CN114488230A - 一种多普勒定位方法、装置、电子设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种多普勒定位方法、装置、电子设备和存储介质，涉及卫星导航定位领域。其中，所述方法包括：获取待定位目标多颗卫星信号的原始多普勒观测量和卫星星历信息，对原始多普勒观测量进行平滑处理后，基于传统多普勒定位算法得到待定位目标的多普勒粗定位结果与定速结果，然后通过反向估计得到设定初始时刻的精确初始位置，利用精确初始位置正向估计精确当前位置。本发明可使用户获得高精度多普勒定位结果，一方面可用于GPS、GLONASS、Galileo、北斗等欺骗攻击检测，提高卫星导航系统应用安全性，另一方面也可用于Starlink、Oneweb、铱星等新兴低轨卫星领域，使这些卫星具有高精度导航定位能力。

Description

一种多普勒定位方法、装置、电子设备和存储介质

技术领域

本发明涉及卫星导航定位领域，特别涉及一种多普勒定位方法、装置、电子设备和存储介质。

背景技术

以GPS、GLONASS、Galileo、北斗为代表的全球卫星导航系统(GNSS)，能够为用户提供全天候的定位、导航和授时服务，已在智能交通、无人设备、物联网、航海、测绘和气象等典型应用场景中得到了广泛应用，展现出了广阔的发展前景。当前GNSS用户终端一般通过导航信号伪距观测量来获得定位解算结果。

另一方面，近些年受GNSS欺骗攻击影响，导致GNSS用户终端定位解算结果经常出错，这给GNSS应用造成了很大影响。为此，如何及时发现GNSS定位解算结果异常就显得尤为重要。检测GNSS定位解算结果异常的一种常用手段是，利用其他观测量提供的冗余信息进行一致性检验。由于卫星导航信号不仅包含伪距信息，而且还有多普勒信息，且多普勒信息也可以用于导航定位，因此利用多普勒定位结果进行异常检测是可行途径之一。然而，当前以最小二乘算法为核心原理的传统多普勒定位技术的主要弊端在于其定位精度较差，这使得利用多普勒定位结果来检验伪距定位结果异常的方法适用范围非常有限，难以有效应用。

此外，当前各国在大力发展低轨通信卫星星座，例如Starlink、Oneweb、铱星等。这些低轨卫星星座除了能进行通信外，还能利用卫星信号多普勒信息进行导航定位。但同样地，受当前多普勒定位技术制约，其定位精度较差。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种多普勒定位方法、装置、电子设备和存储介质。本发明利用多普勒观测量和卫星星历信息，使用户获得高精度多普勒定位结果，一方面可用于GPS、GLONASS、Galileo、北斗等欺骗攻击检测，提高卫星导航系统应用安全性，另一方面也可用于Starlink、Oneweb、铱星等新兴低轨卫星领域，使这些卫星具有高精度导航定位能力。

