● 摘要
全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System, GNSS）因其全球性、全时空、精密和实时等显著特点，在民用航空导航中得到了广泛应用。全球卫星导航系统应用于民航导航可大幅提高飞行安全性和运行效率，然而在整个飞行过程中，各飞行阶段对导航系统的精度，连续性，完好性和可用性等方面都有非常严格的要求，因此需要相应的卫星导航增强技术进行辅助增强。接收机自主完好性监测（Receiver Autonomous Integrity Monitoring, RAIM）技术是一种典型的机载增强手段。RAIM技术对卫星故障及空中异常反应迅速且完全自主，且具有无需外界干预、自主性强、算法实现较为简单等优点，已逐渐成为完好性监测算法的主要研究方向之一。
在很大程度上，卫星导航系统接收机自主完好性监测性能依赖于所观测到的卫星数量和卫星几何结构。在山区、城市和峡谷等地区，由于可见卫星少，单一导航系统可用测距资源不足，不足以满足性能要求较高的飞行阶段。随着GPS、GALILEO、GLONASS和北斗等卫星导航系统的发展与完善，利用多个星座组合导航能够极大丰富导航测距资源、提高导航定位性能，从而有效地解决了这一难题。
本文针对GPS和BDS组合星座导航系统中的机载完好性监测技术进行了深入的研究，分析了组合星座的卫星故障特性，给出了组合星座的卫星故障模式及风险，建立了GPS/BDS组合星座卫星故障模型。然后结合现有的单故障和多故障检测算法提出了一种可以适用于多星座、多故障的基于完好性风险动态分配的多假设结论分离（Multiple Hypothesis Solution Separation, MHSS）算法，并给出了多故障下的保护级计算方法。最后，文章基于组合星座故障模型和优化的MHSS算法搭建了组合星座完好性和可用性评估平台，重点分析了GPS/BDS组合星座导航系统的完好性和RAIM可用性。
理论分析和实测数据仿真结果表明，相对于单GPS星座，融入北斗系统后，组合星座导航系统具有更高的实用性和评估性能，可大幅改善用户定位精度、系统完好性和RAIM可用性，从而保证用户飞行安全。