[發明專利]一種用于移動終端的高精度定位方法

在審

• 申請號: 201710687879.5
• 申請日: 2017-08-11
• 公開（公告）號: CN107478221A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 黃潤芳
• 申請（專利權）人: 黃潤芳
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01S19/41;G01S19/47
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明是一種涉及衛星實時差分技術、慣性導航和視覺定位跟蹤，并結合了寬帶無線通信技術的多傳感器融合定位方法，可以實現無人車等移動終端的高可靠性和高精度定位。

背景技術

智能駕駛和無人車的應用場景要求車輛具備持續穩定的高精度定位導航能力，目前普通的衛星導航技術已經無法滿足其需求，因此需要實時性強同時高魯棒性的高精度定位導航系統。衛星差分定位技術是利用處于同一地域的不同接收機，進行差分運算，有效降低甚至消除各種測量誤差的方法。把其中已知精確位置的接收機作為基準站接收機，基準站接收機將差分數據發送給用戶接收機，從而提高用戶接收機的測量和定位精度。傳統上采用CORS衛星差分站的方法并不能真正解決這個難題，這是因為：CORS站通常距離目標區域較遠，因此延時比較大，定位的實時性差，容易受到中途環境干擾導致定位不穩定，同時定位精度也會隨著距離越遠而下降，因此仍然無法滿足智能駕駛和無人車的高性能要求。

星基廣域差分技術通過地球靜止軌道衛星向用戶播發星歷誤差、衛星鐘差、電離層延遲等多種差分信息，覆蓋區域大，實現對于原有衛星導航系統定位精度的改進，在保證較好實時性的同時，可以提供最高分米級的定位精度，通常很難提供厘米級的定位精度。這種方法也容易受到周圍環境的阻擋和干擾導致定位失效。在基準站差分數據不可用的時候，星基廣域差分技術可以作為一種有益的補充。

寬帶短基線差分技術將短基線實時動態差分技術和寬帶無線通信技術結合，可以有效克服上述方法的缺陷。 寬帶短基線差分技術使用距離目標區域較近的基準站為移動終端提供差分數據，覆蓋面積幾百米到幾公里不等。在這種技術下，基準站靠近目標區域，同時利用寬帶無線通信技術保證極小的延時，既能保證極高的的實時性，也能保證了厘米級的定位精度。

通常寬帶短基線差分技術中基準站的覆蓋區域有限，比如在城市峽谷或者公園等區域，建筑物、樹木等各類遮擋物眾多，單個差分基準站常常難以有效覆蓋較大區域或者整條道路，從而出現盲區，導致終端無法接收到基準站數據。為了盡可能減少盲區，需要部署多個基準站，并構成一定程度的重疊覆蓋，以改善終端的信號接收條件。

衛星差分定位技術對周圍環境依賴較大，在良好的衛星信號接收條件下可以實時給出很高的定位精度。但是城市街道或者高層建筑物密集區，用戶在移動過程中，可能會間歇性的被周圍建筑物、樹木等遮擋信號，可能導致可觀測衛星數量減小，或者產生嚴重的多徑效應，或者無法接收基準站的差分數據，這種條件下定位精度通常會顯著下降，甚至出現無法進行差分定位的情況。

因此為了徹底消除周圍環境對衛星差分定位在定位精度和穩定性方面的影響，需要采用其他技術來彌補。視覺定位利用周圍環境豐富的地標特征信息完成自主導航，在城市環境中，有大量的地標特征點可以被視覺定位導航所利用，從而有效彌補環境對衛星差分定位的負面影響，當衛星差分定位暫時失效的時候，仍然可以提供有效的定位能力。慣導-視覺自主定位導航技術是通過移動端自身安裝的攝像頭連續獲取周圍環境圖像，融合慣性傳感器（IMU）的數據之后，估算移動端的運動軌跡，可以在較長時間內保持厘米級或者分米級的定位精度。其性能超過了單獨慣導或者單獨視覺定位的導航能力。

因此，將寬帶短基線衛星差分技術、慣導-視覺定位導航技術融合在一起，可以很好的利用多個傳感器的優勢，克服目前行業應用中遇到的難題，實現車輛在多種復雜路況條件下的持續穩定的高精度定位導航。

發明內容

本發明要解決的技術問題是: 目前缺乏一種方法能夠為無人車等移動終端提供一種適合復雜環境條件下的穩定性強、實時性高的高精度定位導航系統。為了解決這個問題，本發明提出了一種創新的基于多傳感器多基站融合定位導航技術的高精度定位方法，為無人車等移動終端提供高穩定性和高精度的定位導航服務。

本作者查閱了現有發明專利以及技術文獻資料，還沒有出現類似本發明的技術方案。本發明所采用的技術方案是：

一種用于獲取目標設備精確位置、速度和姿態的定位導航系統，融合了短基線衛星實時差分、慣性傳感器、攝像頭和無線寬帶數據通信技術，其特征在于：該系統包括移動終端導航裝置和GNSS基準站，移動終端導航裝置安裝在目標設備上，GNSS基準站安裝在固定設備上，事先已經獲得自己的高精度位置數據和ID，其中：

GNSS基準站包括一個GNSS基準站接收單元，負責產生差分數據，差分數據包含偽距觀測值和載波相位觀測值、質量因子，還包含基準站位置和基準站ID；

GNSS基準站還包括一個寬帶無線數據通信單元，負責把差分數據發送給終端導航裝置；