CN102819027B - 基于载波相位的卫星导航完好性监测装置及应用的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种基于载波相位的卫星导航完好性监测装置及应用的方法，属于卫星导航定位技术领域。该装置包括用户卫星导航接收机、参考卫星导航接收机、数据预处理单元、基于完好性约束的实时整周模糊度解算单元、基于C-RAIM（载波相位接收机自主完好性监测）的完好性监测处理单元、基于卡尔曼滤波的动态导航解算单元。目前国内外对卫星导航的完好性监测技术，大都是基于伪距观测的，载波相位观测在高精度卫星导航领域具有不可或缺的作用，然而基于载波相位的卫星导航完好性监测技术还鲜有研究。本发明的装置，相对于现有技术，可以同时显著提高导航精度的完好性，对于高性能导航领域具有重要作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于载波相位的卫星导航完好性监测装置及应用于该装置的方法，属于卫星导航完好性监测的技术领域。
背景技术
全球导航卫星系统（GNSS）在当今国民经济和国防建设中都起着不可或缺的作用，是导航定位领域的重要发展方向。美国的GPS和俄罗斯的GLONASS已经运行多年，正在全天候的提供着全球卫星信号。目前，美国正在积极推进GPS的现代化建设，计划将GPS发展成为三频观测系统；基于国家安全及导航系统自主性等因素考虑，俄罗斯也决定继续维持GLONASS正常运行，并研制新卫星发展新一代的GLONASS三频系统。欧盟正在部署Galileo系统，将发射多频信号以提供全方位的导航定位服务；我国已经建成了“北斗一号”区域卫星导航系统，目前正在建设“北斗二号”全球卫星导航系统——Compass，也将提供多频信号。对于未来具备多频信号的卫星系统，统称为新一代GNSS，将提供比现在GPS加倍的卫星、更多的观测量以及更好的信号品质，进而提升导航定位的性能。
GNSS导航性能可以从精度、完好性、连续性和可用性4个方面来衡量，这4个性能需求具有紧密的内在联系，任一性能变化都会影响其它性能。本项目研究基于新一代多频载波相位的GNSS及其增强系统完好性监测，在相关的研究中，都会涉及或影响其它三个性能。完好性是指GNSS使用过程中，发生故障或性能变坏所导致的误差超过可接受的限值时，为用户提供及时、有效告警信息的能力。目前GNSS的精度已受到广泛重视，但完好性（包括可用性、连续性）在GNSS系统建设的初期并未受到充分重视，然而在使用过程中却表现出了极其重要的作用，尤其是对于导航性能要求较高的领域，如航空飞行、飞机进近与着陆、战机导航、武器制导、交通管理等。由于GNSS信号不可避免地会受到遮挡和各种干扰，有时甚至还相当严重，尤其是对生命攸关的应用领域带来重大风险，造成严重的后果。因此，完好性监测对于GNSS导航定位是非常必要的。
实现GNSS完好性监测的方法主要分为3类：一是内部完好性监测，二是外部完好性监测，三是卫星自主完好性监测（SAIM）。内部完好性监测又可分为接收机自主完好性监测（RAIM）和传感器增强监测，前者仅仅使用GNSS接收机自身的冗余观测信息，后者利用增强信息（惯性信息、气压高度计等）来实现完好性监测，如飞机导航的机载增强系统（ABAS）；外部完好性监测是在GNSS系统之外，利用外部的陆基或天基增强系统进行完好性监测，陆基增强如民用的局域增强系统（LAAS）、军用的联合精确进近着陆系统（JPALS）等，天基增强如广域增强系统（WAAS）、欧洲静止轨道导航重叠服务系统（EGNOS）等；SAIM指的是将完好性监测和告警系统集成在GNSS卫星自身上，实现发现故障并及时向用户告警的目的，该方法目前还处于概念原理研究阶段。
