[发明专利]基于卫星导航定位系统的因子图协同定位方法

说明书

本发明设计了一种基于因子图的卫星导航协同定位方法，结合了卫星导航定位可以直接得到定位结果的优点和因子图可以快速融合数据的优点。该方法主要包括卫星导航解算，协同节点数据交互和协同定位解算三个部分。卫星导航解算模块位于协同定位节点，主要完成所有协同节点卫星导航信号的解算，得到卫星导航坐标。协同节点数据交互模块也位于协同定位节点，主要用于完成该协同节点和其他节点之间的距离测量和卫星导航定位坐标的交换。协同定位解算模块也位于协同定位节点，主要是将所接收得到其他协同定位节点的卫星导航坐标结合测距信息在协同定位节点和自身所得到的卫星导航坐标实现融合，从而减小由于卫星轨道偏差、多径传播误差等造成卫星导航定位精度的下降。

技术领域

本发明涉及一种基于 卫星导航定位系统的因子图协同定位方法，特别涉及一种基于因子图(Factor graph)理论的协同定位(Cooperative location)卫星导航定位系统方法。

背景技术

随着智慧城市的发展，导航定位逐渐成为人类生活中必不可少的元素。现有的卫星导航精度的每一步提升都是极为困难的。自动车辆驾驶，无人机运输等智慧城市所需的服务都需要高精度导航定位服务的支持，而现有的导航定位主要依赖于卫星导航，但是卫星导航由于卫星轨道误差，卫星到地面的通信链路较长等客观因素，在导航定位精度上已经接近极限。

为了进一步提高卫星导航定位系统的定位精度，现有的卫星导航定位增强技术主要通过提高卫星导航信号质量，增强卫星导航信号强度，地图匹配以及地面基站辅助等技术来实现卫星导航定位精度的提升。这些技术在人烟稀少区域可以显著提高定位精度。但在城市环境中，由于多径效应，建筑物高层效应等影响，很难在实质上进一步提高病态无线环境下的定位精度。

在城市环境中，由于定位终端用户较多，通过多用户终端之间的协同定位进一步提高定位精度在理论上是切实可行的。目前主要的基于协同定位的卫星导航方法有基于无线传感器网络的协同定位方法，半定规划协同定位方法，二阶锥优化协同定位方法和准线性优化的协同定位方法等。其中，基于无线传感器网络的协同定位方法通过参考节点在无线网络中广播自身位置，待定位的用户终端计算其接收到广播信号的参考点的质心，将此作为终端位置的估计，但参考节点的定位精度对整体的性能影响很大。半定规划协同定位方法通过半定规划求解所有协同节点的最优点，在不同拓扑的网络中都可以取得较高的鲁棒性，但未考虑传感器用户自身定位模糊度的问题。阶锥优化协同定位方法以牺牲一定的定位精度，换取更快的计算速度，但未考虑测距误差对定位结果的影响，当测距误差较大时，会造成定位精度的快速下降。准线性优化的协同定位方法同时考虑了节点之间的协同与非视距误差的影响，然而该算法由于计算复杂度较高，所以导航定位的性能提升十分有限，无法满足导航定位的需要。

发明内容

针对卫星导航系统的精度无法满足未来智慧城市等系统对高精度定位的需求，本发明设计了一种基于因子图的卫星导航协同定位方法，结合了卫星导航定位可以直接得到定位结果的优点和因子图可以快速融合数据的优点。该方法主要包括卫星导航解算，协同节点数据交互和协同定位解算三个部分。卫星导航解算模块位于协同定位节点，主要完成所有协同节点卫星导航信号的解算，得到卫星导航坐标。协同节点数据交互模块也位于协同定位节点，主要用于完成该协同节点和其他节点之间的距离测量和卫星导航定位坐标的交换。协同定位解算模块也位于协同定位节点，主要是将所接收得到其他协同定位节点的卫星导航坐标结合测距信息在协同定位节点和自身所得到的卫星导航坐标实现融合，从而减小由于卫星轨道偏差、多径传播误差等造成卫星导航定位精度的下降。

本发明的技术方案为：

所述一种基于卫星导航定位系统的因子图协同定位方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：各个协同定位节点对接收到的卫星信号进行解算，得到各个协同定位节点自身的位置坐标；

步骤2：协同定位节点之间进行数据交互：对于某一协同定位节点，通过数据交互得到其视距范围内其他协同定位节点的位置坐标，并解算自身与其视距范围内其他协同定位节点的测距信息；