CN116931037B - 一种掩星探测的数据校正方法、装置及设备 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种掩星探测的数据校正方法、装置及设备，属于空间探测技术领域，方法包括：获取第一采样时刻和第二采样时刻，第一采样时刻包括在掩星探测第一工作模式下的采样时刻，第二采样时刻包括在掩星探测第二工作模式下的采样时刻；确定第一采样时刻与第二采样时刻的匹配点，匹配点包括间隔时间小于目标阈值的第一采样时刻和第二采样时刻；根据匹配点包括的采样时刻的采样数据，确定第一工作模式下的采样数据与第二工作模式下的采样数据之间的偏差参数；根据偏差参数，校正第二采样时刻的采样数据。因此，本申请实施例可以解决现有技术中在掩星探测时，在PLL模式和OL模式之间切换可能会产生切换***偏差，导致掩星观测误差增加的问题。
Description
技术领域
本申请涉及空间探测技术领域，特别是涉及一种掩星探测的数据校正方法、装置及设备。
背景技术
全球卫星导航***（Global Navigation Satellite System，GNSS）无线电掩星大气探测技术是指在低轨卫星上安装一台GNSS双频接收机接收GNSS信号。其中，由于大气层水汽密度等影响，传播介质的垂直折射指数发生变化，GNSS导航信号穿过地球大气剖面和电离层时，电波路径将会出现弯曲。根据测量得到的GNSS掩星观测数据的幅度与相位延迟，可以计算出大气折射率，推导出大气密度，压力和温度。
GNSS地球大气掩星探测有两种主要的跟踪模式，分别为闭环（Phase-LockedLoop，PLL）模式和开环（Open Loop，OL）模式。PLL模式是指接收机使用一个相锁环来跟踪卫星信号的相位变化。具体地说，接收机测量卫星信号的相位同时，产生一个“理想”的参考信号，其频率和相位与预期的卫星信号相对应。然后，将卫星信号的相位和产生的参考信号的相位做差计算相位误差。最后，利用相位误差调整接收机产生的参考信号的频率和相位，以便使两个信号的相位保持一致。其中，这个过程通过控制一个电压控制振荡器来实现，从而不断地校正信号的相位差，从而最小化误差。
然而，由于复杂的计算和实时校正，PLL模式在处理噪声和干扰时可能更敏感。因此，PLL模式通常能够提供更高的跟踪精度，但需要更多的计算资源和时间来实现。
其中，由于对流层水汽更加丰富，所以PLL模式下跟踪GNSS掩星信号时会发生多路径传播现象，使得接收信号的振幅和相位产生强烈的扰动，从而可能发生错误跟踪甚至失锁现象。为解决该问题，提出了OL跟踪技术。
OL模式不使用相锁环，而是使用GNSS或低地球轨道（Low Earth Orbit，LEO）进行气候预报（例如预报轨道和大气折射率）的多普勒模型、伪距模型对信号进行跟踪，从而计算测量的信号特性与预期的特性误差，用来调整接收机频率。因此，OL模式不会受到信号变动的影响，具备跟踪多重相位和幅度（由大气多路径引起）的能力，而且可以更方便地探测上升掩星事件。其中，多普勒频率模型的精度可达到±10Hz，所以OL模式可以在一个很窄的带宽内跟踪接收微弱的GNSS信号，不仅解决微弱信号的跟踪，而且解决了上升掩星的跟踪问题，从而大大地提高了掩星观测剖面数目，并降低了每次掩星事件的最低探测高度。
然而，虽然OL技术更加简单和快速，对于对流层下部的观测能力和上升掩星事件的跟踪能力更强。但是，仅采用OL跟踪方式的接收机对信号与模式频率下的变频复数信号进行原始数据采样，载波相位信号受到导航数据调制（navigation data modulation，NDM）的影响，缺乏持续的校正机制，因此，OL模式可能对信号的不稳定性和干扰更为敏感，测量精度可能相对较低。因此，在一个掩星事件跟踪过程中，掩星接收机可以交替使用PLL工作模式和OL工作模式来平衡精度和效率。例如，在掩星切点高度10km以上采用PLL观测方式，在10km以下采用OL观测方式。
但是，在交替使用PLL和OL模式时，由于被记录的开环载波相位和闭环载波相位是两次独立跟踪，所以，在PLL模式和OL模式之间切换可能会导致如下两个问题：
1、切换***偏差：即模式适应性问题，这可能会导致跟踪模式在实际需要时无法立即切换，从而影响了信号的准确性和持续性。
2、误差增加：即不同模式下的载波相位可能存在偏差, 从而导致掩星观测误差增加，特别是在需要高精度掩星探测的应用中。
由上述可知，在现有技术中，在掩星探测时，在PLL模式和OL模式之间切换可能会产生切换***偏差，并且导致掩星观测误差增加。
发明内容
本申请实施例提供一种掩星探测的数据校正方法、装置及设备，以解决现有技术中在掩星探测时，在PLL模式和OL模式之间切换可能会产生切换***偏差，并导致掩星观测误差增加的问题。
第一方面，本申请实施例提供一种掩星探测的数据校正方法，所述方法包括：
获取第一采样时刻和第二采样时刻，其中，所述第一采样时刻包括在掩星探测的第一工作模式下的采样时刻，所述第二采样时刻包括在掩星探测的第二工作模式下的采样时刻；
