CN117111115B - 低资源消耗的定位点正常高获取方法、装置及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低资源消耗的定位点正常高获取方法及设备，该方法包括：接收机接收待定位点的经纬度数据，启动定位，并判断是否为首次定位；若是首次定位，则加载待定位点周围预设范围内格网点的高程异常数据；若不是首次定位，则基于待定位点所在格网的变化，更新并加载定位点周围预设范围内格网点的高程异常数据；基于加载的定位点周围预设范围内格网点的高程异常数据对定位点的高程异常数据进行修正；基于待定位点的经纬度数据及修正后的高程异常数据，得到定位点的正常高。本发明解决了现有技术中高程异常数据占用较大内存资源的问题。
Description
技术领域
本发明属于卫星导航技术领域，具体涉及一种低资源消耗的定位点正常高获取方法、装置及存储介质。
背景技术
卫星导航系统使用大地坐标系，例如BDS系统使用2000中国大地坐标系（CGCS2000）坐标系，GPS系统使用1984世界大地坐标系（WGS84），因此，卫星导航系统输出的高程数据为大地高程。而在飞行器导航、精确武器制导、测量测绘等领域应用时，需要将卫星导航接收机解算得到的大地高程信息转换为正常高。
高程异常值可以通过大地测量、数学模型计算得到，在接收机设计时，高程异常值存储在接收机的内部FLASH中，在上电工作时加载至内存使用。由于高程异常值为经纬度格网数据，该数据会占用较大内存资源，例如按照30’经纬度间隔，每个格网点使用4字节浮点数据存储计算，高程异常数据会占用字节FLASH及内存资源，在嵌入式硬件平台上使用时会占用大量硬件资源。
为了减少资源占用，可以通过减少格网点数量，或降低数据存储精度等方式，但都会降低高程异常数据的数据精度，因此，如何在保证数据精度的前提下，降低高程异常数据的资源占用成为一项急需解决的问题。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在公开了一种低资源消耗的定位点正常高获取方法、装置及存储介质，解决了现有技术中高程异常数据占用较大内存资源的问题。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
一方面，本发明公开了一种低资源消耗的定位点正常高获取方法，所述方法包括：
接收机接收待定位点的经纬度数据，启动定位，并判断是否为首次定位；若是首次定位，则加载待定位点周围预设范围内格网点的高程异常数据；若不是首次定位，则基于待定位点所在格网的变化，更新并加载定位点周围预设范围内格网点的高程异常数据；
基于加载的所述定位点周围预设范围内格网点的高程异常数据对定位点的高程异常数据进行修正；
基于待定位点的经纬度数据及修正后的所述高程异常数据，得到定位点的正常高。
进一步的，所述基于所述定位点周围格网点的高程异常数据对定位点的高程异常数据进行修正，包括：
基于定位点所在格网的四个格网点的经纬度和对应的高程异常值，拟合得到平面拟合参数；
基于所述平面拟合参数计算得到所述定位点的高程异常修正值。
进一步的，基于下述公式拟合得到平面拟合参数并计算得到定位点的高程异常修正值：
；
其中，Lat为定位点的纬度坐标，Lon为定位点的经度坐标，为格网点及定位点对应的高程异常值数据，/>、/>、/>为平面拟合参数，基于所述定位点所在格网的格网点的经纬度数据拟合得到。
进一步的，所述定位点周围n个格网点为以定位点所在格网为中心的n个格网点；所述n取16。
进一步的，所述更新定位点周围的格网点及格网点高程异常数据，包括：
保留所述定位点周围n个格网点中未发生变化的格网点及格网点数据，并重新加载发生变化的格网点及格网点数据；所述格网点数据包括经纬度信息及高程异常数据。
进一步的，还包括对格网点数据进行定点量化后存储于Flash，以减少Flash资源占用。
进一步的，采用16bit量化对所述格网点数据进行定点量化。
进一步的，所述高程异常数据采用经纬度间隔格网点数据。
另一方面，还公开了一种低资源消耗定位点正常高获取装置，所述装置包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现前述的定位点正常高获取方法。
第三方面，还公开了一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序可被处理器执行，实现前述的定位点正常高获取方法。
本发明至少可实现以下有益效果之一：
1. 本发明使用动态加载方式，加载定位点周围16个格网点数据，相比全部数据加载，在保证定位效率的基础上内存资源占用可减少99.994%。
2. 对数据进行16bit定点量化，存储一个格网点需要2字节空间，相较浮点数存储时，单个格网占用4字节空间，在其他条件不变时，FLASH占用将比浮点数存储减少50%，且能够保证量化后数据精度<0.01米。
3. 使用经纬度间隔数据，相较使用/>经纬度间隔数据时，FLASH占用将减少74.896%。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件；
