些实施例中,所述针对所述每个预设卫星系统,基于所述共同观测到所有卫星的载噪比和高度角,网格化出所述多个系统载噪比-高度角类别单元,包括:
从所述共同观测到的所有卫星的载噪比和高度角中,提取出所述每个预设卫星系统对应的最大系统载噪比和最大系统高度角;
按照预设载噪比间隔和预设高度角间隔,将所述最大系统载噪比和最大系统高度角进行网格化,得到所述每个预设卫星系统对应的多个系统载噪比-高度角类别单元。
在本申请的一些实施例中,所述伪距误差参数为伪距方差值或伪距标准差值,所述伪距双差残差序列包括一个或多个目标伪距双差残差值;所述利用所述伪距双差残差序列,计算出所述每个载噪比-高度角类别单元对应的伪距误差参数,并利用所述每个系统载噪比-高度角类别单元对应的伪距误差参数,组成所述每个预设卫星系统对应的伪距误差子阵列,包括:
对所述一个或多个目标伪距双差残差值进行方差计算,得到所述每个系统载噪比-高度角类别单元对应的伪距方差值,并利用所述每个系统载噪比-高度角类别单元对应的伪距方差值,组成所述每个预设卫星系统对应的伪距误差子阵列;或者,
对所述一个或多个目标伪距双差残差值进行标准差计算,得到所述每个系统载噪比-高度角类别单元对应的伪距标准差值,并利用所述每个系统载噪比-高度角类别单元对应的伪距标准差值,组成所述每个预设卫星系统对应的伪距误差子阵列。
在本申请的一些实施例中,所述接收机数据包括坐标数据;所述依据所述每个历元观测到的所有卫星的载噪比和高度角、所述接收机数据、所述几何距离、所述时间信息和所述第一卫星参数,针对每个第一载噪比-高度角类别单元,确定出第一多普勒单差残差序列,包括:
从所述每个历元观测到的所有卫星的载噪比和高度角中,确定出所述第一待标定设备所观测到每个第一卫星对应的第一载噪比和第一高度角;
基于所述坐标数据、所述几何距离、所述时间信息和所述第一卫星参数,计算出所述每个第一卫星与所述每个第一卫星的参考卫星的组合对应的第一多普勒单差残差值;
依据所述第一载噪比和所述第一高度角,从所述每个第一卫星与所述每个第一卫星的参考卫星的组合对应的第一多普勒单差残差值中,为所述每个第一载噪比-高度角类别单元挑选出对应的一个或多个第一匹配多普勒单差残差值;
利用所述一个或多个第一匹配多普勒单差残差值,组成所述第一多普勒单差残差序列。
在本申请的一些实施例中,所述接收机数据包括坐标数据;所述根据所述每个历元观测到的所有卫星的载噪比和高度角、所述接收机数据、所述几何距离、所述时间信息和所述第二卫星参数,针对每个第二载噪比-高度角类别单元,确定出第二多普勒单差残差序列,包括:
从所述每个历元观测到的所有卫星的载噪比和高度角中,确定出所述第二终端所观测到每个第二卫星对应的第二载噪比和第二高度角;
利用所述坐标数据、所述几何距离和所述第二卫星参数,计算出所述每个第二卫星与所述每个第二卫星的参考卫星的组合对应的第二多普勒单差残差值;
依据所述第二载噪比和所述第二高度角,从所述每个第二卫星与所述每个第二卫星的参考卫星的组合对应的第二多普勒单差残差值中,为所述每个第二载噪比-高度角类别单元挑选出对应的一个或多个第二匹配多普勒单差残差值;
利用所述一个或多个第二匹配多普勒单差残差值,组成所述第二多普勒单差残差序列。
在本申请的一些实施例中,在所述利用所述伪距误差阵列拟合出所述至少两个终端的伪距误差模型,以及利用所述多普勒误差阵列拟合出所述至少两个终端的多普勒误差模型之后,所述方法还包括:
将所述伪距误差模型和所述多普勒误差模型存储在所述至少两个终端中,以使所述至少两个终端通过所述伪距误差模型和所述多普勒误差模型进行定位。
本申请实施例提供一种误差模型标定装置,包括:
数据获取模块,用于接收标定设备采集到的观测数据,并依据所述观测数据获取卫星数据;
阵列标定模块,用于基于所述观测数据、所述标定设备中的各个设备的几何距离和所述卫星数据,针对所述标定设备中的至少两个终端分别标定出伪距误差阵列和多普勒误差阵列;其中,所述伪距误差阵列描述了所述至少两个终端的伪距测量误差在卫星的载噪比和高度角下的离散分布,所述多普勒误差阵列描述了所述至少两个终端的多普勒测量误差在所述卫星的载噪比和高度角下的离散分布;
模型拟合模块,用于利用所述伪距误差阵列拟合出所述至少两个终端的伪距误差模型,以及利用所述多普勒误差阵列拟合出所述至少两个终端的多普勒误差模型;所述伪距误差模型和所述多普勒误差模型共同用于所述至少两个终端的定位。
在本申请的一些实施例中,所述至少两个终端包括第一终端和第二终端;所述观测数据包括多个历元中的每个历元的子观测数据;
所述阵列标定模块,还用于基于所述每个历元的子观测数据、所述几何距离,以及所述卫星数据中的每个历元的匹配卫星参数,标定出所述第一终端和所述第二终端共同对应的伪距误差阵列;其中,所述匹配卫星参数包括所述第一终端和所述第二终端共同观测到的卫星的参数,以及所述共同观测到的卫星的参考卫星的参数;依据所述每个历元对应的子观测数据、所述几何距离,以及所述卫星数据中的每个历元的第一卫星参数和第二卫星参数,标定出所述第一终端和所述第二终端共同对应的多普勒误差阵列;其中,所述第一卫星参数包括所述第一终端观测到的第一卫星的参数,以及所述第一卫星的参考卫星的参数;所述第二卫星参数包括所述第二终端观测到的第二卫星的参数,以及所述第二卫星的参考卫星的参数。
在本申请的一些实施例中,所述标定设备包括至少两个卫星接收机;所述每个历元的子观测数据包括所述至少两个终端采集到的终端数据和所述至少两个卫星接收机采集到的接收机数据;
所述阵列标定模块,还用于从所述终端数据中,提取出所述每个历元所述第一终端与所述第二终端所共同观测到的所有卫星的载噪比和高度角;所述共同观测到的所有卫星由一个或多个预设卫星系统中的卫星组成;针对每个预设卫星系统,基于所述共同观测到的所有卫星的载噪比和高度角,网格化出所述多个系统载噪比-高度角类别单元;依据所述子观测数据、所述接收机数据、所述几何距离和所述匹配卫星参数,针对每个系统载噪比-高度角类别单元,确定出对应的伪距双差残差序列;利用所述伪距双差残差序列,计算出所述每个系统载噪比-高度角类别单元的伪距误差参数,并利用所述每个系统载噪比-高度角类别单元的伪距误差参数,组成所述每个预设卫星系统对应的伪距误差子阵列;利用所述每个预设卫星系统对应的伪距误差子阵列,组成所述第一终端和所述第二终端共同对应的所述伪距误差阵列。
在本申请的一些实施例中,所述阵列标定模块,还用于从所述共同观测到的所有卫星的载噪比和高度角中,提取出所述每个预设卫星系统对应的最大系统载噪比和最大系统高度角;按照预设载噪比间隔和预设高度角间隔,将所述最大系统载噪比和最大系统高度角进行网格化,得到所述每个预设卫星系统对应的多个系统载噪比-高度角类别单元。
在本申请的一些实施例中,所述接收机数据包括坐标数据;所述子观测数据包括所述每个历元的时间信息;
所述阵列标定模块,还用于利用所述时间信息、所述坐标数据、所述几何距离和所述匹配卫星参数,计算出每个卫星与所述每个卫星的参考卫星的组合所对应的伪距双差残差值;所述每个卫星包括在所述共同观测到的所有卫星中;依据所述每个卫星的载噪比和高度角,从所述每个卫星与所述每个卫星的参考卫星的组合所对应的伪距双差残差值中,为所述每个系统载噪比-高度角类别单元确定出对应的一个或多个目标伪距双差残差值;采用所述一个或多个目标伪距双差残差值,组成所述伪距双差残差序列。
在本申请的一些实施例中,所述匹配卫星数据包括所述每个卫星的坐标和运行速度,以及所述每个卫星的参考卫星的坐标和运行速度;
所述阵列标定模块,还用于利用所述时间信息、所述坐标数据和所述几何距离,计算出所述第一终端的坐标和运动速度,并依据所述坐标数据和所述几何距离,计算出所述第二终端的坐标和运动速度;基于所述第一终端的坐标、所述第一终端的运行速度、所述第二终端的坐标、所述第二终端的运行速度、所述每个卫星坐标、所述每个卫星的运行速度、所述每个卫星的参考卫星的坐标和所述每个卫星的参考卫星的运行速度,构造出所述每个卫星和所述每个卫星的参考卫星的组合的双差观测值;根据所述第一终端的坐标、所述第二终端的坐标、所述每个卫星的坐标和所述每个卫星的参考卫星的坐标,构造出第一伪距残差因子;基于所述第一终端的坐标、所述第二终端的坐标、所述每个卫星的坐标、所述每个卫星的参考卫星的坐标、所述每个卫星的运行速度和所述每个卫星的参考卫星的运行速度,构造出第二伪距残差因子;依次将所述双差观测值、所述第一伪距残差因子、所述第二伪距残差因子相减,得到所述每个卫星与所述每个卫星的参考卫星的组合所对应的伪距双差残差值。
在本申请的一些实施例中,所述伪距误差参数为伪距方差值或伪距标准差值,所述伪距双差残差序列包括一个或多个目标伪距双差残差值;
所述阵列标定模块,还用于对所述一个或多个目标伪距双差残差值进行方差计算,得到所述每个系统载噪比-高度角类别单元对应的伪距方差值,并利用所述每个系统载噪比-高度角类别单元对应的伪距方差值,组成所述每个预设卫星系统对应的伪距误差子阵列;或者,对所述一个或多个目标伪距双差残差值进行标准差计算,得到所述每个系统载噪比-高度角类别单元对应的伪距标准差值,并利用所述每个系统载噪比-高度角类别单元对应的伪距标准差值,组成所述每个预设卫星系统对应的伪距误差子阵列。
在本申请的一些实施例中,所述标定设备包括至少两个卫星接收机;所述每个历元的子观测数据包括所述至少两个终端采集到的终端数据和所述两个卫星接收机采集到的接收机数据;
所述阵列标定模块,还用于从所述终端数据中,提取出所述每个历元对应的时间信息,以及所述每个历元所观测到的卫星的载噪比和高度角;依据所述每个历元所观测到的所有卫星的载噪比和高度角,所述接收机数据、所述几何距离、所述时间信息和所述第一卫星参数,标定出所述第一终端的第一多普勒误差子阵列;利用所述每个历元所观测到的所有卫星的载噪比和高度角,所述接收机数据、所述几何距离、所述时间信息和所述第二卫星参数,标定出所述第二终端的第二多普勒误差子阵列;将所述第一多普勒误差子阵列和所述第二多普勒误差子阵列融合,得到所述第一终端和所述第二终端共同对应的多普勒误差阵列。
在本申请的一些实施例中,所述阵列标定模块,还用于从所述每个历元观测到的所有卫星的载噪比和高度角中,分别提取出所述第一终端对应的最大第一载噪比和最大第一高度角;按照预设载噪比间隔和预设高度角间隔,将所述最大第一载噪比和所述最大第一高度角进行网格化,得到所述第一终端对应的多个第一载噪比-高度角类别单元;依据所述每个历元观测到的所有卫星的载噪比和高度角、所述接收机数据、所述几何距离、所述时间信息和所述第一卫星参数,针对每个第一载噪比-高度角类别单元,确定出第一多普勒单差残差序列;利用所述第一多普勒单差残差序列,计算出所述每个第一载噪比-高度角类别单元的第一多普勒误差参数,并利用所述每个第一载噪比-高度角类别单元的第一多普勒误差参数,组成所述第一终端的第一多普勒误差子阵列。
在本申请的一些实施例中,所述阵列标定模块,还用于从所述每个历元观测到的所有卫星的载噪比和高度角中,分别提取出所述第二终端对应的最大第二载噪比和最大第二高度角;按照预设载噪比间隔和预设高度角间隔,将所述最大第二载噪比和所述最大第二高度角进行网格化,得到所述第二终端对应的多个第二载噪比-高度角类别单元;根据所述每个历元观测到的所有卫星的载噪比和高度角、所述接收测数据、所述几何距离、所述时间信息和所述第二卫星参数,针对每个第二载噪比-高度角类别单元,确定出第二多普勒单差残差序列;依据所述第二多普勒单差残差序列,计算出所述每个第二载噪比-高度角类别单元的第二多普勒误差参数,并利用所述每个第二载噪比-高度角类别单元的第二多普勒误差参数,组成所述第二终端的第二多普勒误差子阵列。
在本申请的一些实施例中,所述接收机数据包括坐标数据;所述阵列标定模块,还用于从所述每个历元观测到的所有卫星的载噪比和高度角中,确定出所述第一待标定设备所观测到每个第一卫星对应的第一载噪比和第一高度角;基于所述坐标数据、所述几何距离、所述时间信息和所述第一卫星参数,计算出所述每个第一卫星与所述每个第一卫星的参考卫星的组合对应的第一多普勒单差残差值;依据所述第一载噪比和所述第一高度角,从所述每个第一卫星与所述每个第一卫星的参考卫星的组合对应的第一多普勒单差残差值中,为所述每个第一载噪比-高度角类别单元挑选出对应的一个或多个第一匹配多普勒单差残差值;利用所述一个或多个第一匹配多普勒单差残差值,组成所述第一多普勒单差残差序列。
在本申请的一些实施例中,所述接收机数据包括坐标数据;所述阵列标定模块,还用于从所述每个历元观测到的所有卫星的载噪比和高度角中,确定出所述第二终端所观测到每个第二卫星对应的第二载噪比和第二高度角;利用所述坐标数据、所述几何距离和所述第二卫星参数,计算出所述每个第二卫星与所述每个第二卫星的参考卫星的组合对应的第二多普勒单差残差值;依据所述第二载噪比和所述第二高度角,从所述每个第二卫星与所述每个第二卫星的参考卫星的组合对应的第二多普勒单差残差值中,为所述每个第二载噪比-高度角类别单元挑选出对应的一个或多个第二匹配多普勒单差残差值;利用所述一个或多个第二匹配多普勒单差残差值,组成所述第二多普勒单差残差序列。
在本申请的一些实施例中,所述误差模型标定装置中还包括:模型存储模块;所述模型存储模块,用于将所述伪距误差模型和所述多普勒误差模型存储在所述至少两个终端中,以使所述至少两个终端通过所述伪距误差模型和所述多普勒误差模型进行定位。
本申请实施例提供一种误差模型标定装置,包括:
模型获取模块,用于在地图界面接收到触发操作时,响应于所述触发操作,获取伪距测量误差模型和多普勒误差模型;其中,所述伪距测量误差模型和所述多普勒误差模型是误差模型依据标定设备采集的观测数据,以及所述观测数据对应卫星数据确定出的;
位置确定模块,用于基于所述伪距误差模型、所述多普勒误差模型以及采集到的当前观测数据,确定出当前位置;
地图获取模块,用于从地图信息数据库中,获取所述当前位置所在的预设区域之内的地图信息;
地图展示模块,用于将所述地图信息展示在所述地图界面上,并在所述当前位置上,呈现定位标识。
本申请实施例提供一种误差模型标定设备,包括:
第一存储器,用于存储可执行误差模型标定指令;
第一处理器,用于执行所述第一存储器中存储的可执行误差模型标定指令时,实现本申请实施例提供的误差模型标定方法。
本申请实施例提供一种误差模型标定设备,其特征在于,包括:
第二存储器,用于存储可执行误差模型标定指令;
第二处理器,用于执行所述第二存储器中存储的可执行误差模型标定指令时,实现本申请实施例提供的误差模型标定方法。
本申请实施例提供一种计算机可读存储介质,存储有可执行误差模型标定指令,用于引起第一处理器执行时,实现本申请实施例提供的误差模型标定方法;或者用于引起第二处理器执行时,实现本申请实施例提供的误差模型标定方法。
本申请实施例具有以下有益效果:误差模型标定设备能够基于标定设备采集到的观测数据,标定设备中的各个设备的几何距离,以及依据观测数据提取出的卫星数据,对移动终端进行了的伪距测量误差和多普勒测量误差的分布进行了统计,分析出了描述了移动终端的伪距测量误差在不同的载噪比和高度角下的分布情况的伪距误差阵列,以及移动终端的多普勒测量误差在不同的载噪比和高度角下的分布情况的多普勒误差阵列,并对统计所得到的多普勒误差阵列和伪距误差阵列进行拟合,得到伪距误差模型和多普勒误差模型,从而实现了对移动终端的误差模型的标定,也就提高了误差模型标定的普适性。
附图说明
图1是本申请实施例提供的误差模型标定系统100的一个可选的架构示意图;
图2(a)是本申请实施例提供的误差模型标定设备的结构示意图;
图2(b)是本申请实施例提供的终端的结构示意图;
图3是本申请实施例提供的标定设备的结构示意图;
图4是本申请实施例提供的几何距离的示意图;
图5是本申请实施例提供的误差模型标定方法的一个可选的流程示意图一;
图6是本申请实施例提供的标定设备采集观测数据的示意图;
图7是本申请实施例提供的每个预设卫星系统对应的网格阵列的示意图;
图8是本申请实施例提供的误差模型标定方法的一个可选的流程示意图二;
图9是本申请实施例提供的为每个系统载噪比-高度角类别单元确定目标伪距双差残差值的示意图;
图10是本申请实施例提供的构造出的多个第一载噪比-高度角类别单元的示意图;
图11是本申请实施例提供的构造出的多个第二载噪比-高度角类别单元的示意图;
图12是本申请实施例提供了定位过程的示意图;
