CN109029430B - 一种基于车载地磁定位导航的一致性判决方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于车载地磁定位导航的一致性判决方法及装置，属于车载地磁定位导航技术领域，解决车载地磁匹配算法的匹配精度和匹配概率问题，方法包括根据惯导的位置输出，对地磁定位结果进行初始匹配；将连续三次惯导的输出位置与初次匹配的位置相减，得到三组位置差数据：将三组位置差数据进行两两相减，并取其绝对值，得到二次差值数据：根据二次差值数据与预设的一致性判决门限的比较结果，进行一致性判决和可靠性判决；输出最终匹配结果，进行可靠性标志。本发明过程简单、速度快捷，可使定位导航的性能得到显著提高。

Description

一种基于车载地磁定位导航的一致性判决方法及装置
技术领域
本发明涉及车载地磁定位导航技术领域，尤其涉及一种基于车载地磁定位导航的一致性判决方法及装置。
背景技术
利用道路磁场信息进行车辆的定位，可以作为复杂环境下卫星导航的有效替代手段。车载地磁定位导航的匹配定位算法作为影响车载地磁定位导航性能的关键技术之一，其性能好坏直接影响定位导航功能的实现。道路磁场的最显著的特点是复杂性，除了有可以作为匹配特征的稳定磁场，如桥梁、石墩、路标牌，路灯柱等；还有超车、错车、排队通行等情况下产生干扰磁场，而且干扰磁场与稳定磁场极为相似，难以剥离，这使得实时测量信噪比相对较低，增加了车载地磁匹配算法的难度和复杂程度。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种基于车载地磁定位导航的一致性判决方法及装置，对匹配结果的可靠性进行判断，提高车载地磁定位导航的性能。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
一种基于车载地磁定位导航的一致性判决方法，包括以下步骤：
根据惯导的位置输出，对地磁定位结果进行初始匹配；
将连续三次惯导的输出位置与初次匹配的位置相减，得到三组位置差数据：in_mx1,in_my1；in_mx2,in_my2；in_mx3,in_my3；
将三组位置差数据进行两两相减，并取其绝对值，得到二次差值数据：
Figure BDA0001813921460000021
根据二次差值数据与预设的一致性判决门限的比较结果，进行一致性判决和可靠性判决；符合一致性要求，则输出最终匹配结果；符合可靠性要求，则对最终匹配结果标记可靠标志，否则，对最终匹配结果标记不可靠标志。
进一步地，如果二次差值数据ex1,ey1；ex2,ey2；ex3,ey3均小于预设的一致性判决门限，则，符合一致性要求，选择第三次道路磁场匹配结果作为最终的匹配结果进行输出；符合可靠性要求，对最终匹配结果标记可靠标志。
进一步地，如果二次差值数据ex1,ey1；ex2,ey2；ex3,ey3只有一组大于预设的一致性判决门限，则，符合一致性要求，选择第三次道路磁场匹配结果作为最终的匹配结果进行输出；符合可靠性要求，对最终匹配结果标记可靠标志。
进一步地，如果二次差值数据ex1,ey1；ex2,ey2；ex3,ey3有两组大于预设的一致性判决门限，则进行如下判断：
若ex1、ey1、ex2、ey2均大于预设的一致性判决门限，则，直接输出第三次匹配结果；对最终匹配结果标记可靠标志；
若ex1、ey1、ex3、ey3均大于预设的一致性判决门限，则直接输出第三次匹配结果；对最终匹配结果标记可靠标志；
若ex2、ey2、ex3、ey3均大于预设的一致性判决门限，则余有第一次与第二次匹配结果一致性较好，选择第一次与第二次相关值小者作为最终结果进行输出；对最终匹配结果标记不可靠标志。
