專利名稱：一種用于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域，具體涉及一種用于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的基于多星故障檢測(cè) 與排除的接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)方法。
背景技術(shù)：
完好性是指當(dāng)系統(tǒng)不能用于正常導(dǎo)航、定位，或系統(tǒng)誤差超限時(shí)，向用 戶提供及時(shí) 告警的能力。在采用衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)時(shí)，完好性對(duì)很多應(yīng)用來(lái)說(shuō)很重要，而對(duì)航空航天來(lái) 說(shuō)是關(guān)系重大的，因?yàn)橛脩粽谝愿咚俸叫?，而且可能?huì)很快偏離航路。由于通過(guò)衛(wèi)星導(dǎo)航 系統(tǒng)自身的操作控制部分進(jìn)行衛(wèi)星故障監(jiān)測(cè)時(shí)，告警時(shí)間比較長(zhǎng)，通常在15分鐘到幾小時(shí) 之內(nèi)，不能滿足航空導(dǎo)航需求，因此就需要在用戶端對(duì)衛(wèi)星故障進(jìn)行快速監(jiān)測(cè)，即接收機(jī)自 主完好性監(jiān)測(cè)(Receiver Autonomous Integrity Monitoring,簡(jiǎn)稱為 RAIM)。RAIM 是一種 用來(lái)提供系統(tǒng)信息測(cè)量可信度的技術(shù)，當(dāng)系統(tǒng)性能超出指定的容差級(jí)時(shí)，它還能實(shí)時(shí)有效 的給用戶提供告警信息。目前關(guān)于RAIM的研究大多集中在單星故障的假設(shè)上，然而，在一 些對(duì)完好性要求特別苛刻的領(lǐng)域，如民用航空領(lǐng)域，這種單故障假設(shè)并不能滿足要求。特別 是在全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System，簡(jiǎn)稱為GNSS)蓬勃發(fā)展的 今天，采用多星座組合方式進(jìn)行導(dǎo)航定位已成為一種必然的趨勢(shì)，此時(shí)，多顆衛(wèi)星同時(shí)發(fā)生 故障的概率將會(huì)增大，尤其是兩顆衛(wèi)星同時(shí)發(fā)生故障的概率將不能再被忽略，在進(jìn)行RAIM 方法研究中應(yīng)予以考慮。這里，對(duì)任意一種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，如美國(guó)的導(dǎo)航星測(cè)時(shí)與測(cè)距全 球定位系統(tǒng)(Navigation Satellite Timing And Ranging/Global Positioning System, 簡(jiǎn)稱為GPS)、俄羅斯的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GLObal NAvigation Satellite System，簡(jiǎn)稱為 GL0NASS)、歐盟的伽利略(GALILEO)系統(tǒng)、中國(guó)的北斗二代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)(BeiDou_2， 簡(jiǎn)稱為BD2)等，簡(jiǎn)稱為單系統(tǒng)；對(duì)任意兩種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的組合系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱為雙系統(tǒng)；對(duì) 任意三種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的組合系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱為三系統(tǒng)；對(duì)任意四種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的組合系統(tǒng)， 簡(jiǎn)稱為四系統(tǒng)；對(duì)雙系統(tǒng)及其以上系統(tǒng)統(tǒng)稱為多星座衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)或組合星座衛(wèi)星導(dǎo)航系 統(tǒng)，簡(jiǎn)稱為多系統(tǒng)。顯然，在應(yīng)用中，僅僅檢測(cè)出故障是不夠的，還必須能夠快速進(jìn)行故障排除，以 使得操作可以在不間斷的情況下繼續(xù)進(jìn)行，這就要求接收機(jī)必須具有故障檢測(cè)與排除 (FaultDetection and Exclusion，簡(jiǎn)稱為FDE)功能，這也就是RAIM的兩個(gè)基本功能，即故 障檢測(cè)(Fault Detection)與故障排除(Fault Exclusion)。在衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)中，為了 滿足故障檢測(cè)功能，則至少需要有一個(gè)多余觀測(cè)量，即要在滿足定位解算所需最少觀測(cè)衛(wèi) 星數(shù)的基礎(chǔ)上再增加一顆觀測(cè)衛(wèi)星；而為了實(shí)現(xiàn)故障排除功能，則至少需要有兩個(gè)多余觀 測(cè)量，即要在滿足定位解算所需最少觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)的基礎(chǔ)上再增加兩顆觀測(cè)衛(wèi)星。故障檢測(cè)，就是計(jì)算出觀測(cè)衛(wèi)星組合的定位誤差，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析判斷， 如果計(jì)算出的位置誤差滿足規(guī)定要求，就認(rèn)為所用衛(wèi)星組合工作狀態(tài)正常無(wú)故障，而如果 計(jì)算結(jié)果超出規(guī)定的要求，就認(rèn)為所用衛(wèi)星組合中存在故障衛(wèi)星。