本公開涉及核，尤其涉及一種宇宙線地面空間定位方法和裝置、電子設(shè)備與存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、地球表面的空間位置通常可以利用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，例如，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等來獲得空間位置。在電信通訊發(fā)達(dá)的地方，也可以通過通訊基站來獲得空間定位。以上的定位系統(tǒng)基本上都依賴于電磁波通信。但是有些場景下，電磁波可能被干擾或者阻擋，例如在水下、地下等定位場景中，靠電磁波來開展通信定位就會存在困難。因此，開發(fā)一種不依賴于電磁波通信的定位系統(tǒng)就成為一種潛在的需求。

2、可知曉，來自外層空間的高能宇宙射線與大氣層相互作用，在大氣層中發(fā)生簇射，產(chǎn)生了大量的次級粒子(即宇宙線繆子)，這些次級粒子到達(dá)地球表面，形成了次級宇宙射線。由于地球磁場的影響，到達(dá)地球不同經(jīng)緯度的表面的宇宙射線粒子強(qiáng)度(即繆子通量)是不一樣的，且宇宙線繆子的穿透性強(qiáng)，易于探測。因此，利用宇宙線繆子通量實現(xiàn)不依賴于電磁波通信的空間定位成為發(fā)展趨勢。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本公開提出了一種宇宙線地面空間定位方法和裝置、電子設(shè)備與存儲介質(zhì)，能夠利用地面繆子通量在空間位置上的不均勻性，通過測量繆子通量來反推經(jīng)緯度，從而實現(xiàn)空間定位。

2、根據(jù)本公開的一方面，提供了一種空間定位方法，包括：獲取待定位的目標(biāo)地點的實測繆子通量，所述實測繆子通量是利用位于所述目標(biāo)地點的宇宙線繆子探測系統(tǒng)所探測到的；根據(jù)所述宇宙線繆子探測系統(tǒng)的通量探測面積和通量探測時長以及預(yù)設(shè)的位置通量映射關(guān)系，確定位置分布映射關(guān)系；其中，所述位置通量映射關(guān)系表征全球范圍內(nèi)不同經(jīng)緯度到理論繆子通量的映射關(guān)系，所述位置分布映射關(guān)系表征全球范圍內(nèi)不同經(jīng)緯度到實測繆子通量概率分布的映射關(guān)系，任一經(jīng)緯度的實測繆子通量概率分布表征所述宇宙線繆子探測系統(tǒng)在該經(jīng)緯度探測的繆子通量所服從的概率分布；根據(jù)所述實測繆子通量以及所述繆子通量概率分布，確定所述目標(biāo)地點對應(yīng)的目標(biāo)經(jīng)緯度。

3、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述根據(jù)所述實測繆子通量以及所述位置分布映射關(guān)系，確定所述目標(biāo)地點對應(yīng)的目標(biāo)經(jīng)緯度，包括：基于所述實測繆子通量、所述位置分布映射關(guān)系以及預(yù)設(shè)的經(jīng)緯度先驗分布，確定基于貝葉斯推斷的經(jīng)緯度后驗分布；其中，所述經(jīng)緯度先驗分布包括全球范圍內(nèi)不同經(jīng)緯度對應(yīng)的先驗概率；所述經(jīng)緯度后驗分布包括在給定所述實測繆子通量下全球范圍內(nèi)不同經(jīng)緯度對應(yīng)的后驗概率；根據(jù)所述目標(biāo)地點對應(yīng)的經(jīng)緯度后驗分布，確定所述目標(biāo)地點對應(yīng)的目標(biāo)經(jīng)緯度。

4、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述目標(biāo)經(jīng)緯度包括使所述經(jīng)緯度后驗分布中后驗概率最大的經(jīng)緯度；所述經(jīng)緯度后驗分布表示為：

