基于虚拟地标的高可靠定位预测方法及系统技术方案

一种基于虚拟地标的高可靠定位预测方法，其特征在于，所述方法包括步骤：S1，将电子地图中具有一定特征的地物要素进行抽取、编排、建模形成具有准确坐标的虚拟电子地标；S2，以接收机可获取的外部感知条件作为定位精度影响因子，根据因子对定位精度影响的权重，建立高可靠定位预测模型；S3，根据当前导航信息在电子地图中搜索附近的虚拟电子地标，将虚拟电子地标代入预测模型推断下一时刻外部环境的变化情况；S4，在下一时刻到来时采集外部感知信息并与推断的变化情况进行比对，将比对的差异再次代入预测模型逆推，确定导航信息的误差并以此修正后续导航信息。

【技术实现步骤摘要】
基于虚拟电子地标的高可靠定位预测方法及系统
本专利技术涉及一种卫星定位
，特别涉及基于虚拟电子地标的高可靠定位预测方法及系统。
技术介绍
全国导航卫星系统(GNSS)由于采用无线电导航，有很多因素可能影响导航卫星接收机对卫星信号的捕获与跟踪能力，有些甚至短时间内会导致丢失卫星信号，严重影响正常导航。为了保证GNSS在特定区域和特定条件下仍有较高的精确度和可靠性，目前采用建立固定地标基准站的方法，由地标基准站发射含有和GNSS类似的伪距和载波相位观测量的信号，GNSS接收设备利用这些信号与接收的卫星信号来增强定位精度。现有技术利用固定地标基准站来实现辅助卫星定位，其主要依赖于地面无线电定位系统来完成，基本原理和GNSS相同，是通过空间交会进行定位。将一定数量的固定地标基准站固定安置在地面或建筑物处，作为信号发送器发射导航信号，接收机可以跟踪解码此信号，利用这些信号以及接收到的GNSS信号，按照方位方程解算出接收机的空间位置，从而能够满足在卫星信号较弱的情况下精确导航定位的需要。但是，现有技术的方式必须依赖实物的固定地标，需要在特定区域提前埋设信号发射器，这种方式设置复杂且代价昂贵，不能适应大范围区域或复杂地形环境的移动物体导航定位及位置预测。此外，实物地标方式的精度仍取决于信号接收状况及地标在地图中位置的精确度，这导致采用现有技术导航定位时仍存在实时定位数据误差、电子地图误差、坐标投影变换误差等多种误差，这也使得车辆在电子地图上显示时经常偏离道路，得不到准确的位置信息。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是如何实现不依赖于实物地标的高精度导航定位。为解决上述问题，一方面，本专利技术提供了一种基于虚拟电子地标的高可靠定位预测方法，包括步骤：S1，将电子地图中具有一定特征的地物要素进行抽取、编排、建模形成具有准确坐标的虚拟电子地标；S2，以接收机可获取的外部感知条件作为定位精度影响因子，根据因子对定位精度影响的权重，建立高可靠定位预测模型；S3，根据当前导航信息在电子地图中搜索附近的虚拟电子地标，将虚拟电子地标代入预测模型推断下一时刻外部环境的变化情况；S4，在下一时刻到来时采集外部感知信息并与推断的变化情况进行比对，将比对的差异再次代入预测模型逆推，确定导航信息的误差并以此修正后续导航信息。优选地，步骤S1中，所述抽取过程为：通过地物综合解析车辆的外部感知环境界定虚拟电子地标类型，采用空间对象匹配算法在现有的地形图数据中抽取虚拟电子地标要素，同时利用地图综合技术剔除无法使用的地物要素。优选地，步骤S1中，所述地物要素包括桥梁、隧道口、道路拐点；步骤S2中，所述外部感知条件包括车速、航向、卫星信号、道路；步骤S3中，所述外部环境的变化情况包括车辆前方道路情况、卫星信号情况和导航模式切换。优选地，步骤S1中，利用大表分区进行海量虚拟电子地标数据的存储，采用四叉树空间索引方法实现虚拟电子地标模型数据的快速访问。优选地，步骤S3中，所述搜索过程为：利用地图匹配反馈技术确定车辆在电子地图中的位置，以车辆当前导航信息的定位为原点选取合适的搜索距离，利用递归搜索算法确定车辆位置附近的虚拟电子地标。另一方面，本专利技术还同时提供一种基于虚拟电子地标的高可靠定位预测系统，包括：地标模块，用于将电子地图中具有一定特征的地物要素进行抽取、编排、建模形成具有准确坐标的虚拟电子地标；建模模块，用于以接收机可获取的外部感知条件作为定位精度影响因子，根据因子对定位精度影响的权重，建立高可靠定位预测模型；预测模块，用于根据当前导航信息在电子地图中搜索附近的虚拟电子地标，将虚拟电子地标代入预测模型推断下一时刻外部环境的变化情况；修正模块，用于在下一时刻到来时采集外部感知信息并与推断的变化情况进行比对，将比对的差异再次代入预测模型逆推，确定导航信息的误差并以此修正后续导航信息。优选地，所述地标模块中包括：抽取模块，用于通过地物综合解析车辆的外部感知环境界定虚拟电子地标类型，采用空间对象匹配算法在现有的地形图数据中抽取虚拟电子地标要素，同时利用地图综合技术剔除无法使用的地物要素。优选地，所述地标模块中还包括：存储访问模块，用于利用大表分区进行海量虚拟电子地标数据的存储，采用四叉树空间索引方法实现虚拟电子地标模型数据的快速访问。优选地，所述预测模块中还包括：搜索模块，用于利用地图匹配反馈技术确定车辆在电子地图中的位置，以车辆当前导航信息的定位为原点选取合适的搜索距离，利用递归搜索算法确定车辆位置附近的虚拟电子地标。优选地，所述建模模块还包括：知识库模块，用于通过不同类型虚拟电子地标的组合应用来建立外部环境感知知识库。相对于现有技术，本专利技术提供了一种基于虚拟电子地标的高可靠定位预测方法及系统，基于虚拟电子地标来完成导航定位预测，取代了原有的实物固定基准站坐标。本专利技术通过利用虚拟电子地标实现地图匹配反馈实现辅助定位，无需额外设定实物地标并对其进行维护，减少了工作量和维护成本，同时解决了实物地标在大范围区域或复杂地形环境下无法应用的问题。附图说明图1为本专利技术的一个实施例中基于虚拟电子地标的高可靠定位预测方法流程示意图。具体实施方式如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电性连接于所述第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地电性连接至所述第二装置。说明书后续描述为实施本专利技术的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本专利技术的一般原则为目的，并非用以限定本专利技术的范围。本专利技术的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明，但不作为对本专利技术的限定。实物地标辅助卫星导航定位虽然从构思上来说易于实施，但实际上在国家甚至全球范围内布置固定地标的设备成本和维护工作量均超乎想象，加上实际应用中仍会受很多因素影响，对定位效果的帮助有限，性价比并不高。针对现有技术的缺陷，本专利技术的实施例中采用基于虚拟电子地标来完成导航定位预测，取代了原有的实物固定基准站坐标，利用虚拟电子地标实现地图匹配反馈实现辅助定位，解决了在大范围区域或复杂地形环境下无法应用的问题。相对于实物地标而言，虚拟电子地标是指将电子地图中的桥梁、隧道口、道路拐点等具有一定特征的地物要素进行抽取、编排、建模形成具有准确坐标的虚拟电子地标。参见图1，在本专利技术的一个实施例中，基于虚拟电子地标的高可靠定位预测方法包括步骤：S1，将电子地图中具有一定特征的地物要素进行抽取、编排、建模形成具有准确坐标的虚拟电子地标；S2，以接收机可获取的外部感知条件作为定位精度影响因子，根据因子对定位精度影响的权重，建立高可靠定位预测模型；S3，根据当前导航信息在电子地图中搜索附近的虚拟电子地标，将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于虚拟地标的高可靠定位预测方法，其特征在于，所述方法包括步骤：S1，将电子地图中具有一定特征的地物要素进行抽取、编排、建模形成具有准确坐标的虚拟电子地标；S2，以接收机可获取的外部感知条件作为定位精度影响因子，根据因子对定位精度影响的权重，建立高可靠定位预测模型；S3，根据当前导航信息在电子地图中搜索附近的虚拟电子地标，将虚拟电子地标代入预测模型推断下一时刻外部环境的变化情况；S4，在下一时刻到来时采集外部感知信息并与推断的变化情况进行比对，将比对的差异再次代入预测模型逆推，确定导航信息的误差并以此修正后续导航信息。

