[发明专利]一种抑制城市峡谷多径卫星信号的定位方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及卫星导航定位领域，特别涉及一种抑制城市峡谷多径卫星信号的定位方法和系统。

背景技术

随着国内机动车快速的增加，我国的城市交通面临着日益严峻的挑战，智能交通系统(Intelligent Transportation System，ITS)应运而生。ITS能够有效减少交通事故的发生，缓解城市交通问题，而ITS的开发研究，离不开精确的车辆导航定位，只有在车辆准确、实时定位的前提下，才能够有效地指挥调度车辆，改善城市交通，保证车辆安全行驶，因此，车辆导航定位技术是目前ITS研究的关键内容之一。

在车辆导航定位领域中，主要的定位方法有航位推算、惯性导航以及卫星导航。航位推算和惯性导航主要采用低成本的车载传感器，如电子罗盘，轮速传感器、微机电陀螺仪等来实现车辆的导航定位，由于传感器的测量误差会随时间不断的累积，通常只能保证短时间的定位精度；目前，全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)在车辆定位领域的应用最为广泛，它泛指所有的卫星导航系统，技术较为成熟的有美国的全球定位系统(Global Positioning System，GPS)，俄罗斯的格洛纳斯导航系统以及中国的北斗卫星导航系统，GNSS能够实时的为车辆提供三维位置、速度、时间等信息，实现全天候、全方位的导航定位功能。

目前GNSS车载定位以及GNSS-惯性组合导航已经实现普遍应用。但是当车辆行驶在城市峡谷环境中时，由于公路两旁的高层建筑有遮挡，GNSS的卫星信号易受到公路两旁建筑的遮挡和反射，多路径效应严重，若对信号反射导致的非视距卫星缺乏有效的甄别，势必引入巨大的定位误差，因此，在城市峡谷环境下，消除GNSS多径误差，是目前车辆导航定位乃至ITS领域亟待解决的难题之一。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种抑制城市峡谷多径卫星信号的定位方法和系统。本方法利用了建筑物只对左右方向的卫星有较大的遮挡，但对前方、上方和后方的卫星并没有遮挡这个事实，有效判断和剔除不可见卫星，减弱多路径效应的影响，从而实现城市峡谷环境下的车辆高精度定位。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：在城市峡谷环境中，公路都比较直，前后都没有遮挡，但公路两旁的建筑物有遮挡，由于建筑物的反射，车载GNSS接收机易接收到非视距卫星的信号，非视距卫星的伪距测量值误差较大，若将此类卫星用于定位解算，将导致车辆定位精度下降，因此，在优化选星定位中，需要首先剔除非视距卫星；首先根据车辆的行驶速度和车辆在上一时刻的定位结果或者用惯性导航预测车辆在当前时刻的位置。车辆上的卫星定位接收机接受可收到的卫星信号，信号中的星历包含卫星的位置信息，可以解算出卫星的位置，根据卫星的伪距离测量值，可计算接收到的卫星的伪距残余。遮挡临界点是根据固定高度，固定车和建筑物的距离的卫星无遮挡俯仰角，它有方程(7)代表。高度角大于方程(7)的卫星是没有遮挡的，而小于方程(7)的高度角卫星是被建筑物遮挡。

如图3所示，高度角α和方向角θ的关系的推导如下(以车辆到右边建筑物为例，左边同样方法)，当方向角为90°时α₀是最小高度角，高度为h，车辆到右边建筑物的距离为l，那么

tanα₀＝h/l (1)

以车辆为坐标原点O，车辆的正前方为y轴，车辆到右边建筑物为x轴，车辆正上方为z轴，建立空间三维坐标系，那么建筑物顶上任意一点A的坐标为

(l,y,h)，那么

于是由(2)和(3)分别推出如下式子

y＝l/tanθ (5)

由(1)、(4)和(5)推出(6)如下

将(6)式变形可得

α＝tan^-1[tanα₀·sinθ] (7)