CN113835109A - 终端的定位方法、装置、电子设备、存储介质及程序产品 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种终端的定位方法、装置、电子设备、存储介质及程序产品,可应用的场景包括但不限于地图、导航、自动驾驶、车联网、车路协同等使用环境,方法包括:接收全球导航卫星系统的观测数据;从观测数据中,提取与目标终端的位置对应的伪距观测值,并获取伪距观测值对应的平滑参数,平滑参数包括累加距离增量、多普勒观测值中至少之一;依据平滑参数对伪距观测值进行平滑处理,得到平滑伪距观测值;接收全球导航卫星系统对应的基站观测值与基站坐标信息;结合平滑伪距观测值、基站观测值与基站坐标信息,对目标终端进行定位,由此,降低了定位系统的使用成本,使得定位更加准确。
Description
技术领域
本申请涉及卫星数据处理技术,尤其涉及一种终端的定位方法、装置、电子设备、存储介质及计算机程序产品。
背景技术
相关技术中,智能手机中的全球导航卫星系统(GNSS Global NavigationSatellite System)模块已经极大地改善了现代人类生活。在GNSS导航定位技术的发展中,导航或定位精度一直是制约其进一步应用于人类生产生活并发挥巨大作用的关键问题。随着人们对定位业务的需求越来越高,人们希望得到便捷廉价同时精确的定位服务。但是相关技术中在获取GNSS原始观测量时,由于终端内置导航定位能力有限,无法满足现在对终端定位精度愈来愈高的要求,原始的伪距观测数据的噪声较大且差分信息依赖网络通信,在网络状态不稳定情况下无法获取基站坐标与观测值形成差分解,影响了终端通过卫星导航系统进行定位的精准性。
发明内容
有鉴于此,本申请提供了一种终端的定位方法,能够自动化地提取GNSS的伪距观测值,并通过平滑参数对所述伪距观测值进行平滑处理,得到平滑伪距观测值,平滑伪距观测值可以用于对目标终端进行定位,降低了定位系统的使用成本,使得终端的定位更加准确。
本申请实施例的技术方案是这样实现的:
本申请实施例提供了一种终端的定位方法,包括:
接收全球导航卫星系统的观测数据;
从所述观测数据中,提取与目标终端的位置对应的伪距观测值,并获取所述伪距观测值对应的平滑参数,所述平滑参数包括累加距离增量、多普勒观测值中至少之一;
依据所述平滑参数对所述伪距观测值进行平滑处理,得到平滑伪距观测值;
接收所述全球导航卫星系统对应的基站观测值与基站坐标信息;
结合所述平滑伪距观测值、所述基站观测值与基站坐标信息,对所述目标终端进行定位。
本申请实施例还提供了一种终端的定位装置,包括:
信息传输模块,用于接收全球导航卫星系统的观测数据;
信息处理模块,用于从所述观测数据中,提取与目标终端的位置对应的伪距观测值,并获取所述伪距观测值对应的平滑参数,所述平滑参数包括累加距离增量、多普勒观测值中至少之一;
所述信息处理模块,用于依据所述平滑参数对所述伪距观测值进行平滑处理,得到平滑伪距观测值;
所述信息处理模块,用于接收所述全球导航卫星系统对应的基站观测值与基站坐标信息;
所述信息处理模块,用于结合所述平滑伪距观测值、所述基站观测值与基站坐标信息,对所述目标终端进行定位。
上述方案中,所述信息处理模块,用于建立所述目标终端与所述全球导航卫星系统的数据连接;
所述信息处理模块,用于基于所述数据连接,确定所述全球导航卫星系统对应的卫星编号;
所述信息处理模块,用于根据所述卫星编号,接收所述全球导航卫星系统的观测数据。
上述方案中,所述信息处理模块,用于通过所述数据连接,获取所述数据连接所传输的码相位锁定标识信息;
所述信息处理模块,用于当所述全球导航卫星系统的连接数据均携带码相位锁定标识时,确定所述全球导航卫星系统所对应的卫星编号。
上述方案中,所述信息处理模块,用于确定所述目标终端对应卫星信号的跟踪状态;
所述信息处理模块,用于基于所述卫星信号的跟踪状态,从所述观测数据中,提取所述目标终端的卫星信号接收时刻、以及所述全球导航卫星系统的卫星信号发射时刻;
所述信息处理模块,用于根据所述卫星信号接收时刻和所述卫星信号发射时刻的差值,确定所述全球导航卫星系统对应的伪距观测数据。
上述方案中,所述信息处理模块,用于获取所述目标终端对应所述卫星信号的状态跟踪值,并获取所述目标终端的同步状态,所述同步状态用于指示所述目标终端接收所述观测数据的稳定性;
所述信息处理模块,用于根据所述状态跟踪值及所述目标终端的同步状态,确定所述目标终端对应卫星信号的跟踪状态。
上述方案中,所述信息处理模块,用于获取所述全球导航卫星系统中与所述目标终端所在位置对应的卫星观测值的时间、所述卫星观测值的时间偏差值;
所述信息处理模块,用于基于获取的所述时间及所述卫星观测值的时间偏差值,确定所述目标终端对应所述卫星信号的状态跟踪值;
所述获取所述目标终端的同步状态,包括:
所述信息处理模块,用于获取所述目标终端的时间与所述全球导航卫星系统的时间之间的差值;
所述信息处理模块,用于基于所述差值及所述卫星观测值的时间偏差值,确定所述目标终端的同步状态。
上述方案中,所述信息处理模块,用于获取所述累加距离增量的测量状态;
所述信息处理模块,用于当所述伪距观测值为多个时,并且基于所述测量状态确定所述伪距观测值出现粗差时,根据所述粗差,对所述伪距观测值进行筛选,得到可用状态的伪距观测值;
所述信息处理模块,用于当基于所述测量状态确定所述伪距观测值出现周跳时,根据所述周跳,对所述伪距观测值进行筛选,得到可用状态的伪距观测值。
上述方案中,所述信息处理模块,用于当所述平滑参数包括所述累加距离增量时,根据所述累加距离增量对所述伪距观测值进行平滑处理,得到所述平滑伪距观测值;
所述信息处理模块,用于当所述平滑参数包括所述多普勒观测值时,根据所述多普勒观测值对所述伪距观测值进行平滑处理,得到所述平滑伪距观测值。
上述方案中,所述信息处理模块,用于当所述平滑参数包括所述累加距离增量及所述多普勒观测值时,依据所述累加距离增量,对所述伪距观测值进行平滑处理,得到第一平滑伪距观测值;
