CN106908756B - 一种定位系统误差判别方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种定位系统误差判别方法及装置，所述方法包括：获取所述定位系统中各子系统信源的信号的测量误差；判断所述测量误差的可信度；获取所述定位系统中接收机与所述信源之间的相对位置；根据所述测量误差、所述相对位置及所述测量误差的可信度，判别所述定位系统的定位误差。应用本发明实施例，能够有效解决多系统组合导航定位系统中的非等精度信号的误差判别问题，提高组合导航的定位精确度。

Description

一种定位系统误差判别方法及装置

技术领域

本发明涉及通信定位与导航技术领域，特别是涉及一种定位误差判别方法及装置。

背景技术

近年来，人们对室内外高精度定位的需求不断增强，多系统组合导航成为了高精度室内外定位的热点研究方向。其中，不同的导航信号从信号体制、解调过程到解算方法，均有所差别。如何判别各个信源的信号的误差大小，成为了多系统组合导航的重要内容之一。其中，信号的测量误差受到多方面的影响，包括：信号体制自身的固有误差，例如卫星导航信号的测量误差与Wi-Fi信号的测量范围不一样；接收机测量误差，例如不同性能的接收机在接收同一信号时可能得到不同大小的测量误差；环境影响误差，例如多径影响、人流走动、信道衰落等带来的误差。另外，在定位系统中，最终的定位精度往往由接收机与各信源之间的位置(即几何精度因子)和信号测量误差共同决定，即使信号测量误差较低，但如果几何精度因子很大，则同样无法得到高精度的定位结果。

目前，定位系统的误差判别主要是通过几何精度因子和信号测量误差综合来判别定位误差的大小。具体的，先判断信号测量误差与定位误差的关系，并将各信源测量误差方差看作是相等的，再根据各信源测量误差计算得到定位误差方差，由定位误差方差可知定位误差的判别受接收机与各信源之间的位置的影响，将接收机与各信源之间的位置定义为几何精度因子，最后根据几何精度因子和信号测量误差共同来判别定位误差的大小。

但是，在组合导航系统中，各定位系统的信号往往是非等精度的，即不同定位系统的测量值精度范围不同，因此现有的误差判别方法中将各信源测量误差方差进行相等的假设，使得在组合导航过程中，容易出现低精度信号“污染”高精度信号的情况，从而导致组合导航系统的误差判别的结果不准确。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种定位系统误差判别方法及装置，解决多系统组合导航定位系统中的非等精度信号的误差判别问题，提高组合导航的定位精确度。

为达到上述目的，本发明实施例公开了一种定位系统误差判别方法，所述方法包括：

获取所述定位系统中各子系统信源的信号的测量误差；

判断所述测量误差的可信度；

获取所述定位系统中接收机与所述信源之间的相对位置；

根据所述测量误差、所述相对位置及所述测量误差的可信度，判别所述定位系统的定位误差。

可选的，

所述获取所述定位系统中各子系统信源的信号对应的测量误差，包括：

获取所述定位系统中各子系统信源的信号对应的测量误差，得到所述测量误差的协方差矩阵；

所述判断所述测量误差的可信度，包括：

判断所述测量误差的可信度，得到所述测量误差的可信度矩阵；

所述获取所述定位系统中接收机与所述信源之间的相对位置，包括：

获取所述定位系统中接收机与所述信源之间的相对位置，确定所述定位系统中接收机与所述信源之间的相对位置的几何矩阵；

所述根据所述测量误差、所述相对位置及所述测量误差的可信度，判别所述定位系统的定位误差，包括：

根据所述测量误差的协方差矩阵、所述几何矩阵及所述测量误差的可信度矩阵，求解所述定位误差的协方差矩阵；

根据所述定位误差的协方差矩阵，得到所述定位系统的定位误差的判别函数；

根据所述判别函数，判别所述定位系统的定位误差。

可选的，所述根据所述测量误差的协方差矩阵、所述几何矩阵及所述测量误差的可信度矩阵，求解所述定位误差的协方差矩阵，包括：

根据公式：

Cov(ε_x)＝(G^TE^-1CG)^-1

求解所述定位误差的协方差矩阵，其中，ε_x表示定位误差，Cov(ε_x)表示定位误差的协方差矩阵，G表示所述定位系统中接收机与所述信源之间的相对位置的几何矩阵，G^T表示所述定位系统中接收机与所述信源之间的相对位置的几何矩阵的转置矩阵，E表示所述测量误差的协方差矩阵，E^-1表示所述测量误差的协方差矩阵的可逆矩阵，C表示所述测量误差的可信度矩阵。

