FI125710B - GNSS-paikannuksen virheiden vähentäminen kartta-aineiston 3D-paikkatieto-ominaisuuksien avulla - Google Patents
GNSS-paikannuksen virheiden vähentäminen kartta-aineiston 3D-paikkatieto-ominaisuuksien avulla Download PDFInfo
- Publication number
- FI125710B FI125710B FI20110073A FI20110073A FI125710B FI 125710 B FI125710 B FI 125710B FI 20110073 A FI20110073 A FI 20110073A FI 20110073 A FI20110073 A FI 20110073A FI 125710 B FI125710 B FI 125710B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- positioning
- satellites
- signal pattern
- gnss
- satellite
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
- G01S1/00—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith
-
- 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
- G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
- G01S19/13—Receivers
- G01S19/22—Multipath-related issues
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
- Navigation (AREA)
Description
GNSS-PAIKANNUKSEN VIRHEIDEN VÄHENTÄMINEN KARTTA-AINEISTON 3D- PAIKKATIETO-OMINAISUUKSIEN AVULLA
KEKSINNÖN ALA
Keksintö liittyy GNSS-paikannuksen ja -navigoinnin virheitä vähentäviin menetelmiin kaupunkiympäristöissä, joissa signaaleilla esiintyy monitie-etenemistä.
KEKSINNÖN TAUSTA
Nopeasti laajenevan matkaviestintäteknologian ansiosta tieto ja palvelut ovat saatavilla kaikkialla. Liikkuvuuden keskeisenä seurauksena käyttäjät ovat riippuvaisia heidän fyysiseen sijaintiinsa ja kontekstiinsa sidotusta tiedosta ja palveluista. Paikkatietopalvelut (engl. Location Based Services, LBS), E911 ja El 12 toimivat Yhdysvalloissa ja Euroopassa kiitettävästi, ja henkilökohtaiset Ilja ajoneuvojen 12 sijainti-ja navigointisovellukset vaativat valmiutta saumattomaan paikannukseen varsinkin ympäristöissä, joissa signaali on vaimentunut, esim. kaupunkialueilla ja sisätiloissa, kuten KUVA 1 esittää. Jotta paikkatietopalvelusovelluksia voitaisiin mahdollistaa ja tukea, yhä useampi laite, mukaan lukien kannettavat navigointilaitteet (engl. Portable Navigation Devices, PND) ja matkapuhelimet, ovat paikannuskykyisiä sisäänrakennettujen paikannusjärjestelmien, kuten GPS-järjestelmän (engl. Global Positioning System) sisältävän GNSS-paikannusjärjestelmän (engl. Global Navigation Satellite System GNSS), avulla. GNNS-paikannusjärjestelmä on suosittu, koska se käyttää satelliittien signaaleja eikä lisäinfrastruktuureja tarvita. GNSS-paikannusteknologia toimii melko hyvin GNSS-paikannukselle otollisissa ympäristöissä. Ympäristöissä, joissa signaaleilla esiintyy monitie-etenemistä, kuten keskellä kaupunkia ja sisätiloissa, GNSS-paikannuksen suorituskyky heikentyy valitettavan paljon sekä tarkkuuden että saatavuuden suhteen, koska satelliittien signaaleita on harvoin riittävästi saatavilla luotettavan sijainnin laskemiseksi.
GNSS-paikannuksen suoriutuminen laskee kaupunkialueilla ja sisätiloissa kahdesta syystä. Toisaalta, olemassa olevien rakennusten 21 - 23, puiden 24, siltojen 25 ja niin edelleen, vuoksi joidenkin GNSS-satelliittien esteetön näkyvyys (engl. Line of Sight, LOS) estyy 31, ja standardi GNSS-vastaanotin 11 - 13 ei pysty havaitsemaan näiden satelliittien signaaleita. Satelliittien pienempi lukumäärä johtaa huonompaan geometriaan, toisin sanoen suurempaan dilution of precision (DOP) -geometrialukuun, mikä aiheuttaa suurempia paikannusvirheitä, vaikka mittauksien kohinaisuus olisi sama. Se saattaa jopa epäonnistua saavuttamaan luotettavan paikannusratkaisun, jos näkyvillä ei ole riittävästi satelliitteja havaittavaksi.
