CN107505636A - 海基jpals的定位域mrcc方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种海基JPALS的定位域MRCC方法及装置。该方法包括：分别根据至少两个基准接收机中各个所述基准接收机接收的双频卫星原始伪距观测量和双频卫星原始载波相位观测量，计算每两个所述基准接收机构成的基线向量的估计量；根据每两个所述基准接收机构成的基线向量的实际值与所述基线向量的估计量，计算所述基线向量对应的B值；根据预先获取的B值的采样数据生成检验阈值；根据各个所述基线向量对应的B值与所述检验阈值，确定所述至少两个基准接收机是否发生故障。本发明实施例提供的方法实现了接收机故障监视的定位域MRCC方法，提高舰载端完好性监测性能。
Description
技术领域
本发明实施例涉及卫星导航技术领域，尤其涉及一种海基JPALS的定位域MRCC方法及装置。
背景技术
联合精密进近系统(Joint Precision Approach and Landing System，简称JPALS)是由美国国防部提出需求，由美国大型国防合约商—雷神公司实施研发的军用全天候高精度精密进近着陆系统。它主要包括两种形式：陆基简称JPALS(Land Based-JPALS，简称LB-JPALS)和海基JPALS(Sea Based-JPALS，SB-JPALS)。其中，LB-JPALS原理与地基增强系统(Ground Based Augmentation System，简称GBAS)类似，主要区别在于GBAS使用的卫星导航信号是民用码，如GPS的C/A码，且主要运用在民航领域，而JPALS使用的是军用码，如GPS的双频P码，且主要针对军用领域。SB-JPALS是在海军航母平台上实现的基于载波相位相对定位的移动式精密进近系统，与LB-JPALS和GBAS相比，其在技术构成上更为复杂，这缘于飞机自动着舰中对相对定位精度和完好性、海上复杂大气和电磁环境等方面的实际应用需求。
SB-JPALS的系统组成如图1所示，由独立的舰载子系统和机载子系统组成，舰载子系统包括多个全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，简称GNSS)基准接收机、一个惯导系统和一个特高频广播数据收发系统，以及进行完好性监测和数据包生成的处理系统；机载子系统包括GNSS接收机、一个惯导系统和一个特高频广播数据收发系统，以及进行完好性监测和生成引导信息的处理系统。舰载和机载的GNSS基准接收机接收GNSS卫星播发的卫星信号。
SB-JPALS的定位算法采用实时动态高精度载波相位相对定位技术，完好性监测则是由舰载端和机载端的完好性监测算法组合实现。SB-JPALS的舰载端完好性监测与GBAS的地面端完好性监测有很多类似的地方，GBAS的地面端完好性监测通常采用多参考一致性检验(Multiple Reference Consistency Check，简称MRCC)方法。
对于GBAS和LB-JPALS，MRCC方法通过利用各基准接收机垂直定位解的估计量与真实值的差值构造偏差(Bias，简称B)值的方法，从而检测基准接收机的异常。
对于SB-JPALS，由于舰体是运动的，基准接收机的绝对位置无法精确获取，则无法通过测量值与真实值做差来获得相应的伪距或者载波相位观测值的校正值，因此，GBAS和LB-JPALS的MRCC方法不适用于SB-JPALS。
发明内容
本发明实施例提供一种海基JPALS的定位域MRCC方法及装置，用于实现海基JPALS的舰载端基准接收机故障监视。
第一方面，本发明实施例提供一种海基JPALS的定位域MRCC方法，包括：
分别根据至少两个基准接收机中各个所述基准接收机接收的双频卫星原始伪距观测量和双频卫星原始载波相位观测量，计算每两个所述基准接收机构成的基线向量的估计量；
根据每两个所述基准接收机构成的基线向量的实际值与所述基线向量的估计量，计算所述基线向量对应的B值；所述基线向量的实际值为所述至少两个基准接收机的位置固定时获得的基线向量；
根据预先获取的B值的采样数据生成检验阈值；
根据各个所述基线向量对应的B值与所述检验阈值，确定所述至少两个基准接收机是否发生故障。
第二方面，本发明实施例提供一种海基联合精密进近系统JPALS的定位域多参考一致性检验MRCC装置，包括：
第一计算模块，用于分别根据至少两个基准接收机中各个所述基准接收机接收的双频卫星原始伪距观测量和双频卫星原始载波相位观测量，计算每两个所述基准接收机构成的基线向量的估计量；
第二计算模块，用于根据每两个所述基准接收机构成的基线向量的实际值与所述基线向量的估计量，计算所述基线向量对应的B值；所述基线向量的实际值为所述至少两个基准接收机的位置固定时获得的基线向量；
生成模块，用于根据预先获取的B值的采样数据生成检验阈值；
处理模块，用于根据各个所述基线向量对应的B值与所述检验阈值，确定所述至少两个基准接收机是否发生故障。
本发明实施例提供的海基JPALS的定位域MRCC方法及装置，分别根据至少两个基准接收机中各个所述基准接收机接收的双频卫星原始伪距观测量和双频卫星原始载波相位观测量，计算每两个所述基准接收机构成的基线向量的估计量；根据每两个所述基准接收机构成的基线向量的实际值与所述基线向量的估计量，计算所述基线向量对应的B值；根据预先获取的B值的采样数据生成检验阈值；根据各个所述基线向量对应的B值与所述检验阈值，确定所述至少两个基准接收机是否发生故障，实现了舰载端接收机故障监视的定位域MRCC方法，提高舰载端完好性监测性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的SB-JPALS的系统示意图；
图2为本发明提供的海基JPALS的定位域MRCC方法实施例一的流程示意图；
图3为本发明提供的海基JPALS的定位域MRCC方法实施例二的流程示意图；