图13是本申请实施例提供的标定流程示意图;
图14是本申请实施例提供的构建标定数据序列的过程示意图;
图15是本申请实施例提供的伪距误差模型标定流程示意图;
图16是本申请实施例提供的距离测量示意图;
图17是本申请实施例提供的多普勒误差模型标定流程示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述,所描述的实施例不应视为对本申请的限制,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它实施例,都属于本申请保护的范围。
在以下的描述中,涉及到“一些实施例”,其描述了所有可能实施例的子集,但是可以理解, “一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集,并且可以在不冲突的情况下相互结合。
在以下的描述中,所涉及的术语“第一\第二\第三”仅仅是是区别类似的对象,不代表针对对象的特定排序,可以理解地,“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序,以使这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的,不是旨在限制本申请。
对本申请实施例进行进一步详细说明之前,对本申请实施例中涉及的名词和术语进行说明,本申请实施例中涉及的名词和术语适用于如下的解释。
1)人工智能(Artificial Intelligence,AI)是利用数字计算机或者数字计算机控制的机器模拟、延伸和扩展人的智能,感知环境、获取知识并使用知识获得最佳结果的理论、方法、技术及应用系统。换句话说,人工智能是计算机科学的一个综合技术,它企图了解智能的实质,并生成出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器。人工智能也就是研究各种智能机器的设计原理与实现方法,使机器具有感知、推理与决策的能力。
2)全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS),也称为全球导航卫星系统,是能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的3维坐标、速度,以及时间信息的空基无线电导航定位系统。
常见的卫星导航系统有全球定位系统(Global Positioning System,GPS)、北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)、格洛纳斯(GLONASS)和伽利略卫星导航系统(GALILEO)这四大卫星导航系统。其中,最早出现的是GPS,技术相对完善的也是GPS。近年来,随着BDS和GLONASS在部分地区的全面服务开启,尤其是BDS,在民用领域发展越来越快。
3)移动终端,是指可以在移动中使用的计算机设备,包括手机、笔记本电脑、平板电脑、销售终端(Point of Sale)机、车载电脑等。移动终端大部分情况下是指手机或者具有多种应用功能的智能手机、平板电脑。随着网络技术朝向宽带化的发展,移动通信产业将走向真正的移动信息时代。随着集成电路技术的飞速发展,移动终端已经拥有了强大的处理能力,移动终端正在从简单的通话工具转变为一个综合信息处理平台。
移动终端拥有非常丰富的通信方式,即可以通过全球移动通信系统(GlobalSystem for Mobile Communication,GSM)、码分多址(Code Division Multiple Access,CDMA)、宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access,WCDMA)、第四代移动通信系统(The 4th Generation Communication Technology,4G)等无线运营网通讯,也可以通过无线局域网、蓝牙和红外光进行通信。另外,移动终端集成有全球卫星导航系统定位芯片,用于处理卫星信号以及进行用户的精准定位,目标已经广泛应用于位置服务。
4)卫星定位设备,用于跟踪和处理卫星信号,并测量设备与卫星之间的集合距离(伪距观测值)和卫星信号的多普勒效应(多普勒观测值)的电子设备。卫星定位设备通常包括有天线、卫星信号跟踪环路、基带信号处理等模块。
集成了卫星定位设备的移动终端根据伪距观测值和多普勒观测值能够计算出移动终端当前位置坐标。卫星定位设备广泛应用于地图导航、测绘、航空航天、位置服务等领域,例如智能手机地图导航、高精度大地测量、民航等。
5)卫星定位设备测量误差模型,这是由于多径效应、接收机测量噪声等影响,卫星定位设备获取到的伪距测量值和多普勒观测值均与真实值存在的误差,这个误差与卫星信号载噪比、卫星高度角等因素有关,从而,卫星定位设备测量误差模型表示了卫星定位设备的误差统计特征(方差、标准差)关于信号载噪比、卫星高度角等因素的函数关系式。
6)伪距测量值,是指卫星定位过程中,卫星信号接收机(例如卫星定位设备)到卫星之间的大概距离。
7)多普勒观测值,可以理解为通过卫星信号接收机测定的卫星发送的无线电信号的多普勒测量或者多普勒计数。
8)历元,属于天文学的概念,是以一些天文变数作为参考的时刻点,例如天球坐标或天天的椭圆轨道要素等。简单来说,历元就是指卫星信号接收机的观测时刻。
9)载噪比,是用来表示载波与载波噪音关系的标准测量尺度。
10)高度角,从卫星信号接收机所在的点至卫星的方向线与水平面间的夹角。
11)精密星历,是指由若干卫星跟踪站的观测数据,经事后处理计算得到的卫星轨道信息。这个卫星轨道信息可以供卫星精密定位使用。
12)卫星的钟差,是卫星上安装的原子钟的钟面与标准时间之间的误差。
13)设备的钟差,是指卫星信号接收机与标识的卫星的时钟差。
全球卫星导航系统已经广泛应用在航空、航海、通信、人员跟踪、消费娱乐、测绘、授时、车辆监控管理、汽车导航和信息服务等方面,而且总的趋势是为实时应用提供高精度的服务。
由于卫星定位设备获取到的伪距测量值和多普勒观测值均与真实值之间存在误差,在定位之前,需要先确定出伪距误差模型和多普勒误差模型。与误差模型标定相关的技术有以下几种:
第一种方式是根据原始观测模型建立星间的单差观测模型,从而建立历元间的双差观测模型,获取挑选出的公共星相邻的两个历元的观测值,同时获取接收机的该相邻的两个历元的观测值,然后再依据建立好的单差观测模型、历元间的双差观测模型,公共星相邻的两个历元的观测值和接收机的相邻的两个历元的观测值,确定出接收机的测量噪声。
然而,这种方式仅仅是利用单差观测模型、历元间双差观测模型获取接收机测量噪声,并没有对获取到的接收机测量噪声进行统计分析,从而不能确定出伪距测量误差的统计特性,并且,也没有给出分析多普勒观测噪声的方法,得不到多普勒测量误差的统计特性,从而难以应用在移动终端的定位中,普适性较差。
第二种方式是获取BDS卫星观测值和预平差后的观测量残差,确定BDS不同轨道类型观测值圈闭,然后根据原始观测值实时求解当前历元每个卫星的伪距观测值噪声,最后利用观测值权比和伪距观测值方差实时分类求解观测值方差阵。
然而,这种方式没有给出分析多普勒观测噪声的方法,从而不能得到多普勒误差模型,难以应用在移动终端等设备中,普适性较差。同时,这种方式得到的误差模型容易受到定位精度、对流层和电离层改正模型的影响,可靠性较差,并且这种方式要进行方差分量估计,算法复杂,计算量大,并不便于使用。
第三种方式是在GNSS定位数据处理过程中基于组合观测值和历元间三次差分的相位观测值之差的离散程度,采用滑动窗口和衰减记忆法实时估计伪距和相位的噪声,计算伪距和相位的噪声比作为定位随机模型中的伪距-相位权比指标。
可见,这种方式仅仅是估计了伪距-相位权比,并没有标定伪距误差模型和多普勒误差模型,从而难以应用在移动终端(例如智能终端、车载导航)的定位中,普适性较差。
第四种方式是通过两台接收机同时观测到的载波相位观测值,构建站星载波双差观测方式,再进行模糊度固定求解得到高精度的两台接收机天线相位中心基线向量,再将该基线向量进行投影以补偿站星伪距双差观测方程中的基线影响部分,从而得到伪距双差残差评估结果。
由此可见,这种方式主要是用于评估接收机伪距测量一致性,没有提出标定伪距误差模型和多普勒误差模型的方法,也就得不到伪距误差模型和多普勒误差模型,较难应用在智能终端、车载导航等的定位场景中,普适性较低。
第五种方式是先获取GNSS观测值,确定各观测值对应的卫星高度角、卫星方位角和载噪比,然后构建同时顾及卫星高度角、卫星方位角和载噪比的定权函数,利用定权函数构建随机模型,实现GNSS导航定位。
但是,这种方式是根据事先给定的误差模型计算GNSS观测值权重,没有考虑到不同卫星定位设备测量噪声的差异,从而普适性较差。
由上述可见,相关技术中,都无法针对各类移动设备同时给出伪距误差模型和多普勒误差模型,也即误差模型标定在各类移动终端中的实现较为困难,从而使得误差模型标定的普适性较低。
并且,相关技术中也没有专门用于为移动终端进行误差模型标定的装置,即使是一些方法能够标定出伪距误差模型,但是标定的精度也较低,从而使得误差模型的整体精度较低,进而应用定位准确度。
本申请实施例提供一种误差模型标定方法、装置、设备和计算机可读存储介质,能够提高误差模型标定的普适性。下面说明本申请实施例提供的误差模型标定设备的示例性应用。本申请实施例提供的误差模型标定设备包括标定设备和误差模型标定设备,其中,标定设备的结构是已经确定好的,误差模型标定设备则可以实施为用户终端,也可以实施为服务器。其中,服务器可以是独立的物理服务器,也可以是多个物理服务器构成的服务器集群或者分布式系统,还可以是提供云服务、云数据库、云计算、云函数、云存储、网络服务、云通信、中间件服务、域名服务、安全服务、CDN、以及大数据和人工智能平台等基础云计算服务的云服务器。用户终端可以是智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式计算机、智能音箱、智能手表等,但并不局限于此。终端以及服务器可以通过有线或无线通信方式进行直接或间接地连接,本发明实施例中不做限制。下面,将说明误差模型标定设备的示例性应用。需要说明的是,当本申请的误差模型标定设备用来标定伪距误差模型和多普勒误差模型,其可以实施为服务器、个人电脑等数据处理设备,当误差模型标定设备用来基于伪距误差模型和多普勒误差模型来进行定位时,其可以设置成智能手机、车载导航设备等移动设备。
参见图1,图1是本申请实施例提供的误差模型标定系统100的一个可选的架构示意图,为实现支撑一个误差模型标定应用,标定设备200通过网络300连接误差模型标定设备400,网络300可以是广域网或者局域网,又或者是二者的组合。
标定设备200用于观测卫星,采集观测数据,并将观测数据通过网络300传输给误差模型标定设备400。在一些实施例中,标定设备200包括第一终端、第二终端、第一卫星接收机、第二卫星接收机、固定装置和固定板,并且,第一终端、第二终端、第一卫星接收机和第二卫星接收机均通过固定装置,固定在固定板上。第一终端的相位中心、第二终端的相位中心、第一卫星接收机的相位中心和第二卫星接收机的相位中心,均保持在同一条直线上。
误差模型标定设备400接收标定设备200发送的观测数据,并依据观测数据获取卫星数据,然后,误差模型标定设备400基于观测数据、标定设备200中的各个设备的几何距离和卫星数据,针对标定设备200中的至少两个终端分别标定出伪距误差阵列和多普勒误差阵列。其中,伪距误差阵列描述了至少两个终端的伪距测量误差在卫星的载噪比和高度角下的离散分布,多普勒误差阵列描述了两台待标定设备的多普勒测量误差在卫星的载噪比和高度角下的离散分布。误差模型标定设备400利用伪距误差阵列拟合出至少两个终端的伪距误差模型,以及利用多普勒误差阵列拟合出至少两个终端的多普勒误差模型,其中,伪距误差模型和多普勒误差模型共同用于至少两个终端的多普勒误差模型。
在一些实施例中,当误差模型标定设备400实施为终端时,还可以依据伪距误差模型或多普勒误差模型来实现定位。
参见图2(a),图2(a)是本申请实施例提供的误差模型标定设备的结构示意图一,图2所示的误差模型标定设备400包括:至少一个第一处理器410、第一存储器450、第一至少一个网络接口420和第一用户接口430。误差模型标定设备400中的各个组件通过第一总线系统440耦合在一起。可理解,第一总线系统440用于实现这些组件之间的连接通信。第一总线系统440除包括数据总线之外,还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见,在图2(a)中将各种总线都标为第一总线系统440。
第一处理器410可以是一种集成电路芯片,具有信号的处理能力,例如通用处理器、数字信号处理器(DSP,Digital Signal Processor),或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等,其中,通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。
第一用户接口430包括使得能够呈现媒体内容的一个或多个第一输出装置431,包括一个或多个扬声器和/或一个或多个视觉显示屏。第一用户接口430还包括一个或多个第一输入装置432,包括有助于用户输入的用户接口部件,比如键盘、鼠标、麦克风、触屏显示屏、摄像头、其他输入按钮和控件。
第一存储器450可以是可移除的,不可移除的或其组合。示例性的硬件设备包括固态存储器,硬盘驱动器,光盘驱动器等。存储器450可选地包括在物理位置上远离第一处理器410的一个或多个存储设备。
第一存储器450包括易失性存储器或非易失性存储器,也可包括易失性和非易失性存储器两者。非易失性存储器可以是只读存储器(ROM,Read Only Memory),易失性存储器可以是随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)。本申请实施例描述的第一存储器450旨在包括任意适合类型的存储器。
在一些实施例中,第一存储器450能够存储数据以支持各种操作,这些数据的示例包括程序、模块和数据结构或者其子集或超集,下面示例性说明。
第一操作系统451,包括用于处理各种基本系统服务和执行硬件相关任务的系统程序,例如框架层、核心库层、驱动层等,用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务;
第一网络通信模块452,用于经由一个或多个(有线或无线)第一网络接口420到达其他计算设备,示例性的第一网络接口420包括:蓝牙、无线相容性认证(Wi-Fi)、和通用串行总线(USB,Universal Serial Bus)等;
第一呈现模块453,用于经由一个或多个与第一用户接口430相关联的输出装置431(例如,显示屏、扬声器等)使得能够呈现信息(例如,用于操作外围设备和显示内容和信息的用户接口);
第一输入处理模块454,用于对一个或多个来自一个或多个第一输入装置432之一的一个或多个用户输入或互动进行检测以及翻译所检测的输入或互动。
在一些实施例中,本申请实施例提供的误差模型标定装置可以采用软件方式实现,图2(a)示出了存储在第一存储器450中的误差模型标定装置455,其可以是程序和插件等形式的软件,包括以下软件模块:数据获取模块4551、阵列标定模块4552、模型拟合模块4553和模型存储模块4554,这些模块是逻辑上的,因此根据所实现的功能可以进行任意的组合或进一步拆分。
将在下文中说明各个模块的功能。
在另一些实施例中,本申请实施例提供的误差模型标定装置可以采用硬件方式实现,作为示例,本申请实施例提供的误差模型标定装置可以是采用硬件译码处理器形式的处理器,其被编程以执行本申请实施例提供的误差模型标定方法,例如,硬件译码处理器形式的处理器可以采用一个或多个应用专用集成电路(ASIC,Application SpecificIntegrated Circuit)、DSP、可编程逻辑器件(PLD,Programmable Logic Device)、复杂可编程逻辑器件(CPLD,Complex Programmable Logic Device)、现场可编程门阵列(FPGA,Field-Programmable Gate Array)或其他电子元件。
