[发明专利]一种接收机自主完好性故障检测及排除方法

说明书

本发明涉及一种接收机自主完好性故障检测及排除方法，结合了传统的RAIM方法的优点，从整体出发，既考虑了整体残差，又考虑到个体残差受到故障值的污染而不准确，使用剔除单个卫星后重新定位的误差，将二者有机结合起来进行故障检测，提高了故障检测的准确率。在运算量的考虑上，与传统的剔除卫星后逐个组合再次定位相比，本发明所提供的方法不需要逐个组合进行定位解算，而是利用了cook's distance统计量，该统计量就是衡量剔除单个观测量后对原方程的影响，由于该统计量利用了矩阵和统计学的知识进行了推导和化简，因此避免了逐个组合进行求解的运算，可以直接计算出结果，大大减少了运算量，使得检测准确高的同时，运算速度大大加快。

技术领域

本发明涉及一种接收机自主完好性故障检测及排除方法，属于卫星导航定位领域。

背景技术

对于卫星导航系统而言，卫星系统的故障(如电子故障、卫星播发的星历与时钟错误、异常的大气延时、多路径及接收机自身的故障等)会引起测量值的误差，从而导致用户接收机输出的定位结果出现大的误差，影响用户自身的安全。随着全球卫星导航系统的快速发展，完好性监测就发挥着越来越重要的作用。

RAIM(Receiver Autonomous Integrity Monitoring,接收机自主完好性监测)是接收机自身对卫星测量值进行监测，其利用接收机自身的冗余观测量对故障进行监测并识别出故障星。它的优点在于不需要外部设备的辅助，成本低，易实现。

目前，广泛使用的RAIM方法主要有残差分析法和最大解分离法两大类。残差分析法主要是基于最小二乘残差，计算残差平方和或学生化残差，并与门限值比较，该方法计算量小，但是当存在故障星时，该故障星的较大误差会影响定位方程的结果，影响到各个卫星的残差，可能导致故障星的残差绝对值变小，而非故障星的残差绝对值变大，这往往会导致误判，不能准确的识别出真正的故障星。最大解分离法则将n个观测值分为n组，每一组剔除第i颗星，对这n组卫星组合分别进行定位，并计算一些统计量，例如定位后残差平方和等等，与门限值相比，偏离最远的组合对应即为故障星，该方法准确率较高，但是缺点是计算量太大。

因此本领域亟待提供一种全新的接收机故障检测方法，以解决传统的RAIM方法残差平方和法准确率低，传统的最大解分离法运算量大的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种接收机自主完好性故障检测及排除方法，具有较高的准确率，同时运算量小速度快的优点。

本发明目的通过如下技术方案予以实现：

提供一种接收机自主完好性故障检测及排除方法，包括以下步骤：

步骤1、使用全部满足设定条件的可见卫星建立最小二乘方程进行定位，求解用户接收机的位置，计算出各个卫星的定位残差向量

步骤2、计算残差平方和计算伪距误差方差其中n是卫星个数，p是最小二乘定位方程中未知参数个数；

步骤3、将与门限值比较，高于门限则表明存在故障星，进入步骤4，若低于门限则表明无故障星，进入步骤8；

步骤4、计算最小二乘方程的定位矩阵X对应的投影矩阵H；

步骤5、计算最小二乘方程的D统计量；

步骤6、将第i个卫星的D统计量D_i与D统计量门限值对比，如果D_i高于门限值，则第i个卫星为故障星，进入步骤7，如果D_i均小于等于门限值，则进入步骤8；

步骤7、将D_i值最大的卫星设定为不满足设定条件的故障星，返回步骤1；

步骤8、输出用户接收机的位置。