基于卡尔曼滤波的RAIM方案研究

为了使卫星导航接收机自主完好性检测算法与卡尔曼滤波位置解算法结合起来,并且有效降低卫星导航接收机自主完好性检测的漏检率和误警率,进而为用户提供实时、准确、可靠的定位定时服务。对卡尔曼滤波位置解算法和卫星导航接收机自主完好性检测算法进行了研究,提出了能够对多个故障进行检测与识别的基于卡尔曼滤波的卫星导航接收机自主完好性检测方案,方案中引入了故障检测调整系数,有效地降低了漏检率和误警率。对方案进行了仿真分析,仿真结果表明方案是可行、有效。     

基于改进粒子滤波的GPS接收机自主完好性监测算法

针对基本粒子滤波重采样过程中粒子权值退化和多样性丧失的问题,将遗传算法引入基于神经网络的权值调整粒子滤波算法中,结合了遗传算法全局寻优的收敛性与神经网络局部寻优的快速性优点。将提出的算法与对数似然比方法结合用于GPS接收机自主完好性监测,通过建立一致性检验统计量实现对故障卫星的检测与隔离。通过采集实测数据进行验证,结果表明:该算法可以成功检测和隔离故障卫星,其性能优于基于基本粒子滤波的接收机自主完好性监测,验证了该算法应用于GPS接收机自主完好性监测的可行性和有效性。     

一种多基准接收机条件下的载波相位差分报文优化生成方法

实时动态相对定位(RTK)以其精度高的特点广泛适应于精密 RTK 测绘和高精度导航等领域。为了保证系统的完好性,基准站设置多台基准接收机,因此需要选取状态最优的基准接收机用于 RTK 定位的基准。在多基准接收机条件下,本文提出了完好性算法结合残差以及多基准优选的方法生成 RTK 报文,优选出状态最好的基准接收机,确保播发的报文数据质量高且卫星数多。该方法经过多次故障加注试验,验证了该方法能够优选出综合状态最佳的基准接收机作为基准,从而保证移动站的定位精度和定位成功率。     

一种GPS接收机抗短时遮挡的技术

在GPS车载应用中,城市中大楼和高架的短时遮挡很频繁,会导致被遮挡的卫星不停的在捕获和跟踪状态之间切换,这严重影响了定位的连续性.文章提出巡航跟踪算法,可以有效抗短时遮挡.通过理论分析与仿真,该算法可以有效地检测出信号是否被遮挡,并且,在检测出信号恢复之后,能够迅速进入跟踪状态.这可以提高GPS接收机的定位连续性和完好性,并且可以降低接收机的功耗.     

时钟改进模型辅助RAIM算法研究

提出采用"滑动窗"方式建立参数实时更新的接收机钟差改进模型,把基于该模型的钟差预测值引入到卫星导航中辅助进行自主完好性监测(RAIM).文中给出了相关流程图,并提出新的预测误差计算方法.基于GPS实测数据的验证分析表明,这种方法不仅可以提高RAIM算法的可用性,而且可以提高故障检测和识别效率,可检测的最小故障偏差从50米降到40米, 可完全检测和识别的最小故障偏差从70米降到60米,并且系统的其它性能指标也有明显改善.     

多卫星组合系统研究

通过对多卫星组合系统方案的研究，提出了多卫星组合定位方法．该方法提高了卫星导航系统信息的安全性，在特殊时期，在某一系统不能使用时（如GPS），仍能利用其它卫星导航系统提供定位服务：大大提高了卫星导航设备的可用性，减小了信号被全部遮挡的可能，使应用多卫星组合系统的用户设备可接收多种系统的卫星信号；提高了导航系统的定位精度，在组合导航系统中，由于卫星数的增加，易于使几何精度因子保持在很低的值上，从而使定位精度保持在较高的水平上；同时增加了信号的完好性，提供的冗余信息增加，使接收机自主完好性监测（RAIM）方法更易鉴别出故障卫星。     

基于多样本累积的GPS接收机自主完好性监测方法

在卫星导航系统卫星数目减少时由于冗余信息的减少,RAIM算法性能会受到影响。针对此问题,本文提出了基于滑动累积的多样本2检验方法,通过引入惯导信息将多个时刻卫导观测信息外推到同一时间点上进行一致性检验以实现故障监测。该方法的实质,是以牺牲接收机自主完好性监测的实时性为代价,保障了观测信息的冗余性,从而实现了完好性监测。本文首先对GPS应用此算法的故障监测性能进行仿真对比分析,其次针对民航不同飞行阶段的应用情况进行了仿真验证。仿真结果表明:本算法提高了GPS定位完好性,为RAIM算法在航空中的应用提供了新的解决思路。     

