导航卫星改正数处理方法及装置与流程

本发明涉及卫星技术领域，具体涉及导航卫星改正数处理方法及装置。

背景技术：

随着卫星导航系统的应用越来越广泛，实现实时高精度的卫星导航定位成为关注焦点。GNSS(Global Navigation Satellite System，全球卫星导航系统)的广域差分定位系统，能够向用户实时播发导航卫星的轨道、钟差以及电离层误差改正参数，从而提升用户的实时定位精度。

传统的GNSS广域差分定位系统中，系统向用户播发的卫星轨道、钟差改正数信息为精密轨道、钟差与广播星历的差值，用户需找到相匹配的广播星历才能正确恢复精密轨道和钟差，实现高精度的定位。由于改正数一般经过量化后播发，较低的量化精度的损失会导致定位精度的降低。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供导航卫星改正数处理方法及装置，解决现有技术中钟差改正数需要匹配对应广播星历使用，以及由于量化精度不足导致定位精度降低的问题。

本发明实施例的第一方面，提供一种导航卫星改正数处理方法，包括：

计算导航卫星的轨道改正数，按照第一量化精度进行量化播发，并计算所述轨道改正数的量化误差；

计算导航卫星的钟差改正数；

根据所述轨道改正数的量化误差和所述钟差改正数，计算导航卫星的快速改正数，并以第二量化精度进行量化播发；

其中，所述第二量化精度大于所述第一量化精度。

优选的，所述计算导航卫星的轨道改正数具体为：

根据广播星历和精密轨道值，计算所述轨道改正数在ECEF坐标系三轴方向上的数值。

优选的，所述计算导航卫星的钟差改正数具体为：

通过公式

计算所述钟差改正数；其中，Δt_pre为所述钟差改正数，单位为米；Δt'_pre为原始精密钟差值，单位为秒；c为光速；n为实数，且n>5；表示对Δt'_pre·c/n+0.5的计算结果向下取整数。

优选的，所述根据所述轨道改正数的量化误差和所述钟差改正数，计算导航卫星的快速改正数包括：

计算所述轨道改正数的量化误差投影到卫星径向方向上的数值；

结合钟差改正数和所述轨道改正数的量化误差投影到卫星径向方向上的数值，计算所述快速改正数。

优选的，还包括：

结合广播星历、所述轨道改正数和所述快速改正数，还原精密轨道和钟差值。

本发明实施例的第二方面，提供一种导航卫星改正数处理装置，包括：

轨道改正数处理模块，用于计算导航卫星的轨道改正数，按照第一量化精度进行量化播发，并计算所述轨道改正数的量化误差；

钟差改正数处理模块，用于计算导航卫星的钟差改正数；

快速改正数处理模块，用于根据所述轨道改正数的量化误差和所述钟差改正数，计算导航卫星的快速改正数，并以第二量化精度进行量化播发；

其中，所述第二量化精度大于所述第一量化精度。

优选的，所述轨道改正数处理模块具体用于：

根据广播星历和精密轨道值，计算所述轨道改正数在ECEF坐标系三轴方向上的数值。

优选的，所述钟差改正数处理模块具体用于：

通过公式

计算所述钟差改正数；其中，Δt_pre为所述钟差改正数，单位为米；Δt'_pre为原始精密钟差值，单位为秒；c为光速；n为实数，且n>5；表示对Δt'_pre·c/n+0.5的计算结果向下取整数。

优选的，所述快速改正数处理模块包括：

量化误差处理单元，用于计算所述轨道改正数的量化误差投影到卫星径向方向上的数值；

快速改正数计算单元，用于结合钟差改正数和所述轨道改正数的量化误差投影到卫星径向方向上的数值，计算所述快速改正数。

优选的，还包括：

还原模块，用于结合广播星历、所述轨道改正数和所述快速改正数，还原精密轨道和钟差值。

采用上述技术方案，本发明至少可取得下述技术效果：计算导航卫星的轨道改正数，按照较低的第一量化精度进行量化播发，并计算所述轨道改正数的量化误差和导航卫星的钟差改正数；然后根据所述轨道改正数的量化误差和所述钟差改正数，计算导航卫星的快速改正数，并以较高的第二量化精度进行量化播发，因此本发明实施例能够有效解决钟差改正数需要匹配对应广播星历使用的问题，同时解决由于量化精度不足导致定位精度降低的问题，达到提高定位精度的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本实施例所述的导航卫星改正数处理方法的流程图；

