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Integrity-Constrained Factor Graph Optimization for GNSS Positioning in Urban Canyons

Xia, X., Wen, W., Hsu, L. T.

NAVIGATION: Journal of the Institute of Navigation (2024)

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integrity-constrained factor graph optimization 下的 UrbanNav trajectory comparisons。
图 8 视觉细节：integrity-constrained factor graph optimization 下的 UrbanNav trajectory comparisons。

摘要

Integrity-constrained FGO 通过 switchable pseudorange 与 chi-square-test factors 重新加权故障 GNSS measurements，同时保留 protection-level calculation 所需的 geometry。

重点

  • factor graph 同时包含 switchable pseudorange、switch prior、switch reliable 与 chi-square test factors。
  • UrbanNav 实验把方法连到真实中等与严苛城市场景，包含 HPE、HPL、skyplot 与 trajectory results。

图像

流程图落到 factor graph 后，方法跨 epochs 估计 switch variables，而不是直接移除卫星。

包含 satellite nodes、switch variables、pseudorange factors、switch priors、switch reliable factors 与 chi-square test factor 的 integrity-constrained factor graph。
图 2：proposed integrity-constrained factor graph 的 graph structure。

controlled bias test 显示 chi-square-test factor 在 fault period 中如何影响 horizontal position error 与 protection level。

在 bias-injection period 中比较 FGO、RAIM-FGO、SW-FGO 与 SWFDE-FGO 的 HPE 与 HPL 曲线。
图 6：四种方法在 injected satellite biases 期间的 HPE 与 HPL。

skyplot 说明核心设计：faulty satellites 通过 switch values 被降权，以保留有用 geometry。

比较 FGO、RAIM-FGO、SW-FGO 与 SWFDE-FGO 在 epoch A 的 switch values skyplots。
图 7：四种方法在 epoch A 的 switch values skyplot。

真实 UrbanNav trajectories 把评估从 controlled bias injection 推进到中等与严苛的城市路线。

UrbanNav-Medium 与 UrbanNav-Harsh datasets 的 bird's-eye-view trajectories。
图 8：UrbanNav-Medium 与 UrbanNav-Harsh datasets 的 bird’s-eye-view trajectories。

UrbanNav result curves 把 trajectory behavior 接到用于方法比较的 integrity metrics。

不同算法的 snapshot test statistic、HPE 与 HPL UrbanNav result curves。
图 9：UrbanNav experiment 中的 snapshot test statistic、HPE 与 HPL。

pseudorange-error distribution 说明 switch values 如何收窄或重塑 residuals，同时保留 geometry information。

FGO、SW-FGO 与 SWFDE-FGO 的 switchable pseudorange errors distribution。
图 13：FGO、SW-FGO 与 SWFDE-FGO 的 switchable pseudorange error distribution。