CN116719059A - 一种基于北斗信号的指挥控制方法、系统及存储介质 - Google Patents

一种基于北斗信号的指挥控制方法、系统及存储介质 Download PDF

Info

Publication number
CN116719059A
CN116719059A CN202310994686.XA CN202310994686A CN116719059A CN 116719059 A CN116719059 A CN 116719059A CN 202310994686 A CN202310994686 A CN 202310994686A CN 116719059 A CN116719059 A CN 116719059A
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
beidou
measure
module
control system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202310994686.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN116719059B (zh
Inventor
刘争光
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BEIJING BDSTAR NAVIGATION CO LTD
Original Assignee
BEIJING BDSTAR NAVIGATION CO LTD
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BEIJING BDSTAR NAVIGATION CO LTD filed Critical BEIJING BDSTAR NAVIGATION CO LTD
Priority to CN202310994686.XA priority Critical patent/CN116719059B/zh
Publication of CN116719059A publication Critical patent/CN116719059A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116719059B publication Critical patent/CN116719059B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B9/00—Safety arrangements
    • G05B9/02—Safety arrangements electric
    • G05B9/03—Safety arrangements electric with multiple-channel loop, i.e. redundant control systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/14—Receivers specially adapted for specific applications
    • G01S19/17—Emergency applications
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/22—Multipath-related issues
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/23—Testing, monitoring, correcting or calibrating of receiver elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42—Determining position
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/1851—Systems using a satellite or space-based relay
    • H04B7/18513—Transmission in a satellite or space-based system
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/1851—Systems using a satellite or space-based relay
    • H04B7/18519—Operations control, administration or maintenance
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
    • H04L41/06—Management of faults, events, alarms or notifications
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
    • H04L41/06—Management of faults, events, alarms or notifications
    • H04L41/0654—Management of faults, events, alarms or notifications using network fault recovery
