CN111060947A - 导航定位方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种导航定位方法及装置，所述方法包括：判断当前定位时隙获取到的GNSS信号是否有效；若所述GNSS信号有效，则根据辅助导航传感器确定的辅助定位结果和预先设置的核验窗口对GNSS定位结果进行交互核验；所述GNSS定位结果是根据所述GNSS信号解算出的定位结果；若所述GNSS定位结果不可信，则以所述辅助定位结果作为导航定位结果。本发明实施例提供的导航定位方法及装置，利用移动终端自带的辅助导航传感器对GNSS定位结果进行核验，确定移动终端运动过程中GNSS定位结果不可信的情况，并能够维持一定时间内的全局坐标输出，保证了移动终端导航性能的连续性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及导航定位技术领域，尤其涉及一种导航定位方法及装置。
背景技术
现有的卫星导航定位系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)，如GPS、GLONASS、GALILEO及北斗等，已成为可提供时空参量的定位、导航和授时(Position,Navigation and Time,PNT)的导航源。
现有技术中，导航定位手段多依赖于GNSS的数据，在人口密集的城市区域或地形复杂的战场环境中，卫星信号易遮挡、干扰以及欺骗，若GNSS信号存在异常，导航源故障、干扰和欺骗等会引起滤波器参数偏离，降低定位精度，甚至使用户端接收到不可信的伪时空信息。针对这种情况，通常采用信号加密认证技术和信号特征检测技术，提高导航定位的可信性。
但是，采用信号加密认证技术，需要对整个系统的导航电文进行更改，采用信号特征检测技术，需要升级GNSS接收机基带信号处理算法，并额外加装造价高昂的欺骗检测和抗干扰模块。
发明内容
本发明实施例提供一种导航定位方法及装置，用于解决现有技术中的上述技术问题。
为了解决上述技术问题，一方面，本发明实施例提供一种导航定位方法，包括：
判断当前定位时隙获取到的卫星导航定位系统GNSS信号是否有效；
若所述GNSS信号有效，则根据辅助导航传感器确定的辅助定位结果和预先设置的核验窗口对GNSS定位结果进行交互核验；所述GNSS定位结果是根据所述GNSS信号解算出的定位结果；
若所述GNSS定位结果不可信，则以所述辅助定位结果作为导航定位结果。
进一步地，所述根据辅助导航传感器确定的辅助定位结果和预先设置的核验窗口对GNSS定位结果进行交互核验之后，还包括：
若所述GNSS定位结果可信，则根据所述辅助定位结果和所述GNSS定位结果，利用GNSS和辅助传感器耦合的定位解算模型确定导航定位结果。
进一步地，所述预先设置的核验窗口为跳变核验窗口，跳变核验窗口的大小为ns个连续的定位时隙；
相应地，所述根据辅助导航传感器确定的辅助定位结果和预先设置的核验窗口对GNSS定位结果进行交互核验，具体包括：
针对到当前定位时隙为止的ns个连续的定位时隙，分别确定每一定位时隙内的定位偏移量，定位偏移量为辅助定位结果和GNSS定位结果之间的距离；
若每一定位时隙的定位偏移量均大于第一预设阈值，则确定所述GNSS定位结果出现跳变，所述GNSS定位结果不可信。
进一步地，所述预先设置的核验窗口为缓变核验窗口，缓变核验窗口的大小为nt个连续的定位时隙；
相应地，所述根据辅助导航传感器确定的辅助定位结果和预先设置的核验窗口对GNSS定位结果进行交互核验，具体包括：
针对到当前定位时隙为止的nt个连续的定位时隙，分别确定缓变核验窗口内第一个定位时隙内的定位偏移量和当前定位时隙内的定位偏移量，定位偏移量为辅助定位结果和GNSS定位结果之间的距离；
再确定缓变核验结果，所述缓变核验结果为第一个定位时隙内的定位偏移量和当前定位时隙内的定位偏移量之差的绝对值；
若所述缓变核验结果大于第二预设阈值，则确定所述GNSS定位结果出现缓变，所述GNSS定位结果不可信。
进一步地，所述辅助导航传感器至少包括惯性导航传感器、编码里程计、视觉里程计、相机、激光雷达和毫米波雷达中的一种。
进一步地，所述判断当前定位时隙获取到的卫星导航定位系统GNSS信号是否有效，具体包括：