进一步地，如果二次差值数据ex1,ey1；ex2,ey2；ex3,ey3有三组均大于预设的一致性判决门限，则认为三次匹配结果一致性较差，后续引入与第三个初始匹配结果相邻的第四个初始匹配结果，记为(magx4,magy4)，若|magx4-magx3|、|magy4-magy3|均小于一致性判决门限，则认为第三次匹配结果可靠，直接输出第三次匹配结果作为最终结果进行输出；否则，将推算得到的(magx4,magy4)作为最终结果进行输出，对最终匹配结果标记不可靠标志。
进一步地，所述磁场初始匹配采用差相关法，取与惯导位置差值最小的地磁定位值为初始匹配位置。
进一步地，所述一致性判决门限不大于车载地磁定位导航精度指标。
一种基于车载地磁定位导航的一致性判决装置，包括，初始匹配模块、分组求差模块、二次求差模块和一致性判决模块；
所述初始匹配模块，用于根据惯导的位置输出，对地磁定位结果进行初始匹配；
所述分组求差模块，用于将连续三次惯导的输出位置与初次匹配给出的位置相减，得到三组位置差数据；
所述二次求差模块，用于将三组位置差数据进行两两相减，并取其绝对值，得到二次差值数据ex1,ey1；ex2,ey2；ex3,ey3；
所述一致性判决模块，用于根据二次差值数据与预设的一致性判决门限的比较结果，进行一致性判决和可靠性判决；符合一致性要求，则输出最终匹配结果；符合可靠性要求，则对最终匹配结果标记可靠标志，否则，对最终匹配结果标记不可靠标志。
进一步地，所述一致性判决模块包括数值比较模块和四个分类判决模块；
所述数值比较模块，将二次差值数据ex1,ey1；ex2,ey2；ex3,ey3与一致性判决门限进行比较；输出比较结果到四个分类判决模块；
所述四个分类判决模块中，
第一分类判决模块对应二次差值数据ex1,ey1；ex2,ey2；ex3,ey3均小于预设的一致性判决门限时的一致性判决方法；
第二分类判决模块对应二次差值数据ex1,ey1；ex2,ey2；ex3,ey3有一组大于预设的一致性判决门限时的一致性判决方法；
第三分类判决模块对应二次差值数据ex1,ey1；ex2,ey2；ex3,ey3有两组大于预设的一致性判决门限时的一致性判决方法；
第四分类判决模块对应二次差值数据ex1,ey1；ex2,ey2；ex3,ey3有三组大于预设的一致性判决门限时的一致性判决方法。
进一步地，所述初始匹配模块取与惯导位置差值最小的相关值为初始匹配位置。
本发明有益效果如下：
该判决方法依据车辆的轨迹连续以及惯导在短时间内漂移量较小，对连续三次道路磁场匹配结果进行判断，从而给出匹配结果，并给出可靠与否的标志。该判决方法具有过程简单、速度快捷、定位导航性能显著提高等的优点。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本发明实施例中一致性判决方法流程图；
图2为本发明实施例中一致性判决装置组成连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。
本发明的一个具体实施例，公开了一种智能全自动武器站，如图1所示，一种基于车载地磁定位导航的一致性判决方法，包括以下步骤：
步骤S101、根据惯导的位置输出，对地磁定位结果进行初始匹配；
可选的，磁场初始匹配采用差相关法，取与惯导位置差值最小的地磁定位值为初始匹配位置。
步骤S102、将连续三次惯导的输出位置与初次匹配的位置相减，得到三组位置差数据：
在本实施例中，依据车辆行驶中的轨迹是连续的，并且惯导在短时间内漂移量较小，定位准确度较高，采用连续三次道路磁场匹配结果进行判断；使判断的误差更小。
连续三次惯导的输出位置为：insx1,insy1；insx2,insy2；insx3,insy3；
连续三次初次匹配的结果为：magx1,magy1；magx2,magy2；magx3,magy3；三组位置差数据为：
Figure BDA0001813921460000051
步骤S103、将三组位置差数据进行两两相减，并取其绝对值，得到二次差值数据ex1,ey1；ex2,ey2；ex3,ey3：
