考虑偏差与噪声共同影响的双星故障RAIM可用性算法改进与分析

摘要

接收机自主完好性监测(RAIM,Receiver Autonomous Integrity Monitoring)是用户端利用冗余观测量进行卫星故障的一种监测方法.为了满足RAIM对性能指标的要求,其当前可见卫星的几何分布必须有一定的保证,决定其是否适合RAIM算法,即判定其可用性.针对已有的双星故障条件下RAIM可用性方法中只考虑偏差的影响,而忽略偏差与噪声的共同影响,以及已有的双星故障RAIM可用性分析方法中的数学模型复杂、不实用、指代不明确等问题,首先提出了求解RAIM可用性的极大值方法,其次考虑偏差和噪声之间的共同影响,总结出RAIM中水平保护级别(HPL,Horizontal Protection Level)的计算公式.将中国区域按照经纬间隔1°划分为4536个格网点,利用2020年10月15日BDS导航星历文件,计算出这些格网点在考虑偏差影响和同时考虑噪声与偏差共同影响时双星故障条件的HPL值,比较与分析中国境内两种情况下BDS的RAIM可用性性能.结果表明:基于双星故障的RAIM可用性极大值方法的理论严密、数学模型简单、易于进行程序设计;考虑噪声和偏差共同影响时RAIM可用性低于只考虑偏差影响时,且两种情况都能够完全满足航路和远洋两个阶段的可用性需求,而非精密进近(NPA,Non-precision Approach)、终端两个阶段的可用性可以达到99.97％以上.