李曉宇,鄭 坤,楊 洋,王 軍
1. 裝備學(xué)院,北京,101416;2. 北京衛(wèi)星導(dǎo)航中心,北京,100094
?
海基精密進(jìn)近完好性監(jiān)測(cè)體系與算法
李曉宇1,鄭 坤1,楊 洋2,王 軍1
1. 裝備學(xué)院,北京,101416;2. 北京衛(wèi)星導(dǎo)航中心,北京,100094
基于GNSS的飛機(jī)精密進(jìn)近著陸系統(tǒng),除了要提供高精度的導(dǎo)航信息,還必須具有很高的完好性。?;苓M(jìn)近對(duì)完好性有更嚴(yán)格的要求。本文研究了?;苓M(jìn)近完好性監(jiān)測(cè)的體系結(jié)構(gòu)和處理流程,基于各異常監(jiān)測(cè)模塊和執(zhí)行邏輯功能模型,對(duì)比分析了各模塊對(duì)完好性監(jiān)測(cè)的影響,給出了機(jī)載端保護(hù)限值計(jì)算方法。通過分析進(jìn)一步完善了?;旰眯员O(jiān)測(cè)的體系架構(gòu),展望了其應(yīng)用前景。
?;苓M(jìn)近著陸系統(tǒng); 完好性監(jiān)測(cè);異常監(jiān)測(cè)模塊;機(jī)載保護(hù)限值
隨著全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GNSS的建設(shè)發(fā)展,F(xiàn)AA、ICAO等一些民航組織認(rèn)為GNSS是用于民用航空導(dǎo)航的核心方法和手段。為了滿足民用航空末端導(dǎo)航和著陸階段導(dǎo)航的性能需求,建立了星基增強(qiáng)系統(tǒng)和地基增強(qiáng)系統(tǒng)[1]。為了將DGPS 用于Ⅱ類、Ⅲ類精密進(jìn)近,F(xiàn)AA 建立了GPS 的局域增強(qiáng)系統(tǒng)(Local Area Augmentation System, LAAS)和廣域增強(qiáng)系統(tǒng)(Wide Area Augmentation System, WAAS),以改善GPS 的精度、完好性、服務(wù)的連續(xù)性和可用性,提高系統(tǒng)的導(dǎo)航容量和可靠性。
在GNSS著陸系統(tǒng)的應(yīng)用中,美軍目前正在實(shí)施類似LAAS的聯(lián)合精密進(jìn)近著陸系統(tǒng)(Joint Precision Approach and Landing System, JPALS)。JPALS是由美國國防部牽頭,聯(lián)合海軍、空軍、陸軍等共同推進(jìn)的軍用高精度精密進(jìn)近著陸系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過增強(qiáng)GPS信號(hào)以滿足美軍軍用飛機(jī)著陸/著艦引導(dǎo)質(zhì)量要求[2]。JPALS 系統(tǒng)的目標(biāo)是建設(shè)一個(gè)精確的、可快速部署的、抗天氣和地形影響、易存活、易維護(hù)、具有互操作性的差分GPS 著陸系統(tǒng),支持陸基著陸階段和艦基全飛行階段運(yùn)行,支持CAT I/II/III 精密進(jìn)近[3]。
根據(jù)美國空軍和海軍的不同需求,JPALS 發(fā)展了陸基(Land-based)和海基(Sea-based)兩個(gè)不同的系統(tǒng)。海基型采用雙向UHF數(shù)據(jù)鏈通信模式,著艦垂直精度優(yōu)于0.3 m,滿足航空母艦著艦引導(dǎo)精度要求;陸基型地面站又包括軍用機(jī)場(chǎng)(配備JPALS系統(tǒng))和民用機(jī)場(chǎng)(配備陸基增強(qiáng)系統(tǒng)(GBAS)系統(tǒng))。軍用陸基型地面站可以兼用單向UHF加密數(shù)據(jù)鏈和單向VHF不加密數(shù)據(jù)鏈,給進(jìn)近的飛機(jī)發(fā)送差分GPS誤差修正數(shù)據(jù);民用機(jī)場(chǎng)只采用單向VHF不加密數(shù)據(jù)鏈通信,向進(jìn)近的飛機(jī)發(fā)送差分GPS誤差修正報(bào)文[4]。
