[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

说明书

本发明提供一种基于基带域辅助RAIM算法的导航系统故障检测装置及方法，涉及卫星导航监测技术领域，本发明方法包含如下步骤：第一步，获取接收机基带域第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；第二步，结合第一步的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；第三步，建立基带域辅助的RAIM算法的联合检验统计量模型；第四步，一种基带域辅助的RAIM算法的FPGA和DSP硬件实现。相对于传统的算法只存在于理论仿真，本发明能够使用FPGA和DSP来硬件实现，具有实际应用价值。

技术领域

本发明涉及卫星导航监测技术领域，尤其涉及一种基于基带域辅助RAIM算法的导航系统故障检测装置及方法。

背景技术

完好性监测是指当卫星定位误差大于设置的阈值时，系统可及时地给出告警的信息的能力。若系统没能给出这种告警信息，会导致定位可靠性的降低，发生完好性风险。接收机自主完好性监测(Receiver Autonomous Integrity Monitoring，RAIM)是利用自身冗余的观测数据对卫星故障进行监测和识别的技术。

随着卫星导航技术的应用越发广泛，人们对定位完好性服务等也越发重视。目前，RAIM算法可分为两大类，一类是基于滤波器的算法，另一类是基于伪距残差的快照算法，现有RAIM研究的基础都是立足于用户接收机的量测域和导航解算域的量测解算，并进行一致性判断，来完成完好性监测。但从用户接收机来说完好性监测与接收机对导航信号处理相关，就接收机处理卫星导航信号的整个过程而言，导航定位量测域参数获得之前需要进行导航基带信号跟踪处理，已有接收机完好性监测算法并未考虑接收机中频基带信号处理部分带来的影响。因此，针对导航信号在接收机基带域跟踪环路中产生的码相位误差导致的定位误差进行研究，并将基带域跟踪处理与完好性监测融合，提升导航系统定位的完好性监测性能。本发明通过接收机中频基带信号处理中获取的监测参数来辅助RAIM算法的故障检测，建立一种基带域辅助的RAIM算法监测模型并进行硬件实现，该方法能够提高故障检测的灵敏度，可靠地进行故障告警和识别，进而提高导航定位完好性性能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于基带域辅助RAIM算法的导航系统故障检测装置及方法。

一种基于基带域辅助RAIM算法的导航系统故障检测方法，具体包括以下步骤：

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；

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，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：