图4为本发明提供的海基JPALS的定位域MRCC装置实施例的结构图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
SB-JPALS的系统组成如图1所示，由独立的舰载子系统和机载子系统组成，舰载子系统包括多个全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，简称GNSS)基准接收机、一个惯导系统和一个特高频广播数据收发系统，以及进行完好性监测和数据包生成的处理系统；机载子系统包括GNSS接收机、一个惯导系统和一个特高频广播数据收发系统，以及进行完好性监测和生成引导信息的处理系统。舰载和机载的GNSS基准接收机接收GNSS卫星播发的卫星信号。
本发明实施例中的方法主要针对舰载子系统的基准接收机进行校验。
图2为本发明提供的海基JPALS的定位域MRCC方法实施例一的流程示意图。如图2所示，本实施例的方法可以包括：
步骤201、分别根据至少两个基准接收机中各个基准接收机接收的双频卫星原始伪距观测量和双频卫星原始载波相位观测量，计算每两个基准接收机构成的基线向量的估计量。
具体的，对于舰载子系统中包括的M个基准接收机来说，分别根据各个所述基准接收机接收的双频卫星原始伪距观测量和双频卫星原始载波相位观测量，计算基准接收机两两构成的基线向量的估计量。M为大于或等于2的整数。
最终确定出L个基线向量的估计量，
可选地，如图3所示，步骤201具体可以通过如下步骤201a-201e实现：
步骤201a、分别根据各个基准接收机接收的双频卫星原始伪距观测量和双频卫星原始载波相位观测量，确定各个基准接收机对应的几何无关观测量；
可选地，该步骤具体可以通过如下方式实现：
利用公式(1)确定所述几何无关观测量ZGF：
其中，分别为所述基准接收机接收到f1和f2两个频点对应的原始载波相位观测量；分别表示所述基准接收机接收f1和f2两个频点对应的原始伪距观测量；f1和f2分别表示两个不同频点；λ1和λ2分别表示f1和f2两个频点对应的载波波长。
对于每个时刻t都进行几何无关观测量ZGF计算。
对于GPS，f1和f2可以表示L1(1575.42MHz)或者L2(1227.6MHz)频点，对于北斗系统，f1和f2可以表示B1(1561.098MHz)、B2(1207.14MHz)或者B3(1268.52MHz)频点。
可选地，确定几何无关观测量ZGF之后还可以进行如下操作：
通过移动平均滤波器对所述几何无关观测量ZGF进行滤波，得到滤波后的几何无关观测量如下公式(2)：
其中，t为时刻，Δt为采样点间隔，M为滤波平滑窗口内采样点个数，M＝T/Δt，T为滤波周期。
T可以根据实际观测量质量而定，可设置为100s或其他时间长度，采样点间隔Δt为0.5s或1s，滤波平滑窗口内采样点个数M＝T/Δt。
步骤201b、根据各个基准接收机接收的双频卫星原始载波相位观测量和几何无关观测量，确定每两个基准接收机对应的双差载波相位观测量和滤波后的双差几何无关观测量；
可选地，该步骤具体可以通过如下方式实现：
分别根据公式(3)、公式(4)和公式(5)，确定所述双差载波相位观测量和所述滤波后的双差几何无关观测量；
其中，▽Δ表示双差运算；k表示作为参照卫星的第k颗卫星，i表示参照卫星之外的可见卫星中第i颗卫星；a表示第a个基准接收机；b表示第b个基准接收机，a和b的取值范围为从1到M，且a≠b；M为大于或等于2的整数。
具体的，利用各个基准接收机接收的双频卫星原始载波相位观测量和上述得到的几何无关观测量进行双差，即先以基准接收机共视的仰角最大的卫星作为参照，进行星间单差，然后将各个基准接收机的单差观测量进行差分得到双差观测量。假定舰载端设有M个基准接收机，M一般为3或者4，以接收机a和b为例，构成的双差观测量如公式(3)、(4)和(5)。
需要注意的是：上述所有构造几何无关观测量和双差观测量所利用的卫星原始伪距观测量和载波相位观测量必须是已经通过舰载端完好性监视中信号质量监视(SignalQuality Monitor，简称SQM)、数据质量监视(Data Quality Monitor，简称DQM)以及观测量质量监视(Measurement Quality Monitor，简称MQM)的观测量，若有观测量未能通过监视，则需要将其设置为不可用，且在之后的完好性监视和相对定位过程中将其剔除，直至该观测量通过上述三个监视后，再将其重新启用。
步骤201c、根据双差载波相位观测量、滤波后的双差几何无关观测量，构造每两个基准接收机构成的基线向量对应的观测方程；
根据所述双差载波相位观测量和所述滤波后的双差几何无关观测量，构造如下公式(6)的观测方程；
其中，xab为基准接收机a和b构成的基线向量；为同一时刻基线向量xab上的所有滤波后的双差几何无关观测量构成的向量(参见公式(5))；分别为同一时刻基线向量xab上的所有f1和f2两个频点上的双差载波相位观测量构成的向量(参见公式(3)和(4))；I为单位矩阵；分别为同一时刻基线向量xab上的所有f1和f2两个频点上的双差整周模糊度构成的向量；为未知量；ε为所述滤波后的双差几何无关观测量和所述双差载波相位观测量对应的观测误差构成的误差向量；ΔeT为卫星的几何差分矩阵，ΔeT的每一行元素是参照卫星k与相应的某颗可见卫星i的单位视线向量e(k)和e(i)的差分(Δe(i))T＝(e(k)-e(i))T；
其中，几何无关观测量ZGF是整周模糊度N的估计：
ZGF＝N+εGF+bGF
其中，εGF为几何无关观测量的观测噪声，bGF为几何无关观测量的未观测到的偏差项。
f1和f2两个频点上的双差整周模糊度如下所示：
步骤201d、根据观测方程，获取待定的基线向量的估计量和整周模糊度浮点解；
根据加权最小二乘法对公式(6)进行求解，可得到待定的基线向量的估计量和整周模糊度浮点解如下公式(7)：