示例性的,本申请实施例提供一种误差模型标定设备,包括:
第一存储器,用于存储可执行误差模型标定指令;
第一处理器,用于执行所述第一存储器中存储的可执行误差模型标定指令时,实现本申请实施例提供的误差模型标定方法。
参见图2(b),图2(b)是本申请实施例提供的误差模型标定设备的结构示意图二,图2(b)所示的误差模型标定设备500包括:至少一个第二处理器510、第二存储器550、至少一个第二网络接口520和第二用户接口530。误差模型标定设备500中的各个组件通过第二总线系统540耦合在一起。可理解,第二总线系统540用于实现这些组件之间的连接通信。第二总线系统540除包括数据总线之外,还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见,在图2(b)中将各种总线都标为第二总线系统540。
第二处理器510可以是一种集成电路芯片,具有信号的处理能力,例如通用处理器、数字信号处理器(DSP,Digital Signal Processor),或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等,其中,通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。
第二用户接口530包括使得能够呈现媒体内容的一个或多个第二输出装置531,包括一个或多个扬声器和/或一个或多个视觉显示屏。第二用户接口530还包括一个或多个第二输入装置532,包括有助于用户输入的用户接口部件,比如键盘、鼠标、麦克风、触屏显示屏、摄像头、其他输入按钮和控件。
第二存储器550可以是可移除的,不可移除的或其组合。示例性的硬件设备包括固态存储器,硬盘驱动器,光盘驱动器等。第二存储器550可选地包括在物理位置上远离第二处理器510的一个或多个存储设备。
第二存储器550包括易失性存储器或非易失性存储器,也可包括易失性和非易失性存储器两者。非易失性存储器可以是只读存储器(ROM,Read Only Memory),易失性存储器可以是随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)。本申请实施例描述的第二存储器550旨在包括任意适合类型的存储器。
在一些实施例中,第二存储器550能够存储数据以支持各种操作,这些数据的示例包括程序、模块和数据结构或者其子集或超集,下面示例性说明。
第二操作系统551,包括用于处理各种基本系统服务和执行硬件相关任务的系统程序,例如框架层、核心库层、驱动层等,用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务;
第二网络通信模块552,用于经由一个或多个(有线或无线)第二网络接口520到达其他计算设备,示例性的第二网络接口520包括:蓝牙、无线相容性认证(Wi-Fi)、和通用串行总线(USB,Universal Serial Bus)等;
第二呈现模块553,用于经由一个或多个与第二用户接口530相关联的第二输出装置531(例如,显示屏、扬声器等)使得能够呈现信息(例如,用于操作外围设备和显示内容和信息的用户接口);
第二输入处理模块554,用于对一个或多个来自一个或多个输入装置532之一的一个或多个用户输入或互动进行检测以及翻译所检测的输入或互动。
在一些实施例中,本申请实施例提供的误差模型标定装置可以采用软件方式实现,图2(b)示出了存储在第二存储器550中的误差模型标定装置555,其可以是程序和插件等形式的软件,包括以下软件模块:模型获取模块5551、位置确定模块5552、地图获取模块5553和地图展示模块5554,这些模块是逻辑上的,因此根据所实现的功能可以进行任意的组合或进一步拆分。
将在下文中说明各个模块的功能。
在另一些实施例中,本申请实施例提供的误差模型标定装置可以采用硬件方式实现,作为示例,本申请实施例提供的误差模型标定装置可以是采用硬件译码处理器形式的处理器,其被编程以执行本申请实施例提供的误差模型标定方法,例如,硬件译码处理器形式的处理器可以采用一个或多个应用专用集成电路(ASIC,Application SpecificIntegrated Circuit)、DSP、可编程逻辑器件(PLD,Programmable Logic Device)、复杂可编程逻辑器件(CPLD,Complex Programmable Logic Device)、现场可编程门阵列(FPGA,Field-Programmable Gate Array)或其他电子元件。
示例性的,本申请实施例提供一种终端,其特征在于,包括:
第二存储器,用于存储可执行误差模型标定指令;
第二处理器,用于执行所述第二存储器中存储的可执行误差模型标定指令时,实现本申请实施例提供的误差模型标定方法。
在本申请的误差模型标定方法,可以是在基于对本申请提供的标定设备所采集的观测数据进行处理实现的。本申请的标定设备用于采集观测数据。图3是本申请实施例提供的标定设备的结构示意图。参见图3,本申请的标定设备10包括:第一终端11、第二终端12、第一卫星接收机13、第二卫星接收机14、固定装置15和固定板16。其中,第一终端11和第二终端12的型号相同。
也就是说,本申请的实施例中,是对两个相同型号的移动终端进行伪距误差模型和多普勒误差模型的标定的。
可以理解的是,第一终端11、第二终端12、第一卫星接收机13和第二卫星接收机14均通过固定装置15,固定在固定板16上。其中,固定装置15可以是螺丝、卡扣等。
需要说明的是,第一终端11的相位中心、第二终端12的相位中心、第一卫星接收机13的相位中心和第二卫星接收机14的相位中心,均保持在同一条直线上。也就是说,第一终端11、第二终端12、第一卫星接收机13和第二卫星接收机14,需要保持水平。
可以理解的是,第一终端与第二终端之间、第一卫星接收机和第一终端之间、第二终端和第二卫星接收机之间,均存在着一定的距离,这些距离统称为几何距离。几何距离用于在误差模型的标定过程中。
示例性的,图4是本申请实施例提供的几何距离的示意图,参见图4,第一卫星接收机13和第一终端11之间的距离为d1,第一终端11和第二终端12之间的距离为d2,第二终端12和第二卫星接收机14之间的距离为d3,几何距离就是d1、d2、d3的统称。
下面,将结合本申请实施例提供的误差模型标定设备的示例性应用和实施,说明本申请实施例提供的误差模型标定方法。可以理解的是,本申请还可以借助于人工智能技术实现。
参见图5,图5是本申请实施例提供的误差模型标定方法的一个可选的流程示意图一,将结合图5示出的步骤进行说明。
S101、误差模型标定设备接收标定设备采集到的观测数据,并依据观测数据获取卫星数据。
本申请实施例是在对标定设备中的移动终端进行误差模型标定,即为移动终端求得误差模型的场景下实现的。首先,标定设备在其处于开阔场地或者被固定在车架上时,开始观测卫星,并采集所观测到的卫星的观测数据,直至观测时长达到了预设时长时停止,然后将采集到的观测数据传输给误差模型标定设备。误差模型标定设备接收到标定设备发送的观测数据之后,会依据观测数据,从依据精密星历所计算出的卫星的轨道数据,选取出所观测到的卫星对应的卫星数据,这个卫星数据中可以包括卫星的坐标、运行速度、钟差等。
需要说明的是,预设时长中会包括多个历元,因而,观测数据其实是由多个历元中的每个历元的子观测数据组成的。在子观测数据中,可以包括观测到的卫星的载噪比、高度角、伪距观测数据和多普勒观测数据等。
进一步的,由于标定设备中包括了至少两个终端和至少两个卫星接收机,因而,每个历元的子观测数据可以由终端数据和接收机数据组成,其中,终端数据是移动终端采集到的数据,接收机数据是卫星导航接收采集到的数据。
可以理解的是,标定设备中的第一终端、第二终端,这两个卫星第一卫星接收机和第二卫星接收机,均会对其所观测到的所有卫星进行数据采集,所采集的数据可以包括多普勒测量值、伪距测量值。同时,第一卫星接收机和第二卫星接收机还会输出自身的精密坐标。
示例性的,图6是本申请实施例提供的标定设备采集观测数据的示意图。如图6所示,标定设备10中的第一终端11、第二终端12、第一卫星接收机13和第二卫星接收机14均观测到了3颗卫星,分别为卫星6-1、卫星6-2和卫星6-3,第一终端11、第二终端12、第一卫星接收机13和第二卫星接收机14都会对这三个卫星进行观测,从而采集到观测数据。
可以理解的是,预设时长可以为1天,也可以为3天,还可以为设置好的其他市场,本申请在此不作限定。
S102、误差模型标定设备基于观测数据、标定设备中的各个设备的几何距离和卫星数据,针对标定设备中的至少两个终端分别标定出伪距误差阵列和多普勒误差阵列。
误差模型标定设备在得到观测数据和卫星数据之后,就会先对观测数据、卫星数据,以及标定设备中的各个设备的几何距离,来为标定设备中的两台相同型号的移动终端,构造出伪距误差阵列和多普勒误差阵列。需要说明的是,伪距误差阵列描述了至少两个终端的伪距测量误差在卫星的载噪比和高度角下的离散分布,多普勒误差阵列描述了至少两个终端的多普勒测量误差在卫星的载噪比和高度角下的离散分布,从而,误差模型标定设备就可以依据伪距误差阵列和多普勒误差阵列来明确至少两个终端的伪距测量误差的统计特性和多普勒测量误差的统计特性。
也就是说,误差模型标定设备会依据观测数据、卫星数据以及几何距离,来对移动终端的伪距测量误差进行统计分析,明确伪距测量误差在不同的载噪比和高度角的分布情况,同时对移动终端的多普勒测量误差进行统计分析,从而明确多普勒测量误差在不同的载噪比和高度角的分布情况。
可以理解的是,标定设备中的各个设备的几何距离,是在误差模型标定过程开始之前就已经测量好的,并且,由于标定设备中的各个设备在固定了之后,就不会再改变,因而,几何距离可以是存储在误差模型标定设备之中,从而在误差模型标定过程开始之后,直接使用其来计算,以免测量几何距离消耗太多的时间,影响误差模型的标定效率。
S103、误差模型标定设备利用伪距误差阵列拟合出至少两个终端的伪距误差模型,以及利用多普勒误差阵列拟合出至少两个终端的多普勒误差模型。
误差模型标定设备在标定出伪距误差阵列和多普勒误差阵列之后,就会通过拟合算法,来对伪距误差阵列中的各个数据进行拟合,这时拟合所得到的连续函数,就是这至少两个终端的伪距误差模型。同时,误差模型标定设备还会通过拟合算法来对多普勒误差阵列中的各个数据进行拟合,拟合所得到的连续函数就是多普勒误差模型。可以理解的是,伪距误差模型和多普勒误差模型共同用于至少两个终端的定位。
需要说明的是,本申请实施例中,这至少两个终端,即第一终端和第二终端的型号是相同的,第一终端和第二终端的关于卫星观测时的各项指标是相同的,从而误差模型标定设备会同时为这至少两个终端确定出伪距误差模型和多普勒误差模型。
可以理解的是,在一些实施例中,误差模型标定设备可以利用最小二乘法对伪距误差阵列和多普勒误差阵列进行拟合,得到伪距误差模型和多普勒误差模型。在另一些实施例中,误差模型标定设备还可以通过人工智能技术中的人工神经网络、卷积神经网络等来对伪距误差阵列和多普勒误差阵列进行拟合(这是由于神经网络强大的函数拟合能力),从而得到伪距误差模型和多普勒误差模型。
本申请实施例中,误差模型标定设备能够基于标定设备采集到的观测数据,标定设备中的各个设备的几何距离,以及依据观测数据提取出的卫星数据,对移动终端进行了的伪距测量误差和多普勒测量误差的分布进行了统计,分析出了描述了移动终端的伪距测量误差在不同的载噪比和高度角下的分布情况的伪距误差阵列,以及移动终端的多普勒测量误差在不同的载噪比和高度角下的分布情况的多普勒误差阵列,并对统计所得到的多普勒误差阵列和伪距误差阵列进行拟合,得到伪距误差模型和多普勒误差模型,从而实现了对移动终端的误差模型的标定,也就提高了误差模型标定的普适性。
在本申请的一些实施例中,至少两个终端包括第一终端和第二终端,观测数据包括多个历元中的每个历元的子观测数据,在此情况下,误差模型标定设备基于观测数据、标定设备中的各个设备的几何距离和卫星数据,针对标定设备中的至少两个终端分别标定出伪距误差阵列和多普勒误差阵列,即S102的具体实现过程,可以包括:S1021-S1022,如下:
S1021、误差模型标定设备基于每个历元的子观测数据、几何距离,以及卫星数据中的每个历元的匹配卫星参数,标定出第一终端和第二终端共同对应的伪距误差阵列。
由于在实际过程中,每个历元第一终端所观测到的卫星,和第二终端所观测到的卫星是不同的,伪距误差阵列需要结合第一终端和第二终端共同观测到的每个共同卫星所对应的参数来进行标定,以及每个共同观测到的每个共同卫星所对应的参考卫星对应的参数来进行标定,将每个共同卫星所对应的参数和每个共同卫星的参考卫星的参数,记作匹配卫星参数。也就是说,匹配卫星参数包括第一终端和第二终端共同观测到的卫星的参数,以及共同观测到的卫星的参考卫星的参数。
误差模型标定设备在标定伪距误差阵列和多普勒误差阵列时,需要对所有历元的子观测数据、所有历元的匹配卫星参数都进行分析,才能够统计出第一终端和第二终端在不同的载噪比和高度角下的分布情况,从而得到第一终端和第二终端共同对应的伪距误差阵列。
可以理解的是,由于卫星数据是依据观测数据从依据精密星历所计算出的各个卫星的轨道数据中获取到的,因而,匹配卫星数据也是属于依据精密星历所计算出的各个卫星的轨道数据中的一部分。
S1022、误差模型标定设备依据每个历元对应的子观测数据、几何距离,以及卫星数据中的每个历元的第一卫星参数和第二卫星参数,标定出第一终端和第二终端共同对应的多普勒误差阵列。
本申请实施例中,将第一终端观测到的卫星记为第一卫星,将第二终端观测到的卫星记为第二卫星,将第一卫星的参数,以及第一卫星对应的参考卫星的参数,记做是第一卫星参数,将第二卫星的参数,以及第二卫星对应的参考卫星的参数,记做第二卫星参数。也就是说,第一卫星参数包括第一终端观测到的第一卫星的参数,以及第一卫星的参考卫星的参数;第二卫星参数包括第二终端观测到的第二卫星的参数,以及第二卫星的参考卫星的参数。可以理解的是,第一卫星参数和第二卫星参数也是属于依据精密星历所计算出的各个卫星的轨道数据的一部分。
之后,误差模型标定设备就会结合每个历元的第一卫星参数、第二卫星参数、几何距离以及每个历元的子观测数据,来为第一终端和第二终端确定出其共同对应的多普勒误差阵列。
本申请实施例中,误差模型标定设备会基于卫星数据中的匹配卫星参数,确定出伪距误差阵列,基于卫星数据中的第一卫星参数和第二卫星参数,确定出多普勒误差阵列,从而以便于后续依据伪距误差阵列和多普勒误差阵列,拟合出伪距误差模型和多普勒误差模型。
在本申请的一些实施例中,标定设备包括至少两个卫星接收机,每个历元的子观测数据包括至少两个终端采集到的终端数据和至少两个卫星接收机采集到的接收机数据。在此情况下,误差模型标定设备基于每个历元的子观测数据、几何距离,以及卫星数据中的每个历元的匹配卫星参数,标定出第一终端和第二终端共同对应的伪距误差阵列,即S1021的具体实现过程,可以包括:S1021a-S1021e,如下:
S1021a、误差模型标定设备从终端数据中,提取出每个历元第一终端与第二终端所共同观测到的所有卫星的载噪比和高度角。
终端数据中包括着第一终端和第二终端所共同观测到的所有卫星的数据,这些数据中会包括第一终端和第二终端共同观测到的所有卫星的载噪比和高度角,误差模型标定设备将这些卫星的载噪比和高度角提取出来,以便于后续构建出系统载噪比和高度角类别单元。
可以理解的是,共同观测到的所有卫星由一个或多个预设卫星系统中的卫星组成。预设卫星系统可以包括GPS、GLONASS,也可以包括GALILEO和北斗卫星系统(BDS)等卫星系统,本申请在此不做限定。
S1021b、误差模型标定设备针对每个预设卫星系统,基于共同观测到的所有卫星的载噪比和高度角,网格化出多个系统载噪比-高度角类别单元。
误差模型标定设备历元共同观测到的卫星的载噪比和高度角,针对共同观测到的卫星所属的一个或多个预设卫星系统中的每个预设卫星系统,都构建出多个载噪比-高度角类别单元,将这种载噪比-高度角类别单元记为系统载噪比-高度角类别单元,从而,误差模型标定设备会得到多个系统载噪比-高度角类别单元。
