1.一种低轨导航增强辅助的GNSS自主完好性监测方法,其特征在于,所述方法包括:根据GNSS中高轨卫星的星历参数数据获取地面观测站观测范围内的所述GNSS中高轨卫星的位置坐标;计算所述GNSS中高轨卫星的位置坐标与低轨卫星的位置坐标的夹角,根据所述夹角与预设的告警夹角阈值的比对结果,剔除GNSS的局部卫星,得到可见卫星群;计算所述GNSS中高轨卫星的位置坐标与低轨卫星的位置坐标的夹角: ;其中, 为GNSS中高轨卫星在地心地固坐标系下的位置坐标, 为低轨卫星在地心地固坐标系下的位置坐标, 为所述GNSS中高轨卫星的位置坐标与所述低轨卫星的位置坐标的夹角;比对所述夹角与预设的告警夹角阈值获取比对结果: ;其中, 为比对结果, 为预设的告警夹角阈值;若所述比对结果为1,则剔除当前时刻夹角对应的卫星,剩余低轨卫星群作为完好性监测的数据样本,得到可见卫星群;若所述比对结果为0,则保留当前时刻夹角对应的卫星,并将当前时刻夹角对应的卫星的参考数据加入低轨卫星群进行完好性监测,得到可见卫星群;根据所述可见卫星群构建伪距观测模型,通过所述伪距观测模型获取伪距残差向量;计算所述伪距残差向量在预设的告警概率条件下的卡方非中心化参数,根据所述卡方非中心化参数获取所述可见卫星群的特征斜率;根据所述特征斜率与所述卡方非中心化参数进行RAIM可用性判定,对所述RAIM可用性的判定结果进行故障探测,得到完好性监测结果。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据GNSS中高轨卫星的星历参数数据获取地面观测站观测范围内的所述GNSS中高轨卫星的位置坐标,包括:根据GNSS中高轨卫星的星历参数数据获取地面观测站观测范围内的所述GNSS中高轨卫星在地心地固坐标系下的位置坐标: ; ; ;其中,( , , )为WGS-84地心地固指教坐标系( , , )中的位置坐标, 为升交点赤经,k为GNSS中高轨卫星的编号。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,在根据GNSS中高轨卫星的星历参数数据获取地面观测站观测范围内的所述GNSS中高轨卫星的位置坐标的步骤之后,包括:通过STK软件获取低轨卫星星座的仿真数据或者搭载导航载荷的实测数据,输出地心地固坐标系下的所述低轨卫星的位置坐标。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,根据所述可见卫星群构建伪距观测模型,通过所述伪距观测模型获取伪距残差向量,包括:根据所述可见卫星群获取的参考数据构建伪距观测模型: ;其中, 为 伪距观测向量, 为 的GNSS中高轨卫星与部分低轨卫星的观测矩阵, 为 待估计状态向量,ε为 伪距观测噪声向量, (0,D),D为观测噪声的协方差矩阵, 为可见卫星群的卫星数量;通过所述伪距观测模型对待估计状态向量进行加权最小二乘估计求解,获取伪距残差向量: ; ;其中, 为伪距残差向量, 为n×n的单位矩阵, 为n×4的观测矩阵,ε为 伪距观测噪声向量,W为权重。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,计算所述伪距残差向量在预设的告警概率条件下的卡方非中心化参数,根据所述卡方非中心化参数获取所述可见卫星群的特征斜率,包括:计算所述伪距残差向量在预设的告警概率条件下的卡方非中心化参数: ;其中, 为虚警概率, 为漏警概率, 为卡方非中心化参数, 为检验门限值, 为伪距残差向量在故障模式下,服从自由度为(n-4)的非中心卡方分布函数;根据所述卡方非中心化参数与伪距残差向量获取所述可见卫星群的特征斜率: ; ;其中, 为第i颗卫星的水平特征斜率, 为第i颗卫星的垂直特征斜率, 为P矩阵中第一行第i列元素, 为第i颗卫星的幂等矩阵, 为第i颗卫星的观测误差;告警概率包括:虚警概率与漏警概率。