一种重新收敛的精密单点定位方法

摘要

本发明公开了一种重新收敛的精密单点定位方法，所述方法包括：获取接收机采集的观测值，当接收机采集的观测值发生中断时，根据中断前的观测值，构建历元间差分观测模型；其中，所述历元为在卫星定位过程中接收机获取数据对应的时刻；基于所述历元间差分观测模型，对精密单点定位的模糊度进行三频修复，得到模糊度修复结果；基于所述模糊度修复结果，对精密单点定位进行辅助收敛控制。本发明实施例在信号发生中断时，基于历元间差分观测模型，对精密单点定位的模糊度进行三频的逐级修复，然后基于修复结果对精密单点定位进行辅助收敛控制，以实现对精密单点定位的快速收敛。

说明书

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，尤其涉及的是一种重新收敛的精密单点定位方法。

背景技术

在实时动态条件下会不可避免的存在遮挡导致的信号中断，使得所有卫星均发生周跳，导致精密单点定位（Precise Point Positioning, PPP）需要频繁重新进行初始化。因此，将PPP推向实时定位应用领域需要解决信号中断导致的重新收敛的问题。

因此，现有技术还有待改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种重新收敛的精密单点定位方法，旨在解决现有技术中精密单点定位在信号中断导致的重新收敛的问题。

本发明解决问题所采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供一种重新收敛的精密单点定位方法，其中，所述方法包括：

获取接收机采集的观测值，当接收机采集的观测值发生中断时，根据中断前的观测值，构建历元间差分观测模型；其中，所述历元为在卫星定位过程中接收机获取数据对应的时刻；

基于所述历元间差分观测模型，对精密单点定位的模糊度进行三频修复，得到模糊度修复结果；其中，所述模糊度为指在全球导航卫星系统技术的载波相位测量中，由于卫星信号的失锁而导致的整周计数的跳变值；

基于所述模糊度修复结果，对精密单点定位进行辅助收敛控制。

在一种实现方式中，所述观测值为历元间差分的电离层残差组合观测值。

在一种实现方式中，所述根据中断前的观测值，构建历元间差分观测模型包括：

获取电离层闪烁信号，并基于预设的滑动窗口算法，计算所述电离层闪烁信号的电离层变化速率；

根据所述电离层变化速率，得到电离层变化量；

根据所述电离层变化量和中断前的观测值，生成历元间差分观测模型。

在一种实现方式中，所述模糊度修复结果包括超宽巷模糊度修复结果、宽巷模糊度修复结果和窄巷模糊度修复结果；所述基于所述历元间差分观测模型，对精密单点定位的模糊度进行三频修复，得到模糊度修复结果包括：

基于所述历元间差分观测模型，对精密单点定位的超宽巷模糊度进行修复，得到超宽巷模糊度修复结果和超宽巷模糊度修复值；

当所述超宽巷模糊度修复结果为成功时，基于所述历元间差分观测模型，对精密单点定位的宽巷模糊度进行修复，得到宽巷模糊度修复结果；

当所述宽巷模糊度修复结果为成功时，对精密单点定位的窄巷模糊度进行修复，得到窄巷模糊度修复结果。

在一种实现方式中，所述基于所述历元间差分观测模型，对精密单点定位的宽巷模糊度进行修复，得到宽巷模糊度修复结果包括：

将超宽巷模糊度修复值作为伪距；

基于所述历元间差分观测模型，根据所述伪距获取次超宽巷模糊度修复值，得到次超宽巷模糊度获取结果；根据所述次超宽巷模糊度获取结果得到第一初始宽巷模糊度修复结果；

根据所述历元间差分观测模型和所述伪距，得到第二初始宽巷模糊度修复结果；

将所述第一初始宽巷模糊度修复结果和所述第二初始宽巷模糊度修复结果进行融合，得到宽巷模糊度修复结果。

在一种实现方式中，所述根据所述次超宽巷模糊度获取结果得到第一初始宽巷模糊度修复结果包括：

当所述次超宽巷模糊度获取结果为成功时，基于预设的修复算法，将超宽巷模糊度修复值和次超宽巷模糊度修复值进行线性组合，得到两个第一宽巷模糊度修复值；第一初始宽巷模糊度修复结果为成功；

