CN115826008B - 天线位移距离范围的检测方法、装置、流动站及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种天线位移距离范围的检测方法、装置、流动站及存储介质，通过获得包括多个目标观测卫星各自分别在当前历元和上一历元的相位观测值的目标GNSS观测数据；然后从全部目标观测卫星中确定出一参考卫星和多组卫星对。接着分别计算每个其他目标观测卫星与参考卫星之间的星间历元间差分观测量以及每组卫星对的星间历元间差分观测量；最后基于预设观测范围和全部星间历元间差分观测量，确定接收机天线出现历元间位移的距离范围信息。这样，利用各目标观测卫星在两历元的相位观测值来确定天线的距离范围信息，鲁棒性较强，且避免了探测周跳导致的循环依赖，还节省了平差导致的算力占用，为GNSS定位的后续流程提供先验信息。
Description
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，具体而言，涉及一种天线位移距离范围的检测方法、装置、流动站及存储介质。
背景技术
GNSS（Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统）定位技术作为最为常用的获取地球框架下绝对坐标的定位手段，广泛地被应用到各个领域，例如车联网领域、无人机领域、机械控制领域、海洋船舶领域等等。
GNSS定位的实现依赖于接收机及接收机的天线，因此在计算定位的过程中：如果能在预处理时预先地获得天线位移的量级，就能够为后续运动学模型设置、位置/速度参数噪声设置、周跳探测等流程提供高效的先验信息。
而如何获得表现位移量级的位移距离是需要考虑的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种天线位移距离范围的检测方法、装置、流动站及存储介质，以改善现有技术存在的问题。
本发明的实施例可以这样实现：
第一方面，本发明提供一种天线位移距离范围的检测方法，应用于流动站，所述流动站包括接收机天线；所述方法包括：
获得目标GNSS观测数据；所述目标GNSS观测数据包括多个目标观测卫星各自分别在当前历元和上一历元的相位观测值；
从全部所述目标观测卫星中确定出一参考卫星和多组卫星对；其中，所述卫星对包括除所述参考卫星外，相对应的两个其他目标观测卫星；
根据所述目标GNSS观测数据，分别计算每个所述其他目标观测卫星与所述参考卫星间的星间历元间差分观测量以及每个所述卫星对的星间历元间差分观测量；
基于预设观测范围和全部所述星间历元间差分观测量，确定所述接收机天线出现历元间位移的距离范围信息。
在可选的实施方式中，所述获得目标GNSS观测数据的步骤，包括：
获得所述当前历元和所述上一历元各自的候选GNSS观测数据；其中，所述候选GNSS观测数据包括多个观测卫星各自的相位观测值，两个相邻历元的观测卫星相同或者不同；
对所述当前历元和所述上一历元各自的候选GNSS观测数据进行过滤，得到目标GNSS观测数据；所述多个目标观测卫星为所述当前历元和所述上一历元共同存在的观测卫星。
在可选的实施方式中，所述从全部所述目标观测卫星中确定出一参考卫星和多组卫星对的步骤，包括：
基于所述目标GNSS观测数据和预设的参考卫星选取策略，从全部所述目标观测卫星中确定所述参考卫星；
对于除所述参考卫星外的其他目标观测卫星，确定任意两个其他目标观测卫星与所述接收机天线构成的实际张角；
确定出符合预设的张角匹配规则的目标实际张角，并将所述目标实际张角对应的两个其他目标观测卫星作为所述卫星对。
在可选的实施方式中，所述确定任意两个其他目标观测卫星与所述接收机天线构成的实际张角的步骤，包括：
获得每个所述其他目标观测卫星的卫星高度角和卫星方位角；
基于所述卫星高度角和所述卫星方位角，计算任意两个其他目标观测卫星与所述接收机天线构成的实际张角。
在可选的实施方式中，所述根据所述目标GNSS观测数据，分别计算每个所述其他目标观测卫星与所述参考卫星间的星间历元间差分观测量以及每个所述卫星对的星间历元间差分观测量的步骤，包括：
分别对每个所述目标观测卫星在所述在当前历元和所述上一历元的相位观测值进行差分处理，得到每个所述目标观测卫星的历元间差分观测量；
分别对每个所述其他目标观测卫星的历元间差分观测量与所述参考卫星的历元间差分观测量进行差分处理，得到每个所述其他目标观测卫星各自的星间历元间差分观测量；
分别对每个所述卫星对的两个历元间差分观测量进行差分处理，得到每个所述卫星对的星间历元间差分观测量。
在可选的实施方式中，所述流动站包括卫星接收机；所述目标GNSS观测数据包括对应历元下每个所述目标观测卫星的观测数据，所述观测数据包括对应历元下所述目标观测卫星的相位观测值和时间数据；
所述分别对每个所述目标观测卫星在所述在当前历元和所述上一历元的相位观测值进行差分处理，得到每个所述目标观测卫星的历元间差分观测量的步骤，包括：
获得所述上一历元下每个所述目标观测卫星的历史卫星位置、所述当前历元下所述卫星接收机的单点定位以及每个所述目标观测卫星的广播星历；
针对每个所述目标观测卫星，基于所述广播星历和所述目标观测卫星在所述当前历元的时间数据，计算所述目标观测卫星的当前卫星位置；
基于所述目标观测卫星的历史卫星位置和当前卫星位置，确定所述目标观测卫星的历元间位移向量；
基于所述当前卫星位置和所述单点定位，确定所述目标观测卫星至所述卫星接收机的指向向量；
计算所述历元间位移向量在所述指向向量上的投影；
基于所述目标观测卫星分别在所述上一历元和所述当前历元的相位观测值以及所述投影，确定对应的所述历元间差分观测量。
在可选的实施方式中，所述流动站包括卫星接收机；在所述获得目标GNSS观测数据的步骤之前，所述方法还包括：
