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基于因子图优化PPP的GNSS/INS松组合导航

杨显赐 乔书波 肖国锐 贾晓雪 彭华东 李松伟

杨显赐, 乔书波, 肖国锐, 贾晓雪, 彭华东, 李松伟. 基于因子图优化PPP的GNSS/INS松组合导航[J]. 全球定位系统, 2023, 48(3): 85-92. doi: 10.12265/j.gnss.2023027
引用本文: 杨显赐, 乔书波, 肖国锐, 贾晓雪, 彭华东, 李松伟. 基于因子图优化PPP的GNSS/INS松组合导航[J]. 全球定位系统, 2023, 48(3): 85-92. doi: 10.12265/j.gnss.2023027
YANG Xianci, QIAO Shubo, XIAO Guorui, JIA Xiaoxue, PENG Huadong, LI Songwei. GNSS/INS loose combined navigation based on factor graph optimization PPP[J]. GNSS World of China, 2023, 48(3): 85-92. doi: 10.12265/j.gnss.2023027
Citation: YANG Xianci, QIAO Shubo, XIAO Guorui, JIA Xiaoxue, PENG Huadong, LI Songwei. GNSS/INS loose combined navigation based on factor graph optimization PPP[J]. GNSS World of China, 2023, 48(3): 85-92. doi: 10.12265/j.gnss.2023027

基于因子图优化PPP的GNSS/INS松组合导航

doi: 10.12265/j.gnss.2023027
基金项目: 国家自然科学基金(42074010,42274045,41904039);河南省自然科学优秀青年基金(232300421105)
详细信息
    作者简介:

    杨显赐:(1997—),男,硕士研究生,研究方向为GNSS/INS组合导航

    乔书波:(1975—),男,教授,博士,研究方向为空间大地测量

    肖国锐:(1989—),男,副教授,博士,研究方向为GNSS数据处理理论与方法研究

    通讯作者:

    乔书波 E-mail: chxyqsb@126.com

  • 中图分类号: P228

GNSS/INS loose combined navigation based on factor graph optimization PPP

  • 摘要: 针对全球卫星导航系统(GNSS)容易因建筑物遮挡、多路径效应以及卫星可见数不足导致的GNSS信号失锁问题,提出了一种基于因子图优化(FGO)的精密单点定位(PPP)算法进行GNSS和惯性导航系统(INS)的融合定位方法.首先参照经典PPP双频无电离层模型,构建伪距、载波因子,根据非线性优化理论求解非线性最小二乘问题;再将优化后的PPP位置信息作为PPP因子,与地球自转的精化预积分因子一同构建到GNSS/INS松组合FGO框架中,实现组合导航信息非线性优化. 车载实测结果表明:针对PPP,所提算法的定位精度相比扩展卡尔曼滤波(EKF)算法在北(N)方向、东(E)方向、地(D)方向上分别提升37.09%、28.79%、64.59%;针对GNSS/INS组合导航,该算法的定位精度相比EKF算法在三个方向上分别提升了49.08%、41.22%、71.86%.

     

  • 图  1  PPP FGO框架

    图  2  GNSS/INS松组合FGO框架

    图  3  跑车测试平台

    图  4  跑车测试轨迹

    图  5  基于EKF和FGO的PPP三维位置RMSE

    图  6  GNSS/INS松组合三维位置RMSE

    表  1  惯性导航元件标定参数及空间杠杆杆臂

    设备名陀螺仪加速度计北东地坐标系中空间杠杆杆臂/m
    零偏
    稳定性
    /(deg·h−1)
    角度随机
    游走
    /deg·
    sqrt(h)−1
    零偏
    稳定性
    /(mGal)
    速度随机
    游走
    /m·s−1,
    sqrt(h)−1
    HGuidei30030.150.020.020,0.114,
    −0.120
    下载: 导出CSV

    表  2  基于EKF和FGO的PPP的三维位置RMSE m

    IMUEKF PPPFGO PPP
    NEDNED
    HGuidei3000.2130.2571.1240.1340.1830.398
    下载: 导出CSV

    表  3  GNSS/INS三维位置RMSE m

    模型类别NED
    实验一(EKF PPP-EKF)0.2730.2961.002
    实验二(FGO PPP-EKF)0.1850.2590.844
    实验三(EKF PPP-FGO)0.2330.2431.015
    实验四(FGO PPP-FGO)0.1390.1740.282
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2023-05-06
  • 网络出版日期:  2023-06-21

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