故障排除，就是在故障檢測(cè)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)所用的觀測(cè)衛(wèi)星組合進(jìn)行分析判斷，排除故障衛(wèi)星以獲得無(wú)故障衛(wèi)星的衛(wèi)星組合。在RAIM技術(shù)中，目前廣泛采用最小二乘殘差法和奇偶空間法。最小二乘殘差法在衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)中，線性化測(cè)量方程如下y = Hx+ ε(1)式中，y表示實(shí)測(cè)偽距與偽距估計(jì)值之差，y e Rn, η為定位解算中的衛(wèi)星個(gè)數(shù)，η 為正整數(shù)，其中R表示實(shí)數(shù)域；H表示用戶至導(dǎo)航衛(wèi)星的方向余弦矩陣，也稱為設(shè)計(jì)矩陣， H e Rnxm ；m表示采用最小二乘法進(jìn)行定位解算時(shí)的狀態(tài)量個(gè)數(shù)，有m= 3+sys，sys表示組 合星座衛(wèi)星系統(tǒng)個(gè)數(shù)，在單系統(tǒng)中sys = 1、在雙系統(tǒng)中sys = 2、在三系統(tǒng)中sys = 3、在四 系統(tǒng)中sys = 4，根據(jù)目前星座建設(shè)發(fā)展?fàn)顩r，暫時(shí)不會(huì)出現(xiàn)五系統(tǒng)及其以上的組合星座系 統(tǒng)；χ是對(duì)先前位置和接收機(jī)鐘差的修正向量，Χ e Γ，ε是偽距測(cè)量誤差矢量，ε eRn。其最小二乘解Ji為X = (HT H)'1 Ht y(2)其中Ht表示矩陣H的轉(zhuǎn)置矩陣。由此可得殘差矢量ν:ν = [In-H(HtH)^1Ht]y = [In_H(HtH)-1Ht] ε(3)式中In表示ηΧη維單位矩陣。由此便可得到檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量SSE SSE = ντν(4)其中VT表示殘差矢量ν的轉(zhuǎn)置。檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量SSE標(biāo)志著衛(wèi)星定位誤差的大小，若選用的衛(wèi)星組合中有一顆或多顆 衛(wèi)星有故障，則必然導(dǎo)致此統(tǒng)計(jì)量明顯增加，當(dāng)其大于某個(gè)門限值時(shí)，可判定存在故障衛(wèi)
星ο奇偶空間法就是利用矩陣H的QR分解來(lái)獲取檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量并進(jìn)而判別的方法。設(shè)H = QR(5)其中矩陣Q和R分別是矩陣H的經(jīng)QR分解后所得到的兩個(gè)矩陣。令QT - %(6)式中，Qt表示矩陣Q的轉(zhuǎn)置矩陣，Qx為Qt之前m行組成的矩陣，Qp為剩下的n-m行 組成的矩陣。由此可獲得奇偶矢量ρ為ρ = Qpy = Qp ε(7)由此便可得到基于奇偶空間法的檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量SSE SSE = ρτρ(8)其中ρτ表示ρ的轉(zhuǎn)置?？梢宰C明，本質(zhì)上最小二乘殘差法和奇偶空間法是相同的，兩者所獲得的檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量SSE是等價(jià)的，有SSE = vTv = pTp(9)衛(wèi)星數(shù)的限制要求在進(jìn)行故障檢測(cè)時(shí)，在所用衛(wèi)星組合中，對(duì)其觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)η，應(yīng)滿足η彡m+1 ；而為了排除故障，應(yīng)滿足η彡m+2。
在應(yīng)用最小二乘殘差法或奇偶空間法進(jìn)行故障排除時(shí)，它們主要是針對(duì)單星故障而進(jìn)行的，不能滿足多星故障檢測(cè)與排除的需要。而在多星座組合衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中，出現(xiàn)多 顆衛(wèi)星同時(shí)發(fā)生故障的概率大大增加，在導(dǎo)航定位中不能忽略該現(xiàn)象。因此，就必須探索新 的基于多星故障檢測(cè)與排除的RAIM方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種適用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的、基于多星故障檢測(cè)和排除 的接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)方法。本發(fā)明方法既能用于單星故障檢測(cè)與排除，又能用于多星 故障檢測(cè)與排除，既能用于單星座衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，也能用于多星座組合衛(wèi)星導(dǎo)航定位 系統(tǒng)。本發(fā)明提出的一種用于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)方法，其技術(shù)方案 在于從目標(biāo)優(yōu)化的角度對(duì)多星故障檢測(cè)與排除問(wèn)題進(jìn)行描述，然后以優(yōu)化搜索方式完成對(duì) 問(wèn)題的處理。根據(jù)分析，可將RAIM中故障檢測(cè)與排除問(wèn)題描述為從所有觀測(cè)衛(wèi)星中找出 含有最多無(wú)故障衛(wèi)星的星座。這就將其轉(zhuǎn)化成了目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題，從而，在衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng) RAIM技術(shù)中，可以采用優(yōu)化搜索的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)多星故障檢測(cè)與排除功能。具體是通過(guò)以下 步驟實(shí)現(xiàn)的步驟一參數(shù)配置。根據(jù)組合星座衛(wèi)星系統(tǒng)個(gè)數(shù)配置預(yù)估的最大故障衛(wèi)星數(shù)faUlt_nUm，配置在一次 RAIM操作中容許重復(fù)搜索的最大次數(shù)r印eat。