一种用于卫星定位的自适应时延估计方法、装置和设备与流程

1.本文件涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种用于卫星定位的自适应时延估计方法、装置和设备。


背景技术：

2.随着导航定位技术的发展，尤其是卫星导航技术的发展，卫星导航系统已经能够为用户提供全天候、连续和实时的导航定位结果。在导航定位、态势显示、分析、预测和引导等应用场景中，目标得到卫星导航定位结果后，需要将卫星导航结果发送给外部系统进行应用处理。而在发送过程中产生时延，会导致卫星导航定位结果数据存在一定的误差。
3.现有技术公开了一种弹载遥测定位信息外推算法，通过分析定位信息外送时延，计算固定时延值，从而对定位信息进行时间补偿。该技术方案虽然在一定程度上解决了定位信息外送时延导致的误差问题，但是由于计算的时延值是固定数，与定位信息外送时延不断变化的实际情况不符，因此，该技术方案中经过时间补偿后的定位信息并不完全精确，仍存在一定误差。
4.因此需要一种能够适应不断变化的外送时延的估计方法，使得卫星导航定位结果数据处理更加精确。


技术实现要素：

5.本说明书提供了一种用于卫星定位的自适应时延估计方法，用以解决卫星导航定位结果外送时延计算不准确，从而导致卫星导航定位结果存在误差的问题。
6.为解决该技术问题，本说明书提供了如下技术方案：
7.一种用于卫星定位的自适应时延估计方法，包括：
8.s1、获取t0时刻对应的目标导航定位结果作为前序标记数据，获取t1时刻对应的目标导航定位结果作为后续标记数据，所述t1时刻在t0时刻之后；
9.可选的，t1时刻与t0时刻的关系为：
10.t0 nt≤t1＜t0 (n 1)t
11.s2、根据所述前序标记数据，计算得到tn时刻目标导航定位预估结果，所述tn时刻是指第n个采样时刻且处于t0时刻与t1时刻之间；
12.s3、根据所述目标导航定位预估结果和所述后续标记数据，计算得到自适应估计时延；
13.s4、判断是否存在t2时刻对应的目标导航定位结果，所述t2时刻在t1时刻之后；
14.若是，则将所述后续标记数据作为新的前序标记数据，将所述t1时刻作为新的t0时刻，将所述t2时刻对应的目标导航定位结果作为新的后续标记数据，将所述t2时刻作为新的t1时刻，并执行所述步骤s2-s4，得到新的自适应估计时延。
15.本说明书实施例还提供了一种用于卫星定位的自适应时延估计装置，包括：
16.采集模块，用于获取t0时刻对应的目标导航定位结果作为前序标记数据，获取t1时
刻对应的目标导航定位结果作为后续标记数据，所述t1时刻在t0时刻之后；
17.预估模块，用于根据所述前序标记数据，计算得到tn时刻目标导航定位预估结果，所述tn时刻是指第n个采样时刻且处于t0时刻与t1时刻之间；
18.计算模块，用于根据所述目标导航定位预估结果和所述后续标记数据，计算得到自适应估计时延；
19.判断模块，用于判断是否存在t2时刻对应的目标导航定位结果，所述t2时刻在t1时刻之后；
20.若是，则将所述后续标记数据作为新的前序标记数据，将所述t1时刻作为新的t0时刻，将所述t2时刻对应的目标导航定位结果作为新的后续标记数据，将所述t2时刻作为新的t1时刻，并运行所述预估模块、计算模块和判断模块，得到新的自适应估计时延。
21.本说明书实施例还提供了一种电子设备，包括：
22.处理器；以及
23.被安排成存储计算机可执行指令的存储器，所述可执行指令在被执行时使所述处理器执行上述方法的任一项步骤。
24.本说明书实施例还提供了一种存储介质，包括：
25.所述存储介质上存储用于卫星定位的自适应时延估计的处理程序，所述用于卫星定位的自适应时延估计的处理程序被处理器执行时实现上述方法的任一项步骤。
26.本说明书采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
