李子申,王寧波,李 亮,王志宇

(1. 中國(guó)科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院,北京 100094;2.齊魯空天信息研究院,濟(jì)南 250132;3. 哈爾濱工程大學(xué),哈爾濱 150001)

0 引言

2020年7月31日,北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式開通,標(biāo)志著北斗系統(tǒng)進(jìn)入全球化發(fā)展新階段,也標(biāo)志著我國(guó)定位、導(dǎo)航與授時(shí)(positioning naviga-tion and timing,PNT)體系朝著更加泛在、智能與可信的方向發(fā)展?？傮w上看,我國(guó)PNT體系的建設(shè)與發(fā)展,首先從以多源傳感器融合為主的綜合PNT[1]發(fā)展至軟硬件彈性化集成與優(yōu)化的彈性PNT[2];進(jìn)而發(fā)展為將專家共性知識(shí)庫(kù)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)知識(shí)圖譜的智能PNT[2-3];最終,實(shí)現(xiàn)面向用戶規(guī)定和隱性需求,并不斷提升PNT相關(guān)服務(wù)系統(tǒng)有效性、完好性、安全性及保障性的可信PNT。其中,高精度高可信PPP-RTK(precise point positioning-real time kinem-atic)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)可信PNT的重要基礎(chǔ)[4]。

高精度定位技術(shù)自全球定位系統(tǒng)(global position-ing system,GPS)誕生之初便是衛(wèi)星導(dǎo)航定位領(lǐng)域的研究與應(yīng)用熱點(diǎn)。隨著應(yīng)用需求的不斷發(fā)展,衛(wèi)星導(dǎo)航高精度定位技術(shù)也歷經(jīng)了多代更新與發(fā)展,形成了包括實(shí)時(shí)差分動(dòng)態(tài)定位(RTK)[5]、精密單點(diǎn)定位(PPP和PPP-AR)[6-7]、基于參考站網(wǎng)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位(網(wǎng)絡(luò)RTK)[8]以及PPP-RTK等在內(nèi)的高精度定位技術(shù)[9],以上各定位技術(shù)的特點(diǎn)如表1所示。現(xiàn)階段,各類少人化與無人化裝備的精準(zhǔn)導(dǎo)航和控制,均主要依賴衛(wèi)星導(dǎo)航高精度位置信息。目前,地基網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)基本能夠滿足小區(qū)域范圍內(nèi)的高精度應(yīng)用需求,但受參考站密度和雙向通信安全等多重因素制約,現(xiàn)有以網(wǎng)絡(luò)RTK為主的技術(shù)體系難以適用于未來無人化場(chǎng)景下的規(guī)?；瘧?yīng)用需求[10]。特別是對(duì)于陸上無人農(nóng)場(chǎng)、海上海洋牧場(chǎng)等多類應(yīng)用場(chǎng)景與服務(wù)對(duì)象,亟需形成統(tǒng)一的精準(zhǔn)定位服務(wù)平臺(tái),提供無縫高效的高精度定位服務(wù)。在此條件下,PPP-RTK的技術(shù)優(yōu)勢(shì)日漸突出,并由區(qū)域高精度向廣域高精度高可信方向不斷深入發(fā)展[11]。

表1 現(xiàn)有主流高精度定位技術(shù)對(duì)比分析Tab.1 Comparative analysis of current mainstream high-precision positioning technologies