步驟二 故障的初始判斷。根據(jù)定位結(jié)果得到的觀測(cè)衛(wèi)星的定位誤差大小獲取檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量，并據(jù)此判斷該觀 測(cè)衛(wèi)星組合是否存在故障衛(wèi)星。如果判斷結(jié)果表明不存在故障衛(wèi)星，則不進(jìn)行后面的步驟， 所用星座為無(wú)故障星座；否則，繼續(xù)進(jìn)行下列步驟以排除故障并獲取最終的無(wú)故障星座。步驟三編碼。采用二進(jìn)制串編碼方案來(lái)表示RAIM中的衛(wèi)星組合方案。該方案中將每顆衛(wèi)星設(shè) 為一個(gè)基因，這里，基因就是衛(wèi)星選入與否的標(biāo)識(shí)，它是一個(gè)二進(jìn)制變量。1基因，采用數(shù)字 1表示，它表明在最終結(jié)果中該衛(wèi)星被選入；0基因，采用數(shù)字0表示，它表明該衛(wèi)星未被選 入。所有觀測(cè)衛(wèi)星按順序進(jìn)行編排，最低位表示第1號(hào)衛(wèi)星，第η位表示第η號(hào)衛(wèi)星。從而， 對(duì)于由η個(gè)觀測(cè)衛(wèi)星組成的RAIM問(wèn)題中的衛(wèi)星組合方案，其二進(jìn)制串編碼長(zhǎng)度為η，這里， RAIM問(wèn)題中的一種衛(wèi)星組合方案的二進(jìn)制編碼串簡(jiǎn)稱為一個(gè)解或一個(gè)個(gè)體。步驟四初始化。初始化就是根據(jù)編碼方案對(duì)個(gè)體進(jìn)行初始賦值，這里，采用隨機(jī)的方式產(chǎn)生一個(gè) 長(zhǎng)為η的二進(jìn)制串來(lái)完成初始化，且二進(jìn)制串中1基因的個(gè)數(shù)應(yīng)不小于m+1，以滿足故障檢 測(cè)的需要，這里m = 3+sys, sys表示組合星座衛(wèi)星系統(tǒng)個(gè)數(shù)。步驟五個(gè)體檢測(cè)。對(duì)由初始化所產(chǎn)生的個(gè)體進(jìn)行故障檢測(cè)，這里是根據(jù)個(gè)體所表征的衛(wèi)星組合的定 位誤差來(lái)獲取檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量，并按該檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量來(lái)判斷該個(gè)體是否存在故障衛(wèi)星。步驟六無(wú)故障個(gè)體的檢查。根據(jù)步驟五的故障檢測(cè)結(jié)果，檢查由步驟四的初始化所形成的個(gè)體是否為無(wú)故障個(gè)體。如果是無(wú)故障個(gè)體，則進(jìn)行步驟七。否則，轉(zhuǎn)步驟四重新進(jìn)行相應(yīng)操作，直至產(chǎn)生無(wú) 故障個(gè)體，然后轉(zhuǎn)步驟七。 步驟七優(yōu)化搜索。優(yōu)化搜索是通過(guò)對(duì)無(wú)故障個(gè)體的操作來(lái)進(jìn)一步獲得含有最多無(wú)故障衛(wèi)星的個(gè)體。 在本發(fā)明的接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)方法中，設(shè)個(gè)體長(zhǎng)度為n，則優(yōu)化搜索的操作過(guò)程如下(1)令 t = 0 ；(2)按先后順序?qū)€(gè)體中的一個(gè)基因進(jìn)行檢測(cè)；(3)當(dāng)所檢測(cè)的基因?yàn)?時(shí)，轉(zhuǎn)⑷；而當(dāng)所檢測(cè)的基因?yàn)?時(shí)，就使其變?yōu)?基因， 形成新個(gè)體，然后對(duì)該新個(gè)體進(jìn)行故障檢測(cè)，如果檢測(cè)結(jié)果表明該新個(gè)體有故障，就使該基 因恢復(fù)為0基因，然后轉(zhuǎn)(4)，否則，直接轉(zhuǎn)(4)；(4)令t = t+Ι，如果t <n，轉(zhuǎn)(2)，檢測(cè)下一個(gè)基因，否則，就結(jié)束該過(guò)程。步驟八終止條件判斷，獲取最終的無(wú)故障星座。首先，將優(yōu)化搜索所獲得的個(gè)體作為本發(fā)明的RAIM方法的初步結(jié)果。然后，統(tǒng)計(jì) 該個(gè)體中1的個(gè)數(shù)，設(shè)為n_l，如果n-n_l ( fault_num，則將該個(gè)體作為最終的結(jié)果，并將 之譯碼為排故后的無(wú)故障星座。否則，如果n-n_l > fault_num，則從步驟四開(kāi)始重新執(zhí)行 操作，并統(tǒng)計(jì)重復(fù)執(zhí)行的次數(shù)times，直至n-n_l彡fault_num或times > repeat,并將優(yōu) 化搜索所獲得的個(gè)體作為RAIM的最終結(jié)果，并將之譯碼形成最終的無(wú)故障星座。這里，譯 碼就是編碼的逆過(guò)程，它是將所有1基因?qū)?yīng)的衛(wèi)星作為無(wú)故障衛(wèi)星組合來(lái)使用，而0基因 對(duì)應(yīng)的衛(wèi)星排除不用。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(1)本方法采用目標(biāo)優(yōu)化方式來(lái)描述RAIM中故障檢測(cè)與排除問(wèn)題，以優(yōu)化搜索方 式實(shí)現(xiàn)了基于多星故障的接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)，有效解決了傳統(tǒng)RAIM技術(shù)中對(duì)多星故 障難于識(shí)別的問(wèn)題；(2)本方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故障排除率高，魯棒性好，能滿足衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)中接收 機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)要求；(3)本方法既能進(jìn)行多星故障檢測(cè)與排除，也能進(jìn)行單星故障檢測(cè)與排除；(4)本方法適合單星座衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和多星座組合衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。