所述信息处理模块,用于依据所述多普勒观测值,对所述伪距观测值进行平滑处理,得到第二平滑伪距观测值;
所述信息处理模块,用于对所述第一平滑伪距观测值和所述第二平滑伪距观测值进行加权求和,得到所述平滑伪距观测值。
上述方案中,所述信息处理模块,用于通过所述基站观测值与基站坐标信息,对所述平滑伪距观测值进行伪距差分处理,得到所述平滑伪距观测值的差分结果;
所述信息处理模块,用于确定所述目标终端的运动状态信息;
所述信息处理模块,用于对所述运动状态信息和所述平滑伪距观测值的差分结果进行滤波处理,得到所述目标终端的定位信息。上述方案中,所述信息处理模块,用于确定所述全球导航卫星系统归属的类别;
所述信息处理模块,用于对与所述类别相对应的实时导航星历进行解码,确定相匹配的卫星的星历参数;
所述信息处理模块,用于基于所述卫星的星历参数,确定与所述全球导航卫星系统相匹配的卫星位置和钟差,其中,所述卫星位置为所述卫星在地固坐标系中的坐标;
所述信息处理模块,用于基于所述卫星位置和钟差,以及所述目标终端的位置,确定所述目标终端到目标卫星的几何距离,所述信息处理模块,用于当所述目标终端的位置发生变化时,通过所述目标终端到目标卫星的几何距离对所述目标终端的定位信息进行校验。
本申请实施例还提供了一种电子设备,所述电子设备包括:
存储器,用于存储可执行指令;
处理器,用于运行所述存储器存储的可执行指令时,实现前序的终端的定位方法。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质,存储有可执行指令,所述可执行指令被处理器执行时实现前序的终端的定位方法。
本申请实施例具有以下有益效果:
本申请通过接收全球导航卫星系统的观测数据;从所述观测数据中,提取与目标终端的位置对应的伪距观测值,并获取所述伪距观测值对应的平滑参数,所述平滑参数包括累加距离增量、多普勒观测值中至少之一;依据所述平滑参数对所述伪距观测值进行平滑处理,得到平滑伪距观测值;接收所述全球导航卫星系统对应的基站观测值与基站坐标信息;结合所述平滑伪距观测值、所述基站观测值与基站坐标信息,对所述目标终端进行定位,由此,能够自动化地提取GNSS的伪距观测值,并通过平滑参数对所述伪距观测值进行平滑处理,得到平滑伪距观测值,平滑伪距观测值可以用于位置速度与时间(PVT PositionVelocity and Time)解算以及对目标终端进行定位,降低了定位系统的使用成本,有利于普通用户大规模的使用,使得用户在使用终端的电子地图时能够通过平滑伪距观测值对所述目标终端进行定位,达到定位信息更加准确的技术效果。
附图说明
图1是本申请实施例提供的终端的定位方法的使用环境示意图;
图2为本申请实施例提供的终端的定位装置的组成结构示意图;
图3为本申请中GNSS导航芯片工作过程示意图;
图4为本申请实施例提供的终端的定位方法一个可选的流程示意图;
图5为本申请实施例中卫确定星信号跟踪状态的过程示意图;
图6为本申请实施例中通过伪距观测值的状态对伪距观测值进行筛选的过程示意图;
图7为本申请实施例中通过累加距离增量的测量状态对伪距观测值进行修复的过程示意图;
图8为本申请实施例中接收所述全球导航卫星系统对应的基站观测值与基站坐标信息的过程示意图;
图9为本申请实施例中Android系统的目标终端的定位过程示意图;
图10为本申请实施例提供的终端的定位方法一个可选的二维地图显示示意图;
图11为本申请实施例提供的终端的定位方法一个可选的流程示意图。
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。
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)响应于:用于表示所执行的操作所依赖的条件或者状态,当满足所依赖的条件或状态时,所执行的一个或多个操作可以是实时的,也可以具有设定的延迟;在没有特别说明的情况下,所执行的多个操作不存在执行先后顺序的限制。
2)位置服务:位置服务(LBS,Location Based Services)又称定位服务,位置服务是无线运营公司为用户提供的一种与位置有关的服务;基于位置的服务(Location BasedServices,LBS),是利用各类型的定位技术来获取定位设备当前的所在位置,通过移动互联网向定位设备提供信息资源和基础服务。LBS首先读者可利用定位技术确定自身的空间位置,随后读者便可通过移动互联网来获取与位置相关资源和信息。LBS服务中融合了移动通讯、互联网络、空间定位、位置信息、大数据等多种信息技术,利用移动互联网络服务平台进行数据更新和交互,使用户可以通过空间定位来获取相应的服务。
3)全球导航卫星系统:全球导航卫星系统,(the Global Navigation SatelliteSystem),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维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统。常见系统有GPS、BDS、GLONASS和GALILEO四大卫星导航系统。卫星导航系统已经在航空、航海、通信、人员跟踪、消费娱乐、测绘、授时、车辆监控管理和汽车导航与信息服务等方面广泛使用,而且总的发展趋势是为实时应用提供高精度服务。
4)Android Location SDK:Android平台提供LBS的开发SDK,通过SDK提供的API可以获取得到用户当前的位置、定位精度以及其他相关信息,同时SDK还提供利用PVT的卫星观测值以及实时导航星历。
5)卫星定位功能的设备:用于跟踪和处理卫星信号,并测量设备与卫星之间的几何距离(伪距观测值)以及卫星信号的多普勒效应(即伪距率观测值)的电子设备;卫星定位功能的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,集成卫星定位功能的设备的移动终端根据伪距和伪距率观测值计算移动终端当前位置坐标,卫星定位功能的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、民航导航等应用。
