导航定位方法及装置与流程

技术特征：

1.一种导航定位方法，其特征在于，包括：

在预设时间段内，基于车辆在初始时刻接收到的GPS定位卫星发射的GPS信号，确定所述车辆在初始时刻的第一初始位置的信息，并基于车辆在初始时刻接收到的移动基站发送的定位信号，确定所述车辆在所述初始时刻的第二初始位置的信息；其中，所述预设时间段的时长与所述GPS信号的更新频率对应；

基于所获取的车辆在前一时刻的最终位置的信息，以及当前时刻测量得到的里程计测量值和方位角测量值，计算得到所述车辆在当前时刻的估算位置的信息；其中，当前时刻与前一时刻与之间的时间间隔与所述里程计测量值和方位角测量值的更新频率对应；

将所述车辆在初始时刻的第一初始位置、第二初始位置和计算到的车辆在当前时刻的估算位置进行融合，得到所述车辆在当前时刻的最终位置。

2.根据权利要求1所述的导航定位方法，其特征在于，所述基于所获取的车辆在前一时刻的最终位置的信息，以及当前时刻测量得到的里程计测量值和方位角测量值，计算得到所述车辆在当前时刻的估算位置的信息，包括：

基于所获取的车辆在前一时刻的最终位置的信息，以及当前时刻测量得到的里程计测量值和方位角测量值，采用航位推算法计算得到所述车辆在当前时刻的估算位置的信息。

3.根据权利要求2所述的导航定位方法，其特征在于，所述基于所获取的车辆在前一时刻的最终位置的信息，以及当前时刻测量得到的里程计测量值和方位角测量值，采用航位推算法计算得到所述车辆在当前时刻的估算位置的信息，包括：

${\mathrm{\λ}}_i={\mathrm{\λ}}_{i-1}+\frac{{\mathrm{\ΔS}}_{iE}^n{L}_{i-1}}{R_N+h_{i-1}};$

$L_i=L_{i-1}+\frac{{\mathrm{\ΔS}}_{iN}^n}{R_M+h_{i-1}};$

$h_i=h_{i-1}+{\mathrm{\ΔS}}_{iU}^n;$

其中，λ_i、L_i、h_i分别表示当前时刻t_i的经度、纬度和高度，λ_i-1、L_i-1、h_i-1分别表示前一时刻t_i-1的经度、纬度和高度，n表示导航坐标系，分别表示当前时刻t_i与前一时刻t_i-1的里程数差值的东向分量、北向分量和天向分量，R_M、R_N分别为载体所在地理位置对应的地球子午圈曲率半径和卯酉圈曲率半径。

4.根据权利要求1所述的导航定位方法，其特征在于，所述将所述车辆在初始时刻的第一初始位置、第二初始位置和计算到的车辆在当前时刻的估算位置进行融合，得到所述车辆在当前时刻的最终位置，包括：

将所述车辆在初始时刻的第一初始位置、第二初始位置和计算到的车辆在当前时刻的估算位置进行卡尔曼滤波，得到所述车辆在当前时刻的最终位置。

5.根据权利要求4所述的导航定位方法，其特征在于，所述将所述车辆在初始时刻的第一初始位置、第二初始位置和计算到的车辆在当前时刻的估算位置进行卡尔曼滤波，得到所述车辆在当前时刻的最终位置，包括：

且：

$P_1\left(i\right)={\mathrm{\β}}_1^{-1}P\left(i\right);$

$P_2\left(i\right)={\mathrm{\β}}_2^{-1}P\left(i\right);$

$P_3\left(i\right)={\mathrm{\β}}_3^{-1}P\left(i\right);$

${\mathrm{\β}}_1=\left\{\begin{array}{cc}0.99& PDOP\≤2\\ 2/PDOP& 2\<PDOP\<5\\ 1/PDOP& 5\≤PDOP\<10\\ 0.5/PDOP& 10\≤PDOP\end{array}\right.;$

${\mathrm{\β}}_2=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{\λ}& 5\≤PDOP\\ \mathrm{\λ}*(1-(5-PDOP)/3)& 2\≤PDOP\<5\\ 0& PDOP\<2\end{array}\right.;$

β₃＝1-β₁-β₂；

$\mathrm{\λ}=\left\{\begin{array}{cc}0.5& W\>-85dBm\\ 0.5*(100-W)/15& -100dBm\≤W\<-85dBm\\ 0& W\<-100dBm\end{array}\right.;$

其中，i表示当前时刻t_i，表示车辆在所述当前时刻t_i的最终位置，表示车辆在初始时刻t₀的第一初始位置，表示车辆在初始时刻t₀的第二初始位置，P(i)表示当前时刻t_i对应的协方差矩阵，PDOP表示GPS信号的精度因子，W表示移动基站发送的定位信号的信号强度。

