專利名稱：：用于局域增強(qiáng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域，涉及衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域的局域增強(qiáng)系統(tǒng)LAAS，特別是一種應(yīng)用于衛(wèi)星導(dǎo)航局域增強(qiáng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測方法。
背景技術(shù)：
：衛(wèi)星導(dǎo)航局域增強(qiáng)系統(tǒng)是一個地基差分系統(tǒng)，通過地面差分站發(fā)播衛(wèi)星差分?jǐn)?shù)據(jù)，用戶將差分?jǐn)?shù)據(jù)用于解算來獲得高精度的導(dǎo)航參數(shù)，如速度、位置和時間。該系統(tǒng)采用的差分技術(shù)是利用多個參考接收機(jī)測量的位置信息或距離信息及其他導(dǎo)航信息的相關(guān)性能消除大部分衛(wèi)星鐘誤差、星歷誤差及大氣延遲誤差，大大提高了導(dǎo)航定位精度。普遍認(rèn)為，它可以滿足非精密進(jìn)近以及I、II直至III類精密進(jìn)近著陸要求。在局域增強(qiáng)系統(tǒng)地面差分算法中，通過參考接收機(jī)收到衛(wèi)星廣播星歷，根據(jù)廣播星歷計算衛(wèi)星和基準(zhǔn)站參考接收機(jī)之間的距離，將之與參考接收機(jī)獲取的觀測偽距進(jìn)行比較，從而獲得偽距修正量等差分?jǐn)?shù)據(jù)提供給航空接收機(jī)進(jìn)行精密定位。如果在上述計算過程中使用了不準(zhǔn)確或者存在誤差的廣播星歷，對航空接收機(jī)精密定位會產(chǎn)生非常巨大的影響，因此，必須在使用衛(wèi)星的廣播星歷計算差分修正量之前對每顆衛(wèi)星的廣播星歷進(jìn)行可用性檢測。數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測是局域增強(qiáng)系統(tǒng)完好性監(jiān)測的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，關(guān)注的是衛(wèi)星廣播星歷是否能正確反映衛(wèi)星的軌道位置，衛(wèi)星廣播星歷中包含了衛(wèi)星軌道參數(shù)、星鐘修正參數(shù)、攝動改進(jìn)參數(shù)等數(shù)據(jù)。通常情況下認(rèn)為星歷參數(shù)可以反映衛(wèi)星的軌道位置，但是在衛(wèi)星出現(xiàn)了非人為的軌道機(jī)動的情況下，會造成星歷參數(shù)不能反映衛(wèi)星軌道位置的現(xiàn)象，如果此時衛(wèi)星的真實(shí)軌道位置和星歷參數(shù)計算產(chǎn)生的軌道位置之間的偏差過大，會對局域增強(qiáng)系統(tǒng)差分修正性能產(chǎn)生不可忽視的影響，這種影響達(dá)到一定程度，會對局域增強(qiáng)系統(tǒng)完好性產(chǎn)生非常巨大的影響，導(dǎo)致系統(tǒng)完好性風(fēng)險加大、可用性降低，這種情況下應(yīng)該對該衛(wèi)星的星歷生成服務(wù)告警以供系統(tǒng)在完成差分修正的時候排除該衛(wèi)星觀測量數(shù)據(jù)。衛(wèi)星星歷給出的衛(wèi)星位置與衛(wèi)星實(shí)際軌道位置之差稱為衛(wèi)星星歷誤差。在影響衛(wèi)星導(dǎo)航定位測量精度的眾多誤差源中，軌道誤差是主要誤差源。軌道誤差對基線測量的影響可用下式表示,,D,D{km),「00061dbw—ar-----arL」ρ25,000(M式中，dr為軌道誤差；D為基線長；P為衛(wèi)星至地球表面距離，大約25000km;db為基線誤差。由上可得軌道誤差對不同長度基線產(chǎn)生的影響如表1所示。表1軌道誤差對不同長度的基線影響權(quán)利要求一種用于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的局域增強(qiáng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測方法，包括如下步驟(1)對m個基準(zhǔn)接收機(jī)接收到的同一顆導(dǎo)航衛(wèi)星的同一份廣播星歷數(shù)據(jù)分別進(jìn)行完整性和有效性檢驗(yàn)，獲取一組完整、有效的廣播星歷數(shù)據(jù)，m≥3；(2)將檢驗(yàn)得到的一組完整、有效的廣播星歷數(shù)據(jù)進(jìn)行循環(huán)比對，如果出現(xiàn)過半數(shù)星歷數(shù)據(jù)完全相同，則認(rèn)為這些星歷數(shù)據(jù)一致，進(jìn)行下一步廣播星歷數(shù)據(jù)可用性檢驗(yàn)，反之不進(jìn)行可用性檢驗(yàn)；(3)對通過一致性檢驗(yàn)得到的廣播星歷數(shù)據(jù)，進(jìn)行如下實(shí)時精密星歷檢測首先，對實(shí)時精密星歷進(jìn)行高階拉格朗日插值，采用在插值中心點(diǎn)附近區(qū)間基于滑動數(shù)據(jù)窗口的拉格朗日插值方法，獲取實(shí)時精密星歷中的衛(wèi)星精密位置預(yù)測；其次，根據(jù)廣播星歷數(