    • H04L41/0659—Management of faults, events, alarms or notifications using network fault recovery by isolating or reconfiguring faulty entities
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
    • H04L41/06—Management of faults, events, alarms or notifications
    • H04L41/0654—Management of faults, events, alarms or notifications using network fault recovery
    • H04L41/0663—Performing the actions predefined by failover planning, e.g. switching to standby network elements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于北斗信号的指挥控制方法、系统及存储介质，涉及指挥控制系统技术领域，所述控制方法包括以下步骤：制定应急救援预案，明确各级指挥机构和救援人员任务，配备应急设备和工具，控制系统实时监测北斗信号的信号状态，当监测信号状态变差时，控制系统发出预警信号。本发明通过对北斗信号的实时监测和评估，结合控制系统的设计和实施，能够及时发现信号变差的情况，并迅速触发预警，实现救援指挥和控制的实时性，控制系统和备选措施的规划和实施，使系统能够在北斗信号受限或变差的情况下，通过切换到备用通信设备、调整设备位置等措施，保证救援指挥和控制的鲁棒性和可靠性，从而保证指挥控制系统的稳定性。

Description

一种基于北斗信号的指挥控制方法、系统及存储介质
技术领域
本发明涉及指挥控制系统技术领域，具体涉及一种基于北斗信号的指挥控制方法、系统及存储介质。
背景技术
基于北斗信号的指挥控制系统是一种利用中国北斗导航卫星系统的导航信号进行指挥和控制的系统，北斗导航卫星系统是中国自主研发的全球卫星导航系统，类似于美国的GPS（全球定位系统）和俄罗斯的GLONASS（格洛纳斯）系统，北斗系统由一组卫星、地面控制站和用户终端组成，能够为全球范围内的用户提供定位、导航和时间服务；
基于北斗信号的应急救援指挥控制系统利用北斗卫星系统提供的导航信号，结合相关的软件和硬件技术，实现对应急救援的指挥和控制任务的支持和执行，通过北斗信号实现灾害区域内的定位和通信，为救援人员提供准确的导航和通讯支持，提高救援效率和生命救助成功率。
现有技术存在以下不足：
北斗导航卫星系统的信号覆盖范围在全球范围内，但在某些特殊地形（如高楼、山区等）或复杂环境中，信号的强度和质量可能受到限制，当监测信号状态变差时，控制系统及时发出预警信号这可能导致信号接收的困难或不可靠性，且控制方法对信号状态无评估处理和备用计划，从而影响应急救援指挥控制的可靠性和准确性。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于北斗信号的指挥控制方法、系统及存储介质，以解决背景技术中不足。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于北斗信号的指挥控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
S1：制定应急救援预案，明确各级指挥机构和救援人员任务，配备应急设备和工具；
S2：控制系统实时监测北斗信号的信号状态；
S3：当监测信号状态变差时，控制系统发出预警信号；
S4：根据预警级别和信号质量变化的情况，制定相应的备选措施计划；
S5：当控制系统发出信号变差的预警后，依据预先制定的备选措施计划执行相应的行动；
S6：在应急救援过程中，实时监控信号状态的变化和备选措施的执行效果并进行反馈。
在一个优选的实施方式中，步骤S2中，控制系统实时监测北斗信号的信号状态包括以下步骤：
S2.1：获取北斗信号的载噪比、多径距离差以及多径效应幅度；
S2.2：将载噪比、多径距离差以及多径效应幅度去除量纲后综合计算获取信号系数，计算表达式为：
式中，为载噪比，/>为多径距离差，/>为多径效应幅度，/>、/>、/>分别为载噪比、多径距离差以及多径效应幅度的比例系数，且/>、/>均大于0，若多径效应导致信号幅度的增加，/>大于0，若多径效应导致信号幅度的减小，/>小于0；
S2.3：获取信号系数后，将信号系数/>与第一信号阈值以及第二信号阈值进行对比，若信号系数≥信号阈值，判断北斗信号的信号状态优，若信号系数＜信号阈值，判断北斗信号的信号状态差。
在一个优选的实施方式中，所述载噪比中：/>是信号功率与噪声功率之比，/>是每比特能量与噪声功率谱密度之比。
在一个优选的实施方式中，所述多径距离差中：/>为信号传播速度，/>是各个到达路径之间的时间差。
在一个优选的实施方式中，所述多径效应幅度的计算表达式为：
式中，是每个到达路径的幅度，/>是每个到达路径的相位差，/>为复数中的虚数。
在一个优选的实施方式中，步骤S6中，评估备选措施效果包括以下步骤：
S6.1：在备选措施使用后，获取信号误差率、定位精度相似度以及措施执行的响应时长标准差指数；
S6.2：将信号误差率、定位精度相似度以及措施执行的响应时长标准差指数综合计算获取评估系数，计算表达式为：
式中，为信号误差率、/>为定位精度相似度，/>为措施执行的响应时长标准差指数，/>、/>、/>分别为定位精度相似度、措施执行的响应时长标准差指数以及信号误差率的比例系数，且/>、/>、/>均大于0；