测码伪距和载波相位是GNSS系统的两类基本观测量。基于伪距观测（包括绝对模式和差分模式）不能满足如飞机自动着舰、空中加油、机场地面运动、船舶自动进坞、交汇对接、精密进近等高精度导航需求。对于更高性能应用，如机场地面运动，其性能指标为导航精度0.5m，完好性风险7.25×10-9/90s，告警限值小于1.4m，告警时间小于1s；美国的海基联合精确进近着陆系统，提出的导航精度优于0.3m，完好性风险10-7，告警限值小于1.1m，告警时间小于2s；飞机自动空中加油导航精度优于0.1m，告警限值小于1.0m，告警时间小于2s。显然，对于这些高性能导航领域，基于伪距观测是不能满足要求的。而于载波相位观测具有更高精度，具有厘米级甚至毫米级的潜在性能，已经在高精度导航定位、大地测量等领域得到了广泛应用，并发挥着不可或缺的重要作用, 但其完好性是当前亟待解决的问题。因此，深入研究基于载波相位的GNSS完好性监测，对于高精度、高完好性、高连续性、高可用性的导航定位领域具有重要意义。
目前，尽管国内外对于GNSS完好性监测已经开展了较多研究，但基本上都是针对伪距观测的，而基于载波相位的完好性监测是一个新方向，目前国际上处于起步阶段，相关研究还很少见，国内更是鲜有报道。随着新一代GNSS多频系统逐步实现，更多的卫星数目、更好的信号品质以及增强的几何强度都有助于完好性监测，为基于多频载波相位的完好性监测带来新的契机。同时，基于载波相位导航，实时模糊度解算是载波相位导航的关键，这一直是卫星导航领域的热点问题，但目前的技术很少有关注其完好性问题，还不能满足高完好性导航的需求。本发明针对高性能导航应用，如舰载机着舰、空中加油等、机场地面运动、交汇对接等，发明一种基于载波相位的卫星导航完好性监测装置，对高性能导航领域具有广阔的应用前景。
发明内容
本发明为解决基于测码伪距的卫星导航在精度和完好性等方面的不足，重点是针对高性能卫星导航领域，提出了一种基于载波相位的卫星导航完好性监测装置。另外，基于载波相位的卫星导航需要整周模糊度解算，现有的模糊度解算方法通常未考虑其完好性问题，本发明还提出了应用于该完好性监测装置的基于完好性约束的整周模糊度解算方法及基于C-RAIM的完好性监测方法。
本发明为解决其技术问题采用如下技术方案：
一种基于载波相位的卫星导航完好性监测装置，包括用户卫星导航接收机、参考卫星导航接收机、数据预处理单元、基于完好性约束的实时整周模糊度解算单元、基于C-RAIM（载波相位接收机自主完好性监测）的完好性监测处理单元、基于卡尔曼滤波的动态导航解算单元。其中，用户卫星导航接收机和参考卫星导航接收机采用多频接收机；数据预处理单元对卫星导航接收机输出的载波相位观测数据进行预处理，包括差分数据处理、粗差探测修复、多路径误差检测、建立差分模型；基于完好性约束的实时整周模糊度模解算单元，接收数据预处理单元输出的载波相位观测数据，以及基于卡尔曼滤波的动态导航解算单元输出的导航状态估计及其协方差阵，进行整周模糊度解算和完好性监测，然后将结果反馈给基于卡尔曼滤波的动态导航解算单元，并将结果输出到基于C-RAIM的完好性监测处理单元；基于C-RAIM的完好性监测处理单元综合基于完好性约束的实时整周模糊度模解算单元的输出信息，以及基于卡尔曼滤波的动态相对导航解算单元的相关信息，对载波相位动态导航系统进行完好性监测，最终输出导航系统的完好性信息，并将完好性信息反馈给基于卡尔曼滤波的动态导航解算单元；基于卡尔曼滤波的动态导航解算单元最终输出高性能的动态相对导航信息。