当所述次超宽巷模糊度获取结果为失败时，第一初始宽巷模糊度修复结果为失败。

在一种实现方式中，所述根据所述历元间差分观测模型和所述伪距，得到第二初始宽巷模糊度修复结果包括：

基于所述历元间差分观测模型，根据所述伪距获取两个第二宽巷模糊度修复值；

当两个宽巷模糊度获取成功时，第二初始宽巷模糊度修复结果为成功；

当两个宽巷模糊度获取失败时，第二初始宽巷模糊度修复结果为失败。

在一种实现方式中，所述基于所述模糊度修复结果，对精密单点定位进行辅助收敛控制包括：

当宽巷模糊度修复结果为失败时，采用超宽巷模糊度修复值对精密单点定位进行辅助收敛控制；

当所述窄巷模糊度修复结果为失败时，采用宽巷模糊度修复值对精密单点定位进行辅助收敛控制；

当所述窄巷模糊度修复结果为成功时，进行精密单点定位的实时解算。

第二方面，本发明实施例还提供一种重新收敛的精密单点定位装置，其中，所述装置包括：

历元间差分观测模型构建模块，用于获取接收机采集的观测值，当接收机采集的观测值发生中断时，根据中断前的观测值，构建历元间差分观测模型；其中，所述历元为在卫星定位过程中接收机获取数据对应的时刻；

模糊度修复结果获取模块，用于基于所述历元间差分观测模型，对精密单点定位的模糊度进行三频修复，得到模糊度修复结果；

辅助收敛控制模块，用于基于所述模糊度修复结果，对精密单点定位进行辅助收敛控制。

第三方面，本发明实施例还提供一种智能终端，包括有存储器，以及一个或者一个以上的程序，其中一个或者一个以上程序存储于存储器中，且经配置以由一个或者一个以上处理器执行所述一个或者一个以上程序包含用于执行如上述任意一项所述的重新收敛的精密单点定位方法。

第四方面，本发明实施例还提供一种非临时性计算机可读存储介质，当所述存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备能够执行如上述中任意一项所述的重新收敛的精密单点定位方法。

本发明的有益效果：本发明实施例首先获取接收机采集的观测值，当接收机采集的观测值发生中断时，根据中断前的观测值，构建历元间差分观测模型；其中，所述历元为在卫星定位过程中接收机获取数据对应的时刻；然后基于所述历元间差分观测模型，对精密单点定位的模糊度进行三频修复，得到模糊度修复结果；最后基于所述模糊度修复结果，对精密单点定位进行辅助收敛控制；可见，本发明实施例中在信号发生中断时，基于历元间差分观测模型，对精密单点定位的模糊度进行三频的逐级修复，然后基于修复结果对精密单点定位进行辅助收敛控制，以实现对精密单点定位的快速收敛。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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，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的附图。

图1为本发明实施例提供的重新收敛的精密单点定位方法流程示意图。

图2为本发明实施例提供的三频PPP快速重收敛方法示意图。

图3为本发明实施例提供的重新收敛的精密单点定位装置的原理框图。

图4为本发明实施例提供的智能终端的内部结构原理框图。

具体实施方式

本发明公开了重新收敛的精密单点定位方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。 应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

由于现有技术中，精密单点定位在信号中断导致的重新收敛的问题。

为了解决现有技术的问题，本实施例提供了一种重新收敛的精密单点定位方法，在信号发生中断时，基于历元间差分观测模型，对精密单点定位的模糊度进行三频的逐级修复，然后基于修复结果对精密单点定位进行辅助收敛控制，以实现对精密单点定位的快速收敛。具体实施时，首先获取接收机采集的观测值，当接收机采集的观测值发生中断时，根据中断前的观测值，构建历元间差分观测模型；其中，所述历元为在卫星定位过程中接收机获取数据对应的时刻；然后基于所述历元间差分观测模型，对精密单点定位的模糊度进行三频修复，得到模糊度修复结果；最后基于所述模糊度修复结果，对精密单点定位进行辅助收敛控制。

