[发明专利]基于基带域辅助RAIM算法的导航系统故障检测装置及方法

权利要求书

1.一种基于基带域辅助RAIM算法的导航系统故障检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：获取卫星导航接收机基带域第n通道的多路相关值，建立单通道多路相关的估计误差检测量模型，然后在单通道多路相关的估计误差检测量模型的基础上，建立n通道多路相关的估计误差检测量模型；

步骤2：结合n通道多路相关的估计误差检测量和RAIM算法的融合，建立基带域辅助的RAIM算法扩展观测方程；

步骤3：通过最小二乘法计算出接收机伪距观测值的残差量，进而建立基带域辅助的RAIM算法的联合检验统计量模型，实现对卫星导航系统的故障检测。

2.根据权利要求1所述一种基于基带域辅助RAIM算法的导航系统故障检测方法，其特征在于：所述步骤1具体为：

在卫星导航接收机设置n个通道，n≥6，每个通道处理一颗卫星的中频信号，为提高接收机每个通道的码跟踪环路的检测精度，采用多路相关器模块，该模块由N个相关器组成，N≥3，且N为奇数，相关器的个数取决于FPGA和DSP的处理能力，使用越多的相关器越有利于提高下码跟踪环的检测精确度；其中检测区间设定为码片，即相关器间隔为码片，其中计算值有整数只保留整数，无整数只保留小数点后一位；通过相关器计算获得第n通道的多路相关值为由斜率计算公式得，该通道接收的导航基带信号与多路本地伪码的相关值构成的相关峰两侧斜率表达式为：

其中，k_-Δ表示左侧斜率，k_Δ表示右侧斜率；i＝0,1,…,N-1表示相关器输出的索引编号，对应的多路相关值为即当Δ_N/2＝0时，为即时支路相关值I_p；当第n通道输入的导航中频信号为理想信号时，相关峰两侧斜率一致，故建立单通道单次估计检测误差为：

若为正常的卫星导航中频信号，则若为异常的卫星导航中频信号则为上述原式；将该估计检测误差去除系数和后,单通道单次估计检测误差改写为：

展开表示为：

对上式的估计检测误差，建立待检测的卫星导航中频信号与理想的卫星导航中频信号之间的检测关系式为：

其中，为待检测信号的第i个检测量，在此处定义为微小异常信号第i个检测量；为理想信号的第i个检测量，K为通过虚警概率P_f和漏检概率P_m计算得到的常数，σ_nor为理想信号下的标准差；β表示筛选出的最大估计检测误差量，当检测器β大于等于设定值时，认为该信号存在异常，并对该卫星进行标记；

考虑到基带域信号处理时间步长Τ₁与RAIM算法监测历元时间步长Τ₂存在不一致问题，但Τ₂能被Τ₁整除，即Τ₂/Τ₁＝λ，且多路相关估计误差检测量β为单颗卫星基带域监测结果，故第n通道多次估计检测的最大误差量，即单通道多路相关的估计误差检测量模型α如下式所示：

其中，j＝0,1,……,λ，表示在完成单次RAIM检测时长下的基带信号处理次数；β_j表示第j次的估计误差检测量值；α表示在Τ₂检测时长下的多次估计误差中的最大值；

因此，推导出n个通道的估计误差检测矩阵，即n通道多路相关的估计误差检测量模型为：

其中，αⁿ表示第n个通道的最大估计误差检测量。