一种合法收视区域的识别方法、装置及综合接收解码器与流程

本发明涉及导航卫星定位的技术领域，特别是指一种合法收视区域的识别方法、装置及综合接收解码器。

背景技术：

根据我国卫星电视直播系统的应用需求，在有线网络未通达的农村地区提供卫星电视直播节目。综合接收解码器的作用是可接收卫星广播信号，并为合法收视区域播放免费的视频节目。综合接收解码器除了视频播发功能外，还需要能够自动识别本机设备是否处于合法收视区域。但现有通过通用分组无线服务(generalpacketradioservice，gprs)技术定位综合接收解码器是否处于合法收视区域的方法，定位精度低，使用范围小，且设备的使用安全性低，容易被破解。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种合法收视区域的识别方法、装置及综合接收解码器，用以解决现有通过通用分组无线服务gprs定位综合接收解码器是否处于合法收视区域的方法，定位精度低，使用范围小的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种合法收视区域的识别方法，应用于综合接收解码器，包括：

根据导航卫星的导航信息，确定综合接收解码器当前所处的位置信息；

根据所述综合接收解码器当前所处的位置信息及预存的预设收视范围信息，识别出所述综合接收解码器是否处于合法收视区域内，并在所述综合接收解码器处于合法收视区域之外时，控制所述综合接收解码器停止接收视频节目信息。

其中，所述根据导航卫星的导航信息，确定综合接收解码器当前所处的位置信息，包括：

根据所述导航卫星的星历信息，确定所述导航卫星在地心坐标系中的坐标信息；

根据至少四颗所述导航卫星在地心坐标系中的坐标信息及全球导航卫星系统gnss伪距信息，确定所述综合接收解码器的坐标信息；

根据所述综合接收解码器的坐标信息，确定综合接收解码器当前所处的位置信息，所述位置信息包括所述综合接收解码器当前所处位置的经纬度信息。

其中，所述根据所述综合接收解码器当前所处的位置信息及预存的预设收视范围信息，识别出所述综合接收解码器是否处于合法收视区域内，包括：

判断所述综合接收解码器当前所处位置的经纬度是否处于预设收视范围内，所述预设收视范围为一由经纬度坐标表示的范围；

若所述综合接收解码器当前所处位置的经纬度处于预设收视范围内，则识别出所述综合接收解码器处于所述合法收视区域内，否则，识别出所述综合接收解码器处于所述合法收视区域之外。

其中，所述根据所述综合接收解码器的坐标信息，确定综合接收解码器当前所处的位置信息之后，所述识别方法还包括：

根据所述导航卫星的坐标信息和所述综合接收解码器的坐标信息，得出所述综合接收解码器与所述导航卫星之间的俯仰角和方位角信息。

其中，所述根据所述综合接收解码器当前所处的位置信息及预存的预设收视范围信息，识别出所述综合接收解码器是否处于合法收视区域内，包括：

判断所述综合接收解码器与所述导航卫星之间的俯仰角是否处于预设俯仰角范围内，并判断所述综合接收解码器与所述导航卫星之间的方位角是否处于预设方位角范围内，所述预设收视范围信息包括预设俯仰角范围和预设方位角范围；

若所述综合接收解码器与所述导航卫星之间的俯仰角处于所述预设俯仰角范围内，且所述综合接收解码器与所述导航卫星之间的方位角处于所述预设方位角范围内，则识别出所述综合接收解码器是处于合法收视区域之内，否则识别出所述综合接收解码器处于所述合法收视区域之外。

其中，所述根据所述导航卫星的坐标信息和所述综合接收解码器的坐标信息，得出所述综合接收解码器与所述导航卫星之间的俯仰角和方位角信息，具 体包括：

根据所述综合接收解码器的坐标信息，将所述综合接收解码器的坐标转换为空间直角坐标；

根据所述综合接收解码器的空间直角坐标，将所述导航卫星在地心坐标系中的坐标转换成以所述综合接收解码器为中心的站点坐标；

将所述导航卫星的站点坐标转换成站点极坐标；

根据所述站点极坐标，得出所述综合接收解码器与所述导航位置之间的俯仰角和方位角信息。

本发明还提供了一种合法收视区域的识别装置，应用于综合接收解码器，包括：

确定模块，用于根据导航卫星的导航信息，确定综合接收解码器当前所处的位置信息；

处理模块，用于根据所述综合接收解码器当前所处的位置信息及预存的预设收视范围信息，识别出所述综合接收解码器是否处于合法收视区域内，并在所述综合接收解码器处于合法收视区域之外时，控制所述综合接收解码器停止接收视频节目信息。