在JPALS的研究中,文獻(xiàn)[5]分別介紹了?;鵍PALS和陸基JPALS的性能需求、系統(tǒng)架構(gòu),并分析了二者的差異性。Dogra S[6]給出了?;鵍PALS的數(shù)據(jù)處理流程,詳細(xì)分析了基于RTK的精密相對(duì)定位算法以及整周模糊度求解算法,采用仿真方法進(jìn)行驗(yàn)證;Brown A[7]在分析?;鵍PALS以及陸基JPALS框架的基礎(chǔ)上,給出了性能仿真模型。還有學(xué)者分別就JPALS中的信道選擇[8]、天線相對(duì)運(yùn)動(dòng)[9]以及整周模糊度求解[10]中的完好性監(jiān)測(cè)相關(guān)問題進(jìn)行了分析。
本文主要針對(duì)在導(dǎo)航性能需求中,對(duì)安全性有嚴(yán)格要求的?;苓M(jìn)近的完好性監(jiān)測(cè)問題展開研究,分析了?;苓M(jìn)近完好性監(jiān)測(cè)的體系結(jié)構(gòu)、各異常監(jiān)測(cè)模塊的功能模型以及機(jī)載端保護(hù)限值的計(jì)算方法。
與陸基精密進(jìn)近相比,?;苓M(jìn)近為了滿足高精度、完好性的需求,它采用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載波相位觀測(cè)量,因此,整周模糊度的快速求取以及周跳的探測(cè)修復(fù)是高精度和高完好性的基本保證。在?;苓M(jìn)近著陸中,采用寬巷實(shí)數(shù)域平滑算法求取寬巷模糊度以及L1/L2模糊度的整數(shù)解,求得的整數(shù)解還要通過H0無故障進(jìn)行確認(rèn)[11]。
海基精密進(jìn)近著陸系統(tǒng)的完好性監(jiān)測(cè)包括兩部分[12]:一是艦基端完好性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)JSIM(JPALS Sea-based Integrity Monitor);二是機(jī)載完好性監(jiān)測(cè)系統(tǒng),兩者相結(jié)合完成整個(gè)系統(tǒng)的完好性監(jiān)測(cè)。JSIM原理與陸基JLIM基本相同,但區(qū)別在于由于艦船的移動(dòng)使得海基JSIM更為復(fù)雜,因此需要考慮艦體移動(dòng)誤差、變性誤差、虛擬參考點(diǎn)誤差,此外還要考慮實(shí)時(shí)保持天線陣列相對(duì)位置的固定與相對(duì)一致性等。JSIM的改進(jìn)辦法是在每個(gè)天線單元安裝慣導(dǎo)單元,采用GNSS/INS超緊組合方案估計(jì)天線相位中心的相對(duì)位移,這種能力是陸基JLIM不具備的。在艦基端通過GNSS接收機(jī)與慣導(dǎo)設(shè)備的組合觀測(cè)量,采用改進(jìn)RAIM算法檢測(cè)與識(shí)別故障。
?;苓M(jìn)近著陸在數(shù)據(jù)處理中采用寬巷RTK算法,艦載機(jī)在進(jìn)近著陸過程中接收艦基端發(fā)播的原始觀測(cè)量、寬巷組合觀測(cè)值以及相應(yīng)估計(jì)的誤差范圍。機(jī)載完好性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要在機(jī)載端完成。其中,空間信號(hào)完好性監(jiān)測(cè)在射頻前端完成,負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)射頻干擾、多徑等誤差信息;測(cè)距域完好性監(jiān)測(cè)主要通過對(duì)GNSS/INS組合觀測(cè)量進(jìn)行故障檢驗(yàn)和排除;模糊度域完好性監(jiān)測(cè)通過對(duì)整周模糊度解算的成功率進(jìn)行監(jiān)測(cè),保證解算的正確性。
