[發明專利]一種用于抑制海上多路徑的GNSS多源信息融合導航方法

有效

• 申請號: 202010170041.0
• 申請日: 2020-03-12
• 公開（公告）號: CN111221018B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 孫蕊;程琦;邱明;瞿逢重;林挺
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01S19/45
• 分類號: G01S19/45;G01S19/47
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 熊玉瑋

本發明公開了一種用于抑制海上多路徑的GNSS多源信息融合導航方法，屬于計算、推算或計數的技術領域。利用海面上長期觀測得到GNSS信號并結合海面風信息建立多路徑誤差模型，根據航空器到海面的實時高度以及實時天氣對采集的GNSS信號進行多路徑誤差修正，以IMU基本誤差以及器件誤差為變量節點，為接收到GNSS數據的變量節點構建GNSS因子節點，以IMU量測數據與GNSS數據的差值為GNSS因子節點的代價函數，對接收到其它傳感器量測數據的變量節點構建以變量節點量測數據與其它傳感器量測數據的差值為代價函數的因子節點，通過求解因子圖確定最終的航空器定位結果，實現了海面復雜多路徑環境下的位置解算。

技術領域

本發明公開了一種用于抑制海上多路徑的GNSS多源信息融合導航方法，屬于計算、推算或計數的技術領域。

背景技術

近些年，隨著衛星定位技術在海上航空器應用的發展，提高定位技術精度的需求在不斷地增長，目前的航空器定位精度能夠滿足大部分米級別的應用，而海上應急救援、海上精準施工等一些特別的安全相關應用需要分米甚至厘米級別的定位精度才能夠滿足精度需求，精準地知道海上航空器的3D位置信息對于這些應用至關重要，而海面上強烈的多路徑效應嚴重影響航空器的定位精度。在GNSS各種誤差中，衛星鐘差、接收機鐘差、大氣延遲等誤差可通過雙差觀測或精確的模型予以消除或削弱，而多路徑誤差由于測站間相關性很弱且受到周圍環境影響很大，因此沒有有效的消除或削弱方法，從而成為GNSS中影響高精度定位的主要誤差源之一。

為了減輕多路徑的影響，提高海上航空器的定位導航性能，目前主要的相關研究有：天津航海儀器研究所黃昆等在最佳選星算法的基礎上提出了一種適用于基于偽距、偽距率的IMU/GPS緊耦合組合系統的選星算法以減少多路徑的影響，從而實現高精度定位。劉永義對海面動態環境多路徑效應進行建模，利用小波變換提取多路徑效應，根據多路徑效應的周期性，提出了利用相鄰周期細節信號的相關性確定小波層數的方法。楊偉新提出基于視覺輔助的GPS多路徑檢測與抑制技術從而提高航空器定位精度，該算法根據立體視覺基本原理，根據匹配點對和雙目視覺系統內、外參數獲取空間點在攝像機坐標系下三維位置，在此基礎上對建筑物進行三維重建，然后根據用戶接收機、建筑物與衛星之間的相對位置關系，檢測出非視距接收的GPS多路徑信號。楊楠對GPS基帶信號跟蹤算法進行了研究，提出基于大數據的多路徑抑制技術，該算法可以利用大數據分析估算出多路徑信號中各分量參數，能夠減少跟蹤環路跟蹤誤差。張智金提出了一種基于周邊環境約束的用于多徑抑制的衛星定位方法。

總體來說，基于多路徑誤差修正多源信息融合的組合導航方法是一個潛在可行的方法，但是目前具體針對海面上特殊場景提出相應的解決措施相對較少，而且大部分的研究仍處于初級階段，價格昂貴的傳感器進一步影響了應用。另一方面，在對多路徑誤差進行建模處理的過程中，誤差模型過于簡單，因此仍需要進一步研究。

本發明旨在通過毫米波雷達實時檢測航空器至海面的高度，構建消除多路徑誤差的模型以及多信息融合的因子圖，通過求解因子圖獲得慣導量測誤差最小時的航空器位置定位結果，提高GNSS定位解算精度，為多源信息融合提供可靠的GNSS觀測值。

發明內容

本發明的發明目的是針對上述背景技術的不足，提供了一種用于抑制海上多路徑的GNSS多源信息融合導航方法，在海面上強烈多路徑效應下實現了GNSS多源信息的融合，解決了目前鮮有針對海上應用場景的基于多路徑誤差修正的多源信息融合組合導航方法以及現有多路徑誤差模型過于簡單的技術問題。

本發明為實現上述發明目的采用如下技術方案：