确定所述第一采样时刻与所述第二采样时刻的匹配点，其中，所述匹配点包括间隔时间小于目标阈值的第一采样时刻和第二采样时刻；
根据所述匹配点包括的采样时刻的采样数据，确定所述第一工作模式下的采样数据与所述第二工作模式下的采样数据之间的偏差参数；
根据所述偏差参数，校正所述第二采样时刻的采样数据。
第二方面，本申请实施例提供一种掩星探测的数据校正装置，所述装置包括：
获取模块，用于获取第一采样时刻和第二采样时刻，其中，所述第一采样时刻包括在掩星探测的第一工作模式下的采样时刻，所述第二采样时刻包括在掩星探测的第二工作模式下的采样时刻；
匹配模块，用于确定所述第一采样时刻与所述第二采样时刻的匹配点，其中，所述匹配点包括间隔时间小于目标阈值的第一采样时刻和第二采样时刻；
参数确定模块，用于根据所述匹配点包括的采样时刻的采样数据，确定所述第一工作模式下的采样数据与所述第二工作模式下的采样数据之间的偏差参数；
校正模块，用于根据所述偏差参数，校正所述第二采样时刻的采样数据。
第三方面，本申请实施例提供了一种掩星接收机，包括上述所述的掩星探测的数据校正装置。
第四方面，本申请实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述掩星探测的数据校正方法中的步骤。
第五方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述掩星探测的数据校正方法的步骤。
本申请实施例至少包括以下技术效果：
本申请实施例的技术方案，能够获取在掩星探测的第一工作模式下的第一采样时刻和在掩星探测的第二工作模式下的第二采样时刻，从而确定第一采样时刻与第二采样时刻的匹配点，即确定间隔小于目标阈值的第一采样时刻和第二采样时刻，进而根据匹配点包括的采样时刻的采样数据，确定第一工作模式下的采样数据与第二工作模式下的采样数据之间的偏差参数，进而根据该偏差参数，校正第二采样时刻的采样数据。
由此可见，在本申请实施例中，可以确定第一工作模式与第二工作模式下间隔时间小于目标阈值的采样时刻（即间隔时间较短的采样时刻），进而基于这两个工作模式下间隔时间小于目标阈值的采样时刻的采样数据，确定这两个工作模式下的采样数据的偏差参数，进而根据偏差参数校正第二工作模式下的采样数据，这样，可以使得在掩星探测从第一工作模式切换至第二工作模式时，采样数据可以更好地衔接，并且校正后的采样数据更加准确，进而降低工作模式的切换***偏差和掩星观测误差，即本申请的实施例，为实现第一工作模式到第二工作模式的无缝衔接奠定了基础。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。
图1是本申请实施例提供的掩星探测的数据校正方法的流程示意图；
图2是实施方式一中确定匹配点的原理示意图；
图3是实施方式二中确定匹配点的原理示意图；
图4是实施方式三中确定匹配点的原理示意图；
图5是实施方式四中确定匹配点的原理示意图；
图6是本申请实施例提供的掩星探测的数据校正装置的结构框图；
图7为本申请实施例提供的电子设备的框图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
在本申请的各种实施例中，应理解，下述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
第一方面，参照图1，示出了本申请实施例中一种掩星探测的数据校正方法的步骤流程图，该方法可以包括以下步骤101至104：
步骤101：获取第一采样时刻和第二采样时刻。
其中，所述第一采样时刻包括在掩星探测的第一工作模式下的采样时刻，所述第二采样时刻包括在掩星探测的第二工作模式下的采样时刻。
由步骤101可知，在本申请实施例中，需要获取在掩星探测的不同工作模式下的采样时刻，例如在第一工作模式下的第一采样时刻包括、/>、/>、/>……/>；在第二工作模式下的第二采样时刻包括/>、/>、/>、/>……/>；这里，第一工作模式下的采样频率与第二工作模式下的采样频率可以相同，也可以不同，n1与n2均为正整数，n1与n2可以相同，也可以不同。
步骤102：确定所述第一采样时刻与所述第二采样时刻的匹配点。
其中，所述匹配点包括间隔时间小于目标阈值的第一采样时刻和第二采样时刻。
在掩星探测时，第一工作模式与第二工作模式的采样时间存在重叠区域，即上述第一采样时刻与第二采样时刻中存在处于同一时间区间的第一采样时刻和第二采样时刻，这样，在该区间同时存在第一工作模式下的采样数据与第二工作模式下的采样数据，因此，本申请的实施例中，可以确定第一采样时刻与第二采样时刻的匹配点，即确定间隔时间小于目标阈值的第一采样时刻和第二采样时刻，从而确定出第一工作模式和第二工作模式的衔接点。
