多级完好性监测结果的使用方法和系统与流程

多级完好性监测结果的使用方法和系统
1.本技术是申请号为2019111355838，申请日为2019年11月19日，发明创造名称为“多级完好性监测结果的使用方法和系统”的分案申请。
技术领域
2.本技术涉及定位技术，特别涉及多级完好性监测结果的使用技术。


背景技术：

3.gnss完好性服务的用户接收系统播发的监测结果，来确定某项改正数或者某颗卫星是否可以参与定位解算。若判定某项改正数或者某颗卫星的监测结果为“告警”，用户一般不可使用该改正数或者该卫星参与定位解算。
4.高精度高完好性服务一般采用多级完好性监测，各个监测模块所采用的算法为异构，输入数据的时间历元也不同。由于这两个差异，目前存在各级监测结果矛盾的情况。例如，某颗卫星的第一级监测结果为“可用”，而第二级监测结果为“告警”，在该情况下，用户若直接按照监测结果确定是否使用，则在第一级监测结果生效的时间内会使用该卫星进行定位解算，而在第二级监测结果生效的时间内不使用该卫星，由此导致定位结果的跳变。并且，大多自动控制系统不适合处理跳变输入。


技术实现要素：

5.本技术的目的在于提供一种多级完好性监测结果的使用方法和系统，有效地削弱了定位结果的跳变问题，有利于定位结果在自动控制领域的应用。
6.本技术公开了一种多级完好性监测结果的使用方法，包括：
7.获取某一卫星或某一改正数连续多级完好性监测结果，对其中任意连续两级完好性监测结果按以下步骤操作：
8.如果后一级完好性监测结果为“告警”，并且前一级完好性监测结果不为“告警”，则在所述后一级完好性监测结果生效时间内，使用降权后的所述卫星或所述改正数参与定位解算。
9.在一个优选例中，还包括：
10.如果所述后一级完好性监测结果为“未监测”，则计算剔除所述卫星或所述改正数前后的精度因子的增加量；
11.如果所述增加量大于预设阈值，则在所述后一级完好性监测结果生效时间内，使用降权后的所述卫星或所述改正数参与定位解算。
12.在一个优选例中，还包括：
13.如果所述增加量不大于所述预设阈值，则在所述后一级完好性监测结果生效时间内，不使用所述卫星或所述改正数参与定位解算。
14.在一个优选例中，所述预设阈值根据预先约定的定位结果跳变阈值来确定。
15.在一个优选例中，所述预设阈值根据公式计算得到，其中t
dop
为所述预设阈值，所述t
p
为预先约定的定位结果跳变阈值，σ为所述后一级完好性监测结果生效时间内的测距误差，b为正常数。
16.在一个优选例中，若所述后一级完好性监测结果为所述卫星或所述改正数的第一级完好性监测结果，则所述前一级完好性监测结果约定为“未监测”。
17.在一个优选例中，所述使用降权后的所述卫星或所述改正数参与定位解算之前，还包括：
18.根据所述前一级完好性风险值和所述后一级完好性风险值计算所述卫星或所述改正数的降权权重。
19.在一个优选例中，所述根据所述前一级完好性风险值和所述后一级完好性风险值计算所述卫星或所述改正数的降权权重，进一步包括：
20.根据公式计算所述卫星或所述改正数的降权权重，其中w
′
和w分别为降权权重和原始权重，p
k-1
为所述前一级的完好性风险值，pk为所述后一级的完好性风险值，k
p
表示概率p对应的标准正态分布分位数，a、n为正常数。
21.在一个优选例中，还包括：
22.如果所述后一级完好性监测结果为“可用”，则使用所述卫星或所述改正数参与定位解算。
23.在一个优选例中，还包括：
24.如果后一级完好性监测结果为“告警”，并且前一级完好性监测结果也为“告警”，则在所述后一级完好性监测结果生效时间内，不使用所述卫星或所述改正数参与定位解算。
25.本技术还公开了一种多级完好性监测结果的使用系统包括：
26.获取模块，用于获取某一卫星或某一改正数连续多级完好性监测结果；
27.处理模块，用于对于任意连续两级完好性监测结果，如果后一级完好性监测结果为“告警”，并且前一级完好性监测结果不为“告警”，则在所述后一级完好性监测结果生效时间内，使用降权后的所述卫星或所述改正数参与定位解算。
28.在一个优选例中，所述处理模块，还用于如果所述后一级完好性监测结果为“未监测”，则计算剔除所述卫星或所述改正数前后的精度因子的增加量，以及如果所述增加量大于预设阈值，则在所述后一级完好性监测结果生效时间内，使用降权后的所述卫星或所述改正数参与定位解算。
29.在一个优选例中，所述处理模块还用于如果所述增加量不大于所述预设阈值，则在所述后一级完好性监测结果生效时间内，不使用所述卫星或所述改正数参与定位解算。
30.在一个优选例中，所述处理模块还用于根据预先约定的定位结果跳变阈值来确定所述预设阈值。
31.在一个优选例中，所述处理模块还用于根据公式计算所述预设阈值，其中t
