机载多源融合导航动态完好性监测告警方法、设备及介质与流程

本申请涉及多源融合导航动态完好性监测告警领域，特别是涉及一种机载多源融合导航动态完好性监测告警方法、设备及介质。

背景技术：

1、综合定位、导航和授时(positioning，navigation andtiming，pnt)体系建设已成为国家战略。多源融合导航技术是实现综合pnt(positioning，navigation andtiming，综合定位、导航和授时)体系的必由之路，该技术以综合利用卫星导航、地面雷达、惯性导航、视觉导航等多种信息源为特点，通过融合多源数据实现导航系统的高精度、高可靠性和鲁棒性。针对多源融合导航，在同一应用场景或应用载体上，可用的冗余传感器有很多，如何在复杂的实际应用环境下为载体提供高精度、高可靠性和高抗干扰能力的导航服务是关键。在实际应用过程中，由于环境恶劣、人为干扰和硬件老化等因素，任何导航源都可能产生偏差和故障，如果未能及时监测出这些偏差和故障，则整个导航系统将受到偏差和故障数据的污染，进而导致导航精度降低，甚至导致整个导航系统失效。然而，传统的完好性监测及告警方法主要针对卫星导航系统，虽然能够在卫星故障时对其进行隔离，但所建立的故障检测模型主要依赖于卡方分布模型，无法给出故障影响的量化结果。此外，对于保护水平的计算，卫星导航系统在araim算法报告给出了明确的完好性风险概率取值，并且每一颗卫星的先验故障概率是均等的，而对于多源融合导航系统，各个导航源故障先验概率并不相同且没有明确的取值要求，需要根据导航源有效情况，动态调整需要监控的故障假设。因此，如何建立故障影响可量化、完好性风险可分配的动态完好性监测及告警方法，将提高多源融合导航完好性监测性能，保障多源融合导航系统提供高精度和高可靠性的定位服务。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种机载多源融合导航动态完好性监测告警方法、设备及介质，可解决目前多源融合导航中故障检测模型存在的故障影响未量化和保护水平计算中的完好性风险无法动态调整所导致的完好性监测及告警能力受限问题。

2、为实现上述目的，本申请提供了如下方案：

3、第一方面，本申请提供了一种机载多源融合导航动态完好性监测告警方法，包括：

4、根据机载多源融合导航系统中的有效导航源数量和假设同时故障导航源数量，确定需要监测的各故障假设下的分离组合；一种假设同时故障导航源数量对应一种故障假设；一种故障假设对应多种分离组合；所述分离组合是指所有有效导航源中排除假设故障导航源后的组合；所述假设故障导航源是指有效导航源中假设故障的预设同时故障导航源数量的任意导航源；所述有效导航源是指在机载多源融合导航系统的所有导航源中除去纳入隔离集合中的故障导航源后剩余的导航源；

5、对每一故障假设下的每一分离组合，根据所述分离组合的卡尔曼滤波最小二乘形式的状态估计值，应用pca多元统计分析方法进行每一分离组合中故障导航源的检测，并将检测到的故障导航源纳入所述隔离集合中；

6、若所述隔离集合中不为空，则根据当前所述机载多源融合导航系统的状态解算量和当前所述隔离集合中的故障导航源的量测值，利用w-检测方法进行故障导航源的恢复验证；若恢复验证通过，则将恢复验证通过的故障导航源移出所述隔离集合；若恢复验证未通过，则返回步骤“根据当前所述机载多源融合导航系统的状态解算量和当前所述隔离集合中的故障导航源的量测值，利用w-检测方法进行故障导航源的恢复验证”；

7、对每一满足完好性风险动态分配准则的故障假设下的每一分离组合，计算pca主元贡献率，将所述pca主元贡献率作为动态权重调节因子计算每一满足完好性风险动态分配准则的故障假设下的所述机载多源融合导航系统的保护水平，根据所述保护水平进行完好性告警提示；所述完好性风险动态分配准则是根据有效导航源的数量以及每一有效导航源对应的预设的先验故障概率确定的；所述pca主元贡献率是根据应用pca多元统计分析方法进行每一分离组合中故障导航源检测时计算得出的特征向量矩阵和特征值矩阵计算得出的；所述特征向量矩阵和所述特征值矩阵是指位置状态量和速度状态量的特征向量矩阵和特征值矩阵。

