GPS数据有效性判断方法和装置与流程

本发明涉及卫星导航技术领域，特别涉及一种gps(globalpositioningsystem，全球定位系统)数据有效性判断方法和装置。

背景技术：

现有的飞控系统往往通过gps获取飞行器的水平位置信息以及速率信息，所以gps获取的数据是否有效，决定了飞行器是否具备自主飞行能力。在实际情况中，由于阴天、雾霾等天气以及建筑物的遮挡等影响，往往会导致gps获取的数据失效，从而影响飞控系统的精度。

现有的飞控系统大都仅通过判断gps当前的定位星数来判断gps数据是否有效。但是，在实际应用中，经常会出现定位星数正常而gps却解析错误的问题。因此，这种不可靠的判断方法会导致飞控对gps数据的有效性判断错误，从而影响飞控系统的精度。

技术实现要素：

本发明的发明人发现上述现有技术中存在的问题，并因此针对所述问题中的至少一个问题提出了一种新的技术方案。

本发明的一个目的是提供一种可靠的gps数据有效性判断技术方案。

根据本发明的一个实施例，提供了一种gps数据有效性判断方法，包括：通过gps获得目标的航向角测量值、位置测量值、水平位置精度因子和水平配置漂移；根据所述航向角测量值，对所述目标进行数据融合定位，从而得到所述目标的定位协方差和所述目标位置的估计值；计算所述位置测量值和所述位置估计值的差值作为测量误差；如果所述定位协方差、所述测量误差、所述水平位置精度因子或所述水平配置漂移中的任一项大于其对应的阈值，则判断所述gps当前时刻获取的数据无效。

可选地，该方法还包括：如果所述gps当前时刻用于定位的星数小于有效星数阈值，则判断所述gps当前时刻获取的数据无效。

可选地，该方法还包括：如果所述判断结果为所述数据无效，则将所述判断结果传递给地面站；如果所述目标尚未起飞则禁止所述目标起飞，如果所述目标已经起飞则控制所述目标保持恒定位置。

可选地，所述定位协方差对应的阈值的范围为小于1米²。

可选地，所述测量误差对应的阈值的范围为小于1米。

可选地，所述水平位置精度因子对应的阈值的范围为小于2.5。

可选地，所述有效星数阈值的范围为大于或等于6颗。

可选地，所述水平配置漂移通过计算一段时间内的所述gps测量的所述目标的水平数据的方差获得，所述水平配置漂移对应的阈值的范围为小于0.3米/秒。

根据本发明的另一个实施例，提供一种gps数据有效性判断装置，包括：数据获取单元，用于通过gps获得目标的航向角测量值、位置测量值、水平位置精度因子和水平配置漂移；数据融合单元，用于根据所述航向角测量值，对所述目标进行数据融合定位，从而得到所述目标的定位协方差和所述目标位置的估计值，并计算所述位置测量值和所述位置估计值的差值作为测量误差；数据有效性判断单元，用于将所述定位协方差、所述测量误差、所述水平位置精度因子和所述水平配置漂移与各自对应的阈值进行比较，如果其中任一项大于其对应的阈值，则判断所述gps当前时刻获取的数据无效。

可选地，所述数据有效性判断单元还用于比较所述gps当前时刻用于定位的星数和有效星数阈值，如果所述星数小于所述有效星数阈值则判断所述gps当前时刻获取的数据无效。

可选地，该装置还包括：数据传输单元，用于如果所述判断结果为所述数据无效，则将所述判断结果传递给地面站；目标控制单元，用于如果所述目标尚未起飞，则禁止所述目标起飞，如果所述目标已经起飞，则控制所述目标保持恒定位置。

可选地，所述数据获取单元在还用于计算一段时间内的所述gps测量的所述目标的水平数据的方差从而获得所述水平配置漂移，所述水平配置漂移对应的阈值的范围为小于0.3米/秒。

可选地，所述定位协方差对应的阈值的范围为小于1米2；所述测量误差对应的阈值的范围为小于1米；所述水平位置精度因子对应的阈值的范围为小于2.5；所述有效星数阈值的范围为大于或等于6颗。

根据本发明的又一个实施例，提供一种gps数据有效性判断装置，包括：存储器；以及耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器设备中的指令，执行上述任一个实施例所述的gps数据有效性判断方法。

根据本发明的再一个实施例，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一个实施例所述的gps数据有效性判断方法。

本发明的一个优点在于，根据gps测量数据，通过数据融合定位，以定位协方差、测量误差、水平位置精度因子、水平配置漂移和定位星数与其相对应的阈值的比较结果作为多角度判断条件，能够较全面地对gps数据的有效性进行分析和检测，从而提高了gps数据有效性判断的可靠性。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本发明，其中：

图1示出本发明的gps数据有效性判断方法的一个实施例的流程图。

图2示出本发明的gps数据有效性判断方法的另一个实施例的流程图。

图3示出本发明的gps数据有效性判断装置的一个实施例的结构图。

图4示出本发明的gps数据有效性判断装置的另一个实施例的结构图。

图5示出本发明的gps数据有效性判断装置的再一个实施例的结构图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1示出本发明的gps数据有效性判断方法的一个实施例的流程图。

如图1所示，步骤101，通过gps获得目标的航向角测量值、位置测量值、水平位置精度因子和水平配置漂移。其中，当目标速度达到一定值之后，gps能够获得目标在当前时刻的航向角。

在一个实施例中，通过计算一段时间内gps测量的目标的水平数据的方差来获得水平配置漂移。

步骤102，根据航向角测量值，对目标进行数据融合定位，从而得到目标的定位协方差和目标位置的估计值。

在一个实施例中，可以利用gps、加速度计和陀螺仪对同一目标进行定位，以gps获得的目标航向角，加速度计获得的目标加速度以及陀螺仪获得的目标角加速度为测量值，以目标的位置为状态值，通过扩展卡尔曼滤波器进行数据融合，从而得到目标的定位协方差和目标位置的估计值。

