CN113917503A - 卫星信号遮蔽场景建模方法、装置及程序产品 - Google Patents

卫星信号遮蔽场景建模方法、装置及程序产品 Download PDF

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张钰玺
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Autonavi Software Co Ltd
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    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
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Abstract

本公开实施例公开了一种卫星信号遮蔽场景建模方法、装置及程序产品，所述方法针对单次采集的轨迹点执行的步骤包括：获取轨迹点实际观测到的可见卫星的位置信息，和所述轨迹点理论上可观测到但实际未观测到的不可见卫星的位置信息；根据所述可见卫星的位置信息和所述不可见卫星的位置信息，确定所述轨迹点的遮蔽模型。

Description

卫星信号遮蔽场景建模方法、装置及程序产品
技术领域
本公开涉及定位技术领域，具体涉及一种卫星信号遮蔽场景建模方法、装置及程序产品。
背景技术
基于GNSS(Global Navigation Satellite System，全球卫星定位系统)信号的定位，是定位领域常用的定位手段。然而，GNSS信号本质上属于无线电信号，容易受到现实世界各类障碍物的遮蔽、干扰，从而影响基于GNSS信号的定位精度。因此，预知某个地区的GNSS信号遮蔽情况，从而推测该地区的定位精度，对于用户、位置服务提供商、高精地图数据提供商及自动驾驶解决方案提供商等都具有重要意义。
发明内容
为了解决相关技术中的问题，本公开实施例提供一种卫星信号遮蔽场景建模方法、装置及程序产品。
第一方面，本公开实施例中提供了一种卫星信号遮蔽场景建模方法，其中，针对单次采集的轨迹点执行的步骤包括：
获取轨迹点实际观测到的可见卫星的位置信息，和所述轨迹点理论上可观测到但实际未观测到的不可见卫星的位置信息；
根据所述可见卫星的位置信息和所述不可见卫星的位置信息，确定所述轨迹点的遮蔽模型。
结合第一方面，本公开在第一方面的第一种实现方式中，所述遮蔽模型包括以下参数中的一个或多个：卫星信号遮挡率、遮蔽物的方位角、截止高度角，则根据所述可见卫星的位置信息和所述不可见卫星的位置信息，确定所述轨迹点的遮蔽模型，包括：
分别根据所述可见卫星和不可见卫星的位置与所述轨迹点的位置之间的连线，确定在所述轨迹点的位置处的可见卫星和不可见卫星的高度角和方位角，和遮蔽所述不可见卫星的遮蔽物的方位角；
基于所述可见卫星和不可见卫星的方位角和高度角，通过空间转换，得到所述轨迹点的卫星信号遮挡率；
基于所述可见卫星的方位角和高度角，以及所述轨迹点的航向角，得到以所述轨迹点为基准划分的扇形区域的截止高度角。
结合第一方面的第一种实现方式，本公开在第一方面的第二种实现方式中，所述基于所述可见和不可见卫星的方位角和高度角，通过空间转换，得到所述轨迹点的卫星信号遮挡率，包括：
以所述轨迹点为基准，构造空间立方体；
基于所述可见卫星和不可见卫星的方位角、高度角和所述空间立方体，利用碰撞检测，确定所述轨迹点的卫星信号遮挡率。
结合第一方面的第二种实现方式，本公开在第一方面的第三种实现方式中，所述以所述轨迹点为基准，构造空间立方体包括：
以所述轨迹点作为空间立方体的底面的中心点，构造空间立方体，所述空间立方体包括多个空间子立方体。
结合第一方面的第三种实现方式，本公开在第一方面的第四种实现方式中，所述基于所述可见卫星和不可见卫星的方位角、高度角和所述空间立方体，进行碰撞检测，确定所述轨迹点的卫星信号遮挡率，包括：
根据所述可见卫星的高度角和方位角，利用碰撞检测，确定所述可见卫星的位置与所述轨迹点的位置之间的连线经过的第一组空间子立方体；
根据所述不可见卫星的高度角和方位角，利用碰撞检测，确定所述不可见卫星的位置与所述轨迹点的位置之间的连线经过的第二组空间子立方体；
根据所述第一组空间子立方体的体积和所述第二组空间子立方体的体积，确定所述轨迹点的卫星信号遮挡率。
结合第一方面的第四种实现方式，本公开在第一方面的第五种实现方式中，所述根据所述第一组空间子立方体的体积和所述第二组空间子立方体的体积，确定所述轨迹点的卫星信号遮挡率，包括：
确定所述第一组空间子立方体的体积的加权体积和，所述第一组空间子立方体中的空间子立方体的权重由相应卫星的属性参数确定；
确定所述第一组空间子立方体和第二组空间子立方体的体积和；
根据所述第一组空间子立方体的体积的加权体积和，以及所述第一组空间子立方体和第二组空间子立方体的体积和，确定所述轨迹点的卫星信号遮挡率。
结合第一方面的第一种实现方式，本公开在第一方面的第六种实现方式中，所述基于所述可见卫星的方位角和高度角，以及所述轨迹点的航向角，得到以所述轨迹点为基准划分的扇区的截止高度角，包括：
基于所述轨迹点的航向角，将所述轨迹点所在水平面进行扇区划分；
根据所述可见卫星的方位角，将所述可见卫星划分到相应的扇区中；
至少基于所述轨迹点的扇区中的可见卫星的高度角，得到以所述轨迹点为基准划分的扇区的截止高度角。
结合第一方面的第六种实现方式，本公开在第一方面的第七种实现方式中，所述方法进一步包括：
基于与所述轨迹点相邻的相邻轨迹点的可见卫星相对于所述相邻轨迹点的位置信息，和所述相邻轨迹点相对于所述轨迹点的位置信息，将所述相邻轨迹点的可见卫星划分到所述轨迹点的扇区中；
所述至少基于所述轨迹点的扇区中的可见卫星的高度角，得到以所述轨迹点为基准划分的扇区的截止高度角，具体包括：
基于所述轨迹点的扇区中的可见卫星的高度角和划分到所述轨迹点扇区中的相邻轨迹点的可见卫星的高度角，得到以所述轨迹点为基准划分的扇区的截止高度角。
结合第一方面的第六或七种实现方式，本公开在第一方面的第八种实现方式中，其中，
针对所述轨迹点的每一个扇区，其对应的截止高度角采用如下任意一种方式得到：
选择落入所述扇区的可见卫星的高度角中最小的一个高度角作为截止高度角；
或者，
对落入所述扇区的可见卫星的高度角进行平均，将平均值作为截止高度角；
或者，
对落入所述扇区的可见卫星的高度角进行加权平均，将加权平均值作为截止高度角，权重由相应可见卫星的可靠性确定。
结合第一方面的第一至八种实现方式中的任一种实现方式，本公开在第一方面的第九种实现方式中，所述方法还包括：
根据卫星信号遮挡率和设定的定位精度等级区间进行精度分档，得到该卫星信号遮挡率对应的定位精度等级。
结合第一方面的第一至八种实现方式中的任一种实现方式，本公开在第一方面的第十种实现方式中，所述方法进一步包括：
获取在所述轨迹点周边一定范围内的其他轨迹点的遮蔽模型；
将所述轨迹点与所述其他轨迹点中满足设定条件的其他轨迹点融合为一个融合轨迹点，所述设定条件包括：与所述轨迹点的卫星信号遮挡率的差异在预设波动幅度范围内；
根据所述轨迹点及满足设定条件的其他轨迹点的遮蔽模型，确定融合轨迹点的遮蔽模型。
结合第一方面的第十种实现方式，本公开在第一方面的第十一种实现方式中，所述轨迹点的遮蔽模型还包括观测截止时间，
对于未融合的轨迹点，该轨迹点的观测截止时间为该轨迹点的GNSS定位时间；
对于融合轨迹点，融合轨迹点的观测截止时间为用于得到该融合轨迹点的若干个轨迹点的GNSS定位时间中最大的一个GNSS定位时间。
第二方面，本公开实施例中提供了一种卫星信号遮蔽场景建模装置，包括：
第一获取模块，被配置为针对单次采集的轨迹点，获取轨迹点实际观测到的可见卫星的位置信息，和所述轨迹点理论上可观测到但实际未观测到的不可见卫星的位置信息；
第一确定模块，被配置为根据所述可见卫星的位置信息和所述不可见卫星的位置信息，确定所述轨迹点的遮蔽模型。
结合第二方面，本公开在第二方面的第一种实现方式中，所述遮蔽模型包括以下参数中的一个或多个：卫星信号遮挡率、遮蔽物的方位角、截止高度角，则根据所述可见卫星的位置信息和所述不可见卫星的位置信息，确定所述轨迹点的遮蔽模型，包括：