27.通过运动模型对目标的导航卫星定位结果进行预估，并与导航卫星采集的定位结果进行误差比较，从而得到能够随实际时延变化而变化的自适应时延估计结果，进一步依据自适应时延估计结果，使得卫星导航定位结果数据处理更加精确。
附图说明
28.此处所说明的附图用来提供对本说明书的进一步理解，构成本说明书的一部分，本说明书的示意性实施例及其说明用于解释本说明书，并不构成对本说明书的不当限定。在附图中：
29.图1为本说明书一实施例提供的一种用于卫星定位的自适应时延估计方法的流程示意图；
30.图2为本说明书另一实施例提供的一种目标导航定位数据处理方法的流程示意图；
31.图3为本说明书一实施例提供的一种目标导航定位前序标记数据处理方法的流程示意图；
32.图4为本说明书一实施例提供的一种用于卫星定位的自适应时延估计装置的示意图。
具体实施方式
33.为使本说明书的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本说明书具体实施例及相应的附图对本说明书技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，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，都属于本说明书保护的范围。
34.以下结合附图，详细说明本说明书各实施例提供的技术方案。
35.时延：时延是指卫星导航定位数据从一端传送到另一个端所需要的时间。它包括了发送时延、光纤传输时延、网络路由时延、设备端网卡处理时延、通信传输时延等。
36.图1为本说明书一实施例提供的用于卫星定位的自适应时延估计方法流程示意图，该方法可由搭载于导航卫星的处理器或者搭载于地面目标的处理器执行，参见图1，所述方法具体可以包括如下步骤：
37.步骤102、获取t0时刻对应的目标导航定位结果作为前序标记数据，获取t1时刻对应的目标导航定位结果作为后续标记数据，所述t1时刻在t0时刻之后；
38.其中，导航定位是指采用导航卫星对地面、海洋、空中和空间用户进行导航定位的技术。
39.需要说明的是，步骤102的一种实现方式可以为：
40.在t0时刻，导航卫星采集地面某一特定目标的定位结果作为目标导航定位结果，发送给处理器。处理器获取到该特定目标在t0时刻的定位结果后，将t0时刻的定位结果标记为前序标记数据。经过一定时间后，在t1时刻，导航卫星再次采集上述特定目标的定位结果，发送给处理器。处理器获取到该特定目标在t1时刻的定位结果后，将t1时刻的定位结果标记为后序标记数据。
41.进一步地，为了获得更加具有实时性的自适应时延估计结果，本实施例提供了对t1时刻和t0时刻之间时长的限定规则，具体实现方式可以为：
42.t0 nt≤t1＜t0 (n 1)t
43.其中，t表示导航卫星的采样周期。
44.基于此，通过将t1时刻和t0时刻之间的时长限定在一个采样周期内，使得自适应时延估计结果也以一个采样周期为频率进行更新，从而确保时延估计结果更具有实时性。
45.步骤104、根据所述前序标记数据，计算得到tn时刻目标导航定位预估结果，所述tn时刻是指第n个采样时刻且处于t0时刻与t1时刻之间；
46.需要说明的是，步骤104的一种实现方式可以为：
47.根据目标的前序标记数据，采用匀速运动模型可以计算得到目标在t0时刻与t1时刻之间的tn时刻的定位预估结果。即基于前序标记数据的空间坐标和坐标轴速度分量，计算得出从t0时刻开始，该目标经过nt时段后，在tn时刻的定位预估结果。
48.具体地，可以应用如下公式计算：
49.ed
nt
＝f(d
prev
，nt)＝(x，y，z)
prev
(vx，vy，vz)
prev
×
nt
50.其中，ed
nt
表示目标在tn时刻的定位预估结果，d
prev
表示前序标记数据，(x，y，z)
prev
表示前序标记数据的空间坐标，(vx，vy，vz)
prev
表示前序标记数据的坐标轴分量，nt表示n个采样间隔周期。