由步骤102可知，在本申请实施例中，可以从获取的多个第一采样时刻和第二采样时刻中，获取间隔时间小于目标阈值的第一采样时刻和第二采样时刻，则这两个时刻构成上述匹配点，即第一工作模式和第二工作模式在该匹配点处衔接。可见，本申请实施例中，匹配点包括的第一采样时刻与第二采样时刻之间的间隔时间小于目标阈值，即二者间隔时间较短，因此，从第一工作模式切换至第二工作模式的切换时间较短，这样，本申请的实施例，可以缩短第一工作模式切换至第二工作模式的切换时延，进而减小切换***偏差，使得第一工作模式下的采样数据与第二工作模式下的采样数据可以更好的衔接。
步骤103：根据所述匹配点包括的采样时刻的采样数据，确定所述第一工作模式下的采样数据与所述第二工作模式下的采样数据之间的偏差参数。
其中，匹配点包括的第一采样时刻与第二采样时间之间的间隔时间小于目标阈值，即二者间隔时间较短，因此，如果从理想角度来说，若这两个时刻是同一时刻，那么这两个时刻采集的数据应该是相等的，但是由于第一采样时刻是在第一工作模式下采集数据，第二采样时刻是在第二工作模式下采集数据，且这两个工作模式采集数据所采用的方法或原理不同，则这两个时刻采集的数据存在一定偏差。因此，在匹配点包括的两个采样时刻间隔一定时间的情况下，则增大了这两个采样时刻采集的数据的偏差。这样，则可以基于匹配点包括的两个采样时刻的采样数据，计算两个工作模式之间的数据的偏差参数，从而可以在从第一工作模式切换至第二工作模式时，根据该偏差参数，校正第二工作模式下的采样数据。
另外，采样时刻的采样数据可以包括载波相位观测量。即在掩星探测的第一工作模式和第二工作模式下，可以在采样时刻采集载波相位观测量。
步骤104：根据所述偏差参数，校正所述第二采样时刻的采样数据。
其中，在上述匹配点包括的第二采样时刻之前，已经存在第一采样时刻的采样数据，因此，可选地，在步骤104中，根据偏差参数，校正步骤101中获取的多个第二采样时刻中，位于匹配点包括的第二采样时刻之后的第二采样时刻的采样数据，例如第二采样时刻包括、/>、/>、/>……/>，且/>属于匹配点包括的第二采样时刻，那么可以仅校正/>……。这样，可以仅对必要的采样数据进行校正，从而减少处理流程，缩短处理时间。
由上述步骤101至103可知，在本申请实施例中，可以确定第一工作模式与第二工作模式下间隔时间小于目标阈值的采样时刻（即间隔时间较短的采样时刻），进而基于这两个工作模式下间隔时间小于目标阈值的采样时刻的采样数据，确定这两个工作模式下的采样数据的偏差参数，进而根据偏差参数校正第二工作模式下的采样数据，这样，可以使得在掩星探测从第一工作模式切换至第二工作模式时，采样数据可以更好地衔接，并且校正后的采样数据更加准确，进而降低工作模式的切换***偏差和掩星观测误差，即本申请的实施例，为实现第一工作模式到第二工作模式的无缝衔接奠定了基础。
在本申请一可选实施例中，上述步骤102所述“确定所述第一采样时刻与所述第二采样时刻的匹配点”，包括如下步骤A-1：
步骤A-1：在所述匹配点包括基准时刻的情况下，从目标集合中获取距离所述基准时刻最近的采样时刻，以作为所述匹配点包括的采样时刻中除所述基准时刻之外的目标时刻；
其中，在所述基准时刻为一个第一采样时刻的情况下，所述目标集合包括所述第二采样时刻；
在所述基准时刻为一个第二采样时刻的情况下，所述目标集合包括所述第一采样时刻。
需要说明的是，上述基准时刻可以是预先确定的，例如预先确定基准时刻为步骤101中获取的多个第一采样时刻中的第几个，或者为步骤101中获取的多个第二采样时刻中的第几个，示例性地，所述基准时刻为所述第二采样时刻中的第一个时刻（即第二采样时刻包括、/>、/>、/>……/>时，基准时刻为/>），或者，所述基准时刻为所述第一采样时刻中的最后一个时刻（即第一采样时刻包括/>、/>、/>、/>……/>时，基准时刻为/>）。
由上述可知，在本申请实施例中，可以从第一采样时刻中确定一个基准时刻，从而在第二采样时刻构成的目标集合中，确定与该基准时刻距离最近的一个目标时刻，这样，该基准时刻和该目标时刻属于上述匹配点；或者，可以从第二采样时刻中确定一个基准时刻，从而在第一采样时刻构成的目标集合中，确定与该基准时刻距离最近的一个目标时刻，这样，该基准时刻和该目标时刻属于上述匹配点。
在本申请一可选实施例中，上述步骤A-1中，所述从目标集合中获取距离所述基准时刻最近的采样时刻，包括如下步骤B-1：
步骤B-1：遍历所述目标集合中的各个采样时刻，直到获得满足目标条件的采样时刻时停止遍历，并将满足所述目标条件的采样时刻，确定为所述目标集合中距离所述基准时刻最近的采样时刻；
其中，所述目标条件包括：，/>表示所述基准时刻，/>表示所述目标集合中第i个采样时刻，/>表示所述目标集合包括的采样时刻所属的工作模式下的采样频率，/>表示常量。
需要说明的是，fabs函数是一个求绝对值的函数，即表示计算的绝对值。
