衛(wèi)星導(dǎo)航星基增強(qiáng)系統(tǒng)可用性預(yù)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域，尤其涉及一種衛(wèi)星導(dǎo)航星基增強(qiáng)系統(tǒng)可用性預(yù)測方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 星基增強(qiáng)系統(tǒng)（Satellite-Based Augmentation System，簡稱 SBAS)，通過地球靜 止軌道（synchronous orbit，簡稱GE0)衛(wèi)星搭載衛(wèi)星導(dǎo)航增強(qiáng)信號轉(zhuǎn)發(fā)器，可以向用戶播 發(fā)星歷誤差、衛(wèi)星鐘差、電離層延遲等多種修正信息，實現(xiàn)對于原有衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位精度 的改進(jìn)。保護(hù)級（Protect Level，簡稱PL)用來保證衛(wèi)星導(dǎo)航星基增強(qiáng)系統(tǒng)正常和非正常 情況下的完好性。PL大小需要確保僅僅有非常小部分（小于或者等于完好性風(fēng)險概率）的 誤差位于包絡(luò)之外。為了保證系統(tǒng)的可用性，一般期望PL非常"緊"，即在保證完好性前提 下盡可能的小。當(dāng)PL大于閾值（告警限）時，星基增強(qiáng)系統(tǒng)是不可用的，即導(dǎo)航系統(tǒng)的定 位誤差過大，超過了星基增強(qiáng)系統(tǒng)容許的誤差范圍，用戶需借助其他手段來輔助定位，以滿 足其應(yīng)用需求。也即，通過計算PL，可以判斷星基增強(qiáng)系統(tǒng)的可用性。
[0003] 目前，航空無線電技術(shù)委員會（dio Technical Commission for Aeronautics，簡 稱RTCA)全球定位系統(tǒng)/廣域增強(qiáng)系統(tǒng)機(jī)載設(shè)備最低操作性能標(biāo)準(zhǔn)（RTCA/D0-229D)中規(guī) 定了 SBAS PL的詳細(xì)計算方法，算法所需的核心參數(shù)為增強(qiáng)系統(tǒng)實時播發(fā)的兩個參數(shù)：用 戶差分距離誤差（User Difference Range Error，簡稱UDRE)和格網(wǎng)電離層垂直誤差（Grid Ionospheric Vertical Error，簡稱GIVE)，通過從導(dǎo)航電文中解析得到UDRE和GIVE兩個 參數(shù)，進(jìn)而按照RTCA/D0-229D計算PL，進(jìn)而判斷星基增強(qiáng)系統(tǒng)的可用性。
[0004] 然而，目前的m)RE和GIVE兩個參數(shù)需實時從導(dǎo)航電文中解析，一是無法對星基增 強(qiáng)系統(tǒng)的可用性進(jìn)行預(yù)判；二是在給定時間范圍內(nèi)，連續(xù)不斷地從導(dǎo)航電文中解析UDRE和 GIVE兩個參數(shù)，運算量大，時效性差，從而無法快速預(yù)測衛(wèi)星導(dǎo)航星基增強(qiáng)系統(tǒng)的可用性， 導(dǎo)致衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位精度不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種衛(wèi)星導(dǎo)航星基增強(qiáng)系統(tǒng)可用性預(yù)測方法，能夠快速預(yù)測衛(wèi)星導(dǎo)航 星基增強(qiáng)系統(tǒng)的可用性，提高衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位精度。
[0006] 本發(fā)明提供的衛(wèi)星導(dǎo)航星基增強(qiáng)系統(tǒng)可用性預(yù)測方法，包括：
[0007] 計算每顆衛(wèi)星可見的RMS個數(shù)；
[0008] 計算每個IGP可見的IPP個數(shù)；
[0009] 根據(jù)可見的RMS個數(shù)和可見的IPP個數(shù)計算星基增強(qiáng)系統(tǒng)的PL ;
[0010] 根據(jù)星基增強(qiáng)系統(tǒng)的PL判斷星基增強(qiáng)系統(tǒng)的可用性。
[0011] 在本發(fā)明一實施例中，前述根據(jù)可見的RMS個數(shù)和可見的IPP個數(shù)計算星基增強(qiáng) 系統(tǒng)的PL，包括：
[0012] 根據(jù)可見的RMS個數(shù)得到UDRE ;
[0013] 根據(jù)可見的IPP個數(shù)得到GIVE ;
[0014] 根據(jù)得到的UDRE和GIVE計算星基增強(qiáng)系統(tǒng)的PL。
[0015] 在本發(fā)明一實施例中，前述根據(jù)可見的RMS個數(shù)和可見的IPP個數(shù)計算星基增強(qiáng) 系統(tǒng)的PL，還包括：
[0016] 根據(jù)衛(wèi)星的歷書推算衛(wèi)星位置；
[0017] 根據(jù)得到的UDRE、GIVE和衛(wèi)星位置計算星基增強(qiáng)系統(tǒng)的PL。
[0018] 在本發(fā)明一實施例中，前述計算每顆衛(wèi)星可見的RMS個數(shù)，包括：
