GNSS ARAIM保护水平计算方法及性能分析

针对全球卫星导航系统(GNSS)中高级接收机自主完好性监测(ARAIM)技术采用不同的计算保护水平(PL)的方法,这些不同方法计算得到的PL之间的差异和对用户可用性的影响不明的问题,提出一种GNSSARAIM保护水平算法的性能分析方法:介绍4种PL计算方法,并分析它们之间的数理关系;然后基于多模GNSS实验跟踪网(MGEX)跟踪站多天的全球定位系统(GPS)和北斗卫星导航系统(BDS)实测数据以及城市车载动态数据,比较分析4种方法计算得到的PL数值和计算时间上的差异;最后利用仿真模拟计算分析4种方法对全球用户可用性和覆盖率的影响。结果表明,基于分隔解(SS)检验量且完好性风险优化分配的PL方法在运行时间上与其他3种方法的差异最大不超过0.2s,该方法在实测数据实验中计算得到的PL最小,具有最优性能;在仿真实验中全球范围内VPL值(99.9%)小于35m的覆盖率在4种方法中最高,可达81.32%;此外,双系统下4种方法全球用户的覆盖率均为100%,均可满足垂直引导至200英尺高度定位器性能(LPV-200)阶段的可用性指标。

面向北斗单历元分米级定位的ARAIM保护水平计算方法

精密定位的质量控制和完好性评估是实时全球卫星导航系统(GNSS)导航应用不可或缺的环节,尤其是在GNSS易受损害的城市峡谷等场景下,这种需求更加迫切.广域精密单点定位(PPP)瞬时分米级定位,利用GNSS三频信号形成的两个宽巷观测值可以实现单点单历元分米级定位.然而,在城市复杂环境中,反射信号、严重多路径以及其他信号干扰对定位造成的影响无法准确评估与识别,限制了PPP瞬时分米级单点定位的应用.完好性概念中的高级接收机自主完好性监测(ARAIM)可以计算用户定位误差最小置信区间的上限保护水平(PL)以评估定位有效性,可经过一定改进用于PPP瞬时定位的质量控制.针对当前ARAIM中计算PL的误差模型难以适应高精度定位需求的问题,提出了一种改进的ARAIM PL算法,称其为BARAIM(Back Advanced Receiver Autonomous Integrity Monitoring).使用PPP三频组合观测值残差对ARAIM权与误差模型进行修正以计算PL.基于不同复杂程度的环境下采集的车载数据对算法进行了验证,对PL的改进情况以及导航的可用性提升情况进行评估.结果表明:在不同环境下,基于改进的B-ARAIM算法得到的PL,相比传统方法得到的PL更符合城市定位的需要,将PL降低了30%~70%.此方法有助于将ARAIM算法应用在高精度GNSS定位领域.