一种卫星导航伪距异常实时检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及卫星导航系统数据异常检测技术，尤其涉及一种卫星/惯性组合导航 系统中卫星导航伪距异常实时检测方法。
【背景技术】
[0002] 随着卫星组合导航系统规模的复杂化，研宄卫星导航系统数据检测技术来保证系 统的可靠性就变得尤为重要。目前，在卫星组合导航系统中，可以说是卫星导航系统的精度 直接决定着组合系统的精度，一旦卫星导航系统出现异常，组合系统的滤波器便会受到异 常信息的污染，导致系统精度下降，可靠性降低。
[0003] 众所周知，普遍采用自主完好性监测算法（RAM)对卫星导航伪距进行异常检测， 该算法是通过对观测冗余信息的一致性检验来找出故障卫星的，计算复杂，实现难度大，且 不能对卫星导航系统的伪距异常进行识别；在卫星组合导航系统中常用的卫星导航伪距异 常检测方法主要是残差X2检验法、状态X2检验法。其中，残差X2检测是利用卡尔曼滤 波中的残差值是否为零均值高斯白噪声，来判断系统是否有异常发生，这种异常检测方法 虽然能对卫星导航伪距的异常进行检测，但是检测可靠性较低，不利于系统组合决策；状态 X2检测是利用两个卡尔曼滤波器进行异常检测，其中一个滤波器只做时间更新，不做量测 更新，另外一个滤波器同时作时间更新和量测更新，通过两个滤波器的输出差异构造异常 检测函数，根据差异的均值是否为零来判断系统是否发生异常，但这种方法由于是利用组 合滤波器的参数进行异常检测的，系统实现较为复杂、资源开销大且实时性差，特别是在机 载资源有限的情况下不能实时地对卫星导航系统的伪距异常进行检测。
【发明内容】
[0004] 为了克服现有技术的不足，本发明提供一种卫星导航伪距异常实时检测方法，利 用惯性导航系统的高频率输出和短期高精度特性，考虑卫星导航系统自身伪距所属的合理 范围，在不引入组合导航系统滤波参数的条件下，实时建立用于直接检测卫星导航伪距异 常的检测基准信息，对卫星导航系统伪距异常进行实时检测。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：
[0006] (1)采集卫星导航系统输出的伪距信息、卫星位置信息及惯性导航系统输出的位 置信息；
[0007] (2)对所述卫星伪距信息进行合理性检测；所述合理性检测是指卫星导航伪距是 否位于导航卫星的上下限范围；
[0008] (3)若所述卫星伪距信息没有通过合理性检测，则判定此刻卫星伪距发生异常，回 到步骤（1)，否则进入步骤（4);
[0009] (4)利用卫星导航系统输出的卫星位置信息和惯性导航系统输出的位置信息计算 惯导伪距，并存入数据缓冲区；所述的惯导伪距是根据惯性导航系统输出的位置信息与可 见卫星位置信息计算得到的两点间距离；
[0010] (5)运用最小二乘法对数据缓冲区中的惯导伪距进行曲线拟合，并对当前时刻的 趋势进行预测，以此预测值作为卫星导航伪距异常的检测基准；
[0011] (6)计算所述卫星伪距信息与建立的检测基准之间的残差值，如果残差值大于设 定的检测门限值，则判定为异常，否则的话，则判定无异常。
[0012] 本发明的有益效果是：利用惯性导航系统的高频率输出特性和短期高精度特性， 在不引入组合导航系统滤波参数的条件下，实时建立用于检测卫星导航伪距异常的检测基 准，直接对卫星导航伪距进行实时检测，方法简单易行，实时性强，能够有效剔除卫星导航 伪距异常信息，提高卫星组合导航系统的可靠性。
【附图说明】
[0013] 图1是本发明的方法流程图。
【具体实施方式】
[0014] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施 例。
[0015] 本发明设计实现一种卫星导航伪距异常实时检测方法，具有对卫星导航伪距异常 检测的功能，以此保证所述卫星伪距一旦发生异常就可以在第一时间被检测出来。本发明 提供了一种卫星导航伪距异常实时检测方法，下面结合附图和实施例对本发明的实施方式 进行详细说明，如图1所示，其步骤如下：
[0016] 步骤1 :利用数据采集装置（如FPGA+DSP)，实时采集卫星导航系统输出的伪距信 息、卫星位置信息及惯性导航系统输出的位置信息，信号格式如下：
[0017] 表1采集装置采集的信息格式
【主权项】
1. 一种卫星导航伪距异常实时检测方法，其特征在于包括下述步骤： (1) 采集卫星导航系统输出的伪距信息、卫星位置信息及惯性导航系统输出的位置信 息； (2) 对所述卫星伪距信息进行合理性检测； (3) 若所述卫星伪距信息没有通过合理性检测，则判定此刻卫星伪距发生异常，回到步 骤（1)，否则进入步骤（4); (4) 利用卫星导航系统输出的卫星位置信息和惯性导航系统输出的位置信息计算惯导 伪距，并存入数据缓冲区； (5) 运用最小二乘法对数据缓冲区中的惯导伪距进行曲线拟合，并对当前时刻的趋势 进行预测，以此预测值作为卫星导航伪距异常的检测基准； (6) 计算所述卫星伪距信息与建立的检测基准之间的残差值，如果残差值大于设定的 检测门限值，则判定为异常，否则的话，则判定无异常。
【专利摘要】本发明提供了一种卫星导航伪距异常实时检测方法，利用惯性导航系统的高频率输出和短期高精度特性，考虑卫星导航系统自身伪距所属的合理范围，在不引入组合导航系统滤波参数的条件下，实时建立用于直接检测卫星导航伪距异常的检测基准信息，对卫星导航系统伪距异常进行实时检测。本发明简单易行，实时性强，能够有效剔除卫星导航伪距异常信息，提高卫星组合导航系统的可靠性。
【IPC分类】G01S19-20
【公开号】CN104749586
【申请号】CN201510141383
【发明人】王小峰, 王峰波, 谢元斌, 赵晶, 寇建辉
【申请人】中国电子科技集团公司第二十研究所
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月27日