具体表达式如下式所示：
Figure BDA0001813921460000052
步骤S104、根据二次差值数据与预设的一致性判决门限的比较结果，进行一致性判决和可靠性判决；符合一致性要求，则输出最终匹配结果；符合可靠性要求，则对最终匹配结果标记可靠标志，否则，对最终匹配结果标记不可靠标志。
设可靠标志为1，不可靠标志为0。
对二次差值数据与预设的一致性判决门限的比较结果，可以分为四种情况，具体对一致性进行判决；
第一种情况，二次差值数据ex1,ey1；ex2,ey2；ex3,ey3均小于预设的一致性判决门限；
则，此时认为一致性较好，符合一致性要求，选择第三次道路磁场匹配结果(当前次)作为最终的匹配结果进行输出；前两次匹配与当前次匹配结果一致，符合可靠性要求，对最终匹配结果标记可靠标志。
第二种情况，二次差值数据ex1,ey1；ex2,ey2；ex3,ey3只有一组大于预设的一致性判决门限；
则，此时总有一次匹配结果与第三次匹配(当前次)结果一致性较好，符合一致性要求，选择第三次道路磁场匹配结果作为最终的匹配结果进行输出；前两次匹配中有一次与当前次匹配结果一致，符合可靠性要求，对最终匹配结果标记可靠标志。
第三种情况，二次差值数据ex1,ey1；ex2,ey2；ex3,ey3有两组大于预设的一致性判决门限，则还需进行如下判断：
1)若ex1、ey1、ex2、ey2均大于预设的一致性判决门限，则，余有第二次与第三次匹配结果一致性较好，直接输出第三次匹配结果；对最终匹配结果标记可靠标志；
2)若ex1、ey1、ex3、ey3均大于预设的一致性判决门限，则，余有第一次与第三次匹配结果一致性较好，直接输出第三次匹配结果；对最终匹配结果标记可靠标志；
3)若ex2、ey2、ex3、ey3均大于预设的一致性判决门限，则，余有第一次与第二次匹配结果一致性较好，选择第一次与第二次相关值小者作为最终结果进行输出；因没有与当前次即第三次的道路磁场匹配结果一致，认为此次匹配结果不可靠，对最终匹配结果标记不可靠标志。
第四种情况，二次差值数据ex1,ey1；ex2,ey2；ex3,ey3有三组均大于预设的一致性判决门限，则认为三次匹配结果一致性较差，后续引入与第三个初始匹配结果相邻的第四个初始匹配结果，记为(magx4,magy4)，若|magx4-magx3|、|magy4-magy3|均小于一致性判决门限，则认为第三次匹配结果可靠，直接输出第三次匹配结果作为最终结果进行输出；否则，将推算得到的(magx4,magy4)作为最终结果进行输出，对最终匹配结果标记不可靠标志。
特殊的，一致性判决门限应当不大于车载地磁定位导航精度指标，例如45米。
采用本实施例的一致性判决方法，以45米为一致性判决门限，对实测道路磁场数据进行定位导航，其结果如表1所示，
由表1中结果可知，通过一致性判决对匹配精度和匹配概率都有明显的提升，特别是匹配概率，从百分之六十以上提升到百分之九十以上，由此，本发明实施例提供的一致性判决方法可以显著提高车载地磁定位导航的性能。
表1一致性判决前后匹配性能对比
Figure BDA0001813921460000071
本实施例还公开了一种基于车载地磁定位导航的一致性判决装置，图2所示，包括，初始匹配模块、分组求差模块、二次求差模块和一致性判决模块；
初始匹配模块，用于根据惯导的位置输出，对地磁定位结果进行初始匹配；
可选的，初始匹配模块通过取与惯导位置差值最小的地磁定位结果为初始匹配位置。
分组求差模块，用于将连续三次惯导的输出位置与初次匹配给出的位置相减，得到三组位置差数据；
二次求差模块，用于将三组位置差数据进行两两相减，并取其绝对值，得到二次差值数据ex1,ey1；ex2,ey2；ex3,ey3；
一致性判决模块，用于根据二次差值数据与预设的一致性判决门限的比较结果，进行一致性判决和可靠性判决；符合一致性要求，则输出最终匹配结果；符合可靠性要求，则对最终匹配结果标记可靠标志，否则，对最终匹配结果标记不可靠标志。