图2是本实施例所述的根据轨道改正数和钟差改正数，计算导航卫星的快速改正数的实现流程图；

图3是本实施例所述的导航卫星改正数处理装置的结构框图；

图4是本实施例所述的快速改正数处理模块的结构框图；

图5是本实施例所述的导航卫星改正数处理装置的结构示意图。

具体实施方式

提供以下参照附图的描述来帮助全面理解由权利要求及其等同物限定的本公开的各种实施例。以下描述包括帮助理解的各种具体细节，但是这些细节将被视为仅是示例性的。因此，本领域普通技术人员将认识到，在不脱离本公开的范围和精神的情况下，可对本文所述的各种实施例进行各种改变和修改。另外，为了清晰和简洁，公知功能和构造的描述可被省略。

以下描述和权利要求书中所使用的术语和词汇不限于文献含义，而是仅由发明人用来使本公开能够被清晰和一致地理解。因此，对于本领域技术人员而言应该明显的是，提供以下对本公开的各种实施例的描述仅是为了示例性目的，而非限制由所附权利要求及其等同物限定的本公开的目的。

应该理解，除非上下文明确另外指示，否则单数形式也包括复数指代。因此，例如，对“组件表面”的引用包括对一个或更多个这样的表面的引用。

实施例一

图1是本实施例导航卫星改正数处理方法的流程图。

参考图1，本实施例所述的导航卫星改正数处理方法包括如下步骤：

步骤S101，计算导航卫星的轨道改正数，按照第一量化精度进行量化播发，并计算所述轨道改正数的量化误差。

本步骤中，所述计算导航卫星的轨道改正数具体可以为：

根据广播星历和精密轨道值，计算轨道改正数在ECEF(earth-centered，earth-fixed，地心地固坐标系)三个坐标轴方向上的数值。

具体的，所述按照第一量化精度进行量化播发，可以通过公式(1)实现：

其中，ΔX、ΔY和ΔZ为ECEF坐标系下，轨道改正数在三个轴向上量化后的数值，单位为米；[X_pre Y_pre Z_pre]为卫星精密坐标，单位为米；[X_brd Y_brd Z_brd]为卫星广播坐标，单位为米；Unit_orb为轨道改正数的第一量化精度，精度较低，例如可选为0.1米；表示对A向下取整。

对应的，可以通过公式(2)计算所述轨道改正数的量化误差：

其中，[δx δy δz]为轨道改正数在各个轴向上的量化误差，单位为米。

步骤S102，计算导航卫星的钟差改正数。

其中，可以利用卫星广播钟差误差优于5米的统计特性，精密钟差对n取模，完成数据的截取，并将截取值作为钟差改正数。其中，n为实数，且n>5，可选为10。精密钟差对n取模，能够摆脱传统的卫星钟差改正数利用精密钟差与广播钟差差值解算的思路，利用卫星钟差短期稳定度好，且广播钟差精度优于5米的统计特性，通过数据截取的方式，只播发实时精密钟差对n取模后的数值，有效降低编码位数和播发数据量。

具体的，可以通过公式(3)计算所述钟差改正数：

其中，Δt_pre为所述钟差改正数，单位为米；Δt'_pre为原始精密钟差值，单位为秒；c为光速，单位为米/秒；n为实数，且n>5，n可取值为10；表示对Δt'_pre·c/n+0.5的计算结果向下取整数。

步骤S103，根据所述轨道改正数的量化误差和所述钟差改正数，计算导航卫星的快速改正数，并以第二量化精度进行量化播发。

其中，所述第二量化精度大于所述第一量化精度。快速改正数包括了钟差改正数和轨道改正数的量化误差值，并按照较高的第二量化精度进行量化播发，因此能够修正轨道的量化误差对定位精度的影响。

参见图2，一个实施例中，步骤S103可以包括以下过程：

步骤S201，计算所述轨道改正数的量化误差投影到卫星径向方向上的数值。

一个实施例中，可以通过公式(4)计算所述轨道改正数的量化误差投影到卫星径向方向上的数值：

其中，ΔR为轨道改正数的量化误差投影到卫星径向方向上的数值，单位为米；为ECEF坐标系下的三轴量化误差矢量，各元素单位均为米；为卫星位置到地心的单位化矢量，即径向矢量。

本实施例中，

其中，R为卫星位置到底心的距离，单位为米；[X_sat Y_sat Z_sat]为ECEF坐标系下的卫星坐标矢量，各元素单位均为米；

步骤S202，结合钟差改正数和所述轨道改正数的量化误差投影到卫星径向方向上的数值，计算所述快速改正数。

本步骤中，可以通过公式(5)计算所述快速改正数：

ΔFcor'＝Δt_pre-ΔR (5)

