CN112764059B - 接收机自主完好性监测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种接收机自主完好性监测方法及装置，所述方法包括：根据所述接收机与多颗卫星的伪距观测方程确定系数观测矩阵；基于所述系数观测矩阵和加权矩阵采用预设的加权总体最小二乘法确定伪距残差矢量和加权伪距残差矢量平方和；根据所述伪距残差矢量和所述加权伪距残差矢量平方和进行接收机自主完好性监测。由于预设算法包括加权总体最小二乘法，通过基于所述系数观测矩阵和加权矩阵采用预设算法确定伪距残差矢量和加权伪距残差矢量平方和，可以解决系数观测矩阵的病态性问题，防止因观测量的微小波动使得最终解算结果产生较大的波动，进而提高了接收机自主完好性监测的准确性。
Description
技术领域
本申请涉及卫星导航领域，具体而言，涉及一种接收机自主完好性监测方法及装置。
背景技术
在卫星导航领域中，接收机自主完好性监测(Receiver Autonomous IntegrityMonitoring，RAIM)是利用接收机自身的冗余观测值进行卫星故障的监测和识别，其目的是在导航过程中监测出发生故障的卫星，将故障卫星剔除，进而提高导航精度。
现有的RAIM算法通常采用最小二乘残差法进行故障监测和识别。然而，基于最小二乘残差法的接收机自主完好性监测方法在卫星故障监测中存在系数矩阵病态问题，系数矩阵的病态性会导致因观测量的微小波动使得最终结算结果产生较大的波动，降低接收机自主完好性监测的准确性，进而降低导航精度。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种接收机自主完好性监测方法及装置，用以提高接收机自主完好性监测的准确性。
第一方面，本发明提供一种接收机自主完好性监测方法，包括：根据所述接收机与多颗卫星的伪距观测方程确定系数观测矩阵；基于所述系数观测矩阵和加权矩阵采用预设的加权总体最小二乘法确定伪距残差矢量和加权伪距残差矢量平方和；根据所述伪距残差矢量和所述加权伪距残差矢量平方和进行接收机自主完好性监测。
本申请实施例中，通过基于所述系数观测矩阵和加权矩阵采用预设的加权总体最小二乘法确定伪距残差矢量和加权伪距残差矢量平方和，可以解决系数观测矩阵的病态性问题，防止因观测量的微小波动使得最终解算结果产生较大的波动，使得求出的伪距残差矢量和加权伪距残差矢量平方和准确性更高，进而利用精度更高的伪距残差矢量和加权伪距残差矢量平方和进行接收机自主完好性监测，有效提高了接收机自主完好性监测的准确性。
在可选的实施方式中，所述预设的加权总体最小二乘法为经过Tikhonov正则化处理的加权总体最小二乘法。
本申请实施例中，由于预设的加权总体最小二乘法为经过Tikhonov正则化处理的加权总体最小二乘法，相较于常规的加权总体最小二乘法，能够有效解决求解过程中存在的过拟合或欠拟合问题，进而解决了卫星故障检测中对部分卫星不敏感的问题，提高了故障检测识别的准确率。
在可选的实施方式中，所述根据所述伪距残差矢量和所述加权伪距残差矢量平方和进行接收机自主完好性进行监测，包括：基于预设风险代价函数模型确定误警率，并根据所述误警率确定卫星故障的检测阈值；根据所述加权伪距残差矢量平方和确定验后单位权中方差；判断所述验后单位权中方差是否大于所述卫星故障的检测阈值；若大于，则表明存在故障卫星。
在卫星故障检测中，卫星故障的检测阈值用于判断是否存在故障卫星，当验后单位权中方差大于故障检测门限时，则认为存在故障卫星。卫星故障的检测阈值由故障检测门限确定。因此，故障检测门限的确定会直接影响接收机自主完好性检测的准确性。通过采用风险代价函数模型确定误警率，并根据误警率确定故障检测门限，进而确定卫星故障的检测阈值，可以更准确的确定是否存在故障卫星，进而有效提高接收机自主完好性检测的准确性。
在可选的实施方式中，在确定存在故障卫星后，所述方法还包括：根据巴尔达数据探测法确定故障卫星。
本申请实施例中，在确定选取的多颗可视卫星中存在故障卫星后，通过巴尔达数据探测法确定故障卫星，可以准确的确定出故障卫星，进而将故障卫星剔除，从而提高接收机自主完好性检测的准确性。