具体的，所述一致性判决模块包括数值比较模块和四个分类判决模块；
所述数值比较模块，将二次差值数据ex1,ey1；ex2,ey2；ex3,ey3与一致性判决门限进行比较；输出比较结果到四个分类判决模块；
所述四个分类判决模块中，
第一分类判决模块对应二次差值数据ex1,ey1；ex2,ey2；ex3,ey3均小于预设的一致性判决门限时的一致性判决方法；
具体方法包括：二次差值数据ex1,ey1；ex2,ey2；ex3,ey3均小于预设的一致性判决门限，则，符合一致性要求，选择第三次道路磁场匹配结果作为最终的匹配结果进行输出；符合可靠性要求，对最终匹配结果标记可靠标志。
第二分类判决模块对应二次差值数据ex1,ey1；ex2,ey2；ex3,ey3有一组大于预设的一致性判决门限时的一致性判决方法；
具体方法包括：
二次差值数据ex1,ey1；ex2,ey2；ex3,ey3只有一组大于预设的一致性判决门限，则，符合一致性要求，选择第三次道路磁场匹配结果作为最终的匹配结果进行输出；符合可靠性要求，对最终匹配结果标记可靠标志。
第三分类判决模块对应二次差值数据ex1,ey1；ex2,ey2；ex3,ey3有两组大于预设的一致性判决门限时的一致性判决方法；
具体方法包括：
二次差值数据ex1,ey1；ex2,ey2；ex3,ey3有两组大于预设的一致性判决门限，则需进行如下判断：
1)若ex1、ey1、ex2、ey2均大于预设的一致性判决门限，则，直接输出第三次匹配结果；对最终匹配结果标记可靠标志；
2)若ex1、ey1、ex3、ey3均大于预设的一致性判决门限，则直接输出第三次匹配结果；对最终匹配结果标记可靠标志；
3)若ex2、ey2、ex3、ey3均大于预设的一致性判决门限，则余有第一次与第二次匹配结果一致性较好，选择第一次与第二次相关值小者作为最终结果进行输出；对最终匹配结果标记不可靠标志。
第四分类判决模块对应二次差值数据ex1,ey1；ex2,ey2；ex3,ey3有三组大于预设的一致性判决门限时的一致性判决方法；
具体方法包括：
二次差值数据ex1,ey1；ex2,ey2；ex3,ey3有三组均大于预设的一致性判决门限，则认为三次匹配结果一致性较差，后续引入与第三个初始匹配结果相邻的第四个初始匹配结果，记为(magx4,magy4)，若|magx4-magx3|、|magy4-magy3|均小于一致性判决门限，则认为第三次匹配结果可靠，直接输出第三次匹配结果作为最终结果进行输出；否则，将推算得到的(magx4,magy4)作为最终结果进行输出，对最终匹配结果标记不可靠标志。
综上所述，本发明实施例公开的基于车载地磁定位导航的一致性判决方法及装置，依据车辆的轨迹连续以及惯导在短时间内漂移量较小，对连续三次道路磁场匹配结果进行判断，从而给出匹配结果，并给出可靠与否的标志。该判决方法具有过程简单、速度快捷、定位导航性能显著提高等的优点。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于车载地磁定位导航的一致性判决方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据惯导的位置输出，对地磁定位结果进行初始匹配；
将连续三次惯导的输出位置与初次匹配的位置相减，得到三组位置差数据：in_mx1,in_my1；in_mx2,in_my2；in_mx3,in_my3；
将三组位置差数据进行两两相减，并取其绝对值，得到二次差值数据：
Figure FDA0002557480370000011
根据二次差值数据与预设的一致性判决门限的比较结果，进行一致性判决和可靠性判决；符合一致性要求，则输出最终匹配结果；符合可靠性要求，则对最终匹配结果标记可靠标志，否则，对最终匹配结果标记不可靠标志；