矢量GNSS接收机自主完好性监控性能研究

在分析了矢量跟踪环路和标量跟踪环路故障检测方面差异的基础上,该文指出全球导航卫星系统(GNSS)矢量接收机自主完好性监控(RAIM)技术所存在的问题,即RAIM检测量受噪声影响导致检测故障不准确,和故障信息在环路中的传播使得难以准确识别出故障源。针对上述问题,对矢量接收机的结构进行了改进,提出基于预滤波器的双环路跟踪结构。在新结构中,通过基于容积卡尔曼滤波算法的预滤波器削弱噪声的影响,并通过双环路切换的方法阻止故障信息的传播。仿真实验结果表明,改进后的矢量接收机不仅RAIM检测统计量的均值和方差都显著减小,而且识别故障的准确率有了明显的提高,RAIM性能较原来得到了有效提升。     

北斗信号区域完好性监测方法设计与实现

随着北斗导航系统的广泛推广和应用,其系统完好性问题也逐渐走到我们的视野里, 如何保证北斗卫星的完好性则成为当前北斗系统亟待解决的问题。本文以卫星导航系统的完好性检测为背景,以北斗系统作为研究对象和平台,设计了针对北斗导航系统接收机的加权最小二乘的 RAIM 监测算法,并且通过已有的完好性检测设备采集数据进行算法验证,证明了该软件算法的准确性。     

基于回波特性分析的激光雷达硬件故障定位方法研究

针对传统方法存在的激光雷达硬件故障定位精度差、定位时间较长的问题,设计基于回波特性分析的激光雷达硬件故障定位方法。首先对回波信号进行建模,并利用波形分解算法分析回波信号,并利用小波滤波方式滤除其中的噪声,然后通过与正常数据的对比识别出异常雷达数据,并利用接收机所接收到的信号判断发射功率测量误差、天馈系统、测试通道以及接收机信号主通道是否出现异常情况,结合标校和定标信号快速定位至最小硬件单元。实验结果表明:与传统方法对比,该方法的定位精度较高,定位过程耗时较小,证明该方法具有较强的实用性。     

改进的基于故障特征平面的双星故障识别算法

针对基于识别门限的奇偶矢量法等双星故障识别算法存在较大误警率、漏检率以及故障偏差抵消致使双星故障正确识别率较低的问题,提出了一种改进的用于双星故障识别的接收机自主完好性监测算法.在奇偶矢量法的基础上,构造故障特征平面和改进奇偶矢量,分析二者之间的几何特征与卫星故障的关系,并设计相应算法识别故障卫星.该算法不受识别门限的影响,避免了由识别门限引起的识别率较低的不足.半物理仿真结果显示：改进后的算法故障识别率达到90%以上,与直接利用奇偶矢量法相比,可以显著提高双星故障识别率.     

一种地基增强系统(GBAS)B值的分析与处理技术

地基增强系统中采用B值是多个接收机输出观测量偏差,是地面站系统进行完好性监测的重要参数之一,为系统进行基于接收机故障的完好性风险评估提供基础判断依据。在单系统的卫星导航着陆系统中,B值的处理采用了伪距修正残差的基本思想,但对于多系统卫星导航系统情况下,接收机的故障需要进行独立分析和综合判断,判断的门限也存在区别,因此,本文基于地基增强系统中B值的计算方法,针对GPS系统进行B值的计算分析,提出了一种适用于多系统的B值计算方法,为多系统地基增强系统的完好性监测处理方法进行了研究和分析。     

双系统卫星导航增强系统研究

提出了对双系统组合定位的增强方法，详细研讨了双卫星导航增强系统方案。该方法提高了卫星导航系统信息的安全性，在特殊时期，在某一系统不能使用时（如GPS），仍能利用其它卫星导航系统提供定位服务；通过地面差分修正站播发双卫星导航系统之间的系统时差以及地面差分修正站视界内所有卫星的伪距修正量，提高了卫星导航设备的可用性和定位精度；同时增加了信号的完好性，提供的冗余信息增加，使接收机自主完好性监测（RAIM）方法更易鉴别出故障卫星。     

