[發明專利]一種可同時檢測識別多種故障的接收機自主完好性檢測方法

有效

• 申請號: 201710071746.5
• 申請日: 2017-02-09
• 公開（公告）號: CN106646526B
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 宋愷;范勝林;陳雪;劉建業;侯豆;金春陽;王昕洋
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01S19/20
• 分類號: G01S19/20
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 彭雄

本發明公開了一種可同時檢測識別多種故障的接收機自主完好性檢測方法，該方法首先根據導航電文確定衛星位置，排除高度角較低衛星并確定出只含一個鐘差項的觀測矩陣；然后對觀測矩陣進行奇偶分解，得到奇偶矢量p和多歷元累加奇偶矢量P，分別計算其檢驗統計量并加權得到新的檢驗統計量σ，與門限T對比得到故障檢測結果；隨后根據故障個數進行故障模式假設并在各個故障模式中檢測故障以識別多故障。本發明方法簡單，檢測識別率高，不僅可以檢測識別突變故障和多故障，對微小緩變故障也有很高的檢測識別率。

技術領域

本發明實施例涉及衛星導航領域，尤其涉及一種可同時檢測和識別緩變故障和突變故障的完好性監測方法和裝置。

背景技術

接收機自主完好性監測(Receiver Autonomous Integrity Monitoring,RAIM)是衛星導航接收機中的一項重要技術，是保證衛星導航系統的解算結果正確可用的前提。RAIM必須具有故障檢測和故障識別兩項功能，要能夠檢測到衛星故障，并且在檢測到故障后，進行故障識別，找出故障衛星將其從導航定位解中排除。由于RAIM技術對衛星導航系統的重要作用，RAIM故障檢測和識別方法是近年來的研究熱點。

隨著衛星導航系統的廣泛應用，傳統的只考慮單一衛星發生較大的突變故障的假設對一些特殊場合已不再適用，衛星發生微小緩變故障或多顆衛星同時故障的概率將不可被忽略，現目前，已有多解分離法、雙故障排除法和偽距一致性比較法可用于多星故障，也有累積歷元的奇偶矢量法可用于微小緩變故障。

多解分離法通過計算衛星的全集和子集的保護水平，選擇產生最小的保護水平的衛星組合來進行導航計算；雙故障排除法通過遍歷剔除兩顆衛星后的衛星組合的監測統計量與門限進行對比識別故障衛星，僅針對雙星故障；偽距一致性比較法通過計算全部四顆衛星的子集與門限值進行比較來判斷故障衛星；累積歷元的奇偶矢量法通過構造多歷元的奇偶矢量累積檢測量，放大非中心化參數倍數，以檢測微小緩變故障，但無法檢測突變故障。

針對高精度用戶對同時排除微小緩變故障、突變故障以及多星故障的需求，需要采用一種可同時檢測和識別這幾種故障的RAIM方法，從而能夠保證不管衛星發生何種故障都可以保證衛星導航系統的定位導航的可用性和可靠性。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種針對高精度用戶對衛星導航系統的可用性和可靠性的需求，提供一種可檢測和識別微小緩變、突變和多星故障的RAIM新方法。本發明方法簡單，檢測識別率高，不僅可以檢測識別突變故障和多故障，對微小緩變故障也有很高的檢測識別率。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種可同時檢測識別多種故障的接收機自主完好性檢測方法，包括以下步驟：

步驟1，根據衛星導航電文獲取衛星瞬時位置坐標，在結合用戶觀測文件數據計算每個可見衛星的仰角。

步驟2，根據步驟1得到的可見衛星的仰角以及導航系統的鐘差轉換因子和衛星遮蔽角確定觀測矩陣。

步驟3，對觀測矩陣進行奇偶分解，得到與故障矢量相關的奇偶矢量，并與前幾個時刻的奇偶矢量累加得到多歷元累加奇偶矢量。

步驟4，先根據衛星幾何布局對RAIM的可用性進行計算，若RAIM算法可用，則根據殘差變化率的大小對奇偶矢量和多歷元累加奇偶矢量進行加權計算，得到加權后的新檢驗統計量，并與誤警率相關的門限值進行對比，得出故障檢測的結果。

步驟5，若檢測到故障，根據可見衛星數對可能的故障個數進行假設，得到可能的故障模式，采用極大似然準則方法在每個故障模式中進行故障識別并排除故障衛星。

步驟6，利用剩下的健康衛星進行定位導航。