绘制区域沉降量地图的方法与流程

本发明涉及基于导航卫星定位的地基增强系统的基站沉降量绘制区域沉降量地图的方法。

背景技术：

随着中国北斗卫星和互联网的快速发展，高精度定位的需求愈发强烈。高精度定位对无人驾驶、车道级导航、无人机导航、精细农业等有着举足轻重的重要性。然而，包括gps在内的民用信号定位精度通常都在十米左右，不能够满足上述场景的需求，所以需要地基增强系统或是星基增强系统对卫星定位的位置信息进行修正，主要消除包括系统误差、传播误差等在内的误差。地基增强技术通过在地面建立固定基站来对需要高精度定位的设备提供差分数据，具有差分解算能力的设备可以通过获得的差分数据对位置进行修正从而达到高精度定位。

由于差分数据的计算都是通过固定不变的地基基站计算，所以基站的位移对高精度定位的效果有着重要的作用。其中，基站的沉降量就是一项重要的指标，沉降量是指基站在高程上的变化。在获得基站沉降量的同时，往往需要绘制沉降量地图来查看周边区域或是感兴趣区域的沉降量，从而确定对定位效果的影响。因此，绘制区域沉降量的方法成为需求，且该方法所需要参数较少，算法简单。

技术实现要素：

本发明解决的问题是如何设计绘制区域沉降量地图的方法且该方法所需参数少且算法简单的问题。

首先阐述本发明的应用场景：提供差分数据的服务方周期性的获取地基基站的位移变化，对基站的地理位置进行校正。距离基站较近的区域，沉降量应当与基站的沉降量相关性较大，而距离基站较远的区域相关性较少甚至无关。所以可以假设以基站为中心，以地理位置距离为衡量相关性的参数，计算区域内某一点的沉降量。如果要绘制区域的沉降量地图，可以采用网格矩阵的方法，使用网格覆盖区域并计算网格格点即采样点的沉降量，即可绘制出该区域的沉降量地图。基于此，本发明提供一种绘制区域沉降量地图的方法。该方法包括如下步骤：包括如下步骤：获得地基基站的沉降量和基站的经纬度坐标；确定采样区域及该区域内的网格采样点，计算网格采样点的经纬度；基于网格采样点的经纬度坐标、基站的经纬度坐标、基站的沉降量及加权算法计算网格采样点的沉降量；基于各网格采样点的沉降量绘制区域沉降量。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

本发明不需要多种数据仅需要地基基站的沉降量、经纬度坐标和各网格采样点的经纬度坐标，所以，所需参数少且算法简单。

附图说明

图1是本发明绘制区域沉降量的方法的流程图；

图2是通过网格选取网格采样点的示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。

请参阅图1，本发明绘制区域沉降量地图的方法是基于导航卫星定位的地基增强系统的基站沉降量绘制区域沉降量的方法，更为具体的是一种利用地基基站沉降量计算绘制区域采样点沉降量的计算方法，包括如下步骤：

s1：获得地基基站的沉降量和基站的经纬度坐标；该步骤可以采用现有技术，在此不再赘述。

s2：确定采样区域及该区域内的网格采样点，计算各网格采样点的经纬度坐标。

该步骤具体如下：首先，确定能够覆盖绘制区域的采样区域，该采样区域在本实施方式中是长方形区域，如图2所示，然后，按照等间距的步长在该采样区域确定所述网格采样点，确定的网格采样点如图2所示。网格采样点的个数影响到沉降量地图的表现。网格采样点越多，地图层次感更强。网格采样点的获取同matlab的meshgrid函数和python的numpy数学库中的meshgrid函数获得网格矩阵的方式一致。

s3：基于网格采样点的经纬度坐标、基站的经纬度坐标、基站的沉降量及加权算法计算网格采样点的沉降量。该步骤具体如下：

首先，计算网格采样点到各个基站的距离：使用haversine公式或是vincenty公式即可。为了表述简单，本发明不再赘述公式根据经纬度计算距离的具体过程。本发明假设使用haversine公式计算距离，网格采样点与基站的距离用公式表述为：

其中，d为所计算的两点距离，分别为网格采样点和基站的经度与纬度坐标。

然后，通过使用高斯径向基核函数衡量各个基站对网格采样点沉降量的影响即权重，计算方式如下：

w＝e^-dε(2)

其中，w为所计算的权重，d为公式(1)所计算的网格采样点到基站的距离。ε是需要调节的参数，当计算的距离单位公里时，ε的调节范围通常为0.1～10。根据所需的绘制效果调试ε参数，取值根据主观判断，看绘制出的图看上去那个直观就取那个值，ε的作用是对距离进行缩放。除ε外不再对距离进行任何非线性处理，从而保持一致的度量。下面以计算一个采样点i的沉降量为例：

假设在采样区域内一共有n个基站并且对应的沉降量为sn(1≤n≤n)。那么计算每一个基站对于该网格采样点i的权重为：

其中，dni表示网格采样点i到第n个基站的距离。对权重进行归一化操作：

计算网格采样点i的沉降量si为：

s4：基于各网格采样点的沉降量绘制区域沉降量地图。

在该步骤中，用上述方法所计算的采样点沉降量所绘制的地图可能存在锯齿效应，可用高斯滤波器进行平滑。

假设绘制经度范围为[75.0，135.0]，纬度范围为[15.0，55.0]的区域沉降量地图为例更为具体的说明上述方法如下：

由于所选区域即为矩形区域，所以可以直接作为采样区域。在采样区域内，设置步长为0.0625，则一共产生616001个网格采样点，按照本发明上述方法计算基于基站沉降量的网格采样点沉降量。

需要说明的是，虽然本实施方式以步骤s1、s2、s3和s4表述，这种表述并不是对顺序的限定，只是说明本方法包括这四个步骤，其顺序可以调整，比如，可以先步骤s2，再步骤s1，也就是说，计算网格采样点的经纬度坐标在先，而获取基站的经纬度坐标在后。

综上所述，本领域的技术人员可以知道，本发明至少具有如下优点：

1、本发明不需要多种数据仅需要地基基站的沉降量、经纬度坐标和各网格采样点的经纬度坐标，所以，所需参数少且算法简单。

2、本发明采用高斯径向基函数来计算网格采样点的沉降量，高斯径向基函数可以较好的表征沉降量与距离的相关性。

3.本方法需要调节的参数较少，所以易于调节。仅需要通过调节ε对距离进行缩放，就可以达到所需的效果。