在可选的实施方式中，在所述基于所述系数观测矩阵和加权矩阵采用预设算法确定伪距残差矢量和加权伪距残差矢量平方和之前，所述方法还包括：确定所述多颗卫星的观测噪声方差，并根据所述多颗卫星的观测噪声方差确定噪声协方差加权矩阵；确定所述多颗卫星的特征斜率，并根据所述特征斜率确定斜率加权矩阵；根据所述噪声协方差加权矩阵和所述斜率加权矩阵确定所述加权矩阵。
本申请实施例中，通过根据多颗卫星的观测噪声方差确定噪声协方差加权矩阵，以及根据卫星的特征斜率确定斜率加权矩阵，进而根据噪声协方差加权矩阵和斜率加权矩阵确定加权矩阵。在确定加权矩阵时，同时考虑了卫星观测噪声和卫星的特征斜率的影响，提高了接收机自主完好性检测的准确性。
在可选的实施方式中，所述确定所述多颗卫星的观测噪声方差，包括：
获取所述多颗卫星中每颗卫星的星历误差方差、卫星钟差方差、大气层延迟误差方差、多径误差方差及接收机热噪声方差；
根据所述星历误差方差、卫星钟差方差、大气层延迟误差方差、多径误差方差及接收机热噪声方差确定所述每颗卫星观测噪声方差。
本申请实施例中，在确定卫星观测噪声方差时，同时考虑了多种噪声方差，提高了确定的观测噪声方差的准确性。
第二方面，本发明提供一种接收机自主完好性监测装置，包括：
确定模块，用于根据所述接收机与多颗卫星的伪距观测方程确定系数观测矩阵；基于所述系数观测矩阵和加权矩阵采用预设的加权总体最小二乘法确定伪距残差矢量和加权伪距残差矢量平方和；
监测模块，用于根据所述伪距残差矢量和所述加权伪距残差矢量平方和进行接收机自主完好性监测。
在可选的实施方式中，所述预设的加权总体最小二乘法为经过算法还包括Tikhonov正则化处理的加权总体最小二乘法。
在可选的实施方式中，所述监测模块还用于基于预设风险代价函数模型确定误警率，并根据所述误警率确定卫星故障的检测阈值；根据所述加权伪距残差矢量平方和确定验后单位权中方差；判断所述验后单位权中方差是否大于所述卫星故障的检测阈值；若大于，则表明存在故障卫星。
在可选的实施方式中，在确定存在故障卫星后，所述监测模块还用于根据巴尔达数据探测法确定故障卫星。
在可选的实施方式中，所述确定模块还用于确定所述多颗卫星的观测噪声方差，并根据所述多颗卫星的观测噪声方差确定噪声协方差加权矩阵；确定所述多颗卫星的特征斜率，并根据所述特征斜率确定斜率加权矩阵；根据所述噪声协方差加权矩阵和所述斜率加权矩阵确定所述加权矩阵。
在可选的实施方式中，所述确定模块还用于获取所述多颗卫星中每颗卫星的星历误差方差、卫星钟差方差、大气层延迟误差方差、多径误差方差及接收机热噪声方差；根据所述星历误差方差、卫星钟差方差、大气层延迟误差方差、多径误差方差及接收机热噪声方差确定所述每颗卫星观测噪声方差。
第三方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器以及处理器，所述存储器中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被所述处理器读取并运行时，执行如前述实施方式中任一项所述的方法的步骤。
第四方面，本发明提供一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被计算机读取并运行时，执行如前述实施方式中任一项所述的方法的步骤。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的一种接收机自主完好性监测方法的流程图；
图2为RAIM水平保护级(HPL)检测结果示意图；
图3为本申请实施例提供的一种接收机自主完好性监测装置的结构框图；
图4为本申请实施例提供的一种电子设备的结构框图。
图标：300-接收机自主完好性监测装置；301-确定模块；302-监测模块；400-电子设备；401-处理器；402-通信接口；403-存储器；404-总线。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
