[发明专利]基于移动GPS/INS节点的协同车辆定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于移动GPS/INS节点的协同车辆定位方法，属于车辆导航定位技术领域。

背景技术

近年来随着科学技术的发展，车辆导航系统得到了越来越广泛的应用。如何在车辆行驶的条件下获得尽可能精确的定位信息、如何开发低成本的车辆导航系统成为紧要的问题。GPS作为新一代的全球定位系统，具有全天候、全球性、连续提供三维导航数据以及误差有界等优点。从成本、可实现性等方面来看，GPS有着其他系统无法比拟的优点。但是由于受星历误差、电离层误差等原因，普通的GPS接收机的定位精度受到严重影响。普通GPS接收机的定位精度可达30m左右，这一精度显然不能满足高精度的车辆定位要求。

为了提高GPS的定位精度，差分GPS的随之产生。差分GPS（DGPS, Differential GPS）首先利用已知精确三维坐标的差分GPS基准站，求得伪距修正量或位置修正量，再将这个修正量实时或事后发送给用户端（GPS导航仪），对用户端的测量数据进行修正，以提高GPS定位精度。根据差分GPS基准站发送的信息方式可将差分GPS定位分为三类，即：位置差分、伪距和相位差分。其中，位置差分是一种最简单的差分方法，任何一种GPS接收机都可改装或组成这种差分系统。位置差分的原理为：安装在基准站上的GPS接收机观测4颗卫星后便可进行三维定位，解算出基准站的坐标，由于存在着轨道误差、时钟误差、大气影响及电离层误差等，计算出的坐标与基准站的已知坐标是不一样的，存在一个误差，基准站求出坐标误差并将改正数发送出去并由用户端接收，以对其解算的用户端坐标进行改正。利用基于位置差分的DGPS对车辆进行定位，可将定位精度由十米级提高到米级甚至更高。但是，DGPS在实际工程应用中也有其显著缺点，如：一、DGPS接收机价格远高于普通GPS接收机，无法在车载导航应用中得到推广；二、由于DGPS的基准站往往距用户端较远，当用户端工作在高楼林立的城市环境中时，DGPS无法消除多路径效应带来的误差，导致DGPS的定位精度有所下降。惯性导航系统（INS, Inertial navigation system）是基于惯性传感器的自主式导航系统，它利用惯导传感器测量运动的角速度和加速度，经计算确定车辆位置，实现车辆的自主定位。但惯性元件的漂移误差和标定误差将使累积误差随着时间逐渐积累，最终达到无法忍受的程度，而且目前高精度的INS系统价格高昂，很难在车载导航系统中得到推广。多传感器融合技术的出现极大的推动了车载定位技术的发展，利用多传感器融合技术，将低精度的GPS和INS组合在一起，即能得到高精度的组合导航定位结果。

随着车联网技术的发展，车与车之间的通信技术越来越成熟。通过无线传输技术，车辆与车辆之间可以实时的交换位置、速度等信息。

发明内容

本发明提出了一种基于移动GPS/INS节点的协同车辆定位方法，该方法在部分车辆（如公交车）上安装GPS/INS组合导航系统及无线传输装置，利用GPS/INS组合导航系统得到车辆位置信息，同时与GPS单独输出的车辆信息做比较，得出GPS的位置误差，然后利用无线传输装置将该GPS位置误差值传播给附近的只载有普通GPS接收机的车辆，这些车辆在普通GPS输出的车辆位置信息的基础上减去该GPS位置误差值，得到车辆定位结果。

本发明为解决其技术问题采用如下技术方案： 

一种基于移动GPS/INS节点的协同车辆定位方法，包括下列步骤：

（1）载有GPS/INS组合导航系统的车辆利用数据融合方法得到高精度的车辆位置信息；

（2）将GPS/INS组合导航系统输出的位置信息与GPS接收机单独输出的位置信息进行比较，得出GPS位置误差值；

（3）载有GPS/INS组合导航系统的车辆同时装有无线传输输出设备，利用无线传输方法，将GPS位置误差值传播给附近的只载有普通GPS接收机的车辆；

（4）只载有普通GPS接收机的车辆同时装有无线传输接收设备，接收步骤（3）中的GPS位置误差值，同时在普通GPS接收机输出的车辆位置信息的基础上减去该GPS位置误差值，即得到车辆定位结果。

步骤（1）中所述数据融合方法，包含卡尔曼滤波、粒子滤波，以及基于卡尔曼滤波和粒子滤波的改进数据融合算法。

步骤（1）中所述GPS/INS组合导航系统，其组合方式为速度位置紧组合方式。

步骤（3）中所述无线传输方法采用IEEE 802.11a通信标准协议。

该方法的差分方式为位置差分。