【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及監測，特別是一種gnss接收器自主監測方法及裝置。
技術介紹
1、隨著智慧城市、精準導航等研究領域的飛速發展，基于定位服務(location?basedservices，lbs)的行業標準及要求也越來越高。作為一種基于衛星無線電導航的絕對定位系統，全球衛星導航系統(global?navigation?satellite?system,gnss)可以為全球用戶提供全天候、高精度的位置、速度以及時間等重要信息，因此在車載導航、測繪、地質勘探、目標跟蹤、精細農業、軍事等領域都有廣泛的應用。
2、全球定位系統(gps)在1960年代開發，并于1994年首個gps設備獲準用于民用飛行時正式應用于民用航空。此gps接收器的批準伴隨著必須遵循的規定和標準，其中包括完好性，即所測量數據的可信度。接收器自主完整性監測(raim)是用于確定位置解完整性的方法。最初，這種技術用于穩定飛行，但隨著時間推移和技術進步，raim被考慮用于更復雜的飛行情況。這些飛行情況主要包括精密進近和著陸，對導航誤差及后續的水平和垂直保護限制有更嚴格的要求。由歐洲和俄羅斯政府創建的伽利略和glonass兩個衛星星座，能夠與gps星座共同使用，形成更大的全球導航衛星系統(gnss)。
3、此前，araim方法僅覆蓋單故障情況，多故障需由機載接收器解決。而araim算法增加了多星座使用、修正多故障情況以及提高垂直方向精度的能力。使用多個星座也增加了全星座故障的可能性，此時必須排除整個星座的衛星，因此也需要考慮。
1、本專利技術所要解決的技術問題是克服現有技術的不足而提供一種gnss接收器自主監測方法及裝置，本專利技術增加了識別故障發生、識別故障衛星并排除與該衛星相關數據的方法，適用于檢測到故障的時期。
2、本專利技術為解決上述技術問題采用以下技術方案：
3、第一方面，一種gnss接收器自主監測裝置，包括wls模塊、檢測閾值計算模塊、故障檢測模塊、故障排除模塊和pl計算模塊，其中，
4、wls模塊，用于采用偽距測量值和完好性支持消息ism提供的誤差模型，通過加權最小二乘法，計算出不同假設情況下，定位坐標的全集解和故障模式解；
5、檢測閾值計算模塊，用于計算出全集解與每個故障模式解之間殘差的方差，根據該方差計算出第k個故障模式、q方向的閾值tk,q，其中，1≤k≤k，1≤q≤3，k為故障模式的總數，q＝1代表東，q＝2代表北，q＝3代表天向；tk,q輸出至故障檢測模塊；
6、故障檢測模塊，用于根據tk,q判斷是否存在故障：若則不存在故障，若則存在單個衛星故障或整個衛星星座故障；若存在故障，將故障衛星輸出至故障排除模塊；其中，為第k個故障模式、q方向的故障模式解，表示全集解；τk,q為定位結果差與閾值的比值；
7、故障排除模塊，用于當識別出故障衛星后，在本次定位中移除該故障衛星，不參與本歷元的定位計算；
8、pl計算模塊，用于在通過故障檢測后，根據全集解、故障模式解、全集解與每個故障模式解之間殘差的方差計算保護水平；其中，保護水平包括水平保護水平hpl和垂直保護水平vpl，水平保護水平hpl在東向和北向計算，而垂直保護水平vpl在天向計算。
9、第二方面，一種gnss接收器自主監測方法，包括：
10、采用偽距測量值和完好性支持消息ism提供的誤差模型，通過加權最小二乘估計計算出全集解和故障模式解；
11、計算出全集解與每個故障模式解之間殘差的方差，根據該方差計算出三個方向的閾值tk,q，tk,q輸出至故障檢測模塊，其中，三個方向為東向、北向和天向；
12、根據全集解、故障模式解、全集解與每個故障模式解之間殘差的方差計算保護水平；其中，保護水平包括水平保護水平hpl和垂直保護水平vpl，水平保護水平hpl在東向和北向計算，而垂直保護水平vpl在天向計算；
13、根據tk,q判斷是否存在故障：若則不存在故障，若則存在單個衛星故障或整個衛星星座故障；若存在故障，則基于保護水平確定最小卡方統計量以檢測故障衛星，并將故障衛星輸出至故障排除模塊；
14、當識別出故障衛星后，移除該故障衛星的所有數據，不再參與定位。
15、作為本專利技術所述的一種gnss接收器自主監測方法進一步優化方案，
16、利用偽距誤差對角協方差矩陣形成權重矩陣，考慮了用戶誤差的協方差矩陣、鐘差和星歷誤差的標準差以及對流層延遲，其中，鐘差和星歷誤差的標準差由ism提供；
17、對誤差協方差矩陣求逆計算出權重矩陣w；然后通過加權最小二乘估計形成殘差δx：
18、δx＝(gtwg)-1gtwδρ