Jotta satelliitteja olisi mahdollista havaita riittävästi, vastaanottimien 11-13 korkeaherkkyysprosessointikyky on välttämätöntä signaalin saatavuuden parantamiseksi. Korkeaherkkyysprosessoinnin ansiosta on mahdollista havaita ja seurata enemmän satelliitteja, joilla on heikko signaali. Näiden vastaanotettujen signaalien kanssa tehdään kuitenkin tavallisesti paljon enemmän virheitä, mikä johtuu ympäristön aiheuttamasta vaimentumisesta, heikkenemisestä, ja monitie-etenemisestä 33. Valitettavasti monitie-etenemisestä johtuvat virheet ovat vaikeita koijata, sillä monitie-eteneminen on itsessään hyvin monimutkaista. GNSS-vastaanottimissa käytetään perinteisiä suodatusmenetelmiä, kuten Kalman-suodinta, olettaen, että havaintoäänet ovat Gaussialaisia. Mutta kaupunkiympäristöissä ja sisätiloissa, kuten KUVASSA 1, signaalien monitie-etenemisen lisääntyminen aiheuttaa viiveen etenemiseen kuluvaan aikaan sekä pseudoaluemittauksiin, jotka ovat johdettu etenemisajasta, ja tämä aiheuttaa mittauksiin yhä enemmän virheitä. Täten ympäristöissä, joissa signaaleilla esiintyy monitie-etenemistä, pseudoaluevirhejakauma muuttuu ei-Gaussialaiseksi. Tämän seurauksena perinteisten menetelmien perusteella tehty oletus ei päde enää, mikä aiheuttaa yhä suurempia paikannusvirheitä. Kaupunkialueilla ja sisätiloissa paikannusvirheet voivat tästä syystä olla tyypillisesti kymmeniä metrejä ja suurimmat paikannusvirheet voivat yltää jopa satoihin metreihin. Nämä virheet voivat navigointiohjelmassa aiheuttaa kaupunkialueilla yhden tai useamman korttelin vääristymän ja johtaa täten epäsuotuisaan käyttökokemukseen.
Kirjallisuudessa monenlaisten tekniikoiden on havaittu parantavan paikannuksen suoriutumista näissä ympäristöissä, yhtenä esimerkki ovat monisensorimenetelmät. Nämä menetelmät perustuvat sensorien lisäämiseen: yksi tai useampi sensori (odometri, RFID-tagi...) lisätään kompensoimaan GNSS-paikannusmenetelmän suorituskyvyn puutteita (tarkkuus, ei saatavilla olevuus ja yhtenäisyyden puute). Nämä menetelmät eivät ole kyenneet poistamaan täysin suuria GNSS-paikannusvirheitä, sillä jotkut sensorit ovat riippuvaisia lisäinfrastruktuurista eivätkä ole käytettävissä ajasta ja paikasta riippumatta, tai koska jotkut sensorit tarjoavat ainoastaan suhteellisen sijaintiratkaisun eivätkä ole kyenneet löytämään absoluuttista paikannusvirhettä. Toinen vaihtoehto tehostaa suoriutumista ovat ulossulkemisen menetelmät. Niiden toimintaperiaate on sulkea ulos GNSS-paikannusmenetelmien virheelliset pseudoaluemittaukset. Pseudoalueen luotettavuus voidaan mitata joidenkin kriteerien, kuten häiriöetäisyyden (engl. Signal to Noise Ratio, SNR) tai nousukulman, perusteella. Mutta suljetuissa ympäristössä satelliittien näkyvyys on usein heikko, ja jos sijainnin arviointiprosessista suljetaan ulos satelliitteja, paikannusvirheet voivat muodostua entistä suuremmiksi (epäkoherentti sijainti). On syytä mainita myös RAIM-algoritmi, jonka tehtävänä on monitoroida vastaanotettujen signaalien yhtenäisyyttä. Kun vastaanotetussa signaalissa havaitaan virhe, vastaanotin sulkee tämän signaalin ulos navigointiprosessista. RAIM toimii kuitenkin vain joidenkin ennakkoehtojen ja -oletuksien avulla: on oltava riittävä määrä mittauksia, rajoitettu määrä harhamittauksia jne.