每间隔历元基于所述卫星接收机获得GNSS观测数据；其中，所述GNSS观测数据包括所述卫星接收机接收到卫星信号的每个卫星的观测数据，所述观测数据包括相位观测值、伪距观测值、多普勒观测值、信噪比观测值和广播星历；
针对每个所述历元的GNSS观测数据，基于预设的初筛条件对所述GNSS观测数据进行过滤，并对过滤后的GNSS观测数据进行校正得到校正后的GNSS观测数据；
对所述校正后的GNSS观测数据中的相位异常数据进行剔除，得到所述历元的候选GNSS观测数据。
在可选的实施方式中，所述初筛条件包括卫星截止高度角条件和卫星信号截止信噪比条件；
所述基于预设的初筛条件对所述GNSS观测数据进行过滤的步骤，包括：
基于所述相位观测值、伪距观测值、多普勒观测值、信噪比观测值和广播星历，计算所述卫星接收机的单点定位以及每个所述卫星的卫星高度角、卫星方位角；
将所述卫星高度角不满足所述卫星截止高度角条件的卫星对应的观测数据以及所述信噪比观测值不满足所述卫星信号截止信噪比条件的观测数据从所述GNSS观测数据中剔除，得到所述过滤后的GNSS观测数据。
在可选的实施方式中，所述历元间差分观测量的计算公式为：
其中，
代表目标观测卫星
，
代表所述当前历元，
代表与当前历元
相邻的上一历元；
代表目标观测卫星
在上一历元
的相位观测值，
代表目标观测卫星
在当前一历元
的相位观测值，
代表所述历元间位移向量在所述指向向量上的投影；
代表目标观测卫星
的历元间差分观测量。
在可选的实施方式中，所述星间历元间差分观测量的计算公式为：
其中，
、
分别代表一组卫星对中的一个其他目标观测卫星
、另一个其他目标观测卫星
的历元间差分观测量，
代表其他目标观测卫星
、其他目标观测卫星
之间的星间历元间差分观测量；
或者，
、
分别代表其他目标观测卫星
与参考卫星
各自的历元间差分观测量，
代表其他目标观测卫星
与参考卫星
之间的星间历元间差分观测量。
第二方面，本发明提供一种天线位移距离范围的检测装置，应用于流动站，所述流动站包括接收机天线；所述装置包括：
数据获取模块，用于获得目标GNSS观测数据；所述目标GNSS观测数据包括多个目标观测卫星各自分别在当前历元和上一历元的相位观测值；
卫星选择模块，用于从全部所述目标观测卫星中确定出一参考卫星和多组卫星对；其中，所述卫星对包括除所述参考卫星外，相对应的两个其他目标观测卫星；
数据处理模块，用于：
根据所述目标GNSS观测数据，分别计算每个所述其他目标观测卫星与所述参考卫星间的星间历元间差分观测量以及每个所述卫星对的星间历元间差分观测量；
基于预设观测范围和全部所述星间历元间差分观测量，确定所述接收机天线出现历元间位移的距离范围信息。
第三方面，本发明提供一种流动站，包括：存储器和处理器，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当所述流动站运行时所述处理器执行所述机器可读指令以实现如前述实施方式中任一项所述的天线位移距离范围的检测方法。
第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述实施方式中任一项所述的天线位移距离范围的检测方法。
与现有技术相比，本发明实施例提供了一种天线位移距离范围的检测方法、装置、流动站及存储介质，通过获得目标GNSS观测数据，其包括多个目标观测卫星各自分别在当前历元和上一历元的相位观测值；然后从全部目标观测卫星中确定出一参考卫星和多组卫星对。接着分别计算每个其他目标观测卫星与参考卫星之间的星间历元间差分观测量以及每组卫星对的星间历元间差分观测量；最后基于预设观测范围和全部星间历元间差分观测量，确定接收机天线出现历元间位移的距离范围信息。相较于现有技术，本方案利用各个目标观测卫星在两个相邻历元的相位观测值来确定接收机天线出现历元间位移的距离范围信息，具有较强的鲁棒性，且避免了探测周跳导致的循环依赖，同样也节省了平差流程导致的算力占用，为GNSS定位的后续流程提供先验信息。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明实施例提供的一种流动站的结构示意图。
图2为本发明实施例提供的一种天线位移距离范围的检测方法的流程示意图之一。
图3为本发明实施例提供的一种天线位移距离范围的检测方法的流程示意图之二。
图4为本发明实施例提供的卫星接收机与目标观测卫星之间的一种场景示意。
图5为本发明实施例提供的一种天线位移距离范围的检测装置的结构示意图。
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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
如背景技术部分所述，GNSS定位技术作为最为常用的获取地球框架下绝对坐标的定位手段，广泛地被应用到各个领域，GNSS定位的实现依赖于接收机及接收机的天线，因此在计算定位的过程中：如果能在实现GNSS定位的预处理过程中预先获得天线位移的量级，就能够为后续过程中运动学模型设置、位置/速度参数噪声设置、周跳探测等流程提供高效的先验信息。而如何获得表现位移量级的位移距离是需要考虑的问题。
常用的获得天线位移的量级方法，或因为流程复杂不适合放入预处理过程，或因为鲁棒性不足难以提供准确有效信息。因此需要研究一种鲁棒的位移检测方法，能够高效合理地获得位移量级。
GNSS技术中，存在一种利用时间相关性以及不同时期的观测结果差异来消除误差的方法。该方法的大致原理是：GNSS原始观测值包含了各种类型的复杂误差，而两个连续GNSS观测值的差值大大减少了各种常见误差的影响，同时历元间差分的观测值与位置增量直接相关，适用于估计两个历元之间的位移向量或者平均速度，以此来实现准确的位移/速度估计。