应用于所述完好性监测装置的基于完好性约束的实时整周模糊度解算方法包括如下步骤：
（1）模糊度解算，包括模糊度估计、模糊度搜索、模糊度确认，首先采用卡尔曼滤波法（KF）进行模糊度估计来得到浮点解,然后采用综合最小二乘去相关（LAMBDA）法和多频模糊度解算（MCAR）法的模糊度搜索方法进行模糊度搜索，接着采用T检测法(T-test)与整数孔径法(IA)组合的模糊度确认方法进行模糊度确认，在模糊度确认过程中建立模糊度解算与完好性监测的关系，并将模糊度确认作为基于载波相位完好性监测的一部分，在增加模糊度解算完好性的同时增加导航系统完好性。
（2）基于模糊度解算，采用卡尔曼滤波，设计一种新的双跟踪方法，进行基于完好性约束的模糊度解算，确保高完好性导航的连续性：模糊度的初始浮点解及其协方差，经过分别位于量测更新前、后的模糊度搜索及确定环路，选取完好性风险小的结果作为当前时刻的固定值，避免观测量变化时（如可见星变化）导航完好性受到破坏。
应用于所述完好性监测装置的基于C-RAIM的完好性监测方法包括如下步骤：
（1）根据基于完好性约束的实时整周模糊度解算单元得到的模糊度解算结果，以及基于卡尔曼滤波的动态导航解算单元得到的滤波器估计的位置信息、载波相位观测信息、测量噪声方差阵及预测估值方差更新协方差、滤波器新息以及加权矩阵计算检测统计量。当检测统计量大于检测阈值时，说明系统中存在故障；当检测统计量小于检测阈值时，说明系统中没有故障。
（2）在构造检测统计量时，通过多个检测量检测系统中的不同故障模型，采用多个检测统计量以增加检测效果，并在检测统计量计算中对载波差分观测量进行去相关处理；
（3）对于导航保护限值的计算，包括水平位置保护限值、垂直位置保护限值以及侧向位置保护限值的具体计算，采用位置不确定估计法，以及检测统计量的位置域投影法分别计算，并选取两种计算结果中的较大者作为最终的保护限值。
本发明有益效果在于：
1、设计了一种基于载波相位的卫星导航完好性监测装置，与现有技术不同的是，不是基于GNSS的伪距观测，而是基于GNSS的载波相位观测，因此比现有技术具有更高的导航精度和完好性，可以应用于更高导航性能需求的领域，如舰载机着舰、空中自动加油、机场地面运动等同时对导航精度和完好性严格需求的领域。
2、给出了一种基于完好性约束的实时模糊度解算方法。实时模糊度解算是载波相位导航的关键，一直是GNSS领域的热点问题，但目前的算法很少有关注其完好性问题，还不能满足高完好性导航的需求。本发明中充分考虑了模糊度解算的完好性监测问题。
3、LAMBDA是目前公认的一种较好的整周模糊度解算方法，但它并不能减小误差，同时也不能发挥GNSS多频信号的优点；近年来利用多频线性组合（如GPS的L1与L2频率构成宽巷组合WL、L2与L5构成超宽巷组合EWL、L1与L5构成中巷组合等）的多频模糊度解算法（MCAR），给模糊度快速求解带来了新的机遇，但存在过于依赖载波相位噪声和多径残差的缺点。为了克服以上缺点，同时发挥各自的优点，本发明给出了一种综合LAMBDA与MCAR的实时整周模糊度解算新方法，并建立其与C-RAIM的联系。
4、设计了一种双跟踪方法进行基于完好性约束的模糊度解算，确保高完好性导航的连续性，可以避免观测量变化时（如可见星变化）导航完好性受到破坏。