S6.3：获取评估系数后，将评估系数/>与评估阈值进行对比，若评估系数≥评估阈值，评估备选措施效果好，若评估系数＜评估阈值，评估备选措施效果差，需要重新制定备选措施。
在一个优选的实施方式中，所述定位精度相似度中，/>为当前定位精度向量以及标准定位精度向量的内积，/>分别为当前定位精度向量模长以及标准定位精度向量模长；
所述信号误差率的计算表达式为：
式中，为错误比特数，/>为总比特数。
在一个优选的实施方式中，所述措施执行的响应时长标准差指数的获取逻辑为：
计算措施执行的响应时长标准差，表达式为：/>
式中，i=，/>表示措施执行的响应时长获取次数，/>为正整数，/>是每次措施执行的响应时长，/>是措施执行的平均响应时长；
若措施执行的平均响应时长≤时长阈值，且措施执行的响应时长标准差/>≤标准差阈值，/>；
若措施执行的平均响应时长≤时长阈值，且措施执行的响应时长标准差/>＞标准差阈值，/>；
若措施执行的平均响应时长＞时长阈值，且措施执行的响应时长标准差/>＞标准差阈值，/>；
若措施执行的平均响应时长＞时长阈值，且措施执行的响应时长标准差/>≤标准差阈值，/>。
本发明还提供一种基于北斗信号的指挥控制系统，包括信号接收模块、信号评估模块、位置定位模块、指令解析模块、规划模块、控制执行模块、监测模块、容错模块；
信号接收模块接收来自北斗卫星的信号并进行解码，信号评估模块实时监测北斗信号的信号状态，当监测信号状态变差时，发出预警信号，位置定位模块利用接收到的北斗信号进行位置定位，确定控制系统所在的地理位置，指令解析模块解析接收到的指令，规划模块根据控制系统的位置信息和接收到的指令，进行决策和路径规划，控制执行模块实施决策和规划的行动，监测模块监测控制系统的运行状态和环境条件，将收集的数据进行处理和分析，容错模块处理控制系统故障和异常情况。
本发明还提供一种存储介质，所述存储介质存储计算机程序，所述计算机程序被执行时实现基于北斗信号的指挥控制系统。
在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：
本发明通过对北斗信号的实时监测和评估，结合控制系统的设计和实施，能够及时发现信号变差的情况，并迅速触发预警，实现救援指挥和控制的实时性，控制系统和备选措施的规划和实施，使系统能够在北斗信号受限或变差的情况下，通过切换到备用通信设备、调整设备位置等措施，保证救援指挥和控制的鲁棒性和可靠性，从而保证指挥控制系统的稳定性；
本发明通过获取北斗信号的载噪比、多径距离差以及多径效应幅度，将载噪比、多径距离差以及多径效应幅度去除量纲后综合计算获取信号系数，有效提高数据处理效率，并依据信号系数与信号阈值的对比结果评估北斗信号的信号状态，从而能够在北斗信号状态变差时计时预警。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的方法流程图。
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。
实施例1：请参阅图1所示，本实施例所述一种基于北斗信号的指挥控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
A、预案制定和准备：制定详细的应急救援预案，明确各级指挥机构和救援人员的职责和任务；配备必要的设备和工具，包括接收北斗信号的终端设备、备用电源、通讯设备等；
a、对特定应急救援场景进行需求评估，明确救援目标、任务和需求，制定详细的应急救援预案，包括行动计划、流程和策略等；
b、确定各级指挥机构和救援人员的职责和任务，明确指挥关系和责任划分，定义不同人员在应急救援中的角色和职责，确保协调一致的指挥结构；
c、根据应急救援预案，配备必要的设备和工具，包括接收北斗信号的终端设备、备用电源、通讯设备、导航工具、医疗设备等；
d、配备通信设备，确保救援人员之间和指挥机构之间的有效沟通，使用无线对讲机、手机、卫星通信设备等，确保实时联络和信息交流；
e、对相关人员进行应急救援培训，包括指挥员、救援人员和技术人员等，定期组织应急演练，模拟真实场景，检验预案的有效性和人员的应急反应能力；
f、根据应急救援预案，合理部署救援人员和设备，确保各项设备和工具的正常运行，并进行必要的检修和备用供应。
B、北斗信号监测：实时监测北斗信号的信号状态，利用相关设备和技术对信号进行监控。
C、控制系统设计和实施：设计一个可靠的控制系统，能够根据实时监测的信号状态，当监测信号状态变差时，控制系统及时发出预警信号；控制系统可以通过声音、视觉或其他方式向相关人员发送预警信息，确保相关人员能够及时知晓信号状态的变化。
D、备选措施规划和实施：控制系统触发后，根据预警级别和信号质量变化的情况，制定相应的备选措施计划；备选措施可能包括切换到备用通信设备、调整设备位置、采用其他导航手段等；
a、针对信号质量变化情况，制定相应的备选措施规划，根据预警级别的不同，确定备选措施的优先级和紧急程度；
b、当信号质量较差时，可以切换到备用通信设备，如使用其他通信频段或卫星通信设备，预先配置备用通信设备，并确保其可靠性和可用性；
c、对于受多径效应或信号遮挡影响的情况，可以调整设备的位置或方向，以改善信号接收情况，根据实际场景进行设备位置的调整，确保信号接收的稳定性和可靠性；
d、在信号质量较差的情况下，可以采用其他导航手段辅助定位和导航，如使用惯性导航系统、地面标志物、地图、导航卫星等作为补充导航手段；
e、根据备选措施规划，及时执行相应的备选措施，对备用通信设备进行切换、调整设备位置或使用其他导航手段等，以确保指挥和控制的顺利进行。
E、应急响应和指挥控制：当控制系统发出信号变差的预警后，相关人员需要及时响应，并按照预先制定的备选措施计划执行相应的行动；各级指挥员和救援人员应当根据预警级别和具体情况做出相应的决策，调整工作方式和应急措施；
