[发明专利]一种城市GNSS导航质量评估和预测的方法及系统

说明书

本发明公开了一种城市GNSS导航质量评估和预测的方法及系统，其方法包括：通过星历得到卫星的各个时刻的位置；选定路网仿真点进行静态分析，确定路网仿真点上卫星信号被遮挡情况；选定路网轨迹进行动态分析，确定路网轨迹上卫星信号被遮挡情况；选取相应的精度评价模型和相应的精度因子；在多模导航卫星定位星源情况下，结合轨迹上的精度评价模型，优化对卫星的选择；结合用户定位精度需求和多路径效应确定导航定位质量综合评价因子；对路径轨迹进行动态的路径规划。在本发明实施例中，从高精度基础三维模型仿真出发，建立了高精度的空间卫星轨道、地面段多路径效应模型、导航定位质量评价模型和序列质量预报机制。

技术领域

本发明涉及卫星导航技术领域，具体涉及一种城市GNSS导航质量评估和预测的方法及系统。

背景技术

全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System)(北斗系统、GPS、GLONASS、GALILE)已经形成了全球空间定位的强大应用，同时，现代城市的特殊环境，如高楼大厦形成城市峡谷，立交桥形成等定位的盲区，使得卫星导航定位的全面应用受到阻碍，因此需要对现代城市的定位环境进行详细调查，为城市导航定位增强设计与分析提供基础依据，加强位置服务的基础时空环境建设，为增强定位提供基本支撑平台与技术构架。

近年来，各大地图厂商已经开始绘制各个城市精准的3D地图。3D地图能准确描绘出接收机所处的环境，能帮助接收机提前预测电磁波的遮蔽、反射等情况。3D地图将是提升城区环境下GNSS性能的一个关键信息，如何利用这个信息为GNSS服务将是未来几年研究的重点。

而且用于描述系统性能的指标及评估方法随着GNSS的快速发展而发展。首先，性能指标更加准确反映了用户的需求，比如完好性的提出。完好性于2008年发布的标准定为服务性能标准首次被提出，完好性概念是在服务可靠性的基础上进行的拓展，它要求GNSS具有对不能提供服务时对用户提出告警。但是，由于诸多原因，完好性概念在各个系统中的实现机制有很大差异。因此本专利提出了独创性的方法对精度质量进行分析和评价。

现有技术中基于辅助全球卫星导航系统A-GNSS提出了利用移动网络的辅助，通过MS-Assisted和MS-based两种模式架构，解决传统GNSS中首次定位时间(Time TO FirstFix，TTFF)过长以及弱信号环境下或者有效使用的可见星数小于四颗时的定位问题，这种方法可对城市环境下，无信号或者弱信号的进行定位。但是其必须要有蜂窝数据支持，并且需要A-GNSS位置服务器硬件支持进行实时传输数据，这与本专利方法思路有本质区别。

现有技术针对无人驾驶智能车在城市道路环境中全球定位系统信号以非视距传播而造成伪距估计偏差，导致定位不准确的问题，提出了一种以视觉信息为筛选条件的组合导航方法。该系统通过摄像头采集到车体周围环境信息图像与车辆惯性导航系统(Inertial Navigation System，INS)信息并处理，最终得到建筑物上隅角与下隅角的差值，换算出建筑物相对车体所形成的遮挡角度，以此筛选全球定位系统(GlobalPositioning System，GPS)卫星有效信息，采用容积卡尔曼滤波对组合导航信息进行滤波估计，提高导航信息准确度。该系统仅通过建筑物角度计算遮挡角度，未通过卫星的实时位置进行计算，并且未利用遮挡信息考虑环境多路径效应，同时也无法利用卫星的预测轨道数据连续预测轨迹环境的变化。

发明内容

为了解决现有技术的缺点，本发明提供一种城市GNSS导航质量评估和预测的方法及系统，从高精度基础三维模型仿真出发，建立了高精度的空间卫星轨道、地面段多路径效应模型、导航定位质量评价模型和序列质量预报机制

为了实现本发明的目的，本发明提供一种城市GNSS导航质量评估和预测的方法，包括如下步骤：

利用城市地形和建筑物特征构建城市实景模型，并将城市路网数据纳入城市实景模型中，通过星历得到卫星的各个时刻的位置；