5、设计了一种基于C-RAIM的完好性监测处理方法。相对于伪距观测，目前国内外对于C-RAIM算法还鲜有研究，尤其对于新一代的多频GNSS系统，还没有有效的完好性监测方法。本发明针对新一代多频GNSS系统，在基于完好性约束的模糊度解算基础上，设计了基于C-RAIM的完好性监测处理方法，具有显著创新性。
附图说明
图1为本发明的基于载波相位的卫星导航完好性监测装置示意图
图2为本发明的实时模糊度解算主要步骤示意图
图3为本发明的卡尔曼滤波流程示意图
图4为本发明的模糊度搜索与模糊度确认流程示意图
图5为本发明的基于完好性约束的模糊度解算示意图
图6为本发明的基于C-RAIM的完好性监测示意图。
具体实施方式
、技术实施整体路线
如图1所示，本发明的基于载波相位的卫星导航完好性监测装置包括用户卫星导航接收机1、参考卫星导航接收机2、数据预处理单元3、基于完好性约束的实时整周模糊度解算单元4、基于C-RAIM（载波相位接收机自主完好性监测）的完好性监测处理单元5、基于卡尔曼滤波的动态导航解算单元6。其中，用户卫星导航接收机1和参考卫星导航接收机2采用多频接收机；数据预处理单元3对卫星导航接收机输出的载波相位观测数据进行预处理，包括差分数据处理、粗差探测修复、多路径误差检测、建立差分模型等；基于完好性约束的实时整周模糊度模解算单元4，接收数据预处理单元3输出的载波相位观测数据，以及基于卡尔曼滤波的动态导航解算单元6输出的导航状态估计及其协方差阵，进行整周模糊度解算和完好性监测，然后将结果反馈给基于卡尔曼滤波的动态导航解算单元6，并将结果输出到基于C-RAIM的完好性监测处理单元5；基于C-RAIM的完好性监测处理单元5综合基于完好性约束的实时整周模糊度模解算单元3的输出信息，以及基于卡尔曼滤波的动态相对导航解算单元6的相关信息，对载波相位动态导航系统进行完好性监测，最终输出导航系统的完好性信息，并将完好性信息反馈给基于卡尔曼滤波的动态导航解算单元6；基于卡尔曼滤波的动态导航解算单元6最终输出高性能的动态相对导航信息。
、基于完好性约束的实时整周模糊度解算
a．模糊度解算
如图2所示，模糊度解算的主要步骤包括模糊度估计、模糊度搜索、模糊度确认。首先采用卡尔曼滤波法（KF）进行模糊度估计来得到浮点解；然后采用综合最小二乘去相关（LAMBDA）和多频模糊度解算（MCAR）的模糊度搜索新方法；接着采用T检测法(T-test)与整数孔径法(IA)组合的模糊度确认技术，在模糊度确认中建立与完好性监测的关系，并将模糊度确认作为基于载波相位完好性监测的一部分发在增加模糊度解算完好性的同时增加导航系统完好性。
b．模糊度估计
基于卡尔曼滤波（KF）法的模糊度估计属于成熟技术，卡尔曼滤波流程示意图如图3所表示，它是由一步预测状态与预测均方差、卡尔曼滤波器增益、状态估计计算方程、估计均方差方程构成的滤波递推方程组。
c．模糊度搜索
对于模糊度搜索，目前有较多方法，其中最小二乘模糊度去相关法（LAMBDA）是目前公认的一种较好的整周模糊度解算方法，但它并不能减小误差，同时也不能发挥GNSS多频信号的优点；近年来利用多频线性组合（如GPS的L1与L2频率构成宽巷组合WL、L2与L5构成超宽巷组合EWL、L1与L5构成中巷组合等）的多频模糊度解算法（MCAR），给模糊度快速求解带来了新的机遇，但存在过于依赖载波相位噪声和多径残差的缺点。
