专利名称：卫星导航区域增强系统中伪距加速度故障检测方法
技术领域：
本发明涉及卫星导航系统结构技术，尤其涉及一种卫星导航区域增强系统中伪距加速度故障检测方法。
背景技术：
随着社会经济和航空事业的迅猛发展，世界各地的机场分布密度增大，如我国珠三角地区，在半径不超过200公里的范围内分布着五个机场珠海机场、深圳机场、广州机场、香港机场和澳门机场，这就要求有尽可能高等级的导航定位服务，以保证各个机场安全高效的运行。为此，北京航空航天大学的学者提出了一种卫星导航区域增强系统(RegionalAugmentation System,简称RAS),该系统在区域内布置多个监测站,利用相邻、部分或全部监测站的信息以及广域增强系统(Wide Area Augmentation System,简称WAAS)播发的校正信息提高对整个区域内飞机的导航性能，以满足飞机精密进近阶段和着陆阶段的需求。 在RAS工作过程中，由于卫星钟差、电离层与对流层迟延和地球自转等因素的影响，使RAS获取的导航数据存在误差，如果误差超过系统所容许的误差即认为发生故障，其中，伪距加速度故障是地面测距源故障中一种重要故障。伪距加速度故障为慢增长故障(Slowly Growing Error, SGE),所谓慢增长故障指随时间的增长而逐渐增大，这类故障在开始时不会对系统定位产生较大的影响，因此很难在早期检测到，而当这类故障累积到一定程度时，有可能与新的故障构成难以检测的多故障情况，导致整个RAS系统的完好性和连续性损失。因此，对这种类型故障进行早期检测非
常重要。目前，对于伪距加速度故障的检测方法主要是基于差分检测算法的检测方法，但是差分检测算法中的检测统计量为基于最小二乘定位方法求得的误差平方和的平方根在前后两个时刻的差值，该前后两个时刻的差值的选取是凭经验获取没有精确的计算方法，因此导致通过该方法对伪距加速度故障的检测性能不稳定。

发明内容
本发明提供了一种卫星导航区域增强系统中伪距加速度故障检测方法，以提高对伪距加速度故障的检测性能。该故障检测方法，包括计算预设时间段内各采集时刻地面监测站码伪距测量值和卫星与地面监测站的实际距离值之差以获取所述预设时间段内由各所述采集时刻的码伪距校正值组成的数据序列；以所述预设时间段内的一选定时间点为分割点将所述数据序列分为第一数据序列和第二数据序列；对所述第一数据序列和第二数据序列进行统计处理，获取所述第一数据序列和第二数据序列的均值和标准差；
根据所述第一数据序列和第二数据序列的均值和标准差获取发生故障的序贯概率；将所述发生故障的序贯概率与预设失控阈值进行比较，获取偏移量统计值；当判断获知所述偏移量统计值大于预设判定距阈值时，生成伪距加速度故障信号。本发明实施例提供的卫星导航区域增强系统中伪距加速度故障检测方法，通过对预设时间段内各采集时刻的码伪距校正值进行统计处理获取发生故障的序贯概率值，进而通过将序贯概率值与预设失控阈值进行比较获取偏移量统计值，然后，将偏移量统计值与预设判定距阈值进行比较，以生成伪距加速度故障信号，该种检测方法是通过对获取数据的客观处理进行检测故障，与现有的基于差分检测算法的检测方法相比，无需凭经验选取 相应的参数，因此，可提高对伪距加速度故障的检测性能。


图I为本发明实施例所提供的卫星导航区域增强系统中伪距加速度故障检测方法的流程图；图2为本发明又一实施例所提供的卫星导航区域增强系统中伪距加速度故障检测方法的流程图。