JSIM完好性監(jiān)測(cè)由一系列完好性監(jiān)測(cè)模塊和算法組成[13],它對(duì)不同形式的故障和異常情形進(jìn)行監(jiān)測(cè),這些模塊共同作用,確保故障消除后的觀測(cè)量繼續(xù)用于差分以及平滑數(shù)據(jù)的計(jì)算中。?;鵍SIM進(jìn)行完好性監(jiān)測(cè)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示[14]。
圖1描述了JSIM完好性監(jiān)測(cè)體系結(jié)構(gòu),從圖中可以看出,JSIM完好性監(jiān)測(cè)由不同的模塊組成:包括空間信號(hào)接收和解碼模塊、慣導(dǎo)增強(qiáng)模塊、信號(hào)質(zhì)量監(jiān)測(cè)模塊、數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測(cè)模塊、觀測(cè)質(zhì)量監(jiān)測(cè)模塊、空間環(huán)境完好性監(jiān)測(cè)評(píng)估模塊、多參考站一致性檢驗(yàn)?zāi)K、電文參數(shù)合理性檢驗(yàn)?zāi)K以及執(zhí)行邏輯模塊等。以下主要對(duì)JSIM完好性監(jiān)測(cè)各個(gè)模塊的流程和算法進(jìn)行分析。
圖1 JSIM完好性監(jiān)測(cè)體系結(jié)構(gòu)
3.1 信號(hào)質(zhì)量監(jiān)測(cè)
信號(hào)質(zhì)量監(jiān)測(cè)(Signal Quality Monitoring, SQM)模塊主要側(cè)重信號(hào)層面、負(fù)責(zé)探測(cè)GPS測(cè)距信號(hào)異常,包括GPS衛(wèi)星本身信號(hào)異常和本地環(huán)境干擾異常,如來自GPS衛(wèi)星本身或從本地干擾源,包括信號(hào)本身的反射而產(chǎn)生的異常信號(hào)。SQM監(jiān)測(cè)主要包括三個(gè)方面:(1)相關(guān)峰對(duì)稱性檢驗(yàn);(2)信號(hào)功率檢驗(yàn);(3)偽碼-載波偏差檢驗(yàn)。
SQM還可以通過信號(hào)功率檢驗(yàn)接收機(jī)載噪比分析來判斷信號(hào)強(qiáng)度是否削弱。當(dāng)接收到信號(hào)的載噪比低于閾值,則在一定程度會(huì)增加完好性風(fēng)險(xiǎn)概率。對(duì)于每一個(gè)信道的C/NO計(jì)算如下:
(1)
式中,C/N0表示載嗓比,K表示歷元。
3.2 數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測(cè)
數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測(cè)(Data Quality Monitoring, DQM)模塊主要負(fù)責(zé)確保衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,通過跟蹤站來檢驗(yàn)每顆GPS衛(wèi)星的星歷和時(shí)鐘數(shù)據(jù)。
當(dāng)一個(gè)衛(wèi)星首次對(duì)跟蹤站可見時(shí),由于不存在先前的衛(wèi)星星歷,DQM開始驗(yàn)證新接收的星歷。當(dāng)至少有兩個(gè)接收機(jī)解碼相同的導(dǎo)航數(shù)據(jù)時(shí),DQM模塊才開始進(jìn)行檢驗(yàn)處理。DQM驗(yàn)證包括幾種不同的方法:一種方法是,對(duì)于新的星歷數(shù)據(jù),DQM以5分鐘的時(shí)間間隔比較未來6個(gè)小時(shí)的星歷數(shù)據(jù)和歷書數(shù)據(jù);另外一種方法是Ye-Te檢驗(yàn)。這種方法通過計(jì)算兩個(gè)周期衛(wèi)星之差來檢驗(yàn)新入觀測(cè)弧段衛(wèi)星星歷的正確性。