可以理解的是,每个预设卫星系统的多个系统载噪比-高度角类别单元,可以组成每个预设卫星系统对应的网格阵列。
示例性的,图7是本申请实施例提供的每个预设卫星系统对应的网格阵列的示意图。如图7所示,一个或多个预设卫星系统中包括了GPS、GLONASS,GALILEO和BDS,误差模型标定设备针对每个预设卫星系统,都确定出了多个系统载噪比-高度角类别单元,从而得到了四个网格阵列,分别为GPS网格阵列7-1、GLONASS网格阵列7-2、GALILEO网格阵列7-3和BDS网格阵列7-4。
S1021c、误差模型标定设备子观测数据、接收机数据、几何距离和匹配卫星参数,针对每个载噪比-高度角类别单元,确定出对应的伪距双差残差序列。
第一终端和第二终端在每个历元所共同观测到的所有卫星,其实是由第一终端和第二终端共同观测到的每个卫星组成的。误差模型标定设备依据共同观测到的每个卫星所属的预设卫星系统,从每个预设卫星系统所对应的网格阵列中,为每个卫星确定出对应的网格阵列,然后再依据每个卫星的载噪比和高度角,从每个卫星对应的网格阵列的多个系统载噪比-高度角类别单元中,确定出其所属的系统载噪比-高度角类别单元。之后,再依据每个历元的匹配卫星数据、子观测数据、接收机数据和几何距离,针对每个系统载噪比-高度角类别单元,确定出对应的伪距双差残差序列。
需要说明的是,某个系统载噪比-高度角类别单元的伪距双差残差序列,可以是由基于属于其的所有共同卫星所计算的参数组成的,也可以是空序列(此时该系统载噪比-高度角类别单元没有属于其的共同卫星),本申请实施例在此不足限定。
S1021d、误差模型标定设备利用伪距双差残差序列,计算出每个系统载噪比-高度角类别单元的伪距误差参数,并利用每个系统载噪比-高度角类别单元的伪距误差参数,组成每个预设卫星系统对应的伪距误差子阵列。
误差模型标定设备在计算出每个系统载噪比-高度角类别单元对应的伪距双差残差序列之后,就可以利用伪距双差残差序列中的多有目标伪距双差残差值,来进行方差计算或者是标准差计算,从而得到每个系统载噪比-类别单元对应的伪距误差参数。然后,误差模型标定设备会利用每个预设卫星系统中的每个系统载噪比-类别单元对应的伪距误差参数,组成每个预设卫星系统所对应的伪距误差子阵列。也就是说,误差模型标定设备是利用伪距误差参数,填充每个预设卫星系统对应的网格阵列。
在本申请的一些实施例中,伪距误差参数为伪距方差值或伪距标准差值,伪距双差残差序列包括一个或多个目标伪距双差残差值。在此情况下,误差模型标定设备利用伪距双差残差序列,计算出每个载噪比-高度角类别单元对应的伪距误差参数,并利用每个系统载噪比-高度角类别单元对应的伪距误差参数,组成每个预设卫星系统对应的伪距误差子阵列,即S1021d的具体实现过程,可以包括:S201或S202,如下:
S201、误差模型标定设备对一个或多个目标伪距双差残差值进行方差计算,得到每个系统载噪比-高度角类别单元对应的伪距方差值,并利用每个系统载噪比-高度角类别单元对应的伪距方差值,组成每个预设卫星系统对应的伪距误差子阵列。
本申请实施例中,误差模型标定设备先计算伪距双差残差序列中的一个或多个目标伪距双差残差值的均值,然后再用每个目标伪距双差残差值减去该均值,将每个目标伪距双差残差值与该均值的差值累加在一起,得到累加和,然后再将累加和的平方比上目标伪距双差残差值的个数,得到每个系统载噪比-高度角类别单元的伪距方差值。之后,就会将每个系统载噪比-高度角类别单元的伪距放差值组合在一起,即给每个系统载噪比-高度角类别单元中填入对应的伪距方差值,从而就得到了每个预设卫星系统对应的伪距误差子阵列。也就是说,在本申请实施例中,每个预设卫星系统对应的伪距误差子阵列,实际上就是每个预设卫星系统对应的伪距方差子阵列。
其中,是每个系载噪比-高度角类别单元,。SYS是预设卫星系统,。k和m是目标伪距双差残差的标号,m,l是目标伪距双差残差值的个数,、均表示目标伪距双差残差值,表示伪距方差值。误差模型标定设备在得到目标伪距双差残差值、目标伪距双差残差值的个数的具体数值之后,就可以将这些参数的具体数值带入式(1),从而计算出每个系统载噪比-高度角类别单元的伪距方差值。
S201、误差模型标定设备对一个或多个目标伪距双差残差值进行标准差计算,得到每个系统载噪比-高度角类别单元对应的伪距标准差值,并利用每个系统载噪比-高度角类别单元对应的伪距标准差值,组成每个预设卫星系统对应的伪距误差子阵列。
误差模型标定设备还可以对一个会多个目标伪距双差残差值进行标准差计算,从而得到每个系统载噪比-高度角类别单元对应的伪距标准差值,然后再用所有的系统载噪比-高度角类别单元的伪距标准差值,组成每个预设卫星系统对应的伪距误差子阵列。从而,在本申请实施例中,每个预设卫星系统对应的伪距误差子阵列,就是每个预设卫星系统对应的伪距标准差子阵列。
可以理解的是,误差模型标定设备可以是先计算出一个或多个目标伪距双差残差值的伪距方差值,然后对伪距方差值进行开方运算,从而得到每个系统载噪比-高度角类别单元的伪距标准差值。
至此,误差模型标定设备就完成了每个预设卫星系统的伪距误差子阵列的确定。
S1021e、误差模型标定设备利用每个预设卫星系统对应的伪距误差子阵列,组成第一终端和所述第二终端共同对应的伪距误差阵列。
误差模型标定设备在得到每个预设卫星系统对应的伪距误差子阵列之后,就可以将这些预设卫星系统对应的伪距误差子阵列集中起来,所得到的集合就是伪距误差阵列。在本申请的一些实施例中,误差模型标定设备还可以对伪距误差子阵列进行倍数运算(实际上就是对伪距方差子阵列或伪距标准差子阵列进行倍数运算),利用每个预设卫星系统倍数运算之后的伪距误差子阵列,组成伪距误差阵列。
示例性的,每个预设卫星系统对应的伪距方差子阵列如下:
这时,每个预设卫星系统对应的伪距误差子阵列可以表示为:
其中, 表示每个系统载噪比-高度角类别单元的伪距方差值。表示GPS对应的伪距误差子阵列, 表示GLONASS对应的伪距误差子阵列,表示GALILEO对应的伪距误差子阵列, 表示BDS对应的伪距误差子阵列。第一终端和第二终端共同对应的伪距误阵列,就由这4个伪距误差子阵列组成。
或者,当每个预设卫星系统的伪距误差子阵列由每个系统载噪-高度角类别单元的伪距标准差组成时,每个预设卫星系统对应的伪距误差子阵列可以表示为:
本申请实施例中,误差模型标定设备利用每个利用的子观测数据中的卫星载噪比和高度角,接收机数据、几何距离和匹配卫星参数,针对每个系统载噪比-高度角类别单元,标定出了第一终端和第二终端共同对应的伪距误差阵列,从而确定出了第一终端和第二终端的伪距误差的统计特征,以便于后续拟合出伪距误差模型。
在本申请的一些实施例中,误差模型标定设备针对每个预设卫星系统,基于共同观测到的载噪比和高度角,网格化出多个系统载噪比-高度角类别单元,即S1021b的具体实现过程,可以包括:S203-S204,如下:
S203、误差模型标定设备从共同观测到的所有卫星的载噪比和高度角中,提取出每个预设卫星系统对应的最大系统载噪比和最大系统高度角。
误差模型标定设备先要对第一终端和第二终端在每个历元共同观测到的所有卫星进行分类,从而确定出每个预设卫星系统所对应的卫星有哪些,然后从每个预设卫星系统的各个卫星的载噪比和高度角中,寻找到最大的载噪比,以及最大的高度角,并将最大的载噪比记为最大系统载噪比,将最大的高度角记为最大系统高度角。
S204、误差模型标定设备按照预设载噪比间隔和预设高度角间隔,将最大系统载噪比和最大系统高度角进行网格化,得到每个预设卫星系统对应的多个系统载噪比-高度角类别单元。
误差模型标定设备获取预设载噪比间隔和预设高度角间隔,并依据预设载噪比间隔对最大载噪比进行分割,以及按照预设高度角间隔对最大系统高度角进行分割,就能够得到每个预设卫星提供对应的多个系统载噪比-高度角类别单元。
进一步的,针对每个系统载噪比-高度角类别单元,可以构造出如式(2)和式(3)的关系:
本申请实施例中,误差模型标定设备依据预设载噪比间隔和预设高度角间隔,对从共同观测到的所有卫星的载噪比和高度角中所提取出的最大系统仔仔波和最大系统高度角进行网格化,得到每个预设卫星系统对应的多个系统载噪比-高度角类别单元,以便于后续针对每个系统载噪比-高度角类型单元进行伪距双差残差值的计算。
参见图8,图8是本申请实施例提供的误差模型标定方法的一个可选的流程示意图二。在本申请的一些实施例中,卫星接收机会采集到自身的精密坐标,从而,接收机数据包括坐标数据,而子观测数据包括每个历元的时间信息,这时,误差模型标定设备依据子观测数据、接收机数据、几何距离和匹配卫星参数,针对每个系统载噪比-高度角类别单元,确定出对应的伪距双差残差序列,即S1021c的具体实现过程,可以包括:S301-S303,如下:
S301、误差模型标定设备利用时间信息、坐标数据、几何距离和匹配卫星参数,计算出每个卫星与每个卫星对应的参考卫星的组合所对应的伪距双差残差值。
其中,每个卫星包括在共同观测到的所有卫星中。
误差模型标定设备历元坐标数据、几何距离和匹配卫星数据,对第一终端和第二终端在每个卫星与每个卫星对应的参考卫星的组合下的伪距双差残差进行计算,从而得到第一终端和第二终端在每个卫星,以及每个卫星对应的参考卫星下的伪距双差残差值。
S302、误差模型标定设备依据每个卫星的载噪比和高度角,从每个卫星与每个卫星的参考卫星的组合所对应的伪距双差残差值中,为每个系统载噪比-高度角类别单元确定出对应的一个或多个目标伪距双差残差值。
误差模型标定设备在计算出每个卫星和每个卫星的参考卫星的组合所对应的伪距双差残差值之后,就会依据每个卫星的载噪比和高度角,将每个卫星与每个卫星的参考卫星的组合对应的伪距双差残差值分配到多个系统载噪比-高度角类别单元中。由于对于一些系统载噪比-高度角类别单元而言,被划分到其的伪距双差残差值可能有多个,这些伪距双差残差值均是该系统载噪比-高度角类别单元的目标伪距双差残差值,也即,该系统载噪比-高度角类别单元的具有多个目标伪距双差残差值。
示例性的,本申请实施例提供了为每个系统载噪比-高度角类别单元确定目标伪距双差残差值的示意图,参见图9,为每个预设卫星系统对应的网格阵列,横轴的单元为预设高度角间隔( 5°),纵轴的单位为依据预设载噪比间隔( 5dBHz),当某个卫星的载噪比为21dBHz,高度角为8度时,则将该卫星对应的伪距双差残差值划分到类别单元8-1中,依次类推,就能够为每个系统载噪比-高度角类别单元确定出对应的一个或多个目标伪距双差残差值,例如,为类别单元9-2(该类别单元的左下顶点的坐标为[6 ,2 dBHz],右上顶点的坐标为[7 ,3 dBHz])确定出了7个目标伪距双差残差值。
当然,对于另一些系统载噪比-高度角类别单元而言,被划分到其的伪距双差残差值可能只有一个,此时,被划分到其的伪距双差残差值时,就是目标双差残差值。
在另一实施例中,可能会存在空的系统载噪比-高度角单元类别,即没有任何一个伪距双差残差值,能够被划分到其内部,这时,该系统载噪比-高度角类别单元的目标双差残差值就为空。
S303、误差模型标定设备采用一个或多个目标伪距双差残差值,组成伪距双差残差序列。
误差模型标定设备历元每个系统载噪比-高度角类别单元的目标伪距双差残差值,按照随机顺序,或者是从大到小的顺序,组成序列,这样,就得到了每个系统载噪比-高度角类别单元对于的伪距双差残差序列。
本申请实施例中,误差模型标定设备能够为每个系统载噪比-高度角类别单元确定出一个或多个目标伪距双差残差值,然后用一个或多个目标伪距双差残差值,组成每个系统载噪比-高度角对于的伪距双差残差序列。
在本申请的一些实施例中,匹配卫星数据包括每个卫星的坐标和运行速度,以及每个卫星的参考卫星的参考卫星的坐标和运行速度,在此情况下,误差模型标定设备利用时间信息、坐标数据、几何距离和匹配卫星参数,计算出每个卫星与每个卫星对应的参考卫星的组合所对应的伪距双差残差值,即S301的具体实现过程,可以包括:S3011-S3015,如下:
S3011、误差模型标定设备利用时间信息、坐标数据和几何距离,计算出第一终端的坐标和运动速度,并依据坐标数据和几何距离,计算出第二终端的坐标和运动速度。
几何距离中包括了第一终端和第一卫星接收机的距离、第一终端和第二终端的距离,以及第二终端和第二卫星接收机的距离。坐标数据包括了第一卫星接收机的坐标和第二接收机的坐标。误差模型标定设备先对第一终端和第一卫星接收机的距离、第一终端和第二终端的距离,以及第二终端和第二卫星接收机的距离求和,得到距离和,然后再用第二卫星接收机的坐标减去第一卫星接收机的坐标,得到第一坐标差值。接着,误差模型标定设备将第一坐标差值与距离和相比,得到第一比值结果,然后将第一比值结果和第一终端和第一卫星接收机的距离相乘,将乘积与第一卫星接收机的坐标相加,就能够得到第一终端的坐标。
示例性的,本申请实施例提供了计算第一终端的坐标的公式,参见式(4):
其中, 表示第一卫星接收机的坐标, 表示第二卫星接收机的坐标,表示第一终端和第一卫星接收机的距离,表示第一终端和第二终端的距离,表示第二终端和第二卫星接收机的距离, 表示第一终端的坐标。误差模型标定设备在得到上述参数的具体数值之后,就会代入式(4)中,计算出第一终端的坐标的具体数值。
同理的,误差模型标定设备会用第一卫星接收机的坐标减去第二卫星接收机的坐标,得到第二坐标差值。接着,误差模型标定设备将第二坐标差值与距离和相比,得到第二比值结果,然后将第二比值结果和第二终端和第二卫星接收机的距离相乘,将乘积与第二卫星接收机的坐标相加,就能够得到第二终端的坐标。
示例性的,本申请实施例提供了计算第二终端的坐标的公式,参见式(5):
其中, 表示第一卫星接收机的坐标, 表示第二卫星接收机的坐标, 表示第一终端和第一卫星接收机的距离, 表示第一终端和第二终端的距离, 表示第二终端和第二卫星接收机的距离, 表示第二终端的坐标。误差模型标定设备在得到上述参数的具体数值之后,就会代入式(5)中,计算出第二终端的坐标的具体数值。
误差模型标定设备先从每个历元中任意选择出一个历元,作为当前历元,这样,当前历元的下一个历元和上一个历元,都将确定。误差模型标定设备将第一卫星接收机在当前历元的坐标,减去其在上一个历元的坐标,得到第一历元坐标差值,同时将第二卫星接收机在当前历元的坐标,减去其在上一个历元的坐标,得到第二历元坐标差值。同时,误差模型标定设备会从时间信息中,提取出当前历元对应的时间,以及上一个历元对应的时间,将当前历元对应的时间和上一个历元对应的时间的差值,记为时间差值。之后,误差模型标定设备会利用第二历元坐标差与时间差值的比值,减去第一历元坐标差值和时间差值的比值,将该比值记为第一终端的比值参数,并将第一终端的比值参数与距离和相比,然后再乘上第一终端到第一卫星接收机的距离,得到第一速度参数,然后将第一历元坐标差值与时间差值的比值,和第一速度参数相加,就得到了第一终端的运行速度。
示例性的,本申请实施例提供了计算第一终端的运行速度的公式,参见式(6):
其中, 表示当前历元对应的时间, 表示上一个历元对应的时间,表示第一卫星接收机在当前历元的坐标,表示第一卫星接收机在上一个历元的坐标,表示第二卫星接收机在当前历元的坐标,表示第二卫星接收机在上一个历元的坐标,表示第一终端和第一卫星接收机的距离,表示第一终端和第二终端的距离,表示第二终端和第二卫星接收机的距离,表示第一终端的运行速度。误差模型标定设备在得到上述参数的具体数值之后,就会将其代入至式(6)中,计算出第一终端的运行速度的具体数值。
同理的,误差模型标定设备会利用第一历元坐标差与时间差值的比值,减去第二历元坐标差值和时间差值的比值,将该比值记为第二终端的比值参数,并将第二终端的比值参数与距离和相比,然后再乘上第二终端到第一终端到第二终端的距离,得到第二速度参数,然后将第二历元坐标差值与时间差值的比值,和第二速度参数相加,就得到了第二终端的运行速度。
示例性的,本申请实施例提供了计算第二终端的运行速度的公式,如式(7)所示:
其中,表示当前历元对应的时间,表示上一个历元对应的时间,表示第一卫星接收机在当前历元的坐标,表示第一卫星接收机在上一个历元的坐标,表示第二卫星接收机在当前历元的坐标,表示第二卫星接收机在上一个历元的坐标,表示第一终端和第一卫星接收机的距离,表示第一终端和第二终端的距离,表示第二终端和第二卫星接收机的距离,表示第二终端的运行速度。误差模型标定设备在得到上述参数的具体数值之后,就会将其代入至式(7)中,计算出第二终端的运行速度的具体数值。
