根据第一方面，本发明专利技术涉及一种用于检查通过卫星(GNSS)定位设备(1)输出的位置信息的完整性的方法，所述卫星定位设备(1)包括Kalman滤波器组(3)，每个Kalman滤波器根据通过卫星传输的信号的原始测量产生导航解(dX0,dXi,dXn)，其特征在于对于滤波器组中的每个滤波器，该方法包括以下步骤：(i)根据卫星故障对导航解的影响的估计，修正通过所述滤波器产生的导航解；(ii)计算交叉新结果，所述交叉新结果反映对应于来自不被滤波器使用的卫星的原始测量的观测与来自通过滤波器产生并且根据步骤(i)修正的导航解的所述观测的后验估计之间的偏差；以及(iii)对交叉新结果进行统计测试，以声明其原始测量不被滤波器使用的卫星是否故障。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的领域为利用来自若干卫星星座的测量的卫星导航系统所提供的信息的运载器。本专利技术更具体地涉及卫星定位装置和用于检查由这样的设备传递的位置信息的完整性的方法，能够检测和排除两个同时发生的卫星故障。
技术介绍
例如飞行器或船舶的运载器具有许多导航系统。在这些系统中，特别包括INS/GNSS (惯性导航系统/全球卫星导航系统)设备的混合部件。中央惯性单元提供噪声不大并且短时准确的信息。然而，在长时间内，中央惯性单元的定位性能降低(例如，或多或少迅速地取决于传感器、加速度计或陀螺仪的质量，以及取决于中央单元所使用的处理操作)。如果从卫星导航系统获得的信息片段(对于它们来说)不太可能在长时间内漂移，但是，这些信息片段常常有噪声的并且具有可变精度。此外，惯性测量总是可用的，而GNSS信息并不总是可用的或可能被诱偏或扰乱。混合包含由中央惯性单元提供的信息片段和由卫星导航系统提供的测量的结合，以利用两个系统的优点来获得位置和速度信息。因此，由GNSS接收器提供的测量精度使得惯性漂移可控，并且噪声不大的惯性测量使得可以对GNSS接收器的测量上的噪声进行滤波。已知的GNSS测量的模型不考虑影响时钟或传输的星历表的可能的卫星故障，这些故障通常的表现形式为在GNSS测量上的偏差或漂移。在此范围内，完整性检查系统的目的是检测这些故障的发生和排除负责的卫星，以再次获得不再包含任何非检测误差的导航解。在INS/GNSS混合导航系统中，在相同星座中的两个卫星故障概率小于完整性的风险。因此该事件归因于完整性的风险，并且系统仅需要检测单个卫星故障的能力。于是可排除被确定为发生故障的卫星以抑制卫星故障引起的导航状态污染。专用于导航(例如，GPS、Galile, Glonass)的卫星星座的增多增加了可用于INS/GNSS混合导航系统的卫星的数量。但是，遇到两个同时发生的卫星故障的概率对于完整性的风险将不再可以忽略不计。因此，将需要更高的完整性条件的未来导航系统将必须具有检测和排除一个以上卫星故障的能力。目前，现有的完整性检查技术仅允许检测单个卫星故障，并且这些技术不能扩展至两个故障的情况而不需要高的计算负荷。A.Gerimus 和 A.C.Escher 的文章“A GLR Algorithm to Detect and Exclude upto Two Simultaneous Range Failures in a GPS/Galileo/IRS Case”(ION GNSS2007)讨论了使用用于基于GLR (广义似然比)算法检测和排除多个卫星故障的方法来检测两个卫星故障。这种方法的主要缺点在于该方法仅使用单个导航滤波器，并且该方法在能够检测第二故障卫星之前首先检测具有最重大故障的卫星，因此，将观测到导航解上的重大误差。而且，该方法不能够抑制由第一卫星故障引起的导航状态污染，其必然影响检测第二卫星故障的系统的能力。
技术实现思路
因此，需要一种技术，可以具有降低的计算负荷，可以检测和有效排除多个卫星故障，并且可以修正故障对导航解的影响。为了这个目的，根据第一方面，本专利技术提出一种用于检查通过卫星定位设备传递的位置信息的完整性的方法，该卫星定位设备包括Kalman滤波器组，每个Kalman滤波器根据通过卫星传输的信号的原始测量来产生导航解，其特征在于对于滤波器组中的每个滤波器包括以下步骤:- (i)可以根据卫星故障对导航解的影响的估计，修正通过滤波器产生的导航解；一(ii)计算交叉新结果(innovation crois6e),所述交叉新结果反映对应于来自不被滤波器使用的卫星的原始测量的观测与来自通过滤波器产生并且根据步骤(i )修正的导航解的所述观测的后验估计之间的偏差；- (iii)对交叉新结果进行统计测试，以声明其原始测量不被滤波器使用的卫星是否故障。以下为该方法的某些优选的但非限制的方面:一步骤⑴包括:〇对于每个卫星，确定至少一 个在卫星存在给定性质的故障的假设与卫星不存在故障的假设之间的似然比；〇将与给定性质的故障相关联的似然比与阈值比较，并且如果需要则声明给定性质的故障；〇估计所声明故障对通过滤波器产生的导航解的影响；〇根据对所声明故障的影响的估计来修正通过滤波器产生的导航解。一该方法包括:对每个卫星计算交叉新结果和交叉新结果协方差，交叉新结果和交叉新结果协方差反映对应于来自卫星的原始测量的观测与通过不使用来自卫星的原始测量的Kalman滤波器产生的所述观测的后验估计之间的偏差，根据不使用来自卫星的原始测量的所述Kalman滤波器所提供的交叉新结果和交叉新结果协方差并根据给定性质的故障对所述交叉新结果的影响的估计来确定似然比。