分别根据所述可见卫星和不可见卫星的位置与所述轨迹点的位置之间的连线，确定在所述轨迹点的位置处的可见卫星和不可见卫星的高度角和方位角，和遮蔽所述不可见卫星的遮蔽物的方位角；
基于所述可见卫星和不可见卫星的方位角和高度角，通过空间转换，得到所述轨迹点的卫星信号遮挡率；
基于所述可见卫星的方位角和高度角，以及所述轨迹点的航向角，得到以所述轨迹点为基准划分的扇形区域的截止高度角。
结合第二方面的第一种实现方式，本公开在第二方面的第二种实现方式中，所述基于所述可见和不可见卫星的方位角和高度角，通过空间转换，得到所述轨迹点的卫星信号遮挡率，包括：
以所述轨迹点为基准，构造空间立方体；
基于所述可见卫星和不可见卫星的方位角、高度角和所述空间立方体，利用碰撞检测，确定所述轨迹点的卫星信号遮挡率。
结合第二方面的第二种实现方式，本公开在第二方面的第三种实现方式中，所述以所述轨迹点为基准，构造空间立方体包括：
以所述轨迹点作为空间立方体的底面的中心点，构造空间立方体，所述空间立方体包括多个空间子立方体。
结合第二方面的第三种实现方式，本公开在第二方面的第四种实现方式中，所述基于所述可见卫星和不可见卫星的方位角、高度角和所述空间立方体，进行碰撞检测，确定所述轨迹点的卫星信号遮挡率，包括：
根据所述可见卫星的高度角和方位角，利用碰撞检测，确定所述可见卫星的位置与所述轨迹点的位置之间的连线经过的第一组空间子立方体；
根据所述不可见卫星的高度角和方位角，利用碰撞检测，确定所述不可见卫星的位置与所述轨迹点的位置之间的连线经过的第二组空间子立方体；
根据所述第一组空间子立方体的体积和所述第二组空间子立方体的体积，确定所述轨迹点的卫星信号遮挡率。
结合第二方面的第四种实现方式，本公开在第二方面的第五种实现方式中，所述根据所述第一组空间子立方体的体积和所述第二组空间子立方体的体积，确定所述轨迹点的卫星信号遮挡率，包括：
确定所述第一组空间子立方体的体积的加权体积和，所述第一组空间子立方体中的空间子立方体的权重由相应卫星的属性参数确定；
确定所述第一组空间子立方体和第二组空间子立方体的体积和；
根据所述第一组空间子立方体的体积的加权体积和，以及所述第一组空间子立方体和第二组空间子立方体的体积和，确定所述轨迹点的卫星信号遮挡率。
结合第二方面的第一种实现方式，本公开在第二方面的第六种实现方式中，所述基于所述可见卫星的方位角和高度角，以及所述轨迹点的航向角，得到以所述轨迹点为基准划分的扇区的截止高度角，包括：
基于所述轨迹点的航向角，将所述轨迹点所在水平面进行扇区划分；
根据所述可见卫星的方位角，将所述可见卫星划分到相应的扇区中；
至少基于所述轨迹点的扇区中的可见卫星的高度角，得到以所述轨迹点为基准划分的扇区的截止高度角。
结合第二方面的第六种实现方式，本公开在第二方面的第七种实现方式中，所述装置进一步包括：
划分模块，被配置为基于与所述轨迹点相邻的相邻轨迹点的可见卫星相对于所述相邻轨迹点的位置信息，和所述相邻轨迹点相对于所述轨迹点的位置信息，将所述相邻轨迹点的可见卫星划分到所述轨迹点的扇区中；
所述至少基于所述轨迹点的扇区中的可见卫星的高度角，得到以所述轨迹点为基准划分的扇区的截止高度角，具体包括：
基于所述轨迹点的扇区中的可见卫星的高度角和划分到所述轨迹点扇区中的相邻轨迹点的可见卫星的高度角，得到以所述轨迹点为基准划分的扇区的截止高度角。
结合第二方面的第六或七种实现方式，本公开在第二方面的第八种实现方式中，其中，
针对所述轨迹点的每一个扇区，其对应的截止高度角采用如下任意一种方式得到：
选择落入所述扇区的可见卫星的高度角中最小的一个高度角作为截止高度角；
或者，
对落入所述扇区的可见卫星的高度角进行平均，将平均值作为截止高度角；
或者，
对落入所述扇区的可见卫星的高度角进行加权平均，将加权平均值作为截止高度角，权重由相应可见卫星的可靠性确定。
结合第二方面的第一至八种实现方式中的任一种实现方式，本公开在第二方面的第九种实现方式中，所述装置还包括：
分档模块，被配置为根据卫星信号遮挡率和设定的定位精度等级区间进行精度分档，得到该卫星信号遮挡率对应的定位精度等级。
结合第二方面的第一至八种实现方式中的任一种实现方式，本公开在第二方面的第十种实现方式中，所述装置进一步包括：
第二获取模块，被配置为获取在所述轨迹点周边一定范围内的其他轨迹点的遮蔽模型；
融合模块，被配置为将所述轨迹点与所述其他轨迹点中满足设定条件的其他轨迹点融合为一个融合轨迹点，所述设定条件包括：与所述轨迹点的卫星信号遮挡率的差异在预设波动幅度范围内；
第二确定模块，被配置为根据所述轨迹点及满足设定条件的其他轨迹点的遮蔽模型，确定融合轨迹点的遮蔽模型。
结合第二方面的第十种实现方式，本公开在第二方面的第十一种实现方式中，所述轨迹点的遮蔽模型还包括观测截止时间，
对于未融合的轨迹点，该轨迹点的观测截止时间为该轨迹点的GNSS定位时间；
对于融合轨迹点，融合轨迹点的观测截止时间为用于得到该融合轨迹点的若干个轨迹点的GNSS定位时间中最大的一个GNSS定位时间。
第三方面，本公开实施例提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，其中，所述存储器用于存储一条或多条计算机指令，其中，所述一条或多条计算机指令被所述处理器执行以实现如第一方面至第一方面第十一种实现方式中任一项所述的方法。
第四方面，本公开实施例中提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该计算机指令被处理器执行时实现如第一方面至第一方面第十一种实现方式中所述的方法。
第五方面，本公开实施例中提供了一种计算机程序产品，包括计算机指令，该计算机指令被处理器执行时实现如第一方面至第一方面第十一种实现方式中所述的方法步骤。
第六方面，本公开实施例中提供了一种智能驾驶方法，其中，基于如第一方面至第一方面第十一种实现方式中任一项所述的方法确定的遮蔽模型，确定是否开启智能驾驶功能。
根据本公开实施例提供的技术方案，由于遮蔽物的存在使得在轨迹点处基于GNSS信号进行定位时，会出现可见卫星和不可见卫星，因此，本公开实施例根据可见卫星和不可见卫星的位置信息，可以直观、准确地确定轨迹点的遮蔽模型，不依赖激光雷达、相机等其他传感器，降低了成本和算法复杂度，适合长时间、大范围的应用。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
结合附图，通过以下非限制性实施方式的详细描述，本公开的其它特征、目的和优点将变得更加明显。在附图中：
图1A示出根据本公开实施例的卫星信号遮蔽场景建模方法；
图1B示出了根据本公开实施例根据所述可见卫星的位置信息和所述不可见卫星的位置信息，确定所述轨迹点的遮蔽模型的流程图；
图2示出根据本公开实施例确定可见卫星的位置信息的流程图；
图3A示出根据本公开实施例确定轨迹点的截止高度角的示意图；
图3B示出根据本公开实施例根据轨迹点的可见卫星和所述轨迹点的相邻轨迹点的可见卫星确定轨迹点的截止高度角的原理图；
图4示出根据本公开的实施例确定轨迹点的卫星信号遮挡率的原理图；
图5示出根据本公开的实施例更新数据库中的屏蔽模型的示意图；
图6示出根据本公开的实施例的卫星信号遮蔽场景建模装置的结构框图；
图7示出根据本公开的实施例的电子设备的结构框图；
图8示出适于用来实现根据本公开实施例的方法的计算机系统的结构示意图。
具体实施方式
下文中，将参考附图详细描述本公开的示例性实施例，以使本领域技术人员可容易地实现它们。此外，为了清楚起见，在附图中省略了与描述示例性实施例无关的部分。
在本公开中，应理解，诸如“包括”或“具有”等的术语旨在指示本说明书中所公开的特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合的存在，并且不欲排除一个或多个其他特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合存在或被添加的可能性。
另外还需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。
在本公开中，对用户信息或用户数据的获取均为经用户授权、确认，或由用户主动选择的操作。
