[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于完好性風(fēng)險(xiǎn)模型的衛(wèi)星導(dǎo)航觀測(cè)量新息檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911270543.4
• 申請(qǐng)日: 2019-12-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110879407B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜楠;李芳
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京眸星科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01S19/42
• 分類(lèi)號(hào): G01S19/42;G01S19/27
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于完好性風(fēng)險(xiǎn)模型的衛(wèi)星導(dǎo)航觀測(cè)量新息檢測(cè)方法，包括：步驟一，設(shè)置當(dāng)前水平和垂直告警門(mén)限以及對(duì)應(yīng)的完好性風(fēng)險(xiǎn)，計(jì)算得到水平和垂直保護(hù)級(jí)分別小于所述水平和垂直告警門(mén)限時(shí)，對(duì)用戶等效偽距測(cè)量誤差的要求；步驟二，采用卡爾曼濾波器定位，利用用戶位置狀態(tài)量預(yù)測(cè)值及其均方誤差、衛(wèi)星位置坐標(biāo)及其均方誤差，計(jì)算得到用戶至各衛(wèi)星的偽距觀測(cè)量預(yù)測(cè)值及其均方誤差，并由此確定觀測(cè)量新息的檢測(cè)門(mén)限值；步驟三，計(jì)算衛(wèi)星偽距觀測(cè)量定位前殘余初值；步驟四，計(jì)算接收機(jī)鐘差估計(jì)值并利用其修正所述衛(wèi)星偽距觀測(cè)量定位前殘余初值，得到經(jīng)修正后的衛(wèi)星偽距觀測(cè)量定位前殘余；步驟五，比較定位前偽距殘余絕對(duì)值與所述檢測(cè)門(mén)限值之間的大小，對(duì)衛(wèi)星觀測(cè)量新息進(jìn)行篩選。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航與定位領(lǐng)域。具體地，涉及一種基于完好性風(fēng)險(xiǎn)模型的衛(wèi)星導(dǎo)航觀測(cè)量新息檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

對(duì)導(dǎo)航衛(wèi)星偽距、載波相位等觀測(cè)量進(jìn)行故障檢測(cè)與排除(False?Detection?andExclusion，F(xiàn)DE)處理是提高衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)服務(wù)完好性、連續(xù)性與精度的重要手段和措施。在能夠接收和使用星基增強(qiáng)系統(tǒng)(Satellite?Based?Augmentation?System，SBAS)、地基增強(qiáng)系統(tǒng)(Ground?Based?Augmentation?System，GBAS)等完好性增強(qiáng)系統(tǒng)的信號(hào)時(shí)，用戶接收機(jī)可以利用增強(qiáng)電文中的完好性參數(shù)掌握導(dǎo)航衛(wèi)星空間信號(hào)的質(zhì)量狀況。在用戶接收機(jī)無(wú)法接收外部完好性增強(qiáng)系統(tǒng)信號(hào)而獨(dú)立工作時(shí)，則主要通過(guò)接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)(Receiver?Autonomous?Integrity?Monitoring，RAIM)功能實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)航衛(wèi)星空間信號(hào)的質(zhì)量檢測(cè)。

具體而言，RAIM的基本原理是對(duì)導(dǎo)航衛(wèi)星觀測(cè)量預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值之間的差異(稱(chēng)為“殘差”)進(jìn)行檢測(cè)和分析，因?yàn)檫@些殘差能夠在一定程度上提供關(guān)于觀測(cè)量和定位結(jié)果質(zhì)量好壞的信息。一方面，在正式定位解算前，我們可以利用上一觀測(cè)歷元的用戶位置的預(yù)測(cè)值，來(lái)預(yù)估衛(wèi)星觀測(cè)量的殘余，這樣的RAIM方法稱(chēng)為“定位前殘余”；另一方面，我們也可以通過(guò)實(shí)際解算得到定位結(jié)果之后，來(lái)計(jì)算獲得真實(shí)的觀測(cè)量殘余，這樣的RAIM方法稱(chēng)為“定位后殘余”。定位前與定位后殘余檢測(cè)法在實(shí)現(xiàn)上都是將殘余絕對(duì)值與一個(gè)預(yù)先設(shè)定的門(mén)限值進(jìn)行比較，從而檢測(cè)并排除錯(cuò)誤的觀測(cè)量新息。

相比定位后殘余檢測(cè)法，定位前殘余檢測(cè)法具有自身一些優(yōu)勢(shì)。例如，若用戶接收機(jī)在某一時(shí)刻只能接收4個(gè)(或者少于4個(gè))導(dǎo)航衛(wèi)星的觀測(cè)量新息，則定位方程組不再超定，定位后殘余分量將全部等于零，從而會(huì)使得定位后殘余檢測(cè)法失去有效性；又例如，由于在使用定位后殘余檢測(cè)法時(shí)，錯(cuò)誤的測(cè)量值會(huì)首先破壞定位結(jié)果，然后影響各個(gè)衛(wèi)星測(cè)量值的定位后殘余，因此可能導(dǎo)致錯(cuò)誤測(cè)量值的嚴(yán)重性看起來(lái)變低，同時(shí)又使得其他正確測(cè)量值看起來(lái)變得略欠正常，從而增加檢測(cè)工作的難度。相比之下，定位前殘余檢測(cè)法并不使用定位解算后的結(jié)果開(kāi)展檢測(cè)和分析，因此可以避免上述問(wèn)題。

然而，對(duì)于定位前殘余檢測(cè)法而言，其一大問(wèn)題在于殘余檢測(cè)門(mén)限值的確定通常不如定位后殘余檢測(cè)法那樣具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撘罁?jù)。在定位后殘余檢測(cè)中，我們可以利用卡方(χ²)分布理論模型，結(jié)合給定的虛警率來(lái)準(zhǔn)確確定殘余檢測(cè)門(mén)限值；但對(duì)于定位前殘余檢測(cè)法，卻一般只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)給定殘余檢測(cè)門(mén)限值，或者需要通過(guò)大量的實(shí)際測(cè)量與性能分析來(lái)對(duì)檢測(cè)門(mén)限值進(jìn)行優(yōu)化。這種情況會(huì)導(dǎo)致定位前殘余檢測(cè)方法的檢測(cè)門(mén)限缺乏理論依據(jù)，難以良好適應(yīng)不同定位條件和情況下的檢測(cè)要求，從而限制了方法的使用場(chǎng)景和使用效果。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種基于完好性風(fēng)險(xiǎn)模型的衛(wèi)星導(dǎo)航觀測(cè)量新息檢測(cè)方法，用于解決在對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航偽距、載波相位等觀測(cè)量新息進(jìn)行定位前殘余檢測(cè)處理時(shí)難以合理設(shè)置檢測(cè)門(mén)限值的問(wèn)題，更好地適應(yīng)和滿足用戶在不同導(dǎo)航環(huán)境和場(chǎng)景下的使用。