定位终端的保护水平修正方法、计算装置以及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种定位终端的保护水平修正方法，其包括:基于GNSS定位终端中的定位解状态、反映信号强度的载噪比、多径强度的N种组合分别创建对应的N个保护水平修正模型；计算得到原始保护水平；根据保护水平参考、所述原始保护水平、所述GNSS定位终端中的伪距残差计算得到每个保护水平修正模型的修正参数，从而初始化所述N个保护水平修正模型；对初始化的N个保护水平修正模型进行验证和调整得到验证后的N个保护水平修正模型；和利用验证后的N个保护水平修正模型对所述原始保护水平进行修正得到修正保护水平。这样，可以实现保护水平的实时修正。实时修正。实时修正。

【技术实现步骤摘要】
定位终端的保护水平修正方法、计算装置以及存储介质


[0001]本专利技术涉及定位领域，尤其涉及一种定位终端的保护水平修正方法、计算装置以及存储介质。

技术介绍

[0002]全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)可为全球用户提供全天候的实时定位、导航和授时服务，核心星座包括美国GPS(Global Positioning System，GPS)、中国北斗卫星导航系统(BDS)、欧盟Galileo(伽利略)、俄罗斯GLONASS(格洛纳斯)。在无增强信息辅助下，独立的单系统GNSS伪距单点定位精度为5米左右。为满足测绘、自动驾驶、监测等领域对高精度定位的需求，需要对原始GNSS测量误差进行改正，以实现厘米甚至毫米级的定位。当前，以自动驾驶为代表的高精定位用户普遍采用增强GNSS与惯性导航和轮速计融合的方案。其中，高精度GNSS的实现大多是基于RTK(Real Time Kinematic，实时动态测量)或PPP
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RTK(Precise Point Positioning
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RTK，精密单点定位PPP)技术，通过地面基准站生成GNSS改正数据，根据用户实际需求提供高达厘米级的定位服务。
[0003]除精度外，完好性是另一大衡量导航性能的指标，它与可靠性和安全性关系最为密切。完好性的概念通常理解为：当导航系统不可用时及时向用户提供告警的能力，它反映的是对导航系统提供导航信息的正确性的信任程度。具体来讲，导航系统的异常通常是由于参与定位的测量或改正产品信息中出现故障造成的，这些故障会导致严重的定位偏差，威胁导航安全。广义上，GNSS观测值或改正数据中出现超过正常幅值范畴的误差均应视为故障。按照GNSS信号从产生到接收所处的不同阶段划分，导致测量故障产生的原因包括空间信号异常(如星历故障、星钟故障等)、大气活动异常(如电离层闪烁)，以及定位终端所处的环境异常(如强多径、信号干扰、欺骗等)。而GNSS改正数据产品的故障源更为复杂，包括站网接收机观测异常、通信链路异常、算法解算故障等等。从用户定位的角度看，由于所有可见卫星的观测值及其改正产品数据都参与定位解算，任何一颗卫星出现测量故障都可能对最终定位结果造成巨大影响。例如，2014年俄罗斯的GLONASS系统由于地球定向参数错误导致了长达14小时的星座故障，在此期间用户的定位结果比真实位置偏离数千公里。又比如，城市峡谷环境中部分卫星的观测值多径效应明显，可导致数十米的定位误差。因此，在实时定位服务中，及时检测并排除偶发的故障对于提高系统的服务质量、保障用户的导航安全具有重要意义。
[0004]在定位终端，完好性的实时监测结果通过输出告警状态以及计算保护水平(或完好性风险，Protect Level)进行量化。只有在无告警，且保护水平小于预设门限的情况下导航结果才置为可用。GNSS完好性监测技术的发展主要受航空导航需求的驱使，旨在为飞机的自动驾驶系统提供安全可靠的导航解，并参与到飞机的控制回路中。近年来，以自动驾驶、自主载人飞行器为代表的各类自主无人系统吸引了学术界和工业界的高度兴趣，准确、可靠地确定自身位置和运动状态是实现无人系统轨迹跟踪、避碰等任务的基础能力之一。
由于自主系统的应用领域与生命安全高度相关，建立一套完善的GNSS完好性监测体系是实现自主运行的前提。特别是对于现在广泛采用的基于增强GNSS的高精度定位方案，自动驾驶用户将依靠其完好性输出进行路径规划和行为决策，这要求定位终端计算的保护水平必须十分准确、保守。
[0005]目前能够提供保护水平实时计算结果的量产定位终端主要应用在航空系统中。由于航空系统对导航精度的要求低，所以定位设备的完好性评估坚持“过保守，无风险”的原则，所计算的保护水平在数十米乃至上百米的量级。这虽然满足了航空安全标准，但由于所提供的安全区间范围过大，不适用于未来的自动驾驶应用。当前，面向自动驾驶的高精度定位终端的完好性监测普遍处于研发阶段，对于保护水平的求解主要采用两类方案。