6)卫星观测值:由卫星定位功能的设备输出观测值包括有伪距、伪距率和累加距离增量(ADR,accumulated delta range);伪距测量的是卫星至定位设备的几何距离;伪距率观测值测量的是定位设备与卫星相对运动产生的多普勒效应;ADR测量的是卫星至定位设备几何距离变化量。
7)移动终端:移动终端或者叫移动通信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、平板电脑、POS机车载设备等。随着网络和技术朝着越来越宽带化的方向的发展,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,移动终端的处理能力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变为一个综合信息处理平台。移动终端也拥有非常丰富的通信方式,即可通过GSM、CDMA、WCDMA、EDGE、4G等无线运营网通讯,也可以通过无线局域网,蓝牙和红外进行通信,另外移动终端集成有全球导航卫星系统定位芯片,用于处理卫星信号以及进行用户的精准定位,目前已广泛用于位置服务;移动终端包含有卫星定位功能的设备。
8)CORS系统:CORS系统是卫星定位技术、计算机网络技术、数字通讯技术等高新科技多方位、深度结晶的产物。CORS系统由基准站网、数据处理中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、用户应用系统五个部分组成,各基准站与监控分析中心间通过数据传输系统连接成一体,形成专用网络。
下面对本申请所提供的终端的定位方法进行介绍,其中,图1为本申请实施例提供的终端的定位方法的使用场景示意图,参见图1,终端(包括终端10-1和终端10-2)上设置有带有地图信息显示软件的客户端,用户通过所设置的地图客户端可以根据智能手机中的GNSS(Global Navigation Satellite System,全球导航卫星系统)模块实现精准定位,并将所接收的实时位置向用户进行展示;终端通过网络300连接北斗全球导航卫星系统200,网络300可以是广域网或者局域网,又或者是二者的组合,使用无线链路实现数据传输,实现不同终端之间的地图信息的共享。终端(包括终端10-1和终端10-2)能够接收全球导航卫星系统的观测数据,实现相应的定位与观测数据处理。
下面对本申请实施例的终端的定位装置的结构做详细说明,终端的定位装置可以各种形式来实施,如带有终端的定位功能的专用终端,也可以为设置有终端的定位功能的服务器,例如前序图1中的北斗全球导航卫星系统200。图2为本申请实施例提供的终端的定位装置的组成结构示意图,可以理解,图2仅仅示出了终端的定位装置的示例性结构而非全部结构,根据需要可以实施图2示出的部分结构或全部结构。
本申请实施例提供的终端的定位装置包括:至少一个处理器201、存储器202、用户接口203和至少一个网络接口204。终端的定位装置20中的各个组件通过总线系统205耦合在一起。可以理解,总线系统205用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统205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中将各种总线都标为总线系统205。
其中,用户接口203可以包括显示器、键盘、鼠标、轨迹球、点击轮、按键、按钮、触感板或者触摸屏等。
可以理解,存储器202可以是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。本申请实施例中的存储器202能够存储数据以支持终端(如10-1)的操作。这些数据的示例包括:用于在终端(如10-1)上操作的任何计算机程序,如操作系统和应用程序。其中,操作系统包含各种系统程序,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。应用程序可以包含各种应用程序。
在一些实施例中,本申请实施例提供的终端的定位装置可以采用软硬件结合的方式实现,作为示例,本申请实施例提供的问答模型训练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终端的定位方法。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。
作为本申请实施例提供的终端的定位装置采用软硬件结合实施的示例,本申请实施例所提供的终端的定位装置可以直接体现为由处理器201执行的软件模块组合,软件模块可以位于存储介质中,存储介质位于存储器202,处理器201读取存储器202中软件模块包括的可执行指令,结合必要的硬件(例如,包括处理器201以及连接到总线205的其他组件)完成本申请实施例提供的终端的定位方法。
作为示例,处理器201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。
作为本申请实施例提供的终端的定位装置采用硬件实施的示例,本申请实施例所提供的装置可以直接采用硬件译码处理器形式的处理器201来执行完成,例如,被一个或多个应用专用集成电路(ASIC,Application Specific Integrated Circuit)、DSP、可编程逻辑器件(PLD,Programmable Logic Device)、复杂可编程逻辑器件(CPLD,ComplexProgrammable Logic Device)、现场可编程门阵列(FPGA,Field-Programmable GateArray)或其他电子元件执行实现本申请实施例提供的终端的定位方法。
本申请实施例中的存储器202用于存储各种类型的数据以支持终端的定位装置20的操作。这些数据的示例包括:用于在终端的定位装置20上操作的任何可执行指令,如可执行指令,实现本申请实施例的从终端的定位方法的程序可以包含在可执行指令中。