在卫星导航领域中，接收机自主完好性监测(Receiver Autonomous IntegrityMonitoring，RAIM)是利用接收机自身的冗余观测值进行卫星故障的监测和识别，其目的是在导航过程中监测出发生故障的卫星，将故障卫星剔除，进而提高导航精度。
现有的RAIM算法通常采用最小二乘残差法进行故障监测和识别。然而，基于最小二乘残差法的接收机自主完好性监测方法在卫星故障监测中存在系数矩阵病态问题，系数矩阵的病态性会导致因观测量的微小波动使得最终结算结果产生较大的波动，降低接收机自主完好性监测的准确性，进而降低导航精度。
基于此，本申请实施例提供了提供一种接收机自主完好性监测方法及装置，用以解决上述问题。
请参阅图1，图1为本申请实施例提供的一种接收机自主完好性监测方法的流程图，该接收机自主完好性监测方法可以包括如下步骤：
步骤S101：根据接收机与多颗卫星的伪距观测方程确定系数观测矩阵。
步骤S102：基于系数观测矩阵和加权矩阵采用预设的加权总体最小二乘法确定伪距残差矢量和加权伪距残差矢量平方和。
步骤S103：根据伪距残差矢量和加权伪距残差矢量平方和进行接收机自主完好性监测。
下面将结合示例对上述流程进行详细说明。
步骤S101：根据接收机与多颗卫星的伪距观测方程确定系数观测矩阵。
本申请实施例中，接收机首先接收多颗卫星的导航信息，对多颗卫星的导航信息进行解算，建立接收机与多颗卫星的伪距观测方程，根据伪距观测方程确定出系数观测矩阵。
具体的，接收机在某一时刻的选取n颗卫星作为可视卫星，可视卫星与接收机之间的伪距观测方程可以为：
ρ＝r+cδtu-cδt(s)+cI+cT+v
其中，ρ为卫星与接收机之间的伪距；r为可视卫星的坐标与接收机之间的几何距离，δtu与δt(s)分别表示接收机钟差和卫星钟差；I与T分别表示电离层延时和对流层延时；c为光速；v为伪距测量噪声。
第i颗可视卫星与接收机的几何距离可表示为：
其中，(Xi,Yi,Zi)为可视卫星i的坐标，(X,Y,Z)为接收机的坐标。
对于该n颗可视卫星，存在n个伪距观测方程，将所有伪距观测方程联立，得到地心地固坐标系(Earth Centered Earth Fixed，ECEF)下的系数观测矩阵：
其中，系数观测矩阵H是由n颗可视卫星中各个可视卫星到接收机视线轴的方向余弦向量以及第4列全为1的常量组成。
步骤S102：基于系数观测矩阵和加权矩阵采用预设的加权总体最小二乘法确定伪距残差矢量和加权伪距残差矢量平方和。
本申请实施例中，由于卫星轨道误差及卫星钟差的存在，会导致卫星位置存在偏差。当卫星存在不可预测的故障、卫星导航电文受到污染或卫星间钟差过大时，会对上述系数观测矩阵引入较大的误差。现有的接收机自主完好性监测方法采用最小二乘残差法进行误差消除。然而，采用最小二乘残差法进行误差消除时存在系数矩阵病态问题，系数矩阵的病态性会导致因观测量的微小波动使得最终解算结果产生较大的波动，降低接收机自主完好性监测的准确性。因此，相较于采用传统的最小二乘法，本申请实施例采用加权总体最小二乘法在求解时，引入了加权矩阵和奇异值项，可以将数据量和观测量的误差平方和控制到最小，进而解决系数矩阵病态的问题。
本申请实施例中，加权矩阵可以采用如下方法确定。
作为一种可选的实施方式，在上述步骤S102之前，所述方法还包括：
第一步，确定多颗卫星的观测噪声方差，并根据多颗卫星的观测噪声方差确定噪声协方差加权矩阵；
第二步，确定多颗卫星的特征斜率，并根据特征斜率确定斜率加权矩阵；
第三步，根据噪声协方差加权矩阵和斜率加权矩阵确定加权矩阵。
其中，确定多颗卫星的观测噪声方差可以包括如下步骤：
第一步，获取所述多颗卫星中每颗卫星的星历误差方差、卫星钟差方差、大气层延迟误差方差、多径误差方差及接收机热噪声方差；
第二步，根据所述星历误差方差、卫星钟差方差、大气层延迟误差方差、多径误差方差及接收机热噪声方差确定所述每颗卫星观测噪声方差。
具体的，在卫星导航定位中，存在多种多样的误差，如星历误差、卫星钟差、大气层延迟误差、多径误差及接收机热噪声等。本申请实施例选取上述误差方差和的倒数作为噪声协方差加权矩阵。
第i颗卫星的观测噪声方差可表示为：