GNSS-paikannuksen ja -navigoinnin suoriutumisen parantamiseksi on muutamassa patentissa esitetty menetelmiä GPS-paikannuksen parantamiseksi maakartta-aineiston avulla. Nishikava et ai. käyttivät maakartta-aineistoa laskemaan satelliittien näkyvyyttä ja kontrolloimaan edelleen GPS-vastaanotinta (U.S. Patent No. 4949268). Friedman et ai. määrittelivät uudelleen GPS-paikannusratkaisun huomioonottaen sekä signaalien monitie-etenemisen aikaviiveen että simuloitujen ja vastaanotettujen signaalien voimakkuudet, jotka laskettiin ympäristön kohteiden imeytymisestä ja heijastavuudesta (PCT Patent No. WOO186315). Ford et ai. esittivät menetelmän ratamallin rajoittamiseksi parantamaan GPS-paikannustarkkuutta. Mainittu ratamalli on luotu käyttämällä ympäristöstä otettuja ilmakuvia (PCT Patent No. W00201244). Ben et ai. esittivät, että GPS-vastaanottimen toimintaa voisi kontrolloida topografisen aineiston avulla. Topografista aineistoa käytettiin määrittämään signaalien monitie-etenemistä ja kontrolloimaan edelleen GPS-vastaanottimen toimintaa. Topografista aineistoa käytettiin myös aiemman tiedon rajoittimena parantamaan GPS:n paikannustarkkuutta (PCT Patent No. W02008025150). Joka tapauksessa, vaikka edellä mainittuja menetelmiä käytetään, signaalien monitie-etenemisessä ilmenee kaupunkialueilla silti suuria paikannusvirheitä. Tässä keksinnössä esitetään erilainen lähestymistapa GNSS-paikannusvirheiden vähentämiseen kartta-aineiston 3D-paikkatieto-ominaisuuksien avulla.
Koska olemassa olevat menetelmät eivät kyenneet poistamaan kokonaan suuria GNSS-paikannusvirheitä kaupunkialueilla, on oletettavaa, että 100-200 metriin yltäviä paikannusvirheitä tapahtuu usein ympäristöissä, joissa signaaleilla esiintyy monitie-etenemistä, vaikka edellä mainittuja menetelmiä käytettäisiin moderneissa GNSS-navigointilaitteissa.
Karttatietokanta ja navigointimoottoriohjelmisto ovat navigointisovelluksissa välttämättömiä navigointi- ja käyttöliittymätarkoituksiin. Kuten tässä keksinnössä esitetään, kartan tietokantaan sisällytettyjä maantieteellisten kohteiden paikkatieto-ominaisuuksia 21-25 voidaan käyttää vähentämään suuria paikannusvirheitä kaupunkialueilla. Tämä menetelmä voidaan toteuttaa kartan ominaisuusaineiston avulla navigointimoottoriohjelmistossa ilman mitään lisäkustannuksia
KEKSINNÖN YHTEENVETO
Tämä keksintö esittää menetelmän GNSS-paikannuksen virheiden vähentämiseen alueilla, joissa signaaleilla esiintyy monitie-etenemistä. Menetelmässä käytetään kartta-aineistossa olevaa ympäristön paikkatieto-ominaisuustietoa GNSS-paikannuksen signaalikuvioiden laskemiseksi perustuen satelliittien tiettyyn asentoon, ja laskettuja signaalikuvioita verrataan kuvion yhteensovitusmenetelmän avulla todellisiin havaittuihin signaalikuvioihin. Kuvion yhteensovittamisen tuloksien avulla tarkistetaan paikannusratkaisun paikkansapitävyys. Paikannusratkaisun virhetasosta riippuen hakujäqestelmä on suunniteltu toistamaan kuvion yhteensovittamisprosessi määrittelemällä etsintäalueelle tietty askelpituus, jotta kaikkein järkevin sijainti voidaan nimetä lopulliseksi paikannusratkaisuksi. Tämä menetelmä yhdistää GNSS-paikannuksen tietoa ja kartan ominaisuusaineistoa, ja se vähentää paikannusvirheitä askelpituuden etsimisen tasolle ja muuttaa paikannusratkaisua niin, että sen avulla voidaan löytää oikealle kadulle. Siten tämä menetelmä parantaa navigointikäyttökokemusta ilman mitään lisäkustannuksia.