在另一些实施例中,本申请实施例提供的终端的定位装置可以采用软件方式实现,图2示出了存储在存储器202中的终端的定位装置,其可以是程序和插件等形式的软件,并包括一系列的模块,作为存储器202中存储的程序的示例,可以包括终端的定位装置,终端的定位装置中包括以下的软件模块:信息传输模块2081,信息处理模块2082。当终端的定位装置中的软件模块被处理器201读取到RAM中并执行时,将实现本申请实施例提供的终端的定位方法,下面继续说明终端的定位装置中各个软件模块的功能,其中,信息传输模块2081,用于接收全球导航卫星系统的观测数据。
信息处理模块2082,用于从所述观测数据中,提取与目标终端的位置对应的伪距观测值,并获取所述伪距观测值对应的平滑参数,所述平滑参数包括累加距离增量、多普勒观测值中至少之一。
所述信息处理模块2082,用于依据所述平滑参数对所述伪距观测值进行平滑处理,得到平滑伪距观测值。
所述信息处理模块2082,用于接收所述全球导航卫星系统对应的基站观测值与基站坐标信息。
所述信息处理模块2082,用于结合所述平滑伪距观测值、所述基站观测值与基站坐标信息,对所述目标终端进行定位。
根据图2所示的电子设备,在本申请的一个方面中,本申请还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上述终端的定位方法的各种可选实现方式中所提供的不同实施例及实施例的组合。
参考图3,图3为本申请中GNSS导航芯片工作过程示意图,其中,智能手机中安装的GNSS接收机的定位精度已达米级,可以为用户提供广泛的服务,例如,网络社交、车辆追踪、天气服务等。另一方面,更昂贵的GNSS设备可通过跟踪多个频率信号,并使用高质量的天线和接收机组件,提供厘米级甚至毫米级精度。这种GNSS接收机广泛用于各种领域,如地质运动监测、土地测量、精细农业、石油和天然气勘探以及机器控制。普通用户的手机导航芯片可以处理卫星信号并提供用户利用PVT算法估计得到的位置,其中,PVT是基于芯片提供的观测值、实时导航星历以及其他信息计算得到的。因此,可以提取Android移动终端GNSS多模多频观测值,并进行恢复处理,恢复后的观测值用于PVT解算以及分析当前定位精度。
其中,Android操作系统定义了应用程序编程接口(API),是允许用户访问系统功能的一组协议。GNSS原始测量值包含在GnssClock(GNSS时钟)和GnssMeasurement(GNSS测量)软件类中,android.location(安卓定位)API对这些类型进行了描述。由于已经发布了GnssLogger(GNSS日志)应用程序或App及其源代码。用户可以使用原装App将GNSS测量数据记录到文本文件中,也可以使用源代码将GNSS测量数据添加到自己的App中。
如图3所示的GNSS导航芯片工作过程中,由于终端内置导航定位能力有限,无法满足现在对终端定位精度愈来愈高的要求,原始的伪距观测数据的噪声较大且差分信息依赖网络通信,在网络状态不稳定情况下无法获取基站坐标与观测值形成差分解,现有的计算方式中的可以计算计算伪距观测值,其中,表示伪距,c为光速,t Rx为信号发射接收时刻,tTx为信号发射时刻,伪距观测值实际测量的是同一时间系统下,信号接收时刻与信号发射时刻之差,再乘以信号传播速度(光速)。但是,由于信号接收和发射时刻并不在同一个时间系统内,如GPST和BDST,统一到UTC时间会有14秒的差异,实际计算伪距时需要考虑这些因素,否则将会影响终端通过卫星导航系统进行定位的精准性。
为了解决上述缺陷,结合图2示出的终端的定位装置说明本申请实施例提供的终端的定位方法,参见图4,图4为本申请实施例提供的终端的定位方法一个可选的流程示意图,可以理解地,图4所示的步骤可以由运行终端的定位装置的各种电子设备执行,例如可以是如带有终端的定位装置的专用终端、智能手机、智能手表等能够接收全球导航卫星系统观测数据的电子设备,或者,卫星定位功能的设备,其中,带有终端的定位装置的专用终端可以为前序图2所示的实施例中带有终端的定位装置的电子设备,也可以带有终端定位功能的功能模块。下面针对图4示出的步骤进行说明。
步骤401:终端的定位装置接收全球导航卫星系统的观测数据。
在本申请的一些实施例中,接收全球导航卫星系统的观测数据,可以通过以下方式实现:
建立所述目标终端与所述全球导航卫星系统的数据连接;基于所述数据连接,确定所述全球导航卫星系统对应的卫星编号;根据所述卫星编号,接收所述全球导航卫星系统的观测数据。由于全球导航卫星系统中部署有不同的卫星,在不同的近地轨道中固定运行,终端可以与全球导航卫星系统的至少两颗卫星建立数据连接,因此需要确定终端接收的全球导航卫星系统的观测数据来自哪一颗卫星,确定全球导航卫星系统对应的卫星编号时,可以通过数据连接,获取所述数据连接所传输的码相位锁定标识信息;当所述全球导航卫星系统的连接数据均携带码相位锁定标识时,确定所述全球导航卫星系统所对应的卫星编号。其中,全球导航卫星系统的原始观测数据包括:不同全球导航卫星系统中与所述卫星定位设备的初始位置对应的卫星观测值的时间、卫星观测值的时间偏差值,以及所述卫星定位设备内部时间与真实全球导航卫星系统时间的差值。具体来说,用户的初始位置为(X,Y,Z),假设有N颗卫星的GNSS Clock和GNSS Measurement观测值,其中每颗卫星都含有码相位锁定标识(Code Lock标志),提取有用的字段如下:
其中,Time Nanos表示卫星观测值的时间,以纳秒为单位;Time Offset Nanos表示卫星观测值的时间偏差值,以纳秒为单位;Full Bias Nanos表示手机内部时间与真实GPS时间的差值,以纳秒为单位;Bias Nanos表示不足纳秒部分的时间,以纳秒为单位。
步骤402:终端的定位装置从所述观测数据中,提取与目标终端的位置对应的伪距观测值,并获取所述伪距观测值对应的平滑参数,所述平滑参数包括累加距离增量、多普勒观测值中至少之一。