若根据所述GNSS信号能够解算出的定位结果，则确定所述GNSS信号有效；
若根据所述GNSS信号无法解算出的定位结果，则确定所述GNSS信号无效。
进一步地，定位偏移量为辅助定位结果和GNSS定位结果之间的欧氏距离。
另一方面，本发明实施例提供一种导航定位装置，包括：
判断模块，用于判断当前定位时隙获取到的卫星导航定位系统GNSS信号是否有效；
核验模块，用于若所述GNSS信号有效，则根据辅助导航传感器确定的辅助定位结果和预先设置的核验窗口对GNSS定位结果进行交互核验；所述GNSS定位结果是根据所述GNSS信号解算出的定位结果；
定位模块，用于若所述GNSS定位结果不可信，则以所述辅助定位结果作为导航定位结果。
再一方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器，以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现上述方法的步骤。
又一方面，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现上述方法的步骤。
本发明实施例提供的导航定位方法及装置，利用移动终端自带的辅助导航传感器对GNSS定位结果进行核验，确定移动终端运动过程中GNSS定位结果不可信的情况，并能够维持一定时间内的全局坐标输出，保证了移动终端导航性能的连续性和可靠性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的导航定位方法示意图；
图2为本发明实施例提供的应用场景示意图；
图3为本发明实施例提供的跳变核验示意图；
图4为本发明实施例提供的缓变核验示意图；
图5为本发明实施例提供的导航定位算法逻辑流程图；
图6为本发明实施例提供的导航定位装置示意图；
图7为本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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。
现有的卫星导航定位系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)，如GPS、GLONASS、GALILEO及北斗等，已成为可提供时空参量的定位、导航和授时(Position,Navigation and Time,PNT)的导航源。但是，现有的导航定位手段多依赖于GNSS系统的数据，在人口密集的城市区域或地形复杂的战场环境中，卫星信号易遮挡、干扰以及欺骗，若GNSS信号存在异常，导航源故障、干扰和欺骗等会引起滤波器参数偏离，降低定位精度，甚至使用户端接收到不可信的伪时空信息。单一的卫星导航定位系统较难满足对全天候的泛在定位、导航和授时的要求，无法保证所提供的导航定位服务的连续性、精度和可信性。因此，导航定位系统从卫星导航定位系统，向综合化、智能化的PNT体系发展。PNT体系是一个多源系统，各系统相互协作、融合，提供时空信息服务。通过将多种PNT导航源集成与融合，提高系统鲁棒性和系统服务的可信性。
为保障PNT服务的可信，系统不能依赖于单一导航源的定位、速率和授时(Position,velocity and Time,PVT)信息，而需要为获取PVT信息提供可保障的多测量手段以及更多的独立冗余信息。Dr.Joe J.Rushanan在30th International TechnicalMeeting of the Satellite Division of the IMUtitute of Navigation ION GNSS+2017会议的“PNT Assurance Moving Towards Answers”报告中，为解决可信的时空信息服务提出了新思路，提出PNT系统可信性框架。PNT导航源的真实性是影响接收端解算出的时空信息可信性的主要因素。欺骗和攻击的行为通常将自己伪装成导航源，使接收终端难以解算真实的PVT信息。目前，针对GNSS干扰和欺骗环境下的可信导航技术主要有：信号加密认证技术、信号特征检测技术和辅助信息检测技术。
