CN105676235A - 卫星导航接收机的raim实现方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及卫星导航接收机的RAIM实现方法及装置，该方法包括如下步骤：获取预设范围内足够数量的所有卫星的观测数据，并根据观测数据对所有卫星进行定位解算，当定位解算失败时在所有卫星中选取上一次标记过检查卫星的卫星以外的任意一颗卫星，将该颗卫星标记为检查卫星并剔除该检查卫星，对该颗卫星以外的其余所有卫星进行定位解算，并判断是否定位解算成功，若是，则将该卫星标记为错误卫星，对该错误卫星以外的其他卫星进行RAIM解算。本发明在进入RAIM算法之前有效提出一颗异常错误的卫星，随后再进入常规的RAIM算法流程，保证了正直性和连续性。对于异常错误的卫星采用分时设置，不会对某次定位解算的计算量有明显增加。

Description

卫星导航接收机的RAIM实现方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域的卫星定位技术，尤其涉及卫星导航接收机的RAIM实现方法及装置。

背景技术

卫星导航接收机的性能主要有四个方面：准确性、正直性、连续性、有效性。准确性衡量的是定位结果与真值的接近程度；正直性衡量的是系统出现故障时的告警能量；连续性衡量的是保证准确性和正直性的前提下保证连续输出定位结果的能量；有效性是衡量的同时满足准确性、正直性和连续性要求的概率。

卫星导航接收机的自主正直性监测算法也称RAIM算法。RAIM算法的基本原理是通过冗余的观测量检测接收机定位的自洽性，不同的方法最后都体现在构建测试量与设置的门限值比较，超过门限值的认为出错，否则就认为是正确的。常规的RAIM检测方法主要有伪距残余检测法和最小平方残余法。这两种方法的前提都是需要接收机首先给出一个定位结果，但是当卫星系统的某颗卫星出现特殊的异常状态时，可能会直接导致定位错误，从而无法进入常规的RAIM检测发现并剔除错误卫星。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种卫星接收机的RAIM实现方法及装置，其能够先剔除异常错误的卫星，避免无法进去RAIM算法的陷阱，提高性能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

方案一

卫星导航接收机的RAIM实现方法，包括如下步骤：

步骤一：获取预设范围内足够数量的所有卫星的观测数据，并根据观测数据对所有卫星进行定位解算，当定位解算失败时执行步骤二；

步骤二：在所有卫星中选取上一次标记过检查卫星的卫星以外的任意一颗卫星，将该颗卫星标记为检查卫星并剔除该检查卫星，对该颗卫星以外的其余所有卫星进行定位解算，并判断是否定位解算成功，若是，则执行步骤三，否则，解除该颗卫星的标记并返回步骤一；

步骤三：将该卫星标记为错误卫星，对该错误卫星以外的其他卫星进行RAIM解算。

优选的，还包括如下步骤：

所述步骤一中的所有卫星的数量大于或等于四。

优选的，还包括如下步骤：

步骤四：所述错误卫星的标记时长满足预设时长后，将该错误卫星所对应的卫星解除错误卫星标记，并将该卫星标记为准备卫星。

方案二

卫星导航接收机的RAIM实现装置，包括：

解算模块：用于获取预设范围内足够数量的所有卫星的观测数据，并根据观测数据对所有卫星进行定位解算，当定位解算失败时执行剔除模块；

剔除模块：用于在所有卫星中选取上一次标记过检查卫星的卫星以外的任意一颗卫星，将该颗卫星标记为检查卫星并剔除该检查卫星，对该颗卫星以外的其余所有卫星进行定位解算，并判断是否定位解算成功，若是，则执行第一标记模块，否则，解除该颗卫星的标记并返回解算模块；

第一标记模块：用于将该卫星标记为错误卫星，对该错误卫星以外的其他卫星进行RAIM解算。

优选的，所述解算模块中的所有卫星的数量大于或等于四。

优选的，还包括：

第二标记模块：用于在错误卫星的标记时长满足预设时长后，将该错误卫星所对应的卫星解除错误卫星标记，并将该卫星标记为准备卫星。

相比现有技术，本发明的有益效果如下：

本发明在进入RAIM算法之前有效提出一颗异常错误的卫星，随后再进入常规的RAIM算法流程，保证了正直性和连续性。对于异常错误的卫星采用分时设置，不会对某次定位解算的计算量有明显增加，这对实时性要求比较高的卫星导航接收机来说具有明显的可操作性。

