CN114485655A - Gnss/ins组合导航数据质量控制方法 - Google Patents

Gnss/ins组合导航数据质量控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114485655A
CN114485655A CN202210352764.1A CN202210352764A CN114485655A CN 114485655 A CN114485655 A CN 114485655A CN 202210352764 A CN202210352764 A CN 202210352764A CN 114485655 A CN114485655 A CN 114485655A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gnss
satellite
statistic
value
determining
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210352764.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114485655B (zh
Inventor
张嘉骅
孙中亮
王金燕
占兆昕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Huada Beidou Technology Co ltd
Original Assignee
Shenzhen Huada Beidou Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Huada Beidou Technology Co ltd filed Critical Shenzhen Huada Beidou Technology Co ltd
Priority to CN202210352764.1A priority Critical patent/CN114485655B/zh
Publication of CN114485655A publication Critical patent/CN114485655A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114485655B publication Critical patent/CN114485655B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/10—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
    • G01C21/12—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning
    • G01C21/16—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation
    • G01C21/165—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation combined with non-inertial navigation instruments
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/20—Instruments for performing navigational calculations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42—Determining position
    • G01S19/48—Determining position by combining or switching between position solutions derived from the satellite radio beacon positioning system and position solutions derived from a further system
    • G01S19/49—Determining position by combining or switching between position solutions derived from the satellite radio beacon positioning system and position solutions derived from a further system whereby the further system is an inertial position system, e.g. loosely-coupled

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

本发明实施例公开了一种GNSS/INS组合导航数据质量控制方法，包括：步骤1：读取GNSS数据；步骤2：提取信噪比/载噪比统计量、卫星高度角统计量、卫星数和卫星信号数统计量、载波相位周跳和失锁统计量、卫星观测值残差统计量；步骤3：确定反映GNSS观测环境的权因子；步骤4：根据GNSS定位模式和反映GNSS观测环境的权因子分类进入数据质量控制算法；步骤5：确定卫星观测值残差统计量的各分量的分类阈值；根据反映GNSS观测环境的权因子、卫星观测值残差统计量和GNSS原始位置STD来确定新的GNSS位置STD的数值；步骤6：根据实际分布，设定STD阈值，剔除粗差。本发明充分利用了卫星观测值残差统计量，有效提升了GNSS位置解STD与位置真实误差的一致性，且效果稳健。

