GPS定位信息准确性的判断方法

摘要

本发明提供一种GPS定位信息准确性的判断方法，包括：记录GPS接收器的水平定位精度参数EPH、垂直定位精度参数EPV和可见卫星数量；获取水平定位精度参数EPH和垂直定位精度参数EPV的微分；根据EPH/EPV的微分变化以及当前可见卫星数量设定阈值，判断GPS定位信息的准确性。根据本发明实施例的GPS定位信息准确性的判断方法，可以快速检测GPS接收器所提供的无人机定位信息的准确性，减少因GPS所提供的位置信息处于灰色地带对无人机飞行控制带来的不利影响，提高无人机的飞行安全性。

说明书

技术领域

本发明涉及无人机上GPS应用技术领域，特别涉及一种GPS定位信息准确性的判断 方法。

背景技术

无人机因其具有费效比低、部署迅速和零伤亡等特点，被广泛应用于军事和民用领域， 可在灾难场景监测、航拍、搜救、基础设施监察等领域发挥重要作用。

无人机在室外场景执行任务时，一般要使用GPS等装置辅助定位，进而进行飞行航路 点规划。这样的工作方式，使无人机的飞行极大依赖于其机载GPS接收器的定位信息准确 性。当飞行器处于复杂的飞行环境时，无人机载GPS接收器很容易受到电磁、复杂气候以 及高大建筑物等的干扰和遮挡，导致GPS定位信息不准确影响无人机的飞行，甚至导致坠 毁等事故。

常用GPS定位信息准确性的判断依据为水平定位精度EPH、垂直定位精度EPV值和可 见卫星数目等。由于EPH/EPV数值由GPS接收器算法计算得出，所以EPH/EPV变化相对 真实情况存在时延，如果根据事先设定好的阈值判断EPH/EPV，在实际应用中容易使GPS 接收器提供的定位信息停留在灰色地带，影响机载GPS的工作效率甚至造成飞行事故。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。

为此，本发明的目的在于提出一种GPS定位信息准确性的判断方法。该方法可以提升 无人机的飞行安全性。

为了实现上述目的，本发明公开了一种GPS定位信息准确性的判断方法，包括以下步 骤：记录GPS接收器的水平定位精度参数EPH、垂直定位精度参数EPV和可见卫星数量； 获取所述水平定位精度参数EPH和垂直定位精度参数EPV的微分；以及根据EPH的微分 变化、EPV的微分变化以及当前可见卫星数量设定阈值，判定GPS定位信息的准确性。

根据本发明实施例的GPS定位信息准确性的判断方法，可以快速检测GPS接收器所提 供的无人机定位信息的准确性，减少因GPS所提供的位置信息处于灰色地带对无人机飞行 控制带来的不利影响，提高无人机的飞行安全性。

另外，根据本发明上述实施例的GPS定位信息准确性的判断方法还可以具有如下附 加的技术特征：

在一些示例中，所述GPS接收器的水平定位精度参数EPH在t_n时刻微分值的求 取方法为：t_n时刻取EPH时间序列{EPH_n,EPH_n-1,EPH_n-2,...,EPH₂,EPH₁}，其中，

EPH_n为上一时刻采样值，时间戳为t_n；

EPH_n-1为1次前采样值，时间戳为t_n-1；

EPH_n-2为2次前采样值，时间戳为t_n-2；

直至

EPH₁为n-1次前采样值，时间戳为t₁；

则${\mathrm{EPH}}_n^{\prime }=\frac{{\mathrm{EPH}}_n-{\mathrm{EPH}}_{n-1}}{t_n-t_{n-1}},{\mathrm{EPH}}_{n-k}^{\prime }=\frac{{\mathrm{EPH}}_{n-k}-{\mathrm{EPH}}_{n-k-1}}{t_{n-k}-t_{n-k-1}},$得到：

${\mathrm{EPH}}_{t_n}^{\prime }=\frac{\underset{k=0}{\overset{n-1}{\Sigma }}{\mathrm{EPH}}_{n-k}^{\prime }}{n},$

EPH在t_n+1时刻微分值的求取方法为取EPH时间序列 {EPH_n+1,EPH_n,EPH_n-1,...,EPH₃,EPH₂}进行上述的分析方式得到，

垂直定位精度参数EPV的微分值求取方法采用上述的分析方式得到。

在一些示例中，设GPS接收器的水平定位精度阈值为C_H、垂直定位精度阈值为C_V， 可见卫星数量阈值为N_T，SV为当前可观测到的卫星数量，水平定位准确性度量为S_H，垂 直定位准确性度量为S_V，则：

$S_H=\left(\begin{array}{cc}1,& \mathrm{EPH}<C_H+K_S\times (\mathrm{SV}-N_T)\\ 0,& \mathrm{EPH}+K_H\times {\mathrm{EPH}}^{\prime }\ge C_H+K_S\times (\mathrm{SV}-N_T)\end{array}\right),$