PNT导航源的信号加密认证技术是从GNSS信号本身入手，在GNSS接收机对卫星信号捕获和跟踪阶段对干扰和欺骗信号进行检测，在导航电文中加入加密电文，在接收端对加密信息进行核验，识别导航源的真假虚实，判断GNSS信号的可靠性，是提高导航源真实性的有效手段。Mark Petovello在“What is Navigation Message Authentication？”的文献中分析了重放攻击和伪造导航信号攻击两种攻击模式下的NMA对抗欺骗效能，开展了认证信息发播策略分析。但是基于信号加密认证技术需要对整个系统的导航电文进行更改。信号特征检测技术可在接收终端实现欺骗检测，可以根据信号到达时间、信号到达角、信号功率、噪声功率、载噪比以及信号能量等，对信号进行欺骗检测的识别，如Jafarnia-JahromiA在“GPS spoofer countermeasure effectiveness based on signal strength,noisepower,and C/N0 measurements”中所述。但是基于信号特征检测技术用于用户端，其算法复杂度过高，需要升级GNSS接收机基带信号处理算法，并额外加装造价高昂的欺骗检测和抗干扰模块，成本较大。
Melendez-Pastor C等人在“A data fusion system of GNSS data and on-vehicle sensors data for improving car positioning precision in urbanenvironments”文献中将GNSS绝对定位数据与车载速度传感器、加速度传感器以及方向盘角度传感器的相对数据融合，设计GNSS与车载传感器数据融合的方法，在GNSS信号短时间中断时，可以提供精准的车辆定位；Broumandan A等人在“Spoofing detection usingGNSS/INS/odometer coupling for vehicular navigation”文献中提出了联合空间一致性检验方法，根据已知GNSS接收机位置，判断定位结果是否满足距离约束以对抗GNSS欺骗攻击。
辅助信息检测技术需对终端设备进行升级，成本较高，但是结合移动终端自身的传感器优势，使用已搭载的辅助传感器提供的冗余导航信息，不增加用户硬件成本，同样可有效实现GNSS干扰与欺骗的检测，提高导航定位的可信性，实现可信导航。
为了解决上述技术问题，图1为本发明实施例提供的导航定位方法示意图，如图1所示，本发明实施例提供一种导航定位方法，其执行主体为导航定位装置。该方法包括：
步骤S101、判断当前定位时隙获取到的卫星导航定位系统GNSS信号是否有效。
具体来说，当移动终端有定位需求时，定位终端按照定位时隙从导航卫星接收GNSS信号，并且，同时按照定位时隙从自身携带的辅助导航传感器获取辅助定位信号。例如，辅助导航传感器为惯性导航传感器，或者为激光雷达，也可以为惯性导航传感器和视觉里程计的组合等。
获取当前定位时隙的GNSS信号之后，判断当前定位时隙的GNSS信号是否有效。可以根据GNSS信号中的有效性标志位来判断GNSS信号的有效性。当GNSS信号有效时，GNSS接收机能够输出定位结果，当GNSS信号无效时，GNSS接收机无定位结果输出。
步骤S102、若所述GNSS信号有效，则根据辅助导航传感器确定的辅助定位结果和预先设置的核验窗口对GNSS定位结果进行交互核验；所述GNSS定位结果是根据所述GNSS信号解算出的定位结果。
具体来说，判断当前定位时隙获取到的GNSS信号是否有效之后，如果GNSS信号无效，则确定GNSS信号中断，发出GNSS信号中断告警，并且，根据从辅助导航传感器获取到的辅助定位信号，利用辅助传感器定位解算模型，解算出辅助定位结果，以辅助定位结果作为当前定位时隙的导航定位结果。
如果GNSS信号无效，则根据辅助定位结果和预先设置的核验窗口对GNSS定位结果进行交互核验。
在交互核验过程中，首先，确定计算GNSS定位结果的定位偏移量，定位偏移量为辅助定位结果与GNSS定位结果之间的距离。
然后，分析连续若干个定位时隙的定位偏移量，确定GNSS信号是否可信。其中，连续若干个定位时隙的大小为核验窗口。
