CN114509791A - 一种缩减存储的卫星定位误差分析方法及装置 - Google Patents

一种缩减存储的卫星定位误差分析方法及装置 Download PDF

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CN114509791A CN202210101554.5A CN202210101554A CN114509791A CN 114509791 A CN114509791 A CN 114509791A CN 202210101554 A CN202210101554 A CN 202210101554A CN 114509791 A CN114509791 A CN 114509791A
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刘芝秀
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Abstract

本发明公开一种缩减存储的卫星定位误差分析方法及装置，方法包括：计算根据时间顺序获取的至少一个卫星定位数据的均值和标准差，并存储与至少一个历史卫星定位数据对应的均值和标准差；基于存储的至少一个卫星定位数据对应的均值和标准差对所有卫星定位数据进行均值‑标准差分析，使得到所有卫星定位数据的均值和标准差；根据获取的所有卫星定位数据的均值和标准差，基于切比雪夫概率不等式计算当前卫星定位数据的定位偏差和置信度。不仅可以节省对历史卫星定位数据的存储资源，提高分析计算的效率，同时能够对卫星定位误差进行均值‑标准差的分析，有益于卫星定位数据的应用与开发。

Description

一种缩减存储的卫星定位误差分析方法及装置
技术领域
本发明属于卫星定位及其应用技术领域，尤其涉及一种缩减存储的卫星定位误差分析方法及装置。
背景技术
由于卫星与地面接收机之间有很长的距离，所以卫星和接收机之间的信号传播会受到各种误差源的影响，因而卫星定位也不可避免的带有误差，卫星定位误差至少受卫星星历误差、卫星时钟误差、电离层延迟、对流层延迟、多径效应、接收机噪声和分辨率等的影响。卫星定位及其误差的概率分布是卫星定位信息完好性的重要标志，卫星定位误差的分析在各种卫星定位应用系统中具有重要的意义。
通常情况下，由于定位误差受众多因素的影响，根据中心极限定理，可知定位误差近似服从正态分布，但在某些特定情况下其分布亦会具有非正态性，又由于卫星定位误差的分布对于分析卫星定位的精度具有重要意义，所以在应用卫星定位功能及定位数据时，常需要对卫星定位误差再进行具体的分析。
现有技术中，为了分析卫星定位误差，就需要收集和存储大量的卫星定位数据，然后根据这些历史数据拟合误差分布并进行假设检验，从而需要耗费许多的存储和计算资源以及专业的人力资源，在实际应用中，以简易方便、够用为度的卫星定位误差分析方法和装置有待开发和研究。
发明内容
本发明提供一种缩减存储的卫星定位误差分析方法及装置，用于至少解决需要耗费许多存储和计算资源进行分析卫星定位误差的技术问题。
第一方面，本发明提供一种缩减存储的卫星定位误差分析方法，包括：计算根据时间顺序获取的至少一个卫星定位数据的均值和标准差，并只存储与所述至少一个历史卫星定位数据对应的均值和标准差；基于存储的所述至少一个卫星定位数据对应的均值和标准差对所有卫星定位数据进行均值-标准差分析，使得到所有卫星定位数据的均值和标准差；根据获取的所述所有卫星定位数据的均值和标准差，基于切比雪夫概率不等式计算当前卫星定位数据的定位偏差和置信度。
第二方面，本发明提供一种缩减存储的卫星定位误差分析装置，包括：存储模块，配置为计算根据时间顺序获取的至少一个卫星定位数据的均值和标准差，并只存储与所述至少一个历史卫星定位数据对应的均值和标准差；分析模块，配置为基于存储的所述至少一个卫星定位数据对应的均值和标准差对新增当前卫星定位数据后的所有卫星定位数据进行均值-标准差分析，使得到所有卫星定位数据的均值和标准差；误差计算模块，配置为根据获取的所述所有卫星定位数据的均值和标准差，基于切比雪夫概率不等式计算所述当前卫星定位数据的定位偏差和置信度。
第三方面，提供一种电子设备，其包括：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，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例的缩减存储的卫星定位误差分析方法的步骤。
第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序指令被处理器执行时，使所述处理器执行本发明任一实施例的缩减存储的卫星定位误差分析方法的步骤。