以及所述待定的基线向量的估计量和所述整周模糊度浮点解的方差-协方差矩阵如下公式(8)：
其中，P＝QY -1，QY为所述双差观测量的协方差矩阵；
表示所述待定的基线向量的估计量的方差，表示所述待定的基线向量的估计量和所述整周模糊度浮点解的协方差，表示所述整周模糊度浮点解和所述待定的基线向量的估计量的协方差，表示所述整周模糊度浮点解的方差。
步骤201e、根据整周模糊度浮点解和待定的基线向量的估计量，确定最终的基线向量的估计量。
具体可以通过如下方式实现：
将所述整周模糊度浮点解固定为整数，得到最优固定解；
若所述最优固定解可靠，则根据所述待定的基线向量的估计量和所述最优固定解计算所述最终的基线向量的估计量；
若所述最优固定解不可靠，则将所述待定的基线向量的估计量作为所述最终的基线向量的估计量。
具体的，双差整周模糊度具有整数特性，而上述利用最小二乘求解观测方程的过程中没有考虑整数特性，求得的整周模糊度是浮点解。因此，利用最小二乘模糊度降相关调整(Least-squares Ambiguity Decorrelation Adjustment，简称LAMBDA)方法将整周模糊度浮点解固定为整数，得到最优固定解
由于观测量噪声等误差项的存在，可能导致整周模糊度浮点解固定错误，从而引入较大的相对定位误差。因此，可以利用比例测试方法检验固定解的可靠性：
根据如下公式(9)计算检验统计量；
其中，
t为检验统计量，为最优固定解，为将所述整周模糊度浮点解固定为整数的过程中得到的次优固定解。
若t≤μ，则所述最优固定解可靠；
否则，所述最优固定解不可靠；其中，μ为预设的检验阈值。
μ通常可以设置为1/3。
若所述最优固定解可靠，则根据公式(10)计算所述最终的基线向量的估计量；
其中，为所述最终的基线向量的估计量
若t＞μ，则认为最优固定解和次优固定解均不可靠，仍然使用整周模糊度浮点解，并将整周模糊度浮点解对应的基线向量的估计量作为最终所得的基线向量的估计量。
步骤202、根据每两个基准接收机构成的基线向量的实际值与基线向量的估计量，计算基线向量对应的B值；所述基线向量的实际值为所述至少两个基准接收机的位置固定时获得的；
可选地，步骤202具体可以采用如下方式实现：
根据已知的基线向量的实际值xab与基线向量的估计量利用公式(11)计算估计误差δab：
根据各个基线向量的估计误差利用公式(12)计算B值：
其中，l表示第l个基线向量，l的取值范围从1到L，第l个基线向量由基准接收机a、基准接收机b构成，a和b的取值范围为从1到M，且a≠b。
||||表示求范数。
步骤203、根据预先获取的B值的采样数据生成检验阈值；
可选地，步骤203具体可以采用如下方式实现：
获取B值的采样数据，并根据所述采样数据的平均值和标准差对所述采样数据进行归一化处理；
根据归一化后的采样数据进行区间划分，获取每个区间中的采样数据的数量，以及每个区间的概率密度分布；
根据所述概率密度分布以及标准高斯分布的概率密度分布，获取膨胀系数；
根据无故障完好性风险要求计算乘积因子：
根据所述平均值、标准差、膨胀系数和乘积因子，得到检验阈值。
具体的，为了实现B值检验，需要为B值设置检验阈值，例如可利用采集的至少3个月的各个所述基准接收机接收的双频卫星原始伪距观测量和双频卫星原始载波相位观测量，然后利用步骤101、步骤102计算出的B值，对上述计算出的B值经过采样之后得到的采样数据通过高斯膨胀方法生成检验阈值。
首先，对采样数据进行归一化处理。
对实际采集的所有数据计算出的B值，以200s为间隔进行采样，获得采样数据的样本集并对其进行统计分析，求得其平均值μ和标准差σ，然后对采样数据进行归一化处理，即利用如下公式进行归一化处理：
其中，为原始采样数据si归一化后的结果。
然后，进行区间分布统计。
将归一化后的采样数据进行区间划分，区间划分是根据归一化后的采样数据的最大值、最小值以及设定的区间步长来确定，例如可将区间步长设为0.001。统计所有采样数据在所有区间中的分布情况，即每个区间中采样数据的数量，即确定每个区间中B值的个数。
进一步，通过高斯膨胀获取膨胀系数。
根据归一化后的采样数据的区间分布情况，将每个区间中的采样数据的数量与所有采用数据的总数求商，得到每个区间的概率密度分布，绘制概率密度分布曲线图。同时，在图中绘制标准高斯分布(均值为0，标准差为1)的概率密度分布曲线，并将其逐渐膨胀，即保持均值为0不变，以适当的步长(如0.001)逐渐增大高斯分布的标准差，直至膨胀所得概率密度分布曲线能够包络采样数据的概率密度分布两侧尾部数据，此时高斯分布的概率密度分布曲线对应的标准差即为膨胀系数f。
进一步，根据无故障完好性风险要求得到乘积因子K值。
根据无故障完好性风险要求Ireq，利用如下公式计算K值：
其中，Q-1表示标准高斯分布的分位数。例如，当Ireq＝5×10-9时，可得K＝5.8472。
最终，可以根据所述平均值、标准差、膨胀系数和乘积因子，利用如下公式(13)得到检验阈值Th；
Th＝μ±Kfσ
其中，μ、σ、f、K分别表示平均值、标准差、膨胀系数和乘积因子。
检验阈值包括上下两个门限(μ+Kfσ和μ-Kfσ)。
步骤204、根据各个基线向量对应的B值与所述检验阈值，确定至少两个基准接收机是否发生故障。
可选地，步骤204具体可以通过如下方式实现：
若每个所述基线向量对应的B值均在所述检验阈值的范围内，则所述基准接收机均未发生故障；
若第一基准接收机与第二基准接收机构成的基线向量对应的B值均超出所述检验阈值的范围，则所述第一基准接收机发生故障；所述第二基准接收机为所述至少两个基准接收机中除所述第一基准接收机之外的基准接收机。
具体的，将各个基线向量对应的B值与上述统计得到的检验阈值比较，若有B值超出检验阈值范围，则将此时刻超出检验阈值范围的B值对应的监测状态可以置1，否则置0。