Description

GNSS/INS组合导航数据质量控制方法
技术领域
本发明涉及导航定位技术领域，尤其涉及一种GNSS/INS组合导航数据质量控制方法。
背景技术
在全球导航定位系统（Global Navigation Satellite System, GNSS）与惯性导航系统（Inertial Navigation System, INS）组合算法滤波策略中，R阵作为量测噪声协方差阵，主要由GNSS定位解验后方差(以下称为GNSS位置解标准偏差(Standard Deviation,STD )进行赋值。R阵是影响GNSS/INS组合解精度的主要因素之一。GNSS位置解STD需反映出GNSS位置解的真实误差水平，与位置真实误差具有较好的一致性。这类问题也可描述为GNSS位置解STD 是否准确。
受各种因素的影响，现有的各类GNSS算法中，GNSS位置解STD与位置真实误差的一致性较差。尤其在遮挡环境中，常无法反映出GNSS位置解的真实误差水平，进而导致引入了STD偏优但真实误差较大的GNSS定位解，严重影响了GNSS/INS组合解的定位质量。
机器学习算法可较好地解决上述问题，但在存储和运算资源十分有限，且对功耗敏感的嵌入式设备上，这种方案并不可行。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种GNSS/INS组合导航数据质量控制方法，来有效提升GNSS位置解STD与位置真实误差的一致性。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种GNSS/INS组合导航数据质量控制方法，包括：
步骤 1：读取GNSS数据，所述数据包括信噪比/载噪比、卫星高度角、卫星数、卫星信号数、载波相位发生周跳数和失锁数、卫星观测值残差、DOP值、GNSS原始位置STD、GNSS定位模式；
步骤 2：提取信噪比/载噪比统计量、卫星高度角统计量、卫星数和卫星信号数统计量、载波相位周跳和失锁统计量、卫星观测值残差统计量；
步骤 3：根据提取的统计量确定反映GNSS观测环境的权因子；
步骤 4：根据GNSS定位模式和反映GNSS观测环境的权因子分类进入步骤5的数据质量控制算法；
步骤 5：确定卫星观测值残差统计量的各分量的分类阈值；根据反映GNSS观测环境的权因子、卫星观测值残差统计量和GNSS原始位置STD来确定新的GNSS位置STD的数值；
步骤 6：根据新的GNSS位置STD的实际分布，设定STD阈值，剔除粗差，其中，大于阈值的予以剔除，满足阈值条件的参与定权；完成GNSS/INS组合导航数据质量控制。
进一步地，所述卫星观测值残差统计量包括RMS、分位数、运算、DOP值和卫星观测值残差的运算。
进一步地，步骤5中，先定义确定newstd的函数：
newstd=(weight_ev , res_stat , rawstd)
其中，newstd为新的GNSS位置STD，weight_ev为反映GNSS观测环境的权因子，res_stat为卫星观测值残差统计量，rawstd为GNSS原始位置STD；
然后根据卫星观测值残差统计量的各分量的实际分布确定分类阈值，分类确定newstd函数中的各分量系数；
最后根据得到的系数和newstd函数，确定newstd的数值。
本发明的有益效果为：本发明充分利用了卫星观测值残差统计量，有效提升了GNSS位置解STD与位置真实误差的一致性，且效果稳健；本发明的实现代码量小且简洁，便于实时处理；使用本发明的方法，GNSS/INS组合解误差序列中的单点大粗差精度可改善20%以上，组合解误差均方根（Root Mean Square, RMS）可改善5%以上，有效提升了组合解质量。
附图说明
图1是本发明实施例的GNSS/INS组合导航数据质量控制方法的流程示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
卫星观测值残差作为一项综合误差，直观反映出卫星观测值的精度。几何精度因子（Dilution Of Precision, DOP）反映了测站上空的卫星空间几何分布，是评估GNSS位置解质量的重要参数。GNSS位置误差可由下式表示：
Figure 546002DEST_PATH_IMAGE002
式中：
Figure 791038DEST_PATH_IMAGE004
为GNSS位置误差；
Figure DEST_PATH_IMAGE006
为卫星观测值误差。
请参照图1，本发明实施例的GNSS/INS组合导航数据质量控制方法包括步骤1～步骤6。
步骤 1：读取GNSS数据。读取的GNSS数据由卫星观测值信息（包括：信噪比/载噪比、卫星高度角、卫星数、卫星信号数、载波相位发生周跳数和失锁数、卫星观测值残差）、GNSS定位精度信息（包括：DOP值、GNSS原始位置STD）和GNSS定位模式组成；
步骤 2：提取信噪比/载噪比统计量、卫星高度角统计量、卫星数和卫星信号数统计量、载波相位周跳和失锁统计量、卫星观测值残差统计量。信噪比/载噪比统计量，如：最小值、最大值、方差、均值、分位数等；卫星高度角统计量，如：最小值、最大值、方差、均值、分位数等；卫星数和卫星信号数统计量，如：可见卫星数/卫星信号数、实际可用卫星数/卫星信号数；载波相位周跳和失锁统计量，如：载波相位失锁比、载波相位周跳比；
步骤 3：根据提取的统计量确定反映GNSS观测环境的权因子。具体地，可根据信噪比/载噪比统计量、卫星高度角统计量、卫星数和卫星信号数统计量、DOP值来确定反映GNSS观测环境的权因子。反映GNSS观测环境的权因子weight_ev在数值上直观反映了GNSS观测环境的优劣程度。GNSS观测环境越恶劣，weight_ev值越小；
步骤 4：根据GNSS定位模式和反映GNSS观测环境的权因子分类进入数据质量控制算法。不同的GNSS定位模式代表着不同的GNSS定位精度和可靠性，出现定位大粗差的风险也不同。不同的GNSS定位模式、不同的weight_ev对本发明中的数据质量控制算法的需求也不相同；
步骤 5：确定卫星观测值残差统计量的各分量（如：RMS、分位数、运算、RMS与分位数的运算等）的分类阈值。根据反映GNSS观测环境的权因子、卫星观测值残差统计量和GNSS原始位置STD来确定新的GNSS位置STD的数值；
步骤 6：根据新的GNSS位置STD的实际分布，设定STD阈值，剔除粗差，大于阈值的予以剔除，满足阈值条件的参与定权；完成GNSS/INS组合导航数据质量控制。
本发明引入了信噪比/载噪比、DOP值、卫星高度角、卫星数和卫星信号数、载波相位周跳数和失锁数、卫星观测值残差等统计量，以及统计量之间的运算等信息，确定了反映GNSS观测环境的权因子weight_ev，根据GNSS定位模式和weight_ev分类进行数据质量控制，有效提升了GNSS位置解STD与位置真实误差的一致性。
作为一种实施方式，所述卫星观测值残差统计量包括RMS、分位数、运算、DOP值和卫星观测值残差的运算等。
作为一种实施方式，步骤5中，先定义确定newstd的函数：
newstd=(weight_ev , res_stat , rawstd)；
其中，newstd为新的GNSS位置STD，weight_ev为反映GNSS观测环境的权因子，res_stat为卫星观测值残差统计量，rawstd为GNSS原始位置STD；
然后根据卫星观测值残差统计量的各分量的实际分布，进行分类讨论，确定各分量在分类情况下的阈值（即分类阈值），分类确定newstd函数中的各分量（weight_ev、res_stat 、rawstd）系数；
最后根据得到的系数和newstd函数，确定newstd的数值。
本发明根据res_stat各分量的实际分布进行分类讨论，分类确定newstd函数中的各分量系数，重新构造了GNSS位置STD。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。