对于GNSS信号质量的分析和遮蔽场景的建模，可以使用以下方案：
(1)基于观测到的卫星的数目和PDOP(Position Dilution of Precision，位置精度强弱度)，直接对卫星的信号质量进行评价。这种方案利用的信息量少，并且某些卫星虽然被观测到，但是可能存在多路径效应的影响，最终使得对GNSS信号质量的判断不准确。
(2)综合考虑GNSS卫星观测数目、PDOP值、信噪比、高度角等信息，对当前时刻卫星的信号质量进行分析。这种方法的缺点是由于接收机种类的不同，分析结果很难泛化。
(3)利用激光雷达、相机等传感器，对周围的建筑物进行感知和建模，这种方法具有极高的精度，但是采集成本、处理耗时以及算法的复杂度都会增加，不适合大范围、长时间的作业。
本公开实施例提供了一种卫星信号遮蔽场景建模方法，其中，针对单次采集的轨迹点执行的步骤包括：获取轨迹点实际观测到的可见卫星的位置信息，和所述轨迹点理论上可观测到但实际未观测到的不可见卫星的位置信息；根据所述可见卫星的位置信息和所述不可见卫星的位置信息，确定所述轨迹点的遮蔽模型。由于遮蔽物的存在使得在轨迹点处基于GNSS信号进行定位时，会出现可见卫星和不可见卫星，因此，本公开实施例根据可见卫星和不可见卫星的位置信息，可以直观、准确地确定轨迹点的遮蔽模型，不依赖激光雷达、相机等其他传感器，降低了成本和算法复杂度，适合长时间、大范围的应用。
图1A示出根据本公开实施例的卫星信号遮蔽场景建模方法，包括步骤S101-S102。
在步骤S101，针对单次采集的轨迹点，获取轨迹点实际观测到的可见卫星的位置信息，和所述轨迹点理论上可观测到但实际未观测到的不可见卫星的位置信息；
在步骤S102，根据所述可见卫星的位置信息和所述不可见卫星的位置信息，确定所述轨迹点的遮蔽模型。
根据本公开的实施例，轨迹点是用于采集地图数据生产资料(比如图像、点云等)的采集车在道路上进行资料采集作业时采集的采集车的GNSS定位位置及与之相关的数据。所述采集车可以是专业采集车，也可以是搭载了采集设备的普通车辆，所述采集车可以是用于采集高精地图数据生产资料的采集车，也可以是用于采集普通地图数据生产资料的采集车。对于同一条道路，可能存在同一采集车采集一次或多次的情况，也存在不同采集车对同一条道路分别进行多次采集的情况，本公开的实施例针对采集车每次采集时记录的轨迹点进行处理，适应于前述各种采集车在任意情况下采集的轨迹点。多次采集亦可被称为多趟采集，需要说明的是，技术特征的不同表述并不影响本公开的实施例的应用范围。
图2示出根据本公开实施例确定可见卫星的位置信息的流程图。
根据本公开的实施例，可以根据采集车采集的GNSS原始观测文件，解算出在相应轨迹点处实际观测到的可见卫星的位置信息，所述可见卫星的位置信息例如包括以下任意一项或多项信息：可见卫星的空间坐标、高度角、方位角，还可以从GNSS原始观测文件解算出可见卫星的信号强度信息。GNSS原始观测文件包括GNSS原始观测值和星历文件，从GNSS原始观测值可以得到可见卫星到轨迹点的距离。星历文件例如可以包括以下一种或多种星历：美国GPS(Global Positioning System，全球定位系统)星历、俄罗斯GLONASS(GlobalNavigation Satellite System，全球导航卫星系统)星历、中国BDS(BeiDou NavigationSatellite System，北斗导航卫星系统)星历，欧盟GALIEO(伽利略卫星导航系统)星历、日本QZSS(Quasi-Zenith Satellite System，准天顶卫星系统)星历等等，但不限于此。
如图2所示，根据本公开的实施例，将可见卫星到轨迹点的距离除以光速，可以得到卫星信号的传输时间，从卫星信号接收时刻减去卫星信号的传输时间，可以得到卫星信号的初始发射时刻。根据卫星信号的初始发射时刻和星历文件，可以计算得到卫星轨道根数，进而通过轨道内插得到可见卫星的空间坐标。根据可见卫星的空间坐标和轨迹点的GNSS定位位置，可以计算得到可见卫星相对于轨迹点的高度角和方位角。根据本公开的实施例，轨迹点的GNSS定位位置可以根据GNSS观测文件解算得到。以此方式，可以得到轨迹点实际观测到的可见卫星的位置信息。
根据本公开实施例，也可以根据采集车在轨迹点处采集的GNSS星历文件解算出可见卫星的位置信息。根据本公开的实施例，可以根据高精采集车在轨迹点处采集的GNSS星历文件解算出轨迹点理论上可观测到但实际未观测到的不可见卫星的位置信息。理论上，相对于轨迹点的高度角大于零度的卫星都是可观测到的，但由于遮蔽物(如楼宇、立交桥等)的存在，有一些理论上可观测到的卫星因为被遮蔽物遮蔽而实际上未能观测到。由于星历文件包含全部GNSS卫星的运行数据，因此，在实际应用时，可以通过星历文件解算出理论上可观测到但实际未观测到的卫星的位置信息。
根据本公开的实施例，如果卫星能被观测到，则说明卫星与轨迹点之间可能不存在遮蔽物或者遮蔽物并没有完全遮蔽卫星信号，如果卫星理论上能被观测到但实际上未观测到，则说明卫星与轨迹点之间必然存在遮蔽物，且遮蔽物完全遮蔽了卫星信号。可见，可见卫星的位置信息、不可见卫星的位置信息，可以反映轨迹点处的信号遮蔽情况，因此可以通过空间几何方法，基于可见卫星的位置信息和不可见卫星的位置信息计算得到轨迹点的遮蔽模型。
为了能够更直接地对现实场景进行描述，也为了可以基于本公开实施例提供的遮蔽模型发现现实世界中建筑物的变化，本公开的一个优选实施例中，使用卫星信号遮挡率、遮蔽物的方位角和截止高度角描述轨迹点的遮蔽情况。
在此基础上，本公开的实施例所述的遮蔽模型包括以下参数中的一个或多个：卫星信号遮挡率、遮蔽物的方位角、截止高度角。
图1B示出了根据本公开实施例根据所述可见卫星的位置信息和所述不可见卫星的位置信息，确定所述轨迹点的遮蔽模型的流程图。
如图1B所示，在实际应用中，所述步骤102根据所述可见卫星的位置信息和所述不可见卫星的位置信息，确定所述轨迹点的遮蔽模型，包括：
步骤S1021：分别根据所述可见卫星和不可见卫星的位置与所述轨迹点的位置之间的连线，确定在所述轨迹点的位置处的可见卫星和不可见卫星的高度角和方位角，和遮蔽所述不可见卫星的遮蔽物的方位角；
步骤S1022：基于所述可见卫星和不可见卫星的方位角和所述高度角，通过空间转换，得到所述轨迹点的卫星信号遮挡率；
步骤S1023：基于所述可见卫星的方位角和高度角，以及所述轨迹点的航向角，得到以所述轨迹点为基准划分的扇形区域的截止高度角。
例如，在不可见卫星与轨迹点之间做连线，可以确定不可见卫星的高度角和方位角。当卫星对轨迹点不可见时，认为在卫星与轨迹点的连线上存在遮蔽物，由此可以确定遮蔽物的方位角，遮蔽物的方位角与不可见卫星的方位角接近。另一方面，在可见卫星与轨迹点之间做连线，可以确定可见卫星的高度角和方位角。本领域技术人员可以理解的是，在不可见卫星的位置和轨迹点之间做连线并不意味着实际执行中必须绘制出连线，而是基于两点确定直线的原理，确定前述连线的连线方程，再基于连线方程和轨迹点，确定在所述轨迹点的位置处的卫星的高度角和方位角，和遮蔽所述卫星的遮蔽物的方位角。
在确定可见和不可见卫星的高度角和方位角之后，可以通过空间转换确定轨迹点处的卫星信号遮挡率，以反映轨迹点处卫星信号被遮挡的情况。
进一步，本公开的一优选实施例中，基于所述可见卫星的方位角和高度角，以及所述轨迹点的航向角，得到以所述轨迹点为基准划分的扇区的截止高度角，即，本公开的实施例以轨迹点为基准，根据轨迹点的航向角将轨迹点所在的水平面划分为多个扇形区域，并计算每个扇形区域的截止高度角，具体包括：
基于所述轨迹点的航向角，将所述轨迹点所在水平面进行扇区划分；
根据所述可见卫星的方位角，将所述可见卫星划分到相应的扇区中；
至少基于所述轨迹点的扇区中的可见卫星的高度角，得到以所述轨迹点为基准划分的扇区的截止高度角。
根据本公开的实施例，所述方法进一步包括：
基于与所述轨迹点相邻的相邻轨迹点的可见卫星相对于所述相邻轨迹点的位置信息，和所述相邻轨迹点相对于所述轨迹点的位置信息，将所述相邻轨迹点的可见卫星划分到所述轨迹点的扇区中；
所述至少基于所述轨迹点的扇区中的可见卫星的高度角，得到以所述轨迹点为基准划分的扇区的截止高度角，具体包括：