若所有B值的监测状态均被置0，则说明此时刻各个基线向量的估计误差一致，各基准接收机没有发生故障；若某一接收机与其他接收机构成的基线向量对应的监测状态均被置1，且其他基线向量的监测状态被置0，则说明此基准接收机存在故障，需要标记此基准接收机，并在后续的相对定位等处理过程中剔除该基准接收机，直至在此时刻后的MRCC监视中，该基准接收机对应的各基线向量的监测状态均被重新置0，再重新启用该基准接收机。
如果不考虑两个或两个以上的基准接收机同时发生故障的情况(一般认为此种情况发生的概率极小)，则理论上仅会出现上述两类监测结果。若出现其他监测结果，例如某一基准接收机与其他基准接收机构成的基线向量对应的监测状态部分置0，部分置1，则无法仅根据MRCC监测结果判断基准接收机是否出现故障，此时，需要将超出阈值范围的B值相应的基准接收机进行标记，机载端根据标记以及机载端对舰载端基准接收机故障的完好性监测结果做出判断。
本发明实施例基于海基JPALS的定位域MRCC方法利用差分载波相位技术进行相对定位，以及舰载端多个基准接收机两两组成的基线向量已知的特点，分别根据至少两个基准接收机中各个所述基准接收机接收的双频卫星原始伪距观测量和双频卫星原始载波相位观测量，计算每两个所述基准接收机构成的基线向量的估计量；根据每两个所述基准接收机构成的基线向量的实际值与所述基线向量的估计量，计算所述基线向量对应的B值；根据预先获取的B值的采样数据生成检验阈值；根据各个所述基线向量对应的B值与所述检验阈值，确定所述至少两个基准接收机是否发生故障，实现了舰载端接收机故障监视的定位域MRCC方法，提高舰载端完好性监测性能。
上述方法能够尽可能地在监测中消除接收机故障以外的其他误差项的影响，提高基准接收机故障监视性能。
图4为本发明提供的海基联合精密进近系统JPALS的定位域多参考一致性检验MRCC装置实施例的结构图，如图4所示，本实施例的装置可以包括：
第一计算模块41，用于分别根据至少两个基准接收机中各个所述基准接收机接收的双频卫星原始伪距观测量和双频卫星原始载波相位观测量，计算每两个所述基准接收机构成的基线向量的估计量；
第二计算模块42，用于根据每两个所述基准接收机构成的基线向量的实际值与所述基线向量的估计量，计算所述基线向量对应的B值；所述基线向量的实际值为所述至少两个基准接收机的位置固定时获得的基线向量；
生成模块43，用于根据预先获取的B值的采样数据生成检验阈值；
处理模块44，用于根据各个所述基线向量对应的B值与所述检验阈值，确定所述至少两个基准接收机是否发生故障。
可选地，第一计算模块41，具体用于：
分别根据各个所述基准接收机接收的双频卫星原始伪距观测量和双频卫星原始载波相位观测量，确定各个所述基准接收机对应的几何无关观测量；
根据各个所述基准接收机接收的双频卫星原始载波相位观测量和所述几何无关观测量，确定每两个所述基准接收机对应的双差载波相位观测量和滤波后的双差几何无关观测量；
根据所述双差载波相位观测量和所述滤波后的双差几何无关观测量，构造每两个所述基准接收机构成的基线向量对应的观测方程；
根据所述观测方程，获取待定的基线向量的估计量和整周模糊度浮点解；
根据所述整周模糊度浮点解和待定的基线向量的估计量，确定最终的基线向量的估计量。
可选地，第一计算模块41，具体用于：
将所述整周模糊度浮点解固定为整数，得到最优固定解；
若所述最优固定解可靠，则根据所述待定的基线向量的估计量和所述最优固定解计算所述最终的基线向量的估计量；
若所述最优固定解不可靠，则将所述待定的基线向量的估计量作为所述最终的基线向量的估计量。
可选地，第一计算模块41，具体用于：
根据所述双差载波相位观测量和所述滤波后的双差几何无关观测量，构造如下公式(6)的观测方程；
其中，xab为基准接收机a和b构成的基线向量；为同一时刻基线向量xab上的所有滤波后的双差几何无关观测量构成的向量； 分别为同一时刻基线向量xab上的所有f1和f2两个频点上的双差载波相位观测量构成的向量；I为单位矩阵；分别为同一时刻基线向量xab上的所有f1和f2两个频点上的双差整周模糊度构成的向量；ε为所述滤波后的双差几何无关观测量和所述双差载波相位观测量对应的观测误差构成的误差向量；ΔeT为卫星的几何差分矩阵，ΔeT的每一行元素是参照卫星k与相应的某颗可见卫星i的单位视线向量e(k)和e(i)的差分(Δe(i))T＝(e(k)-e(i))T；λ1和λ2分别表示f1和f2两个频点对应的载波波长；a和b的取值范围为从1到M，且a≠b；M为大于或等于2的整数；
根据加权最小二乘法对公式(6)进行求解，可得到待定的基线向量的估计量和整周模糊度浮点解如下公式(7)：
以及所述待定的基线向量的估计量和所述整周模糊度浮点解的方差-协方差矩阵如下公式(8)：
其中，P＝QY -1，QY为所述双差观测量的协方差矩阵；
表示所述待定的基线向量的估计量的方差，表示所述待定的基线向量的估计量和所述整周模糊度浮点解的协方差，表示所述整周模糊度浮点解和所述待定的基线向量的估计量的协方差，表示所述整周模糊度浮点解的方差。
可选地，第一计算模块41，具体用于：
根据如下公式(9)计算检验统计量；
其中，
t为检验统计量，为最优固定解，为将所述整周模糊度浮点解固定为整数的过程中得到的次优固定解，。
若t≤μ，则所述最优固定解可靠；
否则，所述最优固定解不可靠；其中，μ为预设的检验阈值。
可选地，第一计算模块41，具体用于：
根据公式(10)计算所述最终的基线向量的估计量；
其中，为所述最终的基线向量的估计量
可选地，第二计算模块42，具体用于：
根据已知的所述基线向量的实际值xab与所述基线向量的估计量利用公式(11)计算估计误差δab：
根据各个基线向量的估计误差利用公式(12)计算B值：
其中，l表示第l个基线向量，l的取值范围从1到L，第l个基线向量由基准接收机a、基准接收机b构成，a和b的取值范围为从1到M，且a≠b；M为大于或等于2的整数。
可选地，生成模块43，具体用于：
获取B值的采样数据，并根据所述采样数据的平均值和标准差对所述采样数据进行归一化处理；
