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一种基于粒子滤波的改进型RAIM抗欺骗式干扰方法.pdf

摘要
申请专利号:

太阳城集团CN201410255646.4

申请日:

2014.06.10

公开号:

太阳城集团CN103983986A

公开日:

2014.08.13

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G01S 19/21申请日:20140610|||公开
IPC分类号: G01S19/21(2010.01)I 主分类号: G01S19/21
申请人: 哈尔滨工业大学
发明人: 韩帅; 巩紫君; 孟维晓; 罗德巳
地址: 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号
优先权:
专利代理机构: 哈尔滨市松花江专利商标事务所 23109 代理人: 杨立超
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法律状态
申请(专利)号:

太阳城集团CN201410255646.4

授权太阳城集团号:

||||||

法律状态太阳城集团日:

2016.05.18|||2014.09.10|||2014.08.13

法律状态类型:

授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

一种基于粒子滤波的改进型RAIM抗欺骗式干扰方法,本发明涉及改进型RAIM抗欺骗式干扰方法。本发明是要解决针对单颗卫星的测量失效,控制解算流程误导接收机定位以及RAIM忽略了残余矢量之间的相关性和相似性的问题,而提出的一种基于粒子滤波的改进型RAIM抗欺骗式干扰方法。该方法是通过1、组成2、得到ρn,和卫星的三维坐标;3、计算4、计算y(m);5、计算w(m);6、选取wmax;7计算8、计算最大可见星SLmax;9、计算判决门限γ;10、判断存在欺骗卫星;11、估计干扰卫星的序号;12、若欺骗卫星标志F=1,去掉干扰,进行定位解算,若F≠1进行定位解算等步骤实现的。本发明应用于改进型RAIM抗欺骗式干扰领域。

权利要求书

权利要求书
1.  一种基于粒子滤波的改进型RAIM抗欺骗式干扰方法,其特征在于一种基于粒子滤波的改进型RAIM抗欺骗式干扰方法具体是按照以下步骤进行的:
步骤一、接收机状态的估计值为表示接收机三维坐标的估计值,表示接收机时钟偏差的估计值,在的邻域内得到M个粒子,组成集合其中x(m)=(xU,m,yU,m,zU,m,δtU,m)表示第m个接收机状态粒子,(xU,m,yU,m,zU,m)表示接收机的三维坐标,δtU,m表示接收机时钟偏差,m=1,2....M;
步骤二、设当前可见卫星数为N,测量每一颗卫星与接收机的伪距,得到第n颗卫星与接收机的测量伪距ρn(n=1,2...N),以及卫星的三维坐标(xn,yn,zn);
步骤三、根据步骤一得到的第m个接收机状态粒子x(m),及步骤二得到的第n颗卫星的三维坐标(xn,yn,zn),得到第n颗卫星与第m个粒子的计算伪距

其中,c代表光速;
步骤四、根据步骤二得到的第n颗卫星与接收机的测量伪距ρn(n=1,2...N),及步骤三得到的第n颗卫星与第m个粒子的计算伪距计算第m个粒子的观测向量y(m)=[e1,m,...,en,m,...,eN,m]T,其中en,m表示第m个粒子与第n颗卫星的伪距残差:

步骤五、根据步骤四得到的第m个粒子的观测向量y(m),计算第m个粒子的未归一化加权值w(m):
w(m)=1M(12πσ2)Nexp[-||y(m)||2σ2];]]>
其中,σ表示无噪声条件下en,m的标准差,通常取5.9;
步骤六、根据步骤五得到的第m个粒子的未归一化加权值w(m),选取最大的粒子加权值wmax:
wmax=max(w(m)),
最大的粒子加权值wmax分别与最大观测向量ymax,最大接收机状态粒子xmax,对应的最大粒子偏差dmax相对应,其中,
dmax=x^-xmax,]]>
其中表示接收机状态的估计值;
步骤七、根据步骤六得到的最大观测向量ymax,计算附加伪距的估计值
步骤八、根据步骤七得到的附加伪距的估计值计算最大可见星联合斜率SLmax:
步骤九、根据步骤八得到的最大可见星联合斜率SLmax,计算判决门限γ;
步骤十、根据步骤九得到的判决门限γ和步骤六得到的最大观测向量ymax,若‖ymax‖≥γ则说明存在欺骗卫星,欺骗卫星标志F=1,若不存在则跳到步骤十二,欺骗卫星标志F=0;
步骤十一、则根据步骤六得到的最大观测向量为ymax、步骤七得到的附加伪距的估计值和残余矢量矩阵S,估计干扰卫星的序号
步骤十二、若欺骗卫星标志F=1,去掉步骤十一的估计干扰卫星的序号的干扰,然后进行定位解算,若欺骗卫星标志F≠1直接进行定位解算;即完成了一种基于粒子滤波的改进型RAIM抗欺骗式干扰方法。

