定位误差修正方法、装置、电子设备及系统

本发明涉及卫星定位，尤其涉及一种定位误差修正方法、装置、电子设备及系统。

背景技术：

1、全球导航卫星系统（gnss，global navigation satellite system）高精度定位技术凭借其毫米至厘米级的定位精度以及全天候观测的优势，已被广泛应用于大地测量、精密导航、地质灾害监测、自动驾驶等关键领域。其中，精密单点定位（precise pointpositioning, ppp）与实时动态定位（real-time kinematic, rtk）作为主流技术，通过对钟差、电离层延迟、对流层延迟等系统误差采用差分消除或精细化建模与修正等方式，显著提升了定位性能。然而，在残余误差中，多路径误差因其与观测环境强耦合、时空特性复杂等特点，成为制约定位精度进一步提升的核心瓶颈。

2、目前，多路径误差的修正方法主要分为三类：测量环境优化、硬件方法与软件方法。在测量环境层面，通过规避强反射源（如水体、玻璃幕墙）以减少多路径误差信号的产生，但该方法对复杂场景（如野生边坡测量、城市峡谷测量等）适应性差；在硬件层面，相关技术路线主要关注于对天线或接收机进行升级优化。在算法层面，通过挖掘多路径误差的统计特性构建修正模型，成为近年来的研究热点。算法层面的多路径修正技术可进一步划分为频域、时域与空间域方法。频域方法利用多路径与误差之间的频率特征差异对多路径误差进行提取与事后修正，但该类方法显著依赖后处理，实时性不足；时域方法利用卫星沿轨道运转具有周期性的特点建立误差模型。该类方法适用于静态场景，同时对数据连续性要求较为严苛；空间域方法利用静态测量场景下gnss天线位置与周围反射条件整体稳定的特点，来自相近入射角度的同一频率载波所形成的多路径信号特征具有一致性，不同入射区域的多路径误差具有差异性。基于上述特征，相关研究陆续提出了多路径半天球图（multipath hemispherical map, mhm）及其衍生模型。时域、空间域实时修正模型的修正精度严重依赖长期数据积累（通常需数天至数周）和稳定的观测环境，具有一定的应用局限性。

3、针对上述问题，部分学者已开展初步探索。hu et al. (2023) 针对galileo卫星星下点重访周期过长、建模较为复杂的问题，提出一种基于随机游走技术与gps多路径误差约束的部分多路径误差修正技术。guo et al. (2024) 针对传统多路径误差模型不适用于滑坡等低速、小范围变形场景的问题，提出一种基于多路径变化特征分析的部分区域多路径误差修正技术。xu et al. (2025) 针对传统多路径误差模型需依赖gnss天线周围反射条件长期稳定的局限性，提出一种针对显著环境变化的多路径误差修正技术。

4、上述前沿技术虽然在一定程度上解决了传统多路径误差修正模型建模所需时间周期过长、采集数据过多、测量环境稳定性依赖严重等问题，但仍未摆脱多路径误差建模的局限性，严重依赖数天至数周的长期数据积累，且对观测环境稳定性要求严苛，需预设大量模型参数并依赖先验知识，导致算法复杂度高、轻量化程度不足。

