CN111027019A - 统计分析高精度定位结果置信度的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种统计分析高精度定位结果置信度的方法及装置,所述包括以下步骤:通过定位结果文件获得置信度信息和定位位置信息,所述置信度信息包括水平置信半径和高程置信半径;根据定位位置信息和参考定位文件得到定位误差,所述定位误差包括水平误差和高程误差;计算置信误差,将水平置信半径与水平误差相减得到水平置信误差,将高程置信半径与高程误差相减得到高程置信误差;对水平置信误差和高程置信误差进行分析,得到置信准确度和置信精确度结果。
Description
技术领域
本发明涉及置信度分析技术领域,具体涉及一种统计分析高精度定位结果置信度的方法及装置。
背景技术
在最新的高精度定位结果中,每次给出定位位置的同时还给出了该位置在不同概率下的置信半径,即定位位置相对实际位置的误差以该概率落在置信半径内。高精度定位结果文件中的定位消息和置信度消息如下:
$GPGGA,053729.40,3120.728839,N,12130.071879,E,2,16,1.096596,23.642921,M,0,M,,0000*79
$ACCUR,1,12,0,211117,053729.40,3,3,2,3.5,2.5,4,4,3
其中,置信度消息$ACCUR紧跟在每一条$GPGGA或$GPINR消息(后称为定位消息)后面,时间信息和该定位消息一致,为其中的定位位置提供置信度相关信息。
$ACCUR的格式如表1所示。
表1 置信度消息格式表
现有的高精度定位置信度分为三个等级,置信度1为68.26%,置信度2为95.00%,置信度3为99.90%。每个等级下暂时分别给出三个方向的置信半径:北向N、东向E、天向U,总共给出9个置信半径。
现有技术中尚未发现对高精度定位结果的所有置信半径在准确度和精确度方面进行统计分析的技术方案。
发明内容
本发明提供了一种统计分析高精度定位结果置信度的方法及装置,对高精度定位结果的所有置信半径在准确度和精确度方面进行统计分析。
本发明采用的技术方案如下:
本发明提供了一种统计分析高精度定位结果置信度的方法,包括以下步骤:
通过定位结果文件获得置信度信息和定位位置信息,所述置信度信息包括水平置信半径和高程置信半径;
根据定位位置信息和参考定位文件得到定位误差,所述定位误差包括水平误差和高程误差;
计算置信误差,将水平置信半径与水平误差相减得到水平置信误差,将高程置信半径与高程误差相减得到高程置信误差;
对水平置信误差和高程置信误差进行分析,得到置信准确度和置信精确度结果。
进一步地,所述水平置信半径通过将北向置信半径和东向置信半径合并获得。
进一步地,在置信误差计算结果中,置信误差为正数或者为0的是正样本,置信误差为负数的是负样本,统计水平置信误差和高程置信误差的正样本数、负样本数以及样本总数,并计算水平置信准确率和高程置信准确率。
进一步地,所述水平置信准确率通过水平置信误差的正样本总数/水平置信误差的样本总数获得,所述高程置信准确率通过高程置信误差的正样本总数/高程置信误差的样本总数获得。
进一步地,将水平置信准确率/高程置信准确率与给定的置信度进行比较,评估置信准确度。
进一步地,计算置信偏移,水平置信误差的绝对值为水平置信偏移,高程置信误差的绝对值为高程置信偏移,通过统计水平置信偏移和高程置信偏移的样本分布并进行相应计算,得到置信偏移的精确度结果,即置信精确度结果。
进一步地,统计置信误差正样本的置信偏移和置信误差负样本的置信偏移,置信误差正样本的绝对值为置信误差正样本的置信偏移,置信误差负样本的绝对值为置信误差负样本的置信偏移,对置信误差正样本的置信偏移和置信误差负样本的置信偏移进行相应计算,得到置信误差正样本的置信偏移和置信误差负样本的置信偏移的统计结果。
进一步地,计算置信偏移率,水平置信偏移/水平误差得到水平置信偏移率,高程置信偏移/高程误差得到高程置信偏移率,通过统计水平置信偏移率和高程置信偏移率的样本分布并进行相应计算,得到置信偏移率的统计结果。
