CN115473594A

CN115473594A - 全球导航卫星系统录制数据实验室回放校准方法及设备

Info

Publication number: CN115473594A
Application number: CN202211078827.5A
Authority: CN
Inventors: 张金林
Original assignee: Canxin Technology Shenzhen Co ltd
Current assignee: Canxin Technology Shenzhen Co ltd
Priority date: 2022-09-05
Filing date: 2022-09-05
Publication date: 2022-12-13

Abstract

本发明提出一种全球导航卫星系统录制数据实验室回放校准方法及设备，该方法通过客观对比相同时间段内的实际场景的参考接收机NMEA电文与回放场景相同接收机的NMEA电文上报的GNSS信号功率水平，得到当两个场景信号水平最大接近场景下需要对回放环境的校准数据；通过考虑多个因素包括C/No的分布特性、最大功率、最小功率、平均功率等相关系数，计算最大逼近程度；最大逼近程度的系数可根据不同场景的关注焦点不同更改；通过本发明，能够客观准确的实现对录制数据的实验室回放还原，校准数据可溯源；最大限度贴近希望录制场景的GNSS信号功率水平，实验室替代路测工作更为可能。

Description

全球导航卫星系统录制数据实验室回放校准方法及设备

技术领域

本发明涉及数据校准技术领域，尤其涉及一种全球导航卫星系统录制数据实验室回放校准方法、装置、设备、存储介质。

背景技术

通常，GNSS接收机定位精度性能测试中，采用录制现网数据然后进行实验室回放的方式已经得到普遍的应用，通过现网录制GNSS射频数据进行实验室回放的方法可替代大规模的、效率低的现网路测工作，可以大大的降低测试成本提高测试效率。

然而，为了更大限度的接近录制数据时的GNSS射频场景，同时考虑回放环境、天线增益等客观因素的嬴姓，需要在搭建实验室回放环境中，对回放信号进行校准，进而可以使GNSS回放信号总体水平接近录制时的GNSS信号水平。

目前针对实验室回放录制GNSS信号与实际录制时的GNSS信号水平进行对比的方法主要通过观察近似相同时刻的最强卫星功率水平的一致性进而基本确定近似的测试环境，没有客观统一的算法来整体校准回放GNSS信号数据的手段。

当前实验室回放GNSS信号数据主要通过观察近似时刻的最强GNSS卫星信号功率水平是否与录制相同时刻的最强GNSS信号水平是否接近，然后通过调整信号放大或者衰减器的方法逼近。作为实验室测试环境搭建的信号校准方法来说，观察信号近似接近的方法存在很大的问题：

实验室测试设备和环境校准要保持客观、准确以及可溯源的特点，而观察手段存在主观因素以及不可溯源的问题；

只能反映片刻最强信号接近而不能具备全部信号回放过程的功率水平的校准；

最强信号只能聚焦到某个频段星群的最强卫星信号水平与录制时的最强卫星信号水平接近，不能对所有录制的星群频段的回放信号水平有客观的反馈。

发明内容

本发明提供一种全球导航卫星系统录制数据实验室回放校准方法、装置、设备、存储介质，旨在提高实验室回放环境搭建和校准过程中的测量和统计效率。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种全球导航卫星系统录制数据实验室回放校准方法，包括：

设置全频段全星群参考接收机和全球导航卫星系统GNSS信号录制设备进行同步NMEA电文录制；

针对GNSS信号录制设备产生的参考NMEA电文和回放环境下全频段全星群参考接收机的NMEA电文，进行星群数量分布和功率水平统计；

基于星群数量分布和功率水平，确定最低逼近系数，并基于最低逼近系数对全球导航卫星系统录制数据进行校准。

其中，在进行星群数量分布的步骤中，是对参考NMEA电文和回放环境下相同参考接收机的NMEA电文进行同时进行星群数量的分布统计，按照星群频段分开，同时进行每个星群频段载噪比C/No的最大功率、最小功率、和平均功率的计算。

其中，在确定最低逼近系数的步骤中，参考电文标识为File1,被校准环境电文标识为File2，两个NMEA文件的不通星群频段的统计分布结果(DIST1,DIST 2,……，DIST(n))，以及分布的最大功率(MAX1，MAX2，……，MAX(n))，最小功率(MIN1,MIN 2，……，MIN(n))和平均功率(AVG1，AVG 2，……，AVG(n))作为算法输出参数进行逼近系数N的计算。

