[发明专利]惯性卫星紧组合导航系统的多故障检测装置及检测方法

权利要求书

1.惯性卫星紧组合导航系统的多故障检测装置，其特征在于包括：观测量测量单元、惯导辅助单元、卫星故障评价单元、测量信息筛选单元、卡尔曼滤波器，其中：

       所述观测量测量单元的第一输入端与惯性导航装置的输出端连接，观测量测量单元的第二输入端与GPS接收机的第一输出端连接，观测量测量单元的第三输入端与GPS接收机的第二输出端连接，观测量测量单元的第一输出端与惯导辅助单元的输入端连接，观测量测量单元的第二输出端与测量信息筛选单元的第一输入端连接；

       所述惯导辅助单元的输出端与卫星故障评价单元的输入端连接，所述卫星故障评价单元的输出端与测量信息筛选单元的第二输入端连接；

所述卡尔曼滤波器的第一输入端与测量信息筛选单元的输出端连接，卡尔曼滤波器的第二输入端与惯性导航装置的输出端连接，卡尔曼滤波器的输出端与惯性导航装置的反馈输入端、GPS接收机的反馈输入端连接。

2.根据权利要求1所述的惯性卫星紧组合导航系统的多故障检测装置，其特征在于所述观测量测量单元包括：惯导等效伪距测量单元和加法器，其中：

所述惯性导航装置的输出端、GPS接收机的输出端分别与惯导等效伪距测量单元的两个输入端连接；

所述惯导等效伪距测量单元的输出端、GPS接收机的输出端分别与加法器的两个输入端连接，所述惯导辅助单元的输入端、测量信息筛选单元的输入端分别与加法器的输出端连接。

3.惯性卫星紧组合导航系统的多故障检测方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1，确定惯性卫星紧组合导航系统的观测量矩阵；

步骤2，建立故障检测的检验统计量：构造奇偶空间矩阵并确定观测方程表达式，将观测误差矩阵投影到奇偶空间矩阵得到奇偶矢量，再根据显著性校验原理建立检验统计量；

步骤3，检测识别惯性卫星紧组合导航系统的故障，具体包括如下步骤：

步骤3-1，对n颗可见卫星进行子集划分，以每5颗可见卫星为一个子集，共有                                                个子集；

步骤3-2，在每个子集中，利用步骤2所述的方法建立各个可见卫星的检验统计量，计算各个可见卫星在所属子集中的故障概率；

步骤3-3，叠加可见卫星在所属各子集中的故障概率，对故障概率和做归一化处理得到各个可见卫星的质量；

步骤3-4，判定质量小于规定值的可见卫星为故障卫星；

步骤4，剔除故障卫星，重构观测系统，确定观测方程：        

步骤4-1，计算可见卫星数与故障卫星数的差得到可用卫星数：

若可用星数大于或者等于4，进入步骤4-2；

若可用星数小于4，进入步骤4-3；

步骤4-2，删去观测量矩阵中关于故障卫星的数据；

步骤4-3，删去观测量矩阵中质量值小于0.4的故障卫星的数据；

步骤4-4，加权处理修正后的观测量矩阵得到无故障卫星信息的观测量矩阵，卡尔曼滤波器根据无故障卫星信息的观测量矩阵确定观测方程，再将卫星状态信息的误差值反馈给惯性导航装置和GPS接收机。

4.根据权利要求3所述的惯性卫星紧组合导航系统的多故障检测方法，其特征在于所述步骤1的具体实施如下：

步骤1-1，惯导等效伪距测量单元根据惯性导航装置的位置速度信息、原始卫星的位置信息计算惯导与可见卫星的伪距；

步骤1-2，加法器用接收机输出的可见卫星伪距减去步骤1-1得到的惯导与伪距得到原始观测量矩阵； 

步骤1-3，惯导辅助装置根据GPS输出的星历文件选择可见卫星之外的一颗卫星为辅助卫星；

步骤1-4，根据惯性导航装置测到的惯导位置信息、GPS接收机提供的原始卫星位置信息、GPS天线与惯导装置中心之间的校正距离，计算辅助伪距向量，将辅助伪距向量加入到步骤1-2得到的原始观测量矩阵；  

步骤1-5，利用步骤1-4所得的观测量矩阵计算可见卫星、辅助卫星到GPS接收机的方向余弦确定观测量矩阵。