可选的，所述根据所述定位误差的协方差矩阵，得到所述定位系统的定位误差的判别函数，包括：

根据公式：

得到所述定位系统的定位误差的判别函数，其中，J表示所述定位误差的判别函数，G表示所述定位系统中接收机与所述信源之间的相对位置的几何矩阵，G^T表示所述定位系统中接收机与所述信源之间的相对位置的几何矩阵的转置矩阵，E表示所述测量误差的协方差矩阵，E^-1表示所述测量误差的协方差矩阵的可逆矩阵，C表示所述测量误差的可信度矩阵，trace(G^TE^-1CG)^-1指矩阵(G^TE^-1CG)^-1的迹，(G^TE^-1CG)^-1表示所述定位误差的协方差矩阵。

可选的，所述判断所述测量误差的可信度，包括：

获取所述各子系统信源的信号当前时刻的测量值和所述当前时刻的前一时刻的真实值，并将所述前一时刻的真实值作为所述当前时刻的估计值；

根据所述当前时刻的测量值和所述当前时刻的估计值，得到所述信源的信号当前时刻的测量误差；

将所述当前时刻的测量误差作为所述多系统组合导航的定位系统的参考测量值，根据所述参考测量值得到所述信源的信号的信任因子；

获取所述信源的信号强度，根据所述信号强度和所述信任因子判断所述信源的信号的测量误差的可信度。

可选的，所述根据所述当前时刻的测量值和所述当前时刻的估计值，得到所述信源的信号当前时刻的测量误差，包括：根据公式：

得到所述信源的信号当前时刻的测量误差，其中，表示所述各子系统当前时刻的测量误差，y_i,k表示所述各子系统当前时刻的测量值，C_i表示所述各子系统的测量矩阵，表示所述当前时刻的前一时刻的真实值，i表示所述各子系统信源的编号，k表示测量误差的当前时刻，k-1表示测量误差的当前时刻的前一时刻。

可选的，所述根据所述信号强度和所述信任因子判断所述信源的信号的测量误差的可信度，包括：

将所述信任因子和所述信号强度作为DS证据理论的证据；

计算所述证据得到信任函数和似然函数；

将所述信任函数作为所述可信度的信任区间的下限，将所述似然函数根据作为所述可信度的信任区间的上限，判断所述信源的信号的测量误差是否在所述可信度的信任区间内，得到所述测量误差的可信度。

本发明实施例还公开了一种定位系统误差判别装置，所述装置包括：

第一获取模块，用于获取所述定位系统中各子系统信源的信号的测量误差；

第一判断模块，用于判断所述测量误差的可信度；

第二获取模块，用于获取所述定位系统中接收机与所述信源之间的相对位置；

第二判断模块，用于根据所述测量误差、所述相对位置及所述测量误差的可信度，判别所述定位系统的定位误差。

可选的，所述第一获取模块，还用于：

获取所述定位系统中各子系统信源的信号对应的测量误差，得到所述测量误差的协方差矩阵；

所述第一判断模块，还用于：

判断所述测量误差的可信度，得到所述测量误差的可信度矩阵；

所述第二获取模块，还用于

获取所述定位系统中接收机与所述信源之间的相对位置，确定所述定位系统中接收机与所述信源之间的相对位置的几何矩阵；

所述第二判断模块，还用于：

根据所述测量误差的协方差矩阵、所述几何矩阵及所述测量误差的可信度矩阵，求解所述定位误差的协方差矩阵；

根据所述定位误差的协方差矩阵，得到所述定位系统的定位误差的判别函数；

根据所述判别函数，判别所述定位系统的定位误差。

可选的，所述第二判断模块，还用于：

根据公式：

Cov(ε_x)＝(G^TE^-1CG)^-1

求解所述定位误差的协方差矩阵，其中，ε_x表示定位误差，Cov(ε_x)表示定位误差的协方差矩阵，G表示所述定位系统中接收机与所述信源之间的相对位置的几何矩阵，G^T表示所述定位系统中接收机与所述信源之间的相对位置的几何矩阵的转置矩阵，E表示所述测量误差的协方差矩阵，E^-1表示所述测量误差的协方差矩阵的可逆矩阵，C表示所述测量误差的可信度矩阵。

