[发明专利]一种天地协同PNT网络完好性监测方法

权利要求书

1.一种天地协同PNT网络完好性监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）以GNSS和伪卫星为基础构建天地协同的PNT网络，通过分析多种导航系统定位原理及误差源，建立三级完好性监测模型，依次划分为系统段完好性监测、服务段完好性监测和用户段完好性监测；

（2）系统段完好性监测在地面布设永久观测站，监测导航源信息和信号完好性，并通过在低轨卫星上安装星载监测接收机，实现北斗导航系统全球域完好性快速监测；

（3）在服务段建立高精度产品，包括GNSS精密卫星轨道、精密卫星钟差和伪卫星精密钟差，通过误差建模和参数估计的方法求解基准站残差，建立服务段高精度产品完好性统一表示模型；

（4）用户段完好性监测通过融合多源传感器，以抗差卡尔曼滤波的方法实时估计传感器位置，解决导航信号降效/失效情况下的故障识别与处理问题，并计算用户定位保护水平，实现室内外一体化的高精度定位完好性监测；

（5）在天地协同PNT网络的基础上，综合系统段、服务段以及用户段完好性监测方法，建立一种在确定风险水平内，当用户定位保护水平超限时，在规定时间内向用户告警的完好性服务。

2.根据权利要求1所述的一种天地协同PNT网络完好性监测方法，其特征在于，步骤（1）的具体方式为：

（101）天地协同PNT网络包括天基导航源和地基导航源，天基导航源为全球卫星导航系统GNSS，地基导航源为伪卫星定位系统；通过统一不同定位手段之间的时间基准和空间基准，融合多种室内外定位方法，建立天地协同的PNT服务网络；

（102）影响天地协同PNT网络完好性的误差项包括落地信号功率偏差、S曲线过零点偏差、空间信号测距误差、精密卫星轨道误差、精密卫星钟差、相位偏差、多路径效应、接收机观测误差，对这些误差项进行分类，将完好性监测体系划分为系统段完好性监测、服务段完好性监测和用户段完好性监测。

3.根据权利要求1所述的一种天地协同PNT网络完好性监测方法，其特征在于，步骤（2）的具体方式为：

（201）为了监测天地协同PNT网络系统段信号和信息完好性，在室外布设GNSS监测站，在室内布设伪卫星监测站，用于监测落地信号功率偏差、S曲线过零点偏差、空间信号测距精度；分别对每个导航卫星、伪卫星进行完好性监测和完好性状态标识，当导航卫星或者伪卫星故障个数达到预设比例时，对系统完好性状态进行标识；

（202）由于北斗地面监测站无法在全球布站，不能直接监测境外导航卫星，导致北斗系统完好性监测周期过长，采用低轨导航增强星座，并在低轨卫星上搭载监测接收机，实时监测北斗导航系统全星座完好性。

4.根据权利要求1所述的一种天地协同PNT网络完好性监测方法，其特征在于，步骤（3）的具体方式为：

（301）基准站连续跟踪GNSS卫星和伪卫星，通过误差建模的方法改正天线相位偏差、相对论效应、潮汐效应的误差，基于参数估计的方法确定接收机钟差、对流层延迟，使用观测值残差来表示GNSS/LEO精密卫星轨道、精密卫星钟差以及伪卫星精密钟差的综合误差；

（302）采用包络法对基准站残差进行数理统计分析，确定数学期望、方差以及概率分布密度；当基准站残差超限时，表示服务段高精度产品出现异常，否则，表示服务段高精度产品正常；通过基准站残差评价服务段高精度产品，从而建立服务段完好性的统一表示模式。

5.根据权利要求1所述的一种天地协同PNT网络完好性监测方法，其特征在于，步骤（4）的具体方式为：

（401）通过融合多源异构传感器，构建弹性化PNT用户定位终端；联合伪距、载波相位观测值以及加速度、角速度观测值，以抗差卡尔曼滤波的方法估计弹性化PNT用户终端位置信息，对故障观测值进行识别和处理，实现用户端自主完好性定位算法；

（402）弹性化PNT用户终端在识别和剔除故障观测值后，基于观测条件以及服务段播发的完好性参数，计算用户定位保护水平，包括垂直向保护水平和水平向保护水平，当定位保护水平超过告警阈值时，发出警告。