圖1是本發(fā)明用于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)方法的流程圖；圖2是本發(fā)明用于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)方法在故障大小為 3 σ ^、在不同故障衛(wèi)星數(shù)條件下故障排除率隨觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)的變化曲線圖； 圖3是現(xiàn)有奇偶空間法在故障大小為3 σ ^、在單故障條件下故障排除率隨觀測(cè)衛(wèi) 星數(shù)的變化曲線圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明提供一種用于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)方法，所述方法流程 圖如圖1所示。
在某一觀測(cè)歷元，接收機(jī)同時(shí)觀測(cè)到多個(gè)組合星座中的多顆衛(wèi)星，現(xiàn)要對(duì)其進(jìn)行 接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)，要根據(jù)定位結(jié)果判斷該衛(wèi)星組合是否存在故障，如果存在故障，則 排除故障衛(wèi)星以獲得無(wú)故障衛(wèi)星星座。步驟一參數(shù)配置。根據(jù)組合星座衛(wèi)星系統(tǒng)個(gè)數(shù)配置預(yù)估的最大故障衛(wèi)星數(shù)faUlt_nUm，配置在一次 RAIM操作中容許重復(fù)搜索的最大次數(shù)r印eat。對(duì)于預(yù)估的最大故障衛(wèi)星數(shù)fault_num，對(duì)單系統(tǒng)，可取為2 3 ；對(duì)雙系統(tǒng)，可取 為3 4 ；對(duì)三系統(tǒng)，可取為4 6 ；對(duì)四系統(tǒng)，可取為5 7。對(duì)于五系統(tǒng)以上的組合星座 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)而言，根據(jù)目前星座建設(shè)情況以及接收機(jī)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度來(lái)看，對(duì)其取值可暫 不考慮。在本發(fā)明所述RAIM方法中，r印eat取不大于5的正整數(shù)。步驟二 故障的初始判斷。根據(jù)定位結(jié)果得到的觀測(cè)衛(wèi)星的定位誤差大小獲取檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量，并據(jù)此判斷該觀 測(cè)衛(wèi)星組合是否存在故障衛(wèi)星。如果判斷結(jié)果表明不存在故障衛(wèi)星，則不進(jìn)行后面的步驟， 所用星座為無(wú)故障星座；否則，繼續(xù)進(jìn)行其后的步驟以排除故障衛(wèi)星并獲取最終的無(wú)故障星座。因?yàn)樽钚《藲埐罘ㄅc奇偶空間法是等價(jià)的，這里可采用這兩種方法中的任意一 種方法來(lái)進(jìn)行故障檢測(cè)。設(shè)由這兩種方法之一所獲得的故障檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量為SSE，則可根據(jù)虛 警概率Pfa確定檢查門限T，具體方式如下Pr{SSE!al <T2)= [f^^dx = I-Pfa(10)其中，Α(5^/σ。2 <Γ2)表示統(tǒng)計(jì)量SSE/ σ 02小于門限值T2的概率；σ ^為偽距測(cè)量 誤差的標(biāo)準(zhǔn)偏差，可取為經(jīng)驗(yàn)值，目前可參考的主要是GPS的相應(yīng)結(jié)果，例如，當(dāng)選擇可用 性(Selective Availability，簡(jiǎn)稱為SA)關(guān)閉時(shí)，對(duì)精密定位服務(wù)，其值約為1.4m，對(duì)標(biāo)準(zhǔn) 定位服務(wù)，其值約為6m，而當(dāng)SA打開(kāi)且不采用其他輔助方式時(shí)，其值約為25m ;/x、D為 自由度為n-m的χ 2分布的概率密度函數(shù)；T為檢查門限；Pfa為虛警概率，可參照國(guó)際民間 航空組織(the International Civil Aviation Organisation，簡(jiǎn)稱為 ICAO)的有關(guān)規(guī)定 選?。沪菫樗眯l(wèi)星組合中觀測(cè)衛(wèi)星個(gè)數(shù)，η為正整數(shù)且應(yīng)滿足η；m = 3+sys，sys表 示組合星座衛(wèi)星系統(tǒng)個(gè)數(shù)，在單系統(tǒng)中sys = 1、在雙系統(tǒng)中sys = 2、在三系統(tǒng)中sys = 3、 在四系統(tǒng)中sys = 4，根據(jù)目前星座建設(shè)發(fā)展?fàn)顩r，暫時(shí)不會(huì)出現(xiàn)五系統(tǒng)及其以上的組合星 座系統(tǒng)。如果 SSE/d >T2，表明所用衛(wèi)星組合存在故障衛(wèi)星，否則，表示所用衛(wèi)星組合無(wú)故障。步驟三編碼。采用二進(jìn)制串編碼方案來(lái)表示RAIM中的衛(wèi)星組合方案。該方案中將每顆衛(wèi)星設(shè) 為一個(gè)基因，這里，基因就是衛(wèi)星選入與否的標(biāo)識(shí)，它是一個(gè)二進(jìn)制變量。1基因，采用數(shù)字 1表示，它表明在最終結(jié)果中該衛(wèi)星被選入；0基因，采用數(shù)字0表示，它表明該衛(wèi)星未被選 入。所有觀測(cè)衛(wèi)星按順序進(jìn)行編排，最低位表示第1號(hào)衛(wèi)星，第η位表示第η號(hào)衛(wèi)星。從而， 對(duì)于由η個(gè)觀測(cè)衛(wèi)星組成的RAIM問(wèn)題中的衛(wèi)星組合方案，其二進(jìn)制串編碼長(zhǎng)度為η。例如，一個(gè)有15顆觀測(cè)衛(wèi)星的RAIM監(jiān)測(cè)結(jié)果的一個(gè)方案X，可以表示為如下形式的二進(jìn)制字串X = [101110010110010]這表示由方案X所表征的衛(wèi)星組合結(jié)果中，所選用的衛(wèi) 星其編號(hào)分別為15、13、 12、11、8、6、5、2。