CN108896042B - 模拟无卫星信号的步行惯性导航测试方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种模拟无卫星信号的步行惯性导航测试方法和系统，测试设备和高精度定位设备处于开阔环境下，高精度定位设备获取GNSS信号的载波相位信息，通过定位服务供应商RTK账号获取附近定位服务供应商CORS的载波相位信息，然后通过算法计算得到厘米级RTK固定解，同时会生成带对应坐标信息的结果文件；步行一段时间完成测试设备步行惯性导航初始化，隔离测试设备的GNSS信号源，使测试设备进入纯步行惯性导航工作模式，同时高精度定位设备继续得到厘米级RTK固定解步行结果文件，将测试设备带坐标的的步行结果文件与高精度定位设备的定位结果文件进行对比得出精确的误差统计。本发明使测试设备定位结果更加精确。

Description

模拟无卫星信号的步行惯性导航测试方法和系统
技术领域
本发明涉及导航定位技术领域，具体涉及一种模拟无卫星信号的步行惯性导航测试方法和系统。
背景技术
步行惯性导航是一种步行中利用加速度计和陀螺仪运动中的参数，进行积分运算，获取当前位置的技术；在卫星信号较好的地方步行惯性导航(简称惯导)会与GNSS结果进行组合定位，在无卫星信号环境下则完全依赖纯步行惯性导航技术，在步行惯性导航应用测试中，要评估纯步行惯性导航的定位性能需要进入无卫星信号环境下进行测试。
评估步行惯性导航定位性能时需要精度很高的高精度定位设备输出实时对比基准，目前进入无卫星信号环境后高精度定位设备同样以纯惯性导航方式工作，纯惯性导航在长时间无卫星信号环境下累积的误差会越来越大，无法保证厘米级定位精度。而在环境开阔的地方高精度定位设备可以通过载波相位技术(Real-Time kinematic，RTK)定位方式得到厘米级固定解定位，在此环境下通过隔离测试设备的GNSS信号源，以模拟进入无卫星信号环境方式可以实现纯步行惯性导航定位。
目前步行惯性导航测试以进入真实无卫星信号环境实测方法进行。现有方法在环境开阔环境下完成测试设备和高精度定位设备惯性导航校准，随后进入无卫星信号环境下测试设备和高精度定位设备均以纯惯性导航方式工作，最后将测试设备的定位结果与高精度设备的定位结果进行误差对比统计。
目前测试无卫星信号的纯步行惯导测试主要靠进入真实环境下实测；但是高精度定位设备在无卫星信号环境下主要依赖惯性导航方式，纯惯性导航在长时间无卫星信号环境下累积的误差会越来越大，无法保证高精度定位设备厘米级定位精度，测试设备误差统计结果会存在误差。
发明内容
本发明提出了一种模拟无卫星信号的步行惯性导航测试方法和系统，解决了目前纯步行惯性导航测试无厘米级高精度定位基准设备的问题。高精度定位设备在环境开阔的地方可以得到厘米级RTK固定解定位；本发明步行惯性导航测试可以在环境开阔的地方进行，以隔离卫星信号源的方式模拟进入无卫星信号纯步行惯性导航方式。
本发明采用的技术方案如下：
一种模拟无卫星信号的步行惯性导航测试方法，包括以下步骤：
测试设备和高精度定位设备处于开阔环境下，高精度定位设备获取当前环境下GNSS信号的载波相位信息；
获取载波相位信息，然后计算得到RTK固定解，同时生成带对应坐标信息的结果信息；
步行后完成测试设备步行惯性导航初始化；
隔离测试设备的GNSS信号源，使测试设备进入信号源隔离的步行惯性导航工作模式，高精度定位设备继续得到RTK固定解步行结果信息；
将测试设备带坐标的步行结果信息与高精度定位设备的步行结果信息进行对比，得出精确的误差统计。
进一步地，通过定位服务供应商RTK账号获取附近定位服务供应商的载波相位信息。
进一步地，所述RTK固定解为厘米级RTK固定解。
进一步地，当测试设备使用外接天线时，通过断开测试设备与外接天线的连接来隔离测试设备的GNSS信号源。