[0019] 通過衛(wèi)星的歷書推算每顆衛(wèi)星短期內(nèi)某一時刻的位置；
[0020] 遍歷每顆衛(wèi)星所有的RMS ;
[0021] 計算每個RMS到每顆衛(wèi)星的仰角；
[0022] 將仰角與每個RMS到每顆衛(wèi)星的截止角比較，判斷每個RMS的可見性；
[0023] 其中，截止角為5度或10度；
[0024] 統(tǒng)計每顆衛(wèi)星可見的RMS個數(shù)。
[0025] 在本發(fā)明一實施例中，前述將仰角與每個RMS到每顆衛(wèi)星的截止角比較，判斷每 個RMS的可見性，包括：
[0026] 若仰角大于截止角，則RMS可見；
[0027] 若仰角小于或等于截止角，則RMS不可見。
[0028] 在本發(fā)明一實施例中，前述計算每個IGP可見的IPP個數(shù)，包括：
[0029] 通過衛(wèi)星的歷書推算每顆衛(wèi)星短期內(nèi)某一時刻的位置，結(jié)合RMS位置推算IPP分 布；
[0030] 遍歷每個IGP所有的IPP ;
[0031] 計算每個IPP到每個IGP的距離；
[0032] 將每個IPP到每個IGP的距離與截止距離比較，判斷每個IPP的可用性；
[0033] 其中，截止距離為600千米；
[0034] 統(tǒng)計每個IGP可用的所有IPP個數(shù)。
[0035] 在本發(fā)明一實施例中，前述將每個IPP到每個IGP的距離與截止距離比較，判斷每 個IPP的可用性，包括：
[0036] 若IPP到IGP的距離小于截止距離，則IPP可用；
[0037] 若IPP到IGP的距離大于或等于截止距離，則IPP不可用。
[0038] 在本發(fā)明一實施例中，前述根據(jù)星基增強(qiáng)系統(tǒng)的PL判斷星基增強(qiáng)系統(tǒng)的可用性， 包括：
[0039] 將星基增強(qiáng)系統(tǒng)的PL與保護(hù)級閾值比較；
[0040] 若星基增強(qiáng)系統(tǒng)的PL小于或等于保護(hù)級閾值，則星基增強(qiáng)系統(tǒng)可用；
[0041] 若星基增強(qiáng)系統(tǒng)的PL大于保護(hù)級閾值，則星基增強(qiáng)系統(tǒng)不可用。
[0042] 本發(fā)明提供的衛(wèi)星導(dǎo)航星基增強(qiáng)系統(tǒng)可用性預(yù)測方法，通過計算每顆衛(wèi)星可見的 RMS個數(shù)，以及每個IGP可見的IPP個數(shù)，即可計算得到星基增強(qiáng)系統(tǒng)的PL，而不再需要實 時解析導(dǎo)航電文，從而能夠快速對衛(wèi)星導(dǎo)航星基增強(qiáng)系統(tǒng)的可用性進(jìn)行預(yù)判，進(jìn)而提高了 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位精度。
【附圖說明】
[0043] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā) 明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0044] 圖1為EGNOS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0045] 圖2為本發(fā)明一實施例提供的衛(wèi)星導(dǎo)航星基增強(qiáng)系統(tǒng)可用性預(yù)測方法流程圖；
[0046] 圖3為EGNOS的RMS和IGP分布圖；
[0047] 圖4為本發(fā)明另一實施例提供的衛(wèi)星導(dǎo)航星基增強(qiáng)系統(tǒng)可用性預(yù)測方法流程圖；
[0048] 圖5為本發(fā)明又一實施例提供的衛(wèi)星導(dǎo)航星基增強(qiáng)系統(tǒng)可用性預(yù)測方法流程圖；
[0049] 圖6為本發(fā)明再一實施例提供的衛(wèi)星導(dǎo)航星基增強(qiáng)系統(tǒng)可用性預(yù)測方法流程圖；
[0050] 圖7為可見RMS個數(shù)和UDREI的擬合關(guān)系圖；
[0051] 圖8為可見IPP個數(shù)和GIVEI的擬合關(guān)系圖；
[0052] 圖9為星基增強(qiáng)系統(tǒng)的保護(hù)級計算流程圖。
【具體實施方式】
[0053] 為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例 中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是 本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0054] 星基增強(qiáng)系統(tǒng)（Satellite-Based Augmentation System，簡稱 SBAS)主要實現(xiàn) 對于原有衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位精度的改進(jìn)，目前，全球已經(jīng)建立起了多個SBAS系統(tǒng)，如美國 的廣域增強(qiáng)系統(tǒng)（Wide Area Augmentation System，簡稱WAAS)、俄羅斯的差分校正和監(jiān) 測系統(tǒng)（System for D