專利名稱：衛(wèi)星導航區(qū)域增強系統(tǒng)中偽距加速度故障檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及衛(wèi)星導航系統(tǒng)結(jié)構(gòu)技術(shù)，尤其涉及一種衛(wèi)星導航區(qū)域增強系統(tǒng)中偽距加速度故障檢測方法。
背景技術(shù)：
隨著社會經(jīng)濟和航空事業(yè)的迅猛發(fā)展，世界各地的機場分布密度增大，如我國珠三角地區(qū)，在半徑不超過200公里的范圍內(nèi)分布著五個機場珠海機場、深圳機場、廣州機場、香港機場和澳門機場，這就要求有盡可能高等級的導航定位服務(wù)，以保證各個機場安全高效的運行。為此，北京航空航天大學的學者提出了一種衛(wèi)星導航區(qū)域增強系統(tǒng)(RegionalAugmentation System,簡稱RAS),該系統(tǒng)在區(qū)域內(nèi)布置多個監(jiān)測站,利用相鄰、部分或全部監(jiān)測站的信息以及廣域增強系統(tǒng)(Wide Area Augmentation System,簡稱WAAS)播發(fā)的校正信息提高對整個區(qū)域內(nèi)飛機的導航性能，以滿足飛機精密進近階段和著陸階段的需求。 在RAS工作過程中，由于衛(wèi)星鐘差、電離層與對流層遲延和地球自轉(zhuǎn)等因素的影響，使RAS獲取的導航數(shù)據(jù)存在誤差，如果誤差超過系統(tǒng)所容許的誤差即認為發(fā)生故障，其中，偽距加速度故障是地面測距源故障中一種重要故障。偽距加速度故障為慢增長故障(Slowly Growing Error, SGE),所謂慢增長故障指隨時間的增長而逐漸增大，這類故障在開始時不會對系統(tǒng)定位產(chǎn)生較大的影響，因此很難在早期檢測到，而當這類故障累積到一定程度時，有可能與新的故障構(gòu)成難以檢測的多故障情況，導致整個RAS系統(tǒng)的完好性和連續(xù)性損失。因此，對這種類型故障進行早期檢測非
常重要。目前，對于偽距加速度故障的檢測方法主要是基于差分檢測算法的檢測方法，但是差分檢測算法中的檢測統(tǒng)計量為基于最小二乘定位方法求得的誤差平方和的平方根在前后兩個時刻的差值，該前后兩個時刻的差值的選取是憑經(jīng)驗獲取沒有精確的計算方法，因此導致通過該方法對偽距加速度故障的檢測性能不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種衛(wèi)星導航區(qū)域增強系統(tǒng)中偽距加速度故障檢測方法，以提高對偽距加速度故障的檢測性能。該故障檢測方法，包括計算預設(shè)時間段內(nèi)各采集時刻地面監(jiān)測站碼偽距測量值和衛(wèi)星與地面監(jiān)測站的實際距離值之差以獲取所述預設(shè)時間段內(nèi)由各所述采集時刻的碼偽距校正值組成的數(shù)據(jù)序列；以所述預設(shè)時間段內(nèi)的一選定時間點為分割點將所述數(shù)據(jù)序列分為第一數(shù)據(jù)序列和第二數(shù)據(jù)序列；對所述第一數(shù)據(jù)序列和第二數(shù)據(jù)序列進行統(tǒng)計處理，獲取所述第一數(shù)據(jù)序列和第二數(shù)據(jù)序列的均值和標準差；
根據(jù)所述第一數(shù)據(jù)序列和第二數(shù)據(jù)序列的均值和標準差獲取發(fā)生故障的序貫概率；將所述發(fā)生故障的序貫概率與預設(shè)失控閾值進行比較，獲取偏移量統(tǒng)計值；當判斷獲知所述偏移量統(tǒng)計值大于預設(shè)判定距閾值時，生成偽距加速度故障信號。本發(fā)明實施例提供的衛(wèi)星導航區(qū)域增強系統(tǒng)中偽距加速度故障檢測方法，通過對預設(shè)時間段內(nèi)各采集時刻的碼偽距校正值進行統(tǒng)計處理獲取發(fā)生故障的序貫概率值，進而通過將序貫概率值與預設(shè)失控閾值進行比較獲取偏移量統(tǒng)計值，然后，將偏移量統(tǒng)計值與預設(shè)判定距閾值進行比較，以生成偽距加速度故障信號，該種檢測方法是通過對獲取數(shù)據(jù)的客觀處理進行檢測故障，與現(xiàn)有的基于差分檢測算法的檢測方法相比，無需憑經(jīng)驗選取 相應的參數(shù)，因此，可提高對偽距加速度故障的檢測性能。


