[发明专利]一种基于软件接收机的对流层完好性监测方法

说明书

本发明属于全球导航卫星系统完好性监测领域，具体涉及一种排除受对流层异常梯度影响的卫星，实现异常检测提高GNSS服务的完好性的基于软件接收机的对流层完好性监测方法。本发明包括根据对流层梯度特性，采集载波相位以及参考星之间双差伪距，计算对流层梯度检测统计量；解算宽巷模糊度，求解对流层无关型整周模糊度；判断对流层梯度检测统计量是否超过检测阈值，计算模糊度解算成功条件下误警概率，软件接收机及时告警并标记流层梯度。本发明在GNSS框架下利用双频观测量的灵活组合实时监测对流层梯度，进而排除受对流层异常梯度影响的卫星，实现对流层梯度异常检测误警和漏检同步控制，从而来提高软件接收机的对流层完好性。

技术领域

本发明属于全球导航卫星系统(GNSS)完好性监测领域，具体涉及一种排 除受对流层异常梯度影响的卫星，实现异常检测提高GNSS服务的完好性的基 于软件接收机的对流层完好性监测方法。

背景技术

近年来，我国大力发展交通事业，其中铁路行业尤为明显。随着我国加大 了铁路投资和建设力度，铁路作为国家重要基础建设、经济命脉和重要的交通 工具，铁路运输能力大幅度提升有效地解决了铁路在交通运营存在的问题，促 进了国民经济的发展及和谐社会的建设。虽然列车运行速度的提升增加了我国 整体运输能力，为国家带来了显著的社会和经济效益，但高速运行的列车发生 事故将给乘客带来毁灭性的，给国家造成巨大的损失。列车运行安全问题己成 为人们关注的焦点。随着卫星定位技术不断完善，许多国家开始将卫星定位技 术应用在列车定位系统，在卫星信号可用情况下，基于卫星定位系统的列车通 过卫星定位技术可获得列车的位置信息，并且列车位置误差不会随时间累积。 此时，列车不再需要依靠应答器、轨道电路及其他轨旁设备实现列车定位，这 不仅降低铁路基础设施的成本、改善铁路员工的工作环境，更提升了铁路运输 效率。在应用卫星定位技术的列车定位系统中，列车的位置、速度等信息可通 过卫星定位接收机处理接收到的卫星信号计算得出。随着列车运行速度不断提 高及列车运行环境的复杂变化，列车定位系统不仅要在更短时间内计算出列车 位置信息，而且对计算结果的可信度提出更高要求。接收机的定位结果是否可 信，是否能在检测到故障卫星信号时发出告警，该问题是评价全球导航卫星系 统的一个重要服务性能标准，即完好性指标。完好性是指卫星定位误差超过允 许门限时，系统能够及时给出告警的能力。完好性本质上是对系统所提供信息 正确性的置信度测量。在完善接收机性能的过程中，需要不断改进接收机卫星 信号处理算法，同时接收机硬件结构也需要做相应改变。接收机的升级换代给 设计者和用户带来一定不便，如何在不改变接收机硬件结构的情况，只通过更 新软件逻辑实现接收机功能调整与优化，己成为当前该领域的研究热点。在列

车定位系统中，采用带有自主完好性监测功能的软件接收机替换常规接收 机，软件接收机不仅可以将列车位置信息提供给列车运行控制系统，还实现了 对列车定位观测信息的完好性监测功能，在提高列车位置信息可信度的同时， 方便用户根据应用场景对列车定位结构、逻辑实施动态重构与调整对软件接收 机的更新换代，降低系统实施与应用成本，提升系统灵活性与自主性。有效地 发挥卫星导航系统优势在铁路应用中的叠加，推进北斗卫星导航在下一代列车 运行控制系统中的应用，实现列车运行控制更安全、更高效、成本效益优化的 目标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种充分利用对流层梯度的相关特性，进行实时监 测对流层梯度并剔除对流层异常梯度卫星的基于软件接收机的对流层完好性监 测方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种基于软件接收机的对流层完好性监测方法，包括以下步骤：

(1)根据对流层梯度特性，采集载波相位以及参考星之间双差伪距，计算 对流层梯度检测统计量；

(2)解算宽巷模糊度，求解对流层无关型整周模糊度；

(3)根据步骤(1)和(2)求出检测阈值，判断对流层梯度检测统计量是 否超过检测阈值，计算模糊度解算成功条件下误警概率，软件接收机及时告警 并标记流层梯度；