少人/無人化場(chǎng)景下精準(zhǔn)導(dǎo)航與控制作業(yè)中,精準(zhǔn)定位的可信性保障不可或缺。針對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航高精度定位的可信性監(jiān)測(cè),可參考經(jīng)典的完好性監(jiān)測(cè)理論與方法[12]。其相關(guān)技術(shù)體系及標(biāo)準(zhǔn)起源于民用航空領(lǐng)域[13],大致經(jīng)歷了從單頻單系統(tǒng)的接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)(receiver autonomous integrity monitoring,RAIM)[14]發(fā)展至多頻多系統(tǒng)聯(lián)合的高級(jí)接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)(advanced receiver autonomous integrity monitoring,ARAIM)[15-16];從廣域增強(qiáng)、可信性服務(wù)等級(jí)較低的星基增強(qiáng)系統(tǒng)(satellite-based augmenta-tion system,SBAS)[17]發(fā)展至局域增強(qiáng)、可信性服務(wù)等級(jí)較高的陸基增強(qiáng)系統(tǒng)(ground-based augmen-tation systems,GBAS)[18]。同時(shí),可信性監(jiān)測(cè)技術(shù)經(jīng)歷了從單故障監(jiān)測(cè)到多故障聯(lián)合監(jiān)測(cè),從終端自主到服務(wù)端與用戶端協(xié)同,對(duì)風(fēng)險(xiǎn)源的控制從單邊置信度到誤警與漏檢雙重檢驗(yàn)的發(fā)展過程。對(duì)比來看,目前主流的衛(wèi)星導(dǎo)航定位可信性監(jiān)測(cè)技術(shù),均是面向米級(jí)與亞米級(jí)偽距增強(qiáng)定位需求提出的,難以滿足以載波相位和狀態(tài)域改正信息為核心的PPP-RTK高可信監(jiān)測(cè)需求[19]。

隨著衛(wèi)星導(dǎo)航的應(yīng)用領(lǐng)域逐漸向自動(dòng)駕駛、無人農(nóng)場(chǎng)及智能牧場(chǎng)等領(lǐng)域拓展,用戶對(duì)高精度與高可信的需求同步提升,高精度與高可信集成的衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)將是衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)[20]。在高精度PPP-RTK的基礎(chǔ)上,本文提出了高精度高可信PPP-RTK概念,即: PPP-RTK系統(tǒng)端與用戶端精準(zhǔn)定位性能超出告警極限及時(shí)告警的能力,融合精確性(accuracy)、完好性(integrity)、連續(xù)性(continuity)以及可用性(availability)等多項(xiàng)指標(biāo),綜合表征PPP-RTK服務(wù)的用戶可信賴程度。

1 高可信PPP-RTK基本框架

PPP-RTK技術(shù)是近幾年才興起的一種高精度定位手段,目前國(guó)內(nèi)外基于載波相位層級(jí)的高精度定位研究主要圍繞PPP-RTK技術(shù)體系開展[9]。PPP-RTK技術(shù)融合了PPP廣域覆蓋和RTK/RTD快速收斂的特點(diǎn),通過布設(shè)全球稀疏觀測(cè)站和局域稠密觀測(cè)站,生成衛(wèi)星精密軌道、精密鐘差、精密信號(hào)偏差、空間電離層及空間對(duì)流層參數(shù)等改正信息,以狀態(tài)域表達(dá)方式播發(fā)給用戶,為用戶提供厘米級(jí)差分定位服務(wù)[21]。相比傳統(tǒng)的PPP/PPP-AR技術(shù),PPP-RTK增加了空間電離層和對(duì)流層精密改正信息的播發(fā),大大加快了終端用戶高精度定位的收斂速度[22];相比網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù),PPP-RTK改正信息以狀態(tài)域參數(shù)的形式表達(dá),對(duì)影響定位的各類風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行矢量化與精細(xì)化處理,擴(kuò)大了高精度定位的服務(wù)范圍,并對(duì)定位結(jié)果的可信性具有分析預(yù)判的能力[23-24]。

與民航廣泛采用的衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)相比,PPP-RTK技術(shù)在基礎(chǔ)理論、技術(shù)體系及風(fēng)險(xiǎn)源處理策略等方面均存在較大差異[25]。民航GBAS等基于偽距差分設(shè)計(jì)的完好性監(jiān)測(cè)技術(shù)并不適配PPP-RTK技術(shù)體系[23],因此,本文設(shè)計(jì)了面向載波相位層級(jí)的北斗/GNSS PPP-RTK“云-邊-端”多重風(fēng)險(xiǎn)源可信監(jiān)測(cè)總體技術(shù)方案,如圖1所示。

