一种监视地基增强系统对流层修正参数的方法及系统的制作方法_2

文档序号:9234305阅读:来源:国知局
星的伪距修正值,通过完好性监测算法获得系统完好性信息,将该些信息经VDB发射机 发送给机载设备。机载设备主要为多模式接收机,接收和处理由卫星导航系统和地面站发 射的信号,输出经过修正的位置数据和完好性告警信息。下面进行具体说明。
[0029] 图1为本发明实施例提供的一种监视地基增强系统对流层修正参数的方法原理 图,图2仅示出了其中的关键步骤,并进行了简化说明。参考图1和图2,该方法主要包括:
[0030] 步骤10、获取当前第一气象数据和第二气象数据。
[003U其中,将GNSS地基增强系统的地面站、管控中屯、和位置域监测站,通过光纤环网 进行连接,采用TCP^P链路进行数据通信,保证系统之间的数据通信稳定可靠。管制中屯、 是机场管理系统,位置域监测站是用来监测地面增强系统性能的独立设备。环网的优势在 于,出现网络断点后,S个子系统还可W正常互联,提高了系统的可靠性。光纤网络比电缆 网络的优势在于抗电磁干扰能力强。因此,光纤环网比其他类型的网络形式,比如星型网 络,优势更大。
[0032] 利用气象设备采集机场附近的第一气象数据,利用航空气象服务设备获取航空气 象情报数据,即第二气象数据。
[0033] 可W通过气象设备每秒采集气象数据和航空气象服务设备每秒获取航空气象情 报数据,获取当前第一气象数据和第二气象数据,从而实时地对对流层监测。
[0034] 步骤11、根据第一气象数据修正对流层参数,获得第一组修正参数;根据第二气 象数据修正对流层参数,获得第二组修正参数。
[0035] 对流层参数主要包括流层折射指数Nc、均值大气高度h。和折射不确定度折射不确 定度〇w。Nc、h。用来计算对流层延迟量,0W用来评估对流层延迟误差。
[0036] 优选地,根据所述第一气象数据基于化pfield改进模型获得第一组修正参数。
[0037] 优选地,根据所述第二气象数据基于化pfield改进模型获得第二组修正参数。 [003引基于化pfield改进模型获得第一组修正参数或第二组修正参数,具体计算过程 如下:
[0039] 为了便于科学研究和计算,通常将对流层的折射率n转换成折射指数N。,并将其定 义为
[0040] Nk= (n-1)X10 -6 (1)
[0041] 相对于电离层而言,对流层对信号的影响更加复杂,考虑到对流层中水汽变化带 来的影响,在研究中,将对流层延迟分为干延迟和湿延迟进行考虑。对流层折射指数Nc通 常划分为干分量折射指数NMty和湿分量折射指数N两部分,干分量一般指氧气与氮气等 干空气,湿分量主要指水蒸气,该两个分量的折射指数经验公式如下所示:
[0044] 其中,P。为基准站采集到的大气压力,T。为基准站采集到的温度。e。为W毫己为 单位的水汽分压,该些气象参数均随着高度的不同而不同。但是,由于e。不能直接通过气 象传感器测出,因此,一般在进行计算时,由相对湿度RH进行转换。转换算法如下所示:
[0045]
[0046] 因此,对流层折射指数的计算方法等效为,
[0047]
[0048] 为了计算均值大气高度参数h。,同样需要划分为干分量化。dty)和湿分量化。,具 体计算方法为,
[0049]
[(K)加]
[0化1 ] 其中,h,为基准站海拔高度,单位为米。
[0052] 利用上述分量,可W得到均值大气高度参数h。,
[0化3]
[0化5] 本实施例包括但不限于基于化pfield改进模型实现,其他技术还有化pfield模 型和Saastamoinen模型。
[0化6] 利用化pfield改进模型获得对流层修正参数N,、h。和0W。,通过第一气象数据获 得第一组修正参数NKi、hw和0 通过第二气象数据获得第二组修正参数NK2、ha2和0W2。
[0化7] 步骤12、将第一组修正参数和第二组修正参数与气象统计阔值进行对比,根据对 比结果输出第=组修正参数。
[0化引若所述第一组修正参数小于气象统计阔值,输出第=组修正参数;或者,
[0059] 若所述第二组修正参数小于气象统计阔值,输出第=组修正参数;
[0060] 其中,所述第=组修正参数为所述第一组修正参数和所述第二组修正参数的较小 者。