51.基于此，本实施例通过匀速运动模型，得到目标在一个采样周期内某一时刻的预估定位结果。从而可以以该预估定位结果为依据，通过与导航卫星采集的目标定位结果进行比较，对二者的误差进行处理，最终获得更加准确的导航卫星定位结果。
52.本实施例提出的采用匀速运动模型获取目标导航定位预估结果为本说明书提供的一种实现方式，其他可以获取目标导航定位预估结果的算法均可以作为本说明书的实现
方式。
53.步骤106、根据所述目标导航定位预估结果和所述后续标记数据，计算得到自适应估计时延；
54.需要说明的是，步骤106的一种实现方式可以为：
55.根据步骤104计算得出的目标在tn时刻导航定位预估结果，包括目标在tn时刻的空间坐标(x，y， z)和坐标轴速度分量(vx，vy，vz)，以及标记为后续标记数据的t1时刻的定位结果，计算得到目标的自适应估计时延。
56.在计算目标的自适应估计时延过程中，可以采用最小二乘法。最小二乘法(又称最小平方法)是一种数学优化技术。它通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配。利用最小二乘法可以筒便地求得未知的数据，并使得这些求得的数据与实际数据之间误差的平方和为最小。具体计算公式如下：
57.δt＝min∑(ed
nt-d
next
)2。
58.其中，ed
nt
表示tn时刻的目标导航定位预估结果，d
next
表示后续标记数据，δt表示计算得到自适应估计时延。
59.基于此，本实施例根据目标导航定位预估结果和后续标记数据，求得两者之间的最小误差，得到自适应估计时延。从而可以依据求得的自适应估计时延，对卫星导航定位结果进行修正，获取更加准确的导航定位结果。
60.本实施例提出的最小二乘法计算自适应估计时延为本说明书提供的一种实现方式，其他可以得出自适应估计时延的算法均可以作为本说明书的实现方式。
61.步骤108、判断是否存在t2时刻对应的目标导航定位结果，所述t2时刻在t1时刻之后；
62.需要说明的是，步骤108的一种实现方式可以为：
63.在t2时刻，导航卫星再次执行采集上述目标的定位结果的任务，并判断导航卫星是否采集到对应的目标定位结果。
64.步骤110、若是，则将所述后续标记数据作为新的前序标记数据，将所述t1时刻作为新的t0时刻，将所述t2时刻对应的目标导航定位结果作为新的后续标记数据，将所述t2时刻作为新的t1时刻，并执行所述步骤104110，得到新的自适应估计时延。
65.需要说明的是，步骤110的一种实现方式可以为：
66.在t2时刻，如果导航卫星采集到上述目标的定位结果，那么处理器就将上述的后续标记数据标记为新的前序标记数据，并将上述t1时刻视作为新的t0时刻；同时将该t2时刻采集到的目标定位结果标记为新的后续标记数据，将t2时刻视作为新的t1时刻。根据新的t0时刻、新的t1时刻、新的前序标记数据、新的后续标记数据，处理器执行步骤104至步骤110，从而计算得到新的自适应估计时延。
67.在t2时刻，如果导航卫星没有采集到上述目标的定位结果，那么处理器将不再执行步骤104至步骤110，流程结束。
68.综上所述，本发明实施例中，通过运动模型对目标的导航卫星定位结果进行预估，并与导航卫星采集的定位结果进行误差比较，从而得到能够随实际时延变化而变化的自适应时延估计结果，进一步依据自适应时延估计结果，使得卫星导航定位结果数据处理更加精确。
69.图2为本说明书一实施例提供的一种目标导航定位数据处理方法的流程示意图，所述方法具体可以包括如下步骤：
70.步骤202、根据所述前序标记数据和所述后续标记数据，得到目标的加速度参数；
71.其中，前序标记数据是指t0时刻对应的目标导航定位结果d
prev
，后续标记数据是指t1时刻对应的目标导航定位结果d
next
，目标导航定位结果包括目标的空间坐标(x， y， z)和坐标轴速度分量(vx，vy，vz)，加速度参数是指描述物体速度变化快慢的物理量a。
