GPS接收机基于奇偶矢量的RAIM算法研究

RAIM是指用户接收机利用多余观测量为定位解自主地提供完善性监测,其基本功能包括故障检测（FD）及故障排除（FE）两个部分。文中对基于奇偶矢量法的GPS接收机自主完善性监测（RAIM）算法进行分析与研究,并以具体数据为例,对该算法进行验证分析。     

GNSS接收机自主完好性监测算法研究

随着GPS等卫星导航系统的广泛应用,实际导航中对接收机的导航定位精度也提出了越来越高的要求。目前对此较为有效的方法就是利用接收机自主完好性监测来保证,该方法日益受到重视。常用的自主完好性监测方法有伪距比较法、最小二乘残差法和Parity方法,针对利用最小二乘残差法实现的GNSS接收机自主完好性监测算法进行研究。     

GPS动态导航接收机自主完好性监测算法

针对目前GPS接收机自主完好性监测方法受到许多假设的制约这一问题,该文根据已有的导航系统可靠性研究,基于非理想故障模式以及故障分布参数的不确定性,利用先验概率模型对卫星和接收机异常建模;采用该模型,建立了基于误警率及漏检率的最小风险代价任意目标函数,以对残差统计量分析进而优化选取阈值;最后对快照接收机自主完好性监测法以及利用贝叶斯更新得到后验故障概率的多步完好性监测算法进行分析,具有一定的参考意义,多步算法将会进一步丰富GPS完好性结构。仿真实验结果表明,在每个几何条件下用反复试验法可进行阈值的搜索,达到比传统接收机自主完好性监测方法更好的效果。     

基于CORS网的接收机钟差监测和预测研究

研究了对接收机钟差、钟速和钟漂的实时测定方法,并将该方法应用于北京市CORS基准站接收机的数据检验,实现了接收机钟差的在线实时监测(检测频度达到1次/1 s);然后浅谈利用ARMA模型对接收机钟差的预测研究,为接收机的完备性监测做准备。     

一种基于模糊聚类分析的新型RAIM算法北大核心CSCD

针对接收机自主完备性监测(RAIM)中多粗差的探测识别难题,该文在研究了模糊聚类分析原理和特点的基础上,利用QR检校法构建单点定位的全设计矩阵,提出了基于模糊c均值(FCM)的模糊聚类分析的新型RAIM算法,以实际观测数据对比分析了硬聚类分析和模糊聚类分析在单个粗差和两个粗差下的探测识别性能。由试验结果可知,该文方法可有效实现多个粗差的探测识别问题,解决了单点定位中的质量控制问题,可有效保障单点定位结果的可靠性。     

GPS接收机自主完好性监视算法研究及仿真

随着GPS等卫星导航技术的广泛应用,在实际导航中对接收机的导航定位精度,尤其对定位的有效性提出了越来越高的要求。目前对此较为有效的方法就是利用接收机自主完好性监视(RAIM)进行保障,而且该方法日益凸显出其优越性。常用的自主完好性监视方法有伪距比较、最小二乘残差估计以及Parity方法,本文针对最小二乘残差估计方法实现的RAIM算法进行了研究和仿真,图形和数据化的仿真结果充分证明了该方法的可行性。     

RAIM算法研究

用户自主完备性监测RAIM算法是广域差分GPS的关键和核心技术之一。在已有RAIM算法的基础上，讨论了粗差探测和定位的方法，并给出了Parity方法中剔除多个粗差的算法，最后用‘99南海实测数据进行了验证。     

GALILEO系统局域完备性监测设计与实现

根据GALILEO系统局域完备性概念和网络RTK的基本理论,建立导航系统局域网络完备性监测理论和算法。算法主要包括网络系统完备性算法和用户完备性算法,内容包括网络误差模型的建立、插值算法的选择、误差改正数完备性指标的计算、完备性指标的验证和用户保护水平的计算等。仿真结果表明,采用网络RTK技术和完备性监测算法,飞机的平面保护水平和垂直保护水平均小于完备性告警门限值,可以满足飞机Ⅱ类和Ⅲ类精密进近的完备性要求,为卫星导航系统在民航中的应用提供完备性理论基础。     