本发明实施例提供的一种定位误差判别方法及装置，先通过判断所述测量误差的可信度，减少了不同信源的信号的测量误差所带来的判别偏差问题，再根据所述测量误差、所述相对位置及所述测量误差的可信度，判别所述定位系统的定位误差。这样能够有效解决多系统组合导航中的非等精度信号的误差判别问题，提高组合导航的定位精确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种定位系统误差判别方法的一种流程图；

图2为本发明实施例提供的DS证据理论的框架示意图；

图3为本发明实施例提供的一种定位系统误差判别方法的另一种流程图；

图4为本发明实施例提供的一种定位系统误差判别装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在多系统组合导航的定位系统中，由于各定位系统的信号往往是非等精度的，即不同定位系统的测量值精度范围不同，因此有必要对各定位系统分别进行定位误差的测量，从而提高多系统组合导航的定位系统的定位精度。

参见图1，图1为本发明实施例提供的一种定位系统误差判别方法的一种流程图，包括如下步骤：

S101，获取定位系统中各子系统信源的信号的测量误差；

具体的，系统的定位误差是由两个因素构成的，一个是被定位者(如接收机、终端等)与信源(如卫星、基站等)之间的几何关系，另一个是各个子系统信源的信号的测量误差，其中问题的关键是估算测量误差，因为测量误差是永远无法精确得知的，否则就能精确得知接收机的位置了。因此这里获得的定位系统中各子系统信源的信号的测量误差，是根据当前时刻的测量值和当前时刻的前一时刻的真实值估算得到的。需要说明的是，为了方便理解，本发明中的被定位者都用接收机表示，对于其他被定位者，也都符合本发明实施例的保护范围，在此不一一列举。

S102，判断测量误差的可信度；

具体的，判断可信度是为了确定进行误差判别时，对不同定位系统信源的信号进行权重加成，可信度越高的信源的信号所占的比重越大，可信度越低的信源的信号所占的比重越小，可信度为零的信源的信号就会被剔除。这样才能更进一步减少定位系统的误差，提高定位系统的定位精度。

S103，获取定位系统中接收机与信源之间的相对位置；

具体的，定位系统中接收机与信源之间的相对位置，即几何精度因子，是判别定位误差一个关键的因素。因此，获取定位系统中接收机与信源之间的相对位置，是为了在判别定位误差时，将该相对位置与其他因素结合起来，共同来判断定位误差，使得定位误差更加精确。这里，其他因素包括影响测量误差的各种因素，如信号载噪比、多径效应、人流干扰等。

S104，根据测量误差、相对位置及测量误差的可信度，判别定位系统的定位误差。

具体的，在定位系统中，最终的定位精度往往是由接收机与信源之间的位置和信源的信号的测量误差共同决定的，但是，不同的信源的测量误差往往也是不同的，因此本方案不仅仅考虑了接收机与信源之间的位置和信源的信号的测量误差，还考虑了测量误差的可信度。而现有的判别定位误差的方法，仅通过测量误差和接收机与信源的相对位置来判别定位误差，本方案通过加入测量误差的可信度这一因素，与现有方法中的测量误差和相对位置共同来判别定位误差，提供了精确的定位误差判断，也为定位误差的分析和相关算法的研究带来了好处。

由此可见，本发明实施例提供的一种定位误差判别方法，先通过判断测量误差的可信度，减少了不同信源的信号的测量误差所带来的判别偏差问题，再根据测量误差、相对位置及测量误差的可信度，判别定位系统的定位误差。这样能够有效解决多系统组合导航中的非等精度信号的误差判别问题，提高组合导航的定位精确度。对于应用而言可以更准确的判断每个定位结果是否可靠，对于研究而言有了更准确的定位误差可以为分析系统误差提供更可靠的数据。

