GNSS接收机及其省电方法、静止判定方法和存储介质与流程

gnss接收机及其省电方法、静止判定方法和存储介质
技术领域
1.本发明涉及卫星接收机的省电技术，尤其涉及一种gnss接收机及其省电方法、静止的判定方法和存储介质。


背景技术：

2.全球卫星导航系统(gnss，global navigation satellite system)是一种以卫星为基础的无线电导航系统，系统可提供时间/空间基准和所有与位置信息相关的实时动态信息。目前，现有技术中，gnss接收机长时间捕获所有能捕获的卫星，然后挑选可用的卫星进行定位计算，能耗比较大，而在接收机长期处于静止状态时，这种重复定位造成了不必要的能耗。


技术实现要素：

3.本发明的实施例提供了一种gnss接收机及其省电方法、静止的判定方法和存储介质，以通过对选定卫星的伪距进行简单的数据处理来判定接收机是否处于静止状态，并在接收机静止时停止对除选定卫星之外的其他卫星的捕获，并跳过定位计算，避免了重复的繁琐计算。
4.为了实现上述目的，一方面，提供了一种gnss接收机的省电方法，包括：
5.步骤s1，从与gnss接收机连接的多个卫星中、选择满足预设信噪比条件的四颗卫星，并记录所选择的四颗卫星在预定时间长度内与gnss接收机的伪距；
6.步骤s2，针对所述四颗卫星中的每一颗卫星，通过将每一历元的伪距减去上一历元的伪距进行历元间时间差分，获得每一颗卫星在预定时间长度内的伪距历元差分数据；
7.步骤s3，将所述四颗卫星中、信噪比最高的卫星对应的所述伪距历元差分数据分别减去另外三颗卫星的伪距历元差分数据，得到三组差分差值数据；
8.步骤s4，将所述步骤s3得到的三组差分差值数据再次进行历元间时间差分，获得三组差值时间差分数据；
9.步骤s5，针对所述步骤s4获得的三组差值时间差分数据中的每一组差值时间差分数据，选择偶数2n个历元的数据，其中n为自然数，并判断对每一组而言，所述2n个历元数据中前n个历元数据的变化曲率与后n个历元数据的变化曲率是否都一致；如是，则判定所述gnss接收机处于静止状态，停止对除了所述四颗卫星之外的所有卫星的捕获，并跳过所述gnss接收机的定位计算。
10.优选地，所述的省电方法，其中，所述步骤s5中，在判定所述gnss接收机处于静止状态、停止除了所述四颗卫星之外的所有卫星的捕获、并跳过所述gnss接收机的定位计算之后，重复执行步骤s1至步骤s5，如果发现所述三组差值时间差分数据中、至少存在一组差值时间差分数据的前n个历元数据的变化曲率与后n个历元数据的变化曲率不一致，则利用所述四颗卫星进行初步定位计算，并开始捕获除这四颗卫星之外的其他卫星。
11.优选地，所述的省电方法，其中，所述步骤s5中，判断前n个历元数据的变化曲率与
后n个历元数据的变化曲率是否一致包括：
12.计算所述前n个历元数据的标准差和所述后n个历元数据的标准差；
13.判断所述前n个历元数据的标准差和所述后n个历元数据的标准差之间的差别是否小于预定的差别阈值；如是，则确定所述前n个历元数据的变化曲率与后n个历元数据的变化曲率一致；否则，确定所述前n个历元数据的变化曲率与后n个历元数据的变化曲率不一致。
14.优选地，所述的省电方法，其中，所述差别阈值为3％。
15.优选地，所述的省电方法，其中，所述步骤s1中，按照信噪比的高低排名，信噪比高的排在前，从与gnss接收机连接的多个卫星中选择信噪比排名在前四位的四颗卫星。
16.另一方面，提供了一种gnss接收机的静止判定方法，包括：
17.步骤s1，从与gnss接收机连接的多个卫星中、选择满足预设信噪比条件的四颗卫星，并记录所选择的四颗卫星在预定时间长度内与gnss接收机的伪距；
18.步骤s2，针对所述四颗卫星中的每一颗卫星，通过将每一历元的伪距减去上一历元的伪距进行历元间时间差分，获得每一颗卫星在预定时间长度内的伪距历元差分数据；
19.步骤s3，将所述四颗卫星中、信噪比最高的卫星对应的所述伪距历元差分数据分别减去另外三颗卫星的伪距历元差分数据，得到三组差分差值数据；
20.步骤s4，将所述步骤s3得到的三组差分差值数据再次进行历元间时间差分，获得三组差值时间差分数据；
21.步骤s5，针对所述步骤s4获得的三组差值时间差分数据中的每一组差值时间差分数据，选择偶数2n个历元的数据，其中n为自然数，并判断对每一组而言，所述2n个历元数据中前n个历元数据的变化曲率与后n个历元数据的变化曲率是否都一致；如是，则判定所述gnss接收机处于静止状态。