附图说明

图1为本发明的卫星导航接收机的RAIM实现方法的流程图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

参见图1，本发明提供一种卫星导航接收机的RAIM实现方法，能够在进行RAIM解算之前先剔除掉定位错误的卫星，使得RAIM解算顺利进行，具体包括如下步骤：

S1：获取预设范围内足够数量所有卫星的观测数据，并根据观测数据对所有卫星进行定位解算；观测数据指的是常规所获取的卫星的观测量信息和导航电文，获取观测数据的技术为现有公知技术。卫星导航接收机是GPS用户部分的核心，主要由基带信号处理和导航解算两部分组成。定位解算主要根据卫星观测数据实时进行卫星位置计算等。定位解算的具体实施技术，包括解算算法均为公知技术。卫星定位的基本理论是需要多颗足够数量的卫星才能进行定位，本发明将所有卫星的数量优选为大于或等于四颗。

S2：判断上述所有卫星是否定位解算成功，若是，说明所有卫星并无异常，重复步骤S1；否则，说明有定位异常的卫星，需要将该卫星进行剔除；此处需要说明的是，本发明是基于有一颗卫星异常而导致不能正常定位的情况所作出的处理。

S3：在所有卫星中选取上一次标记过检查卫星的卫星以外的任意一颗卫星，将该颗卫星标记为检查卫星并剔除该检查卫星，对该颗卫星以外的其余所有卫星重新进行定位解算；

S4：判断是否定位解算成功，如果成功，则说明刚刚所剔除的那一颗卫星正好就是异常卫星，执行步骤S5，将该颗卫星标记为错误卫星，并对该错误卫星以外的其他卫星进行常规的RAIM解算；否则，说明刚刚剔除的那颗卫星并非是异常卫星，执行步骤S6，解除该卫星的检查卫星标记，返回步骤一。

本发明中对卫星进行标记为错误卫星或者检查卫星，都是一种状态，检查卫星的状态每进行一次定位解算只标记一颗，循环标记。下一次进行定位解算时，对于上一次标记为检查卫星的卫星不参与定位解算，直到在该次定位解算中解算失败时，取消该已检查卫星的标记，对新的卫星进行标记。

作为优选的，还可包括步骤S7：所述错误卫星的标记时长满足预设时长后，将该错误卫星所对应的卫星取消错误卫星标记，并将该卫星标记为准备卫星。

下面通过举例对本实施例的实时方式进行进一步说明：

假设范围内的卫星有A、B、C、D四颗，根据这四颗卫星的观测数据可以对这四颗卫星进行定位解算。第一个循环：将这四颗卫星进行定位解算，如果失败，如步骤S2中所说，说明有定位异常的卫星，需要将该卫星进行剔除。所剔除的卫星随机选择，例如选择卫星A，该卫星A被标记为检查卫星，之后对卫星B、卫星C和卫星D进行定位解算，如果恰巧定位解算成功，说明卫星A即是异常卫星，其他卫星为正常卫星，因而对卫星B、卫星C和卫星D进行下一步常规的RAIM解算，并且将卫星A标记为错误卫星，在RAIM解算中因为前面的步骤剔除了A卫星，保证了正直性和连续性。。

第二个循环，如果卫星A非异常卫星，此时已经解除了卫星A的检查卫星的标记，并选择另一颗卫星标记为检查卫星，如卫星B，对卫星A、卫星C和卫星D进行定位解算，看是否定位解算成功，如果成功，则说明卫星A就是异常卫星。根据这个方式进行不断循环。