步骤103，计算位置测量值和位置估计值的差值作为测量误差。其中，由于天气、遮挡等外界因素影响，gps可能在当前时刻的测量值严重偏离目标位置的变化趋势，即产生了野值，测量误差可以用于判断gps当前得到的目标位置测量值是否为野值。

步骤104，判断定位协方差、测量误差、水平位置精度因子或水平配置漂移中的任一项是否大于其对应的阈值。如果是，则判断为gps当前时刻获取的数据无效(步骤105)；如果否，则判断为gps当前时刻获取的数据有效(步骤106)。

在一个实施例中，定位协方差对应的阈值的范围可以为小于1米²，如0.8米²。测量误差对应的阈值的范围可以为小于1米，如0.6米。水平位置精度因子对应的阈值的范围可以为小于2.5，如2。水平配置漂移对应的阈值的范围可以为小于0.3米/秒，如0.2米/秒。

上述实施例中，本发明从定位协方差、测量误差、水平位置精度因子和水平配置漂移多个方面对gps数据的有效性进行分析，能够检测出由于天气、遮挡等外界因素造成的gps解算错误，从而提高了有效数据判断的可靠性。

图2示出本发明的gps数据有效性判断方法的另一个实施例的流程图。

如图2所示，步骤201，通过gps和数据融合定位获取定位协方差、测量误差、水平位置精度因子、水平配置漂移和定位星数。

步骤202，判断定位协方差、测量误差、水平位置精度因子、水平配置漂移或定位星数中的任一项是否大于其对应的阈值。如果是，则判断为gps当前时刻获取的数据无效(步骤203)，并继续进行步骤205；如果否，则判断为gps当前时刻获取的数据有效(步骤204)。其中，定位星数对应的阈值可以设定为6颗或多于6颗。

步骤205，将判断结果传递给地面站。

在一个实施例中，飞控系统根据上述步骤判断出gps当前时刻解算错误，得到的数据为无效数据，则通过飞控系统与地面站之间的数据链，将该判断结果传送给地面站，地面站对该情况进行显示。

步骤206，判断目标是否尚未起飞。如果是，则禁止目标起飞(步骤207)；如果否，则控制目标保持恒定位置(步骤208)。

上述实施例中，本发明不仅通过判断gps当前定位星数对其数据进行有效性判断，而且同时对定位协方差、测量误差、水平位置精度因子和水平配置漂移进行分析，较全面的对gps数据的有效性进行判断，从而提高了判断结果的可靠性；在发现数据无效后，针对目标当前的状态采取不同的控制方式，从而确保了目标的安全。

图3示出本发明的gps数据有效性判断装置的一个实施例的结构图。

如图3所示，该装置包括：数据获取单元31、数据融合单元32和数据有效性判断单元33。

数据获取单元31通过gps获得目标的航向角测量值、位置测量值、水平位置精度因子和水平配置漂移。

在一个实施例中，数据获取单元31可以通过如下方式获取上述各物理量：航向角测量值可以在目标速度达到一定值之后由gps提供；位置测量值和水平位置精度因子可以由gps直接提供；水平配置漂移可以通过计算一段时间内，gps获取的目标水平位置的方差来获取。

数据融合单元32根据航向角测量值，对目标进行数据融合定位，从而得到目标的定位协方差和目标位置的估计值，并计算位置测量值和位置估计值的差值作为测量误差。

在一个实施例中，数据融合单元32可以将包括gps在内的多个传感器，如陀螺仪、加速度计和磁力计等，通过扩展卡尔曼滤波器对目标的定位测量值(可以包括目标的航向角、加速度、角加速度以及所处的地磁场强度等等)进行数据融合，从而得到定位协方差和目标位置的估计值。

数据有效性判断单元33将定位协方差、测量误差、水平位置精度因子和水平配置漂移与各自对应的阈值进行比较，如果其中任一项大于其对应的阈值，则判断gps当前时刻获取的数据无效。

在一个实施例中，还包括比较定位星数与有效星数阈值的大小，如果定位星数小于有效星数阈值则判断为数据无效。

在另一个实施例中，如图4所示，该装置还包括：数据传输单元44和目标控制单元45。

如果判断结果为数据无效，则数据传输单元44将判断结果传递给地面站，如通过无线数传方式；如果目标尚未起飞，则目标控制单元45禁止目标起飞；如果目标已经起飞，则目标控制单元45控制目标保持恒定位置。其中，数据传输单元44可以通过数据链，如无线数传或3g模块等，将判断结果传递给地面站。

上述实施例中，数据有效性判断单元通过比较数据获取单元和数据融合单元获取的定位协方差、测量误差、水平位置精度因子和水平配置漂移与各自对应阈值的大小，从多个方面来判断gps数据是否有效，从而提高了有效数据判断的可靠性。

图5示出本发明的gps数据有效性判断装置的再一个实施例的结构图。

如图5所示，该实施例的装置50包括：存储器51以及耦接至该存储器51的处理器52，处理器52被配置为基于存储在存储器51中的指令，执行本发明中任意一个实施例中的gps数据有效性判断方法。

其中，存储器51例如可以包括系统存储器、固定非易失性存储介质等。系统存储器例如存储有操作系统、应用程序、引导装载程序(bootloader)、数据库以及其他程序等。

本领域内的技术人员应当明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用非瞬时性存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

至此，已经详细描述了根据本发明的全球定位系统gps数据有效性判断方法和装置。为了避免遮蔽本发明的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

可能以许多方式来实现本发明的方法和系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法和系统。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。

虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。