根据归一化后的采样数据进行区间划分，获取每个区间中的采样数据的数量，以及每个区间的概率密度分布；
根据所述概率密度分布以及标准高斯分布的概率密度分布，获取膨胀系数；
根据无故障完好性风险要求计算乘积因子：
根据所述平均值、标准差、膨胀系数和乘积因子，得到检验阈值。
可选地，生成模块43，具体用于：
根据所述平均值、标准差、膨胀系数和乘积因子，利用如下公式(13)得到检验阈值Th；
Th＝μ±Kfσ
其中，μ、σ、f、K分别表示平均值、标准差、膨胀系数和乘积因子。
可选地，处理模块44，具体用于：
若每个所述基线向量对应的B值均在所述检验阈值的范围内，则所述基准接收机均未发生故障；
若第一基准接收机与第二基准接收机构成的基线向量对应的B值均超出所述检验阈值的范围，则所述第一基准接收机发生故障；所述第二基准接收机为所述至少两个基准接收机中除所述第一基准接收机之外的基准接收机
本实施例的装置，可以用于执行上述方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种海基联合精密进近系统JPALS的定位域多参考一致性检验MRCC方法，其特征在于，包括：
分别根据至少两个基准接收机中各个所述基准接收机接收的双频卫星原始伪距观测量和双频卫星原始载波相位观测量，计算每两个所述基准接收机构成的基线向量的估计量；
根据每两个所述基准接收机构成的基线向量的实际值与所述基线向量的估计量，计算所述基线向量对应的B值；所述基线向量的实际值为所述至少两个基准接收机的位置固定时获得的基线向量；
根据预先获取的B值的采样数据生成检验阈值；
根据各个所述基线向量对应的B值与所述检验阈值，确定所述至少两个基准接收机是否发生故障。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，分别根据至少两个基准接收机中各个所述基准接收机接收的双频卫星原始伪距观测量和双频卫星原始载波相位观测量，计算每两个所述基准接收机构成的基线向量的估计量，包括：
分别根据各个所述基准接收机接收的双频卫星原始伪距观测量和双频卫星原始载波相位观测量，确定各个所述基准接收机对应的几何无关观测量；
根据各个所述基准接收机接收的双频卫星原始载波相位观测量和所述几何无关观测量，确定每两个所述基准接收机对应的双差载波相位观测量和滤波后的双差几何无关观测量；
根据所述双差载波相位观测量和所述滤波后的双差几何无关观测量，构造每两个所述基准接收机构成的基线向量对应的观测方程；
根据所述观测方程，获取待定的基线向量的估计量和整周模糊度浮点解；
根据所述整周模糊度浮点解和待定的基线向量的估计量，确定最终的基线向量的估计量。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述整周模糊度浮点解和待定的基线向量的估计量，确定最终的基线向量的估计量，包括：
将所述整周模糊度浮点解固定为整数，得到最优固定解；
若所述最优固定解可靠，则根据所述待定的基线向量的估计量和所述最优固定解计算所述最终的基线向量的估计量；
若所述最优固定解不可靠，则将所述待定的基线向量的估计量作为所述最终的基线向量的估计量。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，根据所述双差载波相位观测量、所述滤波后的双差几何无关观测量，构造每两个所述基准接收机构成的基线向量对应的观测方程，具体包括：
根据所述双差载波相位观测量和所述滤波后的双差几何无关观测量，构造如下公式(6)的观测方程；
<mrow>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mo>&dtri;</mo>
<mi>&Delta;</mi>
<msub>
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<mi>Z</mi>
<mo>&OverBar;</mo>
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<mrow>
<mi>G</mi>
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<mo>,</mo>
<mi>a</mi>
<mi>b</mi>
</mrow>
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</mtd>
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<mrow>
<mo>&dtri;</mo>
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<mrow>
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<mi>f</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mo>,</mo>
<mi>a</mi>
<mi>b</mi>
</mrow>
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</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mo>&dtri;</mo>
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<mi>&Delta;&Phi;</mi>
<mrow>
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<mi>f</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<mo>,</mo>