由于卫星定位是实时的，因而其观测数据可能实时发生改变，本实施例为了更加准确和完善，并不会将标记为错误卫星的卫星进行永久标记，而是设定一定的时间，当该卫星标记为错误卫星的时长达到预设时长，则重新给一次机会给该卫星参与定位解算。假如是卫星A标记为错误卫星，卫星A标记为错误卫星的时长已经达到预设时长，则将卫星A标记为准备卫星，准备卫星状态下的卫星在下一次定位解算时可以参与，假如定位解算成功，说明此时卫星A不再异常，因而其恢复正常状态，进入下一级的判断，如果定位解算失败，则将卫星A标记为检查卫星，进入下一级的判断。

另一方面，本发明还提供一种卫星导航接收机的RAIM实现装置，包括：

解算模块：用于获取预设范围内足够数量的所有卫星的观测数据，并根据观测数据对所有卫星进行定位解算，当定位解算失败时执行剔除模块；解算模块中的所有卫星的数量大于或等于四；

剔除模块：用于在所有卫星中选取上一次标记为检查卫星的卫星以外的任意一颗卫星，将该颗卫星标记为检查卫星并剔除该检查卫星，对该颗卫星以外的其余所有卫星进行定位解算，并判断是否定位解算成功，若是，则执行第一标记模块，否则，解除该颗卫星的标记并返回解算模块；

第一标记模块：用于将该卫星标记为错误卫星，对该错误卫星以外的其他卫星进行RAIM解算。

优选的，还包括第二标记模块：用于在错误卫星的标记时长满足预设时长后，将该错误卫星所对应的卫星解除错误卫星标记，并将该卫星标记为准备卫星。

本发明对所有卫星进行定位解算采用分时设置，例如有十五颗卫星，假设共需用时15秒，在现有的嵌入式设计中将这15颗卫星在15秒内共同完成，造成工作量大，本发明将这十五颗卫星分别每一秒进行一个循环，假设每一秒所进行的循环都有一颗异常卫星的情况下，将这些异常卫星的处理都分时进行，减轻了计算压力。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.卫星导航接收机的RAIM实现方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：获取预设范围内足够数量的所有卫星的观测数据，并根据观测数据对所有卫星进行定位解算，当定位解算失败时执行步骤二；

步骤二：在所有卫星中选取上一次标记过检查卫星的卫星以外的任意一颗卫星，将该颗卫星标记为检查卫星并剔除该检查卫星，对该颗卫星以外的其余所有卫星进行定位解算，并判断是否定位解算成功，若是，则执行步骤三，否则，解除该颗卫星的标记并返回步骤一；

步骤三：将该卫星标记为错误卫星，对该错误卫星以外的其他卫星进行RAIM解算。

2.如权利要求1所述的卫星导航接收机的RAIM实现方法，其特征在于，所述步骤一中的所有卫星的数量大于或等于四。

3.如权利要求2所述的卫星导航接收机的RAIM实现方法，其特征在于，还包括如下步骤：

步骤四：所述错误卫星的标记时长满足预设时长后，将该错误卫星所对应的卫星解除错误卫星标记，并将该卫星标记为准备卫星。

4.卫星导航接收机的RAIM实现装置，其特征在于，包括：

解算模块：用于获取预设范围内足够数量的所有卫星的观测数据，并根据观测数据对所有卫星进行定位解算，当定位解算失败时执行剔除模块；

剔除模块：用于在所有卫星中选取上一次标记过检查卫星的卫星以外的任意一颗卫星，将该颗卫星标记为检查卫星并剔除该检查卫星，对该颗卫星以外的其余所有卫星进行定位解算，并判断是否定位解算成功，若是，则执行第一标记模块，否则，解除该颗卫星的标记并返回解算模块；

第一标记模块：用于将该卫星标记为错误卫星，对该错误卫星以外的其他卫星进行RAIM解算。

5.如权利要求4所述的卫星导航接收机的RAIM实现装置，其特征在于，所述解算模块中的所有卫星的数量大于或等于四。

6.如权利要求5所述的卫星导航接收机的RAIM实现装置，其特征在于，还包括：

第二标记模块：用于在错误卫星的标记时长满足预设时长后，将该错误卫星所对应的卫星解除错误卫星标记，并将该卫星标记为准备卫星。