RU2013114354A

RU2013114354A - Способ и устройство для обнаружения и исключения множественных отказов спутников системы гнсс

Info

Publication number: RU2013114354A
Application number: RU2013114354/07A
Authority: RU
Inventors: Себастьян ВУРК
Original assignee: Сагем Дефенс Секьюрите
Priority date: 2010-09-08
Filing date: 2011-08-30
Publication date: 2014-10-20
Also published as: EP2614385B1; FR2964468A1; CN103097911B; WO2012031940A1; FR2964468B1; US9291714B2; EP2614385A1; CN103097911A; US20130169478A1; RU2559842C2

Abstract

1. Способ для проверки достоверности позиционной информации, поступающей от устройства (1) спутникового позиционирования (GNSS), содержащего набор (3) фильтров Калмана, каждый из которых формирует навигационное решение (dX0, dXi, dXn) на основе необработанных измерений сигналов, передаваемых спутниками, отличающийся тем, что включает в себя этапы, на которых для каждого из фильтров набора:(i) корректируют навигационное решение, сформированное данным фильтром, с учетом оценки влияния отказа спутника на данное навигационное решение;(ii) вычисляют перекрестное отклонение, отражающее расхождение между наблюдением, соответствующим необработанному измерению со спутника, не используемого данным фильтром, и апостериорной оценкой указанного наблюдения в соответствии с навигационным решением, сформированным данным фильтром и скорректированным на этапе (i);(iii) производят статистическую проверку перекрестного отклонения, по результатам которой констатируют наличие или отсутствие отказа спутника, необработанное измерение которого данный фильтр не использует.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что этап (i) включает в себя:определение для каждого спутника, по меньшей мере, одного отношения (Ir, Ir′) правдоподобия между гипотезой наличия у данного спутника отказа определенного типа и гипотезой отсутствия отказа данного спутника;сравнение отношения (Ir, Ir′) правдоподобия, соответствующего отказу определенного типа, с пороговым значением, и если требуется, констатацию наличия такого отказа определенного типа;оценку влияния констатированного отказа на навигационное решение, сформированное данным фильтром;корректировку навигацион

Claims

1. Способ для проверки достоверности позиционной информации, поступающей от устройства (1) спутникового позиционирования (GNSS), содержащего набор (3) фильтров Калмана, каждый из которых формирует навигационное решение (dX0, dXi, dXn) на основе необработанных измерений сигналов, передаваемых спутниками, отличающийся тем, что включает в себя этапы, на которых для каждого из фильтров набора:

(i) корректируют навигационное решение, сформированное данным фильтром, с учетом оценки влияния отказа спутника на данное навигационное решение;

(ii) вычисляют перекрестное отклонение, отражающее расхождение между наблюдением, соответствующим необработанному измерению со спутника, не используемого данным фильтром, и апостериорной оценкой указанного наблюдения в соответствии с навигационным решением, сформированным данным фильтром и скорректированным на этапе (i);

(iii) производят статистическую проверку перекрестного отклонения, по результатам которой констатируют наличие или отсутствие отказа спутника, необработанное измерение которого данный фильтр не использует.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что этап (i) включает в себя:

определение для каждого спутника, по меньшей мере, одного отношения (Ir, Ir′) правдоподобия между гипотезой наличия у данного спутника отказа определенного типа и гипотезой отсутствия отказа данного спутника;

сравнение отношения (Ir, Ir′) правдоподобия, соответствующего отказу определенного типа, с пороговым значением, и если требуется, констатацию наличия такого отказа определенного типа;

оценку влияния констатированного отказа на навигационное решение, сформированное данным фильтром;