KUVAT
KUVA 1 GNSS-paikannus ympäristöissä, joissa signaaleilla esiintyy monitie-etenemistä KUVA 2 Tyypillinen GNSS-paikannuksen signaalin vahvuuskuvio avoimissa ympäristöissä KUVA 3 Vuokaavio keksintömenetelmälle GNSS-paikannuksen virheiden vähentämiseksi
KEKSINNÖN YKSITYISKOHTAINEN KUVAILU
Tämä menetelmä voidaan toteuttaa navigointimoottoriohjelmistossa, joka vastaanottaa GNSS-paikannusratkaisun, väliaikaisen paikannustiedon ja havaitun signaalikuvion paikannusmoottorista, kuten GNSS-vastaanottimesta. Tässä keksinnössä GNSS-paikannusmenetelmät käsittävät, mutteivät ei rajoitu, GPS-, GLONASS-, Galileo-, Compass-menetelmät tai minkä tahansa niiden yhdistelmän, jne. Ja tämä menetelmä vaatii, että navigointikartta-aineisto pitää sisällään maantieteellisten kohteiden 21-25 paikkatieto-ominaisuuksia, jotka mahdollisesti estävät tai heijastavat GNSS-paikannuksen signaaleita. Paikkatieto-ominaisuuksiin lukeutuvat, mutteivät rajoitu, maantieteelliset koordinaatit, kolmiulotteiset (3D) pituuden, leveyden ja korkeuden ominaisuudet, jne. Havaittuihin signaalikuvioihin lukeutuvat, mutteivät rajoitu, havaintotila, signaalin voimakkuus ja paikannusprosessin väliaikainen tieto, esim. pseudoalueen kohinaisuus ja residuaalit sekä jokaisen satelliitin Doppler-mittaus, jne. Samaan aikaan GNSS-paikannuksen signaalikuvion ideaali muoto, esim. näkyvät satelliitit ja niiden jakauma taivaalla, voidaan laskea tietyssä asennossa ja satelliitin efemerideissä. Jos havaintoympäristö on täysin avoin vailla mitään ympäristöä, havaittujen signaalikuvioiden tulisi vastata lähestulkoon laskettua mallia, esimerkiksi kun kaikki näkyvät satelliitit voidaan havaita, signaalit ovat tarpeeksi voimakkaita ja mitatut residuaalit ovat kohtuullisella tasolla, jne. Tämä on todellisuudessa mahdollista vain erinomaisissa laboratorio-olosuhteissa.
Kaupunkiympäristöissä, joissa signaaleilla esiintyy monitie-etenemistä, signaalien esteetön näkyvyys (engl. LOS) 31 on kuitenkin yleensä estynyt ympäristön, kuten rakennusten 21-23, siltojen 25, jne., vuoksi, ja tästä syystä havaitaan yleensä myös heijastuneet monitie-etenevät signaalit 33. Tässä tapauksessa paikannustarkkuus heikentyy kahdesta syystä. Ensinnäkin havaittujen satelliittien lukumäärä pienenee ja paikannuksen geometriasta tulee siksi heikompaa, ja toiseksi, heijastuneet signaalit ovat heikompilaatuisia. Onneksi kartta-aineiston paikkatieto-ominaisuustiedon avulla tämä keksintö käyttää näitä kahta tekijää hyödyllisenä tietona identifioimaan kuinka hyväksyttävä ja luotettava paikannusratkaisu on sekä parantamaan paikannusratkaisun tarkkuutta edelleen.