19、其中，g為雅各比矩陣，即偽距對不同方向求偏導，上標t表示矩陣轉置，δρ為偽距差；
20、通過提供初始矩陣的特定方程形成的殘差δx被認為是全集解，全集解也用作形成每個故障模式解的基礎，通過一次移除一顆衛星并重新執行最小二乘估計來系統地形成代表故障模式的子集解。
21、作為本專利技術所述的一種gnss接收器自主監測方法進一步優化方案，在檢測閾值計算模塊中，
22、計算協方差以計算s矩陣，及衛星位置從前一時間步到當前時間步的變化，該變化僅以衛星幾何關系計算，并最終乘以偽距差以形成第k個故障模式的殘差s(k)：
23、s(k)＝(gtw(k)g)-1gtw(k)
24、其中，k代表故障模式，s(k)用于計算全集解和故障模式解之間殘差的方差
25、
26、其中，上標0表示全集解；eq表示一個向量，向量的第q個值為1，所有其他值為0；cacc為精度標稱誤差模型，s(0)為全解模式下的殘差；
27、計算出全集解與每個故障模式解之間相應距離的方差后計算閾值并進行相應的測試，為所有三個方向計算閾值和測試，每個方向都有不同的系數需要計算，kfa,1，kfa,2，kfa,3分別為東向的系數、北向的系數、天向的系數；其中，東向和北向具有相同的系數：計算如下：
28、
29、
30、其中，q代表零均值單位方差高斯分布的分位數，nfault為可能的故障模式數量，pfa_hor和pfa_vert分別為水平和垂直方向所允許的完好性預算；隨后計算閾值tk,q，并計算出比值τk,q進行測試：
31、
32、
33、其中，kfa,q為q向的比例系數；
34、如果上述測試未通過，則必須在定位中排除檢測出的故障衛星，并對該歷元進行重新定位；故障是以兩種形式之一存在：單個衛星故障或整個衛星星座被認為故障；如果上述測試通過，則計算位置解的水平保護限值、垂直保護限值。
35、作為本專利技術所述的一種gnss接收器自主監測方法進一步優化方案，
36、在pl計算模塊中，保護限值按每個方向定義，水平保護限值在東向和北向方向計算，本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種GNSS接收器自主監測裝置，其特征在于，包括WLS模塊、檢測閾值計算模塊、故障檢測模塊、故障排除模塊和PL計算模塊，其中，
2.一種GNSS接收器自主監測方法，其特征在于，包括：
3.根據權利要求2所述的一種GNSS接收器自主監測方法，其特征在于，
4.根據權利要求2所述的一種GNSS接收器自主監測方法，其特征在于，在檢測閾值計算模塊中，
5.根據權利要求2所述的一種GNSS接收器自主監測方法，其特征在于，
6.根據權利要求5所述的一種GNSS接收器自主監測方法，其特征在于，還計算出計算的附加值，附加值是95％的精度界限accuracy(95％)、無故障位置誤差界限faultfree(10-7)和有效監控閾值EMT，如下所示：
7.根據權利要求2所述的一種GNSS接收器自主監測方法，其特征在于，
8.根據權利要求6所述的一種GNSS接收器自主監測方法，其特征在于，在故障排除模塊中，識別出故障衛星后，將其所有數據從用于計算位置解的變量中排除，且重新計算所有可見數據的解。
9.一種
10.一種計算機可讀存儲介質，所述計算機可讀存儲介質存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執行時實現如權利要求2至7任一項所述的GNSS接收器自主監測方法的步驟。
...【技術特征摘要】
1.一種gnss接收器自主監測裝置，其特征在于，包括wls模塊、檢測閾值計算模塊、故障檢測模塊、故障排除模塊和pl計算模塊，其中，
2.一種gnss接收器自主監測方法，其特征在于，包括：
3.根據權利要求2所述的一種gnss接收器自主監測方法，其特征在于，
4.根據權利要求2所述的一種gnss接收器自主監測方法，其特征在于，在檢測閾值計算模塊中，
5.根據權利要求2所述的一種gnss接收器自主監測方法，其特征在于，
6.根據權利要求5所述的一種gnss接收器自主監測方法，其特征在于，還計算出計算的附加值，附加值是95％的精度界限accuracy(95％)、無故障位置誤差界限faultfree(10-7)和有效監控閾值emt，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王日寧，張夢瑤，吳慶，胡明，
申請(專利權)人：國網信息通信產業集團有限公司，
類型：發明
國別省市：
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