本申请的一种缩减存储的卫星定位误差分析方法及装置，无需对所有卫星定位数据进行存储，通过仅存储最近时刻的卫星定位数据、由计算得到的历史卫星定位数据相对应的均值和标准差以及已获取的历史卫星定位数据的条数，就能完成对当前卫星定位数据进行定位误差分析，不仅可以节省对历史卫星定位数据的存储资源，提高分析计算的效率，同时能够对卫星定位误差进行均值-标准差的分析，有益于卫星定位数据的应用与开发。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的一种缩减存储的卫星定位误差分析方法的流程图；
图2为本发明一实施例提供的一种缩减存储的卫星定位误差分析装置的结构框图；
图3是本发明一实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，其示出了本申请的一种缩减存储的卫星定位误差分析方法的流程图。
如图1所示，在步骤S101中，计算根据时间顺序获取的至少一个卫星定位数据的均值和标准差，并只存储与所述至少一个历史卫星定位数据对应的均值和标准差；
在步骤S102中，基于存储的所述至少一个卫星定位数据对应的均值和标准差对新增当前卫星定位数据后的所有卫星定位数据进行均值-标准差分析，使得到所有卫星定位数据的均值和标准差；
在步骤S103中，根据获取的所述所有卫星定位数据的均值和标准差，基于切比雪夫概率不等式计算当前卫星定位数据的定位偏差和置信度。
在本实施例中，无需对所有卫星定位数据进行存储，通过仅存储最近时刻的卫星定位数据、由计算得到的历史卫星定位数据相对应的均值和标准差以及已获取的历史卫星定位数据的条数，能够得到新增当前卫星定位数据后所有卫星定位数据对应的均值和标准差，从而能够确定当前卫星定位数据中的卫星定位装置所在地点的近似精确值(即所有卫星定位数据对应的坐标均值)，以及确定当前卫星定位数据中的卫星定位装置所在地点的定位偏差(即当前卫星定位数据中卫星定位装置的坐标值与所有卫星定位数据对应的坐标均值的差)，并依据切比雪夫概率不等式，计算当前卫星定位数据的定位偏差的置信度。
本实施例的方法，通过仅存储最近时刻的卫星定位数据、由计算得到的历史卫星定位数据相对应的均值和标准差以及已获取的历史卫星定位数据的条数，可以节省对历史卫星定位数据的存储资源，提高分析计算的效率，同时能够对卫星定位误差进行均值-标准差的分析，有益于卫星定位数据的应用与开发。
在一个具体的实施例中，当第一条卫星定位数据(t1，lon1，lat1)被接收时，则将其存储(t1，lon1，lat1)，并存储卫星定位数据的均值lonμ＝lon1，latμ＝lat1和标准差lonσ＝0，latσ＝0，同时记录存储已经接收的卫星定位数据条数n，此时n＝1。
当第二条卫星定位数据(t2，lon2，lat2)被接收时，则将原存储(t1，lon1，lat1)覆盖为(t2，lon2，lat2)，并按均值-标准差算法重新计算均值和标准差，覆盖更新原存储的均值lonμ，lonμ和标准差lonσ，lonσ，同时更新记录存储本发明装置已经接收的卫星定位数据条数n，此时n＝2。依次类推，当第n条卫星定位数据(tn，lonn，latn)被接收时，存储空间存储的仅仅是第n条卫星定位数据(tn，lonn，latn)和已接收的n条卫星定位数据的均值lonμ，latμ和标准差lonσ，latσ，以及已接收的卫星定位数据的条数n。
如再新增一条卫星定位数据，记为(t，lon，lat)，且记新增这条卫星定位数据后所有卫星定位数据新的均值为
Figure BDA0003492441170000041
新的标准差为
Figure BDA0003492441170000042
Figure BDA0003492441170000043
更新算法推导如下：
更新均值为：
Figure BDA0003492441170000051
类似的
Figure BDA0003492441170000052
式中，
Figure BDA0003492441170000053
为所有卫星定位数据的经度的标准差，lonσ为所有历史卫星定位数据的经度的标准差，lon为当前卫星定位数据的经度，
Figure BDA0003492441170000054
为所有卫星定位数据的纬度的标准差，latσ为所有历史卫星定位数据的纬度的标准差，lat为当前卫星定位数据的纬度，n为历史卫星定位数据的数量。
其中，对均值的定义为：
Figure BDA0003492441170000055
式中，lonn为第n条卫星定位数据的经度，latn为第n条卫星定位数据的纬度。
更新标准差为：
Figure BDA0003492441170000056
即
Figure BDA0003492441170000057
类似的
Figure BDA0003492441170000058
式中，
Figure BDA0003492441170000059
为所有卫星定位数据的经度均值，lonμ为所有历史卫星定位数据的经度均值，lon为当前卫星定位数据的经度，
Figure BDA00034924411700000510