如果二次差值数据ex1,ey1；ex2,ey2；ex3,ey3均小于预设的一致性判决门限，则，符合一致性要求，选择第三次道路磁场匹配结果作为最终的匹配结果进行输出；前两次道路磁场匹配与当前次道路磁场匹配结果一致，符合可靠性要求，对最终匹配结果标记可靠标志；
如果二次差值数据ex1,ey1；ex2,ey2；ex3,ey3只有一组大于预设的一致性判决门限，则，符合一致性要求，选择第三次道路磁场匹配结果作为最终的匹配结果进行输出；符合可靠性要求，对最终匹配结果标记可靠标志；
如果二次差值数据ex1,ey1；ex2,ey2；ex3,ey3有两组大于预设的一致性判决门限，则进行如下判断：
若ex1、ey1、ex2、ey2均大于预设的一致性判决门限，则，直接输出第三次匹配结果；对最终匹配结果标记可靠标志；
若ex1、ey1、ex3、ey3均大于预设的一致性判决门限，则直接输出第三次匹配结果；对最终匹配结果标记可靠标志；
若ex2、ey2、ex3、ey3均大于预设的一致性判决门限，则余有第一次与第二次匹配结果一致性较好，选择第一次与第二次相关值小者作为最终结果进行输出；对最终匹配结果标记不可靠标志；
如果二次差值数据ex1,ey1；ex2,ey2；ex3,ey3有三组均大于预设的一致性判决门限，则认为三次匹配结果一致性较差，后续引入与第三个地磁定位的初始匹配结果相邻的第四个地磁定位的初始匹配结果magx4,magy4，若|magx4-magx3|、|magy4-magy3|均小于一致性判决门限，则认为第三次匹配结果可靠，直接输出第三次匹配结果作为最终结果进行输出；否则，将推算得到的第四个地磁定位的初始匹配结果作为最终结果进行输出，对最终匹配结果标记不可靠标志。
2.根据权利要求1所述的一致性判决方法，其特征在于，所述磁场初始匹配采用差相关法，取与惯导位置差值最小的地磁定位值为初始匹配位置。
3.根据权利要求1所述的一致性判决方法，其特征在于，所述一致性判决门限不大于车载地磁定位导航精度指标。
4.一种基于权利要求1-3任一项所述的一致性判决方法的一致性判决装置，其特征在于，包括，初始匹配模块、分组求差模块、二次求差模块和一致性判决模块；
所述初始匹配模块，用于根据惯导的位置输出，对地磁定位结果进行初始匹配；
所述分组求差模块，用于将连续三次惯导的输出位置与初次匹配给出的位置相减，得到三组位置差数据；
所述二次求差模块，用于将三组位置差数据进行两两相减，并取其绝对值，得到二次差值数据ex1,ey1；ex2,ey2；ex3,ey3；
所述一致性判决模块，用于根据二次差值数据与预设的一致性判决门限的比较结果，进行一致性判决和可靠性判决；符合一致性要求，则输出最终匹配结果；符合可靠性要求，则对最终匹配结果标记可靠标志，否则，对最终匹配结果标记不可靠标志；
所述一致性判决模块包括数值比较模块和四个分类判决模块；
所述数值比较模块，将二次差值数据ex1,ey1；ex2,ey2；ex3,ey3与一致性判决门限进行比较；输出比较结果到四个分类判决模块；
所述四个分类判决模块中，
第一分类判决模块对应二次差值数据ex1,ey1；ex2,ey2；ex3,ey3均小于预设的一致性判决门限时的一致性判决方法；
第二分类判决模块对应二次差值数据ex1,ey1；ex2,ey2；ex3,ey3有一组大于预设的一致性判决门限时的一致性判决方法；
第三分类判决模块对应二次差值数据ex1,ey1；ex2,ey2；ex3,ey3有两组大于预设的一致性判决门限时的一致性判决方法；
第四分类判决模块对应二次差值数据ex1,ey1；ex2,ey2；ex3,ey3有三组大于预设的一致性判决门限时的一致性判决方法。
5.根据权利要求4所述的一致性判决装置，其特征在于，所述初始匹配模块取与惯导位置差值最小的相关值为初始匹配位置。
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