地基增强系统的完好性评估方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及卫星导航技术领域，尤其涉及一种地基增强系统的完好性评估方法。
【背景技术】
[0002] 地基增强系统（GroundBasedAugmentationSystem，简称GBAS)通过建立位置 已知的地面基准站，采用差分技术提高导航信号测距精度的同时，也能够对导航信号的完 好性进行实时监视，使得卫星导航在局部空域内（例如，以GBAS地面站为中心的50km范围 内）提供的导航服务能够满足相应的飞行性能需求。对于所安装的地基增强系统能否达到 终端区的导航性能需求，需要从精度、连续性、完好性和可用性四个方面进行考察。然而，完 好性是可用性和连续性性能评估的前提，并且GBAS完好性保障机制复杂，性能指标参数要 求严格，因此，完好性的性能评估是GBAS性能评估中的重点和难点。
[0003]目前，主要从定位误差的特征入手，采用统计的方法对GBAS的完好性性能进行评 估，具体方法是：首先建立多变量的分布模型，通过对该分布模型中有限样本的分布参数 进行分析和估计，计算出该GBAS的完好性状态信息，然后发送给用户，GBAS用户能够利用 接收到的完好性状态信息及时判断当前的GBAS完好性是否满足运行需求，从而完成了对 GBAS完好性性能的评估。
[0004] 然而，采用上述统计方法实现的完好性评估方法，只考虑了定位误差的特征信息， 计算出来的完好性风险估计值过于保守，得到的完好性评估结果不精确，误差比较大。
【发明内容】
[0005] 本发明提供了一种地基增强系统的完好性评估方法，利用安全系数将定位误差与 保护级融合在一起，不但从体制上简化了，并且还精确了GBAS的完好性评估结果。
[0006] 本发明提供的一种地基增强系统的完好性评估方法，包括：
[0007] 根据至少三个参考接收机和至少四个测距源的工作状态，采集地基增强系统的定 位误差样本NSEi和保护级样本PLi，其中，1彡i彡N，N为整数；
[0008] 利用所述保护级样本PLJ#所述地基增强系统的定位误差样本NSE1进行处理，获 得所述地基增强系统的安全系数样本Sip组成安全系数序列;
[0009] 对所述安全系数序列{SIdSI^.mSIJ的分布进行估计，获得所述安全系 数序列{SIdSI^.mSIJ的完好性风险估计值Risk;其中，所述完好性风险估计值 Risk是指所述安全系数序列{SlDSI^.ySIJ中安全系数样本绝对值|SI」组成区组 {|SL|，|SI21，. . .，|SIN |}的区组最大值MN大于设定阈值U时的概率；
[0010] 将所述完好性风险估计值Risk与地基增强系统性能标准中分配的完好性风险告 警值RISK进行比较，得到所述地基增强系统的完好性评估结果。
[0011] 本发明提供的地基增强系统的完好性评估方法，通过将定位误差和保护级信息融 合到一起给出安全系数的概念，通过计算安全系数超出设定阈值的概率，求出了安全系数 序列的完好性风险估计值，再与地基增强系统性能标准中分配的完好性风险告警值进行比 较，从而得出了地基增强系统的完好性评估结果，该方法从体制上简化并精确了保护级的 完好性评估结果，实现了地基增强系统的完好性评估。
【附图说明】
[0012] 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 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性的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0013]图1为本发明地基增强系统的完好性评估方法实施例一的流程图；
[0014]图2为本发明地基增强系统的完好性评估方法实施例二的流程图；
[0015]图3为本发明地基增强系统的完好性评估方法实施例三的流程图；
[0016]图4为本发明地基增强系统的完好性评估方法实施例四的流程图。
【具体实施方式】
[0017] 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 在没有作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。
[0018] 卫星导航（Satellitenavigation)指采用导航卫星对地面、海洋、空中和空间用 户进行导航定位的技术，是实现全球连续、实时、高精度导航，降低用户设备价格，建立导航 与通信、海空交通管制、授时、搜索营救、大地测量及气象服务等多用途的综合卫星系统。
[0019] 利用卫星导航信号测距时，用户首先利用导航卫星信号测出自己与卫星的距离， 再利用这个距离解算自己的位置，因此，卫星导航信号测距精度不足将会带来定位误差，定 位误差是卫星导航系统最重要的性能指标，所以，若想保证卫星导航系统的性能指标，首先 需要降低定位误差的影响，从而需要解决卫星导航信号测距精度不足的问题。
[0020] 针对上述卫星导航信号测距精度不足的问题，现阶段采用三类卫星导航增强系统 进行解决，它们分别是地基增强系统（GroundBasedAugmentationSystem，简称GBAS)、 星基增强系统（SatelliteBasedAugmentationSystem，简称SBAS)和空基增强系统 (AircraftBasedAugmentationSystem，简称ABAS)。其中，地基增强系统GBAS是通过建立 位置已知的地面基准站，采用差分技术提高导航信号测距精度的同时，能够对导航信号的 完好性进行实时监视，确保了卫星导航在局部空域内（例如，以GBAS地面站为中心的50km 范围内）提供的导航服务能够满足相应的飞行性能需求。又由于地基增强系统GBAS是未 来唯一可以支持CATIII类精密进近导航的GNSS增强系统，因此，目前主要采用地基增强 系统GBAS来解决卫星导航信号测距精度不足的问题。
[0021] 对于安装好的地基增强系统GBAS，检查其性能是否达到了终端区导航的性能需 求，需要从定位精度、连续性、完好性和可用性四个方面进行考察，而完好性不仅是判断定 位精度的基础，还是可用性和连续性评估的前提，因此，完好性评估是判断地基增强系统 GBAS是否达到性能需求的重点。此外，由于地基增强系统GBAS完好性保障机制复杂，性能 指标参数严格（例如，对于CATIII类精密进近导航的完好性风险概率要求，甚至达到了单 次进近1〇_8)，所以，完好性的性能评估也是GBAS性能评估中的难点。
[0022] 由于地基增强系统GBAS向用户提供了丰富的完好性状态信息，GBAS用户能够利 用接收到的完好性信息来判断当前的GBAS完好性性能是否满足运行需求，也即，通过完好 性信息可以提高地基增强系统GBAS的可靠性，即提高地基增强系统GBAS出现故障时及时 告警的能力。
[0023] 在国内，国内学者们对于GBAS性能评估的研宄大都专注于飞行试验的方法和实 测数据的可视化，基于数据得到的性能评估结论也大都集中在定位精度与可用性性能方 面，因此，完好性性能评估都是以未检测到完好性风险事件作为评估的结论。另外，由于国 内缺乏相应的测试评估平台，许多性能评估需要的中间数据无法直接获取，这也给评估过 程中的数据采集工作造成了极大的困难。因此，国内现有的性能评估方法并不能给出精确 的评估结果，故国内对于GBAS完好性性能评估的研宄仍处于起步阶段。
[0024] 在国外，诸如美国、欧盟等GBAS发展较早的国家和地区，其对卫星导航的性能评 估技术相对较成熟，且都有各自的评估测试硬件平台和对应的性能评估软件。但是，国外的 GBAS性能评估技术对中国处于技术封锁状态，现有可参考的文献也都只考虑了定位误差的 特征，因而，采用上述GBAS的完好性性能评估方法，计算出来的完好性风险估计值也过于 保守，得到的完好性评估结果不精确，误差比较大。
[0025] 为了保证完好性的需求，地基增强系统GBA