這里，X就表示RAIM問(wèn)題的一種衛(wèi)星組合方案的二進(jìn)制編碼串，也簡(jiǎn)稱為 一個(gè)解或一個(gè)個(gè)體。步驟四初始化。初始化就是根據(jù)編碼方案對(duì)個(gè)體進(jìn)行初始賦值，這里，采用隨機(jī)的方式產(chǎn)生一個(gè) 長(zhǎng)為η的二進(jìn)制串來(lái)完成初始化，且二進(jìn)制串中1基因的個(gè)數(shù)應(yīng)不小于m+1，以滿足故障檢 測(cè)的需要。步驟五個(gè)體檢測(cè)。對(duì)由初始化所產(chǎn)生的個(gè)體進(jìn)行故障檢測(cè)，這里是根據(jù)各個(gè)體所表征的衛(wèi)星組合的 定位誤差來(lái)獲取檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量，并按該檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量來(lái)判斷該個(gè)體是否存在故障衛(wèi)星。在該步驟中，進(jìn)行故障檢測(cè)的方法與步驟二中所述方法相同。步驟六無(wú)故障個(gè)體的檢查。根據(jù)步驟五的故障檢測(cè)結(jié)果，檢查由步驟四的初始化所形成的個(gè)體是否為無(wú)故障 個(gè)體。如果是無(wú)故障個(gè)體，則進(jìn)行步驟七。否則，轉(zhuǎn)步驟四重新進(jìn)行相應(yīng)操作，直至產(chǎn)生無(wú) 故障個(gè)體，然后轉(zhuǎn)步驟七。步驟七優(yōu)化搜索。優(yōu)化搜索是通過(guò)對(duì)無(wú)故障個(gè)體的操作來(lái)進(jìn)一步獲得含有最多無(wú)故障衛(wèi)星的個(gè)體。 在本發(fā)明的接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)方法中，設(shè)個(gè)體長(zhǎng)度為n，則優(yōu)化搜索的操作過(guò)程如下(1)令 t = 0 ；(2)按先后順序?qū)€(gè)體中的一個(gè)基因進(jìn)行檢測(cè)；(3)當(dāng)所檢測(cè)的基因?yàn)?時(shí)，轉(zhuǎn)⑷；而當(dāng)所檢測(cè)的基因?yàn)?時(shí)，就使其變?yōu)?基因， 形成新個(gè)體，然后對(duì)該新個(gè)體進(jìn)行故障檢測(cè)，如果檢測(cè)結(jié)果表明該新個(gè)體有故障，就使該基 因恢復(fù)為0基因，然后轉(zhuǎn)(4)，否則，直接轉(zhuǎn)(4)；(4)令t = t+Ι，如果t <n，轉(zhuǎn)(2)，檢測(cè)下一個(gè)基因，否則，就結(jié)束該過(guò)程。步驟八終止條件判斷，獲取最終的無(wú)故障星座。首先，將優(yōu)化搜索所獲得的個(gè)體作為本發(fā)明的RAIM方法的初步結(jié)果。然后，統(tǒng)計(jì) 該個(gè)體中1的個(gè)數(shù)，設(shè)為n_l，如果n-n_l ( fault_num，則將該個(gè)體作為最終的結(jié)果，并將 之譯碼為排故后的無(wú)故障星座。否則，如果n-n_l > fault_num，則從步驟四開(kāi)始重新執(zhí)行 操作，并統(tǒng)計(jì)重復(fù)執(zhí)行的次數(shù)times，直至n-n_l彡fault_num或times > repeat,并將優(yōu) 化搜索所獲得的個(gè)體作為RAIM的最終結(jié)果，并將之譯碼形成最終的無(wú)故障星座。這里，譯 碼就是編碼的逆過(guò)程，它是將所有1基因?qū)?yīng)的衛(wèi)星作為無(wú)故障衛(wèi)星組合來(lái)使用，而0基因 對(duì)應(yīng)的衛(wèi)星排除不用。這樣，就完成了接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)。下面以具體數(shù)值進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明?？紤]到中國(guó)的北斗二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)BD2開(kāi)通在即，GPS導(dǎo)航定位系統(tǒng)是目前最 為完善的系統(tǒng)，并且，雙系統(tǒng)聯(lián)合定位又具有一定的普遍性，故這里采用GPS和BD2進(jìn)行聯(lián) 合定位為基礎(chǔ)進(jìn)行接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)分析。在所監(jiān)測(cè)的歷元時(shí)刻，所觀測(cè)到的衛(wèi)星數(shù) 為 18 顆，衛(wèi)星編號(hào)分別為 G3, G8, Gil, G13, G16, G19, G27, G28, Bi, B2, B3, B4, B5, B6, B7,B8，Bll，B12，這里，G表示GPS衛(wèi)星，B表示BD2衛(wèi)星，其后數(shù)字為衛(wèi)星號(hào)。為了驗(yàn)證本發(fā)明方法對(duì)多星故障的有效性，在驗(yàn)證中，將4顆衛(wèi)星設(shè)置為故障星，其編號(hào)分別為G8，G19，B2， B4。在以下實(shí)例中，取偽距測(cè)量誤差的標(biāo)準(zhǔn)偏差<formula>formula see original document page 10</formula>，故障大小為3 %，虛警概率Pfa = 1(Γ5。步驟一參數(shù)配置。是雙星座組合導(dǎo)航系統(tǒng)，故這里可配置相關(guān)參數(shù)大小如下fault_num = 4 ；repeat = 5。步驟二 故障的初始判斷。根據(jù)定位誤差大小獲得的檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量SSE大小為3632，根據(jù)虛警概率獲得的檢測(cè) 門限為T2 = 47. 6。從而，^五/σ。2 =100.9>Γ2 =47.6，故所用衛(wèi)星組合中存在故障。步驟三編碼。采用二進(jìn)制串編碼方案，按前述衛(wèi)星排列順序重新將衛(wèi)星編號(hào)為1 18。因總衛(wèi) 星數(shù)為18顆，故編碼的二進(jìn)制串長(zhǎng)度為18位，其第1位、也就是最低位表示1號(hào)星，這里是 衛(wèi)星G3，其第18位、也就是最高位表示18號(hào)星，為衛(wèi)星Β12，其它衛(wèi)星排列順序依此類推， 也就是二進(jìn)制串的第j位表示j號(hào)衛(wèi)星。步驟四初始化。因?yàn)槭请p系統(tǒng)組合導(dǎo)航方式，故m= 5。以隨機(jī)方式產(chǎn)生一個(gè)長(zhǎng)為18的二進(jìn)制串， 為111110111000100100，該個(gè)體中1的個(gè)數(shù)為10，不小于m+1，滿足故障檢測(cè)對(duì)衛(wèi)星數(shù)的限 制要求。步驟五個(gè)體檢測(cè)。按與步驟二同樣的方法對(duì)由初始化所產(chǎn)生的個(gè)體進(jìn)行故障檢測(cè)，結(jié)果表明該個(gè)體