圖1 北斗/GNSS PPP-RTK“云-邊-端”全鏈條風(fēng)險(xiǎn)源可信監(jiān)測(cè)技術(shù)方案Fig.1 Credible monitoring technology scheme for risk sources across the cloud-edge-end of BDS PPP-RTK full chain

其中,“云端”風(fēng)險(xiǎn)源可信監(jiān)測(cè)主要是對(duì)衛(wèi)星精密軌道、精密鐘差、碼偏差、相位偏差及空間大氣精密信息等改正產(chǎn)品進(jìn)行可信概率分布與信號(hào)解構(gòu)編碼的監(jiān)測(cè)[26];“邊端”風(fēng)險(xiǎn)源可信監(jiān)測(cè)主要是依托北斗/GNSS區(qū)域加密站,對(duì)計(jì)算的區(qū)域電離層與對(duì)流層產(chǎn)品進(jìn)行空間大氣活動(dòng)異常監(jiān)測(cè);“終端”風(fēng)險(xiǎn)源可信監(jiān)測(cè)主要是針對(duì)用戶終端[27],開展多源融合應(yīng)用為主的用戶端定位風(fēng)險(xiǎn)自主監(jiān)測(cè)[28]。

2 高可信PPP-RTK核心技術(shù)思路

按照高可信PPP-RTK“云-邊-端”服務(wù)框架設(shè)計(jì),高可信PPP-RTK核心技術(shù)主要包括以下幾個(gè)方面:1)多重風(fēng)險(xiǎn)源可信概率分配體系;2)PPP-RTK改正產(chǎn)品概率域可信監(jiān)測(cè)及預(yù)警技術(shù);3)可信監(jiān)測(cè)服務(wù)信息的參數(shù)表達(dá)及播發(fā)策略;4)用戶終端多源融合自主可信監(jiān)測(cè)方法。

2.1 面向“云-邊-端”多重風(fēng)險(xiǎn)源的可信概率分配體系

針對(duì)北斗/GNSS PPP-RTK可信服務(wù)多重風(fēng)險(xiǎn)源權(quán)威指標(biāo)體系缺乏以及風(fēng)險(xiǎn)源統(tǒng)籌監(jiān)測(cè)可用性難以保障等問題,在充分了解“云-邊-端”所有潛在風(fēng)險(xiǎn)源的基礎(chǔ)上,構(gòu)建基于北斗/GNSS PPP-RTK “云-邊-端”可信監(jiān)測(cè)故障樹模型,設(shè)計(jì)多重風(fēng)險(xiǎn)源并發(fā)態(tài)勢(shì)下可信概率分配調(diào)整方案,以提升高精度高可信服務(wù)的可用性,建立標(biāo)準(zhǔn)化PPP-RTK可信監(jiān)測(cè)技術(shù)指標(biāo)體系。

PPP-RTK定位故障源的確定是建立可信概率分配體系的基礎(chǔ)。研究PPP-RTK“信號(hào)采集-數(shù)據(jù)處理-通信播發(fā)-終端定位”導(dǎo)航定位全過程,對(duì)各類可能誘發(fā)定位故障的風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行集中梳理,構(gòu)建了北斗/GNSS PPP-RTK“云-邊-端”可信監(jiān)測(cè)故障樹模型,如圖2所示。

圖2 北斗/GNSS PPP-RTK“云-邊-端”可信監(jiān)測(cè)故障樹模型示意圖Fig.2 Fault tree model for credible monitoring of BDS PPP-RTK across cloud-edge-end