而由于相位观测值精度高，现有技术常常使用TDCP历元间差分相位观测值(Timedifferenced Carrier Phase,历元间差分相位观测值)进行高精度定位。TDCP即为：观测到连续两个历元的相位观测值后，同频率同卫星的一对数据差分后组成TDCP。因为连续历元的卫星端误差变化可以忽略，通过的路径与大气环境基本一致，因此TDCP仅剩下卫星到地面的距离变化以及接收机端影响。进一步地，两个历元的相位观测值组成TDCP后，接下来即可通过平差方法获得历元间位移(或平均速度)的平差估值。
但是，现有技术中，TDCP还包含了卫星到地面的距离变化以及接收机端影响，为了消除该影响、提升数据质量、避免系统性错误定位，因此需要探测周跳后参与平差，否则将严重影响有效性。而三差法、高次差法、多项式法等现有技术的周跳探测方法又依赖先验的位移信息，所以TDCP位移估计与周跳探测存在循环依赖的情况。
并且，在一些GNSS定位方法如RTK（Real Time Kinematic，实时动态测量）、PPP（Precise Point Positioning,精密单点定位）中，运动学模型设置、位置/速度参数噪声设置仅需要历元间位移的量级，即位移距离的范围，而现有技术为了获得较为准确的位移向量而使用了平差方法，这需要占用一定算力，是一种算力浪费。
基于上述技术问题的发现，发明人经过创造性劳动提出下述技术方案以解决或者改善上述问题。需要注意的是，以上现有技术中的方案所存在的缺陷，均是发明人在经过实践并仔细研究后得出的结果，因此，上述问题的发现过程以及下文中本申请实施例针对上述问题所提出的解决方案，都应该是发明人在发明创造过程中对本申请做出的贡献，而不应当理解为本领域技术人员所公知的技术内容。
本发明实施例提供了一种天线位移距离范围的检测方法，利用各个目标观测卫星在两个相邻历元的相位观测值来确定接收机天线出现历元间位移的距离范围信息，避免了探测周跳导致的循环依赖，同样也节省了平差流程导致的算力占用，为GNSS定位的后续流程提供先验信息。以下通过实施例，并配合所附附图，进行详细说明。
请参见图1，图1为本发明实施例提供的一种流动站的结构示意图。该流动站100包括处理器110、存储器120、总线130和卫星接收机140，处理器110通过总线130与存储器120、卫星接收机140连接进行通信。
存储器120可用于存储软件程序以及模组，例如，如本发明实施例所提供的天线位移距离范围的检测装置200对应的程序指令/模组。处理器110通过运行存储在存储器120内的软件程序以及模组，从而执行各种功能应用以及数据处理，如本发明实施例所提供的天线位移距离范围的检测方法。
其中，存储器120可以是但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，闪存存储器（Flash），可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable ProgrammableRead-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable ProgrammableRead-Only Memory，EEPROM)等。
处理器110可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。该处理器110可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
卫星接收机140包括接收机天线，该接收机天线能够接收卫星信号。卫星接收机140可以用于在每隔历元基于接收的卫星信号得到观测数据，将观测数据发送给处理器进行处理。
可选的，流动站100可以是但不限于车辆、手机、无人机、机器人等存在定位需求的设备。
可以理解，图1所示的结构仅为示意，流动站100还可以包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。图1中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。
请参考图2，图2为本发明实施例提供的一种天线位移距离范围的检测方法的流程示意图，该方法的执行主体可以是上述包括接收机天线的流动站，该方法包括以下步骤S400~S700：
S400、获得目标GNSS观测数据。
在本实施例中，目标GNSS观测数据包括多个目标观测卫星各自分别在当前历元和上一历元的相位观测值。
S500、从全部目标观测卫星中确定出一参考卫星和多组卫星对。
在本实施例中，多个目标观测卫星的其中一个被选为参考卫星，而卫星对包括多个目标观测卫星中除参考卫星外相对应的两个其他目标观测卫星。
S600、根据目标GNSS观测数据，分别计算每个其他目标观测卫星与参考卫星之间的星间历元间差分观测量以及每组卫星对的星间历元间差分观测量。
S700、基于预设观测范围和全部星间历元间差分观测量，确定接收机天线出现历元间位移的距离范围信息。
可选的示例中，预设观测范围可以是第一百分比至第二百分比构成的范围组成，而第一百分比与第二百分比的大小可以基于实际项目经验或者实践结果得出。
本发明实施例提供的天线位移距离范围的检测方法，通过获得目标GNSS观测数据，其包括多个目标观测卫星各自分别在当前历元和上一历元的相位观测值；然后从全部目标观测卫星中确定出一参考卫星和多组卫星对。接着分别计算每个其他目标观测卫星与参考卫星之间的星间历元间差分观测量以及每组卫星对的星间历元间差分观测量；最后基于预设观测范围和全部星间历元间差分观测量，确定接收机天线出现历元间位移的距离范围信息。这样，利用各个目标观测卫星在两个相邻历元的相位观测值来确定接收机天线出现历元间位移的距离范围信息，具有较强的鲁棒性，且避免了探测周跳导致的循环依赖，同样也节省了平差流程导致的算力占用，为GNSS定位的后续流程提供先验信息。
可选的实施方式中，该流动站包括卫星接收机，卫星接收机上搭载了接收机天线，该接收机天线能够接收卫星信号，卫星接收机可以对每个历元接收到的所有卫星的卫星信号进行处理，得到每个卫星的观测数据。以下介绍对卫星接收机发出的观测数据进行处理的过程。