有故障。步驟六無(wú)故障個(gè)體的檢查。因?yàn)橛刹襟E五可知，由初始化所產(chǎn)生的個(gè)體不是無(wú)故障個(gè)體，故轉(zhuǎn)步驟四重新進(jìn) 行初始化，設(shè)所產(chǎn)生的個(gè)體為011101010001010101，該個(gè)體中1基因的個(gè)數(shù)為9，不小于 m+1，經(jīng)步驟五的故障檢測(cè)結(jié)果表明該個(gè)體無(wú)故障。從而，就得到了無(wú)故障個(gè)體，可以進(jìn)行優(yōu) 化搜索操作。步驟七優(yōu)化搜索。a.令 t = 0。b.檢測(cè)基因1，因基因1為1，故令t = 1，檢測(cè)基因2。c.基因2為0，將之變?yōu)?，得到新個(gè)體011101010001010111。對(duì)該新個(gè)體 進(jìn)行故障檢測(cè)，結(jié)果表明該個(gè)體有故障，從而，應(yīng)使基因2恢復(fù)為0，個(gè)體再次變換為 011101010001010101。并令 t = 2。d.再檢測(cè)基因3，它為1基因，故可令t = 3，再檢測(cè)基因4。e.基因4為0，將之變?yōu)?，得到新個(gè)體011101010001011101。對(duì)該新個(gè)體進(jìn)行故
障檢測(cè)，結(jié)果表明該個(gè)體無(wú)故障。令t = 4。f.按同樣的方式對(duì)后面的基因進(jìn)行檢測(cè)，……，直至檢測(cè)完基因18，得到的新個(gè) 體為111111010111011101，且是無(wú)故障個(gè)體。此時(shí)t = 18，優(yōu)化搜索過(guò)程結(jié)束。步驟十終止條件判斷，獲取最終的無(wú)故障星座。
根據(jù)優(yōu)化搜索結(jié)果，個(gè)體111111010111011101作為初步監(jiān)測(cè)結(jié)果。該個(gè)體中1的個(gè)數(shù)為n_l = 14，而個(gè)體總長(zhǎng)度為η = 18，滿足η-η_1彡fault_num = 4，故該個(gè)體作為最終 結(jié)果。將之進(jìn)行譯碼，得到接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)結(jié)果的最終無(wú)故障星座為G3，G11，G13， G16，G27，G28，Bi，B3，B5, B6, B7, B8, Bll，B12。這樣，就完成了所分析的歷元時(shí)刻的整個(gè)監(jiān) 測(cè)過(guò)程，在該過(guò)程中成功排除了故障星G8，G19，B2, B4。在本應(yīng)用實(shí)例中，本發(fā)明的接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)方法操作過(guò)程簡(jiǎn)單，能有效排 除多星座組合導(dǎo)航定位中的多顆故障衛(wèi)星，提供無(wú)故障星座。從應(yīng)用實(shí)例的實(shí)施過(guò)程可以 看出，星座系統(tǒng)個(gè)數(shù)只在初始化操作中對(duì)個(gè)體所含1基因的具體數(shù)目有不同要求，而對(duì)其 它方面的操作沒(méi)有影響，這就對(duì)本發(fā)明方法應(yīng)用于不同星座數(shù)的組合衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)提供了 保證，也就是說(shuō)，本發(fā)明的接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)方法能應(yīng)用于單星座衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和多 星座組合衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。本發(fā)明的接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)方法，不管是對(duì)多故障情形還是對(duì)單故障情形， 都同樣適用。圖2是在采用雙星座組合導(dǎo)航時(shí)，在不同故障衛(wèi)星數(shù)情形下，本發(fā)明的接收機(jī) 自主完好性監(jiān)測(cè)方法的故障排除率隨不同衛(wèi)星數(shù)的變化曲線。由圖2可見(jiàn)，不管是單故障 還是多故障，本發(fā)明方法的故障排除率都很高，都超過(guò)了 95. 5%，特別是在觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)較多 時(shí)，如超過(guò)17顆，故障排除率更是超過(guò)了 99%，故障排除率隨衛(wèi)星數(shù)的增大而增加。圖3是 在采用現(xiàn)有奇偶空間法、在單故障情形下，故障排除率隨衛(wèi)星數(shù)的變化曲線。由圖3可見(jiàn)， 奇偶空間法在單故障情形下，其故障排除率超過(guò)99%，但其故障排除率隨衛(wèi)星數(shù)的增大而 逐漸降低。由圖2與圖3的比較可見(jiàn)，在單故障情形下，本發(fā)明方法的故障排除率與傳統(tǒng)奇 偶空間法的故障排除率基本相當(dāng)，都在99%以上，沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別。但傳統(tǒng)奇偶空間法不能進(jìn) 行多故障排除，而本發(fā)明的接收機(jī)自主完好性檢測(cè)方法有效解決了多星故障排除問(wèn)題，且 故障排除率高。