3.3 觀測(cè)量質(zhì)量監(jiān)測(cè)
觀測(cè)量質(zhì)量監(jiān)測(cè)(Measurement Quality Monitoring, MQM)模塊主要針對(duì)觀測(cè)量異常情況進(jìn)行監(jiān)測(cè),包括觀測(cè)量異常中的接收機(jī)異常和星鐘異常。該監(jiān)測(cè)模塊主要通過檢驗(yàn)相近歷元偽距與載波是否具有一致性來實(shí)行。MQM主要包括三部分:接收機(jī)鎖定時(shí)間檢驗(yàn)、載波加速步長檢驗(yàn)、載波相位平滑偽距(Carrier-Smoothed Code, CSC)新息檢驗(yàn)。其中,接收機(jī)鎖定時(shí)間檢驗(yàn)不會(huì)生成異常標(biāo)識(shí),但會(huì)對(duì)存儲(chǔ)載波加速步長檢驗(yàn)所使用的載波相位值緩沖區(qū)重新初始化;載波加速步長檢驗(yàn)與載波相位平滑偽距新息檢驗(yàn)均可以在檢驗(yàn)超限時(shí)生成異常標(biāo)識(shí)。
3.4 執(zhí)行邏輯Ⅰ
以上對(duì)信號(hào)質(zhì)量監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測(cè)以及觀測(cè)質(zhì)量監(jiān)測(cè)模塊進(jìn)行了分析,每個(gè)監(jiān)測(cè)模塊檢測(cè)不同的故障或異常因素,并用相應(yīng)的異常標(biāo)識(shí)來標(biāo)明對(duì)應(yīng)信道觀測(cè)量的相應(yīng)狀態(tài)。對(duì)異常標(biāo)識(shí)為“不可用”的信道,JSIM進(jìn)行多步的邏輯判定,對(duì)故障信道進(jìn)行定位。第一個(gè)階段針對(duì)SQM、DQM、MQM產(chǎn)生的異常標(biāo)識(shí)進(jìn)行分析,稱為執(zhí)行邏輯Ⅰ(Executive Monitoring Logic,EXM-Ⅰ)。通過EXM-Ⅰ階段分析后,觀測(cè)值進(jìn)入第二階段的處理。
EXM-I在多個(gè)質(zhì)量監(jiān)測(cè)模塊下運(yùn)行,采用相對(duì)保守的方式保障用戶。它分兩步進(jìn)行:“排除”和“包含”。在“排除”環(huán)節(jié)主要是排除故障信道;EXM-Ⅰ的“包含”部分主要選擇哪些信道在MQM模塊中計(jì)算接收機(jī)鐘差修正,這些被選擇的信道統(tǒng)稱為“共用集合”。
3.5 多參考站一致性檢測(cè)
多參考站一致性檢測(cè)(Multiple Reference Consistency Check, MRCC)主要采用基于B值的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法檢測(cè)接收機(jī)故障。對(duì)每一個(gè)信道,通過相同的方法計(jì)算載波相位和偽距改正數(shù)的B值。利用衛(wèi)星高度角和接收機(jī)數(shù)量的函數(shù)計(jì)算各自閾值,將載波相位和偽距計(jì)算的B值與閾值進(jìn)行比較,判斷是否存在故障。與LAAS 不同,艦載GPS相對(duì)定位中B值的方差由四個(gè)部分組成:觀測(cè)誤差、杠桿臂誤差、姿態(tài)誤差和原始最小二乘定位誤差。
MRCC檢測(cè)的最后流程是進(jìn)行故障信道的識(shí)別和隔離。在差分改正數(shù)計(jì)算之前排除故障,此過程稱為“EXM-Ⅱ預(yù)處理”過程。算法根據(jù)值Status的大小來進(jìn)行故障的判定:若Status=0,則說明所有信道均無故障;若Status=2,則說明最大Bρ和Bφ對(duì)應(yīng)不同的信道,對(duì)于該情況需要在“EXM-Ⅱ”模塊中進(jìn)一步分析;若Status=lor3,則說明該信道存在故障,生成故障標(biāo)識(shí)后排除最大B值對(duì)應(yīng)的信道,返回Status。