SISA完备性监测与WUL可靠性算法

详述了Galileo完备性概念,分析了空间信号有效参数完备性监测系统和监测机理,给出Galileo系统中描述SISA预报形式和算法模型。基于空间信号完备性参数的算法,优化计算最坏用户位置方法,建立了算法模型,得出相应结论。算法和结论初步验证适用于全球,为进一步研究Galileo系统完备性算法和估计用户保护水平奠定基础。     

北斗接收机位置解算算法及验证

接收机位置解算作为卫星导航定位中极其重要的一环,所使用算法的正确与否,直接影响到定位精度。文中使用诺瓦泰接收机采集到的北斗星历数据和伪距观测量,对北斗接收机位置解算的经典算法,包括北斗卫星位置的解算算法和最小二乘法接收机位置解算算法,进行了计算及分析验证。结果表明,利用北斗空间控制接口文件所提供的算法计算所得卫星位置三维误差均在10 m以下,使用最小二乘法解算出的接收机位置三维误差均在5 m以下,均满足北斗官方性能规范要求,从而验证了算法的正确性以及可行性。      

GPS和GLONASS系统下RAIM空洞预报

接收机自主完好性监测（RAIM）是卫星导航系统完好性监测的方法之一。一定时空条件下的RAIM可用性，可以通过RAIM空洞直观的反映出来，可以为飞行提供预警；利用不同期GPS、GLONASS实际星座，仿真分析了单星座以及GPS／GLONASS组合星座RAIM可用性，绘制了RAIM空洞图，具有一定的参考价值。     

A measurement domain receiver autonomous integrity monitoring algorithm

One of the key approaches to monitor the integrity of Global Satellite Navigation Systems (GNSS) is receiver autonomous integrity monitoring (RAIM). Existing RAIM algorithms utilise two tests in the position domain (for RAIM availability) and measurement domain (for failure detection). This paper proposes an alternative RAIM algorithm, which is based entirely in the measurement domain. This algorithm can be used for sensitivity analyses to support performance specification and system design. It can also be used during actual flight operations where the trigger is the phase of flight and its required navigation performance (RNP) parameters. This is made possible by computationally efficient calculation of the chi-squared parameters. The algorithm reverts to the current approach if the phase of flight is unknown. Simulation results for non-precision approach (NPA) have been used to demonstrate the effectiveness of the proposed algorithm.     

基于圆概率误差的RAIM可用性算法研究

把导航领域、军事领域和导航电子地图中广泛应用的圆概率误差(circular error probable,CEP)引入到HPL(horizontal protection level)的计算中,在最小二乘残差法基础上构建了基于圆概率误差的RAIM(receiver autonomous integrity monitoring)可用性算法。首先计算了在一定误警率、漏警率条件下多颗卫星发生故障时的水平定位偏差和一定置信度下的圆概率误差;然后以GPS导航星座为例,探讨了相关观测下计算HPL的新方法;最后把HPL与水平告警限差(horizontal alert limit,HAL)相比较,得到了基于圆概率误差的RAIM可用性,并通过算例验证了此方法的有效性和可行性。     

接收机自主完好性监测的算法分析

RAIM技术在接收机端实现卫星完好性监测,因此,监测算法的原理、正确性和灵敏度值得分析与研究。文中给出了RAIM故障检测和识别的数学模型,同时给出了两者的完好性保证算法。对告警门限值、误警率、漏检率之间的关系进行了较为全面的分析,分析了故障检测和故障识别功能与误警率、漏检率之间的关系。分析结果表明:可视卫星数相同时,误警概率越低,FD和FI的精度越低;误警概率相同时,可视卫星数越多,FD的灵敏度越高,FI的灵敏度越低;RAIM可用性一定时,同时满足低漏检率和低误警率是不可能的。     