5、

6、其中，p代表經(jīng)緯度，f代表實測繆子通量，g(f|p)代表所述位置分布映射關(guān)系，g(p)代表經(jīng)緯度先驗分布，∫g(f|p)g(p)dp代表對g(f|p)和g(p)的乘積在全球范圍內(nèi)的經(jīng)緯度上的積分，g(p|f)代表經(jīng)緯度后驗分布。

7、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述經(jīng)緯度先驗分布包括均勻分布；在所述經(jīng)緯度先驗分布為均勻分布的情況下，所述經(jīng)緯度后驗分布表示為：

8、

9、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述位置分布映射關(guān)系包括高斯分布，所述高斯分布所對應(yīng)的期望是基于所述位置通量映射關(guān)系所確定的，所述高斯分布對應(yīng)的方差是基于所述位置通量映射關(guān)系、所述通量探測面積以及所述通量探測時長所確定的；所述位置通量映射關(guān)系表示為以經(jīng)緯度為自變量、以理論繆子通量為因變量的函數(shù)。

10、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述方法還包括：基于所述目標(biāo)經(jīng)緯度，確定似然區(qū)域面積，所述似然區(qū)域面積包括以所述目標(biāo)經(jīng)緯度為中心的、后驗概率之和為指定數(shù)值的地理區(qū)域的區(qū)域面積；將所述似然區(qū)域面積與地球表面總面積之間的比值確定為所述目標(biāo)經(jīng)緯度對應(yīng)的定位精度。

11、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述宇宙線繆子探測系統(tǒng)包括多個宇宙線繆子探測器，所述宇宙線繆子探測器包括塑料閃爍體探測器，所述實測繆子通量是根據(jù)穿過所述宇宙線繆子探測系統(tǒng)中全部宇宙線繆子探測器的繆子事例所對應(yīng)的探測信號所確定出的繆子通量。

12、根據(jù)本公開的另一方面，提供了一種空間定位裝置，包括：獲取模塊，用于獲取待定位的目標(biāo)地點的實測繆子通量，所述實測繆子通量是利用位于所述目標(biāo)地點的宇宙線繆子探測系統(tǒng)所探測到的；概率分布確定模塊，用于根據(jù)所述宇宙線繆子探測系統(tǒng)的通量探測面積和通量探測時長以及預(yù)設(shè)的位置通量映射關(guān)系，確定位置分布映射關(guān)系；其中，所述位置通量映射關(guān)系表征全球范圍內(nèi)不同經(jīng)緯度到理論繆子通量的映射關(guān)系，所述位置分布映射關(guān)系表征全球范圍內(nèi)不同經(jīng)緯度到實測繆子通量概率分布的映射關(guān)系，任一經(jīng)緯度的實測繆子通量概率分布表征所述宇宙線繆子探測系統(tǒng)在該經(jīng)緯度探測的繆子通量所服從的概率分布；經(jīng)緯度確定模塊，用于根據(jù)所述實測繆子通量以及所述位置分布映射關(guān)系，確定所述目標(biāo)地點對應(yīng)的目標(biāo)經(jīng)緯度。

13、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述裝置還包括：區(qū)域面積確定模塊，用于基于所述目標(biāo)經(jīng)緯度，確定似然區(qū)域面積，所述似然區(qū)域面積包括以所述目標(biāo)經(jīng)緯度為中心的、后驗概率之和為指定數(shù)值的地理區(qū)域的區(qū)域面積；定位精度確定模塊，用于將所述似然區(qū)域面積與地球表面總面積之間的比值確定為所述目標(biāo)經(jīng)緯度對應(yīng)的定位精度。

14、根據(jù)本公開的另一方面，提供了一種電子設(shè)備，包括：處理器；用于存儲處理器可執(zhí)行指令的存儲器；其中，所述處理器被配置為在執(zhí)行所述存儲器存儲的指令時，實現(xiàn)上述方法。

15、根據(jù)本公開的另一方面，提供了一種非易失性計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機(jī)程序指令，其中，所述計算機(jī)程序指令被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述方法。