6.根据权利要求1所述的导航定位方法，其特征在于，所述预设时间段的时长为1s，当前时刻与前一时刻之间的时间间隔为0.1s。

7.根据权利要求1所述的导航定位方法，其特征在于，还包括：通过无线方式将所述车辆在当前时刻的最终位置的信息发送至其他车辆。

8.一种导航定位装置，其特征在于，包括：

初始位置确定单元，适于在预设时间段内，基于车辆在初始时刻接收到的GPS定位卫星发射的GPS信号，确定所述车辆在初始时刻的第一初始位置的信息，并基于车辆在初始时刻接收到的移动基站发送的定位信号，确定所述车辆在所述初始时刻的第二初始位置的信息；其中，所述预设时间段的时长与所述GPS信号的更新频率对应；

计算单元，适于基于所获取的车辆在前一时刻的最终位置的信息，以及当前时刻测量得到的里程计测量值和方位角测量值，计算得到所述车辆在当前时刻的估算位置的信息；其中，当前时刻与前一时刻与之间的时间间隔与所述里程计测量值和方位角测量值的更新频率对应；

融合定位单元，适于将所述车辆在初始时刻的第一初始位置、第二初始位置和计算到的车辆在当前时刻的估算位置进行融合，得到所述车辆在当前时刻的最终位置。

9.根据权利要求8所述的导航定位装置，其特征在于，所述初始位置确定单元，适于基于所获取的车辆在前一时刻的最终位置的信息，以及当前时刻测量得到的里程计测量值和方位角测量值，采用航位推算法计算得到所述车辆在当前时刻的估算位置的信息。

10.根据权利要求9所述的导航定位装置，其特征在于，所述计算单元适于采用如下的公式计算得到所述车辆在当前时刻的估算位置的信息：

${\mathrm{\λ}}_i={\mathrm{\λ}}_{i-1}+\frac{{\mathrm{\ΔS}}_{iE}^n{\mathrm{secL}}_{i-1}}{R_N+h_{i-1}},$

$L_i=L_{i-1}+\frac{{\mathrm{\ΔS}}_{iN}^n}{R_M+h_{i-1}};$

$h_i=h_{i-1}+{\mathrm{\ΔS}}_{iU}^n;$

其中，λ_i、L_i、h_i分别表示当前时刻t_i的经度、纬度和高度，λ_i-1、L_i-1、h_i-1分别表示前一时刻t_i-1的经度、纬度和高度，n表示导航坐标系，分别表示当前时刻t_i与前一时刻t_i-1的里程数差值的东向分量、北向分量和天向分量，R_M、R_N分别为载体所在地理位置对应的地球子午圈曲率半径和卯酉圈曲率半径。

11.根据权利要求8所述的导航定位装置，其特征在于，所述融合定位单元，适于将所述车辆在初始时刻的第一初始位置、第二初始位置和计算到的车辆在当前时刻的估算位置进行卡尔曼滤波，得到所述车辆在当前时刻的最终位置。

12.根据权利要求11所述的导航定位装置，其特征在于，所述融合定位单元，

适于计算得到所述车辆在当前时刻的最终位置，包括：

且：

$P_1\left(i\right)={\mathrm{\β}}_1^{-1}P\left(i\right);$

$P_2\left(i\right)={\mathrm{\β}}_2^{-1}P\left(i\right);$

$P_3\left(i\right)={\mathrm{\β}}_3^{-1}P\left(i\right);$

${\mathrm{\β}}_1=\left\{\begin{array}{cc}0.99& PDOP\≤2\\ 2/PDOP& 2\<PDOP\<5\\ 1/PDOP& 5\≤PDOP\<10\\ 0.5/PDOP& 10\≤PDOP\end{array}\right.;$

${\mathrm{\β}}_2=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{\λ}& 5\≤PDOP\\ \mathrm{\λ}*(1-(5-PDOP)/3)& 2\≤PDOP\<5\\ 0& PDOP\<2\end{array}\right.;$

β₃＝1-β₁-β₂；

$\mathrm{\λ}=\left\{\begin{array}{cc}0.5& W\>-85dBm\\ 0.5*(100-W)/15& -100dBm\≤W\<-85dBm\\ 0& W\<-100dBm\end{array}\right.;$

其中，i表示当前时刻t_i，表示车辆在所述当前时刻t_i的最终位置，表示车辆在初始时刻t₀的第一初始位置，表示车辆在初始时刻t₀的第二初始位置，P(i)表示当前时刻t_i对应的协方差矩阵，PDOP表示GPS信号的精度因子，W表示移动基站发送的定位信号的信号强度。

13.根据权利要求8所述的导航定位装置，其特征在于，所述预设时间段的时长为1s，当前时刻与前一时刻之间的时间间隔为0.1s。

14.根据权利要求8所述的导航定位装置，其特征在于，还包括：发送单元，适于通过无线方式将所述车辆在当前时刻的最终位置的信息发送至其他车辆。