[发明专利]一种协同定位方法及系统、定位设备、存储介质

说明书

本发明具体涉及一种基于三维地图辅助GNSS的协同定位方法及系统、定位设备、存储介质，结合光线追踪算法和双差分法，利用光线追踪算法获得道路使用者的绝对位置，对道路使用者所处区域均匀地网格化，对网格的伪距进行NLOS误差校正得到修正值，对属于不同道路使用者的网格进行两两随机配对，对网格的伪距修正值使用双差分法计算，并计算网格对的后验概率，通过加权平均计算得到道路使用者的相对距离，纠正了因NLOS效应引起的误差和其余异常误差；引入因子图作为定位问题的优化决策，确定每个约束的不确定度，通过代价函数计算定位结果。

技术领域

本发明属于导航技术领域，尤其涉及一种基于三维地图辅助GNSS的协同定位方法及系统、定位设备、存储介质。

背景技术

随着导航技术的发展，在相邻道路使用者之间实现信息共享已成为一大趋势，不同于仅使用一方道路使用者的机载测量值进行定位，现有技术中使用来自不同道路使用者的测量数据进行组合测量，以提高智能交通系统(ITS)的道路安全。基于应答器的定位方法已被应用于车辆到车辆(V2V)协同定位，该方法使用到达时间来测量车辆的相对位置，其缺陷在于无法解决非视距(NLOS)测量，尤其是当车辆之间存在障碍物时则无法获得与其他道路使用者的相对距离，定位范围受限。

现有技术还提出一种基于全球导航卫星系统(GNSS)的协同定位方法，获得完整的三维相对位置并对共享的GNSS原始数据进行双差分法计算，可以消除卫星轨道或时钟误差、电离层和对流层延迟等相关误差，以获得道路使用者的相对距离，其缺陷在于使用该方法时，其中应用到的双差分法受限于不存在大量异常误差的开阔区域，如果在例如城市的商圈、密集建筑群等存在较多不稳定误差的地区，由于多径效应和NLOS效应，双差分法无法消除这些误差。

为了解决多径效应和非视距效应，现有技术也开发了新的算法，目前应用最广泛的一种算法是GNSS阴影匹配(SDM)协同定位法。在使用双差分法前使用SDM来估计导航卫星的可见度以排除受NLOS影响的测量值，当道路使用者之间的共同测量数据足够时该方法可以得到一个比较理想的结果。然而在城市峡谷区域，获得的视距(LOS)测量数据往往是有限的，如果排除了大部分受NLOS影响的测量值，GNSS的精度因子会出现失真导致GNSS的定位性能变差。

因此，提供一种适用于复杂城市环境的协同定位方法尤为重要。

发明内容

基于此，本发明旨在提供一种基于三维地图辅助GNSS的协同定位方法及系统，利用建筑三维模型建立区域网格，构建网格对计算其后验概率，集成光线追踪算法和双差分法获得道路使用者的绝对位置和相对距离，并作为因子图的约束进行因子图优化输出优化后的定位结果，解决现有的定位方法在复杂城市环境中的应用准确性和稳定性都不足的问题。

本发明提供一种基于三维地图辅助GNSS的协同定位方法，包括：

根据道路使用者的原始GNSS数据确定道路使用者的绝对位置；

基于数字地形模型与实际场景的映射关系，在绝对位置附近为道路使用者选取一网格组，其中网格组包含m个网格，m为大于1的自然数；

校正网格的伪距的非视距NLOS误差得到网格的伪距修正值；

对于任意两个道路使用者，将一个道路使用者的网格组内每个网格分别与另一个道路使用者的网格组内各个网格分别配对，得到m×m个网格对；

利用双差分法计算网格对的相对距离

计算网格对的后验概率

根据m×m个网格对各自的后验概率计算m×m个网格对的相对距离的加权平均值，得到两个道路使用者的相对距离，其中下标na和n_b表示属于不同网格组的两个网格；