奇偶矢量RAIM算法的故障检测研究

RAIM作为一种行之有效的卫星故障诊断方法,在GPS完好性监测中发挥着重要作用。文中基于奇偶矢量RAIM算法,根据检验统计量在正常和故障情况下概率密度函数的不同,从概率角度对GPS完好性进行研究分析,主要阐述了误警率、漏检率和检测门限的概念及其之间的关系;并得出了可见卫星数增多时,漏检率不降反升的结果,这是RAIM算法的一个致命缺陷;最后仿真分析了伪距误差对漏警率的影响。

基于加权奇偶矢量的机载自主完好性监测算法

针对接收机自主完好性监测在卫星数少或多星同时发生故障下无法保证可用性的问题,结合实际机载多传感器配置,提出了一种基于陆基导航系统辅助的加权奇偶矢量机载自主完好性监测方法,利用陆基导航系统的斜距及卫星伪距观测信息建立联合监测系统的观测方程,并采用加权奇偶矢量法构建检验统计量实现对故障卫星的检测判别。仿真结果表明,该方法能及时准确地识别故障卫星,从而保证卫星导航系统的完好性及组合导航定位精度,具有重大的工程应用参考价值。

奇偶矢量法用于GPS的故障检测与隔离

利用ＧＰＳ进行导航定位，需要解决ＧＰＳ完整性监视问题，文中利用奇偶矢量法用似然比的观点对其中的故障检测与隔离以及系统重构问题进行了详细的讨论，并采用该方法针对ＧＰＳ卫星可能出现的突发性故障及软故障分别进行模拟实验，给出了模拟结果。

Collatz猜想中通常迭代下数集与奇偶矢量集间的一一映射

讨论了自然数与奇偶矢量间的关系 ,证明了数集Mk ={ 1,2 ,3,… ,2 k}与长为k的子奇偶矢量vk ={x0 ,x1,x2 ,… ,xk-1}的集合间存在一一映射 ,并由此得到 :设V表示所有奇偶矢量v ={x0 ,x1,x2 ,… }的集合 ,则映射σ :N→V

一种改进余度捷联惯导系统最优奇偶矢量故障容错算法

针对余度捷联惯导系统故障检测方法对小故障和渐变型故障检测率低的问题,提出了利用对特定传感器敏感的最优奇偶矢量来构造最小二乘加权矩阵的算法。该算法利用最优奇偶矢量产生奇偶残差来反映特定传感器对待测状态量测的准确程度,通过该残差确定最小二乘加权阵,进而再辅助最优奇偶矢量进行故障检测,达到对小故障和渐变型故障的容错。仿真结果表明本方法能够有效提高待测状态的估计精度,具有一定的工程参考价值。

Collatz问题中自然数与奇偶矢量的一一对应

在假设 M0N={ 0 ,1,2 ,… ,2 N- 1} ,VN 表示所有形如 υN={ x0 ,x1,… ,x N -1}的矢量的集合的情形下 ,证明了如果 m∈ M0N 且 m→ υN(m) ,则映射 σ:M0N→ VN 是一一映射。由此可得推论 1:设MN={ 1,2 ,… ,2 N} ,如果 m∈ MN 且 m→ υN(m) ,则此对应是一对一的 ,推论 2 :设 V表示所有奇偶矢量 υ={ x0 ,x1,… }的集合 ,如果 m∈ N且 m→ υ(m) ,则此对应是一对一的 .