Ensinnäkin, kun navigointiohjelmisto vastaanottaa GNSS-paikannusratkaisun, se saa vastaavan havaitun signaalikuvion ratkaisun tarjoajalta, kuten GNSS-vastaanottimelta. Riippuen sovelluksen skenaarioista paikannusratkaisu voidaan sovittaa kadulla lähimpään sijaintiin 12, 13 kartan yhteensovitusmenetelmän avulla. Uutta sijaintia pidetään sen jälkeen nykyisenä paikannusratkaisuna.
Toiseksi, oletettu satelliittisignaalikuvio lasketaan yhdistämällä satelliitin efemeridit ja paikkatieto-ominaisuusaineisto. Ensinnäkin avointen tilojen ihanteellinen GNSS-paikannuksen signaalikuvio lasketaan nykyisen paikannusratkaisun ja satelliitti-efemeridin kanssa. Laskettu ideaali signaalikuvio tutkitaan ja muutetaan vastaamaan karttatietokannan paikkatieto-ominaisuusaineistoa. Esimerkiksi jotkut satelliiteista 31 voidaan suodattaa pois näkyvien satelliittien listalta, koska niiden näkyvyys on estynyt ympäristön vuoksi. Tämänhetkisen sijainnin perusteella ympäristön paikkatieto-ominaisuudet, kuten maantieteelliset koordinaatit ja pituuden, leveyden ja korkeuden, jne. kolmiulotteiset ominaisuudet, sovitetaan vastaamaan näkyvien satelliittien laskettuja paikkoja taivaalla (skyplot), esim. atsimuutit ja korkeudet kulmat. Jos joidenkin ohikulkevien satelliittien esteetön näkyvyys 31 häiriintyy esimerkiksi rakennuksen 21 - 23 tai sillan 25 vuoksi, katsotaan, että nämä satelliitit on estetty, ja vastaavat satelliitit tulee poistaa näkyvien satelliittien luettelosta. Lisäksi, kaikkien näkyvien satelliittien suhteellinen signaalin voimakkuus arvioidaan karkeasti suhteessa niiden nousuun taivaalla (skyplot), kuten KUVASSA 2 esitetään. Korkean nousun satelliiteilla 41 on yleensä suhteellisesti 5-10 dBHz korkeampi signaalinvoimakkuus 51 kuin matalan nousun satelliiteilla 42, 52. Suhteellisen korkean ja matalan nousun kynnysarvo voi vaihdella eri aikojen ja ympäristöjen suhteen, eikä niitä ole voitu määrittää lopullisesti. Toisin sanoen, kynnysarvoon tulisi varata marginaali, ja nousevien satelliittien signaalin voimakkuus voi vaihdella suuresti tämän marginaalin sisällä. Signaalin voimakkuuden malli on hyödyllinen myöhemmin luotettavan ratkaisun tunnistamiseksi, mutta sitä ei tulisi käyttää ehdottomana ja yksinomaisena perusteena, koska havaintoympäristö vaikuttaa todellisiin havaittuihin signaalinvoimakkuuksiin ja ne muuttuvat täysin tosielämän navigointiskenaariossa, erityisesti kaupunkiympäristöissä.
