一种海上卫星大地坐标的高程拟合方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于海上通信定位技术领域，提出的一种海上卫星大地坐标的高程拟合方法与装置，通过获取当前海上目标的卫星定位数据，基于EGM96高程数据模型对卫星定位数据进行拟合，计算获取当前海上目标的高程异常，根据高程异常和卫星定位数据，计算得到当前海上目标的正常高，从而实现在海上公共点数据缺失的情况下，精准计算海上目标的正常高的技术效果。精准计算海上目标的正常高的技术效果。精准计算海上目标的正常高的技术效果。

【技术实现步骤摘要】
一种海上卫星大地坐标的高程拟合方法与装置


[0001]本专利技术涉及海上通信定位
，尤其涉及一种海上卫星大地坐标的高程拟合方法与装置。

技术介绍

[0002]现有技术中，导航定位技术主要是通过卫星定位和地面公共点共同实现。例如，在陆地上的地面导航技术中，通常通过卫星给接收机发送位置信息，同时获取公共点数据，利用一些计算规则来获取地面目标的位置定位，例如获取地面目标的平面直角坐标X方向，Y方向等。但是，如果要对海上目标进行定位，由于海上公共点数据稀缺以及传统陆地的地面定位在三维空间定位技术方面的不足等原因，很难对海上目标的正常高进行精确计算，从而造成海上导航偏差，不利于海上活动的开展。
[0003]综上所述，现有技术中存在海上目标正常高的计算方法缺失，计算精度偏低的技术问题。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下方案。
[0005]一方面，本专利技术提供一种海上卫星大地坐标的高程拟合方法，包括：获取当前海上目标的卫星定位数据；基于EGM96高程数据模型对所述卫星定位数据进行拟合，计算获取所述当前海上目标的高程异常；根据所述高程异常和所述卫星定位数据，计算得到所述当前海上目标的正常高。
[0006]具体地，所述卫星定位数据包括所述当前海上目标所处的经度、纬度以及大地高。
[0007]优选地，所述的根据所述高程异常和所述卫星定位数据，计算得到所述当前海上目标的正常高，包括：根据所述高程异常和所述大地高，计算得到所述当前海上目标的正常高。/>[0008]优选地，所述的根据所述高程异常和所述大地高，计算得到所述当前海上目标的正常高，包括：将所述高程异常和所述大地高相加，计算得到所述当前海上目标的正常高。
[0009]优选地，所述的获取当前海上目标的卫星定位数据，包括：采用平差拟合算法，通过GNSS获取所述卫星定位数据。
[0010]优选地，所述的基于EGM96高程数据模型对所述卫星定位数据进行拟合，计算获取所述当前海上目标的高程异常，包括：基于EGM96高程数据模型，计算所述卫星定位数据的球谐系数以获得361阶矩阵数据；根据所述361阶矩阵数据进行递减回归运算，计算获取所述当前海上目标的高程异常；
其中，球谐系数是将地球表面观测的高程异常展开成球谐函数的级数：P
nm
是完全归一化的缔合勒让德多项式,归一化的缔合勒让德多项式计算方法是标准前向列递推公式：公式中，θ为纬度,为经度；n是系数矩阵中的行下标，m是系数矩阵中的列下标；系数矩阵是指一个n*m个数字的矩阵，从EGM96系数文件读取c，s值得到；a是cos函数前的系数，该系数是n行，m列的EGM96系数表中的c数字；b是sin函数前的系数，该系数是n行，m列的EGM96系数表中的s数字；ι是指一个随着行标变化的变量；P为缔合勒让德多项式矩阵，P
nm
是指P这个矩阵中第n行和第m列的那个数字；a
nm
和b
nm
是公开的球谐系数；采用加密系数矩阵表示真实的大地坐标点的高程异常与球谐系数计算值之间的差；所述加密系数矩阵的获得方法为：通过海上石油平台的现有数据，使用克里金插值计算加密系数矩阵；其中，高程异常满足随机场的两个假设，假设一为随机场的数学期望存在；假设二为对随机场内任意两点，其协方差函数仅是点间向量的函数；克里金插值的具体方法为：半变异函数是计算研究区域内高程异常差变化的关键；高程异常差定义为高程异常差Z(x)在点x和x+h 处数值之差的方差之半，其表达式为: 对于任意的h，实验半变异函数γ* ( x，h) 可以表示为:任意一点x0处的高程异常差待估值Z
* (x0)是周围实测值Z(x
i
) 的线性组合，即:
式中，λ
i
为权重系数; Z
* (x0) 为点x0处的高程异常差待估值; Z(x
i
) 为已知点i = 1，2，3，
…
，n 处的高程异常差实测值；根据无偏约束条件可推导出:根据最小方差条件，可得:公式中，γ(x
i
，x
j
) 为高程异常差采样点x
i
和x
j
的理论变异函数；联立可构成n+1个方程，未知量为n 个权重系数λ
i
和1个均值m，利用克里金插值方程组求解如下: 通过矩阵求逆，求出λ
i
，带入周围实测值Z(xi) 的线性组合公式，预测出在位置x0处的高程异常差。
[0011]优选地，所述的采用平差拟合算法，通过GNSS获取所述卫星定位数据，包括：利用基线矢量作为观测值，并利用测点坐标作为未知数，进行参数约束平差；测点坐标为空间三维直角坐标，参数约束包含对测点坐标的先验精度的输入，平差系数按最小二乘法求取；使用观测坐标带入观测方程，以得到所述空间三维直角坐标的定位数据；利用所述空间三维直角坐标的定位数据，通过GNSS获取所述卫星定位数据；其中，测量里同精度的观测值都呈正态分布： ；概率密度函数为:；平差随机误差 = 观测值
