[发明专利]一种列车定位专用的卫星接收机自主完好性方法

说明书

本发明实施例提供了一种列车定位专用的卫星接收机自主完好性方法。该方法主要包括：从卫星星历，历书，地图数据库中提取卫星运行数据，列车线路信息，根据预测位置、卫星位置和卫星运行参数建立观测矩阵；利用观测矩阵计算出所述预测位置的水平保护级值，将预测位置的水平保护级值与设定的水平告警门限值进行比较，根据比较结果确定预测位置的自主完好性监测结果。本发明实施例通过运用最小二乘与卡方检验结合的卫星故障处理策略，加强列车定位与RAIM的结合，具有给用户提供完好性监测和快速报警的响应能力，能够及时发现卫星故障、接收机故障及铁道线路中的异常。具有给用户提供完好性监测和快速报警的响应能力，保障了列车定位的可靠性。

技术领域

本发明涉及列车运行控制技术领域，尤其涉及一种列车定位专用的卫星接收机自主完好性方法。

背景技术

在列车运行控制系统中，保证列车行驶安全、改进铁路运作效率以及增强铁路系统的能力是铁路业的主要目标。目前，全球卫星定位系统广泛应用于铁路系统施工、调度、救援和物流等诸多方面，使得列车运行控制系统的自动化、信息化得到不同程度的提高，从而保障了铁路运输的安全可靠。随着铁路在全球范围内蓬勃发展，如何精确地对列车位置进行定位以及对列车的运行进行控制已成为铁路智能运输系统的核心内容。传统的定位方法有轨旁定位、信标定位、电缆环线定位等，都存在一定的局限性，不能满足铁路运输行业快速发展的需求。随着全球定位系统的建立，卫星定位在列车运行中得到了广泛的应用。举世瞩目的青藏铁路因其环境恶劣，给施工和建设带来较大困难，为保证列车安全畅通和高效运行，结合青藏线特点，列车定位利用导航卫星系统，满足了定位的高精度和高可靠性。

北斗卫星导航系统是中国完全自主研制的卫星导航系统，它推动了GNSS的技术的发展，其建设的基本原则是:开放性、自主性、兼容性、渐进性。为了进一步提高北斗卫星导航系统的能力，中国正在北斗一代的基础上进行北斗二代系统的建设。北斗二代将建成包含35颗卫星、覆盖全球的卫星导航定位系统。在2020年左右，将建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。

由于美国对GPS的限制，我国的北斗导航系统已经在我国的铁路中逐渐应用。卫星导航系统除了提供导航功能外，还必须具有在系统不能使用时及时向用户发出告警的能力，这种能力叫做系统的完好性。为保证定位的精度，需要对卫星导航的完好性做出判断。因为卫星的某些故障或其他外界恶劣条件会引起测距错误，如卫星钟漂、各种欺骗与干扰以及卫星组成部分的故障等，从而降低用户的安全性与完好性。尤其地面监测站很难发现这种原因造成的测距错误，这就导致用户会接收和使用一颗或数颗失效卫星的错误信息，从而使列车定位严重偏离当前其所在的位置，对列车行车安全危害极大，所以系统除了提供基本的定位服务外，还需要对定位结果进行完好性监测。

完好性监测包括系统级和用户端完好性监测。系统级的完好性监测主要是地面设置监测站监测卫星的状况，利用广域差分或局域差分技术提高精度，确保广播给用户的误差改正数不包含危险误导信息，主要有广域增强系统(Wide Area Augmentation System，WAAS)、地面增强完好性监测(Ground Augmentation Integrity Monitoring，GAIM)。系统级的完好性保证体现在两方面，一方面是系统向用户播发完好性信息，由用户端计算出水平或者垂直定位的误差保护限值，以限定定位结果的误差范围，标识定位结果的可靠性；另一方面是系统对自身各个组成部分可能发生的异常环节进行监测，当检测出异常后利用相应的算法将其消除，若不能消除就发出告警。RAIM(Receiver Autonomous IntegrityMonitoring，接收机自主完好性监测)是利用用户端接收机内部的冗余度信息，或借助其他辅助设备(如气压高度表、惯性导航等)，实现卫星故障检测和故障识别，并在导航解算过程中将故障排除。它无需外部设备的辅助，花费较低，容易实现，是目前应用较为广泛的一种完好性监视算法，该方法较系统监测方法日益显现出其优越性。