Ihanteellinen signaalikuvio sovitetaan fyysisen näkyvän taivaspaikan ja suhteellisten signaalinvoimakkuuksien mukaan, ja sitä kutsutaan tästä lähtien odotetuksi GNSS-paikannuksen signaalikuvioksi. Odotettua signaalikuviota voidaan sovittaa edelleen vaihtuvien tilanteiden mukaan. Esimerkiksi kaikkien satelliittien signaalien vahvuudet voivat vaimentua saman verran, jos GNSS-vastaanottimen antenni peittyy tuulensuojalevyn tai jonkin muun vaikutuksesta. Vaimentumisen määrästä riippuen, havaittujen satelliittien määrä voi laskea edelleen kun jotkut signaaleista vaimenevat liian heikoiksi havaittaviksi. Vaimentumisen määrä voidaan arvioida karkeasti saatavilla olevan korkeimman signaalin voimakkuuden avulla. Vastaanottimen mallista riippuen suurin signaalinvoimakkuus voidaan avoimessa ympäristössä arvioida olevan esim. 50dBHz. Jos yksi tai muutama voimakkaimmista signaaleista kaikkien havaittujen satelliittien joukosta on X dBHz, vaimentumisen määrän voidaan arvioida oleviin (50-X) dBHz. Vaimentumisen määrää käytetään sitten kaikkiin näkymässä oleviin satelliitteihin odotetun signaalinvoimakkuuden laskemiseksi kullekin satelliitille.
Odotettua signaalikuviota verrataan sitten todellisen havaitun signaalikuvioon kuvion yhteensovitusmenetelmän avulla. Kuvion yhteensovitusmenetelmän tuloksia analysoidaan tarkemmin, ja niitä käytetään tunnistamaan onko nykyinen paikannusratkaisu luotettava vai ei. Ensiksi tarkistetaan havaitun satelliitin numero ja taivaspaikka. Jos joidenkin satelliittien näkyvyys tulisi odotetun signaalikuvion perusteella olla estynyt, kaikkien näiden satelliittien mittausten laatu tutkitaan tarkemmin. Laaduntarkistus tehdään, jos näillä satelliittien signaaleilla esiintyy odotetun signaalikuvioon ja paikannusprosessin väliaikaisen tiedon perustella monitie-etenemistä, esimerkiksi näiden satelliittien signaalin voimakkuus on odotettua alempi tai mittausten residuaalit ovat suurempia kuin toisten. Signaaleilla, joilla esiintyy monitie-etenemistä, on yleensä heikompi signaalin vahvuus ja suuremmat residuaalit. Jos jotain satelliittia ei odoteta havaittavaksi, koska se on odotetun signaalikuvion perusteella estynyt, ja sillä on alhainen signaalin voimakkuus ja sen pseudoalueella tai Doppler-mittauksilla on paikannusprosessin, kuten Kalman-filteröinnin, mukaan suuret residuaalit, tällä satelliitilla voidaan ajatella esiintyvän monitie-etenemistä 33. Jos joillakin signaaleilla tunnistetaan esiintyvän monitie-etenemistä, se tarkoittaa sitä, että niiden näkyvyys on estynyt.
Kuvion yhteensovituksen tulosten perusteella odotettujen ja todellisuudessa havaittujen signaalikuvioiden välillä on joitain alla esitettyjä tyypillisiä tapauksia, jolloin sijainti identifioidaan järjettömäksi ratkaisuksi, mutta tämä ei rajoitu näihin tapauksiin: • Jos jotkut satelliitit havaitaan selvästi, mutta niiden ei pitäisi odotetun signaalikuvion mukaan olla näkyvissä, ratkaisun ajatellaan olevan järjetön.
• Jos joidenkin satelliittien odotetaan olevan näkyvissä, mutta niitä ei havaita tai niiden signaaleilla identifioidaan esiintyvän monitie-etenemistä, ratkaisun ajatellaan olevan järjetön.