shù)據(jù)中星歷參考時間、衛(wèi)星軌道參數(shù)、鐘差改正數(shù)以及軌道攝動參數(shù)，推算出衛(wèi)星的在軌位置；然后，計算衛(wèi)星的精密在軌位置和推算出的衛(wèi)星在軌位置的差值，用該差值與設(shè)定的門限值進(jìn)行比較，小于門限值則判定為廣播星歷數(shù)據(jù)在實(shí)時精密星歷檢測方法下可用，反之判定為廣播星歷數(shù)據(jù)在實(shí)時精密星歷檢測方法下不可用，該門限取值為10米；最后，分別進(jìn)行新舊星歷檢測和星歷歷書檢測，獲取多種檢測方法檢驗(yàn)所得的廣播星歷數(shù)據(jù)可用性結(jié)果，生成告警信息和廣播星歷數(shù)據(jù)可用性信息；(4)對導(dǎo)航系統(tǒng)中所有衛(wèi)星的廣播星歷，將步驟(3)生成的每一份廣播星歷數(shù)據(jù)可用性信息，填入如下的廣播星歷數(shù)據(jù)可用性矩陣<mrow><msub><mi>EVR</mi><mi>matrix</mi></msub><mo>=</mo><mfencedopen='['close=']'><mtable><mtr><mtd><msub><mi>PRN</mi><mn>1</mn></msub></mtd><mtd><msub><mi>PER</mi><mn>1</mn></msub></mtd><mtd><msub><mi>EER</mi><mn>1</mn></msub></mtd><mtd><msub><mi>EAR</mi><mn>1</mn></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>PRN</mi><mn>2</mn></msub></mtd><mtd><msub><mi>PER</mi><mn>2</mn></msub></mtd><mtd><msub><mi>EER</mi><mn>2</mn></msub></mtd><mtd><msub><mi>EAR</mi><mn>2</mn></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><mo>·</mo></mtd><mtd><mo>·</mo></mtd><mtd><mo>·</mo></mtd><mtd><mo>·</mo></mtd></mtr><mtr><mtd><mo>·</mo></mtd><mtd><mo>·</mo></mtd><mtd><mo>·</mo></mtd><mtd><mo>·</mo></mtd></mtr><mtr><mtd><mo>·</mo></mtd><mtd><mo>·</mo></mtd><mtd><mo>·</mo></mtd><mtd><mo>·</mo></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>PRN</mi><mi>SN</mi></msub></mtd><mtd><msub><mi>PER</mi><mi>SN</mi></msub></mtd><mtd><msub><mi>EER</mi><mi>SN</mi></msub></mtd><mtd><msub><mi>EAR</mi><mi>SN</mi></msub></mtd></mtr></mtable></mfenced></mrow>其中，SN為導(dǎo)航系統(tǒng)中衛(wèi)星數(shù)量，PRNk(1≤k≤SN)表示衛(wèi)星號，PERk(1≤k≤SN)表示實(shí)時精密星歷檢測方法檢測結(jié)果，EERk(1≤k≤SN)表示新舊星歷檢測方法檢測結(jié)果，EARk(1≤k≤SN)表示星歷歷書檢測方法檢測結(jié)果，該矩陣中每一行代表應(yīng)用三種檢測方法檢測所得的一顆衛(wèi)星的廣播星歷可用性，整個矩陣描述了衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)所有衛(wèi)星的廣播星歷的可用性狀態(tài)，用于局域增強(qiáng)系統(tǒng)完好性監(jiān)視；(5)根據(jù)步驟(4)的廣播星歷數(shù)據(jù)可用性矩陣，從基準(zhǔn)接收機(jī)接收的導(dǎo)航系統(tǒng)所有衛(wèi)星的廣播星歷中，選擇出可用的衛(wèi)星廣播星歷構(gòu)成可用廣播星歷數(shù)組，用于計算偽距差分修正量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測方法，其中步驟(1)所述的對m個基準(zhǔn)接收機(jī)接收到的同一顆導(dǎo)航衛(wèi)星的同一份廣播星歷數(shù)據(jù)分別進(jìn)行完整性和有效性檢驗(yàn)，是根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)電文數(shù)據(jù)格式和廣播星歷數(shù)據(jù)內(nèi)容要求，對每個基準(zhǔn)接收機(jī)接收到的包含星歷數(shù)據(jù)的導(dǎo)航電文各個子幀的數(shù)據(jù)完整性進(jìn)行檢驗(yàn)，包括遙測碼檢驗(yàn)、轉(zhuǎn)換碼檢驗(yàn)以及子幀的數(shù)據(jù)內(nèi)容檢查；在電文解析后對星歷循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC和星歷數(shù)據(jù)齡期IODE進(jìn)行檢驗(yàn)，排除檢驗(yàn)不正確的星歷，獲取一組正確、有效的星歷數(shù)據(jù)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測方法，其中步驟(3)所述對實(shí)時精密星歷進(jìn)行拉格朗日插值，按如下步驟進(jìn)行3a)設(shè)定已知數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)集合PN=(Pc^PnP2，…，pN-J，對應(yīng)時間點(diǎn)Tn={t。