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第
36
卷第
3
期
2011
年
3
月
武汉大学学报·信息科学版
GeomatÎcs and InformatÎon ScÎence of
Wuhan
UnÎversÎty
Vo
l.
36
No.3
March
2011
文章编号
:1671-8860(2011)03-0271-05
文献标志码
:A
载波相位差分接收机自主完好性监测研究
孟领坡
1
吴杰
1
袁义双
2
(1
国防科技大学航天与材料工程学院,长沙市德雅路,
410073)
(2
95172
部队,长沙市
.410115)
摘
要:首先提出了浮点交换完全去相关法,该方法能够在单历元动态确定整周模糊度。研究了基于载泼相
位测量的完好性监测方法。利用最小二乘残差构造统计检验量,对整周模糊度进行检测。分析了定位误差保
护
F
Il与卫星构型、漏警概率的关系。实现
IJ
数据表明,整周模糊度在单历元动态求解的成功率为
100%
,增加
I
颗卫星将使垂直定位误差保护限减少约
0.2
m
,统计检验量检测周跳的正确率为
100%
。
关键词:卫星导航;接收机自主完好性监测;检测门
FIl
;整周模糊度;周跳
中回法分类号:
P228.
41
目前,接收机自主完好性监测
(receiver
au-
tonomous
integrity
monitoring
,
RAIM)
算法主要
有距离比较法、奇偶矢量校验法和最小二乘残差
法
3
种。这
3
种方法在数学上是等效的
[IJ
。由于
不能实时可靠地确定整周模糊度,目前国内的
RAIM
技术研究都采用伪距为基本观测量
[J
-3J 。
为了增强导航系统的可用性,减少对观测
E
星数
目的依赖,最近的
RAIM
研究引人外部测量信
息,如
SINS[4J
、气压高度表白
.6J
等。基于伪距观测
量的导航和完好性监测,因其观测噪声较大、定位
精度不高,只能满足航路飞行和非精密进近应用。
基于载波相位观测量的实时导航技术,能够满足
精密进近着陆的精度要求,其关键就是整周模糊
度的实时可靠求解。在短基线(小于
20
km)
条件
下,两测站的大气延迟相关性较强,观测量的双差
能消除大部分测量误差
[7J
。此时,波长的大小对
正确求解整周模糊度至关重要,波长越长,正确求
解越容易
[8J
。
本文首先提出了一种单历元在航确定整周模
糊度的浮点变换完全去相关法。该方法采用宽巷
组合载波相位双差、伪距双差观测量,求解浮点模
糊度,由于宽巷组合载波波长较长,因而减少了伪
距双差测量误差对浮点模糊度精度的影响;对浮
点模糊度方差-协方差阵进行一次
Cholesky
分
解,得到浮点转换矩阵,使浮点模糊度完全去相
收稿日期:
2011
一
01-08
。
关,从而减少模糊度整周搜索范围;以最小二乘残
差平方和最小为标准,确定单历元整周模糊度;用
多历元→致性检验方法,对不同历元得到的整周
模糊度解进行检验,提高了其可靠性。
针对定位结果完好性监测问题,本文提出了
基于载波相位双差残差平方和的
RAIM
算法。
检测门限由误警概率、可见卫星颗数确定。本文
还研究了由漏警概率、卫星几何分布构型和载波
测量均方差确定保护限的方法,由最小二乘残差
平方和检测、保护限检测综合构成完好性监测。
因为载波相位测量精度高,所以残差平方和检测
的门限可以设得很小,大大降低了完好性监测的
误警率和漏警率。
1
高精度定位模型
建立基站北天东坐标系,坐标原点为基站观
测天线几何中心
O
口轴为过。点的子午面与水平
面的交线,指向北方向
η
轴垂直于过
O
点的水平
面指向上方附
xyz
构成右手直角坐标系。
基站、动态站同时跟踪两颗
GPS
卫星
h
、)
,以
1
号卫星为参考星,测量载波
LI
、
L
2
,
采用双频宽
巷组合机=伊1.]一伊1.,形式,可得双频载波宽巷组
合线性化双差观测方程:
y
t:.
土(的。一
rjO)dX+NiiA+dA(1)
^t:.
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