dop
为所述预设阈值，所述t
p
为预先约定的定位结果跳变阈值，σ为所述后一级完好
性监测结果生效时间内的测距误差，b为正常数。
32.在一个优选例中，所述处理模块还用于若所述后一级完好性监测结果为所述卫星或所述改正数的第一级完好性监测结果，则所述前一级完好性监测结果约定为“未监测”。
33.在一个优选例中，所述处理模块还用于根据所述前一级完好性风险值和所述后一级完好性风险值计算所述卫星或所述改正数的降权权重。
34.在一个优选例中，所述处理模块还用于根据公式计算所述卫星或所述改正数的降权权重，其中w
′
和w分别为降权权重和原始权重，p
k-1
和pk分别为所述前一级的完好性风险值和所述后一级的完好性风险值，k
p
表示概率p对应的标准正态分布分位数，a、n为正常数。
35.在一个优选例中，所述处理模块还用于如果所述后一级完好性监测结果为“可用”，则使用所述卫星或所述改正数参与定位解算。
36.在一个优选例中，所述处理模块还用于如果后一级完好性监测结果为“告警”，并且前一级完好性监测结果也为“告警”，则在所述后一级完好性监测结果生效时间内，不使用所述卫星或所述改正数参与定位解算。
37.本技术还公开了一种多级完好性监测结果的使用系统包括：
38.存储器，用于存储计算机可执行指令；以及，
39.处理器，用于在执行所述计算机可执行指令时实现如前文描述的方法中的步骤。
40.本技术还公开了一种计算机可读存储介质所述计算机可读存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器执行时实现如前文描述的方法中的步骤。
41.本技术实施方式中，与现有技术相比至少包括以下区别和效果：
42.通过多级监测结果的组合判断，解决任一卫星或改正数的当前完好性监测结果为“告警”并与前一级监测结果不同时造成的前后两级的定位结果跳变问题，在该后一级完好性监测结果生效时间内，通过降低该卫星或改正数在定位解算中的权重来削弱直接剔除该卫星或改正数所造成的定位结果跳变问题，有效地平滑了定位结果，有利于在自动控制领域的应用。
43.进一步地，利用两级模块的性能差异来确定权重降低的方法，使得使用降权后的所述卫星或所述改正数参与定位解算，解算结果更加合理、可靠。
44.进一步地，对于任一卫星或改正数的当前监测结果为“未监测”所导致的定位结果跳变问题，考虑到dop表征可见卫星相对于用户的分布情况，且dop数值越小，卫星分布越好，则采用剔除该卫星或改正数的dop增加量与预设阈值的比较，并将该dop增加量大于预设阈值时，在该后一级完好性监测结果生效时间内，使用降权后的所述卫星或所述改正数参与定位解算，解决当前结果为“未监测”所导致的定位结果跳变问题，进一步有效地削弱了定位结果的跳变。
45.同时，利用用户能接受的定位结果跳变阈值来确定dop增加量的预设阈值，使得剔除该卫星或改正数的dop增加量与预设阈值的比较结果更加准确、可靠。
46.本技术的说明书中记载了大量的技术特征，分布在各个技术方案中，如果要罗列出本技术所有可能的技术特征的组合(即技术方案)的话，会使得说明书过于冗长。为了避
免这个问题，本技术上述发明内容中公开的各个技术特征、在下文各个实施方式和例子中公开的各技术特征、以及附图中公开的各个技术特征，都可以自由地互相组合，从而构成各种新的技术方案(这些技术方案均因视为在本说明书中已经记载)，除非这种技术特征的组合在技术上是不可行的。例如，在一个例子中公开了特征a+b+c，在另一个例子中公开了特征a+b+d+e，而特征c和d是起到相同作用的等同技术手段，技术上只要择一使用即可，不可能同时采用，特征e技术上可以与特征c相组合，则，a+b+c+d的方案因技术不可行而应当不被视为已经记载，而a+b+c+e的方案应当视为已经被记载。
附图说明
47.图1是根据本技术第一实施方式的多级完好性监测结果的使用方法流程示意图；
48.图2是根据本技术第二实施方式的多级完好性监测结果的使用系统结构示意图。
49.其中，
50.201-获取模块202-处理模块
具体实施方式
51.在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本技术而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本技术所要求保护的技术方案。
52.部分概念的说明：
53.全球导航卫星系统(gnss)：该系统通过卫星播发的测距信号和广播电文，来确定用户的位置。已投入使用的gnss包括美国的gps、俄罗斯的glonass、欧洲的galileo系统和中国的北斗卫星导航系统。
