[发明专利]一种基于三维格网多径建模的城市复杂环境导航定位方法

权利要求书

1.一种基于三维格网多径建模的城市复杂环境导航定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，构建区域三维格网模型，包括：

步骤1-1，构建GNSS训练数据集；

步骤1-2，构建区域三维格网布局；

步骤1-3，逐个格网层进行基于随机森林的多径误差建模；

步骤2，调用区域三维格网模型，包括：

步骤2-1，GNSS测试数据集构建与遍历；

步骤2-2，根据各测试样本的先验位置匹配到相应格网层，调用多径误差模型并判定其可用性；

步骤2-3，得到修正后的定位结果，完成基于三维格网多径建模的城市复杂环境导航定位；

步骤1-1中所述的构建GNSS训练数据集，具体方法包括：

在所述城市复杂环境中重复行驶，采集GNSS接收机输出的原始观测量，并从中提取输入特征作为样本；所述输入特征包括：伪距残差、载噪比、卫星高度角和卫星方位角，所述样本为：；

采用多径误差值对样本进行标定，伪距误差值表达式为：

其中，c为真空中的光速，和为卫星和接收机钟差，和分别为电离层和对流层延迟中未修正的残差，为多路径效应造成的误差；

标定完成后，将GNSS接收机解算的先验位置纳入训练数据集并与相应历元的样本以及多径误差值对应，构建得到所述训练数据集，其中训练样本表示为：；

步骤1-2中所述的构建区域三维格网布局，具体方法包括：

根据地理信息系统提供的城市区域的地理信息，将所述训练数据集中的位置数据匹配到城市地图中的相应区域，取所述相应区域的最小外包正方形为建模区域；所述正方形的一边与ENU坐标系下的轴平行，边长为米；在所述建模区域上进行平面六边形格网划分；根据建模区域大小以及定位精度，综合设定六边形格网边长；其中，所述六边形格网边长的下限值确定原则为：保证80%以上格网内训练样本数据总量不少于2000个；边长上限值确定原则为：保证；若所述六边形格网边长的上下限值相互矛盾，则提高采样率，在城市复杂环境下重新采集GNSS数据；沿正方形A的南北向边从端点开始以的间隔取点作为六边形的中心点，记为，其中为此边上的取点数量，；再从出发沿东西向边的方向以的长度取点，将所有点记为：，其中为正方形A一条东西向边上的取点数量，；

以为坐标原点，ENU坐标系下的轴与轴为轴与轴，将坐标原点作为六边形的中心，并按照选取的六边形边长，将一个顶点固定在轴上以此方式在每个坐标系中生成六边形，在整个建模区域上进行密集排布；

将上述所得密集排布的个二维格网在高度方向延伸形成个格网柱，其中，每个格网柱高度的值初始设为100米，在后续步骤中根据实际情况自动更新；以为间隔，将每个格网柱分为 层；的最小值确定原则为：保证80%以上格网层内训练样本数据总量不少于500个；的最大值确定原则为：保证；若间隔的最大值和最小值相互矛盾，则提高采样率，在城市环境下重新采集GNSS数据；

步骤1-3中所述的逐个格网层进行基于随机森林的多径误差建模，具体方法包括：

步骤1-3-1，按照步骤1-2构建的三维格网布局，确定每个训练样本的所属格网层；

步骤1-3-2，对每个格网层进行基于随机森林的多径误差模型训练；

步骤1-3-3，完成区域三维格网模型构建。

2.根据权利要求1所述的一种基于三维格网多径建模的城市复杂环境导航定位方法，其特征在于，步骤1-3-1所述的确定每个训练样本的所属格网层，具体方法包括：

设六边形格网柱平面投影的中心点为，ENU坐标系下的轴与轴分别对应轴与轴，取某训练样本的位置为，判定其是否属于该六边形：

仅当上述两式都满足时，判定在格网柱内；对训练数据集的每个训练样本执行此判断，得到各个格网柱的训练数据集，更新每个格网柱高度，其中为此格网柱内训练数据集中样本的高程最大值，并同时更新格网层数；再根据训练数据集中各个样本的高度数据，将训练样本划分到所属格网层。