一种基于增强型数字地图的车辆优化选星定位方法

摘要

本发明公开了一种面向城市环境的车辆优化选星定位方法，通过车载电子罗盘和轮速传感器，获取车辆的航向角和速度，粗略估计出车辆的位置，然后利用增强型三维数字地图，结合优化选星算法，有效剔除非视距卫星干扰，减弱多路径效应的影响，从而提高车载卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)的定位精度，实现城市车辆的可靠、准确定位。与传统车辆卫星导航相比，本发明中的方法能够有效提高城市环境下车辆定位的精度。

主权项

一种基于增强型数字地图的车辆优化选星定位方法，其特征在于，在城市环境下，通过增强型三维数字地图，结合优化选星算法，有效剔除非视距卫星干扰，减弱多路径效应的影响，从而提高车载卫星导航系统的定位精度，实现城市车辆的可靠、准确定位，所述方法包括如下步骤：步骤1)通过车载电子罗盘测得车辆的航向角，轮速传感器测得车辆的行驶速度，然后根据车辆在上一时刻的定位结果，通过航位推算，粗略估计出车辆在当前时刻的位置；步骤2)通过车载GNSS接收机，接收卫星的星历数据，计算各卫星的位置坐标；步骤3)根据粗略估算的车辆位置，计算各卫星相对于车辆的高度角和方位角，高度角和方位角的单位均为度(°)，高度角的范围为0～90°，卫星的方位角以车辆沿道路行驶的方向逆时针旋转为正，当卫星位于道路左侧时，方位角的范围为0～180°，卫星位于道路右侧时，方位角的范围为‑180°～0°；步骤4)根据粗略估算的车辆位置，结合增强型三维数字地图，得到车辆当前行驶道路两边建筑物的高度以及车辆与两边建筑物的距离，车辆沿道路行驶方向左侧的建筑物高度为H_l，右侧的建筑物高度为H_r，车辆与左侧建筑物的距离为d_l，车辆与右侧建筑物的距离为d_r，H_l、H_r、d_l、d_r的单位均为米，对于车载GNSS接收机观测到的所有卫星，利用遍历的方法，逐一甄别卫星的可见性，剔除非视距卫星，具体过程如下：1.卫星的高度角为α，方位角为β，根据卫星的方位角β，判断卫星相对于车辆的方位；2.当卫星位于车辆沿道路行驶方向左侧时，通过卫星的方位角β、左侧建筑物的高度H_l以及车辆与左侧建筑物的距离d_l，计算卫星在车辆左侧的截止高度角θ_l，若卫星的高度角小于θ_l，即α＜θ_l，则该卫星为非视距卫星；当卫星位于车辆沿道路行驶方向右侧时，通过卫星的方位角β、右侧建筑物的高度H_r以及车辆与右侧建筑物的距离d_r，计算卫星在车辆右侧的截止高度角θ_r，若卫星的高度角小于θ_r，即α＜θ_r，则该卫星为非视距卫星；3.对于GNSS接收机观测到的所有卫星，逐一甄别卫星的可见性后，剔除其中的非视距卫星；步骤5)经上述可见卫星的辨识后，若可见卫星数目少于四颗，则无法进行GNSS伪距定位解算，将步骤1)中的粗略估算的车辆位置作为最终的定位结果输出；若可见卫星数目不少于四颗且不多于六颗，则将全部卫星用于GNSS伪距定位解算，并将解算的结果作为最终的定位结果输出；若可见卫星数目大于六颗，则从中选出六颗卫星用于GNSS伪距定位解算，具体过程如下：1.首先，从可见卫星中，选出高度角最大和最小的两颗卫星；2.然后，选出与高度角最小卫星的方位角相差最大的一颗卫星；3.接着选出与前三颗卫星组成的四面体体积最大的一颗卫星；4.进而，利用遍历的方法，从余下的卫星中，任选两颗与上述四颗卫星组合，分别计算六星组合的GDOP值，然后根据GDOP值最小的原则，从这些组合中，选取使GDOP值最小的一组作为最后的选星结果；5.将选出的六颗卫星进行GNSS伪距定位解算，并将解算的结果作为最终的定位结果输出。