一种伪卫星接收机的定位解算方法、系统及其相关组件

文档序号:66902 发布日期:2021-10-01 浏览:23次 >En<

阅读说明:本技术 一种伪卫星接收机的定位解算方法、系统及其相关组件 (Positioning resolving method and system of pseudo satellite receiver and related components thereof ) 是由 阎镜予 于 2021-07-06 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种伪卫星接收机的定位解算方法、系统及其相关组件。方法包括:获取每个伪卫星的原始伪距观测量的绝对值;根据绝对值进行排序并依序计算伪卫星的伪距互差;若伪距互差均小于第一预设阈值,接收机为室内模式,若伪距互差均大于第二预设阈值,接收机为室外模式;若存在伪距互差小于第一预设阈值和大于第二预设阈值的情况,接收机为混合模式,利用对应方法进行接收机定位解算得到室内外定位解算结果并进行融合。本发明基于接收机的伪距互差获取接收机工作模式,选择相应解算方法,混合模式则同时利用室内和室外定位解算方法进行定位解算,并对室内和室外定位结果加权后进行融合,具有可靠性和实用性,实现了接收机的室内外平稳切换。(The invention discloses a positioning calculation method and system of a pseudolite receiver and related components thereof. The method comprises the following steps: obtaining an absolute value of an original pseudo-range observed quantity of each pseudo-satellite; sorting according to the absolute values and calculating pseudo-range mutual differences of the pseudolites in sequence; if the pseudo-range mutual differences are all smaller than a first preset threshold value, the receiver is in an indoor mode, and if the pseudo-range mutual differences are all larger than a second preset threshold value, the receiver is in an outdoor mode; and if the pseudorange mutual difference is smaller than a first preset threshold and larger than a second preset threshold, the receiver is in a mixed mode, and the receiver is positioned and solved by using a corresponding method to obtain indoor and outdoor positioning calculation results and fuse the indoor and outdoor positioning calculation results. The invention obtains the working mode of the receiver based on the pseudo-range mutual difference of the receiver, selects a corresponding resolving method, and carries out positioning resolving by simultaneously utilizing an indoor positioning resolving method and an outdoor positioning resolving method in a mixed mode, and fuses the indoor positioning result and the outdoor positioning result after weighting, thereby having reliability and practicability and realizing the stable indoor and outdoor switching of the receiver.)

一种伪卫星接收机的定位解算方法、系统及其相关组件

技术领域

本发明涉及室内导航

技术领域

,尤其涉及一种伪卫星接收机的定位解算方 法、系统及其相关组件。

背景技术

卫星导航系统能在地表或近地空间为用户提供全天候的高精度位置导航服 务,目前主要的GNSS系统包括GPS、GLONASS、北斗和伽利略。室内环境下, 卫星导航系统的信号经过建筑物及室内空间的遮挡后信号功率衰减严重,定位 精度严重下降乃至不可用,在厂房、隧道及停车场等室内空间内,基于伪卫星 的定位系统是一种具有普适性的高精度室内定位方式。

伪卫星的位置在大地坐标系下保持固定,而真实卫星的位置用星历定义, 在大地坐标系下随时间变化,在不对卫星导航电文格式做更改或室内外卫星电 文定义不一致的情况下,接收机需在室内、室外工作模式下采用不同的方法解 算伪卫星位置。目前尚未有可以对接收机进行模式平稳切换的方法。

发明内容

本发明实施例提供了一种伪卫星接收机的定位解算方法、系统及其相关组 件,旨在解决现有技术中接收机室内外模式切换不平稳的问题。

第一方面,本发明实施例提供了一种伪卫星接收机的定位解算方法,包括:

获取每个伪卫星的原始伪距观测量,并对每个伪卫星的原始伪距观测量进 行正值化处理,得到每个伪卫星的原始伪距观测量对应的绝对值;

根据每个伪卫星的原始伪距观测量对应的绝对值进行排序,得到排序表, 按照所述排序表依序计算相邻序号的伪卫星之间的伪距互差,并根据所述伪距 互差与第一预设阈值和第二预设阈值的关系判断接收机的工作模式;