本发明第一方面实施例提出一种多普勒定位方法，包括：

接收待定位目标的K颗可见卫星的信号并进行处理，得到数字中频信号；

根据所述数字中频信号，提取每颗卫星信号的原始多普勒观测量和每颗卫星的星历信息；

根据所述每颗卫星信号的原始多普勒观测量，获得所述每颗卫星信号各时刻的平滑多普勒观测量；

利用所述每颗卫星的星历信息和所述每颗卫星信号各时刻的平滑多普勒观测量，得到所述待定位目标在所述各时刻的多普勒粗定位结果与多普勒定速结果；

根据所述各时刻的多普勒粗定位结果与多普勒定速结果，通过反向估计得到所述待定位目标在设定的初始时刻的精确位置；

根据所述多普勒定速结果和所述初始时刻的精确位置，通过正向估计得到所述待定位目标在剩余任一时刻的精确位置。

在本发明的一个具体实施例中，所述方法还包括：

若所述待定位目标的三维速度信息为已知，则K大于等于4；若所述待定位目标的高度信息为已知，则K大于等于6；否则，K大于等于7。

在本发明的一个具体实施例中，所述根据所述每颗卫星信号的原始多普勒观测量，获得所述每颗卫星信号各时刻的平滑多普勒观测量，包括：

当接收的第i颗卫星信号的原始多普勒观测量f_i ^d的数据长度达到预设的数据长度N时，将N个原始多普勒观测量f_i ^d组成第i颗卫星信号的原始多普勒观测序列[f_i ^d(0),f_i ^d(1),...,f_i ^d(N-1)]，其中，N是大于等于2的整数，i＝1,2,...,K，n＝0,1,...,N-1；

根据预设的滤波数据点长度M，对第i颗卫星信号的原始多普勒观测序列[f_i ^d(0),f_i ^d(1),...,f_i ^d(N-1)]进行平滑滤波处理，获得第i颗卫星信号在各时刻的平滑多普勒观测量

其中，M是大于等于2的偶数且M≤N。

在本发明的一个具体实施例中，所述平滑滤波采用均值平滑、加权平滑或卡尔曼滤波中的任一种；

其中，所述均值平滑的计算表达式如下：

在本发明的一个具体实施例中，所述利用所述每颗卫星的星历信息和所述每颗卫星信号各时刻的平滑多普勒观测量，得到所述待定位目标在所述各时刻的多普勒粗定位结果与多普勒定速结果，包括：

对于第n时刻，n＝0,1,...,N-1，构建方程如下：

其中，f_c为卫星信号标称载波频率，c为光速；r_i(n)和v_i(n)分别为第i颗卫星在第n时刻的位置和速度；

为待定位目标在第n时刻的钟漂；

为待定位目标在第n时刻的多普勒粗定位结果，

为待定位目标在第n时刻的多普勒定速结果；

求解所述方程，得到所述待定位目标在第n时刻的多普勒粗定位结果；求解所述方程或利用所述待定位目标自身的测速结果，得到所述待定位目标在第n时刻的多普勒定速结果。

在本发明的一个具体实施例中，所述根据所述各时刻的多普勒粗定位结果与多普勒定速结果，通过反向估计得到所述待定位目标在设定的初始时刻的精确位置，包括：

设定任一初始时刻p，其中p是大于等于0且小于等于N-1的整数，按照下式计算第p时刻的精确位置

其中，T为预设的定位解算间隔。

在本发明的一个具体实施例中，所述根据所述初始时刻的精确位置，通过正向估计得到所述待定位目标在剩余任一时刻的精确位置，计算表达式如下：

其中，n＝0,1,...,N-1。

本发明第二方面实施例提出一种多普勒定位装置，包括：

数字中频信号获取模块，用于接收待定位目标的K颗可见卫星的信号并进行处理，得到数字中频信号；

原始多普勒观测量获取模块，用于根据所述数字中频信号，提取每颗卫星信号的原始多普勒观测量和每颗卫星的星历信息；

平滑多普勒观测量获取模块，用于根据所述每颗卫星信号的原始多普勒观测量，获得所述每颗卫星信号各时刻的平滑多普勒观测量；

多普勒粗定位模块，用于利用所述每颗卫星的星历信息和所述每颗卫星信号各时刻的平滑多普勒观测量，得到所述待定位目标在所述各时刻的多普勒粗定位结果与多普勒定速结果；

反向估计模块，用于根据所述各时刻的多普勒粗定位结果与多普勒定速结果，通过反向估计得到所述待定位目标在设定的初始时刻的精确位置；

正向估计模块，用于根据所述多普勒定速结果和所述初始时刻的精确位置，通过正向估计得到所述待定位目标在剩余任一时刻的精确位置。

本发明第三方面实施例提出一种电子设备，包括：

至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；

其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被设置为用于执行上述一种多普勒定位方法。

本发明第四方面实施例提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行上述一种多普勒定位方法。

本发明的特点及有益效果：

针对传统多普勒定位技术精度较差的问题，本发明提供了一种多普勒定位方法、装置、电子设备和存储介质，使用多普勒观测量和卫星星历信息，可以在不明显增加GNSS终端复杂度的情况下显著提升多普勒定位精度，提高GNSS定位结果异常检测能力。此外，本发明同样适用于Starlink、Oneweb、铱星等低轨通信卫星星座，可以显著提升其多普勒定位精度。