54.完好性：当误差超过告警门限时，完好性服务及时向用户发出告警的能力。完好性包括告警门限、告警时间和完好性风险三部分。
55.完好性风险：未在告警时间内对超过告警门限的误差发出告警的概率。
56.告警门限：发出完好性告警的阈值。
57.告警时间：从误差超过告警门限并影响到用户开始，到用户收到告警信息为止所允许的最长时间。
58.多级完好性监测：两个或多个独立的监测模块通过串联或并联的组合方式，提供优于单个监测模块的完好性监测性能。一般情况下，耗时较短且检测性能较差的监测模块位于第一级，随后是耗时较长且检测性能较优的监测模块，各级完好性监测结果一般在不同的时刻播发。
59.精度因子(dop)：表征可见卫星相对于用户的分布情况。一般来说，dop数值越小，卫星分布越好。
60.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术的实施方式作进一步地详细描述。
61.高精度高完好性服务一般采用多级完好性监测，即由两个或多个独立的监测模块通过串联或并联进行组合，获得优于单个监测模块的完好性监测性能。例如，监测模块a、监测模块b和监测模块c的耗时依次增加，则可将监测模块a、监测模块b和监测模块c依次串联
组合，完好性服务在时间上依次播发三者的监测结果。用户分别在ta、tb、tc时刻收到三者的监测结果，则在ta-tb之间使用模块a的监测结果，在tb-tc之间使用模块b的监测结果，在tc之后使用模块c的监测结果。
62.由于多级监测模块的算法不同，且输入数据也可能不同，会出现各模块的监测结果矛盾的情况。继续参照上述例子，若模块a、模块b、模块c针对某一颗卫星的监测结果分别是“可用”、“告警”、“可用”，且对其他卫星的监测结果均为“可用”。用户根据监测结果，在tb-tc之间不使用该卫星参与定位解算，则ta-tb之间和tc之后的卫星数比tb-tc之间的卫星数多一颗。在城市、峡谷等环境中，用户可以跟踪的卫星数较少，1颗卫星的有无可导致定位结果的明显跳变，对于自动驾驶等自动控制系统难以处理连续高频跳变的定位结果。
63.为了解决上述问题，本技术的第一实施方式提出了一种多级完好性监测结果的使用方法，其流程如图1所示，该方法包括以下步骤：
64.在步骤101中，获取某一卫星或某一改正数连续多级完好性监测结果。
65.之后，进入步骤102，对任意连续两级完好性监测结果，判断后一级完好性监测结果是否为“告警”。
66.具体的，步骤101中获取的某一卫星或某一改正数完好性监测结果可能包括连续两级或连续更多级。例如但不限于某一卫星有第一级完好性监测结果、第二级完好性监测结果、第三级完好性监测结果，那么之后可以分别依次或同时对第一级和第二级，第二和第三级进行后续步骤的操作；在对第一级和第二级进行后续步骤的操作时，该第一级表示前一级且该第二级表示后一级；在对第二级和第三级进行后续步骤的操作时，该第二级为表示前一级且该第三级表示后一级。
67.如果后一级完好性监测结果为“告警”，则进入步骤103，继续判断前一级完好性监测结果是否为“告警”。
68.如果该前一级完好性监测结果不为“告警”，则进入步骤104，在该后一级完好性监测结果生效时间内，使用降权后的该卫星或该改正数参与定位解算。
69.需要说明的是，为了便于描述，本实施方式将某颗卫星或某项改正数的完好性监测结果划分为“可用”、“告警”、“未监测”三种状态结果，其他与其相同或相似的描述都在本说明书的保护范围内。并且，上述“该前一级完好性监测结果不为
‘
告警
’”
也可以理解为：该前一级完好性监测结果可以为“可用”或“未监测”。
70.可选地，该方法还包括以下步骤：
71.如果该后一级完好性监测结果为“告警”，并且该前一级完好性监测结果也为“告警”，则进入步骤105，在该后一级完好性监测结果生效时间内，不使用该卫星或该改正数参与定位解算。
72.可选地，该方法还包括以下步骤：
73.如果步骤102中判定该后一级完好性监测结果不为“告警”，则进入步骤106，判断该后一级完好性监测结果是否为“可用”；如果该后一级完好性监测结果不为“可用”(即为“未监测”)，则进入步骤107，计算剔除该卫星或该改正数前后的精度因子的增加量；之后进入步骤108，判断该增加量是否大于预设阈值；如果该增加量大于预设阈值，则进入步骤104，在该后一级完好性监测结果生效时间内，使用降权后的该卫星或该改正数参与定位解算。
74.一般来说，因为不同用户场景所允许的预先约定的定位结果跳变阈值不同，所以dop增加量的预设阈值无通用常数。可选地，假设短时间内测距误差不变，则该预设阈值可以根据预先约定的定位结果跳变阈值来确定，其中该预先约定的定位结果跳变阈值是基于用户能够接受的定位结果跳变大小来确定。
