GNSS Pseudorange Stochastic Model for Urban Scenes Classification and Its Positioning Performance Analysis

LI Lan; ZHU Feng; LIU Wanke; ZHANG Xiaohong

doi:10.13203/j.whugis20220598

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GNSS Pseudorange Stochastic Model for Urban Scenes Classification and Its Positioning Performance Analysis

Geodesy and Navigation | 更新时间：2026-11-05

- GNSS Pseudorange Stochastic Model for Urban Scenes Classification and Its Positioning Performance Analysis
- Geomatics and Information Science of Wuhan University Vol. 50, Issue 3, Pages: 545-553(2025)
- 作者机构：
  
  1.武汉大学测绘学院，湖北武汉，430079
  2.长沙金维集成电路股份有限公司，湖南长沙，410000
  3.武汉大学中国南极测绘研究中心，湖北武汉，430079
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  the Science and Technology Major Project of Hubei Province(2021AAA010)
- DOI：10.13203/j.whugis20220598
  CLC： P228
- Received：10 February 2024，
  
  Published：05 March 2025
- 稿件说明：
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李岚,朱锋,刘万科，等.城市分类场景的GNSS伪距随机模型构建及其定位性能分析[J].武汉大学学报（信息科学版）,2025,50(3):545-553.

LI Lan,ZHU Feng,LIU Wanke,et al.GNSS Pseudorange Stochastic Model for Urban Scenes Classification and Its Positioning Performance Analysis[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2025,50(3):545-553.
李岚,朱锋,刘万科，等.城市分类场景的GNSS伪距随机模型构建及其定位性能分析[J].武汉大学学报（信息科学版）,2025,50(3):545-553. DOI：10.13203/j.whugis20220598

LI Lan,ZHU Feng,LIU Wanke,et al.GNSS Pseudorange Stochastic Model for Urban Scenes Classification and Its Positioning Performance Analysis[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2025,50(3):545-553. DOI：10.13203/j.whugis20220598

摘要

城市复杂场景容易引起全球导航卫星系统（global navigation satellite system，GNSS）信号出现中断、衰减、多径和非视距严重等问题，难以保证GNSS定位服务的可用性、连续性与可靠性。为提高城市复杂场景下的GNSS定位性能，提出了一种精细构建城市分类场景GNSS随机模型的方法，利用高精度组合导航设备提供动态参考基准实现伪距误差精确提取，通过分析不同城市场景下的GNSS信号特征与影响因素，建立了分场景随机模型。实际车载测试表明，分场景随机模型能有效减弱部分定位粗差的影响，相比于经典高度角随机模型，水平、垂直定位精度分别提升16.76%、16.18%；相比经典信噪比随机模型，水平、垂直定位精度分别提升18.68%、17.72%。所提方法为实现复杂场景下随机模型的弹性优化提供了新思路。

Abstract

Objective

Harsh urban contexts may cause positioning problems

such as interruption

attenuation

and serious multipath error. It's difficult to ensure the availability

continuity and reliability of GNSS positioning services. To improve GNSS positioning performance in complex urban contexts

this paper proposes a method for constructing GNSS stochastic models adapting to different urban contexts.

Methods

First

GNSS signal characteristics in different contexts are analyzed to reveal the significant discrepancy of GNSS signals in varied contexts. Then

dynamic reference benchmarks provided by high-precision integrated navigation equipment are used to extract pseudorange error accurately. In addition

appropriate error statistic (median) and impact factor (C/N0) are selected after tests. Finally

the GNSS stochastic models adapting to different urban contexts are constructed using C/N0 and pseudorange error.

Results

The urban vehicle test shows that the stochastic model adapting to different urban contexts can effectively weaken the influence of some gross errors. Compared to elevation stochastic model

the positioning accuracy is improved by 16.76% and 16.18% in horizontal and vertical directions

and by 18.68% and 17.72% compared to C/N0 stochastic model.

Conclusions

Stochastic model reconstructed adapting to different environments can weight observations more realistic

thus improving GNSS positioning performance. It provides a new idea for resilient optimization of stochastic models in complex contexts.

关键词

Keywords

references

刘经南，刘晖 . 连续运行卫星定位服务系统：城市空间数据的基础设施［J］. 武汉大学学报（信息科学版）， 2003 ， 28 （ 3 ）： 259 - 264 .

LIU Jingnan ， LIU Hui . Continuous Operational Reference System—Infrastructure of Urban Spatial Data ［J］. Geomatics and Information Science of Wuhan University ， 2003 ， 28 （ 3 ）： 259 - 264 .

张小红，李星星，郭斐，等 . GPS单频精密单点定位软件实现与精度分析［J］. 武汉大学学报（信息科学版）， 2008 ， 33 （ 8 ）： 783 - 787 .

ZHANG Xiaohong ， LI Xingxing ， GUO Fei ， et al . Realization and Precision Analysis of Single-Frequency Precise Point Positioning Software ［J］. Geomatics and Information Science of Wuhan University ， 2008 ， 33 （ 8 ）： 783 - 787 .

杨元喜 . 弹性PNT基本框架［J］. 测绘学报， 2018 ， 47 （ 7 ）： 893 - 898 .

YANG Yuanxi . Resilient PNT Concept Frame ［J］. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica ， 2018 ， 47 （ 7 ）： 893 - 898 .

