Gps与北斗区域系统组合星座故障检测与排除方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及卫星导航技术领域，尤其设及一种GI^S与北斗区域系统组合星座故障 检测与排除方法及装置。
【背景技术】
[0002] 随着卫星导航事业的蓬勃发展，近年来我国建设了北斗卫星导航系统炬eiDou P^JavigationSatelliteSystem,W下简称；BDS)，已经为亚太地区提供了区域导航服务，并 计划于2020年实现全球服务。全球卫星导航系统正向多星座组合的方向发展，组合使用全 球卫星定位系统（Global化sitioningSystem,W下简称；GP巧与抓S，可提高航空导航服 务的精度、完好性、连续性和可用性。为了保障关键场合使用导航服务的可靠程度，需要评 估导航系统的完好性，其中完好性指的是在用户利用导航系统进行相应操作的过程中，当 导航系统所提供的信息无法满足相应操作所需的性能要求时，系统及时给出告警的能力， 是关系到生命安全的关键性指标。
[0003] 传统的GPS系统中通过飞机上的接收机自主执行接收机自主完好性监测 巧eceiverAutonomousIntegrityMonitor,W下简称；RAIM)算法W进行故障检测与排 除，是保证完好性的重要手段之一，并已得到广泛使用，但是RAIM算法不能直接用于GI^S与 北斗区域系统组合星座，原因如下；首先，由于抓S组建时间较短，各项相关指标还需经过 更多的验证，难W保证得到与GI^S相应水平的导航服务的稳定性，因此GI^S与抓S卫星的故 障概率不同，不能够直接组合在一起进行RAIM的计算。其次，目前抓S共有14颗卫星，仅 提供区域导航能力，BDS还不能够保证在亚太地区全地区全时段可见卫星数目达到6颗，若 在高截止角情况下更会出现卫星数量的不足。而现有的卫星导航定位至少需要4颗卫星， 故障检测至少需要5颗卫星，故障排除至少需要6颗卫星。
[0004] 因此，如何在GI^S与北斗区域系统组合星座下进行故障检测与排除，是一个亟需 解决的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种GI^S与北斗区域系统组合星座故障检测与排除方法及装置，W解 决如何在GI^S与北斗区域系统组合星座下进行故障检测与排除的问题。
[0006] 第一方面，本发明提供一种GI^S与北斗区域系统组合星座故障检测与排除方法， 包括：
[0007] 确定当前可见抓S卫星的数目和可见GI^S卫星的数目；
[0008] 可见抓S卫星数目大于等于4且小于等于6时，使用RAIM算法对可见GI^S卫星集 进行故障检测与排除，得到排除故障后的GI^S卫星集，可见GI^S卫星集为可见GI^S卫星组成 的集合；
[0009] 根据排除故障后的GI^S卫星集将可见抓S卫星集中的卫星数目扩充到MW得到扩 充后的抓S卫星集，M大于6,可见抓S卫星集为可见抓S卫星组成的集合；
[0010] 对扩充后的抓s卫星集进行双星故障假设下的故障检测与排除。
[0011] 进一步地，还包括；
[0012] 可见抓S卫星的数目小于4时，不使用抓S进行卫星导航定位；
[0013] 可见抓S卫星的数目大于6时，将可见抓S卫星集作为所述扩充后的抓S卫星集。
[0014] 进一步地，所述根据排除故障后的GI^S卫星集将可见抓S卫星集中的卫星数目扩 充到MW得到扩充后的BDS卫星集，包括；
[0015] 从排除故障后的GI^S卫星集中任意选择N个GI^S卫星并入可见抓S卫星集中组成 新的卫星集，新的卫星集的卫星数量为M;
[0016] 计算所有新的卫星集的几何精度因子GD0P，将GD0P最小的卫星集作为所述扩充 后的BDS卫星集。
[0017] 进一步地，所述对扩充后的抓S卫星集进行双星故障假设下的故障检测与排除， 包括：
[0018] 使用RAIM算法对扩充后的抓S卫星集进行故障检测；
[0019] 在检测到存在故障卫星时，根据扩充后的抓S卫星集的检验统计量进行故障卫 星的排除；
[0020] 在排除故障卫星失败时，执行下述操作：
[0021] S1、记录扩充后的抓S卫星集中的卫星数目M，排除扩充后的抓S卫星集中的任一 颗卫星，得到包含M-1颗卫星的BDS卫星子集；
[0022] S2、使用RAIM算法对所述包含M-1颗卫星的抓S卫星子集进行故障检测；
[0023] S3、在检测到所述包含M-1颗卫星的抓S卫星子集中不存在故障卫星时，将被排除 掉的卫星作为故障卫星，操作结束；
[0024] S4、在检测到所述包含M-1颗卫星的抓S卫星子集中存在故障卫星时，根据所述包 含M-1颗卫星的抓S卫星子集的检验统计量进行故障卫星的排除，若排除故障卫星成功，获 得包含M-2颗卫星的抓S卫星子集，并记录所述包含M-2颗卫星的抓S卫星子集对应的两 颗被排除掉的卫星；
[00巧]若排除故障卫星失败，继续执行上述S1~S4操作，直到扩充后的抓S卫星集中的 每一颗卫星被排除完，得到多个包含M-2颗卫星的抓S卫星子集；
[0026] 计算获得的每个包含M-2颗卫星的抓S卫星子集的检验统计量，将检验统计量最 小的包含M-2颗卫星的抓S卫星子集对应的两颗被排除掉的卫星作为最终的故障卫星并排 除。
[0027] 进一步地，在所述计算每个包含M-2颗卫星的抓S卫星子集的检验统计量之前，还 包括：
[0028] 检测是否获得至少一个包含M-2颗卫星的抓S卫星子集；
[0029] 在检测出未获得包含M-2颗卫星的抓S卫星子集时，对扩充后的抓S卫星集进行 排除任意两颗卫星的操作，获得个包含（M-2)颗卫星的抓S卫星子集。
[0030] 第二方面，本发明提供一种GI^S与北斗区域系统组合星座故障检测与排除装置， 包括：
[0031] 确定模块，用于确定当前可见抓S卫星的数目和可见GI^S卫星的数目；
[0032] 处理模块，所述处理模块包括：
[0033] 第一处理单元，用于在可见抓S卫星数目大于等于4且小于等于6时，使用RAIM 算法对可见GI^S卫星集进行故障检测与排除，得到排除故障后的GI^S卫星集，可见GI^S卫星 集为可见GI^S卫星组成的集合；
[0034] 第二处理单元，用于根据排除故障后的GI^S卫星集将可见抓S卫星集中的卫星数 目扩充到MW得到扩充后的抓S卫星集，M大于6,可见抓S卫星集为可见抓S卫星组成的 集合；
[00巧]第S处理单元，用于对扩充后的抓S卫星集进行双星故障假设下的故障检测与排 除。
[0036] 进一步地，所述处理模块还用于：
[0037] 可见抓S卫星的数目小于4时，不使用抓S进行卫星导航定位；
[0038] 可见抓S卫星的数目大于6时，将可见抓S卫星集作为所述扩充后的抓S卫星集。
[0039] 进一步地，所述第二处理单元具体用于：
[0040] 从排除故障后的GI^S卫星集中任意选择N个GI^S卫星并入可见抓S卫星集中组成 新的卫星集，新的卫星集的卫星数量为M;
[0041] 计算所有新的卫星集的几何精度因子GD0P，将GD0P最小的卫星集作为所述扩充 后的BDS卫星集。
[0042] 进一步地，所述第S处理单元具体用于：
[0043] 使用RAIM算法对扩充后的抓S卫星集进行故障检测；
[0044] 在检测到存在故障卫星时，根据扩充后的抓S卫星集的检验统计量进行故障卫星 的排除；
[0045] 在排除故障卫星失败时，执行下述操作：
[0046]S1、记录扩充后的抓S卫星集中的卫星数目M，排除扩充后的抓S卫星集中的任一 颗卫星，得到包含M-1颗卫星的抓S卫星子集；
[0047]S2、使用RAIM算法对所述包含M-1颗卫星的抓S卫星子集进行故障检测；
[004引 S3、在检测到所述包含M-1颗卫星的抓S卫星子集中不存在故障卫星时，将被排除 掉的卫星作为故障卫星，操作结束；
[0049]S4、在检测到所述包含M-1颗卫星的抓S卫星子集中存在故障卫星时，根据所述包 含M-1颗卫星的抓S卫星子集的检验统计量进行故障卫星的排除，若排除故障卫星成功，获 得包含M-2颗卫星的抓S卫星子集，并记录所述包含M-2颗卫星的抓S卫星子集对应的两 颗被排除掉的卫星；
[0050] 若排除故障卫星失败，继续执行上述S1~S4操作，直到扩充后的抓S卫星集中 的每一颗卫星被排除完，得到多个包含M-2颗卫星的抓S卫星子集；
[0051] 计算获得的每个包含M-2颗卫星的抓S卫星子