若所有所述伪距互差均小于所述第一预设阈值,则判定所述接收机为室内 模式,利用室内定位解算方法获取伪卫星位置并进行接收机定位解算;

若所有所述伪距互差均大于所述第二预设阈值,则判定所述接收机为室外 模式,利用室外定位解算方法进行接收机定位解算;

若同时存在至少一伪距互差小于所述第一预设阈值以及至少一伪距互差大 于所述第二预设阈值的情况,则判定所述接收机为混合模式,分别利用室内定 位解算方法和室外定位解算方法进行接收机定位解算得到室内定位解算结果和 室外定位解算结果,并对所述室内定位解算结果和室外定位解算结果进行融合。

第二方面,本发明实施例提供了一种伪卫星接收机的定位解算系统,其包 括:

正值化处理单元,用于获取每个伪卫星的原始伪距观测量,并对每个伪卫 星的原始伪距观测量进行正值化处理,得到每个伪卫星的原始伪距观测量对应 的绝对值;

接收机工作模式判断单元,用于根据每个伪卫星的原始伪距观测量对应的 绝对值进行排序,得到排序表,按照所述排序表依序计算相邻序号的伪卫星之 间的伪距互差,并根据所述伪距互差与第一预设阈值和第二预设阈值的关系判 断接收机的工作模式;

室内定位解算单元,用于若所有所述伪距互差均小于所述第一预设阈值, 则判定所述接收机为室内模式,利用室内定位解算方法获取伪卫星位置并进行 接收机定位解算;

室外定位解算单元,用于若所有所述伪距互差均大于所述第二预设阈值, 则判定所述接收机为室外模式,利用室外定位解算方法进行接收机定位解算;

定位结算结果融合单元,用于若同时存在至少一伪距互差小于所述第一预 设阈值以及至少一伪距互差大于所述第二预设阈值的情况,则判定所述接收机 为混合模式,分别利用室内定位解算方法和室外定位解算方法进行接收机定位 解算得到室内定位解算结果和室外定位解算结果,并对所述室内定位解算结果 和室外定位解算结果进行融合。

第三方面,本发明实施例又提供了一种计算机设备,其包括存储器、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上述第一方面所述的伪卫星接收机的定位解算方 法。

第四方面,本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质,其中所述计 算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序当被处理器执行时使所 述处理器执行上述第一方面所述的伪卫星接收机的定位解算方法。

本发明实施例提供了一种伪卫星接收机的定位解算方法、系统及其相关组 件,该方法包括:获取每个伪卫星的原始伪距观测量,并对每个伪卫星的原始 伪距观测量进行正值化处理,得到每个伪卫星的原始伪距观测量对应的绝对值; 根据每个伪卫星的原始伪距观测量对应的绝对值进行排序,得到排序表,按照 所述排序表依序计算相邻序号的伪卫星之间的伪距互差,并根据所述伪距互差 与第一预设阈值和第二预设阈值的关系判断接收机的工作模式;若所有所述伪 距互差均小于所述第一预设阈值,则判定所述接收机为室内模式,利用室内定 位解算方法获取伪卫星位置并进行接收机定位解算;若所有所述伪距互差均大 于所述第二预设阈值,则判定所述接收机为室外模式,利用室外定位解算方法 进行接收机定位解算;若同时存在至少一伪距互差小于所述第一预设阈值以及 至少一伪距互差大于所述第二预设阈值的情况,则判定所述接收机为混合模式, 分别利用室内定位解算方法和室外定位解算方法进行接收机定位解算得到室内 定位解算结果和室外定位解算结果,并对所述室内定位解算结果和室外定位解 算结果进行融合。本发明实施例基于接收机的伪距互差对接收机工作模式进行 判决,依据工作模式选择相应解算方法,混合模式则分别根据室内和室外定位 解算方法分别解算定位结果,并对室内外定位结果加权后进行融合,具有很强 的可靠性和实用性,实现伪卫星用户接收机的室内外平稳切换。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案,下面将对实施例描述中所需要 使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实 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伪卫星接收机的定位解算方法的流程示意图;

图2为本发明实施例提供的伪卫星接收机的定位解算系统的示意性框图。

具体实施方式

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做出创造性劳 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。