其中，表示第i颗卫星的观测噪声方差，/>表示第i颗卫星的星历误差方差，表示第i颗卫星的卫星钟差方差，/>表示第i颗卫星的大气层延迟误差方差，表示第i颗卫星的多径误差方差，/>表示第i颗卫星的接收机热噪声方差。
每颗卫星的观测噪声互不相关，n颗卫星的噪声协方差矩阵C可表示为：
则噪声协方差加权矩阵W1为：
W1＝C-1
请参阅图2，图2为RAIM水平保护级(HPL)检测结果示意图，图中横轴表示检测统计量，纵轴表示水平定位误差，斜线表示卫星的特征斜率。卫星的特征斜率可以表示为：
其中，HRE代表水平径向误差，WSSE为加权伪距残差矢量平方和。
根据上式可知特征斜率的大小反映了水平定位误差，即特征斜率越大的卫星对水平定位误差的影响越高。当伪距偏差相同时，则检测统计量变小了，但漏检率提高。当特征斜率较小的卫星发生故障，且在相同的伪距偏差下，水平定位误差减小了，但检测统计量依然较大，如此带来了更高的误警率。综上所述，在计算加权矩阵时有必要考虑不同卫星的特征斜率，即如果某卫星的特征斜率过小，则需加以更大的权重，从而解决存在部分卫星故障检测不敏感的问题，提高接收机自主完好性监测的准确性。
斜率加权矩阵W2为：
其中，SlopeMax表示n颗可视卫星中最大的特征斜率；Slopen表示第n颗可视卫星的特征斜率。
根据噪声协方差加权矩阵和斜率加权矩阵确定加权矩阵W为：
W＝W1·W2
作为一种可选的实施方式，上述预设的加权总体最小二乘法为经过Tikhonov正则化处理的加权总体最小二乘法。
本申请实施例中，考虑到系数观测矩阵H存在系数矩阵病态问题，在采用了常规的加权总体最小二乘法对系数观测矩阵H求解时，会产生过拟合或欠拟合问题。本申请通过使得预设的加权总体最小二乘法为经过Tikhonov正则化处理的加权总体最小二乘法(通过对常规的加权总体最小二乘法进行Tikhonov正则化处理)，能够在采用常规的加权总体最小二乘法对系数观测矩阵H进行求解时所存在的过拟合或欠拟合问题。
以下结合一个具体示例，对基于系数观测矩阵和加权矩阵采用预设的加权总体最小二乘法确定伪距残差矢量和加权伪距残差矢量平方和的过程(包括对常规的加权总体最小二乘法进行Tikhonov正则化处理的过程)进行说明。
首先，对系数观测矩阵的误差进行建模分析。
根据卫星定位原理，基于加权总体最小二乘的伪距观测模型可表示成：
ρ＝(H+δH)x+v
其中，δH为系数观测矩阵H的误差。
存在δH∈Rn*m且δH≤η，v∈Rn*1，η为系数矩阵的误差上限；v表示伪距观测向量的误差矢量，且服从均值为0，方差为σ2的高斯分布。使得minδH,v||，(ρ+v)∈Range(H+δH)。其中，(δH,v)为n*(m+1)维矩阵，m-3表示星座的个数。
对增广矩阵[Hρ]进行奇异值分解，得到：
[H ρ]＝UΣVT
其中，酉矩阵U＝(U1 U5)，U1∈Rn*m，U5∈Rn*1；奇异值矩阵Σ＝diag(ξ1,…,ξm+1)，ξ1≥…>ξm+1；酉矩阵V11∈Rm*m，V15∈Rm*1，V51∈R1*m，V55∈R1*1。ξm+1是增广矩阵的第m+1个奇异值。
求得x的加权总体最小二乘的解为：
然后，对上述加权总体最小二乘的解进行Tikhonov正则化处理。
具体的，根据Tikhonov正则化，可得无约束最优化问题：
||Hx-b||2+αxTRx＝min
其中，α表示正则化参数；R为正则化矩阵；min表示无约束最优化问题；b为偏差向量，表示由于卫星故障引起的伪距偏差，第i颗卫星故障可表示为：
b＝[0,...,bi,...,0]T
若b为0，则表示无故障卫星。
为了确定R矩阵，对系数矩阵H进行奇异值分解：
其中，U,D,V分别为正交矩阵、奇异值矩阵、正交矩阵。分别对U,D,V进行如下形式的分块：
其中，k＝m-3。
令：
构造正则化矩阵R：
R＝QTQ
根据正则化矩阵和正则化参数建立加权总体最小二乘下的Tikhonov正则化模型并求解得：
其中，
令：
A＝(HTWH+ζI+αR)-1HTW
伪距残差矢量ε可表示为：
ε＝(In-HA)ρ＝Sρ＝Sv
并确定协因数矩阵S为：
S＝(In-H(HTWH+ζI+αR)-1)HTW
