定位終端的保護水平修正方法、計算裝置以及存儲介質制造方法及圖紙

本發明專利技術提供一種定位終端的保護水平修正方法，其包括:基于GNSS定位終端中的定位解狀態、反映信號強度的載噪比、多徑強度的N種組合分別創建對應的N個保護水平修正模型；計算得到原始保護水平；根據保護水平參考、所述原始保護水平、所述GNSS定位終端中的偽距殘差計算得到每個保護水平修正模型的修正參數，從而初始化所述N個保護水平修正模型；對初始化的N個保護水平修正模型進行驗證和調整得到驗證后的N個保護水平修正模型；和利用驗證后的N個保護水平修正模型對所述原始保護水平進行修正得到修正保護水平。這樣，可以實現保護水平的實時修正。實時修正。實時修正。

【技術實現步驟摘要】
定位終端的保護水平修正方法、計算裝置以及存儲介質


[0001]本專利技術涉及定位領域，尤其涉及一種定位終端的保護水平修正方法、計算裝置以及存儲介質。

技術介紹

[0002]全球衛星導航系統(Global Navigation Satellite System，GNSS)可為全球用戶提供全天候的實時定位、導航和授時服務，核心星座包括美國GPS(Global Positioning System，GPS)、中國北斗衛星導航系統(BDS)、歐盟Galileo(伽利略)、俄羅斯GLONASS(格洛納斯)。在無增強信息輔助下，獨立的單系統GNSS偽距單點定位精度為5米左右。為滿足測繪、自動駕駛、監測等領域對高精度定位的需求，需要對原始GNSS測量誤差進行改正，以實現厘米甚至毫米級的定位。當前，以自動駕駛為代表的高精定位用戶普遍采用增強GNSS與慣性導航和輪速計融合的方案。其中，高精度GNSS的實現大多是基于RTK(Real Time Kinematic，實時動態測量)或PPP
?
RTK(Precise Point Positioning
?
RTK，精密單點定位PPP)技術，通過地面基準站生成GNSS改正數據，根據用戶實際需求提供高達厘米級的定位服務。
[0003]除精度外，完好性是另一大衡量導航性能的指標，它與可靠性和安全性關系最為密切。完好性的概念通常理解為：當導航系統不可用時及時向用戶提供告警的能力，它反映的是對導航系統提供導航信息的正確性的信任程度。具體來講，導航系統的異常通常是由于參與定位的測量或改正產品信息中出現故障造成的，這些故障會導致嚴重的定位偏差，威脅導航安全。廣義上，GNSS觀測值或改正數據中出現超過正常幅值范疇的誤差均應視為故障。按照GNSS信號從產生到接收所處的不同階段劃分，導致測量故障產生的原因包括空間信號異常(如星歷故障、星鐘故障等)、大氣活動異常(如電離層閃爍)，以及定位終端所處的環境異常(如強多徑、信號干擾、欺騙等)。而GNSS改正數據產品的故障源更為復雜，包括站網接收機觀測異常、通信鏈路異常、算法解算故障等等。從用戶定位的角度看，由于所有可見衛星的觀測值及其改正產品數據都參與定位解算，任何一顆衛星出現測量故障都可能對最終定位結果造成巨大影響。例如，2014年俄羅斯的GLONASS系統由于地球定向參數錯誤導致了長達14小時的星座故障，在此期間用戶的定位結果比真實位置偏離數千公里。又比如，城市峽谷環境中部分衛星的觀測值多徑效應明顯，可導致數十米的定位誤差。因此，在實時定位服務中，及時檢測并排除偶發的故障對于提高系統的服務質量、保障用戶的導航安全具有重要意義。
[0004]在定位終端，完好性的實時監測結果通過輸出告警狀態以及計算保護水平(或完好性風險，Protect Level)進行量化。只有在無告警，且保護水平小于預設門限的情況下導航結果才置為可用。GNSS完好性監測技術的發展主要受航空導航需求的驅使，旨在為飛機的自動駕駛系統提供安全可靠的導航解，并參與到飛機的控制回路中。近年來，以自動駕駛、自主載人飛行器為代表的各類自主無人系統吸引了學術界和工業界的高度興趣，準確、可靠地確定自身位置和運動狀態是實現無人系統軌跡跟蹤、避碰等任務的基礎能力之一。
由于自主系統的應用領域與生命安全高度相關，建立一套完善的GNSS完好性監測體系是實現自主運行的前提。特別是對于現在廣泛采用的基于增強GNSS的高精度定位方案，自動駕駛用戶將依靠其完好性輸出進行路徑規劃和行為決策，這要求定位終端計算的保護水平必須十分準確、保守。
[0005]目前能夠提供保護水平實時計算結果的量產定位終端主要應用在航空系統中。由于航空系統對導航精度的要求低，所以定位設備的完好性評估堅持“過保守，無風險”的原則，所計算的保護水平在數十米乃至上百米的量級。這雖然滿足了航空安全標準，但由于所提供的安全區間范圍過大，不適用于未來的自動駕駛應用。當前，面向自動駕駛的高精度定位終端的完好性監測普遍處于研發階段，對于保護水平的求解主要采用兩類方案。
[0006]第一類基于GNSS算法內部的質量控制及檢測信息，將協方差、周跳探測、RAIM(Receiver Autonomous Integrity Monitoring，即接收機自主完好性監控)檢測等信息綜合加權至保護水平計算中。這種方法雖然能一定程度上減少定位異常出現的次數，但是對強多徑效應、接收機端的故障等變化敏感度低，容易導致保護水平結果失去保守性。此外，此類方案對于不同信息的權重設置是基于經驗模型，無法精準的量化漏警、誤警等事件，不能滿足自動駕駛對于定位安全的苛刻要求。第二類求解保護水平的方案是通過設計新的檢測算法來實現的，常見的檢測算法包括多解分離檢測，基于新息的檢測，以及針對特定故障設計的專用檢測器。這些檢測器的檢驗統計量會計入保護水平的計算中，使得異常出現時能夠通過放大保護水平保持定位解的安全性。然而，檢測器的引入會大大增加算法復雜度，使得此類方案對算力的要求較高。以多解分離算法為例，它的實現要求同時運行數十個濾波器，也就是在算法部分需要消耗數十倍的算力，這對于計算資源本已十分緊張的嵌入式平臺來說是災難性的，無法實現實際的工程應用。

