GNSS用户端自主完好性监测研究综述

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1、航空学报ActaAerOnauticaelAstronauticaSinicaMar．252013Vet．34No．3451．463ISSN1000．6893ON11．1929／Vhttp：／／hkxbbuaa．edu．CBhkxb@buaa．edu．cnGNSS用户端自主完好性监测研究综述徐肖豪h*，杨传森2～，刘瑞华41．中国民航大学空管基地，天津3003002．南京航空航天大学民航学院，江苏南京3．金陵科技学院机电工程学院，江苏南京4．中国民航大学电子信息工程学院，天津，’’’’’’、；综述l～⋯⋯，摘要：随着全球卫星导航系统的快速发展，对航空安全提出了挑战，完好性监测问

2、题愈发凸显，用户端自主完好性监测(RAIM)是研究的重点之一。针对RAIM问题，首先介绍了所需导航性能的4个重要参数：精度、完好性、可用性和连续性。从单卫星故障下的RAIM、多卫星故障下的RAIM、高斯噪声下的RAIM3个方面，综述了国内外相关的重要研究，主要涉及了3个层次内容：算法、计算保护限值和可用性，并指出了目前研究存在的不足。其次介绍了近期研究的新趋势与取得的成果。最后，展望了未来的研究方向。关键词：卫星导航；完好性；用户端自主完好性监测；监测算法；可用性中图分类号：V249．3；P228．4文献标识码：A文章编号：1000—6893(2013)03—0451-13完好

3、性[i3是指当导航系统的误差超过允许限值不能胜任规定的导航工作时，系统及时报警，通知用户或终止此信号的功能。它是保障飞行安全的关键。卫星导航完好性最初起源于民用航空用户对系统的高可靠性的需求心]。GPS卫星的某些错误将会引起测距错误，从而降低用户的安全性与完好性。尤其对于某些系统故障，地面监测站要经过半小时甚至几个小时才能发现[3]，其结果是导致许多航空用户会接收和使用一颗或数颗失效卫星的错误信息，从而使这些用户的定位偏离当前其所在的位置达数十公里，对航行安全性危害极大，这在民用航空应用中是不允许的，必须予以重视。随着国际航空运输业务量的迅速增长，民用航空高精度与完好性服务的重

4、要性越来越突出。受卫星星历、星钟误差、电离层和对流层延迟，以及多径和接收机热噪声等的影响，飞机使用卫星导航系统所估计的位置误差可能超出空域监视所容许的范围，而飞机对该误差超限又存在盲视问题，即定位完好问题[4。5]。历史上，GPS系统发生了多次信号大范围受到干扰的事件¨]，其完好性始终令人担忧[5]。卫星的“不健康”、不能及时得知导航信息以及有意／无意干扰的影响，都会严重影响导航服务和完好性服务的可靠性。尤其在飞机进离场阶段，飞行高度、气象和地理环境等因素可能导致严重的飞行事故。分析其原因，主要是缺乏准确可靠的完好性服务。而提供可靠的完好性服务是通过完好性监测来实现的。完好性监

5、测包括系统级和用户端完好性监测。系统级的完好收稿日期：2011．09—13；退修日期：2012—04．12；录用日期：2012．09—25；网络出版时间：2012—10—1813：41网络出版地址：WWWcnkinet／kcms／detail／111929V201210181341．007．htmI基金项目：国家“863”计划(2006AAl22313)*通讯作者．Tel：022—24092433E—mail：xuxha02008@sinacom}

6、用格武；XuXH．YangcS，LiuRH．ReviewandprospectofGNSSreceiverautonomousin

7、tegritymonitoring．ActaAeronauticaetAstro—nauticaSinica．2013，34(3)：451-463．徐肖豪．杨传森，劫瑞华，GNSS嗣户端自主完好性监阕研究绿述．航空学报．2013，34(3)：451-463篙咖lC22乳航空学报性监测主要是地面设置监测站监测卫星的状况，利用广域差分或局域差分技术提高精度，确保广播给用户的误差改正数不包含危险误导信息[6]。系统级的完好性保证体现在两方面，一方面是系统向用户播发完好性信息，由用户端计算水平或者垂直定位误差保护限值，以限定定位结果的误差范围，标识定位结果的可靠性；另一方面是系统对自身

8、各个组成部分可能发生的异常环节进行监测，当检测出异常后利用相应的算法将其消除，若不能消除就发出告警口]。用户端自主完好性监测(ReceiverAutonomousIntegrityMonitoring，RAIM)是利用用户端接收机内部的冗余度信息，或借助飞机上的其他辅助设备(如气压高度表、惯导等)，实现卫星故障检测和故障识别[3]。RAIM包括两个功能：检测卫星是否存在故障；辨别存在故障的卫星，并在导航解算过程中将其排除。与系统级的完好性监测缺乏快速报警的能力不同，RAIM对卫星故障及空中异