8、第二方面，本申请提供了一种计算机设备，包括：存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现所述的机载多源融合导航动态完好性监测告警方法。

9、第三方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的机载多源融合导航动态完好性监测告警方法。

10、根据本申请提供的具体实施例，本申请公开了以下技术效果：

11、本申请提供了一种机载多源融合导航动态完好性监测告警方法、设备及介质，在传统完好性监测的基础上，引入pca多元统计分析进行导航源故障检测与隔离，在检测出故障导航源的同时，通过pca主元贡献率量化故障对多源融合导航的影响，并根据主系统状态值和隔离导航源的测量值进行导航源恢复验证，实现多源信息的动态调控，进而对满足完好性风险分配准则的故障假设，结合pca主元贡献率计算保护水平，以便进行完好性告警，实现多源融合导航动态完好性监测及告警。本发明可以提高多源融合导航完好性监测性能，解决故障检测模型存在的故障影响未量化和保护水平计算中的完好性风险无法动态调整所导致的完好性监测及告警能力受限问题。

技术特征：

1.一种机载多源融合导航动态完好性监测告警方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的机载多源融合导航动态完好性监测告警方法，其特征在于，对每一故障假设下的每一分离组合，根据所述分离组合的卡尔曼滤波最小二乘形式的状态估计值，应用pca多元统计分析方法进行每一分离组合中故障导航源的检测与隔离，具体包括：

3.根据权利要求2所述的机载多源融合导航动态完好性监测告警方法，其特征在于，所述故障检测统计量的表达式为：

4.根据权利要求1所述的机载多源融合导航动态完好性监测告警方法，其特征在于，根据当前所述机载多源融合导航系统的状态解算量和当前所述隔离集合中的故障导航源的量测值，利用w-检测方法进行故障导航源的恢复验证，具体包括：

5.根据权利要求4所述的机载多源融合导航动态完好性监测告警方法，其特征在于，所述验证检测统计量的表达式为：

6.根据权利要求1所述的机载多源融合导航动态完好性监测告警方法，其特征在于，对每一满足完好性风险动态分配准则的故障假设下的每一分离组合，计算pca主元贡献率，将所述pca主元贡献率作为动态权重调节因子计算每一满足完好性风险动态分配准则的故障假设下的所述机载多源融合导航系统的保护水平，根据所述保护水平进行完好性告警提示，具体包括：

7.根据权利要求6所述的机载多源融合导航动态完好性监测告警方法，其特征在于，所述pca主元贡献率的表达式为：

8.根据权利要求6所述的机载多源融合导航动态完好性监测告警方法，其特征在于，所述最终的保护水平的表达式为：

9.一种计算机设备，包括：存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1-8中任一项所述的机载多源融合导航动态完好性监测告警方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-8中任一项所述的机载多源融合导航动态完好性监测告警方法。

技术总结
本申请公开了一种机载多源融合导航动态完好性监测告警方法、设备及介质，涉及多源融合导航动态完好性监测告警领域，首先计算多源融合导航系统在多种故障假设下的分离组合；其次，根据各分离组合KF‑LS形式解，利用PCA多元统计分析方法进行导航源故障检测与隔离；然后，对隔离的导航源，利用w‑检测方法进行故障导航源恢复验证，对有效导航源信息进行动态调控；最后，基于完好性风险动态分配准则，在每一待监测的故障假设下计算PCA主元贡献率以动态计算保护水平实现完好性监测及告警。本发明可实现机载多源融合导航的动态完好性监测，并实时计算系统保护水平生成告警提示。

技术研发人员：肖甜甜,陈瑞,于越,孟碟,翟永杰
受保护的技术使用者：应急管理部大数据中心
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5