75.根据预先约定的定位结果跳变阈值来确定该预设阈值的具体实现方式有多种。在一个实施例中，该预设阈值可以根据公式计算得到，其中t
dop
为该预设阈值，该t
p
为预先约定的定位结果跳变阈值，σ为当前测距误差。在另一个实施例中，也可以在上述公式的基础上进行合理变化，例如增加一个常系数，即该预设阈值可以根据公式计算得到，其中b为正常数。在其他实施例中，也可以进行其他合理变化以达到计算该预设阈值的目的。
76.可选地，该步骤104之前，还包括以下步骤a：
77.在步骤a中，根据该前一级完好性风险值和该后一级完好性风险值计算该卫星或该改正数的降权权重。
78.该步骤a的具体实现方式有多种，因为不同的完好性监测系统的两级模块的性能不一，权重降低比例应反应两级模块的性能差异，所以权重降低比例无通用常数。在一个实施例中，该步骤a进一步实现为：根据公式根据公式计算该卫星或该改正数的降权权重，其中w
′
和w分别为降权权重和原始权重，p
k-1
为该前一级的完好性风险值，pk为该后一级的完好性风险值，k
p
表示概率p对应的标准正态分布分位数。在另一个实施例中，上述实施例中该公式采用平方作为降低权重的系数，也可选用立方等高次方作为替代方案，例如该步骤a可以进一步实现为：根据公式根据公式计算该卫星或该改正数的降权权重，其中n为正常数。在又一个实施例中，该步骤a可以进一步实现为：根据公式计算该卫星或该改正数的降权权重，其中a为正常数。需要说明的是，所有基于对的变化达到降低权重系数的方式都在本说明书的保护范围内。
79.可选地，若该后一级完好性监测结果为该卫星或该改正数的第一级完好性监测结果，它的前一级完好性监测结果实际不存在，则第一级完好性监测结果的前一级完好性监测结果约定为“未监测”。
80.可选地，该方法还包括以下步骤：
81.如果该增加量不大于该预设阈值，则进入步骤105，在该后一级完好性监测结果生效时间内，不使用该卫星或该改正数参与定位解算。
82.可选地，该方法还包括以下步骤：
83.如果步骤106中判定该后一级完好性监测结果为“可用”，则进入步骤109，在该后一级完好性监测结果生效时间内，使用该卫星或该改正数参与定位解算。
84.需要说明的是：本实施方式中，该步骤104中“使用降权后的该卫星或该改正数参与定位解算”和该步骤109中“使用该卫星或该改正数参与定位解算”中的具体解算方法可以是指按照服务器端或者终端提供的方法进行处理，处理方法一般以服务用户手册的形式给出，本发明对具体解算方法无约束。
85.本技术的第二实施方式提出了一种多级完好性监测结果的使用系统，其结构如图2所示，该多级完好性监测结果的使用系统包括获取模块和处理模块。
86.具体的，该获取模块201，用于获取某一卫星或某一改正数连续多级完好性监测结果。
87.该处理模块202，用于对于任意连续两级完好性监测结果，如果后一级完好性监测结果为“告警”，并且前一级完好性监测结果不为“告警”，则在该后一级完好性监测结果生效时间内，使用降权后的该卫星或该改正数参与定位解算。
88.可选地，该处理模块202，还用于如果后一级完好性监测结果为“告警”，并且前一级完好性监测结果也为“告警”，则在该后一级完好性监测结果生效时间内，不使用该卫星或该改正数参与定位解算。
89.可选地，该处理模块202，还用于如果该后一级完好性监测结果为“可用”，则使用该卫星或该改正数参与定位解算。
90.可选地，该处理模块202，还用于如果该后一级完好性监测结果为“未监测”，则计算剔除该卫星或该改正数前后的精度因子的增加量，以及如果该增加量大于预设阈值，则在该后一级完好性监测结果生效时间内，使用降权后的该卫星或该改正数参与定位解算。
91.可选地，该处理模块202，还用于如果该增加量不大于该预设阈值，则在该后一级完好性监测结果生效时间内，不使用该卫星或该改正数参与定位解算。
92.可选地，考虑到定位结果的跳变量一般可以通过dop与测距误差的乘积来估计，假设短时间内测距误差不变，该处理模块202还用于根据预先约定的定位结果跳变阈值来确定该预设阈值。
93.该处理模块202根据预先约定的定位结果跳变阈值来确定该预设阈值的具体实现方式有多种。在一个实施例中，该处理模块202还用于根据公式计算该预设阈值，其中t
dop
为该预设阈值，该t
p
为预先约定的定位结果跳变阈值，σ为该后一级完好性监测结果生效时间内的测距误差。在另一个实施例中，也可以在上述公式的基础上进行合理变化，例如增加一个常系数，即该处理模块202还用于根据公式计算该预设阈值，其中b为正常数。在其他实施例中，也可以进行其他合理变化以达到计算该预设阈值的目的。
94.可选地，该处理模块202还用于根据该前一级完好性风险值和该后一级完好性风险值计算该卫星或该改正数的降权权重。