16、根據(jù)本公開的另一方面，提供了一種計算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計算機(jī)可讀代碼，或者承載有計算機(jī)可讀代碼的非易失性計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，當(dāng)所述計算機(jī)可讀代碼在電子設(shè)備的處理器中運(yùn)行時，所述電子設(shè)備中的處理器執(zhí)行上述方法。

17、根據(jù)本公開實施例，通過獲取待定位的目標(biāo)地點的實測繆子通量，并結(jié)合基于宇宙線繆子探測系統(tǒng)的通量探測面積和通量探測時長與預(yù)設(shè)的位置通量映射關(guān)系所確定出的位置分布映射關(guān)系，確定目標(biāo)地點的目標(biāo)經(jīng)緯度，能夠?qū)崿F(xiàn)利用地面繆子通量在空間位置上的不均勻性，通過測量任意目標(biāo)地點的實測繆子通量來反推經(jīng)緯度，從而實現(xiàn)任意地點的空間定位。

18、根據(jù)下面參考附圖對示例性實施例的詳細(xì)說明，本公開的其它特征及方面將變得清楚。

技術(shù)特征：

1.一種空間定位方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述實測繆子通量以及所述位置分布映射關(guān)系，確定所述目標(biāo)地點對應(yīng)的目標(biāo)經(jīng)緯度，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述目標(biāo)經(jīng)緯度包括使所述經(jīng)緯度后驗分布中后驗概率最大的經(jīng)緯度；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述經(jīng)緯度先驗分布包括均勻分布；在所述經(jīng)緯度先驗分布為均勻分布的情況下，所述經(jīng)緯度后驗分布表示為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述位置分布映射關(guān)系包括高斯分布，所述高斯分布所對應(yīng)的期望是基于所述位置通量映射關(guān)系所確定的，所述高斯分布對應(yīng)的方差是基于所述位置通量映射關(guān)系、所述通量探測面積以及所述通量探測時長所確定的；

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的方法，其特征在于，所述宇宙線繆子探測系統(tǒng)包括多個宇宙線繆子探測器，所述宇宙線繆子探測器包括塑料閃爍體探測器，所述實測繆子通量是根據(jù)穿過所述宇宙線繆子探測系統(tǒng)中全部宇宙線繆子探測器的繆子事例所確定出的繆子通量。

8.一種空間定位裝置，其特征在于，包括：

9.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：

10.一種非易失性計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機(jī)程序指令，其特征在于，所述計算機(jī)程序指令被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)權(quán)利要求1至7中任意一項所述的方法。

技術(shù)總結(jié)
本公開涉及宇宙線地面空間定位方法和裝置、電子設(shè)備與存儲介質(zhì)，所述方法包括：獲取待定位的目標(biāo)地點的實測繆子通量，實測繆子通量是利用位于所述目標(biāo)地點的宇宙線繆子探測系統(tǒng)所探測到的；根據(jù)宇宙線繆子探測系統(tǒng)的通量探測面積和通量探測時長以及預(yù)設(shè)的位置通量映射關(guān)系，確定位置分布映射關(guān)系；其中，位置通量映射關(guān)系表征全球范圍內(nèi)不同經(jīng)緯度到理論繆子通量的映射關(guān)系，位置分布映射關(guān)系表征全球范圍內(nèi)不同經(jīng)緯度到實測繆子通量概率分布的映射關(guān)系；根據(jù)實測繆子通量以及位置分布映射關(guān)系，確定目標(biāo)地點對應(yīng)的目標(biāo)經(jīng)緯度。由此，利用地面繆子通量在空間位置上的不均勻性，通過測量繆子通量來反推經(jīng)緯度，從而實現(xiàn)空間定位。

技術(shù)研發(fā)人員：曾志,馬豪,張鵬,徐仲行,程建平,曾鳴,趙自然,李君利
受保護(hù)的技術(shù)使用者：清華大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6