应当理解,当在本说明书和所附权利要求书中使用时,术语“包括”和“包含” 指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在,但并不排除一个 或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解,在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施 例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使 用的那样,除非上下文清楚地指明其它情况,否则单数形式的“一”、“一个”及“该” 意在包括复数形式。

还应当进一步理解,在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/ 或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合,并且包 括这些组合。

请参阅图1和图2,图1为本发明实施例提供的一种伪卫星接收机的定位解 算方法的流程示意图,该方法包括步骤S101~S105。

S101、获取每个伪卫星的原始伪距观测量,并对每个伪卫星的原始伪距观 测量进行正值化处理,得到每个伪卫星的原始伪距观测量对应的绝对值;

S102、根据每个伪卫星的原始伪距观测量对应的绝对值进行排序,得到排 序表,按照所述排序表依序计算相邻序号的伪卫星之间的伪距互差,并根据所 述伪距互差与第一预设阈值和第二预设阈值的关系判断接收机的工作模式;

S103、若所有所述伪距互差均小于所述第一预设阈值,则判定所述接收机 为室内模式,利用室内定位解算方法获取伪卫星位置并进行接收机定位解算;

S104、若所有所述伪距互差均大于所述第二预设阈值,则判定所述接收机 为室外模式,利用室外定位解算方法进行接收机定位解算;

S105、若同时存在至少一伪距互差小于所述第一预设阈值以及至少一伪距 互差大于所述第二预设阈值的情况,则判定所述接收机为混合模式,分别利用 室内定位解算方法和室外定位解算方法进行接收机定位解算得到室内定位解算 结果和室外定位解算结果,并对所述室内定位解算结果和室外定位解算结果进 行融合。

在本实施例中,接收机以固定时间间隔获取每个伪卫星的原始伪距观测量, 并进行正值化处理得到所述原始伪距观测量的绝对值,按照每个伪卫星的原始 伪距观测量的绝对值大小,从小到大依次排序,得到排序表,按照排序表内伪 卫星的顺序,依次计算相邻序号的伪卫星之间的伪距互差;若所有的伪距互差 均小于第一预设阈值,则所述接收机为室内模式,利用对应的室内定位解算方 法获取伪卫星位置并进行接收机定位解算;若所有的伪距互差均大于第二预设 阈值,则所述接收机为室外模式,根据对应的室外定位解算方法进行接收机定 位解算;若同时存在伪距互差小于第一预设阈值和伪距互差大于第二预设阈值 的情况,则所述接收机为混合模式,利用室内定位解算方法和室外定位解算方 法相结合的方式进行接收机定位解算,并将室内定位解算方法得到的室内定位 解算结果与室外定位解算方法得到的室外定位解算结果进行融合。

具体的,接收机对t时刻获取的N个原始伪距观测量(L1(t)、L2(t)…LN(t)), 按照所述原始伪距观测量的绝对值进行排序,得到排序表,然后确定所述接收 机的工作模式,设置所述第一预设阈值为LTin,所述第二预设阈值为LTout,其 中LTin=1us,LTout=1ms;依次计算排序表内的相邻伪卫星间的伪距互差,当所 有伪距互差均小于LTin时,则接收机为室内模式,根据室内定位解算方法获取 伪卫星的位置,并利用伪卫星的位置进行接收机定位解算;当所有伪距互差均 小于LTout时,则接收机为室外模式,按照室外定位解算方法进行接收机定位解 算;当同时存在伪距互差小于LTin以及伪距互差大于LTout时,则接收机为混 合模式,利用室内定位解算方法和室外定位解算方法相结合的方式进行接收机 定位解算,得到室内定位解算结果Pin和室外定位解算结果Pou,并将室内定位 解算结果Pin和室外定位解算结果Pou进行融合。

所述室内定位解算方法的解算过程为:按照伪卫星电文格式对解算伪卫星 位置,基于伪卫星位置及原始伪距(原始伪距即原始伪距观测量),利用最小 二乘估计解算接收机位置。所述室外定位解算方法的解算过程为:根据卫星接 口控制文件定义解析卫星电文,获取卫星的星历及星钟参数,确定卫星的位置 及钟差,基于卫星位置和原始伪距利用最小二乘估计解算接收机位置。