a、相关人员接收到预警信息后，立即进行确认，并核实信号状态的变化，确认预警信息的准确性，以确保及时响应和行动；
b、根据预警级别和具体情况，评估信号变差对救援行动的影响程度，分析信号变差可能带来的风险和挑战，为后续决策提供依据；
c、各级指挥员和救援人员根据评估结果，做出相应的决策，根据预警级别和影响程度，调整工作方式和应急措施，确保救援行动的顺利进行；
d、根据预先制定的备选措施计划，执行相应的行动，针对信号变差的原因和影响，采取相应的措施，如切换到备用通信设备、调整设备位置等；
e、相关人员之间进行实时的通信和协作，确保信息的共享和沟通畅通，根据需要，与其他救援单位或指挥中心进行有效的协调和合作。
F、监控与反馈：在应急救援过程中，需要实时监控信号状态的变化和备选措施的执行效果；监控包括对信号质量和备选措施的实时监测，以及对救援行动的反馈和评估。
本申请通过对北斗信号的实时监测和评估，结合控制系统的设计和实施，能够及时发现信号变差的情况，并迅速触发预警，实现救援指挥和控制的实时性，控制系统和备选措施的规划和实施，使系统能够在北斗信号受限或变差的情况下，通过切换到备用通信设备、调整设备位置等措施，保证救援指挥和控制的鲁棒性和可靠性，从而保证指挥控制系统的稳定性。
实施例2：实时监测北斗信号的信号状态，利用相关设备和技术对信号进行监控，包括以下步骤：
获取北斗信号的载噪比、多径距离差以及多径效应幅度；
将载噪比、多径距离差以及多径效应幅度去除量纲后综合计算获取信号系数，计算表达式为：
式中，为载噪比，/>为多径距离差，/>为多径效应幅度，/>、/>、/>分别为载噪比、多径距离差以及多径效应幅度的比例系数，且/>、/>均大于0，若多径效应导致信号幅度的增加，/>大于0，若多径效应导致信号幅度的减小，/>小于0。
获取信号系数后，将信号系数/>与第一信号阈值以及第二信号阈值进行对比，若信号系数≥信号阈值，判断北斗信号的信号状态优，若信号系数＜信号阈值，判断北斗信号的信号状态差。
本申请通过获取北斗信号的载噪比、多径距离差以及多径效应幅度，将载噪比、多径距离差以及多径效应幅度去除量纲后综合计算获取信号系数，有效提高数据处理效率，并依据信号系数与信号阈值的对比结果评估北斗信号的信号状态，从而能够在北斗信号状态变差时计时预警。
所述载噪比中：/>是信号功率与噪声功率之比，/>是每比特能量与噪声功率谱密度之比；
载噪比越大，则信号状态越好，具体为：
1）提高信号质量：较大的载噪比可以降低信号受到噪声干扰的影响，提高信号的清晰度和准确性；
2）增加传输距离：较大的载噪比使信号能够在更远的距离上保持有效传输，扩大通信或导航的覆盖范围；
3）提高系统性能：对于接收器和解调器等系统设备，较大的载噪比可以提供更好的性能，包括更高的解码准确率和更低的误码率。
所述多径距离差中：/>为信号传播速度，/>是各个到达路径之间的时间差；
较小的多径距离差意味着不同路径的信号到达接收器的时间差异较小，这有助于减小信号在时间上的扩展和模糊度，提高信号的定位和解调精度，对于一些应用场景，例如高精度的导航和通信系统，较小的多径距离差对于准确的信号定位和数据恢复至关重要。
所述多径效应幅度的计算表达式为：
式中，是每个到达路径的幅度，/>是每个到达路径的相位差，/>为复数中的虚数，多径效应幅度的计算是对各个到达路径的幅度进行加权求和，并考虑它们的相位差，这样可以获得一个描述多径效应的综合幅度；
在某些情况下，多径效应较小可能更好，因为它表示信号传播相对稳定，不受多次到达的干扰影响。较小的多径效应可以提供更准确的信号传输和定位结果，特别是对于需要高精度的导航和通信应用而言；
然而，在其他情况下，较大的多径效应可能更好，例如，在室内或城市环境中，由于建筑物和其他障碍物的反射和散射，信号的多径效应通常较大，在这种情况下，多径效应可以提供额外的传播路径，增强信号的覆盖范围和可靠性；
因此，本申请通过比例系数来决定多径效应幅度取值为正值还是负值，若多径效应导致信号幅度的增加，/>大于0，若多径效应导致信号幅度的减小，/>小于0。
根据实时监测的信号状态，当监测信号状态变差时，控制系统及时发出预警信号；控制系统可以通过声音、视觉或其他方式向相关人员发送预警信息，确保相关人员能够及时知晓信号状态的变化。
在应急救援过程中，需要实时监控信号状态的变化和备选措施的执行效果，监控包括对信号质量和备选措施的实时监测，以及对救援行动的反馈和评估；
其中：
评估备选措施效果包括以下步骤：
在备选措施使用后，获取信号误差率、定位精度相似度以及措施执行的响应时长标准差指数；
将信号误差率、定位精度相似度以及措施执行的响应时长标准差指数综合计算获取评估系数，计算表达式为：
式中，为信号误差率、/>为定位精度相似度，/>为措施执行的响应时长标准差指数，/>、/>、/>分别为定位精度相似度、措施执行的响应时长标准差指数以及信号误差率的比例系数，且/>、/>、/>均大于0。
获取评估系数后，将评估系数/>与评估阈值进行对比，若评估系数≥评估阈值，评估备选措施效果好，若评估系数＜评估阈值，评估备选措施效果差，需要重新制定备选措施。
本申请在更换备选措施后，通过获取信号误差率、定位精度相似度以及措施执行的响应时长标准差指数，将信号误差率、定位精度相似度以及措施执行的响应时长标准差指数综合计算获取评估系数，依据评估系数与评估阈值的对比结果评估备选措施的效果，保障救援行动的稳定进行。
定位精度相似度中，/>为当前定位精度向量以及标准定位精度向量的内积，/>分别为当前定位精度向量模长以及标准定位精度向量模长；
当前定位精度向量的获取逻辑为：
1）定位系统数据获取：使用相应的定位系统（如北斗系统）接收设备，获取当前位置的定位数据，这可能涉及到接收卫星信号并解算出位置信息的过程；