示例性地，第一采样时刻包括、/>、/>、/>……/>，第二采样时刻包括/>、/>、/>、……/>，且基准时刻为/>，则需要将/>、/>、/>、/>……/>中每一个第一采样时刻按照从后到前的顺序分别代入至上述目标条件包括的不等式中，判断是否满足条件，即先将/>代入目标条件包括的不等式，得到/>，如果该不等式不成立，则将/>代入目标条件包括的不等式，得到/>，如果该不等式成立，则/>距离基准时刻即/>最近，否则，继续代入下一个第一采样时刻。需要说明的是，此种情况下，/>为第一工作模式下的采样频率。
或者，
示例性地，第一采样时刻包括、/>、/>、/>……/>，第二采样时刻包括/>、/>、/>、……/>，且基准时刻为/>，则需要将/>、/>、/>、/>……/>中每一个第二采样时刻按照从前到后的顺序分别代入至上述目标条件包括的不等式中，判断是否满足条件，即先将/>代入目标条件包括的不等式，得到/>，如果该不等式不成立，则将/>代入目标条件包括的不等式，得到/>，如果该不等式成立，则/>距离基准时刻即/>最近，否则，继续代入下一个第二采样时刻。需要说明的是，此种情况下，/>为第二工作模式下的采样频率。
在本申请一可选实施例中，所述偏差参数包括：模糊度常量改正值和模糊度变量改正值；上述步骤103所述“根据所述匹配点包括的采样时刻的采样数据，确定所述第一工作模式下的采样数据与所述第二工作模式下的采样数据之间的偏差参数”，包括如下步骤C-1至C-2：
步骤C-1：根据第一公式，确定所述模糊度常量改正值deltaN0，其中，/>表示所述目标时刻对应的采样数据，/>表示所述基准时刻对应的采样数据；
步骤C-2：根据第二公式，确定所述模糊度变量改正值/>，其中，/>表示所述目标时刻，/>表示所述基准时刻。
示例性地，第一采样时刻包括、/>、/>、/>……/>，第二采样时刻包括/>、/>、/>、……/>，且基准时刻为/>，目标时刻为/>，则/>等于目标时刻/>的采样数据减去基准时刻/>的采样数据，/>=/>；
或者，
第一采样时刻包括、/>、/>、/>……/>，第二采样时刻包括/>、/>、/>、/>……/>，且基准时刻为/>，目标时刻为/>，则/>等于目标时刻/>的采样数据减去基准时刻的采样数据，/>=/>。
需要说明的是，模糊度常量改正值和模糊度变量改正值/>，可能为正，也可能为负。
在本申请一可选实施例中，所述偏差参数包括：模糊度常量改正值和模糊度变量改正值/>；上述步骤104中，所述“根据所述偏差参数，校正所述第二采样时刻的采样数据”，包括如下步骤D-1：
步骤D-1：根据第三公式，校正所述第二采样时刻的采样数据；
其中，表示第m个第二采样时刻的采样数据，/>表示/>的校正数据，/>表示第m个第二采样时刻，/>表示第q+m个第一采样时刻，q表示所述基准时刻在目标排序中的排位，所述目标排序为与所述基准时刻属于同一工作模式下的采样时刻从前到后的排序。
示例性地，第一采样时刻包括、/>、/>、/>……/>，第二采样时刻包括/>、/>、/>、……/>，且基准时刻为/>，目标时刻为/>，则：
校正第1个第二采样时刻的采样数据时，；
校正第2个第二采样时刻的采样数据时，；
校正后续其他第二采样时刻的采样数据时，同理。
或者，第一采样时刻包括、/>、/>、/>……/>，第二采样时刻包括/>、/>、/>、/>……/>，且基准时刻为/>，目标时刻为/>，则：
校正第3个第二采样时刻的采样数据时，；
校正第4个第二采样时刻的采样数据时，；
校正后续其他第二采样时刻的采样数据时，同理。
在本申请一可选实施例中，所述第一工作模式为开环模式，所述第二工作模式为闭环模式；或者，所述第一工作模式为闭环模式，所述第二工作模式为开环模式。
由此可知，在掩星探测从开环模式切换至闭环模式的情况下，或者从闭环模式切换至开环模式的情况下，都可以采用本申请实施例的掩星探测的数据校正方法进行数据校正。
下面具体从开环模式切换至闭环模式，以及闭环模式切换至开环模式的不同情况，介绍本申请实施例的掩星探测的数据校正方法的具体实施方式。
实施方式一：从开环模式切换至闭环模式，且以闭环模式的第一个采样时刻作为基准时刻。该实施例主要针低轨卫星搭载GNSS反射接收机进行上升掩星事件探测的场景，具体过程如下步骤1.1至1.3所述：
步骤1.1：掩星接收机接收上升掩星信号是先以OL工作模式跟踪10km以下的信号，再以PLL工作模式跟踪10km以上的信号，其开闭环衔接顺序为开环-闭环。如图2所示，开环有效载波相位观测值序列记录为Y1，Y2，...，Yn，开环采样时刻序列为，/>，...，/>；闭环有效载波相位观测值序列为X1，X2，...，Xn，闭环采样时刻序列为/>，/>，...，/>，n为正整数。
这里，确定闭环大气掩星载波相位观测的第一个有效观测时刻（即采样时刻），以/>时刻为基准，从后向前遍历开环采样时刻序列，直到得到满足如下不等式（1）的时刻，则满足如下不等式（1）的开环采样时刻，为距离闭环大气掩星载波相位观测时间最接近的观测时间点/>。
（1）
其中，表示第i个开环采样时刻，/>表示开环模式下掩星接收机的采样频率，/>表示一个常量，例如/>可以为4。
步骤1.2：固定步骤1.1输出的匹配点（即和/>）的闭环和开环载波观测值，计算模糊度常量改正值和模糊度变量改正值。
