城市峡谷中的卫星定位技术研究

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随着科技水平的不断提升,人们对位置服务的需求也随之不断的提高。在众多的导航定位技术中,全球卫星定位导航实时系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)是应用范围最为广泛的定位技术之一。而在当代汽车是人们出行的主要交通工具,且交通线路不断增加,使得越来越多用户需要利用GNSS进行实时定位和导航[1]。然而随着社会文明的不断发展,经济水平的不断提升,在各个大小城市和县城里,高楼大厦林立。在正常情况下,接收机只要接收到四颗或者四颗以上的卫星就可以实现单点定位,但在复杂的城市道路——“城市峡谷”当中,由于卫星信号被高层建筑物所阻挡或反射,反射所造成的多径效应致使接收机解算出来的位置存有很大的误差,定位精度大为降低。本文基于这样的现实背景下展开课题研究,研究在城市峡谷中的卫星定位技术,目的在于提高城市峡谷中的车辆定位精度,将该技术应用于车辆的城市道路定位具有十分重要的意义。本课题在城市峡谷环境中,卫星导航定位接收机受到建筑物遮挡而引起的多径效应的影响从而导致定位精度的下降问题,为此本文提出了一种能抑制城市峡谷多径效应的卫星定位方法。本课题利用在城市峡谷环境下,偏左或者偏右的卫星很容易被遮挡,而前后和上方的卫星可以比较有效的几何观察的特点,推导出卫星相对于道路方向的方向和高度角方向的关系表达式,通过计算卫星伪距残差与阈值的比较,动态调整卫星方向角与高度角的关系表达式的参数,来有效区分当前时刻视距内的卫星和被建筑物遮挡的卫星,并剔除被遮挡的卫星,削弱多径效应的影响,然后再从视距内的卫星中选择几何分布好的卫星进行单点定位,从而实现城市峡谷环境下的车辆标准定位。通过理论分析、仿真验证和实际的测试结果表明,该方法有效地提高了车辆在城市峡谷环境中的定位精度,整个系统的源代码超过了一万行。本文的主要创新点在于设计了一个在城市峡谷环境下的卫星挑星算法,挑选出接收机能接收到直线信号的卫星,剔除被左右两边建筑遮挡的卫星,降低卫星信号多径效应的影响,该算法团队已申请发明专利。
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