如图4所示，为了克服以上缺点，同时发挥各自的优点，本发明提出一种综合LAMBDA与MCAR的模糊度搜索新方法，并建立模糊度解算与C-RAIM的联系。其流程主要是：首先使用L1双差数据，利用卡尔曼滤波器进行解算得到浮点解及其协方差，输入到LAMBDA算法模块，然后使用模糊度确认模块进行判定，如果L1模糊度通过验证，则用L1模糊度进行导航解算。如果未通过验证，则使用WL双差数据解算，同样是把得到的模糊度浮点解及协方差输入到LAMBDA中，如果WL模糊度通过验证，则利用WL模糊度解算L1模糊度，得到的L1模糊度进行导航解算。如果WL未通过检验，当有L5信号时，则利用EWL双差数据，继续对EWL进行处理，同样是把得到的模糊度浮点解及协方差输入到LAMBDA中，如果EWL模糊度通过验证，则利用EWL模糊度解算WL、L1模糊度，得到的L1模糊度进行导航解算，否则用模糊度浮点解进行导航解算。
d．模糊度确认
在模糊度解算的过程中，模糊度的确认是不可缺少的。在本发明中，还将模糊度确认作为C-RAIM的一部分，在增强模糊度解算可靠性的同时，还增加导航系统的完好性。本发明采用T检测法(T-test)与整数孔径法(IA)组合的模糊度确认技术，对存在宽巷组合时具有很好效果。模糊度确认的方法是通过构造检测统计量和相应的判断阈值来判定整周模糊度的是否可用。在只有L1频率的载波观测时，采用T-test法，检测统计量为
其中，
为模糊度经初始平差后实数解的中误差；
为单位权验收方差，其含义如下
其中，
为观测向量
的协因数矩阵，
为观测量的残差向量，
为观测方程数，
为未知数的个数。当
,时整周模糊度解认为是可以接受的，其中
为相对于误警率（FA）的中心F分布值。当L1模糊度解没有通过验证时，进一步使用宽巷解算，用IA算法对其验证。本发明是采用两者组合的方式，这样可以保证模糊度确认的正确性。
e．基于完好性约束的双跟踪算法
如图5所示，基于前述的模糊度搜索、模糊度确认技术，采用卡尔曼滤波，设计一种新的双跟踪技术，进行基于完好性约束的模糊度解算，确保高完好性导航的连续性：模糊度的初始浮点解
及其协方差
，经过分别位于量测更新前、后的模糊度搜索和模糊度确定环路，选取完好性风险小的结果作为当前时刻的固定值，可以避免观测量变化时（如可见星变化）导航完好性受到破坏。
、基于C-RAIM的完好性监测处理
本发明基于C-RAIM完好性监测完整的处理流程如图6所示。首先将GNSS接收机的多频载波相位观测量进行数据预处理，进行差分数据处理、粗差探测与修复、建立差分模型等；然后结合状态模型、初始估计，进行基于卡尔曼滤波的动态导航解算；对于导航解算中涉及的模糊度问题，采用基于完好性约束的实时模糊度解算方法，得到模糊度解算的结果及模糊度完好性信息；在此基础上开展整个导航系统的完好性监测。
完好性监测主要基于检测统计量、检测阈值、水平保护限确定等。相对于传统的基于伪距观测的完好性监测（RAIM）方法，由于载波相位差分观测量不是独立的，因此在检测统计量计算中需要对其进行去相关处理。在本发明中采用加权处理的方法进行去相关处理。
本发明的基于载波相位的卫星导航完好性监测，是采用多个检测统计量以增加检测效果。通过多个检测量检测系统中的不同故障模型，观测量基于伪距和多频载波相位组合，具体构造如下
其中，
是基于伪距的检测统计量；
是基于载波相位的检测统计量；
是卡尔曼滤波器的残差，
是加权矩阵，
是可见卫星数目，下标
与
分别对应伪距和载波相位。
对应于检测统计量的检测阀值为
其中，
为载波相位测量的标准偏差误差；
为正态
分布阀值，由误警率
和自由度数决定。当检测统计量大于检测阈值时，说明系统中存在故障；当检测统计量小于检测阈值时，说明系统中没有故障。
对于C-RAIM方法的可用性，通过比较保护限制（包括水平保护限值
、垂直保护限值、侧向保护限值
