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面向城市道路安全的ARAIM保护级优化方法
1
作者 邓思瑜 孙蕊 +1 位作者 张立东 胡浩亮 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第1期222-234,共13页
目前,以安全为导向的城市智能交通应用正不断扩展,此类应用不仅对全球卫星导航系统(GNSS)的精度有着一定的要求,同时对GNSS的完好性也提出了新的挑战。先进接收机自主完好性监测(ARAIM)技术作为一种低成本、自主性强的完好性监测算法,... 目前,以安全为导向的城市智能交通应用正不断扩展,此类应用不仅对全球卫星导航系统(GNSS)的精度有着一定的要求,同时对GNSS的完好性也提出了新的挑战。先进接收机自主完好性监测(ARAIM)技术作为一种低成本、自主性强的完好性监测算法,目前已经在空旷的航空领域受到广泛的关注,但是在城市环境的应用尚属空白,且面向航空应用空旷环境下的传统ARAIM算法对完好性风险和连续性风险分配较为简单、导致计算的保护级数值过于保守。针对上述问题,本文提出一种基于教与学(TLBO)算法的保护级优化方法,可以实现城市道路安全的完好性需求下完好性风险和连续性风险的合理分配,从而提高多星座ARAIM的可用性。车载实测数据表明,在全球定位系统(GPS)+伽利略卫星导航系统(GAL)双星座场景下,水平保护级(HPL)和垂直保护级(VPL)的平均优化率为50.58%和44.14%,10 m级告警门限(AL)对应的ARAIM可用性提高了51.29%;GPS+GAL+BDS多星座场景下,HPL和VPL的平均优化率为59.59%和56.33%,10 m级AL对应的ARAIM可用性提高了99.29%。 展开更多
关键词 先进接收机自主完好性监测 垂直保护级 水平保护级 风险概率分配 教与学算法
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基于风险优化分配的ARAIM保护级计算方法
2
作者 邓思瑜 孙蕊 《西华大学学报（自然科学版）》 CAS 2024年第6期63-70,共8页
先进接收机自主完好性监测(ARAIM)技术是一种成本低、自主性强的完好性监测方法。针对基础ARAIM算法将完好性风险和连续性风险采用平均分配导致计算的保护级数值过于保守的问题,文章提出一种基于风险优化分配的保护级计算方法。该方法... 先进接收机自主完好性监测(ARAIM)技术是一种成本低、自主性强的完好性监测方法。针对基础ARAIM算法将完好性风险和连续性风险采用平均分配导致计算的保护级数值过于保守的问题,文章提出一种基于风险优化分配的保护级计算方法。该方法在理论层面对保护级计算方程进行推导,将最大值最小化问题转化为非线性约束优化问题,实现完好性风险和连续性风险的合理分配,从而提高ARAIM的可用性。基于测站数据的MATLAB的fmincon非线性规划求解器求解的结果表明,BDS+GPS系统的水平保护级(HPL)和垂直保护级(VPL)的平均优化率为50.61%和46.88%。基于软件接收机的ARAIM算法平台使用BDS和GPS历书的仿真实验结果表明,BDS+GPS系统的ARAIM全球可用性大于99.5%的覆盖范围由85.53%增加到了97.37%,提升了11.84%。 展开更多
关键词 先进接收机自主完好性监测 垂直保护级 水平保护级 风险概率分配
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GPS地基增强系统简介及其性能仿真验证 被引量：13
3
作者 李康 巩冠峰 Roberto Sabatini 《电光与控制》 北大核心 2013年第8期89-94,共6页
GPS地基增强系统主要用于增强卫星导航系统信息的完好性和提高导航精度,为飞机的精密进近和着陆导航提供服务。介绍了GPS地基增强系统组成结构、服务类型和主要服务信息种类,进而对信息完好性进行了简单说明。然后对GPS地基增强系统的... GPS地基增强系统主要用于增强卫星导航系统信息的完好性和提高导航精度,为飞机的精密进近和着陆导航提供服务。介绍了GPS地基增强系统组成结构、服务类型和主要服务信息种类,进而对信息完好性进行了简单说明。然后对GPS地基增强系统的误差源进行了简单描述,根据误差源模型建立地基增强系统的完好性数学模型。最后以A320飞机为飞行平台,通过仿真飞机在着陆过程中的水平保护级和垂直保护级,评估地基增强系统的性能。通过仿真分析,GPS地基增强系统能够满足CATⅢB类的精密进近和着陆导航要求。 展开更多