3.6Sigma-Mean監(jiān)測(cè)
σ-μ監(jiān)測(cè)算法的目的是檢測(cè)改正誤差是否符合高斯白噪聲分布,一般用MRCC中產(chǎn)生的B值進(jìn)行約束,主要采用基于B值的σ異常監(jiān)測(cè)算法。艦載設(shè)備向用戶發(fā)播改正數(shù)誤差范圍的改正數(shù),誤差范圍限定正常情況下的系統(tǒng)隨機(jī)誤差,若系統(tǒng)隨機(jī)誤差異常時(shí),用戶實(shí)際的σ可能會(huì)大于艦載端發(fā)播的σPR_ship,為了保證系統(tǒng)的完好性,需要對(duì)該情況及時(shí)排除。σ-μ監(jiān)測(cè)算法主要包括:基于B值σ開方監(jiān)測(cè)算法及給予B值σ累積和的監(jiān)測(cè)算法。
3.7 電文參數(shù)合理性檢驗(yàn)(MFRT)
電文參數(shù)合理性檢驗(yàn)(Message Field Range Test, MFRT)是最后階段的監(jiān)測(cè),它確保平均的偽距校正幅度小于75m,平均偽距校正率小于0.8m/s,它同時(shí)檢驗(yàn)了校正數(shù)和校正率。對(duì)校正率的檢測(cè)和約束是在應(yīng)用時(shí)對(duì)實(shí)際改正數(shù)提供完好性的有效保證。
3.8 執(zhí)行邏輯II(EXM-II)
EXM-I主要負(fù)責(zé)排除故障觀測(cè)量信道,它并沒有為后續(xù)的監(jiān)測(cè)提供共用衛(wèi)星集合。EXM-Ⅱ負(fù)責(zé)后續(xù)監(jiān)測(cè)的分析、排除故障信道產(chǎn)生新的共用集合。后續(xù)監(jiān)測(cè)模塊包括MRCC監(jiān)測(cè)模塊、監(jiān)測(cè)模塊以及MFRT監(jiān)測(cè)模塊。MRCC通過循環(huán)檢驗(yàn)進(jìn)行“EXM-Ⅱ預(yù)處理”。與EXM-Ⅰ類似,EXM-Ⅱ確定一組共用集合,去除每個(gè)觀測(cè)量的接收機(jī)鐘差。經(jīng)過迭代處理后EXM-Ⅱ檢驗(yàn)結(jié)束,將偽距校正和偽距校正率廣播給用戶。
質(zhì)量監(jiān)測(cè)模塊與EXM必須共同工作來識(shí)別、隔離和排除故障信道,以保證最小化危險(xiǎn)誤導(dǎo)信息(HMI)產(chǎn)生的概率。最后,VHF數(shù)據(jù)廣播(VDB)鏈路通過硬件和算法將改正數(shù)發(fā)播給航空用戶。表1給出各個(gè)異常監(jiān)測(cè)模塊監(jiān)測(cè)模式、重要程度、對(duì)艦船天線移動(dòng)和環(huán)境影響的敏感度。
表1 JSIM各監(jiān)測(cè)模塊影響分析
監(jiān)測(cè)故障模式重要程度艦船移動(dòng)敏感度天線移動(dòng)敏感度艦載環(huán)境影響信號(hào)質(zhì)量監(jiān)測(cè)信號(hào)畸變中等很小中等高信號(hào)功率射頻干擾、多徑、低信號(hào)功率高很小小高數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測(cè)導(dǎo)航數(shù)據(jù)中等很小很小無載波觀測(cè)質(zhì)量監(jiān)測(cè)星鐘誤差/射頻干擾/接收機(jī)跟蹤高高高很小觀測(cè)質(zhì)量新息監(jiān)測(cè)星鐘誤差/接收機(jī)碼跟蹤故障中等中等中等很小MRCCB值監(jiān)測(cè)單接收機(jī)故障高很小高中等σ-μ監(jiān)測(cè)差分改正數(shù)誤差分布異常中等很小高中等電文參數(shù)監(jiān)測(cè)星歷誤差中等中等小很小
