[发明专利]基于奇偶矢量投影的最大值联合卡方故障排除方法

说明书

本发明涉及一种基于奇偶矢量投影的最大值联合卡方故障排除方法，包括以下步骤：在卫星定位过程中检测出导航卫星故障；基于可观测卫星的伪距残差计算奇偶矢量；所述奇偶矢量中保留了测量噪声和卫星故障量的相关信息；计算出能反映每颗可观测卫星故障可能性的奇偶矢量的投影；并基于奇偶矢量投影的长度确定出疑似故障星；建立排除疑似故障星后由剩余可见星伪距残差构成的最大值联合卡方识别量；并将最小卡方识别量对应的卫星识别为故障星，标记后进行排除。本发明可以有效降低计算量，保证实时性的同时提高多故障下的识别率。

技术领域

本发明属于导航系统中先进接收机自主完好性监视技术处理领域，具体涉及一种基于奇偶矢量投影的最大值联合卡方故障排除方法。

背景技术

全球卫星导航系统（GNSS）由于其全天候，全球性，精度高的优点而受到了广泛的应用。然而，GNSS容易受到多种误差因素的影响，导致定位严重偏离真实位置，从而产生不同程度的安全风险。因此，保证导航信息的可信是确保低安全风险的前提。导航信息的可信水平定义为完好性，是指当定位误差超过所允许的界限时及时告警的能力。

先进接收机自主完好性监视（ARAIM）作为一种先进的全球导航卫星完好性监视技术，基本原理是利用冗余观测量，对来自多颗卫星的观测量进行一致性检验。判断系统有无故障，实时检测和排除故障源并告警。为了保证导航系统的连续性，可用性，当检测到卫星导航系统的故障后，需要及时排除。故障检测是在整体上判断系统有无故障，故障识别和排除是识别具体的故障星并进行排除。无论是RAIM还是ARAIM，关于故障识别的基本原理都是为每个故障星算一个故障识别量，识别量越大或者越小约有可能为故障星。近些年来，随着卫星导航星座的建设，越来越多卫星投入使用，多故障情况不容忽视。而，RAIM只能识别单故障，ARAIM则可以识别多故障，但是在多故障识别时计算量大，尤其是在可用卫星数量多时，会影响系统的实时性。

并且，现有的ARAIM里的故障识别算法也是基于多假设解分离（MHSS），故障识别的基本原理是采用层次遍历法，当检测到系统有故障后，逐一排除一颗可见星后利用剩余的可见星重复进行故障检测，直到找到一个不产生故障报警的卫星子集组。在进行单故障识别时，需要排除一颗可见星对剩余n-1颗可见星子集进行故障检测，而故障检测的流程也是逐一排除可见星；在多故障识别时，则需要继续对n-2颗可见星进行检测。当卫星数量多时，计算量大，时间复杂度高，无法保证系统的实时性。并且，在多故障情况下由于卫星几何结构的原因，故障量不大时本身不容易一次就准确识别，会出现一定的误排除情况。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在公开了一种基于奇偶矢量投影的最大值联合卡方故障排除方法，用于在导航定位接收机定位过程中解决故障卫星的排除问题。

本发明公开了一种基于奇偶矢量投影的最大值联合卡方故障排除方法，包括以下步骤：

在卫星定位过程中检测出导航卫星故障；

基于可观测卫星的伪距残差计算奇偶矢量；所述奇偶矢量中保留了测量噪声和卫星故障量的相关信息；

计算出能反映每颗可观测卫星故障可能性的奇偶矢量的投影；并基于奇偶矢量投影的长度确定出疑似故障星；

建立排除疑似故障星后由剩余可见星伪距残差构成的最大值联合卡方识别量；并将与最小卡方识别量对应的卫星识别为故障星，标记后进行排除。

进一步地，所述奇偶矢量为伪距残差在几何矩阵G的奇偶空间O上的投影；所述几何矩阵G由接收机和可观测卫星之间视线方向上的单位矢量构成；奇偶空间O为几何矩阵G左零空间。

进一步地，所述奇偶矢量的计算方法，包括：

1）计算可观测卫星的伪距残差向量；