衛(wèi)星導(dǎo)航增強(qiáng)系統(tǒng)中隨機(jī)誤差檢測(cè)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種衛(wèi)星導(dǎo)航增強(qiáng)系統(tǒng)中隨機(jī)誤差檢測(cè)方法，根據(jù)每個(gè)接收機(jī)對(duì)應(yīng)的衛(wèi)星的偽距觀測(cè)值與每個(gè)接收機(jī)對(duì)應(yīng)的衛(wèi)星的距離，獲取偽距校正值矩陣之后，根據(jù)偽距校正值矩陣得到B值矩陣和C值矩陣，并根據(jù)各衛(wèi)星相對(duì)于各接收機(jī)的仰角以及漏檢概率系數(shù)，獲取B值矩陣對(duì)應(yīng)的第一閾值矩陣和C值矩陣對(duì)應(yīng)的第二閾值矩陣，最后根據(jù)B值矩陣、C值矩陣、第一閾值矩陣和第二閾值矩陣得到隨機(jī)誤差檢測(cè)結(jié)果，通過(guò)利用C值輔助隨機(jī)誤差的B值檢測(cè)，與僅利用B值進(jìn)行檢測(cè)的方法相比，有效的減小了誤檢和漏檢的概率，提高了衛(wèi)星導(dǎo)航增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行的可用性和連續(xù)性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】衛(wèi)星導(dǎo)航增強(qiáng)系統(tǒng)中隨機(jī)誤差檢測(cè)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航增強(qiáng)系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種衛(wèi)星導(dǎo)航增強(qiáng)系統(tǒng)中隨機(jī) 誤差檢測(cè)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 全球定位系統(tǒng)（GlobalPositioningSystem,GPS)是一種基于衛(wèi)星的無(wú)線(xiàn)電 導(dǎo)航系統(tǒng)，目前，在民用航空中已得到廣泛應(yīng)用，然而，GPS的導(dǎo)航精度不能滿(mǎn)足民航精 密進(jìn)近的需求，因此出現(xiàn)了一些衛(wèi)星導(dǎo)航增強(qiáng)系統(tǒng)。其中，地基增強(qiáng)系統(tǒng)（ground-based augmentationsystems,GBAS)是國(guó)際民航組織提出的一種基于GPS系統(tǒng)的衛(wèi)星導(dǎo)航增強(qiáng) 系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用衛(wèi)星導(dǎo)航差分技術(shù)和完好性監(jiān)測(cè)技術(shù)來(lái)增強(qiáng)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)信號(hào)，提高系 統(tǒng)的定位精度和完好性，以滿(mǎn)足民航精密進(jìn)近和著陸的需求。
[0003]GBAS包括衛(wèi)星子系統(tǒng)、地面子系統(tǒng)和機(jī)載子系統(tǒng)，在機(jī)載子系統(tǒng)中機(jī)載用戶(hù)（通 常指飛機(jī)）進(jìn)近和起飛的過(guò)程中，機(jī)載用戶(hù)和地面子系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)站的距離較近，利用定位 誤差在空間和時(shí)間上的相關(guān)性（即認(rèn)為機(jī)載用戶(hù)和監(jiān)測(cè)站在一定范圍內(nèi)的定位誤差相 同），機(jī)載用戶(hù)可以根據(jù)監(jiān)測(cè)站播發(fā)的偽距校正值和完好性信息來(lái)提高導(dǎo)航的精度和完好 性。