72.需要说明的是，步骤202的一种实现方式可以为：
73.通过前序数据d
prev
的坐标轴速度分量(vx，vy，vz)
prev
与后续标记数据d
next
的坐标轴速度分量(vx，vy，vz)
next
作差，得到前序数据d
prev
与后续标记数据d
next
坐标轴速度分量的差值(δvx，δvy，δvz)，再计算t0时刻与t1时刻时间差δt，最后将坐标轴速度分量的差值(δvx，δvy，δvz)与时间差δt相除得到加速度参数a。
74.a＝[(vx，vy，vz)
next-(vx，vy，vz)
prev
]/(t
1-t0)
[0075]
步骤204、根据所述加速度参数、所述前序标记数据和自适应估计时延，计算t时刻目标导航定位数据处理结果。
[0076]
其中自适应估计时延是指实施例1中执行步骤106所得的自适应估计时延δt，t时刻是指计算得出所述自适应估计时延的时刻至所述得到新的自适应估计时延的时刻之间的任一时刻，t时刻目标导航定位数据处理结果是指对t时刻的目标导航定位数据进行自适应时延修正后的结果ed
t
。
[0077]
需要说明的是，步骤204的一种实现方式可以为：
[0078]
计算目标的前序数据坐标轴速度分量(vx，vy，vz)
prev
与时长t δt的乘积，得到目标在匀速状态下的位移分量，再计算目标在匀加速运动状态下的位移分量，最后求取目标的前序数据的空间坐标(x，y，z)与目标在匀速状态下的位移分量，目标在匀加速运动状态下的位移分量的和，最终得到t时刻目标导航定位数据处理结果ed
t
。
[0079]
ed
t
＝f(d
prev
，d
next
，t δt)＝(x，y，z)
prev
(vx，vy，vz)
prev
×
(t δt) a2/2
×
(t δt)
[0080]
基于此，在本实施例中，自适应时延δt是符合目标实际运动的时延结果。在目标导航定位数据处理中引入自适应时延δt，计算目标在t δt内的位移，并利用所述位移修正目标导航定位数据，从而使得目标导航定位数据更精确，更符合目标实际运动情况。
[0081]
图3为本说明书一实施例提供的一种目标导航定位前序标记数据处理方法的流程示意图，所述方法具体可以包括如下步骤：
[0082]
步骤302、根据所述前序标记数据和所述后续标记数据，得到目标的加速度参数；
[0083]
其中，前序标记数据是指t0时刻对应的目标导航定位结果d
prev
，后续标记数据是指t1时刻对应的目标导航定位结果d
next
，目标导航定位结果包括目标的空间坐标(x，y，z)和坐标轴速度分量(vx，vy，vz)，加速度参数是指描述物体速度变化快慢的物理量a。
[0084]
需要说明的是，步骤302的一种实现方式可以为：
[0085]
通过前序数据d
prev
的坐标轴速度分量(vx，vy，vz)
prev
与后续标记数据d
next
的坐标轴速度分量(vx，vy，vz)
next
作差，得到前序数据d
prev
与后续标记数据d
next
坐标轴速度分量的差值(δvx，δvy，δvz)，再计算t0时刻与t1时刻时间差δt，最后将坐标轴速度分量的差值(δvx，δvy，δvz)与时间差δt相除得到加速度参数a。
[0086]
a＝[(vx，vy，vz)
next-(vx，vy，vz)
prev
]/(t
1-t0)
[0087]
步骤304、根据所述加速度参数、所述前序标记数据和自适应估计时延，对所述前序标记数据进行修正。
[0088]
其中自适应估计时延是指实施例1中执行步骤106所得的自适应估计时延δt，对所述前序标记数据进行修正是指在前序标记数据空间坐标(x，y，z)的基础上加上目标在自适应时延δt内的位移分量。
[0089]
需要说明的是，步骤304的一种实现方式可以为：
[0090]
计算目标的前序数据坐标轴速度分量(vx，vy，vz)
prev