Claims (3)

1.一种GNSS/INS组合导航数据质量控制方法，其特征在于，包括：
步骤 1：读取GNSS数据，所述数据包括信噪比/载噪比、卫星高度角、卫星数、卫星信号数、载波相位发生周跳数和失锁数、卫星观测值残差、DOP值、GNSS原始位置STD、GNSS定位模式；
步骤 2：提取信噪比/载噪比统计量、卫星高度角统计量、卫星数和卫星信号数统计量、载波相位周跳和失锁统计量、卫星观测值残差统计量；
步骤 3：根据提取的统计量确定反映GNSS观测环境的权因子；
步骤 4：根据GNSS定位模式和反映GNSS观测环境的权因子分类进入步骤5的数据质量控制算法；
步骤 5： 确定卫星观测值残差统计量的各分量的分类阈值；根据反映GNSS观测环境的权因子、卫星观测值残差统计量和GNSS原始位置STD来确定新的GNSS位置STD的数值；
步骤 6：根据新的GNSS位置STD的实际分布，设定STD阈值，剔除粗差，其中，大于阈值的予以剔除，满足阈值条件的参与定权；完成GNSS/INS组合导航数据质量控制。
2.如权利要求1所述的GNSS/INS组合导航数据质量控制方法，其特征在于，所述卫星观测值残差统计量包括RMS、分位数、运算、DOP值和卫星观测值残差的运算。
3. 如权利要求2所述的GNSS/INS组合导航数据质量控制方法，其特征在于，步骤5中，先定义确定newstd的函数：
newstd=(weight_ev , res_stat , rawstd)
其中，newstd为新的GNSS位置STD，weight_ev为反映GNSS观测环境的权因子，res_stat为卫星观测值残差统计量，rawstd为GNSS原始位置STD；
然后根据卫星观测值残差统计量的各分量的实际分布确定分类阈值，分类确定newstd函数中的各分量系数；
最后根据得到的系数和newstd函数，确定newstd的数值。
CN202210352764.1A 2022-04-06 2022-04-06 Gnss/ins组合导航数据质量控制方法 Active CN114485655B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210352764.1A CN114485655B (zh) 2022-04-06 2022-04-06 Gnss/ins组合导航数据质量控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210352764.1A CN114485655B (zh) 2022-04-06 2022-04-06 Gnss/ins组合导航数据质量控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114485655A true CN114485655A (zh) 2022-05-13
CN114485655B CN114485655B (zh) 2022-07-29

Family

ID=81487623

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210352764.1A Active CN114485655B (zh) 2022-04-06 2022-04-06 Gnss/ins组合导航数据质量控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114485655B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116719073A (zh) * 2023-08-09 2023-09-08 深圳华大北斗科技股份有限公司 面向gnss解算域的粗差探测与剔除方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101464152A (zh) * 2009-01-09 2009-06-24 哈尔滨工程大学 一种sins/gps组合导航系统自适应滤波方法
CN103983996A (zh) * 2014-05-09 2014-08-13 北京航空航天大学 一种抗gps野值的紧组合自适应滤波方法
CN108828640A (zh) * 2018-07-02 2018-11-16 中国人民解放军战略支援部队信息工程大学 一种卫星导航定位观测值定权方法及装置
US20190080261A1 (en) * 2017-09-14 2019-03-14 Beihang University Data correlation processing method based on observation data from beidou satellite
CN109946722A (zh) * 2019-04-01 2019-06-28 成都新橙北斗智联有限公司 一种多系统多频段定位方法及系统
CN109946727A (zh) * 2019-03-21 2019-06-28 武汉大学 一种低轨导航星座增强的网络rtk方法
CN111060943A (zh) * 2019-12-23 2020-04-24 河海大学 一种符合实际的gnss观测值定权方法
CN112526563A (zh) * 2020-11-30 2021-03-19 北京航空航天大学 一种gnss信号质量监测方法及系统
CN113687402A (zh) * 2021-09-07 2021-11-23 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种顾及卫星轨道误差的低轨导航增强实时定位方法
CN113848579A (zh) * 2021-11-29 2021-12-28 北京北斗华大科技有限公司 Ins辅助gnss定位的粗差剔除方法及系统

