[發明專利]針對高級接收機自主完好性監測中故障模式的確定方法

有效

• 申請號: 201711204949.3
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN108020847B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 孟騫;曾慶化;劉建業;馮紹軍;曾世杰;黃河澤
• 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: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

本發明公布了一種針對高級接收機自主完好性監測中故障模式的確定方法；對高級接收機自主完好性監測中最大故障數、故障模式、監測子集和未監測故障概率的定義，提出了一種概率累加式的故障模式確定方法，將故障模式的確定與最大故障數、監測子集的概率和未監測故障概率的計算結合在一起進行求解，本方法將不可觀測的監測子集的判定和排除嵌入到子集的遍歷當中，簡化了未監測故障概率的計算方法，排除了不可觀測子集移除后剩余已監測子集的概率總和低于完好性風險閾值的隱患；同時本方法得到的檢測子集數量更少，已監測故障概率可以更為精確的滿足完好性風險的監測閾值，緩解了計算負擔；此外，本方法省略了最大故障數的計算過程。

技術領域

本發明涉及衛星導航技術領域，特別涉及一種針對高級接收機自主完好性監測中故障模式的確定方法。

背景技術

接收機自主完好性監測(Receiver Autonomous Integrity Monitoring,RAIM)是衛星導航接收機根據冗余的GNSS信息自主進行故障診斷與排除的方法。RAIM算法是包含在接收機里面的，因此被稱為自主監測，RAIM也是最直接、最及時、應用最廣泛、研究最深入、計算效率最高的完好性監測方法。RAIM技術僅支持側向導航，無法滿足國際民航組織規定的垂直引導航向性能定義的200英尺以下垂直引導航道性能需求(Localized Performancewith Vertical guidance,LPV-200)。高級接收機自主完好性監測技術(Advanced RAIM,ARAIM)，是由GNSS發展構架研究小組(GNSS Evolutionary Architecture Study,GEAS)設計主要用于在2030年前為航空LPV-200操作提供完好性監測的解決方案。

ARAIM由空間段、用戶段和地面段組成，ARAIM的概念可以大致概括為用戶接收機接受空間段多個星座的多頻信號測量值，根據地面監測站提供的完好性支持信息(Integrity Support Message,ISM)，確定出需要進行監測的故障模式以及對應的監測子集的概率，用戶算法計算各個子集的位置估計和完好性邊界，從而識別和排除故障測量值，得到定位解的保護水平。ARAIM可以充當一種協調各個星座完好性增強平臺，緩解各個星座的差錯并能融合他們的完好性方面的性能，對個別星座的負面變化不敏感。

ARAIM的用戶接收機算法是基于多假設解分離(Multiple Hypothesis SolutionSeparation,MHSS)的方法,在此之前第一步是根據完好性支持信息ISM和接收機定位解算得到的衛星數、星座數等參數，確定故障模式的數量和對應監測子集的概率。故障模式選擇得當，既可以滿足完好性風險的閾值要求，又可以盡可能減少多假設解分離的子集數量，緩解計算壓力。

高級接收機自主完好性監測基礎算法(baseline algorithm)通過數學估算方法得到最大故障數和初始已監測故障概率，然后判斷監測子集的可觀測性，排除掉不可觀測的子集概率后得到最終已監測故障概率。這樣的處理流程存在兩個問題：一是數學估算方法得到的初始已監測故障概率不夠精確，是充分條件而不是必要條件；二是先計算已監測故障概率，后進行可觀測性判斷，存在去掉不可觀測的子集概率后已觀測故障概率不能滿足完好性風險閾值要求的隱患。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是高級通過概率累加的方法解決背景技術中存在的兩個問題，且該發明適用于導航接收機自主完好性監測。

本發明為實現上述目的，采用如下技術方案：

針對高級接收機自主完好性監測中故障模式的確定方法，具體包含如下步驟：

步驟1，導航接收機接收衛星信號、完好性支持信息ISM和完好性風險閾值P_THRES；

步驟2，導航接收機根據衛星信號進行定位解算，獲取參與定位的衛星數量N_sat和星座數量N_const；