在一实施例中,所述按照所述排序表依序计算相邻序号的伪卫星之间的伪 距互差,包括:

计算当前序号的伪卫星的原始伪距观测量的绝对值与下一序号的伪卫星的 原始伪距观测量的绝对值之间的差值,并将所述差值作为当前序号的伪卫星与 下一序号的伪卫星之间的伪距互差;

遍历所述排序表中的所有伪卫星,获取所述排序表内所有相邻伪卫星之间 的伪距互差。

在本实施例中,按照排序表中的顺序,从第一序号开始依次计算相邻伪卫 星之间原始伪距观测量的绝对值的差值,并将差值作为相邻伪卫星间的伪距互 差。具体的,计算第一序号伪卫星与第二序号伪卫星之间原始伪距观测量的绝 对值的第一差值,并将所述第一差值作为第一序号伪卫星与第二序号伪卫星之 间的伪距互差,然后计算第二序号伪卫星与第三序号伪卫星之间原始伪距观测 量的绝对值的第二差值,并将所述第二差值作为第二序号伪卫星与第三序号伪 卫星之间的伪距互差,按照排序表依次进行计算,直至计算得到第N-1序号与 第N序号之间的伪距互差。

在一实施例中,所述对所述室内定位解算结果和室外定位解算结果进行融 合,包括:

计算室内伪卫星的数量和室外伪卫星的数量;

分别计算所述室内伪卫星和室外伪卫星的信噪比和精度因子,并结合所述 室内伪卫星和室外伪卫星的数量,计算室内伪卫星的定位结果权重和室外伪卫 星的定位结果权重;

利用所述室内伪卫星的定位结果权重和室外伪卫星的定位结果权重对所述 室内定位解算结果和室外定位解算结果进行加权,得到融合定位结果。

在本实施例中,根据室内伪卫星和室外伪卫星的数量、信噪比和精度因子 计算室内伪卫星的定位结果权重和室外伪卫星的定位结果权重,依据室内伪卫 星的定位结果权重和室外伪卫星的定位结果权重对室内定位解算结果和室外定 位解算结果进行加权,得到融合定位结果。

具体的,利用以下公式计算融合定位结果:

其中,Pin为室内定位解算结果,Pout为室外定位解算结果,Nin为室内伪 卫星的数量,Nout为室外伪卫星的数量,CN0in为室内伪卫星的平均载噪比, CN0out为室外伪卫星的平均载噪比,DOPin为室内伪卫星精度因子,DOPout 为室外伪卫星的精度因子,α、β、γ分别为室内外伪卫星的数量、载噪比和 精度因子在融合定位结果中的权重。在一具体应用场景中,所述室内外伪卫星 的数量、载噪比和精度因子在融合定位结果中的权重相同,其中,α=1/3、β=1/3、 γ=1/3。

在一实施例中,所述计算室内伪卫星的数量和室外伪卫星的数量,包括:

若所述伪距互差小于所述第一预设阈值,则判定所述伪距互差对应的两个 伪卫星为室内伪卫星;

若所述伪距互差大于所述第二预设阈值,则判定所述伪距互差对应的两个 伪卫星为室外伪卫星;

分别统计室内伪卫星的数量和室外伪卫星的数量。

在本实施例中,根据所述伪距互差小于所述第一阈值的数量,获取对应的 伪卫星的数量,并作为室内伪卫星的数量,根据所述伪距互差大于所述第二阈 值的数量,获取对应的伪卫星的数量,并作为室外伪卫星的数量。若当前序号 伪卫星与上一序号伪卫星之间的伪距互差小于第一预设阈值,而当前序号伪卫 星与下一序号伪卫星之间的伪距互差大于第二预设阈值,则将上一序号伪卫星 和当前序号伪卫星作为室内伪卫星,并将下一序号伪卫星作为室外伪卫星。

请参阅图2,图2为本发明实施例提供的一种伪卫星接收机的定位解算系统 的示意性框图,该伪卫星接收机的定位解算系统200包括:

正值化处理单元201,用于获取每个伪卫星的原始伪距观测量,并对每个伪 卫星的原始伪距观测量进行正值化处理,得到每个伪卫星的原始伪距观测量对 应的绝对值;

接收机工作模式判断单元202,用于根据每个伪卫星的原始伪距观测量对应 的绝对值进行排序,得到排序表,按照所述排序表依序计算相邻序号的伪卫星 之间的伪距互差,并根据所述伪距互差与第一预设阈值和第二预设阈值的关系 判断接收机的工作模式;

室内定位解算单元203,用于若所有所述伪距互差均小于所述第一预设阈 值,则判定所述接收机为室内模式,利用室内定位解算方法获取伪卫星位置并 进行接收机定位解算;

室外定位解算单元204,用于若所有所述伪距互差均大于所述第二预设阈 值,则判定所述接收机为室外模式,利用室外定位解算方法进行接收机定位解 算;

定位结算结果融合单元205,用于若同时存在至少一伪距互差小于所述第一 预设阈值以及至少一伪距互差大于所述第二预设阈值的情况,则判定所述接收 机为混合模式,分别利用室内定位解算方法和室外定位解算方法进行接收机定 位解算得到室内定位解算结果和室外定位解算结果,并对所述室内定位解算结 果和室外定位解算结果进行融合。

在一实施例中,所述接收机工作模式判断单元202包括:

原始伪距观测量差值计算单元,用于计算当前序号的伪卫星的原始伪距观 测量的绝对值与下一序号的伪卫星的原始伪距观测量的绝对值之间的差值,并 将所述差值作为当前序号的伪卫星与下一序号的伪卫星之间的伪距互差;

相邻伪卫星伪距互差计算单元,用于遍历所述排序表中的所有伪卫星,获 取所述排序表内所有相邻伪卫星之间的伪距互差。

在一实施例中,所述定位结算结果融合单元205包括:

室内为伪卫星数量计算单元,用于计算室内伪卫星的数量和室外伪卫星的 数量;

定位结果权重计算单元,用于分别计算所述室内伪卫星和室外伪卫星的信 噪比和精度因子,并结合所述室内伪卫星和室外伪卫星的数量,计算室内伪卫 星的定位结果权重和室外伪卫星的定位结果权重;

定位解算结果加权单元,用于利用所述室内伪卫星的定位结果权重和室外 伪卫星的定位结果权重对所述室内定位解算结果和室外定位解算结果进行加 权,得到融合定位结果。

在一实施例中,所述室内为伪卫星数量计算单元包括:

室内伪卫星数量计算单元,用于若所述伪距互差小于所述第一预设阈值, 则判定所述伪距互差对应的两个伪卫星为室内伪卫星;

室外伪卫星数量计算单元,用于若所述伪距互差大于所述第二预设阈值, 则判定所述伪距互差对应的两个伪卫星为室外伪卫星;

室内为伪卫星数量统计单元,用于分别统计室内伪卫星的数量和室外伪卫 星的数量。

在一实施例中,所述定位结算结果融合单元205包括:

公式计算单元,用于利用以下公式计算融合定位结果:

其中,Pin为室内定位解算结果,Pout为室外定位解算结果,Nin为室内伪 卫星的数量,Nout为室外伪卫星的数量,CN0in为室内伪卫星的平均载噪比, CN0out为室外伪卫星的平均载噪比,DOPin为室内伪卫星精度因子,DOPout 为室外伪卫星的精度因子,α、β、γ分别为室内外伪卫星的数量、载噪比和 精度因子在融合定位结果中的权重。

在一实施例中,所述公式计算单元包括:

权重获取单元,用于所述室内外伪卫星的数量、载噪比和精度因子在融合 定位结果中的权重相同,其中,α=1/3、β=1/3、γ=1/3。

本发明实施例还提供一种计算机设备,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 程序时实现如上所述的伪卫星接收机的定位解算方法。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质 上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的伪卫星 接收机的定位解算方法。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与 其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实 施例公开的系统而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简 单,相关之处参见方法部分说明即可。应当指出,对于本技术领域的普通技术 人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修 饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

还需要说明的是,在本说明书中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅 用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗 示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、 “包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素 的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的 其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在 没有更多限制的状况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所 述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

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