專利名稱：基于奇偶矢量法的雙星故障識別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航和定位技術(shù)，特別涉及全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GlobalNavigation Satellite System, GNSS)接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(Receiver AutonomousIntegrity Monitoring, RAIM)方法。
背景技術(shù)：
GNSS接收機(jī)在得到導(dǎo)航解的同時，必須顧及偽距偏差對導(dǎo)航解的影響。引起偽距 偏差的主要因素有較大的衛(wèi)星鐘漂、導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)的不正確以及衛(wèi)星組成部分的故障，這里統(tǒng)稱為衛(wèi)星故障。由于系統(tǒng)無法保證對衛(wèi)星故障的反應(yīng)時間，那么衛(wèi)星故障的快速監(jiān)測只有在用戶端進(jìn)行，因而出現(xiàn)了接收機(jī)自主完好性監(jiān)測方法。RAM利用冗余測距信號來檢測能引起較大定位偏差的衛(wèi)星錯誤。通常RAM包含兩個功能故障檢測(Fault Detection)和故障識別(Fault Identification)。較為常用的RAIM方法包括距離比較法、最小二乘法和奇偶矢量法。但這些方法都是基于一個故障衛(wèi)星的假設(shè)前提下的。隨著空中衛(wèi)星數(shù)目不斷增加，兩顆或者多顆衛(wèi)星同時發(fā)生故障的概率將不能再被忽略。傳統(tǒng)的故障衛(wèi)星識別方法不能直接用于多顆故障衛(wèi)星識別，而關(guān)于多顆故障衛(wèi)星的識別方法尚不完善。例如，奇偶矢量方法用于兩顆故障衛(wèi)星識別時會出現(xiàn)故障偏差抵消，并由此帶來漏判和誤判的情況。奇偶矢量法識別一顆故障衛(wèi)星的原理如下接收機(jī)定位解算的基本觀測方程為y = Hx+e(I)式(I)中，y是偽距觀測值的殘差向量，H是觀測矩陣，X是待計算的接收機(jī)位置殘差及接收機(jī)時鐘誤差，e為偽距觀測值的測量誤差。當(dāng)無故障衛(wèi)星存在時，認(rèn)為測量誤差e服從方差為 < 的正態(tài)分布；當(dāng)有故障衛(wèi)星存在時，故障衛(wèi)星的偽距出現(xiàn)偏差，此時，e不再服從正態(tài)分布。應(yīng)用奇偶矢量法進(jìn)行故障衛(wèi)星檢測與識別時，首先將觀測矩陣H分解為一個正交矩陣Q與一個上三角矩陣R的積，即令H = QR(2)將矩陣Q的轉(zhuǎn)置矩陣Qt分塊
權(quán)利要求
1.基于奇偶矢量法的雙星故障識別方法，包括步驟 (1)、從現(xiàn)有的η顆衛(wèi)星中剔除衛(wèi)星i，η為衛(wèi)星定位系統(tǒng)中接收機(jī)可見衛(wèi)星數(shù)量，n ≥ 7 ； (2)、對剩余的(η-I)顆衛(wèi)星根據(jù)故障檢測判決量和故障檢測門限Cm)進(jìn)行故障檢測，若L ，則認(rèn)為剩余衛(wèi)星中無故障衛(wèi)星存在，檢測結(jié)束；否則，用奇偶矢量法進(jìn)行故障衛(wèi)星識別，根據(jù)故障識別判決量A的最大值& = max (r1； ιγ··，rn)，將衛(wèi)星j剔除； (3)、對剩余的(n-2)顆衛(wèi)星根據(jù)故障檢測判決量么—2和故障檢測門限στ,(η_2)進(jìn)行故障檢測，若弋，則確認(rèn)衛(wèi)星i無故障，令無故障衛(wèi)星數(shù)目加一，進(jìn)入步驟⑷；否則，記錄剔除的衛(wèi)星組合(ik，jk)并用最小二乘法計算接收機(jī)的位置和鐘差xk，轉(zhuǎn)到步驟(5)； (4)、判斷當(dāng)前所得的無故障衛(wèi)星數(shù)目是否達(dá)到4顆，若達(dá)到4顆則解算出接收機(jī)的粗略位置和鐘差并從剩余(n-4)顆衛(wèi)星中識別出故障衛(wèi)星，重新解算接收機(jī)位置和鐘差，檢測結(jié)束；否則，進(jìn)入步驟(5)； (5)、令i= i+Ι，若i > n，則無故障衛(wèi)星數(shù)目小于4顆，此時，從剔除的衛(wèi)星組合中以偽距殘差統(tǒng)計量入，的最小值Xmin = min (X1,λ J所對應(yīng)的衛(wèi)星組合作為故障衛(wèi)星，并計算出與該衛(wèi)星組合相對應(yīng)的接收機(jī)位置和鐘差作為定位結(jié)果，檢測結(jié)束；否則返回步驟⑴。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于奇偶矢量法的雙星故障識別方法，其特征在于，故障檢測判決量么由下式得到
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于奇偶矢量法的雙星故障識別方法，其特征在于，檢測判決量由下式得到
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于奇偶矢量法的雙星故障識別方法，其特征在于，粗略位置和鐘差 由下式得到 其中，Htl為當(dāng)前所得的4顆無故障衛(wèi)星所構(gòu)成的觀測矩陣，為
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于奇偶矢量法的雙星故障識別方法，其特征在于，接收機(jī)位置和鐘差Xk由下式得到
全文摘要
本發(fā)明涉及全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收機(jī)自主完好性監(jiān)測技術(shù)。本發(fā)明針對奇偶矢量方法用于兩顆故障衛(wèi)星識別時會出現(xiàn)故障偏差抵消，并由此帶來漏判和誤判的問題，公開了一種基于奇偶矢量法的雙星故障識別方法。本發(fā)明的技術(shù)方案，以奇偶矢量法識別一顆故障衛(wèi)星為基礎(chǔ)，找出4顆無故障衛(wèi)星,然后用無故障衛(wèi)星的信息進(jìn)行粗略定位，并由此識別出故障衛(wèi)星，將其剔除后再重新進(jìn)行位置解算以提高定位精度，從而避免了由故障偏差抵消而帶來的漏判或誤判問題。本發(fā)明解決了奇偶矢量殘差的故障偏差抵消問題，實現(xiàn)了多顆故障衛(wèi)星的檢測識別。通過本發(fā)明檢測識別衛(wèi)星故障，能夠提高定位精度。本發(fā)明主要用于全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收機(jī)自主完好性監(jiān)測。
文檔編號G01S19/23GK102901971SQ20121036552
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者曾超, 滕云龍 申請人:電子科技大學(xué)