[0006]第一类基于GNSS算法内部的质量控制及检测信息，将协方差、周跳探测、RAIM(Receiver Autonomous Integrity Monitoring，即接收机自主完好性监控)检测等信息综合加权至保护水平计算中。这种方法虽然能一定程度上减少定位异常出现的次数，但是对强多径效应、接收机端的故障等变化敏感度低，容易导致保护水平结果失去保守性。此外，此类方案对于不同信息的权重设置是基于经验模型，无法精准的量化漏警、误警等事件，不能满足自动驾驶对于定位安全的苛刻要求。第二类求解保护水平的方案是通过设计新的检测算法来实现的，常见的检测算法包括多解分离检测，基于新息的检测，以及针对特定故障设计的专用检测器。这些检测器的检验统计量会计入保护水平的计算中，使得异常出现时能够通过放大保护水平保持定位解的安全性。然而，检测器的引入会大大增加算法复杂度，使得此类方案对算力的要求较高。以多解分离算法为例，它的实现要求同时运行数十个滤波器，也就是在算法部分需要消耗数十倍的算力，这对于计算资源本已十分紧张的嵌入式平台来说是灾难性的，无法实现实际的工程应用。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种定位终端的保护水平修正方法、计算装置以及存储介质，其通过结合GNSS定位终端的原始输出信息与定位算法，可以得到准确、保守、高效的修正保护水平。
[0008]为实现专利技术目的，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供一种定位终端的保护水平修正方法，其包括:基于GNSS定位终端中的定位解状态、反映信号强度的载噪比、多径强度的N种组合分别创建对应的N个保护水平修正模型；计算得到原始保护水平；根据保护水平参考、所述原始保护水平、所述GNSS定位终端中的伪距残差计算得到每个保护水平修正模型的修正参数，从而初始化所述N个保护水平修正模型；对初始化的N个保护水平修正模型进行验证和调整得到验证后的N个保护水平修正模型；和利用验证后的N个保护水平修正模型对所述原始保护水平进行修正得到修正保护水平，其中N大于等于4。
[0009]根据本专利技术的另一个方面，本专利技术提供一种计算装置，其包括处理器和存储器，所述存储器中存储有程序指令，该程序指令由处理器执行以实现上述保护水平修正方法。
[0010]根据本专利技术的再一个方面，本专利技术提供一种存储介质，其内存储有程序指令，该程序指令被执行以实现上述保护水平修正方法。
[0011]与现有技术相比，本专利技术利用GNSS定位终端提供的信号层和接收机内部状态信息，对计算的保护水平进行实时修正，从而可以得到准确、保守、高效的修正保护水平。
附图说明
[0012]图1为本专利技术中的定位终端的保护水平修正方法在一个实施例中的流程示意图；
[0013]图2为本专利技术中的验证后的保护水平修正模型序列进行保护水平修正的示意图。
具体实施方式
[0014]为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种定位终端的保护水平修正方法，其特征在于，其包括:基于GNSS定位终端中的定位解状态、反映信号强度的载噪比、多径强度的N种组合分别创建对应的N个保护水平修正模型；计算得到原始保护水平；根据保护水平参考、所述原始保护水平、所述GNSS定位终端中的伪距残差计算得到每个保护水平修正模型的修正参数，从而初始化所述N个保护水平修正模型；对初始化的N个保护水平修正模型进行验证和调整得到验证后的N个保护水平修正模型；和利用验证后的N个保护水平修正模型对所述原始保护水平进行修正得到修正保护水平，其中N大于等于4。2.根据权利要求1所述的定位终端的保护水平修正方法，其特征在于，其还包括：计算GNSS定位终端输出的定位解与定位参考真值之间的定位误差，基于所述定位误差计算得到保护水平参考。3.根据权利要求2所述的定位终端的保护水平修正方法，其特征在于，将定位参考系统与所述GNSS定位终端相对固定并移动，利用所述GNSS定位终端和所述定位参考系统进行定位测量，利用后处理软件处理所述定位参考系统的原始测量数据和改正数据，得到所述定位参考真值，所述定位误差为所述GNSS定位终端输出的定位解与所述定位参考真值的差，所述保护水平参考为所述定位误差与预定参考系数的乘积。4.根据权利要求1所述的定位终端的保护水平修正方法，其特征在于，所述为GNSS定位终端中的定位解状态、反映信号强度的载噪比、多径强度的N种组合分别创建对应的N个保护水平修正模型包括：所述定位解状态包括h种、所述载噪比被分为m种，所述多径强度分为n种，针对h种定位解状态、m种载噪比和n种多径强度的每种组合设置一个保护水平修正模型，共计得到h*m*n个保护水平修正模型，N＝h*m*n，h、m、n为正整数。5.根据权利要求4所述的定位终端的保护水平修正方法，其特征在于，h＝4，m＝2，n＝3，所述定位解状态分为SPP、RTD、RTK
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Float、RTK
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Fix四种，所述载噪比按照预定强度为界分为低和高两种，其中小于所述预定强度的载噪比被认为是低，大于等于所述预定强度的载噪比被认为是高；所述多径强度分为高中低三种。6.根据权利要求1所述的定位终端的保护水平修正方法，其特征在于，所述计算原始保护水平包括：根据GNSS定位终端内部的协方差、周跳探测、RAIM检测的综合加权计算所述原始保护水平。7.根据权利要求1所述的定位终端的保护水平修正方法，其特征在于，根据所述保护水平参考、所述原始保护水平、所述GNSS定位终端中的伪距残差计算得到每个保护水平修正模型的修正参数包括：对于每个保护水平修正模型，统计出此保护水平修正模型下的所有原始保护水平的结
果和所述GNSS定位终端中的伪距残差的结果，使用如下公式进行拟合，计算得到每个保护水平修正模型的修正参数正模型的修正参...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟亚慰，李一鹤，
申请(专利权)人：新纳传感系统有限公司，
类型：发明
国别省市：