PPP-RTK修正产品矢量化完好性监测方法

PPP-RTK修正产品是实现卫星导航高精度、快收敛精密定位的基础信息,完好性监测是保障PPP-RTK导航定位可靠性的核心关键。传统PPP-RTK修正产品完好性监测方法存在风险概率分配体系不完善及多重风险源监测灵敏度不足的问题,导致PPP-RTK修正产品的可用性较低。针对此,本文提出了PPP-RTK修正产品矢量化完好性监测方法,基于最优保护水平准则分配PPP-RTK修正产品完好性与连续性指标,设计PPP-RTK修正产品“播发前-播发后”测距域与定位域协同的序贯监测架构,形成面向载波相位层级的矢量分类监测与多站综合监测,实现PPP-RTK修正产品高灵敏、高可用的矢量化完好性监测。仿真与实测数据的分析结果表明,PPP-RTK修正产品矢量化完好性监测方法监测灵敏度与可用性均优于传统方法,可用性可达到99%以上。

基于极值理论的地基增强系统完好性评估方法

针对地基增强系统(Ground Based Augmentation System,GBAS)完好性风险事件的极端性而导致的无法通过风险事件发生频率评估系统性能的问题,提出一种基于极值理论的GBAS完好性评估方法。根据机载端(位置域)输出的位置误差和保护级计算安全系数,并利用区间极大值模型对安全系数进行建模描述以获得其分布模型;利用极大似然法估计安全系数模型参数,进而利用模型外推法计算GBAS完好性风险值。给出GBAS完好性评估流程,并利用GBAS系统进行了验证实验。研究结果表明:对于C类GBAS进近服务而言,基于全球定位系统(Global Position System,GPS)增强GBAS和基于北斗卫星导航系统(Beidou Navigation Satellite System,BDS)增强GBAS可用性均大于99.9999%;对于F类GBAS进近服务而言,BDS GBAS可用性能要优于GPS GBAS;根据7 d观测数据外推得到的GPS GBAS垂直和侧向完好性风险值分别为4.557×10^(-8)/进近和5.152×10^(-8)/进近,BDS GBAS垂直和侧向完好性风险值分别为1.612×10^(-7)/进近和1.823×10^(-7)/进近,满足航空器终端区I类进近与着陆导航性能需求。

装备战备完好性模型有待更新

阐述不包含备件保障的早期战备完好性模型指定的局限性以及模型本身存在的偏差,对于将使用可用性作为战备完好性的适用性问题进行了讨论,并用示例作了说明。指出了战备完好性模型应该另行开发和更新的必要性。

GPS系统中的完好性监测技术研究

完好性是评价GPS性能的重要指标之一。文章介绍了GPS完好性的基本概念，分析了影响GPS完好性的各种因素，针对GPS的组成特征，对当前的各种完好性监测技术提出了一种新的分类方法，研究了几种典型的完好性监测方法。

北斗三号系统卫星自主完好性监测技术

完好性对于全球卫星导航系统(GNSS)来说至关重要,关乎到其能否被放心应用。卫星自主完好性监测(SAIM)技术,是完好性监测技术发展的前沿趋势,国内外卫星导航系统均竞相发展。介绍了北斗三号系统SAIM技术设计与实现的重要意义,从功能设计和实现原理两个方面,阐述了北斗三号SAIM技术体制。针对SAIM实际在轨监测数据的正态分布特性服从程度和长期稳定性等问题,随机选取某一颗中圆轨道(MEO)卫星自2020年7月31日北斗三号系统正式开通服务以来至2021年7月31日连续1年期间的监测数据,得到真实在轨监测数据的分布特性。最后,提出了告警门限优化、分级告警策略设计、星历完好性自主监测等方面的后续发展必要性建议,旨在为北斗系统更好地为全球用户提供更优质的完好性服务提供参考。

平动点导航星座下的月面接收机自主完好性监测

为了减少月球探测复杂环境对导航的影响和提升平动点导航星座的可靠性,提出了一种基于多假设解分离的月面接收机自主完好性监测方法。该方法利用了地月空间引力不对称性,仅需3颗平动点卫星测量信息就可以实现月面用户级完好性监测。为使月球背面更多区域的可见星数达到完好性监测所需卫星数,增加L2点Halo轨道卫星数并采用多种群遗传算法优化Halo轨道振幅和初始相位。最后采用解分离算法验证了基于3颗卫星进行完好性监测的可行性。仿真表明,在2颗可见星条件下可实现故障检测,平面短周期轨道卫星故障更容易检测;在3颗可见星条件下可实现故障排除,故障偏差达到20σ~30σ(σ=1 m)时,故障检测率和排除率开始上升到100%。首次分析了基于平动点导航星座的完好性监测可行性并提出了解决方法,该方法可应用于探月任务导航领域,为未来探月任务完好性监测算法和平动点导航星座设计提供了有益参考。

