Jackknife ARAIM: 非高斯误差下同时故障的高效GNSS完好性监测
信号处理
2026-03-18 v3 信息论
math.IT
摘要
传统和先进的接收机自主完好性监测(RAIM/ARAIM)依赖于高斯误差模型，该模型对于现实世界中的非高斯误差可能过于保守。本文提出了一种扩展的jackknife检测器，能够检测具有非高斯名义误差的多个同时故障。此外，通过系统地利用jackknife检测器在距离域中的特性，开发了一种完好性监测算法——jackknife ARAIM。我们证明了所提方法与解分离(SS) ARAIM具有等效的监测性能，但在非高斯名义误差的单故障情况下计算效率显著提高，同时在多故障情况下保持与SS ARAIM相似的效率。所提方法在全球仿真中进行了检验，名义测量误差基于真实的实验数据进行模拟，这揭示了现有研究中的不同发现。在单全球定位系统(GPS)星座设置下，所提方法可将99.5%分位垂直保护级(VPL)降低至45米以下，优于使用高斯名义误差模型的ARAIM算法产生的50米VPL。在GPS-Galileo双星座设置下，虽然这些基于高斯的ARAIM算法因Galileo的重尾误差而遭受VPL膨胀超过60米，但所提方法将VPL保持在40米以下，对于35米的垂直告警限实现了超过92%的正常运行。此外，我们尝试性地使用非高斯上界实现了SS ARAIM，并在计算效率方面与所提出的Jackknife ARAIM方法进行了比较。在单星座场景中，与SS ARAIM相比，所提方法的中位处理时间减少了高达59.4%。
引用
@article{arxiv.2507.04284,
title = {Jackknife ARAIM: Efficient GNSS Integrity Monitoring for Simultaneous Faults under Non-Gaussian Errors},
author = {Penggao Yan and Ronghe Jin and Junyi Zhang and Cheng-Wei Wang and Li-Ta Hsu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.04284},
year = {2026}
}
备注
Accepted by Aerospace Systems