與陸基精密進(jìn)近相比,?;苓M(jìn)近受艦船移動(dòng)、接收機(jī)運(yùn)動(dòng)以及艦載環(huán)境更為復(fù)雜等因素的影響,使得JSIM監(jiān)測(cè)要求更高,但不同監(jiān)測(cè)模塊功能不同,對(duì)這些影響因素的敏感度也不盡相同。從表1可以看出,各個(gè)監(jiān)測(cè)模塊中,信號(hào)功率監(jiān)測(cè)模塊、載波觀測(cè)量質(zhì)量監(jiān)測(cè)及MRCC監(jiān)測(cè)相對(duì)于JPALS重要程度更高;載波觀測(cè)量質(zhì)量監(jiān)測(cè)影響對(duì)艦船移動(dòng)的敏感程度最大;天線的移動(dòng)對(duì)載波觀測(cè)量質(zhì)量監(jiān)測(cè)、MRCC監(jiān)測(cè)以及σ-μ檢測(cè)敏感程度更高;而信號(hào)質(zhì)量監(jiān)測(cè)和信號(hào)功率監(jiān)測(cè)對(duì)艦載環(huán)境影響更為敏感。
在機(jī)載處理時(shí),GNSS觀測(cè)量要結(jié)合艦基端差分改正數(shù)和對(duì)流層改正數(shù),采用加權(quán)最小二乘的方法進(jìn)行計(jì)算。
(2)
得到接收機(jī)坐標(biāo)后可用來計(jì)算殘差向量。對(duì)于主天線m以及可視衛(wèi)星n:
(3)
通過所有可視衛(wèi)星N的平均可得到扣除接收機(jī)鐘差的改正數(shù):
(4)
通過所有艦載接收機(jī)的平均可以得到最終改正數(shù):
(5)
最終改正數(shù)包括對(duì)流層、電離層延遲、艦載接收機(jī)位置誤差等,與其他噪聲誤差一起計(jì)算得到σship。
機(jī)載位置估計(jì)的改正向量計(jì)算如下:
(6)
其中,H為衛(wèi)星視線方向的幾何矩陣,W是基于廣播σship和σair的加權(quán)矩陣,y是觀測(cè)殘差向量。
通過迭代使改正向量最小化,通過幾何矩陣和加權(quán)矩陣計(jì)算協(xié)方差矩陣P:
P=SW-1ST
(7)
采用協(xié)方差矩陣在三個(gè)方向的不確定性來計(jì)算保護(hù)限值?;敬怪北Wo(hù)限值如下:
VPL=Kffmd(σvert+σverttanθ)
(8)
其中,θ是下滑角,Kffmd是無故障漏檢概率對(duì)應(yīng)的比例因子。通過艦船穩(wěn)定的參考位置可以計(jì)算相對(duì)位移。海基完好性保護(hù)限值的計(jì)算還要考慮垂直方向不確定傳播數(shù)據(jù)鏈路中斷問題。
?;苓M(jìn)近完好性監(jiān)測(cè)體系結(jié)構(gòu)是由不同功能的完好性監(jiān)測(cè)算法和執(zhí)行邏輯組合而成,對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的各種故障和異常威脅進(jìn)行有效監(jiān)測(cè);它們共同作用,對(duì)系統(tǒng)異常進(jìn)行探測(cè)、定位和隔離,并確保消除故障后的觀測(cè)量繼續(xù)用于差分?jǐn)?shù)據(jù)的計(jì)算。本文研究了?;苓M(jìn)近完好性監(jiān)測(cè)的體系結(jié)構(gòu)和處理流程,基于各異常監(jiān)測(cè)模塊和執(zhí)行邏輯功能模型,對(duì)比分析了各模塊對(duì)完好性監(jiān)測(cè)的影響,給出了機(jī)載端保護(hù)限值的計(jì)算方法。 通過分析進(jìn)一步完善了?;旰眯员O(jiān)測(cè)的體系架構(gòu),展望了其應(yīng)用前景。
[1]孟領(lǐng)坡. 飛機(jī)進(jìn)近著陸精密衛(wèi)星導(dǎo)航關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 長沙: 國防科學(xué)技術(shù)大學(xué), 2011.
