Технологии

Выход из многолучевости: оптимизация на основе графов для надёжной навигации

14 Апреля 2022
Выход из многолучевости: оптимизация на основе графов для надёжной навигации

Беспилотные автомобили и наружные мобильные роботы, чтобы достичь точности позиционирования хотя бы меньше нескольких метров, должны преодолевать многолучевые сигналы, состоящие из множества отражённых и преломленных сигналов. Этого недостаточно для автономной навигации. Комбинирование ГНСС с другими датчиками и данными 3D-картографии очень сложно и дорого. То есть существует потребность в повышении точности позиционирования в городских условиях с использованием только ГНСС.

В последнее время внимание привлекают методы, использующие оптимизацию на основе графов, включая исследования в области робототехники и компьютерного зрения. По сравнению с традиционными подходами к фильтрации, такой подход обычно обеспечивает лучшую производительность при интеграции с несколькими датчиками.

Надёжная и точная оценка положения транспортного средства путём добавления нового типа ограничения в оптимизацию на основе графа использует один приёмник с ГНСС-кинематикой относительного времени в реальном времени (TR-RTK), точным ограничением между прошлыми и текущими точками пересечения. Кроме того, добавление смещения часов между ГНСС с несколькими созвездиями в качестве оцениваемого состояния и использование переключаемого ограничения для исключения наблюдений псевдодальности и доплеровской частоты с несколькими ГНСС, которые включают ошибки многолучевости, повышает точность позиционирования.

Проблему позиционирования ГНСС можно свести, таким образом, к задаче оптимизации путём построения графа показателей на основе наблюдений ГНСС.

Точность оценки положения с помощью оптимизации графа показателей существенно зависит от структуры графа и типа используемых факторов. Самая простая структура в качестве границ напрямую использует положение и скорость, вычисленные ГНСС, и называется «слабая связь» (LC). «Сильная связь» (ТС) использует псевдодальность и доплеровские наблюдения от каждого спутника ГНСС в качестве границ. В случае TC к расчётному состоянию необходимо добавить смещение часов приёмника ГНСС. По сравнению с LC, TC может обрабатывать наблюдения с каждого спутника независимо, поэтому к наблюдениям каждого спутника можно применять методы исключения выбросов, такие как переключаемые ограничения. Поэтому ожидается, что TC повысит точность позиционирования в условиях многолучевости.

Однако точность наблюдений псевдодальностей находится на уровне метра и подвержена многолучевому распространению сигналов. Здесь мы добавляем ограничения TR-RTK-GNSS сантиметрового уровня в структуру графа на основе TC, используя наблюдения из группировки с несколькими ГНСС, чтобы обеспечить надёжное позиционирование ГНСС в многолучевых средах.

Для подтверждения эффективности предложенного метода в Японии были проведены тесты кинематического позиционирования с использованием транспортного средства в реальных городских условиях. Для оценки использовалась система с многочастотным приёмником ГНСС и высококачественным IMU. Результаты показывают, что предлагаемый метод имеет самую высокую точность по сравнению с общим методом позиционирования по одной точке, комбинированным методом со свободной связью и комбинированным методом TC.


Подписывайтесь на журнал «Вестник ГЛОНАСС» и навигационный Telegram-канал

Источник: По материалам Inside GNSS
Короткая ссылка:  vestnik-glonass.ru/~rTRiT
15.08.2025
Космический шторм, подобно своему земному прототипу, движется по огромным спиралям и имеет спокойный центр, напоминающий глаз. Однако вместо облаков и дождя эти электромагнитные бури состоят из плазмы — заряженных частиц, которые приводятся в движение магнитным полем Земли.
14.08.2025
Корпорация Rocket Lab, занимающаяся пусковыми услугами и космическими системами, была выбрана для запуска специальной миссии Electron для Европейского космического агентства («ЕКА»). Она попытается развернуть первую пару спутников для будущей навигационной группировки «Европа».
14.08.2025
Агентство космической программы Европейского союза (EUSPA) официально активировало новую открытую службу проверки подлинности навигационных сообщений Galileo (OSNMA), которая расширяет возможности системы по борьбе с подделкой сигналов и данных.
08.08.2025
В Сибирском государственном университете телекоммуникаций и информатики (СибГУТИ) разработали ПО для управления дроном и передачи видеоконтента по сотовой связи. Это первая в Сибири технология, которая прошла тестирование.

СТАТЬИ ГЛОНАСС

Киберугрозы как реальность сегодняшнего дня
В 2024 году в нашей стране было зарегистрировано более 765 тысяч правонарушений, совершённых с применением информационно-телекоммуникационных технологий, что составляет приблизительно 40% от общего объёма преступлений. Такие данные приводит новостной сайт Центра международной торговли со ссылкой на МВД РФ. В этом году их будет зарегистрировано ещё больше – можно ни разу не сомневаться. Цифровизация проникла во все сферы деятельности, сделав нашу жизнь продвинутой и комфортной – мы привыкли мгновенно оплачивать всё что хочешь через банковские приложения, управлять бизнесом в облаке, общаться в социальных сетях и одним кликом скупать содержимое маркетплейсов. Увы – вслед за этими удобствами идут массовые утечки персональных данных, промышленный шпионаж, репутационные риски, угрозы национальной безопасности и пр. Это не только экономические потери, но и серьёзные вызовы для государственного суверенитета и общественного доверия к цифровым системам.