[發明專利]基于衛星導航定位系統的因子圖協同定位方法

有效

• 申請號: 201810046847.1
• 申請日: 2018-01-18
• 公開（公告）號: CN108375782B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 唐成凱;張玲玲;張怡;廉保旺;岳哲;劉東昊
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01S19/46
• 分類號: G01S19/46
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

本發明設計了一種基于因子圖的衛星導航協同定位方法，結合了衛星導航定位可以直接得到定位結果的優點和因子圖可以快速融合數據的優點。該方法主要包括衛星導航解算，協同節點數據交互和協同定位解算三個部分。衛星導航解算模塊位于協同定位節點，主要完成所有協同節點衛星導航信號的解算，得到衛星導航坐標。協同節點數據交互模塊也位于協同定位節點，主要用于完成該協同節點和其他節點之間的距離測量和衛星導航定位坐標的交換。協同定位解算模塊也位于協同定位節點，主要是將所接收得到其他協同定位節點的衛星導航坐標結合測距信息在協同定位節點和自身所得到的衛星導航坐標實現融合，從而減小由于衛星軌道偏差、多徑傳播誤差等造成衛星導航定位精度的下降。

技術領域

本發明涉及一種基于 衛星導航定位系統的因子圖協同定位方法，特別涉及一種基于因子圖(Factor graph)理論的協同定位(Cooperative location)衛星導航定位系統方法。

背景技術

隨著智慧城市的發展，導航定位逐漸成為人類生活中必不可少的元素。現有的衛星導航精度的每一步提升都是極為困難的。自動車輛駕駛，無人機運輸等智慧城市所需的服務都需要高精度導航定位服務的支持，而現有的導航定位主要依賴于衛星導航，但是衛星導航由于衛星軌道誤差，衛星到地面的通信鏈路較長等客觀因素，在導航定位精度上已經接近極限。

為了進一步提高衛星導航定位系統的定位精度，現有的衛星導航定位增強技術主要通過提高衛星導航信號質量，增強衛星導航信號強度，地圖匹配以及地面基站輔助等技術來實現衛星導航定位精度的提升。這些技術在人煙稀少區域可以顯著提高定位精度。但在城市環境中，由于多徑效應，建筑物高層效應等影響，很難在實質上進一步提高病態無線環境下的定位精度。

在城市環境中，由于定位終端用戶較多，通過多用戶終端之間的協同定位進一步提高定位精度在理論上是切實可行的。目前主要的基于協同定位的衛星導航方法有基于無線傳感器網絡的協同定位方法，半定規劃協同定位方法，二階錐優化協同定位方法和準線性優化的協同定位方法等。其中，基于無線傳感器網絡的協同定位方法通過參考節點在無線網絡中廣播自身位置，待定位的用戶終端計算其接收到廣播信號的參考點的質心，將此作為終端位置的估計，但參考節點的定位精度對整體的性能影響很大。半定規劃協同定位方法通過半定規劃求解所有協同節點的最優點，在不同拓撲的網絡中都可以取得較高的魯棒性，但未考慮傳感器用戶自身定位模糊度的問題。階錐優化協同定位方法以犧牲一定的定位精度，換取更快的計算速度，但未考慮測距誤差對定位結果的影響，當測距誤差較大時，會造成定位精度的快速下降。準線性優化的協同定位方法同時考慮了節點之間的協同與非視距誤差的影響，然而該算法由于計算復雜度較高，所以導航定位的性能提升十分有限，無法滿足導航定位的需要。

發明內容

針對衛星導航系統的精度無法滿足未來智慧城市等系統對高精度定位的需求，本發明設計了一種基于因子圖的衛星導航協同定位方法，結合了衛星導航定位可以直接得到定位結果的優點和因子圖可以快速融合數據的優點。該方法主要包括衛星導航解算，協同節點數據交互和協同定位解算三個部分。衛星導航解算模塊位于協同定位節點，主要完成所有協同節點衛星導航信號的解算，得到衛星導航坐標。協同節點數據交互模塊也位于協同定位節點，主要用于完成該協同節點和其他節點之間的距離測量和衛星導航定位坐標的交換。協同定位解算模塊也位于協同定位節點，主要是將所接收得到其他協同定位節點的衛星導航坐標結合測距信息在協同定位節點和自身所得到的衛星導航坐標實現融合，從而減小由于衛星軌道偏差、多徑傳播誤差等造成衛星導航定位精度的下降。

本發明的技術方案為：

所述一種基于衛星導航定位系統的因子圖協同定位方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：各個協同定位節點對接收到的衛星信號進行解算，得到各個協同定位節點自身的位置坐標；

步驟2：協同定位節點之間進行數據交互：對于某一協同定位節點，通過數據交互得到其視距范圍內其他協同定位節點的位置坐標，并解算自身與其視距范圍內其他協同定位節點的測距信息；