具体实施例方式卫星导航区域增强系统可是在原来卫星广域增强系统基础上发展出来的一种卫星导航系统，该系统在区域内布置多个地面监测站，利用相邻、部分或全部监测站的信息以及广域增强系统播发的校正信息提高对整个区域内飞机的导航性能，以满足飞机精密进近阶段和着陆阶段的需求。该系统中主要包括多个地面监测站、卫星导航接收机和主控站等。卫星导航接收机可接收卫星发射的导航信号和导航数据。地面监测站可用于获取定轨、卫星钟差等关系到卫星导航系统导航、定位等基本功能的监测数据，并通过卫星通信或地面通信的方式传送至主控站，主控站再将各个地面监测站的数据进行处理后，上行注入卫星，以对卫星进行精密定轨。该系统在工作过程中，由于卫星钟差、电离层与对流层迟延和地球自转等因素的影响，使获取的导航数据存在误差，如果误差超过系统所容许的误差即认为发生故障，其中，伪距加速度故障是地面测距源故障中一种重要故障，本发明实施例提供了一种检测方法，用于对卫星导航区域增强系统中的伪距加速度故障进行检测。图I为本发明实施例所提供的卫星导航区域增强系统中伪距加速度故障检测方法的流程图，如图I所示，该检测方法包括步骤10、计算预设时间段内各采集时刻地面监测站码伪距测量值和卫星与地面监测站的实际距离值之差以获取所述预设时间段内由各所述采集时刻的码伪距校正值组成的数据序列。地面监测站码伪距测量值为卫星导航区域增强系统中卫星导航接收机对接收到的数据进行解码后得到的地面监测站的码伪距值，卫星与地面监测站的实际距离值为卫星导航接收机根据卫星播发的历书参数计算出的卫星位置与已知的地面监测站位置计算得到的卫星与地面监测站之间的实际距离。可通过存储装置存储预设时间段内各采集时刻的地面监测站码伪距测量值和卫星与地面监测站的实际距离值，该预设时间段可根据检测的需要设置，可以为几秒钟、几分钟或其他时间。可通过包含相关程序的计算机或数据处理器等从存储装置获取上述的两种数据，然后，计算出各地面监测站码伪距测量值和卫星与各地面监测站的实际距离值之间的差值，各差值即作为各码伪距校正值，并将该各码伪距校正值组成一数据序列。步骤20、以所述预设时间段内的一选定时间点为分割点将所述数据序列分为第一数据序列和第二数据序列。
步骤30、对所述第一数据序列和第二数据序列进行统计处理，获取所述第一数据序列和第二数据序列的均值和标准差。下面用PRCTS表示由各码伪距校正值组成的数据序列，用PrctSi表示第i采集时刻的码伪距校正值，码伪距校正值通常是由卫星钟差、接收机钟差、电离层误差、对流层误差、星历误差和热噪声误差等引起的。在此，可假设上述这些误差是相互独立的随机元素，则上述各码伪距校正值组成的数据序列分布服从均值U为某一数值，标准差O为某一常数的高斯分布，即该数据序列为PRctS1, PRctS2,…，PRctS广N ( u , o )。下面以预设时间段内的某一时间点t为分割点，该时间点t的选取可根据需要设置，将该数据序列分为两组，分别为第一数据序列PRCTSl和第二数据序列PRCTS2，并对两数据序列进行处理后分别获取第一数据序列PRCTSl和第二数据序列PRCTS2的均值和标准差，即第一数据序列PRCTSl N ( u O i)，第二数据序列PRCTS2 N Cu2,。2)。假设伪距加速度故障在预设时间段内的某一时间点t后产生，则t时间点之前的各码伪距校正值符合均值为U :和标准差为O :的正态分布，即PRctS1,PRctS2,…，PRctS广N(U I, O J，而t时间点之后的各码伪距校正值符合均值为U 2和标准差O 2为的正态分布，即PRctSt+1，PRctSt+2，…，PRctSm^N ( U 2, o 2)，其中，m表示该预设时间段的时间终点。如第一数据系列和第二数据系列符合同一类型的正态分布，即第一数据序列的均值和标准差与第二数据序列的均值和标准差相等，说明该预设时间段内系统一直处于受控状态，没有发生伪距加速度故障；如果第一数据系列和第二数据系列符合不同类型的正态分布，即第一数据序列的均值和标准差与第二数据序列的均值和标准差不相等，则说明该预设时间段内的时间点t后系统后失控，可能发生了伪距加速度故障。步骤40、根据所述第一数据序列和第二数据序列的均值和标准差获取发生故障的序贯概率值。为计算的方便，可对第一数据序列和第二数据序列中各码伪距校正值进行处