高密度集成微惯性导航自主完好性监测

针对多平台、小型化、集群化等未来微小型空天飞行器故障信息自主监测等技术需求,提出了一种高密度集成微惯性导航自主完好性监测算法。该算法依托最优估计理论,分析微惯性导航系统中可能出现的量测误差信息源,通过优选子集数目进行预检验甄选,利用牛顿恒等式优化工程计算方法,达到微惯性导航系统故障信息检测与排除的目的。与传统MHSS算法相比,该算法能够显著降低系统的计算复杂度,并可有效检测小差错和多差错故障观测量,具有较高的故障信息源检测识别概率,增强了高密度集成微惯性导航与制导系统鲁棒性和完备性。

PET瓶瓶身结构对瓶子质量与标签完好性的影响

为保证包装产品的质量,通过对普通瓶型和加强筋瓶型PET瓶进行壁厚测定、抗压试验和跌落试验来比较瓶身结构对瓶子的抗压性能及标签完好性的影响。结果表明,加强筋瓶型的瓶子更厚,垂直抗压能力更好,对标签的保护程度优于普通瓶型的,且瓶子质量的改变不影响其性能。综上,选择加强筋瓶型的PET瓶更有利于保证包装产品的质量。

GNSS高级接收机自主完好性监测随机模型精化

在众多涉及生命安全的应用领域,GNSS的用户端设备都必须具备完好性监测能力。高级接收机自主完好性监测(ARAIM)是完好性监测技术在民航领域的最新进展,有望扩展至多个应用领域。然而,ARAIM算法中的接收机噪声项通常使用航空无线电技术委员会(RTCA)推荐的常系数高度角模型,只能反映民航飞行环境下符合民航特定标准的GNSS接收机噪声特性。在众多应用场景中,接收机软、硬件和应用环境通常不符合ARAIM标准规范,且差异显著,若仍采用固化的常系数随机模型,难以保证ARAIM算法的有效性。为此,本文采用最小二乘方差分量估计(LS-VCE)自适应地构建ARAIM接收机噪声项随机模型,以扩展其算法的适用范围,并以GRACE-FO(GRACE Follow-On)的星载GNSS观测数据为例进行了有效性验证。试验结果表明,采用精化后的随机模型,一方面可提升解分离故障探测和排除的有效性,另一方面可有效降低水平与垂直保护级,提高完好性监测系统的可用性。

一种惯性辅助卫星导航系统及其完好性检测方法

针对传统的卫星导航/捷联惯导(GNSS/SINS)紧耦合组合系统中SINS测量影响所有的观测量,以及SINS故障不能被隔离的缺点,给出了一种新的惯性辅助卫星导航紧耦合组合结构及其完好性检测方法。设计了紧耦合系统结构和卡尔曼滤波器,将SINS测量转换为虚拟伪距,作为GNSS伪距测量的扩展,并设计了基于滤波新息的残差检验法(RCTM)和自主完好性检测外推法(AIME)来进行完好性检测。该紧耦合方法可以通过虚拟卫星的选择降低几何精度因子,在提高导航精度的同时便于完好性检测。仿真结果表明惯性辅助卫星导航新方法可以有效地提高导航精度,RCTM法对于阶跃故障和快变的斜坡故障检测是非常有效的,而AIME法对于慢变的斜坡故障检测具有更好的性能。

基于星间链路支持的导航卫星自主完好性监测设计仿真

针对导航卫星在区域完好性监测网可视弧段之外难以实现基于地面监测站的系统级完好性监测问题,提出一种基于星间链路辅助支持的导航卫星自主完好性监测方法。该方法通过利用星间组合观测值,分离星钟误差和星历误差,采用基于平稳时间序列的非稳态异常检测算法对导航卫星星载原子钟相位抖动及频率的异常漂移进行监测;采用基于轨道先验信息的非中心化开方分布异常检测算法对轨道异常机动进行监测,并利用星间链路组合观测量对卫星自主完好性监测及其对全球用户完好性性能的提升作用开展仿真分析与研究。仿真计算结果表明:该方法可以在地面监测网不可视弧度内有效减小空间段卫星部分的故障漏检概率以及系统完好性风险,缩短完好性告警时间,提高全球卫星导航系统的完好性服务水平。

基于ERAIM的惯性辅助卫星导航系统完好性检测

针对卫星导航/捷联惯导组合导航系统的完好性检测问题,给出了一种扩展接收机自主完好性检测方法,将单独用于卫星导航系统的接收机自主完好性检测方法扩展到组合导航系统中。通过综合卡尔曼滤波器的状态预测模型与量测模型,采用最小二乘估计原理来解算最优估值,建立新的量测模型进行卫星导航/捷联惯导组合系统的完好性检测,包括故障探测、识别、可靠性以及可分离性的测量。仿真结果表明,扩展接收机自主完好性检测法可以明显提高组合导航系统的完好性检测性能。