<mi>a</mi>
<mi>b</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mo>=</mo>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mn>0</mn>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mo>-</mo>
<msup>
<mi>&Delta;e</mi>
<mi>T</mi>
</msup>
</mrow>
</mtd>
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<mrow>
<mo>-</mo>
<msup>
<mi>&Delta;e</mi>
<mi>T</mi>
</msup>
</mrow>
</mtd>
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</mtable>
</mfenced>
<msub>
<mi>x</mi>
<mrow>
<mi>a</mi>
<mi>b</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>+</mo>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mi>I</mi>
</mtd>
<mtd>
<mrow>
<mo>-</mo>
<mi>I</mi>
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<mtr>
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<mn>1</mn>
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<mi>I</mi>
</mrow>
</mtd>
<mtd>
<mn>0</mn>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mn>0</mn>
</mtd>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>&lambda;</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<mi>I</mi>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mo>&dtri;</mo>
<msub>
<mi>&Delta;N</mi>
<mrow>
<msub>
<mi>f</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mo>,</mo>
<mi>a</mi>
<mi>b</mi>
</mrow>
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</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mo>&dtri;</mo>
<msub>
<mi>&Delta;N</mi>
<mrow>
<msub>
<mi>f</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<mo>,</mo>
<mi>a</mi>
<mi>b</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mo>+</mo>
<mi>&epsiv;</mi>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>6</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中，xab为基准接收机a和b构成的基线向量；为同一时刻基线向量xab上的所有滤波后的双差几何无关观测量构成的向量； 分别为同一时刻基线向量xab上的所有f1和f2两个频点上的双差载波相位观测量构成的向量；I为单位矩阵；分别为同一时刻基线向量xab上的所有f1和f2两个频点上的双差整周模糊度构成的向量；ε为所述滤波后的双差几何无关观测量和所述双差载波相位观测量对应的观测误差构成的误差向量；ΔeT为卫星的几何差分矩阵，ΔeT的每一行元素是参照卫星k与相应的某颗可见卫星i的单位视线向量e(k)和e(i)的差分(Δe(i))T＝(e(k)-e(i))T；λ1和λ2分别表示f1和f2两个频点对应的载波波长；a和b的取值范围为从1到M，且a≠b；M为大于或等于2的整数；
根据所述观测方程，获取待定的基线向量的估计量和整周模糊度浮点解，包括：
根据加权最小二乘法对公式(6)进行求解，可得到待定的基线向量的估计量和整周模糊度浮点解如下公式(7)：
<mrow>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mover>
<mi>x</mi>
<mo>^</mo>
</mover>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mover>
<mi>N</mi>
<mo>^</mo>
</mover>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mo>=</mo>
<msup>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msup>
<mi>A</mi>
