城市动态场景GNSS信号特征及其对NLOS自主识别影响分析

作     者：别秭锟 王鑫宇 刘万科 

作者机构：武汉大学测绘学院 

出 版 物：《测绘地理信息》 (Journal of Geomatics)

年 卷 期：2024年

学科分类：081802[工学-地球探测与信息技术] 08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0804[工学-仪器科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(42274034) 

主　　题：全球卫星导航系统 复杂场景 非视距信号 信号特征 随机森林 

摘      要：在城市复杂环境中，GNSS信号易发生折射、衍射、遮挡等现象，产生严重的多路径效应和非视距（none line of sight,NLOS）误差；特别是NLOS信号可能会导致数十、上百米的伪距和载波相位误差，严重影响复杂环境下的GNSS定位精度和稳定性。本文重点分析了城市动态场景下GNSS NLOS信号在高度角、信噪比、伪距一致性、相位一致性、双差伪距残差和双差相位残差等6个方面的特征，并使用随机森林（random forests,RF）就信号特征对NLOS自主识别的影响加以初步分析。结果表明：80%以上的NLOS信号的高度角低于60度、信噪比低于45dB-Hz;NLOS信号的伪距一致性和相位一致性会出现明显的离群现象，双差伪距残差和双差相位残差存在明显的大幅度波动。实时动态场景下的NLOS自主识别结果表明，高度角和信噪比对NLOS识别准确度的影响最大，伪距一致性和相位一致性次之；而双伪距残差和双差相位残差则是离线进行NLOS自主识别时的两个重要特征，仅使用高度角、信噪比、双差伪距残差、双差相位残差四个特征就能使基于随机森林的NLOS识别准确度达到80%左右。