S3012、误差模型标定设备基于第一终端的坐标、第一终端的运行速度、第二终端的坐标、第二终端的运行速度、每个卫星坐标、每个卫星的运行速度、每个卫星的参考卫星的坐标和每个卫星的参考卫星的运行速度,构造出每个卫星和每个卫星的参考卫星的组合的双差观测值。
误差模型标定设备先利用第一终端的坐标、第一终端的运行速度、每个卫星的坐标、每个卫星的运行速度、光速,以及第一终端的钟差项、每个卫星的钟差项和第一终端、每个卫星之间的误差改正数项,第一终端和每个卫星之间的伪距测量误差参数,来构造出第一终端在每个卫星下的第一伪距观测关系式。同理,数据处理器利用第二终端的坐标、第二终端的运行速度、每个卫星的坐标、每个卫星的运行速度,光速、以及第二终端的钟差项、每个卫星的钟差项,第一终端和每个卫星之间的误差改正数项、第二终端和每个卫星之间的伪距测量误差参数,构造出第二终端在每个卫星下的第二伪距观测关系式。误差模型标定设备利用第一终端的坐标、第一终端的运行速度、每个卫星的参考卫星的坐标、每个卫星的参考卫星的运行速度、光速以及第一终端的钟差项、每个卫星的参考卫星的钟差项,第一终端和每个卫星之间的误差改正数项,第一终端和每个卫星的参考卫星之间的伪距测量误差参数,构造出第一终端在每个卫星的参考卫星下的第三伪距观测关系式。接着,误差模型标定设备会利用第二终端的坐标、第二终端的运行速度、每个卫星的参考卫星的坐标、每个卫星的参考卫星的运行速度、光速、第二终端的钟差项、每个卫星的参考卫星的钟差项和第二终端与每个卫星的参考卫星之间的误差改正数项,第二终端和每个卫星的参考卫星之间的伪距测量误差参数,构造出第二终端在每个卫星的参考卫星下的第四伪距观测关系式。最后,误差模型标定设备先将第三伪距观测关系式和第二伪距观测时相减,得到关系式差值,然后再用第一伪距观测关系式,依次减去第二伪距观测关系式和关系式差值,这时所得到的,就是双差观测值。
示例性的,本申请实施例提供了计算双差观测值的公式,如式(8)所示:
需要说明的是,在本申请实施例中,第一终端的钟差项、第二终端的钟差项、每个卫星的钟差项、每个卫星的参考卫星的钟差项、各个误差改正数项、各个伪距测量误差参数都是未知项,即在各个伪距观测关系式中都包括了未知参数,而通过将各个伪距观测式之间的加减运算,就能够将这些未知参数相互抵消。
进一步的,在本申请的一些实施例中,误差模型标定设备在利用第一终端的坐标、第一终端的运行速度、每个卫星的坐标、每个卫星的运行速度、光速,以及第一终端的钟差项、每个卫星的钟差项和第一终端和每个卫星之间的误差改正数项来构造第一伪距观测关系式时,是先对第一终端的坐标和每个卫星的坐标的差值进行范数运算,得到第一终端到每个卫星的空间几何距离。接着,误差模型标定设备将每个卫星的坐标和第一终端的坐标之间的差值,与空间几何距离比值的转置向量,得到第一单位观测向量。之后,误差模型标定设备将第一单位观测向量和每个卫星的第一单位观测向量。接着,误差模型标定设备将第一单位观测向量和第一终端的运行速度的相乘,再将第一单位观测向量和第一终端的运行速度乘积,与光速相加,将求和结果与第一终端的钟差相乘,构造出第一终端对应的子伪距参数。接着,误差模型标定设备将第一终端对应的子伪距参数和每个卫星对应的子伪距参数之间的差值,与第一终端到每个卫星的空间几何距离、第一终端和每个卫星之间的伪距测量误差参数,以及第一终端和每个卫星之间的误差改正数相加,得到第一终端在每个卫星下的第一伪距测量关系式。
示例性的,本申请实施例提供的构造第一伪距观测关系式的公式,参见式(9):
其中,表示空间几何距离,,表示第一终端到每个卫星的第一单位观测向量,,表示第一终端的运行速度,是第一终端的钟差项,表示每个卫星的钟差项,表示每个卫星的钟差项,表示第一终端和每个卫星之间的误差改正数,表示第一终端和每个卫星的伪距测量误差,表示第一终端在每个卫星下的第一伪距观测关系式。
可以理解的是,第二伪距测量关系式、第三伪距测量关系式和第四伪距测量关系式的构造方式,与第一伪距测量关系式的构造方式相同,在此不再赘述。
S3013、误差模型标定设备根据第一终端的坐标、第二终端的坐标、每个卫星的坐标和每个卫星的参考卫星的坐标,构造出第一伪距残差因子。
误差模型标定设备对第一终端的坐标和每个卫星的坐标之间的差值进行范数运算,得到第一终端和每个卫星之间的空间几何距离,同时,按照同样的方式,计算出第二终端和每个卫星之间的空间几何距离,第一终端和每个卫星的参考卫星之间的空间几何距离,第二终端和每个卫星的参考卫星之间的空间几何距离。接着,误差模型标定设备将第一终端和每个卫星之间的空间几何距离,依次与第二终端和每个卫星见的空间几何距离,以及第一终端和每个卫星的参考卫星之间的空间几何距离和第二终端和每个卫星的参考卫星之间的空间几何距离的差值相减,得到第一伪距残差因子。
示例性的,本申请实施例提供了构造第一伪距残差因子的公式,如式(10)所示:
其中,是第一终端的坐标,是每个卫星的坐标,是第二终端的坐标,是每个卫星的坐标,是每个卫星的参考卫星的坐标,是第一伪距残差因子。误差模型标定设备在得到上述参数的具体数值之后,就会代入式(10)中,得到第一伪距残差因子。
S3014、误差模型标定设备基于第一终端的坐标、第二终端的坐标、每个卫星的坐标、每个卫星的参考卫星的坐标、每个卫星的运行速度和所述每个卫星的参考卫星的运行速度,构造出第二伪距残差因子。
误差模型标定设备依据第一终端的坐标和每个卫星的坐标,计算出第一终端和每个卫星的第一单位测量向量,利用第二终端的坐标和每个卫星的坐标,计算出第二终端的每个卫星的第二单位测量向量,依据第一终端的坐标和每个卫星的参考卫星的坐标,计算出第一终端和每个卫星的参考卫星的第三单位测量向量,同时利用第二终端的坐标和每个卫星的参考卫星的坐标,计算出第二终端和每个卫星的参考卫星的第四单位测量向量。之后,误差模型标定设备将第一单位测量向量和每个卫星的运行速度的乘积,减去第二单位测量向量和每个卫星的运行速度的乘积,再将差值与每个卫星的钟差项相乘,得到第一伪距钟差乘积。同理,误差模型标定设备将第三单位测量向量和每个卫星的参考卫星的运行速度的乘积,减去第四单位测量向量和每个卫星的参考卫星的运行速度的乘积,将得到的差值与每个卫星的参考卫星的钟差项相乘,得到第二伪距钟差乘积。最后,误差模型标定设备就将第一伪距钟差乘积与第二伪距钟差乘积做差,差值结果久违第二伪距残差因子。
示例性的,本申请实施例提供了计算第二伪距残差因子的公式,参见式(11):
其中,是第一终端和每个卫星之间的第一单位观测向量,是每个卫星的运行速度,是第二终端和每个卫星之间的第二单位观测向量,是每个卫星的钟差项,是第一终端和每个卫星的参考卫星的第三单位观测向量,是第二终端和每个卫星的参考卫星的第四单位观测向量,是每个卫星的参考卫星的钟差,是每个卫星的参考卫星的钟差项。
S3015、误差模型标定设备依次将双差观测值、第一伪距残差因子、第二伪距残差因子相减,得到每个卫星与每个卫星的参考卫星的组合所对应的伪距双差残差值。
示例性的,本申请实施例提供了计算伪距双差残差值的计算方式,如式(12)所示:
本申请实施例中,误差模型标定设备能够利用时间信息、坐标数据、几何距离、匹配卫星参数,计算出每个卫星与每个卫星对应的参考卫星的组合所对应的伪距双差残差值,以便于后续确定出伪距双差残差序列。
在本申请的一些实施例中,标定设备包括至少两个卫星接收机,每个历元的子观测数据包括至少两个终端采集到的终端数据和至少两个卫星接收机采集到的接收机数据,在此情况下,误差模型标定设备依据每个历元对应的子观测数据、几何距离,以及卫星数据中的每个历元的第一卫星参数和第二卫星参数,标定出第一终端和第二终端共同对应的多普勒误差阵列,即S1022的具体实现过程,可以包括:S1022a-S1022d,如下:
S1022a、误差模型标定设备从终端数据中,提取出每个历元对应的时间信息,以及每个历元所观测到的所有卫星的载噪比和高度角。
需要说明的是,本申请实施例中,误差模型标定设备是从终端数据中,分别将第一终端所观测到的卫星的载噪比和高度角,第一终端所观测到的卫星的参考卫星的载噪比和高度角提取出来,将第二终端所观测到的卫星的载噪比和高度角,以及第二终端所观测到的卫星的参考卫星的载噪比和高度角提取出来,这些提取出的所有载噪比和高度角,就是每个历元所观测到的所有卫星的载噪比和高度角。
S1022b、误差模型标定设备依据每个历元所观测到的所有卫星的载噪比和高度角,接收机数据、几何距离、时间信息和第一卫星参数,标定出第一待标定设备的第一多普勒误差子阵列。
S1022c、误差模型标定设备利用每个历元所观测到的所有卫星的载噪比和高度角,接收机数据、几何距离、时间信息和第二卫星参数,标定出第二终端的第二多普勒误差子阵列。
误差模型标定设备先利用每个历元所观测到的所有卫星的载噪比和高度角、时间信息、接收机数据、第一卫星参数、几何距离这些数据,先为第一终端标定出其所对应的第一多普勒误差子矩阵。误差模型标定设备再利用所有卫星的载噪比和高度角、接收机数据、几何距离、时间信息和第二卫星参数,为第一终端进行多普勒误差子矩阵的构造,从而得到第二多普勒误差子阵列。
可以理解的是,S1022b和S1022c的执行顺序并不会影响所标定出的多普勒误差阵列的结果,从而,在一些实施例中,误差模型标定设备可以先执行S1022c,再执行S1022b。
S1022d、误差模型标定设备将第一多普勒误差子阵列和第二多普勒误差子阵列融合,得到第一终端和第二终端共同对应的多普勒误差阵列。
可以理解的是,误差模型标定设备可以通过将第一多普勒误差子阵列和第二多普勒误差子阵列进行加权,实现对第一多普勒误差子矩阵和第二多普勒误差子矩阵的融合,还可以通过将第一多普勒误差子阵列和第二多普勒误差子阵列相乘,实现对第一多普勒误差子阵列和第二多普勒误差子阵列的融合,本申请在此不做限定。
需要说明的是,第一多普勒误差子阵列可以是多普勒方差子阵列,也可以是多普勒标准差子阵列,同理,第二多普勒误差子阵列可以是多普勒方差子阵列,也可以是多普勒标准差子阵列。
示例性的,当第一多普勒误差子阵列为,第二多普勒误差子阵列为时,第一终端和第二终端共同对应的多普勒误差阵列为。当第一多普勒误差子阵列为,第二多普勒误差子阵列为时,第一终端和第二终端共同对应的多普勒误差阵列为。
本申请实施例中,误差模型标定设备能够对第一终端和第二终端分别标定出其所对应的多普勒误差子阵列,然后将第一多普勒误差子阵列和第二多普勒误差子阵列融合,得到第一终端和第二终端共同对应的多普勒误差阵列。
在本申请的一些实施例中,误差模型标定设备依据每个历元所观测到的所有卫星的载噪比和高度角,接收机子观测数据、几何距离、时间信息和第一卫星参数,标定出第一终端的第一多普勒误差子阵列,即S1022的具体实现过程,可以包括:S401-S404,如下:
S401、误差模型标定设备从每个历元观测到的所有卫星的载噪比和高度角中,分别提取出第一终端对应的最大第一载噪比和最大第一高度角。
S402、误差模型标定设备按照预设载噪比间隔和预设高度角间隔,将最大第一载噪比和最大第一高度角进行网格化,得到第一终端对应的多个第一载噪比-高度角类别单元。
误差模型标定设备每个历元观测到的所有卫星的载噪比和高度角中,提取出第一终端观测到的卫星的载噪比和高度角,然后将这些载噪比和高度角进行大小比较,从而确定出最大的载噪比和最大的高度角,分别记为最大第一载噪比和最大第一高度角。接着,误差模型标定设备按照预设载噪比间隔和预设高度角间隔,将最大第一载噪比和最大第一高度角进行切分,从而得到第一终端对应的多个第一载噪比-高度角类别单元,也即是,误差模型标定设备对第一终端构建了关于载噪比和高度角的网格阵列。
示例性的,误差模型标定设备构造出的第一终端对应的多个第一载噪比-高度角类别单元可以表示为:
其中,为每个第一载噪比-高度角类别单元,为每个第一载噪比-高度类别单元的上下边界值,为每个第一载噪比-高度角类别单元的左右边界值。并且,针对每个第一载噪比-高度角类别单元可以构造出式(2)和式(3)的关系。
示例性的,本申请实施例提供了构造出的多个第一载噪比-高度角类别单元的示意图,参见图10,第一终端对应的多个第一载噪比-高度角类别单元组成了第一终端对应的网格阵列,其中,横轴的单位为预设高度角,即每个单元格的间隔都为一个,纵轴的单位为预设载噪比,即每个单元格的间隔都为一个。
S403、误差模型标定设备依据每个历元观测到的所有卫星的载噪比和高度角、接收机数据、几何距离、时间信息和第一卫星参数,针对每个第一载噪比-高度角类别单元,确定出第一多普勒单差残差序列。
误差模型标定设备在得到第一终端对应的多个第一载噪比-高度角类别单元之后,就会针对每个第一载噪比-高度角类别单元,利用每个历元的所有卫星的载噪比和高度角、接收机数据、几何距离、时间信息和第一卫星参数,来计算出一个或多个第一匹配多普勒单差残差值,从而利用一个或多个第一匹配多普勒单差残差值组成第一多普勒单差残差序列,以便于后续构造出第一多普勒误差子阵列。
S404、误差模型标定设备利用第一多普勒单差残差序列,计算出每个第一载噪比-高度角类别单元的第一多普勒误差参数,并利用每个第一载噪比-高度角类别单元的第一多普勒误差参数,组成第一待标定设备的第一多普勒误差子阵列。
在本申请实施例中,第一多普勒单差残差序列包括一个或多个第一匹配多普勒单差残差值。第一多普勒误差参数可以是多普勒方差值,也可以是或多普勒标准差值。
当第一多普勒误差参数是多普勒方差值时,误差模型标定设备对一个或多个第一匹配多普勒单差残差值进行方差计算,即先用每个第一匹配多普勒单差残差值减去第一多普勒单差残差值的均值,将每个差值的平方进行累加,再求均值,从而得到每个第一载噪比-高度角类别单元的多普勒方差值,再将每个第一载噪比高度角类别单元的多普勒方差值填入到第一终端对应的网格阵列中,得到第一多普勒误差子阵列。
示例性的,每个第一载噪比-高度角类别单元的多普勒方差值可以利用式(13)进行计算:
进一步的,当第一多普勒误差参数是多普勒方差时,第一多普勒误差子矩阵可以表示为:
当第一多普勒误差参数是多普勒标准差值时,误差模型标定设备对一个或多个第一匹配多普勒单差残差值进行标准差计算,即先计算出每个第一载噪比-高度角类别单元的多普勒方差值,再将每个第一载噪比高度角类别单元的多普勒方差值开方,得到每个第一载噪比高度角类别单元的多普勒标准差值,从而得到第一多普勒误差子阵列。
示例性的,当第一多普勒误差参数是多普勒标准差值时,第一多普勒误差子阵列可以表示为:
本申请实施例中,误差模型标定设备能够先为第一终端构建出多个第一载噪比-高度角类别单元,然后为每个第一载噪比-高度角类别单元,确定出第一多普勒单差残差序列,再基于第一多普勒单差残差序列组成第一终端的第一多普勒误差子阵列,以便于后续基于第一多普勒误差子阵列确定出第一终端和第二终端共同对应的多普勒误差阵列。
在本申请的一些实施例中,利用每个历元所观测到的所有卫星的载噪比和高度角,接收机数据、几何距离、时间信息和第二卫星参数,标定出第二终端的第二多普勒误差子阵列,即S1022c的具体实现过程,可以包括:S501-S504.如下:
S501、误差模型标定设备从每个历元观测到的所有卫星的载噪比和高度角中,分别提取出第二终端对应的最大第二载噪比和所述最大第二高度角。
S502、误差模型标定设备按照预设载噪比间隔和预设高度角间隔,将最大第二载噪比和最大第二高度角进行网格化,得到第二终端对应的多个第二载噪比-高度角类别单元。
需要说明的是,本申请实施例对最大第二载噪比和最大第二高度角的网格化过程,和对最大第一载噪比和最大第一高度角的网格化过程类似,在此不再赘述。
示例性的,示例性的,误差模型标定设备构造出的第二终端对应的多个第二载噪比-高度角类别单元可以表示为:
为每个第二载噪比-高度角类别单元,为每个第二载噪比-高度类别单元的上下边界值,为每个第一载噪比-高度角类别单元的左右边界值。并且,针对每个第二载噪比-高度角类别单元也可以构造出式(2)和式(3)的关系。
示例性的,本申请实施例提供了构造出的多个第二载噪比-高度角类别单元的示意图,参见图11,多个第二载噪比-高度角类别单元组成了第二终端对应的网格阵列,其中,横轴的单位为预设高度角,即每个单元格的间隔都为一个,纵轴的单位为载噪比,即每个单元格的间隔都为一个。