关键词 GPS 地基增强系统 全球卫星导航系统 水平保护级 垂直保护级
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基于GNSS完好性的ADS-B防欺骗 被引量：5
4
作者 吕宗平 倪育德 +1 位作者 陈君 路璐 《雷达科学与技术》 北大核心 2018年第4期359-365,共7页
为有效解决广播式自动相关监视(ADS-B)系统易被人为恶意虚假欺骗这一紧迫问题,提出了一种将全球导航卫星系统(GNSS)完好性信息与ADS-B报文完好性特征属性参数进行一致性比对的自主式防欺骗方法。设计了基于GNSS完好性信息的ADS-B自主式... 为有效解决广播式自动相关监视(ADS-B)系统易被人为恶意虚假欺骗这一紧迫问题,提出了一种将全球导航卫星系统(GNSS)完好性信息与ADS-B报文完好性特征属性参数进行一致性比对的自主式防欺骗方法。设计了基于GNSS完好性信息的ADS-B自主式防欺骗算法流程,并利用ADS-B接收机接收的真实报文和模拟产生的虚假报文,对整个防欺骗过程实施了仿真实验。通过对真假ADS-B混合报文的解析,获得时间、位置和导航不确定类别(NUC)的值,根据时间和位置信息利用接收机自主完好性监视(RAIM)和高级接收机自主完好性监视(ARAIM)的完好性增强算法,获得水平保护级(HPL)的预测值,再将该预测值与NUC值进行一致性比对,从而判别ADS-B报文的真实性。仿真结果表明,提出的防欺骗方法能有效防止不含完好性信息或完好性信息与飞机位置不关联的虚假ADS-B报文的恶意欺骗,对虚假报文的识别率不会低于99%。 展开更多
关键词 广播式自动相关监视(ADS-B) 防欺骗 接收机自主完好性监视(RAIM) 高级接收机自主完好性监视(ARAIM) 水平保护级(HPL) 导航不确定类别(NUC)
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BDS/GPS组合的H-ARAIM PBN和ADS-B应用可用性评估 被引量：1
5
作者 葛奕杉 王志鹏 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1254-1263,共10页
水平-先进接收机自主完好性监测(H-ARAIM)属欧美大力发展的新型机载自主卫星导航完好性监测技术。从H-ARAIM的基于性能的导航(PBN)和广播式自动相关监视(ADS-B)应用方法出发,基于美国全球卫星导航系统(GPS)和中国自主北斗卫星导航系统(B... 水平-先进接收机自主完好性监测(H-ARAIM)属欧美大力发展的新型机载自主卫星导航完好性监测技术。从H-ARAIM的基于性能的导航(PBN)和广播式自动相关监视(ADS-B)应用方法出发,基于美国全球卫星导航系统(GPS)和中国自主北斗卫星导航系统(BDS)组合系统,综合考虑不同卫星故障概率、不同星座故障概率、不同星钟星历误差配置以及不同星座配置,全面仿真评估了H-ARAIM的PBN和ADS-B应用全球可用性,结果表明:卫星和星座故障概率变化,对水平保护级(HPL)结果的影响不足0.1%,PBN和ADS-B均可实现全球100%可用性;星钟星历误差变化,会导致较大幅度的HPL变化,最大值可达20 m,但对PBN和ADS-B应用可用性没有显著影响;不同星座配置会对全球和亚太区域平均99.9%HPL结果及PBN和ADS-B应用可用性产生显著影响,HPL变化幅度达到32 m,可用性随星座配置不同而变化,最差可降低到96%。所取成果可为北斗民航应用提供坚实的理论参考和可靠的技术支撑。 展开更多
关键词 水平-先进接收机自主完好性监视(H-ARAIM) 水平保护级(HPL) 基于性能的导航(PBN) 广播式自动相关监视(ADS-B) 可用性
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基于WAAS监测数据的精度和完好性参数解算 被引量：6
6
作者 倪育德 张天阳 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期502-511,共10页