在本发明实施例中，获取定位系统中各子系统信源的信号对应的测量误差，包括：

获取定位系统中各子系统信源的信号对应的测量误差，得到测量误差的协方差矩阵；

这里，根据测量误差求解测量误差的协方差矩阵，由于实际测量误差中包含由信号体制、接收机参数等因素导致的固有误差，本发明中这些固有误差由测量误差的协方差矩阵表示。

判断所述测量误差的可信度，包括：

判断测量误差的可信度，得到所述测量误差的可信度矩阵；

这里，通过判断不同信源的信号的测量误差的可信度，得到的不同信源的信号的测量误差的可信度值，由于各信源的信号的测量误差不相关，则各可信度值作为矩阵正对角线上的元素，其余位置元素均为零，这就构成了可信度矩阵。可信度是对角阵，因此对于对角矩阵上某一元素为零的矩阵，都不存在逆矩阵，这样就会剔除该信源，从而使得定位误差更加精确。

获取定位系统中接收机与信源之间的相对位置，包括：

获取定位系统中接收机与信源之间的相对位置，确定定位系统中接收机与信源之间的相对位置的几何矩阵；

具体的，由于本发明中的定位系统的定位误差是通过数学公式计算得到的，因此有必要将实际中的参数转换成数学的形式。定位系统中接收机与信源之间的相对位置，即几何精度因子，是判别定位误差一个关键的因素，根据得到的定位系统中接收机与信源之间的相对位置，来确定定位系统中接收机与信源之间的相对位置的几何矩阵。

根据测量误差、相对位置及测量误差的可信度，判别定位系统的定位误差，包括：

根据测量误差的协方差矩阵、几何矩阵及测量误差的可信度矩阵，求解定位误差的协方差矩阵；

具体的，先通过定位系统的定位误差计算公式：

ε_x＝(G^TG)^-1ε

得到定位误差，其中ε_x表示定位误差，G表示定位系统中接收机与信源之间的相对位置的几何矩阵，G^T表示定位系统中接收机与信源之间的相对位置的几何矩阵的转置矩阵，ε表示测量误差。可见，通常情况下，定位误差只受接收机与信源之间的相对位置和测量误差的影响。

根据定位误差的计算公式得到定位误差协方差矩阵，即

COV(ε_x)＝E[ε_xε_x ^T]＝(G^TG)^-1G^TE[ε_mε_m ^T]G(G^TG)^-1

其中，ε_x表示定位误差，COV(ε_x)表示定位误差协方差矩阵，ε_m为测量误差，G表示定位系统中接收机与信源之间的相对位置的几何矩阵，G^T表示定位系统中接收机与信源之间的相对位置的几何矩阵的转置矩阵，E表示测量误差的协方差矩阵。其中，ε_m测量误差包括了影响测量值的各种误差源，例如信号载噪比、多径效应、人流干扰、建筑环境特征等。其中人流干扰、建筑环境特征等因素引起的误差可等效为信号载噪比的噪声，即其通过影响信号载噪比来影响定位精度，它们是时变的；而信号特性、测量电路参数等因素，与信号本身及接收机设计有关，它们一般是非时变的。影响时变噪声与非时变噪声的因素往往是相关的。理论上，它们符合一定的先验概率分布，实际情况下，由于环境因素等影响，实际测量误差中包含由信号体制、接收机参数等因素导致的固有误差(由测量误差协方差矩阵表示)，和由外部环境导致的时变误差(由测量误差的可信度矩阵表示)，而且实际测量误差也和接收机与信源之间的相对位置有关，因此，根据测量误差的协方差矩阵、几何矩阵及测量误差的可信度矩阵，就可以求解定位误差的协方差矩阵。

最终得到定位误差的协方差矩阵，即

Cov(ε_x)＝(G^TE^-1CG)^-1

其中，ε_x表示定位误差，Cov(ε_x)表示定位误差的协方差矩阵，G表示定位系统中接收机与信源之间的相对位置的几何矩阵，G^T表示定位系统中接收机与信源之间的相对位置的几何矩阵的转置矩阵，E表示测量误差的协方差矩阵，E^-1表示测量误差的协方差矩阵的可逆矩阵，C表示测量误差的可信度矩阵。

根据定位误差的协方差矩阵，得到定位系统的定位误差的判别函数；

其中，定位误差的协方差矩阵表明了定位误差的判别受测量误差的协方差矩阵、几何矩阵及测量误差的可信度矩阵这三个参数的共同影响。

根据判别函数，判别定位系统的定位误差。

具体的，判别函数中包括测量误差的协方差矩阵、几何矩阵及测量误差的可信度矩阵，根据测量误差的协方差矩阵、几何矩阵及测量误差的可信度矩阵共同来判断定位系统的定位误差，得到更精确的定位误差。

