从单星到多星：接收机自主完好性监测算法研究综述文章目录摘要1 引言2 RAIM算法基础理论2.1 伪距观测方程2.2 完好性风险与保护限值3 单星故障RAIM算法3.1 最小二乘残差法3.1.1 算法原理3.1.2 数学模型3.1.3 故障识别3.2 奇偶矢量法3.2.1 算法原理3.2.2 数学模型3.3 单星故障RAIM算法的局限性与改进4 双星故障RAIM算法4.1 问题描述与挑战4.2 偏差完好性风险法4.3 保护限值法4.4 基于奇偶矢量法的双星故障识别5 多星故障RAIM算法5.1 多星座环境下的新挑战5.2 多假设解分离算法5.2.1 基本原理5.2.2 数学模型5.2.3 优化与改进5.3 随机搜索RAIM算法5.4 其他多星故障RAIM方法6 新兴RAIM方法研究进展6.1 机器学习RAIM方法6.2 鲁棒RAIM方法6.3 ARAIM技术7 总结与展望参考文献摘要接收机自主完好性监测（Receiver Autonomous Integrity Monitoring，RAIM）是利用GNSS接收机内部冗余观测信息进行卫星故障自主检测与识别的一类关键技术，被广泛应用于航空、航海、自动驾驶等生命安全相关领域。随着多星座多频GNSS技术的发展，RAIM算法已从最初的单星故障假设逐步演进至双星乃至多星故障的同时检测与排除。本文以故障卫星数目为线索，系统综述了RAIM算法在单星故障、双星故障和多星故障三类场景下的基本原理、核心公式与算法流程。对于单星故障，重点阐述了最小二乘残差法与奇偶矢量法及其数学等价性；对于双星故障，分析了偏差完好性风险法、保护限值法以及基于奇偶空间的改进算法；对于多星故障，深入讨论了多假设解分离（MHSS）算法及其在ARAIM中的优化。在此基础上，概述了近年来基于机器学习与鲁棒估计的RAIM新方法研究进展，并对未来发展方向进行了展望。关键词：接收机自主完好性监测；完好性；故障检测与排除；单星故障；多星故障；高级接收机自主完好性监测1 引言全球导航卫星系统（GNSS）以其全天候、全时段、全球覆盖的优势，为航空、航海、铁路运输和自动驾驶等领域提供高精度定位、导航和授时服务。在这些与人类生命财产安全密切相关的应用中，完好性（integrity）是衡量GNSS性能的关键指标之一。完好性定义为当导航系统提供的信息无法满足规定性能要求时，系统能够及时向用户发出告警的能力。2024年1月，以色列海法和阿什杜德港口发生的两起船舶搁浅事件，正是由于GPS定位偏差未被接收机及时告警所致，这凸显了完好性保障的极端重要性。接收机自主完好性监测（RAIM）作