Heti kun nykyinen paikannusratkaisu on määritelty järjettömäksi, käynnistetään etsintäohjelma, jonka tarkoituksena on löytää järkevämpi ratkaisu. Nykyisen ratkaisun virhetasosta riippuen, etsintäalue R suunnitellaan nykyisestä sijainnista käsin. Kyseisen alueen katuosiot löytyvät kartta-aineistosta, tietty etsinnän askelpituus määritellään ja etsittävät sijaintiehdokkaat listataan sitten katujen välillä. Etsintäalueen R:n koko riippuu nykyisen paikannusratkaisun virhetasosta, mikä on esimerkiksi kaupunkiympäristöissä tyypillisesti 100 ~ 200 metriä. Etsinnän askelpituuden valinta on vaihtokauppa etsintätehokkuuden ja resoluution välillä. Tyypillisessä kaupunkiympäristössä 20 ~ 30 metrin sijainnin muutos voi johtua ympäristön esteiden vaikutuksesta vaihtelevasta satelliittien näkyvyydestä ja signaalikuviosta, joten etsinnän askelpituus tulee määrittää 20 ~ 30 metriin. Edellä kuvattu kuvion yhteensovitusprosessi toistetaan jokaiselle sijaintiehdokkaalle, odotettu satelliittipaikannuksen signaalikuvio lasketaan uudelleen uuden ehdokassijainnin ja paikkatieto-ominaisuusaineiston kanssa, ja sitä verrataan havaittuun signaalikuvioon. Jos etsintäohjelman loppuunsaattamisen jälkeen kuvion yhteensovituksella saatu kakista ”yhteensopivin” ehdokas sijanniksi on tarpeeksi pätevä, tämä sijainti määritetään lopulliseksi ratkaisuksi. Muussa tapauksessa etsintäohjelma epäonnistuu löytämään luotettavimman ratkaisun ja nykyinen GNSS-paikannusratkaisu pidetään voimassa.
Keksinnön korkean tason vuokaavio esitetään KUVASSA 3. Tämän menetelmän avulla paikannustarkkuutta voidaan parantaa askelpituuden etsimisen tasolle, esimerkiksi tyypillisesti 100 ~ 200 metristä 20 ~ 30 metriin, ympäristöissä, joissa signaaleilla esiintyy paljon monitie-etenemistä. Toisin sanoen, tämä voi pienentää mahdollisuutta, että GNSS-paikannuslaitteen käyttäjät joutuvat väärälle kadulle, mikä parantaa merkittävästi navigointimoottoriohjelmiston käyttäj äkokemusta.
Claims (4)
1. Menetelmä vähentämään GNSS-paikannuksen virheitä käyttäen ympäristön 3D-geometriaominaisuuksia, tunnettu siitä, että a) määritetään nykyinen havaittu signaalikuvio yhdistämällä tiedot kaikista satelliiteista; b) lasketaan odotettu satelliittisignaalikuvio käyttäen nykyistä paikannusratkaisua ja ympäristön 3D-geometriaa kartta-aineistosta 62; c) arvioidaan paikannusratkaisun järkevyys vertaamalla näkyvien satelliittien tunnistettua signaalia ja laskettua satelliittisignaalikuviota; ja d) jos paikannusratkaisu arvioidaan toimimattomaksi, etsintäohjelma 76-77 parannetun paikannusratkaisun löytämiseksi aloitetaan.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa mainittu havaittusignaalikuvio (tyhjä väli) 72 yhdistää useasta satelliitista tietoa, mukaan lukien, mutta ei rajoittuen, atsimuutit ja korkeuskulmat, havaintotilan, signaalinvoimakkuudet ja paikannusprosessin väliaikatiedot, kuten kohinaisuuden ja residuaalit jokaisesta satelliitista.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa mainittu odotettu signaalikuvio 74 lasketaan käyttäen satelliittidataa, sen hetkistä paikannusratkaisua ja ympäristön 3D-geometriaa kartta-aineistosta 62.