具体地，可以利用步骤1.1记录的闭环第一个观测时刻与相位X1，匹配的最接近的开环观测时间点/>与相应开环载波相位观测值Yk，以及公式（2）和公式（3）计算模糊度常量改正值deltaN0和模糊度变量改正值dotN。
（2）
（3）
步骤1.3：通过利用步骤1.2得到的模糊度常量改正值deltaN0和模糊度变量改正值dotN，以及如下公式（4）校正闭环载波相位观测值。
（4）
其中，表示第j个闭环载波相位观测值，/>表示/>校正后的值，/>表示第j个闭环采样时刻，/>表示第1+j个开环采样时刻。
实施方式二：从开环模式切换至闭环模式，且以开环模式的最后一个采样时刻作为基准时刻。该实施例主要针低轨卫星搭载GNSS反射接收机进行上升掩星事件探测的场景，具体过程如下步骤2.1至2.3所述：
步骤2.1：掩星接收机接收上升掩星信号是先以OL工作模式跟踪10km以下的信号，再以PLL工作模式跟踪10km以上的信号，其开闭环衔接顺序为开环-闭环。如图3所示，开环有效载波相位观测值序列记录为Y1，Y2，...，Yn，开环采样时刻序列为，/>，...，/>；闭环有效载波相位观测值序列为X1，X2，...，Xn，闭环采样时刻序列为/>，/>，...，/>，n为正整数。
这里，确定开环大气掩星载波相位观测的最后一个有效观测时刻（即采样时刻），以/>时刻为基准，遍历闭环采样时间序列，直到得到满足如下不等式（5）的时刻，则满足如下不等式（5）的闭环采样时刻，为距离闭环大气掩星载波相位观测时间最接近的观测时间点/>。
（5）
其中，表示第j个闭环采样时刻，/>表示闭环模式下掩星接收机的采样频率，/>表示一个常量，例如/>可以为4。
步骤2.2：固定步骤2.1输出的匹配点（即和/>）的开环和闭环载波观测值，计算模糊度常量改正值和模糊度变量改正值。
具体地，可以利用步骤2.1记录的开环最后一个观测时刻与相位Yn，匹配的最接近的闭环观测时间点/>与相应闭环载波相位观测值Xk，以及公式（6）和公式（7）计算模糊度常量改正值deltaN0和模糊度变量改正值dotN。
（6）
（7）
步骤2.3：通过利用步骤2.2得到的模糊度常量改正值deltaN0和模糊度变量改正值dotN，以及如下公式（8）校正闭环载波相位观测值。
（8）
其中，表示第j个闭环载波相位观测值，/>表示/>校正后的值，/>表示第j个闭环采样时刻，/>表示第n+j个开环采样时刻。
实施方式三：从闭环模式切换至开环模式，且以开环模式的第一个采样时刻作为基准时刻。该实施例主要针低轨卫星搭载GNSS反射接收机进行下降掩星事件探测的场景，具体过程如下步骤3.1至3.4所述：
步骤3.1：掩星接收机接收上升掩星信号是先以PLL工作模式跟踪10km以上的信号，再以OL工作模式跟踪10km以下的信号，其开闭环衔接顺序为闭环-开环。如图4所示，闭环有效载波相位观测值序列为X1，X2，...，Xn，闭环采样时刻序列为，/>，...，/>，开环有效载波相位观测值序列记录为Y1，Y2，...，Yn，开环采样时刻序列为/>，/>，...，/>，n为正整数。
这里，确定开环大气掩星载波相位观测的第一个有效观测时刻（即采样时刻），以/>时刻为基准，从后向前遍历闭环采样时间序列，直到得到满足如下不等式（9）的时刻，则满足如下不等式（9）的闭环采样时刻，为距离开环大气掩星载波相位观测时间最接近的观测时间点/>。/>
（9）
其中，表示第j个闭环采样时刻，/>表示闭环模式下掩星接收机的采样频率，/>表示一个常量，例如/>可以为4。
步骤3.2：固定步骤3.1输出的匹配点（即和/>）的开环和闭环载波观测值，计算模糊度常量改正值和模糊度变量改正值。
具体地，可以利用步骤3.1记录的开环第一个观测时刻与相位Y1，匹配的最接近的闭环观测时间点/>与相应闭环载波相位观测值Xk，以及公式（10）和公式（11）计算模糊度常量改正值deltaN0和模糊度变量改正值dotN。
（10）
（11）
步骤3.3：通过利用步骤3.2得到的模糊度常量改正值deltaN0和模糊度变量改正值dotN，以及如下公式（12）校正开环载波相位观测值。
（12）
其中，表示第i个开环载波相位观测值，/>表示/>校正后的值，/>表示第i个开环采样时刻，/>表示第1+i个闭环采样时刻。
实施方式四：从闭环模式切换至开环模式，且以闭环模式的最后一个采样时刻作为基准时刻。该实施例主要针低轨卫星搭载GNSS反射接收机进行下降掩星事件探测的场景，具体过程如下步骤4.1至4.3所述：
步骤4.1：掩星接收机接收上升掩星信号是先以PLL工作模式跟踪10km以上的信号，再以OL工作模式跟踪10km以下的信号，其开闭环衔接顺序为闭环-开环。如图5所示，闭环有效载波相位观测值序列为X1，X2，...，Xn，闭环采样时刻序列为，/>，...，/>，开环有效载波相位观测值序列记录为Y1，Y2，...，Yn，开环采样时刻序列为/>，/>，...，/>，n为正整数。
这里，确定闭环大气掩星载波相位观测的最后一个有效观测时刻（即采样时刻），以/>时刻为基准，遍历开环采样时刻序列，直到得到满足如下不等式（13）的时刻，则满足如下不等式（13）的开环采样时刻，为距离闭环大气掩星载波相位观测时间最接近的观测时间点/>。/>
（13）
其中，表示第i个开环采样时刻，/>表示开环模式下掩星接收机的采样频率，/>表示一个常量，例如/>可以为4。
步骤4.2：固定步骤4.1输出的匹配点（即和/>）的闭环和开环载波观测值，计算模糊度常量改正值和模糊度变量改正值。
具体地，可以利用步骤4.1记录的闭环最后一个观测时刻与相位Xn，匹配的最接近的开环观测时间点/>与相应闭环载波相位观测值Yk，以及公式（14）和公式（15）计算模糊度常量改正值deltaN0和模糊度变量改正值dotN。
（14）
（15）
步骤4.3：通过利用步骤4.2得到的模糊度常量改正值deltaN0和模糊度变量改正值dotN，以及如下公式（16）校正开环载波相位观测值。
（16）
其中，表示第i个开环载波相位观测值，/>表示/>校正后的值，/>表示第i个开环采样时刻，/>表示第n+i个闭环采样时刻。
由上述实施方式一至四可知，本申请的实施例可以通过遍历切换之前的工作模式和切换之后的工作模式的匹配点，从而基于匹配点对应的开环和闭环载波相位观测值，计算模糊度常量改正值和模糊度变量改正值，进而基于模糊度常量改正值和模糊度变量改正值校正切换后的工作模式下的载波相位观测值。因此，本申请的实施例具有如下优点：
（1）仅对接收的载波相位观测量操作，不需要额外提供其他掩星观测数据；
（2）算法为时间匹配与一维计算，算法简易，便于开闭环快速衔接；
（3）考虑到了模糊度常量改正值和模糊度变量改正值，这样，开闭环切换期间的载波相位更准确。
（4）通过数据校正，可以避免掩星处理的大气附加相位计算的不连续跳跃问题。
综上所述，本申请的实施例为了克服PLL工作模式和OL工作模式切换过程中大气掩星载波相位衔接的模糊度跳跃问题，提供一种掩星探测的数据校正方法，该方法可以衔接GNSS开环大气掩星载波相位和闭环大气掩星载波相位数据，具有衔接速度快，切换期间载波相位精度高，算法简易、衔接连续无缝等特点。
以上介绍了本申请实施例提供的掩星探测的数据校正方法，下面将介绍本申请实施例提供的掩星探测的数据校正装置。
第二方面，本申请的实施例提供了一种掩星探测的数据校正装置，如图6所示，所述装置包括：
获取模块601，用于获取第一采样时刻和第二采样时刻，其中，所述第一采样时刻包括在掩星探测的第一工作模式下的采样时刻，所述第二采样时刻包括在掩星探测的第二工作模式下的采样时刻；
匹配模块602，用于确定所述第一采样时刻与所述第二采样时刻的匹配点，其中，所述匹配点包括间隔时间小于目标阈值的第一采样时刻和第二采样时刻；
参数确定模块603，用于根据所述匹配点包括的采样时刻的采样数据，确定所述第一工作模式下的采样数据与所述第二工作模式下的采样数据之间的偏差参数；
校正模块604，用于根据所述偏差参数，校正所述第二采样时刻的采样数据。
在本申请一可选实施例中，匹配模块602包括：
匹配子模块，用于在所述匹配点包括基准时刻的情况下，从目标集合中获取距离所述基准时刻最近的采样时刻，以作为所述匹配点包括的采样时刻中除所述基准时刻之外的目标时刻；
其中，在所述基准时刻为一个第一采样时刻的情况下，所述目标集合包括所述第二采样时刻；
在所述基准时刻为一个第二采样时刻的情况下，所述目标集合包括所述第一采样时刻。
在本申请一可选实施例中，所述基准时刻为所述第二采样时刻中的第一个时刻，或者，所述基准时刻为所述第一采样时刻中的最后一个时刻。
在本申请一可选实施例中，匹配子模块从目标集合中，获取距离所述基准时刻最近的采样时刻，具体用于：
遍历所述目标集合中的各个采样时刻，直到获得满足目标条件的采样时刻时停止遍历，并将满足所述目标条件的采样时刻，确定为所述目标集合中距离所述基准时刻最近的采样时刻；
其中，所述目标条件包括：，/>表示所述基准时刻，/>表示所述目标集合中第i个采样时刻，/>表示所述目标集合包括的采样时刻所属的工作模式下的采样频率，/>表示常量。
在本申请一可选实施例中，所述偏差参数包括：模糊度常量改正值和模糊度变量改正值；所述参数确定模块603具体用于：
根据第一公式，确定所述模糊度常量改正值deltaN0，其中，/>表示所述目标时刻对应的采样数据，/>表示所述基准时刻对应的采样数据；
根据第二公式，确定所述模糊度变量改正值/>，其中，/>表示所述目标时刻，/>表示所述基准时刻。/>
在本申请一可选实施例中，所述偏差参数包括：模糊度常量改正值和模糊度变量改正值/>；
在本申请一可选实施例中，所述校正模块604具体用于：
根据第三公式，校正所述第二采样时刻的采样数据；
其中，表示第m个第二采样时刻的采样数据，/>表示/>的校正数据，/>表示第m个第二采样时刻，/>表示第q+m个第一采样时刻，q表示所述基准时刻在目标排序中的排位，所述目标排序为与所述基准时刻属于同一工作模式下的采样时刻从前到后的排序。
