一种基于V2V的共享GNSS车辆增强协作定位方法技术

本发明专利技术公开了一种基于V2V的共享GNSS车辆增强协作定位方法，车辆搭载的GNSS接收机接收卫星的原始观测值，利用车载通讯设备向周围的车辆传送自身的GNSS观测值，同时接收来自周围车辆的GNSS观测值，实现车辆间的GNSS信息交互。通过建立车间双差模型，消除卫星钟差、接收机钟差、电离层延迟、对流层延迟等误差，通过固定车间双差整周模糊度得到各车辆间的V2V相对位置速度，车辆间共享接收机单点定位结果和求得的V2V相对位置速度，经协作定位算法得到较单点定位更准确的绝对位置。单点定位更准确的绝对位置。单点定位更准确的绝对位置。

【技术实现步骤摘要】
一种基于V2V的共享GNSS车辆增强协作定位方法


[0001]本专利技术涉及定位
，具体涉及一种基于V2V的共享GNSS车辆增强协作定位方法。

技术介绍

[0002]随着车辆导航、自动驾驶等技术的发展，高精度高可靠性定位已成为智能汽车的核心关键技术。目前车辆定位主要采用卫星导航技术、惯性导航技术及基于视觉的导航技术等。其中GNSS(Global navigation satellite system,全球卫星导航系统)应用广泛，其可以为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位服务。随着我国北斗三号系统的建成及在全球范围内提供高精度服务，以北斗卫星导航系统为代表的GNSS系统会在车辆定位领域发挥越来越重要的作用。
[0003]基于GNSS的车辆绝对位置可以根据SPP(Single Point Positioning，单点定位)或RTK(Real
‑
time Kinematic，实时动态载波相位差分定位技术)定位获得。单点定位获得的位置精度一般在3到10米，仅能提供车辆的概略位置。采用RTK技术可以获取车辆的实时厘米本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于V2V的共享GNSS车辆增强协作定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：各车辆利用车载GNSS接收机接收GNSS原始观测数据；步骤S2：各车辆利用搭载的通讯设备向周围的车辆传送自身的GNSS观测值，同时接收来自周围车辆的GNSS观测值；步骤S3：针对某一台车辆，当其接收到来自周围车辆GNSS观测值时，通过建立V2V双差观测模型消除误差，得到V2V双差观测值；步骤S4：在当前历元，基于V2V双差观测模型，应用扩展Kalman滤波得到相对位置和速度的浮点解；通过固定双差整周模糊度得到固定解，即该历元下V2V相对位置和速度，求得所有车辆之间的V2V相对位置和速度并在车间共享；步骤S5：各车辆利用原始观测数据对自身做单点定位SPP，同时利用粗差检测剔除计算过程中残差较大的的卫星，得到粗略的绝对位置、速度和几何精度因子GDOP，GDOP值反映单点定位的不确定性，各车辆间共享单点定位结果及GDOP；步骤S6：开始第一轮定位，按照GDOP从高到低排序，首先选择位置不确定性最大，即GDOP值最大的车辆节点作为优先定位的用户节点，其余节点作为用户节点的参考节点；利用用户节点和各参考节点间的V2V相对位置和速度作为约束，结合参考节点自身的GNSS原始观测信息滤波求解得到用户节点更准确的绝对位置和速度；按GDOP从高到低的排序，其余节点依次作为用户节点，更新各节点的位置速度并共享；步骤S7：第一轮定位后，所有节点的位置和速度估计作为下一轮迭代的初值，更新所有车辆节点的位置和速度；每完成一轮迭代之后，所有节点的位置估计精度都将有所提高，故每轮迭代结束后将各节点的位置和速度误差协方差适当降低，以逐渐减少对自身GNSS观测数据信任程度，而更加相信参考节点的信息；经若干次迭代，即可有效提高各车辆的定位精度，得到较单点定位更准确的位置和速度。2.根据权利要求1所述的一种基于V2V的共享GNSS车辆增强协作定位方法，其特征在于，所述步骤S1中，GNSS原始观测数据包括伪距观测值、载波相位观测值、多普勒观测值以及卫星星历，融合观测方程可表示如下：其中，r表示接收机，s表示卫星，为伪距观测值，为以米为单位的载波相位观测值，为多普勒观测值，为卫星s到接收机r的真实几何距离，c为光速，δt