圖I為本發(fā)明實施例所提供的衛(wèi)星導航區(qū)域增強系統(tǒng)中偽距加速度故障檢測方法的流程圖；圖2為本發(fā)明又一實施例所提供的衛(wèi)星導航區(qū)域增強系統(tǒng)中偽距加速度故障檢測方法的流程圖。
具體實施例方式衛(wèi)星導航區(qū)域增強系統(tǒng)可是在原來衛(wèi)星廣域增強系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展出來的一種衛(wèi)星導航系統(tǒng)，該系統(tǒng)在區(qū)域內(nèi)布置多個地面監(jiān)測站，利用相鄰、部分或全部監(jiān)測站的信息以及廣域增強系統(tǒng)播發(fā)的校正信息提高對整個區(qū)域內(nèi)飛機的導航性能，以滿足飛機精密進近階段和著陸階段的需求。該系統(tǒng)中主要包括多個地面監(jiān)測站、衛(wèi)星導航接收機和主控站等。衛(wèi)星導航接收機可接收衛(wèi)星發(fā)射的導航信號和導航數(shù)據(jù)。地面監(jiān)測站可用于獲取定軌、衛(wèi)星鐘差等關(guān)系到衛(wèi)星導航系統(tǒng)導航、定位等基本功能的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并通過衛(wèi)星通信或地面通信的方式傳送至主控站，主控站再將各個地面監(jiān)測站的數(shù)據(jù)進行處理后，上行注入衛(wèi)星，以對衛(wèi)星進行精密定軌。該系統(tǒng)在工作過程中，由于衛(wèi)星鐘差、電離層與對流層遲延和地球自轉(zhuǎn)等因素的影響，使獲取的導航數(shù)據(jù)存在誤差，如果誤差超過系統(tǒng)所容許的誤差即認為發(fā)生故障，其中，偽距加速度故障是地面測距源故障中一種重要故障，本發(fā)明實施例提供了一種檢測方法，用于對衛(wèi)星導航區(qū)域增強系統(tǒng)中的偽距加速度故障進行檢測。圖I為本發(fā)明實施例所提供的衛(wèi)星導航區(qū)域增強系統(tǒng)中偽距加速度故障檢測方法的流程圖，如圖I所示，該檢測方法包括步驟10、計算預設(shè)時間段內(nèi)各采集時刻地面監(jiān)測站碼偽距測量值和衛(wèi)星與地面監(jiān)測站的實際距離值之差以獲取所述預設(shè)時間段內(nèi)由各所述采集時刻的碼偽距校正值組成的數(shù)據(jù)序列。地面監(jiān)測站碼偽距測量值為衛(wèi)星導航區(qū)域增強系統(tǒng)中衛(wèi)星導航接收機對接收到的數(shù)據(jù)進行解碼后得到的地面監(jiān)測站的碼偽距值，衛(wèi)星與地面監(jiān)測站的實際距離值為衛(wèi)星導航接收機根據(jù)衛(wèi)星播發(fā)的歷書參數(shù)計算出的衛(wèi)星位置與已知的地面監(jiān)測站位置計算得到的衛(wèi)星與地面監(jiān)測站之間的實際距離?？赏ㄟ^存儲裝置存儲預設(shè)時間段內(nèi)各采集時刻的地面監(jiān)測站碼偽距測量值和衛(wèi)星與地面監(jiān)測站的實際距離值，該預設(shè)時間段可根據(jù)檢測的需要設(shè)置，可以為幾秒鐘、幾分鐘或其他時間?？赏ㄟ^包含相關(guān)程序的計算機或數(shù)據(jù)處理器等從存儲裝置獲取上述的兩種數(shù)據(jù)，然后，計算出各地面監(jiān)測站碼偽距測量值和衛(wèi)星與各地面監(jiān)測站的實際距離值之間的差值，各差值即作為各碼偽距校正值，并將該各碼偽距校正值組成一數(shù)據(jù)序列。步驟20、以所述預設(shè)時間段內(nèi)的一選定時間點為分割點將所述數(shù)據(jù)序列分為第一數(shù)據(jù)序列和第二數(shù)據(jù)序列。
