[发明专利]自适应用户自主完好性监测方法

说明书

本发明提供了一种自适应用户自主完好性监测方法，将不同导航系统的系统时间转换为与主系统时一致；将不同导航系统的参考坐标转换为与主坐标一致；分别估计卫星钟差、对流层延迟、电离层延迟和多路径延迟；通过观测数据和卫星星历数据获得定位精度因子PDOP值；当PDOP<3时，采用基于定位域的位置解算方法；当3<PDOP<6时，采用基于测量域的位置解算方法；当6<PDOP时，判断系统不可用；然后采用奇偶向量法进行故障检测；采用极大似然估计进行故障识别。本发明能够最大限度地挖掘和利用观测量信息，减小粗差对定位结果的影响，从而提升接收机自主完好性监测的性能。

技术领域

本发明涉及一种卫星导航完好性监测方法。

背景技术

完好性是GNSS(Global Navigation Satellite System)四大指标之一，它是对导航系统所提供信息正确性置信度的测量，包括系统在无法用于导航时向用户发出告警的能力。卫星的不健康、不能及时发布警报以及有意/无意干扰都会严重影响卫星导航服务和完好性服务。可靠的完好性服务是通过完好性监测来实现的。完好性监测的主要功能是对系统存在的影响定位精度的故障进行有效检测和排除。

目前卫星导航完好性技术的发展主要从卫星导航精密进近技术出发，达到航空飞行器在各个航行阶段的信号性能要求。虽然基于航空领域的卫星导航完好性技术已经日趋完善，但是，由于GNSS卫星导航系统的特点，通常需要用户观测环境足够开阔，得以接收卫星信号和增强信号，进而获得定位导航和完好性服务。然而对于复杂环境，如在城市和山谷等处，有较多遮挡或开阔和遮挡交替的环境，这样情况下用户接收到的观测量受到限制，使得GNSS可能无法提供预期的定位导航和完好性服务。目前对于基于复杂环境的卫星导航完好性监测方法的相关研究涉及较少。

比较民航领域，更广泛的民用领域也需要卫星完好性增强。事实上，随着GNSS系统的完善和各项技术的发展，用户对于GNSS服务需求日渐增大，民用领域，如电力通信、交通运输、农业畜牧、生命救援等人们日常生活的各个方面都可以见到GNSS服务的身影。用户对卫星导航完好性的需求也日益迫切。民用领域对完好性的需求主要集中在低成本、短响应时间、高机动性、对环境的普适性。相对于航空领域的需求，民用领域对精度(特别是垂直指引)的要求较低。因此，发展适应复杂环境的完好性监测方法是现今亟待研究的一项课题。

理论上，经典的卫星导航完好性监测是复杂环境下的完好性增强的特例，因此其技术背景对于发展复杂环境下完好性增强具有一定的借鉴意义。总体来说，经典的卫星导航完好性监测分为三种形式，即导航系统自身监测、外部系统级监测和用户级监测。

1)导航系统自身监测

各大导航系统以不同的形式播发完好性信息，如GPS和BeiDou系统卫星发出的导航电文中包含向用户提供的完好性信息。但是对某些系统故障，主控站要经过半小时甚至几个小时才能发现。这样可能会导致许多用户接收和使用错误信息长达数小时之久，其定位偏离当前应在的位置可能达数十公里。

2)外部系统级监测

为了保证GNSS系统服务的安全与可靠，各国学者研究了增强GNSS系统精度与完好性的技术。目前完好性监测技术主要采用系统级完好性监测和用户级完好性监测。系统级完好性监测主要用户导航完好性增强，包括地基增强系统(GBAS：Ground BasedAugmentation System)作为和星基增强系统(SBAS：Satellite Based AugmentationSystem)。通过外部监测手段来实现完好性增强，提供较高水平的完好性服务。因而在一段时间内得到更多的关注。