进一步地,统计置信偏移率正样本和置信偏移率负样本,对置信偏移率正样本和置信偏移率负样本进行相应计算,得到置信偏移率正样本和置信偏移率负样本的统计结果。
本发明还提供了一种定位结果置信度的统计分析装置,包括:
位置信息获取单元,通过定位结果文件获得置信度信息和定位位置信息,所述置信度信息包括水平置信半径和高程置信半径;
定位误差计算单元,根据定位位置信息和参考定位文件得到定位误差,所述定位误差包括水平误差和高程误差;
置信误差计算单元,计算置信误差,将水平置信半径与水平误差相减得到水平置信误差,将高程置信半径与高程误差相减得到高程置信误差;
置信度分析单元,对水平置信误差和高程置信误差进行分析,得到置信准确度和置信精确度结果。
本发明还提供了一种统计分析***,包括所述的一种定位结果置信度的统计分析装置。
本发明还提供了一种存储器,所述存储器存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行如下步骤:
通过定位结果文件获得置信度信息和定位位置信息,所述置信度信息包括水平置信半径和高程置信半径;
根据定位位置信息和参考定位文件得到定位误差,所述定位误差包括水平误差和高程误差;
计算置信误差,将水平置信半径与水平误差相减得到水平置信误差,将高程置信半径与高程误差相减得到高程置信误差;
对水平置信误差和高程置信误差进行分析,得到置信准确度和置信精确度结果。
本发明的有益效果在于统计分析了高精度定位结果置信度的准确度和精确度,填补了现有技术在该领域的空白。
附图说明
图1为本发明置信度统计分析流程图;
图2为本发明置信度统计分析装置结构图。
具体实施方式
下文中,结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。
实施例一:
置信度(置信区间)是统计学中的一个概念,在统计学中,一个概率样本的置信区间(Confidence interval)是对这个样本的某个总体参数的区间估计。置信度展现的是这个参数的真实值有一定概率落在测量结果的周围的程度。
现有的高精度定位置信度分为三个等级,置信度1为68.26%,置信度2为95.00%,置信度3为99.90%。每个等级下暂时分别给出三个方向的置信半径:北向N、东向E、天向U,总共给出9个置信半径。后续定位结果文件还将给出速度和航向定位结果的置信半径,统计方法与本技术相同。
图1是本发明置信度统计分析流程图,如图1所示,统计分析定位结果置信度,需要结合高精度参考定位结果,将该参考定位结果作为真实位置,计算定位位置和真实位置之间的误差,将位置误差和置信半径进行比较,得到置信误差,然后对置信误差进一步分析,形成置信度的精确性和准确性统计报告。
本发明中将置信度统计分为水平方向和高程方向,即将北向和东向合并,统一为水平方向,合并方式是勾股定律,即:
高程置信半径即天向置信半径。
图1中根据定位位置信息和参考定位文件得到定位误差的过程属于现有技术。定位误差保存在一个文本格式的中间文件,每行记录一个样本,每个样本的具体内容包括一次定位的时间、水平误差、高程误差等信息。在现有的中间文件的基础上,继续加入置信误差,即在中间文件追加六列,分别为水平置信误差1/水平置信误差2/水平置信误差3/高程置信误差1/高程置信误差2/高程置信误差3。具体计算方法是:
水平置信误差1=水平置信半径1-水平误差
水平置信误差2=水平置信半径2-水平误差
水平置信误差3=水平置信半径3-水平误差
高程置信误差1=高程置信半径1-高程误差
高程置信误差2=高程置信半径2-高程误差
高程置信误差3=高程置信半径3-高程误差
计算结果中,置信误差为正数或者为0的是正样本,即该方向的定位误差在置信半径以内;为负数的是负样本,即该方向的定位误差超出置信半径。
分别统计各类样本总数、正样本数量和负样本数量。
分别将水平/高程置信准确率1与68.26%比较,水平/高程置信准确率2与95.00%比较,水平/高程置信准确率3与99.90%比较,评估相应置信半径的准确度。
进一步对置信误差进行精确度统计分析,首先计算每个样本的置信误差的绝对值,即置信偏移:
水平置信偏移1=|水平置信误差1|
水平置信偏移2=|水平置信误差2|
