一種基於定位數據判決窗的授時模式自動切換方法與流程

2024-04-13 22:22:05 2

1.本發明涉及衛星導航定位授時領域，特別是指一種基於定位數據判決窗的授時模式自動切換方法。


背景技術：

2.北鬥/gps授時技術在國民經濟、國防建設、大眾生活中得到了廣泛的應用。對於穿梭於城市、峽谷、密林等場合的諸多動態北鬥/gps用戶，北鬥/gps衛星信號在很多情況下可能會被遮蔽，北鬥/gps用戶接受到的衛星信號時強時弱；而這些用戶有時處於高速運動狀態，有時處於低速運動狀態，有時也會處於靜止狀態，其複雜的運動軌跡難以預測。因此，穿梭於城市、峽谷、密林等場合的北鬥/gps用戶多變的運行狀態疊加北鬥/gps信號的時強時弱，往往會導致用戶授時結果存在較大的波動(方差變大)。當前，動態北鬥/gps用戶和靜態用戶大多都採用自主授時模式進行授時，該模式下每一秒鐘進行一次位置解算，並基於當前秒的位置信息同步解算出本地鐘差，進而得到當前秒的授時結果；自主授時模式具有最為廣泛的適用性，但當前秒的定位結果誤差會直接降低授時精度，也會導致授時結果波動(方差)較大。為了降低授時結果的波動(方差)，針對靜止北鬥/gps用戶往往採用重疊點授時模式進行授時，該模式下本地鐘差的解算並不直接採用當前秒的定位信息，而是採用當前位置若干次連續定位結果的均值參與授時解算，因此，得到的靜止狀態下的授時結果波動(方差)較小，授時結果較為平滑，授時精度較高；但重疊點授時模式只適用於靜態用戶，無法用於動態用戶的授時解算，也就無法用於穿梭於城市、峽谷、密林等場合(多變運行狀態疊加北鬥/gps信號時強時弱)的動態北鬥/gps用戶的授時解算。