корректировку навигационного решения, сформированного данным фильтром, в соответствии с оценкой влияния констатированного отказа.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что включает в себя вычисление для каждого спутника перекрестного отклонения и ковариации перекрестного отклонения, отражающего расхождение между наблюдением, соответствующим необработанному измерению со спутника, и апостериорной оценкой указанного наблюдения, сформированной фильтром Калмана, не использующим необработанное измерение с данного спутника, причем отношение (Ir, Ir′) правдоподобия определяют в соответствии с перекрестным отклонением и ковариацией перекрестного отклонения, поступающими от указанного фильтра Калмана, не использующего необработанное измерение со спутника, и на основе оценки влияния отказа определенного типа на указанное перекрестное отклонение.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что влияние отказа определенного типа на указанное перекрестное отклонение оценивают путем определения на основе данных, поступающих от указанного фильтра Калмана, не использующего необработанное измерение со спутника, динамической матрицы отклонений, а также путем оценки амплитуды отказа данного типа в скользящем окне оценки, соответствующем заданному числу (N) приращений указанного фильтра Калмана, не использующего необработанное измерение со спутника, причем динамическая матрица отклонений отражает связь между амплитудой отказа и расхождением перекрестного отклонения, вызванным данным отказом.

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что влияние отказа на навигационное решение оценивают путем определения на основе данных, поступающих от фильтра Калмана, формирующего навигационное решение, динамической навигационной матрицы и путем оценки амплитуды и ковариации отказа в скользящем окне оценки, соответствующем заданному числу приращений указанного фильтра Калмана, формирующего навигационное решение, причем динамическая навигационная матрица отражает связь между амплитудой отказа и расхождением указанного навигационного решения, вызванным данным отказом.

6. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что по результатам статистической проверки, производимой на этапе (iii), констатируют наличие отказа спутника, если перекрестное отклонение превышает пороговое значение,

соответствующее (H·P_i·H^T+R_i)∙α, где H - матрица наблюдений фильтра Калмана, P_i - матрица апостериорной оценки ковариации ошибки, R_i - матрица ковариации шумов измерения, а α - коэффициент, значение которого устанавливают в зависимости от вероятности ложного определения.

7. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что перекрестное отклонение соответствует расхождению между псевдорасстоянием до спутника, поступившим от системы спутникового позиционирования, и апостериорной оценкой такого псевдорасстояния, определенной фильтром Калмана, не использующим псевдорасстояние, поступившее от данного спутника.

8. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что дополнительно содержит этапы, на которых:

блокируют спутник, для которого констатировано наличие отказа, так, что фильтры набора более не используют необработанные измерения указанного отказавшего спутника,

исключают блокированный спутник, если по истечении заранее определенного периода после его блокировки статистическая проверка перекрестного отклонения всегда приводит к заключению об отказе указанного спутника, причем ни одна другая проверка перекрестного отклонения не указывает на отказ другого спутника.

9. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что для каждого из фильтров набора дополнительно производят статистическую проверку априорных отклонений каждого из спутников, используемых данным фильтром, причем в случае констатации наличия отказа нескольких спутников по результатам статистической проверки их перекрестных отклонений блокируют спутник, не используемый фильтром, который имеет наибольшее число априорных отклонений, результаты статистической проверки которых ниже порогового значения, в результате чего фильтры набора более не используют необработанные измерения указанного блокированного спутника.

10. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что каждый из фильтров набора формирует навигационное решение путем гибридизации инерциальных измерений и необработанных измерений сигналов, передаваемых спутниками.

11. Устройство спутникового позиционирования, содержащее набор (3) фильтров Калмана, каждый из которых формирует навигационное решение на основе необработанных измерений сигналов, передаваемых спутниками, отличающееся тем, что содержит

модуль (6) адаптации, выполненный с возможностью оценки для каждого из фильтров набора влияния отказа спутника на навигационное решение, формируемое данным фильтром, и корректировки такого навигационного решения в соответствии с указанной оценкой влияния отказа в случае констатации наличия отказа;

модуль (7) определения отказа спутника, выполненный с возможностью:

вычисления для каждого из фильтров набора перекрестного отклонения, отражающего расхождение между наблюдением, соответствующим необработанному измерению со спутника, не используемого данным фильтром, и апостериорной оценкой указанного наблюдения по навигационному решению, сформированному данным фильтром Калмана и скорректированному модулем адаптации, и

осуществления статистической проверки перекрестного отклонения для констатации наличия или отсутствия отказа спутника.