2）定位数据处理：将获取到的定位数据进行处理，提取与定位精度相关的参数，这可能包括位置坐标、定位误差、卫星数量等；
3）定位精度计算：基于处理后的定位数据，计算定位精度的相关指标，一种常见的方式是计算水平定位精度，即水平方向上的误差范围，可以使用不同的方法来计算定位精度，如均方根误差（Root Mean Square Error，RMSE）或圆概率误差（Circular ErrorProbability，CEP）等；
4）生成定位精度向量：根据计算得到的定位精度指标，构建定位精度的向量，这个向量可以包括多个维度的信息，如时间、空间位置和定位误差等。
信号误差率的计算表达式为：
式中，为错误比特数，/>为总比特数，错误比特数是接收到的数据中错误的比特数量，总比特数是接收到的数据总比特数量。
措施执行的响应时长标准差指数的获取逻辑为：
1）计算措施执行的响应时长标准差，表达式为：
式中，i=，/>表示措施执行的响应时长获取次数，/>为正整数，/>是每次措施执行的响应时长，/>是措施执行的平均响应时长；
2）若措施执行的平均响应时长≤时长阈值，且措施执行的响应时长标准差/>≤标准差阈值，表明更换备用措施后，措施执行在不同时段的响应时长极为稳定，；
3）若措施执行的平均响应时长≤时长阈值，且措施执行的响应时长标准差/>＞标准差阈值，表明更换备用措施后，措施执行在不同时段的响应时长较为稳定，；
4）若措施执行的平均响应时长＞时长阈值，且措施执行的响应时长标准差/>＞标准差阈值，表明更换备用措施后，措施执行在不同时段的响应时长不稳定，但不稳定变化缓和，/>；
5）若措施执行的平均响应时长＞时长阈值，且措施执行的响应时长标准差/>≤标准差阈值，表明更换备用措施后，措施执行在不同时段的响应时长不稳定，但不稳定变化快，/>。
实施例3：本实施例所述一种基于北斗信号的指挥控制系统，包括信号接收模块、信号评估模块、位置定位模块、指令解析模块、规划模块、控制执行模块、监测模块、容错模块；
信号接收模块：该模块用于接收来自北斗卫星的信号，包括定位、导航和时间信号，包括天线、接收器和信号处理器等组件，负责接收和解码北斗信号，北斗信号信息发送至位置定位模块。
信号评估模块：实时监测北斗信号的信号状态，利用相关设备和技术对信号进行监控，监测结果应包括信号强度、多径效应、误差率等指标的检测和分析，根据实时监测的信号状态，当监测信号状态变差时，及时发出预警信号。
位置定位模块：该模块利用接收到的北斗信号进行位置定位，确定控制系统所在的地理位置，使用定位算法对接收到的信号进行处理，计算出控制系统的准确位置信息，位置信息发送至规划模块；
卫星定位计算：使用定位算法（如差分定位、三角定位或最小二乘法定位等），利用接收到的卫星位置信息和传播延迟数据，计算出接收器（即控制系统）与卫星之间的距离；
多点定位（可选）：如果可用，可以利用多个接收器或接收机组成的网络来进行多点定位，通过多点定位算法，使用多个接收器之间的距离差异或时间差异，进一步提高定位精度和可靠性；
定位解算：将接收器与卫星之间的距离数据输入到定位算法中，通过三角测量或其他数学模型，计算出接收器的准确位置信息；
位置校正（可选）：根据实际场景和需求，可能需要进行位置校正，以考虑可能的误差来源，如大气延迟、多径效应等；
位置输出：根据定位算法的计算结果，输出控制系统的准确位置信息，这可以是经纬度坐标、地理位置名称或其他格式的位置描述。
指令解析模块：该模块负责解析接收到的指令，对指令进行解码和处理，将接收到的指令转化为可执行的命令，用于控制系统的行为和操作，指令信息发送至规划模块；
指令接收：接收来自外部的指令，这可以是通过网络、传感器、人机界面或其他通信方式获得的指令；
指令解码：对接收到的指令进行解码，将其转化为系统可理解的格式，这可能涉及到解析指令的结构、数据格式和参数等；
参数验证：对解码后的指令中的参数进行验证和检查，确保其符合系统的规范和约束，这包括参数的范围检查、合法性验证和安全性检查等；
命令生成：基于解码后的指令和验证后的参数，生成可执行的命令，这可能涉及到将指令转化为具体的操作指令、控制命令或配置指令等，以实现系统的相应行为和操作；
命令执行：将生成的命令传递给相应的执行单元、设备或模块，以实际执行控制系统的行为，这可能涉及到向执行器发送命令、配置设备参数、触发特定操作或调用系统函数等。
规划模块：该模块根据控制系统的位置信息和接收到的指令，进行决策和路径规划，根据预设的策略和任务要求，确定控制系统的行动方案和路径规划，路径规划发送至控制执行模块；
位置信息获取：获取控制系统当前的位置信息，包括经纬度坐标、地理位置描述或其他相关的位置参数；
指令解析：对接收到的指令进行解析和理解，获取指令中的关键信息，包括任务要求、目标位置、操作类型等；
决策制定：根据系统预设的策略、任务要求和当前位置信息，进行决策制定，这可能涉及到根据任务类型和目标位置，选择适当的行动方案和路径规划策略；
路径规划：基于决策制定的结果，进行路径规划，根据当前位置、目标位置、地图数据和其他相关信息，计算最优或合适的路径，以达到指定目标或执行指令；
路径优化（可选）：根据系统的需求和约束条件，对路径进行优化，这可能包括考虑交通状况、避免障碍物、最小化路径长度或时间、节约能源等；
行动方案生成：将路径规划的结果转化为具体的行动方案，这可能包括生成具体的运动指令、控制信号、航线指引或路径段划分等。
控制执行模块：该模块负责实施决策和规划的行动，控制模块通过控制系统的各种执行器和设备，执行指令和控制系统的运行状态；
执行器和设备准备：确保控制系统的执行器和设备处于可用和准备就绪状态，这可能包括检查设备连接、激活执行器、初始化传感器等操作；
