[發(fā)明專利]一種基于鐘差輔助的低可見星下單模RAIM實現(xiàn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310455355.5
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN103592657A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孟凡琛;汪珊;朱柏承
• 申請（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號: G01S19/23
• 分類號: G01S19/23;G01S19/28
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域，具體的說是一種基于牛頓插值法鐘差模型預(yù)測的低可見星下接收機自主完好性監(jiān)測方法。

背景技術(shù)

全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(Global?Navigation?Satellite?System，GNSS)在軍事和民用領(lǐng)域都扮演著極其重要的地位，GNSS可為海、陸、空各個層面的物體進行定位、導(dǎo)航和授時，包括船舶遠(yuǎn)洋航行和進港引水，汽車自主導(dǎo)航以及飛機航路引導(dǎo)和進場降落，電力、郵電和通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)授時和校頻等。接收機自主完好性監(jiān)測(ReceiverAutonomous?Integrity?Monitoring，RAIM)確保了用戶定位、授時結(jié)果的精確性、連續(xù)性和魯棒性，且為GNSS系統(tǒng)的正常運行提供了保證。

在某些場景中，比如建筑物遮擋、城市峽谷或者室內(nèi)條件下，接收機環(huán)路能夠跟蹤到的可見衛(wèi)星數(shù)量很少，難以接收六顆衛(wèi)星信號進行故障衛(wèi)星檢測與排除，故需要借助輔助信息提高系統(tǒng)完好性監(jiān)測性能。通常可采用衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)差分定位服務(wù)中的廣域增強系統(tǒng)(Wide?Area?Augmentation?System，WAAS)和局域增強系統(tǒng)(Local?Area?Augmentation?System，LAAS)進行完好性輔助監(jiān)測，還可以采用輔助GPS(AGPS)和GPS-INS組合方式提高系統(tǒng)性能，然而綜合考慮外界環(huán)境、成本和接收機性能要求等因素，在本地接收機時鐘源頻率穩(wěn)定的前提下，可不借助外界輔助信息進行完好性監(jiān)測，即借助本地接收機鐘差模型預(yù)測進行五顆可見衛(wèi)星下的故障星檢測與排除。本發(fā)明針對低可見衛(wèi)星下(五顆可見衛(wèi)星)單模GNSS定位，且提出了加權(quán)最小二乘法中權(quán)重因子的確定方法，最后給出定位結(jié)果的同時對精度因子(Dilution?ofPrecision，DOP)進行了分析說明。

在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)領(lǐng)域的快照算法中，廣泛采用最小二乘法、奇偶矢量法和加權(quán)最小二乘法，考慮到最小二乘法與奇偶矢量法定位結(jié)果的等價性，本發(fā)明采用加權(quán)最小二乘法(Weighted?Least?Squares，WLS)進行定位解算。

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中校正后偽距測量值可表示為：

ρc(n)=ρ(n)+δts(n)-Iono(n)-Trono(n)---(1)]]>

其中ρⁿ代表偽距測量值，代表第n顆衛(wèi)星鐘差項，代表電離層延時，代表對流層延時。

RAIM算法中采用的加權(quán)最小二乘法可表示成：

b=G·X+ε???(2)

其中b∈R^n×1，n為單模衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中參與解算的衛(wèi)星數(shù)目，b代表校正后偽距與接收機至衛(wèi)星幾何距離之差，R表示實數(shù)域，G∈R^n×4，G代表接收機至衛(wèi)星的方向余弦矩陣，x∈R^n×1，代表接收機位置坐標(biāo)和鐘差值，ε∈R^n×1，代表接收機測量誤差矢量，正常情況下服從均值為0，方差為σ²的高斯分布。

本發(fā)明假定單模導(dǎo)航系統(tǒng)中最多只存在1顆故障衛(wèi)星，且假定第i顆衛(wèi)星出錯，加權(quán)最小二乘法中的第n顆衛(wèi)星的測量誤差標(biāo)準(zhǔn)差為σ_n，則權(quán)重矩陣W可表示成一個R^n×n的對角陣：