通过本发明所获得的多普勒定位结果，既可作为冗余信息用于导航定位异常检测(例如用于GPS、GLONASS、Galileo、北斗等欺骗攻击检测)，也可直接用于为用户提供导航定位服务(例如Starlink、Oneweb、铱星等导航定位)。

附图说明

图1是本发明实施例中一种多普勒定位方法的整体流程图；

图2是本发明一个具体实施例中用于验证本发明效果的试验验证场景图；

图3是本发明一个具体实施例中平滑多普勒观测量结果图；

图4是本发明一个具体实施例中传统多普勒定位方法的定位结果图；

图5是本发明一个具体实施例中多普勒定位方法的定位结果图。

具体实施方式

本发明提出了一种多普勒定位方法、装置、电子设备和存储介质，下面结合附图和具体实施例进一步详细说明如下。

本发明第一方面实施例提出一种多普勒定位方法，该方法基于传统多普勒定位算法提供的粗略位置和速度解算结果，首先反向估计精确初始位置，然后利用该初始位置正向估计精确当前位置，进而达到为用户提供精确定位结果的目的。该方法整体流程如图1所示，包括以下步骤：

S1.待定位用户对接收到的K颗卫星信号进行下变频、采样、量化处理，获得数字中频信号；其中，K≥7；

可选地，当用户部分已知自己的位置、速度、钟漂等信息时，所需卫星数K可以相应地减少，例如：

在本发明的一个具体实施例中，当用户通过惯性传感器等方式已知自身三维速度信息时，K可减少为4；

在本发明的另一个具体实施例中，当用户通过气压高度计等方式已知自身高度信息时，K可减少为6；

S2.对S1得到的数字中频信号进行捕获、跟踪、解调处理，分别提取每颗卫星信号的原始多普勒观测量f_i ^d和每颗卫星的星历信息，其中f_i ^d为第i颗卫星信号的原始多普勒观测量f_i ^d，i＝1,2,...,K；

S3.根据每颗卫星信号的原始多普勒观测量，获得每颗卫星信号各时刻的平滑多普勒观测量；

本实施例中，对每颗卫星i＝1,2,...,K，若接收的f_i ^d数据长度达到预设的数据长度N时(N是大于等于2的整数)，将N个原始多普勒观测量f_i ^d组成第i颗卫星信号的原始多普勒观测序列[f_i ^d(0),f_i ^d(1),...,f_i ^d(N-1)]，其中，

为第i颗卫星信号在第n时刻的的原始多普勒观测量，n＝0,1,...,N-1；

依照预设的滤波数据点长度M(M是大于等于2的偶数且满足M≤N)，对第i颗卫星信号N点长的原始多普勒观测序列[f_i ^d(0),f_i ^d(1),...,f_i ^d(N-1)]进行平滑滤波处理，获得第i颗卫星信号在各时刻的平滑多普勒观测量

在本发明的一个具体实施例中，采用了一种均值平滑的方式进行多普勒平滑滤波处理，按照式(1)计算第i颗卫星信号在第n时刻的平滑多普勒观测量

可选地，还可以采用加权平滑、卡尔曼滤波等方式进行处理，获得第i颗卫星信号在第n时刻的平滑多普勒观测量

S4.利用每颗卫星的星历信息和每颗卫星信号各时刻的平滑多普勒观测量，得到待定位用户在各时刻的多普勒粗定位结果与多普勒定速结果；

其中，对于第n时刻，利用S2得到的每颗卫星的星历信息和S3得到的每颗卫星信号在第n时刻的平滑多普勒观测量，按式(2)进行多普勒粗定位，得到用户在第n时刻的多普勒粗定位结果