<mi>T</mi>
</msup>
<mi>P</mi>
<mi>A</mi>
</mrow>
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<mi>A</mi>
<mi>T</mi>
</msup>
<mi>P</mi>
<mi>B</mi>
</mrow>
</mtd>
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<mtr>
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<msup>
<mi>B</mi>
<mi>T</mi>
</msup>
<mi>P</mi>
<mi>A</mi>
</mrow>
</mtd>
<mtd>
<mrow>
<msup>
<mi>B</mi>
<mi>T</mi>
</msup>
<mi>P</mi>
<mi>B</mi>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mrow>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msup>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<msup>
<mi>A</mi>
<mi>T</mi>
</msup>
<mi>P</mi>
<mi>Y</mi>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<msup>
<mi>B</mi>
<mi>T</mi>
</msup>
<mi>P</mi>
<mi>Y</mi>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>7</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
以及所述待定的基线向量的估计量和所述整周模糊度浮点解的方差-协方差矩阵如下公式(8)：
<mrow>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<msub>
<mi>Q</mi>
<mrow>
<mover>
<mi>x</mi>
<mo>^</mo>
</mover>
<mover>
<mi>x</mi>
<mo>^</mo>
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</mrow>
</msub>
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<mi>Q</mi>
<mrow>
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<mo>^</mo>
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<mi>N</mi>
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<mi>N</mi>
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<mi>Q</mi>
<mrow>
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</mover>
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<mi>N</mi>
<mo>^</mo>
</mover>
</mrow>
</msub>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>8</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中，P＝QY -1，QY为所述双差观测量的协方差矩阵；
表示所述待定的基线向量的估计量的方差，表示所述待定的基线向量的估计量和所述整周模糊度浮点解的协方差，表示所述整周模糊度浮点解和所述待定的基线向量的估计量的协方差，表示所述整周模糊度浮点解的方差。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将所述整周模糊度浮点解固定为整数，得到最优固定解之后，还包括：
根据如下公式(9)计算检验统计量；
<mrow>
<mi>t</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>&Omega;</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<msub>
<mi>&Omega;</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
</mfrac>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>9</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中，
t为检验统计量，为最优固定解，为将所述整周模糊度浮点解固定为整数的过程中得到的次优固定解。
若t≤μ，则所述最优固定解可靠；
否则，所述最优固定解不可靠；其中，μ为预设的检验阈值。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述待定的基线向量的估计量和所述最优固定解计算所述最终的基线向量的估计量，具体包括：
根据公式(10)计算所述最终的基线向量的估计量；