進(jìn)一步的分析表明，在采用本發(fā)明的接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)方法時(shí)，不管故 障施加的正負(fù)如何，也不管是哪幾顆衛(wèi)星發(fā)生故障，它都能保證獲得基本相同的故障排除 率，這也就是說(shuō)，本發(fā)明的接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)方法具有好的魯棒性，它能滿足衛(wèi)星導(dǎo)航 定位系統(tǒng)中對(duì)接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)的要求。本發(fā)明的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)方法，通過(guò)獲取含有最多無(wú)故障衛(wèi) 星星座的方法來(lái)達(dá)到故障檢測(cè)與排除的目的，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，既能排除單故障衛(wèi)星也能排除多 故障衛(wèi)星，且故障排除率高，魯棒性好，既能用于單星座衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，也能用于多星座組 合衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，能滿足衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)中對(duì)接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)的要求。
權(quán)利要求
一種用于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，該方法包括以下步驟步驟一參數(shù)配置；根據(jù)組合星座衛(wèi)星系統(tǒng)個(gè)數(shù)配置預(yù)估的最大故障衛(wèi)星數(shù)fault_num，配置在一次接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)RAIM操作中容許重復(fù)搜索的最大次數(shù)repeat；步驟二故障的初始判斷；根據(jù)定位結(jié)果得到的觀測(cè)衛(wèi)星的定位誤差大小獲取檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量，并據(jù)此判斷該觀測(cè)衛(wèi)星組合是否存在故障衛(wèi)星，如果判斷結(jié)果表明不存在故障衛(wèi)星，則不進(jìn)行后面的步驟，所用星座為無(wú)故障星座；否則，繼續(xù)進(jìn)行其后的步驟以排除故障并獲取最終的無(wú)故障星座；采用傳統(tǒng)的最小二乘殘差法或奇偶空間法來(lái)進(jìn)行故障檢測(cè)，設(shè)由這兩種方法之一所獲得的故障檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量為SSE，則可根據(jù)虛警概率PFA確定檢查門限T，具體方式為 <mrow><msub> <mi>P</mi> <mi>r</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>SSe</mi> <mo>/</mo> <msubsup><mi>&sigma;</mi><mn>0</mn><mn>2</mn> </msubsup> <mo>&lt;</mo> <msup><mi>T</mi><mn>2</mn> </msup> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msubsup> <mo>&Integral;</mo> <mn>0</mn> <msup><mi>T</mi><mn>2</mn> </msup></msubsup><msub> <mi>f</mi> <mrow><msup> <mi>&chi;</mi> <mn>2</mn></msup><mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>-</mo> <mi>m</mi> <mo>)</mo></mrow> </mrow></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>)</mo></mrow><mi>dx</mi><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><msub> <mi>P</mi> <mi>FA</mi></msub> </mrow>其中，表示統(tǒng)計(jì)量SSE/σ02小于門限值T2的概率；σ0為偽距測(cè)量誤差的標(biāo)準(zhǔn)偏差，σ0為經(jīng)驗(yàn)值，當(dāng)選擇可用性SA關(guān)閉時(shí)，對(duì)精密定位服務(wù)，σ0取為1.4m，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)，σ0取為6m，而當(dāng)SA打開(kāi)且不采用其他輔助方式時(shí)，σ0取為25m；為自由度為n-m的χ2分布的概率密度函數(shù)；T為門限值；PFA為虛警概率，參照國(guó)際民間航空組織的有關(guān)規(guī)定選??