2.  根据权利要求1所述一种基于粒子滤波的改进型RAIM抗欺骗式干扰方法,其特征在于:步骤七中根据步骤六得到的最大观测向量ymax,计算附加伪距的估计值为:
b^=(STS)-1STymax,]]>
其中S=(I-G(GTG)-1GT),为残余矢量矩阵,G代表卫星单位方向矢量矩阵,由下式得到:
G=111121......1N1,]]>
1n(n=1,2,...,N)是地心指向第n颗卫星的单位方向矢量,I为4×4的单位矩阵。

3.  根据权利要求1所述一种基于粒子滤波的改进型RAIM抗欺骗式干扰方法,其特征在于:步骤八中根据步骤七得到的附加伪距的估计值计算最大可见星联合斜率SLmax为:
SLmax=maxn1,n2,...,nNs[||(dmax)sub1,2,3||||Ssubn1,n2,...,nNsb^subn1,n2,...,nNs||],]]>
其中,1≤n1<n2<...<nNs≤N,N代表可见卫星总数,Ns表示干扰卫星总数,n1,n2,...,nNs均为整数代表可见卫星的编号,表示dmax的前三个元素构成的子矩阵,表示S的n1,n2,...,nNs列构成的子矩阵,表示的n1,n2,...,nNs行构成的子矩阵。

4.  根据权利要求1所述一种基于粒子滤波的改进型RAIM抗欺骗式干扰方法,其特征在于:步骤九中根据步骤八得到的最大可见星联合斜率SLmax,计算判决门限γ为:
γ=PLSLmax,]]>
其中PL为定位误差保护门限。

5.  根据权利要求1所述一种基于粒子滤波的改进型RAIM抗欺骗式干扰方法,其特征在于:步骤十一中根据步骤六得到的最大观测向量为ymax、步骤七得到的附加伪距的估计值和残余矢量矩阵S,估计干扰卫星的序号为:
(s^1,s^2,...s^Ns)=argmaxn1,n2,...,nNs[||ymax&CenterDot;(Ssubn1,n2,...,nNsb^subn1,n2,...,nNs)||||ymax||||(Ssubn1,n2,...,nNsb^subn1,n2,...,nNs)||].]]>

6.  根据权利要求1所述一种基于粒子滤波的改进型RAIM抗欺骗式干扰方法,其特征在于:步骤十二中定位解算具体过程为:
去掉欺骗卫星后,假设剩余的卫星数目为M,设它们的编号为:s1,s2......,sM(1≤1s1<s2<...<sM≤N),接收机的坐标为(xu,yu,zu),编号为s1的卫星与接收机之间的测量伪距为则对该卫星存在如下的伪距方程:
ρs1=(xu-xs1)2+(yu-ys1)2+(zu-zs1)2+c×(ΔT-Δts1)]]>
其中,代表编号为s1的卫星的三维坐标,代表该卫星时钟相对于GPS时系的偏差,c代表光速;ΔT为接收机时钟相对GPS时系的偏差,令bu=c×ΔT,则
ρs1=(xu-xs1)2+(yu-ys1)2+(zu-zs1)2+bu-c×Δts1]]>
式中共有四个未知数,即接收机的三维坐标(xu,yu,zu)和时钟偏差造成的伪距偏差bu;对另外M-1颗卫星列伪距方程,即得到M个伪距方程,求解出接收机的三维坐标(xu,yu,zu)和时钟偏差造成的伪距偏差bu,得到接收机状态。

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