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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%。
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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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职称材料
基于自适应噪声方差的卫星定位故障检测法
被引量：
3
2
作者
陈含智
孙蕊
+3 位作者
邱明
毛继志
胡浩亮
张立东
《北京航空航天大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第2期406-421,共16页
不同观测环境的实际观测噪声可能存在较大差别,因此,固定的噪声方差矩阵可能使基于卡尔曼滤波故障检测法的故障检测效果下降。对此,提出自适应噪声方差的卫星定位故障检测算法,利用滑动窗内的历史新息实时估计观测噪声方差矩阵,在此基...
不同观测环境的实际观测噪声可能存在较大差别,因此,固定的噪声方差矩阵可能使基于卡尔曼滤波故障检测法的故障检测效果下降。对此,提出自适应噪声方差的卫星定位故障检测算法,利用滑动窗内的历史新息实时估计观测噪声方差矩阵,在此基础上构建故障检测量与识别量对故障进行检测与识别,利用不含故障的新息更新状态向量并解算出定位结果。实验结果表明:所提算法在静态模式下,可100%检测和识别的最小单阶跃故障为3 m,对持续时间为100 s、斜坡故障增长速率为0.2 m/s的斜坡故障识别比率为51.4%,可100%检测和识别的最小多故障为4 m;在动态模式下,可100%检测和识别的最小单阶跃故障为10 m,对持续时间为200 s、斜坡故障增长速率为0.2 m/s的斜坡故障识别比率为66.25%,可100%检测和识别的最小多故障为12 m。所提算法性能优于基于最小二乘和卡尔曼滤波的故障检测法。
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关键词
全球卫星导航系统
全球卫星导航系统质量控制
故障检测
卡尔曼滤波
自适应滤波
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职称材料
基于GA-BP的中欧GNSS电离层误差建模与精度分析
被引量：
4
3
作者
蒋磊
孙蕊
+3 位作者
刘正午
徐成
梁的达
胡德振
《北京航空航天大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第6期1533-1542,共10页
电离层误差是全球卫星导航系统(GNSS)的主要误差来源之一,改正电离层误差的关键在于确定电离层的总电子含量(TEC)。针对现有电离层误差改正模型中存在的经验模型精度较低、球谐函数模型计算繁琐及其他模型存在的计算效率不足等问题,提...
电离层误差是全球卫星导航系统(GNSS)的主要误差来源之一,改正电离层误差的关键在于确定电离层的总电子含量(TEC)。针对现有电离层误差改正模型中存在的经验模型精度较低、球谐函数模型计算繁琐及其他模型存在的计算效率不足等问题,提出了基于遗传算法优化反向传播神经网络(GA-BP)的中欧GNSS电离层误差建模方法,并对模型精度进行了评估。通过国际GNSS服务组织(IGS)提供的TEC数据训练所提模型,挖掘了基于GA-BP模型的GNSS电离层TEC预测规则,并对不同时间和位置处的TEC值进行了短期、中期和长期预测。实验结果表明:基于GA-BP的电离层误差模型的短期预测均方根误差(RMSE)在不同纬度位置相比于自回归移动平均(ARIMA)模型分别提高了67.61%、36.33%、73.68%;在中期预测过程中的提升比例分别达到54.07%、22.36%、78.48%;在长期预测过程中的提升比例分别达到45.53%、43.78%、48.50%,能够更好地预测和拟合TEC随时间的变化情况。
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关键词
全球卫星导航系统
总电子含量
遗传算法
反向传播神经网络
自回归移动平均模型
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职称材料
题名
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
张立东
胡浩亮
机构
南京
航空
航天大学
民航
学院
中国
航空
无线电
电子
研究所
民
航空
管
航空
电子技术
重点
实验室
出处
《北京航空航天大学学报》
北大核心
2025年第1期222-234,共13页
基金
国家自然科学基金(41974033,42174025,42222401)
工信部民用飞机专项科研项目(MJ-2020-S-03)
+3 种基金
欧盟地平线2020创新研究项目(875154 GreAT)
江苏省“六大人才高峰”项目(KTHY-014)
江苏省自然科学基金(BK20211569)
中央高校基本科研业务费专项资金(xcxjh20220722)。
文摘
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%。
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
Keywords
ARAIM
VPL
HPL
risk probability allocation
TLBO
分类号
V221.3 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
TB553 [理学—声学]
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职称材料