其中，基于最大功率、最小功率和平均功率，确定分布系数D，最小功率系数S，最大功率系数M，平均功率系数A。

其中，分布系数D，最小功率系数S，最大功率系数M，平均功率系数A公式表示为：

其中，最低逼近系数N公式表示为：

N＝f1*D+f2*S+f3*M+f4*A

其中f1，f2，f3，f4为权重系数，根据关注重点进行修改。

其中，设定预设期望值，对比最低逼近系数N和预设期望值，若最低逼近系数N小于预设期望值，则判定无需校准，否则判定需要校准。

本发明的第二个目的在于提出一种全球导航卫星系统录制数据实验室回放校准装置，包括：

录制模块，用于设置全频段全星群参考接收机和全球导航卫星系统GNSS信号录制设备进行同步NMEA电文录制；

统计模块，用于针对GNSS信号录制设备产生的参考NMEA电文和回放环境下全频段全星群参考接收机的NMEA电文，进行星群数量分布和功率水平统计；

校准模块，用于基于星群数量分布和功率水平，确定最低逼近系数，并基于最低逼近系数对全球导航卫星系统录制数据进行校准。

本发明的第三个目的在于提出一种电子设备，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执行前述技术方案的方法中的各步骤。

本发明的第四个目的在于提出存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，计算机指令用于使计算机执行根据前述技术方案的方法中的各步骤。

区别于现有技术，本发明提供的全球导航卫星系统录制数据实验室回放校准方法，通过客观对比相同时间段内的实际场景的参考接收机NMEA电文与回放场景相同接收机的NMEA电文上报的GNSS信号功率水平，得到当两个场景信号水平最大接近场景下需要对回放环境的校准数据；通过考虑多个因素包括C/No的分布特性、最大功率、最小功率、平均功率等相关系数，计算最大逼近程度；最大逼近程度的系数可根据不同场景的关注焦点不同更改；通过本发明，能够客观准确的实现对录制数据的实验室回放还原，校准数据可溯源；最大限度贴近希望录制场景的GNSS信号功率水平，实验室替代路测工作更为可能。

附图说明

本发明的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明提供的一种全球导航卫星系统录制数据实验室回放校准方法的流程示意图。

图2是本发明提供的一种全球导航卫星系统录制数据实验室回放校准方法中星群数量分布统计设置门限的示意图。

图3是本发明提供的一种全球导航卫星系统录制数据实验室回放校准方法的逻辑示意图。

图4是本发明提供的一种全球导航卫星系统录制数据实验室回放校准装置的结构示意图。

图5是本发明提供的一种非临时性计算机可读存储介质的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，为本发明实施例所提供的一种全球导航卫星系统录制数据实验室回放校准方法，包括：

。

其中，最低逼近系数N公式表示为：

N＝f1*D+f2*S+f3*M+f4*A

其中f1，f2，f3，f4为权重系数，根据关注重点进行修改。

在GNSS信号录制过程中，同时需要附加一个全频段全星群参考接收机与GNSS信号录制设备进行同步的NMEA电文录制，这个录制的电文作为实验室回放录制的GNSS信号功率水平的参考，校准算法的目标就是使实验室回放信号的功率水平从多个角度最大限度的接近录制GNSS信号过程中同步记录的NMEA电文中反馈的GNSS信号功率水平。

算法的核心包括两部分：分段统计卫星C/No的数量分布以及平均功率水平。校准的过程采用闭环校准方法，针对具备参考NMEA电文的前提条件的GNSS录制回放数据可以针对不通的测试环境部署进行自行校准，如果未发生环境设备的改变只需要校准一次并保存，校准结果作为后续测试过程中动态加载的校准数据。

C/No数量分布统计需要首先设置统计门限，这个根据实际的校准精度需求设置即可。门限的设置如图2所示。

算法执行过程中，对参考NMEA电文和回放环境下相同参考接收机的NMEA电文进行同时进行C/No的分布统计，按照星群频段分开，同时进行每个星群频段C/No载噪比的最大功率、最小功率、和平均功率的计算。(C/No表示的是载波功率与噪声功率谱密度的比值，单位为dBHz。)计算结果如表1所示：

表1计算结果表

参考电文一般标识为File1,被校准环境电文一般标识为File2，两个NMEA文件的不通星群频段的统计分布结果(DIST1,DIST 2,……，DIST(n))，以及分布的最大功率(MAX1，MAX2，……，MAX(n))，最小功率(MIN1,MIN 2，……，MIN(n))和平均功率(AVG1，AVG2，……，AVG(n))作为算法输出参数进行逼近系数N计算，过程中包括分布系数D，最小功率系数S，最大功率系数M，平均功率系数A的计算。