在本申请一可选实施例中，所述第一工作模式为开环模式，所述第二工作模式为闭环模式；
或者，
所述第一工作模式为闭环模式，所述第二工作模式为开环模式。
对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
第三方面，本申请实施例提供了一种掩星接收机，包括上述所述的掩星探测的数据校正装置。
第四方面，本申请实施例还提供一种电子设备，如图7所示，该电子设备可以包括：处理器（processor）710、通信接口（Communications Interface）720、存储器（memory）730和通信总线740，其中，处理器710，通信接口720，存储器730通过通信总线740完成相互间的通信。处理器710可以调用存储器730中的逻辑指令，处理器710用于执行上述所述的掩星探测的数据校正的步骤。
此外，上述的存储器730中的逻辑指令可以通过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，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案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）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。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）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的掩星探测的数据校正方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线（例如同轴电缆、光纤、数字用户线（DSL））或无线（例如红外、无线、微波等）方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，（例如，软盘、硬盘、磁带）、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质（例如固态硬盘Solid State Disk（SSD））等。
需要说明的是，在本文中，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。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于***实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并非用于限定本申请的保护范围。凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本申请的保护范围内。
Claims (13)
1.一种掩星探测的数据校正方法，其特征在于，所述方法包括：
获取第一采样时刻和第二采样时刻，其中，所述第一采样时刻包括在掩星探测的第一工作模式下的采样时刻，所述第二采样时刻包括在掩星探测的第二工作模式下的采样时刻；
确定所述第一采样时刻与所述第二采样时刻的匹配点，其中，所述匹配点包括间隔时间小于目标阈值的第一采样时刻和第二采样时刻；
根据所述匹配点包括的采样时刻的采样数据，确定所述第一工作模式下的采样数据与所述第二工作模式下的采样数据之间的偏差参数，其中，所述偏差参数包括：模糊度常量改正值和模糊度变量改正值，根据第一公式，确定所述模糊度常量改正值deltaN0， />表示目标时刻对应的采样数据，/>表示基准时刻对应的采样数据，根据第二公式/>，确定所述模糊度变量改正值/>，/>表示所述目标时刻，表示所述基准时刻，所述基准时刻为所述匹配点包括的第一采样时刻，所述目标时刻为所述匹配点包括的第二采样时刻，或者，所述基准时刻为所述匹配点包括的第二采样时刻，所述目标时刻为所述匹配点包括的第一采样时刻；
根据第三公式，校正所述第二采样时刻的采样数据，其中， />表示第m个第二采样时刻的采样数据，/>表示/>的校正数据，/>表示第m个第二采样时刻，/>表示第q+m个第一采样时刻，q表示所述基准时刻在目标排序中的排位，所述目标排序为与所述基准时刻属于同一工作模式下的采样时刻从前到后的排序。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述第一采样时刻与所述第二采样时刻的匹配点，包括：
在所述匹配点包括所述基准时刻的情况下，从目标集合中获取距离所述基准时刻最近的采样时刻，以作为所述匹配点包括的采样时刻中除所述基准时刻之外的所述目标时刻；
其中，在所述基准时刻为一个第一采样时刻的情况下，所述目标集合包括所述第二采样时刻；