22.优选地，所述的静止判定方法，其中，所述步骤s5中，判断前n个历元数据的变化曲率与后n个历元数据的变化曲率是否一致包括：
23.计算所述前n个历元数据的标准差和所述后n个历元数据的标准差；
24.判断所述前n个历元数据的标准差和所述后n个历元数据的标准差之间的差别是否小于预定的差别阈值；如是，则确定所述前n个历元数据的变化曲率与后n个历元数据的变化曲率一致；否则，确定所述前n个历元数据的变化曲率与后n个历元数据的变化曲率不一致。
25.优选地，所述的静止判定方法，其中，所述步骤s1中，按照信噪比的高低排名，信噪比高的排在前，从与gnss接收机连接的多个卫星中选择信噪比排名在前四位的四颗卫星。
26.又一方面，提供了一种gnss接收机，包括存储器和处理器，所述存储器存储有至少一段程序，所述至少一段程序由处理器执行以实现如上文任一所述的省电方法或静止判定方法。
27.又一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一段程序，所述至少一段程序由处理器执行以实现如上文任一所述的省电方法或静止判定方法。
28.上述技术方案具有如下技术效果：
29.本发明实施例的技术方案通过对选定卫星的伪距进行简单的数据处理来判定接收机是否处于静止状态，并在接收机静止时停止对除选定卫星之外的其他卫星的捕获，并
跳过定位计算，避免了后续重复的繁琐计算，节约了功耗。
30.具体地，对于船载gnss接收机而言，当gnss接收机处于静止状态时，船只一般也处于静止状态，此时不需要对船只频繁重复定位，在此种情况下停止对除选定卫星之外的其他卫星的捕获并跳过定位计算，节省了接收机的能耗；
31.类似地，车载的卫星接收机同样适用本发明实施例的技术方案，车辆长时间停靠在路边时也可使用本发明实施例的技术方案来跳过繁琐的计算和多卫星捕获，从而达到减少能耗的目的。现有的接收机定位方式并没有考虑减少能耗，长时间捕获所有能捕获的卫星，挑选可用的卫星进行定位计算，在接收机长期处于静止状态时这是不必要的能耗；本技术通过捕获四颗卫星，为伪距进行简单数据处理，在静止状态时替代了繁琐的计算，极大的减少了能耗。
附图说明
32.图1为本发明一实施例的gnss接收机的省电方法的流程示意图；
33.图2和图3为本发明一实施例的省电方法中，选定的四颗卫星的伪距随时间变化的曲线示例；
34.图4和图5为本发明一实施例的省电方法中，选定的四颗卫星通过步骤s2的处理后获得的伪距历元差分数据即伪距差值随时间变化的曲线示例；
35.图6和图7为本发明一实施例的省电方法中，通过步骤s3的处理后获得的三组差分差值数据随时间变化的曲线示例；
36.图8和图9为本发明一实施例的省电方法中，通过步骤s4的处理后获得的三组差值时间差分数据随时间变化的曲线示例；
37.图10为本发明一实施例的gnss接收机的结构示意图。
具体实施方式
38.为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
39.现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
40.实施例一：
41.图1为本发明一实施例的gnss接收机的省电方法的流程示意图。如图1，该实施例的判定方法包括如下步骤：
42.步骤s1，从与gnss接收机连接的多个卫星中、选择满足预设信噪比条件的四颗卫星，并记录所选择的四颗卫星在预定时间长度内与gnss接收机的伪距；
43.伪距指的是卫星和接收机之间的距离，因为存在着电离层误差、对流层误差等导致这个值与真实值有一定的差别，所以称之为伪距；
44.优选地，步骤s1中，按照信噪比的高低排名，信噪比高的排在前，从与gnss接收机连接的多个卫星中选择信噪比排名在前四位的四颗卫星，即选择信噪比最优的四颗卫星，记录它们的伪距变化。
45.图2和图3为选定的四颗卫星的伪距随时间变化的曲线示例；其中，图2为gnss接收机处于静止状态下的伪距变化曲线；图3为gnss接收机处于运动状态下的伪距变化曲线；图中横坐标为时间，纵坐标为记录的伪距值；
46.步骤s2，针对上述四颗卫星中的每一颗卫星，通过将每一历元的伪距减去上一历元的伪距进行历元间时间差分，获得每一颗卫星在预定时间长度内的伪距历元差分数据；通过该步骤可计算出卫星的伪距随着时间如历元的变化值；
