[發(fā)明專利]基于學(xué)生t分布的接收機(jī)自主完好性檢測和故障排除方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610974254.2
• 申請日: 2016-11-03
• 公開（公告）號(hào): CN106569233B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王劍;靳成銘;蔡伯根
• 申請（專利權(quán)）人: 中國鐵路總公司;北京交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S19/20
• 分類號(hào): G01S19/20
• 代理公司: 北京市商泰律師事務(wù)所 11255
• 代理人: 黃曉軍

1.一種基于學(xué)生t分布的接收機(jī)自主完好性檢測和故障排除方法，其特征在于，包括：

在一個(gè)RAIM運(yùn)行周期內(nèi)，根據(jù)多個(gè)衛(wèi)星集合分別采用學(xué)生t-分布算法計(jì)算得到多個(gè)奇偶矢量，計(jì)算多個(gè)奇偶矢量集合Samp₁中m+1采樣的奇偶矢量樣本均值樣本方差S，所述m為采樣數(shù)量；

根據(jù)所述奇偶矢量樣本均值樣本方差S和奇偶矢量的個(gè)數(shù)m計(jì)算出檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量T，將所述檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量T與預(yù)先設(shè)定的門限值T_D進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果確定衛(wèi)星集合中是否有衛(wèi)星存在偽距偏移；

當(dāng)確定衛(wèi)星集合中沒有衛(wèi)星存在偽距偏移時(shí)，輸出無偏移故障的衛(wèi)星集合Set_j，計(jì)算出所述無偏移故障的衛(wèi)星集合Set_j的水平防護(hù)等級(jí)HPL，根據(jù)所述水平防護(hù)等級(jí)HPL與預(yù)先設(shè)定的水平報(bào)警門限HAL的比較結(jié)果，確定所述無偏移故障的衛(wèi)星集合Set_j的定位結(jié)果是否滿足性能需求；

所述的在一個(gè)RAIM運(yùn)行周期內(nèi)，根據(jù)多個(gè)衛(wèi)星集合分別采用學(xué)生t-分布算法計(jì)算得到多個(gè)奇偶矢量，計(jì)算多個(gè)奇偶矢量集合Samp₁中m+1采樣的奇偶矢量樣本均值樣本方差S，所述m為采樣數(shù)量，包括：

在時(shí)間t_k時(shí)，選取幾何分布最優(yōu)的6顆衛(wèi)星，分別編號(hào)為i₁,i₂,...,i₆；

分別剔除一顆衛(wèi)星，組成6個(gè)衛(wèi)星集合Set_j(j＝1,...,6)，每個(gè)衛(wèi)星集合Set_j中包含5顆衛(wèi)星，Set_j表示第j個(gè)衛(wèi)星集合中不包含編號(hào)為i_j的衛(wèi)星；

t_k時(shí)刻，根據(jù)每個(gè)衛(wèi)星集合Set_j分別采用學(xué)生t-分布算法計(jì)算得到一個(gè)奇偶矢量t_k表示奇偶矢量產(chǎn)生的時(shí)間，j表示由Set_j集合產(chǎn)生該奇偶矢量，所述奇偶矢量是一個(gè)1×1維的標(biāo)量值；

在t_k+1,t_k+2,...,t_k+m時(shí)刻，分別產(chǎn)生6個(gè)奇偶矢量定義Samp_i(1≤i≤6)為奇偶矢量集合，其中第i個(gè)集合Samp_i包含m+1個(gè)奇偶矢量t_k+m-t_k為一個(gè)RAIM運(yùn)行周期；

基于衛(wèi)星集合Set_j求取的P值在[t_k,t_k+m]時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定不變，采用學(xué)生t-分布算法計(jì)算Samp₁中的m+1采樣的奇偶矢量樣本均值樣本方差S。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:

