陆基定位系统双天线接收机自主完好性监测方法和设备技术方案

本发明专利技术公开了陆基定位系统双天线接收机自主完好性监测方法和设备，包括：分别获得第一接收天线和第二接收天线的多个观测量；分别根据第一接收天线和第二接收天线的观测量，获得第一接收天线和第二接收天线的位置信息；根据第一接收天线和第二接收天线的位置信息，获得第一接收天线和第二接收天线之间的计算距离；获得第一接收天线与第二接收天线之间的测量距离；获得第一接收天线和第二接收天线之间的计算距离与测量距离的距离差；当距离差小于或等于检测阈值时，确定双天线接收机完好，输出第一接收天线和第二接收天线的位置信息。本发明专利技术能够在不提升漏警率的情况下有效降低虚警率，进行完好性自主检测且定位精度高。进行完好性自主检测且定位精度高。进行完好性自主检测且定位精度高。

【技术实现步骤摘要】
陆基定位系统双天线接收机自主完好性监测方法和设备


[0001]本专利技术属于无线电导航定位
，具体涉及一种基于天线距离判定的陆基定位系统双天线接收机自主完好性监测方法和设备。

技术介绍

[0002]陆基定位系统是一种基于改进的伪卫星技术设计的无线电定位系统，通过在区域内布设定位基站播发定位信号和用户终端接收并解析定位信号实现高达厘米级精度的区域定位系统。能够在卫星导航系统不可用时，在一定区域内提供高精度的定位、测速和授时服务。
[0003]陆基定位系统双天线接收机是在陆基定位系统接收机的基础上改进的用于多点定位、姿态测量等工作的特殊接收机，能够同时处理源自两个天线接收的不同的定位信号，获取两个天线的位置，并可以两个天线的定位结果计算载体航向角和俯仰角等姿态信息。
[0004]和卫星导航一样，陆基定位系统完好性是指系统在出现故障而不适合于导航时能及时警告用户，而这些故障可能是电子故障、基站播发的故障、多路径以及接收机故障等。接收机自主完好性监测(RAIM)技术，是一种通过接收机综合各种当地、实际的信息，并以此监测每个基站信号测量值是否出现差错，从而预警或者进一步排除故障的手段。
[0005]常用的RAIM监测方法为最小二乘残差法和基于奇偶空间矢量的RAIM算法，实际上这两种算法虽然表现形式不同，但是它们在理论上是等价的，故障识别能力也是等效的。
[0006]在现有的RAIM监测方法中，需要根据经验和具体RAIM检测需求，设定监测限制T，根据监测限制T获得权重阈值，将计算的权重误差与权重阈值进行比较，判断接收机的完好性，但是陆基定位系统是一套精度达到厘米级的高精度区域定位系统，要达到这种级别的监测效果，需要将门限值设置的很小，虽然提高了检测的漏检概率，但是虚警率迅速提升。这一特点导致卫星定位中常用的RAIM检测方法应用于陆基定位系统接收机时效果很差。
[0007]除此之外，陆基定位系统是一套区域定位系统，相较于GNSS卫星的数目，陆基基站的数目较少，出现观测量刚刚满足定位方程解算需求(即只有四个观测值)的概率大于卫星导航，而前述的RAIM算法正常执行对观测值的要求都是≥5个，很多情况下陆基定位系统可以定位却无法进行完好性检测，导致陆基定位接收机可用性下降。
[0008]因此，特别需要一种陆基定位系统在刚刚满足定位解算需求时就能有效进行完好性监测，且在不提升漏警率基础上降低虚警率的接收机自主完好性监测方法。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是提出一种陆基定位系统在刚刚满足定位解算需求时就能有效进行完好性监测，且在不提升漏警率基础上降低虚警率的陆基定位系统接收机自主完好性监测方法。
[0010]本专利技术提供一种基于天线距离判定的陆基定位系统双天线接收机自主完好性监测方法，包括：步骤1：分别获得第一接收天线和第二接收天线的多个观测量；步骤2：分别根
据第一接收天线和第二接收天线的观测量，获得第一接收天线和第二接收天线的位置信息；步骤3：根据所述第一接收天线的位置信息和第二接收天线的位置信息，获得第一接收天线和第二接收天线之间的计算距离；步骤4：获得第一接收天线与第二接收天线之间的测量距离；步骤5：获得第一接收天线和第二接收天线之间的计算距离与测量距离的距离差；步骤6：比较所述距离差与检测阈值，当所述距离差小于或等于检测阈值时，确定双天线接收机完好，输出第一接收天线和第二接收天线的位置信息。
[0011]可选的，所述步骤2包括：根据第一接收天线的观测量个数，判断第一接收天线是否符合解算条件，当符合解算条件时，构造第一接收天线的观测方程，对所述第一接收天线的观测方程进行求解，获得第一接收天线的位置信息；根据第二接收天线的观测量个数，判断第二接收天线是否符合解算条件，当符合解算条件时，构造第二接收天线的观测方程，对所述第二接收天线的观测方程进行求解，获得第二接收天线的位置信息。
[0012]可选的，当接收天线对应的观测量个数大于或等于4时，符合解算条件。
[0013]可选的，所述第一接收天线的观测方程为：
[0014][0015]所述第二接收天线的观测方程为：