具體實(shí)現(xiàn)原理為：衛(wèi)星子系統(tǒng)各衛(wèi)星產(chǎn)生GPS信號(hào)并發(fā)送給地面子系統(tǒng)和機(jī)載子系統(tǒng)； 地面子系統(tǒng)中監(jiān)測(cè)站中的各接收機(jī)接收GPS信號(hào)，測(cè)得各接收機(jī)到各衛(wèi)星的距離（該距離 為含有定位誤差的偽距觀測(cè)值），同時(shí)根據(jù)GPS信號(hào)計(jì)算出衛(wèi)星的位置，進(jìn)而結(jié)合已知的監(jiān) 測(cè)站中各接收機(jī)的精確位置計(jì)算出各接收機(jī)到各衛(wèi)星的真實(shí)距離，監(jiān)測(cè)站將各接收機(jī)到各 衛(wèi)星的偽距觀測(cè)值和真實(shí)距離進(jìn)行比較，計(jì)算出各衛(wèi)星的偽距校正值（即偽距測(cè)量誤差）， 并通過(guò)完好性監(jiān)測(cè)算法獲得GBAS的完好性信息，地面子系統(tǒng)將偽距校正值以及完好性信 息作為增強(qiáng)信息發(fā)送給機(jī)載子系統(tǒng)；機(jī)載子系統(tǒng)中機(jī)載用戶(hù)接收機(jī)接收GPS信號(hào)，測(cè)得含 有偽距測(cè)量誤差的偽距觀測(cè)值，再根據(jù)接收的地面子系統(tǒng)發(fā)送的增強(qiáng)信息，利用定位誤差 的相關(guān)性，通過(guò)空地差分方法減小機(jī)載用戶(hù)的定位誤差，完成精確位置解算，提高定位精度 和完好性。
[0004] 在監(jiān)測(cè)站和機(jī)載用戶(hù)接收GPS信號(hào)獲取偽距觀測(cè)值的過(guò)程中，偽距測(cè)量誤差 包含衛(wèi)星星歷、電離層延遲、對(duì)流層延遲以及多徑效應(yīng)和射頻干擾（RadioFrequency Interference，RFI)等引起的誤差，其中，星歷誤差、電離層誤差和對(duì)流層誤差由于在監(jiān)測(cè) 站和機(jī)載用戶(hù)之間具有相關(guān)性，可以通過(guò)空地差分方法得以消除，但是，多徑和RFI等隨機(jī) 誤差在監(jiān)測(cè)站和機(jī)載用戶(hù)之間幾乎沒(méi)有相關(guān)性，因而無(wú)法通過(guò)空地差分方法將其消除。過(guò) 大的隨機(jī)誤差對(duì)機(jī)載用戶(hù)的進(jìn)近、起飛等過(guò)程都會(huì)產(chǎn)生很大的影響，特別是RFI，由于GPS 信號(hào)功率很低，極易被RFI攻擊，較大的RFI可能引起接收機(jī)性能下降，如定位精度退化、系 統(tǒng)失鎖和捕獲時(shí)間增加等，從而影響機(jī)載用戶(hù)的精密進(jìn)近，因此，為了實(shí)現(xiàn)II/III類(lèi)精密 進(jìn)近（Category，CAT-II/III)，有必要在衛(wèi)星導(dǎo)航增強(qiáng)系統(tǒng)中對(duì)隨機(jī)誤差進(jìn)行檢測(cè)，以排除 掉超出系統(tǒng)容忍范圍的衛(wèi)星觀測(cè)值，提高定位精度，同時(shí)保證系統(tǒng)完好性。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)中，在衛(wèi)星導(dǎo)航增強(qiáng)系統(tǒng)中對(duì)隨機(jī)誤差進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，地面子系統(tǒng)采用基 于B值的隨機(jī)誤差檢測(cè)方法可以同時(shí)檢測(cè)出多徑和RFI等隨機(jī)誤差是否超限，其中B值由 隨機(jī)誤差組成，通過(guò)B值與B值的門(mén)限值的比較來(lái)確定是否有較大的隨機(jī)誤差發(fā)生，但是這 種基于B值的隨機(jī)誤差檢測(cè)方法容易出現(xiàn)誤檢和漏檢的情況。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供一種衛(wèi)星導(dǎo)航增強(qiáng)系統(tǒng)中隨機(jī)誤差檢測(cè)方法，用以降低衛(wèi)星導(dǎo)航增強(qiáng) 系統(tǒng)中隨機(jī)誤差檢測(cè)的誤檢和漏檢概率。
[0007] 本發(fā)明提供一種衛(wèi)星導(dǎo)航增強(qiáng)系統(tǒng)中隨機(jī)誤差檢測(cè)方法，包括：
[0008] 根據(jù)每個(gè)接收機(jī)對(duì)應(yīng)的衛(wèi)星的偽距觀測(cè)值與每個(gè)接收機(jī)對(duì)應(yīng)的衛(wèi)星的距離，獲取 偽距校正值矩陣，其中，偽距校正值矩陣為M行*N列矩陣，每行代表一個(gè)接收機(jī)對(duì)應(yīng)各衛(wèi)星 的偽距校正值，每列代表各接收機(jī)對(duì)應(yīng)一個(gè)衛(wèi)星的偽距校正值；
