[發明專利]一種范圍一致性RAIM方法

在審

• 申請號: 202110387683.0
• 申請日: 2021-04-11
• 公開（公告）號: CN113093248A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 蔡成林;顏勤;賈偉;李偉
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: G01S19/42
• 分類號: G01S19/42
• 代理公司: 湖南天地人律師事務所 43221
• 代理人: 楊萍

1.一種范圍一致性RAIM方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、獲取導航系統中所有可見衛星的數據，包括衛星的觀測文件和導航文件，并將所有衛星標組成可信衛星集；

步驟2、基于衛星數據計算每顆衛星對整體衛星GDOP的影響程度；

步驟3、從可信衛星集選出對整體衛星GDOP影響較大的衛星組成參考集；

步驟4、對參考集進行故障檢測；若檢測到了故障，則判定參考集不可靠，反之，則判定參考集可靠；若判定參考集可靠，則進入步驟5；若判定參考集不可靠，將參考集中對應最小的衛星從可信衛星集排除，并返回步驟3重新選擇參考集；

步驟5、將除參考集外的所有可見衛星組成測試集，對測試集中的衛星逐一進行故障檢測，完成對故障衛星的識別。

2.根據權利要求1所述的范圍一致性RAIM方法，其特征在于，所述步驟2中，通過評估第i顆衛星對整體衛星GDOP的影響程度；式中n為導航系統中所有可見衛星的數量，G_n為導航系統中n顆可見衛星的權系矩陣，Η_n為選擇導航系統中n顆可見星參與定位解算時的偽距觀測矩陣，h_i為Η的第i行；

3.根據權利要求2所述的范圍一致性RAIM方法，其特征在于，所述步驟2中，按從大到小的順序選擇前5顆衛星組成參考集。

4.根據權利要求1中任一項所述的范圍一致性RAIM方法，其特征在于，所述步驟5中，對測試集中的衛星S進行故障檢測的方法為：

將衛星S從測試集中取出，添加到當前參考集中，組成一個新的參考集，然后再對新的參考集進行故障檢測，若檢測到了故障，則判定衛星S為故障衛星，將其從當前參考集中剔除，反之判定衛星S為無故障衛星，將其保留在當前參考集中；

對測試集中的一顆衛星檢測完畢后，繼續對測試集中剩余的衛星進行故障檢測，直到測試集中所有衛星檢測完畢，完成對故障衛星的識別。

5.根據權利要求1或權利要求4中任一項所述的范圍一致性RAIM方法，其特征在于，所述步驟4和步驟5中，利用最小二乘殘差法對參考集進行故障檢測，包括以下步驟：利用參考集中所有衛星的數據進行定位解算，并計算參考集的驗后單位權中誤差及其檢測門限σ_T；將與σ_T與進行比較，若則說明檢測到了故障，反之則表示無故障。

6.根據權利要求5所述的范圍一致性RAIM方法，其特征在于，所述驗后單位權中誤差及其檢測門限σ_T的計算方法為：

首先，設選擇參考集中的所有衛星參與定位解算，參考集中衛星的數量為m，先利用這m顆衛星的數據構建偽距觀測方程：

其中，表示修正后的接收機對第i顆衛星的偽距觀測值；(xⁱ,yⁱ,zⁱ)為第i顆衛星的坐標；(x,y,z)和δt_u分別為待求的接收機的坐標和鐘差；

然后，由偽距觀測方程計算出接收機位置和坐標的近似解，分別記為(x_u,y_u,z_u)和δt′_u；

再針對線性化偽距觀測方程y＝Hx+ε，其中y∈R^m、H∈R^m×4、ε∈R^m分別表示選擇參考集中m顆可見星參與定位解算時的偽距觀測誤差矢量、偽距觀測矩陣和偽距觀測噪聲，ε中m個分量互不相關，服從均值為0，方差為σ²的高斯分布，x∈R⁴表示狀態矢量，其元素包括待求的接收機的位置坐標和鐘差，計算y和H，具體地：

所述偽距觀測誤差矢量y中第i個元素y_i為：

式中,為接收機與第i顆衛星的近似計算偽距；r_i為第i顆衛星與接收機的幾何距離；

所述偽距觀測矩陣H為：

其中元素

再根據ω＝(I-H(H^TH)^-1H^T)y或(I-H(H^TH)^-1H^T)ε計算偽距殘差向量ω：

最后，計算驗后單位權中誤差

其中檢測門限的計算方法為：

首先，根據導航系統給定的誤警率P_fa計算出檢測限值T：

式中表示自由度為(m-4)的χ²分布的概率密度函數；

然后，根據檢測限值T，得到驗后單位權中誤差的檢測門限σ_T：