面向城市道路安全的ARAIM保护级优化方法

作     者：邓思瑜 孙蕊 张立东 胡浩亮 

作者机构：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 版 物：《北京航空航天大学学报》 (Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics)

年 卷 期：2023年

核心收录：

学科分类：08[工学] 082303[工学-交通运输规划与管理] 080401[工学-精密仪器及机械] 081105[工学-导航、制导与控制] 0804[工学-仪器科学与技术] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 082302[工学-交通信息工程及控制] 0811[工学-控制科学与工程] 0823[工学-交通运输工程] 

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) 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) 

主　　题：ARAIM 垂直保护级 水平保护级 风险概率分配 教与学算法 

摘      要：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(Global Navigation Satellite System， GNSS)的精度有着一定的要求，同时对GNSS 的完好性性能也提出了新的挑战。先进接收机自主完好性监测(Advanced Receiver Autonomous Integrity Monitoring， ARAIM)技术作为一种低成本、自主性强的完好性监测方法，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算法(Teaching-learning-based optimization， TLBO)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GPS+GAL双星座场景下，水平保护级(Horizontal Protection Level， HPL)和垂直保护级(Vertical Protection Level， VPL)的平均优化率为50.58%和44.14%，10米级告警门限(Alert Limit， 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米级AL对应的ARAIM可用性提高了99.29%。