[2]劉菁. 基于聯(lián)合精密進(jìn)近著陸系統(tǒng)(JPALS)技術(shù)研究[J]. 現(xiàn)代導(dǎo)航, 2014(1): 33-35.
[3]鄒海寧, 王海濤. 美國海軍JPALS系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展路線圖[J]. 飛機(jī)設(shè)計(jì), 2012(5): 12-15.
[4]牛飛.GNSS完好性增強(qiáng)理論與方法研究[D]. 鄭州: 信息工程大學(xué), 2008.
[5]PetersonBR,PullenS,PervanB,etal.Investigationofcommonarchitecturesforland-andsea-basedJPALS[C].Proceedingsofthe18thInternationalTechnicalMeetingoftheSatelliteDivisionofTheInstituteofNavigation(IONGNSS2005),2001.
[6]DograS,WrightJ,HansenJ.Sea-basedJPALSrelativenavigationalgorithmdevelopment[C].Proceedingsofthe18thInternationalTechnicalMeetingoftheSatelliteDivisionofTheInstituteofNavigation(IONGNSS2005),2001.
[7]BrownA,O’KeefeP,JovancevicA,etal.JPALSPerformanceModelUsingFlexibleSimulationFramework:ION-GNSS2005[C].LongBeach,CA,2005.
[8]KoenigM,RifeJ,PullenS,etal.OptimizingChannelSelectionfortheJPALSLand-basedIntegrityMonitor[C].Proceedingsofthe18thInternationalTechnicalMeetingoftheSatelliteDivisionofTheInstituteofNavigation(IONGNSS2005), 2001.
[9]KoenigM,Gebre-EgziabherD,PullenS,etal.AnalysisofReferenceAntennaMotionontheJPALSShipboardIntegrityMonitor[C].Proceedingsofthe2002NationalTechnicalMeetingofTheInstituteofNavigation, 2001.
[10]MatherC,MacaulayA,MoleS,etal.PerformanceofIntegrityMonitoringTechniquesforShipboardRelativeGPSLandingSystems[C].Proceedingsofthe18thInternationalTechnicalMeetingoftheSatelliteDivisionofTheInstituteofNavigation(IONGNSS2005),2001.
[11]PervanBS,PullenSP,ChristieJR.Amultiplehypothesisapproachtosatellitenavigationintegrity[J].Navigation, 1998, 45(1): 61-71.
[12]GoldKL,BrownAK.Ahybridintegritysolutionforprecisionlandingandguidance[C].PositionLocationandNavigationSymposium,PLANS2004.Montercy,CA,2004.
[13]SuX,ZhanX,NiuM,etal.ReceiverautonomousintegritymonitoringavailabilityandfaultdetectioncapabilitycomparisonbetweenBeiDouandGPS[J].JournalofShanghaiJiaotongUniversity(Science),2014(19):313-324.
[14]KoenigMS.OptimizingtheDecisionRuleofaGPSIntegrityMonitoringSystemforImprovedAvailability[D].U.S.A:StanfordUniversity, 2010.
Integrity Monitoring and Algorithm for Sea-based Precision Approach and Landing System
Li Xiaoyu1,Zheng Kun1,Yang Yang2,Wang Jun1
1.Equipment Academy, Beijing, 101416 2.Beijing Satellite Navigation Centre, Beijing, 100094
In addition to the high accuracy of navigation, high integrity is also a key performance for the precision approach and landing system based on GNSS. The sea-based precision approach has more strict requirements for the integrity monitoring in military operation. Firstly, this paper studies the architecture and processing flow of sea-based precision approach integrity monitoring. Then, according to the variety of anomaly monitoring and executing logics, the paper compares and analyzes the impact of each model on the integrity monitoring, and it presents an algorithm for airborne protection limit. Finally, the paper improves the architecture of sea-based precision approach integrity monitoring and gives a perspective to the application prospect.
sea-based precision approach and landing system; integrity monitoring; anomaly monitoring; airborne protection limit
2015-03-06。
李曉宇(1987—),男,博士研究生,主要從事衛(wèi)星導(dǎo)航與完好性監(jiān)測(cè)方面的研究。
P
A