在本申请的一些实施例中,从所述观测数据中,提取与目标终端的位置对应的伪距观测值,可以通过以下方式实现:
确定所述目标终端对应卫星信号的跟踪状态;基于所述卫星信号的跟踪状态,从所述观测数据中,提取所述目标终端的卫星信号接收时刻、以及所述全球导航卫星系统的卫星信号发射时刻;根据所述卫星信号接收时刻和所述卫星信号发射时刻的差值,确定所述全球导航卫星系统对应的伪距观测数据。其中,确定跟踪状态时,可以获取目标终端对应所述卫星信号的状态跟踪值,并获取所述目标终端的同步状态,所述同步状态用于指示所述目标终端接收所述观测数据的稳定性;根据所述状态跟踪值及所述目标终端的同步状态,确定所述目标终端对应卫星信号的跟踪状态。
参考图5,图5为本申请实施例中卫确定星信号跟踪状态的过程示意图,其中,可以基于所述全球导航卫星系统中与所述卫星定位设备的初始位置对应的卫星观测值的时间、卫星观测值的时间偏差值,确定卫星信号状态跟踪值;基于所述卫星观测值的时间偏差值、所述卫星定位设备内部时间与真实全球导航卫星系统时间的差值,确定所述卫星定位设备的同步状态;根据所述卫星信号状态跟踪值以及所述卫星定位设备的同步状态,确定所述卫星定位设备接收的卫星信号的跟踪状态。以GPS导航系统为例,时间轴501用于表征GPS时间轴,时间轴502用于表征卫星定位设备(接收机)的时间轴,当到达时间轴501中的时间点1时,子帧同步(Subframe Sync),时间点1为当前子帧起始发射时刻,记为T0=6(Z-1),Z为当前子帧的Z计数,对应的在时间轴502中,时间点3表示接收机基带信号处理过程实现子帧同步;当到达时间轴501中的时间点2时,比特同步(Bit Sync),其中,一子帧由300Bit组成,1Bit为20ms;对应的在时间轴502中,时间点4表示接收机基带信号处理过程实现比特同步。当到达时间轴501中的时间点5时,码相位锁定(Code Sync),当伪码跟踪环实现码相位锁定后,跟踪环会实时给出本地伪码的码相位CodePhase,在稳定的跟踪状态下可以认为CodePhase精确吻合卫星发射信号的伪码相位,同时,对应的在时间轴502中,时间点6表示收机同步卫星信号时的本地时钟时间是tRx(以接收机时钟基准,直接由接收机的硬件时钟读取得到的,包含钟差),同时,表示GPS信号发射时间tTx(以GPST为基准):tTx=T0+nBit×20ms+nCode×1ms+CodePhase。通过图5确定卫星定位设备接收的卫星信号的跟踪状态,参考表1,不同的卫星信号的跟踪状态,对应不同的跟踪值。
表1 卫星信号状态跟踪值
卫星信号状态信息 | 伪距观测值状态 | 状态值 |
GNSS_MEASUREMENT_STATE_UNKNOWN | 0 | 0 |
STATE_CODE_LOCK | C/A code lock | (1<<00) |
STATE_BIT_SYNC | Bit sync | (1<<01) |
STATE_SUBFRAME_SYNC | Subframe sync | (1<<02) |
STATE_TOW_DECODED | TOW decoded | (1<<03) |
STATE_MSEC_AMBIGUOUS | Millisecond ambiguity | (1<<04) |
STATE_SYMBOL_SYNC | Symbol sync | (1<<05) |
STATE_GLO_STRING_SYNC | String sync | (1<<06) |
STATE_GLO_TOD_DECODED | Time of Day decoded | (1<<07) |
STATE_BDS_D2_BIT_SYNC | D2 bit sync | (1<<08) |
STATE_BDS_D2_SUBFRAME_SYNC | D2 subframe sync | (1<<09) |
STATE_GAL_E1BC_CODE_LOCK | E1B/C code lock | (1<<10) |
STATE_GAL_E1C_2ND_CODE_LOCK | E1C secondary code lock | (1<<11) |
STATE_GAL_E1B_PAGE_SYNC | E1B page sync | (1<<12) |
GNSS_MEASUREMENT_STATE_SBAS_SYNC | TOW decoded | (1<<13) |
STATE_TOW_KNOWN | TOW decoded | (1<<14) |
STATE_GLO_TOD_KNOWN | TOW decoded | (1<<15) |
这一过程中,由于还可以如表2所示,获取累加距离增量(ADR,accumulated deltarange),通过累加距离增量的测量状态和表1中伪距观测值的状态可以对多个伪距观测值进行筛选或者修复。
表 2 ADR跟踪状态
参考图6,图6为本申请实施例中通过伪距观测值的状态对伪距观测值进行筛选的过程示意图,包括以下步骤:
步骤601:目标终端获取所述伪距观测值的状态和全球导航卫星系统的标识信息;
步骤602:目标终端确定是否能够获取GLONASS的状态信息,如果是执行步骤604,否则,执行步骤603。
步骤603:目标终端确定伪距观测值状态是否为TOW_DECODED,如果是,执行步骤605,否则,执行步骤606。
步骤604:目标终端确定伪距观测值状态是否为TOD_DECODED,如果是,执行步骤605,否则,执行步骤607。
步骤605:目标终端确定伪距观测值为可用状态。
步骤606:目标终端根据粗差,确定伪距观测值为不可用状态。
步骤607:目标终端根据粗差,确定伪距观测值为不可用状态。
由此,当所述伪距观测值为多个时,并且基于所述伪距观测值的状态确定所述伪距观测值出现粗差时,根据所述粗差,可以对所述伪距观测值进行筛选,得到可用状态的伪距观测值,避免不可用状态的伪距观测值对终端的定位过程产生影响。
参考图7,图7为本申请实施例中通过累加距离增量的测量状态对伪距观测值进行修复的过程示意图,包括以下步骤:
