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龙图腾网获悉南京航空航天大学申请的专利协同导航信息共模组合的导航系统群故障检测与识别方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116699652B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-05发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310658045.7，技术领域涉及：G01S19/23；该发明授权协同导航信息共模组合的导航系统群故障检测与识别方法是由王融;刘瑶凯;何辉;熊智;刘建业;赵惟成;顾晨;王思晨设计研发完成，并于2023-06-05向国家知识产权局提交的专利申请。

本协同导航信息共模组合的导航系统群故障检测与识别方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种协同导航信息共模组合的导航系统群故障检测与识别方法，利用协同系统构建共模伪距残差提高GNSS接收机故障检测灵敏度，利用集群系统的协作特性提高对故障卫星的识别效率；对于协同导航系统中的辅助传感器的观测量与GNSS接收机的伪距观测量进行组合建模，对GNSS接收机的完好性进行监测后还能够检测辅助传感器是否发生故障。本发明方法能够在复杂环境下，应对诱发伪距故障的不同因素，采用分散式故障处理，提高协同导航系统中GNSS接收机的故障检测率和识别率，并且检测识别协同导航系统中辅助传感器的故障，提高协同导航系统整体的完好性，以保证导航系统的准确性和鲁棒性。

本发明授权协同导航信息共模组合的导航系统群故障检测与识别方法在权利要求书中公布了：1.协同导航信息共模组合的导航系统群故障检测与识别方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1，集群系统内各飞行器利用GNSS接收机获取卫星伪距观测值并利用数据链作为辅助传感器获取飞行器之间的相对距离信息，根据卫星伪距观测值和相对距离观测值建立观测方程； 集群飞行器数量为，其中一架飞行器为目标飞行器，时，其余作为辅助飞行器，；目标飞行器和辅助飞行器的可见卫星数分别为和； 步骤1.1，计算集群系统内各飞行器的卫星伪距观测值，辅助飞行器的伪距观测方程为： ； 其中，为辅助飞行器当前所有可见卫星中到第个可见卫星的伪距测量值，，为辅助飞行器到卫星的距离真值，为光速，为飞行器机载的GNSS设备的时钟误差，为包含卫星钟差、电离层、对流层延时以及由于信号多径和非视距造成的误差伪距噪声； 步骤1.2，计算目标飞行器到辅助飞行器的相对距离观测方程为： ； 其中，为目标飞行器到辅助飞行器的相对距离测量值，为目标飞行器到辅助飞行器的相对距离真值，为目标飞行器机载的数据链系统的钟差，为辅助飞行器机载的数据链系统的钟差，为数据链系统的测量噪声； 步骤2，在集群网络内，各飞行器之间进行信息交互，共享各自的观测量，且每个飞行器单元将其观测方程进行线性化处理、计算相应的伪距残差和相对距离残差； 步骤2.1，计算辅助飞行器到当前可见卫星的几何距离为： ； 其中，为辅助飞行器的可见卫星的位置，在地球固定坐标系Earth-Centered，EarthFixed，ECEF下的三维位置坐标为，为辅助飞行器的位置，在地球固定坐标系下的三维位置坐标为； 步骤2.2，将辅助飞行器到其可见卫星的几何距离进行泰勒级数展开并进行线性化处理，转化后的表达式为： ； ； 其中，分别为辅助飞行器在ECEF坐标系下X、Y、Z方向上的位置误差，、、分别为辅助飞行器与卫星在X、Y、Z方向的方向余弦，表示可见星的位置误差求方向余弦； 步骤2.3，计算辅助飞行器到其可见卫星的距离计算值与测量值的差值得到辅助飞行器的伪距残差值为： ； 步骤2.4，计算目标飞行器与辅助飞行器的几何计算距离为： ； 其中，为目标飞行器的位置，在ECEF坐标系下的三维位置坐标为，为辅助飞行器的位置，在ECEF坐标系下的三维位置坐标为； 步骤2.5，将目标飞行器与辅助飞行器的几何计算距离进行泰勒级数展开并进行线性化处理，转化后的表达式为： ； ； 其中，分别为目标飞行器在ECEF坐标系下X、Y、Z方向上的位置误差，、、分别为辅助飞行器与目标飞行器在X、Y、Z方向的方向余弦，表示对辅助飞行器位置误差求方向余弦； 步骤2.6，计算目标飞行器到飞行器的相对距离残差为： ； 步骤2.7，根据辅助飞行器的伪距残差得到集群系统中目标飞行器的伪距残差为： ； 其中，为目标飞行器当前所有可见卫星中到第个可见卫星的伪距测量值，，为目标飞行器到其可见卫星的距离计算值，、、分别为目标飞行器与可见卫星在X、Y、Z方向的方向余弦； 步骤3，每个飞行器根据可见卫星以及到其他飞行器的距离信息，构建各自的观测矩阵，并且建立伪距残差和相对距离残差组合模型，对观测量的量测噪声归一化处理，计算目标飞行器的状态估计解； 步骤3.1，目标飞行器和辅助飞行器根据自身的伪距观测信息和相对距离信息，分别构建观测矩阵和，其中目标飞行器的观测矩阵由卫星的观测矩阵和对其他辅助飞行器的观测矩阵构成，具体如下： ； ； 步骤3.2，目标飞行器将根据其到辅助飞行器的相对距离残差和目标飞行器的伪距残差进行组合建模如下： ； 其中，为目标飞行器的距离残差观测量，为目标飞行器的状态量，为目标飞行器机载传感器的量测噪声； 步骤3.3，选择加权矩阵将伪距测量噪声的方差和测量噪声的方差归一化处理,加权矩阵的具体格式如下： ； 其中，为伪距观测噪声的方差，为测距噪声的方差； 步骤3.4，根据加权最小二乘原理，计算使估计误差向量的平方和取极小值时目标飞行器的加权最小二乘状态估计解为： ； 其中，为目标飞行器对应的加权矩阵； 步骤4，各飞行器将自身可见卫星的编号和数量信息在集群网络进行广播；目标飞行器将自身可见卫星的编号与其他每个飞行器的所有可见卫星的编号进行对比，并记录编号相同的可见卫星；令飞行器之间编号相同的可见卫星为飞行器的共模卫星； 步骤5，目标飞行器选择集群系统中所有与之存在共模卫星的辅助飞行器，根据每个飞行器观测矩阵计算得到各自的伪距残差向量，构建共模伪距残差统计检测量； 步骤6，对于共模伪距残差统计检测量进行优化，目标飞行器进行故障检测之前，在导航系统中先计算出选择与哪些辅助飞行器构建共模检测统计量能够使得导航系统当前的故障检测性能最佳； 步骤7，计算目标飞行器的故障检测门限值，并与其共模伪距残差统计检测量比较大小，判断是否发生伪距测量故障； 步骤8，若存在故障，则目标飞行器对故障进行识别并排除相应的故障，当系统无伪距故障后，则进一步判断协同导航系统中使用的数据链是否发生故障； 步骤9，目标飞行器利用其组合模型构建其协同检测统计量，计算其协同检测门限值，比较其协同统计检测量和协同检测门限大小，判断数据链的相对距离信息是否发生故障； 步骤10，若系统中存在数据链测量故障，则进行故障识别和隔离处理。

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