[发明专利]航位推算中初始方向的确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及导航技术领域，尤指一种航位推算中初始方向的确定方法。

背景技术

在导航技术领域，GPS(全球定位系统)是美国第二代无线电卫星导航定位系 统，它能够全球性、全天候、实时地提供导航、定位和授时信息，但它要求可见卫 星数量至少达到3颗才能正常定位。在高楼林立的城市道路、隧道或树木浓密等GPS 信号遮挡比较严重的地域，由于可见卫星数量太少，GPS将不能正常获得准确可靠 的位置数据。在这种情况下，通常将GPS与其他传感器(如惯导、电子罗盘等)进 行组合，来消除这种影响。即，当GPS由于信号遮挡而不能可靠定位时，GPS/DR(航 位推算，Dead-Reckoning)系统自动切换到DR导航方式来持续输出车辆在每一时刻 的位置信息，直至GPS恢复正常接收后，系统再回到GPS与DR的组合导航方式。

DR是一种常用的导航定位技术，其基本原理是利用方向传感器和速度传感器 来推算车辆的瞬时位置，可以实现连续自主式定位。但由于其推算过程是一个累加 过程，方向传感器的误差随时间的延长而积累；另外，推算只能确定相对位置和航 向。导航开始时，需要预知车辆的初始绝对位置和初始方向。DR技术所使用到的硬 件设备包括：车速传感器和陀螺仪，其中车速传感器推算当前的运动距离，陀螺仪 推算当前的运动方向，两者的融合得到当前车辆的准确位置。

车辆沿着待测道路行驶，车载GPS/DR系统中的GPS设备实时接收GPS卫星信 号，并从中获取车辆位置、卫星接收状态等数据。在卫星接收状态良好时，将相邻 时刻的GPS定位点的连线方向作为车辆的行驶方向，当接收状态不好时，以此方向 作为航位推算的起始基准方向。也就是说，现有技术是采用相邻时刻的GPS定位点 的连线方向作为航位推算的初始方向。为了保证航位推算的初始方向的准确性，一 般是选择一条比较开阔无遮挡的平直道路，且车辆能够以较高的速度(如＞70km/h) 持续行驶一段时间。开阔的环境能确保GPS接收机接收到较多的GPS卫星(如＞6)， 提供比较精确的定位信息，平直的道路则可以使初始方向不会有太大的变化，而较 高的车速可以让相邻的两个GPS定位点之间的距离加大，从而提高初始方向的准确 性。

综上所述，现有技术航位导航中初始方向的确定方法存在下列缺陷：首先，由 于在拥挤的城市道路上，车辆太多，车速普遍较低，而且城市街道高楼林立，遮挡 比较普遍，比较难以满足开阔条件的要求。其次，现有技术是采用相邻的两个GPS 定位点连线方向作为航位推算初始方向，由于两个GPS定位点的距离太短，例如， 假定车速为100km/h，则两GPS定位点之间的距离约为28m，GPS单点定位精度一般 在5m以上，由此造成的方向偏差可能达到20度，从而导致初始方向误差较大。随着 时间的推移，航位推算的误差累积将越来越大，其定位结果很快将不可用。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种准确性高的航位推算中初始方向的确定方法。

为了解决上述问题，本发明航位推算中初始方向的确定方法的技术方案包括：

步骤1)选取有效的GPS定位点，所述有效的GPS定位点满足定位状态有效， 3D定位模式，卫星数量大于等于卫星数量阈值及水平坐标的精度强弱度小于阈值四 个条件；

步骤2)在有效的GPS定位点中选取两个GPS定位点之间的距离大于等于阈值 且距离偏差在容差范围内的两个GPS定位点以确定初始方向线段；

步骤3)根据所述初始方向线段计算出初始方向。

其中，所述步骤1)还进一步包括：

步骤11)读取GPS定位点并判断其定位状态是否有效，若无效，重复执行步 骤11)；

步骤12)判断所述GPS定位点是否是3D定位模式，若不是，执行步骤11)；

步骤13)判断卫星数量是否大于等于卫星数量阈值，若否，执行步骤11)；

步骤14)判断水平坐标的精度强弱度是否小于阈值，若否，执行步骤11)；

步骤15)所述GPS定位点为有效，重复从步骤11)开始执行，直至选取出若 干有效的GPS定位点。

与现有技术相比，本发明航位推算中初始方向的确定方法的有益效果为：

首先，由于选取不相邻的两个GPS点的方向作为初始方向，这两个不相邻的点 之间的距离可以远大于相邻两点之间的距离，从而可以削弱由于GPS定位点的定位 误差造成的初始方向误差，准确性高。