请参见图3，在上述步骤S400之前，该方法还可以包括步骤S100~S300。
S100、每间隔历元基于卫星接收机获得GNSS观测数据。
在本实施例中，卫星接收机每间隔一个历元的时间周期，都会输出一份GNSS观测数据。该GNSS观测数据可以包括接收机天线接收到卫星信号的每个卫星的观测数据，观测数据可以包括但不限于卫星的相位观测值、伪距观测值、多普勒观测值、信噪比观测值和广播星历。
S200、针对每个历元的GNSS观测数据，基于预设的初筛条件对GNSS观测数据进行过滤，并对过滤后的GNSS观测数据进行校正得到校正后的GNSS观测数据。
可选的示例中，初筛条件可以包括卫星截止高度角条件和卫星信号截止信噪比条件。对应地，步骤S200中基于预设的初筛条件对GNSS观测数据进行过滤的过程可以包括以下步骤：
S210、基于相位观测值、伪距观测值、多普勒观测值、信噪比观测值和广播星历，计算卫星接收机的单点定位以及每个卫星的卫星高度角、卫星方位角；
S220、将卫星高度角不满足卫星截止高度角条件的卫星对应的观测数据以及信噪比观测值不满足卫星信号截止信噪比条件的观测数据从GNSS观测数据中剔除，得到过滤后的GNSS观测数据。
可以理解，以当前历元的GNSS观测数据A为例，假设GNSS观测数据A包括了卫星1~15号共计15个卫星对应的15份观测数据。
那么基于该GNSS观测数据可以先计算出当前历元下卫星接收机的单点定位以及15个卫星各自的卫星高度角和卫星方位角。接着进行过滤，过滤方式如下：
将卫星高度角不满足卫星截止高度角条件的卫星对应的观测数据从GNSS观测数据A中剔除，以及将信噪比观测值不满足卫星信号截止信噪比条件的观测数据从GNSS观测数据A中剔除，如此即可得到过滤后的GNSS观测数据A。
假设过滤后的GNSS观测数据A中只保留了12个卫星对应的12份观测数据，接下来需要对12份观测数据进行校正，得到校正后的GNSS观测数据A。
可选的示例中，校正处理可以指对每份观测数据中的相位观测值进行时标校正以及大气延迟模型改正。
S300、对校正后的GNSS观测数据中的相位异常数据进行剔除，得到历元的目标GNSS观测数据。
在本实施例中，需要先找出校正后的GNSS观测数据存在相位异常的观测数据，然后将存在相位异常的观测数据剔除，得到该历元对应的候选GNSS观测数据。可选的示例中，找出相位异常的观测数据的方式可以包括但不限于：多普勒检测粗差、信噪比检测多路径效应、Tuboedit检测周跳等。
接上述举例，对于校正后的GNSS观测数据A中的12份观测数据，经过S300后得到的候选GNSS观测数据中，假设包括了10份观测数据，那么10份观测数据对应的10个卫星即可视为观测卫星。
需要说明的是，上述举例对于当前历元的GNSS观测数据A进行处理的说明仅为示例，在此不作限定。
因此，对于每个历元的GNSS观测数据，都需要经过过滤、校正、异常数据剔除等过程，才能得到该历元的候选GNSS观测数据。可以理解，在候选GNSS观测数据中包括了多个观测卫星各自处理好的观测数据，多个观测卫星可以是对应历元下接收机天线接收到卫星信号的所有卫星中的至少一部分。
在可选的实施方式中，目标GNSS观测数据可以基于两个相邻历元的候选GNSS观测数据得到。对应的，上述步骤S400可以包括S410~S420。
S410、获得当前历元和上一历元各自的候选GNSS观测数据。
在本实施例中，当前历元的候选GNSS观测数据可以包括当前历元对应的多个观测卫星各自的观测数据，上一历元的候选GNSS观测数据可以包括上一历元对应的多个观测卫星各自的观测数据。其中，上一历元的多个观测卫星与当前历元的多个观测卫星可以是相同的或者不同的。
S420、对当前历元和上一历元各自的候选GNSS观测数据，得到目标GNSS观测数据。
在本实施例中，目标观测卫星为在当前历元和上一历元对应的两份候选GNSS观测数据中均存在观测数据的观测卫星。
例如，假设上一历元对应的候选GNSS观测数据S1包括的是13个观测卫星（卫星1~13号）各自的观测数据，当前历元对应的候选GNSS观测数据S2包括的是10个观测卫星（卫星5~14号）各自的观测数据。
那么经过S420后，目标GNSS观测数据即包括9个目标观测卫星（卫星5~13号）各自分别在上一历元和当前历元对应的观测数据。
需要说明的是，该举例仅为示例，在实际应用中，目标观测卫星的数量以实际应用为准，在此不做限定。
在可选的实施方式中，参考卫星可以依赖预设的参考卫星选取策略来确定，卫星对的确定可以依赖预设的张角匹配规则来确定。对应的，上述步骤S500的子步骤可以包括S510~S530：
S510、基于目标GNSS观测数据和预设的参考卫星选取策略，从全部目标观测卫星中确定参考卫星。
可选的示例中，对于全部目标观测卫星，参考卫星选取策略可以是以下三种中的一种：
1、将卫星高度角最大的目标观测卫星作为参考卫星；
2、将目标GNSS观测数据中当前历元的观测数据中信噪比观测值最大的目标观测卫星作为参考卫星；
3、将在当前历元之前设定时长内连续多个M个历元均存在候选GNSS观测数据的目标观测卫星作为参考卫星。
需要说明的是，在第三种情况中，设定时长的大小以及设定时长内历元的数量M以实际应用情况为准。例如，设定时长可以是1分钟，设定时长内可以存在600个历元，该举例仅为示例，在此不作限定。
那么对于第一种，可以基于上述S210的结果可以先找出当前历元下每个目标观测卫星的卫星高度角，然后将卫星高度角最大的目标观测卫星作为参考卫星。
对于第二种，可以从目标GNSS观测数据找出当前历元下每个目标观测卫星的信噪比观测值，然后将信噪比观测值最大的目标观测卫星作为参考卫星。
对于第三种，可以查找本地存储空间每个目标观测卫星在设定时长内对应的候选GNSS观测数据的数量，然后将设定时长内候选GNSS观测数据的数量为M的目标观测卫星作为参考卫星。