ꢀ‑ꢀ
期望值；
ꢀ
；其中v是观测值和实际值的差，需要对以下方程进行最优化求解：；
ꢀꢀ
；观测方程为V=AX
‑
L，其中X为实际值的估计，V为误差，A为系数矩阵，L为观测值；根据信号质量对每次测量的权重P进行赋值，使用以下方式解矩阵得到，是实际值的最小二乘最优估计： 。
[0012]一方面，本专利技术提供一种海上卫星大地坐标的高程拟合的装置，包括：当前定位获取模块，用于获取当前海上目标的卫星定位数据；高程异常计算模块，用于基于EGM96高程数据模型对所述卫星定位数据进行拟合，计算获取所述当前海上目标的高程异常；正常高计算模块，用于根据所述高程异常和所述卫星定位数据，计算得到所述当前海上目标的正常高。
[0013]一方面，本专利技术提供一种计算机设备，包括：处理器和存储器，所述存储器存储程序模块，所述程序模块在所述处理器运行，实现上述方法。
[0014]一方面，本专利技术提供一种可读存储介质，存储程序模块，所述程序模块在处理器中运行可实现上述方法。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术提出的海上卫星大地坐标的高程拟合方法，通过获取当前海上目标的卫星定位数据，基于EGM96高程数据模型对卫星定位数据进行拟合，计算获取当前海上目标的高程异常，根据高程异常和卫星定位数据，计算得到当前海上目标的正常高，从而实现在海上公共点数据缺失的情况下，精准计算海上目标的正常高的技术效果。
附图说明
[0016]图1是海上卫星大地坐标的高程拟合方法的一个流程示意图；图2是海上卫星大地坐标的高程拟合装置的一个架构示意图；图3是计算机设备的一个架构示意图。
具体实施方式
[0017]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海上卫星大地坐标的高程拟合方法，其特征在于，包括：获取当前海上目标的卫星定位数据；基于EGM96高程数据模型对所述卫星定位数据进行拟合，计算获取所述当前海上目标的高程异常；根据所述高程异常和所述卫星定位数据，计算得到所述当前海上目标的正常高。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述卫星定位数据包括所述当前海上目标所处的经度、纬度以及大地高。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的根据所述高程异常和所述卫星定位数据，计算得到所述当前海上目标的正常高，包括：根据所述高程异常和所述大地高，计算得到所述当前海上目标的正常高。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的根据所述高程异常和所述大地高，计算得到所述当前海上目标的正常高，包括：将所述高程异常和所述大地高相加，计算得到所述当前海上目标的正常高。5.如权利要求1
‑
4任一项所述的方法，其特征在于，所述的获取当前海上目标的卫星定位数据，包括：采用平差拟合算法，通过GNSS获取所述卫星定位数据。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的基于EGM96高程数据模型对所述卫星定位数据进行拟合，计算获取所述当前海上目标的高程异常，包括：基于EGM96高程数据模型，计算所述卫星定位数据的球谐系数以获得361阶矩阵数据；根据所述361阶矩阵数据进行递减回归运算，计算获取所述当前海上目标的高程异常；其中，球谐系数是将地球表面观测的高程异常展开成球谐函数的级数：P
nm
是完全归一化的缔合勒让德多项式,归一化的缔合勒让德多项式计算方法是标准前向列递推公式：公式中，θ为纬度, 为经度；n是系数矩阵中的行下标，m是系数矩阵中的列下标；系数矩阵是指一个n*m个数字的矩阵，从EGM96系数文件读取c，s值得到；a是cos函数前的系数，该系数是n行，m列的EGM96系数表中的c数字；b是sin函数前的系数，该系数是n行，m列的EGM96系数表中的s数字；ι是指一个随着行标变化的变量；P为缔合勒让德多项式矩阵，P
nm
是指P这个矩阵中第n行和第m列的那个数字；a
nm
和b
nm
是公开的球谐系数；采用加密系数矩阵表示真实的大地坐标点的高程异常与球谐系数计算值之间的差；所
述加密系数矩阵的获得方法为：通过海上石油平台的现有数据，使用克里金插值计算加密系数矩阵；其中，高程异常满足随机场的两个假设，假设一为随机场的数学期望存在；假设二为对随机场内任意两点，其协方差函数仅是点间向量的函数；克里金插值的具体方法为：半变异函数是计算研究区域内高程异常差变化的关键；高程异常差定义为高程异常差Z(x)在点x和x+h 处数值之差的方差之半，其表达式为: 对于任意的h...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭龙，周飞，黄恒就，贾立博，
申请(专利权)人：深圳市海伊石油技术有限公司，
类型：发明
国别省市：