[发明专利]一种基于星间差分GPS/BDS/INS紧组合导航的MHSS FDE方法

说明书

本发明公开了一种面向星间单差GPS/BDS/INS紧组合定位的MHSS FDE方法：初始化求得GPS与BDS的系统间偏差；建立基于星际差分的卫星/惯性紧组合模型；根据卫星数量设计故障子集；求解每个故障子集对应的检测统计量与阈值，并进行故障检测与剔除，本发明能够处理多卫星观测量故障，最大化利用正确的卫星观测量。所述方法包括初始化求解GPS与BDS系统间偏差；建立基于星际差分的卫星/惯性紧组合模型；基于卫星数量设计故障子集；根据故障子集构建检验统计量，进行故障检测，根据检测结果以“最大故障贡献为剔除最高优先级”为理念设计MHSS故障剔除算法；最后输出定位结果。

技术领域

本发明属于卫星导航技术领域，特别涉及一种基于星间差分GPS/BDS/INS紧组合导航的MHSS FDE方法。

背景技术

卫星/惯性组合导航由于卫星导航与惯导的互补性已成为室外定位中最常见的方法之一。按组合方式可将卫星/惯性组合导航分为松组合、紧组合和深组合导航，其中卫星/惯性紧组合导航以伪距/伪距率作为量测输入，比松组合具有更高的定位精度和可靠性，比深组合具有更低的计算量和更好的实现性。随着各国全球卫星导航系统的发展与完善，可见卫星数量增加，组合导航的精度与可用性得到提升，但这也增加了卫星多观测量同时发生故障的概率。观测量故障往往是因为卫星信号受多路径效应、人为干扰、欺骗、卫星导航的软硬件随机故障等影响，无法预知与建模。因此，多观测量故障检测与剔除(FDE)算法对基于惯性/卫星组合的可靠导航具有重要意义。

目前应用于组合导航系统中的卫星信息故障检测算法包括接收机自主完好性监测(RAIM)，接收机自主完好性外推(AIME)，这些方法对单故障敏感度很高但无法有效进行多故障检测。多假设解分离(MHSS)通过对所有的卫星进行组合运算将不同的故障分离到不同的子集中，根据子集解与全集解的差值构建检验统计量，是一种有效的多故障检测方法，被应用于高级接收机完好性监测(ARAIM)，但是它目前仅应用于单接收机中，与组合导航框架并不适配。

发明内容

针对现有技术存在的问题与难点，本发明提出一种面向星间单差GPS/BDS/INS紧组合定位的MHSS FDE方法，将GPS/BDS/INS紧组合导航框架与MHSS算法理论融合，进行多观测量故障的检测与剔除，保证组合导航系统的可靠性与稳定性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提出一种面向星间单差GPS/BDS/INS紧组合定位的MHSS FDE方法，能够处理多卫星观测量故障，最大化利用正确的卫星观测量。所述方法包括初始化求解GPS与BDS系统间偏差；建立基于星际差分的卫星/惯性紧组合模型；基于卫星数量设计故障子集；根据故障子集构建检验统计量，进行故障检测，根据检测结果以“最大故障贡献为剔除最高优先级”为理念设计MHSS故障剔除算法；最后输出定位结果。

针对故障检测与剔除部分：计算所有故障子集对应的检验统计量和阈值，当所有的检验统计量都在阈值之内时，认为无故障，否则认为有故障需要进行故障剔除。故障剔除以“最大故障贡献为剔除最高优先级”为理念进行，每次只剔除一个故障子集所对应的假设故障星，剔除之后再重新进行量测方程构建、故障子集设计、故障检测与剔除等步骤。

如图1所示，一种基于星间差分GPS/BDS/INS紧组合导航的MHSS FDE方法，包括以下步骤，

步骤(1)，初始化求得GPS与BDS的系统间偏差；

所述步骤(1)中初始化阶段在系统正式开始工作前获得GPS与BDS的先验系统间偏差，k历元时的系统间偏差求解方法为：

δt_τ,k＝δt_uG,k-δt_uB,k    (1)