加权伪距残差矢量平方和(The Sum of Square of the Weighted RangeResidual Errors，WSSE)为：
WSSE＝εTWε＝ρTWρ
可以理解，预设的加权总体最小二乘法也可以为常规的加权总体最小二乘法。
步骤S103：根据伪距残差矢量和加权伪距残差矢量平方和进行接收机自主完好性监测。
本申请实施例中，经过步骤S102确定了伪距残差矢量和加权伪距残差矢量平方和。而后，根据伪距残差矢量和加权伪距残差矢量平方和进行接收机自主完好性监测。
具体的，步骤S103可以包括如下步骤：
第一步，基于预设风险代价函数模型确定误警率，并根据误警率确定卫星故障的检测阈值。
第二步，根据加权伪距残差矢量平方和确定验后单位权中方差；判断验后单位权中方差是否大于卫星故障的检测阈值；若大于，则表明存在故障卫星。
以下结合一个具体示例，对上述方法进行详细说明。
在卫星故障检测中，卫星故障的检测阈值用于判断是否存在故障卫星，当验后单位权中方差大于故障检测门限时，则认为存在故障卫星。卫星故障的检测阈值由故障检测门限确定。因此，故障检测门限的确定会直接影响接收机自主完好性检测的准确性。为了提高接收机自主完好性检测的准确性，本申请实施例从风险代价角度来确定故障检测门限。
具体的，将漏检率和误警率带来的风险量化为一定的代价，漏检率的代价用CMD表示，误警率的代价用CFA表示。实际应用中，根据接收机的实际需求确定上述代价指标大小。
根据漏检率和误警率构建预设代价函数模型：
其中，PFA为误警率，PMD为漏检率，T为故障检测门限。将使得上式/>最小的检测门限作为故障检测门限。
根据加权伪距残差矢量平方和，确定验后单位权中方差为：
卫星导航系统在正常工作时，各卫星伪距残差相对较小，对应的单位权中方差也较小；当导航系统中存在较大的测量伪距残差时，对应的单位权中方差也将变大。因此，根据比较验后单位权中方差和卫星故障的检测阈值的大小，可以确定是否存在故障卫星。
本申请实施例中，伪距观测向量的误差矢量v中的所有分量都服从均值为0、方差为的高斯正态分布且各个分量相互独立。根据统计学理论，/>服从自由度为n-4的卡方分布。当伪距误差矢量的均值不为0时，/>服从自由度为n-4的去中心化卡方分布，即去中心化参数/>从而可以确定：
其中，PFA表示误警率，本申请实施例中，风险代价函数模型取3.888e-05，则且对应的故障检测门限T为：
进而可以计算得到卫星故障的检测阈值：
其中，K为区间在0～1的调节因子。
当时，则表明选取的多颗可视卫星中，存在故障卫星。
本申请实施例中，通过采用风险代价函数模型确定误警率，并根据误警率确定故障检测门限，进而确定卫星故障的检测阈值，可以更准确的确定是否存在故障卫星，进而有效提高接收机自主完好性检测的准确性。
作为一种可选的实施方式，在确定存在故障卫星后，本申请实施例提供的接收机自主完好性监测方法还可以包括如下步骤：
根据巴尔达数据探测法确定故障卫星。
本申请实施例中，在确定选取的多颗可视卫星中存在故障卫星后，需要进一步确定出哪颗卫星为故障卫星，进而将故障卫星剔除，从而提高接收机自主完好性检测的准确性。
具体的，本申请实施例采用巴尔达数据探测法确定故障卫星。根据伪距残差和观测误差之间的关系，建立检验统计量τi：
其中，τi服从正态分布，εi表示伪距残差矢量ε的第i个元素，Sii表示协因数矩阵S的第i行第i列元素。
n颗可视卫星存在n个检验统计量，误警率为PFA，则每个检验统计量的误警率为PFA/n，进而得到方程：
根据上述方程，可以计算得到Tτ。当τi>Tτ时，则说明第i颗卫星为故障卫星。
本申请实施例中，在确定选取的多颗可视卫星中存在故障卫星后，通过巴尔达数据探测法确定故障卫星，可以准确的确定出故障卫星，进而将故障卫星剔除，从而提高接收机自主完好性检测的准确性。
综上所述，本申请实施例中，通过基于所述系数观测矩阵和加权矩阵采用预设的加权总体最小二乘法确定伪距残差矢量和加权伪距残差矢量平方和，可以解决系数观测矩阵的病态性问题，防止因观测量的微小波动使得最终解算结果产生较大的波动，使得求出的伪距残差矢量和加权伪距残差矢量平方和准确性更高，进而利用精度更高的伪距残差矢量和加权伪距残差矢量平方和进行接收机自主完好性监测，有效提高了接收机自主完好性监测的准确性。
