[發(fā)明專利]一種基于多歷元奇偶矢量積累的雙模接收機(jī)RAIM方法

在審

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• 申請日: 2016-11-29
• 公開（公告）號(hào): CN106873003A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孔雪博;許建新;熊智;趙宣懿;黃欣;殷德全;萬眾;閔艷玲;鮑雪;李一博;賴思維;羅瑋;張苗
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S19/23
• 分類號(hào): G01S19/23
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司32200
• 代理人: 姜慧勤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于多歷元奇偶矢量積累的雙模接收機(jī)RAIM方法，屬于雙模接收機(jī)故障檢測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前常用的基于雙模接收機(jī)的單星故障檢測算法有：奇偶矢量法、最小二乘法等“快照”式檢測方法，此類方法對(duì)于較大偽距觀測量偏差有良好的檢測效果，但是對(duì)于微小緩變故障檢測效果不明顯。而單顆衛(wèi)星偽距出現(xiàn)微小偏差，雖不會(huì)像衛(wèi)星嚴(yán)重故障時(shí)出現(xiàn)極大偽距偏差導(dǎo)致用戶定位結(jié)果完全不可用,但也會(huì)使定位誤差精度下降,影響定位精度。因此在衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)中，雙模接收機(jī)對(duì)微小偽距故障識(shí)別與剔除是非常重要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種基于多歷元奇偶矢量積累的雙模接收機(jī)RAIM方法，利用典型奇偶矢量法產(chǎn)生的奇偶矢量，累加滑動(dòng)窗口內(nèi)多時(shí)刻奇偶矢量的平方和，以此構(gòu)造新的統(tǒng)計(jì)檢測量，能有效剔除北斗/GPS雙模接收機(jī)微小緩變故障。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

一種基于多歷元奇偶矢量積累的雙模接收機(jī)RAIM方法，包括如下步驟：

步驟1，根據(jù)北斗/GPS雙模接收機(jī)的特性，建立北斗/GPS雙模接收機(jī)各時(shí)刻的觀測方程；

步驟2，通過步驟1各時(shí)刻的觀測方程，計(jì)算北斗/GPS雙模接收機(jī)各時(shí)刻的奇偶矢量；

步驟3，設(shè)定滑動(dòng)窗口的時(shí)間長度為t，第k時(shí)刻北斗/GPS雙模接收機(jī)接收到的衛(wèi)星數(shù)目為n，若第k-1,k-2,…,k-t時(shí)刻接收到的衛(wèi)星數(shù)目均為n，則將第k-1,k-2,…,k-t時(shí)刻的奇偶矢量累加求和，得到當(dāng)前時(shí)刻的檢測統(tǒng)計(jì)量；若第k-1,k-2,…,k-i，1≤i≤t時(shí)刻接收到的衛(wèi)星數(shù)目均為n，且第k-i-1時(shí)刻不為n，則將第k-1,k-2,…,k-i，1≤i≤t時(shí)刻的奇偶矢量累加求和，得到當(dāng)前時(shí)刻的檢測統(tǒng)計(jì)量；將當(dāng)前時(shí)刻的檢測統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行量測噪聲方差歸一化后，得到故障判斷檢測量；

步驟4，設(shè)置故障門限，根據(jù)故障門限對(duì)故障判斷檢測量進(jìn)行判斷，當(dāng)故障判斷檢測量大于等于故障門限時(shí)，表示檢測出故障，同時(shí)對(duì)故障衛(wèi)星進(jìn)行識(shí)別；當(dāng)故障判斷檢測量小于故障門限時(shí)，表示未檢測出故障。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，步驟1所述北斗/GPS雙模接收機(jī)各時(shí)刻的觀測方程公式為：

y_k＝H_kx_k+ε

其中，y_k為第k時(shí)刻觀測偽距與計(jì)算偽距之差，n維矢量；H_k為第k時(shí)刻觀測系數(shù)矩陣，n*5維；x_k為第k時(shí)刻北斗/GPS雙模接收機(jī)狀態(tài)量；ε為n維觀測偽距噪聲矢量；n為北斗/GPS雙模接收機(jī)接收到的衛(wèi)星數(shù)目。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟2的具體過程為：

對(duì)第k時(shí)刻觀測系數(shù)矩陣H_k做QR分解：

H_k＝Q_kR_k

其中，Q_k為第k時(shí)刻正交矩陣，n*n維；R_k為第k時(shí)刻上三角矩陣，n*5維；

將上式代入觀測方程并左乘Q_k^T，得到Q_k^Ty_k＝R_kx_k+ε，T表示轉(zhuǎn)置；

對(duì)Q_k^T按行進(jìn)行分塊，其中，為Q_k^T的前5行，為Q_k^T的n-5行，為奇偶變換矩陣；

通過將y_k轉(zhuǎn)換成奇偶空間上的奇偶矢量p_k：

其中，為矩陣偽距偏差的第s列向量，1≤s≤n，B_s為故障常量，H₀、H₁分別表示無故障、有故障。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，步驟3所述將當(dāng)前時(shí)刻的檢測統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行量測噪聲方差歸一化后，得到故障判斷檢測量的公式為：

其中，fd表示故障判斷檢測量，sum_p為當(dāng)前時(shí)刻的檢測統(tǒng)計(jì)量，t為設(shè)定的滑動(dòng)窗口的時(shí)間長度，σ²為量測噪聲方差。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，步驟4所述故障門限的公式為：