在可信監(jiān)測(cè)技術(shù)指標(biāo)方面,目前尚無面向北斗/GNSS PPP-RTK的可信監(jiān)測(cè)權(quán)威技術(shù)指標(biāo)。為建立標(biāo)準(zhǔn)化PPP-RTK可信監(jiān)測(cè)技術(shù)指標(biāo)體系,在充分認(rèn)識(shí)PPP-RTK故障源的基礎(chǔ)上,研究PPP-RTK多重風(fēng)險(xiǎn)源可信概率分配方法,深入分析各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)源的內(nèi)在機(jī)理和影響機(jī)制,進(jìn)而全面把握多重風(fēng)險(xiǎn)源的可信概率控制水平。

2.2 北斗/GNSS PPP-RTK改正產(chǎn)品概率域可信監(jiān)測(cè)及預(yù)警技術(shù)

改正信息的可信性是保障無人系統(tǒng)安全作業(yè)的關(guān)鍵。傳統(tǒng)定位域可信性監(jiān)測(cè)基于各類風(fēng)險(xiǎn)源精確已知的先驗(yàn)故障概率、可信性風(fēng)險(xiǎn)及連續(xù)性風(fēng)險(xiǎn)等技術(shù)指標(biāo),在定位域構(gòu)建保護(hù)水平,開展可信檢驗(yàn)。PPP-RTK的可信監(jiān)測(cè)對(duì)象是狀態(tài)域改正參數(shù),基于定位域的可信監(jiān)測(cè)方法難以適用于PPP-RTK服務(wù)體系。因此,研究PPP-RTK各類狀態(tài)域改正信息在觀測(cè)量層面的誤差傳播規(guī)律,構(gòu)建狀態(tài)域參數(shù)的相關(guān)檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量;在此基礎(chǔ)上開展衛(wèi)星軌鐘與空間大氣相互免疫的序貫監(jiān)測(cè),進(jìn)行改正信息可信監(jiān)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)控制,計(jì)算各類改正信息誤差達(dá)到最大告警極限的危險(xiǎn)誤導(dǎo)信息概率;根據(jù)多類型用戶不同等級(jí)可信監(jiān)測(cè)的控制要求,實(shí)現(xiàn)PPP-RTK各類改正信息可信的嚴(yán)密監(jiān)測(cè)。北斗/GNSS PPP-RTK改正信息概率域可信監(jiān)測(cè)技術(shù)流程如圖3所示。

圖3 PPP-RTK改正信息概率域可信監(jiān)測(cè)技術(shù)流程圖Fig.3 PPP-RTK correction information probabilistic domain credible monitoring technology flowchart

針對(duì)衛(wèi)星軌鐘、衛(wèi)星偏差及空間大氣之間的誤差耦合特性,提取風(fēng)險(xiǎn)源誤差去耦合后的改正信息殘差,并基于歷史長(zhǎng)期、大量改正信息殘差樣本數(shù)據(jù),分析不同故障模式下不同改正信息的誤差統(tǒng)計(jì)分布特性。

針對(duì)衛(wèi)星軌鐘以及對(duì)流層等頻率無關(guān)改正信息的可信性監(jiān)測(cè),在提取衛(wèi)星軌鐘改正信息殘差的過程中,對(duì)流層干分量延遲通過建模控制,衛(wèi)星軌鐘誤差用改正信息修正,將消電離層整周模糊度、接收機(jī)鐘差及對(duì)流層濕分量作為待估參數(shù)進(jìn)行估計(jì);在提取對(duì)流層改正信息殘差時(shí),對(duì)流層延遲不再作為待估參數(shù),改為用對(duì)流層改正信息進(jìn)行修正,其他風(fēng)險(xiǎn)源控制方式與衛(wèi)星軌鐘改正信息一致。通過幾何無關(guān)組合抑制與衛(wèi)星和接收機(jī)相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)源,利用電離層和衛(wèi)星幾何無關(guān)偏差改正信息修正電離層延遲誤差和幾何無關(guān)衛(wèi)星偏差,將幾何無關(guān)組合整周模糊度和接收機(jī)偏差作為待估參數(shù)進(jìn)行求解;最后通過幾何無關(guān)組合觀測(cè)量和各項(xiàng)待估參數(shù)、修正風(fēng)險(xiǎn)源之間的差和,提取電離層改正信息殘差[29-30]。在完成改正信息殘差提取后,根據(jù)歷史長(zhǎng)期改正信息殘差樣本統(tǒng)計(jì)分布和方差-協(xié)方差獲取改正信息誤差傳播規(guī)律,以及無故障模式和故障模式下改正信息殘差統(tǒng)計(jì)分布特性,設(shè)定預(yù)期代價(jià)函數(shù),選取適配的統(tǒng)計(jì)分布模型對(duì)改正信息殘差進(jìn)行建模表征,作為改正信息可信監(jiān)測(cè)無故障假設(shè)和故障假設(shè)下的概率分布模型。