题名
基于自适应噪声方差的卫星定位故障检测法
被引量：
3
2
作者
陈含智
孙蕊
邱明
毛继志
胡浩亮
张立东
机构
南京
航空
航天大学
民航
学院
中国航空无线电电子研究所民航空管航空电子技术实验室
出处
《北京航空航天大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第2期406-421,共16页
基金
国家自然科学基金(42174025,41974033)
工信部民用飞机专项科研项目(MJ-2020-S-03)
+2 种基金
江苏省“六大人才高峰”项目(KTHY-014)
中央高校基本科研业务费专项资金(KFJJ20200703)
江苏省自然科学基金(BK20211569)。
文摘
不同观测环境的实际观测噪声可能存在较大差别,因此,固定的噪声方差矩阵可能使基于卡尔曼滤波故障检测法的故障检测效果下降。对此,提出自适应噪声方差的卫星定位故障检测算法,利用滑动窗内的历史新息实时估计观测噪声方差矩阵,在此基础上构建故障检测量与识别量对故障进行检测与识别,利用不含故障的新息更新状态向量并解算出定位结果。实验结果表明:所提算法在静态模式下,可100%检测和识别的最小单阶跃故障为3 m,对持续时间为100 s、斜坡故障增长速率为0.2 m/s的斜坡故障识别比率为51.4%,可100%检测和识别的最小多故障为4 m;在动态模式下,可100%检测和识别的最小单阶跃故障为10 m,对持续时间为200 s、斜坡故障增长速率为0.2 m/s的斜坡故障识别比率为66.25%,可100%检测和识别的最小多故障为12 m。所提算法性能优于基于最小二乘和卡尔曼滤波的故障检测法。
关键词
全球卫星导航系统
全球卫星导航系统质量控制
故障检测
卡尔曼滤波
自适应滤波
Keywords
global navigation satellite system
global navigation satellite system quality control
fault detection
Kalman filter
adaptive filter
分类号
V249.3 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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职称材料
题名
基于GA-BP的中欧GNSS电离层误差建模与精度分析
被引量：
4
3
作者
蒋磊
孙蕊
刘正午
徐成
梁的达
胡德振
机构
南京
航空
航天大学
民航
学院
中国航空无线电电子研究所民航空管航空电子技术实验室
出处
《北京航空航天大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第6期1533-1542,共10页
基金
国家自然科学基金(42174025,41974033)
工信部民用飞机专项科研项目(MJ-2020-S-03)
+1 种基金
江苏省自然科学基金(BK20211569)
江苏省“六大人才高峰”项目(KTHY-014)。
文摘
电离层误差是全球卫星导航系统(GNSS)的主要误差来源之一,改正电离层误差的关键在于确定电离层的总电子含量(TEC)。针对现有电离层误差改正模型中存在的经验模型精度较低、球谐函数模型计算繁琐及其他模型存在的计算效率不足等问题,提出了基于遗传算法优化反向传播神经网络(GA-BP)的中欧GNSS电离层误差建模方法,并对模型精度进行了评估。通过国际GNSS服务组织(IGS)提供的TEC数据训练所提模型,挖掘了基于GA-BP模型的GNSS电离层TEC预测规则,并对不同时间和位置处的TEC值进行了短期、中期和长期预测。实验结果表明:基于GA-BP的电离层误差模型的短期预测均方根误差(RMSE)在不同纬度位置相比于自回归移动平均(ARIMA)模型分别提高了67.61%、36.33%、73.68%;在中期预测过程中的提升比例分别达到54.07%、22.36%、78.48%;在长期预测过程中的提升比例分别达到45.53%、43.78%、48.50%,能够更好地预测和拟合TEC随时间的变化情况。
关键词
全球卫星导航系统
总电子含量
遗传算法
反向传播神经网络
自回归移动平均模型
Keywords
global navigation satellite system
total electron content
genetic algorithm
back propagation neural network
autoregressive integrated moving average model
分类号
P352 [天文地球—空间物理学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
面向城市道路安全的ARAIM保护级优化方法
邓思瑜
孙蕊
张立东
胡浩亮
《北京航空航天大学学报》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于自适应噪声方差的卫星定位故障检测法
陈含智
孙蕊
邱明
毛继志
胡浩亮
张立东
《北京航空航天大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
3
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
基于GA-BP的中欧GNSS电离层误差建模与精度分析
蒋磊
孙蕊
刘正午
徐成
梁的达
胡德振
《北京航空航天大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
4
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职称材料
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