水平置信偏移3=|水平置信误差3|
高程置信偏移1=|高程置信误差1|
高程置信偏移2=|高程置信误差2|
高程置信偏移3=|高程置信误差3|
然后分别统计每类偏移的样本分布,计算其均方根值RMS、标准差值STD、CEP68、CEP95、CEP997、最大值及其时间点,得出置信偏移的精确度统计结果。具体计算过程如下:
CEP(Circular Error Probability)是指圆概率误差。计算方法为:将样本升序排列,得到样本升序列,
样本CEP68=样本升序列[N*0.68]
样本CEP95=样本升序列[N*0.95]
样本cEP997=样本升序列[N*0.997]
其中样本分别是指水平置信偏移1、水平置信偏移2、水平置信偏移3、高程置信偏移1、高程置信偏移2、高程置信偏移3,N为该类样本的数量。
另外,将每类置信误差的样本分为正样本和负样本,也分别计算均方根值RMS、标准差值STD、CEP68、CEP95、CEP997、最大值及其时间点,得出各类正样本置信偏移和负样本置信偏移的统计结果。
置信偏移率是指置信偏移相对定位误差的比率,计算方法是:
和统计置信偏移样本分布的方法类似,分别统计每类偏移率的样本分布,计算均方根值、标准差值STD、CEP68、CEP95、CEP997、最大值及其时间点,得出置信偏移率的统计结果。具体计算过程如下:
将样本升序排列,得到样本升序列,
样本CEP68=样本升序列[N*0.68]
样本CEP95=样本升序列[N*0.95]
样本CEP997=样本升序列[N*0.997]
其中样本分别是指水平置信偏移率1、水平置信偏移率2、水平置信偏移率3、高程置信偏移率1、高程置信偏移率2、高程置信偏移率3,N为该类样本的数量。
同样将置信偏移率样本分为正负样本,也分别计算均方根值RMS、标准差值STD、CEP68、CEP95、CEP997、最大值及其时间点,得出各类正样本置信偏移率和负样本置信偏移率的统计结果。
在实际的统计过程中,本发明支持将所有样本按照定位模式或场景分类,分别统计置信半径的准确度和精确度。
实施例二:
本发明还提供了一种定位结果置信度的统计分析装置,如图2所示,包括:
位置信息获取单元,通过定位结果文件获得置信度信息和定位位置信息,所述置信度信息包括水平置信半径和高程置信半径;
定位误差计算单元,根据定位位置信息和参考定位文件得到定位误差,所述定位误差包括水平误差和高程误差;
置信误差计算单元,计算置信误差,将水平置信半径与水平误差相减得到水平置信误差,将高程置信半径与高程误差相减得到高程置信误差;
置信度分析单元,对水平置信误差和高程置信误差进行分析,得到置信准确度和置信精确度结果。
另外,本发明还提供了一种统计分析***,其特征在于,包括所述的一种定位结果置信度的统计分析装置。
实施例三:
本发明还提供了一种存储器,所述存储器存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行如下步骤:
通过定位结果文件获得置信度信息和定位位置信息,所述置信度信息包括水平置信半径和高程置信半径;
根据定位位置信息和参考定位文件得到定位误差,所述定位误差包括水平误差和高程误差;
计算置信误差,将水平置信半径与水平误差相减得到水平置信误差,将高程置信半径与高程误差相减得到高程置信误差;
对水平置信误差和高程置信误差进行分析,得到置信准确度和置信精确度结果。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上,但其并不是用来限定本发明,任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内,都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改,因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰,均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (12)