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟电子地标的高可靠定位预测方法，其特征在于，所述方法包括步骤：S1，将电子地图中具有一定特征的地物要素进行抽取、编排、建模形成具有准确坐标的虚拟电子地标；其中，通过地物综合解析车辆航向变化、高程变化、卫星信号减弱、卫星信号消失的外部感知环境界定虚拟电子地标类型；S2，以接收机可获取的外部感知条件作为定位精度影响因子，根据因子对定位精度影响的权重，建立高可靠定位预测模型；S3，根据当前导航信息在电子地图中搜索附近的虚拟电子地标，将虚拟电子地标代入预测模型推断下一时刻外部环境的变化情况；S4，在下一时刻到来时采集外部感知信息并与推断的变化情况进行比对，将比对的差异再次代入预测模型逆推，确定导航信息的误差并以此修正后续导航信息。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，所述抽取过程为：采用空间对象匹配算法在现有的地形图数据中抽取虚拟电子地标要素，同时利用地图综合技术剔除无法使用的地物要素。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，所述地物要素包括桥梁、隧道口、道路拐点；步骤S2中，所述外部感知条件包括车速、航向、卫星信号、道路；步骤S3中，所述外部环境的变化情况包括车辆前方道路情况、卫星信号情况和导航模式切换。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，利用大表分区进行海量虚拟电子地标数据的存储，采用四叉树空间索引方法实现虚拟电子地标模型数据的快速访问。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，所述搜索过程为：利用地图匹配反馈技术确定车辆在电子地图中的位置，以车辆当前导航信息的定位为原点选取合适的搜索距离，利用递归搜索算法确定车辆位置附近的...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪志斌，杨必武，朱江，杨春，罗晓春，苏望发，刘旭，王宁，
申请(专利权)人：北京苍穹数码测绘有限公司，中国人民解放军第二炮兵装备研究院第三研究所，
类型：发明
国别省市：