基于所述轨迹点的扇区中的可见卫星的高度角和划分到所述轨迹点扇区中的相邻轨迹点的可见卫星的高度角，得到以所述轨迹点为基准划分的扇区的截止高度角。。
图3A示出根据本公开实施例确定轨迹点的截止高度角的示意图。
根据本公开的实施例，轨迹点的相应扇区的截止高度角描述了位于轨迹点不同方位处的卫星信号的遮蔽情况，在该方位能够观测到高度角在截止高度角以上的卫星，不能观测到高度角低于截止高度角的卫星。
如图3A所示，以轨迹点P1为基准，将轨迹点所在水平面划分为多个扇区。例如，可以根据轨迹点P1的航向角对轨迹点P1所在的水平面进行n等份分割，n≥2。当n＝2时，将水平面划分为采集车左侧的扇区和右侧的扇区。图3A中示出n＝4的情况，其中水平面划分为A1、B1、C1、D1四个扇区。本公开的实施例可以对水平面进行等份分割，也可以不等份分割。例如，重点关注区域的分割粒度可以比非重点关注区域的分割粒度更细。
然后，根据可见卫星的方位角，确定可见卫星所在的扇区。可见卫星的方位角是从轨迹点的指北方向线起，依顺时针方向到可见卫星的位置与轨迹点连线的水平夹角，因此，已知方位角，就可以确定可见卫星所在的扇区。例如，假设轨迹点的航向角为15度(轨迹点的航向角与图2中采集车的航向角一致)，则A1扇区的角度区间为(15度-105度)，B1扇区的角度区间为(105度-195度)，C1扇区的角度区间为(195度-285度)，D1扇区的角度区间为(285度-375度)，当可见卫星的方位角是45度时，该可见卫星划分到扇区A1中，其他扇区以此类推。
然后，对于每个扇区，剔除信噪比低于预设信噪比的可见卫星。以扇区A1为例，假设其中有三个可见卫星a、b、c，可见卫星a、b的信噪比高于预设信噪比阈值，可见卫星c的信噪比低于预设信噪比阈值。信噪比低于预设信噪比阈值的可见卫星c虽然可被观测到，但由于信号质量较差而在解算时无法使用，所以在确定截止高度角时将其排除在外。针对扇区B1、C1、D1，也可以剔除信噪比低于预设信噪比阈值的可见卫星。
根据本公开的实施例，确定各扇区的截止高度角，包括两种方式：
第一种：基于在轨迹点P1处观测到的信噪比高于预设阈值的可见卫星的高度角，确定基于轨迹点P1的航向角划分的扇区的截止高度角；
第二种，基于在轨迹点P1处及与轨迹点P1相邻的相邻轨迹点处观测到的信噪比高于预设阈值的可见卫星的高度角，确定基于轨迹点P1的航向角划分的扇区的截止高度角。第二种方式的好处在于可以避免轨迹点P1的观测结果不准确对截止高度角的影响。例如，当采集车在轨迹点P1时，可能由于硬件的暂时性故障而遗漏某些可见卫星的信号，导致这些可见卫星被错误地认定为不可见，或者由于临时的噪声干扰导致某些可见卫星因信噪比较低而被剔除，从而导致得到的截止高度角不准确。在确定轨迹点P1的截止高度角时，可以进一步将轨迹点P1附近的多个轨迹点的可见卫星与轨迹点P1的可见卫星进行融合，可以减小上述观测结果不准确对截止高度角的影响，有利于获得更准确的截止高度角。
例如，可以基于与所述轨迹点相邻的相邻轨迹点的可见卫星相对于所述相邻轨迹点的位置信息，和所述相邻轨迹点相对于所述轨迹点的位置信息，将所述相邻轨迹点的可见卫星划分到所述轨迹点的扇区中，基于落入同一扇区的可见卫星计算该扇区的截止高度角。
图3B示出根据本公开实施例根据轨迹点的可见卫星和所述轨迹点的相邻轨迹点的可见卫星确定轨迹点的截止高度角的原理图。
如图3B所示，基于航向角，针对轨迹点P1划分四个扇区A1、B1、C1、D1(图中实线)。
假设在轨迹点P1的相邻轨迹点P2可以观测到两个信噪比高于预设阈值的可见卫星S1和S2。针对可见卫星S1，可以根据在相邻轨迹点P2处接收到的GNSS原始观测文件，解算出可见卫星S1相对于相邻轨迹点P2的位置信息以及P2的GNSS定位信息。另外，可以根据轨迹点P1处接收到的GNSS原始观测文件解算出轨迹点P1的GNSS定位信息。根据可见卫星S1相对于相邻轨迹点P2的位置信息、相邻轨迹点P2的GNSS定位信息和相邻轨迹点P1的GNSS定位信息，可以构造以轨迹点P1、相邻轨迹点P2和可见卫星S1为顶点的三角形，进而计算得到可见卫星S1相对于轨迹点P1的位置信息，所述位置信息包括可见卫星S1相对于轨迹点P1的方位角。如图3B所示，轨迹点P1划分为四个扇区A1、B1、C1、D1，A1扇区的角度区间为(15度-105度)，B1扇区的角度区间为(105度-195度)，C1扇区的角度区间为(195度-285度)，D1扇区的角度区间为(285度-375度)，如果计算得到可见卫星S1相对于轨迹点P1的方位角为340度，则可见卫星S1划分到扇区D1。通过类似的方式，如果计算得到可见卫星S2相对于轨迹点P1的方位角为90度，则将可见卫星S2划分到轨迹点P1的扇区A1。
假设在轨迹点P1的相邻轨迹点P3可以观测到一个信噪比高于预设阈值的可见卫星S3。通过与上文描述的类似方式，确定可见卫星S3相对于轨迹点P1的方位角为120度，因此将可见卫星S3划分到轨迹点P1的扇区B1。
可以理解，虽然图3B示出了将两个相邻轨迹点P2和P3的可见卫星划分到轨迹点P1的扇区，但是也可以仅将轨迹点P2的可见卫星划分到轨迹点P1的扇区，或仅将轨迹点P3的可见卫星划分到轨迹点P1的扇区。或者，可以将更多相邻轨迹点的可见卫星划分到轨迹点P1的扇区。
根据本公开的实施例，轨迹点的相邻轨迹点是与所述轨迹点的空间位置相邻的轨迹点，其可以是与所述轨迹点在同一次(即，同一趟)采集的轨迹点，也可以是与所述轨迹点在不同次(即，不同趟)采集的轨迹点。
针对轨迹点P1的任一扇区，可以将在该扇区观测到的可见卫星视为落入该扇区的可见卫星，或者可以将在该扇区观测到的可见卫星和划分到该扇区的相邻轨迹点的可见卫星都视为落入该扇区的可见卫星。然后，可以基于落入该扇区的可见卫星，计算该扇区的截止高度角。根据本公开的实施例，用于计算截止高度角的可见卫星是信噪比高于预设阈值的可见卫星。
根据本公开的实施例，针对每个扇区，确定该扇区的截止高度角，可包括如下方式中的任意一种：
第一、可以选择落入所述扇区的可见卫星的高度角中最小的一个高度角作为截止高度角；
第二、对落入所述扇区的可见卫星的高度角进行平均，将平均值作为截止高度角；将落入同一个扇区的可见卫星的平均高度角作为该扇区的截止高度角，相比于将落入所述轨迹点的同一个扇区的可见卫星的最小高度角作为该扇区的截止高度角，能够提高遮蔽模型的准确度；
第三、对落入所述扇区的可见卫星的高度角进行加权平均，将加权平均值作为截止高度角，权重由相应可见卫星的可靠性确定。其中，预设时间段内连续观测到某一卫星的次数越多，则该卫星的可靠性越高，可以给可靠性高的卫星分配较大的权重，给可靠性低的卫星分配较小的权重。通过将落入所述轨迹点的同一个扇区的可见卫星的加权平均高度角作为该扇区的截止高度角，可以使截止高度角与可靠性高的可见卫星的高度角更加接近，从而进一步提高遮蔽模型的准确度。
根据本公开的实施例，所述基于所述可见和不可见卫星的方位角和高度角，通过空间转换，得到所述轨迹点的卫星信号遮挡率，包括：
以所述轨迹点为基准，构造空间立方体；
基于所述可见卫星和不可见卫星的方位角、高度角和所述空间立方体，利用碰撞检测，确定所述轨迹点的卫星信号遮挡率。
根据本公开的实施例，以所述轨迹点为基准，构造空间立方体包括：
以所述轨迹点作为空间立方体的底面的中心点，构造空间立方体，所述空间立方体包括多个空间子立方体，所述空间立方体的底面与地面平行。
根据本公开的实施例，所述基于所述可见卫星和不可见卫星的方位角、高度角和所述空间立方体，进行碰撞检测，确定所述轨迹点的卫星信号遮挡率，包括：
根据所述可见卫星的高度角和方位角，利用碰撞检测，确定所述可见卫星的位置与所述轨迹点的位置之间的连线经过的第一组空间子立方体；
根据所述不可见卫星的高度角和方位角，利用碰撞检测，确定所述不可见卫星的位置与所述轨迹点的位置之间的连线经过的第二组空间子立方体；
根据所述第一组空间子立方体的体积和所述第二组空间子立方体的体积，确定所述轨迹点的卫星信号遮挡率。
图4示出根据本公开的实施例确定轨迹点的卫星信号遮挡率的原理图。
图4示出了一个可见卫星S4和一个不可见卫星S5的情况。但是本领域技术人员可以理解，本公开实施例也可以包括其他数量的可见卫星和/或不可见卫星。