需要说明的是，具体参考卫星选取策略可以不限于上述举例，以实际应用为准。
S520、对于除参考卫星外的其他目标观测卫星，确定任意两个其他目标观测卫星与接收机天线构成的实际张角。
可选的，S520中确定任意两个其他目标观测卫星与接收机天线构成的实际张角的过程，可以包括以下子步骤：
S521、获得每个其他目标观测卫星的卫星高度角和卫星方位角；
S522、基于卫星高度角和卫星方位角，计算任意两个其他目标观测卫星与接收机天线构成的实际张角。
在本实施例中，可以先基于上述S210的结果找出每个其他目标观测卫星的卫星高度角和卫星方位角。然后即可利用卫星高度角和卫星方位角，来计算任意两个其他目标观测卫星与接收机天线构成的实际张角。
S530、确定出符合预设的张角匹配规则的目标实际张角，并将目标实际张角对应的两个其他目标观测卫星作为卫星对。
可选的示例中，张角匹配规则可以是实际张角需要在60度~120度之间的范围内。
在本实施例中，对于参考卫星的东-西方向、南-北方向、东南-西北方向、东北-西南方向这四种方向来说，每种方向对应的卫星对数量可以为1~3组。
可以理解，若是存在x个其他目标观测卫星，两两配对则存在x(x-1)种组合情况，即可以算出x(x-1)个实际张角。所以只需要找出x(x-1)个实际张角中满足张角匹配规则的所有实际张角（假设为y个），那么这y个实际张角对应的y种组合情况即为y组卫星对。
在可选的特殊示例中，假设对于9个目标观测卫星（卫星5~13号），除了参考卫星（卫星5号）外，8个其他目标观测卫星（卫星6~13号）刚好可以组成4组卫星对。
下面给出一种卫星接收机与目标观测卫星之间的一种场景示意。
请参考图4，图4中假设卫星接收机的位置在地球的北半球区域，图4中示出了卫星接收机以及3个目标观测卫星（卫星5号、卫星6号、卫星13号）的位置。
其中，卫星5号为参考卫星，以卫星接收机所在的地表切面为参照，参考卫星所在的参考平面平行于地表切面，参考卫星的东南西北可以如图4所示。
卫星6号、卫星13号与卫星接收机的接收机天线构成的实际张角为θ，而当θ满足张角匹配规则时，卫星6号、卫星13号即可组成参考卫星的南北方向上的一组卫星对。
需要说明的是，图4中未示出的其他6个目标观测卫星（卫星7~12号）与卫星6、13号之间任意两个与接收机天线构成实际张角与此类似，在此不做赘述。且图4所示仅为示例，实际应用中。参考卫星的东南西北方位以实际应用情况为准，在此不做限定。
在可选的实施方式中，在确定出参考卫星和所有的卫星对之后，需要对每个目标观测卫星在两个历元的相位观测值进行差分处理，以消除卫星端误差与传播路径上的误差。然后再进一步进行卫星间数据的差分处理，来消除接收机历元间位移影响以及接收机端影响。对应地，上述步骤S600的子步骤可以包括S610~S630：
S610、分别对每个目标观测卫星在在当前历元和上一历元的相位观测值进行差分处理，得到每个目标观测卫星的历元间差分观测量。
在本实施例中，每个目标观测卫星在当前历元或上一历元的观测数据均还可以包括对应历元下目标观测卫星的时间数据。
可选的示例中，步骤S610的子步骤可以包括：
S611、获得上一历元下每个目标观测卫星的历史卫星位置、当前历元下卫星接收机的单点定位以及每个目标观测卫星的广播星历。
S612、针对每个目标观测卫星，基于广播星历和目标观测卫星在当前历元的时间数据，计算目标观测卫星的当前卫星位置。
S613、基于目标观测卫星的历史卫星位置和当前卫星位置，确定目标观测卫星的历元间位移向量。
S614、基于当前卫星位置和单点定位，确定目标观测卫星至卫星接收机的指向向量。
可以理解，此处的指向向量是指当前历元下目标观测卫星的当前卫星位置至卫星接收机的单点定位构成的向量。
S615、计算历元间位移向量在指向向量上的投影。
S616、基于目标观测卫星分别在上一历元和当前历元的相位观测值以及投影，确定该目标观测卫星对应的历元间差分观测量。
在本实施例中，历元间差分观测量的计算公式可以为：
其中，
代表目标观测卫星
，
代表所述当前历元，
代表与当前历元
相邻的上一历元；
代表目标观测卫星
在上一历元
的相位观测值，
代表目标观测卫星
在当前一历元
的相位观测值，
代表所述历元间位移向量在所述指向向量上的投影；
代表目标观测卫星
的历元间差分观测量。
可以理解，对于每个目标观测卫星来讲，经过历元间差分后，卫星端误差与传播路径上的误差基本消除，仅剩下接收机历元间位移影响以及接收机端影响。
S620、分别对每个其他目标观测卫星的历元间差分观测量与参考卫星的历元间差分观测量进行差分处理，得到每个其他目标观测卫星各自的星间历元间差分观测量。
S630、分别对每组卫星对的两个历元间差分观测量进行差分处理，得到每组卫星对的星间历元间差分观测量。
在本实施例中，星间历元间差分观测量的计算公式可以为：
其中，对于一组卫星对来讲，
、
分别代表一组卫星对中的一个其他目标观测卫星
、另一个其他目标观测卫星
的历元间差分观测量，
代表其他目标观测卫星
、其他目标观测卫星
之间的星间历元间差分观测量；
对于任意一个其他目标观测卫星与参考卫星之间来讲，
、
分别代表其他目标观测卫星
与参考卫星
各自的历元间差分观测量，
代表其他目标观测卫星
与参考卫星
之间的星间历元间差分观测量。
接下来对本方案的核心思想进行说明。
对于其他目标观测卫星P1与参考卫星P在上一历元到当前历元之间，假设卫星接收机出现历元间位移的历元间位移向量为
。相邻历元间，卫星到卫星接收机的指向向量的方向变化可以忽略不计，假设P1到卫星接收机的指向向量为
，P到卫星接收机的指向向量为
。
那么，此处P1与P之间的星间历元间差分观测量，可以视作在
上的投影与
在
上的投影之间的差值。因此星间历元间差分观测量的大小范围可以是为零到两倍
。
