[发明专利]一种接收机自主完好性故障检测方法

说明书

一种接收机自主完好性故障检测方法，步骤如下：1、计算历元t时参与定位的每个卫星的权重；2、建立历元t的定位方程，求解定位结果；3、计算定位结果的标准误差，将标准误差与预先设计的定位误差门限值比较，若低于预先设计的定位误差门限值，则表明本次定位成功，执行步骤4，若标准误差高于预先设计的定位误差门限值，则表明本次定位结果不可靠，当前历元t时的故障检测结束；4、判断每颗卫星是否出现异常，完成当前历元t的故障检测，进入步骤5；5、t的值加1，执行1‑4，进行下一历元的故障检测。本发明在定位的同时进行故障检测，大大降低了运算时间，在保证精度的同时，大大降低了故障卫星对定位结果的影响。

技术领域

本发明涉及卫星导航定位技术领域，具体涉及一种基于加权最小一乘的接收机自主完好性故障检测方法。

背景技术

在使用卫星导航系统对接收机进行定位的时候，卫星系统的故障(如电子故障、卫星播发的星历与时钟错误、异常的大气延时、多路径及接收机自身的故障等)会引起测量值的误差，从而导致用户接收机输出的定位结果出现较大误差，进而可能对用户自身的安全等产生不利影响。随着全球卫星导航系统的快速发展和广泛使用，实时快速的完好性监测就发挥着越来越重要的作用。

RAIM(Receiver Autonomous Integrity Monitoring,接收机自主完好性监测)是接收机自身对卫星测量值进行实时监测，利用接收机收到的多个卫星观测量形成的冗余对故障进行监测并识别。它的优点在于不需要外部设备的辅助，成本低，易实现。

目前，广泛使用的RAIM方法主要有残差分析法和最大解分离法两大类。残差分析法主要是基于最小二乘残差，在最小二乘定位后，计算残差平方和或学生化残差，并与门限值比较，但是最小二乘方法对故障星非常敏感，当存在故障星时，该故障星的较大误差会导致定位方程的结果出现严重偏移，可能导致故障星的残差绝对值变小，而非故障星的残差绝对值变大，这往往会导致误判，不能准确的识别出真正的故障星，而且需要剔除故障星后再次定位，增加了运算时间。最大解分离法则将n个观测值分为至少n组，每一组剔除若干颗星，对这n组卫星组合分别进行定位，并计算一些统计量，例如定位后残差平方和等等，与门限值相比，偏离最远的组合对应即为故障星，但该方法需要对未知的故障卫星的个数做出假设，且每一个组合都需要求解一次，计算量太大，且错误的故障卫星数假设也会导致误判和失败的概率增加。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种接收机自主完好性故障检测方法，解决了传统的RAIM方法准确率低且运算量大的缺点，具有较高的准确率，同时运算量小、速度快。

本发明采用了如下所述的技术方案：

一种接收机自主完好性故障检测方法，包括以下步骤：

步骤1、计算历元t时参与定位的每个卫星的权重；

步骤2、建立历元t的定位方程，使用加权最小一乘方法求解定位结果；

步骤3、计算定位结果的标准误差，将标准误差与预先设计的定位误差门限值比较，若低于预先设计的定位误差门限值，则表明本次定位成功，执行步骤4，若标准误差高于预先设计的定位误差门限值，则表明本次定位结果不可靠，历元t时的故障检测结束；

步骤4、判断每颗卫星是否出现异常，完成当前历元t的故障检测，并记录当前历元t时卫星i的定位残差供下一历元使用，进入步骤5；

步骤5、t的值加1，执行步骤1-步骤4，进行下一历元的故障检测。

所述步骤1中，按照以下公式计算卫星i在历元t时的权重w_i,t：

其中i为参与定位的卫星编号，i的取值从1到n，n为参与本次定位的卫星总个数；

sigmoid函数定义为：