张小红，陶贤露，王颖喆，等 . 城市场景智能手机GNSS/MEMS融合车载高精度定位［J］. 武汉大学学报（信息科学版）， 2022 ， 47 （ 10 ）： 1740 - 1749 .

ZHANG Xiaohong ， TAO Xianlu ， WANG Yingzhe ， et al . MEMS-Enhanced Smartphone GNSS High-Precision Positioning for Vehicular Navigation in Urban Conditions ［J］. Geomatics and Information Science of Wuhan University ， 2022 ， 47 （ 10 ）： 1740 - 1749 .

GAO H ， GROVES P D . Improving Environment Detection by Behavior Association for Context-Adaptive Navigation ［J］. Navigation ， 2020 ， 67 （ 1 ）： 43 - 60 .

杨元喜，任夏，许艳 . 自适应抗差滤波理论及应用的主要进展［J］. 导航定位学报， 2013 ， 1 （ 1 ）： 9 - 15 .

YANG Yuanxi ， REN Xia ， XU Yan . Main Progress of Adaptively Robust Filter with Applications in Navigation ［J］. Journal of Navigation and Positioning ， 2013 ， 1 （ 1 ）： 9 - 15 .

WANG J ， HAN H Z ， LIU F ， et al . Performance Analysis of GNSS/MIMU Tight Fusion Positioning Model with Complex Scene Feature Constraints ［J］. Journal of Geodesy and Geoinformation Science ， 2021 ， 4 （ 2 ）： 1 - 13 .

来奇峰，袁洪，魏东岩，等 . 基于场景检测的城市环境GNSS/INS组合定位方法研究［J］. 导航定位与授时， 2021 ， 8 （ 1 ）： 151 - 162 .

LAI Qifeng ， YUAN Hong ， WEI Dongyan ， et al . Research on GNSS/INS Integrated Positioning Method for Urban Environment Based on Context Aware ［J］. Navigation Positioning and Timing ， 2021 ， 8 （ 1 ）： 151 - 162 .

ZHANG Z T ， LI Y ， HE X F ， et al . A Composite Stochastic Model Considering the Terrain Topography for Real-Time GNSS Monitoring in Canyon Environments ［J］. Journal of Geodesy ， 2022 ， 96 （ 10 ）： 79 .

LI Y ， ZHANG Z T ， HE X F ， et al . Realistic Stochastic Modeling Considering the PDOP and Its Application in Real-Time GNSS Point Positioning Under Challenging Environments ［J］. Measurement ， 2022 ， 197 ： 111342 .

刘万科，史翔，朱锋，等 . 谷歌Nexus 9智能终端原始GNSS观测值的质量分析［J］. 武汉大学学报（信息科学版）， 2019 ， 44 （ 12 ）： 1749 - 1756 .

LIU Wanke ， SHI Xiang ， ZHU Feng ， et al . Quality Analysis of Raw GNSS Observation of Google Nexus 9 Smart Tablet Terminal ［J］. Geomatics and Information Science of Wuhan University ， 2019 ， 44 （ 12 ）： 1749 - 1756 .

郭斐，吴维旺，张小红，等 . Android智能手机实时精密单点定位软件实现及精度分析［J］. 武汉大学学报（信息科学版）， 2021 ， 46 （ 7 ）： 1053 - 1062 .

GUO Fei ， WU Weiwang ， ZHANG Xiaohong ， et al . Realization and Precision Analysis of Real-Time Precise Point Positioning with Android Smartphones ［J］. Geomatics and Information Science of Wuhan University ， 2021 ， 46 （ 7 ）： 1053 - 1062 .

FERIOL F ， VIVET D ， WATANABE Y . A Review of Environmental Context Detection for Navigation Based on Multiple Sensors ［J］. Sensors ， 2020 ， 20 （ 16 ）： 4532 .

章浙涛 . GNSS非模型化误差处理理论与方法［D］. 上海：同济大学， 2019 .

ZHANG Zhetao . Theory and Method for Processing the GNSS Unmodeled Errors ［D］. Shanghai ： Tongji University ， 2019 .

戴吾蛟，丁晓利，朱建军 . 基于观测值质量指标的GPS观测量随机模型分析［J］. 武汉大学学报（信息科学版）， 2008 ， 33 （ 7 ）： 718 - 722 .

DAI Wujiao ， DING Xiaoli ， ZHU Jianjun . Comparing GPS Stochastic Models Based on Observation Quality Indices ［J］. Geomatics and Information Science of Wuhan University ， 2008 ， 33 （ 7 ）： 718 - 722 .

李盼 . GNSS精密单点定位模糊度快速固定技术和方法研究［D］. 武汉：武汉大学， 2016 .

LI Pan . Research on Methodology of Rapid Ambiguity Resolution for GNSS Precise Point Positioning ［D］. Wuhan ： Wuhan University ， 2016 .

吕明慧，李薇，张宝成，等 . 联合高度角与信噪比的精化随机模型及其对高纬度精密单点定位的影响［J］. 全球定位系统， 2021 ， 46 （ 3 ）： 15 - 23 .

LÜ Minghui ， LI Wei ， ZHANG Baocheng ， et al . Refined Stochastic Model of Combining Elevation Angle and SNR and Its Impact on Precise Point Positioning in High Latitude Areas ［J］. GNSS World of China ， 2021 ， 46 （ 3 ）： 15 - 23 .

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