基于同一发明构思，本申请实施例中还提供一种接收机自主完好性监测装置。请参阅图3，图3为本申请实施例提供的一种接收机自主完好性监测装置的结构框图，该接收机自主完好性监测装置300包括：
确定模块301，用于根据所述接收机与多颗卫星的伪距观测方程确定系数观测矩阵；基于所述系数观测矩阵和加权矩阵采用预设的加权总体最小二乘法确定伪距残差矢量和加权伪距残差矢量平方和；
监测模块302，用于根据所述伪距残差矢量和所述加权伪距残差矢量平方和进行接收机自主完好性监测。
在可选的实施方式中，所述预设的加权总体最小二乘法为经过算法还包括Tikhonov正则化处理的加权总体最小二乘法。
在可选的实施方式中，所述监测模块302还用于基于预设风险代价函数模型确定误警率，并根据所述误警率确定卫星故障的检测阈值；根据所述加权伪距残差矢量平方和确定验后单位权中方差；判断所述验后单位权中方差是否大于所述卫星故障的检测阈值；若大于，则表明存在故障卫星。
在可选的实施方式中，在确定存在故障卫星后，所述监测模块302还用于根据巴尔达数据探测法确定故障卫星。
在可选的实施方式中，所述确定模块301还用于确定所述多颗卫星的观测噪声方差，并根据所述多颗卫星的观测噪声方差确定噪声协方差加权矩阵；确定所述多颗卫星的特征斜率，并根据所述特征斜率确定斜率加权矩阵；根据所述噪声协方差加权矩阵和所述斜率加权矩阵确定所述加权矩阵。
在可选的实施方式中，所述确定模块301还用于获取所述多颗卫星中每颗卫星的星历误差方差、卫星钟差方差、大气层延迟误差方差、多径误差方差及接收机热噪声方差；根据所述星历误差方差、卫星钟差方差、大气层延迟误差方差、多径误差方差及接收机热噪声方差确定所述每颗卫星观测噪声方差。
请参照图4，图4为本申请实施例提供的一种电子设备的结构框图，该电子设备400包括：至少一个处理器401，至少一个通信接口402，至少一个存储器403和至少一个总线404。其中，总线404用于实现这些组件直接的连接通信，通信接口402用于与其他节点设备进行信令或数据的通信，存储器403存储有处理器401可执行的机器可读指令。当电子设备400运行时，处理器401与存储器403之间通过总线404通信，机器可读指令被处理器401调用时执行上述接收机自主完好性监测方法。
处理器401可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。上述处理器401可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。其可以实现或者执行本申请实施例中公开的各种方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器403可以包括但不限于随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-OnlyMemory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。
可以理解，图4所示的结构仅为示意，电子设备400还可包括比图4中所示更多或者更少的组件，或者具有与图4所示不同的配置。图4中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。于本申请实施例中，电子设备400可以是，但不限于台式机、笔记本电脑、智能手机、智能穿戴设备、车载设备等实体设备，还可以是虚拟机等虚拟设备。另外，电子设备400也不一定是单台设备，还可以是多台设备的组合，例如服务器集群，等等。
本申请实施例还提供一种计算机程序产品，包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，计算机程序包括程序指令，当程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述实施例中接收机自主完好性监测方法的步骤。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
