完整性控制方法以及包括多个处理模块的融合/合并装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及导航系统中的完整性控制。
[0002] 本发明更特别设及一种处理模块的完整性控制方法和装置，该方法和装置使用来 自惯性测量单元（在下文中也被称为UMI，化it6deMesureInedielle)的惯性测量值W 及来自无线导航卫星星群的信号的测量值对处理模块进行完整性控制。在下文中，运些测 量值将被称为来自导航装置的测量值。
[0003] 本发明还可用于仅来自无线导航卫星星群的信号的测量值信息。
【背景技术】
[0004] 在飞行器或船舶的导航中尤其普遍使用混合INS(Inertial化vigationSystem, 惯性导航系统）/GNSS(Global化vigationSatelliteSystem,全球导航卫星系统）设备。 阳0化]将来自UMI的信息用于计算定位、速率和方向信息的惯性设备提供的信息具有不 太大的噪声并且在短期内很精确。然而，在长期内，该惯性设备的定位性能变差（变差的快 慢取决于例如传感器、加速计或巧螺仪的质量W及所实现的处理操作的质量）。尽管来自卫 星无线导航系统的各条信息自身在长期内漂移的可能性很小，但是运些信息通常具有噪声 并且具有变化的精度。而且，GNSS信息并不总是可用，惯性测量值却总是可用的并且可能 会被检验和加扰。
[0006] INS/GNSS混合化ybridation)将由UMI提供的信息与由一个或多个卫星无线导航 接收机提供的测量值相结合W便借助于运两个来源获得位置和速率信息，该一个或多个卫 星无线导航接收机可选地工作在不同的星群中。GNSS接收机提供的测量值的精度使得能够 控制惯性漂移，并且具有并不十分大的噪声的惯性测量值使得有可能对接收机的测量值进 行噪声过滤。
[0007] 现代航空导航系统计算所提供的位置的保护半径，该保护半径将真实位置误差限 制在给定的完整性风险内。由保护半径和相关联的完整性水平构成的配对限定了假设位置 的完整性。
[0008] 该方法对于除地面位置（维度、经度）之外的变量同样有效，并且对于诸如海拔之 类惯常也计算保护距离的一维信息尤其有效。
【发明内容】
[0009] 本发明的一个目的是提出一种信息完整性控制方法，该方法通过将特定的少有事 件或失效考虑在内来确定保护半径，例如，每操作小时的发生概率小于10 7的事件或失效。 在此情况下，有必要将每操作小时的出现概率通常可W忽略的事件考虑在内。
[0010] W可能影响位置或速率信息的极少有事件为例，极少有事件可W是无线导航卫星 的未表明双重失效、UMI的未表明双重失又或者无线导航系统的未表明整体失效，其在GPS NAVSTAR无线导航系统的情况下发生水平大约为10V化（飞行小时）。
[0011] 为此提出了一种用于对由融合-合并装置递送的导航信息的值进行完整性控制 的方法，该融合-合并装置包括多个处理模块，各处理模块根据来自一个或多个独立的导 航装置的测量值来得到导航解，根据该导航解针对各处理模块来确定对应于所给定的失效 概率的保护半径，
[0012] 其特征在于，确定至少一个合并区域，所述至少一个合并区域包围保护区域，所述 保护区域W所述处理模块的输出处的所述解值为圆屯、且对应于针对运些处理模块所确定 的所述保护半径，所述融合-合并装置针对所述失效概率的保护半径自身被确定W对应于 所述合并区域。
[0013] 在测量信息仅来自无线导航系统的情况下，处理模块例如实现位置自主完整性处 理操作，该位置自主完整性处理操作由用于计算相关的保护半径的值的接收机（缩写为 P-RAIM)及其针对速率的等效物（V-RAIM)来完成。在信息来自UMI或GNSS的情况下，处理 模块例如实现混合W及AAIM类型的完整性处理操作。
[0014] 运样的方法有利地采用W下不同特征单独或者根据其全部可能组合来完成：
[0015] 当至少一个导航装置的测量值被用于两个处理模块的输入处时，测量值被用于运 两个处理模块中分别任一个的输入处的其他导航设备被选择为就其可能的失效而言是独 立的；
[0016] 当至少两个导航装置就其可能的失效而言是非独立的时，分别使用运些导航装置 中任一个的测量值的至少两个处理模块使得所述至少两个处理模块在输入处使用的其他 导航装置就其可能的失效而言是独立的；
[0017] 在确定合并圆圆屯、之后，所述合并圆的半径被确定为包围圆，该包围圆对W处理 模块的输出处的解值为圆屯、并且半径等于处理模块的保护半径的圆进行包围；
[0018] 包围圆是W最小半径对W处理模块的输出处的解值为圆屯、的圆进行包围的圆；
[0019] 合并圆的圆屯、被确定为等于在不同的处理模块的输出处的解值的平均值，必要时 为加权平均值；
[0020] 在处理模块的输出处应用对可能的失效的检测和排除；
[0021] 在处理模块的输出处应用一致性检测，根据一致性检测来检测可能的失效；
[0022] 对一致性检测的输出进行分析W用于在对应于运些输出的数据中检测某些失效 的特征标记；
[0023] 为处理模块所共有的导航装置为UMIW及无线导航接收机，并且其中，应用于处 理模块的输出处或者应用于处理模块的输入处的测量值的处理操作对一个或多个卫星的 失效和/或惯性测量单元的失效和/或GNSS系统的失效和/或GNSS接收机的失效和/或 UMI类型的失效进行检测；
[0024] 在处理模块处应用对UMI硬件失效的检测。
[00巧]同样提出了一种融合-合并装置，该融合-合并装置包括多个处理模块，各处理模 块根据来自一个或多个独立的导航装置的测量值得到导航解，所述融合-合并装置包括处 理装置，处理装置针对各处理模块来确定对应于给定失效概率的保护半径，其特征在于，融 合-合并装置包括合并模块，合并模块确定至少一个合并区域，该至少一个合并区域包围 保护区域，保护区域W处理模块的输出处的解值为圆屯、并且对应于针对运些处理模块所确 定的保护半径，所述融合-合并装置针对所述失效概率的保护半径自身被确定W对应于所 述合并区域。
【附图说明】
[00%] 通过W下描述本发明的其他特征和优点将进一步变得明显，该描述是示意性且非 限定性的，并且应当参考附图进行阅读，在附图中：
[0027] 图1示出了一种融合-合并装置的架构，该融合-合并装置与符合本发明的实施 例的惯性/GNSS混合导航类型的处理模块相连；
[0028] 图2概括示出了本发明的一个可能的实施例；
[0029]图3a至3e示出了可W在应用本发明的模式中检测到的失效模式的特征标记的不 同示例；
[0030] 图4、5和6示出了用于根据本发明实施例的导航装置的可能的合并架构示例。
【具体实施方式】
[0031] 合并巧架构示例
[0032] 参考图1，其概括示出了导航系统1，该导航系统1例如被加载到飞行器或船舶上 (或用于被加载到飞行器或船舶上）。
[003引该导航系统1使用各种UMI和GNSS导航装置，并且为此包括不同的惯性测量单元 2W及不同类型星群的GNSS信号接收机3。导航系统1还包括融合-合并装置4 (计算平 台），融合-合并装置4包括6个Kalman(卡尔曼）滤波器类型的处理模块5a至5fW及合 并模块6。
[0034] 更特别地，在所示示例中提供了S个惯性测量单元UMI1. 1、UMI1. 2、UMI2,前两 个惯性测量单元是相同类型的（类型1)，第=个惯性测量单元是另一类型的（类型2)。 接收机3使得能够获得至少两个卫星星群的伪测量值，一个GNSS1例如为GPS(Global 化sitioningSystem,全球定位系统）星群，另一个GNSS2例如为GALILEO(GALILEO satellitenavigationsystem,伽利略卫星导航系统）或化ONASS(GLObalnayaNAvigatsi onnayaSputrdkovayaSisterna,全球卫星导航系统）星群。
[0035] 各处理模块5a至5f接收：
[0036] 单元2的输出处的数据，该单元的传感器（巧螺仪、加速计）得到的惯性增量测量 值；
[0037]W及，接收机3的输出处的伪测量值。
[0038] 尤其是，模块5a接收GNSS1数据和UMI1. 1单元的数据，模块化接收GNSS2数据 和UMI1. 1单元的数据，模块5c接收GNSS1数据和UMI1. 2单元的数