核验窗口包括跳变核验窗口和缓变核验窗口，跳变核验窗口用于核验GNSS定位结果是否发生跳变，跳变指超出移动终端自身定位不确定度；缓变核验窗口用于核验GNSS定位结果是否发生缓变，缓变指在短时间内定位结果逐渐偏离实际范围。
GNSS信号可信表征GNSS定位结果未发生跳变，也未发生缓变。如果GNSS定位结果出现跳变或缓变中的任一种，则确定GNSS信号不可信。
步骤S103、若所述GNSS定位结果不可信，则以所述辅助定位结果作为导航定位结果。
具体来说，对GNSS定位结果进行交互核验之后，如果GNSS定位结果不可信，则以辅助定位结果作为当前定位时隙的导航定位结果。
本发明实施例提供的导航定位方法，利用移动终端自带的辅助导航传感器对GNSS定位结果进行核验，确定移动终端运动过程中GNSS定位结果不可信的情况，并能够维持一定时间内的全局坐标输出，保证了移动终端导航性能的连续性和可靠性。
基于上述任一实施例，进一步地，所述根据辅助导航传感器确定的辅助定位结果和预先设置的核验窗口对GNSS定位结果进行交互核验之后，还包括：
若所述GNSS定位结果可信，则根据所述辅助定位结果和所述GNSS定位结果，利用GNSS和辅助传感器耦合的定位解算模型确定导航定位结果。
具体来说，对GNSS定位结果进行交互核验之后，如果GNSS定位结果可信，则根据辅助定位结果和GNSS定位结果，利用GNSS和辅助传感器耦合的定位解算模型确定当前定位时隙的导航定位结果。即避免了因GNSS信号受干扰或者欺骗导致的导航定位结果不准确，同时，采用GNSS和辅助传感器耦合的定位解算模型计算最终的导航定位结果，提高了结果的可信性和精度。
本发明实施例提供的导航定位方法，利用移动终端自带的辅助导航传感器对GNSS定位结果进行核验，确定移动终端运动过程中GNSS定位结果不可信的情况，并能够维持一定时间内的全局坐标输出，保证了移动终端导航性能的连续性和可靠性。
基于上述任一实施例，进一步地，所述预先设置的核验窗口为跳变核验窗口，跳变核验窗口的大小为ns个连续的定位时隙；
相应地，所述根据辅助导航传感器确定的辅助定位结果和预先设置的核验窗口对GNSS定位结果进行交互核验，具体包括：
针对到当前定位时隙为止的ns个连续的定位时隙，分别确定每一定位时隙内的定位偏移量，定位偏移量为辅助定位结果和GNSS定位结果之间的距离；
若每一定位时隙的定位偏移量均大于第一预设阈值，则确定所述GNSS定位结果出现跳变，所述GNSS定位结果不可信。
具体来说，利用跳变核验窗口核验GNSS定位结果是否发生跳变。跳变核验窗口的大小为ns个连续的定位时隙。
在交互核验过程中，针对到当前定位时隙为止的ns个连续的定位时隙，分别确定每一定位时隙内的定位偏移量，定位偏移量为辅助定位结果和GNSS定位结果之间的距离。例如，为二者的欧氏距离，或者为二者的曼哈顿距离、切比雪夫距离等。
如果每一定位时隙的定位偏移量均大于第一预设阈值，则确定GNSS定位结果出现跳变，GNSS定位结果不可信，反之，确定GNSS定位结果未发生跳变。
本发明实施例提供的导航定位方法，利用移动终端自带的辅助导航传感器对GNSS定位结果进行核验，确定移动终端运动过程中GNSS定位结果不可信的情况，并能够维持一定时间内的全局坐标输出，保证了移动终端导航性能的连续性和可靠性。
基于上述任一实施例，进一步地，所述预先设置的核验窗口为缓变核验窗口，缓变核验窗口的大小为nt个连续的定位时隙；
相应地，所述根据辅助导航传感器确定的辅助定位结果和预先设置的核验窗口对GNSS定位结果进行交互核验，具体包括：
针对到当前定位时隙为止的nt个连续的定位时隙，分别确定缓变核验窗口内第一个定位时隙内的定位偏移量和当前定位时隙内的定位偏移量，定位偏移量为辅助定位结果和GNSS定位结果之间的距离；
再确定缓变核验结果，所述缓变核验结果为第一个定位时隙内的定位偏移量和当前定位时隙内的定位偏移量之差的绝对值；
若所述缓变核验结果大于第二预设阈值，则确定所述GNSS定位结果出现缓变，所述GNSS定位结果不可信。
具体来说，利用缓变核验窗口核验GNSS定位结果是否发生缓变。缓变核验窗口的大小为nt个连续的定位时隙。
在交互核验过程中，针对到当前定位时隙为止的nt个连续的定位时隙，分别确定缓变核验窗口内第一个定位时隙内的定位偏移量和当前定位时隙(第nt个定位时隙)内的定位偏移量，定位偏移量为辅助定位结果和GNSS定位结果之间的距离。
