[發(fā)明專利]一種高級接收機(jī)自主完好性監(jiān)測的星座動態(tài)選擇方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910246959.6
• 申請日: 2019-03-29
• 公開（公告）號: CN110196434B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟騫;曾慶化;劉建業(yè);許睿;曾世杰;黃河澤;史進(jìn)恒;宦國耀
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G01S19/20
• 分類號: G01S19/20;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: 朱小兵

本發(fā)明公布了一種針對高級接收機(jī)自主完好性監(jiān)測的星座動態(tài)選擇方法，屬于衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，ARAIM是基于多星座衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的接收機(jī)端故障診斷和完好性監(jiān)測技術(shù)，針對不同衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間星座幾何構(gòu)型差異會導(dǎo)致故障子集定位差異增大，直接導(dǎo)致ARAIM全球可用性降低的問題，提出了一種星座動態(tài)選擇方法。對不同星座的幾何構(gòu)型進(jìn)行評估和排序，選擇空間星座最佳的兩個系統(tǒng)進(jìn)行定位解算和完好性監(jiān)測。本方法可以有效降低不同系統(tǒng)空間構(gòu)型差異對ARAIM可用性的影響，提高ARAIM可用性，同時降低計(jì)算復(fù)雜度，提高完好性監(jiān)測的計(jì)算效率的特點(diǎn)。該方法適合于衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的自主完好性監(jiān)測應(yīng)用，同樣的思想適用于其它信號系統(tǒng)的故障診斷和完好性監(jiān)測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種針對高級接收機(jī)自主完好性監(jiān)測的星座動態(tài)選擇方法。

背景技術(shù)

接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(Receiver Autonomous Integrity Monitoring,RAIM)是衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)根據(jù)冗余的GNSS信息自主進(jìn)行故障診斷與排除的方法。RAIM 算法是包含在接收機(jī)里面的，因此被稱為自主監(jiān)測，RAIM也是最直接、最及時、應(yīng)用最廣泛、研究最深入、計(jì)算效率最高的完好性監(jiān)測方法。RAIM技術(shù)僅支持側(cè)向?qū)Ш剑瑹o法滿足國際民航組織規(guī)定的垂直引導(dǎo)航向性能定義的200英尺以下垂直引導(dǎo)航道性能需求(LocalizedPerformance with Vertical guidance,LPV-200)。高級接收機(jī)自主完好性監(jiān)測技術(shù)(Advanced RAIM,ARAIM)，是由GNSS發(fā)展構(gòu)架研究小組(GNSS Evolutionary ArchitectureStudy,GEAS)設(shè)計(jì)主要用于在2030 年前為航空LPV-200操作提供完好性監(jiān)測的解決方案。

ARAIM由空間段、用戶段和地面段組成，空間段包括多星座全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，每個衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的在軌衛(wèi)星構(gòu)成對應(yīng)系統(tǒng)的空間星座。ARAIM的概念可以大致概括為用戶接收機(jī)接受空間段多個星座的多頻信號測量值，根據(jù)地面監(jiān)測站提供的完好性支持信息(Integrity Support Message,ISM)，確定出需要進(jìn)行監(jiān)測的故障模式以及對應(yīng)的監(jiān)測子集的概率，用戶算法計(jì)算各個子集的位置估計(jì)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(hù)水平。ARAIM可以充當(dāng)一種協(xié)調(diào)各個星座完好性增強(qiáng)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(fù)面變化不敏感。

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

ARAIM的可用性判斷依據(jù)是LPV-200(localizer performance with verticalguidance-200)，相當(dāng)于將民航飛機(jī)引導(dǎo)至距地面垂直距離60米的高度。LPV-200 的內(nèi)容主要包括四個方面：水平告警門限40米，垂直告警門限35米，有效監(jiān)測門限(EffectiveMonitoring Threshold，EMT)15米和垂直定位精度1.87米。ARAIM 計(jì)算得到的水平保護(hù)水平、垂直保護(hù)水平、有效監(jiān)測門限和垂直定位精度需要全部滿足上述LVP-200的規(guī)定，才具備可用性，否則有一項(xiàng)不滿足，則ARAIM在此時刻不可用。

附錄文獻(xiàn)：

文獻(xiàn)1：戰(zhàn)興群,蘇先禮.GNSS完好性監(jiān)測及輔助性能增強(qiáng)技術(shù)[M].北京: 科學(xué)出版社,2016.

文獻(xiàn)2：Elliott D.Kaplan,Christopher J.Hegarty.Understanding GPS:Principles and Applications[M].Artech House,2009。