其中，ΔFcor'为快速改正数，单位为米；Δt_pre为截取后的精密钟差值，单位为米。

本实施例中，计算出所述快速改正数后，将所述快速改正数以第二量化精度进行量化后，即可向用户播发。可以通过公式(6)对所述快速改正数进行量化：

其中，ΔFcor为量化后的快速改正数，单位为米；ΔFcor'为未量化的快速改正数，单位为米；Unit_clk为快速改正数的第二量化精度，精度较高，例如可选为0.001米；表示对A向下取整。

进一步的，在步骤S103之后，该导航卫星改正数处理方法还可以包括：

结合广播星历、所述轨道改正数和所述快速改正数，还原精密轨道和钟差值。

其中，精密轨道可以通过广播星历与轨道改正数在各个轴向上的数值相加实现还原。钟差改正数可以利用广播钟差的n米以上数值和快速改正数相加实现初步还原。然后，对钟差改正数的初步还原值进行数据检核，若还原值与广播钟差相差不超过n，则获得精密钟差；否则，根据还原值与广播钟差的差值进行±n的修正，获得精密钟差值。

具体的，可以通过公式(7)还原精密轨道：

其中，[X_pre Y_pre Z_pre]为精密卫星轨道位置，各元素单位为米；[X_brd Y_brd Z_brd]为广播卫星轨道位置，各元素单位为米；[ΔX_sat ΔY_sat ΔZ_sat]为卫星的轨道改正数，各元素单位为米。

通过公式(8)还原钟差改正数：

其中，Δt为最终还原的真实精密钟差值，单位为米；Δt_brd为广播星历钟差值，单位为秒；c为光速；Δt'为初步还原后的精密钟差，单位为米，且Δt'＝int(Δt_brd·c/n)·n+Δt_pre，n为实数，且n>5，可选为10。

可以理解的，使用广播星历能够简单的恢复精密轨道和钟差值，并进行定位解算，从而能够解决传统方法中，由于广播星历与钟差改正数不匹配造成的精密单点定位结果跳变问题，在提高用户定位精度的同时，有效降低编码占位。

上述导航卫星改正数处理方法，计算导航卫星的轨道改正数，以较低的第一量化精度进行播发，并计算轨道改正数的量化误差和导航卫星的钟差改正数；然后根据所述轨道改正数的量化误差和所述钟差改正数，计算导航卫星的快速改正数，修正量化误差对定位的影响，提升改正效果，并以较高的第二量化精度进行量化播发，还能够摆脱用户端对广播星历龄期的依赖，解决差分电文时序编排导致的用户精密单点定位结果跳变问题，同时消除轨道改正数量化误差的影响，提升改正精度，并且通过数据截取的方式，降低播发的数据值，减少了电文的编码位数。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

实施例二

对应于上文实施例所述的导航卫星改正数处理方法，图3示出了本发明实施例所述的导航卫星改正数处理装置的结构框图。为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。

参考图3，本实施例所述的导航卫星改正数处理装置可以包括轨道改正数处理模块301、钟差改正数处理模块302和快速改正数处理模块303。其中：

轨道改正数处理模块301，用于计算导航卫星的轨道改正数，按照第一量化精度进行量化播发，并计算所述轨道改正数的量化误差。

钟差改正数处理模块302，用于计算导航卫星的钟差改正数。

快速改正数处理模块303，用于根据所述轨道改正数的量化误差和所述钟差改正数，计算导航卫星的快速改正数，并以第二量化精度进行量化播发。

其中，所述第二量化精度大于所述第一量化精度。

一个实施例中，所述轨道改正数处理模块301具体可以用于：

根据广播星历和精密轨道值，计算ECEF坐标系三轴方向上的轨道改正数。

一个实施例中，所述钟差改正数处理模块302具体可以用于：

通过公式

计算所述钟差改正数；其中，Δt_pre为所述钟差改正数，单位为米；Δt'_pre为原始精密钟差值，单位为秒；c为光速；表示对Δt'_pre·c/n+0.5的计算结果向下取整数；n为实数，且n>5，可选为10。

