[發(fā)明專利]一種抑制城市峽谷多徑衛(wèi)星信號(hào)的定位方法和系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710111171.5
• 申請(qǐng)日: 2017-02-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107064974A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王峰;梅琪;李詩(shī)語(yǔ);夏佩;楊春媚;張智金;邱文添;劉怡俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S19/42
• 分類號(hào): G01S19/42;G01S19/52;G01S19/22
• 代理公司: 廣東廣信君達(dá)律師事務(wù)所44329
• 代理人: 楊曉松

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航定位領(lǐng)域，特別涉及一種抑制城市峽谷多徑衛(wèi)星信號(hào)的定位方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著國(guó)內(nèi)機(jī)動(dòng)車快速的增加，我國(guó)的城市交通面臨著日益嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，智能交通系統(tǒng)(Intelligent Transportation System，ITS)應(yīng)運(yùn)而生。ITS能夠有效減少交通事故的發(fā)生，緩解城市交通問(wèn)題，而ITS的開(kāi)發(fā)研究，離不開(kāi)精確的車輛導(dǎo)航定位，只有在車輛準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)定位的前提下，才能夠有效地指揮調(diào)度車輛，改善城市交通，保證車輛安全行駛，因此，車輛導(dǎo)航定位技術(shù)是目前ITS研究的關(guān)鍵內(nèi)容之一。

在車輛導(dǎo)航定位領(lǐng)域中，主要的定位方法有航位推算、慣性導(dǎo)航以及衛(wèi)星導(dǎo)航。航位推算和慣性導(dǎo)航主要采用低成本的車載傳感器，如電子羅盤，輪速傳感器、微機(jī)電陀螺儀等來(lái)實(shí)現(xiàn)車輛的導(dǎo)航定位，由于傳感器的測(cè)量誤差會(huì)隨時(shí)間不斷的累積，通常只能保證短時(shí)間的定位精度；目前，全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System，GNSS)在車輛定位領(lǐng)域的應(yīng)用最為廣泛，它泛指所有的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，技術(shù)較為成熟的有美國(guó)的全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System，GPS)，俄羅斯的格洛納斯導(dǎo)航系統(tǒng)以及中國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，GNSS能夠?qū)崟r(shí)的為車輛提供三維位置、速度、時(shí)間等信息，實(shí)現(xiàn)全天候、全方位的導(dǎo)航定位功能。

目前GNSS車載定位以及GNSS-慣性組合導(dǎo)航已經(jīng)實(shí)現(xiàn)普遍應(yīng)用。但是當(dāng)車輛行駛在城市峽谷環(huán)境中時(shí)，由于公路兩旁的高層建筑有遮擋，GNSS的衛(wèi)星信號(hào)易受到公路兩旁建筑的遮擋和反射，多路徑效應(yīng)嚴(yán)重，若對(duì)信號(hào)反射導(dǎo)致的非視距衛(wèi)星缺乏有效的甄別，勢(shì)必引入巨大的定位誤差，因此，在城市峽谷環(huán)境下，消除GNSS多徑誤差，是目前車輛導(dǎo)航定位乃至ITS領(lǐng)域亟待解決的難題之一。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種抑制城市峽谷多徑衛(wèi)星信號(hào)的定位方法和系統(tǒng)。本方法利用了建筑物只對(duì)左右方向的衛(wèi)星有較大的遮擋，但對(duì)前方、上方和后方的衛(wèi)星并沒(méi)有遮擋這個(gè)事實(shí)，有效判斷和剔除不可見(jiàn)衛(wèi)星，減弱多路徑效應(yīng)的影響，從而實(shí)現(xiàn)城市峽谷環(huán)境下的車輛高精度定位。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：在城市峽谷環(huán)境中，公路都比較直，前后都沒(méi)有遮擋，但公路兩旁的建筑物有遮擋，由于建筑物的反射，車載GNSS接收機(jī)易接收到非視距衛(wèi)星的信號(hào)，非視距衛(wèi)星的偽距測(cè)量值誤差較大，若將此類衛(wèi)星用于定位解算，將導(dǎo)致車輛定位精度下降，因此，在優(yōu)化選星定位中，需要首先剔除非視距衛(wèi)星；首先根據(jù)車輛的行駛速度和車輛在上一時(shí)刻的定位結(jié)果或者用慣性導(dǎo)航預(yù)測(cè)車輛在當(dāng)前時(shí)刻的位置。車輛上的衛(wèi)星定位接收機(jī)接受可收到的衛(wèi)星信號(hào)，信號(hào)中的星歷包含衛(wèi)星的位置信息，可以解算出衛(wèi)星的位置，根據(jù)衛(wèi)星的偽距離測(cè)量值，可計(jì)算接收到的衛(wèi)星的偽距殘余。遮擋臨界點(diǎn)是根據(jù)固定高度，固定車和建筑物的距離的衛(wèi)星無(wú)遮擋俯仰角，它有方程(7)代表。高度角大于方程(7)的衛(wèi)星是沒(méi)有遮擋的，而小于方程(7)的高度角衛(wèi)星是被建筑物遮擋。

如圖3所示，高度角α和方向角θ的關(guān)系的推導(dǎo)如下(以車輛到右邊建筑物為例，左邊同樣方法)，當(dāng)方向角為90°時(shí)α₀是最小高度角，高度為h，車輛到右邊建筑物的距離為l，那么

tanα₀＝h/l (1)

以車輛為坐標(biāo)原點(diǎn)O，車輛的正前方為y軸，車輛到右邊建筑物為x軸，車輛正上方為z軸，建立空間三維坐標(biāo)系，那么建筑物頂上任意一點(diǎn)A的坐標(biāo)為

(l,y,h)，那么

于是由(2)和(3)分別推出如下式子

y＝l/tanθ (5)

由(1)、(4)和(5)推出(6)如下

將(6)式變形可得

α＝tan^-1[tanα₀·sinθ] (7)