[發明專利]無人機差分北斗起降引導系統完好性指標的測試方法

在審

• 申請號: 202011337813.1
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112596080A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 陳璐璐;史鵬亮;李廷立;吳舜曉;吳蔚
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍93216部隊
• 主分類號: G01S19/23
• 分類號: G01S19/23;G01S19/20
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 周達

無人機差分北斗起降引導系統完好性指標的測試方法，通過海量采集地面和機載設備的原始觀測數據，并對原始觀測數據進行篩選，生成系統存在完好性故障的樣本數據。采用原始觀測數據直接差分處理與差分完好性處理對比的方法，識別系統的漏警樣本、虛警樣本，進而完成系統完好性、連續性風險概率的統計。針對存在完好性風險的樣本數據進行測距域分析，通過分析系統偽距測量誤差，識別測距源故障模式，進而可統計系統各類故障模式發生的概率。同時針對漏警樣本和虛警樣本進行測距域分析，對系統完好性監測算法有效性進行評估。本發明應用于多型無人機北斗起降引導系統的完好性指標驗證，也可擴展到其它衛星導航高完好性需求領域的測試評估。

技術領域

本發明屬于衛星導航技術領域，具體涉及對無人機差分北斗起降引導系統的完好性指標進行測試和故障分析的方法。

背景技術

近年來，大中型無人機以其低成本、高效能，在執行特殊任務中發揮越來越重要的作用。無人機起降能力對于無人機飛行安全具有重要作用，根據無人機飛行事故統計數據，約70％的飛行事故發生在起飛和著陸階段，因此，高精度、高可靠、使用方便的自主起降引導系統是保障無人機安全應用的重要環節之一。

差分北斗起降引導系統通過在機場部署基準站，增強用戶的精度和完好性，已廣泛應用于大中型輪式起降無人機上，并作為主用起降引導手段。完好性定義為系統因故障或超差導致不能用做導航系統時，系統應向用戶及時發出告警的能力，它是用戶對系統所提供信息的可信程度的一種度量，包括系統給用戶提供及時有效的警告信息的能力，是保證用戶安全性的重要參數。完好性指標包括告警限值、告警時間和完好性風險概率三個參數。告警限值是指對應飛行階段保證安全操作的定位誤差限值，分為水平告警限值(HAL)和垂直告警限值(VAL)。告警時間是指當用戶定位誤差超過告警限值，系統向用戶發出告警的時刻與用戶顯示告警時刻的時間差，在差分系統中，告警時間與通信手段密切相關，一般應小于2秒。完好性風險是指當用戶定位誤差超過告警限值，且超過告警時間，而系統沒有向用戶發出告警的飛行危險概率，實際中用完好性監測的故障漏檢率來表征。從無人機飛行安全角度考慮，北斗起降引導系統的完好性有著比精度更加重要的地位，對于完好性指標的測試就顯得尤為重要。

目前衛星導航各應用領域中對完好性提出需求主要是涉及生命安全的自動駕駛、高鐵以及航空導航等。但除航空導航領域外，其它領域尚未形成系統的完好性指標體系，其完好性一般是功能要求，對完好性的測試評估通常是從算法模型角度來評估完好性，通過設置典型故障模式來測試系統的故障檢測率，屬于功能測試，缺乏系統完好性指標的測試評估方案。

而對于高精度應用的北斗起降引導系統來說，引起完好性風險的故障模式多樣，且每類故障發生的先驗概率未知，僅靠測試系統對典型故障的漏檢率不能表征系統的完好性指標，需要利用長期的實測樣本數據進行統計。無人機北斗起降引導系統完好性風險指標為2×10^-5/每次進近，評估一次完好性風險需要一年左右的海量樣本數據支持，如何在海量數據中準確判定系統完好性監測算法的有效性，并統計系統完好性風險指標，目前尚無方法可依據。

同時北斗起降引導系統地面完好性監測算法以及機載保護級計算方法中的模型參數確定以及檢測門限值與接收機的性能是強耦合，大量參數是依據接收機性能的統計特性確定，由于不同廠家接收機性能存在差異，算法模型難以統一，完好性評估難以實施。

因此，亟需建立一種快速完好性風險測試方法，并識別北斗起降引導系統的故障模式，實現對無人機北斗起降引導系統完好性指標的測試評估。

發明內容

針對無人機北斗起降引導系統缺乏完好性指標測試方法的問題，本發明提供一種無人機差分北斗起降引導系統完好性指標的測試方法，其是一種定位域與測距域相結合的完好性指標測試和分析方法。

為實現上述技術目的，本發明采用的具體技術方案如下：

無人機差分北斗起降引導系統完好性指標的測試方法，包括：