示例性方法

本实施例提供一种重新收敛的精密单点定位方法，该方法可以应用于信号处理的智能终端。具体如图1所示，所述方法包括：

步骤S100、获取接收机采集的观测值，当接收机采集的观测值发生中断时，根据中断前的观测值，构建历元间差分观测模型；其中，所述历元为在卫星定位过程中接收机获取数据对应的时刻；

具体地，接收机可以为基站，接收机实时采集卫星发送的信号，如果信号不发生中断，则精密单点定位是不需要重新收敛的，但是在实时动态条件下不可避免的存在遮挡导致的信号中断，使得所有卫星均发生周跳，导致精密单点定位（PPP）需要频繁进行重新收敛，也即重新初始化，如果重新收敛速度慢，会导致精密单点定位不准确的问题。

在PPP收敛稳定后，可以获取精确的天顶对流层延迟估值。在没有发生剧烈的天气变化和较大的高程变化时，对于低动态接收机，其周围的对流层变化是极小的。可以用中断前收敛好的天顶对流层延迟信息改正当前历元的对流层误差。在本实施例中，在保持卫星连续跟踪时，所述观测值为历元间差分的电离层残差组合观测值（GF组合观测值），可以通过历元间差分的GF组合观测值获取电离层的历元间变化信息：

其中，

本发明实施例实时获取接收机采集的观测值，当接收机采集的观测值发生中断时，根据中断前的观测值，构建历元间差分观测模型。相应的，所述根据中断前的观测值，构建历元间差分观测模型包括如下步骤：获取电离层闪烁信号，并基于预设的滑动窗口算法，计算所述电离层闪烁信号的电离层变化速率；根据所述电离层变化速率，得到电离层变化量；根据所述电离层变化量和中断前的观测值，生成历元间差分观测模型。

具体地，预设的滑动窗口算法为设定滑动窗口，获取窗口内的电离层闪烁信号的速率，从而得到电离层变化速率VI。然后当发生信号中断并重新锁定卫星后，可以通过电离层变化速率VI来得到中断后的电离层变化量

其中，

最后根据所述电离层变化量和中断前的观测值，生成历元间差分观测模型，在本实施例中，电离层变化量为改正后的电离层，则根据公式（1）和改正后的电离层就可以得到改正后的中断前的历元间差分的电离层残差组合观测值，这样可以生成历元间差分观测模型，历元间差分观测模型可以用历元间差分后的相位、伪距观测方程来表示，历元间差分观测模型可以用历元间差分后的相位、伪距观测方程为：

其中，

得到所述历元间差分观测模型后，就可以执行如图1所示的如下步骤：S200、基于所述历元间差分观测模型，对精密单点定位的模糊度进行三频修复，得到模糊度修复结果；其中，所述模糊度为指在全球导航卫星系统技术的载波相位测量中，由于卫星信号的失锁而导致的整周计数的跳变值；

具体地，通过对上述历元间差分模型求解，可以得到浮点解的周跳及其方差-协方差信息，并采用LAMBDA方法进行周跳的搜索。需要注意的是，由于上述历元间单差模型没有消除接收机钟差变化参数