进一步地，外接天线通过射频延长线连接到测试设备。
进一步地，外接天线与射频延长线通过射频连接头连接，通过断开射频连接头来隔离测试设备的GNSS信号源。
进一步地，当测试设备使用内接天线时，通过GNSS信号屏蔽纸对测试设备进行屏蔽来隔离测试设备的GNSS信号源。
进一步用地，当测试设备使用内接天线时，通过关闭测试设备GNSS观测数据软件接口来隔离测试设备的GNSS信号源。
一种模拟无卫星信号的步行惯性导航测试系统，包括测试设备和高精度定位设备，测试设备和高精度定位设备处于开阔环境下，高精度定位设备获取当前环境下GNSS信号的载波相位信息，通过定位服务供应商RTK账号获取附近定位服务供应商的载波相位信息，然后通过算法计算得到厘米级RTK固定解，同时会生成带对应坐标信息的结果文件；步行一段时间完成测试设备步行惯性导航初始化，隔离测试设备的GNSS信号源，使测试设备进入信号源隔离的步行惯性导航工作模式，同时高精度定位设备继续得到厘米级RTK固定解步行结果文件，将测试设备带坐标的步行结果文件与高精度定位设备的定位结果文件进行对比得出精确的误差统计。
进一步地，当测试设备使用外接天线时，通过断开测试设备与外接天线的连接来隔离测试设备的GNSS信号源；当测试设备使用内接天线时，通过GNSS信号屏蔽纸对测试设备进行屏蔽来隔离测试设备的GNSS信号源或者通过关闭测试设备GNSS观测数据软件接口来隔离测试设备的GNSS信号源。
本发明的有益效果在于，在无卫星信号环境下，在长时间无卫星信号环境下完成惯性导航的技术，对导航造成严重的偏离误差，相比较现有技术以RTK固定解定位结果用于误差统计，使测试设备定位结果更加精确。
附图说明
图1为本发明模拟无卫星信号的步行惯性导航测试方法流程图；
图2为本发明测试设备使用外接天线时示意图；
图3为本发明测试设备使用内接天线时示意图。
具体实施方式
下文中，结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。
图1是本发明流程图，如图所示，测试设备和高精度定位设备处于开阔环境下，高精度定位设备获取当前环境下GNSS信号的载波相位等信息，通过定位服务供应商RTK账号获取附近定位服务供应商CORS(Continuously Operating Reference Stations，连续运行参考站)的载波相位信息，然后通过RTK算法得到厘米级RTK固定解，同时会生成带对应时间和经纬度坐标信息的结果文件；步行一段时间(如：3-10分钟)完成测试设备步行惯性导航初始化，隔离测试设备的GNSS信号源，使测试设备进入纯步行惯性导航工作模式，而同时高精度定位设备依然可以得到厘米级RTK固定解步行结果文件；误差统计将同一时刻测试设备步行结果的经纬度坐标与高精度定位设备的厘米级定位结果坐标经纬度坐标进行距离计算，得出的为厘米级的误差统计(比如在某一时刻，高精度定位设备自身偏移达到2米，那么基于此高精度定位设备进行的误差统计结果的误差就会有2米；当高精度定位设备自身偏移为几厘米时，基于此高精度定位设备进行的误差统计结果的误差就达到了厘米级)。
开阔环境下隔离测试设备卫星信号源包括测试设备使用外接天线和测试设备使用内接天线两种情形，具体如下：
1、当测试设备使用外接天线时，如图2所示，外接天线可以直接接在测试设备上，或者通过一根射频延长线连接外接天线接口(如：SMA公头)和测试设备接口(如：SMA母头)，在外接天线与射频延长线之间的射频连接头处，断开射频连接头使测试设备无法通过外接天线获取GNSS信号源达到隔离GNSS信号源的目的，同时不会由于直接从测试设备端断开外接天线造成测试设备位置变换影响测试设备惯导工作。
外接天线的射频连接头与含对应射频接口的射频延长线相连，射频延长线另一头接在测试设备上；外接天线与射频延长线的连接处为一对公母口的连接头，可以手动断开轻松实现GNSS信号隔离。
