基于场景检测的城市环境GNSS/INS组合定位方法研究
2021-02-03来奇峰魏东岩
来奇峰,袁 洪,魏东岩, 李 涛
(1.中国科学院空天信息创新研究院,北京 100094; 2.中国科学院大学,北京 100864; 3. 空军装备部驻北京地区第二军事代表室,北京 100074)
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目前,全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)作为主流的室外定位解决方案,在车辆定位中发挥了重要的作用。然而,GNSS具有天然的脆弱性,在城市环境中其定位信号容易受到楼宇、高架桥及树木等的遮挡造成定位性能下降;而在隧道等室内环境下,由于几乎无法收到卫星信号,从而导致定位中断。因此,单纯依赖GNSS无法保证对车辆的连续、可靠定位服务[1-2]。惯性导航系统(Inertial Navigation System, INS)通过感知载体的加速度和角速度进行位置推算,在GNSS短时失效的情况下,可辅助GNSS提供持续的位置信息,从而提高了车辆定位系统的连续性和可靠性。
国内外学者在改进GNSS/INS车辆组合定位方法方面做了大量的研究工作。主要的研究方向有:1)加强GNSS/INS组合深度,由最初的基于位置量的松组合到基于观测量的紧组合[3],再到后来由INS辅助接收机载波环路跟踪的超紧组合(深耦合)[4];2)改进滤波方法,由传统的线性Kalman滤波器(Kalman Filter, KF)[5],到擅长处理非线性问题的粒子滤波(Particle Filter, PF)、无迹Kalman 滤波(Unscented Kalman Filter, UKF)[7],再到用于提高模型准确度的交互式多模型(Interacting Multiple Model, IMM)滤波器[8]等;3)动态调节滤波器参数,主要是通过调节系统方差和量测方差,降低观测量异常对组合滤波器的影响。其中第三类方法对于各种不同的组合模式和滤波方法具有普适性。文献[9]提出了一种自适应实时调整滤波器参数的方法,通过监测滤波器中新息参数的变化来捕获GNSS异常,进而调整预测信息与量测信息在组合结果中的权重,降低GNSS异常对系统的影响,提高了组合系统性能。……
