GNSS系统故障星检测剔除方法、装置、平台和可读存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术属于卫星导航领域，具体涉及GNSS系统故障星检测剔除方法、装置、平台和可读存储介质。本发明专利技术通过对GNSS接收机同一频点上多颗星相邻历元的伪距\载波变化量作差，降低了接收机本地噪声及晶振频偏对卫星信号测量的影响，通过动态设置合理的门限，达到对卫星伪距\载波相位异常变化的检测，当接收机接收到卫星数大于等于2时，即可采用进行故障检测，当卫星数大于等于3时，可以进行故障星剔除。可以进行故障星剔除。可以进行故障星剔除。

【技术实现步骤摘要】
GNSS系统故障星检测剔除方法、装置、平台和可读存储介质


[0001]本专利技术属于卫星导航领域，具体涉及GNSS系统故障星检测剔除方法、装置、平台和可读存储介质。

技术介绍

[0002]全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)的性能基本上可以从4个方面来衡量：准确性、正直性、连续性及有效性。
[0003]1)准确性：准确性是用来衡量定位结果与目标的真实位置相接近的程度。
[0004]2)正直性：正直性指的是定位系统在出现故障时能及时警告用户，以免用户被非正常工作的定位系统\卫星所误导。
[0005]3)连续性：连续性指的是系统在一段时间内能够同时满足规定的准确性和正直性要求的概率。
[0006]4)有效性：有效性指的是定位系统能同时满足准确性、正直性和连续性要求的时间百分比。
[0007]对于GNSS接收机(用户)来说，有效性是其最终关心的指标，而影响有效性的关键问题即准确性及正直性。对于准确性，其主要由卫星系统本身设计性能、当前用户位置卫星覆盖情况、以及接收机对于卫星信号跟踪计算的精准度决定；对于正直性，上述导航系统的正直性信息一般从监测发现到通过导航电文告知用户，需要耗费十几分钟至数小时的时间，这一监测过程远不能满足目前军/民用航空对于定位结果高安全高可靠性的实时要求，此外信号传播过程中的异常大气层延时、多路径效应等具体情况，监测站也难以知道。因此，用户接收机自身也需要对接收到的卫星测量信息进行正直性检测。
>[0008]在GNSS接收机位置、速度解算过程中，因某颗卫星测量数据的偏差会引起其解算精度下降，甚至不能完成解算的情况出现，因此在解算过程中如何评估卫星测量数据精度就显得尤其重要。卫星测量数据通常包括伪距与载波相位(多普勒)两种，分别对应GNSS接收机的位置解算与速度解算。当伪距出现偏差时，接收机定位数据会出现偏差，而多普勒出现偏差时，速度解算会出现精度下降现象。因此，为了保证GNSS接收机输出的定位、测速结果的准确性，就必须对伪距、载波相位同时进行检测。
[0009]依据相关资料显示，伪距测量中通常会出现2类故障，分别是：阶跃故障和斜坡故障；载波测量中，因科斯塔斯环相位跟踪特性，导致测量载波相位出现与实际运动不相符的偏离故障，目前GNSS接收机常见的自主检测技术主要针对伪距测量故障，未对载波测量进行检测，且有其应用缺陷。
[0010]传统的接收机自主正直性检测(RAIM)算法为了检查各个测量量之间的一致性，需要有冗余观测信息，卫星测量值个数的冗余度越高，卫星的几何分布越好，RAIM算法的可靠性通常越高。传统RAIM检测存在如下缺陷：
[0011]1)RAIM检测为位置域检测，因此只有定位后才能进行检测，如果要剔除故障星则不仅要求定位，还要求星数需大于5颗，且仅能剔除1颗故障卫星。
[0012]2)RAIM检测门限无法进行量化，其对伪距误差的检测能力与星座构型及故障星在星座中的位置有很大关系，容易发生误检、漏检现象，且其仅对伪距误差检测有效，无法进行载波测量数据检测。