再确定缓变核验结果，缓变核验结果表征缓变核验窗口两端的定位结果偏移量的变化量，即，表征第一个定位时隙内的定位偏移量和当前定位时隙内的定位偏移量之差的绝对值。
若缓变核验结果大于第二预设阈值，则确定GNSS定位结果出现缓变，GNSS定位结果不可信。反之，确定GNSS定位结果未发生缓变。
本发明实施例提供的导航定位方法，利用移动终端自带的辅助导航传感器对GNSS定位结果进行核验，确定移动终端运动过程中GNSS定位结果不可信的情况，并能够维持一定时间内的全局坐标输出，保证了移动终端导航性能的连续性和可靠性。
基于上述任一实施例，进一步地，所述辅助导航传感器至少包括惯性导航传感器、编码里程计、视觉里程计、相机、激光雷达和毫米波雷达中的一种。
具体来说，在本发明实施例中，辅助导航传感器至少包括惯性导航传感器、编码里程计、视觉里程计、相机、激光雷达和毫米波雷达中的一种。
当包括多种辅助传感器时，使用不同的融合定位解算模型确定辅助定位结果。例如，采用惯导和编码里程计组合对应的融合定位解算模型，或激光雷达和毫米波雷达组合对应的融合定位解算模型等。
本发明实施例提供的导航定位方法，利用移动终端自带的辅助导航传感器对GNSS定位结果进行核验，确定移动终端运动过程中GNSS定位结果不可信的情况，并能够维持一定时间内的全局坐标输出，保证了移动终端导航性能的连续性和可靠性。
基于上述任一实施例，进一步地，所述判断当前定位时隙获取到的卫星导航定位系统GNSS信号是否有效，具体包括：
若根据所述GNSS信号能够解算出的定位结果，则确定所述GNSS信号有效；
若根据所述GNSS信号无法解算出的定位结果，则确定所述GNSS信号无效。
具体来说，在本发明实施例中，如果根据GNSS信号能够解算出的定位结果，则确定GNSS信号有效。
若根据GNSS信号无法解算出的定位结果，则确定GNSS信号无效。
本发明实施例提供的导航定位方法，利用移动终端自带的辅助导航传感器对GNSS定位结果进行核验，确定移动终端运动过程中GNSS定位结果不可信的情况，并能够维持一定时间内的全局坐标输出，保证了移动终端导航性能的连续性和可靠性。
基于上述任一实施例，进一步地，定位偏移量为辅助定位结果和GNSS定位结果之间的欧氏距离。
具体来说，在本发明实施例中，定位偏移量为辅助定位结果和GNSS定位结果之间的欧氏距离。
本发明实施例提供的导航定位方法，利用移动终端自带的辅助导航传感器对GNSS定位结果进行核验，确定移动终端运动过程中GNSS定位结果不可信的情况，并能够维持一定时间内的全局坐标输出，保证了移动终端导航性能的连续性和可靠性。
下面以一个具体的例子对上述实施例中的方法进行说明：
本发明提供一种导航定位方法，借助移动终端搭载传感器众多的优势，利用各传感器的导航辅助信息输出，构建不依赖于GNSS工作的多源异构导航定位系统，在通过核验窗口完成GNSS可信性检测的同时，自适应构建全局定位解算模型，获取移动终端连续可信的全局导航坐标，有效解决其自主可信导航问题。
图2为本发明实施例提供的应用场景示意图，如图2所示，本发明提供的导航定位方法，适用于搭载了卫星导航定位系统(GNSS)及辅助导航传感器的移动终端。其中，移动终端包括智能手机、汽车、机器人、无人车、无人机等，辅助导航传感器是指移动终端已经搭载的，不会被无线电信号所干扰的，可以提供导航定位信息对终端进行航位推算或独立定位的传感器，如惯性导航传感器(惯导)、编码里程计、视觉里程计、相机、激光雷达、毫米波雷达等。GNSS接收机解算结果会在一定范围内浮动，即存在定位不确定度(不确定度与使用的接收机精度有关)。当GNSS信号受到遮挡、干扰或者欺骗时，其在位置域上表现为定位中断、前后定位存在明显跳变(超出其自身的定位不确定度)或者定位结果存在缓变(在短时间内定位结果逐渐偏离实际范围)，而移动终端搭载的辅助传感器是非无线电的导航定位传感器，不会受遮挡、GNSS干扰信号或GNSS欺骗信号的影响，辅助传感器推算出的位置坐标会表现为连续变化，不会突然中断、跳变和缓变。
本发明综合利用辅助传感器提供冗余导航定位信息，与GNSS获取的绝对位置信息进行信息交互核验，通过核验窗口对GNSS信号的中断、跳变或缓变进行检测，并根据检测结果自适应选择定位解算模型，获取连续、可信的导航定位信息。