图1为本发明实施例中的低资源消耗的定位点正常高获取方法流程图；
图2为本发明实施例中的格网点动态加载示意图；
图3为本发明实施例中的定位点正常高计算示意图。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。
本发明的实施例公开了一种低资源消耗的定位点正常高获取方法，如图1所示，所述方法包括以下步骤：
步骤S1：接收机接收待定位点的经纬度数据，启动定位，并判断是否为首次定位；
定位点指接收机当前所在位置，定位包括获取接收机当前的经纬度数据、速度、高度、加速度等信息。
具体的，卫星导航接收机利用卫星接收天线接收卫星发射的无线信号；通过射频单元对卫星信号进行功分、下变频、滤波、放大、采样等处理，获得数字中频信号；利用基带处理单元对数字中频信号进行捕获跟踪，解调解扩，获得卫星的导航电文和原始观测信息，如信号发射时刻、多普勒、载波相位等，并完成定位测速授时解算，获取接收机的位置速度信息，包括经纬度数据和接收机速度数据；并根据上电后定位次数判断是否为首次定位，具体的，可以设置计数器，在完成一次定位后，计数器计数加一，通过计数器计数值判断是否为首次定位。定位解算是卫星导航接收机的重要组成部分，直接影响用户接收机的导航精度，导航定位过程中，可通过最小二乘法(LS)和扩展卡尔曼滤波法(EKF)来优化计算，利用伪距和伪距率测量计算载体的位置、速度、加速度等导航定位参数。
步骤S2：若是首次定位，则加载待定位点周围预设范围内格网点的高程异常数据；若不是首次定位，则基于待定位点所在格网的变化，更新并加载定位点周围预设范围内格网点的高程异常数据；
由于首次定位时，内存中未加载任何数据，所以在首次定位时，需加载待定位点周围预设范围内所有格网点的高程异常数据；而若非首次定位，则在之前的定位操作中已经加载了定位点周围预设范围内格网点的高程异常数据，所以只需判断已加载的格网中哪些格网点发生了变化，并加载定位点周围预设范围内发生变化的格网点，即可保证内存中存储有预设范围所有内格网点的高程异常数据，用于实时运算。
为了减少flash资源占用，本实施例的高程异常数据采用经纬度间隔格网点数据，并采用16bit量化对格网点数据进行定点量化后存储于Flash；在定位过程中，从flash中动态加载待定位点周围预设范围内格网点的高程异常数据，以降低RAM内存资源占用。
具体的，待定位点周围预设范围内格网点指的是定位点周围n个格网点，其为以定位点所在格网为中心的n个格网点；
本实施通在更新定位点周围的格网点及格网点高程异常数据时，保留定位点周围n个格网点中未发生变化的格网点及格网点数据，并重新加载发生变化的格网点及格网点数据；其中格网点数据包括经纬度信息及高程异常数据。在实际应用中，将定位点的当前经纬度信息与上一时刻经纬度信息进行比较，若经度或纬度数据的整数部分发生变化，则判定定位点所在的格网发生变化。通过比较当前与上一时刻定位点周围的格网点信息，判断发生变化的格网点，并加载发生变化的格网点数据。
优选的，本实施例中n取16；作为一个具体的实施例，如图2所示，其中P点为当前定位点，若为首次定位，则加载P点周围16个格网点高程异常数据；若不是首次定位，且P点所在的格网位置发生变化时，对16个格网点数据进行更新；且在更新过程中，可以仅对发生变化的格网数据进行更新，而不需要对全部16个格网点数据进行重新加载；若不是首次定位，且P点所在格网位置没有发生变化，则可利用内存中已加载的16个格网点数据进行运算，不需要重新加载数据。
示例性的，若接收机在工作过程中由P点移动到点位置，即P点由当前B2B3C2C3格网移动到B3B4C3C4格网；由于高程异常值数据仅与定位点的经纬度信息有关，因此加载16个格网点能够在水平方向上，覆盖P点从当前位置向任意方向移动的运动轨迹，如P点由当前B2B3C2C3格网点移动到B3B4C3C4格网点，由于B3B4C3C4格网点已经存在于内存中，因此不需要重新加载该位置周围的高程异常值；同时由于P点移动到/>点时，周围16个格网点仅需要去掉A1、B1、C1、D1，同时加载A5、B5、C5、D5点的高程异常数据，即只需要从Flash中读取4个格网点数据，因此大大减少了Flash的操作次数。
需要说明的是，在接收机设计时，高程异常值存储在接收机的内部FLASH中，在上电工作时加载至RAM内存使用，由于Flash读取速率远低于RAM读取速率，因此本发明采用动态加载定位点周围16个格网点数据的方法，不但降低了内存资源消耗，且能够保证在定位点所在的格网发生变化时，可利用已加载的周围格网点数据进行实时运算，而不需要立即从Flash读取格网点高程异常值，既保证了数据精度和定位效率，同时降低了硬件资源消耗。
步骤S3：基于加载的所述定位点周围预设范围内格网点的高程异常数据对定位点的高程异常数据进行修正；
包括：基于定位点所在格网四角位置处的四个格网点的经纬度和对应的高程异常值，拟合得到定位点所在格网的平面拟合参数；基于所述平面拟合参数计算得到所述定位点的高程异常修正值。
具体的，基于下述公式拟合得到平面拟合参数并计算得到定位点的高程异常修正值：
；/>
