[发明专利]基于虚拟电子地标的高可靠定位预测方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种卫星定位技术领域，特别涉及基于虚拟地标的高可靠定位预测方法及系统。

背景技术

全国导航卫星系统(GNSS)由于采用无线电导航，有很多因素可能影响导航卫星接收机对卫星信号的捕获与跟踪能力，有些甚至短时间内会导致丢失卫星信号，严重影响正常导航。为了保证GNSS在特定区域和特定条件下仍有较高的精确度和可靠性，目前采用建立固定地标基准站的方法，由地标基准站发射含有和GNSS类似的伪距和载波相位观测量的信号，GNSS接收设备利用这些信号与接收的卫星信号来增强定位精度。

现有技术利用固定地标基准站来实现辅助卫星定位，其主要依赖于地面无线电定位系统来完成，基本原理和GNSS相同，是通过空间交会进行定位。将一定数量的固定地标基准站固定安置在地面或建筑物处，作为信号发送器发射导航信号，接收机可以跟踪解码此信号，利用这些信号以及接收到的GNSS信号，按照方位方程解算出接收机的空间位置，从而能够满足在卫星信号较弱的情况下精确导航定位的需要。

但是，现有技术的方式必须依赖实物的固定地标，需要在特定区域提前埋设信号发射器，这种方式设置复杂且代价昂贵，不能适应大范围区域或复杂地形环境的移动物体导航定位及位置预测。此外，实物地标方式的精度仍取决于信号接收状况及地标在地图中位置的精确度，这导致采用现有技术导航定位时仍存在实时定位数据误差、电子地图误差、坐标投影变换误差等多种误差，这也使得车辆在电子地图上显示时经常偏离道路，得不到准确的位置信息。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何实现不依赖于实物地标的高精度导航定位。

为解决上述问题，一方面，本发明提供了一种基于虚拟地标的高可靠定位预测方法，包括步骤：

S1，将电子地图中具有一定特征的地物要素进行抽取、编排、建模形成具有准确坐标的虚拟电子地标；

S2，以接收机可获取的外部感知条件作为定位精度影响因子，根据因子对定位精度影响的权重，建立高可靠定位预测模型；

S3，根据当前导航信息在电子地图中搜索附近的虚拟电子地标，将虚拟电子地标代入预测模型推断下一时刻外部环境的变化情况；

S4，在下一时刻到来时采集外部感知信息并与推断的变化情况进行比对，将比对的差异再次代入预测模型逆推，确定导航信息的误差并以此修正后续导航信息。

优选地，步骤S1中，所述抽取过程为：

通过地物综合解析车辆的外部感知环境界定虚拟地标类型，采用空间对象匹配算法在现有的地形图数据中抽取虚拟地标要素，同时利用地图综合技术剔除无法使用的地物要素。

优选地，步骤S1中，所述地物要素包括桥梁、隧道口、道路拐点；步骤S2中，所述外部感知条件包括车速、航向、卫星信号、道路；步骤S3中，所述外部环境的变化情况包括车辆前方道路情况、卫星信号情况和导航模式切换。

优选地，步骤S1中，利用大表分区进行海量虚拟地标数据的存储，采用四叉树空间索引方法实现虚拟地标模型数据的快速访问。

优选地，步骤S3中，所述搜索过程为：利用地图匹配反馈技术确定车辆在电子地图中的位置，以车辆当前导航信息的定位为原点选取合适的搜索距离，利用递归搜索算法确定车辆位置附近的虚拟地标。

另一方面，本发明还同时提供一种基于虚拟地标的高可靠定位预测系统，包括：

地标模块，用于将电子地图中具有一定特征的地物要素进行抽取、编排、建模形成具有准确坐标的虚拟电子地标；

建模模块，用于以接收机可获取的外部感知条件作为定位精度影响因子，根据因子对定位精度影响的权重，建立高可靠定位预测模型；

预测模块，用于根据当前导航信息在电子地图中搜索附近的虚拟电子地标，将虚拟电子地标代入预测模型推断下一时刻外部环境的变化情况；

修正模块，用于在下一时刻到来时采集外部感知信息并与推断的变化情况进行比对，将比对的差异再次代入预测模型逆推，确定导航信息的误差并以此修正后续导航信息。

优选地，所述地标模块中包括：

抽取模块，用于通过地物综合解析车辆的外部感知环境界定虚拟地标类型，采用空间对象匹配算法在现有的地形图数据中抽取虚拟地标要素，同时利用地图综合技术剔除无法使用的地物要素。

优选地，所述地标模块中还包括：

存储访问模块，用于利用大表分区进行海量虚拟地标数据的存储，采用四叉树空间索引方法实现虚拟地标模型数据的快速访问。

优选地，所述预测模块中还包括：