根据本公开的实施例，以轨迹点作为空间立方体的底面的中心点，构造空间立方体，所述空间立方体包括多个空间子立方体，所述空间立方体的底面与地面平行。根据本公开的实施例，为了计算的方便，空间立方体的底面也可以与水平面平行。在图4中，轨迹点位置为采集车所在位置，为了清晰起见，图4仅示出了空间立方体包括的一部分空间子立方体。根据可见卫星S4的高度角和方位角，利用碰撞检测，确定可见卫星S4与轨迹点之间的连线经过的第一组空间子立方体T1、T2、T3，根据不可见卫星S5的高度角和方位角，利用碰撞检测，确定不可见卫星S5与轨迹点之间的连线经过的第二组空间子立方体T4、T5。根据所述第一组空间子立方体的体积和所述第二组空间子立方体的体积，可以确定所述轨迹点的卫星信号遮挡率。例如，可以将第一组空间子立方体的体积和除以第一组和第二组空间子立方体的体积和得到的值，作为轨迹点的卫星信号遮挡率。当所述轨迹点处有多个可见卫星时，第一组空间子立方体包括所述多个可见卫星各自与所述轨迹点的连线经过的空间子立方体。当所述轨迹点处有多个不可见卫星时，第二组空间子立方体包括所述多个不可见卫星各自与所述轨迹点的连线经过的空间子立方体。
根据本公开的实施例，所述根据所述第一组空间子立方体的体积和所述第二组空间子立方体的体积，确定所述轨迹点的卫星信号遮挡率，包括：
确定所述第一组空间子立方体的体积的加权体积和，所述第一组空间子立方体中的空间子立方体的权重由相应卫星的属性参数确定；
确定所述第一组空间子立方体和第二组空间子立方体的体积和；
根据所述第一组空间子立方体的体积的加权体积和，以及所述第一组空间子立方体和第二组空间子立方体的体积和，确定所述轨迹点的卫星信号遮挡率。
根据本公开的实施例，当所述轨迹点处有多个可见卫星时，第一组空间子立方体包括所述多个可见卫星各自与所述轨迹点的连线经过的空间子立方体。当所述轨迹点处有多个不可见卫星时，第二组空间子立方体包括所述多个不可见卫星各自与所述轨迹点的连线经过的空间子立方体。
根据本公开的实施例，可以基于可见卫星的属性参数，计算任意可见卫星Si的卫星信号观测值的精度权重wi。根据本公开的实施例，卫星的属性参数包括卫星所属的卫星系统、卫星信号的信噪比、观测时段内连续观测到所述卫星的次数、卫星的高度角。卫星信号观测值的精度权重计算公式为：
σ2＝f1*f2*f3*(a2+b2/(sinE)2)
wi＝1/σ
f1与卫星系统有关，根据经验，常见的5个卫星系统美国GPS(Global PositioningSystem，全球定位系统)、俄罗斯GLONASS(Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统)、中国BDS(BeiDou Navigation Satellite System，北斗导航卫星系统)、欧盟GALIEO(伽利略卫星导航系统)、日本QZSS(Quasi-Zenith Satellite System，准天顶卫星系统)的f1的比例为1：1.5：2：1：1；
f2与信号的信噪比有关，通常设置为：
Figure BDA0003241984000000141
其中，S表示卫星信号的信噪比，单位为dBHz，e为自然对数的底数。
f3与观测时段内连续观测到所述卫星的次数相关，一般认为连续观测到卫星的次数越多，GNSS观测值精度越可靠。因此根据经验(n为连续观测数目)：
Figure BDA0003241984000000151
a与b分别代表是模型中的经验参数，通常均设置为0.03m；
E为卫星的高度角。
在计算得到轨迹点处每个可见卫星的信号观测值的精度权重wi之后，可以对权重做归一化处理。具体地，将最大权重wmax的归一化权重设为1，将最小权重与按照经验值设置的常数s进行比较，将二者中较小的一个记为wmin并将其归一化权重设为0。然后，针对任一可见卫星Si，计算Wi＝(wi-wmin)/(wmax-wmin)，作为该可见卫星的归一化权重。该归一化权重可用于下文中计算卫星信号遮挡率。
在计算得到可见卫星S4的归一化权重之后，可以计算第一组空间子立方体T1、T2、T3的加权体积和V1，权重为可见卫星S4的归一化权重。如果轨迹点具有多个可见卫星，则计算多个可见卫星各自与轨迹点的连线经过的全部空间子立方体的加权体积和，每个子立方体的权重为相应卫星的归一化权重。计算第一组空间子立方体T1、T2、T3和第二组空间子立方体T4、T5的体积和V2。轨迹点P1的卫星信号遮挡率为R＝1-V1/V2。
根据本公开的实施例，结合卫星分布空间位置信息和卫星信号精度信息计算卫星信号遮挡率，更加全面地考虑了影响卫星信号遮蔽情况的各种因素，可以更准确地描述卫星信号遮蔽情况。
根据本公开的实施例，根据卫星信号遮挡率和设定的精度等级区间进行精度分档，得到该卫星信号遮挡率对应的精度等级，从而直观地表示轨迹点的卫星定位精度等级。例如，将卫星信号遮挡率从0到1平均分为5档，即0.0～0.2为一级定位精度，0.2～0.4为二级定位精度，0.4～0.6为三级定位精度，0.6～0.8为四级定位精度，0.8～1.0为五级定位精度，假设轨迹点处的卫星信号遮挡率为0.35，则该卫星信号遮挡率对应二级定位精度。
根据本公开的实施例，所述卫星信号遮蔽场景建模方法还包括：
获取在所述轨迹点周边一定范围内的其他轨迹点的遮蔽模型；
将所述轨迹点与所述其他轨迹点中满足设定条件的其他轨迹点融合为一个融合轨迹点，所述设定条件包括：与所述轨迹点的卫星信号遮挡率的差异在预设波动幅度范围内；
根据所述轨迹点及满足设定条件的其他轨迹点的遮蔽模型，确定融合得到的轨迹点的遮蔽模型。
根据本公开的实施例，可以将所述轨迹点周边一定范围(例如，以轨迹点为圆心，以15米为半径的水平圆形区域)设置为缓冲区，如果所述轨迹点与缓冲区内的其他轨迹点的卫星信号遮挡率的差异在预设波动幅度范围内，则可以将所述轨迹点与所述其他轨迹点融合为一个融合轨迹点。例如，可以将所述轨迹点的位置作为融合轨迹点的位置，根据所述轨迹点及所述其他轨迹点的遮蔽模型，确定融合轨迹点的遮蔽模型。例如，可以将所述轨迹点及所述其他轨迹点的遮蔽模型的各参数分别进行加权平均，得到融合轨迹点的屏蔽模型。
例如，在融合三个轨迹点T1、T2、T3时，针对遮蔽模型中的参数N(参数N是卫星信号遮挡率、遮蔽物的方位角、截止高度角中的任意一个)，每个轨迹点的参数分别为N1、N2、N3，假设每个遮蔽模型的置信度分别为Q1、Q2、Q3，每个轨迹点的遮挡率分别为R1、R2、R3，则根据以下公式计算融合轨迹点的参数N融合：
N融合＝(N1*Q1*R1+N2*Q2*R2+N3*Q3*R3)/(N1+N2+N3)。
根据本公开的实施例，遮蔽模型的置信度可以是大于等于0且小于等于1的值。如果遮蔽模型是融合多个轨迹点的遮蔽模型得到的，则可以根据被融合的各轨迹点的卫星信号遮挡率标准差得到该遮蔽模型的置信度，标准差越小，置信度越高。如果遮蔽模型不是融合多个轨迹点的遮蔽模型得到的，则该遮蔽模型的置信度为1。
根据本公开的实施例，缓冲区中的轨迹点可以是同一次采集的轨迹点，也可以是不同次采集的轨迹点，也可以是融合得到的融合轨迹点。
根据本公开的实施例，在所述轨迹点与所述缓冲区内的其他轨迹点融合之后，记录融合轨迹点的屏蔽模型。如果所述轨迹点不能与所述缓冲区内的其他轨迹点融合，则确定所述轨迹点与所述其他轨迹点的观测截止时间相距是否超过预设时长，如果所述轨迹点与所述其他轨迹点的观测截止时间相距超过预设时长，则表明所述轨迹点附近的现实世界发生变化，记录所述轨迹点的屏蔽模型。如果所述轨迹点与所述其他轨迹点的观测截止时间相距未超过预设时长，则进一步确定所述轨迹点与所述其他轨迹点的屏蔽模型的差异是否超过预设差异。如果所述轨迹点与所述其他轨迹点的屏蔽模型的差异超过预设差异，则表明所述轨迹点附近的现实世界发生变化，记录所述轨迹点的屏蔽模型。如果所述轨迹点与所述其他轨迹点的屏蔽模型的差异未超过预设差异，则缩小缓冲区的范围，重复以上确定所述轨迹点与所述其他轨迹点是否能够融合、观测截止时间相距是否超过预设时长、屏蔽模型的差异是否超过预设差异的操作，直至以下任意条件被满足：所述轨迹点与缓冲区中的其他轨迹点融合；所述轨迹点的屏蔽模型被记录；缓冲区内只包含所述轨迹点。当缓冲区内只包含所述轨迹点时，记录所述轨迹点的屏蔽模型。