在本发明实施例中，根据测量误差的协方差矩阵、几何矩阵及测量误差的可信度矩阵，求解定位误差的协方差矩阵，包括：

根据公式：

Cov(ε_x)＝(G^TE^-1CG)^-1

求解定位误差的协方差矩阵，其中，ε_x表示定位误差，Cov(ε_x)表示定位误差的协方差矩阵，G表示定位系统中接收机与信源之间的相对位置的几何矩阵，G^T表示定位系统中接收机与信源之间的相对位置的几何矩阵的转置矩阵，E表示测量误差的协方差矩阵，E^-1表示测量误差的协方差矩阵的可逆矩阵，C表示测量误差的可信度矩阵。

根据定位误差的协方差矩阵，得到定位系统的定位误差的判别函数，包括：

根据公式：

得到定位系统的定位误差的判别函数，其中，J表示定位误差的判别函数，G表示定位系统中接收机与信源之间的相对位置的几何矩阵，G^T表示定位系统中接收机与信源之间的相对位置的几何矩阵的转置矩阵，E表示测量误差的协方差矩阵，E^-1表示测量误差的协方差矩阵的可逆矩阵，C表示测量误差的可信度矩阵，trace(G^TE^-1CG)^-1指矩阵(G^TE^-1CG)^-1的迹，(G^TE^-1CG)^-1表示定位误差的协方差矩阵。

这样，就可以直接根据定位系统的定位误差的判别函数公式判断定位系统的误差大小，J越大，则误差越大，J越小，则误差越小。另外，由定位系统的定位误差的判别函数公式可以看出，定位误差的判别受测量误差协方差矩阵、相对位置的几何矩阵及测量误差的可信度矩阵三个参数的共同影响，通过测量误差、接收机与信源的相对位置及测量误差的可信度共同来判别定位误差，与现有的仅通过测量误差和接收机与信源的相对位置来判别定位误差的方法相比，进一步提供了精确的定位误差判断，也为定位误差的分析和相关算法的研究带来了好处。

在本发明一个可选的实施例中，判断测量误差的可信度，包括：

获取各子系统信源的信号当前时刻的测量值和当前时刻的前一时刻的真实值，并将前一时刻的真实值作为当前时刻的估计值；

具体的，对于测量矩阵为C_i的子系统，当某一子系统瞬时(或者短时间间隔内)误差较大，则认为其可信度较低，反之较高。

那么，各子系统的测量误差w满足如下公式：

w_i,k＝y_i,k-C_ix_i,k

其中，表示各子系统当前时刻的测量误差，y_i,k表示各子系统当前时刻的测量值，C_i表示各子系统的测量矩阵，表示当前时刻的估计值，i表示各子系统信源的编号，k表示测量误差的当前时刻。

但是，在实际中并不能得到当前时刻的真实值，而只能得到当前时刻的预测值，所以需要将前一时刻的真实值作为当前时刻的估计值，这里的估计值也是最优估计值。

根据当前时刻的测量值和当前时刻的估计值，得到信源的信号当前时刻的测量误差；

具体的，根据公式：

得到信源的信号当前时刻的测量误差，其中，表示各子系统当前时刻的测量误差，y_i,k表示各子系统当前时刻的测量值，C_i表示各子系统的测量矩阵，表示当前时刻的前一时刻的真实值，i表示各子系统信源的编号，k表示测量误差的当前时刻，k-1表示测量误差的当前时刻的前一时刻。

将当前时刻的测量误差作为多系统组合导航的定位系统的参考测量值，根据参考测量值得到所述信源的信号的信任因子；

具体的，为了统一评价标准，需要用系统的全局状态估计替换测量误差公式中各子系统的状态估计，得到相对测量误差，即多系统组合导航的定位系统的参考测量值，如下公式：

其中，表示k时刻i系统的相对测量误差值，y_i,k表示各子系统当前时刻的测量值，C_i表示各子系统的测量矩阵，表示系统的全局状态下的估计值，i表示各子系统信源的编号，M表示多系统组合导航的定位系统，k表示测量误差的当前时刻，k-1表示测量误差的当前时刻的前一时刻。