S503、误差模型标定设备根据每个历元观测到的所有卫星的载噪比和高度角、接收机数据、几何距离、时间信息和第二卫星参数,针对每个第二载噪比-高度角类别单元,确定出第二多普勒单差残差序列。
S504、误差模型标定设备依据第二多普勒单差残差序列,计算出每个第二载噪比-高度角类别单元的第二多普勒误差参数,并利用每个第二载噪比-高度角类别单元的第二多普勒误差参数,组成第二终端的第二多普勒误差子阵列。
需要说明的是,为每个第二载噪比-高度角类别单元确定第二多普勒单差残差序列的过程,以及为第二终端确定第二多普勒误差子阵列的过程,与S403和S404的处理过程类似,在此不再赘述。
示例性的,当第二多普勒误差参数是多普勒标准时,第二多普勒误差子矩阵可以表示为:
当第一多普勒误差参数是多普勒标准差值时,第一多普勒误差子阵列可以表示为:
本申请实施例中,误差模型标定设备能够先为第二终端构建出多个第二载噪比-高度角类别单元,然后为每个第二载噪比-高度角类别单元,确定出第二多普勒单差残差序列,再基于第二多普勒单差残差序列组成第人终端的第儿多普勒误差子阵列,以便于后续基于第而多普勒误差子阵列确定出第一终端和第二终端共同对应的多普勒误差阵列。
在本申请的一些实施例中,接收机数据包括坐标数据;依据每个历元观测到的所有卫星的载噪比和高度角、接收机数据、几何距离、时间信息和第一卫星参数,针对每个第一载噪比-高度角类别单元,确定出第一多普勒单差残差序列,即S403的具体实现过程,可以包括:S4031-S4034,如下:
S4031、数据处理身从每个历元观测到的所有卫星的载噪比和高度角中,确定出第一待标定设备所观测到每个第一卫星对应的第一载噪比和第一高度角。
S4032、误差模型标定设备基于坐标数据、几何距离、时间信息和第一卫星参数,计算出每个第一卫星与每个第一卫星的参考卫星的组合对应的第一多普勒单差残差值。
第一卫星参数包括每个第一卫星的坐标和运行速度,以及每个第一卫星的参考卫星的坐标和运行速度。误差模型标定设备先利用坐标数据、时间信息和几何距离,分别计算出第一终端的坐标和运动速度,以及第二终端的坐标和运动速度。接着,误差模型标定设备基于第一终端的坐标、第一终端的运行速度、每个第一卫星的坐标、每个第一卫星的运行速度、每个第一卫星的参考卫星的坐标、每个第一卫星的参考卫星的运行速度,构造出每个第一卫星和每个第一卫星的参考卫星的组合对应的星间单差观测值。然后,误差模型标定设备依据第一终端的坐标、第一终端的运行速度、每个第一卫星的坐标、每个第一卫星的运行速度、每个第一卫星的参考卫星的运行速度以及每个第一卫星的参考卫星的运行速度,计算出第一多普勒计算因子。接着,误差模型标定设备依据第一终端的坐标、每个第一卫星的坐标、每个第一卫星的运行速度、每个第一卫星的参考卫星的运行速度、每个第一卫星的参考卫星的运行速度、预设的每个第一卫星的钟差变化项和预设的每个第一卫星的参考卫星的钟差变化项,构造出第一多普勒构造因子。最后,误差模型标定设备将星间单差观测值依次减去第一多普勒残差因子和第二多普勒残差因子,得到第一多普勒单差残差值。
示例性的,本申请实施例提供了计算第一多普勒单差残差值的公式,参见式(14):
进一步的,本申请实施例提供了计算第一多普勒计算因子的公式,参见式(15):
本申请实施例提供了计算第一多普勒构造因子的公式,如式(16)所示:
其中,为依据第一终端的坐标和每个卫星的参考卫星的坐标所构造出的单位观测向量,是每个卫星的参考卫星的运行速度,是每个卫星的参考卫星的钟差变化项,是第一单位观测向量,是每个卫星的运行速度,是每个卫星的钟差变化项,是光速。
需要说明的是,计算第一终端的坐标和运动速度,以及第二终端的坐标和运动速度的过程,与S3011的过程相同,在此不再赘述。
误差模型标定设备构造每个第一卫星和每个第一卫星的参考卫星的组合对应的星间单差观测值的过程为:利用第一终端的坐标、第一终端的运行速度、每个第一卫星的坐标、每个第一卫星的运行速度、预设的第一待标定设备的钟差变化项、预设的每个第一卫星的钟差变化项以及第一终端与每个第一卫星之间多普勒测量误差项,构造出第一终端在每个第一卫星下的多普勒测量值。然后再利用第一终端的坐标、第一终端的运行速度、每个第一卫星的参考卫星的坐标、每个第一卫星的参考卫星运行速度、预设的第一待标定设备的钟差变化项、预设的每个第一卫星的参考卫星的钟差变化项和多普勒测量误差,构造出第一终端在每个第一卫星的参考卫星下的多普勒测量值。最后,将第一终端在每个第一卫星下的多普勒测量值和第一终端和每个第一卫星的参考卫星下的多普勒测量值相减,得到每个第一卫星和每个第一卫星的参考卫星的组合对应的星间单差观测值。
示例性的,本申请实施例提供了计算星间单差观测值的公式,参见式(17):
进一步的,误差模型标定设备在构造第一终端在每个第一卫星下的多普勒测量值的过程为:对第一终端的坐标和每个第一卫星的坐标的差值进行范数运算,得到第一终端到每个第一卫星的空间几何距离,将每个第一卫星的坐标和所述第一终端的坐标之间的差值,与第一终端到每个第一卫星的空间几何距离,得到第一终端到每个第一卫星的第一单位观测向量,将每个第一卫星的运行速度和第一终端的运行速度的差值,与第一单位观测向量相乘,得到第一速度乘积因子,再将第一单位观测向量和第一终端的运行速度的乘积,与光速相加,并将和值结果与预设的第一终端的钟差变化项相乘,得到第一待标定乘积因子,将第一单位观测向量和每个第一卫星的运行速度的乘积,与光速相加,并将和值结果与预设的每个第一卫星的钟差变化项相乘,得到第一卫星乘积因子,最后将速度乘积因子、第一终端乘积因子、卫星乘积因子和第一终端与每个第一卫星之间的多普勒测量误差相加,得到第一终端在每个第一卫星下的多普勒测量值。
可以理解的是,各个钟差项、多普勒测量误差,都是未知的,在本申请实施例中,是通过统计来消除这些未知项的。
示例性的,本申请实施例提供了计算第一终端在每个第一卫星下的多普勒测量值的公式,参见式(18),如下:
可以理解的是,第一终端在每个第一卫星的参考卫星下的多普勒测量值的计算过程,与第一终端在每个第一卫星下的多普勒测量值的计算过程类似,在此不再赘述。
S4033、误差模型标定设备依据第一载噪比和第一高度角,从每个第一卫星与每个第一卫星的参考卫星的组合对应的第一多普勒单差残差值中,为每个第一载噪比-高度角类别单元挑选出对应的一个或多个第一匹配多普勒单差残差。
换句话说,误差模型标定设备依据每个卫星的第一载噪比和第一高度角,将每个卫星确定出对应的第一载噪比-高度角类别单元,然后,将每个卫星对应的第一多普勒单差残差值,归类到该第一载噪比-高度角类别单元中,从而能够为每个第一载噪比-高度角类别单元挑选出一个或多个第一多普勒单差残差值,将这些多普勒单差残差值,记为第一匹配多普单差残差值。
S4034、误差模型标定设备利用一个或多个第一匹配多普勒单差残差值,组成第一多普勒单差残差序列。
误差模型标定设备按照随机顺序,将一个或多个第一匹配多普勒单差残差值组合起来,得到第一多普勒单差残差序列,或者是按照从大到小的值,将一个或多个第一匹配多普勒单差残差值组合起来,得到第一多普勒单差残差序列。
本申请实施例中,误差模型标定设备能够基于坐标数据、几何距离、时间信息和第一卫星参数,计算出每个第一卫星和每个第一卫星的参考卫星的组合对应的第一多普勒单差残差值,然后再依据每个历元观测到的所有卫星的载噪比和高度角中的第一载噪比和第一高度角,为每个第一载噪比-高度角类别单元挑选出一个或多个第一匹配多普勒单差残差值,最后将这些第一匹配多普勒单差残差值组合起来,得到第一多普勒残差序列,以便于后续构造第一终端对应的第一多普勒误差子阵列。
在本申请的一些实施例中,接收机数据包括坐标数据;误差模型标定设备根据每个历元观测到的所有卫星的载噪比和高度角、接收机数据、几何距离、时间信息和第二卫星参数,针对每个第二载噪比-高度角类别单元,确定出第二多普勒单差残差序列,即S503的具体实现过程,可以包括:S5031-S5034,如下:
S5031、误差模型标定设备从每个历元观测到的所有卫星的载噪比和高度角中,确定出第二终端所观测到每个第二卫星对应的第二载噪比和第二高度角。
S5032、误差模型标定设备利用坐标数据、几何距离和第二卫星参数,计算出每个第二卫星与每个第二卫星的参考卫星的组合对应的第二多普勒单差残差值。
S5033、误差模型标定设备依据第二载噪比和所述第二高度角,从每个第二卫星与每个第二卫星的参考卫星的组合对应的第二多普勒单差残差值中,为每个第二载噪比-高度角类别单元挑选出对应的一个或多个第二匹配多普勒单差残差值。
S5034、误差模型标定设备利用一个或多个第二匹配多普勒单差残差值,组成第二多普勒单差残差序列。
需要说明的是,S5031-S5034的实现过程,与S4031-S4034的实现过程基本类似,在此不再赘述。
本申请实施例中,本申请实施例中,误差模型标定设备能够基于坐标数据、几何距离、时间信息和第二卫星参数,计算出每个第二卫星和每个第二卫星的参考卫星的组合对应的第二多普勒单差残差值,然后再依据每个历元观测到的所有卫星的载噪比和高度角中的第二载噪比和第二高度角,为每个第二载噪比-高度角类别单元挑选出一个或多个第二匹配多普勒单差残差值,最后将这些第二匹配多普勒单差残差值组合起来,得到第二多普勒残差序列,以便于后续构造第二终端对应的第二多普勒误差子阵列。
在本申请的一些实施例中,观测数据包括多个历元中的每个历元的子观测数据,子观测数据包括第一终端和第二终端所共同观测到的所有卫星的载噪比和高度角、第一终端所观测到的所有第一卫星的载噪比和高度角、第二终端所观测到的所有第二卫星的载噪比和高度角。在此情况下,误差模型标定设备依据观测数据获取卫星数据,即S101的具体实现过程,可以包括:1011-S1017,如下:
S1011、误差模型标定设备针对共同观测到的所有卫星中的每个卫星,从共同观测到的所有卫星中,筛选出属于同一卫星系统的候选参考卫星。
S1012、当候选参考卫星的载噪比与每个卫星的载噪比之间的误差在预设误差范围之内,且候选参考卫星的高度角和每个卫星的高度角之间的误差在预设误差范围时,误差模型标定设备将候选参考卫星确定为每个卫星的参考卫星。
误差模型标定设备可以直接计算出候选参考卫星的载噪比与每个卫星的载噪比的误差,然后判断该误差是否在预设误差范围之内,以及计算出候选参考卫星的高度角和每个卫星的高度角之间的误差,并判断其是否在预设误差范围之内时。误差模型标定设备还可以为每个卫星系统构造网格阵列,然后判断依据每个卫星的载噪比和高度角所确定出的网格,以及依据候选参考卫星的载噪比和高度角所确定出的网格是否为同一个,当是同一个时,判定候选参考卫星为每个卫星的参考卫星。
示例性的,依据每个卫星的载噪比和高度角确定出的网格阵列中的纵轴的从下往上数的第p个(,是每个卫星),横轴的从左向右数的第q个(),那么当候选参考卫星满足,时(为每个卫星的参考卫星),将候选参考卫星确定为每个卫星的参考卫星。
S1013、误差模型标定设备针对每个第一卫星,从所有第一卫星中,筛选出属于同一卫星系统的第一候选卫星。
S1014、当第一候选卫星的载噪比与每个第一卫星的载噪比之间的误差在预设误差范围之内,且第一候选卫星的高度角和每个第一卫星的高度角之间的误差在预设误差范围时,误差模型标定设备将第一候选卫星确定为每个第一卫星的参考卫星。
S1015、误差模型标定设备针对每个第二卫星,从所有第二卫星中,筛选出属于同一卫星系统的第二候选卫星。
S1016、当第二候选卫星的载噪比与每个第二卫星的载噪比之间的误差在预设误差范围之内,且第二候选卫星的高度角和所述每个第二卫星的高度角之间的误差在预设误差范围时,误差模型标定设备将第二候选卫星确定为每个第二卫星的参考卫星。
需要说明的是,S1013-S1014的实现过程,S1015-S1016的实现过程,均与S1011-S1012的实现过程类似,在此不再赘述。
示例性的,依据每个第一卫星的载噪比和高度角确定出的网格阵列中的纵轴的从下往上数的第p个(,是每个卫星),横轴的从左向右数的第q个(),那么当第一候选卫星满足,时(为每个卫星的参考卫星),将第一候选卫星确定为第一卫星的参考卫星。
S1017、从精密星历数据库中,分别获取每个卫星、每个卫星的参考卫星、每个第一卫星、每个第一卫星的参考卫星、每个第二卫星以及每个第二卫星的参考卫星所对应的卫星参数,利用获取到的卫星参数,组成卫星数据。
本申请实施例中,误差模型标定设备能够先从观测数据中确定出第一终端和第二终端共同观测到的所有卫星中的每个卫星、第一终端观测到的第一卫星、第二终端观测到的第二卫星,以及这些卫星的参考卫星,然后获取这些卫星,以及这些卫星的参考卫星的卫星参数,利用获取到的卫星参数,组成卫星数据。
在本申请的一些实施例中,在利用所述伪距误差阵列拟合出所述至少两个终端的伪距误差模型,以及利用所述多普勒误差阵列拟合出所述至少两个终端的多普勒误差模型之后,即在S103之后,该方法还可以包括:S104,如下:
S104、误差模型标定设备将伪距误差模型和多普勒误差模型存储在至少两个终端中,以使至少两个终端通过伪距误差模型和多普勒误差模型进行定位。
需要说明的是,由于伪距误差模型和多普勒误差模型是基于伪距测量误差不同的载噪比和高度角下的分布情况,以及多普勒测量误差在不同载噪比和高度角下的分布情况标定出来的,能够良好的反应环境、以及移动终端的噪声本身对伪距测量值和多普勒测量值的影响,从而,基于伪距误差模型和多普勒误差模型进行定位会更加精确。
在本申请的一些实施例中,误差模型标定设备在接收标定设备采集到的观测数据之后,还可以对观测数据进行预处理,例如,将观测数据中的每个历元的第一终端的伪距测量值、第二终端的伪距测量值、第一终端的多普勒测量值、第二终端的多普勒测量值、第一卫星接收机的精密坐标和第二卫星接收机的精密坐标等数据剔除粗值之后组成数据单元,然后将每个历元对应的数据单元整合起来,从而得到预处理后的观测数据,在后续的标定过程中,直接从预处理后的观测数据中提取每个历元的各项数据。
示例性的,预处理后的观测数据可以如式(19)所示:
其中,中有n个数据单元(1个历元对应1个数据单元),为历元的第一终端的伪距观测值,为历元的第二终端的伪距观测值,为历元的第一终端的多普勒观测值,为历元的第二终端的多普勒观测值,为历元第一卫星接收机的精密坐标,为历元第二卫星接收机的精密坐标。
在本申请的一些实施例中,在误差模型标定设备还能够依据伪距误差模型和多普勒误差模型进行定位之后,即本申请实施例提供的误差模型标定方法还可以包括:S105-S109,如下:
S105、误差模型标定设备在地图界面接收到触发操作时,响应于触发操作,获取伪距测量误差模型和多普勒误差模型。
需要说明的是,伪距测量误差模型和多普勒误差模型是依据标定设备采集的观测数据,以及观测数据对应的卫星数据确定出的。
可以理解的是,触发操作可以是用户在误差模型标定设备的显示屏幕上的长按、点击、双击等操作,也可以是语音操作。例如,触发操作可以是用户点击地图界面上的定位按键,或者是在地图界面点击语音助手,并说出“我现在在哪里的”语句,本申请在此不作限定。
S106、误差模型标定设备基于伪距误差模型、多普勒误差模型以及采集到的当前观测数据,确定出目标位置。
误差模型标定设备在获取到伪距误差模型、多普勒误差模型之后,就会向导航卫星发送信息,并采集观测到的卫星的相关数据,然后依据当前观测数据中的卫星的载噪比、高度角确定出伪距观测误差和多普勒观测误差,再结合当前观测数据中的伪距观测值和多普勒观测值,计算出伪距观测真实值和多普勒观测真实值,最后依据伪距观测真实值和多普勒观测真实值确定出用户当前所在的位置,即确定出当前位置。
S107、误差模型标定设备从地图信息数据库中,获取当前位置所在的预设区域之内的地图信息。
误差模型标定设备从自身存储的地图信息数据库,或者是从线上的地图信息数据库中,获取当前位置所在的预设区域之内的地图信息,即获取以与当前位置的距离小于或等于预设区域之内地点的地图信息。可以理解的是,预设区域可以是1公里,也可以是500米,本申请在此不作限定。
S108、误差模型标定设备将地图信息展示在地图界面上,并在当前位置上,呈现定位标识。
误差模型标定设备对获取到的地图信息进行绘制、渲染,然后将其呈现在地图界面之上。并且,为了用户能够及时的发现当前位置,误差模型标定设备会在当前位置上呈现定位标识,以提示用户当前位置是哪里。