r
为接收机钟差，δt
s
为卫星钟差，为电离层延迟误差，为对流层延迟误差，ε
P
、ε
Φ
、ε
D
为伪距、载波相位、多普勒的观测噪声，λ为载波波长，N
rs
为载波相位整周模糊度。3.根据权利要求1所述的一种基于V2V的共享GNSS车辆增强协作定位方法，其特征在于，所述步骤S2中，各车辆的通讯装置采用基于5G的车联网技术5G
‑
V2X；所述步骤S7中，迭代次数设置为n次，第x，x<n轮迭代结束后将参考节点的位置误差协方差调整为初始协方差的1/x。4.根据权利要求1所述的一种基于V2V的共享GNSS车辆增强协作定位方法，其特征在
于，所述步骤S3中，参与运算的原始GNSS观测值有载波相位和伪距，而这两种观测量均是对距离的一阶观测量，对于速度变化的估计误差将上升到原观测误差的倍；当运动载体变速特征显著，将带来较大的模型误差，造成估计精度降低；针对这一问题，将多普勒观测量用于载波相位的定位解算，建立V2V双差观测模型，V2V双差观测值包括双差伪距观测值、双差载波相位观测值、双差多普勒观测值，公式如下：其中，i,j表示两相邻车辆上的接收机，p,q表示两颗不同的卫星，为双差符号，分别为双差伪距观测值、双差载波相位观测值、双差多普勒观测值，表示卫星p,q在两台接收机i,j间的双差几何距离，为双差载波相位整周模糊度，分别表示双差伪距观测值噪声、双差载波相位观测值噪声和双差多普勒观测值噪声。5.根据权利要求1所述的一种基于V2V的共享GNSS车辆增强协作定位方法，其特征在于，所述步骤S4中，设两相邻车辆上的接收机i,j的共视卫星为m颗，卫星1为参考星，Kalman滤波状态参数分别为V2V相对位置、V2V相对速度以及双差模糊度，记为其偏导矩阵记为H，Kalman量测向量记为可得Kalman滤波观测方程w为量测噪声且服从高斯分布w～N(0,R)，R为量测噪声w的协方差矩阵；利用扩展Kalman滤波EKF解算得到模糊度参数和其他参数的浮点解X及其对应的协方差矩阵Q，其中表示n个双差模糊度参数的浮点解，表示基线向量坐标增量的浮点解。6.根据权利要求1所述的一种基于V2V的共享GNSS车辆增强协作定位方法，其特征在于，所述步骤S4中，针对全模糊度固定算法难以固定所有模糊度的问题，在LAMBDA算法基础上采用基于模糊度固定成功概率的子集选取方法的部分模糊度算法，降低模糊度维数，减小模糊度搜索的空间，提高模糊度固定率和定位可靠性；将原空间的浮点模糊度和方差作为输入，利用LAMBDA算法中的降相关过程将原始空间的模糊度及其方差转换为新空间内的模糊度矢量和对应的协方差矩阵：式中Z
T
为降相关矩阵，计算模糊度固定成功率，公式如下：其中，k为向量中满足上式的最大模糊度个数,σ
i|I
表示为模糊度搜索时第i次搜索的
条件方差的均方根，由对角矩阵D，D为的Cholesky分解因子，得到，预设一个成功率阈值P0，依次选择最小方差的模糊度参数，计算相应的累积成功率P，直到大于成功阈值P0或者所有的模糊度参...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文安，彭龙瑞，张亚，史秀纺，杨旭升，付明磊，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：