，、，、，…，tN_J，數(shù)據(jù)量為N，所選插值數(shù)組長度為η(3<η<N)，插值中心點(diǎn)坐標(biāo)為ηρ，插值數(shù)組長度[為偶數(shù)4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測方法，其中步驟(3)所述的根據(jù)廣播星歷中提供的衛(wèi)星軌道參數(shù)，推算衛(wèi)星的軌道位置，按如下步驟進(jìn)行4a)根據(jù)廣播星歷中提供的軌道長半軸和平均角速度修正量，計算平均角速度n，推算偏近點(diǎn)角Mk；4b)根據(jù)步驟4a)中推算的偏近點(diǎn)角Mk，利用迭代方法求解中間參數(shù)Ek，計算真近點(diǎn)角Vk，推算出升交點(diǎn)角距Ok;4c)根據(jù)步驟4b)推算的升交點(diǎn)角距Φ,*廣播星歷中的軌道攝動參數(shù)計算經(jīng)過校正的緯度參數(shù)uk、向徑rk和軌道傾角ik，根據(jù)廣播星歷中的升交點(diǎn)赤經(jīng)及其變化率推算經(jīng)過校正的升交點(diǎn)經(jīng)度Qk;4d)根據(jù)步驟4c)中得到的uk、rk，計算衛(wèi)星在軌道面中的位置(xp，yp)；4e)根據(jù)步驟4c)中得到的ik和QkW及步驟4d)中得到的(xp，yp)，計算衛(wèi)星在地固坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)(xs，ls,zs)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測方法，其中步驟(3)所述的新舊星歷檢測，是根據(jù)當(dāng)前接收到的廣播星歷和連續(xù)的上一份已通過檢測的星歷中的衛(wèi)星軌道參數(shù)，分別推算自當(dāng)前接收到的星歷參考時間起一定時間段的衛(wèi)星軌道位置，計算二者的差值并與設(shè)定門限進(jìn)行比較，小于設(shè)定門限值的，則判定廣播星歷在新舊星歷檢測方法下可用，反之判定廣播星歷在新舊星歷檢測方法下不可用，該門限取值為250米。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測方法，其中步驟(3)所述的星歷-歷書檢測，是根據(jù)當(dāng)前接收到的廣播星歷中的衛(wèi)星軌道參數(shù)和歷書中的衛(wèi)星軌道參數(shù)，分別推算自當(dāng)前接收到的星歷參考時間起一段時間的衛(wèi)星軌道位置，計算二者的差值并與設(shè)定門限進(jìn)行比較，小于設(shè)定門限的，則判定廣播星歷在星歷-歷書檢測方法下可用，反之判定廣播星歷在星歷_歷書檢測方法下不可用，該門限取值為7000米。全文摘要本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于局域增強(qiáng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測方法，主要解決目前數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測中衛(wèi)星軌道位置計算精度較低的問題。其檢測步驟是首先對接收到的廣播星歷進(jìn)行數(shù)據(jù)完整性和有效性檢驗(yàn)，獲取一組正確、有效的星歷數(shù)據(jù)；接著，對這組星歷數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性檢驗(yàn)；然后對具備一致性的廣播星歷數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分別進(jìn)行實(shí)時精密星歷檢測、新舊星歷檢測和星歷-歷書檢測；最后，根據(jù)數(shù)據(jù)可用性檢測結(jié)果，生成廣播星歷數(shù)據(jù)可用性矩陣和可用廣播星歷數(shù)組。本發(fā)明具有計算衛(wèi)星軌道位置精度高，星歷故障誤檢概率低的優(yōu)點(diǎn)，可有效屏蔽衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)廣播星歷和歷書出現(xiàn)人為干擾的問題。文檔編號G01S19/21GK101950025SQ201010252218公開日2011年1月19日申請日期2010年8月11日優(yōu)先權(quán)日2010年8月11日發(fā)明者李斌,樊小晶,王彩霞,王曉旺,耿永超,胡耀坤,鄭金華申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第二十研究所