根据本公开的实施例，所述轨迹点的遮蔽模型还包括观测截止时间，对于未融合的轨迹点，该轨迹点的观测截止时间为该轨迹点的GNSS定位时间；对于融合轨迹点，融合轨迹点的观测截止时间为用于得到该融合轨迹点的若干个轨迹点的GNSS定位时间中最大的一个GNSS定位时间。
图5示出根据本公开的实施例更新数据库中的屏蔽模型的示意图。
根据本公开的实施例，数据库中包括轨迹点的位置信息(例如，经纬度坐标)和遮蔽模型，并可选地包括该轨迹点的定位精度等级。
如图5所示，先针对同一次采集得到的轨迹点进行融合操作。具体地，可以将轨迹点周边一定范围设置为缓冲区，如果所述轨迹点与缓冲区内的其他轨迹点的卫星信号遮挡率的差异在预设波动幅度范围内，则可以将所述轨迹点与所述其他轨迹点融合为一个融合轨迹点。例如，可以将所述轨迹点的位置作为融合轨迹点的位置，根据所述轨迹点及所述其他轨迹点的遮蔽模型，确定融合轨迹点的遮蔽模型。例如，可以如上文所述将所述轨迹点及所述其他轨迹点的遮蔽模型的各参数分别进行加权平均，得到融合轨迹点的屏蔽模型。如果所述轨迹点不能与所述其他轨迹点融合，则缩小缓冲区的范围，如果所述轨迹点与缩小的缓冲区内的其他轨迹点的卫星信号遮挡率的差异在预设波动幅度范围内，则可以将所述轨迹点与所述其他轨迹点融合为一个融合轨迹点，否则进一步缩小缓冲区的范围，直至所述轨迹点与缓冲区内的其他轨迹点融合，或者缓冲区内只包含所述轨迹点。
然后，将对所述次采集的轨迹点进行融合处理后确定的融合轨迹点或未融合的轨迹点(以下统称“轨迹点”)周边一定范围设置为缓冲区，如果所述轨迹点与缓冲区内的其他次采集的轨迹点的卫星信号遮挡率的差异在预设波动幅度范围内，则可以将所述轨迹点与所述其他次采集的轨迹点融合为一个融合轨迹点，根据所述轨迹点与所述其他次采集的轨迹点的屏蔽模型确定所述融合轨迹点的屏蔽模型。例如，可以将所述轨迹点及所述其他次采集的轨迹点的遮蔽模型的各参数分别进行加权平均，得到融合轨迹点的屏蔽模型。根据本公开的实施例，所述其他次采集的轨迹点包括对其他次采集的轨迹点融合得到的融合轨迹点。
如果所述轨迹点不能与所述缓冲区内的其他次采集的轨迹点融合，则确定所述轨迹点与所述其他次采集的轨迹点的观测截止时间相距是否超过预设时长，如果所述轨迹点与所述其他次采集的轨迹点的观测截止时间相距超过预设时长，则表明所述轨迹点附近的现实世界发生变化，记录所述轨迹点的屏蔽模型。如果所述轨迹点与所述其他次采集的轨迹点的观测截止时间相距未超过预设时长，则进一步确定所述轨迹点与所述其他次采集的轨迹点的屏蔽模型的差异是否超过预设差异。如果所述轨迹点与所述其他次采集的轨迹点的屏蔽模型的差异超过预设差异，则表明所述轨迹点附近的现实世界发生变化，记录所述轨迹点的屏蔽模型。如果所述轨迹点与所述其他次采集的轨迹点的屏蔽模型的差异未超过预设差异，则缩小缓冲区的范围，重复以上确定所述轨迹点与所述其他次采集的轨迹点是否能够融合、观测截止时间相距是否超过预设时长、屏蔽模型的差异是否超过预设差异的操作，直至以下任意条件被满足：所述轨迹点与缓冲区中的其他次采集的轨迹点融合；所述轨迹点的屏蔽模型被记录；缓冲区内只包含所述轨迹点。当缓冲区内只包含所述轨迹点时，记录所述轨迹点的屏蔽模型。
根据本公开的实施例，可以计算并记录轨迹点的屏蔽模型的置信度，遮蔽模型的置信度可以是大于等于0且小于等于1的值。如果遮蔽模型是融合多个轨迹点的遮蔽模型得到的，则可以根据被融合的各轨迹点的卫星信号遮挡率标准差得到该遮蔽模型的置信度，标准差越小，置信度越高。如果遮蔽模型不是融合多个轨迹点的遮蔽模型得到的，则该遮蔽模型的置信度为1。
根据本公开的实施例的卫星信号遮蔽场景建模方法不依赖激光雷达、相机等其他传感器，降低了成本和算法复杂度，适合长时间、大范围的应用。
根据本公开的实施例的卫星信号遮蔽场景建模方法仅依赖GNSS原始观测信号，就能够实现场景遮挡情况的建模与评价，成本低，效率高，方便实现。本公开实施例在计算卫星信号遮挡率时借鉴了射线碰撞检测技术，将卫星观测质量的评价由一维数据扩展到了三维空间，使得对GNSS信号遮挡率计算结果更加全面和准确。本公开实施例利用GNSS卫星本身的可见性和信号质量，可以获得道路两侧遮蔽建筑物的方位、截止高度角信息，通过与历史数据的对比，可以很容易地发现现实世界3D遮蔽物的变化。
本公开的实施例还提供了一种智能驾驶方法，基于根据以上方法确定的遮蔽模型，确定是否开启智能驾驶功能，其中，智能驾驶功能包括以下至少一种：高级辅助驾驶、有条件的自动驾驶、高度自动驾驶、完全自动驾驶。根据本公开的实施例，当遮蔽模型的卫星信号遮挡率低于预设遮挡率阈值，或者卫星信号的遮挡率对应的定位精度等级达到预设定位精度等级时，确定开启智能驾驶功能，否则不开启智能驾驶功能。
图6示出根据本公开的实施例的卫星信号遮蔽场景建模装置的结构框图。其中，该装置可以通过软件、硬件或者两者的结合实现成为电子设备的部分或者全部。
如图6所示，所述卫星信号遮蔽场景建模装置600包括：
第一获取模块601，被配置为针对单次采集的轨迹点，获取轨迹点实际观测到的可见卫星的位置信息，和所述轨迹点理论上可观测到但实际未观测到的不可见卫星的位置信息；
第一确定模块602，被配置为根据所述可见卫星的位置信息和所述不可见卫星的位置信息，确定所述轨迹点的遮蔽模型。
根据本公开的实施例，所述遮蔽模型包括以下参数中的一个或多个：卫星信号遮挡率、遮蔽物的方位角、截止高度角，则根据所述可见卫星的位置信息和所述不可见卫星的位置信息，确定所述轨迹点的遮蔽模型，包括：
分别根据所述可见卫星和不可见卫星的位置与所述轨迹点的位置之间的连线，确定在所述轨迹点的位置处的可见卫星和不可见卫星的高度角和方位角，和遮蔽所述不可见卫星的遮蔽物的方位角；
基于所述可见卫星和不可见卫星的方位角和高度角，通过空间转换，得到所述轨迹点的卫星信号遮挡率；
基于所述可见卫星的方位角和高度角，以及所述轨迹点的航向角，得到以所述轨迹点为基准划分的扇形区域的截止高度角。
根据本公开的实施例，所述基于所述可见和不可见卫星的方位角和高度角，通过空间转换，得到所述轨迹点的卫星信号遮挡率，包括：
以所述轨迹点为基准，构造空间立方体；
基于所述可见卫星和不可见卫星的方位角、高度角和所述空间立方体，利用碰撞检测，确定所述轨迹点的卫星信号遮挡率。
根据本公开的实施例，以所述轨迹点为基准，构造空间立方体包括：
以所述轨迹点作为空间立方体的底面的中心点，构造空间立方体，所述空间立方体包括多个空间子立方体。
根据本公开的实施例，所述基于所述可见卫星和不可见卫星的方位角、高度角和所述空间立方体，进行碰撞检测，确定所述轨迹点的卫星信号遮挡率，包括：
根据所述可见卫星的高度角和方位角，利用碰撞检测，确定所述可见卫星的位置与所述轨迹点的位置之间的连线经过的第一组空间子立方体；
根据所述不可见卫星的高度角和方位角，利用碰撞检测，确定所述不可见卫星的位置与所述轨迹点的位置之间的连线经过的第二组空间子立方体；
根据所述第一组空间子立方体的体积和所述第二组空间子立方体的体积，确定所述轨迹点的卫星信号遮挡率。
根据本公开的实施例，所述根据所述第一组空间子立方体的体积和所述第二组空间子立方体的体积，确定所述轨迹点的卫星信号遮挡率，包括：
确定所述第一组空间子立方体的体积的加权体积和，所述第一组空间子立方体中的空间子立方体的权重由相应卫星的属性参数确定；
确定所述第一组空间子立方体和第二组空间子立方体的体积和；
根据所述第一组空间子立方体的体积的加权体积和，以及所述第一组空间子立方体和第二组空间子立方体的体积和，确定所述轨迹点的卫星信号遮挡率。
根据本公开的实施例，所述基于所述可见卫星的方位角和高度角，以及所述轨迹点的航向角，得到以所述轨迹点为基准划分的扇区的截止高度角，包括：
基于所述轨迹点的航向角，将所述轨迹点所在水平面进行扇区划分；
根据所述可见卫星的方位角，将所述可见卫星划分到相应的扇区中；
至少基于所述轨迹点的扇区中的可见卫星的高度角，得到以所述轨迹点为基准划分的扇区的截止高度角。
根据本公开的实施例，所述装置600进一步包括：
划分模块603，被配置为基于与所述轨迹点相邻的相邻轨迹点的可见卫星相对于所述相邻轨迹点的位置信息，和所述相邻轨迹点相对于所述轨迹点的位置信息，将所述相邻轨迹点的可见卫星划分到所述轨迹点的扇区中；