观测量非等权模型RAIM可用性算法研究

针对基于最小二乘残差估计的接收机自主完好性监测(RAIM)算法,结合伪距单点定位多采用观测量非等权模型,提出一种观测量非等权模型RAIM可用性算法,对实际计算具有借鉴意义。通过实测数据,分析了等权模型和非等权模型RAIM可用性算法对卫星几何分布的估计情况,验证了观测量非等权模型RAIM可用性算法的可行性。     

基于粗时段导航与RAIM算法的A-GNSS室内定位

针对GNSS接收机在室内环境中面临的强烈的信号衰减、非视距传播和互相关效应的问题,提出了一种基于粗时段导航和RAIM算法解决A-GNSS室内定位问题的方法,并利用BDS数据验证了该方法的可靠性。结果表明,粗时段导航算法能够提供连续可靠的定位结果,应用于微弱信号环境;基于组合FDE的RAIM算法能够增加定位结果可用率,解决室内卫星信号存在的非视距传播和互相关效应的问题。基于粗时段导航与RAIM算法的A-GNSS定位技术能够应用于室内定位,仿真定位结果水平方向RMS在10 m以内。     

Extreme value theory-based integrity monitoring of global navigation satellite systems

Measurements consistency-based Receiver Autonomous Integrity Monitoring (RAIM) is the main technique for monitoring the integrity of global satellite navigation systems at the user-level. Existing RAIM algorithms utilize two tests, in the position domain a test for RAIM availability and in the measurement domain a test for failure detection. These tests involve the computation of three parameters: test statistic, decision threshold, and protection level. The test statistic is based on the actual measurements in the form of the sum of the squared errors (SSE). The decision threshold is chosen on the basis of the statistical characteristics of the SSE including the assumption that the errors are normally distributed. However, in practice residual, error distributions exhibit heavier tails than predicted by the Gaussian model. Therefore, this paper challenges the normality assumption of the residual navigation errors in three ways. First, real data are used to assess its impact on the traditional RAIM algorithm. Second, extreme value theory is applied to the tails, and the generalized extreme value (GEV) distribution is derived to capture residual navigation errors. Third, the performance of the traditional RAIM approach is compared with that employing the GEV distribution. The results demonstrate that the GEV model is a more accurate representation of the distribution of residual navigation errors than the conventional Gaussian model and should be used in the development of integrity monitoring algorithms.     

卫星多故障探测和识别的独立分量分析法

鉴于独立分量对异常值具有较强的敏感性,提出了基于独立分量分析(ICA)的伪距多变量时间序列异常值探测算法,并且利用契比雪夫不等式给出了异常值探测的阈值,引入时间序列干预模型估计了潜在故障扰动的大小,根据3σ准则确定出故障星的位置。根据RAIM的实时性要求,采用滑动窗口的思想对上述批处理探测算法进行改造,本文提出了一种卫星多故障在线探测和识别的新算法,并给出了新RAIM算法的实施流程。利用5个iGMAS北斗监测站的民用观测数据对新算法进行验证,试验分析结果表明,新算法对于卫星多故障的实时处理具有较好的效果,且其故障正确探测率优于以往的RANCO方法。     

GPS和Galileo系统下RAIM算法可用性分析

介绍了RAIM算法中故障检测及其完好性保证的原理,采用STK仿真得到GPS和Galileo系统的卫星坐标及中国区域内的格网点坐标,结合航空用户对完好性需求,比较了GPS和Galileo系统下、不同类型导航性能需求的RAIM算法的可用性结果,分析了截止高度角、可视卫星数对故障检测可用性的影响。结果表明:当截止高度角越低、可视卫星数越多,故障检测的可用性越高;相同截止高度角条件时,Galileo系统下的RAIM可用性要高于GPS系统;单一的GPS导航系统难以满足垂直引导进近和精密进近等高等级的航空需求。