专利名称：地基增强系统的完好性监测方法
技术领域：
本发明涉及一种地基增强系统的完好性监测方法，属于卫星导航技术领域。
背景技术：
全球导航卫星系统(GlobalNavigation Satellite System，简称GNSS)的定位 原理是用户根据接收到的导航卫星发出的卫星导航信号计算用户接收机到达卫星的距离 和卫星的实时位置，当用户同时计算出到达四颗卫星的距离时，就可以解算出该用户自己 的实时三维位置。然而，用户测得的卫星到用户接收机的距离中实际上还包含卫星的星历、 星钟、电离层和对流层延迟以及接收机热噪声和多径效应等引起的误差，因此测得的这个 距离实际上为伪距。例如，对于全球定位系统(GlcAal Positioning System，简称GPS)用 户来说，直接通过伪距计算的定位结果大约有12. 5米的误差。因此，为了获得更高精度的 定位结果，出现了一些辅助系统，如地基增强系统(GroundBased Augmentation System，简 称GBAS)。GBAS的基本原理是利用定位误差空间和时间的相关性(即认为机载用户和地面 监测站在100km内的定位误差是相同的，即公共误差)，机载用户可以通过接收地面站播 发的伪距差分校正值和系统完好性信息来提高导航的精度和完好性。但采用现有GBAS进 行完好性监测时通过需要根据当前的地形、接收机的位置和卫星的位置分别计算不同的阈 值，并且需要进行大量的数据统计，计算非常复杂；并且计算出的阈值不能实时更新，因此 不能及时反映最新的环境变化，从而影响了定位结果的精度。
发明内容
本发明提供一种地基增强系统的完好性监测方法，用以实现阈值的实时更新，以 提高定位结果的精度。本发明提供一种地基增强系统的完好性监测方法，其中包括对接收到的卫星导航信号的载噪比进行实时归一化处理，得到归一化载噪比；对所述归一化的载噪比进行实时的时间累积，得到当前时刻载噪比累积和；根据所述当前时刻载噪比累积和通过马尔可夫链计算得到监测门限阈值的当前 值；将所述当前时刻载噪比累积和与所述当前值进行比较，若超过所述当前值，则发
出告警{曰息ο本发明在GBAS载噪比完好性监测的数据处理过程中，采用了一种误差偏差累积 (CUSUM)的数学统计方法对导航卫星信号的信噪比进行了实时监测，简化了计算量，并且也 实现了阈值的实时更新，从而提高了定位结果的精度。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
4有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发 明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根 据这些附图获得其他的附图。图1为本发明所述地基增强系统的完好性监测方法实施例的流程图；图2为图1中步骤300的可选计算方法的流程图；图3为图2中步骤310的可选计算方法的流程图。
具体实施例方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。图1为本发明所述地基增强系统的完好性监测方法实施例的流程图，如图所示， 该方法包括如下步骤步骤100，对接收到的卫星导航信号的载噪比进行实时归一化处理，得到归一化载 噪比。具体地，可以根据公式
权利要求
1.一种地基增强系统的完好性监测方法，其特征在于，包括对接收到的卫星导航信号的载噪比进行实时归一化处理，得到归一化载噪比； 对所述归一化的载噪比进行实时的时间累积，得到当前时刻载噪比累积和； 根据所述当前时刻载噪比累积和通过马尔可夫链计算得到监测门限阈值的当前值； 将所述当前时刻载噪比累积和与所述当前值进行比较，若超过所述当前值，则发出告Sfc/=自目 I 口 ；κ、。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对接收到的卫星导航信号的载噪比 进行实时归一化处理包括根据公式^汝/W。(0)/ /W。(0进行所述归一化处 理，得到所述归一化载噪比Xi，其中1 = 1,2,…!!，！！表示实时监测的次数，C/N。(i)表示第 i次监测时得到的载噪比，汝^(0表示第i次监测时得到的载噪比的均值，。(0表示第i 次监测时得到的载噪比的方差，Xi服从Ν(0，1)的标准正态分布。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述归一化的载噪比进行实时的时间累积包括根据公式& = Σ足对所述归一化的载噪比进行实时的时间累积，得到当/ = 1前时刻载噪比累积和&。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前时刻载噪比累积和通 过马尔可夫链计算监测门限阈值的当前值包括通过马尔可夫链计算转移概率Pn (h) =Pr(Sn>h|0^Si^h, i = 1，2，···，η-1)和 qn(h) =Pr(Sn<0|0^Si^h,i = 1，2，. . .，n_l)，其中Pn(h)表示所述当前时刻载噪比 累积和从受控状态转移到大于所述前时刻监测门限阈值h的状态的转移概率，qn(h)表示当 前时刻载噪比累积和从受控状态转移到小于零状态的转移概率； 估计监测门限阈值h的初值；根据公式一^^A)在所述初值的条件下计算受控状态下的平均运行时间I-P0 ⑷OO/-1ARL。，其中ARLQ表示受控状态下的平均运行时间，= 幻HO —巧(幻―力(匆)}'=I7=1,% (h) = J {i(Pi (h) + qt (h))f[ (1 - Pj (h) - q] (h))}'=1M；将所述受控状态下的平均运行时间ARLtl与误警概率α f的倒数进行比较，当满足不等式ARLo-af时，则将所述初值作为所述当前值；当不满足所述不等式时，则增加所述初值，并根据所述公式一在增加后的初值条件下 计算所述受控状态下的平均运行时间ARLtl，直到满足所述不等式时，将能够满足该不等式 的初值作为所述当前值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述通过马尔可夫链计算转移概率包括 将所述当前时刻载噪比累积和离散化为如下三种状态状态 O S。(d) = O状态 i Si(Cl) e [(i-1) Δ, Δ] = 1,2,... ,M状态 M+1 SM+1 > h其中M表示离散化间距，Δ =h/M；根据如下公式计算马尔可夫状态转移概率矩阵Pr ^Ka < Sfl <b\c<Sn^ <d)_ [Fib-c) + 4F(b — m) + Fjb -/)] — [F(a-c) + 4F(a一m) + F(a一/)]6其中F( ·)表示Xn的分布函数，m表示[c，f]的区间中间点； 根据马尔可夫状态转移概率矩阵ft"计算得到所述马尔可夫链计算转移概率Pn(h)和 qn (h)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述若超过所述监测门限阈值的当前值 则发出告警信息包括若民则发出告警信息。
全文摘要
本发明提供一种地基增强系统的完好性监测方法，其中包括对接收到的卫星导航信号的载噪比进行实时归一化处理，得到归一化载噪比；对所述归一化的载噪比进行实时的时间累积，得到当前时刻载噪比累积和；根据所述当前时刻载噪比累积和通过马尔可夫链计算得到监测门限阈值的当前值；将所述当前时刻载噪比累积和与所述当前值进行比较，若超过所述当前值，则发出告警信息。本发明在GBAS载噪比完好性监测的数据处理过程中，采用了一种误差偏差累积的数学统计方法对导航卫星信号的信噪比进行了实时监测，简化了计算量，并且也实现了阈值的实时更新，从而提高了定位结果的精度。
文档编号G01S19/20GK102073054SQ20101052740
公开日2011年5月25日 申请日期2010年10月26日 优先权日2010年10月26日
发明者刘霞, 张军, 朱衍波, 陈海龙 申请人:北京航空航天大学