[0009] 根據(jù)偽距校正值矩陣得到B值矩陣和C值矩陣，其中，B值矩陣中的任一B值5/為 偽距校正值矩陣第j列的偽距校正值的平均值與第j列中除Pi?c/之外的偽距校正值的平 均值的差值，C值矩陣中的任一C值C/為偽距校正值矩陣第i行的偽距校正值的平均值與 第i行中除之外的偽距校正值的平均值的差值，5/為B值矩陣中第i個(gè)接收機(jī)對(duì)應(yīng) 第j顆衛(wèi)星的B值，C/為C值矩陣中第i個(gè)接收機(jī)對(duì)應(yīng)第j顆衛(wèi)星的C值，PEc/ :表示第 i個(gè)接收機(jī)對(duì)應(yīng)第j顆衛(wèi)星的偽距校正值，i= 1，2,…，M，j= 1，2,…，N;
[0010] 根據(jù)各衛(wèi)星相對(duì)于各接收機(jī)的仰角以及漏檢概率系數(shù)，獲取B值矩陣對(duì)應(yīng)的第一 閾值矩陣和C值矩陣對(duì)應(yīng)的第二閾值矩陣；
[0011] 根據(jù)B值矩陣、C值矩陣、第一閾值矩陣和第二閾值矩陣得到隨機(jī)誤差檢測(cè)結(jié)果。
[0012] 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，根據(jù)各衛(wèi)星相對(duì)于各接收機(jī)的仰角以及漏檢概率系數(shù)， 獲取B值矩陣對(duì)應(yīng)的第一閾值矩陣和C值矩陣對(duì)應(yīng)的第二閾值矩陣，包括：
[0013] 根據(jù)公式（1)獲取第一閾值矩陣中與忍/對(duì)應(yīng)的閾值

【權(quán)利要求】
1. 一種衛(wèi)星導(dǎo)航增強(qiáng)系統(tǒng)中隨機(jī)誤差檢測(cè)方法，其特征在于，包括： 根據(jù)每個(gè)接收機(jī)對(duì)應(yīng)的衛(wèi)星的偽距觀測(cè)值與每個(gè)所述接收機(jī)對(duì)應(yīng)的所述衛(wèi)星的距離， 獲取偽距校正值矩陣，其中，所述偽距校正值矩陣為M行*N列矩陣，每行代表一個(gè)接收機(jī)對(duì) 應(yīng)各所述衛(wèi)星的偽距校正值，每列代表各所述接收機(jī)對(duì)應(yīng)一個(gè)衛(wèi)星的偽距校正值； 根據(jù)所述偽距校正值矩陣得到B值矩陣和C值矩陣，其中，所述B值矩陣中的任一 B值 S/為所述偽距校正值矩陣第j列的偽距校正值的平均值與所述第j列中除/>/?￡：/之外的偽 距校正值的平均值的差值，所述C值矩陣中的任一 C值.c/為所述偽距校正值矩陣第i行的 偽距校正值的平均值與所述第i行中除之外的偽距校正值的平均值的差值，所述F/ 為B值矩陣中第i個(gè)接收機(jī)對(duì)應(yīng)第j顆衛(wèi)星的B值，所述:c/為C值矩陣中第i個(gè)接收機(jī)對(duì) 應(yīng)第j顆衛(wèi)星的C值，所述Pi?c/表示第i個(gè)接收機(jī)對(duì)應(yīng)第j顆衛(wèi)星的偽距校正值，所述i =1，2, ? ? ?，M，所述 j = 1，2, ? ? ?，N ; 根據(jù)各所述衛(wèi)星相對(duì)于各所述接收機(jī)的仰角以及漏檢概率系數(shù)，獲取所述B值矩陣對(duì) 應(yīng)的第一閾值矩陣和所述C值矩陣對(duì)應(yīng)的第二閾值矩陣； 根據(jù)所述B值矩陣、所述C值矩陣、所述第一閾值矩陣和所述第二閾值矩陣得到隨機(jī)誤 差檢測(cè)結(jié)果。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)各所述衛(wèi)星相對(duì)于各所述接收 機(jī)的仰角以及漏檢概率系數(shù)，獲取所述B值矩陣對(duì)應(yīng)的第一閾值矩陣和所述C值矩陣對(duì)應(yīng) 的第二閾值矩陣，包括： 根據(jù)公式（1)獲取所述第一閾值矩陣中與所述5/對(duì)應(yīng)的閾值7S丨，