2、当测试设备使用内接天线时，如图3所示，可以通过GNSS信号屏蔽纸对测试设备进行屏蔽，或者关闭测试设备GNSS观测数据软件接口(如：Inject Location Data接口，手机关闭GPS位置)达到隔离GNSS信号的目的。
内接天线设备，内接天线与测试设备为一体，需要通过信号屏蔽纸覆盖测试设备的内接天线上，实现GNSS隔离。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (11)

1.一种模拟无卫星信号的步行惯性导航测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过高精度定位设备获取GNSS信号的载波相位信息；
通过获取的载波相位信息计算得到RTK固定解，同时生成带对应坐标信息的结果信息；
完成测试设备步行惯性导航初始化；
隔离测试设备的GNSS信号源，使测试设备进入信号源隔离的步行惯性导航工作模式，高精度定位设备继续得到RTK固定解步行结果信息；
将测试设备带坐标的步行结果信息与高精度定位设备的步行结果信息进行对比，得出精确的误差统计。
2.如权利要求1所述的一种模拟无卫星信号的步行惯性导航测试方法，其特征在于，通过定位服务供应商RTK账号获取附近定位服务供应商的载波相位信息。
3.如权利要求2所述的一种模拟无卫星信号的步行惯性导航测试方法，其特征在于，所述RTK固定解为厘米级RTK固定解。
4.如权利要求3所述的一种模拟无卫星信号的步行惯性导航测试方法，其特征在于，当测试设备使用外接天线时，通过断开测试设备与外接天线的连接来隔离测试设备的GNSS信号源。
5.如权利要求4所述的一种模拟无卫星信号的步行惯性导航测试方法，其特征在于，外接天线通过射频延长线连接到测试设备。
6.如权利要求5所述的一种模拟无卫星信号的步行惯性导航测试方法，其特征在于，外接天线与射频延长线通过射频连接头连接，通过断开射频连接头来隔离测试设备的GNSS信号源。
7.如权利要求3所述的一种模拟无卫星信号的步行惯性导航测试方法，其特征在于，当测试设备使用内接天线时，通过GNSS信号屏蔽纸对测试设备进行屏蔽来隔离测试设备的GNSS信号源。
8.如权利要求3所述的一种模拟无卫星信号的步行惯性导航测试方法，其特征在于，当测试设备使用内接天线时，通过关闭测试设备GNSS观测数据软件接口来隔离测试设备的GNSS信号源。
9.一种模拟无卫星信号的步行惯性导航测试系统，其特征在于，包括测试设备和高精度定位设备，所述的高精度定位设备获取当前环境下GNSS信号的载波相位信息，通过定位服务供应商RTK账号获取附近定位服务供应商的载波相位信息，然后计算得到RTK固定解，同时会生成具有对应坐标信息的结果信息；步行一段时间完成测试设备步行惯性导航初始化，隔离所述测试设备的GNSS信号源，使所述测试设备进入信号源隔离的步行惯性导航工作模式，同时高精度定位设备继续得到RTK固定解步行结果信息，将测试设备带坐标的步行结果文件与高精度定位设备的定位结果文件进行对比得出精确的误差统计。
10.如权利要求9所述的一种模拟无卫星信号的步行惯性导航测试系统，其特征在于，当所述的测试设备使用外接天线时，通过断开测试设备与外接天线的连接来隔离测试设备的GNSS信号源；当测试设备使用内接天线时，通过GNSS信号屏蔽纸对测试设备进行屏蔽来隔离测试设备的GNSS信号源或者通过关闭测试设备GNSS观测数据软件接口来隔离测试设备的GNSS信号源。
11.如权利要求9所述的一种模拟无卫星信号的步行惯性导航测试系统，其特征在于，所述RTK固定解为厘米级RTK固定解。
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