）与误差告警限值（包括误差告警限值HAL、垂直误差告警限值VAL、侧向误差告警限值LAL）的大小，当保护限制小于误差告警限值时是可用的，否则是不可用的。对于保护限值的计算，本发明采用位置不确定估计法和位置域投影法组合。基于位置不确定法得到的保护限为
其中，是滤波器中的协方差矩阵，其下标表示其中对应的元素；
为水平位置不确定度；
为垂直不确定度；
为侧向位置不确定度；
为反应漏警率的系数因子。基于位置域投影法的保护限值的计算为：
其中，为最难检测的卫星斜率在水平方向的投影；
为最难检测的卫星斜率在垂直方向的投影；
为最难检测的卫星斜率在侧向的投影。这3个量可以由卡尔曼滤波的最优增益矩阵计算得到。，
为卫星距离误差的标准差，为非中心
分布密度函数的非中心化参数。最终选取的保护限值为：
4、基于卡尔曼滤波的动态导航解算
本发明的动态导航解算采用卡尔曼滤波法，根据数据预处理得到的载波相位观测进行导航解算。有关的解算技术相对成熟，卡尔曼滤波流程如图3所示，在本发明中不再赘述。
需要说明的是，在本发明的装置中，对于基于载波相位的模糊度解算，充分考虑了其完好性问题，设计了基于完好性约束的实时整周模糊度解算方法；同时，对动态导航解算，设计了基于C-RAIM的完好性监测处理方法。因此，本发明的装置中的动态导航解算，在具有很高导航精度的同时，还具有很好的完好性，适合于高性能导航应用需求。
Claims (3)
1.一种基于完好性约束的实时整周模糊度解算方法，该方法应用于一种基于载波相位的卫星导航完好性监测装置，所述装置包括用户卫星导航接收机（1）、参考卫星导航接收机（2）、数据预处理单元（3）、基于完好性约束的实时整周模糊度解算单元（4）、基于C-RAIM的完好性监测处理单元（5）、基于卡尔曼滤波的动态导航解算单元（6），其中，用户卫星导航接收机（1）和参考卫星导航接收机（2）采用多频接收机；数据预处理单元（3）对用户卫星导航接收机（1）和参考卫星导航接收机（2）输出的载波相位观测数据进行预处理，包括差分数据处理、粗差探测修复、多路径误差检测、建立差分模型；基于完好性约束的实时整周模糊度解算单元（4），接收数据预处理单元（3）输出的载波相位观测数据，以及基于卡尔曼滤波的动态导航解算单元（6）输出的导航状态估计及其协方差阵，进行整周模糊度解算和完好性监测，然后将结果反馈给基于卡尔曼滤波的动态导航解算单元（6），并将结果输出到基于C-RAIM的完好性监测处理单元（5）；基于C-RAIM的完好性监测处理单元（5）综合基于完好性约束的实时整周模糊度解算单元（4）的输出信息，以及基于卡尔曼滤波的动态导航解算单元（6）的相关信息，对载波相位动态导航系统进行完好性监测，最终输出导航系统的完好性信息，并将完好性信息反馈给基于卡尔曼滤波的动态导航解算单元（6）；基于卡尔曼滤波的动态导航解算单元（6）最终输出动态相对导航信息，其特征在于包括如下步骤：
（1）模糊度解算，包括模糊度估计、模糊度搜索、模糊度确认，首先采用卡尔曼滤波法进行模糊度估计来得到浮点解,然后采用综合最小二乘去相关法和多频模糊度解算法的模糊度搜索方法进行模糊度搜索，接着采用T检测法与整数孔径法组合的模糊度确认方法进行模糊度确认，在模糊度确认过程中建立模糊度解算与完好性监测的关系，并将模糊度确认作为基于载波相位完好性监测的一部分，在增加模糊度解算完好性的同时增加导航系统完好性；
（2）基于模糊度解算，采用卡尔曼滤波，设计一种双跟踪方法，进行基于完好性约束的模糊度解算，确保高完好性导航的连续性：模糊度的初始浮点解及其协方差，经过分别位于量测更新前、后的模糊度搜索及确定环路，选取完好性风险小的结果作为当前时刻的固定值，避免观测量变化时导航完好性受到破坏。
