一种基于定位数据判决窗的授时模式自动切换方法与流程

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1.本发明涉及卫星导航定位授时领域，特别是指一种基于定位数据判决窗的授时模式自动切换方法。

背景技术：

2.北斗/gps授时技术在国民经济、国防建设、大众生活中得到了广泛的应用。对于穿梭于城市、峡谷、密林等场合的诸多动态北斗/gps用户，北斗/gps卫星信号在很多情况下可能会被遮蔽，北斗/gps用户接受到的卫星信号时强时弱；而这些用户有时处于高速运动状态，有时处于低速运动状态，有时也会处于静止状态，其复杂的运动轨迹难以预测。因此，穿梭于城市、峡谷、密林等场合的北斗/gps用户多变的运行状态叠加北斗/gps信号的时强时弱，往往会导致用户授时结果存在较大的波动(方差变大)。当前，动态北斗/gps用户和静态用户大多都采用自主授时模式进行授时，该模式下每一秒钟进行一次位置解算，并基于当前秒的位置信息同步解算出本地钟差，进而得到当前秒的授时结果；自主授时模式具有最为广泛的适用性，但当前秒的定位结果误差会直接降低授时精度，也会导致授时结果波动(方差)较大。为了降低授时结果的波动(方差)，针对静止北斗/gps用户往往采用重叠点授时模式进行授时，该模式下本地钟差的解算并不直接采用当前秒的定位信息，而是采用当前位置若干次连续定位结果的均值参与授时解算，因此，得到的静止状态下的授时结果波动(方差)较小，授时结果较为平滑，授时精度较高；但重叠点授时模式只适用于静态用户，无法用于动态用户的授时解算，也就无法用于穿梭于城市、峡谷、密林等场合(多变运行状态叠加北斗/gps信号时强时弱)的动态北斗/gps用户的授时解算。