；n為所用衛(wèi)星組合中觀測(cè)衛(wèi)星個(gè)數(shù)，n為正整數(shù)且應(yīng)當(dāng)滿足n≥m+1；m＝3+sys，sys表示組合星座衛(wèi)星系統(tǒng)個(gè)數(shù)，在單系統(tǒng)中sys＝1、在雙系統(tǒng)中sys＝2、在三系統(tǒng)中sys＝3、在四系統(tǒng)中sys＝4；如果表明所用衛(wèi)星組合存在故障衛(wèi)星，否則，表示所用衛(wèi)星組合無(wú)故障；步驟三編碼；采用二進(jìn)制串編碼方案來(lái)表示RAIM中的衛(wèi)星組合方案；將每顆衛(wèi)星設(shè)為一個(gè)基因，所有觀測(cè)衛(wèi)星按順序進(jìn)行編排，最低位表示第1號(hào)衛(wèi)星，第n位表示第n號(hào)衛(wèi)星；對(duì)于由n個(gè)觀測(cè)衛(wèi)星組成的RAIM問(wèn)題中的衛(wèi)星組合方案，其二進(jìn)制串編碼長(zhǎng)度為n；RAIM問(wèn)題中的一種衛(wèi)星組合方案的二進(jìn)制編碼串簡(jiǎn)稱為一個(gè)解或一個(gè)個(gè)體；步驟四初始化；初始化就是根據(jù)編碼方案對(duì)個(gè)體進(jìn)行初始賦值，這里，采用隨機(jī)的方式產(chǎn)生一個(gè)長(zhǎng)為n的二進(jìn)制串，且二進(jìn)制串中1基因的個(gè)數(shù)能夠滿足故障檢測(cè)的需要；步驟五個(gè)體檢測(cè)；采用與步驟二中所述同樣的方法對(duì)由初始化所產(chǎn)生的個(gè)體進(jìn)行故障檢測(cè)；步驟六無(wú)故障個(gè)體的檢查；根據(jù)步驟五的故障檢測(cè)結(jié)果，檢查由步驟四的初始化所形成的個(gè)體是否為無(wú)故障個(gè)體；如果是無(wú)故障個(gè)體，則進(jìn)行步驟七；否則，轉(zhuǎn)步驟四重新進(jìn)行相應(yīng)操作，直至產(chǎn)生無(wú)故障個(gè)體，然后轉(zhuǎn)步驟七；步驟七優(yōu)化搜索；通過(guò)對(duì)無(wú)故障個(gè)體的優(yōu)化搜索來(lái)進(jìn)一步獲取含有最多無(wú)故障衛(wèi)星的個(gè)體；步驟八終止條件判斷，獲取最終的無(wú)故障星座；首先，將優(yōu)化搜索所獲得的個(gè)體作為RAIM的初步結(jié)果；然后，統(tǒng)計(jì)該個(gè)體中1的個(gè)數(shù)，設(shè)為n_1，如果n-n_1≤fault_num，則將該個(gè)體作為最終的結(jié)果，并將之譯碼為排故后的無(wú)故障星座；否則，如果n-n_1＞fault_num，則從步驟四開(kāi)始重新執(zhí)行操作，并統(tǒng)計(jì)重復(fù)執(zhí)行的次數(shù)times，直至n-n_1≤fault_num或times＞repeat，并將優(yōu)化搜索所獲得的個(gè)體作為RAIM的最終結(jié)果，并將之譯碼形成最終的無(wú)故障星座；這里，譯碼是編碼的逆過(guò)程，譯碼是將所有1基因?qū)?yīng)的衛(wèi)星作為無(wú)故障衛(wèi)星組合來(lái)使用，而0基因?qū)?yīng)的衛(wèi)星排除不用；至此，完成接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)。FSA00000073057000012.tif,FSA00000073057000013.tif,FSA00000073057000014.tif
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)方法，其特 征在于，步驟一中所述的預(yù)估的最大故障衛(wèi)星數(shù)fault_num，在單系統(tǒng)中fault_num為2 3，在雙系統(tǒng)中fault_num為3 4，在三系統(tǒng)中fault_num為4 6，在四系統(tǒng)中fault_num 為5 7。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)方法，其特 征在于，步驟一中所述的在一次RAIM操作中容許重復(fù)搜索的最大次數(shù)r印eat取不大于5 的正整數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)方法，其特 征在于，步驟三中所述的基因是衛(wèi)星選入與否的標(biāo)識(shí)，是一個(gè)二進(jìn)制變量；1基因，采用數(shù) 字1表示，表明在最終結(jié)果中該衛(wèi)星被選入；O基因，采用數(shù)字O表示，表明該衛(wèi)星未被選 入。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)方法，其特 征在于，步驟四中所述的二進(jìn)制串中1基因的個(gè)數(shù)不小于m+1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)方法，其特 征在于，步驟七中所述的優(yōu)化搜索方法如下，這里，個(gè)體長(zhǎng)度為η a.令t = O ；b.按先后順序?qū)€(gè)體中的一個(gè)基因進(jìn)行檢測(cè)；c.當(dāng)所檢測(cè)的基因?yàn)?時(shí)，轉(zhuǎn)d；當(dāng)所檢測(cè)的基因?yàn)镺時(shí)，就使其變?yōu)?基因，形成新個(gè) 體，然后對(duì)該新個(gè)體進(jìn)行故障檢測(cè)，如果檢測(cè)結(jié)果表明該新個(gè)體有故障，就使該基因恢復(fù)為 O基因，然后轉(zhuǎn)d，否則，直接轉(zhuǎn)d;d.令t= t+Ι，如果t <n，轉(zhuǎn)b，檢測(cè)下一個(gè)基因，否則，結(jié)束該過(guò)程。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)方法。它是一種基于多星故障檢測(cè)與排除的RAIM方法，通過(guò)獲取含有最多無(wú)故障衛(wèi)星星座的方式來(lái)達(dá)到故障排除的目的。該方法采用編碼、初始化、個(gè)體檢測(cè)形成無(wú)故障個(gè)體，再通過(guò)優(yōu)化搜索得到含有最多無(wú)故障衛(wèi)星的個(gè)體，并將該個(gè)體作為初始結(jié)果，當(dāng)滿足終止條件時(shí)，該個(gè)體即是RAIM的最終結(jié)果。本方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，故障排除率高，魯棒性好，既能進(jìn)行單故障也能進(jìn)行多故障的檢測(cè)與排除，既適用單系統(tǒng)、也適用多系統(tǒng)，有效達(dá)到了在RAIM方法中進(jìn)行多星故障檢測(cè)與排除的目的。
文檔編號(hào)G01S19/23GK101806903SQ20101013955
公開(kāi)日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2010年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月1日
發(fā)明者張曉林, 陳燦輝, 霍航宇 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)