与多普勒定速结果

其中，K表示可见卫星数量，f_c为卫星信号标称载波频率，c为光速；r_i(n)和v_i(n)分别是第i颗卫星在第n时刻的位置和速度；

是用户在第n时刻待求解的钟漂；

本实施例采用了同一时刻多颗卫星观测量来进行用户定位解算，可选地，也可采用少量卫星多个时刻观测量来进行用户定位解算，此时所需卫星数K也可适当减少。例如，采用各颗卫星相同的2个时刻点时，所需卫星数K可减少为4；采用各颗卫星相同的3个时刻点时，所需卫星数K可减少为3；采用各颗卫星相同的4个时刻点时，所需卫星数K可减少为2；

S5.利用各时刻的多普勒粗定位结果与多普勒多普勒定速结果，由用户指定任一初始时刻p(其中p是大于等于0且小于等于N-1的整数)，通过式(3)反向估计第p时刻的精确位置

(称为精确初始位置)：

其中，T为用户预设的定位解算间隔，T的取值没有要求，由用户的设备特性决定，只要是大于零的正数即可。

本实施例中，各时刻的

使用了步骤S4计算得到的多普勒定速结果，可选地，也可使用用户自身的惯性传感器等设备提供的测速结果作为

S6.利用多普勒定速结果及精确初始位置，按照式(4)正向估计用户在选定的第n时刻的精确位置

(称为精确当前位置)：

其中，n＝0,1,...,N-1。

将第n时刻的精确位置

作为第n时刻的最终多普勒定位结果提供给用户使用。

下面结合一个具体实施例对本实施例所述方法进一步详细说明如下。

为验证本发明实施例方法的有效性，在本发明的一个具体实施例中，基于GPS民用C/A码信号，开展了车载试验。本实施例试验场景设置如图2所示，其中用于接收GPS信号的接收天线被置于试验用车的顶部，图2中绘制的轨迹标明了试验用车的实际运动状态。

试验数据记录时长总计48s，定位解算的时间间隔为T＝1ms，指定反向估计初始时刻p＝0，数据长度为N＝48000，使用了PRN号为10、12、20、24、25、31、32的GPS卫星信号，卫星数K＝7。

本发明一个具体实施例提出一种多普勒定位方法，具体步骤如下：

S1.待定位用户(即试验用车)对接收到的K＝7颗卫星信号进行下变频、采样、量化处理，获得数字中频信号；

S2.对S1得到的数字中频信号进行捕获、跟踪、解调处理，分别提取每颗卫星的原始多普勒观测量f_i ^d和和每颗卫星的星历信息；

S3.根据每颗卫星信号的原始多普勒观测量，获得每颗卫星信号各时刻的平滑多普勒观测量；

本实施例中，对每颗卫星i＝1,2,...,K，若接收的f_i ^d数据长度达到预设的数据长度N＝48000时，将N个原始多普勒观测量f_i ^d组成第i颗卫星信号的原始多普勒观测序列[f_i ^d(0),f_i ^d(1),...,f_i ^d(N-1)]，其中，

为第i颗卫星信号在第n时刻的的原始多普勒观测量，本实施例中n＝0,1,...,47999；

依照预设的滤波数据点长度M＝30，对第i颗卫星信号N＝48000点长原始多普勒观测量[f_i ^d(0),f_i ^d(1),...,f_i ^d(47999)]按式(1)进行滤波平滑处理，获得第i颗卫星信号在第n时刻的平滑多普勒观测量