技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明提出一种基于定位数据判决窗的授时模式自动切换方法，该方法利用一种参数可配置的“定位数据判决窗”，通过对卫星定位数据的判定实现授时设备在“重叠点授时模式”与“自主授时模式”之间的自动切换。
4.本发明的目的是这样实现的：
5.一种基于定位数据判决窗的授时模式自动切换方法，利用参数可配置的定位数据判决窗，通过对卫星定位数据的判定实现授时模式的自动切换；包括以下步骤：
6.步骤1，授时设备通过接收空间导航卫星播发的导航信号，生成连续的定位数据p(x1,y1,z1),p(x2,y2,z2),...，数据更新频率为1次/秒；
7.步骤2，构建参数可配置的定位数据判决窗，窗口宽度参数为n，n为正整数，n≥4，利用定位数据判决窗对连续的定位数据进行滑动处理，从而得到判定窗内当前数据的峰峰值p
pp
(x,y,z)，数据处理频率为1次/秒；
8.步骤3，对定位数据判决窗的自动切换门限参数进行设置，由自主授时模式向重叠点授时模式切换的门限为α，单位为米，由重叠点授时模式向自主授时模式切换的门限为β，单位为米；
9.步骤4，基于α、β，利用定位数据判决窗进行授时模式自动切换判定，从而实现授时模式在重叠点授时模式和自主授时模式之间的自动切换。
10.进一步地，步骤2的具体方式为：
11.步骤201，定位数据判定窗始终利用最新的连续的长度为n的定位数据p(xi,yi,zi)，其中，i＝1,2,
…
,n，进行数据的滑动处理。
12.步骤202，定位数据判定窗的数据更新频率为1次/秒，数据滑动更新的规则为：将当前秒解算得到的定位结果作为新的p(x1,y1,z1)，定位数据判定窗的原有数据依次向后滑动一个数据，即，原p(x1,y1,z1)向后滑动一个数据成为新的p(x2,y2,z2)、原p(x2,y2,z2)向后滑动一个数据成为新的p(x3,y3,z3)、...、原p(x
n-1
,y
n-1
,z
n-1
)向后滑动一个数据成为新的p(xn,yn,zn)，原p(xn,yn,zn)被舍弃；
13.步骤203，定位数据判定窗内定位数据的峰峰值为：
14.p
pp
(x,y,z)＝|max(p(xi,yi,zi))-min(p(xj,yj,zj))|
15.式中，i和j为正整数，1≤i＜j≤n，max(p(xi,yi,zi))为判定窗内当前数据的最大值，min(p(xj,yj,zj))为判定窗内当前数据的最小值。
16.进一步地，步骤4的具体方式为：
17.步骤401，授时设备的默认模式为自主授时模式，当定位数据的峰峰值大于门限α时，即：
18.p
pp
(x,y,z)＞α
19.授时设备保持自主授时模式不变；
20.当定位数据的峰峰值不超过门限α时，即：
21.p
pp
(x,y,z)≤α
22.授时设备由自主授时模式自动切换为重叠点授时模式，该重叠点的坐标为：
[0023][0024]
步骤402，判定窗内定位数据相对于重叠点坐标p(x0,y0,z0)的位置偏移量定义为：
[0025]
δp(xi,yi,zi)＝|p(xi,yi,zi)-p(x0,y0,z0)|
[0026]
步骤403，当判定窗内连续3次定位结果相对于p(x0,y0,z0)偏移量超过β时，即：
[0027][0028]
则授时设备由重叠点授时模式自动切换为自主授时模式；
[0029]
当判定窗内连续3次定位结果相对于p(x0,y0,z0)偏移量不超过β时，即：
[0030][0031]
则授时设备保持重叠点授时模式不变。
[0032]
本发明的有益效果在于：
[0033]
1、本发明基于“定位数据判决窗”，可以根据用户动态特性的不同实现授时设备在“自主授时模式”与“重叠点授时模式”之间的自动切换，能够解决动态用户的卫星信号可能被部分遮蔽，接受到的卫星信号可能时好时坏，会影响用户授时服务稳定性的问题。
[0034]
2、采用本发明，用户在动态情况下采用“自主授时模式”可实现坐标的持续更新，用户在静态情况下采用“重叠点授时模式”既可以利用“重叠点”多次定位平滑处理提升定位的准确性和授时精度，又可以实现单星授时以弥补卫星可见性差的不足。
附图说明
[0035]
图1为本发明实施例中一种基于定位数据判决窗的授时模式自动切换方法的流程图。
具体实施方式
[0036]
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0037]
如图1所示，一种基于定位数据判决窗的授时模式自动切换方法，具体包括以下步骤：
[0038]
(1)授时设备通过接收空间导航卫星播发的导航信号，生成连续的定位数据(p(x1,y1,z1),p(x2,y2,z2),...)，数据更新频度为1次/秒。
[0039]
(2)构建一种参数可配置的“定位数据判决窗”，对“窗口宽度”参数n(n为正整数，n≥4)进行设置，在本实施例中，令n＝20，利用“定位数据判决窗”对连续的定位数据进行滑动处理，从而得到判定窗内当前数据的峰峰值p
pp
(x,y,z)，数据处理频度为1次/秒。
[0040]
(3)对“定位数据判决窗”的自动切换门限参数进行设置，设置由“自主授时模式”向“重叠点授时模式”切换的门限α(单位为“米”)、设置由“重叠点授时模式”向“自主授时模式”切换的门限β(单位为“米”)，在本实施例中，令α＝15，β＝10。
[0041]
(4)基于α、β，利用“定位数据判决窗”进行授时模式自动切换判定，从而实现授时模式在“重叠点授时模式”和“自主授时模式”之间的自动切换。
[0042]
步骤(2)所述的利用“定位数据判决窗”对连续的定位数据进行滑动处理，得到判定窗内当前数据的峰峰值p
pp
(x,y,z)的过程，具体内容包括以下步骤：
[0043]
(201)“定位数据判定窗”始终利用最新的连续的长度为n的定位数据p(xi,yi,zi)(其中，i＝1,2,
…
,n)进行数据的滑动处理。
[0044]
(202)“定位数据判定窗”的数据更新频度为1次/秒，数据滑动更新的规则为：将当前秒解算得到的定位结果作为新的p(x1,y1,z1)，“定位数据判定窗”的原有数据依次向后滑动一个数据，即：原p(x1,y1,z1)向后滑动一个数据成为新的p(x2,y2,z2)、原p(x2,y2,z2)向后滑动一个数据成为新的p(x3,y3,z3)、...、原p(x
n-1
,y
n-1
,z
n-1
)向后滑动一个数据成为新的p(xn,yn,zn)，原p(xn,yn,zn)被舍弃。
[0045]
(203)“定位数据判定窗”内定位数据的峰峰值为：
[0046]
p
pp
(x,y,z)＝|max(p(xi,yi,zi))-min(p(xj,yj,zj))|
ꢀꢀ
(1)
[0047]
式(1)中，i和j为正整数，1≤i＜j≤n，max(p(xi,yi,zi))为判定窗内当前数据的最大值，min(p(xj,yj,zj))为判定窗内当前数据的最小值。
[0048]
步骤(4)所述的基于α、β，利用“定位数据判决窗”进行授时模式自动切换判定具体内容包括以下步骤：
[0049]
(401)授时设备的默认模式为“自主授时模式”，当定位数据的峰峰值大于门限α时，即：
[0050]
p
pp
(x,y,z)＞α
ꢀꢀ
(2)
[0051]
授时设备保持“自主授时模式”不变。当定位数据的峰峰值不超过门限α时，即：
[0052]
p
pp
(x,y,z)≤α
ꢀꢀ
(3)
[0053]
授时设备由“自主授时模式”自动切换为“重叠点授时模式”，该重叠点的坐标为：
[0054][0055]
(402)判定窗内定位数据相对于重叠点坐标p(x0,y0,z0)的位置偏移量定义为：
[0056]
δp(xi,yi,zi)＝|p(xi,yi,zi)-p(x0,y0,z0)|
ꢀꢀ
(5)
[0057]
(403)当判定窗内连续3次定位结果相对于p(x0,y0,z0)偏移量超过β时，即：
[0058][0059]
则授时设备由“重叠点授时模式”自动切换为“自主授时模式”。当判定窗内连续3次定位结果相对于p(x0,y0,z0)偏移量不超过β时，即：
[0060][0061]
则授时设备保持“重叠点授时模式”不变。
[0062]
以上所述为“定位数据判决窗”的“窗口宽度”参数n＝20，切换门限参数α＝15、β＝10的一个实施例。用户可根据需要对参数n、α、β进行其它的配置，从而得到不同切换响应特性的“定位数据判决窗”，具有通用性。
[0063]
总之，本发明提出一种基于“定位数据判决窗”的授时模式自动切换方法，基于该方法，用户在动态情况下采用“自主授时模式”可实现坐标的持续更新；用户在静态情况下采用“重叠点授时模式”既可以利用“重叠点”多次定位平滑处理提升定位的准确性和授时精度，又可以实现单星授时以弥补卫星可见性差的不足。根据用户动态特性的不同可以实现授时设备在“自主授时模式”与“重叠点授时模式”之间的自动切换。