示例性的,本申请实施例提供了定位过程的示意图,参见图12,在地图界面上12-1,展示有定位按键12-11,同时还展示有初始位置对应的地图信息,这个可以是用户上次定位的位置,也可以是用户预设的位置。当用户点击该按键时,就会获取伪距误差模型、多普勒误差模型,以及采集当前观测数据,从而确定出当前位置,并将当前位置所在的预设区域之内的地图信息,绘制在地图界面12-1上,并用定位标识12-12,将当前位置标示出来,即将科技大厦的位置标示出来,以便于用户查看。
本申请实施例中,误差模型标定设备可以依据伪距误差模型和多普勒误差模型来进行定位,将定位出的当前位置所在的预设区域之内的地图信息,展示在终端的显示界面上,从而为用户提供更精确的定位服务。
进一步的,在本申请的一些实施例中,终端还可以依据基于伪距误差模型和多普勒误差模型所得到的当前位置,来给用户提供导航服务,从而使得导航路线更加准确。
下面,将说明本申请实施例在一个实际的应用场景中的示例性应用。
本申请实施例是计算设备(误差模型标定设备)在利用标定装置(标定设备)来标定伪距误差模型和多普勒误差模型的场景下实现的。参见图13,图13是本申请实施例提供的标定流程示意图,标定过程包括以下步骤:
S601、计算设备获取测量好的标定装置中的各个设备的空间关系(标定设备中的各个设备的几何距离)。
标定装置包括2台相同的待标定设备(至少两个终端,第一终端和第二终端),两台高精度GNSS接收机(两台卫星接收机),4个固定装置(用于固定待标定设备和高精度GNSS接收机),设备固定板(用于承载待标定设备和高精度接收机),2台相同的待标定设备、2台高精度GNSS接收机的GNSS测量相位中心保持在同一直线上。利用激光测距仪等设备,量取各个设备间的几何距离。
S602、计算设备获取标定装置采集到的全天候或多天的(多个历元)卫星观测数据(观测数据)。
S603、计算设备对卫星观测数据预处理并构建标定数据序列(预处理后的观测数据)。
将采集到的全天候或多天的观测数据进行预处理,图14是本申请实施例提供的构建标定数据序列的过程示意图,主要包括以下步骤:
S6031、计算设备提取每个时段的伪距和多普勒观测数据(每个历元的多普勒测量值和伪距测量值);
S6032、计算设备获取高精度GNSS接收机输出的精确坐标序列(第一卫星接收机的坐标和第二卫星接收机的坐标,即坐标数据)。
S6033、计算设备剔除卫星观测值粗差。
S6034、计算设备构建标定数据序列。
S604、计算设备对标定数据序列进行网格化处理并获取网格。
S605、计算设备标定伪距方差或标准差网格,以及多普勒方差或标准差网格(伪距误差阵列和多普勒误差阵列)。
S606、计算设备拟合出伪距误差标准差关于载噪比和卫星高度角的函数关系式,以及拟合出多普勒测量误差标准差关于载噪比和卫星高度角的函数关系式。
下面,对伪距误差模型和多普勒误差模型的标定过程分别进行介绍。图15是本申请实施例提供的伪距误差模型标定流程示意图。参见图15,该过程包括:
S701、获取标定数据序列。
S702、提取一个标定数据单元(当前历元对应的子观测数据)。
S703、根据标定数据单元计算待标定设备a和b的坐标和速度。
S704、在标定数据单元中查找待标定设备a和b观测到的相同卫星S={s1,s2,…,sm}。
在历元待标定设备a和b观测到颗相同的卫星:(即第一终端和第二终端所共同观测到的所有卫星)。假设卫星的载噪比和高度角为和,(也就是共同观测到的所有卫星中的每个卫星),则可以依据和计算卫星的网格单元位置(即先为每个卫星划分到系统载噪比-高度角类别单元中)。其中,表示取整运算。
S705、对于每个卫星(共同观测到的所有卫星中的每个卫星),根据卫星载噪比和高度角计算网格单元位置。
S706、选择参考卫星。
S707、计算伪距双差残差值。
具体的,伪距双差残差值可以由式(12)求得。其中,伪距观测值表示的是卫星和待标定设备的距离测量值。图16是本申请实施例提供的距离测量示意图,参见图16,待标定设备16-1与北斗卫星16-2、GPS卫星16-3和GLONASS16-4的距离,即为待标定设备所测量的伪距测量值。
假设待标定设备a在历元观测到卫星s,其伪距测量值为,那么可以有式(9)的伪距观测方程(第一伪距观测关系式,第二伪距观测关系式、第三伪距观测关系式和第四伪距观测关系式同理)。同时,假设卫星为参考卫星,且将待标定设备a和b组成基线,则可组成伪距双差观测值,用式(8)来表示,计算设备将式(9)代入至式(8),可以消除未知的误差改正数、待标定设备的钟差,卫星钟差等参数,并且忽略微小项之后,就能够得到式(12),从而得到伪距双差残差值。其中,式(12)中的参数是已知的,可由式(8)、式(10)(对应第一伪距残差因子)和式(11)(对应第二伪距残差因子)求得。
S708、将伪距双差残差值根据卫星系统和网格单元位置归类放置。
即若属于GPS卫星系统,则归类至GPS网格单元,若属于GLONASS卫星系统,则归类至GLONASS网格单元,若属于GALILEO卫星系统,则归类至GALILEO网格单元,若属于BDS卫星系统,则归类至BDS网格单元(即为每个预设卫星系统的每个载噪比-高度角类别单元确定出对应的目标伪距双差残差值)。依次类推,将颗卫星归类至相应网格单元中(每个载噪比-高度角类别单元确定出对应的一个或多个目标伪距双差残差值)。
S709、构建待标定设备a和b的伪距测量误差方差或标准差网格。
每个网格单元的对应一组伪距双差残差值序列(每个系统载噪比-高度角类别单元对应的伪距双差残差序列)。
接着,针对一组伪距双差残差序列,利用式(1)计算出方差值,然后构建每个卫星系统的方差网、、、,从而得到待标定设备a和b的伪距误差方差网格、、、或者是每个卫星系统的伪距误差标准差网格、、、(即每个预设卫星系统的伪距误差阵列)。
S710、依据伪距误差方差网格或伪距误差标准差网格,拟合出伪距测量方差或标准差关于载噪比和高度角的函数关系式(伪距误差模型)。
图17是本申请实施例提供的多普勒误差模型标定流程示意图。参见图17,该过程包括:
S801、获取标定数据序列。
S802、提取一个标定数据单元。
S803、根据标定数据单元计算待标定设备a和b的坐标和速度。
S804、由标定数据单元中获取待标定设备a和b的观测卫星Sa={sa1,sa2,…,sam}和Sb={sb1,sb2,…,sbn}(确定第一卫星和第二卫星)。
S805、根据卫星载噪比和高度角计算网格单元位置。
S806、选择参考卫星。
S807、计算多普勒单差残差值。
S808、将多普勒单差残差值根据网格单元位置归类放置。
S809、构建待标定设备a和b的多普勒测量误差方差和标准差网格。
接着,依据多普勒单差残差值序列,利用式(13)计算出待标定设备a的多普勒误差方差网格或多普勒误差标准差网格(第一多普勒误差子阵列),依据待标定设备b的多普勒误差方差网格多普勒误差标准差网格(第二多普勒误差子阵列)。再将两个多普勒误差方差网格或者是两个多普勒误差标准差网格求和,得到待标定设备a和b的多普勒误差网格(至少两个终端共同对应的多普勒误差阵列)。
S810、根据多普勒误差方差或标准差网格拟合多普勒测量方差或标准差关于载噪比和高度角的函数关系式(多普勒误差模型)。
通过上述方式,能够为智能手机、车载导航芯片等移动设备,标定出伪距误差模型和多普勒误差模型,普适性较高,并且,将伪距误差模型和多普勒误差模型应用在地图定位技术中,能够提高移动终端的定位精度。
下面继续说明本申请实施例提供的误差模型标定装置455的实施为软件模块的示例性结构,在一些实施例中,如图2(a)所示,存储在第一存储器450的误差模型标定装置455中的软件模块可以包括:
数据获取模块4551,用于接收标定设备采集到的观测数据,并依据所述观测数据获取卫星数据;
阵列标定模块4552,用于基于所述观测数据、所述标定设备中的各个设备的几何距离和所述卫星数据,针对所述标定设备中的至少两个终端分别标定出伪距误差阵列和多普勒误差阵列;其中,所述伪距误差阵列描述了所述至少两个终端的伪距测量误差在卫星的载噪比和高度角下的离散分布,所述多普勒误差阵列描述了所述至少两个终端的多普勒测量误差在所述卫星的载噪比和高度角下的离散分布;
模型拟合模块4553,用于利用所述伪距误差阵列拟合出所述至少两个终端的伪距误差模型,以及利用所述多普勒误差阵列拟合出所述至少两个终端的多普勒误差模型;所述伪距误差模型和所述多普勒误差模型共同用于所述至少两个终端的定位。
在本申请的一些实施例中,所述至少两个终端包括第一终端和第二终端;所述观测数据包括多个历元中的每个历元的子观测数据;
所述阵列标定模块4552,还用于基于所述每个历元的子观测数据、所述几何距离,以及所述卫星数据中的每个历元的匹配卫星参数,标定出所述第一终端和所述第二终端共同对应的伪距误差阵列;其中,所述匹配卫星参数包括所述第一终端和所述第二终端共同观测到的卫星的参数,以及所述共同观测到的卫星的参考卫星的参数;依据所述每个历元对应的子观测数据、所述几何距离,以及所述卫星数据中的每个历元的第一卫星参数和第二卫星参数,标定出所述第一终端和所述第二终端共同对应的多普勒误差阵列;其中,所述第一卫星参数包括所述第一终端观测到的第一卫星的参数,以及所述第一卫星的参考卫星的参数;所述第二卫星参数包括所述第二终端观测到的第二卫星的参数,以及所述第二卫星的参考卫星的参数。
在本申请的一些实施例中,所述标定设备包括至少两个卫星接收机;所述每个历元的子观测数据包括所述至少两个终端采集到的终端数据和所述至少两个卫星接收机采集到的接收机数据;
所述阵列标定模块4552,还用于从所述终端数据中,提取出所述每个历元所述第一终端与所述第二终端所共同观测到的所有卫星的载噪比和高度角;所述共同观测到的所有卫星由一个或多个预设卫星系统中的卫星组成;针对每个预设卫星系统,基于所述共同观测到的所有卫星的载噪比和高度角,网格化出所述多个系统载噪比-高度角类别单元;依据所述子观测数据、所述接收机数据、所述几何距离和所述匹配卫星参数,针对每个系统载噪比-高度角类别单元,确定出对应的伪距双差残差序列;利用所述伪距双差残差序列,计算出所述每个系统载噪比-高度角类别单元的伪距误差参数,并利用所述每个系统载噪比-高度角类别单元的伪距误差参数,组成所述每个预设卫星系统对应的伪距误差子阵列;利用所述每个预设卫星系统对应的伪距误差子阵列,组成所述第一终端和所述第二终端共同对应的所述伪距误差阵列。
在本申请的一些实施例中,所述阵列标定模块4552,还用于从所述共同观测到的所有卫星的载噪比和高度角中,提取出所述每个预设卫星系统对应的最大系统载噪比和最大系统高度角;按照预设载噪比间隔和预设高度角间隔,将所述最大系统载噪比和最大系统高度角进行网格化,得到所述每个预设卫星系统对应的多个系统载噪比-高度角类别单元。
在本申请的一些实施例中,所述接收机数据包括坐标数据;所述子观测数据包括所述每个历元的时间信息;
所述阵列标定模块4552,还用于利用所述时间信息、所述坐标数据、所述几何距离和所述匹配卫星参数,计算出每个卫星与所述每个卫星的参考卫星的组合所对应的伪距双差残差值;所述每个卫星包括在所述共同观测到的所有卫星中;依据所述每个卫星的载噪比和高度角,从所述每个卫星与所述每个卫星的参考卫星的组合所对应的伪距双差残差值中,为所述每个系统载噪比-高度角类别单元确定出对应的一个或多个目标伪距双差残差值;采用所述一个或多个目标伪距双差残差值,组成所述伪距双差残差序列。
在本申请的一些实施例中,所述匹配卫星数据包括所述每个卫星的坐标和运行速度,以及所述每个卫星的参考卫星的坐标和运行速度;
所述阵列标定模块4552,还用于利用所述时间信息、所述坐标数据和所述几何距离,计算出所述第一终端的坐标和运动速度,并依据所述坐标数据和所述几何距离,计算出所述第二终端的坐标和运动速度;基于所述第一终端的坐标、所述第一终端的运行速度、所述第二终端的坐标、所述第二终端的运行速度、所述每个卫星坐标、所述每个卫星的运行速度、所述每个卫星的参考卫星的坐标和所述每个卫星的参考卫星的运行速度,构造出所述每个卫星和所述每个卫星的参考卫星的组合的双差观测值;根据所述第一终端的坐标、所述第二终端的坐标、所述每个卫星的坐标和所述每个卫星的参考卫星的坐标,构造出第一伪距残差因子;基于所述第一终端的坐标、所述第二终端的坐标、所述每个卫星的坐标、所述每个卫星的参考卫星的坐标、所述每个卫星的运行速度和所述每个卫星的参考卫星的运行速度,构造出第二伪距残差因子;依次将所述双差观测值、所述第一伪距残差因子、所述第二伪距残差因子相减,得到所述每个卫星与所述每个卫星的参考卫星的组合所对应的伪距双差残差值。
在本申请的一些实施例中,所述伪距误差参数为伪距方差值或伪距标准差值,所述伪距双差残差序列包括一个或多个目标伪距双差残差值;
所述阵列标定模块4552,还用于对所述一个或多个目标伪距双差残差值进行方差计算,得到所述每个系统载噪比-高度角类别单元对应的伪距方差值,并利用所述每个系统载噪比-高度角类别单元对应的伪距方差值,组成所述每个预设卫星系统对应的伪距误差子阵列;或者,对所述一个或多个目标伪距双差残差值进行标准差计算,得到所述每个系统载噪比-高度角类别单元对应的伪距标准差值,并利用所述每个系统载噪比-高度角类别单元对应的伪距标准差值,组成所述每个预设卫星系统对应的伪距误差子阵列。
在本申请的一些实施例中,所述标定设备包括至少两个卫星接收机;所述每个历元的子观测数据包括所述至少两个终端采集到的终端数据和所述至少两个卫星接收机采集到的接收机数据;
所述阵列标定模块4552,还用于从所述终端数据中,提取出所述每个历元对应的时间信息,以及所述每个历元所观测到的卫星的载噪比和高度角;依据所述每个历元所观测到的所有卫星的载噪比和高度角,所述接收机数据、所述几何距离、所述时间信息和所述第一卫星参数,标定出所述第一终端的第一多普勒误差子阵列;利用所述每个历元所观测到的所有卫星的载噪比和高度角,所述接收机数据、所述几何距离、所述时间信息和所述第二卫星参数,标定出所述第二终端的第二多普勒误差子阵列;将所述第一多普勒误差子阵列和所述第二多普勒误差子阵列融合,得到所述第一终端和所述第二终端共同对应的多普勒误差阵列。
在本申请的一些实施例中,所述阵列标定模块4552,还用于从所述每个历元观测到的所有卫星的载噪比和高度角中,分别提取出所述第一终端对应的最大第一载噪比和最大第一高度角;按照预设载噪比间隔和预设高度角间隔,将所述最大第一载噪比和所述最大第一高度角进行网格化,得到所述第一终端对应的多个第一载噪比-高度角类别单元;依据所述每个历元观测到的所有卫星的载噪比和高度角、所述接收机数据、所述几何距离、所述时间信息和所述第一卫星参数,针对每个第一载噪比-高度角类别单元,确定出第一多普勒单差残差序列;利用所述第一多普勒单差残差序列,计算出所述每个第一载噪比-高度角类别单元的第一多普勒误差参数,并利用所述每个第一载噪比-高度角类别单元的第一多普勒误差参数,组成所述第一终端的第一多普勒误差子阵列。
在本申请的一些实施例中,所述阵列标定模块4552,还用于从所述每个历元观测到的所有卫星的载噪比和高度角中,分别提取出所述第二终端对应的最大第二载噪比和最大第二高度角;按照预设载噪比间隔和预设高度角间隔,将所述最大第二载噪比和所述最大第二高度角进行网格化,得到所述第二终端对应的多个第二载噪比-高度角类别单元;根据所述每个历元观测到的所有卫星的载噪比和高度角、所述接收测数据、所述几何距离、所述时间信息和所述第二卫星参数,针对每个第二载噪比-高度角类别单元,确定出第二多普勒单差残差序列;依据所述第二多普勒单差残差序列,计算出所述每个第二载噪比-高度角类别单元的第二多普勒误差参数,并利用所述每个第二载噪比-高度角类别单元的第二多普勒误差参数,组成所述第二终端的第二多普勒误差子阵列。
在本申请的一些实施例中,所述接收机数据包括坐标数据;所述阵列标定模块4552,还用于从所述每个历元观测到的所有卫星的载噪比和高度角中,确定出所述第一待标定设备所观测到每个第一卫星对应的第一载噪比和第一高度角;基于所述坐标数据、所述几何距离、所述时间信息和所述第一卫星参数,计算出所述每个第一卫星与所述每个第一卫星的参考卫星的组合对应的第一多普勒单差残差值;依据所述第一载噪比和所述第一高度角,从所述每个第一卫星与所述每个第一卫星的参考卫星的组合对应的第一多普勒单差残差值中,为所述每个第一载噪比-高度角类别单元挑选出对应的一个或多个第一匹配多普勒单差残差值;利用所述一个或多个第一匹配多普勒单差残差值,组成所述第一多普勒单差残差序列。