所述的檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量T的計(jì)算公式為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述的將所述檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量T與預(yù)先設(shè)定的門限值T_D進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果確定衛(wèi)星集合中是否有衛(wèi)星存在偽距偏移，包括：

根據(jù)預(yù)先設(shè)定的誤警率P_FA和檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量T計(jì)算出預(yù)先設(shè)定的門限值T_D：

1-P_FA/2＝P(T＜T_D|b＝0) (9)

1-P_FA/2＝t(T_D|m) (10)

其中，t(T_D|m)表示自由度為m的t分布在T_D處的累計(jì)概率，P表示括號(hào)內(nèi)事件發(fā)生的概率；

當(dāng)|T|＜T_D，則確定衛(wèi)星集合中沒有衛(wèi)星存在偽距偏移；當(dāng)|T|＞T_D，則確定衛(wèi)星集合中有衛(wèi)星存在偽距偏移。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述的當(dāng)確定衛(wèi)星集合中沒有衛(wèi)星存在偽距偏移時(shí)，輸出無偏移故障的衛(wèi)星集合Set_j，計(jì)算出所述無偏移故障的衛(wèi)星集合Set_j的水平防護(hù)等級(jí)HPL，根據(jù)所述水平防護(hù)等級(jí)HPL與預(yù)先設(shè)定的水平報(bào)警門限HAL的比較結(jié)果，確定所述無偏移故障的衛(wèi)星集合Set_j的定位結(jié)果是否滿足性能需求，包括：

令表示最小二乘定位算法方程組中雅克比矩陣G做QR分解后R矩陣的前四行四列組成的矩陣的逆，A_4×n表示雅克比矩陣G做QR分解后，矩陣Q的轉(zhuǎn)置的前四行組成的矩陣；

則第i顆衛(wèi)星的測量偏移導(dǎo)致的水平誤差Herror_i由下述式(8)計(jì)算：

當(dāng)確定衛(wèi)星集合中沒有衛(wèi)星存在偽距偏移時(shí)，輸出無偏移故障的衛(wèi)星集合Set_j，計(jì)算出所述無偏移故障的衛(wèi)星集合Set_j的水平防護(hù)等級(jí)HPL，預(yù)先設(shè)定水平報(bào)警門限HAL，如果HPL＜HAL，則確定所述無偏移故障的衛(wèi)星集合Set_j的定位結(jié)果是否滿足性能需求；否則，確定所述無偏移故障的衛(wèi)星集合Set_j的定位結(jié)果不可用；

偽距測量域的偏移b_i在奇偶空間內(nèi)的映射值為P_i×b_i；

根據(jù)設(shè)定的漏警率P_MD由下述式(11)、(12)求取檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量T的實(shí)際均值μ₀，大于該均值μ₀的測量偏移滿足漏警率要求：

P_MD＝P(T＜T_D|P_i×b_i,m)-P(T＜-T_D|P_i×b_i,m) (11)

P_MD＝nct(T＜T_D|P_i×b_i,m)-nct(T＜-T_D|P_i×b_i,m) (12)

其中，nct(T＜T_D|P_i×b_i,m)表示自由度為m，實(shí)際總體均值μ₀＝P_i×b_i的非中心t分布在T_D處的累計(jì)概率，式(12)中，P_MD,T_D均為固定值，預(yù)先離線計(jì)算好非中心t分布滿足公式(9)-(12)的非中心參數(shù)值δ，進(jìn)而確定偽距測量偏移b_i在奇偶空間內(nèi)的映射值P_i×b_i：

P_i×b_i＝δ×σ/m+1 (13)

將最大的偏移值帶入上述式(8)，可得水平防護(hù)等級(jí)HPL：

HPL＝max{Herror_i},i＝1,...,5 (14)

每一個(gè)RAIM周期，算法輸出一個(gè)滿足誤警率P_FA和漏警率P_MD的水平防護(hù)等級(jí)HPL以及可用于位置解算的5顆衛(wèi)星編號(hào)。