ADS-B数据精度和完好性指标研究

ADS-B系统因建设维护成本低、定位精度高和更新率快等优点被广泛使用,ADS-B数据质量将直接影响空管运行的平稳程度。文章详细介绍了ADS-B数据精度和完好性指标,并结合实际案例阐述了ADS-B数据精度及完好性指标对自动化系统航迹的影响,有助于相关技术人员更好地使用ADS-B数据。

基于GNSS完好性的ADS-B防欺骗

为有效解决广播式自动相关监视(ADS-B)系统易被人为恶意虚假欺骗这一紧迫问题,提出了一种将全球导航卫星系统(GNSS)完好性信息与ADS-B报文完好性特征属性参数进行一致性比对的自主式防欺骗方法。设计了基于GNSS完好性信息的ADS-B自主式防欺骗算法流程,并利用ADS-B接收机接收的真实报文和模拟产生的虚假报文,对整个防欺骗过程实施了仿真实验。通过对真假ADS-B混合报文的解析,获得时间、位置和导航不确定类别(NUC)的值,根据时间和位置信息利用接收机自主完好性监视(RAIM)和高级接收机自主完好性监视(ARAIM)的完好性增强算法,获得水平保护级(HPL)的预测值,再将该预测值与NUC值进行一致性比对,从而判别ADS-B报文的真实性。仿真结果表明,提出的防欺骗方法能有效防止不含完好性信息或完好性信息与飞机位置不关联的虚假ADS-B报文的恶意欺骗,对虚假报文的识别率不会低于99%。

卫星自主完好性的观测量监测及检测量设计

完好性是卫星导航系统的核心性能指标之一,卫星自主完好性监测是地面运控工作模式下导航系统完好性监测的重要补充。围绕卫星导航信号观测量的完好性监测问题,给出伪距及载波观测值、伪码载波一致性以及多路伪码相位一致性指标的完好性监测方法,以及检测量的设计,并通过仿真计算得到满足民航信号空间完备性设计要求的检测门限和最小可检测异常值,为卫星导航自主完好性监测终端的设计提供了理论参考。

地基区域完好性监测系统发展探讨

卫星导航系统将给民航、铁路、水运、公路等用户提供一种先进导航资源，但其应用还需要考虑导航系统完好性，本文探讨改善卫星导航完好性的一种方案一地基区域完好性监测系统发展，给用户特别是民航提供一种完好性系统方案建议。

基于完好性与连续性风险的最优垂直保护门限计算

为降低飞行器精密垂直引导进近过程中的完好性风险和连续性风险,使接收机自主完好性监测(RAIM)算法能提供水平方向和垂直方向上的完好性保障,提出一种基于多假设解分离的RAIM算法来求解最优垂直保护门限(VPL)。在满足全球导航卫星系统(GNSS)完好性和连续性的前提下,优化GNSS系统对各假设故障模式的完好性风险和连续性风险分配,得到最优VPL。仿真结果表明,与传统基于斜率的RAIM算法相比,该算法能够提供更精确的VPL值,提高了系统可用性,并且随着卫星故障先验概率不断增大仍具有较好的鲁棒性。

导航系统全球完好性仿真分析的设计与实现

完好性分析是导航系统分析的重要组成部分,完好性的仿真验证和测试可以降低系统研制的技术风险,是导航领域仿真的一个重要问题。提出了基于用户接收机格网的完好性仿真分析涉及的RAIM算法和RAIM可用性算法等相关算法模型,基于此,设计和实现了导航系统完好性仿真分析系统,最后针对格网分辨率为10°×10°的中国区域格网(24个网格点)进行了完好性的仿真试验分析,验证了相关RAIM算法,讨论了失效卫星对导航系统完好性的影响和基于保护级别概念的完好性计算的不足。

基于蒙特卡洛法的舰船装备战备完好性仿真

战备完好性仿真是优化装备设计过程、衡量装备综合保障工作的关键。文中利用Monte-Carlo抽样、离散事件仿真、数理统计、计算机仿真等理论建立了一种基于设备参数和使用规则的综合模型和算法。结果表明此模型不仅能定量权衡现役舰船装备综合保障工作的合理性,发现影响装备任务的关键设备,还可在论证初期规划系统的保障性设计。

浅析WAAS完好性算法

广域增强系统完好性是度量系统时空可用性的关键指标,它关系到用户所获得的改正信息是否真实可靠。在阐述广域增强系统完好性定义的基础上,对完好性算法流程、思路进行了分析。