因为绝大部分情况下，多个目标观测卫星各自到接收机的多个指向向量是均匀分布的，确定出参考卫星以及多组卫星对能避免大部分目标观测卫星到卫星接收机的指向向量都相互接近的情况，从而可以使得星间历元间差分观测量可以有效表征卫星接收机的历元间位移向量的大小。
可选的实施方式中，上述步骤S700的子步骤可以包括：
S710、对全部星间历元间差分观测量进行升序排序，得到排序后的数据列；
S720、利用预设观测范围对排序后的数据列进行拟合，得到第一数值和第二数值。
S730、将第一数值与第二数值构成的数据范围作为接收机天线出现历元间位移的距离范围信息。
可以理解，距离范围信息可以表征接收机天线的历元间位移向量的大小可以落在第一数值与第二数值构成的数据范围附近。
为了便于理解，对于上述步骤S610~S630以及S700，以下以介绍一种可能的示例。
假设对于9个目标观测卫星（卫星5~13号），除了参考卫星（卫星5号）外，8个其他目标观测卫星（卫星6~13号）刚好可以组成如下的4组卫星对：
一组：卫星6号、卫星13号；
二组：卫星7号、卫星12号；
三组：卫星8号、卫星11号；
四组：卫星9号、卫星10号。
那么经过S610可以得到卫星5~13号各自的历元间差分观测量，共计9历元间差分观测量；
接下来经过S620可以得到卫星6~13号分别与卫星5号之间的星间历元间差分观测量，共计8个星间历元间差分观测量；
在经过S630可以得到一组、二组、三组、四组各自对应的星间历元间差分观测量，共计4个星间历元间差分观测量。
所以，总计会得到12个星间历元间差分观测量。
假设，第一百分比为68%，第二百分比为95%，那么预设观测范围为68%~95%。先对12个星间历元间差分观测量进行升序排序可以得到排序后的数据列，记为数据列
，其中
是依次增大的。
假设利用预设观测范围（68%~95%）对数据列
进行拟合得到的第一数值与第二数值分别为
，那么
构成的数据范围
即可作为接收机天线出现历元间位移的距离范围信息。
需要说明的是，上述举例仅是为了便于理解的示例，具体应用中，目标观测卫星的数量以及详细的卫星编号均以实际应用为准，在此不做限制。上述方法实施例中各个步骤的执行顺序不以附图所示为限制，各步骤的执行顺序以实际应用情况为准。
为了执行上述方法实施例及各个可能的实施方式中的相应步骤，下面分别给出一种天线位移距离范围的检测装置的实现方式。
请参见图5，图5示出了本发明实施例提供的天线位移距离范围的检测装置的结构示意图。该天线位移距离范围的检测装置200应用于流动站，该流动站包括接收机天线，该天线位移距离范围的检测装置200包括：数据获取模块220、卫星选择模块230、数据处理模块240。
数据获取模块220，用于获得目标GNSS观测数据；目标GNSS观测数据包括多个目标观测卫星各自分别在当前历元和上一历元的相位观测值。
卫星选择模块230，用于从全部目标观测卫星中确定出一参考卫星和多组卫星对；其中，卫星对包括除参考卫星外，相对应的两个其他目标观测卫星。
数据处理模块240，用于：根据目标GNSS观测数据，分别计算每个其他目标观测卫星与参考卫星之间的星间历元间差分观测量以及每组卫星对的星间历元间差分观测量；基于预设观测范围和全部星间历元间差分观测量，确定接收机天线出现历元间位移的距离范围信息。
在可选的实施方式中，数据获取模块220用于获得目标GNSS观测数据时，具体可以用于：获得当前历元和上一历元各自的候选GNSS观测数据；其中，候选GNSS观测数据包括多个观测卫星各自的相位观测值，两个相邻历元的观测卫星相同或者不同；对当前历元和上一历元各自的候选GNSS观测数据进行过滤，得到目标GNSS观测数据；多个目标观测卫星为当前历元和上一历元共同存在的观测卫星。
在可选的实施方式中，卫星选择模块230用于从全部目标观测卫星中确定出一参考卫星和多组卫星对时，具体可以用于：基于目标GNSS观测数据和预设的参考卫星选取策略，从全部目标观测卫星中确定参考卫星；对于除参考卫星外的其他目标观测卫星，确定任意两个其他目标观测卫星与接收机天线构成的实际张角；确定出符合预设的张角匹配规则的目标实际张角，并将目标实际张角对应的两个其他目标观测卫星作为卫星对。
在可选的实施方式中，卫星选择模块230用于确定任意两个其他目标观测卫星与接收机天线构成的实际张角时，具体可以用于：获得每个其他目标观测卫星的卫星高度角和卫星方位角；基于卫星高度角和卫星方位角，计算任意两个其他目标观测卫星与接收机天线构成的实际张角。
在可选的实施方式中，数据处理模块240用于根据目标GNSS观测数据，分别计算每个其他目标观测卫星与参考卫星之间的星间历元间差分观测量以及每个卫星对的星间历元间差分观测量时，具体可以用于：分别对每个目标观测卫星在在当前历元和上一历元的相位观测值进行差分处理，得到每个目标观测卫星的历元间差分观测量；分别对每个其他目标观测卫星的历元间差分观测量与参考卫星的历元间差分观测量进行差分处理，得到每个其他目标观测卫星各自的星间历元间差分观测量；分别对每个卫星对的两个历元间差分观测量进行差分处理，得到每个卫星对的星间历元间差分观测量。
在可选的实施方式中，流动站可以包括卫星接收机；目标GNSS观测数据包括对应历元下每个目标观测卫星的观测数据，观测数据包括对应历元下目标观测卫星的相位观测值和时间数据。数据处理模块240用于分别对每个目标观测卫星在在当前历元和上一历元的相位观测值进行差分处理，得到每个目标观测卫星的历元间差分观测量时，具体可以用于：获得上一历元下每个目标观测卫星的历史卫星位置、当前历元下卫星接收机的单点定位以及每个目标观测卫星的广播星历；针对每个目标观测卫星，基于广播星历和目标观测卫星在当前历元的时间数据，计算目标观测卫星的当前卫星位置；基于目标观测卫星的历史卫星位置和当前卫星位置，确定目标观测卫星的历元间位移向量；基于当前卫星位置和单点定位，确定目标观测卫星至卫星接收机的指向向量；计算历元间位移向量在指向向量上的投影；基于目标观测卫星分别在上一历元和当前历元的相位观测值以及投影，确定对应的历元间差分观测量。