在所述基准时刻为一个第二采样时刻的情况下，所述目标集合包括所述第一采样时刻。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基准时刻为所述第二采样时刻中的第一个时刻，或者，所述基准时刻为所述第一采样时刻中的最后一个时刻。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述从目标集合中获取距离所述基准时刻最近的采样时刻，包括：
遍历所述目标集合中的各个采样时刻，直到获得满足目标条件的采样时刻时停止遍历，并将满足所述目标条件的采样时刻，确定为所述目标集合中距离所述基准时刻最近的采样时刻；
其中，所述目标条件包括：，/>表示所述基准时刻，表示所述目标集合中第i个采样时刻，/>表示所述目标集合包括的采样时刻所属的工作模式下的采样频率，/>表示常量。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一工作模式为开环模式，所述第二工作模式为闭环模式；
或者，
所述第一工作模式为闭环模式，所述第二工作模式为开环模式。
6.一种掩星探测的数据校正装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取第一采样时刻和第二采样时刻，其中，所述第一采样时刻包括在掩星探测的第一工作模式下的采样时刻，所述第二采样时刻包括在掩星探测的第二工作模式下的采样时刻；
匹配模块，用于确定所述第一采样时刻与所述第二采样时刻的匹配点，其中，所述匹配点包括间隔时间小于目标阈值的第一采样时刻和第二采样时刻；
参数确定模块，用于根据所述匹配点包括的采样时刻的采样数据，确定所述第一工作模式下的采样数据与所述第二工作模式下的采样数据之间的偏差参数，其中，所述偏差参数包括：模糊度常量改正值和模糊度变量改正值，根据第一公式，确定所述模糊度常量改正值deltaN0， />表示目标时刻对应的采样数据，/>表示基准时刻对应的采样数据，根据第二公式/>，确定所述模糊度变量改正值/>，/>表示所述目标时刻，/>表示所述基准时刻，所述基准时刻为所述匹配点包括的第一采样时刻，所述目标时刻为所述匹配点包括的第二采样时刻，或者，所述基准时刻为所述匹配点包括的第二采样时刻，所述目标时刻为所述匹配点包括的第一采样时刻；
校正模块，用于根据第三公式，校正所述第二采样时刻的采样数据，其中， />表示第m个第二采样时刻的采样数据，/>表示/>的校正数据，/>表示第m个第二采样时刻，/>表示第q+m个第一采样时刻，q表示所述基准时刻在目标排序中的排位，所述目标排序为与所述基准时刻属于同一工作模式下的采样时刻从前到后的排序。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述匹配模块包括：
匹配子模块，用于在所述匹配点包括所述基准时刻的情况下，从目标集合中获取距离所述基准时刻最近的采样时刻，以作为所述匹配点包括的采样时刻中除所述基准时刻之外的所述目标时刻；
其中，在所述基准时刻为一个第一采样时刻的情况下，所述目标集合包括所述第二采样时刻；
在所述基准时刻为一个第二采样时刻的情况下，所述目标集合包括所述第一采样时刻。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述基准时刻为所述第二采样时刻中的第一个时刻，或者，所述基准时刻为所述第一采样时刻中的最后一个时刻。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述匹配子模块从目标集合中获取距离所述基准时刻最近的采样时刻，具体用于：
遍历所述目标集合中的各个采样时刻，直到获得满足目标条件的采样时刻时停止遍历，并将满足所述目标条件的采样时刻，确定为所述目标集合中距离所述基准时刻最近的采样时刻；
其中，所述目标条件包括：，/>表示所述基准时刻，表示所述目标集合中第i个采样时刻，/>表示所述目标集合包括的采样时刻所属的工作模式下的采样频率，/>表示常量。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一工作模式为开环模式，所述第二工作模式为闭环模式；
或者，
所述第一工作模式为闭环模式，所述第二工作模式为开环模式。
11.一种掩星接收机，其特征在于，包括如权利要求6至10任一项所述的掩星探测的数据校正装置。
12.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现权利要求1至5任一项所述的掩星探测的数据校正方法的步骤中的步骤。
13.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述掩星探测的数据校正方法的步骤。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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