[發明專利]特征斜率加權的最小二乘殘差接收機自主完好性監測方法

有效

• 申請號: 201810957178.3
• 申請日: 2018-08-22
• 公開（公告）號: CN109031356B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 許承東;趙靖;范國超
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01S19/20
• 分類號: G01S19/20;G01S19/23
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 唐華

本發明公開的特征斜率加權的最小二乘殘差接收機自主完好性監測方法，屬于衛星導航技術領域。本發明實現方法為，構造新的檢驗統計量，引入與各可見星特征斜率相關的設計權陣，對偽距的最小二乘殘差矢量的各分量進行加權，以調節各可見星殘差矢量在檢驗統計量中所占的比重，使檢驗統計量更準確的反映偽距偏差對定位誤差的影響，使檢驗統計量更準確的反映偽距偏差對定位誤差的影響，降低以最小二乘殘差LSR方法完成接收機自主完好性監測RAIM時的漏檢率和虛警率，為用戶提供更為準確的完好性信息。本發明適用于GNSS的接收機自主完好性監測，應用于衛星導航技術領域，提高導航精度。

技術領域

本發明涉及一種特征斜率加權的最小二乘接收機自主完好性監測方法，屬于衛星導航技術領域。

背景技術

接收機自主完好性監測(Receiver Autonomous Integrity Monitoring，RAIM)方法是利用全球導航衛星系統(GNSS)觀測信息的一致性實現GNSS完好性監測，對故障星進行檢測、識別和隔離的方法。RAIM方法分為兩種，快照法和序貫法，前者僅采用當前歷元的觀測值進行完好性監測，而后者需要聯合多個過往歷元的觀測值。快照法由于計算簡單、使用方便而被廣泛使用。

快照法包括最小二乘殘差(least squares residuals，LSR)法和奇偶矢量法兩種，二者具有等效性。最小二乘殘差法的原理是利用最小二乘法根據冗余觀測量檢測和識別衛星故障。選取觀測量為偽距，以LSR實現RAIM的具體過程如下：

步驟一、存在觀測偏差情況下，建立GNSS偽距觀測方程

式中，ρⁱ為第i顆可見星(記作VS_i)(i＝1,…,K,K為可見星總數)和接收機間的偽距；Pⁱ＝(xⁱ,yⁱ,zⁱ)和P^u＝(x^u,y^u,z^u)分別為地心地固坐標(ECEF)系下VS_i和接收機的三維位置；c為光速；Δt為接收機鐘差；ε為觀測誤差，包括觀測噪聲和觀測偏差。

步驟二、對偽距觀測方程進行線性化處理(泰勒展開)

式中，ρⁱ和Rⁱ分別為VS_i和接收機之間的偽距和真距，為接收機的近似位置。

步驟三、聯立各可見星與接收機之間的線性化偽距方程得到

Z＝HX+ε [3]

式中，觀測矩陣

其中前3個元素是到P^u的三維位置改正數；Z＝[ρ¹-R¹ … ρⁱ-Rⁱ … ρ^K-R^K]^T；ε＝[ε¹ … εⁱ … ε^K]^T，其中εⁱ表示VS_i的觀測誤差。

步驟四、根據最小二乘定位原理，得到X的最小二乘解為

P^u的最小二乘解為

設結合式和式可知偽距殘差矢量ω為