基于北斗网格码和城市三维模型的终端定位精度预测方法与流程

本发明属于卫星导航定位领域，特别是一种基于北斗网格码和城市三维模型的终端定位精度预测方法。

背景技术：

1、在复杂城市环境中，玻璃、金属等建筑物表面会使卫星信号发生反射、衍射，使终端接收到非直射信号(non-line-of-sight，nlos)，导致gnss定位误差严重，评估其在城市某处的定位精度往往需要借助多余观测条件和冗余数据支撑，费时费力，或者通过统计学手段总结某一特定环境的历史数据以此来进行精度预测，缺乏直观且全面的方法来表征城市范围内的定位精度结果。且在实际应用中，往往需要根据终端所处的具体位置来快速获取所能达到的定位精度结果，如何全面且快速的获取终端在城市中任意地点的实际定位精度，具有广泛的应用前景。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于北斗网格码和城市三维模型的终端定位精度预测方法，用于终端在城市复杂环境中进行定位精度结果的查看和索引。

2、实现本发明目的的技术解决方案为：

3、一种基于北斗网格码和城市三维模型的终端定位精度预测方法，包括以下步骤：

4、步骤1、数据收集和特征提取：收集定位数据、广播星历、城市三维模型和基准站数据、将收集的数据进行处理。获取历元i时刻的天空率城市场景类型卫星观测数水平精度衰减因子hdopi、高程精度衰减因子vdopi、卫星高度角集合eli和方位角集合azi、天顶电离层延迟ioni、天顶对流层延迟tropi、运动速度vi、加速度ai和观测环境ei数据以及i时刻的高精度定位结果数据组成i时刻的特征向量ti，并将高精度定位结果与定位数据进行差值得到历元i时刻的水平定位误差和高程定位误差组成标签矩阵l。

5、步骤2、模型训练：将步骤1组成的特征向量ti和标签矩阵l输入至深度bp神经网络中进行模型训练，获取定位精度的回归模型。

6、步骤3、城市网格化：获取城市三维模型的边界角点位置，通过北斗二维网格位置码对该区域进行网格划分，根据不同的精度要求生成不同等级的网格，基于北斗网格码编码规则对生成的网格进行编码及属性赋值，建立空间索引。

7、步骤4、网格采样：逐个在北斗二维网格范围内，根据不同精度要求，均匀采集若干个点位，并记录点位的经纬度坐标。

8、步骤5、精度预测及网格赋值：根据步骤2中训练的回归模型对步骤4记录的每个格网内的多个点位进行水平和垂直定位精度预测，并取其平均值，按此类过程逐个对每个格网进行赋值，生成水平和垂直定位精度预测网格。

9、本发明与现有技术相比，其显著优点是：

10、本发明提出了一种基于北斗网格码和城市三维模型的终端定位精度预测方法，通过引入城市三维模型以及对终端在城市复杂环境的历史数据进行训练，可以有效地提高城市复杂环境下北斗三号终端定位精度的预测准确性，且无需增加除终端以外的其他传感器进行多余观测，就能实时预测定位精度。通过北斗网格码获取了全球空间单元的统一索引，利用精度预测模型构建了定位精度预测网格，既能够直观的查看城市内任意地点的定位精度变化，也能通过终端输出的定位结果快速的索引定位精度预测网格，精确查询该地点的定位精度。该网格可以在城市复杂环境中为终端提供更直观、快速的定位精度评定参考依据，具有较好的技术实用性和广泛的应用前景。

技术特征：

1.一种基于北斗网格码和城市三维模型的终端定位精度预测方法，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的基于北斗网格码和城市三维模型的终端定位精度预测方法，其特征在于，步骤1中的具体步骤如下：

3.根据权利要求1所述的基于北斗网格码和城市三维模型的终端定位精度预测方法，其特征在于，步骤2中，

4.根据权利要求1所述的基于北斗网格码和城市三维模型的终端定位精度预测方法，其特征在于，步骤3的具体步骤如下：

5.根据权利要求4所述的基于北斗网格码和城市三维模型的终端定位精度预测方法，其特征在于，步骤3.1中，由角点的经纬度坐标为(lng,lat)，计算l级北斗二维网络位置码的公式如下：

6.根据权利要求5所述的基于北斗网格码和城市三维模型的终端定位精度预测方法，其特征在于，步骤3.2中，第l级二维北斗网格的行列号计算公式如下：

7.根据权利要求1所述的基于北斗网格码和城市三维模型的终端定位精度预测方法，其特征在于，步骤4中，单个网格采样点的经纬度为：

8.根据权利要求1所述的基于北斗网格码和城市三维模型的终端定位精度预测方法，其特征在于，步骤5中，将步骤4中逐个格网内的采样点，输入至步骤2的模型中进行水平和垂直定位精度预测，并取其平均值：

技术总结
本发明提供了一种基于北斗网格码和城市三维模型的终端定位精度预测方法，包括数据收集和特征提取；模型训练：将特征样本集带入训练，获取定位精度的回归模型；城市网格化：获取北斗二维网格位置码，生成区域网格，进而建立空间索引；网格采样：均匀采集采样点位置数据并记录点位的经纬度坐标；精度预测及网格赋值：计算每个格网内的平均水平和垂直定位精度预测值，生成定位精度预测网格。相比现有技术，本发明通过北斗网格码获取了全球空间单元的统一索引，构建了定位精度预测网格，既能够全面、直观、快速的查看城市内任意地点的定位精度变化，也能通过终端输出的定位结果快速的索引定位精度预测网格，精确查询该地点的定位精度。

技术研发人员：袁春琦,赵西亭,徐学永,吴定程,王伟,陈炜灿,江龙,罗冠,黄梦雪,高雷雷,刘亚桥,于大超,王湛宇,赵越,芦宇辰,张宸浩,胡怡斌,曹粤
受保护的技术使用者：北方信息控制研究院集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24