PRctS - u'
理，下面用Ii表示经过处理后第i时刻的码伪距校正值，设定L =^，并且，令
(Ti
O22Za2O12, U 2-u != 6 O1，其中，a表示第一数据序列的标准差和第二数据序列的标准差的偏移系数，S表示第一数据序列的均值和第二数据序列的均值的偏移系数。经过上述的处理后可根据序贯概率比检验理论通过下述的计算公式获取发生故障的序贯概率值P。
权利要求
1.一种卫星导航区域增强系统中伪距加速度故障检测方法，其特征在于，包括 计算预设时间段内各采集时刻地面监测站码伪距测量值和卫星与地面监测站的实际距离值之差以获取所述预设时间段内由各所述采集时刻的码伪距校正值组成的数据序列； 以所述预设时间段内的一选定时间点为分割点将所述数据序列分为第一数据序列和第二数据序列； 对所述第一数据序列和第二数据序列进行统计处理，获取所述第一数据序列和第二数据序列的均值和标准差； 根据所述第一数据序列和第二数据序列的均值和标准差获取发生故障的序贯概率； 将所述发生故障的序贯概率与预设失控阈值进行比较，获取偏移量统计值； 当判断获知所述偏移量统计值大于预设判定距阈值时，生成伪距加速度故障信号。
2.根据权利要求I所述的卫星导航区域增强系统中伪距加速度故障检测方法，其特征在于 所述对所述第一数据序列和第二数据序列进行统计处理以获取所述第一数据序列和第二数据序列的均值和标准差包括
3.根据权利要求2所述的卫星导航区域增强系统中伪距加速度故障检测方法，其特征在于 所述根据所述第一数据序列和第二数据序列的均值和标准差计算发生故障的序贯概率值包括 根据
4.根据权利要求3所述的卫星导航区域增强系统中伪距加速度故障检测方法，其特征在于 所述将所述发生故障的序贯概率与预设失控阈值进行比较，获取偏移量统计值包括 当判断获知所述序贯概率值P大于预设失控阈值时，通过
5.根据权利要求1-4任一所述的卫星导航区域增强系统中伪距加速度故障检测方法，其特征在于 所述将所述统计偏移量与预设判定距阈值进行比较，以生成伪距加速度故障信号之后还包括 根据所述第一数据序列的均值和标准差、第二数据序列的均值和预设判定距阈值获取用于指示检测性能的质量指标平均链长值。
6.根据权利要求5所述的卫星导航区域增强系统中伪距加速度故障检测方法，其特征在于 所述根据所述第一数据序列的均值和标准差、第二数据序列的均值和预设判定距阈值获取用于指示检测性能的质量指标平均链长值包括 根据
全文摘要
本发明提供一种卫星导航区域增强系统中伪距加速度故障检测方法，该故障检测方法，通过对预设时间段内各采集时刻的码伪距校正值进行统计处理获取发生故障的序贯概率值，进而通过将序贯概率值与预设失控阈值进行比较获取偏移量统计值，然后，将偏移量统计值与预设判定距阈值进行比较，以生成伪距加速度故障信号，该种检测方法是通过对获取数据的客观处理进行检测故障，与现有的基于差分检测算法的检测方法相比，无需凭经验选取相应的参数，因此，可提高对伪距加速度故障的检测性能。
文档编号G01S19/40GK102749634SQ20121021307
公开日2012年10月24日 申请日期2012年6月25日 优先权日2012年6月25日
发明者张军, 方继嗣, 朱衍波, 王志鹏, 薛瑞 申请人:北京航空航天大学