参见图4，一个实施例中，所述快速改正数处理模块303可以包括量化误差计算单元401和快速改正数计算单元402。其中：

量化误差计算单元401，用于计算所述轨道改正数的量化误差。

快速改正数计算单元402，用于将所述轨道改正数的量化误差投影到卫星径向方向上，并结合钟差改正数，计算所述快速改正数。

进一步的，该导航卫星改正数处理装置还可以包括还原模块。其中：

所述还原模块，用于结合广播星历、所述轨道改正数和所述快速改正数，还原精密轨道和钟差值。

实施例三

参见图5，是本发明实施例三提供的导航卫星改正数处理装置的示意框图。如图5所示的导航卫星改正数处理装置可以包括：一个或多个处理器501(图中仅示出一个)；一个或多个输入设备502(图中仅示出一个)，一个或多个输出设备503(图中仅示出一个)和存储器504。上述处理器501、输入设备502、输出设备503和存储器504通过总线505连接。存储器504用于存储指令，处理器501用于执行存储器504存储的指令。其中：

所述处理器501，用于计算导航卫星的轨道改正数，按照第一量化精度通过输出设备503进行量化播发，并计算所述轨道改正数的量化误差和导航卫星的钟差改正数。所述处理器501，还用于根据所述轨道改正数的量化误差和所述钟差改正数，计算导航卫星的快速改正数，并以第二量化精度通过输出设备503进行量化播发。其中，所述第二量化精度大于所述第一量化精度。

可选的，所述处理器501具体用于根据广播星历和精密轨道值，计算所述轨道改正数在ECEF坐标系三轴方向上的数值。

可选的，所述处理器501具体用于：通过公式

计算所述钟差改正数；其中，Δt_pre为所述钟差改正数，单位为米；Δt'_pre为原始精密钟差值，单位为秒；c为光速；表示对Δt'_pre·c/n+0.5的计算结果向下取整数；n为实数，且n>5，可选为10。

可选的，所述处理器501具体用于计算所述轨道改正数的量化误差投影到卫星径向方向上的数值，以及结合钟差改正数和所述轨道改正数的量化误差投影到卫星径向方向上的数值，计算所述快速改正数。

进一步的，所述处理器501还用于结合广播星历、所述轨道改正数和所述快速改正数，还原精密轨道和钟差值。

所述存储器504，用于存储软件程序、模块和所述网络交互数据，所述处理器501通过运行存储在所述存储器504的软件程序以及单元，从而执行各种功能应用以及数据处理，实现终端的信息交互功能。

应当理解，在本发明实施例中，所称处理器501可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

输入设备502可以包括触控板、指纹采传感器(用于采集用户的指纹信息和指纹的方向信息)、麦克风等，输出设备503可以包括显示器(LCD等)、扬声器等。

该存储器504可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器501提供指令和数据。存储器504的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器。例如，存储器504还可以存储设备类型的信息。

具体实现中，本发明实施例中所描述的处理器501、输入设备502、输出设备503和存储器504可执行本发明实施例提供的导航卫星改正数处理方法的实施例中所描述的实现方式，也可执行导航卫星改正数处理装置的实施例中所描述的实现方式，在此不再赘述。

综上所述，上述导航卫星改正数处理装置，计算导航卫星的轨道改正数，以较低的第一量化精度进行播发，并计算轨道改正数的量化误差和导航卫星的钟差改正数；然后根据所述轨道改正数的量化误差和所述钟差改正数，计算导航卫星的快速改正数，修正量化误差对定位的影响，提升改正效果，并以较高的第二量化精度进行量化播发，还能够摆脱用户端对广播星历龄期的依赖，摆脱差分电文时序编排导致的用户精密单点定位结果跳变问题，同时消除轨道改正数量化误差的影响，提升改正精度，并且通过数据截取的方式，降低播发的数据值，减少了电文的编码位数。

应该注意的是，如上所述的本公开的各种实施例通常在一定程度上涉及输入数据的处理和输出数据的生成。此输入数据处理和输出数据生成可在硬件或者与硬件结合的软件中实现。例如，可在移动装置或者相似或相关的电路中采用特定电子组件以用于实现与如上所述本公开的各种实施例关联的功能。另选地，依据所存储的指令来操作的一个或更多个处理器可实现与如上所述本公开的各种实施例关联的功能。如果是这样，则这些指令可被存储在一个或更多个非暂时性处理器可读介质上，这是在本公开的范围内。处理器可读介质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光学数据存储装置。另外，用于实现本公开的功能计算机程序、指令和指令段可由本公开所属领域的程序员容易地解释。

尽管已参照本公开的各种实施例示出并描述了本公开，但是本领域技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可对其进行形式和细节上的各种改变。