[0061] 另外,若所述第一组修正参数大于或等于气象统计阔值,且所述第二组修正参数 大于或等于气象统计阔值,则输出告警信息,停止增强服务。
[0062] 气象统计阔值是利用机场气象设备采集的1年的气象数据,进行统计得到,通过 每天计算的折射不确定度〇w,进行系数放大得到气象统计阔值。例如,采用如下公式计算,
[0063]
[0064] 例如,0 wi< 0 W2, 0 m为第一组修正参数中的一参数,0为第二组修正参数中的一 参数,CVlhustold为气象统计阔值,如果0Nl〈GN_Threshold或GN2〈GNJhreshold?则输出0Ml对应 的第一组修正参数Nw、hw和0M作为第S组修正参数Nc、h。和0w。。
[0065]如果。N1〉。N_Threshold且。N2〉。N_Threshold,则输出告警信息,停止地面站增强服务。
[0066] 地面站增强服务是通过VDB发射机发送地面站生产的差分数据,飞机通过该数据 进行差分处理提高定位精度,引导飞机进行着陆。停止增强服务就是VDB发射机停止发射 数据。
[0067] 步骤13、根据增强数据、导航数据和第=组修正参数获得修正误差,将修正误差与 预设的修正误差阔值进行比较,如果修正误差大于预设的修正误差阔值则进行告警,停止 地面站服务;否则,进行地面站增强服务。
[0068] 利用地面站的VDB发射机,将第S组修正参数按照RTCAD0-246格式进行广播。
[0069] 增强数据主要是指差分修正数据,包括伪距修正参数、对流层修正参数、航径数据 等。
[0070] 地面导航数据由地面站参考接收机通过接收机天线接收卫星发射的导航数据,飞 机上的导航数据由机载设备通过天线接收卫星发射的导航数据。
[0071] 位置域监测单元接收地面站发送的增强数据,与接收到的导航数据进行差分处理 和完好性处理,获得修正误差将修正误差〇t"p。与修正误差阔值0tMptTheshDld进行 比较,如果0tt。。。〉0 11。。。^1^?51?1<1则进行告警,停止地面站服务,保证增强服务的安全性;否 贝1J,进行正常的地面站增强服务。
[0072] 流层延时TC和修正误差0t"p。是机载设备利用地面站广播的第S修正参数计算 得来的,方法如下,
[0073]
[0075] 其中,0 :为观测到的卫星的仰角;
[0076] Ah ;飞机相对于地面的高度。
[0077] 目前的计算方法是利用气象历史数据统计获取,而本实施例,通过实时采集当前 的气象数据,通过利用第一修正参数、第二修正参数和气象统计阔值进行比较,得到更准确 的对流程修正参数,利用公式11和12,可W得到更小的修正误差0ttDp。和更精确的对流层 延时TC,提高了地基增强系统的精确性。同时为地面站提供故障告警,提高了地基增强系统 的完好性、可用性和连续性的服务能力,提高了地基增强系统应用于民用航空的安全性和 可靠性。
[0078] 参考图3和图4,本发明用于监视GNSS地基增强系统对流层修正参数的装置需要 连接GNSS地基增强系统地面站A中的处理机A3,实现对对流层修正参数的监视。该系统 包括;气象设备A1、对流层监测设备A2、航空气象服务设备C1。该装置中对流层监测设备 A2需要连接地面站A中的处理机A3,实时评估生成的对流层修正参数,并将有效的参数发 送给处理机A3,进行广播,最终提高地基增强系统工作的可靠性和准确性。对流层监测设备 A2包括;气象数据处理模块A21、修正参数对比模块A22、对流层修正参数计算模块A23、对 流层延迟告警模块A24、气象数据记录模块A25,如图4所示。
[0079] 气象数据处理模块A21,用于获取当前第一气象数据和第二气象数据。
[0080] 对流层修正参数计算模块A23,用于根据所述第一气象数据修正对流层参数,获得 第一组修正参数;根据所述第二气象数据修正对流层参数,获得第二组修正参数。
[0081] 修正参数比对模块A22,用于将第一组修正参数、第二组修正参数和气象统计阔值 进行比较,若所述第一组修正参数大于或等于气象统计阔值,且所述第二组修正参数大于
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