下面先解释几个本发明中的技术名词：
交互核验：对GNSS和辅助导航传感器(惯导、编码里程计等)的定位结果进行交叉验证，计算GNSS定位结果偏移量(GNSS定位结果相对于辅助导航传感器定位结果的偏移量，即GNSS接收机与辅助导航传感器解算位置的欧氏距离Ed)，对导航定位信息进行一致性检验。
第一核验阈值Th1：交互核验过程中，判断GNSS定位结果偏移量是否超出一定范围，这个范围的半径即是核验阈值Th1。
第二核验阈值Th2：交互核验过程中，判断GNSS定位结果偏移量的变化量是否超出一定范围，这个范围的半径即是核验阈值Th2。
核验窗口nt、ns：核验的定位时隙大小，其中，ns是GNSS信号跳变核验窗口的大小，nt是GNSS信号缓变核验窗口的大小，ns＜nt。GNSS信号的可信判断是以核验窗口为判断范围进行。在GNSS可信判断期间，核验窗口将随时隙的增加不断向后滑动。同时，GNSS接收机与辅助导航传感器独立输出解算位置结果，并计算GNSS输出位置偏移。
为了检测GNSS信号是否受到遮挡、干扰或者欺骗，本发明采用交互核验的方法对GNSS定位结果进行实时检测，检测包括跳变核验检测与缓变核验检测，在检测期间跟踪GNSS定位结果偏移量Ed(i)。
图3为本发明实施例提供的跳变核验示意图，如图3所示，在跳变核验检测期间，若在跳变核验窗口内，GNSS定位结果偏移量都超过核验阈值Th1，则判定发生了GNSS信号跳变异常，判定GNSS处于不可信阶段，反之，继续进行缓变核验检测。
图4为本发明实施例提供的缓变核验示意图，如图4所示，在缓变核验检测期间，若在缓变核验窗口两端，GNSS定位结果的缓变核验结果超过核验阈值Th2，则判定发生了GNSS信号缓变异常，判定GNSS处于不可信阶段，其中，缓变核验结果表征缓变核验窗口两端的定位结果偏移量的变化量，反之，判定GNSS处于可信阶段。若判定GNSS处于可信阶段，将GNSS纳入可信导航源，进入GNSS/辅助传感器耦合导航模式，采用GNSS/辅助传感器耦合的定位解算模型维持终端位置输出；若判定GNSS处于不可信阶段，将GNSS纳入不可信导航源，进入辅助传感器自主导航模式，采用辅助传感器定位解算模型维持终端位置输出。
图5为本发明实施例提供的导航定位算法逻辑流程图，如图5所示，导航定位算法逻辑流程包括如下步骤：
第一步：开始。初始化：将GNSS首次定位位置作为全局初始位置，初始化辅助导航传感器，并对移动终端初始位姿进行全局坐标统一和航向统一，按需设置Th1、Th2、nt、ns，设置时隙i＝1，跳变核验标志位flag1＝0，缓变核验标志位flag2＝ns+1，缓变核验结果flagt＝0；
第二步：判断是否有导航定位需求，若有需求则GNSS接收机以及辅助传感器进入工作状态，转至第三步，反之，转至第九步；
第三步：判断是否获取到GNSS接收机以及辅助传感器信息：若获取到信息GNSS与辅助传感器的有效信息，将GNSS输出的全局坐标进行全局坐标到局部坐标的转换，并与辅助导航传感器输出的局部坐标在导航坐标系下实现位置映射，转至第四步；若只获取到辅助导航传感器的有效信息，而GNSS定位结果中断，则采用辅助传感器定位解算模型维持终端位置输出，重复第三步；反之，若没有获取到任何有效信息，转至第二步；
第四步：初始化缓变核验窗口与跳变核验窗口。计算Ed(i)：若Ed(i)≥Th1，则flag1+1，转至第五步；反之，flag1＝0，转至第六步；
第五步：判断跳变核验窗口flag1的大小，若0＜flag1＜ns，则转至第六步；若flag1≥ns，则发出GNSS跳变告警信号，将GNSS纳入不可信导航源，此时采用辅助传感器定位解算模型维持终端位置输出，转至第三步；
第六步：判断缓变核验窗口flag2的大小，若0＜flag2＜nt，进入缓变核验窗口初始化区间，flag2+1，转至第八步；反之，若flag2＝nt，则转至第七步；
第七步：计算缓变核验结果flagt＝|Ed(i)-Ed(i+1-nt)|：若flagt≥Th2，则判定存在GNSS缓变欺骗，发出GNSS缓变告警信号，将GNSS纳入不可信导航源，此时采用辅助传感器定位解算模型维持终端位置输出，转至第三步；反之，转至第八步；
第八步：GNSS处于可信阶段，采用GNSS/辅助传感器耦合的定位解算模型维持终端位置输出，转至第三步；