其中，所述确定模块包括：

第一确定子模块，用于根据所述导航卫星的星历信息，确定所述导航卫星在地心坐标系中的坐标信息；

第二确定子模块，用于根据至少四颗所述导航卫星在地心坐标系中的坐标信息及全球导航卫星系统gnss伪距信息，确定所述综合接收解码器的坐标信息；

第三确定子模块，用于根据所述综合接收解码器的坐标信息，确定综合接收解码器当前所处的位置信息，所述位置信息包括所述综合接收解码器当前所处位置的经纬度信息。

其中，所述处理模块包括：

第一判断子模块，用于判断所述综合接收解码器当前所处位置的经纬度是否处于预设收视范围内，所述预设收视范围为一由经纬度坐标表示的范围；

第一处理子模块，用于若所述综合接收解码器当前所处位置的经纬度处于 预设收视范围内，则识别出所述综合接收解码器处于所述合法收视区域内，否则，识别出所述综合接收解码器处于所述合法收视区域之外。

其中，上述合法收视区域的识别装置，所述确定模块还包括：

第四确定子模块，用于第三确定子模块根据所述综合接收解码器的坐标信息，确定综合接收解码器当前所处的位置信息之后，根据所述导航卫星的坐标信息和所述综合接收解码器的坐标信息，得出所述综合接收解码器与所述导航卫星之间的俯仰角和方位角信息。

其中，所述处理模块包括：

第二判断子模块，用于判断所述综合接收解码器与所述导航卫星之间的俯仰角是否处于预设俯仰角范围内，并判断所述综合接收解码器与所述导航卫星之间的方位角是否处于预设方位角范围内，所述预设收视范围信息包括预设俯仰角范围和预设方位角范围；

第二处理子模块，用于若所述综合接收解码器与所述导航卫星之间的俯仰角处于所述预设俯仰角范围内，且所述综合接收解码器与所述导航卫星之间的方位角处于所述预设方位角范围内，则识别出所述综合接收解码器是处于合法收视区域之内，否则识别出所述综合接收解码器处于所述合法收视区域之外。

其中，所述第四确定子模块具体包括：

第一转换单元，用于根据所述综合接收解码器的坐标信息，将所述综合接收解码器的坐标转换为空间直角坐标；

第二转换单元，用于根据所述综合接收解码器的空间直角坐标，将所述导航卫星在地心坐标系中的坐标转换成以所述综合接收解码器为中心的站点坐标；

第三转换单元，用于将所述导航卫星的站点坐标转换成站点极坐标；

确定单元，用于根据所述站点极坐标，得出所述综合接收解码器与所述导航位置之间的俯仰角和方位角信息。

本发明还提供了一种综合接收解码器，包括如上所述的合法收视区域的识别装置。

本发明实施例具有以下有益效果：

本发明实施例的上述技术方案，根据导航卫星的导航信息，确定综合接收解码器当前所处的位置信息；根据所述综合接收解码器当前所处的位置信息及 预存的预设收视范围信息，识别出所述综合接收解码器是否处于合法收视区域内，并在所述综合接收解码器处于合法收视区域之外时，控制所述综合接收解码器停止接收视频节目信息。本发明实施例中凡是可以观测到导航卫星的地面区域，均可以采用上述技术方案，具有广泛的应用范围，同时根据导航卫星对综合接收解码器进行定位具有很高的定位精度。

附图说明

图1为本发明实施例的合法收视区域的识别方法的第一工作流程图；

图2为本发明实施例的合法收视区域的识别方法的第二工作流程图；

图3为本发明实施例的合法收视区域的识别装置的结构框图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例及附图进行详细描述。

本发明的实施例提供了一种合法收视区域的识别方法、装置及综合接收解码器，解决了现有通过通用分组无线服务gprs定位综合接收解码器是否处于合法收视区域的方法，定位精度低，使用范围小的问题。