所述模糊度修复结果包括超宽巷模糊度修复结果、宽巷模糊度修复结果和窄巷模糊度修复结果；步骤S200包括如下步骤：

S201、基于所述历元间差分观测模型，对精密单点定位的超宽巷模糊度进行修复，得到超宽巷模糊度修复结果和超宽巷模糊度修复值；

S202、当所述超宽巷模糊度修复结果为成功时，基于所述历元间差分观测模型，对精密单点定位的宽巷模糊度进行修复，得到宽巷模糊度修复结果；

S203、当所述宽巷模糊度修复结果为成功时，对精密单点定位的窄巷模糊度进行修复，得到窄巷模糊度修复结果。

具体地，给出所述历元间差分观测模型（3）对应的超宽巷组合（extra wide-lane,ewl）观测方程为：

式中与前述相同的字母含义不变，只是将下标i改为限定超宽巷组合（extrawide-lane, ewl）。假设伪距噪声0.5米，由于超宽巷具有4.8米的长波长，采用LAMBDA方法进行搜索可以很容易固定和超宽巷模糊度修复值

在一种实现方式中，将超宽巷模糊度修复值作为伪距；在本实施例汇总，使用固定了模糊度的超宽巷观测值代替伪距，基于所述历元间差分观测模型，根据所述伪距获取次超宽巷模糊度修复值，得到次超宽巷模糊度获取结果；如：使用历元间差分观测模型（3）辅助次超宽巷组合（second-extra wide-lane, swl）模糊度固定：

式中与前述相同的字母含义不变，只是将下标i改为限定次超宽巷组合（second-extra wide-lane, swl）。在超宽巷的观测方程中，将固定了的周跳移到观测方程左边，表示与相位观测值合并为距离观测值。通过公式（5）即可以得到次超宽巷模糊度修复值

其中，

得到第一初始宽巷模糊度修复结果后，还需得到第二初始宽巷模糊度修复结果，所述根据所述历元间差分观测模型和所述伪距，得到第二初始宽巷模糊度修复结果包括如下步骤：基于所述历元间差分观测模型，根据所述伪距获取两个第二宽巷模糊度修复值；当两个宽巷模糊度获取成功时，第二初始宽巷模糊度修复结果为成功；当两个宽巷模糊度获取失败时，第二初始宽巷模糊度修复结果为失败。

在另一种实现方式中，基于所述历元间差分观测模型，根据所述伪距获取两个第二宽巷模糊度修复值，如采用历元间差分观测模型（3）直接辅助两个第二宽巷周跳固定，如下式：

在

上述方法固定了两个宽巷模糊度后，可以得到无模糊度的高精度宽巷观测值，将其代替伪距辅助窄巷模糊度求解（即对精密单点定位的窄巷模糊度进行修复）：

式中，

得到模糊度修复结果后，就可以执行如图1所示的如下步骤：S300、基于所述模糊度修复结果，对精密单点定位进行辅助收敛控制。

步骤S300包括如下步骤：

S301、当宽巷模糊度修复结果为失败时，采用超宽巷模糊度修复值对精密单点定位进行辅助收敛控制；

S302、当所述窄巷模糊度修复结果为失败时，采用宽巷模糊度修复值对精密单点定位进行辅助收敛控制；

S303、当所述窄巷模糊度修复结果为成功时，进行精密单点定位的实时解算。

具体地，如图2所示，当超宽巷模糊度修复结果为失败时，则结束操作流程。当超宽巷模糊度修复结果为成功且宽巷模糊度修复结果为失败时，采用超宽巷模糊度修复值对精密单点定位进行辅助收敛控制；在本实施例中，在发生中断时，选择中断前卫星较多的一个历元，将该历元的相位观测值组成超宽巷。用收敛的对流层参数以及消电离层组合模糊度参数反算超宽巷模糊度参数为：

其中，与上文相同字母含义保持不变，

当宽巷模糊度修复结果为成功且当所述窄巷模糊度修复结果为失败时，采用宽巷模糊度修复值对精密单点定位进行辅助收敛控制；在本实施例中，在发生中断时，选择中断前卫星较多的一个历元，将该历元的相位观测值组成宽巷，用收敛的对流层参数以及消电离层组合模糊度参数反算宽巷模糊度参数为：

