[發(fā)明專利]基于奇偶矢量投影的最大值聯(lián)合卡方故障排除方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211330566.1
• 申請日: 2022-10-28
• 公開（公告）號: CN115390099B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 薛瑞;周悅
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G01S19/20
• 分類號: G01S19/20;G01S19/23;G06F17/16;G06F17/18
• 代理公司: 北京天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所有限公司 11386
• 代理人: 李明里

本發(fā)明涉及一種基于奇偶矢量投影的最大值聯(lián)合卡方故障排除方法，包括以下步驟：在衛(wèi)星定位過程中檢測出導(dǎo)航衛(wèi)星故障；基于可觀測衛(wèi)星的偽距殘差計算奇偶矢量；所述奇偶矢量中保留了測量噪聲和衛(wèi)星故障量的相關(guān)信息；計算出能反映每顆可觀測衛(wèi)星故障可能性的奇偶矢量的投影；并基于奇偶矢量投影的長度確定出疑似故障星；建立排除疑似故障星后由剩余可見星偽距殘差構(gòu)成的最大值聯(lián)合卡方識別量；并將最小卡方識別量對應(yīng)的衛(wèi)星識別為故障星，標(biāo)記后進行排除。本發(fā)明可以有效降低計算量，保證實時性的同時提高多故障下的識別率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于導(dǎo)航系統(tǒng)中先進接收機自主完好性監(jiān)視技術(shù)處理領(lǐng)域，具體涉及一種基于奇偶矢量投影的最大值聯(lián)合卡方故障排除方法。

背景技術(shù)

全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS）由于其全天候，全球性，精度高的優(yōu)點而受到了廣泛的應(yīng)用。然而，GNSS容易受到多種誤差因素的影響，導(dǎo)致定位嚴(yán)重偏離真實位置，從而產(chǎn)生不同程度的安全風(fēng)險。因此，保證導(dǎo)航信息的可信是確保低安全風(fēng)險的前提。導(dǎo)航信息的可信水平定義為完好性，是指當(dāng)定位誤差超過所允許的界限時及時告警的能力。

先進接收機自主完好性監(jiān)視（ARAIM）作為一種先進的全球?qū)Ш叫l(wèi)星完好性監(jiān)視技術(shù)，基本原理是利用冗余觀測量，對來自多顆衛(wèi)星的觀測量進行一致性檢驗。判斷系統(tǒng)有無故障，實時檢測和排除故障源并告警。為了保證導(dǎo)航系統(tǒng)的連續(xù)性，可用性，當(dāng)檢測到衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的故障后，需要及時排除。故障檢測是在整體上判斷系統(tǒng)有無故障，故障識別和排除是識別具體的故障星并進行排除。無論是RAIM還是ARAIM，關(guān)于故障識別的基本原理都是為每個故障星算一個故障識別量，識別量越大或者越小約有可能為故障星。近些年來，隨著衛(wèi)星導(dǎo)航星座的建設(shè)，越來越多衛(wèi)星投入使用，多故障情況不容忽視。而，RAIM只能識別單故障，ARAIM則可以識別多故障，但是在多故障識別時計算量大，尤其是在可用衛(wèi)星數(shù)量多時，會影響系統(tǒng)的實時性。

并且，現(xiàn)有的ARAIM里的故障識別算法也是基于多假設(shè)解分離（MHSS），故障識別的基本原理是采用層次遍歷法，當(dāng)檢測到系統(tǒng)有故障后，逐一排除一顆可見星后利用剩余的可見星重復(fù)進行故障檢測，直到找到一個不產(chǎn)生故障報警的衛(wèi)星子集組。在進行單故障識別時，需要排除一顆可見星對剩余n-1顆可見星子集進行故障檢測，而故障檢測的流程也是逐一排除可見星；在多故障識別時，則需要繼續(xù)對n-2顆可見星進行檢測。當(dāng)衛(wèi)星數(shù)量多時，計算量大，時間復(fù)雜度高，無法保證系統(tǒng)的實時性。并且，在多故障情況下由于衛(wèi)星幾何結(jié)構(gòu)的原因，故障量不大時本身不容易一次就準(zhǔn)確識別，會出現(xiàn)一定的誤排除情況。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在公開了一種基于奇偶矢量投影的最大值聯(lián)合卡方故障排除方法，用于在導(dǎo)航定位接收機定位過程中解決故障衛(wèi)星的排除問題。

本發(fā)明公開了一種基于奇偶矢量投影的最大值聯(lián)合卡方故障排除方法，包括以下步驟：

在衛(wèi)星定位過程中檢測出導(dǎo)航衛(wèi)星故障；

基于可觀測衛(wèi)星的偽距殘差計算奇偶矢量；所述奇偶矢量中保留了測量噪聲和衛(wèi)星故障量的相關(guān)信息；

計算出能反映每顆可觀測衛(wèi)星故障可能性的奇偶矢量的投影；并基于奇偶矢量投影的長度確定出疑似故障星；

建立排除疑似故障星后由剩余可見星偽距殘差構(gòu)成的最大值聯(lián)合卡方識別量；并將與最小卡方識別量對應(yīng)的衛(wèi)星識別為故障星，標(biāo)記后進行排除。

進一步地，所述奇偶矢量為偽距殘差在幾何矩陣G的奇偶空間O上的投影；所述幾何矩陣G由接收機和可觀測衛(wèi)星之間視線方向上的單位矢量構(gòu)成；奇偶空間O為幾何矩陣G左零空間。

進一步地，所述奇偶矢量的計算方法，包括：

1）計算可觀測衛(wèi)星的偽距殘差向量；