如图1所示，本发明实施例的合法收视区域的识别方法，应用于综合接收解码器，所述识别方法包括：

步骤11：根据导航卫星的导航信息，确定综合接收解码器当前所处的位置信息。

这里，导航卫星的导航信息可具体包括全球导航卫星系统(globalnavigationsatellitesystem，gnss)广播星历信息以及gnss伪距信息等。综合接收解码器当前所处的位置信息可具体为综合接收解码器的经纬度信息。

通过导航卫星的导航信息来确定综合接收解码器当前所处的位置信息，具有很高的定位精度，根据导航原理，可以使定位精度达到米级。

步骤12：根据所述综合接收解码器当前所处的位置信息及预存的预设收视范围信息，识别出所述综合接收解码器是否处于合法收视区域内，并在所述综合接收解码器处于合法收视区域之外时，控制所述综合接收解码器停止接收视 频节目信息。

在本发明的具体实施例中，确定综合接收解码器当前所处的位置信息后，将所述位置信息与预存的预设收视范围信息进行比对，甄别综合接收解码器是否处于合法收视区域内，并在综合接收解码器处于合法收视区域内时，综合接收解码器能够正常使用，在综合接收解码器处于合法收视区域之外时，控制综合接收解码器停止接收视频节目信息。

本发明实施例的上述技术方案，根据导航卫星的导航信息，确定综合接收解码器当前所处的位置信息；根据所述综合接收解码器当前所处的位置信息及预存的预设收视范围信息，识别出所述综合接收解码器是否处于合法收视区域内，并在所述综合接收解码器处于合法收视区域之外时，控制所述综合接收解码器停止接收视频节目信息。本发明实施例中凡是可以观测到导航卫星的地面区域，均可以采用上述技术方案，具有广泛的应用范围，同时根据导航卫星对综合接收解码器进行定位具有很高的定位精度。

进一步地，如图2所示，上述步骤11可具体包括：

步骤111：根据所述导航卫星的星历信息，确定所述导航卫星在地心坐标系中的坐标信息。

步骤112：根据至少四颗所述导航卫星在地心坐标系中的坐标信息及全球导航卫星系统gnss伪距信息，确定所述综合接收解码器的坐标信息。

步骤113：根据所述综合接收解码器的坐标信息，确定综合接收解码器当前所处的位置信息，所述位置信息包括所述综合接收解码器当前所处位置的经纬度信息。

在本发明的具体实施例中，根据导航定位原理，当综合接收解码器接收到四颗或四颗以上的导航信息后，可以锁定自身的经纬度位置。具体的，gnss用户通过卫星广播星历，可以获得16个卫星星历参数，其中，1个参考时刻，6个相应参考时刻的开普勒轨道参数和9个摄动力影响的参数。这些参数的定义如表1所示：

表1

其中，aode表示从最后一次注入电文起外推星历时0的外推时间间隔，它反映了外推星历的可靠程度。根据上述数据，便可外推出观测时刻t的轨道参数，从而计算卫星在不同参考系中的相应坐标。

在利用gnss信号进行导航定位时，为了解算用户在地心坐标系中的位置，gnss接收机需要测定观测站到卫星的距离并且要知道同一卫星在同一时刻的地心坐标。卫星的地心坐标是从卫星的导航电文中提供的开普勒轨道参数和轨道摄动修正量按一定公式计算的。

1)计算卫星运行的平均角速度n：

卫星的平均角速度n0用下式计算：

式中，gm＝398600.5(km)³/s²是wgs-84坐标系中地球引力常数。

利用导航电文中给出的摄动改正数δn，用下式求卫星运行的平均角速度n：

n＝n0+δn(2)

2)对观测时刻t'做卫星钟差改正：

t＝t'-δt

δt＝a0+a1(t-t0e)+a2(t-t0e)²(3)

在计算卫星钟差δt改正时，t可近似取t'。

3)观测时刻的平近点角ms的计算：

ms＝m0+n(t-t0e)(4)

4)计算偏近点角es：

es＝ms+essines(5)

(5)式可用迭代法进行计算，即先令es＝ms代入上式，求出es再代入上式计算，由于偏心率e很小(只有0.01)，因此收敛很快，只需迭代两次便可求出偏近点角。

5)真近点角的计算：

∵cosfs＝(coses-es)/(1-escoses)