为所有卫星定位数据的纬度均值，latμ为所有历史卫星定位数据的纬度均值，lat为当前卫星定位数据的纬度，n为历史卫星定位数据的数量。
其中，对标准差的定义是：
Figure BDA0003492441170000061
Figure BDA0003492441170000062
依据大数定律，确定卫星定位装置所在指定点的近似精确的卫星定位数据，即是(lonμ，latμ)；
确定新卫星定位数据(t，lon，lat)的定位偏差即：
(lon，lat)-(lonμ，latμ)＝(lon-lonμ，lat-latμ)，
确定新卫星定位数据对应偏差的置信度，即定位误差超过给定数
Figure BDA0003492441170000063
的最大概率
Figure BDA0003492441170000064
以上估算偏差置信度的原理说明如下：
虽然不确定卫星定位误差的具体分布，但一般的都成立切比雪夫概率不等式
Figure BDA0003492441170000065
其中ε是任意给定的一个正数，且考虑到概率始终小于等于1；
则
Figure BDA0003492441170000066
可作为新卫星定位误差会超过ε的最大概率。例如，取
Figure BDA0003492441170000067
则：
Figure BDA0003492441170000068
即新卫星定位误差超过
Figure BDA0003492441170000069
的概率，不超过25％。
取
Figure BDA00034924411700000610
则：
Figure BDA00034924411700000611
注意上述式子
Figure BDA00034924411700000612
中的左边
Figure BDA00034924411700000613
是表示卫星定位误差的记号，而右边
Figure BDA00034924411700000614
则是指定的一个确定的数值，虽然记号相同，但其含义差别是明显的。
即新卫星定位误差超过
Figure BDA0003492441170000071
的概率，不超过
Figure BDA0003492441170000072
请参阅图2，其示出了本申请的一种缩减存储的卫星定位误差分析装置的结构框图。
如图2所示，卫星定位误差分析装置200，包括存储模块210、分析模块220以及误差计算模块230。
其中，存储模块210，配置为计算根据时间顺序获取的至少一个卫星定位数据的均值和标准差，并只存储与所述至少一个历史卫星定位数据对应的均值和标准差；分析模块220，配置为基于存储的所述至少一个卫星定位数据对应的均值和标准差对新增当前卫星定位数据后的所有卫星定位数据进行均值-标准差分析，使得到所有卫星定位数据的均值和标准差；误差计算模块230，配置为根据获取的所述当前卫星定位数据的均值和标准差，基于切比雪夫概率不等式计算所述当前卫星定位数据的定位偏差和置信度。
应当理解，图2中记载的诸模块与参考图1中描述的方法中的各个步骤相对应。由此，上文针对方法描述的操作和特征以及相应的技术效果同样适用于图2中的诸模块，在此不再赘述。
在另一些实施例中，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序指令被处理器执行时，使所述处理器执行上述任意方法实施例中的缩减存储的卫星定位误差分析方法；
作为一种实施方式，本发明的计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令设置为：
计算根据时间顺序获取的至少一个卫星定位数据的均值和标准差，并存储与所述至少一个历史卫星定位数据对应的均值和标准差；
基于存储的所述至少一个卫星定位数据对应的均值和标准差对新增当前卫星定位数据后的所有卫星定位数据进行均值-标准差分析，使得到所有卫星定位数据的均值和标准差；
根据获取的所述当前卫星定位数据的均值和标准差，基于切比雪夫概率不等式计算所述当前卫星定位数据的定位偏差和置信度。
计算机可读存储介质可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据缩减存储的卫星定位误差分析装置的使用所创建的数据等。此外，计算机可读存储介质可以包括高速随机存取存储器，还可以包括存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，计算机可读存储介质可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至缩减存储的卫星定位误差分析装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
图3是本发明实施例提供的电子设备的结构示意图，如图3所示，该设备包括：一个处理器310以及存储器320。电子设备还可以包括：输入装置330和输出装置340。处理器310、存储器320、输入装置330和输出装置340可以通过总线或者其他方式连接，图3中以通过总线连接为例。存储器320为上述的计算机可读存储介质。处理器310通过运行存储在存储器320中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例缩减存储的卫星定位误差分析方法。输入装置330可接收输入的数字或字符信息，以及产生与缩减存储的卫星定位误差分析装置的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置340可包括显示屏等显示设备。
上述电子设备可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例所提供的方法。
作为一种实施方式，上述电子设备应用于缩减存储的卫星定位误差分析装置中，用于客户端，包括：至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够：
计算根据时间顺序获取的至少一个卫星定位数据的均值和标准差，并存储与所述至少一个历史卫星定位数据对应的均值和标准差；
基于存储的所述至少一个卫星定位数据对应的均值和标准差对新增当前卫星定位数据后的所有卫星定位数据进行均值-标准差分析，使得到所有卫星定位数据的均值和标准差；
根据获取的所述当前卫星定位数据的均值和标准差，基于切比雪夫概率不等式计算所述当前卫星定位数据的定位偏差和置信度。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种缩减存储的卫星定位误差分析方法，其特征在于，包括：
计算根据时间顺序获取的至少一个卫星定位数据的均值和标准差，并只存储与所述至少一个历史卫星定位数据对应的均值和标准差；
基于存储的所述至少一个卫星定位数据对应的均值和标准差对新增当前卫星定位数据后的所有卫星定位数据进行均值-标准差分析，使得到所有卫星定位数据的均值和标准差；
根据获取的所述所有卫星定位数据的均值和标准差，基于切比雪夫概率不等式计算当前卫星定位数据的定位偏差和置信度。
2.根据权利要求1所述的一种缩减存储的卫星定位误差分析方法，其特征在于，其中，计算所有卫星定位数据均值的表达式为：
Figure FDA0003492441160000011
式中，
Figure FDA0003492441160000012
为所有卫星定位数据的经度均值，lonμ为所有历史卫星定位数据的经度均值，lon为当前卫星定位数据的经度，
Figure FDA0003492441160000013
为所有卫星定位数据的纬度均值，latμ为所有历史卫星定位数据的纬度均值，lat为当前卫星定位数据的纬度，n为历史卫星定位数据的数量。
3.根据权利要求1所述的一种缩减存储的卫星定位误差分析方法，其特征在于，其中，计算所有卫星定位数据标准差的表达式为：
Figure FDA0003492441160000014
式中，
Figure FDA0003492441160000015
为所有卫星定位数据的经度的标准差，lonσ为所有历史卫星定位数据的经度的标准差，lon为当前卫星定位数据的经度，
Figure FDA0003492441160000016
为所有卫星定位数据的纬度的标准差，latσ为所有历史卫星定位数据的纬度的标准差，lat为当前卫星定位数据的纬度，n为历史卫星定位数据的数量。
4.一种缩减存储的卫星定位误差分析装置，其特征在于，包括：
存储模块，配置为计算根据时间顺序获取的至少一个卫星定位数据的均值和标准差，并只存储与所述至少一个历史卫星定位数据对应的均值和标准差；
分析模块，配置为基于存储的所述至少一个卫星定位数据对应的均值和标准差对新增当前卫星定位数据后的所有卫星定位数据进行均值-标准差分析，使得到所有卫星定位数据的均值和标准差；
误差计算模块，配置为根据获取的所述所有卫星定位数据的均值和标准差，基于切比雪夫概率不等式计算所述当前卫星定位数据的定位偏差和置信度。
5.一种电子设备，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，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至3任一项所述的方法。
6.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现权利要求1至3任一项所述的方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115859129A (zh) * 2023-02-27 2023-03-28 南昌工程学院 基于稀疏卫星定位的车辆行驶轨迹相似性度量方法及系统

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