步骤701:目标终端获取全球导航卫星系统累加距离增量。
步骤702:目标终端基于累加距离增量计算全球导航卫星系统的累加距离增量状态。
步骤703:目标终端判断是否出现VALID状态,如果是执行步骤704,否则,执行步骤705。
步骤704:目标终端判断是否出现CYCLE_SLIP状态或者RESET状态,如果是执行步骤706,否则,执行步骤707。
步骤705:目标终端累加距离增量处于不可用状态。
步骤706:目标终端累加距离增量出现周跳。
步骤707:目标终端确定伪距观测值为可用状态。
由此,当基于所述测量状态确定所述伪距观测值出现周跳时,可以根据所述周跳,对所述伪距观测值进行筛选,得到可用状态的伪距观测值。其中,载波相位实际观测值是由两个部分组成的,整数部分和不满一周的小数部分。不满一周的小数部分是在观测时刻的一个瞬时量测值,是由卫星的载波信号和接收机的基准振荡信号所生成的差频信号中的小于一周的部分,可由接收机载波跟踪回路中的鉴相器测定。只要在观测时刻上述两种信号能够正常的生成差频信号,就能获得正确的观测值。而整周计数则不然,它是从首次观测时刻开始至当前观测时刻为止用计数器逐个累积下来的差频信号中的整周波段数。如果由于某种原因在两个观测历元间的某段时间计数器中止了正常的累计工作,从而使整周计数较应有值少了n周,那么当计数器恢复正常工作后,所有的载波相位观测值中的整周部分便会含有同一偏差。这种整周计数出现系统偏差而不足一整周的部分仍然保持正确的现象称为整周跳变,简称周跳,通过图7所示的方法,检测目标终端累加距离增量是否出现周跳更加准确,避免周跳对于定位的影响。
当对伪距观测值进行筛选,得到可用状态的伪距观测值后,继续执行步骤403。
步骤403:终端的定位装置依据所述平滑参数对所述伪距观测值进行平滑处理,得到平滑伪距观测值。
在本申请的一些实施例中,依据所述平滑参数对所述伪距观测值进行平滑处理,得到平滑伪距观测值可以通过以下方式实现:
当所述平滑参数包括所述累加距离增量时,根据所述累加距离增量对所述伪距观测值进行平滑处理,得到所述平滑伪距观测值;当所述平滑参数包括所述多普勒观测值时,根据所述多普勒观测值对所述伪距观测值进行平滑处理,得到所述平滑伪距观测值。其中,在观测时段不发生载波失锁和周跳的情况下,可以认为相邻时段整周模糊度保持不变且历元间电离层延迟变化很小,因此进行载波历元差分来平滑伪距,参考公式1:
多普勒观测值为瞬时载波相位变化率,不因载波相位发生周跳而产生变化,参考公式3,使用多普勒观测值进行平滑处理时,通过公式3计算平滑伪距:
由此,通过步骤403的处理,采用观测噪声较小的ADR或者多普勒观测值来对伪距观测值进行平滑处理,以期提高伪距观测值精度。
在本申请的一些实施例中,由于终端的所处位置可能位于山川或者楼宇等卫星信号较差的区域中,因此,为了使得伪距观测值的平滑处理结果更加精确,因此,可以使用累加距离增量及所述多普勒观测值共同进行平滑处理,具体包括:
当所述平滑参数包括所述累加距离增量及所述多普勒观测值时,依据所述累加距离增量,对所述进行平滑处理,得到第一平滑伪距观测值;依据所述多普勒观测值,对所述伪距观测值进行平滑处理,得到第二平滑伪距观测值;对所述第一平滑伪距观测值和所述第二平滑伪距观测值进行加权求和,得到所述平滑伪距观测值,其中,第一平滑伪距观测值和第二平滑伪距观测值所分别对应的权重值可以根据全球导航卫星系统的类型进行灵活配置。例如,全球导航卫星系统为GPS/北斗/伽利略GALILEO/QZSS卫星时,第一平滑伪距观测值的权重值可以为0.5/0.7 /0.5 /0.6,对应的第二平滑伪距观测值的权重值可以为0.5/0.3 /0.5 /0.4。
步骤404:终端的定位装置接收所述全球导航卫星系统对应的基站观测值与基站坐标信息。
在本申请的一些实施例中,参考图8,图8为本申请实施例中接收所述全球导航卫星系统对应的基站观测值与基站坐标信息的过程示意图,包括以下步骤:
步骤801:基站通过Ntrip协议以RTCM格式进行数据传输。
步骤802:目标终端通过NMEA格式上传概略位置。
步骤803:基站根据目标终端的位置,播发基站或虚拟网格点数据。
步骤804:目标终端接收并解码基站或虚拟网格点数据,得到基站观测值与基站坐标信息。
在通过图8所示的步骤得到基站观测值与基站坐标信息后,继续执行步骤405。
步骤405:终端的定位装置结合所述平滑伪距观测值、所述基站观测值与基站坐标信息,对所述目标终端进行定位。
在本申请的一些实施例中,结合所述平滑伪距观测值、所述基站观测值与基站坐标信息,对所述目标终端进行定位,可以通过以下方式实现:
通过所述基站观测值与基站坐标信息,对所述平滑伪距观测值进行伪距差分处理,得到所述平滑伪距观测值的差分结果;确定所述目标终端的运动状态信息;对所述运动状态信息和所述平滑伪距观测值的差分结果进行滤波处理,得到所述目标终端的定位信息。其中,滤波过程可以使用卡尔曼滤波(Kalman filtering),卡尔曼滤波,是一种利用线性系统状态方程,通过系统输入输出观测数据,对系统状态进行最优估计的算法。在本申请实施例所涉及的定位技术领域中,卡尔曼滤波可以用于进行数据融合(例如将GPS数据与PDR推算所得数据进行融合),可以实时得到高精度的定位结果。
这一过程中,由于目标终端可能处于实时的运动状态,因此,通过目标终端的运动状态信息可以确定目标终端的实时位置以及实时速度,对运动状态信息和平滑伪距观测值的差分结果进行滤波处理,得到所目标终端的定位信息可以更加准确。以GPS系统为例,利用GPS数据的基础上,结合目标终端的运动状态信息进行卡尔曼滤波处理时,可以实现在GPS信号较弱或GPS信号中断期间,恢复定位结果错误对应的行进轨迹,并提高计算所得行进轨迹的精确度。具体来说,由于卡尔曼滤波是一种递归的估计,即只要获知上一时刻状态的估计值以及当前状态的观测值,就可以计算出当前状态的估计值。应用卡尔曼滤波时,首先需要建立卡尔曼滤波矩阵,并确定所述卡尔曼滤波矩阵中的滤波参数。其中,卡尔曼滤波矩阵的更新值为Update,第一调节值为downSpeed;通过公式:
