电离层与对流层模型对北斗RAIM可用性的影响分析

电离层和对流层是卫星导航系统测量的主要误差源，也是北斗卫星导航系统可用性变化的重要因素。采用星历数据仿真分析了电离层和对流层延迟误差模型对北斗导航系统RAIM可用性的影响，特别分析了不同对流层模型对民用航空的影响。实验表明电离层和对流层的延迟误差分别为0～14．5559m及0～23．7796m，且在民用航空的非精密进近阶段，用Saastamoinen模型、UNB3模型及Hopfield模型分别作为北斗的对流层误差模型的RAIM可用性分别为99．308％、92．0415％和100％，相比较Hopfield模型更适合作为北斗卫星导航系统的对流层模型，能满足民用航空的99．9％RAIM可用性要求。

加权RAIM可用性预测方法研究

RAIM可用性预测系统是在飞机起飞前对飞机即将飞行的整个过程的机载GPS接收机的RAIM可用性进行预测,辅助空管和签派放行许可,是民航应用GPS导航的必要程序。SA(Selective Availability)取消前,SA是SPS(Standard Position Service)用户的最大误差源,各颗卫星的UERE(User Equivalent Range Error)基本接近,在进行RAIM可用性预测时可认为所有可见卫星的UERE相同;SA取消后,电离层成为SPS用户的最大误差源,与用户到卫星的仰角紧密相关,相同UERE的假设将降低RAIM的可用性。文中针对此特性,基于传统的RAIM可用性预测方法,提出了加权RAIM可用性预测方法,并对权值的选择进行分析。计算机仿真结果表明,加权方法提高了RAIM可用性,缩短了RAIM不可用时段。算法已经应用于民航的RAIM预测系统,运行良好。

两种RAIM可用性分析方法的比较

介绍最大水平精度因子法和近似径向误差保护法两种RAIM可用性分析方法。采用GPS和GLONASS广播星历,通过数据仿真,用不同方法计算多种环境下的RAIM可用性概率。通过比较,说明在多故障、多星座环境下,BIT是更合适的可用性分析方法。

基于低轨星座增强的北斗系统RAIM可用性分析

介绍基于残差的RAIM模型及基于单故障假设的保护水平计算方法,分析信号波束角与低轨信号高度遮蔽角之间的关系,提出以保护水平改善值和保护水平改善比作为低轨星座完好性增强的评价指标。同时,基于北斗系统与低轨星座的仿真数据,分析高度遮蔽角和等效误差水平对低轨星座增强的北斗系统保护水平和RAIM可用性的影响。结果表明,低轨星座的高度遮蔽角和等效误差水平越低,对导航系统保护水平和RAIM可用性的增强效果越好。

基于圆概率误差的RAIM可用性算法研究

把导航领域、军事领域和导航电子地图中广泛应用的圆概率误差(circular error probable,CEP)引入到HPL(horizontal protection level)的计算中,在最小二乘残差法基础上构建了基于圆概率误差的RAIM(receiver autonomous integrity monitoring)可用性算法。首先计算了在一定误警率、漏警率条件下多颗卫星发生故障时的水平定位偏差和一定置信度下的圆概率误差;然后以GPS导航星座为例,探讨了相关观测下计算HPL的新方法;最后把HPL与水平告警限差(horizontal alert limit,HAL)相比较,得到了基于圆概率误差的RAIM可用性,并通过算例验证了此方法的有效性和可行性。

GPS自主完好性监测可用性预测系统的设计

GPS自主完好性监测可用性预测系统提前计算GPS卫星的RAIM可用性,可以为机场服务。该预测系统使用GPS卫星历书、NANU报、NOTAM报和机场信息对GPS卫星的RAIM可用性进行预测。该预测系统的预测结果准确,易于工程应用。

GPS和GLONASS系统下RAIM空洞预报

接收机自主完好性监测(RAIM)是卫星导航系统完好性监测的方法之一。一定时空条件下的RAIM可用性,可以通过RAIM空洞直观的反映出来,可以为飞行提供预警;利用不同期GPS、GLONASS实际星座,仿真分析了单星座以及GPS/GLONASS组合星座RAIM可用性,绘制了RAIM空洞图,具有一定的参考价值。

GPS RAIM预测系统的设计和算法研究

GPS RAIM预测系统提前计算GPS卫星的RAIM可用性,可以为民航机场服务。在该系统的研制过程中,对几种RAIM可用性计算方法进行了研究,最终确定使用HPL方法,该方法原理清晰,计算量小,计算结果准确,易于工程应用。

一种基于最小总风险代价函数的RAIM门限优化算法

传统接收机自主完好性监测(Receiver Autonomous Integrity Monitoring,RAIM)算法采用完好性风险最小准则确定判决门限,其过于保守的门限求解方式增加了航空用户的连续性风险。针对不同航空用户完好性需求的差异,提出了一种基于最小总风险代价函数的RAIM门限优化算法,以假设检验中漏检与误警概率之和作为总风险代价函数,在兼顾导航所需性能及RAIM可用性的前提下,最小化总风险代价函数,以此确定RAIM优化门限,实现完好性与连续性风险间的权衡。仿真结果表明,经过最小总风险代价函数权衡,可合理降低用户连续性风险,并使其具备在伪距域中判定RAIM可用性的能力。

浅谈接收机自主性监测技术（RAIM）在空中交通管理系统中的应用

RAIM即卫星导航接收机自主完好性监测，是一种对卫星导航系统（如GPS）完好性的外部辅助监测手段，用于保障导航定位的安全性。本文概述了该项技术的工作原理及在空中交通管理系统中的应用，并对该项技术未来的发展进行了展望。

三种典型低轨增强星座与北斗系统联合应用的RAIM性能分析

接收机自主完好性监测(receiver autonomous integrity monitoring,RAIM)是终端用户高可靠导航定位的保障,低轨卫星的发展为完好性监测带来新的机遇,然而不同低轨星座增强下的终端RAIM性能可能会存在显著差异。基于高轨道倾角(80颗)、中轨道倾角(120颗)和混合轨道倾角(168颗)3种典型的低轨星座,系统评估了低轨卫星增强下的北斗卫星导航系统(BeiDou navigation satellite system,BDS)RAIM可用性及故障检测效果。仿真计算结果表明:对于高纬区域,高轨道倾角增强下的RAIM可用性效果最好,而在中、低纬区域,中轨道倾角星座增强下的RAIM可用性效果最优;在全球范围内,高轨道倾角、中轨道倾角和混合轨道倾角星座增强下非精密进近阶段的RAIM可用性较BDS分别提升30.5%、29.0%和41.0%。由此可知,由不同轨道倾角组成的混合星座可较好地弥补可视卫星在空间覆盖上的缺陷,其全球RAIM可用性增强效果最优,增强下的RAIM可检测到的最小伪距偏差较之前平均减小33.3 m。