改正信息可信監(jiān)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)控制主要包含誤警錯(cuò)誤約束和漏檢錯(cuò)誤約束。其中,改正信息誤警錯(cuò)誤約束主要保障無故障模式下高可信服務(wù)對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景下改正信息的誤警率控制需求。根據(jù)無故障模式下假設(shè)的改正信息殘差統(tǒng)計(jì)分布模型以及服務(wù)平臺(tái)對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景下改正信息的誤警率需求,求取改正信息檢測(cè)閾值。通過比較改正信息檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量與檢測(cè)閾值,判斷是否需要對(duì)當(dāng)前改正信息告警。顧及不同改正信息誤差相互耦合以及改正信息可信監(jiān)測(cè)效率,在本文中采取序貫監(jiān)測(cè)方案,即首先對(duì)衛(wèi)星軌鐘改正信息進(jìn)行可信監(jiān)測(cè),然后再監(jiān)測(cè)對(duì)流層改正信息,最后監(jiān)測(cè)電離層改正信息。

改正信息可信監(jiān)測(cè)的漏檢錯(cuò)誤約束主要保障改正信息超出告警極限及時(shí)告警的能力。傳統(tǒng)定位域可信監(jiān)測(cè)漏檢率約束通過分配的可信風(fēng)險(xiǎn)概率要求構(gòu)建保護(hù)水平,與告警限值比較實(shí)現(xiàn)漏檢錯(cuò)誤的檢驗(yàn)。由于目前尚無面向北斗/GNSS PPP-RTK應(yīng)用場(chǎng)景的權(quán)威可信指標(biāo)及分配體系,本文采用概率域可信監(jiān)測(cè)方法實(shí)現(xiàn)改正信息可信監(jiān)測(cè)漏檢錯(cuò)誤的約束。針對(duì)不同衛(wèi)星不同改正信息可信風(fēng)險(xiǎn)求和獲取總體改正信息可信性風(fēng)險(xiǎn),并與服務(wù)平臺(tái)需求的改正信息可信性風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行比對(duì),從而判斷總體改正信息可信性風(fēng)險(xiǎn)能否滿足云端改正信息的可信監(jiān)測(cè)要求,并解決可信性風(fēng)險(xiǎn)分配體系缺乏的問題。

