[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

本發明公開了一種范圍一致性RAIM方法，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，并將所有衛星標組成可信衛星集；步驟2、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，則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。本發明可以更好地實現故障導航衛星的探測和識別。

技術領域

本發明屬于全球衛星導航定位領域，尤其涉及一種范圍一致性RAIM方法。

背景技術

在航空領域使用單星座導航系統進行定位時，出現多顆衛星同時故障的概率非常低，而當使用四種單星座導航系統進行多星座組合定位時，多顆衛星同時發生故障的機率將大大增加。因此研究多星故障檢測方法具有較大的研究與應用價值。RAIM(接收機自主完好性監測)是常用完好性監測技術的一種。RAIM算法需要至少5顆可見衛星。范圍一致性RAIM算法在參考集可靠時可以有效處理多顆衛星同時出現故障的情況。范圍一致性RAIM算法思想源于隨機抽樣一致算法，傳統范圍一致性RAIM算法，如RANCO(Range Consensus，RANCO)，在參考集可靠時，對并發多誤差和小誤差的識別和隔離都有較好的效果，但因為在選擇初始參考集時，沒有對衛星觀測值偏差情況進行預估，僅依靠不同組合衛星的GDOP(幾何精度因子)選取初始參考集內衛星，一方面導致參考集內可能含有故障衛星，降低了參考集的可靠性，導致算法性能受初始參考集的影響較大，提高了故障衛星探測失敗的可能；另一方面隨著可觀測衛星數量增加，算法計算量大大增加，這是因為該算法需選擇由4顆衛星組成的最優GDOP衛星組合作為初始參考集，所以需要遍歷所有的4個衛星組合計算GDOP，即導航系統中所有可見衛星的數量為n使，共需要進行次GDOP計算，觀測衛星僅4顆時，即僅需要計算1次GDOP，當可觀測衛星數為7時，需計算35次GDOP，而當可觀測衛星數為12時，則需進行495次計算，因此在可觀測衛星數量不斷增加時，最終將導致算法因計算量過大而不再實用。

發明內容

本發明的目的是，針對現有技術的不足，可以利用單顆衛星對整體衛星GDOP的影響程度，提出了一種范圍一致性RAIM方法，可以提高參考集的可靠性，實用性高，從而更好地實現故障導航衛星的探測和識別。

本發明所提供的技術方案為：

一種范圍一致性RAIM方法，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、判斷參考集可靠狀況：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，則參考集內可能含有故障衛星，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。

進一步地，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；

進一步地，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。