导航系统的完好性监测方法、完好性监测装置及电子设备制造方法及图纸

本申请适用于导航领域，提供了一种导航系统的完好性监测方法、完好性监测装置、电子设备及计算机可读存储介质，该方法包括：获取信号模拟器输出的与载体运动过程相关联的轨迹真值及导航信号；获取信号模拟器的漏仿概率，该漏仿概率用于指示与真实的载体运动过程相比，信号模拟器遗漏输出导航信号的概率；将导航信号输入至待检验的导航系统，得到导航系统输出的轨迹估计值；将轨迹估计值与轨迹真值进行比对，得到误差定位数；基于漏仿概率、误差定位数、轨迹估计值的总定位数及预设的完好性风险总和，计算得到导航系统的完好性监测结果。通过本申请方案，由信号模拟器承担大部分完好性风险，降低了导航系统在线进行完好性监测的压力和复杂度。

【技术实现步骤摘要】
导航系统的完好性监测方法、完好性监测装置及电子设备
本申请属于导航
，尤其涉及一种导航系统的完好性监测方法、完好性监测装置、电子设备及计算机可读存储介质。
技术介绍
完好性(Integrity)是针对导航系统所提供定位信息置信度的量化指标，包含系统无法满足导航需求时向用户及时发出告警的能力，是评价导航安全性的代表性指标。完好性监测最初应用于全球卫星导航系统(GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS)的性能评价，并且在民用航空领域得到成熟应用和推广。然而，当前的完好性监测严重依赖于导航系统的在线计算，考虑到导航系统的在线计算过程往往较为复杂，这导致目前导航系统的完好性监测的难度较大。
技术实现思路
本申请提供了一种导航系统的完好性监测方法、完好性监测装置、电子设备及计算机可读存储介质，可以降低导航系统的完好性监测的难度。第一方面，本申请提供了一种导航系统的完好性监测方法，包括：获取信号模拟器输出的轨迹真值及导航信号，其中，上述导航信号及上述轨迹真值与载体运动过程相关联；获取上述信号模拟器的漏仿概率，其中，上述漏仿概率用于指示与真实的载体运动过程相比，上述信号模拟器遗漏输出导航信号的概率；将上述导航信号输入至待检验的导航系统，得到上述导航系统输出的轨迹估计值；将上述轨迹估计值与上述轨迹真值进行比对，得到误差定位数，其中，上述误差定位数为上述轨迹估计值与上述轨迹真值相比，存在误差的定位点的数量；基于上述漏仿概率、上述误差定位数、上述轨迹估计值的总定位数及预设的完好性风险总和，计算得到上述导航系统的完好性监测结果，其中，上述总定位数为上述轨迹估计值所包含的定位点的数量。第二方面，本申请提供了一种导航系统的完好性监测装置，包括：第一获取单元，用于获取信号模拟器输出的轨迹真值及导航信号，其中，上述导航信号及上述轨迹真值与载体运动过程相关联；第二获取单元，用于获取上述信号模拟器的漏仿概率，其中，上述漏仿概率用于指示与真实的载体运动过程相比，上述信号模拟器遗漏输出导航信号的概率；导航输出单元，用于将上述导航信号输入至待检验的导航系统，得到上述导航系统输出的轨迹估计值；轨迹比对单元，用于将上述轨迹估计值与上述轨迹真值进行比对，得到误差定位数，其中，上述误差定位数为上述轨迹估计值与上述轨迹真值相比，存在误差的定位点的数量；结果计算单元，用于基于上述漏仿概率、上述误差定位数、上述轨迹估计值的总定位数及预设的完好性风险总和，计算得到上述导航系统的完好性监测结果，其中，上述总定位数为上述轨迹估计值所包含的定位点的数量。第三方面，本申请提供了一种电子设备，电子设备包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如第一方面的方法的步骤。第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如第一方面的方法的步骤。第五方面，本申请提供了一种计算机程序产品，计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序被一个或多个处理器执行时实现如第一方面的方法的步骤。由上可见，本申请方案中，首先获取信号模拟器输出的轨迹真值及导航信号，并获取上述信号模拟器的漏仿概率，接着将上述导航信号输入至待检验的导航系统，得到上述导航系统输出的轨迹估计值，再将上述轨迹估计值与上述轨迹真值进行比对，得到误差定位数，最后基于上述漏仿概率、上述误差定位数、上述轨迹估计值的总定位数及预设的完好性风险总和，计算得到上述导航系统的完好性监测结果。本申请方案将一部分完好性风险转嫁到信号模拟器上，降低了导航系统在线进行完好性监测的压力和复杂度。可以理解的是，第二方面至第五方面的有益效果可以参见第一方面中的相关描述，在此不再赘述。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本申请实施例提供的导航系统的完好性监测方法的实现流程示意图；图2是本申请实施例提供的完好性风险分配树模型的示例图；图3是本申请实施例提供的完好性分析优化示意图；图4是本申请实施例提供的导航系统的完好性监测装置的结构框图；图5是本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。具体实施方式以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。在现有技术中，GNSS自主导航完好性监测的核心在于在线对定位结果提供一个满足给定概率的置信度，其核心方程如下所示：其中表示定位误差，PL表示保护水平，AL表示告警门限，PHMI为危险误导信息概率，即完好性风险。这其中，告警门限是按照民航飞行各阶段安全需求先验设定的，保护水平的求解需要重点解决两个问题：一是计算得到的保护水平是否满足给定的完好性风险；二是保护水平是否如实反映了定位误差与告警门限之间的绝对物理关系。而保护水平的计算有两大难点：一是需要对定位系统的误差分布模型有较为清晰的认识；二是要构建严谨的检验统计量到定位误差的数学关系。为了克服上述难点，往往采用超界包络(Overbounding)的方式计算保护水平，这使得所得到的保护水平有很大冗余，往往不能反映定位误差的真实分布，导致出现虚警和/或漏警等问题。基于此，本申请提出了一种导航系统的完好性监测方法、完好性监测装置、电子设备及计算机可读存储介质，跳过了解算保护水平的难题，降低了在线自主完好性监测的压力和复杂度，使得对导航系统的完好性不可用的判定可以更加准确。为了说明本申请实施例所提出的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。实施例一下面对本申请实施例提供的一种导航系统的完好性监测方法进行描述。请参阅图1，该完好性监测方法包括：步骤101，获取信号模拟器输出的轨迹真值及导航信号。本申请实施例中，首先引入一信号模拟器，该信号模拟器可以输出载体运动过程中的轨迹真值及导航信号。在导航领域，信号模拟器的开发和商业化已经比较成熟。当前的信号模拟器已经能够使复现的应用场景、载体动态及传感器信号(也即导航信号)的输出更加多样化和逼真化，这为线下验证导航系统的完好性提供了技术支撑和可行性。该信号模拟器可以在大数据分析及机器学习的基础上结合蒙特卡洛模拟，对实际测试中难以发生的小概率事件进行仿真。其中，蒙特卡洛模拟通过抓住事物运动的几何数量和几何特征，利用数学方法来加以模拟，也即，进行一种数字模拟实验。通常来说，可以将蒙特卡洛模拟归本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导航系统的完好性监测方法，其特征在于，包括：/n获取信号模拟器输出的轨迹真值及导航信号，其中，所述导航信号及所述轨迹真值与载体运动过程相关联；/n获取所述信号模拟器的漏仿概率，其中，所述漏仿概率用于指示与真实的载体运动过程相比，所述信号模拟器遗漏输出导航信号的概率；/n将所述导航信号输入至待检验的导航系统，得到所述导航系统输出的轨迹估计值；/n将所述轨迹估计值与所述轨迹真值进行比对，得到误差定位数，其中，所述误差定位数为所述轨迹估计值与所述轨迹真值相比，存在误差的定位点的数量；/n基于所述漏仿概率、所述误差定位数、所述轨迹估计值的总定位数及预设的完好性风险总和，计算得到所述导航系统的完好性监测结果，其中，所述总定位数为所述轨迹估计值所包含的定位点的数量。/n