一通过根据由不使用来自卫星的原始测量的所述Kalman滤波器提供的数据确定动态新结果矩阵和通过估计对应于不使用来自卫星的原始测量的所述Kalman滤波器的给定数量的增量的滑动估计窗口上给定性质的故障的幅度来估计给定性质的故障对所述交叉新结果的影响，所述动态新结果矩阵表示故障的幅度与由交叉新结果上的故障引起的偏差之间的联系；一通过根据由产生导航解的Kalman滤波器提供的数据确定动态导航矩阵和通过估计对应于产生导航解的所述Kalman滤波器的给定数量的增量的滑动估计窗口上的故障的幅度和协方差来估计故障对导航解的影响，所述动态导航矩阵表示故障的幅度与由所述导航解上的故障引起的偏差之间的联系；一当交叉新结果超过对应于(H.P1.HT+Ri) * α的阈值时，在步骤(iii)中进行的统计测试声明卫星为故障，其中，H表示Kalman滤波器的观测矩阵，Pi表示误差的协方差的后验估计矩阵，Ri观测表示测量噪声的协方差矩阵，以及α表示根据错误检测概率设置其值的系数；一交叉新结果对应于通过卫星定位系统传递的到卫星的伪距离与由不使用通过卫星传递的伪距离的Kalman滤波器提供的该伪距离的后验估计之间的偏差；一该方法进一步包括以下步骤:〇使声明为故障的卫星无效，以使所述故障卫星的原始测量不再被滤波器组中的滤波器使用， 〇如果在无效后的预先确定的延时期满时，交叉新结果的统计测试总是产生所述卫星故障的结论，并且没有其他交叉新结果测试已经声明另一卫星故障，则排除无效的卫星。一该方法还对于滤波器组中的每一个滤波器在被滤波器使用的每一个卫星上进行先验新结果统计测试，并且在若干卫星在它们的交叉新结果的统计测试之后被声明为故障的情况下，使不被具有最大数量的先验新结果(对于该先验新结果统计测试小于阈值)的滤波器使用的卫星无效，使得来自所述无效的卫星的原始测量不再被滤波器组中的滤波器使用；一滤波器组中的每个滤波器通过将惯性测量与通过卫星传输的信号的原始测量混合来产生导航解。根据第二方面，本专利技术提出一种包括Kalman滤波器组中的卫星定位设备，每个Kalman滤波器根据通过卫星传输的信号的原始测量产生导航解，其特征在于所述卫星定位设备包括:一调节模块，安装所述调节模块用于针对滤波器组中的每个滤波器估计卫星故障对通过滤波器产生的导航解的影响，以及在声明故障的情况下，根据对故障的影响的估计修正导航解；一用于检测卫星故障的模块，配置该模块是为了:〇对于滤波器组中的每个滤波器计算交叉新结果，该交叉新结果反映对应于来自不被滤波器使用的卫星的原本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.08 FR 10571401.一种用于检查通过卫星定位设备(1) (GNSS)传递的位置信息片段的完整性的方法，所述卫星定位设备(1)包括Kalman滤波器组(3)，每个Kalman滤波器根据通过卫星传输的信号的原始测量来产生导航解(dXO，dXi, dXn)，其特征在于对于Kalman滤波器组中的每个滤波器，包括以下步骤: 一(i)根据卫星故障对导航解的影响的估计，修正通过所述滤波器产生的所述导航解； -( )计算交叉新结果，所述交叉新结果反映对应于来自不被所述滤波器使用的卫星的原始测量的观测与来自通过所述滤波器产生并且根据步骤(i)修正的所述导航解的所述观测的后验估计之间的偏差； 一(iii)对所述交叉新结果进行统计测试，以声明所述原始测量不被所述滤波器使用的所述卫星是否故障。2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(i)包括: 一对于每个卫星，确定至少一个在卫星存在给定性质的故障的假设与卫星不存在故障的假设之间的似然比(1r，1r’)； 一将与给定性质的故障相关联的似然比(1r，1r’ )与阈值比较，并且如果需要，则声明给定性质的故障； 一估计所声明故障对通过所述滤波器产生的所述导航解的影响； 一根据对所声明故障的影响的估计来修正通过所述滤波器产生的所述导航解。3.根据权利要求2所述的方法，包括对每个卫星计算交叉新结果和交叉新结果协方差，所述交叉新结果和所述交叉新结果协方差反映对应于来自所述卫星的原始测量的观测与通过不使用来自所述卫星的原始测量的Kalman滤波器产生的所述观测的后验估计之间的偏差，根据不使用来自所述卫星的原始测量的所述Kalman滤波器所提供的所述交叉新结果和所述交叉新结果协方差并根据给定性质的故障对所述交叉新结果的影响的估计来确定所述似然比(1r, 1r’ )。4.根据权利要求3所述的方法，其中通过根据由不使用来自所述卫星的原始测量的所述Kalman滤波器提供的数据确定动态新结果矩阵和通过估计对应于不使用来自所述卫星的原始测量的所述Kalman滤波器的给定数量(N)的增量的滑动估计窗口上给定性质的所述故障的幅度来估计给定性质的所述故障对所述交叉新结果的影响，所述动态新结果矩阵表示所述故障的幅度与由所述交叉新结果上的所述故障引起的偏差之间的联系。5.根据权利要求1至4中的一项所述的方法，其中通过根据由产生导航解的所述Kalman滤波器提供的数据确定动态导航矩阵和通过估计对应于产生所述导航解的所述Kalman滤波器的给定数量的增量的滑...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·武尔克，
申请(专利权)人：萨热姆防务安全公司，
类型：
国别省市：
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