基于时域相关积累RAIM的多GNSS系统微小测量偏差检测与抑制方法研究

The position accuracy requirement of multi-constellation GNSS user is increasing, but many factors such as the multipath effect of diffuse reflection, the spoof, the channels’ mismatching, the residual error of correcting the pseudo-range and so on, cause the weak pseudo-range bias and decrease the receiver’s positioning precision. Based on single epoch “snapshot” processing, conventional receiver autonomous integrity monitoring (RAIM) ensure the receiver integrity by detecting and isolating the fault pseudo-range,however cannot ensure the receiver accuracy by detecting and suppressing weak pseudo-range bias . To solve this question, this project will try to present a new time coherent integration RAIM from the several epoch measurements’ processing. It raises the detection performance by augmenting the equivalent bias noise ratio. This project will establish the theoretical model of the new RAIM statistical performance, and optimize the configuration parameters including the coherent integration time by the objective function of detection performance. The project research results are expected to provide theoretical support for the multi-constellation GNSS user detecting and suppressing weak pseudo-range bias.

多GNSS系统兼容用户对伪距单点定位精度的要求越来越高，而漫反射多路径效应、转发干扰、通道一致性、伪距修正后残差等因素将导致观测量出现微小测量偏差，使导航接收机的定位精度下降。传统基于单历元观测量“快照”的接收机自主完好性监测（RAIM）方法可通过检测和识别伪距粗差来确保用户完好性，但无法有效检测和抑制微小伪距偏差以确保用户精度。针对上述问题，本项目将从时域多历元处理角度着手研究，探讨新的基于时域相关积累RAIM方法，通过提高等效偏差与噪声比以显著提升对微小偏差的检测性能。建立新时域相关积累RAIM方法统计性能的理论分析模型，以检测性能最优为目标函数，对相关积累时间等配置参数进行优化设计。本项目研究成果预期为多GNSS系统兼容应用中抑制微小伪距偏差以提高定位精度提供理论支撑。

针对传统基于单历元观测量“快照”的接收机自主完好性监测（RAIM）方法无法有效检测和抑制微小伪距偏差的问题，本项目提出了时域相关积累RAIM方法，通过短时间内积累多历元的奇偶矢量，增大了积累奇偶矢量的归一化等效伪距偏差以及积累检测量的非中心化参数，提高了微小偏差的检测性能。同时考虑到多历元处理时可能因视线矢量时变特性导致的检测性能损耗，尤其在星进星出时奇偶矢量维数发生变化、无法直接积累，又提出奇偶矢量与多卫星特征矢量相关后再进行多历元积累，使得积累检测量与卫星观测几何构型敏感性大大降低、而只保留与原始伪距偏差量的敏感性，从根本上解决了多系统兼容应用时因星进星出和视线矢量时变特性带来的性能损耗。. 本项目建立了时域相关积累RAIM方法统计性能的理论分析模型，以检测性能最优为目标函数、对相关积累时间等参数进行了优化设计，提出并验证了微小伪距偏差的检测、估计与抑制方法，在时域相关积累RAIM处理方法、统计性能理论分析模型、配置参数优化数学模型、微小伪距偏差检测识别抑制等方面取得了一系列成果，完成了预定的全部研究内容。此外，还对完好性在星间链路规划中的应用以及各类偏差形成机理等方面进行了扩展研究。本项目累计发表论文20余篇，其中SCI检索11篇、EI检索4篇，申请专利7项，获军队科技进步二等奖1项，已培养博士生4人、硕士生4人。本项目的研究成果丰富了完好性监测理论，创新了微小偏差处理方法，可以应用于各类多GNSS高精度定位终端。

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