基于三维格网误差建模的GNSS/IMU抗差自适应定位算法

作     者：盛琪 孙蕊 何雨霖 张珩瑜 

作者机构：南京航空航天大学民航学院 

出 版 物：《北京航空航天大学学报》 (Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics)

年 卷 期：2024年

核心收录：

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：江苏省自然科学基金(BK20211569) 

主　　题：多径误差建模 抗差滤波 自适应滤波 GNSS/IMU组合导航 

摘      要：全球卫星导航系统（GNSS）提供的PNT信息对城市智能交通的建设至关重要。然而在城市复杂环境下，GNSS信号易受高大建筑物遮挡，导致严重的非视距接收（NLOS）和多径干扰（MI），降低定位精度。基于二维格网辅助的多径建模方法能够预测多径误差，以此调节卡尔曼滤波器中的测量噪声协方差，但这种方法采用的二维格网在高度方向上的精密性不足，且对测量噪声协方差的调整策略过于简单。本文提出了一种基于三维格网误差建模的GNSS/IMU抗差自适应定位算法：在现有二维格网的基础上划分高度空间进一步实现精细化建模，在多径误差预测阶段通过格网中心匹配方法缓解错误匹配导致的模型预测误差；基于多径误差预测值，提出滤波模型选择策略，并结合抗差理论提出抗差阈值动态调节策略，达到对测量噪声协方差的环境自适应更新，能有效提升城市复杂场景GNSS/IMU组合导航定位精度。车载实验结果表明，所提算法相较传统GNSS/IMU紧组合算法和传统GNSS/IMU抗差自适应算法，定位精度分别提升了48.44%和31.51%，相较二维格网辅助的GNSS/IMU抗差自适应算法提升了27.57%。