[发明专利]特征斜率加权的最小二乘残差接收机自主完好性监测方法

摘要

本发明公开的特征斜率加权的最小二乘残差接收机自主完好性监测方法，属于卫星导航技术领域。本发明实现方法为，构造新的检验统计量，引入与各可见星特征斜率相关的设计权阵，对伪距的最小二乘残差矢量的各分量进行加权，以调节各可见星残差矢量在检验统计量中所占的比重，使检验统计量更准确的反映伪距偏差对定位误差的影响，使检验统计量更准确的反映伪距偏差对定位误差的影响，降低以最小二乘残差LSR方法完成接收机自主完好性监测RAIM时的漏检率和虚警率，为用户提供更为准确的完好性信息。本发明适用于GNSS的接收机自主完好性监测，应用于卫星导航技术领域，提高导航精度。

主权项

1.特征斜率加权的最小二乘残差接收机自主完好性监测方法，又称Slope‑LSR方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一：在某观测历元某地点，共有K颗GNSS可见星；可见星与接收机之间的线性化伪距方程为：Z＝HX+ε      [1]其中，地心地固ECEF坐标系下的观测矩阵前3个元素是到P^u的三维位置改正数；Z＝[ρ¹‑R¹ … ρⁱ‑Rⁱ … ρ^K‑R^K]^T；ε＝[ε¹ … εⁱ … ε^K]^T，其中：ρⁱ和Rⁱ分别为第i颗可见星和接收机之间的伪距和真距，为接收机的近似位置，Pⁱ＝(xⁱ,yⁱ,zⁱ)和P^u＝(x^u,y^u,z^u)分别为地心地固ECEF坐标系下第i颗可见星和接收机的三维位置；c为光速；Δt为接收机钟差；ε为观测误差，包括观测噪声和观测偏差；根据最小二乘定位原理，X的最小二乘解为Pu的最小二乘解为设可知伪距最小二乘残差矢量ω为：步骤二：计算站心坐标系中的观测矩阵HsHs是观测矩阵H在站心坐标系中的表示，即Hs＝HR      [6]其中，R为可见星与接收机之间的真距；步骤三：计算各可见星的伪距偏差特征斜率SlopeVi，其中：i＝1,…,K；对于每颗GNSS可见星，其伪距偏差向量在残差域和垂直定位误差域都存在相应的投影，根据二者关系，伪距偏差向量的特征斜率为其中，其中，下标3i第3行第i列的元素，ii表示第i行第i列的元素；在伪距偏差向量值一定时，可见星的特征斜率越大，伪距偏差造成的定位误差越大，残差检验统计量反而越小，反之，特征斜率越小，定位误差越小，残差检验统计量反而越大；步骤四：根据各可见星的特征斜率设计权阵W；其中，wi是与SlopeVi有关的设计权值，式中，函数代表取中位数，T_Slope是伪距偏差向量在残差域和垂直定位误差域投影分别等于故障检测门限和垂直告警限值时的特征斜率，即TSlope＝HAL/Td     [10]式中，HAL和Td分别代表垂直告警限值和故障检测门限；步骤五：构造故障检测的检验统计量Tsw；步骤六：利用构造故障检测的检验统计量Tsw进行故障检测；Tsw＜Td，不存在故障星；Tsw≥Td，存在故障星；若Ts＜Td，则转入步骤九；Ts≥Td，则转入步骤七；步骤七：构造故障识别的检验统计量步骤八：利用构造故障识别的检验统计量识别故障星星号；VSi无故障；VSi有故障；其中，下标i即为对应的故障星星号；步骤九：根据步骤六故障检测和步骤八的故障识别结果，输出接收机自主完好性监测RAIM监测结果；根据步骤六进行故障检测，如果未检测到故障，则监测结果为GNSS不存在故障星；如果监测到故障，根据步骤八识别故障星星号，则监测结果为GNSS存在故障星，并输出故障星的星号，即实现输出接收机自主完好性监测RAIM监测结果。