所述至少基于所述轨迹点的扇区中的可见卫星的高度角，得到以所述轨迹点为基准划分的扇区的截止高度角，具体包括：
基于所述轨迹点的扇区中的可见卫星的高度角和划分到所述轨迹点扇区中的相邻轨迹点的可见卫星的高度角，得到以所述轨迹点为基准划分的扇区的截止高度角。
根据本公开的实施例，针对所述轨迹点的每一个扇区，其对应的截止高度角采用如下任意一种方式得到：
选择落入所述扇区的可见卫星的高度角中最小的一个高度角作为截止高度角；
或者，
对落入所述扇区的可见卫星的高度角进行平均，将平均值作为截止高度角；
或者，
对落入所述扇区的可见卫星的高度角进行加权平均，将加权平均值作为截止高度角，权重由相应可见卫星的可靠性确定。
根据本公开的实施例，所述装置600还包括：
分档模块604，被配置为根据卫星信号遮挡率和设定的定位精度等级区间进行精度分档，得到该卫星信号遮挡率对应的定位精度等级。
根据本公开的实施例，所述装置600还包括：
第二获取模块605，被配置为获取在所述轨迹点周边一定范围内的其他轨迹点的遮蔽模型；
融合模块606，被配置为将所述轨迹点与所述其他轨迹点中满足设定条件的其他轨迹点融合为一个融合轨迹点，所述设定条件包括：与所述轨迹点的卫星信号遮挡率的差异在预设波动幅度范围内；
第二确定模块607，被配置为根据所述轨迹点及满足设定条件的其他轨迹点的遮蔽模型，确定融合轨迹点的遮蔽模型。
根据本公开的实施例，所述轨迹点的遮蔽模型还包括观测截止时间，
对于未融合的轨迹点，该轨迹点的观测截止时间为该轨迹点的GNSS定位时间；
对于融合轨迹点，融合轨迹点的观测截止时间为用于得到该融合轨迹点的若干个轨迹点的GNSS定位时间中最大的一个GNSS定位时间。
本公开还公开了一种电子设备，图7示出根据本公开的实施例的电子设备的结构框图。
如图7所示，所述电子设备700包括存储器701和处理器702，其中，存储器701用于存储一条或多条计算机指令，其中，所述一条或多条计算机指令被所述处理器702执行以实现根据本公开的实施例的方法。
本公开实施例提供了一种卫星信号遮蔽场景建模方法，其中，针对单次采集的轨迹点执行的步骤包括：
获取轨迹点实际观测到的可见卫星的位置信息，和所述轨迹点理论上可观测到但实际未观测到的不可见卫星的位置信息；
根据所述可见卫星的位置信息和所述不可见卫星的位置信息，确定所述轨迹点的遮蔽模型。
根据本公开的实施例，所述遮蔽模型包括以下参数中的一个或多个：卫星信号遮挡率、遮蔽物的方位角、截止高度角，则根据所述可见卫星的位置信息和所述不可见卫星的位置信息，确定所述轨迹点的遮蔽模型，包括：
分别根据所述可见卫星和不可见卫星的位置与所述轨迹点的位置之间的连线，确定在所述轨迹点的位置处的可见卫星和不可见卫星的高度角和方位角，和遮蔽所述不可见卫星的遮蔽物的方位角；
基于所述可见卫星和不可见卫星的方位角和高度角，通过空间转换，得到所述轨迹点的卫星信号遮挡率；
基于所述可见卫星的方位角和高度角，以及所述轨迹点的航向角，得到以所述轨迹点为基准划分的扇形区域的截止高度角。
根据本公开的实施例，所述基于所述可见和不可见卫星的方位角和高度角，通过空间转换，得到所述轨迹点的卫星信号遮挡率，包括：
以所述轨迹点为基准，构造空间立方体；
基于所述可见卫星和不可见卫星的方位角、高度角和所述空间立方体，利用碰撞检测，确定所述轨迹点的卫星信号遮挡率。
根据本公开的实施例，以所述轨迹点为基准，构造空间立方体包括：
以所述轨迹点作为空间立方体的底面的中心点，构造空间立方体，所述空间立方体包括多个空间子立方体。
根据本公开的实施例，所述基于所述可见卫星和不可见卫星的方位角、高度角和所述空间立方体，进行碰撞检测，确定所述轨迹点的卫星信号遮挡率，包括：
根据所述可见卫星的高度角和方位角，利用碰撞检测，确定所述可见卫星的位置与所述轨迹点的位置之间的连线经过的第一组空间子立方体；
根据所述不可见卫星的高度角和方位角，利用碰撞检测，确定所述不可见卫星的位置与所述轨迹点的位置之间的连线经过的第二组空间子立方体；
根据所述第一组空间子立方体的体积和所述第二组空间子立方体的体积，确定所述轨迹点的卫星信号遮挡率。
根据本公开的实施例，所述根据所述第一组空间子立方体的体积和所述第二组空间子立方体的体积，确定所述轨迹点的卫星信号遮挡率，包括：
确定所述第一组空间子立方体的体积的加权体积和，所述第一组空间子立方体中的空间子立方体的权重由相应卫星的属性参数确定；
确定所述第一组空间子立方体和第二组空间子立方体的体积和；
根据所述第一组空间子立方体的体积的加权体积和，以及所述第一组空间子立方体和第二组空间子立方体的体积和，确定所述轨迹点的卫星信号遮挡率。
根据本公开的实施例，基于所述可见卫星的方位角和高度角，以及所述轨迹点的航向角，得到以所述轨迹点为基准划分的扇区的截止高度角，包括：
基于所述轨迹点的航向角，将所述轨迹点所在水平面进行扇区划分；
根据所述可见卫星的方位角，将所述可见卫星划分到相应的扇区中；
至少基于所述轨迹点的扇区中的可见卫星的高度角，得到以所述轨迹点为基准划分的扇区的截止高度角。
根据本公开的实施例，所述方法进一步包括：
基于与所述轨迹点相邻的相邻轨迹点的可见卫星相对于所述相邻轨迹点的位置信息，和所述相邻轨迹点相对于所述轨迹点的位置信息，将所述相邻轨迹点的可见卫星划分到所述轨迹点的扇区中；
所述至少基于所述轨迹点的扇区中的可见卫星的高度角，得到以所述轨迹点为基准划分的扇区的截止高度角，具体包括：
基于所述轨迹点的扇区中的可见卫星的高度角和划分到所述轨迹点扇区中的相邻轨迹点的可见卫星的高度角，得到以所述轨迹点为基准划分的扇区的截止高度角。
根据本公开的实施例，针对所述轨迹点的每一个扇区，其对应的截止高度角采用如下任意一种方式得到：
选择落入所述扇区的可见卫星的高度角中最小的一个高度角作为截止高度角；
或者，
对落入所述扇区的可见卫星的高度角进行平均，将平均值作为截止高度角；
或者，
对落入所述扇区的可见卫星的高度角进行加权平均，将加权平均值作为截止高度角，权重由相应可见卫星的可靠性确定。
根据本公开的实施例，所述方法还包括：
根据卫星信号遮挡率和设定的定位精度等级区间进行精度分档，得到该卫星信号遮挡率对应的定位精度等级。
根据本公开的实施例，所述方法进一步包括：
获取在所述轨迹点周边一定范围内的其他轨迹点的遮蔽模型；
将所述轨迹点与所述其他轨迹点中满足设定条件的其他轨迹点融合为一个融合轨迹点，所述设定条件包括：与所述轨迹点的卫星信号遮挡率的差异在预设波动幅度范围内；
根据所述轨迹点及满足设定条件的其他轨迹点的遮蔽模型，确定融合轨迹点的遮蔽模型。
根据本公开的实施例，所述轨迹点的遮蔽模型还包括观测截止时间，
对于未融合的轨迹点，该轨迹点的观测截止时间为该轨迹点的GNSS定位时间；
对于融合轨迹点，融合轨迹点的观测截止时间为用于得到该融合轨迹点的若干个轨迹点的GNSS定位时间中最大的一个GNSS定位时间。
本公开实施例还提供了一种智能驾驶方法，其中，基于根据以上方法确定的遮蔽模型，确定是否开启智能驾驶功能。
图8示出适于用来实现根据本公开实施例的方法的计算机系统的结构示意图。
如图8所示，计算机系统800包括处理单元801，其可以根据存储在只读存储器(ROM)802中的程序或者从存储部分808加载到随机访问存储器(RAM)803中的程序而执行上述实施例中的各种处理。在RAM 803中，还存储有系统800操作所需的各种程序和数据。处理单元801、ROM 802以及RAM 803通过总线804彼此相连。输入/输出(I/O)接口805也连接至总线804。
以下部件连接至I/O接口805：包括键盘、鼠标等的输入部分806；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分807；包括硬盘等的存储部分808；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分809。通信部分809经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器810也根据需要连接至I/O接口805。可拆卸介质811，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器810上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分808。其中，所述处理单元801可实现为CPU、GPU、TPU、FPGA、NPU等处理单元。