∴

6)计算升交角距u0及轨道摄动改正项：

升交角距：

u0＝ω0+fs

摄动改正项：

δu＝cussin2u0+cuccos2u0

δr＝crssin2u0+crccos2u0(7)

δi＝cissin2u0+ciccos2u0

7)计算经过摄动改正的升交角距u、卫星到地心距离r、轨道倾角i

u＝u0+δu

r＝as(1-escoses)+δr(8)

i＝i0+δi+i(t-t0e)

8)计算卫星轨道平面坐标系中的坐标：

卫星在轨道平面坐标系中的坐标为

x＝rcosu

y＝rsinu(9)

9)计算观测时刻升交点经度：

升交点经度λ为该时刻升交点赤经ω与格林尼治恒星时gast之差，即

λ＝ω-gast(10)

观测时刻的升交点赤经ω为参考历元t0e的升交点赤经ω0e加上观测时刻与参考历元之间的升交点的赤经变化，即

另外，卫星电文中提供了一周开始时刻(星期六子夜)以秒计算的格林尼治恒星时gats(t0)。由于地球的自转作用，gast也不断增加。增加量与地球自转速率we有关we＝7.29211567×10^-5rad/s。所以，观测时刻gast用下式计算：

gast＝gast(t0)+we(t-t0)(12)

考虑到(11)式和(12)式，则

因为ω0＝ω0e-gast(t0)

考虑到t和t0e都是从t0开始起算，即t0＝0，则(13)式为

10)计算卫星在地心坐标系中空间直角坐标：

11)如果考虑极移影响，可求在协议地球坐标系中的空间直角坐标：

由上述公式，可首先确定卫星的空间直角坐标位置，即卫星位置。

接着，利用卫星位置及伪距信息，确定综合接收解码器的位置。

由于接收机测量的是伪距，在观测值中存在着接收机钟差，加之测量点的三维坐标为待求值，一共有4个未知数。要求解出这4个未知数，必须有4个方程式。为此，要实现单点绝对定位必须同时观测4颗卫星，才能组成定位的基本方程。

设ρ为伪距观测量，r为接收机到卫星的真距离，τ为接收机钟差，则观测方程为

式中，假定伪距观测量ρ已经过星历中的对流层和电离层改正；(xs,ys,zs)为卫星的瞬时地心坐标，可由卫星星历电文中求出；(xp,yp,zp)为接收机的地心坐标，是待求量。

为了求解方便和数据处理的需要，将式(17)进行微分，作线性化处理，并将接收机的概略坐标(xp0,yp0,zp0)作为初始值代入，得到

式中，dt＝cdτ为接收机钟差对应的空间距离，

从式(18)中看出，三个坐标分量的系数是接收机到卫星的单位矢径分别向三个坐标轴投影的方向余弦。采用符号

规定上标为卫星号，下标i为测站号，则组成伪距定位的基本方程

采用矩阵表示

观测量

状态矩阵

xi＝[dxidyidzidt]^t未知数

则式(20)变为

aixi-li＝0(21)

对式(21)求解，便得到综合接收解码器地心坐标的唯一解。

xi＝ai^-1li(22)

进一步地，上述步骤12中根据所述综合接收解码器当前所处的位置信息及预存的预设收视范围信息，识别出所述综合接收解码器是否处于合法收视区域内，包括：

判断所述综合接收解码器当前所处位置的经纬度是否处于预设收视范围内，所述预设收视范围为一由经纬度坐标表示的范围。

若所述综合接收解码器当前所处位置的经纬度处于预设收视范围内，则识别出所述综合接收解码器处于所述合法收视区域内，否则，识别出所述综合接收解码器处于所述合法收视区域之外。