第九步：结束。
本发明通过核验窗口与核验阈值对GNSS定位结果进行交互核验，提高导航定位解算结果的可信性能。可以检测的GNSS定位不可信的三类场景：1)GNSS接收机因干扰信号存在定位中断(无定位坐标输出)；2)GNSS接收机因欺骗信号引起的前后时刻定位位置存在跳变(超出其自身定位不确定度)；3)GNSS接收机因缓变式欺骗信号引起的短时间内定位结果存在漂移(在短时间内定位结果逐渐偏离实际范围)。
本发明通过核验窗口对GNSS信号进行检测过程中，可以根据检测进度与检测结果自适应调整定位解算模型，在GNSS不可信(定位中断或被干扰/欺骗)情况下维持移动终端(一定时间内)的全局坐标输出。
本发明在不增加移动终端已有传感器和硬件开销的前提下，综合利用移动终端自身携带的里程计、视觉、地图、IMU等多源异构辅助导航传感器对GNSS定位结果进行可信性检验。
与现有技术相比，本发明从用户终端的角度，利用移动终端自身携带的多源异构辅助导航传感器，建立GNSS定位结果与辅助传感器定位结果的核验关系，通过核验窗口对GNSS定位结果进行检测。其中，辅助传感器选用的用户终端搭载低成本传感器，降低了现有信号检测技术对导航信号接收机的改造成本。此外，选用辅助传感器对GNSS定位结果进行核验，可以检测出GNSS定位结果出现定位中断、定位位置存在跳变及定位结果存在缓变三种情况，适用性更加广泛。最后，本发明可以在移动终端运动过程中GNSS不可信的情况下，维持一定时间内的全局坐标输出，保证了移动终端导航性能的连续性。
基于上述任一实施例，图6为本发明实施例提供的导航定位装置示意图，如图6，本发明实施例提供一种导航定位装置，包括判断模块601、核验模块602和定位模块603，其中：
判断模块601用于判断当前定位时隙获取到的卫星导航定位系统GNSS信号是否有效；核验模块602用于若所述GNSS信号有效，则根据辅助导航传感器确定的辅助定位结果和预先设置的核验窗口对GNSS定位结果进行交互核验；所述GNSS定位结果是根据所述GNSS信号解算出的定位结果；定位模块603用于若所述GNSS定位结果不可信，则以所述辅助定位结果作为导航定位结果。
本发明实施例提供的导航定位装置，利用移动终端自带的辅助导航传感器对GNSS定位结果进行核验，确定移动终端运动过程中GNSS定位结果不可信的情况，并能够维持一定时间内的全局坐标输出，保证了移动终端导航性能的连续性和可靠性。
图7为本发明实施例提供的电子设备的结构示意图，如图7所示，该电子设备包括：处理器(processor)701、通信接口(Communications Interface)702、存储器(memory)703和通信总线704，其中，处理器701，通信接口702，存储器703通过通信总线704完成相互间的通信。处理器701和存储器702通过总线703完成相互间的通信。处理器701可以调用存储器703中的逻辑指令，以执行如下方法：
判断当前定位时隙获取到的卫星导航定位系统GNSS信号是否有效；
若所述GNSS信号有效，则根据辅助导航传感器确定的辅助定位结果和预先设置的核验窗口对GNSS定位结果进行交互核验；所述GNSS定位结果是根据所述GNSS信号解算出的定位结果；
若所述GNSS定位结果不可信，则以所述辅助定位结果作为导航定位结果。
此外，上述的存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
进一步地，本发明实施例提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例中的步骤，例如包括：
判断当前定位时隙获取到的卫星导航定位系统GNSS信号是否有效；
若所述GNSS信号有效，则根据辅助导航传感器确定的辅助定位结果和预先设置的核验窗口对GNSS定位结果进行交互核验；所述GNSS定位结果是根据所述GNSS信号解算出的定位结果；
若所述GNSS定位结果不可信，则以所述辅助定位结果作为导航定位结果。
进一步地，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现上述各方法实施例中的步骤，例如包括：
判断当前定位时隙获取到的卫星导航定位系统GNSS信号是否有效；