技術實現要素：

3.有鑑於此，本發明提出一種基於定位數據判決窗的授時模式自動切換方法，該方法利用一種參數可配置的「定位數據判決窗」，通過對衛星定位數據的判定實現授時設備在「重疊點授時模式」與「自主授時模式」之間的自動切換。
4.本發明的目的是這樣實現的：
5.一種基於定位數據判決窗的授時模式自動切換方法，利用參數可配置的定位數據判決窗，通過對衛星定位數據的判定實現授時模式的自動切換；包括以下步驟：
6.步驟1，授時設備通過接收空間導航衛星播發的導航信號，生成連續的定位數據p(x1,y1,z1),p(x2,y2,z2),...，數據更新頻率為1次/秒；
7.步驟2，構建參數可配置的定位數據判決窗，窗口寬度參數為n，n為正整數，n≥4，利用定位數據判決窗對連續的定位數據進行滑動處理，從而得到判定窗內當前數據的峰峰值p
pp
(x,y,z)，數據處理頻率為1次/秒；
8.步驟3，對定位數據判決窗的自動切換門限參數進行設置，由自主授時模式向重疊點授時模式切換的門限為α，單位為米，由重疊點授時模式向自主授時模式切換的門限為β，單位為米；
9.步驟4，基於α、β，利用定位數據判決窗進行授時模式自動切換判定，從而實現授時模式在重疊點授時模式和自主授時模式之間的自動切換。
10.進一步地，步驟2的具體方式為：
11.步驟201，定位數據判定窗始終利用最新的連續的長度為n的定位數據p(xi,yi,zi)，其中，i＝1,2,
…
,n，進行數據的滑動處理。
12.步驟202，定位數據判定窗的數據更新頻率為1次/秒，數據滑動更新的規則為：將當前秒解算得到的定位結果作為新的p(x1,y1,z1)，定位數據判定窗的原有數據依次向後滑動一個數據，即，原p(x1,y1,z1)向後滑動一個數據成為新的p(x2,y2,z2)、原p(x2,y2,z2)向後滑動一個數據成為新的p(x3,y3,z3)、...、原p(x
n-1
,y
n-1
,z
n-1
)向後滑動一個數據成為新的p(xn,yn,zn)，原p(xn,yn,zn)被捨棄；
13.步驟203，定位數據判定窗內定位數據的峰峰值為：
14.p
pp
(x,y,z)＝|max(p(xi,yi,zi))-min(p(xj,yj,zj))|
15.式中，i和j為正整數，1≤i＜j≤n，max(p(xi,yi,zi))為判定窗內當前數據的最大值，min(p(xj,yj,zj))為判定窗內當前數據的最小值。
16.進一步地，步驟4的具體方式為：
17.步驟401，授時設備的默認模式為自主授時模式，當定位數據的峰峰值大於門限α時，即：
18.p
pp
(x,y,z)＞α
19.授時設備保持自主授時模式不變；
20.當定位數據的峰峰值不超過門限α時，即：
21.p
pp
(x,y,z)≤α
22.授時設備由自主授時模式自動切換為重疊點授時模式，該重疊點的坐標為：
[0023][0024]
步驟402，判定窗內定位數據相對於重疊點坐標p(x0,y0,z0)的位置偏移量定義為：
[0025]
δp(xi,yi,zi)＝|p(xi,yi,zi)-p(x0,y0,z0)|
[0026]
步驟403，當判定窗內連續3次定位結果相對於p(x0,y0,z0)偏移量超過β時，即：
[0027][0028]
則授時設備由重疊點授時模式自動切換為自主授時模式；
[0029]
當判定窗內連續3次定位結果相對於p(x0,y0,z0)偏移量不超過β時，即：
[0030][0031]
則授時設備保持重疊點授時模式不變。
[0032]
本發明的有益效果在於：
[0033]
1、本發明基於「定位數據判決窗」，可以根據用戶動態特性的不同實現授時設備在「自主授時模式」與「重疊點授時模式」之間的自動切換，能夠解決動態用戶的衛星信號可能被部分遮蔽，接受到的衛星信號可能時好時壞，會影響用戶授時服務穩定性的問題。
[0034]
2、採用本發明，用戶在動態情況下採用「自主授時模式」可實現坐標的持續更新，用戶在靜態情況下採用「重疊點授時模式」既可以利用「重疊點」多次定位平滑處理提升定位的準確性和授時精度，又可以實現單星授時以彌補衛星可見性差的不足。
附圖說明
[0035]
圖1為本發明實施例中一種基於定位數據判決窗的授時模式自動切換方法的流程圖。
具體實施方式
[0036]
下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。
[0037]
如圖1所示，一種基於定位數據判決窗的授時模式自動切換方法，具體包括以下步驟：
[0038]
(1)授時設備通過接收空間導航衛星播發的導航信號，生成連續的定位數據(p(x1,y1,z1),p(x2,y2,z2),...)，數據更新頻度為1次/秒。
[0039]
(2)構建一種參數可配置的「定位數據判決窗」，對「窗口寬度」參數n(n為正整數，n≥4)進行設置，在本實施例中，令n＝20，利用「定位數據判決窗」對連續的定位數據進行滑動處理，從而得到判定窗內當前數據的峰峰值p
pp
(x,y,z)，數據處理頻度為1次/秒。
[0040]
(3)對「定位數據判決窗」的自動切換門限參數進行設置，設置由「自主授時模式」向「重疊點授時模式」切換的門限α(單位為「米」)、設置由「重疊點授時模式」向「自主授時模式」切換的門限β(單位為「米」)，在本實施例中，令α＝15，β＝10。
[0041]
(4)基於α、β，利用「定位數據判決窗」進行授時模式自動切換判定，從而實現授時模式在「重疊點授時模式」和「自主授時模式」之間的自動切換。
[0042]
步驟(2)所述的利用「定位數據判決窗」對連續的定位數據進行滑動處理，得到判定窗內當前數據的峰峰值p
pp
(x,y,z)的過程，具體內容包括以下步驟：
[0043]
(201)「定位數據判定窗」始終利用最新的連續的長度為n的定位數據p(xi,yi,zi)(其中，i＝1,2,
…
,n)進行數據的滑動處理。
[0044]
(202)「定位數據判定窗」的數據更新頻度為1次/秒，數據滑動更新的規則為：將當前秒解算得到的定位結果作為新的p(x1,y1,z1)，「定位數據判定窗」的原有數據依次向後滑動一個數據，即：原p(x1,y1,z1)向後滑動一個數據成為新的p(x2,y2,z2)、原p(x2,y2,z2)向後滑動一個數據成為新的p(x3,y3,z3)、...、原p(x
n-1
,y
n-1
,z
n-1
)向後滑動一個數據成為新的p(xn,yn,zn)，原p(xn,yn,zn)被捨棄。
[0045]
(203)「定位數據判定窗」內定位數據的峰峰值為：
[0046]
p
pp
(x,y,z)＝|max(p(xi,yi,zi))-min(p(xj,yj,zj))|
ꢀꢀ
(1)
[0047]
式(1)中，i和j為正整數，1≤i＜j≤n，max(p(xi,yi,zi))為判定窗內當前數據的最大值，min(p(xj,yj,zj))為判定窗內當前數據的最小值。
[0048]
步驟(4)所述的基於α、β，利用「定位數據判決窗」進行授時模式自動切換判定具體內容包括以下步驟：
[0049]
(401)授時設備的默認模式為「自主授時模式」，當定位數據的峰峰值大於門限α時，即：
[0050]
p
pp
(x,y,z)＞α
ꢀꢀ
(2)
[0051]
授時設備保持「自主授時模式」不變。當定位數據的峰峰值不超過門限α時，即：
[0052]
p
pp
(x,y,z)≤α
ꢀꢀ
(3)
[0053]
授時設備由「自主授時模式」自動切換為「重疊點授時模式」，該重疊點的坐標為：
[0054][0055]
(402)判定窗內定位數據相對於重疊點坐標p(x0,y0,z0)的位置偏移量定義為：
[0056]
δp(xi,yi,zi)＝|p(xi,yi,zi)-p(x0,y0,z0)|
ꢀꢀ
(5)
[0057]
(403)當判定窗內連續3次定位結果相對於p(x0,y0,z0)偏移量超過β時，即：
[0058][0059]
則授時設備由「重疊點授時模式」自動切換為「自主授時模式」。當判定窗內連續3次定位結果相對於p(x0,y0,z0)偏移量不超過β時，即：
[0060][0061]
則授時設備保持「重疊點授時模式」不變。
[0062]
以上所述為「定位數據判決窗」的「窗口寬度」參數n＝20，切換門限參數α＝15、β＝10的一個實施例。用戶可根據需要對參數n、α、β進行其它的配置，從而得到不同切換響應特性的「定位數據判決窗」，具有通用性。
[0063]
總之，本發明提出一種基於「定位數據判決窗」的授時模式自動切換方法，基於該方法，用戶在動態情況下採用「自主授時模式」可實現坐標的持續更新；用戶在靜態情況下採用「重疊點授時模式」既可以利用「重疊點」多次定位平滑處理提升定位的準確性和授時精度，又可以實現單星授時以彌補衛星可見性差的不足。根據用戶動態特性的不同可以實現授時設備在「自主授時模式」與「重疊點授時模式」之間的自動切換。