[发明专利]基于公交车的城市GNSS脆弱性监测系统及其方法

说明书

一种基于公交车的城市GNSS脆弱性监测系统及其方法，包括：惯性导航模块、GNSS导航模块、地图匹配导航模块、组合导航分析模块、GNSS脆弱性分析模块和网络通信模块，本发明能充分利用城市公交车这一大众交通工具及其车载设备，实施成本低，采集的数据实时性好、样本数量多、覆盖范围广，能得到可靠、准确、实时的统计分析结果，充分结合公交车的行车特点，利用里程计和电子地图进行特征点匹配和航位推测导航，即使GNSS导航失效、受到干扰或欺骗时，也能保证系统有效地进行导航，从而实现连续的监测，更加准确地计算出公交车经受的GNSS脆弱性。

技术领域

本发明涉及的是一种交通运输领域的技术，具体是一种基于公交车的城市GNSS脆弱性监测系统及其方法。

背景技术

全球卫星导航系统(GNSS)能全球、全天候、实时地提供定位、测速和授时等服务。在高楼林立、树木茂密、电磁辐射污染较严重的城市区域中，GNSS信号很容易受到遮挡、多径、干扰等影响，使城市GNSS导航的脆弱性大大提高。GNSS脆弱性监测是监测GNSS系统内外因素对GNSS服务性能的不利影响，其结果可指示GNSS服务性能受不利影响的程度。为了提高城市GNSS应用的性能和可靠性，有必要监测、掌握城市GNSS脆弱性。而现在对城市GNSS导航的监测主要是基于设立的少数固定监测站点，相关科学研究也是通过专用实验车辆对城市少数特定的街道进行GNSS导航数据的采样与分析，都存在覆盖面小、采样样本数有限、实时性不足等缺点，无法对城市GNSS脆弱性进行实时、全面的监测。

发明内容

本发明针对现有技术或没有考虑和分析GNSS脆弱性的影响、或没有结合地图信息和里程计对惯性导航进行反馈校正，导致其在卫星导航及其差分定位被欺骗或不可用时，将导致系统输出的定位结果出现严重偏差或随惯性导航误差的累积而发散等缺陷，提出一种基于公交车的城市GNSS脆弱性监测系统及其方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种基于公交车的城市GNSS脆弱性监测系统，包括：惯性导航模块、GNSS导航模块、地图匹配导航模块、组合导航分析模块、GNSS脆弱性分析模块和网络通信模块，其中：GNSS导航模块测得公交车位置GNSS导航坐标[L_g,λ_g,h_g]，当地东北天地理坐标系OX_EY_NZ_U中GNSS导航速度伪距β_i^gnss(i＝1，2，…，N)和伪距率惯性导航模块采集公交车的加速度信息和角速度信息通过捷联惯性导航算法得到惯性导航坐标[L_ins,λ_ins,h_ins]和惯性导航速度地图匹配导航模块采集行车信息后通过地图匹配算法得到地图匹配导航坐标[L_odon,λ_odon,h_odon]和公交车本体坐标系OX_BY_BZ_B中地图匹配导航速度组合导航分析模块接收惯性导航模块、GNSS导航模块和地图匹配导航模块的坐标和速度等得到公交车的估计坐标[L_final,λ_final,h_final]和估计速度GNSS脆弱性分析模块根据估计坐标[L_final,λ_final,h_final]和估计速度计算GNSS脆弱性参数并通过网络通信模块传送到监测中心。

所述的地图匹配算法是指采集公交车与设置于公交车运行路线中识别点k之间的距离和速度比照公交车在电子地图中运行路线获得地图匹配导航坐标[L_odon,λ_odon,h_odon]和地图匹配导航速度

所述的识别点分别设置于公交车站台、道路转弯处和道路陡坡处。

所述的距离通过公式进行校正，速度通过公式进行校正。