另外，作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
再者，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
需要说明的是，功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种接收机自主完好性监测方法，其特征在于，包括：
根据所述接收机与多颗卫星的伪距观测方程确定系数观测矩阵；
基于所述系数观测矩阵和加权矩阵采用预设的加权总体最小二乘法确定伪距残差矢量和加权伪距残差矢量平方和；
根据所述伪距残差矢量和所述加权伪距残差矢量平方和进行接收机自主完好性监测；
所述加权矩阵通过以下方式确定：
确定所述多颗卫星的观测噪声方差，并根据所述多颗卫星的观测噪声方差确定噪声协方差加权矩阵W1；
确定所述多颗卫星的特征斜率，并根据所述特征斜率确定斜率加权矩阵W2；所述斜率加权矩阵W2为：
其中，SlopeMax表示n颗可视卫星中最大的特征斜率；Slopen表示第n颗可视卫星的特征斜率；
根据所述噪声协方差加权矩阵W1和所述斜率加权矩阵W2确定所述加权矩阵，所述加权矩阵为：W＝W1·W2。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设的加权总体最小二乘法为经过Tikhonov正则化处理的加权总体最小二乘法。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述伪距残差矢量和所述加权伪距残差矢量平方和进行接收机自主完好性进行监测，包括：
基于预设风险代价函数模型确定误警率，并根据所述误警率确定卫星故障的检测阈值；
根据所述加权伪距残差矢量平方和确定验后单位权中方差；
判断所述验后单位权中方差是否大于所述卫星故障的检测阈值；
若大于，则表明存在故障卫星。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在确定存在故障卫星后，所述方法还包括：
根据巴尔达数据探测法确定故障卫星。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述多颗卫星的观测噪声方差，包括：
获取所述多颗卫星中每颗卫星的星历误差方差、卫星钟差方差、大气层延迟误差方差、多径误差方差及接收机热噪声方差；
根据所述星历误差方差、卫星钟差方差、大气层延迟误差方差、多径误差方差及接收机热噪声方差确定所述每颗卫星观测噪声方差。
6.一种接收机自主完好性监测装置，其特征在于，包括：
确定模块，用于根据所述接收机与多颗卫星的伪距观测方程确定系数观测矩阵；基于所述系数观测矩阵和加权矩阵采用预设算法确定伪距残差矢量和加权伪距残差矢量平方和，其中，所述预设算法包括加权总体最小二乘法；
监测模块，用于根据所述伪距残差矢量和所述加权伪距残差矢量平方和进行接收机自主完好性监测；
所述确定模块还用于确定所述多颗卫星的观测噪声方差，并根据所述多颗卫星的观测噪声方差确定噪声协方差加权矩阵W1；
确定所述多颗卫星的特征斜率，并根据所述特征斜率确定斜率加权矩阵W2；所述斜率加权矩阵W2为：
其中，SlopeMax表示n颗可视卫星中最大的特征斜率；Slopen表示第n颗可视卫星的特征斜率；
根据所述噪声协方差加权矩阵W1和所述斜率加权矩阵W2确定所述加权矩阵，所述加权矩阵为：W＝W1·W2。
7.一种电子设备，其特征在于，包括存储器以及处理器，所述存储器中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被所述处理器读取并运行时，执行如权利要求1-5中任一项所述的方法的步骤。
8.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被计算机读取并运行时，执行如权利要求1-5中任一项所述的方法的步骤。
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