技術實現思路

[0007]本專利技術的目的在于提供一種定位終端的保護水平修正方法、計算裝置以及存儲介質，其通過結合GNSS定位終端的原始輸出信息與定位算法，可以得到準確、保守、高效的修正保護水平。
[0008]為實現專利技術目的，根據本專利技術的一個方面，本專利技術提供一種定位終端的保護水平修正方法，其包括:基于GNSS定位終端中的定位解狀態、反映信號強度的載噪比、多徑強度的N種組合分別創建對應的N個保護水平修正模型；計算得到原始保護水平；根據保護水平參考、所述原始保護水平、所述GNSS定位終端中的偽距殘差計算得到每個保護水平修正模型的修正參數，從而初始化所述N個保護水平修正模型；對初始化的N個保護水平修正模型進行驗證和調整得到驗證后的N個保護水平修正模型；和利用驗證后的N個保護水平修正模型對所述原始保護水平進行修正得到修正保護水平，其中N大于等于4。
[0009]根據本專利技術的另一個方面，本專利技術提供一種計算裝置，其包括處理器和存儲器，所述存儲器中存儲有程序指令，該程序指令由處理器執行以實現上述保護水平修正方法。
[0010]根據本專利技術的再一個方面，本專利技術提供一種存儲介質，其內存儲有程序指令，該程序指令被執行以實現上述保護水平修正方法。
[0011]與現有技術相比，本專利技術利用GNSS定位終端提供的信號層和接收機內部狀態信息，對計算的保護水平進行實時修正，從而可以得到準確、保守、高效的修正保護水平。
附圖說明
[0012]圖1為本專利技術中的定位終端的保護水平修正方法在一個實施例中的流程示意圖；
[0013]圖2為本專利技術中的驗證后的保護水平修正模型序列進行保護水平修正的示意圖。
具體實施方式
[0014]為更進一步闡述本專利技術為達成預定專利技術目的所采取的技術手段及功效，本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種定位終端的保護水平修正方法，其特征在于，其包括:基于GNSS定位終端中的定位解狀態、反映信號強度的載噪比、多徑強度的N種組合分別創建對應的N個保護水平修正模型；計算得到原始保護水平；根據保護水平參考、所述原始保護水平、所述GNSS定位終端中的偽距殘差計算得到每個保護水平修正模型的修正參數，從而初始化所述N個保護水平修正模型；對初始化的N個保護水平修正模型進行驗證和調整得到驗證后的N個保護水平修正模型；和利用驗證后的N個保護水平修正模型對所述原始保護水平進行修正得到修正保護水平，其中N大于等于4。2.根據權利要求1所述的定位終端的保護水平修正方法，其特征在于，其還包括：計算GNSS定位終端輸出的定位解與定位參考真值之間的定位誤差，基于所述定位誤差計算得到保護水平參考。3.根據權利要求2所述的定位終端的保護水平修正方法，其特征在于，將定位參考系統與所述GNSS定位終端相對固定并移動，利用所述GNSS定位終端和所述定位參考系統進行定位測量，利用后處理軟件處理所述定位參考系統的原始測量數據和改正數據，得到所述定位參考真值，所述定位誤差為所述GNSS定位終端輸出的定位解與所述定位參考真值的差，所述保護水平參考為所述定位誤差與預定參考系數的乘積。4.根據權利要求1所述的定位終端的保護水平修正方法，其特征在于，所述為GNSS定位終端中的定位解狀態、反映信號強度的載噪比、多徑強度的N種組合分別創建對應的N個保護水平修正模型包括：所述定位解狀態包括h種、所述載噪比被分為m種，所述多徑強度分為n種，針對h種定位解狀態、m種載噪比和n種多徑強度的每種組合設置一個保護水平修正模型，共計得到h*m*n個保護水平修正模型，N＝h*m*n，h、m、n為正整數。5.根據權利要求4所述的定位終端的保護水平修正方法，其特征在于，h＝4，m＝2，n＝3，所述定位解狀態分為SPP、RTD、RTK
?
Float、RTK
?
Fix四種，所述載噪比按照預定強度為界分為低和高兩種，其中小于所述預定強度的載噪比被認為是低，大于等于所述預定強度的載噪比被認為是高；所述多徑強度分為高中低三種。6.根據權利要求1所述的定位終端的保護水平修正方法，其特征在于，所述計算原始保護水平包括：根據GNSS定位終端內部的協方差、周跳探測、RAIM檢測的綜合加權計算所述原始保護水平。7.根據權利要求1所述的定位終端的保護水平修正方法，其特征在于，根據所述保護水平參考、所述原始保護水平、所述GNSS定位終端中的偽距殘差計算得到每個保護水平修正模型的修正參數包括：對于每個保護水平修正模型，統計出此保護水平修正模型下的所有原始保護水平的結
果和所述GNSS定位終端中的偽距殘差的結果，使用如下公式進行擬合，計算得到每個保護水平修正模型的修正參數正模型的修正參...

【專利技術屬性】
技術研發人員：翟亞慰，李一鶴，
申請(專利權)人：新納傳感系統有限公司，
類型：發明
國別省市：