技术实现思路

[0013]针对现有技术存在的上述缺陷，本专利技术提供一种GNSS系统故障星检测剔除方法、装置、平台和可读存储介质，既适用于RAIM检测的盲点即卫星数量较少或多颗卫星观测异常的情况，也在星况较好或单颗星异常的情况下有良好的检测效果，且对卫星载波相位测量误差也有很好的检测能力。
[0014]为实现上述目的，本专利技术提供了一种GNSS系统故障星检测和剔除的方法，包括步骤：
[0015]有效跟踪卫星数量检测的步骤，在该步骤中，检测有效跟踪的卫星数量M是否大于等于两颗，如果是，则进入选取基准卫星的步骤，如果不是，则继续跟踪并检测；
[0016]选取基准卫星的步骤，在该步骤中，在所有有效跟踪的卫星中，选取一颗作为基准卫星S
n
，余下的为普通卫星S
m
，1≤m≤M
‑
1；
[0017]获取基准卫星参数的步骤，在该步骤中，获取基准卫星S
n
相邻历元的码伪距变化量载波伪距变化量k表示第k个星历历元；
[0018]双差值计算的步骤，在该步骤中，获取普通卫星S
m
相邻历元的码伪距变化量载波伪距变化量根据基准卫星S
n
相邻历元的码伪距变化量载波伪距变化量普通卫星S
m
的码伪距变化量载波伪距变化量计算基准卫星S
n
与普通卫星S
m
两颗星相邻历元码伪距变化量和载波伪距变化量的双差值
[0019]双差值门限检测的步骤，在该步骤中，对所述双差值进行检测，超过检测门限T
ε
则标记计算所用的两颗卫星；
[0020]观测量异常判断的步骤，在该步骤中，通过卫星被标记的次数，检测是否有卫星的观测量异常，如果基准卫星S
n
被标记次数则认为基准卫星S
n
观测量异常，为当前有效跟踪的卫星数量M乘以0.5后直接取整得到的阈值；如果基准卫星被标记次数并且存在普通卫星S
m
被标记，则认为该普通卫星S
m
观测量异常，为预设的单次检出异常星的最大星数，其他情况不认为观测量异常；
[0021]故障星剔除的步骤，该步骤中，判断有效跟踪卫星数小于等于两颗，如果是则不进行卫星剔除；如果有效跟踪卫星数大于等于三颗时，则观测量异常的卫星进行剔除。
[0022]进一步的，选取基准卫星的步骤中基准卫星S
n
选取的是所有有效跟踪的卫星中仰角最高的一颗。
[0023]进一步的，所述获取基准卫星参数的步骤中和所述双差值计算的步骤中，卫星i相邻历元的码伪距变化量邻历元的码伪距变化量是卫星i在第k个星历历元的码伪距观测
量，是卫星i在第k
‑
1个星历历元的码伪距观测量；卫星i相邻历元的载波伪距变化量1个星历历元的码伪距观测量；卫星i相邻历元的载波伪距变化量为卫星i在第k个星历历元的载波相位观测量，为卫星i在第k
‑
1个星历历元的载波相位观测量，其中，i是对应基准卫星S
n
或普通卫星S
m
的标记。
[0024]进一步的，所述双差值计算的步骤中，基准卫星S
m
与普通卫星S
m
两颗星相邻历元码伪距变化量和载波伪距变化量的双差值其中，为基准卫星S
n
相邻历元码伪距变化量和载波伪距变化量的差值，为普通卫星S
m
相邻历元码伪距变化量和载波伪距变化量的差值，
[0025]本专利技术还提供了一种GNSS系统故障星检测和剔除的装置，包括有效跟踪卫星数量检测模块、基准卫星选定模块、基准卫星参数获取模块、双差值计算模块、双差值门限检测模块、观测量异常判断模块和故障星剔除模块；其中，
[0026]有效跟踪卫星数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种GNSS系统故障星检测和剔除的方法，其特征在于包括步骤：有效跟踪卫星数量检测的步骤，在该步骤中，检测有效跟踪的卫星数量M是否大于等于两颗，如果是，则进入选取基准卫星的步骤，如果不是，则继续跟踪并检测；选取基准卫星的步骤，在该步骤中，在所有有效跟踪的卫星中，选取一颗作为基准卫星S
n
，余下的为普通卫星S
m
，1≤m≤M
‑
1；获取基准卫星参数的步骤，在该步骤中，获取基准卫星S
n
相邻历元的码伪距变化量载波伪距变化量k表示第k个星历历元；双差值计算的步骤，在该步骤中，获取普通卫星S
m
相邻历元的码伪距变化量载波伪距变化量根据基准卫星S
n
相邻历元的码伪距变化量载波伪距变化量普通卫星S
m
的码伪距变化量载波伪距变化量计算基准卫星S
n
与普通卫星S
m
两颗星相邻历元码伪距变化量和载波伪距变化量的双差值双差值门限检测的步骤，在该步骤中，对所述双差值进行检测，超过检测门限T
ε
则标记计算所用的两颗卫星；观测量异常判断的步骤，在该步骤中，通过卫星被标记的次数，检测是否有卫星的观测量异常，如果基准卫星S
n
被标记次数则认为基准卫星S
n
观测量异常，为当前有效跟踪的卫星数量M乘以0.5后直接取整得到的阈值；如果基准卫星被标记次数并且存在普通卫星S
m
被标记，则认为该普通卫星S
m
观测量异常，为预设的单次检出异常星的最大星数，其他情况不认为观测量异常；故障星剔除的步骤，该步骤中，判断有效跟踪卫星数小于等于两颗，如果是则不进行卫星剔除；如果有效跟踪卫星数大于等于三颗时，则观测量异常的卫星进行剔除。2.如权利要求1所述的GNSS系统故障星检测和剔除的方法，其特征在于选取基准卫星的步骤中基准卫星S
n
选取的是所有有效跟踪的卫星中仰角最高的一颗。3.如权利要求1所述的GNSS系统故障星检测和剔除的方法，其特征在于所述获取基准卫星参数的步骤中和所述双差值计算的步骤中，卫星i相邻历元的码伪距变化量卫星参数的步骤中和所述双差值计算的步骤中，卫星i相邻历元的码伪距变化量是卫星i在第k个星历历元的码伪距观测量，是卫星i在第k
‑
1个星历历元的码伪距观测量；卫星i相邻历元的载波伪距变化量个星历历元的码伪距观测量；卫星i相邻历元的载波伪距变化量为卫星i在第k个星历历元的载波相位观测量，为卫星i在第k
‑
1个星历历元的载波相位观测量，其中，i是对应基准卫星S
n
或普通卫星S
m
的标记。4.如权利要求3所述的GNSS系统故障星检测和剔除的方法，其特征在于，所述双差值计算的步骤中，基准卫星S
n
与普通卫星S
m
两颗星相邻历元码伪距变化量和载波伪距变化量的双差值其中，为基准卫星S
n
相邻历元码伪距变化量和载波伪距变化量的差值，距变化量的差值，为普通卫星S
m
相邻历元码伪距变化量和载波伪距变化量的差值，5.一种GNSS系统故障星检测和剔除的装置，其特征在于，包括有效跟踪卫星数量检测
模块、基准卫星选定模块、基准卫星参数获取模块、双差值计算模块、双差值门限检测模块、观测量异常判断模块和故障星剔除模块；其中，有效跟踪卫星数量检测模块，用于判断有效跟踪的卫星数量M是否大于等于两颗，如果是，命...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵晨，潘健，常亮，
申请(专利权)人：北京华龙通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：