与自适应时延δt的乘积，得到目标在匀速状态下的位移分量，再计算目标在匀加速运动状态下的位移分量，最后求取目标的前序数据的空间坐标(x，y，z)与目标在匀速状态下的位移分量，目标在匀加速运动状态下的位移分量的和，最终得到目标的前序数据处理结果ed
t
′
。
[0091]
ed
t
′
＝f(d
prev
，d
next
，δt)＝(x，y，z)
prev
(vx，vy，vz)
prev
×
(δt) a2/2
×
(δt)
[0092]
基于此，在本实施例中，计算目标在自适应时延δt内的位移，并利用所述位移修正目标的前序数据，从而使得目标前序数据也能得到修正，前序数据更准确。
[0093]
图4为本说明书一实施例提供的一种用于卫星定位的自适应时延估计装置的示意图，该装置包括采集模块、预估模块、计算模块和判断模块，参见图4，所述装置具体可以包括：
[0094]
采集模块402、用于获取t0时刻对应的目标导航定位结果作为前序标记数据，获取t1时刻对应的目标导航定位结果作为后续标记数据，所述t1时刻在t0时刻之后；
[0095]
预估模块404、用于根据所述前序标记数据，计算得到tn时刻目标导航定位预估结果，所述tn时刻是指第n个采样时刻且处于t0时刻与t1时刻之间；
[0096]
计算模块406、用于根据所述目标导航定位预估结果和所述后续标记数据，计算得到自适应估计时延；
[0097]
判断模块408、用于判断是否存在t2时刻对应的目标导航定位结果，所述t2时刻在t1时刻之后；
[0098]
若是，则将所述后续标记数据作为新的前序标记数据，将所述t1时刻作为新的t0时刻，将所述t2时刻对应的目标导航定位结果作为新的后续标记数据，将所述t2时刻作为新的t1时刻，并运行所述预估模块、计算模块和判断模块，得到新的自适应估计时延。
[0099]
基于此，通过运动模型对目标的导航卫星定位结果进行预估，并与导航卫星采集的定位结果进行误差比较，从而得到能够随实际时延变化而变化的自适应时延估计结果，进一步依据自适应时延估计结果，使得卫星导航定位结果数据处理更加精确。
[0100]
可选的，该装置还包括应用模块，包括：
[0101]
用于根据所述前序标记数据和所述后续标记数据，得到目标的加速度参数；
[0102]
根据所述加速度参数、所述前序标记数据和自适应估计时延，计算t时刻目标导航定位数据处理结果；
[0103]
所述t时刻是指计算得出所述自适应估计时延的时刻至所述得到新的自适应估计时延的时刻之间的任一时刻。
[0104]
基于此，通过在目标导航定位结果处理中引入自适应时延，计算目标在经过一定时段且加上自适应时延后目标的位移，并利用所述位移修正目标导航定位数据，从而使得
目标导航定位数据更精确，更符合目标实际运动情况。
[0105]
可选的，该装置还包括修正模块，包括：
[0106]
用于根据所述前序标记数据和所述后续标记数据，得到目标的加速度参数；
[0107]
根据所述加速度参数、所述前序标记数据和自适应估计时延，对所述前序标记数据进行修正。
[0108]
基于此，在本实施例中，计算目标在自适应时延内的位移，并利用所述位移修正目标的前序数据，从而使得目标前序数据也能得到修正，前序数据更准确。在又一可行实施例中，本实施例提供了的一种用于卫星定位的自适应时延估计设备，所述设备具体可以包括：
[0109]
处理器；以及
[0110]
被安排成存储计算机可执行指令的存储器，所述可执行指令在被执行时使所述处理器执行如上述任一方法实施例中的步骤。
[0111]
在又一可行实施例中，本实施例提供了一种用于卫星定位的自适应时延估计存储介质，所述存储介质具体可以包括：
[0112]
所述存储介质上存储用于卫星定位的自适应时延估计的处理程序，所述用于卫星定位的自适应时延估计的处理程序被处理器执行时实现如上述任一方法实施例中的步骤。
[0113]
以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。