其中，为所述最终的基线向量的估计量
7.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，计算所述基线向量对应的B值，包括：
根据已知的所述基线向量的实际值xab与所述基线向量的估计量利用公式(11)计算估计误差δab：
<mrow>
<msub>
<mi>&delta;</mi>
<mrow>
<mi>a</mi>
<mi>b</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<mo>|</mo>
<mo>|</mo>
<msub>
<mover>
<mi>x</mi>
<mo>^</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>a</mi>
<mi>b</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>|</mo>
<mo>|</mo>
<mo>-</mo>
<mo>|</mo>
<mo>|</mo>
<msub>
<mi>x</mi>
<mrow>
<mi>a</mi>
<mi>b</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>|</mo>
<mo>|</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>11</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
根据各个基线向量的估计误差利用公式(12)计算B值：
<mrow>
<msub>
<mi>B</mi>
<mi>l</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mfrac>
<mn>1</mn>
<mi>L</mi>
</mfrac>
<munderover>
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<mrow>
<mi>j</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>L</mi>
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<msub>
<mi>&delta;</mi>
<mi>j</mi>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mfrac>
<mn>1</mn>
<mrow>
<mi>L</mi>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</mfrac>
<munderover>
<munder>
<mi>&Sigma;</mi>
<mrow>
<mi>j</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</munder>
<mrow>
<mi>j</mi>
<mo>&NotEqual;</mo>
<mi>l</mi>
</mrow>
<mi>L</mi>
</munderover>
<msub>
<mi>&delta;</mi>
<mi>j</mi>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>12</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中，l表示第l个基线向量，l的取值范围从1到L，第l个基线向量由基准接收机a、基准接收机b构成，a和b的取值范围为从1到M，且a≠b；M为大于或等于2的整数。
8.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，根据预先获取的B值的采样数据生成检验阈值，包括：
获取B值的采样数据，并根据所述采样数据的平均值和标准差对所述采样数据进行归一化处理；
根据归一化后的采样数据进行区间划分，获取每个区间中的采样数据的数量，以及每个区间的概率密度分布；
根据所述概率密度分布以及标准高斯分布的概率密度分布，获取膨胀系数；
根据无故障完好性风险要求计算乘积因子：
根据所述平均值、标准差、膨胀系数和乘积因子，得到检验阈值。
9.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，根据各个所述基线向量对应的B值与所述检验阈值，确定所述至少两个基准接收机是否发生故障，具体包括：
若每个所述基线向量对应的B值均在所述检验阈值的范围内，则所述基准接收机均未发生故障；
若第一基准接收机与第二基准接收机构成的基线向量对应的B值均超出所述检验阈值的范围，则所述第一基准接收机发生故障；所述第二基准接收机为所述至少两个基准接收机中除所述第一基准接收机之外的基准接收机。
10.一种海基联合精密进近系统JPALS的定位域多参考一致性检验MRCC装置，其特征在于，包括：
第一计算模块，用于分别根据至少两个基准接收机中各个所述基准接收机接收的双频卫星原始伪距观测量和双频卫星原始载波相位观测量，计算每两个所述基准接收机构成的基线向量的估计量；
第二计算模块，用于根据每两个所述基准接收机构成的基线向量的实际值与所述基线向量的估计量，计算所述基线向量对应的B值；所述基线向量的实际值为所述至少两个基准接收机的位置固定时获得的基线向量；
生成模块，用于根据预先获取的B值的采样数据生成检验阈值；
处理模块，用于根据各个所述基线向量对应的B值与所述检验阈值，确定所述至少两个基准接收机是否发生故障。
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