若所述GNSS信号有效，则根据辅助导航传感器确定的辅助定位结果和预先设置的核验窗口对GNSS定位结果进行交互核验；所述GNSS定位结果是根据所述GNSS信号解算出的定位结果；
若所述GNSS定位结果不可信，则以所述辅助定位结果作为导航定位结果。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种导航定位方法，其特征在于，包括：
判断当前定位时隙获取到的卫星导航定位系统GNSS信号是否有效；
若所述GNSS信号有效，则根据辅助导航传感器确定的辅助定位结果和预先设置的核验窗口对GNSS定位结果进行交互核验；所述GNSS定位结果是根据所述GNSS信号解算出的定位结果；
若所述GNSS定位结果不可信，则以所述辅助定位结果作为导航定位结果。
2.根据权利要求1所述的导航定位方法，其特征在于，所述根据辅助导航传感器确定的辅助定位结果和预先设置的核验窗口对GNSS定位结果进行交互核验之后，还包括：
若所述GNSS定位结果可信，则根据所述辅助定位结果和所述GNSS定位结果，利用GNSS和辅助传感器耦合的定位解算模型确定导航定位结果。
3.根据权利要求1所述的导航定位方法，其特征在于，所述预先设置的核验窗口为跳变核验窗口，跳变核验窗口的大小为ns个连续的定位时隙；
相应地，所述根据辅助导航传感器确定的辅助定位结果和预先设置的核验窗口对GNSS定位结果进行交互核验，具体包括：
针对到当前定位时隙为止的ns个连续的定位时隙，分别确定每一定位时隙内的定位偏移量，定位偏移量为辅助定位结果和GNSS定位结果之间的距离；
若每一定位时隙的定位偏移量均大于第一预设阈值，则确定所述GNSS定位结果出现跳变，所述GNSS定位结果不可信。
4.根据权利要求1所述的导航定位方法，其特征在于，所述预先设置的核验窗口为缓变核验窗口，缓变核验窗口的大小为nt个连续的定位时隙；
相应地，所述根据辅助导航传感器确定的辅助定位结果和预先设置的核验窗口对GNSS定位结果进行交互核验，具体包括：
针对到当前定位时隙为止的nt个连续的定位时隙，分别确定缓变核验窗口内第一个定位时隙内的定位偏移量和当前定位时隙内的定位偏移量，定位偏移量为辅助定位结果和GNSS定位结果之间的距离；
再确定缓变核验结果，所述缓变核验结果为第一个定位时隙内的定位偏移量和当前定位时隙内的定位偏移量之差的绝对值；
若所述缓变核验结果大于第二预设阈值，则确定所述GNSS定位结果出现缓变，所述GNSS定位结果不可信。
5.根据权利要求1-4任一项所述的导航定位方法，其特征在于，所述辅助导航传感器至少包括惯性导航传感器、编码里程计、视觉里程计、相机、激光雷达和毫米波雷达中的一种。
6.根据权利要求1-4任一项所述的导航定位方法，其特征在于，所述判断当前定位时隙获取到的卫星导航定位系统GNSS信号是否有效，具体包括：
若根据所述GNSS信号能够解算出的定位结果，则确定所述GNSS信号有效；
若根据所述GNSS信号无法解算出的定位结果，则确定所述GNSS信号无效。
7.根据权利要求3或4任一项所述的导航定位方法，其特征在于，定位偏移量为辅助定位结果和GNSS定位结果之间的欧氏距离。
8.一种导航定位装置，其特征在于，包括：
判断模块，用于判断当前定位时隙获取到的卫星导航定位系统GNSS信号是否有效；
核验模块，用于若所述GNSS信号有效，则根据辅助导航传感器确定的辅助定位结果和预先设置的核验窗口对GNSS定位结果进行交互核验；所述GNSS定位结果是根据所述GNSS信号解算出的定位结果；
定位模块，用于若所述GNSS定位结果不可信，则以所述辅助定位结果作为导航定位结果。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器，以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1至7任一项所述导航定位方法的步骤。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至7任一所述导航定位方法的步骤。
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