Update = init_update–(1.0/1.0+exp(-(downSpeed*Delta)))–A) * 2.0,其中,A为动态系数,可以根据不同的终端类型进行调整,例如,定位信息处理方法应用于手机中,动态系数A可以配置为0.55,定位信息处理方法应用于智能手表或者手环中时,动态系数A可以配置为0.75,由此可以灵活地确定所述卡尔曼滤波矩阵的更新值。进一步地,记所述卡尔曼滤波矩阵的权重调节值为fPredicated,第二调节值为global_q,所述global_q能够实现对调节Delta分量对最终的预测预测权重的影响。
参考图9,图9为本申请实施例中Android系统的目标终端的定位过程示意图,具体包括以下步骤:
步骤901:通过Android Location回调线程,获取目标终端的伪距观测值和导航定位信息,上传目标终端概的略位置。
步骤902:通过Ntrip通信线程,根据目标终端的概略位置,获取基站观测值与基站坐标信息。
步骤903:获取伪距观测值,并进行平滑处理,得到平滑伪距观测值。
步骤904:通过基站观测值与基站坐标信息,对平滑伪距观测值进行伪距差分处理,得到差分解。
步骤905:基于所述运动状态信息对所述平滑伪距观测值的差分结果进行滤波处理,得到滤波解作为目标终端的定位信息。
参见图10,图10为本申请实施例提供的终端的定位方法一个可选的二维地图显示示意图,其中,在所显示的二维地图中,包括有各类型的地图数据,例如:道路A,建筑B,山川C和水域D。图6中E为卫星定位设备的当前位置,通过卫星定位设备可以利用至少以下之一的全球导航卫星系统GPS/北斗/伽利略GALILEO/QZSS卫星,对卫星定位设备位置进行测量。
图11为本申请实施例提供的终端的定位方法一个可选的流程示意图,可以理解地,图11所示的步骤可以由运行终端的定位装置的各种电子设备执行,例如可以是如带有终端的定位装置的专用终端、智能手机、智能手表等能够接收全球导航卫星系统原始观测数据的电子设备,其中,带有全球导航卫星系统的终端的定位装置的专用终端前序的任一种全球导航卫星系统原始观测数据进行处理。下面针对图11示出的步骤进行说明。
步骤1101:目标终端接收定位请求,响应于定位请求,确定全球导航卫星系统的种类,利用CORS系统接收全球导航卫星系统的观测数据。
步骤1102:目标终端基于全球导航卫星系统的种类,对相应的实时导航星历进行解码,确定相匹配的卫星的星历参数。
步骤1103:目标终端通过卫星的星历参数获取卫星信号的状态跟踪值,并根据卫星信号的状态跟踪值判断目标终端对应卫星信号的跟踪状态。
步骤1104:目标终端利用累加距离增量和/或多普勒观测值对伪距观测值进行平滑处理,得到平滑伪距观测值。
步骤1105:目标终端获取全球导航卫星系统对应的基站观测值与基站坐标信息。
步骤1106:目标终端通过基站观测值与基站坐标信息,对平滑伪距观测值进行伪距差分处理,得到平滑伪距观测值的差分结果。
步骤1107:目标终端基于运动状态信息对平滑伪距观测值的差分结果进行滤波处理,得到目标终端的定位信息,并将定位信息保存至CORS系统中。
步骤1108:当目标终端的位置发生变化时,目标终端通过目标终端到目标卫星的几何距离对所述目标终端的定位信息进行校验。
在本申请的一些实施例中,由于目标终端可能始终处于运动状态,由于目标终端的位置发生变化,因此,需要对目标终端的定位信息进行校验,在进行校验时,首先需要确定全球导航卫星系统归属的类别;对与所述类别相对应的实时导航星历进行解码,确定相匹配的卫星的星历参数;基于所述卫星的星历参数,确定与所述全球导航卫星系统相匹配的卫星位置和钟差,其中,所述卫星位置为所述卫星在地固坐标系中的坐标;基于所述卫星位置和钟差,以及所述目标终端的位置,确定所述目标终端到目标卫星的几何距离,当所述目标终端的位置发生变化时,通过所述目标终端到目标卫星的几何距离对所述目标终端的定位信息进行校验。其中,计算n颗卫星的ECEF坐标和卫星的钟差可以表示为以下公式4:
利用用户的初始位置(X,Y,Z)和N颗卫星的ECEF坐标计算用户到卫星的几何距离,参考公式5:
有益技术效果:
本申请通过接收全球导航卫星系统的观测数据;从所述观测数据中,提取与目标终端的位置对应的伪距观测值,并获取所述伪距观测值对应的平滑参数,所述平滑参数包括累加距离增量、多普勒观测值中至少之一;依据所述平滑参数对所述伪距观测值进行平滑处理,得到平滑伪距观测值;接收所述全球导航卫星系统对应的基站观测值与基站坐标信息;结合所述平滑伪距观测值、所述基站观测值与基站坐标信息,对所述目标终端进行定位,由此,能够自动化地提取GNSS的伪距观测值,并通过平滑参数对所述伪距观测值进行平滑处理,得到平滑伪距观测值,平滑伪距观测值可以用于位置速度与时间(PVT PositionVelocity and Time)解算以及对目标终端进行定位,降低了定位系统的使用成本,有利于普通用户大规模的使用,使得用户在使用终端的电子地图时能够通过平滑伪距观测值对所述目标终端进行定位,达到定位信息更加准确的技术效果。
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原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (14)
1.一种终端的定位方法,其特征在于,所述方法包括:
接收全球导航卫星系统的观测数据;
从所述观测数据中,提取与目标终端的位置对应的伪距观测值,并获取所述伪距观测值对应的平滑参数,所述平滑参数包括累加距离增量、多普勒观测值中至少之一;
依据所述平滑参数对所述伪距观测值进行平滑处理,得到平滑伪距观测值;
接收所述全球导航卫星系统对应的基站观测值与基站坐标信息;
结合所述平滑伪距观测值、所述基站观测值与基站坐标信息,对所述目标终端进行定位。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述接收全球导航卫星系统的观测数据,包括:
