[发明专利]一种面向卫星多故障的RAIM方法

说明书

本发明公开了一种面向卫星多故障的RAIM方法，包括获取实验数据；判断卫星观测个数是否大于5，若大于5，则进行故障检测，否则，结束RAIM执行程序并输出“无法进行RAIM检测”；对伪距观测值进行故障检测；使用得到的最小二乘验后方差与无故障卫星定位结果，再一次进行故障检测；判断检测迭代是否结束，若不结束则将数据返回第一次故障检测；否则输出第二次故障检测的定位结果。该方法构造了不受其他故障影响的对应于各颗卫星的故障检测量进行多故障分离，单次即可分离出多个故障观测值；引入动态迭代无故障子集解算过程，逐渐逼近无污染的当前时刻位置解，有利于提高用残差表征故障准确性。采用最小二乘验后方差使得方差更真实准确。

技术领域

本发明涉及GNSS容错导航技术，具体涉及一种面向卫星多故障的RAIM方法。

背景技术

全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)是一个世界范围的定位和定时系统，包含一个或多个卫星星座，并且在必要的时候需要增强系统以支持所需要的导航性能。GNSS星座主要包括美国的GNSS、中国的“北斗”卫星导航系统、俄罗斯的GLONASS、欧洲的Galileo。

接收机自主完好性检测概念(Receiver Autonomous Integrity Monitoring，RAIM)是指接收机在瞬间利用冗余观测数据进行的一致性检查，冗余观测卫星必须至少有5个。RAIM的主要特点是完全自包含并且相对容易在软件中实现。RAIM需要解决当前时刻观测是否存在故障和故障存在于哪颗卫星的量测值上这两个重要问题。

常用的经典RAIM算法为“快照(snapshot)”算法，包括最小二乘残差法、伪距比较法、和奇偶矢量法。“快照(snapshot)”方法对单故障检测效果较好，并且这三种方法在数学原理上等效。奇偶矢量法由M.A.Sturza于1987年引入，后被Honeywell公司应用于航空用GPS\IRS组合传感器中。奇偶矢量法由于其简单易行被普遍采用，并被RTCA SC-159推荐为基本算法。多故障RAIM检测主要基于多假设与内外点分离，其思想是通过对所有卫星进行组合运算将不同的故障分离到不同的子集中。多假设解分离算法按照假设的故障模式将所有观测到的卫星按照组合运算分组为子集，并根据子集的解与全集解的差值进行故障检测。内外点分离中，RANCO(Range Consensus)算法通过计算基于4颗卫星的位置解，计算对该解没有贡献的卫星的检测值，并用作统计一致性的度量。具有比某个阈值更高的估计范围误差的卫星被识别为离群值。基于组合子集求解遍历的算法，在需要监测的观测值数量与故障数量多时统一产生计算量爆炸的情况，且其残差阈值与内外点判别阈值等关键参数的选取对其检测性能的影响非常巨大，目前非常依赖于经验值。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种面向卫星多故障的RAIM方法。

技术方案：本发明的面向卫星多故障的RAIM方法，包括以下步骤：

S1、获取实验数据；

S2、判断卫星观测个数是否大于5，如果大于5则，执行步骤S3；否则，结束RAIM执行程序并输出“无法进行RAIM检测”；

S3、对伪距观测值进行故障检测；

S4、使用步骤S3得到的最小二乘验后方差与无故障卫星定位结果，再一次进行故障检测；

S5、判断检测迭代是否结束，若不结束则将数据返回到步骤S3，进行迭代检测。若结束则输出步骤S4的定位结果。

进一步的，步骤S1中实验数据为参与解算的数据，每次参与解算的数据包括：

(a)卫星位置坐标X^j(t)、Y^j(t)、Z^j(t)，其含义为t时刻时卫星j(j为卫星索引号)在地心地固系下的位置坐标；