2.3 可信監(jiān)測(cè)服務(wù)信息的參數(shù)表達(dá)及播發(fā)策略

可信監(jiān)測(cè)服務(wù)表達(dá)與編碼播發(fā)是實(shí)現(xiàn)北斗高精度高可信時(shí)空服務(wù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。北斗高精度高可信時(shí)空服務(wù)表達(dá)主要針對(duì)多站信號(hào)接收環(huán)境差異導(dǎo)致的改正信息對(duì)應(yīng)觀測(cè)殘差服從非零均值與非標(biāo)稱高斯分布等問題,開展非高斯改正信息殘差高斯化包絡(luò)補(bǔ)償方法的研究,夯實(shí)可信監(jiān)測(cè)質(zhì)量標(biāo)識(shí)高斯分布理論假設(shè)基礎(chǔ),保障復(fù)雜應(yīng)用場(chǎng)景下時(shí)空信息的高精度與高可信。針對(duì)現(xiàn)有PPP-RTK信息播發(fā)編碼協(xié)議未能兼容完備可信性監(jiān)測(cè)信息的問題,重點(diǎn)圍繞可信服務(wù)信息開展解構(gòu)與重編碼工作;面向多用戶多任務(wù)場(chǎng)景的應(yīng)用需求,形成分級(jí)播發(fā)精準(zhǔn)可信的改正產(chǎn)品,提高北斗/GNSS PPP-RTK高可信服務(wù)效能?？尚疟O(jiān)測(cè)服務(wù)信息的參數(shù)表達(dá)及播發(fā)包含兩個(gè)主要的技術(shù)環(huán)節(jié):一是可信監(jiān)測(cè)服務(wù)信息的生成與表達(dá)方法;二是可信監(jiān)測(cè)信息的編碼及播發(fā)方法。

(1)可信監(jiān)測(cè)服務(wù)信息生成與表達(dá)方法

由于北斗/GNSS PPP-RTK改正產(chǎn)品誤差在空-時(shí)維度上的相關(guān)性以及統(tǒng)計(jì)樣本數(shù)量的限制,改正產(chǎn)品殘差分布可能存在非零均值、截?cái)?、多峰等多種非標(biāo)稱高斯分布特征。利用傳統(tǒng)零均值高斯包絡(luò)方法需要較大的膨脹系數(shù)以包絡(luò)改正信息殘差非高斯特征,將導(dǎo)致改正信息質(zhì)量標(biāo)識(shí)可用性急劇降低,可信監(jiān)測(cè)產(chǎn)品的可用性難以保障。

針對(duì)此,本文提出了基于最優(yōu)保護(hù)水平的對(duì)偶包絡(luò)參數(shù)優(yōu)化方法,實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)改正信息殘差的有偏包絡(luò),保障PPP-RTK改正產(chǎn)品的可用性;并通過對(duì)比優(yōu)化后包絡(luò)參數(shù)與傳統(tǒng)對(duì)偶包絡(luò)參數(shù)的包絡(luò)邊界以驗(yàn)證算法的有效性。首先,分析非零均值、截?cái)?、多峰等?duì)統(tǒng)計(jì)特征精度描述的要求,調(diào)節(jié)時(shí)間滑動(dòng)窗口,采集實(shí)時(shí)改正信息殘差與歷史數(shù)據(jù);在此基礎(chǔ)上,構(gòu)建單峰包絡(luò)累積分布函數(shù)(cumulative distribution function,CDF),實(shí)現(xiàn)改正產(chǎn)品殘差的單峰對(duì)稱包絡(luò)。通過高斯對(duì)偶CDF雙邊包絡(luò)單峰以及包絡(luò)統(tǒng)計(jì)特征生成相應(yīng)改正信息偏差與質(zhì)量標(biāo)識(shí),實(shí)現(xiàn)可信改正產(chǎn)品殘差在有偏條件下可信服務(wù)信息的再表達(dá),由此補(bǔ)償改正信息的非高斯特性,降低標(biāo)準(zhǔn)差膨脹系數(shù),提高可信服務(wù)的可用性。

(2)可信監(jiān)測(cè)信息編碼及播發(fā)方法

可信監(jiān)測(cè)信息編碼及播發(fā)主要分為可信監(jiān)測(cè)服務(wù)數(shù)據(jù)解構(gòu)重編碼以及分級(jí)服務(wù)信息播發(fā)策略兩部分,技術(shù)路線如圖 4所示。通過開展可信監(jiān)測(cè)服務(wù)表達(dá)、解構(gòu)編碼與播發(fā)方法研究,標(biāo)定PPP-RTK改正產(chǎn)品可信信息,保障PPP-RTK高精度高可信服務(wù)的連續(xù)性和一致性,實(shí)現(xiàn)改正產(chǎn)品的分級(jí)播發(fā),提高北斗/GNSS PPP-RTK高精度高可信產(chǎn)品信息的服務(wù)性能。