在可选的实施方式中，天线位移距离范围的检测装置200还可以包括数据接收模块210。在数据获取模块220用于获得目标GNSS观测数据之前，数据接收模块210可以用于：
每间隔历元基于卫星接收机获得GNSS观测数据；其中，GNSS观测数据包括卫星接收机接收到卫星信号的每个卫星的观测数据，观测数据包括相位观测值、伪距观测值、多普勒观测值、信噪比观测值和广播星历；
针对每个历元的GNSS观测数据，基于预设的初筛条件对GNSS观测数据进行过滤，并对过滤后的GNSS观测数据进行校正得到校正后的GNSS观测数据；对校正后的GNSS观测数据中的相位异常数据进行剔除，得到历元的候选GNSS观测数据。
在可选的实施方式中，初筛条件包括卫星截止高度角条件和卫星信号截止信噪比条件；数据接收模块210用于基于预设的初筛条件对GNSS观测数据进行过滤时，具体可以用于：基于相位观测值、伪距观测值、多普勒观测值、信噪比观测值和广播星历，计算卫星接收机的单点定位以及每个卫星的卫星高度角、卫星方位角；将卫星高度角不满足卫星截止高度角条件的卫星对应的观测数据以及信噪比观测值不满足卫星信号截止信噪比条件的观测数据从GNSS观测数据中剔除，得到过滤后的GNSS观测数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的天线位移距离范围的检测装置200的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机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时实现上述实施例揭示的天线位移距离范围的检测方法。该计算机可读存储介质可以是但不限于：U盘、移动硬盘、ROM、RAM、PROM、EPROM、EEPROM、FLASH磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
综上，本发明实施例提供了一种天线位移距离范围的检测方法、装置、流动站及存储介质，通过获得目标GNSS观测数据，其包括多个目标观测卫星各自分别在当前历元和上一历元的相位观测值；然后从全部目标观测卫星中确定出一参考卫星和多组卫星对。接着分别计算每个其他目标观测卫星与参考卫星之间的星间历元间差分观测量以及每组卫星对的星间历元间差分观测量；最后基于预设观测范围和全部星间历元间差分观测量，确定接收机天线出现历元间位移的距离范围信息。相较于现有技术，本方案利用各个目标观测卫星在两个相邻历元的相位观测值来确定接收机天线出现历元间位移的距离范围信息，具有较强的鲁棒性，且避免了探测周跳导致的循环依赖，同样也节省了平差流程导致的算力占用，为GNSS定位的后续流程提供先验信息。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种天线位移距离范围的检测方法，其特征在于，应用于流动站，所述流动站包括卫星接收机，所述卫星接收机包括接收机天线；所述方法包括：
获得目标GNSS观测数据；所述目标GNSS观测数据包括多个目标观测卫星各自分别在当前历元和上一历元的观测数据，所述观测数据包括对应历元下所述目标观测卫星的相位观测值和时间数据；
从全部所述目标观测卫星中确定出一参考卫星和多组卫星对；其中，所述卫星对包括除所述参考卫星外，相对应的两个其他目标观测卫星；
根据所述目标GNSS观测数据，分别计算每个所述其他目标观测卫星与所述参考卫星之间的星间历元间差分观测量以及每个所述卫星对的星间历元间差分观测量；
基于预设观测范围和全部所述星间历元间差分观测量，确定所述接收机天线出现历元间位移的距离范围信息；
其中，所述根据所述目标GNSS观测数据，分别计算每个所述其他目标观测卫星与所述参考卫星之间的星间历元间差分观测量以及每个所述卫星对的星间历元间差分观测量的步骤，包括：
获得所述上一历元下每个所述目标观测卫星的历史卫星位置、所述当前历元下所述卫星接收机的单点定位以及每个所述目标观测卫星的广播星历；
针对每个所述目标观测卫星，基于所述广播星历和所述目标观测卫星在所述当前历元的时间数据，计算所述目标观测卫星的当前卫星位置；
基于所述目标观测卫星的历史卫星位置和当前卫星位置，确定所述目标观测卫星的历元间位移向量；
基于所述当前卫星位置和所述单点定位，确定所述目标观测卫星至所述卫星接收机的指向向量；
计算所述历元间位移向量在所述指向向量上的投影；
基于所述目标观测卫星分别在所述上一历元和所述当前历元的相位观测值以及所述投影，确定所述目标观测卫星的历元间差分观测量，得到每个所述目标观测卫星的历元间差分观测量；所述历元间差分观测量的计算公式为：
其中，
代表目标观测卫星
，
代表所述当前历元，
代表与当前历元
相邻的上一历元；
代表目标观测卫星
在上一历元
的相位观测值，
代表目标观测卫星
在当前一历元
的相位观测值，
代表所述历元间位移向量在所述指向向量上的投影；
代表目标观测卫星
的历元间差分观测量；
分别对每个所述其他目标观测卫星的历元间差分观测量与所述参考卫星的历元间差分观测量进行差分处理，得到每个所述其他目标观测卫星各自的星间历元间差分观测量；
分别对每个所述卫星对的两个历元间差分观测量进行差分处理，得到每个所述卫星对的星间历元间差分观测量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获得目标GNSS观测数据的步骤，包括：
获得所述当前历元和所述上一历元各自的候选GNSS观测数据；其中，所述候选GNSS观测数据包括多个观测卫星各自的相位观测值，两个相邻历元的观测卫星相同或者不同；
对所述当前历元和所述上一历元各自的候选GNSS观测数据进行过滤，得到目标GNSS观测数据；所述多个目标观测卫星为所述当前历元和所述上一历元共同存在的观测卫星。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从全部所述目标观测卫星中确定出一参考卫星和多组卫星对的步骤，包括：