指令传递：将经过决策和规划的行动指令传递给相应的执行器和设备，这可以通过通信协议、数据总线或其他适当的方式来实现；
控制信号发送：根据指令的要求，生成相应的控制信号并发送给执行器和设备，这可能涉及到生成脉冲、电压或其他形式的控制信号以实现所需的动作或操作；
状态监测：实时监测执行器和设备的状态，包括位置、速度、电流、温度等参数，这可以通过传感器、反馈信号或其他检测手段来实现；
运行状态控制：根据实时监测的状态信息，调整控制信号或采取其他措施以控制系统的运行状态，这可能包括调整执行器的位置、速度或力度，或者调整设备的工作模式、参数设置等；
异常处理：处理执行器和设备可能出现的异常情况，如故障、超出工作范围、传感器故障等，这可能包括发出警报、采取安全措施、启动故障处理程序或请求人工干预等操作；
运行状态反馈：将执行器和设备的实际状态反馈给控制模块，这可以通过传感器数据、反馈信号、通信协议或其他适当的方式来实现；
循环更新：根据控制模块的要求和控制系统的需求，循环执行上述步骤，以实现实时的决策、规划和控制，这可以通过控制循环、时序控制或事件驱动等方式来实现。
监测模块：该模块用于监测控制系统的运行状态和环境条件，监测模块将收集的数据进行处理和分析，并提供实时的控制系统状态反馈和报告，分析结果发送至容错模块；
数据采集：使用合适的传感器、监测设备或数据采集系统，收集控制系统运行状态和环境条件的相关数据，这可能包括温度、湿度、压力、电流、速度、位置等参数的采集；
数据处理：对采集到的数据进行处理和清理，以去除噪声、异常值或无效数据，这可以包括滤波、数据校正、异常检测和数据插补等操作；
数据分析：对处理后的数据进行分析，提取有关控制系统状态和环境条件的有用信息，这可能涉及到统计分析、趋势分析、模式识别或机器学习算法等；
状态监测：根据数据分析的结果，监测控制系统的运行状态和环境条件，这可以包括实时监测参数的变化、异常情况的检测或特定事件的触发；
状态反馈和报告：根据监测结果，生成实时的控制系统状态反馈和报告，这可以包括可视化展示、报表生成、警报通知或远程监控界面的更新等；
故障诊断和预测（可选）：基于监测数据和分析结果，进行故障诊断和预测，这可以通过使用故障模型、算法或规则来识别潜在的故障和异常情况，并提供预警或建议。
容错模块：该模块用于处理控制系统故障和异常情况，容错模块通过自动检测和诊断控制系统故障，并采取相应的应对措施，保证控制系统的可靠性和稳定性；
故障检测：实时监测控制系统的运行状态，检测故障和异常情况的出现，这可以通过传感器数据、运行日志、异常报警或系统事件的检测来实现；
故障诊断：根据故障检测的结果，进行故障诊断，确定故障的类型、位置和原因，这可能包括使用故障模型、规则引擎、数据分析或机器学习算法来识别故障；
紧急应对措施：一旦发现故障或异常情况，容错模块会立即采取紧急应对措施，这可以包括停止危险操作、切换到备用系统、重启设备、切换工作模式或发出警报等；
容错修复措施：根据故障诊断的结果，采取适当的容错修复措施，这可能涉及到故障恢复程序的执行、设备的自动校正、参数的重新配置或系统的重构等；
备份和冗余机制：通过设置备份和冗余机制，以提高系统的可靠性和冗余能力，这可以包括备份设备、冗余通信链路、镜像数据、备用电源等；
错误日志和报告：记录故障和异常情况的详细信息，生成错误日志和报告，这可以用于故障追踪、分析和未来改进的参考；
自动恢复和重试（可选）：如果可能，容错模块可以尝试自动恢复故障系统或自动重试失败的操作，这可以通过自动故障恢复程序、重试机制或故障切换策略来实现；
远程监控和远程干预（可选）：如果需要，容错模块可以提供远程监控和远程干预功能，这允许运维人员通过网络连接远程监测系统状态、执行远程故障诊断和远程操作。
实施例4：本实施例所述一种存储介质，存储介质存储计算机程序，所述计算机程序被执行时实现实施例3的基于北斗信号的指挥控制系统。
上述公式均是去量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”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，对上述术语的示意性表述不一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种基于北斗信号的指挥控制方法，其特征在于：所述控制方法包括以下步骤：
S1：制定应急救援预案，明确各级指挥机构和救援人员任务，配备应急设备和工具；
S2：控制系统实时监测北斗信号的信号状态；
S3：当监测信号状态变差时，控制系统发出预警信号；
S4：根据预警级别和信号质量变化的情况，制定相应的备选措施计划；
S5：当控制系统发出信号变差的预警后，依据预先制定的备选措施计划执行相应的行动；
S6：在应急救援过程中，实时监控信号状态的变化和备选措施的执行效果并进行反馈。
2.根据权利要求1所述的一种基于北斗信号的指挥控制方法，其特征在于：步骤S2中，控制系统实时监测北斗信号的信号状态包括以下步骤：
S2.1：获取北斗信号的载噪比、多径距离差以及多径效应幅度；
S2.2：将载噪比、多径距离差以及多径效应幅度去除量纲后综合计算获取信号系数，计算表达式为：/>
式中，为载噪比，/>为多径距离差，/>为多径效应幅度，、/>、/>分别为载噪比、多径距离差以及多径效应幅度的比例系数，且/>、/>均大于0，若多径效应导致信号幅度的增加，/>大于0，若多径效应导致信号幅度的减小，/>小于0；
S2.3：获取信号系数后，将信号系数/>与第一信号阈值以及第二信号阈值进行对比，若信号系数≥信号阈值，判断北斗信号的信号状态优，若信号系数＜信号阈值，判断北斗信号的信号状态差。
3.根据权利要求2所述的一种基于北斗信号的指挥控制方法，其特征在于：所述载噪比中：/>是信号功率与噪声功率之比，/>是每比特能量与噪声功率谱密度之比。