[0016][0017]其中，为第一接收天线的第一个观测量，为第一接收天线的第n个观测量，为第二接收天线的第一个观测量，为第二接收天线的第m个观测量，为第一接收天线的第一个观测量对应的信号中解析的基站位置，为第一接收天线的第n个观测量对应的信号中解析的基站位置，为第二接收天线的第一个观测量对应的信号中解析的基站位置，为第二接收天线的第m个观测量对应的信号中解析的基站位置，为第一接收天线的位置和对应的时钟差，为第二接收天线的位置和对应的时钟差。
[0018]可选的，所述第一接收天线和第二接收天线之间的计算距离为：
[0019][0020]r为第一接收天线和第二接收天线之间的计算距离，为第一接收天线的位置，为第二接收天线的位置。
[0021]可选的，所述第一接收天线和第二接收天线之间的计算距离与测量距离的距离差为：Er＝|r
‑
r0|，Er为计算距离与测量距离的距离差，r为第一接收天线和第二接收天线之间的计算距离，r0为第一接收天线和第二接收天线之间的测量距离。
[0022]可选的，所述检测阈值为：
[0023][0024]其中，ET为检测阈值，x为需要定位误差精度。
[0025]可选的，当所述距离差大于检测阈值时，计算第一接收天线和第二接收天线全部的故障检测量，获得故障检测量的最大值，去除故障检测量的最大值对应的观测量，基于去除后的观测量，返回步骤2。
[0026]可选的，采用下述公式计算故障检测量：
[0027][0028]其中，d
i
为故障检测量，v
i
为伪距残差矢量的第i个元素，σ0为观测值误差标准差，Q
vii
为伪距残差的协因数矩阵的第i行第i列上的元素。
[0029]本专利技术还公开一种电子设备，电子设备包括：存储器，所述存储有可执行指令；处理器，所述处理器运行所述存储器中的所述可执行指令，以实现根据上述基于天线距离判定的陆基定位系统双天线接收机自主完好性监测方法。
[0030]本专利技术的有益效果在于：本专利技术的基于天线距离判定的陆基定位系统双天线接收机自主完好性监测方法相较于现有方法，能够在不提升漏警率的情况下有效降低虚警率，对完好性进行自主检测且定位精度高。
[0031]本专利技术的基于天线距离判定的陆基定位系统双天线接收机自主完好性监测方法能够在接收机刚刚满足定位解算条件时，即观测量个数大于或等于4时也能对完好性进行自主检测。
[0032]本专利技术具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本专利技术的特定原理。
附图说明
[0033]通过结合附图对本专利技术示例性实施方式进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于天线距离判定的陆基定位系统双天线接收机自主完好性监测方法，其特征在于，包括：步骤1：分别获得第一接收天线和第二接收天线的多个观测量；步骤2：分别根据第一接收天线和第二接收天线的观测量个数，获得第一接收天线和第二接收天线的位置信息；步骤3：根据所述第一接收天线的位置信息和第二接收天线的位置信息，获得第一接收天线和第二接收天线之间的计算距离；步骤4：获得第一接收天线与第二接收天线之间的测量距离；步骤5：获得第一接收天线和第二接收天线之间的计算距离与测量距离的距离差；步骤6：比较所述距离差与检测阈值，当所述距离差小于或等于检测阈值时，确定双天线接收机完好，输出第一接收天线和第二接收天线的位置信息。2.根据权利要求1所述的基于天线距离判定的陆基定位系统双天线接收机自主完好性监测方法，其特征在于，所述步骤2包括：根据第一接收天线的观测量个数，判断第一接收天线是否符合解算条件，当符合解算条件时，构造第一接收天线的观测方程，对所述第一接收天线的观测方程进行求解，获得第一接收天线的位置信息；根据第二接收天线的观测量个数，判断第二接收天线是否符合解算条件，当符合解算条件时，构造第二接收天线的观测方程，对所述第二接收天线的观测方程进行求解，获得第二接收天线的位置信息。3.根据权利要求2所述的基于天线距离判定的陆基定位系统双天线接收机自主完好性监测方法，其特征在于，当接收天线对应的观测量个数大于或等于4时，符合解算条件。4.根据权利要求2所述的基于天线距离判定的陆基定位系统双天线接收机自主完好性监测方法，其特征在于，所述第一接收天线的观测方程为：所述第二接收天线的观测方程为：其中，为第一接收天线的第一个观测量，为第一接收天线的第n个观测量，为第二接收天线的第一个观测量，为第二接收天线的第m个观测量，为第一接收天线的第一个观测量对应的信号中解析的基站位置，为第一接收天线的第n个观测量对应的信号中解析的基站位置，为第二接收天线的第一个观测量对应的信号中解析的基站位置，为第二接收天线的第m个观测量对应的信...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛晓峰，江城，王欣，
申请(专利权)人：北京瑞迪时空信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：