其中，Lat为定位点的纬度坐标，Lon为定位点的经度坐标，为格网点及定位点对应的高程异常值数据，/>、/>、/>为平面拟合参数，基于所述定位点所在格网的格网点的经纬度数据拟合得到。
首先，将P点所在格网的四个格网点（B2，B3，C2，C3）的经纬度和对应的高程异常值信息带入上述公式，通过最小二乘法计算得到参数、/>、/>：
即：设；
其中，，/>，/>；/>
其中，/>，/>分别表示B2点的纬度、经度和高程异常值，/>分别表示B3点的纬度、经度和高程异常值，/>，/>，/>分别表示C2点的纬度、经度和高程异常值，/>，/>，/>分别表示C3点的纬度、经度和高程异常值；通过公式（2）可以求解出/>、/>、/>的值；
将P点经纬度带入公式（1），即可求出P点的高程异常修正值。
步骤S4：基于待定位点的经纬度数据及修正后的所述高程异常数据，得到定位点的正常高。
具体的，如图3所示，正常高是地面点至似大地水准面的高度，大地高是地面点至参考椭球面的高度，正常高可通过大地高减去高程异常值获得，即通过下述公式获得定位点的正常高：
；
其中，为定位点的正常高，/>为大地高，/>为高程异常修正值。
综上，本发明对数据进行16bit定点量化，存储一个格网点需要2字节空间，相较浮点数存储时，单个格网占用4字节空间，在其他条件不变时，FLASH占用将比浮点数存储减少50%，且能够保证量化后数据精度<0.01米；使用经纬度间隔数据相较使用/>经纬度间隔数据时，FLASH占用将减少74.896%。且本发明使用动态加载方式，加载定位点周围16个格网点数据，相比全部数据加载，在其他条件不变时，减少内存占用99.994%。综合上述方法，本发明FLASH资源占用可减少87.448%，内存资源占用可减少99.994%。
本发明的另一个实施例，还公开了一种低资源消耗定位点正常高获取装置，该装置包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现前述的定位点正常高获取方法。
本发明的第三个实施例，还公开了一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序可被处理器执行，实现前述的定位点正常高获取方法。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例中方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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。
Claims (4)
1.一种低资源消耗的定位点正常高获取方法，其特征在于，所述方法包括：
接收机接收待定位点的经纬度数据，启动定位，并判断是否为首次定位；
若是首次定位，则加载待定位点周围预设范围内格网点的高程异常数据；若不是首次定位，则基于待定位点所在格网的变化，更新并加载待定位点周围预设范围内格网点的高程异常数据；所述待定位点周围预设范围内格网点为以待定位点所在格网为中心的n个格网点；所述n取16；所述更新并加载待定位点周围预设范围内格网点的高程异常数据，包括：保留所述待定位点周围n个格网点中未发生变化的格网点及格网点数据，并重新加载发生变化的格网点及格网点数据；所述格网点数据包括经纬度信息及高程异常数据；还包括对格网点数据采用16bit量化进行定点量化后存储于Flash，以减少Flash资源占用；所述高程异常数据采用经纬度间隔格网点数据；将待定位点的当前经纬度信息与上一时刻经纬度信息进行比较，若经度或纬度数据的整数部分发生变化，则判定待定位点所在的格网发生变化；
基于加载的所述待定位点周围预设范围内格网点的高程异常数据对待定位点的高程异常数据进行修正；包括：基于待定位点所在格网的四个格网点的经纬度和对应的高程异常值，拟合得到平面拟合参数；基于所述平面拟合参数计算得到所述待定位点的高程异常修正值；
基于待定位点的经纬度数据及修正后的所述高程异常数据，得到待定位点的正常高。
2.根据权利要求1所述的定位点正常高获取方法，其特征在于，基于下述公式拟合得到平面拟合参数并计算得到待定位点的高程异常修正值：
；
其中，Lat为所述待定位点所在格网的格网点及待定位点的纬度坐标，Lon为所述待定位点所在格网的格网点及待定位点的经度坐标，为所述待定位点所在格网的格网点及待定位点对应的高程异常值数据，/>、/>、/>为平面拟合参数，基于所述待定位点所在格网的格网点的经纬度数据拟合得到。
3.一种低资源消耗定位点正常高获取装置，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-2中任一项所述的定位点正常高获取方法。
4.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序可被处理器执行，实现权利要求1-2中任一项所述的定位点正常高获取方法。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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