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101464152A (zh) * 2009-01-09 2009-06-24 哈尔滨工程大学 一种sins/gps组合导航系统自适应滤波方法
CN103983996A (zh) * 2014-05-09 2014-08-13 北京航空航天大学 一种抗gps野值的紧组合自适应滤波方法
US20190080261A1 (en) * 2017-09-14 2019-03-14 Beihang University Data correlation processing method based on observation data from beidou satellite
CN108828640A (zh) * 2018-07-02 2018-11-16 中国人民解放军战略支援部队信息工程大学 一种卫星导航定位观测值定权方法及装置
CN109946727A (zh) * 2019-03-21 2019-06-28 武汉大学 一种低轨导航星座增强的网络rtk方法
CN109946722A (zh) * 2019-04-01 2019-06-28 成都新橙北斗智联有限公司 一种多系统多频段定位方法及系统
CN111060943A (zh) * 2019-12-23 2020-04-24 河海大学 一种符合实际的gnss观测值定权方法
CN112526563A (zh) * 2020-11-30 2021-03-19 北京航空航天大学 一种gnss信号质量监测方法及系统
CN113687402A (zh) * 2021-09-07 2021-11-23 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种顾及卫星轨道误差的低轨导航增强实时定位方法
CN113848579A (zh) * 2021-11-29 2021-12-28 北京北斗华大科技有限公司 Ins辅助gnss定位的粗差剔除方法及系统

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
杨筱: "卫星导航系统数据与信号质量评估技术研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库（硕士）基础科学辑》 *
黄晓瑞: "卫星信号和数据质量监测算法研究", 《卫星信号和数据质量检测算法研究》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116719073A (zh) * 2023-08-09 2023-09-08 深圳华大北斗科技股份有限公司 面向gnss解算域的粗差探测与剔除方法
CN116719073B (zh) * 2023-08-09 2023-10-20 深圳华大北斗科技股份有限公司 面向gnss解算域的粗差探测与剔除方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114485655B (zh) 2022-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11237276B2 (en) System and method for gaussian process enhanced GNSS corrections generation
US8872700B2 (en) GNSS surveying receiver with multiple RTK engines
CA2681918A1 (en) Distance dependant error mitigation in real-time kinematic (rtk) positioning
CN113466903B (zh) 一种顾及观测值系统误差的部分模糊度固定算法
CN114485655B (zh) Gnss/ins组合导航数据质量控制方法
CN112462396B (zh) 一种高采样率导航卫星钟差的实时并行确定方法
CN110568459A (zh) 基于igs和cors站的区域电离层tec实时监测方法
CN115373007B (zh) 基于手机gnss模糊度相对变化估计的里程计定位方法
CN115420284B (zh) 一种组合导航系统故障检测与识别方法
CN102540207A (zh) 一种星载双频gps接收机测试数据分析方法
CN110737008A (zh) 模糊度固定方法、装置及存储介质
Zheng et al. Multipath mitigation for improving GPS narrow-lane uncalibrated phase delay estimation and speeding up PPP ambiguity resolution
CN112799110A (zh) 一种顾及Doppler的北斗修正伪距单点定位方法、系统与设备
CN115993623B (zh) 一种自适应选星方法、装置、设备及可读存储介质
US9121933B2 (en) Computing of robust and improved signal-in-space accuracy parameters in a regional or global navigation satellite system
CN111522032A (zh) 一种北斗三号系统用户完好性处理的优化方法及优化装置
CN115980317A (zh) 基于修正相位的地基gnss-r数据土壤水分估算方法
CN115586555A (zh) 一种基于ost与adop耦合的gnss部分模糊度固定方法
CN115079225A (zh) 一种海上接收机的导航定位方法与装置
CN115561793A (zh) 一种基于并行计算的实时北斗相位小数偏差快速估计方法
CN114675309A (zh) 一种自适应的卫星导航载波观测值周跳探测阈值确定方法
CN117452462B (zh) 一种模型和数据相结合的部分模糊度固定方法
CN111399019B (zh) 一种gnss中卫星定位方法和装置
CN117991308A (zh) 一种面向复杂环境gnss数据质量的高精度数据处理方法
CN112731481B (zh) 一种定位优化方法、系统及其应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant