[发明专利]在星基定位测量系统中检查移动载波位置的估计完整性的方法

说明书

本发明涉及在星基定位测量系统中检查移动载波位置的估计完整性的方法。本发明的领域是检查移动载波位置估计的完整性的方法，所述位置由星基定位测量系统建立，所述估计通过所谓的“实时动态定位”过程获得。根据本发明的方法验证载波相位测量与码伪距测量一致。该方法包括：步骤(E3)，在每个观测时刻计算载波速度；步骤(E4)，验证在每个所述观测时刻，在每个卫星视轴上接收的信号的载波相位的短期演进与计算的速度一致；以及步骤(E6，E7)，验证在每个所述观测时刻，基于通过载波相位进行长期滤波的伪距测量获得的经滤波的位置是可靠的。

技术领域

本发明的一般领域涉及通过GNSS(全球导航卫星系统的缩写)卫星星座可访问的高精度定位过程的完整性的加强。本发明的具体应用领域是无人机导航。对无人机使用进行管理的新法规正逐步引导无人机搭载自主和可靠的定位系统，以满足航空管理机构确定的安全目标。对于无人机的某些操作，必须以高精度进行定位，以确保机载设备的精确参考。

背景技术

GNSS类型的卫星导航系统给出的位置完整性的缺陷包括存在大于给定阈值的位置测量的偏差，而系统检测不到该估计误差。在航空学中，估计的GNSS位置在每个时刻都与保护半径相关联，使得可以评估在给定置信度下无法保证检测到位置偏差的量。偏差的来源可以在卫星的未声明故障、与信号传播相关的误差或与这些信号的接收机相关的缺陷中找到。专门确保监测卫星故障的屏障通常被简称为“RAIM”，表示“接收机自主完整性监测”。存在各种类型，简称为“RAIM-FDE(表示“RAIM-故障检测和排除”)、“RAIM_SBAS”(表示“RAIM_星基增强系统”)或“ARAIM”(表示“高级RAIM”)。

这些算法是为航空操作定义的，用于验证基于伪距测量计算的位置的完整性，该伪距测量是由到达日期的估计值来表述的，该到达日期的估计值可以通过所谓的“BPSK”(该缩写表示“二进制相移键控”)宽带扩频码获得。基于信号载波相位增量测量的类似算法也可用于验证基于积分多普勒测量计算的速度估计的一致性。将通过示例性实施方案引用题为“Satellite signal receiver with speed computing integrity control”的专利US 6169957。

完整性损失的风险取决于这些误差监测算法未检测到的概率，也取决于在卫星处产生的担心的事件的发生，例如卫星系统未检测到的故障。因此，由于GNSS服务提供商目前仅保证伪距中存在的缺陷率，而不保证与载波相位相关的测量中存在的缺陷率，因此只能验证基于伪距测量计算的位置估计的完整性。

尽管存在多种能够基于所谓的“PPP”(该缩写表示“精确点定位”)技术或“RTK”(该缩写表示“实时动态定位”)技术来提供高精度GNSS定位测量的过程，并且尽管双频星座的出现简化了精确定位算法并使其更加鲁棒，但仍然不能使完整性损失的风险与这些过程相关联，从而使得这些过程难以用于“SOL”(该缩写表示“生命安全”)应用。

因此，经航空操作认证的接收机仅使用伪距测量来进行位置计算。接收机基于伪距误差的分散来评估位置解的完整性，所述伪距误差的分散是基于伪距测量的最小二乘残差来计算的。多普勒测量是与相对位移相关的载波相位演进(evolution)的特征，但就其本身而言，并不用于加强完整性，同时多普勒测量提供比编码更重要的细节，并且可能可以实现更小的保护半径来管理相对位移。

PPP和RTK技术部署在大地测量领域，直接利用卫星载波相位测量，已知PPP和RTK技术可以提供分米或甚至厘米精度的位置细节，但无法确保位置测量的完整性。

然而，已经进行了几次尝试，根据相位测量及其模糊度测量来监测RTK点的完整性，但后者仅限于低动态载波或通过后处理进行分析，或者需要与实时误差监测不兼容的延迟。此外，对卫星发射的载波相位的缺陷发生率的未知加权无法先验地保证这样的精确测量的完整性损失的风险。

发明内容