EKF-RAIM算法:全球导航卫星系统的接收机自主完整性监测

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"基于RAIM的卡尔曼滤波在GNSS接收机中的应用" 全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)接收机的接收机自主完整性监测(Receiver Autonomous Integrity Monitoring, RAIM)算法是确保导航数据准确性和可靠性的关键技术。传统的RAIM算法通常基于加权最小二乘法,而本文提出了一种新的方法,将RAIM与扩展卡尔曼滤波器(Extended Kalman Filter, EKF)相结合,以提高监测效率和实时性。 卡尔曼滤波是一种优化的递归估计方法,能够处理带有噪声的动态系统。在GNSS接收机中,EKF用于融合来自多个卫星信号的数据,以提供最优的位置、速度和时间估计。然而,由于卫星信号可能存在误差或干扰,因此需要RAIM来检测和修正这些错误。 文章的创新之处在于,在假设存在阶跃和上升斜坡故障剖面的情况下,设计了一种计算EKF平均位置误差的新方法。这种方法能够更精确地评估EKF的性能,并据此设定保护水平。保护水平是确保导航数据质量的关键指标,它定义了允许的最大误差边界,超过这个边界则发出警告,防止用户做出基于错误信息的决策。 通过仿真对比,EKF RAIM算法表现出了与传统加权最小二乘RAIM算法相当的性能。尽管可能无法实现显著的性能提升,但这一方法为实时、高效地计算基于距离残差的RAIM保护水平提供了基础。这尤其对于那些依赖EKF的高级导航算法,如矢量跟踪接收机,具有重要意义。矢量跟踪接收机利用EKF来追踪多个卫星信号,从而提高定位精度和稳定性。 SUSMITA BHATTACHARYYA 和 DEMOZ GEBRE-EGZIABHER 的研究为GNSS接收机的RAIM提供了新的理论和技术支持,使得在复杂环境下的导航系统能够更可靠地运行,保障了用户的安全和导航服务的质量。这种结合EKF的RAIM方法有望在未来的GNSS接收机设计和更新中得到广泛应用。