[發(fā)明專(zhuān)利]雙模導(dǎo)航系統(tǒng)中基于系統(tǒng)時(shí)差接收機(jī)完好性故障檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110005149.5
• 申請(qǐng)日: 2011-01-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102176031A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李孝輝;許龍霞;張慧君;薛艷榮;邊玉敬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院國(guó)家授時(shí)中心
• 主分類(lèi)號(hào): G01S19/23
• 分類(lèi)號(hào): G01S19/23
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專(zhuān)利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種雙模導(dǎo)航系統(tǒng)中基于系統(tǒng)時(shí)差接收機(jī)完好性故障檢測(cè)方法，用于雙模GPS/Galileo導(dǎo)航系統(tǒng)中的基于系統(tǒng)時(shí)差的接收機(jī)完好性故障檢測(cè)。

背景技術(shù)

多模導(dǎo)航技術(shù)是指把兩種或兩種以上的同種類(lèi)型導(dǎo)航系統(tǒng)以適當(dāng)?shù)姆绞浇M合在一起，利用其性能上的互補(bǔ)特性，以獲得比單獨(dú)使用任何一系統(tǒng)時(shí)更高的導(dǎo)航性能。隨著Galileo和COMPASS導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展，多模衛(wèi)星導(dǎo)航成為未來(lái)主要的導(dǎo)航方式。多模衛(wèi)星導(dǎo)航不僅能為用戶(hù)提供更高的定位準(zhǔn)確度，還能提供更多的冗余觀測(cè)量。

聯(lián)邦無(wú)線導(dǎo)航計(jì)劃把導(dǎo)航系統(tǒng)的完好性檢測(cè)定義為系統(tǒng)不能用于導(dǎo)航時(shí)及時(shí)向用戶(hù)發(fā)出告警的能力。GPS作為一種導(dǎo)航系統(tǒng)除了要提供導(dǎo)航服務(wù)外，還必須具有在系統(tǒng)不能使用時(shí)及時(shí)向用戶(hù)發(fā)出告警的能力，這種能力叫做系統(tǒng)的完好性。完好性是衡量導(dǎo)航系統(tǒng)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的完好性監(jiān)測(cè)主要分兩類(lèi)，一類(lèi)借助差分GPS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，利用差分GPS的地面監(jiān)測(cè)站網(wǎng)計(jì)算觀測(cè)到的每顆衛(wèi)星的測(cè)量值中的誤差，當(dāng)誤差大于一定值時(shí)，地面監(jiān)測(cè)站通過(guò)無(wú)線電數(shù)據(jù)傳輸鏈通知用戶(hù)，用戶(hù)根據(jù)接收到的衛(wèi)星的完好性信息，排除故障衛(wèi)星，只用狀態(tài)好的衛(wèi)星進(jìn)行導(dǎo)航。另一類(lèi)為接收機(jī)完好性自主監(jiān)測(cè)，用戶(hù)只利用接收機(jī)輸出的冗余偽距觀測(cè)量即可完成完好性監(jiān)測(cè)，基本思想是通過(guò)對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的一致性檢驗(yàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)故障檢測(cè)和故障識(shí)別。有一個(gè)冗余的觀測(cè)量可用就可以檢測(cè)出故障觀測(cè)量，兩個(gè)冗余觀測(cè)量可用就可以分離出含有故障的觀測(cè)量。

為了提高接收機(jī)完好性自主監(jiān)測(cè)算法的響應(yīng)時(shí)間及星座幾何布局的限制，常采用一些輔助信息如慣性導(dǎo)航參數(shù)、氣壓高度表、接收機(jī)鐘差等信息，這樣可以有效地降低算法對(duì)可見(jiàn)星個(gè)數(shù)的要求，提高算法的可用性。