LAAS地面站伪距纠正量误差完好性监测算法研究

该文推导了LAAS地面参考站系统中伪距纠正量误差公式,分析现有的伪距纠正量误差完好性监测算法B值排除法,得出结论:B值之间具有相关性,一个B值出错,会影响到其它B值;B值排除法没有把接收机故障和卫星故障分开考虑,会产生较大的误检和漏检概率。该文提出两种伪距纠正量误差完好性监测算法:行列判断法和C值辅助法。针对无故障和5种故障情况,通过仿真实验对3种算法进行了分析,结果表明两种新算法的误检、漏检、误排、漏排概率均小于原算法,进而提高了系统的定位精度和连续性。把行列判断法和C值辅助法进行对比,讨论各自优缺点,提出选择算法的依据。     

GNSS接收机自主完好性监测算法研究

为了满足保障生命安全以及航空航天高精度、高可靠导航的要求,GNSS接收机不但要提供精确的导航服务而且也要提供完好性服务。为此,用于故障卫星检测和隔离的不同RAIM算法已被国内外学者广泛研究。丈中首先介绍了RAIM算法的原理,然后对国内外用于单颗和多颗卫星故障检测与隔离的RAIM算法研究进展进行系统的综述和深入的分析,并对多星座GNSS接收机完好性监测算法进行了深入细致的论述。另外对GPS最新的用户接口文件在定位精度以及可靠性方面的改善进行了介绍,最后总结给出了RAIM算法的主要研究方向。     

基于最小二乘残差的RAIM方案研究

为了使导航接收机的自主完好性检测算法与最小二乘位置解算法结合起来,提供准确可靠的定位定时服务,对最小二乘位置解算法和基于最小二乘残差法的接收机自主完好性检测算法进行了研究。针对导航接收机最小二乘位置解算法,提出了基于最小二乘残差法的卫星导航接收机自主完好性检测方案,并对方案进行了仿真分析,仿真结果表明方案是可行的,有效的。     

海基JPALS系统完好性技术分析

SB-JPALS是联合精密进近与着陆系统(JPALS)中的一种重要应用,用于支持飞机的全自动着舰。为保障系统的完好性性能,SB-JPALS在舰载端通过一系列监测算法对包括卫星钟、卫星星历、电离层、对流层、多径和接收机故障等故障源进行分类监视。同时充分考虑了舰艇运动、载体形变对完好性监测的影响,在舰面端和机载端引入惯性导航系统对完好性监测性能进行辅助和提升。本文主要针对卫星导航着舰的高精度和高完好性性能要求以及着舰特殊的应用环境,对SB-JPALS系统的完好性技术开展研究,分析其体系结构及实现方法。     

基于虚拟卫星的隧道内卫星导航信号增强方法

针对现有卫星导航接收机在隧道内无法有效定位的问题,提出了基于虚拟卫星的隧道内卫星导航信号增强方法。通过建立信号传播模型,在隧道两端模拟位于隧道延长方向的低仰角卫星的导航信号,发出后在隧道内接收解算,实现定位。同时,使用信号时延控制方法对伪距误差进行预补偿。经过硬件系统的实验分析,验证了其在隧道内的定位能力,仿真实验结果表明系统定位精度满足大部分隧道需求。     

数字机不能接收垂直极化信号故障的剖析

在数字接收机的使用过程中,只能接收水平极化信号而不能接收垂直极化信号的故障时有发生,根据卫星接收设置的组成,此故障应发生在接收机、传输电缆和高频头等部位。当数字机接收不到垂直极化信号时,首先要正确判断出具体哪部分出现了故障,然后再采用相应的方法进行检修,下面简述一下数字机不能接收垂直极化信号故障的检修方法和对该故障的分析。     

基于GNSS完好性的ADS-B防欺骗

为有效解决广播式自动相关监视（ADS-B）系统易被人为恶意虚假欺骗这一紧迫问题,提出了一种将全球导航卫星系统（GNSS）完好性信息与ADS-B报文完好性特征属性参数进行一致性比对的自主式防欺骗方法。设计了基于GNSS完好性信息的ADS-B自主式防欺骗算法流程,并利用ADS-B接收机接收的真实报文和模拟产生的虚假报文,对整个防欺骗过程实施了仿真实验。通过对真假ADS-B混合报文的解析,获得时间、位置和导航不确定类别（NUC）的值,根据时间和位置信息利用接收机自主完好性监视（RAIM）和高级接收机自主完好性监视（ARAIM）的完好性增强算法,获得水平保护级（HPL）的预测值,再将该预测值与NUC值进行一致性比对,从而判别ADS-B报文的真实性。仿真结果表明,提出的防欺骗方法能有效防止不含完好性信息或完好性信息与飞机位置不关联的虚假ADS-B报文的恶意欺骗,对虚假报文的识别率不会低于99%。