美国联邦航空管理局(FAA)建设的广域增强系统(WAAS)通过对全球定位系统(GPS)所需导航性能(RNP)的全面增强,目前已能在WAAS服务区的绝大部分空域支持从航路到具有垂直引导满足航向信标性能(LPV)-200进近的RNP.本文给出了WAAS报文的解码过... 美国联邦航空管理局(FAA)建设的广域增强系统(WAAS)通过对全球定位系统(GPS)所需导航性能(RNP)的全面增强,目前已能在WAAS服务区的绝大部分空域支持从航路到具有垂直引导满足航向信标性能(LPV)-200进近的RNP.本文给出了WAAS报文的解码过程,结合WAAS广播报文阐述了精度和完好性参数的解算处理过程.选取美国阿拉斯加州和美国本土34个WAAS监测站的实测数据,按该处理流程解算出精度和完好性参数.结果表明,所选监测站位置的精度和完好性解算结果与美国国家卫星测试台(NSTB)公布的统计数据基本吻合,验证了报文解码以及参数提取算法和流程的正确性.WAAS精度和完好性参数解算处理流程可为中国北斗星基增强系统(BDSBAS)建设提供借鉴和参考. 展开更多
关键词 星基增强系统 广域增强系统 水平位置精度因子 高程精度因子 水平保护级 垂直保护级
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双卫星故障条件下的RAIM可用性研究 被引量：2
7
作者 倪育德 蔡娜 《中国民航大学学报》 CAS 2010年第5期29-32,共4页
现有的关于接收机自主完好性监测(RAIM)算法大部分是基于单颗卫星故障的假设,但随着GPS技术的发展,多颗卫星发生故障的可能性已不能再被忽视,特别是两颗卫星同时发生故障的情况。本研究基于对水平定位误差保护级(HPL)的分析,从一颗卫星... 现有的关于接收机自主完好性监测(RAIM)算法大部分是基于单颗卫星故障的假设,但随着GPS技术的发展,多颗卫星发生故障的可能性已不能再被忽视,特别是两颗卫星同时发生故障的情况。本研究基于对水平定位误差保护级(HPL)的分析,从一颗卫星故障的可用性出发,推导出两颗卫星故障时的可用性。率先给出了在两颗卫星故障的情况下,天津区域内RAIM算法的可用性。仿真结果表明:两颗卫星故障的可用性低于单颗卫星故障的可用性。 展开更多
关键词 接收机自主完好性监测 可用性 水平低维误差保护级 卫星导航系统
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观测量非等权模型RAIM可用性算法研究
8
作者 张辉 郝金明 《测绘与空间地理信息》 2015年第3期193-195,共3页
针对基于最小二乘残差估计的接收机自主完好性监测(RAIM)算法,结合伪距单点定位多采用观测量非等权模型,提出一种观测量非等权模型RAIM可用性算法,对实际计算具有借鉴意义。通过实测数据,分析了等权模型和非等权模型RAIM可用性算法对卫... 针对基于最小二乘残差估计的接收机自主完好性监测(RAIM)算法,结合伪距单点定位多采用观测量非等权模型,提出一种观测量非等权模型RAIM可用性算法,对实际计算具有借鉴意义。通过实测数据,分析了等权模型和非等权模型RAIM可用性算法对卫星几何分布的估计情况,验证了观测量非等权模型RAIM可用性算法的可行性。 展开更多
关键词 RAIM 可用性 非等权模型 等权模型 水平定位保护级
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GPS接收机自主完好性监测算法可用性分析 被引量：1
9
作者 王尔申 杨永明 +1 位作者 张芝贤 庞涛 《大连海事大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期91-95,共5页
以全球定位系统(GPS)为研究对象,研究水平定位误差保护级(HPL),阐述自主完好性监测(RAIM)算法故障监测和可用性原理.结合导航性能在航空应用中的需求,对影响RAIM可用性的因素进行数据仿真分析.结果表明,漏检率一定时,RAIM可用性随着误... 以全球定位系统(GPS)为研究对象,研究水平定位误差保护级(HPL),阐述自主完好性监测(RAIM)算法故障监测和可用性原理.结合导航性能在航空应用中的需求,对影响RAIM可用性的因素进行数据仿真分析.结果表明,漏检率一定时,RAIM可用性随着误警率降低而降低;误警率一定时,RAIM可用性随着漏检率降低而降低.RAIM算法的可用性随着截止高度角降低和可视卫星数增加而提高.研究结果为采用RAIM算法进行故障卫星的检测和隔离提供了一定依据. 展开更多
关键词 全球定位系统(GPS) 接收机自主完好性监测(RAIM) 水平保护级 可用性分析
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