技术实现思路

1、有鉴于此，有必要提供一种定位误差修正方法、装置、电子设备及系统，用以解决传统多路径误差修正算法复杂且轻量化程度不足的问题。

2、为了解决上述问题，第一方面，本发明提供一种定位误差修正方法，包括：

3、通过目标北斗变形监测站和所述目标北斗变形监测站对应的基准站采集载波与伪距数据；

4、基于所述载波与伪距数据确定载波验后残差序列以及多路径误差区间的仰角阈值；

5、基于所述载波验后残差序列建立随机游走多路径误差估计模型；

6、基于所述目标北斗变形监测站采集的实时载波和伪距数据确定待修正多路径误差的待修正卫星；

7、基于所述仰角阈值和所述随机游走多路径误差估计模型对所述待修正卫星进行定位的多路径误差修正。

8、在一种可能的实现方式中，所述基于所述载波与伪距数据确定载波验后残差序列以及多路径误差区间的仰角阈值，包括：

9、基于所述载波与伪距数据构建双差观测误差模型；

10、基于所述双差观测误差模型计算得到双差测量误差向量；

11、根据所述双差测量误差向量确定载波验后残差序列和多路径误差区间的仰角阈值。

12、在一种可能的实现方式中，所述根据所述双差测量误差向量确定载波验后残差序列和多路径误差区间的仰角阈值，包括：

13、基于预设载波数据计算所述双差测量误差向量的双差载波验后残差，得到载波验后残差序列；

14、基于所述双差载波验后残差建立多假设模型，并基于所述多假设模型确定多路径误差区间的仰角阈值。

15、在一种可能的实现方式中，所述基于所述载波验后残差序列建立随机游走多路径误差估计模型，包括：

16、对所述载波验后残差序列进行分解，得到残余分量和多个本征模态函数；

17、对所述参与分量和所述本征模态函数进行低频特征提取，得到多路径误差序列；

18、基于所述多路径误差序列拟合建立方差模型；

19、基于所述方差模型建立随机游走多路径误差估计模型。

20、在一种可能的实现方式中，所述基于所述多路径误差序列拟合建立方差模型，包括：

21、基于所述多路径误差序列和仰角区间计算得到各仰角区间的误差标准差；

22、基于所述误差标准差拟合建立方差模型。

23、在一种可能的实现方式中，所述基于所述仰角阈值和所述随机游走多路径误差估计模型对所述待修正卫星进行定位的多路径误差修正，包括：

24、判断所述随机游走误差估计模型是否出现秩亏问题，得到判断结果；

25、基于所述仰角阈值和所述判断结果对所述待修正卫星进行定位的多路径误差修正。

26、在一种可能的实现方式中，所述基于所述仰角阈值和所述判断结果对所述待修正卫星进行定位的多路径误差修正，包括：

27、在所述判断结果为所述随机游走误差估计模型出现秩亏时，基于所述仰角阈值确定各待修正卫星的仰角顺序；

28、基于所述仰角顺序确定待估计多路径误差数量；

29、基于所述待估计多路径误差数量和所述仰角顺序对所述待修正卫星进行定位的多路径误差修正。

30、第二方面，本技术实施例还提供一种定位误差修正装置，包括：采集模块、仰角模块、建模模块、筛选模块以及修正模块；所述采集模块用于通过目标北斗变形监测站和所述目标北斗变形监测站对应的基准站采集载波与伪距数据；所述仰角模块用于基于所述载波与伪距数据确定载波验后残差序列以及多路径误差区间的仰角阈值；所述建模模块用于基于所述载波验后残差序列建立随机游走多路径误差估计模型；所述筛选模块用于基于所述目标北斗变形监测站采集的实时载波和伪距数据确定待修正多路径误差的待修正卫星；所述修正模块用于基于所述仰角阈值和所述随机游走多路径误差估计模型对所述待修正卫星进行定位的多路径误差修正。

31、第三方面，本发明还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，其中，

32、所述存储器，用于存储程序；

33、所述处理器，与所述存储器耦合，用于执行所述存储器中存储的所述程序，以实现上述任意实现方式中所述的定位误差修正方法中的步骤。

34、第四方面，本发明还提供了一种定位误差修正系统，所述定位误差修正系统包括如上所述的电子设备、数据采集设备和结果输出设备，所述数据采集设备和所述结果输出设备分别与所述电子设备连接，所述数据采集设备用于采集载波与伪距数据，所述结果输出设备用于对待修正卫星进行定位的多路径误差修正。

35、第五方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机可读取的程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时能够实现上述任意实现方式中所述的定位误差修正方法中的步骤。

36、本发明的有益效果是：本发明提供的定位误差修正方法，首先采集载波与伪距数据，然后基于载波与伪距数据计算载波验后残差序列以及多路径误差区间的仰角阈值，构建随机游走多路径误差估计模型，进而对需要修正的卫星进行误差修正。实现了多场景适配的多路径实时精准修正，本发明无需反复的长时间数据积累建模与模型参数更新，结合随机游走模型完成误差实时动态估计，同时基于基准卫星统一化处理与仰角阈值优化，可灵活适配野生边坡、城市峡谷等复杂场景及动态变化的观测环境。克服了传统时域/空间域方法对稳定环境与长期数据的依赖、频域方法实时性不足的缺陷，有效满足大地测量、地质灾害监测等领域对精密定位的实时性与场景适配性需求，显著拓宽了技术应用边界。实现了无模型依赖的轻量化修正，提升算法适配性与工程部署价值。避免了传统修正技术对预设模型参数与先验知识的依赖，显著降低了算法复杂度。该轻量化架构可灵活适配多路径误差与观测环境强耦合的动态变化特征，且易于在北斗普适型监测终端部署，克服了传统模型依赖型算法适配性差、部署难度高的问题，提升了技术在低成本、广覆盖场景下的普适性与工程应用灵活性。