引言：惯性/卫星组合导航系统， 简称惯导系统，是飞机系统的重要组成部分，为飞机多个系统提供位置，姿态等信息，惯性导航系统自主性好但存在积累误差，卫星导航成为惯导导航一个重要支撑。
惯导系统的卫星接收系统由机载卫星导航抗干扰天线（以下简称抗干扰天线）与通用机载卫星导航接收机（以下简称接收机）及配套电缆组成，完成抗3个不同方向BDS干扰、BDS/GPS定位解算功能。
抗干扰天线接收BDS B3、GPS L1卫星信号，对BDS B3频点的信号进行抗干扰处理，再将处理完干扰后的BDS B3信号与GPS L1射频信号合路输出4路卫星射频信号。
接收机通过射频模块将抗干扰天线送出的卫星射频信号下变频为模拟中频信号，经ADC转换为数字中频信号送基带信号处理单元。基带信号处理单元对BDS和GPS数字中频信号分别进行捕获、跟踪、观测量测量和导航电文提取，向PVT解算单元输出导航电文和码伪距、多普勒频率、载波相位测量和本地时间等观测量数据，PVT解算单元使用测量数据和导航电文进行自主导航运算，得出用户机的精确位置、速度、时间（PVT信息）等。PVT信息、观测量数据等通过接口单元送给惯导系统。
在卫星导航过程中，会偶发卫星不定位的故障，
一、影响定位精度的因素
由卫星导航的工作原理可知，影响卫星导航的定位精度有卫星的几何分布和伪距测量误差。
a）卫星的几何分布
伪距测量误差的方差被权系数阵H放大后变成定位误差的方差，这个放大倍数称为精度因子（DOP），而DOP值与可见卫星的个数及其相对于用户的几何分布有关，而与信号的强弱或接收机的好坏无关。
影响定位精度的因子为空间位置精度因子（PDOP），可用PDOP衡量PVT定位结果的可信度，工程实现上当PDOP值大于某一值时，接收机会置输出定位结果无效。
b）伪距测量误差
测量误差的方差越大，则定位误差的方差越大。
影响伪距测量的误差源主要包括以下几个方面：
卫星钟差
卫星轨道误差
电离层延时误差
对流层延时误差
多路径误差
接收机噪声引起误差
低仰角卫星
干扰
二 保证定位精度采取的措施
由于空间环境瞬息万变，卫星信号可能受到各种各样环境因素的影响，为保证接收机输出的PVT结果有较高的精度和可信度，工厂在接收机实现时采取了多种策略。
a）选星策略
选择仰角高、载噪比高、健康、测距精度因子高的卫星，同时对每颗卫星的伪距残差进行判断，保证参与PVT解算的卫星信号有较高的质量。
b）RAIM算法
利用接收机自主完好性算法（RAIM），在单系统模式下只接收到5颗卫星时，可以判断定位结果是否可靠，但不能剔除有故障的卫星；当有6颗卫星及以上时，可剔除1颗有故障的卫星。在工程实践中，使用RAIM算法时都要设定一个门限（如100m），当定位误差超过设定的门限时,可以提高定位精度。
c）速度残差判断
为保证接收机输出的测速精度，在接收机软件中增加速度残差计算，当速度残差结果超过预定的门限时，置输出定位数据无效。
d）PDOP值判断
接收机在完成定位数据解算后，对外输出定位数据时对PDOP值进行判断，当PDOP值大于10时，置输出定位数据无效。
三 故障分析
无定位输出故障，主要为抗干扰天线故障及接收机故障。
1、抗干扰天线故障
抗干扰天线用于接收卫星信号，出现故障将导致接收机无法捕获到卫星信号或捕获卫星数减少。
2、接收机故障
2.1接收机硬件故障
接收机硬件主要由射频模块、基带信号处理单元、导航解算单元、接口单元和电源单元组成。
2.1.1射频模块故障
接收机的射频模块主要完成信号的放大、滤波、下变频和时钟输出等功能，如果射频模块工作异常，会对接收机的工作造成很大的影响。
a）时钟输出故障
射频模块输出的时钟信号为接收机的基带信号处理提供工作时钟。如果射频时钟出现故障，接收机的基带信号处理部分将无法工作。
b）中频输出故障
可以从试飞记录的定位数据中查看故障发生时收星情况是否稳定。
2.1.2基带信号处理单元故障
基带信号处理单元的硬件主要是FPGA器件及外围电路，负责卫星信号的捕获和跟踪。如果该单元硬件有问题则对各卫星信号捕获跟踪都会有问题。
2.1.3导航解算单元故障
导航解算单元的硬件是DSP器件和外围电路，负责BDS和GPS两系统信号的解算。该单元的硬件有问题会造成整个软件的不正常运行。
2.1.4接口单元故障
接收机的串行接口（RS-422、RS-232）出现故障时，将无法正常发送定位数据。由于接收机的所有频点数据统一按接口协议打包后通过该接口送出，若串口故障，将无法传送任何频点的数据。
2.1.5电源单元故障
如果电源单元出故障，就不会有任何数据输出给惯导系统。
2.2接收机软件问题
2.2.1捕获跟踪卫星故障
可以从飞行数据查看接收机对卫星的捕获情况。
2.2.2观测量数据故障
当生成的观测量数据出现异常或跳变时，接收机用此观测量数据定位解算出的数据就会出现跳变的现象，甚至出现不定位现象。
2.2.3电文数据提取故障
接收机根据观测量及导航电文信息完成定位解算功能，如果电文数据提取错误会对定位解算产生影响。在飞行过程中接收机卫星信号均能正常进行单点定位，只是偶尔卫星出现不定位。可判断电文数据无问题。
2.2.4定位解算问题
a）卫星个数不够
根据卫星导航原理，带RAIM功能的接收机单系统定位至少需要5颗星，组合模式定位至少需要6颗星。分析飞行时接收机输出的定位数据帧，分析在BDS无有效定位输出时刻前后，卫星个数变化情况。
b）定位解算算法问题
定位解算算法是根据搜索跟踪卫星信号后得到的观测量和导航电文，经过计算得到最终定位结果的过程，此部分如果出现故障，会直接导致定位结果的精度下降或不定位。
2.2.5接口输出问题
a）PDOP值过大
接收机在完成定位数据解算后，对外输出定位数据时对PDOP值进行判断，当PDOP值大于10时置输出定位数据无效。分析接收机输出的定位数据帧，在无有效定位输出时刻前后，PDOP值变化情况。
b）速度残差超标
接收机在完成定位解算后，为了保证输出的PVT精度满足协议要求，会对速度残差进行判断，当速度残差大于一定值（表示本次解算的测速数据不可信），接收机会将该帧的定位数据有效位置为无效，并将位置、速度信息置0，以免误导惯导系统。可通过长时间拷机验证试验进行检查。
结束语：惯导系统快速定位并排除卫星导航中的不定位故障是其保证精确，可靠导航的基础，本文较为详细的描述了导航的原理和卫星不定位的故障排除过程，为后续故障排除提供借鉴。
参考文献：
[1]袁信，郑鄂.捷联式惯性导航原理.北京：航空专业教材编审组，1985
[2]张宗麟，杨政.机载惯导两套匹配时的故障诊断研究.中国惯性技术学报，2004