建立所述目标终端与所述全球导航卫星系统的数据连接;
基于所述数据连接,确定所述全球导航卫星系统对应的卫星编号;
根据所述卫星编号,接收所述全球导航卫星系统的观测数据。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述基于所述数据连接,确定所述全球导航卫星系统对应的卫星编号,包括:
通过所述数据连接,获取所述数据连接所传输的码相位锁定标识信息;
当所述全球导航卫星系统的连接数据均携带码相位锁定标识时,确定所述全球导航卫星系统所对应的卫星编号。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述从所述观测数据中,提取与目标终端的位置对应的伪距观测值,包括:
确定所述目标终端对应卫星信号的跟踪状态;
基于所述卫星信号的跟踪状态,从所述观测数据中,提取所述目标终端的卫星信号接收时刻、以及所述全球导航卫星系统的卫星信号发射时刻;
根据所述卫星信号接收时刻和所述卫星信号发射时刻的差值,确定所述全球导航卫星系统对应的伪距观测数据。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述确定所述目标终端对应卫星信号的跟踪状态,包括:
获取所述目标终端对应所述卫星信号的状态跟踪值,并获取所述目标终端的同步状态,所述同步状态用于指示所述目标终端接收所述观测数据的稳定性;
根据所述状态跟踪值及所述目标终端的同步状态,确定所述目标终端对应卫星信号的跟踪状态。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述获取所述目标终端对应所述卫星信号的状态跟踪值,包括:
获取所述全球导航卫星系统中与所述目标终端所在位置对应的卫星观测值的时间、所述卫星观测值的时间偏差值;
基于获取的所述时间及所述卫星观测值的时间偏差值,确定所述目标终端对应所述卫星信号的状态跟踪值;
所述获取所述目标终端的同步状态,包括:
获取所述目标终端的时间与所述全球导航卫星系统的时间之间的差值;
基于所述差值及所述卫星观测值的时间偏差值,确定所述目标终端的同步状态。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
获取所述伪距观测值的状态和所述累加距离增量的测量状态;
当所述伪距观测值为多个时,并且基于所述伪距观测值的状态确定所述伪距观测值出现粗差时,根据所述粗差,对所述伪距观测值进行筛选,得到可用状态的伪距观测值;
当基于所述测量状态确定所述伪距观测值出现周跳时,根据所述周跳,对所述伪距观测值进行筛选,得到可用状态的伪距观测值。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述依据所述平滑参数对所述伪距观测值进行平滑处理,得到平滑伪距观测值,包括:
当所述平滑参数包括所述累加距离增量时,根据所述累加距离增量对所述伪距观测值进行平滑处理,得到所述平滑伪距观测值;
当所述平滑参数包括所述多普勒观测值时,根据所述多普勒观测值对所述伪距观测值进行平滑处理,得到所述平滑伪距观测值。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述依据所述平滑参数对所述伪距观测值进行平滑处理,得到平滑伪距观测值,包括:
当所述平滑参数包括所述累加距离增量及所述多普勒观测值时,依据所述累加距离增量,对所述进行平滑处理,得到第一平滑伪距观测值;
依据所述多普勒观测值,对所述伪距观测值进行平滑处理,得到第二平滑伪距观测值;
对所述第一平滑伪距观测值和所述第二平滑伪距观测值进行加权求和,得到所述平滑伪距观测值。
10.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述结合所述平滑伪距观测值、所述基站观测值与基站坐标信息,对所述目标终端进行定位,包括:
通过所述基站观测值与基站坐标信息,对所述平滑伪距观测值进行伪距差分处理,得到所述平滑伪距观测值的差分结果;
确定所述目标终端的运动状态信息;
基于所述运动状态信息对所述平滑伪距观测值的差分结果进行滤波处理,得到所述目标终端的定位信息。
11.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
确定所述全球导航卫星系统归属的类别;
对与所述类别相对应的实时导航星历进行解码,确定相匹配的卫星的星历参数;
基于所述卫星的星历参数,确定与所述全球导航卫星系统相匹配的卫星位置和钟差,其中,所述卫星位置为所述卫星在地固坐标系中的坐标;
基于所述卫星位置和钟差,以及所述目标终端的位置,确定所述目标终端到目标卫星的几何距离,
当所述目标终端的位置发生变化时,通过所述目标终端到目标卫星的几何距离对所述目标终端的定位信息进行校验。
12.一种终端的定位装置,其特征在于,所述装置包括:
信息传输模块,用于接收全球导航卫星系统的观测数据;
信息处理模块,用于从所述观测数据中,提取与目标终端的位置对应的伪距观测值,并获取所述伪距观测值对应的平滑参数,所述平滑参数包括累加距离增量、多普勒观测值中至少之一;
所述信息处理模块,用于依据所述平滑参数对所述伪距观测值进行平滑处理,得到平滑伪距观测值;
所述信息处理模块,用于接收所述全球导航卫星系统对应的基站观测值与基站坐标信息;
所述信息处理模块,用于结合所述平滑伪距观测值、所述基站观测值与基站坐标信息,对所述目标终端进行定位。
13.一种电子设备,其特征在于,所述电子设备包括:
存储器,用于存储可执行指令;
处理器,用于运行所述存储器存储的可执行指令时,实现权利要求1至11任一项所述的终端的定位方法。
14.一种计算机可读存储介质,存储有可执行指令,其特征在于,所述可执行指令被处理器执行时实现权利要求1至11任一项所述的终端的定位方法。
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