4.根据权利要求2所述的一种基于北斗信号的指挥控制方法，其特征在于：所述多径距离差中：/>为信号传播速度，/>是各个到达路径之间的时间差。
5.根据权利要求2所述的一种基于北斗信号的指挥控制方法，其特征在于：所述多径效应幅度的计算表达式为：
式中，是每个到达路径的幅度，/>是每个到达路径的相位差，/>为复数中的虚数。
6.根据权利要求1所述的一种基于北斗信号的指挥控制方法，其特征在于：步骤S6中，评估备选措施效果包括以下步骤：
S6.1：在备选措施使用后，获取信号误差率、定位精度相似度以及措施执行的响应时长标准差指数；
S6.2：将信号误差率、定位精度相似度以及措施执行的响应时长标准差指数综合计算获取评估系数，计算表达式为：
式中，为信号误差率、/>为定位精度相似度，/>为措施执行的响应时长标准差指数，/>、/>、/>分别为定位精度相似度、措施执行的响应时长标准差指数以及信号误差率的比例系数，且/>、/>、/>均大于0；
S6.3：获取评估系数后，将评估系数/>与评估阈值进行对比，若评估系数≥评估阈值，评估备选措施效果好，若评估系数＜评估阈值，评估备选措施效果差，需要重新制定备选措施。
7.根据权利要求6所述的一种基于北斗信号的指挥控制方法，其特征在于：所述定位精度相似度中，/>为当前定位精度向量以及标准定位精度向量的内积，分别为当前定位精度向量模长以及标准定位精度向量模长；
所述信号误差率的计算表达式为：
式中，为错误比特数，/>为总比特数。
8.根据权利要求6所述的一种基于北斗信号的指挥控制方法，其特征在于：所述措施执行的响应时长标准差指数的获取逻辑为：
计算措施执行的响应时长标准差，表达式为：
式中，i=，/>表示措施执行的响应时长获取次数，/>为正整数，是每次措施执行的响应时长，/>是措施执行的平均响应时长；
若措施执行的平均响应时长≤时长阈值，且措施执行的响应时长标准差/>≤标准差阈值，/>；
若措施执行的平均响应时长≤时长阈值，且措施执行的响应时长标准差/>＞标准差阈值，/>；
若措施执行的平均响应时长＞时长阈值，且措施执行的响应时长标准差/>＞标准差阈值，/>；
若措施执行的平均响应时长＞时长阈值，且措施执行的响应时长标准差/>≤标准差阈值，/>。
9.一种基于北斗信号的指挥控制系统，用于实现权利要求1-8任一项所述的控制方法，其特征在于：包括信号接收模块、信号评估模块、位置定位模块、指令解析模块、规划模块、控制执行模块、监测模块、容错模块；
信号接收模块接收来自北斗卫星的信号并进行解码，信号评估模块实时监测北斗信号的信号状态，当监测信号状态变差时，发出预警信号，位置定位模块利用接收到的北斗信号进行位置定位，确定控制系统所在的地理位置，指令解析模块解析接收到的指令，规划模块根据控制系统的位置信息和接收到的指令，进行决策和路径规划，控制执行模块实施决策和规划的行动，监测模块监测控制系统的运行状态和环境条件，将收集的数据进行处理和分析，容错模块处理控制系统故障和异常情况。
10.一种存储介质，其特征在于：所述存储介质存储计算机程序，所述计算机程序被执行时实现权利要求9所述的基于北斗信号的指挥控制系统。
CN202310994686.XA 2023-08-09 2023-08-09 一种基于北斗信号的指挥控制方法、系统及存储介质 Active CN116719059B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310994686.XA CN116719059B (zh) 2023-08-09 2023-08-09 一种基于北斗信号的指挥控制方法、系统及存储介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310994686.XA CN116719059B (zh) 2023-08-09 2023-08-09 一种基于北斗信号的指挥控制方法、系统及存储介质

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116719059A true CN116719059A (zh) 2023-09-08
CN116719059B CN116719059B (zh) 2023-11-17

Family

ID=87864682

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310994686.XA Active CN116719059B (zh) 2023-08-09 2023-08-09 一种基于北斗信号的指挥控制方法、系统及存储介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116719059B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103278832A (zh) * 2013-05-10 2013-09-04 江苏省交通规划设计院股份有限公司 一种北斗导航自我优化装置及其自我优化方法
KR20160082726A (ko) * 2014-12-29 2016-07-11 한국해양과학기술원 해상 전파항법신호 수신 모듈을 이용한 신호품질감시와 항법오차추정와 신뢰도 평가 기법 및 그 시스템
CN111934792A (zh) * 2020-06-30 2020-11-13 中国科学院国家授时中心 一种北斗卫星导航信号质量评估的服务性能测试方法
CN113840182A (zh) * 2021-09-18 2021-12-24 武汉朗迈科技有限公司 一种基于北斗自动化安全监测预警系统和方法