47.图4和图5为选定的四颗卫星通过步骤s2的处理后获得的伪距历元差分数据即伪距差值随时间变化的曲线示例；其中，图4为gnss接收机处于静止状态下的伪距历元差分数据随时间的变化曲线；图5为gnss接收机处于运动状态下的伪距历元差分数据随时间的变化曲线；图中横坐标为时间，纵坐标为获取的伪距历元差分数据即当前历元或本历元与上一历元之间的伪距差值；
48.从图4和图5可以看出：当接收机静止时，伪距差值的变化在短时间内斜率是个定值；当接收机处于运动状态时，伪距差值变化的斜率就会发生变化。
49.步骤s3，将步骤s2获得的四颗卫星中、信噪比最高的卫星对应的伪距历元差分数据分别减去另外三颗卫星的伪距历元差分数据，得到三组差分差值数据；
50.虽然通过获得步骤s2的伪距差值变化已经可以对接收机状态进行初步判定，但因为各种误差的存在还不能对判定条件进行量化，所以需要通过后面的步骤进一步对步骤s2获得的数据进行进一步处理；步骤s3消除了接收机的误差，短时间内电离层误差和对流层误差的变化值不大，所以通过步骤s3可以剔除这方面的误差；
51.图6和图7为通过步骤s3的处理后获得的三组差分差值数据随时间变化的曲线示例；其中，图6为gnss接收机处于静止状态下的三组差分差值数据随时间变化的曲线示例；图7为gnss接收机处于运动状态下的三组差分差值数据；图中横坐标为时间，纵坐标为步骤s3获取的差分差值数据；
52.步骤s4，将步骤s3得到的三组差分差值数据再次进行历元间时间差分，获得三组差值时间差分数据；具体为使用每一历元的差分差值数据值减去上一历元的差分差值数据值来获得；
53.为了对步骤s3得到的值的斜率进行判断，针对步骤s3得到的结果，步骤s4中再一次用当前或本历元的值减去上一历元的值；
54.图8和图9为通过步骤s4的处理后获得的三组差值时间差分数据随时间变化的曲线示例；其中，图8为gnss接收机处于静止状态下的曲线示例；图9为gnss接收机处于运动状态下的曲线；图中横坐标为时间，纵坐标为步骤s4获得的差值时间差分数据；
55.步骤s5，针对步骤s4获得的三组差值时间差分数据中的每一组差值时间差分数据，选择偶数2n个历元的数据，其中n为自然数，并判断对每一组而言，其中，2n个历元数据中前n个历元数据的变化曲率与后n个历元数据的变化曲率是否都一致；如是，则判定gnss接收机处于静止状态，停止对除了上述四颗卫星之外的所有星的捕获，并跳过gnss接收机的定位计算；
56.示例性地，选择120个历元的差值时间差分数据值，即该例中n取60，判断前后60个历元的数据变化率是否一致，如果一致则判定接收机处于静止状态；否则，判定接收机处于运动状态；根据需要，n可以取其他不同的数值；一般而言，n越大，判定的结果就越可信；根
据大量的数据处理可以看出，n＝60时的判定结果具有极高的可信度；
57.传播噪声属于白噪声，随着时间累积传播噪声的影响会越来越小，通过步骤s4和s5，经过一定时间的累积判断，可以将由传播噪声带来的判断误差进行了进一步的消除，保证了判断的准确性。
58.优选地，步骤s5中，在判定所述gnss接收机处于静止状态、停止除了所述四颗卫星之外的所有卫星的捕获、并跳过所述gnss接收机的定位计算之后，重复执行步骤s1至步骤s5，如果发现三组差值时间差分数据中、至少存在一组差值时间差分数据的前n个历元数据的变化曲率与后n个历元数据的变化曲率不一致，则利用所述四颗卫星进行初步定位计算，并开始捕获除这四颗卫星之外的其他卫星。
59.优选地，在步骤s5中，判断前n个历元数据的变化曲率与后n个历元数据的变化曲率是否一致包括：计算前n个历元数据的标准差和后n个历元数据的标准差；判断前n个历元数据的标准差和后n个历元数据的标准差之间的差别是否小于预定的差别阈值，如3％；如是，则确定所述变化曲率一致；否则，确定所述变化曲率不一致。其中，差别阈值可以根据需要选择其他的数值。
60.实施例二：
61.本发明实施例还提供了一种gnss接收机的静止判定方法，包括：
62.步骤s1，从与gnss接收机连接的多个卫星中、选择满足预设信噪比条件的四颗卫星，并记录所选择的四颗卫星在预定时间长度内与gnss接收机的伪距；
63.步骤s2，针对上述四颗卫星中的每一颗卫星，通过将每一历元的伪距减去上一历元的伪距进行历元间时间差分，获得每一颗卫星在预定时间长度内的伪距历元差分数据；
64.步骤s3，将上述四颗卫星中、信噪比最高的卫星对应的伪距历元差分数据分别减去另外三颗卫星的伪距历元差分数据，得到三组差分差值数据；
65.步骤s4，将步骤s3得到的三组差分差值数据再次进行历元间时间差分，获得三组差值时间差分数据；