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,根据所述特征斜率与所述卡方非中心化参数进行RAIM可用性判定后,对所述RAIM可用性的判定结果进行故障探测,得到完好性监测结果,包括:根据所述特征斜率与所述卡方非中心化参数进行RAIM可用性判定: ;其中, 为当前时刻的可见卫星群的卫星数量, 为当前时刻的RAIM需求的卫星数量, 为当前时刻的最大不可检测定位误差,AL为告警限值, 为时间步长, 为在任一时间段 内的RAIM可用性;对所述RAIM可用性的判定结果进行故障探测: ; ;其中, 为可见卫星群的检验门限值, 为可见卫星群的卫星数量, 为单位权中阈值, 为伪距残差向量的检验后单位权中误差, 为观测误差, 为残差平方和,S为幂等矩阵,ε为伪距观测噪声向量;当 时,则导航系统出现故障,根据所述可见卫星群的伪距残差进行故障识别,得到完好性监测结果: ;其中, 为完好性监测结果, 为第i颗卫星的伪距残差, 为第i颗卫星的幂等矩阵。
7.一种低轨导航增强辅助的GNSS自主完好性监测系统,其特征在于,所述系统包括:中高轨卫星位置坐标获取模块,用于根据GNSS中高轨卫星的星历参数数据获取地面观测站观测范围内的所述GNSS中高轨卫星的位置坐标;可见卫星群获取模块,用于计算所述GNSS中高轨卫星的位置坐标与低轨卫星的位置坐标的夹角,根据所述夹角与预设的告警夹角阈值的比对结果,剔除GNSS的局部卫星,得到可见卫星群;计算所述GNSS中高轨卫星的位置坐标与低轨卫星的位置坐标的夹角: ;其中, 为GNSS中高轨卫星在地心地固坐标系下的位置坐标, 为低轨卫星在地心地固坐标系下的位置坐标, 为所述GNSS中高轨卫星的位置坐标与所述低轨卫星的位置坐标的夹角;比对所述夹角与预设的告警夹角阈值获取比对结果: ;其中, 为比对结果, 为预设的告警夹角阈值;若所述比对结果为1,则剔除当前时刻夹角对应的卫星,剩余低轨卫星群作为完好性监测的数据样本,得到可见卫星群;若所述比对结果为0,则保留当前时刻夹角对应的卫星,并将当前时刻夹角对应的卫星的参考数据加入低轨卫星群进行完好性监测,得到可见卫星群;残差向量获取模块,用于根据所述可见卫星群构建伪距观测模型,通过所述伪距观测模型获取伪距残差向量;特征斜率计算模块,用于计算所述伪距残差向量在预设的告警概率条件下的卡方非中心化参数,根据所述卡方非中心化参数获取所述可见卫星群的特征斜率;完好性监测模块,用于根据所述特征斜率与所述卡方非中心化参数进行RAIM可用性判定,对所述RAIM可用性的判定结果进行故障探测,得到完好性监测结果。
8.根据权利要求7所述的系统,其特征在于,所述完好性监测模块,还用于根据所述特征斜率与所述卡方非中心化参数进行RAIM可用性判定: ;其中, 为当前时刻的可见卫星群的卫星数量, 为当前时刻的RAIM需求的卫星数量, 为当前时刻的最大不可检测定位误差,AL为告警限值, 为时间步长, 为在任一时间段 内的RAIM可用性;对所述RAIM可用性的判定结果进行故障探测: ; ;其中, 为可见卫星群的检验门限值, 为可见卫星群的卫星数量, 为单位权中阈值, 为伪距残差向量的检验后单位权中误差, 为观测误差, 为残差平方和,S为幂等矩阵,ε为伪距观测噪声向量;当 时,则导航系统出现故障,根据所述可见卫星群的伪距残差进行故障识别,得到完好性监测结果: ;其中, 为完好性监测结果, 为第i颗卫星的伪距残差, 为第i颗卫星的幂等矩阵。