[发明专利]一种用于卫星导航系统的接收机自主完好性监测方法

摘要

本发明公开了一种用于卫星导航系统的接收机自主完好性监测方法。它是一种基于多星故障检测与排除的RAIM方法，通过获取含有最多无故障卫星星座的方式来达到故障排除的目的。该方法采用编码、初始化、个体检测形成无故障个体，再通过优化搜索得到含有最多无故障卫星的个体，并将该个体作为初始结果，当满足终止条件时，该个体即是RAIM的最终结果。本方法实现简单，故障排除率高，鲁棒性好，既能进行单故障也能进行多故障的检测与排除，既适用单系统、也适用多系统，有效达到了在RAIM方法中进行多星故障检测与排除的目的。

主权项

1.一种用于卫星导航系统的接收机自主完好性监测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一：参数配置；根据组合星座卫星系统个数配置预估的最大故障卫星数fault_num，配置在一次接收机自主完好性监测RAIM操作中容许重复搜索的最大次数repeat；步骤二：故障的初始判断；根据定位结果得到的观测卫星的定位误差大小获取检验统计量，并据此判断该观测卫星组合是否存在故障卫星，如果判断结果表明不存在故障卫星，则不进行后面的步骤，所用星座为无故障星座；否则，继续进行其后的步骤以排除故障并获取最终的无故障星座；采用传统的最小二乘残差法或奇偶空间法来进行故障检测，设由这两种方法之一所获得的故障检验统计量为SSE，则可根据虚警概率P_FA确定检查门限T，具体方式为：Pr(SSe/σ02<T2)=∫0T2fχ2(n-m)(x)dx=1-PFA]]>其中，表示统计量SSE/σ₀²小于门限值T²的概率；σ₀为伪距测量误差的标准偏差，σ₀为经验值，当选择可用性SA关闭时，对精密定位服务，σ₀取为1.4m，对标准定位服务，σ₀取为6m，而当SA打开且不采用其他辅助方式时，σ₀取为25m；为自由度为n-m的χ²分布的概率密度函数；T为门限值；P_FA为虚警概率，参照国际民间航空组织的有关规定选取；n为所用卫星组合中观测卫星个数，n为正整数且应当满足n≥m+1；m＝3+sys，sys表示组合星座卫星系统个数，在单系统中sys＝1、在双系统中sys＝2、在三系统中sys＝3、在四系统中sys＝4；如果表明所用卫星组合存在故障卫星，否则，表示所用卫星组合无故障；步骤三：编码；采用二进制串编码方案来表示RAIM中的卫星组合方案；将每颗卫星设为一个基因，所有观测卫星按顺序进行编排，最低位表示第1号卫星，第n位表示第n号卫星；对于由n个观测卫星组成的RAIM问题中的卫星组合方案，其二进制串编码长度为n；RAIM问题中的一种卫星组合方案的二进制编码串简称为一个解或一个个体；步骤四：初始化；初始化就是根据编码方案对个体进行初始赋值，这里，采用随机的方式产生一个长为n的二进制串，且二进制串中1基因的个数能够满足故障检测的需要；步骤五：个体检测；采用与步骤二中所述同样的方法对由初始化所产生的个体进行故障检测；步骤六：无故障个体的检查；根据步骤五的故障检测结果，检查由步骤四的初始化所形成的个体是否为无故障个体；如果是无故障个体，则进行步骤七；否则，转步骤四重新进行相应操作，直至产生无故障个体，然后转步骤七；步骤七：优化搜索；通过对无故障个体的优化搜索来进一步获取含有最多无故障卫星的个体；步骤八：终止条件判断，获取最终的无故障星座；首先，将优化搜索所获得的个体作为RAIM的初步结果；然后，统计该个体中1的个数，设为n_1，如果n-n_1≤fault_num，则将该个体作为最终的结果，并将之译码为排故后的无故障星座；否则，如果n-n_1＞fault_num，则从步骤四开始重新执行操作，并统计重复执行的次数times，直至n-n_1≤fault_num或times＞repeat，并将优化搜索所获得的个体作为RAIM的最终结果，并将之译码形成最终的无故障星座；这里，译码是编码的逆过程，译码是将所有1基因对应的卫星作为无故障卫星组合来使用，而0基因对应的卫星排除不用；至此，完成接收机自主完好性监测。