[发明专利]一种监测站伪距观测序列辅助的导航卫星故障检测方法

说明书

本发明提供了一种监测站伪距观测序列辅助的导航卫星故障检测方法，用以解决现有技术中导航卫星故障检测存在滞后的问题。所述检测方法首先通过监测站采集M个历元时刻的伪距观测量，并进行预处理，再计算当前历元时刻和上一历元时刻的伪距观测量变化量，并对M‑1个变化量进行正态分布一致性检验，判断各历元时刻的伪距观测量是否异常；最后根据对判定为异常的所有伪距观测量进行数据关联性分析，如果各异常伪距观测量的相关性超出相关性阈值，则判定为卫星存在故障。本发明通过对伪距观测量变化量的正态分布一致性检验和异常观测数据的关联性分析实现卫星故障的检测，可有效的检测出导航卫星存在的故障，从而增强全球卫星导航系统的服务性能。

技术领域

本发明属于全球卫星导航系统性能监测领域，特别涉及一种监测站伪距观测序列辅助的导航卫星故障检测方法。

背景技术

全球卫星导航系统通过在轨卫星和地面站的配合，为全球定位、导航、通信等提供越来越多的服务。导航卫星的正常运行和工作是导航安全、准确的保障，因此，要对导航卫星的性能、状态进行实时监测，当预测到或发现导航卫星处于故障状态时，要及时进行复位修复或冗余替换，保证导航系统的正常运行。

现有技术中，全球卫星导航系统中地面监测站通过对卫星播发信号的监测来评估导航卫星导航任务处理单元是否处于正常工作状态。但是，直接通过卫星播发信号评估导航卫星的性能，存在一定的滞后性，检测效果较差。

发明内容

鉴于上述问题，本发明实施例提供了一种监测站伪距观测序列辅助的导航卫星故障检测方法，利用监测站伪距观测数据的时间序列，通过对伪距观测量变化量的正态分布一致性检验和异常观测数据的关联性分析实现卫星故障的检测，可有效的检测出导航卫星存在的故障，从而增强全球卫星导航系统的服务性能。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

本发明实施例提供了一种监测站伪距观测序列辅助的导航卫星故障检测方法，所述检测方法包括：

步骤S1，监测站采集M个历元时刻的伪距观测量，并进行预处理；

步骤S2，计算当前历元时刻和上一历元时刻的伪距观测量变化量，并对M-1个变化量进行正态分布一致性检验，判断各历元时刻的伪距观测量是否异常；

步骤S3，对判定为异常的所有伪距观测量进行数据关联性分析，如果各异常伪距观测量的相关性超出相关性阈值，则判定为卫星存在故障。

上述方案中，所述步骤S1中，对伪距观测量进行预处理，包括如下步骤：

步骤S11，获取各伪距观测量的时间序列，并计算各伪距观测量的历元间变化量；

步骤S12，计算固定时间窗内各历元间伪距观测量变化量的均值和方差；

步骤S13，根据所计算的均值和方差，基于正态分布假设，剔除异常伪距观测量；

步骤S14，采用滤波算法对剩余观测量进行平滑滤波，得到预处理后的伪距观测量。

上述方案中，步骤S11中，通过式(1)计算各伪距观测量的历元间变化量：

式(1)中，s为卫星编号；k为历元时刻，取值为1至M；i为伪距观测量的编号；ρ和△ρ分别为伪距观测量和伪距观测量变化量。

上述方案中，步骤S12中，通过式(2)计算固定时间窗内各历元间伪距观测量变化量的均值和方差：

式(2)中，l为固定时间窗口的长度；u为均值；σ为标准差，t代表当前历元时刻。

上述方案中，步骤S13中，剔除异常伪距观测量，首先构造如下假设检验：