[发明专利]一种用于抑制海上多路径的GNSS多源信息融合导航方法

说明书

本发明公开了一种用于抑制海上多路径的GNSS多源信息融合导航方法，属于计算、推算或计数的技术领域。利用海面上长期观测得到GNSS信号并结合海面风信息建立多路径误差模型，根据航空器到海面的实时高度以及实时天气对采集的GNSS信号进行多路径误差修正，以IMU基本误差以及器件误差为变量节点，为接收到GNSS数据的变量节点构建GNSS因子节点，以IMU量测数据与GNSS数据的差值为GNSS因子节点的代价函数，对接收到其它传感器量测数据的变量节点构建以变量节点量测数据与其它传感器量测数据的差值为代价函数的因子节点，通过求解因子图确定最终的航空器定位结果，实现了海面复杂多路径环境下的位置解算。

技术领域

本发明公开了一种用于抑制海上多路径的GNSS多源信息融合导航方法，属于计算、推算或计数的技术领域。

背景技术

近些年，随着卫星定位技术在海上航空器应用的发展，提高定位技术精度的需求在不断地增长，目前的航空器定位精度能够满足大部分米级别的应用，而海上应急救援、海上精准施工等一些特别的安全相关应用需要分米甚至厘米级别的定位精度才能够满足精度需求，精准地知道海上航空器的3D位置信息对于这些应用至关重要，而海面上强烈的多路径效应严重影响航空器的定位精度。在GNSS各种误差中，卫星钟差、接收机钟差、大气延迟等误差可通过双差观测或精确的模型予以消除或削弱，而多路径误差由于测站间相关性很弱且受到周围环境影响很大，因此没有有效的消除或削弱方法，从而成为GNSS中影响高精度定位的主要误差源之一。

为了减轻多路径的影响，提高海上航空器的定位导航性能，目前主要的相关研究有：天津航海仪器研究所黄昆等在最佳选星算法的基础上提出了一种适用于基于伪距、伪距率的IMU/GPS紧耦合组合系统的选星算法以减少多路径的影响，从而实现高精度定位。刘永义对海面动态环境多路径效应进行建模，利用小波变换提取多路径效应，根据多路径效应的周期性，提出了利用相邻周期细节信号的相关性确定小波层数的方法。杨伟新提出基于视觉辅助的GPS多路径检测与抑制技术从而提高航空器定位精度，该算法根据立体视觉基本原理，根据匹配点对和双目视觉系统内、外参数获取空间点在摄像机坐标系下三维位置，在此基础上对建筑物进行三维重建，然后根据用户接收机、建筑物与卫星之间的相对位置关系，检测出非视距接收的GPS多路径信号。杨楠对GPS基带信号跟踪算法进行了研究，提出基于大数据的多路径抑制技术，该算法可以利用大数据分析估算出多路径信号中各分量参数，能够减少跟踪环路跟踪误差。张智金提出了一种基于周边环境约束的用于多径抑制的卫星定位方法。

总体来说，基于多路径误差修正多源信息融合的组合导航方法是一个潜在可行的方法，但是目前具体针对海面上特殊场景提出相应的解决措施相对较少，而且大部分的研究仍处于初级阶段，价格昂贵的传感器进一步影响了应用。另一方面，在对多路径误差进行建模处理的过程中，误差模型过于简单，因此仍需要进一步研究。

本发明旨在通过毫米波雷达实时检测航空器至海面的高度，构建消除多路径误差的模型以及多信息融合的因子图，通过求解因子图获得惯导量测误差最小时的航空器位置定位结果，提高GNSS定位解算精度，为多源信息融合提供可靠的GNSS观测值。

发明内容

本发明的发明目的是针对上述背景技术的不足，提供了一种用于抑制海上多路径的GNSS多源信息融合导航方法，在海面上强烈多路径效应下实现了GNSS多源信息的融合，解决了目前鲜有针对海上应用场景的基于多路径误差修正的多源信息融合组合导航方法以及现有多路径误差模型过于简单的技术问题。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：