面向GNSS解算域的粗差探测与剔除方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种面向GNSS解算域的粗差探测与剔除方法，包括：获取特征参数步骤：获取反映GNSS定位解质量的特征参数；划分场景步骤：进行GNSS观测场景划分；设置初始阈值步骤：为各项特征参数设置初始阈值；粗差探测与剔除步骤：给出粗差探测标识，剔除GNSS定位解粗差；动态修正阈值步骤：确定需要修正的阈值项，对待修正阈值进行修正，进行阈值的数值检验，确定最终的阈值更新值；结束步骤：重复粗差探测与剔除步骤和动态修正阈值步骤直至GNSS/INS松组合算法停止解算。本发明专利技术通过动态更新误差数据统计信息，对用于探测粗差的阈值进行动态修正，有力提升了对粗差的识别率，有力提升了GNSS/INS松组合算法的定位精度，具有较好的普适性与稳健性。较好的普适性与稳健性。较好的普适性与稳健性。

【技术实现步骤摘要】
面向GNSS解算域的粗差探测与剔除方法


[0001]本专利技术涉及导航定位
，尤其涉及一种面向GNSS解算域的粗差探测与剔除方法。

技术介绍

[0002]根据全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System, GNSS）与惯性导航系统（Inertial Navigation System, INS）松组合算法的原理可知，非纯惯导递推情况下，组合解的精度主要取决于GNSS的定位精度。若GNSS存在定位粗差，将快速拉偏组合解。在这种情况下，组合导航算法可通过数据质量控制算法来提升组合解的精度与稳定性。通俗地来说，当GNSS解的质量较差或存在粗差时，通过降低使用GNSS解的权重或弃用GNSS解来削弱GNSS的定位解对组合解的影响。
[0003]对于GNSS/INS松组合算法，我们需要的GNSS数据主要为GNSS的解算域信息，包括GNSS的定位解（位置和速度）以及反映GNSS定位解质量的特征参数（GNSS定位解的验后权参数、卫星各类观测值验后残差、DOP值、卫星高度角、载噪比等）。这些信息随着GNSS算法的解算过程的不断推进而逐步产生。其中GNSS定位解的验后权参数决定了组合滤波算法中的量测噪声协方差阵(R阵)参数的取值。R阵是影响GNSS/INS组合解精度的主要因素之一。
[0004]适用于GNSS/INS松组合算法的数据质量控制算法主要集中在两大模块： 面向GNSS定位解的粗差探测与剔除算法、调整R阵参数的抗差估计算法。
[0005]调整R阵参数可有效降低GNSS定位解粗差对组合解精度的影响，但在卫星信号受到严重遮挡的观测场景中，仅靠调整R阵参数对定位性能提升的效果有限且稳定性较差。主要原因有以下三点：（1）R阵参数的初值是GNSS定位解的验后权参数，在常规的GNSS算法中，GNSS定位解的权参数与真实误差的一致性较差，无法反映出GNSS定位误差的真实数值水平；（2）调整R阵参数的抗差估计算法的本质是基于反映GNSS定位解质量的特征参数和新息构造权因子，通过权因子对R阵参数的初值进行调整；而在GNSS算法、硬件和观测环境的综合影响下，反映GNSS定位解质量的特征参数在复杂观测场景中复杂多变且常出现与GNSS定位解的实际质量相差甚远的情况，这些都为准确地调整R阵参数带来不小的挑战；（3）对于调整R阵参数的抗差估计算法，我们通常先调整GNSS定位解的验后权参数，然后归算到R阵。对于GNSS定位误差达到几十米以上的飞点或野值而言，即使调整后的GNSS定位解验后权参数的数值也达到了几十，组合定位解仍容易被拉偏。
[0006]对于调整R阵参数的抗差估计算法，需要借助粗差探测与剔除算法来明确什么样精度的GNSS定位解可以进行方差膨胀，什么样精度的GNSS定位解需进行剔除，不再使用。
[0007]GNSS定位解粗差的精准识别与剔除在GNSS/INS松组合算法中尤为重要，可以说是影响其定位准确性、稳定性与可靠性的重要因素之一。
[0008]面向GNSS定位解的粗差探测与剔除算法存在两大难点，即选取哪些参数来探测粗差和这些参数的阈值的选取问题。其中阈值的选取问题最为复杂。阈值的选取影响着粗差探测算法的实际效能，也影响着粗差探测算法的适用性。现有的各类面向GNSS定位解的粗
差探测与剔除算法使用的阈值多为经验定值，容易遇到阈值设置过紧或过松的问题，对粗差的识别率有待提高，算法的普适性与稳健性也有待提高。