由于各子系统测量值偏离参考测量值的越小，若各子系统测量值的方差阵越大，这就说明子系统i在k时刻的测量值偏离参考测量值越远。因此将信任因子定义为

其中，γ_i,k表示信源的信号的信任因子，表示各子系统的测量值的方差阵，表示各子系统的测量值偏离所述参考测量值的方差阵，i表示各子系统信源的编号，k表示测量误差的当前时刻，N表示信源的数量。

获取信源的信号强度，根据信号强度和信任因子判断信源的信号的测量误差的可信度。

这里，由于计算信源的信号的信任因子的公式中不仅包含了建模及测量偏差，还包含了因采样点不充分导致的统计偏差，因此不能直接将信任因子用于可信度评估，否则有可能引起较大的评估误差。但由于系统永远无法得到精确的误差统计特性，因此有必要利用其它冗余信息结合上述信息综合进行可信度评估。在本发明实施例中，通过信号强度和信任因子共同作为评判测量误差的可信度的因素，可以提高测量误差的可信度的判断的准确性，进而提高定位误差判别的精确度。

另外，根据当前时刻的测量值和当前时刻的估计值，得到信源的信号当前时刻的测量误差，包括：根据公式：

得到信源的信号当前时刻的测量误差，其中，表示各子系统当前时刻的测量误差，y_i,k表示各子系统当前时刻的测量值，C_i表示各子系统的测量矩阵，表示当前时刻的前一时刻的真实值，i表示各子系统信源的编号，k表示测量误差的当前时刻，k-1表示测量误差的当前时刻的前一时刻。

根据参考测量值得到信源的信号的信任因子，包括；

根据公式：

得到信源的信号的信任因子，其中，γ_i,k表示信源的信号的信任因子，表示各子系统的测量值的方差阵，表示各子系统的测量值偏离所述参考测量值的方差阵，i表示各子系统信源的编号，k表示测量误差的当前时刻，N表示信源的数量。

在本发明一个可选的实施例中，根据信号强度和信任因子判断信源的信号的测量误差的可信度，包括：

将信任因子和信号强度作为DS证据理论的证据。

DS证据理论作为一种不确定推理方法，其主要特点是：满足比贝叶斯概率论更弱的条件，具有直接表达“不确定”和“不知道”的能力。在DS证据理论中，有几个基本概念，一是辨识框架，在本发明中，辨识框架是由所有信源组成的集合；二是基本概率分配；三是证据，本发明中的证据为信任因子和信号强度；四是信任函数和似然函数，这两个函数都可以由证据计算得到；五是信任区间，将信任函数和似然函数作为可信度的信任区间，通过判断，就可以得到最终的可信度。

参见图2，图2为本发明实施例提供的DS证据理论的框架示意图；

由图2可以看出，辨识框架Θ＝{信源F_i，i⊙1：N}，Θ为DS证据理论的辨识框架，F_i表示多系统组合导航的定位系统中不同定位系统的信源，i表示各子系统信源的编号，N为信源个数。在辨识框架中，辨识框架是由所有信源组成的集合。然后选择信任因子和信号强度作为DS证据理论的证据，通过DS证据理论来判断各信源测量误差的可信度。

计算证据得到信任函数和似然函数。

在DS证据理论中，对于辨识框架中的某个假设，根据基本概率分配分别计算出关于该假设的信任函数和似然函数。这里，信任函数表示当前环境下，对某个假设的信任程度，信任函数的值为该假设的所有子集的基本概率之和，表示对该假设的总的信任度。似然函数又称为不可驳斥函数或上限函数，似然函数表示对该假设为非假的信任度。在DS证据理论中，分别用信任函数和似然函数来描述知识的精确信任度、不可驳斥信任度，即可以从不同角度刻画假设的不确定性。

将信任函数作为可信度的信任区间的下限，将似然函数根据作为可信度的信任区间的上限，判断信源的信号的测量误差是否在可信度的信任区间内，得到测量误差的可信度。

在DS证据理论中，将信任函数和似然函数作为可信度的信任区间，其中，将信任函数作为可信度的信任区间的下限，将似然函数作为可信度的信任区间的上限。该信任区间用以表示对辨识框架中的某个假设的确认程度，然后判断信源的信号的测量误差是否在可信度的信任区间内，如果测量误差在可信度的信任区间内，则认为该测量误差可信，即该信源可以作为定位系统的误差判别因素；如果测量误差不在可信度的信任区间内，则认为该测量误差不可信，即信任度为零，对于信任度为零的信源在定位系统的误差判别时将其剔除，这样，提高了定位误差的判别精确度。

