GPS RAIM故障排除算法

资 源 简 介

GPS RAIM故障排除算法

详 情 说 明

全球定位系统(GPS)接收机自主完好性监测(RAIM)是一种关键的安全保障技术，它允许GPS接收机在不依赖外部系统的情况下，自主检测并排除故障卫星信号。这项技术对于航空等高安全要求领域尤为重要。

RAIM算法的核心思想是利用冗余测量值进行一致性校验。当可见卫星数量足够时（通常需要5颗以上），系统会通过以下步骤工作：

首先，算法会计算所有可见卫星的伪距测量残差。这些残差反映了实际测量值与预期值之间的差异。在理想情况下，如果所有卫星都正常工作，这些残差应该呈现随机分布特征。当出现故障卫星时，相关残差会表现出系统性偏差。

然后，系统采用最小二乘法或加权最小二乘法，通过构建几何关系矩阵来识别异常测量值。常用的检测方法包括卡方检验和最大残差检验。当检验统计量超过预设阈值时，表明系统中可能存在故障卫星。

确定存在故障后，算法会进入排除阶段。通过逐一排除假设的故障卫星并重新计算检验统计量，最终确定最可能的故障源。这一过程需要考虑卫星的几何分布对定位精度的影响，避免排除对几何精度因子(GDOP)贡献大的健康卫星。

现代RAIM算法还会结合多星座(GPS/GLONASS/Galileo/BeiDou)数据，进一步提高故障检测和排除的可靠性。同时，一些先进实现会融合惯性导航系统数据，在卫星信号暂时不可用时提供连续导航能力。