95.具体的，该处理模块根据该前一级完好性风险值和该后一级完好性风险值计算该卫星或该改正数的降权权重的具体方法有多种。在一个实施例中，该处理模块可以根据公
式计算该卫星或该改正数的降权权重，其中w
′
和w分别为降权权重和原始权重，p
k-1
为该前一级的完好性风险值，pk为该后一级的完好性风险值，k
p
表示概率p对应的标准正态分布分位数。在另一个实施例中，上述实施例中得公式采用平方作为降低权重的系数，本实施例也可以选用立方等高次方作为替代方案，例如该处理模块还可以根据公式计算该卫星或该改正数的降权权重，其中n为正常数。在又一个实施例中，该处理模块还可以根据公式计算该卫星或该改正数的降权权重，其中a为正常数。需要说明的是，所有基于对的变化达到降低权重系数的方式都在本说明书的保护范围内。
96.可选地，该处理模块202，还用于若该后一级完好性监测结果为该卫星或该改正数的第一级完好性监测结果，则该前一级完好性监测结果约定为“未监测”。
97.第一实施方式是与本实施方式相对应的方法实施方式，第一实施方式中的技术细节可以应用于本实施方式，本实施方式中的技术细节也可以应用于第一实施方式。
98.需要说明的是，本领域技术人员应当理解，上述多级完好性监测结果的使用系统的实施方式中所示的各模块的实现功能可参照前述多级完好性监测结果的使用方法的相关描述而理解。上述多级完好性监测结果的使用系统的实施方式中所示的各模块的功能可通过运行于处理器上的程序(可执行指令)而实现，也可通过具体的逻辑电路而实现。本技术实施例上述多级完好性监测结果的使用系统如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read only memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。这样，本技术实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。
99.相应地，本技术实施方式还提供一种计算机可读存储介质，其中存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被处理器执行时实现本技术的各方法实施方式。计算机可读存储介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括但不限于，相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非
传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读存储介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
100.此外，本技术实施方式还提供一种多级完好性监测结果的使用系统，其中包括用于存储计算机可执行指令的存储器，以及，处理器；该处理器用于在执行该存储器中的计算机可执行指令时实现上述各方法实施方式中的步骤。其中，该处理器可以是中央处理单元(central processing unit，简称“cpu”)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，简称“dsp”)、专用集成电路(application specific integrated circuit，简称“asic”)等。前述的存储器可以是只读存储器(read-only memory，简称“rom”)、随机存取存储器(random access memory，简称“ram”)、快闪存储器(flash)、硬盘或者固态硬盘等。本发明各实施方式所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。
101.需要说明的是，在本专利的申请文件中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。本专利的申请文件中，如果提到根据某要素执行某行为，则是指至少根据该要素执行该行为的意思，其中包括了两种情况：仅根据该要素执行该行为、和根据该要素和其它要素执行该行为。多个、多次、多种等表达包括2个、2次、2种以及2个以上、2次以上、2种以上。
102.在本技术提及的所有文献都被认为是整体性地包括在本技术的公开内容中，以便在必要时可以作为修改的依据。此外应理解，以上所述仅为本说明书的较佳实施例而已，并非用于限定本说明书的保护范围。凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书一个或多个实施例的保护范围之内。