步驟30、對所述第一數(shù)據(jù)序列和第二數(shù)據(jù)序列進行統(tǒng)計處理，獲取所述第一數(shù)據(jù)序列和第二數(shù)據(jù)序列的均值和標準差。下面用PRCTS表示由各碼偽距校正值組成的數(shù)據(jù)序列，用PrctSi表示第i采集時刻的碼偽距校正值，碼偽距校正值通常是由衛(wèi)星鐘差、接收機鐘差、電離層誤差、對流層誤差、星歷誤差和熱噪聲誤差等引起的。在此，可假設(shè)上述這些誤差是相互獨立的隨機元素，則上述各碼偽距校正值組成的數(shù)據(jù)序列分布服從均值U為某一數(shù)值，標準差O為某一常數(shù)的高斯分布，即該數(shù)據(jù)序列為PRctS1, PRctS2,…，PRctS廣N ( u , o )。下面以預設(shè)時間段內(nèi)的某一時間點t為分割點，該時間點t的選取可根據(jù)需要設(shè)置，將該數(shù)據(jù)序列分為兩組，分別為第一數(shù)據(jù)序列PRCTSl和第二數(shù)據(jù)序列PRCTS2，并對兩數(shù)據(jù)序列進行處理后分別獲取第一數(shù)據(jù)序列PRCTSl和第二數(shù)據(jù)序列PRCTS2的均值和標準差，即第一數(shù)據(jù)序列PRCTSl N ( u O i)，第二數(shù)據(jù)序列PRCTS2 N Cu2,。2)。假設(shè)偽距加速度故障在預設(shè)時間段內(nèi)的某一時間點t后產(chǎn)生，則t時間點之前的各碼偽距校正值符合均值為U :和標準差為O :的正態(tài)分布，即PRctS1,PRctS2,…，PRctS廣N(U I, O J，而t時間點之后的各碼偽距校正值符合均值為U 2和標準差O 2為的正態(tài)分布，即PRctSt+1，PRctSt+2，…，PRctSm^N ( U 2, o 2)，其中，m表示該預設(shè)時間段的時間終點。如第一數(shù)據(jù)系列和第二數(shù)據(jù)系列符合同一類型的正態(tài)分布，即第一數(shù)據(jù)序列的均值和標準差與第二數(shù)據(jù)序列的均值和標準差相等，說明該預設(shè)時間段內(nèi)系統(tǒng)一直處于受控狀態(tài)，沒有發(fā)生偽距加速度故障；如果第一數(shù)據(jù)系列和第二數(shù)據(jù)系列符合不同類型的正態(tài)分布，即第一數(shù)據(jù)序列的均值和標準差與第二數(shù)據(jù)序列的均值和標準差不相等，則說明該預設(shè)時間段內(nèi)的時間點t后系統(tǒng)后失控，可能發(fā)生了偽距加速度故障。步驟40、根據(jù)所述第一數(shù)據(jù)序列和第二數(shù)據(jù)序列的均值和標準差獲取發(fā)生故障的序貫概率值。為計算的方便，可對第一數(shù)據(jù)序列和第二數(shù)據(jù)序列中各碼偽距校正值進行處
PRctS - u'
理，下面用Ii表示經(jīng)過處理后第i時刻的碼偽距校正值，設(shè)定L =^，并且，令
(Ti
O22Za2O12, U 2-u != 6 O1，其中，a表示第一數(shù)據(jù)序列的標準差和第二數(shù)據(jù)序列的標準差的偏移系數(shù)，S表示第一數(shù)據(jù)序列的均值和第二數(shù)據(jù)序列的均值的偏移系數(shù)。經(jīng)過上述的處理后可根據(jù)序貫概率比檢驗理論通過下述的計算公式獲取發(fā)生故障的序貫概率值P。
權(quán)利要求