本发明实施例中，可具体利用综合接收解码器中的定位模块，计算经纬度信息，实时判断锁定位置合法性，从而控制综合接收解码器是否可以正常接收视频节目。

进一步地，所述根据所述综合接收解码器的坐标信息，确定综合接收解码器当前所处的位置信息之后，所述识别方法还包括：

根据所述导航卫星的坐标信息和所述综合接收解码器的坐标信息，得出所述综合接收解码器与所述导航卫星之间的俯仰角和方位角信息。

在本发明的具体实施例中，根据所述综合接收解码器的坐标信息，将所述综合接收解码器的坐标转换为空间直角坐标；根据所述综合接收解码器的空间直角坐标，将所述导航卫星在地心坐标系中的坐标转换成以所述综合接收解码器为中心的站点坐标；将所述导航卫星的站点坐标转换成站点极坐标；根据所述站点极坐标，得出所述综合接收解码器与所述导航位置之间的俯仰角和方位角信息。

下面具体说明确定俯仰角和方位角的具体实现过程。

(1)俯仰角和方位角的定义

俯仰角：机体坐标系x轴与水平面的夹角。当机体坐标系的x轴在惯性坐标系xoy平面上方时，俯仰角为正，否则为负。注：机体坐标系和惯性坐标系都是采用右手坐标系。

方位角：从标准方向的北端起,顺时针方向到直线的水平角称为该直线的方位角。方位角的取值范围为0°～360°。

(2)俯仰角和方位角的计算过程

根据上述方案计算出的卫星位置和观测点位置(综合接收解码器的位置)，将两点位置坐标转换为以观测点为原点、观测点水平面上为仰角正、水平面正北方向为方位角的0点，形成的左手坐标系的极坐标表示，则卫星的位置在这个坐标系中唯一确定，表示为(ρ，e，a)即(斜距，仰角，方位角)。

转换过程为：

1、将观测站的大地坐标(b,l,h)p转换为空间直角坐标(x,y,z)p。

e²＝(a²-b²)/a²

其中：a、b为wsg-84坐标系椭球半长轴和短轴

2、将卫星的(x,y,z)s地心坐标转换为以观测站为中心的站心坐标(x,y,z)s1

站心坐标系：以测点p为原点，p点的发现方向为轴(指向天顶为正)，轴指向过p点的大地子午线的切线北方向，轴与平面垂直，构成左手坐标系。

式中：

测站点p的空间直角坐标

测站点p’(卫星)的空间直角坐标

3、卫星的站心坐标(x,y,z)s1转换为站心坐标的另一种形式-站心极坐标

x＝ρ*cose*cosa

y＝ρ*sine

z＝ρ*cose*sina

ρ＝(x²+y²+z²)^1/2

a＝arctan(z/y)

e＝arctan(y/(x²+z²)^1/2)

式中，ρ为斜距；

a为方位角，范围0°～360°，以x轴为起始边，在oxz平面内按顺时针方向(从y正端向原点看)量度；

e为俯仰角，范围-90°～90°，以oxz平面为基准，向上为正。

根据上述公式，可得出综合接收解码器与所述导航位置之间的俯仰角和方位角信息。

进一步地，上述步骤12中根据所述综合接收解码器当前所处的位置信息及预存的预设收视范围信息，识别出所述综合接收解码器是否处于合法收视区域内，包括：

判断所述综合接收解码器与所述导航卫星之间的俯仰角是否处于预设俯仰角范围内，并判断所述综合接收解码器与所述导航卫星之间的方位角是否处于预设方位角范围内，所述预设收视范围信息包括预设俯仰角范围和预设方位角范围。

其中，预设俯仰角范围包括合法收视区域与导航卫星的俯仰角的合法范围 界限，预设方位角范围包括合法收视区域与导航卫星的方位角的合法范围界限。当综合接收解码器处于合法收视区域时，其俯仰角和方位角一定会落于合法范围界限内。

若所述综合接收解码器与所述导航卫星之间的俯仰角处于所述预设俯仰角范围内，且所述综合接收解码器与所述导航卫星之间的方位角处于所述预设方位角范围内，则识别出所述综合接收解码器是处于合法收视区域之内，否则识别出所述综合接收解码器处于所述合法收视区域之外。

该实施例中利用导航信息中的轨道参数信息，实时计算当前卫星与综合接收解码器的俯仰角和方位角，实时判断锁定位置合法性，由于轨道参数具有时变特性，即计算出的俯仰角和方位角随时间变化而变化，不易被推算和篡改，具有较高的安全性。

