基于卡尔曼滤波的GNSS姿态测量完好性异常检测系统

摘要

针对全球导航卫星系统（GNSS）多天线姿态测量中多路径效应、周跳及整周模糊度错误固定引发的完好性风险，本文设计了一种基于卡尔曼滤波的姿态测量完好性异常检测系统。该系统以多天线接收终端与嵌入式处理单元为硬件核心，基于载波相位双差观测量，利用卡尔曼滤波递推新息序列构建滑窗检验统计量，实现对异常观测的实时判别与隔离。船载72 h工程测试表明：该系统航向角均方根误差（RMSE）为0.08°,俯仰、横滚角RMSE分别为0.05°、0.06°;在1～5个L1载波波长偏差下的检测概率为97.6%～100%,平均告警响应时间为0.6～2.8 s,全程虚警概率为0.8×10^-5,姿态解算精度、异常检测灵敏度及虚警抑制能力均满足国际海事组织相关标准要求，为卫星导航姿态测量完好性监测提供了工程化实现方案。

关键词

卡尔曼滤波 / 全球导航卫星系统(GNSS) / 姿态测量 / 完好性监测 / 异常检测