基于所述目标GNSS观测数据和预设的参考卫星选取策略，从全部所述目标观测卫星中确定所述参考卫星；
对于除所述参考卫星外的其他目标观测卫星，确定任意两个其他目标观测卫星与所述接收机天线构成的实际张角；
确定出符合预设的张角匹配规则的目标实际张角，并将所述目标实际张角对应的两个其他目标观测卫星作为所述卫星对。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定任意两个其他目标观测卫星与所述接收机天线构成的实际张角的步骤，包括：
获得每个所述其他目标观测卫星的卫星高度角和卫星方位角；
基于所述卫星高度角和所述卫星方位角，计算任意两个其他目标观测卫星与所述接收机天线构成的实际张角。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述流动站包括卫星接收机；在所述获得目标GNSS观测数据的步骤之前，所述方法还包括：
每间隔历元基于所述卫星接收机获得GNSS观测数据；其中，所述GNSS观测数据包括所述卫星接收机接收到卫星信号的每个卫星的观测数据，所述观测数据包括所述相位观测值、伪距观测值、多普勒观测值、信噪比观测值和广播星历；
针对每个所述历元的GNSS观测数据，基于预设的初筛条件对所述GNSS观测数据进行过滤，并对过滤后的GNSS观测数据进行校正得到校正后的GNSS观测数据；
对所述校正后的GNSS观测数据中的相位异常数据进行剔除，得到所述历元的候选GNSS观测数据。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述初筛条件包括卫星截止高度角条件和卫星信号截止信噪比条件；
所述基于预设的初筛条件对所述GNSS观测数据进行过滤的步骤，包括：
基于所述相位观测值、伪距观测值、多普勒观测值、信噪比观测值和广播星历，计算所述卫星接收机的单点定位以及每个所述卫星的卫星高度角、卫星方位角；
将所述卫星高度角不满足所述卫星截止高度角条件的卫星对应的观测数据以及所述信噪比观测值不满足所述卫星信号截止信噪比条件的观测数据从所述GNSS观测数据中剔除，得到所述过滤后的GNSS观测数据。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述星间历元间差分观测量的计算公式为：
其中，
、
分别代表一组卫星对中的一个其他目标观测卫星
、另一个其他目标观测卫星
的历元间差分观测量，
代表其他目标观测卫星
、其他目标观测卫星
之间的星间历元间差分观测量；
或者，
、
分别代表其他目标观测卫星
与参考卫星
各自的历元间差分观测量，
代表其他目标观测卫星
与参考卫星
之间的星间历元间差分观测量。
8.一种天线位移距离范围的检测装置，其特征在于，应用于流动站，所述流动站包括卫星接收机，所述卫星接收机包括接收机天线；所述装置包括：
数据获取模块，用于获得目标GNSS观测数据；所述目标GNSS观测数据包括多个目标观测卫星各自分别在当前历元和上一历元的观测数据，所述观测数据包括对应历元下所述目标观测卫星的相位观测值和时间数据；
卫星选择模块，用于从全部所述目标观测卫星中确定出一参考卫星和多组卫星对；其中，所述卫星对包括除所述参考卫星外，相对应的两个其他目标观测卫星；
数据处理模块，用于：
根据所述目标GNSS观测数据，分别计算每个所述其他目标观测卫星与所述参考卫星之间的星间历元间差分观测量以及每个所述卫星对的星间历元间差分观测量；
基于预设观测范围和全部所述星间历元间差分观测量，确定所述接收机天线出现历元间位移的距离范围信息；
所述数据处理模块，具体用于：
获得所述上一历元下每个所述目标观测卫星的历史卫星位置、所述当前历元下所述卫星接收机的单点定位以及每个所述目标观测卫星的广播星历；针对每个所述目标观测卫星，基于所述广播星历和所述目标观测卫星在所述当前历元的时间数据，计算所述目标观测卫星的当前卫星位置；基于所述目标观测卫星的历史卫星位置和当前卫星位置，确定所述目标观测卫星的历元间位移向量；基于所述当前卫星位置和所述单点定位，确定所述目标观测卫星至所述卫星接收机的指向向量；计算所述历元间位移向量在所述指向向量上的投影；基于所述目标观测卫星分别在所述上一历元和所述当前历元的相位观测值以及所述投影，确定所述目标观测卫星的历元间差分观测量，得到每个所述目标观测卫星的历元间差分观测量；所述历元间差分观测量的计算公式为：
其中，
代表目标观测卫星
，
代表所述当前历元，
代表与当前历元
相邻的上一历元；
代表目标观测卫星
在上一历元
的相位观测值，
代表目标观测卫星
在当前一历元
的相位观测值，
代表所述历元间位移向量在所述指向向量上的投影；
代表目标观测卫星
的历元间差分观测量；
分别对每个所述其他目标观测卫星的历元间差分观测量与所述参考卫星的历元间差分观测量进行差分处理，得到每个所述其他目标观测卫星各自的星间历元间差分观测量；分别对每个所述卫星对的两个历元间差分观测量进行差分处理，得到每个所述卫星对的星间历元间差分观测量。
9.一种流动站，其特征在于，包括：存储器和处理器，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当所述流动站运行时所述处理器执行所述机器可读指令以实现如权利要求1-7中任一项所述的天线位移距离范围的检测方法。
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有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的天线位移距离范围的检测方法。
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