特别地，根据本公开的实施例，上文描述的方法可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括计算机指令，该计算机指令被处理器执行时实现上文所述的方法步骤。在这样的实施例中，该计算机程序产品可以通过通信部分809从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质811被安装。
附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
描述于本公开实施例中所涉及到的单元或模块可以通过软件的方式实现，也可以通过可编程硬件的方式来实现。所描述的单元或模块也可以设置在处理器中，这些单元或模块的名称在某种情况下并不构成对该单元或模块本身的限定。
作为另一方面，本公开还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中电子设备或计算机系统中所包含的计算机可读存储介质；也可以是单独存在，未装配入设备中的计算机可读存储介质。计算机可读存储介质存储有一个或者一个以上程序，所述程序被一个或者一个以上的处理器用来执行描述于本公开的方法。
以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (15)

1.一种卫星信号遮蔽场景建模方法，其中，针对单次采集的轨迹点执行的步骤包括：
获取轨迹点实际观测到的可见卫星的位置信息，和所述轨迹点理论上可观测到但实际未观测到的不可见卫星的位置信息；
根据所述可见卫星的位置信息和所述不可见卫星的位置信息，确定所述轨迹点的遮蔽模型。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述遮蔽模型包括以下参数中的一个或多个：卫星信号遮挡率、遮蔽物的方位角、截止高度角，则根据所述可见卫星的位置信息和所述不可见卫星的位置信息，确定所述轨迹点的遮蔽模型，包括：
分别根据所述可见卫星和不可见卫星的位置与所述轨迹点的位置之间的连线，确定在所述轨迹点的位置处的可见卫星和不可见卫星的高度角和方位角，和遮蔽所述不可见卫星的遮蔽物的方位角；
基于所述可见卫星和不可见卫星的方位角和高度角，通过空间转换，得到所述轨迹点的卫星信号遮挡率；
基于所述可见卫星的方位角和高度角，以及所述轨迹点的航向角，得到以所述轨迹点为基准划分的扇形区域的截止高度角。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述基于所述可见和不可见卫星的方位角和高度角，通过空间转换，得到所述轨迹点的卫星信号遮挡率，包括：
以所述轨迹点为基准，构造空间立方体；
基于所述可见卫星和不可见卫星的方位角、高度角和所述空间立方体，利用碰撞检测，确定所述轨迹点的卫星信号遮挡率。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述以所述轨迹点为基准，构造空间立方体包括：
以所述轨迹点作为空间立方体的底面的中心点，构造空间立方体，所述空间立方体包括多个空间子立方体。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述基于所述可见卫星和不可见卫星的方位角、高度角和所述空间立方体，进行碰撞检测，确定所述轨迹点的卫星信号遮挡率，包括：
根据所述可见卫星的高度角和方位角，利用碰撞检测，确定所述可见卫星的位置与所述轨迹点的位置之间的连线经过的第一组空间子立方体；
根据所述不可见卫星的高度角和方位角，利用碰撞检测，确定所述不可见卫星的位置与所述轨迹点的位置之间的连线经过的第二组空间子立方体；
根据所述第一组空间子立方体的体积和所述第二组空间子立方体的体积，确定所述轨迹点的卫星信号遮挡率。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述根据所述第一组空间子立方体的体积和所述第二组空间子立方体的体积，确定所述轨迹点的卫星信号遮挡率，包括：
确定所述第一组空间子立方体的体积的加权体积和，所述第一组空间子立方体中的空间子立方体的权重由相应卫星的属性参数确定；
确定所述第一组空间子立方体和第二组空间子立方体的体积和；
根据所述第一组空间子立方体的体积的加权体积和，以及所述第一组空间子立方体和第二组空间子立方体的体积和，确定所述轨迹点的卫星信号遮挡率。
7.根据权利要求2所述的方法，其中，所述基于所述可见卫星的方位角和高度角，以及所述轨迹点的航向角，得到以所述轨迹点为基准划分的扇区的截止高度角，包括：
基于所述轨迹点的航向角，将所述轨迹点所在水平面进行扇区划分；
根据所述可见卫星的方位角，将所述可见卫星划分到相应的扇区中；
至少基于所述轨迹点的扇区中的可见卫星的高度角，得到以所述轨迹点为基准划分的扇区的截止高度角。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述方法进一步包括：
基于与所述轨迹点相邻的相邻轨迹点的可见卫星相对于所述相邻轨迹点的位置信息，和所述相邻轨迹点相对于所述轨迹点的位置信息，将所述相邻轨迹点的可见卫星划分到所述轨迹点的扇区中；
所述至少基于所述轨迹点的扇区中的可见卫星的高度角，得到以所述轨迹点为基准划分的扇区的截止高度角，具体包括：
基于所述轨迹点的扇区中的可见卫星的高度角和划分到所述轨迹点扇区中的相邻轨迹点的可见卫星的高度角，得到以所述轨迹点为基准划分的扇区的截止高度角。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，
针对所述轨迹点的每一个扇区，其对应的截止高度角采用如下任意一种方式得到：
选择落入所述扇区的可见卫星的高度角中最小的一个高度角作为截止高度角；
或者，
对落入所述扇区的可见卫星的高度角进行平均，将平均值作为截止高度角；
或者，
对落入所述扇区的可见卫星的高度角进行加权平均，将加权平均值作为截止高度角，权重由相应可见卫星的可靠性确定。
10.根据权利要求2-9中任一项权利要求所述的方法，其中，还包括：
根据卫星信号遮挡率和设定的定位精度等级区间进行精度分档，得到该卫星信号遮挡率对应的定位精度等级。
11.根据权利要求2-9中任一项权利要求所述的方法，其中，所述方法进一步包括：
获取在所述轨迹点周边一定范围内的其他轨迹点的遮蔽模型；
将所述轨迹点与所述其他轨迹点中满足设定条件的其他轨迹点融合为一个融合轨迹点，所述设定条件包括：与所述轨迹点的卫星信号遮挡率的差异在预设波动幅度范围内；
根据所述轨迹点及满足设定条件的其他轨迹点的遮蔽模型，确定融合轨迹点的遮蔽模型。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述轨迹点的遮蔽模型还包括观测截止时间，
对于未融合的轨迹点，该轨迹点的观测截止时间为该轨迹点的GNSS定位时间；
对于融合轨迹点，融合轨迹点的观测截止时间为用于得到该融合轨迹点的若干个轨迹点的GNSS定位时间中最大的一个GNSS定位时间。
13.一种卫星信号遮蔽场景建模装置，包括：
第一获取模块，被配置为针对单次采集的轨迹点，获取轨迹点实际观测到的可见卫星的位置信息，和所述轨迹点理论上可观测到但实际未观测到的不可见卫星的位置信息；
第一确定模块，被配置为根据所述可见卫星的位置信息和所述不可见卫星的位置信息，确定所述轨迹点的遮蔽模型。
14.一种计算机程序产品，包括计算机指令，该计算机指令被处理器执行时实现权利要求1-12任一项所述的方法步骤。
15.一种智能驾驶方法，其中，基于权利要求1-12中任一项所述方法确定的遮蔽模型，确定是否开启智能驾驶功能。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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