每個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)都有其獨(dú)立的系統(tǒng)時(shí)間，系統(tǒng)時(shí)間一般是由地面站及星載原子鐘共同產(chǎn)生的，因此不同導(dǎo)航系統(tǒng)間的系統(tǒng)時(shí)差變化相對(duì)穩(wěn)定，可以選用適當(dāng)?shù)哪Ｐ蛯?duì)其進(jìn)行預(yù)測(cè)。根據(jù)系統(tǒng)時(shí)差的變化特性，在可見(jiàn)星個(gè)數(shù)較少的多遮擋環(huán)境中，可以利用系統(tǒng)時(shí)差的預(yù)測(cè)值實(shí)現(xiàn)定位。再者可以根據(jù)系統(tǒng)時(shí)差的變化規(guī)律進(jìn)行多模衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中的接收機(jī)的完好性自主監(jiān)測(cè)方法的研究。具體地說(shuō)，可以充分利用定位解算得到的不同導(dǎo)航系統(tǒng)間存在的系統(tǒng)時(shí)差，將其作為一個(gè)輔助信息引入到接收機(jī)完好性自主監(jiān)測(cè)算法中。

目前現(xiàn)有的多模衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的接收機(jī)完好性故障檢測(cè)方法要求系統(tǒng)必須具有冗余的觀測(cè)量，并且算法只利用了當(dāng)前時(shí)刻的偽距觀測(cè)量。利用現(xiàn)有的完好性故障檢測(cè)算法，雙模衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中至少需要6顆可見(jiàn)星才能進(jìn)行完好性故障檢測(cè)，多一個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)，所需的可見(jiàn)星個(gè)數(shù)也相應(yīng)增加一個(gè)。

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術(shù)問(wèn)題

為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種雙模導(dǎo)航系統(tǒng)中基于系統(tǒng)時(shí)差接收機(jī)完好性故障檢測(cè)方法，解決現(xiàn)有多模衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中接收機(jī)完好性自主監(jiān)測(cè)算法對(duì)衛(wèi)星可見(jiàn)個(gè)數(shù)的要求。

本發(fā)明的思想在于：根據(jù)GPS、Galileo導(dǎo)航系統(tǒng)間系統(tǒng)時(shí)差的變化規(guī)律，將系統(tǒng)時(shí)差作為判斷兩系統(tǒng)完好性的依據(jù)。雙模GPS/Galileo導(dǎo)航系統(tǒng)中只需5顆可見(jiàn)星就能檢測(cè)故障，解決了故障檢測(cè)對(duì)用戶(hù)數(shù)量的要求，此方法簡(jiǎn)單易行，是一種新的用于多模衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的接收機(jī)完好性故障檢測(cè)方法，適用于遮擋程度嚴(yán)重的城市環(huán)境中。

技術(shù)方案

一種雙模導(dǎo)航系統(tǒng)中基于系統(tǒng)時(shí)差接收機(jī)完好性故障檢測(cè)方法，其特征在于具體步驟如下：

步驟1：利用偽距觀測(cè)方程解算k，個(gè)時(shí)刻T₁，T₂，…，T_k的系統(tǒng)時(shí)差值δT₁，δT₂…，δT_k：其中k≥2，i＝1～k，和分別表示T_i時(shí)刻矩陣的第四行和第五行，z_i是T_i時(shí)刻已知的偽距觀測(cè)量；H_i是T_i時(shí)刻的方向矩陣，T_i時(shí)刻矩陣的前三列對(duì)應(yīng)用戶(hù)與GPS/Galileo系統(tǒng)中N顆可視衛(wèi)星之間的方向矢量，第四列對(duì)應(yīng)接收機(jī)時(shí)鐘與GPS系統(tǒng)時(shí)間的鐘差，第五列對(duì)應(yīng)接收機(jī)時(shí)鐘與Galileo系統(tǒng)時(shí)間的鐘差，若當(dāng)前衛(wèi)星屬于該導(dǎo)航系統(tǒng)，則相應(yīng)列的元素為1，否則為0；

步驟2：利用k個(gè)時(shí)刻的系統(tǒng)時(shí)差值預(yù)測(cè)得到T(T＞T_k)時(shí)刻的系統(tǒng)時(shí)差值：