基于奇偶矢量的多星座RAIM算法

随着GNSS接收机技术的不断发展,基于多星座下的GNSS接收机自主完好性监测(RAIM)算法也已被国内外学者广泛研究。首先介绍了接收机自主完好性监测奇偶矢量算法的原理,然后分别对单星座、多星座组合下的RAIM算法进行了研究和仿真,图形化和数据化的仿真结果充分证明了多星座组合下的完好性监测性能优于单星座下完好性监测性能。

GPS接收机基于奇偶矢量的RAIM算法研究

RAIM是指用户接收机利用多余观测量为定位解自主地提供完善性监测,其基本功能包括故障检测(FD)及故障排除(FE)两个部分。文中对基于奇偶矢量法的GPS接收机自主完善性监测(RAIM)算法进行分析与研究,并以具体数据为例,对该算法进行验证分析。

基于Kalman滤波和奇偶矢量法的优化RAIM算法

针对传统RAIM算法很难检测微小伪距偏差的问题,可以通过对多个历元的统计检验量进行归一化处理,增大统计检验量的非中心化参数,提高对微小故障的检测率。Kalman新息检测法可以对卫星的故障进行独立检测,具有运算量小、在少星情况时仍能进行故障检测和识别的优点,但是对微小伪距偏差不敏感。针对两种方法的优点提出了基于Kalman滤波和奇偶矢量法的综合RAIM算法。仿真结果表明,该方法不仅可以提高对微小伪距偏差的检测率,同时减少了对可见卫星数的要求,验证了该算法应用于接收机自主完好性检测的可行性和正确性。

基于非相干积累的微小伪距偏差RAIM方法研究

针对传统RAIM算法难以检测连续微小伪距偏差的问题,提出一种基于非相干积累的微小伪距偏差RAIM方法。该方法通过对多个历元时刻奇偶矢量的非相干积累,使得检测统计量的非中心参数增大,从而提高算法对于微小伪距偏差的故障检测概率。理论分析和仿真结果表明,该方法在历元累加数为10时,可以显著提高对微小伪距偏差的检测性能,其可检测最小伪距偏差值约为传统奇偶矢量法的1/3。同时,该方法无需判断伪距偏差符号,在伪距偏差快速变化条件下,也能有效检测出微小伪距偏差。

用于识别两颗故障卫星的RAIM算法

提出了一种可以识别两颗故障卫星的接收机自主完好性监测算法.将最优奇偶矢量法应用于两颗故障卫星识别,指出由于故障偏差可能会抵消而使得正确识别率较低.对最优奇偶矢量法进行了改进,利用对单颗卫星故障敏感的最优奇偶矢量对所有可能的两颗故障卫星组合分别构造两个新的奇偶矢量,用于两颗故障卫星的检测和识别.计算机仿真结果显示,改进后的算法与直接利用最优奇偶矢量法相比,可以显著提高两颗故障卫星正确识别率,识别率可超过90%.同时,改进算法的奇偶矢量构造方法简单,计算量将减少90%以上,更有利于工程实现.

三频GNSS接收机的RAIM算法研究

新一代全球导航卫星系统(GNSS)将为民用用户提供多个可用频点。为了使接收机能够充分利用多频点的卫星信号,提高系统的完好性,提出了一种能够用于三频GNSS接收机的接收机自主完好性监测(RAIM)算法。该算法通过建立三频线性化测量方程,将各频点的伪距信息融合起来。对三频伪距测量误差进行预白化处理,从而可以沿用奇偶矢量法的基本原理进行故障检测和隔离。经过详细理论推导,得到了三频RAIM算法中奇偶矩阵与单频奇偶矩阵间的简单转换关系,极大程度地降低了故障检测和隔离的计算复杂度,更易于在GNSS接收机中实现。仿真结果表明,三频RAIM算法可以提高传统单频RAIM算法的故障检测率和隔离率,尤其在伪距偏差较小的时候,性能改善更为显著。

基于多解分离的GNSS/Inertial组合系统完好性监测

在卫星导航系统的完好性监测中,通常的接收机自主完好性监测过分依赖于可见星的几何分布,并且不能提供足够的可用性。针对该问题,给出了一种基于多解分离的惯性辅助卫星导航完好性监测方法。在对基于奇偶矢量的接收机自主完好性监测法及其可用性分析基础上,设计了基于多解分离的卫星导航/惯性组合导航紧耦合滤波器,推导了其完好性监测以及可用性计算方法。通过仿真实验,从可用性、阶跃故障和斜坡故障的完好性监测效果等方面,对两种方法进行了对比分析。结果表明,多解分离法在5颗星时仍能定位故障,水平保护限值可以降低50 m,对于1 m/s的斜坡故障检测时间可以缩短71 s,显著提高了完好性监测性能。