技术实现思路

[0009]本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供一种面向GNSS解算域的粗差探测与剔除方法，以提升GNSS/INS松组合算法的定位效果。
[0010]为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提出了一种面向GNSS解算域的粗差探测与剔除方法，应用于GNSS/INS松组合算法中，所述方法包括：获取特征参数步骤：获取反映GNSS定位解质量的特征参数，所述特征参数包括：卫星观测值验后残差的RMS与中位数、各卫星观测值的载噪比的均值、各卫星高度角的均值、实际使用卫星信号数、DOP值；划分场景步骤：根据GNSS载噪比的均值，进行 GNSS观测场景划分；设置初始阈值步骤：根据经验和误差数据特性，分GNSS定位模式和观测场景为各项特征参数设置初始阈值；粗差探测与剔除步骤：根据各项特征参数满足阈值的情况，分GNSS定位模式和观测场景给出粗差探测标识，根据粗差探测标识，剔除GNSS定位解粗差；动态修正阈值步骤：确定需要修正的阈值项，计算特征参数与对应的待修正阈值的差值，得到待修正阈值的修正值，对待修正阈值进行修正，在得到修正后的阈值之后进行数值检验，确定最终的阈值更新值；结束步骤：重复粗差探测与剔除步骤和动态修正阈值步骤直至GNSS/INS松组合算法停止解算。
[0011]进一步地，所述GNSS定位模式包括标准单点定位模式和实时动态码相位差分定位模式；所述卫星观测值包括伪距观测值和多普勒观测值。
[0012]进一步地，动态修正阈值步骤包含以下子步骤：（1）确定需要修正的阈值项；（2）获取特征参数与对应的待修正阈值的差值；（3）获取待修正阈值的初始修正值；（4）根据初始修正值确定待修正阈值的修正值；（5）根据得到的修正值对待修正阈值进行修正，得到修正后的阈值；（6）对修正后的阈值的数值进行检验并确定最终的阈值更新值。
[0013]进一步地，所述子步骤（3）中，将获取特征参数与对应的待修正阈值的差值的过程视为采样过程，当采样数达到满足数值n1要求后根据下式计算差值序列的RMS： ；其中，为特征参数与对应的待修正阈值的差值；为样本数，需满足；为序列的RMS；随着采样的不断进行不断更新差值序列的标准差，并采用拉依达准则来不断剔除差值序列中的离群值，更新差值序列；当通过拉依达准则检验的样本数满足数值n2要求后，
对通过拉依达准则检验的差值序列求取均值作为本项待修正阈值的初始修正值。
[0014]进一步地，子步骤（4）中，根据下式确定待修正阈值的修正值： ；式中：为某项特征参数；为当前使用的待修正阈值；为系数，取值范围为0且1；为待修正阈值的初始修正值；为得到的待修正阈值修正值；为绝对值符号；进一步地，子步骤（6）中，根据下式确定阈值更新值： ；；；式中：为某项特征参数；为当前使用的待修正阈值；为修正后的阈值；为与的比值；为系数，参与确定；为阈值更新值；为常量，取值范围为0.5且1；为常量，取值范围为1且2；进一步地，所述子步骤（1）中，伪距观测值验后残差的RMS与中位数各自设置用于探测易识别的典型大粗差的大阈值和用于探测特征不明显、不易识别的粗差的小阈值。
[0015]进一步地，粗差探测与剔除步骤中，采用分布式给出粗差探测标识和剔除GNSS定位解粗差。
[0016]本专利技术的有益效果为：本专利技术通过动态更新误差数据统计信息，对用于探测粗差的阈值进行动态修正，有力提升了对粗差的识别率，有力提升了GNSS/INS松组合算法的定位精度，具有较好的普适性与稳健性。在城市复杂场景中，使用本专利技术的方法，相比阈值设置为定值的传统粗差探本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向GNSS解算域的粗差探测与剔除方法，其特征在于，应用于GNSS/INS松组合算法中，所述方法包括：获取特征参数步骤：获取反映GNSS定位解质量的特征参数，所述特征参数包括：卫星观测值验后残差的RMS与中位数、各卫星观测值的载噪比的均值、各卫星高度角的均值、实际使用卫星信号数、DOP值；划分场景步骤：根据GNSS载噪比的均值，进行GNSS观测场景划分；设置初始阈值步骤：根据经验和误差数据特性，分GNSS定位模式和观测场景为各项特征参数设置初始阈值；粗差探测与剔除步骤：根据各项特征参数满足阈值的情况，分GNSS定位模式和观测场景给出粗差探测标识，根据粗差探测标识，剔除GNSS定位解粗差；动态修正阈值步骤：确定需要修正的阈值项，计算特征参数与对应的待修正阈值的差值，得到待修正阈值的修正值，对待修正阈值进行修正，在得到修正后的阈值之后进行数值检验，确定最终的阈值更新值；结束步骤：重复粗差探测与剔除步骤和动态修正阈值步骤直至GNSS/INS松组合算法停止解算。2.如权利要求1所述的面向GNSS解算域的粗差探测与剔除方法，其特征在于， 所述GNSS定位模式包括标准单点定位模式和实时动态码相位差分定位模式；所述卫星观测值包括伪距观测值和多普勒观测值。3.如权利要求1所述的面向GNSS解算域的粗差探测与剔除方法，其特征在于，动态修正阈值步骤包含以下子步骤：（1）确定需要修正的阈值项；（2）获取特征参数与对应的待修正阈值的差值；（3）获取待修正阈值的初始修正值；（4）根据初始修正值确定待修正阈值的修正值；（5）根据得到的修正值对待修正阈值进行修正，得到修正后的阈值；（6）对修正后的阈值的数值进行检验并确定最终的阈值更新值。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：张嘉骅，
申请(专利权)人：深圳华大北斗科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：