[发明专利]一种针对高级接收机自主完好性监测的位置估计优化方法

说明书

本发明公开了一种针对高级接收机自主完好性监测的位置估计优化方法，本方法针对高级接收机自主完好性监测的可用性，提出了一种位置估计的优化方法；在ARAIM在通过传统方法得到的定位结果下不满足可用判据时，在定位精度允许范围内，用一个星座加权的定位结果替换原定位结果，重新计算保护水平和有效监测门限。本方法可以降低不同星座在定位精度上的差异，提高ARAIM的可用性；本方法具有计算复杂度低、兼容性好的特点；该方法适合于卫星导航接收机的自主完好性监测应用，同样的思想适用于其它采用多假设解分离的信号系统。

技术领域

本发明涉及卫星导航技术领域，特别涉及一种针对高级接收机自主完好性监测的位置估计优化方法。

背景技术

接收机自主完好性监测(ReceiverAutonomous Integrity Monitoring,RAIM)是卫星导航接收机根据冗余的GNSS信息自主进行故障诊断与排除的方法。RAIM算法是包含在接收机里面的，因此被称为自主监测，RAIM也是最直接、最及时、应用最广泛、研究最深入、计算效率最高的完好性监测方法。RAIM技术仅支持侧向导航，无法满足国际民航组织规定的垂直引导航向性能定义的200英尺以下垂直引导航道性能需求(LocalizedPerformancewithVertical guidance,LPV-200)。先进接收机自主完好性监测技术(AdvancedRAIM,ARAIM)，是由GNSS发展构架研究小组(GNSS EvolutionaryArchitecture Study,GEAS)设计主要用于在2030年前为航空LPV-200操作提供完好性监测的解决方案。

ARAIM由空间段、用户段和地面段组成，ARAIM的概念可以大致概括为用户接收机接受空间段多个星座的多频信号测量值，根据地面监测站提供的完好性支持信息(Integrity SupportMessage,ISM)，确定出需要进行监测的故障模式以及对应的监测子集的概率，用户算法计算各个子集的位置估计和完好性边界，从而识别和排除故障测量值，得到定位解的保护水平。ARAIM可以充当一种协调各个星座完好性增强平台，缓解各个星座的差错并能融合他们的完好性方面的性能，对个别星座的负面变化不敏感。

ARAIM的用户接收机算法是基于多假设解分离(Multiple Hypothesis SolutionSeparation,MHSS)的方法,在此之前第一步是根据完好性支持信息ISM和接收机定位解算得到的卫星数、星座数等参数，确定故障模式的数量和对应监测子集的概率。故障模式选择得当，既可以满足完好性风险的阈值要求，又可以尽可能减少多假设解分离的子集数量，缓解计算压力。

ARAIM的可用性判断依据是LPV-200，相当于将民航飞机引导至距地面垂直距离60米的高度。LPV-200的内容主要包括四个方面：水平告警门限40米，垂直告警门限35米，有效监测门限(Effective Monitoring Threshold，EMT)15米和垂直定位精度1.87米。ARAIM计算得到的水平保护水平(Horizontal Protection Level，VPL)、垂直保护水平(VerticalProtection Level，VPL)、有效监测门限和垂直定位精度需要全部满足上述LVP-200的规定，才具备可用性，否则有一项不满足，则ARAIM在此时刻不可用。

ARAIM的定位结果由传统的加权最小二乘方法得到，定位结果具有最优的定位精度，但是并不一定对应最小的保护水平和EMT，进一步地也并不一定满足ARAIM的可用性。ARAIM位置估计优化的思想是在定位精度允许范围内，对定位结果进行调整，尽可能降低保护水平和EMT，从而提高ARAIM的可用性。

发明内容