一种可检测和改正微小慢变伪距偏差的新RAIM方法

在卫星导航系统各种应用场合中,漫反射多路径效应、通道一致性、大气延迟改正模型不精确等多种因素将导致伪距观测量出现微小慢变偏差,使导航接收机的定位精度下降。传统的接收机自主完好性监测(RAIM)方法基于单历元"快照"处理,检测性能依赖于故障卫星伪距偏差,故在检测微小伪距偏差时存在局限性。提出了一种基于多历元积累检测量的新RAIM方法,增大了积累后奇偶矢量的等效伪距偏差,提高了对微小慢变伪距偏差的检测性能,同时还给出了估计与改正伪距偏差的方法。理论分析和仿真结果表明,该方法积累10个历元即可显著改善对微小慢变伪距偏差的检测性能,经过伪距偏差改正后定位精度提高。

用于识别双星故障的RAIM算法

由于传统的基于识别门限的卫星故障识别算法存在漏检和误警致使识别率较低,为此提出一种可用于识别双星故障的接收机自主完好性监测算法.该算法通过构造新的奇偶矢量与故障特征平面,利用奇偶矢量与故障特征平面之间的几何关系来识别卫星故障,使得算法不再受限于识别门限的影响,从而有效地避免了由于识别门限引起的识别效率较低的问题.计算机仿真结果表明:改进后的算法与传统的基于识别门限的算法相比,双星故障正确识别的性能有显著的提高,正确识别率可达到90%.同时,与基于门限识别的重构最优奇偶矢量法相比,计算量可减少约61.2%以上.

基于惯导辅助的GNSS完好性检测方法研究

为了提高GNSS完好性,提出一种顾及载波多普勒平滑伪距技术的INS辅助GNSS完好性检测方法。该算法通过运用载波多普勒平滑伪距技术,降低了随机误差的影响,利用INS估算的伪距、伪距率与平滑后的GNSS原始观测信息构造奇偶矢量进行故障检测和隔离。仿真结果表明,基于惯性导航辅助的GNSS完好性检测算法可以提高故障检测概率,当顾及载波多普勒平滑伪距技术时,故障检测性能更优。

3N+1猜想中的伸长迭代

提出了伸长迭代的概念 ;给出了该迭代下的某些结果 ,其中包括 :a.关于数集与奇偶矢量集的对应问题 ;b .关于l tuple的不变性 ;c.n的项公式的证明 ;d .关于 3N +1猜想的等价命题 ;e.关于系数停止次数tc(n)的性质等 .

基于多历元相关距离的接收机自主完好性监测

针对传统的单历元奇偶矢量接收机自主完好性监测方法无法检测伪距误差较小情况的缺陷,提出一种基于多历元相关距离的监测方法。该方法通过构造奇偶矢量多历元叠加矩阵,将N个历元的伪距信息进行整合,其中的固定偏差量得到累积,而由噪声引起的偏差互相抵消,然后用归一化相关距离检测出存在故障的卫星。仿真表明,该方法可有效检测静态和低动态条件下存在慢变伪距偏差的情况,当单星存在0.5m偏差时,检测概率提高到95%以上,双星存在0.5m以内偏差也可以提高到60%以上。

三种导航卫星故障识别方法的等价性研究

通过分析比较卫星导航系统自主完好性监测算法中常用的三种故障星识别方法,文中提出它们在实质上是一致的观点。从理论上证明这三种方法的等价性,并分别通过模拟数据和GPS观测站的实测数据,验证三者的等价关系。结论对于在不同应用环境下减少识别运算量、提高识别速度有实际意义。

Collatz猜想中的同高连续数对族

在Collatz猜想中 ,有些连续整数具有相同的高 ,本文特别研究了同高连续数对 ,发现自然数中有无限多同高连续数对族且以各种不同的形式出现 .