1.一种统计分析高精度定位结果置信度的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
通过定位结果文件获得置信度信息和定位位置信息,所述置信度信息包括水平置信半径和高程置信半径;
根据定位位置信息和参考定位文件得到定位误差,所述定位误差包括水平误差和高程误差;
计算置信误差,将水平置信半径与水平误差相减得到水平置信误差,将高程置信半径与高程误差相减得到高程置信误差;
对水平置信误差和高程置信误差进行分析,得到置信准确度和置信精确度结果。
2.如权利要求1所述的一种统计分析高精度定位结果置信度的方法,其特征在于,所述水平置信半径通过将北向置信半径和东向置信半径合并获得。
3.如权利要求2所述的一种统计分析高精度定位结果置信度的方法,其特征在于,在置信误差计算结果中,置信误差为正数或者为0的是正样本,置信误差为负数的是负样本,统计水平置信误差和高程置信误差的正样本数、负样本数以及样本总数,并计算水平置信准确率和高程置信准确率。
4.如权利要求3所述的一种统计分析高精度定位结果置信度的方法,其特征在于,所述水平置信准确率通过水平置信误差的正样本总数/水平置信误差的样本总数获得,所述高程置信准确率通过高程置信误差的正样本总数/高程置信误差的样本总数获得。
5.如权利要求4所述的一种统计分析高精度定位结果置信度的方法,其特征在于,将水平置信准确率/高程置信准确率与给定的置信度进行比较,评估置信准确度。
6.如权利要求2所述的一种统计分析高精度定位结果置信度的方法,其特征在于,所述方法还包括计算置信偏移,水平置信误差的绝对值为水平置信偏移,高程置信误差的绝对值为高程置信偏移,通过统计水平置信偏移和高程置信偏移的样本分布并进行相应计算,得到置信偏移的精确度结果,即置信精确度结果。
7.如权利要求3所述的一种统计分析高精度定位结果置信度的方法,其特征在于,统计置信误差正样本的置信偏移和置信误差负样本的置信偏移,置信误差正样本的绝对值为置信误差正样本的置信偏移,置信误差负样本的绝对值为置信误差负样本的置信偏移,对置信误差正样本的置信偏移和置信误差负样本的置信偏移进行相应计算,得到置信误差正样本的置信偏移和置信误差负样本的置信偏移的统计结果。
8.如权利要求6所述的一种统计分析高精度定位结果置信度的方法,其特征在于,计算置信偏移率,包括:水平置信偏移/水平误差得到水平置信偏移率,高程置信偏移/高程误差得到高程置信偏移率,通过统计水平置信偏移率和高程置信偏移率的样本分布并进行相应计算,得到置信偏移率的统计结果。
9.如权利要求8所述的一种统计分析高精度定位结果置信度的方法,其特征在于,统计置信偏移率正样本和置信偏移率负样本,对置信偏移率正样本和置信偏移率负样本进行相应计算,得到置信偏移率正样本和置信偏移率负样本的统计结果。
10.一种定位结果置信度的统计分析装置,其特征在于,所述装置包括:
位置信息获取单元,通过定位结果文件获得置信度信息和定位位置信息,所述置信度信息包括水平置信半径和高程置信半径;
定位误差计算单元,根据定位位置信息和参考定位文件得到定位误差,所述定位误差包括水平误差和高程误差;
置信误差计算单元,计算置信误差,将水平置信半径与水平误差相减得到水平置信误差,将高程置信半径与高程误差相减得到高程置信误差;
置信度分析单元,对水平置信误差和高程置信误差进行分析,得到置信准确度和置信精确度结果。
11.一种统计分析***,其特征在于,包括如权利要求10所述的一种定位结果置信度的统计分析装置。
12.一种存储器,所述存储器存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行如下步骤:
通过定位结果文件获得置信度信息和定位位置信息,所述置信度信息包括水平置信半径和高程置信半径;
根据定位位置信息和参考定位文件得到定位误差,所述定位误差包括水平误差和高程误差;
计算置信误差,将水平置信半径与水平误差相减得到水平置信误差,将高程置信半径与高程误差相减得到高程置信误差;
对水平置信误差和高程置信误差进行分析,得到置信准确度和置信精确度结果。
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