66.步骤s5，针对步骤s4获得的三组差值时间差分数据中的每一组差值时间差分数据，选择偶数2n个历元的数据，其中n为自然数，并判断对每一组而言，上述2n个历元数据中前n个历元数据的变化曲率与后n个历元数据的变化曲率是否都一致；如是，则判定所述gnss接收机处于静止状态。
67.优选地，上述的判定方法，步骤s5中，判断前n个历元数据的变化曲率与后n个历元数据的变化曲率是否一致包括：计算前n个历元数据的标准差和后n个历元数据的标准差；判断前n个历元数据的标准差和后n个历元数据的标准差之间的差别是否小于预定的差别阈值；如是，则确定前n个历元数据的变化曲率与后n个历元数据的变化曲率一致；否则，确定上述两个变化曲率不一致。具体实现中，变化曲率一致的判断可采用上述实施例一中的标准差判断方式，在此不重复描述。
68.优选地，上述的静止判定方法，步骤s1中，按照信噪比的高低排名，信噪比高的排在前，从与gnss接收机连接的多个卫星中选择信噪比排名在前四位的四颗卫星。
69.本发明实施例一的gnss接收机的省电方法通过使用上述gnss接收机的静止判定方法来判定接收机是否静止，并在静止的情况下，采取可能的减少能耗的操作；如停止对除了参与静止判定之外的其他卫星的捕获，及停止进行定位计算；直至判定接收机的静止状
态结束为止。
70.实施例三：
71.本发明还提供一种gnss接收机，除了gnss接收机用于接收卫星数据的常规软硬件模块，该接收机还包括处理器1001、存储器1002、总线1003、以及存储在所述存储器1002中并可在所述处理器1001上运行的计算机程序，处理器1001包括一个或一个以上处理核心，存储器1002通过总线1003与处理器1001相连，存储器1002用于存储程序指令，所述处理器执行所述计算机程序时实现本发明实施例一的上述省电方法或静止判定方法实施例中的步骤。
72.进一步地，作为一个可执行方案，所述卫星接收机静止的判定装置可以是计算机单元，该计算机单元可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述计算机单元可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，上述计算机单元的组成结构仅仅是计算机单元的示例，并不构成对计算机单元的限定，可以包括比上述更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件。例如所述计算机单元还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等，本发明实施例对此不做限定。
73.进一步地，作为一个可执行方案，所称处理器可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，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，所述处理器是所述计算机单元的控制中心，利用各种接口和线路连接整个计算机单元的各个部分。
74.所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述计算机单元的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(smart media card,smc)，安全数字(secure digital,sd)卡，闪存卡(flash card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
75.实施例四：
76.本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例上述任一省电方法或静止判定方法的步骤。
77.所述计算机单元集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，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，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计
算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减。
78.尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。