[发明专利]无人机差分北斗起降引导系统完好性指标的测试方法

说明书

无人机差分北斗起降引导系统完好性指标的测试方法，通过海量采集地面和机载设备的原始观测数据，并对原始观测数据进行筛选，生成系统存在完好性故障的样本数据。采用原始观测数据直接差分处理与差分完好性处理对比的方法，识别系统的漏警样本、虚警样本，进而完成系统完好性、连续性风险概率的统计。针对存在完好性风险的样本数据进行测距域分析，通过分析系统伪距测量误差，识别测距源故障模式，进而可统计系统各类故障模式发生的概率。同时针对漏警样本和虚警样本进行测距域分析，对系统完好性监测算法有效性进行评估。本发明应用于多型无人机北斗起降引导系统的完好性指标验证，也可扩展到其它卫星导航高完好性需求领域的测试评估。

技术领域

本发明属于卫星导航技术领域，具体涉及对无人机差分北斗起降引导系统的完好性指标进行测试和故障分析的方法。

背景技术

近年来，大中型无人机以其低成本、高效能，在执行特殊任务中发挥越来越重要的作用。无人机起降能力对于无人机飞行安全具有重要作用，根据无人机飞行事故统计数据，约70％的飞行事故发生在起飞和着陆阶段，因此，高精度、高可靠、使用方便的自主起降引导系统是保障无人机安全应用的重要环节之一。

差分北斗起降引导系统通过在机场部署基准站，增强用户的精度和完好性，已广泛应用于大中型轮式起降无人机上，并作为主用起降引导手段。完好性定义为系统因故障或超差导致不能用做导航系统时，系统应向用户及时发出告警的能力，它是用户对系统所提供信息的可信程度的一种度量，包括系统给用户提供及时有效的警告信息的能力，是保证用户安全性的重要参数。完好性指标包括告警限值、告警时间和完好性风险概率三个参数。告警限值是指对应飞行阶段保证安全操作的定位误差限值，分为水平告警限值(HAL)和垂直告警限值(VAL)。告警时间是指当用户定位误差超过告警限值，系统向用户发出告警的时刻与用户显示告警时刻的时间差，在差分系统中，告警时间与通信手段密切相关，一般应小于2秒。完好性风险是指当用户定位误差超过告警限值，且超过告警时间，而系统没有向用户发出告警的飞行危险概率，实际中用完好性监测的故障漏检率来表征。从无人机飞行安全角度考虑，北斗起降引导系统的完好性有着比精度更加重要的地位，对于完好性指标的测试就显得尤为重要。

目前卫星导航各应用领域中对完好性提出需求主要是涉及生命安全的自动驾驶、高铁以及航空导航等。但除航空导航领域外，其它领域尚未形成系统的完好性指标体系，其完好性一般是功能要求，对完好性的测试评估通常是从算法模型角度来评估完好性，通过设置典型故障模式来测试系统的故障检测率，属于功能测试，缺乏系统完好性指标的测试评估方案。

而对于高精度应用的北斗起降引导系统来说，引起完好性风险的故障模式多样，且每类故障发生的先验概率未知，仅靠测试系统对典型故障的漏检率不能表征系统的完好性指标，需要利用长期的实测样本数据进行统计。无人机北斗起降引导系统完好性风险指标为2×10^-5/每次进近，评估一次完好性风险需要一年左右的海量样本数据支持，如何在海量数据中准确判定系统完好性监测算法的有效性，并统计系统完好性风险指标，目前尚无方法可依据。

同时北斗起降引导系统地面完好性监测算法以及机载保护级计算方法中的模型参数确定以及检测门限值与接收机的性能是强耦合，大量参数是依据接收机性能的统计特性确定，由于不同厂家接收机性能存在差异，算法模型难以统一，完好性评估难以实施。

因此，亟需建立一种快速完好性风险测试方法，并识别北斗起降引导系统的故障模式，实现对无人机北斗起降引导系统完好性指标的测试评估。

发明内容

针对无人机北斗起降引导系统缺乏完好性指标测试方法的问题，本发明提供一种无人机差分北斗起降引导系统完好性指标的测试方法，其是一种定位域与测距域相结合的完好性指标测试和分析方法。

为实现上述技术目的，本发明采用的具体技术方案如下：

无人机差分北斗起降引导系统完好性指标的测试方法，包括：