圖4 可信服務(wù)信息解構(gòu)編碼與播發(fā)技術(shù)路線Fig.4 Technical route of credible service information deconstruction, encoding and broadcasting

由于北斗/GNSS PPP-RTK高可信服務(wù)缺乏標(biāo)準(zhǔn)的編碼和播發(fā)協(xié)議,以及偏遠(yuǎn)山區(qū)、海洋等區(qū)域通信資源嚴(yán)重受限等問題,導(dǎo)致北斗/GNSS PPP-RTK定位精度和連續(xù)性受到制約。為此,將現(xiàn)有高精度與高可信參數(shù)根據(jù)編碼協(xié)議進(jìn)行整合優(yōu)化生成緊湊格式的精準(zhǔn)可信產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)可信服務(wù)數(shù)據(jù)增強(qiáng)。針對(duì)多任務(wù)場(chǎng)景的不同導(dǎo)航性能需求,設(shè)計(jì)PPP、PPP-AR和PPP-RTK產(chǎn)品分級(jí)播發(fā)策略,并根據(jù)改正信息的后驗(yàn)質(zhì)量監(jiān)測(cè),對(duì)異常改正信息單獨(dú)追加可用性告警標(biāo)識(shí),以滿足可信監(jiān)測(cè)服務(wù)及時(shí)告警時(shí)間的要求。

2.4 用戶終端多源融合自主可信監(jiān)測(cè)方法

從保障多源傳感器融合的用戶端導(dǎo)航定位服務(wù)的精度、完好性、連續(xù)性和可用性角度出發(fā),分別研究:1)構(gòu)建多源導(dǎo)航自適應(yīng)動(dòng)態(tài)重構(gòu)技術(shù),最大限度保障導(dǎo)航的連續(xù)性;2)基于多重假設(shè)解分離準(zhǔn)則和自主完好性監(jiān)測(cè)外推的多源融合系統(tǒng)完好性監(jiān)測(cè)技術(shù),保障多源融合系統(tǒng)的完好性;3)構(gòu)建異源異構(gòu)導(dǎo)航傳感器故障樹模型,以系統(tǒng)級(jí)故障檢測(cè)性能最優(yōu)實(shí)現(xiàn)多重風(fēng)險(xiǎn)源的完好性風(fēng)險(xiǎn)和連續(xù)性風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)化分配,保障多源融合系統(tǒng)服務(wù)的可用性。用戶端可信監(jiān)測(cè)技術(shù)框架如圖5所示。

圖5 多源融合定位可信監(jiān)測(cè)技術(shù)框架Fig.5 Technical framework of credible monitoring for multi-source fusion positioning

3 總結(jié)與展望

北斗高精度高可信定位已成為未來5～10年的發(fā)展趨勢(shì),北斗/GNSS PPP-RTK精準(zhǔn)可信定位技術(shù)是無人裝備實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、可靠、連續(xù)作業(yè)的前提。在推動(dòng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的進(jìn)程中,高精度和高可信相互依存,一方面,高精度是實(shí)現(xiàn)多重風(fēng)險(xiǎn)源并發(fā)態(tài)勢(shì)下北斗/GNSS PPP-RTK高可信監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ);另一方面,高可信是實(shí)現(xiàn)北斗/GNSS高精度時(shí)空信息無人化應(yīng)用的先決條件。目前,高可信包含并依賴北斗等GNSS本身的完好性,并在此基礎(chǔ)上朝著精細(xì)化、矢量化、載波相位層級(jí)以及終端與服務(wù)端協(xié)同的方向拓展。高可信技術(shù)除本文提到的數(shù)據(jù)處理之外,還涉及信號(hào)異常、信號(hào)干擾以及通信鏈路等方面內(nèi)容,仍需要深入研究。