【技术特征摘要】
1.一种导航系统的完好性监测方法，其特征在于，包括：
获取信号模拟器输出的轨迹真值及导航信号，其中，所述导航信号及所述轨迹真值与载体运动过程相关联；
获取所述信号模拟器的漏仿概率，其中，所述漏仿概率用于指示与真实的载体运动过程相比，所述信号模拟器遗漏输出导航信号的概率；
将所述导航信号输入至待检验的导航系统，得到所述导航系统输出的轨迹估计值；
将所述轨迹估计值与所述轨迹真值进行比对，得到误差定位数，其中，所述误差定位数为所述轨迹估计值与所述轨迹真值相比，存在误差的定位点的数量；
基于所述漏仿概率、所述误差定位数、所述轨迹估计值的总定位数及预设的完好性风险总和，计算得到所述导航系统的完好性监测结果，其中，所述总定位数为所述轨迹估计值所包含的定位点的数量。


2.如权利要求1所述的完好性监测方法，其特征在于，所述将所述轨迹估计值与所述轨迹真值进行比对，得到误差定位数，包括：
记所述轨迹估计值中的定位点为定位估计点，所述轨迹真值中的定位点为定位真值点，则针对所述轨迹估计值中的每个定位估计点，在所述轨迹真值中确定与所述定位估计点相对应的定位真值点，并检测所述定位估计点与相对应的所述定位真值点是否存在误差；
将与相对应的所述定位真值点存在误差的定位估计点的数量确定为所述误差定位数。


3.如权利要求2所述的完好性监测方法，其特征在于，所述检测所述定位估计点与相对应的所述定位真值点是否存在误差，包括：
在目标坐标轴下，计算所述定位估计点与相对应的所述定位真值点的分量差值，其中，所述目标坐标轴为与完好性监测相关联的任一坐标轴；
若所述分量差值大于预设的告警门限，则确定所述定位估计点与相对应的所述定位真值点存在误差，其中，所述告警门限与所述目标坐标轴相关联。


4.如权利要求1所述的完好性监测方法，其特征在于，所述获取所述信号模拟器的漏仿概率，包括：
根据预设的完好性风险分配树模型，确定所述信号模拟器中每个子系统的的完好性风险；
基于预设的完好性风险总和及所述信号模拟器中每个子系统的的完好性风险，计算得到所述信号模拟器的漏仿概率。


5.如权利要求1所述的完好性监测方法，其特征在于，所述基于所述漏仿概率、所述误差定位数、所述轨迹估计值的总定位数及预设的完好性风险总和，计算得到所述导航系统的完好性监测结果，包括：
根据预设的完好性计算公式，基于所述漏仿概率、所述误差定位数、所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟骞，许立达，
申请(专利权)人：香港理工大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44