[發明專利]一種GNSS狀態域慢變斜坡故障完好性監測方法

有效

• 申請號: 202011288910.6
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112558112B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 張秋昭;余章俊;孫澳;鄭南山;孟曉林
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01S19/20
• 分類號: G01S19/20;G01S19/23
• 代理公司: 北京淮海知識產權代理事務所(普通合伙) 32205
• 代理人: 孟潔

1.一種GNSS狀態域慢變斜坡故障完好性監測方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：初始化：定義接收機初始狀態值與誤警率P_FA；

S2：通過GNSS擴展卡爾曼濾波，得到k歷元的后驗狀態估計值及其協方差矩陣

S3：確定遞推周期m

若m≥k，則采用經典狀態域完好性監測方法進行監測；

若m＜k，則從k-m歷元開始將后驗狀態估計值及其協方差矩陣時間更新至k歷元，計算遞推過程中的遞推先驗狀態估計值先驗狀態協方差矩陣后驗狀態協方差矩陣

S4：計算“狀態新息”即遞推先驗狀態估計值與后驗狀態估計值二者之差及其協方差陣

所述“狀態新息”及其協方差陣通過以下公式得出：

式中，為先驗狀態協方差矩陣，為后驗狀態協方差矩陣；

S5：構建狀態域慢變斜坡故障監測統計量s_avg,k，所述狀態域慢變斜坡故障監測統計量s_avg,k通過以下公式得出：

其中，

式中，d_avg為“狀態新息”通過其協方差逆矩陣構造的加權平均和，為“狀態新息”協方差逆矩陣求和，為k-m+i歷元“狀態新息”，為k-m+i歷元“狀態新息”協方差矩陣，1≤i≤m；

S6：根據步驟S1中定義的誤警率P_FA，計算該誤警率P_FA下的監測閾值

S7：將監測統計量s_avg,k與監測閾值進行比較

若則執行步驟S8；

若則向用戶發出警報，算法需要重新初始化，返回步驟S1；

S8：預測下一歷元的先驗狀態估計值及其協方差矩陣，返回步驟S2。

2.根據權利要求1所述的一種GNSS狀態域慢變斜坡故障完好性監測方法，其特征在于，步驟S3中的遞推初始值遞推過程中的遞推先驗狀態估計值先驗狀態協方差矩陣后驗狀態協方差矩陣通過以下公式得出：

其中，

式中，為k-m+i歷元的濾波增益，為k-m+i歷元的先驗量測值，為k-m+i歷元的量測協方差矩陣，為k-m+i歷元的狀態量測協方差矩陣；表示k-m+i歷元的狀態真實值x_k-m+i-1服從均值為方差為的正態分布，f_k-m+i-1為k-m+i歷元的狀態轉移函數，h_k-m+i為k-m+i歷元的測量關系函數，Q_k-m+i-1為k-m+i歷元的狀態噪聲協方差矩陣，R_k-m+i為k-m+i歷元的測量噪聲協方差矩陣，1≤i≤m。

3.根據權利要求1所述的一種GNSS狀態域慢變斜坡故障完好性監測方法，其特征在于，步驟S6中的監測閾值通過以下公式得出：

式中，P_FA為導航定位具體應用領域的誤警率，s_k為服從相應狀態域維數自由度的卡方分布變量，F(s_k)為其分布函數。

4.根據權利要求1所述的一種GNSS狀態域慢變斜坡故障完好性監測方法，其特征在于，步驟S8中的預測下一歷元的先驗狀態估計值及其協方差陣通過以下公式得出：

新的預測概率密度函數Q_k為k歷元的狀態噪聲協方差矩陣。