2.如权利要求1所述的基于完好性约束的实时整周模糊度解算方法，其特征在于综合最小二乘去相关法和多频模糊度解算法的模糊度搜索方法包括如下步骤：
（1-1）首先使用L1双差数据，利用卡尔曼滤波器进行解算得到浮点解及其协方差，输入到LAMBDA算法模块，然后使用模糊度确认模块进行判定，如果L1模糊度通过验证，则用L1模糊度进行导航解算；
（2-1）如果L1未通过验证，则使用WL双差数据解算，同样是把得到的模糊度浮点解及协方差输入到LAMBDA中，如果WL模糊度通过验证，则利用WL模糊度解算L1模糊度，得到的L1模糊度进行导航解算；
（3-1）如果WL未通过检验，当有L5信号时，则利用EWL双差数据，继续对EWL进行处理，同样是把得到的模糊度浮点解及协方差输入到LAMBDA中，如果EWL模糊度通过检验，则利用EWL模糊度解算WL、L1模糊度，得到的L1模糊度进行导航解算，否则用模糊度浮点解进行导航解算。
3.一种基于C-RAIM的完好性监测方法，该方法应用于一种基于载波相位的卫星导航完好性监测装置，所述装置包括用户卫星导航接收机（1）、参考卫星导航接收机（2）、数据预处理单元（3）、基于完好性约束的实时整周模糊度解算单元（4）、基于C-RAIM的完好性监测处理单元（5）、基于卡尔曼滤波的动态导航解算单元（6），其中，用户卫星导航接收机（1）和参考卫星导航接收机（2）采用多频接收机；数据预处理单元（3）对用户卫星导航接收机（1）和参考卫星导航接收机（2）输出的载波相位观测数据进行预处理，包括差分数据处理、粗差探测修复、多路径误差检测、建立差分模型；基于完好性约束的实时整周模糊度解算单元（4），接收数据预处理单元（3）输出的载波相位观测数据，以及基于卡尔曼滤波的动态导航解算单元（6）输出的导航状态估计及其协方差阵，进行整周模糊度解算和完好性监测，然后将结果反馈给基于卡尔曼滤波的动态导航解算单元（6），并将结果输出到基于C-RAIM的完好性监测处理单元（5）；基于C-RAIM的完好性监测处理单元（5）综合基于完好性约束的实时整周模糊度解算单元（4）的输出信息，以及基于卡尔曼滤波的动态导航解算单元（6）的相关信息，对载波相位动态导航系统进行完好性监测，最终输出导航系统的完好性信息，并将完好性信息反馈给基于卡尔曼滤波的动态导航解算单元（6）；基于卡尔曼滤波的动态导航解算单元（6）最终输出高性能的动态相对导航信息，其特征在于包括如下步骤：
（1）根据基于完好性约束的实时整周模糊度解算单元（4）得到的模糊度解算结果，以及基于卡尔曼滤波的动态导航解算单元（6）得到的滤波器估计的位置信息、载波相位观测信息、测量噪声方差阵及预测估值方差更新协方差、滤波器新息以及加权矩阵计算检测统计量；当检测统计量大于检测阈值时，说明系统中存在故障；当检测统计量小于检测阈值时，说明系统中没有故障；
（2）在构造检测统计量时，通过多个检测量检测系统中的不同故障模型，采用多个检测统计量以增加检测效果，并在检测统计量计算中对载波相位差分观测量进行去相关处理；
（3）对于导航保护限值的计算，包括水平位置保护限值、垂直位置保护限值以及侧向位置保护限值的具体计算，采用位置不确定估计法，以及检测统计量的位置域投影法分别计算，并选取两种计算结果中的较大者作为最终的保护限值。
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