[发明专利]基于贝叶斯检验的接收机自主完好性监测方法

说明书

本发明涉及一种基于贝叶斯检验的接收机自主完好性监测方法，属于卫星导航接收机技术领域。本发明对线性化伪距观测方程求取定位估计解；利用多重卷积公式将伪距观测噪声的统计模型投影到定位域中，求得定位误差的统计模型；根据方差膨胀理论提出一种基于定位域的故障检测模型；针对该故障检测模型，基于贝叶斯检验理论，构造贝叶斯后验概率优势比Ratio用于故障检测；根据导航连续性要求给出贝叶斯后验概率优势比Ratio的关键参数——方差膨胀系数k的确定方法；最后利用贝叶斯后验概率优势比Ratio进行故障检测。本发明中先验故障信息、实时观测信息和定位域检测模型的结合，使得对故障卫星的检测性能得到提升，适用于全球卫星导航的接收机自主完好性监测。

技术领域

本发明涉及一种基于贝叶斯检验的接收机自主完好性监测方法，属于卫星导航接收机技术领域。

背景技术

全球卫星导航系统(GNSS)是在地球表面和近地空间的任何地点为用户提供全天候空间坐标、速度和时间信息的无线电导航定位系统，广泛应用于民用航空、城市交通和工程建设等领域。

对于民用航空和城市交通等关乎人身安全的领域，当导航信息有误，产生的错误决策将直接危害用户生命安全，并带来重大财产损失。因此，导航性能的完好性监测是相关系统研制中必不可少的一个环节。导航系统的完好性可理解为系统在无法完成导航任务，导航服务不可用时，及时向用户发出警告的能力。其中，接收机自主完好性监测(RAIM)利用接收机内置的算法对接收的冗余观测数据进行一致性检验，从而完成故障检测，以其反应迅速，实现简单，无需外部设备辅助等优点成为完好性监测技术的研究热点。

根据导航基础定位算法不同，目前RAIM算法主要分为快照式RAIM算法与滤波式RAIM算法。这些研究中的检验统计量基本都是在测量域中构建的，当检验统计量超过告警门限时，向用户告警。但对用户来说，位置域的信息比测量域的信息更为重要。同时，RAIM的初衷是当完好性不满足要求时及时向用户告警，而不仅仅是当检验统计量超出阈值时告知用户。

伪距比较法，最小二乘残差RAIM和奇偶矢量法等传统方法适用于单星故障检测，虽具有模型简单，计算量小，容易实现等优点，但存在检测率低，对定位误差不敏感等不足之处。与此同时，现有的基于机器学习和贝叶斯检验的故障检测方法通常需要大量计算，或引入过多超参数，使其难以满足实际使用需求。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有接收机自主完好性监测技术存在的检测率低导致危害用户生命安全的问题，提供基于贝叶斯检验的接收机自主完好性监测方法，该方法对线性化伪距观测方程求取定位估计解；利用多重卷积公式将伪距观测噪声的统计模型投影到定位域中，求得定位误差的统计模型；根据方差膨胀理论提出一种基于定位域的故障检测模型；针对该故障检测模型，基于贝叶斯检验理论，构造贝叶斯后验概率优势比Ratio用于故障检测；根据导航连续性要求给出贝叶斯后验概率优势比Ratio的关键参数——方差膨胀系数k的确定方法；最后利用贝叶斯后验概率优势比Ratio进行故障检测。本发明的关键点和欲保护点是利用方差膨胀理论构造故障检测模型的思想，基于贝叶斯检验理论对所提故障检测模型构造贝叶斯后验概率优势比用于故障检测的思想，方差膨胀系数k的确定方法，及将以上三点内容应用于RAIM的流程设计。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

基于贝叶斯检验的接收机自主完好性监测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、对线性化伪距观测方程求取定位估计解；

步骤二、利用多重卷积公式将伪距观测噪声的统计模型投影到定位域中，求得定位误差的统计模型；

步骤三、根据方差膨胀理论提出一种基于定位域的故障检测模型S_j；

步骤四、针对该故障检测模型，基于贝叶斯检验理论，构造贝叶斯后验概率优势比Ratio用于故障检测；