一种基于北斗PPP-B2b和短报文的商务车高精度定位救援系统的制作方法

本发明涉及卫星导航定位，尤其涉及一种基于北斗ppp-b2b和短报文的商务车高精度定位救援系统。

背景技术：

1、随着智能网联汽车技术的发展，对车辆在复杂环境下连续、可靠的高精度定位需求日益迫切。现有车载定位方案主要存在以下技术瓶颈：

2、1、高精度定位服务对地面通信基础设施的强依赖性。

3、基于cors/rtk的差分定位方案及依赖互联网传输的ppp（precisepointpositioning）服务，在荒漠、山区、海洋及无人区等4g/5g信号覆盖盲区无法工作。虽然北斗三号系统已通过geo卫星免费播发ppp-b2b精密单点定位信号，理论上可在无网络下实现分米至厘米级定位，但既有车载终端普遍未集成该信号接收与解算能力，导致用户在无网络区域仍需依赖低精度标准单点定位（spp），难以满足应急救援场景的精度需求。

4、2、车道级定位方案依赖价格高昂的传感器。

5、现有高精度定位常依赖激光雷达lidar（lightdetectionandranging）和高分辨率视觉相机，其硬件成本较高，且在暴雨、沙尘、浓雾等恶劣天气下定位性能显著下降，鲁棒性较差。

6、3、卫星信号拒止环境下惯性导航误差的快速发散。

7、在城市峡谷、长隧道等场景中，卫星信号长时间丢失，纯惯导系统误差随时间三次方累积。现有技术中普遍采用的非完整约束nhc（non-holonomicconstraint）和零速更新zupt（zerovelocityupdate）在车辆发生侧滑、漂移等非标称运动时，固定的约束假设失效，易引发滤波器发散。现有方案在约束切换策略上存在滞后或误判，缺乏对车辆瞬态动力学状态的精细感知与自适应调整机制。

8、4、北斗短报文信道容量与多维救援信息传输的矛盾。

9、北斗三号区域短报文单条容量约为14000比特（1750字节），虽然相较于北斗二号大幅提升，但面对包含高精度坐标、多维车辆状态、身份识别及事故特征在内的完整救援信息时，数据量仍显紧张。现有方案若采用自然语义描述，极易超限导致信息截断；若采用通用压缩算法处理结构化数值，则因数值间相关性弱、短数据块字典命中率低，压缩率往往不理想。

10、5、低信噪比下的星地链路可靠性挑战。

11、在密林、地形遮挡或恶劣天候下，北斗短报文通信链路误码率升高，现有方案普遍缺乏针对极窄带卫星信道的自适应级联纠错机制，影响数据传输成功率。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例，在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

3、为解决上述背景技术的技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于北斗ppp-b2b和短报文的商务车高精度定位救援系统，其特征在于：包括：车载终端，用于采集卫星观测数据、惯性测量数据、车轮转速数据及航向信息；北斗定位模块，用于接收北斗ppp-b2b精密改正信号，进行ppp-b2b精密单点定位解算，并根据信号收敛状态和gnss可用性输出定位结果；短报文通信模块，用于在无地面通信网络覆盖时，将救援数据通过北斗短报文进行传输；数据处理模块，用于对所述定位结果进行自适应运动方程约束处理，对救援数据进行差分编码和级联纠错动态编码，并对信号质量和运动状态进行置信度评估；辅助导航接口模块，用于向上层应用输出标准化定位与姿态信息，并提供路径偏离预警和救援路径推荐服务。

4、作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述车载终端包括北斗接收机、gnss接收机、惯性测量单元、车速传感器和方向角传感器；所述北斗接收机支持b1i、b3i、b2b三频接收，其中b2b频点用于接收ppp-b2b精密改正数据；所述惯性测量单元的采样率不低于第一采样率阈值。

5、作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述北斗定位模块内置分级定位策略：当ppp-b2b未收敛时采用第一定位模式，当ppp-b2b收敛完成后切换至第二定位模式，当gnss信号完全丢失时切换至第三定位模式；所述北斗定位模块还支持预热工作模式，在车辆进入地面通信网络覆盖盲区前提前启动ppp-b2b解算。

6、作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述数据处理模块中的自适应运动方程约束处理，通过实时监测所述惯性测量单元输出的横向加速度和横摆角速度、以及所述车载终端采集的左右轮速差，判断车辆运动状态；当三项指标均未超过各自预设阈值时判定为第一运动状态并采用第一约束策略，当至少两项超过各自预设阈值时判定为第二运动状态并切换至第二约束策略。

7、作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述第一约束策略包括标准非完整约束和零速更新；所述第二约束策略包括松弛非完整约束和基于轮速传感器的辅助观测约束；所述自适应运动方程约束处理在车辆运动状态发生改变时于第一预设延迟时间内完成约束切换。

8、作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述数据处理模块中的差分编码采用分层差分编码，至少对经度、纬度、高度、航向角、俯仰角、横滚角、时间戳及速度数据进行差分压缩编码，编码后总数据量为第一预设数据量。

9、作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述短报文通信模块将经所述差分编码后的救援数据按优先级分为多个数据包依次发送，并在数据包发送失败后按照预设重传时序进行重传，最大重传次数为预设次数。

10、作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述数据处理模块中的级联纠错动态编码采用外码与内码级联的编码结构；所述短报文通信模块根据实时信道质量指标动态调整编码策略：当所述信道质量指标优于第一预设质量阈值时仅启用外码，当所述信道质量指标劣于第二预设质量阈值时同时启用外码和内码；当所述信道质量指标介于所述第一预设质量阈值与所述第二预设质量阈值之间时，所述短报文通信模块根据所述信道质量指标的实时变化动态选择启用外码或同时启用外码和内码。

11、作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述数据处理模块中的置信度评估模块根据载噪比、水平精度因子和可见卫星数量计算定位置信度，并根据惯性测量数据的方差和速度一致性误差计算运动状态置信度，将置信度低于第一置信度阈值的数据标记为无效，不参与融合计算。

12、作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述辅助导航接口模块输出的数据格式符合iso19091标准，至少包含wgs-84坐标系下的经度、纬度、高度，航向角、俯仰角、横滚角，速度矢量，水平精度因子、垂直精度因子，时间戳及置信度评估结果。

13、本发明的有益效果：本发明通过引入ppp-b2b星基增强，使高精度定位彻底摆脱地面通信基站约束，覆盖中国及周边无网区域，填补了传统rtk/ppp方案在通信盲区的服务空白；通过ppp-b2b绝对坐标基准与自适应nhc运动约束的深度耦合，在gnss信号从有到无、从无到有的切换过程中保持滤波器平稳过渡，显著抑制惯导长时间漂移。在典型隧道场景中，120秒gnss丢失后位置误差约为5米量级，较固定约束方案（误差>30米）改善一个数量级；且本发明无需激光雷达等昂贵传感器，仅依托卫星与低成本imu/轮速实现分米级定位，降低了救援型终端的量产成本，有利于大规模推广部署。

14、进一步的，通过结构化差分编码（核心数据压缩比约2.25:1）与级联纠错动态编码的配合，在有限的北斗短报文带宽内完成了高密度救援信息的可靠传输，并可根据信道质量动态调整纠错强度，兼顾传输效率与可靠性。