$S_V=\left(\begin{array}{cc}1,& \mathrm{EPV}<C_V+K_S\times (\mathrm{SV}-N_T)\\ 0,& \mathrm{EPV}+K_V\times {\mathrm{EPV}}^{\prime }\ge C_V+K_S\times (\mathrm{SV}-N_T)\end{array}\right),$

其中，K_H和K_V为定系数。

在一些示例中，准确性度量为S＝S_H×S_V×(SV-N_T)，如果S>0，则判定此时GPS接 收器给出的定位信息准确，如果S＝0，则判定此时GPS接收器给出的定位信息错误。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明 显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/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为根据本发明一个实施例的GPS定位信息准确性的判断方法流程图。

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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、 “后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基 于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所 指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明 的限制。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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、 “连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以 是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两 个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明 中的具体含义。

以下结合附图描述根据本发明实施例的GPS定位信息准确性的判断方法。

图1为根据本发明一个实施例的GPS定位信息准确性的判断方法流程图。如图1所示， 根据本发明一个实施例的GPS定位信息准确性的判断方法，包括如下步骤：

步骤S101：记录GPS接收器的水平定位精度参数EPH、垂直定位精度参数EPV和可见 卫星数量。

步骤S102：获取水平定位精度参数EPH和垂直定位精度参数EPV的微分，即求取水平 定位精度参数EPH和垂直定位精度参数EPV的微分。

步骤S103：根据EPH的微分变化、EPV的微分变化以及当前可见卫星数量设定阈值， 判定GPS定位信息的准确性，即结合EPH/EPV的微分变化以及当前可见卫星数量设定阈值， 判断GPS定位信息的准确性。

根据本发明实施例的GPS定位信息准确性的判断方法，可以快速检测GPS接收器所提 供的无人机定位信息的准确性，减少因GPS所提供的位置信息处于灰色地带对无人机飞行 控制带来的不利影响，提高无人机的飞行安全性。

在步骤S101中，首先记录无人机载GPS接收器当前的水平定位精度参数EPH、垂直定 位精度参数EPV和可见卫星数量。

在步骤S102中，计算GPS接收器的水平定位精度参数EPH、垂直定位精度参数EPV 的微分值。GPS接收器的水平定位精度参数EPH在t_n时刻微分值的求取方法为：t_n时刻取EPH时间序列{EPH_n,EPH_n-1,EPH_n-2,...,EPH₂,EPH₁}，其中：

EPH_n为上一时刻采样值，时间戳为t_n；

EPH_n-1为1次前采样值，时间戳为t_n-1；

EPH_n-2为2次前采样值，时间戳为t_n-2；

……

EPH₁为n-1次前采样值，时间戳为t₁；

则${\mathrm{EPH}}_n^{\prime }=\frac{{\mathrm{EPH}}_n-{\mathrm{EPH}}_{n-1}}{t_n-t_{n-1}},{\mathrm{EPH}}_{n-k}^{\prime }=\frac{{\mathrm{EPH}}_{n-k}-{\mathrm{EPH}}_{n-k-1}}{t_{n-k}-t_{n-k-1}},$得到：

${\mathrm{EPH}}_{t_n}^{\prime }=\frac{\underset{k=0}{\overset{n-1}{\Sigma }}{\mathrm{EPH}}_{n-k}^{\prime }}{n},$

同理，EPH在t_n+1时刻微分值的求取方法为取EPH时间序列 {EPH_n+1,EPH_n,EPH_n-1,...,EPH₃,EPH₂}进行同样的分析即可。垂直定位精度参数EPV的 微分值求取方法与EPH的微分值求取方法相似。

在步骤S103中，设GPS接收器的水平定位精度阈值为C_H、垂直定位精度阈值为C_V， 可见卫星数量阈值为N_T，SV为当前可观测到的卫星数量。水平定位准确性度量为S_H， 垂直定位准确性度量为S_V，有：

$S_H=\left(\begin{array}{cc}1,& \mathrm{EPH}<C_H+K_S\times (\mathrm{SV}-N_T)\\ 0,& \mathrm{EPH}+K_H\times {\mathrm{EPH}}^{\prime }\ge C_H+K_S\times (\mathrm{SV}-N_T)\end{array}\right),$

$S_V=\left(\begin{array}{cc}1,& \mathrm{EPV}<C_V+K_S\times (\mathrm{SV}-N_T)\\ 0,& \mathrm{EPV}+K_V\times {\mathrm{EPV}}^{\prime }\ge C_V+K_S\times (\mathrm{SV}-N_T)\end{array}\right),$

其中，K_H和K_V为定系数，在实际应用中取值一般为10²数量级。

在本发明的一个实施例中，GPS接收器提供的定位信息准确性度量为 S＝S_H×S_V×(SV-N_T)，若S>0，则判定此时GPS接收器给出的定位信息准确可用，若S＝0， 则判定此时GPS接收器给出的定位信息不够准确(即错误)。

在实际实验的过程中发现如果参数选取合适，此种判断方法能使GPS定位在灰色地带 停留时间由5秒降至2秒，并能更加准确判断GPS异常情况，可以极大提高无人机的飞行 安全性。

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，上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不脱离本发明的原理和宗旨的情况下 在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。