相关稳健估计及其在测量数据

在对现有的基于等价权的稳健估计的弊端进行分析的基础上,直接从方差膨胀模型出发,建立起一套基于调整观测量方差-协方差阵的相关稳健估计方法,并通过算例证明其估计思想、模型的正确性和可行性.     

GPS/Doppler导航随机模型的移动窗口实时估计算法

引进时间遗忘因子和观测冗余度因子,有效地平衡移动窗口内不同时刻的观测数据及其冗余情况对单位权方差估值的贡献,改进单位权方差的移动开窗实时估计算法.采用载噪比模型确定观测权阵,等价权抗差估计方法处理粗差.实测车载GPS/Doppler数据的处理结果表明:采用本文算法显著提高GPS/Doppler的导航精度与可靠性.     

稳健估计的一种改进迭代算法

当观测值不含粗差、观测误差服从零均值分布时,最小二乘算法是最优无偏估计。若观测值包含粗差,由于最小二乘不具备抗差性,往往采用以M估计为代表的稳健估计方法,选权迭代算法是应用最为广泛的稳健估计方法之一。目前,选权迭代算法的每一步都需要对模型的稳健正交矩阵求逆,其运算复杂度是矩阵维数的三次方,在未知参数或粗差个数较多的情况下,计算量大、计算时间长。本文基于矩阵逆的运算法则,对现有选权迭代算法进行了改进,改进的选权迭代算法在迭代计算过程中仅需计算更新权阵后的解的改正项,不需要对正交矩阵求逆,显著提高了算法的效率。     

相关稳健估计及其在测量数据处理中的应用

在对现有的基于等价权的稳健估计的弊端进行分析的基础上，直接从方差膨胀模型出发，建立起一套基于调整观测量方差－协方差阵的相关稳健估计方法，并通过算例证明其估计思想，模型的正确性和可行性。     

半参数模型稳健估计及其应用

在半参数模型估计中,均假设观测误差服从正态分布。当观测量含有粗差时,粗差对参数和非参数估计的影响是不可忽略。基于此,首先在总结线性参数模型稳健估计基本理论的基础上,论述了M估计权因子的确定方法。然后提出了半参数模型稳健估计方法,并导出半参数模型(广义)补偿最小二乘稳健估计的基本公式。最后通过两个模拟算例验证了其估计方法的有效性。     

半参数模型稳健估计及其应用

在半参数模型估计中,均假设观测误差服从正态分布.当观测量含有粗差时,粗差对参数和非参数估计的影响是不可忽略.基于此,首先在总结线性参数模型稳健估计基本理论的基础上,论述了M估计权因子的确定方法.然后提出了半参数模型稳健估计方法,并导出半参数模型(广义)补偿最小二乘稳健估计的基本公式.最后通过两个模拟算例验证了其估计方法的有效性.     

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.     

GPS随机模型最优不变二次无偏估计算法及实现

目前GPS基线解算通常采用简化的等权随机模型,在复杂观测环境下采用该模型将影响定位结果的精度和可靠性。本文结合方差-协方差分量估计理论,论述了利用最优不变二次无偏估计(BIQUE)方法建立GPS精密随机模型的迭代算法,并进行了相应的软件模块设计。算例分析结果表明,该算法用于GPS随机模型精化是可行的,与等权随机模型比较,所建立的GPS双差观测值方差-协方差阵更符合实际,能有效地提高整周模糊度的可靠性和定位精度。     

非等步长GM(1,1)模型及其在大堤沉降监测的应用

针对非等步长数据,传统GM方法是构造等步长序列,生成1-AGO序列,再建立等步长GM(1,1)模型。考虑到变形观测序列非等步长特性,以相邻观测时间间隔为权,直接生成1-WAGO序列,建立非等步长GM(1,1)模型。将GM(1,1)模型应用于堤防工程沉降观测分析与预报,得到了有益的结论。     

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。     

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.     

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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

三种典型低轨增强星座与北斗系统联合应用的RAIM性能分析

接收机自主完好性监测(receiver autonomous integrity monitoring,RAIM)是终端用户高可靠导航定位的保障,低轨卫星的发展为完好性监测带来新的机遇,然而不同低轨星座增强下的终端RAIM性能可能会存在显著差异。基于高轨道倾角(80颗)、中轨道倾角(120颗)和混合轨道倾角(168颗)3种典型的低轨星座,系统评估了低轨卫星增强下的北斗卫星导航系统（BeiDou navigation satellite system,BDS）RAIM可用性及故障检测效果。仿真计算结果表明：对于高纬区域,高轨道倾角增强下的RAIM可用性效果最好,而在中、低纬区域,中轨道倾角星座增强下的RAIM可用性效果最优;在全球范围内,高轨道倾角、中轨道倾角和混合轨道倾角星座增强下非精密进近阶段的RAIM可用性较BDS分别提升30.5%、29.0%和41.0%。由此可知,由不同轨道倾角组成的混合星座可较好地弥补可视卫星在空间覆盖上的缺陷,其全球RAIM可用性增强效果最优,增强下的RAIM可检测到的最小伪距偏差较之前平均减小33.3 m。     

基于漏检概率的RAIM可用性分析方法

描述了通常基于单故障假设相应的HPL，或VPL，的计算模型，针对WAAS用户在应用RAIM时需要顾及多故障的情况，提出了基于漏检概率的可用性分析方法，并通过模拟计算得到一些结论。     

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。