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen 1 menetelmä, jossa mainittu etsintäohjelma etsii 76-77 parannettua paikannusratkaisua, jossa havaittu ja odotettu signaalirakenne ovat eniten yhteensopivia 78. Minska GNSS positioneringsfel med hjälp av 3D rumsliga attribut kartdata
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI20110073A FI125710B (fi) | 2011-03-01 | 2011-03-01 | GNSS-paikannuksen virheiden vähentäminen kartta-aineiston 3D-paikkatieto-ominaisuuksien avulla |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI20110073A FI125710B (fi) | 2011-03-01 | 2011-03-01 | GNSS-paikannuksen virheiden vähentäminen kartta-aineiston 3D-paikkatieto-ominaisuuksien avulla |
FI20110073 | 2011-03-01 |
Publications (4)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI20110073A0 FI20110073A0 (fi) | 2011-03-01 |
FI20110073A FI20110073A (fi) | 2012-12-04 |
FI20110073L FI20110073L (fi) | 2012-12-04 |
FI125710B true FI125710B (fi) | 2016-01-15 |
Family
ID=43806375
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI20110073A FI125710B (fi) | 2011-03-01 | 2011-03-01 | GNSS-paikannuksen virheiden vähentäminen kartta-aineiston 3D-paikkatieto-ominaisuuksien avulla |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FI (1) | FI125710B (fi) |
-
2011
- 2011-03-01 FI FI20110073A patent/FI125710B/fi active IP Right Grant
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FI20110073A (fi) | 2012-12-04 |
FI20110073A0 (fi) | 2011-03-01 |
FI20110073L (fi) | 2012-12-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3646062B1 (en) | Three-dimensional city models and shadow mapping to improve altitude fixes in urban environments | |
Wang et al. | Multi-constellation GNSS performance evaluation for urban canyons using large virtual reality city models | |
JP5985695B2 (ja) | 都市ナビゲーションのための拡張データベース情報 | |
Groves et al. | A portfolio approach to NLOS and multipath mitigation in dense urban areas | |
Retscher et al. | NAVIO–a navigation and guidance service for pedestrians | |
US7110882B2 (en) | Method for improving GPS integrity and detecting multipath interference using inertial navigation sensors and a network of mobile receivers | |
US8736487B2 (en) | Method and apparatus of using height aiding from a contour table for GNSS positioning | |
JP5680747B2 (ja) | 過去および現在のエポックからの測定値を使用する位置決定 | |
US20140070986A1 (en) | Apparatuses and methods for tracking a navigation receiver | |
Groves et al. | Shadow matching: Improved GNSS accuracy in urban canyons | |
Jiang et al. | GNSS NLOS and multipath error mitigation using advanced multi-constellation consistency checking with height aiding | |
KR20150054907A (ko) | 이동 디바이스에 근접한 구조물의 추정 및 예측 | |
WO2010111118A1 (en) | Method and apparatus for improving gps receiver accuracy using an embedded map database | |
Adjrad et al. | Intelligent urban positioning using shadow matching and GNSS ranging aided by 3D mapping | |
François et al. | Non-Line-Of-Sight GNSS signal detection using an on-board 3D model of buildings | |
Icking et al. | Evaluating the urban trench model for improved GNSS positioning in urban areas | |
US20130158857A1 (en) | Power and performance optimization in navigation systems | |
Madrid et al. | Computing meaningful integrity bounds of a low-cost Kalman-filtered navigation solution in urban environments | |
KR101832921B1 (ko) | Gps 수신기 주변의 비가시 상태 판단 방법 및 장치 | |
Encarnacion et al. | RTKLIB-based GPS localization for multipath mitigation in ITS applications | |
FI125710B (fi) | GNSS-paikannuksen virheiden vähentäminen kartta-aineiston 3D-paikkatieto-ominaisuuksien avulla | |
Betaille et al. | 3D-city-model-aided GNSS accurate positioning with integrity provision using simplified geometry of buildings | |
Groves et al. | Intelligent gnss positioning using 3d mapping and context detection for better accuracy in dense urban environments | |
Retscher et al. | NAVIO-A Navigation Service for Pedestrains | |
RU2419808C1 (ru) | Устройство, способ и программа позиционирования с режимами абсолютного и относительного позиционирования |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC | Transfer of assignment of patent |
Owner name: GEODEETTINEN LAITOS |
|
FG | Patent granted |
Ref document number: 125710 Country of ref document: FI Kind code of ref document: B |