1.一種衛(wèi)星導航區(qū)域增強系統(tǒng)中偽距加速度故障檢測方法，其特征在于，包括 計算預設(shè)時間段內(nèi)各采集時刻地面監(jiān)測站碼偽距測量值和衛(wèi)星與地面監(jiān)測站的實際距離值之差以獲取所述預設(shè)時間段內(nèi)由各所述采集時刻的碼偽距校正值組成的數(shù)據(jù)序列； 以所述預設(shè)時間段內(nèi)的一選定時間點為分割點將所述數(shù)據(jù)序列分為第一數(shù)據(jù)序列和第二數(shù)據(jù)序列； 對所述第一數(shù)據(jù)序列和第二數(shù)據(jù)序列進行統(tǒng)計處理，獲取所述第一數(shù)據(jù)序列和第二數(shù)據(jù)序列的均值和標準差； 根據(jù)所述第一數(shù)據(jù)序列和第二數(shù)據(jù)序列的均值和標準差獲取發(fā)生故障的序貫概率； 將所述發(fā)生故障的序貫概率與預設(shè)失控閾值進行比較，獲取偏移量統(tǒng)計值； 當判斷獲知所述偏移量統(tǒng)計值大于預設(shè)判定距閾值時，生成偽距加速度故障信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的衛(wèi)星導航區(qū)域增強系統(tǒng)中偽距加速度故障檢測方法，其特征在于 所述對所述第一數(shù)據(jù)序列和第二數(shù)據(jù)序列進行統(tǒng)計處理以獲取所述第一數(shù)據(jù)序列和第二數(shù)據(jù)序列的均值和標準差包括
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的衛(wèi)星導航區(qū)域增強系統(tǒng)中偽距加速度故障檢測方法，其特征在于 所述根據(jù)所述第一數(shù)據(jù)序列和第二數(shù)據(jù)序列的均值和標準差計算發(fā)生故障的序貫概率值包括 根據(jù)
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的衛(wèi)星導航區(qū)域增強系統(tǒng)中偽距加速度故障檢測方法，其特征在于 所述將所述發(fā)生故障的序貫概率與預設(shè)失控閾值進行比較，獲取偏移量統(tǒng)計值包括 當判斷獲知所述序貫概率值P大于預設(shè)失控閾值時，通過
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的衛(wèi)星導航區(qū)域增強系統(tǒng)中偽距加速度故障檢測方法，其特征在于 所述將所述統(tǒng)計偏移量與預設(shè)判定距閾值進行比較，以生成偽距加速度故障信號之后還包括 根據(jù)所述第一數(shù)據(jù)序列的均值和標準差、第二數(shù)據(jù)序列的均值和預設(shè)判定距閾值獲取用于指示檢測性能的質(zhì)量指標平均鏈長值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的衛(wèi)星導航區(qū)域增強系統(tǒng)中偽距加速度故障檢測方法，其特征在于 所述根據(jù)所述第一數(shù)據(jù)序列的均值和標準差、第二數(shù)據(jù)序列的均值和預設(shè)判定距閾值獲取用于指示檢測性能的質(zhì)量指標平均鏈長值包括 根據(jù)
全文摘要
本發(fā)明提供一種衛(wèi)星導航區(qū)域增強系統(tǒng)中偽距加速度故障檢測方法，該故障檢測方法，通過對預設(shè)時間段內(nèi)各采集時刻的碼偽距校正值進行統(tǒng)計處理獲取發(fā)生故障的序貫概率值，進而通過將序貫概率值與預設(shè)失控閾值進行比較獲取偏移量統(tǒng)計值，然后，將偏移量統(tǒng)計值與預設(shè)判定距閾值進行比較，以生成偽距加速度故障信號，該種檢測方法是通過對獲取數(shù)據(jù)的客觀處理進行檢測故障，與現(xiàn)有的基于差分檢測算法的檢測方法相比，無需憑經(jīng)驗選取相應的參數(shù)，因此，可提高對偽距加速度故障的檢測性能。
文檔編號G01S19/40GK102749634SQ20121021307
公開日2012年10月24日 申請日期2012年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月25日
發(fā)明者張軍, 方繼嗣, 朱衍波, 王志鵬, 薛瑞 申請人:北京航空航天大學