以上算法仅仅为整个校准过程中的基本算法，自动校准可以采用如下自动校准过程进而实现GNSS录制数据实验室回放的自动化校准。如图3流程所示。

如图4所示，本发明还提供了一种全球导航卫星系统录制数据实验室回放校准装置，包括：

录制模块310，用于设置全频段全星群参考接收机和全球导航卫星系统GNSS信号录制设备进行同步NMEA电文录制；

统计模块320，用于针对GNSS信号录制设备产生的参考NMEA电文和回放环境下全频段全星群参考接收机的NMEA电文，进行星群数量分布和功率水平统计；

校准模块330，用于基于星群数量分布和功率水平，确定最低逼近系数，并基于最低逼近系数对全球导航卫星系统录制数据进行校准。

为了实现实施例，本发明还提出一种电子设备，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执行前述技术方案的全球导航卫星系统录制数据实验室回放校准方法中的各步骤。

如图5所示，非临时性计算机可读存储介质包括指令的存储器810，接口830，指令可由根据全球导航卫星系统录制数据实验室回放校准处理器820执行以完成方法。可选地，存储介质可以是非临时性计算机可读存储介质，例如，非临时性计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。

为了实现实施例，本发明还提出一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如本发明实施例的全球导航卫星系统录制数据实验室回放校准。

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发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对所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。在本发明的描述中，“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定制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，并且本发明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，这应被本发明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所述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所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在所述实施方式中，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。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所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，所述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，在本发明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。所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。所述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。

所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发明的实施例，可以理解的是，所述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对所述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种全球导航卫星系统录制数据实验室回放校准方法，其特征在于，包括：

针对所述GNSS信号录制设备产生的参考NMEA电文和回放环境下所述全频段全星群参考接收机的NMEA电文，进行星群数量分布和功率水平统计；

基于所述星群数量分布和功率水平，确定最低逼近系数，并基于所述最低逼近系数对所述全球导航卫星系统录制数据进行校准。

2.根据权利要求1所述的全球导航卫星系统录制数据实验室回放校准方法，其特征在于，在进行星群数量分布的步骤中，是对参考NMEA电文和回放环境下相同参考接收机的NMEA电文进行同时进行星群数量的分布统计，按照星群频段分开，同时进行每个星群频段载噪比C/No的最大功率、最小功率、和平均功率的计算。

3.根据权利要求1所述的全球导航卫星系统录制数据实验室回放校准方法，其特征在于，在确定最低逼近系数的步骤中，参考电文标识为File1,被校准环境电文标识为File2，两个NMEA文件的不通星群频段的统计分布结果(DIST1,DIST 2,……，DIST(n))，以及分布的最大功率(MAX1，MAX2，……，MAX(n))，最小功率(MIN1,MIN 2，……，MIN(n))和平均功率(AVG1，AVG 2，……，AVG(n))作为算法输出参数进行逼近系数N的计算。

4.根据权利要求3所述的全球导航卫星系统录制数据实验室回放校准方法，其特征在于，基于所述最大功率、最小功率和平均功率，确定分布系数D，最小功率系数S，最大功率系数M，平均功率系数A。

5.根据权利要求4所述的全球导航卫星系统录制数据实验室回放校准方法，其特征在于，分布系数D，最小功率系数S，最大功率系数M，平均功率系数A公式表示为：

6.根据权利要求5所述的全球导航卫星系统录制数据实验室回放校准方法，其特征在于，最低逼近系数N公式表示为：

N＝f1*D+f2*S+f3*M+f4*A

其中f1，f2，f3，f4为权重系数，根据关注重点进行修改。

7.根据权利要求6所述的全球导航卫星系统录制数据实验室回放校准方法，其特征在于，设定预设期望值，对比所述最低逼近系数N和所述预设期望值，若所述最低逼近系数N小于所述预设期望值，则判定无需校准，否则判定需要校准。

8.一种全球导航卫星系统录制数据实验室回放校准装置，其特征在于，包括：

统计模块，用于针对所述GNSS信号录制设备产生的参考NMEA电文和回放环境下所述全频段全星群参考接收机的NMEA电文，进行星群数量分布和功率水平统计；

校准模块，用于基于所述星群数量分布和功率水平，确定最低逼近系数，并基于所述最低逼近系数对所述全球导航卫星系统录制数据进行校准。

9.一种电子设备，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1-7中任一项所述的方法中的各步骤。

10.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于使所述计算机执行根据权利要求1-7中任一项所述的方法中的各步骤。