恶劣条件下RAIM算法的改进研究

摘要

随着全球卫星导航系统的不断发展和广泛应用，接收机自主完好性监测问题也越来越受到重视，尤其是涉及到生命安全的领域（如航空），必须要满足完好性标准要求。自主完好性监测(Receiver Autonomous Integrity Monitoring，RAIM)，是利用用户端接收机内部的冗余度信息，或借助飞机上的其它辅助信息，来实现卫星故障检测和故障识别。因此为了满足完好性性能这一要求，可以使用专门的卫星增强系统或者用户端的接收机自主完好性监测（RAIM）。RAIM算法是目前认为比较有效的方法，其核心是利用全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)卫星的冗余信息，对多个导航解进行一致性检验，从而达到完好性监测的目的。然而在运行中需要冗余观测量，当可见星不足时不能进行完好性监测。卫星导航系统由于天气、环境等不良因素，导致不能再进行导航时，接收机需要发现故障向用户及时发出告警.假如系统的这种能力不具备或者性能不好时，有可能会导致重大的安全事故，所以系统的完好性是必须有所保证的。外部辅助系统可以提供冗余信息，目前常用的是惯性导航系统（INS），当RAIM没有多余的卫星观测数据时，INS可以保证用户端系统的连续运行。
　　本文在以GNSS卫星导航系统为背景的前提下，把握卫星导航系统自主完好性监测的发展情况，在恶劣条件下，通过增加高程及钟差的辅助信息，使用户的定位及RAIM算法的使用能够在卫星测量值较少的情况下有效进行。但是由于原有辅助信息的粗略性，接收机定位结果的偏差较大，故障检测与故障排除也在伪距偏差量较大时才能使用，为探索在恶劣条件下，提高辅助信息的精度，减小故障检测率与故障识别率的伪距偏差量，本文提出了一种对恶劣条件下RAIM算法的改进方法。改进主要是应用多普勒定速原理，计算出速度与钟漂，即用户的高度变化率及钟差的变化率，通过载波相位辅助伪距的原理，对高程以及钟差的预测进行了平滑，使其效果达到最优，接着通过RAIM故障检测时的反馈，对平滑器中的参数进行调整而形成反馈回路。通过进行仿真，验证了这种方法的可用性，以及对定位精度和故障检测率与故障识别率的提高，并将其应用到导航接收板中，验证了该方法在实际应用中的可行性。但缺点也就同时揭露出来，由于增加了计算的负担，对接收机的调钟差过程影响很大，同时也还有很多地方需要改进。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 完好性监测技术国内外研究现状

1.3 文章结构介绍

第二章 接收机自主完好性监测

2.1 伪距单点定位算法

2.2 接收机自主完好性监测

2.3 本章小结

第三章 恶劣条件下RAIM算法研究

3.1 高程辅助RAIM算法

3.2 钟差辅助RAIM算法

3.3 本章小结

第四章 RAIM算法的改进

4.1 多普勒定速

4.2 高程辅助的RAIM算法的改进

4.3 钟差辅助的RAIM算法的改进

4.4 本章小结

第五章 工程验证

5.1 硬件环境的搭建

5.2 数据的获取

第六章 总结与展望

6.1 所做工作总结

6.2 对后续工作的展望

参考文献

致谢

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