GNSS接收機(jī)正直性監(jiān)測方法研究.pdf

1、GNSS，即全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用在測繪、通信、民航、軍工等領(lǐng)域，并且它的應(yīng)用領(lǐng)域仍在不斷拓展。GNSS的兩個核心性能指標(biāo)是精度和正直性，精度是導(dǎo)航系統(tǒng)為接收機(jī)所提供的航跡與接收機(jī)實(shí)際航跡的誤差，正直性是導(dǎo)航系統(tǒng)出現(xiàn)故障時能及時向用戶告警的能力。隨著美國的GPS、歐盟的Galileo、中國北斗系統(tǒng)的全面建設(shè)以及俄羅斯GLONASS現(xiàn)代計劃的實(shí)施，衛(wèi)星導(dǎo)航的定位

2、精度得到了極大提高，已經(jīng)可以滿足絕大多數(shù)的需求。然而保證動態(tài)用戶可靠性的正直性還無法滿足實(shí)用需求，并且從保障用戶安全的角度，正直性比精度有著更重要的意義。
　　接收機(jī)自主正直性監(jiān)測(Receiver Autonomous Integrity Monitoring，RAIM)，是利用接收機(jī)內(nèi)部的冗余信息，直接通過接收機(jī)內(nèi)部的定位算法來進(jìn)行正直性監(jiān)測工作的。RAIM不需要依賴于外部增強(qiáng)系統(tǒng)，對故障反應(yīng)迅速并且不需要外界的干預(yù)，具有使用

3、靈活、成本低等優(yōu)點(diǎn)，是目前應(yīng)用比較廣泛的一種正直性監(jiān)測方式。本文先就GNSS的正直性檢測技術(shù)及其研究現(xiàn)狀做了系統(tǒng)介紹，接著主要就RAIM算法展開分析和研究，論文的主要工作包括以下幾個方面:
　　(1)本文對GNSS正直性檢測技術(shù)的理論和方法及其研究現(xiàn)狀較為全面地做了分析，并對RAIM算法做了詳細(xì)的剖析。根據(jù)偽距觀測模型的建立，針對單顆衛(wèi)星故障的情形，分別對基于最小二乘殘差方法和奇偶矢量方法的故障檢測和故障識別進(jìn)行了詳細(xì)闡述，并且對

4、正直性監(jiān)測的可用性和可靠性做了分析，完整地介紹了RAIM的理論方法、功能和流程。
　　(2)本文分析了衛(wèi)星發(fā)生微小偽距偏差時對定位結(jié)果的影響，指出傳統(tǒng)的RAIM算法無法有效地進(jìn)行故障檢測。同時根據(jù)相鄰觀測歷元之間的噪聲具有獨(dú)立性而偽距偏差之間具有相關(guān)性，提出一種基于向量相關(guān)距離的多歷元累積RAIM算法，該算法通過累積歷元使等效偽距偏差增大，再利用相關(guān)距離進(jìn)行故障識別，可以有效地提高對微小偽距偏差故障的故障檢測和故障識別性能。

5、>　　(3)本文分析了多星座聯(lián)合導(dǎo)航下的RAIM算法，指出多星座聯(lián)合導(dǎo)航提高了接收機(jī)的冗余度信息并且改善了衛(wèi)星的幾何分布，有利于提高故障檢測和故障識別性能。同時，針對不同星座下的測量噪聲誤差等級不盡相同，考慮了加權(quán)的方法來改善RAIM算法，并詳細(xì)分析了基于奇偶矢量的加權(quán)RAIM算法。針對多星座下衛(wèi)星發(fā)生故障且同時多顆衛(wèi)星發(fā)生故障的幾率增大問題，討論了多故障檢測的問題，并提出一種檢測雙星故障的RAIM算法，該算法通過構(gòu)造決策變量找出最有可