在本申请的一些实施例中,所述接收机数据包括坐标数据;所述阵列标定模块4552,还用于从所述每个历元观测到的所有卫星的载噪比和高度角中,确定出所述第二终端所观测到每个第二卫星对应的第二载噪比和第二高度角;利用所述坐标数据、所述几何距离和所述第二卫星参数,计算出所述每个第二卫星与所述每个第二卫星的参考卫星的组合对应的第二多普勒单差残差值;依据所述第二载噪比和所述第二高度角,从所述每个第二卫星与所述每个第二卫星的参考卫星的组合对应的第二多普勒单差残差值中,为所述每个第二载噪比-高度角类别单元挑选出对应的一个或多个第二匹配多普勒单差残差值;利用所述一个或多个第二匹配多普勒单差残差值,组成所述第二多普勒单差残差序列。
在本申请的一些实施例中,所述误差模型标定装置455中还包括:模型存储模块4554;所述模型存储模块4554,用于将所述伪距误差模型和所述多普勒误差模型存储在所述至少两个终端中,以使所述至少两个终端通过所述伪距误差模型和所述多普勒误差模型进行定位。
下面继续说明本申请实施例提供的误差模型标定装置555的实施为软件模块的示例性结构,在一些实施例中,如图2(b)所示,存储在第二存储器550的误差模型标定装置555中的软件模块可以包括:
模型获取模块5551,用于在地图界面接收到触发操作时,响应于所述触发操作,获取伪距测量误差模型和多普勒误差模型;其中,所述伪距测量误差模型和所述多普勒误差模型是误差模型依据标定设备采集的观测数据,以及所述观测数据对应卫星数据确定出的;
位置确定模块5552,用于基于所述伪距误差模型、所述多普勒误差模型以及采集到的当前观测数据,确定出当前位置;
地图获取模块5553,用于从地图信息数据库中,获取所述当前位置所在的预设区域之内的地图信息;
地图展示模块5554,用于将所述地图信息展示在所述地图界面上,并在所述当前位置上,呈现定位标识。
本申请实施例提供了一种计算机程序产品或计算机程序,该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令,该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令,处理器执行该计算机指令,使得该计算机设备执行本申请实施例上述的误差模型标定方法。
本申请实施例提供一种存储有可执行指令的计算机可读存储介质,其中存储有可执行指令,当可执行误差模型标定指令被第一处理器执行时,将引起第一处理器执行本申请实施例误差模型标定设备侧提供的误差模型标定方法,当可执行误差模型标定指令被第二处理器执行时,将引起第二处理器执行本申请实施例终端侧提供的误差模型标定方法。
在一些实施例中,计算机可读存储介质可以是FRAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、闪存、磁表面存储器、光盘、或CD-ROM等存储器;也可以是包括上述存储器之一或任意组合的各种设备。
在一些实施例中,可执行误差模型标定指令可以采用程序、软件、软件模块、脚本或代码的形式,按任意形式的编程语言(包括编译或解释语言,或者声明性或过程性语言)来编写,并且其可按任意形式部署,包括被部署为独立的程序或者被部署为模块、组件、子例程或者适合在计算环境中使用的其它单元。
作为示例,可执行误差模型标定指令可以但不一定对应于文件系统中的文件,可以可被存储在保存其它程序或数据的文件的一部分,例如,存储在超文本标记语言(HTML,Hyper Text Markup Language)文档中的一个或多个脚本中,存储在专用于所讨论的程序的单个文件中,或者,存储在多个协同文件(例如,存储一个或多个模块、子程序或代码部分的文件)中。
作为示例,可执行误差模型标定指令可被部署为在一个计算设备上执行,或者在位于一个地点的多个计算设备上执行,又或者,在分布在多个地点且通过通信网络互连的多个计算设备上执行。
以上所述,仅为本申请的实施例而已,并非用于限定本申请的保护范围。凡在本申请的精神和范围之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均包含在本申请的保护范围之内。
Claims (15)
1.一种误差模型标定方法,其特征在于,包括:
接收标定设备采集到的观测数据,并依据所述观测数据获取卫星数据;
基于所述观测数据、所述标定设备中的各个设备的几何距离和所述卫星数据,针对所述标定设备中的至少两个终端分别标定出伪距误差阵列和多普勒误差阵列;
其中,所述伪距误差阵列描述了所述至少两个终端的伪距测量误差在卫星的载噪比和高度角下的离散分布,所述多普勒误差阵列描述了所述至少两个终端的多普勒测量误差在所述卫星的载噪比和高度角下的离散分布;
利用所述伪距误差阵列拟合出所述至少两个终端的伪距误差模型,以及利用所述多普勒误差阵列拟合出所述至少两个终端的多普勒误差模型;所述伪距误差模型和所述多普勒误差模型共同用于所述至少两个终端的定位。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述至少两个终端包括第一终端和第二终端;所述观测数据包括多个历元中的每个历元的子观测数据;所述基于所述观测数据、所述标定设备中的各个设备的几何距离和所述卫星数据,针对所述标定设备中的至少两个终端分别标定出伪距误差阵列和多普勒误差阵列,包括:
基于所述每个历元的子观测数据、所述几何距离,以及所述卫星数据中的每个历元的匹配卫星参数,标定出所述第一终端和所述第二终端共同对应的伪距误差阵列;
其中,所述匹配卫星参数包括所述第一终端和所述第二终端共同观测到的卫星的参数,以及所述共同观测到的卫星的参考卫星的参数;
依据所述每个历元对应的子观测数据、所述几何距离,以及所述卫星数据中的每个历元的第一卫星参数和第二卫星参数,标定出所述第一终端和所述第二终端共同对应的多普勒误差阵列;
其中,所述第一卫星参数包括所述第一终端观测到的第一卫星的参数,以及所述第一卫星的参考卫星的参数;所述第二卫星参数包括所述第二终端观测到的第二卫星的参数,以及所述第二卫星的参考卫星的参数。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述标定设备包括至少两个卫星接收机;所述每个历元的子观测数据包括所述至少两个终端采集到的终端数据和所述至少两个卫星接收机采集到的接收机数据;所述基于所述每个历元对应的子观测数据、所述几何距离,以及所述卫星数据中的每个历元的匹配卫星参数,标定出所述第一终端和所述第二终端共同对应的伪距误差阵列,包括:
从所述终端数据中,提取出所述每个历元所述第一终端与所述第二终端所共同观测到的所有卫星的载噪比和高度角;所述共同观测到的所有卫星由一个或多个预设卫星系统中的卫星组成;
针对每个预设卫星系统,基于所述共同观测到的所有卫星的载噪比和高度角,网格化出所述多个系统载噪比-高度角类别单元;
依据所述子观测数据、所述接收机数据、所述几何距离和所述匹配卫星参数,针对每个系统载噪比-高度角类别单元,确定出对应的伪距双差残差序列;
利用所述伪距双差残差序列,计算出所述每个系统载噪比-高度角类别单元的伪距误差参数,并利用所述每个系统载噪比-高度角类别单元的伪距误差参数,组成所述每个预设卫星系统对应的伪距误差子阵列;
利用所述每个预设卫星系统对应的伪距误差子阵列,组成所述第一终端和所述第二终端共同对应的所述伪距误差阵列。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述接收机数据包括坐标数据;所述子观测数据包括所述每个历元的时间信息;所述依据所述子观测数据、所述接收机数据、所述几何距离和所述匹配卫星参数,针对每个系统载噪比-高度角类别单元,确定出对应的伪距双差残差序列,包括:
利用所述时间信息、所述坐标数据、所述几何距离和所述匹配卫星参数,计算出每个卫星与所述每个卫星的参考卫星的组合所对应的伪距双差残差值;所述每个卫星包括在所述共同观测到的所有卫星中;
依据所述每个卫星的载噪比和高度角,从所述每个卫星与所述每个卫星的参考卫星的组合所对应的伪距双差残差值中,为所述每个系统载噪比-高度角类别单元确定出对应的一个或多个目标伪距双差残差值;
采用所述一个或多个目标伪距双差残差值,组成所述伪距双差残差序列。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述匹配卫星数据包括所述每个卫星的坐标和运行速度,以及所述每个卫星的参考卫星的坐标和运行速度;所述利用所述时间信息、所述坐标数据、所述几何距离和所述匹配卫星参数,计算出每个卫星与所述每个卫星的参考卫星的组合所对应的伪距双差残差值,包括:
利用所述时间信息、所述坐标数据和所述几何距离,计算出所述第一终端的坐标和运动速度,并依据所述坐标数据和所述几何距离,计算出所述第二终端的坐标和运动速度;
基于所述第一终端的坐标、所述第一终端的运行速度、所述第二终端的坐标、所述第二终端的运行速度、所述每个卫星坐标、所述每个卫星的运行速度、所述每个卫星的参考卫星的坐标和所述每个卫星的参考卫星的运行速度,构造出所述每个卫星和所述每个卫星的参考卫星的组合的双差观测值;
根据所述第一终端的坐标、所述第二终端的坐标、所述每个卫星的坐标和所述每个卫星的参考卫星的坐标,构造出第一伪距残差因子;
基于所述第一终端的坐标、所述第二终端的坐标、所述每个卫星的坐标、所述每个卫星的参考卫星的坐标、所述每个卫星的运行速度和所述每个卫星的参考卫星的运行速度,构造出第二伪距残差因子;
依次将所述双差观测值、所述第一伪距残差因子、所述第二伪距残差因子相减,得到所述每个卫星与所述每个卫星的参考卫星的组合所对应的伪距双差残差值。
6.根据权利要求2至5任一项所述的方法,其特征在于,所述标定设备包括至少两个卫星接收机;所述每个历元的子观测数据包括所述至少两个终端采集到的终端数据和所述至少两个卫星接收机采集到的接收机数据;所述依据所述每个历元对应的子观测数据、所述几何距离,以及所述卫星数据中的每个历元的第一卫星参数和第二卫星参数,标定出所述第一终端和所述第二终端共同对应的多普勒误差阵列,包括:
从所述终端数据中,提取出所述每个历元对应的时间信息,以及所述每个历元所观测到的卫星的载噪比和高度角;
依据所述每个历元所观测到的所有卫星的载噪比和高度角,所述接收机数据、所述几何距离、所述时间信息和所述第一卫星参数,标定出所述第一终端的第一多普勒误差子阵列;
利用所述每个历元所观测到的所有卫星的载噪比和高度角,所述接收机数据、所述几何距离、所述时间信息和所述第二卫星参数,标定出所述第二终端的第二多普勒误差子阵列;
将所述第一多普勒误差子阵列和所述第二多普勒误差子阵列融合,得到所述第一终端和所述第二终端共同对应的多普勒误差阵列。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述依据所述每个历元所观测到的所有卫星的载噪比和高度角,所述接收机数据、所述几何距离、所述时间信息和所述第一卫星参数,标定出所述第一终端的第一多普勒误差子阵列,包括:
从所述每个历元观测到的所有卫星的载噪比和高度角中,分别提取出所述第一终端对应的最大第一载噪比和最大第一高度角;
按照预设载噪比间隔和预设高度角间隔,将所述最大第一载噪比和所述最大第一高度角进行网格化,得到所述第一终端对应的多个第一载噪比-高度角类别单元;
依据所述每个历元观测到的所有卫星的载噪比和高度角、所述接收机数据、所述几何距离、所述时间信息和所述第一卫星参数,针对每个第一载噪比-高度角类别单元,确定出第一多普勒单差残差序列;
利用所述第一多普勒单差残差序列,计算出所述每个第一载噪比-高度角类别单元的第一多普勒误差参数,并利用所述每个第一载噪比-高度角类别单元的第一多普勒误差参数,组成所述第一终端的第一多普勒误差子阵列。
8.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述利用所述每个历元所观测到的所有卫星的载噪比和高度角,所述接收机数据、所述几何距离、所述时间信息和所述第二卫星参数,标定出所述第二终端的第二多普勒误差子阵列,包括:
从所述每个历元观测到的所有卫星的载噪比和高度角中,分别提取出所述第二终端对应的最大第二载噪比和最大第二高度角;
按照预设载噪比间隔和预设高度角间隔,将所述最大第二载噪比和所述最大第二高度角进行网格化,得到所述第二终端对应的多个第二载噪比-高度角类别单元;
根据所述每个历元观测到的所有卫星的载噪比和高度角、所述接收测数据、所述几何距离、所述时间信息和所述第二卫星参数,针对每个第二载噪比-高度角类别单元,确定出第二多普勒单差残差序列;
依据所述第二多普勒单差残差序列,计算出所述每个第二载噪比-高度角类别单元的第二多普勒误差参数,并利用所述每个第二载噪比-高度角类别单元的第二多普勒误差参数,组成所述第二终端的第二多普勒误差子阵列。
9.根据权利要求1至5、7或8任一项所述的方法,其特征在于,所述标定设备包括:第一终端、第二终端、第一卫星接收机、第二卫星接收机、固定装置和固定板;所述第一终端和所述第二终端的型号相同;
所述第一终端、所述第二终端、所述第一卫星接收机和所述第二卫星接收机均通过所述固定装置,固定在所述固定板上;
所述第一终端的相位中心、所述第二终端的相位中心、所述第一卫星接收机的相位中心和所述第二卫星接收机的相位中心,均保持在同一条直线上。
10.一种误差模型标定方法,其特征在于,包括:
在地图界面接收到触发操作时,响应于所述触发操作,获取伪距测量误差模型和多普勒误差模型;
其中,所述伪距测量误差模型和所述多普勒误差模型是误差模型依据标定设备采集的观测数据,以及所述观测数据对应卫星数据确定出的;
基于所述伪距误差模型、所述多普勒误差模型以及采集到的当前观测数据,确定出当前位置;
从地图信息数据库中,获取所述当前位置所在的预设区域之内的地图信息;
将所述地图信息展示在所述地图界面上,并在所述当前位置上,呈现定位标识。
11.一种误差模型标定装置,其特征在于,包括:
数据获取模块,用于接收标定设备采集到的观测数据,并依据所述观测数据获取卫星数据;
阵列标定模块,用于基于所述观测数据、所述标定设备中的各个设备的几何距离和所述卫星数据,针对所述标定设备中的至少两个终端分别标定出伪距误差阵列和多普勒误差阵列;其中,所述伪距误差阵列描述了所述至少两个终端的伪距测量误差在卫星的载噪比和高度角下的离散分布,所述多普勒误差阵列描述了所述至少两个终端的多普勒测量误差在所述卫星的载噪比和高度角下的离散分布;
模型拟合模块,用于利用所述伪距误差阵列拟合出所述至少两个终端的伪距误差模型,以及利用所述多普勒误差阵列拟合出所述至少两个终端的多普勒误差模型;所述伪距误差模型和所述多普勒误差模型共同用于所述至少两个终端的定位。
12.一种误差模型标定装置,其特征在于,包括:
模型获取模块,用于在地图界面接收到触发操作时,响应于所述触发操作,获取伪距测量误差模型和多普勒误差模型;其中,所述伪距测量误差模型和所述多普勒误差模型是误差模型依据标定设备采集的观测数据,以及所述观测数据对应卫星数据确定出的;
位置确定模块,用于基于所述伪距误差模型、所述多普勒误差模型以及采集到的当前观测数据,确定出当前位置;
地图获取模块,用于从地图信息数据库中,获取所述当前位置所在的预设区域之内的地图信息;
地图展示模块,用于将所述地图信息展示在所述地图界面上,并在所述当前位置上,呈现定位标识。
13.一种误差模型标定设备,其特征在于,包括:
第一存储器,用于存储可执行误差模型标定指令;
第一处理器,用于执行所述第一存储器中存储的可执行误差模型标定指令时,实现权利要求1至9任一项所述的方法。
14.一种误差模型标定设备,其特征在于,包括:
第二存储器,用于存储可执行误差模型标定指令;
第二处理器,用于执行所述第二存储器中存储的可执行误差模型标定指令时,实现权利要求10所述的方法。
15.一种计算机可读存储介质,其特征在于,存储有可执行误差模型标定指令,用于被第一处理器执行时,实现权利要求1至9任一项所述的方法;或者用于被第二处理器执行时,实现权利要求10所述的方法。
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