其中n＝0,1,...,47999；

S4.利用每颗卫星的星历信息和每颗卫星信号各时刻的平滑多普勒观测量，得到待定位用户在各时刻的多普勒粗定位结果与多普勒定速结果；

其中，对于第n时刻，利用S2得到的每颗卫星的星历信息和S3得到的每颗卫星信号在第n时刻的平滑多普勒观测量，按式(2)进行多普勒粗定位，得到用户在第n时刻的多普勒粗定位结果

与多普勒定速结果

S5.利用各时刻的多普勒粗定位结果与多普勒多普勒定速结果，设定初始时刻p＝0，利用式(3)计算得到用户第p时刻的精确位置(即精确初始位置)为：

S6.利用多普勒定速结果及精确初始位置，按照式(4)计算用户在第n时刻的精确位置结果

并将该结果提供给用户使用。

在该实施例中，以PRN号为10卫星信号为例，平滑多普勒观测量与原始多普勒观测量对比如图3所示，图3中波动范围较大的深色曲线对应原始多普勒观测量，波动范围较小的浅色曲线对应平滑多普勒观测量。

为直观呈现本发明方法相较于传统方法的提升效果，图4和图5分别展示了传统多普勒定位方法的定位结果和本发明的多普勒定位方法的定位结果。图4中散布范围较大的深色坐标点对应传统多普勒定位方法的定位结果，散布范围较小的浅色坐标点对应伪距定位结果。从图4可见，传统多普勒定位方法所得定位结果发散严重，定位精度较差。另一方面，图5中上方轨迹较平滑的深色坐标点对应本发明的多普勒定位方法的定位结果，下方轨迹较粗糙的浅色坐标点对应伪距定位结果。如图5所示，利用本发明的多普勒定位方法，其所得定位结果与图3所示车辆实际运动轨迹非常接近，可以很好地反映车辆运动状态，这说明了本发明方法的有效性。再进一步地，如图5所示，受信号接收环境影响伪距定位结果呈现较大波动、定位精度较差，而本发明所提多普勒定位方法的定位结果平滑、波动较小、精度较高，可以很好地反映车辆运动状态。这进一步说明了本发明所提方法的有效性。

为实现上述实施例，本公开第二方面实施例提出一种多普勒定位装置，包括：

数字中频信号获取模块，用于接收待定位目标的K颗可见卫星的信号并进行处理，得到数字中频信号；

原始多普勒观测量获取模块，用于根据所述数字中频信号，提取每颗卫星信号的原始多普勒观测量和每颗卫星的星历信息；

平滑多普勒观测量获取模块，用于根据所述每颗卫星信号的原始多普勒观测量，获得所述每颗卫星信号各时刻的平滑多普勒观测量；

多普勒粗定位模块，用于利用所述每颗卫星的星历信息和所述每颗卫星信号各时刻的平滑多普勒观测量，得到所述待定位目标在所述各时刻的多普勒粗定位结果与多普勒定速结果；

反向估计模块，用于根据所述各时刻的多普勒粗定位结果与多普勒定速结果，通过反向估计得到所述待定位目标在设定的初始时刻的精确位置；

为实现上述实施例，本公开第三方面实施例提出一种电子设备，包括：

至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；

其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被设置为用于执行上述一种多普勒定位方法。

为实现上述实施例，本公开第四方面实施例提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行上述一种多普勒定位方法。

需要说明的是，本公开上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。

上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备执行上述实施例的一种多普勒定位方法。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种多普勒定位方法，其特征在于，包括：

接收待定位目标的K颗可见卫星的信号并进行处理，得到数字中频信号；

根据所述数字中频信号，提取每颗卫星信号的原始多普勒观测量和每颗卫星的星历信息；

根据所述每颗卫星信号的原始多普勒观测量，获得所述每颗卫星信号各时刻的平滑多普勒观测量；

利用所述每颗卫星的星历信息和所述每颗卫星信号各时刻的平滑多普勒观测量，得到所述待定位目标在所述各时刻的多普勒粗定位结果与多普勒定速结果；

根据所述各时刻的多普勒粗定位结果与多普勒定速结果，通过反向估计得到所述待定位目标在设定的初始时刻的精确位置；

根据所述多普勒定速结果和所述初始时刻的精确位置，通过正向估计得到所述待定位目标在剩余任一时刻的精确位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述待定位目标的三维速度信息为已知，则K大于等于4；若所述待定位目标的高度信息为已知，则K大于等于6；否则，K大于等于7。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述每颗卫星信号的原始多普勒观测量，获得所述每颗卫星信号各时刻的平滑多普勒观测量，包括：

