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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)

journal Q1 精選頁面
DOI PDF
integrity-constrained factor graph optimization 下的 UrbanNav trajectory comparisons。
圖 8 視覺細節：integrity-constrained factor graph optimization 下的 UrbanNav trajectory comparisons。

摘要

Integrity-constrained FGO 透過 switchable pseudorange 與 chi-square-test factors 重新加權故障 GNSS measurements，同時保留 protection-level calculation 所需的 geometry。

重點

  • factor graph 同時包含 switchable pseudorange、switch prior、switch reliable 與 chi-square test factors。
  • UrbanNav 實驗把方法連到真實中等與嚴苛城市場景，包含 HPE、HPL、skyplot 與 trajectory results。

圖像

流程圖落到 factor graph 後，方法跨 epochs 估計 switch variables，而不是直接移除衛星。

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

controlled bias test 顯示 chi-square-test factor 在 fault period 中如何影響 horizontal position error 與 protection level。

在 bias-injection period 中比較 FGO、RAIM-FGO、SW-FGO 與 SWFDE-FGO 的 HPE 與 HPL 曲線。
圖 6：四種方法在 injected satellite biases 期間的 HPE 與 HPL。

skyplot 說明核心設計：faulty satellites 透過 switch values 被降權，以保留有用 geometry。

比較 FGO、RAIM-FGO、SW-FGO 與 SWFDE-FGO 在 epoch A 的 switch values skyplots。
圖 7：四種方法在 epoch A 的 switch values skyplot。

真實 UrbanNav trajectories 把評估從 controlled bias injection 推進到中等與嚴苛的城市路線。

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

UrbanNav result curves 把 trajectory behavior 接到用於方法比較的 integrity metrics。

不同演算法的 snapshot test statistic、HPE 與 HPL UrbanNav result curves。
圖 9：UrbanNav experiment 中的 snapshot test statistic、HPE 與 HPL。

pseudorange-error distribution 說明 switch values 如何收窄或重塑 residuals，同時保留 geometry information。

FGO、SW-FGO 與 SWFDE-FGO 的 switchable pseudorange errors distribution。
圖 13：FGO、SW-FGO 與 SWFDE-FGO 的 switchable pseudorange error distribution。