CN114895324A (zh) * 2022-02-22 2022-08-12 国网陕西省电力有限公司电力科学研究院 用于输变电工程的北斗系统干扰方向实时监测装置及方法
CN115704909A (zh) * 2021-08-05 2023-02-17 上海米度测控科技有限公司 一种北斗导航自我优化方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103278832A (zh) * 2013-05-10 2013-09-04 江苏省交通规划设计院股份有限公司 一种北斗导航自我优化装置及其自我优化方法
KR20160082726A (ko) * 2014-12-29 2016-07-11 한국해양과학기술원 해상 전파항법신호 수신 모듈을 이용한 신호품질감시와 항법오차추정와 신뢰도 평가 기법 및 그 시스템
CN111934792A (zh) * 2020-06-30 2020-11-13 中国科学院国家授时中心 一种北斗卫星导航信号质量评估的服务性能测试方法
CN115704909A (zh) * 2021-08-05 2023-02-17 上海米度测控科技有限公司 一种北斗导航自我优化方法
CN113840182A (zh) * 2021-09-18 2021-12-24 武汉朗迈科技有限公司 一种基于北斗自动化安全监测预警系统和方法
CN114895324A (zh) * 2022-02-22 2022-08-12 国网陕西省电力有限公司电力科学研究院 用于输变电工程的北斗系统干扰方向实时监测装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN116719059B (zh) 2023-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2467352C2 (ru) Способ и система для предсказания эффективности систем спутниковой навигации
CN1882181B (zh) 网络上建筑设备的发现方法和系统
US7783301B2 (en) Method and device for determining a location of a communications device
CN101893713B (zh) 用于监视局域增强系统发布信息性能的装置及方法
CN111965671B (zh) 一种gnss信号质量监测与干扰监测定位系统及方法
WO2003025509A1 (en) Method and system for verifying the position of a mobile station using checkpoints
CN104215974A (zh) 一种卫星导航系统的完好性监测可用性确定方法
Um et al. Configuring RTK-GPS architecture for system redundancy in multi-drone operations
KR101477041B1 (ko) Ｄｇｎｓｓ 기준국 위성신호 이상 모니터링 시스템 및 이를 이용한 모니터링 방법
JP2001201553A (ja) 汎用位置決めシステム、およびハイブリッド位置決め機能をもった多重モデルナビゲーションフィルタ
de Oliveira et al. Recent advances in sensor integrity monitoring methods—A review
CN108508459B (zh) 在线定位的排障方法及装置、定位系统
KR101596800B1 (ko) 중앙제어형 태양 추적 시스템 및 제어 방법
US20200018860A1 (en) Multipath management in global navigation satellite systems
JP2012002734A (ja) 位置検出装置、方法及びプログラム
CN116719059B (zh) 一种基于北斗信号的指挥控制方法、系统及存储介质
Ayabakan et al. RSSI-based indoor positioning via adaptive federated Kalman filter
KR101472690B1 (ko) 복수의 그룹들로 분할된 무선 센서 네트워크를 복구하기 위한 릴레이 노드, 및 릴레이 노드의 동작 방법
CN103687079A (zh) 一种地下管网无线监测定位系统
CN111679298B (zh) 导航系统的完好性监测方法、完好性监测装置及电子设备
CN112579423B (zh) 设备监控方法及装置
CN114690179A (zh) 基于短距离雷达与捷联惯导的室内追踪定位方法及装置
Nyabeye et al. An approach to self-locate patients in a psychiatric center based on received signal strength indicator and sensor information history general terms
Lan et al. Kalman filtering versus voting: Which strategy is best for multi-sensor localization?
CN117630999B (zh) 一种基于自适应移动式空地协同增强定位方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant