CN114675312A - Gnss观测数据的生成方法、存储介质和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信技术领域，公开了一种GNSS观测数据的生成方法，通过监测移动站在任意连续时间段的通信状态；当监测到移动站通信状态中断时，触发GNSS观测数据生成；提取历元队列中的历史历元GNSS观测数据；根据历史历元GNSS观测数据，计算生成新的观测数据。相应地，公开了存储有执行GNSS观测数据的生成方法计算机程序的存储介质。还公开了GNSS观测数据的生成装置。本发明的一些技术效果在于：当移动站通信中断时，利用历史历元数据生成新的GNSS观测数据，从而解决通信中断时的高精度定位问题。

Description

GNSS观测数据的生成方法、存储介质和装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种GNSS观测数据的生成方法、存储介质和装置。

背景技术

现实生活中，手机等移动站常常因为各种原因发生通信中断。当通信中断时，业内普遍采用了移动站切换成单点定位模式，造成定位精度的较大损失。

发明内容

为至少解决移动站通信中断导致定位精度损失的问题，本发明提出了一种GNSS观测数据的生成方法，其技术方案如下：

包括以下步骤：监测移动站在任意连续时间段的通信状态；当监测到移动站通信状态中断时，触发GNSS观测数据生成；提取历元队列中的历史历元GNSS观测数据；根据历史历元GNSS观测数据，计算生成新的观测数据。

优选地，计算并生成新的观测数据是根据所获取的历史历元GNSS观测数据：计算任意相邻历元的卫星与移动站接收机的距离变化Δr_t，计算任意相邻历元的GNSS观测数据变化不确定量ΔΦ_t、Δρ_t；计算GNSS观测数据变化不确定量的平均值ΔΦ、Δρ；根据t历元的数据生成t+1历元的GNSS观测数据Φ_t+1、ρ_t+1；其中，Φ_t+1＝Φ_t+ΔΦ+Δr_t/λ，ρ_t+1＝ρ_t+Δρ+Δr_t。

其中Δr_t-1＝r_t-r_t-1，ΔΦ_t＝Φ_t-Φ_t-1-Δr_t-1/λ，Δρ_t＝ρ_t-ρ_t-1-Δr_t-1，

ρ伪距观测值，ρ_t+1为t+1历元的伪距观测值，ρ_t为t历元的伪距观测值，ρ_t-1为t-1历元的伪距观测值；Φ为载波相位观测值，Φ_t+1、Φ_t、Φ_t-1分别为t+1历元、t历元、t-1历元的载波相位观测值；r为接收机天线与卫星之间的距离，r_t、r_t-1分别t历元、t-1历元的接收机天线与卫星之间的距离；λ为载波相位波长。

优选地，前述的任意连续时间段为15s。

优选地，当监测到移动站通信状态正常时，相应更新历元队列。

优选地，历元队列长度为10个历元～60个历元。

优选地，监测到移动站通信状态中断后，再检测历元队列中的历元个数是否不小于阈值，如是，触发GNSS观测数据生成。

优选地，阈值为10。

优选地，将生成新的观测数据标记为当前历元GNSS观测数据，相应更新历元队列。

本发明相应地提出了一种可读存储介质，可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行以执行前述的方法。

本发明还提出了一种GNSS观测数据的生成装置，包括监测单元、存储单元和生成单元；所述的监测单元用于监测在任意连续时间段的通信状态，当监测到基准站通信状态中断时，触发GNSS观测数据生成；所述的存储单元用于存储历元队列；所述的生成单元用于提取历元队列中的历史历元GNSS观测数据，根据历史历元GNSS观测数据，计算生成新的观测数据。

本发明一些效果在于：当移动站通信中断时，利用历史历元数据生成新的GNSS观测数据，从而解决通信中断时的高精度定位问题。

附图说明

为更好地理解本发明的技术方案，可参考下列的、用于对现有技术或实施例进行辅助说明的附图。这些附图将对现有技术或本发明部分实施例中，涉及到的产品或方法有选择地进行展示。这些附图的基本信息如下：

图1是一些实施例中公开的GNSS观测数据的生成方法流程图。

图2是一些实施例中公开的GNSS观测数据的生成装置示意图。

具体实施方式

下文将对本发明涉及的技术手段或技术效果作进一步的展开描述，显然，所提供的实施例仅是本发明的部分实施方式，而并非全部。基于本发明中的实施例以及图文的明示或暗示，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所能获得的所有其他实施例，都将在本发明保护的范围之内。

在总体思路上，本发明公开了一种生成电文的方法，包括以下步骤：监测移动站在任意连续时间段的通信状态；当监测到移动站通信状态中断时，触发GNSS观测数据生成；提取历元队列中的历史历元GNSS观测数据；根据历史历元GNSS观测数据，计算生成新的观测数据。

相应地，一个实施例中，本发明提出了一种可读存储介质，用于读存储介质上存储有计算机程序，并执行本发明提出的GNSS观测数据的生成方法。

相应地，一个实施例中，本发明提出了一种装置，包括监测单元、存储单元和生成单元；所述的监测单元用于监测基准站在任意连续时间段的通信状态，当监测到基准站通信状态中断时，触发GNSS观测数据生成；所述的存储单元用于存储历元队列；所述的生成单元用于提取历元队列中的历史历元GNSS观测数据，根据历史历元GNSS观测数据，计算生成新的观测数据。

本发明一些效果在于：当移动站通信中断时，利用历史历元GNSS观测数据生成新的GNSS观测数据，从而解决通信中断时的定位问题。

这里的GNSS指的是全球卫星导航系统，即覆盖全球的自主地理空间定位的卫星系统；包括GPS即全球定位系统(Global Positioning System)；GLONASS即格洛纳斯系统；BDS即北斗卫星导航系统；Galileo即伽利略定位系统。GNSS观测数据指的是接收机直接或者间接获取的卫星观测量，主要包括伪距、载波相位等。历元队列指的是将GNSS观测数据按照历元进行排列存储的队列；队列中的每个历史历元都存放着对应的GNSS观测数据。

在一些实施例中，如附图1所示，监测移动站在任意连续时间段的通信状态；当监测到通信状态中断时，触发GNSS观测数据生成；提取历元队列中的历史历元GNSS观测数据；根据历史历元GNSS观测数据，计算生成新的观测数据。

在一些实施例中，如附图1所示，监测移动站在任意连续时间段的通信状态。通过检测移动站的接收机是否有新的历元或GNSS观测数据输入来进行通信状态判断。当特定的连续时间段内未有新的历元或GNSS观测数据输入，则判定移动站通信中断。

在一些实施例中，任意连续时间段的可选数值范围可以是1s～30s。

在一些实施例中，任意连续时间段设置为15s。

在一些实施例中，如附图1所示，当监测到移动站通信状态中断时，触发GNSS观测数据生成。通过检测移动站的接收机在一定的连续时间段内未有新的历元或GNSS观测数据输入，则判定移动站通信中断，发出生成指令。此时，移动站的监测单元向生成单元发出指令，生成单元启动工作。

在一些实施例中，如附图1所示，监测到移动站通信状态中断后，再检测历元队列中的历史历元个数是否不小于阈值，如是，触发GNSS观测数据生成。这样设置是为了确保有足够的历史历元的GNSS观测数据，从而使得后续生成的GNSS观测数据更准确。

在一些实施例中，前述阈值设置为10。

在一些实施例中，如附图1所示，当监测到移动站通信状态正常，则将获取的最新历元的GNSS观测数据，储存到移动站的储存单元，相应的更新历元队列。

在一些实施例中，如附图1所示，将历元队列中的历史历元GNSS观测数据进行提取。这里可以提取历元队列中最新的部分历史历元或全部历史历元。一般地，历元数据越多，后续拟合生成的GNSS观测数据越准确。

在一些实施例中，相应地历元队列的长度设置为10个历元～60个历元。

在一些实施例中，如附图1所示，根据历史历元GNSS观测数据，计算生成新的观测数据。具体地，计算并生成新的观测数据是根据所获取的历史历元GNSS观测数据：计算任意相邻历元的卫星与移动站接收机的距离变化Δr_t，计算任意相邻历元的GNSS观测数据变化不确定量ΔΦ_t、Δρ_t；计算GNSS观测数据变化不确定量的平均值ΔΦ、Δρ；根据t历元的数据生成t+1

历元的GNSS观测数据Φ_t+1、ρ_t+1。Φ_t+1＝Φ_t+ΔΦ+Δr_t/λ

ρ_t+1＝ρ_t+Δρ+Δr_t

其中Δr_t-1＝r_t-r_t-1，ΔΦ_t＝Φ_t-Φ_t-1-Δr_t-1/λ，Δρ_t＝ρ_t-ρ_t-1-Δr_t-1，

ρ伪距观测值，ρ_t+1为t+1历元的伪距观测值，ρ_t为t历元的伪距观测值，ρ_t-1为t-1历元的伪距观测值；Φ为载波相位观测值，Φ_t+1、Φ_t、Φ_t-1分别为t+1历元、t历元、t-1历元的载波相位观测值；r为接收机天线与卫星之间的距离，r_t、r_t-1分别t历元、t-1历元的接收机天线与卫星之间的距离，其中卫地距可在基准站坐标已知的前提下可通过星历计算卫星位置来获取；λ为载波相位波长。

一般地，t历元载波相位观测方程：

t-1历元载波相位观测方程：

其中，δ为卫星钟差和接收机钟差之和，δ_t、δ_t-1分别为t历元、t-1历元的卫星钟差和接收机钟差之和。I为电离层误差，I_t、I_t-1分别为t历元、t-1历元的电离层误差。T为对流层误差，T_t、T_t-1分别为t历元、t-1历元的对流层误差。ε为测量噪声，

分别为t历元、t-1历元的伪距测量噪声；

分别为t历元、t-1历元的载波相位测量噪声。c为光速，N为模糊度。

卫地距的变化如下：

Δr_t-1＝r_t-r_t-1

其中Δr_t-1可由t时刻通过星历计算的卫星位置[sx_t sy_t sz_t+1],t-1时刻的卫星位置[sx_t-1sy_t-1sz_t-1]以及基准站坐标[x y z]来获取，如下：

Δr_t-1＝r_t-r_t-1

在t历元和t-1历元两个历元的观测值相减，可得：

Φ_t＝Φ_t-1+Δr_t-1/λ+ΔΦ_t，

ρ_t＝ρ_t-1+Δr_t-1+Δρ_t。

其中：ΔΦ_t、Δρ_t包含了接收机钟差、卫星钟差、对流层、电离层等误差随时间的变化。在时间相隔较近时钟差、电离层、对流层等相对稳定，其变化虽然较小，但仍存在着不可忽略的变化。

上式可改写为如下形式：

ΔΦ_t＝Φ_t-Φ_t-1-Δr_t-1/λ，

Δρ_t＝ρ_t-ρ_t-1-Δr_t-1。

对历史时间段内的变化进行线性拟合，并以其拟合值ΔΦ、Δρ结合卫地距生成新的观测数据，拟合方法如下：

最后生成新的观测值Φ_t+1、ρ_t+1，生成方法如下：

Φ_t+1＝Φ_t+ΔΦ+Δr_t/λ

ρ_t+1＝ρ_t+Δρ+Δr_t

其中Δr_t+1可由t+1时刻通过星历计算的卫星位置[sx_t+1 sy_t+1 sz_t+1],t时刻的卫星位置[sx_t sy_t sz_t]以及基准站坐标[x y z]来获取，如下：

Δr_t＝r_t+1-r_t

在一些实施例中，将生成新的观测数据标记为当前历元GNSS观测数据，相应更新历元队列。新的GNSS观测数据也存储在移动站的存储单元。

在一些实施例中，还公开有可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行以执行前述所有实施例公开的GNSS观测数据的生成方法。存储介质可以是磁盘、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、U盘、移动硬盘等介质。

在一些实施例中，如附图2所示，还公开了一种GNSS观测数据的生成装置，包括监测单元、存储单元和生成单元；所述的监测单元用于监测基准站在任意连续时间段的通信状态，当监测到基准站通信状态中断时，触发GNSS观测数据生成；所述的存储单元用于存储历元队列；所述的生成单元用于提取历元队列中的历史历元GNSS观测数据，根据历史历元GNSS观测数据，计算生成新的观测数据。

在一些实施例中，GNSS观测数据的生成装置的监测单元对任意连续15s内的时间段进行移动站的通信状态监测。还可以对存储单元中的历元队列长度进行监测，以监测历元队列长度是否满足阈值要求。当监测结果满足预设的条件时，监测单元向生成单元发出相应的指令。

在一些实施例中，GNSS观测数据的生成装置的存储单元存储的历元队列长度为10个历元～60个历元。当监测到移动站通信状态正常时，获取的新历元数据储存在储存单元，相应更新历元队列。当生成单元生成新的观测数据标记并为当前历元GNSS观测数据，储存于储存单元，相应更新历元队列。可以理解的是，存储单元可以设置在本地，也可以设置在云端。

在一些实施例中，GNSS观测数据的生成装置的生成单元执行：根据所获取的历史历元GNSS观测数据：

计算任意相邻历元的卫星与移动站接收机的距离变化Δr_t，

计算任意相邻历元的GNSS观测数据变化不确定量ΔΦ_t、Δρ_t；

计算GNSS观测数据变化不确定量的平均值ΔΦ、Δρ；

根据t历元的数据生成t+1历元的GNSS观测数据Φ_t+1、ρ_t+1；

其中，Φ_t+1＝Φ_t+ΔΦ+Δr_t/λ

ρ_t+1＝ρ_t+Δρ+Δr_t

其中Δr_t-1＝r_t-r_t-1，ΔΦ_t＝Φ_t-Φ_t-1-Δr_t/λ，Δρ_t＝ρ_t-ρ_t-1-Δr_t，

ρ伪距观测值，Φ为载波相位观测值，r为接收机天线与卫星之间的距离，λ为载波相位波长。

在符合本领域技术人员的知识和能力水平范围内，本文提及的各种实施例或者技术特征在不冲突的情况下，可以相互组合而作为另外一些可选实施例，这些并未被一一罗列出来的、由有限数量的技术特征组合形成的有限数量的可选实施例，仍属于本发明揭露的技术范围内，亦是本领域技术人员结合附图和上文所能理解或推断而得出的。

最后再次强调，上文所列举的实施例，为本发明较为典型的、较佳实施例，仅用于详细说明、解释本发明的技术方案，以便于读者理解，并不用以限制本发明的保护范围或者应用。

因此，在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等而获得的技术方案，都应被涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.GNSS观测数据的生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

监测移动站在任意连续时间段的通信状态；

当监测到移动站通信状态中断时，触发GNSS观测数据生成；

提取历元队列中的历史历元GNSS观测数据；

根据历史历元GNSS观测数据，计算生成新的观测数据；

所述的计算并生成新的观测数据是根据所获取的历史历元GNSS观测数据：

计算任意相邻历元的卫星与基准站接收机的距离变化Δr_t，

计算任意相邻历元的GNSS观测数据变化中的不确定量ΔΦ_t、Δρ_t；

计算GNSS观测数据变化中不确定量的平均值ΔΦ、Δρ；

根据t历元的数据生成t+1历元的GNSS观测数据Φ_t+1、ρ_t+1；

其中，Φ_t+1＝Φ_t+ΔΦ+Δr_t/λ

ρ_t+1＝ρ_t+Δρ+Δr_t

其中Δr_t-1＝r_t-r_t-1，ΔΦ_t＝Φ_t-Φ_t-1-Δr_t-1/λ，Δρ_t＝ρ_t-ρ_t-1-Δr_t-1，

其中不确定量是指任意相邻历元的GNSS观测数据的差值中除了卫地距的变化之外其他各种误差项残余的不确定量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的任意连续时间段为15s。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：当监测到移动站通信状态正常时，相应更新历元队列。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述的历元队列长度为10个历元～60个历元。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：监测到移动站通信状态中断后，再检测历元队列中的历元个数是否不小于阈值，如是，触发GNSS观测数据生成。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述的阈值为10。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：还包括：将生成新的观测数据标记为当前历元GNSS观测数据，相应更新历元队列。

8.可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行以执行权利要求1至7中任一项所述的方法。

9.GNSS观测数据的生成装置，其特征在于：

包括监测单元、存储单元和生成单元；

所述的监测单元用于监测移动站在任意连续时间段的通信状态，当监测到基准站通信状态中断时，触发GNSS观测数据生成；

所述的存储单元用于存储历元队列；

所述的生成单元用于提取历元队列中的历史历元GNSS观测数据，根据历史历元GNSS观测数据，计算生成新的观测数据；所述的计算并生成新的观测数据是根据所获取的历史历元GNSS观测数据：

计算任意相邻历元的卫星与基准站接收机的距离变化Δr_t，

计算任意相邻历元的GNSS观测数据变化中的不确定量ΔΦ_t、Δρ_t；

计算GNSS观测数据变化中不确定量的平均值ΔΦ、Δρ；

根据t历元的数据生成t+1历元的GNSS观测数据Φ_t+1、ρ_t+1；

其中，Φ_t+1＝Φ_t+ΔΦ+Δr_t/λ

ρ_t+1＝ρ_t+Δρ+Δr_t

其中Δr_t-1＝r_t-r_t-1，ΔΦ_t＝Φ_t-Φ_t-1-Δr_t-1/λ，Δρ_t＝ρ_t-ρ_t-1-Δr_t-1，

其中不确定量是指任意相邻历元的GNSS观测数据的差值中除了卫地距的变化之外其他各种误差项残余的不确定量。

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