[发明专利]一种可同时检测识别多种故障的接收机自主完好性检测方法

摘要

本发明公开了一种可同时检测识别多种故障的接收机自主完好性检测方法，该方法首先根据导航电文确定卫星位置，排除高度角较低卫星并确定出只含一个钟差项的观测矩阵；然后对观测矩阵进行奇偶分解，得到奇偶矢量p和多历元累加奇偶矢量P，分别计算其检验统计量并加权得到新的检验统计量σ，与门限T对比得到故障检测结果；随后根据故障个数进行故障模式假设并在各个故障模式中检测故障以识别多故障。本发明方法简单，检测识别率高，不仅可以检测识别突变故障和多故障，对微小缓变故障也有很高的检测识别率。

主权项

1.一种可同时检测识别多种故障的接收机自主完好性检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，根据卫星导航电文获取卫星瞬时位置坐标，在结合用户观测文件数据计算每个可见卫星的仰角；步骤2，根据步骤1得到的可见卫星的仰角以及导航系统的钟差转换因子和卫星遮蔽角确定观测矩阵；步骤3，对观测矩阵进行奇偶分解，得到与故障矢量相关的奇偶矢量，并与前几个时刻的奇偶矢量累加得到多历元累加奇偶矢量；求得奇偶矢量和多历元累加奇偶矢量的方法包括以下步骤；步骤31，对观测矩阵G进行奇偶分解；QR＝GG表示观测矩阵，Q表示观测矩阵分解后的正交矩阵，R表示分解的上三角矩阵；步骤32，分解后的正交矩阵Q取其后(n‑4‑m)行且令其为Q_p；Q_p＝Q(n‑4‑m:n,:)n表示G矩阵的行数，m表示组合导航系统个数，双系统为一，三系统为二；步骤33，考虑伪距观测误差ε，则奇偶矢量p；p＝Q_pε步骤34，多历元累加奇偶矢量：其中，N为正交矩阵Q不发生变化时的累加历元个数；步骤4，先根据卫星几何布局对RAIM的可用性进行计算，若RAIM算法可用，则根据残差变化率的大小对奇偶矢量和多历元累加奇偶矢量进行加权计算，得到加权后的新检验统计量，并与误警率相关的门限值进行对比，得出故障检测的结果；得出故障检测的结果的方法，包括以下步骤：步骤41，RAIM的可用性可由平面精度衰减因子的变化量δHDOP_i、非中心化参数λ和等效测距误差决定；HPL表示水平保护水平，δHDOP_i表示平面精度衰减因子的变化量，λ表示非中心化参数，σ₀表示等效测距误差；步骤42，若HPL<HAL，则表示RAIM可用，可继续进行下面的步骤，否则RAIM不可用；HAL表示水平保护限值，HPL表示水平保护水平；步骤43，根据奇偶矢量p和多历元累加奇偶矢量P分别得到奇偶矢量的检验统计量σ_p和累积奇偶矢量的检验统计量σ_N；奇偶矢量的检验统计量σ_p；σ_p＝p^Tp累积奇偶矢量的检验统计量σ_N；σ_N＝P^TP步骤43，奇偶矢量的检验统计量σ_p和累积奇偶矢量的检验统计量σ_N均为相同的检测门限T，其由误警率P_fa确定：P_r表示概率密度函数，σ₀表示等效测距误差，n表示可见卫星数；且奇偶矢量的检验统计量σ_p和累积奇偶矢量的检验统计量σ_N的加权因子之和为1，其检验统计量σ可表示为式(11)：σ＝λ₁σ_p+λ₂σ_N步骤44，加权因子λ₁和λ₂由残差变化率的大小决定，残差变化率根据奇偶矢量的检验统计量σ_p和累积奇偶矢量的检验统计量σ_N的变化大小确定；σ_p表示奇偶矢量的检验统计量，σ_N表示累积奇偶矢量的检验统计量；步骤5，若检测到故障，根据可见卫星数对可能的故障个数进行假设，得到可能的故障模式，采用极大似然准则方法在每个故障模式中进行故障识别并排除故障卫星；进行故障识别并排除故障卫星的方法，包括以下步骤：步骤51，若检验统计量σ超过门限值T，则说明存在故障卫星，可用奇偶矢量的故障识别检验统计量r_i和累积奇偶矢量的故障识别检验统计量R_i与识别门限T_r对比来识别故障；步骤52，排除r_i＞T_r或R_i＞T_r的第i颗卫星后，若系统检测无故障，则进行步骤六，否则，继续进行多故障的识别；步骤53，根据可见卫星数n对可能的故障个数n_fault进行假设；n_fault＝round((n‑8)/8)n_fault表示故障个数，n表示可见卫星数；步骤54，由故障个数n_fault可得出双星故障及以上的故障假设模式，共有K个故障模式；步骤55，每个故障模式即为去除某两颗星后的可见卫星组合，计算第k个故障检测的检验统计量σ_k进行计算，采用极大似然准则方法在每个故障模式中进行故障识别，并将识别出的故障卫星排除；若检测出无故障，即：σ_k＜T_k时，获取检测出无故障的故障模式k即为隔离了故障卫星的故障模式；步骤6，利用剩下的健康卫星进行定位导航。