本发明实施例利用DS证据理论判别测量误差的可信度，并在该理论中，引入信任函数来度量不确定性，引用似然函数来处理由于“不知道”引起的不确定性，并且不必事先给出知识的先验概率，与主观的贝叶斯方法相比，具有较大的灵活性。

参见图3，图3为本发明实施例提供的一种定位系统误差判别方法的另一种流程图，包括如下步骤：

S301，计算各信源的信任因子。

这里，计算各信源的信任因子主要是为了判别各信源测量误差的可信度。

S302，测量各信源的信号强度。

这里，信号强度可以通过现有技术来测量，比如可以通过信号强度测量仪来测量信号强度。

S303，DS证据理论。

具体的，通过DS证据理论，将信任因子和信号强度作为DS证据理论的证据，根据证据来判断各信源测量误差的可信度。

S304，得到各信源测量误差的可信度。

这里，得到各信源测量误差的可信度使得定位误差的判别更加精确。

S305，确定接收机与信源的几何矩阵。

这里，接收机与信源的几何矩阵即定位系统中接收机与信源之间的相对位置的几何矩阵。

S306，求解定位误差的协方差矩阵。

这里，根据测量误差协方差矩阵、相对位置的几何矩阵及测量误差的可信度矩阵三个参数，求解定位误差的协方差矩阵。

S307，得到定位误差的判别函数。

具体的，得到的定位误差的判别函数中包括测量误差协方差矩阵、相对位置的几何矩阵及测量误差的可信度矩阵这三个参数，根据这三个参数共同来判断定位误差的大小，使得定位误差的判别更加精确。

参见图4，图4为本发明实施例提供的一种定位系统误差判别装置的结构示意图，包括如下模块：

第一获取模块401，用于获取定位系统中各子系统信源的信号的测量误差；

第一判断模块402，用于判断测量误差的可信度；

第二获取模块403，用于获取定位系统中接收机与信源之间的相对位置；

第二判断模块404，用于根据测量误差、相对位置及测量误差的可信度，判别定位系统的定位误差。

进一步的，第一获取模块401，还用于：

获取定位系统中各子系统信源的信号对应的测量误差，得到测量误差的协方差矩阵；

第一判断模块402，还用于：

判断测量误差的可信度，得到测量误差的可信度矩阵；

第二获取模块403，还用于

获取定位系统中接收机与信源之间的相对位置，确定定位系统中接收机与信源之间的相对位置的几何矩阵；

第二判断模块404，还用于：

根据测量误差的协方差矩阵、几何矩阵及测量误差的可信度矩阵，求解定位误差的协方差矩阵；根据定位误差的协方差矩阵，得到定位系统的定位误差的判别函数；

根据判别函数，判别定位系统的定位误差。

进一步的，第二判断模块，还用于：

根据公式：

Cov(ε_x)＝(G^TE^-1CG)^-1

求解定位误差的协方差矩阵，其中，ε_x表示定位误差，Cov(ε_x)表示定位误差的协方差矩阵，G表示定位系统中接收机与信源之间的相对位置的几何矩阵，G^T表示定位系统中接收机与信源之间的相对位置的几何矩阵的转置矩阵，E表示测量误差的协方差矩阵，E^-1表示测量误差的协方差矩阵的可逆矩阵，C表示测量误差的可信度矩阵。

由此可见，本发明实施例提供的一种定位误差判别装置，先通过判断测量误差的可信度，减少了不同信源的信号的测量误差所带来的判别偏差问题，再根据测量误差、相对位置及测量误差的可信度，判别定位系统的定位误差。这样能够有效解决多系统组合导航中的非等精度信号的误差判别问题，提高组合导航的定位精确度。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种定位系统误差判别方法，应用于多系统组合导航的定位系统中，其特征在于，所述方法包括：