其中，6?/為第j顆衛(wèi)星相對(duì)第i個(gè)接收機(jī)的仰角，％為關(guān)于0/的函數(shù)，可由監(jiān) 測(cè)站接收機(jī)性能參數(shù)計(jì)算得到，M為接收機(jī)總數(shù)，Kb和K。為漏檢概率系數(shù)，所述;7^|為第一 閾值矩陣中第i個(gè)接收機(jī)對(duì)應(yīng)第j顆衛(wèi)星的B值所對(duì)應(yīng)的第一閾值，所述為第二閾值 矩陣中第i個(gè)接收機(jī)對(duì)應(yīng)第j顆衛(wèi)星的C值所對(duì)應(yīng)的第二閾值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述B值矩陣、所述C值矩陣、所 述第一閾值矩陣和所述第二閾值矩陣得到隨機(jī)誤差檢測(cè)結(jié)果，包括： 判斷所述萬(wàn)/的絕對(duì)值是否小于所述7^/ '且所述c/的絕對(duì)值是否小于所述7; 若是，則確定隨機(jī)誤差檢測(cè)結(jié)果為第i個(gè)接收機(jī)對(duì)應(yīng)的第j顆衛(wèi)星的測(cè)量值中隨機(jī)誤 差未超出系統(tǒng)閾值；若否，則確定隨機(jī)誤差檢測(cè)結(jié)果為第i個(gè)接收機(jī)對(duì)應(yīng)的第j顆衛(wèi)星的測(cè) 量值中隨機(jī)誤差超出系統(tǒng)閾值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在所述根據(jù)所述B值矩陣、所述C值矩陣、 所述第一閾值矩陣和所述第二閾值矩陣得到隨機(jī)誤差檢測(cè)結(jié)果之前，還包括： 根據(jù)公式（3)獲取行波動(dòng)參數(shù)PRc (i);
其中，為偽距校正值矩陣第i行的平均值； 確定所述PRc (i)中最大的PRc (i)所對(duì)應(yīng)的行號(hào)為所述偽距校正值矩陣的最大波動(dòng)行 號(hào)； 根據(jù)公式（4)獲取列波動(dòng)參數(shù)PRc (j);
其中，MF:為偽距校正值矩陣第j列的平均值； 確定所述PRc (i)中最大的PRc (j)所對(duì)應(yīng)的列號(hào)為所述偽距校正值矩陣的最大波動(dòng)列 號(hào)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述B值矩陣、所述C值矩陣、所 述第一閾值矩陣和所述第二閾值矩陣得到隨機(jī)誤差檢測(cè)結(jié)果，包括： 判斷所述5/的絕對(duì)值是否小于所述，且所述C/的絕對(duì)值是否小于所述; 若是，則確定隨機(jī)誤差檢測(cè)結(jié)果為第i個(gè)接收機(jī)對(duì)應(yīng)的第j顆衛(wèi)星的測(cè)量值中隨機(jī)誤 差未超出系統(tǒng)閾值； 若否，則判斷所述的絕對(duì)值是否大于或等于所述7 ，且所述Cf的絕對(duì)值是否大于 或等于所述7V/ '若是，則確定隨機(jī)誤差檢測(cè)結(jié)果為第i個(gè)接收機(jī)對(duì)應(yīng)的第j顆衛(wèi)星的測(cè)量 值中隨機(jī)誤差超出系統(tǒng)閾值，若否，則根據(jù)所述最大波動(dòng)行號(hào)和所述最大波動(dòng)列號(hào)確定隨 機(jī)誤差檢測(cè)結(jié)果。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述最大波動(dòng)行號(hào)和所述最大 波動(dòng)列號(hào)確定隨機(jī)誤差檢測(cè)結(jié)果，包括： 若所述i為所述最大波動(dòng)行號(hào)，和/或，所述j為所述最大波動(dòng)列號(hào)，則確定隨機(jī)誤差 檢測(cè)結(jié)果為第i個(gè)接收機(jī)對(duì)應(yīng)的第j顆衛(wèi)星的測(cè)量值中隨機(jī)誤差超出系統(tǒng)閾值； 若所述i非所述最大波動(dòng)行號(hào)，且所述j非所述最大波動(dòng)列號(hào)，則確定隨機(jī)誤差檢測(cè)結(jié) 果為第i個(gè)接收機(jī)對(duì)應(yīng)的第j顆衛(wèi)星的測(cè)量值中隨機(jī)誤差未超出系統(tǒng)閾值。
【文檔編號(hào)】G01S19/03GK104330805SQ201410578788
【公開(kāi)日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月24日
【發(fā)明者】王志鵬, 方堃, 薛瑞, 李強(qiáng), 趙鵬 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)