技术特征：

1.一种基于定位数据判决窗的授时模式自动切换方法，其特征在于，利用参数可配置的定位数据判决窗，通过对卫星定位数据的判定实现授时模式的自动切换；包括以下步骤：步骤1，授时设备通过接收空间导航卫星播发的导航信号，生成连续的定位数据p(x1,y1,z1),p(x2,y2,z2),...，数据更新频率为1次/秒；步骤2，构建参数可配置的定位数据判决窗，窗口宽度参数为n，n为正整数，n≥4，利用定位数据判决窗对连续的定位数据进行滑动处理，从而得到判定窗内当前数据的峰峰值p
pp
(x,y,z)，数据处理频率为1次/秒；步骤3，对定位数据判决窗的自动切换门限参数进行设置，由自主授时模式向重叠点授时模式切换的门限为α，单位为米，由重叠点授时模式向自主授时模式切换的门限为β，单位为米；步骤4，基于α、β，利用定位数据判决窗进行授时模式自动切换判定，从而实现授时模式在重叠点授时模式和自主授时模式之间的自动切换。2.根据权利要求1所述的一种基于定位数据判决窗的授时模式自动切换方法，其特征在于，步骤2的具体方式为：步骤201，定位数据判定窗始终利用最新的连续的长度为n的定位数据p(x
i
,y
i
,z
i
)，其中，i＝1,2,
…
,n，进行数据的滑动处理。步骤202，定位数据判定窗的数据更新频率为1次/秒，数据滑动更新的规则为：将当前秒解算得到的定位结果作为新的p(x1,y1,z1)，定位数据判定窗的原有数据依次向后滑动一个数据，即，原p(x1,y1,z1)向后滑动一个数据成为新的p(x2,y2,z2)、原p(x2,y2,z2)向后滑动一个数据成为新的p(x3,y3,z3)、...、原p(x
n-1
,y
n-1,z
n-1
)向后滑动一个数据成为新的p(x
n
,y
n
,z
n
)，原p(x
n
,y
n
,z
n
)被舍弃；步骤203，定位数据判定窗内定位数据的峰峰值为：p
pp
(x,y,z)＝|max(p(x
i
,y
i
,z
i
))-min(p(x
j
,y
j
,z
j
))|式中，i和j为正整数，1≤i＜j≤n，max(p(x
i
,y
i
,z
i
))为判定窗内当前数据的最大值，min(p(x
j
,y
j
,z
j
))为判定窗内当前数据的最小值。3.根据权利要求1所述的一种基于定位数据判决窗的授时模式自动切换方法，其特征在于，步骤4的具体方式为：步骤401，授时设备的默认模式为自主授时模式，当定位数据的峰峰值大于门限α时，即：p
pp
(x,y,z)＞α授时设备保持自主授时模式不变；当定位数据的峰峰值不超过门限α时，即：p
pp
(x,y,z)≤α授时设备由自主授时模式自动切换为重叠点授时模式，该重叠点的坐标为：步骤402，判定窗内定位数据相对于重叠点坐标p(x0,y0,z0)的位置偏移量定义为：δp(x
i
,y
i
,z
i
)＝|p(x
i
,y
i
,z
i
)-p(x0,y0,z0)|步骤403，当判定窗内连续3次定位结果相对于p(x0,y0,z0)偏移量超过β时，即：
则授时设备由重叠点授时模式自动切换为自主授时模式；当判定窗内连续3次定位结果相对于p(x0,y0,z0)偏移量不超过β时，即：则授时设备保持重叠点授时模式不变。

技术总结

本发明提出一种基于定位数据判决窗的授时模式自动切换方法，属于卫星导航定位授时领域。本发明利用一种参数可配置的定位数据判决窗，通过对卫星定位数据的判定，根据用户动态特性的不同采用不同的模式切换门限，可以实现授时设备在“自主授时模式”与“重叠点授时模式”之间的自动切换。该方法可以解决动态用户的卫星信号可能被部分遮蔽，接受到的卫星信号可能时好时坏，会影响用户授时服务稳定性的问题。题。题。