获取所述定位系统中各子系统信源的信号对应的测量误差，得到所述测量误差的协方差矩阵；

判断所述测量误差的可信度，得到所述测量误差的可信度矩阵；

获取所述定位系统中接收机与所述信源之间的相对位置，确定所述定位系统中接收机与所述信源之间的相对位置的几何矩阵；

根据所述测量误差、所述相对位置及所述测量误差的可信度，判别所述定位系统的定位误差，包括：

根据公式：

Cov(ε_x)＝(G^TE^-1CG)^-1

求解所述定位误差的协方差矩阵，其中，ε_x表示定位误差，Cov(ε_x)表示定位误差的协方差矩阵，G表示所述定位系统中接收机与所述信源之间的相对位置的几何矩阵，G^T表示所述定位系统中接收机与所述信源之间的相对位置的几何矩阵的转置矩阵，E表示所述测量误差的协方差矩阵，E^-1表示所述测量误差的协方差矩阵的可逆矩阵，C表示所述测量误差的可信度矩阵；

根据所述定位误差的协方差矩阵，得到所述定位系统的定位误差的判别函数；

根据所述判别函数，判别所述定位系统的定位误差。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述定位误差的协方差矩阵，得到所述定位系统的定位误差的判别函数，包括：

根据公式：

得到所述定位系统的定位误差的判别函数，其中，J表示所述定位误差的判别函数，G表示所述定位系统中接收机与所述信源之间的相对位置的几何矩阵，G^T表示所述定位系统中接收机与所述信源之间的相对位置的几何矩阵的转置矩阵，E表示所述测量误差的协方差矩阵，E^-1表示所述测量误差的协方差矩阵的可逆矩阵，C表示所述测量误差的可信度矩阵，trace(G^TE^-1CG)^-1指矩阵(G^TE^-1CG)^-1的迹，(G^TE^-1CG)^-1表示所述定位误差的协方差矩阵。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断所述测量误差的可信度，包括：

获取所述各子系统信源的信号当前时刻的测量值和所述当前时刻的前一时刻的真实值，并将所述前一时刻的真实值作为所述当前时刻的估计值；

根据所述当前时刻的测量值和所述当前时刻的估计值，得到所述信源的信号当前时刻的测量误差；

将所述当前时刻的测量误差作为所述多系统组合导航的定位系统的参考测量值，根据所述参考测量值得到所述信源的信号的信任因子；

获取所述信源的信号强度，根据所述信号强度和所述信任因子判断所述信源的信号的测量误差的可信度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前时刻的测量值和所述当前时刻的估计值，得到所述信源的信号当前时刻的测量误差，包括：

根据公式：

得到所述信源的信号当前时刻的测量误差，其中，表示所述各子系统当前时刻的测量误差，y_i,k表示所述各子系统当前时刻的测量值，C_i表示所述各子系统的测量矩阵，表示所述当前时刻的前一时刻的真实值，i表示所述各子系统信源的编号，k表示测量误差的当前时刻，k-1表示测量误差的当前时刻的前一时刻。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述信号强度和所述信任因子判断所述信源的信号的测量误差的可信度，包括：

将所述信任因子和所述信号强度作为DS证据理论的证据；

计算所述证据得到信任函数和似然函数；

将所述信任函数作为所述可信度的信任区间的下限，将所述似然函数根据作为所述可信度的信任区间的上限，判断所述信源的信号的测量误差是否在所述可信度的信任区间内，得到所述测量误差的可信度。

6.一种定位系统误差判别装置，应用于多系统组合导航的定位系统中，其特征在于，所述装置包括：

第一获取模块，用于获取所述定位系统中各子系统信源的信号的测量误差，得到所述测量误差的协方差矩阵；

第一判断模块，用于判断所述测量误差的可信度，得到所述测量误差的可信度矩阵；

第二获取模块，用于获取所述定位系统中接收机与所述信源之间的相对位置，确定所述定位系统中接收机与所述信源之间的相对位置的几何矩阵；

第二判断模块，用于根据所述测量误差、所述相对位置及所述测量误差的可信度，判别所述定位系统的定位误差，具体用于：

根据公式：

Cov(ε_x)＝(G^TE^-1CG)^-1

求解所述定位误差的协方差矩阵，其中，ε_x表示定位误差，Cov(ε_x)表示定位误差的协方差矩阵，G表示所述定位系统中接收机与所述信源之间的相对位置的几何矩阵，G^T表示所述定位系统中接收机与所述信源之间的相对位置的几何矩阵的转置矩阵，E表示所述测量误差的协方差矩阵，E^-1表示所述测量误差的协方差矩阵的可逆矩阵，C表示所述测量误差的可信度矩阵；

根据所述定位误差的协方差矩阵，得到所述定位系统的定位误差的判别函数；

根据所述判别函数，判别所述定位系统的定位误差。