如图3所示，本发明的实施例还提供了一种合法收视区域的识别装置，应用于综合接收解码器，包括：

确定模块31，用于根据导航卫星的导航信息，确定综合接收解码器当前所处的位置信息；

处理模块32，用于根据所述综合接收解码器当前所处的位置信息及预存的预设收视范围信息，识别出所述综合接收解码器是否处于合法收视区域内，并在所述综合接收解码器处于合法收视区域之外时，控制所述综合接收解码器停止接收视频节目信息。

本发明实施例的合法收视区域的识别装置，所述确定模块31包括：

第一确定子模块311，用于根据所述导航卫星的星历信息，确定所述导航卫星在地心坐标系中的坐标信息；

第二确定子模块312，用于根据至少四颗所述导航卫星在地心坐标系中的坐标信息及全球导航卫星系统gnss伪距信息，确定所述综合接收解码器的坐标信息；

第三确定子模块313，用于根据所述综合接收解码器的坐标信息，确定综合接收解码器当前所处的位置信息，所述位置信息包括所述综合接收解码器当前所处位置的经纬度信息。

本发明实施例的合法收视区域的识别装置，所述处理模块32包括：

第一判断子模块321，用于判断所述综合接收解码器当前所处位置的经纬度是否处于预设收视范围内，所述预设收视范围为一由经纬度坐标表示的范围；

第一处理子模块322，用于若所述综合接收解码器当前所处位置的经纬度处于预设收视范围内，则识别出所述综合接收解码器处于所述合法收视区域内，否则，识别出所述综合接收解码器处于所述合法收视区域之外。

本发明实施例的合法收视区域的识别装置，所述确定模块31还包括：

第四确定子模块314，用于第三确定子模块根据所述综合接收解码器的坐标信息，确定综合接收解码器当前所处的位置信息之后，根据所述导航卫星的坐标信息和所述综合接收解码器的坐标信息，得出所述综合接收解码器与所述导航卫星之间的俯仰角和方位角信息。

本发明实施例的合法收视区域的识别装置，所述处理模块32包括：

第二判断子模块323，用于判断所述综合接收解码器与所述导航卫星之间的俯仰角是否处于预设俯仰角范围内，并判断所述综合接收解码器与所述导航卫星之间的方位角是否处于预设方位角范围内，所述预设收视范围信息包括预设俯仰角范围和预设方位角范围；

第二处理子模块324，用于若所述综合接收解码器与所述导航卫星之间的俯仰角处于所述预设俯仰角范围内，且所述综合接收解码器与所述导航卫星之间的方位角处于所述预设方位角范围内，则识别出所述综合接收解码器是处于合法收视区域之内，否则识别出所述综合接收解码器处于所述合法收视区域之外。

本发明实施例的合法收视区域的识别装置，所述第四确定子模块314具体包括：

第一转换单元3141，用于根据所述综合接收解码器的坐标信息，将所述综合接收解码器的坐标转换为空间直角坐标；

第二转换单元3142，用于根据所述综合接收解码器的空间直角坐标，将所述导航卫星在地心坐标系中的坐标转换成以所述综合接收解码器为中心的站点坐标；

第三转换单元3143，用于将所述导航卫星的站点坐标转换成站点极坐标；

确定单元3144，用于根据所述站点极坐标，得出所述综合接收解码器与所述导航位置之间的俯仰角和方位角信息。

本发明的实施例还提供了一种综合接收解码器，包括如上所述的合法收视区域的识别装置。

需要说明的是，该装置及综合接收解码器是与上述方法实施例对应的装置和解码器，上述方法实施例中所有实现方式均适用于该装置和综合接收解码器的实施例中，也能达到相同的技术效果。

本发明实施例的合法收视区域的识别方法、装置及综合接收解码器，根据导航卫星的导航信息，确定综合接收解码器当前所处的位置信息；根据所述综合接收解码器当前所处的位置信息及预存的预设收视范围信息，识别出所述综合接收解码器是否处于合法收视区域内，并在所述综合接收解码器处于合法收视区域之外时，控制所述综合接收解码器停止接收视频节目信息。本发明实施例中凡是可以观测到导航卫星的地面区域，均可以采用上述技术方案，具有广泛的应用范围，同时根据导航卫星对综合接收解码器进行定位具有很高的定位精度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。