其中，与上文相同字母含义保持不变，

在本实施例中，优先使用宽巷观测值，以保证较小的观测噪声；如果宽巷周跳修复失败，那么就使用无模糊度的超宽巷辅助快速收敛。此外，前述求解的超宽巷、宽巷模糊度是包含倾斜路径电离层误差的浮点模糊度，这部分误差也包含在修复后历元的对应模糊度中。而经过相对电离层改正后，这部分误差是和当前历元的电离层误差是一致的，不会对定位产生影响。当所述窄巷模糊度修复结果为成功时，此时表明在发生信号中断时，修复原始频率的周跳成功，使得中断后无需重收敛即可实现连续的高精度定位，即进行精密单点定位的实时解算。

示例性设备

如图3中所示，本发明实施例提供一种重新收敛的精密单点定位装置，该装置包括历元间差分观测模型构建模块401、模糊度修复结果获取模块402和辅助收敛控制模块403：

历元间差分观测模型构建模块401，用于获取接收机采集的观测值，当接收机采集的观测值发生中断时，根据中断前的观测值，构建历元间差分观测模型；其中，所述历元为在卫星定位过程中接收机获取数据对应的时刻；

模糊度修复结果获取模块402，用于基于所述历元间差分观测模型，对精密单点定位的模糊度进行三频修复，得到模糊度修复结果；

辅助收敛控制模块403，用于基于所述模糊度修复结果，对精密单点定位进行辅助收敛控制。

基于上述实施例，本发明还提供了一种智能终端，其原理框图可以如图4所示。该智能终端包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏、温度传感器。其中，该智能终端的处理器用于提供计算和控制能力。该智能终端的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该智能终端的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种重新收敛的精密单点定位方法。该智能终端的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该智能终端的温度传感器是预先在智能终端内部设置，用于检测内部设备的运行温度。

本领域技术人员可以理解，图4中的原理图，仅仅是与本发明方案相关的部分结构的框图，并不构成对本发明方案所应用于其上的智能终端的限定，具体的智能终端可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提供了一种智能终端，包括有存储器，以及一个或者一个以上的程序，其中一个或者一个以上程序存储于存储器中，且经配置以由一个或者一个以上处理器执行所述一个或者一个以上程序包含用于进行以下操作的指令：

获取接收机采集的观测值，当接收机采集的观测值发生中断时，根据中断前的观测值，构建历元间差分观测模型；其中，所述历元为在卫星定位过程中接收机获取数据对应的时刻；

基于所述历元间差分观测模型，对精密单点定位的模糊度进行三频修复，得到模糊度修复结果；其中，所述模糊度为指在全球导航卫星系统技术的载波相位测量中，由于卫星信号的失锁而导致的整周计数的跳变值；

基于所述模糊度修复结果，对精密单点定位进行辅助收敛控制。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（ROM）、可编程ROM（PROM）、电可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（RAM）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM（SRAM）、动态RAM（DRAM）、同步DRAM（SDRAM）、双数据率SDRAM（DDRSDRAM）、增强型SDRAM（ESDRAM）、同步链路（Synchlink） DRAM（SLDRAM）、存储器总线（Rambus）直接RAM（RDRAM）、直接存储器总线动态RAM（DRDRAM）、以及存储器总线动态RAM（RDRAM）等。

综上所述，本发明公开了一种重新收敛的精密单点定位方法，所述方法包括：获取接收机采集的观测值，当接收机采集的观测值发生中断时，根据中断前的观测值，构建历元间差分观测模型；其中，所述历元为在卫星定位过程中接收机获取数据对应的时刻；基于所述历元间差分观测模型，对精密单点定位的模糊度进行三频修复，得到模糊度修复结果；基于所述模糊度修复结果，对精密单点定位进行辅助收敛控制。本发明实施例在信号发生中断时，基于历元间差分观测模型，对精密单点定位的模糊度进行三频的逐级修复，然后基于修复结果对精密单点定位进行辅助收敛控制，以实现对精密单点定位的快速收敛。

基于上述实施例，本发明公开了一种重新收敛的精密单点定位方法，应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。