当接收的第i颗卫星信号的原始多普勒观测量f_i ^d的数据长度达到预设的数据长度N时，将N个原始多普勒观测量f_i ^d组成第i颗卫星信号的原始多普勒观测序列[f_i ^d(0),f_i ^d(1),...,f_i ^d(N-1)]，其中，N是大于等于2的整数，i＝1,2,...,K，n＝0,1,...,N-1；

根据预设的滤波数据点长度M，对第i颗卫星信号的原始多普勒观测序列[f_i ^d(0),f_i ^d(1),...,f_i ^d(N-1)]进行平滑滤波处理，获得第i颗卫星信号在各时刻的平滑多普勒观测量

其中，M是大于等于2的偶数且M≤N。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述平滑滤波采用均值平滑、加权平滑或卡尔曼滤波中的任一种；

其中，所述均值平滑的计算表达式如下：

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用所述每颗卫星的星历信息和所述每颗卫星信号各时刻的平滑多普勒观测量，得到所述待定位目标在所述各时刻的多普勒粗定位结果与多普勒定速结果，包括：

对于第n时刻，n＝0,1,...,N-1，构建方程如下：

其中，f_c为卫星信号标称载波频率，c为光速；r_i(n)和v_i(n)分别为第i颗卫星在第n时刻的位置和速度；

为待定位目标在第n时刻的钟漂；

为待定位目标在第n时刻的多普勒粗定位结果，

为待定位目标在第n时刻的多普勒定速结果；

求解所述方程，得到所述待定位目标在第n时刻的多普勒粗定位结果；求解所述方程或利用所述待定位目标自身的测速结果，得到所述待定位目标在第n时刻的多普勒定速结果。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述各时刻的多普勒粗定位结果与多普勒定速结果，通过反向估计得到所述待定位目标在设定的初始时刻的精确位置，包括：

设定任一初始时刻p，其中p是大于等于0且小于等于N-1的整数，按照下式计算第p时刻的精确位置

其中，T为预设的定位解算间隔。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述初始时刻的精确位置，通过正向估计得到所述待定位目标在剩余任一时刻的精确位置，计算表达式如下：

其中，n＝0,1,...,N-1。

8.一种多普勒定位装置，其特征在于，包括：

数字中频信号获取模块，用于接收待定位目标的K颗可见卫星的信号并进行处理，得到数字中频信号；

原始多普勒观测量获取模块，用于根据所述数字中频信号，提取每颗卫星信号的原始多普勒观测量和每颗卫星的星历信息；

平滑多普勒观测量获取模块，用于根据所述每颗卫星信号的原始多普勒观测量，获得所述每颗卫星信号各时刻的平滑多普勒观测量；

多普勒粗定位模块，用于利用所述每颗卫星的星历信息和所述每颗卫星信号各时刻的平滑多普勒观测量，得到所述待定位目标在所述各时刻的多普勒粗定位结果与多普勒定速结果；

反向估计模块，用于根据所述各时刻的多普勒粗定位结果与多普勒定速结果，通过反向估计得到所述待定位目标在设定的初始时刻的精确位置；

正向估计模块，用于根据所述多普勒定速结果和所述初始时刻的精确位置，通过正向估计得到所述待定位目标在剩余任一时刻的精确位置。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；

其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被设置为用于执行上述权利要求1-7任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1-7任一项所述的方法。

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